超高密度磁気記録用スパッタ薄膜媒体の微細構造制御法の開発

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10650320
• 研究機関: 東京工芸大学
• 研究代表者: 星 陽一 東京工芸大学, 工学部, 助教授 (20108228)
• 研究分担者: 鈴木 英佐 東京工芸大学, 工学部, 助教授 (60113007)
• キーワード: スパッタ / バリウムフェライト薄膜 / 微細構造制御 / 低エネルギースパッタ / スパッタビーム堆積法 / 液体窒素温度堆積

研究概要

本研究では、原子層積層法により六方晶バリウムフェライト薄膜の作製を試みるとともに、薄膜の微細構造を制御するため、低エネルギースパッタ法やスパッタ堆積粒子の運動エネルギーと入射角度分布の制御が可能なスパッタビーム堆積法、細密面高配向膜を実現するための液体窒素温度堆積法を提案し、その有効性について検討している。その結果、現在までのところ以下のような成果が得られた。
(1) 原子層積層法による六方晶Baフェライト薄膜の作製
(a) ZnFe_2O_4下地膜を用いることで、ZnO地に比べて良好なC軸配向膜が得られること、BaM薄膜中の結晶粒子サイズは膜厚の減少とともに小さくなり、膜厚23nmで直径約30nmの粒子からなる膜が得られることが分かった。これは(111)配向ZnFe_2O_4下地膜の上に六方晶BaMがエピタキシャル成長しているためであることが確認できた。
(2) スパッタ薄膜の微細構造制御法の開発
(a) rf-dc結合形スパッタ法を用いることで、100eVの低いエネルギーのイオンでスパッタする低エネルギースパッタ法が可能出ることを確認するとともに、酸化物薄膜の作製において、酸素負イオンに起因する高エネルギー酸素原子の基板衝撃が抑制できるため、良好な特性の膜が得られることがわかった。
(b) スパッタ粒子が基板に堆積する時の運動エネルギーと入射角度分布をそれぞれ独立に制御できるスパッタ膜堆積法としてスパッタビーム堆積法を提案し、この方法を用いると入射角度分布を変えずに、堆積粒子の運動エネルギーのみを変化させて膜を堆積できることを明らかにするとともに、この方法によってTi下地膜を堆積した結果、運動エネルギーにより膜の配向性が大きく変化することを示した。
(c) 液体窒素温度の基板上にNi薄膜を堆積すると、表面エネルギーの最も小さな細密面配向粒子のみが成長するため、極めて良好な(111)配向膜が得られることが分かった。

研究成果

• [文献書誌] Y.Hoshi et al.: "Alternate layer deposition method for the deposition of c-axis oriented hexagonal barium ferrite films." J.Mag.Mag.Mat.,. 177-188. 241-242 (1998)
• [文献書誌] 清水,篠崎,星,加藤,金子: "原子層積層法によるBaフェライト薄膜の作製-下地層による結晶性制御-" 日本応用磁気学会誌. 22. 481-484 (1998)
• [文献書誌] H.Shimizu,et al.: "Preparation of c-axis oriented hexagonal barium ferrite thin films by alternate layer deposition method" J.Mag.Soc.Japan. 22,SI. 188-190 (1998)
• [文献書誌] E.Suzuki,et al.: "Changes in the composition of sputtered barium ferrite films as a results of scattering due to the collision of sputtered particles and sputtering gas" J.Mag.Soc.Japan. 22,SI. 191-193 (1998)
• [文献書誌] H.Shimuzu,E.Suzuki,Y.Hoshi: "Crystal orientation and microstructure of nickel film deposited at liquid nitrogen temperature by sputtering" Electrochemica Acta. (掲載予定). (1999)
• [文献書誌] Y.Hoshi,E.Suzuki,H.Shimizu: "Control of crystal orientation of Ti thin films by sputtering" Electrochemica Acta. (掲載予定). (1999)