チタン窒化物基ナノコンポジット磁性薄膜の作製と評価

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650656
• Research Institution: The University of Electro-Communications
• Principal Investigator: 橋本 満 電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (20017388)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中井 日佐司 電気通信大学, 電気通信学部, 講師 (70237204) ; 史 蹟 電気通信大学, 電気通信学部, 助手 (70293123)
• Keywords: ナノコンポジット / 相分離 / 垂直磁気異方性 / C_o-T_iN

Research Abstract

本研究ではC_o-T_i-N系ナノコンポジット薄膜の作成および構造と物性の評価について研究した。まず作成条件と膜の構造の関係を明らかにした。直流スパッタ法で、アルゴンと窒素の混合ガスを用い作成した試料はアモルファスである。適切なN_2分圧で作成した試料は、作成後の真空アニール処理で薄膜中のTiとNが反応し、その結果C_oとT_iN相分離し、C_o-T_iNナノコンポジット薄膜が形成される。結晶粒の面内のサイズは10_<nm>以下である。基板面と垂直の繊維状の組織になっている。またC_o-T_iNナノコンポジット薄膜の磁気特性について調べた結果、薄膜の厚さは100nm以下では磁気等方性を示す。つまり長手方向と垂直方向と同じような磁化特性が測定された。ところが薄膜の厚さが100_<nm>以上の場合、垂直磁気異方性示すこと、つまり垂直方向が容易軸になることが明らかになった。さらにC_o-T_iN薄膜の磁気的性質の作成条件・構造への依存性について調べた。作成したままの試料はほとんど強磁性を示さない、400〜700℃の間でアニール処理すると飽和磁化が温度とともに増加する。さらに温度を上げると変化しなくなる。これは作成したままの試料ではC_oとT_i、Nとが結合していて、アニール処理するとT_iとNとが反応し、C_oが分離するためである。Nの薄膜の中への混入量も磁気性質に大きく影響する。少ない場合は相分離が十分に進行できないため、飽和磁化が低下する。しかし、多すぎる場合にC_oも窒化され、飽和磁化が同じく低下する。したがって薄膜を作成する際に窒素の分圧をコントロールし、窒素の混入量をコントロールすることが重要である。その他、C_o-T_iNナノコンポジット薄膜は金属・合金薄膜と比べると、電気抵抗、硬度が非常に高いことが判明した。
本研究の結果から、C_o-T_iNナノコンポジット薄膜が垂直記録媒体として非常に有望と考えられる。

Research Products

• [Publications] 新満, 史, 橋本: "Effects of substrate-bias or the Struclure of …"Surface and Coatings Technology. 151-152. 55-58 (2002)
• [Publications] 陳, 史, 橋本: "Preparation of C_o-T_i-N nanocomposite films"Surface and Coatings Technology. 151-152. 59-62 (2002)