JP2010141301A - 高誘電率及び高透磁率を有する薄膜を備えたラジオ周波数デバイス - Google Patents
高誘電率及び高透磁率を有する薄膜を備えたラジオ周波数デバイス Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】1GHzにおいて10以上の透磁率を示す磁性材料(16,18)と1GHzにおいて10以上の誘電率を示す誘電材料(12,22)とを備えた複合薄膜(10)を含む磁気−誘電素子を使用するラジオ−周波数デバイスであり、前記磁性材料から形成された層が、交換結合を用いて反強磁性層(20)と結合された強磁性層によって構成される。前記誘電材料の層が、タンタル、チタン、ハフニウム、ストロンチウム及びニオビウムの酸化物、並びにペロブスカイトであって、特にバリウム及びストロンチウムのチタン酸塩を含む群から選択され、真空筐体内でのイオンビームスパッタリングによって蒸着される。
【選択図】図1
Description
好ましくは表面酸化(SiO2)であるシリコン基板等の基板11。
高誘電率誘電材料、換言すると、(1GHzにおいて)10以上又はさらには100以上の誘電率を有する10から100nmの間の厚さを有する第一層12。
1T以上(又はさらには2T以上)の磁化を備えた強磁性材料と対応し、高いマイクロ−波透磁率(2GHzにおいて10以上、又はさらには100以上であり、全バンドにわたって0.1以下の損失正接(loss tangent)を有する)を備えた強磁性材料の2つの層16,18及び反強磁性材料の層20の交互構造14。強磁性層の厚さが、ほぼ10から100nmの間程度であり、反強磁性層の厚さが、ほぼ0.7から30nmの間程度である。
強磁性材料の最後の層18上に蒸着された高誘電率誘電材料の第二層22。
11 基板
12,22 誘電層
14,32 交互構造
16,18,38 強磁性層
20,34,36 反強磁性層
42,44 中間層
Claims (15)
- ラジオ−周波数デバイスであって、前記ラジオ−周波数デバイスの少なくとも1つの磁気−誘電素子が、1GHzにおいて10以上の透磁率を示す磁性材料(16,18,38)と1GHzにおいて10以上の誘電率を示す誘電材料(12,22)とを備えた複合薄膜(10,30,40)を含むことを特徴とするラジオ−周波数デバイス。
- 前記磁性材料(16,18,38)の透磁率が、1GHzにおいて100以上であることを特徴とする請求項1に記載のラジオ−周波数デバイス。
- 前記誘電材料(12,22)の誘電率が、1GHzにおいて100以上であることを特徴とする請求項1及び2のいずれか一項に記載のラジオ−周波数デバイス。
- 前記磁性材料(16,18,38)及び前記誘電材料(12,22)が、薄層状に配置されたことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のラジオ−周波数デバイス。
- 前記磁性材料から形成された層が、前記誘電材料の層と接触することを特徴とする請求項4に記載のラジオ−周波数デバイス。
- 前記磁性材料が、強磁性材料であり、
前記強磁性材料の磁化が、1T以上であり、有利には、2T以上であることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載のラジオ−周波数デバイス。 - 前記磁性材料から形成された層が、交換結合を用いて反強磁性層(20,34,36)と結合された強磁性層によって構成されたことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載のラジオ−周波数デバイス。
- 前記強磁性材料及び反強磁性材料の層のスタックが、成長層又は保護層として機能する少なくとも1つの中間層(42,44)によって前記誘電材料の層から分離されたことを特徴とする請求項7に記載のラジオ−周波数デバイス。
- 前記強磁性材料が、Fe、Co及びNiの合金、並びに、これらの元素の2つまたは3つ全てを結合させ、場合によってホウ素及び窒素でドープされたいずれの化合物を含む群から選択される(NiFe,CoNiFe,CoFe,CoFeB,FeN,CoFeN+場合によってはX,X=Al,Si,Ta,Hf,Zr,等)ことを特徴とする請求項6から8のいずれか一項に記載のラジオ−周波数デバイス。
- 前記反強磁性材料が、Fe若しくはCoの酸化物、又は、特に、IrMn、PtMn、若しくはNiMnをベースとしたマンガンベースの合金を含む群から選択されることを特徴とする請求項7及び8のいずれか一項に記載のラジオ−周波数デバイス。
- 前記誘電材料が、タンタル、チタン、ハフニウム、ストロンチウム及びニオビウムの酸化物、並びにペロブスカイトであって、特にバリウム及びストロンチウムのチタン酸塩を含む群から選択されることを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載のラジオ−周波数デバイス。
- 前記中間層(単数)又は中間層(複数)が、白金、ルテニウム、及びタンタルを含む群から選択された材料から形成されたことを特徴とする請求項8から11のいずれか一項に記載のラジオ−周波数デバイス。
- 前記磁性材料が、2つの反強磁性層(34,36)の間における交換結合に挿入された強磁性材料(38)の少なくとも1つの層及び/又は2つの強磁性層(16,18)の間における交換結合に挿入された反強磁性材料(20)の層を含むことを特徴とする請求項1から12のいずれか一項に記載のラジオ−周波数デバイス。
- 前記誘電材料の層が、真空筐体内でのイオンビームスパッタリングによって蒸着されることを特徴とする請求項1から13のいずれか一項に記載のラジオ−周波数デバイスの製造方法。
- 前記膜を構成するスタックが、最大400℃と等しい温度における前記誘電材料のアニーリング又は蒸着の作業にさらされることを特徴とする請求項14に記載の方法。
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