JP2018188700A - Mn系強磁性薄膜の製造方法およびMn系強磁性薄膜 - Google Patents
Mn系強磁性薄膜の製造方法およびMn系強磁性薄膜 Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明の実施の形態のMn系強磁性薄膜の製造方法は、まず、スパッタリングにより、50〜60at%のMnと40〜50at%のAlとを含む合金を基板上に成膜して、磁化容易軸が膜の表面に対して垂直に配向した薄膜を形成する。このとき、スパッタリングターゲットとして、溶解法で製造されたターゲットを使用する。また、基板の温度を200℃〜375℃にしてスパッタリングを行う。これにより、垂直磁化容易軸を有し、磁気異方性定数Kuが大きい薄膜を得ることができる。
スパッタリング時の基板の温度Tsを、200℃、225℃、250℃、275℃、300℃、325℃、350℃、400℃として、それぞれMnAl薄膜を成膜した。各基板温度Tsで成膜されたMnAl薄膜に対して、X線回折、磁化曲線の測定、原子間力顕微鏡(AFM)による表面の測定を行った。各基板温度Tsで成膜されたMnAl薄膜のX線回折結果を図2に、Ts=200℃、350℃、400℃のときのMnAl薄膜の磁化曲線を図3に示す。なお、磁化曲線(M−H曲線)は、振動試料型磁力計(VSM)により測定している(以下同じ)。
基板温度Ts=350℃でスパッタリングを行って基板上に成膜されたMnAl薄膜に対して、熱処理温度Taを、300℃、325℃、350℃、375℃、400℃として、それぞれ30分間の熱処理を行った。なお、熱処理は、スパッタリングチャンバー内で行った。熱処理後の各MnAl薄膜に対して、磁化曲線の測定、原子間力顕微鏡(AFM)による表面の測定を行った。Ta=350℃、325℃のときのAFMの測定画像を、それぞれ図5(b)および(c)に、Ta=325℃、350℃、400℃のときの磁化曲線を、図6に示す。また、磁化曲線から求めた磁気異方性定数Ku、および、AFMの測定画像から得られた表面粗さRaと、熱処理温度Taとの関係を求め、図7に示す。
基板温度Ts=350℃でスパッタリングを行って基板上に成膜されたMnAl薄膜に対して、熱処理温度Ta=350℃とし、熱処理時間tannealingを30分、60分、90分、120分として熱処理を行った。なお、熱処理は、スパッタリングチャンバー内で行った。熱処理後の各MnAl薄膜に対して、磁化曲線の測定、原子間力顕微鏡(AFM)による表面の測定を行った。tannealing=30分、60分、120分のときのAFMの測定画像を、図8に、tannealing=60分、90分、120分のときの磁化曲線を、図9に示す。また、磁化曲線から求めた磁気異方性定数Ku、および、AFMの測定画像から得られた表面粗さRaと、熱処理時間tannealingとの関係を求め、図10に示す。
Claims (8)
- スパッタリングにより基板上に、50〜60at%のMnと40〜50at%のAlとを含む合金から成り、磁化容易軸が膜の表面に対して垂直に配向した薄膜を成膜後、300℃以上375℃以下の温度で、100分以内の熱処理を行うことを特徴とするMn系強磁性薄膜の製造方法。
- 前記熱処理を、310℃以上360℃以下の温度で行うことを特徴とする請求項1記載のMn系強磁性薄膜の製造方法。
- 前記熱処理を、40分以上100分以内で行うことを特徴とする請求項1または2記載のMn系強磁性薄膜の製造方法。
- 溶解法で製造されたターゲットを使用して前記スパッタリングを行うことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のMn系強磁性薄膜の製造方法。
- 前記基板の温度を200℃〜375℃にして前記スパッタリングを行うことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のMn系強磁性薄膜の製造方法。
- 50〜60at%のMnと、40〜50at%のAlとを含み、垂直磁化容易軸を有し、磁気異方性定数Kuが1.0×107erg/cc以上であり、表面粗さRaが1.0nm以下であることを特徴とするMn系強磁性薄膜。
- 前記磁気異方性定数Kuが1.2×107erg/cc以上であることを特徴とする請求項6記載のMn系強磁性薄膜。
- 表面粗さRaが0.5nm以下であることを特徴とする請求項6または7記載のMn系強磁性薄膜。
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