JP3785581B2 - 磁歪薄膜の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は磁歪薄膜の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
磁歪材料は磁気−応力の変換を可能にし、かつ圧電材料と比較して降伏を起こしにくいため大きな力と変位を生じさせる可能性を有している。このため、磁歪材料の薄膜は、周波数可変型の磁気表面弾性波(Magnetic Surface Acoustic Wave:M−SAW)フィルター素子や、アクチュエータデバイスとしての利用が期待されている。
【0003】
しかし、所望のデバイスの要求に応じた特性を得るためには、従来は組成を変化させて磁歪材料の合金バルクを調製するという方法が採られており、特性の制御性の点で問題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は任意の組成を有する磁歪薄膜の磁歪特性を任意に制御できる製造方法を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁歪薄膜の製造方法は、基板上にRT 2 (R:希土類元素、T:遷移金属元素)で表される磁歪材料を気相成長させて磁歪薄膜を製造するにあたり、磁歪薄膜を成膜中または成膜後に熱処理を行うことにより、その磁歪特性を制御することを特徴とするものである。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明において、磁歪材料としては種々の材料を用いることができるが、特に大きな磁歪を示すRT2 (R:希土類元素、T:遷移金属元素)で表される希土類−遷移金属系の合金を用いることが好ましい。磁歪材料を気相成長させるには種々の方法を用いることができ、具体的にはプラズマフィラメント型イオンビームスパッタリングなどのスパッタリング法、フラッシュ蒸着などの蒸着法、イオンプレーティング法、プラズマCVD法、ダイナミックミキシング法などが挙げられる。
【0007】
本発明において、基板としてはSiなどの半導体単結晶基板、LiNbO3 などの酸化物単結晶基板、ポリイミド(例えばカプトン)などのポリマーシートなどを用いることができる。
【0008】
本発明の原理を図1を参照して説明する。なお、この図は成膜方法としてイオンビームスパッタリングを用いた例を示している。本発明の方法では、イオン源1によりイオンビーム2を発生させ磁歪材料からなるターゲット3をスパッタリングして基板4上に磁歪材料を成膜させるが、この成膜中または成膜後に磁歪薄膜を熱処理する。熱処理の手段は、熱伝導、輻射でもよいし、加速された高エネルギー粒子または電子線による加熱でもよい。熱処理温度は200〜1300℃とすることが好ましい。これは200℃未満では磁歪特性を十分に制御することができず、逆に1300℃を超えると所望の金属間化合物相を得ることができなくなるなどの問題が生じるためである。また、磁歪薄膜が酸化されるのを避けるために、10-1Pa以下の真空またはArなどの不活性ガス雰囲気中で熱処理することが好ましい。
このような方法により、任意の組成を有する磁歪薄膜の磁歪特性を制御することができ、具体的には例えば正磁歪から負磁歪へと変化させることができる。
【0009】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
図2に本実施例において用いたプラズマフィラメント型イオンビームスパッタリング装置の概略的な構成図を示す。図2の各部材は真空容器(図示せず)の内部に設置されている。イオン源1はプラズマ発生器11とアークチャンバー12とからなっており、これらの内部にArガスが供給されるが、アークチャンバー12内はプラズマ発生器11内よりも低圧に設定される。これらの部材に対して図中矢印で示すように下向き方向に外部磁場Bが印加されている。プラズマ発生器11内に供給されたArガスはタングステン製フィラメントからなるカソード(熱陰極)13から生じる熱電子によりプラズマとなり、第1アノード14および第2アノード15により引かれてアークチャンバー12内に入る。この結果、アークチャンバー12内ではプラズマフィラメント16が発生し、Arはイオン化される。生成したArイオンは第3アノード17を通して抽出電極18により引き出される。イオン源1からのイオンビーム2は、その出射方向に対して45度傾けて設けられた磁歪材料からなるターゲット3をスパッタリングし、ターゲット3の上方に設けられた基板4に磁歪薄膜が成膜される。
【0010】
本実施例では、ターゲット3を構成する磁歪材料としてTb0.3 Dy0.7 Fe2 を用いて上記のようにイオンビームスパッタリングにより基板上に成膜した。そして、基板4上に磁歪薄膜を成膜した直後に、加熱処理を行った。加熱条件は、真空容器内圧力0.8×10-6Pa、加熱温度450℃、加熱時間12時間とした。
【0011】
図3に得られた磁歪薄膜の磁歪特性を示す。なお、この図には、熱処理を行っていない磁歪薄膜の磁歪特性も示す。この図は薄膜に平行に印加した磁場Hの大きさと磁歪薄膜の面内の磁歪量Δl/lとの関係をしめすものである。
【0012】
これらの図からわかるように、熱処理を行っていない磁歪薄膜が正磁歪を示すのに対し、熱処理を行った磁歪薄膜は負磁歪を示している。また、処理温度、処理時間などを適宜設定することにより、磁歪薄膜の磁歪特性を広い範囲にわたって連続的に変化させることが可能である。したがって、この磁歪薄膜をマイクロアクチュエータに応用する場合、その用途に応じて所望の最適な磁歪特性を得ることができる。さらに、磁歪特性のヒステリシスは加熱処理後でも加熱処理前と同様に非常に小さく、この磁歪薄膜を高周波対応のM−SAWフィルター素子にも好適に応用できる。
【0013】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の方法を用いれば、任意の組成を有する磁歪薄膜の磁歪特性を任意に制御でき、この磁歪薄膜をマイクロマシーンデバイス、マイクロアクチュエータ、M−SAWフィルター素子として好適に応用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法の原理を説明する図。
【図2】本発明の実施例において用いられたプラズマフィラメント型イオンビームスパッタリング装置の構成を示す図。
【図3】本発明の実施例において製造された磁歪薄膜の磁歪特性を示す図。
【符号の説明】
1…イオン源、2…イオンビーム、3…ターゲット、4…基板、11…プラズマ発生器、12…アークチャンバー、13…カソード、14…第1アノード、15…第2アノード、16…プラズマフィラメント、17…第3アノード、18…抽出電極。
Claims (1)
- 基板上にRT 2 (R:希土類元素、T:遷移金属元素)で表される磁歪材料を気相成長させて磁歪薄膜を製造するにあたり、磁歪薄膜を成膜中または成膜後に熱処理を行うことにより、その磁歪特性を制御することを特徴とする磁歪薄膜の製造方法。
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JP20812795A JP3785581B2 (ja) | 1995-08-15 | 1995-08-15 | 磁歪薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP20812795A JP3785581B2 (ja) | 1995-08-15 | 1995-08-15 | 磁歪薄膜の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0953171A JPH0953171A (ja) | 1997-02-25 |
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Family Applications (1)
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JP20812795A Expired - Fee Related JP3785581B2 (ja) | 1995-08-15 | 1995-08-15 | 磁歪薄膜の製造方法 |
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JP7285424B2 (ja) * | 2019-01-29 | 2023-06-02 | 住友金属鉱山株式会社 | 振動発電デバイスの製造方法及び磁歪部品の製造方法 |
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1995
- 1995-08-15 JP JP20812795A patent/JP3785581B2/ja not_active Expired - Fee Related
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