JP3785582B2 - 磁歪薄膜の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【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、基板上の磁歪薄膜に希ガス、非金属元素または金属元素を照射することにより、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、この際に基板４上に成長している磁歪薄膜に例えば希ガス（Ａｒ，Ｈｅ，Ｎｅなど）のイオン５を照射する。この場合、イオン源１からのイオン流をそのまま基板４へ照射するようにしてもよいし、バイアスをかけて基板４へ照射するようにしてもよい。また、別のイオン源を用いてもよいことは勿論である。例えばＡｒ+ イオンの照射条件は加速電圧１０ｋＶで照射電流０．５ｍＡ／ｃｍ2 以下とすることが好ましい。なお、希ガスイオンに限らず、非金属元素（Ｈ，Ｏ，Ｃ，Ｂなど）もしくは金属元素のイオン、または加速された高エネルギー粒子や電子などのエネルギー線を照射してもよい。これらは磁歪材料の成膜中に照射してもよいし、成膜後に照射してもよい。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。この際、基板４の表面を傾けることにより、イオン源１から生じるＡｒイオン５をそのまま基板４に照射することができるようになっている。
【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 を用いた。成膜条件は、基板温度３５０℃、成膜速度０．０１ｎｍ／ｓｅｃ、到達真空度３．４６×１０-6Ｐａとした。また、ターゲット３をスパッタリングすると同時に、基板４およびその上に成長している磁歪薄膜にＡｒイオン５を照射した。
【００１１】
図３に得られた磁歪薄膜の磁歪特性を示す。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。図４に得られた磁歪薄膜の磁気特性（磁化曲線）を示す。なお、比較のために、いずれの図においてもＡｒ+ イオンを照射していない場合の特性を併記する。
【００１２】
これらの図から以下のようなことが理解される。（１）図３に示されるように５００Ｏｅ以下の低磁場においても１０-4以上という大きな磁歪を達成できる。（２）図４に示されるように保磁力が非常に小さい。（３）磁歪特性、磁気特性ともにヒステリシスが非常に小さい。
【００１３】
これらの結果からわかるように、本発明の方法により製造された磁歪薄膜は微小な磁場変化により大きな変位を生じるため、マイクロマシーンデバイスやマイクロアクチュエータなどの微小機械に応用して超精密な駆動や測定を行うのに適している。また、軟磁気特性にも優れているので、高周波帯域でのＭ−ＳＡＷフィルター素子としての応用にも適している。
【００１４】
【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。
【図４】本発明の実施例において製造された磁歪薄膜の磁気特性を示す図。
【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、５…イオン、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。
【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、基板上の磁歪薄膜に希ガス、非金属元素または金属元素を照射することにより、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、この際に基板４上に成長している磁歪薄膜に例えば希ガス（Ａｒ，Ｈｅ，Ｎｅなど）のイオン５を照射する。この場合、イオン源１からのイオン流をそのまま基板４へ照射するようにしてもよいし、バイアスをかけて基板４へ照射するようにしてもよい。また、別のイオン源を用いてもよいことは勿論である。例えばＡｒ+ イオンの照射条件は加速電圧１０ｋＶで照射電流０．５ｍＡ／ｃｍ2 以下とすることが好ましい。なお、希ガスイオンに限らず、非金属元素（Ｈ，Ｏ，Ｃ，Ｂなど）もしくは金属元素のイオン、または加速された高エネルギー粒子や電子などのエネルギー線を照射してもよい。これらは磁歪材料の成膜中に照射してもよいし、成膜後に照射してもよい。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。この際、基板４の表面を傾けることにより、イオン源１から生じるＡｒイオン５をそのまま基板４に照射することができるようになっている。
【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 を用いた。成膜条件は、基板温度３５０℃、成膜速度０．０１ｎｍ／ｓｅｃ、到達真空度３．４６×１０-6Ｐａとした。また、ターゲット３をスパッタリングすると同時に、基板４およびその上に成長している磁歪薄膜にＡｒイオン５を照射した。
【００１１】
図３に得られた磁歪薄膜の磁歪特性を示す。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。図４に得られた磁歪薄膜の磁気特性（磁化曲線）を示す。なお、比較のために、いずれの図においてもＡｒ+ イオンを照射していない場合の特性を併記する。
【００１２】
これらの図から以下のようなことが理解される。（１）図３に示されるように５００Ｏｅ以下の低磁場においても１０-4以上という大きな磁歪を達成できる。（２）図４に示されるように保磁力が非常に小さい。（３）磁歪特性、磁気特性ともにヒステリシスが非常に小さい。
【００１３】
これらの結果からわかるように、本発明の方法により製造された磁歪薄膜は微小な磁場変化により大きな変位を生じるため、マイクロマシーンデバイスやマイクロアクチュエータなどの微小機械に応用して超精密な駆動や測定を行うのに適している。また、軟磁気特性にも優れているので、高周波帯域でのＭ−ＳＡＷフィルター素子としての応用にも適している。
【００１４】
【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。
【図４】本発明の実施例において製造された磁歪薄膜の磁気特性を示す図。
【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、５…イオン、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、基板上の磁歪薄膜に希ガス、非金属元素または金属元素を照射することにより、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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20812895A JP3785582B2 (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 |
|---|---|---|---|
| JP20812895A JP3785582B2 (ja) | 1995-08-15 | 1995-08-15 | 磁歪薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0953172A JPH0953172A (ja) | 1997-02-25 |
| JP3785582B2 true JP3785582B2 (ja) | 2006-06-14 |
Family
ID=16551111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20812895A Expired - Fee Related JP3785582B2 (ja) | 1995-08-15 | 1995-08-15 | 磁歪薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3785582B2 (ja) |
-
1995
- 1995-08-15 JP JP20812895A patent/JP3785582B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0953172A (ja) | 1997-02-25 |
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