JP6870850B2 - Mn系強磁性薄膜の製造方法およびMn系強磁性薄膜 - Google Patents
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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 (7)
- 溶解法で製造されたターゲットを使用してスパッタリングにより基板上に、50〜60at%のMnと40〜50at%のAlとから成る合金から成り、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。
- 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3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とから成り、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5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5または6記載のMn系強磁性薄膜。
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