JP7153555B2 - 複合鉄酸化物薄膜およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の一実施形態としての複合鉄酸化物薄膜(Fe3O4/α-Fe2O3薄膜)は、図1に模式的に示されているように、マグネタイト(Fe3O4)結晶相またはマグヘマイト(γ-Fe2O3)結晶層により構成される第1鉄酸化物層X1と、ヘマタイト(α-Fe2O3)結晶相により構成される表面層としての第2鉄酸化物層X2と、を有している。第1鉄酸化物層X1と第2鉄酸化物層X2とはヘテロ構造を有している。ここで「ヘテロ構造」とは、2つの層がヘテロ接合されたかのような境界面を有し、一体不可分的な形態で積み重なっている構造を意味する。第2鉄酸化物層X2の表面は平坦度が低く、粗さ曲線が不規則的であり、表面粗さRaは200nm以下の範囲に含まれている。
マグネタイト(Fe3O4)のターゲットにGe、Mo、W、およびMgからなる群から選択される一種以上の金属元素のチップが配置された複合ターゲットが、薄膜製造装置(例えば、スパッタリング装置)に設置される。金属添加濃度としては、金属添加Fe3O4薄膜の磁化が最大化されるような濃度、すなわちGeの場合は3.4at.%、Moの場合は1.3at.%、Wの場合は1.3at.%、Mgの場合は5.1at.%が採用された(例えば、非特許文献21、22参照)。そのうえで、例えばコーニング社製#7059ガラス基板等の基板が適当な時間にわたりスパッタエッチングされた後、交流電圧がターゲットに印加されて、Arガス等の雰囲気中で当該金属が添加されたFe3O4薄膜の成膜が行われる(例えば、特許文献1、非特許文献21参照)。この際、基板付近におけるバイアス電圧などの特殊な処理を施すことなく当該薄膜が作製される。
当該複合鉄酸化物薄膜は、チャンバの内部が窒素などの適当なガスによりパージされたうえで、当該チャンバから取り出される。
振動型試料磁力計(Tamakawa、TM-VSM-2430、Japan)を用いて、雰囲気温度における薄膜の磁化が測定された。薄膜の構造は、CuKα線(Rigaku、RAD-X、Japan)を用いたX線回折(XRD)を用いて同定された。走査透過型電子顕微鏡(STEM)、高角環状暗視野(HAADF)STEM、電子エネルギー損失分光法(EELS)、および、Ge-K、Mo-L、WL、Mg-K、Fe-K、およびO-Kの元素分析のための200kVで動作するエネルギー分散型X線分光法(EDX)(JEOL ARM200F、Tokyo、Japan)を用いて観察された。イオンミリングおよび集束イオンビームを用いて、断面および平面画像のそれぞれが準備された。
図2には、673Kの空気中における熱処理時間の関数としての無添加Fe3O4薄膜の磁化が示されている。単相Fe3O4薄膜が出発材料として確実に準備されるように、セラミックFe1-xOターゲットが用いられてAr/希薄酸素雰囲気中で成膜が行われた。磁化は熱処理時間が長くなるにつれて徐々に減少し、1日後に完全に消失した。無添加Fe3O4薄膜は、1日間にわたり熱処理されたα-Fe2O3の弱いフェロ磁性挙動(下部枠に示される磁化曲線参照)とは対照的に、熱処理前にはフェリ磁性挙動(上部枠に示される磁化曲線参照)を示した。
Geが添加された実施例1の複合鉄酸化物薄膜の微細構造が調べられることにより、熱処理過程において形成された相混合物(α-Fe2O3およびFe3O4)の形態が調べられた。図7A左側には、Geが添加されたFe3O4薄膜のHAADF-STEM画像が示されているがほぼ均一である。これは、元素が均一に分散していることを示すGe-K(図7B左側参照)、Fe-K(図7C左側参照)およびO-K(図7D左側参照)のそれぞれのSTEM-EDX元素マップ画像と一致している。図7A右側には、673Kで空気中において500日間にわたり熱処理されたGeが添加された実施例1の複合鉄酸化物薄膜のHAADF-STEM画像が示されている。表面層(第2鉄酸化物層X2)において、Fe(図7C右側参照)およびO(図7D右側参照)が全体的に分布している一方で、Geが存在していない(図7B右側参照)、表面の粗さ曲線が不規則的な構造を示している。
金属元素(Ge、Mo、W、およびMgからなる群から選択される一種以上の金属)は、複合鉄酸化物薄膜において異なる酸化挙動をもたらした。Geが添加された複合鉄酸化物薄膜が最も高い耐酸化性を示す理由として、(1)最も安定な酸化鉄であるα-Fe2O3表面層が残りのFe3O4の酸化を防止することおよび(2)GexFe3-xO4固溶体を形成することが考えられる。
Claims (3)
- 組成式L1-x-yFexOy(但し、0.90≦x+y<1.0、0.27≦x≦0.67、0.37≦y≦0.67、L:Mo、W、GeおよびMgからなる群から選ばれる一種以上の元素)で表わされ、かつ、マグネタイト結晶相またはマグヘマイト結晶相により構成される第1鉄酸化物層と、
組成式L1-u-vFeuOv(0.99≦u+v≦1.0、0.39≦u≦0.41、0.59≦v≦0.61)で表わされ、かつ、ヘマタイト結晶相により構成される、前記第1鉄酸化物層とヘテロ構造を構成する表面層としての第2鉄酸化物層と、を備えていることを特徴とする複合鉄酸化物薄膜。 - 請求項1記載の複合鉄酸化物薄膜において、
前記第1鉄酸化物層が、組成式Ge1-x-yFexOy(但し、0.90≦x+y<1.0、0.33≦x≦0.53、0.47≦y≦0.67)で表わされ、かつ、マグネタイト結晶相により構成され、
前記第2鉄酸化物層が、組成式Ge1-u-vFeuOv(0.99≦u+v≦1.0、0.39≦u≦0.41、0.59≦v≦0.61)で表わされ、かつ、ヘマタイト結晶相により構成されることを特徴とする複合鉄酸化物薄膜。 - ターゲット材料としてFe3O4ターゲット上にMo、W、GeおよびMgからなる群から選択される一種以上のチップを配置した複合ターゲットを用いて高周波スパッタリング法により組成式L1-x-yFexOy(但し、0.90≦x+y<1.0、0.27≦x≦0.67、0.37≦y≦0.67、L:Mo、W、GeおよびMgからなる群から選ばれる一種以上の元素)で表わされ、かつ、マグネタイト結晶相により構成される薄膜を作製する工程と、
前記薄膜を673K~973Kの温度範囲に含まれる所定の温度で10分~500日の時間範囲に含まれる所定の時間にわたり熱処理することにより、前記薄膜の表面層として、組成式L1-u-vFeuOv(0.99≦u+v≦1.0、0.39≦u≦0.41、0.59≦v≦0.61)で表わされ、かつ、ヘマタイト結晶相により構成される表面層を作製する工程と、を含んでいることを特徴とする複合鉄酸化物薄膜の製造方法。
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JP2008091602A (ja) | 2006-10-02 | 2008-04-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 抵抗変化型メモリ素子材料の製造方法 |
JP2009212480A (ja) | 2008-03-04 | 2009-09-17 | Res Inst Electric Magnetic Alloys | 強磁性薄膜材料とその製造方法 |
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