JPS60107815A - 磁性薄膜の製造方法 - Google Patents

磁性薄膜の製造方法

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JPS60107815A JP21675083A JP21675083A JPS60107815A JP S60107815 A JPS60107815 A JP S60107815A JP 21675083 A JP21675083 A JP 21675083A JP 21675083 A JP21675083 A JP 21675083A JP S60107815 A JPS60107815 A JP S60107815A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、(〉層(V薄膜の製造方法、より詳細には光
熱磁気記3ハA料として用いて好適なりi置換鉄ガーネ
ット単結晶i’tl/ IIQの製造方法に関する。
退部、この種の1)皇 置換鉄ガーネットとして。
希1: Jrl鉄ガーネソt111(1’e、M)s 
O+2 (11:希土類元素2M:八I”、 Gtr”
、 Sc”+ TI””、 (Co”−+’ri ” 
)等)の1?の一部を旧で置換した鉄ガーネットR3−
X Big (Fe、M)s OI2が注目されている
このBi置換希土類鉄ガーネットは、Rの一部をBiで
置換することにより、吸収係数αをあまり大きくするこ
となくファラデー回転角θ、を大きくすることができる
という性質を有し、光熱磁気記録材料として一般に優れ
たものである。このような性質を有するBi置換希土類
鉄ガーネソ1への光熱磁気記録材料としての性能を高め
るためには。
Bi置換1itxを大きくしてファラデー回転角θ。
を大きくすればよい。従来、焼結体について、 Biの
固溶限界は希土類鉄ガーネットの結晶構造の十二面体位
置の50%であることが知られており。
Bi置換量Xの大きな単結晶薄膜を得ることが試みられ
てきた。しかし、旧置換希土類鉄ガーネットの単結晶薄
膜の成長に通常用いられている方法では、旧置換量Xが
十分大きい単結晶薄膜、つまり上記固溶限界程度まで旧
が置換された単結晶薄膜は次に述べる理由により実際に
は実現国難であった。
即ち、上述のBi置換希土類鉄ガー不ソh ?W II
ジは2通常液相エピタ;1−シャル法(LPE法)によ
って製造されるが、このLPE法においては、800゛
C程度の1:’:I /11にで薄11りの成長を行う
必要がある。
ところが、 旧の蒸気圧は800℃においてはITor
r程度と極めて高い゛ので、’jjJ膜の成長中にBi
が選択的に1し゛(しまうという欠点がある。このため
、薄膜に旧を高濃度に含ませてBi置換量Xが大きい旧
置換希土1■鉄ガーネット薄膜を製造することは’ti
nい。なおLPE法により現在までに得られているIl
i置換lxば、十二面体位置の高々20%程度であると
推定されている。
本発明は、」二連の問題にかんがみ、Bi置換■Xが大
きく、このためファラデー回転角θ、が極めて大きいと
共に保磁力Hcが十分に大きく、また吸収係数αが1−
分率さい旧置換希土頻鉄ガーネット薄膜CIl:の(旧
(L薄膜1りの製造方法を提供することをト1的とする
即し2本発明に係るa磁性薄膜の製造方法は、少なくと
も旧16:I(、l・(曲λ子及び希土類原子を含む酸
化物から成るターゲットをスパッタし、このスパッタに
より前記ターゲットから離脱した前記酸化物の構成原子
を350〜700°Cに加熱されたGGG基板上に被着
することによって、 このGGG基板上に高濃度Bi置
換鉄ガーネソ1〜単結晶薄膜をエピタキシャル成長させ
ている。このようにすることによって、Bij17換垣
Xが大きく、このためファラデー回転角θ、が極めて大
きいと共に保磁力Hcが十分に大きく、また吸収係数α
が十分率さい磁性薄膜を得ることができる。
なお上記GGG基板の好ましい加熱温度範囲は350〜
700℃であるが、このように限定される理由は350
℃以下では薄1模が非晶質となって単結晶薄膜が得られ
ず、700℃以上では旧の蒸気圧が高くなるために本発
明の目的とする旧置換量Xの大きな薄膜を得ることがで
きないためである。
以下本発明に係る磁性薄膜の製造方法を(Y、 Bi)
 a(Pe、 AI)s O+z で表されるBi置換
希土頬鉄ガーネットの薄膜の製造に適用した一実施例に
つき図面を参照しながら説明する。なおこの(Y、Bi
)。
(I・e、^l)s 012は、イツトリウム鉄ガーネ
ットY :+I’es012 (YIG)において、Y
の一部を111で;6換すると共に!・(!の一部を旧
で置換したものであり1曲者は吸収係数αをあまり増大
することなくファラデー回転角θ、を高め、後者は吸収
係数αを減少させると共に飽和磁化を小さくして垂直磁
化膜をiUられやず<シ、また4−ユリ一温度も下げる
ことが知られている。
なJ3本実施例においては、鉄ガーネット薄1模を成長
させるべき基板として Gd 3 Ga So 12の
(ztzri結晶)J5板(以下G G G基板と称す
る)を月■)、ま人ニスパックすべきターゲノ1−とし
ては。
組成武旧z、o Y 1.o Fe s、n^I 1.
2012で表される多結晶状の鉄ガーネットの円盤状の
焼結体を用いている。
第1図に示す、1、うに、高周波(RF)スパッタリン
グ装置のスう−ンレス製の電極板(試料台)(1)の−
Lに一1記G G (、;基板(2)を載置すると共に
、電極1反(3)に」二記ターゲソI−(4)を取り伺
ける。なおl−配電極板(1)を加熱するためのヒータ
(5)が設けられているので、上記GGGi板(2)も
上記電極板(1)を介して上記し−タ(5)によって所
定温度に加熱される。
次にスパッタリング装置内を所定の真空度に排気した後
、このスパッタリング装置内に八rと0□との混合ガス
(Ar:Ot =9 :l) を7 Pa程度まで4人
する。真空度が安定した状態で、電極板(1)と電極I
/1i(3)との間に所定の高周波電圧を印加してグロ
ー放電を開始さセる。この放電で生じたAr”イオンは
ターゲット(4)の表面をスパッタし、このスパッタに
より上記ターゲット(4)からBi、 Y 、 Iンe
、 AI、 0等の原子が^旧B2する。これらの離脱
した原子は、所定温度に加熱された上記GGG基板(2
)上に被着し、このG G G )AI’板(2)上に
(Y、旧)3 (Fe、AI) s O+zの単結晶薄
膜(以下薄膜と称する)(6)がエピタキシャル成長す
る。
なおスパッタに用いる電力を110 Wとし、またスパ
ッタ時間を5時間とした場合、得られた薄膜(6)の厚
さは1.5μmであった。
次に上記薄膜(6)をこの薄膜(6)が被着した上記G
GG基板(2)と共に所定条件でアニールして膜中の歪
みを除去する。なお上述のようにして得られた薄1模(
6)がji’+結晶であることは、X線回折によって確
認された。
一1二述の実施例により製造された)1す膜(6)は、
光学顕微鏡に、Lる観察の結果、唐草模様状の磁区構造
を有し、極めて良好な磁性薄膜であることが明らかにさ
れ、また第2図〜第7C図に示ずような倭れた特性をイ
1するごとが測定によって明らかにされた。以下順を追
ってこれらの測定結果について述べる。なお第2図、第
5図〜第7C図において、ファラう一一回転角θ、測定
用の光源としてば。
tl e −N eレーリ′−(波長6328人)を用
いた。
また測定は、」二記薄1模(6)に光を透過させて行っ
た。なお第5図のキュリ一点の測定は、薄膜(6)上に
AI膜を形成し′ζ成るG G G基板(2)の三層構
造の試オ′−1につい’CFiっだ。
第2図は420℃、470℃、490℃、510’c、
550”C,(i 20°Cの各基板温度で製造した薄
1模(6)(各々の試料にl〜6の番号を付す)のファ
ラデー回転角θ、及び保磁力Hcを示したグラフである
が、この図に示すように、GGGjJ板(2)の温度が
420〜620℃の場合に製造された薄膜(6)のファ
ラデー回転角θ、は、アニール後の値で1〜2.75度
であった。なおアニールは空気中で行い、試料1.2に
ついては640’C,5時間、試料3〜6については7
40℃、5時間とした。このように2本実施例により製
造された薄膜(6)のファラデー回転角θFの値は既述
のL I)E法により製造された磁性薄膜のファラデー
回転角θ、が例えば0.5度程度であるのに比べて極め
て大きい。
またX線による薄膜(6)の結晶格子定数の測定結果よ
り1本実施例の薄膜(6)には固溶限界(十二面体位置
の50%)までBiが固溶していることが判明し、旧の
大量置換により大きなファラデー回転角が得られている
ことが明らかとなった。
また本実施例の薄膜(6)の保磁力Hc、は、第2図に
示すように140〜3500eと十分に大きな値であっ
た。
なお第2図には、−/ニール後のFjJ膜(6)のファ
ラデー回転角0.および保6タカII cのデータの他
に、参考データとしてスパッタ直後の)#膜(6)のフ
ァラデー回転角θ、及び保磁力Hcの値も示しである。
なお図中の試料6″C基板温度620℃)の膜j7は2
.0μr11(スパッタ時間は7時間)であり、それ以
外の5つの試料(基板温度420〜550℃)の11り
厚は1.5μmである。
第3図に、試料5<4y仮温度550℃)のファラデー
回転角θ、の波長依存性を示す。この間に示すように、
試料5の波長0.4〜0.7μIIIの光に対するファ
ラデー回転角θ、はアニール後の値で1〜IO瓜であり
、特に0.5μm付近においてファラデー回転角θ、が
著しく大きくなっていることがわかる。なお第3図にお
い°Cも、スパッタ直後の薄11A((i) lこつい
′Cの測定結果を参考データとし°(イji−1!゛C
小した。
次に前記試料5について薄膜(6)の吸収係数αの光の
波長に対する依存性を第4図に示す。この図より試料5
の吸収係数αは波長0.55μrn以上の可視光に対し
て十分小さく、この波長領域の光に対しては殆ど透明で
あること、及び0.5μm付近に吸収端が存在すること
がわかる。
第5図に前記試料5のファラデー回転角θ、の温度依存
性のデータを示す。この図より試料5のファラデー回転
角θ、は室温がらl 70 ”c付近まで、温度Tの増
加と共に単調に減少することがわかる。そしてこの第5
図からキュリ一温度T cが164℃であることもわか
る。なおT=160〜200℃においてファラデー回転
角θ、がなだらかに変化しているのは、薄膜(6)の内
部の残留歪やFe、^l原子の無秩序配列等に起因する
第6図に試料4(基板温度510’c)のファラデー回
転角θ、の膜面に垂直な方向の磁界Hに対するヒステリ
シス特性を測定した結果を示す。この図に示すように、
ヒステリシス特性はアニール前後で変化し、またアニー
ルによりファラデー回転角θ、が増加していることがわ
かる。
次に第7A図〜第7C図は、試料5の中央部(膜厚1.
5μm)と試料周辺の膜厚の低十部分(llli!jV
−1,2p m及び0.9.urn)の3種の異なる膜
117 、即ち膜1!71.5 、1.2 + 0.9
 p mのアニール後の薄+1!i!(6)についてそ
れぞれのヒステリシス特性をill’l定した結果であ
り、これらの図から膜厚が小さい程ループの角形性が良
くなり、特に膜厚が1μm以下の場合には磁気記録祠料
として極めて好ましいヒステリシス特性を示すことがわ
かる。
以上の種々の測定データから明らかなように。
上述の実施例により製造された(Y、Bi)3(Fe、
AI) s01□単結晶ン゛ミリ膜(6)はファラデー
回転角θ、が極めて大きいと共に保磁力Hcも十分大き
く、また吸収係数αも1−分小さく、光熱磁気記録H料
として極めてりrましい性質を有している。
なお上述の実施例においては、スパッタずべきターゲッ
トの4・1料としてSJt成式Bi4.o Y +、。
1・es、II^I 1.20 +2 で表される多結
晶状の鉄力゛−ネソトを用いたが、これに限定されるも
のではなく9例えば上述の3.11成人に含まれる元素
をそれぞれ含む混合物であゲζもよい。より一般的には
(旧203 ) 、(ll 203 ) y (1’e
 z 02 ) z (M2O3)uで表されるような
少なくともBi原子。
Fe原子及び希土類原子を含む酸化物から成る材料を用
いることができる。ここで、Q<x≦3/2゜Q<y≦
3/2、O<z<5/2.0≦U≦5/2である。 ま
たRはY、Sm等の希土類元素であり2Mは八13′″
+ Ga”+ 5c3Z Tl”+ (Co”+Ti4
′″)等である。
以上述べたように2本発明に係る磁性薄膜の製造方法に
よれば、ファラデー回転角θ、が極めて大きいと共に保
磁力HCも十分大きく、また吸収係数αも十分率さい磁
性薄膜を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る磁性画11りの製造方法の一実施
例を示す高周波スパッタリング装置の電極4=J近の構
造を示す断面図、第2図は本発明に係る磁性薄膜の製造
方法の一実施例により製造された( Y + B i 
) 2 (F e +へ1) s O+z単結晶薄膜の
ファラデー回転角θ、及び保磁力H6の基板温度依存性
を示すグラフ、第3図は本発明に係る磁性薄膜の製造方
法の一実施例により製造された(Y、 Bi) 3 (
1’e。 AI) s 012車結晶’tW I模のファラデー回
転角θ、の光の波長依7j性を示すグラフ、第4図は本
発明に係る磁性画11りの製造方法の一実施例により製
造された(L旧IL+ (1’(!、八へ)S’012
単結晶薄膜の吸収係数αの波長依存性を示すグラフ、第
5図は本発明に係る磁性画11つ!の製造方法の一実施
例により製造された(Y、 l1i) 3 (l’e、
^l) s 012単結晶薄膜のファラデー回転角//
 1o)?A!r度依存性を示すグラフ、第6図は本発
明に係る磁性薄膜の製造方法の一実施例により製造さ一
1′11人−(LIl+)J(Fe+ 八I)S O+
2単結晶薄11りのヒスう一すシス特性を示すグラフ、
第7A図〜第7C図は本発明に係る磁性薄膜の製造方法
の一実施例により製造された3つの異なる1模厚の(Y
、Bi)3(l・(号、八l ) ’+ 01241結
晶薄l模のヒステリシス+、I7H性をシJ:、ずグラ
フである。 な、J3図1t11に用いノこ符すにおいて。 < 1> ′、v極板(試料台) (2) −GGGJI: ヰbε (3) 電極板 (4)−−−−−−−−−一 ターゲット(5)・−・
−・−・・ ヒータ (6) −−−−−−−−−−(Y、Bj)3(Fe、
Δ]) s O+zjt’結晶薄膜 である。 代理人 上屋 勝 〃 常包芳男 杉浦俊貴 第1図 第21゛4 基社混瓜(6ご) 第6図 第7A図 (自発)手続補正書 昭和59年、加17日 拳−トI 特許庁長官殿 1、事(9の表示 昭和58年特許願第216750号 2、発明の名称 磁性薄膜の製造方法 大阪府大阪市東区道修町四丁目八番地 (40G)日本板硝子株式会社 5、補正命令の日付(発送日) 昭和 年 月 日6、
補正により増加する発明の数 8、補正の内容 (り、明細書第7頁8行目及び第7頁11行目のそれぞ
れの「第7C図」を「第8図」と補正します。 (2)、同第9頁9〜17行目の[第3図に・曲曲・・
・・示した。」を下記の通り補正します。 記 [第3図に試料5(基板温度55G”C)のファラデー
回転角θF の波長依存性を、また第8図に試料3(基
板温度490℃)の7アラデ一回転角θ1の波長依存性
を示す。これらの図に示すように、波長0.4〜0.7
μmの光に対するファラデー回転角θF はアニール後
の値で、試料5で1〜1o度、試料3で1〜20度であ
り極めて大きい。また両試料とも、特に0.5μm付近
において7アラデ一回転角θ、が著しく大ぎくなってい
ることがわかる。 なお第3図においては、スパッタ直後の薄膜(6)につ
いての測定結果を参考データとして併せて示した。」 (3)、同第13頁下から5行の「グラフである。」を
下記の通り補正します。 「グ、77、第8図は本発明に係る磁性薄膜の製造方法
の一実施例により製造された(Y、■)s (Fa、A
/)単結晶薄膜の77ラデ一回転角θFの光の波長依存
性を示す第3図と同様なグラフである。」(4)、第7
A図〜第7C図を別紙の通り補正します。 (5)、第8図を追加します。 −以上一 第8図 丈、&(μ峨)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 少なくとも旧原子、 l’e原子及び希土類原子を含む
    酸化物から成るターゲットをスパッタし、このスパッタ
    により前記ターゲソ1−から離脱した前記酸化物の構成
    原子を350〜700°Cに加熱されたGGG基板上に
    被着することによって、このGGG基板上にiX+1 
    濃度B1置換鉄ガーネット単結晶薄膜をエビタ・1−シ
    ャル成長させることを特徴とする磁性薄膜の製造ツノ法
JP21675083A 1983-11-17 1983-11-17 磁性薄膜の製造方法 Granted JPS60107815A (ja)

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