KR100270074B1 - 에피택셜 바륨-페라이트 박막의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마이크로파 소자용 재료는 믈론 자기기록용 재료로 사용되는 에피택셜(epitaxial) 박막의 제조방법에 관한 것으로써, 그 목적은 레이저 어블레이션법을 이용하여 결정배향성이 양호한 에피택셜 BaFe12O19박막을 제조하는 방법을 제공하고자 하는데 있다.
본 발명은 레이저 어블레이션법을 이용하여 박막을 제조하는 방법에 있어서, 진공상태의 반응실내에 내장된 단결정 (001)Al2O3또는 (012)Al2O3기판의 온도를 700℃이상의 온도로 가열한 다음, 99.99% 이상의 고순도 산소를 취입하여 산소를 500-900 mTorr의 범위로 조절하는 단계: BaFe12O19타겟과 상기 Al2O3기판을 회전시키면서 KrF 엑시머 레이저의 에너지 밀도를 4.4-6.67J/㎠ 범위로 조절하고 상기 BaFe12O19타겟에 조사하여 상기 타겟으로 부터 어블레이션된 입자를 상기 Al2O3기판상에 BaFe12O19박막을 0.4-1.5Å/s로 증착하는 단계: 및 상기 BaFe12O19박막이 증착된 Al2O3기판을 3-5℃/분의 냉각속도 범위로 냉각하는 단계를 포함하여 구성되는 에피택셜 BaFe12O19박막의 제조방법에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

에피택셜 바륨-페라이트 박막의 제조방법
제1도는 단결정 (001)Al2O3기판을 사용한 경우의 본 발명방법에 의해 제조된 BaFe12O19박막의 자기이력곡선을 나타내는 그래프.
제2도는 단결정 (001)Al2O3기판을 사용한 경우의 본 발명방법과 비교방법에 의해 제조된 BaFe12O19박막에 대한 X 선 회절패턴을 나타내는 그래프.
제3도는 단결정 (001)Al2O3기판을 사용한 경우의 본 발명방법과 비교방법에 의해 제조된 BaFe12O19박막에 대한 X 선 회절패턴의 또다른 패턴을 나타내는 그래프.
제4도는 단결정 (001)Al2O3기판을 사용할 경우의 비교방법에 의해 제조된 BaFe12O19박막에 대한 X 선 회절패턴의 또다른 패턴을 나타내는 그래프.
제5도는 단결정 (012)Al2O3기판을 사용한 경우의 본 발명방법에 의해 제조된 BaFe12O19박막의 자기이력곡선을 나타내는 그래프.
제6도는 단결정 (012)Al2O3기판을 사용한 경우의 본 발명방법과 비교방법에 의해 제조된 BaFe12O19박막에 대한 X 선 회절패턴을 나타내는 그래프.
제7도는 단결정 (012)Al2O3기판을 사용한 경우의 본 발명방법에 의해 제조된 BaFe12O19박막에 대한 X 선 회절패턴의 또다른 패턴을 나타내는 그래프.
제8도는 단결정 (012)Al2O3기판을 사용한 경우의 비교방법에 의해 제조된 BaFe12O19박막에 대합 X 선 회절패턴의 또다른 패턴을 나타내는 그래프.
본 발명은 마이크로파 소자용 재료는 물론 자기기록용 재료로 사용되는 에피택셜(epitaxial) 박막의 제조방법에 관한 것으로써, 특히 마이크로파 소자에 응용될 재료 및 고밀도 수직자기기록매체로 적합한 에피택설 바륨-페라이트(BaFe12O19)박막의 제조방법에 관한 것이다.
최근 MIC(microwave integrated circuit)의 진보에 따라 마이크로파 장비가 소형 및 경량화 됨에 따라, 이에 사용되는 자성재료는 물론 저항, 콘덴서, 코일, 필터등과 같은 전자부품을 하나의 기판상에 집적시키는 것과 관련한 MMIC(microwave and millimeter wave monolithic integrated circuit), SMD(so1id module device)화에 관한 연구 및 hard disk 등에 응용할 그밀도 수직자기 기록매체 개발에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이같은 연구 추세에 편성하여 바륨-페라이트 (BaFe12O19)도 박막형태로 사용될 것이 필수적이며 륵히 고주파 손실을 극소화하기 위하여서는 에피택셜 박막이 되어야 함이 요구된다.
통상 바륨-페라이트(BaFe12O19)는 육방정계의 마그네토플럼바이트 (magnetoplumbite)구조를 가지고 화학식이 (BaO)·6(Fe2O3)로 명명되는데,에피택셜 바륨-페라이트박막은 큰 일축 자기이방성을 나타냄으로써 밀리미터파 (millimeter-wave) 대역에 대응가능한 circulator, isolator, phase shifter, filter 등과 같은 비가역소자(nonreciprocal device) 제작시 필요한 정자계로서 영구자석으로 부터의 외부 자졔를 대폭 감소시킬 수 있는 재료이고, 더욱이 입상분말의 경우 매우 큰 보자력을 나타냄으로써 외부 자계에 의한 기록 내용의 소거 혹은 감쇄를 방지할 수 있어 자기기록용 재료로 각광받고 있다.
이러한 에피택셜 BaFe12O19박막을 제조방법으로서 종래에는 액상단결정성장(liquid phase epitaxial, LPE)법이나 스퍼터링(sputtering)법이 주로 이용되어졌다(T.L.Hylton, M.A.Parker, J.K.Howard : J. Appl. Phys. Lett. 61(7), 17(1992) p.867: M. S. yuan, H. L. Glass, L. R. Adkins J. App1. Phys. Lett. 53(1988)p.340: T.L.Hylton, M.A.Parker, K.R.Coffey, J.K.Howard : J.App1.Phys 73(10), 15(1993) p.6257). 그러나, 이 방법들은 반응실 내부에 에너지원이 존재함으로 인하여 장비가 비교적 복잡하고 높은 산소분압에서의 박막제작에는 한계가 있다. 또한, 상기한 LPE 법의 경우 박막 형성전 박막 재료의 응점을 낮추기 위하여 적절한 플럭스(flux)의 사용이 요구되며, 스퍼터링법의 경우 타겟을 이루는 개개 윈소의 스퍼터을(sputtering yield)이 다르므로 제조공정상 BaFe12O19와 같은 삼원이상의 복합산화물 박막등의 제조에 있어서 정확한 조성제어가 매우 곤란하며 증착속도가 낮은 것이 공통적 문제점으로 지적되고 있다.
이에 본발명자들은 상기한 종래의 박막 제조법에 대한 문제점을 해결하기 위하여 최근에 그 방법이 개발된 반응실 내부에 장착된 타겟에 엑시머 레이저빔 (excimer laser beam)을 조사하여 박막을 제조하는 레이저 어블레이션(Laser ablation)법 (S.B.Krupanidhi, N.Maffei, D.Roy and C.J.Peng : J.Vac.Sci. Technol. Al0(4), (1992)p.1815; K.Tanaka, Y.Omata, Y.Nishikawa, Y.yoshida, K.Nakamura : IEEE Trans. Journal on Nagnetics in Japan 6,11 (1991) p1001 : R.Seed and C.Vittoria : IEEE Trans. Mag. 28, 5(1992) p.3216)을 적응함으로써 마이크로파 소자등에 응용할 수 있는 에피택셜 바륨-페라이트 박막을 제조할 수 있는 방법을 제안하기에 이르렀다.
즉, 본 발명의 목적은 레이저 어블레이션법을 이용하여 결정배향성이 양호한 에피택셜 BaFe12O19박막을 제조하는 방법을 제공하고자 하는데 있다.
이하, 본 발명을 설명한다.
본 발명은 레이저 어블레이션법을 이용하여 박막을 제조하는 방법에 있어서, 진공상태의 반응실내에 내장된 단결정 (001)Al2O3또는 (012)Al2O3기판의 온도를 700℃이상의 온도로 가열한 다음, 99.99% 이상의 고순도 산소를 취입하여 산소를 500-900 mTorr의 범위로 조절하는 단계; BaFe12O19타겟과 상기 Al2O3기판을 회전시키면서 KrF 엑시머 레이저의 에너지 밀도를 4.4-6.67J/㎠ 범위로 조절하고 상기 BaFe12O19타겟에 조사하여 상기 타겟으로 부터 어블레이션된 입자를 상기 Al2O3기판상에 BaFe12O19박막을 0.4-1.5Å/s로 증착하는 단계; 및 상기 BaFe12O19박막이 증착된 Al2O3기판을 3-5℃/분의 냉각속도 범위로 냉각하는 단계를 포함하여 구성되는 에피택셜 BaFe12O19박막의 제조방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 레이저 어블레이션법을 적용하여 (001)Al2O3또는 (012)Al2O3단결정 기판을 적어도 700℃ 보다 높은 온도로 가열함이 바람직한데, 그 이유는 상기 단결정 Al2O3기판을 700℃ 이하로 가열하면 타겟으로 부터 어블레이션된 입자가 기판상에서 급냉되어 BaFe12O19박막중 비정질상 (amorphous phase) 혹은 magnetoplumbite 구조를 갖추지 못한 상(pseudo-magnetoplumbite phase)이 급증하여 박막의 포화자화값(sturated magnetization)을 심각하게 작게하여 보자력(coercivity), 각형성(squareness)등 박막의 자기특성에 악영향을 미쳐 바람직하지 않기 때문이다. 그러나, 상기 Al2O3기판의 가열온도는 700-900℃ 의 온도범위로 함이 보다 바람직한데, 그 이유는 통상 레이저 어블레이션법에서 이용되는 기판 가열원은 900℃ 이상으로 승온하는 것이 현설비면에서 불가능하기 때문이다.
또한, 본 발명에서는 기판 가열후 반응실내로 취입되는 산소가스의 순도를 99.99% 이상으로 함이 바람직한데, 그 이유는 상기 산소가스의 순도가 99.99% 이하일 경우에는 형성되는 BaFe12O19박막내 블순물의 혼입을 방지하는데 불리하기 때문이다.
그리고, 취입된 산소분압은 500-900mTorr 의 범위로 조절함이 바람직한데, 그 이유는 산소분압이 상기 범위보다 작은 경우의 증착속도가 빨라져서 기만 표면에 도달한 입자의 표면운동이 둔화되고, BaFe12O19의 화학양론적 조성에서 크게 벗어나게 됨으로 상기한 비정질상(amorphous phase) 혹은 magnetoplumbite 구조를 갖추지 못한 상(pseudo-magnetoplumbite phase)이 박막중에 급증하며, 반면에 상기 범위보다 높은 경우는 본 발명에서 얻고자 하는 {001}BaFe12O19또는 {114}BaFe12O19와는 다른 결정면을 가지는 결정들이 형성되기 시작하기 때문에 바람직하지 않다. 보다 바람직하게는 900mTorr 로 조절함이 좋다.
상기와 같이 반응실내의 산소분압을 500-900mTorr 범위로 조절한 후에는 레이저 어블레이션시 타켓의 경제적인 이용 및 균일한 플룸(plume)을 얻기 위하여 BaFe12O19타겟을 회전시킴이 바람직하며 또한 증착되는 박막의 두께 균일화를 위하여 Al2O3기판도 함께 회전시켜 줌이 바람직한데, 이때 바람직한 회전속도는 3-4rpm 정도로 하는 것이다.
상기와 같이 회전되는 BaFe12O19타겟에 조사되는 KrF 엑시머 레이저빔의 에너지 밀도는 4.4-6.67J/㎠ 범위가 바람직한데, 그 이유는 4.4J/㎠ 이하로 되면 증착속도가 0.4Å/s 이하가 되어 일정한 박막두께로 제조하는데 시간이 길어져 생산성이 떨어져 바람직하지 않으며, 6.67J/㎠ 이상이 되면 수 ㎛ 이상 크기의 어블레이션된 입자가 박막 표면에 존재하기 때문이다. 보다 바람직하게는 그 밀도를 6-6.67J/㎠ 의 범위로 하는 것이다.
본 발명에서는 상기한 조건으로 BaFe12O19박막이 증착뫼면 기판을 분당 3-5℃ 의 냉각속도로 냉각함이 바람직한데, 그 이유는 상기 냉각속도가 5℃/분 이상으로 빠르면 기판면에서 박막의 박리 및 균열이 유발되고, 3℃/분 이하로 늦으면 냉각에 너무 많은 시간이 소요되어 불필요하기 때문이다.
또한, 본 발명에서 사용되는 타켓은 BaFe12O19타켓으로 벌크(bulk) 헝태의 BaFe12O19다결정체로서, 고 순도의 것일수록 좋으며, 99.9% 이상의 순도를 가지면 바람직하다.
이와같이 본 발명에서 제시된 조건에 따라 기판온도, 반응실내의 산소압력 및 레이저빔 에너지 밀도등을 조절한 레이저 어블레이션법을 이용하여 박막을 성장시키면, (001)Al2O3단결정 기판의 경우는 {001}BaFe12O19, (012)Al2O3단결정 기판의 경우는 {114}BaFe12O19의 결정배향성이 양호한 에피택셜 박막이 얻어진다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.
[실시예 1]
레이저 어블레이션 장치의 반응실의 초기진공을 4 x 10-6 Torr 이하로 한 후, 기판 온도가 700℃ 에 도달하였을 때 순도가 99.997%의 고순도 산소를 반응실에 도입하고, 산소 압력을 20, 100, 300, 500, 900mTorr 로 변화시켰다.
그리고 레이저 어블레이션시 순도 99.9x, 직경이 50mm 인 BaFe12O19타겟을 레이저빔 입사방향으로 부터 45˚기울게 위치시켰으며, 그 회전속도롤 3.3rpm 으로 하였다. 그리그 기판은 10 x 10 x 1mm 크기의 (001)Al2O3단결정을 사용하였으며 상기 타겟 중심부로 부터 기판 중앙부까지의 거리는 5cm 로 고정하였고 그 회전속도는 3rpm 이었다. 이때, 파창이 248nm 인 엑시머 레이저(Excimer laser)빔 발생원으로써 Kr, F 가스를 이용하는 장비를 사용하였다. 타겟 표면에서의 레이저빔 에너지 밀도는 레이저빔의 펄스주파수(repetition rate)를 10Hz 로 고정한 후, 촛점거리가 50cm 인 2개의 볼록렌즈를 조합하여 타겟 표면에서의 빔의 크기를 조절함으로써 변화시켰고, 각 조절단계에서 레이저 파워 에너지 미터(laser power energy meter)를 사용하여 그 값을 확인하였다.
상기와 같은 레이저 어블레이션으로, 0.4-1.5Å/s 의 증착속도로 0.48-1.2㎛ 두께의 박막형성이 끝난 후, 300℃ 까지 3-5℃/분의 냉각속도로 온도를 내린 후 상온까지 챔버내에서 냉각시켰다.
상기한 방법으로 제조된 BaFe12O19박막익 결정배향성, 막두께, 박막의 조성 및 표면형상, 자기적 특성을 측정하고 그 결과를 하기표 1,2, 제1도 및 제2도에 나타내었다.
이때, 박막의 결정배향성은 X 선 회절분석으로 평가하였는데, 에피택셜 박막이란 단결정 기판상에 기체상으로 부터 응축한 물질이 특정한 방위를 가지고 성장하여 형성된 것이므로 X 선 회절 패턴(pattern)상에서 특정 방위의 회절선이 유일하게 존재하거나 혹은 다른 방위의 회절선의 강도와 비교하였을 때 강한 강도로 관측될수록 에피택셜 박막이 형성된 것으로 간주하였다. 막두께는 "알파스텝"(α-step)으로 측정하였으며 박막의 조성, 표면형상은 EDS(energy dispersive spectroscopy), 주사전자 현미경(SEM)으로 관찰하였다.
또한, 자기적 특성은 시편 진동형 자력계(vibrating sample magnetometer, VSM)를 사용하여 평가하였다.
[표 1]
※ 표 1및 제1도에서 포화자화, 보자력은 16 KOe 의 자장중에서 측정된 값이며, //, ⊥는 각각 측정시 박막면에 대하여 평행, 수직방향으로 자장을 인가하였음을 표시함.
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 산소분압이 900mTorr 인 발명예(2)의 경우에는 박막의 85% 이상의 {001}BaFe12O19결정이 기판면에 평행으로 성장하여 양호한 결정배향성을 나타냄으로써 거의 에피택셜 박막이 형성되었으며 박막중 (203)BaFe12O19결정도 일부 생성되었다. 또한, 일반적인 박막의 자기적 특성은 제조중 불순물의 막중 혼입, 막두께의 불균일등으로 벌크(bulk) 단결정보다 훨씬 열악한 것으로 알려져 있으나, 본 발명예(2)의 경우 상기 결정배향성으로 부터 BaFe12O19의 자화용 이축인 ＜001＞ 방향이 박막면에 대하여 수직으로 존재함으로써 수직자화막이 형성되었다. 그 증거로 막면에 대해 수직자장 인가시 더 양호한 각형성과 함께 더 크게 얻어진 보자력이 3047 0e 이며, 포화자화는 별크 BaFe12O19단결정(4400 Gauss)의 83% 를 넘는 3684 Gauss 나 되는 양호한 자기적 특성을 나타내었다. 상기한 특성은 이 박막을 마이크로파 소자용 재료로서는 믈론 수직자기기록매체로 사용할 수 있는 충분한 것이다. 이는 제1도에서 확인되고 있다.
반면에 산소분압이 20, 100mTorr 인 비교예(1,2)의 경우에는 제2도에 나타난 바와 같이, 기판으로 부터의 강한 회절선 이외에 강한 특정 회절선의 존재는 확인되지 않았다. 즉, 산소분압이 20, 100mTorr 인 비교예(1,2)의 경우 (2O3)BaFe12O19회절선만이 매우 미역하게 관측되어 거의 비정질 상태의 박막임을 알 수 있고, BaFe12O19의 화학양론적 조성에서 크게 벗어나게 됨에 따라 magnetoplumbite구조를 갖추지 못한 상(pseudo-magnetoplumbite phase)이 박막중에 급증하여 얻어진 자기적 특성도 측정 불가능 정도로 매우 열악하였다. 그러나, 발명예(1)과 같이 산소분압이 500mTorr 가 되면, 박막의 72% 이상의 {001}BaFe12O19결정이 기판면에 평행으로 성장한 에피택셜 박막이 형성되는 경향이 있었고 또한 이와 더불어 결정화도 상당히 이루어져서 포화자화값이 크게 증가하였다. 물론 발명예(1)의 경우 화학양론적 조성에서 다소 벗어나 벌크 BaFe12O19단결정의 60x 정도에 미치는데 그쳤지만 그 보자력은 2681 0e 의 큰 값을 나타내어 이 경우도 수직자기 기록매체로 사용가능함을 알 수 있었다.
상기한 산소분압에 따른 결정배향성의 변화, 조성분석 결과는 각각 제2도, 하기표 2를 통하여 확인됨을 알 수 있다.
[표 2]
[실시예 2]
단결정 (001)Al2O3기판을 사용한 경우, 실시예 1에서 알 수 있듯이 산소분압이 500mTorr 이상이 되면 포화자화값등 자기특성이 다소 열악하지만 박막중에 형성된 결정상중 72% 이상의 {001}BaFe12O19결정이 기판면에 평행으로 성장하여 에피택셜 박막의 경향을 보였다. 따라서 결정배향성 및 자기특성에 미치는 레이저빔 에너지 밀도의 영향을 보기 위하여 기판온도, 산소분압을 각각 700℃, 500mTorr 로 하고 레이저빔 에너지 밀도를 4.4, 5.27, 6.67J/㎠ 로 조사하여 실시예 1과 동일한 방법으로 박막을 제조하고, 제조된 박막에 대하여 X-선 회절분석을 통한 결정배향성 및 자기특성을 평가 분석하고 그 결과를 하기표 3 과 제3도에 나타내었다.
[표 3]
※ 표 2에서 포화자화, 보자력은 16 k0e 의 자장중에서 측청된 값이며 //, ⊥는 각각 측정시 박막면에 대하여 평행, 수직방향으로 자장을 인가하였음을 표시함.
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 레이저빔 에너지 밀도가 6.67J/㎠ 인 발명예(1)의 경우에는 박막중 형성된 결정의 72x 이상이 박막면에 대하여 평행방향으로 성장한 {001}BaFe12O19결정으로 되고 나머지는 {203}BaFe12O19로 형성되어 에피택셜 박막의 경향으로 나타낸다. 반면에 레이저빔 에너지 밀도가 4.4, 5.27J/㎠ 인 비교예(3,4)의 경우에는 박막중 {203}BaFe12O19결정의 양이 35.7%, 47% 정도로 크게 증가하여 {001}BaFe12O19결정과 혼재한 다결정 박막임을 알 수 있었고 이는 X-선회절도를 나타내는 제3도에서도 확인되었다.
[실시예 3]
단결정 (001)Al2O3기판을 사용하여 기판온도를 650℃, 산소분압을 900mTorr로 하고, 레이저빔 에너지밀도를 6.67J/㎠ 로 조사하여 실시예 1과 동일한 방법으로 박막을 제조하고, 제조된 박막에 대하여 X-선회절분석을 하여 그 결과를 제4도에 나타내었다. 기판온도를 650℃ 로 하였을 때는 박막으로 부터의 회절선이 거의 관측되지 않아 박막의 대부분이 비정질상으로 형성되었으며 그것에 기인하는 포화자화값등 자기적 특성도 측정불가능하였다.
[실시예 4]
기판을 10 x 10 x 1mm 크기의 (012)Al2O3단결정을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 박막을 제조하고, 제조된 BaFe12O19박막의 결정배향성, 막두께, 박막의 조성 및 표면형상, 자기적 특성을 측정하고 그 결과를 하기표 4,5, 제5도 및 제6도에 나타내었다.
이때, 박막의 결정배향성은 X 선 회절분석으로 평가하였는데, 측정 및 관찰 방법도 실시예 1과 동일하였다.
[표 4]
※ 표 4및 제5도에서 포화자화, 보자력은 16 K0e 의 자장중에서 측정된 값이며, //, ⊥는 각각 측정시 박막면에 대하여 평행, 수직방향으로 자장을 인가하였음을 표시함.
상기 표 4에 나타난 바와 같이, 산소분압이 300, 500, 900mTorr 인 비교예(7), 발명예(3)(4)의 경우 결정배향성만을 고려하였을 때 기판으로 부터의 회절선을 제외하고 산소분압이 증가할수록 강도가 증가하는 {114}BaFe12O19회절선만 관측되어 박막에서 형성된 결정 중 100%가 {114}BaFe12O19결정이며, 이것이 기판면에 평행으로 양호하게 성장한 에피택셜 박막이다. 반면에 산소분압이 20, 100mTorr인 비교예 (5)(6)의 경우에는 기판으로 부터의 강한 회절선 이외에 회절선의 존재는 확인되지 않았다.
한편, 일반적인 박막의 자기적특성은 제조중 불순물의 막중 혼입, 막두께의 불균일등으로 벌크 단결정보다 훨씬 열악한 것으로 알려져 있는데, 이 경우 포화자화등 자기적 특성은 산소분압이 증가할수록 양호해지나 300mTorr까지는 매우 열악한 값이다. 반면 산소분압이 90mTorr인 발명예(4)의 경우에서 보자력은 2000 0e를 훨씬 상회하여 자기기록매체로도 층분히 사용 가능할 정도이며 포화자화는 벌크 BaFe12O19단결정(4400 Gauss)의 87%이상이 되는 매우 양호한 자기적 특성을 나타내었다. 이는 제 5 도에서 확인할 수 있다. 300mTorr이하의 박막에서 얻어진 자기적 특성은 X-선 회절 분석결과 300mTorr이하의 경우는 거의 비정질 상태의 박막이었고, BaFe12O19의 화학양론적 조성에도 크게 벗어나게 됨에 따라 magnetoplumbite 구조를 갖추지 못한 상(pseudo-magnetoplumbite phase)이 박막중에 급증하여 매우 열악하였다.
상기한 산소분압에 따른 결점배향성의 변화, 조성분석 결과는 각각 제6도, 하기표 5를 통하여 확인됨을 알 수 있다.
[표 5]
[실시예 5]
단결정 (012)Al2O3기판을 사용한 경우, 실시예 4에서 알 수 있듯이 산소분압이 500mTorr 이상이 되면 포화자화값등의 자기륵성이 다소 떨어지지만 박막으로서 양호한 자기륵성을 나타내그, 박막중에 형성된 결정상중 100x 의 {114}BaFe12O19결정이 기판면에 평행으로 성장하여 에피택셜 박막의 경향을 보였다. 따라서 결정배향성 및 자기륵성에 미치는 레이저빔 에너지 밀도의 영향을 보기 위하여 기판온도, 산소분압을 각각 700℃, 500mTorr 로 하고 레이저빔 에너지 밀도를 4.4, 5.27, 6.67J/㎠ 로 조사하여 실시예 4와 동일한 방법으로 박막을 제조하고, 제조된 박막에 대하여 X-선 회절분석을 통한 결정배향성 및 자기륵성을 평가 분석하고 그 결과를 하기표 6 과 제7도에 나타내었다.
[표 6]
※ 표 6에서 포화자화, 보자력은 16 k0e 의 자장중에서 측정된 값이며 //, ⊥ 는 각각 측정시 박막면에 대하여 평행, 수직방향으로 자장을 인가하였음율 표시함.
상기 표 6에 나타난 바와같이, 레이저빔 에너지 밀도가 낮은 4.4,5.27J/㎠ 인 발명예(5)(6)에서도 박막의 100x가 {001}BaFe12O19결정으로 형성되어 에피택셜 박막의 경향으로 나타낸다. 이는 X-선 회절도를 나타내는 제7도에서도 확인되었다.
[실시예 6]
단결정 (012)Al2O3기판을 사용하여 기판온도를 650℃, 산소분압을 900mTorr 로 하고 레이저빔 에너지 밀도를 6.67J/㎠ 로 조사하여 실시예 4와 동일한 방법으로 박막을 제조하고, 제조된 박막에 대하여 X-선회절분석을 하여 그 결과를 제8도에 나타내었다. 기판온도를 650℃ 로 하였을 때는 박막으로 부터의 회절선이 거의 관측되지 않아 박막의 대부분이 비정질상으로 형성되었으며 그것에 기인하는 포화자화 값등 자기적 특성도 측정불가능하였다.

Claims (4)

  1. 레이저 어블레이션법을 이용하여 박막을 제조하는 방법에 있어서, 진공상태의 반응실내에 내장된 단결정 (001)Al2O3또는 (012)Al2O3기판의 온도를 700℃ 이상의 온도로 가열한 다음, 99.99% 이상의 고순도 산소를 취입하여 산소를 500-900 mTorr의 범위로 조절하는 단계; BaFe12O19타겟과 상기 Al2O3기판을 회전시키면서 KrF 엑시머레이저의 에너지 밀도를 4.4-6.67J/㎠ 범위로 조절하고 상기 BaFe12O19타겟에 조사하여 상기 타겟으로 부터 어블레이션된 입자를 상기 Al2O3기판상에 BaFe12O19박막을 0.4-1.5Å/s로 증착하는 단계: 및 상기 BaFe12O19박막이 증착된 Al2O3기판을 3-5℃/분의 냉각속도 범위로 냉각하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 에피택셜 BaFe12O19박막의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 Al2O3기판이 700-900℃ 의 온도범위로 가열됨을 특징으로 하는 에피택셜 BaFe12O19박막의 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 산소분압이 850-900mTorr 인 것을 특징으로 하는 에피택셜 BaFe12O19박막의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 KrF 레이저빔 에너지 밀도가 6-6.67J/㎠ 인 것을 특징으로 하는 에피택셜 BaFe12O19박막의 제조방법.
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