KR20080110634A - 자성 재료 및 안테나 디바이스 - Google Patents

자성 재료 및 안테나 디바이스 Download PDF

Info

Publication number
KR20080110634A
KR20080110634A KR1020087025601A KR20087025601A KR20080110634A KR 20080110634 A KR20080110634 A KR 20080110634A KR 1020087025601 A KR1020087025601 A KR 1020087025601A KR 20087025601 A KR20087025601 A KR 20087025601A KR 20080110634 A KR20080110634 A KR 20080110634A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
magnetic
composite magnetic
magnetic film
magnetic material
Prior art date
Application number
KR1020087025601A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101138147B1 (ko
Inventor
마끼 요네쯔
나오유끼 나까가와
세이이찌 스에나가
도모히로 스에쯔나
신야 사꾸라다
Original Assignee
가부시끼가이샤 도시바
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시끼가이샤 도시바 filed Critical 가부시끼가이샤 도시바
Publication of KR20080110634A publication Critical patent/KR20080110634A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101138147B1 publication Critical patent/KR101138147B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/08—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers
    • H01F10/10—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition
    • H01F10/12—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being metals or alloys
    • H01F10/14—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being metals or alloys containing iron or nickel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/007—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure ultrathin or granular films
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/08—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers
    • H01F10/10—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition
    • H01F10/12—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being metals or alloys
    • H01F10/16—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being metals or alloys containing cobalt
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/3227—Exchange coupling via one or more magnetisable ultrathin or granular films
    • H01F10/3231—Exchange coupling via one or more magnetisable ultrathin or granular films via a non-magnetic spacer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/14—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates
    • H01F41/18—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates by cathode sputtering
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24744—Longitudinal or transverse tubular cavity or cell
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/25—Web or sheet containing structurally defined element or component and including a second component containing structurally defined particles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/32—Composite [nonstructural laminate] of inorganic material having metal-compound-containing layer and having defined magnetic layer
    • Y10T428/325—Magnetic layer next to second metal compound-containing layer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Thin Magnetic Films (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)

Abstract

자성 금속 또는 자성 합금으로 이루어지는 기둥 형상체의 체적 백분율이 높고 또한 투자율 실부(μ')와 투자율 허부(μ")의 비(μ'/μ")가 큰 복합 자성막을 구비한 자성 재료를 제공한다. 기판; 및 이 기판 위에 형성되고, 길이 방향이 상기 기판의 표면에 대하여 수직 방향으로 향한 Fe, Co 및 Ni 중 적어도 하나로부터 선택되는 자성 금속 또는 자성 합금을 함유하는 복수의 기둥 형상체와, 상기 기둥 형상체의 사이에 형성된 금속의 산화물, 질화물, 탄화물 및 불화물로부터 선택되는 적어도 하나의 무기 절연체를 구비하고, 상기 기판 표면에 평행한 표면 내의 최소 이방성 자계 Hk1과 상기 기판의 표면과 평행한 표면의 최대 이방성 자계 Hk2의 비, Hk2/Hk1이 1보다 큰 복합 자성막을 구비한 자성 재료이다.
복합 자성막, 자성 재료, 피크 강도, 기둥 형상체, 길이 방향, 어스펙트비, 안테나 디바이스

Description

자성 재료 및 안테나 디바이스{MAGNETIC MATERIAL AND ANTENNA DEVICE}
본 발명은, 자성 재료 및 안테나 디바이스에 관한 것이다.
현재의 휴대 통신 단말기에서 사용되는 전파의 주파수 대역은, 100MHz 이상의 고주파 영역이다. 이 때문에, 이 고주파 영역에서 유용한 전자 부품 및 기판이 주목받고 있다. 또한, 휴대 이동체 통신, 위생 통신에서는, GHz대의 고주파 영역의 전파가 사용되고 있다.
이러한 고주파 영역의 전파에 대응하기 위해서는, 전자 부품에서 에너지 손실이나 전송 손실이 작은 것이 필요하다. 예를 들면, 휴대 통신 단말기에 불가결한 안테나 디바이스에서는, 안테나로부터 발생되는 전파는 전송 과정에서 전송 손실이 생긴다. 이 전송 손실은, 열 에너지로서 전자 부품 및 기판 내에서 소비되어 전자 부품에서의 발열의 원인으로 된다. 또한, 전송 손실은 외부에 송신할 전파가 부정된다. 이 때문에, 강력한 전파를 송신할 필요가 있어, 전력의 유효 이용을 저해한다. 또한, 극력 낮은 전파에서의 통신이 기대되고 있다.
고투자율의 절연 기판을 사용하는 고주파 디바이스는, 발생하는 전자파를 기판에 말려들어가게 할 수 있으므로, 전자파가 통신 기기 내의 전자 부품이나 프린트 기판에 도달하는 것을 방지할 수 있다. 즉 전력 절약화가 가능하다.
통상의 고투자율 부재는, Fe, Co를 성분으로 하는 금속 혹은 합금, 그 산화물이다. 금속 혹은 합금의 고투자율 부재는, 전파의 주파수가 높아지면 와전류에 의한 전송 손실이 현저하게 되므로, 기판으로서는 사용하는 것이 곤란하게 된다. 한편, 페라이트로 대표되는 산화물의 자성체를 기판으로서 이용한 경우, 고저항이기 때문에 와전류에 의한 전송 손실은 억제된다. 그러나, 공명 주파수가 수백 MHz이기 때문에, 고주파에서는 공명에 의한 전송 손실이 현저해져 사용이 곤란하게 된다. 이 때문에, 기판의 재료로서, 고주파수의 전파에 대해서도 사용할 수 있는 전송 손실을 극력 억제한 절연성의 고투자율 부재가 요구되고 있다.
이러한 고투자율 부재를 제작하는 시도로서, 스퍼터링법 등의 박막 기술을 이용하여 고투자율 나노그래뉼러 재료가 제작되고 있으며, 고주파 영역에서도 우수한 특성을 나타내는 것이 확인되고 있다. 그러나, 그래뉼러 구조에서는 고저항을 유지한 채로 자성 미립자의 체적 백분율을 향상시키는 것이 곤란하게 된다.
한편, 일본 특허 공개 2004-95937에는 Fe, Co, 또는 Ni의 각각의 순금속 내지는 그들을 적어도 20중량% 함유하는 합금으로 이루어지는 단자구의 기둥 형상 구조체가 산화물, 질화물 또는 불화물 내지는 그들의 혼합물인 무기질의 절연성 모체 내에 매립된 복합 자성 재료가 개시되어 있다.
본 발명은, 자성 금속 또는 자성 합금으로 이루어지는 기둥 형상체의 체적 백분율이 높고 또한 투자율 실부(μ')와 투자율 허부(μ")의 비(μ'/μ")가 큰 복합 자성막을 구비한 자성 재료, 및 이 자성 재료를 함유하는 안테나 기판을 갖는 안테나 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 기판; 및
상기 기판 위에 형성되고, 길이 방향이 상기 기판의 표면에 대하여 수직 방향으로 향한 Fe, Co 및 Ni 중 적어도 하나로부터 선택되는 자성 금속 또는 자성 합금을 함유하는 복수의 기둥 형상체와, 상기 기둥 형상체의 사이에 형성된 금속의 산화물, 질화물, 탄화물 및 불화물로부터 선택되는 적어도 하나의 무기 절연체를 구비하고, 상기 기판 표면에 평행한 표면 내의 최소 이방성 자계 Hk1과 상기 기판의 표면과 평행한 표면의 최대 이방성 자계 Hk2의 비, Hk2/Hk1이 1보다 큰 복합 자성막
을 구비하는 자성 재료가 제공된다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 기판; 및
상기 기판 위에 형성되고, 길이 방향이 상기 기판의 표면에 대하여 수직 방향으로 향한 Fe, Co 및 Ni 중 적어도 하나로부터 선택되는 자성 금속 또는 자성 합금을 함유하는 복수의 기둥 형상체와, 상기 기둥 형상체의 사이에 형성된 금속의 산화물, 질화물, 탄화물 및 불화물로부터 선택되는 적어도 하나의 무기 절연체를 구비하고, 상기 기판 표면에 평행한 표면 내의 이방성 자계 Hk1과, 상기 기판의 표면에 평행한 표면 내의 상기 이방성 자계 Hk1에 대하여 직각 방향의 이방성 자계 Hk2를 갖고, 상기 Hk2가 40Oe 이상이고, 이방성 자계의 비 Hk2/Hk1이 3 이상인 복합 자성막
을 구비하는 자성 재료가 제공된다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 기판; 및
상기 기판 위에 형성되고, 길이 방향이 상기 기판의 표면에 대하여 수직 방향으로 향한 Fe 혹은 Fe 합금을 함유하는 복수의 기둥 형상체와, 상기 기둥 형상체의 사이에 형성된 금속의 산화물, 질화물, 탄화물 및 불화물로부터 선택되는 적어도 하나의 무기 절연체를 구비하고, 표면의 XRD에 의한 회절 결정면 (110), (200), (211), (310), (222)에 기인하는 피크 강도 모두를 더한 강도 Itotal과 회절 결정면 (110)에 기인하는 피크 강도 I(110)의 비 I(110)/Itotal이 0.8 이상인 복합 자성막으로서, 상기 기판 표면과 수직인 결정면이 형면 {110}면에 배향된 복합 자성막
을 구비하는 자성 재료가 제공된다.
본 발명의 제4 양태에 따르면, 기판; 및
상기 기판 위에 형성되고, 길이 방향이 상기 기판의 표면에 대하여 수직 방향으로 향한 Fe 혹은 Fe 합금을 함유하는 복수의 기둥 형상체와, 상기 기둥 형상체의 사이에 형성된 금속의 산화물, 질화물, 탄화물 및 불화물로부터 선택되는 적어도 하나의 무기 절연체를 구비하고, 표면의 XRD에 의한 회절 결정면 (110), (200), (211), (310), (222)에 기인하는 피크 강도 모두를 더한 강도 Itotal과 회절 결정면 (110)에 기인하는 피크 강도 I(110)의 비 I(110)/Itotal이 0.8 이상인 복합 자성막으로서, 상기 기판 표면과 수직인 결정면이 형면 {110}면에 배향된 복수의 기둥 형상체의 배향 영역은 직경 100nm 이하의 크기를 갖고, 이들 배향 영역이 집합한 직경 1㎛ 이상의 크기의 집합 영역은 결정 방위를 등방적으로 분산한 복합 자성막
을 구비하는 자성 재료가 제공된다.
본 발명의 제5 양태에 따르면, 기판; 및
상기 기판 위에 형성되고, 길이 방향이 상기 기판의 표면에 대하여 수직 방향으로 향한 Fe, Co 및 Ni의 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 자성 금속 또는 자성 합금을 함유하는 복수의 기둥 형상체와, 상기 기둥 형상체의 사이에 형성된 금속의 산화물, 질화물, 탄화물 및 불화물로부터 선택되는 적어도 하나의 무기 절연체를 구비하고, 상기 기둥 형상체는, 길이 방향으로 수직인 단면의 어스펙트비가 1.2 이상인 기둥 형상체가 모든 기둥 형상체에 대하여 30체적% 이상 차지하는 복합 자성막
을 구비하는 자성 재료가 제공된다.
본 발명의 제6 양태에 따르면, 상기 각 자성 재료를 각각 함유하는 안테나 기판; 및
상기 안테나 기판의 주면에 직접 배치되거나, 또는 주면 근접에 배치되는 안테나
를 구비하는 안테나 디바이스가 제공된다.
도 1은 실시 형태에 따른 자성 재료의 부분 절결 사시도.
도 2는 실시 형태에 따른 자성 재료의 복합 자성막에서의 배향 영역 및 집합 영역에서의 면방위를 나타내는 모식도.
도 3은 실시 형태에 따른 또 다른 자성 재료를 도시하는 단면도.
도 4는 실시 형태에 따른 다른 자성 재료를 도시하는 단면도.
도 5는 실시 형태에 따른 또 다른 자성 재료를 도시하는 단면도.
도 6은 실시 형태에 따른 안테나 디바이스를 도시하는 단면도.
이하, 본 발명의 실시 형태에 따른 자성 재료를 상세하게 설명한다.
실시 형태에 따른 자성 재료는, 기판과 이 기판 위에 형성된 복합 자성막을 구비한다. 이 복합 자성막은, 기판 위에 형성되고, 길이 방향이 기판 표면에 대하여 수직 방향으로 향한, Fe, Co 및 Ni 중 적어도 하나로부터 선택되는 자성 금속 또는 자성 합금으로 이루어지는 복수의 기둥 형상체와, 기판 위에 기둥 형상체의 사이에 위치하도록 형성된 금속의 산화물, 질화물, 탄화물 및 불화물로부터 선택되는 적어도 하나의 무기 절연체를 구비한다. 복합 자성막은, 기판의 표면과 평행한 방향(면내 방향)에 자기 이방성을 갖는다.
실시 형태에 따른 자성 재료는, 구체적으로는 예를 들면 도 1에 도시하는 구조를 갖는다. 자성 재료는 기판(1)을 구비하고 있다. 복합 자성막(2)은, 기판(1) 위에 형성되어 있다. 이 복합 자성막(2)은, 기판(1) 위에 형성되고, 길이 방향이 기판(1) 표면에 대하여 수직 방향으로 향한 기둥 형상체(3)를 구비한다. 이 기둥 형상체(3)는, Fe, Co 및 Ni 중 적어도 하나로부터 선택되는 자성 금속 또는 자성 합금을 함유한다. 도 1에는, 기둥 형상체(3)의 길이 방향에 대하여 수직인 단면이 타원 형상을 갖는 타원 기둥체를 예시한다. 복수의 기둥 형상체(3)의 사이에는, 금속의 산화물, 질화물, 탄화물 및 불화물로부터 선택되는 적어도 하나의 무기 절 연체(4)가 형성되어 있다. 복합 자성막(2)은, 기판(1)의 표면과 평행한 표면 내에 자기 이방성을 갖는다.
기판은, 예를 들면 폴리이미드와 같은 플라스틱, 또는 산화 규소, 알루미나, MgO, Si, 글래스와 같은 무기 재료로 만들어진다.
이하에 실시 형태에 따른 자성 재료를 구성하는 각 부재에 대하여 상술한다.
1. 기둥 형상체의 구성
실시 형태에 기재된 기둥 형상체는, 타원 기둥체 외에, 원기둥체, 사각기둥체, 육각기둥체, 팔각기둥체와 같은 각기둥체 등의 형태를 취할 수 있다.
기둥 형상체는, 인접하는 기둥 형상체 간의 거리, 즉 기둥 형상체 간의 무기 절연체의 두께가 약 1nm 이상 3nm 이하인 것이 바람직하다. 기둥 형상체 간의 무기 절연체의 두께가 3nm를 초과하면, 복합 자성막의 저항률이 높아지지만, 기둥 형상체의 체적 백분율(이하, Vf라고 칭함)이 내려가 자기 특성이 저하될 우려가 있다.
기둥 형상체는, 예를 들면 자성 금속 혹은 자성 합금의 단결정, 또는 자성 금속 입자 혹은 자성 합금 입자의 집합물로 만들어진다. 기둥 형상체는 단결정인 것이 바람직하다.
기둥 형상체가 자성 금속 입자 혹은 자성 합금 입자의 집합물로 구성되는 경우, 집합물을 구성하는 자성 금속 입자 혹은 자성 합금 입자는, 1nm 이상, 50nm 이하의 평균 입경을 갖는 것이 바람직하다. 입경이 50nm를 초과하면, 고주파 영역에서 와전류손이 커져, 자기 특성이 저하될 우려가 있다. 또한, 입경이 50nm를 초과 하면, 고주파 자기 특성을 유지하는 것이 곤란하게 된다. 상술하면, 자성 금속 입자 혹은 자성 합금 입자의 입경과 관련된 단자구 구조 및 다자구 구조에서, 단자구 구조보다도 다자구 구조를 취한 쪽이 에너지적으로 안정하다. 이 때문에, 다자구 구조의 투자율의 고주파 특성은 단자구 구조의 투자율의 고주파 특성보다도 저하된다. 자성 금속 입자 혹은 자성 합금 입자의 집합물로 구성되는 기둥 형상체에서, 단자구 구조를 유지하는 그들 입자의 입경 한계는, 50nm 정도 이하이므로, 자성 금속 입자 혹은 자성 합금 입자의 평균 입경은 50nm 이하의 범위로 두는 것이 바람직하다.
기둥 형상체는, 그 길이 방향이 기판 표면에 대하여 수직 방향으로 일치되어 있는 것이 바람직하다. 단, 기둥 형상체의 일부에서 그 수직 방향의 수선에 대한 각도가 ±30°, 바람직하게는 ±10°로 경사지는 것을 허용한다. 기둥 형상체가 자성 금속 입자 혹은 자성 합금 입자의 집합물로 구성되는 경우, 입자가 연결되어 형성되는 입자군의 길이 방향은 기판 표면에 대하여 수직 방향의 수선과 이루는 각도를 30°이내, 바람직하게는 10°이내로 하는 것이 바람직하다.
기둥 형상체의 재료는, Fe, Co 및 Ni의 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 자성 금속 또는 자성 합금으로 만들어지며, 용도에 따라서 선택된다. 그 중에서도 기둥 형상체는 FeCo 합금으로 만들어지는 것이 바람직하다. 예를 들면, 포화 자화가 큰 자성 재료를 얻는 경우에는, Fe-30원자%의 Co의 기둥 형상체가 이용된다. 자화 왜곡 제로의 자성 재료를 얻는 경우에는, Fe-80원자%의 Co의 기둥 형상체가 이용된다. 자성 합금에는, B, N과 같은 첨가 원소를 함유하는 것을 허용한다.
2. 절연체의 구성
무기 절연체는, 실온에서 1×102Ωㆍcm 이상의 절연 저항을 갖는 것이 바람직하다.
이러한 무기 절연체는, 예를 들면 Mg, Al, Si, Ca, Cr, Ti, Zr, Ba, Sr, Zn, Mn, Hf, 및 희토류 원소(Y를 함유함)로부터 선택되는 금속의 산화물, 질화물, 탄화물 및 불화물의 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 함유한다. 특히, 무기 절연체는 실리콘 산화물로 만들어지는 것이 바람직하다.
무기 절연체는, Fe, Co, Ni 중 어느 하나의 자성 금속 원소를 30원자% 이하 함유하는 것이 바람직하다. 자성 금속 원소의 양이 30원자%를 초과하면, 무기 절연체의 전기 저항률이 저하되어, 복합 자성막 전체의 자기 특성이 저하될 우려가 있다.
3. 복합 자성막의 이방성
복합 자성막의 자기 이방성은, 전형적으로는 단위 기둥 형상체끼리 기판 표면에 평행한 면 내에서 강하게 자기적으로 결합되어 있는 구조와, 단위 기둥 형상체 구조가 기판 표면에 평행한 면 내에서 형상 이방성을 갖는 구조를 들 수 있다. 형상 이방성은, 예를 들면 결정 배향과 기둥 형상체의 이방성이 있다.
복합 자성막의 자기 이방성의 보다 구체적인 예를 이하의 (1)∼(4)에 열거한다.
(1) 복합 자성막은, 기판 표면과 평행한 표면의 이방성 자계 Hk1, 기판의 표 면과 평행하고 이방성 자계 Hk1에 대하여 직각 방향의 이방성 자계 Hk2를 가지며, 이들 이방성 자계의 비(Hk2/Hk1)가 1 이상인 자기 이방성을 갖는다. 이들 이방성 자계 Hk1, Hk2를 도 1에 나타낸다.
여기에서, Hk는 복합 자성막의 표면 내에 자장을 인가하였을 때의, 자화 곡선의 제1 상한(자화>0, 인가 자장>0)에서, 인가 자장에 대한 자화의 변화량이 가장 큰 자장하에서의 접선(거의 자화가 0으로 될 때의 접선)과 가장 변화량이 작은 자장하에서의 접선(자화가 완전하게 포화될 때의 접선)과의 교점에서의 자장이다.
Hk2는 40Oe 이상, 1kOe 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, Hk2/Hk1은, 3 이상, 10 이하인 것이 보다 바람직하다. 이러한 Hk2, Hk2/Hk1을 규정함으로써, 실효적인 투자율을 크게 하면서 적절한 자기 이방성을 부여시켜, 투자율을 고주파화시키는 것이 가능하게 된다.
이러한 자기 이방성은, 예를 들면 그 막 표면에서, 복수의 기둥 형상체의 배열에서의 이방성 자계 Hk1에 대응하는 방향의 기둥 형상체의 간격을 넓게, 이방성 자계 Hk2에 대응하는 방향의 기둥 형상체의 간격을 좁게 함으로써 실현하는 것이 가능하다.
또한, 자기 이방성은 무기 절연체 내의 자성 원소량의 변화에 의해 부여할 수 있다. 예를 들면, 복합 자성막의 막면에서의 이방성 자계 Hk1에 대응하는 방향과 이방성 자계 Hk2에 대응하는 방향의 기둥 형상체 간에서 무기 절연체 내의 자성 원소량을, 전자에 비하여 후자를 많게 함으로써 실현 가능하다.
복합 자성막은, 그 표면의 XRD(X선 회절 패턴)에서의 회절 결정면 (110), (200), (211), (310), (222)에 기인하는 피크 강도 모두를 더한 강도 Itotal과 회절 결정면 (110)에 기인하는 피크 강도 I(110)의 비 I(110)/Itotal이 0.8 이상, 보다 바람직하게는 0.9 이상인 것이 바람직하다. 즉, 기판에 대하여 수직인 결정 방위가 형 방향 {110}에 배향되어 있는 것이 바람직하다.
단, 복합 자성막의 기둥 형상체는 기판 표면과 평행한 면 내에서, 형상적 및 결정학적으로 등방인 것을 허용한다.
(2) 복합 자성막은, 기판 표면에 대하여 수직인 표면이, 그 표면의 XRD에서의 회절 결정면 (110), (200), (211), (310), (222)에 기인하는 피크 강도 모두를 더한 강도 Itotal과 회절 결정면 (110)에 기인하는 피크 강도 I(110)의 비 I(110)/Itotal이 0.8 이상이고, 기판 표면과 수직면이 형면 {110}에 배향된 기둥 형상체를 갖는다. 피크 강도비 I(110)/Itotal이 0.9 이상인 것이 보다 바람직하다.
또한, 복합 자성막은 기판과 평행한 표면 및 기둥 형상체의 단축과 수직인 결정면이 형면 {110}에 배향된 복수의 기둥 형상체의 배향 영역은 직경 100nm 이하의 크기, 이들 배향 영역이 집합된 집합 영역은 직경 1㎛ 이상의 크기이며, 이 결정면이 일치된 집합 영역 내에서 결정 방위가 등방적으로 분산된 구성을 갖는다.
이 모습을 도 2에 구체적으로 도시한다. 또한, 도 2의 (a)는, 자성 재료를 도시하는 모식도, 도 2의 (b)는 도 2의 (a)의 화살표 B로 나타내는 배향 영역의 기둥 형상체의 배향성을 나타내는 모식도, 도 2의 (c)는 도 2의 (a)의 화살표 C로 나타내는 배향 영역의 기둥 형상체의 배향성을 나타내는 모식도이다. 즉, 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이 기판(1) 위에 복합 자성막(2)이 형성되어 있다. 이 복합 자성막(2)은, 기판과 평행한 표면 및 기둥 형상체의 단축과 수직인 결정면이 형면 {110}에 배향된 복수의 기둥 형상체(3)를 갖는 배향 영역(11)을 갖고, 이들 배향 영역(11)이 집합되어 집합 영역(12)을 구성하고 있다. 집합 영역(12)은, 직경 1㎛ 이상의 크기를 갖고, 이 집합 영역(12) 내의 복수의 배향 영역(11)은 직경 100nm 이하의 크기를 갖는다. 이러한 결정면이 일치된 집합 영역(12) 내의 임의의 배향 영역(11)의 배향 방향은 도 2의 (b), (c)에 도시한 바와 같이 서로 다른 방향을 향하여, 집합 영역(12) 내에서 결정 방위가 등방적으로 분산되어 있다. {110}면의 배향은, 예를 들면 전자선 회절 패턴에 의해 측정할 수 있다.
복합 자성막의 형태는, 시료 막면으로부터 수직 방향으로 전자선을 입사하여, 직경 100nm 이하, 예를 들면 직경 50nm 또는 1㎛의 시야에서 전자선 회절 패턴을 측정함으로써 확인 가능하다. 이 경우, 직경 50nm의 시야에서는 {110}형면의 스폿의 휘도를 강도로 하여, 그 반값폭이 ±15°의 각도, 바람직하게는 ±10°이내에서 배향되는 것을 허용한다. 엣지로부터 100㎛ 이상 떨어진 막 중앙부의 임의의 6∼10점을 측정하여, 측정 부위의 50% 이상에서, 반값폭이 ±15°이내로 들어가는 패턴이 존재하면 된다. 상기 시료면 내에서 전자 빔 직경 1㎛의 전자선 회절 패턴은 링 형상으로 되며, 면 내는 결정학적으로 등방이다. 여기에서, 링 형상의 전자선 회절 패턴은 그 링 내에서 강도 분포가 있어도 되며, 연속적이기만 하면 된다. 이 시료는 기판과 평행한 면 내에서 자기적 이방성을 양호하게 유지할 수 있다.
(3) 복합 자성막은, 기판 표면에 대하여 수직인 표면이, 그 표면의 XRD에서 의 회절 결정면 (110), (200), (211), (310), (222)에 기인하는 피크 강도 모두를 더한 것 Itotal과 회절면 (110)에 기인하는 피크 강도 I(110)의 비 I(110)/Itotal이 0.8 이상인 복합 자석막으로서, 기판 표면과 수직인 결정면이 형면 {110}에 배향된 기둥 형상체를 갖는다. 피크 강도비 I(110)/Itotal이 0.9 이상인 것이 보다 바람직하다.
또한, 복합 자성막은 기둥 형상체가 그 길이 방향과 수직인 단면 내에 장축과 단축을 갖고, 기판과 평행한 표면과 단축과 수직인 결정면이 형면 {110}에 배향되어 있는 것이 보다 바람직하다. 이 모습을 도 3에 도시한다. {110}면의 배향은, 예를 들면 전자선 회절 패턴에 의해 측정할 수 있다.
복합 자성막의 배향은, 시료 막면으로부터 수직 방향으로 전자선을 입사하여, 직경 1㎛의 시야에서 전자선 회절 패턴을 측정함으로써 확인 가능하다. 이 경우, {110}형면의 스폿의 휘도를 강도로 하여, 그 반값폭이 ±15°의 각도에서, 바람직하게는 ±10°이내로 배향되는 것을 허용한다. 이 때, 이러한 개소가 막면 내 전체에 분포되어 있는 것이 바람직하지만, 직경이 1㎛인 전자 빔 직경에서, 엣지로부터 100㎛ 이상 떨어진 막 중앙부의 임의의 6∼10점을 측정하여, 측정 부위의 50% 이상에서, 반값폭이 ±15°이내에 들어가는 패턴이 존재하면 된다. 이 범위 내에서는, 기판과 평행한 면 내에서 자기적 이방성을 양호하게 유지할 수 있다.
(4) 복합 자성막은, Fe, Co 및 Ni의 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 자성 금속 입자 또는 자성 합금 입자가 집합된 기둥 형상체를 구비하고, 그 기둥 형상체의 그 길이 방향에 수직인 면 내에서의 단면 형상이 1.2 이상의 어스펙트비를 가지며, 이 어스펙트비를 갖는 기둥 형상체가 모든 기둥 형상체에 대하여 30체적% 이상 차지한다.
이러한 어스펙트비를 갖는 기둥 형상체는, 예를 들면 타원 기둥체이다. 어스펙트비는, 타원 기둥체의 길이 방향에 수직인 단면에서, 가장 길이가 커지는 축(장축)과, 장축과 직교하고 가장 길이가 짧아지는 축(단축)의 비로 표현된다.
단축의 길이는 50nm 이하, 장축의 길이는 특별히 한정되지 않지만 60nm 이상, 1㎛ 이하를 갖는 것이 바람직하다.
기둥 형상체가 입자의 집합체인 경우에는, 입자의 어스펙트비는 5 이상인 것이 바람직하다. 이 어스펙트비를 갖는 입자가 전체 입자에서 차지하는 비율은, 50체적% 이상인 것이 보다 바람직하다. 입자의 기판에 평행한 면 내의 어스펙트비를 크게 하면, 자성 입자의 충전율을 크게 할 수 있고, 그에 따라 복합 자성 부재의 체적당, 중량당의 포화 자화를 크게 할 수 있다. 또한, 형상에 의한 이방성을 부여할 수 있어, 투자율의 고주파화가 가능하게 된다.
(1) 내지 (4)에서, 기판 표면과 평행한 표면 내의 자기 이방성을 갖는 복합 자성막에서, 표면 내의 전기적 저항률에 이방성을 갖는 것이 보다 바람직하다. 구체적으로는, 기판 표면과 평행한 면 내에서 최대 저항률(R1)과 최소 저항률(R2)의 비율(R1/R2)이 1.2 이상이다. 보다 바람직한 R1/R2는 2 이상, 더욱 바람직하게는 5 이상이다.
(1) 내지 (4)에서, 복합 자성막에는 복수의 기둥 형상체가 70% 이상, 보다 바람직하게는 80% 이상의 체적 백분율로 존재하는 것이 자기 특성을 보다 향상하는 관점으로부터 바람직하다. 단, 복수의 기둥 형상체의 체적 백분율이 지나치게 높아지면, 전기 저항이 저하하여 특성 열화를 초래할 우려가 있다. 이 때문에, 복합 자성막 내에 차지하는 기둥 형상체의 체적 백분율의 상한은 95%로 하는 것이 바람직하다.
또한, 기판 위에 형성되고, 길이 방향이 기판의 표면에 대하여 수직 방향으로 향한 Fe 및 Co로 이루어지는 자성 합금으로 구성된 기둥 형상체와, 기둥 형상체의 사이에 형성된 규소 및 산소의 산화물로 이루어지는 무기 절연체를 구비한 복합 자성막에서, Fe-Co 자성 합금과 규소의 조성 몰비가 90:10 내지 95:5인 것이 보다 바람직하다. 여기에서, 규소가 산소와 완전하게 1:2의 몰 비율로 존재하고 있는 경우에는, (몰 비율)×[(분자량)/(밀도)]에 의해, 체적비를 산출할 수 있다.
4. 박막층
이상 설명한 바와 같은 자성 재료에서, 복합 자성막과는 다른 재료를 함유하는 박막층이 기판과 복합 자성막의 사이, 복합 자성막 표면, 또는 계면과 복합 자성막 표면의 양방에 형성되는 것을 허용한다. 이러한 자성 재료는, 예를 들면 도 4에 도시한 바와 같이 기판(1)과 복합 자성막(2) 사이에 박막층(5)이 개재된 구조를 갖는다.
이러한 박막층 위에 복합 자성막을 성막하는 경우, 복합 자성막의 기둥 형상체와 무기 절연체의 조직 제어를 용이하게 하고, 또한 얻어진 자성 재료의 자기 특성을 보다 높이는 것이 가능하게 된다. 여기에서, 복합 자성막의 기둥 형상체와 무기 절연체의 조직 제어는 예를 들면 기둥 형상체의 입자경 등의 조직의 최적화, 또한 결정 배향도 등의 결정 구조의 최적화를 의미한다. 복합 자성막의 구성 원소와 박막층의 구성 원소의 조합을 최적화함으로써, 기둥 형상체의 배향도를 높일 수 있을 뿐만아니라, 무기 절연 효과를 향상시킬 수 있고, 또한 복합 자성막의 면 내의 자기 이방성을 보다 높이는 것이 가능하게 된다.
박막층은, 기판과 복합 자성막의 계면, 또는 복합 자성막 표면에 형성함으로써, 표면, 계면에서의 자기 구조의 흐트러짐을 저감하여, 자기 특성이 보다 향상된 자성 재료를 얻는 것이 가능하게 된다.
박막층은, Ni, Fe, Cu, Ta, Cr, Co, Zr, Nb, Ru, Ti, Hf, W, Au 혹은 그 합금과 같은 금속, 또는 알루미나, 실리카와 같은 산화물로 만들어지는 것이 바람직하다.
박막층은, 50nm 이하, 보다 바람직하게는 10nm 이하의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 이 박막층이 50nm를 초과하면, 체적당의 자화가 감소하여, 자성 재료의 자기 특성이 저하될 우려가 있다.
5. 복합 자성막의 적층 구조
실시 형태에 따른 자성 재료에서, 기판 위에 복합 자성막을 2층 이상 적층시키고, 이들 복합 자성막의 사이에 절연체층을 개재시키는 것을 허용한다. 이러한 자성 재료는, 예를 들면 도 5에 도시한 바와 같이 기판(1) 위에 복합 자성막(2)이 2층 이상 적층되고, 이들 복합 자성막(2)의 사이에 절연체층(6)이 형성된 구조를 갖는다. 또한, 도 5에서도, 반자계의 영향을 줄이기 위해, 기판(1)과 복합 자성막(2)의 계면에 전술한 바와 같이 박막층(5)을 개재시켜도 된다.
이와 같이 2층 이상의 복합 자성막의 사이에 절연체층을 개재시키는, 즉 두께 방향의 복합 자성막을 절연체층에 의해 분리하여 후막화함으로써, 복합 자성막에 절연체층을 개재하지 않고 1층으로 후막으로 한 경우에 생기는 반자계의 영향을 저감하여, 복합 자성막 전체의 자기 특성의 향상을 도모하는 것이 가능하게 된다. 또한, 기판 위에 복합 자성막을 원하는 공정에 의해 후막으로 하여 형성할 때에 일어날 가능성이 있는 막 두께 방향에의 구조의 흐트러짐을 회피하는 것이 가능하게 된다.
절연체층은, 예를 들면 Mg, Al, Si, Ca, Cr, Ti, Zr, Ba, Sr, Zn, Mn, Hf, 및 희토류 원소(Y를 함유함)로부터 선택되는 금속의 산화물, 질화물, 탄화물 및 불화물의 군으로부터 선택되는 적어도 하나로 만들어지는 것이 바람직하다. 특히, 절연체층은 복합 자성막을 구성하는 무기 절연체와 동종의 재료를 선택하는 것이 바람직하다.
절연체층은, 1㎛ 이하, 보다 바람직하게는 500nm 이하, 더욱 바람직하게는 100nm 이하의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 절연체층의 두께가 1㎛를 초과하면, 결과적으로 복합 자성막 내의 자성체의 체적률이 작아져 특성이 저하될 우려가 있다. 복합 자성막 간의 자기적 커플링을 끊기 위해, 절연체층의 하한 두께를 10nm로 하는 것이 바람직하다.
실시 형태에 따른 자성 재료는, 예를 들면 기판 위에 복합 자성막을 스퍼터링법, 전자 빔 증착법 등에 의해 성막함으로써 제조할 수 있다. 이 성막시에서, 기판을 회전시킴으로써 기판 위에 형성된 복합 자성막에 기판 표면과 평행한 면 내 에서의 자기 이방성을 보다 효과적으로 부여하는 것이 가능하게 된다.
6. 안테나 구조
실시 형태에 따른 안테나 디바이스는, 전술한 자성 재료를 함유하는 안테나 기판과, 이 안테나 기판에 배치된 안테나를 구비하는 구조를 갖는다. 안테나를 안테나 기판에 직접 배치하는 경우에는, 안테나를 자성 재료의 기판측에 배치하는 것이 바람직하다. 이 형태에서, 기판이 두꺼운 경우에는 얇게 연마 가공하는 것을 허용한다. 안테나를 안테나 기판의 주면 근방에 배치하는 경우, 안테나 기판의 주면에 외장 절연층 또는 스페이서와 같은 절연 부재를 배치하고, 안테나를 이 절연 부재를 통하여 안테나 기판의 주면에 배치한다.
구체적인 안테나 디바이스를 도 6을 참조하여 설명한다. 안테나 기판(11)은, 기판(1) 위에 2층 이상(바람직하게는 5층 이상)의 복합 자성막(2)을 형성하고, 이들 복합 자성막(2)의 사이에 절연체층(6)을 구비하는 자성 재료로 구성되어 있다. 절연층(12)은, 안테나 기판(11)의 최상층의 복합 자성막(2) 위에 형성되어 있다. 절연층(12)은, 예를 들면 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 에폭시 수지 등의 수지, Al2O3, MgO, ZnO 등의 세라믹으로 만들 수 있다. 안테나(13)는, 절연층(12) 위에 형성되어 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
<실시예 1∼5>
대향형의 마그네트론 스퍼터링 성막 장치를 이용하였다. 타겟은, Fe, Co, Ni 중 적어도 하나를 함유하는 자성 금속과 SiO2, Al2O3의 무기 산화물로 이루어지고, 무기 산화물이 40체적% 이하로 되는 조성의 것을 이용하였다. 챔버 내에 공전형의 홀더를 배치하고, 1공전에서 1회 타겟 위를 사각 형상의 기판이 통과하도록 하였다. 챔버 내의 홀더 위에 하기 표 1에 나타내는 재료의 기판을 고정하고, 기판을 5rpm의 속도로 공전시키면서, 챔버 내를 Ar 분위기 중, 5×10-3torr의 압력하에서 타겟으로부터의 스퍼터링 입자를 기판 표면에 퇴적하여 두께 0.5㎛의 복합 자성막을 성막함으로써 4종의 자성 재료를 제조하였다. 이 성막 레이트는 0.1nm/min 이상으로 하였다.
<실시예 6>
대향형의 마그네트론 스퍼터링 성막 장치를 이용하였다. 타겟은, Fe, Co, Ni 중 적어도 하나를 함유하는 자성 금속과 SiO2, Al2O3의 무기 산화물로 이루어지고, 무기 산화물이 40체적% 이하로 되는 조성의 것을 이용하였다. 챔버 내에 공전형의 홀더를 배치하고, 1공전에서 1회 타겟 위를 사각 형상의 기판이 통과하도록 하였다. 챔버 내의 홀더 위에 하기 표 1에 나타내는 재료의 기판을 고정하고, 기판을 10rpm의 속도로 공전시키면서, 챔버 내를 Ar 분위기 중, 5×10-3torr의 압력하에서 타겟으로부터의 스퍼터링 입자를 기판 표면에 퇴적하여 두께 0.5㎛의 복합 자성막을 성막함으로써 자성 재료를 제조하였다. 이 성막 레이트는 0.1nm/min 이상으로 하였다.
<비교예 1>
대향형의 마그네트론 스퍼터링 성막 장치를 이용하였다. 타겟은, Fe, Co를 함유하는 자성 금속과 Al2O3의 무기 산화물로 이루어지고, 무기 산화물이 40체적% 이하로 되는 조성의 것을 이용하였다. 챔버 내에 공전형의 홀더를 배치하였다. 챔버 내의 홀더 위에 하기 표 1에 나타내는 재료의 기판을 고정하고, 사각 형상의 기판을 5rpm 이상의 속도로 공전시키면서, 챔버 내를 Ar 분위기 중, 5×10-3torr의 압력하에서 타겟으로부터의 스퍼터링 입자를 기판 표면에 퇴적하여 두께 0.5㎛의 복합 자성막을 성막함으로써 자성 재료를 제조하였다. 이 성막 레이트는 0.1nm/min 이상으로 하였다.
<실시예 7>
대향형의 마그네트론 스퍼터링 성막 장치를 이용하였다. 타겟은, Fe, Co로 이루어지는 자성 금속과 Al2O3의 무기 산화물로 이루어지고, 무기 산화물이 40체적% 이하로 되는 조성의 것을 이용하였다. 챔버 내에 회전 가능한 홀더를 배치함과 함께, 타겟을 홀더와 대향하도록 타겟을 배치하였다. 챔버 내의 홀더 위에 미리 0.01㎛의 Cu층을 박막층으로 하여 성막한 하기 표 1에 나타내는 재료로 이루어지는 사각 형상의 기판을 고정하고, 기판을 5rpm 이상의 속도로 회전시키면서, 챔버 내를 Ar 분위기 중, 5×10-3torr의 압력하에서 타겟으로부터의 스퍼터링 입자를 기판 표면에 퇴적하여 두께 0.5㎛의 복합 자성막을 성막하였다. 이 성막 레이트는 0.1nm/min 이상으로 하였다. 이 후, 1×10-6torr의 감압하, 300℃에서 열 처리를 더 함으로써 자성 재료를 제조하였다.
얻어진 실시예 1∼7 및 비교예 1의 자성 재료에 대하여, 이하의 방법에 의해 해석하였다.
1) 복합 자성막의 조직
실시예 1∼7의 복합 자성막은, 투과형 전자 현미경(TEM)에 의한 관찰에 의해, 이하의 특징을 갖는 것을 확인하였다. 즉, 평균 직경 3∼10nm의 복수의 원기둥체 및 타원 기둥체가 기판 위에 그 길이 방향이 대략 기판 표면에 수직으로 되도록 혼재되고, 또한 약 1∼3nm의 거리의 기둥 형상체 간에는 무기 산화물이 존재하고 있었다.
이에 대하여, 비교예 1의 복합 자성막은, TEM에 의해 평균 직경 5∼20nm의 복수의 원기둥체 및 타원 기둥체가 기판 위에 그 길이 방향이 대략 기판 표면에 수직으로 되도록 혼재되고, 또한 약 5∼20nm의 거리의 각 기둥 형상체 간의 기판 위에 무기 산화물이 존재하는 형태를 갖는 것을 확인하였다.
2) 자성 금속으로 이루어지는 기둥 형상체의 조성 및 무기 절연체가 복합 자성막에서 차지하는 체적 백분율은, 분석 전자 현미경 장비의 주사형 전자 현미경(SEM-EDX)을 이용하여, 복합 자성막의 기판 표면으로부터 막의 깊이 방향으로, 10㎛×10㎛의 정방형 부분을 원소면 분석함으로써 측정하였다. 이 때, 전자선의 가속 전압은 15kV이고, 전자선은 두께 0.5㎛의 막을 기판까지 투과하고 있었다. 그 분석 결과를 기초로 기둥 형상체의 조성 및 무기 절연체가 복합 자성막에서 차지하는 체적 백분율을 산출하였다.
3) 복합 자성막의 기판 표면에 평행한 면 내에서의 이방성 자계
Hk1과 동일한 면 내에서의 Hk1에 직각인 이방성 자계 Hk2의 비 및 Hk2의 자장 강도 진동 시료형 자력계(VSM)를 이용하여, 복합 자성막의 정방형 면 내에서, 직교하는 2축에서의 이방성 자계 Hk1, Hk2를 각각 측정함으로써 산출하였다. 또한, 큰 이방성 자계 Hk2의 자장 강도(Oe)를 측정하였다.
4) 복합 자성막의 기판 표면에 평행한 면 내의 저항률의 비
4단자법을 이용하여, 복합 자성막의 정방형 면 내(기판과 평행한 면 내)의 직교하는 2축에서의 최대 저항률(R1)과 최소 저항률(R2)을 각각 측정함으로써 비율 R1/R2를 산출하였다.
5) 기둥 형상체의 배향도
X선 회절법에 의해 복합 자성막 표면의 모든 회절 피크 강도 Itotal 및 그 표면의 결정 방위 (110)의 회절 피크 강도 I(110)의 비 I(110)/Itotal을 산출하였다.
6) 기둥 형상체의 면 내 배향도
투과형 전자 현미경의 전자선 회절법에 의해 측정한다. 측정할 때의 전자선의 빔 직경은 50nm 조건에서, 엣지로부터 100㎛ 이상 떨어진 막 중앙부의 임의의 6∼10점을 측정하여, 측정 부위의 50% 이상에서, 반값폭이 ±15°이내에 들어가는 패턴이 존재하는 비율을 산출하였다.
7) 복합 자성막에서의 1GHz에서의 투자율 실부(μ') 및 투자율 실부와 투자율 허부(μ")의 비(μ'/μ")
μ'와 μ"는, 료와 덴시 제조의 초고주파 투자율 측정 장치 PMM-9G1을 사용하여, 1MHz로부터 9GHz의 범위에서, 면 내 곤란축 방향으로 여자하여 측정을 행하였다. 구체적으로는, 시료 용이축 방향으로 2kOe의 직류 자장을 인가하였을 때(백그라운드 측정에 상당)와 인가하지 않았을 때의 각각의 상태에서, 면 내 곤란축 방향으로 여자하여 측정을 행하고, 양자의 유기 전압, 임피던스 측정값으로부터 투자율을 평가하였다.
실시예 1∼7 및 비교예 1에 관한 2)∼6)의 항목의 평가 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
Figure 112008072661048-PCT00001
표 1로부터 명확한 바와 같이 실시예 1∼7의 자성 재료를 구성하는 복합 자성막은, 자성 금속의 체적 백분율(Vf)이 비교예 1에 비하여 높고, 또한 1GHz에서의 투자율 실부와 투자율 허부의 비(μ'/μ")도 비교예 1에 비하여 높아, 우수한 자기 특성을 갖는 것을 알 수 있다.

Claims (36)

  1. 기판; 및
    상기 기판 위에 형성되고, 길이 방향이 상기 기판의 표면에 대하여 수직 방향으로 향한 Fe, Co 및 Ni 중 적어도 하나로부터 선택되는 자성 금속 또는 자성 합금을 함유하는 복수의 기둥 형상체와, 상기 기둥 형상체의 사이에 형성된 금속의 산화물, 질화물, 탄화물 및 불화물로부터 선택되는 적어도 하나의 무기 절연체를 구비하고, 상기 기판 표면에 평행한 표면 내의 최소 이방성 자계 Hk1과 상기 기판의 표면과 평행한 표면의 최대 이방성 자계 Hk2의 비, Hk2/Hk1이 1보다 큰 복합 자성막
    을 구비하는 자성 재료.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자성 금속 또는 자성 합금은 bcc 구조를 갖는 Fe 혹은 Fe 합금이고, 상기 복합 자성막은, 표면의 XRD에 의한 회절 결정면 (110), (200), (211), (310), (222)에 기인하는 피크 강도 모두를 더한 강도 Itotal과 회절 결정면 (110)에 기인하는 피크 강도 I(110)의 비 I(110)/Itotal이 0.8 이상인 자성 재료.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기둥 형상체는, 길이 방향에 수직인 단면 내에 장축과 단축을 갖고, 상기 기판의 표면과 평행한 표면과, 상기 단축과 수직인 결정면이 형면 {110}면에 배향되어 있는 자성 재료.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기둥 형상체는, 길이 방향에 수직인 단면의 어스펙트비가 1.2 이상인 기둥 형상체가 모든 기둥 형상체에 대하여 30체적% 이상 차지하는 자성 재료.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복합 자성막은, 상기 기판 표면과 평행한 표면 내에서는 결정 방위가 면 내에 등방적으로 분산되어 있는 자성 재료.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복합 자성막은, 상기 기판의 표면과 평행한 표면의 결정면이 형면 {110}면에 배향되어 있는 자성 재료.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복합 자성막은, 상기 기판의 표면과 평행한 표면 내에서 전기적 저항률에 이방성을 갖고, 그 최대 저항률 R1과 최소 저항률 R2의 비율 R2/R1이 1.2 이상인 자성 재료.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복합 자성막에는, 상기 복수의 기둥 형상체가 70% 이상의 체적 백분율로 존재하는 자성 재료.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복합 자성막은, 상기 기판 위에 2층 이상 형성되고, Ni, Fe, Cu, Ta, Cr, Co, Zr, Ru, Ti, Hf, W, Au 중으로부터 선택되는 금속, 상기 금속을 함유하는 합금, 산화 알루미늄, 혹은 산화 규소를 함유하는 박막층은 상기 기판과 상기 복합 자성막의 사이에 형성되고, 또한 절연체층은 상기 복합 자성막 간에 형성되는 자성 재료.
  10. 기판; 및
    상기 기판 위에 형성되고, 길이 방향이 상기 기판의 표면에 대하여 수직 방향으로 향한 Fe, Co 및 Ni 중 적어도 하나로부터 선택되는 자성 금속 또는 자성 합금을 함유하는 복수의 기둥 형상체와, 상기 기둥 형상체의 사이에 형성된 금속의 산화물, 질화물, 탄화물 및 불화물로부터 선택되는 적어도 하나의 무기 절연체를 구비하고, 상기 기판 표면에 평행한 표면 내의 이방성 자계 Hk1과, 상기 기판의 표면에 평행한 표면 내의 상기 이방성 자계 Hk1에 대하여 직각 방향의 이방성 자계 Hk2를 갖고, 상기 Hk2가 40Oe 이상이고, 이방성 자계의 비 Hk2/Hk1이 3 이상인 복 합 자성막
    을 구비하는 자성 재료.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 자성 금속 또는 자성 합금은 bcc 구조를 갖는 Fe 혹은 Fe 합금이고, 상기 복합 자성막은, 표면의 XRD에 의한 회절 결정면 (110), (200), (211), (310), (222)에 기인하는 피크 강도 모두를 더한 강도 Itotal과 회절 결정면 (110)에 기인하는 피크 강도 I(110)의 비 I(110)/Itotal이 0.8 이상인 자성 재료.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 기둥 형상체는, 길이 방향에 수직인 단면 내에 장축과 단축을 갖고, 상기 기판의 표면과 평행한 표면과, 상기 단축과 수직인 결정면이 형면 {110}면에 배향되어 있는 자성 재료.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 기둥 형상체는, 길이 방향에 수직인 단면의 어스펙트비가 1.2 이상인 기둥 형상체가 모든 기둥 형상체에 대하여 30체적% 이상 차지하는 자성 재료.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 복합 자성막은, 상기 기판 표면과 평행한 표면 내에서는 결정 방위가 면 내에 등방적으로 분산되어 있는 자성 재료.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 복합 자성막은, 상기 기판의 표면과 평행한 표면의 결정면이 형면 {110}면에 배향되어 있는 자성 재료.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 복합 자성막은, 상기 기판의 표면과 평행한 표면 내에서 전기적 저항률에 이방성을 갖고, 그 최대 저항률 R1과 최소 저항률 R2의 비율 R2/R1이 1.2 이상인 자성 재료.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 복합 자성막에는, 상기 복수의 기둥 형상체가 70% 이상의 체적 백분율로 존재하는 자성 재료.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 복합 자성막은, 상기 기판 위에 2층 이상 형성되고, Ni, Fe, Cu, Ta, Cr, Co, Zr, Ru, Ti, Hf, W, Au 중으로부터 선택되는 금속, 상기 금속을 함유하는 합금, 산화 알루미늄, 혹은 산화 규소를 함유하는 박막층은 상기 기판과 상기 복합 자성막의 사이에 형성되고, 또한 절연체층은 상기 복합 자성막 간에 형성되는 자성 재료.
  19. 기판; 및
    상기 기판 위에 형성되고, 길이 방향이 상기 기판의 표면에 대하여 수직 방향으로 향한 Fe 혹은 Fe 합금을 함유하는 복수의 기둥 형상체와, 상기 기둥 형상체의 사이에 형성된 금속의 산화물, 질화물, 탄화물 및 불화물로부터 선택되는 적어도 하나의 무기 절연체를 구비하고, 표면의 XRD에 의한 회절 결정면 (110), (200), (211), (310), (222)에 기인하는 피크 강도 모두를 더한 강도 Itotal과 회절 결정면 (110)에 기인하는 피크 강도 I(110)의 비 I(110)/Itotal이 0.8 이상인 복합 자성막으로서, 상기 기판 표면과 수직인 결정면이 형면 {110}면에 배향된 복합 자성막
    을 구비하는 자성 재료.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 기둥 형상체는, 길이 방향에 수직인 단면 내에 장축과 단축을 갖고, 상기 기판의 표면과 평행한 표면과, 상기 단축과 수직인 결정면이 형면 {110}면에 배향되어 있는 자성 재료.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 기둥 형상체는, 길이 방향에 수직인 단면의 어스펙트비가 1.2 이상인 기둥 형상체가 모든 기둥 형상체에 대하여 30체적% 이상 차지하는 자성 재료.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 복합 자성막은, 상기 기판의 표면과 평행한 표면 내에서 전기적 저항률에 이방성을 갖고, 그 최대 저항률 R1과 최소 저항률 R2의 비율 R2/R1이 1.2 이상인 자성 재료.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 복합 자성막에는, 상기 복수의 기둥 형상체가 70% 이상의 체적 백분율로 존재하는 자성 재료.
  24. 제19항에 있어서,
    상기 복합 자성막은, 상기 기판 위에 2층 이상 형성되고, Ni, Fe, Cu, Ta, Cr, Co, Zr, Ru, Ti, Hf, W, Au 중으로부터 선택되는 금속, 상기 금속을 함유하는 합금, 산화 알루미늄, 혹은 산화 규소를 함유하는 박막층은 상기 기판과 상기 복합 자성막의 사이에 형성되고, 또한 절연체층은 상기 복합 자성막 간에 형성되는 자성 재료.
  25. 기판; 및
    상기 기판 위에 형성되고, 길이 방향이 상기 기판의 표면에 대하여 수직 방향으로 향한 Fe 혹은 Fe 합금을 함유하는 복수의 기둥 형상체와, 상기 기둥 형상체의 사이에 형성된 금속의 산화물, 질화물, 탄화물 및 불화물로부터 선택되는 적어도 하나의 무기 절연체를 구비하고, 표면의 XRD에 의한 회절 결정면 (110), (200), (211), (310), (222)에 기인하는 피크 강도 모두를 더한 강도 Itotal과 회절 결정면 (110)에 기인하는 피크 강도 I(110)의 비 I(110)/Itotal이 0.8 이상인 복합막으로서, 상기 기판 표면과 수직인 결정면이 형면 {110}면에 배향된 복수의 기둥 형상체의 배향 영역은 직경 100nm 이하의 크기를 갖고, 상기 배향 영역이 집합한 직경 1㎛ 이상의 크기의 집합 영역은 결정 방위를 등방적으로 분산한 복합 자성막
    을 구비하는 자성 재료.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 기둥 형상체는, 길이 방향에 수직인 단면 내에 장축과 단축을 갖고, 상기 기판의 표면과 평행한 표면과, 상기 단축과 수직인 결정면이 형면 {110}면에 배향되어 있는 자성 재료.
  27. 제25항에 있어서,
    상기 기둥 형상체는, 길이 방향에 수직인 단면의 어스펙트비가 1.2 이상인 기둥 형상체가 모든 기둥 형상체에 대하여 30체적% 이상 차지하는 자성 재료.
  28. 제25항에 있어서,
    상기 복합 자성막은, 상기 기판의 표면과 평행한 표면 내에서 전기적 저항률에 이방성을 갖고, 그 최대 저항률 R1과 최소 저항률 R2의 비율 R2/R1이 1.2 이상인 자성 재료.
  29. 제25항에 있어서,
    상기 복합 자성막에는, 상기 복수의 기둥 형상체가 70% 이상의 체적 백분율로 존재하는 자성 재료.
  30. 제25항에 있어서,
    상기 복합 자성막은, 상기 기판 위에 2층 이상 형성되고, Ni, Fe, Cu, Ta, Cr, Co, Zr, Ru, Ti, Hf, W, Au 중으로부터 선택되는 금속, 상기 금속을 함유하는 합금, 산화 알루미늄, 혹은 산화 규소를 함유하는 박막층은 상기 기판과 상기 복합 자성막의 사이에 형성되고, 또한 절연체층은 상기 복합 자성막 간에 형성되는 자성 재료.
  31. 기판; 및
    상기 기판 위에 형성되고, 길이 방향이 상기 기판의 표면에 대하여 수직 방향으로 향한 Fe, Co 및 Ni의 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 자성 금속 또는 자성 합금을 함유하는 복수의 기둥 형상체와, 상기 기둥 형상체의 사이에 형성된 금속의 산화물, 질화물, 탄화물 및 불화물로부터 선택되는 적어도 하나의 무기 절연체를 구비하고, 상기 기둥 형상체는, 길이 방향으로 수직인 단면의 어스펙트비가 1.2 이상인 기둥 형상체가 모든 기둥 형상체에 대하여 30체적% 이상 차지하는 복합 자성막
    을 구비하는 자성 재료.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 복합 자성막은, 상기 기판의 표면과 평행한 표면 내에서 전기적 저항률에 이방성을 갖고, 그 최대 저항률 R1과 최소 저항률 R2의 비율 R2/R1이 1.2 이상인 자성 재료.
  33. 제31항에 있어서,
    상기 복합 자성막에는, 상기 복수의 기둥 형상체가 70% 이상의 체적 백분율로 존재하는 자성 재료.
  34. 제31항에 있어서,
    상기 복합 자성막은, 상기 기판 위에 2층 이상 형성되고, Ni, Fe, Cu, Ta, Cr, Co, Zr, Ru, Ti, Hf, W, Au 중으로부터 선택되는 금속, 상기 금속을 함유하는 합금, 산화 알루미늄, 혹은 산화 규소를 함유하는 박막층은 상기 기판과 상기 복합 자성막의 사이에 형성되고, 또한 절연체층은 상기 복합 자성막 간에 형성되는 자성 재료.
  35. 기판; 및
    상기 기판 위에 형성되고, 길이 방향이 상기 기판의 표면에 대하여 수직 방향으로 향한 Fe 및 Co로 이루어지는 자성 합금으로 구성된 기둥 형상체와, 상기 기둥 형상체의 사이에 형성된 규소 및 산소의 산화물로 이루어지는 무기 절연체를 구비하고, 상기 Fe-Co 자성 합금과 규소의 조성 몰비가 90:10 내지 95:5인 복합 자성막
    을 구비하는 자성 재료.
  36. 제1항 내지 제35항 중 어느 한 항의 자성 재료를 함유하는 안테나 기판; 및
    상기 안테나 기판의 주면 근방에 배치된 안테나
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 안테나 디바이스.
KR1020087025601A 2006-04-21 2007-04-18 자성 재료 및 안테나 디바이스 KR101138147B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2006-118170 2006-04-21
JP2006118170 2006-04-21
JP2006244778A JP4719109B2 (ja) 2006-04-21 2006-09-08 磁性材料およびアンテナデバイス
JPJP-P-2006-244778 2006-09-08
PCT/JP2007/058457 WO2007123160A1 (ja) 2006-04-21 2007-04-18 磁性材料およびアンテナデバイス

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080110634A true KR20080110634A (ko) 2008-12-18
KR101138147B1 KR101138147B1 (ko) 2012-04-23

Family

ID=38625061

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020087025601A KR101138147B1 (ko) 2006-04-21 2007-04-18 자성 재료 및 안테나 디바이스

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7713641B2 (ko)
EP (1) EP2012329A4 (ko)
JP (1) JP4719109B2 (ko)
KR (1) KR101138147B1 (ko)
CN (1) CN101449344B (ko)
WO (1) WO2007123160A1 (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4922003B2 (ja) * 2007-02-13 2012-04-25 株式会社東芝 アンテナ装置及び無線装置
JP4805888B2 (ja) * 2007-09-20 2011-11-02 株式会社東芝 高周波用磁性材料およびこれを用いたアンテナ装置。
JP2010165958A (ja) * 2009-01-19 2010-07-29 Toshiba Corp 高周波用磁性材料、アンテナ、携帯電話および高周波用磁性材料の製造方法
JP2011049802A (ja) * 2009-08-27 2011-03-10 Mitsumi Electric Co Ltd 円偏波アンテナ
JP5389080B2 (ja) * 2010-08-27 2014-01-15 株式会社東芝 金属含有粒子集合体
JP6057182B2 (ja) * 2011-07-15 2017-01-11 日本電気株式会社 磁性体素子用の積層体及びこの積層体を備えた熱電変換素子並びにその製造方法
US9391266B1 (en) * 2015-03-26 2016-07-12 International Business Machines Corporation Perpendicular magnetic anisotropy BCC multilayers
WO2017210155A1 (en) * 2016-05-31 2017-12-07 The Board Of Trustees Of The University Of Alabama Iron-based magnetic thin films
WO2019084141A1 (en) 2017-10-25 2019-05-02 The Board Of Trustees Of The University Of Alabama MAGNETIC THIN FILM BASED ON FE-CO-AL ALLOY

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57133519A (en) * 1981-02-10 1982-08-18 Fuji Photo Film Co Ltd Magnetic recording medium
JPH04205813A (ja) * 1990-11-30 1992-07-28 Sony Corp 磁気記録媒体
US5589221A (en) * 1994-05-16 1996-12-31 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Magnetic thin film, and method of manufacturing the same, and magnetic head
JP2001210518A (ja) * 2000-01-24 2001-08-03 Tokin Corp 磁気損失材料とその製造方法およびそれを用いた高周波電流抑制体
JP2003197410A (ja) 2001-12-28 2003-07-11 Nec Tokin Corp 電磁雑音抑制体およびその製造方法
JP4027145B2 (ja) * 2002-04-15 2007-12-26 キヤノン株式会社 垂直磁気記録媒体、磁気記録再生装置及び情報処理装置
JP3989799B2 (ja) 2002-09-02 2007-10-10 Ｎｅｃトーキン株式会社 電磁雑音吸収体
US7371471B2 (en) * 2004-03-08 2008-05-13 Nec Tokin Corporation Electromagnetic noise suppressing thin film
JP2006105864A (ja) * 2004-10-07 2006-04-20 Casio Comput Co Ltd アンテナ及び電波時計

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007311738A (ja) 2007-11-29
KR101138147B1 (ko) 2012-04-23
US7713641B2 (en) 2010-05-11
US20080166592A1 (en) 2008-07-10
CN101449344A (zh) 2009-06-03
JP4719109B2 (ja) 2011-07-06
EP2012329A1 (en) 2009-01-07
EP2012329A4 (en) 2011-08-03
WO2007123160A1 (ja) 2007-11-01
CN101449344B (zh) 2012-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101138147B1 (ko) 자성 재료 및 안테나 디바이스
Ikeda et al. Multilayer nanogranular magnetic thin films for GHz applications
JP6230513B2 (ja) 複合磁性材料の製造方法
US8840800B2 (en) Magnetic material, method for producing magnetic material, and inductor element
JP5065960B2 (ja) 高周波磁性材料およびその製造方法。
JP2013051329A (ja) 磁性材料、磁性材料の製造方法および磁性材料を用いたインダクタ素子
US20110123727A1 (en) Magnetic laminated structure and method of making
CN105448451A (zh) 磁性部件、磁性部件的制造方法以及电感器元件
JP4805888B2 (ja) 高周波用磁性材料およびこれを用いたアンテナ装置。
JP4372118B2 (ja) 高周波磁性材料
JP4805886B2 (ja) 高周波用磁性材料およびこれを用いたアンテナ装置
KR100845370B1 (ko) 전자잡음 억제 박막
JP2002158486A (ja) 電磁波吸収膜
JP2009239131A (ja) 高周波用磁性材料、高周波用磁性材料の製造方法、アンテナおよび携帯電話。
Munakata et al. Very high electrical resistivity and heteroamorphous structure of soft magnetic (Co/sub 35.6/Fe/sub 50/B/sub 14.4/)-(SiO/sub 2/) thin films
JP5010429B2 (ja) 磁性材料、アンテナデバイスおよび磁性材料の製造方法
Yang et al. High-frequency electromagnetic properties of compositionally graded FeCoB-SiO2 granular films deposited on flexible substrates
Couderc et al. FeHfN and FeHfNO soft magnetic films for RF applications
JP2010165958A (ja) 高周波用磁性材料、アンテナ、携帯電話および高周波用磁性材料の製造方法
JP3810881B2 (ja) 高周波軟磁性膜
JP2013008767A (ja) 積層磁性薄膜及び磁性部品
TWI326886B (en) Electro-magnetic noise absorbing film
Zuo et al. Fabrication and Magnetic Properties of FeCoB–O Soft Magnetic Thin Films
JPH07142249A (ja) 磁性体薄膜
JPH1025530A (ja) 高周波用軟磁性合金とそれを用いた平面型磁気素子、アンテナおよび電波吸収体

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160310

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170317

Year of fee payment: 6