RU2127929C1 - Способ получения тонких магнитных пленок - Google Patents
Способ получения тонких магнитных пленок Download PDFInfo
- Publication number
- RU2127929C1 RU2127929C1 RU97101227A RU97101227A RU2127929C1 RU 2127929 C1 RU2127929 C1 RU 2127929C1 RU 97101227 A RU97101227 A RU 97101227A RU 97101227 A RU97101227 A RU 97101227A RU 2127929 C1 RU2127929 C1 RU 2127929C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ion
- magnetic
- substrate
- dose
- films
- Prior art date
Links
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
- Manufacturing Of Magnetic Record Carriers (AREA)
Abstract
Использование: изобретение относится к технологии получения тонких (≤ 0,1 мкм) магнитных пленок с применением метода имплантации ионов магнитных элементов в материал подложки и может быть использовано в микроэлектронике и информатике, в частности для изготовления магнитных и магнитооптических запоминающих сред. Технический результат изобретения заключается, во-первых, в улучшении магнитных характеристик пленки за счет уменьшения числа радиационных нарушений и, во-вторых, в сокращении времени имплантации и удешевлении процесса. Сущность изобретения: в качестве подложки используют полиэтилентерефталат. Имплантацию ионов железа в подложку осуществляют с дозой 1016--1017 ион/см2 при плотности потока ионов 6х1012-1014 ион/см2c.
Description
Изобретение относится к технологии получения тонких (≥ 0,1 мкм) магнитных пленок (ТМП) с применением метода имплантации ионов магнитных элементов в материал подложки и может быть использовано в микроэлектронике и информатике, в частности, для изготовления магнитных и магнитооптических запоминающих сред. Такие пленки характеризуются повышенной механической прочностью, твердостью и химической стойкостью, а также максимальной адгезией к подложке.
Известен способ [1] получения ТМП в полупроводнике. Способ заключается в том, что в кремниевую подложку имплантируют ионы магнитных элементов с энергией E = 10 - 500 кэВ; дозой облучения (D), определяемой из соотношения D = n • d, где n - концентрация атомов имплантированных элементов в материале ТМП, d - заданная толщина ТМП; плотностью потока ионов (j), лежащей в диапазоне 6 • 1012 - 6 • 1013 ион/см2с. Однако полученные ТМП состоят из мелкодисперсных ферромагнитных силицидов с невысокими значениями намагниченности.
Известен способ [2] получения ферромагнитной пленки при имплантации в твердотельную подложку быстрых ионов переходных элементов группы железа. Для расширения частотного диапазона и улучшения магнитных характеристик ферромагнитной пленки в качестве подложки используют кварц, и облучают ее при плотностях потока ионов j = 6 • 1012 - 9 • 1013 ион/см2с с дозами D = 5 • 1016 - 1017 ион/см2. Например, при имплантации подложки из плавленного кварца на ускорителе ИЛУ-3 ионами 56Fe+ с энергией E = 40 кэВ, дозой D = 8 • 1016 ион/см2 при плотностях потока ионов j = 6 • 1013 ион/см2с были синтезированы ТМП с эффективной намагниченностью насыщения ≈ 4000 Гс.
Однако полупроводниковые и кварцевые подложки не нашли широкого применения для записи информации вследствие неудовлетворительных механических характеристик и достаточно высокой стоимости материала.
В настоящее врем более перспективными являются магнитные и магнитооптические среды, в которых в качестве подложки используют полимерный материал - полиметилметакрилат (ПММА) [3, 4].
Известен способ получения ТМП в ПММА [5]. Этот способ является наиболее близким к заявляемому и поэтому выбран в качестве прототипа. Способ заключается в следующем. Плоскопараллельные пластины ПММА толщиной 1 мм бомбардируют в вакуумной камере ионно-лучевого ускорителя ИЛУ-3 ионами Fe+ с энергией E = 40 кэВ, дозой превышающей 1017 ион/см2, и плотностью потока ионов j < 2,4 • 1013 ион/см2с. Методами ферромагнитного резонанса, просвечивающей электронной микроскопии, Оже-спектроскопии было установлено образование ферромагнитной пленки, состоящей из мелкодисперсных частиц α-Fe с поперечным размером от 5 до 100 нм. Эффективная намагниченность насыщения 4πMэфф составляла от 500 до 10000 Гс.
Однако для получения ТМП в ПММА требуются большая доза облучения ионами Fe+ (> 10 ион/см2) и низкая плотность потока ионов, что приводит к значительному увеличению времени имплантации, то есть к удорожанию процесса, а также к увеличению числа радиационных нарушений и, как следствие, к ухудшению магнитных характеристик пленки.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается, во-первых, в улучшении магнитных характеристик пленки за счет уменьшения числа радиационных нарушений и, во-вторых, в сокращении времени имплантации и удешевлении процесса.
В способе получения тонких магнитных пленок в полимерах, включающем имплантацию ионов железа в подложку - для решения поставленной задачи - в качестве подложки используют полиэтилентерефталат (ПЭТФ), а имплантацию осуществляют с дозой 1016 - 1017 ион/см2 при плотности потока ионов 6 • 1012 - 1014 ион/см2.
Нами экспериментально установлено, что при энергии E = 40 кэВ минимальная доза формирования ТМП в ПЭТФ составляет Dmin = 2 • 1016 ион/см2, что на порядок величины меньше, чем для синтеза ТМП в ПММА. С ростом дозы имплантации зависимость намагниченности насыщения в ПЭТФ имеет экстремальный характер с максимумом при D ≈ 1017 ион/см2 (равной 4πMэфф~ 6500 Гс в максимуме). В то же время, максимальная эффективная намагниченность насыщения для ТМП, синтезированных в ПММА, при тех же условиях, достигается только при дозе > 4 • 1017 ион/см2 и равна 4πMэфф~ 4500 Гс, что на ≈ 70% ниже, чем для ПЭТФ.
Плотность потока ионов j при заданной дозе имплантации определяет время облучения и температуру подложки за счет радиационного нагрева. С одной стороны, чем больше j, тем меньше время облучения при заданной дозе. С другой стороны, известно, что при высоких j происходит деструкция полимера. Поэтому со стороны высоких j плотность ионного потока ограничена. Температура полимера при имплантации существенным образом зависит от качества теплового контакта с кассетой-держателем. При использовании исходной тонкой пленки ПЭТФ в качестве подложки тепловой контакт получается весьма плохим, и нами экспериментально было установлено, что максимальная плотность потока ионов в этом случае не должна превышать ≈ 3 • 1013 ион/см2с. При обеспечении хорошего теплового контакта, например, приклеиванием, плотность потока ионов можно увеличить до 1014 ион/см2с.
Рассмотрим способ на конкретных примерах.
Пример 1. В качестве подложки использовались 3 мкм пленки ПЭТФ, нанесенные на ≈ 0,04 мкм металлическое покрытие. Использование таких пленок позволяло осуществить достаточно хороший тепловой контакт с держателем образцов в процессе облучения. Имплантация ионов Fe+ проводилась на ионнолучевом ускорителе ИЛУ-3 при комнатной температуре с энергией E = 40 кэВ, дозой D = 1017 ион/см2 при плотности потока ионов j = 2,4 x 1013 ион/см2с. Методом ферромагнитного резонанса установлено образование ферромагнитной пленки. Эффективная намагниченность насыщения оказалось равной 4πMэфф~ 6500 Гс, что приблизительно в три раза больше величины, получаемой в ПММА при той же дозе имплантации.
Пример 2. Исходные пленки ПЭТФ, приведенные в примере 1, бомбардируют ионами Fe+ с E = 40 кэВ, дозой D = 1017 ион/см2 при величине j = 1,2 • 1013 ион/см2с и температуре подложки, изменяемой в интервале от 20 до 150oC. Полученные ферромагнитные пленки имели практически неизменную величину эффективной намагниченности насыщения, равную ≈ 6000 Гс.
Пример 3. Исходные пленки ПЭТФ, приведенные в примере 1, бомбардируют ионами Fe+ с E = 40 кэВ, дозой D = 3 • 1016 ион/см2 и j = 2,4 • 1013 ион/см2c при комнатной температуре подложки. Полученные пленки имели величину эффективной намагниченности насыщения равную ≈ 950 Гс.
Пример 4. Исходные пленки ПЭТФ, приведенные в примере 1, бомбардируют при комнатной температуре подложки ионами Fe+ с E = 40 кэВ, j = 2,4 • 1013 ион/см2с и с дозой D > 1017 ион/см2, а именно, с D = 2,4 • 1017 ион/см2. Эффективная намагниченность насыщения в полученных пленках равнялась ≈ 3200 Гс, как для ПЭТФ, так и для образцов ПММА (условия имплантации идентичны).
Литература
Способ получения тонких магнитных пленок в полупроводниках// Авт.: В.Ю. Петухов, И.Б. Хайбуллин, М.М. Зарипов. - А.С. N 1114246 (СССР).
Способ получения тонких магнитных пленок в полупроводниках// Авт.: В.Ю. Петухов, И.Б. Хайбуллин, М.М. Зарипов. - А.С. N 1114246 (СССР).
2. Способ получения ферромагнитных пленок на твердотельных подложках// Авт. : А. А. Бухарев, А. В. Казаков, И.Б. Хайбуллин, Н.Р. Яфаев. - А.С. N 1347789 (СССР).
3. М.Х. Крайдер. В мире науки. - 1987. - N 12. - С. 46 - 58.
4. Magnetic recoding medium and method for making the same//Inv. Kazufumi. Ogawa. - US Patent N 4751100.
5. V. Petukhov, V. Zhikharev, M. Ibragimova, E. Zheglov, V. Bazarov, I. Khaibullin. Ion synthesis of the granular ferromagnetic films in polymethyl-methacrylate. - Sol. St. Comm. - 1996. - V. 97, - N. 5. - P. 361 - 364. (Прототип).
Claims (1)
- Способ получения тонких магнитных пленок, включающий имплантацию ионов железа в полимерную подложку, отличающийся тем, что в качестве подложки используют полиэтилентерефталат, а имплантацию осуществляют осуществляют с дозой 1016-1017 ион/см2 при плотности потока ионов 6•1012-1014 ион/см2•c.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97101227A RU2127929C1 (ru) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | Способ получения тонких магнитных пленок |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97101227A RU2127929C1 (ru) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | Способ получения тонких магнитных пленок |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU97101227A RU97101227A (ru) | 1999-02-20 |
RU2127929C1 true RU2127929C1 (ru) | 1999-03-20 |
Family
ID=20189375
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97101227A RU2127929C1 (ru) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | Способ получения тонких магнитных пленок |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2127929C1 (ru) |
-
1997
- 1997-01-29 RU RU97101227A patent/RU2127929C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
U.Petrov at al. Jon synthhesis of the granular ferromagnetic films in polymethylmetathacrylate, Sol.St. Comm., 1996, v.98, N 5, p.361-364. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6849349B2 (en) | Magnetic films having magnetic and non-magnetic regions and method of producing such films by ion irradiation | |
US9508375B2 (en) | Modification of magnetic properties of films using ion and neutral beam implantation | |
US8551578B2 (en) | Patterning of magnetic thin film using energized ions and thermal excitation | |
US20100098873A1 (en) | Patterning of magnetic thin film using energized ions | |
KR100445741B1 (ko) | 이온 조사에 의해 비자성이 부여된 영역을 갖는 패터닝된 자기 기록 매체 | |
JP5863882B2 (ja) | 高エネルギーイオンを使用する磁気薄膜のパターン化 | |
JPS5882225A (ja) | 磁気−光学モジユレ−タ−およびその製造方法 | |
KR20010034090A (ko) | 자기 또는 광자기 기록을 위한 자기 에칭 방법 | |
KR100766351B1 (ko) | 자기 기록 매체 및 그 제조 방법, 자기 기억 장치, 기판,텍스쳐 형성 장치 | |
US8673162B2 (en) | Methods for substrate surface planarization during magnetic patterning by plasma immersion ion implantation | |
EP0584768B1 (en) | Method for making soft magnetic film | |
JPS5911988B2 (ja) | イオン打込み方法 | |
US4520040A (en) | Ferromagnetic films for high density recording and methods of production | |
US20090199768A1 (en) | Magnetic domain patterning using plasma ion implantation | |
RU2127929C1 (ru) | Способ получения тонких магнитных пленок | |
US8460748B2 (en) | Patterned magnetic bit data storage media and a method for manufacturing the same | |
GB2211861A (en) | Memory medium and method for producing said medium | |
RU2383944C1 (ru) | Способ формирования магнитного носителя с паттернированной структурой для цифровой записи | |
RU2096835C1 (ru) | Способ получения тонкой дисперсной магнитной пленки на полимерной подложке | |
JP2961259B1 (ja) | 巨大磁気抵抗材料及びその製造方法 | |
JPH06302029A (ja) | 光磁気記録媒体及びその記録方法 | |
KR100306975B1 (ko) | 준안정성합금을포함하는자성물질및그제조방법 | |
RU2169399C1 (ru) | Способ изготовления магнитного носителя | |
JP2000298825A (ja) | 磁気記録媒体およびその製造方法 | |
JPS6018910A (ja) | イオン注入バブル素子の製造方法 |