MgO単結晶基板上におけるFePt,FePd,CoPt,およびCoPd合金薄膜のエピタキシャル成長 (磁気記録・情報ストレージ) Epitaxial Growth of FePt, DePd, CoPt, and CoPd Alloy Thin Films on MgO Single-Crystal Substrates

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抄録

超高真空RFマグネトロンスパッタリング法によりMgO単結晶基板上にエピタキシャルFePt, FePd, CoPt,およびCoPd合金薄膜を形成し,膜材料,基板結晶方位,および基板温度が,膜成長,膜構造,および磁気特性に及ぼす影響について系統的に調べた.高い基板温度で形成したFePtおよびFePd膜に対して,MgO(001),(110),(111)のいずれの基板上においても,L1_0規則相が得られた.また,基板温度600℃でMgO(001),(110)基板上に形成したCoPt膜に対しても,L1_0規則相が形成された.これらの膜では,基板温度の上昇に伴い,L1_0相への規則化が進行した.L1_0相への規則度は膜材料により変化し,FePd > FePt > CoPtの順に高い規則度が得られた.MgO(001)基板上では,L1_0-FePd膜はc軸が基板面と垂直である(001)結晶から構成されているのに対し,L1_0-FePtおよびL1_0-CoPt膜は(001)結晶に加え,c軸が基板面と平行となった(100)結晶を含むことが分かった.MgO(110)基板上では,L1_0-FePtおよびL1_0-FePd膜はc軸が基板面と平行である(110)結晶とc軸が膜面垂直方向から約45°傾斜した(011)結晶の複合結晶膜であるのに対し,L1_0-CoPt膜は(110)結晶のみから構成された.MgO(111)基板上では,c軸が膜面垂直方向から約55°傾斜した(111)面が基板面と平行に配向したL1_0-FePtおよびL1_0-FePd膜がエピタキシャル成長した.MgO(111)基板上に形成したCoPt膜に対しては,準安定相であるL1_1規則相が得られた.基板温度を上昇に伴いL1_1相への規則化が促進されたが,基板温度が300℃を超えると規則度が減少した.CoPd膜に対しては,いずれの規則相も形成されなかった.磁気特性は,膜の結晶構造,結晶方位,および規則度により変化した.

FePt, FePd, CoPt, and CoPd alloy epitaxial films are prepared on MgO single-crystal substrates of (001), (110), and (111) orientations by ultra-high vacuum RF magnetron sputtering. The effects of film material, substrate orientation, and substrate temperature on the film growth, the film structure, and the magnetic properties are investigated. L1_0 ordered phase formation is observed for FePt and FePd films prepared on all the MgO substrates at elevated temperatures. L1_0 ordered CoPt epitaxial films are also obtained on MgO (001) and MgO (110) substrates heated at 600℃. With increasing the substrate temperature, the L1_0 ordered phase formation is enhanced for these films. The degree of L1_0 ordering varies depending on the film material. A higher ordering parameter is observed in the order of FePd > FePt > CoPt. On MgO (001) substrates, the L1_0-FePd films consist of (001) crystals with the c-axis normal to the substrate surface, whereas the L1_0-FePt and the L1_0-CoPt films include (100) crystals whose c-axis is parallel to the substrate surface in addition to (001) crystals. On MgO (110) substrates, the L1_0-FePt and the L1_0-FePd films involve (110) and (011) crystals whose oaxes are respectively in-plane and about 45° canted from the perpendicular direction, while the L1_0-CoPt film consists of a (110) crystal, (111)-oriented L1_0-FePt and L1_0-FePd films with the c-axis about 55° canted from the perpendicular direction epitaxially grow on MgO (111) substrates with six variants. Metastable L1_1 ordered phase formation is recognized for CoPt films epitaxially grown on MgO (111) substrates. As the substrate temperature increases up to 300℃, the L1_1 ordering degree increases. With further increasing the substrate temperature, the ordering degree declines. No ordered phases are recognized for CoPd films. The magnetic properties are influenced by the crystal structure, the film orientation, and the ordering degree.

収録刊行物

  • 電子情報通信学会技術研究報告 : 信学技報

    電子情報通信学会技術研究報告 : 信学技報 111(350), 41-48, 2011-12-15

    一般社団法人電子情報通信学会

各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    110009466740
  • NII書誌ID(NCID)
    AN10013050
  • 本文言語コード
    JPN
  • ISSN
    0913-5685
  • NDL 記事登録ID
    023370793
  • NDL 請求記号
    Z16-940
  • データ提供元
    NDL  NII-ELS 
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