L1₀型規則構造を持つ強磁性合金膜の表面平坦性制御 (磁気記録・情報ストレージ) Surface Flatness Control of Ferromagnetic Alloy Thin Films with L1_0 Ordered Structure

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抄録

L1_0構造を持つエピタキシャルFePd,FePt,および,CoPt合金薄膜を超高真空RFマグネトロンスパッタリング法によりMgO,SrTiO_3,LaAlO_3の(001)単結晶基板上に形成した.c軸方向と膜表面平坦性の制御を試みた.MgOとSrTiO_3基板上に形成したFePd膜はc軸が面直に向いたL1_0(001)単結晶膜であるのに対し,LaAlO_3基板上に形成したFePd膜およびいずれの基板上に形成したFePtとCoPt膜では,L1_0(001)結晶に加え,c軸が面内に存在する2種類のL1_0(100)結晶が形成された.膜と基板材料の組み合わせを選ぶことにより,c軸方向を面直にすることができることが示された.また,CoPt<FePt <FePdの膜材料順およびLaAlO_3<SrTiO_3<MgOの基板材料順により高い規則度が得られた.L10構造を持つ平坦膜を形成する手法として,基板温度200℃での製膜後に600℃の熱処理を施す2段階法を提案した.2段階法を用いてMgO基板上にFePd膜を形成した場合においても,c軸方向が面直となるように制御できた.2段階法と基板温度600℃で製膜を行う1段階法を用いて形成した膜は同程度の規則度を持つことが分かった(S=0.6-0.7).2段階法を用いた場合,5〜40nm厚の膜で,算術平均粗さが0.2nm以下の平坦表面が実現された.一方,1段階法で形成した膜では,ファセットが発達した起伏を持った表面が形成された.L1_0構造を持つ極薄平坦膜の形成法として,2段階法が有効であることが示された.

FePd, FePt, and CoPt alloy epitaxial thin films with L1_0 structure are prepared on (001) single-crystal substrates of MgO, SrTiO_3, and LaAlO_3 by using an ultra-high vacuum radio-frequency magnetron sputtering system. The c-axis destitution and the film surface flatness are controlled. FePd films formed on MgO and SrTiO_3 substrates consist of L1_0(001) single-crystal with the c-axis normal to the film surface, whereas an FePd film formed on LaAlO_3 substrate and FePt and CoPt films formed on all the substrates involve two types of L1_0(100) crystal with the c-axis lying in the film plane in addition to L1_0(001) crystal. The c-axis distribution is influenced by the combination of film and substrate materials. Higher order degrees are observed in the film material order of CoPt<FePt<FePd and the substrate material order of LaAlO_3<SrTiO3<MgO. A two-step preparation method consisting of low-temperature deposition at 200℃ followed by high-temperature annealing at 600℃ is proposed in order to form L1_0 ordered films with flat surfaces. When FePd films are prepared on MgO substrates by the two-step method, the c-axis is also controlled to the perpendicular to the substrate surface. The order degrees of films prepared by two-step method are almost similar to those of films formed by one-step method consisting of deposition at 600℃ (S = 0.-0.7). The films of thicknesses ranging from 5 to 40 nm prepared by the two-step method have very flat surfaces with the arithmetical mean roughness value lower than 0.2 nm, whereas rough surfaces involving facets are formed for the films prepared by the one-step method. The two-step method is effective for preparation of flat ultra-thin films with L1_0 structure.

収録刊行物

  • 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 113(127), 7-12, 2013-07-12

    一般社団法人電子情報通信学会

各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    110009777870
  • NII書誌ID(NCID)
    AN10013050
  • 本文言語コード
    JPN
  • ISSN
    0913-5685
  • NDL 記事登録ID
    024743355
  • NDL 請求記号
    Z16-940
  • データ提供元
    NDL  NII-ELS 
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