金属-酸化物同時電析法によるグラニュラ薄膜の形成とマイクロ磁気デバイスへの応用

金属氧化物同步电沉积法颗粒薄膜的形成及其在微磁器件中的应用

基本信息

批准号：
12750283
负责人：
藤田直幸
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Osaka Prefectural College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

金属-酸化物系ナノグラニュラ薄膜は,酸化物マトリックス中にナノサイズの金属微粒子が分散した構造を示し,GHz帯で応用可能な高抵抗・軟磁性薄膜やトンネル磁気抵抗膜として注目されている.我々は,金属(Co)と酸化物(CeO_2)を還元反応によって同時に析出させることができる金属-酸化物同時電析法と呼ぶ方法によりナノグラニュラ膜の作製に取り組んできた.従来の研究では,硝酸セリウムを用いて硝酸-亜硝酸還元反応により酸化セリウムを析出させていたが,膜の密着性や平滑性に問題があった.そこで,酸化物の析出に塩化セリウムを用いて溶存酸素の還元反応により酸化セリウムを析出させることとした.そこでまず,酸化物の析出機構を調べるために電気化学水晶振動子マイクロバランス法(EQCM)装置を用いて,溶存酸素の有無が酸化抑め析出に及ぼす影響や析出電位を調べた.その結果,塩化セリウムを用いると,溶存酸素により酸化セリウムが析出可能であることが確認できた.また,電位が卑になりすぎると水の分解によっても酸化物が析出し,この時に発生する大量のOH^-がコバルトとも結合して一部が水酸化コバルトとなってしまう可能性が示された.また,コバルトが水酸化物となることを防止するには'グリシンの添加が有効であることもEQCMより確認できた.続いて,EQCMの測定で得られた知見をもとに,塩化セリウム,硫酸コバルト,グリシンを含む溶液から定電位電析によりCo-Ce-Oグラニュラ膜の作製を行った.その結果,溶液濃度によりCoの含有量を0〜100%まで制御可能であることが分かった.得られた膜の密着性や平滑性は大幅に向上し,AFMの観測結果から表面粗さは10nm程度であった.さらに,低Co含有量の膜は,高抵抗を示し,大きな磁気抵抗の変化が観測され,トンネル磁気抵抗膜となっていると考えられた.

金属氧化物的纳米薄膜显示了结构，其中纳米大小的金属颗粒分散在氧化物基质中，并引起人们的注意，因为高电阻软磁性薄膜和隧道磁磁性膜可以应用于GHz带中。我们一直在使用一种称为金属氧化物共同沉积的方法来制造纳米膜，该方法允许金属（CO）和氧化物（CEO_2）通过还原反应同时沉积。在先前的研究中，硝酸盐用于硝酸。亚硝酸盐还原反应沉淀氧化碳，但膜的粘附和光滑度存在问题。因此，氧化岩含量是通过使用氯化氯化氯化物在氧化物沉淀中溶解的氧气的还原反应来沉淀的。因此，首先，为了研究氧化物沉淀的机制，我们研究了存在或不存在溶解氧对氧化抑制沉淀和沉淀潜力的影响。结果，当使用氯化氯化氯化氯时，将溶液溶解。已经证实，氧化铜可以通过氧气的存在来沉淀。此外，表明，如果电势变得太低，氧化物也会因水的分解而沉淀，并且此时产生的大量OH^也可以与钴结合在一起，从而部分成为羟基羟氧化物。此外，EQCM证实，甘氨酸的添加有效防止钴成为氢氧化。接下来，基于EQCM获得的发现，氯化氯化氯化物和颗粒状膜是通过含有含硫酸钴和甘氨酸的溶液的恒定潜在沉积来制备的。结果，发现CO的含量可以根据溶液浓度控制0％至100％。获得的膜的粘附和光滑度得到了显着改善，与AFM观察结果相比，表面粗糙度约为10 nm。此外，具有低CO含量的薄膜表现出高电阻，并且观察到磁磁性的巨大变化，使其成为隧道磁磁性膜。