巨大垂直磁気異方性を持つ“非晶質"RE-TM薄膜の微細組織の観察とその物性

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非晶質希土類-鉄族合金垂直磁化薄膜は、書き換え可能な大容量光-磁気記録媒体である。これらの膜の最も重要な物性である巨大垂直磁気異方性の起因については、現在まで完全には明らかになっていない。そこで、(1)これらの膜の垂直磁気異方性が膜の内部の結晶的な相より生み出されていることを、高分解電子顕微鏡観察と電子線回折実験、さらに磁気測定と電気抵抗測定等の物性計測を精密に行なうことにより明らかにすること。(2)結晶相で最近急速に研究が進んでいる理論計算の結果を参考にして、この膜の垂直磁気異方性の原因を電子論観点から説明することを目的とした。得られた成果を以下にまとめる。(1)超高真空中でのフラッシュ蒸着法で膜を作製する場合、基板温度の高い膜では、確かに、全面に大きな“結晶相"(REFe_5相に類似な相(RE:希土類原子):しかしバルクのものとは少し異なる。)が存在し、しかもc軸が膜面に垂直に配向することが明らかにされた。また大きな“結晶相"は微細な結晶(2〜3mm径)の集合体であることが明らかにされた。(2)“結晶相"の存在がはっきりしているものほど一軸磁気異方性定数Kuが大きく、従って、この“結晶相"より巨大垂直磁気異方性が生じていることを明らかにした。(3)比抵抗の測定から、“結晶相"が全面で観察される膜でも、電子の平均自由行程は0.4〜0.5nmと極めて短く、マクロには非晶質であることを見出だした。(4)(3)の結果と、最近のバルクの希土類元素の磁気異方性発生機構の理論等とを総合して考えて、REFe_5に類似した“結晶相"はREFe_5相の上下に隣接するRE原子が互いにペアを組む構造を持つことによって、c軸方向に巨大な磁気異方性を持と推定される。