金属窒化物系傾斜機能材料の作成と巨大磁化

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これまでに高周波スパッタ法により30WでFe/AIN間で積層膜を作製し、積層界面付近においてα-Feよりも大きな内部磁場をもつ窒化鉄成分の生成する可能性を見い出している。本研究ではまず高周波スパッタ法において100Wにて成膜した。AIN多結晶の焼結基板上にFe膜を作製してX線回折をとると、α-Feの最強線である110回折線が30Wで多層膜を成膜した場合と同様に著しく広幅化した。しかし逆にFe箔上にAIN膜を作製した場合には、110回折線には異常は見られなかった。また100Wにて多層膜を作製すると、230emu/gにも及ぶ従来を凌ぐの巨大磁化が観測された。α-FeおよびAINともに結晶化しており、多層化に伴ってAIN中の窒素が欠損している様子も明らかになった。これらの事実から多層膜を作製する場合には、AIN層を成膜時に下地となるFe層がスパッタ雰囲気の窒素によって窒化されるのではなく、やはり従来から提案していたようにAIN層の上にFe層を成膜した時点においてAIN層から少量の窒素が固相拡散して供給され、窒化鉄が生成していると考えられた。次に高周波スパッタ法によりFeとAlを窒素ガス雰囲気中でコスパッタしたのちにアニールして、Fe-Al-N系に関して磁性微粒子を析出させた分散膜を作製し、その構造と磁性について調べた。いずれの膜もアズデポの状態では常磁性体であり、熱分解に伴ってα-Fe様の微粒子が析出したグラニュラー膜が300℃付近から次第に生成した。500℃でアニールしたグラニュラー膜では、α-Feの飽和磁化値よりも遥かに小さかった。アズデポ膜中をFeおよびAlが拡散してグラニュラーな状態になるために要した500℃というアニール温度は、α-Feの格子間位置に窒素を保持するには高温過ぎたと考えられた。