高密度高配向粒子構造を有する各種フェライト磁性薄膜の作製と磁気的性質

現在,薄膜の作製方法は,真空蒸着法,スパッタリング法,CVD法等が用いられるが,大型試料の作製,組成の制御等に難点が見られる。これらの方法にくらべ,ゾルゲル法からのディップコ-ティング法は,均一な溶液に基板を浸漬し,引き上げ,乾操,熱処理するという非常に簡便な膜合成法で,各種の電気的,光学的,機械的な機能性薄膜が得られているが,磁気的性質を付与した膜はほとんど報告されていない。本研究はディップコ-ティング法を用い,スピネル型フェライト(NiFe_2O_4,CoFe_2O_4,MgFe_2O_4,Li_<0.5>Fe_<2.5>O_4)結晶を含む薄膜を作製し,最適作製条件及び得られた薄膜の磁気的性質を検討した。各種金属の硝酸塩を上記組成に応じて秤取し、溶媒の水,グリセロ-ル,ホルムアミドを加え攪拌し,原料を溶解させ均一なコ-ティング溶液を得た。この溶液に表面のきれいな透明石英ガラス基板を浸漬し,約0.2cm/secの速度で引き上げて膜を付けた。これを80ﾟCで2時間,引き続き0.5ﾟC/minの速度で200ﾟCまで昇温し,種々の温度で2時間熱処理して各種スピネル型フェライト薄膜を得た。これら作製した薄膜について,薄膜X線法による結晶化条件及び磁気的性質の検討を行った。その結果,Ni,Co,Mg,Liの各フェライト共に400ﾟC,2時間という非常に低温の熱処理でスピネル型フェライトが得られた。磁気的性質の測定やら各種薄膜の保磁力と飽和磁化は,NiFe_2O_4が140(Oe),196(emu/cc),CoFe_2O_4が810(Oe),557(emu/cc),MgFe_2O_4が75(Oe),277(emu/cc),Li_<0.5>Fe_<2.5>O_4が170(Oe),719(emu/cc)という非常に良好な値が得られた。以上から1)原料は硝酸塩,溶媒はグリセロ-ルを用いて,均一な薄膜を容易に作製できた。2)スピネル型フェライトの結晶化は400ﾟCで始まり,熱処理温度の上昇と共に結晶性が向上した。3)保磁力は熱処理温度の上昇と共に増加し,600〜700ﾟCで最大値をとり,その後減少した。一方,飽和磁化,残留磁化の解析結果から低温での熱処理で磁性体が単磁性構造をとると考えられた。

現在,薄膜の作製方法は,真空蒸着法,スパッタリング法,CVD法等が用いられるが,大型試料の作製,組成の制御等に難点が見られる。これらの方法にくらべ,ゾルゲル法からのディップコ-ティング法は,均一な溶液に基板を浸漬し,引き上げ,乾操,熱処理するという非常に簡便な膜合成法で,各種の電気的,光学的,機械的な機能性薄膜が得られているが,磁気的性質を付与した膜はほとんど報告されていない。本研究はディップコ-ティング法を用い,スピネル型フェライト(NiFe_2O_4,CoFe_2O_4,MgFe_2O_4,Li_<0.5>Fe_<2.5>O_4)結晶を含む薄膜を作製し,最適作製条件及び得られた薄膜の磁気的性質を検討した。各種金属の硝酸塩を上記組成に応じて秤取し、溶媒の水,グリセロ-ル,ホルムアミドを加え攪拌し,原料を溶解させ均一なコ-ティング溶液を得た。この溶液に表面のきれいな透明石英ガラス基板を浸漬し,約0.2cm/secの速度で引き上げて膜を付けた。これを80ﾟCで2時間,引き続き0.5ﾟC/minの速度で200ﾟCまで昇温し,種々の温度で2時間熱処理して各種スピネル型フェライト薄膜を得た。これら作製した薄膜について,薄膜X線法による結晶化条件及び磁気的性質の検討を行った。その結果,Ni,Co,Mg,Liの各フェライト共に400ﾟC,2時間という非常に低温の熱処理でスピネル型フェライトが得られた。磁気的性質の測定やら各種薄膜の保磁力と飽和磁化は,NiFe_2O_4が140(Oe),196(emu/cc),CoFe_2O_4が810(Oe),557(emu/cc),MgFe_2O_4が75(Oe),277(emu/cc),Li_<0.5>Fe_<2.5>O_4が170(Oe),719(emu/cc)という非常に良好な値が得られた。以上から1)原料は硝酸塩,溶媒はグリセロ-ルを用いて,均一な薄膜を容易に作製できた。2)スピネル型フェライトの結晶化は400ﾟCで始まり,熱処理温度の上昇と共に結晶性が向上した。3)保磁力は熱処理温度の上昇と共に増加し,600〜700ﾟCで最大値をとり,その後減少した。一方,飽和磁化,残留磁化の解析結果から低温での熱処理で磁性体が単磁性構造をとると考えられた。