フッ素置換による六方晶バリウムフェライト薄膜の作製と磁気光学特性の向上

氟取代六方钡铁氧体薄膜的制备及其磁光性能的改善

• 批准号: 06750307
• 负责人: 松下 伸広
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Tokyo Institute 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: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06750307/
• 关键词: バリウムフェライト; フッ素置換; 遷移金属置換; 対向ターゲット式スパッタ法; ZnO下地層; 磁気特性制御

薄膜形成に先立ち、直径2cm、厚さ5mmのペレットを焼結し、これを粉砕した粉末においてX線回折像およびヒステリシスループの測定を行ったところNi^<2+>で置換を行ったペレットにおいて置換量の増加に伴って、異方性が減少し、保磁力および残留磁化比の減少が観察された。一方、薄膜形成においては、原料に用いたCuF_2,NiF_2,CoF_2の純度が低かったこと、ターゲット作製条件の最適化に手間取ったこと、置換により結晶化温度が上昇したこと等の理由により、優れた結晶性や磁気特性をもつ膜の作製が困難であった。そこでBaF_2を原料として用いてO^<2->の5%をF^-で置換した焼結体ターゲットを作製し、対向ターゲット式スパッタ法により薄膜を形成した。スパッタガスには一般的に用いられるArとO_2に加えてXeを加えた混合ガスを用いることで、良好な結晶学的・磁気的特性を持ったBaMフェライト薄膜の作製を目指した。基板温度は600℃一定とし、ガス圧は本研究費にて備品として購入したマスフローコントローラにより、全ガス圧0.2Pa一定,O_2ガス圧0.02Pa一定とし、Xeガス分圧を0〜0.18Pa、Arガス分圧を0.18〜0Paと変えて膜作製を行った。エピタキシャル用下地層としてZnO層約2000Åを基板温度300℃、Ar分圧0.1Pa、O_2分圧0.1Paの混合ガス中で、表面熱酸化Si基板上に堆積した。Xe分圧の増加とともに(008)ピークよりsherrerの式により算出した結晶子サイズ<D>は増加し、c軸分散度Δθ_<50>は減少して、Xe分圧0.15Paにおいて、<D>は23.84nm、Δθ_<50>は約3.8°と最も小さく良好な結晶特性が達成された。磁気特性に関しては、飽和磁化はXe分圧0.1Paにおいて最大値3.6kGとさほど大きな値は得られず、保磁力もXe分圧に関わらず垂直・面内両保磁力H_<c⊥>とH_<c〃>が2.5kOe以上および0.3〜0.4kOe程度と予想された保磁力の低下は起こらなかった。さらに、ヒステリシスループより求めた実効異方性磁界H_<k(eff.)>が7.5kOeとフッ素置換を行ったことで逆に若干大きくなった。H_<c⊥>やH_<k(eff.)>結晶子サイズの増加によっても減少するが、フッ素置換を行った膜の方が、概して結晶子サイズは小さくなっており、今後さらにサンプルを作製して、検討する必要がある点である。ただし、本研究から得られた結果から、F^-の置換が飽和磁化、保磁力および結晶磁気異方性に変化を与えることが判明し、フッ素置換がBaフェライト膜の磁気特性制御の点からも有効な一手法であることが確認できた。

The film was formed in advance, and the diameter of the film was 2 cm. The thickness of the film was 5 mm. The powder was sintered and the X-ray reflection image was measured. The amount of substitution was increased, the anisotropy was decreased, and the residual magnetization ratio was decreased. For reasons such as low purity of CuF_2, NiF_2 and CoF_2 used as raw materials, optimization of preparation conditions, increase of crystallization temperature, optimization of crystallinity and magnetic properties, it is difficult to prepare films. BaF_2 raw materials are prepared by 5% of O<2->_(2) and F_(2) substitution, and thin films are formed. For general applications, Ar and O_2 are added to the mixture. For good crystallographic and magnetic properties, the preparation of BaM thin films is indicated. The substrate temperature is constant at 600℃, the pressure is constant at 0.2 Pa, the total pressure is constant at 0.02 Pa, the Xe pressure is constant at 0 ~ 0.18 Pa, and the Ar pressure is constant at 0.18 ~ 0Pa. The ZnO layer is deposited on the Si substrate at about 2000 ° C, the substrate temperature is 300 ° C, the Ar partial pressure is 0.1Pa, and the O_2 partial pressure is 0.1Pa. The increase in Xe partial pressure and the calculation of the (008) Pickeri sherrer equation show that the crystal particle size increases, <D>the c-axis dispersion Δθ_<50>decreases, the Xe partial pressure is 0.15Pa, and the <D>value is 23.84nm, Δθ_<50>is about 3.8°, and the minimum but good crystalline characteristics are achieved. Magnetic properties: saturation magnetization, Xe partial pressure 0.1Pa, maximum value 3.6kG, maximum value 3.5kOe, saturation magnetization, Xe partial pressure 0.1Pa For example, if you want to find out more about the anisotropic magnetic field H_&lt;k(eff.)&gt; 7.5kOe H_<c⊥>やH_<k(eff.)>The increase in the number of crystal particles and the decrease in the number of crystal particles and the replacement of crystal particles are necessary for the preparation of crystal particles and future crystal particles. The results of this study show that there is a method to control the magnetic properties of Ba (II) films by F^-substitution.

项目成果

Kenji NOMA: "Preparation and recording characteristics of rigid disks using Co-Zn territe sputtered films for high density magnetic recording with perpendicular anisotropy" Journal of The Magnetics Society of Japan. 18(S2). 447-450 (1994)

Kenji NOMA：“使用 Co-Zn 土晶石溅射薄膜进行具有垂直各向异性的高密度磁记录的刚性磁盘的制备和记录特性”日本磁学学会杂志。