真空紫外線照射を用いた超低磁気損失な磁性絶縁体の極微細パターン形成技術の開発

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本研究では，スピン波の伝搬媒質として有名な超低磁気損失イットリウム鉄ガーネット(YIG)の高品質微細パターン形成手法である「電子線照射有機金属分解(EB-MOD)法」を発展させ，最新の紫外線露光技術を応用することで，生産性の大幅な向上を目指すものである．具体的には，電子線の代わりに真空紫外線(VUV)や極端紫外線(EUV)露光を用いて有機金属材料の有機基を分解することで，露光と現像，および熱処理工程のみで高品質なYIG微細パターンを得る予定である．初年度は世界的な半導体不足のため，真空紫外線の照射光源の入手が１０月末まで遅れ，当初予定した計画通りに研究が行えなかった．そこで，装置が入手できるまでの間，従来のMOD法で作製したYIG薄膜を，フォトリソグラフィー法および熱リン酸によるウエットエッチングを用いて微細加工し，YIG中を伝搬するスピン波の測定を試みた．ベクトルネットワークアナライザと磁場印加可能な高周波プローバを用いて，電気的測定法として有名なアンテナ法によりスピン波を検出することに成功した．しかし，観測アンテナ間距離とスピン波の強度の関係から算出したMOD法で作製したYIG膜中を伝搬するスピン波の緩和長は，PLD法やLPE法で作製したYIG膜に比べて，1/20ぐらいと短く，YIG薄膜の品質を向上させる必要があることが判明した．そこで，作製条件（主に乾燥ベークと結晶化アニールの条件）を見直し，スピン波の緩和長に関係するパラーメータであるダンピング定数αを1/10まで下げることに成功した．今後は，この条件で作製したYIGを用いてスピン波の伝搬特性を調査するとともに，紫外線照射によるYIGパターンの作製も試みる．