レーザーアシストスパッタ法による高密度記録用バリウムフェライト薄膜

使用激光辅助溅射方法进行高密度记录的钡铁氧体薄膜

基本信息

批准号：
09750342
负责人：
柿崎浩一
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Saitama University
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：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

情報通信ネットワークの発達に伴い、飛躍的に増大する情報を整理・保存するためのコンピュータ用の外部記憶装置として使用される次世代の超高密度磁気記録媒体として、化学的安定性に優れ、長期間の情報の保存にも耐えられるバリウムフェライト薄膜媒体が注目されている。しかし、バリウムフェライトは、その結晶構造が複雑なため結晶化には大きな熱エネルギーが必要とされ、作製に当たっては高温での基板加熱あるいは熱処理が必要とされている。そのため、膜の表面平滑性の劣化や使用する基板の制限等の問題が生じている。そこで本研究では、バリウムフェライト薄膜を低温で作製するために、非平衡状態であるスパッタ中にレーザーを基板に照射することでスパッタ原子の移動を助け、バリウムフェライトを結晶化させることを試み、その膜構造を詳細に調べることで記録媒体としての可能性を探ることを目的とする。そのために、レーザーアニール装置(本申請による)により、レーザー光をr.f.スパッタリング装置のチャンバー内に導入し、基板に照射し、高精度膜厚モニター(本申請による)により膜厚を制御しながら成膜を行った。しかしながら、堆積直後の膜は微結晶状態であり、目的とするバリウムフェライト相の結晶化は見られなかった。そこで、この膜の結晶化温度を調べたところ、650℃であり、従来法に比べ大幅な結晶化温度の低下は見られなかった。このことは、使用したレーザーのパワーが十分でなかったこと、およびレーザー光を外部からチャンバー内に導入するため、レーザーの照射パワーが減衰したことによると考えられる。そこで、低いエネルギーでも基板上で移動しやすく、かつバリウムフェライトの六方晶構造をマッチングの良いPbを添加し、結晶化を促進することとした。その結果、結晶化温度は550℃となり、100Kの低温下が達成された。また、この膜を原子間力顕微鏡により観察した結果、磁性粒子のサイズは約20nmと非常に小さく、表面平滑性も非常に良好であり、高密度磁気記録媒体として、有望であることが確認された。

随着信息和通信网络的开发，钡铁氧体薄膜介质作为下一代超高密度磁性记录介质作为外部计算机存储设备，用于组织和存储正在迅速增加的信息。作为具有出色的化学稳定性的钡铁氧体薄膜介质，它引起了人们的注意，并且可以承受长期的信息存储。然而，铁氧体具有复杂的晶体结构，因此需要大量的热能才能结晶，并且在制备中，在高温下需要底物加热或热处理。这会导致诸如薄膜表面光滑度恶化之类的问题以及对使用的底物的局限性。因此，在这项研究中，为了在低温下制造钡铁氧体薄膜，我们试图通过在非平衡状态的溅射过程中用激光照射底物来帮助溅射原子的转移，并结晶的氟铁岩结晶，并详细研究膜结构以探索记录媒体的可能性。为此，将激光引入了R.F.的腔室。使用激光退火设备（根据此应用）溅射装置，辐射到基板上，并使用高精度膜厚度监视器（根据此应用程序）来控制膜厚度时进行膜形成。然而，沉积后立即处于微晶状态，未观察到靶钡铁氧体相的结晶。因此，当检查了该膜的结晶温度时，它为650°C，与常规方法相比，结晶温度没有显着降低。这被认为是由于使用激光的功率不足，并且激光辐照功率已衰减，因为激光束从外部引入腔室。因此，决定通过添加PB来促进结晶，即使在低能量下，它也很容易在基板上移动，并且具有良好的匹配特性。结果，结晶温度为550°C，低温达到100K。此外，当使用原子力显微镜观察这部膜时，可以证实磁性颗粒的大小非常小约20 nm，并且表面光滑度非常好，这使它们有望成为高密度磁性记录介质。