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发展，作为计算机的外部存储设备来组织和存储迅速增加的信息的新一代超高密度磁记录介质，可以采用钡铁氧体薄膜介质。能够承受长时间存储信息的技术正在引起人们的关注。然而，由于钡铁氧体具有复杂的晶体结构，结晶需要大量的热能，其生产需要基体加热或高温热处理。这导致诸如膜的表面平滑度变差以及可使用的基材受到限制等问题。因此，在本研究中，为了在低温下制备钡铁氧体薄膜，我们尝试通过在溅射过程中用激光照射处于非平衡状态的基底来使钡铁氧体结晶，以帮助溅射原子的运动并结晶钡铁氧体，目的是通过详细检查其膜结构来探索其作为记录介质的潜力。为此，激光退火装置（基于本申请）将激光引入R.F溅射装置的腔室中，照射基板，并使用高精度膜厚监控器（基于这个应用程序）。然而，刚沉积后的膜处于微晶状态，并且没有观察到所需的钡铁氧体相的结晶。调查该膜的结晶温度，结果为650℃，与现有方法相比，没有观察到结晶温度的显着下降。这被认为是因为所使用的激光的功率不足，并且由于激光是从外部引入腔室中，因此激光照射功率被衰减。因此，我们决定添加Pb来促进结晶，Pb即使在低能量下也容易在基板上移动，并且与钡铁氧体的六方晶体结构具有良好的匹配性。结果，结晶温度为550℃，实现了100K的低温。此外，使用原子力显微镜观察该薄膜的结果证实，磁性颗粒的尺寸非常小，约为20 nm，并且表面光滑度非常好，使其有望作为高密度磁性材料。记录介质。