窒化鉄薄膜の巨大な磁気モ-メントに対する残留ガスのおよぼす影響に関する研究

残余气体对氮化铁薄膜大磁矩的影响研究

• 批准号: 02650219
• 负责人: 森迫 昭光
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Shinshu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1990
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1990 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02650219/
• 关键词: 高飽和磁化; 窒化鉄薄膜; 残留ガス; スパッタリング; 軟磁性薄膜

鉄・窒素間化合物にはいろいろなものがあり,各相によって出現する磁気特性は異なる。本研究では高飽和磁化・軟磁性薄膜に注目した。軟磁性はαーFe相とγ'ーFe_4N相の境界領域において出現する。これはミクロにはαーFeの結晶磁気異方性が他の結晶構造(γ'ーFe_4N)との混在により弱められたためである。またこの時,マクロな磁気異方性が誘起される。これはプラズマ収束用磁界による誘導磁気異方性であることが明らかになった。一方,純鉄と同等もしくはそれ以上の高飽和磁化を有する薄膜は,αーFe単相そしてγ'ーFe_4Nとの混相領域で形成される。このことは,高飽和磁化をもつ準安定α″ーFe_<16>N_2相が形成されている可能性を示唆しているが,X線回折法では現在のところ検出されてない。残留ガス分析の結果,真空槽内には種々の残留ガスが存在することが明らかとなった。主なものは水,窒素,酸素そして炭化水素であった。薄膜作製(スパッタ)時の圧力調整は高圧バルブによるコンダクタンス調整によって行っている。すなわちバルブを閉じながら調整している。この時の各残留ガスの成分の変化を詳細に検討した結果,次のことが明らかになった。水,窒素そして酸素は単調に増加する。つまり到達圧力が上昇することに相当する。一方,炭化水素と思われるスペクトルは極小値をもつ変化をする傾向にあった。そしてこの極小値の時の圧力が,高飽和磁化を有する薄膜が形成される圧力とほぼ一致した。この炭化水素と思われる残留ガスの存在が,高飽和磁化を有する相の形成を困難にしているということが明らかになった。加えて,アルゴンもしくは窒素ガスを導入すると水に関連する成分ガスの増加も認められた。この原因は現在明かではないが,高純度ガスといえどもボンベも含めて不純物ガス,特に水の混入には十分な配慮が必要であることが明らかになった。

铁氮化合物有多种类型，并且根据各相出现的磁特性也不同。在这项研究中，我们重点研究高饱和磁化强度和软磁薄膜。软磁性出现在α-Fe相和γ'-Fe_4N相之间的边界区域。这是因为α-Fe的晶体磁各向异性因其在微观尺度上与其他晶体结构(γ'-Fe_4N)共存而减弱。另外，此时，引起宏观磁各向异性。这被揭示为由于等离子体聚焦磁场而引起的感应磁各向异性。另一方面，在α-Fe单相和γ'-Fe_4N的混合相区域中形成具有等于或高于纯铁的高饱和磁化强度的薄膜。这表明可能形成了具有高饱和磁化强度的亚稳态α”-Fe_<16>N_2相，但迄今为止尚未通过X射线衍射检测到。残余气体分析结果表明，各种残余物真空室内存在气体，主要有水、氮气、氧气和碳氢化合物。薄膜制造(溅射)时的压力通过使用高压阀的电导调节进行调节。详细考察此时的各残留气体的成分变化，结果显示：水、氮、氧增加。单调地。另一方面，这对应于极限压力的增加，被认为是烃的光谱趋向于在该最小值的压力下形成具有高饱和磁化强度的薄膜。这种被认为是碳氢化合物的残余气体的存在使得难以形成具有高饱和磁化强度的相。另外，导入氩气或氮气时，虽然其原因尚不清楚，但与水有关的成分气体也增加，但即使是高纯度气体，也必须充分考虑。杂质气体的污染，特别是水的污染，包括钢瓶内的污染。