窒化鉄薄膜の巨大な磁気モ-メントに対する放電ガスイオンのおよぼす影響に関する研究

放电气体离子对氮化铁薄膜巨磁矩影响的研究

• 批准号: 03650253
• 负责人: 森迫 昭光
• 金额: $ 1.34万
• 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: 1991
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1991 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03650253/
• 关键词: 巨大液気モ-メント; 高乾和磁化; 窒化鉄薄膜; 残留ガス分析; スパッタリング; 放電ガスイオン分析; 質量分析

巨大な磁気モ-メントを有する窒化鉄薄膜の形成に関して,特に薄膜形成時の残留ガスの影響に注目して研究を行った。実験に用いた排気系は油拡散ポンプと油回転ポンプの組合せである。真空槽内の残留ガスは主に水,炭化水素,そして微小な洩れによる窒素と酸素であった。これらの残留ガスの量および比率は,電離真空計での指示圧力は同一でも,統一的な関連性は明確ではなかった。また,作製した薄膜の乾和磁化に関して,やはりばらつきが認められ,これらの残留ガスと薄膜の乾和磁化の値には密接な関連があることが判明した。この炭化水素は油拡散ポンプに起因し,そして真空槽壁への付着・脱離という過程ではなく,直接ポンプから逆流していることが判明した。すなわち,長時間のベ-キングを施しても炭化水素に対しては効果もないことが明らかになった。一方,高乾和磁化に関しては,スパッタガスを純アルゴンガスから窒素ガス分圧を順次増加してゆくと,形成される相はαーFeのみもしくはα'ーFe+Nとの混相で純鉄(バルク)の乾和磁化と同程度もしくは大きな値となる。そして薄膜の格子定数が大きくなると乾和磁化も高いという相関関係が得られた。本研究では,質量分析計を差動排気構成として,スパッタ中の雰囲気ガスならびに残留ガスイオンの計測も行った。その結果,以下のことがらが明らかとなった。放電が始まった瞬間,炭素ならびに水素に関連したスペクトルは増加し,酸素は減少する。炭素や水素は5分程度で初期状態になるが,酸素のみ放電終了時まで減少していることが明らかとなった。このことは,X線回折では検出できないが,薄膜中に混入した酸素が鉄と反応し,酸化物を形成されていることを示唆している。今後は炭磯物を発生せず,しかも水に対する排気効率の高いタ-ボポンプによる排気に加えて,酸素トラップ法を考案し,高乾和磁化を有するα"ーFe_<16>N_2相の形成に関する研究を展開する。

我们对具有巨大磁矩的氮化铁薄膜的形成进行了研究，特别关注薄膜形成过程中残留气体的影响。实验中使用的排气系统是油扩散泵和油旋转泵的组合。真空室中残留的气体主要是水、碳氢化合物以及因少量泄漏而产生的氮气和氧气。尽管电离真空计上的指示压力相同，但这些残余气体的量和比例并没有明显的相关性。另外，观察到所制造的薄膜的干和磁化强度的变化，并且发现这些残余气体与薄膜的干和磁化强度值之间存在密切关系。结果发现，碳氢化合物源自油扩散泵，直接从泵回流，而不是通过真空室壁的粘附和解吸过程。换句话说，很明显即使是长期烘烤对碳氢化合物也没有影响。另一方面，对于高干磁化，当溅射气体从纯氩气逐渐增加到氮气分压时，形成的相是仅具有α-Fe的纯铁或具有α'-Fe+N的混合相。该值类似于或大于（体）干和磁化强度。得到了薄膜晶格常数越大，干和磁化强度越高的关系。在这项研究中，我们还使用具有差动泵配置的质谱仪测量了溅射过程中的大气气体和残留气体离子。结果，澄清了以下几点。在放电开始的那一刻，与碳和氢相关的光谱增加，而与氧相关的光谱减少。很明显，碳和氢在大约 5 分钟内达到了初始状态，但只有氧气减少，直到放电结束。尽管X射线衍射无法检测到这一点，但这表明薄膜中混合的氧与铁反应形成氧化物。未来，除了使用不产生碳质物质且对水排气效率高的涡轮泵排气外，我们还将设计一种氧捕集方法，以形成具有高干和磁化强度的α"-Fe_<16>N_2相开展相关研究