FePt合金系ェピタキシャル薄膜におけるL1_0規則結晶相の成長機構

摘要

高い磁気異方性を持つLl_0-FePt系合金薄膜は、高密度磁気記録媒体やMRAM応用で積極的な研究開 発が行われている。次世代磁性デバイス応用では、10 nm以下の極薄薄膜を対象に結晶配向、規則度、膜平坦性を 高度制御することが必要となる。本研究では、（001)方位の単結晶基板を用いた薄膜エピタキシャル成長技術を活 用して200 °Cで不規則構造(A1相）を持つFePt系合金薄膜（厚さ：10nmおよび2nm)を形成し、ついで600 °C 加熱により規則化（L1_0相）させて、不規則相から規則相が形成される過程を高分解能透過電子顕微鏡で詳細に調 ベた。この結果、(1)A1-FePt(OOl)膜では基板もしくはキヤップ層との格子不整合によって結晶格子が面内方向に拡 張し歪hでいること、（2)面内歪が保たれた状態で規則化させることによってc軸を垂直方向に持つLl_0-FePt(001) 薄膜を形成できること、（3)熱処理時に膜凝集や構成元素拡散により膜形態が変化し膜内の歪分布が変化するとc軸 を面内方向に持つLl_0-FePt(100),(010)結晶が混在すること、（4)表面エネルギーの大きな基板や下地材料を用いるこ とによってc軸が垂直方向に制御された表面平滑性の良い極薄のLl_0-FePt(001)膜が得られること、などが明らかに なった。