基板加熱成膜によるc面配向Coスパッタ薄膜の完全六方晶化

摘要

基板加熱がc面配向Coスパッタ薄膜の原子積層構造に及ぼす効果について評価し，原子積層構造と一軸結晶磁気異方性定数（K_u）との相関について解析した．具体的には，In-plane X線回折法を用いて薄膜中に形成される積層欠陥の導入度合いを定量評価し，磁気特性と積層構造との相関を詳細に検討したところ，以下のことが明らかとなった．① c面配向Coスパッタ薄膜においては，室温成膜では積層欠陥として局所的なfcc積層を10％程度含hだ六方晶原子積層構造が形成される．400°Cの基板加熱成膜では積層欠陥の導入度合い（P_(fcc)）が0.1％以下となり，ほぼ完全にhcp積層した薄膜が形成される．②基板温度を変化させても飽和磁化（M_s）は変化しない一方で，K_uは大きく変化し400°Cにおいて6.1×10~6 erg/cm~3の極大を示す．③垂直磁気トルク曲線を2回および4回対称成分に分離してK_(u1)，K_(u2)を解析したところ（K_u=K_(u1)＋K__(u2)），P_(fcc)=7-10％ではK_(u2)が支配的だがP_(fcc)=2.5％付近でK_(u1)とK_(u2)の値がほぼ等しくなり，P_(fcc)=0％近傍ではK_(u1)の方がK_(u2)よりも増大した．④したがってc面配向Coスパッタ薄膜の基板加熱成膜は，磁性結晶粒中の積層欠陥を排除し完全六方晶原子積層構造を形成させるための有効な手法であり，これによりCoスパッタ薄膜にもバルクの文献値（K_u=5.97×10~6erg/cm~3）に匹敵する一軸結晶磁気異方性エネルギーを発現させ得ることを見出した．