マンガンをイオン注入したSOI層の磁気特性

摘要

極薄のSOI層にMnをイオン注入し熱処理を施した試料を作製し、その構造と組成をHigh Angular Dark Field Scanning Transmission Electron Microscope (HAADF-STEM)、Atomic Force Microscope (AFM)、Energy Dispersive X-ray Spectrometer (EDX)により、また磁気特性をSuperconduction quantum interference device (SQUID) magnetometerにより評価した。これまで行ってきたバルクシリコンへの注入の場合と同様に、熱処理後にMnシリサイド微粒子が形成され、その粒径が熱処理温度とともに増大することを確認した。また、系の磁性は、常磁性が支配的であるが、超常磁性的な振る舞いを示す成分も観測され、その強度は強い熱処理温度依存性を示した。さらに、水酸化カリウム溶液を用いることにより、SOI層表面をエッチングしてMnシリサイド微粒子を残留させることができることを見出し、シリコンの部分エッチング後も磁化が強く残留することを示した。このことは、超常磁性がMnシリサイド、特にMnシリサイド表面に起因していることを強く示唆している。