JPH06120027A - Magnetic artificial lattice film - Google Patents
Magnetic artificial lattice filmInfo
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- JPH06120027A JPH06120027A JP28674192A JP28674192A JPH06120027A JP H06120027 A JPH06120027 A JP H06120027A JP 28674192 A JP28674192 A JP 28674192A JP 28674192 A JP28674192 A JP 28674192A JP H06120027 A JPH06120027 A JP H06120027A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高い飽和磁束密度、優れた軟磁気特性、およ
び良好な高周波特性を有する磁性人工格子膜を提供す
る。
【構成】 FeCo系の強磁性薄膜2とRFeCo系合
金薄膜(RはPm、Sm、ErおよびTmからなる群よ
り選択される少なくとも1種の元素)もしくはスピネル
フェライト磁性薄膜からなる中間層3とを積層するか、
またはFe系もしくはFeCo系の強磁性薄膜2とF
e、CoおよびMgからなる群より選択される少なくと
も1種の元素を含むNaCl型イオン性化合物薄膜から
なる中間層3とを積層した構成を有する。
(57) [Summary] [Object] To provide a magnetic artificial lattice film having a high saturation magnetic flux density, an excellent soft magnetic property, and a good high frequency property. A FeCo-based ferromagnetic thin film 2 and an RFeCo-based alloy thin film (R is at least one element selected from the group consisting of Pm, Sm, Er and Tm) or an intermediate layer 3 made of a spinel ferrite magnetic thin film. Stack or
Or Fe-based or FeCo-based ferromagnetic thin film 2 and F
The intermediate layer 3 is made of a NaCl type ionic compound thin film containing at least one element selected from the group consisting of e, Co and Mg.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は平面インダクタ、平面ト
ランス、薄膜磁気ヘッドなどの平面磁気素子に用いられ
る磁性人工格子膜に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic artificial lattice film used for a plane magnetic element such as a plane inductor, a plane transformer and a thin film magnetic head.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、各種電子機器の小形化が盛んに進
められている。しかし、これに比較して、電子機器を構
成する電源部の小形化は遅れている。このため、機器全
体に占める電源部の容積比率は増大する一方である。電
子機器の小形化は、各種回路のLSI化によるところが
大きいが、電源部に必須であるインダクタやトランスな
どの磁気部品についてはこのような小形化・集積化が遅
れており、これが容積比率を増大させる主因となってい
る。2. Description of the Related Art In recent years, miniaturization of various electronic devices has been actively promoted. However, as compared with this, downsizing of the power supply unit constituting the electronic device is delayed. For this reason, the volume ratio of the power supply unit to the entire device is increasing. The miniaturization of electronic equipment is largely due to the LSI of various circuits, but miniaturization and integration of magnetic parts such as inductors and transformers, which are indispensable for the power supply, are delayed, which increases the volume ratio. Is the main cause.
【0003】この課題を解決するために、平面コイルと
磁性体とを組み合わせた平面型の磁気素子が提案され、
その高性能化が検討されている(例えば、白川ら;電気
学会マグネティックス研究会資料、MAG−92−1
4)。In order to solve this problem, a plane type magnetic element in which a plane coil and a magnetic body are combined has been proposed,
Higher performance is being studied (for example, Shirakawa et al .; Institute of Electrical Engineers of Japan, Magnetics Research Group material, MAG-92-1).
4).
【0004】これらの磁気素子に用いられる磁性薄膜に
は、1MHz以上の高周波領域において高透磁率かつ高
飽和磁場であることが要求される。高透磁率および高飽
和磁場を両立するためには、高飽和磁化が必要である。
さらに、このような磁性薄膜は、損失が増大すると、素
子自身のエネルギー効率、動作効率の低下、動作時の発
熱量の増大などを招き、十分な性能を発揮できなくなる
ため、低損失であることが要求される。The magnetic thin film used for these magnetic elements is required to have a high magnetic permeability and a high saturation magnetic field in a high frequency region of 1 MHz or more. High saturation magnetization is required to achieve both high permeability and high saturation magnetic field.
Further, such a magnetic thin film has a low loss because it causes a decrease in energy efficiency and operating efficiency of the element itself and an increase in heat generation during operation when the loss increases, and it cannot exhibit sufficient performance. Is required.
【0005】また、最近の磁気記録技術の分野では、記
録密度の増大、媒体の高保磁力化、高エネルギー積化お
よび動作周波数の高周波化が進んでいる。例えば、実験
室レベルでは、1平方インチ当り2Gビットの記録密度
が実現されている(H.Takano et al.;
IEEE Trans.,Magn.,MAG−27,
No.6,pp.4678−4683,1991)。In the field of recent magnetic recording technology, the recording density is increasing, the coercive force of the medium is increasing, the energy product is increasing, and the operating frequency is increasing. For example, at the laboratory level, a recording density of 2 Gbits per square inch has been realized (H. Takano et al .;
IEEE Trans. , Magn. , MAG-27,
No. 6, pp. 4678-4683, 1991).
【0006】これに伴い、薄膜磁気ヘッドの磁極に用い
られる磁性薄膜は、飽和磁束密度が高く、軟磁気特性に
優れ(高い透磁率を有し)、周波数特性に優れているこ
とが要求される。これらの特性は、一般にその他の磁気
素子においても共通して要求される。Along with this, magnetic thin films used for magnetic poles of thin film magnetic heads are required to have high saturation magnetic flux density, excellent soft magnetic characteristics (having high magnetic permeability), and excellent frequency characteristics. . These characteristics are generally required for other magnetic elements as well.
【0007】現在の技術水準では、2テスラを超える飽
和磁化を示す磁性材料が要求されている。このような要
求を満たす磁性材料として、Fe系およびFeCo系材
料が有望と考えられ、盛んに開発が進められている。特
に、FeCo合金は、金属系磁性材料中で最高の飽和磁
束密度を有する。しかし、これらの材料は結晶磁気異方
性K1 および磁歪λsがともに大きいため、十分な軟磁
気特性を得ることが困難である。At the current state of the art, magnetic materials exhibiting saturation magnetization exceeding 2 Tesla are required. Fe-based and FeCo-based materials are considered to be promising as magnetic materials satisfying such requirements, and are being actively developed. In particular, the FeCo alloy has the highest saturation magnetic flux density among metallic magnetic materials. However, since these materials have a large magnetocrystalline anisotropy K 1 and a large magnetostriction λs, it is difficult to obtain sufficient soft magnetic characteristics.
【0008】図1にFeCo合金における磁歪定数λ
s、飽和磁束密度Bsおよび結晶磁気異方性K1 の組成
依存性を示す。なお、Coが80at%以上になると、
bcc構造が不安定となり、fcc構造を示し、飽和磁
束密度が低下する。一方、Coが5at%以下になる
と、負磁歪を示すようになる。特に、Coが20〜50
at%のものは、飽和磁束密度が大きい。例えば、Fe
70Co30の諸定数は、λs=45×10-6、K1 =1.
2×104 (J/m3 )、Is=2.46Tである。FIG. 1 shows the magnetostriction constant λ in the FeCo alloy.
3 shows the composition dependence of s, saturation magnetic flux density Bs, and crystal magnetic anisotropy K 1 . When Co is 80 at% or more,
The bcc structure becomes unstable, exhibits the fcc structure, and the saturation magnetic flux density decreases. On the other hand, when Co is 5 at% or less, negative magnetostriction is exhibited. In particular, Co is 20-50
At%, the saturation magnetic flux density is large. For example, Fe
The constants of 70 Co 30 are λs = 45 × 10 −6 and K 1 = 1.
2 × 10 4 (J / m 3 ) and Is = 2.46T.
【0009】ここで、これらの材料では十分な軟磁気特
性を得ることが困難である理由についてさらに詳細に説
明する。。磁気異方性定数Kは応力σを介して誘導され
る一軸磁気異方性定数Kuと結晶磁気異方性定数K1 と
の和であり、 Ku=3λs・σ/2 K =K1 +Ku=K1 +3λs・σ/2 と表される。The reason why it is difficult to obtain sufficient soft magnetic characteristics with these materials will be described in more detail. . The magnetic anisotropy constant K is the sum of the uniaxial magnetic anisotropy constant Ku induced by the stress σ and the crystalline magnetic anisotropy constant K 1, and Ku = 3λs · σ / 2 K = K 1 + Ku = It is expressed as K 1 + 3λs · σ / 2.
【0010】初透磁率をμi 、飽和磁化をIs(T)と
すると、 μi 〜Is2 /(3K・μ0 )+1 となる。したがって、Fe70Co30の場合、σ=2.5
×107 N/m3 とすると、μi は100程度の低い値
になる。When the initial permeability is μ i and the saturation magnetization is Is (T), μ i ˜Is 2 / (3K · μ 0 ) +1. Therefore, in the case of Fe 70 Co 30 , σ = 2.5
If x10 7 N / m 3 , μ i becomes a low value of about 100.
【0011】一方、Fe60Co40のいわゆるパーメンジ
ュール組成では、K1 =0となるので、透磁率の向上に
は有利であると考えられる。しかし、実際にはその値は
700程度にすぎない。この理由は、パーメンジュール
組成では、磁歪λsが大きくなるためである。On the other hand, in the so-called permendur composition of Fe 60 Co 40 , K 1 = 0, so it is considered to be advantageous for improving the magnetic permeability. However, the value is actually only about 700. This is because the magnetostriction λs becomes large in the permendur composition.
【0012】また、高周波領域では透磁率は主に回転磁
化過程によってまかなわれる。このため、磁化困難軸方
向の励磁が重要になり、磁化困難軸方向の高周波透磁率
および高周波損失が重要な物性値になる。高周波損失
は、試料の様々な物性と複雑に関連した量である。損失
の主要な要素としては、ヒステリシス損失と渦電流損失
とが挙げられる。低周波側で容易軸励磁する場合には、
磁壁移動などによる異常損などが問題になることもあ
る。しかし、回転磁化過程を主とする磁化困難軸方向の
高周波励磁では、通常は異常損などを無視できる。した
がって、高飽和磁化および1MHz高周波領域での高透
磁率・低損失を実現するには、高飽和磁化と軟磁性とを
両立させつつ、ヒステリシス損失および渦電流損失を低
減することが必要である。In the high frequency region, the magnetic permeability is mainly provided by the rotating magnetization process. Therefore, excitation in the hard axis direction becomes important, and high-frequency permeability and high-frequency loss in the hard axis direction become important physical property values. High frequency loss is an amount that is complicatedly associated with various physical properties of a sample. Hysteresis loss and eddy current loss are mentioned as main factors of loss. In case of easy axis excitation on the low frequency side,
Abnormal loss due to domain wall movement may cause a problem. However, in high-frequency excitation mainly in the rotating magnetization process in the direction of the hard axis, abnormal loss can usually be ignored. Therefore, in order to realize high saturation magnetization and high permeability and low loss in the high frequency region of 1 MHz, it is necessary to reduce hysteresis loss and eddy current loss while achieving both high saturation magnetization and soft magnetism.
【0013】近年、これらの材料の軟磁性化の手段とし
て、B、N、Cなどの添加、IVA族、VA族元素など
の添加による微結晶化が試みられている。しかし、何ら
かの添加元素を用いた場合には、Fe系およびFeCo
系の材料が本来持っている高飽和磁化を劣化させる場合
が多い。In recent years, as means for softening these materials, microcrystallization by adding B, N, C or the like, or adding IVA group or VA group element has been attempted. However, when any additive element is used, Fe-based and FeCo
In many cases, the high saturation magnetization inherent in the material of the system is deteriorated.
【0014】また、高周波渦電流損を低減するために、
非磁性のSiO2 やAlNなどの絶縁膜との多層化も試
みられている。この場合、磁性膜間の静磁結合により磁
区を細分化するためには絶縁膜を薄くしなければなら
ず、一方磁性膜中に発生する渦電流を十分に遮断するに
は絶縁膜を厚くしなければならない。実際には、適度の
厚さの絶縁膜を形成することにより、磁区の細分化と渦
電流の遮断を図っているが、両者の要求を満足するには
不十分である。In order to reduce high frequency eddy current loss,
Attempts have also been made to form a multi-layer with an insulating film such as non-magnetic SiO 2 or AlN. In this case, the insulating film must be thin in order to subdivide the magnetic domains by magnetostatic coupling between the magnetic films, while the insulating film must be thick to sufficiently block the eddy current generated in the magnetic film. There must be. In practice, an insulating film having an appropriate thickness is formed to subdivide the magnetic domains and block the eddy current, but this is not sufficient to satisfy both requirements.
【0015】[0015]
【発明が解決しようとする課題】以上のように、平面イ
ンダクタや平面トランス、磁気記録ヘッド用磁極材料と
して、高い飽和磁束密度、優れた軟磁気特性、良好な高
周波特性を有する軟磁性薄膜材料が要望されているが、
これらの全てを満足する材料は未だ開発されていない。As described above, a soft magnetic thin film material having a high saturation magnetic flux density, excellent soft magnetic characteristics, and good high frequency characteristics is used as a flat inductor, a flat transformer, and a magnetic recording head magnetic pole material. Although requested,
A material satisfying all of these has not been developed yet.
【0016】本発明の目的は、高い飽和磁束密度、優れ
た軟磁気特性、良好な高周波特性を有し、平面磁気素子
などへ有効に適用できる磁性人工格子膜を提供すること
にある。An object of the present invention is to provide a magnetic artificial lattice film which has a high saturation magnetic flux density, an excellent soft magnetic property and a good high frequency property and which can be effectively applied to a planar magnetic element or the like.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段と作用】本願第1の発明の
磁性人工格子膜は、FeCo系の強磁性薄膜と、RFe
Co系合金薄膜(RはPm、Sm、ErおよびTmから
なる群より選択される少なくとも1種の元素)とを積層
したことを特徴とするものである。Means and Actions for Solving the Problems A magnetic artificial lattice film of the first invention of the present application comprises a FeCo-based ferromagnetic thin film and RFe.
A Co-based alloy thin film (R is at least one element selected from the group consisting of Pm, Sm, Er and Tm) is laminated.
【0018】本願第2の発明の磁性人工格子膜は、Fe
Co系の強磁性薄膜と、スピネルフェライト磁性薄膜と
を積層したことを特徴とするものである。The magnetic artificial lattice film of the second invention of the present application is Fe
It is characterized in that a Co type ferromagnetic thin film and a spinel ferrite magnetic thin film are laminated.
【0019】本願第3の発明の磁性人工格子膜は、Fe
系またはFeCo系の強磁性層と、Fe、CoおよびM
gからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含
むNaCl型イオン性化合物とをヘテロエピタキシーに
より積層したことを特徴とするものである。The magnetic artificial lattice film of the third invention of the present application is Fe
-Based or FeCo-based ferromagnetic layers and Fe, Co and M
It is characterized in that a NaCl-type ionic compound containing at least one element selected from the group consisting of g is laminated by heteroepitaxy.
【0020】本発明にかかる磁性人工格子膜の構造を図
2に示す。図2に示されるように、基板1上に、強磁性
薄膜2、中間層3、および強磁性薄膜2が順次積層され
て磁性人工格子膜4が形成されている。なお、図2では
3層からなるサンドイッチ構造を示しているが、さらに
層数を増加させてもよいことはもちろんである。The structure of the magnetic artificial lattice film according to the present invention is shown in FIG. As shown in FIG. 2, a ferromagnetic thin film 2, an intermediate layer 3, and a ferromagnetic thin film 2 are sequentially laminated on a substrate 1 to form a magnetic artificial lattice film 4. Although FIG. 2 shows a sandwich structure composed of three layers, it goes without saying that the number of layers may be further increased.
【0021】本発明においては、Fe系またはFeCo
系の強磁性薄膜が用いられる。特に、2.4テスラ程度
の高飽和磁化が得られる、Coが20〜50at%のF
eCoを用いることが好ましい。なお、この組成範囲の
FeCo系強磁性薄膜は正の磁歪を有する。In the present invention, Fe-based or FeCo
A system ferromagnetic thin film is used. In particular, F with Co of 20 to 50 at% is obtained, which can obtain high saturation magnetization of about 2.4 Tesla.
It is preferable to use eCo. The FeCo-based ferromagnetic thin film in this composition range has positive magnetostriction.
【0022】本願第1および第2の発明の磁性人工格子
膜は、正の磁歪を有するFeCo系の強磁性薄膜と、負
の磁歪を有するRFeCo系合金薄膜またはスピネルフ
ェライト磁性薄膜からなる中間層とを積層することによ
り、膜全体として実効的な磁歪を低減するものである。The magnetic artificial lattice film of the first and second inventions of the present application comprises an FeCo-based ferromagnetic thin film having a positive magnetostriction and an intermediate layer composed of an RFeCo-based alloy thin film having a negative magnetostriction or a spinel ferrite magnetic thin film. Is laminated, the effective magnetostriction is reduced as the entire film.
【0023】本願第1の発明において用いられる、RF
eCo系合金薄膜(RはPm、Sm、ErおよびTmか
らなる群より選択される少なくとも1種)は、大きな負
の飽和磁歪定数を有するものである。例えば、図3にS
mx (Fe0.75Co0.25)100-x 合金中のSm含有率と
磁歪定数との関係を示す。この図から明らかなように、
Sm含有率が5〜50at%のときに大きな負磁歪定数
を示す。一般に、RFeCo系合金に関しては、Rの含
有率が少なすぎると磁歪定数が正の値になり、Rの含有
率が多すぎると飽和磁化が小さくなる。したがって、R
の含有率は10〜40at%が好ましく、特に磁歪定数
が負の極値を示す10〜30at%がより好ましい。RF used in the first invention of the present application
The eCo-based alloy thin film (R is at least one selected from the group consisting of Pm, Sm, Er and Tm) has a large negative saturation magnetostriction constant. For example, in FIG.
shows the relationship between the m x (Fe 0.75 Co 0.25) 100-x Sm content and magnetostriction constant of the alloy. As you can see from this figure,
A large negative magnetostriction constant is exhibited when the Sm content is 5 to 50 at%. In general, regarding the RFeCo alloy, if the R content is too low, the magnetostriction constant becomes a positive value, and if the R content is too high, the saturation magnetization becomes small. Therefore, R
The content of is preferably 10 to 40 at%, more preferably 10 to 30 at% where the magnetostriction constant exhibits a negative extreme value.
【0024】本願第2の発明において用いられるスピネ
ルフェライト磁性薄膜は、M1-x Fe2+X O4 (MはM
g、Mn、Co、Ni、Cu、Liからなる群より選択
される少なくとも1種の金属元素)で表され、負の磁歪
が大きく、結晶磁気異方性が小さいことが望ましい。表
1に負の多結晶磁歪を有する代表的なスピネルフェライ
トの例を示す。表1のうちでも、CoNiフェライトが
大きな負磁歪と小さな結晶磁気異方性を有することがわ
かる。The spinel ferrite magnetic thin film used in the second invention of the present application is M 1-x Fe 2 + X O 4 (M is M
g, Mn, Co, Ni, Cu, and at least one metal element selected from the group consisting of Li), and has a large negative magnetostriction and a small magnetocrystalline anisotropy. Table 1 shows examples of typical spinel ferrites having negative polycrystalline magnetostriction. It can be seen from Table 1 that CoNi ferrite has large negative magnetostriction and small magnetocrystalline anisotropy.
【0025】[0025]
【表1】 本願第1および第2の発明において、FeCo系の強磁
性薄膜の膜厚は、使用する励磁周波数におけるスキンデ
プスよりも十分薄くすることが好ましい。FeCo合金
の抵抗率を20μΩ・cm程度、比透磁率μs を100
0程度とすると、スキンデプスsは、 s=(2ρ/ωμ0 ・μs )1/2 =7100/f1/2 (μm) と表される。周波数fが200MHzのとき、s=0.
5μmとなる。したがって、目安としてFeCo膜の膜
厚を0.5μm以下にすればよい。ただし、強磁性膜の
1層の膜厚が厚いと、結晶粒径が大きくなり、結晶磁気
異方性K1 の影響を無視できなくなる。そこで、図1に
おいて、K1 がほぼ0となるような組成を選択すること
が好ましい。[Table 1] In the first and second inventions of the present application, the thickness of the FeCo-based ferromagnetic thin film is preferably sufficiently thinner than the skin depth at the excitation frequency used. The FeCo alloy has a resistivity of about 20 μΩ · cm and a relative permeability μ s of 100.
When it is about 0, the skin depth s is expressed as s = (2ρ / ωμ 0 · μs ) 1/2 = 7100 / f 1/2 (μm). When the frequency f is 200 MHz, s = 0.
It becomes 5 μm. Therefore, as a guide, the film thickness of the FeCo film may be set to 0.5 μm or less. However, if the thickness of one layer of the ferromagnetic film is large, the crystal grain size becomes large, and the influence of the crystal magnetic anisotropy K 1 cannot be ignored. Therefore, in FIG. 1, it is preferable to select a composition in which K 1 is almost zero.
【0026】また、膜厚t1 の強磁性膜(磁歪定数λs
1 、誘導磁気異方性定数Ku1 )と膜厚t2 の中間層
(磁歪定数λs2 、誘導磁気異方性定数Ku2 )とを積
層したときの実効的な磁歪定数λseff は、以下のよう
に表される。Further, a ferromagnetic film having a film thickness t 1 (magnetostriction constant λs
1 , the induced magnetic anisotropy constant Ku 1 ) and the intermediate layer (the magnetostriction constant λs 2 , the induced magnetic anisotropy constant Ku 2 ) having the film thickness t 2 are laminated, and the effective magnetostriction constant λs eff is as follows. It is expressed as.
【0027】[0027]
【数1】 この実効的な磁歪定数λseff の絶対値は2×10-6未
満であることが好ましい。同様に、実効的な誘導磁気異
方性定数Kueff は、以下のように表される。[Equation 1] The absolute value of this effective magnetostriction constant λs eff is preferably less than 2 × 10 −6 . Similarly, the effective induced magnetic anisotropy constant Ku eff is expressed as follows.
【0028】[0028]
【数2】 これらの式から、強磁性膜と中間層との膜厚の関係は、 t2 /t1 =−λs1 /λs2 =−Ku1 /Ku2 となる。なお、1層ずつの強磁性膜および中間層の厚さ
を積層周期と規定すると、積層周期が小さすぎる場合に
は膜の結晶構造が乱れるため十分な軟磁性が得られず、
一方積層周期が大きすぎる場合にはそれぞれの膜の内部
応力のために十分な軟磁性が得られなくなる。したがっ
て、積層周期は5〜1000nmの範囲が好ましく、1
0〜500nmの範囲がより好ましい。以上の条件を満
たせば、膜全体としての実効磁歪定数を低下できるだけ
でなく、結晶磁気異方性も小さくできるので、透磁率を
極めて高くできる。[Equation 2] From these equations, the relationship of the film thickness between the ferromagnetic film and the intermediate layer is t 2 / t 1 = −λs 1 / λs 2 = −Ku 1 / Ku 2 . If the thickness of each ferromagnetic film and the intermediate layer is defined as the stacking period, if the stacking period is too small, the crystal structure of the film is disturbed and sufficient soft magnetism cannot be obtained.
On the other hand, if the lamination period is too large, sufficient soft magnetism cannot be obtained due to the internal stress of each film. Therefore, the stacking period is preferably in the range of 5 to 1000 nm, and 1
The range of 0 to 500 nm is more preferable. If the above conditions are satisfied, not only the effective magnetostriction constant of the film as a whole can be lowered, but also the crystal magnetic anisotropy can be reduced, so that the magnetic permeability can be made extremely high.
【0029】さらに、実効的な飽和磁束密度Bs
eff は、以下のように表される。Further, the effective saturation magnetic flux density Bs
eff is expressed as follows.
【0030】[0030]
【数3】 図4にFeCo膜と各種フェライト膜とを積層したとき
に、磁歪が0になる組成と飽和磁束密度との関係を示
す。例えば、図4に矢印で示す範囲の組成を有するFe
Co膜を用いた場合、0に近いK1 を示すが、磁歪が大
きいため、フェライト膜の膜厚を厚くする必要がある。
ただし、この組成範囲のFeCo膜は、依然として2.
4T以上の高い飽和磁束密度を有するので、積層化によ
っても1.5T以上の実効的な飽和磁束密度が得られ
る。[Equation 3] FIG. 4 shows the relationship between the composition in which the magnetostriction becomes zero and the saturation magnetic flux density when the FeCo film and various ferrite films are laminated. For example, Fe having a composition in the range shown by the arrow in FIG.
When a Co film is used, K 1 is close to 0, but since the magnetostriction is large, it is necessary to increase the thickness of the ferrite film.
However, the FeCo film in this composition range is still 2.
Since it has a high saturation magnetic flux density of 4 T or higher, an effective saturation magnetic flux density of 1.5 T or higher can be obtained even by stacking layers.
【0031】なお、本願第1の発明において、RFeC
o膜が非晶質である場合には、FeCo膜とRFeCo
膜との間の相互拡散が抑制されるとともに、比抵抗が大
きくなるため軟磁性の改善が期待できる。In the first invention of the present application, RFeC
When the o film is amorphous, FeCo film and RFeCo film
Mutual diffusion with the film is suppressed and the specific resistance is increased, so that improvement of soft magnetism can be expected.
【0032】また、本願第2の発明において用いられる
フェライト膜は、抵抗率が高いため渦電流損の低減に有
効であり、高周波特性の改善も期待できる。Further, since the ferrite film used in the second invention of the present application has a high resistivity, it is effective in reducing the eddy current loss and can be expected to improve the high frequency characteristics.
【0033】さらに、本願第1および第2の発明におい
ては、磁界中熱処理により膜全体に一軸異方性を容易に
付与することができる。Furthermore, in the first and second inventions of the present application, uniaxial anisotropy can be easily imparted to the entire film by heat treatment in a magnetic field.
【0034】本願第3の発明は、Fe系またはFeCo
系の強磁性膜をエピタキシャル成長させることにより、
結晶の対称性や格子定数をバルクとは大きく変化させ
る。ここでいう対称性とは、例えば面内の磁化容易軸の
軸数や相対的な方位、すなわち一軸異方性、二軸異方性
などである。例えば、結晶格子への歪みの導入による逆
磁歪効果などにより、膜面内での実効的な磁気異方性エ
ネルギーを大きく変化させ、磁化困難軸方向の高周波励
磁に有利になるようにするものである。The third invention of the present application is based on Fe or FeCo.
By epitaxially growing the ferromagnetic film of the system,
The crystal symmetry and lattice constant are greatly changed from those of the bulk. The symmetry referred to here is, for example, the number of in-plane easy magnetization axes or relative orientations, that is, uniaxial anisotropy, biaxial anisotropy, and the like. For example, it is possible to change the effective magnetic anisotropy energy in the film plane significantly by the effect of inverse magnetostriction by introducing strain to the crystal lattice, which is advantageous for high-frequency excitation in the hard axis direction. is there.
【0035】本願第3の発明において、基板としては、
MgOなどのNaCl型イオン性化合物、CuZn、P
tなどの金属、SrTiO3 などのペロブスカイト型酸
化物を用いることができる。中間層として用いられるN
aCl型イオン性化合物としては、FeO、CoO、M
gO、Fe1-x-y Cox Mgy Oなどが挙げられる。こ
れらの基板または中間層に対してヘテロエピタキシーに
より成長したFe系またはFeCo系の強磁性膜の結晶
構造は、体心立方格子bcc、または体心立方格子があ
る程度歪んだ体心正方格子bctである。In the third invention of the present application, the substrate is
NaCl-type ionic compounds such as MgO, CuZn, P
A metal such as t and a perovskite type oxide such as SrTiO 3 can be used. N used as an intermediate layer
Examples of the aCl-type ionic compound include FeO, CoO, and M
Examples thereof include gO and Fe 1-xy Co x Mg y O. The crystal structure of the Fe-based or FeCo-based ferromagnetic film grown by heteroepitaxy on these substrates or intermediate layers is a body-centered cubic lattice bcc or a body-centered cubic lattice bct in which the body-centered cubic lattice is distorted to some extent. .
【0036】図5にMgO(100)面の表面構造、図
6にFe(100)面の表面構造、図7にこれらの面を
重ねた状態をそれぞれ模式的に示す。バルクで知られて
いるNaCl型イオン性化合物の格子定数は以下の通り
である。MgO:4.21オングストローム、FeO:
4.31オングストローム、CoO:4.26オングス
トロームである。一方、バルクbccFeCoは、バル
クbccFe(2.87オングストローム)に近い値の
格子定数を有する。このように、NaCl型イオン性化
合物は、Fe系またはFeCo系の体心格子とのエピタ
キシャル成長が得やすい。したがって、図7の関係は、
その他の組み合わせに対しても、ほぼ同様に成立する。
本願第3の発明においては、前記以外のヘテロエピタキ
シー関係でもよいことはもちろんである。FIG. 5 schematically shows the surface structure of the MgO (100) plane, FIG. 6 shows the surface structure of the Fe (100) plane, and FIG. 7 shows the state in which these planes are superposed. The lattice constants of NaCl-type ionic compounds known in bulk are as follows. MgO: 4.21 Å, FeO:
It is 4.31 angstroms and CoO: 4.26 angstroms. On the other hand, bulk bccFeCo has a lattice constant close to that of bulk bccFe (2.87 angstrom). As described above, the NaCl-type ionic compound is likely to be epitaxially grown with the Fe-based or FeCo-based body-centered lattice. Therefore, the relationship in FIG.
The same applies to other combinations.
Of course, in the third invention of the present application, a heteroepitaxy relationship other than the above may be applied.
【0037】また、MgはFeまたはFeCoに対して
固溶しにくく、FeおよびCoはFeまたはFeCoに
対して不純物にならないため、Fe系またはFeCo系
の磁性層の飽和磁化を損なうことがない。しかも、一般
に、磁性体の諸特性は、結晶構造に大きく依存する。特
に、Fe系では磁気体積効果などにより、単位セル体積
の増大によって磁気モーメントが上昇する場合がある。
例えば、エピタキシャル成長を利用してバルクとは異な
る非平衡相を実現すれば、3テスラ級の高飽和磁化を得
ることもできる。この場合、磁性膜に元素添加を併用し
て、体心格子の一部をFe、Co以外の他の元素で置換
したり、他の元素を適当な格子間位置に侵入させてもよ
い。Further, since Mg is difficult to form a solid solution with Fe or FeCo and Fe and Co do not become impurities with respect to Fe or FeCo, the saturation magnetization of the Fe-based or FeCo-based magnetic layer is not impaired. Moreover, in general, the properties of the magnetic material largely depend on the crystal structure. In particular, in the Fe system, the magnetic moment may increase due to an increase in the unit cell volume due to the magnetic volume effect or the like.
For example, if a non-equilibrium phase different from the bulk is realized by utilizing epitaxial growth, a high saturation magnetization of 3 Tesla class can be obtained. In this case, addition of an element to the magnetic film may be used in combination to replace a part of the body-centered lattice with an element other than Fe or Co or to inject another element into an appropriate interstitial position.
【0038】なお、Fe系またはFeCo系の磁性膜の
格子定数は、2.8〜3.1オングストロームが好まし
い。格子定数が3.1オングストロームを超えると、体
心結晶格子を維持でき、かつ単位原子当りの磁気モーメ
ントがバルク値を超えたとしても、単位セル体積の増大
により単位体積当りの磁気モーメントが減少し、高飽和
磁化が得られなくなるおそれがあるため好ましくない。The lattice constant of the Fe-based or FeCo-based magnetic film is preferably 2.8 to 3.1 angstrom. When the lattice constant exceeds 3.1 angstrom, the body-centered crystal lattice can be maintained, and even if the magnetic moment per unit atom exceeds the bulk value, the magnetic moment per unit volume decreases due to the increase in unit cell volume. However, it is not preferable because high saturation magnetization may not be obtained.
【0039】まず、基板上にFe系またはFeCo系の
磁性膜をエピタキシャル成長させたときに、磁性膜の
(nmm)面が基板面に対して平行になるようにするこ
とが好ましい。ここで、n≠0、m、かつm≠0であ
る。First, when a Fe-based or FeCo-based magnetic film is epitaxially grown on the substrate, it is preferable that the (nmm) plane of the magnetic film be parallel to the substrate surface. Here, n ≠ 0, m, and m ≠ 0.
【0040】回転磁化過程による透磁率を高めるために
は、励磁の際に磁気モーメントが回転する面内において
磁気エネルギーの変化が小さく、かつその変化ができる
かぎり単調で可逆的であることが好ましい。前述した磁
性膜の特定の結晶面が基板面に対して平行であれば、磁
気モーメントが回転する面内において磁気エネルギーの
変化が小さくなる。その理由について説明する。In order to increase the magnetic permeability due to the rotating magnetization process, it is preferable that the change in magnetic energy is small in the plane in which the magnetic moment rotates during excitation, and as long as the change is possible, it is monotonous and reversible. If the specific crystal plane of the magnetic film is parallel to the substrate plane, the change in magnetic energy in the plane where the magnetic moment rotates will be small. The reason will be described.
【0041】ここで、立方結晶磁気異方性Eaは以下の
式で表される。The cubic crystal magnetic anisotropy Ea is represented by the following equation.
【0042】 Ea=K1 (α1 2 α2 2 +α2 2 α3 2 +α3 2 α1 2 ) 式中、K1 は立方結晶磁気異方性定数、αは各結晶軸に
対する方向余弦である。なお、この式では高次の項を省
略している。以下の説明では便宜上K1 を正として記述
するが、K1 は負でもよいことはもちろんである。ま
た、K1 は、磁歪による自発的歪みに伴う磁気弾性エネ
ルギーの項、および応力による磁歪を介した磁気弾性エ
ネルギーの項を含む場合がある。Ea = K 1 (α 1 2 α 2 2 + α 2 2 α 3 2 + α 3 2 α 1 2 ) In the formula, K 1 is a cubic crystal magnetic anisotropy constant, and α is a direction cosine with respect to each crystal axis. is there. Higher-order terms are omitted in this equation. Describing convenience K 1 in the following description as a positive is, K 1 can of course may be negative. Further, K 1 may include a term of magnetoelastic energy due to spontaneous strain due to magnetostriction and a term of magnetoelastic energy due to magnetostriction due to stress.
【0043】n=mの場合、(nmm)面は(111)
面と等価な面になり、膜面内で3回対称となる。m=
0、n≠0の場合、(nmm)面は(100)面と等価
な面になり、膜面内で4回対称となる。その他の(nm
m)面は全て2回対称になる。したがって、磁性膜のn
≠mかつm≠0を満たす(nmm)面が、基板面に対し
て平行であれば、膜面内に一軸磁気異方性を導入するこ
とができる。When n = m, the (nmm) plane is (111)
It becomes a plane equivalent to the plane, and has threefold symmetry in the film plane. m =
When 0 and n ≠ 0, the (nmm) plane becomes a plane equivalent to the (100) plane, and has 4-fold symmetry in the film plane. Other (nm
All the m) planes are twice symmetrical. Therefore, n of the magnetic film
If the (nmm) plane satisfying ≠ m and m ≠ 0 is parallel to the substrate plane, uniaxial magnetic anisotropy can be introduced in the film plane.
【0044】n≠mかつm≠0を満たす(nmm)面で
は、互いに直交関係にある<0,−1,−1>方向と<
2m,−n,−n>方向とが存在する。これらの軸方向
は、K1 が極値を取る方向であり、一方が磁化容易軸方
向、他方が磁化困難軸方向となる。On a (nmm) plane satisfying n ≠ m and m ≠ 0, the <0, -1, -1> direction and <
2m, -n, -n> directions exist. In these axial directions, K 1 is the direction in which the value takes an extreme value, one of which is the easy magnetization axis direction and the other is the hard magnetization axis direction.
【0045】n≠mかつm≠0を満たし、さらにn=0
を満たす(nmm)面は、(011)面と等価な面にな
る。この面は、bccのFe系またはFeCo系では一
般的な配向面である。しかし、以下に示すように、n≠
mかつm≠0を満たす(nmm)面のうち(011)面
では、<2m,−n,−n>方向と<0,−1,−1>
方向との磁気異方性エネルギーの差が最も大きくなる。
このことは、面内の一軸磁気異方性エネルギーおよび異
方性磁場が大きくなることを意味する。このため、磁化
困難軸方向において回転磁化過程による透磁率を高める
には好ましくない。N ≠ m and m ≠ 0 are satisfied, and n = 0.
The (nmm) plane satisfying the above condition is a plane equivalent to the (011) plane. This surface is a general orientation surface in bcc Fe-based or FeCo-based. However, as shown below, n ≠
In the (011) plane of the (nmm) planes that satisfy m and m ≠ 0, the <2m, −n, −n> direction and <0, −1, −1>
The difference in magnetic anisotropy energy from the direction becomes the largest.
This means that the in-plane uniaxial magnetic anisotropy energy and the anisotropic magnetic field increase. Therefore, it is not preferable to increase the magnetic permeability due to the rotating magnetization process in the hard axis direction.
【0046】ここで、(nmm)面について、nをmで
規格化して(n/m,1,1)面と表し、面内の<2,
−n/m,−n/m>方向と<0,1,−1>方向との
K1に起因する磁気異方性エネルギーの差ΔEaをK1
で規格化し、その大きさを検討する。図8に、n/mと
ΔEa/K1 との関係を示す。なお、この図においてn
/m=1の場合は前述した(111)面に等価な面であ
り、ここでの議論の対象外である。図8から明らかなよ
うに、n/m=0(すなわちn=0)の場合とそれ以外
例えばn/m=2の場合とでΔEa/K1 の絶対値を比
較すると、前者は後者の約3倍の非常に大きな値を示
す。このようにn/m=0の面は透磁率を高めるには不
都合である。Here, for the (nmm) plane, n is normalized by m and expressed as (n / m, 1, 1) plane, and <2 in the plane
The difference ΔEa of the magnetic anisotropy energy due to K 1 between the −n / m, −n / m> direction and the <0, 1, −1> direction is K 1
Standardize and examine its size. FIG. 8 shows the relationship between n / m and ΔEa / K 1 . In this figure, n
In the case of / m = 1, the surface is equivalent to the (111) surface described above and is not the subject of the discussion here. As is apparent from FIG. 8, comparing the absolute value of ΔEa / K 1 in the case of n / m = 0 (that is, n = 0) and in other cases, for example, n / m = 2, the former is about the same as the latter. A very large value of 3 times is shown. Thus, the surface of n / m = 0 is inconvenient for increasing the magnetic permeability.
【0047】以上の議論に基づいて、高周波励磁におけ
る透磁率の周波数依存性を模式的に示すと、図9のよう
になると予想される。この図では、図8におけるn/m
=0,1,2の面および(001)面について透磁率の
変化を示している。ここでは、K1 の値は全て共通と
し、試料の膜厚は渦電流損が無視できるほど十分薄いと
想定している。また、印加される磁場の方向は膜面に平
行、かつそれぞれの試料において高周波励磁に適した方
向に設定することを想定している。Based on the above discussion, it is expected that the frequency dependence of the magnetic permeability in high frequency excitation is schematically shown in FIG. In this figure, n / m in FIG.
The changes in magnetic permeability are shown for the = 0, 1, 2 planes and the (001) plane. Here, the values of K 1 are all common, and it is assumed that the film thickness of the sample is sufficiently thin so that the eddy current loss can be ignored. Further, it is assumed that the direction of the applied magnetic field is set parallel to the film surface and is set in a direction suitable for high frequency excitation in each sample.
【0048】n/m=1の面および(001)面では、
面内異方性が一軸ではないため、膜全体を磁化困難軸励
磁することができず、膜面内のいかなる方向に高周波磁
場を印加したとしても、磁性膜の一部で回転磁化過程が
生じるだけである。このため、高周波領域においては磁
壁移動による磁化過程が追随できなくなり、高透磁率を
得ることができない。また、n/m=1の面では、K1
の面内異方性への寄与がなくなるため、より高次の異方
性に支配されたり、複雑な磁区構造を示すことが多い。For the n / m = 1 plane and the (001) plane,
Since the in-plane anisotropy is not uniaxial, the entire film cannot be excited by the hard axis, and no matter what direction the high-frequency magnetic field is applied in the film plane, a rotating magnetization process occurs in a part of the magnetic film. Only. For this reason, in the high frequency region, the magnetization process due to the domain wall movement cannot follow, and high magnetic permeability cannot be obtained. In addition, in the plane of n / m = 1, K 1
Since it does not contribute to the in-plane anisotropy, it is often dominated by higher-order anisotropy or exhibits a complicated magnetic domain structure.
【0049】n/m=0および2の面では、一軸磁気異
方性が得られ、磁化困難軸励磁により膜全体で回転磁化
過程が生じる。ただし、前述したようにn/m=0の面
では一軸異方性エネルギーが大きく、異方性磁場が大き
くなるため、n/m=2の面と比較して約1/3の高周
波透磁率しか得られない。結局、図9の例ではn/m=
2の場合すなわち(211)面に等価な面が、最も優れ
た高周波透磁率を示す。n/mが2より大きい面で他の
磁気異方性に撹乱されずに膜面内で一軸異方性が実現で
きる場合には、図8に示したように面内異方性エネルギ
ーがより小さくなり、これに起因して高透磁率が得られ
る。In the planes of n / m = 0 and 2, uniaxial magnetic anisotropy is obtained, and the hard magnetization excitation causes a rotating magnetization process in the entire film. However, as described above, the uniaxial anisotropy energy is large on the surface of n / m = 0 and the anisotropic magnetic field is large, so that the high-frequency magnetic permeability is about 1/3 of that of the surface of n / m = 2. I can only get it. After all, in the example of FIG. 9, n / m =
In the case of 2, that is, the plane equivalent to the (211) plane shows the highest high frequency magnetic permeability. In the case where uniaxial anisotropy can be realized in the film plane without being disturbed by other magnetic anisotropy in the plane where n / m is larger than 2, as shown in FIG. It becomes small, and due to this, high magnetic permeability is obtained.
【0050】以上の議論は、厳密には立方晶に関するも
のであるが、エピタキシャル成長機構および添加元素の
効果などにより、立方晶が歪んでいても成立する。特
に、正方晶において、c軸に関する指数がnで、a軸に
関する指数が2つのmに相当する場合には、対称性の条
件は前記と全く同一である。Strictly speaking, the above discussion relates to a cubic crystal, but it can be established even if the cubic crystal is distorted due to the epitaxial growth mechanism and the effect of the additional element. In particular, in a tetragonal system, when the index on the c-axis is n and the index on the a-axis corresponds to two m, the symmetry conditions are exactly the same as above.
【0051】ただし、単層の磁性膜を用いた場合に損失
を低減するには、膜厚を薄くすることが考えられるが、
これは実際には困難である。例えば、平面インダクタに
代表されるような平面磁気素子などでは、所定の性能を
得るために磁性膜が担うべき磁束の総量が規定されてい
る。このため、磁束密度をある程度高いレベルに保った
としても、膜の断面積をあまり減らすことができない。
したがって、総膜厚をあまり薄くすることはできず、損
失の低減にも限度がある。However, in order to reduce the loss when a single-layer magnetic film is used, it is conceivable to reduce the film thickness.
This is actually difficult. For example, in a planar magnetic element represented by a planar inductor, the total amount of magnetic flux that the magnetic film should bear in order to obtain a predetermined performance is specified. Therefore, even if the magnetic flux density is maintained at a relatively high level, the cross-sectional area of the film cannot be reduced so much.
Therefore, the total film thickness cannot be made too thin, and there is a limit to reduction of loss.
【0052】本願第3の発明においては、さらにヘテロ
エピタキシーによりNaCl型イオン性化合物からなる
中間層、および磁性膜を順次積層し、膜全体にわたって
結晶成長面と格子定数を制御する。Fe、CoおよびM
gからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含
むNaCl型イオン性化合物を用いれば、前述したよう
にFe系またはFeCo系の磁性膜とのヘテロエピタキ
シーを実現できる。なお、NaCl型イオン性化合物の
組成は、化学量論比からずれていてもさしつかえない。
むしろ、格子定数を制御するために、意図的に組成を化
学量論比からずらす場合もあり得る。In the third invention of the present application, an intermediate layer made of a NaCl-type ionic compound and a magnetic film are sequentially laminated by heteroepitaxy, and the crystal growth plane and the lattice constant are controlled over the entire film. Fe, Co and M
If an NaCl-type ionic compound containing at least one element selected from the group consisting of g is used, heteroepitaxy with the Fe-based or FeCo-based magnetic film can be realized as described above. The composition of the NaCl-type ionic compound may be deviated from the stoichiometric ratio.
Rather, the composition may be intentionally deviated from the stoichiometric ratio in order to control the lattice constant.
【0053】なお、NaCl型イオン性化合物からなる
中間層と積層化された磁性膜においても、基板面または
膜面に対して、磁性膜のn≠0,mかつm≠0を満たす
(nmm)面が平行になるようにすることが好ましい。
例えば、前述したように、人工格子膜全体を高周波にお
いて一様な交番磁場で駆動するには、一軸異方性を付与
して磁化困難軸方向に励磁するのが適当であり、(21
1)面などを成長させることが好ましい。ただし、基板
面または膜面に対して、磁性膜の(100)面が平行で
あり二軸異方性を取るような場合でも、膜全体を適当な
形状に加工して磁化困難軸方向にのみ励磁するようにす
れば、所期の効果を得ることができる。Even in the magnetic film laminated with the intermediate layer made of NaCl-type ionic compound, the magnetic film satisfies n ≠ 0, m and m ≠ 0 with respect to the substrate surface or the film surface (nmm). It is preferred that the planes be parallel.
For example, as described above, in order to drive the entire artificial lattice film with a uniform alternating magnetic field at a high frequency, it is appropriate to give uniaxial anisotropy and excite in the hard magnetization axis direction.
1) It is preferable to grow a plane or the like. However, even when the (100) plane of the magnetic film is parallel to the substrate surface or the film surface and the film has biaxial anisotropy, the entire film is processed into an appropriate shape and only in the hard axis direction. If it is excited, the desired effect can be obtained.
【0054】本願第3の発明の磁性人工格子膜において
は、以上のような手段により、磁性膜の磁気異方性と飽
和磁化とを積極的に制御でき、対象となる磁気素子に適
した磁気特性を得ることができる。このように磁性層間
に中間層を介在させた積層構造を採用すれば、表皮深さ
に比べて単位磁性層の厚みを薄くできるため、単層膜を
用いる場合と比較して高周波損失を大幅に抑えることが
できる。In the magnetic artificial lattice film of the third invention of the present application, the magnetic anisotropy and the saturation magnetization of the magnetic film can be positively controlled by the means described above, and the magnetic suitable for the target magnetic element. The characteristics can be obtained. By adopting the laminated structure in which the intermediate layer is interposed between the magnetic layers in this way, the thickness of the unit magnetic layer can be made thinner than the skin depth, so that the high frequency loss can be significantly reduced as compared with the case of using a single layer film. Can be suppressed.
【0055】本発明において、磁性膜の成膜方法は特に
限定されず、RFスパッタリング法、イオンビームスパ
ッタッリング法、真空蒸着法、MBE、CVD、ゾル−
ゲル法などを用いることができる。また、NaCl型イ
オン性化合物を成膜する場合には、前記のような方法に
よる成膜時に適当な分圧の酸素を供給してもよい。In the present invention, the method for forming the magnetic film is not particularly limited, and the RF sputtering method, the ion beam sputtering method, the vacuum evaporation method, MBE, CVD, sol-
A gel method or the like can be used. Further, in the case of forming a NaCl type ionic compound into a film, oxygen may be supplied at an appropriate partial pressure during the film formation by the above method.
【0056】[0056]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0057】実施例1 ガラス基板上にFeCo膜およびSmFeCo膜を交互
に積層した人工格子膜を作製した例について説明する。Example 1 An example of producing an artificial lattice film in which FeCo films and SmFeCo films are alternately laminated on a glass substrate will be described.
【0058】本実施例では、通常のスパッタリング装置
を用い、以下の条件でスパッタリングを行った。In this example, a normal sputtering apparatus was used to perform sputtering under the following conditions.
【0059】A:FeCoの成膜 ターゲット:Fe Co Arガス圧:0.67Pa 出力: Fe;DCマグネトロンスパッタ、2.5
A Co;DCマグネトロンスパッタ、1.42A 基板温度: 室温 この条件でのFeCo膜の組成はFe60.9Co39.1(a
t%)、成膜速度は23nm/minであった。この条
件で膜厚20nmのFeCo膜を成膜した。A: FeCo film formation Target: Fe Co Ar Gas pressure: 0.67 Pa Output: Fe; DC magnetron sputtering, 2.5
A Co; DC magnetron sputter, 1.42 A Substrate temperature: room temperature The composition of the FeCo film under these conditions is Fe 60.9 Co 39.1 (a
t%), and the film formation rate was 23 nm / min. Under this condition, a FeCo film having a film thickness of 20 nm was formed.
【0060】B:SmFeCoの成膜 ターゲット:Fe Co Sm Arガス圧:0.67Pa 出力: Fe;DCマグネトロンスパッタ、2.5
A Co;DCマグネトロンスパッタ、1.42A Sm;RFマグネトロンスパッタ、178W 基板温度: 室温 この条件でのSmFeCo膜の組成はSm9.9 Fe53.6
Co36.5(at%)、成膜速度は28nm/minであ
った。この条件で膜厚6.8nmのSmFeCo膜を成
膜した。B: SmFeCo film formation Target: Fe Co Sm Ar Gas pressure: 0.67 Pa Output: Fe; DC magnetron sputtering, 2.5
A Co; DC magnetron sputter, 1.42 A Sm; RF magnetron sputter, 178 W Substrate temperature: room temperature The composition of the SmFeCo film under these conditions is Sm 9.9 Fe 53.6
Co 36.5 (at%), and the film formation rate was 28 nm / min. Under this condition, a SmFeCo film having a film thickness of 6.8 nm was formed.
【0061】以上のA工程およびB工程を交互に8回繰
り返し行い、図10に示すように、ガラス基板11上
に、FeCo膜12およびSmFeCo膜13が交互に
8層ずつ積層された合計膜厚214nmの人工格子膜1
4を形成した。この人工格子膜14を構成するFeCo
膜およびSmFeCo膜の物性はそれぞれ以下の通りで
ある。The above steps A and B are alternately repeated eight times, and as shown in FIG. 10, a total film thickness of eight FeCo films 12 and eight SmFeCo films 13 alternately laminated on the glass substrate 11. 214nm artificial lattice film 1
4 was formed. FeCo forming the artificial lattice film 14
The physical properties of the film and the SmFeCo film are as follows.
【0062】FeCo膜 飽和磁束密度Is=2.2T 飽和磁歪λs=51×10-6 保磁力Hc=6400A/m SmFeCo膜 飽和磁束密度Is=1.4T 飽和磁歪λs=−150×10-6 保磁力Hc=28800A/m なお、(1)式の計算結果は以下の通りである。FeCo film Saturation magnetic flux density Is = 2.2T Saturation magnetostriction λs = 51 × 10 −6 Coercive force Hc = 6400 A / m SmFeCo film Saturation magnetic flux density Is = 1.4T Saturation magnetostriction λs = −150 × 10 −6 Magnetic force Hc = 28800 A / m The calculation result of the equation (1) is as follows.
【0063】 |(51×20−150×6.8)/(20+6.8)|×10-6=0 得られた人工格子膜の物性はそれぞれ以下の通りであっ
た。| (51 × 20-150 × 6.8) / (20 + 6.8) | × 10 -6 = 0 The physical properties of the obtained artificial lattice films were as follows.
【0064】飽和磁束密度Is=2.0T 飽和磁歪λs<10-6 保磁力Hc=5920A/m この膜を8×104 A/mの直流磁界中、250℃で3
0分間熱処理することにより得られた人工格子膜の物性
は以下の通りであった。Saturation magnetic flux density Is = 2.0T Saturation magnetostriction λs <10 −6 Coercive force Hc = 5920 A / m This film was subjected to 3 × 250 ° C. in a DC magnetic field of 8 × 10 4 A / m.
The physical properties of the artificial lattice film obtained by heat treatment for 0 minutes were as follows.
【0065】飽和磁束密度Is=2.1T 飽和磁歪λs<10-6 困難軸方向の保磁力Hc=600A/m 以上のように2.1Tという高い飽和磁束密度および1
0-6以下の低い飽和磁歪を有する人工格子膜が得られ
た。Saturation magnetic flux density Is = 2.1T Saturation magnetostriction λs <10 −6 Coercive force in the hard axis direction Hc = 600 A / m As described above, a high saturation magnetic flux density of 2.1T and 1
Artificial lattice film having 0 -6 low saturation magnetostriction was obtained.
【0066】実施例2 ガラス基板上にFeCo膜およびSmFeCo膜を交互
に積層した人工格子膜を作製した別の例について説明す
る。Example 2 Another example of producing an artificial lattice film in which FeCo films and SmFeCo films are alternately laminated on a glass substrate will be described.
【0067】本実施例では、通常のスパッタリング装置
を用い、以下の条件でスパッタリングを行った。In this example, a normal sputtering apparatus was used to carry out sputtering under the following conditions.
【0068】A:FeCoの成膜 実施例1と同一。A: Film formation of FeCo Same as in Example 1.
【0069】B:SmFeCoの成膜 ターゲット:Fe Co Sm Arガス圧:0.67Pa 出力: Fe;DCマグネトロンスパッタ、2.5
A Co;DCマグネトロンスパッタ、1.42A Sm;RFマグネトロンスパッタ、283W 基板温度: 室温 この条件でのSmFeCo膜の組成はSm15.7Fe48.4
Co35.9(at%)、成膜速度は32nm/minであ
った。この条件で膜厚4.0nmのSmFeCo膜を成
膜した。B: Film formation of SmFeCo Target: Fe Co Sm Ar Gas pressure: 0.67 Pa Output: Fe; DC magnetron sputtering, 2.5
A Co; DC magnetron sputter, 1.42 A Sm; RF magnetron sputter, 283 W Substrate temperature: room temperature The composition of the SmFeCo film under these conditions is Sm 15.7 Fe 48.4
Co 35.9 (at%), and the film formation rate was 32 nm / min. Under this condition, a SmFeCo film having a film thickness of 4.0 nm was formed.
【0070】以上のA工程およびB工程を交互に9回繰
り返し行い、図11に示すように、ガラス基板11上
に、FeCo膜12およびSmFeCo膜13が交互に
9層ずつ積層された合計膜厚216nmの人工格子膜1
5を形成した。この人工格子膜15を構成するFeCo
膜およびSmFeCo膜の物性はそれぞれ以下の通りで
ある。The above steps A and B are alternately repeated 9 times, and as shown in FIG. 11, a total film thickness of 9 layers of FeCo films 12 and SmFeCo films 13 alternately laminated on the glass substrate 11. 216nm artificial lattice film 1
5 was formed. FeCo forming the artificial lattice film 15
The physical properties of the film and the SmFeCo film are as follows.
【0071】FeCo膜 実施例1と同一。FeCo film Same as in Example 1.
【0072】SmFeCo膜 飽和磁束密度Is=1.1T 飽和磁歪λs=−250×10-6 保磁力Hc=55000A/m なお、(1)式の計算結果は以下の通りである。SmFeCo film Saturation magnetic flux density Is = 1.1T Saturation magnetostriction λs = −250 × 10 −6 Coercive force Hc = 55000 A / m The calculation result of the equation (1) is as follows.
【0073】 |(51×20−250×4)/(20+4)|×10-6=0.8×10-6 得られた人工格子膜の物性はそれぞれ以下の通りであっ
た。| (51 × 20−250 × 4) / (20 + 4) | × 10 −6 = 0.8 × 10 −6 The physical properties of the obtained artificial lattice film were as follows.
【0074】飽和磁束密度Is=2.0T 飽和磁歪λs<10-6 保磁力Hc=4400A/m この膜を8×104 A/mの直流磁界中、350℃で3
0分間熱処理することにより得られた人工格子膜の物性
は以下の通りであった。Saturation magnetic flux density Is = 2.0T Saturation magnetostriction λs <10 −6 Coercive force Hc = 4400 A / m This film was subjected to 3 × 350 ° C. in a direct current magnetic field of 8 × 10 4 A / m.
The physical properties of the artificial lattice film obtained by heat treatment for 0 minutes were as follows.
【0075】飽和磁束密度Is=2.1T 飽和磁歪λs<10-6 困難軸方向の保磁力Hc=472A/m 以上のように2.1Tという高い飽和磁束密度および1
0-6以下の低い飽和磁歪を有する人工格子膜が得られ
た。Saturation magnetic flux density Is = 2.1T Saturation magnetostriction λs <10 −6 Coercive force Hc = 472 A / m in the hard axis direction As described above, a high saturation magnetic flux density of 2.1T and 1
Artificial lattice film having 0 -6 low saturation magnetostriction was obtained.
【0076】実施例3 ガラス基板上にFeCo膜およびスピネルフェライト膜
を交互に積層した人工格子膜を作製した例について説明
する。Example 3 An example in which an artificial lattice film in which a FeCo film and a spinel ferrite film were alternately laminated on a glass substrate was produced will be described.
【0077】本実施例では、通常のRFスパッタリング
装置を用い、以下の条件でスパッタリングを行った。In this example, a normal RF sputtering apparatus was used to carry out sputtering under the following conditions.
【0078】A:FeCoの成膜 ターゲット:Fe60Co40(at%)合金 スパッタリングガス:Ar 全圧:0.3Pa RF電力密度:4W/cm2 この条件で膜厚100nmのFe60Co40を成膜した。A: FeCo film formation Target: Fe 60 Co 40 (at%) alloy Sputtering gas: Ar Total pressure: 0.3 Pa RF power density: 4 W / cm 2 Under these conditions, Fe 60 Co 40 with a film thickness of 100 nm is formed. A film was formed.
【0079】B:スピネルフェライトの成膜 ターゲット:Co0.05Ni0.95Fe2 O4 焼結体 スパッタリングガス:ArとO2 (濃度10%)との混
合ガス 全圧:0.3Pa RF電力密度:4W/cm2 この条件で、Co0.05Ni0.95Fe2 O4 の膜厚を10
〜200nmの範囲で変化させて成膜した。B: Film formation of spinel ferrite Target: Co 0.05 Ni 0.95 Fe 2 O 4 sintered body Sputtering gas: Mixed gas of Ar and O 2 (concentration 10%) Total pressure: 0.3 Pa RF power density: 4 W / Cm 2 Under these conditions, the film thickness of Co 0.05 Ni 0.95 Fe 2 O 4 is 10
The film was formed by changing the thickness in the range of up to 200 nm.
【0080】以上のA工程およびB工程を交互に4回繰
り返し行い、図12に示すように、ガラス基板21上
に、Fe60Co40膜22およびCo0.05Ni0.95Fe2
O4 膜23が交互に4層ずつ積層された人工格子膜24
を形成した。この人工格子膜24の各層は多結晶であっ
た。断面TEM観察によれば、FeCo層の平均結晶粒
径は30nm程度であり、フェライト層の平均結晶粒径
は膜厚にほぼ一致していた。The above steps A and B are alternately repeated four times, and as shown in FIG. 12, a Fe 60 Co 40 film 22 and a Co 0.05 Ni 0.95 Fe 2 film are formed on the glass substrate 21.
Artificial lattice film 24 in which four O 4 films 23 are alternately laminated
Was formed. Each layer of the artificial lattice film 24 was polycrystalline. According to the cross-sectional TEM observation, the average crystal grain size of the FeCo layer was about 30 nm, and the average crystal grain size of the ferrite layer was almost equal to the film thickness.
【0081】図13に、フェライト層の膜厚と10MH
zにおける初透磁率μi および飽和磁束密度Bsとの関
係を示す。この図から明らかなように、フェライト層の
厚さが90nm付近で初透磁率が最大となり、3600
程度の高い値を示す。このように、FeCo単層膜では
700程度の初透磁率しか得られないのと比較すると、
本実施例の人工格子膜では最大で約5倍の初透磁率が得
られる。FIG. 13 shows the film thickness of the ferrite layer and 10 MH.
The relationship between the initial magnetic permeability μ i and the saturation magnetic flux density Bs at z is shown. As is clear from this figure, the initial magnetic permeability becomes maximum when the thickness of the ferrite layer is around 90 nm, and the initial magnetic permeability becomes 3600.
It shows a high value. Thus, comparing with the FeCo single layer film, which can obtain only the initial magnetic permeability of about 700,
With the artificial lattice film of this embodiment, a maximum initial permeability of about 5 times can be obtained.
【0082】また、膜厚100nmのFe60Co40と膜
厚120nmのCo0.05Ni0.95Fe2 O4 とを交互に
積層した人工格子膜について、8の字コイル法により初
透磁率の周波数特性を100MHzまで測定した。その
結果、100MHzにおける初透磁率は依然として10
00以上の値を有し、高周波特性にも優れていることが
わかった。Further, regarding the artificial lattice film in which Fe 60 Co 40 having a film thickness of 100 nm and Co 0.05 Ni 0.95 Fe 2 O 4 having a film thickness of 120 nm were alternately laminated, the frequency characteristic of the initial magnetic permeability was measured by the figure 8 coil method. It was measured up to 100 MHz. As a result, the initial permeability at 100 MHz is still 10
It was found that it has a value of 00 or more and is excellent in high frequency characteristics.
【0083】次に、本実施例の人工格子膜を上部および
下部の磁性体として用い、図14に示す平面インダクタ
を作製した。図14において、ガラス基板21上には、
人工格子膜24、SiO2 からなる絶縁膜25、平面ス
パイラルコイル26、SiO2 からなる絶縁膜25、人
工格子膜24が順次積層されている。Next, using the artificial lattice film of this example as the upper and lower magnetic bodies, the planar inductor shown in FIG. 14 was produced. In FIG. 14, on the glass substrate 21,
The artificial lattice film 24, the insulating film 25 made of SiO 2 , the planar spiral coil 26, the insulating film 25 made of SiO 2 , and the artificial lattice film 24 are sequentially laminated.
【0084】この平面インダクタについて、10MHz
において特性を調べた結果、インダクタンスが5μH、
品質係数が15であり、90%以上の効率が得られた。For this planar inductor, 10 MHz
As a result of investigating the characteristics in, the inductance is 5 μH,
The quality factor was 15, and an efficiency of 90% or more was obtained.
【0085】さらに、この平面インダクタを、図15に
示す3W出力の10MHzスイッチングDC−DCコン
バータに適用したところ、正常な動作が確認された。Further, when this planar inductor was applied to a 3 MHz output 10 MHz switching DC-DC converter shown in FIG. 15, normal operation was confirmed.
【0086】実施例4 シリコン基板の表面に熱酸化SiO2 膜を介してFeC
o膜とスピネルフェライト膜とを交互に積層した人工格
子膜を作製した例について説明する。Example 4 FeC was formed on the surface of a silicon substrate through a thermally oxidized SiO 2 film.
An example of producing an artificial lattice film in which an o film and a spinel ferrite film are alternately laminated will be described.
【0087】本実施例では2個のカウフマンイオンガン
を持つイオンビームスパッタ装置を用い、以下の条件で
スパッタリングを行った。基板は赤外線ヒーターで加熱
できるようになっている。また、基板ホルダ内に設けら
れた永久磁石によって基板表面に一軸性の200Oeの
直流磁界を印加し、磁界中成膜によって磁性膜に一軸磁
気異方性を付与した。In this example, an ion beam sputtering apparatus having two Kaufman ion guns was used and sputtering was performed under the following conditions. The substrate can be heated by an infrared heater. In addition, a uniaxial DC magnetic field of 200 Oe was applied to the substrate surface by a permanent magnet provided in the substrate holder, and uniaxial magnetic anisotropy was imparted to the magnetic film by film formation in the magnetic field.
【0088】A:FeCoの成膜 ターゲット:Fe80Co20(at%)合金 スパッタリングガス:Ar 加速エネルギー:500eV 基板温度:300℃ この条件で膜厚10nmのFe80Co20膜を成膜した。A: FeCo film formation Target: Fe 80 Co 20 (at%) alloy Sputtering gas: Ar Acceleration energy: 500 eV Substrate temperature: 300 ° C. A Fe 80 Co 20 film having a film thickness of 10 nm was formed under these conditions.
【0089】B:フェライトの成膜 ターゲット:Co0.1 Ni0.9 Fe2 O4 焼結体 スパッタリングガス:Ar 加速エネルギー:1keV 基板温度:300℃ なお、フェライト成膜時には、ターゲットのチャージア
ップを防止するために電子線を照射するとともに、基板
の近傍に0.5Paの酸素ガスを供給して反応性雰囲気
中で成膜した。この条件で、膜厚4.5nmのCo0.1
Ni0.9 Fe2O4 を成膜した。B: Ferrite film formation target: Co 0.1 Ni 0.9 Fe 2 O 4 sintered body Sputtering gas: Ar Acceleration energy: 1 keV Substrate temperature: 300 ° C. Note that in order to prevent target charge-up during ferrite film formation. Was irradiated with an electron beam and oxygen gas of 0.5 Pa was supplied near the substrate to form a film in a reactive atmosphere. Under this condition, Co 0.1
A film of Ni 0.9 Fe 2 O 4 was formed.
【0090】以上のA工程およびB工程を交互に70回
繰り返し行い、図16に示すように、シリコン基板31
上に形成された膜厚1μmのSiO2 膜32上に、膜厚
10nmのFe80Co20膜33および膜厚4.5nmの
Co0.1 Ni0.9 Fe2 O434が交互に70層ずつ積
層された合計膜厚約1μmの人工格子膜35を形成し
た。この人工格子膜35の各層の結晶粒径はいずれも膜
厚以下であった。The above-described steps A and B are alternately repeated 70 times, and as shown in FIG.
On the SiO 2 film 32 having a film thickness of 1 μm formed thereon, a Fe 80 Co 20 film 33 having a film thickness of 10 nm and a Co 0.1 Ni 0.9 Fe 2 O 4 34 film having a film thickness of 4.5 nm are alternately laminated 70 layers each. An artificial lattice film 35 having a total film thickness of about 1 μm was formed. The crystal grain size of each layer of the artificial lattice film 35 was not more than the film thickness.
【0091】この人工格子膜については、飽和磁束密度
が1.8T、初透磁率が1000であった。Fe80Co
20単層膜の結晶磁気異方性が2×104 (J/m3 )に
達し、これから見積もられる初透磁率が数10にすぎな
いのと比較すると、この初透磁率は非常に大きな値であ
る。これは、フェライトとの積層による磁歪の低減とと
もに、フェライトがバリアとして作用することによるF
eCo結晶粒成長の抑制(いわゆる微結晶効果)が寄与
していると考えられる。この人工格子膜を困難軸励磁し
たときの初透磁率は100MHzまでほぼフラットであ
り、周波数特性に優れていることが確認された。With respect to this artificial lattice film, the saturation magnetic flux density was 1.8 T and the initial magnetic permeability was 1000. Fe 80 Co
Compared with the crystal magnetic anisotropy of 20 single layer film reaching 2 × 10 4 (J / m 3 ), and the initial magnetic permeability estimated from this is only several tens, this initial magnetic permeability is a very large value. Is. This is due to the fact that the ferrite acts as a barrier as well as the reduction of magnetostriction due to the lamination with ferrite.
It is considered that the suppression of eCo crystal grain growth (so-called microcrystal effect) contributes. It was confirmed that the initial permeability when this artificial lattice film was excited by the hard axis was almost flat up to 100 MHz, and the frequency characteristics were excellent.
【0092】また、この人工格子膜の磁気特性の熱処理
温度依存性を500℃まで調べた。その結果、成膜直後
の特性とほとんど変わらず、耐熱性にも優れていること
が示された。500℃で熱処理した後の磁性膜につい
て、AESにより深さ方向に元素分析を行った。その結
果、FeCo層とフェライト層との界面において相互の
反応層が確認されたが、その厚さは1nm程度と見積も
られ、全体に及ぼす影響は少ないことが確認できた。こ
のように耐熱性に優れているため、磁気デバイスの作製
プロセスによる熱履歴の影響は軽微である。The heat treatment temperature dependence of the magnetic properties of this artificial lattice film was examined up to 500 ° C. As a result, it was shown that the characteristics were almost the same as those immediately after the film formation and the heat resistance was excellent. The magnetic film after heat treatment at 500 ° C. was subjected to elemental analysis in the depth direction by AES. As a result, a mutual reaction layer was confirmed at the interface between the FeCo layer and the ferrite layer, but its thickness was estimated to be about 1 nm, and it was confirmed that the influence on the whole was small. Due to such excellent heat resistance, the influence of thermal history due to the manufacturing process of the magnetic device is minor.
【0093】参考例 MgO(110)単結晶基板またはMgO(100)単
結晶基板上に形成されたFeCo単層膜の膜面内の一軸
磁気異方性について本発明者らが独自に検討した例につ
いて説明する。Reference Example An example in which the present inventors independently investigated the uniaxial magnetic anisotropy in the film plane of the FeCo single layer film formed on the MgO (110) single crystal substrate or the MgO (100) single crystal substrate. Will be described.
【0094】イオンビームスパッタリング装置内に、M
gO(110)単結晶基板およびFe75Co25合金ター
ゲットを設置し、予備排気した。真空度が3×10-7T
orrに到達した後、前処理としてターゲットプリスパ
ッタおよび基板プリスパッタを順次行った。次に、以下
の条件でスパッタリングを行った。In the ion beam sputtering apparatus, M
A gO (110) single crystal substrate and a Fe 75 Co 25 alloy target were set and pre-evacuated. Vacuum degree is 3 × 10 -7 T
After reaching orr, target pre-sputtering and substrate pre-sputtering were sequentially performed as pretreatment. Next, sputtering was performed under the following conditions.
【0095】基板温度:室温(制御せず) スパッタリングガス:Ar 成膜時真空度:1.4×10-4(Torr) イオンビーム加速電圧Va:600(V) 以上の条件で、基板上に0.1μm厚のFeCo薄膜を
成膜した。成膜後、真空中、290℃で無磁場中熱処理
を行った。Substrate temperature: room temperature (not controlled) Sputtering gas: Ar Vacuum degree during film formation: 1.4 × 10 −4 (Torr) Ion beam acceleration voltage Va: 600 (V) An FeCo thin film having a thickness of 0.1 μm was formed. After film formation, heat treatment was performed in vacuum at 290 ° C. in a non-magnetic field.
【0096】薄膜の組成を、ICP発光分析により測定
したところ、Fe72Co28であった。薄膜の結晶構造お
よび配向を、CuKα線を使用したX線回折および反射
高速電子線回折(RHEED、電子線加速電圧:100
kV)により解析した。その結果、薄膜の結晶構造はb
cc相であり、エピタキシャル成長が実現していること
が確認された。基板とFeCo薄膜との方位関係は以下
の通りであった。これは、前述した図8においてn/m
=2の場合に対応する。When the composition of the thin film was measured by ICP emission spectrometry, it was Fe 72 Co 28 . The crystal structure and orientation of the thin film were determined by X-ray diffraction using CuKα rays and reflection high-energy electron diffraction (RHEED, electron beam accelerating voltage: 100).
It was analyzed by kV). As a result, the crystal structure of the thin film is b
It was confirmed that the cc phase was achieved and epitaxial growth was realized. The orientation relationship between the substrate and the FeCo thin film was as follows. This is n / m in FIG. 8 described above.
This corresponds to the case of = 2.
【0097】 面:(211)bccFeCo//(110)MgO 軸:<111>bccFeCo//<110>MgO <110>bccFeCo//<100>MgO 薄膜の磁気特性を測定するために、湿式エッチングによ
って直径約4.7mmの円板状に成形した。これは形状
磁気異方性の影響を取り除くためである。Surface: (211) bccFeCo // (110) MgO Axis: <111> bccFeCo // <110> MgO It was formed into a disk shape having a diameter of about 4.7 mm. This is to remove the influence of the shape magnetic anisotropy.
【0098】振動試料型磁力計を用いて膜面内の磁化曲
線を測定した。図17に成膜されたままの膜の磁化曲線
を、図18に熱処理後の膜の磁化曲線を示す。図17に
示されるように、熱処理を施していない膜では、<−
1,1,1>が容易軸、<0,1,−1>が困難軸であ
った。これは、バルクの磁気異方性定数の値(文献値K
1 =+(3+δ)×105 erg/cm3 )から予想さ
れる容易軸の方向とは90゜異なっており、エピタキシ
ャル膜特有の磁気異方性を示している。図18に示され
るように、熱処理後の膜では、<−1,1,1>が困難
軸、<0,1,−1>が容易軸となった。The magnetization curve in the film plane was measured using a vibrating sample magnetometer. FIG. 17 shows the magnetization curve of the as-deposited film, and FIG. 18 shows the magnetization curve of the film after heat treatment. As shown in FIG. 17, in the film not subjected to the heat treatment, <-
1,1,1> was the easy axis, and <0,1, -1> was the difficult axis. This is the value of the bulk magnetic anisotropy constant (reference value K
1 = + (3 + δ) × 10 5 erg / cm 3 ), which is different from the direction of the easy axis expected by 90 °, and shows the magnetic anisotropy peculiar to the epitaxial film. As shown in FIG. 18, in the film after the heat treatment, <-1,1,1> was the difficult axis and <0,1, -1> was the easy axis.
【0099】飽和磁化Isは2.4Tであった。この値
は同組成のバルクの値とほぼ一致する。また、磁化困難
軸方向の保磁力は0.9Oeであった。これらの試料で
は、エピタキシャル成長により導入された応力による磁
気弾性エネルギーが保磁力を減じる方向に寄与している
と考えられる。The saturation magnetization Is was 2.4T. This value almost agrees with the value of the bulk of the same composition. The coercive force in the hard axis direction was 0.9 Oe. In these samples, it is considered that the magnetoelastic energy due to the stress introduced by the epitaxial growth contributes to the direction of reducing the coercive force.
【0100】また、薄膜磁気トルク計を用いて10kO
eの外部磁場を膜面内で回転させながら印加し、磁気ト
ルク曲線を測定した。図19に成膜されたままの膜の磁
気トルク曲線を、図20に熱処理後の膜の磁気トルク曲
線を示す。Also, using a thin film magnetic torque meter, 10 kO
The external magnetic field of e was applied while rotating in the film plane, and the magnetic torque curve was measured. FIG. 19 shows the magnetic torque curve of the as-deposited film, and FIG. 20 shows the magnetic torque curve of the film after heat treatment.
【0101】得られた磁気トルク曲線をフーリエ変換し
て解析し、飽和磁化ベクトルIsの方位変化による磁気
異方性エネルギーEaの変化量などを求めた。Eaは、
磁気トルク曲線をフーリエ変換した各次数のトルク振幅
値を用いて解析的に積分して算出した。算出された磁化
容易軸方向と磁化困難軸方向との磁気異方性エネルギー
の差ΔEaは、1.9×105 erg/cm3 であっ
た。このΔEaの値は、バルクの異方性定数から予想さ
れる値よりも大きいが、これはエピタキシャル薄膜に特
有の異方的な格子歪みによる逆磁歪効果およびすべり誘
導磁気異方性などの寄与によるものと推定される。前述
したように、基板面に対して(011)面が平行になっ
ている場合には、より大きいΔEaが生じると考えられ
る。このように(nmm)面で高周波励磁に適した面内
一軸磁気異方性が得られる効果が確認できた。The obtained magnetic torque curve was Fourier-transformed and analyzed to obtain the amount of change in the magnetic anisotropy energy Ea due to the change in the orientation of the saturation magnetization vector Is. Ea is
It was calculated by analytically integrating the torque amplitude value of each order obtained by Fourier transforming the magnetic torque curve. The calculated difference ΔEa in magnetic anisotropy energy between the easy axis direction and the hard axis direction was 1.9 × 10 5 erg / cm 3 . The value of ΔEa is larger than the value expected from the bulk anisotropy constant, but this is due to the contribution of the inverse magnetostriction effect due to the anisotropic lattice strain peculiar to the epitaxial thin film and the slip induced magnetic anisotropy. It is estimated that As described above, when the (011) plane is parallel to the substrate surface, a larger ΔEa is considered to occur. Thus, the effect of obtaining in-plane uniaxial magnetic anisotropy suitable for high frequency excitation in the (nmm) plane was confirmed.
【0102】次に、MgO(110)単結晶基板の代わ
りに、MgO(100)単結晶基板を用いた以外は、前
記と同一の方法および条件でFe72Co28膜を成膜し
た。前記と同様の解析によりbccFe72Co28のエピ
タキシャル成長が実現していることが確認された。基板
とFeCo薄膜との方位関係は以下の通りであった。Next, an Fe 72 Co 28 film was formed by the same method and conditions as described above, except that the MgO (100) single crystal substrate was used instead of the MgO (110) single crystal substrate. The same analysis as above confirmed that the epitaxial growth of bccFe 72 Co 28 was realized. The orientation relationship between the substrate and the FeCo thin film was as follows.
【0103】 面:(100)bccFeCo//(100)MgO 軸:<110>bccFeCo//<100>MgO <100>bccFeCo//<110>MgO これは基板面に対して、m=0の場合の(nmm)面す
なわち(100)面に等価な面が平行な場合に相当す
る。飽和磁化の値は2.4Tとなった。図21にこの膜
についての磁気トルク曲線を示す。この図から明らかな
ように、基板面に対して(100)面に等価な面が平行
になっている膜の場合には、互いに直交する2つの方向
が磁化容易軸となっている。このため、膜面内で一軸異
方性が得られず、磁化困難軸励磁に適さない。Surface: (100) bccFeCo // (100) MgO Axis: <110> bccFeCo // <100> MgO <100> bccFeCo // <110> MgO This is when m = 0 with respect to the substrate surface. This is equivalent to the case where a plane equivalent to the (nmm) plane of, ie, the (100) plane is parallel. The value of the saturation magnetization was 2.4T. FIG. 21 shows the magnetic torque curve for this film. As is clear from this figure, in the case of a film in which the plane equivalent to the (100) plane is parallel to the substrate plane, two directions orthogonal to each other are easy magnetization axes. Therefore, uniaxial anisotropy cannot be obtained in the film plane, which is not suitable for magnetization hard axis excitation.
【0104】ただし、基板面に対して(211)面が平
行なFeCo膜でも、単層膜では必ずしも良好な高周波
特性が得られないことを以下に示す。MgO(110)
単結晶基板上に、前記と同一の条件で280分間成膜し
て、膜厚1.2μmのFeCo薄膜を形成した。この試
料の組成、飽和磁化、および保磁力は、前述した値とほ
ぼ同一であった。However, it will be shown below that even a FeCo film whose (211) plane is parallel to the substrate surface cannot always obtain good high frequency characteristics with a single layer film. MgO (110)
A FeCo thin film with a thickness of 1.2 μm was formed on the single crystal substrate under the same conditions as above for 280 minutes. The composition, saturation magnetization, and coercive force of this sample were almost the same as the above-mentioned values.
【0105】この試料について、磁化困難軸方向に高周
波励磁したときの励磁周波数と透磁率との関係を図22
に示す。図22から明らかなように、低周波側では高透
磁率が得られているが、励磁周波数が1MHzを超える
高周波領域では透磁率が急激に低下している。これは、
FeCo単層膜の抵抗率が低いため、渦電流損が増加し
たことによるものと考えられる。このように、膜厚の厚
いFeCo単層膜では良好な高周波特性が得られない。FIG. 22 shows the relationship between the excitation frequency and the magnetic permeability of this sample when it was excited at a high frequency in the hard axis direction.
Shown in. As is clear from FIG. 22, a high magnetic permeability is obtained on the low frequency side, but the magnetic permeability sharply decreases in the high frequency region where the excitation frequency exceeds 1 MHz. this is,
It is thought that this is because the eddy current loss increased due to the low resistivity of the FeCo single layer film. As described above, good high frequency characteristics cannot be obtained with a thick FeCo single layer film.
【0106】実施例5 MgO(110)単結晶基板上に、FeCoエピタキシ
ャル膜およびFeCoOエピタキシャル膜を交互に積層
した例について説明する。Example 5 An example in which FeCo epitaxial films and FeCoO epitaxial films are alternately laminated on a MgO (110) single crystal substrate will be described.
【0107】イオンビームスパッタリング装置内に、M
gO(110)単結晶基板およびFe75Co25合金ター
ゲットを設置し、予備排気した。真空度が3×10-7T
orrに到達した後、前処理としてターゲットプリスパ
ッタおよび基板プリスパッタを順次行った。次に、以下
の工程により積層膜を形成した。In the ion beam sputtering apparatus, M
A gO (110) single crystal substrate and a Fe 75 Co 25 alloy target were set and pre-evacuated. Vacuum degree is 3 × 10 -7 T
After reaching orr, target pre-sputtering and substrate pre-sputtering were sequentially performed as pretreatment. Next, a laminated film was formed by the following steps.
【0108】A:FeCoの成膜 基板温度:室温(制御せず) スパッタリングガス:Ar 成膜時真空度:1.4×10-4(Torr) イオンビーム加速電圧Va:600(V) 以上の条件で、40分間成膜を行い、膜厚172nmの
FeCo膜を形成した。A: FeCo film formation Substrate temperature: room temperature (not controlled) Sputtering gas: Ar Vacuum degree during film formation: 1.4 × 10 −4 (Torr) Ion beam acceleration voltage Va: 600 (V) or more Film formation was performed for 40 minutes under the conditions to form a FeCo film having a film thickness of 172 nm.
【0109】B:FeCoOの成膜 (1)基板近傍に酸素を流して圧力を10-5Torrに
維持し、2分間放置することによりFeCo膜面を酸化
する。(2)Aと同一の条件でシャッターを2.6秒間
だけ開いてFeCoを成膜する。これらの(1)および
(2)の処理を連続して14回繰り返した。これにより
膜厚4.2nmのFeCoO膜を形成した。B: Film formation of FeCoO (1) Oxygen is caused to flow in the vicinity of the substrate to maintain the pressure at 10 −5 Torr and left for 2 minutes to oxidize the FeCo film surface. (2) The FeCo film is formed by opening the shutter for 2.6 seconds under the same conditions as in A. These treatments (1) and (2) were continuously repeated 14 times. As a result, a FeCoO film having a thickness of 4.2 nm was formed.
【0110】以上のA工程およびB工程の交互に6回繰
り返し、最後にA工程を1回行った。このようにして、
図23に示すように、MgO基板41上にFeCo膜4
2およびFeCoO膜43が交互に積層された人工格子
膜44を形成した。この人工格子膜44について、基
板、FeCo膜およびFeCoO膜の面方位関係は以下
の通りであった。The above steps A and B were alternately repeated 6 times, and finally step A was performed once. In this way
As shown in FIG. 23, the FeCo film 4 is formed on the MgO substrate 41.
An artificial lattice film 44 in which 2 and FeCoO films 43 were alternately laminated was formed. Regarding the artificial lattice film 44, the plane orientation relationship between the substrate, the FeCo film and the FeCoO film was as follows.
【0111】 (211)bccFeCo//(110)MgO (211)bccFeCo//(110)FeCoO この試料について、振動試料型磁力計により測定した磁
化曲線を図24に示す。積層膜の全体積に対して2.3
5Tという高飽和磁化を示した。また、この試料につい
て、基板面に対して平行なbccFeCo(211)面
内の<0,1,−1>方向(磁化困難軸方向)に高周波
励磁したときの、励磁周波数と比透磁率との関係を図2
5に示す。図25に示されるように、高周波領域におい
ても高い透磁率が維持された。(211) bccFeCo // (110) MgO (211) bccFeCo // (110) FeCoO The magnetization curve of this sample measured by a vibrating sample magnetometer is shown in FIG. 2.3 for the total volume of the laminated film
It showed a high saturation magnetization of 5T. Further, with respect to this sample, when the high frequency excitation was performed in the <0, 1, -1> direction (hard magnetization axis direction) in the bccFeCo (211) plane parallel to the substrate surface, the excitation frequency and the relative permeability were shown. Figure 2
5 shows. As shown in FIG. 25, the high magnetic permeability was maintained even in the high frequency region.
【0112】なお、この試料を真空中、290℃で無磁
場中熱処理したところ、薄膜面内で磁化容易軸および困
難軸が90゜回転し、<−1,1,1>方向が磁化困難
軸となった。この試料を<−1,1,1>方向に高周波
励磁したところ、図25に類似した優れた高周波特性が
得られた。When this sample was heat-treated in vacuum at 290 ° C. in a non-magnetic field, the easy axis and the hard axis were rotated by 90 ° in the plane of the thin film, and the <-1,1,1> direction was the hard axis. Became. When this sample was subjected to high frequency excitation in the <-1,1,1> direction, excellent high frequency characteristics similar to those shown in FIG. 25 were obtained.
【0113】実施例6 基板としてMgO(110)単結晶基板の代わりにMg
O(100)単結晶基板41´を用いた以外は、実施例
5と全く同様にして図23に示される構造を有する人工
格子膜44´を形成した。この試料について、基板、F
eCo膜およびFeCoO膜の面方位関係は以下の通り
であった。Example 6 Instead of the MgO (110) single crystal substrate as the substrate, Mg was used.
An artificial lattice film 44 'having the structure shown in FIG. 23 was formed in exactly the same manner as in Example 5 except that the O (100) single crystal substrate 41' was used. About this sample, substrate, F
The plane orientation relationship between the eCo film and the FeCoO film was as follows.
【0114】 (100)bccFeCo//(100)MgO (100)bccFeCo//(100)FeCoO この試料について、飽和磁化を測定したところ、2.3
T以上の高飽和磁化が得られた。(100) bccFeCo // (100) MgO (100) bccFeCo // (100) FeCoO The saturation magnetization of this sample was measured and found to be 2.3.
A high saturation magnetization of T or higher was obtained.
【0115】次に、この試料の人工格子膜44´の部分
をウェットエッチングして、図26に示すように短冊型
に分割した試料、または図27に示すように額縁型に分
割した試料を作製した。これらの試料はいずれも、互い
に直行する2つの磁化容易軸のうち、<001>方向が
図中の縦方向、<010>方向が図中の横方向を向くよ
うに加工されている。Next, a portion of the artificial lattice film 44 'of this sample is wet-etched to prepare a strip-shaped sample as shown in FIG. 26 or a frame-shaped sample as shown in FIG. did. All of these samples were processed so that, of the two easy axes of magnetization perpendicular to each other, the <001> direction was the vertical direction in the drawing and the <010> direction was the horizontal direction in the drawing.
【0116】図26の試料では磁区を1つの磁化容易軸
方向に安定して揃えることができる。この試料は長方形
スパイラルコイルを用いた薄膜インダクタに適した構造
である。図27の試料は正方形スパイラルコイルを用い
た薄膜インダクタに適した構造である。In the sample of FIG. 26, magnetic domains can be stably aligned in one easy axis direction of magnetization. This sample has a structure suitable for a thin film inductor using a rectangular spiral coil. The sample in FIG. 27 has a structure suitable for a thin film inductor using a square spiral coil.
【0117】これらの試料を困難軸方向に高周波励磁し
たときの励磁周波数と比透磁率との関係を図28に示
す。励磁方向は<010>すなわち図中の横方向とし
た。図28に示されるように、実施例5の場合(図2
5)と同様な優れた高周波特性が得られた。ただし、額
縁型試料の透磁率は短冊型試料の約1/2の値であっ
た。これは、額縁型試料では磁化容易軸方向に励磁され
るドメインが存在し、高周波励磁に寄与しないためであ
る。なお、実際に正方形スパイラルコイルを用いた薄膜
インダクタの磁性薄膜として、図27の額縁型試料を適
用した場合には、人工格子膜のほぼ全領域を磁化困難軸
励磁できるため、短冊型試料と同等の透磁率が得られる
と期待できる。FIG. 28 shows the relationship between the excitation frequency and the relative permeability when these samples were subjected to high frequency excitation in the hard axis direction. The excitation direction was <010>, that is, the lateral direction in the figure. As shown in FIG. 28, in the case of Example 5 (see FIG.
The same excellent high frequency characteristics as in 5) were obtained. However, the magnetic permeability of the frame type sample was about 1/2 of that of the strip type sample. This is because the frame type sample has a domain excited in the direction of the easy axis of magnetization and does not contribute to high frequency excitation. When the frame-shaped sample of FIG. 27 is applied as a magnetic thin film of a thin film inductor that actually uses a square spiral coil, almost the entire area of the artificial lattice film can be excited by the hard axis, so that it is equivalent to the strip sample. It can be expected that the magnetic permeability of is obtained.
【0118】比較例1 FeCoO膜の代わりにアモルファスSiO2 膜を形成
した以外は、実施例5と同一の装置を用い、ほぼ同一の
操作により図23に示される構造を有する人工格子膜を
作製した。なお、アモルファスSiO2 膜は、SiO2
ターゲットをイオンビームスパッタして形成した。Comparative Example 1 An artificial lattice film having a structure shown in FIG. 23 was produced by substantially the same operation using the same apparatus as in Example 5 except that an amorphous SiO 2 film was formed instead of the FeCoO film. . The amorphous SiO 2 film is formed of SiO 2
The target was formed by ion beam sputtering.
【0119】この試料については、MgO(110)単
結晶基板と第1層のbccFeCo膜との方位関係は実
施例1と同一であった。しかし、第2層以降のbccF
eCo膜においてはエピタキシャル成長は実現せず、基
板面に平行に(110)面が配向した多結晶膜が得られ
た。With respect to this sample, the orientation relationship between the MgO (110) single crystal substrate and the first layer bccFeCo film was the same as in Example 1. However, bccF after the second layer
Epitaxial growth was not realized in the eCo film, and a polycrystalline film in which the (110) plane was oriented parallel to the substrate surface was obtained.
【0120】この試料について、第1層のbccFeC
o膜の<−1,1,1>方向および<0,1,−1>方
向に磁場を印加して磁化曲線を測定した結果をそれぞれ
図29(a)および(b)に示す。これらの図から明ら
かなように、この試料ではいずれの方向に励磁した場合
でも保磁力が高いため、保磁力よりも十分大きな大振幅
磁場を与えない限り実用的な透磁率が得られず、良好な
軟磁性を得ることが困難である。このため、薄膜インダ
クタに代表される各種薄膜磁気素子には不適である。For this sample, the first layer bccFeC
The results of measuring the magnetization curve by applying a magnetic field in the <-1,1,1> direction and the <0,1, -1> direction of the o film are shown in FIGS. As is clear from these figures, since the coercive force is high in this sample regardless of the direction of excitation, practical magnetic permeability cannot be obtained unless a large amplitude magnetic field sufficiently larger than the coercive force is applied, It is difficult to obtain excellent soft magnetism. Therefore, it is not suitable for various thin film magnetic elements represented by thin film inductors.
【0121】[0121]
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、高
い飽和磁束密度、および高周波励磁に適した軟磁性を有
する磁性人工格子膜を提供でき、高出力の平面インダク
タ、平面トランス、および高密度磁気記録に最適な磁気
記録ヘッドを実現できる。As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a magnetic artificial lattice film having a high saturation magnetic flux density and soft magnetism suitable for high frequency excitation, and to provide a high output plane inductor, a plane transformer, and A magnetic recording head most suitable for high-density magnetic recording can be realized.
【図1】FeCo膜について、組成と、飽和磁歪定数λ
s、結晶磁気異方性定数K1 、および飽和磁束密度Bs
との関係を示す特性図。FIG. 1 shows the composition and saturation magnetostriction constant λ of a FeCo film.
s, the magnetocrystalline anisotropy constant K 1 , and the saturation magnetic flux density Bs
The characteristic view showing the relationship with.
【図2】本発明に係る磁性人工格子膜を示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a magnetic artificial lattice film according to the present invention.
【図3】Smx (Fe0.75Co0.25)100-x 合金中のS
m含有率と飽和磁歪定数λsとの関係を示す特性図。FIG. 3 S in Sm x (Fe 0.75 Co 0.25 ) 100-x alloy
The characteristic view which shows the relationship between m content rate and saturation magnetostriction constant (lambda) s.
【図4】FeCo膜とフェライト膜とを積層した人工格
子膜について、FeCo膜の組成と人工格子膜の飽和磁
束密度Bsとの関係を示す特性図。FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the composition of the FeCo film and the saturation magnetic flux density Bs of the artificial lattice film in the artificial lattice film in which the FeCo film and the ferrite film are laminated.
【図5】MgO(100)面の表面構造を示す模式図。FIG. 5 is a schematic diagram showing a surface structure of a MgO (100) plane.
【図6】bccFe(100)面の表面構造を示す模式
図。FIG. 6 is a schematic diagram showing a surface structure of a bccFe (100) plane.
【図7】図5と図6とを重ね合わせた状態を示す模式
図。FIG. 7 is a schematic diagram showing a state in which FIGS. 5 and 6 are overlapped.
【図8】FeCo膜の結晶面の指数n/mとΔEa/K
1 との関係を示す特性図。FIG. 8 is a crystal plane index n / m and ΔEa / K of the FeCo film.
A characteristic diagram showing the relationship with 1 .
【図9】基板面に平行な結晶面が異なる各種のFeCo
膜を、磁化困難軸方向に高周波励磁したときの励磁周波
数と透磁率との関係を示す特性図。FIG. 9: Various types of FeCo having different crystal planes parallel to the substrate surface
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a relationship between an excitation frequency and a magnetic permeability when the film is subjected to high frequency excitation in the hard axis direction.
【図10】本発明の実施例1における磁性人工格子膜を
示す断面図。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a magnetic artificial lattice film in Example 1 of the present invention.
【図11】本発明の実施例2における磁性人工格子膜を
示す断面図。FIG. 11 is a sectional view showing a magnetic artificial lattice film in Example 2 of the present invention.
【図12】本発明の実施例3における磁性人工格子膜を
示す断面図。FIG. 12 is a sectional view showing a magnetic artificial lattice film in Example 3 of the present invention.
【図13】同実施例3の磁性人工格子膜について、フェ
ライト層の膜厚と10MHzにおける初透磁率μi およ
び飽和磁束密度Bsとの関係を示す特性図。13 is a characteristic diagram showing the relationship between the film thickness of the ferrite layer and the initial magnetic permeability μ i and the saturation magnetic flux density Bs at 10 MHz in the magnetic artificial lattice film of Example 3. FIG.
【図14】同実施例3の磁性人工格子膜を用いて作製さ
れた平面インダクタの断面図。FIG. 14 is a cross-sectional view of a planar inductor manufactured by using the magnetic artificial lattice film of the third embodiment.
【図15】図14の平面インダクタを適用したDC−D
Cコンバータの回路図。15 is a DC-D to which the planar inductor of FIG. 14 is applied.
The circuit diagram of a C converter.
【図16】本発明の実施例4における磁性人工格子膜を
示す断面図。FIG. 16 is a sectional view showing a magnetic artificial lattice film in Example 4 of the present invention.
【図17】参考例においてMgO(110)単結晶基板
上に形成されたFeCo単層膜について、成膜されたま
まの膜の磁化曲線を示す図。FIG. 17 is a diagram showing a magnetization curve of an as-deposited film of a FeCo single-layer film formed on a MgO (110) single crystal substrate in a reference example.
【図18】参考例においてMgO(110)単結晶基板
上に形成されたFeCo単層膜について、熱処理後の膜
の磁化曲線を示す図。FIG. 18 is a diagram showing a magnetization curve of the FeCo single layer film formed on the MgO (110) single crystal substrate in the reference example after the heat treatment.
【図19】参考例においてMgO(110)単結晶基板
上に形成されたFeCo単層膜について、成膜されたま
まの膜の磁気トルク曲線を示す図。FIG. 19 is a diagram showing a magnetic torque curve of an as-deposited film of an FeCo single-layer film formed on a MgO (110) single crystal substrate in a reference example.
【図20】参考例においてMgO(110)単結晶基板
上に形成されたFeCo単層膜について、熱処理後の膜
の磁気トルク曲線を示す図。FIG. 20 is a diagram showing a magnetic torque curve of an FeCo single layer film formed on a MgO (110) single crystal substrate in a reference example after the heat treatment.
【図21】参考例においてMgO(100)単結晶基板
上に形成されたFeCo単層膜について、成膜されたま
まの膜の磁気トルク曲線を示す図。FIG. 21 is a diagram showing a magnetic torque curve of an as-deposited film of a FeCo single-layer film formed on a MgO (100) single crystal substrate in a reference example.
【図22】参考例においてMgO(110)単結晶基板
上に形成されたFeCo単層膜について、磁化困難軸方
向に高周波励磁したときの励磁周波数と透磁率との関係
を示す特性図。FIG. 22 is a characteristic diagram showing a relationship between an excitation frequency and a magnetic permeability when a FeCo single layer film formed on a MgO (110) single crystal substrate in a reference example is subjected to high frequency excitation in the hard axis direction.
【図23】本発明の実施例5における磁性人工格子膜を
示す断面図。FIG. 23 is a sectional view showing a magnetic artificial lattice film in Example 5 of the present invention.
【図24】本発明の実施例5の磁性人工格子膜の磁化曲
線を示す図。FIG. 24 is a diagram showing a magnetization curve of a magnetic artificial lattice film of Example 5 of the present invention.
【図25】本発明の実施例5の磁性人工格子膜を磁化困
難軸方向に高周波励磁したときの励磁周波数と比透磁率
との関係を示す特性図。FIG. 25 is a characteristic diagram showing the relationship between the excitation frequency and the relative permeability when the magnetic artificial lattice film of Example 5 of the present invention was subjected to high frequency excitation in the hard axis direction.
【図26】本発明の実施例6における短冊状に加工され
た磁性人工格子膜を示す平面図。FIG. 26 is a plan view showing a magnetic artificial lattice film processed into a strip shape in Example 6 of the present invention.
【図27】本発明の実施例6における額縁状に加工され
た磁性人工格子膜を示す平面図。FIG. 27 is a plan view showing a magnetic artificial lattice film processed into a frame shape in Example 6 of the present invention.
【図28】本発明の実施例5の2種の磁性人工格子膜を
磁化困難軸方向に高周波励磁したときの励磁周波数と比
透磁率との関係を示す特性図。FIG. 28 is a characteristic diagram showing the relationship between the excitation frequency and the relative permeability when the two types of magnetic artificial lattice films of Example 5 of the present invention were subjected to high-frequency excitation in the hard axis direction.
【図29】(a)および(b)は、比較例1の磁性人工
格子膜について、第1層のFeCo膜の<−1,1,1
>方向および<0,1,−1>方向にそれぞれ磁場を印
加して測定された磁化曲線を示す図。29 (a) and 29 (b) are the magnetic artificial lattice films of Comparative Example 1 with <-1, 1, 1 of the FeCo film of the first layer.
The figure which shows the magnetization curve measured by applying a magnetic field to each of a> direction and a <0,1, -1> direction.
1…基板、2…強磁性薄膜、3…中間層、4…人工格子
膜、11…ガラス基板、12…FeCo膜、13…Sm
FeCo膜、14、15…人工格子膜、21…ガラス基
板、22…Fe60Co40膜、23…Co0.05Ni0.95F
e2 O4 膜、24…人工格子膜、25…絶縁膜、26…
平面スパイラルコイル、31…シリコン基板、32…S
iO2 膜、33…Fe80Co20膜、34…Co0.1 Ni
0.9 Fe2 O4 、35…人工格子膜、41…MgO(1
10)基板、41´…MgO(100)基板、42…F
eCo膜、43…FeCoO膜、44、44´…人工格
子膜。1 ... Substrate, 2 ... Ferromagnetic thin film, 3 ... Intermediate layer, 4 ... Artificial lattice film, 11 ... Glass substrate, 12 ... FeCo film, 13 ... Sm
FeCo film, 14, 15 ... Artificial lattice film, 21 ... Glass substrate, 22 ... Fe 60 Co 40 film, 23 ... Co 0.05 Ni 0.95 F
e 2 O 4 film, 24 ... Artificial lattice film, 25 ... Insulating film, 26 ...
Flat spiral coil, 31 ... Silicon substrate, 32 ... S
iO 2 film, 33 ... Fe 80 Co 20 film, 34 ... Co 0.1 Ni
0.9 Fe 2 O 4 , 35 ... Artificial lattice film, 41 ... MgO (1
10) Substrate, 41 '... MgO (100) substrate, 42 ... F
eCo film, 43 ... FeCoO film, 44, 44 '... Artificial lattice film.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 富田 宏 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 福家 ひろみ 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 澤邊 厚仁 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝総合研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hiroshi Tomita 1 Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Inside the Toshiba Research Institute Co., Ltd. (72) Inventor Hiromi Fukuya Komu-shishi-cho, Kawasaki-shi, Kanagawa No. 1 inside Toshiba Research Institute, Inc. (72) Inventor Atsuhito Sawana No. 1 Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Inside Toshiba Research Institute, Inc.
Claims (3)
系合金薄膜(RはPm、Sm、ErおよびTmからなる
群より選択される少なくとも1種の元素)とを積層した
ことを特徴とする磁性人工格子膜。1. A FeCo-based ferromagnetic thin film and RFeCo
A magnetic artificial lattice film, characterized in that a magnetic alloy thin film (R is at least one element selected from the group consisting of Pm, Sm, Er and Tm) is laminated.
ェライト磁性薄膜とを積層したことを特徴とする磁性人
工格子膜。2. A magnetic artificial lattice film comprising a FeCo-based ferromagnetic thin film and a spinel ferrite magnetic thin film laminated together.
と、Fe、CoおよびMgからなる群より選択される少
なくとも1種の元素を含むNaCl型イオン性化合物薄
膜とをヘテロエピタキシーにより積層したことを特徴と
する磁性人工格子膜。3. An Fe-based or FeCo-based ferromagnetic thin film and a NaCl-type ionic compound thin film containing at least one element selected from the group consisting of Fe, Co and Mg are laminated by heteroepitaxy. Characteristic magnetic artificial lattice film.
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|---|---|---|---|
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