JP3074712B2 - 銀の単結晶薄膜および金属人工格子の製造方法 - Google Patents
銀の単結晶薄膜および金属人工格子の製造方法Info
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- JP3074712B2 JP3074712B2 JP02232086A JP23208690A JP3074712B2 JP 3074712 B2 JP3074712 B2 JP 3074712B2 JP 02232086 A JP02232086 A JP 02232086A JP 23208690 A JP23208690 A JP 23208690A JP 3074712 B2 JP3074712 B2 JP 3074712B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、組成変調構造を有する金属人工格子のバッ
ファー層の製造方法に関するものである。
ファー層の製造方法に関するものである。
（従来の技術） 銀薄膜のエピタキシャル成長はその表面構造や成長条
件への学術的興味、あるいはその低い電気抵抗から注目
され研究されている。例えば、Si（111）基板上にAg（1
11）を電子ビーム蒸着法により作製し、反射高速電子線
回折（RHEED）によりその結晶性を評価した例（ジャパ
ニーズジャーナルオブアプライドフィジックス（J.J.A.
P.）第17巻、第22号2097頁）や、フッ酸洗浄したSi（10
0）基板上にAg（100）を基板温度室温で蒸着法により作
製し、低速電子線回折（LEED）によりその結晶性を評価
した例（ジャパニーズジャーナルオブアプライドフィジ
ックス（J.J.A.P.）第16巻、第３号519頁）、あるいは
劈開したマイカ上に基板温度550KでAg（111）を蒸着法
により作製した例（シンソリッドフィルムズ（Thin Sol
id Films）第81巻、L93頁）などがある。
件への学術的興味、あるいはその低い電気抵抗から注目
され研究されている。例えば、Si（111）基板上にAg（1
11）を電子ビーム蒸着法により作製し、反射高速電子線
回折（RHEED）によりその結晶性を評価した例（ジャパ
ニーズジャーナルオブアプライドフィジックス（J.J.A.
P.）第17巻、第22号2097頁）や、フッ酸洗浄したSi（10
0）基板上にAg（100）を基板温度室温で蒸着法により作
製し、低速電子線回折（LEED）によりその結晶性を評価
した例（ジャパニーズジャーナルオブアプライドフィジ
ックス（J.J.A.P.）第16巻、第３号519頁）、あるいは
劈開したマイカ上に基板温度550KでAg（111）を蒸着法
により作製した例（シンソリッドフィルムズ（Thin Sol
id Films）第81巻、L93頁）などがある。
（発明が解決しようとする課題） 金属人工格子に於てその特殊な性質、例えば垂直磁気
異方性等の効果を高めるためには人工格子の結晶性を高
めることが必要となる場合が多い。しかし、基板上に金
属人工格子を結晶性よく成長させることは必ずしも容易
ではない。その場合には基板と金属人工格子の間に表面
平坦性のよい単結晶のバッファー層を設けるのが有効で
ある。
異方性等の効果を高めるためには人工格子の結晶性を高
めることが必要となる場合が多い。しかし、基板上に金
属人工格子を結晶性よく成長させることは必ずしも容易
ではない。その場合には基板と金属人工格子の間に表面
平坦性のよい単結晶のバッファー層を設けるのが有効で
ある。
本発明の目的は金属人工格子と基板との間に表面平坦
性のよい銀の単結晶薄膜のバッファー層を提供すること
にある。
性のよい銀の単結晶薄膜のバッファー層を提供すること
にある。
（課題を解決するための手段） 本発明は、（１）基板温度が50℃以上250℃以下で酸
化マグネシウム（100）基板上、ないしシリコン（100）
基板上にイオンビームスパッタ法により形成することを
特徴とする銀（100）単結晶薄膜の製造方法、（２）基
板温度が50℃以上250℃以下でシリコン（111）基板上に
イオンビームスパッタ法により形成することを特徴とす
る銀（111）単結晶薄膜の製造方法、および（３）前記
方法により作製した銀（100）ないし銀（111）単結晶銀
膜の上に２種類の金属を交互に形成することを特徴とす
る金属人工格子の製造方法である。
化マグネシウム（100）基板上、ないしシリコン（100）
基板上にイオンビームスパッタ法により形成することを
特徴とする銀（100）単結晶薄膜の製造方法、（２）基
板温度が50℃以上250℃以下でシリコン（111）基板上に
イオンビームスパッタ法により形成することを特徴とす
る銀（111）単結晶薄膜の製造方法、および（３）前記
方法により作製した銀（100）ないし銀（111）単結晶銀
膜の上に２種類の金属を交互に形成することを特徴とす
る金属人工格子の製造方法である。
（実施例） 以下本発明について実施例により説明する。第１図お
よび第２図は、本発明の銀単結晶薄膜の模式図である。
Si（100）、あるいはMgO基板１上にAg（100）単結晶膜
２が、Si（111）基板１上にAg（111）が積層されてい
る。本発明に当たっては第３図に示したイオンビームス
パッタ装置を用いた。真空チャンバー10はカウフマン型
イオン源11を装備し、Agターゲット５をスパッタする。
スパッタされた粒子５′は天板６で発散視野が制限さ
れ、更に真空チャンバー外部から駆動されるシャッター
７及び水晶振動子膜原計８により膜厚をモニターしなか
らシャッターの開閉により、Ag薄膜が形成される。９は
ヒーター、12は真空ポンプ、13はゲートバルブ、14は基
板ホルダーである。この時、チャンバー内の真空度は１
×10-4torr、基板面内の膜厚分布を避けるために基板に
60rppmの回転を与えている。イオン源４の出力を600V、
20mAとした時にAg成膜速度は0.2A/secであった。
よび第２図は、本発明の銀単結晶薄膜の模式図である。
Si（100）、あるいはMgO基板１上にAg（100）単結晶膜
２が、Si（111）基板１上にAg（111）が積層されてい
る。本発明に当たっては第３図に示したイオンビームス
パッタ装置を用いた。真空チャンバー10はカウフマン型
イオン源11を装備し、Agターゲット５をスパッタする。
スパッタされた粒子５′は天板６で発散視野が制限さ
れ、更に真空チャンバー外部から駆動されるシャッター
７及び水晶振動子膜原計８により膜厚をモニターしなか
らシャッターの開閉により、Ag薄膜が形成される。９は
ヒーター、12は真空ポンプ、13はゲートバルブ、14は基
板ホルダーである。この時、チャンバー内の真空度は１
×10-4torr、基板面内の膜厚分布を避けるために基板に
60rppmの回転を与えている。イオン源４の出力を600V、
20mAとした時にAg成膜速度は0.2A/secであった。
以上の条件で、まず基板としてMgO（100）を用い、基
板温度を−50℃から600℃の条件で1500Aの厚さの銀薄膜
を作製し、Ｘ線回折および反射高速電子線回折（RHEE
D）により、それぞれの膜の結晶性を調べた。基板温度1
50℃のときのＸ線回折の結果を第４図、電子顕微鏡写真
を第６図（ａ）、（ｂ）に示す。第６図のRHEEDの２つ
のパターンは互いに45度離れており、４回対称のパター
ンで、第６図（ａ）は〈110〉、第６図（ｂ）は〈100〉
から見たものである。鋭いAg（200）ピークが観測され
たＸ線回折の結果とあわせて考えると、銀の（100）単
結晶薄膜ができているのがわかる。〈110〉からみたス
トリーク間の幅から銀の（110）の格子面間隔は2.88A、
〈100〉からみたストリーク間の幅から銀の（100）の格
子面間隔は4.08Aである。この膜は、第６図のパターン
がストリークから成り、しかも表面は鏡面であることか
ら平坦性の良いこともわかった。平坦性の良い鏡面の銀
の（100）単結晶薄膜は基板温度50℃〜250℃の間でのみ
得られた。一方、基板温度が50℃より低いときには銀薄
膜は多結晶であった。また、250℃より高い温度で作製
した試料は（100）単結晶薄膜だが、試料表面が白濁し
表面の平坦性が悪かった。また、同様の結果がフッ酸洗
浄をおこなったSi（100）基板を用いた場合にも得られ
た。なおフッ酸洗浄をおこなわずにSi（100）基板上に
銀薄膜を作製すると表面の一部が白濁し平坦性が悪くな
る場合があった。
板温度を−50℃から600℃の条件で1500Aの厚さの銀薄膜
を作製し、Ｘ線回折および反射高速電子線回折（RHEE
D）により、それぞれの膜の結晶性を調べた。基板温度1
50℃のときのＸ線回折の結果を第４図、電子顕微鏡写真
を第６図（ａ）、（ｂ）に示す。第６図のRHEEDの２つ
のパターンは互いに45度離れており、４回対称のパター
ンで、第６図（ａ）は〈110〉、第６図（ｂ）は〈100〉
から見たものである。鋭いAg（200）ピークが観測され
たＸ線回折の結果とあわせて考えると、銀の（100）単
結晶薄膜ができているのがわかる。〈110〉からみたス
トリーク間の幅から銀の（110）の格子面間隔は2.88A、
〈100〉からみたストリーク間の幅から銀の（100）の格
子面間隔は4.08Aである。この膜は、第６図のパターン
がストリークから成り、しかも表面は鏡面であることか
ら平坦性の良いこともわかった。平坦性の良い鏡面の銀
の（100）単結晶薄膜は基板温度50℃〜250℃の間でのみ
得られた。一方、基板温度が50℃より低いときには銀薄
膜は多結晶であった。また、250℃より高い温度で作製
した試料は（100）単結晶薄膜だが、試料表面が白濁し
表面の平坦性が悪かった。また、同様の結果がフッ酸洗
浄をおこなったSi（100）基板を用いた場合にも得られ
た。なおフッ酸洗浄をおこなわずにSi（100）基板上に
銀薄膜を作製すると表面の一部が白濁し平坦性が悪くな
る場合があった。
次に、基板としてフッ酸洗浄を行ったSi（111）を用
い、基板温度を−50℃から600℃の条件で1500Aの厚さの
銀薄膜を作製し、Ｘ線回折およびRHEEDにより、それぞ
れの膜の結晶性を調べた。基板温度150℃のときの結果
を第５図に、電子顕微鏡写真を第７図（ａ）、（ｂ）に
示す。第７図の２つのパターンは互いに30度離れてお
り、６回対称のパターンで、第７図（ａ）は〈110〉、
第７図（ｂ）は〈221〉から見たものである。鋭いAg（1
11）ピークが観測されたＸ線回折の結果とあわせて考え
ると、銀の（111）単結晶ができているのがわかる。〈1
10〉および〈221〉からみたストリーク間の幅から銀の
（110）の格子面間隔は2.88Aである。この膜は、第７図
のパターンがストリークから成り、しかも表面が鏡面で
あることから平坦性もよいことがわかった。平坦性の良
い鏡面の銀の（111）単結晶薄膜は基板温度50℃〜250℃
の間でのみ得られた。一方、基板温度が50℃より低いと
きには銀薄膜は多結晶であった。また、250℃より高温
で作製した試料は（111）単結晶薄膜だが、試料表面が
白濁し表面の平坦性が悪かった。なおフッ酸洗浄をおこ
なわずにSi（111）基板上に銀薄膜を作製すると表面の
一部が白濁し平坦性が悪くなる場合があった。
い、基板温度を−50℃から600℃の条件で1500Aの厚さの
銀薄膜を作製し、Ｘ線回折およびRHEEDにより、それぞ
れの膜の結晶性を調べた。基板温度150℃のときの結果
を第５図に、電子顕微鏡写真を第７図（ａ）、（ｂ）に
示す。第７図の２つのパターンは互いに30度離れてお
り、６回対称のパターンで、第７図（ａ）は〈110〉、
第７図（ｂ）は〈221〉から見たものである。鋭いAg（1
11）ピークが観測されたＸ線回折の結果とあわせて考え
ると、銀の（111）単結晶ができているのがわかる。〈1
10〉および〈221〉からみたストリーク間の幅から銀の
（110）の格子面間隔は2.88Aである。この膜は、第７図
のパターンがストリークから成り、しかも表面が鏡面で
あることから平坦性もよいことがわかった。平坦性の良
い鏡面の銀の（111）単結晶薄膜は基板温度50℃〜250℃
の間でのみ得られた。一方、基板温度が50℃より低いと
きには銀薄膜は多結晶であった。また、250℃より高温
で作製した試料は（111）単結晶薄膜だが、試料表面が
白濁し表面の平坦性が悪かった。なおフッ酸洗浄をおこ
なわずにSi（111）基板上に銀薄膜を作製すると表面の
一部が白濁し平坦性が悪くなる場合があった。
つぎにこのようにして作製した平坦性のよい銀単結晶
薄膜、Ag（100）あるいはAg（111）上にCo/PdおよびCo/
Au人工格子を作製しVSMおよびトルク磁力計で垂直磁気
異方性エネルギーを求め、MgO（100）、Si（100）およ
びSi（111）基板上に直接Co/Pd人工格子を作製した場合
と比較を行った。作製したCo/PdおよびCo/Au人工格子は
すべて二元イオンビームスパッタ法で作製したものでCo
層が3A、Pd層ないしAu層が60A、繰り返し周期が40回で
ある。その結果を第１表および第２表に示す。
薄膜、Ag（100）あるいはAg（111）上にCo/PdおよびCo/
Au人工格子を作製しVSMおよびトルク磁力計で垂直磁気
異方性エネルギーを求め、MgO（100）、Si（100）およ
びSi（111）基板上に直接Co/Pd人工格子を作製した場合
と比較を行った。作製したCo/PdおよびCo/Au人工格子は
すべて二元イオンビームスパッタ法で作製したものでCo
層が3A、Pd層ないしAu層が60A、繰り返し周期が40回で
ある。その結果を第１表および第２表に示す。
表の通り、銀の単結晶薄膜をバッファー層として用い
ることにより、Co/PdおよびCo/Au両者とも垂直磁気異方
性エネルギーが高く、特性のよい垂直磁化膜を得ること
ができた。また、Co/PdではAg（111）のほうが、Co/Au
ではAg（100）のほうが効果が高い。
ることにより、Co/PdおよびCo/Au両者とも垂直磁気異方
性エネルギーが高く、特性のよい垂直磁化膜を得ること
ができた。また、Co/PdではAg（111）のほうが、Co/Au
ではAg（100）のほうが効果が高い。
（発明の効果） 以上実施例にて説明したように本発明によれば、表面
平坦性のよい（100）、および（111）の銀単結晶薄膜が
得られ、これをバッファー層として用いることにより、
従来のものより特性のよい金属人工格子を作製すること
が出来るものである。
平坦性のよい（100）、および（111）の銀単結晶薄膜が
得られ、これをバッファー層として用いることにより、
従来のものより特性のよい金属人工格子を作製すること
が出来るものである。
第１図および第２図は本発明の単結晶銀薄膜の構造を示
す模式図。第３図は本発明を実施するために用いたイオ
ンビームスパッタ装置の模式図。 第４図はMgO（100）基板上に作製したAg薄膜のＸ線回折
図、第６図（ａ）、（ｂ）はその電子顕微鏡写真、第５
図はSi（111）基板上に作製したAg薄膜のＸ線回折図、
第７図（ａ）、（ｂ）はその電子顕微鏡写真。 図において、１はSi又はMgO基板、２はAg単結晶膜、５
はターゲット、７はシャッター、10は真空チャンバー、
11はイオン源である。
す模式図。第３図は本発明を実施するために用いたイオ
ンビームスパッタ装置の模式図。 第４図はMgO（100）基板上に作製したAg薄膜のＸ線回折
図、第６図（ａ）、（ｂ）はその電子顕微鏡写真、第５
図はSi（111）基板上に作製したAg薄膜のＸ線回折図、
第７図（ａ）、（ｂ）はその電子顕微鏡写真。 図において、１はSi又はMgO基板、２はAg単結晶膜、５
はターゲット、７はシャッター、10は真空チャンバー、
11はイオン源である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ３０Ｂ 29/68 Ｃ３０Ｂ 29/68 (56)参考文献 特開 昭54−94479（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−237423（ＪＰ，Ａ) 特公 昭42−243（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭49−45464（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 14/00 - 15/58 C30B 23/02 C30B 29/68 ＣＡ（ＳＴＮ) ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (3)
- 【請求項１】基板温度が50℃以上250℃以下で酸化マグ
ネシウム（100）基板上、ないしシリコン（100）基板上
にイオンビームスパッタ法により形成することを特徴と
する銀（100）単結晶薄膜の製造方法。 - 【請求項２】基板温度が50℃以上250℃以下でシリコン
（111）基板上にイオンビームスパッタ法により形成す
ることを特徴とする銀（111）単結晶薄膜の製造方法。 - 【請求項３】請求項１あるいは請求項２の方法により銀
（100）あるいは銀（111）単結晶膜を形成し、この銀膜
の上に２種類の金属を交互に形成することを特徴とする
金属人工格子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02232086A JP3074712B2 (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | 銀の単結晶薄膜および金属人工格子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02232086A JP3074712B2 (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | 銀の単結晶薄膜および金属人工格子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04116163A JPH04116163A (ja) | 1992-04-16 |
| JP3074712B2 true JP3074712B2 (ja) | 2000-08-07 |
Family
ID=16933782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02232086A Expired - Lifetime JP3074712B2 (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | 銀の単結晶薄膜および金属人工格子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3074712B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1301651A2 (en) * | 2000-07-10 | 2003-04-16 | Opnetics Corporation | Thin film processing system |
| NO347559B1 (en) * | 2022-06-21 | 2024-01-15 | Univ Of South Eastern Norway | Process for producing single crystal silver films |
-
1990
- 1990-08-31 JP JP02232086A patent/JP3074712B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04116163A (ja) | 1992-04-16 |
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