JPH04116163A - 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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- JPH04116163A JPH04116163A JP23208690A JP23208690A JPH04116163A JP H04116163 A JPH04116163 A JP H04116163A JP 23208690 A JP23208690 A JP 23208690A JP 23208690 A JP23208690 A JP 23208690A JP H04116163 A JPH04116163 A JP H04116163A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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。
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、５ｉ（１１１）基板上にＡ
ｇ（１１１）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２
０９７頁）や、フッ酸洗浄した５ｉ（１００）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５１
９頁）、あるいは襞間したマイカ上に基板温度５５０に
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 ５ｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ）
第８１巻、Ｌ９３頁）などがある。
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、５ｉ（１１１）基板上にＡ
ｇ（１１１）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２
０９７頁）や、フッ酸洗浄した５ｉ（１００）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５１
９頁）、あるいは襞間したマイカ上に基板温度５５０に
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 ５ｏｌｉｄ 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。
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。
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。
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’Ｃ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。
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。
（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、本発明の鎖車結晶薄膜の模式図である。５
ｉ（１００）、あるいはＭｇＯ基板１上にＡｇ（１００
）単結晶膜２が、５ｉ（１１１）基板１上にＡｇ（１１
１）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及び水晶振動子膜厚計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、Ａ
ｇ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ｌＸｌ０ ’ｔｏｒｒ、
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、２
０ｍＡとした時にＡｇの成膜速度は０．２Ａ／ｓｅｅで
あった。
び第２図は、本発明の鎖車結晶薄膜の模式図である。５
ｉ（１００）、あるいはＭｇＯ基板１上にＡｇ（１００
）単結晶膜２が、５ｉ（１１１）基板１上にＡｇ（１１
１）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及び水晶振動子膜厚計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、Ａ
ｇ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ｌＸｌ０ ’ｔｏｒｒ、
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、２
０ｍＡとした時にＡｇの成膜速度は０．２Ａ／ｓｅｅで
あった。
以上の条件で、まず基板としてＭｇ０（１００）を用い
、基板温度を一５０℃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（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。
、基板温度を一５０℃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（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（１
１０）、第６図（ｂ）は（１００）から見たものである
。
れており、４回対称のパターンで、第６図（ａ）は（１
１０）、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、（１
００）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℃〜２５
０℃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５ｉ（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５ｉ（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。
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、（１
００）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℃〜２５
０℃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５ｉ（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５ｉ（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５ｉ（１１１）を
用い、基板温度を一５０℃から６００℃の条件で１５０
０Ａの厚さの銀薄膜を作製し、Ｘ線回折および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（１１１）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。（１１０）および（２２
１）からみたストリーク間の輻から銀の（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’Ｃ〜２５
０’Ｃ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’Ｃ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。
用い、基板温度を一５０℃から６００℃の条件で１５０
０Ａの厚さの銀薄膜を作製し、Ｘ線回折および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（１１１）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。（１１０）および（２２
１）からみたストリーク間の輻から銀の（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’Ｃ〜２５
０’Ｃ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’Ｃ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５ｉ（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。
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星結晶薄
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、Ｍｇ０
（１００）、５ｉ（１００）および５ｉ（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Ｃ
ｏ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。
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、Ｍｇ０
（１００）、５ｉ（１００）および５ｉ（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Ｃ
ｏ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。
第１表
第２表
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。
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）の銀星結晶薄
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。
坦性のよい（１００）、および（１１１）の銀星結晶薄
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Ｍｇ０（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５ｉ（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、１ｏ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Ｍｇ０（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５ｉ（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、１ｏは真空チャ
ンバー、１１はイオン源である。
Claims (3)
- （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。 - （３） 請求項１あるいは請求項２の方法により銀（１
００）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 true JPH04116163A (ja) | 1992-04-16 |
| JP3074712B2 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) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004533538A (ja) * | 2000-07-10 | 2004-11-04 | オプネティクス コーポレイション | ２重スキャン薄膜処理システム |
| WO2023249493A1 (en) * | 2022-06-21 | 2023-12-28 | University Of South-Eastern Norway | Process for producing single crystal-like silver films |
-
1990
- 1990-08-31 JP JP02232086A patent/JP3074712B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004533538A (ja) * | 2000-07-10 | 2004-11-04 | オプネティクス コーポレイション | ２重スキャン薄膜処理システム |
| WO2023249493A1 (en) * | 2022-06-21 | 2023-12-28 | University Of South-Eastern Norway | Process for producing single crystal-like silver films |
| NO347559B1 (en) * | 2022-06-21 | 2024-01-15 | Univ Of South Eastern Norway | Process for producing single crystal silver films |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3074712B2 (ja) | 2000-08-07 |
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