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직류 마그네트론 스퍼터링으로 형성한 Co-Pt 합금박막의 수직자화기구에 대한 연구
A Study on the Perpendicular Magnetic Anisotropy of Co-Pt Alloy Thin Films Deposited by DC Magnetron Sputtening

박성언    (서울대학교 금속공학과   ); 김기범    (서울대학교 금속공학과  );
  • 초록

    $Co_{1-x}Pt_{x}(X\;=\;0.53,\;0.75)$ 합금박막을 직류 마그네트론 스퍼터링 방법으로 증착하여 Ar 압력 및 증착온도 등의 증착조건에 따른 자기적 성질과 미세구조를 관찰하였다. 스퍼터링법으로 증착한 Co-Pt 합금박막은 모두 강한(111) 우선방위를 나타내었으며, 증착온도가 증가하거나 Ar 압력이 감소할수록 (111) 우선 방위는 커지는 것으로 나타났다. As-deposited 시편의 경우 수평자화를 나타내었고 (111) 우선방위와의 연관성은 나타나지 않았다. 증착한 합금박막을 열처리하여 미세구조 및 자기적 성질을 관찰한 결과 X = 0.53 조성의 시편은 열처리온도가 증가함에 따라 보자력과 각형비가 크게 증가함을 관찰하였고 X = 0.75 조성의 시편에서는 별다른 변화를 관찰하 지 못하였다. 미세구조를 XRD와 TEM을 이용하여 관찰한 결과 X = 0.53 조성의 시편에서는 CoPt 규칙상, X = 0.75 조성의 시편은 $CoPt_{3}$ 규칙상이 형성됨을 알 수 있었고 방향으로 Co 원자층과 Pt 원자층이 교대적층 되어 있는 CoPt 규칙상이 형성되었을 때 자기적 성질이 크게 변화하였다.


    We have produced $Co_{1-x}Pt_{x}(X\;=\;0.53\;and\;0.75)$ alloy films by DC magnetron sputtering at various substrate temperatures and sputtering pressures. Sputter-deposited Co-Pt alloy films showed a strong (111) texture, and the degree of (111) texture of the as-deposited film was found to depend on the substrate temperature and Ar pressure. However, we observed that the degree of (111) texture did not affect the magnetic properties. In addition, we have investigated the effect of heat-treatment on magnetic properties of these films. While the magnetic properties of the $Co_{0.25}Pt_{0.75}$ alloy films showed no noticeable changes, the coercivities and the squarenesses of the $Co_{0.47}Pt_{0.53}$ alloy films were drastically increased by annealing. Structural analysis using transmission electron microscopy(TEM) and x-ray diffractornetry(XRD) revealed that $CoPt(L1_{0})$ and $CoPt_3(L1_{2})$ ordered phases, respectively, were formed, each with a strong (111) texture. By comparing the magnetic properties between $CoPt(L1_{0})$ and $CoPt_3(L1_{2})$ ordered phases in relation to the atomic arrangements in a unit cell, we conclude that the magnetic anisotropy in the Co-Pt alloy system depends mainly on the atomic arrangements of Co and Pt.


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    1. 1997 "Cl$_2$ 플라즈마를 인가한 CuCl$_{x}$성장 및 PEt$_3$를 이용한 CuCl$_{x}$의 식각에 대한 연구" 한국표면공학회지 = Journal of the Korean institute of surface engineering 30 (2): 111~120    
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