비정질 CoZrNb 박막의 불균일 구조와 고주파 자기특성에 관한 연구

Study on Heterogeneous Structures and High-Frequency Magnetic Properties Amorphous CoZrNb Thin Films

스퍼터링에 의해 형성된 비정질 Co/sub 87/Zr/sub 4/Nb/sub 9/ 박막을 TEM과 EDS로 분석하여 박막의 구조적 그리고 저성적 불균일성을 관찰하였다. 특히 기판 bias를 가한 상태에서 제조된 박막을 회전 자장 열처리했을 때는 Co-rich 지역과 (Zrnb) oxied-rich 지역의 조대한 조직으로 분리되었으며, 이러한 박 막의 자기적 특성은 'ultra-soft'한 성질을 나타내었다. Ulta-soft함 박막은 H/sub c/=0.18 Oe, H/sub k/ = 0.55 Oe, M/sub r//M/sub s/=0.75의 자기적 특성과 overdamping된 고주파특성, 그리고 외부자계에 대한 자화율 변화곡선이 가역적이고 연속적이라는 특이한 현상을 보인다. 조성적으로 불균일한 박막의 ultra-soft 한 특성은 Co-rich 입자들이 exchange coupling energy와 magnetostatic coupling energy를 최소화 하기 위해 만드는 vortex형의 자화분포로써 설명되었다. 즉 vortex 는 여러개의 co-rich 입자들로 형성 되어있는 것으로 추정되며, 수평, 수직방향으로의 반자장 계수(demagnetizing factor)가 각각 flux closure 와 flux reversal에 의해 무시되기 때문에 vortex로 부터 CoZrNb 박막의 ultra-soft 특성을 설명할 수 있었다.

Structural and compositional heterogeneities of sputter deposited, amorphous $Co_{87}Zr_{4}NB_{9}$ thin films were investigated using TEM and EDS with windowless detector. The films deposited with substrate bias and annealed in rotating magnetc field showed two amorphous phases of Co-rich region and (ZrNb)oxide-rich region, and revealed 'ultra-soft' magnetic properties. Revesible bias-responses and overdamped frequency responses, along with small Hc, Hk and Mr/Ms ratio, give the possibility of ultra-soft magnetic behavior fo CoZrNb thin films. We proposed the vortex type magnetization distribution in remanent state which was correlated with the thin film heterogeneity. Then, the ultra-soft characteristics of the compositionally heterogeneous films were explained by the spin vortices that minimized the total magnetostatic and exchange coupling energies.