Abstract
Cerium substituted YIG thin films were grown by rf magnetron sputter techniques. We investigated the effects of post-deposition heat-treatment as well as various deposition parameters such as substrate materials, substrate temperature. sputter power, and sputter gas types on the crystallinity, chemical composition, microstructure and magnetic characteristics of the films. Post-deposition heat treatment over 750 $\^{C}$ was applied to crystallize as-prepared amorphous films, and a strong tendency of particular crystallographic planes tying parallel to substrate surface was observed for the post-deposition heat-treated films on GGG substrate. The chemical composition of the films exhibited a wide range of chemical stoichiometry depending on the oxygen fraction of sputter gas, and in particular the composition of the film deposited in sputter gas with an oxygen fraction of R = 10% was Ce$\_$0.23/Y$\_$1.30/Fe$\_$3.50/O$\_$12/. With raising the temperature of post-deposition heat-treatment from 900 $\^{C}$ to 1100 $\^{C}$, the surface roughness of the film on GGG substrates increased from about 3 nm to 40 nm, but their coercive force and ferromagnetic resonance line width decreased from 0.477 kA/m to 0.369 kA/m and from 12.5 kA/m to 8.36 kA/m, respectively.
고주파 마그네트론 스퍼터를 이용하여 cerium 치환 YIG(Ce:YIG, cerium substitued yttrium iron garnet) 박막을 제조시 기판유형, 기판온도, 스퍼터전력, 스퍼터가스 등의 증착변수와 증착후 열처리 조건이 박막의 결정성, 화학조성, 미세구조 그리고 자기적 특성에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. 750 $^{\circ}C$ 이상의 온도에서 수행한 증착후 열처리에 의하여 비정질 박막이 결정화 되었으며, 특히 GGG(gadolinium gallium garnet) 기판 위에 제조된 박막은 강한 우선배향성을 나타냈다. 박막의 조성은 스퍼터가스 내의 산소분율에 민감하게 변하였으며, 산소 분율이 10%인 스퍼터 가스(Ar+ $O_2$)를 사용하여 제조된 박막은 C $e_{0.23}$ $Y_{1.30}$F $e_{3.50}$ $O_{12}$의 조성을 나타내었다. 증착후 열처리 온도가 900 $^{\circ}C$로부터 1100 $^{\circ}C$로 증가함에 따라, GGG 기판 위 박막의 표면 거칠기는 약 3 nm로부터 40 nm까지 증가하였으며, 보자력과 강자성 공명 선폭은 각각 0.48 kA/m로부터 0.37 kA/m로 각각 감소하였다.다.하였다.다.
