Abstract
Effects of Co addition and heat treatment on the magnetic properties of Fe-Si-B thin films were investigated. The compositions of metalloids, i.e, B and Si, in the alloys were kept 10 at.% each. Heat treatments were carried out in the temperature range from 100 to $300^{\circ}C$ for up to 60 min. Amorphous thin films of FeCoSiB were deposited on the water-cooled substrates by dc magnetron sputtering. The composition of thin films was controlled by placing proper number of pellets of alloying elements and analyzed by ICP, resulting in $Fe_{80-X}Co_ XB_{10}Si_{10}$ (X=8~18 at.%). Saturation magnetization of the alloys increased as Co concentration increased up to 10 at.% and then decreased with further increase of Co concentration. However, coercive force of the films decreased with the increase of Co concentration. Furthermore, the coercive force was also reduced by the annealing due to the residual stress relief.
Metalloid의 양이 거의 일정(B, Si 각각 l0 at.% 정도)하게 유지되는 상황에서 FeCoSiB 박막내의 Co함량 증가가 여러 가지 자기적 특성에 미치는 효과, 그리고 열처리 온도와 시간에 따른 막의 자성특성 변화를 관찰해 보았다. dc magnetron sputter를 이용하여 비정질 합금 자성박막을 증착하였으며, 비정질의 막을 형성하기 위하여 기판은 수냉하였다. 막의 조성은 순철 target위에 올려놓는 pellet의 수를 조절하여, 대략 $Fe_{80-X}Co_XBi_{10}Si_{10}$ (X=8~18 at.%)로 하였으며, 증착된 막의 조성은 ICP 분석법을 이용하여 조사하였다. Sputtering에 의해 증착된 박막의 결정화 유무는 XRD로 분석하였으며, 보자력과 포화 자화값 등의 자기적 성질은 VSM을 이용하여 측정하였다. 실험결과에 따르면 막내 Co 함량이 증가함에 따라 보자력은 감소하는 경향을 나타내었으며, 포화자화 값은 Co 함량이 대략 10 at.%에 도달할 때까지는 증가하다가 그 이상에서는 감소하는 현상을 나타내었다. 그리고 증착 과정중에 막에 생기는 잔류응력의 제거효과를 관찰하기 위해 열처리 온도(100, 200, $300^{\circ}C$)와 시간(0~60분)을 변화시키며 실험한 결과, 예상되었던 바대로 잔류응력의 감소로 인해 Co 첨가시와 마찬가지로 보자력이 감소하는 결과를 나타내었다.
