Degradation of Soft Magnetic Properties of Fe-Hf-N Films After Annealing

Fe-Hf-N 박막의 열처리 후 연차기특성 열화

The purpose of this study is to investigate the degradation of soft magnetic properties of Fe-Hf-N thin films after annealing in vacuum. They were annealed at 450℃∼650℃. The microstructure and crystal phase of the selected area of the thin films were analyzed by TEM and SAD. After annealing at 450℃-600℃, the coercivity of the films increased by 0.2 Oe and the effective permeability decreased by 1500 as compared with them before annealing due to the growth of α-Fe crystallites. The saturation magnetic flux density of the films increased by 0.5 KG after annealing under 600℃. However, the soft magnetic properties of the film annealed at 650℃ degraded abruptly, which was attributed to the destruction of nano-crystalline microstructure of the film due to the rapid growth of α-Fe crystallites with the segregation of N sited in the α-Fe lattice into HfN.

고포화자속밀도 특성을 갖는 Fe-Hf-N 박막의 진공분위기 열처리 시 발생하는 연자기 특성 열화현상을 조사하였다. 열처리 온도는 450℃∼650℃이며, TEM 분석 및 전자회절빔 분석을 통하여 박막의 미세구조와 국부적 미세결정상을분석하였다 450℃에서 600℃까지 열처리한 박막의 연자기 특성은 미세화 되어있는 α-Fe 결정립이 성장함에 따라, 열처리 전에 비해 보자력 이 0.2 Oe 정도 증가하고 유효투자율이 1500 정도 감소하는 것으로 나타났다. 포화자속밀도는 600℃ 이하까지는 0.5 KG 정도 미량 증가하나 650℃에서는 모든 연자기 특성 이 급격하게 떨어졌다. 이러한 열화현상은 650℃ 열처리시 α-Fe격자 내에 존재하던 N이 HfN로 석출됨에 따라, α-Fe 결정립이 급격히 성장하여 박막의 미세구조가 초미세 결정구조를 벗어났기 때문인 것으로 나타났다.