Role of Buffer Layer in Ba-Ferrite/α-Al2O3/SiO2 Magnetic Thin Films

We have studied the role of ${\alpha}-Al_{2}O_{3}$ buffer layer as a diffusion barrier in the Ba-ferrite/$SiO_{2}$ magnetic thin films for high-density recording media. In the interface of amorphous Ba-ferrite $(1900-{\AA}-thick)/SiO_{2}$ thin film during annealing, the interfacial diffusion started to occur at ${\sim}700^{\circ}C$. As the annealing temperature increased up to $800^{\circ}C$, the interfacial diffusion abruptly proceeded resulting in the high interface roughness and the deterioration of the magnetic properties. In order to control the interfacial diffusion at the high temperature, we introduced ${\alpha}-Al_{2}O_{3}$ buffer layer ($110-{\AA}-thick$) in the interface of Ba-ferrite/$SiO_{2}$ thin film. During the annealing of Ba-ferrite/${\alpha}-Al_{2}O_{3}/SiO_{2}$ thin film even at ${\sim}800^{\circ}C$, the interface was very smooth. The magnetic properties, such as saturation magnetization and intrinsic coercivity, were also enhanced, due to the inhibition of interfacial diffusion by the ${\alpha}-Al_{2}O_{3}$ buffer layer. Our study suggests that the ${\alpha}-Al_{2}O_{3}$ buffer layer act as a useful interfacial diffusion barrier in the Ba-ferrite/$SiO_{2}$ magnetic thin films.

Ba-페라이트/α-Al2O3/SiO2 자성박막에서 버퍼층의 역할

고밀도 자기기록용 Ba-페라이트/$SiO_{2}$ 자성박막에서 계면확산 장벽으로써 ${\alpha}-Al_{2}O_{3}$ 버퍼층의 역할을 연구하였다. 열처리동안 $1900{\AA}$의 두께를 가진 비정질 Ba-페라이트/$SiO_{2}$ 박막에서 계면확산은 약 $700^{\circ}C$에서 일어나기 시작하였다. 열처리온도를 $800^{\circ}C$까지 증가시켰을 때, 계면확산은 자기특성을 저하시킬 정도로 급격히 진행되었다. 고온에서의 계면확산을 억제하기 위하여, $110{\AA}$ 두께의 ${\alpha}-Al_{2}O_{3}$ 버퍼층을 Ba-페라이트/$SiO_{2}$ 박막의 계면에 증착하여 사용하였다. Ba-페라이트/${\alpha}-Al_{2}O_{3}/SiO_{2}$ 박막에서는 $800^{\circ}C$의 고온까지 열처리하여도 계면확산이 심각하게 일어나지는 않았다. ${\alpha}-Al_{2}O_{3}$ 버퍼층에 의하여 계면확산이 억제되기 때문에 Ba-페라이트 자성박막의 포화자속밀도와 보자력이 향상되었다. 따라서 Ba-페라이트/$SiO_{2}$ 박막의 계면에서 ${\alpha}-Al_{2}O_{3}$ 버퍼층은 $SiO_{2}$ 기판 성분의 계면확산 장벽으로 사용될 수 있다.