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Fe-Hf-N 연자성 박막의 자기적 특성에 미치는 박막 두께의 영향 (The Effect of Thicknesses on Magnetic Properties of Fe-Hf-N Soft Magnetic Thin Films)

  • 최종운;강계명
    • 한국표면공학회지
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    • 제44권6호
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    • pp.255-259
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    • 2011
  • The thickness dependence of magnetic properties was experimentally investigated in nanocrystalline Fe-Hf-N thin films fabricated by a RF magnetron sputtering method. In order to investigate the thickness effect on their magnetic properties, the films are prepared with different thickness ranges from 90 nm to 330 nm. It was revealed that the coercivity of the thin film increased with film thickness. On the contrary, the saturation magnetization decreased with film thickness. On the basis of the SEM and TEM, an amorphous phase forms during initial growth stage and it changes to crystalline structure after heat treatment at $550^{\circ}C$. Nanocrystalline Fe-Hf-N particles are also generated.

Nano-granular Co-Fe-Al-Q Soft Ferromagnetic Thin Films for RF Electromagnetic-noise Filters

  • Sohn, Jae-Cheon;Byun, Dong-Jin
    • Transactions on Electrical and Electronic Materials
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    • 제7권1호
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    • pp.42-50
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    • 2006
  • Co-Fe-Al-O nano-granular thin films with high electrical resistivity, fabricated by radio frequency magnetron sputtering under an $Ar+O_2$ atmosphere, are found to show good soft magnetic properties in the GHz frequency range. The real part value of the relative permeability is 260 at low frequencies and this value is maintained up to the GHz frequency range. A non-integrated type noise filter on a coplanar waveguide transmission line is demonstrated by using the Co-Fe-Al-O nano-granular thin film with the dimensions of $4\;mm(l){\times}4\;mm(w){\times}0.1\;{\mu}m(t)$. The insertion loss is very low being less than 0.3 dB and this low value is maintained up to 2 GHz. At a ferromagnetic resonance frequency of 3.3 GHz, the degree of noise suppression is measured to be 3 dB. This level of noise attenuation is small for real applications, but there is much room for further improvement by increasing the magnetic volume and integrating the magnetic thin film into the CPW transmission line.

고주파용 CoFeAlO계 박막의 자기적 특성 (Soft Magnetic Properties of CoFeAlO Thin Films for Ultrahigh Frequency Applications)

  • 김현빈;윤대식;;김종오
    • 한국자기학회지
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    • 제15권1호
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    • pp.17-20
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    • 2005
  • RF magnetron sputtering 법으로 Co-Fe-Al-O계 박막을 상온에서 제작하여 산소분압에 따른 포화자화, 보자력, 이방성자계, 고주파에서의 투자율(1 GHz)을 조사하였다. 최적조건인 4%의 산소분압에서 제조한 $Co_{69.9}Fe_{20.5}A_{14.4O_{5.2}$ 박막은 포화자속밀도 18.1kG, 보자력 0.82 Oe, 이방성자계 24 Oe, 실효 투자율(1 GHz) 1,024의 우수한 연자성을 나타내었다. Co-Fe-Al-OrP 박막의 전기비저항은 산소분압이 560.7 ${\mu}{\omega}cm$ 이었다. 따라서 약 560.7${\mu}{\omega}cm$의 높은 전기바저항과 24 Oe의 높은 이방성 자계 때문에 $Co_{69.9}Fe_{20.5}A_{14.4O_{5.2}$ 박막이 고주파에서 우수한 연자기적 성질을 가지는 것으로 판단된다.

Efficient Approach to Measure Crystallization Temperature in Amorphous Thin Film by Infrared Reflectivity

  • Wang, Wenxiu;Saito, Shin;Yakabe, Hidetaka;Takahashi, Migaku
    • Journal of Magnetics
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    • 제18권2호
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    • pp.86-89
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    • 2013
  • This paper shows a new effective approach to measure crystallization temperature of soft magnetic underlayer (SUL) for next generation of heat assisted perpendicular recording media. This approach uses temperature dependent reflectivity, which shows a clear jump when samples are crystallized. To achieve this measurement, an optical system is set up using hot plate and infrared laser. Reflectivity of SUL $(Co_{70}Fe_{30})_{92}Ta_3Zr_5$ shows a clear jump at its amorphous-crystalline transition temperature. Experiment results show this effect is clear in infrared region, and is weak for visible light.

산소분압에 따른 Fe-Sm-O계 박막의 연자기적 성질 (The Influence of $O_2$ Partial Pressure on Soft Magnetic Properties of As-deposited Fe-Sm-O Thin Films)

  • 윤대식;조완식;고은수;이영;박종봉;김종오
    • 한국재료학회지
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    • 제10권11호
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    • pp.755-759
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    • 2000
  • RF magnetron sputtering법으로 초미세결정 Fe-Sm-O계의 박막을 상온에서 제작하여 산소분압에 따른 포화자화, 보자력, 고주파에서의 투자율(100MHz)을 조사하였다. 최적조건인 5%의 산소분압에서 제조한 초미세결정 Fe(sub)83.4Sm(sub)3.4O(sub)13.2박막은 포화자속밀도 18kG, 보자력 0.82 Oe, 실효투자율 (0.5~100MHz) 2,600 이상의 우수한 연자성을 나타내었다. 산소분압이 증가함에 따라 $\alpha$-Fe 결정립의 크기가 감소하여 10%이상의 산소분압에서는 FeO가 생성되어 연자기적 성질이 열화되었다. Fe-Sm-O계 박막의 전기비저항은 산소분압이 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타내었으며 우수한 연자기적 성질을 가지는 Fe(sub)83.4Sm(sub)3.4O(sub)13.2박막의 경우, 전기비저항은 130 $\mu$$\Omega$cm이었다. 따라서 미세하게 형성된 $\alpha$-Fe 결정립과 높은 전기비저항 때문에 초미세결정 Fe(sub)83.4Sm(sub)3.4O(sub)13.2박막이 고주파에서 우수한 연자기적 성질을 가지는 것으로 판단된다.

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버퍼층 Ta에 의존하는 코네틱 박막의 연자성 자기저항 특성 (Soft Magnetoresistive Properties of Conetic Thin Film Depending on Ta Buffer Layer)

  • 최종구;황도근;이상석;최진협;이기암;이장로
    • 한국자기학회지
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    • 제19권6호
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    • pp.197-202
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    • 2009
  • 코닝유리(Corning glass) 기판 위에 이온빔 증착법으로 제작한 버퍼(Ta)/코네틱(Conetic; NiFeCuMo) 박막에 대해 버퍼층에 의존하는 결정성장과 열처리 효과를 조사하였다. 또한 코네틱층을 증착할 때에 인가한 자기장 방향으로 용이축과 곤란축의 자기저항 곡선으로부터 얻은 보자력과 포화자기장값을 버퍼층 유무에 따라 서로 비교하였다. Ta 박막의 두께가 5 nm이고 코네틱 박막의 두께가 50 nm일 때에 보자력은 0.12 Oe으로 작았으며, MH 히스테리시스 곡선에서 얻은 자화율($\chi$)은 1.2 ${\times}\;10^4$으로 우수한 연자성의 특성을 가졌다. 저자기장에 민감한 거대자기저항 스핀밸브(GMR-SV; giant magneoresistance-spin valve)나 자기터널링접합(MTJ; megnetic tunnel junction) 박막구조에서 자유층으로 연자성의 특성이 우수한 코네틱 박막을 사용할 수 있는 가능성을 확인하였다.

조성변화에 따른 Fe-Sm-O계 박막의 연자기적 성질 (Influence of Composition on Soft Magnetic Properties of As-Deposited Fe-Sm-O Thin Films)

  • 윤대식;조완식;고은수;이영;박종봉;김종오
    • 한국재료학회지
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    • 제11권1호
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    • pp.39-43
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    • 2001
  • Nanocrystalline Fe-Sm-O thin films were prepared by RF magnetron reactive sputtering method in $Ar+O_2$mixed atmosphere with the $O_2$content of 5%. The compositions of the thin films were changed by changing the number of $Sm_2O_3$ chips. The best soft magnetic properties of the thin film with the composition of $Fe_{83.4}Sm_{3.4}O_{13.2}$ were saturation flux density of 18 kG, coercivity of 0.82 Oe and effective permeability about 2,600 at 0.5~100 MHz, respectively. The electrical resistivity of Fe-Sm-O thin films was increased with increasing the amount of Sm and O elements which combined each other, the electrical resistivity of$Fe_{83.4}Sm_{3.4}O_{13.2}$ thin film was $130{\mu}{\Omega}cm$. In case of the small amount of Sm and O elements, the microstructures of Fe-Sm-O thin films showed a precipitated phase of $Sm_2O_3$ on the ${\alpha}-Fe$ phase. With the increase of the amount of Sm and O elements, the microstructures of the Fe- Sm-O thin films were changed into a mixed structure of ${\alpha}-Fe$ crystal-phase and Sm-oxide amorphous phase. The Fe-Sm-O thin films with Fe content in the range of 72~94 at% exhibited the quality factor (Q = $\mu$′/$\mu$") of 7~75 up to 50 MHz.

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Fe-Hf-O계 박막에서 산소 분압 변화가 박막특성에 미치는 영향 (The Effects of $O_2$ Partial Prewwure on Soft Magnetic Properties of Fe-Hf-O Thin Films)

  • 박진영;김종열;김광윤;한석희;김희중
    • 한국자기학회지
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    • 제7권5호
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    • pp.243-248
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    • 1997
  • Ar+ $O_{2}$ 혼합가스 중에서 반응성 스퍼터링을 통해 직접 Fe-Hf-O계 초미세결정 연자성 박막을 제조하였으며, 이때 산소분압비의 변화가 Fe-Hf-O 박막의 미세구조 및 자기적 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 산소분압이 증가함에 따라 박막의 포화자속밀도는 점차적으로 감소하며 연자기특성이 10%까지는 향상되다가 다시 열화되는 경향을 나타내었다. 최적조건인 10%의 산소분압에서 증착한 F $e_{82}$H $f_{3.4}$ $O_{14.6}$ 초미세결정 박막은 열처리 없이 증착한 상태에서 우수한 연자기 특성을 나타내었으며, 이때의 자기적 특성은 각각 포화자속밀도 17.7 kG, 보자력 0.7 Oe 및 실효투자율 2,500(100 MHz)의 값을 나타내었다. 산소분압이 증가함에 따라 결정립 크기가 감소하며 15% 이상의 산소분압에서는 F $e_{3}$ $O_{4}$가 생성되었다. 따라서 10%에서 가장 우수한 연자기 특성을 나타내는 것은 결정립 크기와 산화물 생성에 의해 설명될 수 있다. Fe-Hf-O계 초미세결정 박막의 전기비저항은 산소분압이 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타내었다. 우수한 연자기 특성을 나타내는 F $e_{82}$H $f_{3.4}$ $O_{14.6}$ 박막의 경우, 약 150 .mu. .ohm.cm로 산소를 첨가하지 않은 경우의 30 .mu. .ohm. cm에 비하여 약 5배 증가된 값을 나타내었다. 따라서 F $e_{82}$H $f_{3.4}$ $O_{14.6}$초미세결정 박막이 고주파에서 우수한 연자기 특성을 나타내는 원인은 주로 높은 전기비저항과 미세하게 형성된 결정립에 기이한 것으로 생각된다.

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Prototype Electromagnetic-Noise Filters Incorporated with Nano-Granular Co41Fe38Al13O8 Soft Ferromagnetic Thin Films on Coplanar Transmission Lines

  • Sohn, Jae-Cheon;Byun, Dong-Jin
    • 한국세라믹학회지
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    • 제43권2호
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    • pp.74-78
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    • 2006
  • A non-integrated type noise filter on a Coplanar Waveguide (CPW) transmission line is demonstrated by using a highly resistive $Co_{41}Fe_{38}Al_{13}O_8$ nanogranular thin film with the dimensions of $4\;mm (\iota)\times4\;mm(\omega)\times0.1\;{\mu}m(t)$. The noise suppression characteristics are evaluated without placing an insulating layer between the CPW line and the magnetic thin film. The insertion loss is very low being less than 0.3 dB and this low value is maintained up to 2 GHz. At a ferromagnetic resonance frequency of 3.3 GHz, the power loss is very large and the degree of noise attenuation is measured to be 3 dB. This level of noise attenuation is still small for real applications; however, considering the small magnetic volume used in this work, further improvement is expected by simply increasing the magnetic volume and by integrating the magnetic thin film into the CPW transmission line.