利用報告書 / User's Report | ARIM Japan公式ホームページ_マテリアル先端リサーチインフラ

【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.05.29】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22NU0227

利用課題名 / Title

極薄酸化膜上への高密度ナノドットの一括形成と化学構造評価

利用した実施機関 / Support Institute

名古屋大学

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

スピントロニクス/ Spintronics,量子効果/ Quantum effect,表面・界面・粒界制御/ Surface/interface/grain boundary control

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

高瀬浩一

所属名 / Affiliation

日本大学理工学部物理学科

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

牧原克典

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

加藤剛志

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

NU-259：磁気特性評価システム群

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

規則合金FePtナノドット(NDs)は他の磁性材料と比較し高い磁気異方性を持っていることから高密度磁気メモリの実現が可能であるとされており、多くの研究がなされている[1]。しかし、その高密度形成および磁化特性の制御が課題であることから本研究ではリモート水素プラズマ(H₂-RP)処理と基板加熱を組み合わせることでFePt-NDsの高密度形成と磁化特性の向上を目指した。

実験 / Experimental

n-Si(100)基板をRCA洗浄後、1000°Cで~3 nmの熱酸化膜を形成し、0.1％ HF処理後、スピンコーテングによりポリスチレン(PS)ボール(直径：~200 nm)をSiO₂上に単層に最密充填した。次に、電子線蒸着法によりFe膜(~4 nm)とPt膜(~5.2 nm)を表面にそれぞれ形成した。その後、超音波をかける状態で、トルエンに35分間に浸し、PSボールをエッチングする。トルエン処理後のサンプルを高周波電力の誘導結合により励起・生成したH₂-RPを用いて、外部非加熱でリモートプラズマ処理を施すことで、FePtナノ構造を形成した。ナノ構造形成後、Si基板裏面にAl電極を蒸着形成した。尚、FePt合金の室温磁化特性を測定するため、PSボールを使っていない試料(Pt/Fe/SiO₂/n-Si) も作成した。また、作製したFePtナノ構造の磁気特性を磁気力顕微鏡(MFM)により観測した。

結果と考察 / Results and Discussion

金属蒸着後に原子力顕微鏡(AFM)で表面形状像を測定し、表面に均一なPSボールが形成することがわかった。トルエンにPSをエッチングさせた後、処理後の表面に、明らかなナノ構造が観測できた。H₂-RP処理により照射した後、コントラストが増え、これがFeとPt原子のマイグレーションにより、合金化したことで解釈できる。尚、PSボールを使っていない試料を同じ条件に処理し、室温磁化特性評価により、形成したFePt合金の面内・面直方向における保磁力はそれぞれ~133 Oeと~160 Oeであることを確認している。また、3.0 kOeで磁性CoPtCrコート探針と試料を反平行方向に着磁し、MFMを使って、位相像を測定した結果、試料－探針距離を 10 nm として測定した位相像は、明瞭なコントラストが認められた。一方、コーテングがないSiカンチレバーを用いて測定した位相像は明らかなコントラストが観測できなかった。これらの結果は、PSボールとH₂-RP処理により、外部非加熱で微細化したナノ構造の形成が可能であることを示している。また、室温での磁化測定の結果と位相像においての明瞭なコントラストは、保磁力を持つ強磁性FePtナノ構造の形成が示唆される。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

なし。

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件