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ISSN : 1225-0562(Print)
ISSN : 2287-7258(Online)
Korean Journal of Materials Research Vol.28 No.3 pp.159-165
DOI : https://doi.org/10.3740/MRSK.2018.28.3.159

Magnetic Properties and Microstructure of Co Thin Films by RF-diode Sputtering Method

Chang-Suk Han1, Sang-Wook Kim2
1Dept. of ICT Automotive Engineering, Hoseo University
2Dept. of Nanobiotronics, Hoseo University 201, Sandan7-ro, Seongmun-myeon, Dangjin City, Chungnam 31702, Republic of Korea
Corresponding author : hancs@hoseo.edu (C.-S. Han, Hoseo Univ.)
January 26, 2018 January 26, 2018 February 9, 2018

Abstract


In order to increase the efficiency of the sputtering method widely used in thin film fabrication, a dc sputtering apparatus which supplies both high frequency and magnetic field from the outside was fabricated, and cobalt thin film was fabricated using this apparatus. The apparatus can independently control the applied voltage, the target-substrate distance, and the target current, which are important parameters in the sputtering method, so that a stable glow discharge is obtained even at a low gas pressure of 10−3 Torr. The fabrication conditions using the sputtering method were mainly performed in Ar+O2 mixed gas containing about 0.6% oxygen gas under various Ar gas pressures of 1 to 30 mTorr. The microstructure of Co thin films deposited using this apparatus was examined by electron diffraction pattern and X-ray techniques. The magnetic properties were investigated by measuring the magnetization curves. The microstructure and magnetic properties of Co thin films depend on the discharge gas pressure. The thin film fabricated at high gas pressure showed a columnar structure containing a large amount of the third phase in the boundary region and the thin film formed at low gas pressure showed little or no columnar structure. The coercivity in the plane was slightly larger than that in the latter case.



RF-diode Sputtering법으로 제작한 Co박막의 자기특성과 미세구조

한 창석1, 김 상욱2
1호서대학교 자동차ICT공학과
2호서대학교 나노바이오트로닉스학과

초록


    Ministry of Trade, Industry and Energy
    N0000717

    © Materials Research Society of Korea. All rights reserved.

    This is an Open-Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

    1. 서 론

    직류 2극 글로우방전형 스퍼터링법은 장치구성 및 조 작이 단순하며, 방전 파라미터의 제어도 비교적 간단하 다. 그러나 실용화를 위해서는 퇴적속도(증착속도)가 느 린 점, 박막 내에 불순물 가스가 혼입되는 점, 그리고 절연체에는 적용할 수 없는 점 등이 문제가 되어, 이를 개선하기 위한 노력이 진행 중에 있다.1,2)

    본 연구에서는 고주파방전이 직류방전에 비해서 이온 발생, 공급 및 트랩이 용이하기 때문에 안정한 방전상 태를 유지할 수 있다는 점에 주목하여 외부유도부하형 고주파무극방전과 자장인가를 병용2)시킨 직류 2극 스퍼 터링 특성을 나타내는 스퍼터장치를 제작하였다. 제작한 장치의 특징으로는 (1) 비교적 우수한 진공도(약 10−3 Torr (1.3 × 10−1 Pa))를 확보할 수 있는 점, (2) 전극에는 고주파전압이 직접 인가되지 않기 때문에 청정한 직류 방전 플라즈마 내에서 스퍼터링을 할 수 있는 점, (3) 외부로부터의 고주파 공급과 기판에 수직하게 외부로부 터 자계를 인가하는 것에 의해 스퍼터효율, 즉 증착속 도를 빠르게 할 수 있는 점, (4) 직류 2극 방전특성을 제어하는 파라미터, 예를 들어 인가전압, 전극간 거리, 이 온전류 및 방전가스압력 등을 독립적으로 선택하여 안 정한 방전상태를 유지시킬 수 있는 점 등이 있다.

    본 연구는 타겟재료로 Co를 사용하여 제작한 장비의 증착조건 확립과 제작한 Co박막의 선택적 방위성장, 미 세구조 관찰 및 자기특성을 조사하였다. Co박막에 대해 서는 이미 타연구자들에 의해 진공증착법3-5)이나 RF 2 극 스퍼터링방법6,7)으로 제작한 보고가 있지만, 본 실험 장비를 이용하여 제작한 Co박막과 상이한 점을 찾기 위 한 차원에서의 비교 및 검토를 실시하는 것이 목적이다.

    2. 실험 방법

    2.1 고주파병용형 스퍼터 장비

    Fig. 1은 본 연구를 위하여 제작한 스퍼터 장비의 개 략도이다. 본 장비는 기본적으로 직류 2극형이며, 챔버 본체는 외경 57 mm인 석영관이다. 또한 스퍼터링 효율 을 상승시키기 위하여 플라즈마를 외부로부터 유도하기 위한 고주파코일과 플라즈마를 집속하기 위한 전자코일 이 석영관 밖에 배치된 것이 특징이다. 챔버 본체의 중 앙부분에 기판홀더(스테인리스)와 Co타겟(순도 99.99 %, 두께 0.5 mm, 직경 30 mm)이 직경 10 mm인 파이렉스 글래스관에 내부 봉입된 도선(직경 1.5 mm)에 접합되어 상부와 하부로부터 삽입되어 있는 구조이다. 고주파코일 의 위치는 변경할 수 있지만, 본 실험에서는 타겟의 직 접적인 가열을 피하기 위하여 타겟보다 25 mm 위에 설 치하였으며, 전자코일은 타겟이 코일의 중앙부분에 위치 하도록 설치하였다. 고주파전원은 주파수 13.56 MHz, 최 대출력 500W이며, 직류전원은 최대출력전압 1.2 kV, 최 대허용전류 20 mA이고, 전자코일은 글래스관 중앙부에서 기판에 수직인 방향으로 최대 200 Gauss를 인가할 수 있다.

    2.2 예비 실험

    장비 내부를 오일확산펌프(oil diffusion pump)로 10−5 Torr 정도로 배기한 후, Ar가스를 주입하여 직류전압을 인가하여 글로우방전을 안정화 시켰으며, 고주파코일에 소 정의 전력을 인가하여 스퍼터링을 실시하였다. 실제 증 착은 20분 동안 예비 스퍼터링 후 실시하였다. Fig. 2 는 고주파를 병용하였을 때의 직류방전특성이다.

    Fig. 3은 외부로부터 자계를 작용시켰을 때의 안정적 인 방전에 대한 타겟 전류의 변화이다. 고주파 전계와 적용 자계를 중첩시킨 페닝방전을 일으켰을 때의 타겟 전류(이온전류)에 대한 자계효과는 종래 고주파 스퍼터 링방법과 유사한 경향성을 나타내었다.1)

    이와 같은 측정결과의 재현성은 우수하였고, 특히 (1) 외부 고주파에 의한 직류방전이 안정한 점, (2) 자장인 가에 따라 스퍼터링에 효과적인 플라즈마 밀도가 상승 하여 균일한 방전이 일어난 점 등, 본 장비의 방전특성 에 대한 본질적인 경향을 충분히 나타내고 있다고 판단 하였다. 타겟-기판 간 거리 d, 인가전압 VDC, 방전가스 압 PAr 및 타겟전류 It를 변화시키면서 조사한 결과, 본 장비로 직류 2극형의 방전특성영역을 확장할 수 있다는 것을 알았다. 즉, 직류 2극 방전에서는 인가전압, 타겟 전류, 방전가스압력과 같은 3개의 파라미터 중에서 독립 적으로 변환 가능한 것은 2개뿐이지만, 본 장비는 증착 제어 파라미터 중에서 2개를, 예로서 인가전압과 타겟전 류를 고정시켜도 외부고주파출력을 가변시키는 것으로 방 전가스압과 타겟-기판 간 거리 d를 독립적으로 선택할 수 있는 것이 특징이다.

    안정한 방전조건을 확립하였으므로, 다음은 증착속도에 대하여 조사하였다. Fig. 4는 인가전압 VDC와 타겟-기판 간 거리 d를 고정하고, 타겟전류 It를 일정하게 유지할 수 있도록 외부유도고주파전력 PRF를 조절하여 방전가스 압력 PAr이 증착속도에 미치는 영향을 조사한 결과이다. 일반적인 직류 2극 방전에서는 방전가스압력을 낮게 하 면 방전개시전압은 높아져서 결과적으로 방전전류가 감 소하지만, 본 장비에서는 외부고주파의 입력을 제어하는 것에 따라 타겟전류를 일정하게 유지시킬 수 있어 증착 속도를 빠르게 할 수 있다. 이것은 종래의 직류 스퍼터 링법에서는 나타나지 않는 특징이다.

    Fig. 5는 VDC, PAr 및 It를 일정하게 하고 타겟-기판 간 거리 d를 변화시켰을 때의 증착속도 변화를 나타낸 것이다. 예상한 것과 같이 d−2가 증가할수록 증착속도가 빨라지는 것을 알 수 있다. 결국, 본 장비는 기본적으 로 직류 2극형이지만, 전술한 바와 같이 방전작동인자가 고주파 스퍼터링장비와는 달리 독립적으로 선택하여 증 착할 수 있는 것이 특징이다. Fig. 2 및 Fig. 4에 나타 낸 스퍼터링 특성과 조합해 보면, 본 장비는 동일한 방 전가스압력에서도 인가전압이나 외부고주파전력을 증가시 키면 증착속도를 빠르게 제어할 수 있다.

    2.3 박막의 미세구조 관찰 및 자기특성 평가

    미세조직관찰용 및 자기특성측정용 박막은 각각 암염 벽개면 및 글래스 기판에 증착하였으며, 박막두께는 talystep profilemeter로 측정하였다. 암염 상의 박막(두께 100 nm 이하)에 대해서는 물속에서 박리 후 투과전자현미경(JEM 200CX)을 이용하여 미세구조 및 우선방위성장을 조사하 였고, 몇 개의 시료에 대해서는 미세구조를 더욱 상세 히 조사하기 위하여 1000 kV 초고압전자현미경을 이용 하여 고분해능 격자상을 관찰하였다. 또한 글래스 기판 에 증착한 상태로 외부자장(최대 인가자장 1500 Oe)을 박막면에 평행하게 인가하여 VSM을 이용하여 자화곡선 (M-H곡선) 측정을 하였다. 측정된 곡선으로부터 자화 (M1500), 보자력(Hc) 및 각형화(Mr/M1500, Mr:잔류자화)를 평가하였으며, X선 회절법(CuKα)으로 박막구조를 분석 하였다.

    3. 실험 결과 및 고찰

    3.1 스퍼터링 증착조건과 박막의 미세구조

    예비실험 결과, 타겟전류가 10 mA 이하이면 증착속도 가 감소하여 1 nm/min 이하로 되기 때문에 산화물 박막 이 형성될 가능성이 높고, 균질한 박막을 얻기 어려우 므로 증착조건과 막질과의 관계에 대한 재현성이 나쁘 다는 것이 파악되었다. 따라서 다음 실험에서는 인가전압 을 전부 VDC= 900 V로 일정하게 하고, 방전가스압(PAr), 기판-타겟 간 거리(d) 및 방전가스 내의 산소분압을 변 화시켰을 때 타겟전류가 일정한 값(It= 20 mA)이 되도록 외부고주파전력을 60~100W의 범위로 제어하였다. 외부 자장용 코일은 관의 중앙에서 160 Gauss가 인가되도록 고 정하였다.

    3.1.1 Ar방전가스 압력의 효과

    먼저, Ar가스압력을 1~30 Torr로 변화시켜서 Co막의 미세구조 및 결정배향성에 미치는 영향을 조사하였다. Fig. 6(a)와 (b)는 전극간거리 d = 50 mm로 하고, Ar가스 압력을 1 mTorr과 30 mTorr로 하였을 때의 Co막에 대한 전자현미경 이미지 및 전자선회절패턴이며, Fig. 6(a)의 회절패턴은 박막을 입사전자선에 대하여 45° 경사시켜서 촬영한 것이다.

    회절패턴을 해석한 결과, 모든 박막에서 고온상인 α- Co(fcc구조; a = 0.3544 nm, 450 °C 이상에서 평형안정)와 저온상인 ε-Co(hcp구조; a = 0.2507 nm, c = 0.4069 nm, c/ a = 1.623)이 혼합되어 있는 것을 알 수 있다. 이와 같 은 Co의 고온상과 저온상의 공존상태는 진공증착법5) 및 rf법6,7)을 이용하였을 때에도 나타난다고 보고되어 있다. 또한 CoO에 의한 회절선 111과 220이 관찰된 것으로 보아 잔류가스 내에 산소가스가 포함되어 있는 것을 알 수 있으며, 그 양은 대단히 미량이라고 판단된다. Fig. 6(a)의 회절패턴을 보면, 저산란각 측에 폭이 넓게 보이 는 회절선이 모여 있는 부분의 회절강도가 원주방향으 로 균일하지 않고 부분적으로 약하게 나타나 있는 것을 알 수 있다. 이것은 α상의 111회절선보다 약간 바깥쪽에 위치하는 ε상의 0002회절선과 약간 안쪽에 존재하는 ε 상의 10 0회절선의 회절강도가 변하였기 때문이다. 이 결 과는 ε상의 일부가 선택방위성장(결정배향성), 즉 ε-Co상 의 최조밀면(0001)이 박막면에 평행한 주상정으로부터 형 성된 주상구조를 나타내기 때문이라고 판단된다. 그러나 이 결정배향성은 경사 진공증착법으로 제작한 Co박막과 비교하면 매우 약한 것이다.3-5,8) 또한 잔류산소가스에 의 해 생성되었다고 판단되는 산화물 CoO에는 이와 같은 결정배향성은 나타나지 않았다. ε-Co에 의한 부분적 배 향성은 낮은 가스압력의 증착에서는 뚜렷하지만, 높은 가 스압력에서는 뚜렷하지 않은 것을 알 수 있다(Fig. 6(b)). 이와 같은 박막의 전자현미경 이미지를 더욱 상세히 관 찰하면, 주상정의 경계부분에 뚜렷한 콘트라스트 차이가 있는 것을 알 수 있다. 이 이미지 콘트라스트의 특징은 스퍼터링방법으로 Fe를 증착한 박막의 미세주상구조에서 나타난 이미지 콘트라스트와 뚜렷한 차이가 있다.9,10) 이 경계부분을 저배율 전자현미경(200 kV)으로 초점조건을 변 화시키면서 조사한 결과, 언더 포커스에서는 백색, 오버 포커스에서는 흑색으로 콘트라스트가 반전되었으며, fresnel 회절의 콘트라스트 해석을 참고로 하면, 경계부가 제3상 으로서 존재하고 있는 것을 알 수 있다. 따라서 이 경 계상을 해석하기 위하여 고분해능 전자현미경을 이용하 여 관찰한 결과를 Fig. 7에 나타내었다. 관찰한 시료는 경계부분의 콘트라스트를 뚜렷하게 나타내기 위하여 PAr = 30 mTorr의 조건으로 증착하였으며, 두께는 50 nm이다. 비교적 균일한 주상정에 대응하는 영역(직경 15~30 nm) 과 그 영역들 사이의 폭이 1~3 nm인 경계영역이 나타 나 있으며, 각각의 영역에는 격자상이 관찰되었다. Fig. 7을 더욱 자세히 관찰하면 주상정 영역에서도 영역 전 체에 1종류의 연속적인 격자상이 관찰되지 않는 부분이 있으며, 주상정 영역은 몇 개의 작은 미세결정립으로부 터 구성되어 있는 것을 알 수 있다. 또한 화살표로 표 시한 것과 같이 간격이 넓은 격자상이 관찰되었지만, 이 것은 박막시료 내의 얇은 층(표면산화물 등)의 중첩에 의 한 일종의 모아레 프린지이다. Fig. 7에 표시한 격자간격 으로부터 주상정 영역은 α-Co상을 주체로 한 것이며, ε- Co상의 부분도 공존하고 있는 것을 알 수 있으며, 이 결 과는 전술한 전자회절선 결과와 일치한다. 그러나 경계 영역에는 국부적으로 CoO상에 대응하는 격자상이 관찰 되었지만, 대부분은 뚜렷하지 않으므로 비정질에 가깝다 고 판단된다. 이 결과는 CoO가 경계영역에 편석한다는 Tamari 등의 보고7)를 부분적으로는 실증하지만, 본 실험 결과에서 나타난 경계영역은 오히려 비정질에 가까운 구 조를 갖는 제3상으로부터 구성되었다는 점을 강조하고 싶다.

    위에서 설명한 주상정 간 경계부분에서의 생성물 형성 기구에 대하여 다음과 같이 생각할 수 있다. 가스압력 이 2 mTorr과 30 mTorr에 대한 입자의 평균 자유행로는 각각 약 5 cm와 약 3 mm이다. 따라서 높은 가스압에서 는 날아오는 입자들끼리의 충돌빈도가 높아지고, 기판 상 에 스퍼터링된 원자와 활성화된 잔류산소가스 등과 반 응이 쉽게 일어나게 되어, 결과적으로 주상정 사이의 경 계부분에 산화물상 및 비정질상이 쉽게 생성된다. 특히, 처음에 형성된 Co 주상정의 경계영역에 이와 같은 제 3상이 형성되기 때문에 Co 주상정의 직경방향으로 성장 이 억제되고 작은 입경을 갖는 주상정이 모이게 되어, 결과적으로 부분적인 선택방위성장(결정배향성)마저 소실 되었다고 판단된다.

    3.1.2 기판-타겟간 거리의 효과

    방전가스압력을 변화시켰을 때 박막구조에 미치는 기 판-타겟간 거리 d의 효과에 대하여 조사하였다. 조사결 과, 어떠한 가스압력에서도 (1) 박막의 부분적인 결정배 향성은 d가 커질수록 점점 소멸한다, (2) d가 큰 경우 에는 전자선 회절패턴 상에 CoO의 회절선이 뚜렷하게 나타나게 되며, 산화물 생성이 쉽게 되는 것을 알았으 며, 이와 같은 결과는 위에서 설명한 경계부분에서의 생 성물 형성기구를 뒷받침한다.

    3.1.3 산소가스 혼입의 효과

    산소가스를 의도적으로 혼입시킨 가스 분위기(전체압 력; 10~15 mTorr, 산소 혼입율; 0.6~0.7 %)에서 증착한 Co박막에 대하여 조사하였다. 전자현미경을 이용하여 관 찰한 결과, 박막의 미세구조는 경계영역에 제3상을 동반 한 주상정으로부터 형성된 집합조직이며, 앞에서의 결과 (Fig. 6)와 동일하였다. 그러나 회절패턴에는 산화물 CoO 회절선의 강도가 강하게 나타나 산화물 생성량이 증가한 것을 알 수 있으며(Fig. 8), 또한 산화물 양의 증가와 관 련하여 경계영역의 콘트라스트도 Fig. 6(b)보다 뚜렷한 것 을 알 수 있다. 0.6~0.7 % 정도의 산소혼입율로 형성된 산화물은 CoO뿐이며, CO3O4 등은 나타나지 않았다. 이 결과는 rf방법으로 증착한 박막 내에 CO3O4와 CoO 산 화물이 혼재한 Tamari 등의 결과6,7)와 다르다.

    3.2 Co박막의 자기특성

    본 장비를 이용하여 제작한 Co박막의 자기특성에 대 하여 조사하였다. Fig. 9는 Ar가스압력을 20 mTorr(Table 1의 시료 No.1) 및 3 mTorr(No.2)의 조건에서 제작한 Co박막의 M-H곡선이다. 여기서는 박막의 배향성이 뚜렷 하지 않은 것을 고려하여 박막면에 평행하게 외부자장 을 인가하였을 때의 자화곡선만을 조사하였다. 높은 가 스압력일 때의 Co박막은 낮은 가스압력일 때에 비해서 각형비가 작지만, Hc는 크다. Hc가 큰 점에 대해서는 앞 에서 설명한 박막의 미세구조와의 관계로부터 다음과 같 이 설명할 수 있다. 즉 가스압력이 높을 때의 박막은 가 스압력이 낮은 때에 비해서 CoO(반강자성) 혹은 비정질 상이 생성되기 쉽고, 이와 같은 상들의 존재가 자벽의 이동을 방해하여 결과적으로 Hc를 크게 한다.

    Table 1에 본 장비로 제작한 Co박막의 자기특성을 나 타내었다. 시료 No.3~No.8은 동일한 시료를 여러 온도 에서 열처리한 후의 자기특성 측정결과이다. 진공 중(2 × 10−5 Torr)에서 어닐링온도의 상승과 함께 M1500 및 Mr 은 약간 증가하지만, Hc는 거의 변화하지 않는다. 장시간 어닐링(No.8)처리를 하면 M1500은 증가하며, 벌크상태의 Co값(1400 emu/cm3)에 근사한다. 또한, 어닐링 처리한 박 막의 X선 회절 측정결과는 고온상인 α상만의 회절선이 뚜렷하며, CoO의 회절선은 뚜렷하게 나타나지 않았다. 한 편, M1500이 650 emu/cm3 이하인 박막(No.9)은 열처리에 의해 보자력 Hc의 증가와 M1500, Ms 및 Mr이 증가하는 것을 확인하였다(Fig. 10). 이와 같은 증가의 특징은 rf 스퍼터링법으로 제작하여 작은 M1500을 부여하는 Co박 막의 열처리결과7)와 동일하다.

    4. 결 론

    외부유도부하형 고주파무극방전과 외부자계를 부여한 직 류 2극 스퍼터장비를 이용하여 Co박막을 제작하여 미세 구조와 자기특성을 조사하여 다음과 같은 결론을 얻었다.

    • 1) 본 연구에서 제작한 스퍼터장비는 구성이 단순하고, 스퍼터링 조건의 제어가 간단하며, 외부유도전력을 증가 시키는 것에 따라 증착속도를 빠르게 할 수 있다.

    • 2) Co박막의 미세구조 및 자기특성은 방전가스압력에 의존한다. 높은 가스압력에서 제작한 박막은 경계영역에 제3상을 다량 포함하는 주상구조이며, 낮은 가스압력에 서 제작한 박막은 경계상이 없거나 또는 적은 주상구조 를 나타내었다. 면내의 보자력은 전자의 경우가 후자의 경우에 비해 약간 큰 결과를 나타내었다.

    • 3) Co박막의 자기특성(Hc 및 M1500)은 열처리에 의해 뚜렷하게 변화하였으며, 이와 같은 현상은 다른 증착법 으로 제작한 Co박막과 유사하였다.

    Acknowledgement

    This research was supported by the Ministry of Trade, Industry and Energy(MOTIE), KOREA, through the Education program for Creative and Industrial Convergence (Grant Number N0000717).

    Figure

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    Schematic diagram of a diode sputtering apPAratus used. An rf power is supplied from the outside in order to get a stable glow discharge, together with a magnetic field applied perpendicularly to the target plate.

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    Target current as a function of supplied rf power under various sputtering gas pressures, with an applied voltage of 900 V and a magnetic field of about 160 Gauss.

    MRSK-28-159_F3.gif

    Target current as a function of current in solenoid (corresponding to magnetic field), with an applied voltage of 900 V and a rf power of 50W at 20 mTorr.

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    Deposition rate as a function of total pressure of sputtering gas, with a constant applied voltage of 900 V, a constant target current of 20 mA and the target-substrate distance of 5 cm. The deposition rate increases with increasing rf power especially at lower pressures.

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    Deposition rate as a function of target-substrate distance. Deposition rate increases with increasing solid angle under a constant applied voltage of 900 V and a constant target current of 20 mA.

    MRSK-28-159_F6.gif

    Electron micrographs and diffraction patterns of deposited cobalt films prePAred at 1 mTorr in (a) and at 30 mTorr in (b), respectively. The electron micrograph (b) shows clearly boundary phases around the constituent columns. Diffraction pattern (a) was taken at oblique incidence of 45°, showing a PArtial preferred orientation due to ε-Co(low temperature phase). Diffraction pattern (b) shows that deposited films are composed of α- and ε-phases of cobalt, including a small amount of CoO.

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    High resolution electron micrograph showing lattice images corresponding to the α-Co, ε-Co, CoO and unknown phases. a: d = 0.18 nm for α-Co, b: d = 0.21 nm for α-Co and/or ε-Co, c: d = 0.21 nm for CoO, and ?: unknown amorphous like phase. The arrows indicate Moire fringes probably due to overlapping of thin layers.

    MRSK-28-159_F8.gif

    Electron micrograph showing microstructure of a cobalt film deposited in an argon gas containing a small amount of oxygen gas. Boundary phases are observed clearly as columnar shells. The arrows indicate CoO diffraction rings, 111 and 220.

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    Magnetization(H-M) curves measured by VSM(vibrating sample magnetometer) for cobalt films deposited at different sputtering gas pressures. (a) deposited at 20 mTorr and (b) deposited at 3 mTorr.

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    Magnetization(H-M) curves for a cobalt film deposited at a total pressure of 15 mTorr containing oxygen gas of 0.6 % in (a) and after annealing in vacuum at 370 °C for 3 hr in (b).

    Table

    Magnetic properties of cobalt films prepared under various conditions.

    Reference

    1. K. Yukimura , A.P. Ehiasarian (2009) Nucl. Instrum. Methods Phys. Res Sect. B, Vol.267 ; pp.1701
    2. Z. Wronski , J. Sielanko (2005) Vacuum, Vol.78 ; pp.605
    3. H. Shimizu , Y. Suzuki , T. Nogami , N. Tajima , T. Momose , Y. Kobayashi , Y. Shimogaki (2013) ECS J. Solid State Sci. Technol., Vol.2 ; pp.311
    4. R. Lacey , A. Pramanick , J.C. Lee , J.I. Jung , B. Jiang , D.D. Edwards , R. Naum , S.T. Misture (2010) Solid State Ion., Vol.181 ; pp.1294
    5. K. Ogawa , T. Miyauchi , T. Ozue (2003) Jpn. J. Appl. Phys., Vol.93 ; pp.7780
    6. T. Doi , K. Tamari (1996) J. Magn. Soc. Jpn., Vol.20 ; pp.73
    7. K. Tamari , S. Yamamoto , K. Hirata , H. Wada , H. Kurisu , M. Matsuura , T. Doi (2002) J. Magn. Soc. Jpn., Vol.26 ; pp.263
    8. A. Kawashima , H. Habazaki , K. Asami (1994) Mater. Sci. Eng. A, Vol.181/182 ; pp.1109
    9. M. Konoto , T. Sato , M. Tsunoda , M. Takahashi (2000) J. Magn. Soc. Jpn., Vol.24 ; pp.639
    10. M. Slezak , T. Giela , D. Wilgocka-Slezak (2013) J. Magn. Soc. Jpn., Vol.348 ; pp.101