The Influence of $O_2$ Partial Pressure on Soft Magnetic Properties of As-deposited Fe-Sm-O Thin Films

산소분압에 따른 Fe-Sm-O계 박막의 연자기적 성질

  • Yoon, T.S. (Division of Materials Engineering, Chungnam National University) ;
  • Cho, W.S. (Research Center for Advanced Magnetic Materials) ;
  • Koo, E.S. (Division of Materials Engineering, Chungnam National University) ;
  • Li, Ying (Division of Materials Engineering, Chungnam National University) ;
  • Park, J.B. (Division of Materials Engineering, Chungnam National University) ;
  • Kim, C.O. (Division of Materials Engineering, Chungnam National University)
  • 윤대식 (충남대학교 공과대학 재료공학과) ;
  • 조완식 (고기능성 자성재료 연구센터) ;
  • 고은수 (충남대학교 공과대학 재료공학과) ;
  • 이영 (충남대학교 공과대학 재료공학과) ;
  • 박종봉 (충남대학교 공과대학 재료공학과) ;
  • 김종오 (충남대학교 공과대학 재료공학과)
  • Published : 2000.11.01

Abstract

The influence of $O_2$partial presure on saturation magnetization, coercivity and effective permeability(0.5~100MHz) of as-deposited Fe-Sm-O thin films, which were fabricated by RF magnetron reactive sputtering method, were investigated. The nanocrystalline Fe(sub)83.4Sm(sub)3.4O(sub)13.2 thin film fabricated at $O_2$partial pressure of 5% exhibits the best magnetic softness with saturation magnetization of 18kG, coercivity of 0.82 Oe and effective permeability about 2,600 at 0.5~100MHz. $\alpha$-Fe grain size is decreased with increasing $O_2$partial pressure. In case of $O_2$partial pressure of 10%, it is observed that FeO compound is formed and soft magnetic properties are decreased. The electrical resistivity of Fe-Sm-O thin films were increased with increasing $O_2$partial pressure, the electrical resistivity of Fe(sub)83.4Sm(sub)3.4O(sub)13.2 thin film with the best soft magnetic properties was 130 $\mu$$\Omega$cm. Therefore, It is assumed that the good soft magnetic properties of Fe(sub)83.4Sm(sub)3.4O(sub)13.2 thin film results from high electrical resistivity and decreasing $\alpha$-Fe grain size due to precipitation of Sm-Oxide phase.

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.

Keywords

References

  1. J. Magn. Soc. Jpn. v.17 K.I. Arai;M. Yamaguchi
  2. J. Appl. Phys. v.81 Y. Hawakawa;A. Makino;H. Fujimori;A. Inoue
  3. J. Magn. Soc. Jpn. v.12 A. Hosono;Y. Shimada
  4. Scri. Metal. Mater. v.33 H. Fujimori
  5. J. Magn. Soc. Jpn. v.23 H.J. Lee;S. Mitani;T. Shima;S. Nagata;H. Fujimori
  6. J. Magn. Soc. Jpn. v.22 H.J. Lee;S. Mitani;T. Shima;H. Fujimori
  7. J. Magn. Soc. Jpn. v.20 Y. Hawakawa;N. Hasegawa;A. Makino;S. Mitani;H. Fujimori
  8. J. Magn. Soc. Jpn. v.18 S. Furukawa;S. Ohnuma;F. Matsumoto;H. Fujimori;T. Masumoto
  9. J. Kor. Magn. Soc. v.7 J.Y. Park;J.Y. Kim;K. Y. Kim;S. H. Han;H. J. Kim
  10. IEEE Trans. Magn. v.MAG-21 M. Naoe;M. Yamaga;N. Terada
  11. Jpn. J. Appl. Phys. v.28 N. Kataoka;M. Hosokawa;A. Inoue;T. Masumoto
  12. Mater. Trans. JIM. v.31 N. Kataoka;M. Hosokawa;A. Inoue;T. Masumoto
  13. Topics in Applied Physics Sputtering by Particle Bombardment Ⅱ G. Betz;G. K. Wehner;R. Behrishc(ed.)
  14. Elements of X-ray Diffraction(Second Edition) B.D. Cullity