Thermal Stability and the Effect of Substrate Temperature on the Structural and Magnetic Properties of Pd/Co Multilayer Films

Pd/Co 다층박막의 구조 및 자기적 특성에 미치는 기판온도 및 열적안정성에 관한 연구

  • 허용철 (고려대학교 금속공학과) ;
  • 김상록 (고려대학교 금속공학과) ;
  • 이성래 (고려대학교 금속공학과) ;
  • 김창수 (한국표준과학연구원 소재특성평가센터)
  • Published : 1993.12.01

Abstract

The effects of the substrate temperature and the Pd underlayer on the structure and the magnetic properties of Pd/Co multilayer films prepared by the thermal evaporation were studied. As the substrate temperature increases up to $150^{\circ}C$, the crystallinity of sublayers, (111) texture and the interface sharpness of Pd/Co multilayers were improved due to the enhanced mobility of adatoms. As results of that, the perpendicular and surface anisotropy energies were increased but the coercivity was decreased because the pinning sites of domain wall decreased due to the grain growth. The grain size of the multilayers increased with Pd underlyer thickness. Thermal degradation was enhanced at above $200^{\circ}C$ due to interdiffusion at the Pd/Co interface. The intensity of the main diffraction peak rapidly decayed in the initial stage of aging and then decreased slowly. The rapid change of the intensity in the initial stage was speculated to be due to the structural relaxation phenomena and the later stage change was due to the interdiffusion. The activation energy for the interdiffusion in Pd4/Co1 multilayers was 14.9 KCal/mole.K.

Pd/Co 다층박막을 동시열증착장치로 제작하여, 토오크 자력계, 홀 효과 측정장치 및 X-선 회절기를 이용하여 기판 온도, Pd하지층에 따른 구조적 자기적 및 열적 특성변화를 연구하였다. 기판 온도가 증가함에 따라 $150^{\circ}C$까지는 계면구조 및 각 층의 결정성이 향상되고, (111) 집합조직이 발달되었으며 따라서 계면자기이방성 및 수직자기 이방성에너지는 증가하였다. 그러나 보자력은 감소 하였는데 이는 입자의 성장으로 인한 자구벽 고착효과 감소에 기인된 것으로 보이며 Pd하지층이 두꺼 울 수록 다층박막의 입자크기는 컸다. $200^{\circ}C$ 이상에서는 계면에서 상호확산에 의하여 다층막의 구조의 열화는 촉진되었다. 열처리 초기에 주 피이크 강도의 변화는 컸으며 그 후부터는 작은 폭으로 감소하였다. 초기의 큰 강도 변화는 구조이완등의 현상에 기인된 것으로 추측되며 그 후는 확산에 의 해서이다. 다층박막의 상호확산에 필요한 활성화 에너지는 14.9 KCal/mole.K 였다.

Keywords