초록
반응가스의 분압과 압력비($P_{CH4}/P_{CH4}+P_{N2}$)가 FeTaNC 박막의 연자기특성에 미치는 영향을 조사하였다. 반응가스분압 5%에서 가장 우수한 연자기특성을 나타내었는데 포화자속밀도는 $N_{2}$ 가스와 $CH_{4}$ 가스가 혼합($P_{CH4}$ : 20%~100%)된 조성에서 15~17 kG의 높은 값을 나타내었으며 보자력과 투자율(5 MHz)도 각각 0.3~0.5 Oe, 2000~4000의 값을 나타내었다. 또한, 반응가스분압 10%에서도 $P_{CH4}$이 30%에서 100%로 조성이 변함에 따라 포화자속밀도 15 kG, 보자력 0.18~0.4 Oe, 투자율(5 MHz) 2000~4000의 우수한 연자기 특성을 얻을 수 있었다. 반응가스분압 15%에서 포화자속밀도는 15 kG 정도로 일정하였으나 보자력과 투자율 (5 MHz)은 ($P_{CH4}/P_{CH4}+P_{N2}$) < 0.5 구간에서 보자력 > 0.5 Oe, 투자율(5 MHz) < 1000,($P_{CH4}/P_{CH4}+P_{N2}$) > 0.5 구간에서 보자력 < 0.5 Oe, 투자율(5 MHz) > 1000을 나타내었다. 반면 반응가스분압 20%에서는 과다한 반응가스 첨가에 의해 높은 보자력과 낮은 투자율을 나타내어 연자기특성을 얻을 수 없었다. 따라서 Ta 8%의 조성에서 반응가스분압이 20%에서 5%로 감소할수록 연자기특성이 크게 향상된 것으로 고찰되었다.
Magnetic properties and microstructures of FeTaNC thin films, which were deposited by magnetron reactive sputtering rrethod, were investigated as a function of $CH_{4}$ and $N_{2}$ gas partial pressures. Magnetic properties of FeTaNC films depended on total reactive gas pressure as well as $CH_{4}/N_{2}$ pressure ratios. For reactive gas partial pressures of 5~10 %, optimum magnetic properties were observed in the FeTaNC films with proper $CH_{4}/N_{2}$ ratio. On the other hand, at 15% of gas partial pressure, FeTaN and FeTaC films showed superior properties to FeTaNC films. Above 15%, the magnetic properties of films rapidly degraded due to an excess incorporation of C and/or N atoms. Excellent soft magnetic properties of 17 kG of Bs, 0.3 Oe of He, and 4000 of $\mu'$(at 5 MHz) were obtained in the FeTaNC films. High permeabilities of FeTaNC films could be explained by the Fe lattice distortion caused by N atoms, hence reduction of magnetic anisotopy. While precipitated TaN and TaC particles effectively supress the growth of $\alpha-Fe$ grains leading to a good soft magentic properties, FeN and FeC phases such as $Fe_3N$, $Fe_4N$, FexC have detrimental effects.
