Abstract
The effect of $O_2$ partial pressure on microstructure and soft magnetic properties of as-deposited Fe-Hf-O thin film alloys, which are produced by rf magnetron sputtering method in $Ar+O_2$ mixed gas atmosphere, are investigated. Saturation magnetization ($4{\pi}M_s$) of Fe-Hf-O film were decreased with increasing $O_2$ partial pressure, the best soft magnetic properties exhibit at $O_2$ partial pressure of 10%. With further increase of $O_2$ partial pressure, soft magnetic properties decreased continuously. The $Fe_{82}Hf_{3.4}O_{14.6}$ film with $P_{O2}=10%$ exhibits good soft magnetic properties with $4{\pi}M_s=17.7kG$, $H_c=0.7Oe$ and ${\mu}_ {eff}$ (1~100 MHz)=2,500, respectively. The addition of O is effective in grain refinement. In case of $P_{O2}=15%$, it is observed that $Fe_3O_4$ compound is formed and high frequency soft magnetic properties are decrease. The electrical resistvity($\rho$) of Fe-Hf-O film is increased with increasing $O_2$ partial pressure. Electrical resistivity of $Fe_{82}Hf_{3.4}O_{14.6}$ film was 5 times higher than that of the film without oxygen. Thus, it is considered that the good magnetic properties of $Fe_{82}Hf_{3.4}O_{14.6}$ film results from decreasing the $\alpha$-Fe grain size by precipitates (Hf and O), high electrical resistivity.
Ar+ $O_{2}$ 혼합가스 중에서 반응성 스퍼터링을 통해 직접 Fe-Hf-O계 초미세결정 연자성 박막을 제조하였으며, 이때 산소분압비의 변화가 Fe-Hf-O 박막의 미세구조 및 자기적 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 산소분압이 증가함에 따라 박막의 포화자속밀도는 점차적으로 감소하며 연자기특성이 10%까지는 향상되다가 다시 열화되는 경향을 나타내었다. 최적조건인 10%의 산소분압에서 증착한 F $e_{82}$H $f_{3.4}$ $O_{14.6}$ 초미세결정 박막은 열처리 없이 증착한 상태에서 우수한 연자기 특성을 나타내었으며, 이때의 자기적 특성은 각각 포화자속밀도 17.7 kG, 보자력 0.7 Oe 및 실효투자율 2,500(100 MHz)의 값을 나타내었다. 산소분압이 증가함에 따라 결정립 크기가 감소하며 15% 이상의 산소분압에서는 F $e_{3}$ $O_{4}$가 생성되었다. 따라서 10%에서 가장 우수한 연자기 특성을 나타내는 것은 결정립 크기와 산화물 생성에 의해 설명될 수 있다. Fe-Hf-O계 초미세결정 박막의 전기비저항은 산소분압이 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타내었다. 우수한 연자기 특성을 나타내는 F $e_{82}$H $f_{3.4}$ $O_{14.6}$ 박막의 경우, 약 150 .mu. .ohm.cm로 산소를 첨가하지 않은 경우의 30 .mu. .ohm. cm에 비하여 약 5배 증가된 값을 나타내었다. 따라서 F $e_{82}$H $f_{3.4}$ $O_{14.6}$초미세결정 박막이 고주파에서 우수한 연자기 특성을 나타내는 원인은 주로 높은 전기비저항과 미세하게 형성된 결정립에 기이한 것으로 생각된다.
