RF-스퍼터링 기법으로 제작한 Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub> 박막에 Ta 기저층이 미치는 효과

Abstract

<TEX>$SiO_2$</TEX> 산화막이 제거되지 않은 Si(100) 기판 위에 실온에서 5 nm Ta과 5 nm MgO 기저층을 증착하고, 그 위에 RF 스퍼터링 기법으로 실온에서 약 35 nm 두께의 <TEX>$Fe_3O_4$</TEX> 박막을 적층하였다. 진공 후열처리에 따라 향상된 <TEX>$Fe_3O_4$</TEX> 박막의 결정성과 그에 따른 자기적 특성의 변화 양상을 관찰하였다. <TEX>$500^{\circ}C$</TEX>에서 1시간 동안 후열처리한 시료에 대해, 실온에서 강자성 특성을 보았을 뿐만 아니라, <TEX>$Fe_3O_4$</TEX> 박막의 고유한 특성으로 알려진 Verwey 상전이 현상 또한 관찰되었다. 후열처리에 의해 MgO 박막 위에 적층된 <TEX>$Fe_3O_4$</TEX>에 미치는 Ta 기저층의 영향에 대해 Ta이 삽입되지 않은 경우와 비교하여 논의 할 것이다. <TEX>$Si(100){\backslash}200nm$</TEX> <TEX>$SiO_2{\backslash}5nm$</TEX> <TEX>$Ta{\backslash}5nm$</TEX> <TEX>$MgO{\backslash}35nm$</TEX> <TEX>$Fe_3O_4$</TEX> multi-layers were prepared by using RF-sputtering and ultra-high vacuum molecular beam epitaxy (UHV-MBE) techniques. After post-annealing the multi-layers at <TEX>$500^{\circ}C$</TEX> for 1 hour under the high vacuum of <TEX>${\sim}1{\times}10^{-6}Torr$</TEX>, we observed ferromagnetic properties at room temperature as well as the Verwey transition which is the typical features of magnetite crystals formed. We have carried out a comparative study of the effect of Ta buffered layer on the crystallinity and magnetic properties of <TEX>$Fe_3O_4$</TEX> thin films prepared under different growth and annealing conditions.