Lorentz TEM을 이용한 자기기록용 C:FePt 자성박막의 자구조직에 관한 연구

Abstract

두께가 50nm인 C:FePt multi-layer 박막을 각각 300℃, 350℃, 400℃에서 증착 후 자성특성을 측정하였다. 300℃에서 증착한 시편은 soft한 자성 특성을 보였고 350℃에서 증착한 시편의 수평 보자력은 1220[Oe], 400℃에서 증착한 시편의 수평 보자력은 2837[Oe]으로 증착온도가 증가함에 따라 ordering이 증가하여 수평보자력도 증가하였다. 300℃, 350℃, 400℃에서 증착한 C:FePt multi-layer 박막 시편을 VSM을 이용하여 각각 remanent 상태, demagnetized 상태, 그리고 증착한 그대로인as-deposited 상태로 만들어 TEM 시편 제작하여 Lorentz TEM 관찰을 하였고 동일하게 자화 및 탈자 과정을 거친 시편들로 MFM 관찰을 하였다. 각 증착온도에 따른 MFM image에서는 온도에 따른 영향을 확인하기가 어려웠고 Lorentz TEM image에서는 ordering(증착 온도)에 따른 영향과 시편의 자화 상태에 따른 변화를 관찰할 수 있었다. 300℃에서 증착한 C:FePt multi-layer 박막의 remanent 상태에서의 Lorentz TEM image는 시편의 왼쪽 시편 끝 부분에 비스듬하게 흰 line과 검은 line들이 약 1um 정도의 길이로 번갈아서 나타나 있는 것을 볼 수 있다. Ripple structure의 자화 방향은 ripple방향에 수직이기 때문에 이 영역에서의 자화 방향은 10시-4시 방향인 것으로 생각된다. 이 시편의 경우, 사진의 왼쪽과 중앙에서의 Lorentz TEM image가 다른 것으로 보아 두 영역에서의 자성특성이 다른 것으로 판단된다. 300℃에서 증착한 C:FePt multi-layer 박막의 demagnetized 상태에서의 Lorentz TEM image는 시편의 아랫부분은 넓은 영역에 걸쳐 가로 방향으로 domain wall이 분포해 있는 것을 볼 수 있고, 시편의 윗부분에는 domain들이 수많은 island 모양을 이루고 있는 것처럼 보인다. 300℃에서 증착한 C:FePt multi-layer 박막의 as-deposited 상태에서의 Lorentz TEM image들은 demagnetized 상태의 Lorentz TEM image와 유사하게 시편의 끝 부분에는 넓은 영역에 걸쳐 자벽이 존재하고 그 윗부분에는 수많은 island들이 모여 있는 것 같은 모양의 자구구조를 갖고 있다. remanent 상태의 시편은 나무 모양의 ripple 형태를 보이는 반면, demagnetized 된 시편과 as-deposited 시편은 수많은 island들이 모여 있는 것 같은 자구구조를 가지고 있어 차이를 보였다. Lorentz TEM으로 관찰한 시편들과 동일한 조건에서 증착 및 자화 과정을 거친 시편을 MFM으로 관찰한 image에서는 Demagnetized된 시편의 MFM image가 다른 것에 비해 contrast차이가 조금 더 크게 나타났다. 350℃에서 증착한 C:FePt multi-layer 박막 시편을 300℃의 경우와 같이 세 개(remanent, demagnetized, as-deposited)의 다른 자화 상태로 만들어 Lorentz TEM image를 관찰하였다. Remanent 상태의 Lorentz image는 시편 왼쪽 끝에 아래로 길게 자벽이 있고, 그 자벽으로 둘러싸인 내부에 가로 방향으로 희고 검은 contrast들이 번갈아 반복적으로 배열된 것을 볼 수 있다. 또 복잡한 magnetic ripple structure가 있다. 나머지 부분들은 fine dot들로 형성된 Ring 모양의 복잡한 network구조를 이루고 있다. 350℃에서 증착한 C:FePt multi-layer 박막 시편의 demagnetized상태를 관찰한 Lorentz image들은 fine dot들로 형성된 Ring 모양의 복잡한 network구조가 보인다. as-deposited상태를 관찰한 Lorentz image는 demagnetized 시편의 경우처럼 fine do