(57)【要約】【課題】薄膜を作製することで、結晶状態が未知である組成からなるバルクの合金の結晶状態を知る方法を提供する。【解決手段】少なくとも、成膜時における基板の温度を変化させて薄膜を成膜する工程と、得られた薄膜の結晶状態を評価する工程と、を有するバルクの結晶状態の決定方法、または、アモルファス形成能の比較方法。【選択図】図１Ｃ
2020088356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルクの結晶状態の組成依存性を準備する工程と、
バルクの結晶状態の組成依存性に記載されている複数の組成について、成膜時における基板の温度を変化させて、前記基板の温度毎に、複数の薄膜を成膜する工程と、
前記複数の薄膜について結晶状態を評価する工程と、
前記複数の組成について、前記バルクの結晶状態の組成依存性に記載されている複数の組成の結晶状態と、前記複数の薄膜における結晶状態と、が一致または略一致する基板の温度を決定する工程と、
決定された基板の温度にて前記結晶状態の組成依存性の基本成分と異なる成分を含む薄膜を成膜する工程と、
前記結晶状態の組成依存性の基本成分と異なる成分を含む薄膜の結晶状態を評価する工程と、を有するバルクの結晶状態の決定方法。
【請求項２】
全ての前記薄膜において、Ｆｅ、Ｃｏ、およびＮｉの含有量の合計が５０ａｔ％以上である請求項１に記載のバルクの結晶状態の決定方法。
【請求項３】
成膜時における基板の温度を変化させて、前記基板の温度毎に、少なくとも２種類以上の異なる組成を有する薄膜を成膜する工程と、
前記基板の温度毎に、前記２種類以上の異なる組成の薄膜の結晶状態を評価する工程と、を有するアモルファス形成能の比較方法。
【請求項４】
成膜時における基板の温度を変化させて、前記基板の温度毎に、同一の組成を有する薄膜を成膜する工程と、
前記薄膜の結晶状態を評価して、結晶からなる薄膜が得られる基板の温度と、アモルファスからなる薄膜が得られる基板の温度と、の境界温度を選択する工程と、
前記境界温度にて前記同一の組成とは異なる組成の薄膜を成膜する工程と、
前記同一の組成とは異なる組成の薄膜の結晶状態を評価する工程と、を有するアモルファス形成能の比較方法。
【請求項５】
全ての前記薄膜において、Ｆｅ、Ｃｏ、およびＮｉの含有量の合計が５０ａｔ％以上である請求項３または４に記載のアモルファス形成能の比較方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バルクの結晶状態の決定方法およびアモルファス形成能の比較方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、高性能な小型インダクタ等の電子部品を得るためにアモルファス合金およびナノ結晶合金であるリボンや粉末などが用いられている。また、ナノ結晶合金はアモルファス合金を熱処理することにより得られることが知られている。ナノ結晶合金の中でも、Ｆｅ基ナノ結晶合金は高い透磁率と低い保磁力を有するため、Ｆｅ基ナノ結晶合金を用いた磁心は高いＬ値と低い鉄損を併せ持つインダクタの作製に好適である。
【０００３】
ここで、一般的にアモルファス合金やナノ結晶合金を得るためには、アモルファス形成能の高い元素を含む組成とする必要がある。しかし、アモルファス形成能の高い元素を多量に含む組成ではＦｅ等の高い飽和磁束密度を確保するための元素の含有量を少なくする必要がある。したがって、アモルファス形成能の高い元素の量が多いほど飽和磁束密度の確保が難しくなる。
【０００４】
以上より、特に飽和磁束密度の高いアモルファス合金およびナノ結晶合金の開発においては、組成の異なる多数の合金の結晶状態を評価する必要がある。
【０００５】
特許文献１には、キャスティング冷却体を用いてアモルファス合金リボンを作製する方法が記載されている。
【０００６】
このような方法で組成の異なる多数の合金を製造しようとすれば、材料の調合、溶解炉での母合金作製、リボンの作製を全ての組成について行う必要があり、非常に長い時間がかかっていた。
【０００７】
また、バルクの結晶状態は組成に強く依存することが知られていた。特にアモルファス形成能の高い元素の含有量が少量変化するだけでもバルクの結晶状態が変化しやすい。したがって、互いに異なる複数の組成についてアモルファス形成能の違いを比較することは、特に互いの組成が近い場合において困難であった。
【０００８】
ここで、薄膜はリボンや粉体等のバルクと比較して短時間で多数の合金を製造することに適している。しかし、薄膜とバルクとでは同一組成でもアモルファス形成能が大きく異なる場合があると考えられていた。具体的には、バルクでは結晶化する場合でも薄膜ではアモルファスとなる場合が多数あることが知られていた。したがって、バルクのアモルファス合金およびナノ結晶合金の開発において薄膜で得られた試験結果を用いることは困難であると考えられていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第６０７７４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明者らは、薄膜を作製する際の基板の温度に着目した。そして、薄膜を作製するための基板の温度を変化させることで薄膜の結晶状態を大きく変化させ、バルクの結晶状態に一致または略一致させることができることを見出した。
【００１１】
本発明は、薄膜を作製することで、結晶状態が未知である組成からなるバルクの合金の結晶状態を知る方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る方法は、
バルクの結晶状態の組成依存性を準備する工程と、
バルクの結晶状態の組成依存性に記載されている複数の組成について、成膜時における基板の温度を変化させて、前記基板の温度毎に、複数の薄膜を成膜する工程と、
前記複数の薄膜について結晶状態を評価する工程と、
前記複数の組成について、前記バルクの結晶状態の組成依存性に記載されている複数の組成の結晶状態と、前記複数の薄膜における結晶状態と、が一致または略一致する基板の温度を決定する工程と、
決定された基板の温度にて前記結晶状態の組成依存性の基本成分と異なる成分を含む薄膜を成膜する工程と、
前記結晶状態の組成依存性の基本成分と異なる成分を含む薄膜の結晶状態を評価する工程と、を有するバルクの結晶状態の決定方法であることを特徴とする。
【００１３】
上記の方法によれば、成膜時における基板の温度を変化させて薄膜を成膜することで、結晶状態が未知である組成からなるバルクの合金の結晶状態を決定することができる。
【００１４】
上記の目的を達成するために、本発明の第２の観点に係る方法は、
成膜時における基板の温度を変化させて、前記基板の温度毎に、少なくとも２種類以上の異なる組成を有する薄膜を成膜する工程と、
前記基板の温度毎に、前記２種類以上の異なる組成の薄膜の結晶状態を評価する工程と、を有するアモルファス形成能の比較方法である。
【００１５】
上記の方法によれば、成膜時における基板の温度を変化させて薄膜を成膜することで、２種類以上の異なる組成からなる合金の結晶状態の違いを知ることができ、バルクのアモルファス形成能を比較することができる。
【００１６】
上記の目的を達成するために、本発明の第３の観点に係る方法は、
成膜時における基板の温度を変化させて、前記基板の温度毎に、同一の組成を有する薄膜を成膜する工程と、
前記薄膜の結晶状態を評価して、結晶からなる薄膜が得られる基板の温度と、アモルファスからなる薄膜が得られる基板の温度と、の境界温度を選択する工程と、
前記境界温度にて前記同一の組成とは異なる組成の薄膜を成膜する工程と、
前記同一の組成とは異なる組成の薄膜の結晶状態を評価する工程と、を有するアモルファス形成能の比較方法である。
【００１７】
上記の方法によれば、結晶状態が未知である組成からなる合金の結晶状態を知ることができ、バルクの合金を構成する元素の種類の違いによるアモルファス形成能の違いを比較することができる。
【００１８】
上記全ての前記薄膜において、Ｆｅ、Ｃｏ、およびＮｉの含有量の合計が５０ａｔ％以上であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１Ａ】図１ＡはＦｅ−Ｎｂ−Ｂ系のバルクの結晶状態の組成依存性である。
【図１Ｂ】図１Ｂは薄膜の結晶状態を図１Ａ上に記載した図面である。
【図１Ｃ】図１Ｃは薄膜の結晶状態を図１Ａ上に記載した図面である。
【図１Ｄ】図１Ｄは薄膜の結晶状態を図１Ａ上に記載した図面である。
【図２Ａ】図２ＡはＦｅ−Ｎｂ−Ｂ系の薄膜の結晶状態の組成依存性である。
【図２Ｂ】図２ＢはＰを含むＦｅ−Ｎｂ−Ｂ系の薄膜の結晶状態の組成依存性である。
【図２Ｃ】図２ＣはＰを含むＦｅ−Ｎｂ−Ｂ系の薄膜の結晶状態の組成依存性である。
【図２Ｄ】図２Ｄは図２Ｂにリボンでの結晶状態を追加した薄膜の結晶状態の組成依存性である。
【図３Ａ】図３ＡはＳｉを含むＦｅ−Ｎｂ−Ｂ系の薄膜の結晶状態の組成依存性である。
【図３Ｂ】図３ＢはＭｏを含むＦｅ−Ｎｂ−Ｂ系の薄膜の結晶状態の組成依存性である。
【図３Ｃ】図３ＣはＶを含むＦｅ−Ｎｂ−Ｂ系の薄膜の結晶状態の組成依存性である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
【００２１】
第１実施形態
第１実施形態は、バルクの結晶状態の組成依存性が準備できる場合において、当該バルクの結晶状態の組成依存性に記載されていない組成のバルクの結晶状態の決定方法である。
【００２２】
第１実施形態に係るバルクの結晶状態の決定方法では、バルクを作製せず、かわりに薄膜を作製する。
【００２３】
例えば、バルクの一種であるリボンを複数水準、作製する場合には、全ての製造工程を毎回、繰り返す必要がある。また、下表１に示すように１種類のリボンを作製するのに約５時間かかる。
【００２４】
【表１】
2020088356.tif 000003
【００２５】
これに対し、薄膜を複数水準、作製する場合には、成膜準備工程および取り出し工程に関して、薄膜を複数水準まとめて実施することができる。例えば、下表２に示すように４種類の薄膜を作製する場合には、成膜準備工程および取り出し工程を１回にまとめることが可能である。そして、４種類の薄膜を作製するのに約５．２時間かかる。すなわち、バルクを作製するよりも薄膜を作製する方が短時間かつ簡便であるといえる。そして、薄膜の作製は実質的にバルクの作製の約４倍の速度で行うことができる。
【００２６】
【表２】
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【００２７】
したがって、第１実施形態の決定方法を用いることで結晶状態が未知である組成のバルクの結晶状態を短時間かつ簡便に決定できる。
【００２８】
さらに、結晶状態が未知である組成のバルクの結晶状態の組成依存性を作成するためには、基本成分の含有比率を変化させながら多数のバルクを作製して結晶状態を決定する必要がある。第１実施形態の決定方法を用いることで、結晶状態が未知である組成のバルクの結晶状態の組成依存性を作成できる。
【００２９】
以下、第１実施形態のバルクの結晶状態の決定方法についてさらに詳細に説明する。
【００３０】
まず、バルクを構成する複数の基本成分の含有比率と結晶状態との関係を示す既知のバルクの結晶状態の組成依存性を準備する。既知のバルクの結晶状態の組成依存性は、例えば文献に記載されたバルクの結晶状態の組成依存性であってもよく、過去に作成したバルクの結晶状態の組成依存性であってもよい。
【００３１】
既知のバルクの結晶状態の組成依存性として、図１Ａに示すＦｅ−Ｎｂ−Ｂ系の３元系のバルクの結晶状態の組成依存性が例示される。図１Ａのバルクの結晶状態の組成依存性を用いる場合には、Ｆｅ、ＮｂおよびＢが基本成分である。しかし、第１実施形態はＦｅ−Ｎｂ−Ｂ系に限定されず、バルクの結晶状態の組成依存性が準備できる組成系であれば実施可能である。また、第１実施形態は３元系のバルクの結晶状態の組成依存性に限定されず、２元系のバルクの結晶状態の組成依存性や４元系のバルクの結晶状態の組成依存性などでも実施可能である。
【００３２】
次に、当該バルクの結晶状態の組成依存性に示される複数の組成について、成膜時における基板の温度を変化させて薄膜法により複数の薄膜を成膜する。成膜時における基板の温度を変化させることで、薄膜成膜時の冷却速度が変化し、最終的に得られる薄膜の結晶状態が変化する。
【００３３】
薄膜法の種類は任意である。例えばスパッタ法、蒸着法により薄膜を成膜することができる。以下、スパッタ法により薄膜を成膜する場合について説明する。
【００３４】
成膜は複数種類のターゲットを用いて多元スパッタにより同時成膜してもよく、ターゲットを適宜変更しながら単元スパッタにより成膜してもよい。多元スパッタにより同時成膜することが、バルクの結晶状態がバルクの結晶状態の組成依存性に示されている任意の組成の薄膜を作製することが容易であるため好ましい。
【００３５】
成膜時における基板の温度は任意であるが、通常のスパッタ法における基板の温度よりも高い温度とする。すなわち、通常のスパッタ法よりも冷却速度を低くする。例えば、概ね２００℃〜３００℃程度の範囲で変化させる。２００℃〜３００℃の間で得られる薄膜の結晶状態が変化することが多いためである。ただし、基本成分の種類によっては、上記の範囲外である基板の温度で薄膜を成膜する場合もありえる。
【００３６】
基板の種類は任意である。例えば熱酸化シリコン基板、シリコン基板、ガラス基板を用いることができる。また、スパッタを行う前に適宜洗浄してもよい。
【００３７】
膜厚は任意である。例えば５０ｎｍ〜２００ｎｍとしてもよい。
【００３８】
次に、得られた薄膜の結晶状態を評価する。
【００３９】
薄膜の結晶状態の評価方法は任意である。例えば、ＸＲＤを用いて行うことができる。結晶を示すピークが観察されない場合には、当該薄膜はアモルファスからなるとする。結晶を示すピークが観察された場合には、当該薄膜は結晶からなるとする。ただし、結晶を示すピークが観察された場合であってもシェラーの式から導かれた結晶粒径が１０ｎｍ以下の場合はアモルファスか結晶かの判断が困難なのでアモルファスと結晶からなるとする。後述する表３〜表６では「アモルファスと結晶」と表記する。また、結晶を示すピークの高さが高いほど結晶になりやすくアモルファス形成能が低い。ただし、結晶を示すピークの高さで異なる薄膜のアモルファス形成能を比較する場合には、前記異なる薄膜が同一の結晶を有する薄膜である必要がある。
【００４０】
そして、得られた結果を基板の温度毎にバルクの結晶状態の組成依存性にプロットする。そして、複数の薄膜の結晶状態がバルクの結晶状態の組成依存性に示されるバルクの結晶状態に一致または略一致するときの基板の温度を選択する。
【００４１】
次に、選択された基板の温度にてバルクの結晶状態の組成依存性の基本成分と異なる成分（図１Ａのバルクの結晶状態の組成依存性の場合にはＦｅ、ＮｂおよびＢのいずれとも異なる成分）を含む薄膜、すなわちバルクの結晶状態を決定したい組成と同一の組成を有する薄膜を成膜する。
【００４２】
そして、得られた薄膜の結晶状態が、得られた薄膜と同一の組成を有するバルクを作製した場合におけるバルクの結晶状態であると結論付けられる。
【００４３】
また、選択された基板の温度にて、バルクの結晶状態の組成依存性の基本成分と異なる成分を含む薄膜について、含有比率を変化させて多数、作製することで、薄膜の結晶状態の組成依存性を作成することができる。そして、当該薄膜の結晶状態の組成依存性がバルクの結晶状態の組成依存性の基本成分と異なる成分を含む場合におけるバルクの結晶状態の組成依存性であるとすることができる。
【００４４】
なお、第１実施形態のバルクの結晶状態の決定方法にて決定するバルクの組成は任意である。例えば、決定を実施する過程で作製される全ての薄膜において、Ｆｅ、Ｃｏ、およびＮｉの含有量の合計を５０ａｔ％以上としてもよく、Ｆｅの含有量を５０ａｔ％以上としてもよい。
【００４５】
第２実施形態
第２実施形態は、少なくとも２種類以上の異なる組成について、基板の温度を変化させて薄膜を成膜することによりアモルファス形成能を比較する方法である。なお、薄膜の製造方法および結晶状態の評価方法については、第１実施形態と同様である。
【００４６】
第２実施形態の一つの例として、組成Ａと組成Ｂとでアモルファス形成能を比較する場合について説明する。
【００４７】
まず、薄膜を形成するための基板の温度を変化させ、変化させた基板の温度毎に、組成Ａの薄膜と組成Ｂの薄膜とを成膜する。例えば、基板の温度を２００℃、２５０℃、３００℃と変化させ、それぞれの基板の温度で組成Ａの薄膜と組成Ｂの薄膜とを成膜する。この場合には、組成Ａの薄膜が３枚、組成Ｂの薄膜が３枚、得られる。そして、各組成の薄膜について結晶状態を評価する。
【００４８】
例えば、下表３に示す結果であるとする。下表３の結果の場合には、基板の温度が２００℃である場合にはどちらの組成の薄膜もアモルファスからなる。これに対し、基板の温度が２５０℃である場合には、組成Ａの薄膜はアモルファスと結晶からなるのに対し、組成Ｂの薄膜は結晶からなる。さらに、基板の温度が３００℃である場合には、組成Ａの薄膜も組成Ｂの薄膜も結晶からなるが、結晶を示すピークの高さは組成Ｂの方が高い。この場合には、組成Ｂと比較して組成Ａの方が、アモルファス形成能が高いと評価できる。
【００４９】
【表３】
2020088356.tif 000005
【００５０】
また、第２の実施形態のもう一つの例として、組成Ａ、組成Ｃおよび組成Ｄでアモルファス形成能を比較する場合について説明する。
【００５１】
まず、薄膜を形成するための基板の温度を変化させ、変化させた基板の温度毎に、組成Ａの薄膜と組成Ｃの薄膜と組成Ｄの薄膜とを作製する。例えば、基板の温度を２００℃、２５０℃、２７０℃と変化させ、それぞれの基板の温度で組成Ａの薄膜と組成Ｃの薄膜と組成Ｄの薄膜とを作製する。この場合には、組成Ａの薄膜が３枚、組成Ｃの薄膜が３枚、組成Ｄの薄膜が３枚、得られる。そして、各組成の薄膜について結晶状態を評価する。
【００５２】
例えば、下表４に示す結果であるとする。下表４の結果の場合には、基板の温度が２００℃である場合にはどの組成の薄膜もアモルファスからなる。これに対し、基板の温度が２５０℃である場合には、組成Ａの薄膜はアモルファスと結晶からなるのに対し、組成Ｃの薄膜および組成Ｄの薄膜はアモルファスからなる。さらに、基板の温度が２７０℃である場合には、組成Ａの薄膜も組成Ｃの薄膜も組成Ｄの薄膜も結晶からなる。しかし、結晶を示すピークの高さは組成Ａが最も高く、組成Ｄが最も低い。この場合には、組成Ｄ＞組成Ｃ＞組成Ａの順番にアモルファス形成能が高いと評価できる。
【００５３】
ここで、下表４が得られるのであれば、組成Ａのバルクと組成Ｃのバルクと組成Ｄのバルクとでアモルファス形成能を比較しても、組成Ｄ＞組成Ｃ＞組成Ａの順番にアモルファス形成能が高いと考えられる。すなわち、薄膜のみを作製しバルクを作製しなくても、複数の組成間でのアモルファス形成能の比較が可能である。
【００５４】
【表４】
2020088356.tif 000006
【００５５】
アモルファス形成能を比較する組成のうち一つを既知の組成とする場合には、未知の組成が既知の組成と比較してアモルファス形成能が高いか低いかが確認できる。また、薄膜を作製する基板の温度は少なくとも２水準以上、可能であれば３水準以上、設定する。
【００５６】
なお、第２実施形態にてアモルファス形成能を比較する組成は任意である。例えば、アモルファス形成能を比較する過程で作製される全ての薄膜において、Ｆｅ、Ｃｏ、およびＮｉの含有量の合計を５０ａｔ％以上としてもよく、Ｆｅの含有量を５０ａｔ％以上としてもよい。
【００５７】
第３実施形態
第３実施形態は、バルクを構成する元素の種類の違いによるアモルファス形成能の違いを比較するのに適したアモルファス形成能の比較方法に関する。なお、薄膜の製造方法および結晶状態の評価方法については、第１実施形態と同様である。また、特に記載の無い点については第１実施形態および第２実施形態と同様である。
【００５８】
まず、基準となる組成を一つ決定する。第３実施形態ではこの組成を基本組成と呼ぶ。成膜時における基板の温度を変化させ、変化させた基板の温度毎に、基本組成の薄膜を成膜する。すなわち、基板の温度毎に、同一の組成（基本組成）を有する薄膜が得られる。また、成膜時における基板の温度は少なくとも２水準以上、可能であれば３水準以上、設定する。
【００５９】
次に、前記薄膜の結晶状態を評価して、結晶からなる薄膜が得られる基板の温度と、アモルファスからなる薄膜が得られる基板の温度と、の境界温度を選択する。
【００６０】
以下、境界温度の選択方法の例を説明する。境界温度の選択方法は結晶からなる薄膜が得られる基板の温度範囲とアモルファスからなる薄膜が得られる基板の温度範囲との境界近傍の温度が選択できる方法であればよい。
【００６１】
例えば下表５の基本組成１のようにアモルファスと結晶からなる薄膜が得られる基板の温度Ｔ３、Ｔ４がある場合には、Ｔ３を境界温度としてもよく、Ｔ４を境界温度としてもよい。なお、下表５では、Ｔ５＞Ｔ４＞Ｔ３＞Ｔ２＞Ｔ１の順に温度が高い。
【００６２】
また、下表５の基本組成２のようにアモルファスからなる薄膜が得られる基板の温度Ｔ３と結晶からなる薄膜が得られる基板の温度Ｔ４がある場合には、アモルファスからなる薄膜が得られる最も高い温度であるＴ３を境界温度としてもよく、結晶からなる薄膜が得られる最も低い温度であるＴ４を境界温度としてもよい。基本組成２よりもアモルファス形成能が高い組成を知りたい場合にはＴ４を境界温度とすることが好適である。基本組成２よりもアモルファス形成能が低い組成を知りたい場合にはＴ３を境界温度とすることが好適である。
【００６３】
また、単にアモルファス形成能を比較したい場合には、結晶からなる薄膜が得られる最も低い温度であるＴ４を境界温度とすることが好適である。結晶からなる薄膜同士のアモルファス形成能はＸＲＤ測定により得られる結晶のピークの高さを比較することで比較可能であるのに対し、アモルファスからなる薄膜同士のアモルファス形成能は比較不能であるためである。
【００６４】
【表５】
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【００６５】
次に、選択した境界温度にて基本組成とは異なる組成を有する薄膜、すなわちアモルファス形成能を基本組成のアモルファス形成能と比較したい組成を有する薄膜を作製する。そして、作製した薄膜の結晶状態を評価することで、アモルファス形成能を比較することができる。すなわち、薄膜のみを作製しバルクを作製しなくても、複数の組成間でのアモルファス形成能の比較が可能である。
【００６６】
例えば、表５の基本組成２に対して、基板の温度をＴ４として比較組成Ａ〜Ｄの薄膜を作製し、結晶状態を評価した結果が下表６の結果になったとする。この場合には、アモルファス形成能が比較組成Ａ＞比較組成Ｂ＞比較組成Ｄ＞基本組成２＞比較組成Ｃの順番に高い。
【００６７】
【表６】
2020088356.tif 000008
【００６８】
第３実施形態のアモルファス形成能の比較方法は、特に基本組成の一部のみを変更する組成についてアモルファス形成能を比較する場合に適している。例えば、Ｆｅ−Ｎｂ−Ｂ系の基本組成に対して、添加元素を加えた組成のアモルファス形成能を比較することで、添加元素がアモルファス形成能に与える影響を確認することができる。また、基板の温度を境界温度として添加元素の種類のみを変化させた薄膜を多数作製しアモルファス形成能を比較することで、添加元素の種類によるアモルファス形成能の違いを確認することができる。さらに、基板の温度を境界温度として添加元素の添加量のみを変化させた薄膜を多数作製しアモルファス形成能を比較することで、添加元素の添加量によるアモルファス形成能の違いを確認することができる。
【００６９】
なお、第３実施形態にてアモルファス形成能を比較する組成は任意である。例えば、アモルファス形成能を比較する過程で作製される全ての薄膜において、Ｆｅ、Ｃｏ、およびＮｉの含有量の合計を５０ａｔ％以上としてもよく、Ｆｅの含有量を５０ａｔ％以上としてもよい。
【実施例】
【００７０】
以下、本発明、特に第１実施形態をさらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明、特に第１実施形態はこれらの実施例に限定されない。
【００７１】
まず、既知のバルクの結晶状態の組成依存性として、図１Ａに示すＦｅ−Ｎｂ−Ｂ系の３元系のバルクの結晶状態の組成依存性を準備した。
【００７２】
次に、バルクの結晶状態が当該バルクの結晶状態の組成依存性に示される複数の組成について、成膜時における基板の温度を変化させて複数の薄膜をスパッタ法により作製した。
【００７３】
成膜はマグネトロンスパッタを使用して行った。また、複数種類のターゲットを用いて多元スパッタにより同時成膜することで行った。
【００７４】
本実施例では、基板の温度を４７４Ｋ（２０１℃）、５２３Ｋ（２５０℃）、５７５Ｋ（３０２℃）としてＦｅ、ＮｄおよびＢからなる複数の薄膜を作製した。また、基板は熱酸化シリコン基板を６ｍｍ×６ｍｍに切断し、水、アセトン、ＩＰＡの順番に溶媒を用いて超音波洗浄を行った基板とした。膜厚は１００ｎｍとした。
【００７５】
次に、ＸＲＤを用いて得られた薄膜の結晶状態を評価した。得られた複数の薄膜の結晶状態を基板の温度毎にバルクの結晶状態の組成依存性にプロットした。図１Ａのバルクの結晶状態の組成依存性に対して基板の温度４７４Ｋ（２０１℃）で成膜した薄膜の結晶状態を評価した結果をプロットしたものが図１Ｂ、基板の温度５２３Ｋ（２５０℃）で成膜した薄膜の結晶状態を評価した結果をプロットしたものが図１Ｃ、基板の温度５７５Ｋ（３０２℃）で成膜した薄膜の結晶状態を評価した結果をプロットしたものが図１Ｄである。
【００７６】
図１Ｂ〜図１Ｄを比較した。図１Ｃでは全ての薄膜の結晶状態がバルクの結晶状態の組成依存性に示される結晶状態と同一となった。これに対し、図１Ｂではバルクの結晶状態の組成依存性に示される結晶状態とは異なり全ての薄膜がアモルファスからなっていた。図１Ｄではバルクの結晶状態の組成依存性に示される結晶状態とは異なり全ての薄膜が結晶からなっていた。
【００７７】
以上より、図１Ｃでの基板の温度、すなわち５２３Ｋ（２５０℃）を選択した。
【００７８】
次に、選択された基板の温度（５２３Ｋ（２５０℃））にてバルクの結晶状態の組成依存性の基本成分と異なる成分、すなわち、Ｆｅ、ＮｂおよびＢのいずれとも異なる成分を含む薄膜を多数作製し、薄膜の結晶状態の組成依存性を作成した。作成した薄膜の結晶状態の組成依存性を図２Ｂ〜図２Ｃ、図３Ａ〜図３Ｃに示す。また、Ｆｅ、ＮｂおよびＢのみで作成した薄膜の結晶状態の組成依存性を図２Ａに示す。各図面では一部の組成について薄膜の結晶状態を具体的に図示したが、実際に薄膜の結晶状態の組成依存性を作成するために作製した組成は各図面に図示した組成のみではない。なお、図２Ａにおいては図１Ａ〜図１Ｃでは結晶状態が示されていなかった範囲の組成についても薄膜を成膜し、結晶状態を調べて図示している。
【００７９】
Ｆｅ、ＮｂおよびＢ以外の元素が添加されていない組成のバルクの結晶状態の組成依存性である図１Ａと、Ｆｅ、ＮｂおよびＢ以外の元素が添加されていない組成の薄膜の結晶状態の組成依存性である図２Ａとが近い形状になっていた。すなわち、選択された基板の温度で作成された薄膜の結晶状態とバルクの結晶状態とが一致したことが確認できた。
【００８０】
図２Ａ〜図２ＣはＰの添加量を変化させて作成した薄膜の結晶状態の組成依存性である。上記の通り、図２ＡはＰを含まない場合、すなわちＰの添加量が０である場合の薄膜の結晶状態の組成依存性である。図２ＢはＰを１ａｔ％含む場合の薄膜の結晶状態の組成依存性である。図２ＣはＰを２ａｔ％含む場合の薄膜の結晶状態の組成依存性である。
【００８１】
図２Ａ〜図２Ｃより、薄膜においてはＰの含有量が大きいほどアモルファス形成能が高くなった。
【００８２】
ここで、実際に下表７に示す組成のバルク（リボン）を作製した。
【００８３】
下表７に示す各実施例の合金組成となるように原料金属を秤量し、高周波加熱にて溶解し、母合金を作製した。なお、これらの合金組成は全て図２Ａ〜図２Ｃによればアモルファスからなる薄膜が得られる組成である。
【００８４】
その後、作製した母合金を加熱して溶融させ、１２００℃の溶融状態の金属とした後に、大気中において水冷されたロールを回転速度２３．５ｍ／ｓｅｃ．で用いた単ロール法により前記金属をロールに噴射させ、リボンを作成した。リボンの厚さ２０μｍ、リボンの幅５ｍｍとした。
【００８５】
ＸＲＤを用いて得られたリボンの結晶状態をＸＲＤを用いて評価した。その結果、図２Ａ〜図２Ｃに示される結晶状態と同様に、アモルファスからなるリボンが得られた。
【００８６】
各リボンに対し、飽和磁束密度および保磁力を測定した。飽和磁束密度（Ｂｓ）は振動試料型磁力計（ＶＳＭ）を用いて磁場１５９２ｋＡ／ｍで測定した。保磁力（Ｈｃ）はＨｃメーターを用いて測定した。結果を表７に示す。
【００８７】
【表７】
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【００８８】
さらに、図２Ｂ上の複数の組成比でリボンを作製し、結晶状態を評価した。結果を図２Ｄに示す。図２Ｄより、バルク（リボン）での結晶状態が薄膜の結晶状態の組成依存性の通りになることが確認された。
【００８９】
すなわち、選択された基板の温度で成膜された薄膜の結晶状態の組成依存性からバルク（リボン）での結晶状態が決定できることが裏付けられた。
【００９０】
図３Ａ〜図３Ｃは、Ｆｅ、ＮｂおよびＢ以外の元素の種類のみを変化させて作成した薄膜の結晶状態の組成依存性である。
【００９１】
具体的には、図３ＡはＳｉを１ａｔ％含む場合の薄膜の結晶状態の組成依存性である。図３ＢはＭｏを１ａｔ％含む場合の薄膜の結晶状態の組成依存性である。図３ＣはＶを１ａｔ％含む場合の薄膜の結晶状態の組成依存性である。
【００９２】
図２Ｂおよび図３Ａ〜図３Ｃより、薄膜における各添加元素のアモルファス形成能の相対的な大きさがわかる。図２Ｂおよび図３Ａ〜図３Ｃより、概ねＰ＞Ｖ＞Ｍｏ＞Ｓｉの順にアモルファス形成能が高い。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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