(57)【要約】      （修正有）【課題】金属の薄膜でありながら光を透過する透明磁性金属膜とその製造方法を提供する。【解決手段】透明磁性金属膜体１００は、基板１１０と、透明磁性金属膜１２０と、を有している。透明磁性金属膜１２０は、Ｆｅを成分とするものである。透明磁性金属膜１２０では、４００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長領域にわたって光の透過率が５０％以上である。また、この透明磁性金属膜１２０は、強磁性を示す薄膜である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明磁性金属膜において、
Ｆｅを成分とするものであり、
４００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長領域にわたって光の透過率が５０％以上であること
を特徴とする透明磁性金属膜。
【請求項２】
請求項１に記載の透明磁性金属膜において、
電気絶縁性であること
を特徴とする透明磁性金属膜。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の透明磁性金属膜において、
平均膜厚は３０ｎｍ以下の範囲内であること
を特徴とする透明磁性金属膜。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の透明磁性金属膜において、
基板に成膜されたものであり、
前記基板の格子定数とα−Ｆｅの格子定数とが、次式
０．０１  ≦  ｜ｂ１−ｂ２｜／ｂ１  ≦  ０．１０
ａ１：α−Ｆｅの格子定数
ａ２：基板の格子定数
ｂ１＝（２）1／2 ×ａ１  または  ｂ１＝ａ１
ｂ２＝ａ２／ｎ
ｎ：自然数
を満たす自然数ｎが存在すること
を特徴とする透明磁性金属膜。
【請求項５】
透明磁性金属膜の製造方法において、
真空容器に基板を配置し、
前記真空容器の内圧を１０-5Ｐａ以下とし、
第１の温度の前記基板にＦｅを成膜し、
前記第１の温度より高い第２の温度で前記基板を熱処理すること
を特徴とする透明磁性金属膜の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の透明磁性金属膜の製造方法において、
前記第２の温度は、
６７０℃以上１０００℃以下の範囲内であること
を特徴とする透明磁性金属膜の製造方法。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の透明磁性金属膜の製造方法において、
平均膜厚を３０ｎｍ以下の範囲内として成膜すること
を特徴とする透明磁性金属膜の製造方法。
【請求項８】
請求項５から請求項７までのいずれか１項に記載の透明磁性金属膜の製造方法において、
前記基板の格子定数とα−Ｆｅの格子定数とが、次式
０．０１  ≦  ｜ｂ１−ｂ２｜／ｂ１  ≦  ０．１０
ａ１：α−Ｆｅの格子定数
ａ２：基板の格子定数
ｂ１＝（２）1／2 ×ａ１  または  ｂ１＝ａ１
ｂ２＝ａ２／ｎ
ｎ：自然数
を満たす自然数ｎが存在するような前記基板を用いること
を特徴とする透明磁性金属膜の製造方法。
【請求項９】
請求項５から請求項８までのいずれか１項に記載の透明磁性金属膜の製造方法において、
分子線エピタキシー法により前記基板にＦｅを成膜すること
を特徴とする透明磁性金属膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書の技術分野は、透明磁性金属膜とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁性薄膜は、ハードディスクドライブの磁気ヘッド、磁気センサー、電流センサー、電力センサー、といった広範にわたる応用分野を有する技術である。
【０００３】
例えば、Ｆｅ−Ｐｔ系の合金がハードディスクドライブの媒体用材料として用いられている。特許文献１には、Ｐｔ−Ｆｅ−Ｐを成分とする磁性薄膜について開示されている。ＰｔとＦｅに、Ｐを添加して合金化することにより、Ｐｔ−Ｆｅ二元系合金よりも低い温度で規則化することができる磁性薄膜が得られる旨が開示されている（特許文献１の段落［０００８］）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−６０３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、強磁性を備える薄膜を成膜するには、金属を用いることが多い。金属は一般に、金属光沢を備える。そのため、光を透過する金属薄膜は、これまでに知られていない。
【０００６】
本明細書の技術は、前述した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。その課題とは、金属の薄膜でありながら光を透過する透明磁性金属膜とその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の態様における透明磁性金属膜は、Ｆｅを成分とするものである。また、透明磁性金属膜では、４００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長領域にわたって光の透過率が５０％以上である。
【０００８】
この透明磁性金属膜は、鉄を成膜されたものである。また、透明磁性金属膜は、光を透過する。また、透明磁性金属膜は、強磁性を示す。この透明磁性金属膜は、自己組織化によりポーラス構造となったものである。その立体的構造は、壁状に配置された鉄が迷路に近い構造をとる。
【０００９】
第２の態様における透明磁性金属膜は、電気絶縁性である。
【００１０】
第３の態様における透明磁性金属膜においては、平均膜厚は３０ｎｍ以下の範囲内である。
【００１１】
第４の態様における透明磁性金属膜は、基板に成膜されたものである。基板の格子定数とα−Ｆｅの格子定数とが、次式
０．０１  ≦  ｜ｂ１−ｂ２｜／ｂ１  ≦  ０．１０
ａ１：α−Ｆｅの格子定数
ａ２：基板の格子定数
ｂ１＝（２）1／2 ×ａ１  または  ｂ１＝ａ１
ｂ２＝ａ２／ｎ
ｎ：自然数
を満たす自然数ｎが存在する。
【００１２】
第５の態様における透明磁性金属膜の製造方法においては、真空容器に基板を配置する。真空容器の内圧を１０-5Ｐａ以下とする。第１の温度の基板にＦｅを成膜する。そして、第１の温度より高い第２の温度で基板を熱処理する。
【００１３】
第６の態様における透明磁性金属膜の製造方法においては、第２の温度は、６７０℃以上１０００℃以下の範囲内である。
【００１４】
第７の態様における透明磁性金属膜の製造方法においては、平均膜厚を３０ｎｍ以下の範囲内として成膜する。
【００１５】
第８の態様における透明磁性金属膜の製造方法においては、基板の格子定数とα−Ｆｅの格子定数とが、次式
０．０１  ≦  ｜ｂ１−ｂ２｜／ｂ１  ≦  ０．１０
ａ１：α−Ｆｅの格子定数
ａ２：基板の格子定数
ｂ１＝（２）1／2 ×ａ１  または  ｂ１＝ａ１
ｂ２＝ａ２／ｎ
ｎ：自然数
を満たす自然数ｎが存在するような基板を用いる。
【００１６】
第９の態様における透明磁性金属膜の製造方法においては、分子線エピタキシー法により基板にＦｅを成膜する。
【発明の効果】
【００１７】
本明細書では、金属の薄膜でありながら光を透過する透明磁性金属膜とその製造方法が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態における成膜装置の構造を示す概略構成図である。
【図２】実施形態における透明磁性金属膜体の構造を示す図である。
【図３】実施形態における透明磁性金属膜の製造方法の温度プロファイルである。
【図４】実施形態における透明磁性金属膜の光の透過性を示すグラフである。
【図５】実施形態における透明磁性金属膜の磁化曲線を示すグラフである。
【図６】図５の拡大図である。
【図７】実施形態における透明磁性金属膜のＸ線回折分析の結果を示すグラフである。
【図８】８００℃で熱処理した透明磁性金属膜の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）写真である。
【図９】７５０℃で熱処理した透明磁性金属膜の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）写真である。
【図１０】７００℃で熱処理した透明磁性金属膜の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）写真である。
【図１１】６５０℃で熱処理した磁性金属膜の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）写真である。
【図１２】熱処理を実施しなかった磁性金属膜の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）写真である。
【図１３】膜厚を６０ｎｍとして８００℃で熱処理した磁性金属膜の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）写真である。
【図１４】成膜後に成膜装置から一旦取り出した後に再び成膜装置に戻してから８００℃で熱処理した場合の磁性金属膜の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）写真である。
【図１５】成膜後に成膜装置から取り出してガラス管に真空封管して８００℃で熱処理した磁性金属膜の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）写真である。
【図１６】鉄の格子定数を示す図である。
【図１７】基板の種類と８００℃で熱処理した磁性金属膜の立体的構造との関係を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、具体的な実施形態について、透明磁性金属膜とその製造方法を例に挙げて図を参照しつつ説明する。
【００２０】
１．成膜装置
１−１．成膜装置の構成
図１は、本実施形態の成膜装置１０００の概略構成を示す図である。成膜装置１０００は、通常の分子線エピタキシー装置である。そのため、成膜装置１０００は、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ）により基板１１０の上に薄膜を成膜する。成膜装置１０００は、チャンバー１１００と、ホルダー１２００と、ヒーター１３００と、回転軸１４００と、原材料供給部１５００と、電子銃１６００と、スクリーン１７００と、を有する。
【００２１】
チャンバー１１００は、成膜する基板１１０を収容するための真空容器である。また、チャンバー１１００は、ホルダー１２００と、ヒーター１３００と、回転軸１４００と、原材料供給部１５００と、電子銃１６００と、スクリーン１７００と、を内部に収容している。
【００２２】
ホルダー１２００は、基板１１０を支持するための基板支持部である。ヒーター１３００は、ホルダー１２００に支持される基板１１０を加熱するためのものである。回転軸１４００は、ホルダー１２００を回転させるためのものである。この回転軸１４００の回転により、ホルダー１２００に取り付けられた基板１１０が回転することとなる。
【００２３】
原材料供給部１５００は、原材料を収容するとともに、原材料を加熱することにより分子線を発生させるためのものである。電子銃１６００およびスクリーン１７００は、反射高速電子回折（ＲＨＥＥＤ）法により、成膜状態をその場観察するためのものである。
【００２４】
１−２．成膜装置の内圧
チャンバー１１００の内部の圧力は、１０-5Ｐａ以下である。成膜装置１０００は、チャンバー１１００の内圧を１０-9Ｐａ以上１０-5Ｐａ以下の範囲内で保持することができる。好ましくは、チャンバー１１００の内圧は、１０-9Ｐａ以上１０-6Ｐａ以下の範囲内である。より好ましくは、１０-9Ｐａ以上１０-7Ｐａ以下の範囲内である。もちろん、チャンバー１１００の真空度は、これより高くてもよい。
【００２５】
２．透明磁性金属膜
２−１．透明磁性金属膜の構造
図２は、透明磁性金属膜の基本的な構成を示す概略構成図である。図２に示すように、透明磁性金属膜体１００は、基板１１０と、透明磁性金属膜１２０と、を有する。基板１１０の材質は、ＭｇＯである。透明磁性金属膜１２０の材質は、単一成分の鉄（Ｆｅ）である。ただし、成膜に際して、非常にわずかな不純物が混入する可能性がある。透明磁性金属膜１２０の平均膜厚は、３０ｎｍ以下である。磁性金属膜１２０の平均膜厚は、０．３ｎｍ以上３０ｎｍ以下の範囲内であるとよい。より好ましくは、透明磁性金属膜１２０の平均膜厚は、５ｎｍ以上２５ｎｍ以下の範囲内である。さらに好ましくは、透明磁性金属膜１２０の平均膜厚は、１０ｎｍ以上２５ｎｍ以下の範囲内である。
【００２６】
ここで、基板１１０の格子定数と、透明磁性金属膜１２０の格子定数との間に、ある程度のミスマッチングがある。この基板１１０と透明磁性金属膜１２０との関係については、後に詳しく述べる。
【００２７】
２−２．透明性
透明磁性金属膜１２０は、可視光を透過する薄膜である。この透明磁性金属膜１２０は、鉄の薄膜であるにもかかわらず、金属光沢を呈することなく、光を透過する。この透明磁性金属膜１２０においては、４００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長領域にわたって、光の透過率が５０％以上である。具体的には後述するが、この透明磁性金属膜１２０においては、４００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長領域にわたって、光の透過率が５０％以上６０％以下の範囲内である。
【００２８】
２−３．強磁性
透明磁性金属膜１２０は、強磁性を示す。これについては、後ほど詳しく述べる。
【００２９】
２−４．電気絶縁性
透明磁性金属膜１２０は、電気絶縁性である。ただし、後述するように、製造条件によっては、透明磁性金属膜１２０は、電気伝導性である。
【００３０】
３．透明磁性金属膜の製造方法
ここで、透明磁性金属膜１２０の製造方法について説明する。この製造方法は、成膜工程と、熱処理工程と、を有する。
【００３１】
３−１．サーマルクリーニング
図３は、透明磁性金属膜の製造方法における基板温度を示す温度プロファイルである。まず、成膜装置１０００のホルダー１２００に基板１１０を配置する。ここで、チャンバー１１００の内部の圧力を、１０-9Ｐａ以上１０-5Ｐａ以下にする。この内圧は、１０-6Ｐａ以下であるとよい。そして、基板１１０のサーマルクリーニングを実施する。このサーマルクリーニングにおける基板１１０の温度は、３００℃程度である。
【００３２】
３−２．成膜工程
次に、原料供給部１５００からＦｅを基板１１０に供給する。このときの基板１１０の温度は、例えば１５０℃である。基板温度は、１５℃以上６５０℃以下の範囲内であるとよい。このときのチャンバー１１００の内部の圧力は、１０-9Ｐａ以上１０-5Ｐａ以下のままである。特に、内圧は、１０-6Ｐａ以下であるとよい。このようにして、第１の温度の基板１１０にＦｅを成膜する。
【００３３】
３−３．昇温工程
次に、基板１１０の温度を熱処理温度まで上昇させる。このときのチャンバー１１００の内部の圧力は、１０-9Ｐａ以上１０-5Ｐａ以下のままである。特に、内圧は、１０-6Ｐａ以下であるとよい。
【００３４】
３−４．熱処理工程（アニール工程）
ここでは、３０分以上２時間以下の程度の熱処理を実施する。このときの基板１１０の温度は、６７０℃以上１０００℃以下の温度である。好ましくは、基板１１０の温度は、６８０℃以上９００℃以下の範囲内である。より好ましくは、基板１１０の温度は、７００℃以上８５０℃以下の範囲内である。このときのチャンバー１１００の内部の圧力は、１０-9Ｐａ以上１０-5Ｐａ以下のままである。特に、内圧は、１０-6Ｐａ以下であるとよい。このようにして、第１の温度より高い第２の温度で基板１１０を熱処理する。
【００３５】
３−５．冷却工程
そして、この熱処理が終わった後に、基板１１０の温度を室温まで冷却する。基板１１０の温度が室温程度まで下がった後に、基板１１０をロードロック室に移動する。その後、ロードロック室の内圧を大気圧程度にする。そして、基板１１０を成膜装置１０００から取り出す。
【００３６】
４．透明磁性金属膜の性質
４−１．光の透過性（透明性）
図４は、透明磁性金属膜１２０の透明性を示すグラフである。図４の横軸は、光の波長（ｎｍ）である。図４の縦軸は、光の透過率（％）である。図４に示すように、この透明磁性金属膜１２０においては、４００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長領域にわたって、光の透過率が５０％以上である。具体的には、この透明磁性金属膜１２０においては、４００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長領域にわたって、光の透過率が５０％以上６０％以下の範囲内である。
【００３７】
４−２．強磁性
図５は、透明磁性金属膜１２０の磁化曲線（ヒステリシス曲線）である。図５の横軸は、外部磁場である。図５の縦軸は、磁化である。図６は、図５の拡大図である。図５および図６に示すように、透明磁性金属膜１２０は、ヒステリシスを示す。つまり、透明磁性金属膜１２０は、強磁性体である。
【００３８】
４−３．電気絶縁性
また、透明磁性金属膜１２０は、電気絶縁性である。この透明磁性金属膜１２０は、鉄の膜であるにもかかわらず、電気を通さない。ただし、後述するように、製造条件によっては、透明磁性金属膜１２０は、電気伝導性である。
【００３９】
４−４．鉄の成分
図７は、Ｘ線回折分析の結果を示すグラフである。図７に示すように、ＭｇＯの基板１１０のピークと、Ｆｅ（２００）のピークと、が観測されている。そのため、透明磁性金属膜１２０は、まぎれもなく鉄（Ｆｅ）からできている。
【００４０】
５．透明磁性金属膜の構造
５−１．立体的構造
図８は、透明磁性金属膜１２０の表面構造を示す原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）写真である。図８において、明るく見える箇所が、鉄が存在する箇所である。暗く見える箇所が、鉄が存在しない箇所である。このように、透明磁性金属膜１２０は、壁部と、空隙と、を有している。
【００４１】
透明磁性金属膜１２０は、図８に示すような構造を有している。つまり、透明磁性金属膜１２０では、鉄が壁状に形成されている。鉄の壁は、基板１１０の表面を縦横に仕切っている。鉄の壁は、格子状に近い形状で配置されているが、ところどころ切断されている。その結果、壁状の鉄は、迷路に近い構造である。
【００４２】
５−２．立体的構造と性質との関係
透明磁性金属膜１２０がこのような構造であるため、鉄の壁がない箇所では光は透過すると推測される。また、鉄の壁が、ところどころ切断されているため、電流パスは切断されている。その結果、透明磁性金属膜１２０は、電気絶縁性を呈すると推測される。
【００４３】
５−３．立体的構造の基板温度依存性
図９は、熱処理工程における基板１１０の温度を７５０℃とした場合の透明磁性金属膜１２０の表面構造を示す原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）写真である。この透明磁性金属膜１２０は、図８に示した迷路構造に比べて格子状に近い構造を有している。また、格子状の部分がほとんど切断されていないので、この透明磁性金属膜１２０は、導電性を備える。
【００４４】
図１０は、熱処理工程における基板１１０の温度を７００℃とした場合の透明磁性金属膜１２０の表面構造を示す原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）写真である。この透明磁性金属膜１２０は、図８に示した迷路構造に比べて格子状に近い構造を有している。また、格子状の部分がほとんど切断されていないので、この透明磁性金属膜１２０は、導電性を備える。
【００４５】
図１１は、熱処理工程における基板１１０の温度を６５０℃とした場合の磁性金属膜の表面構造を示す原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）写真である。図１１では、図８等に存在したような迷路構造（立体的構造）は存在しない。そのため、この磁性金属膜は、光をほとんど透過しない。つまり、この磁性金属膜は、透明ではない。
【００４６】
図１２は、熱処理工程を実施しなかった磁性金属膜の表面構造を示す原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）写真である。この場合にも、図８等に存在したような迷路構造（立体的構造）は存在しない。そのため、この磁性金属膜は、光をほとんど透過しない。つまり、この磁性金属膜は、透明ではなく、金属光沢を呈する。
【００４７】
したがって、ある程度真空度の高い環境下で磁性金属膜の熱処理を行うことにより、磁性金属膜における鉄の原子が自己組織化して図８等に示す立体的構造を形成する。これにより、透明磁性金属膜１２０が製造されると考えられる。
【００４８】
５−４．立体的構造の膜厚依存性
図１３は、基板１１０に膜厚６０ｎｍの磁性金属膜を成膜して８００℃で熱処理した場合の表面構造を示す原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）写真である。この場合には、図８等に存在したような迷路構造（立体的構造）は存在しない。そのため、この磁性金属膜は、光をほとんど透過しない。つまり、この磁性金属膜は、透明ではなく、金属光沢を呈する。
【００４９】
したがって、透明磁性金属膜１２０の平均膜厚は、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下の範囲内である。より好ましくは、透明磁性金属膜１２０の平均膜厚は、１０ｎｍ以上２５ｎｍ以下の範囲内である。ここで、平均膜厚とは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により、アニール工程前の磁性金属膜の微細な凹凸を平均化した値である。
【００５０】
５−５．立体的構造の真空度依存性
図１４は、成膜装置１０００の内部において１５０℃の基板温度で成膜したものを一旦取り出した後に再度成膜装置１０００の内部に戻して熱処理を行った鉄膜を示す原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）写真である。この鉄膜の膜厚は２０ｎｍである。チャンバー１１００の内部の圧力は、成膜時も熱処理時も１０-6Ｐａ程度である。この鉄膜は、図８等に示した迷路構造を有しない。図１４に示すように、鉄は、壁状でなく、柱状になっている。そのため、この鉄膜は、光を透過する。
【００５１】
このように成膜装置１０００から一旦取り出すと、膜の表面がある程度酸化するおそれがある。そのため、表面の酸化により、鉄の自己組織化に影響を及ぼしたと考えられる。
【００５２】
図１５は、成膜装置１０００の内部において１５０℃の基板温度で成膜したものを一旦取り出した後にガラス管に真空封管して熱処理を行った鉄膜を示す原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）写真である。この鉄膜の膜厚は２０ｎｍである。チャンバー１１００の内部の圧力は、成膜時には１０-7Ｐａ程度であるが、熱処理時には１０-4Ｐａ程度である。この鉄膜は、図８等に示した迷路構造を有しない。そして、平坦な膜が形成されている。したがって、この鉄膜は、光を透過せず、金属光沢を呈する。
【００５３】
このように真空度のそれほど高くない真空封管状態で熱処理する場合には、鉄の自己組織化がほとんど進まない。そのため、この鉄膜は、通常の平坦な金属膜である。
【００５４】
５−６．立体的構造と透明性
本実施形態の透明磁性金属膜１２０は、格子状に近い立体的構造を有している。そして、この格子状の壁が部分的に切断されて迷路形状になっている。透明磁性金属膜１２０は、このようにポーラスになっている。つまり、多孔性の材質である。そのため、光は、この立体的構造の空隙を透過することとなる。また、この立体的構造は、強磁性秩序を形成することを許容している。そのため、透明磁性金属膜１２０は、強磁性を示す。
【００５５】
６．基板の種類と立体的構造
図１６は、鉄（Ｆｅ）の格子定数を説明する図である。鉄は室温で体心立方格子の構造をとる。鉄の体心立方格子の格子定数ａ１は、２．８６Åである。また、図１６に示すように、本明細書では、鉄（α−Ｆｅ）の格子定数ａ１の（２）1／2 倍を鉄（α−Ｆｅ）の有効格子定数ｂ１ということとする。透明磁性金属膜１２０は、基板１１０の面内で４５°回転した状態で基板１１０の上に成膜されるからである。鉄（α−Ｆｅ）の有効格子定数ｂ１は、４．０５Åである。
【００５６】
図１７は、基板の種類と成膜された鉄膜との関係をまとめた表である。ここで、基板１１０の表面は、いずれも（１００）面である。ＬａＡｌＯ3 の格子定数は、３．７９Åである。ＭｇＡｌ2 Ｏ4 の格子定数は、８．０８Åである。そして、ＭｇＡｌ2 Ｏ4 の格子定数の１／２は、４．０４Åである。ＭｇＯの格子定数は、４．２１Åである。
【００５７】
上記の基板材料の有効格子定数ｂ２と、鉄（α−Ｆｅ）の有効格子定数ｂ１と、の差については、次式で評価することができる。
ｃ１＝（ｂ２−ｂ１）／ｂ１
ｃ１：格子定数差
ＬａＡｌＯ3 の格子定数差ｃ１は、−６．４％である。ＭｇＡｌ2 Ｏ4 の格子定数差ｃ１は、−０．２５％である。ＭｇＯの格子定数差ｃ１は、＋４．０％である。
【００５８】
したがって、ＭｇＡｌ2 Ｏ4 基板と鉄の結晶構造との間の格子整合性が最も高い。しかし、図１７に示すように、ＭｇＡｌ2 Ｏ4 基板では、透明磁性金属膜１２０を成膜することはできなかった。一方、ＬａＡｌＯ3 基板およびＭｇＯ基板では、透明磁性金属膜１２０を成膜することができた。つまり、基板とＦｅとの間で格子定数にある程度のミスマッチがあると、鉄膜は自己組織化する。
【００５９】
したがって、基板の格子定数と鉄（α−Ｆｅ）の格子定数とが、次式
０．０１  ≦  ｜ｂ１−ｂ２｜／ｂ１  ≦  ０．１０
ａ１：α−Ｆｅの格子定数
ａ２：基板の格子定数
ｂ１＝（２）1／2 ×ａ１  または  ｂ１＝ａ１
ｂ２＝ａ２／ｎ
ｎ：自然数
を満たす場合に、透明磁性金属膜１２０を成膜することができる。透明磁性金属膜１２０が基板１１０の面内で４５°回転した状態で基板１１０の上に成膜される場合には、ｂ１＝（２）1／2 ×ａ１である。基板１１０の上に透明磁性金属膜１２０がそのまま成膜される場合には、ｂ１＝ａ１である。
【００６０】
７．変形例
７−１．電気伝導性
本実施形態の透明磁性金属膜１２０は、電気絶縁性である。前述したように、格子状の立体的構造は、部分的に切断されている。しかし、熱処理温度の処理条件を調整すれば、格子状の立体的構造を形成することも可能である。その場合には、透明磁性金属膜は、電気伝導性であると考えられる。
【００６１】
７−２．他の成膜方法
本実施形態では、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ）を用いて基板１１０の上に透明磁性金属膜１２０を成膜した。しかし、真空度が十分に高ければ、分子線エピタキシー法以外の成膜方法を用いてもよい。ただし、その後の熱処理工程については、成膜したその成膜装置から取り出さずに、そのまま実施することが好ましい。
【００６２】
８．本実施形態のまとめ
本実施形態の透明磁性金属膜の製造方法は、基板１１０の上に鉄の薄膜を成膜する成膜工程と、成膜した鉄の薄膜を熱処理する熱処理工程と、を有する。この鉄の薄膜は、熱処理により、自己組織化して特有の立体的構造をとる。この透明磁性金属膜１２０は、鉄の薄膜でありながら光を透過する。また、この透明磁性金属膜１２０は、強磁性を備えている。また、この透明磁性金属膜１２０は、電気絶縁性を呈する。
【符号の説明】
【００６３】
１００…透明磁性金属膜体
１１０…基板
１２０…透明磁性金属膜
１０００…成膜装置
１１００…チャンバー
１２００…ホルダー
１３００…ヒーター
１４００…回転軸
１５００…原材料供給部
１６００…電子銃
１７００…スクリーン
【図２】
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【図４】
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【図１】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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