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Hohlkathodenverfahren

Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik

Hochrate-Abscheidung hartmagnetischer Schichten

Magnetische Schichten werden für zahlreiche Anwendungen genutzt, beispielsweise in der Datenspeicherung, Sensorik, Mikrotechnik oder Messtechnik. Während weichmagnetische Schichten industriell etabliert sind, so bei elektromagnetischen Abschirmungen, magnetoresistiven Sensoren oder bei flussführenden Komponenten, finden hartmagnetische Schichten außerhalb der Speichertechnik bisher kaum Verwendung. Speziell für Anwendungen der Mikroaktorik, zum Beispiel als magnetische Lagerung oder zur Weg- und Positionsmessung, sind hartmagnetische Schichten im Dickenbereich von 1-100 µm erforderlich. Um Kobalt-Samarium-Schichten (CoSm) in den erforderlichen Schichtdicken abscheiden zu können, wurde am Fraunhofer IST ein entsprechender Hochrate-Prozess entwickelt.

Für die Herstellung hartmagnetischer Dünnschichten wird heute üblicherweise das Magnetronsputterverfahren eingesetzt. Da sich hierbei jedoch durch die magnetischen Sputter-Targets ein magnetischer Kurzschluss bildet, wird der Magnetron-Effekt geschwächt und die Abscheideraten für CoSm liegen nur bei etwa 2 bis 5 µm/h. Mittels Gasflusssputtern konnten erfolgreich hartmagnetische CoSm-Schichten mit Abscheideraten von 20 µm/h hergestellt. Ein geplanter Umbau der Anlage soll zukünftig Abscheideraten von mehr als 50 µm/h ermöglichen. Eine spezielle Ausgestaltung der Sputterquelle und der Gasführung zum Substrat ermöglichen es, den Einbau von Rest-Sauerstoff in die Schichten wirksam zu reduzieren.

Die Charakterisierung der Schichten erfolgt durch Kombination von VSM-Messungen für die magnetischen Eigenschaften, REM-Untersuchungen zur Beschreibung der Morphologie und Röntgenbeugung (XDR) zur Bestimmung der Kristallstruktur.

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Zuletzt aktualisiert am: 2013-09-22 21:57:42 CEST
Quelle: http://hohlkathoden.fraunhofer.de/de/anwendungen/hartmagnetische-schichten/
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