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第62回応用物理学会春季学術講演会 講演予稿集 (2015 東海大学 湘南キャンパス)
強誘電体プローブデータストレージ用
PZT 薄膜媒体の表面層の XPS 測定
X-ray Photoelectron Spectroscopic Study on PZT Thin Film Recording Media
for Ferroelectric Probe Data Storage
○
東北大通研
RIEC Tohoku Univ.,
平永 良臣，陳 一桐，長 康雄
○
Yoshiomi Hiranaga, Yitong Chen, Yasuo Cho
E-mail: [email protected]
【はじめに】強誘電体プローブデータストレージは
[1] K. Tanaka and Y. Cho, Appl. Phys. Lett. 97, 092901
2
(2010).
1 Tbit/inch を超える記録密度での書き込みを可能と
する次世代の記録方式として有望な記録方式である．
[2] Y. Hiranaga and Y. Cho, Jpn. J. Appl. Phys. 52,
09KA08 (2013).
筆者らの研究グループでは LiTaO3 単結晶を記録媒体
として用い，記録密度 4 Tbit/inch2 のデータ記録が行
えることを報告してきた．[1] 一方，本方式の実用化
を目指す上では，薄膜記録媒体の開発が必須である．
(a) as-deposited
そこで現在は，大きな非線形誘電率を有しており，
目し，提案方式における記録媒体への応用に関する
検討を行っている．[2] 前回の講演会においてイオン
ビームの照射による表面層の除去が，良好な記録媒
体の作製に有効であることを報告した．今回は表面
Pb 4f5/2
Intensity (arb. unit)
高速な記録再生が行えると期待される PZT 薄膜に着
Pb 4f7/2
層の起源をより詳細に調べるために X 線光電子分光
法（XPS）による測定を行ったので，これを報告する．
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【実験と結果】PZT 薄膜は SrRuO3/SrTiO3 基板上に
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RF スパッタ法によって作製した．この薄膜に対し，
142 140 138 136
Binding Energy (eV)
134
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134
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表面層を除去するために，電子サイクロトロン
（ECR）型イオン銃を用い，アルゴン・酸素混合ガ
(b) after ion beam irradiation
(Ar + O2)
Pb 4f7/2
ームの照射処理を行った．
この薄膜の Pb 4f に対する XPS スペクトルを Fig. 1
に示す．イオンビーム照射前の薄膜においては，
Pb 4f7/2 = 137.3 eV のピークの他に 137.8 eV にもピー
クが存在しており，2 種類の状態の異なる鉛が混在し
Intensity (arb. unit)
スをイオン化ガスとして加速電圧 300 V でイオンビ
Pb 4f5/2
ていることが分かった．137.8 eV のピークはイオン
ビーム照射後の薄膜ではほぼ消失したことから，こ
のピークはペロブスカイト格子内の鉛とは異なる状
態のものであり，かつ表面近傍にのみ偏在したもの
148
であることが分かる．アルゴンのみをイオン化ガス
としてイオンビーム照射を行った際によく見られる
鉛の還元は，アルゴン・酸素混合ガスにおける処理
では見受けられず，良質な表面が得られたものと考
えられる．
【謝辞】本研究の一部は科学研究費補助金基盤研究 S
（23226008）の補助を受けています．
© 2015年 応用物理学会
05-271
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142 140 138 136
Binding Energy (eV)
Fig. 1 XPS spectra of PZT films (a) before and
(b) after ion beam irradiation with ionized gas
of Ar+O2.