_ T ² y ¢ £ ?0 n É® z º V R ËX ê sc Ü R Cu x Fe 3−x O 4

(1)

@

_ T ² y ¢ £ ?0 n É® z º V R ËX ê sc Ü R Cu ^x Fe 3−x O 4

U c

lT c l8 ý < gX c lÊ Ý M X ì Ä ¤V R Ë

T

+ ä ¸ ^∗ · T ç ¡# Ü

â

$ í @ / < Æ § Ó ü t o < Æõ , Â Òí ß 608-736 (2006¸ 1 Z 4 16{ 9 ~ Ã Î6 £ §)

`

s à Ô ¸F KZ O Ü ¼ Ð l ó ø Í : r ¸ 70

^◦

C ∼ 85

^◦

C _ % ò % i \ " f Cu

x

Fe

3−x

O

4

~ Ã Ì} ` ¦ ] j % i . ~ Ã Ì }

_ X- r] X J É r & ñ Û ¼x 3 A q ½ ¨ ¸_ é ß { 9 © ` ¦ Ð% i . Cu

x

Fe

3−x

O

4

~ Ã Ì} \ " f ¸$ í q x H l

ó ø Í : r ¸ 7 £ x < Ê\ y èô Ç . í o o Ms H 375 emu/cm

³

∼ 390 emu/cm

³

_ ° ú כ` ¦ .

l

ó ø Í : r ¸_ 7 £ x \ ~ Ã Ì} _ ¿ ºa ü < { 9 â _ ß ¼l H 7 £ x ¦ ì ø Í , Ð § 4 (Hc) É r 370 Oe ∼ 260 Oe Ü ¼ Ð y è % i .

PACS numbers: 75.70.Ak

Keywords: ` s à Ô, $ í ~ Ã Ì} , ` s à Ô ¸F K, í o o

I. " e Â ] Ø

í

ß oÓ ü t $ í ^ Û ¼x 3 A q ` s à Ô (spinel ferrite) H o

< Æ& h · Ó ü t o & h Ü ¼ Ð B Ä º î ß & ñ . Õ ª : £ ¤$ í M :ë H \ l l

2 ¤ F « Ñ, : x 6 x F « Ñ x 9 $ 3 F « Ñ 1 p x F g# 3 0 A > s 6 x

÷

& ¦ e . Õ ª Q @ /Â Òì r É r [ j b < Ê É r é ß & ñ 1 p x _ Z O ß

¼ + þ AI ü < ` s à Ô { 9 \ ¦ ì r í ß r & s 6 x ÷ & H â Ä º

´ ú

§ . ¦x 9 ¸ o\ ¦ Æ Ò½ ¨ H l l 2 ¤ B ^ _ 6 x ¸\ H Û

¼x 3 A q ` s à Ô ~ Ã Ì} s 9 כ ¹ l M :ë H \ s ì r _

½

¨ Ö ¸ µ 1 Ï [1-4].

Û

¼x 3 A q ` s à Ô ~ Ã Ì} ` ¦ ] j H ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð" f H ß ¼

>

Ó ü t o & h 7 £ x µ 1 Ï 7 £ x Ã ÌZ O (PVD)õ o < Æ& h 7 £ x µ 1 Ï 7 £ x Ã ÌZ O (CVD) Ü ¼ Ð Ð ü t Ã º e . Ó ü t o & h 7 £ x µ 1 Ï 7 £ x Ã ÌZ O É r / B N7 £ x

Ã

ÌZ O õ Û ¼( ' a A (sputtering) ~ ½ ÓZ O s e ¦, o < Æ& h ~ ½ ÓZ O

É

r ¦ : r ì ø Í6 £ xZ O õ o < ÆÃ º5 Å xZ O 1 p x s e . s Qô Ç ~ ½ ÓZ O [ þ t

Ð ` s à Ô ~ Ã Ì} ` ¦ ] j ½ + É â Ä º ¸¿ º Ã ºÑ þ ¸ s © _ }

$ í

© : r ¸\ ¦ 9 כ ¹ Ð l M :ë H \ l ó ø Í (substrate)_ F

| 9

\ ] jô Çs e % 3 . 7 £ ¤, ¦ : r \ " f ) < H © ` ¦ { 9 t · ú §

¦ | v 9 Ã º e H Ó ü t| 9 ë ß s 0 p x ¦, ¦ : r \ " f < H © ` ¦ { 9

`

¦ Ã º e H e ¦ Û ¼h Ë :, GaAs-IC x 9 7 á x s À Ó 1 p x \ ` s à Ô

~ Ã

Ì} ` ¦ { 9 n = â Ä º\ H l > r _ ~ Ã Ì} ] j ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð H Ô ¦

0 p x % i . s Qô Ç ë H ] j& h ` ¦ K H $ : r \ " f (<100

◦ C) ` s à Ô ~ Ã Ì} ` ¦ ] j ½ + É Ã º e H ~ ½ ÓZ O s ` s à Ô

¸F K (ferrite plating)Z O s . ` s à Ô ¸F K ~ ½ ÓZ O É r Ã º6 x Ó

o × æ \ " f ~ Ã Ì} ` ¦ Ò q t$ í H ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð l ó ø Í : r ¸\ ¦ 100

∗

E-mail: jslee@star.ks.ac.kr

◦ C s Ð ± ú > ½ + É Ã º e l M :ë H \ l ó ø Í_ F | 9 \ ] jô Ç s

\ O H s & h s e ¦, PVD x 9 CVD~ ½ ÓZ O \ q K " f 4 ¤ ¸ ú ô

Ç © u \ ¦ 9 כ ¹ Ð t · ú §l M :ë H \ ] j q 6 x` ¦ ± ú Ø ¦ Ã º e

H © & h s e [5-6]. q 2 ¤ ± ú É r : r ¸\ " f ] j ¸÷ &t ë ß

¸F K ) a 9 2 £ § É r & ñ $ í s Ä ºÃ º ¦, l & h $ í | 9 É r Z } É r

: r ¸\ " f ] j ¸ ) a כ õ q § # + 't t · ú § H .

`

s à Ô ¸F KZ O \ _ # # Q t s F K5 Å q (M = Cu, Ni, Zn, Co, Mn, Cr, 1 p x ¢ ¸ H s [ þ t _ D ¥ ½ + ËÓ ü t)` ¦ í < Ê

H 4 ¤ ½ + Ë (Fe, M) ₃ O 4 _ ~ Ã Ì} ` ¦ ] j ¸½ + É Ã º e . s [ þ t ~ ½ Ó Z O

Ü ¼ Ð ~ Ã Ì} _ $ í © 5 Å q ¸ (deposition rate)ü < } | 9 _ > h

` ¦ 0 AK ì ø Í6 £ x6 xÓ o (reaction solution)_ pH ü < l ó ø Í : r

¸_ oü < ° ú É r ½ ¨ Ã º' ÷ & ¦ e [7,8].

CuFe 2 O 4 \ ' a # \ P & h , l & h $ í | 9 Õ ªo ¦ © s

\

' a ô Ç ½ ¨ Ð ¦ ) a e Ü ¼ 9, ` s à Ô × æ \ " f CuFe 2 O 4 H Z } É r \ P & h î ß & ñ $ í M :ë H \ B Ä º × æ כ ¹ô Ç 0 Au

\

¦ t ¦ e [9]. & ñ Ð$ © _ B ^ Ð Ö ¸6 x l 0 A K

" f, l & h x 9 F g- l & h $ í | 9 ` ¦ ½ Ó © r v l 0 Aô Ç ~ ½ Ó î

ß Ü ¼ Ð Cu-` s à Ô Å Ò3 l q ~ Ã Î ¦ e [10]. : r ½ ¨\

"

f H ~ Ã ÌÓ o} ~ ½ ÓZ O ` ¦ s 6 x # l ó ø Í : r ¸ 70 ^◦ C ∼ 85 ^◦ C

\

" f Cu ^x Fe 3−x O 4 _ ~ Ã Ì} ` ¦ ] j % i . s X O > ] j ) a

~ Ã

Ì} _ & ñ $ í õ ¸f ½ ¨ ¸, í o oü < Ð § 4 Õ ªo ¦

$ í

© ¸| õ ' aº ) a s [ þ t _ : £ ¤$ í ` ¦ ½ ¨ % i .

II. ÷ m Ç ] M ö

`

s à Ô ¸F K \ 6 x l 0 Aô Ç ì ø Í6 £ x6 xÓ oõ í ß o6 xÓ o

(oxidizing solution) _ ï r q H 6 £ § õ ° ú s % i . ì ø Í6 £ x

-296-

(2)

e

H 6 x > r í ß è\ ¦ ] j ¦, CuCl 2 · 4H 2 O (0.3 × 10 ⁻³ mol/l) ü < FeCl ² · 4H 2 O (10 × 10 ⁻³ mol/l)\ ¦ 6 x K r & ï

r q % i . s M : ì ø Í6 £ x6 xÓ o_ pH H 7.1 s % 3 . í ß o6 x Ó

o % i r 7 £ x À ÓÃ º (1.0 l)\ CH 3 COONH (5.0 g)\ ¦ 6 x K r

&

, N ² Û ¼\ ¦ 2 r ç ß bubbling ô Ç Ê ê NaNO ² (1.0 g)` ¦ 6 x K

# ï r q % i .

l

ó ø ÍÜ ¼ Ð H OH l COOHl \ ¦ t ¦ e Ü ¼ 9 ì ø Í6 £ x 6

xÓ o\ @ /K î ß & ñ # ` s à Ô ¸F K \ 6 x ½ + É Ã º e

. Glass_ ³ ð \ e H SiOH l ` s à Ô ¸F K \ " f l

ó ø Íõ ` s à Ô 8 £ x õ _ ½ + Ë\ ' a # ½ + É Ã º e [11].

" f : r ½ ¨\ " f H cover glass (18 × 18 mm ² )\ ¦ 6 x

%

i . Fig. 1 É r ` s à Ô ¸F K \ 6 x ) a ~ Ã ÌÓ o} ~ ½ ÓZ O _ ì

ø Í6 £ x ¸ (reaction cell)` ¦ Ð# ï r . ï r q ) a l ó ø Í` ¦ ì ø Í6 £ x

¸\ © u ¦ í ß o6 xÓ oõ ì ø Í6 £ x6 xÓ o` ¦ Ä »o ó ø Íõ l ó ø Í s

_ a % v É r / B N ç ß ` ¦ : x K { 9 & ñ ô Ç 5 Å q ¸, 7 £ ¤ ì ø Í6 £ x6 xÓ o` ¦ 6.4

Fig. 1. Reaction cell for ferrite plating by thin liquid-film method.

Fig. 2. X-ray diffraction analysis for the plated Cu _x Fe 3−x O 4 films as a function of the substrate temperature.

:

x K { 9 & ñ > Ä »t Ù þ ¡Ü ¼ 9, ~ Ã Ì} s $ í © H 1 l x î ß ì ø Í6 £ x 6

xÓ oõ í ß o6 xÓ o\ H > 5 Å q N 2 Û ¼\ ¦ / B N/ å L " f 30ì r ç ß Ä

»t % i .

]

j ô Ç r « Ñ[ þ t _ & ñ ½ ¨ ¸\ ¦ S X l 0 AK X- r ] X

© u Ð Cu-Kα ` ¦ s 6 x # r] X ¸\ ¦ % 3 % 3 Ü ¼ 9, s [

þ

t ÐÂ Ò' © Ã º\ ¦ % 3 % 3 . ¸F K ) a ~ Ã Ì} _ l & h : £ ¤

$ í

É r 1 l x+ þ A r « Ñ § 4 > (VSM ; Vibrating Sample Mag- netometer)` ¦ s 6 x # H max = 10 kOe _ l © ` ¦ Â Ò õ " f ~ Ã Ì} _ Ã º¨ î ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð 8 £ ¤& ñ % i . ~ Ã Ì} ¸$ í q

H \ -t ì r í ß X- ì rF g > (EDS; Energy Dispersive X- ray Spectrometer)\ ¦ 6 x # 8 £ ¤& ñ % i . } _ p [ j½ ¨

¸ü < ¿ ºa \ ¦ Å Ò & ³p â (SEM; Scanning Electron Microscopy) Ü ¼ Ð ' a ¹ 1 Ï % i .

III. + s ÇÊ Ý õ m Í À X Ø8 ý

Fig. 2 H l ó ø Í : r ¸\ ] j ) a Cu x Fe 3−x O 4 ~ Ã Ì} _

X r] X © ` ¦ Ð# ï r . s [ þ t _ X r] X © É r cover glass 0 A\ ] j ) a ~ Ã Ì} ` ¦ X r] X l \ ¦ : x # % 3 É r כ s

. z ´+ « >` ¦ ' ô Ç l ó ø Í : r ¸ 70 ^◦ C ∼ 85 ^◦ C _ % ò % i \ " f

¸¿ º Û ¼x 3 A q ½ ¨ ¸_ Cu ^x Fe 3−x O 4 ` s à Ô ~ Ã Ì} s + þ A$ í

÷

&% 3 . s [ þ t _ r] X © Ü ¼ ÐÂ Ò' % 3 É r © Ã º H l ó ø Í

: r ¸_ o\ _ o t · ú § H { 9 & ñ ô Ç 8.405 ˚ A Ü

¼ Ð z ¤ .

Fig. 3 É r l ó ø Í : r ¸ o\ É r Cu x Fe3 − xO 4 ~ Ã Ì} _

$ í © 5 Å q ¸\ ¦ Ð# ï r . l ó ø Í : r ¸ 70 ^◦ C ∼ 85 ^◦ C t

Fig. 3. Deposition rate of Cu x Fe 3−x O 4 films grown as a

function of the substrate temperature.

(3)

Fig. 4. Variation of chemical composition parameter x in Cu _x Fe _3−x O ₄ films as a function of the substrate tem- perature.

Fig. 5. SEM images of Cu x Fe 3−x O 4 films with substrate temperature.

o < Ê\ ~ Ã Ì} _ $ í © 5 Å q ¸ H 32 nm/min \ " f 44 nm/min t 7 £ x % i . ~ Ã Ì} _ $ í © 5 Å q ¸ H SEM

\

" f % 3 É r ~ Ã Ì} _ ¿ ºa \ ¦ $ í © r ç ß Ü ¼ Ð è H כ s .

Ã

º6 xÓ o × æ \ " f F K5 Å q s : r É r Ó ü t õ C 0 A ½ + Ë ¢ ¸ H & ñ l

& h ½ + Ë\ _ K Ó ü tì r \ Ñ ü t Q Á ú ¢# 4 R e H Ã º o F K5 Å q s

: r õ Ã ºì r K ì ø Í6 £ x s { 9 # Qè ß Ã º o F K5 Å q s : r _ + þ AI

Ð > r F ô Ç . s [ þ t F K5 Å q s : r s l ó ø Í³ ð \ e H -SiOH l

\ f ¨ Ã Ì` ¦ > ÷ & ¦ f ¨ Ã Ìô Ç F K5 Å q s : r É r í ß o] j\ _ K

í ß oì ø Í6 £ x s { 9 # Q ` s à Ô 8 £ x` ¦ + þ A$ í ô Ç . s `

s à Ô 8 £ x É r ¢ ¸ s [ þ t F K5 Å q s : r _ f ¨ Ã Ì o \ ¦ ] j/ B N l M

:ë H \ ` s à Ô ~ Ã Ì} _ $ í © ì ø Í6 £ x É r Fe ²⁺ x 9 É r F K 5

Å

q s : r M ⁿ⁺ s l ó ø Í³ ð \ f ¨ Ã Ì ¦, f ¨ Ã Ìô Ç F K5 Å q s : r

É

r í ß o÷ &# Q Fe ²⁺ → Fe ³⁺ _ ì ø Í6 £ x` ¦ { 9 Ü ¼ . s ü < ° ú s

F K5 Å q s : r _ f ¨ Ã Ì, í ß oõ & ñ ` ¦ ì ø Í4 ¤ # ` s à Ô ~ Ã Ì

Fig. 6. A variation of saturation magnetization (M s) and coercive force (Hc) of Cu x Fe 3−x O 4 films as a function of the substrate temperature.

}

s $ í © ÷ & 9, ~ Ã Ì} _ $ í © 5 Å q ¸ H F K5 Å q s : r _ f ¨ Ã Ì | ¾ Ó

\

& ñ ) a [12]. s F K5 Å q s : r _ f ¨ Ã Ì | ¾ Ó É r l ó ø Í _

: r ¸ü < ì ø Í6 £ x6 xÓ o_ pH\ 7 £ x H כ Ü ¼ Ð · ú

94 R e . ô Ç¼ # Goto 1 p x [13] É r FeCl 2 · 3.5H 2 O\ ¦ 2.0 g/l, CH 3 COONH 4 \ ¦ 5.0 g/l í < Ê H ì ø Í6 £ x6 xÓ o (pH = 7.0) õ NaNO 2 1.0 g/l` ¦ í < Êô Ç í ß o6 xÓ o` ¦ s 6 x # l ó

ø Í : r ¸ 90 ^◦ C \ " f 30 nm/min _ ~ Ã Ì} $ í © 5 Å q ¸\ ¦ % 3

É

r e . s _ õ H : r ½ ¨_ õ ü < q 5 p w ô Ç ° ú כ` ¦

t 9, l ó ø Í : r ¸\ ~ Ã Ì} _ $ í © 5 Å q ¸ 7 £ x H

כ

% i r { 9 u ô Ç .

Fig. 4 H l ó ø Í : r ¸\ É r ~ Ã Ì} \ " f_ ¸$ í q x \ ¦ Ð

#

ï r . ~ Ã Ì} _ ¸$ í q x H ~ Ã Ì} _ É r 10 / B M` ¦ EDS 8

£ ¤& ñ % i Ü ¼ 9 [14], s [ þ t ° ú כ É r _ { 9 & ñ ô Ç ° ú כ` ¦ & .

" f ~ Ã Ì} _ ^ \ ç H{ 9 ô Ç ¸$ í q \ ¦ f ` ¦ · ú Ã º e

%

3 ¦, s [ þ t ° ú כ_ ¨ î ç H Ü ¼ ÐÂ Ò' ¸$ í q \ ¦ % 3 % 3 .

`

s à Ô ¸F KZ O É r F K5 Å q s : r _ f ¨ Ã Ì, í ß oõ & ñ ` ¦ ì ø Í 4

¤ # ` s à Ô ~ Ã Ì} s $ í © ÷ & 9, s כ ` ¦ o < Æd Ü ¼ Ð

? / 6 £ § õ ° ú .

x[F e(III)(H 2 O) 6 ] ³⁺ + y[F e(II)(H 2 O) 6 ] ²⁺

+z[M ⁿ (H 2 O) 6 ] ⁿ⁺ → (F e ³⁺ _x F e ²⁺ _y M _z ⁿ )O 4

+14H 2 O + 8H ⁺ , (x + y + z = 3)

F

K5 Å q s : r _ f ¨ Ã Ì É r F K5 Å q s : r ¸| \ f ¨ Ã Ì÷ &

H ª s Ø Ô . l ó ø Í : r ¸ 7 £ x < Ê\ ~ Ã Ì} \ " f_

¸$ í q x y è H כ É r : r ¸ © 5 p x < Ê\ Cu_ s

: r Ð Fe_ s : r f ¨ Ã Ì | ¾ Ós ´ ú § 4 R ¸$ í q x y

è % i .

Fig. 5 H l ó ø Í : r ¸\ ] j ) a Cu _x Fe3 − xO ₄ ~ Ã Ì} _

SEM Ü ¼ Ð } õ ] X > h ` ¦ 1 l x r \ ' a ¹ 1 Ï l

(4)

l

\ s p ` s à Ô { 9 Ò q t$ í | ¨ c Ã º ¸ e ` ¦ כ s .

s

[ þ t _ { 9 ~ Ã Ì} _ ³ ð \ f ¨ Ã Ì ) a , ` s à Ô ~ Ã Ì }

_ ] X > h é ß _ ¸_ þ v É r u # 4 [ t` ¦ Á ú ¢ É r כ ° ú s ³ ð

s © { © y } 9 # Q| 9 כ s .

í

ß o6 xÓ oõ ì ø Í6 £ x6 xÓ os > 5 Å q # l ó ø Í 0 A\ ¦ f Ë Ql M

:ë H \ s p + þ A$ í ) a { 9 [ þ t É r l ó ø Í\ f ¨ Ã Ì H â Ä º Ð

s 6 xÓ o[ þ t õ < Êa f Ë Q ! Qo H כ Ü ¼ Ð Ò q ty ÷ &# Q ~ Ã Ì }

_ + þ A$ í \ % ò ¾ Ó` ¦ Å Òt · ú § H . " f } _ ¸_ þ v É r Fe ²⁺ _ f ¨ Ã Ìõ í ß oõ & ñ ` ¦ ì ø Í4 ¤ # l Ñ ü æ ¸ ª Ü ¼ Ð $ í

© % i 6 £ §` ¦ · ú Ã º e . Õ ªo ¦ l ó ø Í : r ¸ Z }` ¦ Ã º2 ¤

~ Ã

Ì} _ & ñ w n _ ß ¼l (grain size) 7 £ x % i ¦, ~ Ã Ì} _

¿ ºa % i r 7 £ x % i .

Fig. 6 É r l ó ø Í : r ¸\ É r í o o M ^s ü < Ð § 4 H c

\

¦ Ð# ï r . © : r \ " f VSM` ¦ s 6 x # 8 £ ¤& ñ ô Ç data\ ¦

~ Ã

Ì} _ ^ & h ` ¦ ¦ 9 # M s ° ú כ` ¦ % 3 % 3 .

l

ó ø Í : r ¸_ 7 £ x \ M s ° ú כ É r 375 emu/cm ³ ∼ 390 emu/cm ³ _ ° ú כ` ¦ . s [ þ t _ ° ú כ É r Fe 3 O 4 bulk _ â Ä

º M ^s ° ú כ (513 emu/cm ³ ) [15] õ q §½ + É M : ß ¼> + 't t

· ú

§ H ª | 9 _ Ð § 4 É r ~ Ã Ì} _ ¿ ºa \ _ > r ¦, ¢ ¸ô Ç

&

ñ w n _ ß ¼l ü < ¸ ª Õ ªo ¦ ³ ð _ © I 1 p x \ _ > r ô Ç [16]. _ & ñ w n s _ ½ ¨\ ¦ + þ A$ í ô Ç ¦ ^ ¦ M : [17] l ó ø Í : r ¸_ 7 £ x \ Fig. 3\ " f Ð H ü < ° ú s

~ Ã

Ì} _ ¿ ºa 7 £ x ¦ ¢ ¸ô Ç & ñ w n s & f Ü ¼ Ð K

# 4 _ s 1 l x s 6 x s K 4 R Hc ° ú כ É r 370 Oe ∼ 260 Oe Ü ¼

Ð y è % i .

IV. + s Ç Â ] Ø

z

´+ « >` ¦ ' ô Ç l ó ø Í : r ¸ 70 ^◦ C ∼ 85 ^◦ C _ % ò % i \ " f ¸

¿

º Û ¼x 3 A q ½ ¨ ¸_ Cu x Fe 3−x O 4 ` s à Ô ~ Ã Ì} s + þ A$ í ÷ &

%

¸_ o\ _ o t · ú § H { 9 & ñ ô Ç 8.405 ˚ A Ü ¼

Ð z ¤ .

l

ó ø Í : r ¸ 70 ^◦ C ∼ 85 ^◦ C t o < Ê\ ~ Ã Ì} _

% i . l ó ø Í : r ¸ 7 £ x < Ê\ ~ Ã Ì} \ " f_ ¸$ í q

: r Ð Fe_ s : r f ¨ Ã Ì | ¾ Ós ´ ú § 4 R ¸$ í q x y

è % i . l ó ø Í : r ¸ Z }` ¦ Ã º2 ¤ ~ Ã Ì} _ & ñ w n _ ß ¼l (grain size) 7 £ x % i ¦, ~ Ã Ì} _ ¿ ºa % i r 7 £ x % i

. Cu x Fe _3−x O ₄ â Ä º Ms° ú כ É r 375 emu/cm ³ ∼ 390 emu/cm ³ _ ° ú כ` ¦ . s [ þ t _ ° ú כ É r l ó ø Í : r ¸_ 7 £ x

P

c p 8 ý ò k >

s

7 Hë H É r 2005 < Æ¸ ¸ â $ í @ / < Æ § < ÆÕ ü t t " é ¶ ½ ¨q \ _

# ½ ¨÷ &% 3 6 £ §.

Y

c p w Ã U Ø ô

[1] M. Gomi, H. Furuyama and M. Abe, J. Appl. Phys.

70, 7065 (1991).

[2] J. S. Lee, T. W. Ha, J. H. Jeong, I. W. Kim and S.

S. Yi, Thin Solid Films 472, 217 (2005).

[3] J. S. Lee, T. W. Ha, J. H. Jeong, I. W. Kim and S.

S. Yi, Phys. State. Sol(a) 201, 1901 (2004).

[4] T. W. Ha and J. S. Lee, J. Kor. Mag. Soc. 8, 295 (1998).

[5] M. Abe and Y. Tamaura, Advances in Ceramics 15, 639 (1985).

[6] T. Itoh, M. Abe and Y. Tamaura, J. Magn. Soc.

Jpn. 13, 869 (1989).

[7] M. Abe, T. Itoh and Y. Tamaura, Mat. Res. Soc.

Symp. Proc. 232, 107 (1991)

[8] Y. Tamaura and M. Abe, J. Colloid and Interface Science 192, 327 (1989).

[9] R. Kalai Selvan, C. O. Augustin, L. John Berchmans and R. Saraswathi, Materials Research Bulletin 38, 41 (2003).

[10] C. Despax, P. Tailhades, C. Baubet, C. Villette and A. Rousset, Thin Solid Films 293, 293 (1997).

[11] Y. Tanno, M. Abe and Y. Tamaura, Chem. Soc. Jpn.

11, 1980 (1987).

[12] ] M. Abe, Y. Tamaura, Y. Goto, N. Kitamuram and M. Gomi J. Appl. Phys. 61, 3211 (1987).

[13] Y. Goto, Y. Tamaura, M. Abe and M. Gomi, J.

Appl. Magn. Soc. Jpn. 11, 263 (1987).

[14] A. Dias, R. M. Pantago and V. T. L. Buono, J.

Mater. Chem. 7, 12 (1997)

[15] S. Chikazumi, Physics of Ferromagnetism (Syokabo Pub. Co., Tokyo, 1987), p. 212.

[16] E. P. Wohlfarth, Ferromagnetic Materials (North- Hplland, New York, 1980), p. 381.

[17] H. Igarashi and K. Okazaki, J. Amer. Cera. Soc. 60,

51 (1977).

(5)

Preparation and Magnetic Properties of Cu _x Fe _3−x O ₄ Thin Films by Using a Ferrite Plating Method

J. S. Lee ^∗ and S. K. Lee

Department of Physics, Kyungsung University, Busan 608-736 (Received 16 January 2006)

Magnetic thin films can be prepared without a vacuum process and at low temperatures (<100

◦

C) by using a ferrite plating method. We have performed ferrite plating of Cu

x

Fe

3−x

O

4

films on cover glass at substrate temperatures ranging from 70

^◦

C to ∼ 85

^◦

C. The X-ray diffraction patterns of the films showed a single phase with a polycrystalline spinel structure. The composition parameter x in the Cu

x

Fe

3−x

O

4

films decreased with the substrate temperature. A value of 390 emu/cm

³

was obtained for the saturation magnetization (M s) of the Cu

x

Fe

3−x

O

4

films deposited at a substrate temperature of 85

^◦

C. The thickness and the grain size of the films increased with substrate temperature. On the other hand, the coercive force (Hc) decreased with the increasing thickness and grain size.

PACS numbers: 75.70.AK

Keywords: Ferrite, Magnetic thin films, Ferrite plating, Saturation magnetization

∗

E-mail: jslee@star.ks.ac.kr

_ T ²  y ¢ £ ?0 n É® z º V R ËX ê sc Ü R Cu x Fe 3−x O 4

@

_ T ²  y ¢ £ ?0 n É® z º V R ËX ê sc Ü R Cu x Fe 3−x O 4

U c

lT c l8 ý < gX c lÊ Ý  M X ì Ä  ¤V R Ë

T

+ ä    ¸ ∗ · T  ç ¡# Ü 

 â

$ í @ / < Æ § Ó ü t o  < Æõ , Â Òí ß  608-736 (2006¸  1 Z 4 16{ 9  ~ Ã Î6 £ §)

`

s à Ô  ¸F KZ O Ü ¼ Ð l ó ø Í : r  ¸ 70

C ∼ 85

C _  % ò % i \ " f Cu

Fe

O

~ Ã Ì}  `  ¦ ] j   % i  . ~ Ã Ì }



_  X-  r] X  J    É r   & ñ Û ¼x 3 A q ½ ¨ ¸_  é ß { 9   © `  ¦  Ð% i  . Cu

Fe

O

~ Ã Ì}  \ " f  ¸$ í q  x  H l

ó ø Í : r  ¸ 7 £ x  < Ê\     y   èô  Ç .  í o  o Ms  H 375 emu/cm

∼ 390 emu/cm

_  ° ú כ`  ¦   .

l

ó ø Í : r  ¸_  7 £ x \     ~ Ã Ì}  _  ¿ ºa ü < { 9  â _  ß ¼l   H 7 £ x   ¦ ì ø Í  ,  Ð § 4 (Hc) É r 370 Oe ∼ 260 Oe Ü ¼ Ð y   è % i  .

PACS numbers: 75.70.Ak

Keywords: ` s à Ô,  $ í ~ Ã Ì}  , ` s à Ô  ¸F K,  í o  o

I. " e Â ] Ø

í

ß  oÓ ü t  $ í ^   Û ¼x 3 A q ` s à Ô (spinel ferrite)  H o



< Æ& h · Ó ü t o & h Ü ¼ Ð B Ä º î ß & ñ  . Õ ª : £ ¤$ í M :ë  H \   l  l

2  ¤ F « Ñ, :  x  6 x F « Ñ x 9  $ 3 F « Ñ 1 p x F g# 3 0 A >  s 6 x

÷

& ¦ e   . Õ ª Q  @ /Â Òì  r É r [ j b  < Ê É r é ß   & ñ 1 p x _  Z O  ß

¼ + þ AI ü < ` s à Ô { 9  \  ¦ ì  r í ß r &  s 6 x ÷ &  H  â Ä º

´ ú

§ .  ¦x 9  ¸ o\  ¦ Æ Ò½ ¨   H  l l 2  ¤ B ^ _  6 x  ¸\   H Û

¼x 3 A q ` s à Ô ~ Ã Ì}  s   9 כ ¹ l  M :ë  H \  s  ì  r  _   

½

¨  Ö ¸ µ 1 Ï   [1-4].

Û

¼x 3 A q ` s à Ô ~ Ã Ì}  `  ¦ ] j     H ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð" f  H ß ¼

>

 Ó ü t o & h 7 £ x µ 1 Ï 7 £ x  Ã ÌZ O  (PVD)õ  o < Æ& h 7 £ x µ 1 Ï 7 £ x  Ã ÌZ O  (CVD) Ü ¼ Ð Ð ü t Ã º e   . Ó ü t o & h 7 £ x µ 1 Ï 7 £ x  Ã ÌZ O  É r   / B N7 £ x

 Ã

ÌZ O õ  Û ¼( ' a A (sputtering) ~ ½ ÓZ O s  e   ¦, o < Æ& h ~ ½ ÓZ O 

 É

r  ¦ : r ì ø Í6 £ xZ O õ  o < ÆÃ º5 Å xZ O  1 p x s  e   . s  Qô  Ç ~ ½ ÓZ O [ þ t



Ð ` s à Ô ~ Ã Ì}  `  ¦ ] j  ½ + É  â Ä º  ¸¿ º Ã ºÑ þ  ¸ s  © _  }  

$ í

 ©   : r  ¸\  ¦  9 כ ¹ Ð l  M :ë  H \  l ó ø Í (substrate)_  F 

| 9

\  ] jô  Çs  e  % 3  . 7 £ ¤,  ¦ : r \ " f   )   < H  © `  ¦ { 9 t  · ú §



¦ | v 9  Ã º e    H Ó ü t| 9 ë ß s  0 p x  ¦,  ¦ : r \ " f  < H  © `  ¦ { 9 

`

 ¦ Ã º e    H e  ¦ Û ¼h Ë :, GaAs-IC x 9 7 á x s À Ó 1 p x \  ` s à Ô

~ Ã

Ì}  `  ¦ { 9  n =  â Ä º\   H l  > r _  ~ Ã Ì}   ] j  ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð  H Ô  ¦

0 p x % i  . s  Qô  Ç ë  H ] j& h `  ¦ K      H $  : r \ " f (<100

◦ C) ` s à Ô ~ Ã Ì}  `  ¦ ] j  ½ + É Ã º e    H ~ ½ ÓZ O s  ` s à Ô



¸F K (ferrite plating)Z O s  . ` s à Ô  ¸F K ~ ½ ÓZ O  É r Ã º6 x Ó 

o ×  æ \ " f ~ Ã Ì}  `  ¦ Ò q t$ í   H ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð l ó ø Í  : r  ¸\  ¦ 100

E-mail: jslee@star.ks.ac.kr

◦ C s   Ð ± ú >  ½ + É Ã º e  l  M :ë  H \  l ó ø Í_  F | 9 \  ] jô  Ç s

 \ O   H s & h s  e   ¦, PVD x 9 CVD~ ½ ÓZ O \  q K " f 4  ¤ ¸ ú  ô

 Ç  © u \  ¦  9 כ ¹ Ð t  · ú §l  M :ë  H \  ] j  q 6 x`  ¦ ± ú Ø  ¦ Ã º e 

  H  © & h s  e    [5-6]. q 2  ¤ ± ú  É r  : r  ¸\ " f ] j ¸÷ &t ë ß 



¸F K ) a  9 2 £ § É r   & ñ $ í s  Ä ºÃ º  ¦,  l & h $ í | 9  É r Z  } É r



: r  ¸\ " f ] j ¸  ) a  כ õ  q  § #  + 't t  · ú §  H .

`

s à Ô  ¸F KZ O \  _  #  #  Q t    s  F K5 Å q (M = Cu, Ni, Zn, Co, Mn, Cr, 1 p x ¢ ¸  H s [ þ t _   D ¥ ½ + ËÓ ü t)`  ¦  í < Ê

  H 4  ¤ ½ + Ë (Fe, M) 3 O 4 _  ~ Ã Ì}  `  ¦ ] j ¸½ + É Ã º e   . s [ þ t ~ ½ Ó Z O

Ü ¼ Ð ~ Ã Ì}  _  $ í  © 5 Å q  ¸ (deposition rate)ü < }  | 9 _  > h

_ T ² y ¢ £ ?0 n É® z º V R ËX ê sc Ü R Cu x Fe 3−x O 4

_ T ² y ¢ £ ?0 n É® z º V R ËX ê sc Ü R Cu ^x Fe 3−x O 4

lT c l8 ý < gX c lÊ Ý M X ì Ä ¤V R Ë

+ ä ¸ ^∗ · T ç ¡# Ü

â

$ í @ / < Æ § Ó ü t o < Æõ , Â Òí ß 608-736 (2006¸ 1 Z 4 16{ 9 ~ Ã Î6 £ §)

s à Ô ¸F KZ O Ü ¼ Ð l ó ø Í : r ¸ 70

C _ % ò % i \ " f Cu

~ Ã Ì} ` ¦ ] j % i . ~ Ã Ì }

_ X- r] X J É r & ñ Û ¼x 3 A q ½ ¨ ¸_ é ß { 9 © ` ¦ Ð% i . Cu

~ Ã Ì} \ " f ¸$ í q x H l

ó ø Í : r ¸ 7 £ x < Ê\ y èô Ç . í o o Ms H 375 emu/cm

_ ° ú כ` ¦ .

ó ø Í : r ¸_ 7 £ x \ ~ Ã Ì} _ ¿ ºa ü < { 9 â _ ß ¼l H 7 £ x ¦ ì ø Í , Ð § 4 (Hc) É r 370 Oe ∼ 260 Oe Ü ¼ Ð y è % i .

Keywords: ` s à Ô, $ í ~ Ã Ì} , ` s à Ô ¸F K, í o o

ß oÓ ü t $ í ^ Û ¼x 3 A q ` s à Ô (spinel ferrite) H o

< Æ& h · Ó ü t o & h Ü ¼ Ð B Ä º î ß & ñ . Õ ª : £ ¤$ í M :ë H \ l l

2 ¤ F « Ñ, : x 6 x F « Ñ x 9 $ 3 F « Ñ 1 p x F g# 3 0 A > s 6 x

& ¦ e . Õ ª Q @ /Â Òì r É r [ j b < Ê É r é ß & ñ 1 p x _ Z O ß

¼ + þ AI ü < ` s à Ô { 9 \ ¦ ì r í ß r & s 6 x ÷ & H â Ä º

§ . ¦x 9 ¸ o\ ¦ Æ Ò½ ¨ H l l 2 ¤ B ^ _ 6 x ¸\ H Û

¼x 3 A q ` s à Ô ~ Ã Ì} s 9 כ ¹ l M :ë H \ s ì r _

¨ Ö ¸ µ 1 Ï [1-4].

¼x 3 A q ` s à Ô ~ Ã Ì} ` ¦ ] j H ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð" f H ß ¼

Ó ü t o & h 7 £ x µ 1 Ï 7 £ x Ã ÌZ O (PVD)õ o < Æ& h 7 £ x µ 1 Ï 7 £ x Ã ÌZ O (CVD) Ü ¼ Ð Ð ü t Ã º e . Ó ü t o & h 7 £ x µ 1 Ï 7 £ x Ã ÌZ O É r / B N7 £ x

Ã

ÌZ O õ Û ¼( ' a A (sputtering) ~ ½ ÓZ O s e ¦, o < Æ& h ~ ½ ÓZ O

É

r ¦ : r ì ø Í6 £ xZ O õ o < ÆÃ º5 Å xZ O 1 p x s e . s Qô Ç ~ ½ ÓZ O [ þ t

Ð ` s à Ô ~ Ã Ì} ` ¦ ] j ½ + É â Ä º ¸¿ º Ã ºÑ þ ¸ s © _ }

© : r ¸\ ¦ 9 כ ¹ Ð l M :ë H \ l ó ø Í (substrate)_ F

\ ] jô Çs e % 3 . 7 £ ¤, ¦ : r \ " f ) < H © ` ¦ { 9 t · ú §

¦ | v 9 Ã º e H Ó ü t| 9 ë ß s 0 p x ¦, ¦ : r \ " f < H © ` ¦ { 9

¦ Ã º e H e ¦ Û ¼h Ë :, GaAs-IC x 9 7 á x s À Ó 1 p x \ ` s à Ô

Ì} ` ¦ { 9 n = â Ä º\ H l > r _ ~ Ã Ì} ] j ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð H Ô ¦

0 p x % i . s Qô Ç ë H ] j& h ` ¦ K H $ : r \ " f (<100

◦ C) ` s à Ô ~ Ã Ì} ` ¦ ] j ½ + É Ã º e H ~ ½ ÓZ O s ` s à Ô

¸F K (ferrite plating)Z O s . ` s à Ô ¸F K ~ ½ ÓZ O É r Ã º6 x Ó

o × æ \ " f ~ Ã Ì} ` ¦ Ò q t$ í H ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð l ó ø Í : r ¸\ ¦ 100

◦ C s Ð ± ú > ½ + É Ã º e l M :ë H \ l ó ø Í_ F | 9 \ ] jô Ç s

\ O H s & h s e ¦, PVD x 9 CVD~ ½ ÓZ O \ q K " f 4 ¤ ¸ ú ô

Ç © u \ ¦ 9 כ ¹ Ð t · ú §l M :ë H \ ] j q 6 x` ¦ ± ú Ø ¦ Ã º e

H © & h s e [5-6]. q 2 ¤ ± ú É r : r ¸\ " f ] j ¸÷ &t ë ß

¸F K ) a 9 2 £ § É r & ñ $ í s Ä ºÃ º ¦, l & h $ í | 9 É r Z } É r

: r ¸\ " f ] j ¸ ) a כ õ q § # + 't t · ú § H .

s à Ô ¸F KZ O \ _ # # Q t s F K5 Å q (M = Cu, Ni, Zn, Co, Mn, Cr, 1 p x ¢ ¸ H s [ þ t _ D ¥ ½ + ËÓ ü t)` ¦ í < Ê

H 4 ¤ ½ + Ë (Fe, M) ₃ O 4 _ ~ Ã Ì} ` ¦ ] j ¸½ + É Ã º e . s [ þ t ~ ½ Ó Z O

Ü ¼ Ð ~ Ã Ì} _ $ í © 5 Å q ¸ (deposition rate)ü < } | 9 _ > h

` ¦ 0 AK ì ø Í6 £ x6 xÓ o (reaction solution)_ pH ü < l ó ø Í : r

¸_ oü < ° ú É r ½ ¨ Ã º' ÷ & ¦ e [7,8].

CuFe 2 O 4 \ ' a # \ P & h , l & h $ í | 9 Õ ªo ¦ © s

' a ô Ç ½ ¨ Ð ¦ ) a e Ü ¼ 9, ` s à Ô × æ \ " f CuFe 2 O 4 H Z } É r \ P & h î ß & ñ $ í M :ë H \ B Ä º × æ כ ¹ô Ç 0 Au

¦ t ¦ e [9]. & ñ Ð$ © _ B ^ Ð Ö ¸6 x l 0 A K

" f, l & h x 9 F g- l & h $ í | 9 ` ¦ ½ Ó © r v l 0 Aô Ç ~ ½ Ó î

ß Ü ¼ Ð Cu-` s à Ô Å Ò3 l q ~ Ã Î ¦ e [10]. : r ½ ¨\

f H ~ Ã ÌÓ o} ~ ½ ÓZ O ` ¦ s 6 x # l ó ø Í : r ¸ 70 ^◦ C ∼ 85 ^◦ C

" f Cu ^x Fe 3−x O 4 _ ~ Ã Ì} ` ¦ ] j % i . s X O > ] j ) a

Ì} _ & ñ $ í õ ¸f ½ ¨ ¸, í o oü < Ð § 4 Õ ªo ¦

© ¸| õ ' aº ) a s [ þ t _ : £ ¤$ í ` ¦ ½ ¨ % i .

s à Ô ¸F K \ 6 x l 0 Aô Ç ì ø Í6 £ x6 xÓ oõ í ß o6 xÓ o

(oxidizing solution) _ ï r q H 6 £ § õ ° ú s % i . ì ø Í6 £ x

e

H 6 x > r í ß è\ ¦ ] j ¦, CuCl 2 · 4H 2 O (0.3 × 10 ⁻³ mol/l) ü < FeCl ² · 4H 2 O (10 × 10 ⁻³ mol/l)\ ¦ 6 x K r & ï

r q % i . s M : ì ø Í6 £ x6 xÓ o_ pH H 7.1 s % 3 . í ß o6 x Ó

o % i r 7 £ x À ÓÃ º (1.0 l)\ CH 3 COONH (5.0 g)\ ¦ 6 x K r

, N ² Û ¼\ ¦ 2 r ç ß bubbling ô Ç Ê ê NaNO ² (1.0 g)` ¦ 6 x K

# ï r q % i .

ó ø ÍÜ ¼ Ð H OH l COOHl \ ¦ t ¦ e Ü ¼ 9 ì ø Í6 £ x 6

xÓ o\ @ /K î ß & ñ # ` s à Ô ¸F K \ 6 x ½ + É Ã º e

. Glass_ ³ ð \ e H SiOH l ` s à Ô ¸F K \ " f l

ó ø Íõ ` s à Ô 8 £ x õ _ ½ + Ë\ ' a # ½ + É Ã º e [11].

" f : r ½ ¨\ " f H cover glass (18 × 18 mm ² )\ ¦ 6 x

i . Fig. 1 É r ` s à Ô ¸F K \ 6 x ) a ~ Ã ÌÓ o} ~ ½ ÓZ O _ ì

ø Í6 £ x ¸ (reaction cell)` ¦ Ð# ï r . ï r q ) a l ó ø Í` ¦ ì ø Í6 £ x

¸\ © u ¦ í ß o6 xÓ oõ ì ø Í6 £ x6 xÓ o` ¦ Ä »o ó ø Íõ l ó ø Í s

_ a % v É r / B N ç ß ` ¦ : x K { 9 & ñ ô Ç 5 Å q ¸, 7 £ ¤ ì ø Í6 £ x6 xÓ o` ¦ 6.4

Fig. 2. X-ray diffraction analysis for the plated Cu _x Fe 3−x O 4 films as a function of the substrate temperature.

x K { 9 & ñ > Ä »t Ù þ ¡Ü ¼ 9, ~ Ã Ì} s $ í © H 1 l x î ß ì ø Í6 £ x 6

xÓ oõ í ß o6 xÓ o\ H > 5 Å q N 2 Û ¼\ ¦ / B N/ å L " f 30ì r ç ß Ä

»t % i .