高誘電率及び高透磁率を有する薄膜を備えたラジオ周波数デバイス
【課題】マイクロ波周波電磁界において高誘電率及び高透磁率の両方を備えた磁気−誘電素子を含むラジオ−周波数デバイスでを提供する。
【解決手段】１ＧＨｚにおいて１０以上の透磁率を示す磁性材料（１６，１８）と１ＧＨｚにおいて１０以上の誘電率を示す誘電材料（１２，２２）とを備えた複合薄膜（１０）を含む磁気−誘電素子を使用するラジオ−周波数デバイスであり、前記磁性材料から形成された層が、交換結合を用いて反強磁性層（２０）と結合された強磁性層によって構成される。前記誘電材料の層が、タンタル、チタン、ハフニウム、ストロンチウム及びニオビウムの酸化物、並びにペロブスカイトであって、特にバリウム及びストロンチウムのチタン酸塩を含む群から選択され、真空筐体内でのイオンビームスパッタリングによって蒸着される。
【解決手段】１ＧＨｚにおいて１０以上の透磁率を示す磁性材料（１６，１８）と１ＧＨｚにおいて１０以上の誘電率を示す誘電材料（１２，２２）とを備えた複合薄膜（１０）を含む磁気−誘電素子を使用するラジオ−周波数デバイスであり、前記磁性材料から形成された層が、交換結合を用いて反強磁性層（２０）と結合された強磁性層によって構成される。前記誘電材料の層が、タンタル、チタン、ハフニウム、ストロンチウム及びニオビウムの酸化物、並びにペロブスカイトであって、特にバリウム及びストロンチウムのチタン酸塩を含む群から選択され、真空筐体内でのイオンビームスパッタリングによって蒸着される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的なラジオ−周波数トランシーバーの分野に係り、また、薄層磁気及び誘電システム技術を使用する情報処理の分野に関する。さらに具体的には、特定された周波電磁界が、約１００メガヘルツから数十ギガヘルツの間にある。
【０００２】
さらに具体的には、本発明は、薄膜に係り、特に、前記ラジオ−周波数トランシーバーに使用されるような、マイクロ波回路から構成された薄膜に関する。
【背景技術】
【０００３】
一般的に、マイクロ波回路が、電気通信分野において使用され、これらが、送信／受信チェーン（ｃｈａｉｎｓ）から構成され、特に、（フィルター，インピーダンス整合，増幅）信号処理用のラジオ−周波数アナログ回路及びアンテナを含む。
【０００４】
従って、これらの回路に関する限り、特に、アンテナの設計に組み込まれる放射素子並びにフィルター及びインピーダンス整合に有用である共鳴素子（ｒｅｓｏｎａｔｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔｓ）に関する限りでは、高いレベルでのコンパクト性、効率性及び統合性が求められる。このような要求を満足するために、基板が、マイクロ波周波数、換言すると、１から２０ギガヘルツの間の周波数において、高誘電率及び高透磁率を備えた特別な特徴を有するように設計される必要がある。実際には、前記材料が、高いレベルでのコンパクト性及びそれ故に統合性を備えた回路、並びに、例えばバンドギャップ、“左−手系（ｌｅｆｔ−ｈａｎｄ）”特性及び周波数アジリティに関して機能化された基板に対する要求を満たすように使用されることが可能である。
【０００５】
従って、例えばいわゆる“ｈｉｇｈ Ｋ”誘電材料を使用する及びマイクロ波場に対して低周波圧電技術（ｌｏｗ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）を適用するような、マイクロ波回路基板の構成材料に関して、複数の方針が研究されている。
【０００６】
しかしながら、マイクロ波周波電磁界において高誘電率及び高透磁率の両方を備えた材料は現在知られていない。
【０００７】
確かに、フェライトが、この目的を達成するための集中的な研究のテーマとなっているが、誘電性製品によるこれらの透磁率が、マイクロ−波周波数において、１００という数値に達することが困難であり、これが十分なものではないことが分かる。
【０００８】
従って、求められる特性を得るための１つの解決策に、注目する周波数バンドにおいて、高誘電率誘電材料と高透磁率強磁性材料とを組み合わせることが含まれる。例えばＨｆＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＢａＴｉＯ３又はＳｒＴｉＯ３などの化学量論の酸化物のような高誘電率誘電材料の開発が、通常５００℃以上であるかなりの（蒸着又はアニール）温度を伴う方法の使用を必要とする一方、（ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＮｂ、ＦｅＨｆＮ、ＦｅＣｏＢ等のような）強磁性材料が、それらの磁気特性を大幅に低下させることなく、前記温度に耐えることが出来ないため、これまでは、この組み合わせが可能ではなかった。従って、現在も、技術的両立が困難であり、これが、高誘電率及び高透磁率の複合材料の製造を妨げている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｍ．Ｎｉｅｄｅｒｂｅｒｇｅｒら‘Ａ ｇｅｎｅｒａｌ ｓｏｆｔ−ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｒｏｕｔｅ ｔｏ ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅｓ ａｎｄ ｒｅｌａｔｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ： ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ＢａＴｉＯ３，ＢａＺｒＯ３，ａｎｄ ＬｉＮｂＯ３，ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ”−Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．２００４，４３，２２７０−２２７３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、高誘電率及び高透磁率を示す、換言すると、それぞれ１０以上の誘電率及び透磁率を示す薄膜を備えた磁気−誘電素子を提案することにより、前記課題を解決することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的を達成するため、本発明の対象は、ラジオ−周波数デバイスであり、その少なくとも１つの磁気−誘電素子が、１ＧＨｚにおいて１０以上の透磁率を備えた磁性材料と１ＧＨｚにおいて１０以上の誘電率を備えた誘電材料とから構成された薄層のスタックを含む複合薄膜を備える。
【００１２】
薄膜、又は薄層が、本願明細書では、１０μｍ以下の厚さを有する層を意味する。
【００１３】
本発明によって指定されたスタックから生じる特定の組み合わせが、磁気−誘電材料（ガーネット、フェライト等）に関する従来技術との明確な境界を構成する。実際には、このような材料が、（外部分極技術によらず）数百メガヘルツ以上に限定され、一方、特有の発明性のあるスタックが、（外部分極技術によらず）数十ギガヘルツ以上の周波数に関して機能することが可能である。
【００１４】
従って、マイクロ波場において高透磁率及び高誘電率を兼ね備えた薄層内における複合磁気−誘電膜を提案することにより、比較的に、本発明がそれ自身の境界を定める。
【００１５】
有利に、磁性材料の透磁率が、１ＧＨｚにおいて１００以上である。さらに、誘電材料の誘電率が、有利に、１ＧＨｚにおいて１００以上である。
【００１６】
本発明によると、磁性材料及び誘電材料が、薄層状に配置される。膜が、物理的（気相）又は化学蒸着法によって得られうる。
【００１７】
ひとつの有利な発明力のある特徴によると、磁性材料が、強磁性材料であり、その磁化が１Ｔ以上であり、有利には、２Ｔ以上である。有利には、これが、反強磁性材料と交換結合によって結合される。
【００１８】
強磁性材料の層と反強磁性材料の層との間において生じる交換結合が、これらの２つの層の間の界面において生じ、これによって、十分に高い異方性エネルギー（磁気分極）を確保し、極めて高い周波数における、及び適切な、注目する場における場合での強磁性材料の層の動的性能（透磁率）を伸ばす。
【００１９】
従って、この異方性によって、例えば、注目する場に適合しない電磁石のような外部磁気分極手段に頼ることなく、通常２０ギガヘルツに至るまでの極めて高い周波数において高い透磁率を得ることが可能である。
【００２０】
さらに、この結合のために、強磁性材料が、飽和残留状態（ｓａｔｕｒａｔｅｄ ｒｅｍａｎｅｎｔ ｓｔａｔｅ）（磁区フリー（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｄｏｍａｉｎ ｆｒｅｅ））を有する。グレインのサイズが小さくかつ極めて近接している限り、強磁性材料の軟磁性特性が形成される。これは、各グレインに存在し、磁壁の可動性を減少させる傾向があり、これによって、求められる軟化特性に対する不利益をもたらす磁気結晶異方性定数が、なくなる又は十分に減らされることを意味する。実際には、そのままの強磁性材料の過度の加熱が、それらを分断する傾向があるグレイン結合（ｊｏｉｎｔｓ）の酸化及び／又はグレイン内の成長を引き起こし、これによって、強磁性材料の軟磁性特性を低下させる。反強磁性材料とのその結合によって得られる強磁性材料の飽和残留状態の効果は、この組み合わせの磁気特性が、強磁性材料を形成するグレインの大きさに依存しないということである。従って、この組み合わせを３００℃以上の温度に至らせることが可能であり、これによる透磁率への影響がない。
【００２１】
本発明によると、強磁性材料が、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉの合金、並びに、これらの元素の２つまたは３つ全てを結合させ、場合によってホウ素及び窒素でドープされたいずれの化合物を含む群から選択される（ＮｉＦｅ，ＣｏＮｉＦｅ，ＣｏＦｅ，ＣｏＦｅＢ，ＦｅＮ，ＣｏＦｅＮ＋場合によってはＸ，Ｘ＝Ａｌ，Ｓｉ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｚｒ，等）。
【００２２】
この結果として、反強磁性材料が、特に、ＩｒＭｎ、ＰｔＭｎ、若しくはＮｉＭｎをベースとしたマンガンベースの合金、又はＦｅ若しくはＣｏの酸化物である。
【００２３】
誘電材料が、その一例として、タンタル、チタン、ハフニウム、ストロンチウム、ニオビウムの酸化物、及び有利にはペロブスカイト（常誘電体（ｐａｒａ−ｅｌｅｃｔｒｉｃ）又は強誘電体）、並びに特にバリウム及びストロンチウムのチタン酸塩を含む群から選択される。
【００２４】
有利には、磁性材料が、２つの反強磁性層の間における交換結合に挿入された強磁性材料の少なくとも１つの層及び／又は２つの強磁性層の間における交換結合に挿入された反強磁性材料の層を含む。この種の配置が、強磁性材料の飽和残留状態を与え、及び使用可能な高い製造温度を介して磁性材料を製造する方法を簡易化するために使用されることが可能である。
【００２５】
本発明が、前記デバイスを具現する方法にも及ぶ。この方法によると、強磁性材料の層（場合によっては、１つ又は２つの反強磁性層と結合される）及び誘電材料の層が、真空筐体内でのイオンビームスパッタリングによって、交互に蒸着される。
【００２６】
そのようにして得られたスタックが、４００℃に至る温度を含む技術的段階と適合し、これによって、低温で非晶質に蒸着された場合に、強磁性及び反強磁性材料の層の磁気特性を保持しながら、誘電材料が、誘電材料の層の結晶特性を助長するこのような温度又はアニールにおいて蒸着されることが可能となる。
【００２７】
この方法によると、強磁性及び反強磁性材料の層が、イオンビームスパッタリングによって蒸着されることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第一の発明に関する実施形態の線断面図である。
【図２】第二の発明に関する実施形態の線断面図である。
【図３】第三の発明に関する実施形態の線断面図である。
【図４】図１〜３による薄膜を製造するために用いられるイオンビームスパッタリング設備の線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本願明細書が、単に例示を目的として与えられ、添付した図面と関連して与えられる以下の記載を読むことによりさらに理解され、この図面において、同一の参照符号は、同一又は同様な要素を示す。
【００３０】
図１において、薄膜１０が、以下を含む。
好ましくは表面酸化（ＳｉＯ２）であるシリコン基板等の基板１１。
高誘電率誘電材料、換言すると、（１ＧＨｚにおいて）１０以上又はさらには１００以上の誘電率を有する１０から１００ｎｍの間の厚さを有する第一層１２。
１Ｔ以上（又はさらには２Ｔ以上）の磁化を備えた強磁性材料と対応し、高いマイクロ−波透磁率（２ＧＨｚにおいて１０以上、又はさらには１００以上であり、全バンドにわたって０．１以下の損失正接（ｌｏｓｓ ｔａｎｇｅｎｔ）を有する）を備えた強磁性材料の２つの層１６，１８及び反強磁性材料の層２０の交互構造１４。強磁性層の厚さが、ほぼ１０から１００ｎｍの間程度であり、反強磁性層の厚さが、ほぼ０．７から３０ｎｍの間程度である。
強磁性材料の最後の層１８上に蒸着された高誘電率誘電材料の第二層２２。
【００３１】
層１２及び２２の誘電材料が、有利には、ストロンチウム（Ｓｒ）及びチタン（Ｔｉ）の酸化物並びに特にチタン酸ストロンチウムＳｒＴｉＯ３であり（常誘電材料）、その非晶質−ペロブスカイト相転移温度、及び従ってその製造温度が、４００℃未満又は４００℃と等しい。
【００３２】
層１６，１８を構成する強磁性材料が、一例として、有利には、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）及び／又はニッケル（Ｎｉ）をベースとした合金であり、特に、当然に、通常２Ｔに近い磁化である極めて高い飽和磁化を示すＦｅＣｏ又はＦｅＣｏＢである。
【００３３】
強磁性材料の層１６，１８の間に挿入された層２０の反強磁性材料が、一例として、有利には、マンガン（Ｍｎ）をベースとした合金、特にＮｉＭｎによって構成される。
【００３４】
本発明によると、強磁性材料が、そのままで（反強磁性材料と結合されることなく）使用されることが可能である。しかしながら、これが、スタックが良好な透磁率特性を保持しながら（結合ＦｅＣｏ／ＮｉＭｎに対して約４００℃の）高温に耐えることを可能にするため、前記結合が、特に有利である。
【００３５】
従って、誘電材料としてＳｒＴｉＯ３、強磁性材料としてのＦｅＣｏ及び／又はＦｅＣｏＢ並びに反強磁性材料としてのＮｉＭｎを使用することによって、この強磁性材料と反強磁性材料との組み合わせが、誘電材料のペロブスカイト相を形成するための要求に応じた３００℃から４００℃の間の温度に耐えるため、温度適合性が達成される。
【００３６】
代替策として、例えば、バリウム（Ｂａ）及びチタンの酸化物、特にチタン酸バリウムＢａＴｉＯ３、ハフニウム（Ｈｆ）の酸化物、特にＨｆＯ２、又はタンタル（Ｔａ）、特にＴａ２Ｏ５（強誘電体）である他の材料が誘電層１２として使用されてよい。とはいえ、例えば、ＢａＴｉＯ３又はＳｒＴｉＯ３のような高誘電率（バリウム又はハフニウム酸化物の１０とは対照的に約１００である）を示すペロブスカイトが優先される。
【００３７】
反強磁性層２０として、ＰｔＭｎ若しくはＩｒＭｎ合金、さらに一般的には全てのマンガンベースの合金、鉄、コバルト、又はニッケル酸化物のような他の材料も可能である。
【００３８】
強磁性層としては、ＣｏＦｅＢ、ＦｅＮ及びＣｏＦｅＮが優先されるが、他の材料も可能であり、特に、鉄、コバルト及びニッケルから選択された２つ又は３つの元素を結合した全ての合金が可能である。これらの合金が、場合によっては、例えば、ホウ素又は窒素でドープされてよい。これらが、Ａｌ，Ｓｉ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｚｒ等の他の元素と結合されてもよい。
【００３９】
１００以上の、又はさらには１０００以上の透磁率製品による誘電率を有し、２０ギガヘルツ程に至る周波数に対して通常０．１未満又はさらには０．０１未満の低いそれぞれの損失正接を有する薄膜を提供するために、上記の常誘電体／強誘電体、強磁性及び反強磁性材料の異なる組み合わせが、使用されることが可能である。
【００４０】
さらに、薄膜のインピーダンスを選択するために、異なる層の材料及び厚さの選択によって、設計者は、誘電率と透磁率の値の平衡に関して自由に選択することが出来る。有利には、空気とのインピーダンス不整合が要求されない場合、薄膜に対して空気のそれと近いインピーダンスを提供するように、薄膜の誘電率と透磁率の値が選択される。しかしながら、他の使用に対し、他の値が選択されてよく、例えばアンテナに対し、通過帯域（ｐａｓｓ ｂａｎｄ）を低下させないように、１より大きなミュー／イプシロン比が通常推奨される。
【００４１】
図１が、反強磁性材料の層２０を含む強磁性材料の２つの層１６，１８の交互構造１４を示す。
【００４２】
図２が、強磁性材料の層３８を含む反強磁性材料の２つの層３４，３６の交互構造３２を提供する薄膜３０を示す。
【００４３】
しかしながら、図２の実施形態よりも、反強磁性材料の層が誘電材料の層からさらに離れているため、図１の実施形態が好ましい。実際には、特に、反強磁性材料がマンガンを含む場合、薄膜を製造している間に、誘電材料の層と接触する反強磁性材料の層が、界面での酸素の移動によって劣化しうる。
【００４４】
図３が、強磁性及び反強磁性層の組み合わせが、中間層によって誘電層から分離されている点を除き、図１及び２におけるそれらと同様な実施形態を示す。
【００４５】
例えば、図１の実施形態を基にして、中間層４２が、誘電層１２と強磁性層１６との間に挿入され、中間層４４が、強磁性層１８と誘電層２２との間に挿入される。中間層４２，４４が、成長層又は保護層（特に拡散バリア）として機能し、有利に、ルテニウム（Ｒｕ）、タンタル（Ｔａ）又は白金（Ｐｔ）から構成される。しかしながら、ルテニウムが、有利な結晶成長を可能とし、良好な相互拡散バリアを構成する。
【００４６】
強磁性層及び反強磁性層の単一の交互構造（強磁性／反強磁性／強磁性又は反強磁性／強磁性／反強磁性）が記載されているが、要求される用途に応じ、複数の交互構造をスタックすることが可能である。有効厚さの増加が、例えば、アンテナの場合における波と周囲環境との間の相互作用の効率性を改善する。物質の増加により、信号を増加させることが可能である。
【００４７】
適当な位置に及び２つの誘電層の間に含まれる磁気スタックの代わりに、スタックが実施されることも可能であり、誘電層が、２つの磁気スタック（そのままの強磁性材料、又は反強磁性材料と結合し、場合によっては、上記の実施例のような中間層と結合した強磁性材料）の間に挿入される。
【００４８】
図４が、図１から３に関連して記載された薄膜を製造するために有利に用いられるイオンビームスパッタリング装置を図式的に示す。
【００４９】
イオンビームスパッタリングは、物理蒸着技術であり、真空状況にある筐体５０内において、イオンが、源５２によって形成され、スパッタリングするための材料５４に向かって加速される。この技術によると、イオン源５２が、正の単一−エネルギーイオンのビーム（通常５００から１５００ｅＶの間のエネルギーを有する）を生成し、このビームが、空間的に定義される。通常Ａｒ＋イオンであるイオンビームが、蒸着しようとする材料によって構成されたターゲット５４に衝突する。イオンビームによってそのようにスパッタされた粒子５６が、ターゲットに面した半空間５８内に放出され、加熱される又は加熱されない表面６０上に凝縮され、ターゲットを構成する材料の層を形成する。
【００５０】
二次的な低エネルギー照射によって表面における種の移動性を増加させることによって蒸着の均一性を改善するために、補助的な又はいわゆるサポート源（ｓｕｐｐｏｒｔ ｓｏｕｒｃｅ）６４が、使用されることが可能である。いくつかの酸化物の化学量論が、密度が高く（ｄｅｎｓｅｒ）形成され又は良好に制御されることが可能であるように、例えば酸素が加えられることも可能である。
【００５１】
同じ組成のターゲットから直接得られた化学量論的組成の誘電材料の層を蒸着するために、イオンビームスパッタリングが、特に有利である。さらに、酸素ガスが、有利に、蒸着ガン内、又はサポートガン内のいずれかに注入されてよいが、これは、蒸着層のコンパクト性を増加させることが可能であり、また、誘電材料の層の化学量論が制御されることが可能であり、ＳｒＴｉＯ３又はＢａＴｉＯ３のような、ペロブスカイトに対する重要な特性であることを意味する。
【００５２】
蒸着の間において層の環境内にプラズマが存在しないことで、欠陥をほとんど存在させずに成長することが可能となり、高い界面特性を保証し、これによって、ナノメートル厚さの複数の層のスタックを含む膜の特性の良好な制御を確保する限りにおいて、また、反強磁性材料の層上に強磁性材料の層を蒸着するために、及びその逆も同様に、イオンビームスパッタリングが、有利である。
【００５３】
さらに、イオンビームスパッタリングにより、ＳｒＴｉＯ３又はＢａＴｉＯ３のようなペロブスカイトが、３００℃から４００℃の間のペロブスカイト遷移温度で、非晶質で蒸着されることが可能である。従って、誘電層、反強磁性層及び強磁性層の全体のスタックが、この技術を使用して形成されることが可能である。
【００５４】
ＩＢＳ蒸着が特に有利である。それにもかかわらず、使用される温度により、含まれる異なる材料の特性が保持される限りにおいて、他の実施形態の技術が考えられる。強磁性、反強磁性層、及び中間層が、例えば、物理的気相成長法（ＰＶＤ）によって蒸着され、例えば、次に、非特許文献１の記事に記載されているように、ペロブスカイトＳＴＯが、化学的手段によってスタック上に蒸着され、続いてＰＶＤ蒸着が行われることが可能である。ＳＴＯを蒸着する化学的方法に用いられる温度が、ほぼ２００／３００℃程度であり、従って、スタック内において下部にある磁性材料と適合する。
【００５５】
例えば、誘電層内へガス種（例えば、水素及び／又はヘリウム）を注入し、要求される磁性スタック上に前記層を直接的に結合し、及び注入された領域内に分割することによる誘電層に対する層転写技術も考えられる。
【００５６】
従って、上記のような薄層内における磁気−誘電複合薄膜が、高い透磁率及び誘電率を兼ね備え、従って、マイクロ波場における、特にマイクロ波回路の製造に特に役立つ。実際には、これらの薄膜が、ラジオ−周波数デバイスの磁気−誘電素子の構成部品であり、特に、このようなデバイス用の基板、若しくは基板用のコーティングを構成し、及び／又は受動部品（共鳴素子、フィルター、結合器、インダクタンス、バラン、遅延線、等）若しくはラジオ−周波数アンテナ（例えば、このような膜から形成された又は前記膜を含む基板内にアンテナパターンを形成することによって得られたコーティングを含む）の形成に使用されてよい。
【符号の説明】
【００５７】
１０，３０，４０ 薄膜
１１ 基板
１２，２２ 誘電層
１４，３２ 交互構造
１６，１８，３８ 強磁性層
２０，３４，３６ 反強磁性層
４２，４４ 中間層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的なラジオ−周波数トランシーバーの分野に係り、また、薄層磁気及び誘電システム技術を使用する情報処理の分野に関する。さらに具体的には、特定された周波電磁界が、約１００メガヘルツから数十ギガヘルツの間にある。
【０００２】
さらに具体的には、本発明は、薄膜に係り、特に、前記ラジオ−周波数トランシーバーに使用されるような、マイクロ波回路から構成された薄膜に関する。
【背景技術】
【０００３】
一般的に、マイクロ波回路が、電気通信分野において使用され、これらが、送信／受信チェーン（ｃｈａｉｎｓ）から構成され、特に、（フィルター，インピーダンス整合，増幅）信号処理用のラジオ−周波数アナログ回路及びアンテナを含む。
【０００４】
従って、これらの回路に関する限り、特に、アンテナの設計に組み込まれる放射素子並びにフィルター及びインピーダンス整合に有用である共鳴素子（ｒｅｓｏｎａｔｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔｓ）に関する限りでは、高いレベルでのコンパクト性、効率性及び統合性が求められる。このような要求を満足するために、基板が、マイクロ波周波数、換言すると、１から２０ギガヘルツの間の周波数において、高誘電率及び高透磁率を備えた特別な特徴を有するように設計される必要がある。実際には、前記材料が、高いレベルでのコンパクト性及びそれ故に統合性を備えた回路、並びに、例えばバンドギャップ、“左−手系（ｌｅｆｔ−ｈａｎｄ）”特性及び周波数アジリティに関して機能化された基板に対する要求を満たすように使用されることが可能である。
【０００５】
従って、例えばいわゆる“ｈｉｇｈ Ｋ”誘電材料を使用する及びマイクロ波場に対して低周波圧電技術（ｌｏｗ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）を適用するような、マイクロ波回路基板の構成材料に関して、複数の方針が研究されている。
【０００６】
しかしながら、マイクロ波周波電磁界において高誘電率及び高透磁率の両方を備えた材料は現在知られていない。
【０００７】
確かに、フェライトが、この目的を達成するための集中的な研究のテーマとなっているが、誘電性製品によるこれらの透磁率が、マイクロ−波周波数において、１００という数値に達することが困難であり、これが十分なものではないことが分かる。
【０００８】
従って、求められる特性を得るための１つの解決策に、注目する周波数バンドにおいて、高誘電率誘電材料と高透磁率強磁性材料とを組み合わせることが含まれる。例えばＨｆＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＢａＴｉＯ３又はＳｒＴｉＯ３などの化学量論の酸化物のような高誘電率誘電材料の開発が、通常５００℃以上であるかなりの（蒸着又はアニール）温度を伴う方法の使用を必要とする一方、（ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＮｂ、ＦｅＨｆＮ、ＦｅＣｏＢ等のような）強磁性材料が、それらの磁気特性を大幅に低下させることなく、前記温度に耐えることが出来ないため、これまでは、この組み合わせが可能ではなかった。従って、現在も、技術的両立が困難であり、これが、高誘電率及び高透磁率の複合材料の製造を妨げている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｍ．Ｎｉｅｄｅｒｂｅｒｇｅｒら‘Ａ ｇｅｎｅｒａｌ ｓｏｆｔ−ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｒｏｕｔｅ ｔｏ ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅｓ ａｎｄ ｒｅｌａｔｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ： ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ＢａＴｉＯ３，ＢａＺｒＯ３，ａｎｄ ＬｉＮｂＯ３，ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ”−Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．２００４，４３，２２７０−２２７３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、高誘電率及び高透磁率を示す、換言すると、それぞれ１０以上の誘電率及び透磁率を示す薄膜を備えた磁気−誘電素子を提案することにより、前記課題を解決することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的を達成するため、本発明の対象は、ラジオ−周波数デバイスであり、その少なくとも１つの磁気−誘電素子が、１ＧＨｚにおいて１０以上の透磁率を備えた磁性材料と１ＧＨｚにおいて１０以上の誘電率を備えた誘電材料とから構成された薄層のスタックを含む複合薄膜を備える。
【００１２】
薄膜、又は薄層が、本願明細書では、１０μｍ以下の厚さを有する層を意味する。
【００１３】
本発明によって指定されたスタックから生じる特定の組み合わせが、磁気−誘電材料（ガーネット、フェライト等）に関する従来技術との明確な境界を構成する。実際には、このような材料が、（外部分極技術によらず）数百メガヘルツ以上に限定され、一方、特有の発明性のあるスタックが、（外部分極技術によらず）数十ギガヘルツ以上の周波数に関して機能することが可能である。
【００１４】
従って、マイクロ波場において高透磁率及び高誘電率を兼ね備えた薄層内における複合磁気−誘電膜を提案することにより、比較的に、本発明がそれ自身の境界を定める。
【００１５】
有利に、磁性材料の透磁率が、１ＧＨｚにおいて１００以上である。さらに、誘電材料の誘電率が、有利に、１ＧＨｚにおいて１００以上である。
【００１６】
本発明によると、磁性材料及び誘電材料が、薄層状に配置される。膜が、物理的（気相）又は化学蒸着法によって得られうる。
【００１７】
ひとつの有利な発明力のある特徴によると、磁性材料が、強磁性材料であり、その磁化が１Ｔ以上であり、有利には、２Ｔ以上である。有利には、これが、反強磁性材料と交換結合によって結合される。
【００１８】
強磁性材料の層と反強磁性材料の層との間において生じる交換結合が、これらの２つの層の間の界面において生じ、これによって、十分に高い異方性エネルギー（磁気分極）を確保し、極めて高い周波数における、及び適切な、注目する場における場合での強磁性材料の層の動的性能（透磁率）を伸ばす。
【００１９】
従って、この異方性によって、例えば、注目する場に適合しない電磁石のような外部磁気分極手段に頼ることなく、通常２０ギガヘルツに至るまでの極めて高い周波数において高い透磁率を得ることが可能である。
【００２０】
さらに、この結合のために、強磁性材料が、飽和残留状態（ｓａｔｕｒａｔｅｄ ｒｅｍａｎｅｎｔ ｓｔａｔｅ）（磁区フリー（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｄｏｍａｉｎ ｆｒｅｅ））を有する。グレインのサイズが小さくかつ極めて近接している限り、強磁性材料の軟磁性特性が形成される。これは、各グレインに存在し、磁壁の可動性を減少させる傾向があり、これによって、求められる軟化特性に対する不利益をもたらす磁気結晶異方性定数が、なくなる又は十分に減らされることを意味する。実際には、そのままの強磁性材料の過度の加熱が、それらを分断する傾向があるグレイン結合（ｊｏｉｎｔｓ）の酸化及び／又はグレイン内の成長を引き起こし、これによって、強磁性材料の軟磁性特性を低下させる。反強磁性材料とのその結合によって得られる強磁性材料の飽和残留状態の効果は、この組み合わせの磁気特性が、強磁性材料を形成するグレインの大きさに依存しないということである。従って、この組み合わせを３００℃以上の温度に至らせることが可能であり、これによる透磁率への影響がない。
【００２１】
本発明によると、強磁性材料が、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉの合金、並びに、これらの元素の２つまたは３つ全てを結合させ、場合によってホウ素及び窒素でドープされたいずれの化合物を含む群から選択される（ＮｉＦｅ，ＣｏＮｉＦｅ，ＣｏＦｅ，ＣｏＦｅＢ，ＦｅＮ，ＣｏＦｅＮ＋場合によってはＸ，Ｘ＝Ａｌ，Ｓｉ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｚｒ，等）。
【００２２】
この結果として、反強磁性材料が、特に、ＩｒＭｎ、ＰｔＭｎ、若しくはＮｉＭｎをベースとしたマンガンベースの合金、又はＦｅ若しくはＣｏの酸化物である。
【００２３】
誘電材料が、その一例として、タンタル、チタン、ハフニウム、ストロンチウム、ニオビウムの酸化物、及び有利にはペロブスカイト（常誘電体（ｐａｒａ−ｅｌｅｃｔｒｉｃ）又は強誘電体）、並びに特にバリウム及びストロンチウムのチタン酸塩を含む群から選択される。
【００２４】
有利には、磁性材料が、２つの反強磁性層の間における交換結合に挿入された強磁性材料の少なくとも１つの層及び／又は２つの強磁性層の間における交換結合に挿入された反強磁性材料の層を含む。この種の配置が、強磁性材料の飽和残留状態を与え、及び使用可能な高い製造温度を介して磁性材料を製造する方法を簡易化するために使用されることが可能である。
【００２５】
本発明が、前記デバイスを具現する方法にも及ぶ。この方法によると、強磁性材料の層（場合によっては、１つ又は２つの反強磁性層と結合される）及び誘電材料の層が、真空筐体内でのイオンビームスパッタリングによって、交互に蒸着される。
【００２６】
そのようにして得られたスタックが、４００℃に至る温度を含む技術的段階と適合し、これによって、低温で非晶質に蒸着された場合に、強磁性及び反強磁性材料の層の磁気特性を保持しながら、誘電材料が、誘電材料の層の結晶特性を助長するこのような温度又はアニールにおいて蒸着されることが可能となる。
【００２７】
この方法によると、強磁性及び反強磁性材料の層が、イオンビームスパッタリングによって蒸着されることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第一の発明に関する実施形態の線断面図である。
【図２】第二の発明に関する実施形態の線断面図である。
【図３】第三の発明に関する実施形態の線断面図である。
【図４】図１〜３による薄膜を製造するために用いられるイオンビームスパッタリング設備の線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本願明細書が、単に例示を目的として与えられ、添付した図面と関連して与えられる以下の記載を読むことによりさらに理解され、この図面において、同一の参照符号は、同一又は同様な要素を示す。
【００３０】
図１において、薄膜１０が、以下を含む。
好ましくは表面酸化（ＳｉＯ２）であるシリコン基板等の基板１１。
高誘電率誘電材料、換言すると、（１ＧＨｚにおいて）１０以上又はさらには１００以上の誘電率を有する１０から１００ｎｍの間の厚さを有する第一層１２。
１Ｔ以上（又はさらには２Ｔ以上）の磁化を備えた強磁性材料と対応し、高いマイクロ−波透磁率（２ＧＨｚにおいて１０以上、又はさらには１００以上であり、全バンドにわたって０．１以下の損失正接（ｌｏｓｓ ｔａｎｇｅｎｔ）を有する）を備えた強磁性材料の２つの層１６，１８及び反強磁性材料の層２０の交互構造１４。強磁性層の厚さが、ほぼ１０から１００ｎｍの間程度であり、反強磁性層の厚さが、ほぼ０．７から３０ｎｍの間程度である。
強磁性材料の最後の層１８上に蒸着された高誘電率誘電材料の第二層２２。
【００３１】
層１２及び２２の誘電材料が、有利には、ストロンチウム（Ｓｒ）及びチタン（Ｔｉ）の酸化物並びに特にチタン酸ストロンチウムＳｒＴｉＯ３であり（常誘電材料）、その非晶質−ペロブスカイト相転移温度、及び従ってその製造温度が、４００℃未満又は４００℃と等しい。
【００３２】
層１６，１８を構成する強磁性材料が、一例として、有利には、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）及び／又はニッケル（Ｎｉ）をベースとした合金であり、特に、当然に、通常２Ｔに近い磁化である極めて高い飽和磁化を示すＦｅＣｏ又はＦｅＣｏＢである。
【００３３】
強磁性材料の層１６，１８の間に挿入された層２０の反強磁性材料が、一例として、有利には、マンガン（Ｍｎ）をベースとした合金、特にＮｉＭｎによって構成される。
【００３４】
本発明によると、強磁性材料が、そのままで（反強磁性材料と結合されることなく）使用されることが可能である。しかしながら、これが、スタックが良好な透磁率特性を保持しながら（結合ＦｅＣｏ／ＮｉＭｎに対して約４００℃の）高温に耐えることを可能にするため、前記結合が、特に有利である。
【００３５】
従って、誘電材料としてＳｒＴｉＯ３、強磁性材料としてのＦｅＣｏ及び／又はＦｅＣｏＢ並びに反強磁性材料としてのＮｉＭｎを使用することによって、この強磁性材料と反強磁性材料との組み合わせが、誘電材料のペロブスカイト相を形成するための要求に応じた３００℃から４００℃の間の温度に耐えるため、温度適合性が達成される。
【００３６】
代替策として、例えば、バリウム（Ｂａ）及びチタンの酸化物、特にチタン酸バリウムＢａＴｉＯ３、ハフニウム（Ｈｆ）の酸化物、特にＨｆＯ２、又はタンタル（Ｔａ）、特にＴａ２Ｏ５（強誘電体）である他の材料が誘電層１２として使用されてよい。とはいえ、例えば、ＢａＴｉＯ３又はＳｒＴｉＯ３のような高誘電率（バリウム又はハフニウム酸化物の１０とは対照的に約１００である）を示すペロブスカイトが優先される。
【００３７】
反強磁性層２０として、ＰｔＭｎ若しくはＩｒＭｎ合金、さらに一般的には全てのマンガンベースの合金、鉄、コバルト、又はニッケル酸化物のような他の材料も可能である。
【００３８】
強磁性層としては、ＣｏＦｅＢ、ＦｅＮ及びＣｏＦｅＮが優先されるが、他の材料も可能であり、特に、鉄、コバルト及びニッケルから選択された２つ又は３つの元素を結合した全ての合金が可能である。これらの合金が、場合によっては、例えば、ホウ素又は窒素でドープされてよい。これらが、Ａｌ，Ｓｉ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｚｒ等の他の元素と結合されてもよい。
【００３９】
１００以上の、又はさらには１０００以上の透磁率製品による誘電率を有し、２０ギガヘルツ程に至る周波数に対して通常０．１未満又はさらには０．０１未満の低いそれぞれの損失正接を有する薄膜を提供するために、上記の常誘電体／強誘電体、強磁性及び反強磁性材料の異なる組み合わせが、使用されることが可能である。
【００４０】
さらに、薄膜のインピーダンスを選択するために、異なる層の材料及び厚さの選択によって、設計者は、誘電率と透磁率の値の平衡に関して自由に選択することが出来る。有利には、空気とのインピーダンス不整合が要求されない場合、薄膜に対して空気のそれと近いインピーダンスを提供するように、薄膜の誘電率と透磁率の値が選択される。しかしながら、他の使用に対し、他の値が選択されてよく、例えばアンテナに対し、通過帯域（ｐａｓｓ ｂａｎｄ）を低下させないように、１より大きなミュー／イプシロン比が通常推奨される。
【００４１】
図１が、反強磁性材料の層２０を含む強磁性材料の２つの層１６，１８の交互構造１４を示す。
【００４２】
図２が、強磁性材料の層３８を含む反強磁性材料の２つの層３４，３６の交互構造３２を提供する薄膜３０を示す。
【００４３】
しかしながら、図２の実施形態よりも、反強磁性材料の層が誘電材料の層からさらに離れているため、図１の実施形態が好ましい。実際には、特に、反強磁性材料がマンガンを含む場合、薄膜を製造している間に、誘電材料の層と接触する反強磁性材料の層が、界面での酸素の移動によって劣化しうる。
【００４４】
図３が、強磁性及び反強磁性層の組み合わせが、中間層によって誘電層から分離されている点を除き、図１及び２におけるそれらと同様な実施形態を示す。
【００４５】
例えば、図１の実施形態を基にして、中間層４２が、誘電層１２と強磁性層１６との間に挿入され、中間層４４が、強磁性層１８と誘電層２２との間に挿入される。中間層４２，４４が、成長層又は保護層（特に拡散バリア）として機能し、有利に、ルテニウム（Ｒｕ）、タンタル（Ｔａ）又は白金（Ｐｔ）から構成される。しかしながら、ルテニウムが、有利な結晶成長を可能とし、良好な相互拡散バリアを構成する。
【００４６】
強磁性層及び反強磁性層の単一の交互構造（強磁性／反強磁性／強磁性又は反強磁性／強磁性／反強磁性）が記載されているが、要求される用途に応じ、複数の交互構造をスタックすることが可能である。有効厚さの増加が、例えば、アンテナの場合における波と周囲環境との間の相互作用の効率性を改善する。物質の増加により、信号を増加させることが可能である。
【００４７】
適当な位置に及び２つの誘電層の間に含まれる磁気スタックの代わりに、スタックが実施されることも可能であり、誘電層が、２つの磁気スタック（そのままの強磁性材料、又は反強磁性材料と結合し、場合によっては、上記の実施例のような中間層と結合した強磁性材料）の間に挿入される。
【００４８】
図４が、図１から３に関連して記載された薄膜を製造するために有利に用いられるイオンビームスパッタリング装置を図式的に示す。
【００４９】
イオンビームスパッタリングは、物理蒸着技術であり、真空状況にある筐体５０内において、イオンが、源５２によって形成され、スパッタリングするための材料５４に向かって加速される。この技術によると、イオン源５２が、正の単一−エネルギーイオンのビーム（通常５００から１５００ｅＶの間のエネルギーを有する）を生成し、このビームが、空間的に定義される。通常Ａｒ＋イオンであるイオンビームが、蒸着しようとする材料によって構成されたターゲット５４に衝突する。イオンビームによってそのようにスパッタされた粒子５６が、ターゲットに面した半空間５８内に放出され、加熱される又は加熱されない表面６０上に凝縮され、ターゲットを構成する材料の層を形成する。
【００５０】
二次的な低エネルギー照射によって表面における種の移動性を増加させることによって蒸着の均一性を改善するために、補助的な又はいわゆるサポート源（ｓｕｐｐｏｒｔ ｓｏｕｒｃｅ）６４が、使用されることが可能である。いくつかの酸化物の化学量論が、密度が高く（ｄｅｎｓｅｒ）形成され又は良好に制御されることが可能であるように、例えば酸素が加えられることも可能である。
【００５１】
同じ組成のターゲットから直接得られた化学量論的組成の誘電材料の層を蒸着するために、イオンビームスパッタリングが、特に有利である。さらに、酸素ガスが、有利に、蒸着ガン内、又はサポートガン内のいずれかに注入されてよいが、これは、蒸着層のコンパクト性を増加させることが可能であり、また、誘電材料の層の化学量論が制御されることが可能であり、ＳｒＴｉＯ３又はＢａＴｉＯ３のような、ペロブスカイトに対する重要な特性であることを意味する。
【００５２】
蒸着の間において層の環境内にプラズマが存在しないことで、欠陥をほとんど存在させずに成長することが可能となり、高い界面特性を保証し、これによって、ナノメートル厚さの複数の層のスタックを含む膜の特性の良好な制御を確保する限りにおいて、また、反強磁性材料の層上に強磁性材料の層を蒸着するために、及びその逆も同様に、イオンビームスパッタリングが、有利である。
【００５３】
さらに、イオンビームスパッタリングにより、ＳｒＴｉＯ３又はＢａＴｉＯ３のようなペロブスカイトが、３００℃から４００℃の間のペロブスカイト遷移温度で、非晶質で蒸着されることが可能である。従って、誘電層、反強磁性層及び強磁性層の全体のスタックが、この技術を使用して形成されることが可能である。
【００５４】
ＩＢＳ蒸着が特に有利である。それにもかかわらず、使用される温度により、含まれる異なる材料の特性が保持される限りにおいて、他の実施形態の技術が考えられる。強磁性、反強磁性層、及び中間層が、例えば、物理的気相成長法（ＰＶＤ）によって蒸着され、例えば、次に、非特許文献１の記事に記載されているように、ペロブスカイトＳＴＯが、化学的手段によってスタック上に蒸着され、続いてＰＶＤ蒸着が行われることが可能である。ＳＴＯを蒸着する化学的方法に用いられる温度が、ほぼ２００／３００℃程度であり、従って、スタック内において下部にある磁性材料と適合する。
【００５５】
例えば、誘電層内へガス種（例えば、水素及び／又はヘリウム）を注入し、要求される磁性スタック上に前記層を直接的に結合し、及び注入された領域内に分割することによる誘電層に対する層転写技術も考えられる。
【００５６】
従って、上記のような薄層内における磁気−誘電複合薄膜が、高い透磁率及び誘電率を兼ね備え、従って、マイクロ波場における、特にマイクロ波回路の製造に特に役立つ。実際には、これらの薄膜が、ラジオ−周波数デバイスの磁気−誘電素子の構成部品であり、特に、このようなデバイス用の基板、若しくは基板用のコーティングを構成し、及び／又は受動部品（共鳴素子、フィルター、結合器、インダクタンス、バラン、遅延線、等）若しくはラジオ−周波数アンテナ（例えば、このような膜から形成された又は前記膜を含む基板内にアンテナパターンを形成することによって得られたコーティングを含む）の形成に使用されてよい。
【符号の説明】
【００５７】
１０，３０，４０ 薄膜
１１ 基板
１２，２２ 誘電層
１４，３２ 交互構造
１６，１８，３８ 強磁性層
２０，３４，３６ 反強磁性層
４２，４４ 中間層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラジオ−周波数デバイスであって、前記ラジオ−周波数デバイスの少なくとも１つの磁気−誘電素子が、１ＧＨｚにおいて１０以上の透磁率を示す磁性材料（１６，１８，３８）と１ＧＨｚにおいて１０以上の誘電率を示す誘電材料（１２，２２）とを備えた複合薄膜（１０，３０，４０）を含むことを特徴とするラジオ−周波数デバイス。
【請求項２】
前記磁性材料（１６，１８，３８）の透磁率が、１ＧＨｚにおいて１００以上であることを特徴とする請求項１に記載のラジオ−周波数デバイス。
【請求項３】
前記誘電材料（１２，２２）の誘電率が、１ＧＨｚにおいて１００以上であることを特徴とする請求項１及び２のいずれか一項に記載のラジオ−周波数デバイス。
【請求項４】
前記磁性材料（１６，１８，３８）及び前記誘電材料（１２，２２）が、薄層状に配置されたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のラジオ−周波数デバイス。
【請求項５】
前記磁性材料から形成された層が、前記誘電材料の層と接触することを特徴とする請求項４に記載のラジオ−周波数デバイス。
【請求項６】
前記磁性材料が、強磁性材料であり、
前記強磁性材料の磁化が、１Ｔ以上であり、有利には、２Ｔ以上であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のラジオ−周波数デバイス。
【請求項７】
前記磁性材料から形成された層が、交換結合を用いて反強磁性層（２０，３４，３６）と結合された強磁性層によって構成されたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のラジオ−周波数デバイス。
【請求項８】
前記強磁性材料及び反強磁性材料の層のスタックが、成長層又は保護層として機能する少なくとも１つの中間層（４２，４４）によって前記誘電材料の層から分離されたことを特徴とする請求項７に記載のラジオ−周波数デバイス。
【請求項９】
前記強磁性材料が、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉの合金、並びに、これらの元素の２つまたは３つ全てを結合させ、場合によってホウ素及び窒素でドープされたいずれの化合物を含む群から選択される（ＮｉＦｅ，ＣｏＮｉＦｅ，ＣｏＦｅ，ＣｏＦｅＢ，ＦｅＮ，ＣｏＦｅＮ＋場合によってはＸ，Ｘ＝Ａｌ，Ｓｉ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｚｒ，等）ことを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載のラジオ−周波数デバイス。
【請求項１０】
前記反強磁性材料が、Ｆｅ若しくはＣｏの酸化物、又は、特に、ＩｒＭｎ、ＰｔＭｎ、若しくはＮｉＭｎをベースとしたマンガンベースの合金を含む群から選択されることを特徴とする請求項７及び８のいずれか一項に記載のラジオ−周波数デバイス。
【請求項１１】
前記誘電材料が、タンタル、チタン、ハフニウム、ストロンチウム及びニオビウムの酸化物、並びにペロブスカイトであって、特にバリウム及びストロンチウムのチタン酸塩を含む群から選択されることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のラジオ−周波数デバイス。
【請求項１２】
前記中間層（単数）又は中間層（複数）が、白金、ルテニウム、及びタンタルを含む群から選択された材料から形成されたことを特徴とする請求項８から１１のいずれか一項に記載のラジオ−周波数デバイス。
【請求項１３】
前記磁性材料が、２つの反強磁性層（３４，３６）の間における交換結合に挿入された強磁性材料（３８）の少なくとも１つの層及び／又は２つの強磁性層（１６，１８）の間における交換結合に挿入された反強磁性材料（２０）の層を含むことを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載のラジオ−周波数デバイス。
【請求項１４】
前記誘電材料の層が、真空筐体内でのイオンビームスパッタリングによって蒸着されることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載のラジオ−周波数デバイスの製造方法。
【請求項１５】
前記膜を構成するスタックが、最大４００℃と等しい温度における前記誘電材料のアニーリング又は蒸着の作業にさらされることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１】
ラジオ−周波数デバイスであって、前記ラジオ−周波数デバイスの少なくとも１つの磁気−誘電素子が、１ＧＨｚにおいて１０以上の透磁率を示す磁性材料（１６，１８，３８）と１ＧＨｚにおいて１０以上の誘電率を示す誘電材料（１２，２２）とを備えた複合薄膜（１０，３０，４０）を含むことを特徴とするラジオ−周波数デバイス。
【請求項２】
前記磁性材料（１６，１８，３８）の透磁率が、１ＧＨｚにおいて１００以上であることを特徴とする請求項１に記載のラジオ−周波数デバイス。
【請求項３】
前記誘電材料（１２，２２）の誘電率が、１ＧＨｚにおいて１００以上であることを特徴とする請求項１及び２のいずれか一項に記載のラジオ−周波数デバイス。
【請求項４】
前記磁性材料（１６，１８，３８）及び前記誘電材料（１２，２２）が、薄層状に配置されたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のラジオ−周波数デバイス。
【請求項５】
前記磁性材料から形成された層が、前記誘電材料の層と接触することを特徴とする請求項４に記載のラジオ−周波数デバイス。
【請求項６】
前記磁性材料が、強磁性材料であり、
前記強磁性材料の磁化が、１Ｔ以上であり、有利には、２Ｔ以上であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のラジオ−周波数デバイス。
【請求項７】
前記磁性材料から形成された層が、交換結合を用いて反強磁性層（２０，３４，３６）と結合された強磁性層によって構成されたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のラジオ−周波数デバイス。
【請求項８】
前記強磁性材料及び反強磁性材料の層のスタックが、成長層又は保護層として機能する少なくとも１つの中間層（４２，４４）によって前記誘電材料の層から分離されたことを特徴とする請求項７に記載のラジオ−周波数デバイス。
【請求項９】
前記強磁性材料が、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉの合金、並びに、これらの元素の２つまたは３つ全てを結合させ、場合によってホウ素及び窒素でドープされたいずれの化合物を含む群から選択される（ＮｉＦｅ，ＣｏＮｉＦｅ，ＣｏＦｅ，ＣｏＦｅＢ，ＦｅＮ，ＣｏＦｅＮ＋場合によってはＸ，Ｘ＝Ａｌ，Ｓｉ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｚｒ，等）ことを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載のラジオ−周波数デバイス。
【請求項１０】
前記反強磁性材料が、Ｆｅ若しくはＣｏの酸化物、又は、特に、ＩｒＭｎ、ＰｔＭｎ、若しくはＮｉＭｎをベースとしたマンガンベースの合金を含む群から選択されることを特徴とする請求項７及び８のいずれか一項に記載のラジオ−周波数デバイス。
【請求項１１】
前記誘電材料が、タンタル、チタン、ハフニウム、ストロンチウム及びニオビウムの酸化物、並びにペロブスカイトであって、特にバリウム及びストロンチウムのチタン酸塩を含む群から選択されることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のラジオ−周波数デバイス。
【請求項１２】
前記中間層（単数）又は中間層（複数）が、白金、ルテニウム、及びタンタルを含む群から選択された材料から形成されたことを特徴とする請求項８から１１のいずれか一項に記載のラジオ−周波数デバイス。
【請求項１３】
前記磁性材料が、２つの反強磁性層（３４，３６）の間における交換結合に挿入された強磁性材料（３８）の少なくとも１つの層及び／又は２つの強磁性層（１６，１８）の間における交換結合に挿入された反強磁性材料（２０）の層を含むことを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載のラジオ−周波数デバイス。
【請求項１４】
前記誘電材料の層が、真空筐体内でのイオンビームスパッタリングによって蒸着されることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載のラジオ−周波数デバイスの製造方法。
【請求項１５】
前記膜を構成するスタックが、最大４００℃と等しい温度における前記誘電材料のアニーリング又は蒸着の作業にさらされることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１４１３０１（Ｐ２０１０−１４１３０１Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００９−２４７７６９（Ｐ２００９−２４７７６９）
【出願日】平成２１年１０月２８日（２００９．１０．２８）
【出願人】（５０２１２４４４４）コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ (383)
【出願人】（５００５３１１４１）セントレ・ナショナル・デ・ラ・レシェルシェ・サイエンティフィーク (84)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４７７６９（Ｐ２００９−２４７７６９）
【出願日】平成２１年１０月２８日（２００９．１０．２８）
【出願人】（５０２１２４４４４）コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ (383)
【出願人】（５００５３１１４１）セントレ・ナショナル・デ・ラ・レシェルシェ・サイエンティフィーク (84)
【Ｆターム（参考）】
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