Homogeneity of amorphous GdCo films prepared by bias sputtering

In preparing amorphous Gd–Co films by dc- and rf-bias sputtering, systematic variations are found of the composition both in the direction of the film normal and in the film plane. Therefore, the bias sputtering process is analyzed in terms of a simple mass balance model. The formation of a target surface layer whose composition depends on the sputtering yields of Co and Gd and on the bias voltage can lead to the growth of a Co-enriched initial layer in the film. The homogeneity in the film plane is determined by the radial variation of the transfer coefficient and of the ion current density at the substrate. The composition distribution in the plane is found to be different for dc- and rf-bias sputtering due to different influences of the bias voltage on the ion currents. Bei der Herstellung amorpher Gd–Co-Schichten mit der Methode des dc- oder rf-Bias-Sputterns werden systematische Zusammensetzungsvariationen sowohl in der Schichtebene als auch senkrecht dazu gefunden. Diese Erscheinungen werden im Rahmen eines einfachen Massenbilanz-Modells des Bias-Sputter-Prozesses gedeutet. Die Bildung einer Oberflachenschicht am Target, deren Zusammensetzung von den Sputterausbeuten von Co und Gd und von der Bias-Spannung abhangt, kann zum Wachstum einer Co-angereicherten Anfangsschicht im Film fuhren. Die Homogenitat in der Schichtebene wird durch die radiale Abhangigkeit des Transferkoeffizienten und der Ionenstromdichte am Substrat bestimmt. Die Zusammensetzungsverteilung ist unterschiedlich fur dc- und rf-Bias-Sputtern wegen des unterschiedlichen Einflusses der Bias-Spannung auf die Ionenstrome.