JP2005194591A - ＦｅＰｔ合金、及びＦｅＰｔ合金の作製方法 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気記録媒体の記録層などとして好適に使用することのできる、新規なＦｅＰｔ合金を提供する。
【解決手段】ＦｅＰｔ合金内に、強磁性的性質を呈するＬ１_０相と、非強磁性的性質を呈するＬ１_２相とを共存させる。
【選択図】なし

Description

本発明は、ＦｅＰｔ合金、及びＦｅＰｔ合金の作製方法に関する。

記録媒体用磁性膜においては、安定した記録保持のため高い保磁力を有することが必要条件である。磁壁が存在しないナノ結晶の保磁力は、その結晶磁気異方性エネルギーの大きさに依存するので、高い結晶磁気異方性を有するＦｅＰｔ合金は高保磁力磁性膜の原材料として有望である。このような観点から、これまでＦｅＰｔ薄膜に関する多くの研究報告がなされている。

しかしながら、ＦｅＰｔ薄膜の厚さを増大させ、例えば３０ｎｍ以上とすると、前記薄膜は連続的な膜体となってしまうため、磁壁移動による磁化反転が容易になり、前記ＦｅＰｔ薄膜の保磁力は急激に減少してしまう。例えば、APL. Vol.81, No.6, p1050では、ＦｅＰｔ薄膜の厚さが増大し、前記薄膜を構成する粒子同士が結合すると、前記薄膜の保磁力が急激に低下することが示されている。

また、分子線ビームエピタキシー（ＭＢＥ）法などを用いることにより、所定の基板上に互いに孤立させた複数のナノ粒子を形成し、高保磁力磁性膜を作製する試みがなされている。しかしながら、この場合においても、前記磁性膜の厚さを増大させようとすると、前記ナノ粒子を互いに孤立化させることはできず、結果的に、保磁力の増大を図ることができない。このような問題に鑑み、例えば金属及び合金などに対して反応性を有しないアルミナなどの酸化物を用い、このような酸化物中に前記ナノ粒子を分散させる、いわゆるグラニュラー薄膜を形成することが試みられている（例えば、APL. Vol.76, No.26, p3971参照）。

本発明は、磁気記録媒体の記録層などとして好適に使用することのできる、新規なＦｅＰｔ合金を提供することを目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明は、
強磁性的性質を呈するＬ１_０相と、非強磁性的性質を呈するＬ１_２相とを具えることを特徴とする、ＦｅＰｔ合金に関する。

本発明者らは、磁気記録媒体の記録層として使用可能なＦｅＰｔ合金を得るべく鋭意検討を実施した。その結果、従来においては、ＦｅＰｔ合金において強磁性的性質を呈するのはＬ１_０相（ＦｅＰｔ相）であることから、前記ＦｅＰｔ合金はこのようなＬ１_０相単独で構成することが当然であると考えられていた。しかしながら、前記ＦｅＰｔ合金中に前記Ｌ１_０相に加えて非強磁性的性質を呈するＬ１_２相（ＦｅＰｔ_３相）を含ませることにより、前記ＦｅＰｔ合金を比較的厚い連続的な膜体から構成しても、十分に高い保磁力を示すことが判明した。

上述した作用効果は、非強磁性的な前記Ｌ１_２相により強磁性的な前記Ｌ１_０相が相互に分離されるとともに、前記Ｌ１_０相及び前記Ｌ１_２相が共存することにより、磁壁のピン止め効果が出現するためと考えられる。

本発明においては、ＦｅＰｔ合金を従来十分な保磁力を得ることができなかった３０ｎｍ以上の厚さを有する膜体から構成しても、面内方向において１３ｋＯｅ以上の高い保磁力を得ることができる。さらには、前記膜体の厚さを３００ｎｍ以上まで大きくした場合においても、面内方向において１３ＫＯｅ以上の高保磁力を実現することができる。なお、ＦｅＰｔ合金作製時の諸条件を種々制御することによって、上述したＦｅＰｔ合金薄膜の、面内方向における保磁力を１８ＫＯｅ以上にまで増大させることができる。

以上説明したように、本発明によれば、磁気記録媒体の記録層として好適に使用することができる、高保磁力のＦｅＰｔ合金薄膜を得ることができる。

以下、本発明の詳細、並びにその他の特徴及び利点について、最良の形態に基づいて詳細に説明する。

本発明のＦｅＰｔ合金は、強磁性的性質を呈するＬ１_０相（ＦｅＰｔ相）及び非磁性的性質を呈するＬ１_２相（ＦｅＰｔ_３相）を含むことが必要である。また、前記Ｌ１_０相及び前記Ｌ１_２相は同一の結晶粒内に存在するようにすることが好ましい。これによって、目的とするＦｅＰｔ合金の保磁力をより増大させることができる。

また、前記結晶粒の大きさは１０ｎｍ〜３０ｎｍであることが好ましい。さらに、前記結晶粒内において、前記Ｌ１_０相又は前記Ｌ１_２相を含む結晶子の大きさが５ｎｍ〜１５ｎｍであることが好ましい。これによって、前記Ｌ１_０相及び前記Ｌ１_２相が、単一な微細な結晶粒中で微細な状態で共存するようになり、磁壁のピン止め効果なども増長されて、目的とするＦｅＰｔ合金の保磁力をより増大させることができるようになる。

上述したような２相共存のＦｅＰｔ合金は、その合金中のＦｅ組成及びＰｔ組成を制御することによって得ることができる。具体的には、前記合金中のＦｅ組成を４２原子％から４４原子％とし、Ｐｔ組成を５８原子％から５６原子％とする。

また、本発明のＦｅＰｔ合金は前記Ｌ１_０相及び前記Ｌ１_２相が共存することによって高い保磁力を有するようになるので、従来のＭＢＥ法を用いたような互いに孤立したナノ粒子やグラニュラー構造を有しない場合においても高い保磁力を有することができ、この結果、連続的な膜体として存在することができる。この場合、前記ＦｅＰｔ合金は汎用の成膜手法を用いて形成することができる。

上述したように、前記Ｌ１_０相及び前記Ｌ１_２相が共存したＦｅＰｔ合金は、そのＦｅ組成及びＰｔ組成を所定の範囲内設定することにより得ることができるので、前記成膜手法においては、ＭＢＥ法による膜形成やグラニュラー構造の膜形成などにおいて要求されるような、膜形成を行うべき基板に対する加熱処理を行う必要がない。

また、このように基板加熱を行う必要がなく、均一な組成の膜形成を比較的簡易に行うことができることから、前記成膜手法の内でも特にスパッタリング法を用いることができる。本発明のＦｅＰｔ合金は、このようにスパッタリング法を用いて形成できるので大量生産が容易であり、このような生産性の観点からも工業的な生産が要求される磁気記録媒体の記録層として好適に用いることができる。

スパッタリング法によって前記ＦｅＰｔ合金薄膜を形成する場合、予め所定の組成割合で合金化された合金ターゲットを用いることもできるし、Ｆｅターゲット上にＰｔチップなどを載置した複合ターゲットを用いることもできる。さらに、Ｆｅターゲット及びＰｔターゲットをそれぞれ独立に準備し、２元スパッタリングによって形成することもできる。

上述のようにしてＦｅＰｔ合金薄膜を形成した後、この薄膜に対して加熱処理を施し、前記ＦｅＰｔ合金薄膜内において、残存するγ不規則相から前記Ｌ１_０相及び前記Ｌ１_２相の相分離を助長させることができる。この場合、前記ＦｅＰｔ合金内において、前記Ｌ１_０相及び前記Ｌ１_２相が高濃度の割合で存在するようになるので、前記ＦｅＰｔ合金の保磁力をさらに向上させることができる。

前記加熱処理は、例えば不活性ガス雰囲気中で４００℃〜６００℃の温度範囲にて実行することができる。なお、加熱処理時間は特に限定されないが、約１時間〜２時間である。

また、前記加熱処理中に、前記ＦｅＰｔ合金薄膜の厚さ方向において磁場を印加することができる。この場合、前記ＦｅＰｔ合金薄膜の厚さ方向における保磁力をさらに増大させることができる。なお、前記磁場の大きさは１０Ｔ以上であることが好ましい。

従来においては、ＦｅＰｔ合金薄膜の厚さが例えば３０ｎｍ以上となると、前記薄膜は連続となり、ナノ粒子が互いに孤立して存在することができなくなる。このため、このような厚さのＦｅＰｔ合金薄膜は高い保磁力を有することができなかった。これに対して本発明では、上述した操作を行うことにより、ＦｅＰｔ合金薄膜が３０ｎｍ以上、特には３００ｎｍ以上の厚さを有する場合においても、前記ＦｅＰｔ合金薄膜は面内方向において１３ｋＯｅ以上の高い保磁力を有することができる。

特に、上述した磁場中での加熱処理を行うことにより、ＦｅＰｔ合金薄膜を上述したような厚さに形成した場合においても、その保磁力を面内方向において１８ｋＯｅ以上にまで向上させることができる。

（実施例１）
Ｆｅ_５３Ｐｔ_４７合金ターゲットを準備し、（００１）Ｓｉ基板上に非加熱状態で厚さ３００ｎｍのＦｅＰｔ合金薄膜を形成した。なお、スパッタリングは０．０５ＴｏｒｒのＡｒ雰囲気中（ベース圧力：〜１×１０^−５Ｔｏｒｒ）で実施した。また、成膜速度は３ｎｍ／分とした。次いで、前記ＦｅＰｔ合金薄膜をＡｒ雰囲気中、６００℃で２時間の加熱処理を実施した。

加熱処理後の前記ＦｅＰｔ合金薄膜の組成をＥＤＸ(energy-dispersive X-ray)により分析したところ、前記ＦｅＰｔ合金薄膜の組成はＦｅ_４４Ｐｔ_６６であることが判明した。また、前記ＦｅＰｔ合金薄膜の室温における磁化特性をＳＱＵＩＤにより測定したところ、面内方向において約１３ｋＯｅの保磁力を有することが判明した。

（実施例２）
実施例１と同様にして厚さＦｅＰｔ合金薄膜を得た後、Ａｒ雰囲気中、膜面垂直に１０Ｔの磁場を印加した状態で、６００℃、２時間の加熱処理を実施した。ＥＤＸによる分析の結果、前記ＦｅＰｔ合金薄膜の組成はＦｅ_４４Ｐｔ_６６であることが判明し、ＳＱＵＩＤにより磁化特性を測定した結果、前記ＦｅＰｔ合金薄膜は、面内方向において約１８ｋＯｅの保磁力を有することが判明した。

以上、具体例を挙げながら発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。

例えば、上記具体例においては、ＦｅＰｔ合金を連続的な膜体から構成する場合について詳細に説明しているが、溶融帯域法などの形成手法並びにその際の形成条件などを種々制御することにより、バルク状のＦｅＰｔ合金を形成することもできる。この際、前記バルク状ＦｅＰｔ合金内のＦｅ組成及びＰｔ組成をそれぞれ本発明の要件を満足する用に設定すれば、前記バルク合金中にＬ１_０相及びＬ１_２相を形成することができる。したがって、前記バルク合金の保磁力を増大させることができる。

本発明は、磁気記録媒体の記録層及びその作製方法として好適に用いることができる。

Claims (22)

1. 強磁性的性質を呈するＬ１_０相と、非強磁性的性質を呈するＬ１_２相とを具えることを特徴とする、ＦｅＰｔ合金。
2. 前記Ｌ１_０相及び前記Ｌ１_２相は単一の結晶粒中に存在することを特徴とする、請求項１に記載のＦｅＰｔ合金。
3. Ｆｅ含有量が４２原子％から４４原子％であり、Ｐｔ含有量が５８原子％から５６原子％であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のＦｅＰｔ合金。
4. 前記ＦｅＰｔ合金の結晶粒の大きさが１０ｎｍ〜３０ｎｍであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載のＦｅＰｔ合金。
5. 前記Ｌ１_０相又は前記Ｌ１_２相を含む結晶子の大きさが５ｎｍ〜１５ｎｍであることを特徴とする、請求項４に記載のＦｅＰｔ合金。
6. 前記ＦｅＰｔ合金は連続的な膜体として存在することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載のＦｅＰｔ合金。
7. 前記ＦｅＰｔ合金の厚さが５０ｎｍ以上であることを特徴とする、請求項６に記載のＦｅＰｔ合金。
8. 前記ＦｅＰｔ合金の厚さが３００ｎｍ以上であることを特徴とする、請求項７に記載のＦｅＰｔ合金。
9. 前記膜体の面内方向において、１３ｋＯｅ以上の保磁力を有することを特徴とする、請求項６〜８のいずれか一に記載のＦｅＰｔ合金。
10. 前記膜体の面内方向において、１８ｋＯｅ以上の保磁力を有することを特徴とする、請求項９に記載のＦｅＰｔ合金。
11. 請求項１〜１０のいずれか一に記載のＦｅＰｔ合金を記録層として具えることを特徴とする、磁気記録媒体。
12. 所定の基板を準備する工程と、
    前記基板の主面上に対して、ＦｅＰｔ蒸着源を用いた成膜処理を施し、Ｆｅ含有量が４２原子％から４４原子％であり、Ｐｔ含有量が５８原子％から５６原子％であるようなＦｅＰｔ合金からなる膜体を形成する工程と、
    を具えることを特徴とする、ＦｅＰｔ合金の作製方法。
13. 前記成膜処理は非加熱状態で実施することを特徴とする、請求項１２に記載のＦｅＰｔ合金の作製方法。
14. 前記成膜処理はスパッタリング法を用いて実施することを特徴とする、請求項１３に記載のＦｅＰｔ合金の作製方法。
15. 前記膜体に対して４００℃〜６００℃の温度で熱処理を施す工程を具えることを特徴とする、請求項１２〜１４のいずれか一に記載のＦｅＰｔ合金の作製方法。
16. 前記熱処理は、前記膜体の厚さ方向に磁場を印加した状態で実施することを特徴とする、請求項１５に記載のＦｅＰｔ合金の作製方法。
17. 前記磁場の大きさが１０Ｔ以上であることを特徴とする、請求項１６に記載のＦｅＰｔ合金の作製方法。
18. 前記膜体は、強磁性的性質を呈するＬ１_０相と、非強磁性的性質を呈するＬ１_２相とを含むことを特徴とする、請求項１２〜１７のいずれか一に記載のＦｅＰｔ合金の作製方法。
19. 前記Ｌ１_０相及び前記Ｌ１_２相は単一の結晶粒中に存在することを特徴とする、請求項１８に記載のＦｅＰｔ合金の作製方法。
20. 前記ＦｅＰｔ合金の結晶粒の大きさが１０ｎｍ〜３０ｎｍであることを特徴とする、請求項１９に記載のＦｅＰｔ合金の作製方法。
21. 前記Ｌ１_０相又は前記Ｌ１_２相を含む結晶子の大きさが５ｎｍ〜１５ｎｍであることを特徴とする、請求項２０に記載のＦｅＰｔ合金の作製方法。
22. 前記膜体は連続した膜体であることを特徴とする、請求項１２〜２１のいずれか一に記載のＦｅＰｔ合金の作製方法。