JP2698813B2 - 軟磁性薄膜 - Google Patents

軟磁性薄膜

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は,例えば磁気ヘッドのコア材料等に好適な軟
磁性薄膜に関する。
[発明の背景] 例えばオーディオテープレコーダやVTR(ビデオテー
プレコーダ)等の磁気記録再生装置においては,記録信
号の高密度化や高品質化等が進められており,この高記
録密度化に対応して,磁気記録媒体として磁性粉にFe,C
o,Ni等の金属あるいは合金からなる粉末を用いた,いわ
ゆるメタルテープや,強磁性金属材料を真空薄膜形成技
術によりベースフィルム上に直接被着した,いわゆる蒸
着テープ等が開発され,各分野で実用化されている。
[従来の技術及び発明が解決しようとする課題] ところで,このような所定の保磁力を有する磁気記録
媒体の特性を発揮せしめるためには,磁気ヘッドのコア
材料の特性として,高い飽和磁束密度を有するととも
に,同一の磁気ヘッドで再生を行なおうとする場合にお
いては,高透磁率を併せて有することが要求される。と
ころが,従来の磁気ヘッドのコア材料として多用されて
いるフェライト材では飽和磁束密度が低く,また,パー
マロイでは耐摩耗性に問題がある。
従来,かかる諸要求を満たすコア材料として,Fe−Al
−Si系合金からなるセンダスト合金が好適であると考え
られ,すでに実用に供されている。
しかしながら,このセンダスト合金のように軟磁気特
性に優れた材料においては,磁歪λsと結晶磁気異方性
Kが共に零付近であることが望ましく,磁気ヘッドに使
用可能な材料組成はこれら両者の値を考慮して決められ
る。したがって,飽和磁束密度もこの組成に対応して一
義的に決まり,センダスト合金の場合,10〜11kガウスが
限界である。
そのため,上記センダスト合金にかわり,高周波領域
での透磁率の低下が少なく高い飽和磁束密度を有するCo
系非晶質磁性合金材料(いわゆるアモルファス磁性合金
材料)も開発されているが,この非晶質磁性合金材料で
も飽和磁束密度は14kガウス程度である。
本発明は上記従来の材料よりも高い飽和磁束密度を有
する新規な軟磁性薄膜を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明によれば,次の軟磁性薄膜により上記目的を達
成することができる。
FeaBbNc(但し、a,b,cは各々原子%(at%)を示し,Bは
Co,Ni,Ruの少なくとも1種以上を表わす。)なる組成式
で示される単層膜であって,その組成範囲は 0<b≦5 0<c≦4.8 の範囲であることを特徴とする軟磁性薄膜。
前記軟磁性薄膜は、好ましくは保磁力が2.4Oe以下で
あり、また、好ましくは結晶粒径500オングストローム
以下の微細結晶質から成る。
好ましくは,前記軟磁性薄膜は一軸異方性を有する。
[好適な実施態様] 本発明の軟磁性薄膜は,Fe及びNと,特定の添加元素
B,即ちCo,Ni,Ruの少なくとも1種以上の元素とからな
り,これらFeとNと前記添加元素B(2種又は3種の場
合も含む)の三者は,前記特定の組成範囲内にある。
Nと特定の添加元素Bが,夫々4.8原子%以下及び5
原子%以下存在するので,所定の値(約16KG)以上の飽
和磁束密度Bsを保ちつつ保磁力Hcが低い(Hc<4Oe)。
添加元素Bは,例えば0.1原子%の存在により有意の
効果を示し,好ましくは0.5原子%以上(より好ましく
は1原子%以上)存在させる。添加元素Bが5原子%を
越える場合,保磁力Hcが所望の値を越えることが多いの
で,添加元素Bは5原子%以下にする。
Nは,例えば0.1原子%の存在により有意の効果を示
し,好ましくは0.5原子%以上存在させる。Nが4.8原子
%を越える場合,保磁力Hcが所望の値を越えることが多
いので,Nは4.8原子%以下にする。
好ましくは,本発明の軟磁性薄膜の一軸異方性を有す
る。これにより,例えば,薄膜の困難軸方向を磁化方向
とすることによって,1MHzより高い周波数での透磁率を
充分高くすることができる。従って,磁気ヘッドのコア
材料として好適である。高周波において高い透磁率を得
るには,異方性磁界の強さ10e程度以上の一軸異方性が
必要であり,好ましくは異方性磁界の強さ2〜5Oe程度
である。例えば10MHz以上において高い透磁率を得たい
場合,より好ましくは3〜5Oe程度である。
前記添加元素Bは,Co,Ni若しくはRuの1種又はこれら
のうちの2種以上を含むものにすることができる。
本発明の軟磁性薄膜は,例えばRFスパッタ法等の気相
析着法により前記特定組成な非晶質薄膜を得て,この非
晶質薄膜を好ましくは220〜450℃で熱処理し前記非晶質
薄膜の一部ないし全部を結晶化させて製造することがで
きる。結晶の粒径は,好ましくは500Å以下(より好ま
しくは300Å以下)にする。220℃未満又は450℃を越え
る温度で熱処理した場合,所望の低保磁力の軟磁性薄膜
を製造できないことがある。より好ましくは,前記熱処
理を磁界中で行ない一軸磁気異方性を誘導し前記非晶質
薄膜の一部ないし全部を結晶化させて製造することがで
きる。前記磁界は,好ましくは,前記非晶質薄膜の反磁
界よりも充分大きな磁界とする。
上記製造方法により軟磁性薄膜を基板上に形成する場
合は,形成される基板の種類により製造後の軟磁性薄膜
の諸特性に差が生じる場合があるので,適宜基板を選択
して製造することが好ましい。
[実施例] 実施例1〜9 Fe−Co合金のターゲットを用い雰囲気ガスとしてArと
N2を用いてRFスパッタ法により,サファイア基板上に種
々の組成の非晶質薄膜を製膜した。膜組成の変更は,前
記ターゲットのCo含有量及び雰囲気ガス中のN2分圧を変
化させることにより行なった。前記スパッタ条件は,陰
極電力200W,全ガス(Ar+N2)圧2.0Paであった。前記非
晶質薄膜を1k Oeの磁界中で350℃1時間熱処理して実施
例1〜9の軟磁性薄膜を得てB−Hカーブ測定を行なっ
た。B−Hカーブは,測定磁界Hm=25(Oe),周波数50
Hzで測定し保磁力Hc(容易軸方向の値)及び磁界25Oeを
かけた時の磁束密度B25を求めた。これらの結果を第1
表に示す。
実施例10〜18 前記実施例1〜9において,Fe−Co合金のターゲット
の代わりとしてFe−Ni合金ターゲットを用いる以外は実
施例1〜9と同様にして軟磁性薄膜を製造した。これら
軟磁性薄膜の保磁力Hc及び磁束密度B25を,前記実施例
1〜9に記載の方法と同様にして求めた。これらの結果
を第2表に示す。
実施例19〜27 前記実施例1〜9において,Fe−Co合金のターゲット
の代わりとしてFe−Ru合金ターゲットを用いる以外は実
施例1〜9と同様にして軟磁性薄膜を製造した。これら
軟磁性薄膜の保磁力Hc及び磁束密度B25を,前記実施例
1〜9に記載の方法と同様にして求めた。これらの結果
を第3表に示す。
以上の実施例1〜27の軟磁性薄膜の異方性磁界の強さ
は,2〜5Oe程度であった。
なお,前記実施例1〜27において,夫々非晶質薄膜を
単に350℃で1時間熱処理した場合にも,同等の保磁力H
c及び磁束密度B25を有する軟磁性薄膜(等方性のもの)
を得た。
比較例1〜3 前記実施例1〜9において,Fe−Co合金のターゲット
の代わりとしてFeターゲットを用い,雰囲気ガスにN2
含ませない以外は実施例1〜9と同様にして薄膜を製造
した(比較例1)。
また,前記実施例1〜9において,Fe−Co合金のター
ゲットの代わりとしてFeターゲットを用いる以外は実施
例1〜9と同様にして薄膜を製造した(比較例2〜
3)。これらの薄膜の保磁力Hc及び磁束密度B25を,前
記実施例1〜9に記載の方法と同様にして求めた。これ
らの結果を第4表に示す。
第1〜4表によれば,本発明の軟磁性薄膜は,前記特
定の割合でN及び添加元素Bが存在するので,高い磁束
密度を保ちつつ保持力が小さいということがわかる。
[発明の効果] 本発明の軟磁性薄膜は,単層膜であり、Co,Ni,Ruの少
なくとも1種以上の元素と,Feと,Nが特定の組成範囲で
存在するので,高飽和磁束密度(例えば,B25>16KG)を
有するとともに,保磁力が低い(Hc<4Oe)。また,本
発明の軟磁性薄膜は,一軸異方性のものも得られる。従
って,磁気ヘッドのコア材料として好適である。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】FeaBbNc(但し、a,b,cは各々原子%を示
    し、BはCo,Ni,Ruの少なくとも1種以上を表わす。)な
    る組成式で示される単層膜であって、その組成範囲は 0<b≦5 0<c≦4.8 の範囲であることを特徴とする軟磁性薄膜。
  2. 【請求項2】保磁力は2.4Oe以下であることを特徴とす
    る請求項1に記載の軟磁性薄膜。
  3. 【請求項3】結晶粒径500オングストローム以下の微細
    結晶質から成ることを特徴とする請求項1又は2に記載
    の軟磁性薄膜。
  4. 【請求項4】一軸異方性を有することを特徴とする請求
    項1〜3のいずれかに記載の軟磁性薄膜。
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