JP2698814B2 - 軟磁性薄膜 - Google Patents
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Description
ア材料,特に垂直記録用ヘッドの主磁極材料等に好適な
軟磁性薄膜に関わる。
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。
媒体の特性を発揮せしめるためには,磁気ヘッドのコア
材料の特性としては,保磁力が小さく,高い飽和磁束密
度を有するとともに,高透磁率を併せて有することが要
求される。また今後実用化が期待される垂直記録用磁気
ヘッドにあっては,さらに高い飽和磁束密度を有する材
料を主磁極に用いることが必要になる。ところが,従来
磁気ヘッドのコア材料とし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。
−Si系合金からなるセンダスト合金が好適であると考え
られている。センダスト合金は高透磁率で保磁力が小さ
いという軟磁気特性に優れており,この優れた軟磁気特
性を維持するためには飽和磁歪λfと結晶磁気異方性K1
とを共に零付近とすることが望ましく,磁気ヘッドに使
用可能な軟磁性材料としての組成はこれら両者の値を考
慮して定められる。材料組成が定まると,飽和磁束密度
もこの組成に依存して決まり,センダスト合金の場合,1
0〜11kガウスが限界であり必ずしも十分とはいえない。
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ガウス程度であり,これでも十
分とはいえない。
方向に配向しやすいことを利用して[110]方向の膜の
飽和磁歪λfをゼロ近くにした[110]配向膜が提案され
ている。これによると20kガウス程度の飽和磁束密度を
実現することも可能であるが,この膜の場合保磁力が小
さくなければならないという軟磁気特性においては実用
的レベルに達していない。
れた軟磁気特性と高い飽和磁束密度とを有する,新規な
軟磁性薄膜を提供することを目的とする。
構造(bcc構造)を備え,実質的に[111]方向に配向
し,且つ膜の飽和磁歪λfの絶対値が5×10-6以下で、
保磁力が1.5Oe以下で、飽和磁束密度が18kGを越えるこ
とを特徴とする軟磁性薄膜により達成される。膜の飽和
磁歪λfの絶対値が略5×10-6以上となると保磁力が上
昇し,本発明の目的である良好な軟磁性が維持できない
ので本発明の範囲から外れることとなる。
原子%以上15原子%以下含有する。まか耐摩耗性を向上
させる目的で前記薄膜はRu,Mn,Cr,Vより選ばれる少なく
とも一種の元素を合計で0.2原子%以上20原子%以下含
有することもできる。
り、また、好ましくは300〜500℃の基板に成膜して得ら
れたものにする。
向する薄膜によって実質的に構成される為,面内におけ
る磁気モーメントの回転が結晶磁気異方性K1に束縛され
ない。従って良好な軟磁性を得るにあたってもK1をゼロ
にする必要がないので,膜の組成は,膜の飽和磁歪λf
のみを考慮して決定することができる。尚このように
[111]配向した膜の飽和磁歪λfは[100]方向の単結
晶の磁歪定数をλ100,[111]方向のそれをλ111とす
ると, λf=1/3λ100+2/3λ111 となる。
であり,この値は軟磁性薄膜の飽和磁歪としては大きす
ぎるが,他の元素を添加することによりゼロに近づける
ことができる。例えばCo又はNiを合計で1〜15原子%添
加することにより膜の飽和磁歪の絶対値|λf|をゼロ
に近づけることができる。なお,Co,Ni以外にも例えばSi
を約10原子%添加することによっても|λf|をゼロに
近づけることができ,この場合もすぐれた軟磁性を示
す。添加元素としてCo,Niが特に優れている理由は飽和
磁束密度の低下をまねくことなくλfを調節できるとこ
ろにある。
Vより選ばれる少なくとも1種以上の元素を添加するこ
とができる。Ru,Mn,Cr,Vより選ばれる少なくとも1種以
上の元素を合計で0.2原子%以上添加することにより耐
摩耗性の向上が計られる。しかしRu,Mn,Cr,Vより選ばれ
る少なくとも1種以上の元素を合計で20原子%を越えて
添加すると飽和磁束密度の低下をまねき本発明の目的に
反する。更にこれらとCo,Niの1種以上との合計も同様
の観点から全組成中20原子%以下に抑えることが望まし
い。
向して形成された薄膜であってかつ膜の磁歪λfが|λf
|≦5×10-6であることによって本発明の目的が達成さ
れるものである。従っていずれの元素を添加する場合で
あっても上記の条件を満足する必要があり,逆にこの条
件を満足するならば,例えば耐食性を向上させる目的
で,Pt,Rh,Ir,Os等を飽和磁束密度のいちじるしい低下を
まねかない範囲で添加することもできる。
の基板材料としては薄膜が[111]方向に配向可能であ
れば足り,GaAs基板に限定されるものではなく,例えばG
e基板を用いても同様な結果が得られる。
は,Fe基bcc結晶の{111}面と格子整合性が良好なもの
が多いので,このNi,Mn,Ge等の材料は本発明に係る薄膜
の下地材として適している。
はなく,例えば,MBE法(分子線エピタキシャル法),イ
オンビームスパッタ法等を使用することもできる。
く,特に好ましいのは約350℃である。この温度が低す
ぎると所要の配向が得られず,低い基板温度の時は得ら
れる膜が[110]方向に配向する傾向が強い。
述べる。
るRFスパッタ法によりGaAs基板上に薄膜を得た。この薄
膜のCo含有量はターゲット組成を変えることによって変
化させた。GaAs基板としては{111}面が鏡面に研摩さ
れたものを用い,スパッタの条件としては,陰極電力が
60W,ターゲットの直径が4吋(100mm),ガス圧が0.6P
a,基板温度が350℃であり,基板と平行に約600eの磁界
を印加することとした。この条件のもとでスパッタを3
時間行ない,これにより実用上十分な厚みである約0.2
μm厚の膜を得ることができた。この成膜に先だってGa
As基板としてはArイオンのイオンボンバードメントによ
り十分な清浄化を行ったものを使用した。得られた膜は
いずれも[111]方向に配向しており,これらの膜の飽
和磁歪λf及び保磁力Hcを縦軸にとり、横軸にとったタ
ーゲットのCo含有量(at%)に対してプロットしたもの
を第1図に示す。膜の飽和磁歪λfは膜面と平行に各方
向について測定をしたが,面内にも若干の異方性が観測
されている。保磁力Hcは困難軸方向で測定をしたもので
ある。なお飽和磁束密度は測定方向に依存しない。第1
図に見る如く,飽和磁歪λfの絶対値が|λf|≦5×10
-6のときに,保磁力HcがHc≦10eであるという良好な軟
磁性膜が得られている。なお,これらの膜の厚みが0.2
μmと小さく膜厚の測定に少なからぬ誤差をともなうも
のであるため飽和磁束密度の値について正確な決定を行
なうことはできなかったが,測定値から計算した限りで
はこの飽和磁束密度は18kGを越える良好なものであっ
た。特にCo約5at%にて|λf|=0,Hc=0.30eといずれ
も最小を示すことは特筆に値する。
施例1と同様なRFスパッタリングを行い,これにより得
た薄膜の飽和磁束密度を測定したところ18kG以上であ
り,更にその保磁力Hcは0.50e以下という良好な軟磁性
を示すものであった。このRu添加合金の耐摩耗性を評価
するため,Coの含有量が一定でFe,Ruの含有量が夫々異な
る合金,Fe95Co5,Fe90Co5Ru5,Fe85Co5Ru10,Fe80Co5R
u15の4種類の合金を用意し,このバルク材を用いてダ
ミーヘッドを作りメタルフロッピー(フジックスFIJIXV
F−HR)上において摺動テストを行なった。1000時間の
摺動テストの後摩耗した体積を求めてFe95Co5よりなる
ダミーヘッドの摩耗量を1としたときの相対摩耗量を各
合金毎に表したものを第2図に示す。この図よりRuの添
加にともなって著しく耐摩耗性が向上していることがわ
かる。尚Ru添加によっても前述の良好な軟磁性材料とし
ての特性が維持できることは別に確認されている。
磁性材料であるFe98Si2からなるターゲットを用いるこ
と及びGaAsの{110}面からなる基板を用いること以外
は実施例1と同様な方法で成膜した比較例の薄膜を製作
して軟磁性に関する同様な測定を行った。測定の結果,
この比較例の膜は[110]方向に配向しており,膜の飽
和磁束密度は18kG以上,飽和磁歪λfはほぼ0ではあっ
たが,保磁力Hcが2.5Oeと大きく,本発明に係る薄膜と
比較をすると保磁力において劣っていることが確認され
た。なお上記のいずれの実験においても得られた薄膜の
組成はターゲットの組成と同じものであるとしたが,こ
のようにしても殆んど実質的な誤差は生じない。
晶系の結晶構造を備え,実質的に[111]方向に配向
し,且つ膜の飽和磁歪λfの絶対値が5×10-6以下で、
保磁力が1.5Oe以下で、飽和磁束密度が18kGを越えるも
のにすることによって,保磁力が小であり,高透率とい
う良好な軟磁性を有すると共に高飽和磁束密度をも併せ
て有する軟磁性薄膜を提供できることとなった。この薄
膜は特に高飽和磁束密度であるという顕著な特性を有す
るものであり,例えば高飽和磁束密度を要求される垂直
磁化記録媒体用の書込/読出ヘッドのコアとして用いた
場合には,この優れた特性を発揮させることができる。
種以上を1原子%以上15原子%以下含有させることがで
きる。この添加により,高飽和磁束密度を維持しつつ膜
の飽和磁歪を調節することができる。
元素を合計で0.2原子%以上20原子%以下含有すること
により耐摩耗性が向上するので,磁気ヘッドのコア部に
応用した場合,長時間の稼動に耐える耐摩耗性の良好な
薄膜磁気ヘッドとすることができる。
るFe−Co合金薄膜の飽和磁歪及びHcのCo含有量依存性を
示すグラフを, 第2図は,本発明に係る薄膜のRu添加量と摩耗量との関
係を示すグラフを, 夫々表わす。
Claims (5)
- 【請求項1】Feを主成分とし、体心立方晶系の結晶構造
を備え、実質的に[111]方向に配向し、且つ膜の飽和
磁歪λfの絶対値が5×10-6以下で、保磁力が1.5Oe以下
で、飽和磁束密度が18kGを越えることを特徴とする軟磁
性薄膜。 - 【請求項2】Co及びNiの1種以上を合計で1原子%以上
15原子%以下含有することを特徴とする請求項1記載の
軟磁性薄膜。 - 【請求項3】Ru,Mn,Cr,Vより選ばれる少くとも一種の元
素を合計で0.2原子%以上20原子%以下含有することを
特徴とする請求項1又は2に記載の軟磁性薄膜。 - 【請求項4】)保磁力が1Oe以下であることを特徴とす
る請求項1〜3のいずれかに記載の軟磁性薄膜。 - 【請求項5】300〜500℃の基板に成膜して得られたこと
を特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の軟磁性薄
膜。
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