JP2757586B2 - 軟磁性薄膜 - Google Patents
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- H01F10/08—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers
- H01F10/10—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition
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- H01F10/13—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
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- Power Engineering (AREA)
- Magnetic Heads (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気録画再生装置（Ｖ
ＴＲ）、磁気録音再生装置等の磁気記録再生装置におけ
る磁気ヘッド等に用いられる軟磁性薄膜に関するもので
ある。
ＴＲ）、磁気録音再生装置等の磁気記録再生装置におけ
る磁気ヘッド等に用いられる軟磁性薄膜に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】近年の磁気記録分野における高密度記録
化の要求に対して、高保磁力媒体に対応した高性能磁気
ヘッドの開発が進められている。磁気ヘッドの特性は、
それに使用するコア材料の材料特性に密接に関連してお
り、高密度記録を達成するためには、磁気ヘッドのコア
材料の特性として、高い飽和磁束密度（主に記録特性に
影響）と高透磁率（主に再生特性に影響）が要求されて
いる。
化の要求に対して、高保磁力媒体に対応した高性能磁気
ヘッドの開発が進められている。磁気ヘッドの特性は、
それに使用するコア材料の材料特性に密接に関連してお
り、高密度記録を達成するためには、磁気ヘッドのコア
材料の特性として、高い飽和磁束密度（主に記録特性に
影響）と高透磁率（主に再生特性に影響）が要求されて
いる。
【０００３】このような要求に対して、従来のパーマロ
イ、センダスト、Ｃｏ基非晶質合金では、飽和磁束密度
は約１Ｔ前後と低く、更に、高密度記録を実現するため
には、これら従来の材料では飽和磁束密度に限界があ
る。
イ、センダスト、Ｃｏ基非晶質合金では、飽和磁束密度
は約１Ｔ前後と低く、更に、高密度記録を実現するため
には、これら従来の材料では飽和磁束密度に限界があ
る。
【０００４】そこで、高い飽和磁束密度と高透磁率を有
する軟磁性薄膜の研究開発が盛んに行なわれている。そ
の一つとして、Ｆｅ−Ｎ膜が研究されている。しかし、
このＦｅ−Ｎ膜は３５０℃以上の熱処理で軟磁気特性が
急激に劣化し、軟磁気特性の熱的安定性に問題があるこ
とが知られている。そこで、このＦｅ−Ｎ膜の熱安定性
の向上を図る試みとして、Ｆｅ−Ｍ−Ｎ膜（ただし、Ｍ
はＺｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗの少な
くとも１種以上の元素）が研究されている（特開平２−
２７５６０５号公報）。
する軟磁性薄膜の研究開発が盛んに行なわれている。そ
の一つとして、Ｆｅ−Ｎ膜が研究されている。しかし、
このＦｅ−Ｎ膜は３５０℃以上の熱処理で軟磁気特性が
急激に劣化し、軟磁気特性の熱的安定性に問題があるこ
とが知られている。そこで、このＦｅ−Ｎ膜の熱安定性
の向上を図る試みとして、Ｆｅ−Ｍ−Ｎ膜（ただし、Ｍ
はＺｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗの少な
くとも１種以上の元素）が研究されている（特開平２−
２７５６０５号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このＦｅ−
Ｍ−Ｎ膜においても、約５５０℃以上の熱処理で軟磁気
特性が急激に劣化し、軟磁気特性の熱的安定性に課題が
あった。このため、磁気ヘッドを形成する際に高温でガ
ラス接合が出来ず、接合強度が充分で、かつ耐摩耗特性
に優れた高温熱処理を必要とするガラスを用いることが
困難であり、磁気ヘッドの信頼性に課題を生じる。ま
た、前記Ｆｅ−Ｍ−Ｎ膜は薄膜磁歪が比較的大きくて
も、α−Ｆｅ主成分の微結晶から成るため、見掛け上結
晶磁気異方性が低下するため、良好な軟磁気特性が得ら
れるが、磁歪の大きな材料では、磁気ヘッド加工プロセ
スに於けるギャップ形成時等の外部応力による逆磁歪効
果により、磁気ヘッドの再生出力が劣化するという課題
が生じる。
Ｍ−Ｎ膜においても、約５５０℃以上の熱処理で軟磁気
特性が急激に劣化し、軟磁気特性の熱的安定性に課題が
あった。このため、磁気ヘッドを形成する際に高温でガ
ラス接合が出来ず、接合強度が充分で、かつ耐摩耗特性
に優れた高温熱処理を必要とするガラスを用いることが
困難であり、磁気ヘッドの信頼性に課題を生じる。ま
た、前記Ｆｅ−Ｍ−Ｎ膜は薄膜磁歪が比較的大きくて
も、α−Ｆｅ主成分の微結晶から成るため、見掛け上結
晶磁気異方性が低下するため、良好な軟磁気特性が得ら
れるが、磁歪の大きな材料では、磁気ヘッド加工プロセ
スに於けるギャップ形成時等の外部応力による逆磁歪効
果により、磁気ヘッドの再生出力が劣化するという課題
が生じる。
【０００６】また、パーマロイ、センダスト、Ｃｏ基非
晶質合金等の金属軟磁性薄膜をコア材料に用いた磁気ヘ
ッドが、磁気記録媒体との相対速度の速い高品位ＶＴＲ
等の磁気ヘッドとして供され、かつこのＶＴＲに、磁気
ヘッドに対して研削性の強い磁気記録媒体が使用される
場合、前記軟磁性薄膜の摩耗、焼き付き現象により、磁
気ヘッドの再生出力が低下し、磁気ヘッドの信頼性に課
題を生じる。
晶質合金等の金属軟磁性薄膜をコア材料に用いた磁気ヘ
ッドが、磁気記録媒体との相対速度の速い高品位ＶＴＲ
等の磁気ヘッドとして供され、かつこのＶＴＲに、磁気
ヘッドに対して研削性の強い磁気記録媒体が使用される
場合、前記軟磁性薄膜の摩耗、焼き付き現象により、磁
気ヘッドの再生出力が低下し、磁気ヘッドの信頼性に課
題を生じる。
【０００７】本発明は、上述の問題点を解決するために
なされたものであり、高飽和磁束密度と高温熱処理に対
して優れた軟磁気特性（低い保磁力、高い透磁率）、低
い磁歪を有すると共に、信頼性に優れた高性能な軟磁性
薄膜を提供しようとするものである。
なされたものであり、高飽和磁束密度と高温熱処理に対
して優れた軟磁気特性（低い保磁力、高い透磁率）、低
い磁歪を有すると共に、信頼性に優れた高性能な軟磁性
薄膜を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、高飽和磁束密
度と高温熱処理に対して、低磁歪の優れた軟磁気特性
（低い保磁力、高い透磁率）を有すると共に、磁気記録
媒体を摺動させた時の摩耗、焼き付き現象を抑制し、信
頼性に優れた高性能な軟磁性薄膜を開発するためになさ
れたものである。Ｆｅを主成分とし、Ｂ、Ｎを含むと共
に、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔｉの少なくとも１種以
上の元素を含む系の薄膜について鋭意研究を行なったと
ころ、特定の組成範囲にあるとき、高飽和磁束密度と高
温熱処理に対して低磁歪で優れた軟磁気特性を呈すると
いう事実を見いだし（請求項１）の発明に至った。
度と高温熱処理に対して、低磁歪の優れた軟磁気特性
（低い保磁力、高い透磁率）を有すると共に、磁気記録
媒体を摺動させた時の摩耗、焼き付き現象を抑制し、信
頼性に優れた高性能な軟磁性薄膜を開発するためになさ
れたものである。Ｆｅを主成分とし、Ｂ、Ｎを含むと共
に、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔｉの少なくとも１種以
上の元素を含む系の薄膜について鋭意研究を行なったと
ころ、特定の組成範囲にあるとき、高飽和磁束密度と高
温熱処理に対して低磁歪で優れた軟磁気特性を呈すると
いう事実を見いだし（請求項１）の発明に至った。
【０００９】特に、Ｆｅを主成分とし、Ｂ、Ｎを含むと
共に、Ｔａを含む系の薄膜は、特定の組成範囲におい
て、高飽和磁束密度と高温熱処理に対して、低磁歪で、
更に優れた軟磁気特性を呈するという事実を見いだし
（請求項２）の発明に至った。
共に、Ｔａを含む系の薄膜は、特定の組成範囲におい
て、高飽和磁束密度と高温熱処理に対して、低磁歪で、
更に優れた軟磁気特性を呈するという事実を見いだし
（請求項２）の発明に至った。
【００１０】また（請求項３）に係る発明は、前記組成
範囲の軟磁性薄膜が、α−Ｆｅの微結晶とＭの窒化物微
粒子（ただし、Ｍは、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔｉの
少なくとも１種以上の元素）または、Ｍのホウ化物微粒
子、あるいはＢＮ微粒子が混在した微細結晶組織から成
る複合材料であるときに、高飽和磁束密度と高温熱処理
に対して優れた軟磁気特性を示すと共に、高温潤滑剤で
あるＢＮ微粒子が、膜中に均一に分散した組織を有する
ため、磁気記録媒体を摺動させた時の摩耗、焼き付き現
象を抑制する効果がある。
範囲の軟磁性薄膜が、α−Ｆｅの微結晶とＭの窒化物微
粒子（ただし、Ｍは、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔｉの
少なくとも１種以上の元素）または、Ｍのホウ化物微粒
子、あるいはＢＮ微粒子が混在した微細結晶組織から成
る複合材料であるときに、高飽和磁束密度と高温熱処理
に対して優れた軟磁気特性を示すと共に、高温潤滑剤で
あるＢＮ微粒子が、膜中に均一に分散した組織を有する
ため、磁気記録媒体を摺動させた時の摩耗、焼き付き現
象を抑制する効果がある。
【００１１】また（請求項１）〜（請求項３）のいずれ
かに記載のα−ＦｅがＭ（ただし、Ｍは、Ｔａ、Ｚｒ、
Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔｉの少なくとも１種以上の元素）、Ｎ
（窒素）、Ｂ（ホウ素）、ＢＮ、Ｍの窒化物、Ｍのホウ
化物の少なくとも１種以上の元素、あるいは化合物を固
溶し、Ｆｅの格子を膨張させた微結晶であるときに、更
に優れた軟磁気特性を呈するという事実を見いだし（請
求項４）の発明に至った。
かに記載のα−ＦｅがＭ（ただし、Ｍは、Ｔａ、Ｚｒ、
Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔｉの少なくとも１種以上の元素）、Ｎ
（窒素）、Ｂ（ホウ素）、ＢＮ、Ｍの窒化物、Ｍのホウ
化物の少なくとも１種以上の元素、あるいは化合物を固
溶し、Ｆｅの格子を膨張させた微結晶であるときに、更
に優れた軟磁気特性を呈するという事実を見いだし（請
求項４）の発明に至った。
【００１２】特に、（請求項１）〜（請求項４）のいず
れかに記載のα−Ｆｅの微結晶の平均粒径が１００Å以
下、Ｍの窒化物微粒子（ただし、Ｍは、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈ
ｆ、Ｎｂ、Ｔｉの少なくとも１種以上の元素）または、
Ｍのホウ化物微粒子、あるいはＢＮ微粒子の平均粒径が
５０Å以下であるとき、更に優れた軟磁気特性を呈する
という事実を見いだし（請求項５）の発明に至った。
れかに記載のα−Ｆｅの微結晶の平均粒径が１００Å以
下、Ｍの窒化物微粒子（ただし、Ｍは、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈ
ｆ、Ｎｂ、Ｔｉの少なくとも１種以上の元素）または、
Ｍのホウ化物微粒子、あるいはＢＮ微粒子の平均粒径が
５０Å以下であるとき、更に優れた軟磁気特性を呈する
という事実を見いだし（請求項５）の発明に至った。
【００１３】また（請求項１）〜（請求項５）のいずれ
かに記載の軟磁性薄膜の飽和磁歪が絶対値で１×１０-6
以下であるときに、逆磁歪効果の影響が小さく、磁気ヘ
ッドの再生出力が優れているという事実を見いだし（請
求項６）の発明に至った。
かに記載の軟磁性薄膜の飽和磁歪が絶対値で１×１０-6
以下であるときに、逆磁歪効果の影響が小さく、磁気ヘ
ッドの再生出力が優れているという事実を見いだし（請
求項６）の発明に至った。
【００１４】
【作用】（請求項１）の発明の構成によれば、Ｆｅを主
成分とし、Ｂ、Ｎを含むと共に、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎ
ｂ、Ｔｉの少なくとも１種以上の元素を含む系の軟磁性
薄膜の組成が特定の範囲にあるものであるから、前記軟
磁性薄膜は、高温熱処理において、低い磁歪の優れた軟
磁気特性と高い飽和磁束密度を併せ持つことが出来る。
成分とし、Ｂ、Ｎを含むと共に、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎ
ｂ、Ｔｉの少なくとも１種以上の元素を含む系の軟磁性
薄膜の組成が特定の範囲にあるものであるから、前記軟
磁性薄膜は、高温熱処理において、低い磁歪の優れた軟
磁気特性と高い飽和磁束密度を併せ持つことが出来る。
【００１５】（請求項２）の発明の構成によれば、Ｆｅ
を主成分とし、Ｂ、Ｎを含むと共に、Ｔａを含む系の軟
磁性薄膜の組成が特定の範囲にあるものであるから、前
記軟磁性薄膜は、高温熱処理において、更に、低い磁歪
の優れた軟磁気特性と高い飽和磁束密度を併せ持つこと
が出来る。
を主成分とし、Ｂ、Ｎを含むと共に、Ｔａを含む系の軟
磁性薄膜の組成が特定の範囲にあるものであるから、前
記軟磁性薄膜は、高温熱処理において、更に、低い磁歪
の優れた軟磁気特性と高い飽和磁束密度を併せ持つこと
が出来る。
【００１６】また（請求項３）の発明の構成によれば、
前記組成範囲の軟磁性薄膜が、α−Ｆｅの微結晶とＭの
窒化物微粒子（ただし、Ｍは、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎ
ｂ、Ｔｉの少なくとも１種以上の元素）または、Ｍのホ
ウ化物微粒子、あるいはＢＮ微粒子が混在した微細結晶
組織から成る複合材料であるから、高飽和磁束密度と高
温熱処理に対して優れた軟磁気特性を示すと共に、高温
潤滑剤であるＢＮ微粒子が、膜中に均一に分散した組織
を有するため、磁気記録媒体を摺動させた時の摩耗、焼
き付き現象を抑制することが出来る。
前記組成範囲の軟磁性薄膜が、α−Ｆｅの微結晶とＭの
窒化物微粒子（ただし、Ｍは、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎ
ｂ、Ｔｉの少なくとも１種以上の元素）または、Ｍのホ
ウ化物微粒子、あるいはＢＮ微粒子が混在した微細結晶
組織から成る複合材料であるから、高飽和磁束密度と高
温熱処理に対して優れた軟磁気特性を示すと共に、高温
潤滑剤であるＢＮ微粒子が、膜中に均一に分散した組織
を有するため、磁気記録媒体を摺動させた時の摩耗、焼
き付き現象を抑制することが出来る。
【００１７】（請求項４）の発明の構成によれば、（請
求項１）〜（請求項３）のいずれかに記載のα−Ｆｅが
Ｍ（ただし、Ｍは、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔｉの少
なくとも１種以上の元素）、Ｎ（窒素）、Ｂ（ホウ
素）、ＢＮ、Ｍの窒化物、Ｍのホウ化物の少なくとも１
種以上の元素、あるいは化合物を固溶し、Ｆｅの格子を
膨張させた微結晶であるから、更に優れた軟磁気特性を
呈することが出来る。
求項１）〜（請求項３）のいずれかに記載のα−Ｆｅが
Ｍ（ただし、Ｍは、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔｉの少
なくとも１種以上の元素）、Ｎ（窒素）、Ｂ（ホウ
素）、ＢＮ、Ｍの窒化物、Ｍのホウ化物の少なくとも１
種以上の元素、あるいは化合物を固溶し、Ｆｅの格子を
膨張させた微結晶であるから、更に優れた軟磁気特性を
呈することが出来る。
【００１８】（請求項５）の発明の構成によれば、（請
求項１）〜（請求項４）のいずれかに記載のα−Ｆｅの
微結晶の平均粒径が１００Å以下、Ｍの窒化物微粒子
（ただし、Ｍは、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔｉの少な
くとも１種以上の元素）または、Ｍのホウ化物微粒子、
あるいはＢＮ微粒子の平均粒径が５０Å以下であるか
ら、特に優れた軟磁気特性を呈する軟磁性薄膜である。
求項１）〜（請求項４）のいずれかに記載のα−Ｆｅの
微結晶の平均粒径が１００Å以下、Ｍの窒化物微粒子
（ただし、Ｍは、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔｉの少な
くとも１種以上の元素）または、Ｍのホウ化物微粒子、
あるいはＢＮ微粒子の平均粒径が５０Å以下であるか
ら、特に優れた軟磁気特性を呈する軟磁性薄膜である。
【００１９】（請求項６）の発明の構成によれば、（請
求項１）〜５のいずれかに記載の軟磁性薄膜の飽和磁歪
が、絶対値で１×１０-6以下であるから、逆磁歪効果の
影響が小さく、優れた磁気ヘッドの再生出力を呈するこ
とが出来る。
求項１）〜５のいずれかに記載の軟磁性薄膜の飽和磁歪
が、絶対値で１×１０-6以下であるから、逆磁歪効果の
影響が小さく、優れた磁気ヘッドの再生出力を呈するこ
とが出来る。
【００２０】
（実施例１）ＦｅＴａＢ、及びＦｅＴａのターゲットを
用い、Ａｒガス中にＮ2ガスを導入し、反応性スパッタ
法により、膜中Ｂ含有量の異なる（膜中Ｔａ及びＮ含有
量は、ほぼ一定）膜組成を有する軟磁性薄膜（膜厚２μ
ｍ）を非磁性セラミックス基板上に形成し、膜中Ｂ含有
量の効果を検討した。作製した膜は、すべて、真空中、
無磁界中で３００〜７００℃の範囲で１時間の熱処理を
施した。作製した膜の組成を（表１）のＮｏ.１〜Ｎｏ.
４に示す。
用い、Ａｒガス中にＮ2ガスを導入し、反応性スパッタ
法により、膜中Ｂ含有量の異なる（膜中Ｔａ及びＮ含有
量は、ほぼ一定）膜組成を有する軟磁性薄膜（膜厚２μ
ｍ）を非磁性セラミックス基板上に形成し、膜中Ｂ含有
量の効果を検討した。作製した膜は、すべて、真空中、
無磁界中で３００〜７００℃の範囲で１時間の熱処理を
施した。作製した膜の組成を（表１）のＮｏ.１〜Ｎｏ.
４に示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】これらの軟磁性薄膜の保磁力Ｈｃの熱処理
温度依存性を（図１）に示す。（図１）より、膜中Ｂ含
有量０原子％のＦｅＴａＮ膜（Ｎｏ.１）では、約５５
０℃以上の熱処理温度で軟磁気特性は劣化するが、Ｂを
含有するＦｅＴａＢＮ膜は、更に高温の熱処理温度に於
いても、低い保磁力Ｈｃ（優れた軟磁気特性）を示して
いることが分かる。そして、膜中Ｂ含有量の増加と共
に、高温の熱処理温度迄、低い保磁力Ｈｃを示し、Ｂ含
有量５原子％の膜では、７００℃の熱処理温度に於いて
も良好な軟磁性を示している。
温度依存性を（図１）に示す。（図１）より、膜中Ｂ含
有量０原子％のＦｅＴａＮ膜（Ｎｏ.１）では、約５５
０℃以上の熱処理温度で軟磁気特性は劣化するが、Ｂを
含有するＦｅＴａＢＮ膜は、更に高温の熱処理温度に於
いても、低い保磁力Ｈｃ（優れた軟磁気特性）を示して
いることが分かる。そして、膜中Ｂ含有量の増加と共
に、高温の熱処理温度迄、低い保磁力Ｈｃを示し、Ｂ含
有量５原子％の膜では、７００℃の熱処理温度に於いて
も良好な軟磁性を示している。
【００２３】（図２）に、これらの軟磁性薄膜の飽和磁
束密度Ｂｓの熱処理温度依存性を示す。（図２）より、
いずれの膜に於いても良好な軟磁性を示す高温熱処理で
高いＢｓ（１.２〜１.６Ｔ）を示していることが分か
る。次に、これらの軟磁性薄膜の飽和磁歪λｓの熱処理
温度依存性を（図３）に示す。（図３）より、ＦｅＴａ
Ｎ膜、ＦｅＴａＢＮ膜共に、熱処理温度の上昇に伴い、
飽和磁歪λｓは減少する傾向を示し、膜中Ｂ含有量の増
加と共に、低磁歪となる熱処理温度が高温側にシフトし
ていることが分かる。
束密度Ｂｓの熱処理温度依存性を示す。（図２）より、
いずれの膜に於いても良好な軟磁性を示す高温熱処理で
高いＢｓ（１.２〜１.６Ｔ）を示していることが分か
る。次に、これらの軟磁性薄膜の飽和磁歪λｓの熱処理
温度依存性を（図３）に示す。（図３）より、ＦｅＴａ
Ｎ膜、ＦｅＴａＢＮ膜共に、熱処理温度の上昇に伴い、
飽和磁歪λｓは減少する傾向を示し、膜中Ｂ含有量の増
加と共に、低磁歪となる熱処理温度が高温側にシフトし
ていることが分かる。
【００２４】従って、ＦｅＴａＮ膜では良好な軟磁性と
低磁歪が実現する熱処理温度が５００〜５５０℃である
が、ＦｅＴａＢＮ膜では、膜中Ｂ含有量を調整すること
により、更に高い熱処理温度で良好な軟磁性と低磁歪
（飽和磁歪が絶対値で１×１０ -6以下）を実現すること
が出来、磁気ヘッドを形成する際に高温でガラス接合が
可能となり、ガラスの選択範囲が広がり、接合強度が充
分で、かつ耐摩耗特性に優れた高温熱処理を必要とする
ガラスを用いることが出来、磁気ヘッドの信頼性を高め
ることが出来る。
低磁歪が実現する熱処理温度が５００〜５５０℃である
が、ＦｅＴａＢＮ膜では、膜中Ｂ含有量を調整すること
により、更に高い熱処理温度で良好な軟磁性と低磁歪
（飽和磁歪が絶対値で１×１０ -6以下）を実現すること
が出来、磁気ヘッドを形成する際に高温でガラス接合が
可能となり、ガラスの選択範囲が広がり、接合強度が充
分で、かつ耐摩耗特性に優れた高温熱処理を必要とする
ガラスを用いることが出来、磁気ヘッドの信頼性を高め
ることが出来る。
【００２５】（実施例２）ＦｅＴａＢのターゲットを用
い、Ａｒガス中にＮ2ガスを導入し、反応性スパッタ法
により、Ｆｅを主成分とし、Ｂを０〜１５原子％、Ｎを
０〜１５原子％含むと共にＴａを５〜１６原子％含む組
成範囲の軟磁性薄膜（膜厚２μｍ）を非磁性セラミック
ス基板上に形成し、真空中、無磁界中で６５０℃の温度
で１時間の熱処理を施し、保磁力Ｈｃの測定を行った。
その結果の一部を（表２）に示す。
い、Ａｒガス中にＮ2ガスを導入し、反応性スパッタ法
により、Ｆｅを主成分とし、Ｂを０〜１５原子％、Ｎを
０〜１５原子％含むと共にＴａを５〜１６原子％含む組
成範囲の軟磁性薄膜（膜厚２μｍ）を非磁性セラミック
ス基板上に形成し、真空中、無磁界中で６５０℃の温度
で１時間の熱処理を施し、保磁力Ｈｃの測定を行った。
その結果の一部を（表２）に示す。
【００２６】（表２）に示した膜組成は、例えば、Ｆｅ
８１.５原子％、Ｔａ１１原子％、Ｂ１.５原子％、Ｎ６
原子％であれば、Ｆｅ81.5Ｔａ11Ｂ1.5Ｎ6の様に記して
いる。
８１.５原子％、Ｔａ１１原子％、Ｂ１.５原子％、Ｎ６
原子％であれば、Ｆｅ81.5Ｔａ11Ｂ1.5Ｎ6の様に記して
いる。
【００２７】
【表２】
【００２８】（表２）からも分かるように、膜中Ｎ含有
量が少ない膜、あるいはＮ含有量を１５原子％以上含む
膜では、Ｈｃが数百Ａ／ｍの大きな値を示し、磁気ヘッ
ドには使用不可能である。（磁気ヘッドに使用可能なＨ
ｃの値は、８０Ａ／ｍ以下である。）また、膜中Ｔａ含
有量が７原子％以下、１５原子％以上含む膜では、Ｈｃ
が数百Ａ／ｍの大きな値を示し、磁気ヘッドには使用不
可能である。
量が少ない膜、あるいはＮ含有量を１５原子％以上含む
膜では、Ｈｃが数百Ａ／ｍの大きな値を示し、磁気ヘッ
ドには使用不可能である。（磁気ヘッドに使用可能なＨ
ｃの値は、８０Ａ／ｍ以下である。）また、膜中Ｔａ含
有量が７原子％以下、１５原子％以上含む膜では、Ｈｃ
が数百Ａ／ｍの大きな値を示し、磁気ヘッドには使用不
可能である。
【００２９】また、膜中Ｂ添加量は、０.５原子％以上
で高温熱処理において、磁気ヘッドに使用可能な良好な
軟磁性を示す。膜中Ｂ含有量が、１３原子％以上では良
好な軟磁性を示す熱処理温度が８００℃以上の高温にな
り、成膜する基板の耐熱性に課題を生じ、基板の選択範
囲が狭くなる。以上に説明したように、ＦｅＴａＢＮ膜
に於いては、Ｆｅを主成分とし、Ｂを０.５〜１３原子
％、Ｎを６〜１５原子％含むと共に、Ｔａを７〜１５原
子％含む組成範囲で、高温の熱処理温度で良好な軟磁気
特性を示す。
で高温熱処理において、磁気ヘッドに使用可能な良好な
軟磁性を示す。膜中Ｂ含有量が、１３原子％以上では良
好な軟磁性を示す熱処理温度が８００℃以上の高温にな
り、成膜する基板の耐熱性に課題を生じ、基板の選択範
囲が狭くなる。以上に説明したように、ＦｅＴａＢＮ膜
に於いては、Ｆｅを主成分とし、Ｂを０.５〜１３原子
％、Ｎを６〜１５原子％含むと共に、Ｔａを７〜１５原
子％含む組成範囲で、高温の熱処理温度で良好な軟磁気
特性を示す。
【００３０】（実施例３）ＦｅＴａＢのターゲットを用
い、Ａｒガス中にＮ2ガスを導入し、反応性スパッタ法
により、ＦｅＴａＢＮ膜、及びＦｅＴａＮ膜を作製し、
熱処理温度（熱処理は真空中、無磁界中で行った。）に
対する膜構造の変化をＸ線回折により調べた。
い、Ａｒガス中にＮ2ガスを導入し、反応性スパッタ法
により、ＦｅＴａＢＮ膜、及びＦｅＴａＮ膜を作製し、
熱処理温度（熱処理は真空中、無磁界中で行った。）に
対する膜構造の変化をＸ線回折により調べた。
【００３１】（図４）にＦｅ７７原子％、Ｔａ１１原子
％、Ｎ１２原子％の組成を有するＦｅＴａＮ膜のＸ線回
折図形を示す。成膜直後は非晶質状態であり、４５０℃
でα−Ｆｅの微結晶が析出し始め、良好な軟磁性を示す
５００〜５５０℃では、α−Ｆｅの微結晶とＴａの窒化
物（ＴａＮ）微粒子が混在した微結晶相から成る複合材
料であることが分かる。 そして、６００℃では、Ｔａ
3Ｎ5の粒成長した非磁性の結晶質相が現れ、軟磁気特性
は劣化する。
％、Ｎ１２原子％の組成を有するＦｅＴａＮ膜のＸ線回
折図形を示す。成膜直後は非晶質状態であり、４５０℃
でα−Ｆｅの微結晶が析出し始め、良好な軟磁性を示す
５００〜５５０℃では、α−Ｆｅの微結晶とＴａの窒化
物（ＴａＮ）微粒子が混在した微結晶相から成る複合材
料であることが分かる。 そして、６００℃では、Ｔａ
3Ｎ5の粒成長した非磁性の結晶質相が現れ、軟磁気特性
は劣化する。
【００３２】（図５）にＦｅ７６原子％、Ｔａ１０原子
％、Ｂ５原子％、Ｎ９原子％の組成を有するＦｅＴａＢ
Ｎ膜のＸ線回折図形を示す。成膜直後はＦｅＴａＮ膜と
同様、非晶質状態であり、５００℃でα−Ｆｅの微結晶
が析出し始め、７００℃に於いても、ＦｅＴａＮ膜とは
異なり、微結晶相から成り、良好な軟磁性を示す。
％、Ｂ５原子％、Ｎ９原子％の組成を有するＦｅＴａＢ
Ｎ膜のＸ線回折図形を示す。成膜直後はＦｅＴａＮ膜と
同様、非晶質状態であり、５００℃でα−Ｆｅの微結晶
が析出し始め、７００℃に於いても、ＦｅＴａＮ膜とは
異なり、微結晶相から成り、良好な軟磁性を示す。
【００３３】（図６）に、ＴａとＮを１０原子％に固定
しＦｅの一部をＢに置き換えた膜の、膜中Ｂ含有量と熱
処理温度に対する相変化を示す。（図６）より、Ｂ含有
量の増加と共に、微結晶化し始める熱処理温度が高温側
にシフトし、また、Ｂ含有量の増加と共に、良好な軟磁
性を示す微結晶相領域が、高温の熱処理温度に於いても
安定に存在する様になる。
しＦｅの一部をＢに置き換えた膜の、膜中Ｂ含有量と熱
処理温度に対する相変化を示す。（図６）より、Ｂ含有
量の増加と共に、微結晶化し始める熱処理温度が高温側
にシフトし、また、Ｂ含有量の増加と共に、良好な軟磁
性を示す微結晶相領域が、高温の熱処理温度に於いても
安定に存在する様になる。
【００３４】（実施例４）ＦｅＴａＢのターゲットを用
い、Ａｒガス中にＮ2ガスを導入し、反応性スパッタ法
により、ＦｅＴａＢＮ膜を作製し、熱処理温後の膜構造
をＸ線回折、及び透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により調
べた。また、化学結合状態をＸＰＳにより調べた。その
結果、α−Ｆｅの微結晶とＴａの窒化物微粒子または、
Ｔａのホウ化物微粒子、あるいはＢＮが混在した微細結
晶組織から成る複合材料であるときに、優れた軟磁気特
性を示すと共に、高温潤滑剤であるＢＮ微粒子が、膜中
に均一に分散した組織を有するため、磁気記録媒体を摺
動させた時の摩耗、焼き付き現象を抑制する効果がある
ことが分かった。
い、Ａｒガス中にＮ2ガスを導入し、反応性スパッタ法
により、ＦｅＴａＢＮ膜を作製し、熱処理温後の膜構造
をＸ線回折、及び透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により調
べた。また、化学結合状態をＸＰＳにより調べた。その
結果、α−Ｆｅの微結晶とＴａの窒化物微粒子または、
Ｔａのホウ化物微粒子、あるいはＢＮが混在した微細結
晶組織から成る複合材料であるときに、優れた軟磁気特
性を示すと共に、高温潤滑剤であるＢＮ微粒子が、膜中
に均一に分散した組織を有するため、磁気記録媒体を摺
動させた時の摩耗、焼き付き現象を抑制する効果がある
ことが分かった。
【００３５】また、α−ＦｅがＴａ、Ｎ（窒素）、Ｂ
（ホウ素）、ＢＮ、Ｔａの窒化物、Ｔａのホウ化物の少
なくとも１種以上の元素、あるいは化合物を固溶し、α
−Ｆｅの格子が０.２〜０.６％膨張した微結晶であると
きに、優れた軟磁気特性を示すことが分かった。また、
ＴＥＭ観察の結果から、α−Ｆｅの微結晶の平均粒径が
１００Å以下、Ｔａの窒化物微粒子、または、Ｔａのホ
ウ化物微粒子、あるいはＢＮ微粒子の平均粒径が５０Å
以下であるとき、更に優れた軟磁気特性を示すことが分
かった。
（ホウ素）、ＢＮ、Ｔａの窒化物、Ｔａのホウ化物の少
なくとも１種以上の元素、あるいは化合物を固溶し、α
−Ｆｅの格子が０.２〜０.６％膨張した微結晶であると
きに、優れた軟磁気特性を示すことが分かった。また、
ＴＥＭ観察の結果から、α−Ｆｅの微結晶の平均粒径が
１００Å以下、Ｔａの窒化物微粒子、または、Ｔａのホ
ウ化物微粒子、あるいはＢＮ微粒子の平均粒径が５０Å
以下であるとき、更に優れた軟磁気特性を示すことが分
かった。
【００３６】なお、本実施例（実施例１〜実施例４）で
は、ＦｅＴａＢＮ膜について説明したが、Ｆｅを主成分
とし、Ｂを０.５〜１３原子％、Ｎを６〜１５原子％含
むと共にＭ（ただし、Ｍは、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、
Ｔｉの少なくとも１種以上の元素）を７〜１５原子％含
む組成を有するＦｅＭＢＮ系軟磁性薄膜に於いても、同
様の効果を有した。また、前記軟磁性薄膜に添加物元素
としてＣｒ元素を０.１〜２原子％添加した軟磁性薄膜
は、更に優れた耐食性を併せ持つことが出来た。
は、ＦｅＴａＢＮ膜について説明したが、Ｆｅを主成分
とし、Ｂを０.５〜１３原子％、Ｎを６〜１５原子％含
むと共にＭ（ただし、Ｍは、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、
Ｔｉの少なくとも１種以上の元素）を７〜１５原子％含
む組成を有するＦｅＭＢＮ系軟磁性薄膜に於いても、同
様の効果を有した。また、前記軟磁性薄膜に添加物元素
としてＣｒ元素を０.１〜２原子％添加した軟磁性薄膜
は、更に優れた耐食性を併せ持つことが出来た。
【００３７】
（請求項１）の発明によれば、Ｆｅを主成分とし、Ｂ、
Ｎを含むと共に、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔｉの少な
くとも１種以上の元素を含む系の軟磁性薄膜の組成が特
定の範囲にあるものであるから、高温熱処理において、
低い磁歪の優れた軟磁気特性と高い飽和磁束密度を併せ
持つ軟磁性薄膜を提供することが出来る。
Ｎを含むと共に、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔｉの少な
くとも１種以上の元素を含む系の軟磁性薄膜の組成が特
定の範囲にあるものであるから、高温熱処理において、
低い磁歪の優れた軟磁気特性と高い飽和磁束密度を併せ
持つ軟磁性薄膜を提供することが出来る。
【００３８】（請求項２）の発明によれば、Ｆｅを主成
分とし、Ｂ、Ｎを含むと共に、Ｔａを含む系の軟磁性薄
膜の組成が特定の範囲にあるものであるから、高温熱処
理において、更に、低い磁歪の優れた軟磁気特性と高い
飽和磁束密度を併せ持つ軟磁性薄膜を提供することが出
来、膜中Ｂ含有量を制御することにより、良好な磁気特
性を示す高温の熱処理温度を任意に変化させることが出
来る。
分とし、Ｂ、Ｎを含むと共に、Ｔａを含む系の軟磁性薄
膜の組成が特定の範囲にあるものであるから、高温熱処
理において、更に、低い磁歪の優れた軟磁気特性と高い
飽和磁束密度を併せ持つ軟磁性薄膜を提供することが出
来、膜中Ｂ含有量を制御することにより、良好な磁気特
性を示す高温の熱処理温度を任意に変化させることが出
来る。
【００３９】また、（請求項３）の発明によれば、前記
組成範囲の軟磁性薄膜が、α−Ｆｅの微結晶とＭの窒化
物微粒子（ただし、Ｍは、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔ
ｉの少なくとも１種以上の元素）または、Ｍのホウ化物
微粒子、あるいはＢＮ微粒子が混在した微細結晶組織か
ら成る複合材料であるから、高飽和磁束密度と高温熱処
理に対して優れた軟磁気特性を示すと共に、高温潤滑剤
であるＢＮ微粒子が、膜中に均一に分散した組織を有す
るため、磁気記録媒体を摺動させた時の摩耗、焼き付き
現象を抑制することが出来る。
組成範囲の軟磁性薄膜が、α−Ｆｅの微結晶とＭの窒化
物微粒子（ただし、Ｍは、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔ
ｉの少なくとも１種以上の元素）または、Ｍのホウ化物
微粒子、あるいはＢＮ微粒子が混在した微細結晶組織か
ら成る複合材料であるから、高飽和磁束密度と高温熱処
理に対して優れた軟磁気特性を示すと共に、高温潤滑剤
であるＢＮ微粒子が、膜中に均一に分散した組織を有す
るため、磁気記録媒体を摺動させた時の摩耗、焼き付き
現象を抑制することが出来る。
【００４０】（請求項４）の発明によれば、（請求項
１）〜（請求項３）のいずれかに記載のα−ＦｅがＭ
（ただし、Ｍは、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔｉの少な
くとも１種以上の元素）、Ｎ（窒素）、Ｂ（ホウ素）、
ＢＮ、Ｍの窒化物、Ｍのホウ化物の少なくとも１種以上
の元素、あるいは化合物を固溶し、Ｆｅの格子を膨張さ
せた微結晶であるから、更に優れた軟磁気特性を有する
軟磁性薄膜を得ることが出来る。
１）〜（請求項３）のいずれかに記載のα−ＦｅがＭ
（ただし、Ｍは、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔｉの少な
くとも１種以上の元素）、Ｎ（窒素）、Ｂ（ホウ素）、
ＢＮ、Ｍの窒化物、Ｍのホウ化物の少なくとも１種以上
の元素、あるいは化合物を固溶し、Ｆｅの格子を膨張さ
せた微結晶であるから、更に優れた軟磁気特性を有する
軟磁性薄膜を得ることが出来る。
【００４１】（請求項５）の発明によれば、（請求項
１）〜（請求項４）のいずれかに記載のα−Ｆｅの微結
晶の平均粒径が１００Å以下、Ｍの窒化物微粒子（ただ
し、Ｍは、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔｉの少なくとも
１種以上の元素）または、Ｍのホウ化物微粒子、あるい
はＢＮ微粒子の平均粒径が５０Å以下であるから、特に
優れた軟磁気特性を有する軟磁性薄膜を得ることが出来
る。
１）〜（請求項４）のいずれかに記載のα−Ｆｅの微結
晶の平均粒径が１００Å以下、Ｍの窒化物微粒子（ただ
し、Ｍは、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔｉの少なくとも
１種以上の元素）または、Ｍのホウ化物微粒子、あるい
はＢＮ微粒子の平均粒径が５０Å以下であるから、特に
優れた軟磁気特性を有する軟磁性薄膜を得ることが出来
る。
【００４２】（請求項６）の発明によれば、（請求項
１）〜（請求項５）のいずれかに記載の軟磁性薄膜の飽
和磁歪が、絶対値で１×１０-6以下であるから、逆磁歪
効果の影響が小さく、優れた磁気ヘッドの再生出力を得
ることが出来る。
１）〜（請求項５）のいずれかに記載の軟磁性薄膜の飽
和磁歪が、絶対値で１×１０-6以下であるから、逆磁歪
効果の影響が小さく、優れた磁気ヘッドの再生出力を得
ることが出来る。
【図１】本発明の実施例で作製した軟磁性薄膜の保磁力
Ｈｃと熱処理温度との関係を示す図である。
Ｈｃと熱処理温度との関係を示す図である。
【図２】軟磁性薄膜の飽和磁束密度Ｂｓと熱処理温度と
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図３】軟磁性薄膜の飽和磁歪λｓと熱処理温度との関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図４】ＦｅＴａＮ膜の熱処理温度に対するＸ線回折図
である。
である。
【図５】ＦｅＴａＢＮ膜の熱処理温度に対するＸ線回折
図である。
図である。
【図６】膜中Ｂ含有量と熱処理温度に対する相変化を示
す図である。
す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−251104（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−237701（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01F 10/14
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｆｅを主成分とし、Ｂを０.５〜１３原
子％、Ｎを６〜１５原子％含むと共にＭ（ただし、Ｍ
は、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔｉの少なくとも１種以
上の元素）を７〜１５原子％含む組成を有し、かつα−
Ｆｅの微結晶とＭの窒化物微粒子（ただし、Ｍは、Ｔ
ａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔｉの少なくとも１種以上の元
素）または、Ｍのホウ化物微粒子、あるいはＢＮ微粒子
が混在した微細組織から成る複合材料であり、前記α−
ＦｅがＭ（ただし、Ｍは、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔ
ｉの少なくとも１種以上の元素）、Ｎ（窒素）、Ｂ（ホ
ウ素）、ＢＮ、Ｍの窒化物、Ｍのホウ化物の少なくとも
１種以上の元素、あるいは化合物を固溶し、α−Ｆｅの
格子を膨張させた微結晶であり、前記α−Ｆｅの微結晶
の平均粒径が１００Å以下、Ｍの窒化物微粒子（ただ
し、Ｍは、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔｉの少なくとも
１種以上の元素）または、Ｍのホウ化物微粒子、あるい
はＢＮ微粒子の平均粒径が５０Å以下であることを特徴
とする軟磁性薄膜。 - 【請求項２】 Ｆｅを主成分とし、Ｂを０.５〜１３原
子％、Ｎを６〜１５原子％含むと共にＴａを７〜１５原
子％含む組成を有し、かつα−Ｆｅの微結晶とＴａの窒
化物微粒子または、Ｔａのホウ化物微粒子、あるいはＢ
Ｎ微粒子が混在した微細組織から成る複合材料であり、
前記α−ＦｅがＴａ、Ｎ（窒素）、Ｂ（ホウ素）、Ｂ
Ｎ、Ｔａの窒化物、Ｔａのホウ化物の少なくとも１種以
上の元素、あるいは化合物を固溶し、α−Ｆｅの格子を
膨張させた微結晶であり、前記α−Ｆｅの微結晶の平均
粒径が１００Å以下、Ｔａの窒化物微粒子または、Ｔａ
のホウ化物微粒子、あるいはＢＮ微粒子の平均粒径が５
０Å以下であることを特徴とする軟磁性薄膜。 - 【請求項３】 軟磁性薄膜の飽和磁歪が絶対値で１×１
０-6以下であることを特徴とする請求項１または２のい
ずれかに記載の軟磁性薄膜。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3142923A JP2757586B2 (ja) | 1991-06-14 | 1991-06-14 | 軟磁性薄膜 |
| EP92103794A EP0502535B1 (en) | 1991-03-06 | 1992-03-05 | Magnetic head |
| DE1992614179 DE69214179T2 (de) | 1991-03-06 | 1992-03-05 | Magnetknopf |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3142923A JP2757586B2 (ja) | 1991-06-14 | 1991-06-14 | 軟磁性薄膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04367205A JPH04367205A (ja) | 1992-12-18 |
| JP2757586B2 true JP2757586B2 (ja) | 1998-05-25 |
Family
ID=15326778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3142923A Expired - Fee Related JP2757586B2 (ja) | 1991-03-06 | 1991-06-14 | 軟磁性薄膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2757586B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06338410A (ja) * | 1993-03-31 | 1994-12-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 軟磁性多層膜と磁気ヘッド |
| JPH09293207A (ja) * | 1996-04-26 | 1997-11-11 | Sony Corp | 磁気ヘッド |
-
1991
- 1991-06-14 JP JP3142923A patent/JP2757586B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04367205A (ja) | 1992-12-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |