JP2921103B2 - 軟磁性薄膜およびその製造方法 - Google Patents
軟磁性薄膜およびその製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明の薄膜磁気ヘッドなどに用いられる軟磁性薄膜
及びその製造方法に関するものである。
及びその製造方法に関するものである。
（従来の技術） 磁気記録媒体の高密度化にともなって磁気ヘッドに用
いる薄膜磁性材料には、高飽和磁束密度、低保磁力の軟
磁気特性が必要となってきている。これまでに飽和磁束
密度が１テスラ程度のNi-Fe系合金薄膜、Fe-Al-Si系合
金薄膜、Co-Nb-Zr系アモルファス合金薄膜等が実用化さ
れている。これらの合金磁性膜の飽和磁束密度では高密
度化に対し限界が見えており、今後２テラス程度の飽和
磁束密度を持つ軟磁性薄膜が必要になってきている。最
近、遷移金属中で最も高い飽和磁束密度（2.1テラス）
を持つFe薄膜の軟磁性化の研究がさかんに行われてい
る。軟磁気特性の向上には、Feに数％程度の異種元素の
添加や中間層との多層化によりFe薄膜を微細結晶粒組織
にする事が有効であるといわれている。一方鉄の格子と
ミスマッチの小さなガリウム砒素（GaAs）基板上に鉄を
エピタキシャル成長させることによって鉄薄膜の軟磁気
特性が向上するという報告がある（例えば、ジャーナル
オブ クリスタル グロース 第81巻 524ページ 1
987年）。
いる薄膜磁性材料には、高飽和磁束密度、低保磁力の軟
磁気特性が必要となってきている。これまでに飽和磁束
密度が１テスラ程度のNi-Fe系合金薄膜、Fe-Al-Si系合
金薄膜、Co-Nb-Zr系アモルファス合金薄膜等が実用化さ
れている。これらの合金磁性膜の飽和磁束密度では高密
度化に対し限界が見えており、今後２テラス程度の飽和
磁束密度を持つ軟磁性薄膜が必要になってきている。最
近、遷移金属中で最も高い飽和磁束密度（2.1テラス）
を持つFe薄膜の軟磁性化の研究がさかんに行われてい
る。軟磁気特性の向上には、Feに数％程度の異種元素の
添加や中間層との多層化によりFe薄膜を微細結晶粒組織
にする事が有効であるといわれている。一方鉄の格子と
ミスマッチの小さなガリウム砒素（GaAs）基板上に鉄を
エピタキシャル成長させることによって鉄薄膜の軟磁気
特性が向上するという報告がある（例えば、ジャーナル
オブ クリスタル グロース 第81巻 524ページ 1
987年）。
（発明が解決しようとする課題） 鉄単結晶薄膜は、添加元素を必要としないために高い
飽和磁束密度が実現されること、そもそも単結晶である
ためにきわめて安定であること、等から微細結晶粒化に
よる鉄薄膜の軟磁性化よりも磁気ヘッド用薄膜磁性材料
として有望である。しかしながらGaAs基板上にエピタキ
シャル成長させたFe単結晶薄膜は、基盤との合金化が起
こり飽和磁束密度が低下するという問題があった。
飽和磁束密度が実現されること、そもそも単結晶である
ためにきわめて安定であること、等から微細結晶粒化に
よる鉄薄膜の軟磁性化よりも磁気ヘッド用薄膜磁性材料
として有望である。しかしながらGaAs基板上にエピタキ
シャル成長させたFe単結晶薄膜は、基盤との合金化が起
こり飽和磁束密度が低下するという問題があった。
本発明の目的は、飽和磁束密度が高く、軟磁気特性に
優れた単結晶鉄軟磁性薄膜及びその製造方法を提供する
ことにある。
優れた単結晶鉄軟磁性薄膜及びその製造方法を提供する
ことにある。
（課題を解決するための手段） 本発明は、酸化物単結晶基板上にエピタキシャル成長
させたことを特徴とする鉄単結晶軟磁性薄膜、あるいは
酸化物単結晶基板上にエピタキシャル成長させたパッフ
ァー層上にエピタキシャル成長させたことを特徴とする
鉄単結晶軟磁性薄膜であり、鉄単結晶の成長面が（11
0）、（111）であり、酸化物単結晶基板としては、酸化
マグネシウムの（110）、（111）面あるいはチタン酸ス
トロンチウムの（110）、（111）面のいずれかで、バッ
ファー層がクロム、または銀であることを特徴とする軟
磁性薄膜である。さらに本発明は、99.995％以上の純度
を有する鉄を原料とし、10-8Torr又はこれより低い圧力
の超高真空下でエピタキシャル成長させることを特徴と
する鉄単結晶軟磁性薄膜の製造方法である。
させたことを特徴とする鉄単結晶軟磁性薄膜、あるいは
酸化物単結晶基板上にエピタキシャル成長させたパッフ
ァー層上にエピタキシャル成長させたことを特徴とする
鉄単結晶軟磁性薄膜であり、鉄単結晶の成長面が（11
0）、（111）であり、酸化物単結晶基板としては、酸化
マグネシウムの（110）、（111）面あるいはチタン酸ス
トロンチウムの（110）、（111）面のいずれかで、バッ
ファー層がクロム、または銀であることを特徴とする軟
磁性薄膜である。さらに本発明は、99.995％以上の純度
を有する鉄を原料とし、10-8Torr又はこれより低い圧力
の超高真空下でエピタキシャル成長させることを特徴と
する鉄単結晶軟磁性薄膜の製造方法である。
（作用） 酸化マグネシウム基板やチタン酸ストロンチウム基板
はガリウム砒素基板と異なり、650℃という高い基板温
度でさえこの上に成長させた鉄と反応することはない。
従ってこれらの酸化物単結晶基板上にエピタキシャル成
長させた鉄単結晶薄膜の飽和磁束密度はバルクの値から
減少することがない。また鉄とこれらの酸化物単結晶基
板とのミスマッチの大きさは、酸化マグネシウムでは3.
76％チタン酸ストロンチウムでは3.80％と比較的大きい
のに対して、鉄とクロムあるいは鉄と銀とのミスマッチ
はそれぞれ、0.45％、0.80％であるために特に膜厚が薄
い鉄単結晶薄膜の形成にあたっては、酸化マグネシウム
基板に直接鉄を成長させるよりはクロムあるいは銀の単
結晶バッファー層上に鉄エピタキシャル成長させた方が
欠陥の少ない鉄単結晶薄膜を得ることができ、そのため
に軟磁気特性を改善できるものである。
はガリウム砒素基板と異なり、650℃という高い基板温
度でさえこの上に成長させた鉄と反応することはない。
従ってこれらの酸化物単結晶基板上にエピタキシャル成
長させた鉄単結晶薄膜の飽和磁束密度はバルクの値から
減少することがない。また鉄とこれらの酸化物単結晶基
板とのミスマッチの大きさは、酸化マグネシウムでは3.
76％チタン酸ストロンチウムでは3.80％と比較的大きい
のに対して、鉄とクロムあるいは鉄と銀とのミスマッチ
はそれぞれ、0.45％、0.80％であるために特に膜厚が薄
い鉄単結晶薄膜の形成にあたっては、酸化マグネシウム
基板に直接鉄を成長させるよりはクロムあるいは銀の単
結晶バッファー層上に鉄エピタキシャル成長させた方が
欠陥の少ない鉄単結晶薄膜を得ることができ、そのため
に軟磁気特性を改善できるものである。
一方上記のような鉄単結晶軟磁性薄膜の製造にあたっ
ては、エピタキシャル成長及び鉄薄膜中の磁壁の移動を
阻害する要因を排除することが重要である。そのために
鉄原料の純度は少なくとも99.995％以上であること、及
び10-8Torr又はこれより圧力が低い超高真空中で鉄を成
長させることが必要となる。
ては、エピタキシャル成長及び鉄薄膜中の磁壁の移動を
阻害する要因を排除することが重要である。そのために
鉄原料の純度は少なくとも99.995％以上であること、及
び10-8Torr又はこれより圧力が低い超高真空中で鉄を成
長させることが必要となる。
（実施例） 以下本発明について実施例により説明する。第１図及
び第２図は本発明の軟磁性薄膜の断面模式図である。第
１図では酸化マグネシウムまたはチタン酸ストロンチウ
ムの酸化物単結晶基板１上に鉄２がエピタキシャル成長
している。鉄と酸化物単結晶基板とのエピタキシャル関
係は、 （001）Fe//（001）Substrate,［010］Fe//［100］Subs
trate （110）Fe//（110）Substrate,［110］Fe//［001］Subs
trate （111）Fe//（111）Substrate,［110］Fe//［110］Subs
trate である。第２図では、酸化マグネシウムまたはチタン酸
ストロンチウムの酸化物単結晶基板１上にクロムあるい
は銀のバッファー層３がエピタキシャル成長し、この上
に鉄２がエピタキシャル成長している。クロムと酸化物
単結晶基板とのエピタキシャル関係は、 （001）Cr//（001）Substrate,［010］Cr//［100］Subs
trate （110）Cr//（110）Substrate,［110］Cr//［001］Subs
trate （111）Cr//（111）Substrate,［110］Cr//［110］Subs
trate で、クロムと鉄はお互いに同一結晶面、同一方位が平行
にエピタキシャル成長する。また銀と酸化物単結晶基板
とのエピタキシャル関係は、 （001）Ag//（001）Substrate,［100］Ag//［100］Subs
trate （110）Ag//（110）Substrate,［001］Ag//［001］Subs
trate （111）Ag//（111）Substrate,［110］Ag//［110］Subs
trate で、鉄と銀のエピタキシャル関係は、 （001）Fe//（001）Ag,［010］Fe//［100］Ag （110）Fe//（110）Ag,［110］Fe//［001］Ag （111）Fe//（111）Ag,［110］Fe//［110］Ag である。
び第２図は本発明の軟磁性薄膜の断面模式図である。第
１図では酸化マグネシウムまたはチタン酸ストロンチウ
ムの酸化物単結晶基板１上に鉄２がエピタキシャル成長
している。鉄と酸化物単結晶基板とのエピタキシャル関
係は、 （001）Fe//（001）Substrate,［010］Fe//［100］Subs
trate （110）Fe//（110）Substrate,［110］Fe//［001］Subs
trate （111）Fe//（111）Substrate,［110］Fe//［110］Subs
trate である。第２図では、酸化マグネシウムまたはチタン酸
ストロンチウムの酸化物単結晶基板１上にクロムあるい
は銀のバッファー層３がエピタキシャル成長し、この上
に鉄２がエピタキシャル成長している。クロムと酸化物
単結晶基板とのエピタキシャル関係は、 （001）Cr//（001）Substrate,［010］Cr//［100］Subs
trate （110）Cr//（110）Substrate,［110］Cr//［001］Subs
trate （111）Cr//（111）Substrate,［110］Cr//［110］Subs
trate で、クロムと鉄はお互いに同一結晶面、同一方位が平行
にエピタキシャル成長する。また銀と酸化物単結晶基板
とのエピタキシャル関係は、 （001）Ag//（001）Substrate,［100］Ag//［100］Subs
trate （110）Ag//（110）Substrate,［001］Ag//［001］Subs
trate （111）Ag//（111）Substrate,［110］Ag//［110］Subs
trate で、鉄と銀のエピタキシャル関係は、 （001）Fe//（001）Ag,［010］Fe//［100］Ag （110）Fe//（110）Ag,［110］Fe//［001］Ag （111）Fe//（111）Ag,［110］Fe//［110］Ag である。
本発明の実施にあたっては第３図に示した超高真空二
元電子ビーム蒸着装置を用いて行った。第３図の蒸着装
置の真空チャンバー内には鉄とクロムまたは銀を充填し
た２つの電子ビーム蒸着源、４、4'、酸化物単結晶基板
５、基板加熱用ヒータ６、２つの電子ビーム蒸着源の蒸
着速度をモニターするための水晶振動子膜厚計７、7'、
２つの蒸着源から出た分子線束の開閉を行うためのシャ
ッター８、8'、真空ゲージ９、酸化物基板上に成長した
鉄あるいはバッファー層の表面構造評価を行うための反
射高速電子線回析用の電子銃10、及び蛍光スクリーン1
0'を備え、ゲートバルブ11をとおしてクライオポンプ12
により真空排気される。超高真空を得るためにチャンバ
ーの外周にはヒーターがとりつけられ、ベーキングがで
きるようになっている。10-8Torr又はこれより圧力の低
い超高真空のもとでの蒸着は、チャンバーを150℃で20
時間ベーキングした後行ったが、これより圧力の高い真
空下での蒸着ではベーキングを行わなかった。軟磁気特
性の評価は室温で振動試料磁力計（VSM）により飽和磁
束密度と保磁力を測定した。
元電子ビーム蒸着装置を用いて行った。第３図の蒸着装
置の真空チャンバー内には鉄とクロムまたは銀を充填し
た２つの電子ビーム蒸着源、４、4'、酸化物単結晶基板
５、基板加熱用ヒータ６、２つの電子ビーム蒸着源の蒸
着速度をモニターするための水晶振動子膜厚計７、7'、
２つの蒸着源から出た分子線束の開閉を行うためのシャ
ッター８、8'、真空ゲージ９、酸化物基板上に成長した
鉄あるいはバッファー層の表面構造評価を行うための反
射高速電子線回析用の電子銃10、及び蛍光スクリーン1
0'を備え、ゲートバルブ11をとおしてクライオポンプ12
により真空排気される。超高真空を得るためにチャンバ
ーの外周にはヒーターがとりつけられ、ベーキングがで
きるようになっている。10-8Torr又はこれより圧力の低
い超高真空のもとでの蒸着は、チャンバーを150℃で20
時間ベーキングした後行ったが、これより圧力の高い真
空下での蒸着ではベーキングを行わなかった。軟磁気特
性の評価は室温で振動試料磁力計（VSM）により飽和磁
束密度と保磁力を測定した。
酸化物単結晶基板として（001）、（110）、（111）
面の酸化マグネシウム（MgO）を用い、真空度、鉄原料
の純度を変えて鉄のエピタキシャル成長を行った。鉄の
膜厚は2000Åとした。蒸着速度は、0.01Å／秒から５Å
／秒まで、また基板温度は100℃から650℃まで変えて蒸
着したが結果に大きな変化はみられなかった。なおMgO
基板と鉄とのエピタキシャル関係は反射高速電子線回析
及びＸ線回析により確認したところ、 （001）Fe//（001）Substrate,［010］Fe//［100］Subs
trate （110）Fe//（110）Substrate,［110］Fe//［001］Subs
trate （111）Fe//（111）Substrate,［110］Fe//［110］Subs
trate であった。第１表に示すように99.995％以上の純度を有
する鉄原料を用い、10-8Torr又はこれより圧力の低い超
高真空下で蒸着した場合にエピタキシャル単結晶鉄薄膜
が得られ、このときに高飽和磁束密度を維持した軟磁性
膜となることがわかる。なお表中のエピタキシャル関係
の欄の○印は上述したエピタキシャル関係を持つ単結晶
膜であることを示し、×印はエピタキシャル関係の認め
られない多結晶膜あるいは配向膜であることを意味す
る。第１表に示した実施例から明らかなように、基板面
（100）に対し、基板面（110）、（111）の場合、保磁
力は予想外に格段に小さくなり、非常に優れた軟磁気特
性が得られた。
面の酸化マグネシウム（MgO）を用い、真空度、鉄原料
の純度を変えて鉄のエピタキシャル成長を行った。鉄の
膜厚は2000Åとした。蒸着速度は、0.01Å／秒から５Å
／秒まで、また基板温度は100℃から650℃まで変えて蒸
着したが結果に大きな変化はみられなかった。なおMgO
基板と鉄とのエピタキシャル関係は反射高速電子線回析
及びＸ線回析により確認したところ、 （001）Fe//（001）Substrate,［010］Fe//［100］Subs
trate （110）Fe//（110）Substrate,［110］Fe//［001］Subs
trate （111）Fe//（111）Substrate,［110］Fe//［110］Subs
trate であった。第１表に示すように99.995％以上の純度を有
する鉄原料を用い、10-8Torr又はこれより圧力の低い超
高真空下で蒸着した場合にエピタキシャル単結晶鉄薄膜
が得られ、このときに高飽和磁束密度を維持した軟磁性
膜となることがわかる。なお表中のエピタキシャル関係
の欄の○印は上述したエピタキシャル関係を持つ単結晶
膜であることを示し、×印はエピタキシャル関係の認め
られない多結晶膜あるいは配向膜であることを意味す
る。第１表に示した実施例から明らかなように、基板面
（100）に対し、基板面（110）、（111）の場合、保磁
力は予想外に格段に小さくなり、非常に優れた軟磁気特
性が得られた。
酸化物単結晶基板として（001）、（110）、（111）
面のチタン酸ストロンチウム（SrTiO3）を用い第１表と
同様の実験を行った。鉄とチタン酸ストロンチウム基板
とのエピタキシャル関係は、酸化マグネシウム基板上の
鉄の場合と同じであった。第２表に示すように、酸化マ
グネシウム基板の場合と同様99.995％以上の純度を有す
る鉄原料を用い、10-8Torr又はこれより圧力の低い超高
真空下で蒸着した場合にエピタキシャル単結晶鉄薄膜が
得られ、このときに高飽和磁束密度を維持した軟磁性膜
となることがわかる。第２表に示した実施例から明らか
なように、基板面（100）に対し、基板面（110）、（11
1）の場合、保磁力は予想外に格段に小さくなり、非常
に優れた軟磁気特性が得られた。
面のチタン酸ストロンチウム（SrTiO3）を用い第１表と
同様の実験を行った。鉄とチタン酸ストロンチウム基板
とのエピタキシャル関係は、酸化マグネシウム基板上の
鉄の場合と同じであった。第２表に示すように、酸化マ
グネシウム基板の場合と同様99.995％以上の純度を有す
る鉄原料を用い、10-8Torr又はこれより圧力の低い超高
真空下で蒸着した場合にエピタキシャル単結晶鉄薄膜が
得られ、このときに高飽和磁束密度を維持した軟磁性膜
となることがわかる。第２表に示した実施例から明らか
なように、基板面（100）に対し、基板面（110）、（11
1）の場合、保磁力は予想外に格段に小さくなり、非常
に優れた軟磁気特性が得られた。
鉄とクロムはいずれも体心立方格子で両者のミスマッチ
の大きさは0.45％であるために単結晶クロム上に鉄は比
較的容易にエピタキシャル成長させることが可能であ
る。クロム単結晶薄膜は酸化マグネシウムあるいはチタ
ン酸ストロンチウムの（100）、（110）、（111）基板
上に （001）Cr//（001）Substrate,［010］Cr//［100］Subs
trate （110）Cr//（110）Substrate,［110］Cr//［001］Subs
trate （111）Cr//（111）Substrate,［110］Cr//［110］Subs
trate のエピタキシャル関係を持って成長させることができ
る。典型的な成長条件は次のとおりである。クロムは電
子ビーム加熱により蒸着する。クロムの膜厚は1000Åと
した。基板温度としては、350℃から700℃、蒸着速度
は、0.05Å／秒から１Å／秒で、超高真空下で蒸着し
た。クロム単結晶薄膜の作製はスパッタなどの他の成膜
手段でも可能であるが、この上に鉄をエピタキシャル成
長させるため同一チャンバー中で成膜を行うのが望まし
い。こうして作製した（100）、（110）、（111）単結
晶クロムバッファー層上に、真空度、鉄原料の純度を変
えて膜厚1800Åの鉄のエピタキシャル成長を行った。蒸
着速度は0.01Å／秒から５Å／秒まで、また基板温度は
100℃から650℃まで変えて蒸着したが結果に大きな変化
はみられなかった。なおクロムバッファー層と鉄とのエ
ピタキシャル関係は反射高速電子線回析及びＸ線回析に
より確認したところ、クロムと鉄はお互いに同一結晶
面、同一方位が平行にエピタキシャル成長することがわ
かった。第３表に示すように、99.995％以上の純度を有
する鉄原料を用い、10-8Torr又はこれより圧力の低い超
高真空下で蒸着した場合にエピタキシャル単結晶鉄薄膜
が得られ、このときに高飽和磁束密度を維持した軟磁性
膜となることがわかる。第３表に示した実施例から明ら
かなように、基板面（100）に対し、基板面（110）、
（111）の場合、保磁力は予想外に格段に小さくなり、
非常に優れた軟磁気特性が得られた。
の大きさは0.45％であるために単結晶クロム上に鉄は比
較的容易にエピタキシャル成長させることが可能であ
る。クロム単結晶薄膜は酸化マグネシウムあるいはチタ
ン酸ストロンチウムの（100）、（110）、（111）基板
上に （001）Cr//（001）Substrate,［010］Cr//［100］Subs
trate （110）Cr//（110）Substrate,［110］Cr//［001］Subs
trate （111）Cr//（111）Substrate,［110］Cr//［110］Subs
trate のエピタキシャル関係を持って成長させることができ
る。典型的な成長条件は次のとおりである。クロムは電
子ビーム加熱により蒸着する。クロムの膜厚は1000Åと
した。基板温度としては、350℃から700℃、蒸着速度
は、0.05Å／秒から１Å／秒で、超高真空下で蒸着し
た。クロム単結晶薄膜の作製はスパッタなどの他の成膜
手段でも可能であるが、この上に鉄をエピタキシャル成
長させるため同一チャンバー中で成膜を行うのが望まし
い。こうして作製した（100）、（110）、（111）単結
晶クロムバッファー層上に、真空度、鉄原料の純度を変
えて膜厚1800Åの鉄のエピタキシャル成長を行った。蒸
着速度は0.01Å／秒から５Å／秒まで、また基板温度は
100℃から650℃まで変えて蒸着したが結果に大きな変化
はみられなかった。なおクロムバッファー層と鉄とのエ
ピタキシャル関係は反射高速電子線回析及びＸ線回析に
より確認したところ、クロムと鉄はお互いに同一結晶
面、同一方位が平行にエピタキシャル成長することがわ
かった。第３表に示すように、99.995％以上の純度を有
する鉄原料を用い、10-8Torr又はこれより圧力の低い超
高真空下で蒸着した場合にエピタキシャル単結晶鉄薄膜
が得られ、このときに高飽和磁束密度を維持した軟磁性
膜となることがわかる。第３表に示した実施例から明ら
かなように、基板面（100）に対し、基板面（110）、
（111）の場合、保磁力は予想外に格段に小さくなり、
非常に優れた軟磁気特性が得られた。
銀は面心立方格子であるが、銀の［100］方向の格子
定数と鉄の［110］のそれとのミスマッチは0.8％と小さ
いために銀の単結晶薄膜上には鉄がエピタキシャル成長
する。銀単結晶薄膜は酸化マグネシウムあるいはチタン
酸ストロンチウムの（100）、（110）、（111）基板上
に （001）Ag//（001）Substrate,［100］Ag//［100］Subs
trate （110）Ag//（110）Substrate,［001］Ag//［001］Subs
trate （111）Ag//（111）Substrate,［110］Ag//［110］Subs
trate のエピタキシャル関係を持って成長させることができ
る。典型的な成長条件は次のとおりである。銀は電子ビ
ーム加熱により蒸着する。銀の膜厚は1000Åとした。基
板温度としては、100℃から400℃、蒸着速度は、0.1Å
／秒から５Å／秒で、超高真空下で蒸着した。銀単結晶
薄膜の作製はスパッタなどの他の成膜手段でも可能であ
るが、この上に鉄をエピタキシャル成長させるため同一
チャンバー中で成膜を行うのが望ましい。こうして作製
した（100）、（110）、（111）単結晶銀バッファー層
上に、真空度、鉄原料の純度を変えて膜厚2000Åの鉄の
エピタキシャル成長を行った。蒸着速度は0.01Å／秒か
ら５Å／秒まで、また基板温度は100℃から650℃まで変
えて蒸着したが大きな変化はみられなかった。なお銀バ
ッファー層と鉄とのエピタキシャル関係は反射高速電子
線回析及びＸ線回析により確認したところ、 （001）Fe//（001）Ag,［010］Fe//［100］Ag （110）Fe//（110）Ag,［110］Fe//［001］Ag （111）Fe//（111）Ag,［110］Fe//［110］Ag であった。
定数と鉄の［110］のそれとのミスマッチは0.8％と小さ
いために銀の単結晶薄膜上には鉄がエピタキシャル成長
する。銀単結晶薄膜は酸化マグネシウムあるいはチタン
酸ストロンチウムの（100）、（110）、（111）基板上
に （001）Ag//（001）Substrate,［100］Ag//［100］Subs
trate （110）Ag//（110）Substrate,［001］Ag//［001］Subs
trate （111）Ag//（111）Substrate,［110］Ag//［110］Subs
trate のエピタキシャル関係を持って成長させることができ
る。典型的な成長条件は次のとおりである。銀は電子ビ
ーム加熱により蒸着する。銀の膜厚は1000Åとした。基
板温度としては、100℃から400℃、蒸着速度は、0.1Å
／秒から５Å／秒で、超高真空下で蒸着した。銀単結晶
薄膜の作製はスパッタなどの他の成膜手段でも可能であ
るが、この上に鉄をエピタキシャル成長させるため同一
チャンバー中で成膜を行うのが望ましい。こうして作製
した（100）、（110）、（111）単結晶銀バッファー層
上に、真空度、鉄原料の純度を変えて膜厚2000Åの鉄の
エピタキシャル成長を行った。蒸着速度は0.01Å／秒か
ら５Å／秒まで、また基板温度は100℃から650℃まで変
えて蒸着したが大きな変化はみられなかった。なお銀バ
ッファー層と鉄とのエピタキシャル関係は反射高速電子
線回析及びＸ線回析により確認したところ、 （001）Fe//（001）Ag,［010］Fe//［100］Ag （110）Fe//（110）Ag,［110］Fe//［001］Ag （111）Fe//（111）Ag,［110］Fe//［110］Ag であった。
第４表に示すように99.995％以上の純度を有する鉄原
料を用い、10-8Torr又はこれより圧力の低い超高真空下
で蒸着した場合にエピタキシャル単結晶鉄薄膜が得ら
れ、このときに高飽和磁束密度を維持した軟磁性膜とな
ることがわかる。以上、実施例に示したように基板面
（100）に対し、基板面（110）、（111）の場合、保磁
力は予想外に格段に小さくなり、非常に優れた軟磁気特
性が得られた。
料を用い、10-8Torr又はこれより圧力の低い超高真空下
で蒸着した場合にエピタキシャル単結晶鉄薄膜が得ら
れ、このときに高飽和磁束密度を維持した軟磁性膜とな
ることがわかる。以上、実施例に示したように基板面
（100）に対し、基板面（110）、（111）の場合、保磁
力は予想外に格段に小さくなり、非常に優れた軟磁気特
性が得られた。
（発明の効果） 以上実施例にて説明したように本発明によれば、単結
晶基板材料との合金化がないために、鉄の持っている大
きな飽和磁束密度を保持した鉄単結晶軟磁性薄膜が得ら
れる。この軟磁性薄膜は、飽和磁束密度が２テスラ程度
の大きさを持っているので、磁気記録媒体の高密度化に
対応できる磁気ヘッド材料として用いることができるも
のである。
晶基板材料との合金化がないために、鉄の持っている大
きな飽和磁束密度を保持した鉄単結晶軟磁性薄膜が得ら
れる。この軟磁性薄膜は、飽和磁束密度が２テスラ程度
の大きさを持っているので、磁気記録媒体の高密度化に
対応できる磁気ヘッド材料として用いることができるも
のである。
第１図及び第２図は本発明の軟磁性薄膜の構造を示す断
面模式図、第３図は本発明の実施例で用いた電子ビーム
を蒸着装置の概略図である。 １……酸化物単結晶基板、２……鉄 ３……クロムあるいは銀のバッファー層 4,4'……電子ビーム蒸着源、５……基板 ６……基板加熱ヒータ、7,7'……膜厚計 8,8'……シャッター、９……真空ゲージ 10……反射高速電子線回析用電子銃 10'……蛍光スクリーン、11……ゲートバルブ 12……クライオポンプ
面模式図、第３図は本発明の実施例で用いた電子ビーム
を蒸着装置の概略図である。 １……酸化物単結晶基板、２……鉄 ３……クロムあるいは銀のバッファー層 4,4'……電子ビーム蒸着源、５……基板 ６……基板加熱ヒータ、7,7'……膜厚計 8,8'……シャッター、９……真空ゲージ 10……反射高速電子線回析用電子銃 10'……蛍光スクリーン、11……ゲートバルブ 12……クライオポンプ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G11B 5/31 G11B 5/127 H01F 10/14 H01F 10/26
Claims (4)
- 【請求項１】酸化物単結晶基板上または該基板上にエピ
タキシャル成長させたバッファー層上にエピタキシャル
成長させた鉄単結晶膜であってその成長面が（110）、
（111）であることを特徴とする軟磁性薄膜。 - 【請求項２】酸化物単結晶基板としては、酸化マグネシ
ウムの（110）、（111）面、チタン酸ストロンチウムの
（110）、（111）面のいずれかであることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の軟磁性薄膜。 - 【請求項３】バッファー層がクロム、または銀であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載
の軟磁性薄膜。 - 【請求項４】99.995％以上の純度を有する鉄を原料と
し、10-8Torrまたはこれより低い圧力の超高真空下でエ
ピタキシャル成長させることを特徴とする特許請求の範
囲第１項又は第２項又は第３項記載の軟磁性薄膜の製造
方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2307650A JP2921103B2 (ja) | 1990-11-14 | 1990-11-14 | 軟磁性薄膜およびその製造方法 |
| DE1991606485 DE69106485T2 (de) | 1990-11-14 | 1991-10-02 | Weichmagnetischer Eisenfilm und Herstellungsverfahren. |
| EP91116868A EP0485729B1 (en) | 1990-11-14 | 1991-10-02 | Soft magnetic film of iron and process of formation thereof |
| US08/207,104 US5506063A (en) | 1990-11-14 | 1994-03-08 | Soft magnetic film of iron and process of formation thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2307650A JP2921103B2 (ja) | 1990-11-14 | 1990-11-14 | 軟磁性薄膜およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04178909A JPH04178909A (ja) | 1992-06-25 |
| JP2921103B2 true JP2921103B2 (ja) | 1999-07-19 |
Family
ID=17971597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2307650A Expired - Fee Related JP2921103B2 (ja) | 1990-11-14 | 1990-11-14 | 軟磁性薄膜およびその製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0485729B1 (ja) |
| JP (1) | JP2921103B2 (ja) |
| DE (1) | DE69106485T2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5514477A (en) * | 1992-09-11 | 1996-05-07 | Hitachi, Ltd. | Corrosion-resistant laminate which consists of a metal of a single mass number deposited on a substrate |
| JPH07101649B2 (ja) * | 1992-09-18 | 1995-11-01 | 日本電気株式会社 | 軟磁性薄膜 |
| JP2009026394A (ja) * | 2007-07-20 | 2009-02-05 | Univ Chuo | 磁気記録媒体及び磁気記録再生装置 |
-
1990
- 1990-11-14 JP JP2307650A patent/JP2921103B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-10-02 DE DE1991606485 patent/DE69106485T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-10-02 EP EP91116868A patent/EP0485729B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69106485T2 (de) | 1995-05-11 |
| DE69106485D1 (de) | 1995-02-16 |
| EP0485729A1 (en) | 1992-05-20 |
| EP0485729B1 (en) | 1995-01-04 |
| JPH04178909A (ja) | 1992-06-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |