JP4453479B2 - 交換結合型軟磁性材料 - Google Patents
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Description
本発明は、交換結合により磁気異方性が制御された軟磁性材料に関し、特に垂直磁気記録媒体の軟磁性裏打ち膜および高保磁力記録媒体に対応できる磁気ヘッドのコア材料として好適に使用できる、交換結合により磁気異方性が制御された軟磁性材料に関する。
情報記録の大容量・高速化に伴い、情報ストレージ装置の近年の進歩にはめざましいものがある。特に、大容量・高速で、信頼性に優れ、情報の書き換えが可能なハードディスクは、情報ストレージ装置の中では確固たる地位を築いてきた。
大容量化による記録密度の高密度化に伴って、記録方式は面内磁気記録から垂直磁気記録へと移り変わろうとしている。垂直磁気記録媒体には軟磁性膜からなる裏打ち膜が必要となり、その磁気異方性の制御が課題となっている。また、軟磁性裏打ち膜はその膜厚が比較的厚いため、生産性の観点から膜厚の低減が必要であり、高い飽和磁束密度を持つ軟磁性膜が求められている。
一方、磁気記録媒体の保磁力は増大する傾向にある。こうした高保磁力の記録媒体に記録をするための磁気ヘッドのコア材料には、より高い飽和磁束密度を持つ軟磁性膜が求められるとともに、磁気異方性の制御が課題となっている。
その他に、軟磁性裏打ち膜でも磁気ヘッドコア材料でも、高周波領域でのうず電流損失を低減させるために、電気抵抗率の高い軟磁性膜も求められている。
上述したように、垂直磁気記録媒体用軟磁性裏打ち膜または磁気ヘッドコア材料に用いられる軟磁性膜に求められる特性として、高い飽和磁束密度が挙げられる。ＦｅxＣｏ1-y合金（０．６≦ｘ≦０．８）は２．４Ｔ以上の高い飽和磁束密度を持つことが知られており、これまで長年に渡り研究されてきた。しかし、この組成のＦｅＣｏ合金を通常のスパッタリング法によって薄膜にした場合、保磁力が５０〜１００Ｏｅとなり、垂直磁気記録媒体用軟磁性裏打ち膜または磁気ヘッドコア材料としては使用できなかった。ところが、最近になって、軟磁性下地膜上にＦｅＣｏ系合金膜を積層することにより、ＦｅＣｏ系合金の困難軸方向の保磁力を低下させることはできることが報告された（非特許文献１参照）。これにより、２．３Ｔ以上の高い飽和磁束密度を有するＦｅＣｏ系合金を用い、高い飽和磁束密度、優れた軟磁気特性、広い膜厚範囲を同時に達成することができる。さらに、こうした積層構造の軟磁性材料は設計マージンや製造マージンも大きくなるため、軟磁性裏打ち膜材料および磁気ヘッドコア材料だけでなく、薄膜インダクタ、薄膜トランス、高周波ノイズフィルタなどにも適用できる。しかし、従来の技術では、ＦｅＣｏ合金の磁気異方性をうまく制御することはできない。
次に、垂直磁気記録媒体用軟磁性裏打ち膜または磁気ヘッドコア材料に用いられる軟磁性膜に求められる別の特性として、高い電気抵抗率が挙げられる。ＦｅxＣｏ1-x合金（０．６≦ｘ≦０．８）は２．４Ｔ以上の高い飽和磁束密度を持つが、その電気抵抗率は１０μΩ・ｃｍ程度である。前記組成のＦｅxＣｏ1-x合金に絶縁物を添加することによって電気抵抗率は増大させることはできるが、良好な軟磁気特性を保ったまま、磁気異方性をうまく制御することはできない。
従って、一方では、高い飽和磁束密度、優れた軟磁気特性、広い膜厚範囲という優れた特長を損なうことなく、磁気異方性を良好に制御できる軟磁性材料を見いだすことが必要となる。また、他方では、優れた軟磁気特性、広い膜厚範囲という優れた特長を損なうことなく、高い電気抵抗率を有し、磁気異方性を良好に制御できる軟磁性材料を見いだすことが必要となる。
K. Shintaku, K. Yamakawa, and K. Ouchi, "High-Bs Fe-Co-Al-O soft magnetic films," J. Appl. Phys., vol. 93, no. 10, pp. 6474-6476, 2003.
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本発明の目的は、高い飽和磁束密度または高い電気抵抗率を有し、かつ優れた軟磁気特性、広い膜厚範囲を有する、交換結合により磁気異方性が制御された軟磁性材料を提供することにある。
本発明の第１の態様に係る交換結合により磁気異方性が制御された軟磁性材料は、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、Ｚｒからなる群より選択される少なくとも１種を含む金属下地膜と、前記金属下地膜上に設けられた、下記一般式Ｍｎ a Ｍ 1-a （ここで、０．４≦ａ≦０．９５であり、ＭはＦｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｕ、ＣｕおよびＡｇからなる群より選択される少なくとも１種である）で表されるＭｎ系合金下地膜と、前記Ｍｎ系合金下地膜上に設けられた、下記一般式（ＦｅxＣｏ1-x）y（Ａ）1-y（ここで、０．６≦ｘ≦０．８であり、０＜１−ｙ≦０．０５であり、ＡはＭｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、ＣｒおよびＭｎの酸化物および窒化物からなる群より選択される少なくとも１種である）で表される軟磁性膜とを含むことを特徴とする。
本発明の第２の態様に係る交換結合により磁気異方性が制御された軟磁性材料は、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、Ｚｒからなる群より選択される少なくとも１種を含む金属下地膜と、前記金属下地膜上に設けられた、下記一般式Ｍｎ a Ｍ 1-a （ここで、０．４≦ａ≦０．９５であり、ＭはＦｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｕ、ＣｕおよびＡｇからなる群より選択される少なくとも１種である）で表されるＭｎ系合金下地膜と、前記Ｍｎ系合金下地膜上に設けられた、下記一般式（ＦｅxＣｏ1-x）y（Ａ）1-y（ここで、０．６≦ｘ≦０．８であり、０．０５≦１−ｙ≦０．３であり、ＡはＭｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、ＣｒおよびＭｎの酸化物および窒化物からなる群より選択される少なくとも１種である）で表される軟磁性膜とを含むことを特徴とする。
本発明に係る軟磁性材料においては、前記金属下地膜の膜厚が３ｎｍ以上、前記Ｍｎ系合金下地膜の膜厚が５ｎｍ以上、前記（ＦｅxＣｏ1-x）y（Ａ）1-y で表される軟磁性膜の膜厚が２０〜１０００ｎｍであることが好ましい。
本発明の第１の態様に係る軟磁性材料は、高い飽和磁束密度、優れた軟磁気特性を有し、かつ交換結合により磁気異方性が制御されている。この軟磁性材料を垂直磁気記録媒体用軟磁性裏打ち膜として用いた場合、裏打ち膜に起因するノイズを低減することができるため、再生信号品質が向上する。この軟磁性材料を磁気ヘッドコア材料として用いた場合、高い保磁力を有する記録媒体への情報の書き込みが容易になり、記録媒体上に安定した磁区を形成できるため、再生信号品質が向上する。
本発明の第２の態様に係る軟磁性材料は、高い電気抵抗率、優れた軟磁気特性を有し、かつ交換結合により磁気異方性が制御されている。この軟磁性材料を垂直磁気記録媒体用軟磁性裏打ち膜または磁気ヘッドコア材料として用いた場合、高周波領域でのうず電流損失を低減することができるため、再生信号品質が向上する。
また、本発明に係る軟磁性材料は、広い範囲の膜厚で所望の磁気特性が得られることから、垂直磁気記録媒体および磁気ヘッドの設計マージンおよび製造マージンを大きくすることができる。
以下、本発明に係る交換結合により磁気異方性が制御された軟磁性材料について、詳細に説明する。
本発明に係る交換結合により磁気異方性が制御された高飽和磁束密度軟磁性材料は、Ｍｎ系合金下地膜と金属下地膜からなる複合下地膜を有する。
Ｍｎ系合金下地膜としては、ＭｎＦｅ合金、ＭｎＩｒ合金、ＭｎＰｔ合金、ＭｎＣｒ合金、ＭｎＲｈ合金、ＭｎＲｕ合金、ＭｎＰｄ合金、ＭｎＮｉ合金、ＭｎＣｏ合金、ＭｎＡｕ合金、ＭｎＣｕ合金、ＭｎＡｇ合金、ＭｎＲｈＲｕ合金、ＭｎＦｅＲｈ合金、ＭｎＰｔＰｄ合金、ＭｎＰｔＣｒ合金、ＭｎＮｉＣｒ合金などが挙げられる。
金属下地膜としては、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｉｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、Ｚｒ、ＡｇＣｕ合金、ＡｕＣｕ合金、ＡｕＮｉ合金、ＡｕＰｄ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＭｎ合金、ＣｏＮｉ合金、ＣｏＰｄ合金、ＣｒＦｅ合金、ＣｒＭｏ合金、ＣｒＮｉ合金、ＣｒＶ合金、ＣｒＷ合金、ＣｕＭｎ合金、ＣｕＮｉ合金、ＣｕＰｄ合金、ＣｕＶ合金、ＦｅＭｎ合金、ＦｅＮｉ合金、ＦｅＰｄ合金、ＭｎＮｉ合金、ＭｏＮｂ合金、ＭｏＴａ合金、ＭｏＴｉ合金、ＭｏＶ合金、ＭｏＷ合金、ＭｏＺｒ合金、ＮｂＴａ合金、ＮｂＴｉ合金、ＮｂＶ合金、ＮｂＷ合金、ＮｂＺｒ合金、ＮｉＰｄ合金、ＴａＴｉ合金、ＴａＶ合金、ＴａＷ合金、ＴｉＶ合金、ＴｉＺｒ合金などが挙げられる。
Ｍｎ系合金下地膜としては、ＦｅＣｏ系合金軟磁性膜の下地膜として用いたときに、ＦｅＣｏ系合金軟磁性膜の保磁力を低下させる機能を示すものが用いられる。Ｍｎ系合金下地膜を一般式ＭｎaＭ1-a（ＭはＦｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｕ、ＣｕおよびＡｇからなる群より選択される少なくとも１種である）で表したとき、Ｍｎ組成ａは０．４≦ａ≦０．９５であることが必要である。なお、Ｉｒ、ＲｈまたはＲｕを含有するＭｎ系合金では０．５≦ａ≦０．９５、それ以外の元素を含有するＭｎ系合金では０．４≦ａ≦０．８５であることが好ましい。
Ｍｎ系合金下地膜の下部に設けられる金属下地膜は、Ｍｎ系合金下地膜の結晶性、配向性を向上させる機能を示すものが用いられる。この金属下地膜の材料は、非常に幅広い範囲から選択できる。金属下地膜を設けることにより、Ｍｎ系合金下地膜とＦｅＣｏ系合金軟磁性膜との間に強い交換結合を生じさせる。
ＦｅＣｏ系合金軟磁性膜は、ＦｅxＣｏ1-x（０．６≦ｘ≦０．８）を主成分とする。適切な組成を有するＦｅＣｏは、スパッタリングターゲットや成膜条件を調整することによって、その飽和磁束密度が合金系で得られる最高値である２．４５Ｔに到達することが知られている。ＦｅxＣｏ1-x（０．６≦ｘ≦０．８）で表される組成範囲のＦｅＣｏ合金は、上記の値に近い飽和磁束密度を有する。本発明においては、ＦｅxＣｏ1-x（０．６≦ｘ≦０．８）に対して３０％以下のＡ（ここで、ＡはＭｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、ＣｒおよびＭｎの酸化物および窒化物からなる群より選択される少なくとも１種である）を含有した組成を有する軟磁性膜が用いられる。
本発明の第１の態様に係る軟磁性材料において、２．３Ｔ以上の高い飽和磁束密度を得るためには、Ａ含有量は０．５〜５％であることが好ましい。Ａ含有量が０．５％未満であると、困難軸方向の保磁力が高くなる傾向がある。Ａ含有量が５％を超えると、飽和磁束密度が低下する傾向がある。
本発明の第２の態様に係る軟磁性材料において、１００μΩ・ｃｍ以上の高い電気抵抗率を得るためには、Ａ含有量は５〜３０％であることが好ましい。Ａ含有量が５％未満であると、電気抵抗率が低くなる傾向がある。Ａ含有量が３０％を超えると、軟磁気特性が劣化する傾向がある。
本発明に係る軟磁性材料は、Ｍｎ系合金下地膜と金属下地膜で形成されている複合下地膜上に（ＦｅxＣｏ1-x）y(Ａ）1-y膜を形成したことにより、高い飽和磁束密度または高い電気抵抗率、かつ良好な軟磁気特性を示すとともに、交換結合により磁気異方性が制御されている。
本発明の第1の態様に係る軟磁性材料は、高い飽和磁束密度、優れた軟磁気特性を有し、かつ交換結合により磁気異方性が制御されている。この軟磁性材料を垂直磁気記録媒体用軟磁性裏打ち膜として用いた場合、裏打ち膜に起因するノイズを低減することができるため、再生信号品質が向上する。この軟磁性材料を磁気ヘッドコア材料として用いた場合、高い保磁力を有する記録媒体への情報の書き込みが容易になり、記録媒体上に安定した磁区を形成できるため、再生信号品質が向上する。
本発明の第２の態様に係る軟磁性材料は、高い電気抵抗率、優れた軟磁気特性を有し、かつ交換結合により磁気異方性が制御されている。この軟磁性材料を垂直磁気記録媒体用軟磁性裏打ち膜または磁気ヘッドコア材料として用いた場合、高周波領域でのうず電流損失を低減することができるため、再生信号品質が向上する。
本発明に係る交換結合により磁気異方性が制御された軟磁性材料については、Ｍｎ系合金下地膜の膜厚が５ｎｍ以上、金属下地膜の膜厚が３ｎｍ以上、（ＦｅxＣｏ1-x）y(Ａ）1-y膜の膜厚が２０〜１０００ｎｍであることが好ましい。この範囲の膜厚であれば、優れた軟磁気特性が得られるとともに、交換結合により制御された大きな異方性磁界を得ることができる。このように広い範囲の膜厚で所望の磁気特性が得られることから、垂直磁気記録媒体または磁気ヘッドの設計マージンおよび製造マージンを大きくすることができる。
本発明において、（ＦｅxＣｏ1-x）y(Ａ）1-y膜はスパッタリング法により成膜することができる。具体的には、以下のような方法を用いることができる。
１）ＦｅＣｏにＡを５％以下含有させた焼結ターゲットを用いてスパッタリングを行う。
２）ＦｅＣｏ合金ターゲットとＡターゲットを用いて同時スパッタリングを行う。
３）ＦｅＣｏ合金ターゲット上にＡチップを添付した複合ターゲットを用いてスパッタリングを行う。
スパッタリング条件をいったん決定すれば、それ以降は安定して所望の磁気特性を有する軟磁性材料を作製できる。Ｍｎ系合金下地膜と金属下地膜についても、同様の方法により成膜することができる。
以下の実施例においては、図１に示す構成の軟磁性材料を作製した。図１に示すように、基板１上に、金属下地膜２、Ｍｎ系合金下地膜３およびＦｅＣｏ系軟磁性膜４が形成される。
実施例１
ターゲットとして、直径１００ｍｍ、厚さ３ｍｍの円盤状のＰｔ、Ｍｎ0.8Ｉｒ0.2および（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）0.99（Ａｌ2Ｏ3）0.01の焼結体を用いた。基板として、１０ｍｍ角、厚さ１ｍｍのシリコンの表面に酸化シリコンを形成したものを用いた。
ターゲットとして、直径１００ｍｍ、厚さ３ｍｍの円盤状のＰｔ、Ｍｎ0.8Ｉｒ0.2および（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）0.99（Ａｌ2Ｏ3）0.01の焼結体を用いた。基板として、１０ｍｍ角、厚さ１ｍｍのシリコンの表面に酸化シリコンを形成したものを用いた。
上記の３つのターゲットおよび基板を、６ターゲットの高周波マグネトロンスパッタリング装置（トッキ製ＳＰＭ−５０５）の真空槽内に固定し、基板とターゲットとの距離を約７５ｍｍに調整した。また、軟磁性膜に磁気異方性を付与するために、基板の外側に永久磁石を配置し、基板の中心部で１００Ｏｅ以上の磁場が印加されるようにした。
真空槽内を２×１０-5Ｐａになるまで排気した。その後、真空槽内にＡｒガスを導入し、圧力１Ｐａになるようにガス流量を調整した。放電電力４００Ｗ、放電周波数１３．５６ＭＨｚで高周波スパッタリングを行った。基板上にＰｔ合金ターゲットを用いて金属下地膜を１０ｎｍ、Ｍｎ0.8Ｉｒ0.2合金ターゲットを用いてＭｎ系合金下地膜を１０ｎｍ、（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）0.99（Ａｌ2Ｏ3）0.01合金ターゲットを用いてＦｅＣｏ系軟磁性膜を１００ｎｍ堆積した。
比較例として、Ａｌ2Ｏ3を含有しないＦｅ70Ｃｏ30合金ターゲットのみを用意し、上記と同様の手順で基板上に厚さ約１００ｎｍのＦｅ70Ｃｏ30膜のみを堆積した。
参考のために、ＭｎＩｒ／Ｐｔ下地膜を形成することなく、上記と同様の手順で基板上に厚さ約１００ｎｍの（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）0.99（Ａｌ2Ｏ3）0.01膜を堆積した。
以上のようにして作製したＦｅＣｏ系軟磁性膜の特性評価を行った。測定には振動試料磁力計（ＶＳＭ）を用いた。
図２にＭｎＩｒ／Ｐｔ下地膜と（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）0.99（Ａｌ2Ｏ3）0.01膜とを有する本実施例の軟磁性材料の磁化曲線を示す。飽和磁束密度は２．４２Ｔ、困難軸方向の保磁力は０．３Ｏｅ、異方性磁界は５０Ｏｅとなり、高飽和磁束密度と良好な軟磁気特性、磁気異方性を示していた。また、容易軸方向の磁化曲線から、交換結合によりバイアス磁界が発生し、磁区が制御されていることがわかる。
図３にＦｅ70Ｃｏ30膜のみの代表的な磁化曲線を示す。飽和磁束密度は２．４５Ｔ、困難軸方向の保磁力は１００Ｏｅであった。
図４に（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）0.99（Ａｌ2Ｏ3）0.01膜のみの磁化曲線を示す。飽和磁束密度は２．４２Ｔ、困難軸方向の保磁力は３Ｏｅ、異方性磁界は２０Ｏｅであった。
図２〜図４の結果から、本実施例の軟磁性材料は、ＭｎＰｔ／Ｐｔ下地膜を設けたことにより、ＦｅＣｏ系膜の軟磁気特性および磁気異方性を大幅に改善できることがわかる。
実施例２
実施例１と同様の手順で、基板上にＰｔ膜の膜厚を１０ｎｍに固定して堆積し、その上にＭｎＩｒ膜の膜厚を１０ｎｍに固定して堆積し、その上に（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）0.99（Ａｌ2Ｏ3）0.01膜を種々の膜厚で堆積した。
実施例１と同様の手順で、基板上にＰｔ膜の膜厚を１０ｎｍに固定して堆積し、その上にＭｎＩｒ膜の膜厚を１０ｎｍに固定して堆積し、その上に（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）0.99（Ａｌ2Ｏ3）0.01膜を種々の膜厚で堆積した。
図５に、得られた軟磁性材料について、困難軸方向の保磁力および異方性磁界と（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）0.99（Ａｌ2Ｏ3）0.01膜の膜厚との関係を示す。図５から、（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）0.99（Ａｌ2Ｏ3）0.01膜の膜厚が２０〜１０００ｎｍの膜厚であれば、困難軸方向の保磁力は１Ｏｅ以下、異方性磁界は２０Ｏｅ以上であることがわかる。
また、（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）0.99（Ａｌ2Ｏ3）0.01膜の膜厚が図５に示す範囲にあるすべての軟磁性材料において、飽和磁束密度は２．４２Ｔとほぼ一定であった。
実施例３
実施例１と同様の手順で、基板上にＰｔ膜を種々の膜厚で堆積し、その上にＭｎＩｒ膜の膜厚を１０ｎｍに固定して堆積し、その上に（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）0.99（Ａｌ2Ｏ3）0.01膜を膜厚約１００ｎｍに固定して堆積した。
実施例１と同様の手順で、基板上にＰｔ膜を種々の膜厚で堆積し、その上にＭｎＩｒ膜の膜厚を１０ｎｍに固定して堆積し、その上に（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）0.99（Ａｌ2Ｏ3）0.01膜を膜厚約１００ｎｍに固定して堆積した。
図６に、得られた軟磁性材料について、困難軸方向の保磁力および異方性磁界とＰｔ下地膜の膜厚との関係を示す。図６から、Ｐｔ膜の膜厚が３ｎｍ以上の膜厚であれば、困難軸方向の保磁力は１Ｏｅ以下、異方性磁界は５０Ｏｅ以上であることがわかる。
また、Ｐｔ膜の膜厚が図６に示す範囲にあるすべての軟磁性材料において、飽和磁束密度は２．４２Ｔとほぼ一定であった。
実施例４
実施例１と同様の手順で、基板上にＰｔ膜を膜厚１０ｎｍに固定して堆積し、その上にＭｎＩｒ膜を種々の膜厚で堆積し、その上に（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）0.99（Ａｌ2Ｏ3）0.01膜を膜厚約１００ｎｍに固定して堆積した。
実施例１と同様の手順で、基板上にＰｔ膜を膜厚１０ｎｍに固定して堆積し、その上にＭｎＩｒ膜を種々の膜厚で堆積し、その上に（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）0.99（Ａｌ2Ｏ3）0.01膜を膜厚約１００ｎｍに固定して堆積した。
図７に、得られた軟磁性材料について、困難軸方向の保磁力および異方性磁界とＭｎＩｒ膜の膜厚との関係を示す。図７から、ＭｎＩｒ膜の膜厚が５ｎｍ以上の膜厚であれば、困難軸方向の保磁力は１Ｏｅ以下、異方性磁界は５０Ｏｅ以上であることがわかる。
また、ＭｎＩｒ膜の膜厚が図７に示す範囲にあるすべての軟磁性材料において、飽和磁束密度は２．４２Ｔとほぼ一定であった。
実施例５
ＦｅＣｏ系軟磁性膜のターゲットとして、Ａｌ2Ｏ3含有量が異なる（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）y(Ａｌ2Ｏ3)1-y（０．００５≦１−ｙ≦０．０５）の焼結体を用いた以外、実施例１と同様の手順で、基板上にＭｎＩｒ／Ｐｔ下地膜を介して種々の含有量でＡｌ2Ｏ3を含有したＦｅＣｏ系軟磁性膜を堆積した。
ＦｅＣｏ系軟磁性膜のターゲットとして、Ａｌ2Ｏ3含有量が異なる（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）y(Ａｌ2Ｏ3)1-y（０．００５≦１−ｙ≦０．０５）の焼結体を用いた以外、実施例１と同様の手順で、基板上にＭｎＩｒ／Ｐｔ下地膜を介して種々の含有量でＡｌ2Ｏ3を含有したＦｅＣｏ系軟磁性膜を堆積した。
図８に、得られた軟磁性材料について、飽和磁束密度および困難軸方向の保磁力とＡｌ2Ｏ3含有量との関係を示す。図８から、Ａｌ2Ｏ3含有量が０．５〜５％であれば、飽和磁束密度は２．３Ｔ以上、困難軸方向の保磁力は１Ｏｅ以下であることがわかる。
また、（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）y(Ａｌ2Ｏ3）1-y膜の組成が図８に示す範囲にあるすべての軟磁性材料において、異方性磁界は５０Ｏｅ以上であった。
実施例６
金属下地膜（Ｍ’）のターゲットとしてＡｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｉｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、Ｚｒからなる群より選択される少なくとも１種からなる単体金属または合金を用い、実施例１と同様の手順で、基板上に金属下地膜を堆積し、その上にＭｎＩｒ膜を堆積し、その上に（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）0.99（Ａｌ2Ｏ3）0.01膜を堆積した。
金属下地膜（Ｍ’）のターゲットとしてＡｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｉｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、Ｚｒからなる群より選択される少なくとも１種からなる単体金属または合金を用い、実施例１と同様の手順で、基板上に金属下地膜を堆積し、その上にＭｎＩｒ膜を堆積し、その上に（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）0.99（Ａｌ2Ｏ3）0.01膜を堆積した。
表１に、得られたいくつかの軟磁性材料について、飽和磁束密度（Ｂｓ）、困難軸方向の保磁力（Ｈｃｈ）、異方性磁界（Ｈｋ）の値を示す。
表１から、すべての軟磁性材料で、飽和磁束密度は２．３Ｔ以上、困難軸方向の保磁力は１Ｏｅ以下、異方性磁界は３０Ｏｅ以上であることがわかる。
実施例７
Ｍｎ系合金下地膜ターゲットとして合金成分ＭがＦｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｕ、ＣｕまたはＡｇであるＭｎaＭ1-a（０．４≦ａ≦０．９５）を用い、実施例１と同様の手順で、基板上にＰｔ下地膜を堆積し、その上にＭｎ系合金下地膜を堆積し、その上に（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）0.99（Ａｌ2Ｏ3）0.01膜を堆積した。
Ｍｎ系合金下地膜ターゲットとして合金成分ＭがＦｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｕ、ＣｕまたはＡｇであるＭｎaＭ1-a（０．４≦ａ≦０．９５）を用い、実施例１と同様の手順で、基板上にＰｔ下地膜を堆積し、その上にＭｎ系合金下地膜を堆積し、その上に（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）0.99（Ａｌ2Ｏ3）0.01膜を堆積した。
表２に、得られた軟磁性材料について、飽和磁束密度（Ｂｓ）、困難軸方向の保磁力（Ｈｃｈ）、異方性磁界（Ｈｋ）の値を示す。
表２から、すべての軟磁性材料で、飽和磁束密度は２．３Ｔ以上、困難軸方向の保磁力は１Ｏｅ以下、異方性磁界は２０Ｏｅ以上であることがわかる。
実施例８
ＦｅＣｏ系軟磁性膜のターゲットとして、Ａが異なる（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）0.99（Ａ）0.01の焼結体を用いた以外は、上記実施例１と同様の手順で、基板上にＰｔ下地膜を堆積し、その上にＭｎ系合金下地膜を堆積し、その上にＦｅＣｏ系軟磁性膜を堆積した。
ＦｅＣｏ系軟磁性膜のターゲットとして、Ａが異なる（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）0.99（Ａ）0.01の焼結体を用いた以外は、上記実施例１と同様の手順で、基板上にＰｔ下地膜を堆積し、その上にＭｎ系合金下地膜を堆積し、その上にＦｅＣｏ系軟磁性膜を堆積した。
表３に、得られたいくつかの軟磁性材料について、飽和磁束密度（Ｂｓ）、困難軸方向の保磁力（Ｈｃｈ）、異方性磁界（Ｈｋ）の値を示す。
表３から、すべての軟磁性材料で、飽和磁束密度は２．３Ｔ以上、困難軸方向の保磁力は１Ｏｅ以下、異方性磁界は４０Ｏｅ以上であることがわかる。また、Ａの含有量が０．５％以上、５％以下の範囲であれば、すべてのＡに対して飽和磁束密度は２．３Ｔ以上、困難軸方向の保磁力は１Ｏｅ以下、異方性磁界は３０Ｏｅ以上であった。
実施例９
ターゲットとして、Ａｌ2Ｏ3含有量が異なる（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）y(Ａｌ2Ｏ3）1-y（０．００５≦１−ｙ≦０．３）の焼結体を用いた以外、実施例１と同様の手順で、基板上にＭｎＩｒ／Ｐｔ下地膜を介して種々の含有量でＡｌ2Ｏ3を含有量したＦｅＣｏ系軟磁性膜を堆積した。
ターゲットとして、Ａｌ2Ｏ3含有量が異なる（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）y(Ａｌ2Ｏ3）1-y（０．００５≦１−ｙ≦０．３）の焼結体を用いた以外、実施例１と同様の手順で、基板上にＭｎＩｒ／Ｐｔ下地膜を介して種々の含有量でＡｌ2Ｏ3を含有量したＦｅＣｏ系軟磁性膜を堆積した。
図９に、得られた軟磁性材料について、電気抵抗率および困難軸方向の保磁力とＡｌ2Ｏ3含有量との関係を示す。図９から、Ａｌ2Ｏ3含有量が５〜３０％であれば、電気抵抗率は１００μΩ・ｃｍ以上、困難軸方向の保磁力は２Ｏｅ以下であることがわかる。
また、（Ｆｅ0.70Ｃｏ0.30）y(Ａｌ2Ｏ3）1-y膜の組成が図９に示す範囲にあるすべての軟磁性材料において、異方性磁界は３０Ｏｅ以上であった。
１…基板、２…金属下地膜、３…Ｍｎ系合金下地膜、４…ＦｅＣｏ系軟磁性膜。
Claims (3)
- Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、Ｚｒからなる群より選択される少なくとも１種を含む金属下地膜と、
前記金属下地膜上に設けられた、下記一般式
Ｍｎ a Ｍ 1-a
（ここで、０．４≦ａ≦０．９５であり、ＭはＦｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｕ、ＣｕおよびＡｇからなる群より選択される少なくとも１種である）
で表されるＭｎ系合金下地膜と、
前記Ｍｎ系合金下地膜上に設けられた、下記一般式
（ＦｅxＣｏ1-x）y（Ａ）1-y
（ここで、０．６≦ｘ≦０．８であり、０＜１−ｙ≦０．０５であり、ＡはＭｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、ＣｒおよびＭｎの酸化物および窒化物からなる群より選択される少なくとも１種である）
で表される軟磁性膜と
を含むことを特徴とする交換結合により磁気異方性が制御された軟磁性材料。 - Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｉｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、Ｚｒからなる群より選択される少なくとも１種を含む金属下地膜と、
前記金属下地膜上に設けられた、下記一般式
Ｍｎ a Ｍ 1-a
（ここで、０．４≦ａ≦０．９５であり、ＭはＦｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｕ、ＣｕおよびＡｇからなる群より選択される少なくとも１種である）
で表されるＭｎ系合金下地膜と、
前記Ｍｎ系合金下地膜上に設けられた、下記一般式
（ＦｅxＣｏ1-x）y（Ａ）1-y
（ここで、０．６≦ｘ≦０．８であり、０．０５≦１−ｙ≦０．３であり、ＡはＭｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、ＣｒおよびＭｎの酸化物および窒化物からなる群より選択される少なくとも１種である）
で表される軟磁性膜と
を含むことを特徴とする交換結合により磁気異方性が制御された軟磁性材料。 - 前記金属下地膜の膜厚が３ｎｍ以上、前記Ｍｎ系合金下地膜の膜厚が５ｎｍ以上、前記（ＦｅxＣｏ1-x）y（Ａ）1-y で表される軟磁性膜の膜厚が２０〜１０００ｎｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の交換結合により磁気異方性が制御された軟磁性材料。
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