JPH01243404A - 積層磁性薄膜およびこれを用いた磁気ヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は低保磁力、高透磁率、高飽和磁束密度を有する
積層磁性薄膜に関し、特に磁気ディスク装置、ＶＴＲな
どに用いる磁気ヘッドおよび磁気ヘッドのコア材料に適
した積層磁性薄膜に関する。

〔従来の技術〕

磁気ヘッドの記録時における磁気飽和を防ぐために、磁
気ヘッド材料は高飽和磁束密度を有することが必要であ
る。またヘッドの再生効率の面から低保磁力、高透磁率
の特性を有することも必要である。

このような高飽和磁束密度を有する磁性材料を得るため
、Ｆｅを主成分とする合金の開発が進められている。し
かしこれらの合金の中で飽和磁束密度が１．８Ｔ以上の
材料の多くは保磁力が大きく、磁気ヘッド材料としては
十分である。そこで特開昭５２−１１２７９７に論じら
れているように、低保磁力、高透磁率の特性を得るため
に、磁性薄膜をＳｉＯｘを介して積層構造とすることが
行なわれてきた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、Ｆｅを主成分とする合金薄膜を５ｘＯｚｓＡ　
Ｑ　ｚ　Ｏａ等の酸化物を介して積層構造としても、Ｆ
ｅ系合金の組成によって保磁力が十分に小さくならない
という問題があった。またＳｉＯｘ。

ＡＱｚＯｓ等の酸化物は多孔質であり、そのためこれら
の酸化物の直上に蒸着したＦｅ系合金も空孔などの欠陥
を多く含み、飽和磁束密度が大幅に低下するという問題
もあった。

本発明の目的は、上述の従来技術の欠点を解消し、低保
磁力、高透磁率ならびに高飽和磁束密度を有する積層磁
性薄膜およびこれを用いた高密度磁気記録用の磁気ヘッ
ドを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者等はＦｅ薄膜およびＦ’　ｅを主成分とする合
金薄膜に他の組成の薄膜を介して！＆層構造とした磁性
薄膜について鋭意研究を重ねた結果、上記他の組成の薄
膜による積層磁性薄膜の磁気特性の変化を明らかにし、
本発明を完成するに至った。

すなわち、上記他の組成の薄膜の結晶構造を面心立方格
子あるいはそれに類似する構造とし、その格子定数を３
．２４３〜３．２９６人あるいは３．３２２〜３，３７
５人あるいは３．７４４〜３．８０５人あるいは３，８
３５〜３．８９７人あるいは３．９７３〜４．０３８人
あるいは４．０７０〜４．１３５　　人の範囲とするこ
とにより、低保磁力。

高透磁率の特性が得られる。また積層化影響により飽和
磁束密度は低下するが、　Ｓ　ｘ　Ｏ２，Ａ　Ｑ　ｚ　
Ｏｓ等を介した場合よりも飽和磁束密度は高い。

また、上記積層磁性薄膜のＦｅあるいはＦｅを主成分と
する合金薄膜にＣを１〜２０ａｔ％添加することにより
さらに低保磁力、高透磁率を有する積層磁性薄膜が得ら
れる。

さらに本発明の積層磁性薄膜を磁気ヘッドの磁気回路に
用いることにより、記録特性の優れた磁気ヘッドを得る
ことができる。

〔作用〕

本発明の積層磁性薄膜におけるＦｅ薄膜は、結晶の（１
１０）面が基板と平行になるように配向している。この
場合、中間層が面心立方格子を有し、（１１１）配向し
ているとすると、中間層の格子定数が３．３０９人、３
．８２０人、４，０５４人の時、Ｆｅと中間層材料はエ
ピタキシャル関係をもつ、中間層の格子定数を８１．上
記３．３０９人。

３．８２０人、４．０５４人のうち最もａｌに近い値を
ａ２とすると、エピタキシャル関係からの変位はｌａｌ
／ａｚ−１１で表される。

上記ｔａｘ／ａｘ−１１と積層磁性薄膜の磁化困薙方向
の保磁力Ｈａとの関係においては、ｌａｔ／ａ２−１１
がＸｏ、００４から０．０２　の範囲のとき保磁力を３
０ｅ以下にすることができる。この時の保磁力は、５ｉ
Ｏｚを中間層として用いた場合よりも大幅に小さい、こ
の範囲に対応する格子定数の値は前述の如＜３．２４３
から３．２９６人、３．３２２から３．７５人、３．７
４４から３．８０５人、３．８３５から３．８９７人、
３．９７３から４．０３８人、４．０７０から４．１３
５人の範囲テある。

〔実施例〕

以下に本発明の一実施例を挙げ１図表を参照しながらさ
らに具体的に説明する。

［実施例１］ 積層磁性薄膜の作製にはデュアル・イオンビーム・スパ
ッタリング装置を用いた。スパッタリングは以下の条件
で行った。

イオンガス　　　　　　　　　　・・・・・・Ａｒ装置
内Ａｒガス圧力　　　　　　・・・・・・２．５Ｘ１０
−”Ｐａ蒸看用イオンガン加速電圧　　　・・・・・・
１２００Ｖ蒸着用イオンガンイオン電流　　・・・・・
・１２０ｍＡターゲット電流　　　　　　　　・・・・
・・　７０ｍＡ基板照射用イオンガン加速電圧　・・・
・・・２００ｖ基板照射用イオンガンイオン電流・・・
・・・　４０ｍＡターゲット・基板間距離　　　　・・
・・・・１２７１ｍ１作製した積層磁性薄膜の断面図を
第１図に示す。

本実施例では主磁性膜１１としてＦｅ薄膜、中間層１２
として面心立方格子を有する種々の元素、基板１３とし
てコーニング社製７ｏ５９ガラス基板を用いた。また主
磁性膜１１の層数を１０層。

１層当りの膜厚を４５０人、中間層１２の膜厚を５０人
、積層磁性薄膜の総膜厚を約５０００八−定とした。ま
た積層磁性薄膜に対して３００　’Ｃ１１時間の熱処理
を行った。

本発明の積層磁性薄膜におけるＦｅ薄膜は結晶の（１１
０）面が基板と平行になるように配向している。この場
合、中間層１２が面心立方格子を有し、（１１１）配向
しているとすると、中間層１２の格子定数が３．３０９
人、３．８２０人。

４．０５４　　人の時、Ｆｅと中間層材料はエピタキシ
ャル関係を持つ、中間層１２の格子定数をａｌ、上記３
．３０９人、３，８２０人、４．０５４　　人のうち最
もａｔに近い値をａｚとすると、エピタキシャル関係か
らの変位はｌａｘ／ａｔ−１１で表わされる。

ｆａｘ／ａｘ−１１と積層磁性薄膜の磁化回連方向の保
磁力ＨＣとの関係を第２図に示す、同図に示すようにｌ
ａｘ／ａｘ　　１１が０．００４〜０．０２の範囲の時
、保磁力が３０以下となる。この値は５ｉ（）ｚを中間
層１２として用いた場合の保磁カフ、２０ｓより大幅に
小さい。また同図のように、ｆａｘ／ａｚ−ＩＩが０．
００４〜０．０２範囲の元素としてはＲｈ　ｇ　Ｉ　ｒ
　ｔ　Ａ　ｕ　ｇ　Ａ　ｇ　ＨＰ　ｄがあげられる。ま
た上記範囲に対応する格子定数は３．２４３〜３．２９
６人、３．３２２〜３．３７５人、３．７４４〜３．８
０５人、３，８３５〜３．８９７人、３．９７３〜４．
０３８人、４．０７０〜４．１３５人の範囲である。

中間層材料は面心立方格子あるいはこれに類似す°る構
造を有し、ｌａｘ／ａｘ−ＩＩが０．００４〜０．０２
範囲となれば、どのような材料でもよい、また、Ｆｅ以
外のＦｅ系合金を主磁性膜とし場合も本実施例に示す中
間層材料の効果を生じる。

なお１本実施例のＦｅ多層膜は全て比透磁率６００〜１
０００．飽和磁束密度１．８８〜１．９５Ｔの特性を示
した。

［実施例２］ 実施例１と同様のスパッタリング条件でＦｅ−Ｃ系合金
を主磁性膜とし、Ａｕを中間層として用いた積層磁性薄
膜を形成した。膜の断面構造は実施例１と同様にした。

Ｃ濃度と軟磁気特性との関係を第３図に示す、同図のよ
うにＣをｌａｔ％以上添加すると保磁力が低下し、比透
磁率が高くなる。しかしＣを２０ａｔ％より多く添加す
ると膜が基板より剥離した。これはＣがＦｅに対して侵
入型で固溶するため、Ｃの量が多いと内部応力が大きく
なるためと考えられる。

上述の結果よりｐ’　６　／　Ａ　ｕ積層膜においてＦ
ａにＣを１〜２０ａｔ％添加するとさらに小さい保磁力
が得られることがわかった。また、１ａ１／ａｘ−１１
が０．００４〜０．０２　　を満す面心立方格子を有す
る中間層材料をＡｕの代りに用いても結果はほぼ同じで
ある。また主磁性膜としてＦｅ以外のＦｅ系合金を用い
てもＣ添加の効果が生じる。

【実施例３］ 本発明のＦｅ−１，５ａｔ％Ｎ　ｉ　−５、５ａ　ｔ％
Ｃ合金薄膜をＡｇを介して５Ｍ積層した磁性薄膜（膜厚
０．２　　μｍ）ないし従来の実用材料であるパーマロ
イ（Ｎｉ−１９，８ａｔ％Ｆｅ）合金薄膜（膜厚０．２
　　μｍ）を用いて第４図に示す構造の垂直磁気記録用
単磁極型磁気へラド７１を作製した。この磁気ヘッド７
１の作製工程を以下に述べる。　第４図（ａ）に示すＭ
　ｎ　−Ｚ　ｎフェライト６１および高融点ガラス６２
からなる基板６３を用い、その表面に第４図（ｂ）に示
すように上記磁性薄膜６４をイオンビームスパッタリン
グ法で作製した。さらにこの上に接着用ｐｂ系ガラス膜
（図示せず）をイオンビームスパッタリング法により形
成し、第４図（ａ）に示す基板６３を重ね合わせて４５
０℃で３０分間加熱し、上記ｐｂ系ガラス膜を溶融固着
させ、第４図（、）に示す主磁極ブロック６５を作製し
た。そして第４図（ｄ）に示すＭ　ｎ　−Ｚ　ｎフェラ
イト６６および高融点ガラス６７からなる補助コアブロ
ック６８を用意し、接合面７０に上記と同様の接着用ｐ
ｂ系ガラス膜を形成した後、主磁極ブロック６５を補助
コアブロック６８の接合面によって挟み、４５０℃で３
０分間加熱することにより、上記ｐｂ系ガラス膜を溶融
固着させて接合ブロック６９を作製した０次に第４図（
ｄ）に示す２点鎖線部を切断し、第４図（ｅ）に示す垂
直磁気記録用単磁極型ヘッド７１を得た。

上述の工程によって作製した本発明の積層磁性薄膜を用
いたヘッドおよびパーマロイ薄膜を用いたヘッドの記録
特性をＧ　ｏ　−Ｃｒ垂直磁気記録媒体を用いて測定し
た。再生ヘッドにはパーマロイ薄膜を有するヘッドを用
いた。その結果、本発明の積層磁性薄膜を用いたヘッド
は、従来の実用材料であるパーマロイ合金薄膜を用いた
ヘッドと比較して約５ｄＢ高い出力を示した。このよう
に本発明の積層磁性薄膜を用いた磁気ヘッドは優れた記
録特性を有することが明らかとなった。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したごとく、Ｆｅ＠膜あるいはＦｓを主
成分とする合金薄膜を他の組成の薄膜を介して積層構造
とした磁性薄膜において、上記能の組成の薄膜の結晶構
造を面心立方格子あるいはそれに類似する構造とし、さ
らにその格子定数を３．２４３〜３．２９６人、３．３
２２〜３．３７５人、３．７４４〜３．８０５人、３，
８３５〜３，８９７人、３，９７３〜４．０３８人、４
．０７０〜４．１３５人のいずれかの範囲とすることに
より、低保磁力。

高透磁率を有する積層磁性薄膜を得ることができる。ま
た主磁性膜にＣを１〜２０ａｔ％添加するとさらに優れ
た軟磁気特性を得ることができる。

また上記積層磁性薄膜を磁気ヘッドの磁気回路に用いた
本発明の磁気ヘッドは優れた記録特性を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の積層磁性薄膜の縦断面図、第２図は本
発明の実施例１におけるＦｅ積層磁性薄膜の保磁力のエ
ピタキシャル関係依存性を示すグラフ、第３図は本発明
の実施例２におけるＦｅ−Ｃ／　Ａ　ｕ積層磁性薄膜の
軟磁気特性のＣ濃度依存性を示すグラフ、第４図は本発
明の実施例３における垂直磁気記録用単磁極型磁気ヘッ
ド作製工程を示す斜視図である。 １１・・・主磁性膜、１２・・・中間層、１３・・・基
板、２１・・・Ｆｅ多層膜の保磁力、３１・・・保磁力
のＣ濃度依存性、３２・・・比透磁率のＣ濃度依存性、
６１゜６６・・・Ｍ　ｎ　−Ｚ　ｎフェライト、６２，
６７・・・高融点ガラス、６３・・・基板、６４・・・
磁性薄膜、６５・・・主磁極ブロック、６８・・・補助
コアブロック、６９・・・接合ブロック、７０・・・接
合面、７１・・・垂直磁気茅　２図 Ｌｉニー１１ ２／　　Ｆｅｆｆ４ＨＬｎ４１Ｊｈｊ／茅　）肥 弄４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．Ｆｅ薄膜あるいはＦｅを主成分とする合金薄膜Ａに
   他の組成の薄膜Ｂを介して積層構造とした磁性薄膜にお
   いて、上記薄膜Ｂの結晶構造が面心立方格子であり、そ
   の格子定数が３．２４３〜３．２９６Åあるいは３．３
   ２２〜３．３７５Å３．７４４〜３．８０５Åあるいは
   ３．８３５〜３．８９７Åあるいは３．９７３〜４．０
   ３８Åあるいは４．０７０〜４．１３５Åの範囲である
   ことを特徴とする積層磁性薄膜。
2. ２．Ｆｅを主成分とする合金薄膜ＡがＣを１〜２０原子
   ％含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   積層磁性薄膜。
3. ３．磁性薄膜を磁気回路の少なくとも一部に用いる磁気
   ヘッドにおいて、上記磁性薄膜は特許請求の範囲第１項
   または第２項記載の薄膜であることを特徴とする磁気ヘ
   ッド。