JPH01308008A - 多層状強磁性体 - 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、鉄を主成分とした、高い飽和磁束密度と透磁
率を有し、かつ磁歪定数が零付近にある耐食性多層状強
磁性体に関するものである。

従来の技術 これまで、鉄を主成分とし、ケイ素やルテニウムを含有
する強磁性材料としては、鉄−ケイ素系合金（特公昭６
１１５６ｇ号公報）、鉄−ケイ素−ルテニウム系合金（
ヨーロッパ特許第１４４，１５０号明細書）、鉄−ルテ
ニウム系合金（特開昭６２−１３９８４６号公報）など
が知られ、これらは磁気ディスク装置、ＶＴＲなどの磁
気ヘッド用コアの材料に適するとされているが、いまだ
実用化されるには至ってい′、″ｔ、・。

、′れらのうちで、鉄−ケイ素合金は、飽和磁束密度や
透磁率が高いという特性を有しているが、ケイ素鋼板を
変圧器に用いる場合、油中に浸せきして大気から隔離し
て用いることからも分かるように、大気中で錆を発生し
やすい上に、摩耗しやすいため、耐食性、耐摩耗性を必
要とする磁気ヘッド用としては不適である。また、この
中でケイ素含有量がおおむね６．５重量％のものは磁歪
定数が零付近にあり、磁気特性が特に優れていることか
ら磁気ヘッド用として応用することが試みられているが
、前述のように耐食性の点で問題があるため、まだ実用
化に至っていない。

次に、鉄−ケイ素−ルテニ・、ム系合金は、高密度磁気
記録の磁気ヘッド用薄膜才料として知られているが（ヨ
ーロッパ特許第１４，１５０号明細ｉｌ）、ケイ素含有
量の少ない領域では磁歪定数が大きく、磁気ヘッドのよ
うに加工歪を生じる用途では、磁気特性の劣化が著しく
不適当である。

一方、ケイ素含有量の多い領域では磁歪定数は零付近に
なるものの透磁率を向上させるためにＳｉＯ□の中間層
を用いて多層化すると飽和磁束密度が１６ＫＧ以下に低
下するため、利用範囲が制限されるのを免れない。

他方、鉄−ルテニウム系合金は、飽和磁束密度が高く、
磁歪定数が零に近いという特性を有するが、透磁率が小
さく、これを多層化した場合でもせいぜい１８００程度
であり、磁気ヘッドに加工する熱プロセスなどによる透
磁率の劣化を考えるといまだ実用上問題がある。

発明が解決しようとする課題 本発明は、このような従来の鉄を主成分とした強磁性体
がもつ欠点を克服し、高飽和磁束密度、高透磁率で、か
つ磁歪定数が零付近にあり、しかも耐食性の良好な鉄合
金から成る多層状強磁性体を提供することを目的として
なされたものである。

課題を解決するための手段 本発明者らは、鉄を主成分とし、ケイ素やルテニウムを
含有させた合金から成る強磁性材料について種々研究を
重ねた結果、ケイ素とルテニウムを特定の範囲内で含有
した、体心立方格子型結晶構造をもつ鉄合金からなる主
磁性層とそれ以外の結晶構造をもつ磁性又は非磁性材料
からなる中間層とを基板上に多層に積層したものが、高
飽和磁束密度、高透磁率で、かつ磁歪定数が零付近にあ
る上に、良好な耐食性を示ｊことを見出し、この知見に
基づいて本発明をなすに至った。

すなわち、本発明は、鉄を主成分とし、ケイ素少なくと
も０．５重量％、ルテニウム少なくとも３．５重量％を
含有し、かつケイ素の含有量を！（重量％）、ルテニウ
ムの含有量をｙ（重量％）としたとき、（ｘ＋＋／６ｙ
）が２．５１ｉ量％を超えない範囲にある体心立方格子
型結晶構造を有する鉄合金から成る主強磁性層とそれ以
外の結晶構造を有する磁性又は非磁性材料から成る中間
層とを基板上に交互に積層したことを特徴とする多層状
強磁性体を提供するものである。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明の積層材料の主要構成素材として用いる主強磁性
材料は、体心立方格子型結晶構造を有し、しかも主成分
としての鉄に、少なくとも０．５重量％のケイ素と３．
５重量％のルテニウムを含有させたものであって、さら
にケイ素含有量とルテニウム含有量について、次の関係
式を満たすものである。

ｘ　＋１　／　６　ｙ≦２．５ このケイ素の量比が０．５重量％未満では、透磁率が低
下するし、ルテニウムの量比が３．５重量％未満では耐
食性が低下し、さらに上記の関係式において、（ｘ＋　
１　／６　ｙ）が２．５重量％を越えると磁歪定数が＋
４ＸＩＯ−’以上に上昇するので、いずれの場合も不都
合である。

また、本発明の積層材料の他の構成素材として用いる磁
性又は非磁性材料よりなる中間層としては、体心立方構
造以外の結晶構造を有するものであればいかなるもので
もよく、例えばパーマロイ、ニッケル、コバルトなどの
磁性材、ＳｉＯ□、Ａｕ２ｏｚのような酸化物や窒化ケ
イ素のような窒化物などの非磁性材があり、特に５ｉ０
２のような安定なものが好ましい。

本発明の多層状強磁性体を形成するには、このような主
強磁性層と磁性又は非磁性材料の中間層とを基板上に交
互に積層することが必要である。

例えば、結晶化ガラス、Ｍｕ−Ｚａ系フェライト等の基
板に、主強磁性層を形成するための鉄−ケイ素や鉄−ル
テニウムなどのターゲット上にそれぞれルテニウムやケ
イ素片を載置した複合ターゲットと、中間層を形成する
ための磁性又は非磁性材料のターゲットを用いて、交互
にスバ・７タリングを行う方法、その他真空蒸着法など
が用いられる。

真空蒸着法の場合には、多元系蒸着装置を用いて主磁性
層と中間層を交互に蒸着すればよい。

発明の効果 本発明の多層状強磁性体は、高飽和磁束密度、高透磁率
で、かつ磁歪定数が零付近にある上に、耐食性に優れる
という顕著な効果を奏し、磁気ディスク装置、ＶＴＲな
どの磁気へラドコア、あるいは薄膜トランス、薄膜イン
ダクタなどのコアの材料として好適に利用しうる。

実施例 次に実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。

実施例１ 鉄−４重量％ルテニウムターゲット上にシリコンウェハ
ーの小片を該ターゲットに対して種々の面積比で載置し
た複合ターゲットと５ｉ０２ターゲツトを用いてＲＦス
パッタ装置を用いて３０００　ｃ（エルステッド）の磁
場中で交互にスパッタリングし、６００人厚０鉄−ケイ
素−ルテニウム磁性合金と３０人人厚ＳｉＯ□から成る
総膜厚約１μｍの多層膜を形成した。この時基板として
は、膜組成分析と磁気特性、耐食性評価用試料には板厚
１　、　ｌ　ｙａｒｎの結晶化ガラス（商品名＝７オト
セラム）を用い、磁歪定数測定用の試料には板厚約０　
、１　ｍｍの硼珪酸ガラス（商品名：検波カバーガラス
）を用いた。

スパッタリングの条件は、Ａｒ圧１０ｉ　Ｔｏｒｒ、投
入パワー３　、２　Ｗ／ｃｍ”、基板温度３００℃とし
た。

このようにして得られた多層膜の組成や磁気特性を以下
の方法により求めた。

膜組ｆＲ：　ＥＭＰＡ（Ｅｌｓｅｔｒｏｎ　Ｐｒｏｂｅ
　Ｍｉｃｒｏ　−Ａ＋＋１ｌｙｓｉｓ）法により決定し
た。

透磁率：磁化困難軸方向に測定磁場が印加されるように
フェライトヨークを膜面 にあて、インピーダンスアナライザ を用いて３ｍ０ｅの磁場でインダクタンスを測定するこ
とにより求めた。

磁歪定数：薄膜試料を膜面内に回転する磁場中に配置し
て、伸縮を同期整流方 式によってレーザーを用いて検出・ 測定した。

飽和磁束密度：試料振動式磁力計（ＶＳＭ）法により測
定した。

耐食性：薄膜試料表面に、０．５％ＮａＣ１水溶液を室
温で２４時間噴霧したときの試 験前後の飽和磁化の変化率を腐食率 として評価した。

第１図は、この多層膜の透磁率とケイ素量との関係を示
すグラフである。これから、０．５重量％以上のケイ素
を含有させると＋６００以上の高透磁率が得られること
が分った。

次に、第２図はこの多層膜の磁歪定数とケイ素量との関
係を示すグラフである。磁気ヘッド等へ応用する場合、
磁歪定数が零付近にある必要があることから、Ｓｉ≦１
．８３範囲内であれば磁歪定数は４Ｘ１０−’以下とな
り好ましい。またこの組成範囲内の多層膜はいずれも腐
食率２０％以下の良好な耐食性を示し、飽和磁束密度も
いずれも１８ＫＧ以上の高い値を示した。

実施例２ 実施例１の複合ターゲットに代えて鉄−１，５重量％ケ
イ素ターゲット上にルテニウムの小片を該ターゲットに
対して種々の面積比で載置した複合ターゲットを用いた
以外は、実施例１と同様にして多層膜を形成した。

このようにして得られた多層膜のルテニウム量に対する
耐食性を次表に示す。

この表から、ルテニウム量が３．５重量％以上になると
、腐食率２０％以下の良好な耐食性を示すことが分る。

次に、第３図はこの多層膜の飽和磁束密度とルテニウム
量との関係を示すグラフである。これから、ルテニウム
量が１６重量％以上になると、飽和磁束密度は１８ＫＧ
以下となり、好ましくない。

さらに、第４図は、この多層膜の磁歪定数とルテニウム
量との関係を示すグラフである。これを第２図と対比す
ると、ルテニウムもケイ素と同様に量比を増加すると磁
歪定数も＋側へ変化するが、同じ重量％だけ増加した場
合ルテニウムの方が磁束定数を上げる割合が小さくケイ
素の１／６程度であることが分る。本実施例においては
、Ｏ≦Ｒｕ≦６の範囲で磁歪定数は４Ｘ１０−’以下の
好ましい値を示した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例１の多層膜の透磁率とケイ素量との関
係を示すグラフ、第２図は、実施例１の多層膜の磁歪定
数とケイ素量との関係を示すグラフ、第３図は、実施例
２の多層膜の飽和磁束密度とルテニウムとの関係を示す
グラフ、第４図は、実施例２の多層膜の磁歪定数とルテ
ニウム量との関係を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　鉄を主成分とし、ケイ素少なくとも０．５重量％、
   ルテニウム少なくとも３．５重量％を含有し、かつケイ
   素の含有量をｘ（重量％）、ルテニウムの含有量をｙ（
   重量％）としたとき、（ｘ＋１／６ｙ）が２．５重量％
   を超えない範囲にある体心立方格子型結晶構造を有する
   鉄合金から成る主強磁性層とそれ以外の結晶構造を有す
   る磁性又は非磁性材料から成る中間層とを基板上に交互
   に積層したことを特徴とする多層状強磁性体。