JPH02226704A

JPH02226704A - 単層磁性膜

Info

Publication number: JPH02226704A
Application number: JP4521089A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Okayama; 岡山　博; Masatatsu Sugaya; 菅屋　正達; Osamu Kawamoto; 修河本
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1989-02-28
Filing date: 1989-02-28
Publication date: 1990-09-10

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高飽和磁束密度、高透磁率及び低磁歪定数を有
するなど、優れた特徴を有し、磁気記録用磁性材料特に
磁気ディスク装置、ＶＴＲなどの磁気ヘッド用材料、あ
るいは薄膜トランス、＊暎インダクタ用の材料として好
適に利用しうる新規な単層磁性膜に関するものである。

従来の技術近年、ＶＴＲなどの磁気記録再生装置においては、記録
信号の高密度化や高周波数化などが進められており、こ
れに伴い、磁気記録媒体として磁性粉に、鉄、コバルト
、ニッケルなどの強磁性金属の粉末を用いた、いわゆる
メタルテープや、強磁性金属材料を蒸着などの手段によ
りベースフィルム上に被着した、いわゆる蒸着テープな
どが実用化されつつある。

このような磁気記録媒体は高い抗磁力を有するので、記
録再生に用いる磁気ヘッドのヘッド材料としては、高飽
和磁束密度を有するものが要求される。また、該磁気ヘ
ッドでは、分解能を向上させるために、ヘッドの磁極厚
さを薄くする必要があり、これに伴って生じる磁極先端
の磁気飽和を防ぐために高飽和磁束密度を有する磁性材
料が必須となり、さらに、垂直磁気記録方式においても
、例えば垂直磁気記録用単磁極型磁気ヘッドの主磁極は
０．２μ票程度と極めて薄いため、記録・再生の際に磁
気的に飽和しやすく、それを避けるためには高飽和磁束
密度を有する磁気ヘッド材料が必要となる。

一方、該磁気ヘッド材料は、ヘッドの記録再生効率の面
から、高透磁率を有することが必要であり、また磁歪定
数がゼロに近いことが望ましい。

このような高飽和磁束密度、高透磁率及び低磁歪定数を
有し、軟磁気特性をもつ磁性材料とじては、これまで種
々のものが開発されており、例えば鉄−ニッケル系合金
（パーマロイ）、鉄−アルミニウム−ケイ素系合金（セ
ンダスト）、鉄−ケイ素−ガリウム−ルテニウム系合金
、コバルト−ジルコニウム−ニオブ系合金のようなコバ
ルト系アモルファス合金等が知られている。

しかしながら、これらの鉄系磁性材料は、飽和磁束密度
（Ｂａ５ｓ）が８〜１２ｋＧの範囲内で、初期透磁率（
／Ｊ　１ａｃ（５ＭＨｚ））が最大のものでも４０００
程度であって、λ及びＫが共にＯ付近にあることが必要
であり、そのためには多量の添加剤を要する上に、飽和
磁束密度、は高々１２ｋＧ程度のものしか得られていな
いのが実状である。

他方、飽和磁束密度が約２０ｋＧ以上の大きいものとし
て、窒化鉄系のものが種々知られているが、これらは再
現性の面で必ずしも満足しうるものとはいえなかったり
、また保磁力を低く抑えることが困難であるなどの問題
があった。

発明が解決しようとする課題本発明は、このような事情のもとで、高飽和磁束密度、
高透磁率及び低磁歪定数を有するなど、優れた特徴を有
する単層磁性膜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、前記の優れた特徴を有する単層磁性膜を
開発するために鋭意研究を重ねた結果、鉄とケイ素と金
との所定組成の単層磁性膜がその目的に適合することを
見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った
。

すなわち、本発明は、一般式％式％（式中、Ｘ及びｙは、それぞれ０．００１≦Ｘ≦０．０
３５及び帆１３≦ｙ≦０．２１を満たす範囲内で選ばれ
る）で表わされる組成を有する単層磁性膜を提供するも
のである。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明の単層磁性膜における構成成分のケイ素は、原子
比基準で０．００１ないし０．０３５の範囲内で選ばれ
る。

また、本発明の単層磁性膜における構成成分の金は、原
子比基準で０．１３ないし０．２１の範囲内で選ばれる
。

ケイ素と金の量が前記範囲を逸脱すると軟磁気特性を向
上させる効果が十分に発揮されない。特に、ケイ素の量
が上記の０．００１未満では金の量を多くしても保磁力
が低下するのを免れない。

本発明の単層磁性膜に用いられる基板については特に制
限はなく、従来磁気ヘッド用などの磁性薄膜に慣用され
ているもの、例えばガラスやプラスチック上に紫外線な
どで硬化するポリマー層を設けたもの、アクリル系樹脂
、スチレン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、酢酸ビニル
樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリオレフィン系樹脂などの透
明材料から成る基板、あるいはアルミニウムやフェライ
トなどの不透明材料から成る基板を用いることができる
。

本発明の単層磁性膜の厚さは、使用分野に応じ適宜選択
されるが、通常経済性や作業性などの点から、０．１−
１０μ講、好ましくは０．３〜３μ講、より好ましくは
０．５〜２μ属の範囲内で選ばれる。

本発明において、単層磁性膜を形成させる方法について
は特に制限はなく、通常薄膜の形成に用いられている方
法、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、イオンブレ
ーティング法、ＣＶＤ法などの中から任意の方法を選択
して用いることができる。また、金のｙ値は、例えば蒸
着原料の組成、蒸着真空度、蒸着速度などを選択するこ
とにより制御することができる。

代表的には、単層磁性膜は、上記基板上に所定の銑−ケ
イ素合金をターゲットとして配置し、このターゲット上
に金の小片を載せ、スパッタリングを行うことにより形
成される。

次に、第４図に、鉄−ケイ素組成の膜の磁歪定数とケイ
素量との関係をグラフで示す。また、第５図に、鉄−ケ
イ素−膜組成の膜の磁歪定数と金含有量との関係をグラ
フで示す。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、ケイ素については０．
０３５以下であれば磁歪定数は４　Ｘ　１０−’以下と
なるので好ましい。

また、金については、望ましい磁歪定数域よりして０．
２１以下であって、かつ第１図からして高透磁率を保持
しうる０、１３以上である範囲内が望ましい。

発明の効果本発明の単層磁性膜は、高飽和磁束密度、高透磁率及び
低磁歪定数を有するなど、優れた特徴を有し、磁気記録
用磁性材料特に磁気ディスク装置、ＶＴＲなどの磁気ヘ
ッド用材料、あるいは薄膜トランス、薄膜インダクタ用
の材料などとして好適に用いられる。

実施例次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、
本発明はこれらの例によってなんら限定されるものでは
ない。

なお、得られた単層磁性膜の透磁率、保磁力、結晶構造
、磁歪定数、飽和磁束密度及び膜組成は次のようにして
求めた。

（１）　　透磁率（７ａｉａｃ）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当て、インピーダンスアナライザを
用いて３　ｗｏｅの磁場及び測定周波数５　ＭＨｚでイ
ンダクタンスを測定することにより求めた。

（２）保磁力Ｈａ（Ｏｅ）薄膜ヒストロスコープを用いて測定した。

（３）膜組成Ｅ　Ｐ　Ｍ　Ａ　（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｐｒｏｂｅ　Ｍ
ｉｃｒｏ　−Ａｎａｌｙｓｉｓ）法により求めた。

（４）結晶構造Ｘ線回折測定（Ｘ線源：Ｃｕ−Ｋｇ）法により求めた。

（５）磁歪定数（λＳ）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。

（６）飽和磁束密度（Ｂｓ＋ｓ）試料振動式磁力計（ＶＳＭ）法により測定した。

実施例ケイ素３．４容量％含有鉄−ケイ素合金ターゲット上に
金の小片を載せ、ＲＦマグネトロンスパッタ装置にて、
　３０００ｅ（エルステッド）の磁場中でスパッタリン
グを行い、基板上に、厚さ１ｐ１１程度の膜を形成した
。この際基板として板厚１．１ｍｉ＋のバリウムホウケ
イ酸ガラス（商品名：コーニング社製７０５９）を用い
た。

また、スパッタリングの条件は、アルゴンガス雰囲気下
で基板温度２００℃、投入パワー３．２　Ｗ／ｃｍ２と
した。

また、磁歪定数測定用の試料には板厚的０．１ｍｍのホ
ウケイ酸ガラス（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アルゴン圧１５ｍＬＯｒｒｓ
投入パワー３．２Ｗ　／　ｃｔａ”、基板温度２００℃
と・した。

第１図に、鉄−ケイ素−膜組成の膜の保磁力と金含有量
との関係をグラフで示す。これから０．１３以上の金を
含有させると１．０以下の保磁力が得られることが分る
。

第２図に、Ｆｅｅ、　ａＳｉ＊−＊＊５Ａｕｏ−ｒｔｖ
の組成の膜の作成時におけるアルゴンスパッタ圧と保磁
力及び透磁率との関係をグラフで示す。これから、アル
ゴンスパッタ圧によって保磁力及び透磁率が変化するこ
とが分る。

第３図に、鉄−ケイ素−膜組成の膜の金含有量とＸ線回
折パターンとの関係をグラフで示す。これから金の含有
量が１７．７ａｔ％になると、金の（２２０）のピーク
が出現してくることが見出された。

以上、第１図ないし第３図より、鉄−ケイ素−膜組成の
膜が軟磁気特性を示すとき、鉄の（１１０）面と金の（
２２０）面に配向していることが分る。

第６図に、鉄−ケイ素−膜組成の膜の飽和磁束密度（Ｂ
＋＊ｓ）と金含有量との関係をグラフで示す。

Ｆｅ＠　＊Ｓｕ−＊＊ｓｋｕ＊、ｌｔｔの組成の膜にお
いてもＢｗ＋ｓ　−１９７２Ｇの特性を有している。こ
の値は、実用可能な範囲は１５＃Ｇ以上であるので十分
にその要件を備えている。

４゜さらに、第７ｒｘｉにＦｅｏ、　ａｓｉｅ、ｅ意ｓＡｕ
＊、ｔｒｙノ組成の膜の断面写真、第８図にＦｅｅ　ｅ
ｍｅｓｉｓ、ｅｘａの組成の膜の断面写真を示す。これ
らの写真より、金を添加することによって柱状構造が微
細化を生じたことが分り、このことによって鉄・ケイ素
・全組成の膜に軟磁気特性をもたらされるものと推測さ
れる。

なお、この微細構造は、金が鉄に固溶しにくいために、
金が結晶粒界に混入し、このために柱状構造の形成が阻
害されることによって生じるものと推測される。

【図面の簡単な説明】

第１図はＦｅ５ｉｏ。１３Ａｕ膜のＡｕ含有量に対する
軟磁気特性を示すグラフ、第２図はＦｅｅ、　＠５ｉｎ
−ｅｔ３Ａｕ０８７．の組成の膜の作成時におけるアル
ゴンガス雰囲気条件と保磁力及び透磁率との関係を示す
グラフ、第３図はＦｅ５ｉｏ、　、１．’Ａｕ膜の金含
有量による結晶構造を示すグラフ、第４図は鉄−ケイ素
組成の膜の磁歪定数とケイ素含有量との関係を示すグラ
フ、第５図はＦｅＳｉ、、　、。Ａｕ膜の磁歪定数と金
含有量との関係を示すグラフ、第６図はＦｅ５ｔ、。。Ａｕ膜の飽和磁束密度と金含有量との関係を示すグラフ
、第７図Ｆｅ、ａｓｉｓ、＊５ｉＡｕｅ、＋ｔｙ膜の結
晶構造を示す断面写真、第８図はＦｅｅ、　＠＠＠ｓｔ
＠−０，４膜の結晶構造を示す断面写真を示す。

Claims

【特許請求の範囲】１　一般式Ｆｅ＿１＿−＿ｘ＿−＿ｙＳｉｘＡｕｙ（式中、ｘ及びｙは、それぞれ０．００１≦ｘ≦０．０
３５及び０．１３≦ｙ≦０．２１を満たす範囲内で選ば
れる）で表わされる組成を有する単層磁性膜。２　Ｆｅ（１１０）及びＡｕ（２２０）の配向性多結晶
構造を有する請求項１記載の単層磁性膜。