JPH0230104A - 垂直磁化膜 - 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、垂直磁気記録媒体や光磁気記録媒体の記録層
として有用な垂直磁化膜に関するものである。

〔発明の概要〕

本発明は、Ｃｏ−Ｐｄ合金薄膜の組成並びに膜厚を規定
することにより、優れた垂直磁気特性。

光磁気特性を発揮する垂直磁化膜を提供するものである
。

〔従来の技術〕

近年、磁気記録の分野における短波長化と狭トラツク化
による記録密度の向上は目覚ましく、ａｉ化容易軸が記
録層形成面に対して垂直方向である垂直磁化膜を記録層
とし、いわゆる垂直磁気記録方式を採用することで、飛
躍的な高密度記録が可能となるものと期待されている。

あるいは、前記垂直磁気記録方式と同様書き換え可能な
高密度記録方式であり、しかも半導体レーザ等のレーザ
光により非接触記録・再生し得る光磁気記録方式が注目
されている。

いずれにしても、記録層には垂直磁化膜が使用され、例
えば垂直磁気記録媒体の記録層としてはＣｏ−Ｃｒ合金
膜等が、光磁気記録媒体の記録層としてはＴｂＦｅＣｏ
に代表されるような希土類元素と遷移金属とを組み合わ
せた非晶質合金膜等が、それぞれ実用化に向けて各方面
で盛んに研究されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、これまで研究されている垂直磁化膜は、ある
程度の垂直磁気特性、光磁気特性を示すものの、特に耐
久性や耐蝕性等の実用特性の点で問題が多く、未だ実用
に至っていないのが実情である。

例えば、垂直磁気記録媒体の記録層として期待されるＣ
ｏ−Ｃｒ合金膜では、その物理的性質特に膜が非常に硬
いことからヘッド摩耗やクラック等の問題がある。

一方、光磁気記録媒体の記録材料である前記非晶質合金
は、希土類元素やＦｅを含むことから、空気中の酸素と
容易に結合して酸化物となるという性質を存し、酸化が
進行して腐食や孔食に至ると信号の脱落を誘起するとい
う問題を有する。また特に、希土類元素が選択的に酸化
を受けると、保磁力や残留磁気カー回転角が減少しＣＮ
比が劣化するという問題が生ずる。

このような状況から、本発明者等は先に特願昭６３−１
４９３５号明細書において、Ｃｏ−Ｐｄ系合金膜が所定
の組成で垂直磁気特性を発揮し垂直磁気記録媒体の記録
層として有用であることを開示した。

本発明は、かかるＣｏ−Ｐｄ系合金よりなる垂直磁化膜
のより一層の改善を図るもので、耐蝕性。

耐久性等の実用特性に優れるとともに、垂直磁気特性、
光磁気特性等の点でも良好な特性を発揮する垂直磁化膜
を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者等は、前述の目的を達成せんものと種々の研究
を重ねた結果、先のＣｏ−Ｐｄ系合金膜の膜厚が薄い場
合に垂直異方性が増加し、さらに磁気カー回転角が増大
するとの現象を見出した。

本発明の垂直磁化膜はかかる知見に基づいて完成された
ものであって、５０〜９０原子％のＰｄを含存するＣｏ
−Ｐｄ合金よりなり、膜厚が１０００Å以下であること
を特徴とするものである。

したがって、垂直磁化膜となる合金薄膜は、般弐Ｃｏｘ
Ｐｄ＋。。−Ｘ（ただしＸは組成を原子％で表し、１０
≦Ｘ≦５０である。）で表すことができる。

上記垂直磁化膜となるＣｏ−Ｐｄ合金薄膜は、スパッタ
リング、真空蒸着あるいは分子線エビクキシー（ＭＢＥ
）等によって形成することができる。このとき使用する
蒸発源は、Ｃｏ−Ｐｄ合金蒸発源であってもよいし、各
元素の独立した蒸発源であってもよい。例えば、スパッ
タリングにより合金薄膜を作成する際には、Ｃｏ−Ｐｄ
合金ターゲットを使用してもよいし、円形のＣＯツク−
ットの上に扇形のＰｄのチップをｉｔ［１２ｉＷした。

いわゆる複合ターゲットを使用してもよい。

上述のＣｏ−Ｐｄ合金薄膜の膜組成は、良好な垂直磁気
異方性を達成する観点から選ばれたものであるが、当該
垂直磁気異方性は次式で表される垂直磁気異方性定数に
０が正の値をとる時に現れる。

Ｋｕ＝−２λσ／３　　　　・・・（１）式（ただし、
λは磁歪定数、σは内部応力である。）本発明で限定す
る組成範囲においては、Ｃ０Ｐｄ合金薄膜の磁歪定数λ
は負の大きな値をとるので、垂直磁気異方性定数Ｋｕを
正の値とするためには内部応力σが正の値をとること、
すなわち内部応力σが引っ張り応力として働くことが必
要である。内部応力σの値の正負はＣｏ−Ｐｄ合金薄膜
の成膜条件によって変わり、例えば真空蒸着では常に正
の値をとらせることができ、スパッタリングでは高ガス
圧下で正の値をとらせることができる。

前述のＣｏ−Ｐｄ合金薄膜の膜厚は、磁気特性等の点で
１０００Å以下であることが好ましいが、特に垂直磁気
記録媒体、光磁気記録媒体への適用を考慮した場合には
角形比の点で１００〜５００人とすることがより好まし
い。

なお、上記垂直磁化膜（Ｃｏ　−Ｐ　ｄ合金薄膜）は、
添加元素効果や下地膜効果、基板加熱効果（アニール効
果）等により一層の特性改善を図るようにしてもよい。

添加元素としては、Ａｌ１Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ
、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ。

Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ；　Ｎｂ、Ｍｏ、ＲｕＲｈ、　
　Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｈｆ、Ｔａ。

Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｂｉ等が例示され
る。

さらには、面内磁化膜と前記Ｃｏ−Ｐｄ合金薄膜とを積
層し、いわゆる二層構造垂直磁気記録媒体として効率の
改善を図ることも可能である。

〔作用〕

Ｇｏ−Ｐｄ合金薄膜では、Ｐｄの含有量を５０〜９０原
子％としたときに磁歪定数が負の大きな値となり、内部
応力σを引っ張り応力とすることで逆磁歪効果により優
れた垂直磁気異方性が発現される。特に、膜厚を薄くシ
た場合に保磁力等の点で良好な磁気特性が確保され、さ
らには磁気光学特性（磁気カー回転角）の増大が見られ
る。

〔実施例〕

以下、本発明を具体的な実験結果に基づいて説明する。

Ｃｏ−Ｐｄ合金薄膜は、Ｐｄの含有量が５０〜９０原子
％のときに１Ｏ−４オーダーの大きな磁歪を示し、逆磁
歪効果を主要因として垂直磁気異方性を示す。このため
、膜に張力が加わるような成膜方法が望ましく、スパッ
タ法では高ガス圧下での成膜がこれに相当する。

そこで、先ず代表的な組成としてＣＯ３゜Ｐｄ７゜（数
値はいずれも組成を原子％で表す。）なる膜について、
緒特性のアルゴンガス圧依存性を調べた。

マグネトロン・スパッタリング装Ｈのチャンバ内にＣＯ
ｌ。Ｐｄ、。なる組成を有する合金ターゲット（直径１
００ｓｎ）を設置し、水冷ガラス基板上に膜厚２０００
人のＣｏ−Ｐｄ合金薄膜を成膜した。得られたＣｏ−Ｐ
ｄ合金薄膜の種々の特性をポーラカーループ測定装置（
波長７８０ｎｍ）並びに振動試料型磁力計（ＶＳＭ）に
より測定し評価した。

第１図は垂直方向の磁化曲線（Ｍ−Ｈループ）から求め
た保磁力Ｈｃの成膜時のガス圧依存性を示すものである
。

ここで用いた装置の場合には、アルゴンガス圧１０　ｍ
Ｔｏｒｒ以上で数百〜９００　（Ｏｅ）の保磁力Ｈｃを
有する垂直磁気異方性膜となった。

第２図（Ａ）及び第２図（Ｂ）にアルゴンガス圧３　ｍ
Ｔｏｒｒで作成したＣｏ−Ｐｄ合金薄膜の磁化曲線を、
第３図（Ａ）及び第３図（Ｂ）にアルゴンガス圧２０　
ｍＴｏｒｒで作成したＣｏ−Ｐｄ合金薄膜の磁化曲線を
それぞれ示す。なお、第２図（Ａ）並びに第３図（Ａ）
は膜面に対して垂直方向での磁化曲線を表し、第２図（
Ｂ）並びに第３図（Ｂ）は面内方向での磁化曲線を表す
。また、各図の縦軸は磁化の強さＭ（任意スケール）、
横軸は外部磁場の強さＨ（Ｏｅ）である。

これら図面を比べてみると明らかなように、高ガス圧（
２０ｍＴｏｒｒ）下で作製した膜は垂直磁気異方性を示
した。

第４図にはこれらの膜の内部応力σの測定結果を示す。

以上の測定結果を照らし合わせてみると、膜の内部応力
σが張力（σ〈０）のときに垂直異方性が現れることが
わかる。

したがって、以下の実験ではアルゴンガス圧を２０　ｍ
ＴｏｒｒとしてＣｏ−Ｐｄ合金薄膜の成膜を行った。

第５図は、カー曲線から求めた保磁力Ｈｃ及び角形比（
θ、／θ３）の膜厚依存性を示すもので、保磁力Ｈｅは
２００人程度の非常に薄い薄膜まで５００〜７００　（
Ｏｅ）とほぼ同しような値を示すものの、角形比は膜厚
が薄（なるにつれて高くなり、２００〜４００人の領域
で角形比−１となることがわかった。また、これら各試
料は、いずれも３００〜３５０　（ｅｍｕ／ｃｃ）程度
の飽和磁化Ｍｓを示した。

第６図に膜Ｔ￥２２０人のＣｏ−Ｐｄ合金薄膜のカー曲
線を示すが、当該Ｇｏ−Ｐｄ合金薄膜は光磁気記録材料
としても良好な特性を発揮することが理解されよう。

また第７図にこれらの膜の内部応力σを示すが、膜厚が
薄くなるのに伴って内部応力σの著しい増加が観測され
、第５図に示す膜厚依存性はこの内部応力σの増加によ
る垂直磁気異方性定数に工の向上が原因と考えられる。

一方、第８図は磁気カー回転角θにの膜厚依存性を示す
ものであるが、磁気カー回転角θには膜厚５００Å以下
で急増し、１００〜２００人でピークを示した。その値
は、厚膜（膜厚１０００Å以上）での値の約３倍と著し
く高い値を与えた。

これらのＣｏ−Ｐｄ合金薄膜は、非常に薄い膜である場
合にも耐蝕性は著しく高く、実用上問題のないものであ
った。また、キュリー温度Ｔｃは、ＰｄＭｉ成によって
変化するものの、概ね１５０〜４００°Ｃの範囲に入っ
ており、光磁気記録材料として使用できるキュリー温度
を有している。

以上のように、Ｃｏ−Ｐｄ合金薄膜は非常に薄い膜厚領
域において優れた垂直磁気異方性を発揮し、光磁気記録
媒体や垂直磁気記録媒体の記録賜として有望である。特
に、光磁気記録材料としては、５００Å以下の膜厚領域
で高い磁気カー回転角θｋを発揮し、しかも保磁力Ｈｅ
が５００〜７００　（Ｏｅ）程度の垂直磁化膜となるこ
とから、実用的であると言える。

また、このＣｏ−Ｐｄ合金薄膜は、スパックしたままの
状態（例えば熱処理等を加えない状態）で前述の特性が
得られることから、複雑な成膜を必要とせず、さらには
ディスク状基板以外にテープ状支持体等への成膜も可能
であることから、実用性は格段に広がる。

Ｃ発明の効果〕 以上の説明からも明らかなように、本発明によれば、耐
蝕性、耐久性等の実用特性に優れるとともに、垂直磁気
特性、光磁気特性等の点でも良好な特性を発揮する垂直
磁化膜を提供することが可能である。

また、本発明の垂直磁化膜は、例えば人工格子構造のよ
うな複雑な成膜を必要とせず、成膜したままの状態で優
れた特性を発揮することから、実用性の高いものと言え
る。さらにはテープ化も容易で、その利用範囲を格段に
広げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＣｏ−Ｐｄ合金薄膜における保磁力Ｈｃのアル
ゴンガス圧依存性を示す特性図である。 第２図（Ａ）及び第２図（Ｂ）はアルゴンガス圧３ｍＴ
ｏｒｒで成膜されたＣｏ−Ｐｄ合金薄膜の磁化面＆’＞
５１（Ｍ−Ｈループ）を示す特性図であり、第２図（Ａ
）は垂直方向での磁化曲線、第２図（Ｂ）は面内方向で
の磁化曲線をそれぞれ示す。 第３図（Ａ）及び第３図（Ｂ）はアルゴンガス圧２０　
ｍ　Ｔｏｒｒで成膜されたＣｏ−Ｐｄ合金薄膜の磁化曲
線（Ｍ−Ｈループ）を示す特性図であり、第３図（Ａ）
は垂直方向での磁化曲線、第３図（Ｂ）は面内方向での
磁化曲線をそれぞれ示す。 第４図は内部応力σのアルゴンガス圧依存性を示す特性
図である。 第５図はアルゴンガス圧２０　ｍ　Ｔｏｒｒで成膜され
たＣｏ−Ｐｄ合金薄膜における保磁力Ｈｃ及び角形比の
膜厚依存性を示す特性図である。 第６図は膜厚２２０人のＣｏ−Ｐｄ合金薄膜の磁気カー
曲線を示す特性図である。 第７図は内部応力σの膜厚依存性を示す特性図であり、
第８図は磁気カー回転角θにの膜厚依存性を示す特性図
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ５０〜９０原子％のＰｄを含有するＣｏ−Ｐｄ合金より
   なり、膜厚が１０００Å以下であることを特徴とする垂
   直磁化膜。