JPH0237518A

JPH0237518A - 垂直磁気記録媒体

Info

Publication number: JPH0237518A
Application number: JP28014488A
Authority: JP
Inventors: Tadao Katsuragawa; 忠雄桂川
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1988-11-04
Filing date: 1988-11-04
Publication date: 1990-02-07

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】〔技術分野〕本発明は垂直磁気記録媒体に関し、詳しくは、垂直磁気
異方性を有する特定金属の窒化物及び酸化物の混合膜を
非磁性支持体上に設けた垂直磁気記録媒体に関する。

〔従来技術〕

磁性体膜を適当な基板（非磁性支持体）上に形成したも
のは記録媒体（磁気記録媒体、光磁気記録媒体）として
利用されている。殊に、垂直磁気記録方式に採用されて
いる記録媒体は、一般に記録密度を向上させたとき磁性
体層内の減磁界増加がなく高密度記録に本質的に適した
ものとなっており、数１００人のビット記録が可能であ
る。

こうした垂直磁気記録方法に適した磁性材料は、磁性体
層の面方向に対して垂直に磁化容易軸を有する（Ｃ軸配
向性）垂直磁化膜が好ましいことは当然である。ここに
いう９垂直磁化膜″とは薄膜の面に垂直でそれぞれ上向
き下向きの磁化をもつ磁区が安定に存在する性質（Ｃ軸
配向性）を有する磁性材料の膜であって、垂直磁気異方
性磁界Ｈ＾が最大減磁界Ｈｄｍ＝４πＭ　ｓ　（Ｍｓは
飽和磁化）より大きいことの条件を充したものを意味し
ている。

六方晶最密充填（ｈｃｐ）構造のマグネトプラムバイト
型Ｂａフェライトは垂直磁化異方性が大きいこと、化学
的に安定であること等から注目され、実用に供されてい
る。だが、このＢａフェライト磁性体層の製膜は低基板
温度で行ないにくいといった欠点がある。こうした傾向
は他の酸化物磁性体薄膜（例えばガーネット薄膜など）
についても同様にいえることである。

また、コバルトクロム合金薄膜やＧｏ−Ｎｉ合金薄膜を
磁性体層とした垂直磁気記録媒体も実用に供されている
。しかし、このものは再生感度がいまだ不十分であると
いった点が指摘されている。

これまで述べた不都合な現象の解消を意図して、新規な
磁性材料の開発が望まれてきており、近時、窒化鉄が注
目されている。鉄窒化物は飽和磁化及び透磁率が大きい
ため磁気ヘッド材料として用いることが検討されている
。また、この窒化鉄磁性材料は基板に対して垂直方向に
磁気異方性を大きくとれる（Ｃ軸配向性）ため磁気記録
媒体としての利用も検討されている（特開昭５５−３３
０９３号、特開昭５９−２２８７０５号、特開昭６０−
７６０２１号、特開昭６１−１１０３２８号、特開昭６
２−１０３８２１号などの公報）。

これら窒化鉄を用いた磁気記録媒体は、前記のＣｏ−Ｃ
ｒ合金やＧｏ−Ｎｉ合金を磁性体層としたものと同様、
いまだ垂直磁気異方性に憲点が認められることから商業
的実施にまで至っていないのが実情である。

〔目　　的〕

本発明は上記のごとき不都合が払拭され、高密度記録が
行なえ再生感度の良好な垂直磁気記録媒体を提供するも
のである。

〔構　　成〕

本発明の垂直磁気記録媒体は、非磁性支持体上に、直接
又は軟磁性層を介して、Ｃｏ、Ｆｅ及びＮｉから選ばれ
る少なくとも１種の金属の窒化物を主成分とし更に該金
属の酸化物を含有した垂直磁気異方性を有する磁性体層
が形成されていることを特徴としている。

ちなみに、本発明者は窒化鉄磁性材料についているいろ
な角度から研究検討を行なっ結果、各種成膜法特にイオ
ンビームスパッタ法を用いてＦｅ、Ｃｅ及び／又はＮｉ
の窒化物を成膜することによって垂直磁気異方性を有し
た（垂直磁気異方性磁界ＨＡ４５ＫＯｅである）窒化磁
性体膜が形成でき、更に、これらの窒化物にＧｏ。

ＮＬ及び／又はＦｅの酸化物を少量混入させることによ
って（膜中に非磁性の酸素を入れることによって）磁性
体膜の飽和磁化を減少させ、従って、磁性体膜の垂直磁
気異方性が向上することを確めた０本発明はこうした知
見に基づいてなされたものである。

以下に本発明を添付の図面に従がいながらさらに詳細に
説明する。

第１図は支持体（非磁性支持体）１上に本発明に係る窒
化物と酸化物との混合磁性体層（窒化物酸化物混合磁性
体層）３が形成されている垂直磁気記録媒体の一例、第
２図は支持体１の上に例えばパーマロイ層のごとき軟磁
性層２が形成され、この軟磁性層２上に本発明に係る窒
化物酸化物混合磁性体層３が形成されている二層膜垂直
磁気記録媒体の一例を表わしている。

窒化物磁性体（Ｎｉ、Ｃｏ及びＦｓよりなる金属の少な
くとも１種を含む窒化物）は六方晶最密充填（ｈａｐ）
構造の結晶を膜面に垂直に配向（Ｃ軸配向）させて製膜
することにより垂直磁気異方性をもつようになるが１本
発明はその膜中にＧｏ、Ｎｉ及び／又はＦｅの酸化物を
共存させて、窒化物磁性膜の飽和磁化を減少せしめ磁性
体膜の垂直磁気異方性を更に向上させるようにしたこと
に最大の特徴を有している。

本発明に係る窒化物磁性体は各金属元素（Ｎｉ。

Ｃｏ、　Ｆｅ）をＭとすると。

ＭＮｘ（０＜Ｘ≦０．５）のように表わされる。Ｘの値によって結晶はその構造を
変えてゆき、例えばＦ　ｅ　Ｎ　ｘの場合であれば、Ｘ
の値が大きくなるにつれてｂｅｅ−＋ｆｃｃ→ｈｃｐ−
＋ｏｒｔｈとなる。この結晶構造がかわるにつれて磁気
特性等の物性値も変化する。即ち。

ＦｅＮｘにおいては、Ｘの値が０．５に近づくにつれて
磁気モーメントは零に近づくように減少していく、そし
て、前記結晶のうち垂直磁気記録媒体として有用なのは
ｆｃｃ構造及びｈａｐ構造のものである。特に、ｈｃｐ
Ｈ造のものは垂直磁気異力性に大きく寄与している。

垂直磁気記録媒体としてはＨＡ値の大きいことが好まし
い、先に触れたように、ｈｃｐ構造（を相）を主体とし
た窒化物磁性体ではＨＡ値は５ＫＯｅ程度であるが、こ
れにＧｏ、Ｎｉ及び／又はＦａの酸化物（酸化物磁性体
）を混合・共存させることによって、ＨＡ値が７〜８Ｋ
Ｏｅ＜らいにまで向上する。

これら本発明に係る酸化物磁性体（Ｃｏ、　Ｎｉ及びＦ
ｅよりなる金属の少なくとも１種を含む酸化物）の好適
な例としては、ＦｓＯ，Ｆｅ、Ｏ，。

Ｆｅ５０．、Ｃｏｏ、Ｃｏ、０３．Ｇｏ、０４．Ｎｉｐ
。

Ｎｉ、Ｏ，などがあげられる、これらは、前記窒化物磁
性体と同様、いずれも化学的・熱的に安定であり、充分
実用に供することができる。

酸化物磁性体の磁性体膜（窒化物酸化物混合磁性体層）
３に占める割合があまり多すぎると磁性体膜３の垂直磁
気異方性が逆に減少してしまうので、２０重量％以下の
範囲（好ましくは５〜１０重量％の範囲）で混合使用さ
れるのが望ましい。

磁性体層（窒化物酸化物混合磁性体層）３の厚さは１μ
履以下好ましくは０．０５〜０．５μ■くらいが適当で
ある。

本発明においては、必要に応じて、磁性体層３の下に、
その磁性体層の配向性を向上させかつその磁性体層をエ
ピタキシャル成長により製膜するのに効果的な下地層を
形成させるようにしてもよい、この下地層としては例え
ばＺｎＯ。

ＡｌｌＮ−Ｂｏｏ−ＡＱ２０３などをはじめとしてＴｉ
。

Ｚｒ、Ｍｇなどのｈａρ構造を呈するもの、あるいはＭ
ｇＯ，Ａｕなどのｆｃｃ構造を呈するものが用いられる
が、特にｈｃｐ構造を呈するものによるのが望ましい、
この下地層の厚さは１μｍ以下（好ましくは０．０５〜
０．３μ−の範囲）が適当である。

また、本発明においては、必要に応じて、磁性体層３上
に保護層、潤滑層などが形成される。

垂直磁気記録媒体の支持体１としてはプラスチックフィ
ルム、セラミック、金属、ガラスなど適宜の非磁性材料
が用いられる。ここでの支持体用プラスチックスとして
は、ポリイミド、ポリアミド、ポリエーテルサルホン等
の耐熱性プラスチックは勿論のこと、ポリエチレンテレ
フタレート、ポリ塩化ビニル、三酢酸セルロース、ポリ
カーボネート、ポリメチルメタクリレートのごときプラ
スチックも使用できる。また、支持体の形状としては、
シート状、カード状、ディスク状、ドラム状、長尺テー
プ状等の任意の形状をとることができる。

潤滑層の材料としてはカーボン、二酸化モリブデン、二
硫化タングステン、α−オレフィン重合物、常温で液体
の不飽和炭化水素（ｎ−オレフィン二重結合が末端の炭
素に結合した化合物：炭素数約２０）、炭素数１２〜２
０の一塩基性脂肪酸と炭素数３〜１２の一価アルコール
よりなる脂肪酸エステル類などをあげることができる。

潤滑層の厚さは１０００人ａｒｍ以下好ましくは１００
〜５００人くらいである。

なお、下地層、窒化物酸化物混合磁性体層の形成には、
先に触れたように、ＲＦスパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法
、マグネトロンスパッタ法、イオンビームスパッタ法な
どが採用されるが、磁性体層３の形成では特にイオンビ
ームスパッタ法による製膜が好結果をもたらす、即ち、
そうすることにより、本発明の磁性体膜（窒化物酸化物
混合磁性体）の垂直磁気異方性磁化成分がより大幅に増
大するためである。

次に、実施例及び比較例を示す。

実施例１イオンビームスパッタ装置を用いて、ガラス基板（コー
ニング７０５９）上に下記の条件により厚さ約２０００
人の窒化鉄酸化鉄混合磁性体薄膜を形成した。

ターゲット材料　　　純鉄（純度９９．９９％）ガラス
基板加熱　　　なし真空槽内の背圧　　　５　Ｘ　１０−”　Ｔｏｒｒイオ
ン銃電圧イオン銃電流　　ＫＶ２．５　贋Ａイオン入射角　　　　４５度この磁性体薄膜をＸ線回折法で調べたところｈｃｐ構造
を有するε相窒化鉄の０面（００２）　（００４）の強
い回折のピークが観察された１強度は後記の比較例１に
比べて大巾に向上しているのが認められた。また、非常
に微少なＦｅ、０３の回折ピークも観察された。ｘｐｓ
（Ｘ線光電子分光法）を用いて調べた酸化鉄の含有量は
６重量％であった。更に、ＶＳＭで磁気特性を測定した
結果は次の通りであった。

Ｈｅ上（抗磁力）　＝３５００ｅＨｅ／（抗磁力）　＝２８００ｅＭｓ　　（飽和磁化）　＝９３　ａｍｕ／ｇＳｑ上（角
型比）　＝０．２８ＨＡ（垂直磁気異方性磁界）＝６．５　Ｗｏｅ次いで、
厚さ約０．２μ思のパーマロイ簿膜をガラス板で挟んだ
ものを主磁極とし、Ｍｎ−Ｚｎフェライトを補助磁極と
した補助磁極励磁形垂直ヘッドを用いて、前記得られた
垂直磁気記録媒体に記録再生を行なったところ、Ｄ、。

で７２ＫＢＰＩの高密度な記録ができた。Ｄ、。は再生
出力が低密度記録時の半分になるＫＢＰＩである。

比較例１製膜時のイオン化ガスをＮ、（７５％）＋Ａｒ（２５％
）としてｏ２を混合しなかった以外は実施例１とまった
く同様にして磁性体薄膜を形成し垂直磁気記録媒体をつ
くった。ＶＳＭでこのものの磁気特性を測定した結果は
次のとおりであった。

Ｈｅ上（抗磁力）　＝３８００ｅＨｅ／　（抗磁力）　＝２９００ｅＭｓ　　（飽和磁化）　＝１１０　ｅｍｕ／ｇＳｑ上（
角型比）　＝０．２４ＨＡ　（垂直磁気異方性磁界）　＝８．１　　ＫＯａま
た、このもののＤｓｏは５５ＫＢＰＩであった。

実施例２ターゲット材料をＧｏ（純度９９．９９％）に代えた以
外は実施例１とまったく同様にしてガラス基体上に窒化
コバルト酸化鉄混合磁性体薄膜を形成し垂直磁気記録媒
体をつくった。

この磁性体薄膜をＸ線回折法で調べたところ、ｈａｐ構
造を有するＥ和室化Ｃｏであるのが認められ、また、非
常に小さいＣａＯの回折ピークがｍｔ察された。ＸＰＳ
を用いて調べた酸化コバルトの含有量は約５重量％であ
った。更に、実施例１と同様に測定したり、。は７３Ｋ
ＢＰＩであった。

なお、この磁性体薄膜のＶＳＭでの磁気特性の測定結果
をまとめて表−１に示した。

比較例２製膜時のイオン化ガスをＮ２（７５％）＋Ａｒ（２５％
）として０２を混合しなかった以外は実施例２とまった
く同様にして磁性体薄膜を形成した。

このものを実施例１と同様に測定したり、。は５゜ＫＢ
ＩＰであった。

実施例３ターゲット材料をＦｅＣｏ合金（Ｆｅ　：　５０ａｔｏ
ｍｉｃ％）に代えた以外は実施例１とまったく同様にし
てガラス基板上に窒化鉄窒化コバルト酸化鉄混合磁性体
薄膜を形成し垂直磁気記録媒体をつくった。

この磁性体薄膜をＸ線回折法で調べたところ、ｈａｐ構
造を有する芝相窒化鉄及び６相窒化コバルトの回折ピー
クがＩ！察された。しかし、回折ピークは強度がそれほ
ど強くなく、これらのアモルファス成分が含まれている
と思われる。また、非常に小さいＦａ、Ｏ，、’Ｃｏｏ
の回折ピークがｗｔ察された。　ｘｐｓを用いて調べた
Ｆ　ｅ、　０３１Ｃｏｏの含有量は約７重量％であった
。更に、実施例と同様に測定したθ、値はＤｓｏは７４
ＫＢＰＩであった。

比較例３製膜時のイオン化ガスをＮ２（７５％）＋Ａｒ（２５％
）として０２を混合しなかった以外は実施例３とまった
く同様にして磁性体薄膜を形成した。

このものを実施例１と同様に測定したり、。は４７ＫＢ
ＰＩであった。

なお、この磁性体薄膜のＶＳＮでの磁気特性の測定結果
をまとめて表−１に示した。

表−１〔効　　果〕本発明の磁性体薄膜はｃｏ、Ｎｉ及び／又はＦｅの窒化
物にＣｏ、Ｎ及び／又はＦｅの酸化物を微量（２０重量
％以下）加えたものよりなりかつ良好な垂直磁気異方性
を有している。この磁性体膜（窒化物酸化物混合磁性体
膜）は、前記窒化物だけの場合に比べて、非磁性の酸素
が含有されたことで飽和磁化が減少し、従って、垂直磁
気異方性磁化（ＨＡ）の大きなものとなっている。

本発明磁性体膜はＣ軸配向性が極めて良好なため垂直磁
気記録媒体として有効である。

更に１本発明磁性体膜（窒化物酸化物混合磁性体膜）は
耐摩耗性にすぐれ、しかし極めて酸化されにくいため長
期に安定であり、また、基板（非磁性支持体）の加熱な
しで製膜ができることから多種の支持体が選択でき、そ
の応用範囲は広いという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明磁性体膜を応用した垂直磁気
記録媒体の代表的な二側の断面図である。１・・・支持体（非磁性支持体）２・・・軟磁性層

Claims

【特許請求の範囲】

１、非磁性支持体上に、直接又は軟磁性層を介して、Ｃ
ｏ、Ｆｅ及びＮｉより選ばれる少なくとも１種の金属の
窒化物を主成分とし更に該金属の酸化物を含有した垂直
磁気異方性を有する磁性体層が形成されていることを特
徴とする垂直磁気記録媒体。