JPH03116516A

JPH03116516A - 磁性膜

Info

Publication number: JPH03116516A
Application number: JP25499089A
Authority: JP
Inventors: Tadao Katsuragawa; 忠雄桂川
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1989-09-29
Filing date: 1989-09-29
Publication date: 1991-05-17

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〕本発明は磁性膜に関し、詳しくは磁気ヘッドを用いて高
密度な記録・再生を行なうのに有用な磁性膜に関する。

〔従来の技術〕

磁性膜（磁性体薄膜）を適当な基板（非磁性支持体）上
に形成した磁気記録媒体はオーディオ用、ビデオ用、フ
ロッピーディスク用などをはじめとして、その他多くの
分野で利用されている。

磁気記録媒体はより高密度記録が行なえるものを日差し
た研究が行なわれており、最近では、最小ビット長が５
００人というような記録結果が報告されている。これは
垂直磁気記録方式における研究成果であり、面内記録方
式に比べて完全に優位にあることが明確になっている。

垂直磁気記録媒体における磁性膜材料としては、主とし
て、Ｃｏ−Ｃｒ合金がその対象とされてきたが、実用面
で意外と遅れがみられる。これは、Ｃｏ−Ｃｒ合金薄膜
が垂直磁気記録媒体としての記録密度の点では一応充さ
れているものの、（ｉ）垂直磁気記録方式では記録され
た磁化は高密度のため記録部位が小さい、（ｉｉ）同じ
記録面積の場合、垂直磁気記録方式は内面磁気記録方式
よりも磁化の様子を検知しにくい、等の不都合がみられ
るためと思われる。こうした不都合をカバーするために
、垂直磁気記録方式では磁気ヘッドを媒体面から離れな
いように押しつけ接触移動させる手段が一般に採用され
ている。だが、媒体面と磁気ヘッドとが相対的に接触移
動させられていると媒体面（垂直磁気記録層面）及び／
又は磁気ヘッドは擦り八ってしまう（通常は磁気記録層
面の方が擦りへってしまう）。このように、Ｃｏ−Ｃｒ
合金薄膜を磁性膜として用いた垂直磁気記録媒体におい
ても、いまだ解決しなければならない問題点が残されて
いるのが実情である。

ところで、垂直磁気記録媒体とは幾分異なり、垂直磁気
記録方式はどの記録密度は得られないが。

等方的又は等方性磁性体を用いた磁気記録媒体は知られ
ている。このタイプのもの（等方性磁気記録媒体）の使
用によれば、面内磁気記録媒体より記録密度は大幅に向
上し、そのうえ、従来からのリングヘッドを用いること
ができるので先に指摘した磁気記録媒体の接触摩耗に関
する問題も大幅に軽減される。ここでのリングヘッドは
ナローギャップリングヘッドと呼ばれるもので、ヘッド
のギャップ長は０．２〜０．３声と狭く、磁気記録媒体
へは垂直と水平との両方の磁界を与えて記録し、及び、
その磁化の如何を検知して再生するようにしている。

従って、この等方性磁気記録媒体では垂直及び水平の両
磁束成分に対して磁化され、記録されるものが当然好ま
しい。しかし、磁性膜として合金膜が用いられている限
りにおいては、良好な等方性磁気記録媒体とはなり得な
いのが実情である。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、等方性磁気記録媒体として特に有用な磁性膜
を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は非磁性支持体上に形成されるＦｅ、　Ｃｏ及び
Ｎｉから選ばれる金属（Ｍ）の少なくとも１種の窒化物
［ＭｘＮ（２＜ｘ≦３）〕を主成分とした磁性膜であっ
て、その膜面に垂直及び面内方向に磁界を印加して測定
した磁気のヒステリシス・ループから求めた角型比（垂
直方向に印加：８９１２面内方向に印加：Ｓｑｉ）の値
が０．７＜Ｓｑｉ／Ｓｑ＃＜１．３の範囲にあり、かつ、抗磁力（垂直方向に印加：Ｈｅ□
、面内方向に印加：Ｈｃｌ）の値が２００Ｏｅ＜Ｈｃ１
、Ｈｃ４．　Ｈａ＃＜１５０００ｇ、及び０．７＜ＨＣ
１／ＨＣ＃＜　１．３の範囲にあることを特徴としてい
る。

ちなみに、本発明者は前記の課題を達成するために、等
方性磁気記録方式において、垂直磁気記録方式の高密度
記録と面内磁気記録方式の高感度とを併せもつ磁性膜に
ついているいろ検討を行なった結果、特定の性状を有す
る強磁性金属（Ｆｅ、Ｃｏ。

Ｎｉ）の窒化物の使用によれば、良好な結果が得られる
ことを確めた０本発明はそれによりなされたものである
。

以下に本発明を図面に従がいなからさらに詳細に説明す
る。

第１図に示した磁気のヒステリシス・ループ（磁気履歴
的、１ｌｌ）は本発明に係る磁性膜のおおよその傾向を
示している０図中、工は膜面に垂直に磁界を印加して測
定したものであり、ナは膜面に水平に磁界を印加して測
定したものである。

なお、第２図は垂直磁気記録方式に望ましい磁性膜、第
３図は面内磁気記録方式に望ましい磁性膜のそれぞれの
磁気履歴曲線を示している。

本発明の磁性膜は、等方性磁気記録媒体として好適に用
いられることを意図しているため、第１図にみられるよ
うに、膜面に垂直に磁界を印加したときの角型化（Ｓｑ
ｉ）と、膜面に平行に磁界を印加したときの角型比（Ｓ
ｑ、）とはほぼ同じ値をとるのが望ましく、それらの比
は０．７＜Ｓｑｚ／Ｓ（Ｉす＜１．３好ましくは０．９＜Ｓｑよ／Ｓｑす＜１．１である。

同様に、抗磁力Ｈｃ↓、Ｈｃすともほぼ同じ値をとるの
が望ましく、そのうえ。

０．７＜Ｈｃｌ／Ｈａｓ＜１．３好ましくは０．８＜ＨＣＩ／ＨＣ＃＜　１．２である。但し、抗磁力Ｈｃｌ及びＨｃ４ｉは、ともに２
００〜１５０００ｓの範囲、好ましくは５００〜１００
００ｅ範囲にあることが必要である。

磁性膜がこれらの範囲や数値から逸脱している磁性膜を
等方性磁気記録媒体として用いた場合には、好ましくな
い現象が生じるようになる。

本発明における磁性膜は、上記の数値ないしは範囲を有
し、かつ、下記一般式％式％）で表わされる金属窒化物（阿はＦｅ、　Ｃｏ及びＮｉの
うちの少なくとも１種である。）を主成分とするものか
らなっている。

ＭｘＮは、本来、ε相窒化物で六方晶の結晶構造を有し
ている。ところが、本発明におけるＭｘＮ磁性膜は一般
に無配向とＣ軸配向との中間状態にあって、非磁性支持
体上に形成されるものであり、（００２）　（００４）
のロッキング曲線から求められたΔθ、０は１〜３ｄｅ
ｇと大きくなっている。

本発明の磁性膜には強磁性金属（Ｆｅ、　Ｃｏ及び／又
はＮｉ）の酸化物例えばＦｅｄ、　Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ、
Ｏ，、Ｃｏｏ、Ｃｏ２０．、Ｃｏ、Ｏ，、Ｎｉｐ、　Ｎ
ｉ、Ｏ，及び窒化物’／　’−Ｆｅ４Ｎなどが適当量（
３０ａｔｏａ＋ｉｃ％以下の範囲）含まれていてもかま
わない。

前記ＭｘＮで表わされた金属窒化物（六方晶系窒化鉄、
六方晶系窒化コバルト、六方晶系窒化ニッケル）は経時
によって膜中から窒素が抜けだしてε相からα相へと移
行してゆき、飽和磁化は著しく増大する傾向がある。こ
の傾向は加熱ないし高温下ではその進行が速い。本発明
の磁性膜は、第１図に示したように、磁性膜に垂直及び
水平に磁界を印加した際、はぼ同様な磁化のされ方即ち
ヒステリシス・ループを描くように工夫されているため
、窒化鉄等のすべすべがα−鉄等になってしまうのは好
ましくない。

そうしたことから、本発明の磁性膜は窒素が膜中から抜
けでないように配慮されていることが望ましい。そのた
めには、磁性膜を非磁性支持体の表面から堆積・形成さ
れる柱状構造とし、その柱状構造にアモルファス状非磁
性元素を含有させるのが有利である。即ち、磁性膜を主
として形成する粒子［ＭｘＮ（２＜ｘ≦３）〕の形は無
配向とＣ軸配向との中間の状態に位置するような形状で
あるが、これら個々の窒化物粒子の間の空隙を埋めるよ
うに、アモルファス状非磁性元素が含有されているのが
望ましい、金属窒化物粒子の周囲がアモルファス状非磁
性元素で覆われた形態がとられていると、膜中から窒素
は抜けることがないか又は抜けることか殆んどないため
である。

柱状構造の柱の径は約１５０〜３００人くらいが適当で
ある。前記のアモルファス状非磁性元素にはＣ９０、Ｂ
、Ｆ、Ｈ，Ｓｉ、Ｓ、Ｐなどがあげられる。これらアモ
ルファス状非磁性元素の含有量は磁性層の５〜５０ａｔ
ｏ＋＊ｉｃ％くらいが適当である。また、Ｆｅ、Ｃｏ、
Ｎｉなどの強磁性金属元素がＦｅ−０等非磁性の結合を
有して含まれていてもかまわない。

非磁性支持体としてはプラスチックフィルム、セラミッ
ク、金属、ガラスなど適宜の材料が用いられる。ここで
のプラスチック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。非磁性支持
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、長尺テープ状など任意の形状を採用することが
できる。

実際に本発明に係る磁性膜を非磁性支持体上に設けるに
は、直接又は下地層を介して、真空蒸着法、各種ＰＶＤ
法やＣＶＤ法により１００〜１００００人厚、好ましく
は１０００〜５０００人厚に製膜すればよい。また、磁
性膜上には、必要に応じて、保護層や潤滑層が設けられ
てもよい。下地層（約１μＩ厚以下で好ましくは約０．
０５−０．５ＩＪａ厚）としては、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｇな
ど窒化物磁性体と格子定数が同じかそれに近い値をもっ
た非磁性材料から選択されるのが好ましい。保護膜（１
声厚以下で好ましくは０．０３〜０．５μｌ厚）として
はＳｉＮ、Ｙ２Ｏ，、Ａｎ、Ｏ，、ＺｎＳ、Ｓｉｎ、Ｓ
ｊｎ、、ＡＱＮなどが例示できる。また、潤滑Ｍ（約０
．５ｐｍ厚以下で好ましくは０．０５〜０．１声厚）の
材料としてはカーボン、二酸化モリブデン、二酸化タン
グステン、α−オレフィン、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化合した化
合物；炭素数約２０）、炭素数１２〜２０の一塩基脂肪
酸と炭素数３〜１２のｍ個アルコールとからなる脂肪酸
エステル類などをあげることができる。

更に、本発明に係る磁性膜が第１図に示したよあな磁気
覆歴曲線を招くようなものとして製膜するには、例えば
、イオンビームスパッタ法を用いるのが好ましく、イオ
ン化ガスとしてはＮ２とＡｒの混合ガスを用い、発生し
たイオンビームの電流値や、ターゲットと基板との距離
又はガス種を最適化することによって制御される。一般
に、スパッタ粒子の運動エネルギーが弱いと結晶性が劣
り。

従って、Ｃ軸配向性も劣って等方的磁気特性を有するよ
うになる。

かくして、非磁性支持体上に本発明に係る磁性膜を形成
した磁性記録媒体は等方性磁気記録テープとして有効に
使用しうるものとなる。

〔実施例〕

次に実施例及び比較例を示すが１本発明磁性膜はこの実
施例に限られるものではない。

実施例１イオンビームスパッタ装置を用いて下記の条件で非磁性
支持体（約７５．厚のポリエステルフィルム）上に厚さ
約３０００人の磁性膜を製膜した。

ターゲット材料：　ＦｅＣｏ合金（Ｆｅ含有量７５ａｔ
ｏｉｉｃ％）ターゲットと非磁性支持体との距離：　２
０ｍｎ＋真空槽の背圧：ｌＸ１０−’ｔｏｒｒイオン銃電圧：６ＫＶ　’ イオン銃電流：４ｍＡイオン化ガス：Ｎ２（７５％）＋Ａｒ（２５％）導入空
気圧カニ３Ｘ　１０−’ｔｏｒｒ製膜時全ガス圧カニ１
．７Ｘ１０″”ｔｏｒｒターゲットへのイオン入射角：
３０度この磁性膜をＸ線回折法で調べたところ、２θ＝４１．
２度及び２θ＝３５．６度に回折ピークが観察された。

２θ＝４１．２度のピークはＦｅとＣｏとのε相窒化物
の（００２）面の回折ピークであり、ロッキング曲線か
ら求められたΔθ５゜は２．４度であった。また、２０
＝３５．６度の微小ピークはスピネルの回折ピークであ
る。　ＶＳＭで調べた磁気特性は、抗磁力（Ｈｅ工）＝
７００Ｏｅ、抗磁力＜Ｈｃ１）＝６００Ｏｅ、角型比（
ＳＱｉ）＝０．４５、角型化（Ｓｑ、）　０．３９、飽
和磁化＝５３０ｅｍｕ／ｃｃであった。

また、この磁性膜をヘッドギャップ長駒０．２癖とした
リングヘッドを装置したフロッピーディスクドライブに
よって記録・再生した。得られた０ＳＯ（再生出力が低
密度記録時の半分になる記録密度）の値は７５ＫＢＰＩ
であり高密度な記録が可能であった。

なお、上記の磁気特性の測定結果は、前記の磁性膜を６
ケ月間室内に放置し更にその後２ケ月間５％塩水中に放
置したが、変化はなく安定であった。

また、ヘッドを接触させて１００万回パス後も前記の記
録密度に変化はなく安定であった。

比較例１イオン化ガスをＮｚ　（１００％）とした以外は実施例
１と全く同様にして、磁性膜を作製した。この磁性膜を
Ｘ線回折法で調べたところ、無配向のＦｅとＣＯのε相
窒化物の回折ピークがＩｌ！察された。また、２θ＝３
５．６のスピネルの微少ピークもＩ’ｌ！された。

ＶＳＭで調べた磁気特性は、抗磁力（Ｈｅ、）＝１２０
０ｅ抗磁力（Ｈｃｚ）＝：４５０Ｏｅ、角型比（Ｓｑｉ
）＝０．０６．角型比（Ｓｑ、）＝０．４１、飽和磁化
＝６６０ｅｍｕ／ｃｃの面内異方性磁化膜であった。

続いて、実施例１と同様な方法で得たり、。の値は３８
ＫＢＰＩであった。但し、磁気特性の測定結果は実施例
１と同様に実施したが変化はなく安定であっり、また、
記録密度は１００万パス後も実施例１と同様に安定して
測定可能であった。

〔発明の効果〕

本発明の強磁性金属窒化物磁性膜は化学的、機械的に安
定であり、等方性気記録媒体として高密度な記録・再生
が行なえるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る磁性膜の磁性履歴曲線である。第２図及び第３図は本発明とは異なる磁性膜の各々の磁
気履歴曲線である。第１図第３図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）非磁性支持体上に形成されるＦｅ、Ｃｏ及びＮｉ
から選ばれる金属（Ｍ）の少なくとも１種の窒化物〔Ｍ
ｘＮ（２＜ｘ≦３）〕を主成分とした膜であって、その
膜面に垂直及び面内方向に磁界を印加して測定した磁気
のヒステリシス・ループから求めた角型比（垂直方向に
印加：Ｓ＿ｑ＿１、面内方向に印加：Ｓ＿ｑ）の値が０
．７＜Ｓ＿ｑ＿１／Ｓ＿ｑ＜１．３の範囲にあり、かつ、抗磁力（垂直方向に印加：Ｈ＿ｃ
＿１、面内方向に印加：Ｈ＿ｃ）の値が２００　Ｏｅ＜
Ｈ＿ｃ＿１、Ｈ＿ｃ＜１５００　Ｏｅ、及び０．７＜Ｈ
＿ｃ＿１／Ｈ＿ｃ＜１．３の範囲にあることを特徴とする磁性膜。