JPH03232206A - 軟磁性薄膜 - Google Patents
軟磁性薄膜Info
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- JPH03232206A JPH03232206A JP4632290A JP4632290A JPH03232206A JP H03232206 A JPH03232206 A JP H03232206A JP 4632290 A JP4632290 A JP 4632290A JP 4632290 A JP4632290 A JP 4632290A JP H03232206 A JPH03232206 A JP H03232206A
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- Thin Magnetic Films (AREA)
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。
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、Fe−N系の軟磁性薄膜に関するものであり
、特にその耐熱性の改善に関するものである。
、特にその耐熱性の改善に関するものである。
[発明の概要]
本発明は、Fe−N系材料に添加元素を加え同時に酸素
を導入することで、あるいは添加元素を特定の元素の組
み合わせとすることで、熱安定性に優れ、高飽和磁束密
度、低保磁力の軟磁性薄膜を提供しようとするものであ
る。
を導入することで、あるいは添加元素を特定の元素の組
み合わせとすることで、熱安定性に優れ、高飽和磁束密
度、低保磁力の軟磁性薄膜を提供しようとするものであ
る。
〔従来の技術]
磁気記録の分野においては、高密度記録化、短波長記録
化が進められており、これに伴って磁気記録媒体には高
保磁力、高残留磁束密度を有することが要求され、一方
磁気ヘッド材には前記磁気記録媒体の特性を生かすべく
高飽和磁束密度、高透磁率、低保磁力を有することが要
求される。
化が進められており、これに伴って磁気記録媒体には高
保磁力、高残留磁束密度を有することが要求され、一方
磁気ヘッド材には前記磁気記録媒体の特性を生かすべく
高飽和磁束密度、高透磁率、低保磁力を有することが要
求される。
このような要求に応える軟磁性材料の一つとして、Fe
−N系材料が従来より知られており、これをスパッタリ
ング等の気相メツキ技術によって薄膜化して磁気ヘッド
のコア材として利用することが検討されている。
−N系材料が従来より知られており、これをスパッタリ
ング等の気相メツキ技術によって薄膜化して磁気ヘッド
のコア材として利用することが検討されている。
ところが、Fe−N系の軟磁性薄膜は、熱安定性に劣る
という欠点を有する。磁気ヘッドの製造工程においては
、信鎖性を確保するために高融点を存するガラスを用い
た融着工程が不可欠であり、この工程には高温の熱処理
を必要とすることから、前記欠点は大きな問題となる。
という欠点を有する。磁気ヘッドの製造工程においては
、信鎖性を確保するために高融点を存するガラスを用い
た融着工程が不可欠であり、この工程には高温の熱処理
を必要とすることから、前記欠点は大きな問題となる。
このような状況から、Fe−N系の軟磁性薄膜の熱安定
性の改善に関しての研究も続けられており、例えば本願
出願人は、特開昭63−299219号において微量の
第3元素を導入することでFe−N系の軟磁性薄膜の熱
安定性が改善されることを開示した。
性の改善に関しての研究も続けられており、例えば本願
出願人は、特開昭63−299219号において微量の
第3元素を導入することでFe−N系の軟磁性薄膜の熱
安定性が改善されることを開示した。
〔発明が解決しようとする課題]
ところで、磁気へノドを製造する上で融着に使用するガ
ラスの融点は信軌性を確保する目的からなるべく高いこ
とが好ましく、例えばバルク型の磁気ヘッドの場合、通
常550°C程度のガラス融着工程が採用されている。
ラスの融点は信軌性を確保する目的からなるべく高いこ
とが好ましく、例えばバルク型の磁気ヘッドの場合、通
常550°C程度のガラス融着工程が採用されている。
したがって、コア材として軟磁性薄膜を応用した場合に
も、同様に550°C程度のガラス融着工程が要望され
、かかる温度での熱処理後にも軟磁気特性に優れ高飽和
磁束密度を有する材料が要求されている。
も、同様に550°C程度のガラス融着工程が要望され
、かかる温度での熱処理後にも軟磁気特性に優れ高飽和
磁束密度を有する材料が要求されている。
そこで本発明は、前述の従来の実情に鑑みて提案された
ものであって、Fe−N系の軟磁性薄膜の熱安定性のよ
り一層の改善を目的とし、例えば550°C程度のガラ
ス融着工程後にも優れた軟磁気特性、高飽和磁束密度を
発揮する軟磁性薄膜を提供することを目的とする。
ものであって、Fe−N系の軟磁性薄膜の熱安定性のよ
り一層の改善を目的とし、例えば550°C程度のガラ
ス融着工程後にも優れた軟磁気特性、高飽和磁束密度を
発揮する軟磁性薄膜を提供することを目的とする。
本発明者等は、前述の目的を達成せんものと鋭意研究を
重ねた結果、添加元素の導入と同時に酸素を導入するこ
とが熱安定性の改善に有効であり、さらには特定の添加
元素を2種類組み合わせて導入することが同様に熱安定
性の改善に有効であるとの知見を得るに至った。
重ねた結果、添加元素の導入と同時に酸素を導入するこ
とが熱安定性の改善に有効であり、さらには特定の添加
元素を2種類組み合わせて導入することが同様に熱安定
性の改善に有効であるとの知見を得るに至った。
本発明はこのような知見に基づいて完成されたものであ
る。
る。
すなわち、本発明の第1の発明は、
(F e mMb)+ao−c−aNcoa (ただし
、a、b、c。
、a、b、c。
dは組成を原子%として表し、MはSi、Al1゜Ta
、B、Mg、Ca、Sr、Ba、Cr、Mn。
、B、Mg、Ca、Sr、Ba、Cr、Mn。
Zr、Nb、Ti、Mo、V、W Hf、Ga。
Ge、希土類元素の少なくとも1種を表す。)なる組成
式で表され、その組成範囲が 0.1≦b≦5 a + b =100 0.5≦c≦15 0.1≦d≦13 であることを特徴とするものである。
式で表され、その組成範囲が 0.1≦b≦5 a + b =100 0.5≦c≦15 0.1≦d≦13 であることを特徴とするものである。
また、本発明の第2の発明は、
(F e、M’rM目j+oo−hNh (ただし、e
、f。
、f。
g、hは組成を原子%として表し、MIはAffGa、
Ti、希土類元素のうちの少なくとも1種を、MIはN
b、Ta、V、Zr、Hfのうちの少なくとも1種をそ
れぞれ表す、)なる組成式で表され、その組成範囲が 0.1≦f≦2.5 0.1≦g≦2.5 e+f+g=100 0.5≦h≦15 であることを特徴とするものである。
Ti、希土類元素のうちの少なくとも1種を、MIはN
b、Ta、V、Zr、Hfのうちの少なくとも1種をそ
れぞれ表す、)なる組成式で表され、その組成範囲が 0.1≦f≦2.5 0.1≦g≦2.5 e+f+g=100 0.5≦h≦15 であることを特徴とするものである。
さらに、本発明の第3の発明は、
(FeHM’JM”h)+oo−s−++N5O0(た
だし、i。
だし、i。
j、に、m、nは組成を原子%として表し、MIはAl
、Ga、Ti、希土類元素のうちの少なくとも1種を、
M”はNb、Ta、V、Zr、Hfのうちの少なくとも
1種をそれぞれ表す。)なる組成式で表され、その組成
範囲が 0.1≦J≦2.5 0.1≦に≦2.5 ifj十に=100 0.5≦m≦15 0.1≦n≦13 であることを特徴とするものである。
、Ga、Ti、希土類元素のうちの少なくとも1種を、
M”はNb、Ta、V、Zr、Hfのうちの少なくとも
1種をそれぞれ表す。)なる組成式で表され、その組成
範囲が 0.1≦J≦2.5 0.1≦に≦2.5 ifj十に=100 0.5≦m≦15 0.1≦n≦13 であることを特徴とするものである。
前記各組成は、軟磁気特性、飽和磁束密度等を考慮して
決められたものであるが、特に酸素の導入する場合、そ
の導入量は0.1〜13原子%とする。酸素の導入量が
少なすぎても、逆に多すぎても熱安定性改善の効果が期
待できず、例えばアニール処理した後の保磁力Hcが大
きな値を示すようになる。
決められたものであるが、特に酸素の導入する場合、そ
の導入量は0.1〜13原子%とする。酸素の導入量が
少なすぎても、逆に多すぎても熱安定性改善の効果が期
待できず、例えばアニール処理した後の保磁力Hcが大
きな値を示すようになる。
また、添加元素のうち、特にAl2.Ga、Ti希土類
元素のうちの少なくとも1種と、Nb。
元素のうちの少なくとも1種と、Nb。
Ta、V、Zr、Hfのうちの少なくとも1種を組み合
わせることで、やはり熱安定性の向上が見られるが、こ
の場合はFeの一部をこれら元素でそれぞれ0.1〜2
.5原子%の割合で置換することが好ましい、いずれか
一方でも買換量が少なすぎると組み合わせた意味が薄れ
、期待する効果が得られない。逆にこれら両者の置換量
が多すぎると、相対的にFeの割合が少なくなりすぎて
軟磁気特性や飽和磁束密度に悪影響を及ぼす戚れがある
。
わせることで、やはり熱安定性の向上が見られるが、こ
の場合はFeの一部をこれら元素でそれぞれ0.1〜2
.5原子%の割合で置換することが好ましい、いずれか
一方でも買換量が少なすぎると組み合わせた意味が薄れ
、期待する効果が得られない。逆にこれら両者の置換量
が多すぎると、相対的にFeの割合が少なくなりすぎて
軟磁気特性や飽和磁束密度に悪影響を及ぼす戚れがある
。
上述の軟磁性薄膜は、スパッタリング等の薄膜形成技術
により作成されるが、添加元素の導入方法としては、ま
ず目的の元素とFeとの合金を調製し、この合金をター
ゲット蒸着源として使用する方法が考えられる。あるい
は、Feターゲットの上に各元素のチップを置いて同時
にスパッタリングするようにしてもよい。
により作成されるが、添加元素の導入方法としては、ま
ず目的の元素とFeとの合金を調製し、この合金をター
ゲット蒸着源として使用する方法が考えられる。あるい
は、Feターゲットの上に各元素のチップを置いて同時
にスパッタリングするようにしてもよい。
また、窒素や酸素の導入方法としては、窒化物。
酸化物をターゲット、蒸着源として使用する方法も考え
られるが、通常は雰囲気中に窒素、酸素を導入すること
で達成される。
られるが、通常は雰囲気中に窒素、酸素を導入すること
で達成される。
本発明を適用した軟磁性薄膜は、単層膜であってもよい
し、パーマロイ等の磁性金属や、Ag。
し、パーマロイ等の磁性金属や、Ag。
Cu等の非磁性金属、さらには5i−N、SiO□等の
セラミクス材料等で分断して積層構造とした多層膜であ
ってもよい。
セラミクス材料等で分断して積層構造とした多層膜であ
ってもよい。
上述の軟磁性薄膜は、いわゆるメタル・イン・ギヤ、プ
型の磁気ヘッド等において、フェライト上に膜付けして
磁気コアとされ、これら磁気コアをガラス融着により一
体化することで磁気へノドとして構成されるのが一般的
である。
型の磁気ヘッド等において、フェライト上に膜付けして
磁気コアとされ、これら磁気コアをガラス融着により一
体化することで磁気へノドとして構成されるのが一般的
である。
このとき、ガラス融着の際の加熱によって本発明の軟磁
性薄膜とガラスあるいは軟磁性薄膜とフェライトとの反
応が問題となる虞れがある。
性薄膜とガラスあるいは軟磁性薄膜とフェライトとの反
応が問題となる虞れがある。
したがって、本発明の軟磁性薄膜をメタル・イン・ギャ
ップ型の磁気ヘッド等に適用する場合には、ガラスと軟
磁性薄膜の間、あるいはフェライトと軟磁性薄膜の間に
シリコン酸化物、シリコン窒化物の非常に薄い膜を反応
防止膜として設けることが好ましい、特にガラスと軟磁
性薄膜の間の反応防止膜は、シリコン酸化物膜、シリコ
ン窒化物膜と金属クロム膜、クロム化合物膜との積層膜
とすることが有効である。
ップ型の磁気ヘッド等に適用する場合には、ガラスと軟
磁性薄膜の間、あるいはフェライトと軟磁性薄膜の間に
シリコン酸化物、シリコン窒化物の非常に薄い膜を反応
防止膜として設けることが好ましい、特にガラスと軟磁
性薄膜の間の反応防止膜は、シリコン酸化物膜、シリコ
ン窒化物膜と金属クロム膜、クロム化合物膜との積層膜
とすることが有効である。
前記シリコン酸化物膜やシリコン窒化物膜は、やはりス
パッタリング等の薄膜形成技術によって形成されるが、
その膜厚はフェライトと軟磁性薄膜との間の反応防止膜
では30〜100人とすることが好ましい。当該反応防
止膜の厚さが30人未満であると反応を十分に抑えるこ
とができず、逆に100人を越えると擬似ギャップとし
て作用する虞れがある。ガラスと軟磁性薄膜の間の反応
防止膜では、30人〜500人とすることが好ましい。
パッタリング等の薄膜形成技術によって形成されるが、
その膜厚はフェライトと軟磁性薄膜との間の反応防止膜
では30〜100人とすることが好ましい。当該反応防
止膜の厚さが30人未満であると反応を十分に抑えるこ
とができず、逆に100人を越えると擬似ギャップとし
て作用する虞れがある。ガラスと軟磁性薄膜の間の反応
防止膜では、30人〜500人とすることが好ましい。
30人未満であるとやはり反応を十分に抑えることがで
きない。上限については特に規定する必要はないが、生
産性等の観点から500Å以下とすることが望ましい。
きない。上限については特に規定する必要はないが、生
産性等の観点から500Å以下とすることが望ましい。
金属クロム膜1 クロム化合物膜は、ガラスとの接合強
度を確保すること等を目的として設けられるもので、や
はりスパッタリング等の薄膜形成技術によって形成され
るが、その膜厚は前記シリコン酸化物膜やシリコン窒化
物膜の場合と同様の理由から30人〜500人とするこ
とが好ましい。
度を確保すること等を目的として設けられるもので、や
はりスパッタリング等の薄膜形成技術によって形成され
るが、その膜厚は前記シリコン酸化物膜やシリコン窒化
物膜の場合と同様の理由から30人〜500人とするこ
とが好ましい。
以下、本発明を具体的な実験結果に基づいて説明する。
実施■1
本実施例は、Fe−N系軟磁性薄膜に添加元素並びに酸
素を導入した例である。
素を導入した例である。
先ず、Fe−Ajl!合金、Fe−Nb合金よりなるタ
ーゲントを準備し、窒素ガス及び酸素ガスを含むアルゴ
ン雰囲気中でRFスパッタリングを行い、第1表に示す
組成を有する薄膜を作成した。
ーゲントを準備し、窒素ガス及び酸素ガスを含むアルゴ
ン雰囲気中でRFスパッタリングを行い、第1表に示す
組成を有する薄膜を作成した。
なお、スパッタリングの条件は、出力300 W。
ガス圧(全圧) 1.2 mTorrとし、薄膜の膜厚
は3μmとした。
は3μmとした。
また、膜中の窒素含有量、酸素含有量は、雰囲気中への
窒素ガス、酸素ガスの導入量で制御した。
窒素ガス、酸素ガスの導入量で制御した。
第1図はスパッタリング雰囲気中の窒素ガス量と膜中の
窒素含有量の関係を、第2図はスパッタリング雰囲気中
の酸素ガス量と膜中の酸素含有量の関係をそれぞれ示す
ものであり、これら図を見てもわかるように、雰囲気中
の窒素、酸素の量をコントロールすることでほぼ比例関
係で膜中の窒素酸素の含有量を増減することができる。
窒素含有量の関係を、第2図はスパッタリング雰囲気中
の酸素ガス量と膜中の酸素含有量の関係をそれぞれ示す
ものであり、これら図を見てもわかるように、雰囲気中
の窒素、酸素の量をコントロールすることでほぼ比例関
係で膜中の窒素酸素の含有量を増減することができる。
各膜中の窒素あるいは酸素の含有量は、インナートガス
フニージョン法により測定した。すなわち、Ni基板(
10m×20IIII11×3InI111重量約0.
5g)に定着(スパッタリング)した試料をグラファイ
トルツボに入れ、インパルスファーネスで2500°C
に加熱した。このとき、酸素はカーボンと反応して一酸
化炭素になり、窒素はそのまま抽出される。
フニージョン法により測定した。すなわち、Ni基板(
10m×20IIII11×3InI111重量約0.
5g)に定着(スパッタリング)した試料をグラファイ
トルツボに入れ、インパルスファーネスで2500°C
に加熱した。このとき、酸素はカーボンと反応して一酸
化炭素になり、窒素はそのまま抽出される。
次いで、抽出したガスをヘリウムキャリヤーガスで押し
流し、酸化銅で前記−酸化炭素を二酸化炭素に転換し、
窒素とこの二酸化炭素を分離管でクロマト式に分離した
。これを熱伝導度検出器で検出して次式に従って算出し
た。
流し、酸化銅で前記−酸化炭素を二酸化炭素に転換し、
窒素とこの二酸化炭素を分離管でクロマト式に分離した
。これを熱伝導度検出器で検出して次式に従って算出し
た。
A:付着後重量(Ni十膜)
B:付着重量(膜)
C:付着後生のNあるいはOの含有量
(Ni+膜)
D=付着量中のNあるいはOの含有量(膜)得られた各
サンプルについて、550’C,1時間のアニール処理
後の保磁力Hcを測定した。結果を第1表に示す。
サンプルについて、550’C,1時間のアニール処理
後の保磁力Hcを測定した。結果を第1表に示す。
(以下余白)
第1表
例えば、サンプル■とサンプルV、サンプル■とサンプ
ル■を比べてみれば明らかなように、酸素を導入するこ
とによりアニール後の保磁力が低下している。ただし、
添加元素を導入せず酸素の導入だけであると、サンプル
■に示す通り熱処理後の軟磁気特性は期待できない。
ル■を比べてみれば明らかなように、酸素を導入するこ
とによりアニール後の保磁力が低下している。ただし、
添加元素を導入せず酸素の導入だけであると、サンプル
■に示す通り熱処理後の軟磁気特性は期待できない。
実lI壓λ
本実施例は、特定の元素を組み合わせて添加した例であ
る。
る。
なお、本実施例でもスパッタリング条件は実施例1と同
様とし、窒素ガスを含むアルゴン雰囲気中でスパッタリ
ングを行ってサンプルを作成した。
様とし、窒素ガスを含むアルゴン雰囲気中でスパッタリ
ングを行ってサンプルを作成した。
第3図は、膜組成を
(F e qs、 6−KA RxN b 1.4)9
4N6としたときのANの添加量Xと保磁力Hc (5
50’Cのアニール処理後の値)の関係を示すものであ
り、Alの添加とともに保磁力Hcが低下していること
がわかる。ただし、ANの添加蓋χが多くなりすぎると
再び保磁力Hcが増加しており、特に2゜5原子%を越
えるとその傾向が著しい。
4N6としたときのANの添加量Xと保磁力Hc (5
50’Cのアニール処理後の値)の関係を示すものであ
り、Alの添加とともに保磁力Hcが低下していること
がわかる。ただし、ANの添加蓋χが多くなりすぎると
再び保磁力Hcが増加しており、特に2゜5原子%を越
えるとその傾向が著しい。
一方、第4図は、膜組成を
(F eqe、e−xAff+、zN bX)++4N
6としたときのNbの添加量Xと保磁力Hc (550
’Cのアニール処理後の値)の関係を示すものであり、
やはりNbの添加とともに保磁力Hcが低下しているこ
とがわかる。
6としたときのNbの添加量Xと保磁力Hc (550
’Cのアニール処理後の値)の関係を示すものであり、
やはりNbの添加とともに保磁力Hcが低下しているこ
とがわかる。
すなわち、これらを突き合わせて考えると、アニール後
にも低保磁力を保つにはAI!、とNbとを組み合わせ
ることが有効であると言える。
にも低保磁力を保つにはAI!、とNbとを組み合わせ
ることが有効であると言える。
また、金属の組成を固定して窒素の導入量を変えて保磁
力Hcの変化を調べた。膜組成は次の通りである。
力Hcの変化を調べた。膜組成は次の通りである。
(F e 97.4A l +、zN b 1.4)+
0O−XNII結果を第5図に示す。低保磁力を達成す
るためには、前記添加元素の選定と同時に、窒素を導入
することが必要であることがわがる。
0O−XNII結果を第5図に示す。低保磁力を達成す
るためには、前記添加元素の選定と同時に、窒素を導入
することが必要であることがわがる。
典型的な例として、
(F e 9?、 aA jl! +、 zN b 1
.4)94N&なる膜を作成し、その特性を調べたとこ
ろ、550°Cでのアニール後の保磁力Hcは0.6
(Oe) 、飽和磁束密度は19 (kG)であった。
.4)94N&なる膜を作成し、その特性を調べたとこ
ろ、550°Cでのアニール後の保磁力Hcは0.6
(Oe) 、飽和磁束密度は19 (kG)であった。
さらに、この膜(各500人)と5i−N膜(各10人
)とを繰り返し積層し、トータルで3μmの多層膜を作
成してその軟磁気特性を調べたところ、550’C,1
時間アニール後の保磁力が0.2(Oe)であった。
)とを繰り返し積層し、トータルで3μmの多層膜を作
成してその軟磁気特性を調べたところ、550’C,1
時間アニール後の保磁力が0.2(Oe)であった。
また、ここでA2をGa、Tiあるいは希土類元素に、
NbをTa、V、ZrあるいはHfにそれぞれ置き換え
ても、はとんど同じ磁気特性が得られた。
NbをTa、V、ZrあるいはHfにそれぞれ置き換え
ても、はとんど同じ磁気特性が得られた。
実m
本実施例は、特定の元素を組み合わせて添加すると同時
に、酸素も導入した例である。
に、酸素も導入した例である。
なお、本実施例でもスパッタリング条件は実施例1と同
様とし、窒素ガス及び酸素ガスを含むアルゴン雰囲気中
でスパッタリングを行ってサンプルを作成した。
様とし、窒素ガス及び酸素ガスを含むアルゴン雰囲気中
でスパッタリングを行ってサンプルを作成した。
第6図は、Nbと同時にAfを添加したサンプルについ
てAN2の添加量Xと保磁力Hc (550°Cのアニ
ール処理後の値)の関係を示すものであり、図中白丸が
酸素を含まない場合、黒丸が酸素を含む場合の特性をそ
れぞれ示す。それぞれの組成式は以下の通りである。
てAN2の添加量Xと保磁力Hc (550°Cのアニ
ール処理後の値)の関係を示すものであり、図中白丸が
酸素を含まない場合、黒丸が酸素を含む場合の特性をそ
れぞれ示す。それぞれの組成式は以下の通りである。
(F e9@、6−XAfXN、b、、4ン、4N6
(F e qll、b−mA l*N b +、4)+
+zN602また、第7図はNbと同時に/lを添加し
たサンプルについてNbの添加量Xと保磁力Hc (5
50°Cのアニール処理後のW)の関係を示すものであ
り、図中白丸が酸素を含まない場合、黒丸が酸素を含む
場合の特性をそれぞれ示す。それぞれの組成式は以下の
通りである。
(F e qll、b−mA l*N b +、4)+
+zN602また、第7図はNbと同時に/lを添加し
たサンプルについてNbの添加量Xと保磁力Hc (5
50°Cのアニール処理後のW)の関係を示すものであ
り、図中白丸が酸素を含まない場合、黒丸が酸素を含む
場合の特性をそれぞれ示す。それぞれの組成式は以下の
通りである。
(Feq++、a−xAL、zNbxLsN&(F e
9g、lxA l +、zN bX)qzNaozこ
れら図面を見ても明らかなように、実施例2と同様、A
N2とNbの同時添加が有効であり、特に酸素を導入し
た場合に全般に低い保磁力を示している。
9g、lxA l +、zN bX)qzNaozこ
れら図面を見ても明らかなように、実施例2と同様、A
N2とNbの同時添加が有効であり、特に酸素を導入し
た場合に全般に低い保磁力を示している。
A1をGa、Tiあるいは希土類元素に、またNbをT
a、V、ZrあるいはHfに置き換えた場合にも、はと
んど同様の軟磁気特性を示した。
a、V、ZrあるいはHfに置き換えた場合にも、はと
んど同様の軟磁気特性を示した。
一方、第8圀は窒素の含有量とアニール後の保磁力の関
係を、第9図は酸素の含有量とアニール後の保磁力の関
係を示すものである。いずれの場合も、金属の組成はF
e 9?、 aA l +。2Nb1.4に固定した
。また、第8図において、白丸で表される線は窒素のみ
を導入したもの、黒丸で表される線は窒素と酸素(2原
子%)を導入したものである。
係を、第9図は酸素の含有量とアニール後の保磁力の関
係を示すものである。いずれの場合も、金属の組成はF
e 9?、 aA l +。2Nb1.4に固定した
。また、第8図において、白丸で表される線は窒素のみ
を導入したもの、黒丸で表される線は窒素と酸素(2原
子%)を導入したものである。
同様に、第9図において、白丸で表される線は酸素のみ
を導入したもの、黒丸で表される線は窒素(6原子%)
と酸素を導入したものである。
を導入したもの、黒丸で表される線は窒素(6原子%)
と酸素を導入したものである。
これら第8図、第9図から、窒素あるいは酸素の導入が
軟磁気特性に影響を及ぼすことは明らがであり、特に窒
素と酸素を同時に導入することで低保磁力化が達成され
ていることがわかる。
軟磁気特性に影響を及ぼすことは明らがであり、特に窒
素と酸素を同時に導入することで低保磁力化が達成され
ていることがわかる。
そこで典型的なサンプルについて、その軟磁気特性(5
50°C,1時間アニール後の保磁力Hc)並びに飽和
磁束密度Bsを測定した。結果を第2表に示す。
50°C,1時間アニール後の保磁力Hc)並びに飽和
磁束密度Bsを測定した。結果を第2表に示す。
(以下余白)
第2表
いずれのサンプルも非常に良好な軟磁気特性を示し、ま
た飽和磁束密度も高い値であった。
た飽和磁束密度も高い値であった。
さらに、主磁性膜として前記サンプル1を使用して多層
膜を作成し、その軟磁気特性についても調べた。各サン
プルの主磁性膜の膜厚、中間層の種類及び膜厚、全体の
膜厚、並びに各サンプルを550°Cで1時間アニール
した後の保磁力Hcを第3表に示す。
膜を作成し、その軟磁気特性についても調べた。各サン
プルの主磁性膜の膜厚、中間層の種類及び膜厚、全体の
膜厚、並びに各サンプルを550°Cで1時間アニール
した後の保磁力Hcを第3表に示す。
第3表
積層膜とした場合にも非常に良好な軟磁気特性が達成さ
れている。
れている。
応月11=
本例では、メタル・イン・ギヤノブ型の磁気ヘッドへの
応用を考慮して、本発明を適用した軟磁性薄膜と融着ガ
ラスとの界面反応について調べた。
応用を考慮して、本発明を適用した軟磁性薄膜と融着ガ
ラスとの界面反応について調べた。
ここで使用した軟磁性薄膜の組成は、
(F e 97.4A l +、zN b +、a)q
zNbozテアル。(先の第2表中のサンプルi)前述
の組成を有する軟磁性薄膜をMn−Znフェライトコア
上にスパッタ成膜した後、Si0g膜あるいは5ift
下地膜+Cr膜からなる反応防止膜を設けた。そして、
その上に融着ガラス材をスパッタ成膜して560°C,
1時間の熱処理を施して、オージェ電子分光法により反
応の様子を調べた。
zNbozテアル。(先の第2表中のサンプルi)前述
の組成を有する軟磁性薄膜をMn−Znフェライトコア
上にスパッタ成膜した後、Si0g膜あるいは5ift
下地膜+Cr膜からなる反応防止膜を設けた。そして、
その上に融着ガラス材をスパッタ成膜して560°C,
1時間の熱処理を施して、オージェ電子分光法により反
応の様子を調べた。
また、比較のために軟磁性薄膜上に直接融着ガラス材を
スパッタ成膜し、同様に560°C,1時間の熱処理を
施し、そのときの反応の様子を調べた。
スパッタ成膜し、同様に560°C,1時間の熱処理を
施し、そのときの反応の様子を調べた。
第10図(A)及び第10図(B)は、反応防止膜がS
i0g膜(膜厚500人)である場合の融着ガラス材表
面側から軟磁性薄膜側への組成プロファイルを示すもの
で、第101EI(A)は熱処理前、第10図(B)は
熱処理後である。
i0g膜(膜厚500人)である場合の融着ガラス材表
面側から軟磁性薄膜側への組成プロファイルを示すもの
で、第101EI(A)は熱処理前、第10図(B)は
熱処理後である。
これら図面を見てもわかるように、Si0g膜を設けた
ことで、軟磁性薄膜中のFeはほとんどガラス中へは拡
散していない。
ことで、軟磁性薄膜中のFeはほとんどガラス中へは拡
散していない。
第11図(A)及び第11図(B)は、反応防止層がS
i0g下地膜(1191100人)十Cr膜(膜厚10
0人)である場合の組成プロファイルを示すもので、第
11図(A)は熱処理前、第11図(B)は熱処理後で
ある。
i0g下地膜(1191100人)十Cr膜(膜厚10
0人)である場合の組成プロファイルを示すもので、第
11図(A)は熱処理前、第11図(B)は熱処理後で
ある。
この場合には、Cr1lは融着ガラス材中へ拡散してガ
ラス成分(CrzO3)となっているが、軟磁性薄膜中
のFeはやはりガラス中へは拡散していない。なお、C
r膜のガラス中への拡散は、接着性を考えた場合には好
ましい現象であり、これによって軟磁性薄膜と融着ガラ
ス材との接合強度が確保される。
ラス成分(CrzO3)となっているが、軟磁性薄膜中
のFeはやはりガラス中へは拡散していない。なお、C
r膜のガラス中への拡散は、接着性を考えた場合には好
ましい現象であり、これによって軟磁性薄膜と融着ガラ
ス材との接合強度が確保される。
第12図(A)及び第12図(B)は、反応防止膜が3
102下地膜(膜厚100人)+Cr膜(膜厚500人
)である場合の熱処理前後の組成プロファイルを示すも
のであり、この場合にも同様に軟磁性薄膜中のFeの拡
散は見られない。
102下地膜(膜厚100人)+Cr膜(膜厚500人
)である場合の熱処理前後の組成プロファイルを示すも
のであり、この場合にも同様に軟磁性薄膜中のFeの拡
散は見られない。
一方、第13図(A)及び第13図(B)は、軟磁性薄
膜上に直接融着ガラス材をスパッタ成膜した場合の熱処
理前後の組成プロファイルを示すものであるが、軟磁性
薄膜と融着ガラス材が接していると軟磁性薄膜中のFe
がガラス中へ拡散しFezOxとなっていることがわか
る。
膜上に直接融着ガラス材をスパッタ成膜した場合の熱処
理前後の組成プロファイルを示すものであるが、軟磁性
薄膜と融着ガラス材が接していると軟磁性薄膜中のFe
がガラス中へ拡散しFezOxとなっていることがわか
る。
同様の実験をSi0g膜の代わりにSt、N、膜を配し
た場合について行ったところ、やはり軟磁性薄膜中のF
eの拡散が抑えられることが確認された。
た場合について行ったところ、やはり軟磁性薄膜中のF
eの拡散が抑えられることが確認された。
応ILム
本例では、フェライトとの界面反応について調べた。
ここで使用した軟磁性薄膜の組成は、
(F eqt、sN bz、5)qtNbozである。
(先の第1表中のサンプル■)Mn−Znフェライトコ
ア上にSiO□膜(膜厚100人)をスパッタ成膜した
後、前述の組成を有する軟磁性薄膜を膜厚1000人と
なるようにこの上にスパッタ成膜した。
ア上にSiO□膜(膜厚100人)をスパッタ成膜した
後、前述の組成を有する軟磁性薄膜を膜厚1000人と
なるようにこの上にスパッタ成膜した。
そして、550°C,1時間の熱処理を施して、オージ
ェ電子分光法により反応の様子を調べた。
ェ電子分光法により反応の様子を調べた。
また、比較のためにMn−Znフェライトコア上に直接
軟磁性薄膜をスパッタ成膜し、同様に550°C11時
間の熱処理を施し、そのときの反応の様子を調べた。
軟磁性薄膜をスパッタ成膜し、同様に550°C11時
間の熱処理を施し、そのときの反応の様子を調べた。
第14図(A)及び第14図(B)は、フェライトコア
と軟磁性薄膜の間にSiO□膜(膜厚100人)を反応
防止膜として設けた場合の軟磁性薄膜表面側からフェラ
イトコア側への組成プロファイルを示すもので、第14
図(A)は熱処理前、第14図(B)は熱処理後である
。
と軟磁性薄膜の間にSiO□膜(膜厚100人)を反応
防止膜として設けた場合の軟磁性薄膜表面側からフェラ
イトコア側への組成プロファイルを示すもので、第14
図(A)は熱処理前、第14図(B)は熱処理後である
。
これら図面を見ても明らかなように、Sin。
膜を設けることでフェライトと軟磁性薄膜の反応は完全
に抑制されている。また、Si・02膜の膜厚を30人
、50人とした場合にも同様の効果が石育認された。
に抑制されている。また、Si・02膜の膜厚を30人
、50人とした場合にも同様の効果が石育認された。
同様の実験を51.N、膜についても行ったところ、や
はりフェライト中の酸素の拡散が抑えられることが確認
された。
はりフェライト中の酸素の拡散が抑えられることが確認
された。
一方・Mn−Znフェライトコア上に直接軟磁性薄膜を
スパッタ成膜した場合には、第15図(A)及び第15
図(B)に示すように、熱処理によって界面側からの酸
化(フェライト中の酸素の拡散)が進行している。
スパッタ成膜した場合には、第15図(A)及び第15
図(B)に示すように、熱処理によって界面側からの酸
化(フェライト中の酸素の拡散)が進行している。
以上の実験は、Fe−Nb−N−0系の膜についての実
験であるが、これにAl添加した軟磁性薄膜、Ti添加
した軟磁性薄膜についても同様の実験を行ったところ、
同様の結果が得られた。
験であるが、これにAl添加した軟磁性薄膜、Ti添加
した軟磁性薄膜についても同様の実験を行ったところ、
同様の結果が得られた。
以上の説明からも明らかなように、本発明においては、
Fe−N系の軟磁性薄膜に添加元素を加えると同時に酸
素を導入しているので、熱安定性が大幅に向上され、5
50 ’C程度のアニール処理後にも低保磁力の軟磁性
薄膜の提供が可能である。
Fe−N系の軟磁性薄膜に添加元素を加えると同時に酸
素を導入しているので、熱安定性が大幅に向上され、5
50 ’C程度のアニール処理後にも低保磁力の軟磁性
薄膜の提供が可能である。
同様に、Fe−N系の軟磁性薄膜に特定の添加元素を組
み合わせて導入することによっても低保磁力を有する軟
磁性薄膜の提供が可能であり、さらにこれに酸素を導入
することで著しく軟磁気特性に優れ熱安定性に優れた軟
磁性薄膜の提供が可能である。
み合わせて導入することによっても低保磁力を有する軟
磁性薄膜の提供が可能であり、さらにこれに酸素を導入
することで著しく軟磁気特性に優れ熱安定性に優れた軟
磁性薄膜の提供が可能である。
すなわち、本発明のいずれの発明によっても、軟磁気特
性に優れ、高飽和磁束密度を有し、しかも熱安定性に優
れた軟磁性薄膜を提供することが可能である。
性に優れ、高飽和磁束密度を有し、しかも熱安定性に優
れた軟磁性薄膜を提供することが可能である。
第1図はスパッタリング雰囲気中への窒素の導入量と膜
中の窒素含有量の関係を示す特性図であり、第2図はス
パッタリング雰囲気中への酸素の導入量と膜中の酸素含
有量の関係を示す特性図である。 第3図はAlとNbを同時添加した場合のAlの添加量
による保磁力の変化を示す特性図であり、第4図はAl
とNbを同時添加した場合のNbの添加量による保磁力
の変化を示す特性図、第5図はAlとNbを同時添加し
た場合の窒素含を量による保磁力の変化を示す特性図で
ある。 第6図は窒素と酸素を導入し且つAlとNbを同時添加
した場合のANの添加量による保磁力の変化を示す特性
図であり、第7図はNbの添加量による保磁力の変化を
示す特性図、第8図は窒素の含有量による保磁力の変化
を示す特性図、第9図は酸素の含有量による保磁力の変
化を示す特性図である。 第10図(A)及び第10図(B)は軟磁性薄膜と融着
ガラスの間にS i Oz膜を設けた場合の熱処理によ
る組成プロファイルの変化を示す特性図であり、第10
図(A)は熱処理前、第10図(B)は熱処理後である
。 第11図(A)及び第11図(B)は軟磁性薄膜と融着
ガラスの間に5in2膜+Cr膜(膜厚100人)を設
けた場合の熱処理による組成プロファイルの変化を示す
特性図であり、第11図(A)は熱処理前、第11図(
B)は熱処理後である。 第12図(A)及び第12図(B)は軟磁性薄膜と融着
ガラスの間に5in2膜+Cr膜(膜厚500人)を設
けた場合の熱処理による組成プロファイルの変化を示す
特性図であり、第12図(A)は熱処理前、第12図(
B)は熱処理後である。 第13図(A)及び第13図(B)は軟磁性薄膜上に直
接融着ガラスを成膜した場合の熱処理による組成プロフ
ァイルの変化を示す特性図であり、第13図(A)は熱
処理前、第13図(B)は熱処理後である。 第141F (A)及び第14図(B)はフェライトコ
アと軟磁性薄膜の間にSiO□膜を設けた場合の熱処理
による組成プロファイルの変化を示す特性図であり、第
14図(A)は熱処理前、第14図CB)は熱処理後で
ある。 第15図(A)及び第151ffl (B)はフェライ
トコア上に直接軟磁性薄膜を成膜した場合の熱処理によ
る組成プロファイルの変化を示す特性図であり、第15
図(A)は熱処理前、第15図(B)は熱処理後である
。
中の窒素含有量の関係を示す特性図であり、第2図はス
パッタリング雰囲気中への酸素の導入量と膜中の酸素含
有量の関係を示す特性図である。 第3図はAlとNbを同時添加した場合のAlの添加量
による保磁力の変化を示す特性図であり、第4図はAl
とNbを同時添加した場合のNbの添加量による保磁力
の変化を示す特性図、第5図はAlとNbを同時添加し
た場合の窒素含を量による保磁力の変化を示す特性図で
ある。 第6図は窒素と酸素を導入し且つAlとNbを同時添加
した場合のANの添加量による保磁力の変化を示す特性
図であり、第7図はNbの添加量による保磁力の変化を
示す特性図、第8図は窒素の含有量による保磁力の変化
を示す特性図、第9図は酸素の含有量による保磁力の変
化を示す特性図である。 第10図(A)及び第10図(B)は軟磁性薄膜と融着
ガラスの間にS i Oz膜を設けた場合の熱処理によ
る組成プロファイルの変化を示す特性図であり、第10
図(A)は熱処理前、第10図(B)は熱処理後である
。 第11図(A)及び第11図(B)は軟磁性薄膜と融着
ガラスの間に5in2膜+Cr膜(膜厚100人)を設
けた場合の熱処理による組成プロファイルの変化を示す
特性図であり、第11図(A)は熱処理前、第11図(
B)は熱処理後である。 第12図(A)及び第12図(B)は軟磁性薄膜と融着
ガラスの間に5in2膜+Cr膜(膜厚500人)を設
けた場合の熱処理による組成プロファイルの変化を示す
特性図であり、第12図(A)は熱処理前、第12図(
B)は熱処理後である。 第13図(A)及び第13図(B)は軟磁性薄膜上に直
接融着ガラスを成膜した場合の熱処理による組成プロフ
ァイルの変化を示す特性図であり、第13図(A)は熱
処理前、第13図(B)は熱処理後である。 第141F (A)及び第14図(B)はフェライトコ
アと軟磁性薄膜の間にSiO□膜を設けた場合の熱処理
による組成プロファイルの変化を示す特性図であり、第
14図(A)は熱処理前、第14図CB)は熱処理後で
ある。 第15図(A)及び第151ffl (B)はフェライ
トコア上に直接軟磁性薄膜を成膜した場合の熱処理によ
る組成プロファイルの変化を示す特性図であり、第15
図(A)は熱処理前、第15図(B)は熱処理後である
。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)(FE_aM_b)_1_0_0_−_c_−_
dN_cO_d(ただし、a,b,c,dは組成を原子
%として表し、MはSi,Al,Ta,B,Mg,Ca
,Sr,Ba,Cr,Mn,Zr,Nb,Ti,Mo,
V,W,Hf,Ga,Ge,希土類元素の少なくとも1
種を表す。)なる組成式で表され、その組成範囲が 0.1≦b≦5 a+b=100 0.5≦c≦15 0.1≦d≦13 であることを特徴とする軟磁性薄膜。 (2)(Fe_eM^I_fM^I^I_g)_1_0
_0_−_hN_h(ただし、e,f,g,hは組成を
原子%として表し、M^IはAl,Ga,Ti,希土類
元素のうちの少なくとも1種を、M^I^IはNb,T
a,V,Zr,Hfのうちの少なくとも1種をそれぞれ
表す。)なる組成式で表され、その組成範囲が 0.1≦f≦2.5 0.1≦g≦2.5 e+f+g=100 0.5≦h≦15 であることを特徴とする軟磁性薄膜。 (3)(Fe_iM^I_jM^I^I_k)_1_0
_0_−_m_−_nN_mO_n(ただし、i,j,
k,m,nは組成を原子%として表し、M^IはAl,
Ga,Ti,希土類元素のうちの少なくとも1種を、M
^I^IはNb,Ta,V,Zr,Hfのうちの少なく
とも1種をそれぞれ表す。)なる組成式で表され、その
組成範囲が 0.1≦j≦2.5 0.1≦k≦2.5 i+j+k=100 0.5≦m≦15 0.1≦n≦13 であることを特徴とする軟磁性薄膜。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/636,072 US5182690A (en) | 1989-12-29 | 1990-12-28 | Fe-n-based soft magnetic thin films and magnetic heads using such films |
EP90125691A EP0435325B1 (en) | 1989-12-29 | 1990-12-28 | Fe-N-based soft magnetic thin films and magnetic heads using such films |
DE69011066T DE69011066T2 (de) | 1989-12-29 | 1990-12-28 | Weichmagnetische dünne Filme auf Fe-N-Basis und solche Filme verwendender Magnetkopf. |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1-92275 | 1989-04-12 | ||
JP9227589 | 1989-04-12 | ||
JP34295389 | 1989-12-29 | ||
JP1-342953 | 1989-12-29 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03232206A true JPH03232206A (ja) | 1991-10-16 |
JP2808796B2 JP2808796B2 (ja) | 1998-10-08 |
Family
ID=26433724
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2046322A Expired - Lifetime JP2808796B2 (ja) | 1989-04-12 | 1990-02-27 | 軟磁性薄膜 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2808796B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05298617A (ja) * | 1991-06-13 | 1993-11-12 | Alps Electric Co Ltd | 薄膜磁気ヘッド |
US5617275A (en) * | 1994-05-02 | 1997-04-01 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Thin film head having a core comprising Fe-N-O in a specific atomic composition ratio |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02298238A (ja) * | 1989-02-16 | 1990-12-10 | Victor Co Of Japan Ltd | 磁性合金 |
-
1990
- 1990-02-27 JP JP2046322A patent/JP2808796B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02298238A (ja) * | 1989-02-16 | 1990-12-10 | Victor Co Of Japan Ltd | 磁性合金 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05298617A (ja) * | 1991-06-13 | 1993-11-12 | Alps Electric Co Ltd | 薄膜磁気ヘッド |
US5617275A (en) * | 1994-05-02 | 1997-04-01 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Thin film head having a core comprising Fe-N-O in a specific atomic composition ratio |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2808796B2 (ja) | 1998-10-08 |
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