JPH0336244A - 軟磁性非晶質膜 - 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、磁気ヘッドのコア材等として使用される軟磁
性非晶質膜に関するものであり、特に高磁束密度、高電
気抵抗及び高耐蝕性を有する軟磁性非晶質１模に関する
。

（発明の概要］ 本発明は、遷移金属と２種類の異なる半金属元素（ここ
ではＢ、　　Ｃ，Ｓｉ）よりなり強磁性アモルファス相
と非磁性アモルファス相の２相が微細に分散した構造を
有する軟磁性非晶質膜に、ＣｒＭｏ、Ｗ、”Ｉ’ａ、Ｎ
ｌ）、Ｖ、Ｓｎの少なくとも１種を添加することによっ
て、ｉ［ｉＪ触性の改善を図ろうとするものである。

「従来の技術］ 例えばＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）等の磁気記録再
生装置においては、画質等を向上するために記録信号の
高密度化や高周波数化等が進められており、これに対応
して俳性粉にＦｅ、Ｃ。

Ｎｉ等の強磁性金属の場末を用いた。いわゆるメタルテ
ープや、強磁性金属材ネご１を茎着等の手法により直接
ベースフィルム上に被着した。いわゆる薫着テープ等の
高抗磁力媒体が実用化されつつある。

一方、磁気ヘッドにおいては、このような磁気記録媒体
の高抗磁力化に対応するべく、飽和磁束密度がフェライ
トよりも高いＦｅ−Ａｆ２−３ｉ系合金（いわゆるセン
ダス］・）スパッタ膜やメタルメタル系アモルファスス
パッタ膜、メタル−メタロイド系液体超急冷アモルファ
スリボン等の合金系軟磁性材料を単独若しくはフェライ
トど組み合わせて用いた磁気ヘラ］・が開発されている
。

しかしながら、これまで用いられている合金系軟磁性材
料は、その比抵抗が小さいために高周波帯域での特性が
十分でなく、特にメガヘルツ領域では渦電流損失によっ
て初透磁率が減少し、高抗磁力媒体の性能を十分に引き
出すことができないのが実情である。

いわゆるハイビジョンに代表されるような高画質画像シ
ステムの実用化が進められており、このようなシステム
で扱われる高周波信号を記録するための磁気ヘッドの開
発に迫られている状況では、前記高周波帯域での特性の
劣化は大きな障害となる。

また、従来の合金系軟磁性＋、Ｉ　ｌｉｔは、飽和磁束
密度が高いといっても−仕い−ｊ！い１００００ガウス
（Ｇ　ａ　［Ｉ　Ｓ　Ｓ　）程度に止まり、磁気記録媒
体におｉＪる一層の高抗磁力化を考えた場合、十分なも
のとは言えない。

そこで本願出願人は、先に特開昭６３〜１１９２０９号
公報において、遷移金属と半金属とを主成分とし強磁性
アモルファス相と非磁性アモルファス相のつのアモルフ
ァス相が微細に分散したヘテロアモルファス２相構造を
有する軟磁性薄膜を提案した。この軟磁性薄膜は、電気
抵抗値が３００〜４０００μΩｃｒｎと非常に大きく、
また飽和磁束密度も１５０００ガウス程度を示し、従来
のアモルファス薄膜とは全く異なり高周波帯域で優れた
磁気特性を発揮するものである。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前述のへテロアモルファス２相構造を有
する軟磁性薄膜は、このように優れた磁気特性を発揮す
るものの、耐蝕性が低いという不満を残している。特に
、高磁気特性を狙って遷移金属の割合を増やそうとする
とこの１ＩＪｉ向が著しい。

そこで本発明しよ、ヘテロアモルファス２相構造を有す
る軟磁性薄膜の耐蝕性を改善することを目的とするもの
で、高飽和磁束密度、高電気抵抗さらには高耐蝕性の緒
特性を併せ持ち、高周波記録等に対応可能な軟磁性非晶
質膜を提供することを目的とする。

ｒ問題点を解決するための手段〕 本発明者は、前述の目的を達威せんものと長期に亘り鋭
意研究を重ねた結果、Ｃｒ　　Ｍｏ　　ＷＴａ、Ｎｂ、
Ｖ、Ｓｒ＋の何れかの添加が耐蝕性の改善に有効である
ことを見出した。

本発明は、このような知見に基づいて完成されたもので
あって、 （Ｍ、、、、Ａ、）ＸＬ、Ｊ、・・・　（ｉ）（但し、
ＭはＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉの少なくとも１種を表し、Ｌ、、
ＪはそれぞれＢ、Ｃ，Ｓｉから選ばれた互いに異なる元
素を表す。また、ｘ、ｙ、ｚはそれぞれ各元素の割合を
原子％で表し、Ｘ十）・＋Ｚ−コＤ０，ｙ＋ｚ≧１０．
ｘ≠Ｏ５ｙ≠０２≠○である。ＡはＣｒ、Ｍｏ、Ｗ、’
丁’ａＮｂＶ、Ｓｎの少なくとも１種を表し、０＜ｍ≦
０．１５である。）なる組成を有しヘテロアモルファス
２相構造を有することを）与徴とするものである。

上記組成式（１）中、Ｍとしては、強磁性材料である３
ｄ遷移金属元素、すなわちＦｅ、　　Ｃ。

Ｎｉのうらの１種または２種以」−が適当である。

一方、半金属元素であるり、、Ｊとしては、ＢＳｉ、Ｃ
の中から２種を選択して使用する。これら半金属元素（
半導体元素）は、合金を非晶質化するものであり、特に
炭素Ｃは合金の耐蝕性、硬度３機械的性質等を改善し、
また電気抵抗を高める要素となる元素である。

半金属元素り、Ｊの組み合わせとしては、ＢＣ，Ｓｉ　
−Ｃ，５ｉ−Ｂが考えられるが、炭素Ｃを含む組み合わ
せ（Ｂ−Ｃ，Ｓ　１−Ｃ）が好ましく、特にＢ−Ｃの組
み合わせは好適な結果を示しまた、本発明の軟磁性非晶
質膜において、これら半金属元素り、Ｊの占める割合ｙ
＋ｚは、１０原子％以上であることが必要で、１０原子
％未満では非晶質状態が実現１．ない。

かかる軟磁性非晶質膜は、従来広く知られている単相ア
モルファス磁性薄膜とは異なり、遷移金属元素Ｍを主体
とする強磁性アニ［ルファス相Ｉ（ｌｖｌ−＞Ｊ）と、
これをとりまき半金属元素のみからなる非磁性アモルフ
ァス相１１（Ｌ−、Ｊ）との２相混在構造であるとＩＩ
Ｌ定される。このことは、透過型電子顕微鏡による暗視
野像によっても裏イテ］けられている。すなわち、本発
明の軟磁性非晶質膜の電子顕微鏡写真を観察すると、暗
い部分と明るい部分とが微細に混在しており、５０人程
度の超微細２相構造のへテロアモルファスであることが
理解てきる。な′Ａ６、これら暗い部分と明るい部分と
はいずれも非晶質相であることが電子線回折法により証
明された。

本発明においては、前連の軟６〈多性非晶質１模を構成
する元素の・うち、遷移金属の一部をＣｒ、Ｍ。

Ｗ　　Ｔａ　　Ｎｂ　　Ｖ　　Ｓｎで置換することによ
りその面コ蝕性を改善することとする。これら元素の添
加は、耐蝕性改善に非常に有効で、わずかな添加でも耐
蝕性が大きく改善される。ただし、あまり添加量が多ず
ぎると磁気特性、特に飽和磁束密度の低下を招くことか
ら、遷移金属に対する置換量は、１５原子％までとする
ことが好ましい。したがって、先の組成式（ｉ）におす
るｍは０＜ｍ≦０．１５とすることが好ましい。遷移金
属に対する置換量が１５原子％を越えると、飽和磁束密
度が８０００ガウスを下回り実用的でない。

本発明の軟磁性非晶質膜を作製するには、遷移金属Ｍの
円盤の上にＢ、Ｓｉ等の炭素化合物やＳｉＢ化合物、さ
らにはＣｒ等の耐蝕性改善のための金属Ａの角板を並べ
たターゲラ］・を用い、スパッタリングによって製造す
る。ここで、角板の数を増減することにより得られる軟
磁性非晶質膜の組成ｙ、ｚや置換Ｎｍをコントロールす
ることができ、目的に応して磁気特性や電気抵抗等をコ
ン］・ロールすることができる。また、ｉｌ！移金属Ｍ
の円盤の代わりに遷移金属と前記肺１蝕性改善のための
金属Ａとの合金の円盤をターゲットどして用い、この合
金ターゲットの組成によって置換量ＩｎをコンＩ・ロー
ルするよ・うにしてもよい。スパッタリング時のアルゴ
ンガス圧は、電気抵抗や飽和磁束密度等にはばとんど影
響を及はさないが、軟磁性非晶質膜の重要な特性の一つ
である保磁力Ｈｃを考慮すると、５　Ｘ　ｌ　０−２Ｔ
ｏｒｒ以上であることが好ましい。

［作用］ ヘテロアモルファス２相構造を有する軟磁性非晶質膜（
以下、２相アモルファス膜と言う。）は、比抵抗が高く
高周波帯域において従来の単相アモルファスでは実現し
得ない優れた特性が発揮される。

かかる２相アモルファス膜を横取する元素のうち、遷移
金属の一部をＣｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔ’ａＮ＋）、Ｖ、Ｓｒ
ｉの少なくとも１種で置換すると、ｉ１純性が大幅に改
善される。

（実施例］ 以下、本発明を具体的な実験例により説す１するが、本
発明がこれら実験例に限定解釈されるものでないことは
言うまでもない。

本実験では、ＦｅＣｏ−Ｂ４Ｃ系２相アモルファス膜に
Ｃｒを添入１１Ｌ、耐蝕性改善の効果を調べた。

２相アモルファス膜のスパッタ用ターゲッＩ・としては
、直径１００ｍｍ、厚さ２ｍｍの円盤状のＦｅＣｏ合金
ターゲットを用い、その上に８４Ｃ化合物仮（５ｍｍＸ
　５　ｍｍＸ　２　ｍｍに切断したもの。）を必要数だ
けならべた。Ｆｅ−ｃｏ合金ターゲットにおけるＦｅと
Ｇｏの比率は１：１とし、Ｃｒを添加しないもの、Ｃｒ
を５原子％［合金ターゲラ］・中のＣｒの原子濃度。し
たがって（ｉ）式中ｍ＝０．０５）添加したもの、ＩＯ
原子％添加したもの（ｒｎ＝０．］○）、２０原子％添
力１１シたもの（ｍ＝　０．２０　）をそれぞれ準備し
た。

スパッタに際しては、基板にフォトセラム基板を使用し
た。また、この２相アモルファス膜のスパッタ条件は下
記の通りである。

スパック条件 ＲＦマグネトロンスパッタ 極板間距離　　　　　　　　　　　　　４０ｍｍ予備ス
パッタ時間　　　　　　　　　ｉ時間本スパック時間　
　　　　　　　　　４時間Ａｒ流量　　　　　　　　　
　　　１０１００ｍ５ｅ到達真空度　　　　　　　　　
Ｉ　Ｘ　１０−　’Ｔｏｒｒ陽極電圧　　　　　　　　
　　　　　２．２ｋＶ陽極電流　　　　　　　　　　　
　　１６０ｍＡ得られたスパッタ膜はＸ線回折によって
結晶アモルファスの判定を行い、また膜組成の分析には
Ｅ　Ｓ　ＣＡ　（ＩＥ］ｅｃ１．ｒｏｎ　５ｐｃｃ１．
ｒｏｓｃｏｐｙ　ＣｈｅｍｉｃａＡａｌｙｓｉｓ）及び
Ｘ　Ｍ　Ａ　（Ｘ−ｒａｙ　ｍ１ｃｒｏｐｒｏｂｅ　Ａ
ｎａｌｉｚｅｒ）を使用した。

作成した各サンプルについて、腐食電流、飽和磁束密度
、電気抵抗率を測定した結果が第１図ないし第３図であ
る。ここで、第１図はＣｒの添加量による腐食電流の変
化を表し、第２図ばＣｒの添加量による飽和磁束密度の
変化を、また第３図はＣｒの添加量による電気抵抗率の
変化をそれぞれ表す。

第１図を見ると、Ｃｒを添加することによって腐食電流
が減少しており、例えばＣｒを添加していないサンプル
とＣｒをＩＯ原子％添加したサンプルを比較すると、後
者において耐蝕性が１０倍以上向上していることがわか
る。実際、これらのサンプルを純水に浸して観察すると
、Ｃ’ｒを添加していないサンプルでは錆の発住が見ら
れたのに対して、Ｃｒを冷力口したサンプルでは錆はほ
とんど発生しなかった。

一方、第２図から明らかなように、前記Ｃｒの添加する
と、飽和磁束密度は低下する傾向にある。

ただし、添加量を１５原子％程度までに抑えれば、飽和
磁束密度８０００ガウス以」二を確保することができる
ことがわかる。

電気抵抗率は、第３図に示すようにＣｒ添加によってほ
とんど変わらず、高電気抵抗が維持されている。

そこで次に、Ｃｒを１０原子％添加したサンプルについ
て、磁気特性、特に磁化他線（Ｂ　−１（ループ）を振
動試料型磁力計（ＶＳＭ）を用いて測定した。結果を第
４図に示す。

このサンプルの飽和磁束密度Ｂｓは１３０００ガウス１
保磁カドｔ　ｃは０．２エルステッドであった。これら
の値はＣｒを添加していない２相アモルファス膜のそれ
と変わらず、Ｃｒを添加しても主要な軟磁気特性が劣化
することはないことがわかった。

また、実効初透磁率を測定したとごろ、第５図に示すよ
うにおよそ１２００と高い（直を示し、これは１０ＭＨ
ｚでもほとんど劣化−リ゛ず擾れた周波数特性を示すこ
とがわかった。

なお、以上はＣｒについての実験結果であるが、Ｍｏ、
Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｖ、Ｓｎについても同様の実験を行っ
たところ耐蝕性改善の効果が見られ、軟磁気特性が劣化
することもなかった。

（発明の効果］ 以上の説明からも明らかなように、本発明においては、
２相アモルファス膜にＣｒ、Ｍｏ、’ＷＴａ　　Ｎｂ　
　Ｖ、Ｓｎの少なくとも一種を重力ｎしているので、耐
蝕性を大幅に向上することができ、例えば磁気ヘッドに
応用した場合に加工時の歩留まりや加工後の信頼性を向
上することができる。

また、これら元素を添加しても２相アモルファス膜の軟
磁気特性を損なうことはなく、良好な高周波特性や高飽
和磁束密度を■１持することができる。

したがって、高飽和磁束密度、高電気抵抗、高耐蝕性の
緒特性を併せ持ち、高周波記録等に対応し得る軟磁性非
晶質膜を提供することが可能となり、ビデオテープレコ
ーダ用磁気−・ラド等においてその利用価値は極めて大
きい。

【図面の簡単な説明】

第１図はＣｒの添加による腐食電流の変化を示す特性図
であり、第２図はＣｒの添加による飽和磁束密度の変化
を示す特性図、第３図ばＣｒの添加による電気抵抗率の
変化を示す特性図である。 第４図はＣｒを添加したＦｅ−Ｃｏ−Ｂ４Ｃ系２相アモ
ルファス膜の磁化曲線（Ｂ−Ｈループ）を示す特性図で
あり、第５図は実効初透磁率の周波数特性を示す特性図
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　（Ｍ＿１＿−＿ｍＡ＿ｍ）＿ｘＬ＿ｙＪ＿ｚ（但し、
   ＭはＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉの少なくとも１種を表し、Ｌ，Ｊ
   はそれぞれＢ，Ｃ，Ｓｉから選ばれた互いに異なる元素
   を表す。また、ｘ，ｙ，ｚはそれぞれ各元素の割合を原
   子％で表し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００，ｙ＋ｚ≧１０，ｘ≠
   ０，ｙ≠０，ｚ≠０である。ＡはＣｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ
   ，Ｎｂ，Ｖ，Ｓｎの少なくとも１種を表し、０＜ｍ≦０
   ．１５である。）なる組成を有しヘテロアモルファス２
   相構造を有することを特徴とする軟磁性非晶質膜。