JPH04162207A - 反強磁性薄膜およびこれを用いた磁気抵抗効果素子 - 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】

本発明は高い耐食性を有する反強磁性薄膜に関し、特に
磁気ディスク装置などに用いる再生用磁気ヘッドにおけ
る磁気抵抗効果素子のバルクハウゼンノイズを抑止する
ために用いる反強磁性薄膜に関する。

【従来の技術】

パーマロイを用いた磁気抵抗効果素子のバルクハウゼン
ノイズを抑制するために、特開昭６２−４０６１０に記
載されているように、パーマロイ薄膜に反強磁性薄膜を
接触させ１反強磁性薄膜からのバイアス磁界によってパ
ーマロイの磁壁移動を抑止する方法が行われている。現
在、反強磁性材料としては、Ｆ　ｅ　−Ｍ　ｎ系合金が
用いられている、 しかし、Ｆｅ−Ｍｎ系合金の耐食性は悪く、上記方法の
適用を困難にしていた。そこで、Ｆｅ−Ｍ　ｎ系合金の
耐食性を改善するために、特開平１−２１３８１９に記
載されているように、Ｆｅ−Ｍ　ｎ系合金にＴｉ、Ｒｈ
、Ｃｒを添加し、耐食性を改善してきた。

【発明が解決しようとする課題】

しかし、Ｆｅ−Ｍｎ系合金にＴｉ、Ｒｈ、Ｃｒを添加し
た合金薄膜の耐食性は、まだ不十分であり、さらに、耐
食性を改善することが望まれている。 本発明の目的は、上述のＦｅＭｎ系合金の耐食性を、Ｆ
ｅ−Ｍｎ系合金にＴｉ、Ｒｈ、Ｃｒを添加した合金薄膜
以上に改善し、実用に適した反強磁性薄膜を提供するこ
とにある。 【課題を解決するための手段１ 本発明者等は、Ｆｅ−Ｍｎ系合金に種々の元素を添加し
た合金薄膜について鋭意研究を重ねた結果、Ｆ　ｅ　−
Ｍ　ｎ系合金にＩｒを添加すると著しく耐食性が向上す
ることを明らかにした。また、上記合金のＩｒの濃度を
４〜１５原子％とすることにより、耐食性に優れ、バイ
アス磁界の大きい反強磁性薄膜を得ることができる。上
記Ｆｅ−Ｍｎ−Ｉｒ系合金に、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｔから選
ばれる１種以上の添加元素を添加し、上記添加元素とＩ
ｒの合計が４〜１５原子％とすることにより、さらに耐
食性に優れ、バイアス磁界の大きい反強磁性薄膜を得る
ことができる。さらに、上記の反強磁性薄膜にＴｉ、Ｚ
ｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃ
ｕを０．１〜２原子％添加することにより、さらに耐食
性の優れた反強磁性薄膜を得ることができる。また、上
記合金薄膜を磁気抵抗効果素子の少なくとも一部に用い
ることにより、バルクハウゼンノイズのない磁気抵抗効
果素子を得ることができる。さらに、上記磁気抵抗効果
素子を磁気ヘッドの少なくとも一部に用いることにより
、バルクハウゼンノイズのない高感度磁気ヘッドを得る
ことができる。 【作用１ 上述のように、Ｆｅ−Ｍｎ系合金にＩｒ’を添加すると
著しく耐食性が向上する。また、上記合金のＩｒの濃度
を４〜１５原子％とすることにより、耐食性に優れ、バ
イアス磁界の大きい反強磁性薄膜を得ることができる。 上記Ｆｅ−Ｍｎ−Ｉｒ系合金に、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｔから
選ばれる１種以上の添加元素を添加し、上記添加元素と
Ｉｒの合計が４〜１５原子％とすることにより、さらに
耐食性に優れ、バイアス磁界の大きい反強磁性薄膜を得
ることができる。さらに、上記の反強磁性薄膜にＴｉ、
Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ−Ｎｂ、Ｔａ５Ｃｒ、ＭＯ２Ｗ、Ｎｉ、
Ｃｕを０．１〜２原子％添加することにより、さらに耐
食性の優れた反強磁性薄膜を得ることができる。また、
上記合金薄膜を磁気抵抗効果素子の少なくとも一部に用
いることにより、バルクハウゼンノイズのない磁気抵抗
効果素子を得ることができる。さらに、上記磁気抵抗効
果素子を磁気ヘッドの少なくとも一部に用いることによ
り、バルクハウゼンノイズのない高感度磁気ヘッドを得
ることができる。 【実施例］ 以下に本発明の一実施例を挙げ、図表を参照しながらさ
らに具体的に説明する。 ［実施例１］ 反強磁性薄膜およびパーマロイ薄膜の作製にはイオンビ
ーム・スパッタリング装置を用いた。スパッタリングは
以下の条件で行った。 イオンガス・・・Ａｒ 装置内Ａｒガス圧力・・・２．５Ｘ１００２Ｐａ蒸着用
イオンガン加速電圧・・・４００ｖ蒸着用イオンガンイ
オン電流・・・６０ｍＡターゲット基板間距離・・・１
２７ｍｍ基板にはコーニング社製７０５９ガラスを用い
た。まず、基板上に、膜厚４０ｎｍのパーマロイ薄膜を
形成し、その上に、従来例の膜厚５０ｎｍのＦｅ−Ｍｎ
系合金薄膜およびＦ　ｅ　−Ｍ　ｎ系合金にＴｉ、Ｒｈ
、Ｃｒを添加した合金薄膜１本発明のＦ　ｅ　−Ｍ　ｎ
系合金にＩｒを添加した合金薄膜を形成した。 形成した薄膜を温度６０℃、湿度９０％の環境に７日間
置き、その耐食性を比較した。耐食性は、耐食性試験前
のＦ　ｅ　−Ｍ　ｎ系合金よりパーマロイ薄膜に印加さ
れるバイアス磁界と、試験後のバイアス磁界との比よっ
て評価した。この比が１．０の時に、上記恒温恒湿試験
を行なっても、バイアス磁界が変化しないことを示す。 また、この比が０の時、上記恒温恒湿試験により、Ｆｅ
−Ｍｎ系合金薄膜が完全に腐食して、バイアス磁界が消
失したことを、示す。 第１図に、添加したＩｒ濃度と試験前後のバイアス磁界
の比との関係を示す。この図のように、Ｉｒ濃度が０％
、すなわち、Ｉｒを添加していないＦｅ−Ｍｎ系合金は
、耐食性が悪く、恒温恒湿試験によって、バイアス磁界
は３０％程度に減少している。これに対し、Ｉｒを０．
１原子％以上添加すると、耐食性は向上する。また、Ｉ
ｒを４原子％以上添加した合金薄膜は、全く腐食せず。 パーマロイに印加されるバイアス磁界の変化がない。 以上の結果から、Ｆｅ−Ｍｎ系合金にＩｒを添加した合
金は、Ｉｒを添加しない合金に比べて、優れた耐食性を
示すことがわかった。また、第１図のように、特開平１
−２１３８１９に記載の、Ｔｉ、Ｒｈ、Ｃｒを添加した
合金よりも、Ｉｒを添加した合金の方が、少ない添加量
で耐食性を改善できる。 なお、上記のＦ　ｅ　−Ｍ　ｎ系合金のＦｅとＭｎの組
成比は約５：４であるが、Ｆｅ−Ｍｎ系合金が反強磁性
を示す限り、ＦｅとＭｎの組成比が変化しても、上記の
添加元素による耐食性の向上は、上記実施例と同様とな
る。 また、本実施例では、パーマロイ合金薄膜の上にＦｅ−
Ｍｎ系合金薄膜を形成したが、Ｆｅ−Ｍｎ系合金が反強
磁性を示す限り、パーマロイ合金薄膜形成の前にＦｅ−
Ｍｎ系合金薄膜を形成しても、本実施例と同様の効果が
ある。 また、本実施例では、薄膜の形成にイオンビームスパッ
タリング法を用いたが、高周波スパッタリング法、直流
スパッタリング法、蒸着法等の他の薄膜形成法を用いて
も同様の結果が得られる。 ［実施例２コ 実施例１と同様の方法で、Ｆｅ−Ｍｎ−Ｉｒ／パーマロ
イ薄膜を作製した。Ｆｅ−Ｍｎ系合金よりパーマロイ薄
膜に印加されるバイアス磁界と添加したＩｒ元素濃度の
関係を第２図に示す。同図のように、Ｆｅ−Ｍｎ系合金
にＩｒを添加すると、バイアス磁界は減少する。Ｉｒ濃
度を１５原子％以下にすると、５０ｅ以上のバイアス磁
界が得られる。実施例１では、Ｉｒを４原子％以上添加
すると良好な耐食性を示すことを示した。従って、良好
な耐食性および５０　ｅ以上のバイアス磁界を同時に得
るためには、Ｉｒ濃度を４〜１５原子％とすることが好
ましい。 また、第２図のように、１００ｅ以上のバイアス磁界を
得るためには、Ｉｒ濃度を１１原子％以下にする必要が
ある。従って、良好な耐食性および１００ｅ以上のバイ
アス磁界を同時に得るためには、Ｉｒ濃度を４〜１１原
子％とすることが好ましい。 また、第２図のように、１５０ｅ以上のバイアス磁界を
得るためには、Ｉｒ濃度を７．５原子％以下にする必要
がある。従って、良好な耐食性および１５０ｅ以上のバ
イアス磁界を同時に得るためには、Ｉｒ濃度を４〜７．
５原子％とすることが好ましい。 なお、本実施例では、パーマロイ合金薄膜の上にＦｅ−
Ｍｎ系合金薄膜を形成したが、Ｆｅ−Ｍ　ｎ系合金が反
強磁性を示す限り、パーマロイ合金薄膜形成の前にＦｅ
−Ｍｎ系合金薄膜を形成しても、本実施例と同様の効果
がある。 また、本実施例では、薄膜の形成にイオンビームスパッ
タリング法を用いたが、高周波スパッタリング法、直流
スパッタリング法、蒸着法等の他の薄膜形成法を用いて
も同様の結果が得られる。 ［実施例３コ 実施例１と同様の方法で、パーマロイ合金薄膜上に、Ｆ
ｅ−Ｍｎ−Ｉｒ系合金にＲｕ、Ｒｈ。 Ｐｔを添加した合金薄膜を形成した。Ｉｒ濃度は、７．
５原子％、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｔ濃度は３．Ｏ原子％とした
。また、比較例として、パーマロイ薄膜上に、Ｉｒを１
０．５原子％添加したＦｅ−Ｍｎ−Ｉｒ系合金薄膜を形
成した。 形成した薄膜を温度６０℃、湿度９０％の環境に１４日
間置き、その耐食性を比較した。耐食性は、耐食性試験
前のＦｅ−Ｍｎ系合金よりパーマロイ薄膜に印加される
バイアス磁界と、試験後のバイアス磁界との比よって評
価した。 添加元素と試験前後のバイアス磁界の比との関係を第１
表に示す。添加元素欄にＩｒと記載しである結果は、Ｉ
ｒを１０．５原子％添加した時の結果である。 第１表に示すごとく、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｔを添加すること
により、耐食性がさらに向上する。また、Ｒｕ、Ｒｈ−
Ｐｔの添加によるバイアス磁界の減少は、Ｉｒ添加の時
とほぼ同様であるため、良好な耐食性および５０ｅ以上
のバイアス磁界を同時に得るためには、Ｉｒと添加元素
の合計の濃度を４〜１５原子％とすることが好ましい。 また、良好な耐食性および１００ｅ以上のバイアス磁界
を同時に得るためには、Ｉｒと添加元素の合計の濃度を
４〜１１原子％とすることが好ましい。また、良好な耐
食性および１５０ｅ以上のバイアス磁界を同時に得るた
めには、Ｉｒと添加元素の合計の濃度を４〜７．５ＩＪ
Ｋ子％とすることが好ましい。 なお、本実施例では、パーマロイ合金薄膜の上にＦｅ−
Ｍｎ系合金薄膜を形成したが、Ｆｅ−Ｍｎ系合金が反強
磁性を示す限り、パーマロイ合金薄膜形成の前にＦａ−
Ｍｎ系合金薄膜を形成しても、本実施例と同様の効果が
ある。 また、本実施例では、薄膜の形成にイオンビームスパッ
タリング法を用いたが、高周波スパッタリング法、直流
スパッタリング法、蒸着法等の他の薄膜形成法を用いて
も同様の結果が得られる。 ［実施例４］ 実施例１と同様の方法で、パーマロイ合金薄膜上に、Ｆ
ｅ−Ｍｎ−Ｉｒ系合金にＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、■、Ｎｂ、
Ｔａ、Ｃｒ−Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｕを添加した合金薄膜
を形成した。Ｉｒ濃度は、７．５原子％、添加元素濃度
は２原子％とした。 形成した薄膜を温度６０℃、湿度９０％の環境に１４日
間置き、その耐食性を比較した。耐食性は、耐食性試験
前のＦｅ−Ｍｎ系合金よりパーマロイ薄膜に印加される
バイアス磁界と、試験後のバイアス磁界との比よって評
価した。 添加元素と試験前後のバイアス磁界の比との間第２表 第１表に示すごと＜、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔ
ａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｕを添加することにより
、耐食性がさらに向上する。また、添加元素濃度が０．
１原子％以上において、上記添加元素の効果が生じる。 また、添加元素濃度を２原子％より多くしても、添加元
素濃度２原子％の時と耐食性はほぼ同等である。バイア
ス磁界は、添加元素量にほぼ比例して減少する。以上の
結果より、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、
Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｕの添加量は０．１〜２７！子％が
好ましい。 なお、本実施例では、パーマロイ合金薄膜の上にＦｅ−
Ｍｎ系合金薄膜を形成したが、Ｆａ−Ｍｎ系合金が反強
磁性を示す限り、パーマロイ合金薄膜形成の前にＦｅ−
Ｍｎ系合金薄膜を形成しても、本実施例と同様の効果が
ある。 また、本実施例では、薄膜の形成にイオンビームスパッ
タリング法を用いたが、高周波スパッタリング法、直流
スパッタリング法、蒸着法等の他の薄膜形成法を用いて
も同様の結果が得られる。 ［実施例５コ 実施例１〜４で論じたＦｅ−Ｍｎ系合金／パーマロイ薄
膜を用いて、磁気抵抗効果素子を作製した。磁気抵抗効
果素子の印加磁界による出力変化を調べたところ、バル
クハウゼンノイズのない磁気抵抗効果素子が得られたこ
とが確認された。 また、上記磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッドには、
バルクハウゼンノイズによる再生波形の歪みは見られな
かった。 【発明の効果１ 以上詳細に説明したごとく、Ｆｅ−Ｍｎ系合金にＩｒを
添加すると著しく耐食性が向上する。また、上記合金の
Ｉｒの濃度を４〜１５原子％とすることにより、耐食性
に優れ、バイアス磁界の大きい反強磁性薄膜を得ること
ができる。上記Ｆｅ−Ｍｎ−Ｉｒ系合金に、Ｒｕ、Ｒｈ
、Ｐｔから選ばれる１種以上の添加元素を添加し、上記
添加元素とＩｒの合計が４〜１５原子％とすることによ
り、さらに耐食性に優れ、バイアス磁界の大きい反強磁
性薄膜を得ることができる。さらに、上記の反強磁性薄
膜にＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ−Ｃｒ、Ｍｏ、
Ｗ、Ｎｉ、Ｃｕを０．１〜２原子％添加することにより
、さらに耐食性の優れた反強磁性薄膜を得ることができ
る。また、上記１、合金薄膜を磁気抵抗効果素子の少な
くとも一部に用いることにより、バルクハウゼンノイズ
のない磁気抵抗効果素子を得ることができる。さらに、
上記磁気抵抗効果素子を磁気ヘッドの少なくとも一部に
用いることにより、バルクハウゼンノイズのない高感度
磁気ヘッドを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の反強磁性薄膜と従来の反強磁性薄膜の
耐食性試験の結果を示すグラフ、第２図は本発明のＦｅ
−Ｍｎ−Ｉｒ系合金反強磁性薄膜のＩｒ濃度によるバイ
アス磁界の変化を示すグラフである。 符号の説明 １１、Ｉｒ添加による耐食性の変化、 １２、Ｔｉ添加による耐食性の変化、 １３、Ｒｈ添加による耐食性の変化、 １４、Ｃｒ添加による耐食性の変化、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｆｅ−Ｍｎ−Ｉｒ系合金であることを特徴とする反
   強磁性薄膜。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の反強磁性薄膜におい
   て、Ｉｒの濃度が４〜１５原子％であることを特徴とす
   る反強磁性薄膜。 ３、特許請求の範囲第１項または第２項に記載の反強磁
   性薄膜において、さらに、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｔから選ばれ
   る１種以上の添加元素を含み、上記添加元素とＩｒの合
   計が４〜１５原子％であることを特徴とする反強磁性薄
   膜。 ４、特許請求の範囲第１項から第３項のうちいずれかに
   記載の反強磁性薄膜にＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔ
   ａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｕを０．１〜２原子％添
   加したことを特徴とする反強磁性薄膜。 ５、特許請求の範囲第１項から第４項のうちいずれかに
   記載の反強磁性薄膜を少なくとも一部に使ったことを特
   徴とする磁気抵抗効果素子。 ６、特許請求の範囲第５項に記載の磁気抵抗効果素子を
   少なくとも一部に用いた磁気ヘッド。