JPH04209312A - 磁気記録媒体 - 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】

［０００１１

【産業上の利用分野］本発明は高密度記録に適した金属
薄膜型磁気記録媒体に関するものである。 ［０００２］ 【従来の技術】近年、磁気記録媒体に対して高密度記録
への要求が高まっており、これに伴って記録波長が短く
なる傾向にある。 ［０００３］磁磁気記録式としては、高密度領域での減
磁の小さい垂直磁化方式が好ましいとされているが、リ
ングヘッドと組み合わせた場合、磁性層が完全に垂直磁
化膜であると再生出力をあまり大きくできないという問
題がある。そして、リングヘッドを使用する場合、面内
方向に若干傾いた磁化容易軸を有する磁性薄膜の方が高
密度記録という面からは好ましいといえる。 ［０００４］記録密度を高めるためには強磁性薄膜系の
磁気記録媒体を使用することが有利である。しかしなが
ら、一般に強磁性薄膜には腐食されやすいという欠点が
あることが知られている。 ［０００５］特公昭４１−１９３８９号、米国特許第４
４７７４８９号に記載されるＣｏ−Ｎｉ斜め蒸着層を用
いた金属薄膜型磁気記録媒体は耐腐食性に劣り、材料コ
ストが高い。 ［０００６］特開昭６１−５４０２３号、特開昭６３−
１５２０１７号、特開昭６３−１５２０１９号、特開昭
６３−２４１７１８号に記載される窒化鉄薄膜は電磁変
換特性が良好で、耐腐食性に優れているという利点を有
している。 ［０００７］窒化鉄には、ａ”　−Ｆｅｇ　Ｎ、　７　
−Ｆｅ４　Ｎ、　　Ｅ　　Ｆｅ２−３Ｎ、およびζ−Ｆ
ｅ２Ｎの数種類の相が存在する。このうち、強磁性を示
すα”Ｆｅ５Ｎおよびγ’Ｆｅ４Ｎは経時による磁気特
性の変化が大きく、磁気記録媒体には適さない。一方、
耐腐食性に優れるε−Ｆｅ２−３Ｎおよびζ−Ｆｅ：＋
Ｎは常温で常磁性体であるため、磁気記録媒体には適し
ていない。 ［０００８］特開昭５９−２２８７０５号公報に記載さ
れる垂直磁気記録媒体は六方晶系窒化鉄を主成分とする
ことを特徴とし、良好な垂直磁気特性が得られるものと
されている。しかしながら、六方晶系窒化鉄（ε−Ｆｅ
２−３Ｎ）は常温で常磁性体であるため、これを主成分
とする膜の磁気特性には限界があった。 ［０００９］特開昭６２−１３２２１９号公報に記載さ
れる垂直磁気記録媒体は支持体面に垂直な方向に磁化容
易軸を有し、鉄と、鉄酸化物、鉄水酸化物、鉄窒化物、
鉄硫化物、および鉄炭酸化合物からなる群より選ばれた
少なくとも一種の鉄化合物とを主成分とする強磁性層が
形成されていることを特徴とするものである。この磁気
記録媒体は経時による磁気特性の劣化が少ないものであ
るとされている。 ［００１０１特開昭６２−１３２２１９号公報に記載さ
れる窒化鉄薄膜はγ’　−Ｆｅ＜　Ｎとε−Ｆｅ２−３
Ｎが混在することを特徴とし、高い保磁力が得られるも
のであると記載されているが、それでも斜め蒸着された
Ｃｏ−Ｎｉ膜に比較して保磁力および飽和磁化の小さい
ものであった。 ［００１１１特開平２−４４５１７号公報に記載される
磁気記録媒体は強磁性薄膜が鉄窒素系と酸化鉄との混合
薄膜であることを特徴とし、良好な耐久性と電磁変換特
性が得られるものであるとされているが、どの相の窒化
鉄が良好な特性をもたらすのかは不明であり、具体的な
実施は困難なものであった。 ［００１２］

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の問題点に鑑み、高密度記録に適した磁気特性
を有しかつ耐腐食性にも優れた強磁性薄膜を備えた磁気
記録媒体を提供することにある。 ［００１３］

【課題を解決するための手段】本発明の磁気記録媒体は
、非磁性支持体と該非磁性支持体上に設けられた強磁性
薄膜からなるものであって、該強磁性薄膜がα−Ｆｅお
よびε−Ｆｅ２−３Ｎを主成分とする窒化鉄系薄膜であ
ることを特徴とするものである。 ［００１４１本発明における非磁性支持体としては、ポ
リエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリアミド、
ポリ塩化ビニル、三酢酸セルロース、ポリカーボネート
、ポリエチレンナフタレートのようなプラスチックを用
いることが好ましい。 ［００１５３３本発明おいては、窒化鉄系薄膜の成膜時
に非磁性支持体が高温にさらされることがあるため、耐
熱性に優れた材料であるポリイミドやポリアミドポリエ
チレンテレフタレート等で非磁性支持体を形成すること
が好ましい。 ［００１６］］磁性支持体の厚さは一般に５〜２０μｍ
、好ましくは６〜１５μｍの範囲にある。強磁性薄膜中
におけるα−Ｆｅの含有量は、少ないと磁気特性が低下
し、多いとノイズが多くなったり、抗磁力が低下するた
め、好ましくは３０〜８０モル％、より好ましくは３５
〜７５モル％の範囲とする。 ［００１７１強磁性薄膜中におけるε−Ｆｅ２−３Ｎの
含有量は、少ないと耐腐食性が低下し、多いと磁気特性
が低下するため、好ましくは２０〜７０モル％、より好
ましくは２５〜６５モル％の範囲とする。 ［００１８１強磁性薄膜は酸化鉄を含有することもでき
るが、その含有量は、多すぎると磁気特性の低下を招く
ため、１〜３０モル％とすることが好ましい。 ［００１９］また、強磁性薄膜には酸素、窒素、鉄以外
の成分として、Ｃｏ、Ｎｉ等の強磁性金属元素、Ｃｒ。 Ｔｉ、ＡＩ等の耐腐食性元素などを適量混入させること
もできるが、その量は好ましくは１５モル％以下、より
好ましくは１０モル％以下とする。強磁性薄膜の厚さは
、厚すぎると薄膜の表面性が低下して電磁変換特性が充
分に得られず、薄すぎると充分な磁気特性が得られない
ため、好ましくは０．０２〜５４０μｍ、より好ましく
は０．０５〜２．０μｍの範囲とする。 ［００２０１本発明の強磁性薄膜は、鉄蒸気流を非磁性
支持体に蒸着すると同時に窒素を主成分とするイオン流
を非磁性体に照射して非磁性支持体上に窒化鉄を含む磁
性層を形成するイオンアシスト蒸着法において、鉄蒸気
流とイオン流のエネルギと密度を調節することにより好
ましく製造することができる。 ［００２１１強磁性薄膜中における窒化鉄の各結晶型は
定性的には薄膜Ｘ線回折法、定量的にはメスバウアー法
によって測定することができる。 ［００２２］薄膜Ｘ線回折法によれば、α−Ｆｅの存在
はその（１１０）面の１次回折のピークの強度により、
またε−Ｆｅ２−３Ｎの存在はその（００２）面の１次
回折のピークの強度により確認することができる。 ［００２３］耐腐食性の観点からは、α−Ｆｅの（１１
０）面の１次回折のピークの強度がε−Ｆｅ２−３Ｎの
１次回折のピークの強度の２倍以下であることが好まし
い。 ［００２４］鉄蒸気流は、上記のようなＣｏ、Ｎｉ等の
元素を含むものとすることができるが、鉄を主成分とす
ることが好ましい。鉄蒸気流は、電子ビーム加熱、高周
波誘導加熱等によって、鉄を含有する金属材料を真空中
で加熱蒸発せしめることにより得ることができる。鉄蒸
気流の非磁性支持体に対する入射角は３０°以上とする
ことが良好な磁気特性を得る上で望ましい。なお、本発
明において「入射角」とは非磁性支持体上に立てた法線
と鉄蒸気流の中心線とがなす角度である。 ［００２５］本発明における鉄蒸気流の蒸発速度は望ま
しい製造速度（下限）と窒化鉄の充分な生成度（上限）
とによって決まるが、好ましくは５〜２００オングスト
ロ一ム／秒、より好ましくは１０〜２００オングストロ
一ム／秒の範囲とする。 ［００２６１窒素を主成分とするイオン流は窒素イオン
を５０モル％以上含有するものとすることが好ましく、
より好ましくは窒素イオンを６０モル％以上含有するも
のとする。イオン流は、窒素の他、酸素、アルゴン等の
不活性ガス等、任意の成分を含むことができる。 ［００２７］強磁性薄膜に酸化鉄を含有させるためには
、成膜時の雰囲気に酸素を混入させることが好ましく、
その混入量は雰囲気全体の４０体積％以下とすることが
好ましい。 ［００２８］窒素イオン流は公知のイオン生成手段によ
り形成することができるが、２００■以下の加速電圧で
非磁性支持体上における電流密度が０．３ｍＡ／ｃｍ２
以上となるように前記非磁性支持体に照射することが好
ましい。エンドホール型（ｅｎｄ−Ｈａｌ　ｌ　ｔｙｐ
ｅ）　　イオンガンは、低加速電圧で高い電流密度を達
成することができるため、特に好ましいイオン生成手段
である。 ［００２９］エンドホール型イオンガンは、従来一般的
に使用されていたカウフマン型イオンガンと比較して、
グリッドを有していないという点に大きな特徴がある。 グリッドを有していないイオンガンは、グリッドを有す
るイオンガンに比べて、照射されるイオン、励起分子、
励起原子、電子等、膜の窒化を促進する活性種が多いた
め、高速成膜に適している。また、グリッドを有するカ
ウフマン型イオンガンにおいてはイオンガンから照射さ
れるイオンはグリッドに印加される電圧で決定される一
定のエネルギを帯びるのに対し、エシドホール型イオシ
ガンにおいてはエネルギ分布を有するイオンが発生する
ものと推定され、これが、より好ましい効果を生じさせ
るためになんらかの寄与をするものと考えられる。 ［００３０１非磁性支持体に照射される窒素イオン流の
入射角は任意のものとすることができるが、その方向は
非磁性支持体上に投影した時に鉄蒸気流と平行もしくは
ほぼ平行であるとより好ましい結果が得られる。 ［００３１１本発明によって得られる磁気記録媒体の強
磁性薄膜の膜面に垂直な方向に外部磁場を引加して測定
される磁気特性の望ましい値は、保磁力が６００〜２０
０００ｅ、飽和磁束密度が２０００〜８０００Ｇ、より
好ましくは３０００〜６０００　Ｇ、角型比が０．１以
上である。特に、飽和磁束密度が大き過ぎると耐腐食性
が低下する。また、強磁性薄膜の膜面と平行で図１にお
いて紙面と垂直な方向で測定したＢ−８曲線より求めた
異方性磁界Ｈｋは好ましくは１ｋｏｅ以上、より好まし
くは２ｋＯｅ以上である。 ［００３２］

【作用】本発明の磁気記録媒体は、磁気特性に優れてい
るが耐腐食性に劣るα−Ｆｅと、窒素含有量が多いため
に磁気特性が良くないが耐腐食性に優れているε−Ｆｅ
２−３　Ｎとを組み合わせて強磁性薄膜を形成したこと
により、磁気特性および耐腐食性に優れたものとなって
いる。 ［００３３］α−Ｆｅは非磁性支持体上に蒸着した際に
粒子の結晶が大きくなりやすいために、抗磁力の高いも
のが得ることが困難であり、また、磁化単位が大きくな
るためにノイズが多くなりやすいという問題があったが
、本発明においては、これをε−Ｆｅ２−３Ｎと組み合
わせることにより、抗磁力の低下およびノイズの増加を
防止することが可能となっている。これは、成膜時にε
Ｆｅ＝−３Ｎの生成によってα−Ｆｅの粒子成長が抑制
されることによるものと推測される。 ［００３４］強磁性薄膜中におけるα−Ｆｅの含有量を
３０〜８０モル％、ε−Ｆｅ２−３Ｎの含有量を２０〜
７０モル％とした場合、特に磁気特性および耐腐食性に
優れた磁気記録媒体を得ることができる。 ［００３５］また１強磁性薄膜の成膜時に酸素をある程
度導入することにより、結晶の微細化を促進し、保磁力
を向上させるとともに記録再生時のノイズを低下させる
こともできる。 ［００３６］そして、その際に生成される酸化鉄の量の
上限を抑えることにより、飽和磁束密度の低下を抑制し
、出力の低下を防止することができる。 ［００３７］このような点に鑑みて、強磁性薄膜には１
〜３０モル％の酸化鉄を含有させることが好ましい。 ［００３８］

【実施例】実施例 図１にその概略を示すイオンアシスト蒸着装置を用い、
厚さ２０μｍのポリイミド樹脂製フィルムを非磁性支持
体１として磁気記録媒体を製造した。 ［００３９］イオンガンとしてはコモンウェルス社（Ｃ
ｏｎｍｏｎｗｅａｌ　ｔｈ）製のエンドホール型イオン
ガンＭＡＲＫ−２を使用した。非磁性支持体１とエンド
ホール型イオンガン２との間の距離は３０ｃｍとし、ガ
ス導入口３からは窒素ガスを導入し、加速電圧は１００
Ｖとした。 ［００４０１蒸発源となる電子線加熱蒸発装置としては
日本電子社製ＪＥＢ（、−１０２ＵＢを用い、鉄４を電
子線５によって加熱溶融されるようにマグネシア製ルツ
ボ６に入れた。非磁性支持体１と蒸発源との間の距離は
４０ｃｍとし、非磁性支持体１に対する鉄黒気流の入射
角が６５０となるように配置した。 ［００４１１装置を収容した真空槽は５　Ｘ　１０−５
Ｔｏｒｒまで予備排気した。電子線５によってマグネシ
ア製ルツボ６中の鉄４を加熱溶融する一方、水晶発振式
膜厚モニタ（ＩＮＦＩＣＯＮ社製ＸＴＭ）を用いて鉄の
蒸発速度をモニタし、蒸発速度が３０オングストロ一ム
／秒となるように電子線の電流値を調節した。 ［００４２］非磁性支持体１に含まれる水分の除去およ
び該支持体表面のクリーニングのためにイオンガン２に
より電流密度が０．５ｍＡ／ｃｍ２である窒素イオン流
を約２分間照射した後、蒸発源の上にあるシャッタ７を
開けて成膜を開始し、窒素イオン流は継続して照射した
。膜厚が２０００オングストロームに達したところでシ
ャッタ７を閉じて成膜を終了し、同時に窒素イオン流照
射も停止した。 ［００４３］比較例１ 鉄の蒸発速度を２００オングストロ一ム／秒とし、窒素
イオン流の電流密度を１．０ｍＡ、／ｃｍ２　とした以
外は実施例と同様にして成膜した。 ［００４４］比較例２ 鉄の蒸発速度を５オングストロ一ム／秒とした以外は実
施例と同様にして成膜した。 ［００４５１比較例３ イオンガン２としてコモンウエルス社製のカウフマン型
イオンガンを使用し、窒素イオン流の電流密度を１．０
ｍＡ／Ｃｍ２　　とし、該イオン流の加速電圧を４００
　Ｖとし、鉄の蒸発速度を１０オングストロ一ム／秒と
した以外は実施例と同様にして成膜した。 ［００４６１以下、実施例および比較例で作製した窒化
鉄系強磁性薄膜について評価した結果を説明する。 ［００４７］実施例および比較例で作製した膜の組成（
モル％）をメスバウアー分光法で測定した結果を表１に
示す。 ［００４８］また、実施例および比較例で作製した膜の
結晶構造を、リガク社製Ｘ線回折装置に薄膜用アタッチ
メントを取り付けて解析した。Ｘ線の薄膜に対する入射
角を０．５°とし、２０を８０°から３０°まで走査し
て、現れるピークをＡＳＴＭカードに従って同定した。 現れたピークは全て１次の回折線であった。その結果、
α−Ｆｅは（１１０）面の回折ピーク、Ｅ−Ｆｅｚ−３
Ｎは（００２）面の回折ピーク、酸化鉄は（２００）面
の回折ピークを各々の代表的なピークとし、その強度を
表１に示す。 ［００４９］さらに、実施例および比較例で作製した膜
の面内方向のＢ−Ｈ特性を振動試料型磁力計（ＴＯＥＩ
社製ＶＳＭＰ−１）で測定した。ここで面内方向とは膜
面内にあって図１において紙面と平行な方向である。保
磁力、飽和磁束密度および角型比の値を表１に示す。 ［００５０１次（二耐腐食性を調べるため、前述の磁気
特性を測定したサンプルに５％の食塩水をエアゾルとし
て吹き付け、６０°Ｃ１９０％ＲＨの環境下で２４時間
保存した後、再度飽和磁束密度を測定し、初期値を１０
０％とした時の値を表１に示す。 ［００５１］

【表１】 ［００５２］

【発明の効果】実施例より明らかなように、本発明の磁
気記録媒体は高密度記録に適した良好な磁気特性を有し
、かつ耐腐食性に優れたものであり、その産業上の利用
価値は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例で用いられたイオンアシスト蒸
着装置を示す概略図

【符号の説明】

１　非磁性支持体 ２　エンドホール型イオンガン ３　ガス導入口 ４鉄 ５　電子線 ６　ルツボ ７　シャッタ

【手続補正書】

【提出日】平成３年１１月２６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名１００１５ 【補正方法】変更

【補正内容】

［００１５１本発明においては、窒化鉄系薄膜の成膜時
に非磁性支持体が高温にさらされることがあるため、耐
熱性に優れた材料であるポリイミド、ポリアミドおよび
ポリエチレンテレフタレート等で非磁性支持体を形成す
ることが好ましい。

【手続補正２］ 【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名］　００３１ 【補正方法】変更

【補正内容】

［００３１］本発明によって得られる磁気記録媒体の強
磁性薄膜の膜面に垂直な方向に外部磁場を印加して測定
される磁気特性の望ましい値は、保磁力が６００〜２０
０００ｅ、飽和磁束密度が２０００〜８０００Ｇ、より
好ましくは３０００〜６０００　Ｇ、角型比が０．１以
上である。特に、飽和磁束密度が大き過ぎると耐腐食性
が低下する。また、強磁性薄膜の膜面と平行で図１にお
いて紙面と垂直な方向で測定したＢ−Ｈ曲線より求めた
異方性磁界Ｈｋは好ましくは１ｋｏｅ以上、より好まし
くは２ｋＯｅ以上である。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名］　００４５ 【補正方法】変更

【補正内容】

［００４５］比較例３イオンガン２としてコモンウエル
ス社製のカウフマン型イオンガンを使用し、窒素イオン
流の電流密度を０．１ｍＡ／ｃｍ２　とし、該イオン流
の加速電圧を４００Ｖとし、鉄の蒸発速度を１０オング
ストロ一ム／秒とした以外は実施例と同様にして成膜し
た。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】非磁性支持体と該非磁性支持体上に設けら
   れた強磁性薄膜からなる磁気記録媒体において、該強磁
   性薄膜がα−Ｆｅおよびε−Ｆｅ＿２＿−＿３Ｎを主成
   分とする窒化鉄系薄膜であることを特徴とする磁気記録
   媒体。
2. 【請求項２】前記強磁性薄膜中におけるα−Ｆｅの含有
   量が３０〜８０モル％、ε−Ｆｅ＿２＿−＿３Ｎの含有
   量が２０〜７０モル％であることを特徴とする請求項１
   記載の磁気記録媒体。
3. 【請求項３】前記強磁性薄膜が酸化鉄を１〜３０モル％
   含有していることを特徴とする請求項１記載の磁気記録
   媒体。