JPH04219912A - 希土類薄膜磁石の形成方法 - Google Patents
希土類薄膜磁石の形成方法Info
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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- H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
- H01F10/3222—Exchange coupled hard/soft multilayers, e.g. CoPt/Co or NiFe/CoSm
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は磁気記録媒体や高性能
小型モータ等に用いられる薄膜磁石の形成方法に関する
。
小型モータ等に用いられる薄膜磁石の形成方法に関する
。
【０００２】
【従来の技術】大きな保磁力と最大エネルギー積（ＢＨ
）ｍａｘ を有する希土類−Ｆｅ −Ｂ系磁石は機器の
小型化に貢献するためその利用が進められている。しか
し、この磁石は成形性と加工性が困難なため薄肉化や特
殊形状での使用ができない。そのため、たとえばＮｄ
−Ｆｅ −Ｂ系磁石では液体急冷法、スパッタリング法
、スプレー法等により、任意の形状の薄膜を形成する研
究が行われており、たとえば、本発明者らによる特願平
２−１９１０５２に示されている。この方法は図６に示
す模式図で示される。すなわち、Ｒ−Ｆｅ −Ｂ系磁石
の主な相であるＲ２ Ｆｅ１４Ｂ相１５の粒界には拡散
により形成された薄い軟磁性相１６が存在おり、この相
の界面をなめらかにしておくと、相内で発生した逆磁区
の芽は界面での磁壁エネルギーの勾配によりＲ２ Ｆｅ
１４Ｂ相内に伝播しにくくなり高保磁力が得られる。
）ｍａｘ を有する希土類−Ｆｅ −Ｂ系磁石は機器の
小型化に貢献するためその利用が進められている。しか
し、この磁石は成形性と加工性が困難なため薄肉化や特
殊形状での使用ができない。そのため、たとえばＮｄ
−Ｆｅ −Ｂ系磁石では液体急冷法、スパッタリング法
、スプレー法等により、任意の形状の薄膜を形成する研
究が行われており、たとえば、本発明者らによる特願平
２−１９１０５２に示されている。この方法は図６に示
す模式図で示される。すなわち、Ｒ−Ｆｅ −Ｂ系磁石
の主な相であるＲ２ Ｆｅ１４Ｂ相１５の粒界には拡散
により形成された薄い軟磁性相１６が存在おり、この相
の界面をなめらかにしておくと、相内で発生した逆磁区
の芽は界面での磁壁エネルギーの勾配によりＲ２ Ｆｅ
１４Ｂ相内に伝播しにくくなり高保磁力が得られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の方法で
は、たとえば、膜形成速度を０．７μｍ／ｍｉｎ 以上
と速くすると、粒界の軟磁性相を形成させるためには、
基板温度を約５５０℃以上の高温まで上げて拡散によら
なければならない（図５）。したがって、この薄膜磁石
を製品に適用する場合、生産性を上げるために膜形成速
度を速くすれば、被成膜部品の温度を高温にさらさねば
ならず部品の劣化や変形を引き起こすおそれがある。そ
こで、本発明は、高エネルギー積を有し、しかも膜厚方
向に強い異方性を有する膜を膜形成速度にかかわらず低
い温度で形成する方法を提供することを目的とする。
は、たとえば、膜形成速度を０．７μｍ／ｍｉｎ 以上
と速くすると、粒界の軟磁性相を形成させるためには、
基板温度を約５５０℃以上の高温まで上げて拡散によら
なければならない（図５）。したがって、この薄膜磁石
を製品に適用する場合、生産性を上げるために膜形成速
度を速くすれば、被成膜部品の温度を高温にさらさねば
ならず部品の劣化や変形を引き起こすおそれがある。そ
こで、本発明は、高エネルギー積を有し、しかも膜厚方
向に強い異方性を有する膜を膜形成速度にかかわらず低
い温度で形成する方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、 希土類薄膜
磁石をスパッタ法により形成する方法において、基板の
温度を４５０〜５５０°Ｃに保持した状態で第１層目の
膜厚１０〜４００Åの軟磁性層と第２層目の膜厚０．１
〜５μｍのＲ２Ｆｅ１４ Ｂ（Ｒは希土類元素）合金か
らなる硬磁性層とを交互にｎ層積層し、最後の硬磁性層
の上に軟磁性層を形成するようにしている。
磁石をスパッタ法により形成する方法において、基板の
温度を４５０〜５５０°Ｃに保持した状態で第１層目の
膜厚１０〜４００Åの軟磁性層と第２層目の膜厚０．１
〜５μｍのＲ２Ｆｅ１４ Ｂ（Ｒは希土類元素）合金か
らなる硬磁性層とを交互にｎ層積層し、最後の硬磁性層
の上に軟磁性層を形成するようにしている。
【０００５】
【作用】上記手段により、Ｒ２ Ｆｅ１４Ｂ相が両方の
軟磁性層に挟まれているので、硬磁性層で発生した逆磁
区の芽は界面での磁壁エネルギの勾配によりＲ２ Ｆｅ
１４Ｂ相内に伝播しにくくなる。しかも純粋なＲ２ Ｆ
ｅ１４Ｂ相は４５０〜５５０°Ｃで得ることができるた
め、膜形成速度に関係なく５５０°Ｃより低い温度で高
保磁力の希土類薄膜磁石を得ることができる。
軟磁性層に挟まれているので、硬磁性層で発生した逆磁
区の芽は界面での磁壁エネルギの勾配によりＲ２ Ｆｅ
１４Ｂ相内に伝播しにくくなる。しかも純粋なＲ２ Ｆ
ｅ１４Ｂ相は４５０〜５５０°Ｃで得ることができるた
め、膜形成速度に関係なく５５０°Ｃより低い温度で高
保磁力の希土類薄膜磁石を得ることができる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明を実施例を示す図面に基づいて
詳述する。図１は本発明の垂直磁化膜の形成に用いた多
極マグネトロンスパッタリング装置の断面図である。真
空容器１内に軟磁性材からなる第１のターゲット２を設
け、これと対向させて４０ｍｍの間隔を置き基板３を基
板取付台４に配置している。
詳述する。図１は本発明の垂直磁化膜の形成に用いた多
極マグネトロンスパッタリング装置の断面図である。真
空容器１内に軟磁性材からなる第１のターゲット２を設
け、これと対向させて４０ｍｍの間隔を置き基板３を基
板取付台４に配置している。
【０００７】基板はヒータ６によって加熱することがで
き、基板の温度をヒータ電源１３によってコントロール
するようにしてある。第１のターゲット２と基板３の間
にはスパッタリング初期に飛散する粒子が基板に付着す
るのを防ぐため第１のシャッタ５および第２のシャッタ
５１を配設しており、第１のターゲット２および第２の
ターゲット２１にはターゲット電源７によって直流電圧
または高周波電圧を印加できるようにしてある。ターゲ
ットの近傍にはフィラメント８とアノード電極１０を配
置し、フィラメント電源９によりフィラメントを加熱し
熱電子を発生させてアノード電極１０へ集めるようにし
ており、フィラメント電源９とアノード電源１１により
ターゲット電流は任意に変えられるので、ターゲット電
圧とターゲット電流はそれぞれ独立に変えることが可能
である。
き、基板の温度をヒータ電源１３によってコントロール
するようにしてある。第１のターゲット２と基板３の間
にはスパッタリング初期に飛散する粒子が基板に付着す
るのを防ぐため第１のシャッタ５および第２のシャッタ
５１を配設しており、第１のターゲット２および第２の
ターゲット２１にはターゲット電源７によって直流電圧
または高周波電圧を印加できるようにしてある。ターゲ
ットの近傍にはフィラメント８とアノード電極１０を配
置し、フィラメント電源９によりフィラメントを加熱し
熱電子を発生させてアノード電極１０へ集めるようにし
ており、フィラメント電源９とアノード電源１１により
ターゲット電流は任意に変えられるので、ターゲット電
圧とターゲット電流はそれぞれ独立に変えることが可能
である。
【０００８】第１のターゲット２は薄膜中のＮｉ が８
０原子％、残部がＦｅ となるように溶解鋳造したもの
を用い、第２のターゲット２１は薄膜中のＮｄ が１２
原子％、Ｂが６原子％、残部がＦｅ となるように溶解
鋳造したものを用いた。このターゲットをスパッタリン
グ電極に取り付け、基板３を基板台４に設置した後、真
空容器内を排気系１４により２×１０−６ Ｔｏｒｒ
以下に排気する。ヒータ電源１３を調整しながら基板を
４８０℃に加熱しておき、フィラメント電源９を調整し
てフィラメント８を加熱した後、アルゴンガス導入バル
ブ１２を開いてアルゴンガスを導入し、圧力が８×１０
−３ Ｔｏｒｒ になるように調整した。アノード電源
を調整してターゲット電流を０．５Ａにした後，シャッ
タ５及び５１を閉じたままターゲット電源７により負の
直流電圧３００Ｖを印加して３０分間予備スパッタリン
グを行い、ターゲット表面の酸化物等を除去し、第１の
シャッタ５のみを開いてスパッタリングを行い、約０．
０１μｍの厚さの軟磁性膜を形成して第１のシャッタ５
を閉じた。次に第２のシャッタ５１を開いてスパッタリ
ングを行い、約０．５μｍの厚さの膜を形成してシャッ
タ５１を閉じた。膜形成速度は約０．７μｍ／ｍｉｎ
である。以上の操作を１０回繰り返し、全体の厚さが約
５μｍの積層膜を形成した。この後、再び真空容器内を
２×１０−６ Ｔｏｒｒ 以下に排気し、基板温度が室
温になるまで冷却した。同様の実験を基板温度４００〜
５５０℃、膜形成速度０．０５〜１．０μｍ／ｍｉｎ
の範囲で行った。
０原子％、残部がＦｅ となるように溶解鋳造したもの
を用い、第２のターゲット２１は薄膜中のＮｄ が１２
原子％、Ｂが６原子％、残部がＦｅ となるように溶解
鋳造したものを用いた。このターゲットをスパッタリン
グ電極に取り付け、基板３を基板台４に設置した後、真
空容器内を排気系１４により２×１０−６ Ｔｏｒｒ
以下に排気する。ヒータ電源１３を調整しながら基板を
４８０℃に加熱しておき、フィラメント電源９を調整し
てフィラメント８を加熱した後、アルゴンガス導入バル
ブ１２を開いてアルゴンガスを導入し、圧力が８×１０
−３ Ｔｏｒｒ になるように調整した。アノード電源
を調整してターゲット電流を０．５Ａにした後，シャッ
タ５及び５１を閉じたままターゲット電源７により負の
直流電圧３００Ｖを印加して３０分間予備スパッタリン
グを行い、ターゲット表面の酸化物等を除去し、第１の
シャッタ５のみを開いてスパッタリングを行い、約０．
０１μｍの厚さの軟磁性膜を形成して第１のシャッタ５
を閉じた。次に第２のシャッタ５１を開いてスパッタリ
ングを行い、約０．５μｍの厚さの膜を形成してシャッ
タ５１を閉じた。膜形成速度は約０．７μｍ／ｍｉｎ
である。以上の操作を１０回繰り返し、全体の厚さが約
５μｍの積層膜を形成した。この後、再び真空容器内を
２×１０−６ Ｔｏｒｒ 以下に排気し、基板温度が室
温になるまで冷却した。同様の実験を基板温度４００〜
５５０℃、膜形成速度０．０５〜１．０μｍ／ｍｉｎ
の範囲で行った。
【０００９】図２は前述の条件で作製した薄膜磁石の直
流磁化特性を示した例である。膜厚方向に測定した磁気
特性であり、膜厚方向に異方性をもち、最大エネルギー
積が１０ＭＧＯｅ を超えていた。この膜の断面構造は
模式図を第３図に示すように主な相のＲ２ Ｆｅ１４Ｂ
相１５がＮｉ−Ｆｅの軟磁性相１６に挟まれたものにな
っており、実質的に従来と同じ構造の膜が得られた。図
４は最大エネルギー積１０ＭＧＯｅ を超えた膜が得ら
れた基板温度と膜形成速度の関係を示す。この図より、
膜形成速度０．７μｍ／ｍｉｎ以上においても基板温度
５５０℃以下で最大エネルギー積１０ＭＧＯｅ 以上の
膜が得られることが分かる。
流磁化特性を示した例である。膜厚方向に測定した磁気
特性であり、膜厚方向に異方性をもち、最大エネルギー
積が１０ＭＧＯｅ を超えていた。この膜の断面構造は
模式図を第３図に示すように主な相のＲ２ Ｆｅ１４Ｂ
相１５がＮｉ−Ｆｅの軟磁性相１６に挟まれたものにな
っており、実質的に従来と同じ構造の膜が得られた。図
４は最大エネルギー積１０ＭＧＯｅ を超えた膜が得ら
れた基板温度と膜形成速度の関係を示す。この図より、
膜形成速度０．７μｍ／ｍｉｎ以上においても基板温度
５５０℃以下で最大エネルギー積１０ＭＧＯｅ 以上の
膜が得られることが分かる。
【００１０】軟磁性層の厚さが１０Å未満であると界面
がなめらかにならないため、保磁力が大きくならない。 また軟磁性層の厚さが４００Åを超えると薄膜全体に占
める軟磁性層の割合が大きくなり、薄膜の磁化曲線に屈
曲が現れ小型モータ等への応用に不適当となる。本実施
例では２１層の膜を用いたが、最小の３層の膜でもよい
。また、主相の希土類成分ＮｄのかわりにＰｒ，Ｄｙ，
Ｃｅ，Ｌａ，Ｙ，Ｔｂ，Ｓｍ などの他の希土類元素を
用いてもよい。また、軟磁性層としてはＮｉ −Ｆｅ
に限らず、Ｎｉ −Ｃｏ 、Ｓｉ −Ｆｅ など軟磁気
特性を示すものであればよい。さらに本実施例では、薄
膜形成法にスパッタリング法を用いたが、真空蒸着法や
ＣＶＤ法等他の薄膜形成技術を用いてもよい。
がなめらかにならないため、保磁力が大きくならない。 また軟磁性層の厚さが４００Åを超えると薄膜全体に占
める軟磁性層の割合が大きくなり、薄膜の磁化曲線に屈
曲が現れ小型モータ等への応用に不適当となる。本実施
例では２１層の膜を用いたが、最小の３層の膜でもよい
。また、主相の希土類成分ＮｄのかわりにＰｒ，Ｄｙ，
Ｃｅ，Ｌａ，Ｙ，Ｔｂ，Ｓｍ などの他の希土類元素を
用いてもよい。また、軟磁性層としてはＮｉ −Ｆｅ
に限らず、Ｎｉ −Ｃｏ 、Ｓｉ −Ｆｅ など軟磁気
特性を示すものであればよい。さらに本実施例では、薄
膜形成法にスパッタリング法を用いたが、真空蒸着法や
ＣＶＤ法等他の薄膜形成技術を用いてもよい。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、膜
形成速度にかかわらず５５０℃以下で最大エネルギー積
（ＢＨ）ｍａｘ が１０ＭＧＯｅ 以上の垂直磁化膜が
得られる効果がある。このため磁気を利用した装置を部
品の劣化、変形なしに高性能化、小型化することができ
る。
形成速度にかかわらず５５０℃以下で最大エネルギー積
（ＢＨ）ｍａｘ が１０ＭＧＯｅ 以上の垂直磁化膜が
得られる効果がある。このため磁気を利用した装置を部
品の劣化、変形なしに高性能化、小型化することができ
る。
【図１】本発明に用いた多極マグネトロンスパッタリン
グ装置の断面図。
グ装置の断面図。
【図２】本発明で得られた薄膜磁石の直流磁化特性を示
す図。
す図。
【図３】本発明の薄膜磁石の模式図。
【図４】本発明の基板温度と膜形成速度との関係を示す
図。
図。
【図５】従来の基板温度と膜形成速度との関係を示す図
。
。
【図６】従来の薄膜磁石の模式図。
【符合の説明】
２はターゲット、３は基板、５はシャッタ、１５はＲ２
Ｆｅ１４Ｂ相、１６は軟磁性相である。
Ｆｅ１４Ｂ相、１６は軟磁性相である。
Claims (1)
- 【請求項１】希土類薄膜磁石をスパッタ法により形成す
る方法において、基板の温度を４５０〜５５０°Ｃに保
持した状態で第１層目の膜厚１０〜４００Åの軟磁性層
と第２層目の膜厚０．１〜５μｍのＲ２ Ｆｅ１４ Ｂ
（Ｒは希土類元素）合金からなる硬磁性層とを交互にｎ
層積層し、最後の硬磁性層の上に軟磁性層を形成するこ
とを特徴とする希土類薄膜磁石の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP41230190A JPH04219912A (ja) | 1990-12-19 | 1990-12-19 | 希土類薄膜磁石の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP41230190A JPH04219912A (ja) | 1990-12-19 | 1990-12-19 | 希土類薄膜磁石の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04219912A true JPH04219912A (ja) | 1992-08-11 |
Family
ID=18521156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP41230190A Pending JPH04219912A (ja) | 1990-12-19 | 1990-12-19 | 希土類薄膜磁石の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04219912A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995017698A1 (fr) * | 1993-12-20 | 1995-06-29 | The Nippon Signal Co., Ltd. | Miroir plan pour galvanometre et son procede de production |
| WO2006064937A1 (ja) * | 2004-12-13 | 2006-06-22 | National Institute For Materials Science | ナノコンポジット磁石及びその製造方法 |
| JP2011049506A (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-10 | Toyota Central R&D Labs Inc | 希土類高配向磁性薄膜とその製造方法、磁器部材および希土類永久磁石 |
| JP4988713B2 (ja) * | 2006-03-20 | 2012-08-01 | 並木精密宝石株式会社 | 薄膜希土類磁石及びその製造方法 |
-
1990
- 1990-12-19 JP JP41230190A patent/JPH04219912A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995017698A1 (fr) * | 1993-12-20 | 1995-06-29 | The Nippon Signal Co., Ltd. | Miroir plan pour galvanometre et son procede de production |
| US5606447A (en) * | 1993-12-20 | 1997-02-25 | The Nippon Signal Co., Ltd. | Planar type mirror galvanometer and method of manufacture |
| WO2006064937A1 (ja) * | 2004-12-13 | 2006-06-22 | National Institute For Materials Science | ナノコンポジット磁石及びその製造方法 |
| JP2006173210A (ja) * | 2004-12-13 | 2006-06-29 | National Institute For Materials Science | ナノコンポジット磁石及びその製造方法 |
| JP4654409B2 (ja) * | 2004-12-13 | 2011-03-23 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | ナノコンポジット磁石の製造方法 |
| JP4988713B2 (ja) * | 2006-03-20 | 2012-08-01 | 並木精密宝石株式会社 | 薄膜希土類磁石及びその製造方法 |
| JP2011049506A (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-10 | Toyota Central R&D Labs Inc | 希土類高配向磁性薄膜とその製造方法、磁器部材および希土類永久磁石 |
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