JPH0423412A - 磁性膜 - 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〕 本発明は磁性膜に対し、詳しくは、光磁気記録媒体とし
て特に有用であり、更には、レーザー光などの照射光を
用いることなく磁気ヘッドを用いて記録・再生を行なう
磁気記録媒体にも適用可能な磁性膜に関する。

〔従来の技術〕

磁性膜を適当な基板（非磁性支持体）上に形成したもの
は記録媒体（磁気記録媒体、光磁気記録媒体）として利
用されている。そして、光磁気記録媒体に用いられる磁
性膜−特に、膜中を光が透過することによって照射光の
偏光面が回転して磁気光学効果（ファラデー回転）が生
じるという磁性膜の材料はＢｉ置換鉄がネットやＭｎＢ
１．Ｂａフェライトなどで、その種類はそれ稈長くはな
い。従来にあっては、これら材料を用いた光磁気記録媒
体における磁性膜はいずれも結晶質の単相からなってお
り、結晶質自体の光透過性は良好なものである。

一方、光磁気記録媒体に用いられる磁気光学効果（カー
効果）の大きな膜−例えばＴｂＦｅ、　ＴｂＦｅＣｏな
どのアモルファス希土類遷移金属薄膜−は一般に照射光
に対する透明性が低く、このため、膜表面で光を反射さ
せるようにして用いている。

従って、光磁気記録媒体に関していえば、カー効果を用
いるタイプのものは多重記録（多層膜記録方式）に適さ
ないし、また、材料によって回転角が決ってしまうとい
う傾向がある。これに対して、ファラデー効果を用いる
タイプのものは磁性膜の照射光に対する透明性を上げれ
ば１．その膜厚を厚くしてＳハ比の向上がはかられ、ま
た、多重記録即ち高密度記録も可能になるといったこと
が期待される。

ところで、前記から明らかなように、ファラデー効果を
意図した光磁気記録媒体はその磁性膜として垂直磁化膜
が採用されれば極めて有利となるのは当然のことである
。Ｆｅ、Ｃｏ、　Ｎｉなどの強磁性体の光磁気記録媒体
への使用は勿論検討されている。しかし、これら強磁性
体はファラデー回転角は大きいもののレーザー光などの
照射光に対して不透明であり、面内磁化膜であり、更に
は、耐食性に劣っている、こと等から、Ｆｅ、　Ｇｏ、
Ｎｉなどの強磁性体はいまだファラデー効果を目的とし
た光磁気記録媒体に用いられていないのが実情である。

もっとも、光磁気記録媒体における磁性膜の材料として
（１）垂直磁気記録媒体で採用されている磁性材料（代
表的な六方晶最密充填（ｈｃｐ）構造のマ＝３ グネトプラムバイト型Ｂａフェライト）を使用したり、
（２）ＭｎＢｉ−ＭｎＣｕＢ１．　ＭｎＧａＧｅ、　Ｍ
ｎＡＤ、Ｇｅ、ＰｔＣｏ（以上多結晶）；　（ＹＢｉ）
３（ＦｅＧａ）５０．２（単結晶）　；　Ｇｄ　Ｃｏ、
ＧｄＦｅ、　ＴｂＦｅ、　ＧｄＴｂＦｅ、　ＴｂＤｙＦ
ｅ（以上アモルファス）などが使用されたりしている。

だが、前記（１，）（２）の磁性膜は、その材料によっ
ては、製膜が低基板温度で行ないにくかったり、半導体
レーザーの波長域（例えば７８０ｎｍ、８３０ｎｍなど
）では大きな磁気光学効果を得ることができなかったり
、高いＳ／Ｎ比が得られなかったり、或いは、安定性に
不安（主として、熱分解による）があったりする、等の
いずれかの欠点を有している。

かかる不都合な現象のない磁性材料の開発が進められて
きた結果、近時は、窒化鉄が注目されている。この窒化
鉄は錆びることのない強磁性体であり、録音テープ、ビ
デオテープ、コンピュータ用の大容量記憶装置などの高
密度磁気記録媒体に応用することが提案されている（特
開昭５９−２２８７０５号公報）。また、窒化鉄製面内
磁化膜や高透磁率膜として利用することも提案されてい
る（特開昭５５−３３０９３号、同６０−７６０２１号
、同６１−１１０３２８号、同６２−１０３８２１号な
どの公報）。

しかし、これまで提案されてきた窒化物磁性材料は、主
として、磁気異方性に注目した垂直磁気記録媒体に対し
てであって、光磁気記録媒体への応用は大方見送られて
いるのが実情である。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、膜構造を特定することによって光磁気
記録′媒体、磁気記録媒体としての特性（垂直磁気異方
性、抗磁力など）を向上させ又はその特性をある程度任
意に変更でき、更に、熱的及び化学的に安定な磁性膜を
提供するものである。

本発明の他の目的は、特にファラデー効果による再生効
率が高められ、また、そのファラデー回転角及び光透明
性が制御できる磁性膜を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る磁性膜は、柱状構造体どうしが非磁性物質
によって隔離され二次元方向に形成されてなり、かつ、
その柱状構造体内部は強磁性金属（Ｆｅ、　Ｃｏ及び／
又はＮｉ）及び照射光に対して透過しやすい物質を主成
分としていることを特徴としている。なお、ここでの磁
性膜は、先に触れたように、ファラデー回転角による記
録・再生を行なうようにした光磁気記録媒体の他に、光
を用いない磁気記録媒体にも適用しうるものである。

本発明者は、■垂直磁気異方性を膜にもたせるために、
非磁性物質で隔離されかつ二次元方向に連続した柱状構
造体よりなる膜とする、■前記の柱状構造体内部は好ま
しくは非磁性で照射光に透明性のある物質とファラデー
回転角の大きなＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉなどの微粒子とを存在
させる、ようにした磁性膜であれば前記課題が達成し得
ることを確めた。本発明はこれに基づいてなされたもの
である。

以下に本発明をさらに詳細に説明するが１本発明に係る
磁性膜は、一般には、直接又は下引き層を介して非磁性
支持体上に形成されて、主として光磁気記録媒体に供さ
れる。

本発明における磁性膜は、柱状構造体が二次元方向に拡
がった形態を呈しており、その個々の柱（柱状構造体）
と柱との間又はその柱自体の外周面は非磁性物質で形成
された格好になっている。そして、ここでの非磁性物質
は柱状構造体を形成するものの一つである“透明性のあ
る物質″によっているのが製膜上有利である。

透明性のある物質（透明性物質）としてはＦｅ、　Ｃ。

又はＮｉの酸化物（Ｆｅ３０４、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅｄ、
　Ｃｏｏ、ＣＯ□０３、Ｎｉ０１Ｎｉ２０３など）、窒
化物（Ｆｅ４Ｎ’、　ＦｅＩＩＮ、　Ｆｅ）（Ｎ（２＜
Ｘ≦３）、Ｃｏ２Ｎ、　Ｃｏ３Ｎ、　Ｎｉ３Ｎなど）、
弗化物（ＦｅＦ２、ＦｅＦ３、ＮｉＦ２、ＣＯＦ２、Ｃ
０Ｆ３など）、炭化物（Ｆｅ３Ｃ１Ｆｅ２Ｃ，Ｆｅ、Ｃ
２など）等が例示できるが、酸化物になっていなくても
Ｆｅ−０で表わされるような弱い結合を有するものでも
かまわないし、また、微粒子状になっており光を透過す
るがＸ線回折法で調べると回折ピークが観察されないよ
うな物質であってもかまわない。このような物質には特
に光透過率の高いものがある。また、これら以外にもＺ
ｎＯ１ＡＵＯ１ＢｅＯ’、　Ａｆ１２０３などやＴｉ、
Ｚｒ又はＭｇなどでｈＣｐ構造を呈する物質であれば透
明性を有し、かつ柱状構造をとりやすい。

これらの透明性物質は、それ自体柱状構造をとりやすい
ものもあるが、薄層として製膜する場合は最近では比較
的容易に柱状構造とすることができる。これは１′膜形
成中の自己陰影効果による″ものであることをＢ、Ａ９
Ｍｏｖｃｈａｎ　＆　ＡＶ、Ｄｅｍｃｈｉｓｈｉｎが教
示している。

前記の酸化物、窒化物、弗化物、炭化物などを用いての
製膜は、ガス圧力や基板温度によっである程度コントロ
ールできるため、これらの混合物によったものであって
もかまわない。

本発明の磁性膜は、前記の透明性物質とともにファラデ
ー回転角の大きな磁性金属（強磁性金属）であるＦｅ、
　Ｇｏ及び／又はＮｉの微粒子が含まれる。

これら透明性物質と強磁性金属との含有割合をかえるこ
とでファラデー回転角のコン１〜ロールが可能となる。

なお、既述のように、透明性物質は強磁性金属の磁性に
影響を与えないように非磁性体であるのが望ましい。そ
して、この非磁性で透明性物質が柱状構造体の外周を形
成する″非磁性物質″を兼ねるようになる。なお、この
透明性物質は柱状構造体内部にあっては強磁性金属微粒
子を包み込んでその耐蝕性を向上させている。

ここにおいて、強磁性金属微粒子は柱状構造体内部で縦
方向につながって形状異方性を生じさせ、このため、膜
面に垂直に磁気異方性が生じ垂直磁化膜となる。

また、本発明の磁性膜は、その個々の柱状構造体の内部
に更に膜面に垂直にＣ軸配向させたε相窒化鉄を含める
と、垂直磁気異方性が向上するようになる。ε相窒化鉄
はｈｃｐ構造を有し、ＦｅｘＮ（２〈Ｘ≦３）と表わさ
れ、Ｃ軸方向に磁化容易軸を有する為に垂直磁気異方性
が向上するものと思われる。

ε相窒化鉄の結晶子サイズは５０〜２００人である（Ｘ
線回折法で測定）。このε相窒化物はε相窒化ＣｏやＥ
相定化Ｎｉでも同様の垂直磁気異方性向上効果がある。

このε相ＭｘＮ（２＜ｘ≦３）〔ＮはＦｅ、Ｃｏ及び／
又はＮｉである。〕の含有量は特に限定されないが、５
０重量Ｘ以下が好ましいと考えられる。

本発明においては、より柱状構造体をつくりやすくする
ため、前記のように、予め下地層を基板（支持体）上に
設けておいてもい。また必要に応じて、磁性層上に保護
層、反射層、潤滑層、誘電体層などが設けられてもよい
。

支持体としてはプラスチックフィルム、セラミック、金
属、ガラスなど適宜の非磁性材料が用いられる。ここで
の支持体用プラスチックスとしては、ポリイミ１へ、ポ
リアミド、ポリエーテルサルホン等の耐熱性プラスチッ
クは勿論のこと、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩
化ビニル、三酢酸セルロース、ポリカーボネーＩ〜、ポ
リメチルメタクリレートのごときプラスチックも使用で
きる。

また、支持体の形状としては、シー１〜状、カード状、
ディスク状、ドラム状、長尺テープ状等の任意の形状を
とることができる。

誘電体層（エンハンス効果に有効）としてはＳｉＯ□、
ＴｉＯ２、窒化シリコン、窒化アルミニウム、アモルフ
ァスＳｉなどをあげるこ・とができる。

潤滑層としてはカーボン層、二酸化モリブデン、二硫化
タングステン、α−オレフィン重合物、常温で液体の不
飽和炭化水素（ｎ−オレフインニ重結合が末端の炭素に
結合した化合物；炭素数約２０）、炭素数１２〜２０の
一塩基性脂肪酸と炭素数３〜１２の一価アルコールより
なる脂肪酸エステル類などをあげることができる。

反射層の材料としてはＡｕ、ＡＱ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｒ、
Ｎｄ、Ｇｅ、Ｒｈ　、　Ｃｕ　、　ＴｉＮなどが用いら
れる。

なお、磁性膜をはじめ前記各層は真空蒸着法、イオンブ
レーティング法、スパッタリング法、ＣＶＤ法などの薄
膜形成法により作製される。各層の厚さは１ｐｍ以下好
ましくは０．０５〜０．５１Ｊｍくらいが適当である。

実際に、本発明に係る磁性Ｗｋをつくるには、例えばＲ
Ｆスパッタ装置を用い、ターゲット材料に前記の強磁性
金属及び透明性物質をターゲラＩ・材料として基板上に
透明磁性膜を堆積させるようにすればよい。

〔実施例〕

実施例Ｉ ＲＦスパッタ装置を用いて、ガラス基板上に下記の条件
により厚さ約３０００人の透明磁性膜を作製し１ま た。

ターゲット材料：　ＺｎＯ及びＦｅ２０３（面積はＺｎ
Ｏの１／３） ガラス基板温度：２００°Ｃ 真空槽内の背圧：　Ｉ　Ｘ　１０’−６Ｔｏｒｒアルゴ
ンガス圧カニ　６　Ｘ　１．０””’　Ｔｏｒｒ酸素ガ
ス圧カニ　２　Ｘ　１．０−３Ｔｏｒｒ高周波電カニ　
３５０Ｗ 蒸発源一基板間隔：　５０ｍｍ 得られた磁性膜の組成をＸＰＳで調べたところ、Ｚｎ　
３９ａｔｍ％、Ｆｅ　］、Ｏａｔｍ％、酸素（０）５１
ａｔｍ％であった。

Ｘ線回折法で調べたところ、ＺｎＯの０面の回折ピーク
のみが観察された。また、この膜の断面をＴＥＭ法で調
べたところ、柱状構造（１５０〜３５０人径）が観察で
きた。更に、ＶＳＭで調べた磁気特性はＨＣ，Ｌ　（抗
磁力）＝３６００ｅ ＨｃＪ抗磁力）＝１８００ｅ Ｍｓ（飽和磁化）＝１９０　ｅｍｕ／ｃｃＳｑｐ（角型
比）＝０．２８ Ｈｋ（垂直磁気異方性磁界）−３，３ＫＯｅであった。

次いで、この磁性膜に最大１２ＫＯｅの磁界を印加しな
がら半導体レーザー（波長７８０ｎｍ）を用１．Ｎでフ
ァラデー回転角（ＯＦ）を測定したところ、θＦ＝０．
５ｄｅｇ／ｐｍであり、膜の透過率は４８％（λ＝７８
０ｎｍ）であった。この測定値は成膜後３カ月しても変
化は認められなかった。

実施例２ イオンビームスパッタ装置を用し１てディスク状ガラス
基板上に基板回転速度３ｒｐｍで下記の条件しこより厚
さ約３５００人の透明磁性膜を作製した。

ターゲット材料：純鉄（９９，９９％）ガラス基板温度
ニア０°Ｃ 真空槽内の背圧：　８　Ｘ　１０””　Ｔｏｒｒイオン
化ガス：Ａｒ イオン銃電圧：　９ＫＶ イオン銃電流：　１．５ｍＡ イオン入射角：３０度 導入ガス（酸素）圧カニ　Ｉ　Ｘ　１０””　Ｔｏｒｒ
ターゲット−基板間距離：　２０ｍｍ 得られた磁性膜の組成をＸ線回折法で調べたところ、Ｆ
ｅＯ（２００）の回折ピークのみが観察された。

また、この膜の断面をＴＥＭ法で調べたところ、柱状構
造（２００〜４００人径）が観察できた。更に、ＶＳＭ
で調べた磁性特性は ｔ（ｃｈ”５５Ｑ　Ｏｅ ！（ｃ、ｐ＝５０００ｅ Ｍｓ＝４４０　ｅｍｕ／ｃｃ Ｓｑ□＝０．２３ Ｈ，ｃ＝３．５ＫＯｅ であった。

次いで、実施例１と同様にして測定したＯＦは１．３ｄ
ｅｇ＃＋ｍであり、膜のλ＝７８０ｎｍでの透過率は４
１％であった。この測定値は成膜後３カ月しても変化は
認められなかった。

実施例３ イオン化ガスをＡｒ（５０％）＋Ｎ２（５０％）とし、
イオン銃電圧９ＫＶ、イオン銃電流２．２ｍＡとした以
外は実施例２と同様にして磁性膜を作製した。

この磁性膜をＸ線回折法で調べたところ、ε相窒化鉄の
（００２）　（００４）面の回折ピークのみが観察され
た。この膜の断面をＴＥＭ法で調べたところ、実施例２
と同様の柱状構造が観察された。また、Ｆｅ３Ｏ４、Ｆ
ｅｘＮ（２＜ｘ≦３）の微粒子の格子像が観察できた、
隣接した柱状構造体の間はアモルファス状であり、膜の
光透過率は５１％（λ＝７８０ｎｍ）であり、この測定
値は３力月後も不変であった。ＶＳＭで調べた磁気特性
はＨｃｍ”６０００ｅ、　Ｈｃ／／−２３００ｅ、　Ｍ
ｓ＝５３０ｅｍｕ／ｃｃ、　Ｓｑ、＝０．３２、Ｈｋ＝
５．２ＫＯｅであり、垂直磁化膜であるのが確められた
。実施例１と同様にして測定したθＦは１．９ｄｅｇ／
ｐｍであった。

〔発明の効果〕

本発明の磁性膜は良好な垂直磁気異方性を有する垂直磁
化膜であり、透明度及びファラデー回転角が大きいので
、光磁気記録材料として極めて有効である。また、この
磁性膜は化学的安定性も高いという特長を有しているほ
か、透明度、ファラデー回転角及び磁気特性をある程度
コントロールできる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）柱状構造体どうしが非磁性物質によって二次元方
   向に形成されてなり、かつ、その柱状構成体内部は強磁
   性金属及び照射光に対して透過しやすい物質を主成分と
   していることを特徴とする磁性膜。
2. （２）前記柱状構造体内部には更に膜面に垂直にＣ面を
   有するε相Ｍ＿ｘＮ（ＭはＦｅ，Ｃｏ及び／又はＮｉで
   あり、２＜ｘ≦３である。）が含有されている請求項１
   に記載の磁性膜。