JPH04336404A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁性膜に関し、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
ー光を利用しないで記録・再生を行なう磁気記録媒体、
その他、書き換え可能なホログラフィー用メモリにも適
用可能な磁性膜に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁性膜（磁性体薄膜）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）として大いに利用されている。

【０００３】殊に、光磁気記録方式に採用される記録媒
体（光磁気記録媒体）には、記録感度が高いこと、磁気
光学効果（ファラデー効果、カー効果）が大きいこと、
大面積のものが均質かつ安価に製作できること、安定性
にすぐれていること等が要求される。

【０００４】これに加えて、磁気光学効果の大きさは磁
化の向きと光の進行方向とが平行なとき最も大きくなり
、また、面に垂直な磁化という条件は垂直磁気記録の要
件も満たしているため高密度記録にも適する。従って、
媒体の面に垂直に磁化をもつ材料が選択されねばならな
い。

【０００５】こうした要請から、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）
構造のマグネトプラムバイト型Ｂａフェライト）を使用
したり、（２）ＭｎＢｉ、ＭｎＣｕＢｉ、ＭｎＧａＧｅ
、ＭｎＡｌＧｅ、ＰｔＣｏ（以上多結晶）；（ＹＢｉ）
３（ＦｅＧａ）５Ｏ１２（単結晶）；ＧｄＣｏ、ＧｄＦ
ｅ、ＴｂＦｅ、ＧｄＴｂＦｅ、ＴｂＤｙＦｅ（以上アモ
ルファス）などが使用されたりしている。

【０００６】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、８３
０ｎｍ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、安定性
に不安があったりする、等のいずれかの欠点を有してい
る。

【０００７】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、Ｆｅ及び／又はＣｏの部分酸化
物を金属鉄、金属コバルトなどともに膜中に存在せした
磁性膜が提案された。しかし、このものは膜が透明でな
いためファラデー効果を利用した光磁気記録媒体には不
向であり、もっぱら、垂直ヘッドを用いて記録再生する
垂直磁化膜に用いられている。

【０００８】そして近時は更に研究が進められて、窒化
鉄を用いた磁性膜が注目されるに至っている。窒化鉄は
錆びることなく、強磁性体であり、しかも基板に対して
垂直方向に磁気異方性を有するため録音テープ、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
磁気記録媒体への応用が可能とされている（特開昭５５
−３３０９３号、同５９−２２８７０５号、同６０−７
６０２１号、同６１−１１０３２８号、同６２−１０３
８２１号などの公報）。

【０００９】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、その垂直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。

【００１０】本発明の目的は、垂直磁気異方性を有し、
透明でファラデー回転角が大きく、化学的に安定であり
、しかもその磁気特性（垂直磁気異方性、抗磁力など）
をある程度任意に変更できる磁性膜を提供するものであ
る。本発明の他の目的は、レーザー光などを用いないで
も磁気記録が行なえる磁性膜を提供するものである。

【００１１】本発明の磁性膜は、柱状構造を有する透明
マトリックス中に粒径１００Å以下の強磁性金属超微粒
子が分散され、かつ、膜面に対して垂直方向に磁気的に
繋がって垂直磁気異方性を示すものであることを特徴と
している。

【００１２】以下に本発明をさらに詳細に説明する。本
発明においては、強磁性金属（Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉなど）
の単独又は合金粒子と希土類元素（Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，
Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍなど）の単独又は合金粒子又は必要に
応じてその他の元素の粒子例えばＣｕ，Ｔｉ，，Ｍｒ，
Ａｌ，Ｃｒ，Ａｇ，Ａｕ，Ｂｉ等が粒子として用いられ
る。

【００１３】ところで、強磁性金属の微粒子は粒径が１
００Å以下になると超常磁性（スーパーパラ磁性）に近
づく性質を有している。即ち、強磁性体としての性質を
期待できなくなり、従って記録材料として用いることは
できない。しかし実はこのことは粒子径だけでは決まら
ず、粒子はバラバラに離れていて磁気的にも相互作用を
及ぼさない場合は、スーパーパラ磁性を示すが、粒子が
近づいており磁気的つながっている場合は２０〜３０Å
径でも強磁性を示す。

【００１４】このことから、本発明の磁性膜では柱状構
造を有する透明マトリックス中で強磁性金属や希土類金
属の超微粒子が膜面に垂直に（縦方向に）磁気的につな
がって並ぶ為に１００Å以下でも強磁性を示す。Ｆｅ，
Ｃｏ，Ｎｉはそのまま薄膜としても不透明である。しか
し、透明マトリックス中にこのような超微粒子にして分
散させれば膜の透明性は向上しかつＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉを
強磁性体として用いることができる。さらにＦｅ，Ｃｏ
，Ｎｉ共に容易に酸化するが、このような構成にするこ
とによって酸化防止ができて化学的に安定となる。

【００１５】本発明での超微粒子を１００Å以下の粒径
としたのは、１００Åより大きいと良好な垂直磁化膜に
なりにくいためでもある。この理由は明らかでないが、
粒径が大きいと柱径も大きくなり従って形状異方性によ
る垂直磁気異方性が小さくなるものと考えられる。本発
明の磁性膜中の超微粒子はＸ線回折法を用いても小さす
ぎて観察されない。メスバウアー測定に於ても強磁性金
属のスペクトルは観察されない。しかし、ＸＰＳ測定で
は金属成分が観察されるし、ＴＥＭ測定でも確認できる
。また、膜のキュリー温度測定や磁気光学特性の波長依
存性を調べることによって金属であることが確認できる
。粒子径はメスバウアー測定をＩＴ（テスラ）位の磁場
中で測定することによって確認できる。

【００１６】更に本発明の磁性膜では、膜により垂直磁
気異方性をもたせるために非磁性物質で隔離された柱状
構造が採用されている。柱状構造のマトリックスの直径
を変化させることが膜の磁気特性を変化させることがで
きる。この柱内には強磁性金属の超微粒子が存在せしめ
られるが、好ましくは、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。

【００１７】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と考えられる。ε相
窒化鉄の結晶子サイズは５０〜２００Åである（Ｘ線回
折法で調べた）。また、ε相窒化鉄の含有量は特に限定
されないが、５０重量％以下が好ましい。

【００１８】柱状構造内には透明性のある物質が存在せ
しめられているが、この透明性物質（酸化物、窒化物、
炭化物、弗化物又はこれらのアモルファス状物質（微粒
子結晶を含む）など）は強磁性金属超微粒子を包み込ん
で耐食性を向上させるのにも効果的である。Ｆｅ，Ｃｏ
，Ｎｉの微粒子は柱の中で縦方向につながる。縦長にな
るので形状異方性が生じ膜面に垂直に磁気異方性が生じ
垂直磁化膜になる。

【００１９】なお、前記の透明性物質と強磁性金属との
割合を変えることによって膜の透明性、ファラデー回転
角を制御することができる。ここで、透明性物質として
非磁性体が用いられるのはＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉなどの強磁
性金属の磁性に影響を及ぼさないための配慮からである
。

【００２０】本発明に係る磁性膜は、一般には、直接又
は反射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。必要に応じ更に、磁性膜
上に酸化防止膜が設けられ、酸化防止膜の上面又は磁性
膜の下面に誘電体層、潤滑層などが設けられる。

【００２１】磁気記録媒体及び光磁気記録媒体に共通し
ての支持体１としてはプラスチックフィルム、セラミッ
クス、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
ド、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、ポリカーボネート
、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、シート状、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。

【００２２】誘電体層の材料としてはＳｉＯ２，ＴｉＯ
２，窒化シリコン、窒化アルミニウム、アモルファスＳ
ｉなどをあげることができ、潤滑層の材料としてはカー
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−
オレフィン二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。

【００２３】反射層としてはＡｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｐｔ，
Ｃｒ，Ｎｄ，Ｇｅ，Ｒｈ，Ｃｕ，ＴｉＮなどの材料を用
い、電子ビーム（ＥＢ）蒸着法、イオンプレーティング
、スパッタリング、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法などの薄膜形成
法により製膜される。反射層の厚さは１μｍ以下好まし
くは０．０５〜０．５μｍくらいが適当である。

【００２４】

【実施例】次に実施例及び比較例を示すが、本発明磁性
膜はこの実施例に限られるものではない。

【００２５】実施例１ イオンビームスパッタ装置を用いて、ディスク状ガラス
基板上に基板回転速度３ｒｐｍとして下記の条件で厚さ
約３０００Åの透明磁性膜を作製した。 　　　　ターゲット材料　　　　　　　　　　　　　　
　　Ｆｅ７５Ｃｏ２５　　　　ガラス基板冷却　　　　
　　　　　　　　　　　　水冷　　　　イオン化ガス　
　　　　　　　　　　　　　　　　　Ａｒ（５０％）＋
Ｎ２（５０％）　　　　イオン入射角　　　　　　　　
　　　　　　　　　　３０度　　　　ターゲット−基板
間距離　　　　　　　　１５ｍｍ　　　　真空槽内ベー
スプレッシャー　　　　８×（１／１０７）Ｔｏｒｒ　
　　　イオン銃電圧　　　　　　　　　　　　　　　　
　　９．５ＫＶ　　　　イオン銃電流　　　　　　　　
　　　　　　　　　　１．５ｍＡ　　　　導入ガス　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　酸素　　　
　導入ガス　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　１．０×（１／１０６）Ｔｏｒｒ

【００２６】この
磁性膜をＸ線回折法で調べたところＦｅ，Ｃｏのε相窒
化物のＣ面からの回折ピーク以外には回折ピークは観察
されなかった。ＴＥＭ法では径約２５０Åの柱状構造と
粒径約５０ÅのＦｅ，Ｃｏの微粒子とが観察できた。Ｘ
ＰＳによる膜の組成はＦｅ　　３４ａｔｏｍｉｃ％、Ｃ
ｏ　　１０ａｔｏｍｉｃ％、Ｏ　　４１ａｔｏｍｉｃ％
、Ｎ　　５ａｔｏｍｉｃ％であった。また、この柱状構
造内のＦｅ，Ｃｏ超微粒子以外のものは、電子線回折法
によって非晶質状であり、更に、ＥＸＡＦＳ法によって
Ｆｅ３Ｏ４の非晶質に近いことが判った。

【００２７】この磁性膜の光透過率は４６％（λ＝８０
０ｎｍ）であり、ＶＳＭで調べた磁気特性は、Ｈｃ⊥（
保磁性）＝１１００　　Ｏｅ、Ｈｃ〃（保磁力）＝２９
０　　Ｏｅ、Ｍｓ（飽和磁化）＝５８０ｅｍｕ／ｃｃ、
Ｓｑ⊥（角型比）＝０．３１、Ｈｋ（垂直磁気異方性磁
界）＝４．４　　ＫＯｅであり、この膜が垂直磁化膜で
あるのが認められた。

【００２８】次いで、この磁性膜に最大１５ＫＯｅの磁
界を印加しながら半導体レーザー（波長７８０ｎｍ）を
用いてファラデー回転角（θＦ）を測定した。θＦは４
．９ｄｅｇ／μｍであった。この測定値は製膜後２ケ月
しても変化はなかった。

【００２９】比較例１ ガラス基板の水冷の代わりに約２００℃に加熱し、また
イオン化ガスＡｒ（５０％）＋Ｎ２（５０％）の代わり
にＡｒ１００％とした以外は実施例１とまったく同様に
して、透明磁性膜を作製した。この磁性膜をＸ線回折法
で調べたところ、ＦｅとＣｏの回折ピーク及びＦｅとＣ
ｏの酸化物（ＦｅＯ，Ｆｅ２Ｏ３，Ｆｅ３Ｏ４，ＣｏＯ
，Ｃｏ２Ｏ３）の回折ピークが観察された。ＴＥＭ法で
断面を調べたところ直径約４００Åの柱状構造らしき構
造が観察できた。又粒径が１００Å以上のＦｅ，Ｃｏ及
びＦｅ，Ｃｏの酸化物が観察された。光透過率は３３％
であった。ＶＳＭで調べた磁気特性はＨｃ⊥＝１１００
　　Ｏｅ、Ｈｃ〃＝１２００　　Ｏｅ、Ｍｓ＝７６０ｅ
ｍｕ／ｃｃ、Ｓｑ⊥＝０．２９であり、この膜が面内磁
化膜（Ｂｒ⊥／Ｂｒ〃＝０．６５）であるのが認められ
た。実施例１と同様にして測定したθＦは２．２ｄｅｇ
／μｍであった。

【００３０】

【発明の効果】本発明の磁性膜は、大きな垂直磁気異方
性と透明性及び化学的安定性を有し、更にファラデー回
転角が大きいといった効果があり、特にファラデー効果
を意図した光磁気記録媒体への利用には極めて有効であ
る。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　柱状構造を有する透明マトリックス中
   に粒径１００Å以下の強磁性金属超微粒子が分散され、
   かつ、膜面に対して垂直方向に磁気的に繋がって垂直磁
   気異方性を示すものからなる磁性膜。
2. 【請求項２】　　１００Å以下の粒径を有する希土類元
   素の超微粒子が含有されてなる請求項１記載の磁性膜。
3. 【請求項３】　　膜面に垂直にＣ軸配向した強磁性金属
   のε相窒化物［ＭｘＮ（ＭはＦｅ，Ｃｏ又はＮｉであり
   、２＜ｘ≦３である。）］が含有されてなる請求項１又
   は２記載の磁性膜。