JPH05275234A - （Ｆｅ，Ｃｏ）１６Ｎ２磁性膜とその製造法 - Google Patents
（Ｆｅ，Ｃｏ）１６Ｎ２磁性膜とその製造法Info
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- JPH05275234A JPH05275234A JP6523491A JP6523491A JPH05275234A JP H05275234 A JPH05275234 A JP H05275234A JP 6523491 A JP6523491 A JP 6523491A JP 6523491 A JP6523491 A JP 6523491A JP H05275234 A JPH05275234 A JP H05275234A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 熱安定性及び飽和磁束密度がＦｅ16Ｎ2 より
も高い（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 磁性膜に関してその材料及
び製造法を提供する。 【構成】 熱安定性及び飽和磁束密度をＦｅ16Ｎ2 より
も高くするためにＦｅの原子位置をＣｏで置換すること
で、より規則構造を安定にし、ＦｅとＣｏの規則構造に
よって飽和磁束密度を高めることが出来る。また（Ｆ
ｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 磁性膜は蒸着法やスパッタ法によって
作成する事が出来、薄膜磁気ヘッド用コア材料に適用で
きる。 【効果】 本発明によれば、飽和磁束密度の値が２．８
Ｔを超える材料が得られるので磁気記録材料の薄膜磁気
ヘッドコア材料、媒体や磁石材料として応用できる。
も高い（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 磁性膜に関してその材料及
び製造法を提供する。 【構成】 熱安定性及び飽和磁束密度をＦｅ16Ｎ2 より
も高くするためにＦｅの原子位置をＣｏで置換すること
で、より規則構造を安定にし、ＦｅとＣｏの規則構造に
よって飽和磁束密度を高めることが出来る。また（Ｆ
ｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 磁性膜は蒸着法やスパッタ法によって
作成する事が出来、薄膜磁気ヘッド用コア材料に適用で
きる。 【効果】 本発明によれば、飽和磁束密度の値が２．８
Ｔを超える材料が得られるので磁気記録材料の薄膜磁気
ヘッドコア材料、媒体や磁石材料として応用できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高飽和磁束密度をもつ
（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 磁性膜に関するものである。この
磁性膜利用分野としては、大型コンピュータ用薄膜磁気
ヘッドコア材料、磁石材料、磁歪材料などがある。
（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 磁性膜に関するものである。この
磁性膜利用分野としては、大型コンピュータ用薄膜磁気
ヘッドコア材料、磁石材料、磁歪材料などがある。
【０００２】
【従来の技術】飽和磁束密度が２．８ＴのＦｅ16Ｎ2 が
あるが、この二次系材料と異なる材料で飽和磁束密度が
２．８Ｔ以上の磁性材料については報告されていない。
また、この材料は熱安定性が低く、３００℃以上に放置
した場合には他の窒化物に分解してしまうという欠点が
あった（ Appl. Phys. Lett., Vol.20, No.12, 1972, 4
92〜495)。この分解によって膜の飽和磁束密度は低下す
ると同時に規則構造も乱れる。高飽和磁束密度の原因の
一つにＦｅ16Ｎ2 の歪をもった規則構造があげられる。
従って、この規則構造を保ったまま熱安定性を高める必
要がある。
あるが、この二次系材料と異なる材料で飽和磁束密度が
２．８Ｔ以上の磁性材料については報告されていない。
また、この材料は熱安定性が低く、３００℃以上に放置
した場合には他の窒化物に分解してしまうという欠点が
あった（ Appl. Phys. Lett., Vol.20, No.12, 1972, 4
92〜495)。この分解によって膜の飽和磁束密度は低下す
ると同時に規則構造も乱れる。高飽和磁束密度の原因の
一つにＦｅ16Ｎ2 の歪をもった規則構造があげられる。
従って、この規則構造を保ったまま熱安定性を高める必
要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の強磁性材料で
は、ＦｅとＣｏと窒素を規則配列させ、かつ磁性元素と
窒素の比が１６対２となる材料については考慮されてい
なかった。またＦｅ16Ｎ2は３００℃以上の温度で熱処
理をした場合、規則構造が乱れるという問題があった。
本発明の目的は、飽和磁束密度がＦｅ16Ｎ2 以上で且つ
３００℃以上の温度でも安定な規則構造をもった（Ｆ
ｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 磁性材料とその製造法及びそれを用い
た薄膜磁気ヘッドを提供することにある。
は、ＦｅとＣｏと窒素を規則配列させ、かつ磁性元素と
窒素の比が１６対２となる材料については考慮されてい
なかった。またＦｅ16Ｎ2は３００℃以上の温度で熱処
理をした場合、規則構造が乱れるという問題があった。
本発明の目的は、飽和磁束密度がＦｅ16Ｎ2 以上で且つ
３００℃以上の温度でも安定な規則構造をもった（Ｆ
ｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 磁性材料とその製造法及びそれを用い
た薄膜磁気ヘッドを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、鉄及びコバルトと窒素の化合物からな
る磁性膜において、該磁性膜はＦｅ及びＣｏの強磁性元
素とＮの原子比が１６対２であり、規則構造をもつこと
を特徴とする（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 磁性膜としたもので
ある。そして、前記磁性膜は、Ｆｅに対するＣｏ原子の
比が０．１原子％以上で、７０原子％以下であり、飽和
磁束密度が２．８Ｔ以上である。また、前記磁性膜は、
Ｃｏ原子がＮ原子からみて第三隣接原子位置にあり、結
晶構造が正方晶であり、Ｎ原子がＦｅ又はＣｏ原子から
なる格子の侵入位置に配列し、規則構造が６００℃まで
安定であるものである。
に、本発明では、鉄及びコバルトと窒素の化合物からな
る磁性膜において、該磁性膜はＦｅ及びＣｏの強磁性元
素とＮの原子比が１６対２であり、規則構造をもつこと
を特徴とする（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 磁性膜としたもので
ある。そして、前記磁性膜は、Ｆｅに対するＣｏ原子の
比が０．１原子％以上で、７０原子％以下であり、飽和
磁束密度が２．８Ｔ以上である。また、前記磁性膜は、
Ｃｏ原子がＮ原子からみて第三隣接原子位置にあり、結
晶構造が正方晶であり、Ｎ原子がＦｅ又はＣｏ原子から
なる格子の侵入位置に配列し、規則構造が６００℃まで
安定であるものである。
【０００５】また、本発明では、上記磁性膜の製造法に
おいて、ＦｅとＣｏの蒸着源を用いて、窒素雰囲気下で
単結晶基板の上に（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 磁性膜を蒸着法
によってエピタキシャル成長させることとしたものであ
る。そして、このエピタキシャル成長は、成長速度が
０．０１Å／秒から１００Å／秒であり、アンモニアの
解離反応を利用したものである。
おいて、ＦｅとＣｏの蒸着源を用いて、窒素雰囲気下で
単結晶基板の上に（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 磁性膜を蒸着法
によってエピタキシャル成長させることとしたものであ
る。そして、このエピタキシャル成長は、成長速度が
０．０１Å／秒から１００Å／秒であり、アンモニアの
解離反応を利用したものである。
【０００６】さらに、上記他の目的を達成するために、
本発明では、基板上に磁性膜、絶縁膜、導体、及び保護
膜を具備する薄膜磁気ヘッドにおいて、前記磁性膜とし
て上記に記載の（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 磁性膜を用いたこ
とを特徴とする薄膜磁気ヘッドとしたものである。
本発明では、基板上に磁性膜、絶縁膜、導体、及び保護
膜を具備する薄膜磁気ヘッドにおいて、前記磁性膜とし
て上記に記載の（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 磁性膜を用いたこ
とを特徴とする薄膜磁気ヘッドとしたものである。
【０００７】次に本発明を詳しく説明する。ＦｅとＣｏ
の合金はバルク磁性材料のなかで最も高い飽和磁束密度
（２．４Ｔ）をもつことが知られている。この値を超え
る飽和磁束密度をもった材料にＦｅ16Ｎ2 があるがＦｅ
16Ｎ2 の中のＦｅ原子の一部をＣｏとし、規則配列させ
た（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 磁性膜はＦｅ16Ｎ2 以上の飽和
磁束密度をもつ材料である。バルクのＦｅ−Ｃｏ合金で
は、ＦｅにＣｏ原子を固溶させると結晶構造はｂｃｃで
Ｃｏと規則相を作るようになる。この規則相の飽和磁束
密度は、約２．４Ｔである。この規則相に窒素原子を侵
入させた材料が（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 である。その結
果、構造はｂｃｃからｂｃｔ（正方晶）に変化し、単位
胞の体積が増加し強磁性元素の原子間距離はある方向に
伸ばされる。このような強磁性元素の原子間距離の増加
は３ｄ軌道の電子の状態密度を変化させ、強磁性原子の
磁気モーメントを増加させる。また結晶の対称性もかわ
り、磁気異方性や磁歪も変化する。この時、窒素原子は
原子間距離を伸ばすばかりでなく、強磁性原子に電子を
供与する役目を担っている。
の合金はバルク磁性材料のなかで最も高い飽和磁束密度
（２．４Ｔ）をもつことが知られている。この値を超え
る飽和磁束密度をもった材料にＦｅ16Ｎ2 があるがＦｅ
16Ｎ2 の中のＦｅ原子の一部をＣｏとし、規則配列させ
た（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 磁性膜はＦｅ16Ｎ2 以上の飽和
磁束密度をもつ材料である。バルクのＦｅ−Ｃｏ合金で
は、ＦｅにＣｏ原子を固溶させると結晶構造はｂｃｃで
Ｃｏと規則相を作るようになる。この規則相の飽和磁束
密度は、約２．４Ｔである。この規則相に窒素原子を侵
入させた材料が（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 である。その結
果、構造はｂｃｃからｂｃｔ（正方晶）に変化し、単位
胞の体積が増加し強磁性元素の原子間距離はある方向に
伸ばされる。このような強磁性元素の原子間距離の増加
は３ｄ軌道の電子の状態密度を変化させ、強磁性原子の
磁気モーメントを増加させる。また結晶の対称性もかわ
り、磁気異方性や磁歪も変化する。この時、窒素原子は
原子間距離を伸ばすばかりでなく、強磁性原子に電子を
供与する役目を担っている。
【０００８】このような規則相を安定かつ高い規則度で
成長させるには基板として格子定数の整合性を考慮した
単結晶基板を用い、エピタキシャル成長させる方法が有
効である。また窒素原子を膜中に規則配列させるには膜
表面におけるアンモニア（ＮＨ3 ）の解離反応を利用で
きる。アンモニアは蒸着中にＮＨ2 とＨに解離し、ＮＨ
2 がさらにＮと２Ｈに解離する。この解離によってでき
る窒素原子はＦｅ単結晶の表面でＦｅの格子間に規則配
列し、Ｆｅの格子をひずませる。この構造はＦｅ16Ｎ2
の構造に類似している。ＦｅとＣｏ原子は成長中に規則
格子を形成するのでＦｅと窒素の規則配列がＣｏの添加
によって乱されることはほとんどないと考えられる。
成長させるには基板として格子定数の整合性を考慮した
単結晶基板を用い、エピタキシャル成長させる方法が有
効である。また窒素原子を膜中に規則配列させるには膜
表面におけるアンモニア（ＮＨ3 ）の解離反応を利用で
きる。アンモニアは蒸着中にＮＨ2 とＨに解離し、ＮＨ
2 がさらにＮと２Ｈに解離する。この解離によってでき
る窒素原子はＦｅ単結晶の表面でＦｅの格子間に規則配
列し、Ｆｅの格子をひずませる。この構造はＦｅ16Ｎ2
の構造に類似している。ＦｅとＣｏ原子は成長中に規則
格子を形成するのでＦｅと窒素の規則配列がＣｏの添加
によって乱されることはほとんどないと考えられる。
【０００９】
【作用】Ｆｅ16Ｎ2 のもつ飽和磁束密度以上でしかも構
造の熱安定性がＦｅ16Ｎ2 よりも優れる材料を得るため
にＦｅ16Ｎ2 の規則構造に着目した。Ｆｅ16Ｎ2 の結晶
構造を図２に示す。Ｆｅ16Ｎ2 はｂｃｃ構造のＦｅが
ｘ，ｙ，ｚ方向に２個ずつ並び、その中に窒素原子をｚ
方向に規則配列させたものである。窒素原子の周りの構
造はＦｅ4 Ｎに類似しており、加熱して３００℃から４
００℃の間でＦｅ16Ｎ2 はＦｅ4 Ｎに変化する。規則構
造の中でＦｅ原子同士の位置を変えてもエネルギー的に
何ら変わりはない。しかし、Ｃｏ原子がＦｅ原子の原子
位置を置換した場合、Ｆｅ−Ｆｅ原子対やＣｏ−Ｃｏ原
子対を作るよりもＦｅ−Ｃｏ原子対を作ったほうがエネ
ルギーが低くなる。これはＦｅ−Ｃｏ合金が規則相を作
るためである。このような規則合金では拡散によってＦ
ｅ−Ｆｅ原子対やＣｏ−Ｃｏ原子対ができると系のエネ
ルギーが増すため、規則構造が高温まで安定に存在でき
る。
造の熱安定性がＦｅ16Ｎ2 よりも優れる材料を得るため
にＦｅ16Ｎ2 の規則構造に着目した。Ｆｅ16Ｎ2 の結晶
構造を図２に示す。Ｆｅ16Ｎ2 はｂｃｃ構造のＦｅが
ｘ，ｙ，ｚ方向に２個ずつ並び、その中に窒素原子をｚ
方向に規則配列させたものである。窒素原子の周りの構
造はＦｅ4 Ｎに類似しており、加熱して３００℃から４
００℃の間でＦｅ16Ｎ2 はＦｅ4 Ｎに変化する。規則構
造の中でＦｅ原子同士の位置を変えてもエネルギー的に
何ら変わりはない。しかし、Ｃｏ原子がＦｅ原子の原子
位置を置換した場合、Ｆｅ−Ｆｅ原子対やＣｏ−Ｃｏ原
子対を作るよりもＦｅ−Ｃｏ原子対を作ったほうがエネ
ルギーが低くなる。これはＦｅ−Ｃｏ合金が規則相を作
るためである。このような規則合金では拡散によってＦ
ｅ−Ｆｅ原子対やＣｏ−Ｃｏ原子対ができると系のエネ
ルギーが増すため、規則構造が高温まで安定に存在でき
る。
【００１０】窒素原子の周りの原子配列に着目して磁気
モーメントを考慮すると、最隣接原子、第二隣接原子、
及び第三隣接原子の三種類のサイトが単位格子の中にあ
り、第二隣接原子にあるＦｅ原子の磁気モーメントが最
も高い。従って、最隣接及び第三隣接原子位置にＣｏ原
子が配置した場合にはＦｅとＣｏ原子の規則配列および
Ｆｅ16Ｎ2 の規則配列による両者の効果によってこの材
料の飽和磁束密度はＦｅ16Ｎ2 の値より高くなる。この
ように、（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 磁性膜は、飽和磁束密度
が３．０Ｔ以上の組成で規則構造は６００℃の熱処理で
も安定である。従ってＦｅ16Ｎ2 よりも経時変化が少な
く、各種薄膜プロセスを適用でき、薄膜磁気ヘッド等の
デバイスへ応用可能である。
モーメントを考慮すると、最隣接原子、第二隣接原子、
及び第三隣接原子の三種類のサイトが単位格子の中にあ
り、第二隣接原子にあるＦｅ原子の磁気モーメントが最
も高い。従って、最隣接及び第三隣接原子位置にＣｏ原
子が配置した場合にはＦｅとＣｏ原子の規則配列および
Ｆｅ16Ｎ2 の規則配列による両者の効果によってこの材
料の飽和磁束密度はＦｅ16Ｎ2 の値より高くなる。この
ように、（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 磁性膜は、飽和磁束密度
が３．０Ｔ以上の組成で規則構造は６００℃の熱処理で
も安定である。従ってＦｅ16Ｎ2 よりも経時変化が少な
く、各種薄膜プロセスを適用でき、薄膜磁気ヘッド等の
デバイスへ応用可能である。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限定されない。 実施例１ 図１に（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 磁性膜のＣｏ濃度と飽和磁
束密度の関係を示す。Ｃｏが０．１原子％でもＦｅ16Ｎ
2 の飽和磁束密度よりも高いことを確認している。２０
〜５０％のＣｏ濃度で飽和磁束密度は３．０Ｔ以上とな
り、Ｃｏ３０％の時に飽和磁束密度は３．２Ｔと最高値
をもつ。また０．１〜７０％Ｃｏ濃度範囲で飽和磁束密
度は２．８Ｔ以上となる。
るが、本発明はこれらに限定されない。 実施例１ 図１に（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 磁性膜のＣｏ濃度と飽和磁
束密度の関係を示す。Ｃｏが０．１原子％でもＦｅ16Ｎ
2 の飽和磁束密度よりも高いことを確認している。２０
〜５０％のＣｏ濃度で飽和磁束密度は３．０Ｔ以上とな
り、Ｃｏ３０％の時に飽和磁束密度は３．２Ｔと最高値
をもつ。また０．１〜７０％Ｃｏ濃度範囲で飽和磁束密
度は２．８Ｔ以上となる。
【００１２】この膜の作成には高真空蒸着装置を用いて
いる。蒸着室内は初めに５×１０-9torrに保持されてお
り、ＧａＡｓ，Ｓｉ，ＭｇＯ，ＮａＣｌ等の単結晶基板
に適した基板である。これらの基板の格子定数はＦｅ16
Ｎ2 の格子定数との整合性があり、（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ
2 磁性膜がエピタキシャル成長しやすい。蒸着室内で基
板表面に吸着しているガス分子を熱的に取り除き、清浄
な基板表面にする。基板表面が清浄か否かについては反
射高速電子回折法（ＲＨＥＥＤ）によって評価する。こ
の回折パターンの中にリングがなく、表面に酸化物が無
いことを確認した後、基板温度を２００℃以下にする。
２００℃以上にすると、成長中に転位や欠陥が導入さ
れ、（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 の規則度が低下する。つぎに
蒸着室内にＮ2 ＋１０％ＮＨ3 のガスを導入し、電子ビ
ームのフィラメントに電流を流し、ＦｅとＣｏ（それぞ
れ純度９９．９９９％）を蒸着させる。この時の雰囲気
ガスを四重極質量分析計で分析した結果、図３のような
スペクトルが得られ、ＮＨ3，ＮＨ2 ，Ｎ，Ｈ2 がみら
れる。ＮＨ2 やＮはＮＨ3 の解離によって生じたもので
ある。ＮＨ2 はＦｅ膜の表面でさらに解離し、Ｆｅの格
子間位置にＮ原子が侵入する。また蒸着中は特に水蒸気
のピークがないように注意する必要がある。
いる。蒸着室内は初めに５×１０-9torrに保持されてお
り、ＧａＡｓ，Ｓｉ，ＭｇＯ，ＮａＣｌ等の単結晶基板
に適した基板である。これらの基板の格子定数はＦｅ16
Ｎ2 の格子定数との整合性があり、（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ
2 磁性膜がエピタキシャル成長しやすい。蒸着室内で基
板表面に吸着しているガス分子を熱的に取り除き、清浄
な基板表面にする。基板表面が清浄か否かについては反
射高速電子回折法（ＲＨＥＥＤ）によって評価する。こ
の回折パターンの中にリングがなく、表面に酸化物が無
いことを確認した後、基板温度を２００℃以下にする。
２００℃以上にすると、成長中に転位や欠陥が導入さ
れ、（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 の規則度が低下する。つぎに
蒸着室内にＮ2 ＋１０％ＮＨ3 のガスを導入し、電子ビ
ームのフィラメントに電流を流し、ＦｅとＣｏ（それぞ
れ純度９９．９９９％）を蒸着させる。この時の雰囲気
ガスを四重極質量分析計で分析した結果、図３のような
スペクトルが得られ、ＮＨ3，ＮＨ2 ，Ｎ，Ｈ2 がみら
れる。ＮＨ2 やＮはＮＨ3 の解離によって生じたもので
ある。ＮＨ2 はＦｅ膜の表面でさらに解離し、Ｆｅの格
子間位置にＮ原子が侵入する。また蒸着中は特に水蒸気
のピークがないように注意する必要がある。
【００１３】作成した０．１〜７０％Ｃｏ濃度の（Ｆ
ｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 磁性膜の結晶構造をＸ線回折法で解析
した。この結果を図４に示す。図４は５０％Ｃｏの（Ｆ
ｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 膜の回折ピークであり、Ｆｅ16Ｎ2 と
同様に（００ｎ）ピークみられることから（Ｆｅ，Ｃ
ｏ）16Ｎ2 磁性膜も長周期構造をもっていることがわか
る。また各回折ピークの半値幅は、０．２度となってお
り、膜はエピタキシャル成長していると考えられる。ま
た、エピタキシャル成長の結晶方位関係は（Ｆｅ，Ｃ
ｏ）16Ｎ2 （００１）／／ＧａＡｓ（００１）である。
この方位関係は他の基板でも同様であった。さらにＦｅ
とＣｏ原子の規則度を評価するために、中性子を用いて
規則相による回折強度を調べた結果、０．１〜７０％Ｃ
ｏ濃度の（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 磁性膜ではＦｅとＣｏ原
子が規則配列しており、Ｃｏ原子は窒素原子からみて第
三隣接原子位置に存在する確率が高いことがわかってい
る。
ｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 磁性膜の結晶構造をＸ線回折法で解析
した。この結果を図４に示す。図４は５０％Ｃｏの（Ｆ
ｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 膜の回折ピークであり、Ｆｅ16Ｎ2 と
同様に（００ｎ）ピークみられることから（Ｆｅ，Ｃ
ｏ）16Ｎ2 磁性膜も長周期構造をもっていることがわか
る。また各回折ピークの半値幅は、０．２度となってお
り、膜はエピタキシャル成長していると考えられる。ま
た、エピタキシャル成長の結晶方位関係は（Ｆｅ，Ｃ
ｏ）16Ｎ2 （００１）／／ＧａＡｓ（００１）である。
この方位関係は他の基板でも同様であった。さらにＦｅ
とＣｏ原子の規則度を評価するために、中性子を用いて
規則相による回折強度を調べた結果、０．１〜７０％Ｃ
ｏ濃度の（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 磁性膜ではＦｅとＣｏ原
子が規則配列しており、Ｃｏ原子は窒素原子からみて第
三隣接原子位置に存在する確率が高いことがわかってい
る。
【００１４】５０％Ｃｏの（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 を８０
０℃まで熱処理した時の（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 （００
２）回折ピークの強度変化を図５に示す。この回折ピー
クは（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 の規則構造から生じているた
めに、規則構造がどのくらい安定に存在するのかという
ことを知ることができる。このピーク強度は６００℃ま
で低下しないことから、（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 の規則構
造は６００℃まで安定である。６００℃以上の温度でピ
ーク強度が低下するのはＦｅとＣｏ原子の規則度よりも
窒素原子の規則度が低下しているためと考えている。
０℃まで熱処理した時の（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 （００
２）回折ピークの強度変化を図５に示す。この回折ピー
クは（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 の規則構造から生じているた
めに、規則構造がどのくらい安定に存在するのかという
ことを知ることができる。このピーク強度は６００℃ま
で低下しないことから、（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 の規則構
造は６００℃まで安定である。６００℃以上の温度でピ
ーク強度が低下するのはＦｅとＣｏ原子の規則度よりも
窒素原子の規則度が低下しているためと考えている。
【００１５】窒素分圧を０．０１〜０．０５ｍTorrと
し、基板温度１５０℃，加速電圧１０Ｖ，スパッタ全圧
０．２〜５ｍTorrのＡ＋Ｎ2 雰囲気でイオンビーム蒸着
をした。ターゲットはＦｅ−５０％Ｃｏであり、基板に
はＩｎＧａＡｓ（１００）単結晶を用いた。この時の成
長速度は１０Å／sec である。作成した膜の飽和磁束密
度と窒素分圧との関係を図６に示す。窒素分圧が低いほ
ど膜の飽和磁束密度は高い。窒素分圧が高いと飽和磁束
密度が低くなるのは、膜中に過剰な窒素原子が入るため
と考えられる。窒素分圧０．０１ｍTorrで作成した膜の
Ｘ線回折及び電子線回折の結果から、この膜の結晶構造
はｂｃｔ構造であり、組成分析の結果を考慮すると（Ｆ
ｅ0.5 ，Ｃｏ0.5 ）16Ｎ2 が成長していることがわかっ
た。この膜の保磁力は５Ｏｅであり軟磁気特性を示し
た。次にこの条件で、５０Ｏｅの磁界を加えながら蒸着
した結果、（Ｆｅ0.5 ，Ｃｏ0.5 ）16Ｎ2 の飽和磁束密
度は３．０Ｔになり、無磁界中で蒸着した場合に比べて
飽和磁束密度は増加する。これは磁界によってＦｅと窒
素原子の規則度がさらに高くなったためと考えている。
し、基板温度１５０℃，加速電圧１０Ｖ，スパッタ全圧
０．２〜５ｍTorrのＡ＋Ｎ2 雰囲気でイオンビーム蒸着
をした。ターゲットはＦｅ−５０％Ｃｏであり、基板に
はＩｎＧａＡｓ（１００）単結晶を用いた。この時の成
長速度は１０Å／sec である。作成した膜の飽和磁束密
度と窒素分圧との関係を図６に示す。窒素分圧が低いほ
ど膜の飽和磁束密度は高い。窒素分圧が高いと飽和磁束
密度が低くなるのは、膜中に過剰な窒素原子が入るため
と考えられる。窒素分圧０．０１ｍTorrで作成した膜の
Ｘ線回折及び電子線回折の結果から、この膜の結晶構造
はｂｃｔ構造であり、組成分析の結果を考慮すると（Ｆ
ｅ0.5 ，Ｃｏ0.5 ）16Ｎ2 が成長していることがわかっ
た。この膜の保磁力は５Ｏｅであり軟磁気特性を示し
た。次にこの条件で、５０Ｏｅの磁界を加えながら蒸着
した結果、（Ｆｅ0.5 ，Ｃｏ0.5 ）16Ｎ2 の飽和磁束密
度は３．０Ｔになり、無磁界中で蒸着した場合に比べて
飽和磁束密度は増加する。これは磁界によってＦｅと窒
素原子の規則度がさらに高くなったためと考えている。
【００１６】実施例２ 図７は薄膜技術によって磁性膜、絶縁層、導体、及び保
護膜を堆積した薄膜磁気ヘッド素子の断面図である。１
がスライダとなる基板であり、（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 磁
性膜２がエピタキシャル成長できるような基板材料を選
択する。４は導体、５は上部磁性膜、６が保護膜であ
る。またｇは磁気ギャップである。上部磁性膜がエピタ
キシャル成長するような絶縁層か、保護膜６から固相エ
ピタキシャル成長させることができる絶縁層あるいは保
護膜の材料を選択する必要がある。図８は薄膜磁気ヘッ
ドの斜視図を示したものある。
護膜を堆積した薄膜磁気ヘッド素子の断面図である。１
がスライダとなる基板であり、（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 磁
性膜２がエピタキシャル成長できるような基板材料を選
択する。４は導体、５は上部磁性膜、６が保護膜であ
る。またｇは磁気ギャップである。上部磁性膜がエピタ
キシャル成長するような絶縁層か、保護膜６から固相エ
ピタキシャル成長させることができる絶縁層あるいは保
護膜の材料を選択する必要がある。図８は薄膜磁気ヘッ
ドの斜視図を示したものある。
【００１７】図９に薄膜磁気ヘッドの初透磁率の周波数
特性を示す。磁性膜のＢｓが高いため初透磁率も高く、
周波数１００MHz で１００００となっている。膜の比抵
抗は２０μΩ−cmと小さいため、高周波領域での初透磁
率の低下は、渦電流損失によるものではなく、自然共鳴
によるものと考えられる。
特性を示す。磁性膜のＢｓが高いため初透磁率も高く、
周波数１００MHz で１００００となっている。膜の比抵
抗は２０μΩ−cmと小さいため、高周波領域での初透磁
率の低下は、渦電流損失によるものではなく、自然共鳴
によるものと考えられる。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、飽和磁束密度の値が
２．８Ｔを超え、しかも熱安定性のよい材料が得られる
ので、磁気記録材料の薄膜磁気ヘッドとして、また媒体
や磁石材料として応用できる。
２．８Ｔを超え、しかも熱安定性のよい材料が得られる
ので、磁気記録材料の薄膜磁気ヘッドとして、また媒体
や磁石材料として応用できる。
【図１】本発明の磁性膜のＣｏ濃度と飽和磁束密度の関
係を示すグラフである。
係を示すグラフである。
【図２】Ｆｅ16Ｎ2 の結晶構造を示す模式図である。
【図３】蒸着室内の四重極質量分析スペクトル図であ
る。
る。
【図４】本発明の磁性膜の結晶構造のＸ線回折図であ
る。
る。
【図５】回折ピーク強度〔（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 （００
２）〕の温度変化を示すグラフである。
２）〕の温度変化を示すグラフである。
【図６】飽和磁束密度と窒素分圧との関係を示すグラフ
である。
である。
【図７】薄膜磁気ヘッド素子の断面図である。
【図８】薄膜磁気ヘッドの斜視図である。
【図９】薄膜磁気ヘッドの初透磁率の周波数特性を示す
グラフである。
グラフである。
１：基板、２：磁性膜、３：絶縁層、４：導体、５：上
部磁性膜、６：保護膜
部磁性膜、６：保護膜
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年２月２４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
フロントページの続き (72)発明者 佐野 雅章 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 星屋 裕之 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 華園 雅信 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内
Claims (7)
- 【請求項１】 鉄及びコバルトと窒素の化合物からなる
磁性膜において、該磁性膜はＦｅ及びＣｏの強磁性元素
とＮの原子比が１６対２であり、規則構造をもつことを
特徴とする（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 磁性膜。 - 【請求項２】 前記磁性膜は、Ｆｅに対するＣｏ原子の
比が０．１原子％以上で、７０原子％以下であり、飽和
磁束密度が２．８Ｔ以上であることを特徴とする請求項
１記載の（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 磁性膜。 - 【請求項３】 前記磁性膜は、Ｃｏ原子がＮ原子からみ
て第三隣接原子位置にあることを特徴とする請求項１又
は２記載の（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 磁性膜。 - 【請求項４】 前記磁性膜は、結晶構造が正方晶であ
り、Ｎ原子がＦｅ又はＣｏ原子からなる格子の侵入位置
に配列し、規則構造が６００℃まで安定であることを特
徴とする請求項１記載の（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 磁性膜。 - 【請求項５】 鉄及びコバルトと窒素の化合物からなる
磁性膜の製造法において、ＦｅとＣｏの蒸着源を用い
て、窒素雰囲気下で単結晶基板の上に（Ｆｅ，Ｃｏ）16
Ｎ2 磁性膜を蒸着法によってエピタキシャル成長させる
ことを特徴とする（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 磁性膜の製造
法。 - 【請求項６】 前記エピタキシャル成長は、成長速度が
０．０１Å／秒から１００Å／秒であり、アンモニアの
解離反応を利用することを特徴とする請求項５記載の
（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 磁性膜の製造法。 - 【請求項７】 基板上に磁性膜、絶縁膜、導体、及び保
護膜を具備する薄膜磁気ヘッドにおいて、前記磁性膜と
して請求項１記載の（Ｆｅ，Ｃｏ）16Ｎ2 磁性膜を用い
たことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6523491A JPH05275234A (ja) | 1991-03-07 | 1991-03-07 | （Ｆｅ，Ｃｏ）１６Ｎ２磁性膜とその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6523491A JPH05275234A (ja) | 1991-03-07 | 1991-03-07 | （Ｆｅ，Ｃｏ）１６Ｎ２磁性膜とその製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05275234A true JPH05275234A (ja) | 1993-10-22 |
Family
ID=13281022
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6523491A Pending JPH05275234A (ja) | 1991-03-07 | 1991-03-07 | （Ｆｅ，Ｃｏ）１６Ｎ２磁性膜とその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05275234A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10164603B4 (de) * | 2000-12-27 | 2005-12-08 | Suzuki Motor Corp., Hamamatsu | Verfahren zur Erzeugung einer Eisennitriddünnschicht und Eisennitriddünnschicht |
| US7688545B1 (en) * | 2002-09-11 | 2010-03-30 | Seagate Technology Llc | Recording head writer with high magnetic moment material at the writer gap and associated process |
-
1991
- 1991-03-07 JP JP6523491A patent/JPH05275234A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10164603B4 (de) * | 2000-12-27 | 2005-12-08 | Suzuki Motor Corp., Hamamatsu | Verfahren zur Erzeugung einer Eisennitriddünnschicht und Eisennitriddünnschicht |
| US7688545B1 (en) * | 2002-09-11 | 2010-03-30 | Seagate Technology Llc | Recording head writer with high magnetic moment material at the writer gap and associated process |
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