JPH06132125A - Fe基軟磁性薄膜 - Google Patents

Fe基軟磁性薄膜

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JPH06132125A
JPH06132125A JP24454192A JP24454192A JPH06132125A JP H06132125 A JPH06132125 A JP H06132125A JP 24454192 A JP24454192 A JP 24454192A JP 24454192 A JP24454192 A JP 24454192A JP H06132125 A JPH06132125 A JP H06132125A
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JP
Japan
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thin film
soft magnetic
magnetic
magnetic thin
elements
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Withdrawn
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JP24454192A
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English (en)
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Yuetsu Murakami
雄悦 村上
Takeshi Takeyama
武司 竹山
Nobumasa Kobayashi
伸聖 小林
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Research Institute of Electric and Magnetic Alloys
Research Institute for Electromagnetic Materials
Original Assignee
Research Institute of Electric and Magnetic Alloys
Research Institute for Electromagnetic Materials
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Publication date
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Publication of JPH06132125A publication Critical patent/JPH06132125A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147Alloys characterised by their composition
    • H01F1/153Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
    • H01F1/15308Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals based on Fe/Ni

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、高い飽和磁束密度を有し高周波磁
気特性に優れたFe基軟磁性薄膜およびこれを用いた磁
気記録再生ヘッドに関するものである。 【構成】 一般式 Fe100-x-y-z Mx M′y Xzで表
される(但し、MはBe,Mg,Ca,Sr,Baのう
ちから選択された少なくとも1種または2種以上の元
素、M′はTi,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,
Mo,W,Mn,Co,Ni,Cu,Al,Si,G
e,Sn,Sb,白金族元素,希土類元素のうちから選
択された少なくとも1種または2種以上の元素およびX
はN,B,Cの少なくとも1種または2種以上の元素で
あり、また組成比x,y,zは、原子%で0.1 <x≦2
5,0≦y≦50,0.5 <z≦40で、且つ0.5 <x+y+
z≦60である)組成からなることを特徴とするFe基軟
磁性薄膜。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高飽和磁束密度を有し
高周波磁気特性に優れたFe基軟磁性薄膜およびこれを
用いた磁気記録再生ヘッドに関するものである。
【従来の技術】
【0002】近年、磁気記録においては、高記録密度化
の強い要望により、磁気記録媒体として用いられる磁性
粉は、高保磁力を有することが必要とされ、現在金属合
金粉末を用いたメタルテープ、蒸着テープ、磁気ディス
ク等が開発されている。上記の高保磁力を有する磁気記
録媒体に十分な記録を行うためには、高い飽和磁束密度
を有し、且つ高周波帯域においても高い実効透磁率を有
する磁気ヘッド材料が必要である。
【0003】従来、磁気ヘッドの材料としては、パーマ
ロイ、センダスト、Co系アモルファス合金などが使用
されている。
【発明が解決しようとする課題】
【0004】上記材料において、高い透磁率を現わす組
成範囲の飽和磁束密度は、パーマロイで約10000 G、セ
ンダストで約11000 G、Co系アモルファス合金では約
13000 Gである。しかしながら、比較的高いCo系アモ
ルファス合金は、磁気ヘッド製造工程における高温加熱
処理などにより、透磁率が劣化するなどの問題がある。
【0005】したがって、高密度記録を実現するために
は、飽和磁束密度がより一層高く、且つ高周波帯域にお
いても高い実効透磁率を有する軟磁性材料の開発が必要
である。
【課題を解決するための手段】
【0006】本発明のFe100-x-y-z Mx M′y Xz の
Fe基軟磁性薄膜は、円板状のFeのターゲット上に
M,M′およびXの元素の所要量をペレットとして配置
するかあるいはFe100-x-y-z Mx M′y Xz の組成か
らなる円板状のターゲットを製造し、これらをアルゴン
ガス単独か、あるいはこれにさらに窒素およびメタン
(CH4 )等の炭化水素ガス等を適当量に混合したガス
雰囲気中で、スパッタ法あるいは蒸着法などにより、適
当な厚さの薄膜を製造する。さらに、必要に応じて軟磁
気特性を向上させるため、無磁界あるいは適当な強さの
磁界中で熱処理を施すことにより、耐熱性にすぐれたF
e基軟磁性薄膜が得られる。
【0007】本発明の特徴とする所は次の通りである。 第1発明 一般式 Fe100-x-y-z Mx M′y Xz で表される(但し、MはBe,Mg,Ca,Sr,Ba
のうちから選択された少なくとも1種または2種以上の
元素、M′はTi,Zr,Hf,V,Nb,Ta,C
r,Mo,W,Mn,Co,Ni,Cu,Al,Si,
Ge,Sn,Sb,白金族元素,希土類元素のうちから
選択された少なくとも1種または2種以上の元素および
XはN,B,Cの少なくとも1種または2種以上の元素
であり、また組成比x,y,zは、原子%で0.1 <x≦
25,0≦y≦50,0.5 <z≦40で、且つ0.5 <x+y+
z≦60である)組成からなることを特徴とするFe基軟
磁性薄膜。
【0008】第2発明 一般式 Fe100-x-y-z Mx M′y Xz において、XがNの元素からなる第1発明のFe基軟磁
性薄膜。
【0009】第3発明 一般式 Fe100-x-y-z Mx M′y Xz において、XがBの元素からなる第1発明のFe基軟磁
性薄膜。
【0010】第4発明 一般式 Fe100-x-y-z Mx M′y Xz において、XがCの元素からなる第1発明のFe基軟磁
性薄膜。
【0011】第5発明 無磁界あるいは磁界中において熱処理したことを特徴と
する請求項1ないし4発明の何れかに記載のFe基軟磁
性薄膜。
【0012】第6発明 請求項1ないし5の何れかに記載のFe基軟磁性薄膜を
用いたことを特徴とする磁気記録再生ヘッド。
【0013】
【作用】従来、高い透磁率は結晶磁気異方性および磁気
歪みを小さくすることによって得られることが知られて
おり、また高い周波数帯域においても高い実効透磁率を
保持するためには、磁性材料を薄板となし、渦電流損失
を小さくすることによって実現できることが知られてい
る。
【0014】本発明のFe100-x-y-z Mx M′y Xz の
Fe基軟磁性薄膜は、Feの大きな結晶磁気異方性およ
び磁気歪みを小さくするために、先ずM(Be,Mg,
Ca,Sr,Ba)のN,B,Cとの親和力の大きいll
a 族元素およびM′(Ti,Zr,Hf,V,Nb,T
a,Cr,Mo,W,Mn,Co,Ni,Cu,Al,
Si,Ge,Sn,Sb,白金族元素および希土類元
素)を添加し、磁気歪みを小さくするとともに、さらに
X(N,B,C)を添加して、MおよびM′元素の窒化
物、硼化物、炭化物を生成させ、結晶粒を微細化し、巨
視的な結晶磁気異方性を小さくするかあるいは非晶質相
となし、結晶磁気異方性を零にすることにより、高い透
磁率が得られる。また、MおよびM′元素の窒化物、硼
化物、炭化物の微細結晶は、磁壁のピンニングサイトと
して働き、高周波帯域における高い透磁率を得るたるに
有効であるとともに、熱処理による結晶粒の成長を抑制
し、耐熱性を高める効果も大きい。
【0015】
【実施例】次に本発明の実施例につき説明する。 試料番号8 Fe85.3 Be7.7 7 薄膜の製造;-原
料として99.9%純度の電解鉄および99.8%純度のベリリ
ウムを用い、アルミナ坩堝に入れ、真空中で高周波誘導
電気炉によって溶かし、得られた鋳塊から直径76mm、厚
さ2mmの円板を製造した。この円板をターゲットとして
用い、アルゴンガスと窒素ガスの混合ガス雰囲気中で、
高周波マグネトロンスパッター装置により、次の条件で
成膜した。 予備排気 1×10-5Pa 高周波電力 100W 全ガス圧 5.3 ×10-1Pa (アルゴンガス圧 5.0 ×10-1Pa) (窒素ガス圧 0.3 ×10-1Pa) 基 板 ガラス基板 電極間距離 60mm 成膜速度 60Å/min 膜 厚 0.7μm
【0016】次いで得られた膜に、350 Oeの磁界の真
空中において種々な熱処理を施し、次の結果を得た。
【0017】
【表1】 飽和磁束密度は熱処理の如何にかかわらず、ほぼ18.5K
Gで、高い値を示した。尚、本発明の代表的なFe基軟
磁性薄膜の特性値を表2に示す。
【0018】
【表2】
【0019】次に本発明を図面につき説明する。図1
は、Fe93-xBex 7 薄膜について、Beの添加量x
を0.0 ,1.4 ,3.3 ,7.7 ,12.2および18.6に変化さ
せ、Nを7%一定とした場合の結晶粒径と焼鈍温度との
関係を示したものである。X=0.0 のFe937 薄膜で
は、300 ℃以上の温度で焼鈍すると急速に結晶粒が成長
し粗大化するが、これにBeを添加するとBeの窒化物
が生成し、結晶粒の成長が著しく抑制され、高温度にお
いても微細な結晶粒組織が保持され、結晶磁気異方性が
小さく高い透磁率が得られる状態にあることを示してい
る。
【0020】図2は、同じくFe93-xBex 7 薄膜の
周波数5MHzにおいて困難軸方向の実効透磁率μeと
350 Oe磁界の真空中における焼鈍温度との関係を示し
たものである。X=0.0 のFe937 薄膜は、300 ℃で
焼鈍した場合、μe=750 の極大値が得られるが、これ
以上の温度で焼鈍すると急激に減少し、結晶粒の粗大化
と関係していることを示している。しかし、これにBe
を添加すると、実効透磁率は増大し、高温度においても
高い実効透磁率が安定して得られ、微細な結晶粒組織に
よるものと思われる。
【0021】図3は、Beがx=7.7 のFe85.3Be
7.7 7 薄膜を350 Oe磁界の真空中において、400 ℃
で1時間焼鈍した場合の困難軸方向の実効透磁率と周波
数との関係を示したものである。実効透磁率は約100 M
Hzの周波数帯域まで高い値を保持しており、Beの微
細な窒化物が渦電流損失の増大を抑制しているためと考
えられる。
【0022】図4は、Fe93-xx 7 (M=Mg,C
a)薄膜について、5MHzにおける実効透磁率と350
Oe磁界の真空中における焼鈍温度との関係を示したも
のである。MgあるいはCaを適当量添加し焼鈍すると
高い実効透磁率が得られることを示す。
【0023】図5は、Fe93-xx 7 (M=Sr,B
a)薄膜について、5MHzにおける実効透磁率と350
Oe磁界の真空中における焼鈍温度との関係を示したも
のである。SrあるいはBaを適当量添加し、焼鈍する
と高い実効透磁率が得られる。
【0024】上記の実施例、表2および図面から明らか
なように、本発明のFe100-x-y-zMx M′y Xz のF
e基軟磁性薄膜は、高い飽和磁束密度と低保磁力を有
し、且つ高周波帯域においても高い実効透磁率を示し、
耐熱性にも優れているので磁気記録再生ヘッド材料とし
て好適であるばかりでなく、他の一般の電磁機器の軟磁
性材料としても好適である。
【0025】次に本発明のFe基軟磁性薄膜の組成を、
一般式、Fe100-x-y-z Mx M′yXz で表わされる組
成からなることを特徴とするFe基軟磁性薄膜、但し、
MはBe,Mg,Ca,Sr,Baのうち少なくとも1
種または2種以上の元素、M′はTi,Zr,Hf,
V,Nb,Ta,Cr,Mo,W,Mn,Co,Ni,
Cu,Al,Si,Ge,Sn,Sb,白金族元素,希
土類元素のうち少なくとも1種または2種以上の元素お
よびXはN,B,Cの少なくとも1種または2種以上の
元素とし、その組成比x,y,zを原子%で0.1 <x≦
25,0≦y≦50,0.5 <z≦40で、且つ0.5 <x+y+
z≦60と限定したのは、実施例、表2および図面で明ら
かなように、この組成範囲の実効透磁率および飽和磁束
密度は高く、保磁力が小さいので軟磁気特性に優れてい
るが、この組成範囲をはずれると軟磁気特性が得られな
いからである。
【0026】
【発明の効果】上記のように、本発明のFe基軟磁性薄
膜は、高飽和磁束密度を有し、高周波帯域における実効
透磁率も高いので、磁気記録再生ヘッド等に用いる軟磁
性材料として好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明のFe93-xBex 7 薄膜の結
晶粒径と焼鈍温度との関係を示す特性図である。
【図2】図2は本発明のFe93-xBex 7 薄膜の実効
透磁率と焼鈍温度との関係を示す特性図である。
【図3】図3は本発明のFe85.3Be7.7 7 薄膜の実
効透磁率と周波数との関係を示す特性図である。
【図4】図4は本発明のFe93-xx 7 (M=Mg,
Ca)薄膜の実効透磁率と焼鈍温度との関係を示す特性
図である。
【図5】図5は本発明のFe93-xx 7 (M=Sr,
Ba)薄膜の実効透磁率と焼鈍温度との関係を示す特性
図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G11B 5/255 7303−5D

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式 Fe100-x-y-z Mx M′y Xz で表される(但し、MはBe,Mg,Ca,Sr,Ba
    のうちから選択された少なくとも1種または2種以上の
    元素、M′はTi,Zr,Hf,V,Nb,Ta,C
    r,Mo,W,Mn,Co,Ni,Cu,Al,Si,
    Ge,Sn,Sb,白金族元素,希土類元素のうちから
    選択された少なくとも1種または2種以上の元素および
    XはN,B,Cの少なくとも1種または2種以上の元素
    であり、また組成比x,y,zは、原子%で0.1 <x≦
    25,0≦y≦50,0.5 <z≦40で、且つ0.5 <x+y+
    z≦60である)組成からなることを特徴とするFe基軟
    磁性薄膜。
  2. 【請求項2】 一般式 Fe100-x-y-z Mx M′y Xz において、XがNの元素からなる請求項1のFe基軟磁
    性薄膜。
  3. 【請求項3】 一般式 Fe100-x-y-z Mx M′y Xz において、XがBの元素からなる請求項1のFe基軟磁
    性薄膜。
  4. 【請求項4】 一般式 Fe100-x-y-z Mx M′y Xz において、XがCの元素からなる請求項1のFe基軟磁
    性薄膜。
  5. 【請求項5】 無磁界あるいは磁界中において熱処理し
    たことを特徴とする請求項1ないし4の何れかに記載の
    Fe基軟磁性薄膜。
  6. 【請求項6】 請求項1ないし5の何れかに記載のFe
    基軟磁性薄膜を用いたことを特徴とする磁気記録再生ヘ
    ッド。
JP24454192A 1992-09-14 1992-09-14 Fe基軟磁性薄膜 Withdrawn JPH06132125A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102543344A (zh) * 2012-01-09 2012-07-04 南京深宁磁电有限公司 一种高性能纳米晶软磁复合材料及其制备方法
CN110468353A (zh) * 2019-08-21 2019-11-19 江苏中科启航新材料工业研究院有限公司 一种高饱和磁感应强度铁基非晶合金及制备方法

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