JPH06349634A - 軟磁性薄膜 - Google Patents

軟磁性薄膜

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JPH06349634A
JPH06349634A JP13855093A JP13855093A JPH06349634A JP H06349634 A JPH06349634 A JP H06349634A JP 13855093 A JP13855093 A JP 13855093A JP 13855093 A JP13855093 A JP 13855093A JP H06349634 A JPH06349634 A JP H06349634A
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JP
Japan
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film
magnetic
thin film
sendust
soft magnetic
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Application number
JP13855093A
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English (en)
Inventor
Naoto Matono
直人 的野
Tomoki Yamamoto
知己 山本
Hitoshi Noguchi
仁志 野口
Isao Yasuda
伊佐雄 安田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/3254Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the spacer being semiconducting or insulating, e.g. for spin tunnel junction [STJ]

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  • Magnetic Heads (AREA)
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  • Thin Magnetic Films (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高温に加熱することなく、飽和磁束密度が大
きく、しかも抗磁力が小さく、且つ透磁率の大きい磁気
ヘッドの磁気コア材料に用いて好適な軟磁性薄膜を提供
する。 【構成】 炭酸化鉄膜2とセンダスト膜3とを交互に積
層してなる多層構造であり、前記センダスト膜3の膜厚
を10〜45Åとし、且つ該センダスト膜3に対する前
記炭酸化鉄膜2の膜厚比が10〜45とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は薄膜磁気ヘッド等の磁気
ヘッドの磁気コアに用いて好適な軟磁性薄膜に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、磁気記録の分野ではますます高密
度記録化が進んでおり、これに対応するため記録媒体に
おいては高抗磁力媒体が実用化されている。このような
高抗磁力媒体に磁気記録を行う磁気ヘッドとしては、磁
気コア材料として高飽和磁束密度を有する磁性材料が要
求される。特に、薄膜磁気ヘッドにおいては、記録密度
を向上させるために磁気コア層の先端部を細くする必要
があり、これに伴って生じる先端部の磁気飽和を防ぐた
めに高飽和磁束密度の磁性材料がより一層必要である。
【0003】従来、このような高飽和磁束密度の磁性材
料としては、NiFe、FeAlSi等が用いられてい
るが、これらはいずれも飽和磁束密度が0.8〜1.1
T程度である。また、高飽和磁束密度の磁性材料として
は、窒化鉄系の磁性材料が種々知られているが、抗磁
力、透磁率に問題があり、実用化には至っていない。更
に、FeZrNのように前述の窒化鉄系の磁性材料に第
3、第4の元素を添加することにより抗磁力、透磁率を
向上させたものが提案されているが、このようなものに
おいても、成膜後に350〜600℃での熱処理が必要
である。このため、MR素子(磁気抵抗効果素子)を用
いた再生専用のMRヘッド(磁気抵抗効果型ヘッド)上
に記録専用のインダクティブ型の薄膜磁気ヘッドを形成
した複合型薄膜磁気ヘッドにおいては、製造工程中に上
記MR素子の熱破壊が起こらないように300℃以上に
加熱することが出来ないので、上述した窒化鉄系の磁性
材料に第3、第4の元素を添加したもの用いることが出
来ない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来例の
欠点に鑑み為されたものであり、高温に加熱することな
く、飽和磁束密度が大きく、しかも抗磁力及び透磁率の
劣化の少ない軟磁性薄膜を提供することを目的とするも
のである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の軟磁性薄
膜は、炭酸化鉄薄膜にAlを含有したことを特徴とす
る。
【0006】更に、本発明の第2の軟磁性薄膜は、炭酸
化鉄膜とセンダスト膜とを交互に積層してなる多層構造
であることを特徴とする。
【0007】更に、本発明の第2の軟磁性薄膜は、前記
センダスト膜の膜厚が10〜100Åであり、且つ該セ
ンダスト膜に対する前記炭酸化鉄膜の膜厚比が4.5〜
45であることを特徴とする。
【0008】更に、本発明の第2の軟磁性薄膜は、前記
センダスト膜の膜厚が10〜45Åであり、且つ該セン
ダスト膜に対する前記炭酸化鉄膜の膜厚比が10〜45
であることを特徴とする。
【0009】
【作用】炭酸化鉄薄膜は、鉄格子に進入した炭素原子に
より格子歪みが導入され、飽和磁束密度が鉄以上の値を
示す。
【0010】上記第1の軟磁性薄膜では、Feよりも酸
素との親和力の大きいAlを含有させることにより、炭
酸化鉄中の酸化鉄より酸素を取り除き、γ−Feの結晶
サイズを微細化して、見かけ上の結晶磁気異方性を小さ
くしている。
【0011】また、上記第2の軟磁性薄膜では、積層構
造にすることにより、γ−Feの結晶成長を抑止して、
人工的にγ−Feの結晶磁気異方性を小さくしている。
【0012】
【実施例】初めに、本発明の軟磁性薄膜を形成するため
の基礎実験について説明する。
【0013】まず、結晶化ガラスホトセラムよりなる非
磁性基板上に、マグネトロン型スパッタリング装置を用
い、Feをアルゴンガス中に二酸化炭素ガスを所定量流
入した雰囲気中で反応性スパッタリングすることにより
炭酸化鉄膜を形成した。尚、この時のスパッタリングの
条件は、投入電力1600W、基板温度200℃、基板
/ターゲット間距離70mm、アルゴンガス圧8mTo
rrである。
【0014】図3は上記製造方法において、様々な二酸
化炭素ガスの流量比(1分当りの体積比)の条件下で炭
酸化鉄薄膜を形成した場合における各々の炭酸化鉄薄膜
の磁気特性(飽和磁束密度Bs、抗磁力Hc、透磁率
μ)と二酸化炭素ガスの流量比との関係を示す図であ
る。
【0015】図3から判るように、基板温度が200℃
と低くても、二酸化炭素ガスの流量比が0.1〜1%の
範囲で形成された炭酸化鉄薄膜は、二酸化炭素ガスを流
入しない場合に比べて抗磁力Hcが小さく、且つ透磁率
μが大きくなる傾向を示す。また、二酸化炭素ガスの流
量比が0.1〜0.5の範囲で形成された炭酸化鉄薄膜
は、飽和磁束密度Bsも大きくなる。そして、二酸化炭
素ガスの流入比が0.25の時、飽和磁束密度Bsが最
も大きく、更に、抗磁力Hcが最も小さく、且つ透磁率
μが最も大きくなる。
【0016】しかしながら、上述の炭酸化鉄薄膜は、飽
和磁束密度Bsは2T以上の非常に大きな値を示し優れ
ているが、抗磁力Hcは6〜8Oeと大きく、また透磁
率μも300前後と非常に小さく、磁気ヘッドのコア材
料としては満足出来るものではなかった。尚、スパッタ
リング時の投入電力を500W程度にして炭酸化鉄薄膜
を形成した場合においても、上述と同様の結果が得られ
た。
【0017】そこで、本発明者等は上記炭酸化鉄薄膜を
基に、飽和磁束密度Bsが大きく、しかも抗磁力Hcが
小さく、透磁率μが大きい軟磁気特性の優れた軟磁性薄
膜を見出した。
【0018】以下、本発明の第1実施例について説明す
る。
【0019】第1実施例では、結晶化ガラスホトセラム
よりなる非磁性基板上に、マグネトロン型スパッタリン
グ装置を用い、FeとAlとをアルゴンガス中に二酸化
炭素ガスを0.25%流入した雰囲気中で反応性スパッ
タリング行うことにより、Alを含有する炭酸化鉄膜を
1μm厚成膜して試料1を作成した。
【0020】また、比較例として、上述と同様の製造方
法において、Alを用いずにFeのみをアルゴンガス中
で二酸化炭素ガスを0.25%流入した雰囲気中で反応
性スパッタリングを行うことにより、非磁性基板上にA
lを含有していない炭酸化鉄膜を1μm厚成膜して試料
2を作成した。尚、上述のスパッタリングの条件は、投
入電力500W、基板温度200℃、基板/ターゲット
間距離70mm、アルゴンガス圧8mTorrである。
【0021】上記試料1、2夫々について、飽和磁束密
度Bs、抗磁力Hc、及び透磁率μを測定し、その結果
を下記の表1に示す。
【0022】
【表1】
【0023】上記表1に示すように、Alを含有する試
料1の炭酸化鉄膜は、飽和磁束密度が2.2Tと非常に
大きく、しかもAlを含有していない試料2の炭酸化鉄
膜に比べ、抗磁力Hcも2.8Oeと小さく、且つ透磁
率μも800と大きくなり、磁気ヘッドの磁気コア材料
として優れた軟磁気特性を有する。
【0024】次に、本発明の第2実施例について説明す
る。
【0025】第2実施例では、結晶化ガラスホトセラム
よりなる非磁性基板上に、マグネトロン型スパッタリン
グ装置を用い、Feをアルゴンガス中に二酸化炭素ガス
を0.25%流入した雰囲気中で反応性スパッタリング
することにより炭酸化鉄膜を成膜し、更にその上にF
e、Al、Siをアルゴンガス雰囲気中で反応性スパッ
タリングすることによりセンダスト膜を成膜し、更にそ
の上に前述の炭酸化鉄膜、センダスト膜の成膜を交互に
行うことにより、図1に示すような軟磁性多層膜を形成
する。図1において、1は非磁性基板、2は炭酸化鉄
膜、3はセンダスト膜である。この第2実施例では、炭
酸化鉄膜2を11層、センダスト膜3を10層とした。
前記センダスト膜の組成はFe、Al、Siよりなるタ
ーゲットの組成を調整することによりFeの重量%を8
0〜90%にする必要がある。本実施例では、前記セン
ダスト膜の組成をFeが85wt%、Alが5.4wt
%、Siが9.6wt%となるように調整した。尚、炭
酸化鉄膜成膜時のスパッタリング条件は、投入電力16
00W、基板温度200℃、基板/ターゲット間距離7
0mm、アルゴンガス圧8mTorrであり、センダス
ト膜成膜時のスパッタリング条件は、投入電力800
W、基板温度200℃、基板/ターゲット間距離70m
m、アルゴンガス圧5mTorrである。
【0026】上述の軟磁性多層膜において、炭酸化鉄膜
の膜厚を450Åで一定とし、センダスト膜の膜厚を変
化させた時における軟磁性多層膜の磁気特性とセンダス
ト膜の膜厚(センダスト膜に対する炭酸化鉄膜の膜厚
比)との関係を調べ、その結果を図2に示す。
【0027】図2より判るように、第2実施例の軟磁性
多層膜は飽和磁束密度Bsが2T以上と非常に大きく、
しかも、センダスト膜の膜厚が10〜100Åの範囲
で、センダスト膜に対する炭酸化鉄膜の膜厚比が4.5
〜45の範囲では、抗磁力Hcが2.5以下と小さく、
且つ透磁率μが1200以上となり、磁気ヘッドの磁気
コア材料として優れた軟磁気特性を示す。特に、センダ
スト膜の膜厚が10〜45Åの範囲で、前記膜厚比が1
0〜45の範囲では、上記軟磁性多層膜は透磁率μが1
500以上と顕著に大きくなり、非常にに優れた軟磁気
特性を示す。
【0028】尚、上記第1、第2実施例では、スパッタ
リングにより軟磁性薄膜を形成したが、蒸着やイオンプ
レーティング等の他の成膜方法により形成してもよい。
また、基板材料としても、ガラスやセラミックス等様々
な基板が適用可能である。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、高温に加熱することな
く、飽和磁束密度が大きく、しかも抗磁力が小さく、且
つ透磁率の大きい磁気ヘッドの磁気コア材料に用いて好
適な軟磁性薄膜を提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第2実施例の軟磁性多層膜の構造を示
す図である。
【図2】本発明の第2実施例の軟磁性多層膜のセンダス
ト膜の膜厚による磁気特性の変化を示す図である。
【図3】本発明の基礎となる炭酸化鉄膜を製造する際に
おける二酸化炭素ガスの流量比と炭酸化鉄膜の磁気特性
との関係を示す図である。
【符号の説明】
2 炭酸化鉄膜 3 センダスト膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安田 伊佐雄 大阪府守口市京阪本通2丁目18番地 三洋 電機株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭酸化鉄薄膜にAlを含有したことを特
    徴とする軟磁性薄膜。
  2. 【請求項2】 炭酸化鉄膜とセンダスト膜とを交互に積
    層してなる多層構造の軟磁性薄膜。
  3. 【請求項3】 前記センダスト膜の膜厚が10〜100
    Åであり、且つ該センダスト膜に対する前記炭酸化鉄膜
    の膜厚比が4.5〜45であることを特徴とする請求項
    2記載の軟磁性薄膜。
  4. 【請求項4】 前記センダスト膜の膜厚が10〜45Å
    であり、且つ該センダスト膜に対する前記炭酸化鉄膜の
    膜厚比が10〜45であることを特徴とする請求項2記
    載の軟磁性薄膜。
JP13855093A 1993-06-10 1993-06-10 軟磁性薄膜 Pending JPH06349634A (ja)

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