JPH07101498B2

JPH07101498B2 - 磁気記録材料およびその製造方法

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Publication number: JPH07101498B2
Application number: JP60254059A
Authority: JP
Inventors: 和夫梅田; 明田崎
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1985-11-13
Filing date: 1985-11-13
Publication date: 1995-11-01
Anticipated expiration: 2010-11-01
Also published as: JPS62114118A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は、耐腐食性に優れしかも磁気特性に優れたFe系
磁気記録材料およびその製造方法に関する。

〔発明の技術的背景ならびにその問題点〕

近年、高密度磁気記録に対する要求が高まりつつあり、
これに対応して、非磁性基材上に強磁性金属からなる薄
膜をスパッタリング、イオンプレーティングなどの方法
により被着させてなる薄膜型の磁気記録材料が開発され
ている。このうち、Co系磁性材料を斜方蒸着法により基
材上に薄膜として被着させてなる磁気記録材料は、その
磁気特性が優れているため、たとえばマイクロカセット
テープなどに利用されている。

しかしながらCo系磁気記録材料は、その材料コストが高
く、しかも斜方蒸着法により記録材料を作成しておりそ
の蒸着効率が低くなるため、磁気記録材料としては価格
が高くなりすぎるという欠点があり、他の安価な磁性材
料の利用が望まれていた。

一方、Fe系磁性材料を用いて形成されたFe系磁気記録材
料は、その材料コストが低いため価格的に大幅な低下が
図れる可能性はあるが、耐腐食性が不充分であるととも
に、高い保磁力が得られないという問題点があり、従来
種々の試みがなされているにもかかわらず、実用化には
至っていないのが実情である。

本発明者らは、上記のようなFe系磁気記録材料に伴なう
問題点を解決すべく鋭意研究した結果、以下のような事
実を見出した。

（ａ） Fe系金属を被蒸着基材に真空蒸着する際に、
N₂,NH₃などの含窒素ガスイオンからなるイオンビームを
該基材に同時に照射することにより、基材上にFe_xN（式
中ｘは２〜８である）で示される窒化鉄を含むFe系薄膜
を形成することができること。

（ｂ）上記の窒化鉄を含有するFe系薄膜は、従来の真
空蒸着等によって形成されたCo系あるいは窒化鉄を含ま
ないFe系薄膜に比べて、耐腐食性においてすぐれている
こと。

（ｃ）被蒸着基材面に対して斜め方向から蒸着源粒子
を蒸着させることにより、蒸着膜の保磁力（Hc）が増加
すること。

（ｄ）上記（ａ）において、イオンビームを形成する
含有窒素ガスイオンの基材に対する加速電圧が1000Vを
超えると、基材表面におけるスパッタリング効果によ
り、成膜速度が著しく低下すること。

（ｅ） Fe系薄膜の成膜速度を一定にし、窒素イオンが
基材に到達することによりもたらされる基材上でのイオ
ン電流密度を増加すると、得られるFe系薄膜の組成が変
化し、それに応じて磁気特性が著しく変化すること。

〔発明の概要〕本発明は、上記のような知見に基いて完成されたもので
あって、Fe系薄膜でありながら、優れた耐腐食性を有す
るとともに優れた磁気特性をも有するFe系磁気記録材料
およびその製造方法を提供することを目的とする。

このような目的を達成するため、本発明に係るFe系磁気
記録材料は、基材と、この基材上に形成されたFe薄膜と
からなる磁気記録材料において、前記Fe系薄膜が、
（イ）Fe_xN（式中ｘは２〜８である）で示される窒化鉄
を20％以上含み、（ロ）Fe_２〜３Ｎで示される窒化鉄の
量が70％以下であり、かつ、（ハ）静磁気特性における
角形比が0.5以上であることを特徴としている。

また、本発明に係る磁気記録材料およびその製造方法
は、チャンバー内で、FeまたはFe系合金からなるFe系物
質を蒸着源として、以下の条件（ａ）〜（ｅ）下で基材
上に、（イ）Fe_xN（式中ｘは２〜８である）で示される
窒化鉄を20％以上含み、（ロ）Fe_２〜３Ｎで示される窒
化鉄の量が70％以下であり、かつ、（ハ）静磁気特性に
おける角形比が0.5以上であるFe系薄膜を形成すること
を特徴とするものである。

（ａ）基材面に立てた垂線とFe系物質の蒸気流とのな
す角度すなわち蒸着物質の入射角を20度以上に保って、
基材上にFe系物質を蒸着させること、（ｂ）チャンバー内の含窒素ガスの圧力を5.0×10^-4T
orr以下に保つこと、（ｃ）上記Fe系物質の蒸着と同時に、基材面に立てた
垂線に対して−45度〜＋45度の角度から窒素のイオンビ
ームを照射する、（ｄ）窒素イオンビームの基材に対する加速電圧を10
00V以下に保つこと、（ｅ）窒素イオンビームが基材に照射されることによ
りもたらされる基材表面上でのイオン電流密度を0.1〜1
0A/m²の範囲に保つこと。

〔発明の具体的説明〕

以下、本発明を、添附図面を参照しながら更に詳細に説
明する。

第１図の断面図に示すように、本発明に係る磁気記録材
料１は、基材２と、この基材２上に被着されたFe系薄膜
３とからなっている。

基材基材２としては、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ
塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタ
レート、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリアミドな
どの合成樹脂のフィルムあるいはシート、アルミニウム
箔、非磁性ニッケル箔、ステンレス箔などの非磁性金属
の箔またはシート、ガラス、セラミック板などの従来公
知の材料が用いられうる。

Fe系薄膜 Fe系薄膜３は、Fe_xN（式中ｘは２〜８である）で示され
る窒化鉄を好ましくは20％以上、さらに好ましくは50％
以上で含み、しかもFe_２〜３Ｎで示される窒化鉄の量は
70％以下であることが好ましい。この場合の「％」は、
薄膜を構成する全原子数を基準とする原子百分率（atom
ic％）である。

このFe系薄膜３中には、上記のような窒化鉄に加えて、
純鉄（α−Fe）も含まれており、この量は一般に５〜50
％であることが好ましい。

Fe系薄膜３におけるFe_xN（ｘは２〜８である）で示され
る窒化鉄の量が20％未満であると、得られる磁気記録材
料の耐腐食性が不充分であるため好ましくない。またFe
_２〜３Ｎで示される窒化鉄の量が70％を超えると、磁気
記録材料の保磁力Hcおよび飽和磁化σｓが急激に減少す
るため好ましくない。

なおFe系薄膜３におけるFe_xNで示される窒化鉄の量が、
５〜20％である場合には、 40℃、湿度90％の室内に１週間放置しても腐食が認めら
れない程度の耐腐食性を有しており、また前記窒化鉄の
量が20〜50％である場合には、NaClを含む水分に１週間
接触させても腐食が認められない程度の耐腐食性を有し
ており、さらに前記窒化鉄の量が50％以上である場合に
は、５％NaCl水溶液に１週間浸漬しても腐食が認められ
ない程度の耐腐食性を有している。

理論に拘束されることは望まないが、 Fe_２〜３Ｎで示される窒化鉄は磁性を有しておらず、一
方Fe_４〜８Ｎで示される窒化鉄ならびに純鉄は磁性を有
していると考えられる。したがって本発明に係る磁気記
録材料においては、Fe_xN（ｘは２〜８である）で示され
る窒化鉄を20％以上含ませることによって耐腐食性を付
与し、またFe_２〜３Ｎで示される窒化鉄の量を70％以下
とすることによって保磁力Hcおよび飽和磁化σｓの低下
を抑えているのであろうと推定される。

保磁力Hcに関しては、Fe系薄膜中にFe_２〜３Ｎを少量含
ませることによって、むしろ保磁力Hcは増加するが、Fe
_２〜３Ｎの量が50％を超えると保磁力は急激に減少する
ことが見出されている。

また、本発明の磁気記録材料は、静磁気特性における飽
和磁化（σｓ）が50emu/g以上、さらに好ましくは70emu
/g以上であり、角形比（Rsq）は、好ましくは0.5以上、
さらに好ましくは0.7以上である。

角形比が0.5未満では記録媒体を構成する個々の磁気ド
メインの磁化容易軸の方向のランダム性が大きくなるた
め実用上十分良好な磁気記録を行うことができないので
好ましくない。

製造方法次に本発明に係るFe系磁気記録材料１の製造方法につい
て説明する。

本発明に係るFe系磁気記録材料１は、基材２上にFe系薄
膜３を被着させて形成されているが、このFe系薄膜３の
形成は、従来公知の装置を用いて行なわれ得る。第２図
は、このような装置の概略断面図である。すなわち、こ
の場合の装置４は、底部にバルブ６を有する真空ライン
５を具備しており、装置４の内部すなわちチャンバー７
の下部には、蒸着源であるFeまたはFe系合金８を入れる
ためのルツボ９が設けられておりこのルツボ９の下部に
は、電子銃または抵抗加熱装置を含んで構成される電子
ビーム加熱装置10が設けられている。

また、チャンバー７内のルツボ９のほぼ真上位置には、
ホルダー11が設けられており、このホルダー11は基材２
を傾斜角度自在に保持する。

すなわちホルダー11は、基材２に立てた垂線とFe系蒸気
流とのなす角度αすなわち入射角αを20度好ましくは45
度以上に保つことができるように、基材２を傾けて保持
できるようになっている。さらに、チャンバー７内に
は、窒素のイオンビームを発生させて基材２表面に照射
させるためのイオン銃12が設けられており、このイオン
銃12の後部には、バルブ14を有する含窒素ガス導入ライ
ン13が接続されている。また、イオン銃12は、基材２に
立てた垂線とイオンビームとのなす角度すなわち入射角
βを±45度以内に調整できるように支持されている。但
し、この角度βは、イオン銃12が、ルツボ９からのFe系
蒸気流の進行を妨げない範囲で設定することが好まし
い。

イオン銃12としては、従来公知のイオン銃が用いられ、
例えば、低加速大電流型、低圧アーク放電型のカウフマ
ン型イオン銃などが用いられ得る。

このような装置においては、ルツボ９内のFeまたはFe系
合金８は、電子ビーム加熱装置10から放出されるととも
に加速集束された電子ビーム15により加熱され、Feまた
はFe系合金の蒸気流16が上方に向けて発生する。

一方、イオン銃12は、後部のガス導入ライン13から導入
された含窒素ガスを、イオン銃内部のフィラメント、円
筒電極、電磁コイル等で構成される放電チャンバー（図
示せず）内でイオン化し、前方の出射孔から窒素イオン
ビームを照射する機能を有している。この場合、イオン
銃12側は基材２に対して正電位にバイアスされているた
め、出射孔より放出された含窒素ガスイオンは加速され
て基材２へ向かうイオン流となる。このとき、基材２上
およびその周辺部において、このイオン流とFe系物質の
蒸気流とが衝突して反応し、Fe系物質の一部は窒化鉄と
なって基材２表面に被着すると推測される。

上記の操作の手順ならびに条件について説明すると、ま
ずチャンバー７内を10^-6Torr程度の高真空にまで排気す
る。次に含窒素ガスをガス導入ライン（図示せず）から
数10Torrまで導入してチャンバー７内を含窒素ガスで満
たし、この含窒素ガスの流量をバルブによりコントロー
ルしながら再び排気を行なって、チャンバー内の含窒素
ガス圧を5.0×10^-4Torr以下に保つ。チャンバー９内の
含窒素ガス圧は、得られるFe系薄膜中での窒化鉄の量お
よび磁気特性に対して大きな影響を与える。チャンバー
内の含窒素ガス圧が5.0×10^-4Torrを超えると、磁気特
性のうち、角形比（Rsq）が著しく低下するので好まし
くない。

一方、ルツボ９内のFeまたはFe系合金８に照射される電
子ビーム15の量は、電子銃を含んで構成される電子ビー
ム加熱装置10に加えられる電力によりコントロールされ
るが、この電子ビーム加熱装置10に加えられる電力に応
じてFe系薄膜の成膜速度が決定される。Fe系薄膜の成膜
速度は、通常の場合1.0〜200Å/secの範囲に保持され得
るが、場合によっては約1000Å程度まで上げることも可
能である。

成膜速度が1.0Å/sec未満であると、成膜が安定化しな
いため好ましくない。

ところで、前述したように、含窒素ガスはイオン銃12内
でイオン化され、さらに加速されて基材２へ入射する
が、このとき基材表面に到達する窒素イオンのイオン電
流密度の値は、得られるFe系薄膜中の窒化鉄の組成なら
びに量に対して大きな影響を与え、したがってこの値如
何によって磁気特性および耐食特性も大きく変化する。

第３図は、イオン電流密度に対する磁気特性の変化を表
わすグラフである。このグラフから明らかなように、イ
オン電流密度（Jion）の増加にともない保磁力（Hc）お
よび角形比（Rsq）は増加して飽和し、一方、飽和磁化
（σｓ）は単調に減少する。ここで、Hcは斜め蒸着の際
の基材の傾斜角度を適宜制御することにより低下させる
ことができるので、第３図のグラフにおいてHcが比較的
高い値を示す範囲の電流密度であってもよい。また、角
形比（Rsq）は、磁気テープ等の一般的な用途を想定す
ると好ましくは0.5以上、さらに好ましくは0.7以上であ
ることが望ましい。また、飽和磁化（σｓ）は、通常の
磁気テープ等の磁気記録材料に要求される値を考慮する
と、50emu/g以上であることが望ましく、さらに好まし
くは70emu/g以上である。さらに本発明者らの知見によ
れば、イオン電流密度0.1A/m²以下で作成したものは窒
素イオンビームの照射の効果が得られず、耐食性の点で
満足のいくものではない。

以上の知見を総合的に判断するとイオン電流密度は、0.
1〜10A/m²が好ましく、さらに好ましくは0.2〜0.7A/m²
である。

一方、窒素イオンビームの基板に対する加速電圧は、Fe
系薄膜の成膜速度に及ぼす影響を考慮すると、1000V以
下であることが望ましく、さらに好ましくは、500V以下
である。すなわち、加速電圧が1000Vを越えると、基板
上で生ずるスパッタリング効果により、成膜速度が著し
く低下するので好ましくない。

上記のような条件で成膜した場合、得られるFe系薄膜
は、Fe_xN（式中ｘは２〜８）で示される窒化鉄を20％以
上含み、しかも、Fe_２〜３Ｎで示される窒化鉄の量が70
％である。

なお、ルツボ９およびホルダー11は、一般には接地する
ことが好ましいが、ホルダー11に関しては大地に対して
負の電圧を印加してもよい。

蒸着源であるFe系合金としては、Feを主体とした合金た
とえばFe−Ni、Fe−Co、Fe−Ni−Co、Fe−Rh、Fe−Cr、
Fe−Sm、Fe−Cr、Fe−SiのFe系強磁材料などが用いられ
うる。

含窒素ガスとしては、窒素ガス、アンモニアガス、また
はこれらの混合物あるいはこれらのガスとヘリウム、ネ
オン、アルゴンなどの不活性ガスとの混合物が用いられ
るが、特に窒素ガスが好ましい。

なお、Fe系薄膜３の膜厚は、広い範囲で変化しうるが、
一般に500〜5000Å、好ましくは500〜3000Åであること
が望ましい。

なお、本明細書においてFe系薄膜中の窒化鉄の量は、メ
スバウァー法に基いて決定された値である。

〔発明の実施例〕

以下本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら
の実施例に限定されるものではない。

実施例１基材として厚さ50μｍのポリイミドフィルムを用い、そ
の表面に、Feを蒸着源として第２図に示した装置により
以下の条件でFe系薄膜を形成した。

成膜条件入射角：α＝75度 β＝０度真空度:8×10^-5Torr （導入ガス:N₂）イオン電流密度:0.43A/m² 加速電圧:500V 成膜速度:5Å/sec 膜厚:1700Å 得られた磁気記録材料の組成ならびに特性を下表に示
す。なお、膜の組成はメスバウアー分光法により分析し
た。

比較例１実施例１において、窒素イオンビームを照射しないでFe
系薄膜を形成した。成膜条件は以下の通りである。

成膜条件入射角：α＝75度真空度:5×10^-5Torr （N₂ガス導入せず）成膜速度:5Å/sec 膜厚:1700Å

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る磁気記録材料の断面図、第２図は
Fe系薄膜を形成する際に用いられる装置の概略断面図、
第３図はイオン電流密度に対する磁気特性の変化を表わ
すグラフである。１……磁気記録材料、２……基材、３……Fe系薄膜、４
……装置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材と、この基材上に形成されたFe系薄膜
とからなる磁気記録材料において、前記Fe系薄膜が、斜
方蒸着層からなり、（イ）Fe_xN（式中ｘは２〜８であ
る）で示される窒化鉄を前記Fe系薄膜を構成する全原子
数を基準とする原子百分率で20％以上含み、（ロ）Fe
_２〜３Ｎで示される窒化鉄の量が前記Fe系薄膜を構成す
る全原子数を基準とする原子百分率で70％以下であり、
かつ、（ハ）静磁気特性における角形比が0.5以上であ
ることを特徴とする、磁気記録材料。
【請求項２】チャンバー内で、FeまたはFe系合金からな
るFe系物質を蒸着源として、以下の条件（ａ）〜（ｅ）
下で基材上に、（イ）Fe_xN（式中ｘは２〜８である）で
示される窒化鉄をFe系薄膜を構成する全原子数を基準と
する原子百分率で20％以上含み、（ロ）Fe_２〜３Ｎで示
される窒化鉄の量がFe系薄膜を構成する全原子数を基準
とする原子百分率で70％以下であり、かつ、（ハ）静磁
気特性における角形比が0.5以上であるFe系薄膜を形成
することを特徴とする、磁気記録材料の製造方法。（ａ）基材面に立てた垂線とFe系物質の蒸気流とのな
す角度すなわち蒸着物質の入射角を20度以上に保って、
基材上にFe系物質を蒸着させること、（ｂ）チャンバー内の含窒素ガスの圧力を5.0×10^-4T
orr以下に保つこと、（ｃ）上記Fe系物質の蒸着と同時に、基材面に立てた
垂線に対して−45度〜＋45度の角度から窒素のイオンビ
ームを照射する、（ｄ）窒素イオンビームの基材に対する加速電圧を10
00V以下に保つこと、（ｅ）窒素イオンビームが基材に照射されることによ
りもたらされる基材表面上でのイオン電流密度を0.1〜1
0A/m²の範囲に保つこと。