JPH07268610A - 軟磁性合金薄膜 - Google Patents
軟磁性合金薄膜Info
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- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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-
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、飽和磁束密度が高く、保磁力が低
く、透磁率が高く、高周波帯域における透磁率が高い軟
磁性合金薄膜を提供することを目的とする。 【構成】 本願発明は、体心立方構造のＦｅを主成分と
する平均結晶粒径１０ｎｍ以下の微細結晶相と、希土類
金属元素およびＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ
の群から選択される少なくとも１種の元素Ｍと、Ｎの化
合物を主成分とする非晶質相からなり、前記非晶質相が
組織の少なくとも５０％以上を占めてなるものである。
く、透磁率が高く、高周波帯域における透磁率が高い軟
磁性合金薄膜を提供することを目的とする。 【構成】 本願発明は、体心立方構造のＦｅを主成分と
する平均結晶粒径１０ｎｍ以下の微細結晶相と、希土類
金属元素およびＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ
の群から選択される少なくとも１種の元素Ｍと、Ｎの化
合物を主成分とする非晶質相からなり、前記非晶質相が
組織の少なくとも５０％以上を占めてなるものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜インダクタやトラ
ンスなどに応用できる軟磁性薄膜に関する。
ンスなどに応用できる軟磁性薄膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、磁気ヘッドのコアや薄膜インダ
クタあるいはトランスやチョークコイルなどに用いられ
ている軟磁性合金に要求される特性は、飽和磁束密度が
高いこと、透磁率が高いこと、低保磁力であること、薄
い形状が得やすいことなどである。従って軟磁性合金の
開発においては、これらの観点から種々の合金系におい
て材料研究がなされている。従来、前述の用途に対する
材料として、センダスト、パーマロイ、けい素鋼等の結
晶質合金が用いられ、特に最近では、Ｆｅ系やＣｏ系の
非晶質合金も使用されるようになってきている。しかる
に、薄膜インダクタ、トランス、あるいはチョークコイ
ルなどの場合、小型化、高周波数化に対応するために、
より磁気特性の優れた材料が望まれている。
クタあるいはトランスやチョークコイルなどに用いられ
ている軟磁性合金に要求される特性は、飽和磁束密度が
高いこと、透磁率が高いこと、低保磁力であること、薄
い形状が得やすいことなどである。従って軟磁性合金の
開発においては、これらの観点から種々の合金系におい
て材料研究がなされている。従来、前述の用途に対する
材料として、センダスト、パーマロイ、けい素鋼等の結
晶質合金が用いられ、特に最近では、Ｆｅ系やＣｏ系の
非晶質合金も使用されるようになってきている。しかる
に、薄膜インダクタ、トランス、あるいはチョークコイ
ルなどの場合、小型化、高周波数化に対応するために、
より磁気特性の優れた材料が望まれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記のセン
ダストは、軟磁気特性には優れるものの、飽和磁束密度
が約１.１Ｔ（テスラ）程度と低い欠点があり、パーマ
ロイも同様に、軟磁気特性に優れる合金組成においては
飽和磁束密度が約０.８Ｔと低い欠点があり、けい素鋼
は飽和磁束密度は高いものの、軟磁気特性に劣る欠点が
ある。一方、Ｃｏ系の非晶質合金は、軟磁気特性には優
れるものの、飽和磁束密度が１.０Ｔ程度と不十分であ
る。また、Ｆｅ系の非晶質合金は、飽和磁束密度が高
く、１.５Ｔあるいはそれ以上のものが得られるが、軟
磁気特性が不十分な傾向がある。更に、非晶質合金の熱
安定性は十分ではなく、未だ未解決の面がある。以上の
ことから従来の材料では、高飽和磁束密度と優れた軟磁
気特性を兼備することが難しい問題があった。
ダストは、軟磁気特性には優れるものの、飽和磁束密度
が約１.１Ｔ（テスラ）程度と低い欠点があり、パーマ
ロイも同様に、軟磁気特性に優れる合金組成においては
飽和磁束密度が約０.８Ｔと低い欠点があり、けい素鋼
は飽和磁束密度は高いものの、軟磁気特性に劣る欠点が
ある。一方、Ｃｏ系の非晶質合金は、軟磁気特性には優
れるものの、飽和磁束密度が１.０Ｔ程度と不十分であ
る。また、Ｆｅ系の非晶質合金は、飽和磁束密度が高
く、１.５Ｔあるいはそれ以上のものが得られるが、軟
磁気特性が不十分な傾向がある。更に、非晶質合金の熱
安定性は十分ではなく、未だ未解決の面がある。以上の
ことから従来の材料では、高飽和磁束密度と優れた軟磁
気特性を兼備することが難しい問題があった。
【０００４】本発明は前記事情に鑑みてなされたもので
あり、飽和磁束密度が高く、保磁力が低く、透磁率が高
く、高周波帯域における透磁率が高い軟磁性合金薄膜を
提供することを目的とする。
あり、飽和磁束密度が高く、保磁力が低く、透磁率が高
く、高周波帯域における透磁率が高い軟磁性合金薄膜を
提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は前
記課題を解決するために、体心立方構造のＦｅを主成分
とする平均結晶粒径１０ｎｍ以下の微細結晶相と、希土
類金属元素およびＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、
Ｗの群から選択される少なくとも１種の元素Ｍと、Ｎの
化合物を主成分とする非晶質相からなり、前記非晶質相
が組織の少なくとも５０％以上を占めてなるものであ
る。
記課題を解決するために、体心立方構造のＦｅを主成分
とする平均結晶粒径１０ｎｍ以下の微細結晶相と、希土
類金属元素およびＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、
Ｗの群から選択される少なくとも１種の元素Ｍと、Ｎの
化合物を主成分とする非晶質相からなり、前記非晶質相
が組織の少なくとも５０％以上を占めてなるものであ
る。
【０００６】請求項２記載の発明は前記課題を解決する
ために、前記軟磁性合金膜が、以下の組成式で表される
ものである。Ｆｅa Ｍb Ｎc ただし組成比ａ、ｂ、ｃ
は原子％で６０≦ａ≦８０、１０≦Ｍ≦１５、５≦Ｎ≦
３０なる関係を満足する。
ために、前記軟磁性合金膜が、以下の組成式で表される
ものである。Ｆｅa Ｍb Ｎc ただし組成比ａ、ｂ、ｃ
は原子％で６０≦ａ≦８０、１０≦Ｍ≦１５、５≦Ｎ≦
３０なる関係を満足する。
【０００７】
【作用】本発明に係る軟磁性合金薄膜は、体心立方構造
のＦｅを主成分とする平均結晶粒径１０ｎｍ以下の微細
結晶相と、希土類金属元素およびＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗの群から選択される少なくとも１種
の元素Ｍと、Ｎ（窒素）の化合物を主成分とする非晶質
相からなり、前記非晶質相が組織の少なくとも５０％以
上を占めてなるものである。前記希土類元素として、Ｌ
ａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔ
ｂ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ
のうちから１種以上を適宜選択して用いることができ
る。この軟磁性合金薄膜において、前記軟磁性合金膜
が、以下の組成式で表されることが好ましい。Ｆｅa Ｍ
b Ｎc
のＦｅを主成分とする平均結晶粒径１０ｎｍ以下の微細
結晶相と、希土類金属元素およびＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗの群から選択される少なくとも１種
の元素Ｍと、Ｎ（窒素）の化合物を主成分とする非晶質
相からなり、前記非晶質相が組織の少なくとも５０％以
上を占めてなるものである。前記希土類元素として、Ｌ
ａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔ
ｂ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ
のうちから１種以上を適宜選択して用いることができ
る。この軟磁性合金薄膜において、前記軟磁性合金膜
が、以下の組成式で表されることが好ましい。Ｆｅa Ｍ
b Ｎc
【０００８】ただし組成比ａ、ｂ、ｃは原子％で６０≦
ａ≦８０、１０≦Ｍ≦１５、５≦Ｎ≦３０なる関係を満
足することが好ましい。前記の組成において、Ｆｅ含有
量を６０原子％よりも小さくすると、飽和磁束密度が著
しく小さくなるので好ましくない。また、元素Ｍの含有
量を１０原子％よりも小さくすると、非晶質相が得られ
ないので好ましくなく、Ｎの含有量を５原子％よりも小
さくすると比抵抗と透磁率が低くなるので好ましくな
い。
ａ≦８０、１０≦Ｍ≦１５、５≦Ｎ≦３０なる関係を満
足することが好ましい。前記の組成において、Ｆｅ含有
量を６０原子％よりも小さくすると、飽和磁束密度が著
しく小さくなるので好ましくない。また、元素Ｍの含有
量を１０原子％よりも小さくすると、非晶質相が得られ
ないので好ましくなく、Ｎの含有量を５原子％よりも小
さくすると比抵抗と透磁率が低くなるので好ましくな
い。
【０００９】前記の軟磁性合金薄膜において、その組織
状態として、非晶質相を５０％以上含み、その非晶質相
の中に析出された、Ｆｅの体心立方構造の粒径１０ｎｍ
以下の微細な結晶粒と、元素Ｍの窒化物あるいはＦｅの
窒化物とが析出された構造となることが好ましい。Ｆｅ
の微細結晶粒が析出することで飽和磁束密度が向上する
とともに、非晶質相が多く存在することで比抵抗が上昇
して高周波域での損失が少なくなる。
状態として、非晶質相を５０％以上含み、その非晶質相
の中に析出された、Ｆｅの体心立方構造の粒径１０ｎｍ
以下の微細な結晶粒と、元素Ｍの窒化物あるいはＦｅの
窒化物とが析出された構造となることが好ましい。Ｆｅ
の微細結晶粒が析出することで飽和磁束密度が向上する
とともに、非晶質相が多く存在することで比抵抗が上昇
して高周波域での損失が少なくなる。
【００１０】本発明に係る軟磁性合金薄膜を製造するに
は、例えば、窒素ガスを流しながら行う高周波スパッタ
法などの気相析出法により前記特定組成の非晶質相を中
心とする薄膜を基板上に得れば良い。軟磁性合金薄膜に
含有させるＮの量を調整するには、スパッタ装置の成膜
室に流す窒素ガスの流量を調整することで行うことがで
きる。軟磁性合金薄膜中に含有させるＮ量を多くするに
は、成膜室に供給する窒素ガス量を多くすれば良い。こ
の非晶質相を中心とする軟磁性合金薄膜にアニール処理
を施して一部結晶相を析出させても良いが、この結晶相
の割合は５０％よりも少なくすることが好ましい。結晶
相の割合が５０％を超える場合は、高周波域での透磁率
が低下する。組織中に析出する結晶粒は、粒径が数ｎｍ
〜３０ｎｍ程度の微細なもので、その平均粒径は１０ｎ
ｍ以下である。このような微細な結晶粒のものを析出さ
せることで、飽和磁束密度を高くすることができる。ま
た、非晶質相は比抵抗の増大に寄与するものと思われ、
この非晶質相の存在により比抵抗が増大し、ひいては高
周波域における透磁率の低下を防止できる。
は、例えば、窒素ガスを流しながら行う高周波スパッタ
法などの気相析出法により前記特定組成の非晶質相を中
心とする薄膜を基板上に得れば良い。軟磁性合金薄膜に
含有させるＮの量を調整するには、スパッタ装置の成膜
室に流す窒素ガスの流量を調整することで行うことがで
きる。軟磁性合金薄膜中に含有させるＮ量を多くするに
は、成膜室に供給する窒素ガス量を多くすれば良い。こ
の非晶質相を中心とする軟磁性合金薄膜にアニール処理
を施して一部結晶相を析出させても良いが、この結晶相
の割合は５０％よりも少なくすることが好ましい。結晶
相の割合が５０％を超える場合は、高周波域での透磁率
が低下する。組織中に析出する結晶粒は、粒径が数ｎｍ
〜３０ｎｍ程度の微細なもので、その平均粒径は１０ｎ
ｍ以下である。このような微細な結晶粒のものを析出さ
せることで、飽和磁束密度を高くすることができる。ま
た、非晶質相は比抵抗の増大に寄与するものと思われ、
この非晶質相の存在により比抵抗が増大し、ひいては高
周波域における透磁率の低下を防止できる。
【００１１】
【実施例】Ｆｅ87Ｈｆ13なる組成の合金ターゲットを作
製し、Ａｒガスをキャリアガスとして用い、このキャリ
アガス中に含まれる窒素の量を５〜８０％の範囲内で調
整し、ガス圧０.６Ｐａ、投入電力２００Ｗの条件で高
周波スパッタリングを行った。なお、Ｆｅ、Ｈｆの組成
比は、Ｈｆのチップを増減することで調整した。これに
よって得られた各軟磁性合金薄膜を４００℃の温度で３
時間、２ｋＯｅの磁界中でアニールした試料の飽和磁束
密度（Ｂｓ：Ｔ）と、保磁力（Ｈｃ：Ｏｅ）と、磁化困
難軸方向に磁界をかけた場合の飽和磁界：異方性磁界
（Ｈｋ：Ｏｅ）と、透磁率（μ：１０ＭＨｚ）と、磁歪
（λｓ：×１０-6）と、比抵抗（ρ：Ωｃｍ）を測定し
た結果を表１と表２に示す。飽和磁束密度と保磁力の測
定は、交流ＢＨトレーサーを用いて測定した。基板とし
ては、結晶化ガラスからなるものを用い、膜厚はいずれ
も、１〜２μｍとした。
製し、Ａｒガスをキャリアガスとして用い、このキャリ
アガス中に含まれる窒素の量を５〜８０％の範囲内で調
整し、ガス圧０.６Ｐａ、投入電力２００Ｗの条件で高
周波スパッタリングを行った。なお、Ｆｅ、Ｈｆの組成
比は、Ｈｆのチップを増減することで調整した。これに
よって得られた各軟磁性合金薄膜を４００℃の温度で３
時間、２ｋＯｅの磁界中でアニールした試料の飽和磁束
密度（Ｂｓ：Ｔ）と、保磁力（Ｈｃ：Ｏｅ）と、磁化困
難軸方向に磁界をかけた場合の飽和磁界：異方性磁界
（Ｈｋ：Ｏｅ）と、透磁率（μ：１０ＭＨｚ）と、磁歪
（λｓ：×１０-6）と、比抵抗（ρ：Ωｃｍ）を測定し
た結果を表１と表２に示す。飽和磁束密度と保磁力の測
定は、交流ＢＨトレーサーを用いて測定した。基板とし
ては、結晶化ガラスからなるものを用い、膜厚はいずれ
も、１〜２μｍとした。
【００１２】
【表１】
【００１３】
【表２】
【００１４】表１と表２に示すいずれの試料においても
優れた飽和磁束密度と保磁力と透磁率と磁歪と比抵抗を
示した。なお、異方性磁界の値が小さい場合は、低周波
域で透磁率の値が大きくなるが、高周波域では透磁率の
低下が著しい傾向があり、逆に異方性磁界の値が大きい
場合は、低周波域では透磁率の値がそれほど高くなくて
も高周波域でもその値を維持することができ、高周波域
での透磁率が優れていることを示唆している。
優れた飽和磁束密度と保磁力と透磁率と磁歪と比抵抗を
示した。なお、異方性磁界の値が小さい場合は、低周波
域で透磁率の値が大きくなるが、高周波域では透磁率の
低下が著しい傾向があり、逆に異方性磁界の値が大きい
場合は、低周波域では透磁率の値がそれほど高くなくて
も高周波域でもその値を維持することができ、高周波域
での透磁率が優れていることを示唆している。
【００１５】次に、成膜室に流すＡｒガス中に含まれる
窒素ガス量を基にしたＮ2／Ａｒ流量比による膜中の窒
素濃度の変化を図１に示す。図１に示す結果から明らか
なように、Ａｒガス中に含まれる窒素ガス量を増加させ
ることで膜中に含まれる窒素量を増加させ得ることが明
らかであり、窒素ガス量に応じて窒素含有量を調整でき
ることが明らかである。
窒素ガス量を基にしたＮ2／Ａｒ流量比による膜中の窒
素濃度の変化を図１に示す。図１に示す結果から明らか
なように、Ａｒガス中に含まれる窒素ガス量を増加させ
ることで膜中に含まれる窒素量を増加させ得ることが明
らかであり、窒素ガス量に応じて窒素含有量を調整でき
ることが明らかである。
【００１６】図２は（ａ）Ｆｅ77.6Ｈｆ13.6Ｎ8.8、
（ｂ）Ｆｅ74.3Ｈｆ13.6Ｎ12.1、（ｃ）Ｆｅ69.8Ｈｆ
13.2Ｎ22、（ｄ）Ｆｅ61.5Ｈｆ13.4Ｎ25.1なるそれぞれ
の組成の試料について未熱処理状態（as depo状態）の
Ｘ線回折図形を求めた結果を示す。 図２に示す結果か
ら、これらの試料では回折角４０〜６０度の領域に非晶
質相特有のブロードな曲線が得られており、非晶質相を
主体とする組織であることがわかる。また、Ｈｆ4Ｎ3、
Ｆｅ4Ｎ、Ｈｆ4Ｎ3、Ｆｅ4Ｎ、ＨｆＮのそれぞれの化合
物のピークが認められたので、非晶質相を主体とする組
織中にＦｅやＨｆの窒化物が混在されていることが明ら
かになった。
（ｂ）Ｆｅ74.3Ｈｆ13.6Ｎ12.1、（ｃ）Ｆｅ69.8Ｈｆ
13.2Ｎ22、（ｄ）Ｆｅ61.5Ｈｆ13.4Ｎ25.1なるそれぞれ
の組成の試料について未熱処理状態（as depo状態）の
Ｘ線回折図形を求めた結果を示す。 図２に示す結果か
ら、これらの試料では回折角４０〜６０度の領域に非晶
質相特有のブロードな曲線が得られており、非晶質相を
主体とする組織であることがわかる。また、Ｈｆ4Ｎ3、
Ｆｅ4Ｎ、Ｈｆ4Ｎ3、Ｆｅ4Ｎ、ＨｆＮのそれぞれの化合
物のピークが認められたので、非晶質相を主体とする組
織中にＦｅやＨｆの窒化物が混在されていることが明ら
かになった。
【００１７】図３は図２に示す（ａ）〜（ｄ）の試料の
４００℃アニール後のＸ線回折図形を示す。なお、この
アニール処理は２ｋＯｅの磁場中で行った。図３におい
てはこの磁場中アニール処理のことをＵＦＡ（Uniaxial
Field Annealing）の文字で簡略化して示している。図
３に示す結果から、熱処理前後の同一組成試料における
Ｘ線回折図形に大きな差はないことがわかる。また、図
２と図３からわかるように、Ｎ濃度が高くなると構造的
には非晶質相が主体となる。
４００℃アニール後のＸ線回折図形を示す。なお、この
アニール処理は２ｋＯｅの磁場中で行った。図３におい
てはこの磁場中アニール処理のことをＵＦＡ（Uniaxial
Field Annealing）の文字で簡略化して示している。図
３に示す結果から、熱処理前後の同一組成試料における
Ｘ線回折図形に大きな差はないことがわかる。また、図
２と図３からわかるように、Ｎ濃度が高くなると構造的
には非晶質相が主体となる。
【００１８】図４は未熱処理状態のＦｅ-Ｈｆ-Ｎ系の試
料において、組成に対応した組織状態を示す三角組成図
である。図４にａｍｏと表示した領域が非晶質領域であ
り、ａｍｏ＋ｂｃｃと表示した領域が非晶質相と結晶質
相の混合領域である。本発明で限定した組成範囲におい
ては、未熱処理状態において、図４の鎖線で示す境界線
により２種類の領域が存在することが明らかになった。
料において、組成に対応した組織状態を示す三角組成図
である。図４にａｍｏと表示した領域が非晶質領域であ
り、ａｍｏ＋ｂｃｃと表示した領域が非晶質相と結晶質
相の混合領域である。本発明で限定した組成範囲におい
ては、未熱処理状態において、図４の鎖線で示す境界線
により２種類の領域が存在することが明らかになった。
【００１９】図５は未熱処理状態のＦｅ-Ｈｆ-Ｎ系の試
料において、組成に対応した比抵抗（ρ）の値を示す三
角組成図である。 図５に、太い実線で比抵抗の値が２
００と３００と４００の等値線を示している。図５に示
す結果から明らかなように、本発明の組成系において
は、Ｆｅ含有量を少なく、Ｎ含有量を多くした方が比抵
抗が上昇することが明らかになった。
料において、組成に対応した比抵抗（ρ）の値を示す三
角組成図である。 図５に、太い実線で比抵抗の値が２
００と３００と４００の等値線を示している。図５に示
す結果から明らかなように、本発明の組成系において
は、Ｆｅ含有量を少なく、Ｎ含有量を多くした方が比抵
抗が上昇することが明らかになった。
【００２０】図６は未熱処理状態のＦｅ-Ｈｆ-Ｎ系の試
料において、飽和磁束密度（Ｂｓ）の値と各組成の関係
を示す三角組成図である。図５に、太い実線で飽和磁束
密度の値が０.５Ｔと１.０Ｔと１.５Ｔの等値線を示し
ている。図６に示す結果から明らかなように、本発明の
組成系においては、Ｆｅ含有量を多く、Ｎ含有量を少な
くした方が高い飽和磁束密度が得られることが明らかで
ある。
料において、飽和磁束密度（Ｂｓ）の値と各組成の関係
を示す三角組成図である。図５に、太い実線で飽和磁束
密度の値が０.５Ｔと１.０Ｔと１.５Ｔの等値線を示し
ている。図６に示す結果から明らかなように、本発明の
組成系においては、Ｆｅ含有量を多く、Ｎ含有量を少な
くした方が高い飽和磁束密度が得られることが明らかで
ある。
【００２１】図７は未熱処理状態のＦｅ77.6-61.5Ｈｆ
13.6-13.2Ｎxなる組成の試料について、Ｎ含有量と飽和
磁束密度の関係、および、Ｎ含有量と比抵抗の関係を示
す。この図から明らかなように、この範囲のＦｅ含有量
において、飽和磁束密度を得るためには、少なくとも窒
素含有量を５〜３０原子％の範囲にすることが必要であ
り、０.５Ｔ以上の飽和磁束密度を得るためには、１０
〜２２原子％の範囲にすることが必要であり、１.０Ｔ
以上の飽和磁束密度を得るためには、１０〜１８原子％
の範囲にすることが必要であることが明らかになった。
13.6-13.2Ｎxなる組成の試料について、Ｎ含有量と飽和
磁束密度の関係、および、Ｎ含有量と比抵抗の関係を示
す。この図から明らかなように、この範囲のＦｅ含有量
において、飽和磁束密度を得るためには、少なくとも窒
素含有量を５〜３０原子％の範囲にすることが必要であ
り、０.５Ｔ以上の飽和磁束密度を得るためには、１０
〜２２原子％の範囲にすることが必要であり、１.０Ｔ
以上の飽和磁束密度を得るためには、１０〜１８原子％
の範囲にすることが必要であることが明らかになった。
【００２２】図８は未熱処理状態のＦｅ-Ｈｆ-Ｎ系の試
料において、保磁力（Ｈｃ）の値と各組成の関係を示す
三角組成図である。図８に、太い実線で保磁力の値が２
０Ａ／ｍと３０Ａ／ｍと５０Ａ／ｍと１００Ａ／ｍの場
合の各等値線を示している。図８に示す結果から明らか
なように、本発明の組成系においては、３成分の各元素
含有量がいずれも本発明の範囲内で中央側の方が低い保
磁力を示すことが明らかになった。
料において、保磁力（Ｈｃ）の値と各組成の関係を示す
三角組成図である。図８に、太い実線で保磁力の値が２
０Ａ／ｍと３０Ａ／ｍと５０Ａ／ｍと１００Ａ／ｍの場
合の各等値線を示している。図８に示す結果から明らか
なように、本発明の組成系においては、３成分の各元素
含有量がいずれも本発明の範囲内で中央側の方が低い保
磁力を示すことが明らかになった。
【００２３】図９は未熱処理状態のＦｅ-Ｈｆ-Ｎ系の試
料において、組成に対応する透磁率（μ：１０ＭＨｚ）
の値を示す三角組成図である。図９に、太い実線で透磁
率の値が２００と５００と１０００の各等値線を示して
いる。図９に示す結果から明らかなように、本発明の組
成系においては、Ｆｅ含有量を多く、Ｎ含有量を少なく
した方が高い透磁率が得られることが明らかである。
料において、組成に対応する透磁率（μ：１０ＭＨｚ）
の値を示す三角組成図である。図９に、太い実線で透磁
率の値が２００と５００と１０００の各等値線を示して
いる。図９に示す結果から明らかなように、本発明の組
成系においては、Ｆｅ含有量を多く、Ｎ含有量を少なく
した方が高い透磁率が得られることが明らかである。
【００２４】図１０は未熱処理状態のＦｅ-Ｈｆ-Ｎ系の
試料において、組成に対応する磁歪（λｓ）の値を示す
三角組成図である。図１０に、太い実線で磁歪の値が０
と２と５と１０×１０-6の各境界を示した。図１０に示
す結果から明らかなように、本発明の組成系において
は、Ｈｆ含有量が増加し、Ｆｅ含有量が下がることで磁
歪が減少し、磁歪０の領域が存在していることが明らか
である。よって、本発明に係る組成系においては、Ｈｆ
の量とＦｅの量を制御することで磁歪の調節が容易にで
き、しかも磁歪を０とすることができることが明らかに
なった。
試料において、組成に対応する磁歪（λｓ）の値を示す
三角組成図である。図１０に、太い実線で磁歪の値が０
と２と５と１０×１０-6の各境界を示した。図１０に示
す結果から明らかなように、本発明の組成系において
は、Ｈｆ含有量が増加し、Ｆｅ含有量が下がることで磁
歪が減少し、磁歪０の領域が存在していることが明らか
である。よって、本発明に係る組成系においては、Ｈｆ
の量とＦｅの量を制御することで磁歪の調節が容易にで
き、しかも磁歪を０とすることができることが明らかに
なった。
【００２５】図１１は、未熱処理状態のＦｅ77.8-60.9
Ｈｆ12.5-13.5Ｎxなる組成範囲の試料において、Ｎ含有
量および透磁率（μ：１０ＭＨｚ）の関係と、Ｎ含有量
および磁歪（λｓ）の関係と、Ｎ含有量および保磁力
（Ｈｃ）の関係をそれぞれ示したものである。図１１に
示す結果から明らかなように、透磁率はＮ含有量１５原
子％近傍にピークを有し、ピークの両側の含有量で減少
する傾向になり、磁歪は２１〜２３原子％近傍にピーク
を有し、ピークの両側の含有量で減少する傾向になり、
保磁力は１４〜２４原子％の範囲で低い値を示し、その
他の範囲で上昇する傾向を示した。
Ｈｆ12.5-13.5Ｎxなる組成範囲の試料において、Ｎ含有
量および透磁率（μ：１０ＭＨｚ）の関係と、Ｎ含有量
および磁歪（λｓ）の関係と、Ｎ含有量および保磁力
（Ｈｃ）の関係をそれぞれ示したものである。図１１に
示す結果から明らかなように、透磁率はＮ含有量１５原
子％近傍にピークを有し、ピークの両側の含有量で減少
する傾向になり、磁歪は２１〜２３原子％近傍にピーク
を有し、ピークの両側の含有量で減少する傾向になり、
保磁力は１４〜２４原子％の範囲で低い値を示し、その
他の範囲で上昇する傾向を示した。
【００２６】図１２はＦｅ72.2Ｈｆ13.2Ｎ14.6なる組成
を有し、２ｋＯｅの磁場中で４００℃で１０.８×１０3
秒アニール処理した後の試料の透磁率の周波数依存性を
測定した結果を示す。ここで一般に透磁率μは、μ＝
μ'−ｉμ''の式で表され、｜μ｜＝（μ'2＋μ''2）
0.5となる。前記μ'は透磁率の実数部、μ''は透磁率の
虚数部を示している。通常、低周波域ではμ''の値は小
さいので無視できるが、高周波域ではμ''の値は大きく
なり、無視できなくなる傾向がある。この点において、
図１２に示す本発明に係る試料の透磁率はμ''の値が５
０ＭＨｚ以上の高周波域でもμ'の値より小さくμの値
の低下割合は少ない。この状態から見れば、この試料は
１００ＭＨｚの高周波域でも使用可能である。また、こ
の試料の飽和磁束密度は１.５Ｔ、保磁力は２８Ａ／ｍ
（＝０.３５ Ｏｅ）、異方性磁界は２１１Ａ／ｍ（＝
２.６４ Ｏｅ）、比抵抗は１.３μΩｍをそれぞれ示
し、いずれの特性においても優れていることが明らかに
なった。
を有し、２ｋＯｅの磁場中で４００℃で１０.８×１０3
秒アニール処理した後の試料の透磁率の周波数依存性を
測定した結果を示す。ここで一般に透磁率μは、μ＝
μ'−ｉμ''の式で表され、｜μ｜＝（μ'2＋μ''2）
0.5となる。前記μ'は透磁率の実数部、μ''は透磁率の
虚数部を示している。通常、低周波域ではμ''の値は小
さいので無視できるが、高周波域ではμ''の値は大きく
なり、無視できなくなる傾向がある。この点において、
図１２に示す本発明に係る試料の透磁率はμ''の値が５
０ＭＨｚ以上の高周波域でもμ'の値より小さくμの値
の低下割合は少ない。この状態から見れば、この試料は
１００ＭＨｚの高周波域でも使用可能である。また、こ
の試料の飽和磁束密度は１.５Ｔ、保磁力は２８Ａ／ｍ
（＝０.３５ Ｏｅ）、異方性磁界は２１１Ａ／ｍ（＝
２.６４ Ｏｅ）、比抵抗は１.３μΩｍをそれぞれ示
し、いずれの特性においても優れていることが明らかに
なった。
【００２７】図１３はＦｅ69.7Ｈｆ11.9Ｎ18.4なる組成
を有し、２ｋＯｅの磁場中で４００℃で１０.８×１０3
秒アニール処理した後の試料の透磁率の周波数依存性を
測定した結果を示す。この試料の高周波数帯域でのμ''
の値は図１２に示す例よりも小さく、１００ＭＨｚまで
十分使用に耐えることが明らかである。また、この例の
試料の飽和磁束密度は１.４Ｔ、保磁力は４０Ａ／ｍ
（＝０.５ Ｏｅ）、異方性磁界は３９５Ａ／ｍ（＝４.
９４ Ｏｅ）、比抵抗は１.９μΩｍをそれぞれ示し、い
ずれの特性においても優れていることが明らかになっ
た。
を有し、２ｋＯｅの磁場中で４００℃で１０.８×１０3
秒アニール処理した後の試料の透磁率の周波数依存性を
測定した結果を示す。この試料の高周波数帯域でのμ''
の値は図１２に示す例よりも小さく、１００ＭＨｚまで
十分使用に耐えることが明らかである。また、この例の
試料の飽和磁束密度は１.４Ｔ、保磁力は４０Ａ／ｍ
（＝０.５ Ｏｅ）、異方性磁界は３９５Ａ／ｍ（＝４.
９４ Ｏｅ）、比抵抗は１.９μΩｍをそれぞれ示し、い
ずれの特性においても優れていることが明らかになっ
た。
【００２８】図１４はＦｅ65.1Ｈｆ11.1Ｎ23.8なる組成
を有し、２ｋＯｅの磁場中で４００℃で１０.８×１０3
秒アニール処理した後の試料の透磁率の周波数依存性を
測定した結果を示す。この試料の高周波数帯域でのμ''
の値は図１３に示す例よりも更に小さく、１００ＭＨｚ
まで十分使用に耐えることが明らかである。また、この
例の試料の飽和磁束密度は１.２Ｔ、保磁力は６３Ａ／
ｍ（＝０.７８８ Ｏｅ）、異方性磁界は５３６Ａ／ｍ
（＝６.７ Ｏｅ）、比抵抗は２.７μΩｍをそれぞれ示
し、いずれの特性においても優れていることが明らかに
なった。
を有し、２ｋＯｅの磁場中で４００℃で１０.８×１０3
秒アニール処理した後の試料の透磁率の周波数依存性を
測定した結果を示す。この試料の高周波数帯域でのμ''
の値は図１３に示す例よりも更に小さく、１００ＭＨｚ
まで十分使用に耐えることが明らかである。また、この
例の試料の飽和磁束密度は１.２Ｔ、保磁力は６３Ａ／
ｍ（＝０.７８８ Ｏｅ）、異方性磁界は５３６Ａ／ｍ
（＝６.７ Ｏｅ）、比抵抗は２.７μΩｍをそれぞれ示
し、いずれの特性においても優れていることが明らかに
なった。
【００２９】図１５は、Ｆｅ82.6Ｈｆ7.7Ｎ9.7なる組成
の軟磁性合金薄膜を５５０℃で１.１ｋＯｅの磁界中で
６時間アニール処理して得た試料の透磁率の周波数依存
性を測定した結果を示す。このように高温度で長時間の
熱処理を行うと、組織全体が結晶質となってしまう。こ
の例の特性は特開平２ー２７５６０５号公報に記載され
ているもので、この例によれば、２０ＭＨｚを超える高
周波領域において透磁率の虚数部μ''が透磁率の実数部
μ'を上回り、それ以上の高周波領域では損失が大きく
なってしまう欠点がある。
の軟磁性合金薄膜を５５０℃で１.１ｋＯｅの磁界中で
６時間アニール処理して得た試料の透磁率の周波数依存
性を測定した結果を示す。このように高温度で長時間の
熱処理を行うと、組織全体が結晶質となってしまう。こ
の例の特性は特開平２ー２７５６０５号公報に記載され
ているもので、この例によれば、２０ＭＨｚを超える高
周波領域において透磁率の虚数部μ''が透磁率の実数部
μ'を上回り、それ以上の高周波領域では損失が大きく
なってしまう欠点がある。
【００３０】前記の結晶質の軟磁性合金薄膜について
は、特開平２ー２７５６０５号明細書において開示され
ている。この結晶質の軟磁性合金薄膜は、Ｆｅ-Ｂ-Ｎ系
のものであり、ＢはＺｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、
Ｖ、Ｍｏ、Ｗの少なくとも１種以上を表し、その組成範
囲は、原子％で０＜Ｂ＜２０、０＜Ｎ＜２２なる範囲で
あり、Ｂ≦７.５かつＮ≦５を除くものである。この明
細書に開示されている軟磁性合金薄膜は、成膜後に行う
熱処理により非晶質相を結晶質相に変えて得られるもの
であり、高い飽和磁束密度を有し、かつ磁歪を０とする
ことができ、低保磁力であり、透磁率も通常の周波数域
では高い特徴を有するが、図１５に示すように約２０Ｍ
Ｈｚ以上の高周波域においては透磁率の虚数部が実数部
よりも大きくなり、透磁率の低下が問題になってくる。
これに対して本発明に係る非晶質相を主体とする軟磁性
合金薄膜であれば、図１２と図１３と図１４に既に示し
たように、５０〜１００ＭＨｚの高周波数帯域であって
も透磁率の虚数部を低く抑えることができる。
は、特開平２ー２７５６０５号明細書において開示され
ている。この結晶質の軟磁性合金薄膜は、Ｆｅ-Ｂ-Ｎ系
のものであり、ＢはＺｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、
Ｖ、Ｍｏ、Ｗの少なくとも１種以上を表し、その組成範
囲は、原子％で０＜Ｂ＜２０、０＜Ｎ＜２２なる範囲で
あり、Ｂ≦７.５かつＮ≦５を除くものである。この明
細書に開示されている軟磁性合金薄膜は、成膜後に行う
熱処理により非晶質相を結晶質相に変えて得られるもの
であり、高い飽和磁束密度を有し、かつ磁歪を０とする
ことができ、低保磁力であり、透磁率も通常の周波数域
では高い特徴を有するが、図１５に示すように約２０Ｍ
Ｈｚ以上の高周波域においては透磁率の虚数部が実数部
よりも大きくなり、透磁率の低下が問題になってくる。
これに対して本発明に係る非晶質相を主体とする軟磁性
合金薄膜であれば、図１２と図１３と図１４に既に示し
たように、５０〜１００ＭＨｚの高周波数帯域であって
も透磁率の虚数部を低く抑えることができる。
【００３１】図１６はＦｅ77.8Ｈｆ13.1Ｎ9.1なる組成
の軟磁性合金薄膜を２ｋＯｅの磁場中で４００℃で１
０.８×１０3秒アニール処理した後の試料の透磁率の周
波数依存性を測定した結果を示す。この試料の高周波数
帯域でのμ''の値は十分に小さく、１００ＭＨｚ付近で
μ''がμ'を上回るようになっており、１００ＭＨｚ近
くまで十分使用に耐えることが明らかである。また、こ
の例の試料の飽和磁束密度は１.０Ｔ、保磁力は７６.８
Ａ／ｍ（＝０.９６ Ｏｅ）、異方性磁界は１５３.６Ａ
／ｍ（＝１.９２ Ｏｅ）、磁歪は１.５６×１０-6、比
抵抗は１４８μΩｃｍをそれぞれ示し、いずれの特性に
おいても優れていることが明らかになった。
の軟磁性合金薄膜を２ｋＯｅの磁場中で４００℃で１
０.８×１０3秒アニール処理した後の試料の透磁率の周
波数依存性を測定した結果を示す。この試料の高周波数
帯域でのμ''の値は十分に小さく、１００ＭＨｚ付近で
μ''がμ'を上回るようになっており、１００ＭＨｚ近
くまで十分使用に耐えることが明らかである。また、こ
の例の試料の飽和磁束密度は１.０Ｔ、保磁力は７６.８
Ａ／ｍ（＝０.９６ Ｏｅ）、異方性磁界は１５３.６Ａ
／ｍ（＝１.９２ Ｏｅ）、磁歪は１.５６×１０-6、比
抵抗は１４８μΩｃｍをそれぞれ示し、いずれの特性に
おいても優れていることが明らかになった。
【００３２】図１７はＦｅ69.5Ｈｆ12.2Ｎ18.3なる組成
の軟磁性合金薄膜を２ｋＯｅの磁場中で４００℃で１
０.８×１０3秒アニール処理した後の試料の透磁率の周
波数依存性を測定した結果を示す。この試料の高周波数
帯域でのμ''の値は十分に小さく、２００ＭＨｚ付近で
μ''がμ'を上回っており、２００ＭＨｚ近くまで十分
使用に耐えることが明らかである。また、この例の試料
の飽和磁束密度は１.４Ｔ、保磁力は５９.２Ａ／ｍ（＝
０.７４ Ｏｅ）、異方性磁界は３０８Ａ／ｍ（＝３.８
５ Ｏｅ）、磁歪は８.１６×１０-6、比抵抗は２０４μ
Ωｃｍをそれぞれ示し、いずれの特性においても優れて
いることが明らかになった。
の軟磁性合金薄膜を２ｋＯｅの磁場中で４００℃で１
０.８×１０3秒アニール処理した後の試料の透磁率の周
波数依存性を測定した結果を示す。この試料の高周波数
帯域でのμ''の値は十分に小さく、２００ＭＨｚ付近で
μ''がμ'を上回っており、２００ＭＨｚ近くまで十分
使用に耐えることが明らかである。また、この例の試料
の飽和磁束密度は１.４Ｔ、保磁力は５９.２Ａ／ｍ（＝
０.７４ Ｏｅ）、異方性磁界は３０８Ａ／ｍ（＝３.８
５ Ｏｅ）、磁歪は８.１６×１０-6、比抵抗は２０４μ
Ωｃｍをそれぞれ示し、いずれの特性においても優れて
いることが明らかになった。
【００３３】図１８はＦｅ60.9Ｈｆ13.5Ｎ25.6なる組成
の軟磁性合金薄膜を２ｋＯｅの磁場中で４００℃で１
０.８×１０3秒アニール処理した後の試料の透磁率の周
波数依存性を測定した結果を示す。この試料の高周波数
帯域でのμ''の値は十分に小さく、１００数十ＭＨｚ付
近でμ''がμ'を上回っており、１００数十ＭＨｚまで
十分使用に耐えることが明らかである。また、この例の
試料の飽和磁束密度は１.４Ｔ、保磁力は５９.２Ａ／ｍ
（＝０.７４ Ｏｅ）、異方性磁界は３０８Ａ／ｍ（＝
３.８５ Ｏｅ）、磁歪は８.１６×１０-6、比抵抗は２
０４μΩｃｍをそれぞれ示し、いずれの特性においても
優れていることが明らかになった。
の軟磁性合金薄膜を２ｋＯｅの磁場中で４００℃で１
０.８×１０3秒アニール処理した後の試料の透磁率の周
波数依存性を測定した結果を示す。この試料の高周波数
帯域でのμ''の値は十分に小さく、１００数十ＭＨｚ付
近でμ''がμ'を上回っており、１００数十ＭＨｚまで
十分使用に耐えることが明らかである。また、この例の
試料の飽和磁束密度は１.４Ｔ、保磁力は５９.２Ａ／ｍ
（＝０.７４ Ｏｅ）、異方性磁界は３０８Ａ／ｍ（＝
３.８５ Ｏｅ）、磁歪は８.１６×１０-6、比抵抗は２
０４μΩｃｍをそれぞれ示し、いずれの特性においても
優れていることが明らかになった。
【００３４】図１９はＦｅ77.8Ｈｆ13.1Ｎ9.1なる組成
の軟磁性合金薄膜を２ｋＯｅの磁場中で５００℃で１
０.８×１０3秒アニール処理した後の試料の透磁率の周
波数依存性を測定した結果を示す。この試料の高周波数
帯域でのμ''の値は十分に小さく、８０ＭＨｚ付近で
μ''がμ'を上回っており、８０ＭＨｚ付近まで十分使
用に耐えることが明らかである。また、この例の試料の
飽和磁束密度は１.３Ｔ、保磁力は２４Ａ／ｍ（＝０.３
Ｏｅ）、異方性磁界は１３４.６Ａ／ｍ（＝１.８２ Ｏ
ｅ）、磁歪は１.６５×１０-6、比抵抗は１３１μΩｃ
ｍをそれぞれ示し、いずれの特性においても優れている
ことが明らかになった。
の軟磁性合金薄膜を２ｋＯｅの磁場中で５００℃で１
０.８×１０3秒アニール処理した後の試料の透磁率の周
波数依存性を測定した結果を示す。この試料の高周波数
帯域でのμ''の値は十分に小さく、８０ＭＨｚ付近で
μ''がμ'を上回っており、８０ＭＨｚ付近まで十分使
用に耐えることが明らかである。また、この例の試料の
飽和磁束密度は１.３Ｔ、保磁力は２４Ａ／ｍ（＝０.３
Ｏｅ）、異方性磁界は１３４.６Ａ／ｍ（＝１.８２ Ｏ
ｅ）、磁歪は１.６５×１０-6、比抵抗は１３１μΩｃ
ｍをそれぞれ示し、いずれの特性においても優れている
ことが明らかになった。
【００３５】図２０はＦｅ69.5Ｈｆ12.2Ｎ18.3なる組成
の軟磁性合金薄膜を２ｋＯｅの磁場中で５００℃で１
０.８×１０3秒アニール処理した後の試料の透磁率の周
波数依存性を測定した結果を示す。この試料の高周波数
帯域でのμ''の値は十分に小さく、２００ＭＨｚ付近で
μ''がμ'を上回っており、２００ＭＨｚ付近まで十分
使用に耐えることが明らかである。また、この例の試料
の飽和磁束密度は１.５Ｔ、保磁力は５９.２Ａ／ｍ（＝
０.７４ Ｏｅ）、異方性磁界は５０７.２Ａ／ｍ（＝６.
３４ Ｏｅ）、磁歪は８×１０-6、比抵抗は１９３μΩ
ｃｍをそれぞれ示し、いずれの特性においても優れてい
ることが明らかになった。
の軟磁性合金薄膜を２ｋＯｅの磁場中で５００℃で１
０.８×１０3秒アニール処理した後の試料の透磁率の周
波数依存性を測定した結果を示す。この試料の高周波数
帯域でのμ''の値は十分に小さく、２００ＭＨｚ付近で
μ''がμ'を上回っており、２００ＭＨｚ付近まで十分
使用に耐えることが明らかである。また、この例の試料
の飽和磁束密度は１.５Ｔ、保磁力は５９.２Ａ／ｍ（＝
０.７４ Ｏｅ）、異方性磁界は５０７.２Ａ／ｍ（＝６.
３４ Ｏｅ）、磁歪は８×１０-6、比抵抗は１９３μΩ
ｃｍをそれぞれ示し、いずれの特性においても優れてい
ることが明らかになった。
【００３６】図２１はＦｅ60.9Ｈｆ13.5Ｎ25.6なる組成
の軟磁性合金薄膜を２ｋＯｅの磁場中で５００℃で１
０.８×１０3秒アニール処理した後の試料の透磁率の周
波数依存性を測定した結果を示す。この試料の高周波数
帯域でのμ''の値は十分に小さく、２００ＭＨｚ付近で
μ''がμ'を上回っており、２００ＭＨｚまで十分使用
に耐えることが明らかである。また、この例の試料の飽
和磁束密度は１.５Ｔ、保磁力は３８.４Ａ／ｍ（＝０.
４８ Ｏｅ）、異方性磁界は４２２.４Ａ／ｍ（＝５.２
８ Ｏｅ）、磁歪は８.１６×１０-6、比抵抗は２０４μ
Ωｃｍをそれぞれ示し、いずれの特性においても優れて
いることが明らかになった。また、図１６〜図２１に示
す結果から明らかなように、磁歪が大きくても高周波領
域における透磁率が高いために、磁気表面弾性波デバイ
スなどで大きな磁歪と高い透磁率が必要な磁気デバイス
にも応用が可能である。
の軟磁性合金薄膜を２ｋＯｅの磁場中で５００℃で１
０.８×１０3秒アニール処理した後の試料の透磁率の周
波数依存性を測定した結果を示す。この試料の高周波数
帯域でのμ''の値は十分に小さく、２００ＭＨｚ付近で
μ''がμ'を上回っており、２００ＭＨｚまで十分使用
に耐えることが明らかである。また、この例の試料の飽
和磁束密度は１.５Ｔ、保磁力は３８.４Ａ／ｍ（＝０.
４８ Ｏｅ）、異方性磁界は４２２.４Ａ／ｍ（＝５.２
８ Ｏｅ）、磁歪は８.１６×１０-6、比抵抗は２０４μ
Ωｃｍをそれぞれ示し、いずれの特性においても優れて
いることが明らかになった。また、図１６〜図２１に示
す結果から明らかなように、磁歪が大きくても高周波領
域における透磁率が高いために、磁気表面弾性波デバイ
スなどで大きな磁歪と高い透磁率が必要な磁気デバイス
にも応用が可能である。
【００３７】図２２はＦｅ77.8Ｈｆ13.1Ｎ9.1なる組成
の試料と、Ｆｅ60.9Ｈｆ13.5Ｎ25.6なる組成の試料と、
Ｆｅ69.5Ｈｆ12.2Ｎ18.3なる組成の試料の３種の試料に
ついて、アニール温度と比抵抗の関係およびアニール温
度と飽和磁束密度の関係を示す。図２２に示す結果か
ら、アニール温度を高くすると、いずれの試料も比抵抗
は若干低下するとともに、飽和磁束密度は試料によって
若干上昇するか、大きく上昇することが明らかになっ
た。
の試料と、Ｆｅ60.9Ｈｆ13.5Ｎ25.6なる組成の試料と、
Ｆｅ69.5Ｈｆ12.2Ｎ18.3なる組成の試料の３種の試料に
ついて、アニール温度と比抵抗の関係およびアニール温
度と飽和磁束密度の関係を示す。図２２に示す結果か
ら、アニール温度を高くすると、いずれの試料も比抵抗
は若干低下するとともに、飽和磁束密度は試料によって
若干上昇するか、大きく上昇することが明らかになっ
た。
【００３８】図２３はＦｅ77.8Ｈｆ13.1Ｎ9.1なる組成
の試料と、Ｆｅ60.9Ｈｆ13.5Ｎ25.6なる組成の試料につ
いて、アニール温度と透磁率の関係、アニール温度と磁
歪の関係、アニール温度と異方性磁界の関係およびアニ
ール温度と保磁力の関係を示す。図２３に示す結果か
ら、磁歪はアニール温度に影響をほとんど受けないが、
透磁率と異方性磁界はアニール温度に影響を受けること
が明らかになった。図２４はＦｅ69.5Ｈｆ12.2Ｎ18.3な
る組成の試料において、図２３に示す特性と同等の特性
について測定した結果を示すものである。この組成の試
料においても図２３に示した結果と同等の結果が得られ
た。
の試料と、Ｆｅ60.9Ｈｆ13.5Ｎ25.6なる組成の試料につ
いて、アニール温度と透磁率の関係、アニール温度と磁
歪の関係、アニール温度と異方性磁界の関係およびアニ
ール温度と保磁力の関係を示す。図２３に示す結果か
ら、磁歪はアニール温度に影響をほとんど受けないが、
透磁率と異方性磁界はアニール温度に影響を受けること
が明らかになった。図２４はＦｅ69.5Ｈｆ12.2Ｎ18.3な
る組成の試料において、図２３に示す特性と同等の特性
について測定した結果を示すものである。この組成の試
料においても図２３に示した結果と同等の結果が得られ
た。
【００３９】図２５は、図２３と図２４に示す例で使用
したＦｅ77.8Ｈｆ13.1Ｎ9.1なる組成の試料とＦｅ69.5
Ｈｆ12.2Ｎ18.3なる組成の試料のＸ線回折図形を示す。
いずれの組成の試料においても回折角が４０〜６０度の
領域に非晶質相に特有のブロードな波形が見られてい
て、非晶質相を主体とする組織であることがわかる。
したＦｅ77.8Ｈｆ13.1Ｎ9.1なる組成の試料とＦｅ69.5
Ｈｆ12.2Ｎ18.3なる組成の試料のＸ線回折図形を示す。
いずれの組成の試料においても回折角が４０〜６０度の
領域に非晶質相に特有のブロードな波形が見られてい
て、非晶質相を主体とする組織であることがわかる。
【００４０】図２６と図２７は、Ｆｅ72.2Ｈｆ13.2Ｎ
14.6なる組成を有し、２ｋＯｅの磁場中で４００℃で１
０.８×１０3秒アニール処理した後の試料の金属組織を
３２０万倍に拡大して撮影した写真の模式状態を示す。
各図の中で平行線が引かれた領域が結晶組織を示してお
り、その他の領域は非晶質相を示している。この組織図
からも明らかなように、本発明に係る軟磁性合金薄膜は
非晶質相を主体とする組織の中に微細結晶相が分散され
ていることが明らかになった。しかも、各図に示す縮尺
で６ｎｍの大きさを知ることができるので、この縮尺か
ら見れば、各結晶粒は数ｎｍ〜１０数ｎｍ程度の微細な
粒径となっていることが明らかである。
14.6なる組成を有し、２ｋＯｅの磁場中で４００℃で１
０.８×１０3秒アニール処理した後の試料の金属組織を
３２０万倍に拡大して撮影した写真の模式状態を示す。
各図の中で平行線が引かれた領域が結晶組織を示してお
り、その他の領域は非晶質相を示している。この組織図
からも明らかなように、本発明に係る軟磁性合金薄膜は
非晶質相を主体とする組織の中に微細結晶相が分散され
ていることが明らかになった。しかも、各図に示す縮尺
で６ｎｍの大きさを知ることができるので、この縮尺か
ら見れば、各結晶粒は数ｎｍ〜１０数ｎｍ程度の微細な
粒径となっていることが明らかである。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように本発明の軟磁性合金
薄膜は、センダスト合金やアモルファス軟磁性合金より
も高い飽和磁束密度を有し、かつ、組成の調整により容
易に磁歪を０とすることができ、低保磁力かつ高透磁率
の優れた特性を発揮する。また、特に、従来材料では高
周波域において透磁率の虚数部が実数部を超えるように
なり高周波域における損失が大きくなる傾向にあった
が、本発明の軟磁性合金薄膜によれば３０〜５００ＭＨ
ｚの高周波数域においても虚数部の値を十分に小さくで
きるので、高周波域においても低損失で使用できる。
薄膜は、センダスト合金やアモルファス軟磁性合金より
も高い飽和磁束密度を有し、かつ、組成の調整により容
易に磁歪を０とすることができ、低保磁力かつ高透磁率
の優れた特性を発揮する。また、特に、従来材料では高
周波域において透磁率の虚数部が実数部を超えるように
なり高周波域における損失が大きくなる傾向にあった
が、本発明の軟磁性合金薄膜によれば３０〜５００ＭＨ
ｚの高周波数域においても虚数部の値を十分に小さくで
きるので、高周波域においても低損失で使用できる。
【図１】実施例で用いた成膜装置に流すＡｒガスとＮ2
ガスの流量比と得られた軟磁性合金薄膜中のＮ含有量の
関係を示す図である。
ガスの流量比と得られた軟磁性合金薄膜中のＮ含有量の
関係を示す図である。
【図２】Ｆｅ77.6Ｈｆ13.6Ｎ8.8なる組成と、Ｆｅ74.3
Ｈｆ13.6Ｎ12.1なる組成と、Ｆｅ69.8Ｈｆ13.2Ｎ22なる
組成と、Ｆｅ61.5Ｈｆ13.4Ｎ25.1なる組成の未熱処理状
態の試料についての各Ｘ線回折図形である。
Ｈｆ13.6Ｎ12.1なる組成と、Ｆｅ69.8Ｈｆ13.2Ｎ22なる
組成と、Ｆｅ61.5Ｈｆ13.4Ｎ25.1なる組成の未熱処理状
態の試料についての各Ｘ線回折図形である。
【図３】図２に示す試料と同等の組成の試料について、
２ｋＯｅの磁場中で４００℃でアニール処理した後の試
料のＸ線回折図形である。
２ｋＯｅの磁場中で４００℃でアニール処理した後の試
料のＸ線回折図形である。
【図４】Ｆｅ-Ｈｆ-Ｎ系における組成と組織状態の関係
を示す三角組成図である。
を示す三角組成図である。
【図５】Ｆｅ-Ｈｆ-Ｎ系における組成と比抵抗の関係を
示す三角組成図である。
示す三角組成図である。
【図６】Ｆｅ-Ｈｆ-Ｎ系における組成と飽和磁束密度の
関係を示す三角組成図である。
関係を示す三角組成図である。
【図７】未熱処理状態のＦｅ77.6-61.5Ｈｆ13.6-13.2Ｎ
xなる組成の試料について、Ｎ含有量と飽和磁束密度の
関係、およびＮ含有量と比抵抗の関係を示す図である。
xなる組成の試料について、Ｎ含有量と飽和磁束密度の
関係、およびＮ含有量と比抵抗の関係を示す図である。
【図８】Ｆｅ-Ｈｆ-Ｎ系における組成と保磁力の関係を
示す三角組成図である。
示す三角組成図である。
【図９】Ｆｅ-Ｈｆ-Ｎ系における組成と透磁率の関係を
示す三角組成図である。
示す三角組成図である。
【図１０】Ｆｅ-Ｈｆ-Ｎ系における組成と磁歪定数の関
係を示す三角組成図である。
係を示す三角組成図である。
【図１１】未熱処理状態のＦｅ77.8-60.9Ｈｆ12.5-13.5
Ｎxなる組成範囲の試料において、Ｎ含有量と透磁率の
関係と、Ｎ含有量と磁歪の関係と、Ｎ含有量と保磁力の
関係をそれぞれ示す図である。
Ｎxなる組成範囲の試料において、Ｎ含有量と透磁率の
関係と、Ｎ含有量と磁歪の関係と、Ｎ含有量と保磁力の
関係をそれぞれ示す図である。
【図１２】Ｆｅ72.2Ｈｆ13.2Ｎ14.6なる組成を有し、２
ｋＯｅの磁場中において４００℃で１０.８×１０3秒ア
ニール処理した後の試料の透磁率の周波数依存性を測定
した結果を示す図である。
ｋＯｅの磁場中において４００℃で１０.８×１０3秒ア
ニール処理した後の試料の透磁率の周波数依存性を測定
した結果を示す図である。
【図１３】Ｆｅ69.7Ｈｆ11.9Ｎ18.4なる組成を有し、２
ｋＯｅの磁場中において４００℃で１０.８×１０3秒ア
ニール処理した後の試料の透磁率の周波数依存性を測定
した結果を示す図である。
ｋＯｅの磁場中において４００℃で１０.８×１０3秒ア
ニール処理した後の試料の透磁率の周波数依存性を測定
した結果を示す図である。
【図１４】Ｆｅ65.1Ｈｆ11.1Ｎ23.8なる組成を有し、２
ｋＯｅの磁場中において４００℃で１０.８×１０3秒ア
ニール処理した後の試料の透磁率の周波数依存性を測定
した結果を示す図である。
ｋＯｅの磁場中において４００℃で１０.８×１０3秒ア
ニール処理した後の試料の透磁率の周波数依存性を測定
した結果を示す図である。
【図１５】Ｆｅ82.6Ｈｆ7.7Ｎ9.7なる組成の軟磁性合金
薄膜を５５０℃で１.１ｋＯｅの磁界中で６時間アニー
ル処理して得た試料の透磁率の周波数依存性を測定した
結果を示す図である。
薄膜を５５０℃で１.１ｋＯｅの磁界中で６時間アニー
ル処理して得た試料の透磁率の周波数依存性を測定した
結果を示す図である。
【図１６】Ｆｅ77.8Ｈｆ13.1Ｎ9.1なる組成の軟磁性合
金薄膜を２ｋＯｅの磁場中で４００℃で１０.８×１０3
秒アニール処理した後の試料の透磁率の周波数依存性を
測定した結果を示す図である。
金薄膜を２ｋＯｅの磁場中で４００℃で１０.８×１０3
秒アニール処理した後の試料の透磁率の周波数依存性を
測定した結果を示す図である。
【図１７】Ｆｅ69.5Ｈｆ12.2Ｎ18.3なる組成の軟磁性合
金薄膜を２ｋＯｅの磁場中で４００℃で１０.８×１０3
秒アニール処理した後の試料の透磁率の周波数依存性を
測定した結果を示す図である。
金薄膜を２ｋＯｅの磁場中で４００℃で１０.８×１０3
秒アニール処理した後の試料の透磁率の周波数依存性を
測定した結果を示す図である。
【図１８】Ｆｅ60.9Ｈｆ13.5Ｎ25.6なる組成の軟磁性合
金薄膜を２ｋＯｅの磁場中で４００℃で１０.８×１０3
秒アニール処理した後の試料の透磁率の周波数依存性を
測定した結果を示す図である。
金薄膜を２ｋＯｅの磁場中で４００℃で１０.８×１０3
秒アニール処理した後の試料の透磁率の周波数依存性を
測定した結果を示す図である。
【図１９】Ｆｅ77.8Ｈｆ13.1Ｎ9.1なる組成の軟磁性合
金薄膜を２ｋＯｅの磁場中で５００℃で１０.８×１０3
秒アニール処理した後の試料の透磁率の周波数依存性を
測定した結果を示す図である。
金薄膜を２ｋＯｅの磁場中で５００℃で１０.８×１０3
秒アニール処理した後の試料の透磁率の周波数依存性を
測定した結果を示す図である。
【図２０】Ｆｅ69.5Ｈｆ12.2Ｎ18.3なる組成の軟磁性合
金薄膜を２ｋＯｅの磁場中で５００℃で１０.８×１０3
秒アニール処理した後の試料の透磁率の周波数依存性を
測定した結果を示す図である。
金薄膜を２ｋＯｅの磁場中で５００℃で１０.８×１０3
秒アニール処理した後の試料の透磁率の周波数依存性を
測定した結果を示す図である。
【図２１】Ｆｅ60.9Ｈｆ13.5Ｎ25.6なる組成の軟磁性合
金薄膜を２ｋＯｅの磁場中で５００℃で１０.８×１０3
秒アニール処理した後の試料の透磁率の周波数依存性を
測定した結果を示す図である。
金薄膜を２ｋＯｅの磁場中で５００℃で１０.８×１０3
秒アニール処理した後の試料の透磁率の周波数依存性を
測定した結果を示す図である。
【図２２】図２２はＦｅ77.8Ｈｆ13.1Ｎ9.1なる組成の
試料と、Ｆｅ60.9Ｈｆ13.5Ｎ25.6なる組成の試料と、Ｆ
ｅ69.5Ｈｆ12.2Ｎ18.3なる組成の試料の３種の試料につ
いて、アニール温度と比抵抗の関係およびアニール温度
と飽和磁束密度の関係を示す図である。
試料と、Ｆｅ60.9Ｈｆ13.5Ｎ25.6なる組成の試料と、Ｆ
ｅ69.5Ｈｆ12.2Ｎ18.3なる組成の試料の３種の試料につ
いて、アニール温度と比抵抗の関係およびアニール温度
と飽和磁束密度の関係を示す図である。
【図２３】図２３はＦｅ77.8Ｈｆ13.1Ｎ9.1なる組成の
試料と、Ｆｅ60.9Ｈｆ13.5Ｎ25.6なる組成の試料につい
て、アニール温度と透磁率の関係、アニール温度と磁歪
の関係、アニール温度と異方性磁界の関係およびアニー
ル温度と保磁力の関係を示す図である。
試料と、Ｆｅ60.9Ｈｆ13.5Ｎ25.6なる組成の試料につい
て、アニール温度と透磁率の関係、アニール温度と磁歪
の関係、アニール温度と異方性磁界の関係およびアニー
ル温度と保磁力の関係を示す図である。
【図２４】図２４はＦｅ69.5Ｈｆ12.2Ｎ18.3なる組成の
試料において、アニール温度と透磁率の関係、アニール
温度と磁歪の関係、アニール温度と異方性磁界の関係お
よびアニール温度と保磁力の関係を示す図である。
試料において、アニール温度と透磁率の関係、アニール
温度と磁歪の関係、アニール温度と異方性磁界の関係お
よびアニール温度と保磁力の関係を示す図である。
【図２５】図２３と図２４に示す例で使用したＦｅ77.8
Ｈｆ13.1Ｎ9.1なる組成の試料とＦｅ69.5Ｈｆ12.2Ｎ
18.3なる組成の試料のＸ線回折図形である。
Ｈｆ13.1Ｎ9.1なる組成の試料とＦｅ69.5Ｈｆ12.2Ｎ
18.3なる組成の試料のＸ線回折図形である。
【図２６】Ｆｅ72.2Ｈｆ13.2Ｎ14.6なる組成を有し、２
ｋＯｅの磁場中において４００℃で１０.８×１０3秒ア
ニール処理した後の試料の金属組織を３２０万倍に拡大
して撮影した写真の模式状態を示す図である。
ｋＯｅの磁場中において４００℃で１０.８×１０3秒ア
ニール処理した後の試料の金属組織を３２０万倍に拡大
して撮影した写真の模式状態を示す図である。
【図２７】Ｆｅ72.2Ｈｆ13.2Ｎ14.6なる組成を有し、２
ｋＯｅの磁場中において４００℃で１０.８×１０3秒ア
ニール処理した後の試料の金属組織の他の部分を３２０
万倍に拡大して撮影した写真の模式状態を示す図であ
る。
ｋＯｅの磁場中において４００℃で１０.８×１０3秒ア
ニール処理した後の試料の金属組織の他の部分を３２０
万倍に拡大して撮影した写真の模式状態を示す図であ
る。
Claims (2)
- 【請求項１】 体心立方構造のＦｅを主成分とする平均
結晶粒径１０ｎｍ以下の微細結晶相と、希土類金属元素
およびＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗの群から
選択される少なくとも１種の元素Ｍと、Ｎの化合物を主
成分とする非晶質相からなり、前記非晶質相が組織の少
なくとも５０％以上を占めてなることを特徴とする軟磁
性合金薄膜。 - 【請求項２】 以下の組成式で表されることを特徴とす
る請求項１に記載の軟磁性合金薄膜。 Ｆｅa Ｍb Ｎc ただし組成比ａ、ｂ、ｃは原子％で６０≦ａ≦８０、１
０≦Ｍ≦１５、５≦Ｎ≦３０なる関係を満足する。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6057890A JPH07268610A (ja) | 1994-03-28 | 1994-03-28 | 軟磁性合金薄膜 |
| US08/412,497 US5656101A (en) | 1994-03-28 | 1995-03-28 | Soft magnetic alloy thin film with nitrogen-based amorphous phase |
| US08/545,295 US5896078A (en) | 1994-03-28 | 1995-10-19 | Soft magnetic alloy thin film and plane-type magnetic device |
| US08/739,352 US5725685A (en) | 1994-03-28 | 1996-10-29 | Soft magnetic alloy thin film with nitrogen-based amorphous phase |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6057890A JPH07268610A (ja) | 1994-03-28 | 1994-03-28 | 軟磁性合金薄膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07268610A true JPH07268610A (ja) | 1995-10-17 |
Family
ID=13068590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6057890A Pending JPH07268610A (ja) | 1994-03-28 | 1994-03-28 | 軟磁性合金薄膜 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (3) | US5656101A (ja) |
| JP (1) | JPH07268610A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006086412A (ja) * | 2004-09-17 | 2006-03-30 | National Institute For Materials Science | ナノグラニュラー軟磁性膜およびその製造方法 |
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