JPH08335516A - 薄膜の積層構造および磁気ヘッドおよび磁気記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板の結晶構造が結晶性薄膜の結晶構造に与
える悪影響を遮断できる薄膜の積層構造を提供する。 【構成】 Ｍｎ−Ｚｎフェライト単結晶基板（ＭｎＯ／
ＺｎＯ＝１．５，結晶方位（３３２））１０ａ上に厚さ
１０ｎｍのＣｒ₂Ｏ₃非晶質層１０ｂを形成し、そのＣｒ
₂Ｏ₃非晶質層１０ｂ上に厚さ５μｍのＦｅ-Ｔａ-Ｃ-Ａl
合金結晶性薄膜１０ｃを形成した薄膜の積層構造１０。 【効果】 Ｃｒ₂Ｏ₃非晶質層１０ｂによりＭｎ−Ｚｎフ
ェライト単結晶基板１０ａの結晶構造がＦｅ-Ｔａ-Ｃ-
Ａl合金結晶性薄膜１０ｃの結晶構造に与える悪影響を
遮断でき、Ｆｅ-Ｔａ-Ｃ-Ａl合金結晶性薄膜１０ｃの配
向性を制御でき、良好な軟磁性特性を得ることが出来
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄膜の積層構造および
磁気ヘッドおよび磁気記録装置に関し、更に詳しくは、
基板の結晶構造に影響されない結晶構造を有する薄膜の
積層構造およびその薄膜の積層構造を用いた磁気ヘッド
およびその磁気ヘッドを用いた磁気記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の高度情報化社会の進展にともな
い、小型でしかも高密度な記憶装置へのニーズが高まっ
ている。記憶装置の中で磁気記録装置は、高密度記録，
ダウンサイジングへの研究が急速に進められている。磁
気記録装置において高密度記録を実現するためには、記
録した微小磁区が安定に存在できるように高保磁力を有
する磁気情報記録媒体と、この高保磁力の磁気情報記録
媒体を十分に磁化して信号を記録するために強い磁界を
発生できるように高飽和磁束密度を有する磁気ヘッドが
必要となる。

【０００３】このような高飽和磁束密度を有する磁気ヘ
ッドを作製するための薄膜材料としては、Ｆｅ−Ｃ系や
Ｆｅ−Ｎ系の材料が知られている。また、例えば特開平
３−２６５１０４号公報では、Ｆｅ-Ｃｒ-Ｍ-Ｃ系（Ｍ
はＴａ,Ｈｆなど）やＦｅ-Ｔ-Ｃｒ-Ｍ-Ｃ系（ＴはＣｏ
またはＮｉ）の材料が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】薄膜材料の組成が同じ
でも結晶構造により特性が変化する。例えば、軟磁性特
性が変化し、これを用いた磁気ヘッドの記録特性や消去
特性が変化する。従って、所望の特性を得るためには、
薄膜材料の組成ばかりでなく、結晶構造に対する検討が
必要である。しかし、従来、結晶構造に対する検討は十
分なされてはいなかった。例えば、上記の特開平３−２
６５１０４号公報では、結晶粒子サイズについての検討
はなされているが、結晶成長的な観点からの検討はなさ
れていなかった。このため、必ずしも所望の特性を有す
る薄膜が得られるとは限らない問題点があった。例え
ば、熱処理や磁気ヘッド作製時のボンディング温度によ
る結晶成長の悪影響によって本来のＦｅ−Ｃ系やＦｅ−
Ｎ系の材料が有する高飽和磁束密度が得られず、磁気ヘ
ッドの性能が低下して、高密度記録ができない場合があ
った。そこで、本発明の第１の目的は、結晶成長的な観
点から所望の特性が得られるようにした薄膜の積層構造
を提供することにある。また、本発明の第２の目的は、
上記薄膜の積層構造を用いることによって優れた記録特
性が得られるようにした磁気ヘッドを提供することにあ
る。また、本発明の第３の目的は、上記磁気ヘッドを用
いることによって高密度記録を可能にした磁気記録装置
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】第１の観点では、本発明
は、単結晶の基板上に下地層を形成し、その下地層の上
に結晶性薄膜を形成し、前記基板と前記結晶性薄膜の間
の結晶学的なつながりを前記下地層により制御したこと
を特徴とする薄膜の積層構造を提供する。

【０００６】第２の観点では、本発明は、上記構成の薄
膜の積層構造において、前記下地層の厚さを調整するこ
とにより、前記結晶性薄膜の結晶構造を制御したことを
特徴とする薄膜の積層構造を提供する。

【０００７】第３の観点では、本発明は、上記構成の薄
膜の積層構造において、前記下地層が、非晶質層である
ことを特徴とする薄膜の積層構造を提供する。

【０００８】第４の観点では、本発明は、上記構成の薄
膜の積層構造において、前記非晶質層が、酸化シリコ
ン，酸化クロム，酸化アルミニウム，窒化シリコン，窒
化アルミニウム，シリコン，クロム，アルミニウムの内
より選ばれる少なくとも１種類の元素または化合物であ
ることを特徴とする薄膜の積層構造を提供する。

【０００９】第５の観点では、本発明は、上記構成の薄
膜の積層構造において、前記下地層が、前記基板の格子
定数および前記結晶性薄膜の格子定数と２０％以上異な
る格子定数を有する結晶質層であることを特徴とする薄
膜の積層構造を提供する。

【００１０】第６の観点では、本発明は、上記構成の薄
膜の積層構造において、前記結晶質層が、鉄クロム合金
であることを特徴とする薄膜の積層構造を提供する。

【００１１】第７の観点では、本発明は、上記構成の薄
膜の積層構造において、前記下地層の厚さが５ｎｍ以
上，３０ｎｍ以下であることを特徴とする薄膜の積層構
造を提供する。

【００１２】第８の観点では、本発明は、上記構成の薄
膜の積層構造において、前記基板がフェライト基板であ
り、前記結晶性薄膜がＦｅまたはＣｏを主体とし、これ
にＣまたはＮの内より選ばれる少なくとも１種類の元素
と、Ｔａ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｔ
ｉ，Ｓｉの内より選ばれる少なくとも１種類の元素とを
加えた合金であることを特徴とする薄膜の積層構造を提
供する。

【００１３】第９の観点では、本発明は、上記構成の薄
膜の積層構造において、前記下地層が非晶質層であり、
前記結晶性薄膜のＦｅまたはＣｏの（１１０）面が優先
的に配向していることを特徴とする薄膜の積層構造を提
供する。

【００１４】第１０の観点では、本発明は、上記構成の
薄膜の積層構造を磁気ヘッドコアまたは磁気ヘッドコア
の一部に用いて磁気ヘッドを構成したことを特徴とする
磁気ヘッドを提供する。

【００１５】第１１の観点では、本発明は、上記構成の
磁気ヘッドにおいて、当該磁気ヘッドがメタル・イン・
ギャップ型であることを特徴とする磁気ヘッドを提供す
る。第１２の観点では、本発明は、上記構成の磁気ヘッ
ドと、該磁気ヘッドに対して相対的に移動し磁気的性質
により情報を記録する磁気情報記録媒体とを具備するこ
とを特徴とする磁気記録装置を提供する。

【００１６】第１３の観点では、本発明は、上記構成の
磁気記録装置において、前記磁気情報記録媒体が、磁気
テープまたは磁気ディスクであることを特徴とする磁気
記録装置を提供する。

【００１７】第１４の観点では、本発明は、上記構成の
磁気記録装置において、前記情報が、画像情報または音
声情報の少なくとも一方であることを特徴とする磁気記
録装置を提供する。

【００１８】

【作用】上記第１の観点による薄膜の積層構造では、単
結晶の基板と結晶性薄膜の間に下地層を介在させ、その
下地層により前記基板と前記結晶性薄膜の間の結晶学的
なつながりを制御する。この結果、前記基板の結晶構造
が前記結晶性薄膜の結晶構造に与える悪影響を遮断で
き、前記結晶性薄膜の配向性を制御でき、所望の特性を
得ることが出来る。なお、配向性の制御の外に、前記下
地層により前記基板と前記結晶性薄膜の接着性の向上を
図ることも可能になる。

【００１９】上記第２の観点による薄膜の積層構造で
は、前記下地層の厚さを調整することにより、前記結晶
性薄膜の結晶構造を制御する。これにより、容易に結晶
性薄膜の結晶構造を制御できる。

【００２０】上記第３の観点による薄膜の積層構造で
は、前記下地層として非晶質層を用いる。これにより、
基板と結晶性薄膜の間の結晶学的なつながりを切断でき
る。

【００２１】上記第４の観点による薄膜の積層構造で
は、前記非晶質層として、酸化シリコン，酸化クロム，
酸化アルミニウム，窒化シリコン，窒化アルミニウム，
シリコン，クロム，アルミニウムの内より選ばれる少な
くとも１種類の元素または化合物を用いる。これらを用
いれば、フリーな酸素の悪影響を抑制できる。

【００２２】上記第５の観点による薄膜の積層構造で
は、前記下地層として前記基板の格子定数および前記結
晶性薄膜の格子定数と２０％以上異なる格子定数を有す
る結晶質層を用いる。格子定数が２０％以上も異なる場
合には、基板と結晶性薄膜の間の結晶学的なつながりを
切断できる。

【００２３】上記第６の観点による薄膜の積層構造で
は、前記結晶質層として、鉄クロム合金を用いる。これ
を用いれば、前記基板に対する良好な接着性が得られ
る。

【００２４】上記第７の観点による薄膜の積層構造で
は、前記下地層の厚さを５ｎｍ以上，３０ｎｍ以下とす
る。厚さを５ｎｍ以上とすることにより、基板と結晶性
薄膜の間の結晶学的なつながりを切断できる。また、厚
さを３０ｎｍ以下とすることにより、磁気ヘッドに用い
た場合において、薄膜の積層構造が擬似ギャップとなる
のを回避できる。

【００２５】上記第８の観点による薄膜の積層構造で
は、前記基板としてフェライト基板を用いる。また、前
記結晶性薄膜としてＦｅまたはＣｏを主体とし、これに
ＣまたはＮの内より選ばれる少なくとも１種類の元素
と、Ｔａ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｔ
ｉ，Ｓｉの内より選ばれる少なくとも１種類の元素とを
加えた合金を用いる。これにより、良好な軟磁性特性が
得られ、磁気ヘッドを作製した場合、記録，消去，再生
特性の向上を図ることが出来る。

【００２６】上記第９の観点による薄膜の積層構造で
は、前記下地層として非晶質層を用いる。また、前記結
晶性薄膜のＦｅまたはＣｏの（１１０）面が優先的に配
向させている。これにより、良好な軟磁性特性が得られ
る。

【００２７】上記第１０の観点による磁気ヘッドでは、
上記構成の薄膜の積層構造を磁気ヘッドコアまたは磁気
ヘッドコアの一部に用いて磁気ヘッドを構成する。上記
薄膜の積層構造により磁性薄膜を形成するため、高飽和
磁束密度が得られ、高密度記録が可能となる。上記第１
１の観点による磁気ヘッドでは、当該磁気ヘッドをメタ
ル・イン・ギャップ型とする。これにより、高密度記録
可能な磁気ディスクを安価に実現できる。

【００２８】上記第１２の観点による磁気記録装置で
は、上記構成の磁気ヘッドと、該磁気ヘッドに対して相
対的に移動し磁気的性質により情報を記録する磁気情報
記録媒体とを具備する。上記磁気ヘッドを用いるため、
高密度記録が可能となる。

【００２９】上記第１３の観点による磁気記録装置で
は、磁気情報記録媒体として、磁気テープまたは磁気デ
ィスクを用いる。磁気テープを用いることにより、安価
に大容量の情報記録が可能となる。また、磁気ディスク
を用いることにより、大容量の記録情報に高速にアクセ
スできる。

【００３０】上記第１４の観点による磁気記録装置で
は、画像情報または音声情報の少なくとも一方を磁気記
録する。画像情報または音声情報の記録には大容量が必
要であるが、これに好適に対応できるようになる。

【００３１】

【実施例】以下、本発明を詳細に説明する。なお、これ
により本発明が限定されるものではない。

【００３２】−実施例１− 図１に示すように、実施例１の薄膜の積層構造１０は、
Ｍｎ-Ｚｎ フェライト単結晶基板（ＭｎＯ／ＺｎＯ＝
１．５，結晶方位（３３２））１０ａ上に厚さ１０ｎｍ
のＣｒ₂Ｏ₃非晶質層１０ｂを形成し、そのＣｒ₂Ｏ₃非晶
質層１０ｂ上に厚さ５μｍのＦｅ-Ｔａ-Ｃ-Ａl合金結晶
性薄膜１０ｃを形成したものである。

【００３３】Ｃｒ₂Ｏ₃非晶質層１０ｂの成膜にはスパッ
タ法を用いた。スパッタのターゲットには、Ｃｒ₂Ｏ₃の
粉体をＨＩＰ法（熱間静圧プレス法）により成型したも
のを用いた。放電ガスにはＡｒを用いた。スパッタの条
件は、放電ガス圧力：５ｍTorr、投入ＲＦ電力：４００
Ｗ／１５０ｍｍφである。Ｆｅ-Ｔａ-Ｃ-Ａl合金結晶性
薄膜１０ｃの成膜にはスパッタ法を用いた。スパッタの
ターゲットには、Ｆｅ，Ｔａ，Ｃ，Ａｌの各元素の粉体
をＨＩＰ法により成型したものを用いた。ターゲットの
組成は〔Ｆｅ₇₉Ｔａ₈Ｃ₁₃〕₉₀Ａl₁₀である。放電ガスに
はＡｒを用いた。スパッタの条件は、放電ガス圧力：５
ｍTorr、投入ＲＦ電力：４００Ｗ／１５０ｍｍφであ
る。Ｆｅ-Ｔａ-Ｃ-Ａl合金結晶性薄膜１０ｃを成膜した
後、５９０℃で３０分の熱処理を行なった。なお、ＨＩ
Ｐ法により成型したターゲットを用いると、得られた膜
の組成がターゲット組成とほぼ同じであり、また、膜中
の酸素濃度を低減できる利点がある。

【００３４】図２は、上記薄膜の積層構造１０の上記Ｃ
ｒ₂Ｏ₃非晶質層１０ｂ近傍のＴＥＭ（透過型電子顕微
鏡）図である。Ｃｒ₂Ｏ₃非晶質層１０ｂにより、Ｍｎ−
Ｚｎフェライト単結晶基板１０ａとＦｅ-Ｔａ-Ｃ-Ａl合
金結晶性薄膜１０ｃの結晶学的なつながりが切れてお
り、Ｍｎ-Ｚｎフェライト単結晶基板１０ａがＦｅ-Ｔａ
-Ｃ-Ａｌ合金結晶性薄膜１０ｃの結晶成長に及ぼす影響
を除去できている。この結果、後で説明するように、Ｆ
ｅ-Ｔａ-Ｃ-Ａl合金結晶性薄膜１０ｃは（１１０）面が
優先的に配向し、良好な軟磁気特性を示す。

【００３５】図３は、Ｘ線回折法により調べた上記Ｆｅ
-Ｔａ-Ｃ-Ａl合金結晶性薄膜１０ｃの結晶構造特性図で
ある。結晶構造は、Ｆｅの（１１０）面がメインピーク
であった。この他、Ｆｅの（２１１）面および（２０
０）面、ＴａＣの（１１１）面および（２２０）面のピ
ークが観測された。Ｆｅ-Ｔａ-Ｃ-Ａl合金結晶性薄膜１
０ｃの飽和磁束密度は１．４Ｔであった。保磁力は、
０．１（Ｏｅ）であった。透磁率は、１ＭＨｚにおける
値で５６００であった。

【００３６】［比較例１］比較例１として、Ｃｒ₂Ｏ₃非
晶質層を介在させないでＭｎ−Ｚｎフェライト単結晶基
板上にＦｅ-Ｔａ-Ｃ-Ａl合金結晶性薄膜を直接形成した
積層構造を作製した。図４は、Ｘ線回折法により調べた
比較例１のＦｅ-Ｔａ-Ｃ-Ａl合金結晶性薄膜の結晶構造
特性図である。結晶構造は、Ｆｅの（２００）面がメイ
ンピークであった。この他、Ｆｅの（１１０）面および
（２２０）面、ＴａＣについては非常にブロードではあ
るが（１１１）面および（２００）面および（２２０）
面および（４００）面のピークが観測された。Ｆｅ-Ｔ
ａ-Ｃ-Ａl合金結晶性薄膜の飽和磁束密度は１．４Ｔで
あった。保磁力は、３．０（Ｏｅ）であった。透磁率
は、１ＭＨｚにおける値で１２５０であった。

【００３７】［比較例２］比較例２として、Ｍｎ−Ｚｎ
フェライト単結晶基板上に、Ｃｒ₂Ｏ₃非晶質層を４ｎｍ
の厚さで形成し、そのＣｒ₂Ｏ₃非晶質層上にＦｅ-Ｔａ-
Ｃ-Ａl合金結晶性薄膜を形成した。図５は、Ｘ線回折法
により調べた比較例２のＦｅ-Ｔａ-Ｃ-Ａl合金結晶性薄
膜の結晶構造特性図である。結晶構造は、Ｆｅの（１１
０）面がメインピークであった。この他、Ｆｅの（２０
０）面および（２１１）面および（２２０）面、ＴａＣ
については（１１１）面および（２２０）面および（４
００）面のピークが観測された。Ｆｅ-Ｔａ-Ｃ-Ａl合金
結晶性薄膜の飽和磁束密度は１．４Ｔであった。保磁力
は、１．０５（Ｏｅ）であった。透磁率は、１ＭＨｚに
おける値で２５００であった。

【００３８】以上のことから、Ｍｎ-Ｚｎフェライト単
結晶基板１０ａとＦｅ-Ｔａ-Ｃ-Ａｌ合金結晶性薄膜１
０ｃの間にＣｒ₂Ｏ₃非晶質層１０ｂを介在させることに
より、Ｆｅ−Ｔａ-Ｃ-Ａｌ合金結晶性薄膜１０ｃの配向
性を制御できることが判った。そして、Ｃｒ₂Ｏ₃非晶質
層１０ｂの厚さを変えて行った他の実験の結果から、Ｃ
ｒ₂Ｏ₃非晶質層１０ｂの厚さを５ｎｍ以上とすることに
より優れた軟磁気特性（保磁力が小さく，透磁率が大き
い）が得られることが判った。なお、この薄膜の積層構
造１０を磁気ヘッドに用いる場合において、Ｃｒ₂Ｏ₃非
晶質層１０ｂが擬似ギャップとならないために、Ｃｒ₂
Ｏ₃非晶質層１０ｂの厚さを３０ｎｍ以下にすることが
好ましい。

【００３９】−実施例２− 図６に、実施例２にかかるメタル・イン・ギャップ型の
磁気ヘッド１００の構造を示す。この磁気ヘッド１００
の作製は次のように行った。まず、表面を凹凸に溝加工
したＭｎ−Ｚｎフェライト単結晶基板（２）上にＣｒ₂
Ｏ₃非晶質層を９ｎｍの厚さで形成し、そのＣｒ₂Ｏ₃非
晶質層上にＦｅ-Ｔａ-Ｃ-Ａl合金結晶性薄膜を形成し、
軟磁性薄膜（１）の積層構造を作製した。次に、上記軟
磁性薄膜（１）上にＳiＯ₂層を２００ｎｍの厚さで形成
し、そのＳiＯ₂層上にＣｒ層を１００ｎｍの厚さで形成
して、ギャップ部（３）を作製した。次に、窒素気流中
にて６００℃で１時間熱処理し、ヘッド基板とした。次
に、同一形状の前記ヘッド基板を低融点ガラス（４）に
よりボンディングし、磁気ヘッド１００を作製した。

【００４０】上記磁気ヘッド１００を用いてＶＴＲ装置
を作製し、相対速度３６ｍ／ｓ，データ転送レート４
６．１Ｍｂｐｓ，トラック幅４０μｍで磁気テープにハ
イビジョンのディジタル画像情報を記録した。その結
果、Ｓ／Ｎは４０ｄＢ以上が得られた。

【００４１】−実施例３− 図７に、実施例３にかかる磁気記録装置３００の平面模
式図を示す。この磁気記録装置３００は、外径２．５イ
ンチのディスク状の磁気情報記録媒体３１と、この磁気
情報記録媒体３１を回転駆動する磁気情報記録媒体駆動
部３２と、本発明にかかる薄膜の積層構造を用いた磁気
ヘッド２００と、この磁気ヘッド２００を位置決め旋回
させるヘッド駆動部３３と、上記磁気ヘッド２００に関
する記録信号および再生信号を処理する記録再生信号処
理部３４と、ハウジング３５とを具備して構成される。
以上の磁気記録装置３００によれば、良好なＳ／Ｎが得
られる。

【００４２】−実施例４− 図８に示すように、実施例４の薄膜の積層構造１１は、
Ｍｎ−Ｚｎフェライト単結晶基板（ＭｎＯ／ＺｎＯ＝
１．５，結晶方位（３３２））１１ａ上に厚さ９ｎｍの
ＳiＯ₂非晶質層１１ｂを形成し、そのＳiＯ₂非晶質層１
１ｂ上に厚さ５μｍの Ｆｅ-Ｈｆ-Ｎ-Ｃｒ合金結晶性薄
膜１１ｃを形成したものである。

【００４３】ＳiＯ₂非晶質層１１ｂの成膜にはスパッタ
法を用いた。スパッタのターゲットには、ＳiＯ₂の粉体
をＨＩＰ法により成型したものを用いた。放電ガスには
Ａｒを用いた。スパッタの条件は、放電ガス圧力：５ｍ
Torr、投入ＲＦ電力：４００Ｗ／１５０ｍｍφである。
Ｆｅ-Ｈｆ-Ｎ-Ｃｒ合金結晶性薄膜１１ｃの成膜にはス
パッタ法を用いた。スパッタのターゲットには、Ｆｅ，
Ｈｆ，Ｃｒの各元素の粉体をＨＩＰ法により成型したも
のを用いた。ターゲットの組成は〔Ｆｅ₉₃Ｈｆ₇〕₉₀Ｃ
ｒ₁₀ である。放電ガスにはＡｒ／Ｎ₂（混合比 ９５／
５）を用いた。スパッタの条件は、放電ガス圧力：５ｍ
Torr、投入ＲＦ電力：４００Ｗ／１５０ｍｍφである。

【００４４】図９は、Ｘ線回折法により調べた上記Ｆｅ
-Ｈｆ-Ｎ-Ｃｒ 合金結晶性薄膜１１ｃの結晶構造特性図
である。結晶構造は、Ｆｅの（１１０）面がメインピー
クであった。この他、Ｆｅの（２１１）面および（２０
０）面、窒化ハフニウムの非常にブロードなピークが観
測された。Ｆｅ-Ｈｆ-Ｎ-Ｃｒ合金結晶性薄膜１１ｃの
保磁力は、０．２（Ｏｅ）以下であった。透磁率は、１
ＭＨｚにおける値で２５００以上であった。

【００４５】［比較例３］比較例３として、ＳiＯ₂非晶
質層を介在させないでＭｎ−Ｚｎフェライト単結晶基板
上に Ｆｅ-Ｈｆ-Ｎ-Ｃｒ合金結晶性薄膜を直接形成した
積層構造を作製した。図１０は、Ｘ線回折法により調べ
た比較例３の Ｆｅ-Ｈｆ-Ｎ-Ｃｒ合金結晶性薄膜の結晶
構造特性図である。結晶構造は、Ｆｅの（２００）面が
メインピークであった。この他、Ｆｅの（１１０）面お
よび（２２０）面、窒化ハフニウムの非常にブロードな
ピークが観測された。保磁力は、１．０（Ｏｅ）以上で
あった。透磁率は、１ＭＨｚにおける値で８００以下で
あった。

【００４６】以上のことから、Ｍｎ-Ｚｎフェライト単
結晶基板１１ａとＦｅ-Ｈｆ-Ｎ-Ｃｒ合金結晶性薄膜１
１ｃの間にＳiＯ₂非晶質層１１ｂを介在させることによ
り、Ｆｅ−Ｈｆ-Ｎ-Ｃｒ合金結晶性薄膜１１ｃの配向性
を制御できることが判った。そして、ＳiＯ₂非晶質層１
１ｂの厚さを変えて行った他の実験の結果から、ＳiＯ₂
非晶質層１１ｂの厚さを５ｎｍ以上とすることにより優
れた軟磁気特性（保磁力が小さく，透磁率が大きい）が
得られることが判った。なお、この薄膜の積層構造１１
を磁気ヘッドに用いる場合において、ＳiＯ₂非晶質層１
１ｂが擬似ギャップとならないために、ＳiＯ₂非晶質層
１１ｂの厚さを３０ｎｍ以下にすることが好ましい。

【００４７】−実施例５− 実施例２と同様の工程で実施例４の薄膜の積層構造１１
を用いたメタル・イン・ギャップ型の磁気ヘッドを作製
した。そして、その磁気ヘッドを用いてＶＴＲ装置を作
製し、相対速度３６ｍ／ｓ，データ転送レート４６．１
Ｍｂｐｓ，トラック幅４０μｍで磁気テープにハイビジ
ョンのディジタル画像情報を記録した。その結果、Ｓ／
Ｎは４０ｄＢ以上が得られた。

【００４８】−実施例６− 図１１に示すように、実施例６の薄膜の積層構造１２
は、Ｍｎ−Ｚｎフェライト単結晶基板（ＭｎＯ／ＺｎＯ
＝１．５，結晶方位（３３２））１１ａ上に厚さ１０ｎ
ｍのＦｅ-Ｃｒ結晶質層１２ｂを形成し、そのＦｅ-Ｃｒ
結晶質層１２ｂ上に厚さ５μｍの Ｆｅ-Ｈｆ-Ｎ-Ｃｒ合
金結晶性薄膜１１ｃを形成したものである。

【００４９】Ｆｅ−Ｃｒ結晶質層１２ｂの成膜にはスパ
ッタ法を用いた。スパッタのターゲットには、Ｆｅ，Ｃ
ｒの各元素の粉体の８０％，２０％の混合物をＨＩＰ法
により成型したものを用いた。放電ガスにはＡｒを用い
た。スパッタの条件は、放電ガス圧力：５ｍTorr、投入
ＲＦ電力：４００Ｗ／１５０ｍｍφである。Ｆｅ-Ｈｆ-
Ｎ-Ｃｒ合金結晶性薄膜１２ｃの成膜にはスパッタ法を
用いた。スパッタのターゲットには、Ｆｅ，Ｈｆ，Ｃｒ
の各元素の粉体をＨＩＰ法により成型したものを用い
た。ターゲットの組成は〔Ｆｅ₉₃Ｈｆ₇〕₉₀Ｃｒ₁₀ であ
る。放電ガスにはＡｒ／Ｎ₂（混合比 ９５／５）を用い
た。スパッタの条件は、放電ガス圧力：５ｍTorr、投入
ＲＦ電力：４００Ｗ／１５０ｍｍφである。

【００５０】Ｘ線回折法により上記Ｆｅ-Ｈｆ-Ｎ-Ｃｒ
合金結晶性薄膜１２ｃの結晶構造特性を調べたところ、
Ｆｅの（１１０）面がメインピークであった。また、Ｆ
ｅ−Ｈｆ-Ｎ-Ｃｒ合金結晶性薄膜１２ｃの保磁力は、
０．２（Ｏｅ）以下であった。透磁率は、１ＭＨｚにお
ける値で２５００以上であった。

【００５１】［比較例４］比較例４として、実施例６の
Ｆｅ−Ｃｒ結晶質層１２ｂの代りに、Ａｌ結晶質層を形
成した積層構造を作製した。Ｘ線回折法によりＦｅ-Ｈ
ｆ-Ｎ-Ｃｒ 合金結晶性薄膜の結晶構造特性を調べたと
ころ、Ｆｅの（２００）面がメインピークであった。ま
た、Ｆｅ-Ｈf-Ｎ-Ｃｒ合金結晶性薄膜の保磁力は、１．
０（Ｏｅ）以上であった。透磁率は、１ＭＨｚにおける
値で６８０であった。

【００５２】以上のことから、Ｍｎ-Ｚｎフェライト単
結晶基板１２ａとＦｅ-Ｈｆ-Ｎ-Ｃｒ合金結晶性薄膜１
２ｃの間にＦｅ−Ｃｒ結晶質層１２ｂを介在させること
により、Ｆｅ-Ｈｆ-Ｎ-Ｃｒ 合金結晶性薄膜１２ｃの配
向性を制御できることが判った。そして、Ｆｅ−Ｃｒ結
晶質層１２ｂの厚さを変えて行った他の実験の結果か
ら、Ｆｅ−Ｃｒ結晶質層１２ｂの厚さを５ｎｍ以上とす
ることにより優れた軟磁気特性（保磁力が小さく，透磁
率が大きい）が得られることが判った。なお、この薄膜
の積層構造１２を磁気ヘッドに用いる場合において、Ｆ
ｅ−Ｃｒ結晶質層１２ｂが擬似ギャップとならないため
に、Ｆｅ−Ｃｒ結晶質層１２ｂの厚さを３０ｎｍ以下に
することが好ましい。

【００５３】−実施例７− 図１２に示すように、実施例７の薄膜の積層構造１３
は、Ｍｎ−Ｚｎフェライト単結晶基板（ＭｎＯ／ＺｎＯ
＝１．５，結晶方位（３３２））１３ａ上に厚さ５ｎｍ
のＳiＯ₂非晶質層１３１ｂを形成し、そのＳiＯ₂非晶質
層１３１ｂ上に厚さ５ｎｍのＣｒ₂Ｏ₃非晶質層１３２ｂ
を形成し、そのＣｒ₂Ｏ₃非晶質層１３２ｂ上に厚さ５μ
ｍのＦｅ-Ｔａ-Ｃ-Ａl合金結晶性薄膜１３ｃを形成した
ものである。ＳiＯ₂非晶質層１３１ｂ，Ｃｒ₂Ｏ₃非晶質
層１３２ｂおよびＦｅ-Ｔａ-Ｃ-Ａl合金結晶性薄膜１３
ｃの成膜にはスパッタ法を用いた。Ｘ線回折法により上
記Ｆｅ-Ｔａ-Ｃ-Ａl合金結晶性薄膜１３ｃの結晶構造特
性を調べたところ、Ｆｅの（１１０）面がメインピーク
であった。また、Ｆe-Ｔａ-Ｃ-Ａｌ合金結晶性薄膜１３
ｃの保磁力は、０．２（Ｏｅ）以下であった。透磁率
は、１ＭＨｚにおける値で２５００以上であった。

【００５４】以上の薄膜の積層構造１３では、下地層１
３１ｂ，１３２ｂの合計の厚さが１０ｎｍであるため、
Ｍｎ−Ｚｎフェライト単結晶基板１３ａとＦｅ-Ｔａ-Ｃ
-Ａl合金結晶性薄膜１３ｃの結晶学的なつながりが切れ
ており、Ｍｎ−Ｚｎフェライト単結晶基板１３ａがＦｅ
-Ｔａ-Ｃ-Ａl合金結晶性薄膜１３ｃの結晶成長に及ぼす
影響を除去できている。この結果、Ｆｅ-Ｔａ-Ｃ-Ａl合
金結晶性薄膜１３ｃは（１１０）面が優先的に配向し、
良好な軟磁気特性を示す。さらに、Ｍｎ−Ｚｎフェライ
ト単結晶基板１３ａとＳiＯ₂非晶質層１３１ｂの良好な
接着性を利用できると共に、ＳiＯ₂非晶質層１３１ｂの
フリーな酸素の悪影響をＣｒ₂Ｏ₃非晶質層１３２ｂによ
り抑制できる。

【００５５】−他の実施例− 本発明は、微結晶析出型の磁性薄膜材料の全般に適用で
き、それにより良好な特性を持つ磁気ヘッドおよび磁気
記録装置が得られる。また、本発明は、ヘリカルスキャ
ンを用いた磁気テープ装置や磁気ディスク装置などに対
しても適用できる。

【００５６】

【発明の効果】本発明の薄膜の積層構造によれば、下地
層により基板の結晶構造が結晶性薄膜の結晶構造に与え
る悪影響を遮断でき、結晶性薄膜の配向性を制御でき、
所望の特性を得ることが出来る。また、配向性の制御の
外に、下地層により基板と結晶性薄膜の接着性の向上を
図ることも可能となる。本発明の磁気ヘッドによれば、
良好な軟磁性特性が得られ、記録，消去，再生特性の向
上を図ることが出来る。本発明の磁気記録装置によれ
ば、高密度記録が可能となり、画像情報や音声情報など
の大容量の情報を安価に磁気記録できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の薄膜の積層構造の模式的断面図であ
る。

【図２】実施例１の薄膜の積層構造の透過電子顕微鏡図
である。

【図３】実施例１の薄膜の積層構造のＸ線回折プロファ
イル図である。

【図４】比較例１の薄膜の積層構造のＸ線回折プロファ
イル図である。

【図５】比較例２の薄膜の積層構造のＸ線回折プロファ
イル図である。

【図６】実施例２の磁気ヘッドの断面構造の模式図であ
る。

【図７】実施例３の磁気記録装置の構造を示す模式図で
ある。

【図８】実施例４の薄膜の積層構造の模式的断面図であ
る。

【図９】実施例４の薄膜の積層構造のＸ線回折プロファ
イル図である。

【図１０】比較例３の薄膜の積層構造のＸ線回折プロフ
ァイル図である。

【図１１】実施例６の薄膜の積層構造の模式的断面図で
ある。

【図１２】実施例７の薄膜の積層構造の模式的断面図で
ある。

【符号の説明】

１０，１１，１２，１３…薄膜の積層構造 １０ａ，１１ａ，１２ａ，１３ａ…基板 １０ｂ，１１ｂ，１３１ｂ，１３２ｂ……非晶質層（下
地層） １２ｂ…結晶質層（下地層） １０ｃ，１１ｃ，１２ｃ，１３ｃ…結晶性薄膜 １…軟磁性薄膜 ２…Ｍｎ−Ｚｎフェライト単結晶基板 ３…ギャップ部 ４…低融点ガラス １００…磁気ヘッド ３００…磁気記録装置

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単結晶の基板上に下地層を形成し、その
   下地層の上に結晶性薄膜を形成し、前記基板と前記結晶
   性薄膜の間の結晶学的なつながりを前記下地層により制
   御したことを特徴とする薄膜の積層構造。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の薄膜の積層構造におい
   て、前記下地層の厚さを調整することにより、前記結晶
   性薄膜の結晶構造を制御したことを特徴とする薄膜の積
   層構造。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の薄膜の
   積層構造において、前記下地層が、非晶質層であること
   を特徴とする薄膜の積層構造。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の薄膜の積層構造におい
   て、前記非晶質層が、酸化シリコン，酸化クロム，酸化
   アルミニウム，窒化シリコン，窒化アルミニウム，シリ
   コン，クロム，アルミニウムの内より選ばれる少なくと
   も１種類の元素または化合物であることを特徴とする薄
   膜の積層構造。
5. 【請求項５】 請求項１または請求項２に記載の薄膜の
   積層構造において、前記下地層が、前記基板の格子定数
   および前記結晶性薄膜の格子定数と２０％以上異なる格
   子定数を有する結晶質層であることを特徴とする薄膜の
   積層構造。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の薄膜の積層構造におい
   て、前記結晶質層が、鉄クロム合金であることを特徴と
   する薄膜の積層構造。
7. 【請求項７】 請求項１から請求項６のいずれかに記載
   の薄膜の積層構造において、前記下地層の厚さが５ｎｍ
   以上，３０ｎｍ以下であることを特徴とする薄膜の積層
   構造。
8. 【請求項８】 請求項１から請求項７のいずれかに記載
   の薄膜の積層構造において、前記基板がフェライト基板
   であり、前記結晶性薄膜がＦｅまたはＣｏを主体とし、
   これにＣまたはＮの内より選ばれる少なくとも１種類の
   元素と、Ｔａ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｒｕ，Ｒｈ，
   Ｔｉ，Ｓｉの内より選ばれる少なくとも１種類の元素と
   を加えた合金であることを特徴とする薄膜の積層構造。
9. 【請求項９】 請求項６に記載の薄膜の積層構造におい
   て、前記下地層が非晶質層であり、前記結晶性薄膜のＦ
   ｅまたはＣｏの（１１０）面が優先的に配向しているこ
   とを特徴とする薄膜の積層構造。
10. 【請求項１０】 請求項１から請求項９のいずれかに記
    載の薄膜の積層構造を磁気ヘッドコアまたは磁気ヘッド
    コアの一部に用いて磁気ヘッドを構成したことを特徴と
    する磁気ヘッド。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の磁気ヘッドにおい
    て、当該磁気ヘッドがメタル・イン・ギャップ型である
    ことを特徴とする磁気ヘッド。
12. 【請求項１２】 請求項１０または請求項１１に記載の
    磁気ヘッドと、該磁気ヘッドに対して相対的に移動し磁
    気的性質により情報を記録する磁気情報記録媒体とを具
    備することを特徴とする磁気記録装置。
13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の磁気記録装置にお
    いて、前記磁気情報記録媒体が、磁気テープまたは磁気
    ディスクであることを特徴とする磁気記録装置。
14. 【請求項１４】 請求項１２または請求項１３に記載の
    磁気記録装置において、前記情報が、画像情報または音
    声情報の少なくとも一方であることを特徴とする磁気記
    録装置。