JPH097833A - 薄膜磁石 - Google Patents

薄膜磁石

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JPH097833A
JPH097833A JP14847795A JP14847795A JPH097833A JP H097833 A JPH097833 A JP H097833A JP 14847795 A JP14847795 A JP 14847795A JP 14847795 A JP14847795 A JP 14847795A JP H097833 A JPH097833 A JP H097833A
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JP
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magnetic phase
thin film
phase
soft magnetic
film magnet
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JP14847795A
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Hiroshi Son
弘 孫
Toshiro Tomita
俊郎 富田
Yasuhiro Maehara
泰裕 前原
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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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
    • 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
    • H01F1/0302Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity characterised by unspecified or heterogeneous hardness or specially adapted for magnetic hardness transitions
    • H01F1/0306Metals or alloys, e.g. LAVES phase alloys of the MgCu2-type
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/007Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure ultrathin or granular films

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Abstract

(57)【要約】 【目的】大きな磁気エネルギー積を有する薄膜磁石の提
供。 【構成】希土類元素を含む硬磁性相のマトリックス1に
軟磁性相の微細粒子2が均一に分散した組織からなるこ
とを特徴とする薄膜磁石。なお、軟磁性相の粒子は平均
直径が 1〜20 nm で、その粒子間距離が 1〜20 nm であ
ることが望ましい。 【効果】この薄膜磁石はきわめて大きな磁気エネルギー
積を有するので、電子機器の小型化、高性能化に大きく
寄与する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高性能小型モータ、アク
チュエーター等に用いられる薄膜磁石に関する。
【0002】
【従来の技術】電子機器の小型化、高性能化に伴って、
薄い磁石(いわゆる薄膜磁石)の需要が近年急速に増加
している。薄膜磁石は、初期においては従来からの焼結
やボンドの技術を用いて一旦薄板状の磁石を作り、これ
らを研削することによって厚さを 100μm 以下の薄膜状
とする方法で製造されていた。しかしながら、この方法
では生産性に限界があり、近年は蒸着法やスパッタリン
グ法による新しい薄膜磁石の製造方法が提案されている
(日本応用磁気学会誌、Vol.18, No.5(1994)、p.911
)。
【0003】特開平4-99010 号公報には、希土類薄膜磁
石の形成方法の発明が開示されており、10 MGOe 以上の
磁気エネルギー積をもつ薄膜磁石が得られると記載され
ている。また、特開平4-219912号公報には、後述する図
3に示すような、硬磁性相と軟磁性相の多層構造を有す
る薄膜磁石の製造方法が開示されている。
【0004】
【発明の目的】前述のように、薄膜磁石の製造方法は種
々提案されているが、これまでの技術では、実用的に十
分な磁気特性を持つ薄膜磁石を得るには到っておらず、
マイクロマシン時代の到来に当たってはさらに高い磁気
エネルギー積を有する薄膜磁石が強く望まれている。本
発明は、このような要望に応える強力な薄膜磁石を提供
することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、薄膜磁石
の製造に関する研究の過程で、硬磁性相と軟磁性相から
なる混合微細組織とすれば、硬磁性相と軟磁性相との間
の磁気交換相互作用によって保磁力が向上し、かつ軟磁
性相のもつ大きな飽和磁化の効果と相まって飛躍的に大
きな磁気エネルギー積(BH)max が得られることを知
見して本発明を完成した。
【0006】本発明は『希土類元素を含む硬磁性相のマ
トリックスに軟磁性相の微細粒子が均一に分散した組織
からなることを特徴とする薄膜磁石』を要旨とする。な
お、軟磁性相の粒子は平均直径が 1〜20 nm で、その粒
子間距離が 1〜20 nm であることが望ましい。
【0007】
【作用】高い磁気エネルギー積を得るためには、高い保
磁力と高い飽和磁化が必要である。α−Feで代表される
ような軟磁性相は、保磁力は小さいが、飽和磁化は硬磁
性相より高い。一方、希土類元素を含む硬磁性相は大き
な保磁力を有する。本発明の薄膜磁石は、硬磁性相のマ
トリックスに軟磁性相の微細粒子を均一に分散させ、硬
磁性相の高い保磁力と、軟磁性相の高い飽和磁化を利用
して高エネルギー積の薄膜磁石としたものである。な
お、ここで「薄膜」というのは、およそ 20μm 以下の
厚さのものを意味する。
【0008】上記のように硬磁性相と軟磁性相の長所を
活かして相乗的な効果を発揮させるためには、硬磁性相
中に軟磁性相粒子が均一に分散した組織にする必要があ
る。
【0009】また、軟磁性相の低い保磁力の影響を小さ
くするために、組織の微細化も重要であり、軟磁性相の
サイズは、硬磁性相と軟磁性相との間の磁気交換相互作
用距離より小さくする必要がある。ここで磁気交換相互
作用とは、硬磁性相と軟磁性相の磁気モーメントが相互
に及ぼす作用のことで、この作用により両相の磁気モー
メントが同じ方向を向き、全体として薄膜の磁化が大き
くなる。
【0010】図1は、本発明の薄膜磁石の模式的な拡大
断面図である。図示のように、硬磁性相のマトリックス
1の中に軟磁性相の微細粒子2が均一に分散している。
軟磁性相2の粒径(r)は、1 〜20 nm であるのが望ま
しい。その理由は、硬磁性相と軟磁性相との間の磁気交
換作用が及ぶ距離が 20 nm以下であるためである。ま
た、軟磁性相粒子間の距離(d)は、1〜20 nm である
のが望ましい。その理由は、飽和磁化を高くするために
は軟磁性相の量を多くする必要があるため、軟磁性相粒
子間距離は 20 nm以下が好ましく、 1 nm より短いと軟
磁性相が多くなり、保磁力が小さくなる。なお、軟磁性
相の粒子は、必ずしも完全な球形である必要はない。球
に近い形状であればよく、その場合の粒径は球と見做し
て平均径を採ればよい。
【0011】硬磁性相と軟磁性相の量の比はエネルギー
積に影響する。組織が微細であれば、硬磁性相が少ない
ほど、より高いエネルギー積が得られる。しかし、硬磁
性相が余りに少ないと高い保磁力を得ることができない
ので、硬磁性相と軟磁性相の量比は、1:9〜9:1の
範囲にするのが望ましい。
【0012】硬磁性相として希土類を含有量するものを
用いるのは、希土類を含有する硬磁性相は、異方性磁界
により硬磁性相、ひいては薄膜磁石の保磁力が高くなる
からである。
【0013】このような硬磁性相としては、次のような
化合物がある。
【0014】 一般式 R2(Fe,Co)14(B,C) (ただし、
R は希土類元素) で表されるもの。具体的には Nd2Fe
14B 一般式 Sm(Fe,Co)12-xx (ただし、MはTi,V,Cr,
Mo等で、X= 0.5〜2.5)で表されるもの。具体的には SmF
e11Ti 一般式 R(Fe,Co)12-xx (N,C) (ただし、R は希
土類元素、MはTi,V,Cr,Mo等で、X= 0.5〜2.5)で表され
るもの。具体的には NdFe11TiN 一般式 Sm2(Fe,Co)17(N,C) で表されるもの。具体
的には Sm2Fe17N3 軟磁性相としては、α−Feの他、Fe3BやM23(B,C)6 (M
はFe,Cr,Mo等) などが使用できる。ただし、上記の硬磁
性相および軟磁性相は、単に例示であって、これら以外
にも使用できるものは多数存在する。
【0015】上記のような組織を持つ本発明の薄膜磁石
では、軟磁性相と硬磁性相の界面が多くなり、硬磁性相
と軟磁性相との間の強い磁気交換相互作用が得られる。
これによって、保磁力が高くなり、高い磁気エネルギー
積を得られる。
【0016】本発明の薄膜磁石は、例えば、図2に示す
ようなスパッタリング装置を用いて次のような方法で製
造することができる。
【0017】真空槽5内を排気したのち酸化防止のため
不活性ガスを導入し、ヒータ6によって基板 (例えば、
SiO2 )7の温度を 400℃〜700 ℃に加熱して、蒸着を行
う。
【0018】400 ℃未満だと蒸着層(薄膜全体)がアモ
ルファスになり、700 ℃を超える温度であれば硬磁性相
および軟磁性相の結晶粒が粗大化してしまう。この粒子
の径は、主に基板温度を調整するによって制御すること
ができる。
【0019】ターゲット8は、所望の薄膜組成に合うよ
うに希土類元素と他の元素とを混ぜ合わしたものであ
る。ターゲットの組成は薄膜磁石の目標組成に非常に近
いものであるが、元素の重さにより、スパッタリング速
度が異なるため、薄膜磁石の目標成分に比べ重金属元素
である希土類元素を多めに調整している。このようなタ
ーゲットを用いて、基板温度と真空槽内の圧力を調整し
てターゲット材を蒸着すればよい。シャッター9は、タ
ーゲットの表面を清浄化するための予備スパッタリング
時に基板に蒸着させないようにするもので、予備スパッ
タリングの後は開放しておく。
【0020】例えば、Nd2Fe14B相のマトリックスとα−
Feの粒子からなる混合微細組織を得る場合、Ar雰囲気下
で基板の温度を 500℃にしてスパッタリングを行えばよ
い。
【0021】硬磁性相マトリックスであるNd2Fe14B相の
磁化容易軸(C軸)は板面法線方向となる。
【0022】
【実施例】表1に示す8種類の磁性薄膜を作製した。条
件は下記のとおりである。
【0023】装置:図2に示したスパッタ蒸着装置(磁
場印加装置の図示は省略) 基板の温度調整可能範囲は室温から800 ℃まで。
【0024】出力電力: 100〜500 W 到達真空度:10-7Torr 操作は次のように行った。
【0025】まず、十分に洗浄した基板(SiO2)7とタ
ーゲット8を真空槽内にセットし、真空槽内を予め排気
した後、ヒータ6により基板を表1に示す所定の温度に
加熱した。続いて、真空槽内にArまたは/およびHeを導
入し、表1に示すように圧力を調整し、スパッタリング
を行った。試験No.4は基板温度をやや低くした。
【0026】上記の各条件で得られた薄膜の組成、膜
厚、組織等を表1に、磁気特性を表2に、それぞれ示
す。なお、No.8およびNo.9は比較例として作製したもの
で、図3に示すように、Nd12Fe82B6の硬磁性相3とNi80
Fe20の軟磁性相4とを交互に成膜した多層膜である。N
o.8の製造方法は、前述の特開平4−219912号公報に開
示される方法である。
【0027】
【表1】
【0028】
【表2】
【0029】表1および表2から明らかなように、本発
明の薄膜は、飽和磁化(Br)も保磁力 iHc も大き
く、従って、(BH)max が大きい。これは、図1に示
すように、硬磁性相のマトリックス中に微細な軟磁性相
の粒子が分散しているからである。一方、比較例のNo.9
は、硬磁性相と軟磁性相とが層状に重なったものである
が、(BH)max は本発明の薄膜よりもはるかに小さ
い。これは、硬磁性相と軟磁性相との間の界面の面積が
本発明に比べて小さく、硬磁性相と軟磁性相との間の磁
気交換相互作用が弱いため、結果として保磁力 iHc が
極めて低くなるためである。一方、保磁力を高くしよう
として、No.9の硬磁性相の厚みを増した比較例のNo.8で
は、硬磁性相の飽和磁化(Br)が低いため、薄膜磁石
としての飽和磁化(Br)もあまり高くならず、結果と
して(BH)max が本発明に劣る。
【0030】
【発明の効果】実施例にも示したとおり、本発明の薄膜
磁石はきわめて大きな磁気エネルギー積を有するもので
ある。このような薄膜は、電子機器の小型化、高性能化
に大きく寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の薄膜磁石の模式的な断面拡大図であ
る。
【図2】本発明の薄膜磁石を製造する装置の一例を示す
概略断面図である。
【図3】従来の薄膜磁石(層状薄膜)の例を示す模式的
拡大断面図である。
【符号の説明】
1、3…硬磁性相、 2、4…軟磁性相、 5…真空
槽、6…ヒータ、 7…基板、 8…ターゲット、
9…シャッタ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】希土類元素を含む硬磁性相のマトリックス
    に軟磁性相の微細粒子が均一に分散した組織からなるこ
    とを特徴とする薄膜磁石。
  2. 【請求項2】軟磁性相の粒子平均直径が 1〜20 nm で、
    その粒子間距離が 1〜20 nm である請求項1に記載の薄
    膜磁石。
JP14847795A 1995-06-15 1995-06-15 薄膜磁石 Pending JPH097833A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006064937A1 (ja) * 2004-12-13 2006-06-22 National Institute For Materials Science ナノコンポジット磁石及びその製造方法
DE102010017299A1 (de) 2009-06-09 2010-12-16 Minebea Co., Ltd. Mikrorotor und rotierende elektrische Maschine mit Mikrorotor
AT513804B1 (de) * 2012-12-05 2015-05-15 Rundpack Ag Verfahren zur Herstellung eines Kombi-Verpackungsbehälters sowie Kombi-Verpackungsbehälter
CN114717515A (zh) * 2022-04-06 2022-07-08 北京理工大学 一种硬质涂层增韧结构及韧性评估方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006064937A1 (ja) * 2004-12-13 2006-06-22 National Institute For Materials Science ナノコンポジット磁石及びその製造方法
JP2006173210A (ja) * 2004-12-13 2006-06-29 National Institute For Materials Science ナノコンポジット磁石及びその製造方法
JP4654409B2 (ja) * 2004-12-13 2011-03-23 独立行政法人物質・材料研究機構 ナノコンポジット磁石の製造方法
DE102010017299A1 (de) 2009-06-09 2010-12-16 Minebea Co., Ltd. Mikrorotor und rotierende elektrische Maschine mit Mikrorotor
AT513804B1 (de) * 2012-12-05 2015-05-15 Rundpack Ag Verfahren zur Herstellung eines Kombi-Verpackungsbehälters sowie Kombi-Verpackungsbehälter
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