JPS60187008A - 垂直磁化磁性薄膜 - Google Patents
垂直磁化磁性薄膜Info
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- JPS60187008A JPS60187008A JP4329984A JP4329984A JPS60187008A JP S60187008 A JPS60187008 A JP S60187008A JP 4329984 A JP4329984 A JP 4329984A JP 4329984 A JP4329984 A JP 4329984A JP S60187008 A JPS60187008 A JP S60187008A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は磁気記録、あるいは高保磁力磁性薄膜を利用
した各種の装置に用いられる磁性薄膜、特に希土類金属
と遷移金属とからなる合金で形成され、膜面と垂直な方
向に磁化容易軸を有する垂直磁化磁性薄膜に関するもの
である。
した各種の装置に用いられる磁性薄膜、特に希土類金属
と遷移金属とからなる合金で形成され、膜面と垂直な方
向に磁化容易軸を有する垂直磁化磁性薄膜に関するもの
である。
〈背景〉
希土類金属と遷移金属とからなる合金系の中で、ＳｍＣ
ｏ合金、特にＳｍＣｏ５系あるいはＳｍ２Ｃ０１７系合
金は非常に大きな磁気異方性を有することから、高エネ
ルギー積が要求される磁石材料として利用されている。
ｏ合金、特にＳｍＣｏ５系あるいはＳｍ２Ｃ０１７系合
金は非常に大きな磁気異方性を有することから、高エネ
ルギー積が要求される磁石材料として利用されている。
この種のＳｍＣｏ系合金を大きな異方性を保持させた状
態のままで薄膜化した製品とする研究は国内外で従来か
ら幾例かは試みられている。
態のままで薄膜化した製品とする研究は国内外で従来か
ら幾例かは試みられている。
例えば、 Ｈ，Ｃ，Ｔｈｅｕｅｒｅｒ等は％ ＳｍＣｏ
５１ ＳｍＣＯ５１５Ｃｕ１１５合金を使用して、その
基板温度を５００℃に上昇することによって高保磁力の
面内磁化結晶膜を作成している（ Ｈ，Ｃ，Ｔｈｅｕｅ
ｒｅｒ ｒ Ｅ、 Ａ、 Ｎｅ５ｂｉｔｔ 、 ａｎｄ
Ｄ、 Ｄ、 Ｂａｃｏｎ ； Ｊ、 Ａｐｐｌ、Ｐｈｙ
ｓ、、 ｖｏｔ４０（７）、 ２９４４（１９６９）
）。
５１ ＳｍＣＯ５１５Ｃｕ１１５合金を使用して、その
基板温度を５００℃に上昇することによって高保磁力の
面内磁化結晶膜を作成している（ Ｈ，Ｃ，Ｔｈｅｕｅ
ｒｅｒ ｒ Ｅ、 Ａ、 Ｎｅ５ｂｉｔｔ 、 ａｎｄ
Ｄ、 Ｄ、 Ｂａｃｏｎ ； Ｊ、 Ａｐｐｌ、Ｐｈｙ
ｓ、、 ｖｏｔ４０（７）、 ２９４４（１９６９）
）。
又に、 Ｋｕｍａｒ等は、プラズマプレイ（Ｐｌａｓｍ
ａＳｐｒａｙｉｎｇ ）法により作成した薄膜を７００
℃で熱処理することにより ＳｍＣｏ５相を析出させて
、高保磁力の面内磁化結晶膜を作成している（ Ｋ、
Ｋｕｍａｒ ｒＤ、 Ｄａｓ 、 ａｎｄ Ｅ、 Ｗｅ
ｔｔｓｔｅｉｎ ： Ｊ、 Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、
’ｖａｔ ４９（３）。
ａＳｐｒａｙｉｎｇ ）法により作成した薄膜を７００
℃で熱処理することにより ＳｍＣｏ５相を析出させて
、高保磁力の面内磁化結晶膜を作成している（ Ｋ、
Ｋｕｍａｒ ｒＤ、 Ｄａｓ 、 ａｎｄ Ｅ、 Ｗｅ
ｔｔｓｔｅｉｎ ： Ｊ、 Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、
’ｖａｔ ４９（３）。
２０５２（１９７８））。
しかし、これらいずれの場合においても得られるのは面
内磁化結晶膜であり、膜面に垂直な方向に磁化容易軸を
有する垂直磁化磁性薄膜は作成されていない。
内磁化結晶膜であり、膜面に垂直な方向に磁化容易軸を
有する垂直磁化磁性薄膜は作成されていない。
また、ス・マツタリング法を用いて、非晶質で面内磁化
軟磁性薄膜を作成している研究報告（Ｃ，Ｌ。
軟磁性薄膜を作成している研究報告（Ｃ，Ｌ。
Ｚｈａｎｇ＋ Ｒ，Ｂ、 Ｌｉｕ、 ａｎｄ Ｇ、 Ｈ
，Ｆｅｎｇ ； ＩＥＥＥＴｒａｎｓ、Ｍａｇｎ、＋Ｍ
ＡＧ−１６（５）、 １２１５ （１９８０）、）もあ
るが、この研究報告では非晶質においてもＳｍＣｏ系材
に対しては垂直磁化磁性薄膜は得られていない。
，Ｆｅｎｇ ； ＩＥＥＥＴｒａｎｓ、Ｍａｇｎ、＋Ｍ
ＡＧ−１６（５）、 １２１５ （１９８０）、）もあ
るが、この研究報告では非晶質においてもＳｍＣｏ系材
に対しては垂直磁化磁性薄膜は得られていない。
この他にも薄膜作成時に膜面に垂直方向に磁場を印加す
ることによシ垂直磁化成分を誘起させる報告（李佐宣、
奥野光、沼田卓久、桜井良文；日本応用磁気学会誌ｖｏ
ｔ−７＋屋２（１９８３） ４７）もあるが、この報告
で得られる薄膜もその主体は面内磁化膜であると言って
よい。
ることによシ垂直磁化成分を誘起させる報告（李佐宣、
奥野光、沼田卓久、桜井良文；日本応用磁気学会誌ｖｏ
ｔ−７＋屋２（１９８３） ４７）もあるが、この報告
で得られる薄膜もその主体は面内磁化膜であると言って
よい。
さらに、薄膜作成時の基板温度など作成条件を選べば、
非晶質で垂直磁化成分が主体となる膜ができるという報
告（李佐宣、沼田卓久、桜井良文；第７回日本応用磁気
学会学術講演概要集８ｐＤ−９゜Ｐ、 １９５ （１９
８３） ）もあるが、非晶質であるだめにこの場合にお
ける保磁力は１ ｋｏｅより小さく、高保磁力の垂直磁
化磁性薄膜は得られていなかった。
非晶質で垂直磁化成分が主体となる膜ができるという報
告（李佐宣、沼田卓久、桜井良文；第７回日本応用磁気
学会学術講演概要集８ｐＤ−９゜Ｐ、 １９５ （１９
８３） ）もあるが、非晶質であるだめにこの場合にお
ける保磁力は１ ｋｏｅより小さく、高保磁力の垂直磁
化磁性薄膜は得られていなかった。
発明者等は、これらの点からＳｍＣｏ合金を用いて得ら
れる垂直磁化磁性薄膜を先に提案した（特願昭５８−１
９８７１９号）。しかしこの提案した垂直磁化磁性薄膜
では残留磁化が満足すべき値でなく、最大エネルギー積
を増大させることが出来なかった。
れる垂直磁化磁性薄膜を先に提案した（特願昭５８−１
９８７１９号）。しかしこの提案した垂直磁化磁性薄膜
では残留磁化が満足すべき値でなく、最大エネルギー積
を増大させることが出来なかった。
即ち従来提案されている例に明らかにされているように
、ＲｉＹ、Ｃｅ＋Ｐｒ＋Ｎｄ、Ｓｍの希土類元素群の少
なくとも１種を選んで得だ希土類元素の組合せとして、
全組成中のこの組合せの原子比をＸとしてＲｘＣ０１−
ｘなる組成の希土類−遷移金属系合金薄膜により数１０
００エルステツドの保磁力を有するものが得られている
。しかし、従来提案されているものでは残留磁化Ｍｒが
８０〜２００ガウス程度のものしか得られていなかった
。
、ＲｉＹ、Ｃｅ＋Ｐｒ＋Ｎｄ、Ｓｍの希土類元素群の少
なくとも１種を選んで得だ希土類元素の組合せとして、
全組成中のこの組合せの原子比をＸとしてＲｘＣ０１−
ｘなる組成の希土類−遷移金属系合金薄膜により数１０
００エルステツドの保磁力を有するものが得られている
。しかし、従来提案されているものでは残留磁化Ｍｒが
８０〜２００ガウス程度のものしか得られていなかった
。
発明者等は従来提案されているこの柚の垂直磁化磁性薄
膜にＦｅを所定の条件で添加することによす、残留磁化
Ｍｒを２４０〜５００ガウスまで向上させることができ
ることを確認した。
膜にＦｅを所定の条件で添加することによす、残留磁化
Ｍｒを２４０〜５００ガウスまで向上させることができ
ることを確認した。
この発明は、これら従来提案されている希土類金属と遷
移金属よりなる合金磁性薄膜を基にし、これに発明者等
の独自の技術的思想を導入し膜面と垂直方向に磁化容易
軸を有し、その保磁力及び残留磁化が大きい垂直磁化磁
性薄膜を提供するものである。
移金属よりなる合金磁性薄膜を基にし、これに発明者等
の独自の技術的思想を導入し膜面と垂直方向に磁化容易
軸を有し、その保磁力及び残留磁化が大きい垂直磁化磁
性薄膜を提供するものである。
〈発明の概要〉
以下この発明においては、特にことわらない限り希土類
元素とは、Ｙ、 Ｃｅ ＋ Ｐｒ ＋ Ｎｄ及びＳｍを
指すものとする。この発明ではＲをＹ ＋ Ｃｅ ＋
Ｐｒ ＩＮｄ 、 Ｓｍの希土類元素群から少なくとも
一種の元素を選んで得た希土類元素組合せとする。この
発明の希土類−遷移金属系合金薄膜ではＲで表示される
希土類元素の組合せとＦｅ及びＣＯで構成され、全組成
中Ｒで表示される希土翅元素の組合せ部分の原子比率が
２０〜４０原子頭を占め、全組成中Ｆｅ ｆｄ ｏ、
１〜１８原子係を占め残部はＣｏで構成されている。又
この発明の希土類−遷移金属系合金薄膜ではＴで遷移金
属元素であるＦｅ及びＣｏの組合せを表示して、全体が
ＲＴ、結晶相と非晶質部とから構成されている。
元素とは、Ｙ、 Ｃｅ ＋ Ｐｒ ＋ Ｎｄ及びＳｍを
指すものとする。この発明ではＲをＹ ＋ Ｃｅ ＋
Ｐｒ ＩＮｄ 、 Ｓｍの希土類元素群から少なくとも
一種の元素を選んで得た希土類元素組合せとする。この
発明の希土類−遷移金属系合金薄膜ではＲで表示される
希土類元素の組合せとＦｅ及びＣＯで構成され、全組成
中Ｒで表示される希土翅元素の組合せ部分の原子比率が
２０〜４０原子頭を占め、全組成中Ｆｅ ｆｄ ｏ、
１〜１８原子係を占め残部はＣｏで構成されている。又
この発明の希土類−遷移金属系合金薄膜ではＴで遷移金
属元素であるＦｅ及びＣｏの組合せを表示して、全体が
ＲＴ、結晶相と非晶質部とから構成されている。
このような構成を有するだめに、この発明の磁性薄膜は
、膜面と垂直方向に磁化容易軸を有し、その保磁力が数
１０００エルスラ、ド以上で残留磁化もほぼ５００ガウ
スのものが得られ、最大エネルギー積が大きく薄膜磁石
材としては従来にない優れた特性のものが得られる。
、膜面と垂直方向に磁化容易軸を有し、その保磁力が数
１０００エルスラ、ド以上で残留磁化もほぼ５００ガウ
スのものが得られ、最大エネルギー積が大きく薄膜磁石
材としては従来にない優れた特性のものが得られる。
〈実施例〉
以下、この発明の垂直磁化磁性薄膜の実施例を、その製
造法に基づき、図面を使用して詳細に説明する。
造法に基づき、図面を使用して詳細に説明する。
この発明においては、薄膜の作成に使用する基板として
は、例えばソーダガラス、石莢、シリコン、ガーネット
基板などを使用し、ＲＦスパ、クリング法により垂直磁
化磁性薄膜を作成する。作成雰囲気は不活性気体として
例えばアルコ゛ンカ゛ス界囲気としその圧力を３〜８
Ｐａに保持する。このような雰囲気下で基板表面温度範
囲を３００℃〜６００℃に保持し、基板支持体の温度を
１５００〜１８０°に保った状態で、供給電力１００Ｗ
〜２００Ｗで膜厚Ｉ〜２μｍ程度の垂直磁化磁性薄膜を
作成する。
は、例えばソーダガラス、石莢、シリコン、ガーネット
基板などを使用し、ＲＦスパ、クリング法により垂直磁
化磁性薄膜を作成する。作成雰囲気は不活性気体として
例えばアルコ゛ンカ゛ス界囲気としその圧力を３〜８
Ｐａに保持する。このような雰囲気下で基板表面温度範
囲を３００℃〜６００℃に保持し、基板支持体の温度を
１５００〜１８０°に保った状態で、供給電力１００Ｗ
〜２００Ｗで膜厚Ｉ〜２μｍ程度の垂直磁化磁性薄膜を
作成する。
この場合、発明者等の実測の結果によると、すでに定義
したＲ ｒ ｘを使用し、且つＦｅの原子比をｙｈして
、この発明の磁性薄膜の組成をＲｘＣＯｌ−、−ッＦｅ
ｙで表わした場合に０．２０＜ｘ ＜、 ０．４０
。
したＲ ｒ ｘを使用し、且つＦｅの原子比をｙｈして
、この発明の磁性薄膜の組成をＲｘＣＯｌ−、−ッＦｅ
ｙで表わした場合に０．２０＜ｘ ＜、 ０．４０
。
ｏ、ｏ ｏ １＜：ｙ＜ｏ、ｘ ｓの範囲に希土類元素
の組合せＲおよびＦｅの全組成に対する原子比を選定す
ることが必要であることが確認された。
の組合せＲおよびＦｅの全組成に対する原子比を選定す
ることが必要であることが確認された。
これは得られる磁性薄膜がＦｅ及びＣｏの組合せで得ら
れる遷移金属元素の組合せをＴとして微結晶ＲＴ３相と
非晶質部との所定の割合での構成からなり、垂直磁化条
件を満足し、所定の保磁力を有するだめに必要なだめで
ある。即ち希土類−遷移金属系合金薄膜をすでに定義し
たＲ ＋ Ｘ ＋ ｙを使用してＲｘＣｏ１□−ｙ Ｆ
ｅ ｙとした場合％Ｒの原子比Ｘをｘ （０，２０とす
ると、得られる薄膜組成はＲ２Ｔｉ７相。
れる遷移金属元素の組合せをＴとして微結晶ＲＴ３相と
非晶質部との所定の割合での構成からなり、垂直磁化条
件を満足し、所定の保磁力を有するだめに必要なだめで
ある。即ち希土類−遷移金属系合金薄膜をすでに定義し
たＲ ＋ Ｘ ＋ ｙを使用してＲｘＣｏ１□−ｙ Ｆ
ｅ ｙとした場合％Ｒの原子比Ｘをｘ （０，２０とす
ると、得られる薄膜組成はＲ２Ｔｉ７相。
ＲＴ５相Ｉ Ｒ５Ｔｊ９相＋ Ｒ２Ｔ７相が主体のもの
となってしまう。このＲ２Ｔ１７相、 ＲＴ５相’ Ｒ
５’ｒ、、相、 Ｒ２Ｔ２相を主体りする組成の磁性薄
膜では、飽和磁化が大きくなり過ぎるために、磁気異方
性定数をＫｕ、飽和磁化をＭｓとして与えられる垂直磁
化するための条件、ＫＩＪ＞２πＭｓが満足されなくな
る。
となってしまう。このＲ２Ｔ１７相、 ＲＴ５相’ Ｒ
５’ｒ、、相、 Ｒ２Ｔ２相を主体りする組成の磁性薄
膜では、飽和磁化が大きくなり過ぎるために、磁気異方
性定数をＫｕ、飽和磁化をＭｓとして与えられる垂直磁
化するための条件、ＫＩＪ＞２πＭｓが満足されなくな
る。
このようにｘ （０，２０の組成条件では垂直磁化する
だめの条件が満足されず、これに伴なって保磁力として
数１０００工ルステツド以上のものを得ることは困難で
ある。
だめの条件が満足されず、これに伴なって保磁力として
数１０００工ルステツド以上のものを得ることは困難で
ある。
一方、前述のＲｘＣｏ１−ｘ−ｙＦｅｙの組成において
、Ｒの原子比Ｘをｘ ＞ ０．４０に設定すると、得ら
れる薄膜はＲＴ２相が主体となったものとなり、このＲ
Ｔ２相を主体にする磁性薄膜は面内磁化膜であって、面
内磁化膜としては高保磁力化したものが得られるが、飽
和磁化が小さくなり過き゛てしまう。
、Ｒの原子比Ｘをｘ ＞ ０．４０に設定すると、得ら
れる薄膜はＲＴ２相が主体となったものとなり、このＲ
Ｔ２相を主体にする磁性薄膜は面内磁化膜であって、面
内磁化膜としては高保磁力化したものが得られるが、飽
和磁化が小さくなり過き゛てしまう。
前述した条件のＸの範囲で全組成に対するＦｅの割合を
変化させてみると、０．００１＞ｙではＦｅの重加効果
は認められず得られた磁性薄膜での磁化の上昇は認めら
れない。一方０．１８＜、ｙにするとＲＴ３相以外の相
が現われ、飽和磁化も大きくなりすぎてしまい垂直磁化
条件を満足しなくなる。
変化させてみると、０．００１＞ｙではＦｅの重加効果
は認められず得られた磁性薄膜での磁化の上昇は認めら
れない。一方０．１８＜、ｙにするとＲＴ３相以外の相
が現われ、飽和磁化も大きくなりすぎてしまい垂直磁化
条件を満足しなくなる。
このようにして組成Ｒｘ ＣＯ＋ 、、−ｘ −ｙ Ｆ
ｅ ｙの薄膜におけるＲの原子比Ｘを０．２０ ＜：
ｘ ＜、 ０．４０なる条件に設定し、Ｆｅの原子比
ｙを０．００１ ＜ｙ＜０．１８なる条件に設定保持し
た状態が組成設定上の必須条件であることが確認された
。この組成設定条件下で所定の基板表面温度範囲すなわ
ち３００℃〜６００℃の基板表面温度条件下（基板温度
っまシ基板支持体の温度としては１５０ｔｌ：〜１８０
℃）に保持し、ＲＴ５相に近い組成のターゲットを使用
し、ＲＦスパッタリング法によって石英基板上に磁性薄
膜を作成する。この場合膜面と垂直な方向に磁化を有す
るに十分な磁気異方性を持った薄膜を作成するだめには
、作成される薄膜の膜厚を数１００Ｘ以上にする必要が
ある。
ｅ ｙの薄膜におけるＲの原子比Ｘを０．２０ ＜：
ｘ ＜、 ０．４０なる条件に設定し、Ｆｅの原子比
ｙを０．００１ ＜ｙ＜０．１８なる条件に設定保持し
た状態が組成設定上の必須条件であることが確認された
。この組成設定条件下で所定の基板表面温度範囲すなわ
ち３００℃〜６００℃の基板表面温度条件下（基板温度
っまシ基板支持体の温度としては１５０ｔｌ：〜１８０
℃）に保持し、ＲＴ５相に近い組成のターゲットを使用
し、ＲＦスパッタリング法によって石英基板上に磁性薄
膜を作成する。この場合膜面と垂直な方向に磁化を有す
るに十分な磁気異方性を持った薄膜を作成するだめには
、作成される薄膜の膜厚を数１００Ｘ以上にする必要が
ある。
この発明の垂直磁化磁性薄膜の実施例として例えばＲと
してＳｍのみを選択した組成ｓｍｘｃｏ１−ｘ−ｙＦｅ
ｙにおいて、Ｓｍの原子比をｘ＝０．２２、Ｆｅの原
子比をｙ＝０．０９としたものを前述の条件下で作成し
た。この場合基板としては厚さがＱ、 ３ ｍｍの石英
基板を使用し、この石英基板上に、ＲＦス・ぐ。
してＳｍのみを選択した組成ｓｍｘｃｏ１−ｘ−ｙＦｅ
ｙにおいて、Ｓｍの原子比をｘ＝０．２２、Ｆｅの原
子比をｙ＝０．０９としたものを前述の条件下で作成し
た。この場合基板としては厚さがＱ、 ３ ｍｍの石英
基板を使用し、この石英基板上に、ＲＦス・ぐ。
タリングの手段によシ、膜厚を２４μｍに組成がｓｍＯ
，２２Ｃｏ０７Ｂ−、Ｆｅｙの磁性薄膜が作成された。
，２２Ｃｏ０７Ｂ−、Ｆｅｙの磁性薄膜が作成された。
このようにして得られた磁性薄膜の断面構造を第１図に
示す。
示す。
第１図では石英基板上１上に、２．４μｍの厚みで磁性
薄膜１２が形成されている。＆ｉ性薄膜１２において、
膜面にほぼ垂直方向に粘状に現われているのは破断面で
あシ、これらの破断面に沿って基板１１から磁性薄膜１
２に垂直な方向に、微結晶Ｓｍ（ＣｏＦｅ）３相が柱状
に成長していることが、発明者等により確認された。
薄膜１２が形成されている。＆ｉ性薄膜１２において、
膜面にほぼ垂直方向に粘状に現われているのは破断面で
あシ、これらの破断面に沿って基板１１から磁性薄膜１
２に垂直な方向に、微結晶Ｓｍ（ＣｏＦｅ）３相が柱状
に成長していることが、発明者等により確認された。
これらの微結晶Ｓｍ （ＣｏＦｅ ）５相はその結晶粒
径が数１０Ｘ〜数１００Ｘの範囲に存在し、その成長方
向の長さは１０００ Ｘのオーダーを有している。
径が数１０Ｘ〜数１００Ｘの範囲に存在し、その成長方
向の長さは１０００ Ｘのオーダーを有している。
希土類元素の組合せＲを他の組合せとし、原子比ｘ、ｙ
を与えられた条件下で変化させて得た他のＲｘ Ｃｏ
１−ｘ−ｙ Ｆｅ ｙについて発明者等の行なった実６
１（］の結果でも、上述のように基板から磁性薄膜に垂
直な方向に、微結晶ＲＴ３相が柱状に成長していること
が確認されている。又、組成がＲｘ Ｃ０１−ｘ ｙ
Ｆｅ ｙで表わされるこの発明の磁性薄膜において、Ｒ
の原子比Ｘ及びＦｅの原子比ｙを前述の条件範囲内に選
択した組成において、所定の結晶粒径を有する微結晶Ｒ
Ｔ３相を所定の割合で含有することが垂直磁化条件を満
足し且つ数１０００工ルステツド以上の保磁力を具備す
るために必要である。
を与えられた条件下で変化させて得た他のＲｘ Ｃｏ
１−ｘ−ｙ Ｆｅ ｙについて発明者等の行なった実６
１（］の結果でも、上述のように基板から磁性薄膜に垂
直な方向に、微結晶ＲＴ３相が柱状に成長していること
が確認されている。又、組成がＲｘ Ｃ０１−ｘ ｙ
Ｆｅ ｙで表わされるこの発明の磁性薄膜において、Ｒ
の原子比Ｘ及びＦｅの原子比ｙを前述の条件範囲内に選
択した組成において、所定の結晶粒径を有する微結晶Ｒ
Ｔ３相を所定の割合で含有することが垂直磁化条件を満
足し且つ数１０００工ルステツド以上の保磁力を具備す
るために必要である。
この発明の垂直磁化磁性薄膜の作成上雰囲気温度の設定
はこの結晶ＲＴ５相の成長のだめに必要な条件である。
はこの結晶ＲＴ５相の成長のだめに必要な条件である。
例えば、他の条件を同一に保持し、基板を水冷しだ状態
で薄膜を作成すると、得られる薄膜は希土類元素の組合
せＲに関係なくアモルファス化したものが得られ保磁力
の小さい面内磁化膜となってしまう。一方、基板を前述
した所定の温度条件下で加熱した状態で薄膜を作成する
と結晶化が進んでくる。したがって、組成ＲＸＣＯ１□
７Ｆｅ ｙにおけるＲの原子比Ｘ ％ Ｆｅの原子比ｙ
を所定の組成条件０．２０くｘく０．４０，０．００１
くｙく０．１８に設定し、且つ温度を前述の所定の条件
に設定して薄膜を作成することがその組成中に微結晶Ｒ
Ｔ。
で薄膜を作成すると、得られる薄膜は希土類元素の組合
せＲに関係なくアモルファス化したものが得られ保磁力
の小さい面内磁化膜となってしまう。一方、基板を前述
した所定の温度条件下で加熱した状態で薄膜を作成する
と結晶化が進んでくる。したがって、組成ＲＸＣＯ１□
７Ｆｅ ｙにおけるＲの原子比Ｘ ％ Ｆｅの原子比ｙ
を所定の組成条件０．２０くｘく０．４０，０．００１
くｙく０．１８に設定し、且つ温度を前述の所定の条件
に設定して薄膜を作成することがその組成中に微結晶Ｒ
Ｔ。
相を含む薄膜を得るためには必要である。
この発明の垂直磁化磁性薄膜作成に際しての基板の加熱
には、加熱電力を直接基板に供給して行なう直接加熱の
方法が基本的には採用される。この直接加熱の方法に加
えて微妙な温度調整を行なわせるために、この発明にお
いては基板の直接加熱法にイオン化原子照射による温度
調整法をも合わせて使用し、温度設定を精度よく行なわ
せた。
には、加熱電力を直接基板に供給して行なう直接加熱の
方法が基本的には採用される。この直接加熱の方法に加
えて微妙な温度調整を行なわせるために、この発明にお
いては基板の直接加熱法にイオン化原子照射による温度
調整法をも合わせて使用し、温度設定を精度よく行なわ
せた。
すなわち、スパッタリング法で薄膜を作成する場合にお
いて作成雰囲気におけるアルゴンなどの導入不活性ガス
の圧力を上昇させることによって基板面がアルゴンガス
中のイオン化された原子でたたかれ易い状態にする。こ
のような雰囲気条件にするとイオン化された原子の衝突
により基板温度を上昇させることができる。又導入ガス
圧力を上昇させる方法に代えて基板に負のバイアスを印
加しても同等の効果が得られ、これらの方法を、基板を
直接加熱する方法と併用して基板温度の微調整を行なわ
せることが可能となる。
いて作成雰囲気におけるアルゴンなどの導入不活性ガス
の圧力を上昇させることによって基板面がアルゴンガス
中のイオン化された原子でたたかれ易い状態にする。こ
のような雰囲気条件にするとイオン化された原子の衝突
により基板温度を上昇させることができる。又導入ガス
圧力を上昇させる方法に代えて基板に負のバイアスを印
加しても同等の効果が得られ、これらの方法を、基板を
直接加熱する方法と併用して基板温度の微調整を行なわ
せることが可能となる。
このようにして得られた磁性薄膜について、この発明に
おける垂直磁化するだめの条件を規定する磁気異方性定
数Ｋｕと希土類元素の組合せＲの原子比Ｘとの関係につ
いて発明者等の行なった実測結果を第２図に示す。第２
図においては、組成ＳｍｘＣｏ １−Ｘ−）’ Ｆｅ
ｙで表わされる磁性薄膜で、３．＝０．０９なるものに
ついて、Ｒの原子比Ｘと磁気異方性定数Ｋｕとの関係が
測定され、図中△で示す測定点で示されている。図中口
で示す測定点はｙ＝ｏ２’ｔとしたものであシ、Ｆｅの
含有量を増加し過ぎると垂直磁化膜が形成されない。第
２図で明らかなように、組成Ｓｍｘ ＣＯ１−ｘ−ｙ
Ｆｅ ｙにおけるＳｍの原子比Ｘ。
おける垂直磁化するだめの条件を規定する磁気異方性定
数Ｋｕと希土類元素の組合せＲの原子比Ｘとの関係につ
いて発明者等の行なった実測結果を第２図に示す。第２
図においては、組成ＳｍｘＣｏ １−Ｘ−）’ Ｆｅ
ｙで表わされる磁性薄膜で、３．＝０．０９なるものに
ついて、Ｒの原子比Ｘと磁気異方性定数Ｋｕとの関係が
測定され、図中△で示す測定点で示されている。図中口
で示す測定点はｙ＝ｏ２’ｔとしたものであシ、Ｆｅの
含有量を増加し過ぎると垂直磁化膜が形成されない。第
２図で明らかなように、組成Ｓｍｘ ＣＯ１−ｘ−ｙ
Ｆｅ ｙにおけるＳｍの原子比Ｘ。
Ｆｅの原子比ｙがそれぞれ０．２０＜ｘ＜０．４０ 、
及びｙ＝０．０９の条件下においては磁気異方性定数は
正となっておシ、この範囲で垂直磁化膜が形成され得る
ことが確認される。
及びｙ＝０．０９の条件下においては磁気異方性定数は
正となっておシ、この範囲で垂直磁化膜が形成され得る
ことが確認される。
この発明により得られた垂直磁化磁性薄膜の結晶構造に
ついて発明者等はＸ線回折法によシその結晶構造の解析
を行なった。
ついて発明者等はＸ線回折法によシその結晶構造の解析
を行なった。
ＲとしてＰｒのみを選択した組成Ｐ ｒ ｘＣ０１−ｘ
−ｙ Ｆｅ ｙのこの発明の垂直磁化磁性薄膜の内Ｐｒ
の原子比がＸ＝ ０．２６ 、 Ｆｅの原子比がｙ＝０
．０９の条件で作成された磁性薄膜について発明者等の
実測の結果得られたＸ線回折図形は第３図（ａ）のよう
になる。得られたＸ線回折図形から明らかなように薄膜
組成中にＰｒ （ＣｏＦｅ ）５相が現われており垂直
磁化条件を満足することが可能となシ、所定の保磁力を
具備した磁性薄膜が得られる。
−ｙ Ｆｅ ｙのこの発明の垂直磁化磁性薄膜の内Ｐｒ
の原子比がＸ＝ ０．２６ 、 Ｆｅの原子比がｙ＝０
．０９の条件で作成された磁性薄膜について発明者等の
実測の結果得られたＸ線回折図形は第３図（ａ）のよう
になる。得られたＸ線回折図形から明らかなように薄膜
組成中にＰｒ （ＣｏＦｅ ）５相が現われており垂直
磁化条件を満足することが可能となシ、所定の保磁力を
具備した磁性薄膜が得られる。
一方ＲとしてＰｒのみを選択した組成ｐ ｒ ｘ（：ｏ
ｊ −Ｘ−ｙＦｅ ｙにおいてＰｒの原子比がＸ””
０．２６．Ｆｅの原子比がｙ＝０．２２の条件下で作成
された磁性薄膜について得られたＸ線回折図形は第３図
（ｂ）のようになる。第３図（ｂ）から明らかなように
、この場合の磁性薄膜の結晶組成はＰｒ（ＣｏＦｅ）３
相の他にＰ ｒ ２ （ＣｏＦｅ ）１７相、Ｐ ｒ
（ＣｏＦｅ ）２ Ｔ２相が現われていて垂直磁化する
だめの条件が得られない。
ｊ −Ｘ−ｙＦｅ ｙにおいてＰｒの原子比がＸ””
０．２６．Ｆｅの原子比がｙ＝０．２２の条件下で作成
された磁性薄膜について得られたＸ線回折図形は第３図
（ｂ）のようになる。第３図（ｂ）から明らかなように
、この場合の磁性薄膜の結晶組成はＰｒ（ＣｏＦｅ）３
相の他にＰ ｒ ２ （ＣｏＦｅ ）１７相、Ｐ ｒ
（ＣｏＦｅ ）２ Ｔ２相が現われていて垂直磁化する
だめの条件が得られない。
このように第３図（ａ） （ｂ）においてそれぞれのＸ
線回折図形が示されたこの発明の垂直磁化磁性薄膜の実
施例と垂直磁化条件が得られない参考例とは、いずれも
石英基板を使用し、この石英基板上に垂直磁化磁性薄膜
を作成している。この場合基板温度即ち基板支持体の温
度を１５０℃に保持し、基板表面温度を約３００℃に保
持し、アルゴンガス圧力３〜８ Ｐａの雰囲気条件下で
ＲＦス／？ ツタリング法により、４００ Ｘ／分の速
度で垂直磁化磁性薄膜を作成した。
線回折図形が示されたこの発明の垂直磁化磁性薄膜の実
施例と垂直磁化条件が得られない参考例とは、いずれも
石英基板を使用し、この石英基板上に垂直磁化磁性薄膜
を作成している。この場合基板温度即ち基板支持体の温
度を１５０℃に保持し、基板表面温度を約３００℃に保
持し、アルゴンガス圧力３〜８ Ｐａの雰囲気条件下で
ＲＦス／？ ツタリング法により、４００ Ｘ／分の速
度で垂直磁化磁性薄膜を作成した。
基板温度が１５０℃に達しない温度条件下では前述のよ
うにアモルファス化した薄膜が得られる。
うにアモルファス化した薄膜が得られる。
一方基板温度を１８０℃を越えて上昇させた温度条件下
では微結晶ＲＴ３相が安定して得られず、他のＲ２Ｔ７
相ＲＴ２相などが混在して成長するおそれがある。
では微結晶ＲＴ３相が安定して得られず、他のＲ２Ｔ７
相ＲＴ２相などが混在して成長するおそれがある。
また雰囲気温度が高すぎると、薄膜作成中に真空槽内の
残留酸素により酸化現象が生じて、所定の組成が得られ
なくなる。また、作成雰囲気においてアルゴンガスの圧
力を増加しすぎると、イオン化された原子が基板と激し
く衝突するために薄膜表面に剥離現象が生じて望ましく
ない。
残留酸素により酸化現象が生じて、所定の組成が得られ
なくなる。また、作成雰囲気においてアルゴンガスの圧
力を増加しすぎると、イオン化された原子が基板と激し
く衝突するために薄膜表面に剥離現象が生じて望ましく
ない。
この発明の垂直磁化磁性薄膜の実施例として、ＲＩｃ
Ｓｍを選択し、ｘ＝０．２２．）’＝０．０９として待
られた組成ＳｍＯ，２２”０．６９ＦｅＯ，０９の磁性
薄膜の膜面に垂直方向に磁場を印加した場合と膜面に平
行に磁場を印加した場合に得られる磁化曲線を第４図に
示す。第４図において、土を付したものが膜面に垂直に
磁場を印加した曲線＝を付したものが、膜面に平行に磁
場を印加した曲線である。第４図から明らかなように、
この実施例では約８．５ ｋｏｅの保磁力が得られ、優
れた垂直磁化磁性薄膜が得られていることが確認される
。
Ｓｍを選択し、ｘ＝０．２２．）’＝０．０９として待
られた組成ＳｍＯ，２２”０．６９ＦｅＯ，０９の磁性
薄膜の膜面に垂直方向に磁場を印加した場合と膜面に平
行に磁場を印加した場合に得られる磁化曲線を第４図に
示す。第４図において、土を付したものが膜面に垂直に
磁場を印加した曲線＝を付したものが、膜面に平行に磁
場を印加した曲線である。第４図から明らかなように、
この実施例では約８．５ ｋｏｅの保磁力が得られ、優
れた垂直磁化磁性薄膜が得られていることが確認される
。
また第５図にこの発明の組成ＳｍｘＣｏ１□−ｙ ｒｅ
ｙの垂直磁化磁性薄膜でｘ＝０．２４としたＳ”０．
２４ｃｏＯ，７６、Ｆｅ ｙに対する飽和磁化Ｍｓに対
するＦｅの添加効果を示す。第５図で明らかなようにＦ
ｅの添加量ｙの増加にともない飽和磁化Ｍｓは増大し約
５００ Ｇａｕｓｓにも達することが明らかである。従
って、この発明の垂直磁化磁性薄膜では最大エネルギー
積（ＢＨ）ｍａＸも１〜２ ＭＧＯｅから５〜６ＭＧＯ
ｅ と大幅に上昇し、実用的な磁石特性としても険れた
ものとなシ、センサーとしての用途も拡大する。
ｙの垂直磁化磁性薄膜でｘ＝０．２４としたＳ”０．
２４ｃｏＯ，７６、Ｆｅ ｙに対する飽和磁化Ｍｓに対
するＦｅの添加効果を示す。第５図で明らかなようにＦ
ｅの添加量ｙの増加にともない飽和磁化Ｍｓは増大し約
５００ Ｇａｕｓｓにも達することが明らかである。従
って、この発明の垂直磁化磁性薄膜では最大エネルギー
積（ＢＨ）ｍａＸも１〜２ ＭＧＯｅから５〜６ＭＧＯ
ｅ と大幅に上昇し、実用的な磁石特性としても険れた
ものとなシ、センサーとしての用途も拡大する。
この発明の垂直磁化磁性薄膜における微結晶ＲＴ３相と
非晶質部との割合は発明者等の実測の結果では微結晶Ｒ
Ｔ、相が全組成中でほぼ５０体積チ以上含まれているこ
とが、目的とする十分な特性を具備する垂直磁化磁性薄
膜を得るために必要であることが確認された。全組酸中
微結晶ＲＴ３相の含有率が５０体積チ以下になると、垂
直磁化磁性薄膜が得られる組成条件であっても非晶質部
の磁化が大きくなシ、保磁力が小さくなって垂直磁化条
件を満足する特性のものが得られないことが確認された
。
非晶質部との割合は発明者等の実測の結果では微結晶Ｒ
Ｔ、相が全組成中でほぼ５０体積チ以上含まれているこ
とが、目的とする十分な特性を具備する垂直磁化磁性薄
膜を得るために必要であることが確認された。全組酸中
微結晶ＲＴ３相の含有率が５０体積チ以下になると、垂
直磁化磁性薄膜が得られる組成条件であっても非晶質部
の磁化が大きくなシ、保磁力が小さくなって垂直磁化条
件を満足する特性のものが得られないことが確認された
。
このように、この発明の希土類−遷移金属系磁性薄膜は
、膜面と垂直な方向に磁化容易軸を有し、その保磁力が
数１０００工ルステツド以上と大きな値を有する。さら
に組成中にＦｅが添加されていることにより、その飽和
磁化が約５００ Ｇａｕｓａという大きな値に達し、従
って最大エネルギー積が５〜６ ＭＧＯｅのものが得ら
れ、薄膜磁石材料として優れた特性が実現される。
、膜面と垂直な方向に磁化容易軸を有し、その保磁力が
数１０００工ルステツド以上と大きな値を有する。さら
に組成中にＦｅが添加されていることにより、その飽和
磁化が約５００ Ｇａｕｓａという大きな値に達し、従
って最大エネルギー積が５〜６ ＭＧＯｅのものが得ら
れ、薄膜磁石材料として優れた特性が実現される。
このように優れた磁気特性を具備しているために例えば
この発明の垂直磁化磁性薄膜を対向配置させることによ
り対向間隙内に安定した一様な磁場を形成することがで
きて各種の目的に使用可能である。また、モーター用磁
石、センサーとして使用しても優れた効果を発揮するこ
とが出来る。
この発明の垂直磁化磁性薄膜を対向配置させることによ
り対向間隙内に安定した一様な磁場を形成することがで
きて各種の目的に使用可能である。また、モーター用磁
石、センサーとして使用しても優れた効果を発揮するこ
とが出来る。
このようにこの発明の垂直磁化磁性薄膜は高保磁力磁性
薄膜を応用した各種の装置に適用されてその効果を発揮
することができる。
薄膜を応用した各種の装置に適用されてその効果を発揮
することができる。
以上詳細に説明したように、この発明によれば、ＲをＹ
、 Ｃｅ ＋ Ｐｒ ＋ Ｎｄ ＋ Ｓｍの元素群中
の少なくとも１種の元素を選んで得た希土類元素の組合
せとし、ＴをＦｅ及びＣｏの組合せで得られる遷移金属
元素の組合せとして、ＲＣｏＦｅ系合金からなシ、結晶
ＲＴ３相を含んだ組成を有し、数１０００工ルステツド
以上の高保磁力を有し、且つその飽和磁化も十分に大き
い垂直磁化磁性薄膜を提供することが可能となる。
、 Ｃｅ ＋ Ｐｒ ＋ Ｎｄ ＋ Ｓｍの元素群中
の少なくとも１種の元素を選んで得た希土類元素の組合
せとし、ＴをＦｅ及びＣｏの組合せで得られる遷移金属
元素の組合せとして、ＲＣｏＦｅ系合金からなシ、結晶
ＲＴ３相を含んだ組成を有し、数１０００工ルステツド
以上の高保磁力を有し、且つその飽和磁化も十分に大き
い垂直磁化磁性薄膜を提供することが可能となる。
第１図はこの発明の垂直磁化磁性薄膜の実施例の断面構
造を示す図、第２図はこの発明の垂直磁化磁性薄膜の実
施例においてＦｅの原子比０．０９の場合の希土類元素
の原子比Ｘと磁気異方性定数との関係を示す図、第３図
（ａ）はこの発明の垂直磁化磁性薄膜の実施例における
結晶構造を示すＸ線回折図形、第３図（ｂ）は垂直磁化
膜が形成されていない磁性薄膜の結晶構造を示すＸ線回
折図形、第４図はこの発明の垂直磁化磁性薄膜の実施例
の磁化曲線を示す図、第５図はこの発明の垂直磁化磁性
薄膜の実施例において、Ｆｅの添加量と飽和磁化Ｍｓと
の関係を示す図である。 １に石英基板、１２：磁性薄膜、Ｋｕ：磁気異方性定数
、ＭＳ：飽和磁化、Ｒ： Ｙ＋Ｃｅ＋Ｐｒ＋Ｎｄ＋Ｓｍ
の元素群から選択組合されて得られた希土類元素の組合
せ、ｘ：Ｒの原子比、ｙ：Ｆｅの原子比。 特許出願人 住友金属鉱山株式会社 代 理 人 草 野 卓 ７ｒ２ 図 一７Ｖ ３図（０）； 、？Ｊ τ 、、、 （Ｊ ＤＩＦＦＲＡＣＴＩＯＮ ＡＮＧＬＥ ２θ（ｄｅｇ）
−−７５図
造を示す図、第２図はこの発明の垂直磁化磁性薄膜の実
施例においてＦｅの原子比０．０９の場合の希土類元素
の原子比Ｘと磁気異方性定数との関係を示す図、第３図
（ａ）はこの発明の垂直磁化磁性薄膜の実施例における
結晶構造を示すＸ線回折図形、第３図（ｂ）は垂直磁化
膜が形成されていない磁性薄膜の結晶構造を示すＸ線回
折図形、第４図はこの発明の垂直磁化磁性薄膜の実施例
の磁化曲線を示す図、第５図はこの発明の垂直磁化磁性
薄膜の実施例において、Ｆｅの添加量と飽和磁化Ｍｓと
の関係を示す図である。 １に石英基板、１２：磁性薄膜、Ｋｕ：磁気異方性定数
、ＭＳ：飽和磁化、Ｒ： Ｙ＋Ｃｅ＋Ｐｒ＋Ｎｄ＋Ｓｍ
の元素群から選択組合されて得られた希土類元素の組合
せ、ｘ：Ｒの原子比、ｙ：Ｆｅの原子比。 特許出願人 住友金属鉱山株式会社 代 理 人 草 野 卓 ７ｒ２ 図 一７Ｖ ３図（０）； 、？Ｊ τ 、、、 （Ｊ ＤＩＦＦＲＡＣＴＩＯＮ ＡＮＧＬＥ ２θ（ｄｅｇ）
−−７５図
Claims (1)
- 膜面と垂直方向に磁化容易軸を有する希土類−遷移金属
系合金薄膜で、ＲをＹ ＋ Ｃｅ ｚＰｒ ｒ Ｎｄ
＋８ｍの元素群から少なくとも一種の元素を選んで得た
希土類元素の組合せとし、ＴをＦｅ及びＣＯの組合せで
得られる遷移金属元素の組合せとし、全組成中のＲ及び
Ｆｅの原子比をそれぞれＸ及びｙとして、全組成がＲｘ
Ｃ０１−ｘ ｙ Ｆｅ ｙで表わされ、Ｘが２０〜４
０原子％ｙが０，１〜１８原子チで残部がＣＯよシなる
組成を有し、結晶ＲＴ３相と非晶質部とから構成されて
なることを特徴とする垂直磁化磁性薄膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4329984A JPS60187008A (ja) | 1984-03-07 | 1984-03-07 | 垂直磁化磁性薄膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4329984A JPS60187008A (ja) | 1984-03-07 | 1984-03-07 | 垂直磁化磁性薄膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60187008A true JPS60187008A (ja) | 1985-09-24 |
Family
ID=12659907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4329984A Pending JPS60187008A (ja) | 1984-03-07 | 1984-03-07 | 垂直磁化磁性薄膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60187008A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61222104A (ja) * | 1984-11-12 | 1986-10-02 | Sumitomo Special Metals Co Ltd | 垂直磁気記録媒体及びその製造方法 |
| US5660929A (en) * | 1984-11-12 | 1997-08-26 | Sumitomo Special Metals Co., Ltd. | Perpendicular magnetic recording medium and method of producing same |
-
1984
- 1984-03-07 JP JP4329984A patent/JPS60187008A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61222104A (ja) * | 1984-11-12 | 1986-10-02 | Sumitomo Special Metals Co Ltd | 垂直磁気記録媒体及びその製造方法 |
| US5660929A (en) * | 1984-11-12 | 1997-08-26 | Sumitomo Special Metals Co., Ltd. | Perpendicular magnetic recording medium and method of producing same |
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