JPS60244007A

JPS60244007A - 多層型薄膜永久磁石

Info

Publication number: JPS60244007A
Application number: JP9852484A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kitada; 北田　正弘; Noboru Shimizu; 昇清水; Masao Katsumata; 勝亦　正雄; Toru Takeura; 竹浦　亨
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-05-18
Filing date: 1984-05-18
Publication date: 1985-12-03

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は磁気ディスク、磁気テープ等の磁気記録媒体ま
たは磁気抵抗効果型ヘッド等の磁気装置に使用される薄
膜永久磁石に係り、特に高磁気時　性を有する多層型薄
膜永久磁石に関する。

〔発明の背景〕

磁気ディスクまたは磁気テープを用いた磁気記録技術は
、年々磁気記録密度が向上し、これにともなって、磁気
記録材料、磁気記録方式および磁気記録システムの改良
や改善が行なわれている。

磁気ディスク、磁気テープ等では従来のγＦｅ２Ｏ３塗
布型から、磁気テープでは高保磁力の鉄粉や斜め蒸着薄
膜が、一方、磁気ディスクではスパッタと熱処理の組合
せによるγＦｅ２Ｏ３薄膜などが開発されつつある。こ
れらの、磁気記録媒体用永久磁石薄膜に要求される磁気
特性は、使用目的によって若干異なるが、いずれの応用
にお−９＝いても保磁力と残留磁化が、従来の材料に比較して大き
いことが要求され、また、薄膜磁気抵抗効果素子におい
ては、バイアス磁界を永久磁石薄膜で印加する方法があ
るが、この素子に使われる永久磁石薄膜においても保磁
力と残留磁化の大きいことが要求される。

このような趨勢により本発明者らは、先にＣ。

−ｐｔ金合金の薄膜永久磁石を開発して特許出願（特開
昭５８−１４７５４０）　した。この発明は、原子％で
、ｐｔが５〜３５％、残部がＣｏからなり、膜厚が１０
０−２５００人で、保磁力が最高２００００ｅ、残留磁
化力８０００〜１８０００Ｇという磁気特性のすぐれた
薄膜永久磁石である。

しかし、上記のＣｏ−Ｐｔ系薄膜永久磁石は、その膜厚
が２５００人を超えると保磁力が４０００ｅ程度に低下
し、永久磁石としての特性が劣化してしまうという問題
があった。このことは、Ｃｏ−Ｐｔ系薄膜永久磁石に限
らず、一般に、他の成分の薄膜永久磁石、例えばＦｅ、
ＮｉまたはＣｏを主成分とする、Ｃｏ−Ｒｕ系、Ｃｏ−
Ｉｒ系、Ｃｏ−Ｒｅ系およびＣｏ−Ｃｒ−Ｆｅ系の磁石
においても、膜厚の増加と共に保磁力ならびに残留磁化
が低下し、磁気特性が劣化するという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上述した従来の薄膜永久磁石の欠点で
ある、膜厚の増加と共に磁気特性が劣化するのを防止し
た、高性能の多層型薄膜永久磁石を提供するにある。

〔発明の概要〕

」〕記目的を達成するために、本発明者らは種々研究を
重ねた結果、永久磁石薄膜を所定の厚さとし、その上に
適度の厚みの磁気的かつ金属組織学的絶縁層を形成し、
これらを交互に積層して多層構造の薄膜永久磁石にする
と、その磁気特性の劣化が少なくなることを知見し本発
明を完成するに至った。

本発明による多層型薄膜永久磁石は、Ｆｅ、　Ｎｉまた
はＣｏ等を主成分とする永久磁石薄膜と、それらを磁気
的に絶縁する非磁性体薄膜とを、交互に、１層以上積層
することを特徴とするものであ５− ４− って、積層する薄膜永久磁石の膜厚は、磁気特性劣化の
少ない膜厚範囲内であればよく、５０〜２５００人が好
ましい。膜厚が上記範囲より厚いと磁気特性（保磁力、
残留磁化等）が低下し、膜厚が上記範囲より薄いと薄膜
に不連続な部分が生じる傾向があり、所定の磁気特性が
得られない結果となる。

そして、より好ましい薄膜永久磁石の膜厚は１００〜１
０００人であり、さらに好ましい範囲は２００〜６００
人である。

また、永久磁石薄膜を磁気的に絶縁する非磁性体薄膜は
、永久磁石薄膜の磁気的、金属組織学的な連続性をさま
たげる範囲の厚さであればよく、その厚さは１０Å以上
が好ましい。非磁性体薄膜の膜厚の上限は、使用される
磁石の全体としての厚さにより決定される因子であって
、特にその上限を限定するものではない。非磁性体薄膜
の下限が１０人未満となると非磁性体として磁気的絶縁
性能を果さないことになり好ましくない。そして、非磁
性体薄膜の膜厚のより好ましい範囲は１０〜２００人で
あり、さらに好ましい範囲は２０〜８０人である。

６− そして本発明の永久磁石薄膜の主な種類として、原子％
で、Ｐｔ５〜３５％、残部Ｃｏと、Ｐｔ１０〜３０％、Ｎｉ２−２５％、残部Ｃｃと、Ｐｔ
５〜３５％、Ｒｕ２−１０％、残部Ｃｏと、Ｉｒ１Ｏ〜
３０％、残部Ｃｏと、Ｒｅ５〜１５％、残部Ｃｏ、および００１０〜４０％、Ｃｒ　１０−４０％、残部Ｆｅ、な
る組成の薄膜永久磁石をあげることができるが、本発明
はこれらの永久磁石薄膜の種類を特定するものではなく
、他の組成の薄膜永久磁石であってもよい。要は、薄膜
永久磁石の特性である膜厚の増加と共に磁気特性が劣化
するという現象を、多層構造にすることによって防止す
るのが本発明のポイントである。

さらに本発明の永久磁石薄膜を磁気的かつ金属組織学的
に絶縁する薄膜として、非金属性の、たとえば５ｊＯ２
、Ａｆ１２０３、Ｓｉ、Ｎ、、ＳｊＣ，ＴｉＣおよびＴ
ｊＮであってもよく、また、非磁性の高融点金属薄膜、
たとえばＷ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｏ、お７− よびそれらの合金であってもよく、要は永久磁石薄膜を
磁気的に絶縁する物質または化合物であればよい。

〔発明の実施例〕

以下に、本発明の一実施例をあげ、さらに詳細に説明す
る。なお、以下に記載の％はすべて原子％を示す。

（実施例１）第１図に、出力２００Ｗ、スパッタガス（Ａ　ｒ　）圧
力５　Ｘ　１Ｏ−３Ｔｏｒｒ、スパッタ前の到達真空度
１ｏ−６Ｔ　ｏｒｒの条件下で、ガラス基板上にスパッ
タ法で作製したＣｏ−２０％ｐｔ合金薄膜の保磁力○ｅ
（曲、ｍｌ）および残留磁化Ｇ（曲線２）を示す。第１
図から明らかなごとく、保磁力（曲線１）は膜厚４００
−５００人、残留磁化（曲線２）は膜厚５００〜６００
人を境にして急激に劣化する。

第１図に示す点３は、ガラス基板上に、まず約３００人
のＣｏ−２０％ｐｔ合金薄膜を形成し、次にこの上に約
３０人のＳｊＯ□薄膜をスパッタ法で形成し、さらに約
３００人のＣｏ−２０％ｐｔ合金薄膜をスパッ８− タ法で形成し、これをもう一度繰返して、Ｃｏ　−２０
％Ｐｔの薄膜を３層（合計膜厚約９００人）とし、非磁
性のＳｉＯ，の薄膜を２層（合計膜厚約６０人）とした
ときの保磁力、点４は、この多層型薄膜永久磁石の残留
磁化を示す。第１図の点５および点６は、上記と同じ手
法で、Ｇｏ−２０％Ｐｔの薄膜を７層（合計膜厚約２１
００人）とし、非磁性のＳｉＯ２の薄膜を６層（合計膜
厚約１８０人）としたときの保磁力および残留磁化の値
を示し、点７．８は、Ｃｏ−Ｐｔ薄膜１０層（合計膜厚
約３０００人）、ＳｊＯ□薄膜９層（合削膜厚約２７０
人）の場合、点９．１０は、Ｃｏ−Ｐｔ簿膜１３層（合
計膜厚約３９００人）、５ｊ０２薄膜１２層（合計膜厚
約３６０人）および点１１．１２は、ｃｏ−Ｐｔ薄膜１
７層（合計膜厚約５１００人）、５ｊＯ７薄膜１６層（
合計膜厚約４８０人）としたときの保磁力ならびに残留
磁化を示す。これらの結果から明らかなように、Ｃｏ−
２０％ｐｔ合金薄膜の保磁力ならびに残留磁化は、膜厚
の増加と共に急激に減少するのに対して、Ｃｏ−２０％
ｐｔ合金薄膜と非磁性体である５ｊＯ２薄膜とを、交互
にスパッタ９− して多層化した薄膜永久磁石では、保磁力ならびに残留
磁化の劣化がほとんど見られない。以」二のように、Ｃ
ｏ−２０％ｐｔ永久磁石薄膜の特性劣化の防止に多層化
の効果は顕著であることが判る。なお、上記の効果はＰ
ｔを５〜３５％含有するＣ　ｏ　−ｐｔ合金薄膜の場合
においても有効であることを実験の結果確認している。

（実施例２）実施例１の場合においては、Ｇｏ−Ｐｔ永久磁石薄膜を
ＳｉＯ□薄膜で磁気的かつ金属組織学的に絶縁したが、
Ｓｉｏ２の代りに非磁性で高融点金属であるＭｏを使用
した場合も、実施例１と同様の効果が認められた。この
場合、Ｍｏの膜厚は３０〜４０人で十分な効果を示した
。また、Ｍｏの代りにＷ、Ｔａ、Ｎｂを用いた場合もＭ
ｏと同様の効果があった。

（実施例３）実施例１および２と同様な多層型薄膜永久磁石において
、磁気的かつ金属組織学的絶縁材料として、５ｉｎ２の
代りにへ〇、２０３膜を使用した場合も同１０− 様の効果が見られた。また、５ｉｎ２およびＡｆ１２０
３の代りに非金属材料である５Ｌ３Ｎ４．５ｉＣ１Ｔｊ
Ｃ，ＴｊＮ薄膜を使用した場合においても同様の効果が
あることを確認した。

（実施例４）永久磁石薄膜として、１０〜３０％のＩｒを含有し残部
ＣｏからなるＣｏ−Ｉｒ系永久磁石薄膜を用いて、Ｓｊ
、０２を絶縁膜として使用し、Ｇｏ−Ｉｒの膜厚を２５
０〜３００人、５ｉｎ２の膜厚を約３０人として、Ｃｏ
−Ｉｒの永久磁石薄膜を１０層積層した多層型薄膜永久
磁石の保磁力は約５０ｋＡ／ｍ（約６２８０ｅ）、残留
磁化は５ｊＯ２の体積を含めて約０．８Ｔ　（約８００
０　Ｇ　）であった。積層しないでＧｏ−Ｉｒ単層で２
５００〜３０００人とした薄膜永久磁石では、保磁力が
約１５ｋＡ／ｍ（約１８８０ｅ）で残留磁化が約０．５
Ｔ（約５００００）とその磁気特性は非常に低下した。

本実施例から明らかなように多層化の効果は、Ｃｏ−Ｉ
ｒ系の場合においても顕著であることを示している。

（実施例５）永久磁石薄膜として、５〜１５％のＲｅを含有し残部が
ＣｏからなるＣｏ−Ｒｅ系永久磁石薄膜を用いて、Ｓｉ
Ｃ２を絶縁膜として使用した多層型薄膜永久磁石におい
ても多層化の効果が顕著であった。

コノ場合、約３０ＯＡ＜７）Ｃｏ−１０％Ｒｅ薄膜（１
０層）と絶縁膜として約３０人のＳｉＯ２膜とを多層化
することによって、単層で約３０００人の膜厚のＣｏ−
１０％Ｒｅ薄膜と比較して、保磁力が約５倍、残留磁化
は約２倍程度になった。

（実施例６）また、Ｃｏが１０〜４０％、Ｃｒが１０〜４０％、残部
がＦｅからなる薄膜永久磁石とＳｉＣ２を絶縁膜として
多層化した多層型薄膜永久磁石においても、上記の実施
例と同様に多層化の効果が顕著に認められた。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したごとく、本発明による多層型薄膜永
久磁石によれば、薄膜永久磁石の欠点である膜厚を増大
させると磁気的特性、すなわち、保磁力および残留磁化
が著しく減少する現象を防止でき、実質的に単層膜では
特性の悪い永久磁石薄膜の磁気特性を大幅に向上・改善
することが可能となった。これによって、薄膜永久磁石
の用途である磁気記録媒体または磁気センサのバイアス
膜等に使用するに当り、十分な強さの磁界を発生する薄
膜永久磁石を提供することができ、その実用的価値は非
常に大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、Ｃｏ−２０原子％ｐｔ薄膜永久磁石の単層膜
における磁気特性と、これを多層化した本発明の場合の
磁気特性を示すグラフである。代理人弁理士　中村　純之助１３−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｆｅ、ＮｉまたはＧｏを主成分とする、永久磁石
薄膜と、該永久磁石薄膜を磁気的に絶縁する、非磁性体
薄膜とを、交互に１層以上積層して多層構造とすること
を特徴とする多層型薄膜永久磁石。
（２）永久磁石薄膜の厚さが５０〜２５００人で、非磁
性体薄膜の厚さが１０Å以上であることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の多層型薄膜永久磁石。
（３）永久磁石薄膜の厚さが１００Å以上、１０００人
未満で、非磁性体薄膜の厚さが１０Å以上、２００人未
満であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
多層型薄膜永久磁石。
（４）永久磁石薄膜の厚さが２００〜６００人で、非磁
性体薄膜の厚さが２０〜８０人であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の多層型薄膜永久磁石。１−
（５）永久磁石薄膜が、原子％で、Ｐｔ５〜３５％、残部Ｃｏと、Ｐｔ１０〜３０％、Ｎｉ３〜２５％、残部Ｃｏと、Ｐｔ
５〜３５％、Ｒｕ２〜１０％、残部ｃｏと、Ｉｒ１（１
−３０％、残部Ｃｏと、Ｒｅ５＋−１５％、残部Ｃｏ、および６０１０〜４０％、Ｃｒ１０〜４０％、残部Ｆｅ、なる
組成の薄膜永久磁石の中から選ばれることを特徴とする
特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか１項に記
載の多層型薄膜永久磁石。
（６）永久磁石薄膜を磁気的に絶縁する薄膜として、５
ｉｎ２、Ａｆ１２０．．５ｉａＮ４．ＳｉＣ，ＴｉＣお
よびＴｉＮの中から選ばれる非金属薄膜によって構成さ
れることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４
項のいずれか１項に記載の多層型薄膜永久磁石。
（７）永久磁石薄膜を磁気的に絶縁する薄膜として、Ｗ
、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｏ、およびそれらの合金の中から選ば
れる高融点金属薄膜によって構成されることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項ないし２− 第４項のいずれか１項に記載の多層型薄膜永久磁石。