JPS61110325A - 垂直磁気記録媒体 - Google Patents

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〕 本発明は垂直磁気記録方式に好適な磁気記録媒体に係り
、特に垂直磁化膜の磁気異方性を改善した高性能な垂直
磁気記録媒体に関する。

〔発明の背景〕

垂直磁気記録方式は、磁気記録媒体膜面に対して垂直方
向に記録を行なうものであって、高密度記録の際の各ビ
ット内の反磁界が小さいために記録密度を上げるのに適
した方式である。この目的のために使用される磁気記録
媒体としては、　Ｃ。

−Ｃｒ、Ｇｅ−Ｖ、Ｃｏ−Ｍｏ、Ｇｅ−Ｗ、Ｇｅ−Ｒａ
。

Ｇｅ　−Ｒｕ、　Ｇｅ　−０、Ｃｏ　−Ｃｒ　−Ｒｈ、
　Ｇｅ　−Ｃｒ　−Ｒｕ、Ｇｅ−Ｎｉ−０膜などのＣｏ
基合金膜がある。

これらのＣｏ基合金膜はｈ−Ｃ−ｐ（稠密六方格子）構
造を持ち、薄膜を構成する微結晶粒がＣ軸配向し易いと
いう特徴を持つ、そして、磁気記録特性を上げるために
は、これら薄膜のＣ軸配向度を上げることが必要である
。また、ＩＥＥＥＴｒａｎｓ、　Ｍａｇｎａｔｉｃｓ、
　ＭＡＧ　−１５，１４５６（１９７９）におけるＩ　
ｖａｓａｋｉらの“Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ　Ｍａ
ｇｎｅｔｉｃＲｅＣｏｒｄｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ａ　Ｃｏ
５ｐｏｓｉｔ　Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ　Ｆｉｌｍ”と題
する文献において論じられているように、磁気記録の感
度を上げるためにはＣｏ基合金膜の下部にパーマロイな
どの軟磁性材料からなる薄膜層を設けることが有効であ
る。

現在用いられている垂直磁気記録媒体は、ポリイミド、
ポリエチレンテレフタレート等のプラスチックフィルム
類、あるいは晟、ガラス板などの非磁性基板上にパーマ
ロイ等の軟磁性薄膜を介して、前記Ｃｏ基合金膜を付着
せしめたものである。

しかし、軟磁性薄膜を下層に設けたＣｏ基合金膜のＣ軸
配向度は、非磁性基板上に直接付着したＣｏ基合金膜の
Ｃ軸配向度より一般的に悪い。ｆ・ｃ−ｃ（面心立方格
子）結晶構造を持つパーマロイ等の軟磁性層が（１１１
）面内配向しておれば。

その上に付着するＣｏ基合金膜のＣ軸配向も良いことが
知られているが、実際の軟磁性金属薄膜の（１１１）面
内配向性はそれ程良くないため、前記のようにＣｏ基合
金膜のＣ軸配向度が悪化するという問題点がある。この
問題に対し、上坂らは昭和５６年度電子通信学会半導体
・材料部門全国大会の講演予稿集ｐ５０８の「垂直磁気
記録用二層膜媒体」と題する予稿の中で述べているよう
に、パーマロイ薄膜とＧｅ−Ｃｒ磁性薄膜との間に。

ｇｔｏ、膜を設けてＣｏ−Ｃｒ磁性膜のＣ軸配向度を改
善する方法を提案している。しかし、ＳｉＯ□膜の部分
で磁束流が乱れ易く、磁気記録再生時のＳ　／　Ｎ　（
Ｓｉｇｎａｌ／Ｎｏ１ｓｅ）比が若干低下する原因とな
っている。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上述した従来技術の問題点を解消し、
垂直磁気記録材料であるＣｏ基合金薄膜の垂直磁気異方
性を向上させるために、その下地材料として用いる軟質
磁性材料の（１１１）面内配向度を上げるに有効なＳｉ
、Ｇｅ系薄膜を基板材料上に形成せしめて、ヘテロエピ
タキシー（Ｈｅｔｅｒｏ　Ｅ！ｐｉｔａｘｙ）効果によ
って、記録媒体を構成するＣｏ基合金薄膜のｈ−ｃ−ｐ
構造を持つ微結晶粒のＣ軸配向度を上げて、垂直磁気記
録特性の改善をはかった垂直磁気記録媒体を提供するこ
とにある。

〔発明の概要〕

本発明者らは、パーマロイ（Ｆｅ−８０％ｖｔＮｉ）の
結晶構造はｆ−Ｃ−ｃであり（１１１）面の原子配列は
、ｈ−ｃ−ｐ構造を持つＣｏ基合金の（００２）面の原
子配列と同様である。さらに。

パーマロイの（１１１）面上における原子間距離は２．
５０人であり、ｈ−ｃ−ｐ構造のＧｅ基合金の（００２
）面上の原子間距離の２．４９人と非常に近い、このた
めＣｏ基合金薄膜は下地のパーマロイの（１１１）面上
にエピタキシャル成長し易い。

したがって、Ｃｏ基合金薄膜のＣ軸配向度を上げるため
には、下地のパーマロイ薄膜の（１１１）面が基板表面
と平行、すなわち＜１１１＞配向させればよい、薄膜の
成長は、その薄膜が付着すべき基板の表面状態に大きく
左右されるものであり。

パーマロイ薄膜を＜１１１＞配向させるためには。

基板の表面状態を制御することが必要であるという結晶
学的な知見に基づいて本発明を完成するに至った。

そして本発明者らは、プラスチックやガラス。

Ｍ等の非磁性基板の表面に、まず非常に薄い非磁性材料
の中間層薄膜を形成し、ついでパーマロイ薄膜を形成し
て、その＜１１１＞配向度を調べた。

薄い非磁性材料の中間層薄膜を形成する目的は。

パーマロイが＜１１１＞配向し易い下地表面状態を実現
することにある。

さらに本発明者らは、各種の非磁性材料について検討し
た結果ｒ　Ｓｉ、Ｇｅもしくはその合金からなる薄膜を
、蒸着法、高周波スパッタ法あるいはイオンビームスパ
ッタ法などの方法によって形成した後、上記と同じ方法
によってパーマロイ薄膜を付着させると、パーマロイ薄
膜の（１１１＞　配向度が著しく改善されることを見い
出した。そして、Ｓｉ、Ｇｅもしくはその合金薄膜から
なる中間層を付着した場合のパーマロイ薄膜のＣ軸配向
度は、基板の種類によらず、はぼ一定の値になる傾向が
見られた。この傾向は上記の蒸着法、高周波スパッタ法
、イオンビームスパッタ法のいずれの方法でも認められ
た。

本発明のＳｉ、Ｇｅもしくはその合金薄膜の構造をＸ線
回折法で調べた結果、いずれも非晶質的であった。この
５ｌｐＧｅもしくはその合金薄膜の構造であるが、薄膜
の内部構造は非晶質であることが望ましいが、薄膜の表
面が少し結晶化していても本発明の目的を充分に達成す
ることができる。

そしてＳｉ、Ｇｅはダイヤモンド構造を持ち、４面体配
位を示し、最隣接原子間距離はそれぞれ２．３５人、　
２．４５人である。非晶質Ｓｉ、非晶質ＧｅのＸ線動径
分布関数法による研究によれば、非晶質中でも４面体配
位は保たれていることが知られている。

すなわち、非晶質のＳＬ、Ｇｅもしくはその合金薄膜の
表面の最隣接原子間距離はバルクの値にほぼ等しいと考
えられる。　２．３５〜２．４５人の値はパーマロイの
（１１１）面の最隣接原子間距離に近いため、＜１１１
＞配向のパーマロイ膜が成長したものと解釈できる。（
１１１）配向したパーマロイ薄膜上にＣｏ−Ｃｒなどの
垂直磁化膜であるＣｏ基合金薄膜を成長させた場合、Ｃ
軸配向性の良い薄膜が得られた。

なおｙ　Ｓｉｙ　Ｇｅもしくはその合金薄膜の膜厚が１
００人未満のときは基板材料の影響の除去が不十分とな
るので、１００Å以上にすることが必要である。また、
パーマロイ薄膜の（１１１）配向度の改善効果は膜厚が
１４を越えても同じであるが。

薄膜形成のための時間が長くなったり、あるいは基板材
料であるプラスチックフィルム上に薄膜を形成する場合
などでは薄膜にクラックが生じ易くなるので、膜厚は１
ｕｍ以下が好ましく、実用的にいって、さらに好ましい
中間層であるＳＬ、Ｇｅもしくはその合金薄膜の膜厚の
範囲は１５０〜３０００人である。

そして、基板材料上に形成するＳＬ、Ｇｅ系中間層薄膜
の材料は、ＳｉまたはＧｅもしくは５ｉ−Ｇｅ系合金で
あり、特にその組成比を制限するものではなく、上記の
ＳｉまたはＧｅもしくは５ｉ−Ｇｅ系合金を主成分とし
て、さらに他の元素２例えばＢ。

Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚ−等を含有させてもよい、これら合金成
分の添加量はＳｉまたはＧｅもしくは５ｉ−Ｇｅ合金に
合金元素が均一に溶解し得る範囲が望ましく、添加合金
元素の種類によって上限は多少異なるが通常２０ａｔ％
以下である。

また、Ｓｉ、Ｇｅ系中間層の上部に形成する軟磁性薄膜
の材質としては、パーマロイ（Ｆｅ−Ｂｏｕｔ％Ｎｉ）
に限られることなく、ｆ−ｃ−ｃ結晶構造を持つ有料な
らいずれでも同等の効果があり。

Ｆｅ、ＧｅあるいはＮｉをベースとした合金材料でよく
９例えばＦｅ−８ｉ系、Ｃｏ−Ｚｒ−Ｍｏ系＋　Ｎｉ−
Ｆｅ系、Ｃｏ−Ｎｂ−Ｍｏ系ｔ　ＮＩ　　Ｆｅ　　Ｃｕ
系あるいはＮｉ−Ｆｅ−Ｍｏ系の合金等をあげることが
できる。

〔発明の実施例〕

以下に２本発明の一実施例をあげ、さらに本発明の詳細
な説明する。

（実施例１） 直径５インチの舷基板を用いて、第１図に示す断面構造
の薄膜層をもつ本発明による重置磁気記録媒体を次の手
順で作製した。まず、高周波スパッタ装置を用いて、基
板１の温度１５０℃ｔ　Ａｒ圧力３　＋ａｉｌｌｉ−Ｔ
ｏｒｒ　ｐスパッタの高周波出力４Ｗ／ｄの条件でＳｉ
中間層２を基板１上に５００人付１した。

ついで、軟磁性材料であるパーマロイ（Ｆｅ−８０ｖｔ
％Ｎ　ｉ　）をｔ　Ａｒ圧力５ｍ１ｌｌｉ−Ｔｏｒｒ、
スパッタの高周波出力４　Ｗ／ａｗｌの条件で中間層２
上に、軟磁性薄膜層（下地ＪＷ）　３を５ｏｏｏ人の膜
厚で形成し。

さらにその上にＣｏ　−１８ｗｔ％Ｃｒを、Ａｒ圧力３
ｍ１ｌｌｉ−Ｔｏｒｒ、高周波出力８　Ｗ／ｆｆｌで、
垂直磁化膜であるＧｅ基合金薄膜層４を３０００人の膜
厚で付着せしめた。

以下、上記と同様の条件で、Ｓｉ中間層２の代りにｒ　
Ｇｅ、　Ｓｉ−２０ｗｔ％Ｇｅ、　５ｉ−４０ｖｔ％Ｇ
ｅ。

Ｓ　ｉ　−６０ｗｔ％Ｇｅ、　５ｉ−８０ｖｔ％Ｏｓを
用いて、第１図に示す断面構造の薄膜層をもつ記録媒体
を作製した。なお１本発明に対する比較例として上記同
様の条件で、中間層２を省いた記録媒体を作製した。

第１表に、上記実施例１によって作製した薄膜層である
パーマロイ薄膜の＜１１１＞配向度〔Δθ１．（度）〕
と、、Ｃｏ−Ｃｒ薄膜のＣ軸配向度〔Δθ、。（度）〕
との比較を示す、薄膜の配向度は。

Ｘ線回折線のロッキング曲線の半値幅Δθｇ＋（度）に
よって評価し、このΔθ、。（度）の値が小さい程薄膜
の配向度が良いことを示している。

第１表 第１表より明らかなように、中間層を設けた場合は設け
ない場合に比べて、下地層３であるパーマロイ薄膜の＜
１１１＞配向度が改善され、それによってＣ軸配向度の
良いＣｏ−Ｃｒ合金の垂直磁化膜が得られていることが
わかる。そして、中間層を設けた薄膜はいずれも良好な
垂直磁気異方性を示した。

（実施例２） ポリイミドフィルムを基板にして、第１図に示す断面構
造の薄膜層をもつ本発明による垂直磁気記録媒体を以下
の手順で作製した。まず。

２　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒの真空中で基板１を１８０℃
に加熱し。

中間層２としてＳｉを１０人／Ｓの膜成長速度で３００
人蒸１し、ついで下地層３として軟磁性材料であるＭｏ
パーマロイ（４ｖｔ％Ｍｏ−１９ｖｔ％Ｆ　ａ　−７，
７ｖｔ％Ｎｉ）を１００人／Ｓの速度で４０００人蒸着
１た。さらに同一真空容器中で１０００人／Ｓの速度で
、垂直磁化膜であるＧｅ−２３ｗｔ％Ｃｒを２５００人
の厚さに蒸着し、Ｇｅ基合金薄膜層４を形成した。

以下、上記と同様の条件で、中間層２の材料として、　
Ｇｅ、　　Ｓｉ−５０ｗｔ％Ｇｅ、　Ｇｅ−０，５ｗｔ
％Ｂ。

５ｉ−１ｖｔ％Ｓｎ、　Ｇｅ−０，５ｗｔ％Ｔｉ、　Ｇ
ｅ−０，６ｗｔ％Ｚｒを用いて、それぞれ第１図に示す
構造の薄膜層を形成した。なお、比較例として、１８０
℃の基板温度に保ったポリイミドフィルム上に、１００
人／Ｓの速度でＧｅ−２３ｖｔ％Ｃｒを２５００人蒸着
１た垂直磁化膜を作製した。

第２表に、上記実施例２における各々の薄膜の配向度の
比較を示す、配向度の評価は、実施例１と同様に行ない
、中間層を設けることによって。

Ｃ軸配向度の良い、垂直磁気異方性にすぐれたＧｅ−Ｃ
ｒ薄膜を製造することができた。なお、中間層はいずれ
もＸ線回折により非晶質と認められた。

第２表 （実施例３） 実施例２の基板材料であるポリイミドフィルムの代りに
、ポリエチレンテレフタレートフィルムを使用し、基板
温度を１３０℃に保ち、他の条件は実施例２と同じ方法
で第１図に示す構造の薄膜を作製したａＭｏパーマロイ
薄膜の＜１１１＞配向度を示すΔθ、。（度）の値は、
中間層を設けない場合には１９度であったのに対し、中
間層を設けた場合はいずれも７〜９度の範囲にあった。

Ｃｏ−Ｃｒ薄膜のＣ軸配向度は中間層を設けない場合は
Δθ、。＝１６度、度量中を設けた場合にはいずれもΔ
θ、。＝３〜６度の範囲にあり、Ｃ軸配向度の良い、す
ぐれた垂直磁気異方性の磁化膜を得ることができた。な
お、中間層はＸ線回折により非晶質と認められた。

以上の実施例では、垂直磁化膜であるＣｏ基合金薄膜層
を構成する材料として、Ｇｅ−Ｃｒ合金を例にとって述
べたが、他のＣｏ基合金であるＧｅ　−Ｒｕ、Ｇｅ−Ｒ
ｅ、Ｃｏ−Ｖ、Ｇｅ−Ｍｏ、Ｃｏ−Ｗ。

Ｇｅ　−０、Ｇｅ　−Ｃｒ　−Ｒｈ、　Ｇｅ　−Ｃｒ　
−Ｒｕ、　Ｃｏ　−Ｎｉ−０などを用いても同等の効果
を得ることができた。また、軟磁性薄膜層の材料として
は、ｆ・ａ’ａ結晶構造をもつものであればよく２本実
施例で述べたＦｅ−ＮｉあるいはＭｏパーマロイに限定
されるものではない、この軟磁性材料としては、Ｆｅ、
’ＧｅあるいはＮｉをベースとした合金が主で１例えば
Ｆｅ　−Ｓｉ、　Ｇｅ　−Ｚｒ−Ｍｏ、　Ｎｉ　−Ｆｓ
、　Ｇｅ−Ｎｂ−ＭＯ，Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｕ、　Ｎｉ−Ｆ
ｅ−Ｍｏ等をあげることができるが、これらの合金の最
隣接原子間距離は２．３〜２．７人の範囲にあり。

中間層を構成するＳｌ＋Ｇｅもしくはその合金の最隣接
原子間距離とほぼ等しい、このため中間層の上に軟磁性
薄膜を形成するとき２本明細書で述べたＦｅ−８０％＋
１％Ｎｉなどと同等の影響を中間層表面の原子から受け
ることになり、したがって＜１１１＞に高配向した軟磁
性薄膜層が得られることになる。

本発明における。Ｓｉ、Ｇｅおよびこれらの合金からな
る中間層は、ｆ−ｃ−ｃ結晶構造をもつ軟磁性薄膜が＜
１１１＞配向し易い新たな基板表面を形成し、ひいては
Ｃ軸配向性の良い垂直磁化膜であるＣｏ基合金薄膜の形
成を可能ならしめるものである。このような中間層を設
けることは、プラスチックス、ガラス、金属など、はと
んどあらゆる基板材料上に再現性よく、Ｃ軸配向性の良
いＣｏ基合金薄膜を形成するうえで極めて有効である。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したごとく本発明によると、基板材料上
にＳｉ、Ｇｅまたはそれらの合金からなる中間層を設け
ることによって、垂直磁化膜の下地層である軟磁性薄膜
層の＜１１１＞配向度を著しく向上させることができ、
そしてその上部に形成される垂直磁化膜のＣ軸配向性を
一段と改善することができるから、垂直磁気異方性にす
ぐれた極めて高性能な垂直磁気記録媒体を製作すること
ができ、産業上の効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明による垂直磁気記録媒体の断面構造を示
す説明図である。 １・・・基板 ２・・・中間層

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定の基板上に、ＳｉおよびＧｅからなる群より選
   択した少なくとも１元素を主成分とする材料からなる中
   間層を設け、該中間層の上に、面心立方格子結晶構造を
   持つ軟磁性材料からなる下地層を設け、該下地層の上に
   Ｃｏ基合金からなる垂直磁化膜を設けてなることを特徴
   とする垂直磁気記録媒体。 ２、上記中間層を構成する材料は、Ｓｉ、Ｇｅもしくは
   その合金であるか、またはＳｉ、Ｇｅもしくはその合金
   中に、Ｂ、Ｓｎ、ＴｉおよびＺｒの中から選択した少な
   くとも１種の元素を含有することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の垂直磁気記録媒体。 ３、上記中間層の膜厚が１００Å〜１μｍであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の垂
   直磁気記録媒体。 ４、上記下地層を構成する軟磁性材料は、ＦｅまたはＣ
   ｏ、あるいはＮｉを主成分とする合金であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項ないし第３項いずれか１項
   記載の垂直磁気記録媒体。 ５、上記下地層を構成する軟磁性材料は、Ｆｅ−Ｓｉ、
   Ｃｏ−Ｚｒ−Ｍｏ、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｃｏ−Ｎｂ−Ｍｏ、Ｎ
   ｉ−Ｆｅ−ＣｕおよびＮｉ−Ｆｅ−Ｍｏ系合金の中から
   １種選択することを特徴とする特許請求の範囲第１項な
   いし第４項記載の垂直磁気記録媒体。 ６、上記垂直磁化膜を構成する材料は、Ｃｏ−Ｃｒ、Ｃ
   ｏ−Ｖ、Ｃｏ−Ｍｏ、Ｃｏ−Ｗ、Ｃｏ−Ｒｅ、Ｃｏ−Ｒ
   ｕ、Ｃｏ−Ｏ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｒｈ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｒｕお
   よびＣｏ−Ｎｉ−Ｏ系合金の中から１種選択することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第５項記載の垂
   直磁気記録媒体。