JPS61265808A - 鉄酸化物系垂直磁気異方性薄膜 - Google Patents

鉄酸化物系垂直磁気異方性薄膜

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JPS61265808A
JPS61265808A JP10759185A JP10759185A JPS61265808A JP S61265808 A JPS61265808 A JP S61265808A JP 10759185 A JP10759185 A JP 10759185A JP 10759185 A JP10759185 A JP 10759185A JP S61265808 A JPS61265808 A JP S61265808A
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thin film
magnetic
iron oxide
magnetization
film
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Nakao Akutsu
阿久津 仲男
Tadashi Mizoguchi
溝口 正
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Japan Science and Technology Agency
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/08Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers
    • H01F10/10Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition
    • H01F10/18Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being compounds
    • H01F10/20Ferrites

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Compounds Of Iron (AREA)
  • Magnetic Record Carriers (AREA)
  • Thin Magnetic Films (AREA)

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】 (産業上の利用分野) 本発明は磁性薄膜に係り、より詳細には、膜面に垂直方
向に優れた磁気異方性を有し、垂直磁気記録媒体として
好適な磁性薄膜に関するものである。
(従来の技術及び問題点) 現在、磁化記録方式としては、塗布型及び蒸着型磁気記
録媒体に用いた面内磁化記録方式が一般に採用されてい
る。この方式は記録すべき情報を磁気記録媒体の表面平
面内で磁気ヘッドにより面内方向に磁化させ、記録させ
るものであるが、平面内での磁化記録であるため、その
記録密度には原理的に限界がある。
一方、これに対し、原理的に記録密度のより高密度化が
可能である垂直磁化記録方式が精力的に開発されている
。この方式は垂直ヘッドと垂直磁気異方性をもつ媒体と
を組合わせることにより超高密度の記録を可能にしよう
とするものであり、特に記録媒体として用いる磁性薄膜
の研究が盛んに行われている。
上記垂直磁化記録方式に用いる記録媒体として代表的な
磁性薄膜としては、Go−Cr系合金薄膜やBaフェラ
イト薄膜などがある。しかし、前者のCo −Cr系合
金からなる薄膜は、比較的高価な元素であるCoやCr
を含むために高価となり、また原材料としてのこれらの
元素の供給に不安定性があるという問題がある。一方、
Baフェライト薄膜では垂直磁気異方性と密接な関係の
ある高配向性結晶をつくる際に薄膜作製条件が厳しく、
基板を500℃以上に加熱する必要がある等のため、製
法上複雑で、かつ、基板材料に制約があり、PET等の
安価な樹脂基板の使用が不可能である。
このように、Co −Cr系合金薄膜やBaフェライト
薄膜では記録媒体として工業的な問題を多くかかえてお
り、新規な材質の記録媒体の早期開発が強く望まれてい
るのが現状である。
(発明の目的) 本発明は、前述の従来技術の欠点を解消して上記要請に
応えるべくなされたものであって、材料費が安価で容易
に作製でき、しかも垂直磁気異方性の優れた磁性薄膜を
提供することを目的とするものである。
(発明の構成) 上記目的達成のため、本発明者等は、まず、上記従来の
垂直磁気異方性薄膜の欠点が作製条件の厳しさ及び高価
な材料の使用の点に起因する事実に鑑み、これらの欠点
を解消するために鉄酸化物を主原料とし、これに第3元
素を添加することによって併わせで垂直磁気異方性の優
れた磁性薄膜を見い出すべく、基礎実験を試みた。
すなわち、試料として鉄酸化物に錫(Sn)、ゲルマニ
ウム(Ge)を含む組成のものを一例としてRF2極ス
パッタ法で作製した。なお、ターゲットはGe、Feシ
ート、GeO,、SnO2,5nO1Fe203、焼結
ペレットのうち1〜3種類のシート又はペレットをFe
、○、又はFeからなるターゲットの上に乗せた複合タ
ーゲットを用い1組成変化は複合ターゲットの組み合わ
せによって変化させた。試料作製の一例はアルゴン圧2
Pa、電極電圧1.5KVで水冷されたパイレックスガ
ラスを基板に用いた。
得られた試料の磁性薄膜は、F so a4!a oo
 64g4Sn6++os@、F eO*408 o0
m42s Ge、 +tsiの組成を各々有し、振動試
料型磁力計によって測定した磁化曲線を第3図(a)、
(b)に示す。なお、飽和磁化(Ms)、保磁力(He
)、面内と垂直方向に磁化させた場合の残留磁化の比(
Mr//Mrよ)、膜厚等々の諸量は同図中に示した。
また薄膜の組成はEPMAによって定量分析した。
同図より明らかなように、いずれの磁性薄膜も、膜面に
垂直方向に大きな磁気異方性を有し、更に垂直磁化膜の
磁気特性として必要な条件、Hk>4πMs 但し、Hk:異方性磁界 MS:飽和磁化 を満足しており、垂直磁化膜となっていることがわかっ
た。また、保磁力もFe6.45606−454Sn6
m。6.で7200e、 Fe0.、、。○O+425
GeQeL。で11206eと垂直磁化記録方式に十分
な値を有していることがわかった。また、飽和磁化も5
300emu/ccと大きく、優れた垂直磁化薄膜であ
る。
一般に組成の変化は磁化の変化を伴うが1本発明におい
ては、酸素割合の増加は磁化の減少を伴う。しかし、垂
直磁気異方性、つまり異方性磁界は酸素割合の増加に対
してほぼ一定値を示す傾向にある。したがって、一種の
垂直磁化性能指数とも云うべきHk/4πMs値は磁化
の減少によって増大することが判った。
上記基礎実験により得た知見に基づき、更に実験研究を
重ねた結果、こNに本発明をなしたものである。
すなわち、本発明に係る磁性薄膜は、Fa、○及びM(
M:Sn及びGeのうちの1種又は2種)からなる次式
、 FexOyMz (但し、x、y及び2は各原子割合で、0.25≦X≦
0.6.0.3≦y≦0.6゜0.005≦2≦0.3
とする。第1図参照) の組成を有し、異方性磁界2.5KOe以上の垂直磁気
異方性を有する垂直磁気異方性薄膜であり、またFa、
○及びM(M:Sn及びGeのうち1種又は2種)から
なる次式、 FexOyMz (但し、x、y及び2は各原子割合で、0.25≦X≦
0.53.0.35≦y≦0.6.0.015≦2≦0
.25とする。
第2図参照) の組成を有し、1 emu / cc以上の飽和磁化を
有する垂直磁化薄膜である。
本発明の特に後者(第2図参照)の磁性薄膜は、上記構
成とすることによって優れた垂直磁化特性を有するが、
その主だった点としては、(1)膜面に垂直な磁化曲線
における高角形性(例、角型比0.9以上を有する)。
(2)  大きな保磁力を有する(例、1000eから
最大で30000e以上)、 (3)垂直磁気異方性が大きい(垂直異方性磁界が最大
で11.4に6e以上)、 (4)飽和磁化が大きい (最大で400emu/cc以上を有する)、(5)大
きなHk/4πMs値を有する(最大で9.2以上)、 などであり、垂直磁化記録媒体としては理想的な材料で
ある。
なお、式FexOyMzにおける成分量x、y及び2の
範囲限定理由については、以下のとうりである。
酸素濃度(y)がy>0.6、鉄濃度(X)がx < 
0 。
25で、飽和磁化は1 emu / cc以下である。
第3元索漠度(Z)が2≦0.3で、飽和磁化1 em
u / cc以上か、垂直異方性磁界2.5に6e以上
である。
またX≦0.6、y≧0.3で垂直異方性磁界2.5に
6e以上か飽和磁化1emu/cc以上である。
鉄濃度0.025≦X≦0.53、酸素濃度0.35≦
y≦0.6、第3元索漠度0.015≦Z≦0.25の
範囲で垂直磁化膜となる。
上記の磁気特性により、本発明では、垂直磁気異方性領
域として、0.25≦X≦0.6.0.3≦y≦0.6
.0.005≦2≦0.3に限定するものである。また
、垂直磁化領域として、0.25≦X≦0.53.0.
35≦y≦0.6.0.O15≦2≦0.25に限定す
るものである。
以下に本発明の一実施例を示す。なお、上記基礎実験で
示した一例も本発明の実施例であることは云うまでもな
い。
(実施例) RF2極スパッタ法によってF ex Oy S nz
、F ex Oy G ez及びFexOy(Snz□
+Gez2)から各々なる第1表に示す組成の磁性薄膜
を作製した。
作製条件は、FexOySnz薄膜作製の第1実施例と
して、Fe円板(80φX5t)とその上の5n02(
10φ×3t)、Fe、03(8φ×5t)焼結ペレッ
トからなる複合ターゲットを用いた。FaxOyGez
薄膜作製の第2実施例では、Fe2O,円板(80φX
6t)とその上のFeシート(5X5Xit)、Geシ
ート(5x5xlt)、Gem2焼結ペレツト(10φ
X3t)よりなる複合ターゲットを用いた。FexOy
(Snz、+ Snz、)薄膜作製の第3実施例では、
Fe201円板(80φx6t)とその上のFeシート
(5x5xlt)、GeO2,5nO2(10×3t)
焼結ペレットよりなる複合ターゲットを用いた。いずれ
の実施例でも、パイレックスガラスの基板を水冷式とし
、アルゴン圧2Pa、陽極電圧1.5kv(但し、第2
実施例では1 、3 kv)、印加磁場500e、電極
間距離40mmとした。
得られた磁性薄膜の磁気特性及び膜厚を第1表に併記す
る。なお、比較例として、Fe濃度が本発明範囲外のも
の(比較例1)、○濃度が本発明範囲外のもの(比較例
2)、並びに従来例として従来のCo−Cr簿膜につい
ても併記した。但し、比較例1は実施例1と、また比較
例2は実施例2と同様の条件で薄膜を作製したものであ
る。
同表より、本実施例のいずれの磁性薄膜も優れた垂直磁
気異方性を示し、従来価れているといわれているGo−
Cr薄膜と同等乃至それ以上の特性を示している。また
本発明範囲外の比較例では十分な垂直磁気異方性が得ら
れていない。なお、本実施例の磁性薄膜は電気抵抗率が
高<(>10″″3Ωcm以上)、耐食性及び機械的性
質も優れていることも判明した。
(発明の効果) 以上詳述したように、本発明によれば、鉄酸化物を主原
料として、これに第3元素を添加することにより優れた
垂直磁気異方性が得られるので、いずれの原料も安価で
供給に不安はなく、記録媒体として多量の使用に好都合
な条件を満たしており、しかも作製法も極めて簡単で、
基板温度を高温にする必要もないので、基板材料に対す
る制約も特にない。
更に、磁気特性は広範囲に制御可能であり、垂直磁化記
録媒体として最適な優れた特性を具備でき、媒体は均質
で微細な高密度記録が可能である。
また電気抵抗率も高く、高速書込みが可能であり、酸化
物薄膜であるので、耐食性及び機械的特性も優れている
以上のように、本発明の磁性薄膜は、垂直磁気記録媒体
として優れた特性を有し、製膜が容易で工業化に適した
新材料であるので、その効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の磁性薄膜FexOyMz(但し、異方
性磁界2.5KOe以上、飽和磁化1 emu / c
c以上の垂直磁気異方性薄膜)の組成範囲を示す図、第
2図は本発明の磁性薄膜FezOyMz(但し、垂直磁
化膜)の組成範囲を示す図、 第3図(a)及び(b)は本発明の一実施例に係る磁性
薄膜の磁化曲線を示す図である。 特許出願人  新技術開発事業団 同   阿久津仲男

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、鉄(Fe)、酸素(O)及びM(但し、Mは錫及び
    ゲルマニウムのうちの1種又は2種)からなる下記の組
    成を有し、膜面に垂直方向に優れた磁気異方性を有する
    磁性薄膜。 記 Fe_xO_yM_z 但し、x、y及びzは各々原子割合で 0.25≦x≦0.6 0.3≦y≦0.6 0.005≦z≦0.3 とする。 2、鉄(Fe)、酸素(O)及びM(但し、Mは錫及び
    ゲルマニウムのうちの1種又は2種)からなる下記の組
    成を有する垂直磁化磁性薄膜。 記 Fe_xO_yM_z 但し、x、y及びzは各々原子割合で 0.25≦x≦0.53 0.35≦y≦0.6 0.015≦z≦0.25 とする。
JP10759185A 1985-05-20 1985-05-20 鉄酸化物系垂直磁気異方性薄膜 Granted JPS61265808A (ja)

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US06/863,909 US4764436A (en) 1985-05-20 1986-05-16 Iron-oxygen based perpendicular magnetized anisotropic thin film
DE19863616492 DE3616492A1 (de) 1985-05-20 1986-05-16 Orthogonal magnetisierter anisotroper duenner film auf eisen-sauerstoff-basis
NL8601273A NL193333C (nl) 1985-05-20 1986-05-20 Magnetische dunne film.

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JPH0560242B2 JPH0560242B2 (ja) 1993-09-01

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