JPS62204505A - 酸化物磁性薄膜 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば光磁気記録媒体に用いて好適な酸化物
磁性薄膜に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、例えば光磁気記録媒体に好適な酸化物磁性薄
膜において、 上記酸化物磁性薄膜をウスタイト相薄膜とこの上に連続
的に形成されるスピネル相フエライＨｉｔ膜との２層膜
構造とすることにより、 結晶配向性に優れ、しかも結晶配向が簡単に制御できる
酸化物磁性薄膜を提供するものである。

〔従来の技術〕

近年、磁気記録の分野においては、情報信号の高密度記
録化が進められており、これに対応して半導体レーザ光
を使って光磁気記録を行う、いわゆる光磁気記録方式が
開発され注目されている。

この光磁気記録方式はスポット径が極めて小さい（１μ
ｍ程度）半導体レーザ光を用いて情報信号を記録してい
るので記録密度を大幅に向上できる。

この光磁気記録媒方式により情報信号の記録を行うには
、記録層として磁性層を設けた光磁気記録媒体に半導体
レーザ光を照射し、前記磁性薄膜のキュリ一温度または
補償温度近傍の温度変化に対応した抗磁力の急激な特性
変化を利用している。

すなわち、前記磁性薄膜の記録したい部分にレーザ光を
照射しキュリ一温度近くまで温度を上げるともに、磁化
させたい方向ト磁界をかけておき磁化の向きを反転させ
て記録する。

また、このようにして反転記録された信号の再生には光
磁気効果を利用している。すなわち、直線偏向の光が磁
極から反射したとき、磁化の向きによって偏向面が回転
するという原理（いわゆるＫｅｒｒ効果）を利用し、こ
の回転を検光子を通して光の強弱として読み取り、磁性
薄膜に書き込まれた記録信号を再生している。

このような半導体レーザ光を用いて記録・再生するには
、上記磁性薄膜が適性なキュリ一温度及び抗磁力を存し
ていることが必要である。すなわち、上記キュリ一温度
が高過ぎると半導体レーザ光による記録が困難となり、
逆に低過ぎると記録信号が再生時のレーザ光照射により
不安定となり再生特性の劣化をもたらす。したがって、
上記キュリ一温度は１００〜３５０℃の範囲内が好まし
い。また、上記抗磁力が高いと記録時の磁化反転に必要
なレーザ出力や外部磁界が大きくなり好ましくなく、あ
まり低いと記録信号が不安定となり消失する虞れがあり
、この抗磁力は３００〜６００エルステツドの範囲内が
好ましい。

このような諸要素を有する磁性Ｆｊｉ　ＩＩ！の材料と
して、従来より希土類金属と遷移金属との非晶質合金よ
りなるものが知られている。ところが、この非晶質合金
磁性薄膜は、酸化腐食し易く　（特に遷移金属成分）、
経時とともに磁性薄膜の磁気光学特性が劣化するという
欠点がある。

かかる状況から、上記光磁気記録媒体の磁性薄膜として
、Ｃｏスピネル型鉄酸化物のＦｅ原子の一部をある種の
金属で置換した酸化物磁性薄膜が良好であることが報告
されている。上記酸化物磁性薄膜は、それ自体が酸化物
であるので上述の酸化腐食の虞れがなく、しかもキュリ
一温度や抗磁力が上記適性範囲内にあり、次世代の光磁
気記録媒体の磁性ＦＪ膜として注目されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、光磁気記録媒体に要求される垂直磁化膜を得
るには、この酸化物磁性薄膜の結晶配向が重要であり、
結晶配向が一方向に揃いかつ磁化方向が基板面に対して
垂直方向である必要がある。

しかし、上述の結晶配向をもった酸化物磁性薄膜を直接
基板上にスパッタリングで作製しようとしても、スパッ
タ条件によって結晶の配向が大きく左右されてしまい、
上述の要求を満たす酸化物磁性薄膜が得られない。

かかる状況から、結晶配向を制御する目的で、基板とし
て適当な結晶配向を有する結晶質基板や、あるいは基板
に下地膜（例えばＺｎＯ膜）を被着した複合基板を用い
る方法が採用されている。しかし、前者では結晶質基板
が高価であるという欠点があり、後者では下□地膜を形
成するために、酸化物磁性′ｇｉ膜形成用ターゲットと
は別のターゲットが必要であって製造工程が煩雑となっ
てしまうという欠点がある。

そこで、本発明は上述の欠点に鑑みて提案されたもので
あり、結晶配向性に優れ、しかも結晶配向がＮ１ｒＬに
制御できる酸化物磁性薄膜を提供することを目的とする
。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者等は上述の目的を達成せんものと鋭意研究を重
ねた結果、ウスタイト相薄膜はスパッタリング条件を適
宜設定すれば容易に結晶配向性に優れたものが得られる
こと、このウスタイト相薄膜上に形成されるスピネル相
フェライ）ＦＷ膜の結晶配向は上記ウスタイト相薄膜の
結晶配向に従って良好なものとなることを見出し、本発
明を完成するに至った。このように本発明の酸化物磁性
薄膜は、ウスタイト相薄膜とこの上に形成されたスピネ
ル相フェライト薄膜よりなることを特徴とするものであ
る。

ここで、本発明の酸化物磁性薄膜を作製するには、先ず
、適当なスパッタリング条件で所定配向のウスタイト相
薄膜を成長させた後、スパッタリング条件を変えてスピ
ネル相フエライ）ＦＪ膜を成長させるだけで良い。

したがって、ウスフィト相薄膜及びスピネル相フェライ
トＦＩＩＩＷは、同一のターゲットを用いてスパッタリ
ングすれば良いので、従来のように２種類のターゲット
を使う必要がなく生産性の点で極めて存利である。

なお、上記各薄膜の被着方法には、スパッタリング法の
他、種々の真空薄膜形成技術が採用される。中でも反応
性スパッタリングが好適である。

すなわち、反応性スパンクリングよれば、放電ガスのＡ
「ガス中に活性ガスとして酸素を混合し、この混合比を
変えると組成や結晶配向の異なる種々の磁性薄膜が形成
される。また、反応性スパッタリング法にあっては、ス
パッタリング条件すなわち投入電力、Ａｒガス圧、ガス
の流量、酸素分率、基板温度、バイアス電圧を変えるこ
とにより、ウスタイト相ｍｌ模、スピネル相フェライト
薄膜あるいは非晶質相薄膜等が形成できる。

ここで、上記スピネル相フェライト薄膜としては、一般
式、 Ｃｏ　Ｍｌｌ　Ｆｅｗ−ｘ　０４ （但し、Ｍ　＝Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ａ　Ｉｔ　、
Ｓｎ＋Ｃｒ、Ｃｕ＋ＭｇＪｈ＋Ｖ、Ｇａ、　Ｉｎ、Ｓｂ
、Ｓｃ＋Ｂｉ＋Ｙ＋Ｓｍ＋Ｅｕ＋Ｔｂ＋Ｇｄ＋０．．４
≦Ｘ≦１．４）で示すものが適用される。

このようにして、スピネル相フェライトの結晶配向が制
御された酸化物磁性ｆｉ膜を有する光磁気記録媒体が得
られる。ここで、基板の材料としては、アルミニウム等
の耐熱性金馬、石英ガラス、サファイヤ、リチウムタン
タレート、結晶化透明ガラス、パイレックスガラス、単
結晶シリコン、透明セラミック材（例えばＡ　ｌ　ｚｏ
ｓ　、　Ａ　Ｉｌｔ。

ｓ　　ＭｇＯ，ＭｇＯＬｉＦ、Ｙ２Ｏ３ＬｉＦ。

Ｂａｄ、Ｚｒ０ｚ　　ｙ、ｏ３　Ｔｈｏｔ　−ＣａＯ等
）、無機シリコン材等の無機材料、あるいはアクリル樹
脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂等の硬質
有機材料が使用できる。

〔作用〕

スピネル相フェライト″”ｉＲＧの結晶構造は、第４図
に示すように、酸素イオン（２１）の立方最密充填構造
の間隙にイオン半径が酸素イオン（２１）の半分程度の
金属イオン（２２）が分散されたもので、これら金属イ
オン（２２）は酸素イオン格子の４面体位面と８面体位
置を規則的配置されている。つまり、４面体位置にｐ　
ｅ　３　＊が、８面体位置にＦｅ　２　＊とＭｈが、そ
れぞれ入る。したがって、１の酸素イオン（２１）から
（１００）軸方向に並ぶイオンをたどると、金属イオン
（２２）が１個おきに８面体位置から抜け、４面体位置
に移った配列となる。

一方、ウスタイト相薄膜の結晶構造は、第５図に示すよ
うに、食塩型構造であり、酸素イオン（２１）の立方最
密充填構造の間隙のうち全の８面体位置に金属イオン（
２２）が配■される。したがって、ｌの酸素イオン（２
１）から（１００）軸方向に並ぶイオンをたどると、金
属イオン（２２）と酸素イオン（２１）とが交互に配列
される。

このため、スピネル相フェライト薄膜の格子定数ａ、は
、ウスタイト相薄膜の格子定数ａ８の略２倍の値となる
０例えば、Ｆｅ、ｏ、（スピネル相フェライトＦｉｌ膜
）とＦｅＯ（ウスタイト相薄膜）では（ａ−／ａｗ）”
”１．９４９　、ＣｏＦｅｚＯ４（スピネル相フェライ
ト薄膜）とＣｏｏ　（ウスタイト相薄膜）では、（ａ、
　／ａｗ　）　＝１．９７０となっている。したがって
、酸素イオンについてみれば、スピネル相フェライト薄
膜もウスタイト相薄膜も殆ど同じ格子を有しているとい
える。なお、この数値はＡＳＴＭ（＾ｍｅｒｉｃａｎ　
５ｏｃｉｅｔｙ　ｆｏｒ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　Ｍａｔｅｒ
ｉａｌｓ）カードによるものである。

上述したように、スピネル相フェライト薄Ｉｌｌとウス
フィト相薄膜とでは、その結晶構造が極めて類似してい
るので、特定配向のウスタイト相薄膜上に成長するスピ
ネル相フェライト薄膜の結晶性ギその配向性が効果的に
制御されるものと考えられる。

〔実施例〕

以下、本発明の具体的な実施例について説明する。なお
、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

（ａ）スパッタリング条　と１　の紡０配向Ｇａｏ、＊
５ＣＯｏ、’ｘｓＦ　ｅｏ、ａｚの組成をもつ直径７５
龍の合金ターゲットを用い、高周波マグネトロン式スパ
ッタリング装置のチャンバー内にＡｒ希釈０２ガスを導
入して反応性スパッタリングを行った。基板としては、
厚さ０．５　ｓ■の石英ガラス板を用い、水冷したステ
ンレス仮に取付けて膜成長を行った。そして、スパッタ
リング時の投入電力を３００Ｗ、ガス流量を２０ｓｃｃ
Ｍとし、チャンバー内圧力及び供給ガスの０８分率を各
々第１表のように変え、３０分間スパッタリングを行い
酸化物磁性薄膜を得た。

次いで、これら各サンプルに対して、結晶性及び配向性
を調べた。結果を第１表に示す。なお、相及び配向はＸ
線ディフラクトメーター（Ｃｏ　−にαりで面間隔を測
定して決定した。

第１表 （以下余白） 第１表より明らかなように、上述のスパッタリング条件
内では、所定配向のスピネル相フェライト薄膜は得られ
なかった。なお、サンプルＣ及びサンプルＥのＸ線回折
スペクトルをそれぞれ第２図及び第３図に示す。

これらＸ線回折スペクトルから、得られるウスタイト相
薄膜は結晶配向の良好なものであるが、スピネル相フェ
ライト薄膜は（３１１）　、　（２２２）　、　（４０
０）の３種のピークを有し、余り配向性が良いものでな
いことがわかった。

（ｂ）スピネル　　　の配μ　′１ 先ず、サンプルＢの条件で５分間反応性スパッタリング
を施しく１１１）配向ウスタイト相薄膜を６０ｎｍ成長
させた後、高周波放電を維持したまま、このウスタイト
相Ｔ１ｍ上にサンプルＥの条件で２５分間反応性スパッ
タリングを施しスピネル相フェライト薄膜を５００ｎｍ
させ、サンプルＧ（酸化物磁性′ｇｌ膜）を得た。この
サンプルＧのＸ線回折スペクトルを第１図に示す。

この回折スペクトルから明らかなように、下地膜として
（１１１）配向ウスタイト相薄膜を形成することにより
、この下地膜上に形成される磁性薄膜は下地膜であるウ
スタイト相Ｗｉ膜の配向に制御され、結晶性に優れた（
２２２）配向スピネル相フェライト′ｇｔ膜が得られた
。

このように（１１１）配向ウスタイト相薄膜を下地膜と
することにより、ランダム配向スピネル相の（３１１）
及び（４００）面の配向が抑えられ、ピーク強度の掻め
て大きな（２２２）配向スピネル相フェライト薄膜を有
する酸化物磁性薄膜となる。したがって、この酸化物磁
性薄膜は光磁気記録媒体の磁性薄膜として好適なものと
なる。

また、本発明によれば、比較的容易に得られるウスフィ
ト相薄膜によってスピネル相フェライト薄膜の結晶配向
を制御し、しかも同一のターゲットからスパッタリング
条件のみを変えることにより、所定の結晶配向を有する
スピネル相フェライトｆｌ膜を形成しているので、生産
性の点でも極めてを利である。

〔発明の効果〕

以上の説明からも明らかなように、本発明においては、
容易に結晶配向が制御できるウスタイト相ＷＩｌｌ！を
下地膜とし、この下地膜上に条件のみを変えて反応性ス
パッタリングを施すことによりスピネル相フェライト薄
膜を形成しているので、ウスタイト相薄膜の配向性に基
づいてスピネル相フェライト薄膜の結晶配向性を大幅に
改善することが可能となる。この場合、ウスタイト相１
１１９及びスピネル相フェライトｆＷＩＩｉは同一のタ
ーゲットにより作製されるので、生産性の点で極めて有
利なものとなる。

したがって、この酸化物磁性薄膜は光磁気記録媒体の磁
性薄膜として好適なものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は（１１１）配向うスタイト相薄膜上に形成した
スピネル相フェライトｇｌ膜のＸ線回折スペクトＡ／あ
り、第２図は（１１１）配向ウスタイト相薄である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ウスタイト相薄膜とこの上に形成されたスピネル相フェ
   ライト薄膜よりなる酸化物磁性薄膜。