JPS6273604A - 強磁性薄膜 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、低磁歪定数、趙飽和磁束宙度、高透磁率の強
磁性薄膜に関し、特に磁気ディスク装置。

ＶＴＲなどに用いる磁気ヘッドのコア材１）に適した強
磁性薄膜に関する。

〔発明の背景〕

磁気記録の高密度化と共に低磁歪定数、高飽和磁束密度
、高透磁率を有する磁気ヘッド・コア用材料の開発が強
く望まれている。これらの候補として、従来、Ｆｅ−Ａ
ｌ−５ｉ系合金、Ｆｅ−６，５ｗｔ％Ｓｉ　　合金、非
晶質磁性材料の適用がはかられているが、Ｆｅ−Ａｌ−
８ｉ系合金では飽和磁束密度がｌ０ＫＧ程度以下と低く
、高透磁率の非晶質磁性材料では飽和磁束密度が１３Ｋ
Ｇ以とになると熱安定性が極めて悪く、磁気ヘッドの作
製が内篭であるという欠点がある。また、Ｆ　ｓ　−６
、５ｗ　ｔ％Ｃｏ合金は飽和磁束密度が１、８　Ｋ　Ｇ
と高いが、耐食性に問題があり、また、加熱による磁気
特性劣化等の問題がある。

また、従来よりＦ　ｓ　−Ａ　ｌ　−Ｓ　ｉ系合金は磁
歪零組成の一部で高透磁率を示すことが知られており（
例えばＮ、Ｔｓｕｙａらによるアイ・イー・イー・イー
　トランザクションズ　オン　マグネティックス（丁Ｅ
ＥＥ　Ｔｒａｎｓ、　Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ）　、　ＭΔ
Ｇ１８゜１４２／１．１９８２年）における″ラビット
リー　クウエンチド　ドｅ　ｃｏ−８ｉ　　リボンズ（
ＲａｐｉｄｌｙＱｕｅｎｃｈｅｄ　Ｆ　ｅ　−Ｇ　ｏ　
−Ｓ　ｉ　　Ｒｉｂｂｏｎｓ）　”　　に論じられてい
る。）　、　Ｆｅ−Ｃｏ−８ｉ合金の溶湯を片ロール法
、あるいは双ロール法により超急冷して薄帯化すること
が可能であったが、磁歪零、高透磁率の組成では極めて
硬く、脆いために加工性に問題があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、高密度磁気記録に用いる磁気ヘッド・
コア材料として、耐食性、加熱による磁気特性の安定性
の優れた、低磁歪、高透磁率、高飽和磁束密度を有する
強磁性薄膜を提供することにある。

〔発明の概要〕

前記公知例に論じられている様に、従来よりロール法に
よりＦ　ｅ　−Ｃｏ　−Ｓ　ｉ系合金の溶湯を超急冷し
て′４帯化することが可能であったが、その方法で作製
した薄ＪｆＦが磁歪小、かつ高透磁率を示す組成は第２
図の２１で示される組成領域にある。

しかし、本発明者らは、スパッタ法によりＦｅ−Ｃｏ　
−Ｓ　ｉ系合金磁性膜の作製を行い、その磁歪定数を？
１１１定した結果、磁歪零組成は第２図の組成領域２１
からは大きくはずれていることを見い出した。従って磁
歪定数λＳを１λｓｌ　＜１　ｘ　Ｉ　Ｑ−［’。

飽和磁束密度ＢｓをＢＳ＞ｌ０ＫＧ　とするためには合
金組成をＣｏ０．５〜９ｗｔ％、Ｓｉ３〜１７ｗｔ％、
残部を実質的にＦｅにする必要があり、この合金組成は
ロール法により作製された薄茶しこおいてヘッド・コア
材料に適しているとされている合金組成領域とは全く異
なる組成領域である。

さらに、Ｆ　ｅ　−Ｇ　ｏ　−Ｓ　ｉ系合金スパッタ膜
にＲｕ＋　Ｒｈ、Ｐｄ＋　Ａｇ＋　Ｏｓ、Ｉ　ｒ、Ｐｔ
。

Ａｕの中から選ばれる少なくとも１種以上の元素を１〜
２５ｗｔ％添加することにより磁気特性がほとんど劣化
せずに耐食性が飛躍的に向上することを見い出した。

また、さらに、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ＋　Ｎｉ。

Ｃｕｒ　Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗの中から選ばれる少なく
とも１一種以−ヒの元素を５％未満添加することにより
、耐食性、透磁率が向上する。また、耐摩耗性向上の効
果がある。

また、本発明の強磁性薄膜に他の磁性体膜、もしくは非
磁性体膜を介して積層してなる強磁性薄膜において、さ
らに高透磁率の特性を得た。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

［実施例１］ 磁性体膜の作製にはＲＦスパッタリング装置を用い、所
定の合金組成のスパッタ膜を得るために１５０ｍｍ＄Ｘ
３ｍｍ’のＦｅ円板に８圃φＸ］、’＋ｎｍ’あるいは
５ｎｎＸ５ｍｍＸ１ｎｎ’のＧｏ、Ｓｉのペレットを貼
りつけたターゲットを用いた。またスパッタは以下の条
件で行った。

高周波電力密度・・・・・・２．８ｗ／ＣＸＩアルゴン
圧力　・・・・・・２　Ｘ　１０−２Ｔｏｒｒ基板温度
　　　・・・・・・３５０℃ 電極間距離　　・・・・・・２５ｍ 基板はコーニング社製ホトセラム基板を用い、膜厚は約
１．５μｍ一定とした。

この結果得られた単層膜の磁歪定数λＳ、飽和磁束密度
Ｂｓの組成依存性を第１図に示す。第１−図より、１λ
ｓｌ　＜１　ｘ　１０−６．　　を得るためにはＳｉｉ
！１度が３ｗｔ％以−ヒ、Ｃｏ濃度が９ｗｔ％以下、Ｂ
ｓ＞ｌ０ＫＧ　　を得るためにはＳｉ濃度１７ｗｔ％以
下であることが必要である。また後述する加熱による磁
気特性の劣化が起きないためにはｃｏ濃度が０．５　ｗ
　ｔ％以上であることが必要である。以上の観点からＧ
ｏ濃度が０．５〜９ｗｔ％。

Ｓｉ濃度が３〜１７ｗｔ％であることが望ましい。

低磁歪定数をもつ単層膜の磁気特性の測定結果を第１表
に示す。保磁力１（ｃが１　、８０　ｅ　、５　Ｍ　Ｈ
７゜での初期透磁率μ、が５５０のスパッタ膜でＢｓが
１．３．７ＫＧ　という高い値を示した。

一方、耐食性について調べるため、第１表で最もヘッド
・コア材料に適したスパッタ膜（Ｆ　ｅ　ｇｅ、ａｃ　
ｏ　ｔ、ｅ　Ｓ　ｉ　ｔｚ、ｅ）　　の飽和磁化Ｍｏを
測定した後、膜面に０．５％ＮａＣＱ水溶液を噴震し。

３５℃で１００時間放置した後の飽和磁化Ｍｌ　を測定
した。腐食率は（ＭＯＭｌ）　Ｘ　１００　／　ＭＯで
定義した。また、この際、ＦＱ−６，５ｗｔ％Ｓｉ合金
スパッタ膜と従来の実用材料であるパーマロイ（Ｎｉ−
１９ｗｔ％Ｆｅ）合金スパッタ膜を標準試料とした。こ
の耐食性試験の結果を第２表に示す。本ＦＣ−ＣｏＳｉ
合金スパッタ膜の鉗、１食性はＦｅ−６，５ｗｔ％　Ｓ
ｉ合金スパッタ膜より優れ、従来の実用材料であるパー
マロイと同程度であった。

さらに、加熱による磁気特性の劣化について調べるため
、Ｆｅ−ｃｏ−８ｉ合金スパッタ膜とＦ　ａ　−６、５
ｗ　ｔ、％Ｓｉ　　合金スパッタ膜を３５０℃で１０時
間焼鈍した。この結果を第３表に示すが、Ｆｅ−Ｃｏ−
３ｉ合金スパッタ膵は磁気特性が劣化しなかった。

［実施例２コ ト記実旅例］−と同様のターゲットにＲｕ、Ｒｈ。

Ｐ　ｄ　ＨＡ　ｇ　ＨＯｓ　＊　　Ｉ　ｒ　＊　Ｐ　ｔ
　＊　Ａ　ｕの板（５ｎｖｎＸ　５ｍｍＸ　１．　ｒａ
ｍ”　）を１回のスパッタリングにつき１種類ずつ貼り
つけ、実施例１と同条件でスパッタ膜（単層膜）を作製
した。

合金組成は、実施例１で磁気特性の優れていたＦ　ｅ　
ａｓ、ｓｃ　ｏ　ｔ、ｅ　Ｓ　ｉ　１１．８合金スパツ
タ膜に他元素を５　ｗ　ｔ％添加したものとした。

実施例１と同じ方法で、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ。

Ａｇ＋　Ｏｓ、Ｉ　ｒ、Ｐｔ、Ａｕ添加の耐食性に対し
ての効果を調べた。その結果を第４表に示す。

いずれの１ｆｌｉｌｌ！の元素の添加についても耐食性
の向上が見られたが、特にＲｕ添加の効果が大きがった
。

一方、実施例１と同条件で加熱による磁気特性の劣化に
ついて調べたところ、いずれの元素を添加したものにつ
いても磁気特性の劣化は見られなかった（第５表参照）
。

［実施例３］ 上記実施例１と同様のターゲットにＲｕ板（５ｗｎＸ５
ｎｎＸ１ｍｍｔ）を貼りつけ、実施例１と同条件でスパ
ッタ膜（単層膜）を作製した。合金組成はＦ　ｅ　ｓｓ
、ａｃ　Ｏ１，８Ｓ　ｉ　ｔｚ、ｓにＲｕを１〜２５ｗ
ｔ％添加したものとした。それらの試料に実施例１と同
様の耐食性試験を行った結果及び飽和磁束密度を第６表
に示す。第６表に示す様に耐食性は飛躍的に向トし、特
にＲｕを５ｗｔ％以−ヒ添加した試料はほとんど腐食し
なかった。

また、Ｒｕ添加量の増加に従ってＢＳが低下するため、
Ｂｓが１．　ＯＫ、　Ｇ以上であるためにはＲｕ添加量
が１０ｗｔ％以下であることが必要となる。

従って、耐食性及びＢｓｌｏＫＧ以上という観点から、
Ｒｕ添加量は５〜１．０ｗｔ％とすることが好ましい。

一方、実施例１と同条件で加熱による磁気特性の劣化に
ついて調べたところ、第７表に示す様に磁気特性の劣化
は見られなかった。

［実施例４コ 上記実施例２と同じ方法で、Ａ　Ｉ　、　”１″ｉ、Ｖ
。

Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗを１種類ずつ
Ｆ　ｅ　ａｅ、ｓｃ　ｏ　ｔ、ｅｓ　ｉ　１１．８合金
スパツタ膜に３ｗｔ％添加した。この結果得られた単層
膜の磁気特性を第８表に示す。第８表に示す様に保磁力
の減少、透磁率の増加が見られた。

また、Ａ　１　＊　Ｃｒ　ｔ　Ｎ　ｊ＋　Ｍｏを添加し
たスパッタ膜について耐食性の向りが３Ｌられた。

一方、Ａｌ、Ｔｉｎ　Ｖ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ。

Ｚ　ｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗを５ｗｔ％以上添加しても、保
磁力、初期透磁率の改善はあまり見られない。

またＮｉ添加の場合を除いて飽和磁束密度の大幅な低下
が見られろ。従って、Ａｊ　、　’ＩＴ　１　＊　Ｖ　
＋Ｃｒ　、Ｎ　ｉ＋　Ｃｕ　＋　Ｚ　ｒ　＋　Ｎ　ｂ　
＋　ＭＯＩ　Ｗの添加は５ｗｔ％未満とすることが好ま
しい。

［実施例５］ 第３図に示す様に、主磁性体！！！！（ＰｃδＱ、ＡＣ
ＯＬ、［ｌｓ　ｉ　ｔｔ、ｅ合金スパッタＷ）に５ｉＯ
ｚあるいはパーマロイ（Ｎｉ−１９ｗｔ％Ｆｓ）を介し
て積層した。中間層膜は以下のスパッタ条件で作製した
。

高周波電力密度・・・・・・０．５ｗ／ｃｉアルゴン圧
力　・・・・・・５　Ｘ　］、　０−８Ｔｏｒｒ基板温
度　　　・・・・・・３５０℃ 電極間距離　　・・・・・・２５ｍ 中間層膜厚　　・・・・・・３０人 この結果得られた積層磁性体膜の磁気特性を第９表に示
す。第９表に示す様に、積層磁性体膜にすることにより
保磁力、初期透磁率が飛ｙＩＩｌ的に改善された。

第１表 第２表 第３表 第４表 第５表 第６表 第９表 〔発明の効果〕 本発明の強磁性薄膜は、優れたー・１食性、高飽和磁束
密度、高透磁率を有し、また３５０℃程度の加熱を行っ
ても磁気特性の劣化が見られないため、特に磁気ヘッド
のコア材料に適している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるＦｅ−Ｃｏ−Ｓｉ系強磁性薄膜の
磁歪定数λＳ、及び飽和磁束密度ｎｓの組成依存性を示
す図、第２図はロール法により作製したＦｅ−ＣｏＳｉ
系合金薄帯の磁歪小、高透磁率組成領域を示す図、第３
図は積層磁性体膜の断面図である。 ２１・・・ロール法により作製したＦｅ−Ｃｏ−Ｓｉ系
合金薄帯の磁歪少、高透磁率組成領域、；３１・・・主
磁性体膜（Ｆ　ｅ　ａｅ、ｓｃ　ｏ　１．ｓＳ　ｉ　ｔ
ｔ、ｓ合金）、３２・・・中間層（ＳｉＯｚあるいはパ
ーマロイ）、３３・・・基板６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｃｏ０．５〜９ｗｔ％、Ｓｉ３〜１７ｗｔ％で残部
   Ｆｅから成る組成を有し、スパッタ法により作製された
   ことを特徴とする強磁性薄膜。 ２、特許請求範囲第１項記載の強磁性薄膜にＲｕ、Ｒｈ
   、Ｐｄ、Ａｇ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕの中から選ばれ
   る少なくとも１種以上の元素を１〜２５ｗｔ％含むこと
   を特徴とする強磁性薄膜。 ３、特許請求範囲第１項記載の強磁性薄膜にＲｕ、Ｒｈ
   、Ｐｄ、Ａｇ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕの中から選ばれ
   る少なくとも１種以上の元素を５〜２０ｗｔ％含むこと
   を特徴とする強磁性薄膜。 ４、特許請求範囲第１項記載の強磁性薄膜にＲｕ、Ｒｈ
   、Ｐｄ、Ａｇ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕの中から選ばれ
   る少なくとも１種以上の元素を５〜１０ｗｔ％含むこと
   を特徴とする強磁性薄膜。 ５、特許請求範囲第１項記載の強磁性薄膜にＲｕを５〜
   １０ｗｔ％含むことを特徴とする強磁性薄膜。 ６、Ｃｏ０．５〜５ｗｔ％、Ｓｉ６〜１５ｗｔ％である
   ことを特徴とする特許請求範囲第１項ないし第５項まで
   のいずれかの項に記載の強磁性薄膜。 ７、さらにＡｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、
   Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗの中から選ばれる少なくとも１種以上の
   元素を５ｗｔ％未満含むことを特徴とする特許請求範囲
   第１項ないし第６項までのいずれかの項に記載の強磁性
   薄膜。 ８、特許請求範囲第１項ないし第７項までのいずれかの
   項に記載の強磁性薄膜に他の磁性体膜及び非磁性体膜の
   いずれか一方、あるいは両方を介して積層してなること
   を特徴とする強磁性薄膜。