JPS6365604A - 鉄系磁性体膜 - 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］ 本発明は磁気ヘッドを構成する磁極の材料に係り、更に
詳しくは高密度磁気記録に好適で、優れた性能を有する
磁気ヘッド用磁極の磁性体膜に関する。

［従来の技術］ 従来、磁気記録用磁気ヘッドを構成する磁極の磁性体と
してはＦｅ、Ｇｏ、Ｎｉを主成分とする合金が使用、さ
れ、飽和磁束密度１０ＫＧ以上、またＦｅ−８Ｌ系合金
では１８ＫＧ以上の飽和磁束密度をもち、高密度記録用
の磁気ヘッドの磁極材料として開発が進められている（
特開昭５９−１８２９３８号）。高密度記録のためには
急・峻な分布をなす磁界を得るため、磁気ヘッドの磁極
の先端部の厚さは０．５μｍ以下にする必要がある。

この部分では磁束密度が高くなるので、高飽和磁束密度
でかつ高透磁率、低保磁力の磁性体膜が必要になる。さ
らにこの部分の膜厚は薄いために磁気飽和を生ずるので
、０．５μｍ以下の膜厚のためには１５ＫＧ以上の高飽
和磁束密度と１０００以上の高比透磁率、１０ｅ以下の
低保磁力が必要とされる。

従来、磁性体膜は高周波スパッタリング法等で形成され
ており、磁性体膜の磁気特性はＦｅを主成分とした材料
を用いる場合は１５ＫＧ以上の高飽和磁束密度を有して
いた。しかし、その比透磁率は７００以下と低い値を示
しており、高飽和磁束密度、高比透磁率の両特性を兼ね
備えた磁性体膜を形成することは極めて困難であった。

一方、このような高飽和磁束密度、高比透磁率を目的と
した磁性体膜へして近年磁性体膜を中間層を介して積層
した多層磁性体膜が研究され始めた（特開昭５９−９９
０５）、このような多層磁間 性体膜では主磁性体の間に挿入する中２層の材質によっ
てその磁気特性が変化し、一般的には高透磁率の磁性材
料を中間層として用いることが好ましい。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来技術においては高周波スパッタリング法等で磁気ヘ
ッド用磁極の磁性体膜が形成されており。

この方法で形成した磁性体膜はかなり飽和磁束密度の高
いものが得られるが、比透磁率が低い値を示すので、高
密度記録用の磁気ヘッドとしては使用できないという問
題があった。

本発明の目的は上述した従来技術の問題点を解消し、高
飽和磁束密度をもち、かつ高比透磁率を示す磁性体膜を
提供するものであり、さらには高保磁力の高密度磁気記
録用の媒体に対して優れた記録再生特性を示す垂直もし
くは面内記録用磁気ヘッドの磁極に好適な磁性体膜およ
びこれを用いた薄膜磁気ヘッドを提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明はＦｅを主成分とする高飽和磁束密度を有する磁
性体膜がＦｅに浸入型で固溶する元素をることによって
保磁力の減少、さらに比透磁率の増加を行なわしめ、１
５ＫＧ以上の飽和磁束密度、１０００以上の比透磁率を
得ることを骨子とするものである。

本発明の磁性体膜に添加する元素としては、Ｆｅに侵入
型で固溶するＢ、Ｎ、Ｃ，Ｐより選ばれる１種類以上の
元素を用いることが望ましい。

また、この磁性体膜を高透磁率材料であるＮｉ−Ｆｅ合
金や非晶質磁性合金を挿入して多層化することによりさ
らに比透磁率を大幅に増加させることが可能になる。

［作用］ 本発明者らは従来の磁性体膜を詳細に検討してきたが、
鉄を主成分とする飽和磁束密度の高い磁性体膜も保磁力
の減少、耐蝕性の向上を図るために、第２もしくは第３
の元素を添加すると、磁気モーメントが希釈されて飽和
磁束密度の減少が生じることが明らかになった。さらに
、これらの磁性体膜の膜構造をＸ線回折法や透過電子顕
微鏡によって詳細に調べた結果、これらの磁性膜は強い
Ｆｅの（１１０５回折Ｘ線ピークが主回折ピークとして
現われ、その透過電子顕微鏡は３００〜５００人の径の
柱状結晶粒からなる薄膜であることが確認された。これ
ら対し９本発明者らはこの検討の中で、Ｆｓに侵入型で
固溶する元素を添加した鉄を主成分とする磁性体膜は飽
和磁束密度を下げることなく、保磁力を減少させ、これ
に伴なって比透磁率を増加できることに気がついた。こ
れらの磁性体膜をｘ１回折法や透過電子顕微鏡によって
＆１察した結果、上述した従来の鉄もしくは鉄を主成分
とする磁性膜と異なるａｍ造になっていることを発見し
た。すなわち、これらの磁性体膜のＸ線回折ピークは極
めてブロードになり、従来の磁性体膜に比べて非晶質に
近いことが明らかになった。さらにこの膜を透過電子顕
微鏡によってａｍすると、従来の磁性膜と異なり、結晶
粒界は不明確となり、結晶粒内には歪に基づくモアレ像
が多数観察されることがわかった。したがって、この時
の結晶粒径を測定することは極めて困難であるが、わず
かに異なる粒界のコントラストから粒径を測定すると、
はぼ従来の磁性膜と同様３００〜５００人になっている
ことがわかった。

この結果から、本発明者らは鉄を主成分とする磁性体膜
が非晶質部を含有することにより、高飽和磁束密度を保
ちつつその保磁力を下げ、比透磁率を増加させること、
さらにこのためには鉄に侵入型で固溶する元素を添加す
ることによってなされることを見出した。ここで、非晶
質部を含有することによって保磁力が下がり、比透磁率
が増加する理由は明確ではないが、本発明者らは非晶質
化することにより、結晶磁気異方性エネルギーが減少し
たことによるものと推察している。また、高飽和磁束密
度が保たれる理由も明らかではないが、Ｆｅの格子中に
侵入型で他の元素が固溶する場合はＦｅの磁気モーメン
トが他の元素によって希釈されることがないものと推察
される。

［実施例コ 以下１本発明を実施例により詳しく説明する。

（実施例１） 鉄を主成分とする磁性体膜の形成はイオンビームスパッ
タリング法によって行なった。本実施例で使用したイオ
ンビームスパッタリング装置はデュアルイオンビーム装
置であり、イオンガスが２台あり、片方でターゲットの
スパッタリングを行ない、スパッタ粒子を基板に被着さ
せる。また。

片方のイオンガンは基板を直接イオン照射することがで
き、通常低加速エネルギー（５００Ｖ以下）のイオンを
基板に当てて、被着膜の膜構造を制御することができる
。

高飽和磁束密度、高比透磁率、低保磁力をもつ磁性体膜
を形成するためのスパッタリング条件は検討の結果、以
下の条件であった。

第１イオンガン加速電圧・・・・・・１０００−１４０
０　Ｖ第１イオンガンイオン電流・・・・１００〜１２
０ｍＡ第２イオンガン加速電圧・・・・・・２００〜４
０　（Ｊ　Ｖ第２イオンガンイオン電流・・・・　３０
〜６０ｍＡＡｒ圧力　　　　　　　　・・・・２〜２．
５Ｘ１０　　　Ｐａ基板表面温度　　　　　・・・・５
０〜１００℃基板回転数　　　　　　・・・・２０〜６
０ＲＰＭ以上の条件でＦｅターゲット表面に第１表に示
す各種材料を固定した複数ターゲットを用いて、ガラス
基板上にＦｅを主成分とする各種磁性体膜を形成した。

この結果得られた各種磁性体膜に含まれる元素の含有量
はプラズマ発光分光法（溶液法）およびオージェ電子分
光法によって計測した。また、これらの磁性体膜の磁気
特性は３００℃で熱処理を行なった後、飽和磁束密度を
振動試料磁束計、比透磁率をベクトルインピーダンスメ
ーター。

保磁力をＢ−Ｈカーブトレーサーによって測定した。

以上の測定で得られた結果を第１表に示す、また、第１
図にはＢを添加した場合の飽和磁束密度および比透磁率
の変化を示す。第１図から明らかなように、比透磁率は
Ｂの含有量が増大するにしたがって増加する傾向を示し
、比透磁率が５００以上の値を示すＢ含有量は５ａｔ％
以上である。また、飽和磁束密度はＢ含有量が増加する
にしたがって減少する傾向を示し、２０ＫＧ以上の飽和
磁束密度を示すＢ含有量は２０ａｔ％以下である。すな
わち、好ましいＢ含有量はＳ〜２０ａｔ％であった。

得られたＦｅ−Ｂ基磁性体膜をｘ１回折法で観察した結
果、Ｆｅの（１１０）回折ピークがＢの含有量が増加す
るにしたがって小さくなり、かつブロードになった。Ｂ
含有量が１０ａｔ％ではほとんどピークが消滅し、Ｘ線
的には非晶質状態にあることを示した。また、この膜の
断面を透過電子顕ｖＩＩ鏡によって観察した結果、個々
の結晶粒の粒界が明確にａ察されず、歪によるモアレの
みが見られる非晶質に近い磁性体膜になっていることが
明らかになった。

さらに、添加物をＢの代わりに他の鉄に侵入型で固溶す
る元素に代えた場合も、飽和磁束密度。

比透磁率ともに、含有量が５〜２０ａｔ％の範囲で良好
な値を示すことがわかった。なお、第１表の添加物はイ
オンビームスパッタリングにおいてＦｅターゲット上に
固定した材料を示しており。

形成された膜中に化合物の形で含まれているわけではな
い。また、この結果はＦｅに侵入型で固溶する元素を１
種類のみならず２種類以上添加しても良いことを示すも
のである。

（実施例２） 回転式ターゲットホルダーを有するイオンビームスパッ
タリング装置のターゲットホルダーの片側に実施例１で
用いた鉄系磁性体膜用のターゲットを設置し、一方のタ
ーゲットホルダーにＮｉ−１９ｗｔ％ＦｅもしくはＣｏ
−７ｗｔ％Ｚｒターゲットを設置した。実施例１と同様
のスパッタリング条件で上記鉄系磁性体膜を主磁性体膜
として９５０人、、Ｎｉ−１９ｗｔ％ＦｅもしくはＧｏ
−７ｗｔ％Ｚｒ膜を中間層として５０人を順次積層し、
９層とした多層磁性体膜を形成した。

得られた多層磁性体膜の磁気特性を第２表に示す。表か
ら明らかなように、飽和磁束密度はいずれも１９ＫＧ以
上を示し、多層化することによりＦｅの磁気モーメント
が希釈されることはなかった。一方、比透磁率はいずれ
も実施例１の結果に比べて大幅に向上し、１５００以上
の値を示した。

すなわち、多層化することによって単層膜の柱状結晶祷
造が細かく分断され、微結晶粒からなる磁性体膜が形成
され、比透磁率が増加したものと考えられる。また、Ｎ
ｉ−１９ｗｔ％Ｆｅ（パーマロイ）やＣｏ−７＋＋＋ｔ
％Ｚｒ（非晶質磁性合金の１種）が多層化の中間層とし
て、飽和磁束密度を減少することなく、比透磁率を増加
させる効果を有することを明らかにすることができた。

上述の単層もしくは多層磁性体膜を垂直および面内磁気
記録用磁気ヘッドの磁極に用いた結果、従来の磁気記録
密度の８０ＫＢＰＩ　　（キロビット／インチ）を上ま
わる１００ＫＢＰＩ以上の記録密度を得ることができた
。

［発明の効果］ 以上説明したごとく、本発明による鉄系磁性体膜は高飽
和磁束密度（１９ＫＧ以上）を有し、比透磁率が単層の
場合５００以上、多層の場合１５ｏＯ以上と高い値を示
す。したがって、この磁性体膜を磁気記録用の磁気ヘッ
ドの磁極として用いた場合には０．２μｍ程度の薄膜に
しても磁気飽和を起こすことなく、磁極の先端に強い磁
界を発生させることができ、超高密度磁気記録を達成す
ることができる。

以上の効果が生ずる理由はまだ明確になっていないが、
鉄に侵入型で固溶する元素がＦｅ中にあってもＦｅの磁
気モーメントを希釈せず、結晶粒の成長を防止し、非晶
質部を生じさせるという特有の性質を有するためではな
いかと推察される。

この結果が比透磁率の増加を生ずるものと思われる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例で得られた鉄系磁性体膜の飽和
磁束密度および比透磁率を与えるＢ含有量の影響を示す
図である。 δ金屑量（諾幻

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｆｅ又はＦｅを主成分とする磁性体膜にＦｅに侵入
   型で固溶する元素を添加してなることを特徴とする鉄系
   磁性体膜。 ２、上記鉄に侵入型で固溶する元素がＢ、Ｎ、Ｃ、Ｐよ
   り選ばれる１種以上の元素であり、その含有量が５〜２
   ０ａｔ％であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の鉄系磁性体膜。 ３、Ｆｅ又はＦｅを主成分とする磁性体膜にＦｅに侵入
   型で固溶する元素を添加してなる鉄系磁性体膜を主磁性
   体膜とし、これを中間層を介して多層化したことを特徴
   とする鉄系磁性体膜。 ４、上記中間層がＮｉ−Ｆｅ合金もしくは非晶質磁性合
   金であることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の
   鉄系磁性体膜。