JPS6379951A - 磁性金属多層膜およびその製造方法 - Google Patents

磁性金属多層膜およびその製造方法

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JPS6379951A
JPS6379951A JP22205486A JP22205486A JPS6379951A JP S6379951 A JPS6379951 A JP S6379951A JP 22205486 A JP22205486 A JP 22205486A JP 22205486 A JP22205486 A JP 22205486A JP S6379951 A JPS6379951 A JP S6379951A
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JP
Japan
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iron
copper
substrate
thickness
film
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JP22205486A
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English (en)
Inventor
Akira Fukizawa
蕗沢 朗
Masahiko Naoe
直江 正彦
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Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
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Publication date
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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、Fe、Cuを用いた主として磁気記録材料用
の磁性薄膜に関するものである。
(従来技術) 近年、磁性材料の進歩は目覚しいものがある。
特に磁気記録媒体用の磁性材料は、記録密度の高度化、
高精度化の要求が高まり、種々の磁性材料が提案されて
いる。従来の磁気記録用薄膜材料はコパル) (Co)
を主体とした合金が使用されているので、需要の増大に
伴いコスト高や資源の偏在が問題となってきた。そこで
Coの使用量を極力低下させ、Fe、Ni+Cr等に置
替えた合金が種々提案されている。さらにはcoヲ含ま
ず鉄(Fe)をペースとした磁性材も提案されている。
しかしながらFeをベースとした軟磁性材料は保磁力が
10〜200eと低く、ヘッド材としては利用できても
記録材料としては利用できなかった。発明者らは互に固
溶体を形成しない鉄(Fe)−銅(Cu )系合金につ
いて、薄膜構造にすると強磁性体となることを見出し研
究を重ねた結果、FeとCuの多層膜を形成すると保磁
力が200e以上1100e程度ま、での強磁性体とな
ることを見出し、磁気ヘッドや磁気記録媒体用として有
用な軟磁性および硬磁性特性を有する磁性材料として使
いわけていくととが可能であることが判明した。
また金属多層膜を製作する方法はMBE法、蒸着法及び
スパッタ法が知られている。スパッタ法は金属材料の種
類組成を問わず多層膜を作製する事が可能であるが、M
BE法で得られる様な一層の膜厚が単原子層以下である
急峻な界面を持つ多層膜、いわゆる超格子の作成は困難
である。これは従来のスパッタ技術では薄膜作製時に基
板がプラズマにさらされる、あるいはターゲットと向合
う為に基板温度が200℃以上に上昇したり、ターケゞ
ットからの反跳アルゴン等の高エネルギー粒子の基板へ
の入射が生じることにより、数Xの厚さの極めて薄い膜
の形成が難かしく、又、各層間の原子の相互拡散が生じ
るなど、多層膜の作製には不都合な面が多かった。その
結果、さまざまな金属の組合わせによる多層膜の作製が
報告されているが、そのほとんどが、一層の膜厚が10
数■以」二の多層膜に関するものである。本発明では一
層の厚さを極力薄くし、交互に積層することによって新
たな結晶構子を作シだし従来に無い磁気特性を得てこれ
を利用しようとするものである。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は、Fe 、 Cuという広く使用されている材
料を使用し保磁力Heが2〜1100eと巾広く調整可
能な強磁性体を提供せんとするものである。
また、本発明は、Fe、Cuという産業上広く使用され
ている材料を用いて磁性薄膜を作製するに当り、薄膜を
単に合金あるいは混合組成として作製するのではなく、
互いに数X〜数10Xを交互に積層させて、多層膜構造
として新たな結晶構造あるいは界面効果をもたせて磁気
特性の向上を計ろうとするものである。
(問題を解決するための手段) 状態図からも明らかなとおシ、Fe−Cu系におい士は
Fe中へのCuの固溶限界はせいぜい2〜3チであシ、
固溶体を形成しない。したがってFe−Cu系で強磁性
を示すのはFe成分であり、保持力Heについてはせい
ぜい200e程度であり、Cuの割合を増すとHeは低
下していく。
通常の複合ターケ゛ットや粉末冶金ターケゝットを使用
したFe−Cu合金スパッタ膜では急冷効果によシ非平
衡固溶体となるが、X線回折によればbccのFe結晶
を示すピークとfccのCu結晶を示すピークが混相と
なって認められ、Cu濃度が60 atm %以上では
ほとんどfcc相となる。fcc相が支配的になると磁
気特性も常磁性となる。
ところで、純鉄と純銅の二種類のターゲットを備えたス
パッタ装置を使用し、Fe(:Cuの薄膜を交互に積層
した多層ス・ぐツタ膜については、個々の膜厚によって
は上述のFe相やCu相が消失し、新たなFe−Cu合
金格子の回折像が出現し、磁気特性は強磁性を示すよう
になる。この様子を実験結果をもとにして説明する。
多層膜の作製は大きさ10X16zのFeおよびC「タ
ーケ中りト(いずれも純度99.99%)を持つ対向タ
ーケゝット式スパッタ装置を用い、おのおの600 X
/minの堆積速度が得られる様に電圧を調整しながら
同時にプラズマ放電させ、これらのプラズマに基板が一
定時間さらされる様に基板ホルダーを回転させなからF
eとCuを交互に基板上に堆積させて行なった。Feと
Cuおのおののプラズマが600 X/minの堆積速
度を有する場合、一層当シ5〜70Xの薄膜が得られる
よう、基板の回転速度を変化させた。またFeを600
 X/min 、 Cuを300〜1000 X/mi
nに変化させる事によりFeとCuのおのおのの一層あ
たりの膜厚が異なる多層膜を得た。基板にはスライドガ
ラス(3X7.5XO,25cm )またはシリコンウ
ェノ・−を用いた。
多層膜構造の解析はX線回折法を用い、特に、多層膜の
積層周期は、小角領域のX線回折線により求めた。磁気
特性は最大10kG印加の振動型磁力計を用いた。作製
した多層膜の全膜厚の1例は約3500Xであシ、この
膜厚測定には、触針式段差針を用いた。なお、積層数は
25〜350層がよく、そのときの全厚さは250X以
上であればよい。
アルコゝン圧2mTorr、 Fe、Cuの堆積速度が
600 X/minとなるように各々の放電電圧を決定
した後、基板ホルダーの回転数を変えて、スライドガラ
ス上に交互にFeとCuを堆積させて、全膜厚約350
0Xの多層膜を作製して基板回転数の違いにより、一層
当りの膜厚がFe 、 Cu共に5〜70Xとなるよう
に変化させた。これらの多層膜のうち代表的なものにつ
いてX線回折パターyi第1図に示す。
第1図より一層当シの膜厚(d)が70Xでは、Cu(
111) 、Fe(110)の回折線の他に20=44
°に多層構造に起因する新たなFe −Cu相の回折線
が見られる。dが薄くなるに従いFe 、 Cuそれぞ
れの結晶構造を示す回折線は消え、2θ−44°の回折
線のみが観測される。この回折線はdが7Xでは強度が
弱くなるものの明瞭に観測されるが、dが5Xでは、ア
モルファス状の幅広い回折パターンとなる。また、第2
図にはdが異なる場合の多層膜の飽和磁化(4πMs)
の変化を示す。dが約10Xまでは飽和磁化は約10k
G全保ち、dがIOA以下になると飽和磁化は急速に減
少し、dが5Xでは5.7 kGの値を示した。−方、
保磁力(He)は、dが変化するにつれて第3図に示す
様に変化する。dを70Xから約13Xまで薄くすると
、保磁力(He)は20eまで減少する。
さらにdを減少させると、保磁力は増力11e始め約7
Xで1100eに達する。磁化曲線は、dが約13X以
上では角型比が0.8以上の磁壁移動型曲線を示すが、
dが約13λ以下では、回転磁気異方性を示す曲線とな
る。これらの磁化曲線の代表例を第4図に示す。特に、
dが約13X以下の多層膜では、膜面に垂直に磁場を加
えた場合、垂直磁気異方性が生じている事が磁化曲線か
ら確認された。
さらに上記と同様の方法を用いて、Feの堆積速度を6
00 X/minと固定し、Cuの堆積速度を300〜
1000 X/minと変化させてFeとCuの一層あ
たりの膜厚(d)が異々る多層膜を作製した。具体的に
はFeのdを13久、Cuのdを5〜20Xに変化させ
た。第5図にこの方法で作製した多層膜の飽和磁化(4
πMs)及び保磁力(He)の変化を示す。飽和磁化は
、Cuのdを減少させるに従い、増加し、dが約5久で
は、14..5kGに達した。保磁力は、dが20から
13Xまでは減少し、最低20eを示した後、dの減少
と共に増加を始めdが5xにおいて、720eの値を示
した。磁化曲線は、CIlのdが13にでは、回転磁気
異方性を示す曲線となった。
以上の結果からFeおよびCuの個々の膜厚を5〜70
X、好ましくは7〜15Xの薄膜に積層堆積させると飽
和磁化が5〜15kG、保磁力が2〜1100eの磁性
金属多層膜が得られることが判かる。
特に膜厚を7Xと超薄膜にすると保磁力の高い皮膜が得
られる。
このような磁性金属多層膜のうち、保磁力の比較的小さ
い軟磁性のものは磁気記録用ヘッド拐料として有用であ
り、また保磁力の比較的高いものは高密度の礎気記録媒
体用制利として有用である。
次に製造方法について説明する。
本発明ではFeとCuの薄膜を交互に堆積させる。
そのための装置としては、通常使用されている対向式ス
パッタ装置で良い。ターゲットは純鉄製と純銅製の2極
を設置する。そして基板全基板ホルダーにセットして回
転させてス/(’ツタ空間を横切らせ、基板がFe原子
流とCu原子流に交互にさらされるようにする。その際
、スパッタ条件を制御してFeとCuの成膜速度を調節
しりわ、基板ホルダーの回転速度を調節して暴露時間全
制御することによフ、個々の一層の膜厚を制御する。
スパッタ条件は特に制限は無く、通常使用されている成
膜条件で良い。
成膜速度は2〜20 X/ sec程度が良い。
このようにして全部で20層から300層の積層多層膜
とすれば通常の用途に対応できるものと寿る。
(発明の効果) 以上に述べた様に、FeとCui交互に積層することに
よりFeのスノぐツタ膜では10〜200eが最低であ
った保磁力を一挙に20eまで減少させたばかりでなく
、一層あたシの膜厚を変化させる事によジ飽和磁化の制
御が容易となった。又、Fe及びCuの一層あたりの膜
厚を約13X以下にすると、保磁力が逆に1000eに
も達する膜が得られる事が明らかとなった。一方、この
膜においては、垂直磁気異方性も生じている事が判った
。これらの結晶が示す様に、FeとCuと云う、産業上
広く用いられている入手しやすい安価な拐料を用いて、
多層膜構造のスパッタ薄膜を作製する事で保磁力、飽和
磁化全任意に制御できる強磁性薄膜を作製することがで
きた。
本発明で作製した強磁性薄膜は、磁気記録材料としての
用途の他、磁気特性を必要とする種々の部材に広範に利
用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明によって得られた金属多層膜のX線回
折ピークを示す図、第2図は飽和磁化の一層膜厚に対す
る変化を示す図、第3図は、保磁力の一層膜厚に対する
変化を示す図、第4図は、一層膜厚が13Xと7Xの場
合の磁化曲線、第5図は、peの一層膜厚を13Xとし
た場合のCuの一層膜厚に対する飽和磁化、保磁力の変
化を示す図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)一層の厚さが5〜70Åの鉄および銅の薄膜を交互
    に積層した多層膜であって、飽和磁化が5〜15kGa
    uss、保磁力が2〜110Oeであることを特徴とす
    る磁性金属多層膜。 2)対向ターゲット式スパッタ装置を用いて金属多層膜
    を製造するにあたり、鉄および銅のターゲットを配置し
    、基板を回転させながら鉄および銅のスパッタ空間を横
    切らせることにより鉄および銅の薄膜を交互に堆積させ
    ることを特徴とする磁性金属多層膜の製造方法。
JP22205486A 1986-09-22 1986-09-22 磁性金属多層膜およびその製造方法 Pending JPS6379951A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02293310A (ja) * 1989-05-09 1990-12-04 Japan Pionics Co Ltd 希ガスの高純度精製装置
US5015352A (en) * 1988-10-15 1991-05-14 Yoshida Kogyo K.K. Preparation method for amorphous superlattice alloys

Cited By (2)

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US5015352A (en) * 1988-10-15 1991-05-14 Yoshida Kogyo K.K. Preparation method for amorphous superlattice alloys
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