JPWO2009038105A1 - 金属ガラス及びそれを用いた磁気記録媒体並びにその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
非特許文献1に記載の技術は、ナノインプリントによりレジストをパターン化したマスクを用い、このマスクで磁性膜をエッチングすることにより、分離した磁性ドットを形成している。
FemPtnSixByPz(ここで、20<m≦60原子%、20<n≦55原子%、11≦x<19原子%、0≦y<8原子%、0<z<8原子%である。) (1)
上記構成において、特に組成が好ましくは下記式(2)で表される。
Fe55Pt25(SixByPz)20(ここで、11≦x<19原子%、0≦y<8原子%、0<z<8原子%である。) (2)
(Fe0.55Pt0.25Si0.16B0.02P0.02)100−xMx(ここで、0<X≦6原子%である。Mは、Zr,Nb,Ta,Hf,Ti,Mo,W,V.Cr,Mn,Al,Y,Ag,希土類元素から選ばれる1つ又はこれらの元素の組み合わせからなる元素である。) (3)
FemPtnSixByPz(ここで、20<m≦60原子%、20<n≦55原子%、11≦x<19原子%、0≦y<8原子%、0<z<8原子%である。) (1)
好ましくは、組成は下記式(2)で表される。
Fe55Pt25(SixByPz)20(ここで、11≦x<19原子%、0≦y<8原子%、0<z<8原子%である。) (2)
または、上記金属ガラスは、下記(3)式で表される組成を有していてもよい。
(Fe0.55Pt0.25Si0.16B0.02P0.02)100−xMx(ここで、0<X≦6原子%である。Mは、Zr,Nb,Ta,Hf,Ti,Mo,W,V.Cr,Mn,Al,Y,Ag,希土類元素から選ばれる1つ又はこれらの元素の組み合わせからなる元素である。) (3)
上記構成において、(3)式の金属ガラスのMは、Zrであってもよい。(1)〜(3)式の金属ガラスの組成において、Feの一部は、Co又はNiに置換されてもよく、Ptの一部が、Pdに置換されてもよい。
FemPtnSixByPz(ここで、20<m≦60原子%、20<n≦55原子%、11≦x<19原子%、0≦y<8原子%、0<z<8原子%である。) (1)
上記構成において、金属ガラスは、好ましくは下記式(2)で表される。
Fe55Pt25(SixByPz)20(ここで、11≦x<19原子%、0≦y<8原子%、0<z<8原子%である。) (2)
または、上記金属ガラスは、下記(3)式で表される組成であってもよい。
(Fe0.55Pt0.25Si0.16B0.02P0.02)100−xMx(ここで、0<X≦6原子%である。Mは、Zr,Nb,Ta,Hf,Ti,Mo,W,V.Cr,Mn,Al,Y,Ag,希土類元素から選ばれる1つ又はこれらの元素の組み合わせからなる元素である。) (3)
11:基板
12:金属ガラス層
12A:金属ガラス層の凸部
12B:金属ガラス層の凹部
13:表面保護層
15:金型
15A:金型の凸部
15B:金型の凹部
20:基板
21:SiO2膜
22:マスクパターン
25:凸部
最初に、本発明の金属ガラスの好適な態様について詳細に説明する。
本発明の金属ガラスは、下記式(1)で表される組成を有する永久磁石材料である。
FemPtnSixByPz(ここで、20<m≦60原子%、20<n≦55原子%、11≦x<19原子%、0≦y<8原子%、0<z<8原子%である。) (1)
Fe55Pt25(SixByPz)20(ここで、11≦x<19原子%、0≦y<8原子%、0<z<8原子%である。) (2)
(Fe0.55Pt0.25Si0.16B0.02P0.02)100−xMx(ここで、0<X≦6原子%である。Mは、Zr,Nb,Ta,Hf,Ti,Mo,W,V.Cr,Mn,Al,Y,Ag,希土類元素から選ばれる1つ又はこれらの元素の組み合わせからなる元素である。) (3)
上記組成において、Mを添加することによって、さらに金属ガラス形成能を高めることができる。例えば、MとしてZrを好適に用いることができる。ここで、Mxの組成Xは、6原子%を越えると金属ガラス形成能を高めることは可能であるが、(Fe0.55Pt0.25Si0.16B0.02P0.02)100−xからなる金属ガラスの磁気特性が低下するので好ましくない。磁気特性を考慮した場合、金属ガラスとして、(Fe0.55Pt0.25Si0.16B0.02P0.02)96Zr4を好適に用いることができる。
図4は、本発明の磁気記録媒体の製造方法の工程を示す図である。この実施形態では、金属ガラス層12の微細な凹凸パターンを、ナノインプリント法により形成する。
最初に、図4(A)に示すように、スパッタ蒸着などにより所定厚さの金属ガラス層12を基板11上に形成する。
図5(A)に示す第1の工程では、(100)面を有するSi基板20の表面に、熱酸化法により厚さが100nm程度のSiO2膜21を形成する。
図5(B)に示す第2の工程では、収束イオンビーム援用化学気相成長(FIB−CVD)によりタングステン(W)の薄膜を形成し、SiO2膜21上にマスクパターン22を形成する。このパターニングは、加工領域にガス化したW(CO)6(タングステンヘキサカルボニル)を吹き付けながらGa+のイオンビームを照射する。これにより、W(CO)6ガスはWとCOとに分解され、SiO2膜21の表面にタングステン(W)の堆積膜が形成される。図5(C)は、SiO2膜21上に形成された複数のマスクパターン22を示す図である。
高周波溶解炉及びアーク溶解炉を用いて溶製した母合金から、単ロール液体急冷法によりリボン形状のFe55Pt25Si13B5P2からなる組成の金属ガラスを作製した。リボン形状の実施例1の試料における熱的性質はDSCを用いて測定し、過冷却液体領域を求めた。
図7は、実施例2のDSC特性を示す図である。縦軸は熱量で、横軸は温度(K)である。なお、通常DSC曲線で相転移現象を調べる際には発熱反応が観測される。一方、金属ガラスでは吸熱反応を示す過冷却液体領域を考慮し、縦軸の下向き矢印を吸熱と表現している。図7から明らかなように、実施例2の金属ガラスのΔTx(=Tx−Tg)は37Kであった。
図16(A)から明らかなように、残留磁束密度(Br)は、Siの組成が18原子%から10原子%の間で、約0.73Tから約0.8Tの値が得られた。
図16(B)から明らかなように、保持力は、Siの組成が18原子%から10原子%の間で、約164kA/mから205kA/mの値が得られた。
図16(C)から明らかなように、最大エネルギー積は、Siの組成が18原子%から10原子%の間で、約49kJ/m3から60kJ/m3の値が得られた。
従って、上記のFe55Pt25SixByP2からなる組成の金属ガラスでは、SiやBの組成を変化させると磁気特性を変えることができる。
図17から明らかなように、Pの組成zが、2〜4原子%の領域で大きな保磁力が得られた。
図18は、実施例14のDSC特性を示す図である。縦軸は熱量で、横軸は温度(K)である。なお、通常DSC曲線で相転移現象を調べる際には発熱反応が観測される。一方、金属ガラスでは吸熱反応を示す過冷却液体領域を考慮し、縦軸の下向き矢印を吸熱と表現している。図18から明らかなように、実施例14の金属ガラスのΔTx(=Tx−Tg)は48Kであった。
以上のことから、(Fe0.55Pt0.25Si0.16B0.02P0.02)96Zr4は、Fe55Pt25(SixByPz)20(ここで、11≦x<19原子%、0≦y<8原子%、0<z<8原子%である。)と同様に、ΔTxが大きい金属ガラス合金であることが分かった。さらに、800Kで900秒の熱処理によってL10−FePt相が生じ、磁化特性が硬磁性であることが分かった。
(比較例1)
組成をFe55Pt25Si8B8P4とした以外は、実施例1と同様にして比較例1の合金を作製した。この合金はDSC測定により金属ガラスではないことが分かった。
組成をFe55Pt25Si10B8P2とした以外は、実施例1と同様にして比較例2の合金を作製した。この合金はDSC測定により金属ガラスではないことが分かった。
Claims (20)
- 下記式(1)で表される組成を有することを特徴とする、金属ガラス。
FemPtnSixByPz(ここで、20<m≦60原子%、20<n≦55原子%、11≦x<19原子%、0≦y<8原子%、0<z<8原子%である。) (1) - 前記組成が下記式(2)で表されることを特徴とする、請求の範囲1に記載の金属ガラス。
Fe55Pt25(SixByPz)20(ここで、11≦x<19原子%、0≦y<8原子%、0<z<8原子%である。) (2) - 下記式(3)で表される組成を有することを特徴とする、金属ガラス。
(Fe0.55Pt0.25Si0.16B0.02P0.02)100−xMx(ここで、0<X≦6原子%である。Mは、Zr,Nb,Ta,Hf,Ti,Mo,W,V.Cr,Mn,Al,Y,Ag,希土類元素から選ばれる1つ又はこれらの元素の組み合わせからなる元素である。) (3) - 前記Mが、Zrであることを特徴とする、請求の範囲3に記載の金属ガラス。
- 前記Feの一部が、Co又はNiに置換されていることを特徴とする、請求の範囲1〜3の何れかに記載の金属ガラス。
- 前記Ptの一部が、Pdに置換されていることを特徴とする、請求の範囲1〜3の何れかに記載の金属ガラス。
- 基板と、該基板上に設けられかつ複数の凹凸部が形成された金属ガラス層と、を備え、
金属ガラス層は、下記式(1)で表される組成を有する金属ガラスからなり、
上記複数の凹部は軟質磁性層であり、上記複数の凸部は硬質磁性層であることを特徴とする、磁気記録媒体。
FemPtnSixByPz(ここで、20<m≦60原子%、20<n≦55原子%、11≦x<19原子%、0≦y<8原子%、0<z<8原子%である。) (1) - 前記組成が、下記式(2)で表されることを特徴とする、請求の範囲7に記載の磁気記録媒体。
Fe55Pt25(SixByPz)20(ここで、11≦x<19原子%、0≦y<8原子%、0<z<8原子%である。) (2) - 基板と、該基板上に設けられかつ複数の凹凸部が形成された金属ガラス層と、を備え、
金属ガラス層は、下記式(3)で表される組成を有する金属ガラスからなり、
上記複数の凹部は軟質磁性層であり、上記複数の凸部は硬質磁性層であることを特徴とする、磁気記録媒体。
(Fe0.55Pt0.25Si0.16B0.02P0.02)100−xMx(ここで、0<X≦6原子%である。Mは、Zr,Nb,Ta,Hf,Ti,Mo,W,V.Cr,Mn,Al,Y,Ag,希土類元素から選ばれる1つ又はこれらの元素の組み合わせからなる元素である。) (3) - 前記複数の凹部は、非磁性体材料で被覆された表面保護層を備えていることを特徴とする、請求の範囲7〜9の何れかに記載の磁気記録媒体。
- 前記凹部及び凸部は、マトリクス状、千鳥格子状及びライン状のいずれかの配列パターンで配列されていることを特徴とする、請求の範囲7〜9の何れかに記載の磁気記録媒体。
- 前記Mが、Zrであることを特徴とする、請求の範囲9に記載の磁気記録媒体。
- 前記Feの一部が、Co又はNiに置換されていることを特徴とする、請求の範囲7〜9の何れかに記載の磁気記録媒体。
- 前記Ptの一部が、Pdに置換されていることを特徴とする、請求の範囲7〜9の何れかに記載の磁気記録媒体。
- 基板に金属ガラス層を堆積する工程と、
上記金属ガラス層に金型により凹凸部を形成する工程と、
上記金属ガラス層の凸部を熱処理して硬磁性特性とする工程と、を備え、
上記金属ガラス層が下記式(1)で表される組成を有することを特徴とする、磁気記録媒体の製造方法。
FemPtnSixByPz(ここで、20<m≦60原子%、20<n≦55原子%、11≦x<19原子%、0≦y<8原子%、0<z<8原子%である。) (1) - 前記金属ガラスの組成は下記式(2)で表されることを特徴とする、請求の範囲15に記載の磁気記録媒体の製造方法。
Fe55Pt25(SixByPz)20(ここで、11≦x<19原子%、0≦y<8原子%、0<z<8原子%である。) (2) - 基板に金属ガラス層を堆積する工程と、
上記金属ガラス層に金型により凹凸部を形成する工程と、
上記金属ガラス層の凸部を熱処理して硬磁性特性とする工程と、を備え、
上記金属ガラス層が下記式(3)で表される組成を有することを特徴とする、磁気記録媒体の製造方法。
(Fe0.55Pt0.25Si0.16B0.02P0.02)100−xMx(ここで、0<X≦6原子%である。Mは、Zr,Nb,Ta,Hf,Ti,Mo,W,V.Cr,Mn,Al,Y,Ag,希土類元素から選ばれる1つ又はこれらの元素の組み合わせからなる元素である。) (3) - 前記Mが、Zrであることを特徴とする、請求の範囲17に記載の磁気記録媒体の製造方法。
- 前記金属ガラス層の凸部を熱処理する温度が、750℃以上850℃以下であることを特徴とする、請求の範囲15〜17の何れかに記載の磁気記録媒体の製造方法。
- 前記金属ガラス層の凸部を熱処理する時間が、10分以上30分以下であることを特徴とする、請求の範囲15〜17の何れかに記載の磁気記録媒体の製造方法。
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