JPH01152603A - Oxide magnetic thin film - Google Patents

Oxide magnetic thin film

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JPH01152603A
JPH01152603A JP31083287A JP31083287A JPH01152603A JP H01152603 A JPH01152603 A JP H01152603A JP 31083287 A JP31083287 A JP 31083287A JP 31083287 A JP31083287 A JP 31083287A JP H01152603 A JPH01152603 A JP H01152603A
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JP
Japan
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thin film
oxide magnetic
magnetic thin
composition
oxygen
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Application number
JP31083287A
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Japanese (ja)
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Hiroshi Iwasaki
洋 岩崎
Hideki Matsuda
秀樹 松田
Koichi Aso
阿蘇 興一
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

PURPOSE:To obtain an oxide magnetic thin film which is superb in the formation of film by using a material where one part of Fe is substituted with vanadium. CONSTITUTION:An oxide magnetic thin film has a composition which is expressed by a general expression COxVyFe3-x-yO4-delta (wherein 0.7<=x<=1.1, 0.24<=y<=0.5, 0<=delta<=1). In the production method, as for vapor growth method, it includes the vacuum deposition method, cluster ion beam method, sputtering method, ion plating method, CVD method, and plasma flame spraying method, while the moisture growth method includes the ferrite plating method. Vertical axis of easy magnetization is improved and stress for favorably generating magnetic distortion introducing anisotropy efficiently operates. Also, by setting the ratio of metal to oxygen of cobalt ferrite to 1:1-3:4, the Coercive force as well as the rectangular ratio can be further improved.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光磁気記録材料として好適な酸化物磁性薄膜
に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to an oxide magnetic thin film suitable as a magneto-optical recording material.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、光磁気記録材料として使用され、−般式CO
g V y F e ff−x−y Oa−6で表され
る酸化物磁性薄膜の組成比を規定することにより、優れ
た垂直磁化膜が容易に得られ、成膜性に優れた酸化物磁
性薄膜を提供しようとするものである。
The present invention is used as a magneto-optical recording material, with the general formula CO
g V y Fe ff-x-y By specifying the composition ratio of the oxide magnetic thin film represented by Oa-6, an excellent perpendicular magnetization film can be easily obtained, and an oxide magnetic film with excellent film formability can be obtained. The aim is to provide a thin film.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、光磁気記録媒体を構成する磁性材料としては、垂
直磁気異方性の大きなTb−Fe系合金等の希土類−遷
移金属系合金薄膜が主流を占めている。
Conventionally, thin films of rare earth-transition metal alloys such as Tb-Fe alloys having large perpendicular magnetic anisotropy have been the mainstream as magnetic materials constituting magneto-optical recording media.

しかしながら、上記希土類−遷移金属系合金薄膜は、光
磁気特性には優れるものの耐蝕性に欠けることから腐食
され易く、該合金薄膜上に保護膜を形成する等の補助手
段を併用しなければ実用媒体として使用することができ
ないのが現状である。
However, although the above-mentioned rare earth-transition metal alloy thin film has excellent magneto-optical properties, it lacks corrosion resistance and is easily corroded, and cannot be put into practical use unless auxiliary means such as forming a protective film on the alloy thin film are used. Currently, it cannot be used as a

このように耐蝕性に欠ける希土類−遷移金属系合金薄膜
に対して、近年、耐蝕性の面で非常に優れた特性を有す
る酸化物磁性薄膜について、光磁気記録媒体を構成する
磁性材料としての利用可能性をめぐり研究が盛んに行わ
れている。
In contrast to rare earth-transition metal alloy thin films that lack corrosion resistance, in recent years oxide magnetic thin films that have excellent corrosion resistance have been used as magnetic materials constituting magneto-optical recording media. A lot of research is being conducted into this possibility.

上記酸化物磁性薄膜としては、鉄・ガーネット。The above oxide magnetic thin film is iron/garnet.

バリウム・フェライト、コバルト・フェライト等がその
代表的な材料として挙げることができる。
Typical materials include barium ferrite and cobalt ferrite.

これらの材料のうち、比較的低温で製膜が可能である点
、ファラデー回転能が3〜4°/μmと大きい点等各種
の優れた特徴を有することからコバルト・フェライトを
主体とする酸化物磁性材料が注目されている。
Among these materials, oxides mainly composed of cobalt ferrite are preferred because they have various excellent characteristics such as being able to form films at relatively low temperatures and having a high Faraday rotation ability of 3 to 4 degrees/μm. Magnetic materials are attracting attention.

上記コバルト・フェライトをはじめとする酸化物磁性薄
膜は結晶系が立方晶(スピネル構造)であるため、該酸
化物磁性薄膜が垂直磁気異方性を得るには膜に大きな応
力をかけることにより生ずる磁歪誘起異方性を利用する
必要がある。前記磁歪誘起異方性を良好に生じさせる応
力が効果的に作用する酸化物磁性薄膜の材料組成は未だ
充分に解明されておらず、現在コバルト・フェライトを
主体成分とする酸化物磁性材料について各方面から盛ん
に検討が行われている。
The crystalline system of oxide magnetic thin films such as the above-mentioned cobalt ferrite is cubic (spinel structure), so in order for the oxide magnetic thin film to obtain perpendicular magnetic anisotropy, it is caused by applying a large stress to the film. It is necessary to utilize magnetostriction-induced anisotropy. The material composition of the oxide magnetic thin film on which the stress that produces the magnetostriction-induced anisotropy is effectively applied has not yet been fully elucidated. A lot of research is being carried out from all directions.

このような状況にあって、例えばコバルト・フェライト
を主体成分とする酸化物磁性材料のFeの一部をクロム
やアルミニウム等の金属イオンによって置換した酸化物
磁性薄膜が提案されている。
Under these circumstances, an oxide magnetic thin film has been proposed in which, for example, a part of Fe in an oxide magnetic material mainly composed of cobalt ferrite is replaced with metal ions such as chromium or aluminum.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、上述のようにコバルト・フェライトを主
体成分とする酸化物磁性材料のPeの一部をクロムやア
ルミニウム等の金属によって置換した酸化物磁性薄膜に
よっても磁歪誘起異方性を良好に生じさせる応力を効果
的に作用させることは充分には行われていない。
However, as mentioned above, even with an oxide magnetic thin film in which a part of the Pe in an oxide magnetic material mainly composed of cobalt ferrite is replaced with a metal such as chromium or aluminum, the stress that causes magnetostriction-induced anisotropy to occur satisfactorily. Not enough has been done to make it work effectively.

そこで、本発明は上述の従来の要求を満足するために提
案されたものであって、コバルト・フェライトからなる
基本組成物に対して、添加すべき元素、置換すべき元素
を種々検討し、優れた垂直磁化膜が容易に得られ、成膜
性に優れた酸化物磁性薄膜を提供するこ°とを目的とす
るものである。
Therefore, the present invention was proposed in order to satisfy the above-mentioned conventional requirements, and the present invention was developed by examining various elements to be added and substituted for the basic composition consisting of cobalt ferrite. The object of the present invention is to provide an oxide magnetic thin film that can easily be obtained with perpendicular magnetization and has excellent film formability.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明者等は、上述の目的を達成するために鋭意研究の
結果、スピネル構造をとるコバルト・フェライト(Co
FegOn)を構成する金属元素であるFeの一部をバ
ナジウム(V)で置換した材料が優れた垂直磁化膜を容
易に形成することを見出すに至った。また、コバルト・
フェライト(Codexes)を構成する酸素の量は、
スピネル相化合物の足止組成(化学量論的組成)かもし
くはそれより過少側とすることにより、優れた磁気特性
を示すことを合わせて見出すに至った。
In order to achieve the above-mentioned purpose, the present inventors have conducted extensive research and have discovered that cobalt ferrite (Co) has a spinel structure.
It has been found that a material in which a part of Fe, which is a metal element constituting FegOn), is replaced with vanadium (V) can easily form an excellent perpendicular magnetization film. In addition, cobalt
The amount of oxygen that makes up ferrite (Codexes) is
The inventors have also discovered that excellent magnetic properties can be exhibited by setting the spinel phase compound to a stoichiometric composition or less than the stoichiometric composition.

本発明は上記知見に基づきなされたものであって、本発
明に係る酸化物磁性薄膜は、一般式COzVyF e 
5−x−yOa−δ(ただし、0.7≦x≦1.1.0
.24≦y≦0.5.0≦δ≦1)で表される組成を有
することを特徴とするものである。
The present invention has been made based on the above findings, and the oxide magnetic thin film according to the present invention has the general formula COzVyF e
5-x-yOa-δ (0.7≦x≦1.1.0
.. 24≦y≦0.5.0≦δ≦1).

ここで、コバルト・フェライトを構成するFeの一部を
何らかの元素で置換する理由は、飽和磁束密度を低減さ
せることにより酸化物磁性薄膜の垂直磁化容易性を向上
させるためにある。しかしながら、通常コバルト・フェ
ライトの一部をこのような元素で置換すると垂直磁化異
方性の成り易さの目安となる磁歪も同時に小さくなる傾
向にある。
Here, the reason why a part of Fe constituting the cobalt ferrite is replaced with some element is to improve the ease of perpendicular magnetization of the oxide magnetic thin film by reducing the saturation magnetic flux density. However, when a part of cobalt ferrite is normally replaced with such an element, magnetostriction, which is a measure of the ease with which perpendicular magnetization anisotropy occurs, also tends to decrease at the same time.

上記磁歪は値が大きい程垂直磁化し易い傾向を有してい
る。したがって、飽和磁束密度は低減させることができ
、磁歪は低減させないような元素でコバルト・フェライ
トの一部を置換することが必要になる。
The larger the magnetostriction value, the more perpendicular magnetization tends to occur. Therefore, it is necessary to replace a portion of the cobalt ferrite with an element that can reduce the saturation magnetic flux density but does not reduce the magnetostriction.

本発明者等は、上述の特性を有する優れた置換元素とし
てバナジウムを採用した。すなわち、バナジウムは、コ
バルト・フェライトを構成するFeの一部と置換するこ
とにより、飽和磁束密度を低減させ磁歪は低減させない
という相反した要求をバランスよく満足する元素である
ことを見出したからである。
The present inventors adopted vanadium as an excellent substitution element having the above-mentioned properties. That is, it was discovered that vanadium is an element that satisfies the contradictory requirements of reducing saturation magnetic flux density and not reducing magnetostriction in a well-balanced manner by substituting a part of Fe constituting cobalt ferrite.

また、バナジウムによってその一部を置換したコバルト
・フェライトは、角形比に優れたものとなること、さら
にバナジウムは、少量の添加量で優れた磁気異方性を示
すこと等各種の優れた特性を発揮すること等が本発明者
等の実験によって明らかとなった。
In addition, cobalt ferrite that has been partially replaced with vanadium has an excellent squareness ratio, and vanadium has various excellent properties such as excellent magnetic anisotropy even with a small amount of addition. It has been clarified through experiments by the present inventors that this effect is exhibited.

ここで、本発明に係る酸化物磁性薄膜を構成するバナジ
ウムの組成yは、0.24以上0.5以下であることが
好ましい、バナジウムの組成yが0.24未満の場合に
は磁化が大きくなり過ぎて垂直磁化膜と成らなくなって
しまうからであり、バナジウムの組成yが0.5を越え
る場合には磁歪が減少してしまい垂直磁化異方性が小さ
くなり良好な角形比が得られなくなってしまうからであ
る。従来、アルミニウムやクロムを添加元素として使用
していた場合の添加元素の添加量が0.5以上であった
ことを考え合わせるとバナジウムの添加量は非常に少量
であるといえる。
Here, the composition y of vanadium constituting the oxide magnetic thin film according to the present invention is preferably 0.24 or more and 0.5 or less. If the composition y of vanadium is less than 0.24, the magnetization becomes large. This is because if the vanadium composition y exceeds 0.5, the magnetostriction decreases, the perpendicular magnetization anisotropy becomes small, and a good squareness ratio cannot be obtained. This is because Considering that in the past, when aluminum or chromium was used as an additive element, the amount of the additive element was 0.5 or more, it can be said that the amount of vanadium added is extremely small.

一方、酸化物磁性薄膜を構成するコバルトの組成Xは、
0.7以上1.1以下であることが好ましい。
On the other hand, the composition X of cobalt constituting the oxide magnetic thin film is
It is preferably 0.7 or more and 1.1 or less.

コバルトの組成が0.7未満の場合(Feの含有量が増
加する方向)には、ファラデー回転能が減少してしまい
好ましくなく、コバルトの組成が1.1を越える場合に
は磁化及び保磁力ともに減少し磁気特性の劣化を招くこ
ととなってしまうからである。
If the cobalt composition is less than 0.7 (in the direction in which the Fe content increases), the Faraday rotation ability will decrease, which is undesirable, and if the cobalt composition exceeds 1.1, the magnetization and coercive force will decrease. This is because both decrease, resulting in deterioration of magnetic properties.

また、酸化物磁性薄膜を構成する酸素量4−δのδは0
≦δ≦1の範囲、すなわち金属元素と酸素との組成比が
3:4(スピネル相)〜1:1(ウスタイト相)の範囲
内とすることが好ましい。
In addition, δ of the oxygen amount 4−δ constituting the oxide magnetic thin film is 0
It is preferable that the composition ratio of the metal element to oxygen be in the range of ≦δ≦1, that is, the composition ratio of the metal element to oxygen is in the range of 3:4 (spinel phase) to 1:1 (wüstite phase).

金属元素と酸素の組成比を3:4〜1:1とするには、
酸化物磁性薄膜を形成する際に導入する酸素量を積極的
に変化させることにより、上記組成物に含有される酸素
■を変えればよく、この組成範囲内になる酸化物磁性薄
膜であれば保磁力も大きく、垂直磁化異方性を示す角形
比の良好な酸化物磁性薄膜を形成することができる。
To set the composition ratio of metal element and oxygen to 3:4 to 1:1,
By actively changing the amount of oxygen introduced when forming an oxide magnetic thin film, the oxygen contained in the above composition can be changed, and if the oxide magnetic thin film falls within this composition range, it can be maintained. It is possible to form an oxide magnetic thin film with a high magnetic force and a good squareness ratio that exhibits perpendicular magnetization anisotropy.

上述のような組成を満足する酸化物磁性薄膜であれば、
磁歪誘起異方性を良好に生じさせる応力が効果的に作用
するものとなる。
If the oxide magnetic thin film satisfies the above composition,
Stress that satisfactorily produces magnetostriction-induced anisotropy acts effectively.

上述のような組成で表される酸化物磁性薄膜を作製する
方法としては、気相成長法や湿式成長法等が適用できる
。上記気相成長法としては、真空蒸着法、クラスター・
イオンビーム法、スパッタリング法、イオンブレーティ
ング法、CVD法。
As a method for producing the oxide magnetic thin film having the above-mentioned composition, a vapor phase growth method, a wet growth method, or the like can be applied. The above vapor phase growth methods include vacuum evaporation method, cluster growth method,
Ion beam method, sputtering method, ion blating method, CVD method.

プラズマ溶射法等が挙げられる。また、湿式成長法とし
ては、フェライト・メツキ法等が挙げられる。
Examples include plasma spraying. In addition, examples of the wet growth method include the ferrite-metsuki method.

本発明に係るC o 、VyF e 5−x−yo*−
δ(ただし、0.7≦x≦1.1,0.24≦y≦0.
5、O≦δ≦1)からなる酸化物磁性薄膜は負の磁歪を
持つものである。したがって、引っ張り応力を加えるこ
とによって垂直磁化膜に好ましい垂直磁気異方性を得る
ことができる。引っ張り応力を加える手段としては、熱
膨張係数αがα≦70 x 10−’(K−’)である
ような特性を有する材料からなる基板上に高温で薄膜を
作製し、室温まで冷却した時の熱応力を利用する方法等
が挙げられる。
Co, VyF e 5-x-yo*- according to the present invention
δ (However, 0.7≦x≦1.1, 0.24≦y≦0.
5, O≦δ≦1) The oxide magnetic thin film has negative magnetostriction. Therefore, by applying tensile stress, it is possible to obtain preferable perpendicular magnetic anisotropy in the perpendicularly magnetized film. As a means of applying tensile stress, a thin film is prepared at high temperature on a substrate made of a material having a thermal expansion coefficient α of α≦70 x 10-'(K-'), and when the film is cooled to room temperature. Examples include methods that utilize thermal stress.

なお、上記酸化物磁性薄膜の膜厚は何等製薬されるもの
ではなく、所望の特性等に応じて適宜設定すればよいが
0.4μm程度であることが好ましい、これは光記録媒
体として酸化物磁性薄膜を作製した場合必要とされる膜
厚であり、あまり厚過ぎる場合は光記録媒体としての特
性が劣化してし”  まうからである。
The thickness of the above-mentioned oxide magnetic thin film is not prescribed in any way, and may be set appropriately depending on the desired characteristics, etc., but it is preferably about 0.4 μm. This is the thickness required when a magnetic thin film is produced, and if it is too thick, the characteristics as an optical recording medium will deteriorate.

また、酸化物磁性薄膜はそのキュリー温度が低い程磁気
特性が良好で、垂直磁化異方性等の特性も向上するとい
う傾向がある。置換元素によってコバルト・フェライト
の一部を置換しなかった場合のキュリー温度は520℃
であるが、これをバナジウムで置換した場合にもそのキ
ュリー温度は480℃〜500℃とあまり低下しない、
そこで、キュリー温度を低下させ、より一層垂直磁化異
方性等の特性を向上させる目的で、F”eの一部を第3
の添加元素で置換してもよい。この場合置換可能な第3
の元素としては、AIl、Ga、Ru、Ti。
Furthermore, there is a tendency that the lower the Curie temperature of an oxide magnetic thin film, the better the magnetic properties, and the better the properties such as perpendicular magnetization anisotropy. The Curie temperature when a part of the cobalt ferrite is not replaced by a substitution element is 520℃
However, even when this is replaced with vanadium, its Curie temperature does not decrease much at 480°C to 500°C.
Therefore, in order to lower the Curie temperature and further improve properties such as perpendicular magnetization anisotropy, a part of F”e was
It may be replaced with an additional element. In this case, the replaceable third
The elements include Al, Ga, Ru, and Ti.

Rh、Mn、Ni、Zn、Sn、Cr、Cu、Mg。Rh, Mn, Ni, Zn, Sn, Cr, Cu, Mg.

In、Sb、Sc、Bi、Y、Sm、Eu、Tb。In, Sb, Sc, Bi, Y, Sm, Eu, Tb.

Gd等が挙げられる。Examples include Gd.

〔作用〕[Effect]

コバルト・フェライトを構成するFeの一部を置換する
元素として使用するバナジウムは、飽和磁束密度を低減
する効果に優れるものの磁歪はあまり低減させない傾向
にある。したがって、コバルト・フェライトを構成する
Feの一部をバナジウムにより置換した酸化物磁性薄膜
は、垂直磁化容易性が向上し磁歪誘起異方性を良好に生
じさせる応力が効果的に作用するものとなる。
Vanadium, which is used as an element to partially replace Fe constituting cobalt ferrite, has an excellent effect of reducing saturation magnetic flux density, but tends not to reduce magnetostriction much. Therefore, in an oxide magnetic thin film in which a part of the Fe constituting cobalt ferrite is replaced with vanadium, the perpendicular magnetization ease is improved, and the stress that favorably produces magnetostriction-induced anisotropy acts effectively. .

また、本発明に係る酸化物磁性薄膜を構成するコバルト
・フェライトの金属と酸素との比は、1:1〜3:4の
範囲内とすることによって、より一層抗磁力や角形比が
良好な垂直磁性Fll膜となる。
Furthermore, by setting the metal to oxygen ratio of the cobalt ferrite constituting the oxide magnetic thin film according to the present invention within the range of 1:1 to 3:4, even better coercive force and squareness ratio can be obtained. This becomes a perpendicular magnetic FLL film.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例について図面を参考にして説明す
るが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない
Examples of the present invention will be described below with reference to the drawings, but the present invention is not limited to these examples.

去ル炎上 先ず、Co、 V、 Peを調整溶融し、スパッタリン
グ後の組成がCoo、 ++Vo、 sPe+、 70
4−δとなるようなスピネル型コバルト・フェライトを
目標とした金属合金ターゲットを作製した。作製したタ
ーゲットの直径は75龍である。
First, Co, V, and Pe were adjusted and melted, and the composition after sputtering was Coo, ++Vo, sPe+, 70
A metal alloy target was prepared with a spinel-type cobalt ferrite as a target of 4-δ. The diameter of the prepared target was 75 mm.

このコバルト・フェライト合金ターゲットを用いて、高
周波マグネトロン・スパッタリング装置にて、Ar及び
o2ガスを導入しながら室温中で反応スパッタリング法
により石英ガラス基板上に酸化物磁性薄膜の膜堆積を行
いサンプル薄膜を作製した。このとき、投入電力は30
0W、ガス圧は6++Torrとし、0!の流量を2.
5 SCCM 〜3.2 SCCMと変化させ、Arの
流量を調整しArと0□0総流量が203CC?lとな
るようにして試料A〜試料Hを得た。この場合に作製さ
れた薄膜の厚さは0.43μmであった。
Using this cobalt-ferrite alloy target, an oxide magnetic thin film was deposited on a quartz glass substrate by a reactive sputtering method at room temperature while introducing Ar and O2 gases using a high-frequency magnetron sputtering device to form a sample thin film. Created. At this time, the input power is 30
0W, gas pressure 6++Torr, 0! The flow rate of 2.
Change it from 5 SCCM to 3.2 SCCM and adjust the Ar flow rate until the Ar and 0□0 total flow rate is 203CC? Samples A to H were obtained in such a way that The thickness of the thin film produced in this case was 0.43 μm.

01流量と堆積速度との関係は、第1図に示すように、
02の流量が少ない場合には金属的な膜が堆積し堆積速
度はあまり大きくなく、Olの流量が多(なるに従って
酸化物の生成により堆積速度が大きくなり、さらにOt
の流量を増加させていくとターゲット表面にスパッタ率
の小さな酸化被膜が生じ堆積速度は再び小さくなる。
The relationship between 01 flow rate and deposition rate is as shown in Figure 1.
When the flow rate of 02 is low, a metallic film is deposited and the deposition rate is not very high, and as the flow rate of Ol is high (the deposition rate increases due to the formation of oxides, and
As the flow rate increases, an oxide film with a low sputtering rate is formed on the target surface, and the deposition rate decreases again.

−aに、反応スバ・ツタリングによるフェライト薄膜を
作製する場合、堆積速度の極大から02流量の多い側に
かけて良好な薄膜が得られる。ところが、従来添加元素
として添加されていたアルミニウムやクロムを含む系で
は、これらの元素の酸化物が極めて小さなスパッタ率を
有するために0□流量増加に対する堆積速度変化が著し
く、良好な薄膜を得る作製条件が非常に狭い領域に限ら
れていた。これに対して、本発明に係る酸化物磁性薄膜
で添加元素として使用しているバナジウムは、スパッタ
率があまり小さくないため成膜条件は適度に広い条件で
行うことができ、さらに再現性にも優れている。
-a, when producing a ferrite thin film by reaction sputtering, a good thin film can be obtained from the maximum deposition rate to the side where the 02 flow rate is high. However, in systems containing aluminum and chromium, which were conventionally added as additive elements, since the oxides of these elements have extremely low sputtering rates, the deposition rate changes significantly with increasing flow rate of 0□, making it difficult to produce a good thin film. The conditions were limited to a very narrow area. On the other hand, since vanadium, which is used as an additive element in the oxide magnetic thin film according to the present invention, has a not so small sputtering rate, the film can be formed under a moderately wide range of conditions, and it also has excellent reproducibility. Are better.

上述のようにして得られた試料A〜試料Hに対して、大
気中で500℃、2時間の条件下で熱処理を行った結果
、試料C〜試料Hまでの6種類の試料が磁性を示した。
Samples A to H obtained as described above were heat treated in the atmosphere at 500°C for 2 hours, and as a result, six types of samples, Samples C to H, exhibited magnetism. Ta.

・ これら6種類の試料について、波長780nmで測
定したファラデー回転能を第2図に、最大磁場1QkQ
eで測定したファラデー・ループから算出した角形比を
第3図にそれぞれ示す。尚、上記ファラデー・ループは
カー・ループと異なり光学的なエンハンス効果は小さく
、ヒステリシス・ループの形は振動試料型磁力計(VS
M)で測定される磁化曲線と殆ど一致している。上記角
形比は次の式により求めた。
・ Figure 2 shows the Faraday rotation powers measured at a wavelength of 780 nm for these six types of samples, and the maximum magnetic field 1QkQ
The squareness ratios calculated from the Faraday loops measured at e are shown in FIG. Note that unlike the Kerr loop, the Faraday loop has a small optical enhancement effect, and the shape of the hysteresis loop is similar to that of a vibrating sample magnetometer (VS
It almost coincides with the magnetization curve measured in M). The squareness ratio was determined by the following formula.

上記第3図より明らかなように、最も角形比が大きく垂
直磁化膜として優れているものは試料りであり、その角
形比は80%であった。上記試料りについて電子プロー
ブX線回折(EPMA)により求めた組成はCoo、 
、ovo、 4+Fe+、 hqoa−6であり、ター
ゲット組成とはやや異なった金属組成比となっている。
As is clear from FIG. 3 above, the sample with the highest squareness ratio and excellent as a perpendicular magnetization film had a squareness ratio of 80%. The composition determined by electron probe X-ray diffraction (EPMA) for the above sample is Coo,
, ovo, 4+Fe+, hqoa-6, and the metal composition ratio is slightly different from the target composition.

作製した各試料A〜試料Hについての酸素の定量は行っ
ていないが、第2図から明らかなように、この酸素量領
域では薄膜は、非磁性ウスタイト相とフェリ磁性スピネ
ル相の混合物からなっており、酸素量の増加に伴いスピ
ネル相の割合が増加すると考えるとファラデー回転能と
角型比の変化を説明することができる。すなわち、ファ
ラデー回転能は、酸素供給量3.1 SCCMで極大値
2.9deg/ p mをとる。この試料がスピネル相
の電比組成(金属:酸素−3;4)に最も近くなってい
ることを示すものと考えられる。これに対して酸素供給
量がさらに多い3.2 SCCMでは、ファラデー回転
能は再び2deg/μm以下になり、角形比と抗磁力H
cが激減する。このときXwA回折も弱くなっているの
で、この磁気特性の変化は過剰な酸素のためにスピネル
相の結晶が崩れたためと考えられる。また、全く磁化し
なかった試料A及び試料Bが非磁性ウスタイト相の組成
(金属:酸素=1 : 1)に近いと考えられる。さら
に、最も優れた角形比80%を示す試料りは、スピネル
相足止組成と考えられる試料Gよりも少ない酸素供給の
もとに作製されている。以上のことを勘案すると良好な
角形比を示す試料はウスタイト相組成とスピネル相組成
の中間の酸素組成で得られると言える。従って抗磁力H
cが太き(、角形比の良好な組成は一般組成式中のδの
範囲が0≦δ≦1の範囲内にあるといえる。
Although we did not quantify the amount of oxygen in each of the fabricated samples A to H, it is clear from Figure 2 that in this oxygen content region, the thin film consists of a mixture of the nonmagnetic wustite phase and the ferrimagnetic spinel phase. Therefore, if we consider that the proportion of spinel phase increases as the amount of oxygen increases, we can explain the changes in Faraday rotation ability and squareness ratio. That is, the Faraday rotation ability takes a maximum value of 2.9 deg/pm at an oxygen supply rate of 3.1 SCCM. This is considered to indicate that this sample has the electrical specific composition closest to that of the spinel phase (metal:oxygen-3;4). On the other hand, in 3.2 SCCM, where the oxygen supply amount is even higher, the Faraday rotation ability becomes less than 2 deg/μm again, and the squareness ratio and coercive force H
c is drastically reduced. Since the XwA diffraction also became weaker at this time, it is thought that this change in magnetic properties was caused by the collapse of spinel phase crystals due to excess oxygen. Furthermore, it is considered that Sample A and Sample B, which were not magnetized at all, had a composition close to that of the nonmagnetic wustite phase (metal:oxygen=1:1). Furthermore, the sample exhibiting the best squareness ratio of 80% was produced under a lower oxygen supply than sample G, which is considered to have a spinel phase-stuck composition. Considering the above, it can be said that a sample exhibiting a good squareness ratio can be obtained with an oxygen composition intermediate between the wustite phase composition and the spinel phase composition. Therefore, the coercive force H
It can be said that a composition with a large c (and a good squareness ratio) has a range of δ in the general composition formula within the range of 0≦δ≦1.

2〜  3.   1〜  4 同様な検討を組成比の異なる合金ターゲットを用いて実
施例2.実施例3.比較例1〜比較例4として行った。
2-3. 1 to 4 Similar studies were conducted using alloy targets with different composition ratios in Example 2. Example 3. Comparative Examples 1 to 4 were conducted.

なお、比較例5としてバナジウムを添加しないものにつ
いても実験を行った。その結果を第1表、第2表に示す
In addition, as Comparative Example 5, an experiment was also conducted on a sample in which vanadium was not added. The results are shown in Tables 1 and 2.

(以下余白) 上記第1表〜第2表に掲げた薄膜組成比の領域を第4図
中斜線枠で示す。なお、第4図はCo、V。
(The following is a blank space) The regions of the thin film composition ratios listed in Tables 1 and 2 above are indicated by diagonal lines in FIG. In addition, Fig. 4 shows Co and V.

FegOa−a  (x + 3’ + z = 3)
として表した場合の三元組成図である。また、第4図中
■印は実施例1に、■印は実施例2に、■印は実施例3
に、■印は比較例1に、■印は比較例2に、■印は比較
例3に、■印は比較例4に、■印は比較例5にそれぞれ
該当する。
FegOa-a (x + 3' + z = 3)
It is a ternary composition diagram when expressed as . In addition, in Fig. 4, the ■ mark is for Example 1, the ■ mark is for Example 2, and the ■ mark is for Example 3.
The ■ mark corresponds to Comparative Example 1, the ■ mark corresponds to Comparative Example 2, the ■ mark corresponds to Comparative Example 3, the ■ mark corresponds to Comparative Example 4, and the ■ mark corresponds to Comparative Example 5.

また、第5図A〜第5図Hは、実施例1〜実施例3及び
比較例1〜比較例5における組成での代表的な磁化曲線
を示す、なお、第5図A、第5図B、第5図C1第5図
H中aは垂直方向の磁化曲線を、bは面内方向の磁化曲
線を表している。また、第5図D〜第5図Gはいずれも
垂直方向の磁化曲線を示している。
In addition, FIGS. 5A to 5H show typical magnetization curves for the compositions of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 5. B, FIG. 5C1 In FIG. 5H, a represents the magnetization curve in the perpendicular direction, and b represents the magnetization curve in the in-plane direction. Moreover, FIGS. 5D to 5G all show magnetization curves in the vertical direction.

第1表〜第2表、第4図及び第5図A〜第5図Hから明
らかなように、太線枠で示す領域よりバナジウムを多く
含有する組成側は磁歪が減少してしまい磁気異方性が不
充分であり、バナジウムが少ない組成側では磁化が大き
くなり過ぎて垂直磁化膜とならない、また、コバルトを
多く含有する組成側では磁化、抗磁力ともに減少する傾
向にあり、フェライトを多く含有する組成側ではファラ
デー回転能が減少する傾向にある。従って、垂直方向の
磁化曲線に角形比70%以上を得ることのできる優れた
酸化物磁性薄膜の組成は、C:o、V。
As is clear from Tables 1 to 2, Figure 4, and Figures 5A to 5H, magnetostriction decreases in the composition side containing more vanadium than the region indicated by the thick line frame, resulting in magnetic anisotropy. If the composition contains less vanadium, the magnetization becomes too large to form a perpendicularly magnetized film, and if the composition contains a lot of cobalt, both magnetization and coercive force tend to decrease, and if the composition contains a lot of ferrite. Faraday rotation ability tends to decrease on the composition side where Therefore, the composition of an excellent oxide magnetic thin film that can obtain a squareness ratio of 70% or more in the perpendicular magnetization curve is C:o,V.

F 135−x−yo4−δ(ただし、0.7≦x≦1
.1.0.24≦y≦0.5、O≦δ≦1)で示される
ものが好ましいといえる。
F 135-x-yo4-δ (0.7≦x≦1
.. 1.0.24≦y≦0.5, O≦δ≦1) is preferable.

以上の結果をまとめると本発明に係る酸化物磁性薄膜の
特性は次のようになる。
To summarize the above results, the characteristics of the oxide magnetic thin film according to the present invention are as follows.

飽和磁束密度Bs=3〜4.2kG ファラデー回転能θr=1.2〜2.4@/μm光吸収
α=3.6μm −’ 屈折率n = 2.6 性能指数2θF/α=0.7〜1.3’なお、キュリー
温度Tcに関しては、本発明に係る酸化物磁性材料は4
80℃〜500℃となり、無置換系の材料のキュリー温
度Tc 520℃と比較してあまり低下しなかった。酸
化物磁性材料においてはキュリー温度Tcが低い方が特
性がよくなるという傾向があるため、本発明にかかる酸
化物磁性材料の組成にさらにガリウム、アルミニウム等
第4金属添加元素を酸化物磁性材料の特性を劣化させな
い範囲において添加してもよい。
Saturation magnetic flux density Bs = 3 to 4.2 kG Faraday rotational power θr = 1.2 to 2.4@/μm Light absorption α = 3.6 μm −' Refractive index n = 2.6 Figure of merit 2θF/α = 0.7 ~1.3' Note that regarding the Curie temperature Tc, the oxide magnetic material according to the present invention has a Curie temperature Tc of 4
The temperature ranged from 80°C to 500°C, which was not much lower than the Curie temperature Tc of 520°C for the unsubstituted material. In oxide magnetic materials, there is a tendency that the lower the Curie temperature Tc, the better the characteristics. Therefore, a fourth metal additive element such as gallium or aluminum is added to the composition of the oxide magnetic material according to the present invention to improve the characteristics of the oxide magnetic material. It may be added within a range that does not cause deterioration.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の説明から明らかなように、本発明に係る酸化物磁
性薄膜は、コバルトフェライトを構成するFeの一部を
バナジウムによって置換したものとしているため、少量
の置換量で優れた効果を発揮し、磁歪を低減することな
く飽和磁束密度を低減することから酸化物磁性薄膜の作
製を容易とすることができる。
As is clear from the above description, the oxide magnetic thin film according to the present invention has a part of the Fe constituting the cobalt ferrite replaced with vanadium, so it exhibits excellent effects even with a small amount of substitution. Since the saturation magnetic flux density is reduced without reducing magnetostriction, it is possible to easily manufacture an oxide magnetic thin film.

また、バナジウムは成膜条件を適度に広くする効果もあ
ることから反応性スパッタリングによるフェライト膜の
作製が容易且つ再現性も優れたものとすることができる
Further, since vanadium has the effect of appropriately widening the film forming conditions, it is possible to easily produce a ferrite film by reactive sputtering and to have excellent reproducibility.

従って、光磁気記録材料として優れた特性を示す酸化物
磁性薄膜を提供することができる。
Therefore, it is possible to provide an oxide magnetic thin film that exhibits excellent properties as a magneto-optical recording material.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はスパッタリング時の酸素流量と薄膜の堆積速度
との関係を表す特性図である。 第2図はスパッタリング時の酸素流量とファラデー回転
能との関係を示す特性図である。 第3図はスパッタリング時の酸素流量と角形比との関係
を示す特性図である。 第4図は本発明に係る酸化物磁性薄膜の組成範囲を示す
三元組成図である。 第5図A乃至第5図Hはそれぞれ実施例1〜実施例3及
び比較例1〜比較例5における代表的な磁化特性図を示
すものである。 特許出願人   ソニー株式会社 代理人  弁理士  小泡  晃 岡   旧材 榮− 同   佐藤  勝 02 it   (SCCM) 曹 囚 Cox○46 精 ω 囚 山形比 (7゜)
FIG. 1 is a characteristic diagram showing the relationship between the oxygen flow rate during sputtering and the thin film deposition rate. FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between oxygen flow rate and Faraday rotation ability during sputtering. FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between oxygen flow rate and squareness ratio during sputtering. FIG. 4 is a ternary composition diagram showing the composition range of the oxide magnetic thin film according to the present invention. 5A to 5H show typical magnetization characteristic diagrams in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 5, respectively. Patent Applicant Sony Corporation Representative Patent Attorney Kowa Akioka Kyuzai Sakae Sato Masaru 02 it (SCCM) Cao Cox○46 Sei ω Yamagata Ratio (7゜)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 一般式、 Co_xV_yFe_3_−_x_−_yO_4_−_
δ(ただし、0.7≦x≦1.1、0.24≦y≦0.
5、0≦δ≦1)で表される組成を有する酸化物磁性薄
膜。
[Claims] General formula, Co_xV_yFe_3_-_x_-_yO_4_-_
δ (However, 0.7≦x≦1.1, 0.24≦y≦0.
5. An oxide magnetic thin film having a composition expressed by 0≦δ≦1).
JP31083287A 1987-12-10 1987-12-10 Oxide magnetic thin film Pending JPH01152603A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002277842A (en) * 2001-03-19 2002-09-25 Ricoh Co Ltd Image display device

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