JPH01283319A - 磁気ヘッド用磁性材料の製造方法 - 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〕 本発明は高飽和磁束密度を有し、かつ低保磁力および高
透磁率のすぐれた軟磁気特性を示す磁性材料に係り、高
密度磁気記録に有利な磁気ヘッド用磁極材料に適した磁
性材料に関する。

〔発明の背景〕

磁気記録において記録密度を向上させるためには、記録
媒体の高保磁力化が不可欠であり現在媒体保磁力（ま増
加の一途である。従来記録媒体にはＣｏ−ガンマフェラ
イト等の酸化物テープが使われておりその保磁力ＨＣは
約８００エルステツドであった。しかし、メタル媒体の
出現で保磁力（ま１５００エルステツドはどの大きなも
のも得られるようになった。この様な高保磁力媒体の磁
化を十分に反転させるために（ま、磁気ヘッドから発生
される記録磁界を十分に大トクシなければならない。記
録磁界は磁気ヘッドに使用されている磁性材料の飽和磁
束密度で決まるため、高飽和磁束密度を有する磁性制料
が磁気ヘッド用として要求されろ。現在磁気ヘッドに利
用されているあるいは利用されつつある高飽和磁束密度
を有する代表的な磁性料１には、パーマロイ、センダス
ト、アモルファスコバルト合金などがある。しかし以」
二の合金利料の飽和磁束密度は大きくとも１４０００ガ
ウス程度であり、保磁力８００エルステッドい酸化物媒
体は十分に磁化反転できろが、保磁力１５００エルステ
ツドの媒体に対しては、非常にむずかしくなる。これだ
けの高保磁力媒体に対しては少なくとも１５０００ガウ
ノ以上１ｌ１７）高飽和磁束密度を有する磁性材料が磁
気ヘッド用として使用される必要がある。

現在の固定磁気ディスクあるいはフロッピー磁気記録装
置などの記録再生方式から考えると記録に利用した磁気
ヘッドは再生にも利用できなければならない。再生の段
階では磁気ヘッド用磁性材料は高透磁率である必要があ
る。再生が安定して行なえるためには、磁気ヘッド用磁
性材料の透磁率は少なくとも常に１０００以上であるこ
とが要求されている。

ところで高飽和磁束密度を有しつつ透磁率の高い材料は
強磁性体の中でも軟磁性材料と呼ばれるものである。こ
の軟磁性を表わす一つの特性要素に保磁力が小さいこと
があげられる。保磁力が小さいことは軟磁性材料を磁気
ヘッドに利用した場合、磁化過程でのヒステリシス損失
を低減させるという大きな意味がある。また、一般に保
磁力と透磁率は反比例の関係にあり、つまり保磁力の低
減は前記した透磁率の増大の必要条件である。磁気ヘッ
ド用として利用できる磁性材料は少なくとも保磁力１エ
ルステツド以下は必須条件である。

〔従来の技術とその課題〕

最近高飽和磁束密度を有する磁性材料として期待されて
いるものに純鉄および鉄系合金がある。

鉄は本来約２２’ＯＯＯガウスの高飽和磁束密度を有し
ているが軟磁性はあまり良くない。そこで鉄に他の元素
を少量添加することで鉄本来の飽和磁束密度をほとんど
低下させずに、保磁力を低下させ透磁率を向上させよう
とする試みがなされている。この中で鉄に数％の窒素を
含ませた窒化鉄（Ｆｅ’、Ｎ）膜（この場合鉄と窒素の
化合あるいは鉄中への窒素の固溶の両者が考えられるが
、ここでは鉄中に窒素が含まれているものを総じて窒化
鉄と呼ぶ）は、飽和磁束密度が２１０００ガウス以上で
ありながら保磁力が約１エルステツドであり将来の磁気
ヘッド用磁性材料として非常に有望視されている。Ｋａ
Ｗａ　ｒ　ａ　ｄ　ａら（ＩＮＴＥＲＭＡＧ　Ｃｏ　ｎ
　ｆ　。

ＥＤ−０１、（１９８７））あるいはＮａ　ｏｅら（Ｉ
ＥＥＥＴｒａｎｓ、　Ｍａｇ、　、　ＭＡＧ−２０，１
４５１（１９８４））によると窒化鉄膜は高周波イオン
ブレーティングあるいはイオンビームデポジノンヨンそ
の他の気相成長法により形成され高飽和磁束密度は達成
され、ある程度の軟磁気特性が得られている。しかしな
がら、未だに安定して１エルステシト以下の保磁力を得
ることはできず、透磁率もまた小さく磁気ヘッド用磁性
材料として利用できるレベルには達していない。

窒化鉄膜の保磁力はまた膜の厚さにも大きく影響される
。本発明者らがあらかじめ確認したところによると、窒
化鉄膜は膜厚の増大に伴ない保磁力が増大してゆく。こ
れは、膜厚が増大するに従い膜厚方向の結晶化が進み、
異方性分散が大きくなるためと考えられる。このことも
窒化鉄が磁気ヘッド用磁性材料として実用レベルに達し
ない理由でもある。

〔発明の目的〕

本発明は、メタル媒体に代表される保磁力１５００工ル
ステツド以上の高保磁力媒体を利用して安定した記録再
生が行なえる磁気ヘッド用磁性材料を与えるため、高飽
和磁束密度を有し、かつ低保磁力および高透磁率のすぐ
れた軟磁性膜を作製することを目的として（・る。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明に些いては窒素ガス
雰囲気中で鉄を蒸発させて形成した窒化鉄膜を、パーマ
ロイ膜を中間層として交互に少な（とも３層以上積層し
、しかる後にこの積層膜を直流磁場を印加した真空中に
おいて熱処理を行ない高飽和磁束密度を有する軟磁性膜
を作製した。

〔実施例〕

第１図に本発明で作製した電化鉄膜１とパーマロイ膜２
による積層膜の断面模式図を示した。主となる窒化鉄膜
１は積層膜全体の高飽和磁束密度を保つために、パーマ
ロイ膜２に比較して厚くする必要がある。つまり基本的
には窒化鉄膜１の間にパーマロイ２を中間層として介在
させるという構造となる。

前記の発明の背景において述べたように窒化鉄膜は単層
膜の膜厚が大きくなれば保磁力は増大し特性は劣化する
。そのため積層膜においても窒化鉄の単位膜厚（・ま５
　Ｑ　ｎ　ｍ〜３００　ｎ　ｍが良い。

窒化鉄膜は高周波イオンブレーティング法を用いて形成
した。真空中に窒素およびアルゴンの混合ガスを導入し
プラズマを発生させた。その中で純度９９９９％の鉄を
蒸発させ、窒素ガスと反応させて窒化鉄膜１をガラス基
板乙に堆積させた。

パーマロイ膜２も窒化鉄形式と同一の真空槽を用い、高
周波イオンブレーティング法により形成した。蒸発源に
は８０％ニッケルー２０％鉄合金を用い、導入ガスはア
ルゴンとした。以上２種類の嘆の作製条件は次のとおり
である。

窒化鉄膜形成条件 へｒ十Ｎ２ガス圧力・・・・・・１×圓−’ＴｏｒｒＮ
２ガス分圧−２ＸＩＯ’　Ｔｏｒｒ 高周波出力・・・・・３００Ｗ 成膜速度・・・・・・０．５層ｍ、Ａｅｃパーマロイ膜
形成条件 Ａｒガス圧カー　５Ｘ１０−’　Ｔｏｒｒ高周波出力・
・・・・・３００Ｗ 成膜速度・・・・・・０．５層ｍ／ｓｅｃ見、上の条件
で形成した窒化鉄膜とパーマロイ膜の膜厚を変え交互に
９層積層した膜の特性を第２図に示す。それぞれの層の
単位膜厚は、窒化鉄膜：パーマロイ嘆＝９５：５．９０
：１０．８０：２０．６ｏ：４ｏ（ｎｍ）の４種を形成
した。第２図においては、横軸にこの場合のパーマロイ
膜厚を、縦軸には保磁力とを示した。ただし、横軸Ｑｎ
ｍの場合は、比較のために窒化鉄単層膜（膜厚１０１０
０ｎの特性を示した。第２図より明らかなように、積層
によって保磁力が低下していることがわかる。ただし一
部を除いて保磁力はＩエルステラド以上であり目的から
は不十分である。

つぎに作製した積層膜および単層膜を真空中において５
００エルステツドの直流磁場を加えつつ、４００°Ｃで
３０分間熱処理を行なった。低保磁力を示した膜は面内
−軸磁気異方性を有しており、直流磁場は膜の磁化容易
方向へ引加した。第３図には上記作製嘆の熱処理後の保
磁力および飽和磁束密度を示す。第３図の横軸は第２図
と同じである。第３図より明らかなように熱処理によっ
て積層膜はすべて保磁力が１エルステツド以下となり軟
磁性が改良された。熱処理は膜の結晶性を良（するとと
もに、内部応力を緩和させる効果があるものと考えられ
る。この結果より、中間層となるパーマロイ膜を１０ｎ
ｍ以上で積層することにより保磁力０５エルステツド以
下の磁気ヘッド用磁性材料として十分な軟磁性嘆を得る
ことができた。

また、この積層膜はＩ　ＭＨｚでの高周波透磁率が３０
００以上ありこの点でも十分である。飽和磁束密度は１
８０００ガウス以上を有しているが、第３図に示した以
上にパーマロイ膜の厚みを大きくする、つまり窒化鉄膜
厚／パーマロイ膜厚＝１．５以下にすると飽和磁束密度
はさらに低下してしまい本発明白目的からは遠ざかって
しまう。それゆえ膜厚比は１５以上が望ましい。

つづいて窒化鉄膜厚を３Ｑｎｍ、バー　７　Ｄイ膜厚を
２０ｎｍに固定し、積層数を変化させた。第４図は積層
数と膜の保磁力との関係を示すものである。ただしこれ
らの積層膜も前述の熱処理が施しである。また層数が１
層のものは、窒化鉄の単層膜を表わして（・る。第４図
から明らかに３層以上積層することにより、単層膜と比
較して保磁力は急激に減少する。２層膜では効果が全く
ないことから、積層膜は窒化鉄とパーマロイ膜の磁気特
性が混合しただけでなく、パーマロイを中間層として上
下の窒化鉄膜が磁気的に相互作用し、さらに磁気特性が
向上していると考えられる。また本発明においては比較
のため、中間層とするパーマロイ膜の代わりに非磁性体
である５ｔＯ２膜を窒化鉄膜の間に介在させ、３層構造
として磁気特性を測定した。５１０２を用（・て積層し
た場合は、保磁力はｌエルステッドになり単層膜より若
干向上が見られる程度であった。中間層にはパーマロイ
の様な低保磁力強磁性体が適しており、パーマロイ膜が
窒化鉄膜間の磁気的相互作用を伝達する役割をしている
と考えられる。

さらに窒化鉄膜とパーマロイ膜の膜厚比を４：１に保っ
たままそれぞれの層数を大きくした。

第５図はこの場合作製した膜の保磁力をそれぞれの積層
膜のパーマロイ膜厚に対して表わしたものである。この
場合も積層膜は前述の熱処理を施した。第５図より層厚
が大きくなるに従い保磁力は増大するが、窒化鉄膜厚：
パーマロイ膜厚＝３２０　ｎ　ｍ　：　８０　ｎ　ｍで
は単層膜とほとんど変化がなくなる。この場合はパーマ
ロイ膜厚が大きくなりすぎたため、窒化鉄同志の相互作
用が生じないほど分離されてしまい、単層膜としての特
性がそ扮まま表われたためである。つまり中間層のパー
マロイ膜は５０ｎｍ以下の膜厚で形成する必要がある。

以上得られた積層膜の代表的な磁気特性を第１表を用い
て示した。

第１表 第１表より、窒化鉄膜とパーマロイ膜の積層膜は高飽和
磁束密度１８０００ガウス以上を示しつつ、０．５エル
ステツド以下の低保磁力および３０００以上の高透磁率
を有する、非常にすぐれた軟磁性材料である。

以上の実施例においては、中間膜としてパーマロイだけ
に着目して積層を行なったが、たとえばセンダスト、ア
モルファス合金など他の低保磁力磁性材料を中間膜に用
いても同様の効果は得られる。また、膜の形成方法は高
周波スパッタリング、イオンビームスパッタリング、イ
オンビームデポジッンヨン法など、他の気相成長法も利
用することができる。

〔発明の効果〕

実症例より明らかなように、本発明によれば、高飽和磁
束密度を有し、かつ低保磁力および高透磁率のすぐれた
軟磁性膜を作製できた。

本発明の凪性膜を磁気ヘッドに適用すれば、保ｉ力１５
００エルステンドのメタル媒体はもとより、さらに高保
磁力の媒体を利用し安定して記録再生が出来、現在より
かなり高密度な磁気記録を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で作製した窒化鉄膜とパーマロイ膜によ
る積層膜の断面模式図、第２図は積層膜の窒化鉄膜とパ
ーマロイ膜の膜厚比を変えた場合の保磁力とパーマロイ
膜厚との関係を示す図異、第３図は第２図と同じ積層膜
の熱処理後における保磁力および飽和磁束密度のパーマ
ロイ膜厚との関係を示す図六、第４図は積層膜の保磁力
と積層数との関係を示す図表、第５図は積層膜の窒化鉄
膜とパーマロイ膜の膜厚比を一定にした場合の保磁力と
パーマロイ膜厚との関係を示す図≠である。 １・・・・・・窒化鉄膜、　　□ ２・・・・・・パーマロイ膜、 ６・・・・・・基板。 第１図 第２図 へ〇−マロイｇｊｊ（ｎｍ） 第３図 ＯＴＯ２０３０４０ ハ０−マロイ膜厚　（ｎｍ　） 第４図 ハ０−マロ４Ａ！厚（ｎｍ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 窒素ガス雰囲気中で鉄を蒸発させて形成した窒化鉄膜を
   、パーマロイ膜を中間層として交互に少なくとも３層以
   上積層し、しかる後にこの積層膜を直流磁場を印加した
   真空中において熱処理することを特徴とする、磁気ヘッ
   ド用磁性材料の製造方法。