JPH01300504A - 磁性多層膜 - 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、磁気記録装置用磁気ヘットの磁極に通した磁
性多層膜に関するものである。

［従来の技術］ 磁気記録装置の線記録密度を高くするためには、ヘッド
用磁性膜しては、■高保磁力媒体を充分磁化できるよう
、飽和磁束密度が高いこと、■良好な再生効率を得るた
めに、保磁力が低くかつ透磁率が高いこと、■応力に伴
う磁気特性の変化を抑制するため、磁歪定数が零付近で
あること。

が、必要とされる。

従来、ヘッド用磁性膜としては、ＮｉＦｅ合金が使用さ
れており、また近年、ＮｉＦｅ合金に代わる高飽和磁束
密度磁性膜として、ＣｏＺｒに僅かのＲｅを含む合金（
あるいは、ＣｏＺ　ｒに僅かのＮｂを含む合金）。

ＦｅとＮｉとの積層膜（Ｊ、＾ｐｐＪＺ　、Ｐｈｙｓ、
、　６３．１１３６（１９８８））、ＦｅとＣｏとの積
層膜（ＡｐｐＡ　、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、。

６７２　（１９８８）　）　、僅かに、Ｃを含むＦｅと
ＮｉＦｅとの積層膜（ＩＥＥＥ　Ｔｒａｍｓ、Ｍａｇｎ
、　、ＭＡＧ−２３、２７４６（１９８８）　）が開発
されている。これらの磁性膜では、ＦｅあるいはＣ。

を主成分とするため、高い飽和磁束密度を可能とするが
、磁歪を茎付近とするためには、異種元素の添加、およ
び逆符号の磁歪をもつ磁性層との積層化といった複雑な
操作が必要であった。また、これらの磁性膜では、アモ
ルファス化、あるいは、他の磁性膜との積層化により、
保磁力の低下を実現しているため、材料および膜構造の
点から非常に複雑であるという欠点があった。

一方、トラック密度を高くするためには、ヘッドの狭ト
ラツク化が必要であるが、磁極先端部に発生する磁区の
ため、狭トラツク化すると再生効率が急減する。これを
解決する方法として、上述した合金層あるいは複合層か
らなる磁性層を非磁性層を介して積層させ、磁性層間の
静磁結合により、磁区制御を行い、再生効率の急減を抑
制する方法が有効である。またこの方法を用いると、磁
性層が非磁性層により分離されるため、高周波領域での
渦電流損失を抑制することも可能である。

しかしさらに、高トラツク密度化をはかるためには、磁
性膜を非磁性膜を介して積層させた多層構造にする必要
があるため、従来のヘッド用磁性膜は、さらに構造上、
複雑なものとなっていた。

［発明が解決しようとする課題］ 上述したように、従来の磁気ヘット用磁性膜では、磁性
膜を磁歪零付近および低保磁力にするため、異種元素の
添加、異種磁性膜との積層化、アモルファス化など、材
料および構造の面で複雑な操作が行われていた。また、
高トラツク密度化をはかるためには、上記の磁性膜をさ
らに非磁性膜を介して積層する必要があるため、従来の
磁気ヘッド用磁性膜は、材料上、および構造上、非常に
複雑な膜であった。

本発明の目的は、従来開発された、薄膜磁気ヘッド用磁
性膜において問題であった構造上、材料上の複雑さを解
決した簡単な構造、材料からなる高線記録密度および高
トラツク密度磁気ヘッド用磁性膜を提供することにある
。

［課題を解決するための手段１ このような目的を達成するために、本発明は、基板上に
実質的に単一元素からなる磁性膜層と、非磁性膜層とが
交互にそれぞれ複数層積層されてなることを特徴とする
。

［作　用］ 本発明の磁性多層膜は、磁気ヘッド用磁性膜として必要
な磁気特性を全て有し、その構成は、磁性層には実質的
に単一元素からなる磁性層のみを使用するため、従来の
磁気ヘッド用磁性膜と比較すると、材料面および構造面
で簡単である。従って、高線記録密度および高トラツク
密度用薄膜磁気ヘッドに応用した場合、従来の磁性膜の
ヘッドに比べ、歩留りよく、高性能ヘラが実現できる。

［実施例］ 以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図に、本発明の磁性多層膜の基本構成例を示す。１
．はＦｅ層、２．は非磁性層、３．は層−Ｔｉ−Ｃ系セ
ラミックス、Ｚｎ−フェライトなどからなる基板である
。この構造は、基板上に例えばスパッタ法によってＦｅ
層と非磁性層を交互に形成することによって得られる。

第２図はＦｅおよびＦｅ／Ｓｉｎ、膜のＸ線回折プロフ
ァイルである。図（Ａ）は厚さ１μｍのＦｅ膜、図（Ｂ
）　〜（Ｄ）はそれぞれ厚さ１００ｎ’ｍ、ｌＯｎｍお
よび５ｎｍのＦｅ膜と厚さ５ｎｍのＳｉｎ、膜を堆積し
たＦｅ／５ｉｎ２膜の回折プロファイルを示す。積層の
場合の層数はＦｅ層、Ｓｉｎ２層とも１００層である。

Ｆｅ膜は（１１０）面に強く配向しているが、Ｆｅ／Ｓ
ｉｎ、膜では、Ｆｅ層膜厚の減少に伴い、（１１０）強
度が小さくなり、回折線の幅も拡がっているのがわかる
。

第３図は、Ｆｅ／Ｓｉｎ２積層膜における（２００）　
ピークと（１１０）ピークの強度比とＦｅ層膜厚の関係
を示す図である。Ｆｅ層の厚さの減少に伴い、（２００
）強度は増加する。（２００）面の磁歪定数は正である
ことから、Ｆｅ層の厚さの変化に伴い、膜の磁歪定数も
変化することが期待される。

第４図は、Ｆｅ／ＳｉＯ□膜中のＦｅ層の結晶粒径とＦ
ｅ層の厚さの関係を示す図である。結晶粒径は、Ｘ線回
折の半値幅から見積った。Ｆｅ層の膜厚の減少に伴い、
結晶粒径は小さくなる。

第５図は、第１図の構成で、非磁性層がＣ，Ｓｉ。

Ｓｉｎ□、Ｃｕ、　Ａｕ　、０３．Ｔ１の場合の磁歪定
数とＦｅ層の膜厚との関係図を示す図である。非磁性層
の膜厚は、ＣｕはＩｎｍ、　５ｉＯ７−Ｉ＋は２．５ｎ
ｍ　、それ以外はいずれも５ｎｍである。層数はいずれ
も１００層ずつである。Ｆｅ膜の磁歪は２〜４Ｘ１０−
６であるが、これらの磁性多層膜では、Ｆｅ膜厚の減少
に伴い、磁歪は正方向に変化し、Ｆｅ／ＣではＦｅ層の
膜厚約５ｏｎ＋ｍ以下、その他の積層膜ではＦｅ層の膜
厚約１０ｎｏ＋以下で磁歪τ付近が実現している。これ
ら磁歪定数の変化の原因としては、■第３図に見られる
ようなＦｅ膜層の結晶配向の変化（Ｆｅ／５ｉｎ２．　
Ｆｅ／Ｃｕ　。

Ｆｅ層　Ａ　Ｉｔ　２０３）、■Ｆｅ層と非磁性層との
境界に形成される正磁歪の合金層との磁歪のバランス（
Ｆｅ／Ｃ。

Ｆｅ／Ｓｊ　、Ｆｅ／Ｔｉ）が考えられる。

第６図および第７図は、保磁力とＦｅ層の膜厚との関係
を示す図である。試料は、第５図と同様である。Ｆｅ膜
の保磁力は１０エルステッド以上あるのに対し、これら
の磁性多層膜では、保磁力は低下しているのがわかる。

保磁力低下の原因としては、第４図に示した結晶粒の微
細化に伴う結晶磁気異方性の低下、および第５図に示し
た磁歪定数の絶対値の低下が考えられる。

第８図は、５１４）１ｚでの比透磁率とＦｅ層の膜ノブ
の関係を示す図である。試料は、第５図と同様である。

Ｆｅ１ｌｉの比透磁率は１００程度であるのに対し、こ
れらの磁性多層膜では、比透磁率は数百から１０００以
上の大きな値を示し、その変化は、第６図および第７図
の保磁力の変化にほぼ対応している。

第９図は、飽和磁束密度とＦｅ層の膜厚の関係を示す図
である。試料は第５図と同様である。はとんどの磁性多
層膜において１から２テスラの高い飽和磁束密度が得ら
ねている。

第１０図は、磁気ヘッド磁極部に見られる磁区構造であ
る。同図（八）は従来の旧Ｆｅ合金、Ｃｏ７ｒ−Ｒｅ（
またはＣｏＺｒ−Ｎｂ）膜等で観察される磁区構造、同
図（Ｂ）および（Ｃ）は本発明による磁性多層膜の磁区
構造である。４は１８０度磁壁であり、矢印は誘導磁場
の方向を示す。本発明の磁性多層膜では、磁性層が非磁
性層を介して積層されているため、図（Ｂ）のような１
８０度磁壁が横に伸びた磁区構造、あるいは図（Ｃ）の
ような単磁区構造となり、記録媒体との対向部には東−
の磁区しか存在ｔノないのでヘッドの再生効率向上効果
が期待できる。

多層膜の厚さ、層数はこの多層膜が適用されるヘッドの
寸法に応じて定めればよい。

なお、非磁性層として、上記に示したもの以外に、 ■へｇ、　Ａｕ、　Ｉｎ、　Ｍｇ、　Ｐｂ（ＰＰと合金
化しないもの） ■　Ａｆｌ、、　　Ｃｒ、　　Ｍｏ、　　Ｒｕ、　　Ｒ
ｈ、　　Ｇｅ、　　Ｍｎ、　　Ｎｂ、　　Ｐｄ、　　Ｒ
ｅ。

Ｓｂ、　Ｔａ、　Ｖ、　Ｗ、　Ｚｒ（Ｆｅど合金化する
もの）を用いた磁性多層膜においても、上記と同様、磁
歪零付近、低保磁力、高透磁率、高飽和磁束密度を有し
、かつ磁区の制御が可能である。

［発明の効果］ 以上、説明したように、本発明による磁性多層膜は、磁
性層として実質的に単一元素からなる層のみを使用し、
これを非磁性層を介して積層させた多層構造からなって
いる。その磁気特性は、高線記録密度、および高トラツ
ク密度を目積した薄１１５！磁気ヘッド用磁性膜として
要求される、磁歪男付近、低保磁力、高透磁率、高飽和
磁束密度、および磁区制御性等の特性を全て充分に満足
している。そのため、従来開発されたヘッド用磁性膜と
比較すると、材料上、および、構造上、簡単であるから
、高性能薄膜磁気ヘッドを歩留りよく製造できるという
利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の磁性多層薄膜の実施例の構成図、 第２図はＦｅおよびＦｅ／５ｉ０２膜のＸ線回折図、第
３図は、Ｆｅ／５ｉｎ２膜における（２００）と（１１
０）の強度比とＦｅｔｌ膜厚の関係を示す特性図、第４
図は、Ｆｅ／５ｉＱ２膜におけるｆｅの結晶粒径とＦｅ
Ｈ膜厚の関係を示す特性図、 第５図は、磁歪定数とＦｅ層の膜厚の関係を示す特性図
、 第６図および第７図は、保磁力とＦｅ層の膜厚の関係を
示す特性図、 第８図は、比透磁率とＦｅ層の膜厚の関係を示す特性図
、 第９図は、飽和磁束密度とＦｅ層の膜厚の関係を示す特
性図、 第１０図は、磁気ヘッド磁極部に見られる磁区構造を示
す図である。 １・・・Ｆｅ層、 ２・・・非磁性層、 ３・・・基板、 ４・・・１８０度磁壁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）基板上に実質的に単一元素からなる磁性膜層と、非
   磁性膜層とが交互にそれぞれ複数層積層されてなること
   を特徴とする磁性多層膜。 ２）前記磁性膜層が膜厚を薄くすることによって（２０
   ０）に配向したＦｅ層であることを特徴とする請求項１
   に記載の磁性多層膜。 ３）前記磁性膜層と前記非磁性膜層との境界に、正磁歪
   をもつ合金拡散層が形成されていることを特徴とする請
   求項１または２に記載の磁性多層膜。