JPH0251205A - 多層状強磁性体 - 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 本発明は新規な多層状強磁性体に関するものである。さ
らに詳しくいえば、本発明は、高飽和磁束密度、高透磁
率及び低磁歪定数を有する上、軟磁気特性及び耐熱安定
性が良好であるなど、浸れた特徴を有し、磁気ヘッドの
磁性膜などとして好適な多層状強磁性体に関するもので
ある。

従来の技術 近年、ＶＴＲなどの磁気記録再生装置においては、記録
信号の高密度化や高周波数化などが進められており、こ
れに伴い、磁気記録媒体として磁性粉に、鉄、コバルト
、ニッケルなどの強磁性金属の粉末を用いた、いわゆる
メタルテープや、強磁性金属材料を蒸着などの手段によ
りベースフィルム上に被着した、いわゆる蒸着テープな
どが実用化されつつある。

このような磁気記録媒体は高い抗磁力を有するので、記
録再生に用いる磁気ヘッドのヘッド材料としては、高飽
和磁束密度を有するものが要求される。また、該磁気ヘ
ッドでは、分解能を向上させるＩ；めに、ヘッドの磁極
厚さを薄くする必要があり、これに伴って生じる磁極先
端の磁気飽和を防ぐために高飽和磁束密度を有する磁性
材料が必須となり、さらに、垂直磁気記録方式において
も、例えば垂直磁気記録用単磁極型磁気ヘッドの主磁極
は０．２μｍ程度と極めて薄いため、記録・再生の際に
磁気的に飽和しやすく、それを避けるためには高飽和磁
束密度を有する磁気ヘッド材料が必要となる。

一方、該磁気ヘッド材料は、ベツドの記録再生効率の面
から、高透磁率を有することが必要であり、また磁歪定
数がゼロに近いことが望ましい。

このような高飽和磁束密度、高透磁率及び低磁歪定数を
有する磁性材料としては、これまで種々のものが開発さ
れており、例えば鉄−ニッケル系合金（パーマロイ）、
鉄−アルミニウム−ケイ素系合金（センダスト）、鉄−
ケイ素系合金（特開昭５７−１７２７０３号公報）、ク
ロム０．３〜３．８重量％を含有する鉄−クロム系合金
（特開昭６３−６０２５６号公報）などが知られている
。

しかしながら、これらの鉄系磁性材料は結晶磁気異方性
定数が大きいことから、単層膜として使用する場合、結
晶粒の体積が大きく、それによる磁化の異方性分散の影
響を大きく受けて軟磁気特性が著しく低下するという欠
点がある。そして、このような欠点を改良するためには
、該結晶粒を微細化して、結晶粒による磁化の異方性分
散を低く抑えることが望ましいので、多層化することに
よって、磁性層１層の厚さを薄くして結晶粒を微細化し
、軟磁気特性を向上させることが試みられている。

磁性層にフェライトを用いた多層状磁性体としては、例
えば鉄系磁性層と二酸化ケイ素から成る中間層とを交互
に積層したもの（特開昭６３−５８８０６号公報）、鉄
−クロム系合金から成る磁性層と二酸化ケイ素やパーマ
ロイから成る中間層を交互に積層したもの（特開昭６３
−６０２５６号公報）など、中間層に非磁性材料の二酸
化ケイ素を用いたものがこれまで知られている。

しかしながら、このような中間層に二酸化ケイ素を用い
た多層状磁性体は軟磁気特性を向上させるのにある程度
優れた効果を宵するものの、耐熱安定性については必ず
しも十分ではない。これは、２００〜６００℃程度の温
度において、該二酸化ケイ素が磁性層中の鉄と拡散結合
もしくは、磁性層の結晶粒の拡大により特性が低下する
ためである。

発明が解決しようとする課題 本発明は、このような事情のもとで、高飽和磁束密度、
高透磁率及び低磁歪定数を有する上に、軟磁気特性及び
耐熱安定性が良好な多層状強磁性体を提供することを目
的としてなされたものである。

課題を解決するための手段 本発明者らは、前記の優れた特徴を有する多層状強磁性
体を開発するために鋭意研究を重ねた結果、鉄系磁性層
とともに、中間層として特定組成範囲のケイ素の窒化物
（非平衡相も含む）を用い、これらを基板上に交互に積
層したものにより、その目的を達成しうろことを見い出
し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、基板上に、（Ａ）鉄系強磁性層と
（Ｂ）一般式 ＳｉｘＮｙ　　（非平衡相も含む）　　・・・（Ｉ）（
式中のＸ及びｙは、式０．４≦ｘ／ｙ≦１．１の関係を
満たす数である） で表されるケイ素の窒化物から成る中間層とを交互に積
層したことを特徴とする多層状強磁性体を提供するもの
である。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明の多層状強磁性体において、磁性層として用いら
れる鉄系磁性材料は、高飽和磁束密度、高透磁率を有し
、かつ磁歪定数が小さいものであればよくて、特に制限
はなく、従来磁気ヘッド用などの磁性薄膜に慣用されて
いる鉄系磁性材料を用いることができる。このような鉄
系磁性材料としては、例えばパーマロイ、Ｆａ−５ｉ−
ＡＩ２系合金、Ｆｅ−５Ｌ−Ｒｕ合金、Ｆｅ−５Ｌ合金
、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ系合金、Ｆｅ−Ｇａ−５Ｌ系合金、
Ｆｅ−Ｃｒ系合金などが挙げられ、これらはそれぞれ単
独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いても
よい。

本発明の多層状強磁性体における中間層には、一般式 ＳｉｘＮｙ　（非平衡相も含む）　・・・（Ｉ）で表さ
れるケイ素の窒化物が用いられる。このケイ素の窒化物
のＸ及びｙは、０．４≦ｘ／ｙ≦１．１を満たす関係に
あることが必要である。ｘ／ｙ値が前記範囲を逸脱する
と軟磁気特性と向上させる効果が十分に発揮されない。

このようなケイ素の窒化物は、３００〜６００°Ｃ程度
の温度においても安定で、酸化ケイ素のように磁気層中
の鉄と拡散したものと思われ、特性の低下が小さい。

本発明の多層状強磁性体に用いられる基板については特
に制限はなく、従来磁気ヘッド用などの磁性薄膜に慣用
されているもの、例えばガラスやプラスチック上に紫外
線などで硬化するポリマー層を設けたもの、アクリル系
樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、酢酸ビ
ニル樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリオレフィン系樹脂など
の透明材料から成る基板、あるいはアルミニウムやフェ
ライトなどの不透明材料から成る基板を用いることがで
きる。

本発明の多層状強磁性体は、これらの基板上に、前記の
磁性層と中間層とを交互に積層したものであり、単層の
厚さを薄くして積層数を増やす方が好ましいが、経済性
や作業性などの点から、通常磁気層の厚さは２００〜１
０００人の範囲で、中間層の厚さは１０〜１００人の範
囲で選ばれ、また、積層数は４〜１４０層の範囲に、全
体の厚さは０．４〜３μｍの範囲にあることが好ましい
。

本発明において、磁性層及び中間層を設ける方法につい
ては特に制限はなく、通常薄膜の形成に用いられている
方法、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、イオンブ
レーティング法、ＣＶＤ法などの中から任意の方法を選
択して用いることができる。また、中間層の５ｉｘＮｙ
におけるｘ／ｙ値は、蒸着原料の組成、雰囲気ガス中の
窒素の含有量、蒸着真空度、蒸着速度などを選択するこ
とにより制御することができる。

発明の効果 本発明の多層状強磁性体は、鉄系材料から成る強磁性層
と特定組成のケイ素の窒化物から成る中間層とを、基板
上に交互に積層したものであって、高飽和磁束密度、高
透磁率及び低磁歪定数を有する上、軟磁気特性及び耐熱
安定性が良好であるなど、優れた特徴を有し、磁気ヘッ
ドの磁性膜なととして好適に用いられる。

実施例 次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、
本発明はこれらの例によってなんら限定されるものでは
ない。

なお、得られた多層状強磁性体の透磁率、保磁力及び単
層膜の組成は次のようにして求めＩ；。

（１）　　透磁率μｉａｃ 磁化困難軸方向に測定磁場が印加されるように、フエラ
イトコープを膜面に当て、インピーダンスアナライザを
用いて３　ｍＯｅの磁場及び測定周波数５Ｍｌ１ｚでイ
ンダクタンスを測定することにより求め　を二。

（２）保磁力ｔ（ｃ（Ｏｅ） 薄膜ヒストロスコープを用いて測定した。

（３）単層膜組成 Ｅ　Ｐ　Ｍ　Ａ　（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｐｒｏｂｅ　Ｍ
ｉｃｒｏ−Ａｎａｌｙｓｉｓ）法により求めた。

実施例 ケイ素１．７重１％含有鉄−ケイ素合金ターゲットとＳ
ｉ、Ｎ、ターゲットを用い、ＲＦマグネトロンスパッタ
装置にて、３０００ｅ（エルステッド）の磁場中で交互
にスパッタリングを行い、基板上に、厚さ５００人の鉄
−ケイ素磁性合金から成る磁性層と厚さ２５人のＳｉｘ
Ｎｙから成る中間層が交互に１５層積層された総膜厚約
０．８μｍの多層膜を形成した。この際基板として板厚
１．１ｍｍの結晶化ガラス（商品名７オトセラム）を用
いた。

また、スパッタリングの条件は、鉄−ケイ素合金層の形
成には、アルゴン圧１５ｍＴｏｒｒ、　投入パワー３．
２　Ｗ／ｃｍ”、基板温度３００°Ｃとし、ＳｉｘＮｙ
層の形成には種々の割合のアルゴンと窒素との混合ガス
を用い、圧１５ｍＴｏｒｒ、投入パワー１．９　Ｗ７ｃ
ｍ”、基板温度３００°Ｃとした。

なお、鉄−ケイ素磁性合金膜はアルゴンガス雰囲気下で
、ＳｉｘＮｙ膜はアルゴンと窒素との混合ガス雰囲気中
でそれぞれ作成した。

また、このようにして得られた多膜層におけるＳｉｘＮ
ｙ層の組成を求めるために、別に、板厚１．］ｍｍのバ
リウムホウケイ酸ガラス（商品名７０５９）上に、基板
温度を１５０°Ｃとした以外は前記と同じ条件で、厚さ
約１μｍのＳｉｘＮｙ膜を形成し、この膜の組成を求め
た。

第１図に、混合ガス中の窒素の含有量（容量％）とＳｉ
ｘＮｙ層におけるｘ／ｙ値との関係をグラフで示す。ま
た第２図にＳｉｘＮｙ層におけるｘ／ｙ値と多層膜の保
磁力［ｔ（ｃ（Ｏｅ）］との関係を、第３図にＳｉｘＮ
ｙ層におけるｘ／ｙ値と透磁率（μ１ａｃ）との関係を
示す。

これらの図から、ＳｉｘＮｙ層におけるｘ／ｙ値が０．
４〜１．１の範囲において良好な軟磁気特性（低保磁力
、高透磁率）を有することが分かる。

また、第４図、第５図は中間層Ｓ　ｉｏｚ及びＳｉ３Ｎ
。

を用いたときの耐熱性を調べたグラフで、従来の５ｉＯ
ｚに対してＳｉ３Ｎ、層を用いた多層膜は熱的に安定で
あることが分かる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第３図は、それぞれ本発明の実施例
で作成された多層状強磁性体についての混合ガス中の窒
素含有量と、ＳｉｘＮｙ層におけるｘ／ｙ値との関係を
示すグラフ、ＳｉｘＮｙ層におけるｘ／ｙ値と保磁力と
の関係を示すグラフ及び同じく透磁率との関係を示すグ
ラフである。 第４図、第５図は、中間層に５ｉｏｚ及びＳｉＪ＋を用
いたときの耐熱安定性を調べたグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　基板上に、（Ａ）鉄系強磁性層と（Ｂ）一般式Ｓｉ
   ＿ｘＮ＿ｙ（非平衡相も含む） （式中のｘ及びｙは、式０．４≦ｘ／ｙ≦１．１の関係
   を満たす数である） で表されるケイ素の窒化物から成る中間層とを交互に積
   層したことを特徴とする多層状強磁性体。