JPH0311530B2 - - Google Patents
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- JPH0311530B2 JPH0311530B2 JP2321883A JP2321883A JPH0311530B2 JP H0311530 B2 JPH0311530 B2 JP H0311530B2 JP 2321883 A JP2321883 A JP 2321883A JP 2321883 A JP2321883 A JP 2321883A JP H0311530 B2 JPH0311530 B2 JP H0311530B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- H01F10/08—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers
- H01F10/10—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition
- H01F10/12—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being metals or alloys
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
Description
産業上の利用分野
本発明は磁性薄膜に関するものである。
従来例の構成とその問題点
同一の組成を有しながら、しかもプロセスが異
なることにより２種類特性が異なつた薄膜が得ら
れる。 まず第１に、軟磁性金属材料に関することとし
ては、Ni−Fe合金、Ni−Fe−Mo合金ような結
晶性材料と、Co−Fe−Si−Ｂ系のような金属メ
タロイド系非晶質材料、Co−Zr系のような金属
−金属系非晶質材料が知られている。バルクの軟
質磁性材料は変圧器の芯材、磁気シールド材、磁
気ヘツドの芯材などに需要がある。一方軟質磁性
材料の薄膜も、薄膜メモリー、薄膜磁気ヘツド、
磁気バルブ素子の転送パターンなどに用いられて
来ている。 軟質磁性材料に対して要求される特性は用途に
よつて多少微妙な差があるものの、基本的には低
抗磁力、高残留磁束密度、高透磁率であることが
望ましい。薄膜の軟質磁性材料としては、Fe−
Ni合金（パーマロイ材料）と金属−金属の非晶
質材料が主に用いられている。Fe−Ni合金はNi
濃度が大きいところであるので、その飽和磁束密
度が約8000ガウス程度となり、鉄単体の22000ガ
ウスと比べた場合約３分の１となる。一方、金属
の金属系非晶質薄膜の場合は飽和磁束密度を大き
くすることができるが、薄膜をスパツタリング法
で作製しなければならない。スパツタリングは薄
膜の堆積速度が遅く、またガスを導入するので膜
中にガスが取込まれ、特性に時効が生じたりする
などの問題点がある。 第２番目は磁気記録媒体用などの抗磁力が大き
い材料についてである。金属薄膜を用いた磁気記
録媒体として最近Co−Ni合金をポリエステルフ
イルム上に形成するものがオーデイオ用磁気テー
プとして実用に供され始めている。Co−Ni薄膜
は斜入射蒸着することと、酸素雰囲気中で蒸着す
ることの二つの条件で比較的容易に大きな抗磁力
を得ることができる。斜蒸着や酸化物の効果を用
いるため、薄膜全体としての磁気的な密度が低下
することになる。十分な大きさの抗磁力を得るた
めには飽和磁束密度としてバルクの値の半分以下
にまで低下させなければならない。大きな抗磁力
を得るためには磁気的に薄めなければならないこ
とは事実であるが、斜蒸着のように薄膜内に空隙
を作つて密度を下げる場合にはどうしても信頼性
の面で不十分になつて、防錆用のインヒビターを
塗布するなどの補助的手段を用いなければならな
い。空隙を作らないで抗磁力を下げることができ
れば良いわけである。その方法としては、従来か
らある塗布型媒体のバインダーの役割を金属で置
換えることができれば良い。バインダーの役割を
する金属としては非磁性で耐食性の良いものが望
ましい。 発明の目的 本発明の目的は第１に低高磁力でかつ高残留磁
束密度を有する軟質磁性材料を得ることであり、
第２に高抗磁力でかつ高残留磁束密度を有し、信
頼性の良い磁気記録媒体を得るということの２点
である。 発明の構成 本発明の磁性薄膜の構成は以下のとおりであ
る。まずたとえば、FeとMg、FeとCa、NiとBa
などのように相互に完全に固溶しない強磁性金属
と非磁性金属の組合せ、あるいはCoとCaのよう
に固溶してもごくわずかで実質的に固溶しないと
みなし得る系よりなる薄膜である。なお強磁性金
属及び非磁性金属はそれぞれの合金でも差しつか
えない。 こういう構成を有する薄膜のうちで、各構成元
素が薄膜内で原子レベルで一様かつ無秩序に分布
しているものは結晶に起因する異方性が小さくな
り、例えば、磁気特性も面内では異方性がなくな
るので、低抗磁力のものが得られる。 一方同一の構成元素を有していても原子レベル
で一様ではなく、強磁性金属原子と非磁性金属原
子が分離して、それぞれ数10〜数100Åの大きさ
の粒子となるような系も考えられる。この場合は
まさしく非磁性金属粒子と強磁性金属粒子が混り
合つて、金属バインダー中に強磁性粒子が浮いて
いる状態となる。このような構造を有する薄膜は
抗磁力が大きく、磁気記録媒体用に適している。
問題となるのはこのような構造をどのようにして
実現するかである。元来、合金を作らない元素同
士の薄膜を作製するのは困難と考えられるが、薄
膜を構成する元素を別々に蒸着させるいわゆる多
元蒸着をすればその作製が可能である。ただし元
素間の凝集エネルギーが反発に働く方向であるの
で、基板の温度が高いと、蒸着された原子が拡散
移動し、同種の原子同士が凝集するので、基板温
度は顕著な原子拡散が生じる温度以下に保持しな
ければならない。こうすれば、原子レベルで見て
異種の原子が確率的に無秩序に分布する薄膜を得
ることが可能である。原子レベルで原子がランダ
ムに分布する薄膜は当然のことながら、異方性が
小さく、透磁率に対して悪影響を及ぼす結晶磁気
異方性を低減させる方向に働く。これは軟磁性材
料として有用であることになる。 一方、上記のように得られた薄膜を熱処理する
ことにより、ランダムに分布していた薄膜内の原
子を同種の原子ごとに凝集させることができる。
凝集は当然のことながら、表面エネルギーを最小
にするように起きるから、それぞれの構成元素は
球状又は板状に凝集し、本発明では、非磁性金属
の海の中に、強磁性金属の粒子が浮いた状態が、
あるいは、磁性金属の中に非磁性金属の介在物が
在るような構造となる。このような構造は、まさ
に、非磁性金属のバインダー中に磁性金属が埋め
こまれた状態であり、高抗磁力と高信頼性が得ら
れる。 実施例の説明 本発明の磁性薄膜は真空中で形成する。製造装
置としは第１図に示すような多源蒸着装置を用い
る。本質的に混合しない金属の薄膜を形成するわ
けであるから、多源の装置を用いなければならな
いが、複合ターゲツトを用いたスパツタリングで
も同様のことが可能である。さて磁性金属には電
子ビーム加熱を用いるのが安定で良いが、抵抗加
熱法を用いても良い。Mg、Caなどは蒸気圧が高
い元素は小孔のあるふたを付けたアルミナるつぼ
より蒸発させた。この方法は非常に安定性が良
い。 第１図において、１は磁性材料蒸発用の電子ビ
ーム加熱ルツボ、２および３は蒸気圧の高い非磁
性材料を蒸発させる微小孔のあるフタ付きルツボ
であり、４は基板、５はシヤツターである。 実施例 １ 第１図に示す装置で（Fe0.6Co0.4）Mg混合薄膜
を作製した。作製条件を以下に示す。 真空度 ２×10-6Torr 基板温度 45℃（Mg、Ca、Ba） −65℃（Cd、Na、Ｋ、Rb、Bi） 基 板 ソーダーガラス板、耐熱高分子フイルム 蒸着速度 Fe0.6・Co0.4合金 300Å／分（一定） Mg ０〜2000Å／分（可変） 入射角 0°〜30° 得られた薄膜の磁性合金とMgの原子比に対す
る抗磁力Hcと初透磁率μの値と第２図に示す。
同図から明らかなように、Mgの原子比が0.4以上
0.8以下の組成範囲において、初透磁率μは高い
値を示すとともに、抗磁力Hcは低い値を示す。
すなわちこの組成範囲において、軟磁性材料とし
て有用な磁性薄膜が得られることがわかる。 実施例 ２ 実施例１と同様の薄膜作製法で、第１表に示す
種々の組成の磁性薄膜を作製し、抗磁力Hcと透
磁率μを測定した。
なることにより２種類特性が異なつた薄膜が得ら
れる。 まず第１に、軟磁性金属材料に関することとし
ては、Ni−Fe合金、Ni−Fe−Mo合金ような結
晶性材料と、Co−Fe−Si−Ｂ系のような金属メ
タロイド系非晶質材料、Co−Zr系のような金属
−金属系非晶質材料が知られている。バルクの軟
質磁性材料は変圧器の芯材、磁気シールド材、磁
気ヘツドの芯材などに需要がある。一方軟質磁性
材料の薄膜も、薄膜メモリー、薄膜磁気ヘツド、
磁気バルブ素子の転送パターンなどに用いられて
来ている。 軟質磁性材料に対して要求される特性は用途に
よつて多少微妙な差があるものの、基本的には低
抗磁力、高残留磁束密度、高透磁率であることが
望ましい。薄膜の軟質磁性材料としては、Fe−
Ni合金（パーマロイ材料）と金属−金属の非晶
質材料が主に用いられている。Fe−Ni合金はNi
濃度が大きいところであるので、その飽和磁束密
度が約8000ガウス程度となり、鉄単体の22000ガ
ウスと比べた場合約３分の１となる。一方、金属
の金属系非晶質薄膜の場合は飽和磁束密度を大き
くすることができるが、薄膜をスパツタリング法
で作製しなければならない。スパツタリングは薄
膜の堆積速度が遅く、またガスを導入するので膜
中にガスが取込まれ、特性に時効が生じたりする
などの問題点がある。 第２番目は磁気記録媒体用などの抗磁力が大き
い材料についてである。金属薄膜を用いた磁気記
録媒体として最近Co−Ni合金をポリエステルフ
イルム上に形成するものがオーデイオ用磁気テー
プとして実用に供され始めている。Co−Ni薄膜
は斜入射蒸着することと、酸素雰囲気中で蒸着す
ることの二つの条件で比較的容易に大きな抗磁力
を得ることができる。斜蒸着や酸化物の効果を用
いるため、薄膜全体としての磁気的な密度が低下
することになる。十分な大きさの抗磁力を得るた
めには飽和磁束密度としてバルクの値の半分以下
にまで低下させなければならない。大きな抗磁力
を得るためには磁気的に薄めなければならないこ
とは事実であるが、斜蒸着のように薄膜内に空隙
を作つて密度を下げる場合にはどうしても信頼性
の面で不十分になつて、防錆用のインヒビターを
塗布するなどの補助的手段を用いなければならな
い。空隙を作らないで抗磁力を下げることができ
れば良いわけである。その方法としては、従来か
らある塗布型媒体のバインダーの役割を金属で置
換えることができれば良い。バインダーの役割を
する金属としては非磁性で耐食性の良いものが望
ましい。 発明の目的 本発明の目的は第１に低高磁力でかつ高残留磁
束密度を有する軟質磁性材料を得ることであり、
第２に高抗磁力でかつ高残留磁束密度を有し、信
頼性の良い磁気記録媒体を得るということの２点
である。 発明の構成 本発明の磁性薄膜の構成は以下のとおりであ
る。まずたとえば、FeとMg、FeとCa、NiとBa
などのように相互に完全に固溶しない強磁性金属
と非磁性金属の組合せ、あるいはCoとCaのよう
に固溶してもごくわずかで実質的に固溶しないと
みなし得る系よりなる薄膜である。なお強磁性金
属及び非磁性金属はそれぞれの合金でも差しつか
えない。 こういう構成を有する薄膜のうちで、各構成元
素が薄膜内で原子レベルで一様かつ無秩序に分布
しているものは結晶に起因する異方性が小さくな
り、例えば、磁気特性も面内では異方性がなくな
るので、低抗磁力のものが得られる。 一方同一の構成元素を有していても原子レベル
で一様ではなく、強磁性金属原子と非磁性金属原
子が分離して、それぞれ数10〜数100Åの大きさ
の粒子となるような系も考えられる。この場合は
まさしく非磁性金属粒子と強磁性金属粒子が混り
合つて、金属バインダー中に強磁性粒子が浮いて
いる状態となる。このような構造を有する薄膜は
抗磁力が大きく、磁気記録媒体用に適している。
問題となるのはこのような構造をどのようにして
実現するかである。元来、合金を作らない元素同
士の薄膜を作製するのは困難と考えられるが、薄
膜を構成する元素を別々に蒸着させるいわゆる多
元蒸着をすればその作製が可能である。ただし元
素間の凝集エネルギーが反発に働く方向であるの
で、基板の温度が高いと、蒸着された原子が拡散
移動し、同種の原子同士が凝集するので、基板温
度は顕著な原子拡散が生じる温度以下に保持しな
ければならない。こうすれば、原子レベルで見て
異種の原子が確率的に無秩序に分布する薄膜を得
ることが可能である。原子レベルで原子がランダ
ムに分布する薄膜は当然のことながら、異方性が
小さく、透磁率に対して悪影響を及ぼす結晶磁気
異方性を低減させる方向に働く。これは軟磁性材
料として有用であることになる。 一方、上記のように得られた薄膜を熱処理する
ことにより、ランダムに分布していた薄膜内の原
子を同種の原子ごとに凝集させることができる。
凝集は当然のことながら、表面エネルギーを最小
にするように起きるから、それぞれの構成元素は
球状又は板状に凝集し、本発明では、非磁性金属
の海の中に、強磁性金属の粒子が浮いた状態が、
あるいは、磁性金属の中に非磁性金属の介在物が
在るような構造となる。このような構造は、まさ
に、非磁性金属のバインダー中に磁性金属が埋め
こまれた状態であり、高抗磁力と高信頼性が得ら
れる。 実施例の説明 本発明の磁性薄膜は真空中で形成する。製造装
置としは第１図に示すような多源蒸着装置を用い
る。本質的に混合しない金属の薄膜を形成するわ
けであるから、多源の装置を用いなければならな
いが、複合ターゲツトを用いたスパツタリングで
も同様のことが可能である。さて磁性金属には電
子ビーム加熱を用いるのが安定で良いが、抵抗加
熱法を用いても良い。Mg、Caなどは蒸気圧が高
い元素は小孔のあるふたを付けたアルミナるつぼ
より蒸発させた。この方法は非常に安定性が良
い。 第１図において、１は磁性材料蒸発用の電子ビ
ーム加熱ルツボ、２および３は蒸気圧の高い非磁
性材料を蒸発させる微小孔のあるフタ付きルツボ
であり、４は基板、５はシヤツターである。 実施例 １ 第１図に示す装置で（Fe0.6Co0.4）Mg混合薄膜
を作製した。作製条件を以下に示す。 真空度 ２×10-6Torr 基板温度 45℃（Mg、Ca、Ba） −65℃（Cd、Na、Ｋ、Rb、Bi） 基 板 ソーダーガラス板、耐熱高分子フイルム 蒸着速度 Fe0.6・Co0.4合金 300Å／分（一定） Mg ０〜2000Å／分（可変） 入射角 0°〜30° 得られた薄膜の磁性合金とMgの原子比に対す
る抗磁力Hcと初透磁率μの値と第２図に示す。
同図から明らかなように、Mgの原子比が0.4以上
0.8以下の組成範囲において、初透磁率μは高い
値を示すとともに、抗磁力Hcは低い値を示す。
すなわちこの組成範囲において、軟磁性材料とし
て有用な磁性薄膜が得られることがわかる。 実施例 ２ 実施例１と同様の薄膜作製法で、第１表に示す
種々の組成の磁性薄膜を作製し、抗磁力Hcと透
磁率μを測定した。
【表】
以上のように高初透磁率、低抗磁力の磁気特性
が認められる。 なお、透磁率の測定にあたつて、基板温度が−
65℃のものは定温で行つた。また、実施例１の場
合と同様に、第１表の組成に示す成分からなる合
金の薄膜は、その非磁性金属成分の原子比が0.4
以上0.8以下の組成範囲において、高い初透磁率
を示すとともに低い抗磁力を示す。 実施例 ３ 実施例１で作製した薄膜を窒素雰囲気中で熱処
理した熱処理温度を250℃とし、熱処理時間を１
時間とした。熱処理により抗磁力の増加が生じ
た。 得られた抗磁力の大きさを第３図に示す。これ
からFeとMgとの比Fe／（Fe＋Mg）の値が0.4と
0.8との間にある時抗磁力の増加が認められる。 実施例 ４ 実施例２で作製した薄膜をアルゴン雰囲気中で
熱処理した。熱処理により抗磁力の増加が生じ
た。その結果を第２表に示す。なお、第１表の合
金における非磁性金属成分の原子比が0.4以上0.8
以下の組成範囲においても、同様な抗磁力の増加
が認められる。
が認められる。 なお、透磁率の測定にあたつて、基板温度が−
65℃のものは定温で行つた。また、実施例１の場
合と同様に、第１表の組成に示す成分からなる合
金の薄膜は、その非磁性金属成分の原子比が0.4
以上0.8以下の組成範囲において、高い初透磁率
を示すとともに低い抗磁力を示す。 実施例 ３ 実施例１で作製した薄膜を窒素雰囲気中で熱処
理した熱処理温度を250℃とし、熱処理時間を１
時間とした。熱処理により抗磁力の増加が生じ
た。 得られた抗磁力の大きさを第３図に示す。これ
からFeとMgとの比Fe／（Fe＋Mg）の値が0.4と
0.8との間にある時抗磁力の増加が認められる。 実施例 ４ 実施例２で作製した薄膜をアルゴン雰囲気中で
熱処理した。熱処理により抗磁力の増加が生じ
た。その結果を第２表に示す。なお、第１表の合
金における非磁性金属成分の原子比が0.4以上0.8
以下の組成範囲においても、同様な抗磁力の増加
が認められる。
【表】
【表】
抗磁力の増加は温度と時間に依存すことが次に
示す結果から理解できる。例として第２第目のサ
ンプルの場合を第４図に示す。 以上のように、本発明による薄膜は、第１の作
製後すぐには低抗磁力かつ高透磁率を有し、また
第２に熱処理をすることにより、高残留磁束密
度、高抗磁力を示すことがわかる。このような薄
膜は工業的にも価値が大きく、有用である。 発明の効果 本発明の効果はFe、Co、Niなどの強磁性金属
または合金と、それらと完全に非固溶かあるいは
固溶しても極くわずかであるような金属又は合金
との混合物よりなる薄膜が、製作直後には低抗磁
率、高透磁率材料となり、熱処理すると高残留磁
束密度、高抗磁力を示す材料となることである。
示す結果から理解できる。例として第２第目のサ
ンプルの場合を第４図に示す。 以上のように、本発明による薄膜は、第１の作
製後すぐには低抗磁力かつ高透磁率を有し、また
第２に熱処理をすることにより、高残留磁束密
度、高抗磁力を示すことがわかる。このような薄
膜は工業的にも価値が大きく、有用である。 発明の効果 本発明の効果はFe、Co、Niなどの強磁性金属
または合金と、それらと完全に非固溶かあるいは
固溶しても極くわずかであるような金属又は合金
との混合物よりなる薄膜が、製作直後には低抗磁
率、高透磁率材料となり、熱処理すると高残留磁
束密度、高抗磁力を示す材料となることである。
第１図は磁性薄膜を製作するための装置の一例
を示す図、第２図および第３図は本発明の磁性薄
膜の実施例における組成比率と磁気的特性との関
係を示す図、第４図は同じく熱処理温度と磁気的
特性との関係を示す図である。
を示す図、第２図および第３図は本発明の磁性薄
膜の実施例における組成比率と磁気的特性との関
係を示す図、第４図は同じく熱処理温度と磁気的
特性との関係を示す図である。
Claims (1)
- １ 強磁性金属又は合金（以下Ｙと呼ぶ）と、前
記金属もしくは合金と固溶しないか、あるいは固
溶しても極くわずかである非磁性金属又は非磁性
合金（以下Ｚと呼ぶ）のおのおのの原子が混合し
ている組成式Y1-xZx（0.4≦ｘ≦0.8）を有する磁
性薄膜においてＹがFe、CoおよびNiのうち１種
のみまたは２種以上の元素より成る合金であり、
ＺがMg、Bi、Cd、Na、Ｋ、RbおよびBaのうち
１種のみまたは２種以上の元素の混合したもので
あることを特徴とする磁性薄膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58023218A JPS59148310A (ja) | 1983-02-14 | 1983-02-14 | 磁性薄膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58023218A JPS59148310A (ja) | 1983-02-14 | 1983-02-14 | 磁性薄膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59148310A JPS59148310A (ja) | 1984-08-25 |
| JPH0311530B2 true JPH0311530B2 (ja) | 1991-02-18 |
Family
ID=12104513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58023218A Granted JPS59148310A (ja) | 1983-02-14 | 1983-02-14 | 磁性薄膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59148310A (ja) |
-
1983
- 1983-02-14 JP JP58023218A patent/JPS59148310A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59148310A (ja) | 1984-08-25 |
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