JPH03132005A - 磁性薄膜およびこれを用いた磁気ヘッド - 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】

本発明は低保磁力、高透磁率、高飽和磁束密度を有する
磁性薄膜に関し、特に磁気ディスク装置、ＶＴＲなどに
用いる磁気ヘッドおよび磁気ヘッドのコア材料に適した
磁性薄膜に関する。

【従来の技術】

近年、磁気記録技術の発展は著しく、記Ｂ密度の向上が
進められている。記録密度を高くするためには高保磁力
の記録媒体を使用する必要があり。 また高保磁力の記録媒体を磁化するためには、高飽和磁
束密度を有する磁極材料が必要となる。 アール・エム・ボゾルス、フェロマグネテイズム、１９
Ｑページから２０９ページ（Ｒ，Ｍ、Ｂｏｚｏｒｔｈ、
Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｓｍ。 ｐｐ１９０−２０９）において論じられているようにＦ
ｅ−Ｃｏ系合金は２．４Ｔ程度の高い飽和磁束密度を有
し、またバルク材料では優れた軟磁気特性を有する。

【発明が解決しようとする課題】

しかし、Ｆｅ−Ｃｏ系合金は薄膜にすると軟磁気特性が
劣化し、磁気ヘッド材料として用いることができないと
いう問題があった。 本発明の目的は、上述のＦｅ−Ｃｏ系合金の薄膜化によ
る軟磁気特性劣化の問題を解消し、低保磁力、高透磁率
ならびに高飽和磁束密度を有する磁性薄膜およびこれを
用いた磁気ヘッドを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

本発明者らはＦｅ−Ｃｏ系合金にＣ，Ｂ、Ｎを添加した
磁性薄膜について、鋭意研究を行った結果、上記Ｆｅ−
８〜４０ａｔ％ＣＯ合金薄膜にＣ２Ｂ、Ｈの少なくとも
１種を０．１〜１０ａｔ％（但しＣは０．１〜１６ａ　
ｔ％）添加することにより、Ｆｅ−Ｃｏ系合金の軟磁気
特性を向上させることができることを明らかにし、本発
明を完成するに至った。 また上記磁性薄膜にＣｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ。 Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆの少なくとも１種を０゜１〜１
５ａｔ％添加することによりさらに軟磁気特性を向上さ
せることができる。 また上記磁性薄膜に他の組成の層を挿入することにより
さらに軟磁気特性を向上させることができる。 またさらに、本発明の磁性薄膜を磁気ヘッドの磁気回路
の少なくとも一部に用いることにより、優れた記録特性
を有する磁気ヘッドを得ることができる。

【実施例】

以下に本発明の一実施例を挙げ、図表を参照しながらさ
らに具体的に説明する。 ［実施例１］ まず、Ｆｅ−Ｃｏ系合金のＣｏ濃度と飽和磁束密度との
関係について調べた。磁性薄膜の作製にはイオンビーム
・スパッタリング装置を用いた。 スパッタリングは以下の条件で行った。 イオンガス・・・Ａｒ 装置内Ａｒガス圧力・・・２．５Ｘ１００２Ｐａ蒸着用
イオンガン加速電圧・・・１２００Ｖ蒸着用イオンガン
イオン電流・・・１２０ｍＡターゲット基板間距離・・
・１２７ｍｍＦｅ−Ｃｏ系合金のＣｏ濃度と飽和磁束密
度との関係を第４図に示す、同図のようにＦｅにＣＯを
添加すると飽和磁束密度が増加する。Ｃｏ濃度が４０ａ
　ｔ％以上になると飽和磁束密度が減少する。Ｃｏが８
〜４０ａｔ％の組成範囲で２．３Ｔ以上の飽和磁束密度
が得られる。従ってＣｏ濃度は８〜４０ａｔ％の範囲と
することが好ましい。 またＣｏ濃度を１２〜３８ａｔ％とすると２．３５Ｔ以
上の飽和磁束密度が得られる。 ［実施例２］ 実施例１と同様の条件でＦ　ｅ　−３０ａ　ｔ％Ｃ。 合金にＣを添加した合金薄膜を作製した。また磁気特性
を測定する前に磁性膜を５００℃で１時間、熱処理した
。Ｃ濃度と保磁力および比透磁率との関係を第１図に示
す。第１図の保磁力のＣ濃度依存性１１に示すように、
Ｆｅ−３０ａｔ％ＣＯ合金にＣを０．１ａｔ％以上添加
すると保磁力が減少する。Ｃ濃度が９ａｔ％の時に保磁
力は極小となる。Ｃ濃度が１６ａ　ｔ％より大きくなる
と、保磁力はＣを添加しないときより大きくなる。従っ
て、Ｃの添加は０．１〜１６ａ　ｔ％の範囲が好ましい
。また比透磁率のＣ濃度依存性１２に示すように、比透
磁率の変化は保磁力の変化にほぼ対応している。またＦ
ｅ−８〜４０ａ　ｔ％Ｃｏの組成範囲の合金においても
Ｃ添加による保磁力の減少が見られた。 次に、Ｆｅ−３０ａｔ％Ｃｏ合金にＢを添加した合金薄
膜を作製した。Ｂ濃度と保磁力および比透磁率との関係
を第２図に示す。第２図の保磁力のＣ濃度依存性２１に
示すように、Ｆｅ−３０ａｔ％Ｇｏ合金にＢを０．１ａ
ｔ％以上添加すると保磁力が減少する。Ｂ濃度が５．！
５ａｔ％の時に保磁力は極小となる。Ｂ濃度が１０ａｔ
％より大きくなると、保磁力はＢを添加しないときより
大きくなる。従って、Ｂの添加は０．１〜１０ａｔ％の
範囲が好ましい。また比透磁率のＢ濃度依存性２２に示
すように、比透磁率の変化は保磁力の変化にほぼ対応し
ている。またＦｅ−８〜４０ａｔ％Ｃｏの組成範囲の合
金においてもＢ添加による保磁力の減少が見られた。 次に、Ｆｅ−３０ａｔ％Ｃｏ合金にＮを添加した合金薄
膜を作製した。Ｎ１度と保磁力および比透磁率との関係
を第３図に示す。第３図の保磁力のＮ濃度依存性３１に
示すように、Ｆｅ−３０ａｔ％Ｃｏ合金にＮをＱ、ｌａ
ｔ％以上添加すると保磁力が減少する。Ｎ濃度が５．２
ａｔ％の時に保磁力は極小となる。Ｎ濃度が１０ａｔ％
より大きくなると、保磁力はＮを添加しないときとほぼ
同等となる。従って、Ｎの添加は０．１〜１０ａむ％の
範囲が好ましい。また比透磁率のＮａ変度依存３２に示
すように、比透磁率の変化は保磁力の変化にほぼ対応し
ている。またＦｅ−８〜４０ａｔ％Ｃｏの組成範囲の合
金においてもＮ添加による保磁力の減少が見られた。 また、Ｆｅ−３０ａｔ％Ｃｏ合金にＣ，Ｂ、Ｎの中の２
種類以上を添加したときにも軟磁気特性が向上する。こ
の時も、これらの元素の添加量の合計は０．１〜１０ａ
　ｔ％の範囲が好ましい。またＦｅ−８〜４０ａｔ％Ｃ
ｏの組成範囲の合金においてもＣ，Ｂ、Ｎ添加による保
磁力の減少が見られた。 ［実施例３］ 実施例１と同様の条件で、多Ｍ磁性７；！を膜を形成し
た。 多層磁性薄膜の断面図を第５図に示す。本実施例では、
主磁性層５１として膜厚４５０人のＦｅ−２７ａｔ％Ｃ
ｏ　−９ａ　ｔ％Ｃ合金薄膜、中間層５２として膜厚５
ｏ人の各種材料、基板５３としてコーニング社製７０５
９ガラス基板を用いた。多Ｎ磁性薄膜全体の膜厚は５０
００人とし、主磁性層５１の暦数は１０層である。なお
、磁気特性を測定する前に磁性膜を５００°Ｃで１時間
、熱処理した。中間層材料と磁性薄膜の保磁力との関係
を第１表に示す。 第１表に示すごとく、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃ系合金に他の組成
の中間層を挿入すると保磁力が減少する。 しかし、同表のように、中間層として５ｉｎ２、Ａｌ２
Ｏ，を用いた多層磁性薄膜はほかの多層磁性薄膜よりも
保磁力が大きい。これはＳ　ｉ　Ｏ，、Ａｌ２Ｏ、等の
酸化物が多孔質であり、そのためこれらの直上に蒸着し
た磁性層も空孔等の欠陥を多く含むためと考えられる。 従って、中間層材料としては、金属およびＢ、Ｃ，Ｓｉ
、ＢＮ、Ｂ、Ｃ。 ＳｉＣ等の半金属が好ましい。また、多層化による飽和
磁束密度の低下を防ぐ観点からは、磁性中間層を用いる
ことが好ましい。 第１表 また、Ｆｅ−Ｇｏ−Ｂ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎ系合金およびＦ
ｅ−ＧｏにＣ，Ｂ、Ｈの中の２種類以上を添加した合金
を多層化しても保磁力が減少する。 ［実施例４コ 実施例１と同様の条件でＦｅ−２７ａｔ％Ｃ。 −９ａｔ％Ｃ合金にＴａを添加した合金薄膜を形成した
。第６図の保磁力のＴａ添加量依存性５５に示すように
、Ｔａを０．１ａｔ％以上添加すると保磁力が減少する
。Ｔａ添加量が１５ａｔ％より多くなると、Ｔａを添加
しない場合よりも保磁力が大きくなる。また比透磁率の
Ｔａ添加量依存性５６に示すように、比透磁率の変化は
保磁力の変化に対応している。以上の結果からＦｅ−Ｃ
。 −Ｃ系合金に対するＴａの添加量はＱ、ｌａｔ％から１
５ａｔ％が好ましい。 またＦｅ−２７ａｔ％Ｃｏ−９ａｔ％Ｃ合金にＣｒ、Ｍ
ｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ。 Ｈｆを８．５ａｔ％添加した時の保磁力の値を第２表に
示す。 第２表に示すように、Ｆｅ−Ｃｏ７Ｃ系合金にＣｒ、Ｍ
ａｔ　Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ。 Ｈｆを添加すると保磁力が減少する。 また上記元素の添加量はＱ、１ａｔ％から１５ａｔ％が
好ましい。また上記元素を２種類以上添加しても良い。 また上記元素の添加による保磁力の減少はＦ　ｅ　−Ｃ
ｏ　−Ｂ系合金およびＦｅ−Ｃ。 −Ｎ系合金においても見られた。 第２表 ［実施例５］ 本発明のＦｅ−２７ａｔ％Ｃｏ−９ａｔ％Ｃ／Ｎ１多層
膜（主磁性層４５０人、Ｎｉ中間Ｎ５０人、積層周期５
００人、総膜厚約２０００人）ないし従来の実用材料で
あるパーマロイ（Ｎｉ−２０ａｔ％Ｆｅ）合金薄膜（膜
厚２０００人）を用い第７図に示すような垂直磁気記録
用単磁極型磁気ヘッド７１を作製した。垂直磁気記録用
単磁極型磁気ヘッド７１の作製工程を以下に述べる。 第７図（ａ）に示すＭ　ｎ　−Ｚ　ｎフェライト６１お
よび高融点ガラス６２からなる基板６３を用い、その表
面に第７図（ｂ）に示すように上記磁性薄膜６４をイオ
ンビームスパッタリング法で形成した。さらにその上に
接着用ガラス膜をイオンビームスパッタリング法により
形成し、第７図（ａ）に示す基板６３を重ねあわせて４
５０℃で３０分間加熱し、上記ガラス膜を溶融固着させ
、第７図（Ｃ）に示す主磁極ブロック６５を作製した。 そして第７図（ｄ）に示すＭ　ｎ　−Ｚ　ｎフェライト
６６および高融点ガラス６７からなる補助コアブロック
６８を用意し、接合面７ｏに上記と同様の接着用ガラス
膜を形成した後、主磁極ブロック６５を補助コアブロッ
ク６８の接合面によって挾み、４５０℃で３０分間加熱
することにより、上記ガラス膜を溶融固着させて接合ブ
ロック６９を作製した。次に第７図（ｄ）に示す二点鎖
線部を切断し、第７図（ｅ）に示す垂直磁気記録用単磁
極型磁気ヘッド７１を得た。 上述の工程によって作製した磁気ヘッドの記録特性をＣ
ｏ−Ｃｒ垂直磁気記録媒体を用いて謂定した。再生ヘッ
ドとしてはフェライトヘッドを用いた。その結果、本発
明の多層磁性薄膜を用いた磁気ヘッドは、パーマロイ合
金を用いた磁気ヘッドと比較して、約６ｄＢ高い出力を
示した。これは本発明の多層磁性薄膜がパーマロイ合金
の飽和磁束密度の約２倍の飽和磁束密度を有するためと
考えられる。

【発明の効果】

以上詳細に説明したごとく、Ｆｅ−８〜４０ａｔ％Ｃｏ
合金薄膜にＣ，Ｂ、Ｎの少なくとも１種を０．１〜１０
ａｔ％（但しＣは０．１〜ｂ七％）添加することにより
、Ｆｅ−Ｃｏ系合金の軟磁気特性を向上させることがで
きる。 また上記磁性薄膜にＣｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ。 Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆの少なくとも１種を０゜１〜１
５ａｔ％添加することによりさらに軟磁気特性を向上さ
せることができる。 また上記磁性薄膜に他の組成の層を挿入することにより
さらに軟磁気特性を向上させることができる。 またさらに、本発明の磁性薄膜を磁気ヘッドの磁気回路
の少なくとも一部に用いることにより、優れた記録特性
を有する磁気ヘッドを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＦｅ−Ｃｏ系合金の軟磁気特性に与えるＣ濃度
の効果を示すグラフ、第２図はＦｅ−Ｃ０系合金の軟磁
気特性に与えるＢ′ａ度の効果を示すグラフ、第３図は
Ｆｅ−Ｃｏ系合金の軟磁気特性に与えるＮ濃度の効果を
示すグラフ、第４図はＦｅ−Ｃｏ系合金の飽和磁束密度
のＣｏ濃度依存性を示すグラフ、第５図は多層磁性薄膜
の断面図、第６図は本発明のＦｅ−Ｃｏ−Ｃ系合金の軟
磁気特性に与えるＴａ添加の効果を示すグラフ、第７図
は本発明の磁性薄膜を用いた垂直磁気記録用単磁極型磁
気ヘッドの作製工程を示す斜視図である。 符号の説明 ５１・・・主磁性層、５２・・・中間層、５３・・・基
板、６１　、６６−　Ｍ　ｎ　−Ｚ　ｎフェライト、６
２．６７−・・高融点ガラス、６３・・・基板、６４・
・・磁性薄膜、６５・・・主磁極ブロック、６８・・・
補助コアブロック。 ６９・・・接合ブロック、７０・・・接合面、７１・・
・垂直磁気記録用単磁極型磁気ヘッド 后 喝 Ｃ濃度 （ａｔ’１０） 第 回 ８凍度（（２を給） ２１保不′ム刀／ＩＢ濠崖イＦ＜　６□ｒ’！−２２’
Ｅ’Ｆ＝二ミ’ｌ、、ｓ七ど）ミ？“ｄワ　Ｆ）／１７
￥イ鵡・１生拓 目 Ｎ４崖（αｔ％） 第 ４ 図 Ｃσ儂崖（ａ−ｔカ 猶 ３ 差１反 ）Ｊ− 力 図 ５ ５Δ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．Ｆｅ−８〜４０ａｔ％Ｃｏ合金薄膜にＣ，Ｂ，Ｎの
   少なくとも１種を０．１〜１０ａｔ％（但しＣは０．１
   〜１６ａｔ％）添加したことを特徴とする磁性薄膜。
2. ２．特許請求の範囲第１項に記載の磁性薄膜にＣｒ，Ｍ
   ｏ，Ｗ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆの少なくと
   も１種を０．１〜１５ａｔ％添加したことを特徴とする
   磁性薄膜，
3. ３．特許請求の範囲第１項ないし第２項に記載の磁性薄
   膜に他の組成の層を挿入したことを特徴とする磁性薄膜
   。
4. ４．特許請求の範囲第１項から第３項に記載の磁性薄膜
   を磁気回路の少なくとも一部に用いた磁気ヘッド。