JPH03280214A - 垂直磁気記録媒体及びその製造方法 - Google Patents
垂直磁気記録媒体及びその製造方法Info
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- JPH03280214A JPH03280214A JP8010390A JP8010390A JPH03280214A JP H03280214 A JPH03280214 A JP H03280214A JP 8010390 A JP8010390 A JP 8010390A JP 8010390 A JP8010390 A JP 8010390A JP H03280214 A JPH03280214 A JP H03280214A
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- magnetic thin
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(イ)産業上の利用分野
本発明は鉄−コバルトの窒化物からなる強磁性金属薄膜
を磁性層とする垂直磁気記録媒体及びその製造方法に関
する。
を磁性層とする垂直磁気記録媒体及びその製造方法に関
する。
(ロ)従来の技術
東北大の告時らにより発表された垂直磁気記録は、記録
密度が高くなるほど自己減磁作用が抑制されるため本質
的に高密度記録に適した記録方式である。垂直磁気記録
用の媒体としては、スパッタ法もしくは真空蒸着法で作
成したCo−Cr膜が発表されている。
密度が高くなるほど自己減磁作用が抑制されるため本質
的に高密度記録に適した記録方式である。垂直磁気記録
用の媒体としては、スパッタ法もしくは真空蒸着法で作
成したCo−Cr膜が発表されている。
Co−Cr膜は磁気異方性、飽和磁化ともに大きく垂直
記録媒体として優れているが、Coはコスト的に高価な
ため問題がある。上述の欠点を解消したものとして、例
えば特開昭59−228705号公報(HOI F 1
0/18)に開示されているように、安価なFeをベー
スにしたFeN系垂直磁気記録媒体が提案されている。
記録媒体として優れているが、Coはコスト的に高価な
ため問題がある。上述の欠点を解消したものとして、例
えば特開昭59−228705号公報(HOI F 1
0/18)に開示されているように、安価なFeをベー
スにしたFeN系垂直磁気記録媒体が提案されている。
これは六方晶系窒化鉄(ε−Few〜、N)を主体とす
る媒体であり、鉄、7’−Fe4N、t −F e 、
−、N、ζ−Fe、NのようなFeまたはその窒化物の
中から選ばれた少なくとも1つの粉末、粉末焼結体、バ
ルクを原料として、Ar気流中、Arと窒素の混合気流
中、もしくはAr、窒素、水素の混合気流中で物理蒸着
(スパッタ法、真空蒸着法)を行うことにより形成され
る。
る媒体であり、鉄、7’−Fe4N、t −F e 、
−、N、ζ−Fe、NのようなFeまたはその窒化物の
中から選ばれた少なくとも1つの粉末、粉末焼結体、バ
ルクを原料として、Ar気流中、Arと窒素の混合気流
中、もしくはAr、窒素、水素の混合気流中で物理蒸着
(スパッタ法、真空蒸着法)を行うことにより形成され
る。
しかし乍ら、上述のような大方晶系窒化鉄を主体とする
薄膜磁性体では、磁性層を高速で形成することが出来ず
、量産性に適した磁気記録媒体ではなかった。
薄膜磁性体では、磁性層を高速で形成することが出来ず
、量産性に適した磁気記録媒体ではなかった。
また、高速で形成可能な垂直磁気異方性を有する磁気媒
体としては、例えば特願平1−208130号に示され
ているようなFeN系垂直磁気記録媒体が提案されてい
る。これは常磁性窒化鉄(ζ−Fe、N)が主体で強磁
性窒化鉄(α−Feおよびγ’−Fe4N相)が磁化を
担う組成構造を持ち、非磁性基板面に対して垂直方向に
微細な柱状構造を有し且つ垂直磁気異方性を示すFeN
系薄膜を磁性層として持つ媒体である。このような媒体
は、適度に加熱された非磁性の基板上に該基板上面と直
交する方向から鉄の蒸気を蒸着すると同時に、該蒸着部
に窒素イオンおよび電子を含有する窒素プラズマを照射
することにより高速形成される。
体としては、例えば特願平1−208130号に示され
ているようなFeN系垂直磁気記録媒体が提案されてい
る。これは常磁性窒化鉄(ζ−Fe、N)が主体で強磁
性窒化鉄(α−Feおよびγ’−Fe4N相)が磁化を
担う組成構造を持ち、非磁性基板面に対して垂直方向に
微細な柱状構造を有し且つ垂直磁気異方性を示すFeN
系薄膜を磁性層として持つ媒体である。このような媒体
は、適度に加熱された非磁性の基板上に該基板上面と直
交する方向から鉄の蒸気を蒸着すると同時に、該蒸着部
に窒素イオンおよび電子を含有する窒素プラズマを照射
することにより高速形成される。
しかしながら、このような窒化鉄系磁気記録媒体は、C
o−Cr膜と比べて、垂直磁気異方性磁界(Hk)、垂
直保磁力(Hc上)、飽和磁化(Ms)ともに低く、こ
れら垂直磁気特性は十分ではなかった。
o−Cr膜と比べて、垂直磁気異方性磁界(Hk)、垂
直保磁力(Hc上)、飽和磁化(Ms)ともに低く、こ
れら垂直磁気特性は十分ではなかった。
(ハ)発明が解決しようとする課題
本発明は上記従来例の欠点に鑑み為されたものであり、
優れた垂直磁気異方性を有する窒化鉄系の磁性層を有す
る垂直磁気記録媒体及びその製造方法を提供することを
目的とするものである。
優れた垂直磁気異方性を有する窒化鉄系の磁性層を有す
る垂直磁気記録媒体及びその製造方法を提供することを
目的とするものである。
(ニ)課題を解決するための手段
本発明の垂直磁気記録媒体は、非磁性の基板上に鉄とコ
バルトの原子量組成比がF e 、、。−xCo!(0
<X<50)で表わされる合金の部分窒化物からなり、
結晶構造が前記基板上面に対して垂直方向に延びる柱状
構造である垂直磁気異方性を有するFeCo−N系磁性
薄膜を被着形成したことを特徴とする。
バルトの原子量組成比がF e 、、。−xCo!(0
<X<50)で表わされる合金の部分窒化物からなり、
結晶構造が前記基板上面に対して垂直方向に延びる柱状
構造である垂直磁気異方性を有するFeCo−N系磁性
薄膜を被着形成したことを特徴とする。
また、本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法は、加熱さ
れた非磁性の基板上に該基板上面と直交する方向から鉄
・コバルトの蒸気を蒸着すると同時に、該蒸着部に窒素
イオン及び電子を含有する窒素プラズマを照射すること
により前記基板上にFeCo−N系磁性薄膜を被着形成
することを特徴とする。
れた非磁性の基板上に該基板上面と直交する方向から鉄
・コバルトの蒸気を蒸着すると同時に、該蒸着部に窒素
イオン及び電子を含有する窒素プラズマを照射すること
により前記基板上にFeCo−N系磁性薄膜を被着形成
することを特徴とする。
(ホ)作 用
上記構造の垂直磁気記録媒体では、常磁性(室温)窒化
鉄相(c −F e *−*N Ll<xis、?+、
ζ−Fe、N)の結晶化に伴い、フェロ磁性相(α−F
e、7’−Fe、N、a−Co等)との相分離に磁気的
分離効果が起こり、これが基板上面に対して垂直方向に
伸びた微細柱状構造による形状異方性と相乗することに
より垂直磁気異方性の優れた鉄コバルト部分窒化物系の
磁性層が形成される。
鉄相(c −F e *−*N Ll<xis、?+、
ζ−Fe、N)の結晶化に伴い、フェロ磁性相(α−F
e、7’−Fe、N、a−Co等)との相分離に磁気的
分離効果が起こり、これが基板上面に対して垂直方向に
伸びた微細柱状構造による形状異方性と相乗することに
より垂直磁気異方性の優れた鉄コバルト部分窒化物系の
磁性層が形成される。
また、上述の製造方法では、プラズマ生成室からの低い
運動エネルギー領域でのイオン照射と適当な基板温度と
の相互作用によりFeCo−Hの結晶化が進む。
運動エネルギー領域でのイオン照射と適当な基板温度と
の相互作用によりFeCo−Hの結晶化が進む。
(へ)実施例
第1図は本実施例で用いられるイオンアシスト蒸着法に
よる垂直磁気記録媒体の製造装置の概略断面図である。
よる垂直磁気記録媒体の製造装置の概略断面図である。
図中(1)は排気系(2)により内部がlXl0−’T
orr以下の高真空に保たれた真空槽であり、該真空槽
(1)の内部にはるつぼ(3)、基板ホルダー(4)及
びプラズマ生成富山が配設されている。前記るつぼ(3
ン内には蒸発源である鉄コバルト合金(6)が収納され
ている。前記基板ホルダー(4)の下面には非磁性の基
板(7)が装着されており、該基板(7)の真下に前記
るつぼ(3)が配置されている。また、前記基板ホルダ
ー(4)の内部にはヒーター(図示せず)が装着されて
おり、該ヒーターにより前記基板(7)の温度が制御さ
れる。前記プラズマ生成室録」は内部にフィラメント(
8)及びアノード(9)が装着されており、周面にはソ
レノイドコイル(10)が巻回されている。前記フィラ
メント(8)には直流電源(lla)により20〜30
Aの電流が流れており、前記アノード(9)には直流電
源(Ilb)により100Vの正の電圧が印加されてい
る。また、前記プラズマ生成室lのプラズマ(12)放
出側の開口部には電気的に接地された多孔形状のグリッ
ド(13)が装着されており、該グリッド(13)によ
りプラズマ生成室葺」の内外には圧力差が生じる。(1
5)は前記プラズマ生成室い」の内部に窒素ガスを導入
するためのガス導入管である。
orr以下の高真空に保たれた真空槽であり、該真空槽
(1)の内部にはるつぼ(3)、基板ホルダー(4)及
びプラズマ生成富山が配設されている。前記るつぼ(3
ン内には蒸発源である鉄コバルト合金(6)が収納され
ている。前記基板ホルダー(4)の下面には非磁性の基
板(7)が装着されており、該基板(7)の真下に前記
るつぼ(3)が配置されている。また、前記基板ホルダ
ー(4)の内部にはヒーター(図示せず)が装着されて
おり、該ヒーターにより前記基板(7)の温度が制御さ
れる。前記プラズマ生成室録」は内部にフィラメント(
8)及びアノード(9)が装着されており、周面にはソ
レノイドコイル(10)が巻回されている。前記フィラ
メント(8)には直流電源(lla)により20〜30
Aの電流が流れており、前記アノード(9)には直流電
源(Ilb)により100Vの正の電圧が印加されてい
る。また、前記プラズマ生成室lのプラズマ(12)放
出側の開口部には電気的に接地された多孔形状のグリッ
ド(13)が装着されており、該グリッド(13)によ
りプラズマ生成室葺」の内外には圧力差が生じる。(1
5)は前記プラズマ生成室い」の内部に窒素ガスを導入
するためのガス導入管である。
上述の本実施例の製造装置では、ガス導入管(15)を
通ってプラズマ生成室山内に導入された中性の窒素分子
は、フィラメント(8)から放出されアノード(9)に
よって加速された熱電子と衝突することによりイオン化
される。このイオン化により発生した低エネルギーの窒
素イオンと電子とは窒素プラズマ(12)となり、ソレ
ノイドコイル(10)により形成された磁場勾配とグリ
ッド(13)による圧力差とによってプラズマ生成宗祖
の開口部から外部に放射状に放出される。この放出され
た窒素プラズマ(12)はるつぼ(3)からの鉄・コバ
ルトの蒸気(14)と同時に基板(7)に照射される。
通ってプラズマ生成室山内に導入された中性の窒素分子
は、フィラメント(8)から放出されアノード(9)に
よって加速された熱電子と衝突することによりイオン化
される。このイオン化により発生した低エネルギーの窒
素イオンと電子とは窒素プラズマ(12)となり、ソレ
ノイドコイル(10)により形成された磁場勾配とグリ
ッド(13)による圧力差とによってプラズマ生成宗祖
の開口部から外部に放射状に放出される。この放出され
た窒素プラズマ(12)はるつぼ(3)からの鉄・コバ
ルトの蒸気(14)と同時に基板(7)に照射される。
このため、前記基板(7)に到達とた窒素イオンの正の
電荷は電子によって中和され、前記基板(7)はチャー
ジアップしない。また、前記窒素イオン及び電子の運動
エネルギーは100eV以下と小さいので基板(7)上
に形成された窒化鉄コバルト部分窒化物磁性薄膜(以下
FeCo−N磁性薄膜)は熱解離を生じない。
電荷は電子によって中和され、前記基板(7)はチャー
ジアップしない。また、前記窒素イオン及び電子の運動
エネルギーは100eV以下と小さいので基板(7)上
に形成された窒化鉄コバルト部分窒化物磁性薄膜(以下
FeCo−N磁性薄膜)は熱解離を生じない。
上述の製造装置を使用して下記の条件でフィルム基板上
にFeCo−N磁性薄膜を形成した。
にFeCo−N磁性薄膜を形成した。
−成膜条件−
背圧
窒素ガス圧力
成膜速度
窒素イオン電流密度
窒素イオンの運動エネルギー
鉄コバルト蒸気の入射角
フィルム基板温度
FeCo組成比
(蒸発源の合金組成比)
IXIO−’Torr以下
2X10−’Torr
100〜750人/m1n
2.0mA/cm鵞
100eV以下
90゜
100℃
Fe+*o+Fe5aCO+o+
FevoCOsoJeaoCOao+
Fe5oCO*oJesoCOto+
Co、。。
第2図(a)(b)は上述の成膜条件で形成されたFe
Co−N磁性薄膜のFeCoにおけるCo含有量と垂直
磁気特性(垂直磁気異方性磁界H,k、垂直保磁力Hc
土、飽和磁化4πM s )との関係を示したものであ
る。Coの含有量は夫々の条件で形成されたFeCo−
N磁性薄膜をXPS分析(電子分光法)により測定して
求めたものである。尚、第2図(a)は飽和磁化4πM
sが3.2〜3.6KGaussである試料についての
データであり、第2図(b)は窒素含有量が1lat%
である試料についてのデータである。
Co−N磁性薄膜のFeCoにおけるCo含有量と垂直
磁気特性(垂直磁気異方性磁界H,k、垂直保磁力Hc
土、飽和磁化4πM s )との関係を示したものであ
る。Coの含有量は夫々の条件で形成されたFeCo−
N磁性薄膜をXPS分析(電子分光法)により測定して
求めたものである。尚、第2図(a)は飽和磁化4πM
sが3.2〜3.6KGaussである試料についての
データであり、第2図(b)は窒素含有量が1lat%
である試料についてのデータである。
第2図(a)から判るようにFeCo−N磁性薄膜の垂
直磁気異方性磁界Hkは、FeN磁性薄膜の2.8KO
eからCo含有量の増加と件に増大し、FeとCoの原
子量組成比が77:23であるF e ttc o *
s−N磁性薄膜の時最大値約4.0KOeとなり、更に
Coの含有量が増加すると減少し、COの含有量が60
at%を起えるとFeN磁性薄膜より小さくなる。この
結果を垂直磁気異方性磁界Hkと異方性エネルギーKu
との関係式Hk = 2 K u / M sにあては
めると、Coの添加(但し、0〜32at%範囲内)と
共に磁性薄膜の異方性エネルギーKuが増大したため垂
直磁気異方性磁界Hkが向上したことが判る。尚、Co
N磁性薄膜の垂直磁気異方性磁界Hkは2.3KOeと
FeN磁性薄膜と比べて低い値である。
直磁気異方性磁界Hkは、FeN磁性薄膜の2.8KO
eからCo含有量の増加と件に増大し、FeとCoの原
子量組成比が77:23であるF e ttc o *
s−N磁性薄膜の時最大値約4.0KOeとなり、更に
Coの含有量が増加すると減少し、COの含有量が60
at%を起えるとFeN磁性薄膜より小さくなる。この
結果を垂直磁気異方性磁界Hkと異方性エネルギーKu
との関係式Hk = 2 K u / M sにあては
めると、Coの添加(但し、0〜32at%範囲内)と
共に磁性薄膜の異方性エネルギーKuが増大したため垂
直磁気異方性磁界Hkが向上したことが判る。尚、Co
N磁性薄膜の垂直磁気異方性磁界Hkは2.3KOeと
FeN磁性薄膜と比べて低い値である。
また、FeCo−N磁性薄膜の垂直保磁力Hc土のCo
含有量依存性は垂直磁気異方性磁界Hkと略同様の傾向
を示し、Coの含有量が23at%近傍で最大値的60
00eとなり、80at%以下のCoの含有量ではFe
N磁性薄膜よりも高い値を示す。
含有量依存性は垂直磁気異方性磁界Hkと略同様の傾向
を示し、Coの含有量が23at%近傍で最大値的60
00eとなり、80at%以下のCoの含有量ではFe
N磁性薄膜よりも高い値を示す。
CoCr垂直磁気テープの磁気特性は、Hk2.2kO
e、He工5000e、4πMs7゜2kGaussと
発表されており(「日本応用磁気学会誌Vo 1.12
、Na3.1988JP、63Table2参照)、垂
直磁化膜の磁気特性として、電磁変換特性の立場から垂
直磁気異方性磁界Hkはこの程度の大きさでよく、飽和
磁化4πMSが比較的高めに設計されている。このこと
は、同程度の垂直磁気異方性磁界Hkを有する磁性薄膜
では飽和磁化4πMsの大きさを比較することが重要で
あることを示している。
e、He工5000e、4πMs7゜2kGaussと
発表されており(「日本応用磁気学会誌Vo 1.12
、Na3.1988JP、63Table2参照)、垂
直磁化膜の磁気特性として、電磁変換特性の立場から垂
直磁気異方性磁界Hkはこの程度の大きさでよく、飽和
磁化4πMSが比較的高めに設計されている。このこと
は、同程度の垂直磁気異方性磁界Hkを有する磁性薄膜
では飽和磁化4πMsの大きさを比較することが重要で
あることを示している。
また、第2図(b)から判るようにFeCo−N磁性薄
膜の飽和磁化4πMsはCOの含有量が25at%近傍
で最大値的3.4kGaussを示し、50at%以下
のCOの含有量ではFeN磁性薄膜よりも高い値を示す
。
膜の飽和磁化4πMsはCOの含有量が25at%近傍
で最大値的3.4kGaussを示し、50at%以下
のCOの含有量ではFeN磁性薄膜よりも高い値を示す
。
以上のことからCoの含有量が50at%以下の場合、
即ち、鉄とコバルトの原子量組成比がFerae−xc
Ox (0<X<50)で表わされるFeCo−N磁性
薄膜は、FeN磁性薄膜に対して垂直磁気異方性磁界H
k、垂直保磁力Hc土、飽和磁化4πMs全てが向上す
ることが判る。
即ち、鉄とコバルトの原子量組成比がFerae−xc
Ox (0<X<50)で表わされるFeCo−N磁性
薄膜は、FeN磁性薄膜に対して垂直磁気異方性磁界H
k、垂直保磁力Hc土、飽和磁化4πMs全てが向上す
ることが判る。
第3図、第4図、第5図、第6図、第7図、第8図及び
第9図は夫々上述の成膜条件で形成された各種FeCo
−N磁性薄膜の垂直磁気特性の飽和磁化依存性を示す。
第9図は夫々上述の成膜条件で形成された各種FeCo
−N磁性薄膜の垂直磁気特性の飽和磁化依存性を示す。
第3図に示したFeN磁性薄膜の垂直磁気特性に対して
第4図に示したFeとCoとの原子量組成比が94:6
であるFe□Co5−N磁性薄膜は、飽和磁化4πMs
が2000−5000Gaussの範囲では垂直保磁力
Hc土はほとんど変化しないが、垂直磁気異方性磁界H
kは向上する。また、第5図、第6図、及び第7図に夫
々示したFeとCoとの原子量組成比が76 : 24
.77:23.66 : 34であるFeraCOx
N磁性薄膜、F e ttc o xs−N磁性薄膜
、Fem5COs*−N磁性薄膜は、飽和磁化4 yr
M sが2000−5000Gau s sの範囲で
は、FeN磁性薄膜に対して垂直磁気異方性磁界Hk及
び垂直保、磁力Hc土が共に向上する。また、第8図に
示したFeとCoとの原子量組成比が45 : 55で
あるF e 4gCo 1s−N磁性薄膜及び第9図に
示したCo−N磁性薄膜は、FeN磁性薄膜に対して垂
直磁気異方性磁界Hkが大幅に低下する。以上のことか
ら、飽和磁化4πMsが2000〜5000Gau s
sの範囲内では、FeとCoとの原子量組成比が94
:6〜66:34の範囲内であるFeCo−N磁性薄膜
はFeN磁性薄膜に対して垂直磁気異方性磁界Hkが向
上し、特に、FeとCoとの原子量組成比が77 :
23−66 : 34の範囲内であるFeCo−N磁性
薄膜はFeN磁性薄膜に対して垂直磁気異方性磁界Hk
及び垂直保磁力Hc上が共に向上することが判る。
第4図に示したFeとCoとの原子量組成比が94:6
であるFe□Co5−N磁性薄膜は、飽和磁化4πMs
が2000−5000Gaussの範囲では垂直保磁力
Hc土はほとんど変化しないが、垂直磁気異方性磁界H
kは向上する。また、第5図、第6図、及び第7図に夫
々示したFeとCoとの原子量組成比が76 : 24
.77:23.66 : 34であるFeraCOx
N磁性薄膜、F e ttc o xs−N磁性薄膜
、Fem5COs*−N磁性薄膜は、飽和磁化4 yr
M sが2000−5000Gau s sの範囲で
は、FeN磁性薄膜に対して垂直磁気異方性磁界Hk及
び垂直保、磁力Hc土が共に向上する。また、第8図に
示したFeとCoとの原子量組成比が45 : 55で
あるF e 4gCo 1s−N磁性薄膜及び第9図に
示したCo−N磁性薄膜は、FeN磁性薄膜に対して垂
直磁気異方性磁界Hkが大幅に低下する。以上のことか
ら、飽和磁化4πMsが2000〜5000Gau s
sの範囲内では、FeとCoとの原子量組成比が94
:6〜66:34の範囲内であるFeCo−N磁性薄膜
はFeN磁性薄膜に対して垂直磁気異方性磁界Hkが向
上し、特に、FeとCoとの原子量組成比が77 :
23−66 : 34の範囲内であるFeCo−N磁性
薄膜はFeN磁性薄膜に対して垂直磁気異方性磁界Hk
及び垂直保磁力Hc上が共に向上することが判る。
第10図(a )(b )(c )は夫々、FeN磁性
薄膜、FeとCoとの原子量組成比が68:32である
Fe5sColt N磁性薄膜、CoN磁性薄膜の走査
型電子顕微鏡による微細構造の断面写真である。
薄膜、FeとCoとの原子量組成比が68:32である
Fe5sColt N磁性薄膜、CoN磁性薄膜の走査
型電子顕微鏡による微細構造の断面写真である。
第10図(a)(b)から判るように垂直異方性磁界の
良好なFeN磁性薄膜及びFeaaCojz−N磁性薄
膜では、微細な柱状構造が基板界面から膜表面に至るま
で基板に対して垂直方向に成長しているのが観察される
。しかし乍ら、両者の間では、柱状粒子の粒径に大きな
違いはみられず、両者とも約500人である。また、第
10図(C)から判るように垂直異方性磁界の劣るCo
N磁性薄膜では、微細柱状構造が不明瞭であり、コラム
レス構造を有していることが観察される。即ち、以上の
結果から磁性薄膜が良好な垂直磁気異方性を有するため
には、断面形状に明瞭な微細柱状構造の形成が不可欠で
あることが判り、FeCo−N磁性薄膜の垂直磁気異方
性の主な起源としては、FeN磁性薄膜同様形状磁気異
方性が考えられる。
良好なFeN磁性薄膜及びFeaaCojz−N磁性薄
膜では、微細な柱状構造が基板界面から膜表面に至るま
で基板に対して垂直方向に成長しているのが観察される
。しかし乍ら、両者の間では、柱状粒子の粒径に大きな
違いはみられず、両者とも約500人である。また、第
10図(C)から判るように垂直異方性磁界の劣るCo
N磁性薄膜では、微細柱状構造が不明瞭であり、コラム
レス構造を有していることが観察される。即ち、以上の
結果から磁性薄膜が良好な垂直磁気異方性を有するため
には、断面形状に明瞭な微細柱状構造の形成が不可欠で
あることが判り、FeCo−N磁性薄膜の垂直磁気異方
性の主な起源としては、FeN磁性薄膜同様形状磁気異
方性が考えられる。
第1表に第10図(a)(b)(c)に夫々示した磁性
薄膜の磁気特性を示す。
薄膜の磁気特性を示す。
第1表
第11図は成膜速度を変えることによりFeCo−N磁
性薄膜の窒化度を変化させた場合のFeCo−N磁性薄
膜のX線回折パターンの変化を示す図である。FeCo
−N磁性薄膜の窒化度は、成膜速度が遅い程大きくなる
。第11図(a)(b)(c)に夫々示した試料A、B
、Cの成膜速度は360人/ m i n、328人/
min、100人/minである。
性薄膜の窒化度を変化させた場合のFeCo−N磁性薄
膜のX線回折パターンの変化を示す図である。FeCo
−N磁性薄膜の窒化度は、成膜速度が遅い程大きくなる
。第11図(a)(b)(c)に夫々示した試料A、B
、Cの成膜速度は360人/ m i n、328人/
min、100人/minである。
第2表は第11図の分析に使用した試料A、B、CのF
eCo−N磁性薄膜の作製条件、磁気特性、及びピーク
回折角より同定された生成相をまとめたものである。
eCo−N磁性薄膜の作製条件、磁気特性、及びピーク
回折角より同定された生成相をまとめたものである。
以下余白
第11図及び第2表から判るように各試料A、B、Cと
もa F e−r ’ F e4N、 F esN
、ε Few−sN、ζ−FesN、a−Co、γ−C
o、N、δ−CO!Nの混合パターンを示している。試
料A、Hのように高い異方性磁界を有するFeCo−N
垂直磁化膜に注目すると、膜中には窒化されていない金
属相(α−Fe、α−Co)が残っており、膜が部分的
に窒化された状態にあることが判る。即ち、試料A、
BのFeCo−N磁性薄膜が鉄コバルトの部分窒化物よ
りなることが判る。FeCo−N磁性薄膜はこれらの相
の集合体で構成されており、その構成比は膜の窒化度に
大きく依存している。即ち、窒化度を大きくすると金属
相(a−Fe、a−Co)や7”−Fe。
もa F e−r ’ F e4N、 F esN
、ε Few−sN、ζ−FesN、a−Co、γ−C
o、N、δ−CO!Nの混合パターンを示している。試
料A、Hのように高い異方性磁界を有するFeCo−N
垂直磁化膜に注目すると、膜中には窒化されていない金
属相(α−Fe、α−Co)が残っており、膜が部分的
に窒化された状態にあることが判る。即ち、試料A、
BのFeCo−N磁性薄膜が鉄コバルトの部分窒化物よ
りなることが判る。FeCo−N磁性薄膜はこれらの相
の集合体で構成されており、その構成比は膜の窒化度に
大きく依存している。即ち、窒化度を大きくすると金属
相(a−Fe、a−Co)や7”−Fe。
N相等は少なくなり、高窒化相(Fe、N、ε−F e
、−、N、ζ−F e 、N、7−Co 、N、δ−
Co、N)が増加する。t F e x N (s<
x<!、+t)1ζ−FexN相は室温で常磁性を示す
ので、成膜速度を減少させるに従い飽和磁化が減少した
理由はこれら常磁性相の構成比が増加したためと考えら
れる。FeCo−N磁性薄膜中には強磁性成分(α−F
e、r”−Fe+N、Fe、N、 ε−FeXN、、
47<x<3.、a−Co、7 Co5N)と常磁性
成分(t−F e x N (!<x<宜、 471%
ζ−Fe。
、−、N、ζ−F e 、N、7−Co 、N、δ−
Co、N)が増加する。t F e x N (s<
x<!、+t)1ζ−FexN相は室温で常磁性を示す
ので、成膜速度を減少させるに従い飽和磁化が減少した
理由はこれら常磁性相の構成比が増加したためと考えら
れる。FeCo−N磁性薄膜中には強磁性成分(α−F
e、r”−Fe+N、Fe、N、 ε−FeXN、、
47<x<3.、a−Co、7 Co5N)と常磁性
成分(t−F e x N (!<x<宜、 471%
ζ−Fe。
N、δ−Co、N)が共存することから、FeCo−N
磁性薄膜の垂直磁気異方性の起源の1つとしてFeN磁
性薄膜と同様に常磁性相による強磁性相の磁気的分離効
果が考えられる。
磁性薄膜の垂直磁気異方性の起源の1つとしてFeN磁
性薄膜と同様に常磁性相による強磁性相の磁気的分離効
果が考えられる。
第12図(a)(b)は32at%のCOを含有するF
e ssCo st−N磁性薄膜磁気特性Hk3.3
KOe、Hc土52000e、4πMs3.4KGau
ssのXPSスペクトルを示す図である。
e ssCo st−N磁性薄膜磁気特性Hk3.3
KOe、Hc土52000e、4πMs3.4KGau
ssのXPSスペクトルを示す図である。
第12図(a)に示したFeの2P3/2準位に注目す
ると707eVにFeのピークが存在し、これに重畳し
て窒素との化学結合のため高エネルギー側にブロードに
化学シフトした窒化鉄のピークが見られる。また、第1
2図(b)に示したCoの2P3/2準位に注目すると
窒化により化学シフトしたピークの割合はFeの場合に
比べて少なく、COの大部分が金属の状態で存在してい
ることが判る。以上の結果からCoはFeよりも窒化さ
れにくいことは明らかであり、このことは窒化との親和
性に違いのあるCOを添加することにより、膜成長過程
での窒化物形成状態を変化させ、常磁性窒化相による強
磁性相の磁気的分離効果の向上、即ち、磁気異方性エネ
ルギー(Ku)の向上が期待できる可能性のあることを
示している。
ると707eVにFeのピークが存在し、これに重畳し
て窒素との化学結合のため高エネルギー側にブロードに
化学シフトした窒化鉄のピークが見られる。また、第1
2図(b)に示したCoの2P3/2準位に注目すると
窒化により化学シフトしたピークの割合はFeの場合に
比べて少なく、COの大部分が金属の状態で存在してい
ることが判る。以上の結果からCoはFeよりも窒化さ
れにくいことは明らかであり、このことは窒化との親和
性に違いのあるCOを添加することにより、膜成長過程
での窒化物形成状態を変化させ、常磁性窒化相による強
磁性相の磁気的分離効果の向上、即ち、磁気異方性エネ
ルギー(Ku)の向上が期待できる可能性のあることを
示している。
第3表にXPS分析に使用したFeCo−N磁性薄膜の
磁気特性と組成分析結果を示す。
磁気特性と組成分析結果を示す。
第3表
第3表により窒化含有量が同等、即ち窒化度が同等であ
る試料り、Eの磁気特性を比較すると、磁性薄膜中のC
o含有量が多いほど飽和磁化が向上していることが明ら
かである。CO添加によるFeCo−N磁性薄膜の飽和
磁化の向上は、磁化を担う強磁性a−Fe相の磁気モー
メントがC。
る試料り、Eの磁気特性を比較すると、磁性薄膜中のC
o含有量が多いほど飽和磁化が向上していることが明ら
かである。CO添加によるFeCo−N磁性薄膜の飽和
磁化の向上は、磁化を担う強磁性a−Fe相の磁気モー
メントがC。
添加量と共に変化することで説明される。
第4表及び第5表に上述の成膜条件で形成したFeCo
−N磁性薄膜とFeN磁性薄膜との磁気特性を示す。
−N磁性薄膜とFeN磁性薄膜との磁気特性を示す。
(注)FeColltは1着ソースの組成第4表
(注)FeCo1ml!IのI!
第5表
第4表及び第5表から判るようにFeN磁性薄膜に適当
な量のCoを添加することにより、磁性薄膜には垂直磁
気異方性磁界Hk、垂直保磁力HC土、飽和磁化4πM
sの向上がみられた。垂直磁気異方性磁界Hkが向上し
た原因としては、窒化との親和性に違いのあるCoを添
加することにより、膜成長過程での窒化物形成様態が変
化し、常磁性窒化相による強磁性相の相分離が促進され
、磁気的分離効果が向上した点が挙げられる。
な量のCoを添加することにより、磁性薄膜には垂直磁
気異方性磁界Hk、垂直保磁力HC土、飽和磁化4πM
sの向上がみられた。垂直磁気異方性磁界Hkが向上し
た原因としては、窒化との親和性に違いのあるCoを添
加することにより、膜成長過程での窒化物形成様態が変
化し、常磁性窒化相による強磁性相の相分離が促進され
、磁気的分離効果が向上した点が挙げられる。
また、垂直保磁力Hc上が向上した原因としては、前述
の垂直磁気異方性磁界Hkの向上に依るものである。ま
た、飽和磁化4πMsが向上した原因としては、Coの
添加により磁化を担う強磁性α−Fe相の磁気モーメン
トが増加した点にあると考えられる。
の垂直磁気異方性磁界Hkの向上に依るものである。ま
た、飽和磁化4πMsが向上した原因としては、Coの
添加により磁化を担う強磁性α−Fe相の磁気モーメン
トが増加した点にあると考えられる。
また、上述の磁性Wi膜の形成方法に依れば、成膜速度
はスパッタ法を用いた場合(約50人/m1n)に比べ
て倍量上(100〜750人/m1n)となり、この磁
性薄膜の形成方法が量産性に適していることは明らかで
ある。
はスパッタ法を用いた場合(約50人/m1n)に比べ
て倍量上(100〜750人/m1n)となり、この磁
性薄膜の形成方法が量産性に適していることは明らかで
ある。
(ト)発明の効果
本発明に依れば、垂直磁気特性に優れた垂直磁気記録媒
体を提供し得る。
体を提供し得る。
また、本発明に依れば、上述の垂直磁気特性に優れた磁
気記録媒体を量産性よく製造することが出来る垂直磁気
記録媒体の製造方法を提供し得る。
気記録媒体を量産性よく製造することが出来る垂直磁気
記録媒体の製造方法を提供し得る。
第1図は本発明の製造装置の概略断面図、第2図はFe
Co−N磁性薄膜の垂直磁気特性のC。 含有量依存性を示す図、第3図、第4図、第5図、第6
図、第7図、第8図及び第9図は夫々はFeCo−N磁
性薄膜の垂直磁気特性の飽和磁化依存性を示す図、第1
0図は磁性薄膜の結晶構造を示す走査型電子顕微鏡写真
、第11図はFeCo−N磁性薄膜のX線回折パターン
を示す図、第12図はFeCo−N磁性薄膜のxpsス
ペクトルを示す図である。
Co−N磁性薄膜の垂直磁気特性のC。 含有量依存性を示す図、第3図、第4図、第5図、第6
図、第7図、第8図及び第9図は夫々はFeCo−N磁
性薄膜の垂直磁気特性の飽和磁化依存性を示す図、第1
0図は磁性薄膜の結晶構造を示す走査型電子顕微鏡写真
、第11図はFeCo−N磁性薄膜のX線回折パターン
を示す図、第12図はFeCo−N磁性薄膜のxpsス
ペクトルを示す図である。
Claims (2)
- (1)非磁性の基板上に鉄とコバルトの原子量組成比が
Fe_1_0_0_−_xCo_X(0<X<50)で
表わされる合金の部分窒化物からなり、結晶構造が前記
基板上面に対して垂直方向に延びる柱状構造である垂直
磁気異方性を有するFeCo−N系磁性薄膜を被着形成
したことを特徴とする垂直磁気記録媒体。 - (2)加熱された非磁性の基板上に該基板上面と直交す
る方向から鉄・コバルトの蒸気を蒸着すると同時に、該
蒸着部に窒素イオン及び電子を含有する窒素プラズマを
照射することにより前記基板上にFeCo−N系磁性薄
膜を被着形成することを特徴とする垂直磁気記録媒体の
製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8010390A JPH03280214A (ja) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | 垂直磁気記録媒体及びその製造方法 |
| US07/564,256 US5173370A (en) | 1989-08-10 | 1990-08-08 | Magnetic recording medium having a magnetic thin film with both paramagnetic phase and ferromagnetic phase iron nitride with paramagnetic phase zeta Fe2 N as its largest component |
| EP90115388A EP0415155B1 (en) | 1989-08-10 | 1990-08-10 | A perpendicular magnetic recording medium and method of forming the same |
| DE69023835T DE69023835T2 (de) | 1989-08-10 | 1990-08-10 | Träger für senkrechte magnetische Aufzeichnung und Verfahren zu seiner Herstellung. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8010390A JPH03280214A (ja) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | 垂直磁気記録媒体及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03280214A true JPH03280214A (ja) | 1991-12-11 |
Family
ID=13708849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8010390A Pending JPH03280214A (ja) | 1989-08-10 | 1990-03-28 | 垂直磁気記録媒体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03280214A (ja) |
-
1990
- 1990-03-28 JP JP8010390A patent/JPH03280214A/ja active Pending
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