JPH04178909A - 軟磁性薄膜およびその製造方法 - Google Patents
軟磁性薄膜およびその製造方法Info
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- JPH04178909A JPH04178909A JP30765090A JP30765090A JPH04178909A JP H04178909 A JPH04178909 A JP H04178909A JP 30765090 A JP30765090 A JP 30765090A JP 30765090 A JP30765090 A JP 30765090A JP H04178909 A JPH04178909 A JP H04178909A
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- G—PHYSICS
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- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
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- G11B5/31—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive using thin films
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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】
（産業上の利用分野）
本発明は薄膜磁気ヘッドなどに用いられる軟磁性薄膜及
びその製造方法に関するものである。
びその製造方法に関するものである。
（従来の技術）
磁気記録媒体の高密度化にともなって磁気ヘッドに用い
る薄膜磁性材料には、高飽和磁束密度、低保磁力の軟磁
気特性が必要となってきている。
る薄膜磁性材料には、高飽和磁束密度、低保磁力の軟磁
気特性が必要となってきている。
これまでに飽和磁束密度が１テスラ程度のＮｉ−Ｆｅ系
合金薄膜、Ｆｅ−Ａｌ−８ｉ系合金薄膜、Ｃｏ−Ｎｂ−
Ｚｒ系アモルファス合金薄膜等が実用化されている。こ
れらの合金磁性膜の飽和磁束密度では高密度化に対し限
界が見えており、今後２テスラ程度の飽和磁束密度を持
つ軟磁性薄膜が必要になってきている。最近、遷移金属
中で最も高い飽和磁束密度（２，１テスラ）を持つＦｅ
薄膜の軟磁性化の研究がさかんに行われている。軟磁気
特性の向上には、Ｆｅに数％程度の異種元素の添加や中
間層との多層化によりＦｅ薄膜を微細結晶粒組織にする
事が有効であるといわれている。一方鉄の格子とミスマ
ツチの小さなガリウム砒素（ＧａＡｓ）基板上に鉄をエ
ピタキシャル成長させることによって鉄薄膜の軟磁気特
性が向上するという報告がある（例えば、ジャーナル
オブ クリスタル グロース 第８１巻 ５２４ペ一ジ
１９８７年）。
合金薄膜、Ｆｅ−Ａｌ−８ｉ系合金薄膜、Ｃｏ−Ｎｂ−
Ｚｒ系アモルファス合金薄膜等が実用化されている。こ
れらの合金磁性膜の飽和磁束密度では高密度化に対し限
界が見えており、今後２テスラ程度の飽和磁束密度を持
つ軟磁性薄膜が必要になってきている。最近、遷移金属
中で最も高い飽和磁束密度（２，１テスラ）を持つＦｅ
薄膜の軟磁性化の研究がさかんに行われている。軟磁気
特性の向上には、Ｆｅに数％程度の異種元素の添加や中
間層との多層化によりＦｅ薄膜を微細結晶粒組織にする
事が有効であるといわれている。一方鉄の格子とミスマ
ツチの小さなガリウム砒素（ＧａＡｓ）基板上に鉄をエ
ピタキシャル成長させることによって鉄薄膜の軟磁気特
性が向上するという報告がある（例えば、ジャーナル
オブ クリスタル グロース 第８１巻 ５２４ペ一ジ
１９８７年）。
（発明が解決しようとする課題）
鉄単結晶薄膜は、添加元素を必要としないために高い飽
和磁束密度が実現されること、そもそも単結晶であるた
めにきわめて安定であること、等から微細結晶粒化によ
る鉄薄膜の軟磁性化よりも磁気ヘッド用薄膜磁性材料と
して有望である。しかしながらＧａＡｓ基板上にエピタ
キシャル成長させたＦｅ単結晶薄膜は、基盤との合金化
が起こり飽和磁束密度が低下するという問題があった。
和磁束密度が実現されること、そもそも単結晶であるた
めにきわめて安定であること、等から微細結晶粒化によ
る鉄薄膜の軟磁性化よりも磁気ヘッド用薄膜磁性材料と
して有望である。しかしながらＧａＡｓ基板上にエピタ
キシャル成長させたＦｅ単結晶薄膜は、基盤との合金化
が起こり飽和磁束密度が低下するという問題があった。
本発明の目的は、飽和磁束密度が高く、軟磁気特性に優
れた単結晶鉄軟磁性薄膜及びその製造方法を提供するこ
とにある。
れた単結晶鉄軟磁性薄膜及びその製造方法を提供するこ
とにある。
（課題を解決するための手段）
本発明は、酸化物単結晶基板上にエピタキシャル成長さ
せたことを特徴とする鉄単結晶軟磁性薄膜、あるいは酸
化物単結晶基板上にエピタキシャル成長させたバッファ
ー層上にエピタキシャル成長させたことを特徴とする鉄
単結晶軟磁性薄膜であり、鉄単結晶の成長面が（１１０
）、（１１１）であり、酸化物単結晶基板としては、酸
化マグネシウムの（１００）、（１１０）、（１１１）
面あるいはチタン酸ストロンチウムの（１００）、（１
１０）、（１１１）面のいずれかで、バッファー層がク
ロム、または銀であることを特徴とする軟磁性薄膜であ
る。さらに本発明は、９９．９９５％以上の純度を有す
る鉄を原料とし、１０−８Ｔｏｒｒ又はこれより低い圧
力の超高真空下でエピタキシャル成長させることを特徴
とする鉄単結晶軟磁性薄膜の製造方法である。
せたことを特徴とする鉄単結晶軟磁性薄膜、あるいは酸
化物単結晶基板上にエピタキシャル成長させたバッファ
ー層上にエピタキシャル成長させたことを特徴とする鉄
単結晶軟磁性薄膜であり、鉄単結晶の成長面が（１１０
）、（１１１）であり、酸化物単結晶基板としては、酸
化マグネシウムの（１００）、（１１０）、（１１１）
面あるいはチタン酸ストロンチウムの（１００）、（１
１０）、（１１１）面のいずれかで、バッファー層がク
ロム、または銀であることを特徴とする軟磁性薄膜であ
る。さらに本発明は、９９．９９５％以上の純度を有す
る鉄を原料とし、１０−８Ｔｏｒｒ又はこれより低い圧
力の超高真空下でエピタキシャル成長させることを特徴
とする鉄単結晶軟磁性薄膜の製造方法である。
（作用）
酸化マグネシウム基板やチタン酸ストロンチウム基板は
ガリウム砒素基板と異なり、６５０°Ｃという高い基板
温度でさえこの上に成長させた鉄と反応することはない
。従ってこれらの酸化物単結晶基板上にエピタキシャル
成長させた鉄単結晶薄膜の飽和磁束密度はバルクの値か
ら減少することがない。また鉄とこれらの酸化物単結晶
基板とのミスマツチの大きさは、酸化マグネシウムでは
３．７６％チタン酸ストロンチウムでは３．８０％と比
較的大きいのに対して、鉄とクロムあるいは鉄と銀との
ミスマツチはそれぞれ、０．４５％、０．８０％である
ために特に膜厚が薄い鉄単結晶薄膜の形成にあたっては
、酸化マグネシウム基板に直接鉄を成長させるよりはク
ロムあるいは銀の単結晶バッファー層上に鉄エピタキシ
ャル成長させた方が欠陥の少ない鉄単結晶薄膜を得るこ
とができ、そのために軟磁気特性を改善できるものであ
る。
ガリウム砒素基板と異なり、６５０°Ｃという高い基板
温度でさえこの上に成長させた鉄と反応することはない
。従ってこれらの酸化物単結晶基板上にエピタキシャル
成長させた鉄単結晶薄膜の飽和磁束密度はバルクの値か
ら減少することがない。また鉄とこれらの酸化物単結晶
基板とのミスマツチの大きさは、酸化マグネシウムでは
３．７６％チタン酸ストロンチウムでは３．８０％と比
較的大きいのに対して、鉄とクロムあるいは鉄と銀との
ミスマツチはそれぞれ、０．４５％、０．８０％である
ために特に膜厚が薄い鉄単結晶薄膜の形成にあたっては
、酸化マグネシウム基板に直接鉄を成長させるよりはク
ロムあるいは銀の単結晶バッファー層上に鉄エピタキシ
ャル成長させた方が欠陥の少ない鉄単結晶薄膜を得るこ
とができ、そのために軟磁気特性を改善できるものであ
る。
一方上記のような鉄単結晶軟磁性薄膜の製造にあたって
は、エピタキシャル成長及び鉄薄膜中の磁壁の移動を阻
害する要因を排除することが重要である。そのために鉄
原料の純度は少なくとも９９．９９５％以上であること
、及び１０”８Ｔｏｒｒ又はこれより圧力が低い超高真
空中で鉄を成長させることが必要となる。
は、エピタキシャル成長及び鉄薄膜中の磁壁の移動を阻
害する要因を排除することが重要である。そのために鉄
原料の純度は少なくとも９９．９９５％以上であること
、及び１０”８Ｔｏｒｒ又はこれより圧力が低い超高真
空中で鉄を成長させることが必要となる。
（実施例）
以下本発明について実施例により説明する。第１図及び
第２図は本発明の軟磁性薄膜の断面模式図である。第１
図では酸化マグネシウムまたはチタン酸ストロンチウム
の酸化物単結晶基板ｌ上に鉄２がエピタキシャル成長し
ている。鉄と酸化物単結晶基板とのエピタキシャル関係
は、 （００１）Ｆｅ／／（００１）Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ、
［０１０１Ｆｅ／／［１００］５ｕｂｓｔｒａｔｅ（１
１０）Ｆｅ／／（１１０）ｓｕｂｓｔｒａｔｅ、 ［１
１０ＩＦｅ／／［００１］５ｕｂｓｔｒａｔｅ（１１１
）Ｆｅ／／（１１１）Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ＋ ［１１０
］Ｆｅ／／［１１０］５ｕｂｓｔｒａｔｅである。第２
図では、酸化マグネシウムまたはチタン酸ストロンチウ
ムの酸化物単結晶基板ｌ上にクロムあるいは銀のバッフ
ァー層３がエピタキシャル成長し、この上に鉄２がエピ
タキシャル成長している。クロムと酸化物単結晶基板と
のエピタキシャル関係は、 （００１）ｃｒ／／（００１）３ｕｂｓｔｒａｔｅ＋
［ｏ １０］ｃｒ／／［１００］５ｕｂｓｔｒａｔｅ（
１１０）Ｃｒ／／（１１０）Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ、［１
１０］ｃｒ／／［００１］５ｕｂｓｔｒａｔｅ（１１１
）ｃｒ／／（１１１）Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ＋ ［”０］
Ｃｒ”［’ ”０］Ｓｕｂｓｔｒａｔｅで、クロムと鉄
はお互いに同一結晶面、同一方位が平行にエピタキシャ
ル成長する。また銀と酸化物単結晶基板とのエピタキシ
ャル関係は、（００１）Ａｇ／／（００１）Ｓｕｂｓｔ
ｒａｔｅ、［１００］Ａｇ／／［１００］Ｓｕｂｓｔｒ
ａｔｅ（１１０）Ａｇ／／（１１０）ＳｕｂＳｔｒａｔ
ｅ、［００１］Ａｇ／／［００月Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ（
１１１）Ａｇ／／（１１１）ｓｕｂｓｔｒａｔｅ、 ［
１１０］Ａｇ／／［１１０］５ｕｂｓｔｒａｔｅで、鉄
と銀のエピタキシャル関係は、 （００１）Ｆｅ／／（００１）Ａｇ、［０１０］Ｆｅ／
／［１００］Ａｇ（１１０）Ｆｅ／／（１１０）Ａｇ＋
［１１０１Ｆｅ／／［００１］Ａｇ（１１１）Ｆｅｓ
／（１１１）Ａｇ、 ［１１０］Ｆｅ／／［１”］Ａｇ
である。
第２図は本発明の軟磁性薄膜の断面模式図である。第１
図では酸化マグネシウムまたはチタン酸ストロンチウム
の酸化物単結晶基板ｌ上に鉄２がエピタキシャル成長し
ている。鉄と酸化物単結晶基板とのエピタキシャル関係
は、 （００１）Ｆｅ／／（００１）Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ、
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］Ｆｅ／／［１１０］５ｕｂｓｔｒａｔｅである。第２
図では、酸化マグネシウムまたはチタン酸ストロンチウ
ムの酸化物単結晶基板ｌ上にクロムあるいは銀のバッフ
ァー層３がエピタキシャル成長し、この上に鉄２がエピ
タキシャル成長している。クロムと酸化物単結晶基板と
のエピタキシャル関係は、 （００１）ｃｒ／／（００１）３ｕｂｓｔｒａｔｅ＋
［ｏ １０］ｃｒ／／［１００］５ｕｂｓｔｒａｔｅ（
１１０）Ｃｒ／／（１１０）Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ、［１
１０］ｃｒ／／［００１］５ｕｂｓｔｒａｔｅ（１１１
）ｃｒ／／（１１１）Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ＋ ［”０］
Ｃｒ”［’ ”０］Ｓｕｂｓｔｒａｔｅで、クロムと鉄
はお互いに同一結晶面、同一方位が平行にエピタキシャ
ル成長する。また銀と酸化物単結晶基板とのエピタキシ
ャル関係は、（００１）Ａｇ／／（００１）Ｓｕｂｓｔ
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１１１）Ａｇ／／（１１１）ｓｕｂｓｔｒａｔｅ、 ［
１１０］Ａｇ／／［１１０］５ｕｂｓｔｒａｔｅで、鉄
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／［１００］Ａｇ（１１０）Ｆｅ／／（１１０）Ａｇ＋
［１１０１Ｆｅ／／［００１］Ａｇ（１１１）Ｆｅｓ
／（１１１）Ａｇ、 ［１１０］Ｆｅ／／［１”］Ａｇ
である。
本発明の実施にあたっては第３図に示した超高真空二元
電子ビーム蒸着装置を用いて行った。第３図の蒸着装置
の真空チャンバー内には鉄とクロムまたは銀を充填した
２つの電子ビーム蒸着源、４．４′、酸化物単結晶基板
５、基板加熱用ヒータ６．２つの電子ビーム蒸着源の蒸
着速度をモニターするための水晶振動子膜厚計７．７′
、２つの蒸着源から出た分子線束の開閉を行うためのシ
ャッター８．８′、真空ゲージ９、酸化物基板上に成長
した鉄あるいはバッファー層の表面構造評価を行うため
の反射高速電子線回折用の電子銃１０、及び蛍光スクリ
ーン１０”を備え、ゲートバルブ１１をとおしてクライ
オポンプ１２により真空排気される。超高真空を得るた
めにチャンバーの外周にはヒーターがとりつけられ、ベ
ーキングができるようになっている。１０’Ｔｏｒｒ又
はこれより圧力の低い超高真空のもとての蒸着は、チャ
ンバーを１５０°Ｃで２０時間ベーキングした後行った
が、これより圧力の高い真空下での蒸着ではベーキング
を行わなかった。軟磁気特性の評価は室温で振動試料磁
力計（ＶＳＭ）により飽和磁束密度と保磁力を測定した
。
電子ビーム蒸着装置を用いて行った。第３図の蒸着装置
の真空チャンバー内には鉄とクロムまたは銀を充填した
２つの電子ビーム蒸着源、４．４′、酸化物単結晶基板
５、基板加熱用ヒータ６．２つの電子ビーム蒸着源の蒸
着速度をモニターするための水晶振動子膜厚計７．７′
、２つの蒸着源から出た分子線束の開閉を行うためのシ
ャッター８．８′、真空ゲージ９、酸化物基板上に成長
した鉄あるいはバッファー層の表面構造評価を行うため
の反射高速電子線回折用の電子銃１０、及び蛍光スクリ
ーン１０”を備え、ゲートバルブ１１をとおしてクライ
オポンプ１２により真空排気される。超高真空を得るた
めにチャンバーの外周にはヒーターがとりつけられ、ベ
ーキングができるようになっている。１０’Ｔｏｒｒ又
はこれより圧力の低い超高真空のもとての蒸着は、チャ
ンバーを１５０°Ｃで２０時間ベーキングした後行った
が、これより圧力の高い真空下での蒸着ではベーキング
を行わなかった。軟磁気特性の評価は室温で振動試料磁
力計（ＶＳＭ）により飽和磁束密度と保磁力を測定した
。
酸化物単結晶基板として（００１）、（１１０）、（１
１１）面の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を用い、真空度
、鉄原料の純度を変えて鉄のエピタキシャル成長を行っ
た。
１１）面の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を用い、真空度
、鉄原料の純度を変えて鉄のエピタキシャル成長を行っ
た。
鉄の膜厚は２０００人とした。蒸着速度は、０．ＯＩＡ
／秒から５に秒まで、また基板温度は１００°Ｃから６
５０°Ｃまで変えて蒸着したが結果に大きな変化はみら
れなかった。なおＭｇＯ基板と鉄とのエピタキシャル関
係は反射高速電子線回折及びＸ線回折により確認したと
ころ、 （００１）Ｆｅ／／（００１）Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ、［
０１０］Ｆｅ／／［１００１ｓｕｂｓｔｒａｔｅ（１１
０）Ｆｅ／／（１１０）ｓｕｂｓｔｒａｔｅ、 ［１１
０］Ｆｅ／／［００１１ｓｕｂｓｔｒａｔｅ（１１１）
Ｆｅ／／（１１１）Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ、 ［１１０］
Ｆ、／／［１１０］５ｕｂｓｔｒａｔｅであった。第１
表に示すように９９．９９５％以上の純度を有する鉄原
料を用い、１σ８Ｔｏｒｒ又はこれより圧力の低い超高
真空下で蒸着した場合にエピタキシャル単結晶鉄薄膜が
得られ、このときに高飽和磁束密度を維持した軟磁性膜
となることがわかる。なお表中のエピタキシャル関係の
欄の○印は上述したエピタキシャル関係を持つ単結晶膜
であることを示し、Ｘ印はエピタキシャル関係の認めら
れない第１表 酸化物単結晶基板として（００１）、（１１０ン、（１
１１）面のチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉ０３）を
用い第１表と同様の実験を行った。鉄とチタン酸ストロ
ンチウム基板とのエピタキシャル関係は、酸化マグネシ
ウム基板上の鉄の場合と同じであった。第２表に示すよ
うに、酸化マグネシウム基板の場合と同様９９．９９５
％以上の純度を有する鉄原料を用い、１０−８Ｔｏｒｒ
又はこれより圧力の低い超高真空下で蒸着した場合にエ
ピタキシャル単結晶鉄薄膜が得られ、このときに高飽和
磁束密度を維持した軟磁性膜とな第２表 鉄とクロムはいずれも体心立方格子で両者のミスマツチ
の大きさは０．４５％であるために単結晶クロム上に鉄
は比較的容易にエピタキシャル成長させることが可能で
ある。クロム単結晶薄膜は酸化マグネシウムあるいはチ
タン酸ストロンチウムの（１００）、（１１０）、（１
１１）基板上に（００１）ｃｒ／／（００１）３ｕｂｓ
ｔｒａｔｅｙ ［ｏ１０Ｊｃｒ／／［１００］５ｕｂｓ
ｔｒａｔｅ（１１０）ｃｒ／／（１１０）ｓｕｂｓｔｒ
ａｔｅ、 ［１１０］ｃｒ／／［００１］５ｕｂｓｔｒ
ａｔｅ（１１１）Ｃｒ／／（１１１）Ｓｕｂｓｔｒａｔ
ｅ、 ［１１０］ｃｒＭ１１０］５ｕｂｓｔｒａｔｅの
エピタキシャル関係を持って成長させることができる。
／秒から５に秒まで、また基板温度は１００°Ｃから６
５０°Ｃまで変えて蒸着したが結果に大きな変化はみら
れなかった。なおＭｇＯ基板と鉄とのエピタキシャル関
係は反射高速電子線回折及びＸ線回折により確認したと
ころ、 （００１）Ｆｅ／／（００１）Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ、［
０１０］Ｆｅ／／［１００１ｓｕｂｓｔｒａｔｅ（１１
０）Ｆｅ／／（１１０）ｓｕｂｓｔｒａｔｅ、 ［１１
０］Ｆｅ／／［００１１ｓｕｂｓｔｒａｔｅ（１１１）
Ｆｅ／／（１１１）Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ、 ［１１０］
Ｆ、／／［１１０］５ｕｂｓｔｒａｔｅであった。第１
表に示すように９９．９９５％以上の純度を有する鉄原
料を用い、１σ８Ｔｏｒｒ又はこれより圧力の低い超高
真空下で蒸着した場合にエピタキシャル単結晶鉄薄膜が
得られ、このときに高飽和磁束密度を維持した軟磁性膜
となることがわかる。なお表中のエピタキシャル関係の
欄の○印は上述したエピタキシャル関係を持つ単結晶膜
であることを示し、Ｘ印はエピタキシャル関係の認めら
れない第１表 酸化物単結晶基板として（００１）、（１１０ン、（１
１１）面のチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉ０３）を
用い第１表と同様の実験を行った。鉄とチタン酸ストロ
ンチウム基板とのエピタキシャル関係は、酸化マグネシ
ウム基板上の鉄の場合と同じであった。第２表に示すよ
うに、酸化マグネシウム基板の場合と同様９９．９９５
％以上の純度を有する鉄原料を用い、１０−８Ｔｏｒｒ
又はこれより圧力の低い超高真空下で蒸着した場合にエ
ピタキシャル単結晶鉄薄膜が得られ、このときに高飽和
磁束密度を維持した軟磁性膜とな第２表 鉄とクロムはいずれも体心立方格子で両者のミスマツチ
の大きさは０．４５％であるために単結晶クロム上に鉄
は比較的容易にエピタキシャル成長させることが可能で
ある。クロム単結晶薄膜は酸化マグネシウムあるいはチ
タン酸ストロンチウムの（１００）、（１１０）、（１
１１）基板上に（００１）ｃｒ／／（００１）３ｕｂｓ
ｔｒａｔｅｙ ［ｏ１０Ｊｃｒ／／［１００］５ｕｂｓ
ｔｒａｔｅ（１１０）ｃｒ／／（１１０）ｓｕｂｓｔｒ
ａｔｅ、 ［１１０］ｃｒ／／［００１］５ｕｂｓｔｒ
ａｔｅ（１１１）Ｃｒ／／（１１１）Ｓｕｂｓｔｒａｔ
ｅ、 ［１１０］ｃｒＭ１１０］５ｕｂｓｔｒａｔｅの
エピタキシャル関係を持って成長させることができる。
典型的な成長条件は次のとおりである。
クロムは電子ビーム加熱により蒸着する。クロムの膜厚
は１０００人とした。基板温度としては、３５０°Ｃか
ら７００°Ｃ１蒸着速度は、０．０５Ａ／秒から１に秒
で、超高真空下で蒸着した。クロム単結晶薄膜の作製は
スパッタなどの他の成膜手段でも可能であるが、この上
に鉄をエピタキシャル成長させるため同一チャンバー中
で成膜を行うのが望ましい。こうして作製した（１００
）、（１１０）、（１１１）単結晶クロムバッファー層
上に、真空度、鉄原料の純度を変えて膜厚１８００人の
鉄のエピタキシャル成長を行った。蒸着速度は０．ＯＩ
Ａ／秒から５Ａ／秒まで、また基板温度は１００°Ｃか
ら６５０°Ｃまで変えて蒸着したが結果に大きな変化は
みられなかった。なおりロムバッファー層と鉄とのエピ
タキシャル関係は反射高速電子線回折及びＸ線回折によ
り確認したところ、クロムと鉄はお互いに同一結晶面、
同一方位が平行にエピタキシャル成長することがわかっ
た。第３表に示すように、９９．９９５％以上の純度を
有する鉄原料を用い、１０’ Ｔｏｒｒ又はこれより圧
力の低い超高真空下で蒸着した場合にエピタキシャル単
結晶鉄薄膜が得られ、このときに高飽和磁束密度を維持
した軟磁第３表 銀は面心立方格子であるが、銀の［１００］方向の格子
定数と鉄の［１１０］のそれとのミスマツチは０．８％
と小さいために銀の単結晶薄膜上には鉄がエピタキシャ
ル成長する。鎖車結晶薄膜は酸化マグネシウムあるいは
チタン酸ストロンチウムの（１００）、（１１０）、（
１１１）基板上に （００１）Ａｇ／／（００１）Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ、［
１００］Ａｇ／／［１００］５ｕｂｓｔｒａｔｅ（１１
０）Ａｇ／／（１１０）Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ、 ［００
１１Ａｇ／／［００１］Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ（１１１）
Ａｇ／／（１１１）ｓｕｂｓｔｒａｔｅ、［１ｌ１０１
Ａ／／［１１０］５ｕｂｓｔｒａｔｅのエピタキシャル
関係を持って成長させることができる。典型的な成長条
件は次のとおりである。
は１０００人とした。基板温度としては、３５０°Ｃか
ら７００°Ｃ１蒸着速度は、０．０５Ａ／秒から１に秒
で、超高真空下で蒸着した。クロム単結晶薄膜の作製は
スパッタなどの他の成膜手段でも可能であるが、この上
に鉄をエピタキシャル成長させるため同一チャンバー中
で成膜を行うのが望ましい。こうして作製した（１００
）、（１１０）、（１１１）単結晶クロムバッファー層
上に、真空度、鉄原料の純度を変えて膜厚１８００人の
鉄のエピタキシャル成長を行った。蒸着速度は０．ＯＩ
Ａ／秒から５Ａ／秒まで、また基板温度は１００°Ｃか
ら６５０°Ｃまで変えて蒸着したが結果に大きな変化は
みられなかった。なおりロムバッファー層と鉄とのエピ
タキシャル関係は反射高速電子線回折及びＸ線回折によ
り確認したところ、クロムと鉄はお互いに同一結晶面、
同一方位が平行にエピタキシャル成長することがわかっ
た。第３表に示すように、９９．９９５％以上の純度を
有する鉄原料を用い、１０’ Ｔｏｒｒ又はこれより圧
力の低い超高真空下で蒸着した場合にエピタキシャル単
結晶鉄薄膜が得られ、このときに高飽和磁束密度を維持
した軟磁第３表 銀は面心立方格子であるが、銀の［１００］方向の格子
定数と鉄の［１１０］のそれとのミスマツチは０．８％
と小さいために銀の単結晶薄膜上には鉄がエピタキシャ
ル成長する。鎖車結晶薄膜は酸化マグネシウムあるいは
チタン酸ストロンチウムの（１００）、（１１０）、（
１１１）基板上に （００１）Ａｇ／／（００１）Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ、［
１００］Ａｇ／／［１００］５ｕｂｓｔｒａｔｅ（１１
０）Ａｇ／／（１１０）Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ、 ［００
１１Ａｇ／／［００１］Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ（１１１）
Ａｇ／／（１１１）ｓｕｂｓｔｒａｔｅ、［１ｌ１０１
Ａ／／［１１０］５ｕｂｓｔｒａｔｅのエピタキシャル
関係を持って成長させることができる。典型的な成長条
件は次のとおりである。
銀は電子ビーム加熱により蒸着する。銀の膜厚は１ｏｏ
ｏＡとした。基板温度としては、１００°Ｃから４００
°Ｃ１蒸着速度は、０．ＬＡ／秒から５Ａ／秒で、超高
真空下で蒸着した。鎖車結晶薄膜の作製はスパッタなど
の他の成膜手段でも可能であるが、この上に鉄をエピタ
キシャル成長させるため同一チャンバー中で成膜を行う
のが望ましい。こうして作製した（１００）、（１１０
）、（１１１）単結晶銀バッファー層上に、真空度、鉄
原料の純度を変えて膜厚２０００人の鉄のエピタキシャ
ル成長を行った。蒸着速度は０．０１Ａ／秒から５に秒
まで、また基板温度は１００°Ｃから６５０°Ｃまで変
えて蒸着したが大きな変化はみられなかった。なお銀バ
ッファー層と鉄とのエピタキシャル関係は反射高速電子
線回折及びＸ線回折により確認したところ、 （００１）ｐｅ／／（００１）Ａｇ、 ［０１０］Ｆｅ
／／［１００］Ａｇ（１１０）ｐｅ／／（１１０）Ａｇ
、［１１０］Ｆｅ／／［００月勺（１１１）ｐｅ／／（
１１１）Ａｇ、［１１０］Ｆｅ／／［１１０］Ａｇ第４
表 第４表に示すように９９．９９５％以上の純度を有する
鉄原料を用い、１０’Ｔｏｒｒ又はこれより圧力の低い
超高真空下で蒸着した場合にエピタキシャル単結晶鉄薄
膜が得られ、このときに高飽和磁束密度を維持した軟磁
性膜となることがわかる。以上、実施例に示したように
基板面（１００）に対し、基板面（１１０）、（１１υ
の場合、保磁力は予想外に格段に小さくなり、非常に優
れた軟磁気特性が得られた。
ｏＡとした。基板温度としては、１００°Ｃから４００
°Ｃ１蒸着速度は、０．ＬＡ／秒から５Ａ／秒で、超高
真空下で蒸着した。鎖車結晶薄膜の作製はスパッタなど
の他の成膜手段でも可能であるが、この上に鉄をエピタ
キシャル成長させるため同一チャンバー中で成膜を行う
のが望ましい。こうして作製した（１００）、（１１０
）、（１１１）単結晶銀バッファー層上に、真空度、鉄
原料の純度を変えて膜厚２０００人の鉄のエピタキシャ
ル成長を行った。蒸着速度は０．０１Ａ／秒から５に秒
まで、また基板温度は１００°Ｃから６５０°Ｃまで変
えて蒸着したが大きな変化はみられなかった。なお銀バ
ッファー層と鉄とのエピタキシャル関係は反射高速電子
線回折及びＸ線回折により確認したところ、 （００１）ｐｅ／／（００１）Ａｇ、 ［０１０］Ｆｅ
／／［１００］Ａｇ（１１０）ｐｅ／／（１１０）Ａｇ
、［１１０］Ｆｅ／／［００月勺（１１１）ｐｅ／／（
１１１）Ａｇ、［１１０］Ｆｅ／／［１１０］Ａｇ第４
表 第４表に示すように９９．９９５％以上の純度を有する
鉄原料を用い、１０’Ｔｏｒｒ又はこれより圧力の低い
超高真空下で蒸着した場合にエピタキシャル単結晶鉄薄
膜が得られ、このときに高飽和磁束密度を維持した軟磁
性膜となることがわかる。以上、実施例に示したように
基板面（１００）に対し、基板面（１１０）、（１１υ
の場合、保磁力は予想外に格段に小さくなり、非常に優
れた軟磁気特性が得られた。
（発明の効果）
以上実施例にて説明したように本発明によれば、単結晶
基板材料との合金化がないために、鉄の持っている大き
な飽和磁束密度を保持した鉄単結晶軟磁性薄膜が得られ
る。この軟磁性薄膜は、飽和磁束密度が２テスラ程度の
大きさを持っているので、磁気記録媒体の高密度化に対
応できる磁気ヘッド材料として用いることができるもの
である。
基板材料との合金化がないために、鉄の持っている大き
な飽和磁束密度を保持した鉄単結晶軟磁性薄膜が得られ
る。この軟磁性薄膜は、飽和磁束密度が２テスラ程度の
大きさを持っているので、磁気記録媒体の高密度化に対
応できる磁気ヘッド材料として用いることができるもの
である。
第１図及び第２図は本発明の軟磁性薄膜の構造を示す断
面模式図、第３図は本発明の実施例で用いた電子ビーム
を蒸着装置の概略図である。 １・・９．・酸化物単結晶基板 ２・・・・・鉄３０
８００．クロムあるいは銀のバッファー層４．４’−−
−−−電子ビーム蒸着源 ５・・・・・基板６・・・
・・基板加熱ヒータ ７，７′・・・・・膜厚計８．
８′・・・・・シャッター ９・・・・・真空ゲージ
１０・・・・・反射高速電子線回折用電子銃１０゛・・
・・・蛍光スクリーン １１・・・・・ゲートバルブ
１２・・・・・タライオポンプ
面模式図、第３図は本発明の実施例で用いた電子ビーム
を蒸着装置の概略図である。 １・・９．・酸化物単結晶基板 ２・・・・・鉄３０
８００．クロムあるいは銀のバッファー層４．４’−−
−−−電子ビーム蒸着源 ５・・・・・基板６・・・
・・基板加熱ヒータ ７，７′・・・・・膜厚計８．
８′・・・・・シャッター ９・・・・・真空ゲージ
１０・・・・・反射高速電子線回折用電子銃１０゛・・
・・・蛍光スクリーン １１・・・・・ゲートバルブ
１２・・・・・タライオポンプ
Claims (4)
- （１）酸化物単結晶基板上または該基板上にエピタキシ
ャル成長させたバッフアー層上にエピタキシャル成長さ
せた鉄単結晶膜であってその成長面が（１１０）、（１
１１）であることを特徴とする軟磁性薄膜。 - （２）酸化物単結晶基板としては、酸化マグネシウムの
（１００）、（１１０）、（１１１）面、チタン酸スト
ロンチウムの（１００）、（１１０）、（１１１）面の
いずれかであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の軟磁性薄膜。 - （３）バッフアー層がクロム、または銀であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の軟磁性
薄膜。 - （４）９９．９９５％以上の純度を有する鉄を原料とし
、１０＾−＾８Ｔｏｒｒ又はこれより低い圧力の超高真
空下でエピタキシャル成長させることを特徴とする特許
請求の範囲第１項又は第２項又は第３項記載の軟磁性薄
膜の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2307650A JP2921103B2 (ja) | 1990-11-14 | 1990-11-14 | 軟磁性薄膜およびその製造方法 |
| DE1991606485 DE69106485T2 (de) | 1990-11-14 | 1991-10-02 | Weichmagnetischer Eisenfilm und Herstellungsverfahren. |
| EP91116868A EP0485729B1 (en) | 1990-11-14 | 1991-10-02 | Soft magnetic film of iron and process of formation thereof |
| US08/207,104 US5506063A (en) | 1990-11-14 | 1994-03-08 | Soft magnetic film of iron and process of formation thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2307650A JP2921103B2 (ja) | 1990-11-14 | 1990-11-14 | 軟磁性薄膜およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04178909A true JPH04178909A (ja) | 1992-06-25 |
| JP2921103B2 JP2921103B2 (ja) | 1999-07-19 |
Family
ID=17971597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2307650A Expired - Fee Related JP2921103B2 (ja) | 1990-11-14 | 1990-11-14 | 軟磁性薄膜およびその製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0485729B1 (ja) |
| JP (1) | JP2921103B2 (ja) |
| DE (1) | DE69106485T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06104118A (ja) * | 1992-09-18 | 1994-04-15 | Nec Corp | 軟磁性薄膜およびその製造方法 |
| JP2009026394A (ja) * | 2007-07-20 | 2009-02-05 | Univ Chuo | 磁気記録媒体及び磁気記録再生装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69322717T2 (de) * | 1992-09-11 | 1999-05-06 | Hitachi, Ltd., Tokio/Tokyo | Hochkorrosionsbeständiges Metall, Verfahren und Vorrichtung zu seiner Herstellung und seine Verwendung |
-
1990
- 1990-11-14 JP JP2307650A patent/JP2921103B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-10-02 DE DE1991606485 patent/DE69106485T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-10-02 EP EP91116868A patent/EP0485729B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06104118A (ja) * | 1992-09-18 | 1994-04-15 | Nec Corp | 軟磁性薄膜およびその製造方法 |
| JP2009026394A (ja) * | 2007-07-20 | 2009-02-05 | Univ Chuo | 磁気記録媒体及び磁気記録再生装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0485729A1 (en) | 1992-05-20 |
| EP0485729B1 (en) | 1995-01-04 |
| DE69106485T2 (de) | 1995-05-11 |
| JP2921103B2 (ja) | 1999-07-19 |
| DE69106485D1 (de) | 1995-02-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |