JPH0536528A

JPH0536528A - 磁性多層膜及び光磁気記録媒体

Info

Publication number: JPH0536528A
Application number: JP18971891A
Authority: JP
Inventors: Teruaki Takeuchi; 輝明竹内; Yoshiyuki Hirayama; 義幸平山; Masaaki Futamoto; 正昭二本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-07-30
Filing date: 1991-07-30
Publication date: 1993-02-12

Abstract

(57)【要約】【目的】Ｆe、Ｎi、Ｃoを含まずＭｎ及びＣｒの少なく
とも１種を構成元素とする薄膜層で新規な強磁性多層薄
膜を得ることを第１の目的とし、さらにはこの種の薄膜
に大きなカー回転角と膜面に垂直方向の磁化容易軸とを
保持せしめた磁性多層薄膜で新規な光磁気記録媒体を得
ることを第２の目的とする。【構成】基板１上にマンガン及び／又はクロムを構成元
素とする第１の薄膜層２と、リチウム、ベリリウム、硼
素、炭素、ナトリウム及びマグネシウムの少なくとも１
種を構成元素とする第２の薄膜層３とを交互に複数層積
層して第１の目的とする磁性多層膜を得る。さらには、
第２の薄膜層の構成元素にアルミニウムやシリコンをも
含めて、しかも各薄膜層の界面に相互拡散層が生じない
ように独立の薄膜を非磁性基板上に形成して第２の目的
とする光磁気記録媒体を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁性薄膜とその薄膜を
記録層とする光磁気記録媒体に係り、特にマンガン及び
クロムの少なくとも１種の薄膜を磁性層とする磁性薄膜
とその薄膜を記録層とする光磁気記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】これまで種々の強磁性の磁性材料が製造
されてきたが、その大部分は、Ｆe、Ｎi、Ｃoを含むも
のである。これらの強磁性の金属を含まない合金として
ＭnＢi、Ｃu₂ＭnＡl等の合金が知られてはいるが、Ｆ
e、Ｎi、Ｃoを含む合金と比較するとその種類は非常に
少ない。

【０００３】大部分の磁性材料の構成元素がＦe、Ｎi、
Ｃoを含むものであるということは、磁気特性以外の点
でも、例えば機械的強度、比重等の点でも種々の制限と
なる。Ｆe、Ｎi、Ｃoを含まない強磁性物質を広範囲に
形成できれば、磁気特性のみならず、他の特性に関して
も従来にない新しい特性が期待される。

【０００４】最近、Ｍｎ薄膜とＡl薄膜とを繰返し積層
して磁性薄膜を得たという報告がある。その一が大きな
飽和磁化が得られたという特開平３−９３２０７号公報
であり、他の一つが積層膜をアニールすることによりＭ
ｎ／Ａｌの界面に相互拡散層を形成し面内磁化が発生す
るという日本応用磁気学会誌Ｖol.１４，Ｎo.２，第１
３９〜１４２頁（１９９０）である。

【０００５】ところで、強磁性薄膜の重要な用途の一つ
として周知のように磁気記憶装置がある。そして、この
磁気記憶装置の記憶容量を飛躍的に増大させるための新
たな情報記録媒体として光磁気ディスクが注目を集めて
いる。しかしながら、光磁気ディスクを実用化する上
で、再生出力の小さいことが問題となっている。光磁気
記録において、記録された情報の再生は磁性膜のカー回
転を利用して行うが、この時の回転角（カー回転角）の
小さいことが再生出力の小さい主な原因である。また、
光磁気記録媒体は膜面と垂直方向に反転磁区を作ること
により情報を記録するため、たとえカー回転角が大きく
ても、膜面と垂直方向に磁化容易軸をもっていなければ
光磁気記録媒体としては使用できない。

【０００６】カー回転角の大きな材料としては、例え
ば、日本応用磁気学会誌Ｖｏｌ.１４，Ｎｏ.２，第１５
７〜１６０頁（１９９０）に記載されているように、従
来からＰｔＭｎＳｂ合金が知られている。しかし、この
材料は面内方向に磁化容易軸をもつため実用化はできな
い。また、ＰｔＣｏ合金もある程度大きなカー回転角を
もつが、やはり面内方向に磁化容易軸をもつ。ＰｔＣｏ
系については、多層化による特性改善が試みられ、膜面
垂直方向に磁化容易軸をもつ膜を作製することに成功し
ているが、この時カー回転角は半減してしまうため再生
出力を十分大きくするには至っていない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明が
解決しようとする第１の課題は、Ｆe、Ｎi、Ｃoを含ま
ない新規な磁性薄膜を得ることにある。

【０００８】そして、第２の課題は、Ｆe、Ｎi、Ｃoを
含まない磁性膜で、カー回転角が大きく、かつ膜面垂直
方向に磁化容易軸をもつ、新規な光磁気記録媒体を得る
ことにある。

【０００９】すなわち、上記従来技術では、カー回転角
が大きく、かつ膜面垂直方向に磁化容易軸をもつ磁性膜
は得られていない。したがって、光磁気ディスクとして
実用化する上で再生出力が小さいことが問題であった。
さらに、上記従来技術にあげた合金膜は高価な白金を用
いるものであるため製品の価格が高くなり、光磁気ディ
スクとして汎用化する際の障害となる問題があった。

【００１０】これらの問題を解決すべく、新しい材料が
開発されつつあり、その一例として先に挙げた日本応用
磁気学会誌Ｖol.１４，Ｎo.２，第１３９〜１４２頁
（１９９０）には、ＭｎＡｌ合金薄膜の飽和磁化の他に
カー回転角についても記載されている。これによれば、
真空蒸着法によってＭｎとＡｌを交互に積層した後、真
空中でアニールすることによってＭｎ薄膜とＡｌ薄膜と
の界面に相互拡散による合金層を作製したもので、正方
晶のＭｎＡｌ強磁性相であるτ相を生成させた薄膜であ
るが、カー回転角は波長４００ｎｍにおいて０．２度程
度と小さく、実用化は難しい。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記第１の課題は、マン
ガン及びクロムの少なくとも１種の元素から構成される
第１の薄膜層と、リチウム、ベリリウム、硼素、炭素、
ナトリウム及びマグネシウムの少なくとも１種の元素か
ら構成される第２の薄膜層とを交互に複数層積層して成
る磁性多層膜により、達成される。すなわち、この第１
の発明は、結果的に見るとＭｎとＡｌとを交互に積層し
た周知の多層薄膜と同様の高い飽和磁化特性を有するも
のであったが、本発明者等は種々の実験を通して予想外
の新しい知見を得たものであり、本発明はこれらの知見
に基づいてなされたものである。すなわち、従来周知の
積層膜のように成膜後にアニールによりＭｎ薄膜とＡｌ
薄膜との界面に相互拡散による合金層を形成するような
ことはせず、それぞれ独立の薄膜層界面を形成するのが
好ましいという知見を得た。

【００１２】さらに好ましい、具体的な課題達成手段に
つき以下に詳述すると薄膜形成に際しては、非磁性基板
上に第１層目の薄膜として上記第１の薄膜層を形成し、
第２層目の薄膜として上記第２の薄膜を形成することが
望ましい。

【００１３】また、好ましい非磁性基板として、例えば
第１層目の薄膜がマンガンから構成される第１の薄膜層
の場合には、少なくとも基板の表面がＭgＯの(100)面を
有していることが望ましい。この場合の基板としては、
ＭgＯ単結晶でも、あるいはガラス等の非磁性アモルフ
ァス基板の表面にＭgＯの(100)面を有する薄膜層を形成
したものでも良い。また、ＭgＯ単結晶基板の代わりに
ＬｉＦ単結晶の（１００）面、サファイアの（０１２）
面等も利用できる。

【００１４】また、例えば第１層目の薄膜がクロムから
構成される第１の薄膜層の場合には、少なくとも基板の
表面がＧaＡsの(100)面を有していることが望ましい。
この場合の基板としては、ＧaＡs単結晶でも、あるいは
ガラス等の非磁性アモルファス基板の表面にＧaＡsの(1
00)面を有する薄膜層を形成したものでも良い。

【００１５】上記第２の課題は、非磁性基板上に、上記
磁性多層膜を形成した構成、すなわち、マンガン及びク
ロムの少なくとも１種の元素から構成される第１の薄膜
層と、リチウム、ベリリウム、硼素、炭素、ナトリウ
ム、マグネシウム、アルミニウム及びシリコンの少なく
とも１種の元素から構成される第２の薄膜層とを交互に
複数層積層した磁性多層膜を記録媒体として成る光磁気
記録媒体により、達成される。

【００１６】この第２の発明についてさらに好ましい、
具体的な課題達成手段につき以下に詳述すると、基板に
形成する第１層目の薄膜は上記第１の薄膜層とし、しか
もこの第１の薄膜層と第２の薄膜層との交互繰返しによ
る層数を、それぞれを同数として偶数の積層数を形成す
ることが望ましい。

【００１７】また、非磁性基板についても上記磁性多層
膜の場合と同様に、第１の薄膜層がマンガン薄膜から構
成される場合には、ＭgＯ単結晶基板、もしくは非磁性
アモルファス基板上にＭgＯ薄膜を形成した基板が好ま
しい。また、ＭgＯ単結晶基板の代わりにＬｉＦ単結晶
の（１００）面、サファイアの（０１２）面等も利用で
きることはいうまでもない。

【００１８】さらにまた、第１の薄膜層がクロム薄膜か
ら構成される場合には、上記非磁性基板としてはＧaＡs
単結晶基板、もしくは非磁性アモルファス基板上にＧa
Ａs薄膜を形成した基板が好ましい。また、ＧaＡs単結
晶基板の代わりにＬｉＦ単結晶の（１００）面、サファ
イアの（０１２）面等も利用できる。

【００１９】上記光磁気記録媒体の好ましい製造方法と
しては、隣り会う第１の薄膜層と第２の薄膜層とができ
るだけ合金化せずにそれぞれの界面がそれぞれの薄膜で
独立して積層されるように、成膜時の基板温度を選択す
ることが望ましい。

【００２０】その代表的な好ましい具体例を挙げると、
２００〜４００℃に保持された非磁性基板上に、マンガ
ン及びクロムの少なくとも１種の元素から構成される第
１の薄膜層と、リチウム、ベリリウム、硼素、炭素、ナ
トリウム、マグネシウム、アルミニウム及びシリコンの
少なくとも１種の元素から構成される第２の薄膜層とを
交互に複数層積層成膜する工程を有して成る光磁気記録
媒体の製造方法により、達成される。成膜方法として
は、電子ビーム蒸着装置による真空蒸着が好ましいが、
その他スパッタリングやＣＶＤ等の周知の成膜方法も使
用可能である。ただし、成膜中に薄膜層が酸化されない
ように配慮する必要があることから真空以外のガス雰囲
気中で成膜する場合には、非酸化性ガス雰囲気、すなわ
ち、窒素ガスや希ガス等の不活性ガスもしくは水素等の
還元性ガス雰囲気中で行うのがよい。

【００２１】

【作用】先ず、第１の課題を解決するための手段として
の磁気多層膜の発明（第１の発明）について述べる。マ
ンガンあるいはクロムは、バルクの磁気特性としては、
いずれも低温では反強磁性体、高温では常磁性体であ
る。しかし、クロム表面では強磁性となっていること
が、理論的に予想され、また、例えばフィジカル・レビ
ュ-Ｂ第３０巻，第１０４８頁（１９８４年）で報告さ
れたように、実験的にも光電子分光法により確認され
た。クロム表面で強磁性になることは、薄膜もしくはバ
ルク表面における平均的な電子の数、特に３ｄ電子数
が、その厚さ方向の中央部より小さいということで説明
される。マンガンに関しても同様であることが予想され
ている。マンガンあるいはクロムのバルクあるいは通常
の薄膜において、磁気特性の測定で通常用いられる方法
で強磁性が観測されないのは、体積に比して表面積が非
常に小さく飽和磁化が極めて小さいことに基づく。

【００２２】したがって、マンガンあるいはクロムをな
んらかの形で、体積に比して、表面積が非常に大きい状
態にすることができれば、十分大きな飽和磁化を有する
強磁性材料あるいは強磁性薄膜が得られる。この状況を
実現する１つの方法は、マンガンあるいはクロムの非常
に薄い膜を形成し、それらが互いに接触しない状態で寄
せ集めることである。

【００２３】実際的には、似た状況として、マンガンあ
るいはクロムの非常に薄い膜と他の物質の非常に薄い層
とを交互に積層し、超格子薄膜を構成することが考えら
れる。しかし、理論検討の結果、マンガンあるいはクロ
ムと組み合わせる物質には、制約があることが分かっ
た。すなわち、マンガンおよびクロムは３ｄ電子を有し
ており、これが強磁性発生の起源となるが、組み合わせ
る物質が３ｄ電子を有していると、上述のようなマンガ
ンあるいはクロムの表面における３ｄ電子数が小さいと
いう状況が満足されないため、強磁性が得られない。し
たがって、表面の磁気特性を反映させた磁気特性を得る
ためには、組み合わせる物質は３ｄ電子をもたないもの
が適するという知見を得るに至った。本発明者等はこの
事実を理論検討のみならず詳細な実験により確認した。

【００２４】上記第２の薄膜層を構成するリチウム、ベ
リリウム、硼素、炭素、ナトリウム及びマグネシウムの
少なくとも１種の元素は、元素周期律表の第１周期から
第３周期までの元素であり、いずれも３ｄ電子を有して
おらず、上記条件を満たす。したがって、これらの元素
群から成る第２の薄膜層をＭｎ層又はＣｒ層あるいはＭ
ｎＣｒ合金層から成る第１の薄膜層の間に設けることに
より、強磁性が得られる。また、以上に述べた原理から
明らかなように、このような原理で強磁性を発生させる
には、第１の薄膜層と、第２の薄膜を構成する他の元素
との混合、すなわち合金化は極力避けることが重要であ
る。

【００２５】次ぎに、第２の課題を解決するための手段
としての光磁気記録媒体の発明（第２の発明）について
述べる。前述したように非磁性基板上に成膜された磁性
多層膜を記録層とする本発明の光磁気記録媒体において
は、第１の薄膜層と第２の薄膜層とが周期的に積層され
た構造を有し、各層間の原子拡散は僅かであり、両者層
間の合金相の生成はほとんど見られないことを特徴とし
ている。さらに、各層内で結晶方位が良く揃った構造を
もち、各層間に渡っても結晶格子がつながった構造をも
つことを特徴としている。それぞれの薄膜層を基板に被
着する際に保持される基板の温度（２００〜４００℃が
好ましい）は、上記２つの特徴が作り出されるために必
要な範囲である。

【００２６】以下、Ｍｎ層とＡｌ層が周期的に積層され
たＭｎＡｌ薄膜を例に具体的に説明すると、本発明にお
いてはこのような特徴をもっているため、これら両者層
間にＭｎＡｌ合金の強磁性相であるτ相の生成を伴うこ
となく、Ａｌ層上に形成されたＭｎ層から強磁性が発現
することがわかった。これを光磁気記録媒体に応用すべ
く検討を行なった。その結果、カー回転角が従来になく
大きく、しかも、Ｍｎ層及びＡｌ層の積層がＭｎ層とＡ
ｌ層とを合わせて偶数層積層した場合には特に好まし
く、膜面垂直方向に磁化容易軸を有することが明らかと
なり、光磁気記録媒体として有効であることが見出され
た。

【００２７】なお、従来の技術の項で説明したように周
知のＭｎＡｌ多層膜（本発明の第１の薄膜層をＭｎ、第
２の薄膜層をＡｌとした積層膜に相当）は、大きな飽和
磁化を有しているが、カー回転角については０．２程度
と極めて低い理由がこれにより明らかとなった。本発明
の場合は、実施例の項で詳述するようにこの値の数倍の
カー回転角が得られている。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の代表的な実施例を図、表を用
いて具体的に説明する。〈実施例１（磁性多層膜）〉本発明の一実施例を図１及
び図２に示した多層膜の断面図と、これらの磁気特性を
表示した表１により説明する。図１は基板１をＭgＯ(10
0)基板、図２はガラス基板としたもので、これら基板上
に、第１の薄膜層２となるマンガン薄層と、第２の薄膜
層３となる他の元素Ｘの薄層とを交互に積層したもので
ある。元素Ｘとしては、上述の観点から、元素周期律表
の第１周期から第３周期までの元素である、リチウム、
ベリリウム、硼素、炭素、ナトリウム、マグネシウムを
それぞれ用いて多層膜を成膜した。

【００２９】図３は成膜に用いた電子ビーム蒸着装置の
要部断面図を示したもので、真空槽１１に電子ビーム蒸
着源５となる電子線加熱装置を２台置き、それぞれのる
つぼにＭｎおよびＸ元素を入れて加熱し、両者を同時に
蒸発させた。蒸着速度は約１Å／ｓｅｃとなるように
し、蒸着中の真空度は排気装置１０により排気し、１／
１０⁶Ｔｏｒｒ以下にすることが望ましく、本実施例で
は１／１０⁹Ｔｏｒｒとした。２つのシャッター６を交
互に開閉することにより、Ｍｎ層とＸ元素層が周期的に
積層された構造のＭｎ−Ｘ多層膜薄膜を作製した。

【００３０】各層の厚さの制御は、水晶振動子膜厚計９
でモニターして行なった。膜形成時の基板加熱は、基板
加熱ステージ８に設けられた図示していない抵抗加熱型
ヒータにより基板１の背面から行ない、基板近傍に取付
けられた図示していない熱電対によりモニターした。本
実施例では、膜形成時の基板温度を約３００℃に設定し
ている。大きな飽和磁化をもつ薄膜を得るには、膜形成
時の基板温度を３００℃前後に設定するのが最も良く、
２００〜４００℃の範囲内に設定するのがよい。本実
施例ではＭｎ層とＸ元素層との厚さをそれぞれ同じく１
００Åとし、交互に２０層づつ、合計４０層形成し、厚
さ４０００Åの積層膜を得た。積層膜の第１層目２はＭ
n層とし、図１の基板１にはα-Ｍnの(100)面との格子の
ミスフィットが０．５％と、格子の整合性のよいＭgＯ
(100)基板を、そして図２の基板１にはガラス基板を用
いた。

【００３１】これらの膜の磁気特性を表１に示す。同じ
基板に対しては、元素Ｘの種類による飽和磁化の変化は
比較的小さく、いずれの場合もほぼ同程度の飽和磁化が
得られている。基板１の材質の違いによる飽和磁化の違
いを見ると、ＭgＯ(100)基板の場合には、ガラス基板の
場合のほぼ１０倍の値が得られている。Ｘ線回折により
膜構造を調べると、ＭgＯ(100)基板の場合にはα-Ｍnの
（１００）配向が観察されるが、ガラス基板の場合に
は、配向はランダムである。このことから、強磁性の発
生には、Ｍnの（１００）配向が重要であると考えられ
る。

【００３２】

【表１】

【００３３】〈実施例２（磁性多層膜）〉図４、図５
は、それぞれ異なる基板１に第１の薄膜層２となるクロ
ムを１層目とし、次いで第２の薄膜層３となるＸ元素を
２層目として交互に積層した磁性多層膜の他の実施例と
なる断面図を示し、表２はこれらの磁気特性を示した。

【００３４】基板材質の一部がＧaＡsとなり、第１の薄
膜層２がクロムとなったことを除き実施例１の場合と同
様に成膜を行った。図４の基板には、クロムの（１０
０）面との格子のミスフィットが１．８％と格子の整合
性が比較的よいＧaＡs(100)基板を、図３の基板にはガ
ラス基板を用いた。

【００３５】このクロムとＸ元素から成る多層膜の特性
を表２に示す。この場合にも、基板による飽和磁化の違
いが顕著に見られ、ＧaＡs(100)基板の場合には、ガラ
ス基板の場合の１０倍程度の飽和磁化が得られている。

【００３６】

【表２】

【００３７】〈実施例３（磁性多層膜）〉本発明の他の
実施例の特性を表３に示す。これは、実施例１において
Ｍｎを含む多層膜の中で比較的飽和磁化の大きかったＭ
ｎ-Ｌｉ多層膜、及び実施例２においてＣｒを含む多層
膜の中で比較的飽和磁化の大きかったＣｒ-Ｂｅ多層膜
において各層の厚さを変化させた場合の飽和磁化の変化
を見たものである。なお、積層膜の成膜法はいずれも実
施例１及び２と同様であり、Ｍｎ-Ｌｉ多層膜において
は、ＭgＯ(100)基板を用い、Ｃｒ-Ｂｅ多層膜において
はＧaＡs(100)基板を用いた。また、各層の厚さは、Ｍ
ｎとＬｉ及びＣｒとＢｅで共に同じにした。

【００３８】表３から明らかなように、いずれの多層膜
においても層厚の減少と共に飽和磁化は反比例的に増加
している。特に、層厚が１０〜２０Åと数〜数十原子数
の極めて薄い層にすると大きな飽和磁化特性が得られ
る。

【００３９】

【表３】

【００４０】〈実施例４（磁性多層膜）〉上記実施例１
及び２に示したように、積層膜と基板との組み合わせが
磁気特性に及ぼす影響が大で、Ｍｎ-Ｘ元素系の多層膜
の場合にはＭgＯ(100)単結晶基板が、また、Ｃｒ-Ｘ元
素系の多層膜の場合はＧaＡs(100)単結晶基板が優れて
いることを例示した。この実施例ではガラス基板にこれ
らの単結晶と同一の薄膜を下地層として形成した場合に
ついて例示するものである。

【００４１】図６は、ガラス基板に下地層４として200
ÅのＭgＯ層を形成し、その上にＭｎ-Ｘ元素系の多層膜
を形成した磁性多層膜の断面図を示したものであり、図
７は、300ÅのＧaＡs層を下地層４として形成し、その
上にＣｒ-Ｘ元素系の多層膜を形成した磁性多層膜の断
面図を示したものである。各層の厚さはいずれも100Å
である。そして、表４にこれらの飽和磁化特性を示す。

【００４２】表４から明らかなように、Ｍｎ-Ｘ元素系
多層膜の飽和磁化の値は、表１におけるＭgＯ(100)基板
上の膜の値に近い。また、Ｃｒ-Ｘ元素系多層膜の飽和
磁化の値は、表２におけるＧaＡs(100)基板上の膜の値
に近い。以上のように、必ずしも単結晶基板を用いなく
とも、基板上に比較的格子定数がＭｎやＣｒに近い適当
な結晶質の物質を被着することにより、この被着物質の
配向に起因して多層膜の配向が得られ、単結晶基板を用
いた場合に近い飽和磁化が得られる。なお、下地層４と
して好ましい厚さは、材質により多少の差はあるが２０
〜３００Å程度である。

【００４３】

【表４】

【００４４】〈実施例５（磁性多層膜）〉混合系の追加
実施例以上述べた実施例においては、いずれもマンガン
あるいはクロムと組み合わせる物質Ｘ元素が、リチウ
ム、ベリリウム、硼素、炭素、ナトリウム、マグネシウ
ムのいずれかであったが、これら６種類の元素を混合し
た場合にも単独の場合の飽和磁化と同程度の値が得られ
た。また、マンガンとクロムの混合系とＸ元素との多層
膜についても略同様の結果が得られた。この実施例で
は、これら混合系についての代表例を示すものであり、
表５にその結果を示した。すなわち、第１の薄膜層を構
成する元素としてはＭｎとＣｒとの混合物であり、原子
％で７０Ｍｎ−３０Ｃｒの合金で構成した。また、第２
の薄膜層を構成するＸ元素としては原子％で５０Ｌｉ−
５０Ｂｅの混合物、４０Ｃ−６０Ｍｇの混合物、５０Ｂ
−５０Ｌｉの混合物とした。

【００４５】なお、測定に供した試料は基板をＭｇＯ単
結晶板とし、第１の薄膜層を構成するマンガンとクロム
の原子比は７０Ｍｎ−３０Ｃｒとし、マンガン過剰の組
成とした。

【００４６】

【表５】

【００４７】〈実施例６（光磁気記録媒体）〉本実施例
では、実施例１と同様に図３に示す電子ビーム蒸着装置
を用いて所定の基板に、カー回転角の大きい磁性多層膜
を積層し、これを記録層とする光磁気記録媒体を製造し
た。なお、磁性多層膜としては第１の薄膜層にＭｎ、第
２の薄膜層にＡｌを用い、薄膜層の厚みはそれぞれ１０
０Åとし、交互に２０層づつ合計４０層形成し、積層膜
全体の厚みを４０００Åとした。製造方法の概略を説明
すると、以下の通りである。

【００４８】真空槽１１に電子線加熱装置を２台置き、
それぞれのるつぼにＭｎおよびＡｌを入れて加熱し、両
者を同時に蒸発させた。蒸着速度は約１Å／ｓｅｃとな
るようにし、蒸着中の真空度は１／１０⁶Ｔｏｒｒ以下
が望ましく、本実施例では１／１０⁹Ｔｏｒｒとした。
２つのシャッタ６を交互に開閉することにより、図８に
示すようなＭｎ層とＡｌ層が周期的に積層された構造の
ＭｎＡｌ薄膜を作製した。各層の厚さの制御は水晶振動
子膜厚計９でモニターして行なった。本実施例ではＭｎ
層とＡｌ層の層の厚さはほぼ同じになるようにしてい
る。

【００４９】膜形成時の基板加熱は、基板１を保持する
ステージ８に設けられた抵抗加熱型ヒータにより基板背
面から行ない、基板近傍に取付けられた熱電対によりモ
ニターした。本実施例では、膜形成時の基板温度を約３
００℃に設定している。大きな飽和磁化及び大きなカー
回転角をもつ薄膜を得るには、膜形成時の基板温度を３
００℃前後に設定するのが最も良く、２００〜４００℃
の範囲内に設定するのがよい。２００℃より低い場合、
膜中のＭｎ及びＡｌの結晶方位がランダムな方向を向
き、Ｍｎ層とＡｌ層の層間の結晶格子のつながりのない
構造となり、特性としてもカー効果が得られないばかり
か、強磁性も示さない。４００℃より高い場合、Ｍｎ層
とＡｌ層の層間の拡散が進み、膜全体が混ざったような
構造となり、この場合も実用に供し得るに足る十分なカ
ー効果及び強磁性は得られない。

【００５０】基板１として用いたのは、ＭｇＯ単結晶の
（１００）面、ＬｉＦ単結晶の（１００）面、サファイ
ア単結晶の（０１２）面、及びガラスである。ＭｇＯ単
結晶以外の例えばガラスを基板として用いた場合には、
図８に示したようにＭｎ及びＡｌの蒸着前に、予め下地
層４としてＭｇＯを１００Åの厚さまで蒸着した。ま
た、基板上もしくは下地層上の第１層目の薄膜はＭｎ層
とした。これらの条件は、ＭｇＯ単結晶上の（１００）
面上にＭｎがエピタキシャルに成長し易いことを利用し
て、Ｍｎ層及びＡｌ層の結晶方位を揃えるためのもので
ある。これらの条件のいずれかが欠けると膜の飽和磁化
が小さくなり、カー回転角も小さくなってしまう。

【００５１】形成された薄膜の構造はＸ線回折によって
調べた。磁気特性は振動試料型磁力計で磁化曲線を求め
て調べ、カー回転角は波長６３３ｎｍで膜表面側から測
定して求めた。

【００５２】表６に各試料の基板、膜構成及びカー回転
角の測定結果を示す。試料Ｎｏ.１のＸ線回折図を図９
に示す。図９においてＭｎＡｌ合金の強磁性相であるτ
相の回折ピークは見られない。一方、Ｍｎのα相の（４
００）回折ピークがはっきり見られ、Ｍｎの結晶方位が
膜面と平行に（１００）面がそろっていることがわか
る。試料Ｎｏ.１及びＮｏ.２について磁化曲線を図１０
及び図１１に示す。実線は膜面垂直方向に、破線は面内
方向に磁場を印加した場合の磁化曲線を示している。試
料Ｎｏ.１のように積層数が偶数（１０層）の膜は膜面
垂直方向に磁化容易軸をもっていおり、一方、試料Ｎ
ｏ.２のように積層数が奇数（９層）の膜は面内方向に
磁化容易軸をもっている。光磁気記録媒体としては試料
Ｎｏ.１のような膜面垂直方向に磁化容易軸をもつ膜で
ある必要がある。試料Ｎｏ.４〜６は様々な基板上に膜
を形成したものである。ガラス基板を用いた試料Ｎｏ.
６場合には結晶性が悪く、カー回転角が比較的小さくな
っている。試料Ｎｏ.３〜５ではほぼ同じカー回転角を
有しており、飽和磁化は約５００ｅｍｕ／ｃｃ、保磁力
は約３０００Ｏｅ、磁気異方性定数は約８×１０⁵ｅｒ
ｇ／ｃｃである。

【００５３】

【表６】

【００５４】〈実施例７（光磁気記録媒体）〉実施例１
及び２の磁性多層膜の製造例にしたがって、Ｍｎ-Ｘ元
素系及びＣｒ-Ｘ元素系の磁性多層膜を、ＭｇＯ単結晶
基板の（１００）面及びＧaＡs単結晶基板の（１００）
面上にそれぞれ形成し、光磁気記録媒体とした。薄膜の
各層はそれぞれ１００Åとし、２０層づつ合計４０層形
成し、積層厚み４０００Åの磁性多層膜とした。これら
のカー回転角の実測結果を表７に示す。表から明らかな
ように、いずれも０．７〜１．２の特性を示した。な
お、測定条件は前記実施例６と同様に波長６３３ｎｍに
て行った。

【００５５】従来周知のＭｎＡｌ多層膜（ＭｎとＡｌと
の界面に両者の合金層を形成したもの）のカー回転角が
０．２であったことから、本発明の光磁気記録媒体を構
成するこれら磁性膜が如何に大きいカー回転角を有して
いるか理解できよう。

【００５６】

【表７】

【００５７】〈実施例８（光磁気ディスク）直径１２ｃ
ｍ、厚み１．２ｍｍの周知の光磁気ディスク基板（ガラ
スもしくは耐熱性プラスチック基板１）上に、実施例４
の図６、図７に示した成膜構造と同様にしてＭｇＯ、も
しくはＧａＡｓ薄膜を下地膜４として、その上に実施例
１と同様の成膜条件で実施例６及び７に示した磁性多層
膜からなる光磁気記録媒体を形成し、光磁気ディスクを
製造した。この光磁気ディスクの記録再生特性は、周知
の例えばＴｂ-Ｆｅ-Ｃｏ系と同程度の特性が得られた。
光磁気記録媒体として必要な条件は、大きなカー回転角
を有すると共に磁性膜面に対し垂直方向に磁化容易軸を
有していることであり、本願の第２の発明はこれらの条
件を十分に満足するものである。

【００５８】

【発明の効果】上述したように本願の第１の発明によれ
ば、マンガン及びクロムの少なくとも１種からなる第１
の薄膜層と、リチウム、ベリリウム、硼素、炭素、ナト
リウム及びマグネシウムの少なくとも１種からなる第２
の薄膜層とを交互に積層することにより、新規な構成か
らなる強磁性薄膜を実現することができた。

【００５９】また、本願の第２の発明によれば、マンガ
ン及びクロムの少なくとも１種からなる第１の薄膜層
と、リチウム、ベリリウム、硼素、炭素、ナトリウム、
マグネシウム、アルミニウム及びシリコンの少なくとも
１種からなる第２の薄膜層とを交互に積層することによ
り、膜面垂直方向に磁化容易軸をもち、かつカー回転角
の大きな磁性膜を得ることができ、このカー回転角を利
用した新規な構成の光磁気記録媒体を実現することがで
きた。従来のＭｎやＣｒを構成元素とする光磁気記録媒
体は、高価な白金を構成元素としたが、本発明によれば
白金を用いなくとも十分に実用性ある光磁気記録媒体を
実現可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例となる磁性多層膜の断面構成
図。

【図２】同じく本発明の他の実施例となる磁性多層膜の
断面構成図。

【図３】本発明の磁性多層膜の製造に使用した電子ビー
ム蒸着装置の概略断面構成図。

【図４】同じく本発明の他の実施例となる磁性多層膜の
断面構成図。

【図５】同じく本発明の他の実施例となる磁性多層膜の
断面構成図。

【図６】同じく本発明の他の実施例となる磁性多層膜の
断面構成図。

【図７】同じく本発明の他の実施例となる磁性多層膜の
断面構成図。

【図８】本発明の一実施例となる光磁気記録媒体の断面
構成図。

【図９】本発明の一実施例となる光磁気記録媒体を構成
する磁性膜（試料Ｎｏ．１）のＸ線回折図。

【図１０】本発明の一実施例となる光磁気記録媒体を構
成する磁性膜（試料Ｎｏ．１）の膜面に垂直に磁場を印
加した場合（実線）及び平行に磁場を印加した場合（破
線）の磁化曲線図。

【図１１】同じく試料Ｎｏ.２の膜面に垂直に磁場を印
加した場合（実線）及び平行に磁場を印加した場合（破
線）の磁化曲線図。

【符号の説明】

１…基板、２…第１の薄
膜層、３…第２の薄膜層、４…下
地層、５…電子ビーム蒸着源、６…シ
ャッター、８…ステージ、９
…水晶振動子膜厚計、１０…排気装置、
１１…真空層。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マンガン及びクロムの少なくとも１種の元
素から構成される第１の薄膜層と、リチウム、ベリリウ
ム、硼素、炭素、ナトリウム及びマグネシウムの少なく
とも１種の元素から構成される第２の薄膜層とを交互に
複数層積層して成る磁性多層膜。
【請求項２】非磁性基板上に第１層目の薄膜として上記
第１の薄膜層を形成し、第２層目の薄膜として上記第２
の薄膜を形成して成る請求項１記載の磁性多層膜。
【請求項３】少なくとも基板の表面がＭgＯの(100)面を
有し、この基板表面に第１層目の薄膜としてマンガンか
ら構成される第１の薄膜層が積層され、第２層目の薄膜
としてリチウム、ベリリウム、硼素、炭素、ナトリウム
及びマグネシウムの少なくとも１種の元素から構成され
る第２の薄膜層が積層されて成る請求項２記載の磁性多
層膜。
【請求項４】少なくとも基板の表面がＧaＡsの(100)面
を有し、この基板表面に第１層目の薄膜としてクロムか
ら構成される第１の薄膜層が積層され、第２層目の薄膜
としてリチウム、ベリリウム、硼素、炭素、ナトリウム
及びマグネシウムの少なくとも１種の元素から構成され
る第２の薄膜層が積層されて成る請求項２記載の磁性多
層膜。
【請求項５】上記基板をＭgＯ単結晶基板、もしくは非
磁性アモルファス基板上にＭgＯ薄膜を形成した基板で
構成して成る請求項３記載の磁性多層膜。
【請求項６】上記基板をＧaＡs単結晶基板、もしくは非
磁性アモルファス基板上にＧaＡs薄膜を形成した基板で
構成して成る請求項４記載の磁性多層膜。
【請求項７】非磁性基板上に、マンガン及びクロムの少
なくとも１種の元素から構成される第１の薄膜層と、リ
チウム、ベリリウム、硼素、炭素、ナトリウム、マグネ
シウム、アルミニウム及びシリコンの少なくとも１種の
元素から構成される第２の薄膜層とを交互に複数層積層
した磁性多層膜を記録媒体として成る光磁気記録媒体。
【請求項８】上記第１の薄膜層と第２の薄膜層との交互
繰返しによる層数を、それぞれを同数として偶数の積層
数を形成して成る請求項７記載の光磁気記録媒体。
【請求項９】上記非磁性基板としてＭgＯ単結晶基板、
もしくは非磁性アモルファス基板上にＭgＯ薄膜を形成
した基板を用い、この基板上に第１の薄膜層としてマン
ガン薄膜を形成して成る請求項７もしくは８記載の光磁
気記録媒体。
【請求項１０】上記非磁性基板としてガラス基板上にＭ
gＯ薄膜を形成した基板を用い、この基板上に第１の薄
膜層としてマンガン薄膜を、第２の薄膜層としてアルミ
ニウム薄膜を形成して成る請求項７もしくは８記載の光
磁気記録媒体。
【請求項１１】上記非磁性基板としてＧaＡs単結晶基
板、もしくは非磁性アモルファス基板上にＧaＡs薄膜を
形成した基板を用い、この基板上に第１の薄膜層として
クロム薄膜を形成して成る請求項７もしくは８記載の光
磁気記録媒体。
【請求項１２】２００〜４００℃に保持された非磁性基
板上に、マンガン及びクロムの少なくとも１種の元素か
ら構成される第１の薄膜層と、リチウム、ベリリウム、
硼素、炭素、ナトリウム、マグネシウム及びアルミニウ
ムの少なくとも１種の元素から構成される第２の薄膜層
とを交互に複数層積層成膜する工程を有して成る光磁気
記録媒体の製造方法。