JPH0992535A - 磁性薄膜 - Google Patents
磁性薄膜Info
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- JPH0992535A JPH0992535A JP28114295A JP28114295A JPH0992535A JP H0992535 A JPH0992535 A JP H0992535A JP 28114295 A JP28114295 A JP 28114295A JP 28114295 A JP28114295 A JP 28114295A JP H0992535 A JPH0992535 A JP H0992535A
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-
- H—ELECTRICITY
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、電気比抵抗と飽和磁束密度が高く、
かつ大きな異方性磁界を有し、良好な透磁率の周波数特
性を有する磁性薄膜を提供することを目的とする。 【構成】 一般式(Fe1−aCoa)
100−x−y−zLxMyOzで表され、LはSc,
Y,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,T
b,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luのうちから選
択される1種または2種以上の元素であり、MはNi,
Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,W,
Cu,Mn,Ru,Rh,Pd,Os,Ir,Pt,S
i,Al,Geのうちから選択される1種または2種以
上の元素であり、かつ組成比aは0≦a<0.7で、そ
のx,y,zは原子比率で、5≦x≦25、0≦y≦3
5、7.5≦z≦35、30<x+y+z≦60である
組成と少量の不純物からなり、異方性磁界が20Oe以
上および電気比抵抗が250μΩcm以上を有すること
を特徴とする磁性薄膜。
かつ大きな異方性磁界を有し、良好な透磁率の周波数特
性を有する磁性薄膜を提供することを目的とする。 【構成】 一般式(Fe1−aCoa)
100−x−y−zLxMyOzで表され、LはSc,
Y,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,T
b,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luのうちから選
択される1種または2種以上の元素であり、MはNi,
Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,W,
Cu,Mn,Ru,Rh,Pd,Os,Ir,Pt,S
i,Al,Geのうちから選択される1種または2種以
上の元素であり、かつ組成比aは0≦a<0.7で、そ
のx,y,zは原子比率で、5≦x≦25、0≦y≦3
5、7.5≦z≦35、30<x+y+z≦60である
組成と少量の不純物からなり、異方性磁界が20Oe以
上および電気比抵抗が250μΩcm以上を有すること
を特徴とする磁性薄膜。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一般式(Fe1−aC
oa)100−x−y−zLxMyOzで表され、Lは
Sc(スカンジウム),Y(イットリウム),La(ラ
ンタン),Ce(セリウム),Pr(プラセオジム),
Nd(ネオジム),Sm(サマリウム),Eu(ユウロ
ピウム),Gd(カドリニウム),Tb(テルビウ
ム),Dy(ジスプロシウム),Ho(ホルミウム),
Er(エルビウム),Tm(ツリウム),Yb(イッテ
ルビウム),Lu(ルテチウム)のうちから選択される
1種または2種以上の元素であり、MはNi(ニッケ
ル),Ti(チタン),Zr(ジルコニウム),Hf
(ハフニウム),V(バナジウム),Nb(ニオブ),
Ta(タンタル),Cr(クロム),Mo(モリブデ
ン),W(タングステン),Cu(銅),Mn(マンガ
ン),Ru(ルテニウム),Rh(ロジウム),Pd
(パラジウム),Os(オスミウム),Ir(イリジウ
ム),Pt(白金),Si(ケイ素),Al(アルミニ
ウム),Ge(ゲルマニウム)のうちから選択される1
種または2種以上の元素であり、電気比抵抗および異方
性磁界が高く、高周波域で優れた軟磁気特性を有する薄
膜に関するもので、薄膜トランス、薄膜インダクタ、薄
膜ヘッド等に適した磁性薄膜を提供しようとするもので
ある。
oa)100−x−y−zLxMyOzで表され、Lは
Sc(スカンジウム),Y(イットリウム),La(ラ
ンタン),Ce(セリウム),Pr(プラセオジム),
Nd(ネオジム),Sm(サマリウム),Eu(ユウロ
ピウム),Gd(カドリニウム),Tb(テルビウ
ム),Dy(ジスプロシウム),Ho(ホルミウム),
Er(エルビウム),Tm(ツリウム),Yb(イッテ
ルビウム),Lu(ルテチウム)のうちから選択される
1種または2種以上の元素であり、MはNi(ニッケ
ル),Ti(チタン),Zr(ジルコニウム),Hf
(ハフニウム),V(バナジウム),Nb(ニオブ),
Ta(タンタル),Cr(クロム),Mo(モリブデ
ン),W(タングステン),Cu(銅),Mn(マンガ
ン),Ru(ルテニウム),Rh(ロジウム),Pd
(パラジウム),Os(オスミウム),Ir(イリジウ
ム),Pt(白金),Si(ケイ素),Al(アルミニ
ウム),Ge(ゲルマニウム)のうちから選択される1
種または2種以上の元素であり、電気比抵抗および異方
性磁界が高く、高周波域で優れた軟磁気特性を有する薄
膜に関するもので、薄膜トランス、薄膜インダクタ、薄
膜ヘッド等に適した磁性薄膜を提供しようとするもので
ある。
【0002】
【従来の技術】近年、電子機器の小型化と共に動作周波
数を高める努力が、盛んに行われている。しかし、各種
の磁気デバイスに用いられている既知の磁性材料には、
高周波域で十分な特性を有するものはなく、従ってこれ
らの磁気デバイスの高周波での使用には制限が多かっ
た。一般に、1MHz以上の高周波域になると、磁性材
料自体に流れる渦電流によって、大きな損失が発生す
る。電気比抵抗の小さな金属系の磁性材料は、渦電流に
よる損失が大きく、高周波域で使用することは困難であ
った。一方、酸化物系であるフェライトやガーネットな
どの磁性材料は、材料自体の電気比抵抗が非常に高いた
め、渦電流による損失は比較的発生しにくい。しかし、
透磁率の大きなものが得られにくく、かつ飽和磁束密度
が小さいために自然共鳴周波数が低く、高周波域での使
用には制限が多かった。
数を高める努力が、盛んに行われている。しかし、各種
の磁気デバイスに用いられている既知の磁性材料には、
高周波域で十分な特性を有するものはなく、従ってこれ
らの磁気デバイスの高周波での使用には制限が多かっ
た。一般に、1MHz以上の高周波域になると、磁性材
料自体に流れる渦電流によって、大きな損失が発生す
る。電気比抵抗の小さな金属系の磁性材料は、渦電流に
よる損失が大きく、高周波域で使用することは困難であ
った。一方、酸化物系であるフェライトやガーネットな
どの磁性材料は、材料自体の電気比抵抗が非常に高いた
め、渦電流による損失は比較的発生しにくい。しかし、
透磁率の大きなものが得られにくく、かつ飽和磁束密度
が小さいために自然共鳴周波数が低く、高周波域での使
用には制限が多かった。
【0003】高飽和磁束密度を有し、かつ高周波域での
透磁率特性の良好な磁性材料に対する期待は大きく、こ
れまでにも金属系磁性材料の電気比抵抗を高くする方法
が提案されている。例えば、金属とセラミックスの同時
スパッタリングにより、セラミックスが分散した非晶質
合金膜を得る方法が、特開昭60−152651号によ
り提案され、さらに、J.Appl.Phys.63
(8),15April1988にFe−B4C系分散
膜が、J.Appl.Phys.67(9),May
1990にCo0.4Fe0.4B0.2−SiO2系
分散膜が、高い電気比抵抗で軟磁気特性を有することが
示されている。また、膜厚の厚い単層膜では、良好な軟
磁気特性が得られないCo0.95Fe0.05−BN
系分散膜を、0.1μm以下の薄い磁性層とすることで
軟磁気特性が得られ、この薄い磁性層を非磁性中間層を
挟んで積層することにより、厚い膜でも軟磁気特性が得
られることが、特開平4−142710号に示されてい
る。また他に、N2やO2ガスを用いた反応性スパッタ
リングにより電気比抵抗の高い非晶質合金膜を得る方法
が、特開昭54−94428号に開示されている。
透磁率特性の良好な磁性材料に対する期待は大きく、こ
れまでにも金属系磁性材料の電気比抵抗を高くする方法
が提案されている。例えば、金属とセラミックスの同時
スパッタリングにより、セラミックスが分散した非晶質
合金膜を得る方法が、特開昭60−152651号によ
り提案され、さらに、J.Appl.Phys.63
(8),15April1988にFe−B4C系分散
膜が、J.Appl.Phys.67(9),May
1990にCo0.4Fe0.4B0.2−SiO2系
分散膜が、高い電気比抵抗で軟磁気特性を有することが
示されている。また、膜厚の厚い単層膜では、良好な軟
磁気特性が得られないCo0.95Fe0.05−BN
系分散膜を、0.1μm以下の薄い磁性層とすることで
軟磁気特性が得られ、この薄い磁性層を非磁性中間層を
挟んで積層することにより、厚い膜でも軟磁気特性が得
られることが、特開平4−142710号に示されてい
る。また他に、N2やO2ガスを用いた反応性スパッタ
リングにより電気比抵抗の高い非晶質合金膜を得る方法
が、特開昭54−94428号に開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】高周波域で使用される
磁性材料は、電気比抵抗と飽和磁束密度が共に高いこと
が求められる。ところで、高周波域で磁性材料に損失を
発生させる大きな原因は、上述したような渦電流損失の
他に、共鳴損失がある。この共鳴損失は、飽和磁束密度
と異方性磁界が高いほど抑制できる。この点から、飽和
磁束密度の高いFe基およびFe−Co基合金は高周波
用磁性材料として有望である。高周波用Fe基合金薄膜
として、日本応用磁気学会誌18,415−418(1
994)に、Fe−HfまたはFe−Zr合金を、O2
を含む雰囲気中でスパッタリングすることにより、電気
抵抗が高く軟磁気特性に優れた薄膜が作製され得ること
が報告されているが、磁気異方性の制御が十分ではな
く、高周波域において損失が大きい。この例に見られる
ように、Fe基およびFe−Co基合金は、Co基合金
などと比べて飽和磁束密度は高い反面、異方性磁界を大
きくすることが困難であったことから、これまでに十分
な透磁率の高周波特性を有する材料は報告されていなか
った。
磁性材料は、電気比抵抗と飽和磁束密度が共に高いこと
が求められる。ところで、高周波域で磁性材料に損失を
発生させる大きな原因は、上述したような渦電流損失の
他に、共鳴損失がある。この共鳴損失は、飽和磁束密度
と異方性磁界が高いほど抑制できる。この点から、飽和
磁束密度の高いFe基およびFe−Co基合金は高周波
用磁性材料として有望である。高周波用Fe基合金薄膜
として、日本応用磁気学会誌18,415−418(1
994)に、Fe−HfまたはFe−Zr合金を、O2
を含む雰囲気中でスパッタリングすることにより、電気
抵抗が高く軟磁気特性に優れた薄膜が作製され得ること
が報告されているが、磁気異方性の制御が十分ではな
く、高周波域において損失が大きい。この例に見られる
ように、Fe基およびFe−Co基合金は、Co基合金
などと比べて飽和磁束密度は高い反面、異方性磁界を大
きくすることが困難であったことから、これまでに十分
な透磁率の高周波特性を有する材料は報告されていなか
った。
【0005】以上のように、電気比抵抗と飽和磁束密度
が高く、かつ大きな異方性磁界を有し、厚い単層膜でも
良好な軟磁気特性を有する高周波用磁性薄膜材料が求め
られていた。本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、高周波域で優れた軟磁気特性を有する電気比抵抗お
よび飽和磁束密度が高く、かつ大きな異方性磁界を有す
る磁性薄膜を提供することを目的とする。
が高く、かつ大きな異方性磁界を有し、厚い単層膜でも
良好な軟磁気特性を有する高周波用磁性薄膜材料が求め
られていた。本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、高周波域で優れた軟磁気特性を有する電気比抵抗お
よび飽和磁束密度が高く、かつ大きな異方性磁界を有す
る磁性薄膜を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の事情を
鑑みて鋭意努力した結果であり、スパッタ法によって、
bcc−Fe相と酸化物相からなるネットワーク状の微
細組織の薄膜を作製することによって、飽和磁束密度と
電気比抵抗が高く、良好な軟磁気特性を示す磁性薄膜が
得られることを見出した。スパッタ法、例えばRFスパ
ッタ成膜装置を用い、ターゲット、例えば純Feあるい
は合金円板上に所定の組成になるように酸化物などのチ
ップを均等に配置した複合ターゲットを用いて行う。成
膜は磁場中あるいは無磁場中で行い、熱処理は磁場中、
例えば静磁界中および回転磁界中、あるいは無磁場中
で、100℃から500℃の範囲のそれぞれの温度で適
当な時間、例えば1〜5時間保持した。これらの膜を静
磁界中で成膜あるいは熱処理することにより、大きな異
方性磁界を付与し得ることを見出した。
鑑みて鋭意努力した結果であり、スパッタ法によって、
bcc−Fe相と酸化物相からなるネットワーク状の微
細組織の薄膜を作製することによって、飽和磁束密度と
電気比抵抗が高く、良好な軟磁気特性を示す磁性薄膜が
得られることを見出した。スパッタ法、例えばRFスパ
ッタ成膜装置を用い、ターゲット、例えば純Feあるい
は合金円板上に所定の組成になるように酸化物などのチ
ップを均等に配置した複合ターゲットを用いて行う。成
膜は磁場中あるいは無磁場中で行い、熱処理は磁場中、
例えば静磁界中および回転磁界中、あるいは無磁場中
で、100℃から500℃の範囲のそれぞれの温度で適
当な時間、例えば1〜5時間保持した。これらの膜を静
磁界中で成膜あるいは熱処理することにより、大きな異
方性磁界を付与し得ることを見出した。
【0007】本発明の特徴とするところは次の通りであ
る。第1発明は、一般式(Fe1−aCoa)
100−x−y−zLxMyOzで表され、LはSc,
Y,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,T
b,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luのうちから選
択される1種または2種以上の元素であり、MはNi,
Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,W,
Cu,Mn,Ru,Rh,Pd,Os,Ir,Pt,S
i,Al,Geのうちから選択される1種または2種以
上の元素であり、かつ組成比aは0≦a<0.7で、そ
のx,y,zは原子比率で、 5≦x≦25 0≦y≦35 7.5≦z≦35 30<x+y+z≦60 である組成と少量の不純物からなり、異方性磁界が20
Oe以上および電気比抵抗が250μΩcm以上を有す
ることを特徴とする磁性薄膜。
る。第1発明は、一般式(Fe1−aCoa)
100−x−y−zLxMyOzで表され、LはSc,
Y,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,T
b,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luのうちから選
択される1種または2種以上の元素であり、MはNi,
Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,W,
Cu,Mn,Ru,Rh,Pd,Os,Ir,Pt,S
i,Al,Geのうちから選択される1種または2種以
上の元素であり、かつ組成比aは0≦a<0.7で、そ
のx,y,zは原子比率で、 5≦x≦25 0≦y≦35 7.5≦z≦35 30<x+y+z≦60 である組成と少量の不純物からなり、異方性磁界が20
Oe以上および電気比抵抗が250μΩcm以上を有す
ることを特徴とする磁性薄膜。
【0008】第2発明は、一般式(Fe1−aCoa)
100−x−y−zLxMyOzで表される組成におい
て、Lの元素からYを除いた請求項1記載の磁性薄膜。
100−x−y−zLxMyOzで表される組成におい
て、Lの元素からYを除いた請求項1記載の磁性薄膜。
【0009】第3発明は、一般式(Fe1−aCoa)
100−x−y−zLxMyOzで表される組成におい
て、組成比aがa=0である請求項1に記載の磁性薄
膜。
100−x−y−zLxMyOzで表される組成におい
て、組成比aがa=0である請求項1に記載の磁性薄
膜。
【0010】第4発明は、ネットワーク状の微細組織を
有することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1
項に記載の磁性薄膜。
有することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1
項に記載の磁性薄膜。
【0011】第5発明は、結晶構造が主にbcc−Fe
相とLの酸化物相からなることを特徴とする請求項1な
いし3のいずれか1項に記載の磁性薄膜。
相とLの酸化物相からなることを特徴とする請求項1な
いし3のいずれか1項に記載の磁性薄膜。
【0012】第6発明は、真空中あるいはガス雰囲気中
において、磁場中あるいは無磁場中で成膜したことを特
徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の磁性
薄膜。
において、磁場中あるいは無磁場中で成膜したことを特
徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の磁性
薄膜。
【0013】第7発明は、磁場中あるいは無磁場中にお
いて、100℃以上500℃以下の温度で焼鈍したこと
を特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の
磁性薄膜。
いて、100℃以上500℃以下の温度で焼鈍したこと
を特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の
磁性薄膜。
【0014】第8発明は、一般式(Fe1−aCoa)
100−x−y−zLxMyOzで表され、LはSc,
Y,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,T
b,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luのうちから選
択される1種または2種以上の元素であり、MはNi,
Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,W,
Cu,Mn,Ru,Rh,Pd,Os,Ir,Pt,S
i,Al,Geのうちから選択される1種または2種以
上の元素であり、かつ組成比aは0≦a<0.7で、そ
のx,y,zは原子比率で、 5≦x≦25 0≦y≦35 7.5≦z≦35 30<x+y+z≦60 である組成と少量の不純物からなり、異方性磁界が20
Oe以上および電気比抵抗が250μΩcm以上を有す
ることを特徴とする磁性薄膜よりなる薄膜トランス。
100−x−y−zLxMyOzで表され、LはSc,
Y,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,T
b,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luのうちから選
択される1種または2種以上の元素であり、MはNi,
Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,W,
Cu,Mn,Ru,Rh,Pd,Os,Ir,Pt,S
i,Al,Geのうちから選択される1種または2種以
上の元素であり、かつ組成比aは0≦a<0.7で、そ
のx,y,zは原子比率で、 5≦x≦25 0≦y≦35 7.5≦z≦35 30<x+y+z≦60 である組成と少量の不純物からなり、異方性磁界が20
Oe以上および電気比抵抗が250μΩcm以上を有す
ることを特徴とする磁性薄膜よりなる薄膜トランス。
【0015】第9発明は、一般式(Fe1−aCoa)
100−x−y−zLxMyOzで表され、LはSc,
Y,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,T
b,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luのうちから選
択される1種または2種以上の元素であり、MはNi,
Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,W,
Cu,Mn,Ru,Rh,Pd,Os,Ir,Pt,S
i,Al,Geのうちから選択される1種または2種以
上の元素であり、かつ組成比aは0≦a<0.7で、そ
のx,y,zは原子比率で、 5≦x≦25 0≦y≦35 7.5≦z≦35 30<x+y+z≦60 である組成と少量の不純物からなり、異方性磁界が20
Oe以上および電気比抵抗が250μΩcm以上を有す
ることを特徴とする磁性薄膜よりなる薄膜インダクタ。
100−x−y−zLxMyOzで表され、LはSc,
Y,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,T
b,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luのうちから選
択される1種または2種以上の元素であり、MはNi,
Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,W,
Cu,Mn,Ru,Rh,Pd,Os,Ir,Pt,S
i,Al,Geのうちから選択される1種または2種以
上の元素であり、かつ組成比aは0≦a<0.7で、そ
のx,y,zは原子比率で、 5≦x≦25 0≦y≦35 7.5≦z≦35 30<x+y+z≦60 である組成と少量の不純物からなり、異方性磁界が20
Oe以上および電気比抵抗が250μΩcm以上を有す
ることを特徴とする磁性薄膜よりなる薄膜インダクタ。
【0016】第10発明は、一般式(Fe1−aC
oa)100−x−y−zLxMyOzで表され、Lは
Sc,Y,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,G
d,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luのうち
から選択される1種または2種以上の元素であり、Mは
Ni,Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,M
o,W,Cu,Mn,Ru,Rh,Pd,Os,Ir,
Pt,Si,Al,Geのうちから選択される1種また
は2種以上の元素であり、かつ組成比aは0≦a<0.
7で、そのx,y,zは原子比率で、 5≦x≦25 0≦y≦35 7.5≦z≦35 30<x+y+z≦60 である組成と少量の不純物からなり、異方性磁界が20
Oe以上および電気比抵抗が250μΩcm以上を有す
ることを特徴とする磁性薄膜よりなる磁気記録再生ヘッ
ド。
oa)100−x−y−zLxMyOzで表され、Lは
Sc,Y,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,G
d,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luのうち
から選択される1種または2種以上の元素であり、Mは
Ni,Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,M
o,W,Cu,Mn,Ru,Rh,Pd,Os,Ir,
Pt,Si,Al,Geのうちから選択される1種また
は2種以上の元素であり、かつ組成比aは0≦a<0.
7で、そのx,y,zは原子比率で、 5≦x≦25 0≦y≦35 7.5≦z≦35 30<x+y+z≦60 である組成と少量の不純物からなり、異方性磁界が20
Oe以上および電気比抵抗が250μΩcm以上を有す
ることを特徴とする磁性薄膜よりなる磁気記録再生ヘッ
ド。
【0017】
【作用】本発明の磁性薄膜は、主にbcc−Fe相と酸
化物相からなるネットワーク状の微細構造を有している
ことが必要である。この構造によって、高い電気比抵抗
および飽和磁束密度が得られる。また、静磁界中成膜に
よって、容易に磁気異方性を付与できる。
化物相からなるネットワーク状の微細構造を有している
ことが必要である。この構造によって、高い電気比抵抗
および飽和磁束密度が得られる。また、静磁界中成膜に
よって、容易に磁気異方性を付与できる。
【0018】本発明において、LXのxが5%以上25
%以下、OZのzが7.5%以上35%以下としたの
は、xが5%未満、zが35%未満であると、膜の電気
比抵抗が250μΩcm未満となって0.1μm以上の
厚さでは高周波域での渦電流損失が大きくなり、xが2
5%を越え、zが35%を越えると、超常磁性的な磁性
を示し軟磁性が失われるためである。Mは異方性磁界を
高めるなどの効果があるが、Myのyとxとzとの総量
が60%を越えると、飽和磁束密度が小さくなり、本発
明の趣旨にそぐわない。また、異方性磁界が20Oe未
満であると自然共鳴周波数が低くなってしまい、数百M
Hzでの使用が困難となるが、yが0%の場合を含め
て、xとyとzの総量が30%以下では、異方性磁界が
20Oe以上の磁性膜は得られない。これらの膜は、高
い電気比抵抗のため渦電流損失が低減されるのに加え
て、高い飽和磁束密度と大きな異方性磁界のために共鳴
損失が抑えられる。このため、厚さが0.1μm以上の
膜においても、数100MHzの高周波域で軟磁気特性
が劣化しないという優れた特徴を有している。
%以下、OZのzが7.5%以上35%以下としたの
は、xが5%未満、zが35%未満であると、膜の電気
比抵抗が250μΩcm未満となって0.1μm以上の
厚さでは高周波域での渦電流損失が大きくなり、xが2
5%を越え、zが35%を越えると、超常磁性的な磁性
を示し軟磁性が失われるためである。Mは異方性磁界を
高めるなどの効果があるが、Myのyとxとzとの総量
が60%を越えると、飽和磁束密度が小さくなり、本発
明の趣旨にそぐわない。また、異方性磁界が20Oe未
満であると自然共鳴周波数が低くなってしまい、数百M
Hzでの使用が困難となるが、yが0%の場合を含め
て、xとyとzの総量が30%以下では、異方性磁界が
20Oe以上の磁性膜は得られない。これらの膜は、高
い電気比抵抗のため渦電流損失が低減されるのに加え
て、高い飽和磁束密度と大きな異方性磁界のために共鳴
損失が抑えられる。このため、厚さが0.1μm以上の
膜においても、数100MHzの高周波域で軟磁気特性
が劣化しないという優れた特徴を有している。
【0019】
【実施例】本発明を具体的に図を用いてさらに詳しく説
明する。 〔実施例1〕試料番号3(Fe65.2Sm11.6O
23.2)の薄膜の製造 直径が8cmの純Fe円板上に、被覆率が30%となる
ように5×5mmのSm2O3チップを均等に配置した
複合ターゲットを、スパッタ装置を用いて高周波スパッ
タリングすることにより、Fe65.2Sm11.6O
23.2膜を作製した。Sm2O3チップは、粉末を5
00kgf/cm2の圧力で押し固め、さらに1000
℃で2時間加熱したものから、5×5mmに切り出し
た。成膜条件は以下のように設定した。 導入ガス:Ar 導入ガス流量:10CCM スパッタ圧力:20mTorr 投入電力:100W ターゲット基板間距離:40mm 基板温度:20℃(水冷) 基板:コーニング#7059 厚さ0.5mm 膜厚:2.4μm 印加磁界:1対の永久磁石(180 Oe) 得られた試料のX−ray回折図形をX線回折装置でC
uKαを用いて測定した。結果を図1に示す。bcc−
Feの(110)と(200)面に対応するピークが、
それぞれ2θ約44°と約65°に観察される。また、
Sm2O3に対応するブロードなピークが2θ約28°
に観察される。この結果は、この試料が微細なbcc−
Fe相とアモルファス的なSm2O3相から成ることを
示している。次に直流磁気特性を、試料振動磁力計(V
SM)により測定した。結果を図2に示す。図中の2つ
の磁化ループは、成膜時の磁界の印加方 難軸方向の保磁力(Hc)は1.100eと小さく、異
方性磁界(Hk)は27.50eと大きな値を示してい
る。また、飽和磁束密度(Bs)も13.3kGと十分
に大きい。この試料の電気比抵抗(ρ)を直流4端子法
により測定したところ、370μΩ・cmと非常に大き
な値を示す。次に、この試料の困難軸方向の透磁率の周
波数特性をネットワークアナライザーにより、パラレル
ライン法で測定した。パラレルライン法についての詳細
な説明は、日本応用磁気学会誌,Vol.17,No.
2,p497(1993)に開示されている。この結果
を図3に示す。透磁率は、高周波帯域まで良好な特性を
有していることがわかる。これはこの試料が、高い飽和
磁束密度と異方性磁界、並びに高い電気比抵抗を有して
いるためと考えられる。また表1には、この膜の静磁界
中(1kOe)での熱処理の効果を示した。
明する。 〔実施例1〕試料番号3(Fe65.2Sm11.6O
23.2)の薄膜の製造 直径が8cmの純Fe円板上に、被覆率が30%となる
ように5×5mmのSm2O3チップを均等に配置した
複合ターゲットを、スパッタ装置を用いて高周波スパッ
タリングすることにより、Fe65.2Sm11.6O
23.2膜を作製した。Sm2O3チップは、粉末を5
00kgf/cm2の圧力で押し固め、さらに1000
℃で2時間加熱したものから、5×5mmに切り出し
た。成膜条件は以下のように設定した。 導入ガス:Ar 導入ガス流量:10CCM スパッタ圧力:20mTorr 投入電力:100W ターゲット基板間距離:40mm 基板温度:20℃(水冷) 基板:コーニング#7059 厚さ0.5mm 膜厚:2.4μm 印加磁界:1対の永久磁石(180 Oe) 得られた試料のX−ray回折図形をX線回折装置でC
uKαを用いて測定した。結果を図1に示す。bcc−
Feの(110)と(200)面に対応するピークが、
それぞれ2θ約44°と約65°に観察される。また、
Sm2O3に対応するブロードなピークが2θ約28°
に観察される。この結果は、この試料が微細なbcc−
Fe相とアモルファス的なSm2O3相から成ることを
示している。次に直流磁気特性を、試料振動磁力計(V
SM)により測定した。結果を図2に示す。図中の2つ
の磁化ループは、成膜時の磁界の印加方 難軸方向の保磁力(Hc)は1.100eと小さく、異
方性磁界(Hk)は27.50eと大きな値を示してい
る。また、飽和磁束密度(Bs)も13.3kGと十分
に大きい。この試料の電気比抵抗(ρ)を直流4端子法
により測定したところ、370μΩ・cmと非常に大き
な値を示す。次に、この試料の困難軸方向の透磁率の周
波数特性をネットワークアナライザーにより、パラレル
ライン法で測定した。パラレルライン法についての詳細
な説明は、日本応用磁気学会誌,Vol.17,No.
2,p497(1993)に開示されている。この結果
を図3に示す。透磁率は、高周波帯域まで良好な特性を
有していることがわかる。これはこの試料が、高い飽和
磁束密度と異方性磁界、並びに高い電気比抵抗を有して
いるためと考えられる。また表1には、この膜の静磁界
中(1kOe)での熱処理の効果を示した。
【0020】
【表1】
【0021】〔実施例2〕試料番号5(Fe59.5T
b10.8O29.7)の薄膜の製造 直径8cmの純Fe円板上に、被覆率が30%となるよ
うにTb2O3チップを均等に配置した複合ターゲット
を用い、膜厚が2.4μmであることの他は、実施例1
の条件でFe59.5Tb10.8O29.7を作製し
た。また、Tb2O3チップの作製法は実施例1と同様
である。この試料のVSMで測定した直流磁気履歴曲線
を図4に示す。この膜の困難軸方向の保磁力(Hc)は
0.72Oeであり、異方性磁界(Hk)は21.9O
eである。また飽和磁束密度(Bs)は13.3kG
で、、電気比抵抗(ρ)は511μΩcmである。図5
に、この試料の困難軸方向の透磁率の周波数特性を示
す。Fe−Sm−O膜と同様に、透磁率は高周波まで良
好な特性を示している。
b10.8O29.7)の薄膜の製造 直径8cmの純Fe円板上に、被覆率が30%となるよ
うにTb2O3チップを均等に配置した複合ターゲット
を用い、膜厚が2.4μmであることの他は、実施例1
の条件でFe59.5Tb10.8O29.7を作製し
た。また、Tb2O3チップの作製法は実施例1と同様
である。この試料のVSMで測定した直流磁気履歴曲線
を図4に示す。この膜の困難軸方向の保磁力(Hc)は
0.72Oeであり、異方性磁界(Hk)は21.9O
eである。また飽和磁束密度(Bs)は13.3kG
で、、電気比抵抗(ρ)は511μΩcmである。図5
に、この試料の困難軸方向の透磁率の周波数特性を示
す。Fe−Sm−O膜と同様に、透磁率は高周波まで良
好な特性を示している。
【0022】〔実施例3〕試料番号10(Fe59.0
Sm10.5Pt9.5O21.0)の薄膜の製造 膜厚が2.7μmである以外は実施例1の成膜条件に、
さらに複合ターゲット上に被覆率2%のPtチップを加
えて、Fe59.0Sm10.5Pt9.5O21.0
膜を作製した。この試料のVSMで測定した直流磁気履
歴曲線を図6に示す。この膜の困難軸方向の保磁力(H
c)は1.24Oeであり、異方性磁界(Hk)は4
1.4Oeである。飽和磁束密度(Bs)は12.2k
Gで、電気比抵抗(ρ)は583μΩcmである。この
結果は、実施例1で示したFe−Sm−O膜にPtを加
えることによって、特に異方性磁界(Hk)が増加する
ことを示している。図7に、この試料の困難軸方向の透
磁率の周波数特性を示す。実施例1の場合と比較する
と、異方性磁界(Hk)が大きくなっているために透磁
率の値は小さくなっているが、より高周波までフラット
な特性が得られている。
Sm10.5Pt9.5O21.0)の薄膜の製造 膜厚が2.7μmである以外は実施例1の成膜条件に、
さらに複合ターゲット上に被覆率2%のPtチップを加
えて、Fe59.0Sm10.5Pt9.5O21.0
膜を作製した。この試料のVSMで測定した直流磁気履
歴曲線を図6に示す。この膜の困難軸方向の保磁力(H
c)は1.24Oeであり、異方性磁界(Hk)は4
1.4Oeである。飽和磁束密度(Bs)は12.2k
Gで、電気比抵抗(ρ)は583μΩcmである。この
結果は、実施例1で示したFe−Sm−O膜にPtを加
えることによって、特に異方性磁界(Hk)が増加する
ことを示している。図7に、この試料の困難軸方向の透
磁率の周波数特性を示す。実施例1の場合と比較する
と、異方性磁界(Hk)が大きくなっているために透磁
率の値は小さくなっているが、より高周波までフラット
な特性が得られている。
【0023】また、表2および表3には代表的な本発明
の薄膜の特性を示し、さらに図8にはFe100−XY
9.8MXO23.5およびFe100−XSm
11.6MXO23.2の薄膜の特性とX量との関係
を、図9にはFe100−XNd9.8MXO20.5
およびFe100−XTb10.8MXO29.7の薄
膜の特性とX量との関係を示した。尚、Feは鉄、Co
はコバルト、Oは酸素である。
の薄膜の特性を示し、さらに図8にはFe100−XY
9.8MXO23.5およびFe100−XSm
11.6MXO23.2の薄膜の特性とX量との関係
を、図9にはFe100−XNd9.8MXO20.5
およびFe100−XTb10.8MXO29.7の薄
膜の特性とX量との関係を示した。尚、Feは鉄、Co
はコバルト、Oは酸素である。
【0024】
【表2】
【0025】
【表3】
【0026】
【発明の効果】本発明は、電気比抵抗と飽和磁束密度が
高く、かつ大きな異方性磁界を有し、厚い単層膜でも良
好な軟磁気特性を有する高周波用磁性薄膜材料を提供す
る。本発明の薄膜は、電気比抵抗が高いために渦電流損
失が低減されると共に、高い飽和磁束密度と大きな異方
性磁界によって共鳴損失が抑えられることによって、良
好な透磁率の高周波特性を実現したものであり、薄膜ト
ランス、薄膜インダクタおよび磁気記録再生ヘッドに用
いる磁性薄膜として好適なので、その工業的意義は大き
い。
高く、かつ大きな異方性磁界を有し、厚い単層膜でも良
好な軟磁気特性を有する高周波用磁性薄膜材料を提供す
る。本発明の薄膜は、電気比抵抗が高いために渦電流損
失が低減されると共に、高い飽和磁束密度と大きな異方
性磁界によって共鳴損失が抑えられることによって、良
好な透磁率の高周波特性を実現したものであり、薄膜ト
ランス、薄膜インダクタおよび磁気記録再生ヘッドに用
いる磁性薄膜として好適なので、その工業的意義は大き
い。
【図1】Fe65.2Sm11.6O23.2薄膜の構
造を示すX線回折図形である。
造を示すX線回折図形である。
【図2】Fe65.2Sm11.6O23.2薄膜の直
流磁気特性を示す特性図である。
流磁気特性を示す特性図である。
【図3】Fe65.2Sm11.6O23.2薄膜の透
磁率と周波数特性との関係を示す特性図である。
磁率と周波数特性との関係を示す特性図である。
【図4】Fe59.5Tb10.8O29.7薄膜の直
流磁気特性を示す特性図である。
流磁気特性を示す特性図である。
【図5】Fe59.5Tb10.8O29.7薄膜の透
磁率と周波数特性との関係を示す特性図である。
磁率と周波数特性との関係を示す特性図である。
【図6】Fe59.6Sm10.5Pt9.5O
21.0薄膜の直流磁気特性を示す特性図である。
21.0薄膜の直流磁気特性を示す特性図である。
【図7】Fe59.6Sm10.5Pt9.5O
21.0薄膜の透磁率と周波数特性との関係を示す特性
図である。
21.0薄膜の透磁率と周波数特性との関係を示す特性
図である。
【図8】Fe100−XY9.8MXO23.5および
Fe100−XSm11.6MXO23.2薄膜の諸特
性とX量との関係を示す特性図である。
Fe100−XSm11.6MXO23.2薄膜の諸特
性とX量との関係を示す特性図である。
【図9】Fe100−XNd9.8MXO20.5およ
びFe100−XTb10.8MXO29.7薄膜の諸
特性とX量との関を示す特性図である。
びFe100−XTb10.8MXO29.7薄膜の諸
特性とX量との関を示す特性図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G11B 5/127 G11B 5/127 F 5/31 5/31 C
Claims (10)
- 【請求項1】一般式(Fe1−aCoa)
100−x−y−zLxMyOzで表され、LはSc,
Y,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,T
b,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luのうちから選
択される1種または2種以上の元素であり、MはNi,
Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,W,
Cu,Mn,Ru,Rh,Pd,Os,Ir,Pt,S
i,Al,Geのうちから選択される1種または2種以
上の元素であり、かつ組成比aは0≦a<0.7で、そ
のx,y,zは原子比率で、 5≦x≦25 0≦y≦35 7.5≦z≦35 30<x+y+z≦60 である組成と少量の不純物からなり、異方性磁界が20
Oe以上および電気比抵抗が250μΩcm以上を有す
すことを特徴とする磁性薄膜。 - 【請求項2】一般式(Fe1−aCoa)
100−x−y−zLxMyOzで表される組成におい
て、Lの元素からYを除いた請求項1記載の磁性薄膜。 - 【請求項3】一般式(Fe1−aCoa)
100−x−y−zLxMyOzで表される組成におい
て、組成比aがa=0である請求項1に記載の磁性薄
膜。 - 【請求項4】ネットワーク状の微細組織を有することを
特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の磁
性薄膜。 - 【請求項5】結晶構造が主にbcc−Fe相とLの酸化
物相からなることを特徴とする請求項1ないし3のいず
れか1項に記載の磁性薄膜。 - 【請求項6】真空中あるいはガス雰囲気中において、磁
場中あるいは無磁場中で成膜したことを特徴とする請求
項1ないし3のいずれか1項に記載の磁性薄膜。 - 【請求項7】磁場中あるいは無磁場中において、100
℃以上500℃以下の温度で焼鈍したことを特徴とする
請求項1ないし3のいずれか1項に記載の磁性薄膜。 - 【請求項8】一般式(Fe1−aCoa)
100−x−y−zLxMyOzで表され、LはSc,
Y,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,T
b,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luのうちから選
択される1種または2種以上の元素であり、MはNi,
Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,W,
Cu,Mn,Ru,Rh,Pd,Os,Ir,Pt,S
i,Al,Geのうちから選択される1種または2種以
上の元素であり、かつ組成比aは0≦a<0.7で、そ
のx,y,zは原子比率で、 5≦x≦25 0≦y≦35 7.5≦z≦35 30<x+y+z≦60 である組成と少量の不純物からなり、異方性磁界が20
Oe以上および電気比抵抗が250μΩcm以上を有す
ることを特徴とする磁性薄膜よりなる薄膜トランス。 - 【請求項9】一般式(Fe1−aCoa)
100−x−y−zLxMyOzで表され、LはSc,
Y,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,T
b,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luのうちから選
択される1種または2種以上の元素であり、MはNi,
Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,W,
Cu,Mn,Ru,Rh,Pd,Os,Ir,Pt,S
i,Al,Geのうちから選択される1種または2種以
上の元素であり、かつ組成比aは0≦a<0.7で、そ
のx,y,dは原子比率で、 5≦x≦25 0≦y≦35 7.5≦z≦35 30<x+y+z≦60 である組成と少量の不純物からなり、異方性磁界が20
Oe以上および電気比抵抗が250μΩcm以上を有す
ることを特徴とする磁性薄膜よりなる薄膜インダクタ。 - 【請求項10】一般式(Fe1−aCoa)
100−x−y−zLxMyOzで表され、LはSc,
Y,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,T
b,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luのうちから選
択される1種または2種以上の元素であり、MはNi,
Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,W,
Cu,Mn,Ru,Rh,Pd,Os,Ir,Pt,S
i,Al,Geのうちから選択される1種または2種以
上の元素であり、かつ組成比aは0≦a<0.7で、そ
のx,y,zは原子比率で、 5≦x≦25 0≦y≦35 7.5≦z≦35 30<x+y+z≦60 である組成と少量の不純物からなり、異方性磁界が20
Oe以上および電気比抵抗が250μΩcm以上を有す
ることを特徴とする磁性薄膜よりなる磁気記録再生ヘッ
ド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28114295A JPH0992535A (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | 磁性薄膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28114295A JPH0992535A (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | 磁性薄膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0992535A true JPH0992535A (ja) | 1997-04-04 |
Family
ID=17634956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28114295A Withdrawn JPH0992535A (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | 磁性薄膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0992535A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019094552A (ja) * | 2017-11-28 | 2019-06-20 | Tdk株式会社 | 軟磁性圧粉磁心の製造方法および軟磁性圧粉磁心 |
| JP2019094551A (ja) * | 2017-11-28 | 2019-06-20 | Tdk株式会社 | 軟磁性圧粉磁心の製造方法および軟磁性圧粉磁心 |
-
1995
- 1995-09-22 JP JP28114295A patent/JPH0992535A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019094552A (ja) * | 2017-11-28 | 2019-06-20 | Tdk株式会社 | 軟磁性圧粉磁心の製造方法および軟磁性圧粉磁心 |
| JP2019094551A (ja) * | 2017-11-28 | 2019-06-20 | Tdk株式会社 | 軟磁性圧粉磁心の製造方法および軟磁性圧粉磁心 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021203 |