JPS60220914A - 磁性薄膜 - Google Patents
磁性薄膜Info
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- H—ELECTRICITY
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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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〕
本発明は磁性薄膜に関するものであり、さらに詳細にば
Fe、At、Siを主成分とし且つ酸素を含有してなる
磁性薄膜VC関するものである。
Fe、At、Siを主成分とし且つ酸素を含有してなる
磁性薄膜VC関するものである。
例えばVTR(ビデオテープレコーダ)等の磁気記録再
生装置においては、記録信号の高密度化や高周波数化等
が進められており、この高密度記録化に対応L′″C磁
気記録媒体として磁性粉vcFe、Co、N’i等の強
磁性金属の粉末を用いた所謂メタルテープや強磁性金属
材料を蒸着によりベースフィルム上に被着した所謂蒸着
テープ等が使用されるようになっている。そして、この
種の磁気記録媒体は高い残留磁束密度Brを有するため
に、記録再生に用いる磁気ヘッドのへノド材料にも高い
飽和磁束密度Bsを有することが要求されている。例え
ば、従来磁気ヘッド材料として多用されているフェライ
ト材では飽和磁束密度Bsが低く、またパーマロイでは
耐摩耗性に問題がある。
生装置においては、記録信号の高密度化や高周波数化等
が進められており、この高密度記録化に対応L′″C磁
気記録媒体として磁性粉vcFe、Co、N’i等の強
磁性金属の粉末を用いた所謂メタルテープや強磁性金属
材料を蒸着によりベースフィルム上に被着した所謂蒸着
テープ等が使用されるようになっている。そして、この
種の磁気記録媒体は高い残留磁束密度Brを有するため
に、記録再生に用いる磁気ヘッドのへノド材料にも高い
飽和磁束密度Bsを有することが要求されている。例え
ば、従来磁気ヘッド材料として多用されているフェライ
ト材では飽和磁束密度Bsが低く、またパーマロイでは
耐摩耗性に問題がある。
一方、上述の高密度記録化に伴なって、磁気記録媒体に
記録される記録トランクのトラック幅の狭小化も進めら
れており、これに対応して磁気ヘッドのトラック幅も極
めて狭いものが要求されている。
記録される記録トランクのトラック幅の狭小化も進めら
れており、これに対応して磁気ヘッドのトラック幅も極
めて狭いものが要求されている。
そこで従来、セラミックス等の非磁性基板上に磁気コア
となる磁性薄膜と絶縁層を交互に被着形成しこれをトラ
ンク部分とした所謂複合型磁気ヘッドや、磁性薄膜や導
体薄膜を絶縁体薄膜を介して多層積層構造とした薄膜磁
気ヘッド等が提案されてお9、この種の磁気ヘッドに使
用される磁性薄膜としてFe、At、Siを主成分とす
るセンダスト合金薄膜が注目を集めている。
となる磁性薄膜と絶縁層を交互に被着形成しこれをトラ
ンク部分とした所謂複合型磁気ヘッドや、磁性薄膜や導
体薄膜を絶縁体薄膜を介して多層積層構造とした薄膜磁
気ヘッド等が提案されてお9、この種の磁気ヘッドに使
用される磁性薄膜としてFe、At、Siを主成分とす
るセンダスト合金薄膜が注目を集めている。
このセンダスト合金薄膜は、高い飽51′0磁束密度B
sを有し、比較的高硬度を有するので、上記メタルテー
プ等のように高い残留磁束密度を有する磁気配録媒体に
対しても適用することがU」能である。
sを有し、比較的高硬度を有するので、上記メタルテー
プ等のように高い残留磁束密度を有する磁気配録媒体に
対しても適用することがU」能である。
しかしながら、上記センダスト合金薄膜は比較的高硬度
を有するものの例えばフェライト材等に比べると耐摩耗
性に劣り、また金属材料であるので錆易い等の欠点を有
している。
を有するものの例えばフェライト材等に比べると耐摩耗
性に劣り、また金属材料であるので錆易い等の欠点を有
している。
このため、上記センダスト合金薄11iJの主成分であ
るFe 、At、Siの外に、例えばTi、Cr、Nb
、白金族元素等の添加物を添加して上記錆の発生を防い
だり硬度を高めて耐摩耗性を向上するという方法が考え
られている。
るFe 、At、Siの外に、例えばTi、Cr、Nb
、白金族元素等の添加物を添加して上記錆の発生を防い
だり硬度を高めて耐摩耗性を向上するという方法が考え
られている。
ところが、上記添加物を加えると、上記センダスト合金
薄膜の飽和磁束密度Bsが低下してしまうことが分かっ
た。本発明者等の実験によれば、添加物を加えていない
センダスト合金薄膜の飽和磁束密度Bsが約11000
ガウスであったのに対して、上記添加物を加えたセンダ
スト合金薄膜の飽和磁束密度Bsは9000ガウス程度
であった。この飽和磁束密度Bsの低下は、メタルテー
プの如き高い残留磁束密度Brを有する磁気記録媒体に
対処するうえで極めて不利である。
薄膜の飽和磁束密度Bsが低下してしまうことが分かっ
た。本発明者等の実験によれば、添加物を加えていない
センダスト合金薄膜の飽和磁束密度Bsが約11000
ガウスであったのに対して、上記添加物を加えたセンダ
スト合金薄膜の飽和磁束密度Bsは9000ガウス程度
であった。この飽和磁束密度Bsの低下は、メタルテー
プの如き高い残留磁束密度Brを有する磁気記録媒体に
対処するうえで極めて不利である。
さらに、上記センダスト合金薄膜のように金属材料を磁
気ヘッドのコアとして使用した場合[[、所謂渦電流損
による高周波数領域での透磁率の低下が問題となってお
シ、上記高周波数領域では充分な再生出力を得られない
虞れがある。
気ヘッドのコアとして使用した場合[[、所謂渦電流損
による高周波数領域での透磁率の低下が問題となってお
シ、上記高周波数領域では充分な再生出力を得られない
虞れがある。
そこでさらに従来は、上記センダスト合金薄膜の代わり
に高周波数領域での透磁率の低下が少なく高い飽和磁束
密度Bsを有する非晶質磁性合金材料(所謂アモルファ
ス磁性合金材料)を用いることが考えられているが、こ
の非晶質磁性合金材料は熱的に不安定で、長時間の加熱
や熱サイクルにより透磁率が大きく劣化し再生効率が悪
くなってしまい、特に結晶化の可能性が大きいので50
0℃以上の温Kを長時間加えることはできない。
に高周波数領域での透磁率の低下が少なく高い飽和磁束
密度Bsを有する非晶質磁性合金材料(所謂アモルファ
ス磁性合金材料)を用いることが考えられているが、こ
の非晶質磁性合金材料は熱的に不安定で、長時間の加熱
や熱サイクルにより透磁率が大きく劣化し再生効率が悪
くなってしまい、特に結晶化の可能性が大きいので50
0℃以上の温Kを長時間加えることはできない。
したがって、上記非晶質磁性合金材料を製造工程におい
て例えばガラス融着のようVC500℃以上の温度での
処理が必要な磁気へノドに使用することは好ましくない
。
て例えばガラス融着のようVC500℃以上の温度での
処理が必要な磁気へノドに使用することは好ましくない
。
そこで本発明は、上述の従来のものの有する欠点全解消
するために提案されたものであって、磁気特性及び面J
久性に優れ熱的に安定i’l磁性薄膜を提供することを
目的とする。
するために提案されたものであって、磁気特性及び面J
久性に優れ熱的に安定i’l磁性薄膜を提供することを
目的とする。
本発明者等は、前述の如き目的を達成せんものと鋭意研
究の結果、Fe、At、Siを主成分とする磁性薄膜に
酸素を添加することにより飽和磁束密度を低下すること
なく硬度や透磁率を大幅に改善することができることを
見出し本発明を完成するに至ったものであって、Fe
、At、Siを主成分とし、上記At及びSiの組成範
囲がそれぞれ2〜10重量%At、3〜16重量%s1
であって、さら[0,005〜6重量%の酸素0を含有
することを特徴とするものである。
究の結果、Fe、At、Siを主成分とする磁性薄膜に
酸素を添加することにより飽和磁束密度を低下すること
なく硬度や透磁率を大幅に改善することができることを
見出し本発明を完成するに至ったものであって、Fe
、At、Siを主成分とし、上記At及びSiの組成範
囲がそれぞれ2〜10重量%At、3〜16重量%s1
であって、さら[0,005〜6重量%の酸素0を含有
することを特徴とするものである。
本発明に係る磁性薄膜は、F’e 、 A7 、 Si
を主成分とする磁性薄膜であり、さらVC重要なことは
酸素0を含有することである。
を主成分とする磁性薄膜であり、さらVC重要なことは
酸素0を含有することである。
この酸素Oを含有することにより、磁性薄膜の透磁率や
硬度が大幅に改善される。
硬度が大幅に改善される。
第1図に、磁性薄膜中に含−!れる酸素Oの量と1、’
MHzでの透磁率の関係を示す。また、第2図に磁性
薄膜中に含捷れる酸素0の量とビン・カース硬度の関係
を示す。なお、ここで上記磁性薄膜は、Fe84.5重
量%、At5重量%、Si9.5重量%からなる合金イ
ンゴントをターゲットとして用い、酸素02 を含むA
rガス雰囲気中でスパッタリングを行なうことによシ作
製し、上記雰囲気中の酸素02 の割合を変えることに
より上記磁性薄膜に含まれる酸素Oの含有量を制御した
ものである。
MHzでの透磁率の関係を示す。また、第2図に磁性
薄膜中に含捷れる酸素0の量とビン・カース硬度の関係
を示す。なお、ここで上記磁性薄膜は、Fe84.5重
量%、At5重量%、Si9.5重量%からなる合金イ
ンゴントをターゲットとして用い、酸素02 を含むA
rガス雰囲気中でスパッタリングを行なうことによシ作
製し、上記雰囲気中の酸素02 の割合を変えることに
より上記磁性薄膜に含まれる酸素Oの含有量を制御した
ものである。
上記第1図より、磁性薄膜中の酸素0の含有量が増加す
るのに伴なって透磁率が急激に向上し、特に酸素0の含
有量が約1.8重量%のときに酸素0を全く含まない磁
性薄膜に比べて透磁率がおよそ2倍にも達していること
が分かる。また、この透磁率は、上記磁性薄膜に含捷れ
る酸素Oの含有量が多すぎると却って低下してしまい、
l MHzの周波数では上記酸素Oの含有量が3重量%
以下であることが好ましい。しかしながら、上記磁性薄
膜においては、酸素Oの含有量の増加とともlこ比抵抗
が増加することから、より高周波数領域での使用、例え
ばデジタルV T R用磁気ヘッド等への使用を考える
と、上記酸素0の含有量が6重量%程度までは実用可能
であると考えられる。
るのに伴なって透磁率が急激に向上し、特に酸素0の含
有量が約1.8重量%のときに酸素0を全く含まない磁
性薄膜に比べて透磁率がおよそ2倍にも達していること
が分かる。また、この透磁率は、上記磁性薄膜に含捷れ
る酸素Oの含有量が多すぎると却って低下してしまい、
l MHzの周波数では上記酸素Oの含有量が3重量%
以下であることが好ましい。しかしながら、上記磁性薄
膜においては、酸素Oの含有量の増加とともlこ比抵抗
が増加することから、より高周波数領域での使用、例え
ばデジタルV T R用磁気ヘッド等への使用を考える
と、上記酸素0の含有量が6重量%程度までは実用可能
であると考えられる。
また、上記第2図よし、磁性薄膜に含まれる酸素Oの含
有量の増加に伴なって、ピンカース硬度も急激に高くな
り、上記酸素Oの含有量が約2重量%を越えるとほぼ一
定の硬度を確保することができることが分かる。
有量の増加に伴なって、ピンカース硬度も急激に高くな
り、上記酸素Oの含有量が約2重量%を越えるとほぼ一
定の硬度を確保することができることが分かる。
したがって、本発明に係る磁性薄膜に含有される酸素O
の含有量としては、0.005〜6重量%の範囲である
ことが好ましい。上記含有量が0.005重量%未満で
あると充分な効果が期待できず、また上記含有量が6重
量%を越えると却って透イ鼓率が低下してしまい保磁力
Hcも大きくなってしまう虞れがある。さらに、上記酸
素Oとともに窒素を含有してもよい。
の含有量としては、0.005〜6重量%の範囲である
ことが好ましい。上記含有量が0.005重量%未満で
あると充分な効果が期待できず、また上記含有量が6重
量%を越えると却って透イ鼓率が低下してしまい保磁力
Hcも大きくなってしまう虞れがある。さらに、上記酸
素Oとともに窒素を含有してもよい。
一方、上記磁性薄膜の主成分であるFe、A4、Siの
組成範囲としては、上記Atの含有量が2〜10重量%
、上記Siの含有量が3〜16重量%、残部がFeであ
ることが好ましい。すなわち、上記磁性薄膜を FeaAtbSicOd (a、b、c、dQ各成分の
重量比を表わす。) で表わしたときに、その組成範囲が 70≦a≦95 2≦b≦10 3≦C≦16 0.03≦d≦4 a+ b + c + d = l Q Qであること
が望ましい。上記AAやSiが少なすぎても、また逆に
多すぎても磁性薄膜の磁気特性が劣化してしまう。
組成範囲としては、上記Atの含有量が2〜10重量%
、上記Siの含有量が3〜16重量%、残部がFeであ
ることが好ましい。すなわち、上記磁性薄膜を FeaAtbSicOd (a、b、c、dQ各成分の
重量比を表わす。) で表わしたときに、その組成範囲が 70≦a≦95 2≦b≦10 3≦C≦16 0.03≦d≦4 a+ b + c + d = l Q Qであること
が望ましい。上記AAやSiが少なすぎても、また逆に
多すぎても磁性薄膜の磁気特性が劣化してしまう。
また、上記Feの一部をCoあるいはN1のうち少なく
とも1種と置換することも可能である。
とも1種と置換することも可能である。
上記Feの一部をCoと置換することによジ飽和磁束密
度Bsを上げることができる。特に、Feの40重量%
をCoで置換したもので最大の飽和磁束密度Bsが得ら
れる。このCoの置換量としては、Feに対して0〜6
0重景%の範囲内であることが好ましい。
度Bsを上げることができる。特に、Feの40重量%
をCoで置換したもので最大の飽和磁束密度Bsが得ら
れる。このCoの置換量としては、Feに対して0〜6
0重景%の範囲内であることが好ましい。
一方、上記Feの一部をNiと置換することにより、飽
和磁束密度Bsを減少することなく透磁率を高い状態に
保つことができる。このN1の置換量としては、Feに
対して0〜40重)什%の範囲内であることが好ましい
。
和磁束密度Bsを減少することなく透磁率を高い状態に
保つことができる。このN1の置換量としては、Feに
対して0〜40重)什%の範囲内であることが好ましい
。
さらに、上述の磁性薄膜には、耐食性や耐摩耗性を改善
するために各種元素を添加剤として加えてもよい。上記
添加剤として使用される元素としては、Y等のIII
a族元素、Ti 、 Zr 、 Hf等の■aa族元素
V、Nb、’ra等のVaa族元素Cr、ylo、W等
のMaa族元素Mn 、 ’l’c 、 Re等のVl
la族元素、La 、Ce 、Nd 、Gd等のランタ
ン系列元素、Cu 、 Ag 、 Au等のl’b族元
素、G’a、In、Ge、Sn、Sb、Bi等が挙げら
れる。これら添加剤の1種丑たは2種以上を組み合わせ
て、上記磁性薄膜に対して0〜10重量%の範囲で添加
する。すなわち、上記添加剤をTとし上記磁性薄膜を Fe aAtbSi CO(I Te(a、b、 c
、d、 eは各成分の重量比を表わす。) で表わしたときに、その組成範囲が 65≦a≦95 2≦b≦10 3≦C≦16 0.005≦d≦6 0≦e≦lO a −i−b + c 十d + e = 100を満
足することが望ましい。上記添加剤の添加量が10重量
%を越えると磁性薄膜の磁気特性を劣化してしまう虞れ
がある。
するために各種元素を添加剤として加えてもよい。上記
添加剤として使用される元素としては、Y等のIII
a族元素、Ti 、 Zr 、 Hf等の■aa族元素
V、Nb、’ra等のVaa族元素Cr、ylo、W等
のMaa族元素Mn 、 ’l’c 、 Re等のVl
la族元素、La 、Ce 、Nd 、Gd等のランタ
ン系列元素、Cu 、 Ag 、 Au等のl’b族元
素、G’a、In、Ge、Sn、Sb、Bi等が挙げら
れる。これら添加剤の1種丑たは2種以上を組み合わせ
て、上記磁性薄膜に対して0〜10重量%の範囲で添加
する。すなわち、上記添加剤をTとし上記磁性薄膜を Fe aAtbSi CO(I Te(a、b、 c
、d、 eは各成分の重量比を表わす。) で表わしたときに、その組成範囲が 65≦a≦95 2≦b≦10 3≦C≦16 0.005≦d≦6 0≦e≦lO a −i−b + c 十d + e = 100を満
足することが望ましい。上記添加剤の添加量が10重量
%を越えると磁性薄膜の磁気特性を劣化してしまう虞れ
がある。
あるいは、上記添加剤としてRu 、 Rh 、 Pd
、Os 、Ir 、Pt等の白金族元素を1種以上添加
してもよい。この場合、上記白金族元素の添加量として
は40重量%以下であることが好ましい。
、Os 、Ir 、Pt等の白金族元素を1種以上添加
してもよい。この場合、上記白金族元素の添加量として
は40重量%以下であることが好ましい。
上記添加量が40重量%を越えると磁性薄膜の磁気特性
を劣化してしまう虞れがある。
を劣化してしまう虞れがある。
さらに上記11a族元素、■a族元素等の添加剤と上記
白金族元素の両者を添加することも可能である。この場
合の組成範囲としては、上記lea族元素、■a族元素
等の添加剤をT、上記白金族元素をPとし、上記磁性薄
膜を FeaAtbSloOdTePf (a、b、c、d、e、fは各成分の重量比を表わす。
白金族元素の両者を添加することも可能である。この場
合の組成範囲としては、上記lea族元素、■a族元素
等の添加剤をT、上記白金族元素をPとし、上記磁性薄
膜を FeaAtbSloOdTePf (a、b、c、d、e、fは各成分の重量比を表わす。
)で表わしたときに、
65≦a≦集9
2≦b≦10
3≦C≦i;6
0.005≦d≦6
0≦e≦10
0≦f≦40
a+b十c+d+e+f=l Q Q
を満足することが好ましく、さらに上記白金族元素とし
て第5周期の白金族元素、すなわちRu 。
て第5周期の白金族元素、すなわちRu 。
Rh、Pdi使用したときVCはe+f≦20.上記白
金族元素として第6周期の白金族元素、すなわちOs
、Ir 、Pt(i7使用したとき[はe+f≦40で
あることが望ましい。上述の範囲を越える添加剤を添加
すると、磁気特性が劣化する虞れがある。
金族元素として第6周期の白金族元素、すなわちOs
、Ir 、Pt(i7使用したとき[はe+f≦40で
あることが望ましい。上述の範囲を越える添加剤を添加
すると、磁気特性が劣化する虞れがある。
上述の組成を有する磁性薄膜の膜厚としては、10A以
上1聴以下であることが好ましく、さらO。
上1聴以下であることが好ましく、さらO。
にIOA以上100μm以下であることがよシ好ましい
。
。
以上述べたように、本発明に係る磁性薄膜においては、
その成分として酸素Oを含有していることによシ、高透
磁率及び高硬度が達成され、またこのとき飽和磁束密度
や保磁力等の磁気特性の劣化も見られない。特に、上記
酸素Oを含有することにより比抵抗が増加し、高周波領
域での渦電流損失が小さくなることから透磁率の周波数
特性が向上してlQMHz以上の高周波数領域で使用さ
れる磁気ヘッド等に対して極めて有用である。
その成分として酸素Oを含有していることによシ、高透
磁率及び高硬度が達成され、またこのとき飽和磁束密度
や保磁力等の磁気特性の劣化も見られない。特に、上記
酸素Oを含有することにより比抵抗が増加し、高周波領
域での渦電流損失が小さくなることから透磁率の周波数
特性が向上してlQMHz以上の高周波数領域で使用さ
れる磁気ヘッド等に対して極めて有用である。
さらに、上記酸素Oを含有する磁性薄Mは耐久性の点で
も優れた特性を有し、例えば市水に3日間浸した場合に
も錆の発生は見られなかった。
も優れた特性を有し、例えば市水に3日間浸した場合に
も錆の発生は見られなかった。
上St磁磁性膜膜中おける酸素0の果たす役割について
は、その詳細は不明であるが、硬度が著しく向上するこ
とがらFeの酸化物やアルミナ、石英等の高硬度粒子の
生成等が予想される。
は、その詳細は不明であるが、硬度が著しく向上するこ
とがらFeの酸化物やアルミナ、石英等の高硬度粒子の
生成等が予想される。
ところで、本発明の磁性薄膜の製造方法としては、種々
の方法が考えられるが、例えば一般の溶解fよる方法で
は均一に多量の酸素を導入することは難かしい。すなわ
ち、通常酸素は合金溶融中にスラグとして浮上し不純物
として合金と分離されてし捷うのである。
の方法が考えられるが、例えば一般の溶解fよる方法で
は均一に多量の酸素を導入することは難かしい。すなわ
ち、通常酸素は合金溶融中にスラグとして浮上し不純物
として合金と分離されてし捷うのである。
そこで、上記磁性薄膜は、真空蒸着やイオンインプラン
テーション等の方法により作製するのが奸才しい。上記
真空蒸着の手法としては、例えばフラッシュ蒸着、ガス
中蒸着法、イオンブレーティング、スパッタリング、ク
ラスター・イオンビーム法等が挙げられ、また蒸着とイ
オンインプランテーションを同時に行なってもよい。ま
た、上記磁性簿膜に酸素Oを導入する方法としては、(
1)酸素ガスを含む雰囲気中で上記真空蒸着等を行ない
、この酸素ガスの濃度によって得られる磁性薄膜中の酸
素Oの含有量を調節して導入する方法、 (2)酸素と各成分のうちの1種の元素との化合物と、
残りの成分の合金とを蒸発源として使用し、得られる磁
性薄膜中に酸素Oを導入する方法、 等が挙げられる。さらに、上記磁性薄膜を構成するFe
、At、Si等の各成分元素の組成を調節する方法とし
ては、 (1) Fe 、 A4 、 Siや他の添加剤、置換
金属等を所定の割合となるように秤量し、これらをあら
かじめ例えば高周波溶解炉等で溶解して合金インゴット
を形成しておき、この合金インゴットを蒸発源として使
用する方法、(2)各成分の単独元素の蒸発源を用意し
、これら蒸発源の数で組成を制御する方法、 (3)各成分の単独元素の蒸発源を用意し、これら蒸発
源に加える出力(印加電圧)を制御して蒸発スピードを
コントロールし組成を制御する方法、 (4)合金を蒸発源として蒸着しながら他の元素を打ち
込む方法、 等が挙げられる。
テーション等の方法により作製するのが奸才しい。上記
真空蒸着の手法としては、例えばフラッシュ蒸着、ガス
中蒸着法、イオンブレーティング、スパッタリング、ク
ラスター・イオンビーム法等が挙げられ、また蒸着とイ
オンインプランテーションを同時に行なってもよい。ま
た、上記磁性簿膜に酸素Oを導入する方法としては、(
1)酸素ガスを含む雰囲気中で上記真空蒸着等を行ない
、この酸素ガスの濃度によって得られる磁性薄膜中の酸
素Oの含有量を調節して導入する方法、 (2)酸素と各成分のうちの1種の元素との化合物と、
残りの成分の合金とを蒸発源として使用し、得られる磁
性薄膜中に酸素Oを導入する方法、 等が挙げられる。さらに、上記磁性薄膜を構成するFe
、At、Si等の各成分元素の組成を調節する方法とし
ては、 (1) Fe 、 A4 、 Siや他の添加剤、置換
金属等を所定の割合となるように秤量し、これらをあら
かじめ例えば高周波溶解炉等で溶解して合金インゴット
を形成しておき、この合金インゴットを蒸発源として使
用する方法、(2)各成分の単独元素の蒸発源を用意し
、これら蒸発源の数で組成を制御する方法、 (3)各成分の単独元素の蒸発源を用意し、これら蒸発
源に加える出力(印加電圧)を制御して蒸発スピードを
コントロールし組成を制御する方法、 (4)合金を蒸発源として蒸着しながら他の元素を打ち
込む方法、 等が挙げられる。
以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本
発明がこれら実施例に限定されるものでないことは百9
捷でもない。
発明がこれら実施例に限定されるものでないことは百9
捷でもない。
純度99.9999%のSi 、純度99.99%のA
t、純度99.99%のFeを原料として用い、これら
各原料を所定の成分比となるように秤量して分取した後
、高周波溶解炉を用いて真空中で溶解し、鋳型に流して
込んで成形して合金ターゲットを作成した。
t、純度99.99%のFeを原料として用い、これら
各原料を所定の成分比となるように秤量して分取した後
、高周波溶解炉を用いて真空中で溶解し、鋳型に流して
込んで成形して合金ターゲットを作成した。
この合金ターゲットを標準とし、この上にFe、Az、
Siやその他の添加元素を乗せて、高周波スパッタ装置
を用い酸素Oを含むArガス中でスパッタリングを行な
って厚さ約5μ〃Lの磁性薄膜を得た。
Siやその他の添加元素を乗せて、高周波スパッタ装置
を用い酸素Oを含むArガス中でスパッタリングを行な
って厚さ約5μ〃Lの磁性薄膜を得た。
得られた磁性薄膜を350〜800℃で1〜5時間熱処
理した後、透磁率及びビッカース硬度を測定した。結果
を第1表に示す。なお、上記透磁率はパーミアンスメー
タを用いて測定し、ピンカース硬度は重量509で15
秒秒間型することにより測定した。才だ、得られた磁性
薄膜の金属成分の分析にHX線マイクロアナライザーを
使用し、酸素の含有量はNi基板上に同時に形成した磁
性薄膜のガス分析によりめた。
理した後、透磁率及びビッカース硬度を測定した。結果
を第1表に示す。なお、上記透磁率はパーミアンスメー
タを用いて測定し、ピンカース硬度は重量509で15
秒秒間型することにより測定した。才だ、得られた磁性
薄膜の金属成分の分析にHX線マイクロアナライザーを
使用し、酸素の含有量はNi基板上に同時に形成した磁
性薄膜のガス分析によりめた。
第 1 表
上記第1表からも明らかなように、酸素を含有する磁性
薄膜にあっては、酸素を含有しない磁性薄膜に比べて透
磁率やビッカース硬度が大幅に改善されていることが分
かる。
薄膜にあっては、酸素を含有しない磁性薄膜に比べて透
磁率やビッカース硬度が大幅に改善されていることが分
かる。
る場合と酸素を含有しない場合でほとんど変わらないこ
とが判明した。例えば、比較例1のものの飽和磁束密度
が11000ガウス、保磁力が0.3エルステンドであ
るのに対して、実施例1のものの飽和磁束密度は110
00ガウス、保磁力は0゜3エルステツドであった。
とが判明した。例えば、比較例1のものの飽和磁束密度
が11000ガウス、保磁力が0.3エルステンドであ
るのに対して、実施例1のものの飽和磁束密度は110
00ガウス、保磁力は0゜3エルステツドであった。
以上述べたように、本発明においては、磁気特性に優れ
、かつ高硬度を有する磁性薄膜を得ることが可能である
。
、かつ高硬度を有する磁性薄膜を得ることが可能である
。
第1図は磁性薄膜中の酸素含有量と]MHzKおける透
磁率の関係を示す特性図であり、第2図は磁性薄膜中の
酸素含有量とピンカース硬度の関係を示す特性図である
。 特許出願人 ソニー株式会社 代理人 弁理士 小 池 晃 同 1) 利 榮 − 第1図 酔%α量010)→ 白覧聾 (壜理参°!・)− 手続補正書輸発) 昭和59年10 月5 口 昭和59年 特許頼第 76435 号2、発明の名称 事1′1との関係 特1′「出願人 任 所 東京部品用区北品用6丁目7番35号氏名(2
18)ソニー株式会社 略 称) 代表者 大 賀 典 雄 4、代理人 〒105 住 所 東京都港区虎ノ門二丁目6番4+3自 発 (1) 明細書全文を別紙の通り訂正する。 (2)図面全図を別紙の通り補正する。 訂正明細書 1、発明の名称 磁性薄膜 2、特許請求の範囲 Fe、AA、Siを主成分とし、上記Ag及びSi の
組成範囲がそれぞれ2〜10重量%AA 。 4〜15 重it% Si テアッて、さらR10,0
05〜5重量%の酸素を含有することを特徴とする磁性
薄膜。 3、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は磁性薄膜に関するものであり、さらに詳細には
Fe、AA、Si を主成分とし且つ酸素を含有してな
る磁性薄膜に関するものである。 〔背景技術とその問題点〕 例えばVTR(ヒテオテーブレコーダ)等の磁気記録再
生装置においては、記録信号の高密度化や高周波数化等
が進められており、この高密度記録化に対応して磁気記
録媒体として磁性粉に1;’e。 Co、Ni等の強磁性金属の粉末を用いた所謂メタルテ
ープや強磁性金属材料を蒸着によりベースフィルム上に
被着した所謂蒸着テープ等が使用されるようになってい
る。そして、このイ車のイ1剋気記録媒体は高い保磁力
Hcを有するために、記録再生に用いる磁気ヘットのヘ
ッド利料にも1%い飽和磁束密度Bsを廂することか要
求されている。例えば、従来磁気ヘッド材料として多用
されているフェライト材では飽和磁束密度Bsか低く、
またパーマロイでは耐摩耗性に問題がある。 一方、上述の高密度記録化に伴なって、磁気記録媒体に
記録された磁気パターンのトラック幅の狭小化も進めら
れており、これに対応して磁気ヘノ1−の1−ランク幅
も極めて狭いものか要求されている。 そこで従来、セラミックス等の非磁性基板上に磁気コア
となる磁性薄膜と絶縁層を交互に被着形成しこれをトラ
ック部分とした所謂複合型磁気ヘッドや、磁性薄膜や導
体薄膜を絶縁体薄膜を介して多層積層構造とした薄膜磁
気ヘッド等か提案されており、この種の磁気ヘッドに使
用される磁性薄膜としてFe、A7.Siを主成分とす
るセンジスト合金薄膜が注目を進めている。 このセンジスト合金薄膜は、高い飽和磁束密層BSを有
し、比較的高硬度を有するので、上記メタルテープ等の
ように高い残留磁束密度を有する磁気記録媒体に対して
も適用することが可能である。 しかしながら、上記センダスト合金薄膜は比較的高硬度
を有するものの例えばフェライト材等に比べると耐摩耗
性に劣り、また金属材料であるので錆易い等の欠点を有
している。 このため、上記センダスト合金薄膜の主成分であるFe
、AA、Siの外に、例えばT l + Cr + N
b+白金族元素等の添加物を添加して上記錆の発生を
防いだり硬度を高めて耐摩耗性を向上するという方法が
考えられている。 ところか、上記添加物を加えると、上記センダスト合金
薄膜の飽和磁束密度Bsが低下してしまうことが分かっ
た。本発明者等の実験によれば、添加物を加えていない
センダスト合金薄膜の飽和磁束密度Bsが約11000
カウスであったのに対して、上記添加物を加えたセンダ
スト合金薄膜の飽和磁束密度BSは9000ガウス程度
であった。この飽和磁束密度BSの低下は、メタルテー
プの如き高い残留磁束密度Brを有する磁気記録媒体に
対処するうえで不利である。 さらに、上記センダスト合金薄膜のように金属材料を磁
気ヘッドのコアとし、て使用した場合には、所謂渦電流
損による筒周波数領域での透磁率の低下か問題となって
おり、上記高周波数領域では光分な再生出力を得られな
い虞れがある。 そこでさらに従来は、上記センダスト合金薄膜の代わり
に高周波数領域での透磁率の低下が少なく高い飽和磁束
密度Bsを有する非晶質磁性合金材料(所謂アモルファ
ス磁性合金材料)を用いることが考えられているが、こ
の非晶質磁性合金材料は熱的に不安定で、長時間の加熱
や熱ザイクルにより透磁率が大きく劣化し再生効率が悪
くなってしまい、特に結晶化の可能性が大きいので5゜
O′C以上の温度を長時間加えることはできない。 したがって、上記非晶質磁性合金材料を製造工程におい
て例えばガラス融着のように500 ’C以上の温度で
の処理か必要な磁気ヘッドに使用することは好ましくな
い。 〔発明の目的〕 そこで本発明は、上述の従来のものの有する欠点を解消
するために提案されたものであって、磁気特性及び耐久
性に優れ熱的に安定な磁性薄膜を提供することを目的と
する。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明者等は、前述の如き目的を達成せんものと鋭意研
究の結果、Fe、AA’、Siを主成分とする磁性薄膜
に酸素を添加することにより飽和磁束密度を低下するこ
となく硬度や透磁率を大幅に改善することができること
を見出し本発明を完成するに至ったものであって、re
、 AA 、 S iを主成分とし、上記AA及びS
iの組成範囲がそれぞれ2〜10重量961’J!、4
〜15重量% S iであって、さらに0.005〜5
重量%の酸素0を含有し残部がFeであることを特徴と
するものである。 本発明に係る磁性薄膜は、Fe+ A 11 、3 i
を主成分とする磁性薄膜であり、さらに重要なことは酸
素Oを含有することである。 この酸素Oを含有することにより、磁性薄膜の透磁率や
硬度が大幅に改善される。 本発明者等の実験によれば、磁性薄膜中の酸素Oの含有
量か増加するのに伴なって透磁率が急激に向上し、特に
酸素Oの含有量が約1.5重量%のときに酸素Oを全く
含まない磁性薄膜に比べて透磁率がおよそ2倍にも達し
ていることか分かった。 また、この透磁率は、上記磁性薄膜に含まれる酸素Oの
含有量が多すぎると却って低下してしまい、I Mf(
zの周波数では上記酸素Oの含有量か4重量%以下であ
ることが好ましい。しかしながら、上記磁性薄膜におい
ては、酸素Oの含イ」量の増加とともに比抵抗が増加す
ることから、より高周波数領域での使用、例えばデジタ
ルVTR用磁気ヘット等への使用を考えると、上記酸素
0の含有量が5重量%程度までは笑用可能であると考え
られる。 また、磁性薄膜に含まれる酸素Oの含有量の増加に伴な
って、ビッカース硬度も急激に高くなり、上記酸素Oの
含有量が約2重量%を越えるとほぼ一定の硬度を確保す
ることができることが分かった。 したがって、本発明に係る磁性薄膜に含有される酸素O
の含有量としては、0.005〜5重量%の範囲である
ことが好ましい。上記含有量がo、。 O5重量%未満であると光分な効果が期待できす、また
上記含有量が5重量%を越えると却って透磁率が低下し
てしまい保磁力Hcも大きくなってしまう虞れがある。 さらに、上記酸素Oとともに窒素を含有してもよい。 一方、上記磁性薄膜の主成分であるFe、Al、Siの
組成範囲としては、上記AAの含有量か2〜10重量%
、上記Siの含有量が4〜15重量%、残部がFeであ
ることが好ましい。すなわち、上記磁性薄膜を FeaAlbSicO8 (a、b、c、dは各成分の重量比を表わす。) て表わしたときに、その組成範囲が 70≦aく95 2≦b≦10 4≦C≦15 0.005≦d≦5 a +b 十c 十d = 100 であることが望ましい。上記へlやS+が少なすぎても
、また逆に多すぎても磁性薄膜の磁気特性が劣化してし
まう。 また、上記Feの一部をCOあるいはNiのうち少なく
とも1種と置換することも可能である。 上記Feの一部をCoと置換することにより飽和磁束密
度Bsを上げることができる。特に、Feの40重量%
をCoで置換したもので最大の飽和磁束密度Bsか得ら
れる。このCoの置換量としては、Feに対して0〜6
0重量%の範囲内であることが好才しい。 一方、上記Feの一部をNi と置換することにより、
飽和磁束密度Bsを減少することなく透磁率を高い状態
に保つことができる。このNiの置換量としては、Fe
に対して0〜40重量%の範囲内であることが好ましい
。 さらに、上述の磁性薄膜には、耐食性や耐摩耗性を改善
するために各種元素を添加剤として加えてもよい。上記
添加剤として使用される元素としては、Sc、Y、La
、Ce、Nd、Gd等のランタン系列元素を含む1ll
a族元素、Ti 、Zr 、Hf等の■aa族元素V、
Nb、Ta等のVaa族元素Cr、Mo、W等の■aa
族元素Mn 、 Te 、 Re等の■aa族元素Cu
、Ag、Au等のIb族元素、Ga、 In、Ge、S
n。 sb等が挙げられる。これら添加剤の1種または2種以
上を組み合わせて、上記磁性薄膜に対して0〜10重量
%の範囲で添加する。すなイつち、上記添加剤をTとし
上記磁性薄膜を FeaA4S 1codTe (a、b、c、d、eは各成分の重量比を表わす。) で表わしたときに、その組成範囲が 65≦a〈95 2≦b≦10 4≦C≦15 0.005≦d≦6 0≦e≦10 a+b+c+d+e=lOO を満足することが望ましい。上記添加剤の添加量が10
重量%を越えると磁性薄膜の磁気特性を劣化してしまう
虞れがある。 アルイハ、上記添加剤としてRu 、 11.+1.
Pd 、 Os 。 Ir 、 pt等の白金族元素を1種以上添加してもよ
い。この場合、上記白金族元素の添加量としては40重
量%以下であることが好ましい。上記添加量が40重量
%を越えると磁性薄膜の磁気特性を劣化してしまう虞れ
がある。 さらに上記■aa族元素IV a族元素等の添加剤と上
記白金族元素の両者を添加することも可能である。この
場合の組成範囲としては、上記111a族元素、IV
a族元素等の添加剤をT、上記白金族元素をPとし、上
記磁性薄膜を FeaAlbSicOaTeP ( (a、b、c、d、e、fは谷成分の重量比を表わす。 ) で表わしたときに、 55≦a〈95 2≦b≦10 3≦C≦16 0.005≦d≦6 0≦e≦10 0≦f≦40 a 十b 十c 十d + e 十f = 1. OO
を満足することが好ましく、さらに上記白金族元素とし
て第5周期の白金族元素、すなわちRu、Rh。 Pdを使用したときにはe + f≦20、上記白金族
元素として第6周期の白金族元素、すなわちO5゜Ir
、Pt を使用したときにはe 十f≦40であるこ
とが望ましい。上述の範囲を越える添加剤を添加すると
、磁気特性が劣化する虞れがある。 上述の組成を有する磁性薄膜の膜厚としては、10A以
上1mm以下であることが好ましく、さらに1. OA
以上100μm以下であることがより好ましい。 以上述べたように、本発明に係る磁性薄膜においては、
その成分として酸素Oを含有していることにより、高透
磁率及び高”硬度が達成され、またこのとき飽和磁束密
度や保磁力等の磁気特性の劣化も見られない。特に、上
記酸素Oを含イ)することにより比抵抗が増加し、高周
波領域での渦電流損失が小さくなることから透磁率の周
波数特性が向上して]、OMHz以上の高周波数領域で
使用される磁気ヘソF等に対して極めて有用である。 さらに、上記酸素Oを含有する磁性薄膜は耐久性の点で
も優れた特性を有し、例えば市水に3日間浸した場合に
も錆の発生は見られなかった。 上記磁性薄膜中における酸素Oの果たす役割については
、その詳細は不明であるが、硬度が著しく向」二するこ
とがらFeの酸化物やアルミナ、石英等の高硬度粒子の
生成等も予想される。 ところで、本発明の磁性薄膜の製造方法としては、種々
の方法が考えられるが、例えば一般の溶解による方法で
は均一に多量の酸素を導入することは難かしい。すなわ
ち、通常酸素は合金溶融中にスラグとして浮上し不純物
として合金と分離されてしまうのである。 そこで、上記磁性薄膜は、真空蒸着やイオンインプラン
テーション等の方法により作製するのが好ましい。上記
真空蒸着の手法としては、例えばフラッシュ蒸着、ガス
中蒸着法、イオンブレーティング、スパツタリング、ク
ラスター・イオンビーム法等が挙げられ、また蒸着とイ
オンインプランテーションを同時に行なってもよい。ま
た、上記磁性薄膜に酸素Oを導入する方法としては、(
1)酸素ガスを含む雰囲気中で上記真空蒸着等を行ない
、この酸素ガスの濃度によって得られる磁性薄膜中の酸
素Oの含有量を調節して導入する方法、 (2)酸素と各成分のうちの少なくとも1種の元素との
化合物と、残りの成分の合金とを蒸発源として使用し、
得られる磁性薄膜中に酸素Oを導入する方法、 等が挙げられる。さらに、上記磁性薄膜を構成するFe
、Ag、Si等の各成分元素の組成を調節する方法とし
ては、 (1) ’ e+ AZ 、 S rや他の添加剤、置
換金属等を所定の割合となるように秤量し、これらをあ
らかじめ例えば高周波溶解炉等で溶フ愕して合金インコ
ツトを形成しておき、この合金インゴットを蒸発源とし
て使用する方法、 (2) 谷成分の単独元素の蒸発源を用意し、これら蒸
発源の数で組成を制御する方法、 (3)各成分の単独元素の蒸発源を用意し、これら蒸発
源に加える出力(印加電圧)を制御して蒸発スピードを
コントロールし組成を制御する方法、 (4)合金を蒸発源として蒸着しながら他の元素を打ち
込む方法、 等か挙げられる。 以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本
発明がこれら実施例に限定されるものでないことは言う
までもない。 し実施例〕 実施例1 純度99.99999りのSi 、純度99.9 !J
96のA/? 、純度99.99%のFeを原料として
用い、これら谷原料を秤量して分取した後、高周波溶解
炉を用いて真空中で溶解し、鋳型に流し込んで成形して
直径50mm、厚さimmの電極用クーケントを作製し
た。このターゲットの組成はP″e8□、A11t。 Sinであった。 上記ターゲットを用い、下記のスパッタ条件に従ってマ
グネトロンスパッタ法によるスパツタリングを行なった
。 スパッタ条件 RFパワー 100W ターゲット・基板間距離 30nnn 基板温度 〜20℃(水冷) 到達真空度 3X10 Torr ガス圧力 4X10 Torr 膜厚 約6μm 上記スパッタ条件に従い、不活性ガスとしてA「ガスを
用いこのArガスに02ヲ混入してスパッタリングを行
なった。ここで、上記02の混入量を分圧で制御し、こ
の02の割合を変えながらスパッタリングを行ない、結
晶化ガラス基板上にFe−Al−8i 系合金膜を形成
した。得られたト” e −M−8i ’ = −一 系合金簿膜を550°Cで1時間熱処理し、硬度、比電
気抵抗、透磁率及び飽和磁束密度を測定した。 第1図は、E”e−Al−8i合金薄膜に含まれる02
の割合と硬度の関係を示す特性図である。ここで硬度は
ヒノカース硬度として測定し、重量50gで15秒秒間
型することにより測定した。 この第1図より、E”e−AA−8i系合金薄膜に含ま
れる02の割合が増加するのに伴なって、Fe−へl1
−8i合金の硬度が大幅に増加することが分かる。例え
ば、02を全く含有しないF e −Ag −8i系合
金薄膜の硬度Hv=630であるのに対して、02を3
.8重量%含むFe−AA−8i系合金薄膜の硬度1(
v=1000であった。 次に、第2図はFe−414−8i系合金薄膜に含まれ
る02の割合と電気抵抗(比抵抗)の関係を示ず特性図
である。なお、上記電気抵抗は四端子法で測定し、02
を含まないFe−Al−8i系合金薄膜の電気抵抗を1
.0としたときの比抵抗としてめたものである。 この比抵抗は、F e −Ag −8i系合金薄膜の高
周波数領域での透磁率を推定するうえで、重要な要素で
ある。すなわち、一般に磁性体内には時間的に変化する
磁束に対して同心円状の誘導電流(渦電流)が流れ、こ
の渦電流によって電力が消費されて所謂渦電流損が発生
する。この渦電流損は、周波数や磁性体の抵抗率に大き
く関係し、特に高周波数領域では透磁率の低下をもたら
す。例えば通常のセンダスト合金材料の抵抗率は85μ
Ω・cmとアモルファス合金材料の抵抗率150μΩ・
cmに比べて小さいので、高周波数領域における透磁率
が低くなる傾向にあることが知られている。 したがって、Fe −AA−8i系合金薄膜の抵抗率は
大きいほど好ましい。ここで、第2図より02の割合が
増加するのに伴なってFe−A#−8i系合金薄膜の比
抵抗が直線的に増加しているのが分かる。 lのため、02を含有するFe −A#−8i系合金薄
膜は、高周波数領域での透磁率においても有利であると
推定される。 第3図は、Fe −A6−8 i系合金薄膜に含まれる
02の割合とIMHzにおける透磁率の関係を示す特性
図である。なお、ここで透磁率はパーミアンスメータを
用いて測定した。 この第3図より、02の割合か増加するのに伴なってF
e−へβ−8l系合金薄j摸の透磁率か大幅に向上する
ことか分かる。例えば02の割合が1.0重量%である
ときに、透磁率かおよそ2.5倍にも達していることが
分かる。 さらに、第4図に02を含むF e−Al−8i系合金
薄膜の透磁率の周波数特性を示す。なお、この第4図に
おいて、曲線aば02の割合か0重量%、曲線すは02
の割合が0.3重量%、曲線Cは02の割合が1.0重
量%、曲線dは02の割合が2.4重量%、曲線eは0
2の割合が3.8重量%、曲線fは02の割合が4.9
重量%である場合をそれぞれ示すものである。 この第4図より、 02を含有するFe−へ13−8i
系合金薄膜においては、02を含まないものに比べてど
の周波数においても相対的に高い透磁率が得られること
が分かる。特に、02の割合が増加するのに伴なって高
周波数における透磁率の低下が少なくなる傾向にあるこ
とが認められ、例えば02の割合が4.9重量%である
ときには10 MHzの周波数領域では光分実用性を有
するものと考えられる。 第5図は、Fe−Al−8i系合金薄膜に含まれる02
の割合と飽和磁束密度の関係を示す特性図である。 この第5図において注目すべきことは、02を添加する
ことによりFe−へ1−8i系合金薄膜の飽和磁束密度
の向上が見られることである。これは、一般に硬度や透
磁率の温度特性等を改善するために添加剤を加えたとき
に飽和磁束密度の低下を来すのに比べて極めて有用であ
る。本実施例においては、飽和磁束密度の低下が抑制さ
れたばかりか、却って飽和磁束密度が改善されたのであ
る。 上述の各測定結果からも明らかなように、02を含むI
i’e−へβ−8i系合金薄膜は、硬度や錆等、耐久性
の点で優れたものであるばかりか、透磁率や飽和磁束密
度等の磁気特性ζこも優れたものであって、例えば磁気
ヘッド等に適用して好適なものである。 実施例2 ターゲットとして純鉄のターゲラ1−上にAl、Siを
乗せた複合ターゲットあるいはF” e 8z 1L1
37 S + 1iのターゲット上にFe、Al、Si
を乗ぜた複合ターゲットを用い、上記AA 、 S i
あるいはFe、A6.SiO数を変えて02を含むAr
ガス中及び02を含まない02ガス中でスパッタリング
を行ない、種々の組成のF”e −AA−8i系合金薄
膜(厚さ約5μyn )を製造した。 得られたFe−へiニーSl系合金薄膜を350〜80
0°Cで1〜5時間熱処理した後、透磁率及びヒソカー
ス硬度を測定した。なお、上記透磁率はパーミアンスメ
ータを用いて測定し、またヒソカース硬度は加重50g
で測定した。さらに、得られち−Fe−へ/j−8i系
合金薄膜の組成はX線マイクロアナライザーを用いてF
’e、Al、Siについて分析した。また、酸素の含有
量はNi基板上に形成した磁性薄膜のガス分析によりめ
た。結果を第1表に示す。 第1表 − 組 成 透磁率 ヒソか Fe A# Si OIMJlz 5M=[(z jl
f1比較サンプル1 94.8 2−1 3.1 0
260 220 53ザンプル1 722 360 3
10 6’1比軟ザンプル2 91.6 2.6 5.
8 0 390 330 6E→〕−ンプル2j 、2
.2 4.60 400 7と(比較サンプル3,87
.1’ 98 3.3 0 280 240 62L−
、−− 1→)−ンブル387°J9°”’ 3−322 39
0 320 7E↓比戟ザンプル4)85.1 5.6
9.3 0 23001820 6(サンプル4・
2゜2 3202880 8(□比軟ザンプル5182
.4 8.2 9.4 0 1550 1450 7S
1→〕°ンプル5i 2°41829A2217201
o3081:比較サンプル6 ;80.4 、8.7
10.9 0 270 200 別i−リーンプル6i
’ o、972.”2 58011310 9E−−
一 :、比11ツサンブル7186.3 j 2.411.
3 0 380 330 7(□−ンプル7 :”72
.2 490 470 9E1比較サンプル8178.
118.213.7 0 110 90 6’:1サン
プルB: 22 64.0 600 9(: 14□i
鉤°?→÷゛〕1°1・0 : −〜−−一−−−゛こ
の第1表より、022.2重責%含むサンプル= 1な
いしサンプル10にあっては、N2を含まな一ス ー い比較サンプル−ないし比較サンプル10に比べ度 。 て組成によらず透磁率が高くなっていることが分0
かり、特にIMH2及び5 fvH(zでの透磁率の
値から0 周波数特性も良くなっていることが分かる。 また、□1 萱■ ピンカース硬度についても200〜300程度改
善されていることが分かる。 卜( 実施例3 ターゲットとして純鉄のターゲット上にAl、SiO及
びCOあるいはN1を乗せた複合ターゲットを跡 用い
、02を含むArカス中及び02を含まない・0 −j Arガス中でスパッタリングを行なってFe−A
AO; FI S 1 竿合金薄膜を製造した 得られたFe−AA−8i系合金薄膜の透磁率、ビ0
) ツカース硬度及び飽和磁束密度を測定した。結果■
」 を第2表に示す。 第2表 この第2表より、 022’、2重量%含む→ノーンプ
ル11及びサンプル12にあっては、02を含まない比
較サンプル11及び比較サンプル12に比べて透磁率及
びヒソカース硬度の向上が見られ、また飽和磁束密度の
低下は見られなかった。 実施例4 純度99.9999%のSr、純度99.99%のA6
、純度99.9991)のFeを原料として用い、これ
ら各原料を所定の成分比となるように秤量して分取した
後、高周波溶解炉を用いて真空中で溶解し、鋳型に流し
込んで成形して合金ターゲット蛋作成した。 この合金ターゲットを標準とし、この上にFe。 AA 、 S iやその他の添加元素を乗せて、高周波
スパンタ装置を用い酸素Oを含むArカス中でスパツタ
リングを行なって厚さ約5μmの磁性薄膜を得た。 得られた磁性薄膜を350〜800℃で1〜5時間熱処
理した後、透磁率及びビッカース硬度を測定した。結果
を第3表に示す。なお、上記透磁率はパーミアンスメー
クを用いて測定し、ヒソカース硬度は重量50.9で1
5秒秒間型することにより測定した。また、得られた磁
性薄膜の金属成分の分析にはX線マイクロアナライザー
を使用し、酸素の含有量はNi基板上に同時に形成した
磁性薄膜のガス分析によりめた。 第3表 上詰糸3表からも明らかなように、酸素を含有する磁性
薄膜にあっては、酸素を含有しない磁性薄膜に比べて透
磁率やピンカース硬度が大幅に改善されていることが分
かる。 また、上記各実施例及び比較例について飽和磁束密度や
保磁力を測定したところ、酸素を含有する場合と酸素を
含有しない場合でほとんど変わらないことが判明した。 例えば、比較サンプル13のものの飽和磁束密度が11
000ガウス、保磁力が0.3エルステツドであるのに
対して、サンプル13のものの飽和磁束密度は1.10
00カウス、保磁力は0.3エルステツドであった。 〔発明の効果〕 以上述べたように、本発明においては、磁気特性に優れ
、かつ高硬度を有する磁性薄膜を得ることが可能である
。 4、図面の簡単な説明 第1図はFe−へ1l−8i系合金薄膜に含まれる02
の割合とビッカース硬度の関係を示す特性図、第2図は
F”e−Ag−si系合金薄膜に含まれるO2の割合と
比抵抗(02を含まないb’e−Al−8i系合金薄膜
の抵抗率を1として)の関係を示す特性図、第3図はF
e−AA−8i系合金薄膜に含まれる02の割合とIM
Hz における透磁率の関係を示す特性図、第4図は0
2を含むFe −Ag−8i系合金薄膜の透磁率の周波
数特性を示す特性図、第5図はPc−Al−8i系合金
薄膜に含まれる02の割合と飽和磁束密度の関係を示す
特性図である。 特許出願人ソニー株式会社 代理人 弁理士 小 池 晃 同 1) 村 榮 − 第1図 第2図 o r’L+覧) − 第3図 0ct−t%)− 第4図 Jリシ皮」1夕JMHz+ 第5図
磁率の関係を示す特性図であり、第2図は磁性薄膜中の
酸素含有量とピンカース硬度の関係を示す特性図である
。 特許出願人 ソニー株式会社 代理人 弁理士 小 池 晃 同 1) 利 榮 − 第1図 酔%α量010)→ 白覧聾 (壜理参°!・)− 手続補正書輸発) 昭和59年10 月5 口 昭和59年 特許頼第 76435 号2、発明の名称 事1′1との関係 特1′「出願人 任 所 東京部品用区北品用6丁目7番35号氏名(2
18)ソニー株式会社 略 称) 代表者 大 賀 典 雄 4、代理人 〒105 住 所 東京都港区虎ノ門二丁目6番4+3自 発 (1) 明細書全文を別紙の通り訂正する。 (2)図面全図を別紙の通り補正する。 訂正明細書 1、発明の名称 磁性薄膜 2、特許請求の範囲 Fe、AA、Siを主成分とし、上記Ag及びSi の
組成範囲がそれぞれ2〜10重量%AA 。 4〜15 重it% Si テアッて、さらR10,0
05〜5重量%の酸素を含有することを特徴とする磁性
薄膜。 3、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は磁性薄膜に関するものであり、さらに詳細には
Fe、AA、Si を主成分とし且つ酸素を含有してな
る磁性薄膜に関するものである。 〔背景技術とその問題点〕 例えばVTR(ヒテオテーブレコーダ)等の磁気記録再
生装置においては、記録信号の高密度化や高周波数化等
が進められており、この高密度記録化に対応して磁気記
録媒体として磁性粉に1;’e。 Co、Ni等の強磁性金属の粉末を用いた所謂メタルテ
ープや強磁性金属材料を蒸着によりベースフィルム上に
被着した所謂蒸着テープ等が使用されるようになってい
る。そして、このイ車のイ1剋気記録媒体は高い保磁力
Hcを有するために、記録再生に用いる磁気ヘットのヘ
ッド利料にも1%い飽和磁束密度Bsを廂することか要
求されている。例えば、従来磁気ヘッド材料として多用
されているフェライト材では飽和磁束密度Bsか低く、
またパーマロイでは耐摩耗性に問題がある。 一方、上述の高密度記録化に伴なって、磁気記録媒体に
記録された磁気パターンのトラック幅の狭小化も進めら
れており、これに対応して磁気ヘノ1−の1−ランク幅
も極めて狭いものか要求されている。 そこで従来、セラミックス等の非磁性基板上に磁気コア
となる磁性薄膜と絶縁層を交互に被着形成しこれをトラ
ック部分とした所謂複合型磁気ヘッドや、磁性薄膜や導
体薄膜を絶縁体薄膜を介して多層積層構造とした薄膜磁
気ヘッド等か提案されており、この種の磁気ヘッドに使
用される磁性薄膜としてFe、A7.Siを主成分とす
るセンジスト合金薄膜が注目を進めている。 このセンジスト合金薄膜は、高い飽和磁束密層BSを有
し、比較的高硬度を有するので、上記メタルテープ等の
ように高い残留磁束密度を有する磁気記録媒体に対して
も適用することが可能である。 しかしながら、上記センダスト合金薄膜は比較的高硬度
を有するものの例えばフェライト材等に比べると耐摩耗
性に劣り、また金属材料であるので錆易い等の欠点を有
している。 このため、上記センダスト合金薄膜の主成分であるFe
、AA、Siの外に、例えばT l + Cr + N
b+白金族元素等の添加物を添加して上記錆の発生を
防いだり硬度を高めて耐摩耗性を向上するという方法が
考えられている。 ところか、上記添加物を加えると、上記センダスト合金
薄膜の飽和磁束密度Bsが低下してしまうことが分かっ
た。本発明者等の実験によれば、添加物を加えていない
センダスト合金薄膜の飽和磁束密度Bsが約11000
カウスであったのに対して、上記添加物を加えたセンダ
スト合金薄膜の飽和磁束密度BSは9000ガウス程度
であった。この飽和磁束密度BSの低下は、メタルテー
プの如き高い残留磁束密度Brを有する磁気記録媒体に
対処するうえで不利である。 さらに、上記センダスト合金薄膜のように金属材料を磁
気ヘッドのコアとし、て使用した場合には、所謂渦電流
損による筒周波数領域での透磁率の低下か問題となって
おり、上記高周波数領域では光分な再生出力を得られな
い虞れがある。 そこでさらに従来は、上記センダスト合金薄膜の代わり
に高周波数領域での透磁率の低下が少なく高い飽和磁束
密度Bsを有する非晶質磁性合金材料(所謂アモルファ
ス磁性合金材料)を用いることが考えられているが、こ
の非晶質磁性合金材料は熱的に不安定で、長時間の加熱
や熱ザイクルにより透磁率が大きく劣化し再生効率が悪
くなってしまい、特に結晶化の可能性が大きいので5゜
O′C以上の温度を長時間加えることはできない。 したがって、上記非晶質磁性合金材料を製造工程におい
て例えばガラス融着のように500 ’C以上の温度で
の処理か必要な磁気ヘッドに使用することは好ましくな
い。 〔発明の目的〕 そこで本発明は、上述の従来のものの有する欠点を解消
するために提案されたものであって、磁気特性及び耐久
性に優れ熱的に安定な磁性薄膜を提供することを目的と
する。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明者等は、前述の如き目的を達成せんものと鋭意研
究の結果、Fe、AA’、Siを主成分とする磁性薄膜
に酸素を添加することにより飽和磁束密度を低下するこ
となく硬度や透磁率を大幅に改善することができること
を見出し本発明を完成するに至ったものであって、re
、 AA 、 S iを主成分とし、上記AA及びS
iの組成範囲がそれぞれ2〜10重量961’J!、4
〜15重量% S iであって、さらに0.005〜5
重量%の酸素0を含有し残部がFeであることを特徴と
するものである。 本発明に係る磁性薄膜は、Fe+ A 11 、3 i
を主成分とする磁性薄膜であり、さらに重要なことは酸
素Oを含有することである。 この酸素Oを含有することにより、磁性薄膜の透磁率や
硬度が大幅に改善される。 本発明者等の実験によれば、磁性薄膜中の酸素Oの含有
量か増加するのに伴なって透磁率が急激に向上し、特に
酸素Oの含有量が約1.5重量%のときに酸素Oを全く
含まない磁性薄膜に比べて透磁率がおよそ2倍にも達し
ていることか分かった。 また、この透磁率は、上記磁性薄膜に含まれる酸素Oの
含有量が多すぎると却って低下してしまい、I Mf(
zの周波数では上記酸素Oの含有量か4重量%以下であ
ることが好ましい。しかしながら、上記磁性薄膜におい
ては、酸素Oの含イ」量の増加とともに比抵抗が増加す
ることから、より高周波数領域での使用、例えばデジタ
ルVTR用磁気ヘット等への使用を考えると、上記酸素
0の含有量が5重量%程度までは笑用可能であると考え
られる。 また、磁性薄膜に含まれる酸素Oの含有量の増加に伴な
って、ビッカース硬度も急激に高くなり、上記酸素Oの
含有量が約2重量%を越えるとほぼ一定の硬度を確保す
ることができることが分かった。 したがって、本発明に係る磁性薄膜に含有される酸素O
の含有量としては、0.005〜5重量%の範囲である
ことが好ましい。上記含有量がo、。 O5重量%未満であると光分な効果が期待できす、また
上記含有量が5重量%を越えると却って透磁率が低下し
てしまい保磁力Hcも大きくなってしまう虞れがある。 さらに、上記酸素Oとともに窒素を含有してもよい。 一方、上記磁性薄膜の主成分であるFe、Al、Siの
組成範囲としては、上記AAの含有量か2〜10重量%
、上記Siの含有量が4〜15重量%、残部がFeであ
ることが好ましい。すなわち、上記磁性薄膜を FeaAlbSicO8 (a、b、c、dは各成分の重量比を表わす。) て表わしたときに、その組成範囲が 70≦aく95 2≦b≦10 4≦C≦15 0.005≦d≦5 a +b 十c 十d = 100 であることが望ましい。上記へlやS+が少なすぎても
、また逆に多すぎても磁性薄膜の磁気特性が劣化してし
まう。 また、上記Feの一部をCOあるいはNiのうち少なく
とも1種と置換することも可能である。 上記Feの一部をCoと置換することにより飽和磁束密
度Bsを上げることができる。特に、Feの40重量%
をCoで置換したもので最大の飽和磁束密度Bsか得ら
れる。このCoの置換量としては、Feに対して0〜6
0重量%の範囲内であることが好才しい。 一方、上記Feの一部をNi と置換することにより、
飽和磁束密度Bsを減少することなく透磁率を高い状態
に保つことができる。このNiの置換量としては、Fe
に対して0〜40重量%の範囲内であることが好ましい
。 さらに、上述の磁性薄膜には、耐食性や耐摩耗性を改善
するために各種元素を添加剤として加えてもよい。上記
添加剤として使用される元素としては、Sc、Y、La
、Ce、Nd、Gd等のランタン系列元素を含む1ll
a族元素、Ti 、Zr 、Hf等の■aa族元素V、
Nb、Ta等のVaa族元素Cr、Mo、W等の■aa
族元素Mn 、 Te 、 Re等の■aa族元素Cu
、Ag、Au等のIb族元素、Ga、 In、Ge、S
n。 sb等が挙げられる。これら添加剤の1種または2種以
上を組み合わせて、上記磁性薄膜に対して0〜10重量
%の範囲で添加する。すなイつち、上記添加剤をTとし
上記磁性薄膜を FeaA4S 1codTe (a、b、c、d、eは各成分の重量比を表わす。) で表わしたときに、その組成範囲が 65≦a〈95 2≦b≦10 4≦C≦15 0.005≦d≦6 0≦e≦10 a+b+c+d+e=lOO を満足することが望ましい。上記添加剤の添加量が10
重量%を越えると磁性薄膜の磁気特性を劣化してしまう
虞れがある。 アルイハ、上記添加剤としてRu 、 11.+1.
Pd 、 Os 。 Ir 、 pt等の白金族元素を1種以上添加してもよ
い。この場合、上記白金族元素の添加量としては40重
量%以下であることが好ましい。上記添加量が40重量
%を越えると磁性薄膜の磁気特性を劣化してしまう虞れ
がある。 さらに上記■aa族元素IV a族元素等の添加剤と上
記白金族元素の両者を添加することも可能である。この
場合の組成範囲としては、上記111a族元素、IV
a族元素等の添加剤をT、上記白金族元素をPとし、上
記磁性薄膜を FeaAlbSicOaTeP ( (a、b、c、d、e、fは谷成分の重量比を表わす。 ) で表わしたときに、 55≦a〈95 2≦b≦10 3≦C≦16 0.005≦d≦6 0≦e≦10 0≦f≦40 a 十b 十c 十d + e 十f = 1. OO
を満足することが好ましく、さらに上記白金族元素とし
て第5周期の白金族元素、すなわちRu、Rh。 Pdを使用したときにはe + f≦20、上記白金族
元素として第6周期の白金族元素、すなわちO5゜Ir
、Pt を使用したときにはe 十f≦40であるこ
とが望ましい。上述の範囲を越える添加剤を添加すると
、磁気特性が劣化する虞れがある。 上述の組成を有する磁性薄膜の膜厚としては、10A以
上1mm以下であることが好ましく、さらに1. OA
以上100μm以下であることがより好ましい。 以上述べたように、本発明に係る磁性薄膜においては、
その成分として酸素Oを含有していることにより、高透
磁率及び高”硬度が達成され、またこのとき飽和磁束密
度や保磁力等の磁気特性の劣化も見られない。特に、上
記酸素Oを含イ)することにより比抵抗が増加し、高周
波領域での渦電流損失が小さくなることから透磁率の周
波数特性が向上して]、OMHz以上の高周波数領域で
使用される磁気ヘソF等に対して極めて有用である。 さらに、上記酸素Oを含有する磁性薄膜は耐久性の点で
も優れた特性を有し、例えば市水に3日間浸した場合に
も錆の発生は見られなかった。 上記磁性薄膜中における酸素Oの果たす役割については
、その詳細は不明であるが、硬度が著しく向」二するこ
とがらFeの酸化物やアルミナ、石英等の高硬度粒子の
生成等も予想される。 ところで、本発明の磁性薄膜の製造方法としては、種々
の方法が考えられるが、例えば一般の溶解による方法で
は均一に多量の酸素を導入することは難かしい。すなわ
ち、通常酸素は合金溶融中にスラグとして浮上し不純物
として合金と分離されてしまうのである。 そこで、上記磁性薄膜は、真空蒸着やイオンインプラン
テーション等の方法により作製するのが好ましい。上記
真空蒸着の手法としては、例えばフラッシュ蒸着、ガス
中蒸着法、イオンブレーティング、スパツタリング、ク
ラスター・イオンビーム法等が挙げられ、また蒸着とイ
オンインプランテーションを同時に行なってもよい。ま
た、上記磁性薄膜に酸素Oを導入する方法としては、(
1)酸素ガスを含む雰囲気中で上記真空蒸着等を行ない
、この酸素ガスの濃度によって得られる磁性薄膜中の酸
素Oの含有量を調節して導入する方法、 (2)酸素と各成分のうちの少なくとも1種の元素との
化合物と、残りの成分の合金とを蒸発源として使用し、
得られる磁性薄膜中に酸素Oを導入する方法、 等が挙げられる。さらに、上記磁性薄膜を構成するFe
、Ag、Si等の各成分元素の組成を調節する方法とし
ては、 (1) ’ e+ AZ 、 S rや他の添加剤、置
換金属等を所定の割合となるように秤量し、これらをあ
らかじめ例えば高周波溶解炉等で溶フ愕して合金インコ
ツトを形成しておき、この合金インゴットを蒸発源とし
て使用する方法、 (2) 谷成分の単独元素の蒸発源を用意し、これら蒸
発源の数で組成を制御する方法、 (3)各成分の単独元素の蒸発源を用意し、これら蒸発
源に加える出力(印加電圧)を制御して蒸発スピードを
コントロールし組成を制御する方法、 (4)合金を蒸発源として蒸着しながら他の元素を打ち
込む方法、 等か挙げられる。 以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本
発明がこれら実施例に限定されるものでないことは言う
までもない。 し実施例〕 実施例1 純度99.99999りのSi 、純度99.9 !J
96のA/? 、純度99.99%のFeを原料として
用い、これら谷原料を秤量して分取した後、高周波溶解
炉を用いて真空中で溶解し、鋳型に流し込んで成形して
直径50mm、厚さimmの電極用クーケントを作製し
た。このターゲットの組成はP″e8□、A11t。 Sinであった。 上記ターゲットを用い、下記のスパッタ条件に従ってマ
グネトロンスパッタ法によるスパツタリングを行なった
。 スパッタ条件 RFパワー 100W ターゲット・基板間距離 30nnn 基板温度 〜20℃(水冷) 到達真空度 3X10 Torr ガス圧力 4X10 Torr 膜厚 約6μm 上記スパッタ条件に従い、不活性ガスとしてA「ガスを
用いこのArガスに02ヲ混入してスパッタリングを行
なった。ここで、上記02の混入量を分圧で制御し、こ
の02の割合を変えながらスパッタリングを行ない、結
晶化ガラス基板上にFe−Al−8i 系合金膜を形成
した。得られたト” e −M−8i ’ = −一 系合金簿膜を550°Cで1時間熱処理し、硬度、比電
気抵抗、透磁率及び飽和磁束密度を測定した。 第1図は、E”e−Al−8i合金薄膜に含まれる02
の割合と硬度の関係を示す特性図である。ここで硬度は
ヒノカース硬度として測定し、重量50gで15秒秒間
型することにより測定した。 この第1図より、E”e−AA−8i系合金薄膜に含ま
れる02の割合が増加するのに伴なって、Fe−へl1
−8i合金の硬度が大幅に増加することが分かる。例え
ば、02を全く含有しないF e −Ag −8i系合
金薄膜の硬度Hv=630であるのに対して、02を3
.8重量%含むFe−AA−8i系合金薄膜の硬度1(
v=1000であった。 次に、第2図はFe−414−8i系合金薄膜に含まれ
る02の割合と電気抵抗(比抵抗)の関係を示ず特性図
である。なお、上記電気抵抗は四端子法で測定し、02
を含まないFe−Al−8i系合金薄膜の電気抵抗を1
.0としたときの比抵抗としてめたものである。 この比抵抗は、F e −Ag −8i系合金薄膜の高
周波数領域での透磁率を推定するうえで、重要な要素で
ある。すなわち、一般に磁性体内には時間的に変化する
磁束に対して同心円状の誘導電流(渦電流)が流れ、こ
の渦電流によって電力が消費されて所謂渦電流損が発生
する。この渦電流損は、周波数や磁性体の抵抗率に大き
く関係し、特に高周波数領域では透磁率の低下をもたら
す。例えば通常のセンダスト合金材料の抵抗率は85μ
Ω・cmとアモルファス合金材料の抵抗率150μΩ・
cmに比べて小さいので、高周波数領域における透磁率
が低くなる傾向にあることが知られている。 したがって、Fe −AA−8i系合金薄膜の抵抗率は
大きいほど好ましい。ここで、第2図より02の割合が
増加するのに伴なってFe−A#−8i系合金薄膜の比
抵抗が直線的に増加しているのが分かる。 lのため、02を含有するFe −A#−8i系合金薄
膜は、高周波数領域での透磁率においても有利であると
推定される。 第3図は、Fe −A6−8 i系合金薄膜に含まれる
02の割合とIMHzにおける透磁率の関係を示す特性
図である。なお、ここで透磁率はパーミアンスメータを
用いて測定した。 この第3図より、02の割合か増加するのに伴なってF
e−へβ−8l系合金薄j摸の透磁率か大幅に向上する
ことか分かる。例えば02の割合が1.0重量%である
ときに、透磁率かおよそ2.5倍にも達していることが
分かる。 さらに、第4図に02を含むF e−Al−8i系合金
薄膜の透磁率の周波数特性を示す。なお、この第4図に
おいて、曲線aば02の割合か0重量%、曲線すは02
の割合が0.3重量%、曲線Cは02の割合が1.0重
量%、曲線dは02の割合が2.4重量%、曲線eは0
2の割合が3.8重量%、曲線fは02の割合が4.9
重量%である場合をそれぞれ示すものである。 この第4図より、 02を含有するFe−へ13−8i
系合金薄膜においては、02を含まないものに比べてど
の周波数においても相対的に高い透磁率が得られること
が分かる。特に、02の割合が増加するのに伴なって高
周波数における透磁率の低下が少なくなる傾向にあるこ
とが認められ、例えば02の割合が4.9重量%である
ときには10 MHzの周波数領域では光分実用性を有
するものと考えられる。 第5図は、Fe−Al−8i系合金薄膜に含まれる02
の割合と飽和磁束密度の関係を示す特性図である。 この第5図において注目すべきことは、02を添加する
ことによりFe−へ1−8i系合金薄膜の飽和磁束密度
の向上が見られることである。これは、一般に硬度や透
磁率の温度特性等を改善するために添加剤を加えたとき
に飽和磁束密度の低下を来すのに比べて極めて有用であ
る。本実施例においては、飽和磁束密度の低下が抑制さ
れたばかりか、却って飽和磁束密度が改善されたのであ
る。 上述の各測定結果からも明らかなように、02を含むI
i’e−へβ−8i系合金薄膜は、硬度や錆等、耐久性
の点で優れたものであるばかりか、透磁率や飽和磁束密
度等の磁気特性ζこも優れたものであって、例えば磁気
ヘッド等に適用して好適なものである。 実施例2 ターゲットとして純鉄のターゲラ1−上にAl、Siを
乗せた複合ターゲットあるいはF” e 8z 1L1
37 S + 1iのターゲット上にFe、Al、Si
を乗ぜた複合ターゲットを用い、上記AA 、 S i
あるいはFe、A6.SiO数を変えて02を含むAr
ガス中及び02を含まない02ガス中でスパッタリング
を行ない、種々の組成のF”e −AA−8i系合金薄
膜(厚さ約5μyn )を製造した。 得られたFe−へiニーSl系合金薄膜を350〜80
0°Cで1〜5時間熱処理した後、透磁率及びヒソカー
ス硬度を測定した。なお、上記透磁率はパーミアンスメ
ータを用いて測定し、またヒソカース硬度は加重50g
で測定した。さらに、得られち−Fe−へ/j−8i系
合金薄膜の組成はX線マイクロアナライザーを用いてF
’e、Al、Siについて分析した。また、酸素の含有
量はNi基板上に形成した磁性薄膜のガス分析によりめ
た。結果を第1表に示す。 第1表 − 組 成 透磁率 ヒソか Fe A# Si OIMJlz 5M=[(z jl
f1比較サンプル1 94.8 2−1 3.1 0
260 220 53ザンプル1 722 360 3
10 6’1比軟ザンプル2 91.6 2.6 5.
8 0 390 330 6E→〕−ンプル2j 、2
.2 4.60 400 7と(比較サンプル3,87
.1’ 98 3.3 0 280 240 62L−
、−− 1→)−ンブル387°J9°”’ 3−322 39
0 320 7E↓比戟ザンプル4)85.1 5.6
9.3 0 23001820 6(サンプル4・
2゜2 3202880 8(□比軟ザンプル5182
.4 8.2 9.4 0 1550 1450 7S
1→〕°ンプル5i 2°41829A2217201
o3081:比較サンプル6 ;80.4 、8.7
10.9 0 270 200 別i−リーンプル6i
’ o、972.”2 58011310 9E−−
一 :、比11ツサンブル7186.3 j 2.411.
3 0 380 330 7(□−ンプル7 :”72
.2 490 470 9E1比較サンプル8178.
118.213.7 0 110 90 6’:1サン
プルB: 22 64.0 600 9(: 14□i
鉤°?→÷゛〕1°1・0 : −〜−−一−−−゛こ
の第1表より、022.2重責%含むサンプル= 1な
いしサンプル10にあっては、N2を含まな一ス ー い比較サンプル−ないし比較サンプル10に比べ度 。 て組成によらず透磁率が高くなっていることが分0
かり、特にIMH2及び5 fvH(zでの透磁率の
値から0 周波数特性も良くなっていることが分かる。 また、□1 萱■ ピンカース硬度についても200〜300程度改
善されていることが分かる。 卜( 実施例3 ターゲットとして純鉄のターゲット上にAl、SiO及
びCOあるいはN1を乗せた複合ターゲットを跡 用い
、02を含むArカス中及び02を含まない・0 −j Arガス中でスパッタリングを行なってFe−A
AO; FI S 1 竿合金薄膜を製造した 得られたFe−AA−8i系合金薄膜の透磁率、ビ0
) ツカース硬度及び飽和磁束密度を測定した。結果■
」 を第2表に示す。 第2表 この第2表より、 022’、2重量%含む→ノーンプ
ル11及びサンプル12にあっては、02を含まない比
較サンプル11及び比較サンプル12に比べて透磁率及
びヒソカース硬度の向上が見られ、また飽和磁束密度の
低下は見られなかった。 実施例4 純度99.9999%のSr、純度99.99%のA6
、純度99.9991)のFeを原料として用い、これ
ら各原料を所定の成分比となるように秤量して分取した
後、高周波溶解炉を用いて真空中で溶解し、鋳型に流し
込んで成形して合金ターゲット蛋作成した。 この合金ターゲットを標準とし、この上にFe。 AA 、 S iやその他の添加元素を乗せて、高周波
スパンタ装置を用い酸素Oを含むArカス中でスパツタ
リングを行なって厚さ約5μmの磁性薄膜を得た。 得られた磁性薄膜を350〜800℃で1〜5時間熱処
理した後、透磁率及びビッカース硬度を測定した。結果
を第3表に示す。なお、上記透磁率はパーミアンスメー
クを用いて測定し、ヒソカース硬度は重量50.9で1
5秒秒間型することにより測定した。また、得られた磁
性薄膜の金属成分の分析にはX線マイクロアナライザー
を使用し、酸素の含有量はNi基板上に同時に形成した
磁性薄膜のガス分析によりめた。 第3表 上詰糸3表からも明らかなように、酸素を含有する磁性
薄膜にあっては、酸素を含有しない磁性薄膜に比べて透
磁率やピンカース硬度が大幅に改善されていることが分
かる。 また、上記各実施例及び比較例について飽和磁束密度や
保磁力を測定したところ、酸素を含有する場合と酸素を
含有しない場合でほとんど変わらないことが判明した。 例えば、比較サンプル13のものの飽和磁束密度が11
000ガウス、保磁力が0.3エルステツドであるのに
対して、サンプル13のものの飽和磁束密度は1.10
00カウス、保磁力は0.3エルステツドであった。 〔発明の効果〕 以上述べたように、本発明においては、磁気特性に優れ
、かつ高硬度を有する磁性薄膜を得ることが可能である
。 4、図面の簡単な説明 第1図はFe−へ1l−8i系合金薄膜に含まれる02
の割合とビッカース硬度の関係を示す特性図、第2図は
F”e−Ag−si系合金薄膜に含まれるO2の割合と
比抵抗(02を含まないb’e−Al−8i系合金薄膜
の抵抗率を1として)の関係を示す特性図、第3図はF
e−AA−8i系合金薄膜に含まれる02の割合とIM
Hz における透磁率の関係を示す特性図、第4図は0
2を含むFe −Ag−8i系合金薄膜の透磁率の周波
数特性を示す特性図、第5図はPc−Al−8i系合金
薄膜に含まれる02の割合と飽和磁束密度の関係を示す
特性図である。 特許出願人ソニー株式会社 代理人 弁理士 小 池 晃 同 1) 村 榮 − 第1図 第2図 o r’L+覧) − 第3図 0ct−t%)− 第4図 Jリシ皮」1夕JMHz+ 第5図
Claims (1)
- Fe、A4.Siを主成分とし、上記At及びSlの組
成範囲がそれぞれ2〜10重量%A4゜3〜16重量%
S1であって、さらVCo、005〜6重量%の酸素を
含有することを特徴とする磁性薄膜。
Priority Applications (6)
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