JPS6098611A - 熱磁気記録材料の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、非晶質の希土類−遷移金属合金膜から成る熱
磁気記録材料の製造方法に関するものである。詳しくは
、熱磁気記録材料が膜面に対して垂直な磁化容易軸を有
する非晶質合金膜であって、該材料の保磁力の温度依存
性を利用して磁気記録パターンを転写し、磁気カー効果
等の磁気光学効果を用いて転写パターンを読み出す熱磁
気転写記録用に主として適する材料の製造方法に関する
ものである。

（発明の背景） 磁気転写は、磁気テープ、磁気ディスク等の記録媒体上
の磁気パターンから発生している浮遊磁界により他の磁
気記録媒体を磁化することをいい、これには種々の方式
が知られている。

中でも垂１μ磁気異方性を有する非晶質の希土類−遷移
金属合金膜を磁気転写材料とし、これに転写された磁化
パターンの読み出し法として磁気カー効果を用いる方法
では（例えば特開昭５２−５０２０３号）、材料の光反
射率が高い上に、光読み出しに最も効率の良い極力−効
果を使えるため、コントラストの良い転写像が観察でき
る。更に、真上から転写パターンを観察できるので像の
歪がないという利点を有しており優れた転写技術として
用いられている。

垂直磁気異方性を有する非晶質の希寸類−遷移金属合金
膜を用いる転写方法は、更に無バイアス転写とバイアス
転写に分類することができる。

無バイアス転写は、転写時に被転写記録媒体より発生し
ている浮遊磁界のみによって転写材料を磁化する方法で
あり、微弱な浮遊磁界により磁化が行われる必要がある
ので、用いられる転写材料の磁気特性は、室温下での保
磁力が十分小さいものでなければならない。従って無バ
イアス転写では、転写時に被転写記録媒体と転写記録相
和以外に何らの装置も必要とぜす、簡便に磁気転写が行
えるという点で有利であるが、転写材１の保磁力が小さ
いために外部より微弱な磁界が加わった場合、容易に転
写パターンが消失してし１うという欠点があり、転写パ
ターンの保存性に問題がある。

これに対して、バイアス転写は、転写時に転写材料に対
し磁界若しくは熱を与えながら磁気転写を行う方法であ
る。磁界を与える方法ｔ−Ｊ１、転写の際に直流又は交
流磁界を外部より印加し、転写材料の見掛けの保磁力を
小さくして転写を促進させる方法である。熱を与える方
法は、熱磁気転写と呼ばれ、転写材料の保磁力が温度の
上ｎに伴って小さくなることを利用するものである。す
なわち、磁気テープ等の被転写材料に転写材料を密着さ
せた凍ま転写材料を加熱すると、転写材料の保磁力が小
さくなり、被転写材ｔ１の微弱な浮遊磁界で十分磁化さ
れる。次いで、転写材料の温度が低下して保磁力が増加
すると転写パターンが転写材料に凍結される。これは、
微弱な磁界中での熱磁気記録に相当する。

従って、熱磁気転写材料としては、転写時の加熱による
合金膜の劣化防止及び加熱装置の大型化を避ける意味か
らも、低エネルギーっ一！シ低貌で熱磁気転写ができる
材料が望まれるが、このことは換言すれば、キーリ一温
度の低い転写材１」が望まれているということである。

また、転写パターンの保存性という点からは、室温での
保磁力が大きい材料であること、更に読み出し時のコン
トラスト からは、磁気カー効果等の磁気光学効果の大きい材料で
あることが望まれる。

（従来技術） 従来から公知の熱磁気転写用の非晶質の希十類−遷移金
属合金膜としては、ＴｂＦｅ膜、Ｉ）ｙＦ　ｅ膜がある
。これらは室温での保磁力が大きく、転写パターンの保
存性については満足できるものの、ＴｂＦｅではキュリ
一温度は１　２０℃、磁気カー回転角は０．　１　７°
であシ、一方、Ｄ：ｉ’Ｆ　ｅではキーリ一温度は６０
℃、磁気カー回転角は０、０８°である。つまりキュリ
一温度が低く転写特性に優れているＤｙＦｅは磁気カー
回転角が小さく、読み出し時のコントラストが小さいの
で読み出した転写像が不鮮明であるという欠点を有して
いる。他方ＴｂＦｅは磁気カー回転角は比較的大きいが
、キーリ一温度が高く劣化のおそれについて欠点がある
。このような状況のＦ′で、キュリ一温度が低く且つ磁
気カー回転角ができるだけ大きい熱磁気記録材料の出現
が望才れている。

（発明の目的） 本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、熱
磁気転写に用いるのに適した非晶質の希土類−遷移金属
合金膜として、磁気カー回転角が大きく且つキーリ一温
度が低い材料の製造方法を捉供すべくなされたものであ
る。

本発明者は、原料となる金属元素の組み合せ並びにその
原子数比及び合金膜の形成方法について研究した結果、
本発明に到達したものである。

（発明の構成） 本発明は、膜面に対して垂直な方向に磁化容易軸を有す
る非晶質の希土類−遷移金属合金膜から成る熱磁気記録
材料を製造するに際し、金属ガス凝集法を用いて製造し
、金属ガス供給源をＤｙ、　Ｔｂ、　Ｆｅ又はＤｙ、　
Ｔｂ、　Ｆｅ、　Ｃｏとし、各々ノ元素のガス化させる
べき原子数比を示す一般式％式％］） で表わされ、この一般式中 Ｘは　０２５≦Ｘ≦０８゜ ｙは　０　≦ｙ≦０５゜ Ｚは　０．１≦Ｚ≦０５ の範囲の数値であり、前記各々の元素から成る金属ガス
が凝集して合金膜を形成する基板の温度を該合金膜の結
晶化温度より低い温度に保４１１′して、該基板上に非
晶質合金膜を形成せしめることを特徴とする熱磁気記録
材料の製造方法に関する。

本発明において用いる金属ガス凝集法とは、ガス化させ
た金属を基板上に凝集させる方法であり、真空蒸着法、
スパッタ法、イオンブレーティング法等がある。真空蒸
着法は、］−Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ以下、通常は、１０
＝Ｔｏｒｒ程度の真空下で抵抗加熱又は電ｌビーム等に
より蒸発源を加熱ケ１温し、蒸発源を構成する原子若し
くは分子の蒸気圧を上昇せしめて基板上に蒸発源より蒸
発した蒸気を凝結させ薄膜を形成する方法である１、ス
パッタ法は、アルゴン等の不活性ガスの１×１０−２〜
１×１Ｏ−３Ｔｏｒｒ程度の低気圧雰囲気中に２つの電
極を置き数百から数百Ｖの′市川を加えてガスを′上部
してイオン化し、このガスイオンを原石となる金属又は
化合物（ターゲット）に衝突させ、その表面から原子を
外部に放出させる方法であり、放出された原子はガス化
された状態にあり、高エネルギーで基板上に達して凝結
する。

従って、本発明における金属ガス供給源とけ真空蒸着法
の場合には蒸発源であシ、スパック法においてはターゲ
ットのことである。本発明では、金属ガス供給源として
Ｄｙ、　Ｔｂ及びＦｅの３元素又はＩ）ｙ、　Ｔｂ、　
Ｆｅ及びＣＯの４元素を用いるが、本発明の効果を害わ
ない範囲で他の希土傾元素或いは他の遷移元素を加える
ことを排除するものではない。

これらの金属ガス供給源は、各々の金属を独立した状態
で用いてもよいし、予め混合或いは合金化したものでも
よい。いずれにせよ、各々の元素のガス化させるべき原
子数比、即ち、ガス状の金属として放出される際の原Ｊ
”−数比を示す一般式がＣＤＶｒ　Ｔｂ（］　−ｚｌ　
〕ｖ　’−ＣＯｙ　Ｆｅ（１−ｙ　）、ｉ　（１，）で
表ゎされるものとする。

上記式中、Ｘは、ＴｂとＤｙの原ｒ−数比の和に幻する
Ｄｙの原子数比であり、ｙは、ＦｅとＣｏの原ｆ′数比
の和に対するＣｏの原子数比であり、Ｚは、希土類元素
と遷移金属元素の原子数比の和に対する希土類元素の原
子数比である。

本発明において、低いキュリ一温度で１１つ人きい磁気
カー回転角の熱磁気記録材料が（１られるためには、Ｘ
の数値が重要な意味を持ち、０２５≦Ｘ≦０８の範囲で
優れたものが得られるこが実験によシ見い出された。Ｘ
がこの範囲にある場合には、従来比較的磁気カー回転角
は大きいがキーリ一温度が高いものとして知られている
ＴｂＦｅ　に較べて、キーリ一温度が低く、且つ磁気カ
ー回転角もｉ、”　ｂ　Ｆ　ｅと同等又はそれ以」のも
のが得られ、また従来キュリ一温度は低いが磁気カー回
転角が小さいものとして知られているＩ）ｙＦｅと較べ
て、磁気カー回転角が優れて大きく、且つキーリ一温度
も遜色のないものが得られる。即ち、ＴｂとＤｙを特定
範囲の配合比で金属ガス供給源として用いることにより
、’ｌ’　ｂ　ｌ’ｉ’　ｅとＤｙＦｅの双方の利点を
保有しつつ、双方の欠点をなくした材料が得られること
が見い出されたのである。キーリ一温度がより低く、磁
気カー回転角がより大きいものを得る上から、Ｘの数値
の望ましい範囲は、０．３≦Ｘ≦０．６であり、更に望
ましい範囲は０３５≦Ｘ≦０５である。

また、ｆ’ｅとＣＯの原子数比の和に対するＣＯの原子
数比を示すｙの数値は、０≦ｙ≦０．５である。

即ち、金属ガス供給源の遷移金属としてＦｅ単独を用い
てもある程度の効果は得られるが、ＣＯを加えた方が磁
気カー回転角が大きくなる傾向にあり、且つ形成される
非晶質合金膜の耐酸化性が向」ニする。ｙの数値は、磁
気カー回転角の点からは０．０５以・上、耐酸化性の点
からは０．１以上とするのが望ましい。一方、金属ガス
供給源としてＦｅよりＣＯＯ方が過剰のものを用いると
形成される非晶質合金膜の磁気カー回転角が低下する傾
向があるので、ｙの数値は０．５以下としなければなら
ない３゜ 壕だ、光読み出しに最も効率の良い極力−効果を使用す
ること、及び真−ヒから観察して歪のない像を得るとい
う利点を発揮することのためには、非晶質の希土類−遷
移金属合金膜が膜面に対して垂直な方向に磁化容易軸を
有するように、形成しなければならない。このためには
、金属ガス供給源の希土類元素と遷移金属元素の配合比
が問題となり、上記一般式中２の数値が重要な意味を持
つ。Ｚの数値は、Ｘやｙの数値並びに金属ガス供給源の
ガス化温度等によってもその最適値は若干変動し得るが
、Ｚの数値が０１未満又は０．５より大きい場合には、
形成される非晶質合金膜の磁化容易軸の方向が膜面に対
して垂直とならないので、乙の数値は、０１≦Ｚ≦０．
５とする必要がある。更に、保磁力が大きく、角型比が
よく、高コントラストの転写パターン像を得て、応用上
も優れた熱磁気記録材料を製造するには、２の数値は、
０．１５≦２≦０．４５とするのがより望せしい。

尚、上記範囲内でＺの数値が変動した場合、形成される
非晶質合金膜のキュリ一温度や磁気カー回転角の特性に
は若干影響を受けるが２の数値にかかわらず、ＤｙとＴ
ｂの配合に基づく特性上の効果が得られる。また、ｙの
数値を上記範囲内のどの数値に設定しても［）ｙとＴｂ
の配合比の変化に対するキーリ一温度と磁気カー回転角
の変化は同様の傾向を示す。

上記のような組成で、金属ガス供給源をガス化するには
、真空蒸着法を用いる場合は、抵抗炉、高周波炉或いは
電子ビーム炉等を使用し、Ｉ　Ｘ　１０　”’　Ｔｏｒ
ｒ以下望ましくはＬＸ　１０　”Ｌ：ｏｒｒ以下の真空
中で金属ガス供給源（蒸発源）となる金属を加熱する。

蒸発源として合金又は混合体を用いる場合は加熱温度は
全成分につき単一であるが、蒸発源を個々の金属ごとに
分離すれば各金属についてそれぞれ異なる加熱温度とす
ることもできる。いずれにせよ各金属が蒸発する温度以
」−に加熱する必要があり、Ｔｂ、　Ｄｙ、　Ｆｅ、　
Ｃ。

の融点（約１３００〜１５００℃）以上の温度、９ノ寸
しくけ１７００℃以」二、更に望ましくは２０００℃以
上の温度に加熱する。但し、蒸発源を入れる容器として
タングステンボート等を用いる場合には３０００℃程度
が限界となる。尚、蒸発源が合金の場合、蒸着時に成分
変化しないようにフラッシュ蒸着法を用いるのが望まし
い。

また、スパッタ法を用いる場合、スパッタ方式としては
、７二極式、三極式、四極式、マグネトロン式、高周波
式、バイアス式、非文ｔＶ交流式有・ 等のいずれを用いることもできる。

成膜速度が速く、基板温度が上昇しない等の点では蒸着
法が優れているが、スパッタ法は、基板との密着性が良
いとか、組成の調整がしやすいなどの利点があり、いず
れを用いるかは適宜選択することができる。

上記の金属ガス供給源からガス化した各元素の金属ガス
は基板上にイ」着し、混合状態で凝集して合金膜が形成
される。この合金膜を非晶質状態とするためには、基板
の温度を合金膜の結晶化温度より低く保持する必要があ
る。通常、赤」、炉−遷移金属合金膜の結晶化温度は３
００℃程度であるので、これよシ低い温度に基板を保持
する。基板の温度がこれより高くなるおそれがある場合
には、基板を背面から水等で冷却する必要があるが、通
常は、例えば真空蒸着法で２０００℃程度の加熱の場合
等は、基板は冷却しなくても十分に３００℃より低い温
度に保たれる。

基板の拐質としては、金属ガスが伺着、凝集する際の基
板の温度上昇により軟化、変形、脱ガス等が生じること
のないものが用いられ、例としてガラス、プラスチック
ス、金属、セラミックス等が挙げられる。また、基板の
形態としては、カード、テープ、ディスク等使用目的に
応じた形態として使用に供することが可能である。

また、本発明の方法に基づいて形成される非晶９１合金
膜の膜厚は、磁化容易軸が安定して膜面に垂直に向くよ
うにするために、１００λ以上とするのが好ましい。尚
、熱磁気転写月別として磁気カー回転角のみによる読み
出しを行う場合には、光が透過しない程度の厚さ、即ち
１０００久程度以上とするのが望ましいが、磁気カー回
転角が大きい利料はファラデー回転角も大きいことが知
られており、ファラデー回転を利用して読み出しを行う
場合には光が透過する時にＦｅとともに金属ガス供給源
として用い、特定の配合比でガス化させることにより、
低いギ、　ＩＪ一温度と大きい磁気カー回転角の双方の
特性を兼ね備えた非晶質の希土類−遷移金属合金膜を形
成することができる。

このため、本発明の方法で製造される熱磁気記録材料を
転写に用いる場合には、転写１１！ｊに必要なキュリ一
温度刊近での温度」二昇が小さくてすみ、加熱による合
金膜の劣化が少ないとともに、大きな磁気カー回転角を
有していることから、転写情報を読み出す際にコントラ
スト良く読み出すことができる。

更に、本発明の範囲において、金属ガス供給源としてＣ
ｏを共存させた場合には、合金膜の耐酸化性が向上し、
膜の劣化に対してより優れた特性のものが得られる。

以上のように、本発明方法によシ、低いキーリ一温度と
大きい磁気カー回転角の双方の特性を有する点で、従来
用いられてきたＴｂＦｅや１）ｙ　Ｉｉ’　ｅよりも優
れた熱磁気記録材料を実用に供することができる。

尚、本発明により製造される熱磁気記録材料の用途とし
ては主として転写用につき説明してきたが、その特性」
二、光磁気記録４′Ａ１１として用いることも可能であ
る。

実施例１及び比較例 抵抗加熱式のフラッジー真空蒸着法により、１）ｙ、　
ＴＩ）、　Ｆｅ及びｃｏからなる合金を後述の方法によ
り蒸発源として、これらの元素のガス化させるべき原子
数比の一般式 ％式％ の数値を表１の如くなるようにして、４つの元素を基板
上に同時蒸着して非晶質合金膜を形成し、５つの試料を
作成した。

表　１ 基板は、いずれの試料についても十分に表面を脱脂、洗
浄シフ／也スライドガラスを常温の″！ｆ、−マ使用し
た。

蒸発源は、それぞれの元素を表１の原子数比となるよう
に秤量し、アークメルＩ・法にまり吻−合金化し、得ら
れた合金を粉砕微粒化し、フラッジー真空蒸着用の蒸発
源とした。

蒸発源の組成は、分析によれば秤量値と同じであった。

蒸着時のタングステンボートの温度は光温度側によれば
２５００℃前後であった。蒸着時間は５秒程度であった
。

蒸着時の真空度は６Ｘ　１０−０Ｔｏｒｒであった。

まノこ、蒸着時のガラス基板の温度は、熱電対をガラス
基板に接触させて測定したところ室温と同じであり、蒸
着に伴う変化は観測されなかった。

基板上に形成された合金膜の膜厚は光干渉法による測定
によれば、いずれの試料も１０００〜２０００λの範囲
内であった。

上記のようにして作成された非晶質合金膜の磁気カー回
転角及びギュリ一温度をλ−６３３謳の波長において極
力−効果を用いて測定した。

上記５つの試別についてＸの数値を横軸にとり、磁気カ
ー回転角の大きさ並びにキーソ一温度をそわぞれ縦１１
ｑ１１にとって、第１図に表わし、Ｘの変化にともなう
苛性」二の変化を調べた。

第１図から明らかなように、Ｘが０．２５≦Ｉ≦０８の
範囲の数値である場合には、キーソ一温度が１０２℃〜
５５℃と低く且つ磁気カー回転角は０．２０゜〜０１４
°と十分に大きいものが得られている。勃゛に、Ｘが０
３≦Ｘ≦０．６の範囲の数値である場合には、キーソ一
温度は　７０℃〜５５℃とより低い範囲に、且つ磁気カ
ー回転角は０２０°〜０．】８°とより大きい範囲とな
り、更にＸが０．３５≦Ｘ≦０５の範囲の数値の場合に
は、ギっソ一温度が６０℃〜５５℃、磁気カー回転角が
０．２０”〜０．１９°の範囲となシ、従来のＴ　））
　Ｆ　ｅやＤ　ｙ　Ｆ　ｅと較べて優ねた！１１゛件の
ものが得られる。

実施例２ 蒸発源の金属をＤｙ、　Ｔｂ、及びＦＣの３１Φ類とし
、これらの元素のガス化させるべき原Ｊ′数比の一般式
中、ｒ、　ｙ、　ｚの値をｘ＝０．４．　ｙ＝０．　ｚ
＝０．２２とした他は実施例Ｊと同様にして各元素を基
板上に同時蒸着して非晶質合金膜を形成した。

フラノソー真空蒸着時のタングステンボー　トの温度は
２５００℃程度であった。

作成された試料について、実施例ｊと同様にしてその特
性を測定したところ、キーリーηｕ１度は５０℃で、磁
気カー回転角は０．１６°であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、金属ガス凝集法により非晶質の希土類−遷移
金属合金膜から成る熱磁気記録材料を製造する場合の金
属ガス供給源の各々の元素のガス化させる原子数比を示
す一般式中、ＴｂとＤｙの原子数比の金言１に対するＤ
ｙの原子数比を示ずＸの数値の変化に対する前記材料の
ギーリ一温度と磁気カー回転角の大きさの変化を示すグ
ラフである。 打Ｃ１図 、χ、っ　茗多とイ直

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）膜面に対して垂直な方向に磁化容易軸を有する非
   晶質の希土類−遷移金属合金膜から成る熱磁気記録材料
   を製造するに際し、金属ガス凝集法を用いて製造し、金
   属ガス供給源をＤｙ、　Ｔｂ、　Ｆｅ又はＤｙ、Ｔｂ、
   Ｆｅ、Ｃｏとし、各々の元素のガス化させるべき原子数
   比を示す一般式が、 ＣＤＹｘ　Ｔｂ（＋−Ｊｔ　（ＣＯｙＦｅ（ｌ−ｙ））
   Ｎ−ｚｌで表わされ、この一般式中 、ｒは　０．２５≦Ｘ≦０．８゜ ｙは　Ｏ≦ｙ≦０．５゜ ２は　０１≦２≦０．５ の範囲の数値であり、前記各々の元素から成る金属ガス
   が凝集して合金膜を形成する基板の温度を該合金膜の結
   晶化温度よシ低い温度に保持して、該基板上に非晶質合
   金膜を形成せしめることを特徴とする熱磁気記録材料の
   製造方法。
2. （２）、χが０．３≦Ｘ≦０．６の範囲の数値である特
   許請求の範囲第１項に記載の熱磁気記録材料の製造方法
   。
3. （３）　ｘ　カ０．３５≦、ｒ≦０．５の範囲の数値で
   ある特許請求の範囲第１項に記載の熱磁気記録材料の製
   造方法。
4. （４）ｙが０．０５≦ｙ≦０．５の範囲の数値である特
   許請求の範囲第１項に記載の熱磁気記録材料の製造方法
   。
5. （５）ｙが０．１≦ｙ≦０．５の範囲の数値である特許
   請求の範囲第１項に記載の熱磁気記録材料の製造方法。