JPS6289311A - 軟磁性薄膜 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は例えば薄膜磁気ヘッドに用いて好適な軟磁性薄
膜に係わる。

〔発明の概要〕

本発明は、窒素含介のＦｅ−Ａｎ−Ｇｅ糸の軟磁性薄膜
であり、その組成の特定により保磁ノ月１Ｃが小さく透
磁率μが篩く特に耐蝕性及び硬度にすぐれた軟磁性薄膜
を得るものである。

〔従来の技術〕

各種磁気記録再生装置において、面密度記録化、高周波
数化の要求が高まり、これに対応して高い飽和磁化、高
い保磁力の磁気記録媒体が用いられる。この種の磁気記
録媒体としては、Ｆｅ、　Ｃｏ、　Ｎｉ等の強磁性金属
の粉末を用いたいわゆるメタルテープや、強磁性金属材
料をベースフィルム上に被着して成るいわゆる蒸着テー
プなどが用いられるに至っている。

これに伴い、この種の磁気記録媒体に対する磁気ヘット
としては、高い飽和磁束密度と高透磁率のヘッド材料に
よることが要求されると共に、磁気異方性が小さく磁歪
が零であり、また保磁力が小さく、更にヘッド材料とし
てできるだけ、耐摩耗性が高く、耐０！ｌ：性にずくれ
ているなど、磁気特性はもとより、化学的に安定で機械
的特性に１ぐれζいることなどが要求される。

一方、高密度記録化に伴っ”（記録トラック幅、したが
って磁気ヘッドにおける、作動磁気ギヤツブのトラック
幅の狭小化が要求され、この要求に対応し、しかも特に
多トラツク磁気ヘッドにおいて著しく量産性の向」二を
はかることができるものとして非磁性ないしは磁性基板
上に軟磁性薄膜による磁気へソドコアを被着形成する薄
膜技術を用いた薄膜磁気ヘッドの普及がめざましい。こ
の種の軟磁性薄膜としてばＰｅ＋　ＡＮ　＋　Ｓｉを］
已成分とするセンダスト合金＠膜が注目を望めている。

このセンダスト合金薄膜は、ｌＩＩい飽和磁束密度Ｂｓ
を有し、比較的高硬度を有するので、上述したメタルテ
ープ等のように１ｒ（１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力＜ｎＪ能である。

しかしながら、このセンダスト合金８欣は比較的高硬度
を有するものの例えばフェライト材等に比し耐摩耗性及
び耐蝕性に劣る。また、このセンダスト合金薄膜は比較
的比抵抗が低いためにこれを磁気ヘッドのコアとして使
用した場合には、いわゆる渦電流１）１による画周波領
域での透磁率の低下が問題となっており、同周波数領域
で充分な再生出力が得られないおそれがあるなどの問題
点がある。

これに比し、センダスト合金薄映の代わりに面周波数領
域での透磁率の低トが少なく高い飽和磁束密度Ｂｓをａ
する非晶質（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耐熱性
にケ廿点があり、長時間の加熱や熱ザイクルにより透磁
率が大きく劣化し部仕効率が悪くなる。特に結晶化の１
１１能性が大きいので５００℃以上の温度を長時間加え
ることはできないものであり、これがため、磁気ヘッド
の製造上程において例えばガラスＮｉ１ｔ着のように５
００℃以上の温度での処理を必要とする工程を採ること
は好ましくないなどの問題点がある。

このような状況から、さらに良好な軟磁気特性をボず軟
磁性材料の研究が進められ、例えば山本達治・十葉久喜
共杵、「日本金属７°会誌」第１４巻１３、第２号（１
９５０年）には、Ｆｅ、　Ｃｏ、　Ｓｔを主成分とする
Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ系合金材料が良好な軟磁気特性を示す
ことが報告されている。

しかしながら、このＦｅ−Ｃｏ−Ｓｉ系合金材は、極め
て脆弱で実用性に乏しく、そのまま磁気ヘットのコア材
料として用いることには問題がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上述した諸問題の改善をはかり、磁気特性、す
なわち飽和磁束密度Ｂｓが大、保磁ノ月１ｃが小、磁歪
λＳが殆ど零、磁気異方性が小さく、しかも機械的特性
、すなわち、高い硬度を有し、耐摩耗性にすぐれ、更に
熱的に安定で耐熱性が商く、また化学安定性に、すなわ
ち耐蝕性にすぐれた軟磁性薄膜を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、Ｆｅ、　Ａｊ２　、　Ｇｅを主成分とする磁
性薄膜に窒素Ｎを添加することにより飽和磁束密度を低
−トすることなく上述した諸問題を改善することができ
ることを見出したごとに基づくものである。

オなわら、本発明ば、Ｐｅａ　ＡＩｂＧｅｃ　Ｎｘ　　
（但し、ａ、ｂ、ｃ及びＸは、夫々の組成比を原子％と
し４表ず）なる組成式でボされ、各組成範囲が、５５Ｓ
　ａ　Ｓ　８４ １≦ｂ＜３１ １≦Ｃ≦３１ ０．１≦ｘ≦３０ であり、且つ、ａ＋　ｂ＋　Ｃ＋ｘ＝ｔｏｏとした組成
の軟磁性ＶＩｉ−股とする。

面、上述の組成においてＡβの一部をＧａで、Ｇｅの一
部をＳｉで置換できる。またＦｅの一部をＣｏ或いはＲ
ｕの少くとも１種で１５原子％以十をもって置換するこ
とができる。

また、上述の組成を有する本発明による転磁性情１模の
膜厚としては、１０Å以上１　ｖａｎ以十であることが
好ましく、さらに１０Å以上１００μｍ以トであること
がより好ましい。

〔作用〕

本発明による軟磁性Ｓ股は、センダスト合金よりも飽和
磁束密度が向く、またＮを含ませたことにより、Ｎを含
まないＰｅ、−Ａβ−Ｇｅ系合金に比しで、透磁率が」
二かり、比抵抗が１（ｔりなり、硬度、したがって耐摩
耗性の向上がはかられた。

本発明による軟磁性薄膜において、Ｆｅ、　　Ａｊ！及
びＧｅの各元素に関する組成比、ずなわちａ、ｂ及びＣ
の値に関しては、−１−記範囲外では、磁士が大きくな
るなど磁気特性の劣化を来し、Ｎの組成比すなわちＸの
値に関しては、これが上記範囲外、つまり、Ｘが０．１
原子％未満では比抵抗及び硬度など、Ｎの添加による効
果の発現がみられず、Ｘが３０原子％を超えると、かえ
って透磁率の低−１・を招来し、保磁）月１０が向くな
るなどの不都合が生じる。

また、」一連の組成においてｌｉｅの一部をＧｏで置換
するときは、更に飽和磁束密度Ｂｓの向上と、耐蝕性の
向」二をはかることができ、ｌ？ｅの一部をＲｕで置換
するときも、Ｒｕが非磁性であるにも拘わらず軟磁気特
性を害わずに、またＢｓの低１・を殆ど招来せずに、よ
り耐蝕性、耐摩耗性の向上をはかることができた。

し実施例］ 本発明による軟磁性薄腺の製造方法とし′Ｃは、いわゆ
る気相薄膜生成技術に、Ｌることか好ましい。

これは、例えば一般の熔解による方法では均一に多量の
窒素を導入することが難しいごとによる。

ずｌ「わち、通電窒素は合金溶融中にスラグとして浮−
ｈＬ不純物として合金と分離されてしまうのである。

そごで、本発明による軟磁性薄膜は、蒸着法やイオンイ
ンプランテーション法等により作製するのが好ましいも
のである。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
着とイオンイングランチージョンを同時に行ってもよい
。また、磁性薄膜に窒素Ｎを導入する方法としては、＋
１．１　　窒素ガスを含む雰囲気中で蒸着等を行い、こ
の窒素ガスの濃度によって冑られる磁性層）漠中の窒素
Ｎの金白−量を調節して導入する方法。

（２）窒素Ｎと各成分のうちの少なくとも１４Ｍ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Ｗｉ膜すＪに窒素Ｎを導入する方法、 等が挙げられる。さらに、磁性薄膜を構成するＦｅ。

ＩＮ！、Ｇｅ等の各成分ノし素の組成を調節する方法と
しては、 （ＩＩ　　Ｆｅ＋　ｉ　＋　Ｇｅ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
しめ例えばｉ口１周波溶解か等で溶解し゛ζ合合金イン
ゴット形成しておき、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慈し、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。

実施例１ 鉄、アルミニウム、ゲルマニウムの各金属を秤量し、高
周波を容解炉を用いて真空中で溶解し、鋳型に流し込ん
で成形し′ζ直径５０龍、ＩＩノさ１１１ｍの電極用ク
ーリ゛ソトを作製した。

このターゲットを用い、上記のスパッタ条件に従ってブ
レチーマグネ］・ロン型スパックリング装置によるスパ
ッタリングを行った。

スパッタ条件 ＲＦパワー　　　　　　　　　１（ＩＯＷターケソト・
基板間距１ｔｉｌｊ　　　３０龍基板温度　　　　　　
　　〜２０’Ｃ（水冷）到達真空度　　　　　　　３　
Ｘ　］］０−’″Ｔｏｒｒガス圧力　　　　　　　５　
Ｘ　１０−’　Ｔｏｒｒ欣　　厚　　　　　　　　　　
約　２．８〜３．１　　μｍ上記スパッタ条件に従い、
不活性ガスとして静ガスを用い、このＡｒガスにＮ２を
ン昆人してスパソタリングを行った。ここで、Ｎ２の混
入量を分圧で制御し、このＮ２の割合を変えながらスパ
ッタリングを行い、結晶化ガラス基板上にＮを含むｆｉ
ｅ−＾ρ−〇ｅ系合金薄股を形成した。得られたＮを含
むＦｅ−Ａ＃−Ｇｅ系合金ｓ股を５５０℃で１時間熱処
理した。

実施例１において、そのＮ２ガスの分ｊ＋−，を変化さ
せた場合の得られた膜組成と、保磁ノ月ＩＣと］、ＭＩ
Ｉｚにおける透磁率μＩＭＨｚと、耐蝕性を測定した結
果を図面に示す。ごこで耐蝕性の測定は、測定試料を１
規定のＮａＣｌ溶液中に９時間浸漬し、表面の発錆状態
を目視観察したもので、◎印は上述のＮａＣｌ中に４８
時間浸漬した後でも鏡面が保たれたもの、○印は同条件
で表面に曇りが生じ、市水中で４８時間後で鏡面であっ
たもの、△印は山水中４８時間浸漬で膜面に曇りが生じ
たもの、Ｘ印は市水中４８時間浸漬で膜面に薄く赤錆が
発生したものをボす。

尚、比較のために同図面の表中にＮを含有させないもの
についてもその測定結果を４＜シタ。

各組成の測定は、Ｎに関してはインナートガスディフュ
ージョン（熱伝導度）法によってその測定を行ったもの
であり、他についてはＥＰＭ＾（ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｒ
ｏｂｅ旧ｃｒｏ　Ａｎａｌｓｉｓ　）によった。

これら測定結果から明らかなように、本発明によるＮ含
有の転磁Ｐ１薄欣はＮを含有しない軟磁性薄膜に比し゛
ζ保磁ノ月１ｃを高めることなく、透磁率の向上と耐蝕
性の向上がはかられている。

以上述べたように、本発明による軟磁性薄膜においては
、その成分として窒素Ｎを含有していることにより、商
＋３磁率及び耐蝕性の同上がはかられるものであるが更
に商硬度が達成されて耐摩耗性の向」−１がはかられる
ものであり、ご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。そして特に、窒素Ｎを含有する
ことにより比抵抗が増加し、商周波領域での渦電流損失
が小さくなることがら透磁率の周波数特性が向−ヒして
］　ＯＭＩＩＺ以−１−の画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となる。

尚、この磁性薄膜中における窒素Ｎの果だＪ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
ことからＦｅの窒化物等の商硬度粒子の生成等も予想さ
れる。

また、上述の本発明による軟磁性薄膜において、更に耐
蝕性や耐摩耗性そのほか各種特性を改善するために各種
元素を添加剤として加え′ζもよい。

この添加剤として使用される元素としては、ＴＬＺｒ、
　ｌｌｆ等のＮａ族冗素、Ｖ、　　Ｎｂ、　Ｔａ等のＶ
ａ族元素、Ｃｒ、　Ｍｏ、　Ｗ等のＶｉａ族元素、Ｍｎ
等の■ａ族元素、さらに白金族元素として第５周期の白
金族元素、すなわちＲｈ、　Ｒｄ、第６周期の白金族元
素、ずなわちＯｓ、　Ｉｒ、　Ｐｔ等を挙げることがで
きるものであり、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θ〜１０車量％の
範囲で添加し得る。

また、成る場合は、窒素Ｎと共に酸素を含有させること
もできる。

〔発明の効果〕

一卜述したように本発明による軟磁性薄膜によれば、飽
和磁束密度の低下や、保磁力を高めることなく、商透磁
率を有し、耐蝕性にすぐれ、商硬度の耐摩耗性にず（れ
、更にアモルファス磁性薄膜におけるような熱的に不安
定性のない耐熱性にすぐれた軟磁性薄膜を得ることがで
きるので、例えば面密度記録用の薄膜磁気ヘッドの薄膜
磁気コアとして用いて、その利益は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

図は軟磁性薄膜の組成と容性１１Ｉの測定結果を示す表
目である。 −′

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｆｅ＿ａＡｌ＿ｂＧｅ＿ｃＮ＿ｘ（但し、ａ、ｂ、ｃ及
   びｘは、夫々の組成比を原子％として表す）なる組成式
   で示され、各組成範囲が、 ５５≦ａ≦８４ １≦ｂ≦３１ １≦ｃ≦３１ ０．１≦ｘ≦３０ であり、且つ、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｘ＝１００としたことを特
   徴とする軟磁性薄膜。