JPS6289312A - 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ト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、窒素含有のＦｅ−Ｇａ−５ｉ糸の軟磁性薄験
で、その組成の特定により保磁力ＩＩＧが小さく透磁率
ｐ　；Ｉ’Ｊ＜篩く、特に耐蝕性及び硬度の向上をはか
るものである。

〔従来の技術〕

各種磁気記録再生装置においζ、面密度記録化、面周波
数化の要求が高まり、これに対応して＋１−１ｉ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ζ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
性金属材料をヘースフィルム」−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芋、っている。

これに伴い、ごの種の磁気記録媒体に苅する磁気ヘット
としては、向い飽和磁束密度と篩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、まノこ保磁力が小さく、史にヘッド材料と
し゛（できるだυ、耐摩耗性が向り、銅線性にずく゛れ
ているなど、磁気特性はもとより、化学的に安定で機械
的特性にすぐれていることなどが要求される。

一方、重密度記録化に伴って記録トランク幅、したがっ
て磁気ヘソ１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
トラツク磁気ヘット′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ラドコアを破着形成する薄
膜技術を用いた薄膜磁気ヘット”の普及がめざましい。

ごの種の軟磁性薄膜としてはＦｅ、　Ａβ＋　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、商い飽和磁束密度Ｂｓを有
し、比較内面硬度を有するので、−り述したメタルテー
プ等のように商い残’？ｊ／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、このセンダスト合金薄膜は比較内面硬度
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、いわゆる渦電流損によるｄｌｉ周波領
域での透磁率の低下が問題となっており、高周波数領域
で充分な酊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、センダスト合金薄膜の代わりに高周波数領
域での透磁率の像上が少なく　１１１ｉい飽和磁束密度
Ｂｓを有する非晶質（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
は耐熱性に難点があり、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再生効率が：Ｕ％くなる。特に
結晶化の１】Ｊ能１＋１が大きいので５０　［）’ｃ以
七の７ｍ度を長時間加えることばできないものであり、
これがため、（６ケ気ヘツドの製造玉梓において例えば
ガラス融着のように５００°Ｃ以」−の温度での処理を
必要とする工程を採ることば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示す軟
磁性材料の研究が進められ、例えば山木達治・千葉久喜
共著、１１１本金属学会１７シ」第１４巻Ｂ、第２号（
１，９５０年）には、Ｆｅ、　Ｇｏ、　Ｓｉを主成分と
するＦｅ−Ｇｏ−Ｓｉ糸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糸合金材は、極め
て脆弱で実用性に乏しく、そのまま磁気ヘッドのコア材
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、保磁力Ｈｃが小、磁歪λ
Ｓ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高く、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、Ｐｅ、　Ｇａ、　Ｓｉ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、本発明は、Ｆｅａ　ＧａｂＳｉｃ　Ｎｘ　　
（但し、ａ、ｂ、ｃ及びＸは、夫々の組成比を原子％と
して表す）なる組成式でボされ、各組成範囲か、５５≦
ａ≦８４ １Ｓｂ≦２３ ３　＜　Ｃ≦３１ ０．１≦Ｘ≦２０ であり、且つ、ａ−１−ｂ＋　Ｃ＋　Ｘ　＝　１００と
した組成の軟磁性薄膜とする。

尚、上述の組成においζＧａの一部をＡβで、Ｓｉの一
部をＧｅで置換することができる。またＦｅの一部をｃ
ｏ、或いはＲ＋色少くとも１種で１５原子％以下をもっ
て置換することができる。

また、」−述の組成を有する本発明による軟磁性薄膜の
膜厚としζは、１０Å以上１　ｖａｎ以下であることが
好ましく、さらに１０Å以上１００μｍ以壬であること
がより好ましい。

〔作用〕

本発明による軟磁性薄膜は、センダスト合金よりも飽和
磁束密度が向く、またＮ４：含ませたことにより、Ｎを
含まないＲｅ−Ｇａ−Ｓｉ系合金に比して、透磁率が上
がり、比抵抗が商くなり、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、　Ｇａ及びＳ
ｉの各元素に関する組成比、すなわちａ、ｂ及びＣの値
に関しては、−上記範囲外では、磁歪が大きくなるなど
磁気特性の劣化を来し、Ｎの組成比ずなわち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１”、Ｘが２０原子％を超えると、かえって
透磁率の低１ζを招来し、保磁力１１ｃが匹くなるなど
の不都合が生じる。

また、」二連の組成においてＨｅの一部をＣｏで置換す
るときは、史に飽和磁束密度ＩＩｓの向上と、耐蝕性の
向上をはかることができ、ｐ　（Ｈの一部をｆｌｕ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の低下を殆ど招来せずに、よ
り耐蝕性、耐摩耗＋１１の向１ｍをはかることができた
。

〔実施例〕

本発明による軟磁性薄膜の製造方法としては、いわゆる
気相薄膜生成技術によることが好ましい。

これは、例えば一般の溶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ことによる。

すなわら、通當窒素は合金溶融中にスラグとして浮子し
不純物として合金と分１４１１１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
着とイオンインブランチ−シコンを同時に行ってもよい
。また、磁性薄膜に窒素Ｎ４ｃ導入する方法としては、
（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得られる磁性？Ｓ膜中の窒素Ｎの
含有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、　
Ｇａ、　Ｓ＋等の各成分元素の組成を調節する方法とし
ては、 ｆｌｌ　　Ｆｅ、　Ｇａ、　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
じめ例えば商用波溶解か１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怠し、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°ζ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、ガリウム、シリご１ンを秤量して後、曲周波溶解か
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１．　ａｍの電極用ターゲットを作製
した。

このターゲットを用い、下記のスパッタ条件に従ってプ
レナーマグネトロン型スパッタ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　　　　　　　　　１００Ｗターゲツト・基
板間距離　　３０Ｉ１ｍ基板温度　　　　　　　　へ・
２０℃（水冷）到達真空度　　　　　　　３　Ｘ　１０
−　Ｔｏｒｒガス圧力　　　　　　　　５　Ｘ　１０−
’　Ｔｏｒｒ膜　ｊリ　　　　　約２．８〜３．１μｍ
−上記スパッタ条件に従い、不活性ガノ、としてＡｒガ
スを用い、この静ガスにＮ２を混入してスパッタリング
を行った。ここで、Ｎ２の混入量を分圧でｔｉ制御し、
このＮ２０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Ｆｅ−Ｇｓ−３ｌ系合金ｈ
９１１史を形成した。得られたＮを含むＲｅ−Ｇａ−５
ｌ系合金薄股を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［）二を変化させ
た場合の得られた膜組成と、保磁力Ｈ（、とＩＭＩＩｚ
における透磁率μ１ＭＨｚと、耐蝕性を測定した結才を
図面にボす。こ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１
−１視観察したもので、◎印は一ヒ述のＮａＣｌ中に４
８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ｔｈ１
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、×印は市水中４８時間浸漬で股部に薄く
赤錆が発生したものをボ”Ｊ０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
をボした。

各組成の測定は、Ｎに関しζ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、伯についてば［！ＰＭＡ　（［１ｌｅｃｔｒｉ
ｃＰｒｏｂｅ　Ｍｉｃｒｏ　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
有の軟磁性薄順はＮを金白しない軟磁性薄膜に比して保
磁ノ月１Ｃを１ｌ（ｉぬることなく、透磁率の向ｌ−と
耐蝕性の向トがはかられている。

以十述べたように、本発明による軟磁性；′！股におい
ζは、その成分として窒素Ｎを含有しているごとにより
、１ｌｊＩ遇磁率及び耐蝕１１１の向上がはかられるも
のであるが更にＩＩＩ硬度が達成されて耐摩耗性の向上
がばかられるものであり、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。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、高周波領域で
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−１−シて１０ＭＩＩＺ以上の１１］１周波数領
域で使用される磁気ヘッド等に対して極め（イ１用とな
る。

尚、この磁性薄膜中におりＪる窒素Ｎの果たず役割につ
いては、その詳細は不明であるが、硬度が著しく向上す
る、二とからＩＩＬＩの窒化物や窒化シリコン等の商硬
度粒子のＬｌ：成等もｒ想される。

また、上述の本発明による転磁＋Ｔ口ＩＶ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′４るた
めに各種）ｃ素を添加剤として加えてもよい。

この添加剤とし゛ζ使用される元素としζは、Ｔｔ＋Ｚ
ｒ、　Ｈｆ等のＩＶａ族元素、Ｖ、　Ｎｂ、　Ｔａ等の
Ｖａ族几元素Ｃｒ、　Ｍｏ、　Ｗ等のＶＴａ族冗素、Ｍ
ｎ等の■ａ族几元素さらに白金族元素として第５周期の
白金族元素、すなわらＲｈ、　Ｒｄ、第６周期の白金族
ノし素、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棟以
トを絹み合わせて、−上耐磁性情股に対してＯ〜１０市
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ごと
もできる。

〔発明の効果〕

上述したように本発明による転磁１１１薄欣によれば、
飽和磁束密度の低−トや、保磁力を高めることなく、高
透磁率を有し、耐蝕性にすぐれ、商硬度の耐摩耗性にす
ぐれ、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ずぐれた軟磁性薄膜を得ること
ができるので、例えば高密度記録用の薄１９磁気ヘット
のン゛舟ｌ模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／ｉν侯の組成と容性Ｉ１１の測定結果をボ
ず表口である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｆｅ＿ａＧａ＿ｂＳｉ＿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≦２３ ３≦ｃ≦３１ ０．１≦ｘ≦２０ 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。