JPS63288004A - 膜面垂直磁気異方性膜の製造方法 - Google Patents

膜面垂直磁気異方性膜の製造方法

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JPS63288004A
JPS63288004A JP62124517A JP12451787A JPS63288004A JP S63288004 A JPS63288004 A JP S63288004A JP 62124517 A JP62124517 A JP 62124517A JP 12451787 A JP12451787 A JP 12451787A JP S63288004 A JPS63288004 A JP S63288004A
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JP
Japan
Prior art keywords
film
substrate
anisotropy
magnetic
protrusions
Prior art date
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Pending
Application number
JP62124517A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinichiro Hatta
八田 真一郎
Hideaki Adachi
秀明 足立
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Magnetic Record Carriers (AREA)
  • Manufacturing Of Magnetic Record Carriers (AREA)
  • Thin Magnetic Films (AREA)

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、膜面垂直磁気異方性膜の製法に関するもので
ある。
従来の技術 通常の磁性材料を薄膜の磁気記録材料として利用しよう
とするとき、磁化が膜面に垂直になっていると都合が良
い場合が多い。これは垂直磁気記録では面内磁気記録に
比べて記録密度が向上するからであり、光磁気記録では
、polar Kerl+宋が)り用できるからである
。強磁性体薄膜において、磁化が膜面に垂直に立つ条件
は、Kl>2πMs’である(参考文献口木応用物J!
[!学会誌1017(1986))。ここで、Klは垂
直磁気異方性エネルギー、Msは飽和磁化である。この
に上を与えるものとしては、薄膜特有の円柱構造による
形状異方性、磁歪を通しての応力誘起磁気異方性、原子
対の方向性秩序によるdirectional ord
er %気異方性などが考えられている。しかし、リベ
ての磁気材料が顕茗な垂直磁気異方性を持つわ+Jでは
ない。最も一般的な磁性材料である鉄や巨人なにerr
回転角を持つPtMnSb合金などは、通常は垂直磁気
異方性を持たない。このため、垂直方向に磁化を有する
薄膜を作製することは、これらの材料ではむずかしかっ
た。
発明が解決しようとする問題点 たとえばPtMnSb合金などは、M(Join結品塁
板に中相の配向膜を成長させることができる。
このとき、単結晶基板面を(ioo)面に選ぶと、Fe
、PtMnSb、Qo、C0Fe2O4では(100)
配向膜が得られる。このうちFeとp t M n 3
 bは、(100)軸カ磁化容易軸テアルが、材料自体
の結晶磁気異方性が小さいために垂直(む低置方性は小
さい。
本発明は、このような結晶磁気異方性が元々小さく、垂
直磁化膜が作りにくい磁性材料においてb、形状磁気異
方性の効果を強めることによって、筒中に垂直磁気異方
性膜を得ることのできる膜面垂直磁気異方性膜の製造方
法を提供することを目的とするものである。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために木光明は、表面に微細突起
を林立させた基板を使って、その(1111突起上に磁
性原子の微細性を成長させるものである。
特に基板として1t1結晶を用い、m細突起上に結晶軸
の配向した結晶柱を周囲と磁気的に絶縁して成長させる
ようにするものである。さらには、微11突起の大きさ
は形状磁気異方性の効果を十分に高めるように、直径が
10μm以下、高さ0.5μm以上であることが望まし
いものである。
作用 上記構成により、たとえばPtMnSb合金を例にとる
と、フッ酸を主体としたエツチング溶液を用いてMCJ
O中結晶基板上に微細突起を林立させて作製し、基板温
度を制御してPt、Mn。
sbを同時にスパッタし、PtMnSbのC1b結晶相
を1ビタキシヤル成長させる。このとき、スパッタ原子
のランダムな侵入方向とyIi細突起の射影効果のため
に、突起の高さ方向の成長が促進され、柱状構造がます
ます顕著となる。しかもこのとき、形成された結晶柱は
原子の堆積が相当進んでも、スパッタ原子は突起間の部
分に侵入しにくく、周囲の結晶柱群とは磁気的に絶縁さ
れたものとなる。このために個々の結晶柱は強い形状磁
気異方性を持つようになり、全体として薄膜に大きなI
直磁気異方性が生れるようになる。このような効果は、
単結晶基板のgl朝突起が10μm以下、高さ0.5μ
m以上で特に顕著となり、この範囲からずれても、ある
程度の効果はある。このようにして、磁性材料として通
常の1fflF2のままでは垂直磁化成分のない「eや
PtMnSb合金も、著しい垂直磁気異方性が生まれる
ことが確認された。
実施例 以下木光明の一実施例を図面に基づいて説明”する。
本発明の一実施例では、PtMnSb合金を用いた例に
ついて詳細に説明する。まず、濃度比が水:&rl酸:
フッ酸=30:1:1のエツチング溶液中に、Mす0単
結品基板を室温において48時間浸した。この処理によ
り、第1図に示すfvlol板1の上に、径0.5μm
1高さ1μm程度の微細突起2が林立して生じた。八r
とフレオンガスとの混合ガス中でスパッタエツチングを
行うと同様にエッヂされるが、効果は比較的弱い。この
ようにして(Il+突起2が形成されたMg0u板3を
用い、3元DCスパッタ装置を用いて成膜する。
第2図は上記成膜に使用される3元DCスパッタ装置を
示す、第2図において6は微細突起が形成されたMgo
基板3を加熱するヒータ、7はPt、Mn、Sbの金属
ターゲット、8は金属ターゲット7を駆動する電源、9
はスパッタガス、10は排気ガスである。この装置では
3個の金属ターゲット7が同時にスパッタされるので、
個々の電源8のターゲット消費電力を変化させてやれば
、簡単に合金膜の組成を変化させることができる。
また、基板ホルダー(図示せず)を回転させる必要がな
いので、ヒータ6によって、エピタキシトル成長に最適
の基板温度を選択できる。以前の胡究により、pt、 
Mnおよびsbのスパッタレートを約1=1:1になる
ようにして、基板温度を500℃に保てば、PtMnS
bのC1b結晶相のみがMg0W板3の上にエピタキシ
ャル成長することがすでにわかっているので、第2図に
おいてもこれと同様に基板湿度を500℃、スパッタレ
ート1:1:1に設定する。
第1図において、上記のように基板3の面上に3梯類の
スパッタ原子4が飛来して来るが、スパッタガス9の△
r原子と衝突して散乱されるので方向がランダムになり
、基板3の表面に対して斜め入射するスパッタ原子4が
増加する。それらの+J?? ?’は微細突起2に邪魔
され、その影の部分すなわち突起2と突起2の間の部分
には侵入しにくくなる。この結末、微躇1突起2の頂上
の部分だけがますます成長しやすくなり、まわりから孤
立したPtMnSbの結晶柱5が林立するようになる。
成膜は約10分間おこなわれ、平均の膜の厚さは約10
00人程度であると相定される。このようにして作製さ
れた膜は表面での光の乱反射のために灰色となってJ3
す、表面加工なしのMgO基板を使ったItや膜の暗青
色と全く異っている。面内t′j内の電気抵抗率は40
0μΩ・α程度で同じ厚さのPtMnSbg)に比べて
異常に大さい。光学顕微鏡で表面観察を行うと、直径約
0.5μIrL程度の結晶柱が観察できる。この薄膜の
Xa回折パターンを見ると、電気抵抗率や表面色が異な
るにもかかわらず、PtMnSbのC1相が成長してい
ることがわかる。
こうして得られた磁化曲線を第3図(a>に示す。比較
のため表面加工なしのMqO基板を用いて作製したpt
lyln3b膜の…化曲線を第3図(b)(c)に示す
。すなわち、第3図(a)は本光明による表面加工をし
た基板を用いた場合のptMn3b膜の膜面垂直方向の
磁化曲線を示し、第3図(b)は表面加工なしのM g
OLt板を用いた時のptMn3b膜の面内方向の(丑
化曲腺を示し、第3図(C)は第3図(b)と同様の場
合の膜面垂直方向の磁化曲線を示す。
第3図(C)から明らかなように、表面加TなしのMg
xi板を用いた場合には、有限の膜面垂直磁気異方性が
存在するが、膜面垂直磁気安方性は弱い。本発明で得ら
れたp t M n 3 b膜においては、第3図(a
)から明らかなように、垂直磁気異方性が非常に改善さ
れている。第3図(a)では、 ト1e  (保持力) =220(Oe)Mr(残留磁
化) = 200(eIIu /cc)トIK  (異
方性磁場)=4kOe Ms(U和磁化) = 450enu /ccとなって
いる。これは加工なしの基板を用いて作製した第3図(
C)の躾に比較してMrは約5倍、Heは約1.5倍、
11には約半分となり、帳面1直磁気異方性は大巾に増
加している。これは、躾の配向性に鈍感であるところか
ら、形状磁気異方性の効果が主な役v1を果たし、全体
として薄膜に大きな垂直磁気賃方性が生まれるようにな
ったと思われる。これと同等の効果が磁性材料として「
e。
Co、CoFe2O4などのフェライトにJ3いても観
測された。
また、この効果は、単結晶基板としてSi。
NaC1,Ti、W、サフj・イヤ、CaF2゜Bed
、SrT rao3 、LiTaO3などの単結晶でも
見られる。
fKお、上記実施例では、スパッタリング法について説
明したが、蒸着法などの他のa膜形成法を用いることも
可能である。
発明の効果 以上述べたように、本発明によれば、比較的命中なプロ
セスで、通常の薄脱では垂直磁気異方性を持たない磁性
材料でも、形状磁気異方性の効果により垂直磁化膜とす
ることが可能となり、垂直磁気記録媒体jJよび光磁気
メモリーの応用に大きく寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すエピタキシセル成長過
程の模式断面図、第2図は木光明に使用するスパッタ装
置の概略構成を示す断面図、第3図(a)〜(C)はそ
れぞれ本発明の一実施例の方法により形成した場合のP
tMnSb膜の膜面垂直方向の磁化曲線図、および表面
加工なしのMQO基板を用いたP t M rr S 
b膜の面内方向の磁化曲線図、ならびに第3図(b)と
同様の場合の膜面垂直方向の磁化曲線図である。 1・・・MqO基板、2・・・微細突起、3・・・V&
組突起が形成されたM(110基板、4・・・スパッタ
原子、5・・・結晶柱、7・・・金属ターゲット、8・
・・電源、9・・・スパッタガス。 代理人   森  木  i  弘 第1図 / −−−M2O耘 2−・胸 3− 徴綽起6端威怪にり4表 4−、uで4峙 5−軸紡

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、表面に微細突起を林立させた基板を用い、その微細
    突起上に磁性原子を堆積させる膜面垂直磁気異方性膜の
    製造方法。 2、基板として単結晶を用い、磁性原子を微細突起上に
    堆積させて配向性膜を得る特許請求の範囲第1項記載の
    膜面垂直磁気異方性膜の製造方法。 3、単結晶基板の微細突起の大きさを直径10μm以下
    、高さ0.5μm以上にした特許請求の範囲第2項記載
    の膜面垂直磁気異方性膜の製造方法。
JP62124517A 1987-05-20 1987-05-20 膜面垂直磁気異方性膜の製造方法 Pending JPS63288004A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994019508A1 (en) * 1993-02-19 1994-09-01 Conner Peripherals, Inc. System for sputtering compositions onto a substrate

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1994019508A1 (en) * 1993-02-19 1994-09-01 Conner Peripherals, Inc. System for sputtering compositions onto a substrate

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