DE3788579T3

DE3788579T3 - Ferromagnetischer dünner Film und ihn verwendender Magnetkopf.

Info

Publication number: DE3788579T3
Application number: DE3788579T
Authority: DE
Inventors: Masahiko Katsuta-Shi Fujishiro; Toshio Nishitama-Gun Tokyo Kobayashi; Noriyuki Ome-Shi Kumasaka; Ryoichi Akigawa-Shi Nakatani; Shigekazu Kamihirose Sayama-Shi Otomo; Noritoshi Tokyo Saito
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-02-21
Filing date: 1987-02-20
Publication date: 1999-02-25
Anticipated expiration: 2007-02-21
Also published as: DE3788579T2; EP0234879B2; EP0234879A2; US4891278A; EP0234879A3; DE3788579D1; EP0234879B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft einen ferromagnetischen Dünnfilm in einem Magnetkopf eines Videobandrecorders mit hoher Sättigungsflußdichte, einer Magnetostriktionskonstante nahe bei Null und sehr guter Korrosionsbeständigkeit, und mit Fe als Hauptbestandteil.
In den letzten Jahren wurde magnetisches Aufzeichnen mit hoher Dichte deutlich weiterentwickelt. Insbesondere verbessert das Aufkommen des Aufzeichnungssystems mit rechtwinkliger Magnetisierung die Aufzeichnungsdichte deutlich. Da ein Teil eines Einpolmagnetkopfs für Aufzeichnung mit rechtwinkliger Magnetisierung durch einen extrem dünnen Hauptpol gebildet wird, besteht die Neigung, daß magnetische Sättigung an der Spitze des Hauptpols auftritt. Um dies zu verhindern, ist ein magnetischer Dünnfilm mit extrem hoher Sättigungsflußdichte erwünscht. Auch bei einem herkömmlichen Kopf für VTR zielt die Erhöhung der Aufzeichnungsdichte auf eine Verringerung der Spaltlänge und eine Erhöhung der Koerzitivkraft des Aufzeichnungsmediums. Um ein Signal unter Verwendung eines solchen Magnetkopfs ausreichend auf einem Aufzeichnungsmedium aufzuzeichnen/von diesem wiederzugeben, ist ein magnetisches Material mit hoher Sättigungsflußdichte erwünscht.
Ferner muß bei einem Kopf mit magnetischem Dünnfilm, wie er in einem Computerspeicher oder dergleichen verwendet wird, die Filmdicke an der Spitze des Magnetpols dünn sein, um die Aufzeichnungsdichte zu erhöhen. Um magnetische Sättigung an der Spitze des Magnetpols zu verhindern, ist daher ein magnetischer Dünnfilm mit hoher Sättigungsflußdichte erwünscht.
Als Material für den Kern des Kopfs wurden Ferritmaterialien wie Mn-Zn-Ferrit und Legierungsmaterialien wie Ni-Fe-Legierungen (Permalloy) und Fe-Al-Si-Legierungen (Sendust) bisher praktischer Verwendung zugeführt. Alle diese Materialien weisen eine Sättigungsflußdichte von ungefähr 10 kG oder weniger auf, was zum Nachteil führt, daß sie nicht für Aufzeichnung und Wiedergabe mit hoher Dichte verwendet werden können.
In den letzten Jahren haben daher kristalline Legierungen einer Fe-Ti-Legierung, amorphe Legierungen mit Co als Hauptbestandteil und Elementen wie Zr, Ti, Hf, Nb oder Ta als glasbildendes Element, und ähnliche, Forschung und Entwicklung erfahren. Diese Legierungen weisen eine Sättigungsflußdichte von etwa 14 kG oder weniger auf.
Im allgemeinen sind Legierungen der Familie Fe-Si als Materialien mit hoher Sättigungsflußdichte bekannt. Eine Legierung, die ungefähr 6,5 Gew.-% (12 Atom-%) Si aufweist, weist eine Magnetostriktionskonstante nahe Null und eine hohe Sättigungsflußdichte nahe 18 kG auf, und sie wird als Kopfmaterial mit hohem Bs-Wert als vielversprechend angesehen (JP-A- 59-78503). Da die Legierung aus Fe-Sischlechte Korrosionsbeständigkeit aufweist, zieht dies in unvorteilhafter Weise während des Kopfherstellprozesses oder während des Gebrauchs des Kopfs ein Rosten nach sich.
In Z. angew. Phys., Bd. 26, Heft 2, 1969, S. 141-145 ist in Fig. 6 die Magnetostriktionskonstante von Dünnfilmen aus einer Fe-Ni-Legierung über dem Ni-Gehalt aufgetragen. In Landolt-Börnstein "Zahlenwerk und Funktionen aus Physik, Chemie, Astronomie, Geophysik und Technik", 6. Ausgabe, "Eigenschaften der Materie in ihren Aggregatzuständen", Teil 9, 'Magnetische Eigenschaften', 1962, S. 1-129 bis 1-133, Springer Verlag, Berlin, ist in Fig. 21 die Magnetostriktionskonstante von Fe-Pt- Legierungsmaterialien über dem Pt-Gehalt aufgetragen.
EP-A-130 496 beschreibt einen Fe-Film, der 1,5-15 Atom-% Ir als magnetoresistentes Element in einer Magnetfeld-Sensoreinrichtung enthält.

Zusammenfassung der Erfindung

Um der vorstehend beschriebenen Forderung zu genügen, ist es eine Aufgabe der Erfindung, für einen Magnetkopf eines Videobandrecorders einen ferromagnetischen Dünnfilm mit hoher Sättigungsflußdichte von z. B. 18 kG oder mehr, einer Magnetostriktionskonstante nahe Null und ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit anzugeben und einen Magnetkopf unter Verwendung eines solchen ferromagnetischen Dünnfilms anzugeben.
Die Erfindung schafft einen ferromagnetischen Dünnfilm, wie er in Anspruch 1 dargelegt ist.
Die Erfindung schafft ferner einen ferromagnetischen Dünnfilm, wie er in Anspruch 6 dargelegt ist.
Was die magnetischen Eigenschaften betrifft, wie sie erhalten werden, wenn die in den Ansprüchen angegebenen Elemente Fe zugesetzt werden, wurde die Sättigungsflußdichte untersucht. Andere Eigenschaften wie die Magnetostriktionskonstante sind nicht bekannt, mit Ausnahme des Falls, daß Co und Ni zu Fe zugegeben werden. Ferner sind auch die Änderungen der Magnetostriktionskonstante eines Dünnfilms, die aufgrund der Verwendung einer Legierung mit Fe und dem oben angegebenen Zusatzstoff (den oben angegebenen Zusatzstoffen) in einem Dünnfilm hervorgerufen werden, ebenfalls nicht bekannt. Es wird angenommen, daß die Korrosionsbeständigkeit des Dünnfilmmaterials von der des Volumenmaterials verschieden ist. Jedoch ist hierüber wenig bekannt.
Die Erfinder stellten magnetische Dünnfilme mit Fe als Hauptbestandteil und mit verschiedenen Zusatzelementen her, und sie nahmen Messungen zu Eigenschaften wie der Sättigungsflußdichte, der Magnetostriktionskonstante und der Korrosionsbeständigkeit vor. Die Meßergebnisse werden nun beschrieben. Wenn ein nichtmagnetisches Element zugesetzt wird, nimmt die Sättigungsflußdichte mit Zunahme des Gehalts des Zusatzstoffes zu. Wenn jedoch Co, Ru, Rh, Pd, Os, Ir oder Pt zugesetzt werden, nimmt die Sättigungsflußdichte leicht ab oder nimmt zu. Die Magnetostriktionskonstante λs von Fe weist einen großen negativen Wert nahe bei -4 · 10&supmin;&sup6; auf. Demgemäß ist es schwierig, Fe unverändert als Material für einen Magnetkopf zu verwenden. Jedoch haben die Erfinder herausgefunden, daß die Magnetostriktionskonstante durch Zugabe von Co, Ru, Rh, Pd, Os, Ir oder Pt auf einen Wert nahe Null eingestellt werden konnte. Ferner wurde auch klargestellt, daß ein magnetischer Film, zu dem das oben angegebene Element zugesetzt ist, auch hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit überaus ausgezeichnet ist. Durch Steuern der Gehalte dieser Zusatzstoffe ist es daher möglich, einen ausgezeichneten ferromagnetischen Dünnfilm mit hoher Sättigungsflußdichte, sehr guter Korrosionsbeständigkeit und einer Magnetostriktionskonstante nahe Null zu erhalten. Da Ru, Rh, Pd, Os, Ir und Pt teure Metalle sind, kann ein ferromagnetischer Dünnfilm mit vernünftigen Kosten dann hergestellt werden, wenn hauptsächlich Co oder Co und Ni zugesetzt werden. Wenn der vorstehend beschriebene ferromagnetische Dünnfilm für einen Magnetkern in einem Magnetkopf für VTR verwendet wird, werden ausgezeichnete Aufzeichnungs- und Wiedergabeeigenschaften erhalten.
Ferner kann ein magnetischer Film mit kleiner Koerzitivkraft, hoher Permeabilität und ausgezeichneten Magneteigenschaften erhalten werden, wenn ein aus einem erfindungsgemäßen ferromagnetischen Dünnfilm bestehender magnetischer Hauptfilm und eine Zwischenschicht aus einem magnetischen Film oder einem unmagnetischen Film anderer Zusammensetzung übereinandergeschichtet werden.
Ein erfindungsgemäßer ferromagnetischer Dünnfilm kann durch eine Dünnfilm-Herstelltechnik wie das Abscheideverfahren im Vakuum, das Plattierverfahren, das chemische Abscheideverfahren aus der Dampfphase (CVD-Verfahren) oder das Sputterverfahren hergestellt werden. Unter diesen Verfahren ist das Sputterverfahren wie das Hochfrequenz-Sputterverfahren, das Magnetron-Sputterverfahren oder das Ionenstrahl-Sputterverfahren zum Realisieren eines ferromagnetischen Dünnfilms mit gleichmäßiger Zusammensetzung und ausgezeichneten Eigenschaften geeignet.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Beispiel für ein Eigenschaftsdiagramm zum Veranschaulichen der Beziehung zwischen dem Zusatzstoffgehalt eines Dünnfilms aus einer Fe-Ni-Legierung und dessen Magnetostriktionskonstante, und dieses Beispiel wird dazu verwendet, weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung zu veranschaulichen.
Fig. 2A und 2B sind Schrägansichten zum Veranschaulichen eines Beispiels eines Scheinkopfs, wie er für einen Abnutzungstest verwendet wurde.
Fig. 3A ist ein Eigenschaftsdiagramm zum Veranschaulichen eines Vergleichs mit der Erfindung, und sie veranschaulicht die Sättigungsflußdichte Bs als Funktion des Zusatzstoffgehalts betreffend ein Element, wenn ein Dünnfilm durch Zusatz von Al, Si, Cr, Mo oder Ti bis Fe hergestellt wird.
Fig. 3B ist ein Eigenschaftsdiagramm zum Veranschaulichen der Sättigungsflußdichte Bs als Funktion des Zusatzstoffgehalts betreffend ein Element, wenn ein Dünnfilm durch Zusatz von Co, Ru, Rh, Pd, Os, Ir oder Pt bis Fe hergestellt wird.
Fig. 4 ist ein Eigenschaftsdiagramm zum Veranschaulichen der Magnetostriktionskonstante λs als Funktion des Zusatzstoffgehalts betreffend ein Element, wenn ein Dünnfilm durch Zusatz von Co, Ru, Rh, Pd, Os, Ir oder Pt bis Fe hergestellt wird.
Fig. 5A bis 5E sind Schrägansichten zum Veranschaulichen eines Herstellverfahrens für einen Magnetkopf, um ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zu veranschaulichen.
Fig. 6A bis 6F sind Schrägansichten zum Veranschaulichen eines Herstellverfahrens eines Magnetkopfs, um ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung zu veranschaulichen.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben.
Beispiel 1 zeigt ein Beispiel eines Fe-Ni-Films (kein Ausführungsbeispiel der Erfindung), das als Grundlage zum Veranschaulichen von Ausführungsbeispielen der Erfindung verwendet wird.

Beispiel 1

Ein ferromagnetischer Dünnfilm, als Beispiel aus einer Fe- Ni-Legierung, wurde unter Verwendung einer HF-Diode-Sputtervorrichtung hergestellt. Ein Target, das dazu verwendet wurde, einen Dünnfilm mit vorgegebener Legierungszusammensetzung zu erhalten, bestand aus einer Fe-Scheibe mit einer Größe von 150 mm · 3 mmt und einem Ni-Pellet mit einer Größe von 5 mm · 5 mm · 1 mmt, das auf die Fe-Scheibe gehaftet war. Sputtern wurde unter den folgenden Bedingungen ausgeführt:
Hochfrequenz-Leistungsdichte: 2,8 W/cm²
Argondruck: 5 · 10&supmin;³ Torr
Substrattemperatur: 300ºC
Abstand zwischen den Elektroden: 45 mm
Für das Substrat wurde ein von Corning hergestelltes photokeramisches Substrat zur Messung der Magnetostriktionskonstante verwendet, und ein von Corning hergestelltes Glassubstrat Modell 7059 wurde für die Messung anderer Magneteigenschaften und der Korrosionsbeständigkeit verwendet. Die Filmdicke wurde auf den konstanten Wert 1,5 um eingestellt.
Die Magnetostriktionskonstante λs eines Dünnfilms aus einer Fe-Ni-Binärlegierung, der unter den oben angegebenen Bedingungen hergestellt wurde, wurde als Funktion der Zusammensetzung gemessen. Das Meßergebnis ist in Fig. 1 durch eine durchgezogene Linie 11 dargestellt. In Fig. 1 sind durch eine durchgezogene Linie 12 auch die λs-Werte volumenförmigen Materials aus einer Fe-Ni-Legierung wiedergegeben, die von R. M. Bozorth gemessen wurden. Wie in Fig. 1 dargestellt, unterscheidet sich der λs-Wert des Dünnfilms im Zusammensetzungsbereich der Fe-Ni-Binärlegierung, in dem der Ni-Gehalt 10 Atom-% oder weniger ist, stark von demjenigen des Volumenmaterials. Wenn der Absolutwert λs der Magnetostriktionskonstante As des Dünnfilms 2 · 10&supmin;&sup6; oder weniger sein soll, muß der Ni-Gehalt im Bereich von 0,5 bis 2,6 Atom-% liegen. Wenn λs 1 · 10&supmin;&sup6; oder weniger sein soll, muß der Ni-Gehalt im Bereich von 1,1 bis 2,1 Atom-% liegen. Die Magneteigenschaften einer Legierung aus Fe mit 0,5 bis 2,6 Atom-% Ni gemäß diesem Beispiel sind in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1
Wie in Tabelle 1 dargestellt, weist der Dünnfilm der Fe-Ni- Binärlegierung eine Sättigungsflußdichte von 20 kG oder mehr im Bereich eines Ni-Gehalts von 2,5 bis 2,6 Atom-% auf. Beim vorliegenden Beispiel ist die Legierungszusammensetzung mit den besten Magneteigenschaften durch Fe mit 1,6 Atom-% Ni repräsentiert. Die Magneteigenschaftswerte dieser Legierung sind die folgenden: Magnetostriktionskonstante: λs = 0; Sättigungsflußdichte Bs = 20,9 kG; Koerzitivkraft Hc = 2,1 Oe; und Anfangspermeabilität bei der Meßfrequenz 5 MHz u = 700.
Um die Korrosionsbeständigkeit zu untersuchen, wurde die Sättigungsmagnetisierung M&sub0; der oben angegebenen Legierung aus Fe mit 1,6 Atom-% Ni zunächst gemessen, und dann wurde eine wässrige Lösung von 0,5% NaCl auf die Oberfläche des Films gesprüht. Nachdem die Legierung für 24 Stunden bei Raumtemperatur behandelt worden war, wurde die Sättigungsmagnetisierung M&sub1; gemessen. Die Korrosionsrate (%) wurde als (M&sub0; - M&sub1;) · 100/M&sub0; definiert. Zum Zweck eines Vergleichs wurde ein Korrosionsbeständigkeitstest ähnlich wie der oben beschriebene Test auch für einen Dünnfilm aus einer Legierung von Fe mit 12,5 Atom-% Si (Bs = 18 kG) gemessen, für die bisher die Anwendung auf Magnetköpfe versucht wurde. Das Ergebnis des Korrosionsbeständigkeitstests ist in Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2
Wie in Tabelle 2 dargestellt, wies die Legierung aus Fe mit 1,6 Atom-% Ni ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit auf, und die Korrosionsrate war 0%. Selbst drei Wochen nach dem Besprühen mit Salz korrodierte die Legierung aus Fe mit 1,6 Atom-% Ni in keiner Weise. Auf Grundlage des durch dieses Beispiel veranschaulichten Films werden weitere Ausführungsbeispiele des Films, wie er erfindungsgemäß verwendet werden kann, beschrieben.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 1 DES FILMS

Um den Effekt der Zugabe von Ru, Rh, Pd, Os, Ir oder Pt auf die Abriebfestigkeit zu untersuchen, wurde ein Scheinkopf hergestellt, um diesen dem Abriebfestigkeitstest zu unterziehen. Ein Ferritsubstrat 22 wurde so hergestellt, daß es mit einer Dicke von 15 mm und einer gekrümmten Fläche 21 mit einem Radius von 20 mm vorlag, wie in Fig. 2A dargestellt. Ein Sputterfilm 23 mit einer Dicke von 10 um wurde auf der gekrümmten Fläche 21 ausgebildet, um einen Scheinkopf 25 für eine Abriebfestigkeitsmessung herzustellen, wie in Fig. 2B dargestellt. Das für dieses Sputtern verwendete Target wurde dadurch gebildet, daß eine Art Pellet (5 mm · 5 mm · 1 mmt) mit einem Zusatzelement Ru, Rh, Pd, Os, Ir oder Pt pro Sputterdurchgang auf ein Target ähnlich wie das beim Beispiel 1 geheftet wurde. Der Sputterfilm 23 wurde dadurch hergestellt, daß das vorstehend angegebene Zusatzelement mit 0,6 Atom-% bis 1,1 Atom-% zur Legierungszusammensetzung aus Fe mit 1,6 Atom-% Ni zugesetzt wurde, die beim Beispiel 1 die besten Magneteigenschaften aufwies.
Beim Abriebfestigkeitstest wurde ein Metallband an der gekrümmten Fläche 24 des Sputterfilms, wie in Fig. 2B dargestellt, mit einer Geschwindigkeit von 30 cm/s für 200 Stunden gerieben, und das Ausmaß der Abnutzung wurde gemessen. Das Ergebnis dieses Abriebfestigkeitstests ist in Tabelle 3 dargestellt. Tabelle 3
Wenn irgendeines der Elemente zugegeben wird, ist die Abriebfestigkeit im Vergleich zum Fall, daß das Zusatzelement fehlt, verbessert, wie in Tabelle 3 gezeigt.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 2 DES FILMS

Sputterfilme wurden jeweils durch Zugabe von Co, Ru, Rh, Pd, Os, Ir und Pt bis Fe in einer HF-Diode-Sputtervorrichtung hergestellt. Kombinationstargets, die als Target verwendet wurden, wurden dadurch hergestellt, daß Pellets, die jeweils Co, Cu, Rh, Pd, Os, Ir und Pt enthielten und eine Größe von 5 mm im Quadrat aufwiesen, auf ein Target aus reinem Fe geheftet wurden, oder dadurch, daß Pellets aus Legierungen mit den jeweiligen Elementen und Fe auf das Target geheftet wurden. Als Sputterbedingungen wurden ein Argondruck von 5 · 10&supmin;³ Torr, eine Hochfrequenz-Leistungsdichte von kW/m², eine Substrattemperatur von 350ºC und eine Filmdicke von ungefähr 1 um verwendet. Als Substrat wurde ein von Corning, USA hergestelltes Substrat #7059 verwendet.
Die Fig. 3A und 3B zeigen die Sättigungsflußdichte Bs als Funktion des Gehalts x des Zusatzelements. Fig. 3A zeigt den Fall, daß Al, Si, Cr, Mo oder Ti zum Zweck des Vergleichs zugegeben ist. Wenn ein derartiges unmagnetisches Element zugesetzt wurde, nimmt Bs mit Zunahme des Gehalts des Zusatzstoffs stark ab, wie in Fig. 3A dargestellt. Die Abnahme von Bs war insbesondere dann groß, wenn ein Übergangselement wie Ti oder Mo zugesetzt wurde. Fig. 3B zeigt den Fall, daß ein Element der Familie VIII, wie Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir und Pt zugesetzt wurde. Aus Fig. 3B ist offensichtlich, daß Bs bei Zugabe von Pd, Ru oder Os abnimmt. Jedoch ist die Abnahmerate kleiner als im Fall, wenn ein in Fig. 3A dargestelltes Element zugesetzt wird. Wenn Ni, Ir, Rh, Co oder Pt zugesetzt wird, nimmt Bs mit Zunahme des Gehalts an Zusatzstoff zu. Wenn ein Zusatzelement gemäß der Erfindung verwendet wird, ist es daher möglich, einen magnetischen Film mit extrem hohem Bs-Wert zu erhalten.
Fig. 4 zeigt die Änderung der Magnetostriktionskonstante, wie sie erhalten wird, wenn ein Zusatzelement gemäß der Erfindung zugegeben wird. Wie in Fig. 4 dargestellt, betrug die Magnetostriktionskonstante λs des reinen Fe-Sputterfilms ungefähr -4 · 10&supmin;&sup6;. Wenn ein Zusatzelement verwendet wurde, näherte sich λs dem Wert Null und nahm dann bei positiven Werten zu, wenn der Gehalt an Zusatzstoff erhöht wurde. Für ein Magnetkopfmaterial ist es erwünscht, diese Elemente in kleiner Menge hinzuzugeben, da dies λs an den Wert Null annähert. Um die Wirkung der Zugabe dieser Elemente zu erzielen, ist eine Zugabekonzentration von insgesamt 0,1 Atom-% erforderlich. Jedoch ist es nicht erwünscht, eine große Menge zuzusetzen, da der Absolutwert von λs den Wert λs = 4 · 10&supmin;&sup6; überschreitet, wie er erhalten wird, wenn kein Element zugesetzt wird. Um die Bedingung λs < 4 · 10&supmin;&sup6; in Fig. 4 zu erfüllen, müssen daher jeweilige Zusatzgehalte a, b, c, d, e, f, g und h in Atom-% von Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir und Pt in einem Zusammensetzungsbereich vorliegen, der die folgende Bedingung erfüllt:
a/4 + b/3,5 + c/10 + d/7 + e/13 + f/11 + g/8 + h/2,5 < 1.
Ferner ist es für das Magnetkopfmaterial erwünscht, daß der Absolutwert der Magnetostriktionskonstante klein ist. Um die Bedingung λs ≤ 2 · 10&supmin;&sup6; zu erfüllen, muß der Zusammensetzungsbereich die Bedingung a + b/05, + c/2 + d/1,4 + e/0,5 + f/1,5 + g/1,6 + h/0,5 ≥ 1 und die Bedingung a/3 + b/2,6 + c/7 + d/4,6 + e/7 + f/8 + g/5 + h/2 ≤ 1 erfüllen.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 3 DES FILMS

Legierungsdünnfilme wurden dadurch hergestellt, daß mehr als eine Art von Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir und Pt bis Fe mit einem Verfahren ähnlich dem beim Ausführungsbeispiel 2 zugesetzt wurden. Tabelle 4 zeigt die Sättigungsflußdichte Bs und die Magnetostriktionskonstante Xs dieser Dünnfilme: Tabelle 4 Tabelle 4 - Fortsetzung
Wie in Tabelle 4 dargestellt, war die Magnetostriktionskonstante des Fe-Dünnfilms -4 · 10&supmin;&sup6; und wies demgemäß einen großen Absolutwert auf. Obwohl der herkömmliche Fe-Si-Legierungsdünnfilm eine Magnetostriktionskonstante nahe Null bei einer Zusammensetzung mit 12 Atom-% Si hatte, nahm Bs auf ungefähr 18 kG ab. Beim erfindungsgemäßen ferromagnetischen Dünnfilm konnte jedoch die Magnetostriktionskonstante dadurch auf nahe Null eingestellt werden, daß eine kleine Menge an Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir und Pt zugesetzt wurde. Auch war es möglich, einen extrem hohen Bs-Wert nicht unter 20 kG zu erhalten.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 4 DES FILMS

Die Korrosionsbeständigkeit eines durch ein ähnliches Verfahren wie bei dem des Ausführungsbeispiels 3 hergestellten Sputterfilms wurde unter Verwendung eines Versuchs bei hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit abgeschätzt. Die Probe wurde für 340 Stunden (d. h. zwei Wochen) in einer Atmosphäre mit hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit von 60ºC und 90% behandelt. Aus der Sättigungsmagnetisierung M&sub0; vor der Behandlung und der Sättigungsmagnetisierung M nach der Behandlung wurde die Korrosionsrate als Änderungsverhältnis (M&sub0; - M)/M&sub0; hergeleitet. Das Versuchsergebnis ist in Tabelle 5 dargestellt. Tabelle 5
Wie in Tabelle 5 dargestellt, zeigte der reine Fe-Sputterfilm im Ergebnis dieses Versuchsverfahrens ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit. Selbst nach dem Versuch zeigte die Oberfläche der Probe metallischen Glanz. Wenn Si, Ti oder Mo zu Fe hinzugesetzt wurden, war die Korrosionsbeständigkeit durch Zugabe einer kleinen Menge deutlich verschlechtert und roter Rost war nach dem Versuch über der gesamten Oberfläche der Probe erzeugt. Bei Sputterfilmen, denen Co, Ru, Rh, Pd, Os, Ir oder Pt zugesetzt war, trat keinerlei Korrosion auf, und es zeigte sich günstige Korrosionsbeständigkeit. Tabelle 5 zeigt den Fall, daß der Zusatzgehalt 5% ist. Auch wenn der Zusatzgehalt 1% oder 10% war, trat keinerlei Korrosion auf.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 5 DES FILMS

Zum Verbessern der Magneteigenschaften ist es wirkungsvoll, magnetische Hauptfilme, die aus ferromagnetischen Dünnfilmen mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung bestehen, sowie Zwischenschichten, die aus einem magnetischen Material mit einer anderen Zusammensetzung oder aus einem unmagnetischen Material bestehen, aufeinahderzuschichten. Als ein Beispiel wurde ein Laminatfilm mit Fe&sub9;&sub7;Rh&sub3; als magnetischem Hauptmaterial sowie SiO&sub2; und Permalloy als Zwischenschicht hergestellt. Bei diesem Beispiel hatte das magnetische Hauptmaterial eine Filmdicke von 0,1 um und die Zwischenschicht hatte eine Filmdicke von 30 Å. Die Gesamtfilmdicke betrug 1 um. Die magnetischen Hauptmaterialfilme und die Zwischenschichten wurden unter einer Bedingung ähnlich derjenigen beim Ausführungsbeispiel 3 hergestellt. Tabelle 6 zeigt die Magneteigenschaften dieser Filme. Tabelle 6
Wenn SiO&sub2; als unmagnetisches Material und Permalloy als ma gnetisches Material für die Zwischenschicht verwendet wurden, war im Vergleich zu einer Einzelschicht mit der Zusammensetzung Fe&sub9;&sub7;Rh&sub3; der Wert Hc erniedrigt, und die Permeabilität war deutlich verbessert, wie in Tabelle 6 dargestellt. Die Wirkung der Erfindung war deutlich ausgeprägt, wenn die Filmdicke des magnetischen Hauptmaterials in den Bereich von 0,02 bis 0,5 um fiel und die Filmdicke der Zwischenschicht in den Bereich von 20 bis 500 Å fiel.

BEISPIEL 2 (kein Ausführungsbeispiel der Erfindung)

Unter Verwendung des Legierungsdünnfilms aus Fe mit 1,6 Gew.-% Ni gemäß Beispiel 1 oder eines Legierungsdünnfilms aus Permalloy (Ni mit 19 Atom-% Fe), das ein in praktischer Anwendung befindliches herkömmliches Material ist, wurde ein Einpol-Magnetkopf 41 für Aufzeichnung mit rechtwinkliger Magnetisierung mit der in Fig. 5E dargestellten Struktur hergestellt. Der Herstellprozeß für diesen Magnetkopf 41 wird nun beschrieben.
Auf der Oberfläche eines Substrats 33 aus Mn-Zn-Ferrit 31 und einem hochschmelzenden Glas 32, wie in Fig. 5A dargestellt, wurde der oben angegebene ferromagnetische Legierungsdünnfilm 34 mit einer Filmdicke von 0,2 um unter Verwendung eines HF-Sputterverfahrens ausgebildet, wie in Fig. 5B dargestellt. Ferner wurde ein Pb enthaltender Glasfilm für Verbindungszwecke durch ein HF-Sputterverfahren auf dem ferromagnetischen Dünnfilm 34 ausgebildet. Ein anderes Substrat 33, wie in Fig. 5A dargestellt, wurde auf den Glasfilm aufgelegt und für 30 Minuten auf 450ºC erhitzt. So wurde der oben angegebene, Pb enthaltende Glasfilm aufgeschmolzen und verfestigt, um einen Hauptpolblock 35 zu bilden. Ein Hilfskernblock 38 aus Mn-Zn-Ferrit 36 und einem hochschmelzenden Glas 37, wie in Fig. 5D gezeigt, wurde hergestellt. Nachdem ein zu Verbindungszwecken dienender, Pb enthaltender Glas film ähnlich dem oben angegebenen auf der Verbindungsfläche 40 ausgebildet worden war, wurde der Hauptpolblock 35 zwischen die Verbindungsflächen 40 der Hilfskernblöcke 38 eingefügt und für 30 Minuten auf 450ºC erhitzt. Die oben angegebenen, Pb enthaltenden Glasfilme wurden so aufgeschmolzen und verfestigt, um einen Verbundblock 39 zu bilden. Der Block 39 wurde entlang in Fig. 5D dargestellten gestrichelten Linien geschnitten, um einen Magnetkopf 41 vom Einpoltyp für Aufzeichnung mit rechtwinkliger Magnetisierung herzustellen, wie in Fig. 5E dargestellt.
Die Aufzeichnungseigenschaften eines Kopfs, der unter Verwendung eines Dünnfilms aus einer Legierung aus Fe mit 1,6 Atom-% Ni durch den oben angegebenen Prozeß hergestellt wurde, sowie eines Kopfs unter Verwendung eines Permalloy-Dünnfilms wurden unter Verwendung eines Aufzeichnungsmediums für rechtwinklige Magnetisierung aus Co-Cr gemessen. Als Wiedergabekopf wurde ein Kopf unter Verwendung eines Permalloy- Dünnfilms verwendet. Im Ergebnis war das Ausgangssignal des Kopfs unter Verwendung des Dünnfilms aus der Legierung aus Fe mit 1,6 Atom-% Ni ungefähr 4 dB höher als das Ausgangssignal des Kopfs unter Verwendung eines Permalloy-Dünnfilms, bei dem es sich um ein herkömmliches, in praktischer Verwendung befindliches Material handelte. So wurde klargestellt, daß ein Magnetkopf unter Verwendung eines ferromagnetischen Dünnfilms gemäß dem vorliegenden Beispiel ausgezeichnete Aufzeichnungseigenschaften aufweist.

BEISPIEL 3 (kein Ausführungsbeispiel der Erfindung)

Unter Verwendung eines Dünnfilms aus einer Legierung aus Fe mit 1,6 Atom-% Ni bzw. eines Dünnfilms aus einer Fe-Al-Si- Legierung (Fe mit 6 Gew.-% Al und 9,5 Gew.-% Si), die ein herkömmliches, in praktischer Verwendung befindliches Material ist, wurde ein VTR-Magnetkopf 60 hergestellt, wie in Fig. 6F dargestellt. Der Herstellprozeß für den Magnetkopf 60 wird nun beschrieben.
Es wurde ein Substrat 52 aus Mn-Zn-Ferrit mit Gräben 51, in Fig. 6A dargestellt, hergestellt. Wie in Fig. 6B gezeigt, wurde der oben angegebene ferromagnetische Dünnfilm 53 so auf der Oberfläche des Substrats 52 unter Verwendung eines HF-Sputterverfahrens ausgebildet, daß er eine Filmdicke von ungefähr 10 um aufwies. Anschließend wurden die Gräben 51 mit einem Pb enthaltenden Glas 54 aufgefüllt, wie in Fig. 6C dargestellt. Wie in Fig. 6D gezeigt, wurde die Oberfläche des Pb enthaltenden Glases geschliffen, um eine spaltbildende Fläche 55 zu erzeugen. So wurde ein Kopfkern-Halbblock 56 hergestellt. Als Spaltmaterial wurde ein SiO&sub2;-Film auf der spaltbildenden Fläche 55 durch ein Sputterverfahren ausgebildet. Wie in Fig. 6E gezeigt, wurden ein Kopfkern-Halbblock 58 mit einem schiefen Fenster 57 und der oben beschriebene Kopfkern-Halbblock 56 einander über ein Spaltmaterial überlagert und für 30 Minuten auf eine Temperatur von 600ºC erhitzt. Das Pb enthaltende Glas 54 wurde aufgeschmolzen und erstarrte dann wieder, um einen Verbundblock 59 zu bilden. Der Verbundblock 59 wurde entlang gestrichelter Linien, wie in Fig. 6E dargestellt, zerschnitten, um einen VTR-Magnetkopf 60 zu bilden, wie er in Fig. 6F dargestellt ist.
Die Aufzeichnungseigenschaften eines Kopfs unter Verwendung eines durch den oben beschriebenen Prozeß hergestellten Dünnfilms aus einer Legierung aus Fe mit 1,6 Atom-% Ni sowie eines Kopfs unter Verwendung des Fe-Al-Si-Legierungsdünnfilms wurden unter Verwendung eines Metallbandes mit einer Koerzitivkraft von 1400 Oe gemessen. Als Wiedergabekopf wurde ein Ferritkopf verwendet. Im Ergebnis war das Ausgangssignal des Kopfs unter Verwendung des Legierungsdünnfilms aus Fe mit 1,6 Atom-% Ni bei der Frequenz von 1 MHz ungefähr 4 dB höher als das Ausgangssignal des Kopfs unter Verwendung des Films aus der Fe-Al-Si-Legierung, die ein herkömmliches, in praktischer Verwendung befindliches Material war. Auf diese Weise wurde klargestellt, daß der Magnetkopf unter Verwendung des magnetischen Dünnfilms gemäß dem vorliegenden Beispiel ausgezeichnete Aufzeichnungseigenschaften aufwies.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 6 DES FILMS

Unter Verwendung eines ferromagnetischen Dünnfilms, wie er erfindungsgemäß verwendet werden kann, wurde der in Fig. 5E dargestellte Magnetkopf für Aufzeichnung mit rechtwinkliger Magnetisierung als ein Beispiel eines Magnetkopfs hergestellt. Als Hauptpolfilm wurden ein Laminatfilm aus Fe&sub9;&sub7;Rh&sub3; und Permalloy gemäß der Erfindung, wie sie unter Bezugnahme auf das Ausführungsbeispiel 6 beschrieben wurde, und ein einschichtiger Film aus Fe&sub9;&sub7;Rh&sub3; verwendet. Ferner wurde zu Vergleichszwecken auch ein Kopf aus Fe als Hauptpolfilm hergestellt. Die Dicke des Hauptpolfilms wurde zu 0,3 um gewählt. Die Aufzeichnungs- und Wiedergabeeigenschaften des bei der Versuchsherstellung hergestellten Kopfs wurden unter Verwendung eines Co-Cr-Mediums für Aufzeichnung mit rechtwinkliger Magnetisierung gemessen. Im Ergebnis war das Ausgangssignal des Kopfs mit einem einschichtigen Fe&sub9;&sub7;Rh&sub3;-Film als Hauptpolfilm um ungefähr 2 dB höher als das Ausgangssignal des Kopfs mit einem Fe-Film als Hauptpolfilm. Das Ausgangssignal des Kopfs mit dem Laminatfilm aus Fe&sub9;&sub7;Rh&sub3; und Permalloy als Hauptpolfilm war ungefähr 4 dB höher als das Ausgangssignal des Kopfs mit einem Fe-Film als Hauptpolfilm. So wurde die unter Verwendung des ferromagnetischen Dünnfilms gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erzielte Wirkung bestätigt. Eine solche Verbesserungswirkung der Magnetkopfeigenschaften wurde nicht nur für die erfindungsgemäße Zusammensetzung Fe&sub9;&sub7;Rh&sub3; bestätigt, sondern auch für andere Zusammensetzungen, wie sie erfindungsgemäß verwendet werden können. Der in den Ansprüchen definierte ferromagnetische Dünnfilm zeigt die ausgezeichnete Wirkung dann, wenn er in einem VTR-Magnetkopf verwendet wird.
Selbst wenn eine kleine Menge unvermeidlicher Verunreinigungen im ferromagnetischen Dünnfilm vorhanden ist, bleibt der Effekt der Erfindung erhalten.
Wie oben beschrieben, wird mindestens ein Element aus der Co, Ru, Rh, Pd, Os, Ir und Pt umfassenden Gruppe in geeigneter Weise zu Fe in dem erfindungsgemäß verwendeten ferromagnetischen Dünnfilm zugesetzt. Daher wird es möglich, einen ferromagnetischen Dünnfilm mit extrem hoher Sättigungsflußdichte, einer Magnetostriktionskonstante nahe bei Null und ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit zu erhalten. Es ist ersichtlich, daß ein Magnetkopf unter Verwendung eines solchen ferromagnetischen Dünnfilms ausgezeichnete Kopfeigenschaften aufweist.

Claims

1. Ferromagnetischer Dünnfilm (23, 34, 53) in einem Magnetkopf eines Videobandrecorders, bestehend aus

(a) Fe als Hauptbestandteil,

(b) mindestens einem zusätzlichen Element aus der aus Co, Ru, Rh, Pd, Os, Ir und Pt bestehenden Gruppe, und

(c) wahlweise Ni,

wobei der Gesamtgehalt an dem mindestens einen zusätzlichen Element nicht geringer als 1 Atom-% ist und zusätzliche Gehalte a, b, c, d, e, f, g und h (in Atom-%) an Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir bzw. Pt die Bedingung

erfüllen.

2. Ferromagnetischer Dünnfilm in einem Magnetkopf eines Videobandrecorders nach Anspruch 1, wobei die zusätzlichen Gehalte a, b, c, d, e, f, g und h (in Atom-%) an Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir bzw. Pt die Bedingungen

und

erfüllen.

3. Ferromagnetischer Dünnfilm in einem Magnetkopf eines Videobandrecorders nach Anspruch 1 oder 2, der nach dem Sputter-Verfahren hergestellt ist.

4. Ferromagnetischer Dünnfilm in einem Magnetkopf eines Videobandrecorders nach einem der Ansprüche 1 bis 3, der als magnetischer Haupt-Dünnfilm dient und abwechselnd mit einer Zwischenschicht aus einem magnetischen Material anderer Zu sammensetzung oder aus einem nicht-magnetischen Material geschichtet ist.

5. Ferromagnetischer Dünnfilm in einem Magnetkopf eines Videobandrecorders nach Anspruch 4, wobei der magnetische Hauptfilm eine Filmdicke pro Schicht im Bereich von 0,02 bis 0,5 um und die Zwischenschicht eine Filmdicke pro Schicht im Bereich von 20 bis 500 Å aufweist.

6. Ferromagnetischer Dünnfilm in einem Magnetkopf eines Videobandrecorders, bestehend aus Fe als Hauptbestandteil, mindestens einem zusätzlichen Element aus einer aus Co und Ni bestehenden ersten Gruppe und mindestens einem zusätzlichen Element aus einer aus Ru, Rh, Pd, Os, Ir und Pt bestehenden zweiten Gruppe, wobei der Gesamtgehalt an dem mindestens einen zusätzlichen Element aus der zweiten Gruppe nicht geringer als 0,1 Atom-% ist und zusätzliche Gehalte a, b, c, d, e, f, g und h (in Atom-%) an Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir bzw. Pt die Bedingung

erfüllen.

7. Ferromagnetischer Dünnfilm in einem Magnetkopf eines Videobandrecorders nach Anspruch 6, wobei die zusätzlichen - Gehalte a, b, c, d, e, f, g und h (in Atom-%) an Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir bzw. Pt die Bedingungen

und

erfüllen.