JP2016207680A - Thin film magnet - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、小型モータ、磁気センサ、アクチュエータ等に応用される薄膜磁石、及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a thin film magnet applied to a small motor, a magnetic sensor, an actuator, and the like, and a manufacturing method thereof.
磁石性能は最大エネルギー積によって表される。高い磁石性能、すなわち高い最大エネルギー積を得るためには、保磁力Hcと残留磁化Mrの増加が必要である。 Magnet performance is represented by the maximum energy product. High magnet performance, i.e., in order to obtain a high maximum energy product, it is necessary to increase the residual magnetization M r and coercivity H c.
近年では、高い残留磁化を得るために磁化の高い軟磁性相を、高い保磁力を得るために結晶磁気異方性の高い硬磁性相を使用し、両者が交換相互作用によって磁気的に結合するように組み合わせたナノコンポジット磁石に注目が集まっている。 In recent years, a soft magnetic phase with high magnetization is used to obtain high remanent magnetization, and a hard magnetic phase with high crystal magnetic anisotropy is used to obtain high coercivity, and both are magnetically coupled by exchange interaction. Attention has been focused on nanocomposite magnets combined in this way.
ナノコンポジット磁石のポテンシャルは非特許文献1によって記載されており、軟磁性相と硬磁性相の組み合わせ次第で、100MGOe以上の最大エネルギー積が得られる可能性があるという計算を行っている。 The potential of the nanocomposite magnet is described in Non-Patent Document 1, and it is calculated that a maximum energy product of 100 MGOe or more may be obtained depending on the combination of the soft magnetic phase and the hard magnetic phase.
ナノコンポジット磁石の保磁力は硬磁性相の磁化が軟磁性相の磁化の向きを固定して、軟磁性相の磁化反転を妨げることによって発現する。十分な保磁力を得るためには、硬磁性相と軟磁性相が接触界面で磁気的結合を有し、軟磁性相の厚さが硬磁性相の磁壁幅以下に制御されている微細構造が必要である。強磁性体の磁壁幅は一般に数ナノメートルから数十ナノメートルとされている。そのため、ナノレベルのサイズ制御が比較的容易なスパッタ薄膜法はナノコンポジット磁石の作製に関して有効な手段であると考えられる。薄膜磁石は小型モータ、磁気センサ、アクチュエータ等への応用が期待されるものである。 The coercive force of the nanocomposite magnet is manifested by the magnetization of the hard magnetic phase fixing the direction of magnetization of the soft magnetic phase and preventing the magnetization reversal of the soft magnetic phase. In order to obtain a sufficient coercive force, there is a microstructure in which the hard magnetic phase and the soft magnetic phase have magnetic coupling at the contact interface, and the thickness of the soft magnetic phase is controlled to be equal to or less than the domain wall width of the hard magnetic phase. is necessary. The domain wall width of a ferromagnetic material is generally several nanometers to several tens of nanometers. Therefore, it is considered that the sputtered thin film method in which nano-level size control is relatively easy is an effective means for producing a nanocomposite magnet. Thin film magnets are expected to be applied to small motors, magnetic sensors, actuators, and the like.
特許文献1、2では硬磁性相であるR−TM−Bと軟磁性相であるFe、もしくはFeCoを交互に積層した多層薄膜構造により、ナノコンポジット磁石を製造している。しかし、上記のように硬磁性相と軟磁性相を直接接合した積層構造では、硬磁性相の高い保磁力を十分に生かすことができず、最大エネルギー積の向上は不十分である。 In Patent Documents 1 and 2, a nanocomposite magnet is manufactured with a multilayer thin film structure in which R-TM-B as a hard magnetic phase and Fe or FeCo as a soft magnetic phase are alternately laminated. However, in the laminated structure in which the hard magnetic phase and the soft magnetic phase are directly joined as described above, the high coercive force of the hard magnetic phase cannot be fully utilized, and the maximum energy product is not sufficiently improved.
本発明は、磁化と保磁力をバランスよく備えることで高い最大エネルギー積を有するナノコンポジット薄膜磁石を提供するものである。 The present invention provides a nanocomposite thin film magnet having a high maximum energy product by providing a good balance between magnetization and coercive force.
本発明では、軟磁性層から発生する磁化反転の伝播を抑制するために硬磁性層と軟磁性層の間に、硬磁性層と軟磁性層の交換結合を切断せず、かつピニングサイトの働きをする中間層を導入する。 In the present invention, in order to suppress the propagation of magnetization reversal generated from the soft magnetic layer, the exchange coupling between the hard magnetic layer and the soft magnetic layer is not broken between the hard magnetic layer and the soft magnetic layer, and the function of the pinning site is An intermediate layer is introduced.
本発明は、硬磁性層と軟磁性層の間にFexZ1−x(0.05<x<0.95)層が存在していることを特徴とする。ここで、ZはMo、もしくはTaとする。磁性元素Feと非磁性元素Zが共存するFexZ1−x(0.05<x<0.95)という構成をとることにより、第一の層と第三の層の交換結合を切断せず、かつ磁壁移動を阻害するピニングサイトの働きを得ることができる。また、Zは希土類元素と固溶しにくい。そのため、希土類元素を有する硬磁性層と軟磁性層が相互拡散することを抑制する働きも期待される。係る構成をとることによって、従来のナノコンポジット磁石と比較して、高いエネルギー積を有することができる。高い磁化を有する軟磁性層と高い磁気異方性を持つ硬磁性層の間に磁性元素と非磁性元素を有する層が存在することにより、軟磁性層と硬磁性層の交換結合が切断されず、また、軟磁性層から発生する磁化反転が硬磁性層に伝搬することを抑制することができることを見出し、本発明に至った。 The present invention is characterized in that an Fe x Z 1-x (0.05 <x <0.95) layer exists between the hard magnetic layer and the soft magnetic layer. Here, Z is Mo or Ta. By adopting a configuration of Fe x Z 1-x (0.05 <x <0.95) in which the magnetic element Fe and the nonmagnetic element Z coexist, the exchange coupling between the first layer and the third layer is broken. In addition, it is possible to obtain the function of a pinning site that inhibits domain wall movement. Moreover, Z is difficult to dissolve in rare earth elements. For this reason, a function of suppressing the mutual diffusion of the hard magnetic layer containing the rare earth element and the soft magnetic layer is also expected. By adopting such a configuration, it is possible to have a high energy product as compared with a conventional nanocomposite magnet. The existence of a layer having a magnetic element and a non-magnetic element between a soft magnetic layer having high magnetization and a hard magnetic layer having high magnetic anisotropy prevents the exchange coupling between the soft magnetic layer and the hard magnetic layer from being broken. In addition, the inventors have found that the magnetization reversal generated from the soft magnetic layer can be prevented from propagating to the hard magnetic layer, and have reached the present invention.
軟磁性層である第一の層と硬磁性である第三の層の間には、FexZ1−xからなる第二の層が存在する。この構造によって、第一の層から発生した磁化反転が第三の層へ伝播することを防ぐことができる。xの値は0.05<x<0.95の範囲とする。x≦0.05であるとき、第一の層と第三の層の交換結合が切断され、第一の層が低磁場で磁化反転する挙動を抑制できないので、高い最大エネルギー積が得られない。0.95≦xのとき、第一の層で発生した磁化反転が第三の層に伝播するのを抑制できないため、保磁力が低下し、高い最大エネルギー積が得られない。
Between the first layer which is a soft magnetic layer and the third layer which is hard magnetic, there is a second layer made of Fe x Z 1-x . This structure can prevent the magnetization reversal generated from the first layer from propagating to the third layer. The value of x is in the range of 0.05 <x <0.95. When x ≦ 0.05, the exchange coupling between the first layer and the third layer is broken, and the behavior of the first layer magnetization reversal in a low magnetic field cannot be suppressed, so a high maximum energy product cannot be obtained. . When 0.95 ≦ x, the magnetization reversal generated in the first layer cannot be suppressed from propagating to the third layer, so that the coercive force is lowered and a high maximum energy product cannot be obtained.
第一の層は高い最大エネルギー積を得るために、高い磁化を持つ物質が適しており、室温で高い磁化を持つFe、又はFe―Co合金とする。 In order to obtain a high maximum energy product, a material having high magnetization is suitable for the first layer, and Fe or Fe—Co alloy having high magnetization at room temperature is used.
また、第三の層は薄膜磁石が高い保磁力を得るために、高い結晶磁気異方性を持つ物質が適しており、希土類を含む磁性体とする。好ましくは5〜30at%のR(RはYを含む希土類元素の内少なくとも1種)、0〜20at%のX(B、C、Si、Ge、P、Sの各元素のうち1種または2種以上の元素からなる)、残部TM(TMはFeまたはFeの一部をCoで置換したもの、またはCo)から成る希土類を含む磁性層、R−TM−Xであり、より好ましくは5kOe以上の保磁力を有する磁性層である。 The third layer is preferably made of a material having a high magnetocrystalline anisotropy so that the thin film magnet has a high coercive force, and is a magnetic material containing rare earth. Preferably, 5 to 30 at% R (R is at least one of rare earth elements including Y), 0 to 20 at% X (one or two of each element of B, C, Si, Ge, P, S) R-TM-X, more preferably 5 kOe or more, comprising a rare-earth magnetic layer comprising TM or the remainder TM (which is Fe or a part of Fe substituted with Co, or Co). A magnetic layer having a coercive force of.
本発明において、高い磁化を得るために、第一の層が一層以上必要である。同時に、第一の層の磁化を固定するために、第一の層と同数、もしくはそれ以上の硬磁性相である第三の層も必要である。第一の層と第三の層の間には、第一の層から発生した磁化反転が第三の層へ伝播することを防ぐ第二の層が必要なため、第二の層も第三の層と同様に第一の層と同数、もしくはそれ以上の層数があることが好ましい。 In the present invention, in order to obtain high magnetization, one or more first layers are necessary. At the same time, in order to fix the magnetization of the first layer, a third layer which is the same number or more hard magnetic phases as the first layer is also necessary. Between the first layer and the third layer, a second layer that prevents the magnetization reversal generated from the first layer from propagating to the third layer is necessary. It is preferable that the number of layers is the same as or more than that of the first layer in the same manner as the above layer.
軟磁性である第一の層の厚さは、第三の層との交換結合により第一の層の磁化の向きが固定され、反転しにくくなるため50nm以下とし、更に強固に結合されるためには10nm以下であることが望ましい。また、高い最大エネルギー積を得るために、高い磁化を持つ第一の層の割合は高い必要があり、第一の層の厚さは、0.5nm以上とする。 The soft magnetic first layer has a thickness of 50 nm or less because the direction of magnetization of the first layer is fixed by exchange coupling with the third layer and is difficult to reverse. Is preferably 10 nm or less. Further, in order to obtain a high maximum energy product, the ratio of the first layer having high magnetization needs to be high, and the thickness of the first layer is 0.5 nm or more.
第二の層の厚さは第一の層と第三の層との交換結合を弱めないために2nm以下とする。これより厚い場合、第一の層の磁化の向きを固定することができない。また、第一の層から発生する磁化反転の伝播を効果的に防ぐために、第二の層の厚さは0.1nm以上とする。これより薄い場合、ピニングが十分でなく、磁化反転の伝播を防ぐことができない。 The thickness of the second layer is 2 nm or less so as not to weaken the exchange coupling between the first layer and the third layer. If it is thicker than this, the magnetization direction of the first layer cannot be fixed. In order to effectively prevent propagation of magnetization reversal generated from the first layer, the thickness of the second layer is set to 0.1 nm or more. If it is thinner than this, pinning is insufficient and propagation of magnetization reversal cannot be prevented.
第三の層の厚さは高い磁化を持つ第一の層の割合を増やし、高い最大エネルギー積を得るために、1000nm以下とする。これより厚い場合、第一の層の割合が減少し、高い磁化を得ることができない。また、保磁力を保つために第三の層の厚さは1nm以上とする。これより薄い場合、熱擾乱により十分な保磁力が得られない。 The thickness of the third layer is set to 1000 nm or less in order to increase the ratio of the first layer having high magnetization and obtain a high maximum energy product. If it is thicker than this, the proportion of the first layer decreases, and high magnetization cannot be obtained. In order to maintain the coercive force, the thickness of the third layer is set to 1 nm or more. If it is thinner than this, sufficient coercive force cannot be obtained due to thermal disturbance.
希土類を含む強磁性体とFe、もしくはFeとCoの合金の間に、FexZ1−xが存在することで、希土類を含む強磁性体とFe又はFeとCoの合金を交換結合させつつ、Fe又はFeとCoの合金から発生する磁化反転によるHcの低下を抑制することで、磁化と保磁力をバランスよく備えたナノコンポジット薄膜磁石を得ることができる。 The presence of Fe x Z 1-x between a ferromagnetic material containing rare earth and Fe or an alloy of Fe and Co allows the ferromagnetic material containing rare earth and an alloy of Fe or Fe and Co to be exchange coupled. , by suppressing the decrease in H c by magnetization reversal occurring alloy of Fe or Fe and Co, it is possible to obtain a nanocomposite film magnet having a good balance of the magnetization and the coercive force.
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を説明する。なお、本発明の実施態様は、後述する形態例に限定されるものではなく、その技術思想の範囲において、種々の変形が可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiment of the present invention is not limited to the embodiments described later, and various modifications can be made within the scope of the technical idea.
[基本構造]
まず、各実施例に係る薄膜磁石に共通する基本的な層構造を図1を用いて説明する。後述する各実施例は、この構造を含んでいる。
[Basic structure]
First, a basic layer structure common to the thin film magnets according to the respective embodiments will be described with reference to FIG. Each embodiment described later includes this structure.
第一の層はFe又はFeとCoの合金からなる層であり、第二の層はFexZ1−xからなり、第三の層は希土類元素を含む強磁性体からなる層であり、M層はMo、Cr、Ti、W、Ta、FeMn、NiO、FeO、CoO、Co−Pt、Fe−Ptのうち1種または2種以上からなる。 The first layer is a layer made of Fe or an alloy of Fe and Co, the second layer is made of Fe x Z 1-x , and the third layer is a layer made of a ferromagnetic containing a rare earth element, The M layer is composed of one or more of Mo, Cr, Ti, W, Ta, FeMn, NiO, FeO, CoO, Co—Pt, and Fe—Pt.
図1に示す薄膜磁石は基板の表面からM層、第三の層、第二の層、第一の層、第二の層、第三の層と順番に形成した積層構造を有している。 The thin film magnet shown in FIG. 1 has a laminated structure in which an M layer, a third layer, a second layer, a first layer, a second layer, and a third layer are formed in this order from the surface of the substrate. .
この構造において、軟磁性である第一の層と硬磁性である第三の層の間に第二の層が形成されており、軟磁性層から発生する磁化反転が硬磁性層に伝搬することを抑制する構造をとっている。 In this structure, the second layer is formed between the soft magnetic first layer and the hard magnetic third layer, and the magnetization reversal generated from the soft magnetic layer propagates to the hard magnetic layer. The structure which suppresses is taken.
第一の層は室温で第三の層よりも高い磁化を持つ物質が好ましい。Fe、又はFe−Co合金などである。 The first layer is preferably a material having a higher magnetization at room temperature than the third layer. Fe or Fe—Co alloy.
第二の層はFexZ1−xで表記され、xの値は0.05<x<0.95の範囲とする。xの値は0.45<x<0.55の範囲がより好ましい。x≦0.05であるとき、第一の層と第三の層の交換結合が切断され、第一の層が低磁場で磁化反転する挙動を抑制できないので、高い最大エネルギー積が得られない。0.95≦xのとき、第一の層で発生した磁化反転が第三の層に伝播するのを抑制できないため、保磁力が低下し、高い最大エネルギー積が得られない。 The second layer is expressed as Fe x Z 1-x , and the value of x is in the range of 0.05 <x <0.95. The value of x is more preferably in the range of 0.45 <x <0.55. When x ≦ 0.05, the exchange coupling between the first layer and the third layer is broken, and the behavior of the first layer magnetization reversal in a low magnetic field cannot be suppressed, so a high maximum energy product cannot be obtained. . When 0.95 ≦ x, the magnetization reversal generated in the first layer cannot be suppressed from propagating to the third layer, so that the coercive force is lowered and a high maximum energy product cannot be obtained.
第三の層は5〜30at%のR(RはYを含む希土類元素の内少なくとも1種)、0〜20at%のX(B、C、Si、Ge、P、Sの各元素のうち1種または2種以上の元素からなる)、残部TM(TMはFeまたはFeの一部をCoで置換したもの、またはCo)から成る希土類を含む磁性層、R−TM−Xであり、好ましくは5kOe以上の保磁力を有する磁性層である。 The third layer is 5 to 30 at% R (R is at least one kind of rare earth elements including Y), and 0 to 20 at% X (B, C, Si, Ge, P, and 1 of each element) R-TM-X, which is a magnetic layer containing a rare earth composed of a seed or consisting of two or more elements), the balance TM (TM is Fe or a part of Fe substituted with Co, or Co), preferably It is a magnetic layer having a coercive force of 5 kOe or more.
軟磁性である第一の層と硬磁性である第三の層の間には、FexZ1−xで表される第二の層が存在する。この第二の層がない場合、第一の層から発生した磁化反転が第三の層へ伝播してしまい、良好な保磁力が得られず、高い最大エネルギー積が得られない。 Between the soft magnetic first layer and the hard magnetic third layer, there is a second layer represented by Fe x Z 1-x . Without this second layer, the magnetization reversal generated from the first layer propagates to the third layer, a good coercive force cannot be obtained, and a high maximum energy product cannot be obtained.
第一の層の厚さは0.5〜50nmとする。この厚さより小さい場合は第三の層単層と比較して磁化が大きくなる効果が十分に得られず、この厚さより大きい場合は交換相互作用が不十分となって保磁力が低下する。第二の層の厚さは0.1〜2nmとする。この厚さより大きい場合は第一の層が交換結合を十分に受けられない可能性があり、この厚さより小さい場合は磁壁をピニングする効果が十分に得られない。第三の層は1nm以上1000nm以下とする。この厚さより大きい場合は磁化が大きくなる効果が十分に得られず、この厚さより小さい場合は熱擾乱により十分な保磁力が得られない。全体の薄膜の体積の中で第一の層が占める割合が大きくなれば磁化が大きくなり、保磁力が小さくなる。第三の層が占める割合が大きくなれば、保磁力の値が第三の層単層に近づき、磁化の上昇は得にくくなる。 The thickness of the first layer is 0.5 to 50 nm. When the thickness is smaller than this, the effect of increasing the magnetization is not sufficiently obtained as compared with the third single layer. When the thickness is larger than this thickness, the exchange interaction is insufficient and the coercive force is lowered. The thickness of the second layer is 0.1 to 2 nm. If it is larger than this thickness, the first layer may not be sufficiently subjected to exchange coupling, and if it is smaller than this thickness, the effect of pinning the domain wall is not sufficiently obtained. The third layer has a thickness of 1 nm to 1000 nm. If it is larger than this thickness, the effect of increasing magnetization cannot be obtained sufficiently, and if it is smaller than this thickness, sufficient coercive force cannot be obtained due to thermal disturbance. As the proportion of the first layer in the total thin film volume increases, the magnetization increases and the coercive force decreases. When the proportion of the third layer increases, the coercive force value approaches that of the third single layer, and it is difficult to obtain an increase in magnetization.
基板は各種の金属、ガラス、シリコン、セラミックスなどを選択して使用することができる。ただし、所望の結晶組織を得るために高温での処理を行う必要が生じる可能性があるため、高融点な材料を選択することが望ましい。下地、及びCAP相となるM層はMo、Cr、Ti、W、Ta、FeMn、NiO、FeO,CoO,Co−Pt,Fe−Ptのうち、少なくとも1種、または2種以上からなる層である。M層の厚さは、これと隣接する硬磁性層あるいは軟磁性層との相互拡散により界面で合金あるいは化合物を形成しても充分にその機能を損なうことのないように5nm〜100nm、望ましくは5〜20nmとする。 As the substrate, various metals, glass, silicon, ceramics and the like can be selected and used. However, it may be necessary to perform processing at a high temperature in order to obtain a desired crystal structure. Therefore, it is desirable to select a material having a high melting point. The underlayer and the M layer that becomes the CAP phase are layers made of at least one or more of Mo, Cr, Ti, W, Ta, FeMn, NiO, FeO, CoO, Co—Pt, and Fe—Pt. is there. The thickness of the M layer is preferably 5 nm to 100 nm so that even if an alloy or compound is formed at the interface by mutual diffusion with the adjacent hard magnetic layer or soft magnetic layer, its function is not impaired sufficiently. 5 to 20 nm.
以下、本発明の製造方法の好適な例について説明する。磁性合金薄膜の製造方法は真空蒸着法、スパッタリング法、分子線エピタキシー法などがあるが、このうち、スパッタリング法による製造方法の一例について説明する。 Hereinafter, preferred examples of the production method of the present invention will be described. Examples of the manufacturing method of the magnetic alloy thin film include a vacuum deposition method, a sputtering method, and a molecular beam epitaxy method. Among these, an example of a manufacturing method by the sputtering method will be described.
材料として、まずターゲット材を用意する。ターゲット材は、第一の層のターゲットとして、Feターゲット、あるいはFe、Coのターゲットを用意する。第二の層のターゲットとして、Fe、Z(Mo、又はTa)のターゲットを用意する。ここでは、硬磁性相の一例としてをNd2Fe14Bを用いるため、第三の層のターゲットとして、Nd、Fe、Bのターゲットとする。使用するターゲット数以上のスパッタリング機構を有する装置を使用し、単元素のターゲット材を用いて所望の割合でスパッタリングすることが可能である。各層のターゲットは、所望の組成の合金ターゲット材を準備し、使用することもでき、また、合金ターゲット材と単元素のターゲットを組みあわせて、所望の割合でスパッタすることも可能である。他の元素、例えばZr、Ti、Bi、Sn、Ga、Nb、Ta、Si、V、Ag、Ge等を適宜含有させたい場合も同様に所望の割合でスパッタリングすることが可能である。一方で、O、N、C等の不純物元素を極力低減することが望ましいため、ターゲット材中の不純物含有量も極力低減する。 First, a target material is prepared as a material. As the target material, an Fe target or an Fe / Co target is prepared as the target of the first layer. A target of Fe, Z (Mo or Ta) is prepared as a target of the second layer. Here, since Nd 2 Fe 14 B is used as an example of the hard magnetic phase, Nd, Fe, and B targets are used as the third layer target. It is possible to perform sputtering at a desired ratio using a single element target material using an apparatus having a sputtering mechanism equal to or more than the number of targets to be used. As the target of each layer, an alloy target material having a desired composition can be prepared and used, or a combination of an alloy target material and a single element target can be sputtered at a desired ratio. Similarly, when other elements such as Zr, Ti, Bi, Sn, Ga, Nb, Ta, Si, V, Ag, and Ge are to be contained as appropriate, sputtering can be performed at a desired ratio. On the other hand, since it is desirable to reduce impurity elements such as O, N, and C as much as possible, the impurity content in the target material is also reduced as much as possible.
ターゲット材は、保管中に表面から酸化する。特に、Ndなどの希土類元素ターゲット材を使用する場合は酸化の速度が速い。そのため、これらのターゲット材の使用前には、スパッタリングを十分に行い、ターゲット材の清浄表面を出しておくこと必要がある。 The target material oxidizes from the surface during storage. In particular, when a rare earth target material such as Nd is used, the oxidation rate is fast. Therefore, before using these target materials, it is necessary to perform sputtering sufficiently to bring out a clean surface of the target material.
スパッタリングにて成膜を行う基材は、各種金属、ガラス、シリコン、セラミックスなどを選択し、使用することができる。ただし、所望の結晶組織を得るために高温での処理を行う必要上、高融点な材料を使用することが望ましい。なお、高温処理における耐性の他に、積層膜との密着性が不足する場合があり、その対策として下地膜を設けることで密着性を向上することが通常行われる。積層膜の上部には酸化を防ぐために保護膜を設けることができる。 As the base material on which the film is formed by sputtering, various metals, glass, silicon, ceramics and the like can be selected and used. However, in order to obtain a desired crystal structure, it is desirable to use a material having a high melting point in order to perform a treatment at a high temperature. In addition to the resistance in high temperature processing, the adhesion to the laminated film may be insufficient, and as a countermeasure against this, it is usually performed to improve the adhesion by providing a base film. A protective film can be provided on the laminated film to prevent oxidation.
スパッタリングを行う成膜装置は、O、N、C等の不純物元素を極力低減することが望ましいため、10−6Pa以下、より好ましくは10−8Pa以下となるまで真空槽が排気されていることが望ましい。高い真空状態を保つため、成膜室と繋がった基材導入室を有することが望ましい。また、ターゲット材の使用前には、スパッタリングを十分に行い、ターゲット材の清浄表面を出しておく必要があるため、成膜装置は、基材とターゲット材の間に真空状態で操作可能な遮蔽機構を有することが望ましい。スパッタリングの方法は、不純物元素を極力低減するという目的で、より低Ar雰囲気でスパッタリングが可能となるマグネトロン・スパッタリング法が好ましい。ここで、Fe、Coを含むターゲット材は、マグネトロン・スパッタリングの漏れ磁束を大きく低減させ、スパッタリングを困難にするため、ターゲット材の厚みを適切に選択することが必要である。スパッタリングの電源は、DC、RFどちらでも使用可能であり、ターゲット材に応じて適宜選択できる。 Since it is desirable that a film forming apparatus that performs sputtering reduces impurity elements such as O, N, and C as much as possible, the vacuum chamber is exhausted to 10 −6 Pa or less, more preferably 10 −8 Pa or less. It is desirable. In order to maintain a high vacuum state, it is desirable to have a base material introduction chamber connected to the film formation chamber. In addition, before the target material is used, it is necessary to perform sputtering sufficiently to bring out a clean surface of the target material. Therefore, the film forming apparatus is a shield that can be operated in a vacuum state between the base material and the target material. It is desirable to have a mechanism. The sputtering method is preferably a magnetron sputtering method that enables sputtering in a lower Ar atmosphere for the purpose of reducing impurity elements as much as possible. Here, since the target material containing Fe and Co greatly reduces the leakage magnetic flux of magnetron sputtering and makes sputtering difficult, it is necessary to select the thickness of the target material appropriately. As the power source for sputtering, either DC or RF can be used, and can be appropriately selected depending on the target material.
上述したターゲット材、及び基材を用いて、第一の層、第二の層、第三の層の積層構造を得ることができる。第一の層は、例えば、Feターゲット材をスパッタリングすることで積層できる。第二の層はFe、Z(Mo、又はTa)を所望の割合でスパッタリングすることで積層できる。第三の層は、例えば、Nd、Fe、Bを所望の割合でスパッタリングすることで積層できる。これらを繰り返すことで、所望の積層構造を得ることができる。また、積層構造は、基材を成膜装置内で移送することによって、別室のチャンバーにて異なるターゲット材のスパッタリング行うことによっても作製可能である。 A laminated structure of the first layer, the second layer, and the third layer can be obtained using the target material and the base material described above. The first layer can be laminated, for example, by sputtering an Fe target material. The second layer can be laminated by sputtering Fe, Z (Mo or Ta) at a desired ratio. The third layer can be laminated, for example, by sputtering Nd, Fe, B at a desired ratio. By repeating these, a desired laminated structure can be obtained. In addition, the laminated structure can be manufactured by performing sputtering of different target materials in a separate chamber by transferring the substrate in a film forming apparatus.
第一の層が1層以上積層する必要があり、第一の層の磁化を固定するために、第一の層と同数、もしくはそれ以上の硬磁性相である第三の層の積層も必要である。第一の層と第三の層の間には、第二の層が必要である。 It is necessary to stack one or more first layers, and in order to fix the magnetization of the first layer, it is also necessary to stack a third layer that is the same number or more hard magnetic phase as the first layer. It is. A second layer is required between the first layer and the third layer.
第一の層の厚さとはFeのみが存在する面の端から端であり、第二の層の厚さとはFe、Zが共存する面の端から端であり、第三の層の厚さとはNd、FeBが共存する面の端から端までである。 The thickness of the first layer is from the end of the surface where only Fe exists, the thickness of the second layer is the end to the end of the surface where Fe and Z coexist, and the thickness of the third layer is Is from end to end of the surface where Nd and FeB coexist.
積層構造における第一の層、第二の層、第三の層の厚さは、スパッタリングパワー、時間を調整することで任意の厚さ、組成に設定することができる。ここで、厚さ、組成の調整を行うためには、あらかじめ成膜レートの確認を行っておく必要がある。成膜レートは所定のパワー、所定の時間で成膜した膜を接触式段差計で測定することが一般に行われている。また、成膜装置内に水晶子振動子膜厚計等を備え付けて用いることも可能である。 The thicknesses of the first layer, the second layer, and the third layer in the laminated structure can be set to any thickness and composition by adjusting the sputtering power and time. Here, in order to adjust the thickness and composition, it is necessary to confirm the film formation rate in advance. The film formation rate is generally measured by measuring a film formed with a predetermined power and a predetermined time with a contact-type step meter. It is also possible to use a crystal oscillator thickness meter or the like in the film forming apparatus.
スパッタリング中は、基材を200〜700℃で加熱し結晶化させる。一方、スパッタリング中は、基材を室温に保ち、成膜後に200〜1100℃の熱処理を行うことによって結晶化させることも可能である。この場合、成膜後の各膜は、通常数十nm程度の微細結晶やアモルファスから成っており、熱処理によって結晶が成長する。熱処理は、酸化、窒化を極力低減するため、真空もしくは不活性ガス中で行うことが好ましい。同様の目的で、熱処理機構と成膜装置は真空中で搬送可能であることがより好ましい。熱処理時間は短時間であることが望ましく、1分〜1時間の範囲で十分である。また、成膜中の加熱と熱処理は、任意に組み合わせて行うことが可能である。 During sputtering, the substrate is heated at 200 to 700 ° C. for crystallization. On the other hand, during sputtering, the substrate can be crystallized by keeping the substrate at room temperature and performing heat treatment at 200 to 1100 ° C. after film formation. In this case, each film after film formation is usually made of fine crystals or amorphous having a thickness of about several tens of nanometers, and crystals grow by heat treatment. The heat treatment is preferably performed in a vacuum or an inert gas in order to reduce oxidation and nitridation as much as possible. For the same purpose, it is more preferable that the heat treatment mechanism and the film forming apparatus can be transported in a vacuum. The heat treatment time is desirably a short time, and a range of 1 minute to 1 hour is sufficient. Further, heating and heat treatment during film formation can be performed in any combination.
ここで、第一の層、第二の層、第三の層はスパッタリングのエネルギーと基材加熱のエネルギーによって結晶化される。スパッタリングのエネルギーは、スパッタ粒子が基材に付着し、結晶形成後すぐに失われる。一方、基材加熱のエネルギーは成膜時に継続して供給されるが、200〜700℃の熱エネルギーでは第一の層、第二の層、第三の層の拡散はほぼ進行せず、積層構造が維持される。低温成膜後の熱処理で結晶化させる場合も、200〜1100℃の熱エネルギーにより微細結晶の粒成長は進行するが、第一の層、第二の層、第三の層の拡散はほぼ進行せず、積層構造が維持される。 Here, the first layer, the second layer, and the third layer are crystallized by sputtering energy and substrate heating energy. Sputtering energy is lost as soon as the sputtered particles adhere to the substrate and the crystals are formed. On the other hand, the substrate heating energy is continuously supplied at the time of film formation, but the diffusion of the first layer, the second layer, and the third layer hardly progresses at the heat energy of 200 to 700 ° C. The structure is maintained. Even when crystallization is performed by heat treatment after low-temperature film formation, fine crystal grain growth proceeds by thermal energy of 200 to 1100 ° C., but diffusion of the first layer, the second layer, and the third layer substantially proceeds. Without being stacked, the laminated structure is maintained.
実施例1にかかる薄膜磁石の構造例を説明する。第一の層の組成はFe、第二の層の組成はFe0.5Mo0.5、第三の層はNd−Fe−Bである。基板は熱酸化膜付Si基板を用いている。薄膜の形成はMo、Fe、Nd、B、Coを有するスパッタリング装置を使用する。本装置の使用により、大気に曝すことなく積層構造を形成することができる。したがって、各層の間に酸化物を形成することなく、多層構造を形成することができる。これにより、図1に示される積層構造を作製する。 A structural example of the thin film magnet according to Example 1 will be described. The composition of the first layer is Fe, the composition of the second layer is Fe 0.5 Mo 0.5 , and the third layer is Nd—Fe—B. The substrate is a Si substrate with a thermal oxide film. The thin film is formed using a sputtering apparatus having Mo, Fe, Nd, B, and Co. By using this apparatus, a laminated structure can be formed without exposure to the atmosphere. Therefore, a multilayer structure can be formed without forming an oxide between the layers. Thereby, the laminated structure shown in FIG. 1 is produced.
(実施例1)まず、スパッタリング装置内部を5×10−4Pa以下に排気し、熱酸化Si基板を650℃まで加熱する。その後、Arガスを導入し、1Paとして、Moターゲットに電圧を印加して高温基板上にMo層を20nm成膜した。投入電力は100Wとし、基板とターゲットの間に取り付けたシャッターを閉じた状態で3分間予備スパッタリングを行って、ターゲット表面上の酸化物などを除去したのち、シャッターを開けてMo層を成膜した。成膜速度は0.14nm/secである。その後、基板温度を550℃まで降温したのち、Nd−Fe−B層を成膜した。Nd、Fe、Bターゲットにそれぞれ56W、110W、101Wの投入電力でNd−Fe−B層を50nm成膜した。基板とターゲットの間に取り付けたシャッターを閉じた状態で3分間予備スパッタリングを行って、ターゲット表面上の酸化物などを除去したのち、シャッターを開けてNd−Fe−B層を成膜した。成膜速度は0.12nm/secである。ここで、Nd−Fe−Bの組成はNd15Fe75B10(at%)である。その後、基板温度を200℃まで降温したのち、Fe0.5Mo0.5層を成膜した。Fe、Moターゲットにそれぞれ52W、36Wの投入電力でFe0.5Mo0.5層を1nm成膜した。成膜速度は0.10nm/secである。その後、Fe層を成膜した。Feターゲットに100Wの投入電力を設定し、Fe層を6nm成膜した。成膜速度は0.12nm/secである。その後、Fe0.5Mo0.5層をNd−Fe−B層上に積層したものと同条件で1nm成膜した。その後、基板温度を550℃まで昇温し、Nd−Fe−B層を同条件で50nm成膜した。その後、基板温度を200℃まで降温し、薄膜の酸化を防ぐためにMoを同条件で10nm成膜した。 (Embodiment 1) First, the inside of the sputtering apparatus is evacuated to 5 × 10 −4 Pa or less, and the thermally oxidized Si substrate is heated to 650 ° C. Thereafter, Ar gas was introduced, and a pressure of 1 Pa was applied to the Mo target to form a 20 nm Mo layer on the high temperature substrate. The input power was 100 W, preliminary sputtering was performed for 3 minutes with the shutter attached between the substrate and the target closed, and after removing oxides and the like on the target surface, the shutter was opened to form a Mo layer. . The film formation rate is 0.14 nm / sec. Thereafter, the substrate temperature was lowered to 550 ° C., and then an Nd—Fe—B layer was formed. An Nd—Fe—B layer having a thickness of 50 nm was formed on the Nd, Fe, and B targets with an input power of 56 W, 110 W, and 101 W, respectively. Preliminary sputtering was performed for 3 minutes with the shutter attached between the substrate and the target closed to remove oxides and the like on the target surface, and then the shutter was opened to form an Nd—Fe—B layer. The film formation rate is 0.12 nm / sec. Here, the composition of Nd—Fe—B is Nd 15 Fe 75 B 10 (at%). Thereafter, the substrate temperature was lowered to 200 ° C., and then a Fe 0.5 Mo 0.5 layer was formed. A Fe 0.5 Mo 0.5 layer was formed to a thickness of 1 nm on the Fe and Mo targets with an input power of 52 W and 36 W, respectively. The film formation rate is 0.10 nm / sec. Thereafter, an Fe layer was formed. An input power of 100 W was set to the Fe target, and an Fe layer was formed to 6 nm. The film formation rate is 0.12 nm / sec. Thereafter, a 1 nm film was formed under the same conditions as those obtained by laminating the Fe 0.5 Mo 0.5 layer on the Nd—Fe—B layer. Thereafter, the substrate temperature was raised to 550 ° C., and an Nd—Fe—B layer was formed to a thickness of 50 nm under the same conditions. Thereafter, the substrate temperature was lowered to 200 ° C., and Mo was deposited to a thickness of 10 nm under the same conditions to prevent oxidation of the thin film.
膜厚は成膜速度から計算した値である。各試料の磁気特性は振動試料型磁力計(VSM)を用い、膜面に垂直方向に±33kOeの磁場を加えて行った。測定は全て23度±1度で行った。測定したデータはNi薄膜の磁化曲線を用いてミラー補正を行い、その後、基板のみの磁化曲線を用いて加減算処理を行い、成膜した薄膜のみの磁化挙動を計算した。薄膜の密度を7.5g/ccとして磁化の計算を行った。 The film thickness is a value calculated from the film formation rate. The magnetic properties of each sample were measured by applying a magnetic field of ± 33 kOe in a direction perpendicular to the film surface using a vibrating sample magnetometer (VSM). All measurements were performed at 23 ° ± 1 °. The measured data was subjected to mirror correction using the magnetization curve of the Ni thin film, and then subjected to addition / subtraction processing using the magnetization curve of only the substrate to calculate the magnetization behavior of only the deposited thin film. The magnetization was calculated by setting the density of the thin film to 7.5 g / cc.
(実施例2)熱酸化Si基板上に実施例1と同様の条件でMo層、Nd−Fe−B層を成膜し、その後、200℃まで降温し、Fe0.9Mo0.1層を1nm成膜した。Fe、Moターゲットへの投入電力はそれぞれ84W、24Wである。次に実施例1と同様の条件でFe層を6nm成膜したのち、上記と同条件でFe0.9Mo0.1層を1nm成膜した。その後、実施例1で成膜した条件と同様にFexMo1−x層上にNd−Fe−B層、Mo層を成膜した。つまり実施例1と比較して第二の層FexMo1−xのxの値が異なる。 (Example 2) A Mo layer and an Nd-Fe-B layer were formed on a thermally oxidized Si substrate under the same conditions as in Example 1, and then the temperature was lowered to 200 ° C to form an Fe 0.9 Mo 0.1 layer. Was deposited to 1 nm. Input powers to the Fe and Mo targets are 84 W and 24 W, respectively. Next, after forming a 6 nm thick Fe layer under the same conditions as in Example 1, a 1 nm thick Fe 0.9 Mo 0.1 layer was formed under the same conditions as described above. Thereafter, an Nd—Fe—B layer and an Mo layer were formed on the Fe x Mo 1-x layer in the same manner as in the conditions formed in Example 1. That is, compared with Example 1, the value of x of the second layer Fe x Mo 1-x is different.
(実施例3)熱酸化Si基板上に実施例1と同様の条件でMo層、Nd−Fe−B層を成膜し、その後、200℃まで降温し、Fe0.7Mo0.3層を1nm成膜した。Fe、Moターゲットへの投入電力はそれぞれ68W、32Wである。次に実施例1と同様の条件でFe層を6nm成膜したのち、上記と同条件でFe0.9Mo0.1層を1nm成膜した。その後、実施例1で成膜した条件と同様にFexMo1−x層上にNd−Fe−B層、Mo層を成膜した。つまり実施例1と比較して第二の層FexMo1−xのxの値が異なる。 (Example 3) An Mo layer and an Nd-Fe-B layer were formed on a thermally oxidized Si substrate under the same conditions as in Example 1, and then the temperature was lowered to 200 ° C to form an Fe 0.7 Mo 0.3 layer. Was deposited to 1 nm. The input power to the Fe and Mo targets is 68W and 32W, respectively. Next, after forming a 6 nm thick Fe layer under the same conditions as in Example 1, a 1 nm thick Fe 0.9 Mo 0.1 layer was formed under the same conditions as described above. Thereafter, an Nd—Fe—B layer and an Mo layer were formed on the Fe x Mo 1-x layer in the same manner as in the conditions formed in Example 1. That is, compared with Example 1, the value of x of the second layer Fe x Mo 1-x is different.
(実施例4)熱酸化Si基板上に実施例1と同様の条件でMo層、Nd−Fe−B層を成膜し、その後、200℃まで降温し、Fe0.3Mo0.7層を1nm成膜した。Fe、Moターゲットへの投入電力はそれぞれ45W、60Wである。次に実施例1と同様の条件でFe層を6nm成膜したのち、上記と同条件でFe0.9Mo0.1層を1nm成膜した。その後、実施例1で成膜した条件と同様にFexMo1−x層上にNd−Fe−B層、Mo層を成膜した。つまり実施例1と比較して第二の層FexMo1−xのxの値が異なる。 (Example 4) A Mo layer and an Nd-Fe-B layer were formed on a thermally oxidized Si substrate under the same conditions as in Example 1, and then the temperature was lowered to 200 ° C to form an Fe 0.3 Mo 0.7 layer. Was deposited to 1 nm. Input powers to the Fe and Mo targets are 45 W and 60 W, respectively. Next, after forming a 6 nm thick Fe layer under the same conditions as in Example 1, a 1 nm thick Fe 0.9 Mo 0.1 layer was formed under the same conditions as described above. Thereafter, an Nd—Fe—B layer and an Mo layer were formed on the Fe x Mo 1-x layer in the same manner as in the conditions formed in Example 1. That is, compared with Example 1, the value of x of the second layer Fe x Mo 1-x is different.
(実施例5)熱酸化Si基板上に実施例1と同様の条件でMo層、Nd−Fe−B層を成膜し、その後、200℃まで降温し、Fe0.1Mo0.9層を1nm成膜した。Fe、Moターゲットへの投入電力はそれぞれ39W、85Wである。次に実施例1と同様の条件でFe層を6nm成膜したのち、上記と同条件でFe0.1Mo0.9層を1nm成膜した。その後、実施例1で成膜した条件と同様にFexMo1−x層上にNd−Fe−B層、Mo層を成膜した。つまり実施例1と比較して第二の層FexMo1−xのxの値が異なる。 (Example 5) A Mo layer and an Nd-Fe-B layer were formed on a thermally oxidized Si substrate under the same conditions as in Example 1, and then the temperature was lowered to 200 ° C to obtain an Fe 0.1 Mo 0.9 layer. Was deposited to 1 nm. The input power to the Fe and Mo targets is 39 W and 85 W, respectively. Next, after forming a 6 nm thick Fe layer under the same conditions as in Example 1, a 1 nm thick Fe 0.1 Mo 0.9 layer was formed under the same conditions as described above. Thereafter, an Nd—Fe—B layer and an Mo layer were formed on the Fe x Mo 1-x layer in the same manner as in the conditions formed in Example 1. That is, compared with Example 1, the value of x of the second layer Fe x Mo 1-x is different.
(実施例6)熱酸化Si基板上に実施例1と同様の条件でMo層、Nd−Fe−B層、Fe0.5Mo0.5層を成膜した。その後、Feターゲットに100Wの投入電力でFeを8nm成膜した。成膜速度は0.12nm/secである。その後、Fe0.5Mo0.5層、Nd−Fe−B層、Mo層を順に積層し薄膜磁石を得た。つまり実施例1と比較してFe層(第一の層)の厚さが異なる。 (Example 6) A Mo layer, a Nd-Fe-B layer, and a Fe 0.5 Mo 0.5 layer were formed on the thermally oxidized Si substrate under the same conditions as in Example 1. Then, 8 nm of Fe was deposited on the Fe target with an input power of 100 W. The film formation rate is 0.12 nm / sec. Thereafter, an Fe 0.5 Mo 0.5 layer, an Nd—Fe—B layer, and an Mo layer were sequentially laminated to obtain a thin film magnet. That is, the thickness of the Fe layer (first layer) is different from that in Example 1.
(実施例7)熱酸化Si基板上に実施例2と同様の条件でMo層、Nd−Fe−B層、Fe0.9Mo0.1層を成膜した。その後、Feターゲットに100Wの投入電力でFeを8nm成膜した。成膜速度は0.12nm/secである。その後、Fe0.9Mo0.1層、Nd−Fe−B層、Mo層を順に積層し薄膜磁石を得た。つまり実施例2と比較してFe層(第一の層)の厚さが異なる。 (Example 7) A Mo layer, a Nd-Fe-B layer, and a Fe 0.9 Mo 0.1 layer were formed on the thermally oxidized Si substrate under the same conditions as in Example 2. Then, 8 nm of Fe was deposited on the Fe target with an input power of 100 W. The film formation rate is 0.12 nm / sec. Thereafter, an Fe 0.9 Mo 0.1 layer, an Nd—Fe—B layer, and an Mo layer were sequentially laminated to obtain a thin film magnet. That is, the thickness of the Fe layer (first layer) is different from that in Example 2.
(実施例8)熱酸化Si基板上に実施例3と同様の条件でMo層、Nd−Fe−B層、Fe0.7Mo0.3層を成膜した。その後、Feターゲットに100Wの投入電力でFeを8nm成膜した。成膜速度は0.12nm/secである。その後、Fe0.7Mo0.3層、Nd−Fe−B層、Mo層を順に積層し薄膜磁石を得た。つまり実施例3と比較してFe層(第一の層)の厚さが異なる。 (Example 8) A Mo layer, a Nd-Fe-B layer, and a Fe 0.7 Mo 0.3 layer were formed on the thermally oxidized Si substrate under the same conditions as in Example 3. Then, 8 nm of Fe was deposited on the Fe target with an input power of 100 W. The film formation rate is 0.12 nm / sec. Thereafter, an Fe 0.7 Mo 0.3 layer, an Nd—Fe—B layer, and an Mo layer were sequentially laminated to obtain a thin film magnet. That is, the thickness of the Fe layer (first layer) is different from that in Example 3.
(実施例9)熱酸化Si基板上に実施例4と同様の条件でMo層、Nd−Fe−B層、Fe0.3Mo0.7層を成膜した。その後、Feターゲットに100Wの投入電力でFeを8nm成膜した。成膜速度は0.12nm/secである。その後、Fe0.3Mo0.7層、Nd−Fe−B層、Mo層を順に積層し薄膜磁石を得た。つまり実施例4と比較してFe層(第一の層)の厚さが異なる。 Mo layer under the same conditions as Example 9 Example 4 to thermally oxidized Si substrate, Nd-Fe-B layer, was deposited Fe 0.3 Mo 0.7 layers. Then, 8 nm of Fe was deposited on the Fe target with an input power of 100 W. The film formation rate is 0.12 nm / sec. Thereafter, an Fe 0.3 Mo 0.7 layer, an Nd—Fe—B layer, and an Mo layer were sequentially laminated to obtain a thin film magnet. That is, the thickness of the Fe layer (first layer) is different from that in Example 4.
(実施例10)熱酸化Si基板上に実施例5と同様の条件でMo層、Nd−Fe−B層、Fe0.1Mo0.9層を成膜した。その後、Feターゲットに100Wの投入電力でFeを8nm成膜した。成膜速度は0.12nm/secである。その後、Fe0.1Mo0.9層、Nd−Fe−B層、Mo層を順に積層し薄膜磁石を得た。つまり実施例5と比較してFe層(第一の層)の厚さが異なる。 (Example 10) Mo layer under the same conditions as in Example 5 to thermally oxidized Si substrate, Nd-Fe-B layer, was deposited Fe 0.1 Mo 0.9 layers. Then, 8 nm of Fe was deposited on the Fe target with an input power of 100 W. The film formation rate is 0.12 nm / sec. Thereafter, an Fe 0.1 Mo 0.9 layer, an Nd—Fe—B layer, and an Mo layer were sequentially laminated to obtain a thin film magnet. That is, the thickness of the Fe layer (first layer) is different from that in Example 5.
(実施例11)熱酸化Si基板上に実施例1と同様の条件でMo層を積層した。その後、基板温度を550℃まで降温したのち、Nd−Fe−B層を成膜した。Nd、Fe、Bターゲットにそれぞれ56W、110W、101Wの投入電力でNd−Fe−B層を10nm成膜した。基板とターゲットの間に取り付けたシャッターを閉じた状態で3分間予備スパッタリングを行って、ターゲット表面上の酸化物などを除去したのち、シャッターを開けてNd−Fe−B層を成膜した。成膜速度は0.12nm/secである。ここで、Nd−Fe−Bの膜組成はNd15Fe75B10(at%)である。その後、実施例1と同様の条件でFe0.5Mo0.5層を成膜した。その後、Feターゲットに100Wの投入電力を設定し、Fe層を1nm成膜した。成膜速度は0.12nm/secである。その後、実施例1と同様の条件でFe0.5Mo0.5層を積層した後、基板温度を550℃まで昇温し、Nd−Fe−B層を同条件で10nm成膜した。その後、基板温度を200℃まで降温し、薄膜の酸化を防ぐためにMo層を同条件で10nm成膜した。つまり実施例1と比較して第一の層の厚さ、第三の層の厚さが異なる。 (Example 11) A Mo layer was laminated on a thermally oxidized Si substrate under the same conditions as in Example 1. Thereafter, the substrate temperature was lowered to 550 ° C., and then an Nd—Fe—B layer was formed. An Nd—Fe—B layer having a thickness of 10 nm was formed on the Nd, Fe, and B targets with an input power of 56 W, 110 W, and 101 W, respectively. Preliminary sputtering was performed for 3 minutes with the shutter attached between the substrate and the target closed to remove oxides and the like on the target surface, and then the shutter was opened to form an Nd—Fe—B layer. The film formation rate is 0.12 nm / sec. Here, the film composition of Nd—Fe—B is Nd 15 Fe 75 B 10 (at%). Thereafter, an Fe 0.5 Mo 0.5 layer was formed under the same conditions as in Example 1. Thereafter, an input power of 100 W was set to the Fe target, and an Fe layer was formed to 1 nm. The film formation rate is 0.12 nm / sec. Then, after laminating an Fe 0.5 Mo 0.5 layer under the same conditions as in Example 1, the substrate temperature was raised to 550 ° C., and an Nd—Fe—B layer was formed to a thickness of 10 nm under the same conditions. Thereafter, the substrate temperature was lowered to 200 ° C., and a Mo layer was formed to a thickness of 10 nm under the same conditions in order to prevent oxidation of the thin film. That is, compared with Example 1, the thickness of the first layer and the thickness of the third layer are different.
(実施例12)熱酸化Si基板上に実施例1と同様の条件でMo層を積層した。その後、基板温度を550℃まで降温したのち、Nd−Fe−B層を成膜した。Nd、Fe、Bターゲットにそれぞれ56W、110W、101Wの投入電力でNd−Fe−B層を200nm成膜した。基板とターゲットの間に取り付けたシャッターを閉じた状態で3分間予備スパッタリングを行って、ターゲット表面上の酸化物などを除去したのち、シャッターを開けてNd−Fe−B層を成膜した。成膜速度は0.12nm/secである。ここで、Nd−Fe−Bの膜組成はNd15Fe75B10(at%)である。その後、実施例1と同様の条件でFe0.5Mo0.5層を成膜した。その後、Feターゲットに100Wの投入電力を設定し、Fe層を20nm成膜した。成膜速度は0.12nm/secである。その後、実施例1と同様の条件でFe0.5Mo0.5層を積層した後、基板温度を550℃まで昇温し、Nd−Fe−B層を同条件で10nm成膜した。その後、基板温度を200℃まで降温し、薄膜の酸化を防ぐためにMo層を同条件で200nm成膜した。つまり実施例1と比較して第一の層の厚さ、第三の層の厚さが異なる。 (Example 12) A Mo layer was laminated on the thermally oxidized Si substrate under the same conditions as in Example 1. Thereafter, the substrate temperature was lowered to 550 ° C., and then an Nd—Fe—B layer was formed. An Nd—Fe—B layer having a thickness of 200 nm was formed on the Nd, Fe, and B targets with an input power of 56 W, 110 W, and 101 W, respectively. Preliminary sputtering was performed for 3 minutes with the shutter attached between the substrate and the target closed to remove oxides and the like on the target surface, and then the shutter was opened to form an Nd—Fe—B layer. The film formation rate is 0.12 nm / sec. Here, the film composition of Nd—Fe—B is Nd 15 Fe 75 B 10 (at%). Thereafter, an Fe 0.5 Mo 0.5 layer was formed under the same conditions as in Example 1. Thereafter, an input power of 100 W was set for the Fe target, and an Fe layer was formed to a thickness of 20 nm. The film formation rate is 0.12 nm / sec. Then, after laminating an Fe 0.5 Mo 0.5 layer under the same conditions as in Example 1, the substrate temperature was raised to 550 ° C., and an Nd—Fe—B layer was formed to a thickness of 10 nm under the same conditions. Thereafter, the substrate temperature was lowered to 200 ° C., and a Mo layer was formed to a thickness of 200 nm under the same conditions in order to prevent oxidation of the thin film. That is, compared with Example 1, the thickness of the first layer and the thickness of the third layer are different.
(実施例13)熱酸化Si基板上に実施例1と同様の条件でMo層を積層した。その後、基板温度を550℃まで降温したのち、Nd−Fe−B層を成膜した。Nd、Fe、Bターゲットにそれぞれ56W、110W、101Wの投入電力でNd−Fe−B層を500nm成膜した。基板とターゲットの間に取り付けたシャッターを閉じた状態で3分間予備スパッタリングを行って、ターゲット表面上の酸化物などを除去したのち、シャッターを開けてNd−Fe−B層を成膜した。成膜速度は0.12nm/secである。ここで、Nd−Fe−Bの膜組成はNd15Fe75B10(at%)である。その後、実施例1と同様の条件でFe0.5Mo0.5層を成膜した。その後、Feターゲットに100Wの投入電力を設定し、Fe層を50nm成膜した。成膜速度は0.12nm/secである。その後、実施例1と同様の条件でFe0.5Mo0.5層を積層した後、基板温度を550℃まで昇温し、Nd−Fe−B層を同条件で500nm成膜した。その後、基板温度を200℃まで降温し、薄膜の酸化を防ぐためにMo層を同条件で10nm成膜した。つまり実施例1と比較して第一の層の厚さ、第三の層の厚さが異なる。 (Example 13) A Mo layer was laminated on the thermally oxidized Si substrate under the same conditions as in Example 1. Thereafter, the substrate temperature was lowered to 550 ° C., and then an Nd—Fe—B layer was formed. An Nd—Fe—B layer having a thickness of 500 nm was formed on the Nd, Fe, and B targets with an input power of 56 W, 110 W, and 101 W, respectively. Preliminary sputtering was performed for 3 minutes with the shutter attached between the substrate and the target closed to remove oxides and the like on the target surface, and then the shutter was opened to form an Nd—Fe—B layer. The film formation rate is 0.12 nm / sec. Here, the film composition of Nd—Fe—B is Nd 15 Fe 75 B 10 (at%). Thereafter, an Fe 0.5 Mo 0.5 layer was formed under the same conditions as in Example 1. Thereafter, an input power of 100 W was set for the Fe target, and an Fe layer was formed to a thickness of 50 nm. The film formation rate is 0.12 nm / sec. Then, after laminating an Fe 0.5 Mo 0.5 layer under the same conditions as in Example 1, the substrate temperature was raised to 550 ° C., and an Nd—Fe—B layer was formed to a thickness of 500 nm under the same conditions. Thereafter, the substrate temperature was lowered to 200 ° C., and a Mo layer was formed to a thickness of 10 nm under the same conditions in order to prevent oxidation of the thin film. That is, compared with Example 1, the thickness of the first layer and the thickness of the third layer are different.
(実施例14)熱酸化Si基板上に実施例1と同様の条件でMo層を積層した。その後、基板温度を550℃まで降温したのち、Nd−Fe−B層を成膜した。Nd、Fe、Bターゲットにそれぞれ56W、110W、101Wの投入電力でNd−Fe−B層を1000nm成膜した。基板とターゲットの間に取り付けたシャッターを閉じた状態で3分間予備スパッタリングを行って、ターゲット表面上の酸化物などを除去したのち、シャッターを開けてNd−Fe−B層を成膜した。成膜速度は0.12nm/secである。ここで、Nd−Fe−Bの膜組成はNd15Fe75B10(at%)である。その後、実施例1と同様の条件でFe0.5Mo0.5層を成膜した。その後、Feターゲットに100Wの投入電力を設定し、Fe層を50nm成膜した。成膜速度は0.12nm/secである。その後、実施例1と同様の条件でFe0.5Mo0.5層を積層した後、基板温度を550℃まで昇温し、Nd−Fe−B層を同条件で1000nm成膜した。その後、基板温度を200℃まで降温し、薄膜の酸化を防ぐためにMo層を同条件で10nm成膜した。つまり実施例13と比較して第三の層の厚さが異なる。 (Example 14) A Mo layer was laminated on a thermally oxidized Si substrate under the same conditions as in Example 1. Thereafter, the substrate temperature was lowered to 550 ° C., and then an Nd—Fe—B layer was formed. An Nd—Fe—B layer having a thickness of 1000 nm was formed on the Nd, Fe, and B targets with an input power of 56 W, 110 W, and 101 W, respectively. Preliminary sputtering was performed for 3 minutes with the shutter attached between the substrate and the target closed to remove oxides and the like on the target surface, and then the shutter was opened to form an Nd—Fe—B layer. The film formation rate is 0.12 nm / sec. Here, the film composition of Nd—Fe—B is Nd 15 Fe 75 B 10 (at%). Thereafter, an Fe 0.5 Mo 0.5 layer was formed under the same conditions as in Example 1. Thereafter, an input power of 100 W was set for the Fe target, and an Fe layer was formed to a thickness of 50 nm. The film formation rate is 0.12 nm / sec. Then, after laminating an Fe 0.5 Mo 0.5 layer under the same conditions as in Example 1, the substrate temperature was raised to 550 ° C., and an Nd—Fe—B layer was formed to a thickness of 1000 nm under the same conditions. Thereafter, the substrate temperature was lowered to 200 ° C., and a Mo layer was formed to a thickness of 10 nm under the same conditions in order to prevent oxidation of the thin film. That is, the thickness of the third layer is different from that in Example 13.
(実施例15)熱酸化Si基板上に実施例1と同様の条件でMo層、Nd−Fe−B層を成膜し、その後、200℃まで降温し、Fe0.5Mo0.5層を2nm成膜した。Fe、Moターゲットへの投入電力はそれぞれ52W、36Wである。次に実施例1と同様の条件でFe層を6nm成膜したのち、上記と同条件でFe0.5Mo0.5層を2nm成膜した。その後、実施例1で成膜した条件と同様にFexMo1−x層上にNd−Fe−B層、Mo層を成膜した。つまり実施例1と比較して第二の層の厚さが異なる。 (Example 15) A Mo layer and an Nd-Fe-B layer were formed on a thermally oxidized Si substrate under the same conditions as in Example 1, and then the temperature was lowered to 200 ° C to form an Fe 0.5 Mo 0.5 layer. Was deposited to 2 nm. The input power to the Fe and Mo targets is 52W and 36W, respectively. Next, after forming a 6 nm thick Fe layer under the same conditions as in Example 1, a 2 nm thick Fe 0.5 Mo 0.5 layer was formed under the same conditions as described above. Thereafter, an Nd—Fe—B layer and an Mo layer were formed on the Fe x Mo 1-x layer in the same manner as in the conditions formed in Example 1. That is, the thickness of the second layer is different from that in Example 1.
(実施例16)熱酸化Si基板上に実施例1と同様の条件でMo層、Nd−Fe−B層を成膜し、その後、200℃まで降温し、Fe0.5Mo0.5層を1.5nm成膜した。Fe、Moターゲットへの投入電力はそれぞれ52W、36Wである。次に実施例1と同様の条件でFe層を6nm成膜したのち、上記と同条件でFe0.5Mo0.5層を1.5nm成膜した。その後、実施例1で成膜した条件と同様にFexMo1−x層上にNd−Fe−B層、Mo層を成膜した。つまり実施例1と比較して第二の層の厚さが異なる。 (Example 16) A Mo layer and an Nd-Fe-B layer were formed on a thermally oxidized Si substrate under the same conditions as in Example 1, and then the temperature was lowered to 200 ° C to obtain an Fe 0.5 Mo 0.5 layer. Was deposited to 1.5 nm. The input power to the Fe and Mo targets is 52W and 36W, respectively. Next, after forming a 6 nm thick Fe layer under the same conditions as in Example 1, a 1.5 nm thick Fe 0.5 Mo 0.5 layer was formed under the same conditions as described above. Thereafter, an Nd—Fe—B layer and an Mo layer were formed on the Fe x Mo 1-x layer in the same manner as in the conditions formed in Example 1. That is, the thickness of the second layer is different from that in Example 1.
(実施例17)熱酸化Si基板上に実施例1と同様の条件でMo層、Nd−Fe−B層を成膜し、その後、200℃まで降温し、Fe0.5Mo0.5層を0.5nm成膜した。Fe、Moターゲットへの投入電力はそれぞれ52W、36Wである。次に実施例1と同様の条件でFe層を6nm成膜したのち、上記と同条件でFe0.5Mo0.5層を0.5nm成膜した。その後、実施例1で成膜した条件と同様にFexMo1−x層上にNd−Fe−B層、Mo層を成膜した。つまり実施例1と比較して第二の層の厚さが異なる。 (Example 17) A Mo layer and an Nd-Fe-B layer were formed on a thermally oxidized Si substrate under the same conditions as in Example 1, and then the temperature was lowered to 200 ° C to obtain an Fe 0.5 Mo 0.5 layer. Was deposited to 0.5 nm. The input power to the Fe and Mo targets is 52W and 36W, respectively. Next, after forming an Fe layer with a thickness of 6 nm under the same conditions as in Example 1, an Fe 0.5 Mo 0.5 layer was formed with a thickness of 0.5 nm under the same conditions as described above. Thereafter, an Nd—Fe—B layer and an Mo layer were formed on the Fe x Mo 1-x layer in the same manner as in the conditions formed in Example 1. That is, the thickness of the second layer is different from that in Example 1.
(実施例18)熱酸化Si基板上に実施例1と同様の条件でMo層、Nd−Fe−B層を成膜し、その後、200℃まで降温し、Fe0.5Mo0.5層を0.1nm成膜した。Fe、Moターゲットへの投入電力はそれぞれ52W、36Wである。次に実施例1と同様の条件でFe層を6nm成膜したのち、上記と同条件でFe0.5Mo0.5層を0.1nm成膜した。その後、実施例1で成膜した条件と同様にFexMo1−x層上にNd−Fe−B層、Mo層を成膜した。つまり実施例1と比較して第二の層の厚さが異なる。 (Example 18) A Mo layer and an Nd-Fe-B layer were formed on a thermally oxidized Si substrate under the same conditions as in Example 1, and then the temperature was lowered to 200 ° C to form an Fe 0.5 Mo 0.5 layer. Was deposited to a thickness of 0.1 nm. The input power to the Fe and Mo targets is 52W and 36W, respectively. Next, after forming an Fe layer with a thickness of 6 nm under the same conditions as in Example 1, an Fe 0.5 Mo 0.5 layer was formed with a thickness of 0.1 nm under the same conditions as described above. Thereafter, an Nd—Fe—B layer and an Mo layer were formed on the Fe x Mo 1-x layer in the same manner as in the conditions formed in Example 1. That is, the thickness of the second layer is different from that in Example 1.
(実施例19)熱酸化Si基板上に実施例1と同様の条件でMo層、Nd−Fe−B層、Fe0.5Mo0.5層を成膜した。その後、Feターゲットに60W、Coターゲットに40Wの投入電力でFe0.5Co0.5層を6nm成膜した。成膜速度は0.12nm/secである。その後、Fe0.5Mo0.5層、Nd−Fe−B層、Mo層を順に積層し薄膜磁石を得た。つまり実施例1と比較して第一の層の組成が異なる。 (Example 19) A Mo layer, Nd-Fe-B layer, and Fe 0.5 Mo 0.5 layer were formed on a thermally oxidized Si substrate under the same conditions as in Example 1. Thereafter, an Fe 0.5 Co 0.5 layer was formed to a thickness of 6 nm with an input power of 60 W on the Fe target and 40 W on the Co target. The film formation rate is 0.12 nm / sec. Thereafter, an Fe 0.5 Mo 0.5 layer, an Nd—Fe—B layer, and an Mo layer were sequentially laminated to obtain a thin film magnet. That is, the composition of the first layer is different from that in Example 1.
(実施例20)熱酸化Si基板上に実施例1と同様の条件でMo層、Nd−Fe−B層、Fe0.5Mo0.5層を成膜した。その後、Feターゲットに70W、Coターゲットに30Wの投入電力でFe0.7Co0.3層を6nm成膜した。成膜速度は0.12nm/secである。その後、Fe0.7Mo0.3層、Nd−Fe−B層、Mo層を順に積層し薄膜磁石を得た。つまり実施例1と比較して第一の層の組成が異なる。 (Example 20) A Mo layer, a Nd-Fe-B layer, and a Fe 0.5 Mo 0.5 layer were formed on the thermally oxidized Si substrate under the same conditions as in Example 1. Thereafter, an Fe 0.7 Co 0.3 layer was formed to a thickness of 6 nm with an input power of 70 W for the Fe target and 30 W for the Co target. The film formation rate is 0.12 nm / sec. Thereafter, an Fe 0.7 Mo 0.3 layer, an Nd—Fe—B layer, and an Mo layer were sequentially laminated to obtain a thin film magnet. That is, the composition of the first layer is different from that in Example 1.
(実施例21)熱酸化Si基板上に実施例1と同様の条件でMo層、Nd−Fe−B層、Fe0.5Mo0.5層を成膜した。その後、Feターゲットに45W、Coターゲットに65Wの投入電力でFe0.3Co0.7層を6nm成膜した。成膜速度は0.12nm/secである。その後、Fe0.3Mo0.7層、Nd−Fe−B層、Mo層を順に積層し薄膜磁石を得た。つまり実施例1と比較して第一の層の組成が異なる。 (Example 21) A Mo layer, an Nd-Fe-B layer, and an Fe 0.5 Mo 0.5 layer were formed on the thermally oxidized Si substrate under the same conditions as in Example 1. Thereafter, a Fe 0.3 Co 0.7 layer was formed to a thickness of 6 nm with an input power of 45 W on the Fe target and 65 W on the Co target. The film formation rate is 0.12 nm / sec. Thereafter, an Fe 0.3 Mo 0.7 layer, an Nd—Fe—B layer, and an Mo layer were sequentially laminated to obtain a thin film magnet. That is, the composition of the first layer is different from that in Example 1.
(実施例22)熱酸化Si基板上に実施例1と同様の条件でMo層、Nd−Fe−B層を成膜し、その後、200℃まで降温し、Fe0.5Ta0.5層を1nm成膜した。Fe、Taターゲットへの投入電力はそれぞれ88W、32Wである。次に実施例1と同様の条件でFe層を6nm成膜したのち、上記と同条件でFe0.5Ta0.5層を1nm成膜した。その後、実施例1で成膜した条件と同様にFexTa1−x層上にNd−Fe−B層、Mo層を成膜した。つまり実施例1と比較して第二の層FexZ1−xにおけるZの元素がTaである。 (Example 22) A Mo layer and an Nd-Fe-B layer were formed on a thermally oxidized Si substrate under the same conditions as in Example 1, and then the temperature was lowered to 200 ° C to form an Fe 0.5 Ta 0.5 layer. Was deposited to 1 nm. The input power to the Fe and Ta targets is 88W and 32W, respectively. Next, after forming a 6 nm thick Fe layer under the same conditions as in Example 1, a 1 nm thick Fe 0.5 Ta 0.5 layer was formed under the same conditions as described above. Thereafter, an Nd—Fe—B layer and an Mo layer were formed on the Fe x Ta 1-x layer in the same manner as in the conditions formed in Example 1. That is, compared with Example 1, the element of Z in the second layer Fe x Z 1-x is Ta.
表1に実施例1〜実施例22の、表2に比較例1〜比較例13の層構成、磁気特性を表にして示す。比較例1は硬磁性であるNd−Fe−Bの薄膜、比較例2は第二の層FexMo1−xのxの値を0としたときの薄膜、比較例3は第二の層FexMo1−xのxの値を0.97としたときの薄膜、比較例4は第二の層FexMo1−xのxの値を0.03としたときの薄膜、比較例5は第二の層FexMo1−xのxの値を1としたときの薄膜であり、第二層が第一の層と第三の層の間に存在しない薄膜である。比較例6は実施例13と比較して、第一の層の厚さが100nmの薄膜、比較例7は実施例1と比較して、第一の層が100nmの薄膜、比較例8は実施例1と比較して、第一の層が0.3nmの薄膜である。比較例9は実施例1と比較して、第二の層が4nmの薄膜、比較例10は実施例1と比較して、第二の層が0.05nmの薄膜である。比較例11は実施例1と比較して、第三の層が1100nmの薄膜、比較例12は実施例1と比較して、第三の層が0.5nmの薄膜である。比較例13は実施例1と比較して、積層手順が異なり、第二の層と第三の層の間に第一の層が積層された薄膜である。
最も最大エネルギー積(BH)maxが大きいのは実施例1の薄膜である。比較例1は実施例1〜実施例22と比較してMsが小さく、(BH)maxが低い。これは実施例には磁化の高い第一の層が存在していることに由来する。実施例1〜実施例22は、比較例1と比較して、Hcが減少した。これは軟磁性である第一の層が薄膜磁石全体の異方性を減少させたことに起因している。また、比較例2、比較例3は第二の層が第一の層と第三の層の交換結合を切断してしまい、(BH)maxが実施例と比較して低くなっている。比較例4は、xの値が小さいため、第一の層から発生する磁化反転の伝播を抑制する第二の層の効果が小さく、保磁力が低くなり、高い(BH)maxが得られなかった。比較例5は第二の層がないため、第一の層から発生する磁化反転の伝播を抑制する機構がない。そのため、高い(BH)maxが得られなかった。比較例6、比較例7は第一の層の厚さが大きく、第一の層の磁化反転を抑制できず、高い(BH)maxが得られなかった。比較例8は第一の層の厚さが小さく、磁化が向上する効果が得られなかった。比較例9は第二の層が厚く、第一の層と第三の層の交換結合を切断してしまい、(BH)maxが実施例よりも低くなった。比較例10は第二の層が薄く、第一の層から発生する磁化反転の伝播を抑制する第二の層の効果が小さく、保磁力が低くなり、高い(BH)maxが得られなかった。比較例11は第三の層の厚いことで、第一の層の割合が小さくなり、磁化が向上する効果が得られなかった。比較例12は第三の層が薄く、熱擾乱により保磁力が小さくなり、(BH)maxが低くなった。比較例13は第二の層が第一の層と第三の層の間に存在しないため、第一の層から発生する磁化反転の伝播を抑制することができず、(BH)maxが低くなった。 The thin film of Example 1 has the largest maximum energy product (BH) max . In Comparative Example 1, M s is small and (BH) max is low compared to Examples 1 to 22. This is because the first layer having a high magnetization exists in the embodiment. Examples 1 to 22, as compared with Comparative Example 1, H c is reduced. This is because the first layer, which is soft magnetic, reduces the anisotropy of the entire thin film magnet. In Comparative Example 2 and Comparative Example 3, the second layer breaks the exchange coupling between the first layer and the third layer, and (BH) max is lower than that of the example. In Comparative Example 4, since the value of x is small, the effect of the second layer that suppresses the propagation of magnetization reversal generated from the first layer is small, the coercive force is low, and high (BH) max cannot be obtained. It was. Since Comparative Example 5 does not have the second layer, there is no mechanism for suppressing the propagation of magnetization reversal generated from the first layer. Therefore, a high (BH) max was not obtained. In Comparative Examples 6 and 7, the thickness of the first layer was large, the magnetization reversal of the first layer could not be suppressed, and a high (BH) max could not be obtained. In Comparative Example 8, the thickness of the first layer was small, and the effect of improving the magnetization was not obtained. In Comparative Example 9, the second layer was thick, and the exchange coupling between the first layer and the third layer was broken, and (BH) max was lower than that of the example. In Comparative Example 10, the second layer was thin, the effect of the second layer suppressing the propagation of magnetization reversal generated from the first layer was small, the coercive force was low, and high (BH) max was not obtained. . In Comparative Example 11, since the third layer was thick, the ratio of the first layer was reduced, and the effect of improving the magnetization was not obtained. In Comparative Example 12, the third layer was thin, the coercive force was reduced due to thermal disturbance, and (BH) max was lowered. In Comparative Example 13, since the second layer does not exist between the first layer and the third layer, propagation of magnetization reversal generated from the first layer cannot be suppressed, and (BH) max is low. became.
実施例1〜実施例22は比較例1のNd−Fe−B薄膜よりも高い(BH)maxを示し、ナノコンポジット磁石の効果を示している。 Examples 1 to 22 show higher (BH) max than the Nd—Fe—B thin film of Comparative Example 1, indicating the effect of the nanocomposite magnet.
図2に実施例1、比較例1、比較例2、比較例5の磁気ヒステリシス曲線を示す。実施例1では、比較例1と比較して、Ms、Mrが高く、より高い最大エネルギー積をえることができる。それに対し、比較例2のように第二層にFe元素がない比較例2では、第三の層であるNd−Fe−Bと第一の層であるFeが交換結合せず、磁気ヒステリシスが二段に分かれてしまっている。また、比較例3では第二層がないため、磁化反転を抑制できず、高いMr、Hcが得られていない。すなわち、上記の実施例のような構造をとることにより、高い(BH)maxを得ることができる。 FIG. 2 shows magnetic hysteresis curves of Example 1, Comparative Example 1, Comparative Example 2, and Comparative Example 5. In Example 1, compared to Comparative Example 1, M s and M r are high, and a higher maximum energy product can be obtained. On the other hand, in Comparative Example 2 in which there is no Fe element in the second layer as in Comparative Example 2, Nd—Fe—B as the third layer and Fe as the first layer are not exchange-coupled, and the magnetic hysteresis is It has been divided into two stages. In Comparative Example 3, since there is no second layer, magnetization reversal cannot be suppressed, and high M r and H c are not obtained. That is, a high (BH) max can be obtained by adopting the structure as in the above embodiment.
Claims (1)
At least a substrate, a first layer made of Fe or an alloy of Fe and Co formed on the substrate, and a second layer made of Fe x Z 1-x (where Z is Mo or Ta) ), A third layer containing a rare earth element, the first layer is a soft magnetic layer, the third layer is a hard magnetic layer, and x is 0.05 <x <0.95, The second layer exists between the first layer and the third layer, one or more of the first layers, one or more of the second layers, and one or more of the third layers. A thickness of the first layer is not less than 0.5 nm and not more than 50 nm, a thickness of the second layer is not less than 0.1 nm and not more than 2 nm, A thin film magnet having a thickness of the third layer of 1 nm or more and 1000 nm or less.
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