JPH03124005A - 超構造窒化合金膜 - Google Patents
超構造窒化合金膜Info
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- JPH03124005A JPH03124005A JP26239989A JP26239989A JPH03124005A JP H03124005 A JPH03124005 A JP H03124005A JP 26239989 A JP26239989 A JP 26239989A JP 26239989 A JP26239989 A JP 26239989A JP H03124005 A JPH03124005 A JP H03124005A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
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- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
- H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
- H01F10/3254—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the spacer being semiconducting or insulating, e.g. for spin tunnel junction [STJ]
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明はＶＴＲ等の磁気ヘッド用軟磁性合金膜に関する
ものである。
ものである。
従来の技術
本発明者らは磁気ヘッド用磁性膜に適した第２図に示し
たような窒化層３と非窒化層４より成る組成変調窒化合
金膜を開発した（例えば、特願昭６１−５４０５４号、
特願昭６１−１９９６３１号、特願昭６２−８９４０２
号、および特願昭６２−１００４００号）。これらの組
成変調窒化合金膜とも呼ばれ、これを用いた磁気ヘッド
は従来にない優れた特性を示すことが確認されている。
たような窒化層３と非窒化層４より成る組成変調窒化合
金膜を開発した（例えば、特願昭６１−５４０５４号、
特願昭６１−１９９６３１号、特願昭６２−８９４０２
号、および特願昭６２−１００４００号）。これらの組
成変調窒化合金膜とも呼ばれ、これを用いた磁気ヘッド
は従来にない優れた特性を示すことが確認されている。
発明が解決しようとする課題
しかしながら上記のような窒化層と非窒化層より成る超
構造窒化合金膜はターゲットが１個しかないスパッタ装
置を用いる場合は有利であるが、反応スパッタ蒸着法で
作製するには蒸着中に適当な待時間を設けて窒素ガスを
周期的に蒸着室に導入する必要があり、この窒素ガス切
り替えの待ち時間が必要なため複数ターゲットを有し基
板を回転させて成膜する量産装置を用いる場合等の装置
の機種によっては成膜効率が悪くなる欠点があった。
構造窒化合金膜はターゲットが１個しかないスパッタ装
置を用いる場合は有利であるが、反応スパッタ蒸着法で
作製するには蒸着中に適当な待時間を設けて窒素ガスを
周期的に蒸着室に導入する必要があり、この窒素ガス切
り替えの待ち時間が必要なため複数ターゲットを有し基
板を回転させて成膜する量産装置を用いる場合等の装置
の機種によっては成膜効率が悪くなる欠点があった。
課題を解決するための手段
上記課題を解決するべく本発明の超構造窒化合金膜は第
２図に示したような磁性窒化層３と磁性非窒化層４より
成るのではなく、第１図に示したような磁性窒化Ｎ１と
非磁性窒化層２より成る超構造窒化膜とし、膜形成は常
に窒素ガスを蒸着室に導入して行い、成膜効率の良い超
構造窒化合金膜としたものである。第１図において本発
明超構造窒化合金膜の磁性窒化層には次式でしめされた
組成を有する合金膜 Ｔ、、Ｍ、ＸｃＮ、、 ・＝・（１）を用いる
。ただしＴはＦｅ、 Ｃｏ、 Ｎｉより成る群から選択
された少なくとも１種の金属、ＭはＮｂ、 Ｚｒ。
２図に示したような磁性窒化層３と磁性非窒化層４より
成るのではなく、第１図に示したような磁性窒化Ｎ１と
非磁性窒化層２より成る超構造窒化膜とし、膜形成は常
に窒素ガスを蒸着室に導入して行い、成膜効率の良い超
構造窒化合金膜としたものである。第１図において本発
明超構造窒化合金膜の磁性窒化層には次式でしめされた
組成を有する合金膜 Ｔ、、Ｍ、ＸｃＮ、、 ・＝・（１）を用いる
。ただしＴはＦｅ、 Ｃｏ、 Ｎｉより成る群から選択
された少なくとも１種の金属、ＭはＮｂ、 Ｚｒ。
Ｔｉ、 Ｔａ、 ｔ（ｆ、 Ｃｒ、 Ｍｏ、 Ｈ，Ｍｎ
より成る群から選択された少なくとも１種の金属、Ｘは
Ｂ、 Ｓｔ、 Ｃ，Ａｌより成る群より選択された少な
くとも１種の半金属・半導体、ＮはＮ（窒素）であって
、ａ、 ｂ。
より成る群から選択された少なくとも１種の金属、Ｘは
Ｂ、 Ｓｔ、 Ｃ，Ａｌより成る群より選択された少な
くとも１種の半金属・半導体、ＮはＮ（窒素）であって
、ａ、 ｂ。
ｃ、ｄは原子パーセントを表わし、それぞれ６０≦ａ≦
９３ ・・・（２）２≦ｂ≦２０
・・・（３）Ｏ≦ｃ≦１５
・・・（４）２≦ｄ≦３０
・・・（５）５≦ｂ＋ｃ ・
・・（６）ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝ １００ −（７）
である。又第１図において本発明超構造窒化合金膜の非
磁性窒化層には５ｉ−Ｎ、 Ｂ−Ｎ、 ＡＩ−Ｎ等の上
記磁性窒化層に拡散しにくい窒化物を用いる。
９３ ・・・（２）２≦ｂ≦２０
・・・（３）Ｏ≦ｃ≦１５
・・・（４）２≦ｄ≦３０
・・・（５）５≦ｂ＋ｃ ・
・・（６）ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝ １００ −（７）
である。又第１図において本発明超構造窒化合金膜の非
磁性窒化層には５ｉ−Ｎ、 Ｂ−Ｎ、 ＡＩ−Ｎ等の上
記磁性窒化層に拡散しにくい窒化物を用いる。
作用
このような構成から成る本発明超構造窒化合金膜は高飽
和磁化で軟磁気特性、耐摩耗性、耐蝕性に優れ、従来に
比べてガス導入に際して待ち時間が不要なために量産性
の向上を可能とするものである。
和磁化で軟磁気特性、耐摩耗性、耐蝕性に優れ、従来に
比べてガス導入に際して待ち時間が不要なために量産性
の向上を可能とするものである。
実施例
以下本発明の一実施例を図面を参照しながら説明するが
、それに先立って組成の限定条件についての説明をする
。
、それに先立って組成の限定条件についての説明をする
。
（１）弐において合金膜が軟磁性を示すにはａ≦９３．
５≦ｂ ＋ ｃ ・”（８）である事が必要で
あり、合金膜が高飽和磁化を有するには ６０≦ａ、 ｂ≦２０．０≦２０ ・（９）である
事が望ましく、又耐摩耗、耐蝕性に優れた特性を有する
には ２≦ｂ、 ２≦ｄ、 ｃ≦１５ ・（１０）
である事が必要である事がわかった。更に合金膜の内部
応力を抑えて膜が基板より剥離しないためには ｄ≦３０ ・・・０１
）である事が望ましい。なお（１）式でＸ元素は必ずし
も含む必要はないが熱処理後も積層構造が明確な超構造
窒化合金膜を得ようとする場合Ｘ元素の添加が有効であ
る。以上（８） −（Ｉ＋）式より（２） −（７）式
の条件式が得られた。なお膜作製中にガス配管や真空槽
壁よりの出ガスより不可避的に酸素が混入することがあ
るが、膜中の酸素含有両が３％以内であれば特性の劣化
はないが５％以上となると特性劣化が生じるので注意す
る必要がある。
５≦ｂ ＋ ｃ ・”（８）である事が必要で
あり、合金膜が高飽和磁化を有するには ６０≦ａ、 ｂ≦２０．０≦２０ ・（９）である
事が望ましく、又耐摩耗、耐蝕性に優れた特性を有する
には ２≦ｂ、 ２≦ｄ、 ｃ≦１５ ・（１０）
である事が必要である事がわかった。更に合金膜の内部
応力を抑えて膜が基板より剥離しないためには ｄ≦３０ ・・・０１
）である事が望ましい。なお（１）式でＸ元素は必ずし
も含む必要はないが熱処理後も積層構造が明確な超構造
窒化合金膜を得ようとする場合Ｘ元素の添加が有効であ
る。以上（８） −（Ｉ＋）式より（２） −（７）式
の条件式が得られた。なお膜作製中にガス配管や真空槽
壁よりの出ガスより不可避的に酸素が混入することがあ
るが、膜中の酸素含有両が３％以内であれば特性の劣化
はないが５％以上となると特性劣化が生じるので注意す
る必要がある。
この窒化膜の軟磁気特性を更に改善するには、少なくと
も作製時において膜厚方向即ち成膜方向に組成変調され
た超構造窒化合金膜とすることが必要である。この場合
従来は（１）式の窒化層と（１）式で窒素を含まない非
窒化層を積層して超構造窒化合金膜としていたが、本発
明では（１）式の磁性窒化膜と５ｉ−Ｎ、 Ｂ−Ｎ、
ＡＩ−Ｎ等の非磁性窒化膜を積層することにより超構造
窒化合金膜として軟磁性を改善している。これらの非磁
性窒素膜は（１）式の磁性窒化膜との界面での拡散が生
じにくく、高温熱処理後もこの積層構造を安定化させ軟
磁気特性の安定性に寄与する効果がある。この場合（１
）弐の磁性窒化合金膜の膜厚をＬｌ、Ｉ、非磁性窒化膜
の膜厚をｔＮとするとき ｔｓ、 ｔ Ｎ ＜１０００人 ・・・（
１２）とすると膜は優れた軟磁性を示すことがわかった
。
も作製時において膜厚方向即ち成膜方向に組成変調され
た超構造窒化合金膜とすることが必要である。この場合
従来は（１）式の窒化層と（１）式で窒素を含まない非
窒化層を積層して超構造窒化合金膜としていたが、本発
明では（１）式の磁性窒化膜と５ｉ−Ｎ、 Ｂ−Ｎ、
ＡＩ−Ｎ等の非磁性窒化膜を積層することにより超構造
窒化合金膜として軟磁性を改善している。これらの非磁
性窒素膜は（１）式の磁性窒化膜との界面での拡散が生
じにくく、高温熱処理後もこの積層構造を安定化させ軟
磁気特性の安定性に寄与する効果がある。この場合（１
）弐の磁性窒化合金膜の膜厚をＬｌ、Ｉ、非磁性窒化膜
の膜厚をｔＮとするとき ｔｓ、 ｔ Ｎ ＜１０００人 ・・・（
１２）とすると膜は優れた軟磁性を示すことがわかった
。
又膜全体として高飽和磁化を有するには１．５１００人
・・・面 とすることが必要である。
・・・面 とすることが必要である。
つぎに従来例と対比しながら本発明の詳細な説明を行な
う。
う。
実施例１
ターゲットにＣｏ５ＪｂｌｏＺｒ４及びＦｅｔｌｌＮｂ
Ｊ＋ ｓ合金板を用い、スパッタ中にＡｒガス中にＮ２
ガスを周期的に混合することによりＧｏ−Ｎｂ−Ｚｒ／
Ｃｏ−Ｎｂ−Ｚｒ−Ｎ及びＦｅ−Ｎｂ−Ｂ／Ｆｅ−Ｎｂ
−Ｂ−Ｎなる非窒化層と窒化層より成る総厚８μｍ、
１層の層厚が前者は２００人、後者は１００人の超構
造窒化合金膜を単結晶Ｍｎ−Ｚｎフェライト基板上に作
製した。この時窒素ガス切り替えの待ち時間ｔを１０秒
と２０秒の２種類の場合について行なった。次に同上の
ターゲットとＳｔジターットの２個のターゲットを用い
、スパッタ中に基板を２個のターゲット上に交互に移動
しＡｒガス中にＮ２ガスを常に混合して（即ちガス切り
替えの待ち時間１＝０で）スパッタすることによりＣｏ
−Ｎｂ−Ｚｒ−Ｎ／５ｉ−Ｎ、 Ｆｅ−Ｎｂ−Ｂ−Ｎ／
５ｉ−Ｎなる総厚８μｍ、１層の層厚が前者は磁性層２
００人、非磁性層５０人、後者は磁性層１００人、非磁
性層２０人の超構造窒化合金膜を作製した。以上の実験
では導入Ｎ２ガスの混合分圧比は１０％とした。第１表
にこれらの膜作製に要した時間Ｔ、及び得られた各種超
構造窒化合金膜の５５０°Ｃ熱処理後の保磁力ｌ（ｃを
示した。
Ｊ＋ ｓ合金板を用い、スパッタ中にＡｒガス中にＮ２
ガスを周期的に混合することによりＧｏ−Ｎｂ−Ｚｒ／
Ｃｏ−Ｎｂ−Ｚｒ−Ｎ及びＦｅ−Ｎｂ−Ｂ／Ｆｅ−Ｎｂ
−Ｂ−Ｎなる非窒化層と窒化層より成る総厚８μｍ、
１層の層厚が前者は２００人、後者は１００人の超構
造窒化合金膜を単結晶Ｍｎ−Ｚｎフェライト基板上に作
製した。この時窒素ガス切り替えの待ち時間ｔを１０秒
と２０秒の２種類の場合について行なった。次に同上の
ターゲットとＳｔジターットの２個のターゲットを用い
、スパッタ中に基板を２個のターゲット上に交互に移動
しＡｒガス中にＮ２ガスを常に混合して（即ちガス切り
替えの待ち時間１＝０で）スパッタすることによりＣｏ
−Ｎｂ−Ｚｒ−Ｎ／５ｉ−Ｎ、 Ｆｅ−Ｎｂ−Ｂ−Ｎ／
５ｉ−Ｎなる総厚８μｍ、１層の層厚が前者は磁性層２
００人、非磁性層５０人、後者は磁性層１００人、非磁
性層２０人の超構造窒化合金膜を作製した。以上の実験
では導入Ｎ２ガスの混合分圧比は１０％とした。第１表
にこれらの膜作製に要した時間Ｔ、及び得られた各種超
構造窒化合金膜の５５０°Ｃ熱処理後の保磁力ｌ（ｃを
示した。
表に従来例と対比して示したように本発明超構造窒化合
金膜は従来の超構造窒化合金膜と同等の軟磁性を示し、
作製に要する時間Ｔが従来の超構造窒化合金膜に比べて
大幅に短縮されることがわかる。
金膜は従来の超構造窒化合金膜と同等の軟磁性を示し、
作製に要する時間Ｔが従来の超構造窒化合金膜に比べて
大幅に短縮されることがわかる。
以下余白
第１表
ガラス基板上に形成した。総膜厚はすべて８μｍとし、
各層厚はスパッタ時間を変化することにより、又窒素含
有量はＮ２ガスの混合分圧比を変化することにより制御
し、膜中の含有量はＲＢＳ（Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ Ｂ
ａｃｋ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）により定量した。得ら
れた膜の５５０°Ｃ熱処理後の緒特性を第２表に示した
。
各層厚はスパッタ時間を変化することにより、又窒素含
有量はＮ２ガスの混合分圧比を変化することにより制御
し、膜中の含有量はＲＢＳ（Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ Ｂ
ａｃｋ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）により定量した。得ら
れた膜の５５０°Ｃ熱処理後の緒特性を第２表に示した
。
第２表
実施例２
一方のターゲットにＦｅ５Ｊｂ＋ｚ＋ ＦｅｑＪｂ＋ｚ
Ｓｉａ＋ＦｅｅｏＮｉＪＪｂ＋ｏＡ１ｚ、 ＣＯｑ＋Ｎ
ｂｂＨｆ：＋＋ ＣＯ５７ＴｉＩＴａＪａ、 Ｃ。
Ｓｉａ＋ＦｅｅｏＮｉＪＪｂ＋ｏＡ１ｚ、 ＣＯｑ＋Ｎ
ｂｂＨｆ：＋＋ ＣＯ５７ＴｉＩＴａＪａ、 Ｃ。
８゜Ｍｏ６ＣｒｚＺｒＩｏより１種を用い、もう一方の
ターゲットに５ｉ−Ｎ、 Ｂ−Ｎ、 Ａｌ−Ｎより１種
を用いて実施例１と同様の方法で磁性窒化層と非磁性層
より成る超構造窒化合金膜を反応スパッタ法により感光
性第２表の実験結果よりわかるように得られた膜は高飽
和磁化で軟磁性を示す。
ターゲットに５ｉ−Ｎ、 Ｂ−Ｎ、 Ａｌ−Ｎより１種
を用いて実施例１と同様の方法で磁性窒化層と非磁性層
より成る超構造窒化合金膜を反応スパッタ法により感光
性第２表の実験結果よりわかるように得られた膜は高飽
和磁化で軟磁性を示す。
実施例３
実施例１．実施例２の第１表、第２表に示した超構造窒
化合金膜を純水に４８時間浸して変色具合いを調べたと
ころすべての膜はなんら変色することなく優れた耐蝕性
を示すことがわかった。又これらの膜と通常のスパッタ
法で作製したＰｅ−５ｉ−ＡＩ（センダスト）合金膜と
をダミーへラドチップ形状に加工し市販のＶＴＲデツキ
とテープを用いて摩耗試験を行い、本発明の超構造窒化
合金膜がセンダスト合金膜の１．５倍〜３倍の耐摩耗性
を示すことがわかった。
化合金膜を純水に４８時間浸して変色具合いを調べたと
ころすべての膜はなんら変色することなく優れた耐蝕性
を示すことがわかった。又これらの膜と通常のスパッタ
法で作製したＰｅ−５ｉ−ＡＩ（センダスト）合金膜と
をダミーへラドチップ形状に加工し市販のＶＴＲデツキ
とテープを用いて摩耗試験を行い、本発明の超構造窒化
合金膜がセンダスト合金膜の１．５倍〜３倍の耐摩耗性
を示すことがわかった。
発明の効果
以上実施例等により述べたように本発明は高飽和磁化を
有し耐摩耗性・耐蝕性と量産性に優れた磁気ヘッド用軟
磁性合金膜を高い製膜速度で得る事を可能にするもので
ある。
有し耐摩耗性・耐蝕性と量産性に優れた磁気ヘッド用軟
磁性合金膜を高い製膜速度で得る事を可能にするもので
ある。
第１図は本発明の磁性窒化層と非磁性窒化層より成る超
構造窒化合金膜の構成図、第２図は従来の窒化磁性層と
非窒化磁性層より成る超構造窒化合金膜の構成図である
。 １・・・・・・磁性窒化層（Ｔ−Ｍ−（Ｘ）−Ｎ） 、
２・・・・・・非磁性窒化層、３・・・・・・窒化磁性
層、４・・・・・・非窒化磁性層、５・・・・・・基板
。
構造窒化合金膜の構成図、第２図は従来の窒化磁性層と
非窒化磁性層より成る超構造窒化合金膜の構成図である
。 １・・・・・・磁性窒化層（Ｔ−Ｍ−（Ｘ）−Ｎ） 、
２・・・・・・非磁性窒化層、３・・・・・・窒化磁性
層、４・・・・・・非窒化磁性層、５・・・・・・基板
。
Claims (2)
- （１）次式で表わされる磁性窒化合金膜 Ｔ＿ａＭ＿ｂＸ＿ｃＮ＿ｄ とＳｉ−Ｎ，Ｂ−Ｎ，Ａｌ−Ｎとの何れかの非磁性窒化
膜とを積層して成る事を特徴とする超構造窒化合金膜。 （ただしＴはＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉより成る群から選択され
た少なくとも１種の金属、ＭはＮｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｔａ
，Ｈｆ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｍｎより成る群から選択され
た少なくとも１種の金属、ＸはＢ，Ｓｉ，Ｃ，Ａｌより
成る群より選択された少なくとも１種の半金属・半導体
、ＮはＮ（窒素）であって、ａ，ｂ，ｃ，ｄは原子パー
セントを表わし、それぞれ６０≦ａ≦９３，２≦ｂ≦２
０，０≦ｃ≦１５，２≦ｄ≦３０，５≦ｂ＋ｃ，ａ＋ｂ
＋ｃ＋ｄ＝１００である。） - （２）特に磁性窒化合金膜の膜厚をｔＭ、非磁性窒化膜
の膜厚をｔＮとするとき、ｔＭ≦１０００Å，ｔ＿Ｎ≦
１００Åであることを特徴とする請求項（１）記載の超
構造窒化合金膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26239989A JPH03124005A (ja) | 1989-10-06 | 1989-10-06 | 超構造窒化合金膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26239989A JPH03124005A (ja) | 1989-10-06 | 1989-10-06 | 超構造窒化合金膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03124005A true JPH03124005A (ja) | 1991-05-27 |
Family
ID=17375233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26239989A Pending JPH03124005A (ja) | 1989-10-06 | 1989-10-06 | 超構造窒化合金膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03124005A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0620835A (ja) * | 1991-11-28 | 1994-01-28 | Amorphous Denshi Device Kenkyusho:Kk | 非晶質磁性薄膜 |
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| CN1305215C (zh) * | 2005-06-20 | 2007-03-14 | 清华大学 | 具有抗电迁移的高频声表面波器件金属合金薄膜 |
| JP2008039080A (ja) * | 2006-08-07 | 2008-02-21 | Nok Corp | シーリングシステム |
| CN103643085A (zh) * | 2013-11-13 | 2014-03-19 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 埋入式薄膜电阻材料及其制备方法 |
| CN110117738A (zh) * | 2019-05-09 | 2019-08-13 | 西北工业大学 | 能够析出DO22型超点阵相的Ni-Cr-W-Nb高温合金 |
-
1989
- 1989-10-06 JP JP26239989A patent/JPH03124005A/ja active Pending
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