JPH0354454B2 - - Google Patents

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JPH0354454B2
JPH0354454B2 JP613484A JP613484A JPH0354454B2 JP H0354454 B2 JPH0354454 B2 JP H0354454B2 JP 613484 A JP613484 A JP 613484A JP 613484 A JP613484 A JP 613484A JP H0354454 B2 JPH0354454 B2 JP H0354454B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、磁性薄膜の製造方法に関し、より詳
細には磁気記録及び光熱磁気記録材料として用い
て好適な希土類鉄ガーネツト薄膜の製造方法に関
する。
近年、希土類鉄ガーネツトR3(Fe、M)5O12
(R:希土類元素、M:Al3+、Ga3+、Sc3+
Tl3+、(Co2++Ti4+)など)のRの一部をBiで置
換した鉄ガーネツトR3-xBix(Fe、M)5O12が注目
されている。このBi置換希土類鉄ガーネツトは、
Rの一部をBiで置換することにより、吸収係数
αをあまり大きくすることなくフアラデー回転角
θFを大きくすることができるという性質を有し、
光熱磁気記録材料として一般に優れたものであ
る。
このような性質を有するBi置換希土類鉄ガー
ネツトの光熱磁気記録材料としての性能を高める
ためには、Bi置換量xを大きくしてフアラデー
回転角θFを大きくすればよいが、従来の液相エピ
タキシヤル法等の製造方法ではBi置換量xが大
きいBi置換希土類鉄ガーネツト薄膜を製造する
ことは困難であつた。
本発明者等は、特願昭58−216750号において、
固溶限界(十二面***置の50%)までBiが固溶
している高濃度Bi置換希土類鉄ガーネツト単結
晶薄膜をスパツタリング法によりGGG基板上に
エピタキシヤル成長させることのできる磁性薄膜
の製造方法を提案した。しかし、この製造方法
は、用いることのできる基板がGGG基板に限定
されてしまう点で不利であるため、例えばガラス
基板等の非晶質基板上に高濃度Bi置換希土類鉄
ガーネツト薄膜を形成することのできる製造方法
が望まれていた。
このような要求は上記以外の希土類鉄ガーネツ
ト薄膜についても従来からあり、種々の試みがな
されている。しかしながら、現在までに得られて
いる薄膜はその面と平行な方向に磁化が存在する
多結晶の面内磁化膜であり、磁気記録及び光熱磁
気記録材料として好ましい垂直磁化膜は未だ得ら
れていない。また特にBi置換希土類鉄ガーネツ
ト垂直磁化膜を非晶質基板上に形成する試みは全
くなされていないのが現状である。
本発明は、上述の問題にかんがみ、良好な垂直
磁化特性を有するBi置換希土類鉄ガーネツト薄
膜等の希土類鉄ガーネツト薄膜を非晶質基板等の
種々の基板上に形成することのできる磁性薄膜の
製造方法を提供することを目的とする。
即ち、本発明に係る磁性薄膜の製造方法は、所
定の基板上に非晶質の希土類鉄ガーネツト薄膜を
気相成長法により形成し、上記非晶質の希土類鉄
ガーネツト薄膜上に保護膜を形成し、次いで熱処
理を行うことにより上記非晶質の希土類鉄ガーネ
ツト薄膜を結晶化させるようにしている。このよ
うにすることによつて、結晶化のための熱処理に
よる悪影響を防止することができ、極めて良好な
垂直磁化特性を有する磁性薄膜を製造することが
できる。また磁性薄膜を形成すべき基板の材質を
種々に選ぶことができるので、製造上極めて好都
合である。
以下本発明に係る磁性薄膜の製造方法を(Y、
Bi)3(Fe、Al)5O12で表されるBi置換希土類鉄ガ
ーネツトの薄膜の製造に適用した一実施例につき
図面を参照しながら説明する。なおこの(Y、
Bi)3(Fe、Al)5O12は、イツトリウム鉄ガーネツ
トY3Fe5O12(YIG)において、Yの一部をBiで置
換すると共にFeの一部をAlで置換したものであ
り、前者は吸収係数αをあまり増大することなく
フアラデー回転角θFを高め、後者は吸収係数αを
減少させると共に飽和磁化を小さくして垂直磁化
膜を得られやすくし、またキユリー温度も下げる
ことが知られている。
まず第1A図に示すように、高周波(RF)ス
パツタリング装置のステンレス製の電極板(試料
台)1の上に石英ガラス基板2を載置すると共
に、電極板3に第1のターゲツト4を取り付け
る。なおこの第1のターゲツト4は、組成式
Bi2.0Y1.0Fe3.8Al1.2O12で表される多結晶状の鉄ガ
ーネツトの円盤状の焼結体から成る。
次にスパツタリング装置内を所定の真空度に排
気した後、このスパツタリング装置内にArとO2
との混合ガス(Ar:O2=9:1)を7Pa程度ま
で導入する。真空度が安定した状態で、電極板1
と電極板3との間に所定の高周波電圧を印加して
グロー放電を開始させる。この放電で生じたAr+
イオンは第1のターゲツト4の表面をスパツタ
し、このスパツタにより上記第1のターゲツト4
からBi、Y、Fe、Al、O等の原子が離脱する。
これらの離脱した原子は、電極板1を介してヒー
タ5により例えば440℃に加熱されている石英ガ
ラス基板2上に被着し、この石英ガラス基板2上
に(Y、Bi)3(Fe、Al)5O12の非晶質薄膜(以下
薄膜と称する)6が形成される。なおスパツタに
用いる電力を110Wとし、またスパツタ時間を2
時間30分とした場合、得られた薄膜6の厚さは
0.8μmであつた。
次に第1B図に示すように、電極板1に取り付
けられている第1のターゲツト4をSiO2から成
る第2のターゲツト7と交換した後、再びスパツ
タリング装置内を所定の真空度に排気し、次にこ
のスパツタリング装置内にArとO2との混合ガス
(Ar:O2=9:1)を7Pa程度まで導入する。真
空度が安定した状態で、電極板1と電極板3との
間に所定の高周波電圧を印加してグロー放電を開
始させる。この結果、薄膜6上にSiO2膜8が形
成される。なおこの際、石英ガラス基板2は室温
に保持する。またスパツタに用いる電力を200W
とし、またスパツタ時間を30分とした場合、得ら
れたSiO2膜8の厚さは0.5μmであつた。
次に上述のように形成された石英ガラス基板
2、薄膜6及びSiO2膜8から成る三層構造の試
料を空気中において700℃、3時間の条件で熱処
理して磁性薄膜の製造を終了する。
なお本実施例においては、SiO2膜8から成る
保護膜の存在によつて上記熱処理中に薄膜6中に
含有されているBi等の薄膜構成原子が外方拡散
(アウトデイフユージヨン)すること及び膜面の
荒れを防止することができると共に、薄膜6の結
晶粒の成長を抑えることができる。
上述の実施例により製造された薄膜6の結晶性
をX線回折により調べたところ、優勢方位のない
多結晶であることが判明した。しかし、光学顕微
鏡による観察の結果、多結晶であるにもかかわら
ず薄膜6は唐草模様状及びバブル状の磁区構造を
有し、また次のような優れた特性を有する極めて
良好な垂直磁化膜であることが測定によつて明ら
かにされた。
即ち、第2図に示すように、膜面に垂直な方向
の磁界Hに対する薄膜6のフアラデー回転角θF
ヒステリシス特性を測定したところ、角形性が良
好なループが得られ、磁気トルク測定から垂直磁
化膜であることが判明した。またフアラデー回転
角θFは約1.5゜と極めて大きく、また保磁力HCも約
200Oeと十分に大きい。このように、薄膜6は磁
気記録材料として極めて好ましい性質を有してい
ることがわかる。なお第2図に示すような優れた
特性を有する垂直磁化膜が得られることから、薄
膜6中にはより大きな垂直磁気異方性を賦与する
Biが固溶限界程度まで固溶していることが推定
される。なお第2図において、フアラデー回転角
θF測定用の光源としては、He−Neレーザー(波
長6328〓)を用いた。また測定は、上記薄膜6に
光を透過させて行つた。
上述の実施例においては、薄膜6を形成すべき
基板として石英ガラス基板2を用いたが他の種類
のガラス基板等の非晶質基板を用いてもよいこと
は勿論、例えば金属、半導体、絶縁体等の結晶性
基板を用いてもよい。また保護膜としては、例え
ば700℃程度の高温で薄膜6と反応しなければ
SiO2膜8以外の膜でもよく、例えばZnO、TiO2
CeO2等の酸化物、Si3N4等の窒化物、BaF2
CaF2等のフツ化物等の膜を用いてよい。なお保
護膜の膜厚は500Å以上であるのが好ましい。
また上述の実施例においては、磁性薄膜及び保
護膜を形成するのにスパツタ法を用いたが、例え
ば蒸着法、CVD法、イオンプレーテイング法等
の他の気相成長法を用いてもよい。なお保護膜
(SiO2膜、TiO2膜等)はいわゆる熱分解焼付法に
よつて形成することも可能である。ここで非晶質
磁性薄膜の膜厚は5μm以下であるのが好ましい。
また非晶質磁性薄膜は希土類鉄ガーネツトであ
れば磁性薄膜となるが、十二面***置の20%以上
がBiに置換されたBi置換希土類鉄ガーネツトで
あれば磁気異方性が増し好ましい。
さらに上述の実施例においては、熱処理条件を
700℃、3時間としたが、これに限定されるもの
では勿論なく必要に応じて変更することができ
る。しかし、熱処理温度が低すぎると結晶化の程
度が小さいので、500℃以上の温度で熱処理する
のが好ましい。また薄膜6を形成するときの基板
温度も実施例の温度に限定されるものではなく形
成される薄膜6が非晶質であれば他の温度でもよ
いが、500℃以下であるのが好ましい。
なお上述の実施例においては、非晶質の希土類
鉄ガーネツト薄膜の形成にスパツタ法を用い、そ
の第1のターゲツトの材料として組成式Bi2.0Y1.0
Fe3.8Al1.2O12で表される多結晶状の鉄ガーネツト
を用いたが、ターゲツト組成はこれに限定される
ものではなく、例えば上述の組成式に含まれる元
素をそれぞれ含む混合物であつてもよい。より一
般的には、(Bi2O3x(R2O3y(Fe2O3z(M2O3
uで表されるような少なくともBi原子、Fe原子及
び希土類原子を含む酸化物から成る材料を用いる
ことができる。ここで、0<x≦3/2、0<y≦
3/2、0<z<5/2、0≦u≦5/2である。またR
はY、Sm等の希土類元素であり、MはAl3+
Ga3+、Sc3+、Tl3+、(Co2++Ti4+)等である。
以上述べたように、本発明に係る磁性薄膜の製
造方法によれば、得られる希土類鉄ガーネツト薄
膜は所定の基板上に形成された非晶質の希土類鉄
ガーネツト薄膜を熱処理により結晶化したもので
あり、またこの際この結晶化のための熱処理によ
る悪影響を上記希土類鉄ガーネツト薄膜上に形成
した保護膜により防止することができるので、極
めて良好な垂直磁化特性を有する磁性薄膜を製造
することができる。また磁性薄膜を形成すべき基
板の材質を種々に選ぶことができるので、製造上
極めて好都合である。
【図面の簡単な説明】
第1A図及び第1B図は本発明に係る磁性薄膜
の製造方法の一実施例をその実施に用いた高周波
スパツタリング装置と共に工程順に示す断面図、
第2図は本発明に係る磁性薄膜の製造方法の一実
施例により製造された(Y、Bi)3(Fe、Al)5O12
薄膜のヒステリシス特性を示すグラフである。 なお図面に用いた符号において、1……電極板
(試料台)、2……石英ガラス基板、3……電極
板、4……第1のターゲツト、5……ヒータ、6
……(Y、Bi)3(Fe、Al)5O12薄膜、7……第2
のターゲツト、8……SiO2膜である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 所定の基板上に非晶質の希土類鉄ガーネツト
    薄膜を気相成長法により形成し、上記非晶質の希
    土類鉄ガーネツト薄膜上に保護膜を形成し、次い
    で熱処理を行うことにより上記非晶質の希土類鉄
    ガーネツト薄膜を結晶化させることを特徴とする
    磁性薄膜の製造方法。
JP613484A 1983-11-17 1984-01-17 磁性薄膜の製造方法 Granted JPS60150614A (ja)

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EP19840904169 EP0196332B1 (en) 1983-11-17 1984-11-15 Method of manufacturing photothermomagnetic recording film
US06/763,789 US4608142A (en) 1983-11-17 1984-11-15 Method of manufacturing magneto-optic recording film
DE8484904169T DE3482886D1 (de) 1983-11-17 1984-11-15 Verfahren zur herstellung photothermomagnetischer aufzeichnungsfilme.
PCT/JP1984/000547 WO1985002292A1 (en) 1983-11-17 1984-11-15 Method of manufacturing photothermomagnetic recording film

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JPH01125654A (ja) * 1987-11-11 1989-05-18 Canon Inc 文書処理装置
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