JPS6132504A - 垂直磁化磁性薄膜 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は希土類金属と遷移金属からなる合金で形成さ
れ、膜面と垂直な方向に磁化容易軸を有する垂直磁化磁
性薄膜に関するものである。

「従来の技術」 磁気記録装置、その池各種の装置に対して磁性薄膜が利
用されている。この種の磁性薄膜としては、希土類金属
と遷移金−との合金で形成されるものが従来から提案さ
れている。この種の磁性薄膜の内で膜面と垂直な方向に
磁化容易−を何し、その保磁力が大きい特性のものと（
−では、例えば希土類金属をＲとしてＲ−Ｃｏ−Ｆｅな
る組成のものが提案されている。

この希土類金属Ｒと遷移金属とからなる合金系の金属の
中では、ＳｍＣｏ合金、特にＳｍＣｏ　　系合金もしく
は５ｍ２Ｃｏ１□系合金が磁気異方性が大きく高エネル
ギー積を有する磁石材料として提案され、且つ利用され
ている。このＳｍＣｏ系合金についてその大きな磁気異
方性を保持させたままの状態で、これを薄膜状に形成す
る技術の開発も従来から試みられている。

例えばＨ、Ｃ、Ｔｈｅｕｅｒｅｒ等はＳｍＣｏ、ＳｍＣ
ｏ３．６５Ｃｕ　　　合金を使用して、その基板温度を
５００°Ｃ１，１５ にあげることによって高保磁力の面内磁化結晶膜を作成
している。Ｃ’Ｈ、Ｃ、Ｔｈｅｕｅｒｅｒ　、　Ｅ　、
　Ａ　、　Ｎｅ５ｂｉｔｔａｎｄ　［）、［）、Ｂａｃ
ｏｗ：Ｊ、ＡＭ）Ｉ　、Ｐｈｙｓ、　、ｖｏ１４０（７
）ｔ２９４４（１９６９））、またＫ　、　Ｋｕｍａｒ
等はプラズマスプレィ（ｐｌａｓｍａ　Ｓｐｒａｙｉｎ
ｇ　）法により作成した薄膜を７００°Ｃで熱処理する
ことによりＳｍＣＯ５相を析出させて、高保磁力の市内
磁化結晶膜を作成している。（Ｋ　、　Ｋｕｍａｒ　、
Ｉ）　、　１ｅａｓ　ａｎｄ、　Ｅ　、　Ｗｅｔ４ｓｔ
ｅｉｎ：　Ｊ、Ａｐｌ）１．ＰｈｙＳ、　、ｖｏｌ　４
９（３）　、２０５２（１９７８））しかしこれらいず
れの場合においても得られるのは面内磁化結晶膜であシ
、膜面に垂直な方向にｕ３化容易軸を有する垂直磁化磁
性薄膜は作成されていない。

またスパッタリング法を用いて非晶質で市内磁化軟磁性
薄膜を作成している研究報告（Ｃ，Ｌ。

Ｚｂａｎｇ　＋　Ｒ，Ｂ、Ｌｉｎ　＋　ａｎｄＧ、Ｈ，
Ｆｅｎｇ　；Ｉ’Ｅ　Ｅ　ＥＴｒａｎｓ　Ｍａｇｎ、、
ＭＡＧ−１６（５）、１’２１５（１９８０））もある
が、この研究報告でホ゛非晶質においてもＳｍＣ。

系材に対しては゛垂直磁化磁性薄膜は得られていない。

この池にも薄膜作成時に膜面に垂直方向に磁場を印加す
ることによシ垂直磁化成分を誘起させる報告（李佐宣、
奥野光、沼田卓久、桜井良文二日本応用磁気学会誌ｖｏ
１７Ｎｏ、２（１９８３）４７）もあるが、この報告で
得られる薄膜もその主体は面内磁化膜であると言ってよ
い。

さらに薄膜作成時の基板温度など作成条件を選べば、非
晶質で垂直磁化成分が主体となる膜ができるという報告
（李佐宣、沼田卓久、桜井長文：第７回日本応用磁気学
会学術講演概要集８．Ｄ−９゜Ｐ、１９５（１９８３）
）もあるが、非晶質であるために保磁力はＩＫＯｅより
小さく、高床磁力の垂直磁化磁性薄膜は得られていなか
った。

発明者等は前述の従来の技術の上に立って、全組成がＳ
ｍｘＣｏｌ−ｘで表わされるＳｍＣｏ系合金薄膜或はＹ
、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄから少なくとも一元素以上を選択し
た元素の第１の組合せ、もしくは−この第１の組合せに
Ｓｍを加えた元素の第２の組合せをＲ７と１〜で、全組
成がＲｘＣｏ　　　で表わされる希土類−遷移　−Ｘ 金属系合金薄膜を使用して、膜面と垂直な方向に磁化容
易軸を有する垂直磁化磁性薄膜を作成し提案した。

一般に数１０００ニルステッド以上の安定した保磁力を
有する垂直磁化磁性薄膜を得るためには、例えば発明者
等がすでに提案しているＲＣｏ系合金を使用する場合を
例にとると、その組成をＲｘＣｏ１９とし、Ｙ　ｒ　Ｃ
ｅ）　Ｐｒｐ　Ｎｄ　ｒ　Ｓｍの少なくとも一種の組合
せｘシなる希土類元素をＲとしてＲの原子比Ｘを最適な
条件に選定することが必要である。

Ｒの原子比を所定の条件下で選定することにより適当な
飽和磁化特性を有するものが得られ、垂直磁化条件を満
足して所望の保磁力を有する垂直磁化磁性薄膜を得るこ
とが可能となる。

又この種の垂直磁化磁性薄膜において膜面と垂直な方向
に磁化を有するに十分な磁気異方性を持った薄膜を作成
するには、スパッタリング法、真空蒸着法などの手段で
膜厚が数１０ＯＡ以上の薄膜を形成することが必要であ
る。

さらに選択された最適の組成条件下において、所定の結
晶粒径を有する微結晶ＲＣｏ　相を所定の割合含有して
いることが垂直磁化条件を満足し、数１０００ニルステ
ッド以上の保磁力を持つためには必要である。このよう
な結晶粒子の組成条件を得るためには薄膜作成時におけ
る特定の製作界。

囲気の設定もこの種の垂直磁性薄膜の作成には極めて重
要な意味を持っている・ 「発明の解決すべき問題点」 これら発明者等の提案した垂直磁化磁性薄膜において、
全組成中貼或はＲの原子比を所定値範囲をはずれた値に
設定すると組成を構成する結晶として所望の結晶相が現
われずその飽和磁化が大きくなり過ぎて、磁気異方性定
数に、、飽和磁化Ｍ５間に与えられる垂直磁化条件Ｋｕ
＞２πＭ５′を満足しない。

この所定のＳｍ或はＲの原子比範囲の設定条件の下では
、Ｓｍを組成成分とするものに比してＲ’に組成成分と
するものが前者に比して保磁力を増大させ得ることが確
認された。即ち希土類元素Ｒｆｆ：Ｙ。

Ｃｅｒ　Ｐ、−＋’Ｎ（１１ｓｍの一種または二種以上
の組合せの中から選ぶことによシ、数１０００エルステ
ツドの保磁力が得られるが、残留磁化Ｍｒとしては８０
〜２００ガウス（飽和磁化Ｍ５９０〜２３０ガクス）し
か得られない。

さらに発明者等はこれらで得られた結果を基に（−で、
さらにこの種の磁性薄膜となる合金に−Ｆｅを添加する
ことによって飽和磁化Ｍ５を高めて、その最大エネルギ
ー積を向上させることに成功した。

しかしこの場合にＦｅの添加檄を増大させて行くとその
保磁力が減少する傾向にあシ、飽和磁化Ｍ５が増加して
も垂直磁化磁性薄膜としてはその長所を生かすことがで
き彦いことが確認された。

即ちこの垂直磁化磁性薄膜にＦｅを添加することにより
、残留磁化Ｍ、を２４０〜５００ガクス（飽和磁化Ｍ５
２６０〜５５０ガウス）まで向上させることができたが
、一方では保磁力は減少する傾向にあり、所定の範囲以
上にＦｅを添加す不と垂直磁化膜も得られなくなること
が確認された。

又Ｆｅを添加する場合には安定した特性を有する垂直磁
化磁性薄膜を再現性よく得ることができないという難点
がある。

この発明はこれらの従来提案されている垂直磁化磁性薄
膜における難点を解決し、飽和磁化が余り大きくなり過
ぎず磁気異方性定数に、と飽和磁化Ｍ３間に垂直磁化条
件が満足して得られる垂直磁化磁性薄膜を提供すること
を目的とする。

さらにこの発明では垂直磁化磁性薄膜の保磁力を増大さ
せ、且つ最大エネルギー積をも向上させることを目的と
すると共に、垂直磁化条件に必要な結晶相を有する垂直
磁化磁性薄膜を安定に、且つ再現性よく得ることをもそ
の目的とする。

「発明の構成」 この発明は膜面と垂直な方向に磁化容易軸を有する希土
類−遷移金属系合金薄膜であり、Ｙ、Ｃｅ。

Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍの少なくとも一種よりなる希土類元素
Ｒの原子比が２０乃至４０原子’ｌ’、Ｆｅの原子比が
１８乃至２５原子％、Ｔａ、　Ｚｒ＋　Ｎｂｒ　Ｔｉｔ
　Ｖ＋Ｍｏ　、Ｃｒ　、Ｗ　、Ｈｆの少なくとも一種よ
りなる添加元素Ｍの原子比が０．２乃至５原子％、残部
がＣ８よりなる組成を有する。この発明の垂直磁化磁性
薄膜ではＴｆ：ＣｏｐＦｅ及びＭからなる元素の組合せ
として結晶ＲＴ、相と非晶質部とから全体が構成されて
いる。

又この発明の垂直磁化磁性薄膜では組成中でＦｅの添加
の割合を増加させることによって飽和磁化を高め、且つ
保磁力を増加させて垂直磁化磁性薄膜の条件を添加元素
Ｍの添加によって保持することが可能となり、最大エネ
ルギー積（Ｂ　Ｈ）ｔｎａｘを増大させることができる
。さらにこの発明に・よると、添加元素Ｍの存在によっ
てｙ　、　ｃｅ、　、　Ｐｒ＋Ｎｄ＋Ｓｍの少なくとも
一種よりなる希土類元素をＲと１−１ＣＯｒ　Ｆ６及び
Ｍからなる元素の組合せ’ｋＴとして垂直磁化条件を満
足するために必要なＲＴ８結晶相が安定して得られ、そ
の再現性が大幅に向上する。

「実施例」 以下この発明の垂直磁化磁性薄膜をその実施例に基づき
王としてその製造法に沿って図−面を使用して詳細に説
明する。

すでに述べたように、ｉの発明によると、磁気異方性定
数Ｋｕと飽和磁化Ｍ５間に垂直磁化条件が満足され、そ
の最大エネルギー積が増大し、且つ垂直磁化条件に必要
な結晶相を多く含有する垂直磁化磁性薄膜を安定に且つ
再現性よく得ることができる。

一般に第５図の第２象限に示される減磁曲線において、
磁束密度をＢ、磁場’ｔＨとして得られる斜線を付して
示す領域（Ｂ　Ｈ）ｍａｘを最大エネルギー積と呼んで
いる。この最大エネルギー積（Ｂ　Ｈ）ｍａｘはエネル
ギーの次元を有し、磁石の特性の目安となるものであっ
て、その［直はなるべく大きなことが特性上望ましい。

一方Ｃ−Ｇ−８単位系で表示して、磁束密度Ｂ、磁場Ｈ
１磁化Ｍ１透磁率μ間には次式が成立する。

Ｂ−μＩ（＋　４πＭ　　　　・・・・・・・・・・・
（１）従って第５図でＨ＝ＯＯＸ軸上においては（１）
式はＢ、＝４πＭｒとなシ、飽和磁化Ｍ５が増加すると
（Ｂ　Ｈ）ｍａｘで表示される最大エネルギー積も増大
することになる。

との発明においては薄膜の作成に使用する基板としては
、例えばソーダガラス、石英、シリコン、ガーネット基
板などを使用する。不活性気体としてアルゴンを使用し
、その圧力３〜８Ｐａの雰埋気条件下で、供給電力を１
００Ｗ〜２００Ｗに設定し、所定の基板表面温度範囲、
即ち３００°Ｃ〜６００°Ｃの温度範囲に基板表面温度
（基板温度、つまり基板支持体の温度としては１５０°
Ｃ〜１８０°Ｃ）を作詩した状態で基板をターゲットに
対向させ、基板上に膜厚１〜２μｍ程度の垂直磁化磁性
薄膜ｅＲＦスパッタリング法により作成する。

この発明ではＹ　ｐ　Ｃｅ＋　Ｐ、　ｒ　Ｎｄ＋　Ｓｍ
の少なくとも一種よりなる希土類元素をＲで表わし、Ｔ
ａ。

Ｚｒ＋　Ｎｂ、　Ｔ１＋　Ｖ　ｒ　Ｍｏ＋　Ｃｒｒ　Ｗ
　、　Ｈ（の少なくとも一種よりなる添加元素をＭで表
示し、希土類元素Ｒの原子比をＸ原子％、Ｆｅの原子比
をＹ原子％、Ｍの原子比をＺ原子チとすると、全組成は
ＲｘＣｏ１−ｘ−Ｙ−２ＦｅＹＭ２で表わされる。この
発明においてはｃｏ、Ｆｅ及びＭからなる元素の組合せ
’ｋＴとして得られる磁性薄膜が微結晶ＲＴ８相と非晶
質部とから構成され、このＲＴ８’相の比率が５０体積
チ思上であることが垂直磁化条件を満足するために必要
である。

微結晶ＲＴ、相が５０体積％以下になると、垂直磁化膜
が得られる組成において、非晶質部の磁化が大きくなシ
、保磁力が小さくなって垂直磁化条件を満足しないこと
が発明者等によりｍ認されている。

この微結晶ＲＴ８相の組成比率の条件を満足し、保磁力
を増大させ、且つ最大エネルギー積をも向上させるため
には、Ｒｘｃｏｌ−Ｘ−Ｙ−２ＦｅＹＭ７で表わされる
全組成に次式の条件が必要であることが発明者等の研究
の結果明らかにされた。

０．２０＜Ｘ＜０．４０　　　　・・・・・・・・・・
・・（２）０、１８　＜Ｙ＜０．２５　　　　・・・・
・・・・・・・・（３）０．００２＜Ｚ＜０．０５　　
　・・・・・・・・・・・（４）ＲｘＣｏ１−ｘ−Ｙ−
２ＦｅＹＭ、、で表わされる全組成中１１ＤＲ＋７）原
子比ＸをＸ＜０．２０とすると、得られる薄膜組成の結
晶相はＲ２Ｔ、□相、ＲＴ５相、Ｒ５Ｔｌ９相及びＲ，
Ｔ７相が主体のものとなってしまう。これらＲ２Ｔ１□
相、ＲＴｓ相、Ｒ５Ｔ１９相及びＲ２Ｔ７相が主体の結
晶組成である磁性薄膜では、飽和磁化が大きくなシ過ぎ
るために、磁気異方性定数をＫい飽和磁化をＭ。

として与えられる垂直磁化するための条件、Ｋｕ〉２π
Ｍ、′が満足されなくなる。

発明者等の実測の結果でもＸ＜０．２０の組成条件では
垂直磁化するための条件が満足されず、これに伴って１
呆磁カとして数１０００工ルステツド以上のものを得る
こ、！ｌ：は困難であることが確認されている。

一方ＲｘＣｏｔ−ｘ−ｙ−ｚＦｅｙＭｚで全組成が表わ
され゛るこの発明の垂直磁化磁性薄膜において、Ｒの原
子比ＸをＸ＞０．４０に設定すると、得られる薄膜はＲ
Ｔ２相が主体の結晶組成を有するものとなシ、とのＲＴ
２相を主体にする磁性薄膜は面内磁化膜であって、面内
磁化膜としては高作磁カ化したものが得られるが、飽和
磁化が小さり彦シ過ぎてしまうことも発明者等により確
認された。

前述の（１）式の条件を満足するＸの範囲−内でＦｅの
原子比ｙｆ：ｙ＜ｏ、ｘｓに設定すると、安定した状態
で再現性のよい垂直磁イｅ　ｍ性薄膜は得られるが添加
元素Ｍの添加による飽和磁化の増加が認められない。一
方Ｙ＞０．２５に設定すると、添加元素Ｍの添加にもが
がわらずＲＴ８相以外のＲ−Ｆｅ相が現われ、垂直磁化
条件を満足する磁性薄膜が得られない。

さらに添加元素Ｍの原子比Ｚが０．００２＞Ｚ及びＺ＞
０．０５の条件では、垂直磁化磁性薄膜が得られにくく
なシ、仮に得られたとしてもその保磁力Ｈ６が低下して
しまう。

従ってこの発明の実施例においては組成ＲＸＣｏ１−Ｘ
−Ｙ−ＺＦｏＹＭＺにおいて、ＲＩ７）原子比Ｘの条件
をｏ：２０＜Ｘ＜０．４０．　Ｆｅｏ原子比ＹＯ条件を
０．１８≦Ｙ≦０２５、添加元素Ｍの原子比Ｚの条件’
Ｑ０．００２＜Ｚ≦０．０５に設定し、ＴｅＣ６ｐＦｅ
及びＭからなる元素の組合せとしてＲＴ８相に近い組成
のターゲットを使用してＲＦスパッタリング法によって
石英基板上に磁性薄膜を作成した。

この場合、発明者等の実測によると膜面と垂直方向の磁
化を得るに充分な磁気異方性を有する磁性薄膜を作成す
るためには、基板上に形成される薄膜の膜厚は数１００
Å以上にする必要があった。

垂直磁化条件薄・膜の作成雰囲気は、アルゴン不活性気
体圧力３〜８Ｐａとし、基板温度を１５０’Ｃ程度に設
定し、基板表面温度３００°Ｃ〜６００°Ｃの範囲に保
持した状態で膜厚１〜２μｍで石英基板上にＲＦスパッ
タリングの手段により４００Ａ／分の速度で磁性薄膜を
形成した。

このようにして得られた磁性薄膜の断面構造を観察する
と、膜面にほぼ垂直方向に微結晶ＲＴ８相が柱状に成長
していることが、発明者等により顕微・鏡写真の手段で
確認された。発明者等の実測の結果、これらの微結晶Ｒ
Ｔ、相はその結晶粒径が数１０Ａ〜数１００人の範囲に
あり、又その結晶の成長方向の長さは１０００″にのオ
ーダーを有していることが判明した。

磁性薄膜作成雰囲気の温度設定条件は、この発明では極
めて重要な因子である。例えば池の条件を同一に保持し
、基板を水冷した状態に設定し、この基板上に薄膜を作
成すると、得られる薄膜は希土類元素Ｒの種類によら”
ずアモルファス化していて保磁力の小さい面内磁化膜が
得られる。発明者等の実測によると、基板温度が１５０
°Ｃ以下の状態ではアモルファス化した薄膜が得られる
ことが確認された。

一方基板を所定の温度、即ち基板表面温度を３００°Ｃ
〜６００’Ｃに設定した状態で薄膜を作成すると結晶化
が促進される。従って組成ＲＸＣｏ１−ｘ−Ｙ−２Ｆｅ
ＹＭ、におけるＲの原子比、Ｆｅの原子比及びＭの原子
比をそれぞれ前述の所定の条件、０、’２０＜Ｘ＜０．
４０　、０．１８＜Ｙ＜０．２５　。

０．００２＜ｚ’＜ｏ、ｏ　５に設定し、温度を所定の
条件に設定して薄膜を作成すると、その組成中に微結晶
ＲＴ８相を含む薄膜を得ることができる。

一方基板温度をｌ８００Ｃを越えて上昇させると微結晶
ＲＴ８ｍが安定して得られず、池の結晶相、即ちＲ２Ｔ
、相、ＲＴ２相などが主体となるおそれがある。また温
度が高すぎると薄膜作成中真空槽内の残留酸素にょシ酸
化現象が生じて、所定の組成が得られなくなる。またア
ルゴンガスの王カを増加しすぎるとイオン化された原子
が基板と激しく衝突するために薄膜表面に剥離現象が生
じて望捷しくない。

この場合の基板の加熱には、加熱電力を直接基板に供給
して行なう直接加熱の方法が基本的には採用される。し
かしこの発明では基板表面温度の設定が重要であシ、微
妙な温度調整を行なうために、この発明においては基板
の直接加熱法にイオン化原子照射法を併用した。

即ちスパッタリング法で基板上に薄膜を作成する場合に
、例えばアルゴンなどの導入不活性ガスの圧力を上げる
ことにょシ、基板表面がアルゴンガス中のイオン化され
た原子でたたかれ易くすると、イオン化された原子の衝
突にょシ基板温度を上昇させることができる。導入不活
性ガスの圧力を上げる代シに、基板に負バイアスを印加
して基板表面がイオン化原子でたたかれ易くすることも
可能である。この導入ガス圧力を上昇させる方法や基板
に負のバイアスを印加する方法は、基板を直接加熱する
方法と併用して基板温度の微調整を行なわせる場合に極
めて扇゛果的である。

「発明の効果」 この発明の垂直磁化磁性薄膜の実施例として全糸口Ｆｌ
ｉ、が　混−ＩＴ、、、　　　　　　　　　　　Ｔｉ’
−７−＊唱　憂；　４１　シ　ネク　ス、　え　ｊ）に
ついてｚｒの原子比ＺをパラメータとしてＳｍの原子比
Ｘと磁気異方性定数島との関係を測定すると第１図に示
すような結果が得られる。

第１図において符号口で測定点を示すものは、ｚ＝０の
組成のものに対する実測結果であって、この発明の添加
元素Ｍが存在しない場合であり、Ｆｅの原子比は０．２
１である。この場合にはＦｅが添加されているが、Ｋｕ
は負値を取って垂直磁化の条件を満足していない。

符号Ｏで測定点を示すものは、Ｚ＝０．０３の場合であ
って、この発明の組成要件を満足し、この発明の実施例
に対するものである。この実施例のものではＦｅがすで
に提案した方法で発明者等が示した添加量を越えてＦｅ
を添加した状態でも第１図から明らかなように、Ｋｕは
正値をとり垂直磁化の条件が満足される。

第１図において測定点を符号△で示すものは、Ｚ　＝　
０．０７の場合であって、この発明の組成要件を満足し
ていない。このようにこの発明の（４）式で示される添
加元素Ｍの原子！−１−，７の名ｔ＆６　：澹０１＜い
ものでは明らかにＫｕ＜０となって垂直磁化の条件を満
足しないことが明らかである。　　　゛添加元素Ｍとし
てｚｒを使用し希土類元素ＲとしてＳｍｌ’Ｊ外のもの
ｅ［用したもの、添加元素ＭとしてＺｒ以外のものを使
用して希土類元素Ｒとして錨を使用したもの、さらに添
加元素ＭとしてＺｒ以外のものを、又希土類元素Ｒとし
てもＳｍ以外のものを使用した組成のものについて行な
った発明者等の実測結果はいずれも第１図と同様の傾向
を示した０ この発明の垂直磁化磁性薄膜の実施例に対して発明者等
が行々つた磁化曲線の測定結果を第２図にボす。この測
定に使用・した垂直磁化磁性薄膜は組成が５ｍ０６２６
ｃｏ０．５８”ｅＯ，１８ＮｂＯ，０＋１で表わされる
ものでちり、第２図において二印を付した６は膜面に垂
直方向に磁場を印加した場合の磁化曲線であジ、１印を
付したのは膜面に重性な方向に磁場を印加した場合の磁
化曲線である。明らかに膜面に垂直な方向に磁場を印加
した場合の磁化の方が強く、この発明によシ垂直磁化膜
が形成されていることが明らかである。

第３図はこの発明の実施例として全組成が！”ｏ、２２
Ｃｏｏ、ｓ□−ＺＦｅＯ，２１ｚｒＺで表わされるもの
を取板上げ、この実施例に対して添加元素Ｍの添加量を
変化させて、それぞれに対応する保磁力Ｈｃ及び飽和磁
化Ｍ５を測定して得た実測筐である。

図中符号○印で示した測定点は保磁力Ｈ６の測定点であ
シ、符号Δ印で示した測定点は飽和磁化Ｍｓの測定点で
添加元素Ｍｇ）原子比が０．０２乃至０．０５というこ
の発明の添加元素Ｍの組成範囲内では、Ｆｅを０．２１
と多量に含んでいるにもかかわらず保磁力Ｈ６は低下せ
ず、これに対応して飽和磁化ＭＳの減少も殆んどなく大
きな値を保持している。従ってこの実施例によると、最
大エネルギー積を向上させることが可能となる。

発明者等は、希土類元素ＲよしてＳｍ以外のＹ。

Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄを用いたもの、及びＳｍをも含めてこ
れらの組合せを用いたものを使用し、さらにそれぞれの
希土類元素に対して添加元素ＭとしてＺｒ以外のＴＢ　
ｐ　Ｎｂ　ｌ　Ｔｉ　；　Ｖ　ｒ　ＭＯ’ｒ　ＣｒＴ　
Ｗ　ｒ　Ｈｆを用いたもの及びＺｒをも含めてこれらの
組合せを用いたものを使用して同様の測定を行なった。

いずれの組合せのものにおいても、第３図に示した実測
例と同様の特性を得ることができた。

これらの内、全組成がＳｍＯ，２２ＣｏＯ，５５ＦｅＱ
、２１ｚｒＯ１０２で表わされるものをとり上げ、測定
で得られた保磁力Ｈ６（ＫＯｅ）と飽和磁化ＭＳ（Ｇ）
とを、この１発明の組成条件を満足しない組成のものと
比較した結果を第１表に示す。

この比較に際しては発明の組成条件を満足しない組成の
ものと（２ては、全組成がＳｍ０６２６ＣｏＯ，５１１
”０．１８ＮｂＯ０，０１１’　ＳｍＯ，２４Ｃ００，
５６ＦｅＯ，＋９ＴｉＯ００１及びＳｍＯ，２５Ｃ００
，５４Ｆｅ　Ｗ　でそれぞれ表わされるものを取り上げ
０．１９　０．０２ ている。第１表での比較で明らかなように、この発明の
組成条件をはずれた組成のものでは保磁力ＨＣ及び飽和
磁化Ｍ、が低下しているが、この発明の実施例のもので
は保磁力Ｈ６は低下せず、飽和磁化Ｍ５も低下せず、最
大エネルギー積も増大することが明らかである。

前述のようにこの発明において垂直磁化磁性薄膜を得る
ためには、全組成中にＲＴ３相が含まれていることが必
要である。

発明者等はこの発明の実施例と１．て組成がＳｍＣｏＦ
ｅＺｒ　　　で表わされるものを取り０．２２　　０．
５５　　０．２１　　０．０２上げ、又添加元素Ｍが存
在せずこの発明の条件を満足しないものとして組成がＳ
ｍＯ，２２ＣｏＯ，５７”ｅＯ１２、で表わされるもの
を取り上げて、両者に対してＲＴ８相の出現度を比較し
、第２表に示すような結果を得た。

即ちとの場合にはＳｍＯ，２２ＣｏＯ，５５ＦｅＧ、２
１ＺｒＯ００２及び”０．２２ＣｏＯ，５７ＦｅＯ，２
、をそれぞれ同一の製作条件下で６点ずつ作成しＲＴｌ
ｌ相の再現性金確かめた。結晶解析にはＸ線回折法を用
い、再現性の目安と１７では符号○、△及び×を用いて
その結果を分類した。

第　　２　　表 ○：　ＲＴｓ相のみからなる 八：ＲＴ、を刊、以外をわずかに含む Ｘ　：　ＲＴ８相以外を顕著に含む ○印は製作された組成のものがＲＴ、相のみから構成さ
れている場合、Δ印は製作された組成のものがＲＴ８相
思外の結晶相をも僅かに含んでいる場合、Ｘ印は製作さ
れた組成のものがＲＴ　８相以外の結晶相を上体とする
場合をそれぞれ示す。

第２表で明らかなようにＳｍ０．２２ｃｏ０．５７Ｆｅ
０．２１なる組成のものでは６点中４点がＸ印の結晶構
造であり、２点がΔ印の結晶構造で、○印の結晶構造は
皆無である。

これに対して、この発明の実施例であるＳｒｎ　ｏ　、
２２Ｃｏ　　Ｆｅ　　Ｚｒ　　　なる組成のものでは、
６点中４０．５５　　０，２１　　０．０２ 点が○印の結晶構造を有し、１点がΔ印の結晶構造を有
し、１点がｘ印の結晶構造を有している。

従ってこの発明においてはＲＴ８相の出現性が極めて大
きく、垂直磁化磁性薄膜が再現性よく得られるととが明
らかである。

第４図（Ａ）　（Ｂ）　（Ｃ）は第２表の結果得られた
それぞれ○印、△印及びＸ印に対応する組成Ｓｍ、２□
ＣｏＦｅｚｒ　　Ｏものに対するＸ線回折の結果０．５
５　　　０．２１　　　０．０２を示すものである。第
４図中１−３．２−７；］−２はそれぞれｇ’ｒ＋を相
、Ｒ２Ｔ７相、ＲＴ２相を示し、第４図（Ａ）ではＲＴ
８相のみが現われており、極めて優れた結晶構造を有し
ていることが明らかである。

それぞれ実施例により説明したように、この発明の垂直
磁化磁性薄膜では膜面と垂直な方向に磁化容易軸を有し
、保磁力が数１０００工ルステツド以上と大きな値を示
し、添加元素Ｍを添加することによりＦｅ量を増加させ
ることができ、飽和磁化を３５０〜６００ガウスと大き
な随に保持することができる。従ってその最大エネルギ
ー積も５〜７ＭＧＯｅ’と大きな箇とすることが可能で
、薄膜磁石材料として優れた特性を有している。

従ってこの発明で得られる垂直磁化磁性薄膜を互に対向
配置させることによシ、間隙内に安定した一様な磁場を
形成し各種の目的に使用可能である。捷だこの発明の垂
直磁化磁性薄膜はモーター用磁石として或はセンサとし
ても有用である。このようにこの発明の垂直磁化磁性薄
膜は各種の高床磁力磁性薄膜を応用した装置に適用され
てその効果を発揮することができる。

す、上詳細に説明したように、この発明・によるとＹ　
ｒ　Ｃｅｒ　Ｐｌ・、　Ｎｄ　、　Ｓｍの少なくとも一
種よりなる希土類元素ｉＲ，，Ｔａ、ンｒ＋Ｎｂ＋　’
ｒｉ　Ｐｖ　ｙＭｏ。

Ｃｒ、Ｗ、Ｈｆの少なくとも一種よりなる添加元素をＭ
、Ｒの原子比をＸ、Ｆｅの原子比をＹ、Ｍの原子比′ｌ
！：ｚとｌ〜で全組成がＲＸＣｏ、−Ｘｙ、　ｚ”ｅｙ
Ｍｚで表わされ、　ＲＴ、結晶相を含み数１００００６
１ａ上の高床磁力を有し、飽和磁化が大きな値を示す垂
直磁化磁性薄膜を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例における磁気異方性定数と希
土類元素Ｒの原子比との関係を添加元素の添加量をパラ
メータとして示した図、第２図はこの発明の実施例にお
ける磁化特性を示す図、第３図はこの発明の実施例にお
ける保磁力Ｈ６及び飽和磁化Ｍ、と添加元素の添加量と
の関係を示す図、第４図はこの発明の実施例の組成の結
晶構造の再現性を示すＸ線回折図形、第５図は減磁曲線
を示す図である。 Ｒ：　Ｙ　＋　Ｃｅｔ　Ｐ（＋　Ｎｄｔ　Ｓｍの少なく
とも一種よりなる希土類元素、Ｍ：Ｔａ＋Ｚｒ、Ｎ１）
ｔＴｉｙＶ、ＭＯ、Ｃｒ、Ｗ、Ｈｆの少なくとも一種よ
りなる添加元素、Ｔ：ＣｏｌＦｅ１Ｍ、Ｊ：！１１なる
元素の組合せ％ＫＬｌ”磁気異方性定数、Ｍ５：飽和磁
化。 特許出願人　　住友金属鉱山株式会社 代　　理　　人　　　草　　　野　　　　　卓Ｘ オ　２　良 第３　図 乙 オ　５　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）膜面と垂直な方向に磁化容易軸を有する希土類−
   遷移金属系合金薄膜で、Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍの
   少なくとも一種よりなる希土類元素Ｒの原子比が２０乃
   至４０原子％、Ｆｅの原子比が１８乃至２５原子％、Ｔ
   ａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｗ、Ｈｆの少
   なくとも一種よりなる添加元素Ｍの原子比が０．２乃至
   ５原子％、残部がＣｏよりなる組成を有し、ＴをＣｏ、
   Ｆｅ及びＭからなる元素の組合せとして、全体が結晶Ｒ
   Ｔ＿３相を主体とした結晶質部と非晶質部とから構成さ
   れてなることを特徴とする垂直磁化磁性薄膜。