JPS62210607A - 軟磁性合金膜及びその形成法 - Google Patents
軟磁性合金膜及びその形成法Info
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- JPS62210607A JPS62210607A JP5405486A JP5405486A JPS62210607A JP S62210607 A JPS62210607 A JP S62210607A JP 5405486 A JP5405486 A JP 5405486A JP 5405486 A JP5405486 A JP 5405486A JP S62210607 A JPS62210607 A JP S62210607A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- 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
- H01F10/08—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers
- H01F10/10—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition
- H01F10/12—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being metals or alloys
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-
- H—ELECTRICITY
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- H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
Landscapes
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- Power Engineering (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
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
本発明は磁気ヘッド等に適した磁性合金膜に関するもの
である。
である。
従来の技術
従来よりAr ガス中にN2ガスを混入させたスパッタ
ー法や、窒化物をターゲットに用いたスパッター法によ
り、窒素を含む磁性合金膜の作成が試みられて来た。こ
れらのもには、Fe、Co、Niとガラス化元素B 、
Si、Ad、P、C等より成る合金の窒化膜(特開昭5
4−94428号公報、及び同60−152651号公
報)や、Feの窒化物の研究がある(ジャーナル オブ
アプライドフィジックス(J、Appl Phys
、)53(11)P8332〜34(19B2))。前
者においては、たとえばFe−B系を窒化したFe−B
−N においては垂直磁気異方性が増加したりして、F
e−B系合金の有する軟磁性がそこなわれ、抗磁力Ha
の大きな磁性膜になるほか、飽和磁化4□M もN含有
量と伴に低下する事が知られている。後者においては微
毫のNを含む場合41M はむしろFeのそれより微か
に増加するが、このFe−N系合金膜のHaはやはり大
きく軟磁性を示さないことが知られている。
ー法や、窒化物をターゲットに用いたスパッター法によ
り、窒素を含む磁性合金膜の作成が試みられて来た。こ
れらのもには、Fe、Co、Niとガラス化元素B 、
Si、Ad、P、C等より成る合金の窒化膜(特開昭5
4−94428号公報、及び同60−152651号公
報)や、Feの窒化物の研究がある(ジャーナル オブ
アプライドフィジックス(J、Appl Phys
、)53(11)P8332〜34(19B2))。前
者においては、たとえばFe−B系を窒化したFe−B
−N においては垂直磁気異方性が増加したりして、F
e−B系合金の有する軟磁性がそこなわれ、抗磁力Ha
の大きな磁性膜になるほか、飽和磁化4□M もN含有
量と伴に低下する事が知られている。後者においては微
毫のNを含む場合41M はむしろFeのそれより微か
に増加するが、このFe−N系合金膜のHaはやはり大
きく軟磁性を示さないことが知られている。
発明が解決しようとする問題点
本発明は上述の問題点を解決し、窒化物特有の耐摩耗性
と金属合金よりも高い比抵抗を有し、かつ軟磁性をさほ
どそこなう事なく高い4層Msを維持する事を可能とす
るものである。
と金属合金よりも高い比抵抗を有し、かつ軟磁性をさほ
どそこなう事なく高い4層Msを維持する事を可能とす
るものである。
問題点を解決するための手段
本発明による磁性合金膜は、次の組成式で表わされるメ
タル−メタル系合金の窒化物から構成される。
タル−メタル系合金の窒化物から構成される。
TMN ・・・・・・・・・・・・・・・・
・川・・・・(1) y z ただし TはF e 、 Co 、 Ni 、Mnから選ばれた
1種もしくは2種以上の金属。
・川・・・・(1) y z ただし TはF e 、 Co 、 Ni 、Mnから選ばれた
1種もしくは2種以上の金属。
MはNb、Zr、Ti 、Ta、Hf 、Cr、−’+
’i、Noから選ばれた1種もしくは2種以上の金属。
’i、Noから選ばれた1種もしくは2種以上の金属。
Nは窒素
であり、x、y、zは各々 原子パーセント表し、であ
る。
る。
作 用
(1)式で示した組成の(スパッター)合金膜は窒化物
でありながら zく20 ・・・・・・・・団・・・・・・・
・・・・・・・・・(3)である時、(1)式において
2=0である窒化していない合金膜に比べて飽和磁化4
πMsの減少が少なく、又この範囲内で窒素を適当量含
有する時増加する。さらに窒化しても窒化する前の合金
膜の軟磁性が従来知られているような窒化膜と異なって
、(3)式の範囲内ではあまりそこなわれない。なお窒
化した事による耐摩性向上の効果が現われるには0.1
<Z ・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・印・(4)である事が必要である。
でありながら zく20 ・・・・・・・・団・・・・・・・
・・・・・・・・・(3)である時、(1)式において
2=0である窒化していない合金膜に比べて飽和磁化4
πMsの減少が少なく、又この範囲内で窒素を適当量含
有する時増加する。さらに窒化しても窒化する前の合金
膜の軟磁性が従来知られているような窒化膜と異なって
、(3)式の範囲内ではあまりそこなわれない。なお窒
化した事による耐摩性向上の効果が現われるには0.1
<Z ・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・印・(4)である事が必要である。
又磁気特性として優れた軟磁性を得る為には6くy (
即ちx(94) ・・・・・・・・・・・・・・・・
・・(5)である事が必要であり、磁気ヘッド用等への
応用を考えた場合4 rrM s〉5000 G a
u s sである為には 75<x (即ちy<25) ・・・・・曲・・・・
・・団・(6)である事が必要である。
即ちx(94) ・・・・・・・・・・・・・・・・
・・(5)である事が必要であり、磁気ヘッド用等への
応用を考えた場合4 rrM s〉5000 G a
u s sである為には 75<x (即ちy<25) ・・・・・曲・・・・
・・団・(6)である事が必要である。
又この合金膜と、窒化されていない、極めて優れた軟磁
性を示すメタル−メタル系合金膜TxM、 (x+y
=100のほか定義は(2)式に同じ) ・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(力を
交互に積層して多層膜化する事により全体として耐摩性
がよくかつ軟磁性をも有する多層膜が得られ、1層の厚
さをtとする時、 t く1000人 でその多層膜化の効果が著しく、TxMyN2部とTx
Mア部との間の偏摩耗もほとんどなく、かつTxMyN
2膜部の軟磁性の改善度も犬で全体として優れた軟磁性
をも合せ持つ。
性を示すメタル−メタル系合金膜TxM、 (x+y
=100のほか定義は(2)式に同じ) ・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(力を
交互に積層して多層膜化する事により全体として耐摩性
がよくかつ軟磁性をも有する多層膜が得られ、1層の厚
さをtとする時、 t く1000人 でその多層膜化の効果が著しく、TxMyN2部とTx
Mア部との間の偏摩耗もほとんどなく、かつTxMyN
2膜部の軟磁性の改善度も犬で全体として優れた軟磁性
をも合せ持つ。
すなわち、窒化する事により多少そこなわれる軟磁気特
性も(7)式で表わされ(5) + (6)の組成範囲
の、優れた軟磁気特性を有する事が知られているメタル
−メタル系合金膜(USP−4,437,912)と交
互に重ねて多層膜化する事により改善され得る。
性も(7)式で表わされ(5) + (6)の組成範囲
の、優れた軟磁気特性を有する事が知られているメタル
−メタル系合金膜(USP−4,437,912)と交
互に重ねて多層膜化する事により改善され得る。
実施例
〈実施例−1〉
COa s N b 1o Z r s なる組成ノ
ターゲノトヲ用い、Ar中にN2を0.1〜50係混合
したガスを用いて反応スパッター法により厚さ1μmの
窒化膜を作成した。比較の為、F @ + F e a
o B 2oなる組成のターゲットを同じ条件でスパ
ッターしこれらの窒化膜を作成し、特性の比較を行なっ
た結果を第1図に示す。同図のデータよりわかるように
、本発明合金Co−Nb−Zr−N は窒化によっても
その軟磁性が比較的劣化しにくく、かつ4層M、は窒化
によって減少しないばかりか、むしろx=10%で極大
を示し、微かながらこの付辺で増大を示す事がわかった
。
ターゲノトヲ用い、Ar中にN2を0.1〜50係混合
したガスを用いて反応スパッター法により厚さ1μmの
窒化膜を作成した。比較の為、F @ + F e a
o B 2oなる組成のターゲットを同じ条件でスパ
ッターしこれらの窒化膜を作成し、特性の比較を行なっ
た結果を第1図に示す。同図のデータよりわかるように
、本発明合金Co−Nb−Zr−N は窒化によっても
その軟磁性が比較的劣化しにくく、かつ4層M、は窒化
によって減少しないばかりか、むしろx=10%で極大
を示し、微かながらこの付辺で増大を示す事がわかった
。
第2図に示した分析結果とこのデータとの比較により、
膜幅にNを約20%以下含むものはHcも比較的小さく
又4πMsも減少せず、磁気ヘッド用軟磁性合金として
有望であることがわかる。
膜幅にNを約20%以下含むものはHcも比較的小さく
又4πMsも減少せず、磁気ヘッド用軟磁性合金として
有望であることがわかる。
これに反し、メタル−メタロイド系のものは第1図に示
したFa −B−Nのデータからもわかるように、窒化
により4層M、が比較的早く減少する擾1か、本発明の
Co−Nb−Zr−Nの場合と比較して窒化によるHc
の増大も大きい。又Feの窒化膜Fe−Nはある窒素含
有量に対しFe膜よりもむしろ4層Msが増加するもの
の、HCが極めて犬きく軟磁性体としては実用的でない
。
したFa −B−Nのデータからもわかるように、窒化
により4層M、が比較的早く減少する擾1か、本発明の
Co−Nb−Zr−Nの場合と比較して窒化によるHc
の増大も大きい。又Feの窒化膜Fe−Nはある窒素含
有量に対しFe膜よりもむしろ4層Msが増加するもの
の、HCが極めて犬きく軟磁性体としては実用的でない
。
〈実施例−2〉
実施例1と同じターゲットを用い、スパッター中に1定
時間間隔をおいてArガス中にN2ガスを10%混合す
る事により、Co−Nb−ZrとCo−Nb−Zr−N
の多層膜を作成した。このN2ガスを混合してスパッタ
ーする時間を変化させる事により、Co−Nb−Zr−
N膜の膜厚tを変化させた、又N2混合スパッタ一時間
と非混合スパッタ一時間を等しくする事により、Co−
Nb−Zr膜の膜厚t′はほぼtと等しくなるようにし
たく厳密にはわずかながらt’ > t である)。得
られた多層膜の総厚は約12/7mとなるようにして、
作成した多試料2:を勺2800人、 t’ ” 3
200人、 n= 40試料3:1〜1000人、
tI対 1000人、n=120試料4:tタ 500
人 1/寓 300人、 n= 400試料5:t
タ 100人 1/夕 100人、n=1200これら
の多層膜をもう1枚の基板でサンドイッチして接着し、
多層膜側面がテープ渭動面となるように磁気へラドチッ
プ形状に加工し市販のVTRデツキに取付け、テープを
100時間走行させた後のテープ摺動面の偏摩耗を調べ
た。窒化膜部は窒化されていない膜部よりも耐摩耗性が
ある為、第3図に示したような偏摩耗Δlが生ずる。こ
のΔeを多層膜の1層の膜厚tの関数として第3図に示
した。又作成した多層膜のHaもtの関数として同図に
示した。実験結果よりもtの減少とともにΔ(1,Ha
とも減少しtく1000人でその効果が著しい事がわか
った。
時間間隔をおいてArガス中にN2ガスを10%混合す
る事により、Co−Nb−ZrとCo−Nb−Zr−N
の多層膜を作成した。このN2ガスを混合してスパッタ
ーする時間を変化させる事により、Co−Nb−Zr−
N膜の膜厚tを変化させた、又N2混合スパッタ一時間
と非混合スパッタ一時間を等しくする事により、Co−
Nb−Zr膜の膜厚t′はほぼtと等しくなるようにし
たく厳密にはわずかながらt’ > t である)。得
られた多層膜の総厚は約12/7mとなるようにして、
作成した多試料2:を勺2800人、 t’ ” 3
200人、 n= 40試料3:1〜1000人、
tI対 1000人、n=120試料4:tタ 500
人 1/寓 300人、 n= 400試料5:t
タ 100人 1/夕 100人、n=1200これら
の多層膜をもう1枚の基板でサンドイッチして接着し、
多層膜側面がテープ渭動面となるように磁気へラドチッ
プ形状に加工し市販のVTRデツキに取付け、テープを
100時間走行させた後のテープ摺動面の偏摩耗を調べ
た。窒化膜部は窒化されていない膜部よりも耐摩耗性が
ある為、第3図に示したような偏摩耗Δlが生ずる。こ
のΔeを多層膜の1層の膜厚tの関数として第3図に示
した。又作成した多層膜のHaもtの関数として同図に
示した。実験結果よりもtの減少とともにΔ(1,Ha
とも減少しtく1000人でその効果が著しい事がわか
った。
〈実施例−3〉
各種合金ターゲットを用い、種々の(A r + N2
)混合ガス中でスパッターし合金膜を作成し、それら
の膜の緒特性を比較した。なお合金膜は熱膨張係数σが
約120の水冷したガラス基板上にrf2頂スパッター
装置を用い投入電力360W、ガス圧lX10 To
rrで形成した。結果を以下の表に示す。N2分圧0.
1チでも硬度は上昇する事がわかった。
)混合ガス中でスパッターし合金膜を作成し、それら
の膜の緒特性を比較した。なお合金膜は熱膨張係数σが
約120の水冷したガラス基板上にrf2頂スパッター
装置を用い投入電力360W、ガス圧lX10 To
rrで形成した。結果を以下の表に示す。N2分圧0.
1チでも硬度は上昇する事がわかった。
〈実施例−4〉
本発明多層合金膜をAr中のN2混合比が0と104の
間で一定時間間隔で変化させ1層の膜厚約300人のも
のを400層重ねて総厚12μmとし実施例2と同様の
実験を行なった。結果を以下に示す。
間で一定時間間隔で変化させ1層の膜厚約300人のも
のを400層重ねて総厚12μmとし実施例2と同様の
実験を行なった。結果を以下に示す。
ただし表中において単層膜とは、比較のためN2ガス混
合比を0%と10チに固定して作成した膜厚12μmの
単層膜であり、摩耗量lは、1o。
合比を0%と10チに固定して作成した膜厚12μmの
単層膜であり、摩耗量lは、1o。
時間走行後の総摩耗蚤であり、偏摩耗は多層膜の窒化膜
部と非窒化膜部との間に生ずるものである。
部と非窒化膜部との間に生ずるものである。
多層膜化により窒化膜よりもHaが小さく、又摩耗量は
単層の非窒化膜より少なくなっており特性が改善されて
いる事がわかる。
単層の非窒化膜より少なくなっており特性が改善されて
いる事がわかる。
発明の効果
本発明は磁性合金は、高い電気抵抗と高硬度を有し、か
つ窒化物でありながら窒化による飽和磁化の劣化が少な
く、逆に増加する場合もあり磁気ヘッド等の応用に適し
た軟磁性合金である。
つ窒化物でありながら窒化による飽和磁化の劣化が少な
く、逆に増加する場合もあり磁気ヘッド等の応用に適し
た軟磁性合金である。
第1図は本発明合金Co −Nb−Zr −N と従
来例であるF e−N 、 F e−B−N 合金の
飽和磁化と抗磁力のプラズマ中のN2ガス混合比依存性
を示すグラフ、第2図はN2ガス混合比とスパッター法
で作成した膜中のNの原子チとの相関を示すグラフ、第
3図は(Co−Nb−Z r /Co−Nb−Z r
−N ) n多層膜の偏摩耗蚤Δlと抗磁力Haの1層
の膜厚依存性を示すグラフである。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 プラスマ中のN2の4積比(z) 第2図
来例であるF e−N 、 F e−B−N 合金の
飽和磁化と抗磁力のプラズマ中のN2ガス混合比依存性
を示すグラフ、第2図はN2ガス混合比とスパッター法
で作成した膜中のNの原子チとの相関を示すグラフ、第
3図は(Co−Nb−Z r /Co−Nb−Z r
−N ) n多層膜の偏摩耗蚤Δlと抗磁力Haの1層
の膜厚依存性を示すグラフである。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 プラスマ中のN2の4積比(z) 第2図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)次式で示された組成より成る磁性合金膜。 T_xM_yN_z ただしTはFe、Co、Ni、Mnより成る群から選択
された少なくとも1種の金属、MはMb、Zr、Ti、
Ta、Hf、Cr、W、Moより成る群から選択された
少なくとも1種の金属、NはN(窒素)であって、x、
y、zは原子パーセントを表し、それぞれ 76≦x<94、 6≦y<25、 0.1≦z<20、 x+y+z=100 である。 (2)T_xM_yN_zで示される組成より成る磁性
合金膜と、T_xM_yで示される組成より成る合金膜
とを交互に重ねた多層膜化した事を特徴とする磁性合金
膜。 ただしTはFe、Co、Ni、Mn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、W、Moより成る群から選択された
少なくとも1種の金属、Nは窒素であって、x、y、z
は原子パーセントを表し、それぞれ75≦x<94、 6≦y<25、 0.1≦z≦20、 x+y+z=100 である。 (3)特に多層膜の1層の膜厚をtとする時t≦100
0Å である事を特徴とする特許請求の範囲第2項記載の磁性
合金膜。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5405486A JPS62210607A (ja) | 1986-03-12 | 1986-03-12 | 軟磁性合金膜及びその形成法 |
DE19873707522 DE3707522A1 (de) | 1986-03-12 | 1987-03-09 | Magnetischer nitridfilm |
US07/024,141 US4836865A (en) | 1986-03-12 | 1987-03-10 | Magnetic nitride film |
US07/445,105 US5049209A (en) | 1986-03-12 | 1989-12-07 | Magnetic nitride film |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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