JPS6255911A - 軟磁性薄膜 - 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〕 本発明は、磁気ヘッドのコア材等として使用される軟磁
性薄膜に関するものであり、特にｐｅ。

Ａｊｌ！、Ｓｉを主成分とする軟磁性薄膜の磁気特性の
改良に関するものである。

Ｃ発明の概要〕 本発明は、Ｆｅ−Ａｌ！−Ｓｉ系合金材料からなる軟磁
性薄膜において、Ｔｉ薄膜あるいは■薄膜を中間層とし
て用い、 ｐｅ−Ａ６−５ｉ系磁性薄膜とＴｉ薄膜とを、あるいは
Ｆｅ−Ａ７！−Ｓｉ系磁性薄膜とＶｉＷ膜とを交互に積
層することにより 単層膜では実現されない低保磁力化、高透磁率化を図ろ
うとするものである。

〔従来の技術〕

例えばＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）等の磁気記録再
生装置においては、記録信号の高密度化や高周波数化等
が進められており、この高密度記録化に対応して、磁気
記録媒体として磁性粉にＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等の強磁性金
属の粉末を用いた、いわゆるメクルテープや、強磁性金
属材料を蒸着法等の手法によりベースフィルム上に被着
した、いわゆる蒸着テープ等が実用化されつつある。

この種の磁気記録媒体は高い抗磁力を有するので、記録
再生に用いる磁気ヘッドのヘッド材料には、高飽和磁束
密度を有することが要求される。

例えば、従来ヘッド材料として多用されているフェライ
ト材では、飽和磁束密度が低く、この高抗磁力化に対処
することができない。

そこで従来、これら高抗磁力磁気記録媒体に対応するた
めに、セラミックス等の非磁性の基板やフェライト等の
磁性基板上に高飽和磁束密度を有する軟磁性薄膜を被着
し、これら軟磁性薄膜同士を突き合わせて磁気ギャップ
を構成するようにした複合型の磁気ヘッドや、軟磁性薄
膜や導体薄膜を絶縁膜を介して多層積層構造とした薄膜
磁気ヘッド等が提案されている。

上記複合型の磁気ヘッドや薄膜磁気ヘッドに用いられる
軟磁性薄膜としては、熱的に安定で、かつ高飽和磁束密
度を有するＦｅ−Ａｌ−３ｉ系磁性薄膜が知られている
。

ところで、上記Ｆｅ−Ａｌ−３ｔ系磁性薄膜は結晶性の
金属磁性膜であることから、その磁気特性は、柱状構造
の成長と、いわゆるスキンデプス効果により、膜厚に強
く支配される。例えば、スパッタリング法により形成さ
れたＦ・ｅ−Ａ＃−３ｉ系磁性薄膜の場合、その保磁力
はバルクのものに較べて一層近く大きい。

このように保磁力が大きいと、たとえばメタルテープ等
の磁気記録媒体に記録するために大きな磁界をかけたと
きに、コア材であるＦｅ−Ａｌ−３ｉ系磁性薄膜が帯磁
してしまう虞れがある。したがって、磁気ヘッドの特性
向上のためには、この保磁力を含め、さらに軟磁性薄膜
の磁気特性の改善を図る必要がある。

上記軟磁性薄膜の保磁力を改善するための方法としては
、従来、磁性体層と非磁性体層とを積層する方法や、磁
性膜層とこの磁性膜層とは異なる磁性膜層とを積層する
方法等がある。例えば特開昭５９−９９０５号公報には
、Ｆｅを主成分とする磁性体膜とＣｏ、Ｎｉを主体とす
る中間磁性体膜とを積層する方法が開示されている。

しかしながら、上述の従来の軟磁性膜でも、保磁力は０
．３工ルステツド程度まで抑制するのが限度で、また、
Ｃｏ、Ｎｉを主体とする中間磁性体膜を積層した場合に
は、耐蝕性の改善が問題となる。この耐蝕性の改善には
、各種添加物を添加することが考えられるが、添加物を
加えた場合には飽和磁束密度等の磁気特性を損なう傾向
にある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述の従来技術の記載からも明らかなように、高飽和磁
束密度を有する軟磁性薄膜においては、保磁力、透磁率
、耐蝕性等の一層の改善が要望されている。

かかる状況に鑑み、本発明は、保磁力が極めて小さく、
ｉ３磁率、耐蝕性に優れた軟磁性薄膜を提（共すること
を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者等は、上述の目的を達成せんものと鋭意研究の
結果、主体となる磁性膜にＦｅ−Ａ１−３ｉ系磁性薄膜
を用い、中間膜としてＴｉあるいはＶを主成分とするｍ
１ｌＩを用いることが保磁力の抑ｆ、ＩＬ耐蝕性の改善
等に有効であることを見出し本発明を完成するに至った
ものであって、Ｆｅ−Ａｌ−３ｉ系磁性薄膜とＴｉ薄膜
又はＶ薄膜とを交互に積層したことを特徴とするもので
ある。

本発明において、主体となるＦｅ−Ａ＃−３ｉ系磁性薄
膜に含まれるＦｅ、Ａ６．Ｓｔの組成範囲としては、Ａ
ｆｆの含有量が２〜１０重■％、Ｓｌの含有量が４〜１
５重量％、残部がＦｅであることが好ましい。すなわち
、上記Ｆｅ−Ａｌ−３ｉ系磁性薄膜を Ｆ　ｅ、　Ａｌｂ　Ｓ　１ｃ （ａ、ｂ、ｃは各成分の重量比を表す。）としたときに
、その組成範囲が ７０≦ａ≦９５ ２≦ｂ≦１０ ４≦Ｃ≦１５ ａ＋ｂ＋ｃ＝１００ であることが望ましい。上記Ａ１やＳｉが少なすぎても
、また逆に多すぎても磁気特性が劣化してしまう。

また、上記Ｆｅの一部をＣＯあるいはＮｉのうち少なく
とも一種と置換することも可能である。

上記Ｆｅの一部をＣｏと置換することにより、飽和磁束
密度を上げることができる。特に、Ｆｅの４０重景％を
ＣＯで置換したもので最大の飽和磁束密度が得られる。

このｃｏの置換量としては、Ｆｅに対して０〜６０重量
％の範囲内とすることが好ましい。

同様に、上記Ｆｄの一部をＮｉと置換することにより、
飽和磁束密度を減少することなく透磁率を高い状態に保
つことができる。このＮｉの置換量としては、Ｆｅに対
して０〜４０重量％の範囲内であることが好ましい。

さらに、上述のＦｅ−Ａβ−３ｉ系磁性薄膜には、耐蝕
性や耐摩耗性を改善するために各種元素を添加剤として
加えてもよい。上記添加剤として使用される元素として
は、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ。

Ｎｄ、（、ｄ等のランタン系列元素を含むＩＩＩａ族元
素、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ等のＩＶａ族元素、Ｖ、Ｎｂ、Ｔ
ａ等のＶａ族元素、Ｃｒ　＝　Ｍ　Ｏ＋　Ｗ等のＶｌａ
族元素、Ｍｎ、Ｔｃ、Ｒｅ等の■ａ族元素、Ｃｕ。

Ａｇ、Ａｕ等のＩｂ族元素、Ｇａ、Ｉｎ、Ｇｅ。

Ｓｎ、Ｓｂ等が挙げられる。これら添加剤の１種または
２種以上を組み合わせて、０〜１０重量％の範囲で添加
する。すなわち、上記添加剤をＴとし、Ｆｅ−Ａｆｆ−
５ｉ系磁性薄膜を Ｆ　ｅ、　　Ａｆｆｂ　　Ｓ　　ｉ　ｃ　Ｔｄ（ａ、ｂ
、ｃ、ｄは各成分の重量比を表す。）としたときに、そ
の組成範囲が ６５≦ａ≦９５ ２≦ｂ≦１０ ４≦Ｃ≦１５ ０≦ｄ≦】Ｏ ａ＋　ｌ、　＋　ｃ、　＋　ｄ　＝　１００を満足する
ことが望ましい。上記添加剤の添加量が１０重量％を越
えると磁気特性を劣化してしまう虞れがある。

あるいは、上記添加剤としてＲｕ、Ｒｈ、Ｐｄ。

Ｏｓ、Ｉ（Ｐｔ等の白金族元素を１種以上添加してもよ
い。この場合、上記白金族元素の添加量としては４０重
量％以下であることが好ましい。

この添加量が４０重量％を越えると磁気特性を劣化して
しまう虞れがある。

さらに、前述のｍａ族元素、ＩＶａ族元素等の添加剤と
、上記白金族元素の両者を添加することも可能である。

この場合の組成範囲としては、上記ｍａ族元素、Ｎａ族
元素等の添加剤をＴ、上記白金族元素をＰとし、Ｆｅ−
Ａｆｆｉ−３ｉ系磁性Ｒ膜を Ｆ　ｅａ　　Ａｌｂ　　Ｓ　　ｌｃ　　Ｔｄ　Ｐ＠（ａ
、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは各成分の重量比を表す。）としたと
きに、その組成範囲が ５５≦ａ≦９５ ２≦ｂ≦１０ ４≦Ｃ≦１５ ０≦ｄ≦１０ ０≦ｅ≦４０ ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１００ を満足することが好ましく、さらに上記白金族元素とし
て第５周期の白金族元素、すなわちＲｕ。

Ｒｈ、Ｐｄを使用したときにはｄ＋ｅ≦２０′、上記白
金族元素として第６周期の白金族元素、すなわちＯｓ、
Ｉｒ、Ｐｔを使用したときにはｄ＋ｅ≦４０であること
が望ましい。上述の範囲を越える添加剤を添加すると、
磁気特性が劣化する虞れがある。

一方、中間膜として積層される薄膜の材質としては、Ｔ
１もしくはＴｉを主成分とする合金、■もしくは■を主
成分とする合金が用いられる。

上記Ｆｅ−Ａｎ−５ｉ系磁性薄膜とＴ　ｉ　ｉｌＬある
いはｖ薄膜とは、スパ／タリング、真空整着。

イオンブレーティング等の真空薄膜形成技術により交互
に積層され、本発明の軟磁性薄膜を構成するが、各Ｆｅ
−Ａｌ−５ｉ系磁性薄膜の膜ｊ７としては０．２〜５μ
ｍの範囲、中間膜であるＴ１薄膜またはＶ薄膜の膜厚と
しては１０〜２００人の範囲とすることが好ましい。

上記Ｔｉ薄膜またはＶ薄膜の膜厚が１（ｌλ未満である
と、中間膜としての効果が不足し、単層である場合と同
程度の磁気特性を示す。逆に、上記Ｔｉ薄膜またはＶａ
膜の膜厚が２００人を越えると、中間膜が厚すぎて各Ｆ
ｅ−Ａｌ−３ｉ系磁性薄膜が単独での磁気的特性を示し
、積層化の効果が薄れる。

〔作用〕

上述のように一１Ｆｅ−Ａ＃−３ｉ系磁性薄膜とＴｉ薄
膜、あるいはＦｅ−Ａβ−３ｉ系磁性薄膜と■薄膜とを
交互に積層することにより、各Ｆｅ−Ａｌ−５ｉ系磁性
薄膜が中間膜であるＴｉ薄膜。

ｖｉ膜を介して磁気的に結合され、磁気特性の向上が図
られる。

〔実施例］ 以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本
発明がこれら実施例に限定されるものではない。

実施例１゜ Ｆ　ｅ＋＋ｚＡ　ｘ、　Ｓ　ｉ　１１合金（組成ハ重ｉ
ｔ比）及ヒＴｉをターゲットとして用い、２元スパッタ
装置により下記のスパッタ条件にしたがってスパッタリ
ングを行い、第１図に示すように、円板状のガラスセラ
ミック（ＣａＴｉＯｓ）基板（１）上にＦｅ−Ａ１２−
５ｉ系磁性薄膜（２）およびＴｉ薄膜（３）を積層した
後、５５０°Ｃで１時間熱処理して軟磁性薄膜とした。

なお、各Ｆｅ−Ａｆ−３ｉ系磁性薄膜（２）の膜厚は２
０００人×５層、中間層となるＴ１薄膜（３）の膜厚は
１００人×６層とした。

スパッタ条件 ＲＦパワー　　　　　　　　１００Ｗ ターゲツト・基板間距離　　３０ｍ 基板温度　　　　　　　　〜２０℃（水冷）到達真空度
　　　　　３　Ｘ　１０−”Ｔｏｒｒガス圧力　　　　
　　４　Ｘ　１０　”’Ｔｏｒｒ上記スパッタ条件に従
ってスパッタリングを行い、得られた軟磁性薄膜につい
て、磁化曲線（Ｍ−Ｈ曲線）を測定した。結果を第２図
に示す。

この第２図より、本実施例の軟磁性薄膜が良好な軟磁気
特性を示すことがわかる。

また、上記軟磁性薄膜の保磁力を求めたところ、０、３
５　（Ｏｅ）と極めて小さな値を示した。

上述の方法で得られた軟磁性薄膜について、塩水噴霧を
施し、耐蝕試験を行ったところ、耐蝕性に向上がみられ
た。

実施例２゜ 先の実施例１において、■（バナジウム）薄膜を中間層
として積層し、他は実施例１と同様な方法により軟磁性
薄膜を作製した。

得られた軟磁性薄膜の磁化曲線（Ｍ−Ｈ曲線）を第３図
に示す。

この結果、中間層をＶ薄膜とした場合にも良好な軟磁気
特性を示し、その保磁力は０．５　（Ｏｅ）と小さな値
を示すことがわかった。

実施例３゜ 先の実施例１において、各Ｆｅ−Ａ１−３ｉ系磁性薄膜
の膜厚を４０００人とし、他は実施例１と同様の方法に
より軟磁性薄膜を作製した。

得られた軟磁性薄膜の保磁力は０．１５　（Ｏｅ）と極
めて小さなものであった。　　　　　゛また、ＩＭｌｌ
ｚにおける透磁率を測定したところ、２０００〜２５０
０と高い値を示し、また透磁率の値は面内等方的である
ことがわかった。

実施例４゜ 先の実施例２において、各Ｆｅ−Ａｌ−３ｉ系磁性薄膜
の膜厚を４０００人とし、他は実施例２と同様の方法に
より軟磁性薄膜を作製した。

得られた軟磁性薄膜の保磁力は０．１８　（Ｏｅ）と極
めて小さなものであった。

また、１Ｍｌ１ｚにおける透磁率を測定したところ、２
０００〜２５００と高い値を示し、また透磁率の値は面
内等方的であることがわかった。

実施例５゜ 先の実施例１のＴ１薄膜の膜厚を４００人とし、他は実
施例１と同様の方法により軟磁性薄膜を作製した。

得られた軟磁性薄膜の磁化面ｍ（Ｍ−Ｈ曲線）は第４図
に示すようなものであり、保磁力はおよそ０．８０　（
Ｏｅ）と若干高い値を示した。

これは、Ｔｉ薄膜が厚くなったことにより、各Ｆｅ−Ａ
１−３ｉ系磁性薄膜間の磁気的な結合が弱まったことに
よると考えられる。

比較例１゜ 先の実施例１と同様のスパッタ条件に従い、Ｆｅ８□Ａ
１７Ｓｉｚ合金（組成は重量比）をターゲットとして用
いて、Ｆｅ−Ａｌ−３ｉ系磁性薄膜をガラスセラミック
基板上に単層膜として形成した後、５５０℃で１時間熱
処理した。

得られた軟磁性薄膜の保磁力は、膜厚１μｍのとき１．
１　（Ｏｅ）、膜厚２μｍのとき０．５　（Ｏｅ）であ
った。

また、ＩＭｌｌ’ｚにおける透磁率は、１０００〜２０
００で、面内異方性があるためバラツキが大きくなって
いた。

比較例２゜ 先の実施例１において、ＳｉＯ□薄膜を中間層として積
層し、他は実施例１と同様な方法により軟磁性薄膜を作
製した。

得られた軟磁性ＦｉＪ膜の磁化曲線（Ｍ−８曲線）を第
５図に示す。

この結果、ＳｉＯ□薄膜を中間層とした場合には、保磁
力はおよそ８　（Ｏｅ）と高い値を示すことがわかった
。

比較例３゜ 先の実施例１において、Ｎｂ３膜を中間層として積層し
、他は実施例１と同様な方法により軟磁性薄膜を作製し
た。

得られた軟磁性薄膜の磁化曲線（Ｍ−８曲線）を第６図
に示す。

この結果、Ｎｂ薄膜を中間層とした場合には、保磁力は
およそ１５　（Ｏｅ）と高い値を示すことがわかった。

〔発明の効果〕

以上の説明からも明らかなように、本発明の軟磁性薄膜
はＦＣ−Ａ＋！−５ｉ系磁性Ｆｉｔｌ膜とＴｉ薄膜ある
いはＦｅ−Ａｌ−５ｉ系磁性薄膜とＶ薄膜の積層構造と
しているので、保磁力が極めて小さなものとなるととも
に、高透磁率化が達成される等、良好な軟磁性特性が得
られる。

また、これらＴｉ薄膜やＶＴｉｌ膜をを中間層として介
在させることにより、添加剤等を加えることなく耐蝕性
を向上することができる。

さらに、真空薄膜形成技術で薄膜を形成した場合には、
葎発ｉ（ターゲット）からの入射方向に対して直交する
方向に容易軸ができ、磁気特性に異方性を示すのが一般
的であるが、Ｔｉ薄膜あるいはＶＦｌｆ膜を中間膜とす
ることにより、この異方性を減少し、均質で特性のバラ
ツキの少ない軟磁性薄膜とすることができる。

したがって、高記録密度化に対応可能で、帯磁の少ない
磁気ヘッド材料の提供が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる軟磁性薄膜の構成の一例を示す
要部拡大断面図である。 第２図はＴｉ薄膜（膜厚２００人）を中間層とした軟磁
性薄膜のＭ−８曲線を示す特性図、第３図はＶ薄膜を中
間層とした軟磁性薄膜のＭ　−８曲線を示す特性図であ
る。第４図はＴｉ薄ｎり（Ｖ厚４００人）を中間層とし
た軟磁性薄膜のＭ　−８曲線を示す特性図である。 第５図ばＳ　ｉ　Ｏ２薄膜を中間層とした軟磁性薄膜の
Ｍ−８曲線を示す特性図であり、第６（２］はＮｂ薄膜
を中間層とした軟磁性薄膜のＭ　−８曲線を示す特性図
である。 ）・　・基板 ２・□　・Ｆｅ　　Ａｆｆ−３ｉ系磁性ａ膜３　・　・
　・　Ｃｒ薄１模

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ系磁性薄膜とＴｉ薄膜又はＶ薄膜と
   が交互に積層されてなる軟磁性薄膜。