JPS63176454A - 多層膜材料 - 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Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの磁性元素から構成された多
層膜で、飽和磁束密度が１．８（テスラ）以上で、保磁
力が１　（Ｏｅ）以下の軟磁気特性を有する磁性多層膜
材料に関する。

〔従来の技術〕

異種元素を数ｎｍ前後の厚さで交互に積層した磁束多層
膜は近年活発に研究が進められているが、元素の組み合
せとしては２元素で、かつ磁性金属と非磁性金属例えば
Ｆ　ｅ　／　Ｍ　ｇ　、　Ｆ　ｅ　／　Ｖ　、　Ｆ　ｅ
／　Ｃｕ　＋　Ｃｏ　／　Ｃｕ等の組合わせがほとんど
である。（文献１日本応用磁気学会、第４３回研究会資
料（１９８６）第１頁〜第８頁） また、３ｄ強磁性金属のみからなる合金としてＦ　ｅ　
−Ｃｏ合金の磁気特性について、日本応用磁気学会誌Ｖ
ｏＱ　１０．１１１Ｑ２　　（１９８６）第３１５頁か
ら第３１８頁において論じられている。しかし保磁力（
ＨＣ）の最低値は５　（Ｏｅ）であり、かなり大きい。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は３ｄ強磁性金属のＦｅ、Ｇｏ。

Ｎｉを用いて交互に積層した場合の構造や特性について
は配慮がされていない。

本発明の目的は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの３元素を用いて交
互に積層した構造の多層膜で、飽和磁束密度が１．８　
　（Ｔ）以上の高飽和磁束密度で、かつ保磁力が１（Ｏ
ｅ）以下の軟磁気特性に優れた磁性薄膜材料を提供する
ことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は＋　Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの３元素から構成され
た多層膜で、Ｃｏ　／　Ｆ　ｅ　／　Ｎ　ｉ　／　Ｆ　
ｅまたはＮ　ｉ　／　Ｆ　ｅ　／　Ｃｏ　／　Ｆ　ｅを
１つの周期として、基板上に上記周期でくり返し積層し
、しかも、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの各層の膜厚ｄＣｏ、ｄＦ
ｅ。

Ｆｅ Ｆｅ 造にすることにより達成される。

〔作用〕

第１図に本発明の膜構成を示す。基板１上にＣｏ　／　
Ｆ　ｅ　／　Ｎ　ｉ　／　Ｃｏ　・＝−の順またはＮｉ
／Ｆ　ｅ　／　Ｃｏ　／　Ｆ　ｅ　／　Ｎ　ｉ　−−の
順に、真空度１Ｏ−８Ｔｏｒｒ以下の超高真空中で蒸着
する。蒸着時、基板面内の一方向に磁場の強さ数ガウス
以上を加える。

Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの各層の膜厚は、Ｆｅ層の膜厚に対す
るｃｏあるいはＮｉ層の膜厚比が０．０５〜０．５　　
の範囲で、しかもＦｅ層の膜厚が１０ｎｍ以下になるよ
うにする。以下、本発明の実施例につき図面を用いて説
明する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例につき図面を用いて説明する。第
２図は本発明の実施例に用いた超高真空中蒸着装置の概
略図を示す。膜作製室７の到達真空度はＩ　Ｘ　１０”
−’°Ｔｏｒｒ以下で、チャンバー中には３個の電子ビ
ームガンの蒸発源が設けられている。第２図では１個の
み代表して示しである。電子ビームガン８を用いて各々
の蒸発材料Ｆｅ。

Ｃｏ、Ｎｉを基板に蒸着する。９は蒸着源シャッター、
１０は基板ホルダー、１１は水晶発振式膜厚モニターで
ある。１２．１３は基板面内の一方向に磁場を印加する
ためヨーク及び磁場印加用電磁石コイルである。１４は
排気装置である。第１図に示す各層の膜厚の制御は水晶
発振式膜厚モニタを用いて行なった。蒸着速度は０．１
〜０．５人／分である。また基板はＳｉ単結晶基板及び
ガラス基板で、基板温度は１００℃で行なった。基板と
蒸発源間距離は３００ｍｍである。以上の様な条件で第
１図に示すような膜構成で多層膜を作製した。第３図は
作製したＧ　ｏ　／　Ｆ　ｅ　／　Ｎ　ｉ多層膜の保磁
力を示す、保磁力ＨｅはＦｅ層の厚さｄＦｅ（ｎ　ｍ）
を小さくすると減少し、ｄＦｅ≦１０ｎｍでＨｅ≦１　
（Ｏｅ）となった。

第４図は、第３図と同じ多層膜材の飽和磁束密度Ｂｓを
示す、Ｆｅのみの膜では約２．１５　（Ｔ）で、ｄＣｏ
／ｄＦｅ、ｄＮｉ／ｄＦｅの値が大になるほどＢｓは減
少し、ｄ　Ｃｏ／　ｄ　Ｆ　ｅ二ｏ、５で約１．７〜１
．８　（Ｔ）となる、従って、第３図及び第４図より飽
和磁束密度が１．８（Ｔ）以上で、かつ保磁力Ｈｃが１
（Ｏｅ）以下の軟磁気特性の多層膜とするには０．０５
≦ｄ　Ｃｏ　／　ｄ　Ｆ　ｅ　。

ｄ　Ｎ　ｉ　／　ｄ　Ｆ　ｅ≦０．５　　、ｄＦｅ≦１
０ｎｍである。ｄＣｏ／ｄＦｅ、ｄＮｉ／ｄＦａの下限
０．０５、はＣｏ層及びＦｅ層の厚さの制御の精度で制
限される。

本発明によれば、高飽和磁束密度でかつ低保磁力の磁性
膜を作製できるという効果がある。

第５図は第１図と同様な積層構造の膜であるが、第５図
においては、Ｎ　ｉ　／　Ｆ　ｅ　／　Ｇ　ｏ　／　Ｆ
　ｓが１つの周期となっていて、Ｎｉが第１層である。

ｃｏの結晶構造は六方稠密構造（ｈｃｐ構造）であり、
通常、基板上に蒸着したＣｏ膜はｈｃｐ構造のＣ軸が基
板面に対し垂直方向に配向した膜となる。このようなＣ
軸配向の膜は垂直磁化膜である。ところが、下地を体心
立方構造の膜とし、さらにＣｏ膜の膜厚が１０ｎｍ以下
であれば、Ｃ。

のＣ軸方向は基板面内方向に配向することを別途実験的
に確認した。そこで、第５図では、第１図の積層順序に
対して、ＮｉとＣＯを入れ換えて、Ｃｏ層はＦｅ層の上
にくるようにした。この時、ＣＯは基板面内方向にＣ軸
が優先配向した面内磁化膜となり、多層膜全体が面内磁
化膜になるという効果がある。

第６図は第１図において、Ｃｏ層を蒸着する前にＣｒの
下地膜５を設けた例である。体心立方構造のＣｒを形成
し、その上にＧ　ｏ　／　Ｆ　ｅ　／　Ｎ　ｉ　／Ｆｓ
をくり返し積層しである。Ｃｒの場合、膜厚が５０ｎｍ
以下であればＣｏ膜は面内にＣ軸が配向した構造であり
、第５図の場合と同じような効果がある。この下地膜材
料としては体心立方構造の元素であれば同じ様な結果が
得られた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、飽和磁束密度が１．８（Ｔ）以上で・
保磁力が１（Ｏｅ）以下の軟磁気特性にすぐれた磁性簿
膜材料を容易に作製できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第５図及び第６図は本発明の端成説明図、第２
図は本発明の一実施例の構成説明図、第３図、第４図は
本発明の実施例における特性線図である。 １・・・基板、２・・・Ｃｏ層、３・・・Ｆｅ層、４・
・・Ｎｉ層、５・・・下地膜、７・・・真空チャンバ、
８・・・電子ビームガン、９・・・蒸発源シャッタ、１
０・・・基板ホルダ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの３元素から構成された多層膜で
   、基板上にＣｏ／Ｆｅ／Ｎｉ／ＦｅまたはＮｉ／Ｆｅ／
   Ｃｏ／Ｆｅが１周期となつて積層されたことを特徴とす
   る多層膜材料。