(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｂ１（テスラ）なる飽和磁束密度を有するフェライト基板上に第１の磁性薄膜および第２の磁性薄膜とが順に積層されてなる磁性体薄膜が形成されているメタルインギャップ（ＭＩＧ）ヘッドであって、
前記第１の磁性薄膜の飽和磁束密度と前記第２の磁性薄膜の飽和磁束密度とが異なり、
第１の磁性薄膜の平均飽和磁束密度をＢ２（テスラ）、前記磁性体薄膜の平均飽和磁束密度をＢ３（テスラ）とすると、Ｂ１≦Ｂ２≦Ｂ３−０．１（テスラ）の関係が成立し、
前記磁性体薄膜は、磁性結晶粒子からなり、
前記磁性体薄膜内には、膜面に垂直方向に少なくとも２種以上の同一元素が含まれ、
前記フェライト基板と前記第１の磁性薄膜との間には非磁性層が挟まれており、
第１の磁性薄膜は、磁性層と非磁性層とが交互に積層されてなり、
第２の磁性薄膜は、磁性層と非磁性層とが交互に積層されてなり、
第１の磁性薄膜が有する磁性層ＬＡ１がＡ１（テスラ）なる飽和磁束密度を有すると共にｄＡ１（ｎｍ）の厚みを有し、
第２の磁性薄膜が有する磁性層ＬＡ２がＡ２（テスラ）なる飽和磁束密度を有すると共にｄＡ２（ｎｍ）の厚みを有するとすると、
０．６×Ａ２×ｄＡ２＜Ａ１×ｄＡ１＜１．７×Ａ２×ｄＡ２
なる関係を満たす、ＭＩＧヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は磁性体薄膜デバイスを利用したＭＩＧヘッドに関する。さらに詳細には、フェライト上にフェライトよりも高飽和磁束密度をもつ軟磁性薄膜を形成した磁気ヘッド等の磁気回路部品として用いる磁性体薄膜デバイスを利用したＭＩＧヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
高転送レ−トを要求されるＨＤＴＶ用磁気ヘッドや、小型化が進む磁気回路部品には、数十ＭＨｚで軟磁気特性の優れた磁性体薄膜デバイスが望まれている。
【０００３】
このなかでフェライトコア上に数ｎｍの非磁性層と数μｍの高飽和磁束密度を有する軟磁性薄膜を形成した、いわゆるメタルインギャップヘッド（以下ＭＩＧヘッドと略）が広く検討されてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来、フェライトコア上に形成する磁性体薄膜の透磁率と再生出力の間には、十分な相関関係が得られず、磁性体薄膜の優れた軟磁気特性に値する再生効率を得ることが困難であった。この原因の一つにフェライトコアの飽和磁束密度と磁性体薄膜の飽和磁束密度の格差が大きいために磁性体薄膜内、特にフェライト界面近傍に蓄積される反磁界エネルギ−等の静磁エネルギ−や、磁化の回転にともなう交換エネルギ−の和が大きくなり、フェライトコアから磁性体薄膜への磁束変化、あるいは磁性体薄膜からフェライトコアへの磁束の変化の伝搬効率が悪くなり、フェライトからの漏れ磁界が大きくなっていることがあげられる。
【０００５】
また、磁性体膜内に伝搬した磁束の変化は、磁気ギャップを介して相対する磁性薄膜間での静磁結合による漏れ磁界によりテ−プ、磁性薄膜間の磁束の伝搬を損なうことがあげられる。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決し、フェライトとフェライト上に形成された軟磁性薄膜のフェライト、磁性体薄膜間および磁性体薄膜、テ−プ間の磁気的結合を良好にし、ＭＩＧヘッドの出力を向上できる磁性体薄膜デバイスを利用したＭＩＧヘッドを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため本発明のＭＩＧヘッドは、Ｂ１（テスラ）なる飽和磁束密度を有するフェライト基板上に第１の磁性薄膜および第２の磁性薄膜とが順に積層されてなる磁性体薄膜が形成されているメタルインギャップ（ＭＩＧ）ヘッドであって、前記第１の磁性薄膜の飽和磁束密度と前記第２の磁性薄膜の飽和磁束密度とが異なり、第１の磁性薄膜の平均飽和磁束密度をＢ２（テスラ）、前記磁性体薄膜の平均飽和磁束密度をＢ３（テスラ）とすると、Ｂ１≦Ｂ２≦Ｂ３−０．１（テスラ）の関係が成立し、前記磁性体薄膜は、磁性結晶粒子からなり、前記磁性体薄膜内には、膜面に垂直方向に少なくとも２種以上の同一元素が含まれ、第１の磁性薄膜は、磁性層と非磁性層とが交互に積層されてなり、第２の磁性薄膜は、磁性層と非磁性層とが交互に積層されてなり、第１の磁性薄膜が有する磁性層ＬＡ１がＡ１（テスラ）なる飽和磁束密度を有すると共にｄＡ１（ｎｍ）の厚みを有し、第２の磁性薄膜が有する磁性層ＬＡ２がＡ２（テスラ）なる飽和磁束密度を有すると共にｄＡ２（ｎｍ）の厚みを有するとすると、０．６×Ａ２×ｄＡ２＜Ａ１×ｄＡ１＜１．７×Ａ２×ｄＡ２なる関係を満たす。
【０００８】
【作用】
本発明のＭＩＧヘッドを構成する磁性体薄膜デバイスは、上記のように、Ｂ１（テスラ）の飽和磁束密度を有するフェライト基板上に形成された磁性体薄膜の内、基板側から膜面に垂直方向に１０ｎｍの厚みの範囲にある磁性体の平均飽和磁束密度をＢ２（テスラ）、磁性体薄膜全体の平均飽和磁束密度をＢ３（テスラ）とすると、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３がＢ１≦Ｂ２≦Ｂ３−０．１（テスラ）の関係で表されてなる。そのため、フェライト上に形成した高飽和磁束密度の磁性薄膜内の反磁界エネルギ−をフェライトと磁性体薄膜界面で効果的に下げることができ、膜内の磁気エネルギ−を減少することでフェライト、磁性体薄膜間の磁束の伝達効率を効果的に高めることができ、ヘッドの再生効率を向上させることができる。
【０００９】
また上記構成の磁性体薄膜デバイスで、磁性体薄膜内に形成された磁性体積層膜のＡ１（テスラ）なる飽和磁束密度を有する磁性層ＬＡ１の厚みをｄＡ１、Ａ２（テスラ）なる飽和磁束密度を有する磁性層ＬＡ２の厚みｄＡ２とすると、ＬＡ１とＬＡ２が相対して少なくとも１層以上積層されるとき、０．６×Ａ２×ｄＡ２＜Ａ１×ｄＡ１＜１．７×Ａ２×ｄＡ２  なる関係をほぼ満たすように選ばれた好ましい積層構造を有することで、飽和磁束密度がことなる磁性層間がもつ磁化量を同程度にすることができ、磁性層から発生する漏れ磁束を効果的に抑えることができる。
【００１０】
【実施例】
本発明の磁性体薄膜デバイスは、図１に示す実施例のように、Ｂ１（テスラ）の飽和磁束密度を有するフェライト基板１上に磁性体薄膜２が形成されており、前記磁性体薄膜２は前記基板１側からみて、膜面に垂直方向に１０ｎｍの厚みまでの磁性体が平均飽和磁束密度をＢ２（テスラ）の第１の磁性薄膜２ａと、この第１の磁性薄膜２ａ上に形成された第２の磁性薄膜２ｂとからなり、前記磁性体薄膜２の平均飽和磁束密度をＢ３（テスラ）とすると、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３が、
Ｂ１≦Ｂ２≦Ｂ３−０．１（テスラ）      （１）
の関係で表される。ここでＢ２がＢ１よりも小さい場合、記録時に十分な飽和磁束密度が得られず、またＢ３とＢ２の差が０．１Ｔ（テスラ）よりも小さい場合顕著な再生出力の向上がみられない。
【００１１】
本発明の磁性体薄膜デバイスは膜面に垂直方向に少なくとも２種以上の同一元素が磁性体薄膜内に含まれて構成される。特にこれらの元素がＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉの磁性金属元素およびＡｌ、Ｓｉ、Ｃｒを始めとする磁性金属元素に固容する元素である場合、相互拡散により飽和磁束密度を始め磁性パラメ−タの膜面に垂直方向の変化分が急峻でなくなるために望ましい。
【００１２】
本発明の磁性体薄膜デバイスは、また図２に示す実施例のように、第１の磁性薄膜２ａとフェライト１の界面に、膜面に略平行な非磁性層３を含んで構成される。なおこの非磁性層３は第１の磁性薄膜２ａと第２の磁性薄膜２ｂ間、または磁性体薄膜２内、即ち各磁性薄膜２ａまたは２ｂ内、に設けたものであってもよい。特に非磁性層の厚みが２ｎｍ以上であれば、磁性体薄膜とフェライト、または異なる飽和磁束密度を有する磁性薄膜間の界面反応による磁気劣化層の形成を抑制でき、また磁性薄膜が結晶質であるときには結晶配向性の高い磁性薄膜を形成でき、また１０ｎｍ以下であれば磁性薄膜層同士の静磁結合の効果により、磁性体薄膜全体の軟磁気特性を向上することができる。
【００１３】
本発明の磁性体薄膜デバイスは、上記と同様に磁性薄膜から形成された磁性体薄膜からなり、この磁性体薄膜の基板側からみて少なくとも１００ｎｍ以上の磁性薄膜が、３ｎｍ≦Ｄ≦５０ｎｍの範囲の平均結晶粒径Ｄを持つ磁性結晶粒子を母相とする微結晶磁性体、もしくはアモルファス磁性体から構成されている。このような磁性体の構成であれば、交換結合により膜面内、膜に垂直方向の結晶磁気異方性が減少し、フェライト界面付近の膜面に垂直方向の磁化回転が容易になる。とくに少なくとも基板側の磁性体薄膜の１００ｎｍ以上が上記の微結晶磁性体あるいはアモルファス磁性体であることが望ましい。
【００１４】
本発明の磁性体薄膜デバイスは、磁性体薄膜の一部が磁性体の磁性層と非磁性体の非磁性層とが積層されてなり、この部分の厚さは表面から少なくとも１００ｎｍ以上に形成される。このように、磁性体と非磁性体が交互に積層されてなる積層磁性体薄膜であるので、表面からの漏れ磁界を減少させ、ＭＩＧヘッドの出力特性を向上させることができる。
【００１５】
とくに上記磁性層が柱状構造を持つ結晶粒子で構成されおり、磁性層の厚みｄが、３ｎｍ≦ｄ≦１００ｎｍの範囲であるので、膜面に垂直方向の漏れ磁束が少なくなる。この柱状構造の磁性層の厚みｄが３ｎｍより小さくなると、非磁性層の拡散距離に等しくなるため、積層構造を維持できなくなり、垂直方向に漏れ磁束が発生する。またこの柱状構造の磁性層厚みｄが１００ｎｍよりも厚くなると、垂直磁気異方性が生じ、積層効果が無くなる。
【００１６】
また例えば上記磁性層がアモルファスあるいは磁性結晶粒子の平均サイズＤが３ｎｍ≦Ｄ≦５０ｎｍの微結晶材料であり、積層される磁性層厚みｄは１００ｎｍ≦ｄ≦２０００ｎｍ以下としている。この場合磁性層厚みｄが２０００ｎｍ以上になると、磁性体薄膜表面からの漏れ磁界が発生する。また１００ｎｍより薄くなると、垂直方向の交換結合が弱まり、微結晶あるいはアモルファス磁性体の軟磁気特性が劣化する。
【００１７】
本発明の磁性体薄膜デバイスは、磁性層と非磁性層が積層されてなる磁性体薄膜からなっている。この磁性体薄膜内に設けられた積層膜では、非磁性層の厚みを０．５〜１０ｎｍの範囲としている。そのため非磁性層が良好な静磁結合を保ちつつ、磁性体薄膜表面からの漏れ磁束を最小にすることができる。なお非磁性層が０．５ｎｍよりも薄くなると、磁性層同士の直接結合がおこり、磁性体表面からの漏れ磁束が生じる。また１０ｎｍより厚くなると、静磁結合が弱まるために、ヘッドにした場合、出力特性が減じてしまう。
【００１８】
本発明の磁性体薄膜デバイスは、また図３に示す実施例のように、フェライト基板上１に、非磁性層３を介し、第１の磁性薄膜２ａとして、Ａ１（テスラ）なる飽和磁束密度を有する磁性層ＬＡ１と非磁性層が交互に積層されてなり、続いて、第２の磁性薄膜２ｂとしてＡ２（テスラ）なる飽和磁束密度を有する磁性層ＬＡ２と非磁性層が積層されてなる。そして磁性層ＬＡ１の厚みをｄＡ１、磁性層ＬＡ２の厚みｄＡ２とすると、各磁性層間の磁化量が同程度になり発生する漏れ磁束を最小にできるために、式
０．６×Ａ２×ｄＡ２＜Ａ１×ｄＡ１＜１．７×Ａ２×ｄＡ２  （２）なる関係をほぼ満たすように選ばれた積層構造を形成している。特に
Ａ１×ｄＡ１＝Ａ２×ｄＡ２    （３）なる関係をほぼ満たすように選ばれた積層構造とすることが好ましい。
【００１９】
また上記磁性体薄膜デバイスは、図４に示す例のように、磁性体薄膜２ｂは、Ａ１（テスラ）なる飽和磁束密度を有する磁性層ＬＡ１とＡ２（テスラ）なる飽和磁束密度を有する磁性層ＬＡ２とを非磁性層３を介してそれぞれ複数層を交互に積層してなっている。そして磁性層ＬＡ１の厚みをｄＡ１、磁性層ＬＡ２の厚みｄＡ２とすると、ＬＡ１とＬＡ２が、式（２）（３）なる関係を満たすことにより、各磁性層間の磁化量が同程度になり発生する漏れ磁束を最小にできる。
【００２０】
本発明の磁性体薄膜デバイスは非磁性層を形成する非磁性体が酸化物または炭化物または窒化物で、化学量論比よりも酸素または炭素または窒素が少ないと、金属磁性体を主成分とする磁性体薄膜または磁性層との界面自由エネルギが減少し、膜全体の強度が向上するために望ましく、とくに化学両論比よりも１〜５０％程度少なくしている。
【００２１】
本発明の磁性体薄膜デバイスはＭＩＧヘッドとして用いると特に効果がある。以下の実施例中では、とくに断りがない限り１ＭＨｚの初透磁率が２０００、飽和磁束密度が０．５３（テスラ）の単結晶フェライト基板を準備し、この上に真空蒸着法により、磁性体薄膜を５μｍ形成した後加工したＭＩＧヘッドの５ＭＨｚでの自己録再による相対再生出力により本発明の効果を確認した。ここでＭＩＧヘッドは特に断らない限り、ギャップ長０．３μｍ、タ−ン数２０で構成している。また相対出力は、初透磁率、飽和磁束密度がそれぞれの実施例中で異なるものを用いているためにそれぞれの実施例中、最大出力を持つ磁性体薄膜デバイスを０ｄＢとして表記している。テ−プは市販のテ−プを用いた。
【００２２】
（参考例１〜６）
ＲＦ(radio frequency)マグネトロンスパッタで、フェライト基板上に飽和磁束密度の異なる２種類の軟磁性薄膜を合計５μｍになるように連続成膜し、それぞれの膜厚を変えることで、基板近傍の１０ｎｍでの飽和磁束密度Ｂ２と、全磁性体薄膜の飽和磁束密度Ｂ３が異なるＭＩＧヘッドを作製した。ギャップ形成には、フェライトと軟磁性薄膜間の相互拡散を防ぐために、低融点ガラス用いて、４００℃で形成した。軟磁体薄膜はすべて初透磁率が３０００〜４０００である。形成した磁性体薄膜とＢ２、Ｂ３値、およびＭＩＧヘッドでの相対出力を表１に示す。なお表中、（  ）内の数値は磁性体薄膜を構成する磁性薄膜の膜厚をμｍ単位で記したものである。
【００２３】
【表１】
0003639333.tif 000002
【００２４】
表１に示すように、Ｂ１（テスラ）なる飽和磁束密度を有するフェライト基板上に形成した磁性体薄膜の、基板側からみて、膜面に垂直方向に１０ｎｍの厚みまでの磁性体の平均飽和磁束密度をＢ２（テスラ）、前記磁性体薄膜の平均飽和磁束密度をＢ３（テスラ）とすると、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３がＢ１≦Ｂ２≦Ｂ３−０．１（テスラ）の関係で表せられるＭＩＧヘッドは録再性特性がよかった。さらに参考例３〜６は膜面に垂直方向に２あるいは３種以上の同一元素が磁性体薄膜内に含まれる例を示すが、このように構成された磁性体薄膜を持つＭＩＧヘッドにおいてはさらに優れた出力特性を持つことが分かった。
【００２５】
なお、参考例１〜６では飽和磁束密度の異なる２種類の軟磁性薄膜を連続成膜することで構成した磁性体薄膜について記したが、３種類以上でも同様の効果がみられる。またこのＢ１、Ｂ２、Ｂ３の関係を満足するＭＩＧヘッドでは、磁性体薄膜の種類によらず、出力特性の向上がみられた。
【００２６】
（参考例７〜１２）
上記参考例１〜６では磁性体薄膜の総膜厚が５μｍのものについて示したが、この参考例７〜１２では磁性体薄膜の膜厚構成比のまま、即ちＢ１、Ｂ２、Ｂ３の関係を一定に保ったまま、総膜厚のみを３μｍに変えた場合の出力特性の変化を表２に示す。
【００２７】
【表２】
0003639333.tif 000003
【００２８】
参考例７〜１２より分かるように、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の関係がＢ１≦Ｂ２≦Ｂ３−０．１（テスラ）であるＭＩＧヘッドは、磁性体膜厚の膜厚に関係なく、優れた出力特性を示す。
【００２９】
（参考例１３〜１７）
ＲＦマグネトロンスパッタで、フェライト基板上に０〜１５ｎｍのＳｉＯ2を形成した後、０．８（テスラ）のＮｉＦｅを２．５μｍ形成し、次に、０．３ｎｍから１５ｎｍのＳｉＯ2を形成し、引き続き１（テスラ）のＦｅＡｌＳｉを２．５μｍ形成し、磁性体薄膜の合計が５μｍとしＭＩＧヘッドを作製した。熱処理温度は５５０℃で行った。なお軟磁性体薄膜はＢ２が０．８（テスラ）、Ｂ３が０．９（テスラ）で、組成、膜厚とも同じものを用いている。表３に非磁性基板上に作製したヘッドの相対出力を示す。
【００３０】
【表３】
0003639333.tif 000004
【００３１】
比較例９、１０及び参考例１３〜１７と同一の磁性体薄膜および非磁性層を非磁性基板上に形成し、ＸＲＤ（X-ray diffract meter エックスレイ ディフラクト メータ）で配向性、また透磁率 を調べた。この参考例１３〜１７においてはＮｉＦｅおよびＦｅＡｌＳｉとも細密面配向をし、結晶配向性に優れていたが、比較例においては配向性、透磁率とも低い値を示した。また比較例９〜１１すべてにおいてフェライト／ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅ／ＦｅＡｌＳｉ界面で疑似ギャップノイズが観測された。
【００３２】
従って磁性体薄膜とフェライトの界面または異なる飽和磁束密度を持つ磁性体薄膜間の界面に、膜面に略平行な２ｎｍ以上１０ｎｍ以下の非磁性層を含む磁性体薄膜デバイスはヘッドの出力特性を向上させる効果があることが分かる。なお参考例に示した他、アモルファス磁性薄膜や微結晶磁性薄膜においても同様な効果があることが分かった。
【００３３】
また非磁性層を形成する非磁性体が酸化物または炭化物または窒化物で、化学量論比よりも酸素または炭素または窒素が少ないとき出力特性を損なうこと無く膜はがれ等が抑えられることを確認した。
【００３４】
（参考例１８〜２１）
ＲＦマグネトロンスパッタで、フェライト基板上に５ｎｍのＳｉＯ2を形成した後、参考例１８〜２０として１（テスラ）のＦｅＴａＡｌＳｉＮ微結晶磁性薄膜をそれぞれ１００、１０００、２０００ｎｍ形成した後、磁性体薄膜全体がそれぞれ５μｍになるように１．６（テスラ）のＦｅＡｌＳｉＮｉを形成したＭＩＧヘッドを作製した。
【００３５】
また参考例２１として１（テスラ）ＦｅＴａＡｌＳｉＮ微結晶磁性薄膜を１００ｎｍ形成した後、１．６（テスラ）の微結晶磁性薄膜であるＦｅＡｌＳｉＮを形成したＭＩＧヘッドを作製した。
【００３６】
次に比較例１２としてＲＦマグネトロンスパッタで、フェライト基板上に５ｎｍのＳｉＯ2を形成した後、１（テスラ）のＦｅＴａＡｌＳｉＮ微結晶磁性薄膜を５０ｎｍ形成した後、磁性体薄膜全体が５μｍになるように１．６（テスラ）のＦｅＡｌＳｉＮｉを形成したＭＩＧヘッドを作製した。
【００３７】
比較例１３〜１５として同様にフェライト基板上に５ｎｍのＳｉＯ2を形成した後、１（テスラ）のＦｅＡｌＳｉ磁性薄膜をそれぞれ１００、１０００、２０００ｎｍ形成した後、磁性体薄膜全体が５μｍになるように１．６（テスラ）のＦｅＡｌＳｉＮｉを形成したＭＩＧヘッドを作製した。
【００３８】
上記比較例１２〜１５及び参考例１８〜２１からなるＭＩＧヘッドの相対出力を測定した結果を表４に示す。また非磁性基板上に成膜した上記、参考例および比較例に用いた数種類の磁性体薄膜の透磁率は約３０００とほぼ一定の値を示した。
【００３９】
【表４】
0003639333.tif 000005
【００４０】
透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によりＦｅＴａＡｌＳｉＮおよびＦｅＡｌＳｉＮ磁性薄膜の断面を観察すると結晶粒径が３〜５０ｎｍ程度の柱状晶でない微結晶を母相としており、一方ＦｅＡｌＳｉおよびＦｅＡｌＳｉＮｉは柱状の磁性結晶粒子よりなっていることが分かった。
【００４１】
比較例１２および参考例１８を比べると磁性体薄膜内の飽和磁束密度の分布及び初透磁率の値はほぼ同じであるが、明らかに参考例の出力が高い。これは膜全体の見かけの初透磁率には現れていないが、比較例１２の５０ｎｍの微結晶薄膜内では垂直方向に十分な交換結合距離が取れないために磁気劣化層となったが故と考えられる。
【００４２】
また比較例１３と参考例１８、比較例１４と参考例２０、比較例１５と参考例２１をそれぞれ比べると、初透磁率および磁性体薄膜内の飽和磁束密度の分布が同じであるのに参考例の出力が高いことが分かる。これは比較例の柱状構造を持った磁性薄膜では、膜面に対して垂直方向の形状異方性が、フェライト界面近傍での垂直方向の磁化回転に有利に働く一方、結晶磁気異方性エネルギ−が、磁化変化方向に対して特定方位で容易軸となるために、垂直方向での初透磁率が制御が困難になると考えられる。これに対して、参考例の３〜５０ｎｍの範囲で表される結晶粒径を持つ磁性結晶粒子を母相とする微結晶磁性体においては、膜面内から膜に垂直方向の結晶磁気異方性までが方位依存性が小さく、その値も同程度に小さいために、フェライト界面付近の膜面に垂直方向の初透磁率が高いためと考えられる。
【００４３】
これらの参考例より磁性体薄膜の基板側からみて、１００ｎｍ以上の範囲に、３〜５０ｎｍの結晶粒径を持つ磁性結晶粒子を母相とする磁性体を持つ磁性体薄膜デバイスでは優れた出力特性を示すことが分かる。また上記微結晶磁性材料の代わりにアモルファス磁性体の場合も同様の範囲内で優れた出力特性を示すことがその他の実験から分かった。
【００４４】
（参考例２２〜２４）
ＲＦマグネトロンスパッタで、フェライト基板上に７ｎｍのＳｉＯ2を形成した後、１．３（テスラ）のＦｅＡｌＳｉ磁性薄膜１μｍを形成し、その上に１．６テスラのＦｅＡｌＳｉ磁性薄膜４μｍをＡｒガス中で成膜途中に間欠的に酸素を導入することで、磁性体薄膜の表面近傍のみ、または全体に、０．３ｎｍのＦｅＡｌＳｉＯ非磁性層と２０ｎｍのＦｅＡｌＳｉ磁性層が交互に積層された磁性体薄膜を形成した。
【００４５】
磁性体薄膜の表面からみて、ＦｅＡｌＳｉＯ非磁性層で積層された積層膜の範囲を０ｎｍから５μｍまで変化させた数種類のＭＩＧヘッドを形成し、相対出力を測定した。これらの結果を表５に示す。なおＦｅＡｌＳｉ磁性層また薄膜は同一のタ−ゲットを用い放電圧力を変化させることで飽和磁束密度を調整している。また非磁性基板上に成膜した上記数種類の磁性体薄膜の透磁率は約１０００とほぼ一定の値を示した。
【００４６】
【表５】
0003639333.tif 000006
【００４７】
ＶＳＭ（残留側波帯変調）により垂直磁気異方性を測定すると、積層化範囲が広がるほど垂直磁気異方性が小さく、面内がより容易磁区方向に変化していた。これらのことから、この参考例での０．３ｎｍのＦｅＡｌＳｉＯ非磁性層による積層化により、静磁結合が不十分で初透磁率の向上がないものの積層膜内では磁化が面内方向に制御されていることがわかる。上記の参考例の結果は、特に磁性体薄膜表面近傍の磁性層が積層された場合、出力特性がより向上しており、磁気ギャップを介した漏れ磁束が減少した効果であると考えられる。また磁性体薄膜全体を積層化した場合、フェライト近傍の磁性体薄膜の反磁界エネルギ−が増加するものの、本参考例のように、磁性体薄膜の飽和磁束密度がフェライト側において比較的低い値を示しているために優れた出力特性を示したものと考えられる。また非磁性層を形成する非磁性体が酸化物または炭化物または窒化物で、化学量論比よりも酸素または炭素または窒素が少ないとき出力特性を損なうこと無く膜はがれ等が抑えられることを確認した。
【００４８】
（参考例２５〜２７）
ＲＦマグネトロンスパッタで、フェライト基板上に７ｎｍのＳｉＯ2を形成した後、１（テスラ）のＦｅＡｌＳｉ磁性薄膜１μｍを形成した後、比較例１９として１．８テスラのＦｅＡｌＳｉ磁性薄膜２ｎｍと１ｎｍのＦｅＡｌＳｉＯ非磁性層を交互に積層した磁性体積層膜を形成した。
【００４９】
参考例２５として、上記同様にフェライト基板上に７ｎｍのＳｉＯ2を形成した後、１（テスラ）のＦｅＡｌＳｉ磁性薄膜１μｍを形成した後、１．６テスラのＦｅＡｌＳｉ磁性薄膜３ｎｍと１ｎｍのＦｅＡｌＳｉＯ非磁性層を交互に積層した磁性体積層膜を形成した。
【００５０】
上記同様にフェライト基板上に７ｎｍのＳｉＯ2を形成した後、１（テスラ）のＦｅＡｌＳｉ磁性薄膜１μｍを形成した後、参考例２６として１．３テスラのＦｅＡｌＳｉ磁性薄膜６０ｎｍと５ｎｍのＦｅＡｌＳｉＯ非磁性層を交互に積層した磁性体積層膜を、また参考例２７として１．３テスラのＦｅＡｌＳｉ磁性薄膜１００ｎｍと８ｎｍのＦｅＡｌＳｉＯ非磁性層を交互に積層した磁性体積層膜をそれぞれ形成した。
【００５１】
比較例２０として１．２６テスラのＦｅＡｌＳｉ磁性薄膜１５０ｎｍと８ｎｍのＦｅＡｌＳｉＯ非磁性層を交互に積層した磁性体積層膜をそれぞれ形成し磁性薄膜全体が５μｍになるようにした数種類のＭＩＧヘッドを形成し、相対出力を測定した。これらの結果を表６に示す。また非磁性基板上に成膜した上記数種類の磁性体薄膜の透磁率は約３０００とほぼ一定の値を示した。
【００５２】
【表６】
0003639333.tif 000007
【００５３】
ＶＳＭにより垂直磁気異方性を測定すると、参考例２５〜２７においては、比較例１９及び２０よりも垂直磁気異方性が小さく、またＴＥＭによる膜断面構造を観察した結果、参考例、比較例とも磁性層内では柱状構造と見なせる磁性結晶粒子が母相となっており、特に比較例１９の磁性層は、粒界に非磁性層物質が拡散し、事実上、明確な層状構造をなしていなかった。
【００５４】
以上から、フェライト上に形成した磁性体薄膜の膜表面近傍１００ｎｍ以上が磁性体積層膜で構成されさらに磁性層が柱状構造をもつ磁性体を母相とするとき、磁性層厚みｄが３ｎｍ≦ｄ≦１００ｎｍの範囲であれば、薄膜表面の漏れ磁界を抑制し、優れた出力特性を示すことが分かる。
【００５５】
この参考例中に示したＦｅＡｌＳｉ系積層膜以外でも、ＮｉＦｅ系、ＣｏＦｅ系などの柱状構造を持つ磁性層を持つ場合も、磁性層厚みが同様の範囲で優れた出力特性を示すことが分かった。また非磁性層を形成する非磁性体が酸化物または炭化物または窒化物で、化学量論比よりも酸素または炭素または窒素が少ないとき、出力特性を損なうことが無く、膜はがれ等が抑えられることを確認した。
【００５６】
（参考例２８〜３０）
ＲＦマグネトロンスパッタで、フェライト基板上に７ｎｍのＳｉＯ2を形成した後、１（テスラ）のＦｅＡｌＳｉ磁性薄膜５００ｎｍを形成した。その上に、参考例と比較例のそれぞれ以下のような層を形成した。
【００５７】
比較例２１として１．６５（テスラ）のＦｅＴａＡｌＳｉＣ磁性薄膜５０ｎｍと４ｎｍのＦｅＴａＡｌＳｉＣＯ非磁性層を交互に積層した磁性体積層膜を形成する。
【００５８】
参考例２８として１．６５（テスラ）のＦｅＴａＡｌＳｉＣ磁性薄膜１００ｎｍと８ｎｍのＦｅＴａＡｌＳｉＣＯ非磁性層を交互に積層した磁性体積層膜を形成する。
【００５９】
参考例２９として１．５（テスラ）のＦｅＴａＡｌＳｉＣ磁性薄膜１０００ｎｍと８ｎｍのＦｅＴａＡｌＳｉＣＯ非磁性層を交互に積層した磁性体積層膜を形成する。
【００６０】
参考例３０として１．５（テスラ）のＦｅＴａＡｌＳｉＣ磁性薄膜２０００ｎｍと８ｎｍのＦｅＴａＡｌＳｉＣＯ非磁性層を交互に積層した磁性体積層膜を形成する。
【００６１】
比較例２２として１．５（テスラ）のＦｅＴａＡｌＳｉＣ磁性薄膜２５００ｎｍと８ｎｍのＦｅＴａＡｌＳｉＣＯ非磁性層を交互に積層した磁性体積層膜を形成する。
【００６２】
比較例２３として１．５（テスラ）のＦｅＴａＡｌＳｉＣ磁性薄膜５０００ｎｍを形成する。
【００６３】
そして、磁性薄膜全体が５．５μｍである数種類のＭＩＧヘッドを形成し、相対出力を測定した。なお非磁性基板上に成膜した３μｍの１．６５（テスラ）のＦｅＴａＡｌＳｉＣ及び１．５（テスラ）のＦｅＴａＡｌＳｉＣ単層膜は共に約２０００の初透磁率を示した。一方、非磁性基板上に成膜した上記数種類の磁性体薄膜の透磁率は参考例２８〜３０及び比較例２２及び２３では約２０００とほぼ一定の値を示したのに対し、比較例２１においては約１０００と軟磁気特性の劣化が見られた。
【００６４】
【表７】
0003639333.tif 000008
【００６５】
ＴＥＭによる膜断面構造を観察した結果、参考例２８〜３０及び比較例２２、２３とも磁性層内では３〜５０ｎｍ程度の結晶粒径をもつ微結晶材料からできており、ＶＳＭにより垂直磁気異方性を測定すると、参考例２８〜３０においては、比較例２２及び２３よりも垂直磁気異方性が小さかった。
【００６６】
以上から、フェライト上に形成した磁性体薄膜の膜表面近傍１００ｎｍ以上が結晶粒径３〜５０ｎｍの微結晶材料を母相とする磁性体積層膜で構成されるとき、磁性層厚みが１００ｎｍ以上２０００ｎｍの範囲であれば、薄膜表面の漏れ磁界を抑制し、また微結晶磁性体の軟磁気特性を損なうこと無く優れた出力特性を示すことが分かる。
【００６７】
また磁性層がＣｏＺｒＮｂのようなアモルファス磁性体の場合も、上記の磁性層厚みの範囲において優れた出力特性を示した。また非磁性層を形成する非磁性体が酸化物または炭化物または窒化物で、化学量論比よりも酸素または炭素または窒素が少ないとき、出力特性を損なうことが無く、膜はがれ等が抑えられることを確認した。
【００６８】
（参考例３１〜３４）
ＲＦマグネトロンスパッタで、フェライト基板上に７ｎｍのＳｉＯ2を形成した後、１（テスラ）のＦｅＡｌＳｉ磁性薄膜７０ｎｍとＦｅＡｌＳｉＯ非磁性層 ｄ-ox（ｎｍ）を交互に積層し約７００ｎｍ成膜した後、さらに１．７（テスラ）のＦｅＡｌＳｉ磁性薄膜７０ｎｍとＦｅＡｌＳｉＯ非磁性層 ｄ-ox（ｎｍ）を交互に積層し合計の膜厚を約５μｍとし、ＭＩＧヘッドを作製した。ここで非磁性層 ｄ-oxは０．３〜１５ｎｍの範囲の何れかの値とし、ＭＩＧヘッドにおける最適な非磁性層厚みを調べた。相対出力結果を表８に示す。
【００６９】
【表８】
0003639333.tif 000009
【００７０】
表８に示すように、フェライト上に形成した磁性体薄膜が積層膜で構成されているとき、非磁性層の厚みが０．５〜１０ｎｍの範囲であれば相対出力特性は優れた値を示す。またこの例３１〜３４では、磁性体薄膜全体が積層磁性体薄膜である場合を示したが、磁性体薄膜の一部が積層薄膜である場合も同様の非磁性層膜厚範囲で優れた特性を示す。
【００７１】
（実施例１〜９）
ＲＦマグネトロンスパッタで、フェライト基板上に７ｎｍのＳｉＯ2を形成した後、１（テスラ）のＦｅＡｌＳｉ磁性薄膜７０ｎｍとＦｅＡｌＳｉＯ非磁性層５ｎｍを交互に積層し約７００ｎｍ成膜した。さらに１．４（テスラ）のｄなる厚みを持つＦｅＡｌＳｉ磁性薄膜をＦｅＡｌＳｉＯ非磁性層５ｎｍと交互に積層し合計の膜厚を約５μｍとし、ＭＩＧヘッドを作製した。ここで磁性層厚みｄは２０〜１００ｎｍの範囲の何れかの値とし、異なる飽和磁束密度を有する磁性層で形成された磁性体積層薄膜がＭＩＧヘッドにおける磁性体薄膜として用いられた場合の最適な積層条件について調べた。相対出力結果を表９に示す。
【００７２】
【表９】
0003639333.tif 000010
【００７３】
次にＲＦマグネトロンスパッタで、フェライト基板上に７ｎｍのＳｉＯ2を形成した後、１．２（テスラ）のＦｅＡｌＳｉＮ磁性薄膜５０ｎｍとＦｅＡｌＳｉＯ非磁性層２ｎｍを交互に積層し約５００ｎｍ成膜した後、さらに１．５（テスラ）の厚みｄを持つＦｅＡｌＳｉ磁性薄膜をＦｅＡｌＳｉＯ非磁性層２ｎｍと交互に積層し合計の膜厚を約５μｍとし、ＭＩＧヘッドを作製した。ここで磁性層厚みｄは２０〜１００ｎｍの範囲の何れかの値とし、異なる飽和磁束密度を有する磁性層で形成された磁性体積層薄膜がＭＩＧヘッドにおける磁性体薄膜として用いられた場合の最適な積層条件について調べた。その相対出力結果を表１０に示す。
【００７４】
【表１０】
0003639333.tif 000011
【００７５】
表９では磁性層厚みｄが３０〜８０ｎｍ、また表１０では磁性層厚みｄが３０〜６０ｎｍの範囲で最も優れた出力特性を示している。これらの結果を考慮すると、Ａ１なる飽和磁束密度を有する磁性層と非磁性層が交互に積層された第１の磁性薄膜と、Ａ２（テスラ）なる飽和磁束密度を有する磁性層と非磁性層が交互に積層された第２の磁性薄膜が連続的に成膜された構成を持つ磁性体薄膜において、Ａ１（テスラ）なる飽和磁束密度を有する磁性層ＬＡ１の厚みをｄＡ１（ｎｍ）、Ａ２（テスラ）なる飽和磁束密度を有する磁性層ＬＡ２の厚みｄＡ２（ｎｍ）とすると、ＬＡ１とＬＡ２が積層されるとき、式が
０．６×Ａ２×ｄＡ２＜Ａ１×ｄＡ１＜１．７×Ａ２×ｄＡ２
なる関係をほぼ満すように作製されれば、ＭＩＧヘッドとして優れた出力特性を示すことが分かる。なおこの関係は上記表より明らかなように式が
Ａ１×ｄＡ１＝Ａ２×ｄＡ２
の関係を満足するとき特に優れた特性を示すことが分かる。またこの実施例１〜９では磁性体薄膜中、飽和磁束密度が異なる２種類の積層膜について示したが、３種類以上の異なる飽和磁束密度を有する積層膜より構成された磁性体薄膜デバイスに付いても、上記の関係を満たすとき優れた出力特性を示す。
【００７６】
（参考例３５〜４２）
ＲＦマグネトロンスパッタで、フェライト基板上に１２種類の中から選ばれた何れかの非磁性層を７ｎｍ形成した後、１（テスラ）のＦｅＡｌＳｉ磁性薄膜２μｍを形成した後、１．６テスラのＦｅＡｌＳｉ磁性薄膜６０ｎｍと９ｎｍの非磁性層を交互に積層した磁性体薄膜層膜を形成した。ここで同一磁性体薄膜中に用いた非磁性層は、同一物質を用いた。また非磁性物質の組成はＡＥＳ（オージェ電子分光分析）により調べた。作製した磁性体薄膜を９０％の湿度、６０℃の環境下で放置した後、市販のセロハンテ−プにはりつけ引き剥すことを１０回繰り返すことで、磁性体薄膜の強度を調べた。この結果を表１１に示す。表中の×印はわずかでもセロハンテ−プに磁性薄膜が付着したものを、また○印は剥がれなかった磁性体薄膜を示す。
【００７７】
【表１１】
0003639333.tif 000012
【００７８】
この参考例３５〜４２のフェライト上に形成された磁性体薄膜でＭＩＧヘッドを作製し、出力特性を測定したところ、ほぼ同じ特性が得られ、非磁性層の物質による明確な差を見いだせなかった。表１１の結果から、磁性体薄膜内に設ける非磁性層として化学量論比よりも酸素または炭素または窒素が少ない酸化物、炭化物、窒化物を用いることで膜界面の付着強度が向上し、デバイスとしての信頼性、加工し易さなどが向上することが分かる。
【００７９】
【発明の効果】
本発明のフェライト上に形成した磁性体薄膜内の飽和磁束密度の分布を特定の範囲に限定したＭＩＧヘッドによれば、フェライト上に形成したフェライトより高飽和磁束密度の磁性体薄膜内の、特にフェライト基板界面近傍の磁気エネルギ−の総値を下げることができ、フェライト、磁性体薄膜間の磁束の伝達効率を高めることができる。そのため、例えばＭＩＧヘッドのようにフェライトと磁性体薄膜間の磁束の流れが平行でないデバイスに用いれば、再生出力を向上させることができる。
【００８０】
また本発明のＭＩＧヘッドの磁性体薄膜内に２種以上の元素が共有されると、膜面に垂直方向の飽和磁束密度の変化率を小さくすることができ、フェライト、磁性体薄膜間の磁束の伝達効率をさらに高めることができる。
【００８１】
本発明のＭＩＧヘッドの磁性体薄膜中に形成された磁性体薄膜のＡ１（テスラ）なる飽和磁束密度を有する磁性層ＬＡ１の厚みをｄＡ１、Ａ２（テスラ）なる飽和磁束密度を有する磁性層ＬＡ２の厚みｄＡ２とすると、ＬＡ１とＬＡ２が、
０．６×Ａ２×ｄＡ２＜Ａ１×ｄＡ１＜１．７×Ａ２×ｄＡ２
なる関係をほぼ満たすように選ばれた積層構造を有することで、磁性体薄膜の漏れ磁束をさらに抑制し、ＭＩＧヘッドの出力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のＭＩＧヘッドの１実施例の要部を示す断面図である。
【図２】  本発明のＭＩＧヘッドの他の実施例の要部を示す断面図である。
【図３】  本発明のＭＩＧヘッドのさらに他の実施例の要部を示す断面図である。
【図４】  本発明のＭＩＧヘッドのさらに他の実施例の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
１  フェライト基板
２    磁性体薄膜
２ａ  第１の磁性薄膜
２ｂ  第２の磁性薄膜
３    非磁性層
【図１】
0003639333.tif 000013
【図２】
0003639333.tif 000014
【図３】
0003639333.tif 000015
【図４】
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