(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性微粒子相及びセラミック粒界相を有する磁性薄膜であって、該磁性薄膜は式［Ｆｅ１００−ｘＣｏｘ］ｙＳｍｚ・［Ｓｍ２Ｏ３］１００−（ｙ＋ｚ）（ここで、３０≦ｘ≦６５、６０≦ｙ≦７５、１．５≦ｚ≦３．０）で示される組成を有し、この組成のうち、前記磁性微粒子相は組成部分［Ｆｅ１００−ｘＣｏｘ］ｙＳｍｚで表され、前記セラミック粒界相は組成部分［Ｓｍ２Ｏ３］１００−（ｙ＋ｚ）で表されることを特徴とする、大きな飽和磁化及び低い飽和磁歪定数を持つ高電気抵抗磁性薄膜。
【請求項２】
請求項１に記載の大きな飽和磁化及び低い飽和磁歪定数を持つ高電気抵抗磁性薄膜からなる磁気ヘッド用磁芯。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁性薄膜技術に属するものであり、特に磁気ヘッドの磁芯材料として好適な大きな飽和磁化及び低い飽和磁歪定数及び高い電気抵抗を有する磁性薄膜に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、磁気記録の高密度化に伴い、小型磁気ヘッドの磁芯として用いられる軟磁性薄膜の研究が盛んに行なわれている。そして、磁気ヘッドを用いて磁気ディスク等の磁気記録媒体に対する情報の記録再生を行う際に、記録再生速度を高速化することが要求されている。この記録再生速度の向上のためには、高周波領域（例えば数十メガＨｚ）への適性の向上が必要となる。高周波領域適性としては、高周波環境下での損失低減が大きな課題である。この損失低減を実現するためには高電気抵抗化を図ることが肝要であり、その様な磁性薄膜として、強磁性超微結晶（磁性微粒子相）を粒界セラミック相中に分散した形態のヘテログラニュラー構造の磁性薄膜（超微結晶磁性薄膜）が提案されている。
【０００３】
ところで、以上のような高速記録再生を高い精度及び高い信頼性をもって安定して実行するためには、小型磁気ヘッドの磁芯材料に、上記高電気抵抗とともに大きな飽和磁化及び低い飽和磁歪定数が要求される。
【０００４】
上記の磁性微粒子相を粒界セラミック相中に分散した形態のヘテログラニュラー構造の磁性薄膜には種々のものがあり、これらは通常の磁気ヘッド磁芯材料例えばパーマロイやセンダストに比べて大きな固有抵抗を持ち低損失であるが、磁気ヘッドの更なる特性向上のために飽和磁化の向上と飽和磁歪定数の低減とをはかることが必要である。
【０００５】
ヘテログラニュラー構造の高電気抵抗磁性薄膜のうちで飽和磁束密度を高めたものとして、主相すなわち磁性微粒子相として鉄及びコバルトを含む合金を用いたものが知られている（例えば、電気学会マグネティックス研究会資料ＭＡＧ−−９６−１５８）。このようなヘテログラニュラー構造の磁性薄膜は、強磁性元素たる鉄及びコバルトならびにセラミック相構成元素たる酸素、窒素及び炭素とこれらに対し親和性の高いセラミック相構成元素とを同時にスパッタして成膜し必要に応じて熱処理して、セラミック相（粒界相）中に磁性微粒子相（主相）を分散させた２相構造を得ることで製造される。このヘテログラニュラー構造の磁性薄膜によれば、磁性微粒子相による軟磁性とセラミック相による高電気抵抗率とを実現することができる。しかしながら、その飽和磁歪定数の低減に関しては未だ十分な改良がなされていない。
【０００６】
一方、鉄とコバルトとの合金に対してサマリウムを添加することで飽和磁歪定数を制御できることが知られている（例えば、日本応用磁気学会誌Ｖｏｌ．１６，Ｎｏ．２，１９９２，ｐｐ．２３５−２３８）。しかしながら、これは、上記の磁性微粒子相を粒界セラミック相中に分散した形態のヘテログラニュラー構造の高電気抵抗磁性薄膜についてのものではない。
【０００７】
そこで、本発明は、ヘテログラニュラー構造の高電気抵抗磁性薄膜であって、飽和磁化が大きく且つ飽和磁歪定数が低く、磁気ヘッド用磁芯材料として好適なものを提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
磁性微粒子相及びセラミック粒界相を有する磁性薄膜であって、該磁性薄膜は式［Ｆｅ１００−ｘＣｏｘ］ｙＳｍｚ・［Ｓｍ２Ｏ３］１００−（ｙ＋ｚ）（ここで、３０≦ｘ≦６５、６０≦ｙ≦７５、１．５≦ｚ≦３．０）で示される組成を有し、この組成のうち、前記磁性微粒子相は組成部分［Ｆｅ１００−ｘＣｏｘ］ｙＳｍｚで表され、前記セラミック粒界相は組成部分［Ｓｍ２Ｏ３］１００−（ｙ＋ｚ）で表されることを特徴とする、大きな飽和磁化及び低い飽和磁歪定数を持つ高電気抵抗磁性薄膜、
が提供される。
【００１１】
本発明の一態様においては、前記磁性微粒子相における鉄とコバルトとの合計量に対するコバルトの量の比率は０〜８０原子％である。
【００１５】
本発明によれば、また、以上のような大きな飽和磁化及び低い飽和磁歪定数を持つ高電気抵抗磁性薄膜からなる磁気ヘッド用磁芯、が提供される。
【００１６】
【発明の実施の形態及び実施例】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態及び実施例を説明する。
【００１７】
基板としてスライドガラス（松浪製＃７０５９）を用い、該基板上に、ＲＦマグネトロンスパッタ法を用いて、次の様な処理装置及び処理条件にて、式
［Ｆｅ100-x Ｃｏx ］y Ｓｍz ・［Ｓｍ2 Ｏ3 ］100-(y+z)
で示される組成を有し、組成部分［Ｆｅ100-x Ｃｏx ］y Ｓｍz で表される磁性微粒子相と組成部分［Ｓｍ2 Ｏ3 ］100-(y+z) で表されるセラミック粒界相とを有する磁性薄膜を得た。尚、得られた磁性薄膜がこのような構造を有するものであることは、Ｘ線回折法及び電子線回折法により得たデータにおける格子定数のＦｅ−Ｃｏ合金からの拡がり、及びメスバウアー分光法により得たデータにおける内部磁界分布のＦｅ−Ｃｏ合金からの拡がり、及びＥＰＭＡ（電子線マイクロアナライザー）による組成分析データから、確認した。また、飽和磁化についてはＶＳＭ（試料振動型磁束計）を用い、電気抵抗率については直列四端子法を用い、飽和磁歪定数については光てこ法を用いて、測定した。
【００１８】
成膜装置；
ＲＦマグネトロンスパッタ装置
ターゲット；
９９．９９％Ｆｅ板上に適宜の大きさのＣｏチップ、Ｆｅ17Ｓｍ2 チップ及びＳｍ2 Ｏ3 チップを載せたもの
成膜条件；
到達圧力＜２×１０-6［Ｔｏｒｒ］
アルゴン圧力＝４［ｍＴｏｒｒ］
成膜速度＝３０〜８０［Å／ｍｉｎ］
熱処理条件；
到達圧力＜５×１０-6［Ｔｏｒｒ］
処理時圧力＜１×１０-5［Ｔｏｒｒ］
処理時間＝１［時間］。
【００１９】
（１）ｘの値の変化による特性の変化
上記組成式においてｙ＝６２，ｚ＝３となるようにし、ｘの値（磁性微粒子相における鉄とコバルトとの合計量に対するコバルトの量の比率）を変化させた時の磁性薄膜の飽和磁化（４πＭｓ）、飽和磁歪定数（λｓ）及び電気抵抗率（ρ）の変化の測定結果を以下の表１に示す。
【００２０】
【表１】
0004261627.tif 000002
図１に、これらの組成を持つ磁性薄膜の飽和磁化のグラフを示す。飽和磁化が最大となるｘの値は約３９原子％であり、これはバルクのＦｅ−Ｃｏ合金の場合の飽和磁化最大となるＣｏ含有率約３０原子％とは異なる。これは、得られた磁性薄膜が不完全な相分離状態にあること（即ち、磁性微粒子相中へのサマリウムの固溶）を反映するものである。０＜ｘ≦８０ではｘ＝０の場合と同等以上の大きな飽和磁化が得られ、これらは高密度磁気記録用磁気ヘッドの磁芯材料として適する飽和磁化値である。
【００２１】
また、測定された飽和磁歪定数値（絶対値）は、ｘ＝７２の組成のものが少し高めではあるが、この組成のものを含めて高密度磁気記録用磁気ヘッドの磁芯材料として使用し得る低い飽和磁歪定数値である。
【００２２】
また、測定された電気抵抗率値は、いずれも磁気ヘッド磁芯材料として適する高い電気抵抗率値である。
【００２３】
以上の組成を持つ磁性薄膜のうちでは、２０≦ｘ≦７０のものが特に好ましいことがわかる。
【００２４】
（２）ｙ及びｚの値の変化による特性の変化
上記組成式においてｘ＝３９となるようにし、ｙ＋ｚ＝６５を維持して、ｚの値（磁性微粒子相とセラミック粒界相との合計組成量に対する磁性微粒子相中のサマリウムの量の比率）を変化させた時（この時、ｙの値も変化する）の磁性薄膜の飽和磁化（４πＭｓ）、飽和磁歪定数（λｓ）及び電気抵抗率（ρ）の変化の測定結果を以下の表２に示す。
【００２５】
【表２】
0004261627.tif 000003
図２に、これらの組成を持つ磁性薄膜の飽和磁歪定数のグラフを示す。図２から、磁性微粒子相中に含まれるＳｍの量が増加するにつれて、磁性薄膜の飽和磁歪定数が減少し、ｚ＝１［原子％］以上では、磁気ヘッド磁芯材料に特に適する１０-6台の低い飽和磁歪定数が得られることがわかる。
【００２６】
以上の組成を持つ磁性薄膜のうちでは、１．０≦ｚ≦５．０のものが好ましく、１．５≦ｚ≦３．０のものが特に好ましいことがわかる。
【００２７】
図２から、磁性微粒子相を構成するサマリウムの量（セラミック粒界相を構成するサマリウム酸化物Ｓｍ2 Ｏ3 を形成するに要するサマリウム量に対する過剰サマリウム量）が増加するにつれて飽和磁歪定数が低減する。従って、磁性微粒子相中のサマリウムの存在が飽和磁歪定数の低減に大きく寄与することがわかる。
【００２８】
（３）（ｙ＋ｚ）の値の変化による特性の変化
0004261627.tif 000004
の磁性薄膜の飽和磁化（４πＭｓ）、飽和磁歪定数（λｓ）及び電気抵抗率（ρ）の変化の測定結果を以下の表３に示す。
【００２９】
【表３】
0004261627.tif 000005
測定された飽和磁化値は、組成Ｎｏ．３のものが少し小さめではあるが、この組成のものを含めて高密度磁気記録用磁気ヘッドの磁芯材料として使用し得る大きな飽和磁化値である。
【００３０】
また、測定された飽和磁歪定数値は、いずれも高密度磁気記録用磁気ヘッドの磁芯材料として適する低い飽和磁歪定数値である。
【００３１】
また、測定された電気抵抗率値は、いずれも磁気ヘッド磁芯材料として適する高い電気抵抗率値である。
【００３２】
以上の結果から、特に、
３０≦ｘ≦６５
６０≦ｙ≦７５
１．５≦ｚ≦３．０
の組成範囲のものが磁気ヘッド磁芯材料として好適である。
【００３３】
【発明の効果】
以上の様に、本発明によれば、鉄または鉄とコバルトとを含む磁性微粒子相及びサマリウムと酸素とを含むセラミック粒界相を有する磁性薄膜を用いることにより、そして更に、前記セラミック粒界相を構成するサマリウム酸化物を形成するに要するサマリウム量に対して過剰のサマリウムを磁性微粒子相中に存在させることにより、大きな飽和磁化及び低い飽和磁歪定数を持つ高電気抵抗磁性薄膜を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】磁性薄膜の組成変化に伴う飽和磁化の変化の一例を示すグラフである。
【図２】磁性薄膜の組成変化に伴う飽和磁歪定数の変化の一例を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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