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DE69101726T2 - Weichmagnetische Dünnschichten aus Legierung und Magnetköpfe daraus. - Google Patents

Weichmagnetische Dünnschichten aus Legierung und Magnetköpfe daraus.

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Publication number
DE69101726T2
DE69101726T2 DE1991601726 DE69101726T DE69101726T2 DE 69101726 T2 DE69101726 T2 DE 69101726T2 DE 1991601726 DE1991601726 DE 1991601726 DE 69101726 T DE69101726 T DE 69101726T DE 69101726 T2 DE69101726 T2 DE 69101726T2
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DE
Germany
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film
magnetic
alloy
soft magnetic
films
Prior art date
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DE1991601726
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DE69101726D1 (de
Inventor
Keita Ihara
Koichi Osano
Hiroshi Sakakima
Mitsuo Satomi
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Priority claimed from JP2039975A external-priority patent/JPH03242911A/ja
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Publication of DE69101726D1 publication Critical patent/DE69101726D1/de
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Publication of DE69101726T2 publication Critical patent/DE69101726T2/de
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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen weichmagnetischen Legierungsfilm des Typs, der Stickstoff enthält und der eine Achse einer leichten Magnetisierung in einer bestimmten Richtung aufweist, sowie auf Dünnfilm-Magnetköpfe, wie einen Magnetkopf für einen Videorekorder, wobei der weichmagnetische Legierungsfilm verwendet wird.
  • Gemäß einem gegenwärtigen Trend in Richtung einer hohen Aufzeichnungsdichte sind Materialien für den Magnetkopfkern gefordert, die eine hohe magnetische Permeabilität und eine hohe Sättigungsmagnetisierung besitzen. Gemäß diesen Erfordernissen wurden Dünnfilme aus Metallmaterialien, wie amorphe Legierungen und Sendust-Legierungen (Fe-Si-Al-Legierungen), anstelle der konventionell verwendeten Ferrite entwickelt.
  • Die EP-A 27 12 offenbart einen amorphen Metallfilm, der eine Stickstoff enthaltende Legierung aufweist, die ein Transitionsmetall enthält, das aus Cr, Fe, Cu und Ni ausgewählt ist, sowie ein Glas bildendes Element, das aus B, Si, Al, C und B ausgewählt ist. Diese Legierung enthält wenigstens ein Atomprozent Stickstoff.
  • Für die Herstellung von Magnetköpf en sind stark bindende, magnetische Lückenabschnitte mit klebenden Glaszusammensetzungen bezüglich der Zuverlässigkeit der Köpfe sehr wichtig. Klebende Glaszusammensetzungen, die eine starke Klebfestigkeit exprimieren, haben im allgemeinen hohe Schmelzpunkte, so daß der weichmagnetische Legierungsfilm mit einer hohen Sättigungsmagnetisierung eine gute thermische Stabilität aufweisen sollte, um die weichmagnetischen Eigenschaften nicht zu beeinflussen, wenn er hohen thermischen Behandlungstemperaturen unterworfen wird.
  • Als weichmagnetische Legierungsfilme mit hoher Sättigungsmagnetisierung und guter thermischer Stabilität wurden einzellagige Nitridlegierungsfilme oder zusammengesetzte, modulierte Nitridlegierungsfilme vorgeschlagen, wobei der Gehalt an Stickstoff entlang der Dicke des Films variiert oder moduliert ist. Beide Filmtypen werden durch ein Bedampfungsverfahren erzielt, wobei Stickstoffgas kontinuierlich oder diskontinuierlich einer Bedampfungsgasatmosphäre zugeführt wird. Dieses Verfahren und solche Legierungsfilme, wie oben erwähnt, sind beispielsweise in den offengelegten japanischen Patentanmeldungen Nr. 61-54054, 61-199631 und 62-89402 sowie in dem amerikanischen Patent Nr. 4904543 offenbart.
  • Als Ergebnis der Tendenz in Richtung einer hohen Aufzeichnungsdichte richtet sich andererseits die Bedeutung auch auf die magnetische Permeabilität des weichmagnetischen Legierungsfilms für Magnetköpfe, insbesondere auf einen hohen Frequenzbereich von beispielsweise nicht weniger als 10 MHz. Mit amorphen Legierungen wird durch ein Verfahren eine hohe magnetische Permeabilität erzielt, wobei der Legierungsfilm bei einer Temperatur in dem Bereich zwischen einer Temperatur, bei dem der Film demagnitisiert wird, d.h. einer Curietemperatur, Tc, und einer Kristallisationstemperatur Tx thermisch behandelt wird, wodurch insbesondere in der Figur 4 gezeigt, die Anisotropie in dem Film eliminiert wird, um einen magnetisch isotropen Film zu erhalten.
  • Für Materialien, deren Tc und Tx entgegengesetzt sind, wie in Figur 3 gezeigt, ist ein Verfahren zur Erzielung eines magnetisch isotropen Films bekannt, bei dem ein bedampfter Film in einem rotierenden Magnetfeld einer thermischen Behandlung unterworfen wird. Wenn die thermische Behandlung in einem festen Magnetfeld in dem oben angegebenen Temperaturbereich durchgeführt wird, ist ferner bekannt, daß der sich ergebende Film in einer Flächenrichtung des Films anisotrop ist. Wenn ein Magnetfilm mit einer Achse einer leichten Magnetisierung in einer gegebenen Richtung verwendet wird, ist es mit einem ringförmigen Magnetkopf wichtig, daß eine Achse einer leichten Magnetisierung und eine Achse einer schwierigen Magnetisierung in allen geschlossenen Magnetwegen existiert, was es eventuell schwierig macht, zufriedenstellende Eigenschaften zu erzielen. Dies ist der Grund, warum ein isotroper Film, der frei von jeglicher Anisotropie ist, nun für diesen Zweck verwendet wird. Wenn die Achse der leichten Magnetisierung in der Richtung, die vertikal zu der Filmoberfläche eines ringförmigen Magnetkopfes verläuft, vorliegt, kann jedoch die Achse der schwierigen Magnetisierung gleichmäßig relativ zu allen geschlossenen Magnetwegen benutzt werden, wobei sich die Möglichkeit ergibt, daß die Kopfeigenschaften sehr stark verbessert werden können. Wenn jedoch bekannte amorphe Legierungsfilme in einem gewünschten Temperaturbereich und in einem festen Magnetfeld entlang einer zu der Oberfläche des Magnetfilmes vertikalen Richtung thermisch behandelt wird, ist der Film so dünn, daß die demagnetisierenden Faktoren anwachsen. Somit ist es nicht möglich, einen Magnetfeld zu erhalten, das eine Achse einer leichten Magnetisierung vertikal zu der Filmoberfläche hat.
  • Bei Dünnfilm-Magnetköpfen wurde andererseits Permalloy (Ni-Fe) als ein Kernmaterial für Dünnfilm-Magnetköpfe verwendet. Es besteht ein Bedürfnis für Materialien, die eine bessere Sättigungsmagnetisierung und Verschleißfestigkeit haben. Aufgrund der Schwierigkeit hinsichtlich einer geeigneten Steuerung der magnetischen Anisotropie wurde bisher ein Sendustfilm als ein Dünnfilm-Magnetkopf nicht verwendet.
  • Wenn ein amorpher Legierungsfilm bei einer Temperatur, die nicht größer als Tc ist, thermisch behandelt wird, wobei ein Magnetfeld in dem Film fixiert wird, hat der sich ergebende Film eine Achse einer leichten Magnetisierung entlang der Richtung des angelegten Magnetfeldes. In Kombination mit der thermischen Behandlung in einem rotierenden Magnetfeld kann die Größe eines isotropen Magnetfeldes kontrolliert werden, wie dies in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 62-9184 beschrieben ist. Damit kann ein sogenanntes Streifenmuster angewandt werden, das in einem Dünnfilm-Magnetkopf mit magnetischer Anisotropie in einer spezifischen Flächenrichtung des Musters oft verwendet wird. Gegenwärtig wird die Anwendung von amorphen Legierungen auf Dünnfilm-Magnetköpfe entwickelt.
  • Da jedoch die magnetische Anisotropie des amorphen Legierungsfilms durch die thermische Behandlung in einem Magnetfeld gesteuert werden kann, kann die Anisotropie nur einer spezifischen Flächenrichtung des Musters zugänglich gemacht werden. Demgemäß ist diese magnetische Anisotropiesteuertechnik für eine Verbesserung der Eigenschaften eines ringförmigen Magnetkopfes nicht effektiv. Zusätzlich zeigen amorphe Legierungen mit einer hohen Sättigungsmagnetisierung geringe Kristallisationstemperaturen und ihre magnetischen Eigenschaften werden abgebaut, wenn sie mit Glas bei einer Temperatur von etwa 500ºC verbunden werden.
  • Wenn die Weite eines Streifenmusters gering ist, entstehen bei einem Dünnfilm-Magnetkopf Verschlußdomänen, wie dies in Figur 6 gezeigt ist, für den Permalloy-Legierungsfilm oder den amorphen Legierungsfilm. Dies macht es schwierig, eine deutliche Achse einer leichten Magnetisierung entlang der Weite des Streifenmusters zu erzielen, wobei das zugehörige Problem auftritt, daß die magnetische Permeabilität entlang der Länge des Streifenmusters, die ebenfalls hoch in dem Dünnfilm-Magnetfilm vorliegen muß, abgesenkt wird. Wenn ein Weichmagnetfilm eines Streifenmusters mit einer kleinen Breite verwendet wird, der eine Achse einer leichten Magnetisierung in einer zu der Filmoberfläche vertikalen Richtung aufweist, wird erwartet, daß die magnetische Permeabilität entlang der Länge des Streifens verbessert wird. Mit bekannten Permalloy oder amorphen Legierungsfilmen ist es jedoch nicht möglich, eine Achse einer leichten Magnetisierung in einer vertikalen Richtung relativ zu der Filmoberfläche aufgrund der oben erwähnten Gründe zu erreichen.
  • Es ist demgemäß eine Aufgabe der Erfindung einen weichmagnetischen Legierungsfilm bereitzustellen, der eine Achse einer leichten Magnetisierung in einer zu der Oberfläche des Films vertikalen Richtung aufweist.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Stickstoff enthaltenden Film aus einer weichmagnetischen Legierung bereitzustellen, wobei die Konzentration des Stickstoffs entlang der Dicke des Films in seiner Zusammensetzung moduliert ist.
  • Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, einen ringförmigen Magnetkopf anzugeben, der einen Film aus einer weichmagnetischen Legierung aufweist, wodurch eine hohe Permeabilität und eine hohe Sättigungsmagnetisierung sichergestellt ist.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Magnetkopf bereitzustellen, der einen weichmagnetischen Dünnfilm in einem Streifenmuster aufweist, wodurch die magnetische Permeabilität des Filmes entlang der Länge der entsprechenden Streifen signifikant verbessert ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Film aus einer weichmagnetischen Legierung bereitgestellt, der im wesentlichen aus einer durchschnittlichen Zusammensetzung der Formel (1)
  • TaMbXcNd (1)
  • besteht, wobei T wenigstens ein Metall darstellt, welches aus Fe, Co und Ni ausgewählt ist, M wenigstens ein Metall darstellt, welches aus Nb, Zr, Ti, Ta, Hf, Cr, Mo, W und Mn ausgewählt ist, X wenigstens ein Metalloid darstellt, welches aus B, Si, Ge und C ausgewählt ist, N für Stickstoff steht und a, b, c und d solche Werte in Atomprozent sind, daß
  • 65 ≤ a ≤ 93 (2)
  • 0 < b &le; 20 (3)
  • 0 < c &le; 20 (4)
  • 1 &le; d &le; 20 (5)
  • 5 &le; b + c (6)
  • a + b + c + d = 100 (7)
  • ist.
  • Wenn der Film der obigen Legierung einem Magnetfeld in einer Richtung vertikal zu der Filmoberfläche zugeführt wird und er bei einer Temperatur von nicht weniger als 300ºC für eine Zeit, die ausreichend ist, um einen strukturellen Wechsel des Legierungsfilms hervorzurufen, thermisch behandelt wird, kann ein Legierungsfilm erzielt werden, der in einer zu dem Film senkrechten Richtung eine magnetische Anisotropie aufweist. Wenn das Magnetfeld vertikal der Filmoberfläche zugeführt wird, ist es möglich, eine Achse einer leichten Magnetisierung vertikal zu der Filmoberfläche des Legierungsfilmes zu erzielen, was zu einer hohen magnetischen Permeabilität führt. Wenn die magnetische Anisotropie vermittelt worden ist, erleidet der Film nur einen geringen Abbau bezüglich seiner magnetischen Permeabilität, wenn er unter einer Magnetfeld-freien Bedingung wieder erhitzt wird.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird ein Magnetkopf bereitgestellt, der einen weichmagnetischen Film des oben definierten Typs aufweist, welcher als Teil von magnetischen Wegen angeordnet ist, die einen Magnetkreis des Kopfes bilden, so daß die Achse der leichten Magnetisierung vertikal zu den Magnetwegen ist. Für diesen Zweck kann der Legierungsfilm als ein Kern oder ein Joch des Magnetkopfes verwendet werden.
  • Wenn der Film aus einer weichmagnetischen Legierung in solch einer Weise in einem Magnetkopf verwendet wird, daß die Achse der leichten Magnetisierung vertikal zu den Magnetwegen angeordnet ist, welche einen Magnetkreis des Kopfes bilden, ist die Achse der schwierigen Magnetisierung gleichmäßig entsprechend den Magnetwegen angeordnet. So wird eine hohe magnetische Permeabilität mit einem hohen Frequenzbereich erzielt, was zu einer drastischen Verbesserung der Kopfeigenschaften führt.
  • Obgleich der Legierungsfilm der Formel (1) eine hohe Sättigungsmagnetisierung ausdrückt, werden die Magneteigenschaften nach der thermischen Behandlung bei hohen Temperaturen nicht abgebaut. Demgemäß wird eine Verbindung mit einem hochfesten Glas möglich. Wenn der Film als ein Kern oder ein Joch eines Dünnfilm-Magnetkopfes in Form eines Streifenmusters nach gewöhnlicher Art verwendet wird, entspricht die Achse der schwierigen Magnetisierung des Filmes gleichmäßig den Magnetwegen und zwar unabhängig von der Form des Streifenmusters, was zu einer hohen magnetischen Permeabilität in dem Film führt. Zusätzlich hat der Legierungsfilm gute Frequenzeigenschaften, so daß der resultierende Dünnfilm-Magnetkopf in bemerkenswerter Weise verbesserte Kopfeigenschaften ausdrückt. Falls die Breite des Streifenmusters eng ist, wird eine Verschlußdomäne, wie in der Figur 6 gezeigt, nicht produziert, da die Achse der leichten Magnetisierung vertikal zu der Filmoberfläche gehalten wird, so daß es möglich ist, einen Dünnfilm-Magnetkopf mit einem engen Streifenmuster zu erzielen, was bisher im Stand der Technik nicht möglich war.
  • Figur 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Magnetkopfes nach einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Figur 2 ist ein Diagramm, welches die Temperaturabhängigkeit der Magnetisierung eines Filmes aus einer weichmagnetischen Legierung nach der Erfindung sowie zum Vergleich mit Legierungsfilmen zeigt.
  • Die Figuren 3 und 4 sind jeweils Diagramme, welche die Temperaturabhängigkeit der Magnetisierung von bekannten amorphen Legierungen zeigen.
  • Figur 5 ist eine schematische Darstellung eines Streifenmusters eines Dünnfilm-Magnetkopfes nach der Erfindung.
  • Figur 6 ist eine schematische Ansicht, die einen oberen Abschnitt eines Dünnfilm-Magnetkopfes sowie eine Verschlußdomänenstruktur, die bei bekannten Köpfen auftritt, zeigt.
  • Der Legierungsfilm nach der Erfindung sollte eine durchschnittliche Zusammensetzung der folgenden Formel (1)
  • TaMbXcNd (1)
  • aufweisen,
  • wobei die verschiedenen Symbole wie zuvor definiert sind.
  • Die Werte der Atomprozente wurden experimentell bestimmt. Insbesondere wenn der Legierungsfilm seiner Natur nach weichmagnetisch ist, ist es wichtig, daß die Werte von a und (b + c) a &le; 94 und 5 &le; b + c (8)
  • sind.
  • Um eine hohe Sättigungsmagnetisierung der Legierung zu erreichen, sollten die Werte von a, b und c
  • 65 &le; a, b &le; 20 und c &le; 20 (9)
  • sein.
  • Ferner ist die Korrosionsresistenz verbessert, wenn der Wert von d
  • 1 &le; d (10)
  • ist.
  • Um zu verhindern, daß Stickstoff von dem Legierungsfilm während der Durchführung der thermischen Behandlungen disoziiert, ist
  • 4 &le; b + c (11).
  • Um ferner zu verhindern, daß der Legierungsfilm von einem Substrat getrennt wird, sollte zur Unterdrückung eines internen Stresses des Films der Wert von d
  • d &le; 20 (12)
  • sein.
  • Durch die Zusammenfassung der Gleichungen (8) bis (12) werden die Gleichungen (2) bis (7) erzielt.
  • Der Legierungsfilm wird unter normalen Bedampfungsbedingungen durch reaktives Bedampfen in einer Atmosphäre gebildet, die Stickstoff, wie dies in den Beispielen insbesondere beschrieben wird, enthält. Der Film hat normalerweise eine Dicke von 0,1 bis 50 um, wenn er als Einzelschicht verwendet wird. Der Legierungsfilm lagert vorzugsweise auf einem nicht-magnetischen Substrat, wie Mg&sub2;TiO&sub4;, und Glaskeramiken.
  • Um eine Achse einer leichten Magnetisierung, die vertikal zu der Filmoberfläche ist, zu erzielen, wird der Legierungsfilm einer thermischen Behandlung bei Temperaturen von nicht geringer als 300ºC unterworfen, wobei die Temperaturen in Abhängigkeit von dem Typ der Legierung variieren können und wobei ein Magnetfeld in einer vertikal zu der Filmoberfläche vorliegenden Richtung angelegt wird. Diese thermische Behandlung wird bis zu einem zu dem Legierungsfilm inhärentem, strukturellen Wechsel fortgesetzt, d.h. eine magnetische Anisotropie tritt in dem Film in einer senkrechten Richtung auf. Die Zeit für die thermische Behandlung für diesen Zweck liegt normalerweise in dem Bereich von 0,1 bis 2 Stunden, wobei dies von der Intensität des angelegten Magnetfeldes abhängt. Das angelegte Magnetfeld weist generell einen Bereich von 0,5 bis 20 A/m 10&sup6;/4 &kappa; (KOe) auf, wobei für diesen Zweck ein fixiertes Magnetfeld verwendet wird.
  • Um die weichmagnetischen Eigenschaften weiter zu verbessern, wird der Legierungsfilm in seiner Zusammensetzung entlang der Dicke des Films bezüglich der Konzentration des in dem Film enthaltenen Stickstoffes moduliert. In einfacher Weise kann der in seiner Zusammensetzung modulierte Film durch wechselweise übereinander angeordnete Nitridlegierungsschichten aus TMXN und Nitrid-freien Legierungsschichten aus TMX erzielt werden, wobei T, M, X und N jeweils die gleichen Bedeutungen wie in der Formel (1) haben. Der Film wird durch reaktives Bedampfen eines Zieles, welches die beabsichtigten Metalle und Metalloide enthält, die zuvor in der Formel (1) definiert wurden, hergestellt. Wenn eine Nitrid-Legierungsschicht hergestellt wird, wird für diesen Zweck ein Stickstoffgas in eine Bedampfungsatmosphäre eingeführt. Wenn andererseits eine Nitrid-freie Legierungsschicht hergestellt wird, wird die Einführung des Stickstoffgases gestoppt. Der erzielte mehrlagige Film sollte vorzugsweise wenigstens zwei Nitrid-Legierungsschichten und wenigstens zwei Nitrid-freie Schichten, die wechselweise übereinander angeordnet sind, aufweisen.
  • Die weichmagnetischen Eigenschaften können durch die Vornahme einer thermischen Behandlung bei Temperaturen von nicht weniger als 300ºC für 0,1 bis 2 Stunden auf den geschichteten, mehrlagigen Film verbessert werden, um zu erleichtern, daß der Stickstoff in seiner Zusammensetzung entlang der Dicke des Filmes moduliert wird. Dieser Typ der Modulation in der Zusammensetzung ist beispielsweise in dem amerikanischen Patent Nr. 4 904 543 beschrieben.
  • In der Formel (1) haben die Elemente, die durch M dargestellt sind, wie Nb, Zr, Ti, Ta und ähnliches, sowie die Elemente, die durch X dargestellt sind, wie B, Si und ähnliches, starke Bindungskräfte mit Stickstoff. Deshalb wird kein Stickstoff aus dem Film freigesetzt, wenn der Film mit hohen Temperaturen thermisch behandelt wird. Diese Elemente tragen somit dazu bei, daß die Qualität und die charakteristischen Eigenschaften des Filmes stabilisiert werden.
  • Wenn der einschichtige oder der mehrschichtige Film nach der Erfindung mit einem im wesentlichen senkrecht zu der Filmoberfläche der Legierung vorliegenden Magnetfeld zusammengebracht wird, wird der Film mit Temperaturen von nicht weniger als 300ºC solange thermisch behandelt, bis ein dem Legierungsfilm inhärenter struktureller Wechsel stattfindet. Insbesondere ist der strukturelle Wechsel so, daß der Film eine Achse einer leichten Magnetisierung vertikal zu der Filmoberfläche hat, und eine hohe magnetische Permeabilität in dem Film ausdrückt, wie dies für den gleichen Zweck von bekannten magnetischen Materialien nicht erreicht wird.
  • Der Nitridlegierungsfilm, ob Einzelschicht oder Mehrschicht, ist im Unterschied zu bekannten Filmen aus einer amorphen Legierung thermisch stabil und kann selbst bei Temperaturen von nicht weniger als 500ºC, falls gewünscht, thermisch behandelt werden. Im Unterschied zu bekannten kristallinen Verbindungen, wie Fe-Fi- Al, wird das Ausmaß und die Höhe der Anisotropie des Nitridlegierungsfilmes durch die thermische Behandlung in einem Magnetfeld gesteuert. Zusätzlich geht die magnetische Anisotropie im Unterschied zu Filmen aus amorphen Legierungen nicht verloren, wenn nachfolgend unter einer Magnetfeld-freien Bedingung eine thermische Behandlung erfolgt, wobei nur ein geringer Abbau der magnetischen Permeabilität auftritt, sofern einmal die magnetische Anisotropie durch eine thermische Behandlung in einem Magnetfeld bei hohen Temperaturen errichtet worden ist.
  • Der einlagige oder mehrlagige Film aus einer weichmagnetischen Legierung nach der Erfindung ist insbesondere geeignet zur Verwendung als Magnetkopf, wie ein ringförmiger Magnetkopf und ein Dünnfilm-Magnetkopf.
  • Es wird nun auf die zugehörigen Zeichnungen, insbesondere auf Figur 1, Bezug genommen. Figur 1 zeigt einen typischen Magnetkopf H des Aufbautyps, der einen Film aus einer Nitridlegierung nach der Erfindung als ein Teil der magnetischen Wege eines Magnetkreises des Kopfes aufweist. Der Magnetkopf H weist nichtmagnetische Substrate 1a und 1b auf. Ein Magnetkern C weist bedampfte Schichten 2a bis 2c aus einer Nitridlegierung und isolierende Schichten 3a, 3b, die jeweils zwischen benachbarten, bedampften Schichten vorgesehen sind, auf. Das Bezugszeichen 4 zeigt eine Lücke und das Bezugszeichen 5 zeigt eine Wickelrinne an. Die Struktur des Magnetkopfes H ist per se bekannt und die bedampften Schichten 2a bis 2c aus einer Nitridlegierung können jeden Film nach der Erfindung, wie oben beschrieben, darstellen. Beispielsweise kann der einlagige Film aus einer Nitridlegierung, der in einem Magnetfeld thermisch behandelt worden ist, wie oben beschrieben, um eine Achse einer leichten Magnetisierung vertikal zu der Filmoberfläche zu erreichen, verwendet werden. Alternativ kann der mehrlagige Film verwendet werden, der Nitridlegierungsschichten und Nitrid-freie Legierungsschichten aufweist, die wechselweise übereinander angeordnet worden sind und die in einem Magnetfeld einer thermischen Behandlung unterlagen, so daß der Film eine Achse einer leichten Magnetisierung in einer zu der Filmoberfläche vertikalen Richtung besitzt.
  • Vor oder nach der thermischen Behandlung in einem Magnetfeld können die weichmagnetischen Eigenschaften des mehrlagigen Filmes verbessert werden, wenn die übereinander angeordneten Schichten thermisch behandelt werden, um den Aufbau der Legierung bezüglich der Konzentration des Stickstoffes entlang der Dicke des Filmes zu modulieren. Es sei angemerkt, daß der Film aus einer weichmagnetischen Legierung vorzugsweise so angeordnet sein soll, daß ein Strom eines Magnetflusses von dem Magnetkopf vertikal zu der Achse der leichten Magnetisierung gerichtet ist.
  • Die nicht-magnetischen Substrate 1a, 1b können aus jedem bekannten Material bestehen, wie Mg&sub2;TiO&sub4;, Glaskeramiken oder ähnliches. Die isolierende Schicht kann aus einem hitzeresistenten Material bestehen, wie SiO&sub2;, Al&sub2;O&sub3;, BN, AlN oder ähnliches. Obgleich die isolierenden Schichten 3a, 3b verwendet werden, kann für diesen Zweck ein einzelner Film aus einer magnetischen Nitridlegierung, wie oben dargestellt, verwendet werden.
  • Der Film aus einer Nitridlegierung ist auf einen Dünnfilm- Magnetkopf anwendbar, der einen magnetischen Kern oder einen Jochabschnitt aufweist, wobei ein Film aus einer magnetischen Nitridlegierung nach der Erfindung auf dem Joch oder dem Kernabschnitt gebildet wird. In diesem Fall kann der Film aus einer magnetischen Nitridlegierung ein einzellagiger Film oder ein mehrlagiger Film, wie oben diskutiert, sein. Zusätzlich kann der Legierungsfilm wechselweise mit einem isolierenden Film in einer gewünschten Zahl, wie in Figur 1 dargestellt, aufgebaut sein.
  • Die Filme aus einer Legierung nach der Erfindung können ferner auf andere Köpfe als die oben beschriebenen angewandt werden, zum Beispiel ist der Legierungsfilm effektiv, wenn er auf einen Magnetkopf mit einem Ferrit-Kern des Metall-in-Lückentyps angewandt wird, wobei der Legierungsfilm in oder nahe einer Lücke des Kerns vorgesehen ist.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen näher beschrieben.
  • Beispiel 1
  • Fe-Nb-B und Fe-Ta-B Legierungsbleche wurden als Ziel verwendet und in einem Ar-Gas bedampft, wobei dem Ar-Gas periodisch Stickstoffgas zugeführt wurde, um Filme mit modulierter Zusammensetzung auf den entsprechenden, nicht magnetischen Glaskeramiksubstraten zu bilden. Diese Filme waren aus Fe-Nb-B Nicht-Nitridschichten/Fe-Nb-B-N Nitridschichten und Fe-Ta-B Nicht-Nitridschichten/Fe-Ta-B-N Nitridschichten hergestellt. Jeder Film hatte eine Gesamtdicke von etwa 2 um, wobei jede Schichtdicke etwa 10 nm (100 Angstorms) war.
  • Es sei angemerkt, daß, wenn die Wellenlänge der Aufbauzusammensetzung in dem in seinem Aufbau modulierten Film als die Zugabe einer Nitridschichtdicke zu einer Nicht-Nitridschichtdicke genommen wird, dies als Aufbaumodulationskreis bezeichnet werden kann.
  • Bei Wechsel eines Teildruckes des Stickstoffgases können Filme mit modulierter Zusammensetzung und mit durchschnittlichen Zusammensetzungen von Fe&sub7;&sub8;Nb&sub8;B&sub1;&sub2;N&sub2;, Fe&sub7;&sub4;Nb&sub7;B&sub1;&sub1;N&sub8;, Fe&sub7;&sub0;Nb&sub6;B&sub1;&sub0;N&sub1;&sub4; und Fe&sub7;&sub8;Ta&sub4;B&sub8;N&sub1;&sub0; erzielt werden. Diese Filme wurden einer Bestimmung der Beziehung zwischen der thermischen Behandlung und der Magnetisierung unterworfen.
  • In Figur 2 ist die thermische Abhängigkeit der Magnetisierung für den im Aufbau modulierten Film von Fe&sub7;&sub8;Nb&sub8;B&sub1;&sub2;N&sub2; gezeigt, der für eine Stunde bei 550ºC thermisch behandelt worden ist. Zum Vergleich ist die Temperaturabhängigkeit eines Stickstofffreien, einschichtigen amorphen Filmes aus Fe-Nb-B und eines nicht thermisch behandelten, in seinem Aufbau modulierten Film aus Fe&sub7;&sub8;Nb&sub8;B&sub1;&sub2;N&sub2; gezeigt. Wie oben beschrieben, ist der in seinem Aufbau modulierte Film ein mehrlagiger Film, der aus 10 nm (100 Angstrom) dicken Nitridfilmen und 10 nm (100 Angstrom) dicken Nicht-Nitridfilmen mit einer Wellenlänge der Aufbaumodulation von 20 nm (200 Angstrom) besteht.
  • Der einlagige, amorphe Film aus Fe-Nb-B, der nicht thermisch behandelt wurde, hat einen Curiepunkt der amorphen Phase in der Umgebung von 200ºC. Der Anstieg in der Magnetisierung bei etwa 450ºC, wie in Figur 2 gezeigt, zeigt an, daß ein struktureller Wechsel, wie eine Kristallisierung, bei der Temperatur stattgefunden hat.
  • Es wird angenommen, daß der strukturelle Wechsel zu einem Abbau der weichmagnetischen Eigenschaften führt, wenn der amorphe Film mit Temperaturen von mehr als 500ºC behandelt wird.
  • Andererseits hat der nicht thermisch behandelte, in seinem Aufbau modulierte Fe-Nb-BN-Film einen Curiepunkt in der Umgebung von 320ºC, und die Magnetisierung wächst bei 400ºC an. Das Anwachsen der Magnetisierung wird auf einen strukturellen Wechsel zurückgeführt, der in dem Film, der in seiner Zusammensetzung moduliert ist, auftritt. Bei einmaliger thermischer Behandlung nimmt die Magnetisierung etwas ab bei einem Anstieg der Temperatur.
  • Die Demagnetisierung des Filmes wird bei Temperaturen höher als der Curiepunkt 0, was zu einer hohen magnetischen Permeabilität in dem Film führt, wobei unter dem Curiepunkt eine schwache magnetische Anisotropie in einer vertikal zu der Filmoberfläche vorliegenden Richtung auftritt, wenn ein Magnetfeld an den Film in einer Richtung vertikal zu der Filmoberfläche angelegt wird und der Film mit einer Temperatur, bei der die Filmstruktur sich ändert, um die Magnetisierung zu entwickeln, thermisch behandelt wird. Wenn der Film, der strukturell verändert worden ist, unter einer Magnetfeld-freien Bedingung weiter thermisch behandelt wird, verändert sich die Achse der leichten Magnetisierung nicht, so daß die guten weichmagnetischen Eigenschaften erhalten bleiben.
  • Die oben erzielten Verbindungsfilme wurden dann einer thermischen Behandlung bei 550ºC für 30 Minuten in einem festen Magnetfeld oder in einem rotierenden Magnetfeld unterworfen, das in einer vertikal zu der Filmoberfläche vorliegenden Richtung angelegt wurde. Der Film wurde in eine troidale Form gestanzt, um die magnetische Permeabilität zu messen. Die so gemessenen Proben wurden wieder einer thermischen Behandlung bei 480ºC für eine Stunde unter einer Magnetfeld-freien Bedingung unterworfen, nachdem die magnetische Permeabilität bei 300 MHz gemessen wurde.
  • Zum Vergleich wurde das obige Verfahren wiederholt, wobei allerdings 2 um dicke Filme aus bekannten amorphen Legierungen aus Co&sub8;&sub6;Nb&sub1;&sub0;Zr&sub4; und Fe&sub8;&sub0;Nb&sub8;B&sub1;&sub2; verwendet wurden, die einer thermischen Behandlung bei Temperaturen von nicht höher als 400ºC unterworfen wurden, da diese Legierungen kristallisieren, wenn sie bei 550ºC oder 480ºC behandelt werden.
  • Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1 Legierung Art der Anwendung des Magnetfeldes Magnetische Permeabilität bei 0,5 MHz Magnetische Permeabilität bei 30 MHz Magnetische Stabilität bei 30 MHz nach weiterer Hitzebehandlung unter Magnetfeld-freier Bedingung bekannte amorphe Legierung drehend fest
  • Aus den Ergebnissen von Tabelle 1 ist ersichtlich, daß der bekannte Co&sub8;&sub6;Nb&sub1;&sub0;Zr&sub4; Film in einen magnetischen isotropen Film übergeht, wenn er in einem rotierenden Magnetfeld thermisch behandelt wird. Obgleich die magnetische Permeabilität bei 0,5 MHz hoch ist, ist die Permeabilität bei 30 MHz gering. Dies wird wie folgt erläutert: Aufgrund der Abwesenheit von jeglicher Anisotropie werden die Frequenzeigenschaften gemäß der Snoek's Grenze herabgesetzt.
  • Bei dem bekannten Fe&sub8;&sub0;Nb&sub8;B&sub1;&sub2; Film sind die Permeabilitäten nach der thermischen Behandlung sowohl in dem rotierenden wie auch in dem festen Magnetfeld nicht schlecht. Die Permeabilitäten werden jedoch herabgesetzt, wenn die beiden Filme unter einer Magnetfeld-freien Bedingung wieder thermisch behandelt werden.
  • Obgleich die Filme nach der Erfindung in ihrer Permeabilität nicht hoch sind, wenn sie in dem rotierenden Magnetfeld behandelt werden, exprimieren die Filme, die in dem festen Magnetfeld thermisch behandelt wurden, so daß sie eine schwache magnetische Anisotropie in einer Richtung vertikal zu der Ebene der gemessenen Magnetwege annehmen, hohe magnetische Permeabilitäten, die über die Snoek's Grenze hinausgehen. Bei einer Wiedererhitzung der Filme unter einer Magnetfeld-freien Bedingung ist ferner die Herabsetzung der Permeabilität nur gering. Somit ist zu erkennen, daß, wenn die Filme nach der Erfindung einmal bei geeigneten Temperaturen thermisch behandelt worden sind, wobei ein Magnetfeld in einer Richtung vertikal zu der Filmoberfläche angelegt wird, die magnetischen Eigenschaften nicht verlorengehen, wenn die Filme unter einer Magnetfeld-freien Bedingung wieder erhitzt werden. Diese Natur des Legierungsfilmes nach der Erfindung ist sehr effektiv für die Verwendung als Magnetköpfe.
  • Wenn die Filme nach der Erfindung unter einer Magnetfeld-freien Bedingung bei Temperaturen wieder erhitzt werden, die höher sind als die Temperaturen, welche für die thermische Behandlung in den Magnetfeldern verwendet werden, ist kein wesentlicher Wechsel zu erkennen, außer dem, daß eine Permeabilität in einem hohen Frequenzbereich etwas herabgesetzt worden ist. Dies ist in der Tabelle nicht gezeigt.
  • Beispiel 2
  • Fe-Nb-C, Fe-Nb-Si und Fe-Ni-W-Nb-Ge Chips waren jeweils als ein Ziel vorgesehen und wurden einer reaktiven Bedampfung in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 unterworfen, um auf einem nicht-magnetischen Substrat einen in seinem Aufbau modulierten Film aus einer Nitridlegierung zu bilden, der aus Nitridschichten und Nicht-Nitridschichten mit einer Gesamtschichtdicke von 1,5 um für all die genannten Fälle bestand. Die Wellenlänge der Aufbaumodulation und der Gehalt an Stickstoff wurden durch Steuerung des Mischungskreislaufes und des partiellen Druckes des N&sub2;-Gases variiert.
  • Nach dem Bedampfen wurden die sich ergebenden Filme aus der Nitridlegierung jeweils einer thermischen Behandlung in einem festen Magnetfeld in einer vertikalen Richtung relativ zu der Filmoberfläche und in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 unterworfen. Die Messung der magnetischen Permeabilität bei 30 MHz wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2 Legierung Wellenlänge der Aufbaumodulation (Angstrom) Magnetische Permeabilität bei 30 MHz Magnetische Permeabilität bei 30 MHz nach weiterer Hitzebehandlung unter Magnetfeld-freier Bedingung
  • Aus den Ergebnissen der Tabelle 2 ist ersichtlich, daß die Permeabilität durch die Nitridation verbessert und ein größerer Effekt bei einer größeren Menge an Stickstoff in den Legierungen in einem bestimmten Bereich der Menge erzielt wird. Wenn die Wellenlänge der Aufbaumodulation zu lang ist, gibt es eine Tendenz, daß die magnetische Permeabilität abgesenkt wird.
  • Beispiel 3
  • Fe-Ta-B und Fe-Nb-Si-B wurden jeweils als Ziel vorgesehen und wurden einer reaktiven Bedampfung in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 unterworfen, wobei in ihrem Aufbau modulierte Legierungsfilme erzielt wurden, die aus Nitridschichten und aus Nicht-Nitridschichten bestanden und wobei eine Wellenlänge der Aufbaumodulation von 20 nm (200 Angstrom) verwendet wurde. Jeder Film hatte eine Dicke von 3 um und wurde auf einem nicht-magnetischen Substrat gebildet, wobei eine SiO&sub2; isolierende Schicht zwischen benachbarten Legierungsfilmen vorgesehen war, um einen Magnetfilm mit einer Gesamtdicke von 9 um auf dem nicht-magnetischen Substrat zu erzielen. Danach wurden die sich ergebenden Kerne bei 500ºC in einem Magnetfeld von 10&sup6;/4 A/m (1000 Oe) in einer Richtung vertikal zu den Filmoberflächen thermisch behandelt und einem gewöhnlichen Kopfbildungsverfahren unterworfen, um einen Magnetkopf der entsprechenden Zusammensetzung zu erzielen. Somit wurde ein aus Schichten auf gebauter Typ eines Magnetkopfes des Typs, der in der Figur 1 dargestellt ist, hergestellt. Zum Vergleich wurden Magnetköpfe mit Kernen verwendet, welche die gleiche Struktur, wie oben angegeben, besaßen und die thermisch behandelt wurden, wobei ein rotierendes Magnetfeld in einer Richtung parallel zu den Filmoberflächen angelegt wurde, oder es wurde die Behandlung unter einer Magnetfeld-freien Bedingung durchgeführt. Diese Filme unterlagen auch einer Messung ihrer Ausgangseigenschaften. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 gezeigt. Es sei angemerkt, daß der Kopfausgang unter den gleichen Bedingungen eine Spurweite von 9 um, einer Lückenlänge von 0,2 um, einer Lückentiefe von 25 um und einer relativen Geschwindigkeit eines Metallbandes von 21 m/sec gemessen wurde. Der Kopfausgang bei 20 MHz wurde als Null genommen und zeigt einen Index zu einem Ausgang eines Kopfes an, der durch thermische Behandlung in dem rotierenden Magnetfeld in der parallelen Richtung zu den Filmoberflächen hergestellt wurde. Tabelle 3 Material des Thermische Metallkerns in dem Magnetfeld in vertikaler Richtung zur Filmoberfläche Thermische Behandlung in dem rotierenden Magnetfeld Thermische Behandlung unter Magnetfeld-freier Bedingung
  • Aus den Ergebnissen der Tabelle 3 ist ersichtlich, daß die Köpfe, bei denen die Legierungsfilme unter einer Magnetfeldfreien Bedingung thermisch behandelt wurden, in ihrem Ausgang um etwa 6 bis 8 dB abgesenkt sind im Vergleich zu den Köpfen, bei denen die Legierungsfilme in dem rotierenden Magnetfeld in der parallelen Richtung zu den Filmoberflächen thermisch behandelt wurden. Die Köpfe, bei denen die Legierungsfilmkerne in dem festen Magnetfeld in der vertikalen Richtung relativ zu den Filmoberflächen thermisch behandelt wurden, sind in ihren Ausgangseigenschaften um etwa 2 bis 3 dB verbessert.
  • In dem obigen Beispiel sind Magnetfilme, die als Kopfkern verwendet wurden, der eine Gesamtdicke von 9 um aufgrund der SiO&sub2; isolierenden Filme hat, beschrieben. Die Dicke der entsprechenden Schichten in dem Magnetfilm können in Abhängigkeit von der Spurweite und dem verwendeten Frequenzbereich in geeigneter Weise ausgewählt werden. In einigen Fällen können einlagige Nitridfilme verwendet werden. In diesem Beispiel wurde der Film aus der magnetischen Nitridlegierung einem Magnetfeld in einer vertikalen Richtung zu den Filmoberflächen vor der Herstellung des Kopfes unterworfen, unter dem der Film thermisch behandelt wurde. Wenn die Anlegung des Magnetfeldes bei einem anfänglichen Stadium der thermischen Behandlung des Kopfherstellungsverfahrens durchgeführt wird, kann der Kopf durch ein gegenwärtig verwendetes Kopfherstellungsverfahren ohne einen weiteren zusätzlichen Schritt hergestellt werden.
  • Beispiel 4
  • Ein Fe-Nb-B-Si Legierungschip wurde als Ziel vorgesehen und unterlag einer reaktiven Bedampfung in einer Ar Gasatmosphäre, wobei dieser Atmosphäre periodisch N&sub2; Gas zugeführt wurde, um auf einem nicht magnetischen Substrat einen in seinem Aufbau modulierten Film zu bilden, der aus Fe-Nb-B-Si nicht-Nitridschichten und aus Fe-Nb-B-Si-N Nitridschichten bestand, wobei die Schichten jeweils eine Dicke von etwa 10 nm (100 Angstrom) hatten und eine Gesamtdicke von etwa 2 um vorlag. Der sich ergebende Legierungsfilm hatte eine durchschnittliche Zusammensetzung von Fe&sub7;&sub2;Nb B &sub0; Si&sub2;N&sub1;&sub0;.
  • Der auf dem nicht magnetischen Substrat gebildete Film aus der Nitridlegierung ist z. Zt. der Herstellung amorph. Wenn der Film mit hohen Temperaturen thermisch behandelt wird, findet ein struktureller Wechsel statt. Die Temperatur hängt von dem Typ der Legierungszusammensetzung ab. Bei der oben verwendeten Legierung, die einen Curiepunkt von 320ºC hat, ist die Temperatur, bei der ein struktureller Wechsel auftritt, etwa 400ºC.
  • Das demagnetisierende Feld des Films wird Null bei Temperaturen, die höher als der Curiepunkt sind. Wenn der Film mit einer Temperatur, bei der ein Wechsel der Filmstruktur auftritt, thermisch behandelt wird, um wieder eine Magnetisierung zu entwickeln, wobei ein Magnetfeld in einer Richtung vertikal zu der Filmoberfläche angelegt wird, tritt in der vertikalen Richtung eine schwache magnetische Anisotropie auf, was zu einer hohen magnetischen Permeabilität in dem Film führt. Wird die Struktur gewechselt, tritt ein Wechsel der Achse der leichten Magnetisierung nicht auf, wenn der Film unter einer Magnetfeld-freien Bedingung thermisch behandelt wird, so daß er seine gute weichmagnetische Eigenschaft behält.
  • Der Legierungsfilm wurde benutzt, um ein Streifenmuster mit verschiedenen Spurweiten, w, wie in der Figur 5 gezeigt, herzustellen. Die magnetische Permeabilität entlang deren Längen wurde bei 1 MHz gemessen. Zum Vergleich wurde ein Film aus einer Co- Ta-Zr amorphen Legierung mit einer Dicke von 1 um in einem Magnetfeld thermisch behandelt, um eine uniaxiale Anisotropie zu dem Film mit rechten Winkeln bezüglich der Längenrichtung zu erzielen. Die magnetische Permeabilität entlang der Länge wurde gemessen. Ferner wurden diese Filme bei 500ºC unter einer Magnetfeld-freien Bedingung thermisch behandelt. Nach der thermischen Behandlung wurde die magnetische Permeabilität gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 4 gezeigt. Tabelle 4 Nach Herstellung Nach thermischer Behandlung
  • Aus den obigen Ergebnissen wird deutlich, daß der Legierungsfilm nach der Erfindung sehr effektiv ist, wenn er als ein Dünnfilmkopf mit einer engen Spurweite verwendet wird. Die magnetische Anisotropie geht nicht verloren, wenn der Film unter einer Magnetfeld-freien Bedingung thermisch behandelt wird, so daß eine stabile magnetische Permeabilität sichergestellt ist.
  • Beispiel 5
  • Verschiedene Ziele wurden bereitgestellt und jeweils reaktiv bedampft, um auf einem nicht magnetischen Substrat in ihren Zusammensetzungen modulierte Filme aus einer Nitridlegierung zu bilden, die aus Nitridschichten und Nicht-Nitridschichten bestanden. In allen Fällen betrug die Gesamtfilmdicke 2 um. Die Wellenlänge der Aufbaumodulation und der Gehalt an Stickstoff waren 20 nm (200 Angstrom) bzw. 10 %. Ferner wurden Fe-Ti und Fe-Zr Legierungen jeweils in einem Ar-Gas, welches mit N&sub2; Gas gemischt war, bedampft, um einlagige Nitridfilme zu erzielen. Diese Filme wurden bei Temperaturen von 300 bis 600ºC thermisch behandelt, wobei ein festes Magnetfeld in einer vertikalen Richtung relativ zu der Filmoberfläche in gleicher Weise wie in Beispiel 4 angelegt wurde. Ein Streifenmuster wurde für jeden Film gemäß Beispiel 4 hergestellt. Die magnetische Permeabilität entlang deren Längen wurde gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 5 gezeigt. Tabelle 5 Magnetische Permeabilität u (1 MHz) Film aus Nitridlegierung W (um) (Vergleich)
  • Die Ergebnisse der obigen Tabelle zeigen, daß die Legierungsfilme nach der Erfindung für die Verwendung eines Dünnfilmkopfes mit einer engen Spur geeignet sind. Ferner exprimieren die in ihrer Zusammensetzung modulierten Filme eine bessere magnetische Permeabilität als die einlagigen Filme. Die magnetische Permeabilität war in den auf Fe-basierenden Legierungsfilmen höher als in den auf Co-basierenden Legierungsfilmen.
  • Beispiel 6
  • Der in seiner Zusammensetzung modulierte Film aus der Nitridlegierung mit einer Zusammensetzung von Fe-Nb-B-Si/Fe-Nb-B-Si-N und der amorphe Legierungsfilm mit der Zusammensetzung von Co- Ta-Zr, erzielt in dem Beispiel 4, wurden jeweils verwendet, um einen Hauptmagnetpol eines vertikalen Magnetkopfes des Einzelmagnetpol-Typs mit einer Spurweite von 10 um und einer Filmdicke von 0,2 um herzustellen. Die Eingangs- und Ausgangseigenschaften der entsprechenden Köpfe wurden unter Verwendung eines Co-Cr- Bandes mit einer Koerzitivkraft von 10&sup7;/4 A/m (10.000 Oe) gemessen. Als Ergebnis wurde gefunden, daß in einem Aufzeichnungswellenlängenbereich von 10 bis 0,5 um der Kopf mit dem Fe-Nb-B- Si/Fe-Nb-B-Si-N Legierungsfilm nach der Erfindung bezüglich der Ausgangseingenschaften um etwa 5 dB höher war als der Kopf mit dem bekannten, amorphen Co-Ta-Zr Legierungsfilm.

Claims (12)

1. Film aus einer weichmagnetischen Legierung, der eine Schicht aus einer Legierung aufweist, die im wesentlichen aus einer durchschnittlichen Zusammensetzung der Formel:
TaMbXcNd
besteht, wobei T wenigstens ein Metall darstellt, welches aus Fe, Co und Ni ausgewählt ist, M wenigstens ein Metall darstellt, welches aus Nb, Zr, Ti, Ta, Hf, Cr, Mo, W und Mn ausgewählt ist, X wenigstens ein Metalloid darstellt, welches aus B, Si, Ge und C ausgewählt ist, N für Stickstoff steht und a, b, c und d solche Werte in Atomprozent sind, daß
65 < a < 93
0 < b < 20
0 < c < 20
1 < d < 20
5 < b + c
a + b + c + d = 100 ist,
und wobei der Film aus einer weichmagnetischen Legierung eine Achse einer leichten Magnetisierung in einer zu der Filmoberfläche senkrechten Richtung aufweist.
2. Film aus einer weichmagnetischen Legierung nach Anspruch 1, bei dem der Stickstoff in dem Film in Richtung der Filmdicke in seiner Zusammensetzung moduliert ist.
3. Film aus einer weichmagnetischen Legierung nach Anspruch 2, bei dem der Film aus der weichmagnetischen Legierung aus Nitridschichten einer TMXN-Legierung und aus Nicht-Nitridschichten einer TMX-Legierung besteht, wobei T, M, X und N gemäß Anspruch 1 definiert sind und die Nitridschichten und die Nicht-Nitridschichten wechselweise übereinander angeordnet sind, um den Stickstoff in seiner Zusammensetzung zu modulieren.
4. Film aus einer weichmagnetischen Legierung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem wenigstens ein durch T dargestelltes Metall Eisen ist.
5. Film aus einer weichmagnetischen Legierung nach einem der vorangehenden Ansprüche, der ein nicht-magnetisches Substrat aufweist, auf dem der Film aus der weichmagnetischen Legierung geformt ist, so daß eine Achse einer leichten Magnetisierung senkrecht zu der Filmoberfläche verläuft.
6. Magnetkopf (H), der einen magnetischen Film (2a, 2b, 2c) als Teil eines magnetischen Kreises aufweist, wobei der magnetische Film ein Film aus einer weichmagnetischen Legierung, wie in einem der vorangehenden Ansprüche beansprucht, ist.
7. Magnetkopf (H) nach Anspruch 6, bei dem der Teil des magnetischen Kreises eine Struktur aufweist, die mehrere weiche, mehrere Filme (2a-2c) aus der weichmagnetischen Legierung und mehrere isolierende Filme (3a, 3b), welche wechselweise übereinander angeordnet sind, hat.
8. Magnetkopf (H) nach Anspruch 7, bei dem der Stickstoff in Richtung der Filmdicke in jedem der mehreren Filme (2a-2c) aus der weichmagnetischen Legierung (2a-2c) in seiner Zusammensetzung moduliert ist.
9. Magnetkopf (H) gemäß Anspruch 7 oder 8, bei dem jeder der mehreren Filme (2a-2c) aus der weichmagnetischen Legierung auf einem nicht-magnetischen Träger (1a, 1b) gebildet ist und jeder Film (2a-2c) aus der weichmagnetischen Legierung eine Achse einer leichten Magnetisierung in einer zu dem Film senkrechten Richtung aufweist.
10. Magnetkopf (H) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem der Film (2a, 2b, 2c) aus der weichmagnetischen Legierung in solch einer Weise angeordnet ist, daß ein Strom eines Magnetflusses von dem Magnetkopf (H) senkrecht zu der Achse der leichten Magnetisierung verläuft.
11. Magnetischer Dünnfilmkopf, der einen magnetischen Kern, der ein Joch hat, und einen magnetischen Film, der auf dem Kern oder dem Joch in einem Streifenmuster geformt ist, aufweist, wobei der magnetische Film ein Film aus einer weichmagnetischen Legierung, wie in einem der Ansprüche 1 bis 5 beansprucht, ist.
12. Magnetischer Dünnfilmkopf nach Anspruch 11, bei dem der magnetische Film als eine Struktur vorliegt, die mehrere Filme aus der weichmagnetischen Legierung und mehrere isolierende Filme aufweist, welche wechselweise übereinander angeordnet sind.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5589221A (en) * 1994-05-16 1996-12-31 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Magnetic thin film, and method of manufacturing the same, and magnetic head
TW374183B (en) * 1997-06-24 1999-11-11 Toshiba Corp Amorphous magnetic material and magnetic core using the same
US6231968B1 (en) 1997-09-04 2001-05-15 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Magnetic thin film and magnetic device using the same
US20070253103A1 (en) * 2006-04-27 2007-11-01 Heraeus, Inc. Soft magnetic underlayer in magnetic media and soft magnetic alloy based sputter target
CN106319289B (zh) * 2016-08-29 2018-06-15 深圳市圆梦精密技术研究院 Co-Cr-W合金及其加工方法和应用
WO2021039710A1 (ja) * 2019-08-26 2021-03-04 日立金属株式会社 Fe-Si-B-Nb系ターゲット
TWI798580B (zh) * 2019-08-26 2023-04-11 日商日立金屬股份有限公司 Fe-Si-B-Nb系靶材

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4231816A (en) * 1977-12-30 1980-11-04 International Business Machines Corporation Amorphous metallic and nitrogen containing alloy films
JP2790451B2 (ja) * 1987-04-10 1998-08-27 松下電器産業株式会社 窒素を含む軟磁性合金膜
US4904543A (en) * 1987-04-23 1990-02-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Compositionally modulated, nitrided alloy films and method for making the same
US5028280A (en) * 1988-12-15 1991-07-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Soft magnetic alloy films having a modulated nitrogen content
EP0380136B1 (de) * 1989-01-26 1995-01-04 Fuji Photo Film Co., Ltd. Weichmagnetischer dünner Film, Verfahren zu seiner Herstellung und Magnetkopf

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