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JPH07169620A - Magnetic thin film and magnetic head using the same - Google Patents

Magnetic thin film and magnetic head using the same

Info

Publication number
JPH07169620A
JPH07169620A JP29834993A JP29834993A JPH07169620A JP H07169620 A JPH07169620 A JP H07169620A JP 29834993 A JP29834993 A JP 29834993A JP 29834993 A JP29834993 A JP 29834993A JP H07169620 A JPH07169620 A JP H07169620A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
magnetic
magnetic thin
flux density
atom
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP29834993A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fumiyoshi Kirino
文良 桐野
Moichi Otomo
茂一 大友
Yoshitsugu Koiso
良嗣 小礒
Hidetoshi Moriwaki
英稔 森脇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP29834993A priority Critical patent/JPH07169620A/en
Publication of JPH07169620A publication Critical patent/JPH07169620A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Magnetic Heads (AREA)
  • Thin Magnetic Films (AREA)

Abstract

PURPOSE:To raise the corrosion resistance while securing desired magnetic property by putting the change of saturation magnetic flux density and the coercive force at the time of adding first additive element to a magnetic film and the change of saturation magnetic flux density and the coercive force at the time of adding only the second additive element in such relation as to compensate each other. CONSTITUTION:In a magnetic film, which contains Fe as a main ingredient, Ta in the range from 5atom% to 20atom%, and C in the range from 1atom% to 20atom%, it contains first and second additive elements, and the change of the saturation magnetic flux density and the coercive force at the time of having added only the first additive element to it and the change of the saturation magnetic flux density and the coercive force at the time of having added only the second additive element to it are in the relation of compensating each other. And, the first additive element is at least one kind among Cr, Al, Nb, Mo, and Ru, and the quantity of addition is in the range from 0.5atom% to 8 atom %, and also the second additive element is N.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、磁性薄膜及びその磁
性薄膜を用いた磁気ヘッドに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic thin film and a magnetic head using the magnetic thin film.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の高度情報化社会の進展にともな
い、小型で高密度な記憶装置へのニーズが高まってい
る。このような状況の下、磁気記録装置も高密度記録お
よびダウンサイジングへの研究が急速に進められてい
る。
2. Description of the Related Art With the progress of the advanced information society in recent years, there is an increasing need for a compact and high-density storage device. Under such circumstances, research on high-density recording and downsizing of magnetic recording devices has been rapidly advanced.

【0003】磁気記録装置において高密度記録を実現す
るには、記録した微小磁区を安定に存在させるため、高
保磁力を有する磁気記録媒体とこの媒体に情報を記録で
きる高性能磁気ヘッドが必要となる。そして、高保磁力
の磁気記録媒体を十分に磁化して信号(情報)を記録す
るには、それに見合った強い磁界を発生できる磁気ヘッ
ド材料、すなわち高い飽和磁束密度を有する磁気ヘッド
材料が必要である。
In order to realize high-density recording in a magnetic recording apparatus, a magnetic recording medium having a high coercive force and a high-performance magnetic head capable of recording information on this medium are required in order to make recorded fine magnetic domains stably exist. . In order to sufficiently magnetize a high coercive force magnetic recording medium to record a signal (information), a magnetic head material capable of generating a strong magnetic field corresponding thereto, that is, a magnetic head material having a high saturation magnetic flux density is required. .

【0004】このような高い飽和磁束密度を有する材料
として現在までに提案されているものには、Fe−C系
やFe−N系の材料がある。しかし、これらの材料は、
大気中の酸素や水と反応して水酸化物や酸化物を生成し
て磁気特性(特に保磁力や飽和磁束密度)の変動を生じ
やすいため、これらの材料で製作した磁気ヘッドでは使
用中に性能が低下する恐れがある。
Fe-C and Fe-N materials have been proposed to date as materials having such a high saturation magnetic flux density. However, these materials
Since magnetic properties (especially coercive force and saturation magnetic flux density) are easily changed by reacting with oxygen and water in the atmosphere to form hydroxides and oxides, magnetic heads made of these materials should be used during use. Performance may be reduced.

【0005】そこで、これら磁気特性の変動を抑制する
ため、Fe−C系やFe−N系の材料に耐食性を向上さ
せるための元素を添加することが提案されているが、そ
の一例として、特開平3−20444号公報に開示され
ている軟磁性合金膜を挙げることができる。この軟磁性
合金膜は、組成式がFexzw(M=Ti,Zr,H
f,Nb,Ta,MoおよびWの1種または2種以上)
で示され、その金属組織が基本的に平均粒径0.008
μm以下の結晶粒からなり、その一部に元素Mの炭化物
の結晶相を含むものである。
Therefore, it has been proposed to add an element for improving the corrosion resistance to Fe—C type or Fe—N type materials in order to suppress the fluctuation of the magnetic characteristics. The soft magnetic alloy film disclosed in Kaihei 3-20444 can be mentioned. The composition formula of this soft magnetic alloy film is Fe x M z C w (M = Ti, Zr, H
(one or more of f, Nb, Ta, Mo and W)
The average grain size is basically 0.008.
It is composed of crystal grains of μm or less, and a part thereof contains a crystal phase of a carbide of the element M.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記の特開平3−20
444号公報に開示されている軟磁性合金膜では、元素
の添加および組成調整により最適化した磁気特性と、耐
食性の向上に必要な添加元素濃度との間に両立が困難な
場合があるという問題がある。すなわち、耐食性を確保
すると磁気特性(特に飽和磁束密度および保磁力)が低
下し、逆に、磁気特性を確保すると耐食性が低下するの
である。磁気特性が低下すると、それを用いた磁気ヘッ
ドで情報の記録を行なった場合に、エラーやノイズが生
じる場合がある。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
In the soft magnetic alloy film disclosed in Japanese Patent No. 444, it may be difficult to achieve both the magnetic characteristics optimized by addition of elements and compositional adjustment and the concentration of additional elements required for improving corrosion resistance. There is. That is, when the corrosion resistance is secured, the magnetic characteristics (particularly the saturation magnetic flux density and the coercive force) are lowered, and conversely, when the magnetic characteristics are secured, the corrosion resistance is lowered. If the magnetic characteristics deteriorate, an error or noise may occur when information is recorded by a magnetic head using the magnetic characteristics.

【0007】そこで、この発明の目的は、磁気特性を維
持しながら耐食性を向上させることができるFe−Ta
−C系の磁性薄膜を提供することにある。
Therefore, the object of the present invention is to improve the corrosion resistance while maintaining the magnetic characteristics of Fe-Ta.
It is to provide a -C type magnetic thin film.

【0008】この発明の他の目的は、従来より高い信頼
性を有する磁気ヘッドを提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a magnetic head having higher reliability than ever before.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

(1) この発明の第1の磁性薄膜は、Feを主成分と
し、Taを5原子%から20原子%の範囲で、Cを1原
子%から20原子%の範囲でそれぞれ含む磁性薄膜にお
いて、第1および第2の添加元素を含んでいて、前記第
1の添加元素のみを前記磁性薄膜に添加した場合に生じ
る飽和磁束密度および保磁力の変化と、前記第2の添加
元素のみを前記磁性薄膜に添加した場合に生じる飽和磁
束密度および保磁力の変化とが、互いに他を補償する関
係にあることを特徴とする。
(1) The first magnetic thin film of the present invention is a magnetic thin film containing Fe as a main component, Ta in the range of 5 atom% to 20 atom%, and C in the range of 1 atom% to 20 atom%, Changes in saturation magnetic flux density and coercive force that occur when only the first additive element is added to the magnetic thin film, including the first and second additive elements, and only the second additive element is added to the magnetic property. It is characterized in that the saturation magnetic flux density and the change in coercive force that occur when added to the thin film have a relationship of compensating each other.

【0010】前記第1の添加元素は、Cr,Al,N
b,MoおよびRuからなる群の中から選ばれる少なく
とも1種であって、その添加量が0.5原子%から8原
子%の範囲にあり、前記第2の添加元素はNであるのが
好ましい。
The first additive element is Cr, Al, N.
at least one selected from the group consisting of b, Mo and Ru, the addition amount of which is in the range of 0.5 atom% to 8 atom%, and the second additive element is N. preferable.

【0011】これら添加元素の中で特に効果が大きいの
は、前記第1の添加元素としてCrおよびRuの2元素
を用い、前記第2添加元素としてNを用いた場合であ
る。
Among these additive elements, the effect is particularly great when two elements Cr and Ru are used as the first additive element and N is used as the second additive element.

【0012】また、この発明の磁性薄膜では、飽和磁束
密度が前記第1および第2の添加元素を添加しない場合
の飽和磁束密度に等しくなっているのが好ましい。この
場合の前記飽和磁束密度は1.5テスラ以上であるのが
好ましい。この値は、前記第1および第2の添加元素を
含まない場合の飽和磁束密度と同じであるので、前記第
1および第2の添加元素を添加しない場合と同等の磁気
特性を維持しながら耐食性を向上できる利点がある。
Further, in the magnetic thin film of the present invention, it is preferable that the saturation magnetic flux density is equal to the saturation magnetic flux density when the first and second additive elements are not added. In this case, the saturation magnetic flux density is preferably 1.5 Tesla or more. Since this value is the same as the saturation magnetic flux density when the first and second additive elements are not included, the corrosion resistance is maintained while maintaining the same magnetic characteristics as when the first and second additive elements are not added. Can be improved.

【0013】(2) この発明の第1の磁性薄膜は、F
eを主成分とし、Taを5原子%から20原子%の範囲
で、Cを1原子%から20原子%の範囲でそれぞれ含む
磁性薄膜において、第1および第2の添加元素を含んで
いて、前記第1の添加元素のみを前記磁性薄膜に添加し
た場合に生じる飽和磁束密度および保磁力の変化と、前
記第2の添加元素のみを前記磁性薄膜に添加した場合に
生じる飽和磁束密度および保磁力の変化とが、互いに他
を補償する関係にあり、前記第1の添加元素がCr,A
l,Nb,MoおよびRuからなる群の中から選ばれる
少なくとも1種であって、その添加量が0.5原子%か
ら8原子%の範囲にあり、また、前記第2の添加元素が
Nであり、さらに、当該磁性薄膜の組織が平均粒径が1
0nm以下の結晶粒を含んでいることを特徴とする。
(2) The first magnetic thin film of the present invention is F
In a magnetic thin film containing e as a main component, Ta in the range of 5 atom% to 20 atom% and C in the range of 1 atom% to 20 atom%, the first and second additive elements are included, Changes in saturation magnetic flux density and coercive force generated when only the first additive element is added to the magnetic thin film, and saturation magnetic flux density and coercive force generated when only the second additive element is added to the magnetic thin film. Of the first additive element is Cr, A
at least one selected from the group consisting of 1, Nb, Mo and Ru, the addition amount of which is in the range of 0.5 atom% to 8 atom%, and the second additive element is N Furthermore, the structure of the magnetic thin film has an average grain size of 1
It is characterized in that it contains crystal grains of 0 nm or less.

【0014】前記結晶粒は、主としてαFeの結晶であ
るが、TaCの結晶も含まれる。平均粒径を10nm以
下とするのは、この範囲で良好な磁気特性が得られるか
らである。
The crystal grains are mainly αFe crystals, but also include TaC crystals. The reason why the average particle diameter is 10 nm or less is that good magnetic characteristics can be obtained in this range.

【0015】前記結晶粒は、例えば、成膜後に加熱処理
を行なうことにより容易に析出させることができるが、
同じ効果が得られれば他の方法でもよい。前記結晶粒を
析出させるのは、当該磁性薄膜を用いた磁気ヘッドの組
立ての際にガラスボンディングが行なわれることを考慮
したものである。
The crystal grains can be easily deposited, for example, by performing heat treatment after film formation.
Other methods may be used as long as the same effect can be obtained. The crystal grains are deposited in consideration of the fact that glass bonding is performed when assembling a magnetic head using the magnetic thin film.

【0016】この第2の磁性薄膜では、前記第2の添加
元素としてのNは通常、侵入型の固溶体もしくは窒化物
として当該薄膜全体にほぼ均一に分布し、あるいは、前
記結晶の粒界に偏析する。このNにより、前記結晶粒の
成長が抑制される。
In the second magnetic thin film, N as the second additive element is usually distributed almost uniformly as an interstitial solid solution or nitride throughout the thin film, or segregated at the grain boundaries of the crystal. To do. This N suppresses the growth of the crystal grains.

【0017】前記窒化物は、前記第1添加元素の窒化物
であり、例えば、AlN、Cr2N、TaN、Ta2N、
MoN2、NbN、Fe2N、Fe4N、Mo2N、Nb2
Nである。
The nitride is a nitride of the first additive element, for example, AlN, Cr 2 N, TaN, Ta 2 N,
MoN 2 , NbN, Fe 2 N, Fe 4 N, Mo 2 N, Nb 2
N.

【0018】また、膜厚方向にNの濃度勾配があるのが
好ましい。この場合、当該薄膜中を酸素が拡散するのを
いっそう抑制できる効果がある。
Further, it is preferable that there is a concentration gradient of N in the film thickness direction. In this case, there is an effect that oxygen can be further suppressed from diffusing in the thin film.

【0019】前記膜厚方向のNの濃度勾配は、当該薄膜
の内部から表面に向かって濃度が増加しているのが好ま
しい。腐食抑制効果が最も大きくなるからである。
The concentration gradient of N in the film thickness direction is preferably such that the concentration increases from the inside of the thin film toward the surface. This is because the effect of suppressing corrosion is greatest.

【0020】当該薄膜の内部に複数種の窒化物が存在し
てもよい。これら窒化物は通常、前記結晶粒析出時の拡
散能が異なるので、濃度勾配を持っている。その濃度勾
配は膜中の酸素の拡散を抑制する作用を持つので、腐食
反応の進行がいっそう抑制される利点がある。この窒化
物としては、例えば、TaN、N−Ta−C、(TaN
b)N、NbNなどがある。
Plural kinds of nitrides may exist inside the thin film. These nitrides usually have a concentration gradient because they have different diffusivities at the time of crystal grain precipitation. Since the concentration gradient has an action of suppressing diffusion of oxygen in the film, there is an advantage that the progress of the corrosion reaction is further suppressed. Examples of this nitride include TaN, N-Ta-C, (TaN
b) N, NbN, etc.

【0021】好ましくは、Fe、Taおよび前記第1の
添加元素の一部は、炭化物として前記結晶の粒界に偏析
している。換言すれば、すべてのCが炭化物を構成して
いてFeとは結合していない。これにより良好な磁気特
性が得られるからである。
Preferably, Fe, Ta and part of the first additional element are segregated as carbides at the grain boundaries of the crystal. In other words, all C constitutes carbide and is not bonded to Fe. This is because good magnetic characteristics can be obtained.

【0022】前記炭化物は、例えばTaC、Fe3C、
Cr32、Mo2C、MoC、Cr73、Cr4C、Nb
C、Nb2C、AlCである。
The above-mentioned carbide is, for example, TaC, Fe 3 C,
Cr 3 C 2 , Mo 2 C, MoC, Cr 7 C 3 , Cr 4 C, Nb
C, Nb 2 C and AlC.

【0023】Fe,Ta,Cr,Al,Nb,Moおよ
びRuなどの金属元素は、NやCとの間に化学的な結合
が形成されていてもよいし、形成されていなくてもよ
い。
The metal element such as Fe, Ta, Cr, Al, Nb, Mo and Ru may or may not have a chemical bond with N or C.

【0024】前記第2添加元素としてのNは、Nを含む
雰囲気中におけるスパッタリングにより成膜を行なえ
ば、容易に添加されることができる。また、成膜中にN
のガス濃度を変えれば、薄膜中にNの濃度勾配を容易に
形成することができる。
N as the second additive element can be easily added by forming a film by sputtering in an atmosphere containing N. Also, during film formation, N
By changing the gas concentration of, it is possible to easily form a concentration gradient of N in the thin film.

【0025】(3)この発明の磁気ヘッドは、上記
(1)または(2)に記載の磁性薄膜を備えたことを特
徴とする。この磁性薄膜は磁気ヘッドのコアの全体また
は一部に使用される。
(3) The magnetic head of the present invention is characterized by including the magnetic thin film described in (1) or (2) above. This magnetic thin film is used for all or part of the core of the magnetic head.

【0026】[0026]

【作用】一般に、磁性薄膜に元素を添加すると、磁気特
性、特に磁気ヘッドの特性として重要な飽和磁束密度お
よび保磁力が劣化する。
In general, when an element is added to the magnetic thin film, the magnetic characteristics, particularly the saturation magnetic flux density and coercive force, which are important as the characteristics of the magnetic head, deteriorate.

【0027】この発明の磁性薄膜では、第1の添加元素
のみを前記磁性薄膜に添加した場合に生じる飽和磁束密
度および保磁力の変化と、第2の添加元素のみを前記磁
性薄膜に添加した場合に生じる飽和磁束密度および保磁
力の変化とが、互いに他を補償する関係にあるので、第
1および第2の添加元素の添加量を調整すると、所望の
磁気特性を確保したまま耐食性を向上させることができ
る。
In the magnetic thin film of the present invention, changes in the saturation magnetic flux density and the coercive force that occur when only the first additive element is added to the magnetic thin film, and when only the second additive element is added to the magnetic thin film. Since the changes in the saturation magnetic flux density and the coercive force that occur in 1) have a relationship of compensating for each other, adjusting the addition amounts of the first and second additive elements improves the corrosion resistance while maintaining the desired magnetic characteristics. be able to.

【0028】この発明の磁気ヘッドでは、所望の磁気特
性を確保したまま耐食性を向上させた磁性薄膜を用いて
いるので、従来より高い信頼性が得られる。
In the magnetic head of the present invention, since the magnetic thin film having improved corrosion resistance while ensuring desired magnetic characteristics is used, higher reliability than before can be obtained.

【0029】[0029]

【実施例】以下、この発明を実施例を用いてさらに詳細
に説明する。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples.

【0030】[実施例1]この実施例の磁性薄膜は、第
1添加元素としてCrとRuの2元素を用い、第2添加
元素としてNを用いたものであり、次のようにして製造
した。
[Example 1] The magnetic thin film of this example uses two elements, Cr and Ru, as the first additive element and N as the second additive element, and is manufactured as follows. .

【0031】まず、FeTaC合金ターゲット上にCr
とRuのターゲットを均一に配置した複合体ターゲット
を用い、N2ガスを0.5%含むArガスを放電ガスと
して、放電ガス圧力:6mTorr、投入RF電力:4
00Wにてスパッタリングを行ない、合金薄膜を得た。
First, Cr is deposited on the FeTaC alloy target.
Using a composite target in which targets of Ru and Ru are uniformly arranged, Ar gas containing 0.5% of N 2 gas is used as discharge gas, discharge gas pressure: 6 mTorr, input RF power: 4
Sputtering was performed at 00 W to obtain an alloy thin film.

【0032】次に、この合金薄膜を590゜Cで1時
間、加熱処理しアニールを行なった。これは、磁気ヘッ
ドを作製する工程にガラスボンディング工程が含まれて
いることを考慮したものである。
Next, this alloy thin film was heat-treated at 590 ° C. for 1 hour and annealed. This is because the glass bonding process is included in the process of manufacturing the magnetic head.

【0033】アニールによって得られた磁性薄膜の組成
は、Fe73Ta710Cr7Ru3xであった。Nの定量
は困難であったので、その含有量は不明であるが、定量
が不可能である点から考えると、x≦0.1原子%と推
定される。
The composition of the magnetic thin film obtained by annealing was Fe 73 Ta 7 C 10 Cr 7 Ru 3 N x . Since it was difficult to quantify N, its content is unknown, but it is estimated that x ≦ 0.1 atomic% in view of the fact that quantification is impossible.

【0034】この磁性薄膜の含有元素のESCAスペク
トルを測定したところ、そのスペクトルには3種類のピ
ークが存在した。これらのピークはそれぞれ、Nが原子
状で存在するもの、第1添加元素であるCrおよびRu
の窒化物として存在するもの、そして、NおよびCと金
属元素(Fe,Ta,CrまたはRu)とが結合したも
のに基づくものであると推定された。
When the ESCA spectrum of the element contained in this magnetic thin film was measured, there were three kinds of peaks in the spectrum. These peaks are respectively those in which N is present in atomic form, and the first additive elements Cr and Ru.
It is presumed that it is based on those existing as a nitride of and a combination of N and C and a metal element (Fe, Ta, Cr or Ru).

【0035】また、この磁性薄膜の磁気特性を測定した
ところ、飽和磁束密度は1.71T、保磁力は0.30
Oe、比透磁率は4200(1MHz)、磁歪定数は5
×10-7であった。
When the magnetic characteristics of this magnetic thin film were measured, the saturation magnetic flux density was 1.71 T and the coercive force was 0.30.
Oe, relative permeability is 4200 (1 MHz), magnetostriction constant is 5
It was × 10 -7 .

【0036】この磁性薄膜の耐食性を次のようにして調
べた。当該磁性薄膜を60゜Cの空気で曝気した市水
(水道水)および0.1Nの食塩水中に浸漬させ、磁気
特性の経時変化を測定した。ここで、磁気特性は、ヘッ
ド材料として重要なパラメータである飽和磁束密度によ
り評価した。
The corrosion resistance of this magnetic thin film was investigated as follows. The magnetic thin film was immersed in city water (tap water) aerated with 60 ° C. air and tap water of 0.1 N, and the change with time in magnetic characteristics was measured. Here, the magnetic characteristics were evaluated by the saturation magnetic flux density, which is an important parameter as a head material.

【0037】併せて、磁性薄膜の表面の腐食面積(変色
領域)の経時変化を直接測定した。その結果を図1と図
2にそれぞれ示す。
In addition, the temporal change of the corroded area (discolored area) on the surface of the magnetic thin film was directly measured. The results are shown in FIGS. 1 and 2, respectively.

【0038】図1および図2より、この実施例の磁性薄
膜は、いずれの水を用いた場合でも、磁気特性および腐
食面積のいずれについても変化が見られなかった。よっ
て、優れた耐食性を有していることがわかる。
From FIGS. 1 and 2, the magnetic thin film of this example showed no change in both the magnetic properties and the corroded area regardless of which water was used. Therefore, it can be seen that it has excellent corrosion resistance.

【0039】次に、以上の構成の磁性薄膜をフェライト
基板上に形成し、図5に示すMIG(Metal In Gap)型
磁気ヘッドとして組み立てた。
Next, the magnetic thin film having the above structure was formed on a ferrite substrate and assembled as a MIG (Metal In Gap) type magnetic head shown in FIG.

【0040】図5において、前記のようにして得た磁性
薄膜1は、フェライト基板2の表面に形成されている。
同じ構成を持つフェライト基板2の2個が、鉛ガラス4
を介して接合・一体化されている。2個の磁性薄膜1は
互いに対向して配置されており、磁気ヘッドの摺動面に
おいてそれら磁性薄膜1の間にギャップ3が形成されて
いる。この磁気ヘッドには、中央部の透孔5を介してコ
イル(図示省略)が巻き付けられる。
In FIG. 5, the magnetic thin film 1 obtained as described above is formed on the surface of the ferrite substrate 2.
Two ferrite substrates 2 with the same structure are lead glass 4
It is joined and integrated via. The two magnetic thin films 1 are arranged to face each other, and a gap 3 is formed between the magnetic thin films 1 on the sliding surface of the magnetic head. A coil (not shown) is wound around the magnetic head through the through hole 5 in the central portion.

【0041】図5の構成の磁気ヘッドを、80゜Cと−
30゜Cとの間を往復する環境中へ放置し、再生信号の
経時変化を調べた。この環境では、湿度の制御を行なっ
ていないので、磁気ヘッドには結露が見られた。その
際、ハイビジョンのディジタルVTRとしての記録/再
生を行ない、信号出力の変化を調べた。
The magnetic head having the structure shown in FIG.
The sample was left to stand in an environment of reciprocating between 30 ° C. and the change with time of the reproduced signal was examined. In this environment, dew condensation was observed on the magnetic head because the humidity was not controlled. At that time, recording / reproduction was performed as a high-definition digital VTR and the change in signal output was examined.

【0042】その結果、このヒートサイクルの繰返しを
100回以上行なっても、再生信号出力は40dBで一
定であり、変化は見られなかった。よって、この磁気ヘ
ッドは、耐食性に優れており、上記のような環境下でも
良好な磁気特性が維持されることが判明した。
As a result, even when the heat cycle was repeated 100 times or more, the reproduced signal output was constant at 40 dB and no change was observed. Therefore, it was found that this magnetic head has excellent corrosion resistance and maintains good magnetic characteristics even under the above-mentioned environment.

【0043】この磁気ヘッドは、高飽和磁束密度を有し
ているので、高密度磁気記録に適しており、特にハイビ
ジョンのディジタルVTR用の磁気ヘッドに好適であ
る。
Since this magnetic head has a high saturation magnetic flux density, it is suitable for high density magnetic recording, and particularly suitable for a high definition digital VTR magnetic head.

【0044】[比較例1]Nを含まない純Ar雰囲気と
した以外は、上記実施例1と同じ条件で製造した場合、
その磁性薄膜の磁気特性は、飽和磁束密度が1.38
T、保磁力が0.78Oe、比透磁率が2900(1M
Hz)、磁歪定数が1×10−6であった。これは磁気
ヘッドとしては十分なものではない。そこで、この磁気
特性(特に飽和磁束密度)を向上して実施例1のそれと
同等にするには、CrとRuの濃度を低下させればよ
い。そこで、組成調整により、組成がFe75Ta811
Cr4Ru2の磁性薄膜を比較例1として製造した。この
薄膜の磁気特性を測定したところ、飽和磁束密度は1.
51T、保磁力は0.51Oe、比透磁率は3500
(1MHz)、磁歪定数は8×10-7であった。
[Comparative Example 1] When manufactured under the same conditions as in Example 1 except that a pure Ar atmosphere containing no N was used,
The magnetic characteristic of the magnetic thin film is that the saturation magnetic flux density is 1.38.
T, coercive force 0.78 Oe, relative permeability 2900 (1M
Hz), magnetostriction constant was 1 × 10- 6. This is not sufficient for a magnetic head. Therefore, in order to improve the magnetic characteristics (especially the saturation magnetic flux density) and make it equal to that of the first embodiment, the concentrations of Cr and Ru may be reduced. Therefore, by adjusting the composition, the composition is changed to Fe 75 Ta 8 C 11
A magnetic thin film of Cr 4 Ru 2 was manufactured as Comparative Example 1. When the magnetic characteristics of this thin film were measured, the saturation magnetic flux density was 1.
51T, coercive force 0.51 Oe, relative permeability 3500
(1 MHz), the magnetostriction constant was 8 × 10 −7 .

【0045】この比較例1の磁性薄膜を用いて図5の構
成の磁気ヘッドを製造し、その磁気ヘッドを用いて磁性
薄膜の耐食性を、実施例1と同様にして調べた。その結
果を図1および図2にそれぞれ示す。
Using the magnetic thin film of Comparative Example 1, a magnetic head having the structure shown in FIG. 5 was manufactured, and the magnetic head was used to examine the corrosion resistance of the magnetic thin film in the same manner as in Example 1. The results are shown in FIGS. 1 and 2, respectively.

【0046】図1および図2より分かるように、この比
較例1の磁性薄膜では、時間の経過と共に飽和磁束密度
が減少し、保磁力が増大している。また、腐食面積が時
間の経過と共に増大し、腐食が進行していることが分か
る。よって、比較例1は、実施例1に比べて耐食性が劣
っていることが明らかである。
As can be seen from FIGS. 1 and 2, in the magnetic thin film of Comparative Example 1, the saturation magnetic flux density decreases and the coercive force increases with the passage of time. Also, it can be seen that the corroded area increases with the passage of time, and the corrosion progresses. Therefore, it is clear that Comparative Example 1 is inferior to Example 1 in corrosion resistance.

【0047】[実施例2]この実施例の磁性薄膜は、第
1添加元素としてCrとNbの2元素を用い、第2添加
元素としてNを用いたものであり、次のようにして製造
した。
Example 2 The magnetic thin film of this example uses two elements, Cr and Nb, as the first additive element and N as the second additive element, and is manufactured as follows. .

【0048】まず、FeTaC合金上にCrとNbを均
一に配置した複合体ターゲットに用い、N2ガスを0.
5%含むArガスを放電ガスとして、放電ガス圧力:6
mTorr、投入RF電力:400Wにてスパッタリン
グを行なっい、合金薄膜を得た。次に、この合金薄膜を
590゜Cで1時間、加熱処理しアニールを行なった。
得られた磁性薄膜の組成は、Fe73Ta710Cr7
4xであった。この場合もNの定量は困難であったの
で、その含有量は不明であるが、定量が不可能である点
から考えると、x≦0.1原子%と推定される。
First, a FeTaC alloy was used for a composite target in which Cr and Nb were uniformly arranged, and N 2 gas was adjusted to 0.
Discharge gas pressure: 6 with Ar gas containing 5% as discharge gas
Sputtering was performed at mTorr and applied RF power of 400 W to obtain an alloy thin film. Next, this alloy thin film was heat-treated at 590 ° C. for 1 hour and annealed.
The composition of the obtained magnetic thin film was Fe 73 Ta 7 C 10 Cr 7 N
It was b 4 N x. In this case as well, it was difficult to quantify N, so the content thereof is unknown, but it is estimated that x ≦ 0.1 atom% from the viewpoint that quantification is impossible.

【0049】この磁性薄膜の含有元素のESCAスペク
トルを測定したところ、そのスペクトルには3種類のピ
ークが存在した。これらのピークはそれぞれ、Nが原子
状で存在するもの、添加元素すなわちCrおよびNbの
窒化物として存在するもの、そして、NおよびCと金属
元素(Fe,Ta,CrまたはNb)とが結合したもの
に基づくものであると推定された。
When the ESCA spectrum of the element contained in this magnetic thin film was measured, there were three types of peaks in the spectrum. These peaks are respectively those in which N is present in atomic form, those present as nitrides of additional elements, that is, Cr and Nb, and N and C are bonded to metallic elements (Fe, Ta, Cr or Nb). It was presumed to be based on things.

【0050】また、この磁性薄膜の磁気特性を測定した
ところ、飽和磁束密度は1.65T、保磁力は0.40
Oe、比透磁率は3900(1MHz)、磁歪定数は6
×10-7であった。
When the magnetic characteristics of this magnetic thin film were measured, the saturation magnetic flux density was 1.65 T and the coercive force was 0.40.
Oe, relative permeability is 3900 (1 MHz), magnetostriction constant is 6
It was × 10 -7 .

【0051】この磁性薄膜の耐食性を実施例1と同様に
して調べた。飽和磁束密度に関する結果を図3に、膜表
面の腐食面積(変色領域)の経時変化に関する結果を図
4に示す。
The corrosion resistance of this magnetic thin film was examined in the same manner as in Example 1. The results regarding the saturation magnetic flux density are shown in FIG. 3, and the results regarding the change over time of the corroded area (discolored area) of the film surface are shown in FIG.

【0052】図3および図4より、この実施例2の磁性
薄膜は、いずれの水を用いた場合でも、磁気特性および
腐食面積のいずれについても変化が見られなかった。よ
って、優れた耐食性を有していることがわかる。
As shown in FIGS. 3 and 4, the magnetic thin film of Example 2 showed no change in both the magnetic properties and the corroded area regardless of which water was used. Therefore, it can be seen that it has excellent corrosion resistance.

【0053】次に、この磁性薄膜を用いて図5に示すM
IG型磁気ヘッドを組み立て、実施例1と同様の条件で
信号出力の経時変化を求めた。その結果、このヒートサ
イクルの繰返しを100回以上行なっても、再生信号出
力は39dBで一定であり、変化は見られなかった。よ
って、この磁気ヘッドも、耐食性に優れており、上記の
ような環境下でも良好な磁気特性が維持されることが判
明した。
Next, using this magnetic thin film, M shown in FIG.
The IG type magnetic head was assembled, and the change with time of the signal output was obtained under the same conditions as in Example 1. As a result, even when this heat cycle was repeated 100 times or more, the reproduced signal output was constant at 39 dB, and no change was observed. Therefore, it was found that this magnetic head also has excellent corrosion resistance and maintains good magnetic characteristics even under the above environment.

【0054】[比較例2]Nを含まない純Ar雰囲気と
した以外は、上記実施例2と同じ条件で製造した場合、
得られた磁性薄膜の磁気特性は、飽和磁束密度が1.2
9T、保磁力が0.68Oe、比透磁率が2500(1
MHz)、磁歪定数が1.5×10-6であった。これは
磁気ヘッドとしては十分なものではない。そこで、この
磁気特性(特に飽和磁束密度)を向上して実施例1のそ
れと同等にするには、CrとNbの濃度を低下させれば
よい。そこで、組成調整により、組成がFe75Ta8
11Cr4Nb2の磁性薄膜を比較例2として製造した。こ
の薄膜の磁気特性を測定したところ、飽和磁束密度は
1.51T、保磁力は0.51Oe、比透磁率は350
0(1MHz)、磁歪定数は8×10-7であった。
[Comparative Example 2] When manufactured under the same conditions as in Example 2 except that a pure Ar atmosphere containing no N was used,
The magnetic characteristics of the obtained magnetic thin film have a saturation magnetic flux density of 1.2.
9T, coercive force 0.68 Oe, relative permeability 2500 (1
MHz) and the magnetostriction constant was 1.5 × 10 −6 . This is not sufficient for a magnetic head. Therefore, in order to improve the magnetic characteristics (especially the saturation magnetic flux density) and make it equal to that of the first embodiment, the concentrations of Cr and Nb may be reduced. Therefore, by adjusting the composition, the composition is changed to Fe 75 Ta 8 C.
A magnetic thin film of 11 Cr 4 Nb 2 was manufactured as Comparative Example 2. When the magnetic characteristics of this thin film were measured, the saturation magnetic flux density was 1.51 T, the coercive force was 0.51 Oe, and the relative permeability was 350.
The magnetostriction constant was 0 (1 MHz) and 8 × 10 −7 .

【0055】この比較例2の磁性薄膜を用いて図5の構
成の磁気ヘッドを製造し、その磁気ヘッドを用いて磁性
薄膜の耐食性を、実施例2と同様にして調べた。その結
果を図3および図4にそれぞれ示す。
A magnetic head having the structure shown in FIG. 5 was manufactured using the magnetic thin film of Comparative Example 2, and the corrosion resistance of the magnetic thin film was examined by using the magnetic head in the same manner as in Example 2. The results are shown in FIGS. 3 and 4, respectively.

【0056】図3および図4より分かるように、この比
較例2の磁性薄膜では、時間の経過と共に飽和磁束密度
が減少している。(図示していないが、比較例1と同様
に保磁力は増大した。)また、腐食面積が時間の経過と
共に増大し、腐食が進行していることが分かる。よっ
て、比較例2は、実施例2に比べて耐食性が劣っている
ことが明らかである。
As can be seen from FIGS. 3 and 4, in the magnetic thin film of Comparative Example 2, the saturation magnetic flux density decreased with the passage of time. (Although not shown, the coercive force increased as in Comparative Example 1.) Further, it can be seen that the corroded area increased with the passage of time, and the corrosion proceeded. Therefore, it is clear that Comparative Example 2 is inferior to Example 2 in corrosion resistance.

【0057】[0057]

【発明の効果】この発明によれば、磁気特性を維持しな
がら耐食性を向上させたFe−Ta−C系の磁性薄膜が
得られる。◆また、従来より高い信頼性を有する磁気ヘ
ッドが得られる。
According to the present invention, it is possible to obtain a Fe-Ta-C magnetic thin film having improved corrosion resistance while maintaining magnetic characteristics. ◆ Also, a magnetic head having higher reliability than before can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の実施例1および比較例1の磁性薄膜
を水中に浸漬した時の磁気特性の経時変化を示すグラフ
である。
FIG. 1 is a graph showing changes with time in magnetic characteristics when the magnetic thin films of Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention were immersed in water.

【図2】この発明の実施例1および比較例1の磁性薄膜
を水中に浸漬した時の腐食面積の経時変化を示すグラフ
である。
FIG. 2 is a graph showing changes with time in the corroded area when the magnetic thin films of Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention were immersed in water.

【図3】この発明の実施例2および比較例2の磁性薄膜
を水中に浸漬した時の磁気特性の経時変化を示すグラフ
である。
FIG. 3 is a graph showing changes over time in magnetic characteristics when the magnetic thin films of Example 2 and Comparative Example 2 of the present invention were immersed in water.

【図4】この発明の実施例2および比較例2の磁性薄膜
を水中に浸漬した時の腐食面積の経時変化を示すグラフ
である。
FIG. 4 is a graph showing changes over time in the corroded area when the magnetic thin films of Example 2 and Comparative Example 2 of the present invention were immersed in water.

【図5】この発明の実施例1の磁性薄膜を用いた磁気ヘ
ッドを示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a magnetic head using the magnetic thin film of Example 1 of the invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 磁性薄膜 2 フェライト基板 3 ギャップ 4 鉛ガラス 5 透孔 1 Magnetic thin film 2 Ferrite substrate 3 Gap 4 Lead glass 5 Through hole

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森脇 英稔 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hidetoshi Moriwaki 1-280, Higashi Koikekubo, Kokubunji, Tokyo Inside the Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd.

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Feを主成分とし、Taを5原子%から
20原子%の範囲で、Cを1原子%から20原子%の範
囲でそれぞれ含む磁性薄膜において、 第1および第2の添加元素を含んでいて、前記第1の添
加元素のみを前記磁性薄膜に添加した場合に生じる飽和
磁束密度および保磁力の変化と、前記第2の添加元素の
みを前記磁性薄膜に添加した場合に生じる飽和磁束密度
および保磁力の変化とが、互いに他を補償する関係にあ
ることを特徴とする磁性薄膜。
1. A magnetic thin film containing Fe as a main component and Ta in the range of 5 atom% to 20 atom% and C in the range of 1 atom% to 20 atom%. And changes in saturation magnetic flux density and coercive force that occur when only the first additional element is added to the magnetic thin film, and saturation that occurs when only the second additional element is added to the magnetic thin film. A magnetic thin film characterized in that a change in magnetic flux density and a change in coercive force have a relationship of compensating each other.
【請求項2】 前記第1の添加元素がCr,Al,N
b,MoおよびRuからなる群の中から選ばれる少なく
とも1種であって、その添加量が0.5原子%から8原
子%の範囲にあり、前記第2の添加元素がNである請求
項1に記載の磁性薄膜。
2. The first additive element is Cr, Al, N
at least one selected from the group consisting of b, Mo and Ru, the addition amount of which is in the range of 0.5 atom% to 8 atom%, and the second additive element is N. 1. The magnetic thin film described in 1.
【請求項3】 前記第1の添加元素がCrおよびRuの
2元素である請求項2に記載の磁性薄膜。
3. The magnetic thin film according to claim 2, wherein the first additional element is two elements of Cr and Ru.
【請求項4】 飽和磁束密度が、前記第1および第2の
添加元素をいずれも添加しない場合の飽和磁束密度に等
しい請求項1〜3のいずれかに記載の磁性薄膜。
4. The magnetic thin film according to claim 1, wherein the saturation magnetic flux density is equal to the saturation magnetic flux density when neither the first additive element nor the second additive element is added.
【請求項5】 前記飽和磁束密度が1.5テスラ以上で
ある請求項4に記載の磁性薄膜。
5. The magnetic thin film according to claim 4, wherein the saturation magnetic flux density is 1.5 tesla or more.
【請求項6】 Feを主成分とし、Taを5原子%から
20原子%の範囲で、Cを1原子%から20原子%の範
囲でそれぞれ含む磁性薄膜において、 第1および第2の添加元素を含んでいて、前記第1の添
加元素のみを前記磁性薄膜に添加した場合に生じる飽和
磁束密度および保磁力の変化と、前記第2の添加元素の
みを前記磁性薄膜に添加した場合に生じる飽和磁束密度
および保磁力の変化とが、互いに他を補償する関係にあ
り、 前記第1の添加元素がCr,Al,Nb,MoおよびR
uからなる群の中から選ばれる少なくとも1種であっ
て、その添加量が0.5原子%から8原子%の範囲にあ
り、また、前記第2の添加元素がNであり、 さらに、当該磁性薄膜の組織が平均粒径が10nm以下
の結晶粒を含んでいることを特徴とする磁性薄膜。
6. A magnetic thin film containing Fe as a main component and Ta in the range of 5 atom% to 20 atom% and C in the range of 1 atom% to 20 atom%, wherein the first and second additive elements are included. And changes in saturation magnetic flux density and coercive force that occur when only the first additional element is added to the magnetic thin film, and saturation that occurs when only the second additional element is added to the magnetic thin film. The magnetic flux density and the change in coercive force have a relationship of compensating each other, and the first additive element is Cr, Al, Nb, Mo or R.
at least one selected from the group consisting of u, the addition amount thereof is in the range of 0.5 atom% to 8 atom%, and the second additive element is N, and A magnetic thin film, wherein the structure of the magnetic thin film includes crystal grains having an average grain size of 10 nm or less.
【請求項7】 前記第2の添加元素としてのNが、侵入
型の固溶体および窒化物のいずれかとして当該磁性薄膜
の全体にわたってほぼ均一に存在している請求項6に記
載の磁性薄膜。
7. The magnetic thin film according to claim 6, wherein N as the second additional element is present substantially uniformly throughout the magnetic thin film as either an interstitial solid solution or a nitride.
【請求項8】 前記第2の添加元素としてのNが、侵入
型の固溶体および窒化物のいずれかとして前記結晶の粒
界に偏析している請求項6に記載の磁性薄膜。
8. The magnetic thin film according to claim 6, wherein N as the second additional element is segregated at a grain boundary of the crystal as either an interstitial solid solution or a nitride.
【請求項9】 Fe、Taおよび前記第1の添加元素の
一部が炭化物として、前記結晶の粒界に偏析している請
求項6〜8のいずれかに記載の磁性薄膜。
9. The magnetic thin film according to claim 6, wherein Fe, Ta, and part of the first additional element are segregated as carbides in the grain boundaries of the crystal.
【請求項10】 膜厚方向に前記第2の添加元素として
のNの濃度勾配がある請求項6〜9のいずれかに記載の
磁性薄膜。
10. The magnetic thin film according to claim 6, wherein there is a concentration gradient of N as the second additive element in the film thickness direction.
【請求項11】 前記第2の添加元素としてのNの膜厚
方向の濃度が、当該磁性薄膜の内部から表面に向かって
増加している請求項10に記載の磁性薄膜。
11. The magnetic thin film according to claim 10, wherein the concentration of N as the second additive element in the film thickness direction increases from the inside of the magnetic thin film toward the surface thereof.
【請求項12】 前記第1の添加元素がCrおよびRu
の2元素である請求項6に記載の磁性薄膜。
12. The first additive element is Cr and Ru.
The magnetic thin film according to claim 6, wherein the magnetic thin film is 2 elements.
【請求項13】 飽和磁束密度が、前記第1および第2
の添加元素をいずれも添加しない場合の飽和磁束密度に
等しい請求項6〜12のいずれかに記載の磁性薄膜。
13. The saturation magnetic flux density is the same as the first and second magnetic flux density.
13. The magnetic thin film according to any one of claims 6 to 12, which has a saturation magnetic flux density equal to that in the case where neither of the additive elements of <1> is added.
【請求項14】 前記飽和磁束密度が1.5テスラ以上
である請求項13に記載の磁性薄膜。
14. The magnetic thin film according to claim 13, wherein the saturation magnetic flux density is 1.5 tesla or more.
【請求項15】 請求項1〜14のいずれかに記載の磁
性薄膜を備えたことを特徴とする磁気ヘッド。
15. A magnetic head comprising the magnetic thin film according to claim 1. Description:
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