DE69002044T2

DE69002044T2 - Dünner weichmagnetischer Film.

Info

Publication number: DE69002044T2
Application number: DE90117911T
Authority: DE
Inventors: Hideaki Karamon; Hideaki Matsuyama
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1989-09-20
Filing date: 1990-09-18
Publication date: 1994-02-03
Anticipated expiration: 2010-09-19
Also published as: KR910007009A; DE69002044D1; JP2821627B2; EP0418804A1; JPH03106003A; EP0418804B1; US5133814A; KR0177922B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen dünnen weichmagnetischen Film, der z.B. verwendet wird als ein Kernmaterial für einen Magnetkopf. Insbesondere betrifft sie einen dünnen Film aus einer neuen weichmagnetischen amorphen Legierung mit hoher magnetischer Kraftliniendichte und hohem elektrischen Widerstand.
Bei einem magnetischen Aufnahme-/Wiedergabegerät, wie einem Videobandgerät (VTR), sind Versuche zum Erhöhen der Dichte oder der Frequenz der Aufnahmesignale zur Verbesserung der Bildqualität in Angriff genommen worden. Im Zusammenhang damit sind Versuche und Entwicklungen mit den sogenannten Metallbändern, bei denen magnetische Metalle, wie Fe, Co oder Ni als magnetische Pulver verwendet werden, oder sogenannte Aufdampfbänder, bei denen ein magnetisches Material direkt, z.B. durch Vakuumaufdampfen auf den Grundfilm aufgetragen wird, in starkem Vormarsch.
Inzwischen hat sich ergeben, daß mit der Tendenz in Richtung auf eine höhere Beibehaltung der angenommenen Magnetisierung des magnetischen Aufnahmemediums eine höhere Sättigung der magnetischen Kraftliniendichte für das Material des magnetischen Kopfs zur Aufnahme und/oder Wiedergabe benötigt wird. Das Ferrit- Material, das häufig verwendet worden ist als magnetisches Kopfmaterial, besitzt nur eine geringe magnetische Sättigungsdichte, so daß es schwierig ist, ein weichmagnetisches Material, das eine magnetische Kraftlinien-Sättigungsdichte über 5000 T (0,5 Gauß) aufweist, herzustellen und demzufolge dann auch schwierig ist, mit der Tendenz auf eine höhere Koerzitivkraft des Aufnahmemediums zu Rande zu kommen.
Unter Berücksichtigung dieses Gesichtspunktes wurden auch schon geschichtete Magnetköpfe entwickelt, bei denen ein magnetischer Kern des Magnetkopfes eine Schichtstruktur aus Ferrit oder Keramik aufweist und dünne weichmagnetische Filme mit hoher magnetischer Sättigungsdichte und dünne weichmagnetische Filme aneinander unter Bildung einer magnetischen Zone angrenzen, oder aber dünnschichtige Magnetköpfe, bei denen durch eine Dünnschichttechnik gebildete, magnetische Kerne und Spulen schichtweise mit zwischenliegenden isolierenden Filmen unter Bildung einer Mehrschichtstruktur angeordnet sind. Als dünne weichmagnetische Filme sind bekanntgeworden: dünne magnetische Filme aus einer Fe- Al- Si-Legiemng (die sogenannten Sendust-Dünnfilme) mit einer hohen magnetischen Sättigungsdichte oder dünne Filme aus Permalloy. Indessen weisen diese dünnen weichmagnetischen Filme eine niedrige elektrische Koerzivität von nicht mehr als 100 Mikroohm/cm auf, da es sich um Legierungsmaterial handelt und sie sich im hohen Frequenzbereich, besonders in der Megahertz-Größenordnung in den magnetischen Eigenschaften aufgrund von Wirbelstromverlusten verschlechtern. Ein solcher Verlust der magnetischen Eigenschaften im Hochfrequenzbereich ist extrem ungünstig im Hinblick auf die erforderliche hohe Aufnahmedichte bei kürzeren Wellenlängen.
Es wurden auch schon magnetische dünne Filme entwickelt aus amorphen Metall-, Metalloid-Legierungen, z.B. dünne Filme aus Fe-B, Fe-Si-B oder Fe-Co-Si-B, die hergestellt wurden durch ein Flüssig-Quenschverfahren oder ein Gasphasen- Quenschverfahren. Der elektrische spezifische Widerstand von diesen Filmen, der höher ist als der von den Filmen aus Sendust, das ein kristallines weichmagnetisches Material ist, liegt meistens bei oder um 150 Mikroolnn/cm und die magnetische Sättigungsdichte derselben beträgt 11 000 T (1,1 Gauß) oder da herum.
Im allgemeinen ist es zur Anhebung der magnetischen Sättigungsdichte der üblichen dünnen weichmagnetischen Filme erforderlich, den Anteil an den magnetischen Metallen, wie Fe oder Co zu erhöhen; als Ergebnis davon wird jedoch der elektrische spezifische Widerstand herabgesetzt. Dies bedeutet, daß die magnetische Sättigungsdichte und der elektrische spezifische Widerstand entgegengesetzte Eigenschaften sind im Falle der Herstellung von den dünnen weichmagnetischen Filmen aus magnetischem Legierungsmaterial und daß es demzufolge schwierig ist, eine hohe magnetische Sättigungsdichte und einen hohen elektrischen spezifischen Widerstand gleichzeitig zu erreichen.
Von dem Anmelder der vorliegenden Sache wurde auch schon ein Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Films vorgeschlagen, durch Mischen eines magnetischen Metallmaterials und eines isolierenden Materials durch Zerstäuben; ein FeCoBN-Film ist vorgeschlagen im US-Patent 4 620 961, ein FeCoBC- oder FeCoB&sub2;C&sub3;-Film in der US-Patentanmeldung 279 244, die mit der GB 2198146A korrespondiert.
Diese dünnen weichmagnetischen Filme zeigen zwar überlegene Eigenschaften gegenüber den vorgenannten dünnen Filmen aus magnetischen Legierungen oder den dünnen einphasigen amorphen Filmen auf, aber lassen noch einiges offen. So sind z.B. die FeCoBN oder FeCoB&sub2;C&sub3;-Materialien nicht zufriedenstellend in den weichmagnetischen Eigenschaften, wohingegen die FeCoBC-Materialien im elektrischen spezifischen Widerstand nicht befriedigen.
Ein Hauptgegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines dünnen, weichmagnetischen Films aus einer amorphen Legierung, die mit einer Struktur ausgestattet ist, in der durch eine Kombination von einem Übergangsmetall, einem Metalloid oder halbleitenden Element, als B, C oder Si, und einem Oxid aus dem Ausgangsmaterial als Zusammensetzung für die amorphe Legierung des dünnen weichmagnetischen Films eine magnetische amorphe Phase und eine nichtmagnetische amorphe Phase in zerkleinerter Form dispergiert sind und die auf einen magnetischen Kopf aufgebracht werden kann zur Aufzeichnung von kürzeren Wellenlängen, die notwendig sind zum Fertigwerden mit einem hochkoerzitiven Aufnahmemedium, oder zur Aufzeichnung mit höheren Frequenzen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein dünner, weichmagnetischer Film, der die Zusammensetzung MxGy(LO)z, in der M wenigstens ein aus der von Fe und Co gebildeten Gruppe ausgewähltes Element ist, G wenigstens ein aus der von B, Si und P gebildeten Gruppe ausgewähltes Element ist, L wenigstens ein aus der von Si, Al, Zn und Ti gebildeten Gruppe ausgewähltes Element ist und x, y und z den Prozentsatz der jeweiligen Elemente in Atomprozent bedeuten mit der Maßgabe, daß x+y+z = 100, sowie 15 < y < 28, 2 < z < 10 und 0,5 < v ≤ 2 sind, hat und in einer heteroamorphen Zweiphasen-Struktur vorliegt, zur Verfügung gestellt.
Die EP-A-167 118 beschreibt eine Sauerstoff enthaltende amorphe ferromagnetische Legierung mit dem neuen Aufbau entsprechend der allgemeinen Formel MxGyOz, in der M eines oder mehrere der Übergangselemente Fe, Co und Ni oder eine Kombination aus dem/den Übergangselement(en) mit einem oder mehreren Elementen ausgewählt aus der Gruppe V, Cr, Mn, Nb, Mo, Hf, Ta, W, Pt, Sm, Gd, Tb, Dy und Ho sowie G eines mehrere Elemente ausgewählt aus der Gruppe B, Si, Ge, As, Sb, Ti, Sn, Al und Zr bedeuten und x, y und z die Atomprozente von M, G und O (Sauerstoff) von der auf 100 aufgehenden Legierung sind (d.h. x+ y + z = 100), wobei diese Zusammensetzung der amorphen Legierung innerhalb des pentagonalen Bereichs ABCDE vom ternären Zustandsdiagramm der Fig. 1 liegt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die ferromagnetische amorphe Legierung in einer Filmform hergestellt werden durch ein Aufdampfverfahren; die so erhaltene amorphe Legierung besitzt eine überlegene Kombination von Eigenschaften, insbesondere in Hinsicht auf sehr nützliche magnetische Eigenschaften (hohe Sättigungsmagnetisierung, hohes Rechteckigkeits-Verhältnis usw.) und hohen elektrischen Widerstand.
J. Appl. Physics, 64(8), 15. Okt. 1988, Seite 4251-3, weist hin auf Fe- SiO&sub2;-Filme mit einer Volumenfraktion von etwa 45%.
In den anliegenden Figuren stellen dar:
Fig. 1 ein Dreikomponenten-Diagramm, das den Zusammensetzungsbereich für die dünnen weichmagnetischen Filme gemäß der Erfindung wiedergibt,
Fig. 2 ein Photo eines hetero- amorphen weichmagnetischen Films, aufgenommen mit einem Elektronenmikroskop von Transmissionstyp,
Fig. 3 eine diagrammartige Ansicht zur Erläuterung der heteroamorphen Zweiphasenstruktur,
Fig. 4 ein Dreikomponenten-Diagramm für den Zusammensetzungsbereich eines dünnen Filmes aus (Co0,8 Fe0,2)x By (SiO)z in dem eine amorphe Struktur resultiert,
Fig. 5 ein Dreikomponenten-Diagramm zum Aufzeigen des elektrischen Widerstands für eine jede der Zusammensetzungen,
Fig. 6 ein Dreikomponenten-Diagramm zum Aufzeigen der Koerzitivfeldstärke von jeder der Zusammensetzungen,
Fig. 7 ein Dreikomponenten-Diagramm zum Aufzeigen der magnetischen Sättigungsdichte von jeder der Zusammensetzungen,
Fig. 8 ein Diagramm zum Aufzeigen der Hysterese-Eigenschaften,
Fig. 9 ein Diagramm zum Aufzeigen der Röntgenstrahlen-Diffraktometrie- Charakteristik eines dünnen amorphen weichmagnetischen Films mit der Zusammensetzung Co0,8 Fe0,2 : B : SiO&sub2; = 76 : 18 : 6,
Fig. 10 ein Diagramm zum Aufzeigen der Beziehung zwischen der Frequenz und der effektiven Permeabilität,
Fig. 11 ein Diagramm zum Aufzeigen der Beziehung zwischen dem Co- Fe- Verhältnis in der Zusammensetzung und der magnetischen Sättigungsdichte - Magnetostriktion- für einen dünnen weichmagnetischen Film aus der amorphen Legierung im Falle eines weiteren erfindungsgemäßen Beispiels,
Fig. 12 ein Diagramm zum Aufzeigen der Veränderungen in dem elektrischen Widerstand und der Koerzitivfeldstärke bei einem dünnen weichmagnetischen Film aus einer Legierung mit der Zusammensetzung Co0,8 Fe0,2 : B . SiO&sub2; = 76 . 18 . 6 in Anbetracht der Temperatur für die Hitzebehandlung.
Der dünne weichmagnetische Film aus der amorphen Legierung gemäß der vorliegenden Erfindung wurde vorgeschlagen zur Verwirklichung des obigen Gegenstandes und ist dadurch gekennzeichnet, daß darin die Zusammensetzung entsprechend MxGy (LOv)z, vorliegt, in der M für wenigstens eines der Elemente Fe oder Co steht, G wenigstens eines der Elemente B, Si oder P ist, L wenigstens eines der Elemente Si, Al, Zn oder Ti bedeutet und x, y und z für die Gehalte der jeweiligen Elemente in Atomprozenten stehen mit der Maßgabe, daß x + y + z = 100, 15 < y < 28, 2 < z < 10 und 0,5 < v ≤ 2 sind, und daß eine heteroamorphe Zweiphasenstruktur gegeben ist.
In der obigen Formel sind die dritten Übergangsmetallelemente, die die magnetischen Materialien sicherstellen, wie Fe und/oder Co als Element M bevorzugt.
Als Metalloid-Element G werden eines oder mehrere aus der Gruppe B, Si oder P bevorzugt. Diese Metalloid-Elemente bewirken, daß die Legierung stärker amorph ist, wohingegen die weichmagnetischen Eigenschaften der amorphen Struktur auf das Übergangsmetall-Element M zurückgehen.
Andererseits sollen bei den amorphen Legierungen für die dünnen weichmagnetischen Filme gemäß der vorliegenden Erfindung die Prozentanteile für diese Metalloid- Elemente G im Bereich von 15 < y < 28 liegen, da im Falle von y ≤ 15 ein amorpher Zustand nicht erreicht wird und mit y ≥ 28 die magnetische Sättigungsdichte niedriger wird als 6000 T (0,6 Gauß).
Als Element L werden eines oder mehrere aus der Gruppe Si, Al, Zn oder Ti bevorzugt. LOv ist ein Oxid von dem Element L. Ähnlich wie das Metalloidelement G macht das Oxid LOv die Legierung zugänglicher für den amorphen Zustand. Der elektrische Widerstand des dünnen Films wird signifikant erhöht durch die Zugabe einer kleineren Menge von dem Oxid LOv zu dem MG-System der amorphen weichmagnetischen Substanz. Indessen können weichmagnetische Eigenschaften des dünnen Films auf diese Weise nicht realisiert werden. Es wird daher bevorzugt, daß der Prozentanteil z von dem Oxid LOv zwischen 2 < z < 10 liegt. Wenn z niedriger als 2 Atomprozent ist, wird der elektrische Widerstand nicht hinreichend genug angehoben, während im Falle des Überschreitens von 10 Atomprozent für z die weichmagnetischen Eigenschaften herabgesetzt werden.
Der oben angeführte Zusammensetzungsbereich ist so wie in der Fig. 1 durch die Schraffierung gezeigt. Ein dünner weichmagnetischer Film aus einer amorphen Legierung mit befriedigenden Eigenschaften kann erreicht werden, wenn die Zusammensetzung so ist, daß sie innerhalb des in Fig. 1 dargestellten Bereichs liegt. Im Unterschied zu den bisher bekannten einphasigen amorphen magnetischen, dünnen Filmen können die erfindungsgemäßen dünnen weichmagnetischen Filme aus der amorphen Legierung als von zweiphasiger Hybrid- oder Mischstruktur angesehen werden, die wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, eine magnetische, amorphe, hauptsächlich aus einem Übergangsmetall-Element M (M-G) bestehende Phase I und eine nichtmagnetische amorphe Phase II umfaßt, die die Phase I umgibt und von einem Oxid (G-L-O) gebildet wird. Dies wird belegt durch das mittels eines Transmissions- Elektronenmikroskops aufgenommene Dunkelfeldbild gemäß Fig. 2. Bei der Betrachtung des Photos (Vergrößerungsfaktor 25 x 10&sup4;) der Fig. 2 ist ersichtlich, daß dunkle Regionen und helle Regionen miteinander vorliegen in kleinster Struktur unter Bildung einer ultrafeinen heteroamorphen Zweiphasen-Struktur. Es ist anzumerken, daß sowohl die dunklen Regionen als auch die hellen Regionen amorphe Phasen sind, was durch eine Elektronenstrahl-Diffraktions-Untersuchung nachgewiesen wurde.
Der dünne weichmagnetische Film aus der amorphen Legierung gemäß der vorliegenden Erfindung wird hergestellt durch eine Vakuumbeschichtung unter Verwendung eines Targets, das aus einer Anordnung quadratischer Platten von einem Oxid (LOv) auf einer Scheibe aus einer Legierung auf MG-Basis besteht. Man kann zwar das Zerstäuben in einer Sauerstoffatmosphäre unter Bildung eines Oxids vornehmen, indessen wird in diesem Falle der Sauerstoff vorzugsweise vom Fe gebunden, wodurch aber nicht nur die magnetischen Eigenschaften beträchtlich herabgesetzt werden, sondern auch die Erreichung eines hohen elektrischen Widerstands sehr schwierig wird. Der Argon-Gasdruck während der Vakuumzerstäubung beträgt vorzugsweise 2,66- 133,3 ubar (2- 100 mTorr). Der durch die Vakuumzerstäubung hergestellte amorphe Film wird hitzebehandelt bei einer Temperatur, die nicht höher ist als die Kristallisationstemperatur des Filmmatenals. Der dünne weichmagnetische amorphe Legierungs-Film gemäß der vorliegenden Erfindung kann betrachtet werden als von einer Zweiphasen-Hybridstruktur oder Mischstruktur, die aufgebaut ist aus der amorphen Phase I, die hauptsächlich besteht aus dem Übergangsmetall-Element M (M-G), und aus der amorphen Phase II, die die Phase I umgibt und aus dem Metalloid Element G und dem Oxid LOv (G-L-O) besteht (vgl. Fig. 3). Bei dieser Mischstruktur lassen sich überlegene Eigenschaften erzielen, die mit den üblichen dünnen, einphasigen, amorphen, magnetischen Filmen nicht verwirklicht werden können.
Auf Grund dieser Struktur wird die magnetische amorphe Phase I mit dem niedrigen elektrischen Widerstand unterbrochen durch die nichtmagnetische amorphe Phase II mit einem hohen elektrischen Widerstand, wodurch der Film als Ganzes einen hohen elektrischen Widerstand aufweist.
Andererseits werden - obwohl die magnetische amorphe Phase I durch die nichtmagnetische amorphe Phase II elektrisch unterbrochen wird - durch die Unterbrechung benachbarte Regionen der Phase I für sich mit extrem kleinem Abstand angeordnet und sind miteinander magnetisch verbunden, so daß die magnetischen Eigenschaften, vor allem die magnetische Sättigungsdichte des Gesamtfilms höher sind als die der dünnen, einphasigen amorphen magnetischen Filme des Metall-Metall- Systems, wie im Falle von CoZrNb. Im allgemeinen zeigen die kristallinen dünnen weichmagnetischen Filme, wie z.B. die dünnen Sendust-Filme, eine einachsige Anisotropie, also Richtcharakteristik in den magnetischen Eigenschaften auf Grund der kristallinen magnetischen Anisotropie. Im Gegensatz dazu zeigt die weichmagnetische amorphe Legierung im Film gemäß der Erfindung magnetisch isotrope weichmagnetische Eigenschaften an der Filmoberfläche auf, obwohl das Filmmaterial amorph ist und die amorphe magnetische Phase I darin fein dispergiert ist. Diese isotropen weichmagnetischen Eigenschaften lassen sich mit den üblichen dünnen, kristallinen weichmagnetischen Filmen oder den dünnen einphasigen amorphen magnetischen Filmen nicht erzielen.

Beispiel

Ein Beispiel gemäß der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen erläutert.
Gemäß diesem Beispiel wird ein dünner amorpher Film mit der Zusammensetzung (Co0,8 Fe0,2)x By (SiO&sub2;)z hergestellt. In der vorstehenden Formel bilden (Co0,8 Fe0,2) das Übergangsmetall Element M und B das Metalloid-Element G sowie SiO&sub2; das Oxid L mit x + y + z = 100.
Eine CoFeB Legierung und das Oxid von L dienten als Targets und wurden gleichzeitig gemäß der Hochfrequenz-Magnetron-Vakuumzerstäubung zur Ausbildung eines dünnen amorphen Films zerstäubt.
Als Targets für das Sputtern wurden 4 bis 80 quadratische SiO&sub2;-Abschnitte mit einer Seitenlänge von jeweils 5 mm auf einer Scheibe aus Co0,8Fe0,2, die einen Durchmesser von 7,6 cm (3 inch) und eine Dicke von 2 mm aufwies, angeordnet. Als Substrat kann man verwenden ein Kristallglas in der Größe 30 mm x 3 mm x 0,5mm, ein Quarzglas 10 mm x 10 mm x 1 mm oder ein Pyrexglas 25 mm x 40 mm x 1 mm. Die folgenden Bedingungen für die Vakuumzerstäubung wurden angewendet:
Ausgangswellenleistung 100 - 400 W
reflektierte Wellenleistung 1 - 4 W
erreichtes Vakuum 9,3 x 10&supmin;&sup4;ubar (7x10&supmin;&sup7;Torr) oder niedriger
Abstand von Elektrode zu Elektrode 50 mm
Vorzerstäubungszeit 30 min
Zerstäubungszeit 0,5 bis 3 Stunden
Argon-Gasdruck 2,66-133,3 ubar (2- 100mTorr)
Substrat-Temperatur wasser-gekühlt
Der so hergestellte Film wurde durch Röntgenstrahlen-Diffraktion untersucht, ob er kristallin oder amorph ist.
Der wie vorstehend beschriebene amorphe Film wurde unter festgelegten Bedingungen hitzebehandelt.
Fig. 4 zeigt die Ergebnisse der oben angeführten Röntgenstrahlen-Diffraktionsanalyse von Filmen mit einzelnen unterschiedlichen Zusammensetzungs-Verhältnissen. Wie in Fig. 4 wiedergegeben wird bei einem SiO&sub2;-Gehalt im Bereich von 0 bis 50 Atomprozent der durch das Sputtern hergestellte Film selbst bei verminderten B- Gehalten amorph. Hieraus ist ersichtlich, daß neben den Metalloid-Elementen auch die Oxide hinwirken auf die Bildung der amorphen Struktur. Dieser dünne Film aus der amorphen Legierung ist frei von kristalliner magnetischer Anisotropie, was auf weichmagnetische Eigenschaften hinweist.
Fig. 5 zeigt die Werte des elektrischen Widerstands bei verschiedenen Zusammensetzungs-Verhältnissen. Man kann aus der Fig. 5 entnehmen, daß bei einer Erhöhung des Oxid-Gehalts der elektrische Widerstand signifikant ansteigt. Es ist anzumerken, daß im Bereich des schraffierten Bereichs der Fig. 1 der elektrische Widerstand in der Größenordnung von 150 bis 2000 uXm liegt, was höher ist als der entsprechende Wert von einem üblichen weichmagnetischen Metallmaterial.
Fig. 6 zeigt die Koerzivfeldstärke für einzelne unterschiedliche Zusammensetzungs- Verhältnisse. Gemäß Fig. 6 wird im Falle des Nichtvorhandenseins von einem Metalloid-Element (y = 0) die Koerzivfeldstärke höher als 20 Oe für den Bereich von größeren Oxid-Gehalten als 35 Atomprozent oder mehr (ausgenommen den Bezirk, in dem Ultraparamagnetismus vorliegt). Andererseits lassen sich, obwohl im Bereich der Fig. 1 mit einem Gehalt an Metalloid-Elementen eine Region mit einer Koerzivfeldstärke von nicht mehr als 10 Oe vorliegt, weichmagnetische Eigenschaften realisieren mit einem dünnen amorphen Film entsprechend (Co0,8Fe0,2) By (SiO&sub2;)z.
Fig. 7 zeigt die magnetische Sättigungsdichte im Falle von einzelnen unterschiedlichen Zusammensetzungs-Verhältnissen. Man kann aus der Fig. 7 entnehmen, daß die magnetische Sättigungsdichte in etwa proportional zu den Gehalten an den Übergangsmetall-Elementen ist. Innerhalb der schraffierten Region in der Fig. 1 erreicht die magnetische Sättigungdichte einen höheren Wert von nicht weniger als 6000 mT (600 Gauß).
Die Fig. 8 und 9 beinhalten Diagramme, die jeweils die Hysterese-Kurven und die Ergebnisse der Röntgenstrahlen-Diffraktionsanalyse von einem dünnen amorphen Film mit der Zusammensetzung Co0,8Fe0,2 : B : SiO&sub2; = 76 : 18 : 6 zeigen. Die für amorphes Material eigentümliche haloförmige Kurve in Fig. 9 zeigt, daß der Film gemäß der vorgenannten Zusammensetzung amorph ist. Aus Fig. 8 ist ersichtlich, daß der Film eine magnetische Sättigungsdichte von 11000 T (1,1 Gauß) und eine Koerzivfeldstärke von 0,2 Oe hat, so daß er in seinen weichmagnetischen Eigenschaften überlegen ist.
In Fig. 11 ist die Frequenz auf der horizontalen Achse aufgetragen und die Effektiv- Permeabilität auf der vertikalen Achse. Wie in Fig. 11 gezeigt, erstreckt sich die Permeabilität mit einem Wert gleich etwa 800 hin bis zu dem hochfrequenten Bereich von 50 MHz. Demzufolge hat der dünne magnetische Film eine hohe Effektiv- Permeabilität im hochfrequenten Bereich. Der Film hatte eine Stärke von 4 um.
Der Einfluß der Veränderung des Co- Fe-Zusammensetzungs-Verhältnisses im Falle von der Zusammensetzung CoFe : B : SiO&sub2; = 74,5 : 19 : 6,5 wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 9 erläutert. Fig. 11 zeigt die Beziehung der magnetischen Sättigungsdichte und Magnetostriktion, beide aufgetragen auf der vertikalen Achse, mit dem CoFe-Zusammensetzungs-Verhältnis, aufgetragen auf der horizontalen Achse. Aus der Fig. 11 ist ersichtlich, daß bei Fe-Gehalten in den Übergangs-Elementen im Bereich von 0 bis 50 Atomprozent die magnetische Sättigungsdichte proportional zunimmt mit der Erhöhung der Fe-Gehalte. Demzufolge kann man die Magnetostriktion einstellen durch Änderung des Co- Fe-Mischungsverhältnisses.
Fig. 12 zeigt die Beziehung zwischen der Hitzebehandlungs-Temperatur (ºC), aufgetragen auf der horizontalen Achse, und dem spezifischen elektrischen Widerstand sowie der Koerzivfeldstärke, beide aufgetragen auf der vertikalen Achse, während der Hitzebehandlung eines dünnen amorphen Films mit der Zusammensetzung Co0,8Fe0,2 : B : SiO&sub2; = 76 : 18 : 6, wobei (Co0,8Fe0,2) als magnetisches Metallmaterial vorliegt. Die Dauer der Hitzebehandlung beträgt 1 Stunde. Aus der Fig. 12 ist ersichtlich, daß der spezifische elektrische Widerstand bei etwa 500 uXcm konstant ist, sofern die Hitzebehandlungs-Temperatur 250ºC oder niedriger ist, jedoch stark ansteigt bei 250ºC und höher. Andererseits wird die Koerzivfeldstärke ab etwa 220ºC herabgesetzt. Daher ist bei der vorgenannten Zusammensetzung eine Temperatur von 220ºC für die Hitzebehandlung am wünschenswertesten. Es ist anzumerken, daß sich die optimale Hitzebehandlungs-Temperatur verändert mit dem Zusammensetzungs-Verhältnis des amorphen Films.
Nach alledem zeigt der dünne weichmagnetische Film aus der amorphen Legierung gemäß der Erfindung weichmagnetische Eigenschaften bei einem hohen spezifischen elektrischen Widerstand und einer hohen Sättigungsdichte und treten nur geringe Verluste im Hochfrequenzbereich bei Zusammensetzungs-Verhältnissen zwischen 15 < y < 28 und 2 < z < 10 auf.
Aus den vorstehenden Ausführungen ist ersichtlich, daß mit dem erfindungsgemäßen dünnen, weichmagnetischen Film aus der amorphen Legierung, die aus einem Übergangsmetall, einem Metalloid und einem Oxid hergestellt ist und eine heteroamorphe Zweiphasenstruktur mit einer magnetischen amorphen Phase und einer nichtmagnetischen amorphen Phase aufweist, die beiden, an sich gegensätzlichen Eigenschaften, nämlich hoher spezifischer elektrischer Widerstand und hohe magnetische Sättigungsdichte gleichzeitig erreicht werden können. Demzufolge wird ein dünner weichmagnetischer Film aus einer amorphen Legierung zur Verfügung gestellt, der geringere Wirbelstromverluste aufweist und in den Hochfrequenzeigenschaften überlegen ist sowie in Bezug auf die Magnetostriktion geregelt und auf einen Magnetkopf für kurzwelliges Aufzeichnen aufgetragen werden kann.
Der dünne weichmagnetische Film aus der amorphen Legierung gemäß der Erfindung kann erfolgreich mit einem Metallband mit einer hohen Koerzivfeldsträrke verwendet werden, da der Film eine niedrigere Koerzivfeldstärke aufweist und eine hohe magnetische Sättigungsdichte im Vergleich zu den dünnen Sendust-Filmen oder einem dünnen, einphasigen, magnetischen, amorphen Film hat.
Darüberhinaus ist der dünne weichmagnetische Film aus der amorphen Legierung gemäß der Erfindung in seiner Struktur nicht kristallin und zeigt keine auf die Kristallanisotropie zurückgehende uniaxiale Anisotropie, so daß gesagt werden kann, es ist ein richtungsunabhängiges weichmagnetisches Material. Demzufolge kann es vorteilhafterweise auf einen Magnetkopf aufgetragen werden, nachdem keine Notwendigkeit besteht, die Richtung vom Kristallkorn in Betracht zu ziehen.

Claims

1. Dünner, weichmagnetischer Film, bestehend aus einer Legierung entsprechenden MxGy(LOV)z, in der

M wenigstens ein aus der von Fe und Co gebildeten Gruppe ausgewähltes Element ist,

G wenigstens ein aus der von B, Si und P gebildeten Gruppe ausgewähltes Element ist,

L wenigstens ein aus der von Si, Al, Zn, und Ti gebildeten Gruppe ausgewähltes Element ist und

x, y, und z den Prozentsatz der jeweiligen Elemente in Atomprozent bedeuten mit der Maßgabe, daß x + y + z = 100, sowie 15 < y < 28, 2 < z < 10 und 0,5 < v ≤ 2 sind,

und vorliegend in einer heteroamorphen Zweiphasen-Struktur, die eine magnetische amorphe Phase und eine nichtmagnetische amorphe Phase in zerkleinerter Form umfaßt.

2. Dünner, weichmagnetischer Film gemäß Anspruch 1, erhältlich durch Zerstäuben unter Einsatz von einem ersten festen Target, das im wesentlichen aus einer Verbindung von M und G besteht, sowie von einem zweiten festen Target, das in wesentlichen aus einer Verbindung von L und O besteht.

3. Dünner, weichmagnetischer Film gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die heteroamorphe Zweiphasen-Struktur im wesentlichen besteht aus ersten Regionen aus einer M-G amorphen Phase, die in zweiten Bereichen von einer G-L-O amorphen Phase mit hohem elektrischem spezifischem Widerstand abgeschieden sind.

4. Dünner, weichmagnetischer Film gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei das erste feste Target im wesentlichen aus Fe, Co, und B sowie das zweite feste Target im wesentlichen aus SiO&sub2; besteht.

5. Dünner, weichmagnetischer Film gemäß einem jeden der Ansprüche 2 bis 4, wobei der Argongasdruck bei dem Zerstäubungsverfahren zwischen 2 bis 100 mPa/2mTorr bis 100mTorr) liegt.