超高密度情報ストレージ用Sm-Co薄膜磁性粒子のナノ構造化と磁気的孤立化の研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14350162
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 松本 光功 信州大学, 工学部, 教授 (80020981)
• 研究分担者: 武井 重人 信州大学, 工学部, 助手 (50262689) ; 森迫 昭光 信州大学, 工学部, 教授 (20115380)
• キーワード: 磁性薄膜 / 磁気記録材料 / 垂直記録 / 超高密度記録 / SmCo / 磁気異方性エネルギー / スパッター薄膜 / 下地層

研究概要

記録ピット寸法に比べ記録層粒子の寸法が小さくなければならない。磁化反転体積をVとすると、磁化が安定に保存されるには、KV》kT (K:磁気異方性エネルギー、k : Boltzmam定数、T:保存温度)の条件が必要である。SmCo系磁性材料のKは(9-20)×10^6J/m^3で、最大の値をもつゆえ、高密度用記録媒体に期待できる材料である。
I PET上に作製したSmCo薄膜
ガラス基板上にCrを下地とし加熱なしで作製したSmCoは、面内に異方性をもち4kOeのHcと大きな角形磁気特性をもつ。ガラスの代わりに高分子基板を用い、高密度記録用FDや磁気テープを作製するのが狙いである。SmCo/Cr/Alの構成としたが、表面粗さは膜厚に殆ど関係せず14nmであった。面内特性は、Hc=2.1kOe、S=0.66、S^*=0.9、粒径(SEM)=24nm、粒径(XRD>=12nmであった。2.5kOe以上の高Hcを得る作製条件を見い出し、表面保護層と磁気安定性の関係を集中して調査したい。
II 基板加熱により作製したSmCo薄膜
ガラス基板にCrを下地とし250℃で加熱しながら作製したSmCoは面内に大きな異方性を示す。Sm_2Co_<17>組成で最大のHcをもつ。膜厚が10nmより減少するとHcも角形性も急減するが、5nm厚でHc=4kOe、S=0.9、S^*=0.3となる。粒径(SEM)は、Cr厚≦100nm、Sm≦20at.%、SmCo膜厚≦20nmで、約10nmとなる。磁化反転体積Vは0.9×10^<-24>m^3となるので、SEMで観察される各粒子は単一磁区挙動をすると予想される。Smの蒸気圧が低い(1mTorrで926K)ため、比較的低温で結晶化し、粒成長に至らないためである。
垂直記録は超高密度記録に有利な面を有するので、fcc(111)配向性の強いCuを下地に用いて、垂直異方性をもつSmCo薄膜作製を試みた。基板温度300℃のとき、膜厚≦50nmの範囲でSmCo膜は大きな垂直異方性を示す。5nmの厚さにおいても、Hc⊥=5.5kOeであった。

研究成果

• [文献書誌] 上水孝徳, 武井重人, 森迫昭光, 松本光功: "PET上に作製したSmCo薄膜の耕造と磁気特性"平成14年度電子情報通信学会信越支部大会講演論文集. 285-286 (2002)
• [文献書誌] 近藤仁徳, 武井重人, 森迫昭光, 松本光功: "基板加熱しながら作製したSm-Co薄膜のCr下地層依存性"平成14年度電子情報通信学会信越支部大会講演論文集. 287-288 (2002)
• [文献書誌] M.Matsumoto, A.Morisako, S.Takei: "Magnetic properties and microstructure of NdFeB, FePt and SmCo thin films (invited)"Proceedings of 5^<th> Conference on Materials Science and Technology (IPTEK Bahan'02), Serpong, Tangerang, Jakarta, Indonesia. 10-13 (2002)
• [文献書誌] 武井重人, 森迫昭光, 松本光功: "結晶化Sm-Co層の磁気特性に及ぼすCr下地層の影響"日本応用磁気学会誌. 27-4(採録決定). (2002)
• [文献書誌] S.Takei, A.Morisako, M.Matsumoto: "Effect of Sm-Co layer thickness on magnetic properties of crystallized Sm-Co/Cr films"Journal of Applied Physics. (採録決定). (2003)