大学院理工学研究科（工学）

放電プラズマ焼結法(SPS)を用いて、厚みがサブmm～μm領域のNi-Zn-Cuフェライト焼結体およびサブmm厚のBaフェライト焼結体の作製を試みた。SPS法では、緻密な焼結体を従来の焼結法よりも大幅に短い時間(数分程度)で製造できた。Ni-Zn-Cuフェライト焼結体については、10μmまで厚みを薄くした場合においても良好な軟磁気特性(保磁力4.8 0e)が得られた。Baフェライト焼結体については、粒径が均一な焼結体が得られ、厚みを0.5mm程度まで薄くしても良好な磁気特性(保磁力2.1 k0e)が得られた。

反応性ECRスパッタ法を用いて150℃の基板温度で作製したCo含有酸化鉄薄膜メディアを、2種類の方法によって酸化処理を行い、その磁気特性および記録特性におよぼす効果について調べた。その結果、ECRプラズマを照射することによって酸化処理を施したCo含有酸化鉄薄膜メディアは、平滑な表面を維持したまま磁気特性を向上させることができ、MIGヘッドによる記録・再生において市販の20Gb/in^2級長手ハードディスクと同程度のD_<50>を示すことがわかった。

反応性ECRスパッタ法を用いることにより、3000 Oe程度の高い垂直方向抗磁力と、垂直磁気異方性を示すCo含有酸化鉄薄膜メディアを、室温から150℃の低温で作製できる。このメディアの熱緩和特性、記録特性および再生電圧の時間変化について調べた。その結果、作製したCo含有酸化鉄薄膜メディアは、市販のMPテープと同等の良好な熱安定性を有し、20 Gb/in^2級長手ハードディスクと同程度のD_<50>および高記録密度領域での信号の時間減衰を示すことが明らかとなった。

電子サイクロトロン共鳴マイクロ波プラズマを利用したスパッタ成膜装置(ECRスパッタ装置)において、独自のパラメータであるマイクロ波電力に着目し、これを活用してCo-Cr-Ta/Ti垂直磁気ディスクの高性能化を試みた。プラズマ生成室に投入するマイクロ波電力を増加させると、生成されるプラズマ密度が増加し、成膜速度を高まること、成膜中に基板を照射するArイオンの量が増加することが明らかになった。Co-Cr-Ta膜の作製において、マイクロ波パワーを成膜初期には高パワーとし、途中からは低パワーに変更するという制御を行うことによって、グレインが微細で、磁気特性および記録特性に優れた垂直磁気ディスクをパワー一定とした従来よりも高速に作製できることを見出した。

誘導結合型プラズマ(ICP)を利用したマグネトロンスパッタ装置を試作し、Co-Cr垂直磁気異方性膜の作製を行った。誘導結合型プラズマ支援マグネトロンスパッタ装置では、高周波によるプラズマ生成と、ターゲットに印可した直流によるスパッタ成膜とが機能分離できているために、通常のマグネトロンスパッタ法ではプラズマの維持が不可能な低いターゲット電圧領域においてもCo-Cr薄膜の作成が可能なことが明らかになった。ICPを用いることで、通常のマグネトロンスパッタ法のみの場合よりも、高い成膜速度が実現できた。ICP電力を増すと、作製したCo-Cr膜の垂直磁気異方性は減少する傾向がみられた。大きな垂直磁気異方性をもつCo-Cr膜を高速に作製するには、ICPを用いることに加えて、正の基板バイアス電圧の印可を併用することが効果的であるとの見通しを得た。

ECRスパッタ法によりCo-Cr膜を作成したとき、その磁気特性と結晶学的特性は成膜中の基板を照射するイオン加速電圧に強く依存することか明らかとなった。このイオン加速電圧はArガス圧とターゲット-基板間距離により制御することができ、イオン加速電圧を20V以下に適正化した結果、50nmの厚さのCo-Cr膜で、優れた結晶配向性(5゜以下のΔθ_<50>)、高い垂直異方性磁界(4kOe以上のH_k)、高い垂直方向力(1400Oe以上のH_<c⊥>)が得ることができた。