CN1347081A - 磁光记录靶材及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种磁光记录靶材及其生产工艺,属于光盘、磁光盘制造技术领域。利用轻、中稀土元素的高饱和磁化强度、高磁晶各向异性、高磁光效应的优点,对传统的铽铁钴磁光材料进行轻、中稀土掺杂。采用磁悬浮熔炼技术熔炼基靶合金,基靶合金成分为铁钴合金。将纯铽和轻稀土线切割成扇片或圆片,对称地镶嵌在铁钴合金基靶刻蚀最大的圆环区内制成复合靶,通过调节铽片、轻稀土片的数量与位置或改变基靶合金含量,来改变靶材成分。采用磁悬浮熔炼技术熔炼靶材合金,熔炼过程中,合金在磁场中被悬浮于坩埚中,同时在磁场作用下,对合金进行搅拌,保证合金成分的均匀性,并避免了因使用石英坩埚所导致的高成本和效率低的问题。用于光盘、磁光盘制造。

Description

磁光记录靶材及其生产工艺
所属领域
本发明属于光盘、磁光盘制造技术领域。
背景技术
信息存储技术是所有高科技领域的支柱，随着信息量的惊人增加，研究和开发大容量的存储和检索系统已势在必行。光盘由于存储密度高，数据传输快，存储寿命长等优点，在计算机外部存储设备上得到了很快的发展，但光盘只能刻录一次，不能像磁存储那样可反复擦写重复使用，它适用于长期保存的资料存储。磁盘可以反复擦写，但存储容量小。磁光盘就是在这种情况下成为新一代光盘的，与光盘和磁盘相比，它既具有光存储的高密度、大容量的优点，又能像磁存储那样可反复擦写。
信息存储技术的发展与信息存储材料的研究开发密切相关，对于磁光记录介质材料的研究得到了广大研究者的关注。铽铁钴(TbFeCo)磁光材料作为第一代磁光记录介质材料，已满足部分市场的需要。但在更高密度记录方面，由于信息的记录和读出采用的都是短波长(600nm)半导体激光器，铽铁钴磁光材料的克尔转角将比长波长(830nm)时小，给信息读出带来困难，这就要求用在短波区域磁光效果大的材料，进一步考虑到磁特性，力求其成分和制取条件最佳化。为了增大非晶态铽铁钴在短波区域的克尔(Kerr)转角，就必须通过掺入其它元素来提高其在短波区域的磁光效果。目前关于这方面的研究还较少，且多数掺杂的是提高材料的抗氧化、耐腐蚀方面的研究，多元化合金的研究比较多，但合金成分变化不定，无集中性研究。
发明内容
本发明的目的是提供一种磁光记录靶材及其生产工艺，利用该靶材生产的磁光盘，既具有光盘存储的高密度、大容量的优点，又能像磁盘存储那样可反复擦写。本发明的目的由以下技术方案来实现，在有关铽铁钴研究的基础上，利用轻、中稀土元素的高饱和磁化强度、高磁晶各向异性、高磁光效应的优点，对传统的铽铁钴磁光材料进行轻、中稀土掺杂。分别对掺杂后的磁光材料进行优化设计，更好地满足磁光盘记录介质材料的性能要求，降低材料的制造成本。从而形成中、轻稀土掺杂的铽铁钴-稀土(Tb-Fe-Co-LRE)系列磁光靶材。
采用磁悬浮熔炼技术熔炼基靶合金，基靶合金成分为铁钴(FeCo)合金。将纯铽(Tb)和轻稀土(LRE)线切割成扇片或圆片，对称地镶嵌在铁钴合金基靶刻蚀最大的圆环区内制成复合靶，如图1和2所示，通过调节铽片、轻稀土片的数量与位置或改变基靶合金含量，来改变靶材成分。采用磁悬浮熔炼技术熔炼靶材合金，熔炼过程中，合金在磁场中被悬浮于坩埚中，同时在磁场作用下，对合金进行磁力搅拌，保证合金成分的均匀性，并避免了因使用石英坩埚所导致的高成本和效率低的问题。
制备磁光靶材的工艺如下：工序1原料处理及配料：将工业纯铁进行表面化学处理，再把铽、轻稀土、铁在磁悬炉内进行精练；同时把钴也进行适当的表面处理；最后，在惰性气体保护下配料：各种靶材的配料元素及成分与上述的复合靶一致。工序2熔炼：将原料置于熔炼坩埚中，磁悬浮熔炼2～3次。工序3制粉：在有氩气保护的真空配料箱内首先将合金锭粗碎，然后球磨。工序4冷压成型：用冷等静压技术将纯净合金粉料压制成型。工序5烧结：将装靶石英容器置于高温真空烧结炉内，在1000℃以上保温烧结5小时，炉冷。工序6封装：在真空箱内将靶材打磨，抛光，测尺寸，称质量后，取出封装成型。
LRE元素为钐(Sm)、钕(Nd)、铈(Ce)和镨(Pr)中的一种或两种。利用上述方法制成下列复合靶材，下面列出靶材中各元素含量，在铽铁钴靶中，铽的含量为：20.45～23.18at％，铁的含量为：66.28～68.80at％，钴的含量为：8.02～11.90at％；铽铁钴钐靶中，铽的含量为：10.45～13.18at％，铁的含量为：42.47～52.25at％，钴的含量为：8.02～11.90at％，钐的含量为：26.55～33.81at％；铽铁钴钕靶中，铽的含量为：20.45～23.18at％，铁的含量为：52.90～57.85at％，钴的含量为：8.02～11.90at％，钕的含量为：10.95～14.30at％；铽铁钴铈靶中，铽的含量为：20.45～23.18at％，铁的含量为：55.49～60.48at％，钴的含量为：8.02～11.90at％，铈的含量为：8.38～10.37at％；铽铁钴镨靶中，铽的含量为：17.45～23.18at％，铁的含量为：47.28～58.74at％，钴的含量为：8.02～11.90at％，镨的含量为：10.06～22.58at％铽铁钴钐钕靶中，铽的含量为：8.18～10.82at％，铁的含量为：48.03～49.74at％，钴的含量为：8.02～10.90at％，钐的含量为：18.83～21.08at％，钕的含量为：11.42～14.30at％；铽铁钴钐铈靶中，铽的含量为：2.45～3.18at％，铁的含量为：47.48～48.68at％，钴的含量为：8.02～8.90at％，钐的含量为：28.45～31.02at％，铈的含量为：10.30～12.02at％；铽铁钴钕镨靶中，铽的含量为：11.45～15.18at％，铁的含量为：48.18～55.67at％，钴的含量为：8.02～11.90at％，钕的含量为：10.95～20.57at％，镨的含量为：10.18～17.90at％。
按上述配方和工艺制成的靶材的的具体应用效果和优点在于，利用以上靶材采用磁控溅射技术制备铽铁钴三元合金膜和轻稀土掺杂的铽铁钴(LRE)，四元或五元合金薄膜，溅射气体采用氩气，射频电源工作频率为13.56MHz，溅射过程中要保持真空(一般要在10-5Torr量级以下)，并对靶进行水冷，以防靶材熔化或高温下氧化此种磁光薄膜既保持了原有薄膜的特性，仍为非晶态垂直各向异性薄膜，记录时不存在晶界噪声，具有垂直于膜面的磁晶各向异性，实现垂直磁化；在此基础上，掺杂后的薄膜，克尔角有了提高，垂直各向异性增强，能更好地满足磁光盘记录介质材料的性能要求，并利用掺杂降低了材料的制造成本。
附图说明
图1为铽铁钴的复合靶示意图
图2为铽铁钴(LRE)的复合靶示意图
具体实施方式
制备磁光靶材的工艺如下：工序1原料处理及配料：将工业纯铁进行表面化学处理，再把铽、轻稀土、铁在磁悬炉内进行精练；同时把钴也进行适当的表面处理；最后，在惰性气体保护下配料：各种靶材的配料元素及成分与上述的复合靶一致。采用磁悬浮熔炼技术熔炼基靶合金，基靶1合金成分为铁钴(FeCo)合金。将纯铽2(Tb)和轻稀土3(LRE)线切割成扇片或圆片，对称地镶嵌在铁钴合金基靶1刻蚀最大的圆环区内制成复合靶，如图1和2所示，通过调节铽2片、轻稀土3片的数量与位置或改变基靶1合金含量，来改变靶材成分。工序2熔炼：将原料置于熔炼坩埚中，磁悬浮熔炼2～3次。工序3制粉：在有氩气保护的真空配料箱内首先将合金锭粗碎，然后球磨。工序4冷压成型：用冷等静压技术将纯净合金粉料压制成型。工序5烧结：将装靶石英容器置于高温真空烧结炉内，在1000℃以上保温烧结5小时，炉冷。工序6封装：在真空箱内将靶材打磨，抛光，测尺寸，称质量后，取出封装成型。各实施例的具体配方如下表：
Figure A0112886500051
续表

Claims (9)

1.一种磁光记录靶材生产工艺，其特征在于工序1：先将工业纯铁进行表面化学处理，再把铽、轻稀土、铁在磁悬炉内进行精练，同时把钴也进行表面处理，最后，在惰性气体保护下配料；工序2：将原料置于熔炼坩埚中，磁悬浮熔炼2～3次；工序3：在有氩气保护的真空配料箱内首先将合金锭粗碎，然后球磨；工序4：用冷等静压技术将纯净合金粉料压制成型；工序5：将装靶的石英容器置于高温真空烧结炉内，在1000℃以上保温烧结5小时，炉冷；工序6：在真空箱内将靶材打磨，抛光，测尺寸，称质量后，取出封装成型。
2.一种磁光记录靶材，其特征是在铽铁钴靶中，铽的含量为：20.45～23.18at％，铁的含量为：66.28～68.80at％，钴的含量为：8.02～11.90at％。
3.根据权利要求2所述的磁光记录靶材，其特征是在铽铁钴靶中加入钐，构成铽铁钴钐靶，其中，铽的含量为：10.45～13.18at％，铁的含量为：42.47～52.25at％，钴的含量为：8.02～11.90at％，钐的含量为：26.55～33.81at％。
4.根据权利要求2所述的磁光记录靶材，其特征是在铽铁钴靶中加入钕，构成铽铁钴钕靶，其中，铽的含量为：20.45～23.18at％，铁的含量为：52.90～57.85at％，钴的含量为：8.02～11.90at％，钕的含量为：10.95～14.30at％。
5.根据权利要求2所述的磁光记录靶材，其特征是在铽铁钴靶中加入铈，构成铽铁钴铈靶其中，铽的含量为：20.45～23.18at％，铁的含量为：55.49～60.48at％，钴的含量为：8.02～11.90at％，铈的含量为：8.38～10.37at％。
6.根据权利要求2所述的磁光记录靶材，其特征是在铽铁钴靶中加入镨，构成铽铁钴镨靶其中，铽的含量为：17.45～23.18at％，铁的含量为：47.28～58.74at％，钴的含量为：8.02～11.90at％，镨的含量为：10.06～22.58at％。
7.根据权利要求3所述的磁光记录靶材，其特征是在铽铁钴钐靶中加入钕，构成铽铁钴钐钕靶，其中，铽的含量为：8.18～10.82at％，铁的含量为：48.03～49.74at％，钴的含量为：8.02～10.90at％，钐的含量为：18.83～21.08at％，钕的含量为：11.42～14.30at％。
8.根据权利要求3所述的磁光记录靶材，其特征是在铽铁钴钐靶中加入铈，构成铽铁钴钐铈靶，其中，铽的含量为：2.45～3.18at％，铁的含量为：47.48～48.68at％，钴的含量为：8.02～8.90at％，钐的含量为：28.45～31.02at％，铈的含量为：10.30～12.02at％。
9.根据权利要求4所述的磁光记录靶材，其特征是在铽铁钴钕靶中加入镨，构成铽铁钴钕镨靶，其中，铽的含量为：11.45～15.18at％，铁的含量为：48.18～55.67at％，钴的含量为：8.02～11.90at％，钕的含量为：10.95～20.57at％，镨的含量为：10.18～17.90at％。
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