DE2163607A1

DE2163607A1 - Magnetooptische speicherschicht

Info

Publication number: DE2163607A1
Application number: DE19712163607
Authority: DE
Inventors: Hauke Harms; Eckhard Dr Wolfgang
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-12-21
Filing date: 1971-12-21
Publication date: 1973-06-28
Also published as: DE2163607C3; DE2163607B2; FR2164638A1; GB1390563A; IT971595B; BE793138A; LU66699A1; NL7217290A

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT ' München 2 _s den^L'

Berlin und München Witteisbacherplatz

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Magnetooptische Speicherschicht

Die Erfindung bezieht sich auf eine Speicherschicht für Curietemperaturschreiben und magnetooptisches Auslesen.

Ferro- oder ferromagnetische Schichten, deren Curietemperatur oberhalb der Raumtemperatur liegt, eignen sich als magnetooptisches Speichermaterial. In dieses magnetooptische. Speichermaterial wird die Information. dureh das Erhitzen einer kleinen Stelle der Speicherschicht bis über die Curietemperatur eingeschrieben. Magnetooptische Speicherschichten solcher Art sind bekannt. Vor allem finden Mangan-Wismut-Schichten als magnetooptisches Speichermaterial Verwendung.

Bei der Verwendung von Mangan-Wismut-Schichten als magnetooptisches Speichermaterial stellt sich heraus, daß solche Schichten Nachteile haben. So führt das Curietemperatur- % Schreiben bei Schichten aus Mangan-Wismut-Material in der Tieftemperaturphase infolge der geringen Temperaturdifferenz; zwischen der Curietemperatur (360⁰C) und der Zersetzungstemperatur (445 C) leicht zur Zerstörung der Schichten. Die hohe Curietemperatur des Mangan-Wismut-Materials in der Tieftemperaturphase, erfordert außerdem eine hohe Laserleistung zum Einschreiben der Information.- Beim Einschreiben und beim raschen Abkühlen wird an beschriebenen Stellen das Material der Mangan-Wismut-Schient aus der Tieftemperatur~ phase teilweise'in die Hochtemperaturphase umgewandelt, so daß die Schicht inhomogen wird. Die voneinander unterschiedlich große Faradaydrehung der beiden Phasen verschlechtert den Hell-Dunkelkontrast beim Auslesen, d.h. das Lesesignal

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wird geändert. Die Curietemperatur liegt bei Mangan-Wismut-Material in der Hochtemperaturphase bei 180°C. Schichten der Hochtemperaturphase wandeln, sich jedoch bei Raumtemperatur mit der Zeit in die Tieftemperaturphase um.

Eine Aufgabe der·Erfindung ist es, magnetοoptisehe Schichten: anzugeben, die die vorangehend, im Zusammenhang mit Mangan-Wismut-Schichten, beschriebenen Nachteile nicht aufweisen.

Diese Aufgabe wird durch eine Speicherschicht gelöst, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß als Speichermaterial eine Verbindung oder eine Mischung von Verbindungren aus Eisen und/oder Kobalt und/oder Nickel mit einem oder mehreren der Elemente Praseodym, Neodym, Samarium, Gadolinium Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium oder Yttrium mit einer Curietemperatur, die oberhalb der Raumtemperatur liegt, vorgesehen ist.

Vorzugsweise sind als Seltenerd-Kobalt-Verbindungen die Verbindungen PrCo,, NdCo^, DyCo₅, HoCo₅ und ErCo₅, als Seltenerd-Eisen-Verbindungen die Verbindungen PrFe^, NdFe^_r SmFe,,, Gd₂Pe^, Tb^Fe, Dy₂Fe,,,, und Ho₂Fe^ vorgesehen.

Die vorzugsweise vorgegebenen Verbindungen haben den Vorteil _t daß die Curietemperaturen nur wenig oberhalb der Raumtemperatur liegen. Dadurch ist es möglich, bei. der Einspeicherung der Information mit einem minimalen Energieaufwand auszukommen.

Ein weiterer Vorteil der als Speicherschicht dienenden erfindungsgemaßen Speicliermaterialien liegt darin, daß die

Temperaturdifferenzen zwischen den Curietemperaturen und den Sersetzungstemperaturen groß sind, wobei unter Zersetzungstemperatur diejenige Temperatur zu verstehen ist, bei der eiiie Zerstörung des Speichermaterials erfolgt.

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Torteilhafterweise erfolgt weder bei der Curietemperatur noch im Bereich zwischen der Curietemperatur und der beim Curietemperaturschreiben erreichten maximalen Temperatur, die etwa 15O°C oberhalb der Curietemperatur liegt, eine Phasenumwandlung.

Zu der Erfindung führten die folgenden Überlegungen. ' Das Curietemperaturschreiben stellt an die Speichermaterialien verschiedene Anforderungen. Die verwendeten, Speichermaterial ' lien müssen ein ferro- oder ferrimagnetisches Verhalten zeigen, ein gutes Wärmeleitvermögen besitsen, damit der ( Λ beschriebene Punkt rasch abkühlt, die Curietemperaturen sollen etwa im Bereich zwischen 20°C und 180°C liegen, um die Laserleistung so gering wie möglich au halten müssen die Speichermaterialien eine große uniaxiale Anisotropie aufweisen, damit die Magnetisierung senkrecht sur Schichtebene liegen kann. Dünne magnetοoptische Speicherschichten müssen außerdem folgende Bedingungen erfüllen. Sie sollen eirphasig sein (wenn ein Phasengemisch vorliegt,< soll die höchste vorkommende Curietemperatur zwischen etwa 20 C und etwa 180°C liegen), in dem, beim Schreiben verwendeten Temperaturbereich darf außer der magnetischen Phasenumwandlung keine andere Phasenumwandlung erfolgen.-Außerdem soll ein genügend großes Verhältnis der Faraday-Drehung zur m Absorption gegeben sein und die Schichten sollen 'auf einem technisch verwendbaren Substrat aufwachsbar sein. Die Koerzitivfeldstärke muß ausreichen, um die ummagnetisierten Bereiche stabil zu halten und die stabile Bereichsgröße soll zum Einzelpunktschreiben ungefähr 10 /um und für die holografische Speicherung weitaus kleiner als 1 /um sein.

Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der Beschreibung der Erfindung hervor.

Bei den Seltenerd-Eisen-Verbindungen nimmt die Curietemperatur mit steigenden; Zusatz des Seltenerd-Elementes

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zu. Die Curietemperaturen der Seltenerd-Eisen-Verbindungen liegen zwischen -40,5°C (Tm₂Fe₁₇) und 167°C (Gd₂Fe₁₇). In dem Bereich der Curietemperaturen von etv/a 20°C bis etwa 180⁰C liegen die Seit enerd-Eisen-Verbindungen PrFe₇, NdFe₇, SmFe₇, Gd₂Fe₁₇, Tb₂Fe₁₇, Dy₂Fe₁₇ und HOoFe₁₇. Bezüglich ihrer Curietemperaturen und -ihrer Kristallstrukturen sind diese Verbindungen besonders gut als magnetooptische Speichermaterialien geeignet.

Bei den Seltenerd-Kobalt-Verbindungen nehmen die Curietemperaturen mit steigendem Zusatz des Seltenerd-Elesientes ab'. In dem Temperaturbereich von etwa 20°C bis etwa 180⁰C liegen die Verbindungen PrCo₇, NdCo-*, DyCo^, HoCo, und ErCo^. Bezüglich ihrer Gurietemperaturen und ihrer Kristallstrukturen sind diese Verbindungen besonders gut als magnetooptische Speichermaterialien geeignet.

Eine Speicherschicht aus den vorgenannten speziellen Materialien besitzt eine magnetische Vorzugsrichtung. Dies hat unter anderem zur Folge, daß die beim Curietemperaturschreiben in entgegengesetzter Richtung magnetisierten Bereiche kleiner und stabiler sind.

In dünnen magnetischen Schichten ist .jeder Zustand der Magnetisierung stabil, dessen Magnetisierungsrichtung in der Schichtebene liegt. Um die Magnetisierung entgegen dem entmagnetisierenden Feld aus der Schichtebene zu drehen bedarf es einer Energie, der Kristallanisotropie-Energie, die größer als die Energie dieses entmagnetisierenden Feldes ist. Bei einer Speicherschicht aus den vorgenannten Materialien ist die Kristallanisotropie-Energie größer als die Energie des entmagnetisierenden Feldes. In orientierten Schichten, bei denen die Richtung der c-Achse senkrecht zur Schicht steht, liegt die Magnetisierung senkrecht zur Schicht. Dabei entspricht die Richtung der c-Achse der magnetischen Vorzugsachse. ..._n;,-\

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Schmelzen von Seltenerd-Eisen-Verbindungen bzw. von Seltenerd-Kobalt-Verbindungen greifen hochschmelzende · Werkstoffe an. Bei der Herstellung können sich daher Änderungen der Zusammensetzung der -Verbindungen ergeben. Aus diesem Grund werden die erfindungsgemäßen Speicherschichten aus diesen Verbindungen vorzugsweise nach dem an sich bekannten Schwebeschmelzverfahren hergestellt. Ein weiterer Grund, der für dieses Herstellungsverfahren spricht, liegt in der geringen Neigung der Seltenerd-Metalle ineinander zu diffundieren. Es können schon dünnste Oxidschichten als Diffusionsbarrieren wirken.

Infolge des hohen Dampfdruckes der seltenen Erdmetalle kann nicht unter Vakuum geschmolzen v/erden. Vorzugsweise wird daher in einer HeIium-Atmosphäre gearbeitet. In dem Sonderdruck aus Kobalt, Kobaltinformation, Düsseldorf, Nr. 32/33 (Septemer/Dezember 1966) ist auf den Seiten 4 und 5 ein Schwebeschmelzverfahren beschrieben.

Die vorzugsweise nach dem Schwebeschmelzverfahren hergestellten Seltenerd-Eisen-Verbindungen bzw* Seltenerd-Kobalt-Verbindungen .werden vorteilhafterweise pulverisiert und im Ultrahechvakuum durch Flashverdampfung auf ein Substrat aufgedampft. Die pulverisierten -Verbindungen werden dabei beispielsweise stetig in ein Schiffchen gestäubt und von dort aus verdampft. Als Substrate werden vorzugsweise Quarz oder" Saphir verwendet.

8 Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

Speicherschicht für Curietemperaturschreiben und magnetooptisches Auslesen, dadurch gekennzeichnet, daß als Speichermaterial eine Verbindung oder eine Mischung von Verbindungen aus Eisen und/oder Kobalt und/oder Nickel mit einem oder mehreren der Elemente Praseodym, Neodym» Samarium, Gadolinium_s Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium oder Yttrium mit einer Curietemperatur, die oberhalb der Raumtemperatur liegt, vorgesehen ist*
2. Speicherschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Curietemperatur der Speichermaterialien zwisehen 20⁰C und 1S0°C liegt.
3. Speicherschicht nach Anspruch 1 cder 2, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das Speichermaterial aus einer der Seltenerd-Kobalt-Verbindungen PrCo^, NdCo₇., DyCo-, HoCo_x oder ErCo₇, oder einer Mischung dieser Verbindungen besteht.
4. Speicherschicht nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das .Speichermaterial aus einer der Seltenerd-Eisen-Verbindungen PrFey, NdFe^, SmFe₁-,., Gd₂Fe^y, TbpFe^y, Dy^.Fe^y oder HOpFe^y oder einer Mischung dieser Verbindungen besteht.
5. Speicher schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß sie durch Auswahl des' Speichermaterials eine magnetische Vorzugsrichtung besitzt.
6. Speicherschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch

g e k e η η ζ e i c h η e t ,daß eie durch Auswahl des Speicher-

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materials eine magnetische Kristallanisotropie-Energie besitzt, die größer als die Energie des entmagnetisierenden Feldes der Schicht ist.
7. Speicherschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Wärmeleitvermögen der verwendeten Speichermaterialien groß ist.
8. Verfahren zur Herstellung einer Speieherschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß ein im Schwebeschmelzverfahren gewonnenes Material für die Speicherschicht im Ultrahochvakuum mittels Flashverdampfung auf ein Substrat aufgedampft wird.

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