DE2165298B2 - Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Materials für Blasendomänenbauelemente - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Materials für BlasendomänenbauelementeInfo
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Description
Nach dem Verfahren der Erfindung wird die Her- »5 steUung des magnetischen Materials für Blasendomänenbauelemente
durch geeignete Einstellung der
mechanischen Spannung in dem Film bewirkt.
Nach einem Beispiel für eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird durch Aufdampfen
30 ein FUm aus Terbiumeisengranat, Tb3Fe5O12, mit der
geeigneten Orientierung und mit einer positiven Magnetostriktionskonstanten auf einer Unterlage aus
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Her- Samariumgalliumgranat, Sm3Ga5O12, abgeschieden,
stellen eines magnetischen Materials für Blasen- Die Gitterkonstante des Films beträgt 12,441 A und
domänenbauelemente, bei dem ein Eisengranat-Film 35 ist um 0,005 A größer als die Gitterkonstante der
mit positiver Magnetostriktionskonstante epitaktisch Unterlage, die 12,436 A beträgt,
auf eine andere Granat-Unterlage aufwachsen ge- Die Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus
auf eine andere Granat-Unterlage aufwachsen ge- Die Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus
lassen wird. der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung ersicht-
Magnetische Blasendomänen in einer Schicht aus lieh, in der eine bevorzugte Ausführungsform der
magnetischem Material, wie z. B. Yttriumortho- 40 Erfindung erläutert wird.
ferrit, sind bekannt und werden in der USA.-Patent- Die Zeichnung steUt eine nach dem Verfahren der
schrift 3 460116 beschrieben. Erfindung hergestellte magnetische Blasendomänen-
Bei einigen der magnetischen Materialien für struktur aus Film und Unterlage dar.
Blasendomänenelemente aus einkristallinem Film und Im allgemeinen ist die normale Quelle für uniaxiale
Blasendomänenelemente aus einkristallinem Film und Im allgemeinen ist die normale Quelle für uniaxiale
Unterlage nach dem Stand der Technik wies der Film 45 Anisotropie, die bei magnetischen Stoffen beobachtet
eine Krakelierung bzw. Haarrißbildung auf, so daß wird, die KristaUstruktur des Materials. Wenn die
diese Materialien für bestimmte Anwendungsarten Einkristallplättchen mit positiven Magnetostrikticnsvon
Vorrichtungen, bei denen Blasendomänen eine konstanten (rI00, Tn,
> 0) einer Spannung unter-Rolle spielen, ungeeignet waren. Es wurde beob- liegen, neigt die entsprechende Magnetostriktion dazu,
achtet, daß andere Materialien aus Eisengranat-Film 50 die Senkrechte zu der Ebene des Plättchens zu einer
und Unterlage Domänen haben, deren Magnetisie- leichten Magnetisierungsachse zu machen, wenn das
rungsrichtungen in der Ebene des Films liegen, und Plättchen im Kompressionszustand ist (σ
< 0), und zwar im Gegensatz zu den gewünschten Blasen- zu einer schweren Achse zu machen, wenn das Plättdomänen,
deren Magnetisierungsrichtungen sich senk- chen einer Dehnung unterliegt (σ
> 0), worin T100 und recht zu der Ebene des Films befinden. 55 rm die Sättigungswerte der linearen Magnetostrik-
Aus IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 13, tionskonstanten entlang den
<100>- und <111>Nr. 2 (Juli 1970), 517, sind BlasendomänenmateriaLien Richtungen sind und σ die Spannung in der Ebene des
bekannt, die durch epitaktisches Abscheiden eines Materials ist.
Eisengranats auf einer Granatunterlage entstehen. Dort Einige dieser Eisengranatmaterialien, wie z.B.
wird jedoch nichts über eine gezielte Nichtüberein- 60 Tb3Fe8O12 und YbSFe5O12, haben sowohl eine negative
Stimmung der Gitterkonstanten des abgeschiedenen als auch eine positive Magnetostriktionskonstante. Bei
Films und der Unterlage angegeben. Auch findet sich Durchführung der Erfindung muß die kristallodort
kein Hinweis, daß der abgeschiedene Film eine graphische Orientierung des Granatfilms gewählt
positive Magnetostriktionskonstante haben soll. werden, die den Vorteil der positiven Magnetoin
Applied Physics Letters, Vol. 17, Nr. 3 (1. August 65 striktionskonstanten verschafft. In dem Fall von
1970), S. 131 bis 134, werden Erwägungen über die T^Fe^-Material würde die Orientierung {111} sein.
Bedeutung von Magnetostriktionskonstante und Git- Bei einem Yb3Fe5Oj ^Material würde die Orientierung
terabstand für die Verwendbarkeit von Eisengranaten {100} sein.
fr
Die Magnetostriktionskonstanten bei Raumtemperatur
von bestimmten Eisengranaten werden in der nachfolgenden Tabelle angegeben.
Eisengranat
Magaetostriktionskonstante
T10. (-10.) I Tm(-10,)
Sm3Fe5O12
Eu3Fe3O12
Gd3Fe5O12
Tb3Fe5O12
Dy3Fe5O12
Ho3Fe5O12
Er3Fe5O12
Tm3Fe5O12
Yb3Fe5O12
Y3Fe5O12
Lu3Fe5O12
Die Werte für die Magnetostriktionskonstanten des Eisengranatmaterials sowie auch dessen Magnetisierung
können durch Abscheiden eines Films geändert werden, der ein Gemisch von zwei oder meh-
| +21 | - 8,5 |
| +21 | + 1,8 |
| 0 | - 3,1 |
| - 3,3 | +12 |
| -12,5 | - 5,9 |
| - 3,4 | -4,0 |
| + 2,0 | -4,9 |
| + 1,4 | - 5,2 |
| + 1,4 | -4,5 |
| - 1,4 | - 2,4 |
| - 1,4 | - 1,7 |
| - 1,4 | - 2,4 |
Zusammensetzung J3Q5O12, worin der J-Bestandteil
wenigstens ein Element der aus Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Erbium, Thulium, Ytterbium und
Lanthan bestehenden Gruppe enthält und der Q-Bestandteil der aus Eisen, Eisen und Aluminium, Eisen
und Gallium, Eisen und Indium, Eisen und Scandium, Eisen und Titan, Eisen und Vaaadin, Eisen und Chrom
und Eisen und Mangan bestehenden Gruppe entnommen ist.
Ein bevorzugtes Unterlagematerial ist Samariumgailiumgranat,
wenn das Filmmaterial Terbiumeisengranat ist.
Die bevorzugte Differenz zwischen den Gitter-
Die bevorzugte Differenz zwischen den Gitter-
konstanten liegt in der Größenordnung von 0,005 A. Wenn die Differenz der Gitterkonstanten etwa
0,035 Ä oder größer ist, ist die Kompressionskraft so
groß, daß sich die Kompression selbst aufhebt und der
Film einer Dehnung unterliegt, was auf eine mangelnde
ao Übereinstimmung der Wärmeausdehnung zurückzuführen
ist. Wenn die Gitterkonstante des Films kleiner als die Gitterkonstante der Unterlage ist,
befindet sich der Film in Dehnung und sind in ihm keine Blasendomänen vorhanden, weil die Senkrechte
reren reinen Eisengranaten und/oder solchen, in »5 zu der Ebene des Films die schwere Magnetisierungsdenen
die Eisenionen durch andere Kationen substituiert sind, enthält.
Es ist davon auszugehen, daß, gleich ob ein Gemisch
Es ist davon auszugehen, daß, gleich ob ein Gemisch
und/oder eine Substitution vorliegt odtr nicht, die achse ist und die Domänenmagnetisierungen in der
Ebene liegen.
Wie oben erörtert ist, ist die Differenz zwischen den
Wie oben erörtert ist, ist die Differenz zwischen den
Wärmeausdehnungskoeffizienten von dem Film und Bedingung für die Blasendomänenbüdung in dem 30 der Unterlage für die gesamte in dem Film vorhandene
Eisengranatmaterial, HaI^ π Μ«
> 1, worin Ha das Spannung verantwortlich. Die durch die Wärmeuniaxiale
Anisotropiefeld und 4 π M8 die Magneti- ausdehnung bedingte Spannung liegt innerhalb ansierung
ist, erfüllt sein muß. nehmbarer Grenzen, solange der Wärmeausdehnungs-
Bei magnetischen Strukturen aus Oxidfilm und koeffizient der Unterlage sich von dem Wärme-Unterlace,
die durch chemisches Abscheiden aus der 35 ausdehnungskoeffizienten des Films nicht um einen
Dampfphase gebildet worden sind, ist die vorherr- Betrag von mehr als 1 · 10~e/°C zwischen 25 und
sehende Quelle für die uniaxiale Anisotropie der 120O0C unterscheidet. Ein bestimmter nicht übereinmagnetostriktive
Effekt, der von der in dem Film vor- stimmender Betrag zwischen den Gitterkonstanten
liegenden Spannung herrührt. Diese Spannung ist auf (bei Raumtemperatur) des Films und der Unterlage
den Unterschied zwischen den Gitterkonstanten und 40 und/oder den Kennwerten für die Wärmeausdehnung
den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Films und ist zur Bildung der Spannung erforderlich, die die
der Unterlage zurückzuführen und kann in der Form uniaxiale Anisotropie erzeugt, welche für die Blasenvon
Dehnung oder Kompression vorliegen. domänenbildung notwendig ist. Wenn Film und Unter-
Wie in der Zeichnung veranschaulicht ist, wird ein lage hinsichtlich sowohl der Gitterkonstanten als auch
dünner Film aus magnetischem Blasendomänen- 45 der Wärmeausdehnung zu sehr übereinstimmen, wird
material, und zwar der Film 12, auf einer Oxidunter- die geeignete Spannung, die zur Blasendomänenbüdung
lage 10 chemisch aus der Dampfphase abgeschieden. Der Film 12 kann auch nach Zerstäubungstechniken
oder nach einem epitaxialen Abscheidungsverfahren aus flüssiger Phase abgeschieden werden.
Die Unterlage 10 ist ein monokristalliner Granat mit einer Zusammensetzung J3Q8O12, worin der J-Bestandteil
wenigstens ein Element der aus Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium, Europium,
erforderlich ist, nicht erreicht.
Ein (Hl)-FiIm aus Terbümeisengranat, Tb3Fe5O12,
mit einer Gitterkonstanten von 12,441 A wurde auf einem Samariumgalliumgranat, Sm3Ga6O12, chemisch
aus der Dampfphase abgeschieden. Die Gitterkonstante des Samariumgalliumgranats betrug 12,436 A
Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Er- 55 und war um einen Betrag von 0,005 A kleiner als die
bium, Thulium, Ytterbium, Lutetium, Lanthan, Gitterkonstante des Films. Die erhaltene Struktur wies
einen krakelierungsfreien
domäne η enthielt.
Yttrium, Calcium und Wismut bestehenden Gruppe ist und der Q-Bestaudteil wenigstens ein Element der
aus Indium, Gallium, Scandium, Titan, Vanadin, Chrom, Mangan, Rhodium, Zirkonium, Hafnium,
Niob, Tantal, Aluminium, Phosphor, Arsen und Antimon bestehenden Gruppe ist.
Beispiele für Unterlagematerialien sind gemischter Yttrium-Gadoliniumgalliumgranat, Gadoliniumgalliumgranat,
durch Aluminium substituierter liniumgalliumgranat, Terbiumgalliumgranat, riumgalliumgranat und Dysprosiumgalliumgranat.
Der Film ist ein einkristalliner Granatfilm mit einer Film auf, der Blasen-
Beispiele 2 bis 4
Die Beispiele 1 bis 4 werden in der nachfolgenden Tabelle angegeben. In dem Beispiel 2 wurde ein
{lll}-Terbiumeisengranatfilm gemäß der Erfindung auf einem Gadoliniumgalliumgranat abgeschieden,
Gado- 65 wobei die Gitterkonstante des Films um einen Betrag Sama- von 0,065 A größer war als die Gitterkonstante (bei
Raumtemperatur) der Unterlage. Die Kompressionskraft, die auf die große Fehlübereinstimmung der
2 1
65 29δ\
Gitter zurückzuführen ist, wurde bei der Abscheidungstemperatur aufgehoben, und der Film befand
sich in einem Dehnungszustand, was auf der mangelnden Übereinstimmung der Wärmeausdehnung zwischen
dem Film und der Unterlage beruhte. Diese Struktur hatte keine Blasendomänen in dem Film und wies
außerdem auf der Filmoberfläche eine Haarrißbildung oder Krakelierung auf. In dem Beispiel 3 befand sich
der Film wiederum in einem Dehnungszustand, was zu Domänen führte, deren Magnetisierung in dei
Filmebene liegt. Das Beispiel 4 zeigt einen Film irr. Kompressionszustand, aber mit einer negativen Magnetostriktion,
und wiederum sind keine Blasendomänen in dem Film enthalten, sondern nur Domänen
vorhanden, deren Magnetisierung in der Ebene liegt.
| Film | Gitter- | Unterlage | Gitter | Gitter | BIa- |
Do
mä |
Krake
lierung |
Spannung | |
| kon | konstante») | konstante |
SCQ*
domä- |
nen | auf Film | ||||
| Bei | stante») | Ä |
der
Unter lage— |
ncn | in der | ober | |||
| spiel | A | 12,436 | Gitter | Ebene | fläche | ||||
| Nr. | 12,441 | 12,376 | konstante | ||||||
| Material») | 12,441 | Material») | Ga6O1212,452 | des | Kompression | ||||
| Tb8Fe5(V) | 12,441 | Sm8Ga5O12 | 12,347 | Films») | ja | nein | keine | Dehnung | |
| Tb8Fe5(V) | 12,357 | Gd3Ga5O12 | Ä | nein | ja | ja | Dehnung | ||
| 1 | Tb8Fe5CV) | Nd0^Sm218 | -0,005 | nein | ja | keine | Kompression | ||
| 2 | Y8GaFe818O1S 1.1 |
Tb8Ga5O12 | -0,065 | nein | ja | keine | |||
| 3 | +0,011 | ||||||||
| 4 | -0,010 | ||||||||
») (lll}-Orientienang.
b) Positive Magnetostriktionskonstante.
c) Negative Magnetostriktionskonstante.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Verfahren zum Herstellen eines magnetischen Gitter von Film und Unterlap zu vermeiden.
Materials für Blasendomänenbauelemente, bei S Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, em Verdem em Eisengranat-Füm mit positiver Magneto- fahren zum Herstellen eines magnetischen Materials Striktionskonstante epitaktisch auf eine andere für Blasendomänenbauelemente zur Verfügung zu Granat-Unterlage aufwachsen gelassen wd, d a- steJlen, bei dem ein Eisengranat-Füm mit positiver durch gekennzeichnet, daß für den Magnetostriktionskonstante epitaktisch auf eine an-FiIm ein Eisengranat verwendet vird, dessen io dere Granat-Unterlage abgeschieden wird, bei dem der Gitterkonstante (bei Raumtemperatur) um einen blasendomänenhaltige FUm frei von Haarrissen und Betrag von weniger als etwa 0,035 A größer ist als Krakelierungen ist
Materials für Blasendomänenbauelemente, bei S Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, em Verdem em Eisengranat-Füm mit positiver Magneto- fahren zum Herstellen eines magnetischen Materials Striktionskonstante epitaktisch auf eine andere für Blasendomänenbauelemente zur Verfügung zu Granat-Unterlage aufwachsen gelassen wd, d a- steJlen, bei dem ein Eisengranat-Füm mit positiver durch gekennzeichnet, daß für den Magnetostriktionskonstante epitaktisch auf eine an-FiIm ein Eisengranat verwendet vird, dessen io dere Granat-Unterlage abgeschieden wird, bei dem der Gitterkonstante (bei Raumtemperatur) um einen blasendomänenhaltige FUm frei von Haarrissen und Betrag von weniger als etwa 0,035 A größer ist als Krakelierungen ist
diejenige der Unterlage. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- gelöst, daß für den Film ein Eisengranat verwendet
zeichnet, daß die Gitterkoustante (bei Raum- 15 wird, dessen Gitterkonstante (bei Raumtemperatur)
temperate) des Films um einen Betrag vou 0,005 A um einen Betrag von weniger als etwa 0,035 A großer
größer ist als die Gitterkonstante (bei Raum- ist als diejenige der Unterlage. ...
temperatur) der Unterlage. Das so hergestellte magnetische Material mit der
temperatur) der Unterlage. Das so hergestellte magnetische Material mit der
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch definierten Nichtübereinstimmung der Gitterkonstangekennzeichnet,
daß der FUm aus Terbiumeisen- 20 ten von der Unterlage und dem Film, der eine positive
granat und die Unterlage aus Samariumgallium- Magnetostriktionskonstante hat, führt überraschengranat
besteht. derweise dazu, daß Haarrisse und Krakelierungen in
dem FUm vermieden werden.
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| DE2165298C3 DE2165298C3 (de) | 1975-04-17 |
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Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2165298A Expired DE2165298C3 (de) | 1970-12-28 | 1971-12-23 | Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Materials für Blasendomänenbauelemente |
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Family Applications After (1)
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|---|---|---|---|
| DE19712165298 Granted DE2165298A1 (de) | 1970-12-28 | 1971-12-23 | Verfahren zur Bildung von Blasendomänen in magnetischen Strukturen aus Film und Unterlage |
Country Status (7)
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Families Citing this family (5)
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- 1971-12-23 DE DE19712165298 patent/DE2165298A1/de active Granted
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| FR2121044A5 (de) | 1972-08-18 |
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