DE2165298C3 - Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Materials für Blasendomänenbauelemente - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Materials für BlasendomänenbauelementeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Her-,teilen
eines magnetischen Materials für Blasendomänenbauelemente, bei dem ein Eisengranat-Hlm
mit positiver Magnetostriktionskonstante epitaktisch auf Le andere Granat-Unterlage aufwachsen ge-
MägneUsche B.asendomänen in einer Schicht aus
magnetischem Material, wie z. B. Yttriumortho- * führt überraschen-
^^ und Kodierungen in
m ^ vermjeden werden.
Nach dem Verfahren der Erfindung wird die Hera5
stellung des magnetischen Materials für Blasendomänenbauelemente
durch geeignete Einstellung der mechanischen Spannung in dem Film bewirkt.
Nach einem Beispiel für eine bevorzugte Ausfuhrungsform
der Erfindung wird durch Aufdampfen so ein Film aus Terbiumeisengranat, TbaFe5OI2, mit der
geeigneten Orientierung und mit einer positiven Magnetostriktionskonstanten auf einer Unterlage aus
Samariumgalliumgranat Sm3GaA2, abfs~"d
Die G««eAo«,jantt des Rhr« bett.g 12.441 A und
ist um 0,005 A grober ais ae
Unterlage die 2'436 ^ betraf, Erfindung sind aus
lieh, in der eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung erläutert wird. Verfahren der
Stoffen
Unterlage nach dem Stand der Technik wies der Film 45 Anisotropie d ^8
eine Krakelierung bzw. Haarrißbildung auf, so daß wird die( KnstaUstruk ur de M^J j
diese Materialien für bestimmte Anwendungsarten Einknstallplattchen mit P°«»vct μ'8 unter_
diese Materialien für bestimmte Anwendungsarten Einknstallplattchen mit P°«»vct μ'8 unter_
von Vorrichlungen, bei denen Blasendomänen eine konstanten (T100. T111 "U) ei"er ^ t jktf dazu
Rolle spielen, ungeeignet waren. Es wurde beob- liegen, ne.gt d,e entsprechend^ ^ag^ostnktion d«u
£ Magnetostr,-
Fürns und der Unterlage angegeben Auch findet sich
dort kein Hinweis, daß der abgeschiedene Fiim eine
positive Magnetostriktionskonstante haben soll.
in Applied Physics Letters, Vol. 17, Nr. 3 (1. August
1970), S. 131 bis 134. werden Erwägungen über die
Bedeutung von Magnetostriktionskonstante und Gitterabstand für die Verwendbarkeit von Eisengranaten
de^E ndimg
?.^, der positiven Magnetoor* ι Fall von
^J^^^^^^ {[„} sein.
Tb?he5Ül2vu pin Material würde die Orientierung
Bei,Einem Yb3Fe5Oia-Matenal wurde d.e Orientierung
{100} sein.
Die Magnetostriktionskonstanten bei Raumtemperatur von bestimmten Eisengranaten werden in der
nachfolgenden Tabelle angegeben.
Eisengranat
Sm3Fe5O12
Eu3Fe5O12
Gd1Fe5O12
Tb3Fe5O12
Dy5Fe5O12.
Ho11Fe5O12
Er3Fe5O12 .
Tm1Fe5O12
YbnHe5O18.
Y3Fe5O12
Y3(Ja0^4F
Lu; Fe5O12
«M.aeO,».
Magnet ostrik'.ionskonstanie
τι« (· 1O0) I τιη (■ 10.)
τι« (· 1O0) I τιη (■ 10.)
+ 21
+ 21
- 3,3
-12,5
-12,5
- 3,4
+ 2,0
+ 1,4
+ 1,4
+ 2,0
+ 1,4
+ 1,4
- 1,4
- 1,4
- 1.4
- 8,5
+ 1,8
+ 1,8
- 3,1
+ 12
+ 12
- 5,9
- 4.0
- 4,9
- 5,2
- 4,5
- 2,4
- IJ
- 2,4
Die Werte für die Magnetostriktionskonstanten des Eisengranatmaterials sowie auch dessen Magnetisierung
können durch Abscheiden eines Films geändert werden, der ein Gemisch von zwei oder mehreren
reinen Eisengranaten und/oder solchen, in denen die Eisenionen durch andere Kationen substituiert
sind, enthält.
Es ist davon auszugehen, daß, gleich ob ein Gemisch und/oder eine Substitution vorliegt oder nicht, die
Bedingung für die Blasendomänenbildung in dem EU.engranatmaterial, ΗΑΙ4π Ms >
1, worin Ha das uniaxiale Anisotropiefeld und 4 π M, die Magnetisierung
ist, erfüllt sein muß.
Bei magnetischen Strukturen aus Oxidfilm und Unterlage, die durch chemisches Abscheiden aus der
Dampfphase gebildet worden sind, ist die vorherrschende Quelle für die uniaxiale Anisotropie der
mügnetostriktive Effekt, der von der in dem Film vorliegenden Spannung herrührt. Diese Spannung ist auf
den Unterschied zwischen den Gitterkonstanten und den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Films und
der Unterlage zurückzuführen und kann in der Form von Dehnung oder Kompression vorliegen.
Wie in der Zeichnung veranschaulicht ist, wird ein dünner Film aus magnetischem Blasondomänenmaterial,
und zwar der Film 12, auf einer Oxidunterlagc 10 chemisch aus der Dampfphase abgeschieden.
Der Film 12 kann auch nach Zersläubungstechniken oder nach einem epitaxialen Abscheidungsverfahren
aus flüssiger Phase abgeschieden werden.
Die Unterlage 10 ist ein monokristalliner Granat mit einer Zusammensetzung J3Q5O12, worin der J-Bestandteil
wenigstens ein Element der aus Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium, Europium,
Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium, Lutetium. Lanthan,
Yttrium, Calcium und Wismut bestehenden Gruppe ist und der Q-Bestandteil 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 Unterlagtmaterialien sind gemischter YUrium-Gadoliniiimgalliumgranat, Gadoliniumgalliumgranat,
durch Aluminium substituierter Gadoliniumgalliumgranat, Terbiumgalliumgranat, Samariumgalliumgranat
und Dysprosiumgalliumgranat.
Der Film ist ein einkristalliner Granatfilm mit einer Zusammensetzung J3Q5O12, worin der J-Bestandteil
wenigstens ein Element der aus Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium, Europium, Gadolinium,
Terbium, Erbium, Thulium, Ytterbium uml 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 Vanadin, Eisen und Chrom und Eisen und Mangan bestehenden Gruppe entnommen
ist.
Ein bevorzugtes Unterlagematerial ist Samariumgalliumgranat, 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 Ä. Wenn die Differenz der Gitterkonstanten etwa
0,035 A 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
as zu der Ebene des Films die schwere Magnetisierungsachse ist und die Domänenmagnelisierungen in der
Ebene liegen.
Wie oben erörtert ist, ist die Differenz zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten von dem Film und
der Unterlage für die gesamte in dem Film vorhandene Spannung verantwortlich. Die durch die Wärmeausdehnung
bedingte Spannung liegt innerhalb annehmbarer Grenzen, solange der Wärmeausdehnungskoeffizient
der Unterlage sich von dem Wärrneausdehnungskoeffizienten des Films nicht um einen
Betrag von mehr als 1 ■ 10"/ C zwischen 25 und
1200'3C unterscheidet. Ein bestimmter nicht übereinstimmender
Betrag zwischen den Gitterkonstanten (bei Raumtemperatur) des Films und der Unterlage
und/oder den Kennwerten für die Wärmeausdehnung ist zur Bildung der Spannung erforderlich, die die
uniaxiale Anisotropie erzeugt, welche für die Blasendomänenbildung notwendig ist. Wenn Film und Unterlage
hinsichtlich sowohl der Gitterkonstanten als auch
der Wärmeausdehnung zu sehr übereinstimmen, wird die geeignete Spannung, die zur Blasendomänenbildung
erforderlich ist, nicht erreicht.
Ein {111 }-Film aus Terbiumeisengranat, Tb3Fe5O12,
mit einer Gitterkonstanten von 12,441 A wurde auf einem Samariumgalliumgranat, Sm3Ga5O12, chemisch
aus der Dampfphase abgeschieden. Die Gitterkonstante des Samariumgalliumgranats betrug 12,436 Ä
und war um einen Betrag von 0,005 A kleiner als die Gitterkonstante des Films. Die erhaltene Struktur wies
einen krakelierungsfreien Film auf, der Blasendomänen enthielt.
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,
wobei die Gitterkonstante des Films um einen Betrag von 0,065 A größer war als die Gitterkonstante (bei
Raumtemperatur) der Unterlage. Die Kompressionskraft, die auf die große Fehlübereinstimmung der
Gitter zurückzuführen ist, wurde bei der Abscheidungstemperatur
aufgehoben, und der Film befand sich in einem Dehnungszustand,was auf dermangelnden
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 der Filmebene liegt. Das Beispiel 4 ;;eigt einen Film im
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- liering |
Spannung | |
| kon | konstante") | konstante | domä~ | nen | auf Film | ||||
| Bei | stante») | A | der Unter lage — |
nc η | in der | ober | |||
| spiel | A | 12,436 | Gitter | Ebene | fläche | ||||
| Nr. | 12,441 | 12,376 | konstante | ||||||
| Material") | 12,441 | Material11) | Ga5O1212,452 | des | Kompression | ||||
| Tb3Fe5O12X) | 12,441 | Sm3Ga5O12 | 12,347 | Films") | ja | nein | keine | Dehnung | |
| Tb3Fe5O12") | 12,357 | Gd3Ga5O12 | A | nein | ja | ja | Dehnung | ||
| 1 | Tb3Fe5O12") | Nd017Sm1J13 | -0,005 | nein | ja | keine | Kompression | ||
| 2 | Y3GaFe318O12 1.2 |
Tb3Ga5O12 | -0,065 | nein | ja | keine | |||
| 3 | +0,011 | ||||||||
| 4 | -0,010 | ||||||||
a) {ill }-Orientierung.
b) Positive Magnetostriktionskonstante.
c) Negative Magnetostriktionskonstante.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Verfahren zum Herstellen eines magnetischen Materials für Blasendomänenbauelemenle, De.
,lern ein Eisengranat-Film mit posU.ver Magnetottriktionskonstante
ep.takUsch auf eine andere
Granat-Unterlage aufwachsen gelassen wird dadurch
gekennzeichnet, daß fur den Film ein Eisengranat verwendet wird, dessen
Gitterkonstante (bei Raumtemperatur) um einen Betrag von weniger als etwa 0,035 Ä größer ist als
diejenige der Unterlage.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-
aneestellt doch geht die dort vermittelte Lehre im wesentlichen dahin, eine Magnetostnktion:>konstante
«ehalten und eine Nichtübereinstimmung der
Gitter von^Film^uncI UnteAge» "£.
Der Erfindung lieg die Aul^ ^n 'Materia,s
^^^^Xelemente %u^ Verfügung zu
fur β™5^"είπ Eisengranat-Film mit positiver
s^n n'o7t l rik d t^nskonstante epitaktisch auf eine an-
^^Sna Unterlage abgeschieden wird, bei dem der
tiere G™at-Unteriage aog Haarrissen und
blasendomanenna tige mm nc
Krakel*.-ungnst■ ^ ^^ ^^
Krakel*.-ungnst■ ^ ^^ ^^
vT a*R für den Film ein Eisengranat verwendet
gelost daß ton r me Raurntemperatur)
^ISms^Se^g^oÄ
größer ist als die Gitterkonstante (bei Raum- ist ah d.eje
Matena, mit der
TA^A oder , dadurch
gekennzeichnet, daß der Film aus Terb.ume.sengranat
und die Unterlage aus Samanumgalhumgranat besteht.
,ο
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| US10178570A | 1970-12-28 | 1970-12-28 |
Publications (2)
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|---|---|
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Family
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Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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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 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| 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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