DE2165299C3

DE2165299C3 - Verfahren zur Herstellung einer für Blase ndomänenanwendungsgebiete brauchbaren magnetischen Schicht

Info

Publication number: DE2165299C3
Application number: DE2165299A
Authority: DE
Inventors: Paul Jerome Mission Viejo Besser; David Murray Organge Heinz; Jack Everett Anaheim Mee; George Richard Anaheim Pulliam
Original assignee: North American Rockwell Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1970-12-28
Filing date: 1971-12-23
Publication date: 1975-08-07
Also published as: FR2121043A5; NL7114340A; JPS518774B1; DE2165299B2; CA961155A; US3753814A; GB1367125A; DE2165299A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer für Blasendomänenanwendungsgebiete brauchbaren magnetischen Schicht.

Magnetische Blasendomänen in einer Schicht aus magnetischem Material, wie z. B. Yttriumorthoferrit, sind bekannt und werden in der USA.-Patentschrift 3460116 beschrieben. Magnetische Blasendomänen in zusammengesetzten Strukturen mit einer dünnen Schicht aus einem einkristallinen Eisengranat und einer Oxidunterlage werden in der deutschen Patentanmeldung P 2063211.5 beschrieben. Das Bewegen von Blasendomänen in Kanälen oder Streifen aus diesen magnetischen Schichten wird in der deutschen Patentanmeldung P 21 34 148.0 beschrieben. Auf diese Anmeldungen wird hier Bezug genommen.

Schichten, die für eine Blasendomänenanwendung geeignet sind, werden in bequemer Weise nach dem chemischen Dampfabscheidungsverfahren hergestellt, das in der deutschen Patentanmeldung P 20 28 082.4, angemeldet am 8. Juni 1970, beschrieben ist.

Es ist davon auszugehen, daß die Eigenschaften der magnetischen Schicht und die Größe des angelegten magnetischen Steuerfelds derart sind, daß beständige Blasendomänen existieren. Wenn Schichten dieses Typs gebildet werden, ist im allgemeinen der Rand bzw. die Kante der Schieb; eine empfindliche Stelle für die Bildung unerwünschter Kristallflächen, fehlorientierter Abscheidungen, dickerer Abscheidungen und anderer Merkmale, die zur Domänenkernbildung und als Domänenfestlegungspunkte dienen. Wenn die Schichten am Rand dicker sind, neigen die Blasendomänen dazu, zu dem Schichtrand hinzuziehen oder an dem Schichtrand zu verbleiben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer für Blasen- domänenanwendungsgebiete brauchbaren magnetischen Schicht zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch

299

gelöst, daß der ursprüngliche Rand der Schicht entfernt und ein glatter, gut ausgeprägter Schichtrand gebildet wird, von dem durch Anlegen eines Magnetfelds gebildete Blasendomänen abgestoßen werden.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß in der magnetischen Schicht entstehende Blasendomänen nicht zum Schichtrand hingezogen werden oder an dem Schichtrand verbleiben.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird der ursprüngliche Rand der Schicht durch Ätzen entfernt.

Nach einer bevorzugten Verfahrensweise kann die magnetische Schicht chemisch geätzt werden.

Es hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen, daß die Schicht mit Phosphorsäure geätzt wird.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Schicht durch Ionenbombardement geätzt weiden.

Nach noch einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der ursprüngliche Rand der Schicht durch Bearbeiten mit Laserstrahlen entfernt werden.

Die Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen geben bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung wieder. Es zeigt

Fig. 1 eine Querschnittansicht eines bestimmten Teils einer zusammengesetzten Struktur aus magnetischer Schicht und Unterlage mit darin enthaltenen Blasendomänen,

Fig. 2 eine Querschnittansicht eines geätzten Exemplars der in der Fig. 1 dargestellten Struktur,

F i g. 3 eine Querschnittansicht eines zweiten geätzten Exemplars der in der Fig. 1 dargestellten Struktur und

Fig. 4 eine Querschnittansicht eines dritten geätzten Exemplars der in der Fig. 1 dargestellten Struktur.

Wie in der Fi g. 1 veranschaulicht ist, wird auf einer einkristallinen Unterlage 10 eine dünne Schicht aus magnetischem Blasendomänenmaterial 12 ausgebildet.

Die Unterlage 10 ist ein einkristalliner Granat mit einer Zusammensetzung J₁Q₅O₁₂, 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 Unterlagematerialien sind Y₀₄^Gd₂ ,,Ga₅O₁₂. Dy₁₁₆₅Gd₂₁₅Ga₅O₁₂ und

Sm₃Ga₅O₁₂.

Die Schicht aus dem Blasendomänenmaterial ist eine einkristalline Granatschicht mit einer Zusammensetzung J₃Q₅O₁₂, worin der J-Bestandteil der Schichtzusammensetzung wenigstens ein Element der aus Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium. Ytterbium, Lutetium, Lanthan und Yttrium bestehenden Gruppe enthält und der Q-Bestandteil der Schichtzusammensetzung 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 ..«st.

Bevorzugte Schichtmaterialien sind Eisengranate wie z. B. Y₃Ga₁₄Fe₃₈O₁₂ und Tb₃Fe₅O₁,.

Die zusammengesetzte Struktur aus Eisengranatschicht und Unterlage weist eine Schicht mit einer bestimmten Magnetostriktionskonstanten und eine bestimmte Differenz zwischen den Gitterkonstanten der Schicht und der Unterlage auf. Dieses Erfordernis wird im einzelnen in drei schwebenden deutschen Pa- »° tentanmeldungen (Aktenzeichen P 2165 296.0, P 21 65 297.1 und P 2165298.2) erörtert, auf die hier Bezug genommen wird.

Der Schichtteil 12, der in der Fi g. 1 dargestellt ist, enthält Blasendomänen 14, die in im wesentlichen ¹S gleichmäßigen Abständen voneinander und von dem Rand der ursprünglich aufgewachsenen Schicht vorhanden sind. Diese Blasendomänen sind durch Anlegen eines geeigneten Magnetfeldes gebildet worden. Entlang der Kante 11 dar ursprünglich aufgewachse- *o nen Schicht stellen die Domänen Schlangenkurven dar und werden an der Kante festgehalten. Diese Blasendomänen haben im allgemeinen, wie z. B. in substituierten Eisengranaten, eine Größe von etwa 0,00064 cm und sind in einem Abstand voneinander ^a5 angeordnet, der etwa das Dreifache des Blasendomänendurchmessers ausmacht.

Obwohl Granate die bevorzugten Materhlien für die Unterlage und die Schicht sind, können andere Oxidmaterialien für die Unterlage benutzt werden, 3<> und zwar insbesondere wenn die Schicht aus einem Orthoferritmaterial besteht.

Die in der Fig. 1 dargestellte zusammengesetzte Struktur aus Schicht und Unterlage wird dann einer Ätzung unter Anwendung photolithographische Ätztechniken der in der Halbleiterindustrie im allgemeinen benutzten Art unter Verwendung eines Ätzmittels, z. B. Phosphorsäure, unterworfen, wobei die in der Fig. 2 dargestellten Kanten 24 und 26 gebildet werden. Zum Beispiel wird der Schichtteil 22 mit einer dünnen Schicht aus Siliciumdioxid zwischen den Kanten 24 und 26 abgedeckt. Phosphorsäure greift den Schichtteil 22 zwischen den Kanten 24 und 26 nicht an, während die Schichtteile 12 (nicht dargestellt) auf der nicht abgedeckten Seite der Ränder 24 und 26 durch die Säure gelöst werden.

Wie in der Fig. 2 dargestellt ist, befinden sich die Blasendomänen 28 in dem inneren Schichtteil 22. Die Blasendomänen 28 werden von den Rändern 24 und 26 abgestoßen. Die in Schlangenkurvenform vorliegenden Domänen 23 bleiben an den Gitterfehlordnungen entlang des ungeätzten Randes 21 hängen, doch sind weder in Schlangenkurven vorliegende Domänen noch Blasendomänen an den geätzten Rändern 24 und 26 vorhanden. Dje Gitterfehlordnungen entlang des ungeätzten Randes 21 dienen als potentielle Stellen für unerwünschte Kernbildung oder Blasendomänenerzeugung.

In der Fi g. 3 ist die Schicht so geätzt, daß ein relativ schmaler Schichtstreifen 32 auf der Unterlage 30 mit Rändern 34 und 36 ausgebildet worden ist. Eine einzige Linie aus Elasendomänen 38 ist in Abständen in der Mitte des Streifens 32 und entfernt von den Rändern 34 und 36 angeordnet.

In der Fig. 4 hat die Schicht die Form einer Scheibe. Die Schicht ist unter Ausbildung einer Scheibe 42 auf der Unterlage 40 geätzt worden. Blasendomänen 44 sind in der Mitte der Scheibe 42 und entfernt von dem Scheibenrand 46 angeordnet. Wie in den Fig. 2,3 und 4 gezeigt ist, neigen die Blasendomänen in den geätzten Schichten dazu, in einem Abstand entfernt von dem geätzten Rand der Schicht aufzutreten. Dieser Zwischenraum, d. h. der Abstand von dem äußeren Schichtrand, führt zu einer Struktur, die als solche für viele besondere Anwendungen von Geräten, in denen Blasendomänen eine Rolle spielen, geeignet sind.

Obwohl mehrere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, ist davon auszugehen, daß gemäß der Erfindung zahlreiche andere Gebilde oder Domänenkonstellationen durch Ätzen erhalten werden können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

2 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer für Blasendomänenanwendungsgebiete brauchbaren rna- gnetischen Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß der ursprüngliche Rand der Schicht entfernt und ein glatter, gut ausgeprägter Schichtrand gebildet wird, von dem durch Anlegen eines Magnetfeldes gebildete Blasendomänen abgestoßen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ursprüngliche Rand der Schicht durch Ätzen entfernt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge- ¹S kennzeichnet, daß die Schiebt mit Phosphorsäure geätzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht durch Ionenbombardement geätzt wird. ^ao

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ursprüngliche Rand der Schicht durch Bearbeiten mit Laserstrahlen entfernt wird.