DE2248839A1 - Ferromagnetisches material - Google Patents

Description

Aktenzeichen der Anmelderin:

SA 971 037

Ferromagnetisches Material

Die Erfindung betrifft ein ferromagnetisches Material aus einem Mischkristall der Elemente Mangan, Aluminium und Germanium, das insbesondere für Speicherzwecke geeignet ist.

Ferromagnetische Materialien aus den Bestandteilen Mangan, Aluminium und Germanium sind durch die US-Patentschrift 3 065 071 bereits bekannt. Für die dort beschriebenen Materialien wird eine Zusammensetzung im atomaren Verhältnis

^MnO,8-l,2^AlO,8-l,2^GeO,8-l,2

angegeben. Es wird in der genannten Patentschrift ausgeführt, daß ein Abweichen von diesem Zusammensetzungsbereich eine erhebliche Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften dieses Materials mit sich bringt.

Für verschiedene Anwendungen besitzt das bekannte Material jedoch nicht die gewünschten Eigenschaften. Es ist beispielsweise für die Herstellung von permanenten Magneten gut zu gebrauchen, ist andererseits aber für die Verwendung in magnetischen Speichern weniger gut geeignet. Für Speicher benötigte magnetische Materialien müssen bei Raumtemperatur und über einen relativ großen Temperaturbereich in Luft stabil sein. Außerdem sollen sie eine

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relativ niedrige Curie-Temperatur besitzen, die zudem noch durch die Zusammensetzung des Materials steuerbar sein soll. Weiterhin sollen dünne Schichten aus diesen Materialien eine hohe spezifische Faraday-Drehung und eine ausreichende Koerzitivkraft aufweisen und zudem leicht herzustellen sein. Auch soll die remanente Faraday-Drehung nahe der bei der Sättigung auftretenden sein. Mit den bekannten Magnetschichten konnten diese Anforderungen nicht erfüllt werden.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein ferromagnetisches Material anzugeben, das die erforderlichen Eigenschaften für die Verwendung bei magnetischen Aufzeichnungsträgern weitgehend besitzt. So soll das Material bis zu etwa 400 ⁰C eine stabile Struktur aufweisen und seine Curie-Temperatur soll vorzugsweise im Bereich von 180 bis 220 C liegen. Diese Aufgabe wird bei einem ferromagnetischen Material aus einem Mischkristall der Elemente Mangan, Aluminium und Germanium erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zusammensetzung des Materials das atomare Verhältnis

"¹¹0,8-1,0^All ,3-1,6^GeO,8-l ,0

besitzt. Um die Stabilität des Mischkristalles noch zu erhöhen, enthält das Material vorteilhaft zusätzlich Sauerstoff, wobei die Zusammensetzung des Material das atomare Verhältnis

^MnO,8-l,O^A1l,3-l,6^GeO,8-l,O°O,O5-O,3

besitzt.

Stöchiometrisches MnAlGe weist eine relativ hohe Curie-Temperatur auf, die bei etwa 245 ⁰C liegt. Es wurde jedoch gefunden, daß nicht-stöchiometrisches MnAlGe eine niedrigere und einstellbare Curie-Temperatur besitzt. Weiterhin wurde bei diesem Material die überraschende Eigenschaft festgestellt, daß es im Bereich zwischen der Raumtemperatur und 400 C stabil ist. Dünne Schichten aus

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diesem nicht-stöchiometrischen Material können in bekannter Weise durch Kathodenzerstäubung mit Gleichstrom- oder Hochfrequenzentladung oder durch Aufdampfen im Vakuum hergestellt werden. Die Substrattemperatur wird beim Aufbringen dieser Schichten vorteilhaft auf einer Temperatur im Bereich zwischen 25 und 420 C gehalten, wobei die Niederschlagsgeschwindigkeit im Bereich zwischen 2 und 10 A/sec. liegt. Auf diese Weise wurden Schichten mit den Zusammensetzungen

^MnO,8-1,0^A1l,3-1,6^Ge0,8-1,0 und bei Zugabe von Sauerstoff mit den Zusammensetzungen '

^0,8-1,0^1,3-1,6^Ge0,8-1, O⁰0,05-0,3

erzeugt. Diese Schichten hatten eine Curie-Temperatur zwischen 180 und 220 ⁰C, Faraday-Drehungen bei Raumtemperatur zwischen 0,75 und 0,9 χ 10 °/cm, eine Remanenz von 98 % des Sättigungswertes und eine Koerzitivfeldstärke von etwa 1500 Oe. Die Sättigungsmagnetisierung schwankte zwischen 3000 und 3600 Gauß.

Während in der US-Patentschrift 3 065 Ο71 ausgeführt wurde, daß ternäre Systeme aus den Elementen Mangan, Aluminium und Germanium sehr schlechte magnetische Eigenschaften besitzen, wenn ihre Zusammensetzung nicht in dem Bereich

^MnO,8-l,2^AlO,8-l,2^GeO,8-l>2

liegt, wurde gefunden, daß außerhalb dieses Bereiches die Materialien eine unerwartete Stabilität bei Raumtemperatur und eine Curie-Temperatur im Bereich zwischen 180 und 220 C aufweisen, wobei die magnetischen Eigenschaften durchaus als ausreichend für die Verwendung bei magnetischen Aufzeichnungsträgern anzusehen sind.

Es werden im folgenden verschiedene Ausführungsbeispiele näher SA 971 037

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betrachtet:

Beispiel 1:

Eine Schicht mit der Zusammensetzung

^Mni_/0^A1l,6^Gei,0

mit einer im Bereich zwischen 500 und 10 000 Ä schwankenden Dicke auf einem nichtmagnetischen Substrat besaß eine Curie-Temperatur von. 180 C, bei Raumtemperatur eine spezifische Faraday-Drehung von 0,75 χ 10 °/cm, eine Koerzitivfeidstärke von 1500 Oe, sowie eine Sättigungsmagnetisierung von etwa 3000 Gauß. Die angegebenen Werte für die Faraday-Drehung beziehen sich in diesem und in den folgenden Beispielen auf Wellenlängen im Bereich der sichtbaren und infraroten Strahlung.

Beispiel 2:

Ein Material mit der Zusammensetzung

^Mnl,O^All,3^Gei,O

wies eine Curie-Temperatur von 220 ⁰C, eine spezifische Faraday-Drehung von 0,9 χ 10 °/cm, eine Koerzitivfeidstärke von 1500 Oe und eine Sättigungsmagnetisierung von 3600 Gauß auf.

Beispiel 3:

Der Zusatz von Sauerstoff zur Verbesserung der chemischen Stabilität des Materials hatte keine Beeinträchtigung der magnetischen Eigenschaften zur Folge. Die Zusammensetzung lag in dem Bereich

^MnO,8-l,O^All,3-l,6^GeO,8-l,O°O,O5-O,3.

Beispiel 4:
Das Material

^Mnl,O^A1l,3^Gel,O°O,2

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hatte eine Curie-Temperatur von 220 °C und verhielt sich hinsichtlich der magnetischen Eigenschaften wie das Material entsprechender Zusammensetzung ohne Sauerstoffzugabe.

Beispiel 5:

Es wurde gefunden, daß mit steigendem Aluminumgehalt die Curie-Temperatur abnimmt. Es besteht jedoch eine obere Grenze für den Anteil an nichtmagnetischen Bestandteilen,, um die magnetischen Eigenschaften, die Stabilität und die Kristallstruktur nicht zu beeinträchtigen.

Beispiel 6:

Mit steigendem Mangangehalt-muß auch der Germaniumgehalt erhöht werden. Dies wiederum ergibt einen Anstieg der Curie-Temperatur.

Der beanspruchte 'Zusammensetzungsbereich erscheint für die beabsichtigten Verwendungen somit optimal zu sein. Es ist hiermit möglich, die Curie-Temperatur im Bereich zwischen 180 und 220 ⁰C beliebig einzustellen. Die erhaltenen Werte für die Curie-Temperatur, die spezifische Faraday-Drehung, die Koerzitivfeidstärke und die Sättigungsmagnetisierung sowie die weiteren Eigenschaften sind für die Anwendung bei Speichern geeignet. Die Magnetisierung verläuft senkrecht zur Schichtebene, wenn die Schicht durch Kathodenzerstäubung oder Aufdampfen hergestellt wurde.

Die aus dem beanspruchten Material bestehenden magnetischen Schichten sind besonders geeignet für die Verwendung bei Aufzeichnungsträgern, so z.B. bei mit Hilfe von Strahlen adressier- ' baren Speichern. Es wird hierbei ein polarisierter Lichtstrahl auf eine angesteuerte Stelle des magnetischen Mediums gerichtet. Der Grad der Drehung der Schwingungsrichtung des Lichtstrahles zeigt den Magnetisierungszustand an dieser Stelle an. Beim Durchgang des Strahles durch das Speichermedium wird die Drehung durch den sogenannten Faraday-Effekt und bei der Reflexion des Strahles durch den sogenannten Kerr-Effekt bewirkt. Die nichtmagnetische Unterlage für die Speicherschicht kann ebenso wie diese strahlungs-

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durchlässig oder -undurchlässig sein. Die Unterlage kann aus einem Metall wie Aluminium, aus Glas oder aus einem keramischen Material bestehen. Die Dicke der magnetischen Speicherschicht liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 500 und 10 000 A.

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Claims (2)

Ρ' A T E NTAN S P R Ü C Ή E

1. Ferromagnetisches Material aus einem Mischkristall der Elemente Mangan, Aluminium und Germanium, das insbesondere für Speieherzwecke geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung des Materials das atomare Verhältnis

^MnO,8-l,O^A1l,3-l,6^GeO,8-l,O

besitzt.

2. Ferromagnetisches Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material zusätzlich Sauerstoff enthält, und daß die Zusammensetzung des· Materials das atomare Verhältnis

^MnO,8-l,O^A1l,3-l,6^GeO,8-l,O^OO,O5-O,3

besitzt.

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OPUGINAL INSPECTED