DE2357301A1

DE2357301A1 - Anordnung zur erhoehung der lichtempfindlichkeit von magnetooptischen speichermaterialien

Info

Publication number: DE2357301A1
Application number: DE2357301A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dr Hill; Jens-Peter Dr Krumme
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1973-11-16
Filing date: 1973-11-16
Publication date: 1975-05-22
Also published as: US3944992A; JPS5420297B2; GB1483775A; DE2357301C3; JPS5081642A; NL7414707A; CA1033062A; FR2251883A1; FR2251883B1; DE2357301B2

Description

PHILIPS PATENIVERWALTUIiG GMBH, Hamburg 1, Steindamm 94

Anordnung zur Erhöhung der Lichtempfindlichkeit von. magnetooptischen Speichermaterialien

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung für licht- und/oder wärmegesteuerte magnetooptische Speicher in einem äußeren Magnetfeld .

Die Verwendung von magnetooptischen Speichermaterialien, wie z.B. Mangan-Wismuth oder Eisengranat in Form von dünnen Filmen zur lös'chbQren Speicherung von optisch angebotener Information in optischen Speichersystemen ist bekannt (IEEE Trans Mag-9 _t 66 (1973)» MnBi Films for Magnetooptic Recording; Appl. Phys. Lett. 20, 451 (1972), Thermomagnetic Recording in Thin Garnet Layers). Das Speichermaterial wird senkrecht zur Speicherebene entweder in positiver oder negativer Richtung magnetisiert.·Einer bestimmten Verteilung der Magnetisierung in der Schicht entspricht ein bestimmter Informationszustand, z.B. stellt ein in positiver Richtung magnetisierter Bereich eine binäre Informationseinheit Ί' dar, während ein in umgekehrter Richtung magnetisierter Be-' reich eine binäre ^s0' repräsentiert oder umgekehrt.

Das Speichermaterial wird dabei in eine Vielzahl von magnetischen Domänen, den Speicherplätzen, unterteilt, deren Magnetisierungszuständ den Informationszustand darstellt. In der

PHD 73-201 sh/sa 509821/052 5 -²-

Praxis liegt die Ausdehnung eines Speicherplatzes im Bereich von 1 "bis 10 μπι. Es .werden also Speicherdichten von 10 bit/cm oder mehr erreicht. .

Das Einschreiben von Information gescnieht dadurch, daß ein fokussierter Laserstrahl auf einen Speicherplatz gerichtet wird. Dabei wird durch die absorbierte Lichtenergie das Speichermaterial im Bereich der beleuchteten Zone erwärmt-. Die Erwärmung bewirkt eine starke Erniedrigung des Anisotropiefeldes im "beleuchteten Bereich. Die Stabilität der Richtung der vorhandenen Magnetisierung verringert sich dadurch. Das ermöglicht ein Umschalten der Magnetisierungsricntung in den beleuchteten Bereichen durch ein pauschales äußeres Magnetfeld. In der Praxis arbeitet man dabei vornehmlich im Bereich des Curiepunktes (Mangan-Wismuth). Vorteilhaft kann das örtliche thermomagnetisch^ Umschalten auch an einem evtl. vorhandenen Korapensationspunkt erfolgen (z.B. in Granaten). Nach Abschalter des Laserstrahles während der Abkühlung wird eine hohe Stabilität der neuen Magnetisierungsricntung wieder hergestellt. Dieser Vorgang der Erwärmung und Abkühlung muß wegen der Kleinheit eines Speicherplatzes sehr schnell erfolgen, damit eine Magnettsierungsumkehr in einem Speicherplatz erreicht wird, ehe die zugeführte Wärmeenergie in Nachbarbereiche abgeflossen ist.

Bei praktischen Materialien wie z.B. bei Eisengranaten liegt diese Zeit für die angestrebte Größe eines Speicherplatzes unter 10 με. Dabei muß typisch etwa eine Energie von 0.1 bis 1 erg pro Speicherplatz zugeführt werden, um die benötigte Temperaturerhöhung zu erzielen. Dies bedeutet,. daß für das EINSCHREIBEN von Information in einen Speicherplatz, z.B. innerhalb

509821/052 5

von 1 μ3 eine Laserleistung von wenigstens 10 - 100 mW erforderlich ist. In praktischen Speichersystemen wird angestrebt, große Informationsmengen in kurzer Zeit einzuschreiben. Dies

z.B.
wird dadurch erreicht, daß/eine größere Zahl von Speicherplätzen parallel-geschaltet werden. Man erkennt, daß wegen der erforderlichen Schaltleistung dann aber sehr große Laserleistungen erforderlich werden, die.nur noch von-teuren Lasern hoher Ausgangsleistung geliefert werden können.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die zum Schalten bekannter magnetooptischer Materialien erforderliche Lichtenergie herabzusetzen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das magnetooptische Material des Speichers mit einer vom Steuerstrahl beaufschlagbaren photoleitenden Schicht versehen ist, die mittels auf ihr aufgebrachter Elektroden durch eine Stromoder Spannungsquelle steuerbar ist.

Mit Hilfe eines Photoleiters als lichtempfindlichem Schaltelement wird die eigentliche Energie zum Schalten eines Speicherplatzes nicht mehr aus der Lichtenergie, sondern aus einer elektrischen Quelle bezogen.

Feben der Erhöhung der Lichtempfindlichkeit liegt der besondere Yorteil der Anordnung noch darin, daß durch die elektronische Erwärmung die zum Schalten erforderliche Leistung nicht mehr durch Absorption von Licht im magnetooptischen Material gewonnen werden muß und daher die Zusammensetzung .des magnetischen Materials im Hinblick auf ein maximales Auslesesignal optimiert werden kann, also z.B. in Richtung auf möglichst geringe Licht-

50982 1/05 25

Patentansprüche:

/I J) Anordnung für licht- und/oder wärmegesteuerte magnetooptische Speicher in einem äußeren Magnetfeld, dadurch gekennzeichnet, dsß dss magnetooptische Material des Speichers mit einer vom Steuerstrahl beaufschlagbaren photoleitenden Schicht versehen ist, die mittels auf ihr aufgebrachter Elektroden durch eine Strom- oder Spannungsquelle steuerbar ist.

2.) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitende Schicht zwischen transparenten Elektroden liegt.

3.) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden nur auf einer Fläche der photoleitenden Schicht aufgebracht sind, vorzugsweise auf der dem Speichermaterial anliegenden Fläche.

4.) Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Speichermaterial aus Eisengranat mit Domänenbildung besteht.

5.) Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitende Schicht transparent ist.

6.) Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitende Schicht nicht transparent ist und die der photoleitenden Schicht abgewandte

509821 /0525 . " ⁹ ~

- 9 - ■ . 235730]

Oberfläche des Speichermaterial^ reflektierend ist.

509821/05.2 5

absorption bei möglichst großem Faraday-Effekt.

Dieses ist z.B. von besonderem Vorteil bei Bi-substituierten ierrimagnetischen Granatfilmen, die bisher für thermomagnetisch.es Schalten in Pb-haltigen Schmelzen gezüchtet wurden, um eine für die Erwärmung genügende Lichtabsorption durch Pb-Einbau zu erreichen. Diese Schichten können nun Pb-frei hergestellt v/erden, wodurch das Lesesignal wesentlich erhöht wird, da dieses wesentlich durch den Bi-Gehalt bestimmt ist.

Die Zeichnung stellt ein Ausiührungsbeispiel dar. Es zeigt:

Fig. 1 eine magnetooptische Speicheranordnung zur Erläuterung

Fig. 2 u. 3 Speicheranordnungen mit Photoleitern.

Bei der Speicheranordnung nach Fig. 1 ist die magnetooptische Speicherplatte SP von einer Spule SM zur Erzeugung eines äußeren Magnetfeldes umgeben. Die Speicherplatte SP kann je nach Stromrichtung der Stromquelle SQ in positiver oder negativer Richtung magnetisiert werden.

Der auf einen Speicherplatz, z.B. eine Domäne SD gerichtete Laserstrahl LS dient zum Einschreiben von Information. Die Umschaltung der Magnetisierungsrichtung in den beleuchteten Bereichen erfolgt durch das von der Spule SM erzeugte pauschale Magnetfeld.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist das auf einem Substrat angebrachte magnetooptische Material 2, z.B. das erwähnte

509821/0525 - 5 -

Eisengranat, zunächst mit einer für. das Licht durchlässigen Elektrode 3 versehen. Auf der Elektrode 3 "befindet sich ein Photoleiter 4, wie z.B. Cadmiumsulfid, der auf seiner Oberfläche erneut mit einer transparenten Elektrode 5 beschichtet ist. Zum Schalten des magnetooptischen Materials 2 wird nun die zu schaltende Fläche der Mehrschichtanordnung durch einen, ablenkbaren Laserstrahl 6 belichtet. Dadurch wird der Photoleiter 4 an der belichteten Stelle leitend. Wird nun an die transparenten Elektroden 3»5 eine Spannung angelegt, dann fließt im Photoleiter 4 ein Strom, dessen Stärke von der eingestrahlten Lichtleistung abhängt. Hierbei wird angenommen, daß der Widerstand des Photoleiters 4 im unbeleuchteten Zustand einen so hohen Wert besitzt, daß unbeleuchtete Zonen nichtleitend bleiben. Entsprechend dem Produkt Strom χ Spannung wird im Photoleiter 4 eine Leistung umgesetzt, die zur Erwärmung des Fnotoleiters an der beleuchteten Stelle führt. Neben dem Schalten mit einer Gleichspannungsquelle 7 ist eine effektive Erzeugung von Yerlustwärme in Fnotoleitern auch mit Wechselspannung bzw. Hochfrequenzspannung möglich, besonder-s dann, wenn dadurch Resonanzbewegungen der durch Licht freigesetzten Ladungsträger angeregt werden. Dadurch kann das Verhältnis von elektrischer ■ Leistung zur Lichtleistung noch erhöht werden. Die produzierte Wärme fließt durch Wärmeleitung in den angrenzenden Bereich des magnetooptischen Speichermaterials, so daß dieses ebenfalls erwärmt wird. Durch die anliegende Spannung kann dabei die erzeugte Wärmeenergie so eingestellt werden, daß eine genügende Temperaturerhöhung im Speichermaterial 2 entsteht. Eine kurzzeitige- Temperaturerhöhung wird dadurch erreicht, daß die Spannung am Fnotoleiter 4 nur kurzzeitig eingeschaltet wird.

"509821/0525 . - ⁶ -

Claims

.« Q, —

Die Energie zum Schalten des Speichermaterials 2 wird damit also aus der elektrischen Quelle bezogen, wobei das eingestrahlte !Licht nur noch, als Steuerparameter benutzt wird. Die beschriebene Anordnung verbindet also die Speicherfähigkeit des magnetooptischen Materials mit der bekanntermaßen hohen Lientempfindlichkeit eines Photoleiters, so daß mit sehr geringer Lichtleistung Information eingeschrieben werden kann.

Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist in !'ig. 3 skizziert Dabei ist das magnetooptische Material 2 mit einer kammartigen Struktur von Elektroden 8,9 beschichtet, die zur Zuführung der elektrischen Energie dienen. Der Abstand benachbarter Kammelemente 8', 9¹ sei kleiner als der Pokus-Durchmesser des Steuerstrahls. Der Fnotoleiter 4 ist auf diese Struktur aufgetragen. Wird der Photoleiter 4 belichtet, dann fließt im Bereich der beleuchteten Zone 10 ein Strom durch den Fnotoleiter 4 jeweils zwischen zwei benachbarten Elektroden der Kammstruktur, die an die beiden Pole der Spannungs- bzw. Stromquelle 7¹ angeschlossen sind. In gleicher Weise wie oben bereits beschrieben, wird dadurch eine lokale Erwärmung des magnetooptischen Materials 2 erreicht. Im Sinne der besprochenen Ausführungsbeispiele sind natürlich noch andere Elektrodenformen denkbar.

Um ein Auslesen der gespeicherten Information über den Faraday-Effekt in Transmission zu ermöglichen, muß der Photoleiter 4 einen Teil des eingestrahlten Lichtes hindurchlassen. Bei Verwendung von nicht-transparenten Pnotoleitern kann der Magneti-

- 7 -509821/0525

-r 7 -

sierungszustand optisch in RetLexion erkannt werden. Sowohl teiltransparente wie nicht-transparente Fnotoleiter sind daher im Prinzip anwendbar.

Außer Licht und Magnetfeld steht somit ein 3· Steuerparameter zur Verfügung, wodurch ein weiterer Freiheitsgrad, besonders hinsichtlich einer blockweisen optischen Adressierung gewonnen wird. ·

Patentansprüche:

- 8 -509821/05.25

Leerseite