DE2431419C3

DE2431419C3 - Harte Blasendomänen unterdrückende, magnetische Doppelschichtanordnung

Info

Publication number: DE2431419C3
Application number: DE19742431419
Authority: DE
Inventors: Paul Jerome Laguna Niguel Besser; Rodney Delbert Corona Henry
Original assignee: Rockwell International Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1973-07-02
Filing date: 1974-06-29
Publication date: 1978-04-27
Also published as: CA1028055A; FR2241408A1; IT1013344B; GB1435452A; JPS5444424B2; DE2431419B2; DE2431419A1; JPS5054254A

Description

Die Erfindung betrifft eine magnetische Doppelschichtanordnung, welche harte Blasendomiinen unter- <>o drückt und aus einem einkristallinen Träger aus einem nichtmagnetischen Granat, aus einer epitaktisch aufgebrachten ersten einkristallinen Granatschicht (Blasendomänenschicht) mit senkrecht zur Schichtebene liegender leichter Achse der Magnetisierung, sowie s einer zweiten einkristallinen Granatschicht zur Unterdrückung des Entstehens harter Blasendomäinen (Unterdrückungsschicht) besteht, wobei die Unterdrückungs schicht epitaktisch derart aufgebracht ist, daß in der Schichtebene bei einem Granat mit negativer Magnetostriktionskonstante Druckspannungen herrschen, so daß die leichte Achse der Magnetisierung parallel zur Schichtebene liegt

In der Fachwelt ist bekannt, magnetische Materialien, wie etwa Granat und Orthoferrite mit ursprünglicher und/oder induzierter (durch Form, Beanspruchung oder Wachstum) uniaxialer Anisotropie zu verwenden, um magnetische Blasendomänen zu erzeugen. Typischerweise werden diese Blasendomänen durch Anlegung eines geeigneten Vorspannungsfeldes senkrecht zu einer Schicht aus magnetischem Blasendomänen-Material erzeugt Die dabei in solchem Material induzierten üblichen Blasendomänen existieren über einen engen bereich des Vorspannungsfeldes von typischerweise etwa 10 Oersted, und wandern in der Richtung des Gradienten des angelegten Vorspannungsfeldes. In Granatmaterialien können jedoch Blasendomänen gebildet werden, die über Werte des; Vorspannungsfeldes von bis zu 40 Oersted beständig sind. Diese unübiicheii Biasendomänen werden als harte Biasendomänen bezeichnet, zeigen geringe Beweglichkeit und wandern in einem Winkel zum Gradienten des angelegten Vorspannungsfeldes. Die Anwesenheit von harten Blasendomänen ist zumeist unerwünscht

Um die Bildung von harten Elasendomänen zu unterdrücken, wird in einem Beitrag von A. H. B ο b e c k et al, in »The Bell System Technical Journal«, 51, 1431 —1435 (1972), unter anderem eine Doppelschichtanordnung beschrieben, bei der eine Granatschicht mit niedrigem magnetischem Moment zwischen einem Granatmaterial, in dem Blasendomären erzeugbar sind, und einem Substrat eingeschoben ist Bei Anlegung eines geeigneten Vorspannungsfeldes zur Bildung von Blasendomänen in der Blasendomänenschicht wird die Unterdrückungsschicht gesättigt, wodurch die Bildung von Blasendomänen in dieser Schicht unterdrückt wird, und die gesamte UnterdrückungESchch't antiparallel zu den Biasendomänen magnetisiert wii J Die Brauchbarkeit dieser Doppelschichtanordnung air Unterdrückung der Bildung harter Blasendomänen wird beschränkt durch die Neigung der Blasendomänenunterdrückungsschicht zur spontanen Bildung unerwünschter Blasendomänen.

Nach einem Beitrag von R. W ο I f und J. C. N ο r t h in »The Bell System Technical Journal«, 51,1436-1440 (1972), wird die Unterdrückung von harten Biasendomänen in einer einzigen Blasendomänen-Granatschicht dadurch erreicht, daß in die obere Oberfläche einer magnetostriktiven Blasendomänen-Granatschicht

Ionen implantiert werden. Auf die durch die Ionenimplantation bewirkte Gittererweiterung kann sich das Granatmaterial lediglich senkrecht zur Oberfläche ausdehnen, so daß parallel zur Oberfläche der implantierte Bereich unter Druckspannung verbleibt. Bei einem magnetischen Granat mit negativer Magnetostriktionskonstante induziert diese seitliche Druckspannung eine leichte Achse der Magnetisierung parallel zu der Oberfläche; in Materialien zur Erzeugung üblicher Blasendomänen ist die leichte Achse der Magnetisierung dagegen senkrecht zur Schichtoberfläche ausgerichtet als Folge von durch das Aufwachsen induzierter oder durch mechanische Spannungen induzierter Anisotropie. Die Implantation von Ionen ist jedoch begrenzt auf Granatrnaterialien, welche negative Magnetostriktionskonstanten mit relativ großen absoluten Werten aufweisen. Darüber hinaus trennt der mit

der Ionenimplantation versehene Bereich physikalisch die Erzeugungsstrukturen der Blasendomiinenschicht ab, und macht deshalb die daraus gebildete Blasendomänenanordnung weniger wirksam.

Schließlich ist es aus der US-Patentschrift 37 28 152 an sich bereits bekannt, magnetische Blasendomänen· schichten mit senkrecht zur Schichtebene liegender leichter Achse der Magnetisierung mit Hilfe einer Fehlanpassung der Gitterkonstanten zu erzeugen, wobei bei einen Granat mit positiver Magnetostriktion die Schicht mit Druckspannung und bei einem Granat mit negativer Magnetostriktion die Schicht mit Zugspannung aufgebracht wird. Diese Maßnahmen wurden jedoch nicht im Zusammenhang mit den Eigenschaften von harten Blasendomänen und Maßnahmen zu deren Unterdrückung erwähnt

Somit besteht die Aufgabe dieser Erfindung darin, die eingangs bezeichnete, harte Blasendomänen unterdrückende, magnetische Doppelschichtanordnung dahingehend weiterzubilden, daß die Blasendomänenschicht aus verschiedenen Materialien mit positiver oder negativer Magnetostriktionskonstante bestehen kann und die gesamte Doppelschichtanordnung in einem erweiterten Bereich üblicher Betriebstemperaturen eingesetzt werden kann.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit der Kombination der Merkmale (a) bis (f) aus dem Hauptanspruch.

Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Doppelschichtanordnung sind in den Unteran-Sprüchen dargelegt

Da bei dieser Doppelschichtanordnung die leichte Achse der Magnetisierung der Unterdrückungsschicht parallel zur Schichtebene der Blasendomänenschicht ausgerichtet ist, bildet die eingefügte Schicht beim Anlegen eines geeigneten Vorspannungsfeldes für die Bildung von Blasendomänen in der Blasendomänenschicht eine zusätzliche Domänenwand an der Grenzfläche der Schichten am Ende der Blasendomänen. Die zusätzliche Domänenwand behindert die Bildung, Wanderung und dergleichen von Blasendomänen mit üblichen Eigenschaften nicht, schließt jedoch die Bildung von sogenannten harten Blasendomänen aus.

Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt; im einzelnen zeigt

Fig. 1 in isometrischer Darstellung einen Ausschnitt einer Ausführungsform einer magnetischen Doppelschichtanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig.2 in isometrischer Darstellung einen Ausschnitt einer alternativen Ausführungsform der magnetischen Doppelschichtanordnung,

Fig.3 eine Schnittdarstellung entlang der Linie 3-3 aus Fig. 1, welche die in dieser magnetischen Doppelschichtanordnung erzeugten Blasendomänen erläutert, und

Fig.4 eine Schnittdarstellung entlang der Linie 4-4 aus F i g. 2, welche die Erzeugung von Blasendomänen in der alternativen Ausführungsiorm der Doppelschichtanordnung erläutert.

Die F i g. 1 zeigt in isometrischer Darstellung einen Ausschnitt aus der Doppelschichtanordnung 10 zur Erzeugung von Blasendomänen. Zu der Doppelschichtanordnung 10 gehört ein Substrat 11 aus nichtmagnetischem Material; von diesem Substrat 11 wird eine Unterdriickungsschicht zur Unterdrückung der Entstehung magnetischer harter Blasendomänen getragen; von dieser Unterdrückungsschicht 12 wird wiederum eine magnetische Schicht 13 getragen, in der Form, daß nach Anlegung eines geeigneten Vorspannungsfeldes innerhalb der Schicht 13 Blasendomänen erzeugbar sind.

Die Fig.2 zeigt eine alternative Doppelschichtan-5 Ordnung 20, bei der die Blasendomänenschicht 13 direkt auf c]em Substrat 11 aufgebracht ist, und die Unterdriickungsschicht 12 auf der Blasendomänenschicht aufgebracht ist
Im allgemeinen besteht das Substrat 11 typischerwei-

Iu se aus monokristallinem Oxidmaterial, zum Beispiel aus einem Metalloxid, wie etwa nichtmagnetischem Granat Hierbei werden die nichtmagnetischen Granate als Oxide angesehen, weiche mit der allgemeinen Formel J3Q5O12 beschrieben werden können, wobei J für wenigstens ein Element aus der Gruppe der Lanthaniden. Lanthan, Yttrium, Magnesium, Calcium, Strontium, Barium, Blei, Cadmium, Lithium, Natrium und Kalium steht; wobei Q für wenigstens ein Element aus der Gruppe Gallium, Indium, Scandium, Titan, Vanadium, Chrom, Mangan, Rhodium, Zirkon, Hafnium, Molybdän, Niob, Tantal, Wolfram und Aluminium; steht.

Die Blasendomänenschicht 13 besteht typischerweise aus monokristallinem Material, wie etwa substituiertem Eisengranat. Hierbei werden die substituierten Eisengranate als Oxide angesehen, welche mit der allgemeinen Fc.-mel J3Q5O12 beschrieben werden, wobei J für eines oder mehrere Elemente aus der Gruppe der Lanthaniden, Calcium, Wismuth, Lanthan und Yttrium steht; und wobei Q allein für Eisen oder für Eisen und eines oder mehrere der folgenden Elemente, nämlich Aluminium, Chrom, Gallim, Indium, Mangan, Scandium, Titan und Vanadin steht

Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 ist die monokristalline Blasendomänenschicht 13 epitaktisch auf der Unterdrückungsschicht 12 (oder auf dem Substrat 11 gemäß Fig. 2) aufgewachsen, wozu Standardverfahren, wie etwa die Flüssigphasen-Epitaxy (LPE), das chemische Abscheiden aus Dampft oder Gas (CVD), das physikalische Abscheiden aus Gas oder Dampf (PVD) und ähnliche Verfahren gehören. Die Bildung von zusammengesetzten Materialien mit einer Blasendomänenschicht aus monokristallinem Eisengranat auf einem monokristallinem Metalloxidsubstrat ist beispielsweise in der US-Patentschrift 36 45 788 beschrieben. Die Erzeugung von Blassndomänen in Schichten aus magnetischem Granatmaterial erfordert, daß die Schicht in der Weise aufgewachsen wird, daß die induzierte magnetische Anisotropie in der Schicht zu einer leichten Achse der Magnetisierung führt, welche

so auf der Schichtebene angenähert senkrecht steht. Dementsprechend wird die induzierte magnetische Anisotropie, d. h., eine induzierte leichte Achse der Magnetisierung, dort angewandt, wo die Blasendomän'-nsuiicht 13 aus Granat besteht. Vorzugsweise fällt diese induzierte leichte Achse der Magnetisierung mit einer der kristallografischen (ursprüngliche») leichten Achsen zusammen. Die Unterdriickungsschicht 12 zur Unterdrückung der Entstehung harter Blasendomänen wird typischerweise aus einem hoch magnetisierten

to substituierten Eisengranat gebildet Die Schicht 12 kann dabei auf dem Substrat 11 (oder der Blasendömänenschicht 13 gemäß F i g. 2) aufgewachsen sein, wozu irgendeines der verschiedenen Standardverfahren, einschließlich LPE, CVD und PVD angewandt werden

(>=■ kann. Die Unterdriic'iungsschicht 12 aus Granat wird in der Form gebildet, daß die durch mechanische Spannungen induzierte magnetische Anisotropie zu einer leichten Achse der Magnetisierung in der Ebene

der Schicht führt.

Die durch mechanische Spannungen induzierte magnetische Anisotropie kann bei Granatmaterialien durch ein Verfahren zur Fehlanpassung einer Gitterkonstante erreicht werden, wozu entweder eine besondere Zusammensetzung des Materials oder die Implantation von Ionen angewandt wurde. Erläuterungen hierzu finden sich beispielsweise in einem Beitrag von P. J. B e s s e r et al. mit dem Titel A Stress Model for Heteroepitaxial Magnetic Oxide Films Grown by Chemical Vapor Deposition, Material Research Bulletin. 6, 1111 - 1124 (1971). Die Anwendung der Fehlanpassung einer Gitterkonstante ist in der US-Patentschrift 37 28 152 beschrieben.

Die vorliegende Erfindung benützt die Fehlanpassung der Gitterkonstante zwischen den Materialien der Unterdrückungsschicht 12 und des Substrates 11 oder der Blasenrfomanenschicht 13, um die Lnterdrückungsschicht derart zu beanspruchen, daß dadurch in der Schicht eine resultierende (Jesamt-Magnetisierung parallel zur Schichtebene induziert wird. Diese induzierte Anisotropie ist unabhängig von den magnetischen Eigenschaften der Blasendomänenschicht 13. Da die durch mechanische Spannungen induzierte Anisotropie der Unterdrückungsschicht 12 auf der Fehlanpassung der Gitterkonstanten zwischen der Unterdrückungsschicht 11 und dem Substrat 12 oder der Blasendomänenschicht 13 beruht, ist die induzierte mechanische Spannung eine natürliche Folge des Aufbringens der Schicht, wenn vergleichbare Materialien ausgewählt worden sind.

Für magnetische Eisengranate besitzt die Magnetisierung die Symmetrie der kubischen Kristallstruktur des Granats in den verschiedenen äquivalenten kristallografischen Richtungen, so daß die <!00>oder <111>Richtungen eine leichte Achse der Magnetisierung darstellen können. Daraus folgt, zur Erzeugung der erforderlichen Anisotropie für die Erzeugung von Blasendomänen wird eine Schicht des Granats mit der Ebene senkrecht zu der gewünschten Richtung aufgebracht, d.h. mit der Schichtebene, welche eine j100}- oder {111 (-Ebene darstellt. In Abhängigkeit davon, ob die mit der kristallografisch^ Richtung verbundene Magnetostriktionskonstante AlOO oder λ 111 positiv oder negativ ist, wird das Blasendomänenmaterial auf einem Material (etwa auf dem Substrat 11 oder der Unterdrückungsschicht 12) mit ausreichend unterschiedlicher Gitterkonstante aufgewachsen, so daß die Schicht entlang der Schichtebene entsprechendem Druck oder Zug ausgesetzt ist. Die resultierende Beanspruchung führt zu einer einheitlichen leichten Achse der Magnetisierung im wesentlichen parallel zu der <100>- oder < 111 >-Richtung und angenähert senkrecht zu der Schichtebene. (Die durch das Aufwachsen induzierte Anisotropie führt auch zu einer einheitlichen leichten Achse in den Granatmaterialien.) Das Anlegen eines geeigneten Vorspannungsfeides senkrech; zu der Schichtebene kann dann dazu verwendet werden, um Biasendcmänen zu erzeugen. Die Richtung eines solchen Vorspannungsfeldes. H. ist in den F i g. 1 und 2 beliebig durch einen Pfeil dargestellt.

Gerade das Gegenteil des vorstehend erläuterten Verfahrens wird bei der vorliegenden Erfindung für die Unterdrückungsschicht 12 zur Unterdrückung des Entstehens von harten Blasendomänen verwendet, wenn diese Schicht aus Granatmaterial besteht. F_s wird magnetisches Granatmaterial mit positiver oder negativer Magnetostriktionskonstante ausgewählt, so daß die Fehlanpassung der Gitterkonstante zwischen der Unterdriickungsschicht 12 und der Blasendomänenschich! 13 oder dem Substrat 11 zu einer entsprechenden Zug- oder Druckbeanspruchung der Unterdrük- ^; kungsschicht führt. Die resultierende Beanspruchung füh^r' zu einer leichten Achse der Magnetisierung in der Ebene der Unterdrückungsschicht, anstatt senkrecht dazu, wie das für die Blasendomänenschicht 13 erläutert worden ist.

κ. Wird bei den Ausführungsformen gemäß den F i g. 1 und 2 angenommen, daß die leichten Achsen der Magnetisierung in der Unterdrückungsschicht 12 und der Blasendomänenschicht 13 angenähert senkrecht aufeinander stehen, so erzeugt das Anlegen des

is Vorspannungsfeldes H zylindrische Einwand- oder Blasendomänen 14 in der Blasendomänenschicht. Aus Gründei' der Übersichtlichkeit und Klarheit ist lediglich eine Blasendomäne 14 dargestellt. Die induzierte Anisotropie hält die Magnetisierung in der Ebene der

:n Unterdrückungsschicht 12 weitgehend parallel zu der Grenzfläche zwischen der Blasendomänenschicht 13 und der Unterdrückungsschicht und senkrecht zu der Höhe der Blasendomänenschicht 14, wie das in den Fig. 3 und 4 mit Pfeilen dargestellt ist. Die senkrechte

^ oder 90" -Magnetisierung der Unterdriickungsschicht 13 relativ zu den Blasendomänen 14 bildet eine zusätzliche Domänenwand 15 an der Grenzfläche der Unterdrükkungsschicht 12 und den Einwanddomänen 14-14. wie das in der< F i g. 3 und 4 dargestellt ist.

vi Obwohl der Mechanismus, nach dem die zusätzliche Domänenwand 15 die Bildung von harten Blasendomänen unterdrückt, bislang nicht vollständig verstanden wird, wird angenommen, daß die verfügbaren Freiheitsgrade für die Blasendomänen 14 auf eine solche Anzahl

τ veringert worden ist, welche die Existenz von harten Blasendomänen ausschließt, obwohl diese verringerte Zahl der Freiheitsgrade die Existenz solcher ßlasendomänen zuläßt, welche nahezu die üblichen Eigenschaften aufweisen.

Beispiele

In der folgenden Tabelle I sind die verwendeten Parameter und die erhaltenen Ergebnisse aufgeführt.

i< welche aus verschiedenen erfindungsgemäßen Materialien erhalten wurden. Die Unterdrückungsschichten und Blasendomänenschichten ließ man nach dem LPE-Verfahren aufwachsen, wie es von Levinstein et al. in Applied Physics Letters, 19, 486-488 (1971), beschrieben ist. Dieser Bericht lehrt eine Aufwachstemperatur von 920^cC beim LPE-Eintauchverfahren und die Verwendung einer PbO - B^-Schmelze. Die Scnichten wurden auf horizontal ausgerichteten Substraten niedergeschlagen, welche mit Geschwindigkeiten von

r< 30bis 100 Upm gedreht wurden, wie das von G ei ss et al. in Journal of Crystal Growth, 16. 36 (1972). beschrieben ist.

Das Material für das verwendete Substrat bestand durchgehend aus GdaGasO^ (Gadolinium-Gallium-

---. Granat oder »GGG«). Für die Unterdriickungsschicht war(YGd)3Fe5Oi2(ein gemischter Yttrium-Gadolinium-Eisengranat oder »YGdIG«) ausgewählt worden. Insbesondere führte die Zusammensetzung Y2.4^Gdoj<Fe5Oi2 zu dem gewünschten Effekt, daß die

ft5 Unterdrückungsschicht mit negativer Magnetostriktionskonstante unter Dniclchf anspnjchung τη dem Substrat oder der Blasendomänenschicht angeordnet war.

Tabelle I

Materialien und
Bedingungen

Blasendomänenschicht (YGdTm)3(FeGa)->Ow (YG(1Tm)i(FeGa),Ow Äußei* Schicht (Fig. 1) X

Innere Schicht (Fie. 2)	(YGd))FeS(Ji 2	X
Unterdrückungsschicht	0,2	(YGd))FdOu
Dicke (μίτι)	negativ	0.2
Magnetostrikt ions konstante	Druck	negativ
Vorliegende Be anspruchung	GuiGabGu	Druck
jüuätfäi	LPE	Gd)GaH)I?
A ufwachsverfahren	PbO-B2O3	LPE
Schmelze (LPE)	920	PbO- B2O1
Temperatur ("C)	2	920
Zum Zusammenbruch erforderlicher Feld bereich, ^W(Oe), W/Unterdrückungssch.	25	2
Zum Zusammenbruch erforderlicher Feld bereich (Oe) W/O Unter drückungsschicht	15 Oe (bei 125 kHz)	25
Abweichung beim Betrieb der Über tragungsstrecke

;i MFr))(FeGa)sOi	? (YEu))(FeGa)SOi
X	X
(YCiU)₁Fe₅Ou	(YGd)₁FcO,.
0,2	0,2
negativ	negativ

Druck

Gd)Ga5Öu

LPE

PbO B2O3

920

25

Druck

LPE

PbO-B2O)
920
2

25

Das in Tabelle I aufgeführte zusammengesetzte Material A wurde dadurch erhalten, daß eine 0,2 μπι dicke YGdlG-Unterdrückungsschicht auf einem Substrat aufgebracht wurde und darauf eine (YGdTm)j(FeGa)5Oi2-Blasendomänenschicht aufgebracht wurde (siehe auch Fig. 1). Die zusammengesetzten Materialien B, C und D wurden dadurch erhalten, daß man entsprechende (YGdTmHFeGaJsOiz-, (EuErHFeGa)₅Oi₂- und (YEuHFeGaJsO^-Blasendomänenschichten auf dem Substrat aufwachsen ließ, und darauf eine 0,2 μπι dicke YGdlG-Unterdrückungsschicht aufwuchs (siehe F i g. 2\

Es wurden verscheidene Untersuchungen durchgeführt, um die Anwesenheit oder Abwesenheit von harten Blasendomänen zu bestimmen. Zuerst wurde der Bereich an Werten für das Vorspannungsfeld bestimmt, der zum Zusammenbruch der Blasendomänen (ΔΗ,Οε) für die zusammengesetzten Materialien mit Unterdrükkungsschicht erforderlich war, und diese Werte von AH verglichen mii zusammengesetzten Materialien aus gleichem Blasendomänen-Material und Substratmaterial, jedoch ohne Unterdrückungsschicht. Wie aus Tabelle I zu entnehmen ist, betragen die für den Zusammenbruch erforderlichen Feldbereichswerte für die zusammengesetzten Materialien mit Unterdrükkungsschicht jeweils 2 Oe oder weniger und liegen damit gut innerhalb des anerkannten Bereichs für übliche Blasendomänen. Im Gegensatz liegen die Δ H-Bereichswerte für jedes zusammengesetzte Material ohne Unterdrückungsschicht über 25 Oe, also in einem Bereich, der für die Anwesenheit von harter Blasendomänen typisch ist.

Als zweite Untersuchungsmethode wurden Feldgra dienten in der Ebene der Unterdrückungsschichter angelegt. Die Blasendomänen wanderten in der Schichten parallel zu der Richtung des Gradienten, wai für übliche Blasendomänen erwartet wird, und nicht ir einem Winkel zu den Gradienten, wie das für hartf Blasendomänen erwartet wird.

Als dritte Untersuchungsmethode wurde die Beweg lichkeit der Blasendomänen in dem mit Unterdrük kungsschicht versehenen, zusammengesetzten Materia A imit der eingefügten Unterdrückungsschicht 12^ dadurch bestimmt, daß das zusammengesetzte Materia in eine (nicht abgebildete) dreipolige Winkelübertragungsstrecke gebracht wurde. Die beim Betrieb der

^ Vorrichtung auftretenden Abweichungen betrugen ungefähr 15Oe für einen kontinuierlichen Betrieb bei 125 kHz. Dies ist ungefähr die gleiche Abweichung, wie an Schichten mit implantierten Ionen gemessen wurde Ohne Unterdrückung kann bei 125 kHz kein zuverlässiger kontinuierlicher Betrieb erhalten werden.

Die Messungen der Beweglichkeit und der Koerzitivfeldstärke wurden sowohl an zusammengesetzten Materialien mit Unterdrückungsschicht wie an solchen Materialien ohne Unterdrückungsschicht durchgeführt.

ft« Die in Tabelle I nicht aufgeführten Ergebnisse zeigen, daß innerhalb der Genauigkeit der Meßergebnisse (±10% für die Fortbewegungsgeschwindigkeit der Blasendomänen, ±20% für das Treiberfeld) keine

nachteiligen Effekte festgestellt wurden, welche auf einer Unterdrückung beruhen.

Hierbei ist zu beachten, daß die in Tabelle I, Reihen C und D aufgeführten Blasendomänenmateriali?n, das ist (EuEr)₃(GaFe)₅Oi₂ und (YEu)₃(GaFe)₅O₁₂ für Unterdrückungsverfahren, wie etwa das Implantieren von Ionen, ungeeignti erscheinen. Im Falle des EuEr-Granats verdeckt die durch das Aufwachsen induzierte Anisotropie die spannungsinduzierte Anisotropie während der Ionen-Implantation, so daß große lonenmen gen erforderlich sind. Der YEu-Granat isi ungeeignet für die Ionen-Implantation, da er eine kleine Magnetostriktionskonstante aufweist, die entweder positiv oder negativ sein kann. Im Gegensatz dazu, was durch Tabelle I belegt wird, sind diese beiden Materialien gut geeignet zur Verwendung in zusammengesetzten Materialien mit Unterdriickungsschichten, gemäß der vorliegenden Erfindung.

Es hat sich in einigen Fällen gezeigt, daß die Dicke der Unterdrückungsschicht 12 von Bedeutung ist. Wenn man z. B. die YGdlG-Unterdrückungsschicht bis zu einer Dicke von 0,5 μπι oder mehr aufwachsen ließ, dann war das angestrebte Verhalten der Vorrichtung nicht gegeben, vermutlich als Folge von starken Domänenwechselwirkungen, welche beobachtet wurden.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Harte Blasendomänen unterdrückende, magnetische Doppelschichtanordnung, bestehend aus s einem einkristallinen Träger(ll) aus einem nichtmagnetischen Granat, einer epitaktisch aufgemachten ersten einkristallinen Granatschicht (13) (Biastndomänenschicht) mit senkrecht zur Schichtebene liegender leichter Achse der Magnetisierung, und _t0 einer zweiten einkristallinen Granatschicht (12) zur Unterdrückung des Entstehens harter Blasendomänen (Unterdrückungsschicht), die epitaktisch derart aufgebracht ist, daß in der Schichtebene bei einem Granat mit negativer Magnetostriktionskonstante Druckspannungen herrschen, so daß die leichte Achse der Magnetisierung parallel zur Schichtebene liegt, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:

a) die Unterdrückungsschicht (12) ist entweder zwischen dem Träger (11) und der Ellasendomänenschicht(i3)(Fig. 1,3) oder

b) oberhalb der Blasendomänenschicht (13) angeordnet (F i g. 2,4);

c) sie weist eine Schichtdicke von ungefähr 0,2 μπι auf;

d) sie besteht aus einem substituierten Eisen-Granat von hoher Magnetisierung mit induzierter Anisotrophie, mit einer derartigen Zusammensetzung, daß eine Fehlanpassung der Gitterkon- stante an diejenige der jeweiligen Unterlage vorliegt, se* daß in der Schichtebene

e) bei einem Granat mit negativer Magnetostriktionskonstante Druckspannungen bzw.

f) bei einem Granat mit positiver Magnetostriktionskonstante Zugspannungen herrschen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdrückungsschicht (12) aus einem gemischten Yttrium-Gadolinium-Eisen-Granat der allgemeinen Formel (YGd)jFe₅Oi 7 besteht.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gemischte Yttrium-Gadolinium-Eisen-Granat die Zusammensetzung Yz.4eGdo,54Fe50i2 aufweist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (11) aus einem Granat der allgemeinen Zusammensetzung Gd₃Ga₅Oi₂ besteht.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blasendomänenschicht (13) aus einem der folgenden Granate besteht:

(YGdTm)₃(FeGa)₅O₁₂,

(EuEr)₃(FeGa)₅Oi₂OdCr

(YEu)₃(FeGa)₅O₁₂.