DE3334324C2

DE3334324C2 -

Info

Publication number: DE3334324C2
Application number: DE3334324A
Authority: DE
Inventors: Osamu Ishii; Fumikatsu Yoshimura; Iwao Mito Ibaraki Jp Hatakeyama
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1982-09-22
Filing date: 1983-09-22
Publication date: 1988-03-17
Also published as: NL8303258A; NL192897B; NL192897C; US4642245A; US4544612A; DE3334324A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen magnetischen γ-Fe₂O₃-Film, der zumindest ein Edelmetall der folgenden Gruppe enthält: Pd, Au, Pt, Ru, Ag, Rh, Ir und Os. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Filmes.

γ-Fe₂O₃-Filme werden als Speichermedium zur magnetischen Aufzeichnung verwendet. Die feinen q-Fe₂O₃-Partikel sind im allgemeinen mit einem Binder beschichtet auf einem Substrat aufgetragen, um ein mit γ-Fe₂O₃ beschichtetes Medium zu erhalten, danach wird das beschichtete q-Fe₂O₃ gehärtet, um ein γ-Fe₂O₃-Scheibenmedium zu erhalten. Der γ-Fe₂O₃-Film wird durch reaktives Sputtern eines Eisentargets auf das Substrat präpariert und der resultierende γ-Fe₂O₃-Film wird durch Erhitzen in einem H₂-Gas reduziert, um einen Fe₃O₄-Film zu bilden. Der sich so ergebende Fe₃O₄-Film wird durch Erhitzen in Luft oxidiert, um einen q-Fe₂O₃-Film zu bilden. Der so resultierende γ-Fe₂O₃-Film wurde bereits als Magnetplatte verwendet (J. Appl. Phys., VOL. 53, Nr. 3 (1982), Seiten 2556 bis 2560 und IEEE Trans. Mag., VOL. MAG-15 (1979), Seiten 1549 bis 1551). Dem γ-Fe₂O₃-Film werden auch bereits einige at.-% Co zugefügt, um die Koerzitivkraft (Hc) zu erhöhen, sowie einige at.-% Cu zugefügt, um die untere Grenze der Reduktionstemperatur nach unten zu verschieben. Eine Scheibe, die dabei als Substrat verwendet wird, ist eine Platte aus einer Al-Legierung, die poliert und mit einer anodisierten Schicht (Alumit) beschichtet ist. Wird dieses Substrat über 320°C erhitzt, so wird die Oberfläche des Al-Substrates rauh, und die Al₂O₃-Schicht bricht. Deshalb ist die Reduktion des Fe₂O₃-Filmes ein wichtiger Schritt. Es ist notwendig, die Untergrenze der Reduktionstemperatur nach unten zu verlegen, um ein gleichmäßiges γ-Fe₂O₃-Filmmedium herstellen zu können, das auf dem Substrat sehr gute magnetische mechanische Eigenschaften hat. Dem γ-Fe₂O₃-Film wird auch bereits Ti hinzugefügt, um die von der Hystereseschleife umschlossene Fläche möglichst quadratisch zu machen. γ-Fe₂O₃-Filme mit zugefügten Co, Ti und Cu-Additiven haben somit verbesserte Eigenschaften bezüglich Koerzitivkraft und unterer Reduktionstemperaturgrenze. Es ist jedoch auch bekannt, daß ein γ-Fe₂O₃-Film, dem die oben genannten Metalle zugefügt sind, eine geringere magnetische Sättigung aufweist. Der Grund hierfür liegt darin, daß diese Metallionen die amorphe nichtmagnetische Phase beeinflussen sowie den Gitterdefekt im aufgedampften Film und daß darüberhinaus der resultierende Film aus porösem Material besteht. Das Additiv Co ist wirksam für ein Ansteigen der Koerzitivkraft bei der Herstellung des γ-Fe₂O₃-Filmes, verringert aber die Sättigungsmagnetisierung und verschlechtert die quadratische Grundform der Hystereseschleife. Es wird deshalb ein Speichermechanismus mit größerer Sättigungsmagnetisierung bei der Herstellung der γ-Fe₂O₃-Filmscheibe nötig.

Eines der Probleme für die Anwendung eines γ-Fe₂O₃-Filmmediums ist eine magnetische Speicherscheibe. Der Höchstwert (Hs) der horizontalen Komponente, die von einem Magnetkopf erzeugt wird, kann mittels der Karlquist-Gleichung (M. Matsumoto "Magnetic recording" Kyoritsu Shuppan Kabushiki Kaisha, Seite 21 (1977)) ermittelt werden:

Hs = 4Ms cot^-1 (2y / g)

worin bedeuten:

Ms = Sättigungsmagnetisierung des Kopfmateriales, y = Abstand des Kopfmediums, g = Kopfspaltlänge.

Wird Ferrit als das am häufigsten verwendete Kopfmaterial verwendet, so liegt eine Sättigungsmagnetisierung von 400 Gauß, ein Kopfspalt von 0,8 µm, ein Kopfmediumszwischemraum von 0,2 µm und eine Mediumsdicke von 0,1 µm unter magnetischen Speicherbedingungen vor. Die horizontale Komponente (Hs), die in der untersten Schicht erreicht wird, kann zu etwa 1500 Oe errechnet werden. Ist Hx der Hystereseschleife des magnetischen Films, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, mehr als 1500 Oe, so ist das Medium bei den vorgenannten Speicherbedingungen nicht gesättigt, es liegt eine sogenannte ungesättigte Speicherung vor. Diese Tatsache veranlaßt einen negativen Einfluß auf die Überschreibcharakteristiken und die Löschzeichen.

In dem γ-Fe₂O₃-Film liegt die Beziehung Hx = α Hc vor, worin α für den γ-Fe₂O₃-Film 1,8 bis 2,0 ist. Liegt die Koerzitivkraft über 800 Oe unter Speicherbedingungen, so ist Hx≧1500 Oe. Dieser Wert wird größer als der obengenannte Hs-Wert. Steigt die Koerzitivkraft für hohe Speicherdichte an, so hat α so niedrig wie möglich zu sein. Der beste Wert ist α = 1. Andererseits gilt für den Koerzitivquadratwert S *, der die Neigung im Punkt der Koerzitivkraft der Hystereseschleife zeigt, die Gleichung S * = Hr / Hc. Der Wert S * veranlaßt also eine erhebliche Beeinflussung der Speicherungsdichte bei der Speicherung bei gesättigter Magnetisierung.

Ist die Neigung des schreibenden magnetischen Feldes des Kopfes konstant und wird S * größer, so steigt die Aufzeichnungsdichte an und erreicht nahezu die Weite a im Bereich der magnetischen Transition. Dem γ-Fe₂O₃-Film werden üblicherweise einige Atom.-% Ti und Cu zugefügt, um den Wert S * des Scheibenmediums zu verbessern. Ein γ-Fe₂O₃-Film mit S * = 0,77 wird in der Praxis üblicherweise als magnetisches Speicherscheibenmedium verwendet.

Die Beziehung der Weite a des Transitionsbereiches, Charakteristiken des Speichermediums, wie Filmdicke d, Restmagnetisierung Mr und Koerzitivkraft Hc und S * wurden für die Analysierung untersucht von Talke et al. (IBM. J. Res. Develop. 19 Seiten 591 bis 596 (1975)). Die Beziehung zwischen der Weite eines Transitionsbereiches und Speicherdichte D ₅₀ wurden zur Aufkläurung untersucht von Comstock (IBM. J. Res. Develop. 18, Seiten 556 bis 562 (1974)), wonach die Speicherdichte D ₅₀ die Ausgangsschwächung auf die Hälfte des isolierten Ausganges ist.

Ausgehend von der obigen Gleichung wird die Abhängigkeit der Speicherdichte D ₅₀ von Hc oder S * errechnet. Steigt S * über 0,1 an, so steigt die Speicherdichte D ₅₀ über 100 FRPM (Flux Reversal per millimeter) an. Im Konditionsbereich wurde jedoch errechnet, daß die Dicke d 0,12 µm, die Restmagnetisierung 240 Gauß, die Kopfspaltlänge 0,15 µm, die freie Kopfhöhe 0,1 µm, Hc = 700 bis 1000 Ce und S * 0,6 bis 0,95 betragen. Der Anstieg von D ₅₀ bedeutet den Anstieg des Wiederholungsausganges mit hoher Aufzeichnungsdichte. Bleibt die vom Scheibenmedium erzeugte Störspannung konstant, so ist offensichtlich, daß die Verbesserung des Signales zum Störabstand in das Scheibenmedium gebracht wurde.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein γ-Fe₂O₃-Film, der zumindest ein Edelmetall aus folgender Gruppe enthält: Pd, Au, Pt, Rh, Ag, Ru, Ir, Os.

Gegenstand der Erfindung ist weiter ein Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Eisenoxidfilms mit einer sehr guten Ausbildung der Hystereseschleife und magnetischer Sättigung.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein γ-Fe₂O₃-Film auf einem Substrat durch Aufdampfen erzeugt, wobei als Additiv zumindest ein Element aus folgender Gruppe Verwendung findet: Pd, Au, Pt, Rh, Ag, Ru, Ir, Os. Ein Eisenlegierungstarget mit einem der vorgenannten Additive wird durch reaktives Sputtern (Kathodenzerstäuben) auf einem Substrat aufgetragen, um einen das Additiv enthaltenden α-Fe₂O₃-Film auf dem Substrat zu erhalten. Der α-Fe₂O₃-Film wird dann in nassem Wasserstoffgas erhitzt, um den Fe₂O₃-Film zu bilden. Der Fe₂O₃-Film wird dann in Luft erhitzt, um den γ-Fe₂O₃-Film zu bilden, der die Additive enthält. Gemäß einer bevorzugten Lösung wird der q-Fe₂O₃-Film mit dem hinzugefügten Os reduziert, um den Fe₃O₄-Film zu bilden. Das magnetische Feld wird mit dem Fe₃O₄-Film mit Os vor oder nach oder während der Oxidation in Luft aufgebracht.

Der resultierende γ-Fe₂O₃-Film hat ausgezeichnete magnetische Eigenschaften und ist als magnetisches Medium verwendbar.

Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe, durch additive Edelmetallelemente magnetische Eigenschaften zu verbessern. Das erfindungsgemäße Verfahren soll die Herstellung eines γ-Fe₂O₃-Filmes verbessern. Insbesondere soll die Erfindung die magnetischen Eigenschaften und die Lese- und Schreibfähigkeiten verbessern. Schließlich soll die Untergrenze der Reduktionstemperatur herabgesetzt werden können.

Die Vorteile der vorliegenden Erfindung sind die folgenden:

1. Der aufgedampfte Film mit Edelmetallelementen hat eine geringe Tendenz zum Ionisieren als Eisen. Insbesondere wird die Reduktion von α-Fe₂O₃ zu Fe₃O₄ beschleunigt.
2. Der Anteil der magnetischen Phase (Fe₃O₄-Phase) im resultierenden Film steigt infolge der Beschleunigung des Reduktionsprozesses an und der Fe₃O₄-Film oxidiert fortschreitend in Luft zu γ-Fe₂O₃. Der resultierende q-Fe₂O₃-Film hat eine deutlich verbesserte Magnetisierung.
3. Die Koerzitivkraft des γ-Fe₂O₃-Films steigt im Verhältnis zum Os- Gehalt an.
4. Die Oxidation von Fe₃O₄ zu γ-Fe₂O₃ wird durch die Wirkung eines magnetischen Feldes bewirkt, das durch die induzierte magnetische Anisotropie im Film erzeugt wird. Darüber hinaus werden der Fe₃O₄-Film und der γ-Fe₂O₃-Film im Zustand der Restmagnetisierung gehalten und danach in Luft erhitzt, worauf die Filme magnetisch anisotrop erzeugt werden. γ-Fe₂O₃ und Fe₃O₄ ergeben dann eine verbesserte Anisotropie, indem die Koerzitivkraft und die Hystereseschleife verbessert werden.
5. Beim Verfahren für die Herstellung der Schicht gemäß der Erfindung werden die γ-Fe₂O₃-Partikel als Mikrokorn erzeugt, wodurch das resultierende γ-Fe₂O₃-Film-Medium die Störungen vermindern kann.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es sind im einzelnen

in Fig. 1 eine typische Hystereseschleife eines magnetischen Filmes dargestellt.

In Fig. 2 ist schematisch eine Aufdampfvorrichtung dargestellt, die der Herstellung eines magnetischen Eisenoxidfilmes dient.

In Fig. 3 ist die Relation zwischen Reduktionstemperatur und elektrischem Widerstand aufgetragen.

In Fig. 4 ist die Beziehung zwischen Ru-Gehalt, unterer Grenze der Reduktionstemperatur und Sättigungsmagnetisierung aufgetragen.

In Fig. 5 ist die Beziehung zwischen Os-Gehalt und unterer Grenze der Reduktionstemperatur und Sättigungsmagnetisierung aufgetragen.

In Fig. 6 ist die Beziehung zwischen Os-Gehalt und Koerzitivkraft aufgetragen.

In Fig. 7 ist die Relation zwischen Os-Gehalt, Koerzitivkraft, koerzitiver Winkelhaltigkeit und α aufgetragen.

In Fig. 8 ist die Beziehung zwischen Glühtemperatur und magnetischen Eigenschaften (Hc, S *, α) aufgetragen.

In Fig. 9 ist die Beziehung zwischen Glühtemperatur, normalisiert durch die Koerzitivkraft, und magnetischen Charakteristiken (Hc, S *, α) dargestellt.

In Fig. 10 zeigt die Beziehung zwischen der Koerzitivkraft eines γ-Fe₂O₃-Films mit Os oder Co als Additiv und Temperatur.

Fig. 11 zeigt die Relation einer Eisenkugelbeanspruchung und Verschleißtiefe.

Magnetische Eisenoxidfilme gemäß der vorliegenden Erfindung werden durch eine Aufdampfvorrichtung aufgetragen, wie sie in Fig. 2 schematisch dargestellt ist. Ein Verfahren zur Aufbereitung wird wie folgt beschrieben durchgeführt. Das Target 3 wird in einer Vakuumkammer 1 angeordnet. Unter der Annahme einer Legierung von 98 at.-% Fe und 2 at.-% Co hat die Platte einen Durchmesser von 200 mm und sind additive Pallets 4 als Stücke der Platte mit 5 mm Breite und 5 mm Länge und 0,5 mm Dicke auf dem Target 3 angeordnet. Der Additivgehalt kann gesteuert werden, um die die Anzahl der additiven Pellets 4 auf dem Target 3 zu erhöhen oder zu verringern. Ein Substrat 2 mit 210 mm Durchmesser ist angeordnet, um in der Vakuumkammer 1 dem Target 3 gegenüber zu liegen. Das Substrat 2 kann um eine Längsachse rotieren. Es ist eine Scheibe aus einer Aluminiumlegierung, die mit einer anodisierten Oxidschicht (Alumit) beschichtet ist. Die Vakuumkammer 1 ist mit einer Vakuumpumpe 6 evakuiert. Zur Herstellung der Beschichtungsatmosphäre von 4 × 10^-3 mbar (3 × 10^-3 Torr) ist aus einem Gasführungssystem 7 ein Gemisch aus 50% Ar- und 50% O₂-Gas in die Kammer eingeführt. Darüber hinaus ist ein γ-Fe₂O₃-Film mit einer Dicke von 0,14 µm vorbereitet, und zwar mit einem Radiofrequenzmagnetron, das die Aufdampfung mit einer Aufdampfkraft von 0,3 KW zwischen dem Substrat 2 und dem Target 3 bewirkt. Das Additiv ist zumindest ein Element aus folgender Gruppe: Pd, Pt, Rh, Ag, Ru, Ir, Os und Au. An der Stelle der oben erwähnten additiven Pellets 4 kann ein Fe-Legierungssubstrat zur Aufnahme der oben erwähnten Metalle verwendet werden. Zum Vergleich werden Co, Ti und Cu-Additive verwendet. α-Fe₂O₃ wird durch reaktives Aufdampfen auf das Substrat gebildet und dann in nassem H₂-Gas bei 100 bis 350°C während drei Stunden reduziert, um den Fe₂O₃-Film zu bilden. Die resultierenden Filme werden auf der Struktur dahingehend untersucht, ob sie Fe₃O₄ enthalten oder nicht. Der Untersuchung dienen elektronische Diffraktion, Magnetmessung oder Mößbauereffektmessung. Der Fe₃O₄-Film wird durch Erhitzen auf 300°C für drei Stunden in Luft in einen γ-Fe₂O₃-Film oxidiert. Die Struktur des γ-Fe₂O₃-Films wird durch elektronische Diffraktion und Mößbauereffektmessung geprüft.

Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele erläutert.

Beispiel 1

Eine 2 at.-% Co-98 at.-% Fe-Legierungsplatte mit 200 mm Durchmesser, 2 at.-% Co-98 at.-% Fe-Legierung mit zugefügtem Cu und 2 at.-% Co-98 at.-% Fe-Legierung mit zugefügtem Os werden durch reaktives Sputtern bei 4 × 10³ mbar (3 × 10^-3 Torr) eines 50% Ar- und 50% O₂-Gasgemisches, bei 0,3 KW Radiofrequenz Aufdampfkraft auf ein Al-Legierungs-Substrat, das mit anodisiertem Oxid beschichtet ist, aufgedampft, wobei das Substrat rotiert, um einen α-Fe₂O₃-Film zu bilden, der eine Dicke von 0,14 µm hat. In diesem Fall wurde das additive Metallelement im α-Fe₂O₃-Film zu 0,83 at.-% und 1,0 at.-% Cu analysiert.

Der resultierende α-Fe₂O₃-Film wurde in nassem H₂-Gas bei 200 bis 300°C drei Stunden lang reduziert, um den Fe₃O₄-Film zu bilden. Die Relation zwischen der Reduktionstemperatur und dem elektrischen Widerstand ist in Fig. 3 dargestellt. Der elektrische Widerstand wurde im Zweipunktprüfverfahren mit einem Klemmenabstand von 5 mm gemessen. Der reduzierte Film hatte 10³ bis 10⁴ Ω elektrischen Widerstand und bestand aus Fe₃O₄. Ein höherer Widerstand des reduzierten Films wurde festgestellt, wenn der Film aus einem Gemisch aus α-Fe₂O₃ und Fe₃O₄ bestand.

Ein α-Fe₂O₃-Film mit hinzugefügtem 2 at.-% Co wurde bei 300 bis 325°C reduziert und ein α-Fe₂O₃-Film mit 1 at.-% Cu wurde bei 260 bis 320°C reduziert, um die untere Grenze der Reduktionstemperatur in Richtung auf niedrige Temperatur auszuweiten. Darüber hinaus wurde ein α-Fe₂O₃-Film mit hinzugefügten 0,83 at.-% Os bei 225°C reduziert, und in diesem Fall wurde der Beschleunigungseffekt der Reduktion von α-Fe₂O₃ zu Fe₃O₄ bestätigt, um bei weniger hinzugefügtem Os als Cu fortzuschreiten. Überschreitet der Os-Gehalt 5 at.-%, so hatte der γ-Fe₂O₃-Film keine verbesserte Sättigungsmagnetisierung und Ausbildung der Hystereseschleife. Lag der Os-Gehalt unter 0,37 at.-%, so entwickelte der resultierende γ-Fe₂O₃-Film Film keine besonderen magnetischen Eigenschaften, und er weitete nicht die Untergrenze der Reduktionstemperatur nach der niedrigeren Temperatur. Es wird deshalb festgelegt, daß der Os-Gehalt 0,37 bis 0,5 at.-% sein sollte. Dabei zeigte der at.-%-Wert, daß der Gehalt an den Edelmetallen Co, Ti und Cu, wie er im Atomverhältnis der Metalle vorliegt, Sauerstoffatome ausschloß.

Beispiel 2

Einem γ-Fe₂O₃-Film war zumindest ein Element aus folgender Gruppe als Additiv hinzugefügt: Pd, Au, Pt, Rh, Ag, Ru, Ir, Os. Dieser Film wurde durch reaktives Sputtern präpariert. Zur Verwendung kamen dabei 2 at.-% Co-98 at.-% Fe als Legierung für das Target, 10,6 × 10^-3 mbar (8 × 10^-3 Torr) eines 50% Ar-50% O₂-Gasgemisches und 1 KW Radiofrequenz als Aufdampfkraft auf das Al-Legierungssubstrat. Die anderen Bedingungen für Aufdampfen und Wärmebehandlung waren die für das Beispiel 1 angegebenen. Die Werte für Sättigungsmagnetisierung, additive Elemente und Gehalt (at.-%) sind in Tabelle 1 aufgetragen.

Tabelle 1

Alle resultierenden q-Fe₂O₃-Filme hatten über 0,34 Tesla (3400 Gauß) Sättigungsmagnetisierung.

Diese Werte der Sättigungsmagnetisierung lagen um mindestens 0,01 Tesla (100 Gauß) höher im Vergleich mit γ-Fe₂O₃-Filmen gemäß dem Stand der Technik mit Co und Cu oder Co, Cu und Ti als Additiven, die 0,33 Tesla (3300 Gauß) hatten. Alle resultierenden Fe₃O₄-Filme mit den Additiven gemäß Tabelle 1 hatten weniger als 225°C als untere Grenze der Reduktionstemperatur und konnten verwendet werden, um die Untergrenze der Reduktionstemperatur nach der unteren Temperaturseite hin auszuweiten, was nicht erhalten werden könnte durch additives Cu gleichen Anteiles. Additives Os insbesondere hat die Eigenschaft, nicht alleine die Sättigungsmagnetierung anzuheben, sondern auch die Koerzitivkraft zu verbessern. Die Koerzitivkraft eines γ-Fe₂O₃-Films, die aus 2 at.-% Co-98 at.-% Fe beim Stand der Technik erhalten werden konnte, war 0,065 Tesla (650 Oe), im Fall von 0,5 at.-% Os betrug sie dagegen 0,09 Tesla (900 Oe), im Fall von 0,83 at.-% Os betrug sie 0,11 Tesla (1100 Oe) und im Fall von 2,13 at.-% Os betrug sie 0,18 Tesla (1800 Oe).

Beispiel 3

Ein 98 at.-% Fe-2 at.-% Co-Target wurde durch Radiofrequenzsputtern bei 10,6 × 10^-3 mbar (8 × 10^-3 Torr) eines 50% Ar- und 50% O₂-Gasgemisches bei 1 KW Aufdampfkraft unter Verwendung von additivem Ru von 0,4 bis 4,6 at.-% für die Bildung eines γ-Fe₂O₃-Films mit additivem Ru auf dem Substrat aufgedampft. Der resultierende γ-Fe₂O₃-Film wurde in nassem H₂-Gas bei Erhitzen reduziert, um einen Fe₃O₄-Film zu bilden. Dieser wurde durch Erhitzen in Luft oxidiert, um einen γ-Fe₂O₃-Film zu bilden. Die Beziehung zwischen Ru-Gehalt und Sättigungsmagnetisierung ist in Fig. 4 dargestellt. Lag der Ru-Gehalt unter 3 at.-%, so hatte der resultierende Film eine höhere Sättigungsmagnetisierung als der γ-Fe₂O₃-Film ohne Ru-Gehalt. Überstieg jedoch der Ru-Gehalt 4,5 at.-%, so hatte der resultierende Film eine abnehmende Sättigungsmagnetisierung.

Die untere Grenze der Reduktionstemperatur ist ebenfalls in Fig. 4 dargestellt. Stieg der Cu-Gehalt im α-Fe₂O₃-Film mit zugefügtem Cu an, so fiel die Reduktionstemperatur nicht unter 210 bis 225°C. Stieg jedoch der Ru-Gehalt über 0,4 at.-% an, so konnte die Untergrenze der Reduktionstemperatur auf weniger als 225°C abgesenkt werden. Daraus ergibt sich, daß der Ru- Gehalt auf 0,4 bis 4,5 at.-% festgelegt werden sollte.

Überstieg der Gehalt an Ag, Rh und Ir 2 at.-%, so wurde die Sättigungsmagnetisierung im resultierenden γ-Fe₂O₃-Film nicht verbessert. Lag der Gehalt an Ag, Rh und Ir unter 0,5 at.-%, so wurden die magnetischen Eigenschaften des resultierenden γ-Fe₂O₃ ebenfalls nicht verbessert. Daraus ergibt sich, daß der Gehalt an Ag, Rh und Ir zwischen 0,5 und 2 at.-% liegen sollte.

Beispiel 4

Ein γ-Fe₂O₃-Film wurde vorbereitet unter Verwendung eines Eisentarget, das 2 at.-% Co und 2 at.-% Ti und maximal 3,4 at.-% Au durch reaktives Sputtern unter den Bedingungen des Beispieles 1 enthielt. Überstieg der Au-Gehalt 3 at.-%, so war die Sättigungsmagnetisierung des resultierenden γ-Fe₂O₃-Filmes nicht verbessert. Lag der Au-Gehalt unter 0,5 at.-%, so waren die magnetischen Eigenschaften des resultierenden γ-Fe₂O₃-Filmes nicht verbessert. Die untere Grenze der Reduktionstemperatur lag zwischen 175 und 180°C im Fall additiven Au. Daraus ergibt sich, daß der Au-Gehalt zwischen 0,5 und 3 at.-% liegen sollte.

Beispiel 5

Ein γ-Fe₂O₃-Film wurde durch Radiofrequenzsputtern unter Verwendung eines gesinterten α-Fe₂O₃ Target mit Co₂O₃, TiO₂ und RuO₂ (2,5; 2,0; 1,0; bzw. 0,5 mol%) und Reduktion und Oxidation unter den Bedingungen des Beispieles 1 aufbereitet. Der Ru- Gehalt wurde durch chemische Analyse ermittelt, und der γ-Fe₂O₃-Film hatte 0,5 at.-% Ru. Dieser Film hatte 200°C als untere Grenze der Reduktionstemperatur und 0,35 Tesla (3500 Gauß) Sättigungsmagnetisierung. Wurde reines Ar-Gas verwendet, um unter den sonstigen Bedingungen des Beispieles die Aufdampfungsatmosphäre zu schaffen, so hatte der resultierende γ-Fe₂O₃-Film eine Sättigungsmagnetisierung von 0,35 Tesla (3500 Gauß).

Beispiel 6

γ-Fe₂O₃-Filme enthielten 2 at.-% Co und Ru und wurden durch reaktives Aufdampfen unter den Bedingungen des Beispieles 1 präpariert. Betrug der Ru-Gehalt weniger als 0,5 at.-%, so sank die untere Grenze der Reduktionstemperatur von α-Fe₂O₃ zu Fe₃O₄ um 200 auf 270°C. Der γ-Fe₂O₃-Film zeigte gute Eigenschaften, wie hohe Speicherdichte wie 56 × 10³ A/m (700 Oe) Koerzitivkraft, 0,8 Rechteckigkeitsverhältnis.

Eine magnetische Scheibe aus einem γ-Fe₂O₃-Film enthielt 0,5 at.-% Ru und wurde auf Verschleißfestigkeit der Scheibenoberfläche im Vergleich mit einer γ-Fe₂O₃-Scheibe mit 2 at.-% Co, 1 at.-% Ti und 1,5 at.-% Cu gemäß dem Stand der Technik untersucht. Die Verschleißfestigkeit der Scheiben wurde mit einer Mn-Zn- Eisendruckkugel mit 3 mm Durchmesser untersucht, während sich die Scheibe 1 m/sec Relativgeschwindigkeit drehte; die Scheibe drehte sich 1000mal. Es wurde die Eindringtiefe gemessen, um aus Ergebnis auf die Verschleißfestigkeit zu schließen.

Die Verschleißfestigkeit des γ-Fe₂O₃-Filmes mit zugefügtem Co und Ru war besser, um einen Punkt der Eindringtiefe unter der gleichen Belastung im Vergleich zu dem γ-Fe₂O₃-Film mit zugefügtem Co, Ti und Cu abzusenken. Die verbesserte Verschleißfestigkeit der Scheibe zeigte sich in einem wesentlich größeren Aufschlagwiderstand gegenüber einem aufprallenden Prüfkörper.

Beispiel 7

Ein γ-Fe₂O₃-Film mit zugesetztem Ru und Au wurde unter Verwendung eines 98 at.-% Fe-2 at.-% Co-Legierungs-Targets durch reaktives Aufdampfen unter den Bedingungen des Beispieles 1 präpariert. Als Additiv wurden 0,7 at.-% Ru und 0,3 at.-% Au dem oben erwähnten Fe-Co-Legierungstarget hinzugefügt und aufgedampft, um einen α-Fe₂O₃-Film zu bilden und α-Fe₂O₃-Film in nassem H₂-Gas reduziert, um einen Fe₃O₄-Film zu bilden. Die untere Grenze der Reduktionstemperatur wurde um 175 auf 275°C abgesenkt, um die Niedertemperaturseite auszuweiten. Der resultierende γ-Fe₂O₃-Film zeigte dann eine Sättigungsmagnetisierung von 0,4 Tesla (4000 Gauß).

Beispiel 8

γ-Fe₂O₃-Filme wurden durch reaktives Sputtern unter 10,6 × 10^-3 mbar (8 × 10^-3 Torr) eines 50% Ar- und 50% O₂-Gasgemisches bei 200 W Aufdampfkraft unter Verwendung einer 98 at.-% Fe-2 at.-% Co-Legierung als Target präpariert. Auf dem Target wurde als Additiv Os-Puder aufgetragen. Dieses Aufdampfverfahren wurde mit einem Gleichstrommagnetron durchgeführt. Als Substrat wurde eine Al-Legierungsscheibe verwendet, die mit einem anodisierten Film (Alumit) beschichtet war, einen Durchmesser von 210 mm hatte und während des Aufdampfens des Filmes mit 10 min^-1 umlief, um eine gleichmäßige Dicke des abgelagerten α-Fe₂O₃ gegen die Umfangsrichtung der Scheibe zu erhalten. Der α-Fe₂O₃-Film hatte eine Dicke von 0,17 µm und wurde durch reaktives Aufdampfen während 55 Minuten präpariert. Der Os-Gehalt kann durch Bestimmung der Ablagerung des Os-Puders auf dem Target gesteuert werden. Der resultierende a-Fe₂O₃-Film hatte im Maximum 5 at.-% Os.

Der α-Fe₂O₃-Film mit zugefügtem Os wurde in nassem H₂-Gas bei 200 bis 350°C während drei Stunden reduziert, um den Fe₃O₄-Film zu bilden. Die Relation zwischen Os-Gehalt, Untergrenze der Reduktionstemperatur und Sättigungsmagnetisierung ist in Fig. 5 dargestellt. Die untere Grenze der Reduktionstemperatur sank mit dem Anstieg des Os-Gehaltes. Betrug der Os-Gehalt 0,37 at.-%, so war die Reduktionstemperatur auf 250°C abgesenkt. Stieg der Os-Gehalt auf 0,37 at.-%, so war die Reduktionstemperatur für die Umwandlung von α-Fe₂O₃ zu Fe₃O₄ bei 225°C erreicht und hielt sich danach konstant. Betrug der Os-Gehalt 1 bis 2 at.-%, so hatte der resultierende γ-Fe₂O₃-Film eine maximale Sättigungsmagnetisierung von 0,35 Tesla (3500 Gauß). Überstieg der Os-Gehalt 5 at.-%, so hatte der γ-Fe₂O₃-Film keine verbesserte Sättigungsmagnetisierung mehr. Der Os-Gehalt soll deswegen zwischen 0,37 und 5 at.-% liegen.

Es wird angenommen, daß der Effekt der Beschleunigung der Reduktionsreaktion durch additives Os die katalytische Reaktion erbrachte, weil die Tendenz des Os zur Ionisation geringer als bei Eisen ist. Die Relation zwischen Os-Gehalt und Koerzitivkraft des γ-Fe₂O₃-Films ist in Fig. 6 dargestellt. Die Zusammensetzungen des Target waren eine 98 at.-% Fe-2 at.-% Co und eine 97,1 at.-% Fe-2,9 at.-% Co-Legierung. Os wurde als Pellets oder Puder auf dem Target aufgebracht. Der q-Fe₂O₃-Film wurde durch reaktives Aufdampfen unter gleichen Bedingungen präpariert. Die Koerzitivkraft bei Os und Co betrug im Maximum 190 × 10³ A/m (2380 Oe).

Beim Stand der Technik ist lediglich Co als Additiv zur Verbesserung der Koerzitivkraft bekannt. Betrug der Co-Gehalt 10 at.-%, so betrug die Koerzitivkraft des resultierenden γ-Fe₂O₃-Filmes 160 × 10³ A/m (2000 Oe).

Eine sehr hohe Koerzitivkraft wurde demgegenüber durch ein kompositorisches Additiv aus Co und Os erhalten. Danach wurde ein α-Fe₂O₃-Film mit zugefügten 0,88 at.-% Os präpariert durch reaktives Sputtern unter Verwendung von 99,9% Fe als Target unter gleichen Bedingungen und der resultierende α-Fe₂O₃-Film wurde in nassem H₂-Gas bei 240°C während drei Stunden reduziert, um einen Fe₃O₄-Film zu erhalten. Der resultierende Fe₃O₄-Film auf der Substratscheibe wurde abgelöst, um ein quadratisches Stück mit den Seitenlängen von jeweils 8 mm zu schneiden. Stücke des Fe₃O₄-Filmes wurden oxidiert, um einen γ-Fe₂O₃-Film auf den folgenden sechs Wegen zu erhalten:

(1) Die Oxidation wurde durch Erhitzen auf 280°C während vier Stunden als dem üblichen Verfahren durchgeführt.
(2) Parallel zum Fe₃O₄-Film wurde ein externes magnetisches Feld von 320 × 10³ A/m erzeugt, dann gelöscht und die Restmagnetisierung in eine bestimmte Richtung gebracht. Die Oxidation das Fe₃O₄-Filmes wurde dann durch Erhitzen auf 280°C während vier Stunden in Luft durchgeführt, um den γ-Fe₂O₃-Film zu bilden.
(3) Die Oxidation wurde durch Erhitzen auf 215°C während vier Stunden in Luft durchgeführt, um den Film im Zwischenbereich zwischen Fe₃O₄ und γ-Fe₂O₃ zu bilden. Danach wurde wieder ein externes magnetisches Feld parallel zur Filmoberfläche erzeugt, dieses Feld wieder gelöscht und der Film im Zustand der Restmagnetisierung in einer bestimmten Ausrichtung zur inneren Filmfläche belassen. Es folgte eine erneute Wärmebehandlung durch Erwärmen auf 280°C während vier Stunden in Luft.
(4) Die Oxidation des Fe₃O₄-Filmes wurde bei 280°C während vier Stunden in Luft durchgeführt, um α-Fe₂O₃ zu bilden. Danach wurde ein externes magnetisches Feld von 320 × 10³ A/m (4 KOe) parallel zur Filmoberfläche erzeugt, dieses wieder gelöscht und der Film im Zustand der Restmagnetisierung in einer definierten Richtung zur Filmoberfläche belassen. Die Wärmebehandlung wurde bei 280°C während vier Stunden in Luft wiederholt.
(5) Die Oxidation des Fe₃O₄-Filmes wurde bei 280°C während 10 Minuten in Luft durchgeführt, während das externe magnetische Feld um 320 × 10³ A/m (4 KOe) parallel zur Filmoberfläche aufgebaut war, das danach gelöscht wurde, worauf die Wärmebehandlung bei 280°C während vier Stunden und in Luft wiederholt wurde.
(6) Die Oxidation des Fe₃O₄-Filmes wurde bei 280°C während vier Stunden in Luft durchgeführt, während das externe magnetische Feld um 320 × 10³ A/m (4 KOe) parallel zur Filmoberfläche aufgebaut war. Der durch Wärmebehandlung gemäß (1) gebildete Film wurde gekennzeichnet, um durch Reflexionspunkte eines (211), (210), (110) Supergitter die γ-Fe₂O₃-Phase mittels elektronischer Diffraktion erkennen zu können. Die magnetischen Eigenschaften des γ-Fe₂O₃-Film, wie er durch die oben beschriebenen sechs Möglichkeiten gebildet wurde, sind in Tabelle 2 enthalten.

Tabelle 2

Magnetische Eigenschaften des γ-Fe₂O₃-Filmes

Der γ-Fe₂O₃-Film, wie er gemäß der Verfahren (1) gebildet wurde, wurde dem magnetischen Feld zugeordnet, um von einer freien Richtung aus zu messen; die nach den Verfahren (2) bis (6) gebildeten γ-Fe₂O₃-Filme wurden nach dem magnetischen Feld zum Messen einer definierten Richtung zugeordnet, die sich bei der Zuordnung des magnetischen Feldes zum Film während der Wärmebehandlung ergab. Der γ-Fe₂O₃-Film nach der Herstellung gemäß den Verfahren (2) bis (6) hatte im Vergleich mit dem nach dem Verfahren (1) hergestellten Film verbesserte Werte für Hc, α und S *, und es wurde eine mehr quadratische Form der Hystereseschleife erzielt.

Beispiel 9

Der γ-Fe₂O₃-Film wurde durch reaktiven Sputtern unter Verwendung einer 98 at.-% Fe-2 at.-% Co-Legierung als Target mit 200 mm Durchmesser unter 10,6 × 10^-3 mbar (8 × 10^-3 Torr) eines 50% Ar- und 50% O₂-Gasgemisches bei 1 KW Aufdampfkraft zur Beschichtung eines Al-Legierungssubstrates als anodisierte Schicht auf diesem aufgetragen. Der resultierende α-Fe₂O₃-Film war 0,14 µm dick und hatte einen Os-Gehalt von 0,83 bis 2,13 at.-%. Zwei Arten des α-Fe₂O₃-Filmes wurden daraufhin in nassem H₂-Gas bei 250°C drei Stunden lang reduziert, um einen Fe₃O₄-Film zu bilden.

Parallel zur Filmoberfläche wurde ein externes magnetisches Feld 320 × 10³ A/m (4 KOe) aufgebracht, und danach wieder gelöscht, um den Zustand der Restmagnetisierung zu erhalten; der Fe₃O₄-Film wurde bei 300°C drei Stunden lang in Luft erhitzt, um den γ-Fe₂O₃-Film zu erhalten. Ohne einem magnetischen Feld ausgesetzt zu sein, wurde der magnetische Film aus Fe₃O₄ unter den oben genannten Bedingungen zum Vergleich erhitzt. Die magnetischen Charakteristiken wie Hc, γ und S * des γ-Fe₂O₃-Films sind in Tabelle 3 dargestellt.

Tabelle 3

Magnetische Charakteristiken des γ-Fe₂O₃-Films

Der q-Fe₂O₃-Film enthielt dabei 2 at.-% Co. Der Fe₃O₄-Film mit der verbliebenen Restmagnetisierung wurde zum γ-Fe₂O₃-Film oxidiert. Die Messung der magnetischen Eigenschaften wurde parallel zur Magnetisierungsrichtung durchgeführt. Beide Proben mit magnetischer Wärmebehandlung ergaben im Vergleich zu Proben ohne Wärmebehandlung eine Verbesserung um etwa 10% bei Hc und um 16 bis 26% bei S *, sowie eine Verringerung um 11 bis 25% bei α, und sie hatten gute quadratische Ausbildung der Hystereseschleife.

Beispiel 10

99,9 at.-% Fe mit 200 mm Durchmesser und additivem Os als Target wurde im reaktiven Sputterverfahren aufgedampft unter Verwendung des Radiofrequenzmagnetronverfahrens unter 10,6 × 10^-3 mbar (8 × 10^-3 Torr) eines 50% Ar und 50% O₂-Gasgemisches bei 1 KW Aufdampfkraft, um einen α-Fe₂O₃-Film mit Os auf einem Al-Legierungssubstrat zu erhalten. Das Substrat wurde anodisiert, um auf der Oberfläche eine Al₂O₃-Schicht zu bilden. Das Substrat hatte einen Durchmesser von 210 mm und wurde mit 10 min^-1 während der Bildung des aufgedampften Filmes mit gleichmäßiger Dickenverteilung zum Umlaufen gebracht. Das Target wurde während der Dauer von 34 Minuten aufgedampft, um einen a-Fe₂O₃-Film mit einer Dicke von 0,17 µm auf dem Substrat zu erhalten. Der Os-Anteil wurde durch die Menge des auf dem Target placierten Os-Puders gesteuert. α-Fe₂O₃-Filme mit 0,37; 0,70; 1,5 bzw. 2,6 at.-% Os wurden in nassem H₂-Gas bei 250°C während drei Stunden zu Fe₃O₄-Filmen reduziert, danach bei 310°C vier Stunden lang in Luft erhitzt, um γ-Fe₂O₃-Filme zu bilden. Jedes Substrat mit dem γ-Fe₂O₃-Film wurde unterteilt, um quadratische Stücke mit 9 mm Seitenlänge zu erhalten. Parallel zur Oberfläche eines Stückes des γ-Fe₂O₃-Filmes wurde ein externes magnetisches Feld von 320 × 10³ A/m (4 KOe) aufgebracht, danach gelöscht, um einen Zustand von Restmagnetisierung zu erhalten; der Film wurde auf 200°C eine Stunde lang in Luft zum Vergüten wie folgt erhitzt. Die Beziehung des Os-Gehaltes zu den magnetischen Eigenschaften vor und nach dem Vergüten ist in Fig. 7 aufgetragen. Nach dem Vergüten waren im γ-Fe₂O₃-Film Hc und S * verbessert und α abgesenkt. Gemäß den Kurven A, B und C in Fig. 7 wurde der γ-Fe₂O₃-Film wie bei den vorhergehenden Beispielen einer Oxidationsbehandlung unterzogen (vor dem Vergüten), der γ-Fe₂O₃-Film gemäß den Kurven D, E und F wurde einer Oxidationsbehandlung unterworfen, und darüberhinaus wurde dem Film ein externes magnetisches Feld zugeordnet und danach erst die Vergütung durchgeführt.

Der γ-Fe₂O₃-Film mit zugefügtem Co, Cu und Ti ergab S * = 0,77, während der γ-Fe₂O₃-Film mehr als 0,37 at.-% Os als Additiv gemäß der vorliegenden Erfindung ergab S *≧0,84.

Beispiel 11

Ein γ-Fe₂O₃-Film mit 1,4 at.-% wurde gemäß dem Beispiel 10 präpariert (99,9 at.-% Fe-Target) und in nassem H₂-Gas bei 250°C drei Stunden lang reduziert, um Fe₃O₄ als Film zu bilden; danach wurde dieser Film vier Stunden lang in Luft bei 310°C geglüht, um einen γ-Fe₂O₃-Film zu bilden. Das Substrat mit dem γ-Fe₂O₃-Film wurde geteilt, um quadratische Stücke mit 8 mm Seitenlänge zu erhalten. Parallel zur Oberfläche des γ-Fe₂O₃-Films wurde ein externes magnetisches Feld (4 KOe) gebildet und danach wieder gelöscht, um die Restmagnetisierung zu erhalten; der Film wurde anschließend eine Stunde lang in Luft bei 110 bis 350°C geglüht. Die Relation zwischen Vergütungstemperatur und magnetischen Charakteristiken ist in Fig. 8 aufgetragen. Wurde die Vergütungstemperatur auf über 150°C angehoben, so verursachten die magnetischen Charakteristiken des resultierenden γ-Fe₂O₃-Filmes ein Ansteigen von Hc und S * sowie ein Absinken von α. Wurde die Vergütungstemperatur auf über 250°C angehoben, so wurden die Werte der magnetischen Charakteristiken etwa konstant.

Vor dem Vergüten wurden dem q-Fe₂O₃-Film extern magnetische Felder unterschiedlicher Intensität zugeordnet. Das Vergüten erfolgte bei einer Temperatur von 250°C eine Stunde lang. Die Beziehung zwischen dem dem Film zugeordneten externen magnetischen Feld und den magnetischen Charakteristiken nach dem Vergüten ist in Fig. 9 aufgetragen. Das externe magnetische normalisierte sich infolge der Koerzitivkraft (Hc) des γ-Fe₂O₃-Filmes vor dem Vergüten. Normalisierte sich der Wert des externen magnetischen Feldes bei Hc über 0,5, so wurde die koerzitive Ausbildung der Hystereseschleife des γ-Fe₂O₃-Filmmediums verbessert. Überstieg der Wert 2, so erreichten die magnetischen Charakteristiken wie Hc, S * und α konstante Werte. Wie sich aus den Beispielen 8 bis 11 ergibt, so ergab die magnetische Wärmebehandlung des γ-Fe₂O₃-Filmes die magnetische Anisotropie des Filmes. Dieses Phänomen ergab sich jedoch nicht bei γ-Fe₂O₃-Filmen, die als Additive Co, Cu und Ti enthielten. Das konnte spürbar nur in γ-Fe₂O₃-Filmen beobachtet werden, die Os als Additiv enthielten.

Die magnetische Anisotropie wurde in nur geringem Maße durch die Bedingungen des Aufdampfens und des Reduktionsglühens beeinflußt, d. h. die Aufdampfatmosphäre lag im Bereich von 100% O₂ bis 90% Ar und 10% O₂ bei 2,7 × 10^-3 bis 10,6 × 10^-3 mbar (2 × 10^-3 bis 8 × 10^-3 Torr). Der Temperaturbereich für die Reduktionsglühbehandlung lag zwischen 225 und 300°C für eine Stunde für die Bildung von Fe₃O₄, und danach wurde Fe₃O₄ oder γ-Fe₂O₃ oder der Zwischenzustand zwischen Fe₃O₄ und γ-Fe₂O₃ dem Erhitzen im magnetischen Feld oder dem Erhitzen im Zustand der Restmagnetisierung ausgesetzt. Es konnte so ein γ-Fe₂O₃-Film erhalten werden, der eine magnetische Anisotropie in einer bestimmten Richtung hatte.

Beispiel 12

Fe₃O₄ mit 0,88 at.-% additivem Os wurde wie im Beispiel 8 präpariert. Zur Magnetisierung des Fe₃O₄-Filmes gegen die Umfangsrichtung der Scheibe, wurde ein Magnetkopf vom Winchestertyp der rotierenden Scheibe zugeordnet und zu einer Relativbewegung in radialer Scheibenrichtung veranlaßt, während der Fe₃O₄-Film vorgesehen wurde, um vom Magnetfeld des Magnetkopfes aus mit einem Gleichstrom magnetisiert zu werden.

Der Magnetkopf hatte im Kern eine Weite von 370 µm, eine Spaltlänge von 94 µm und 12 Spulenwicklungen. Wurde der Kopf mit einer Relativgeschwindigkeit von 8,5 m/S eingesetzt, im Kopfmediumzwischenraum wurde er um 0,18 µm bewegt. Als Kopfmaterial wurde Mn-Zn-Ferrit verwendet. Über einen Durchmesserbereich von 190 bis 200 mm wurde die Scheibe gegen den Scheibenumfang hin magnetisiert, wobei die Magnetisierung mit 50 mA des Gleichstromes erfolgte. Die Scheibe wurde oxidiert bei 310°C vier Stunden lang und in Luft, um den γ-Fe₂O₃-Scheibenfilm zu bilden.

Die Lese/Schreib-Charakteristiken dieser Scheibe wurden mit dem gleichen Magnetkopf unter Verwendung von Gleichstrom und bei gleichem Kopf-Medium-Spalt gemessen. Die Messung erfolgte an zwei Stellen der Scheibe, bei 195 mm und bei 160 mm in Durchmessereinrichtung. Die Messung bei 195 mm erfolgte mit Magnetisierung durch Gleichstrom, während die Messung bei 160 mm ohne Magnetisierung des Scheibenfilmes aus γ-Fe₂O₃ erfolgte. Die Meßergebnisse und Lese/Schreib-Charakteristiken sind in Tabelle 4 aufgetragen.

Tabelle 4

Meßergebnisse Lese/Schreib-Charakteristiken

Gemäß Tabelle 4 war beim γ-Fe₂O₃-Film die magnetische Anisotropie zur Umfangsrichtung der Scheibe (195 mm Durchmesser) im Vergleich mit dem γ-Fe₂O₃-Film ohne Magnetisierung (160 mm Durchmesser) verbessert um 112 FRPM (Flux Reversal per Millimeter) in der Speicherdichte (D ₅₀), um 0,38 mV in der isolierten Pulswiederholungsamplitude, um -5 dB bei der Charakteristik des löschenden Überschreibens und um 2,0 dB beim Signal für das Störverhältnis. Ein besonders gutes Signal für das Störverhältnis ergab sich, weil der Durchmesser des Kristallkornes der von Feinkorn war und bei einigen hundert Angström lag. Wurde kein Os zugegeben, so wuchs das Kristallkorn auf etwa 1000 Angström, begleitet von reduktiver Hitzebehandlung und oxidativer Wärmebehandlung, Os als Additiv verhindert also ein Kornwachstum.

"Isolierte Pulswiederholungsamplitude" bedeutet die Amplitude der Ausgangsimpulse bei niedriger Speicherdichte im Fall keiner Beeinflussung zusätzlicher Impulse.

"D ₅₀" bedeutet die Speicherdichte dort, wo die Wiederholungsamplitude auf die Hälfte der isolierten Pulswiederamplitude abfällt.

"Charakteristik für löschend überschreiben" bedeutet, daß das magnetische Medium zuerst bei 200 FRPM des Pulses gespeichert ist, danach bei 900 FRPM des Pulses in der gleichen Spur gespeichert ist.

Die 900 FRPM-Komponente zur 200 FRPM-Komponente zeigt das Verhältnis im Frequenzspektrum der Pulswiederholungsamplitude.

"Signal für Störverhältnis" zeigt das Verhältnis der halben Spannung der Pulswiederholungsamplitude in gespeicherten Impulsen von 1130 FRPM zum Effektivwert der Störspannung nach der Berechnung, als wäre die Störung alleine vom Medium verursacht.

Im Vergleich mit den Lese/Schreib-Charakteristiken des γ-Fe₂O₃-Films mit zugefügten Additiven Co, Ti und Cu hatten die magnetischen Charakteristiken des γ-Fe₂O₃-Films mit zugefügten Additiven 2 at.-% Co-2 at.-% Ti-1,5 at.-% Cu 0,25 Tesla (2500 Gauß) Restmagnetisierung; 2,0 α, 0,78 S * und 650 Oe Hc und der γ-Fe₂O₃-Film mit 0,17 µm Dicke hatte 2,9 V isolierte Pulswiederholungsamplitude, 1020 FRPM Speicherdichte, -30 dB löschend Überschreiben-Charakteristiken und 43 dB Störsignalverhältnis. Vor und nach dem Vergüten hatten also die Lese/Schreibcharakteristiken des γ-Fe₂O₃-Films mit Os als Additiv gemäß der vorliegenden Erfindung bessere Werte als die Lese/Schreib- Charakteristiken des γ-Fe₂O₃-Films, dem als Additive Co, Ti und Cu zugefügt waren.

Beispiel 13

Unter Bedingungen des Beispieles 10 wurde ein γ-Fe₂O₃-Film mit 1,5 at.-% Os als Additiv präpariert. Der α-Fe₂O₃-Film mit Os als Additiv wurde in nassem H₂-Gas bei 225°C drei Stunden lang reduziert, um einen Fe₃O₄-Film mit Os als Additiv zu erhalten. Danach wurde der Fe₃O₄-Film bei 310°C vier Stunden lang in Luft geglüht, um einen q-Fe₂O₃-Film mit Os als Additiv zu erhalten.

Das Substrat mit dem γ-Fe₂O₃-Film wurde separiert, um quadratische Stücke mit 8 mm Seitenlänge zu schneiden. Parallel zu der Filmoberfläche wurde ein externes Magnetfeld um 320 × 10³ A/m (4 KOe) aufgebracht und dann wieder gelöscht, so daß die Restmagnetisierung übrig blieb. Anschließend wurde das Stück bei 200°C eine Stunde lang in Luft zum Vergüten geglüht. Die Temperaturabhängigkeit von Hc vor und nach dem Vergüten ist in Fig. 10 dargestellt, wobei G die Kurve für den Zustand vor dem Vergüten des γ-Fe₂O₃-Films mit zugesetztem 1,5 at.-% Os ist, Kurve H für den γ-Fe₂O₃-Film mit zugesetztem 1,5 at.-% Os nach dem Vergüten ist, wiederum im Vergleich mit einem γ-Fe₂O₃-Film mit zugesetztem 4,8 at.-% Co, wie sie auch zusammen als Kurve I in Fig. 10 dargestellt sind.

Der γ-Fe₂O₃-Film mit zugesetzten 4,8 at.-% Co wurde unter gleichen Bedingungen wie im Beispiel 10 präpariert mit der Ausnahme, daß Co-Pellets auf dem Eisentarget angeordnet wurden und die Reduktion des α-Fe₂O₃-Film bei 300°C ausgeführt wurde, um den Fe₃O₄-Film zu erhalten.

Aus Fig. 10 ergibt sich, daß der gleiche Wert für Hc bei Raumtemperatur erhalten wurde, gleichgültig, ob vergütet wurde oder nicht. Die Temperaturabhängigkeit des Hc des γ-Fe₂O₃-Films mit Os als Additiv war geringer als die des γ-Fe₂O₃-Films mit Co als Additiv. Die Temperaturabhängigkeit der magnetischen Charakteristiken wie S * und die Sättigungsmagnetisierung, ausgenommen Hc, waren nicht unterschiedlich voneinander und zeigten in der gleichen Weise wie oben zweimal erwähnt, drei Filmarten.

Die Koerzitivkraft war eine magnetische Charakteristik, die einen großen Einfluß auf die Speicherungsdichte hatte.

Beispiel 14

Ein α-Fe₂O₃-Film mit den Additiven 2,3 at.-% Os, 0,5 at.-% at.-% Ru und 4,0 at.-% Co wurde in der im Beispiel 9 beschriebenen Weise präpariert mit der Ausnahme, daß Pellets aus Os, Co und Ru auf einen 98 at.-% Fe-2 at.-% Co-Legierungstarget abgelagert wurden. Der resultierende α-Fe₂O₃-Film wurde in nassem H₂-Gas drei Stunden lang bei 250°C reduziert, um den Fe₃O₄-Film zu bilden. Der substratgeformte Fe₃O₄-Film wurde separiert, um in ein Stück der Kantenlänge 8 × 8 mm zu schneiden. Ein externes magnetisches Feld um 320 × 10³ A/m (4 KOe) wurde parallel zur Filmoberfläche erzeugt und dann wieder gelöscht, um den Zustand der Restmagnetisierung zu erhalten. Der Fe₃O₄-Film wurde dann bei 300°C drei Stunden lang in Luft geglüht, um den γ-Fe₂O₃-Film zu bilden.

Ein γ-Fe₂O₃-Film geglüht in Luft ohne magnetische Wärmebehandlung hatte 2380 Oe Hc, 0,84 S * und 1,8 α im Vergleich der magnetischen Charakteristiken. Ein γ-Fe₂O₃-Film mit magnetischer thermischer Erhitzung hatte 208 × 10³ A/m (2600 Oe) Hc, 0,95 S * und 1,4 α als Charakteristiken in paralleler Richtung gegen die Filmoberfläche, aufgebracht durch ein externes magnetisches Feld vor der Wärmebehandlung. Ein γ-Fe₂O₃-Film mit den Additiven Os, Ru und Co zeigte ähnliche Effekte der Magnetisierungsbehandlung wie ein γ-Fe₂O₃-Film mit Os alleine als Additiv.

Beispiel 15

Ein γ-Fe₂O₃-Film mit den Additiven 0,2 at.-% Os, 0,5 at.-% Ru und 1,5 at.-% Co wurde durch reaktives Aufdampfen unter den Bedingungen der Tabelle 5 präpariert.
TargetPellets aus Co, Os und Ru mit 10 mm Durchmesser werden einer Eisenplatte mit 100 mm Durchmesser zugeordnet.

Verfahren für
das AufdampfenGleichstromsputtern

Aufdampfenergie150 W

Aufdampfzeit70 Minuten (gebildet wird ein 0,17 µm dicker Film)

Atmosphäre50% Ar+50% O₂

Reduktionbei 250°C 2 Stunden in nassem H₂-Gas

OxidationBei 300°C, 2 Stunden lang in Luft. Probe 1 wurde mit 320 × 10³ A/m (4 KOe) eines externen magnetischen Feldes vor der Oxidation magnetisiert. Probe 2 wurde nicht magnetisiert

Ein Al-Legierungs-Substrat wurde mit einer Oxidschicht (Alumit) durch Anodisieren beschichtet und hatte einen Durchmesser von 210 mm. Die Substratscheibe wurde mit 10 min^-1 während der Bildung des aufgedampften Filmes gedreht, um die Auftragung der Schicht in gewünschter Dicke gegen die Umfangsrichtung der Scheibe zu vergleichmäßigen. Nach der Reduktion des aufgedampften Filmes (α-Fe₂O₃-Film) zu einem Fe₃O₄-Film , wurde das Substrat separiert, um ein quadratisches Stück mit 8 mm Seitenlänge zu schneiden. Parallel zur Filmoberfläche wurde ein externes magnetisches Feld um 320 × 10³ A/m (4 KOe) aufgebracht und danach gelöscht, um den Zustand der Restmagnetisierung zu erhalten. Das Stück wurde in Luft oxidiert, um den γ-Fe₂O₃-Film der Probe 1 zu erhalten. Als Probe 2 wurde der γ-Fe₂O₃-Film ohne die vorgenannte magnetische Wärmebehandlung oxidiert.

Die magnetischen Charakteristiken dieser beiden Proben 1 und 2 sind in Tabelle 6 aufgetragen.

Tabelle

Magnetische Charakteristiken eines γ-Fe₂O₃-Films mit Additiven 0,2 at.-% Os; 0,5 at.-% Ru und 1,5 at.-% Co

Das magnetische Feld zum Messen wurde in paralleler Richtung zum magnetischen Feld von 320 × 10³ A/m (4 KOe) aufgebracht, ehe die Probe 1 wärmebehandelt wurde. Das magnetische Feld der Probe 2 wurde in beliebiger Richtung zur Filmoberseite aufgebracht. Die Probe 1 erbrachte gegenüber der Probe 2 erhöhte Werte für Hc und S *, sowie einen geringeren Wert von α, sowie eine Verbesserung der Fläche der Hystereseschleife. Diese Effekte konnten beobachtet werden, unabhängig davon, ob im γ-Fe₂O₃-Film Os als alleiniges Additiv, oder zusammen mit Co vorhanden war.

Ein γ-Fe₂O₃-Film mit 0,7 at.-% Os als Additiv und ein γ-Fe₂O₃-Film mit den Additiven 0,2 at.-% Os, 0,5 at.-% Ru und 1,5 at.-% Co wurden nach dem in Tabelle 5 niedergelegten Verfahren präpariert, mit der Ausnahme, daß an der Stelle eines Eisentargets ein Os-Pellet Anwendung fand.

Die Auswertung der Verschleißcharakteristiken erfolgte durch Messen der Verschleißtiefe an der Scheibenoberfläche mittels eines Oberflächenrauhigkeitstestes.

Die Prüfung wurde in der Weise durchgeführt, daß eine Mn-Zn- Ferritkugel mit 2,29 mm Durchmesser mit einer relativen Geschwindigkeit gegenüber der Scheibe von 1 m/sec eintausendmal rotierte und daß danach die Abriebtiefe mittels eines geeigneten Verfahrens gemessen wurde. Die Relation zwischen Ferritkugelbelastung und Abriebtiefe ist in Fig. 11 aufgetragen. Aus Fig. 11 ergibt sich, daß der Film mit den Additiven 0,2 at.-% Os, 0,5 at.-% Ru und 1,5 at.-% Co (Kurve K) im Vergleich mit dem Film mit 0,7 at,.% Os als Additiv (Kurve J) eine Erhöhung der Abriebfestigkeit und eine Verringerung der Eindringtiefe um etwa 20% zur Folge hat. Es kann erwartet werden, daß eine Veränderung eintritt, die eine wesentlich größere Speicherdichte zuläßt, sowie eine Vergrößerung der Möglichkeit eines besseren Kontaktes zwischen Kopf und Medium. Es wird angenommen, daß die Erhöhung der Abriebfestigkeit des Mediums eine Erhöhung der Widerstandskraft gegen Schäden aus einem Kontakt erhöht.

Claims

1. Magnetischer γ-Fe₂O₃-Film, der durch reaktives Sputtern auf ein Substrat aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet,, daß der Magnetfilm als Additiv zumindest ein Metall aus folgender Gruppe enthält: Pd, Au, Pt, Rh, Ag, Ru, Ir, Os.

2. Magnetfilm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das additive Metall Pd im Bereich von 0,5 bis 4,5 at.-% ist.

3. Magnetfilm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das additive Metall Ru im Bereich von 0,4 bis 4,5 at.-% ist.

4. Magnetfilm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das additive Metall Os im Bereich von 0,37 bis 5 at.-% ist.

5. Magnetfilm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Additiv Os im Bereich von 0,83 bis 3 at.-% und Co im Bereich von 2 bis 2,9 at.-% enthalten sind.

6. Magnetfilm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Additiv Os im Bereich von 0,2 bis 2,3 at.-%, 0,5 at.-% Ru und Co im Bereich von 1,5 bis 4,0 at.-% enthalten sind.

7. Magnetfilm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Additiv Au oder Pt im Bereich von 0,5 bis 3 at.-% enthalten sind.

8. Magnetfilm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Additiv Ag, Ir oder Rh im Bereich von 0,5 bis 2 at.-% enthalten sind.

9. Verfahren zur Herstellung eines magnetischen γ-Fe₂O₃-Films mit einem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Bilden eines α-Fe₂O₃-Films unter Verwendung eines Targets aus einer Eisenlegierung, dem zumindest ein Additiv aus folgender Gruppe zugefügt ist: Pd, Au, Pt, Rh, Ag, Ru, Ir, Os, wobei der Film durch reaktives Sputtern in einem 50% O₂-Gasgemisch auf eine mit Al₂O₃ beschichtete Al-Legierungsscheibe aufgetragen wird;
b) Reduktion des α-Fe₂O₃-Films in nassem Wasserstoffgas durch Erhitzen zur Bildung des Filmes aus Fe₃O₄ und Additiv;
c) Oxidieren des Fe₃O₄-Filmes in Luft durch Erhitzen zur Bildung eines Filmes aus α-Fe₂O₃ und Additiv

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Additiv Os verwendet wird und daß ein externes magnetisches Feld dem Film vor dessen Oxidation von Fe₃O₄ zu γ-Fe₂O₃ zugeordnet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein externes magnetisches Feld dem Film nach der Oxidation von Fe₃O₄ zu γ-Fe₂O₃ zugeordnet wird und daß anschließend der γ-Fe₂O₃-Films vergütet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Additiv Os ist und daß die Oxidation des Fe₃O₄-Filmes durch Erhitzen in Luft erfolgt, während dem Fe₃O₄-Film ein externes magnetisches Feld zugeordnet ist.