DE3335689A1 - Magneto-optisches aufzeichnungsmaterial - Google Patents
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Description
- MAGNETO-OPTISCHES AUFZEICHNUNGSMATERIAL
- MAGNETO-OPTISCHES AUFZEICHNUNGSMATERIAL Die Erfindung betrifft ein magneto-optisches Au#fzeichnungsmaterial, das einen Film aus einer amorphen magnetischen Legierung aufweist.
- Als magnetische Filme für herkömmliche magneto-optische Speichermaterialien werden Filme aus amorphen magnetischen Legierungen, wie Gd-Co, Gd-Fe, Tb-Fe, Gd-Tb-Fe oder Dy-Tb-Fe, angewandt. Die magneto-optischen Eigenschaften dieser Materialien, der Kerr-Drehungswinkel und der Faraday-Drehungswinkel erfüllen jedoch nicht die Anforderungen der Praxis und auch die S/N-Werte bei der Reproduktion sind niedrig.
- Die Kerr-Drehungswinkel dieser herkömmlichen magnetischen Filme sind für die praktische Verwendung ungenügend, obwohl im Falle des Gd-Tb-Fe-Legierungsfilms bei Erhöhung der Curie-Temperatur der Kerr-Drehungswinkel etwas zunimmt, jedoch immer noch für die Praxis unbefriedigend ist. Magnetische Filme mit hoher Curie-Temperatur haben den Nachteil, daß für die Aufzeichnung eine hohe Laserenergie erforderlich ist.
- In der JP-OS 114039/82 ist ein magneto-optisches Speichermaterial vorgeschlagen, das einen magnetischen Tb-Fe-Co-Legierungsfilm aufweist, welcher eine Vergrößerung des Kerr-Drehungswinkels ermöglicht. Andererseits entsprechen jedoch die magneto-optischen Eigenschaften nicht den praktischen Anforderungen. Ferner ist die Curie-Temperatur der Tb-Fe-Co-Legierung derart hoch, daß für die Aufzeichnung eine hohe Laserenergie erforderlich ist. Dies hat wiederum zur Folge, daß keine ausreichend hohe Aufzeichnungsgeschwin-; digkeit erzielt wird.
- Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein magneto-optisches Aufzeichnungsmaterial bereitzustellen, daß eine Aufzeichnung mit geringer Energiemenge, insbesondere Laserenergie, ermöglicht und bei der Reprcduktion ein großes Signal/ Rauschverhältnis ergibt, d.h einen großen Faraday-Drehungswinkel aufweist.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer magnetischen Legierung gelöst, die übergangsmetalle und andere Elemente, einschließlich Seltenerdelemente, mit einem großen Kerr-Drehungswinkel und einem großen Faraday-Drehungswinkel enthält.
- Die Auswahl dieser Legierungskomponenten beruht auf der Tatsache, daß bei Legierungsfilmen aus den übergangsmetalle Fe und Co sowie den Seltenerdelementen Dy, Tb und Cd der magneto-optische Effekt hauptsächlich durch das magnetische Moment der übergangsmetalle beeinflußt wird. Aus diesem Grund wird eine magnetische Legierungszusammensetzung mit einem großen Kerr-Drehungswinkel und einem großen Faraday-Drehungswinkel ausgewählt und die Seltenerdelemente werden geeignet mit den übergangsmetallen kombiniert, um die zur Aufzeichnung erforderliche Laserenergie zu minimieren und das Signal/Rausch-Verhältnis bei der Reproduktion zu maximieren.
- In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Dicke einer amorphen magnetischen Dünnschicht und der zur Aufzeichnung erforderlichen Energie; Fig. 2 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Legierungszusammensetzung einer amorphen magnetischen Dünnschicht und der zur Aufzeichnung erforderlichen Energie; Fig. 3z einen vergrößerten Querschnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen magnetooptischen Aufzeichnungsmaterials; Fig. ##einen verc#rößerten Querschnitt durch eine andere Ausführung form eines erfindungsgemäßen magnetooptischen Aufzeichnungsmaterials.
- Das magneto-optische Aufzeichnungsmaterial der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine magnetische Dünnschicht, die eine amorphe magnetische Legierung der folgenden allgemeinen Formel enthält: wobei M1 Tb, Cd oder Dy bedeutet, MII Tb, Cd, Dy oder Bi ist, M1 und MII jedoch nicht identisch sind, 0 < x < 1,0, 0,7< y(1,0 und 0,1< z < 0,3 ist.
- Beim erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterial wird vermutlich der Faraday-Drehungswinkel durch Zusatz der beiden Arten von übergangsmetallen Fe und Co erhöht und durch Kombination der beiden Arten von Seltenerdelementen oder eines Seltenerdelementes und Bi mit den übergangsmetallen lassen sich die vertikalen anisotropen Eigenschaften sowie die Curie-Temperatur geeignet einstellen.
- Im folgenden sind repräsentative Beispiele für erfindungsgemäße Legierungszusammensetzungen für die amorphe magnetische Dünnschicht genannt: (Gd0,7Tb0,3)0,24(Fe0,95Co0,05)0,76 ................. (a) (Gd0,5Dy0,5)0,18(Fe0,9Co0,1)0,82 ................... (b) (Tb0,7Dy0,2)0,22(Fe0;8Co0,2)0,78 (c) (Tb0,9Bi0,1)0,17(Fe0,78Co0,22)0,83 (d) (Gd0,85Bi0,15)0,26(Fe0,88Co0,12)0,74 ................ (e) Die wichtigsten praktischen Anforderungen für magnetooptische Aufzeichnungsmaterialien sind ein niedriger Energie verbrauch bei der Aufzeichnung und ein maximales Signal/ Rausch-Verhältnis bei der Reproduktion. Die für die Aufzeichnung erforderliche Energie hängt weitgehend von der Curie-Temperatur, der Dicke der magnetischen Dünnschicht und der Wärmeleitfähigkeit des Aufzeichnungsmaterials ab.
- In Fig. 1 ist die Beziehung zwischen der Dicke einer amorphen magnetischen Dünnschicht und der zur Aufzeichnung erforderlichen Energie (Laserenergie) graphisch dargestellt.
- Hieraus ist ersichtlich, daß bei einer Dicke der magnetischen' Dünnschicht von nicht weniger als 0,02 µm die erforderliche Laserenergie linear mit zunehmender Dicke der magnetischen Dünnschicht zunimmt. Andererseits nimmt die erforderliche Laserenergie bei einer Dicke der magnetischen Dünnschicht von weniger als 0,02 Wm mit abnehmender Dicke der magnetischen Dünnschicht drastisch ab. Dies hat seinen Grund darin, daß bei einer Dicke der magnetischen Dünnschicht von weniger als 0,02 µm die Laserenergie durch die Filmschicht hindurchtritt und keine Wärme in der Dünnschicht akkumuliert wird. Erfindungsgemäß beträgt daher die Dicke der magnetischen Dünnschicht vorzugsweise 200 bis 1000 A.
- In Fig. 2 ist die Beziehung zwischen der Zusammensetzung einer amorphen magnetischen Legierungsdünnschicht und der zur Aufzeichnung erforderlichen Laserenergie (mW) sowie die Beziehung zwischen der Zusammensetzung der amorphen magnetischen Legierungs-Dünnschicht und ihrer Curie-Temperatur (OC) graphisch dargestellt. Die durchgezogene Linie bedeutet die Laserenergie und die unterbrochene Linie die Curie-Temperatur. Die Aufzeichnung erfolgt tei einer Laser-Wellenlänge von 800 nm, einer Laser-Impulsbreite von 5 wsec, einer äußeren Magnetfeldstärke von 200 Oe und einer Dicke der magnetischen Dünnschicht von 0,02 bis 0,1 #n#.
- Mit zunehmender Menge von Dy, dessen Curie-Temperatur relativ niedrig ist, nimmt die Curie-Temperatur der magnetischen Dünnschicht ab, so daß auch die für die Aufzeichnung erforderliche Laserenergie verringert wird.
- Die in Fig. 3 (a) gezeigte Ausführungsform eines erfindung gemäßen magneto-optischen Aufzeichnungsmaterials umfaßt ein transparentes Trägermaterial 1, eine darauf aufgebrachte magnetische Dünnschicht 2, eine auf die magnetische Dünnschicht 2 aufgebracht Schicht 3 mit hohem Brechungsindex und eine auf die Schicht 3 mit hohem Brechungsindex aufgebrachte Antioxidationsschicht 4.
- Die in Fig. 3 (b) gezeigte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen magneto-optischen Aufzeichnungsmaterials umfaßt ein transparentes Trägermaterial 1, eine magnetische Dünnschicht 2, eine auf die magnetische Dünnschicht 2 aufgebrachte Schicht 3 mit hohem Brechungsindex, eine auf die Schicht 3 aufgebrachte Reflexionsschicht 5 und eine Antioxidationsschicht 4 als oberste Schicht des Aufzeichnungsmaterials.
- Als transparente Trägermaterialien 1 eignen sich z,B. Glas und Kunststoffe. Die Schicht 3 mit hohem Brechungsindex kann z.B durch Sputtern eines Materials mit einem Brechungsindex von 2,0 oder mehr, wie TiO2, CeO2, So203, WO3, SiO2, Bi2O3 oder CdO, hergestellt werden. Als Materialien für die Antioxidationsschicht 4 eignen sich z.B. Oxide, wie MgO, Al203, SiO2, TiO2 und ThO2 . Die Antioxidationsschicht 4 hat vorzugsweise eine Dicke von 1000 A oder mehr.
- Bei den AusführunSsformen der Fig. 3 (a) und 3 (b) hat die magnetische Dünnschicht 2 eine Dicke von 200 bis 500 A und ist für Laserstrahlen, die zur Reproduktion der aufgezeichneten Information verwendet werden, durchlässig.
- Als Reflexionsschicht 5 eignen sich dünne Metallfilme, z.B.
- aus Cu, Ag, Cr. Al, Rh, Au oder Ni. Bei Anwendung der Reflexionsschicht 5 muß diese mit einer darauf aufgebrachten Antioxidationsschicht 4 geschützt werden.
- Im folgenden wird die Herstellung eines erfindungsgemäßen magneto-optischen Aufzeichnungsmaterials näher erläutert: Zunächst wird eine magnetische Dünnschicht 2 durch Sputtern auf einem Schichtträger, z.B. Glas einer Dicke von 1 mm, erzeugt. Dies erfolgt z.B. unter einem Argondruck von 3 x 10 2 Torr, einer elektrischen Entladungsenergie von 300 W und einer Magnetschicht-Erzeugungsgeschwindigkeit von 20 Å/sec. Stellt man z.B. eine magnetische Gd-Tb-Fe-Co-l Legierungsschicht durch Sputtern her, werden Späne von Gd, Tb, Fe und Co derart auf ein Target aufgelegt, daß die mit den jeweiligen Metallen bedeckten Targetflächen den jeweiligen Metallgehalten der abzuscheidenden magnetischen Legierungsschicht entsprechen.
- In der nächsten Stufe wird z.B. SiO2 auf ein anderes Target aufgebracht, wodurch auf der erhaltenen magnetischen Dünnschicht eine Schicht 3 mit hohem Brechungsindex ausgebildet wird.
- Zum Abscheiden einer Reflexionsschicht 5 auf der Schicht 3 mit hohem Brechungsindex werden Kupferspäne auf ein weiteres Target aufgelegt.
- Die genannten Schichten werden nacheinander in einer Argonatmosphcre von 3 x 10 2 Torr abgeschieden.
- Der Aufbau von speziellen magneto-optischen Aufzeichnungsmaterialien, die nach diesem Verfahren hergestellt worden sind, ist in Tabelle 1 gezeigt, wobei mit (a), (b), (c), (d) und (e) die jeweiligen vorstehend beschriebenen Legierungszusammensetzungen bezeichnet werden.
- Für die in Tabelle 1 genannten magneto-optischen Aufzeichnungsmaterialien werden der durch den Kerr-Effekt verursachte Drehungswinkel ek (Proben A-1 bis A-5) und der durch den Faraday-Effekt verursachte Drehungswinkel iF (Proben B-1 bis B-5) bei einer Laser-Wellenlänge von 800 nm und einer Laser-Energie an der Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials von 1 mW gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 genannt. Ferner ist in Tabelle 2 die Aufzeichnungslaserenergie bei einer Aufzeichnungsfrequenz von 2M Bit/sec für jede Probe angegeben.
- Tabelle 1 A. Aufbau des magneto-optischen Aufzeichnungsmaterials (Fig. 3 (a)) Probe Magnetische Schicht mit Antioxidations-Dünnschicht hohem schicht (Dicke) Brechungs- (Dicke) index (Dicke) A-1 (a) 650 Å SiO 500 Å MgO 5000 Å A-2 (b) 600 Å TiO2 2000 Å Al2O3 3000 Å A-3 (c) 800 Å SiO 1000 Å Fe2O3 3000 Å A-4 (d) 1000 Å CeO2 3000 Å WO3 3000 Å A-5 (e) 500 Å SiO 2500 Å Al2O3 5000 Å B. Aufbau des magneto-optischen Aufzeichnungsmaterials (Fig. 3 (b)) Probe Magnetische Schicht mit Reflexions- Antioxidations-Dünnschicht hohem schicht schicht (Dicke) Brechungs- (Dicke) (Dicke) index (Dicke) o O O B-1 (a) 200 A SiO 2500 A Cu 5000 A SiO2 5000 A o O O B-2 (b) 200 A SiO 2000 A Cu 5000 A CeO2 3000 A o O O B-3 (c) 200 A TiO2 3000 A Ag 5000 A TiO2 3000 A B-4 (d) 200 Å SiO 500 Å Au 5000 Å TaN 3000 Å B-5 (e) 250 Å CeO2 1000 Å Al 5000 Å CrN 3000 Å Tabelle 2 Probe Kerr-Drehungswinkel Aufzeichungs-LasereK (deg) energie (mW) A-1 0,74 6 A-2 0,62 7 A-3 0,58 7 A-4 0,52 8 A-5 0,64 6 Probe Faraday-Drehungswin- Aufzeichungs-Laserkel eF (deg) energie (mW) B-1 0,88 3,5 B-2 0,74 2,8 B-3 0,68 2,5 B-4 0,60 2,8 B-5 0,72 2,5
Claims (15)
- Patentansprüche 1. Magneto-optisches Aufzeichnungsmaterial, g e k e n nz e i c h n e t durch eine magnetische Dünnschicht, die eine amorphe magnetische Legierung der Formel enthält, wobei MI ein Seltenerdelement aus der Gruppe Tb, Gd und Dy ist, MII ein von MI verschiedenes Element aus der Gruppe Tb, Gd, Dy und Bi ist, 0 < x < 1,0; 0,7 < y< 1 , 0 und 0,1 < z < 0,3.
- 2. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombination von MI und MII ausgewählt ist unter Kombinationen von Gd und Tb, Cd und Dy, Tb und Dy, Tb und Bi sowie Cd und Bi.
- 3. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß M1 Gd, MII Tb, x 0,7, y 0,95 und z 0,24 ist.
- 4. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß M1 Gd, MII Dy, x 0,5, y 0,9 und z 0,18 ist.-
- 5. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß MI Tb, M11 Dy, x 0,7, y 0,8 und z 0,22 ist.
- 6. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß MI Tb, MII Bi, x 0,9, y 0,78 und z 0,17 ist.
- 7. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß M1 Cd, MII Bi, x 0,85, y 0,88 und z 0,26 ist.
- 8. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Dünnschicht auf einen Träger aufgebracht ist, auf der magnetischen Dünnschicht eine Schicht mit einem Brechungsindex von 2,0 oder mehr ausgebildet ist und das Aufzeichnungsmaterial als oberste Schicht eine Antioxidationsschicht aufweist.
- 9. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Schicht mit einem Brechungsindex von 2,0 oder mehr und der Antioxidationsschicht eine Reflexionsschicht vorhanden ist.
- 10. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der magnetischen Dünnschicht 200 bis 1000 A beträgt.
- 11. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht mit einem Brechungsindex von 2,0 oder mehr ein Material aus der Gruppe TiO2, CeO2, Sb203, WO3, SiO2, Bi2O3 und CdO enthält.
- 12. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Antioxidationsschicht ein Material aus der Gruppe MgO, Al203, SiO2, TiO2 und ThO2 enthält.
- 13. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsschicht aus einem Element der Gruppe Cu, Ag, Cr, Al, Rh, Au und Ni besteht.
- 14. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Antioxidaticnsschicht 1000 Å oder mehr beträgt.
- 15. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Dünnschicht transparent ist für Laserstrahlen, die zur Reproduktion der aufgezeichneten Information verwendet werden.
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