DE3348423C2 - Verwendung einer amorphen magnetischen quaternären GdTbFeCo-Legierung für die Herstellung einer magnetooptischen Aufzeichnungsschicht - Google Patents

Verwendung einer amorphen magnetischen quaternären GdTbFeCo-Legierung für die Herstellung einer magnetooptischen Aufzeichnungsschicht

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Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer amorphen magnetischen quaternären GdTbFeCo-Legierung für die Herstellung einer magnetooptischen Aufzeichnungsschicht.
Es sind verschiedene magnetooptische Aufzeichnungsschichten, beispielsweise polykristalline Dünnschichten, wie z. B. MnBi- oder MnCuBi-Dünnschichten, amorphe Dünnschichten, wie z. B. GdCo-, GdFe-, TbFe-, DyFe-, GdTbFe- oder TbDyFe-Dünnschichten und Einkristall-Dünnschichten, wie z. B. GdIG-Dünnschichten, bekannt.
Unter diesen Dünnschichten sind die amorphen Dünnschichten in neuerer Zeit als ausgezeichnete magnetooptische Aufzeichnungsschichten angesehen worden, weil sie bei etwa Raumtemperatur als Dünnschichten mit einer großen Fläche hergestellt werden können, weil Signale mit einer geringen Licht-Wärmeenergie mit einem guten Wir­ kungsgrad des Schreibens geschrieben werden können und weil die geschriebenen Signale mit einem guten S/N-Verhältnis und einem hohen Wirkungsgrad des Auslesens ausgelesen werden können.
In der GB 27 01 696 A wird eine amorphe ternäre GdTbFe- Legierung für ein magnetooptisches Aufzeichnungsmedium beschrieben, dem eine geringe Menge einer Verunreinigung, wie La, Y, Dy, Ho, Er, Bi, Cr und Mo zugesetzt werden kann.
In der DE-PS 21 63 607 wird eine magnetooptische Aufzeichnungsschicht beschrieben, die kristalline, binäre seltene Erdverbindungen bzw. deren Mischungen enthält, wobei die Verbindungen als zweiten Bestandteil Co oder Fe enthalten.
Diese amorphen Dünnschichten haben jedoch verschiedene Nachteile. Beispielsweise hat GdFe eine geringe Koerzitivkraft, und die aufgezeichnete Information ist nicht stabil.
Im Fall von GdFe oder GdCo wird das Schreiben unter Anwendung der magnetischen Kompensationstemperatur durchgeführt, und infolgedessen ist der Nachteil vorhanden, daß die Zusammensetzung der Dünnschicht bei deren Bildung genau reguliert werden sollte, um den Wirkungsgrad des Schreibens gleichmäßig zu machen.
Im Fall von TbFe, DyFe oder TbDyFe wird das Schreiben bei der Curie-Temperatur (Tc) durchgeführt, und es ist infolgedessen nicht notwendig, die Zusammensetzung der Dünnschicht so genau zu regulieren, jedoch ist der Nachteil vorhanden, daß die Curie-Temperatur niedrig ist und beispielsweise 100°C oder weniger beträgt, so daß beim Lesen des Signals ein Licht mit hoher Leistung nicht angewandt werden kann.
Der Wirkungsgrad des Schreibens bzw. Aufzeichnens ist um so höher, je niedriger die Curie-Temperatur ist, jedoch wird das eingeschriebene bzw. aufgezeichnete Signal im Fall einer niedrigen Curie-Temperatur durch die Umgebungstemperatur und das Ausleselicht gestört. Die magnetische Umwandlungstemperatur beträgt deshalb unter Berücksichtigung der bei der praktischen Anwendung vorliegenden Umstände vorzugsweise 100°C oder mehr.
Das S/N-Verhältnis beim Auslesen mit dem reflektierten Licht ist proportional zu R·Rk, worin R das Reflexions­ vermögen und Rk der Winkel der Kerr-Drehung ist. Folglich kann der Winkel der Kerr-Drehung vergrößert werden, um ein Auslesen mit einem guten S/N-Verhältnis zu erzielen. Tabelle 1 zeigt die Winkel der Kerr-Drehung von amorphen magnetischen Dünnschichten.
Tabelle 1
Material
Winkel der Kerr-Drehung (Grad)
DyFe
0,12
TbFe 0,18
GdFe 0,24
GdCo 0,20
TbDyFe 0,20
GdDyFe 0,24
GdTbFe 0,27
Der Winkel der Kerr-Drehung ist definiert, wie es nach­ stehend erläutert wird. Ein Linear polarisiertes Licht, das auf eine magnetooptische Dünnschicht einfällt, wird in Form eines elliptisch polarisierten Lichts reflektiert. Der Winkel der Kerr-Drehung ist der Winkel, der durch die Polarisationsebene des einfallenden Lichts und die Ebene, die mit den Hauptachsen des erhaltenen, elliptisch polarisierten Lichts gebildet wird und die Hauptachsen enthält, gebildet wird.
In Tabelle 1 hat GdTbFe den größten Winkel der Kerr- Drehung. Selbst dieser Wert ist jedoch nicht ausreichend, und es sind Untersuchungen zur weiteren Vergrößerung des Winkels der Kerr-Drehung durchgeführt worden.
Andererseits kann als eines der spezifischen Merkmale der vorstehend erwähnten, amorphen magnetischen Materialien, typischerweise von GdTbFe, die schlechte Korrosions­ beständigkeit erwähnt werden. Das heißt, daß diese Materialien, wenn sie mit der Luft oder mit Wasserdampf in Berührung gebracht werden, nicht nur hinsichtlich ihrer magnetischen Eigenschaften verschlechtert werden, sondern schließlich vollständig oxidiert werden, so daß sie durchsichtig bzw. lichtdurchlässig werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Legierung für eine magnetooptische Aufzeichnungsschicht zur Verfügung zu stellen, womit eine Aufzeichnungsschicht erhalten werden kann, die eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit hat, einen ausreichend großen Winkel der Kerr-Drehung zeigt, ein Auslesen mit einem guten S/N-Verhältnis ermöglicht und eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit hat, ohne daß ihre magnetischen Eigenschaften beeinträchtigt werden.
Diese Aufgabe wird durch die Verwendung einer amorphen magnetischen quaternären GdTbFeCo-Legierung für die Herstellung einer magnetooptischen Aufzeichnungsschicht, wobei die quaternäre Legierung die folgende Zusammensetzung hat:
(Gd1-zTbz)1-y(Fe1-xCox)y
worin 0,05x0,4, 0,5y<0,9 und 0,2z<1 ist.
Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Figur näher erläutert.
Die Figur zeigt die Beziehung zwischen dem Winkel der Kerr-Drehung und dem Co-Gehalt in dem Beispiel einer erfindungsgemäßen Aufzeichnungsschicht mit der Zusammen­ setzung
(Gd0,5Tb0,5)0,21 (Fe1-xCox)0,79 .
Mit einer magnetooptischen Aufzeichnungsschicht, für die eine GdTbFeCo-Legierung nach der Erfindung verwendet wurde, wurde durch die Bildung einer amorphen magnetischen Schicht mit einer Kombination von Gd-Tb-Fe-Co eine Aufzeichnungsschicht mit einem großen Winkel der Kerr-Drehung erhalten. Wie aus den nachstehend beschriebenen Beispielen hervorgeht, hat der Winkel der Kerr- Drehung bei der erfindungsgemäß erhaltenen magnetooptischen Aufzeichnungsschicht einen Wert, der den bei GdTbFe erhaltenen, größten bisher bekannten Winkel der Kerr- Drehung von 0,27 Grad in hohem Maße übersteigt.
Die magnetooptische Aufzeichnungsschicht aus der amorphen, quaternären Legierung des Gd-Tb-Fe-Co-Systems muß auch eine ausreichende magnetische Anisotropie haben, weil die Achse der leichten Magnetisierbarkeit in der zu der Dünnschichtoberfläche senkrechten Richtung orientiert ist. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, daß die Dünnschicht aus einem amorphen Material besteht, und dies kann erzielt werden, indem man beispielsweise nach dem Zerstäubungsverfahren oder dem Vakuumbedampfungs­ verfahren eine Dünnschicht bildet. Bei einer Zusammensetzung, durch die eine magnetische Anisotropie verliehen wird, die ausreicht, um die Achse der leichten Magnetisierbarkeit in der zu der Dünnschichtoberfläche senkrechten Richtung zu orientieren, kann das auf die Gesamtmenge bezogene Atomverhältnis der Summe von Fe und Co geeigneterweise 50 bis 90 Atom-% und vorzugsweise 70 bis 85 Atom-% betragen. Des weiteren kann Co bei der vorstehend erwähnten erfindungsgemäßen magnetooptischen Aufzeichnungsschicht geeigneterweise in einem Atomverhältnis von 0,5 Atom-% (bezogen auf die Summe von Fe und Co, wenn dem Atomverhältnis der Summe von Fe und Co der Wert von 100% zugeordnet wird) vorliegen, um den Winkel der Kerr-Drehung in einem Ausmaß zu vergrößern, das im Vergleich zu den Werten, die bei den nach dem Stand der Technik bekannten Elementarbestandteilen erhalten werden, ausreicht.
Aufgrund dieser Bedingungen können erwünschte Zusammen­ setzungen, die eine ausreichende magnetische Anisotropie und einen ausreichenden Winkel der Kerr-Drehung ergeben, durch die folgende Formel ausgedrückt werden:
(Gd1-zTbz)1-y(Fe1-xCox)y
worin 0,05 x 0,4; 0,5 y 0,9; 0,2 z < 1.
Beispiel 1
In einer Hochfrequenz-Zerstäubungsvorrichtung wurde ein Tafelglas (76,2 mm×76,2 mm) als Schichtträger eingesetzt, und ein Target mit Stückchen aus Gd, Tb und Co (jeweils 5 mm×5 mm), die gleichmäßig auf Fe mit einem Durchmesser von 101,6 mm angeordnet waren, wurde angewandt. Nach dem Evakuieren der Kammer bis zu einem Vakuum von 1,5×10-5 Pa oder weniger wurde Ar-Gas bis zu einem Druck von 4×10-1 Pa eingeleitet, und durch Betätigung des Hauptventils des Evakuiersystems wurde der Ar-Druck auf 3 Pa erhöht. Die Dünnschicht wurde mit einer Zerstäubungsleistung von 200 W aus einer Hochfrequenz-Stromquelle gebildet. Es wurde festgestellt, daß die auf diese Weise hergestellte Dünnschicht mit einer Dicke von 150,0 nm eine Achse der leichten Magnetisierbarkeit in der zu der Dünn­ schichtoberfläche senkrechten Richtung hatte, und durch Röntgenanalyse wurde auch festgestellt, daß sie amorph war. Die Analyse der Zusammensetzung ergab, daß die magnetische Dünnschicht aus
(Gd0,5Tb0,5)0,21(Fe0,95Co0,05)0,79
bestand. Der mit einem He-Ne-Laser mit einer Oszillatorwellenlänge von 633 nm gemessene Winkel der Kerr-Drehung betrug 0,37 Grad und war damit etwa 30% höher als der Wert des Winkels der Kerr-Drehung von (Gd0,5Tb0,5)0,21Fe0,79, das auf die gleiche Weise, wie vorstehend beschrieben, hergestellt worden war.
Beispiele 2 bis 5
Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch die Co-Menge auf dem Fe-Target variiert wurde. Die Zusammensetzung der Legierungen der Beispiele 2 bis 5 und die Winkel der Kerr-Drehung dieser Beispiele sind in Tabelle 2 angegeben.
Tabelle 2
Fig. 1 zeigt, wie der Winkel der Kerr-Drehung in Abhängigkeit von denVeränderungen im Co-Gehalt in den Beispielen 1 bis 5 variiert, wobei die Ordinatenachse den Winkel der Kerr-Drehung und die Abszissenachse den Co-Gehalt zeigt. Auf diese Weise können magnetische Dünnschichten mit verschiedenen Werten des Winkels der Kerr-Drehung erhalten werden, indem man den Co-Gehalt relativ zu Fe variiert, und es wurde festgestellt, daß alle diese Winkel der Kerr-Drehung in ausreichendem Maße größer waren als der Wert des Winkels der Kerr-Drehung bei der bekannten magnetischen Dünnschicht.
Beispiele 6 bis 12
Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch der Gehalt von Gd, Tb und Co auf dem Fe-Target variiert wurde. Die Zusammensetzung der Legierungen der Beispiele 6 bis 12 und die Winkel der Kerr-Drehung dieser Beispiele werden in Tabelle 3 gezeigt.
Tabelle 3
Es wurde auch festgestellt, daß der Winkel der Kerr- Drehung bei den Beispielen 6 bis 12 im Vergleich zu dem Winkel der Kerr-Drehung, der bei der bekannten Zusammensetzung erhalten wird, in ausreichendem Maße größer ist.
Bei der erfindungsgemäß erhaltenen magnetooptischen Aufzeich­ nungsschicht kann die Korrosionsbeständigkeit verbessert werden, indem zu der amorphen magnetischen Legierung GdTbFeCo der vorstehend beschriebenen Aufzeichnungsschicht Si in einer Menge, die einem Si-Atomverhältnis von 0,1 bis 30 Atom-% entspricht, hinzugegeben wird. Das folgende Beispiel dient zur Erläuterung dieses Merkmals.
Beispiel 13
1
In einer Hochfrequenz-Zerstäubungsvorrichtung wurde ein Tafelglas (76,2 mm×76,2 mm) als Schichtträger eingesetzt, und ein erstes Target mit Stückchen aus Gd, Tb und Co (jeweils 5 mm×5 mm), die gleichmäßig auf Fe mit einem Durchmesser von 101,6 mm angeordnet waren, und ein zweites Target, das aus Si mit einem Durchmesser von 101,6 mm bestand, wurden angewandt. Nach dem Evakuieren der Kammer bis zu einem Vakuum von 1,5×10-5 Pa oder weniger wurde Ar-Gas bis zu einem Druck von 4×10-1 Pa eingeleitet, und durch Betätigung des Hauptventils des Evakuiersystems wurde der Ar-Druck auf 3 Pa erhöht. Die Zerstäubungsleistung aus einer Hochfrequenz-Stromquelle wurde bei dem ersten Target auf den konstanten Wert von 250 W gebracht, während die Zerstäubungsleistung bei dem zweiten Target variiert wurde, und durch gleichzeitiges Zerstäuben der zwei Quellen wurden GdTbFeCoSi-Dünnschichten mit verschiedenen Zusammensetzungen, wie sie nachstehend gezeigt wurden, hergestellt.
{(Gd0,5Tb0,5)0,21(Fe0,9Co0,1)0,79}0,95Si0,05
{(Gd0,5Tb0,5)0,21(Fe0,9Co0,1)0,79}0,9Si0,1
{(Gd0,5Tb0,5)0,21(Fe0,9Co0,1)0,79}0,85Si0,15
{(Gd0,5Tb0,5)0,21(Fe0,9Co0,1)0,79}0,8Si0,2
Auf dem vorstehend erwähnten ersten Target aus Fe wurden auch Si-Stückchen, die in kleine Stückchen (5 mm×5 mm) geschnitten worden waren, gleichmäßig verteilt, und nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren wurden GdTbFeCoSi-Dünnschichten mit der folgenden Zusammensetzung hergestellt.
{(Ge0,5Tb0,5)0,21(Fe0,9Co0,1)0,79}0,99Si0,01
{(Gd0,5Tb0,5)0,21(Fe0,9Co0,1)0,79}0,997Si0,003
Unter den vorstehend erwähnten GdTbFeCoSi-Dünnschichten war die 30 Atom-% oder mehr Si erhaltende Dünnschicht eine magnetische Dünnschicht, die in der zu der Dünnschichtoberfläche senkrechten Richtung keine Achse der leichten Magnetisierbarkeit hatte.
Als die vorstehend erwähnten GdTbFeCoSi- und GdTbFeCo- Dünnschichten zur Durchführung von Korrosionsbeständig­ keitsversuchen in einen Behälter mit konstanter Temperatur und Feuchtigkeit (35°C; relative Feuchtigkeit: 90%) hineingebracht wurden, wurden nach 4 bis 5 Tagen auf den GdTbFeCo-Dünnschichten Oberflächen­ korrosionen beobachtet, jedoch wurde festgestellt, daß sie die Korrosionsbeständigkeit bei den GdTbFeCoSi- Dünnschichten mit zunehmendem Si-Gehalt verbesserte.
Beim Beschichten von Schichtträgern, wie z. B. Gläsern, Metallen oder Kunststoffen mit der erfindungsgemäß erhaltenen magnetooptischen Aufzeichnungsschicht nach dem Zerstäubungs- Vakuumbedampfungsverfahren können auch eine bekannte Schutzschicht oder eine reflexverhindernde Schicht oder eine Wärmeisolierschicht, die auch als Schutzschicht wirken kann, vorgesehen werden, wodurch die Korrosionsbeständigkeit weiter erhöht werden kann. Die Korrosionsbeständigkeit kann natürlich auch auf bekannte Weise durch Anwendung einer "Gas­ schicht-Verbundausführung", in deren Innenraum ein Inertgas eingeschlossen ist, verbessert werden.
Des weiteren können bei der erfindungsgemäß erhaltenen magneto­ optischen Aufzeichnungsschicht zu dem amorphen magnetischen Material Si und Cr zugegeben werden, oder Si kann zusammen mit anderen Elementen, wie z. B. Al, zugegeben werden, wodurch magnetische Dünnschichten mit einer ausgezeichneten Korrosionsbeständigkeit erhalten werden können.
Wie vorstehend beschrieben wurde, kann festgestellt werden, daß die erfindungsgemäß erhaltene magnetooptische Aufzeichnungsschicht, die als magnetische Dünnschicht aus einer quaternären, Gd-Tb-Fe-Co enthaltenden, amorphen Legierung ausgebildet ist, eine ausgezeichnete magnetooptische Aufzeichnungsschicht ist, die einen großen, nach dem Stand der Technik nicht erzielbaren Winkel der Kerr-Drehung ergeben kann und ein Auslesen mit einem großen S/N-Verhältnis ermöglicht und bei der ferner die Dünnschicht leicht hergestellt werden kann.
Außerdem kann die Korrosionsbeständigkeit einer solchen magnetooptischen Aufzeichnungsschicht verbessert werden, indem ferner Si in einer Menge eingemischt wird, die einem auf die Gesamtmenge der Legierung bezogenen Si-Atomverhältnis von 0,1 bis 30 Atom-% entspricht.

Claims (2)

1. Verwendung einer amorphen magnetischen quaternären GdTbFeCo-Legierung für die Herstellung einer magneto­ optischen Aufzeichnungsschicht, wobei die quaternäre Legierung die folgende Zusammensetzung hat: (Gd1-zTbz(1-y(Fe1-xCox)yworin 0,05x0,4, 0,5y0,9 und 0,2z<1 ist.
2. Verwendung einer amorphen magnetischen quaternären GdTbFeCo-Legierung für die Herstellung einer magneto­ optischen Aufzeichnungsschicht, wobei die Aufzeichnungsschicht zusätzlich Si in einer Menge enthält, die einem Si- Atomverhältnis von 0,1 bis 30 Atom-% entspricht.
DE3348423A 1982-05-10 1983-05-10 Verwendung einer amorphen magnetischen quaternären GdTbFeCo-Legierung für die Herstellung einer magnetooptischen Aufzeichnungsschicht Expired - Lifetime DE3348423C2 (de)

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