DE3426178C2

DE3426178C2 -

Info

Publication number: DE3426178C2
Application number: DE3426178A
Authority: DE
Inventors: Yutaka Sendai Miyagi Jp Shimada; Takashi Nagaoka Niigata Jp Hatanai; Koichi Kitauwonuma Niigata Jp Mukasa; Keishi Nagaoka Niigata Jp Nakashima
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1983-07-16
Filing date: 1984-07-16
Publication date: 1988-06-01
Also published as: JPS6021508A; JPH037125B2; US4609593A; KR890003038B1; DE3426178A1; KR850001597A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein mehrschichtiges Magnetaufzeichnungsmaterial gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Aufzeichnungsmaterial ist aus der DE-OS 32 28 044 bekannt. Die erste der beiden dort beschriebenen Dünnschichten ist aus einer kristallinen Kobalt-Nickel-Legierung hergestellt, die zusäztlich weitere Legierungselemente enthalten kann. Diese erste Schicht wird auf einer Oberfläche einer Trägerschicht durch eine schräg auftreffende Vakuumaufdampfung gebildet. Die Auftreffrichtung der Vakuumaufdampfung wird dabei so festgelegt, daß sie mit der Richtung der magnetischen Aufzeichnung der Aufzeichnungsmaterialien übereinstimmt. Die durch Naßplattieren aufgebrachte zweite Dünnschicht besteht aus Kobalt oder einer Kobaltlegierung mit Nickel und/oder Phosphor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mehrschichtiges Magnetaufzeichnungsmaterial mit großer Aufzeichnungs- und Wiedergabedichte zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Aufzeichnungsmaterial so aufgebaut, wie im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegeben.

Das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmaterial unterscheidet sich von einem bereits konzipierten Aufzeichnungsmaterial, bei dem auf dem Trägermaterial eine erste magnetische Dünnschicht aus Permalloy und eine anisotrope, zur Magnetisierung in Richtung ihrer Dicke vorgesehene, zweite magnetische Dünnschicht aus einer Kobalt-Chrom-Legierung vorgesehen sind. Hierbei läßt sich die Affinität der beiden Dünnschichten in magnetischer Hinsicht zu wünschen übrig, wodurch die erreichbaren Eigenschaften nicht optimal sind.

Bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Magnetaufzeichnungsmaterials sind Gegenstand der Unteransprüche.

Speziellere, bevorzugte Gehaltsbereiche der Kobalt-Tantal- Hafnium-Legierung sind 6 bis 8 Atom-% Tantal und 1,5 bis 3 Atom-% Hafnium. Eine speziellere, bevorzugte Legierung der zweiten Dünnschicht ist eine ternäre Kobalt-Chrom-Rhodium- Legierung.

Die Erfindung wird nun anhand von graphischen Darstellungen und Ausführungsformen näher erläutert. In den Figuren zeigen

Fig. 1 in Kennliniendarstellung die Beziehung zwischen dem Hf-Gehalt von amorphen Legierungen des Co-Hf-Ta- Systems und verschiedenen magnetischen Eigenschaften;

Fig. 2 in Kennliniendarstellung die Beziehung zwischen dem Ta-Gehalt der genannten Legierungen und verschiedenen magnetischen Eigenschaften;

Fig. 3 magnetische Kennlinien der genannten Legierung und einer Vergleichslegierung bei verschiedenen Frequenzen; und

Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Zustandes, in welchem der erfindungsgemäße Aufzeichnungsträger verwendet wird.

Ein Kristallglas wird als Basisplatte verwendet und Hafnium- Pellets und Tantal-Pellets (jedes Pellet mit einer Fläche von 10 mm × 10 mm und einer Dicke von 5 mm) werden auf einer Kobaltscheibe (Durchmesser 101,6 mm, Dicke 5 mm) in Radialrichtung von der Mitte der Scheibe aus abwechselnd angeordnet, wodurch die Zusammensetzung der auf der Basisplatte durch Aufstäuben gebildeten Legierung durch Steuern der Anzahl der Pellets auf dem Target geändert werden kann. Dann wird eine das genannte System enthaltende Kammer auf ein Hochvakuum von weniger als 1,33 × 10^-4 Pa evakuiert und das Zerstäuben wird in einer Argongasatmosphäre bei einer hochfrequenten elektrischen Energie von 2,0 W/cm² durchgeführt, um auf der Basisplatte eine ternäre amorphe Co-Hf-Ta-Legierung mit Kobalt als Basismaterial zu bilden. Die gemäß vorausgehender Beschreibung gebildeten amorphen Legierungen mit verschiedenen Zusammensetzungen werden für verschiedene Eigenschaftstests verwendet, wie sie nachfolgend beschrieben werden.

Fig. 1 zeigt eine Darstellung magnetischer Kennlinien für den Fall, daß der Hafnium-Gehalt X der in der nachfolgenden Legierungszusammensetzungstabelle gezeigten Legierung geändert wird, während der Tantal-Gehalt Y der Legierung jeweils auf 4,5 Atom-% gehalten wird.
Co100-X-Y Atom-% HfX Atom-% TaY Atom-%

In der graphischen Darstellung der Fig. 1 zeigen die Kurve Bs eine Sättigungsmagnetflußdichte, die Kurve µ_e eine Permeabilität in Richtung der schwer magnetisierbaren Achse bei einer Frequenz von 1 MHz und die Kurve Hc eine Koerzitivkraft in Richtung der schwer magnetisierbaren Achse.

Wie der graphischen Darstellung deutlich entnehmbar ist, weist die binäre Co-Ta-Legierung, die kein Hf enthält, ein hohes Bs auf, besitzt jedoch ein zu hohes Hc und ein niedriges µ_e. Wenn in der Legierung jedoch eine geringe Menge Hf vorhanden ist, nimmt Hc stark ab, während µ_e größer wird. Wenn der Hf-Gehalt über einem bestimmten Wert liegt, wird Hc hoch und µ_e niedrig. Andererseits zeigt Bs die Tendenz, mit Zunahme des Hf-Gehaltes abzunehmen, obwohl das Ausmaß dieser Abnahme nicht so stark ist.

Um Hc zu verringern und µ_e zu erhöhen, ohne Bs zu stark in einer solchen Tendenz der magnetischen Eigenschaften zu verringern, ist es erforderlich, daß der Hf-Gehalt X im Bereich von 1 bis 5 Atom-%, vorzugsweise von 1,5 Atom-% bis 3 Atom-% liegt. Dies gilt auch, wenn der Ta-Gehalt Y bis zu einem bestimmten Ausmaß verändert wird.

Die magnetischen Kennlinien in Fig. 2 zeigen den Fall, daß der Ta-Gehalt Y in der in der vorausgehenden Legierungszusammensetzungstabelle gezeigten Legierung geändert wird, während der Hf-Gehalt X in der Legierung jeweils auf 2,2 Atom-% gehalten wird.

Wie der graphischen Darstellung deutlich entnehmbar ist, ist in einer kein Ta enthaltenden binären Co-Hf-Legierung Bs hoch, wohingegen Hc zu niedrig und µ_e niedrig ist. Wenn jedoch eine geringe Menge Ta in der Legierung vorhanden ist, wird Hc extrem niedrig, während µ_e groß wird. Wenn der Ta-Gehalt über einem bestimmten Wert liegt, wird Hc hoch und wird µ_e niedrig. Andererseits zeigt Bs die Tendenz, mit zunehmendem Ta-Gehalt abzunehmen, obwohl das Ausmaß der Abnahme nicht so extrem ist.

Um Hc zu verringern und µ_e zu erhöhen, ohne Bs in einer solchen Tendenz der magnetischen Eigenschaften zu stark zu verringern, ist es erforderlich, daß der Ta-Gehalt Y im Bereich von 4 bis 10 Atom-%, vorzugsweise von 6 bis 8 Atom-% liegt.

Dies gilt auch, wenn der Hf-Gehalt X bis zu einem bestimmten Ausmaß verändert wird.

Die graphische Darstellung in Fig. 3 zeigt das µ_e einer aus Co (93,3 Atom-%), Hf (2,2 Atom-%) und Ta (4,5 Atom-%) zusammengesetzten ternären amorphen Legierung (Kurve A) und das µ_e einer aus Co (97,8 Atom-%) und Hf (2,2 Atom-%) zusammengesetzten binären amorphen Legierung (Kurve B) in einem gleichen Frequenzbereich.

Wie der graphischen Darstellung deutlich entnehmbar ist, weist das weichmagnetische Material der ersten Dünnschicht bei jeder Frequenz immer eine hohe Permeabilität auf und zeigt stabile Eigenschaften in einem weiten Frequenzbereich.

Eine ternäre Co-Hf-Ta-Legierung zeigt ein hohes anisotropes Magnetfeld in der daraus bestehenden Dünnschicht unmittelbar nach deren Bildung mittels Aufstäubens. Als Ergebnis verschiedener Untersuchungen von Möglichkeiten zur Reduzierung des anisotropen Magnetfeldes wurde herausgefunden, daß ein Verfahren zur Wärmebehandlung der als ein Hauptmagnetpol erzeugten Dünnschicht aus der ternären amorphen Legierung in einem rotierenden Magnetfeld wirksam ist. Die Bedingungen für die Wärmebehandlung im rotierenden Magnetfeld werden ausgewählt aus einer Rotationsgeschwindigkeit von 10 bis 20 min^-1, einer Magnetfeldintensität von mehr als 7958 A/m und einer Behandlungszeit von mehr als drei Stunden. Wenn die durch Aufstäuben gebildete Dünnschicht der Legierung beispielsweise bei einer Temperatur von 350°C, einer Rotationsgeschwindigkeit von 10 min^-1 und einer Magnetfeldintensität von 7958 A/m behandelt wird, kann das anisotrope Magnetfeld (Hk) auf etwa 318 A/m reduziert werden.

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Zustandes, in dem der das beschriebene weichmagnetische Material verwendende magnetische Aufzeichnungsträger benutzt wird.

Eine ternäre amorphe Co-Hf-Ta-Legierung aus 93,3 Atom-% Co, 2,2 Atom-% Hf und 4,5 Atom-% Ta wird auf der Oberfläche eines Träger- oder Grundmaterials 1, das aus einem Kunststoff wie Polyester, Polyimid usw. oder einer anodisch oxidierten Aluminiumplatte besteht, durch Aufstäuben gebildet, um eine erste magnetische Dünnschicht 2 zu erzeugen. Dann wird eine Dünnschicht einer binären Co-Cr-Legierung, die hauptsächlich aus Co besteht, dem eine kleine Menge Cr hinzugefügt ist, auf der Oberfläche der ersten Magnetschicht 2 durch Aufstäuben gebildet, um eine zweite magnetische Dünnschicht 3 zu erzeugen. Die Dicken dieser Dünnschichten liegen bei etwa 0,3 µm. Aus dem beschriebenen Material, das sich aus einem Grundmaterial 1, der ersten magnetischen Dünnschicht 2 und der zweiten magnetischen Dünnschicht 3 zusammensetzt, wird ein bandförmiger oder scheibenförmiger magnetischer Aufzeichnungsträger gebildet. Dabei können die beschriebenen magnetischen Dünnschichten 2 und 3 auf beiden Oberflächen des Grundmaterials 1 gebildet werden.

Der magnetische Aufzeichnungsträger wird zwischen einem Hauptmagnetpol 5 und einem Hilfsmagnetpol 6 angeordnet. Der Hauptmagnetpol 5 hat eine Dicke von etwa 1 µm und ist auf einer nicht magnetischen Basisplatte 4 aus einem Glas oder einem Polyimidharz gebildet. Eine Spule 7 ist mit einer definierten Windung um den Hilfsmagnetpol 6 gewickelt. Wenn ein elektrischer Signalstrom durch die Spule 7 geschickt wird, um den Hauptmagnetpol 5 von der Seite des Hilfsmagnetpols 6 her zu magnetisieren, wird ein starkes senkrechtes Magnetfeld in der Nähe des Endes des Hauptmagnetpols 5 erzeugt, wodurch die magnetischen Dünnschichten 2 und 3 in der Nähe des Endes des Hauptmagnetpols 5 in Richtung der Dicke der Schichten magnetisiert und die Daten in der zweiten Magnetschicht 3 aufgezeichnet werden. In diesem Fall trägt die erste magnetische Dünnschicht 2 zur Bildung eines Teils des magnetischen Durchlasses im Fall der magnetischen Datenaufzeichnung in der zweiten magnetischen Aufzeichnungsdünnschicht 3 bei.

Wie zuvor beschrieben, kann man dadurch, daß man bei einer ternären amorphen Co-Hf-Ta-Legierung den Hf-Gehalt auf einen Bereich von 1 Atom-% bis 5 Atom-% und den Ta-Gehalt auf einen Bereich von 4 Atom-% bis 10 Atom-% festlegt, ein weichmagnetisches Material mit niedriger Koerzitivkraft und hoher Permeabilität ohne zu große Verringerung der Sättigungsmagnetflußdichte erhalten, und durch Verwendung dieses weichmagnetischen Materials als erste magnetische Dünnschicht eines magnetischen Aufzeichnungsträgers, der aus einem Grundmaterial, einer ersten magnetischen Dünnschicht und einer zweiten magnetischen Dünnschicht, die senkrechte Anisotrope aufweist und auf der ersten magnetischen Dünnschicht gebildet ist, zusammengesetzt ist, kann man die folgenden ausgezeichneten Wirkungen erhalten, nämlich:

Die die erste magnetische Dünnschicht bildende ternäre amorphe Legierung hat eine niedrige Koerzitivkraft sowie eine hohe Permeabilität und eine hohe Sättigungsmagnetflußdichte, und sie hat außerdem magnetische Eigenschaften, die den magnetischen Eigenschaften, die eine die zweite magnetische Dünnschicht bildende Legierung eines Kobalt- Chrom-Systems zeigt, sehr ähnlich sind, wodurch die auf der ersten magnetischen Dünnschicht gebildete Kobalt-Chrom- Legierung die ihr eigene, ausgezeichnete magnetische Anisotropie wirksam werden lassen kann. Damit weist der erfindungsgemäße Aufzeichnungsträger ausgezeichnete Aufzeichnungs- und Wiedergabeeigenschaften auf und kann bei dem erfindungsgemäßen Aufzeichnungsträger die Dicke der zweiten magnetischen Dünnschicht auf eine Dicke reduziert werden, die so dünn wie möglich ist.

Claims

1. Mehrschichtiges Magnetaufzeichnungsmaterial, das auf einem Trägermaterial eine erste magnetische Dünnschicht aus einer Kobalt-Basislegierung und auf der ersten magnetischen Dünnschicht eine zweite magnetische Dünnschicht aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste Dünnschicht (2) aus einer amorphen, ternären Kobalt-Tantal-Hafnium- Legierung mit geringen Gehalten an Tantal und Hafnium besteht;
und daß die zur Magnetisierung in Richtung ihrer Dicke vorgesehene zweite Dünnschicht (3) senkrechte Anisotropie aufweist.

2. Magnetaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Kobalt-Tantal- Hafnium-Legierung der Tantalgehalt 4 bis 10 Atom-% und der Hafniumgehalt 1 bis 5 Atom-% beträgt.

3. Magnetaufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Dünnschicht (3) aus einer binären Kobalt-Chrom-Legierung oder einer Legierung auf Kobalt-Chrom-Basis mit mehr als zwei Elementen besteht.

4. Magnetaufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Trägermaterial (1) beidseitig jeweils eine erste (2) und eine zweite magnetische Dünnschicht (3) vorhanden sind.