DE3503109A1 - Magnetisches aufzeichnungsmedium - Google Patents
Magnetisches aufzeichnungsmediumInfo
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Description
TER MEER · MÖLLER . STEINIvIEISTER: ' ' '■ Sony Corp. - S85P82
' —
- 3
Beschreibung
Gegenstand der Erfindung ist ein magnetisches Aufzeichnungsmedium
mit einem nichtmagnetischen Substrat und einer Magnetschicht und insbesondere ein sogenanntes anisotropes
magnetisches Aufzeichnungsmedium mit anisotropen magnetischen Eigenschaften längs einer Oberfläche der auf
dem nichtmagnetischen Substrat ausgebildeten Magnetschicht,
In jüngster Zeit sind magnetische Aufzeichnungsmedien des
Dünnfilm-Typs in starkem Umfang untersucht worden, d. h. magnetische Aufzeichnungsmedien, die man dadurch' erhält,
daß man auf einem nichtmagnetischen Substrat einen ferromagnetischen Dünnfilm oder eine ferromagnetische Dünnschicht
aus Co oder einer Co-Ni-Legierung oder dergleichen, aufbringt, beispielsweise durch Abscheidung im Vakuum,
um in dieser Weise ein magnetisches Aufzeichnungsmedium
mit hoher Speicherdichte zu bilden. Insbesondere müssen anisotrope magnetische Aufzeichnungsmedien mit einem
durch im wesentlichen vertikal erfolgenden Abscheidung im Vakuum erzeugten ferromagnetischen Dünnfilm eine
hohe Koerzitivkraft Hc und ein hohes Rechteckigkeitsverhältnis Mr/Ms aufweisen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein verbessertes magnetisches Aufzeichnungsmedium mit einer
durch physikalisches Abscheiden aus der Dampfphase gebildeten ferromagnetischen Metallschicht anzugeben,
welches längs der Oberfläche der Magnetschicht anisotrope magnetische Eigenschaften aufweist, eine hohe Koerzitivkraft
und ein hohes Rechteckigkeitsverhältnis besitzt.
Diese Aufgabe wird nun gelöst durch die kennzeichnenden
Merkmale des magnetischen Aufzei chnung.smod i ums qomäß
Hauptanspruch. Der Unteranspruch betrifft eine besonders
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TER MEER · MÜLLER · STEirJMöSTER " : : : Sony Corp. - S85P82
bevorzugte Ausführungsform dieses Erfindungsgegenstandes.
Die Erfindung richtet sich somit auf ein magnetisches Aufzeichnungsmedium
mit einem nichtmagnetischen Substrat und einer Magnetschicht mit anisotropen magnetischen Eigenschaften
längs einer Oberfläche der auf dem nichtmagnetischen Substrat ausgebildeten Magnetschicht, wobei die Magnetschicht
aus Co oder einer Co-Ni-Legierung der Zusammensetzung
10
10
Co100-xNix'
worin χ für den Nickelgehalt in Atom-% steht, besteht und
wobei die Magnetschicht eine kubisch flächenzentrierte Kristallstruktur und eine hexagonal dichteste Kristallstruktur
(hexagonal dichteste Kugelpackung) aufweist. Das Verhältnis dieser beiden Kristallphasen oder Kristallstrukturen
ist durch die Beziehung
y = kubisch flächenzentrierte Phase/(kubisch flächenzentrierte
Phase + hexagonal dichteste Kugelpackung) χ 100 (Vol.-*)
definiert, wobei die Werte (x) und (y) so ausgewählt sind, daß sie in der Fläche eines Kartesischen Koordinatensystems
liegen, welche durch die Geraden y = 40 + 0,8 x, y = 10 + x, x=0 und y = 50 begrenzt wird.
Die Erfindung sei im folgenden näher unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert. In der Zeichnung
zeigt
die einzige Figur die Beziehung zwischen dem Anteil von Ni und dem Anteil der kubisch flächenzentrierten
Phase in der Legierung der Zusammensetzung Co1 „,, Ni .
1 U L)—X X
BAD ORIGINAL
TER MEER-MÜLLER-"STEINMEISTEFS : :. ' SonY Corp. - S85P82
3503
Erfindungsgemäß erzeugt man vorzugsweise auf einem nichtmagnetischen Substrat eine nichtmagnotische Grundmetallschicht
aus Bi etc. aus und scheidet auf der nichtmagnetischen Grundmetall schicht durch physikalisches Abscheiden
aus der Dampfphase eine ferromagnetische Metallschicht
aus Co oder einer Co-Ni-Legierung ab, um in dieser Weise das magnetische Aufzeichnungsmedium zu bilden.
Das in der oben beschriebenen Weise hergestellte magnetische Aufzeichnungsmedium besitzt eine hohe Koerzitivkraft
Hc, da das nichtmagnetische Metall in der Grundmetallschicht in die ferromagnetische Metallschicht eindiffundiert,
so daß die Kristallteilchen in der ferromagnetischen Metallschicht feinteilig voneinander getrennt
und fraktioniert werden. Darüber hinaus besitzt das magnetische
Aufzeichnungsmedium anisotrope magnetische Eigenschaften
längs der Oberfläche der Magnetschicht, da es in der Weise erzeugt worden ist, daß der zur Bildung
der Magnetschicht angewandte Dampfstrahl im wesentlichen senkrecht auf die Oberfläche des Substrats gerichtet worden
ist.
Bei einer massiven binären Co-Ni-Legierung tritt bei Raumtemperatur
im Bereich eines Nickelgehalts von 22 bis 32 Atan-% eine Modifikation
zwischen der hexagonal dichtesten Kugelpackung (hexagonal dichteste Kristallstruktur) (ε) und der kubisch flächenzentrierten Kristallstruktur
(α) auf. Die binäre Legierung zeigt die hexagonal dichteste Kugelpackung dann, wenn der Ni-Gehalt mehr als 22 Atom-% beträgt, und
die kubisch flächenzentrierte Kristallstruktur, wenn der Ni-Gehalt
nicht weniger als 32 Atom-% beträgt. Bezüglich der magnetischen Anisotropie ist festzustellen, daß die hexagonal dichteste
Kugelpackung eine uniaxiale Anisotropie aufweist, während die kubisch flächenzentrierte Phase kubisch anisotrop ist.
Die Anisotropiekonstanten (uniaxiale Anisotropiekonstante Ku, und kubische Anisotropiekonstante K,) betragen: Ku^ =
4,3 χ 106 erg/cm3 (4,3 χ ΙΟ"1 J/cm3) bzw. K = -1,0 χ ΙΟ6
erg/cm3 (-1,0 χ 10 J/cm3). Die Koerzitivkraft Hc, wel-
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TER MEER · MÜLLER · StElrvJMEISJEIS " - - : Sony Corp. - S85P82
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— 6 ~*
ehe bezüglich der Eigenschaften eines magnetischen Aufzeichnungsmediums
einen wichtigen Faktor darstellt, ist proportional zur Größe der Anisotropiekonstanten. Bei dem
anisotropen magnetischen Aufzeichnungsmedium, bei dem die
leichte Magnetisierungsachse statistisch zweidimensional verteilt ist, beträgt das Rechteckigkeitsverhältnis Mr/Ms
theoretisch 0,64 im Fall der hexagonal dichtesten Kugelpackung mit uniaxialer Anisotropie, während im Fall der
kubisch flächenzentrierten Phase mit kubischer Anisotropie das Rechteckigkeitsverhältnis Mr/Ms 0,98 beträgt.
Es wurden von dem Erfinder die Co-Phase und die Co-Ni-Legierungsphase
in der Magnetschicht durch Elektronenstrahlbeugungsanalyse untersucht, wobei sich gezeigt hat, daß
die Änderung in den Phasen nicht notwendigerweise die gleiche ist wie bei einer massiven Co-Ni-Legierung der
gleichen Zusammensetzung. Wenngleich eine gewisse Änderung in Abhängigkeit von den Bedingungen der Herstellung
der Magnetschicht auftreten, nimmt der Anteil der kubisch flächenzentrierten Phase mit zunehmendem Ni-Gehalt zu.
Wenn in dieser Weise sowohl eine Phase mit hexagonal dichtester Kugelpackung als auch einer kubisch flächenzentrierte
Phase in der Magnetschicht vorliegen, werden die magnetischen Eigenschaften wie folgt variiert, unter
der Voraussetzung, daß der Anteil der kubisch flächenzentrierten Phase (y) als Parameter wie folgt definiert ist:
y = Menge der kubisch flächenzentrierten Phase/ (Menge der Phase mit der hexagonal dichtesten
Kugelpackung + Menge der kubisch flä
chenzentrierten Phase) χ 100 (Vol.-%)
Die Anisotropiekonstante des gesamten magnetischen Dünnfilms nimmt mit zunehmendem Wert von y ab, wobei
die Koerzitivkraft Hc entsprechend verringert wird. Mit zunehmendem Wert von y wird das Rechteckigkeitsver-
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TERMEER-MaLLER-STEIWWEISTER " -' -_ * Sony Corp. - S85P82
hältnis Mr/Ms groß. Ein magnetisches Aufzeichnungsmedium
mit hoher Speicherdichte muß nun eine hohe Koerzitivkraft Hc und ein hohes Rechteckigkeitsverhältnis Mr/Ms aufweisen,
wobei beide Faktoren von dem Wert von y abhängen, d. h., dem Anteil der kubisch flächenzentrierten Phase.
Demzufolge ist bei dem erfindungsgemäßen anisotropen magnetischen
Aufzeichnungsmedium mit einer Magnetschicht aus Co oder einer Co-Ni-Legierung vorgesehen, daß die Zusammensetzung
der Magnetschicht der Formel
Co100-xNix
entspricht und daß das Verhältnis der kubisch flächenzentrierten Phase zu der Phase mit der hexagonal dichtesten
Kugelpackung durch die Beziehung
Y = Menge der kubisch flächenzentrierten Phase/ (Menge der Phase mit der hexagonal dichtesten
Kugelpackung + Menge der kubisch flächenzen
trierten Phase) χ 100 (Vol.-%)
gegeben ist, wobei die Werte von χ und y derart ausgewählt sind, daß sie in einem Bereich von 0 - x - r50 vorliegen,
der durch zwei gerade Linien der Formel y = a + bx definiert ist, d. h. y = 40 + 0,8x und y = 10 + x. In dieser
Weise erhält man ein anisotropes magnetisches Aufzeichnungsmedium mit magnetischen Eigenschaften, bei dem sowohl
die Koerzitivkraft als auch das Rechteckigkeitsverhältnis groß und wohl ausgeglichen sind.
Ein nichtmagnetisches Metall, beispielsweise Bi, dessen Volumen sich beim Verfestigen vergrößert, wird zunächst
durch Aufdampfen im Vakuum auf einem nichtmagnetischen Substrat, beispielsweise einem Polyimidfilm, abgeschieden,
wonach auf der Bi-Schicht eine Magnetschicht aun
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TER MEER · Müller · StEWMtElSTEfS ' : : : Sony Corp. - S85P82
Co100-Ni (0 - χ - 50) abgeschieden wird. Die Dicke der
als Grundschicht verwendeten Bi-Schicht beträgt 10 nm (100 A), wobei man die Temperatur des Substrats bei der
Abscheidung zwischen 1000C und 3000C variiert. Die Kristallstruktur
der in dieser Weise erzeugten Magnetschicht wird durch Elektronenstrahlbeugungsanalyse untersucht, wobei
sich zeigt, daß Beugungspeaks sowohl für die Phase mit der hexagonal dichtesten Kugelpackung als auch mit der kubisch
flächenzentrierten Phase in der gesamten Magnetschicht festzustellen sind. Aufgrund dieser Beobachtung
ist die Koexistenz beider Phasen erwiesen. Das Verhältnis von kubisch flächenzentrierter Phase zu der Phase mit
hexagonal dichtester Kugelpackung (y), d. h.
: 15 y = Menge der kubisch flächenzentrierten Phase/
(Menge der Phase mit der hexagonal dichtesten
j Kugelpackung + Menge der kubisch flächenzen
trierten Phase) χ 100 (Vol.-%)
erhält man aus den Integrationswerten der relativen Intenj
sitäten der Beugungspeaks.
; Als Ergebnis ist ersichtlich, daß, wenn der Anteil der ku-
■ bisch flächenzentrierten Phase (y) und der Anteil von Ni
j 25 (χ) in der Magnetschicht aus Co1n„ Ni derart ausgewählt
j sind, daß sich in einem Bereich (I) liegen, der durch die
beiden Geraden y = 40 + 0,8x und y = 10 + χ im Bereich
] von 0 - χ - 50 definiert wird, der durch den schraffierten Bereich in der Zeichnung wiedergegeben ist, erhält
man unabhängig von der Tatsache, daß die nichtmagnetische Schicht aus Bi gebildet worden ist, ein magnetisches
Aufzeichnungsmedium mit sowohl einer hohen Koerzitivkraft Hc als auch einem großen Rechteckigkeitsverhältnis Mr/Ms.
Konkret ergeben sich die magnetischen Eigenschaften dieses Materials wie folgt: Koerzitivkraft Hc = 800 bis
1300 Oe und Rechteckigkeitsverhältnis Mr/Ms = 0,70 bis 0,94.
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TERMEER-MaLLER-STEINMEISTER " Sony Corp. - S8 5P8 2
i Die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele dienen
1 der weiteren Erläuterung der Erfindung,
\ Beispiel 1
; 5
: Auf einem nichtmagnetischen Substrat in Form einer PoIy-
■ imidfolie mit einer Dicke von 30 μΐη scheidet man bei ei-
i -4
nein Vakuum von 10 Pa und bei einer Substrattemperatur
• von 1500C eine Bi-Grundschicht mit einer Dicke von 10 nm
\ 10 (100 Ä) ab, wonach man anschließend auf der Bi-Schicht
eine Schicht aus einer Co-Ni-Legierung (80 Atom-% Co, 20 Atom-% Ni) mit einer Schichtdicke von 30 nm (300 Ä)
abscheidet.
!
!
15 Das Verhältnis von kubisch flächenzentrierter Phase zu
j der Phase mit hexagonal dichtester Kugelpackung (y) in
j der Magnetschicht ergibt sich aufgrund der Elektronen-
{ srahlbeugung mit y = 41 %. Die magnetischen Eigenschaf-
j ten des magnetischen Aufzeichnungsmediums sind: Koerzi-
{ 20 tivkraft Hc = 1020 Oe und Rechteckigkeitsverhältnis Mr/Ms
* =0,84. Die magnetischen Eigenschaften sind annähernd
identisch, selbst wenn die Messung in beliebigen Richtungen in der Oberfläche der Magnetschicht durchgeführt wird.
25 Beispiel 2
Man bereitet ein magnetisches Aufzeichnungsmedium nach der
Verfahrensweise des Beispiels 1 mit dem Unterschied, daß
man die Grundschicht aus Ga bildet,und zwar mit einer Dik-
30 ke von 10 nm (100 Ä). Das Verhältnis von kubisch flächenzentrierter
Phase zu der Phase mit der hexagonal dichtesten Kugelpackung in der Magnetschicht beträgt y = 36 %.
Die magnetischen Eigenschaften des magnetischen Aufzeichnungsmediums sind: Koerzitivkraft Hc = 880 Oe und Recht-
35 eckigkeitsverhältnis Mr/Ms = 0,82.
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TER meer · Müller · GTEiNMKiSTEfS " .":'": Sony Corp. - S85P82
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Verqleichsbeispiel 1
j Man bereitet ein magnetisches Aufzeichnungsmedium nach
der Verfahrensweise des Beispiels 1 mit dem Unterschied,
j 5 daß man die Substrattemperatur auf 250 C einstellt und
j die Bi-Grundschicht mit einer Dicke von 20 nm (200 K) er-
zeugt. Das Verhältnis von kubisch flächenzentrierter Pha-
{ se zu der Phase mit der hexagonal dichtesten Kugelpackung
in der Magnetschicht ergibt sich mit y = 20 %. Die magnetischen
Eigenschaften des magnetischen Aufzeichnungsme-
;; diums sind: Koerzitivkraft Hc = 1050 Oe und Rechteckig-
<■ keitsverhältnis Mr/Ms = 0,68.
Vergleichsbeispiel 2
15
Man bereitet ein magnetisches Aufzeichnungsmedium nach
der Verfahrensweise des Beispiels 1 mit dem Unterschied, daß man die Substrattemperatur auf 1400C einstellt und
die Bi-Grundschicht mit einer Dicke von 4 nm (40 Ä) erzeugt. Das Verhältnis von kubisch flächenzentrierter Phase
zu der Phase mit der hexagonal dichtesten Kugelpackung in der Magnetschicht ergibt sich mit y = 60 %. Die magnetischen
Eigenschaften des magnetischen Aufzeichnungsmediums sind. Koerzitivkraft Hc = 430 Oe und Rechteckigkeitsverhältnis
Mr/Ms = 0,92.
Das zur Bildung der Grundschicht verwendete nichtmagnetische Metall, dessen Volumen bei der Verfestigung zunimmt,
kann aus der Gruppe ausgewählt werden, die Sb, Tl, Sn, Pb, In, Zn und Legierungen davon als auch Bi und Ga umfaßt.
Wie aus den Beispielen 1 und 2 abzulesen ist, erhält man ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit hoher Koerzitivkraft
und hohem Rechteckigkeitsverhältnis dann, wenn die Werte für den Nickelgehalt (x) und den Anteil der kubisch
TER MEER · MÜLLER · $TEINMEISTER " Sony Corp. - S85P82
flächenzentrierten Phase (y) in dem schraffierten Bereich
ϊ (I) der Zeichnung liegen. Im Gegensatz dazu läßt sich aus
■; den Vergleichsbeispielen 1 und 2 ablesen, daß, wenn die
Werte von χ und y nicht im Bereich (I) liegen, entweder die Koerzitivkraft oder das Rechteckigkeitsverhältnis πιει drig sind, so daß man kein anisotropes magnetisches Aufzeichnungsmedium
erhalten kann, das sowohl eine hohe Koerzitivkraft als auch ein hohes Rechteckigkeitsverhältnis
aufweist.
10
10
Auch dann, wenn der Ni-Gehalt 50 Atom-% übersteigt, erhält
man kein Material mit hoher Koerzitivkraft, so daß eine
Magnetschicht dieser Zusammensetzung für ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit hoher Aufzeichnungsdichte nicht
. geeignet ist.
Demzufolge wird erfindungsgemäß die Substrattemperatur
beim Aufdampfen im Vakuum auf 100 bis 3000C eingestellt
und als Material zur Erzeugung der Grundschicht Bi, Ga, Sb, Sn, Pb, In, Zn oder Legierungen davon verwendet. Unter
der Voraussetzung, daß die Bedingungen des schraffierten
Bereichs (I) in der Zeichnung erfüllt sind, ist es möglich, ein anisotropes magnetisches Aufzeichnungsmedium
mit zufriedenstellenden magnetischen Eigenschaften zu erhalten.
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Leerseite
Claims (2)
1. Magnetisches Aufzeichnungsmedium mit einem nichtmagnetischen
Substrat und einer Magnetschicht mit anisotropen magnetischen Eigenschaften längs einer Oberfläche
der auf dem nichtmagnetischen Substrat ausgebildeten Magnetschicht, dadurch gekennzeichnet,
daß die Magnetschicht aus Co oder einer Co-Ni-Legierung der Zusammensetzung
Co1n,, Ni
100-x χ
100-x χ
worin χ für den Nickelgehalt in Atoin-'A steht, in der ku-
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TER MEER ■ MÜLLER - STeiNMPiSTER ." : Sony Corp. - S85P82
bisch flächenzentrierten Kristallstruktur und in der hexagonal
dichtesten Kristallstruktur besteht, wobei das Verhältnis der beiden Kristallphasen
y = kubisch flächenzentrierte Phase/(kubisch flächenzentrierte Phase + hexagonal dichteste
Kristallphase) χ 100 (VoL-%)
beträgt und χ und y Werte aufweisen, die in der Fläche eines Kartesischen Koordinatensystems liegen, welche durch
die Geraden y = 40 + 0,8 x, y = 10 + χ, χ = 0 und χ = 50 begrenzt wird.
2. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetschicht mindestens ein nichtmagnetisches Element aus
der Bi, Ga, Sb, Sn, Pb, In, Zn und Tl umfassenden Gruppe enthält.
BAD ORIGINAL
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8141 | Disposal/no request for examination |