DE3536210A1

DE3536210A1 - Magnetooptisches aufzeichnungsmedium

Info

Publication number: DE3536210A1
Application number: DE19853536210
Authority: DE
Inventors: Katsuhiro Sayama Kaneko; Toshio Hachioji Niihara; Yutaka Tokorozawa Sugita; Shinji Mitaka Takayama
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-10-11
Filing date: 1985-10-10
Publication date: 1986-04-17
Also published as: US4923765A; DE3536210C2

Description

BESCHREIBUNG:

Die Erfindung bezieht sich auf ein magnetooptisches Aufzeichnungsmedium zum Aufzeichnen, Lesen und Löschen von Information mittels Laserstrahlung und betrifft insbesondere ein derartiges Aufzeichnungsmedium, das eine hohe Aufzeichnungsempfindlichkeit bei verbessertem Trägerrauschabstand (C/N) und hohem magnetooptischem Effekt aufweist.

In den letzten Jahren haben als Medium für ein magnetooptisches, wiederbespielbares Aufzeichnungssystem amorphe Dünnfilme aus einer Seltenen Erde und einem Übergangsmetall, die einen vergleichsweise größeren Kerr-Drehwinkel ergeben, besondere Beachtung gefunden. Unter diesen amorphen Dünnfilmen vermitteln insbesondere solche des Gd-Tb-Fe- oder des Tb-Fe-Co-Systems einen verhältnismäßig großen Kerr-Drehwinkel. Recherchen und Untersuchungen, die mit diesem Legierungssystem durchgeführt worden, sind in den japanischen Offenlegungsschriften 58-73746, 58-159252 und 59-159510 sowie der deutschen Offenlegungsschrift 3 309 483 angesprochen.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei den herkömmlichen

amorphen Dünnfilmen, zu denen auch diese Systeme gehören, bei der Aufzeichnung in den Mitten der Aufzeichnungsbereiche unbespielbare Teile (umgekehrt magnetisierte Teile) entstehen, was bei der Wiedergabe zu einem unbefriedigenden Trägerrauschabstand (C/N) führt.

Der Erfindung liegt die generelle Aufgabe zugrunde, Nachteile, wie sie bei herkömmlichen magnetooptischen Aufzeichnungsmedien auftreten, mindestens teilweise zu beseitigen. Eine speziellere Aufgabe der Erfindung kann darin gesehen werden, ein amorphes magnetooptisches Aufzeichnungsmedium mit hohem Trägerrauschabstand (im folgenden mit C/N oder auch S/N - einfach Rauschabstand bezeichnet) beim Lesen zu schaffen,das sich daher zum

praktischen Einsatz besonders eignet.

Zur Lösung dieser Aufgabe vermittelt die Erfindung ein magnetooptisches Aufzeichnungsmediums des Systems Seltene Erde/Übergangsmetall, bei dem eine Achse leichter Magnetisierung in Richtung senkrecht zur Film-Oberfläche liegt und das im wesentlichen amorph ist, wobei die Kompensationstemperatur Tcomp, bei der die Sättigungsmagnetisierung Ms, gebildet von der der Seltenen Erdelemente und der der Übergangsmetalle, praktisch null ist, auf

(1) 50⁰C oder mehr, oder

(2) 0⁰C oder weniger
eingestellt ist.

Im Falle (1) ist Tcomp für praktische Zwecke vorzugsweise auf 80⁰C oder mehr und vorzugsweise unter 250⁰C, insbesondere unter 150⁰C eingestellt, um Schwierigkeiten beim Aufzeichnen zu vermeiden. Der Unterschied zwischen der Curie-Temperatur Tc, bei der die Magnetisierung verschwindet, und der Kompensationstemperatur Tcomp liegt dabei in einem Bereich von 100⁰C, vorzugsweise 60⁰C, was auch für den Fall gilt, wenn Tcomp über Tc liegt, um den C/N-Abstand zu verbessern. Im Hinblick auf die thermische Stabilität der Informationsaufzeichnung ist Tc vorzugsweise auf über 100⁰C, insbesondere 150⁰C oder mehr, eingestellt und liegt im Hinblick auf die Begrenzung der Laserenergie unter 300⁰C, vorzugsweise unter 25O⁰C.

Im Fall (2) ist Tcomp für praktische Zwecke auf -50⁰C oder weniger eingestellt, wobei Tc wie im Fall (1) vorzugsweise auf den Bereich von 100 bis 15O⁰C oder mehr und den Bereich von 250 bis 300⁰C oder weniger eingestellt ist.

Das amorphe Material aus einer seltenen Erde und einem Übergangsmetall, das die obigen Anforderungen erfüllt, ist eine Zusammensetzung, bei der das Seltene Erdelement einen größeren Anteil ausmacht als in einer

Kompensationszusammensetzung, bei der das Seltene Erdelement und das Übergangsmetall hinsichtlich ihrer Magnetisierung bei der normalen Temperatur gleich sind und die Sättigungsmagnetisierung Ms praktisch null ist - Fall (1); oder eine Zusammensetzung, bei der das Übergangsmetall einen größeren Anteil ausmacht als in der Kompensationszusammensetzung - Fall (2). So kann beispielsweise das Tb-Fe-Co-System im Fall (1) 24 bis 30 Atom-% Tb, 7 bis 20 Atom-% Co, Rest Fe enthalten, im Fall (2) beispielsweise 18 bis 21,5 Atom-% Tb, 8 bis 10 Atom-% Co, Rest Fe.

Im folgenden soll das Prinzip der Erfindung erläutert werden.

Beim Einschreiben unter Anwendung der Curie-Temperatur Tc bei der praktischen Verwendung eines senkrecht magnetisierten amorphen Films als magnetooptisches Aufzeichnungsmaterial liegt die Curie-Temperatur Tc wegen der Beschränkung der Halbleiterlaser-Strahlungsenergie, der Aufzeichnungsempfindlichkeit und der Lebensdauer vorzugsweise unter 300⁰C, insbesondere unter 25O⁰C. Die Koerzitivkraft beträgt dabei mit Rücksicht auf die thermische Stabilität der Informationsaufzeichnung vorzugsweise etwa 80 kA/m oder mehr. Die Erfinder haben festgestellt, daß die Kompensationstemperatur Tcomp, bei der die Sättigungsmagnetisierung Ms wie bei der Curie-Temperatur praktisch null ist, ebenfalls die Aufzeichnungsempfindlichkeit, das Rauschen beim Auslesen usw., in Relation zu Tc beeinflußt. Selbst wenn beim Einschreiben bei Curie-Temperatur diese 300⁰C oder weniger beträgt, ist es dann, wenn Tcomp im Bereich der Zimmertemperatur liegt, nicht möglich, beim Aufzeichnen hinsichtlich ihrer Gestalt gleichmäßige Aufzeichnungsbereiche zu erzeugen, so daß ein hohes Modulationsrauschen auftritt, wodurch der C/N-Abstand beim Lesen abnimmt. Der Grund dafür, daß keine in ihrer Gestalt gleichmäßigen Aufzeichnungsbereiche entstehen, liegt

im Einfluß des Entmagnetisierungsfeldes, und die Frage, ob derartige gleichförmige Aufzeichnungsbereiche entstehen, richtet sich in starkem Maße nach der Temperaturabhängigkeit der Sättigungsmagnetisierung während der Aufzeichnung. Wie nämlich aus dem in Fig. 1 dargestellten Temperaturverlauf der Sättigungsmagnetisierung Ms eines Tb--Fe-,,-Co,.-Films hervorgeht, hat Ms die Tendenz, in der Nähe der Zimmertemperatur mit steigender Temperatur zunächst anzusteigen, selbst wenn Tc verhältnismäßig niedrig ist, sodann einen Maximalwert zu erreichen und anschließend wieder abzunehmen. (In Fig. 1 ist für die Ordinate ein willkürlicher Maßstab gewählt.) Daher handelt es sich bei den Aufzeichnungsbereichen um torusförmige Bereiche mit einem nicht beschriebenen mittleren Teil, und das Modulationsrauschen beim Lesen nimmt zu. Dies soll im einzelnen unten erläutert werden.

Wie in Fig. 2A gezeigt, erfolgt die Aufzeichnung so, daß an einem winzigen Teil 3 eines amorphen magnetischen Dünnfilms 2,der durch Bestrahlung mittels Laserstrahl durch eine Linse 1 erwärmt wird, ein externes Feld anliegt, das die Magnetisierungsrichtung dieses winzigen Teils 3 umkehrt. Wie in Fig. 2B gezeigt, weist der Laserstrahl im mittleren Bereich eine höhere Intensität auf als im Randbereich. Da die Koerzitivkraft Hc mit zunehmender Temperatur abnimmt, besteht die Wahrscheinlichkeit, daß die Magnetisierung im mittleren Bereich in eine Richtung invertiert wird, die zu der durch das entmagnetisierende Feld erzeugten Aufzeichnungsmagnetisierung umgekehrt ist, wobei die umgekehrte Magnetisierung im mittleren Teil durch das Feld im Randbereich beeinflußt wird. Ist nun bei der Aufzeichnung die Sättigungsmagnetisierung Ms gemäß Fig. 1 hoch, so kann die Magnetisierung im mittleren Bereich aufgrund der erhöhten entmagnetisierenden Kraft invertieren, so daß jeweils torusförmige magnetische Auf-

Zeichnungsbereiche 31 entstehen, die einen nicht-ordnungsgemäß beschriebenen mittleren Teil 30 aufweisen (vergleiche Fig. 3A).

Um also zu verhindern, daß sich die Magnetisierung im mittleren Bereich gegenüber der Aufzeichnungsmagnetisierung in ihrer Richtung invertiert, und somit den C/N-Abstand zu verbessern, werden die folgenden beiden Maßnahmen vorgeschlagen:

(1) Wie oben erwähnt, hängt die Frage, ob magnetische Aufzeichnungsbereiche gleichmäßiger Gestalt erzeugt werden, von der Sättigungsmagnetisierung Ms bei der durch die Bestrahlung mit dem Laserstrahl beim Aufzeichnen erhöhten Temperatur ab. Experimente auf der Grundlage dieser Kenntnis haben ergeben, daß bei kleinerem Ms die Gleichförmigkeit der magnetischen Aufzeichnungsbereiche zunimmt und das Modulationsrauschen beim Lesen erheblich abnimmt oder gar zu null wird. Diese Feststellung lehrt, daß die Sättigungsmagnetisierung Ms des magnetischen Aufzeichnungsfilms bei Zimmertemperatur 200 emu/cc oder weniger, vorzugsweise 100 emu/cc oder weniger betragen und allgemein mit steigender Temperatur abnehmen soll. Wie nämlich in dem Temperaturverlauf von Ms bezüglich eines amorphen Tb₂^Fe₆..Co-,-Films in Fig. 4 gezeigt ist, ist es generell erwünscht, daß Ms mit zunehmender Temperatur abnimmt und bei einer Temperatur oberhalb Tcomp nicht stark ansteigt. In diesem Falle werden gleichförmige magnetische Aufzeichnungsbereiche gemäß Fig. 3B erzeugt. Wie ferner in dem Temperaturverlauf von Ms bezüglich eines amorphen Tb_xFeg2__xCo^g-Films in Fig. 5 gezeigt ist, läßt sich

durch Erhöhung der Konzentration des Seltenen Erdelements, das heißt Tb, sowie der Kompensationstemperatur Tcomp die Sättigungsmagnetisierung Ms verringern. Ferner haben Recherchen der Erfinder ergeben, daß zur Erzielung gleichförmiger magnetischer Aufzeichnungs-

bereiche bei ausreichend verringertem Ms, wie oben erwähnt, bezüglich eines amorphen Films aus einem Seltenen Erdelement und einem Übergangsmetall mit im wesentlichen dem gleichen Temperaturverlauf von Ms, wie oben erwähnt, die Kompensationstemperatur Tcomp hinsichtlich der Beschränkung der Laserenergie 50⁰C oder mehr betragen kann, wenn die Curie-Temperatur Tc auf einen Wert unter 300⁰C, vorzugsweise unter 250⁰C, beschränkt ist. Dies kommt daher, daß Ms während der Aufzeichnung zu groß wird, wenn Tcomp in der Nähe der Zimmertemperatur liegt. Im Hinblick auf die thermische Stabilität der magnetischen Aufzeichnungsbereiche soll Tcomp bei 50⁰C oder darüber, vorzugsweise bei 80⁰C oder darüber, liegen. Außerdem ist erwünscht, daß Tcomp im Bereich von 150 bis 200⁰C oder weniger liegt, da die Koerzitivkraft Hc beim Aufzeichnen zu groß wird und damit die Aufzeichnung schwierig macht, wenn Tcomp den Wert von 150 bis 200⁰C überschreitet.

Bei Verwendung eines magnetooptischen Materials, dessen Tcomp über 50°C und unter Tc liegt, erfolgt das Einschreiben unter Anwendung der Kompensationstemperatur Tcomp, so daß Tc 300⁰C oder mehr betragen kann. Bei höherem Tc kann somit auch die Verringerung des Kerr-Drehwinkels 0k in Folge der beim Lesen mit Laserstrahl auftretenden Temperaturerhöhung klein gemacht werden.

Liegt der Unterschied zwischen Tc und Tcomp innerhalb eines Bereichs von 100⁰C, vorzugsweise 60⁰C, so läßt sich Ms während der Aufzeichnung weiter verringern und damit der C/N-Abstand verbessern. Auch in dem Fall, in dem Tcomp bei einer Temperatur unterhalb von Tc auftritt, das heißt im Falle einer Tb-Konzentration von 34 % in Fig. 5, können wegen des verringerten Ms gleichförmige magnetische Aufzeichnungsbereiche erzielt werden. Darüberhinaus hat ein Legierungsfilm, dessen Tcomp unter Tc liegt, eine Koerzitivkraft Hc, die bei Erhöhung der Temperatur auf Tcomp zunächst ansteigt und

beim Überschreiten dieser Temperatur wieder abnimmt. Da also Hc bei normaler Temperatur, bei der es sich um die Aufbewahrungstemperatur des Aufzeichnungsmediums handelt, verhältnismäßig groß ist und die thermische Stabilität der eingeschriebenen magnetischen Aufzeichnungsbereiche mit zunehmender Koerzitivkraft steigt, weist dieser Legierungsfilm hervorragende thermische Stabilität auf.

(2) Die zweite Maßnahem zur Verhinderung, daß sich die Magnetisierungsrichtung im mittleren Teil gegenüber der Aufzeichnungsmagnetisierung umkehrt, und damit zur Erhöhung des C/N-Abstandes, besteht darin, daß die Laserenergie verringert wird, um den Temperaturunterschied zwischen dem mittleren und dem Randbereich zu beseitigen.

Erfolgt die Aufzeichnung unter Verwendung eines amorphen magnetischen Dünnfilms, der einen größeren Anteil an Übergangsmetall aufweist, als es der Kompensationszusammensetzung entspricht, so bewirken die Auf-Zeichnungsmagnetisierung in dem von dem Laserstrahl örtlich erwärmten Teil und die Magnetisierung im Randbereich, daß das Magnetfeld geschlossen wird. Auf diese Weise läßt sich auch durch Verringerung des externen Feldes und der Laserenergie die Aufzeichnung mit hoher Empfindlichkeit durchführen.

Der amorphe magnetische Dünnfilm, der einen gegenüber der Kompensationszusammensetzung größeren Anteil an Übergangsmetall enthält, gestattej: die Ausbildung von magnetischen Aufzeichnungsbereichen gleichmäßiger Form unter Verringerung der Sättigungsmagnetisierung Ms und Verringerung der Laserenergie zur gleichmäßigen Erwärmung.

Untersuchungen der Erfinder haben gezeigt, daß durch Beschränkung von Tc auf den Bereich von 250 bis 300⁰C oder weniger im Hinblick auf die Begrenzung der Laserenergie der C/N-Abstand dadurch verbessert werden kann, daß Tcomp auf 0° oder weniger, vorzugsweise

-50°C oder weniger, eingestellt wird. Falls Tcomp auf 0° oder weniger begrenzt wird, kann Ms kleiner gemacht werden als in dem Fall, daß Tcomp in die Nähe der Zimmertemperatur gelegt wird. Die Laserenergie wird auf 1 bis 4 mW eingestellt. Auf diese Weise lassen sich gleichförmige magnetische Aufzeichnungsbereiche erzielen. Ferner führt auch eine gleichmäßige Erwärmung dadurch, daß eine magnetooptische Platte mit hoher Drehzahl rotiert, so daß die Temperatur des Aufzeichnungsmediums nicht so stark ansteigt, dazu, daß gleichförmige magnetische Aufzeichnungsbereiche erzeugt werden.

Bei der genannten zweiten Maßnahme bzw. dem zweiten Verfahren kann zusätzlich zu einer Verbesserung des C/N-Abstandes die Aufzeichnung mit hoher Empfindlichkeit erfolgen, und wegen des Überschusses an Übergangsmetall in dem Aufzeichnungsmedium kann der Kerr-Drehwinkel 0k vergrößert werden.

Hinsichtlich der Zusammensetzung des Materials in dem magnetooptischen Aufzeichnungsmedium für die obigen Verfahren (1) und (2) ist festzustellen, daß die Zusammensetzung, die den Temperaturbereich nach dem Verfahren (1) erfüllt, darauf beschränkt ist, daß der Anteil des Seltenen Erdelements größer ist als in der !Compensationszusammensetzung, während die Zusammensetzung, die den Temperaturbereich in dem Verfahren (2) erfüllt, darauf beschränkt ist, daß der Anteil an Übergangsmetall größer ist als in der Kompensationszusammensetzung. Als typisches Beispiel ist in Fig. 6 die Abhängigkeit der Curie-Temeratur Tc und der Kompensationstemperatur Tcomp eines senkrecht magnetisierten amorphen Tb-Fe-Co-Films (Tb Fe_10Q_ _ Co ) von der Tb-Konzentration mit der Co-Konzentration als Parameter dargestellt. Dabei gibt der Pfeil die Tb-Konzentrationen in der Kompensations— zusammensetzung an, die sich in Abhängigkeit von der Co-Konzentration leicht ändern, aber im wesentlichen

in der Nähe des gezeigten Pfeils liegen. Kurve 1 zeigt

--12 ---■

die Curie-Temperatur Tc bei y = 30,4, Kurve 2 zeigt Tc bei y = 17,5, Kurve 3 Tc bei y = 11, Kurve 4 Tc bei y = 10,3 und Kurve 5 Tc bei y = 5, während Kurve 6 die Kompensationstemperatur Tcomp bei y = 30,4, Kurve 7 Tcomp bei y = 17,5, Kurve 8 Tcomp bei y = 11, Kurve 9 Tcomp bei y = 10,3 und Kurve 10 Tcomp bei y = 5 angibt. Wie aus Fig. 6 hervorgeht, nimmt die Curie-Temperatur Tc mit steigendem Co-Gehalt zu, und die Tb-Konzentration verlagert sich für den Fall, daß Tc und Tcomp zusammenfallen, mit steigendem Co-Gehalt zu höheren Konzentrationen. Wie die Schnittpunkte der Kurven für Tc und Tcomp zeigen, hat die Zusammensetzung, bei der Tcomp in der Nähe von Tc oder über Tc liegt, eine höhere Tb-Konzentration (das heißt die Zusammensetzung enthält einen größeren Tb-Gehalt als die Kompensationszusammensetzung) während die Zusammensetzung, bei der Tcomp unter Zimmertemperatur liegt, einen niedrigeren Tb-Gehalt aufweist (das heißt die Zusammensetzung enthält einen größeren Anteil an Übergangsmetall· als die Kompensationszusammensetzung).

In Hinblick auf die in Fig. 6 gezeigten experimentellen Ergebnisse beschränkt sich eine optimale Zusammensetzung für einen senkrecht magnetisierten amorphen Tb-Fe-Co-FiIm für das Verfahren (1) auf einen engen Zusammensetzungsbereich mit Tb von 24 bis 30 Atom-%, was bedeutet, daß diese Zusammensetzung einen größeren Tb-Gehalt aufweist als die Kompensationszusammensetzung, sowie mit 7 bis 20 Atom-% Co, Rest Fe. Dies soll im folgenden konkret erläutert werden. Ein Tb-Gehalt von 24 Atom-% oder mehr ergibt einen Kompensationstemperatur Tcomp von 50° oder darüber, wobei diese auch von der Co-Konzentration abhängt, während ein Tb-Gehalt von 30 Atom-% oder geringer die Kompensationstemperatur Tcomp auf 200⁰C oder weniger beschränkt. Ein Co-Gehalt von 20 Atom-% oder weniger ist dazu geeignet, die Curie-Temperatur Tc auf den Bereich von 250 bis 300⁰C oder weniger zu beschränken; ein Co-Gehalt von etwa 30 Atom-% führt dagegen dazu, daß der Kerr-Drehwinkel steigt, obwohl Tc leicht erhöht wird. Ein Co-Gehalt von

7 bis 9 Atom-% als unterer Grenzwert führt zu einem Kerr-Drehwinkel 0k im Bereich von 0,3 bis 0,32° (bei λ = 633 nm) oder mehr/ wobei dieser Bereich für praktische Anwendungen bedeutsam ist. Im übrigen läßt sich, wie aus Fig. 6 ersichtlich, ein Unterschied zwischen Tc und Tcomp innerhalb eines Bereichs von 100⁰C dadurch erzielen, daß die Tb-Konzentration innerhalb der obigen Zusammensetzung nach der Seite höherer Werte oder der Co-Gehalt nach der Seite niedrigerer Tb-Konzentration verlagert wird.

Im Hinblick auf die in Fig. 6 gezeigten Ergebnisse beschränkt sich ferner eine optimale Zusammensetzung für einen amorphen, senkrecht magnetisierten Tb-Fe-Co-FiIm in dem Verfahren (2) auf einen sehr engen Zusammensetzungsbereich, der 18 bis 21,5 Atom-% Tb enthält, was bedeutet, daß er einen größeren Anteil an einem Element der Eisenfamilie aufweist als die Kompensationszusammensetzung, ferner einen Co-Gehalt von 8 bis 10 Atom-%, Rest Fe. Dies soll im folgenden konkret erläutert werden. Ein Tb-Gehalt von 21,5 Atom-% als oberer Grenzwert begrenzt die Kompensationstemperatur auf 0⁰C oder weniger, während ein Tb-Gehalt von 18 Atom-% als unterer Grenzwert einen ausreichend großen Kerr-Drehwinkel ergibt. Ein Co-Gehalt von 10 Atom-% als oberer Grenzwert eignet sich dazu, die Curie-Temperatur auf 250⁰C oder weniger zu begrenzen, während ein Co-Gehalt von 8 Atom-% als unterer Grenzwert einen für praktische Zwecke ausreichend großen Kerr-Drehwinkel ergibt. Durch Wahl der Tb-Konzentration mit 20 Atom-% oder weniger läßt sich unabhängig von der Bedingung einer höheren Co-Konzentration von 9 bis 10 Atom-%, was eine Erhöhung des Kerr-Drehwinkels 0k angibt, eine Kompensationstemperatur von höchstens -50⁰C erzielen. Ferner verbessert in den oben erwähnten ternären Systemen eine geringe Menge eines Verunreinigungselements, etwa eines weiteren Seltenen Erdelements, Übergangsmetalls usw. die Eigenschaften des magnetooptischen Aufzeichnungsmediums.

Zu den hier beschriebenen magnetooptischen Aufzeichnungsmedien des Systems Seltene Erde/Übergangsmetall gehören beispielsweise die Systeme Tb-Fe-Co, Tb-Fe, Tb-Gd-Fe, Tb-Sm-Fe, Tb-Co, Tb-Dy-Fe, Tb-Dy-Fe-Co, Tb-Gd-Fe-Co, Tb-Sm-Fe-Co, Tb-Er-Fe-Co, und Dy-Sm-Fe-Co.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert; darin zeigt

Fig. 1 ein Diagramm der Temperaturabhängigkeit der Sättigungsmagnetisierung Ms eines amorphen

Tb„_Fe_~Co,-Dünnfilms,
ίλ 12. b

Fig. 2A eine Darstellung zur Erläuterung eines Beispiels

der magnetooptischen Aufzeichnung,

Fig. 2B die Entstehung eines umgekehrten magnetischen Bereichs im mittleren Teil eines Aufzeichnungsbe

reichs ,

Fig. 3A torusförmige Aufzeichnungsbereiche unterschiedlicher Gestalten,

Fig. 3B Aufzeichnungsbereiche mit gleichmäßigen Formen, wie sie durch die hier beschriebenen Verfahren er

zielt werden,

Fig. 4 ein Diagramm der Temperatur abhängigkeit der Sättigungsmagnetisierung Ms eines amorphen Tb_2c-^Feg-i^Co-i₄-Dünnfilms,

Fig. 5 ein Diagramm der Tb-Konzentration (x) in Abhängigkeit von der Sättigungsmagnetisierung Ms von

^Tbx^Fe82-x^Co18'
Fig. 6 ein Diagramm der Abhängigkeit der Curie-Temperatur Tc und der Kompensationstemperatur Tcomp eines amorphen Dünnfilms des Systems Tb ^Fe-]_OQ__X_ ^Co _v

von der Tb-Konzentration (x) mit der Co-Konzen-

tration (y) als Parameter, und Fig. 7 ein Diagramm der Temperaturabhängigkeit der Sättigungsmagnetisierung Ms und der Koerzitivkraft Hc eines amorphen Tb₃₆Fe₅QCo. [--Dünnfilms.

Beispiel 1

Der hier in Rede stehende amorphe Legierungsfilm wurde auf einer Fe-Scheibe mit einem Durchmesser von 20 cm unter Verwendung einer Verbund-Zielkathode mit einer Fläche ο
von 1 χ 1 cm erzeugt, bei der ein Seltenes Erdelement und ein Übergangsmetall wie etwa Co in ihrem Flächenverhältnis zur Erzeugung einer vorgegebenen Zusammensetzung angeordnet sind, wobei ein bekanntes Magnetron-Sputter-Verfahren angewandt wurde.

Als Platte zur Abschätzung der Aufzeichnungs- und Wiedergabeeigenschaften wurde eine Nut in UV-Harz zur Spurführung auf einer Glasplatte mit einem Durchmesser von 13 cm erzeugt, die nacheinander mit einem etwa 30 nm dicken SiO₃-FiIm, einem etwa 100 nm dicken Tb-Fe-Co-FiIm und einem etwa 70 nm dicken weiteren SiO₉-FiIm beschichtet wurde.

In dem Diagramm nach Figur 7 liegt die Kompensationstemperatur Tcomp bei etwa 120⁰C, wobei die Sättigungsmagnetisierung Ms mit steigender Temperatur generell abnimmt und 100 emu/cc nicht überschreitet. Beim Einschreiben mittels Laserstrahl einer Energie von 7 mW wurden in ihrer Form gleichmäßige magnetische Aufzeichnungsbereiche erzeugt. Da die Koerzitivkraft Hc bei Zimmertemperatur, bei der das Medium aufbewahrt wurde, groß ist, weist das Aufzeichnungsmedium nach diesem Beispiel hervorragende thermische Stabi-Iitat auf.
Beispiel 2

In gleicher Weise wie im Beispiel 1 wurde ein magnetooptisches Aufzeichnungsmedium mit einem Tb₂g o^Fe60 1^Co11 7~ Film hergestellt. Bei einer Drehzahl von 1800 min~1 und einer sich von 4 bis 10 mW ändernden Laserstrahl-Energie wurden die magnetischen Aufzeichnungsbereiche beobachtet. Dabei wurde kein Bereich mit invertierter Magnetisierung in der Mitte der einzelnen magnetischen Aufzeichnungsbereiche beobachtet; vielmehr zeigten sich in ihrer Form gleichmäßige magnetische Aufzeichnunbsbereiche. Damit wurden

Aufzeichnungsbereiche verglichen, die unter Verwendung eines amorphen Tb₂₂ 6^Fe67 9^Co9 5~^Fil^lns erzeugt wurden. Dabei wurden gleichförmige magnetische Aufzeichnungsbereiche teilweise bei einer Laserstrahl-Energie von nur etwa 4 mW beobachtet, während die übrigen Bereiche mit in der Mitte der Magnetbereiche invertierter Magnetisierung generell beobachtet wurden.
Beispiel 3

In der gleichen Weise wie im Beispiel 1 wurde als Aufzeichnungsfilm ein senkrecht magnetisierter amorpher Film einer Zusammensetzung von Tb^j-Fe₆₁Co₁₄, Tb₂₆FeC₇Co₁₇, Tb₂₉Fe₄₈Co₁Q usw. hergestellt. Dieser Film hatte folgende Eigenschaften: Tc = 240 bis 27O°C, Tcomp = 80 bis 200°C, Hc = 80 bis 1120 kA/m, Ms = 80 bis 160 emu/cc, 9k = 0,33 bis 0,35°.

Unter Verwendung dieser senkrecht magnetisierten amorphen Filme wurde in gleicher Weise wie im Beispiel 1 eine Mehrschicht-Platte mit einem Durchmesser von 13 cm hergestellt. Zur Abschätzung der Leseeigenschaften wurde die Drehzahl der Platte auf 1200 min festgelegt. Bei einer Energie des Aufzeichnungs-Laserstrahls von 7 bis 8 mW ergaben sich magnetische Aufzeichnungsbereiche gleichmäßiger Gestalt und ohne Modulationsrauschen beim Lesen durch die Anwendung eines externen Magnetfeldes Hex von 16 kA/m und darüber. Beim Auslesen der aufgezeichneten Information mit einer Energie des Lese-Laserstrahls von 1 bis 2 mW ergab sich ein C/N-Abstand beim Lesen von nicht weniger als 52 bis 55 dB (bei einer Meßfrequenz f = 1 MHz).

In diesem dritten Beispiel wurde als typische Ausführungsform des Systems Seltene Erde/Übergangsmetall für das magnetooptische Aufzeichnungsmedium ein Tb-Fe-Co-System verwendet, doch ergeben auch die anderen oben erwähnten Systeme Seltene Erde/Übergangsmetall den gleichen Effekt. In Übereinstimmung mit dem vorstehenden Ausführungsbeispiel läßt sich ferner ein hoher C/N-Abstand praktisch

ohne Vergrößerung des Kerr-Drehwinkels durch Mehrfachreflexion in einer Interferenzstruktur erzielen. Ein noch höherer C/N-Abstand von 57 dB oder mehr läßt sich durch eine Scheibe mit Interferenz-Mehrschichtfilm erzielen, die einen der amorphen Filme dieses dritten Ausführungsbeispiels sowie einen Interferenzfilm aus ZnS, AJlN, Si₃N₄, BN, Ta₃O₃, SiO usw. mit verhältnismäßig hohem Brechungsindex aufweist.
Beispiel 4

Eine Platte zum Abschätzen der Eigenschaften beim Aufzeichnen und Auslesen wurde durch Ausbildung einer Nut in UV-Kunstharz zur Spurführung auf einer Glasplatte mit einem Durchmesser von 13 cm erzeugt, die nacheinander mit einem etwa 100 nm dicken Tb-Fe-Co-FiIm und einem etwa 70 nm

dicken SiO₃-FiIm beschichtet wurde. Als Aufzeichnungsfilm mit einem Temperaturunterschied zwischen Tc und Tcomp im Bereich von 100° C wurde ein senkrecht magnetisierter amorpher Film einer Zusammensetzung von Tb^gFe₆₃Co₁₃, ^Tb28^Fe59^Co13' ^T^28 5^Fe6o 5^Co11 ^usw· hergestellt. Dieser Film hatte folgende

Eigenschaften: Tc = 180 bis 23O°C, Tcomp = 18O°C, Hc = 80 bis 640 kA/m, Ms = 100 bis 190 emu/cc, und 0k (bei λ = 633 nm) = 0,3 bis 0,35°. Die erwähnte Mehrschicht-Scheibe mit 13 cm Durchmesser wurde unter Verwendung dieses Films des dritten Ausführungsbeispiels hergestellt. Zum Abschätzen der Eigenschäften beim Aufzeichnen und beim Lesen wurde die Drehzahl der Platte bei 1200 min festgelegt. Bei einer Energie des Aufzeichnungs-Laserstrahls von 5 bis 9 mW ergab die Anwendung eines externen Feldes von 64 kA/m oder mehr bei der Aufzeichnung kein Modulationsrauschen während der Wiedergäbe. Unter dieser Bedingung wurde ein C/N-Abstand von 51 bis 54 dB erreicht. Ein noch höherer C/N-Abstand von 56 dB oder mehr wurde durch eine Platte mit Interferenz-Mehrschichtfilm erzielt, die einen der oben erwähnten amorphen Filme und einen Interferenzfilm der Zusamennsetzung ZnS, A£N,

Si₃N₄, BN, SiO, usw. mit verhältnismäßig hohem Brechungsindex aufweist.

Beispiel 5

Eine Platte zum Abschätzen der Aufzeichnungs- und Ausleseeigenschaften wurde durch Herstellung einer Nut in UV-Kunstharz zur Spurführung auf einer Glasplatte mit 13 cm Durchmesser hergestellt, die nacheinander mit einem etwa 100 nm dicken Tb-Fe-Co-FiIm und einem etwa 70 nm dicken SiO₀-FiIm beschichtet wurde. Als Aufzeichnungsfilm wurde ein senkrecht magnetisierter amorpher Film der Zusammensetzung Tb₀₁ 1-Fe₁₇₁ [-Co-, als typisches Beispiel einer Zusammensetzung, die einen größeren Anteil des Elements der Eisengruppe aufweist als die !Compensationszusammensetzung, hergestellt. Dieser Film hatte folgende Eigenschaften: Tc = 190 bis 23O°C, Tcomp = -50⁰C, Hc = 80 bis 240 kA/m, Ms = 120 bis 195 emu/cc, und ek (bei λ = 633 nm) =0,31 bis 0,35 . Unter Verwendung dieses Films wurde die obige Mehrschicht-Platte mit einem Durchmesser von 13 cm hergestellt. Zur Abschätzung der Aufzeichnungs- und Leseeigenschaften wurde die Drehzahl der Platte bei 1800 min festgelegt. Bei einer Energie des Aufzeichnungs-Laserstrahls von 3 mW und einer Energie des Lese-Laserstrahls von 1 mW ergab die Anwendung eines externen Feldes von 16 kA/m oder mehr bei der Aufzeichnung kein Modulationsrauschen während der Wiedergabe. Die Aufzeichnung von Information auf dem obigen Film unter Anwendung eines externen Feldes von 24 kA/m führt zu einem C/N-Rauschabstand beim Lesen von nicht weniger als 52 bis 55 dB (bei einer Frequenz von 1 kHz, einer Bandbreite Af = 30 kHz und einem Spurabstand von 1,6ym).

In diesem Beispiel wurde als System Seltene Erde/Übergangsmetall für das magnetooptische Aufzeichnungsmedium ein Tb-Fe-Co-System als typische Ausführungsform verwendet, doch ergeben die oben erwähnten weiteren Systeme Seltene Erde/Übergangsmetall den gleichen Effekt.

Wie aus diesem Ausführungsbeispiel ersichtlich, vermittelt der senkrecht magnetisierte amorphe Film ein Modulationsrauschen von im wesentlichen Null und einen hohen C/N-Abstand ohne praktische Erhöhung des Kerr-Drehwinkels

durch Mehrfachreflexion in einer Interferenzstruktur. Ein noch höherer C/N-Abstand von 56 dB oder mehr wird durch eine Scheibe mit Interferenz-Mehrschichtfilm erreicht, die einen der oben erwähnten amorphen Filme und einen Interferenzfilm der Zusammensetzung ZnS, A£N, Si₃N₄, BN, SiO usw. mit verhältnismäßig hohem Brechungsindex aufweist.

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Claims

-; PATENTANWALT.!-: . - - . . STREHL SCHÜBE-L-HOFF SCHULZ 35 36210 WIDENMAYERSTRA-SSE 17. D-8000 MÜNCHEN 22 HITACHI, LTD. 10. Oktober 19 85 DEA-27 3 46 Magnetooptisches Aufzeichnungsmedium PATENTANSPRÜCHE

1. Magnetooptisches Aufzeichnungsmedium aus einem amorphen Film, der ein Seltenes Erdelement und ein Übergangsmetall enthält und eine Achse leichter Magnetisierung senkrecht zu seiner Oberfläche aufweist, dadurch g e k e η η zeichnet, daß er eine magnetische Kompensationstemperatur Tcomp von 50° oder mehr aufweist oder eine Curie-Temperatur Tc von 250 oder weniger und eine Kompensationstemperatur Tcomp von O⁰C oder weniger aufweist.

2. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch g e -

kennzeichnet , daß die Kompensationstemperatur Tcomp 50⁰C oder mehr beträgt und die Differenz zwischen Tc und Tcomp innerhalb von 100⁰C liegt.

3. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Differenz zwischen Tc und Tcomp innerhalb von 60°C liegt.

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4. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationstemperatur Tcomp 80 C oder mehr beträgt.

5. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 4, dadurch g e -

kennzeichnet, daß die Differenz zwischen Tc und Tcomp innerhalb von 1OO°C liegt.

6. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Curie-Temperatur Tc im Bereich von 100 bis 25O°C, vorzugsweise 150 bis 25O°C, liegt.

7. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationstemperatur Tcomp im Bereich von 50 bis. 200 C liegt.

8. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet, daß die Curie-Temperatur Tc 25O°C oder mehr und die Kompensationstemperatur Tcomp -50 C oder weniger beträgt.

9. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Kompensationstemperatur Tcomp 50⁰C oder mehr beträgt, und daß der Film 24 Atom-% Tb, 7 bis 20 Atom-% Co, Rest im wesentlichen Fe enthält.

10. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zwischen Tcomp und Tc innerhalb von 100°C liegt, und daß der Film 7 bis 16 Atom-% Co enthält.

11. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Curie-Temperatur 25O°C oder weniger und die Kompensationstemperatur Tcomp 0 C oder weniger beträgt, und daß der Film im wesentlichen amorph ist und 18 bis 21,5 Atom-% Tb, 8 bis 10 Atom-% Co, Rest im wesentliehen Fe in einem größeren Anteil enthält, als er in einer Kompensationszusammensetzung enthalten ist, in der die Sättigungsmagnetisierung Ms bei Zimmertemperatur praktisch Null ist.