DE3607501A1

DE3607501A1 - Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und wiedergabeanordnung

Info

Publication number: DE3607501A1
Application number: DE19863607501
Authority: DE
Inventors: Eiichiro Sagamihara Kanagawa Imaoka; Yasui Ishizaka; Kazuo Yokohama Kanagawa Kimura; Noboru Watanabe
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1985-03-07
Filing date: 1986-03-07
Publication date: 1986-09-11
Also published as: US4745510A; JPH0640361B2; DE3607501C2; JPS61204819A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und Wiedergabe anordnungen. Dabei geht die Erfindung von einer Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und Wiedergabeanordnung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1 aus. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Anordnung mit zufriedenstellender senkrechter Aufzeichnungs- und Wiedergabecharakteristik.

Wenn ein Signal mit einem Ringkernkopf als Magnetkopf auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet wird oder von diesem mit dem Ringkernkopf abgetastet wird, so magnetisiert der Ringkernkopf eine Magnetschicht des magnetischen Aufzeichnungsmediums in Längsrichtung des magnetischen Aufzeichnungsmediums (d.h. in einer Schichtebenen-Richtung), wenn aufgezeichnet wird, und nimmt diese Aufzeichnung bei der Wiedergabe wieder auf. Jedoch ist im Zusammenhang mit diesen Längsrichtungsmagnetaufzeichnungssystem bekannt, daß das Entmagnetisierungsfeld mit wachsender Aufzeichnungsdichte hoch wird, und das Entmagnetisierungsfeld bewirkt unerwünschte Effekte bei der magnetischen Aufzeichnung mit hoher Dichte. Um diese unerwünschten Effekte bezüglich der Entmagnetisierung zu beseitigen, ist bereits ein Quermagnetisierungsaufzeichnungssystem vorgeschlagen worden, bei dem der Ringkernkopf die magnetische Schicht des Aufzeich-

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nungsmediums in einer Richtung senkrecht zur magnetischen Schicht magnetisiert. Entsprechend dieser Quermagnetisierungsauf zeichnungs systeme wird das Entmagnetisierungsfeld mit -wachsender Dichte der magnetischen Aufzeichnung gering, und es ist theoretisch möglich, eine zufriedenstellende magnetische Aufzeichnung hoher Dichte zu realisieren, in der keine Abnahme der remanenten Magnetisierung auftritt.

Ein gebräuchliches Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium, das in diesen Quermagnetisierungsaufzeichnungssystemen benutzt wird, ist ein Aufzeichnungsmedium, das einen Kobalt-Chrom (Co-Cr)-FiIm aufweist, der mit einem Bedampfungs- oder Sputterverfahren auf einem Basisfilm ausgebildet wird. Es ist allgemein bekannt, daß dieser Co-Cr-FiIm außerordentlich geeignet für Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedien ist, weil der Co-Cr-FiIm eine relativ hohe Sättigungsmagnetisierung (Ms) aufweist und die Magnetisierung in einer Richtung senkrecht zu dem Co-Ca-FiIm begünstigt (d.h., die Koerzitivfeldstärke in Richtung senkrecht zum Co-Ca-FiIm ist groß, und die Achse der leichten Magnetisierung ist senkrecht zu dem Co-Cr-FiIm).

Führt jedoch der Ringkernkopf bezüglich eines Quermagnetisierungsaufzeichnungsnediums mit einen aufgedampften Co-Ca-FiIm diese Quermagnetisierungsaufzeichnung- und Wiedergabe aus, so ist es unmöglich, den magnetischen Fluß an einer vorbestimmten magnetischen Aufzeichnungsposition auf dem Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium zu konzentrieren. Infolgedessen ergibt sich ein Nachteil darin, daß es unmöglich ist, eine starke Magnetisierung zu erzielen, die senkrecht zu dem Co-Ca-FiIm gerichtet ist und die in Längsrichtung des Quermagnetisierungsaufzeichnungsmediums nicht streut.Wird mit anderen Worten der Ringkernkopf zur Durch-

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Aus den oben beschriebenen Gründen wurde ein Quermagnetisierungsauf zeichnungsmedium vorgeschlagen, das eine Doppelfilmanordnung aufweist. Dieses Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium weist einen Film oder eine Schicht hoher Permeabilität auf, d.h. einen Film, der eine geringe Koerzitivfeidstärke hat wie z.B.. ein Nichel-Eisen (Ni-Fe)-FiIm. Dabei ist dieser Film zwischen dem Co-Cr-FiIm und dem Basisfilm ausgebildet. Der magnetische Fluß, der sich innerhalb der Schicht hoher Permeabilität ausbreitet, wird an einer vorbestimmten magnetischen Aufzeichnungsposition zu dem Magnetpol des Ringkernkopfes hin konzen- .. . triert, um eine starke Magnetisierung zu erzielen, die in der Querrichtung oder Senkrechtrichtung liegt und nicht in die Längsrichtung des Quermagnetisierungsaufzeichnungsmediums streut. Jedoch ist in diesem Quermagnetisierungsauf zeichnungsmedium mit der Doppelschicht oder mit dieser Doppelfilmanordnung die Koerzitivfeldstärke der Schicht mit hoher Permeabilität außerordentlich klein im Vergleich zur Köerzitivfeldstärke des Co-Ci?-Filmes, so daß nachteiligerweise Barkhausenrauschen erzeugt wird. Beispielsweise beträgt die Koerzitivfeldstärke der Co-Cr-Schicht über 5,571 χ 10⁴ A/m (700 Oe), und die Koerzitivfeldstärke der Schicht hoher Permeabilität beträgt weniger als 795,9 A/m (10 Oe). Weiterhin wird zur Erzeugung dieses Quermagnetisierungsaufzeichnungsmediums mit Doppelschicht anordnung eine amorphe (Eisen-Nickel) Fe-Ni-Legierung oder ähnliche Legierungen auf der Basisschicht mit einem Sputterverfahren bei vorbestimmten Sputterbedingungen angelagert, die geeignet sind, eine Schicht hoher Permeabilität zu erzeugen. Danach wird auf dieser Schicht hoher Permeabilität Co-Cr mit einem

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Sputterverfahren bei einer bestimmten Sputterbedingung aufgedampft, die geeignet ist, um die Co-Crt-Schicht auszubilden. Folglich muß die Bedampfungs- oder Sputterbedingung, unter der das Sputterverfahren ausgeführt wird, für die Bildung einer jeden Schicht geändert werden, und es muß jeweils das Target ausgetauscht werden. Daher kann das Sputterverfahren nicht kontinuierlich ausgeführt werden. Infolgedessen sind die Verfahren zur Herstellung des obigen Quermagnetisierungsaufzeichnungsmediums kompliziert und für die Massenproduktion ungeeignet.

Ferner wird als Magnetkopf für den Einsatz in Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und Wiedergabeanordnunger?

neben dem Ringkernkopf ein Quermagnetisierungskopf der Art eines Hilfspolkopfes (oder als solcher betrieben) benutzt, der im folgenden der Einfachheit halber als Hilfspolkopf bezeichnet wird. Bei diesem Hilfspolkopf ist ein magnetischer Hilfspol gegenüberliegend einem magnetischen Hauptpol vorgesehen. Darüber hinaus sind Quermagnetisierungsköpfe mit einem einseitigen oder einseitig betriebenen Hauptpol bekannt, die im folgenden der Einfachheit halber als einseitige Hauptpolköpfe bezeichnet werden und die keinen Hilfsmagnetpol benötigen, sondern stattdessen einen Hauptmagnetpol aufweisen, der nur einer Oberfläche des Quermagnetisierungsaufzeichnungsmediums gegenüberliegt. Bei Aufzeichnungs- und Wiedergabeanordnungen, die den Hilfspolkopf benutzen, muß jedoch das Giuermagnetisierungsaufzeichnungsmedium zwischen den Hauptmagnetpol und den Hilfsmagnetpol des Hilfsmagnetpolkopfes eingeführt werden, und die Anwendung dieser Anordnung ist eingeschränkt. Mit anderen Worten ergibt sich ein Nachteil dadurch, daß es schwierig ist, den Hilfspolkopf in einem Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät, wie z.B. einem Videobandrecorder oder einem Hartplattenspieler, zu benutzen. Bei dem einsei-

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tigen Hauptpolkopf ist zwar dieser Nachteil des Hilfspolkopfes beseitigt, jedoch ist der Aufbau des einseitigen Hauptpolkopfes komplex. Darüber hinaus weist der einseitige Hauptpolkopf den Nachteil auf, daß die magnetische Feldverteilung nicht in dem Maße in die senkrechte Richtung oder die Querrichtung gerichtet werden kann wie im Falle des Hilfspolkopfes.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1, eine neue und nützliche Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und Wiedergabeanordnung anzugeben, in der die zuvor beschriebenen Nachteile beseitigt sind.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs gelöst.

Bei dieser erfindungsgemäßen Anordnung ist ein magnetisches Material auf einer Basisschicht eines magnetischen Aufzeichnungsmediums zur Ausbildung einer magnetischen Schicht vorgesehen, wobei diese magnetische Schicht aus zwei Schichten mit unterschiedlichen Koerzitivfeldstärken besteht, welche für die Quermagnetisierung bei Verwendung eines Ringkernkopfes als Magnetkopf

25 benutzt werden.

In der erfindungsgemäßen Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und Wiedergabeanordnung wird ein Signal auf ein magnetisches Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet und von diesem Medium wiedergegeben, welches eine magnetische Schicht aufweist, die nur aus einem magnetischen Material hergestellt ist und aus einer Schicht mit geringer Koerzitivfeldstärke und einer Schicht mit hoher Koerzitivfeldstärke besteht, welche sich auf der Schicht mit geringerer Koerzitivfeldstärke befindet. Die Aufzeichnung und Abtastung erfolgen mit einem Ringkernkopf, und die Schicht mit der geringen Koerzitivfeldstärke

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dient als Schicht hoher Permeabilität. Die Schicht mit der hohen Koerzitivfeldstärke wirkt als Quermagnetisierungsschicht.

Mit dieser erfindungsgemäßen Quermagnetisierungsauf zeichnungs- und Wiedergabeanordnung ist es möglich, die Quermagnetisierungsaufzeichnung und Wiedergabe mit besonders zufriedenstellenden Wirkung auszuführen, wenn die Aufzeichnungswellenlänge kurz ist, und ein hohes Wiedergabeausgangssignal bei Benutzung des Ringkernkopfes zu gewinnen. Da ferner der Ringkernkopf als Magnetkopf benutzt wird, ist es nicht nötig, irgendwelche Änderungen im Aufbau des Aufzeichnungs- und Wiedergabegerätes vorzusehen, in welchem die erfindungsgemäße Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und Wiedergabeanordnung verwendet werden soll. Daher kann die erfindungsgemäße Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und Wiedergabeanordnung in den verschiedensten magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräten verwendet werden.

Da ferner die magnetische Schicht des Quermagnetisierungsaufzeichnungsmediums, welches in der erfindungsgemäßen Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und Wiedergabeanordnung benutzt wird, aus einem einzigen magnetischen Material hergestellt ist und aus den beiden Schichten mit verschiedenen magnetischen Eigenschaften besteht, steigt eine Magnetisierungs(M-H)-Hystereseschleife für die Richtung in Schichtebene der gesamten Magnetschicht in der Nähe des Ursprungs steil und anormal an, und es tritt der sogenannte Magnetisierungssprung auf. Infolgedessen kann die Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und Wiedergabecharakteristik verbessert werden, indem als die Magnetschicht des Quermagnetisierungsaufzeichnungsmediums die Schicht benutzt wird, in der dieser Magnetisierungssprung auftritt. In der vorliegenden Anmeldung wird eine plötzliche Änderung oder steile Neigung in der M-H-Hystereseschleife in Schichtebene als Magnetisierungssprung bezeichnet, und die Höhe des Magnetisie-

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rungssprungs wird als Magnetisierungssprunggröße bezeichnet.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

F I G . 1 eine M-H-Hystereseschleife in Schichtebene für den Fall, daß eine Magnetschicht entspre chend einem Ausführungsbeispiel für das in der erfindungsgemäßen Anordnung benutzte Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium aus einer Kobalt-Chrom-Niob ·*** (Co-Cr-Nb)-Dünnschicht besteht, die eine Dicke von 0,2 /um aufweist, wobei ein Magnetfeld von 1,194 χ 10^ kA/m (15 kOe) angelegt ist;

F I G . 2 eine M-H-Hystereseschleife in Schichtebene für den FaIl^ daß die Magnetschicht entsprechend dem Ausführungsbeispiel für das in der erfindungsgemäßen Anordnung benutzte Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium aus einer Co-Cr-Nb-Dünnschicht besteht, die eine Dicke von 0,05/um aufweist, wobei ein Magnetfeld von 1,19 x 10³ kA/m (15 Oe) angelegt ist;

F I G . 3 bis 5 jeweils M-H-Hystereseschleifen in Schichtebene, die dazu dienen, das Auftreten eines Magnetisierungssprunges zu erklären;

F I G . 6 eine graphische Darstellung, die eine Koerzitivfeidstärke Hc(//) in Schichtebene, eine senkrechte Koerzitivfeidstärke Hc(J_) und eine Magnetisierungssprunggröße CT . für jede Schichtdicke dastellt, wobei die Schichtdicke der dünnen Co-Cr-Nb-Schicht durch Änderung der Sputterzeit gesteuert eingestellt wird;

F I G . 7 eine graphische Darstellung, die eine Koerzitivfeidstärke Hc(//) in Schichtebene, eine senkrechte Koerzitivfeidstärke HcCjJ und eine Magnetisierungssprunggröße CF^ für jede Schichtdicke anzeigt, wobei die Schichtdicke einer dünnen Schicht aus Kobalt-Chrom-Tantal (Co-Cr-Ta) durch Änderung der Sputterzeit gesteuert eingestellt wird;

F I G . 8A bis 8C graphische Darstellungen jeweils einer Schichtebenen M-H-Hystereseschleife der dünnen Co-Cr-Nb-Schicht, wobei in diesen Schleifen kein Magnetisierungssprung auftritt;

F I G . 9 eine graphische Darstellung, die die Beziehung des Schwingkurvenhalbwertes (AÖcq) der hcp (002) Ebene jeder dünnen Kobalt-Chrom (Co-Cr)-Schicht und dünnen Co-Cr-Nb-Schicht in Abhängigkeit von der jeweiligen Filmdicke zeigt,

FIG. 1OA bis 1OC graphische Darstellungen, die jeweils Drehmomentkurven für die dünnen Co-Cr-Schichten für Schichtdicken von 0,50, 0,20 und 0,05/um zeigen; F I G . 11A bis 11C graphische Darstellungen, die jeweils Drehmomentkurven der dünnen Co-Cr-Nb-Scnichten für entsprechende Schichtdicken von 0,50, 0,18 und 0,05/um zeigen;

F I G . 12Abis 12E graphische Darstellungen, die Schichtebenen M-H-Hystereseschleifen von in einer Tabelle I gezeigten dünnen Schichten darstellen;

F I G . 13 eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Aufzeichnungswellenlänge und dem wiedergegebenen Ausgangssignal für den Fall zeigt, bei dem die Quermagnetisierungsaufzeichnung und Wiedergabe bezüglich der dünnen Co-Cr-Nb-Schichten und der dünnen Co-Cr-Schichten durchgeführt werden;

FIG. 14a bis 14C graphische Darstellungen, die jeweils Schichtebenen M-H-Hystereseschleifen von in Tabelle II gezeigten dünnen Schichten darstellen;

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FIG. 15 eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Aufzeichnungswellenlänge und des wiedergegebenen Ausgangssignals für den Fall zeigen, bei dem die Quermagnetisierungsaufzeichnung und Wiedergabe bezüglich der dünnen Co-Cr-Nb-Schicht und der dünnen Co-Cr-Schicht ausgeführt werden,

FIG. 16 und 17 graphische Darstellungen, die jeweils die Beziehung zwischen der Aufzeichnungswellenlänge und dem wiedergegebenen Ausgangssignal für den Fall zeigen, daß die Quermagnetisierungsaufzeichnung und Wiedergabe bezüglich von in Tabelle III gezeigten dünnen Schichten ausgeführt werden;

FIG. 18 eine schmeatische Darstellung zur Erklärung des Verlaufsmusters der magnetischen Kraftlinien innerhalb des in der erfindungsgemäßen Anordnung benutzten Quermagnetisierungsaufzeichnungsmediums und zwar von der magnetischen Kraftlinie eines Magnetkopfes für den Fall, bei dem die Dicke des Quermagnetisierungsauf zeichnungsmediums klein ist;

F I G . 19 eine schematische Darstellung zur Erklärung des Verlaufsmusters der magnetischen Kraftlinie innerhalbdes in der erfindungsgemäßen Anordnung benutzten Quermagnetisierungsaufzeichnungsmediums und zwar von der magnetischen Kraftlinie des Magnetkopfes für den Fall, bei dem die Dicke des Quermagnetisierungsauf zeichnungsmediums groß ist;

FIG. 20 eine schematische Darstellung zur Erklärung, daß ein tieferer Bereich des remanenten Magnetfeldes, das in einer zweiten Kristallschicht grober Körnung gebildet ist, durch eine erste Kristallschicht feiner Körnung übertragen wird;

FIG. 21 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Aufzeichnungswellenlänge und dem Wiedergabeausgangssignal für den Fall zeigt, daß die Quermagnetisierungsaufzeichnung und Wiedergabe mittels eines Sendust-(registriertes Warenzeichen)-Ringkopfkernes bezüglich eines Co-Cr-Nb-Dünnfilmes ausgeführt wird,

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in welchem der Magnetisierungssprung auftritt, oder auch bezüglich des Co-Cr-Dünnfilmes ausgeführt wird; F I G . 22 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Aufzeichnungswellenlänge und dem Wiedergabeausgangssignal für den Fall zeigt, daß die Quermagnetisierungsaufzeichnung und Wiedergabe bezüglich des Co-Cr-Nb-Dünnfilmes, in welchem der Magnetsprung auftritt, durch den Sendust-Ringkernkopf und einen Ferrit-Ringkernkopf ausgeführt wird; F I G . 23 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Aufzeichnungswellenlänge und dem Wiedergabeausgangssignal für den Fall zeigt, daß die Quermagnetisierungsaufzeichnung und Wiedergabe bezüglich · des Co-Cr-Ta-Dünnfilmes, in dem der Magnetisierungssprung auftritt, und des Co-Cr-Dünnfilmes mit einem Sendust-Ringkernkopf durchgeführt wird;

FIG. 24 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Aufzeichnungswellenlänge und dem Wiedergabeausgangssignal für den Fall zeigt, daß die Quermagnetisierungsaufzeichnung und Wiedergabe bezüglich des Co-Cr-Ta-Dünnfilmes, in dem der Magnetisierungssprung auftritt, mit einem Sendust-Ringkernkopf und dem Ferrit-Ringkernkopf durchgeführt wird;

FIG. 25A bis 25C schematische Darstellungen, die zur Erklärung der Aufzeichnungs- und Wiedergabecharakteristiken für die jeweiligen Kombinationen des Ringkernkopfes und der verschiedenen Aufzeichnungsmedien dienen; FIG. 26A bis 26C schematische Darstellungen, die zur Erklärung der Aufzeichnungs- und Wiedergabecharakteristiken für entsprechende Kombinationen eines Dünnfilmringkernkopfes und verschiedene Aufzeichnungsmedien dienen;

FIG. 27A bis 27C schematische Darstellungen, die zur Erklärung der Aufzeichnungs- und Wiedergabecharakteristiken für entsprechende Kombinationen eines einseitigen Hauptpolkopfes und verschiedener Aufzeichnungsmedien dienen;

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FIG. 28A bis 28C schematische Darstellungen, die zur Erklärung der Aufzeichnungs- und Wiedergabecharakteristiken für entsprechende Kombinationen eines Hilfspolkopfes und verschiedener Aufzeichnungsmedien dienen;

F I G . 29 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der magnetomotorischen Kraft oder magnetischen Spannung und dem Wiedergabeausgangssignal für entsprechende Aufzeichnungswellenlängen in der erfindungsgemäßen Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und Wiedergabeanordnung zeigt;

FIG. 30 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der magnetomotorischen Kraft und dem Wiedergabeausgangssignal für entsprechende Aufzeichnungswellenlängen in der erfindungsgemäßen Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und Wiedergabeanordnung im Vergleich zu einer denkbaren Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und Wiedergabeanordnung zeigt;

FIG. 31A bis 31C schematische Darstellungen, die zur Erklärung der Änderungen in dem Bereich dienen, der zur Quermagnetisierung beiträgt, wenn die magnetomotorische Kraft des Ringkernkopfes in der denkbaren Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und Wiedergabeanordnung aufeinanderfolgend erhöht wird; und

FIG. 32A bis 32C schematische Darstellungen, die zur Erklärung der Änderung in dem Bereich dienen, der zur Quermagnetisierung beiträgt, wenn die magnetomotorische Kraft des Ringkernkopfes in der erfindungsgemäßen Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und Wiedergabeanordnung aufeinanderfolgend vergrößert wird.

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Das In der erfindungsgemäßen Anordnung benutzte Quermagnetlsierungsaufzeichnungsmedium (im folgenden der Einfachheit halber als Aufzeichnungsmedium bezeichnet) wird hergestellt, indem auf einer Trägerschicht oder einem Band, das zu einer Basisschicht ausgebildet wird, ein magnetisches Material, das als Target benutzt wird, aufgedampft oder gesputtert wird. Dabei ist die Trägerschicht oder das Band beispielsweise aus einem Polyimidharz hergestellt, und das magnetische Material enthält Kobalt (Co), Chrom (Cr) und zumindest ein Element von Niob (Nb) und Tantal (Ta).

Wenn ein Metall, beispielsweise eine Co-Cr-Legierung auf eine Basisschicht gesputtert wird, so ist bekannt, daß die aufgedampfte oder aufgesputterte Schicht nicht dieselbe Kristallstruktur in senkrechter Richtung zur Schichtfläche aufweist. Aus verschiedensten Experimenten und aus Rasterelektronenmikroskopbildern (SEK), die die Oberfläche darstellen, ist bekannt, daß eine erste Kristallschicht feiner Körnung benachbart zu der Basisschicht über eine außerordentlich kleine Dicke ausgebildet wird und daß eine zweite Kristallschicht grober Körnung auf dieser ersten Kristallschicht erzeugt wird. Beispielsweise wird die Tatsache, daß die erste Kristallschicht im Bodenbereich des aufgedampften Filmes keine gut definierte säulenförmige Struktur aufweist, während die zweite Kristallschicht, die auf dieser ersten Kristallschicht ausgebildet ist, eine gut definierte und ausgebildete Säulenstruktur aufweist, von Edward R. Wuori und Professor J.H. Judy im "Initial Layer effects in Co-Cr films", IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, Vol. MAG-20, No. 5, September 1984, Seiten 774-775 und von William G. Haines, "VSM Profiling of CoCr Films: A New Analytically Technique", IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, Vol. MAG-20, No. 5, September 1984, Seiten 812-814 beschrieben.

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Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung sch'enkte'n den oben beschriebenen Punkten ihre Aufmerksamkeit und dampften verschiedene Metalle auf, die eine Co-Cr-Legierung als Basisschicht aufwiesen und denen jeweils ein drittes Element hinzugefügt war. Dann wurden die physikalischen Eigenschaften der ersten Kristallschicht feiner Körnung, die sich im Bodenbereich des aufgedampften Metallfilmes gebildet hatte, und die zweite Kristallschicht grober Körnung, die sich auf dieser ersten Kristallschicht gebildet hatte, für jede der verschiedenen aufgedampften Metallfilme und Schichten untersucht. Es ergab sich bei diesen Untersuchungen als Ergebnis, daß bei Hinzufügen von Nb oder Ta als drittes Element zu dem Metall die senkrechte Koerzitiv·· feldstärke oder Koerzitivkraft der ersten Kristallschicht außerordentlich klein im Vergleich zu der senkrechten Koerzitivfeldstärke der zweiten Kristallschicht war. Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet si Gh dadurch aus, da!? die erste Kristall schicht mit der geringen senkrechten Koerzitivfeldstärke als Schicht hoher Permeabilität benutzt wird und daß die zweite Kristallschicht mit großer senkrechter Koerzitivfeldstärke als eine Quermagnetisierungsschicht oder Senkrechtmagnetisierungsschicht des benutzten Aufzeichnungsmediums verwendet wird und daß ein Ringkernkopf als Magnetkopf benutzt wird.

Im folgenden werden die experimentellen Ergebnisse, die bei der Messung der Koerzitivfeldstärken von der ersten und zweiten Kristallschicht, die sich bei der Besputterung oder Bedampfung der Basisschicht ergaben, beschrieben. Hierzu wurde eine dünne Schicht aus Co-Cr-Nb oder aus Co-Cr-Ta (im folgenden der Einfachheit halber als Dünnschicht bezeichnet) durch ein Sputterverfahren auf einer Basisschicht unter folgenden Bedingungen aufgebracht:

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(1) Sputtergerät: 3607501 RF Magnetronsputtergerät,

(2) Sputterverfahren:

Kontinuierliches Be sputtern bei einem anfängliehen Verdichtungsdruck von 1,33 x 10" Pa

(1x10 Torr) und Zuführen von Argon (Ar)-Gas, bis der Druck 0,133 Pa (1x10~⁵ Torr) erreicht.

(3) Basisschicht:

Eine Polyimidkunstharzschicht mit einer Dicke

10 von 20/um.

(A) Target:

Ein zusammengesetztes Target, das durch Plazieren kleiner Stücke von Nb oder Ta auf der Co-Cr-Legierung gewonnen wird.

(5) Abstand zwischen Target und Basisschicht: 110 mm.

Die magnetischen Eigenschaften der dünnen Filme wurden mit Hilfe eines schwingenden Abtastmagnetometers gemessen, das von Riken Denshi in Japan hergestellt wird, wobei die Zusammensetzung des dünnen Filmes mit Hilfe eines Energiedispersions-Mikroanalysators gemessen wurde, der von KEVEX in den Vereinigten Staaten hergestellt wird. Ferner wurde die Kristallorientierung der Sinnen Filme durch einen X-Strahlanalysator gemessen, der von Rigaku Denki in Japan hergestellt wird.

Die FIG. 1 zeigt eine-M-H-Hystereseschleife in Schichtebene oder auch Schichtebenen-M-H-Hystereseschleife für den Fall, bei dem ein Magnetfeld von 1,19A x 10 kA/m (15 kOe) an ein Aufzeichnungsmedium gelegt wird, welches hergestellt wird, indem Nb als drittes Element Co-Cr hinzugefügt wird (das gleiche Phänomen ergibt sich, wenn Nb mit einer Verteilung von 2 bis 10 Atomgewichtsprozent hinzugefügt wird) und diese Co-Cr-Nb-Mischung auf der Polyimidkunstharzbasisschicht mit einer Schicht-

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dicke von 0,2 /Um aufgedampft wird. Wie aus der FIG. 1 hervorgeht, steigt die Schichtebenen-M-H-Hystereseschleife steil und anormal in der Nähe des Ursprungs an, wie dies durch einen Pfeil A angezeigt ist, und es tritt der sogenannte Magnetisierungssprung (im folgenden der Einfachheit halber als Sprung bezeichnet) auf. Geht man davon aus, daß ein gleichförmiges Kristallwachstum konstantermaßen auftritt, wenn Co-Cr-Nb auf der Basisschicht zur Bildung der Co-Cr-Nb-Dünnschicht aufgedampft wird, so würde der in FIG. 1 gezeigte Sprung nicht auftreten. Es kann folglich hieraus hypothetisch geschlossen werden, daß mehrere Kristallschichten verschiedener magnetischer Eigenschaften innerhalb der Co-Cr-Nb-Dünnschicht nebeneinander vorliegen.

Die FIG. 2 zeigt eine Schichtebenen-M-H-Hystereseschleife für den Fall, bei dem ein Magnetfeld von 1,194 x 10 kA/m (15 kOe) an ein Aufzeichnungsmedium gelegt wird, das gewonnen wird, indem die Co-Cr-Nb-Mischung auf der Polyimidkunstharzbasisschicht mit einer Schichtdicke von 0,05/um bei gleichen Besputterungsbedingungen aufgedampft wird. Entgegen dem in FIG. 1 gezeigten Fall, tritt in der Hystereseschleife aus FIG. 2 kein Sprung auf. Folglich ergibt sich, daß der Co-Cr-Nb-Dünnfilm mit einer Dicke im Bereich von 0,05/um im wesentlichen durch eine gleichmäßige Kristallschicht gebildet ist. Außerdem kann der FIG. 2 entnommen werden, daß eine Schichtebenen-Koerzitivfeidstärke Hc(//) (im folgenden der Einfachheit halber als Koerzitivfeidstärke Hc(//) bezeichnet, im Fall, bei dem die Filmdicke im Bereich von 0,05 /um liegt, außerordentlich klein ist und daher die Schichtebenen-Permeabilität außerordentlich hoch ist. Es ergibt sich hieraus, daß die Koerzitivfeidstärke Hc(//) einer Anfangsschicht, die im Anfangsstadium in unmittelbarer Nähe auf der Basisschicht bei der Bedampfung wächst,

^ R Π 7 R Π 1 klein ist, und diese Anfangsschicht kann als nie' ersxe Kristallschient feiner Körnung (im folgenden der Einfachheit halber als erste Kristallschicht bezeichnet) betrachtet werden, wobei diese Tatsache durch SEM-Bilder bestätigt wird, wie weiter oben erläutert ist. Eine Schicht, die auf dieser Anfangsschicht aufwächst, weist eine Koerzitivfeldstärke Hc(//) auf, die größer als die Koerzitivfeldstärke Hc(//) der Anfangsschicht ist, und diese Schicht kann als die zweite Kristallschicht grober Körnung (im folgenden der Einfachheit halber als zweite Kristallschicht bezeichnet) betrachtet werden, wobei diese Tatsache ebenfalls durch die SEM-Bilder belegt ist.

Im folgenden wird nun an Hand der FIG. 3 bis 5 begründet, warum der Sprung in dem dünnen Co-Cr-Nb-FiIm auftritt, in dem die erste und zweite Kristallschicht koexistieren. Es soll an dieser Stelle darauf hingewiesen werden, daß dieser Sprung nicht für alle Co-Cr-Nb-Dünnfilme der verschiedenen Zusammensetzungen und bei verschiedenen Sputterbedingungen auftritt, wie weiter unten näher erläutert werden wird. Wird der Co-Cr-Nb-Dünnfilm bei vorbestimmten Sputterbedingungen ausgebildet und die Schichtebenen-M-H-Hystereseschleife für diesen Dünnfilm aus der Messung gewonnen, so weist diese Hystereseschleife in der Nähe des Ursprungs einen in FIG. 3 gezeigten steilen Anstieg auf, und der Sprung tritt auf. Eine in FIG. 4 gezeigte Schichtebenen-K-H-Hystereseschleife für einen Dünnfilm, der nur aus der ersten Kristall schicht besteht, kann aus der Messung gewonnen werden, indem ein dünner Film mit einer kleinen Filmdicke hergestellt wird. Die zweite Kristallschicht kann als eine Schicht mit gleichmäßiger Kristallstruktur betrachtet werden, und darüber hinaus kann die Schichtebenen-M-H-Hystereseschleife aus FIG. 3 als eine Zusammensetzung der Schichtebenen-M-H-Hystereseschleife der ersten Kristallschicht und einer Schicht-

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ebenen-M-H-Hystereseschleife der zweiten Kris4fifi-7 50 schicht angesehen werden. Folglich kann die Schichtebenen-M-H-Hystereseschleife der zweiten Kristallschicht mit einer glatten, in FIG. 5 gezeigten Hystereseschleife gleichgesetzt werden, wobei in dieser Hystereseschleife die Koerzitivfeidstärke Hc(//) größer ist als die der ersten Kristallschicht und in dieser Hystereseschleife kein Sprung auftritt. Mit anderen Worten zeigt die Existenz des Sprunges in FIG. 3 an, daß beide Schichten, die unterschiedliche magnetische Eigenschaften aufweisen, in demselben Dünnfilm gemeinsam vorliegen. Aus diesem Grund ist es auch verständlich, daß die beiden Schichten mit verschiedenen magnetischen Eigenschaften auch im Fall des Co-Cr-Nb-Dünnfilms gemeinsam vorliegen, der die in FIG. 1 gezeigte Schichtebenen-M-H-Hystereseschleife aufweist. Die Koerzitivfeldstärke der zweiten Kristallschicht kann aus einer Hystereseschleife gewonnen werden, die man erhält, indem man die Schichtebenen-M-H-Hystereseschleife des Co-Cr-Nb-Dünnfilms, der nur aus der ersten Kristallschicht besteht, von der Schichtebenen-M-H-Hystereseschleife des Co-Cr-Nb-Dünnfilms subtrahiert, in dem die erste und die zweite Kristallschicht koexistieren. Die expermimentellen Ergebnisse belegen, daß zwei Schichten mit verschiedenen magnetischen Eigenschaften in dem Co-Cr-Nb-Dünnfilm koexistieren, wenn die Schichtebenen-M-H-Hystereseschleife des Co-Cr-Nb-Dünnfilms einen steilen Anstieg in der Nähe des Ursprungs aufweist und der Sprung auftritt.

Im folgenden werden die magnetischen Eigenschaften der beiden Schichten beschrieben, die den Co-Cr-Nb-Dünnfilm bilden, welcher auf die Basisschicht aufgedampft ist, wobei die Beschreibung der magnetischen Eigenschaften in Abhängigkeit von der Filmdicke an Hand der FIG. näher erläutert wird. FIG. 6 ist eine graphische Darstel-

lung, die die Koerzitivfeidstarke Hc(//), eine senkrechte Koerzitivfeidstärke Hc(_1_ ) (im folgenden der Einfachheit halber als Koerzitivfeidstärke Hc(_J_) bezeichnet) und eine Magnetisierungssprunggröße (im folgenden der Einfachheit halber als Sprunggröße bezeichnet) O. für alle Filmdicken angibt, die durch gesteuerte Variation der Sputterzeiten des Co-Cr-Nb-Dünnfilms eingestellt werden.

Dabei ist die Koerzitivfeidstärke Hc(//) für Filmdicken unter 0,15 /um kleiner als 1,433 x 10 A/m (180 Oe), und es kann davon ausgegangen werden, daß die Schichtebenen-Permeabilität groß ist. Weiterhin ist aus der FIG. 6 entnehmbar, daß die Koerzitivfelsstärke Hc(//) sich auch dann nicht merklich ändert, wenn die Filmdicke vergrößert wird. Demgegenüber steigt die Sprunggröße Oj. bei einer Filmdicke von angenähert 0,075/um steil an und beschreibt für Dicken über 0,05 /um eine nach oben hin offene Parabel. Weiterhin steigt die Koerzitivfeldstärke Hc(_L_) bei Filmdicken von 0,05 bis 0,15/um von 18o Oe steil an und beträgt bei Filmdicken über 0,15/um mehr als 7,163 x 10 A/m (900 Oe). Aus den obigen Ergebnissen resultiert, daß zwischen der ersten und zweiten Kristallschicht bei einer Filmdicke von angenähert 0,05 bis 0,15/um eine Grenze vorliegt. Mit anderen Worten sind die Koerzitivfeidstärken Hc(//) und Hc (_L ) der ersten Kristall schicht bei den Filmdicken unter 0,05 /um beide unterhalb 1,433 x 10 A/m (180 Oe) und klein, während die Koerzitivfeidstärke Hc(//) der zweiten Kristallschicht bei Filmdicken über 0,15/um unter ungefähr 1,433 x 1o A/m liegt und klein ist und die Koerzitivf eidstärke Hc(_|__) dieser zweiten Schichtdicke über 7,163 x 10 A/m (900 Oe) liegt und groß ist. Daher ist die zweite Kristallschicht eine Schicht hoher Koerzitivfeldstärke, die für die Quermagnetisierungsaufzeichnung und Wiedergabe geeignet ist. Bei solchen

BAD

Filmdicken, bei denen dieser Sprung nicht auftritt, betragen die Koerzitivfeidstärken Hc(//) und Hc( I ) beide weniger als 1,433 x 10 A/m (180 Oe) und sind gering. Jedoch nimmt bei einer derart großen Filmdicke, bei der der Sprung auftritt, die Koerzitivfeidstärke Hc( J__) stark zu. Folglich zeigt auch dieser Gesichtspunkt, daß die Co-Cr-Nb-Dünnfilmschicht aus zwei Schichten mit verschiedenen magnetischen Eigenschaften besteht, wenn der Sprung auftritt. Entsprechend den von den vorliegenden Erfindern ausgeführten Experimenten ergab sich, wenn die Zusammensetzung und/oder die Sputterbedingungen geringfügig geändert wurden, daß eine geringfügige Änderung in der Filmdicke, bei der die Sprunggröße σ ^ und die Koerzitivf eidstärke Hc(_J_) jeweils steil ansteigen, auftritt. Diese geringfügige Änderung in dieser Filmdicke tritt innerhalb des Bereiches von 0,05 bis 0,15 /um auf. Das bedeutet, daß davon ausgegangen werden kann, daß der Sprung auftritt, wenn die erste Kristallschicht eine Dicke im

20 Bereich von 0,05 bis 0,15/um aufweist.

Im folgenden werden die Ergebnisse, die in FIG. dargestellt sind, näher erläutert, die ähnliche Experimente zeigen, die für den Fall durchgeführt wurden, daß Tantal (Ta) dem Co-Cr als drittes Element hinzugefügt wurde. (Dabei traten die gleichen Phenomene auf, wenn das Ta in einem Bereich von 2 bis 10 at% hinzugefügt wurde). Wiederum wurde die Co-^Cr-Ta-Mischung mit verschiedenen Filmdicken auf der Polyimidkunstharzbasisschicht aufgedampft. Die FIG. 7 zeigt eine graphische Darstellung, in der die Koerzitivfeidstärke Hc(//), die Senkrechte Koerzitivfeidstärke Hc(_L) und die Sprunggröße O. für alle Filmdicken dargestellt sind, die durch eine gesteuerte Änderung der Besputterungszeit für die Co-Cr-Ta-Schicht eingestellt wurden. Es ergaben sich bei dem Hinzufügen des

SAD ORiGaNAL

Ta zu dem Co-Cr ähnliche Ergebnisse vie im Fall, bei dem das Nb zu dem Co-Cr hinzugefügt wurde. Aus der FIG. 7 geht hervor, daß die Grenze zwischen der ersten und zweiten Kristall schicht bei Filmdicken von 0,05 bis 0,15/um vorkommt. Bei Filmdicken unterhalb 0,05 /um sind in der ersten Kristallschicht sowohl die Koerzitivf eidstärke Hc(//) und Hc (J_-) unterhalb 1,353 x 10 A/m (170 Oe) und klein, so daß eine Schicht geringer Koerzitivfeidstärke bei Filmdicken unterhalb von 0,05/um vorliegt. Andererseits ist bei Filmdicken über 0,075/um, d.h. in der zweiten Kristallschicht, die Koerzitivfeidstärke Hc(//) gering, und die Koerzitivf eidstärke Hc(J_) steigt von 1,592 χ 10⁴ A/m bis auf 5,969 χ 10⁴ A/m (200 Oe bis auf über 750 Oe) in dem Bereich der Filmdicken an, in denen der Sprung auftritt. Anschließend nimmt die Koerzitivfeidstärke Hc (_]__) äer zweiten Schicht allmählich mit der Filmdicke zu. Mit anderen Worten liegt eine Schicht hoher Koerzitivfeidstärke bei Filmdicken von über 0,075 /um

20 vor.

Zu den zuvor beschriebenen Experimenten muß erwähnt werden, daß der Sprung nicht auftritt, wenn die Sputterbedingung und die Menge des hinzugefügten Nb oder Ta (2 bis 10 Atomgewichtsprozent im Fall des Nb und 1 bis 10 Atomgewichtsprozent im Fall des Ta) von den zuvor erwähnten Werten abweichen. Jedoch werden die erste und zweite Kristallschicht innerhalb des Co-Cr-Nb-Dünnfilms und des Co-Cr-Ta-Dünnfilms, in dem kein Sprung auftritt, auch ausgebildet, wie insbesondere aus den am Anfang der Figurenbeschreibung zitierten Schriften hervorgeht. Ein Beispiel für eine Schichtebenen M-H-Hystereseschleife des Co-Cr-Nb-Dünnfilms, in dem kein Sprung auftritt, wird an Hand der FIG. 8A bis 8C näher erläutert. Die FIG. 8A zeigt eine Schichtebenen M-H-Hystereseschleife sowohl für die erste

als auch für die zweite Schicht, die FIG. 8B zeigt eine Schichtebenen M-H-Hystereseschleife nur für die erste Kristallschicht und die FIG. 8E zeigt eine Schichtebenen M-H-Hystereseschleife nur für die zweite Kristallschicht. Aus den FIG. 8A bis 8C geht hervor, daß die remanente Magnetisierung in Schichtebene Mr_ß(//) der ersten Kristallschicht größer als die remanente Magnetisierung in Schichtebene Mr„der zweiten Kristallsehicht ist. Ferner ist die remanente Magnetisierung in Schichtebene Mr.(//) von beiden zusammen, der ersten und der zweiten Kristallsehicht, im Vergleich zu der remanenten Magnetisierung in Schichtebene Mr_c(//) der zweiten Kristallsehicht ungünstig, so daß die anisotrope magnetische Feldstärke Mk klein ist. Darüber hinaus ist bekannt, daß die Orientierung der ersten Kristallschicht schlecht ist (derΛ e^Q-Wert ist groß), und die erste Kristallsehicht ist für die senkrechte Magnetisierungsaufzeichnung oder die Quermagnetisierungsaufzeichnung

ungeeignet* 20

FIG. 9 zeigt eine graphische Darstellung, die die Beziehung des Schwingkurvenhalbwerts, d.h. der Halbwertsbreite der vom Analysator gelieferten Kurve, (fiöcrv) der hcp (OO2)-Ebene (hexagonal closed packed) jeweils für einen Kobalt-Chrom (Co-Cr)-Dünnfilm (Zusammensetzung von Co₈₁Cr₁^ at#) und den Co-Cr-Nb-Dünnfilm in Abhängigkeit von den Filmdicken darstellt. Der Co-Cr-Dünnfilm ist, abgesehen von der unter (4) beschriebenen Bedingung, bei denselben Sputterbedingungen hergestellt, wie diese weiter oben beschrieben wurden. In diesem Fall wurde die Co-Cr-Legierung allein als Target benutzt. Aus der FIG. 9 geht hervor, daß die Orientierung des Co-Cr-Nb-Dünnfilms im Anfangsstadium der Filmformation außerordentlich schlecht ist, während die Orientierung des Co^Cr-Dünnfilms im Anfangsstadium der Filmformation zufriedenstellend ist. Jedoch verbessert sich die Orientierung des Co-Cr-Nb-Dünnfilms rapide mit zunehmender

BAD ORIGINAL

3807501

Pilmdicke. Insbesondere ist die Orientierung des Co-Cr-Nb-Dünnfilmes bei Filmdicken über ungefähr 0,15 /um zufriedenstellender und besser als die des Co-Cr-Dünnfilmes. Mit anderen Worten ist die Orientierung des Co-Cr-Nb-Dünnfilmes im Anfangsstadium der Filmformation schlecht, d.h. während der Ausbildung der ersten Kristallschicht, jedoch verbessern sich die Orientierungen des Co-Cr-Nb-Dünnfilmes schlagartig, wenn die Filmdicke über 0,15/um zunimmt, d.h., wenn die zweite Kristallschicht gebildet wird. Folglich ist verständlich, daß in dem Fall des Co-Cr-Nb-Dünnfilmes zwei Schichten mit verschiedenen magnetischen Eigenschaften in Abhängigkeit von der Filmdicke gebildet werden, und daß die Orientierung der zweiten Kristallschicht zufriedenstellender und besser als die des Co-Cr-Dünnfilmes ist.

Im folgenden wird der Co-Cr-Nb-Dünnfilm im Hinblick auf die magnetische Anisotropie untersucht. Die FIG. 1OA bis 1OC zeigen graphische Darstellungen, in denen jeweils Drehmomentkurven des Co-Cr-Dünnfilmes in Abhängigkeit von Filmdicken 0,50, 0,20 und 0,05/um gezeigt sind. Die FIG. 11A bis 11C zeigen graphische Darstellungen, in denen Drehmomentkurven des Co-Cr-Nb-Dünnfilmes jeweils entsprechend für Filmdicken von 0,50, 0,18 und 0,05/um gezeigt sind. In den graphischen Darstellungen der FIG. 10 und 11 ist auf der Abszisse jeweils der Winkel 0 abgetragen, der zwischen der Filmoberflächennormalen und dem angelegten magnetischen Feld vorliegt. Auf der Ordinate ist das Drehmoment abgetragen und das an den Dünnfilm angelegte Magnetfeld beträgt 795,9 kA/m (10 kOe). Darüber hinaus weisen die Co-Cr-Dünnfilme und die Co-Cr-Nb-Dünnfilme jeweils die Zusammensetzung von entsprechend Cog^Cr^g at$ und Coy« Q^Cri6 O¹^e 1 ^at^ ^sowie die Sättigungsmagnetisie

y Qi6 Oe 1 ggg

rung Ms von 400 emu/cc und 350 emu/cc (4,0 χ 10 A/m und 3,5 x 10⁵ A/m) auf.

Im Fall des in FIG. 1OA bis 1OC dargestellten Co-Cr-Dünnfilms ist die Polarität der Drehmomentkurven für alle drei Filme dieselbe, und die Achse der leichten Magnetisierung ist senkrecht zur FiIm-5 oberfläche. Im Fall des Co-Cr-Nb-Dünnfilms in den FIG. 11A und 11B mit den jeweiligen Filmdicken 0,50 und 0,18/um ist die Polarität der Drehmomentkurven dieselbe für diese beiden Dünnfilme, und die Achse der leichten Magnetisierung ist senkrecht zu der Filmoberfläche. Jedoch ist im Fall des Co-Cr-Nb-Dünnfilms mit der Filmdicke von 0,05/um (FIG. 11C) die Polarität der Drehmomentkurve zu der Polarität der Drehmomentkurven der anderen beiden Filmdicken entgegengesetzt, und die Achse der leichten Magnetisierung ist in Schichtebene des Dünnfilmes. Wie weiter oben schon beschrieben wurde, kann davon ausgegangen werden, daß nur die erste Kristallschicht ausgebildet ist, wenn der Co-Cr-Nb-Dünnfilm mit einer Filmdicke von 0,05 /um hergestellt wird. Dabei ist die Achse der leichten Magnetisierung der ersten Kristallschicht in Schichtebene dieser ersten Kristallschicht. Mit wachsender Filmdicke wird die Achse der leichten Magnetisierung senkrecht zur Filmoberfläche, und es kann davon ausgegangen werden, daß die zweite Kristallschicht eine starke Achse der leichten Magnetisierung aufweist, die senkrecht zu der Filmoberfläche ist. Ferner sei erwähnt, daß in den Drehmomentkurven des Co-Cr-Nb-Dünnfilmes mit den Filmdicken von mehr als 0,05/um anormale Bereiche auftreten, die in den FIG. 11A und 11B durch die Pfeile B angezeigt sind. Es kann davon ausgegangen werden, daß diese anormalen Bereiche in den Drehmomentkurven aufgrund der magnetischen Eigenschaften der ersten Kristallschicht auftreten. Das bedeutet, daß bei anwachsender Dicke des dünnen Films über einen vorbestimmten Wert die zweite Kristallschicht, die eine Achse der leichten Magnetisierung senkrecht zu

BAD ORfQiNAL

der Filmoberfläche aufweist, auf der ersten Kristallschicht gebildet wird, welche eine leichte Magnetisierungsachse in Schichtebene der ersten Kristallschicht aufweist. Es kann hieraus geschlossen werden, daß die erste und zweite Kristallschicht mit den verschiedenen magnetischen Eigenschaften sich gegenseitig beeinflussen, so daß die anormalen Bereiche in den Drehmomentkurven des als ganzes gemessenen Dünnfilms auftreten. Somit ist auch an Hand der Drehmomentkurven belegt, daß in dem einzigen Co-Cr-Nb-Dünnfilm zwei Schichten mit verschiedenen magnetischen Eigenschaften koexistieren.

Werden der Co-Cr-Nb- oder Co-Cr-Ta-Dünnfilm, der durch die erste und zweite Kristallschicht gebildet ist, als magnetische Schicht des Quermagnetisierungsaufzeichnungsmediums benutzt und wird versucht, den gesamten dünnen Film in Richtung senkrecht zur Filmoberfläche entsprechend dem üblichen Konzept zu magnetisieren, so liegt durch die Existenz der ersten Kristallschicht ein außerordentlich ungünstiger primärer Faktor für die senkrechte Magnetisierung vor. Dabei ist die Existenz der ersten Kristallschicht für beide Fälle, d.h. für Anordnungen mit und ohne Sprung, ein ungünstiger primärer Faktor. Tritt der oben beschriebene Sprung auf, so sind die Koerzitivfeldstärken Kc(//) und Hc( I ) der ersten Kristallschicht außerordentlich klein, und es kann davon ausgegangen werden, daß in der ersten Kristallschicht scheinbar

" keine senkrechte Magnetisierung vorhanden ist. Tritt auf der anderen Seite kein Sprung auf, so ist die Koerzitivfeidstärke Hc(//) der ersten Kristallschicht größer als im Fall, bei dem der Sprung auftritt, jedoch ist die Koerzitivfeidstärke Hc(I) der ersten Kristallschicht unzureichend für die Realisierung einer senkrechten Magnetisierungsaufzeichnung. Folglich

BAD ORIGINAL

muß geschlossen werden, daß es unmöglich ist, eine zufriedenstellende senkrechte Magnetisierungsaufzeichnung auszuführen. Entsprechend kann auch bei Durchführung der Magnetisierung in der senkrechten Richtung zur Filmoberfläche scheinbar keine senkrechte Magnetisierung oder Quermagnetisierung in der ersten Kristallschicht auftreten. Infolgedessen ist die Wirksamkeit und Effizienz der senkrechten Magnetisierung der dünnen Schicht insgesamt verschlechtert. Eine solehe Verschlechterung in der Effizienz der Quermagnetisierung ist insbesondere bei Benutzung von Magnetköpfen, wie beispielsweise dem Ringmagnetkopf, zu beobachten, der ein Magnetfeld erzeugt, das beträchtliche Komponenten in der Schichtebenenrichtung einschließt. Wird darüber hinaus die Filmdicke mit in Betracht gezogen, so beträgt die Dicke der ersten Kristallschicht weniger als 0,15/um und ist angenähert konstant und unabhängig von der Filmdicke des gesamten dünnen Films. Wird folglich die Filmdicke des Dünnfilms vermindert, um die Flexibilität des Aufzeichnungsmediums nicht einzubüßen, so nimmt die relative Dicke der ersten Kristallschicht bezüglich der Filmdicke des gesamten Dünnfilmes zu, und die senkrechte Magnetisierungscharakteristik oder Quermagnetisierungscharakteristik wird

25 weiterhin verschlechtert.

Jedoch fanden die Erfinder der vorliegenden Anmeldung heraus, daß die erste Kristallschicht eine solche magnetische Charakteristik hat, daß die Koerzitivfeidstärke Hc(//) gering ist und die Permeabilität relativ hoch ist, so daß die magnetische Eigenschaft der ersten Kristallschicht ähnlich der einer Schicht hoher Permeabilität (beispielsweise einem Fe-Ni-Dünnfilm) ist, die zwischen der Basisschicht und dem Co-Cr-Dünnfilm des gebräuchlichen Aufzeichnungsmediums vorgesehen ist. Folglich kann die erste Kristallschicht

mit geringer Koerzitivfeidstärke Hc(//) als Schicht hoher Permeabilität benutzt werden, und die zweite Kristallschicht mit großer Koerzitivfeidstärke Hc( I ) kann als die senkrechte Magnetisierungsschicht oder Quermagnetisierungsschicht benutzt werden. Daher kann das Aufzeichnungsmedium mit einem einzigen Dünnfilm, der auf der ersten und zweiten Kristallschicht aufgebaut ist, als Film gelten, der dieselben Funktionen wie ein gebräuchliches Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium aufweist, das eine Doppelfilmanordnung oder DoppelSchichtanordnung aufweist.

Im folgenden wird beschrieben, wie sich die magnetischen Eigenschaften ändern und die Wiedergabeausgangssignale unterscheiden, wenn die Zusammensetzung und die Dicke des Co-Cr-Nb-Dünnfilmes und des Co-Cr-Ta-Dünnfilmes geändert werden. Die Beschreibung erfolgt an Hand der Tabellen I bis III und der FIG. 12A bis Die Tabelle I zeigt verschiedene magnetische Eigenschäften für Fälle bei denen die Zusammensetzung und die Filmdicken des Co-Cr-Dünnfilmes und des Co-Cr-Nb-Donnfilmes geändert sind. Die FIG. 12A bis 12E sind graphische Darstellungen, die die Schichtebenen M-H-Hj'-stereseschleifen des dünnen Filmes aus Tabelle I darstellen. In der Tabelle I gibt S die Filmdicke an, Ms die Sättigungsmagnetisierung, Hc(_J_ ) die senkrechte Magnetisierung, Hc(//) die Schichtebenenmagnetisierung, Mr(//)/Ms das Schichtebenenrechteckigkeitsverhältnis und Mr(//) die remanente Magnetisierung des Dünnfilmes in Schichtebene. In der letzten Spalte gibt Hk die senkrechte anisotrope magnetische Feldstärke an.

BAD ORIGINAL

	S (/um)	Ms (emu/cc)	Tabelle	I	Hc(//) (Oe)	^Δθ50 (Grad)	Mr(//)/Ms	Hk (Oe)
Zusammensetzung (at#)	0,19	448		177	8,7	0,24	3030
^Co87,1^13,2^2,7	0,19	497	893	435	8,9	0,21	3900
°^Ο85,3^αΓ13,4^1,3	0,20	449	677	446	10,1	0,19	4350
Co₈₁Cr₁₉	0,105		728	150	11,5	0,43	1320
^Co84,1^Cr13,2^Nb2,9	0,10	395 ™ fts Γι TSS tSiSEJS SSSS TS TZ	949	423 =========	10,2	0,24	3420 3=SS== = = = S3 = S= =
Co₈₁Cr₁₉ = ===== s==: =: sä rs= = rs:== SSE== =		753

Umrechnung auf SI-Einheiten

Ms (A/m)	Hc ( I ) (A/m)	Hcf//) (A/m)	Hk (A/m)
l\ ,Λβ·10⁵	7,12·1θΛ	1,41·1Ο⁴	2,41·10^
4,97·10⁵	5,39*10⁴	3,46·10⁴	3,1Ο·1Ο⁵
4,49·1Ο⁵	5,79·1Ο⁴	3,55·1Ο⁴	3,46·10⁵
4,49·10⁵	7,55·1Ο⁴	1,19·10⁴	1,Ο5·1Ο⁵
3,95·10⁵	5,99·10^/!	3,37·10⁴	2,72·10⁵

CTD CD

Aus den FIG. 12A bis 12E und der Tabelle kann geschlossen werden, daß auch dann, wenn das Nb als drittes Element dem Co-Cr hinzugefügt wird, die Koerzitivfeldstärke Hc (_J ), die zur senkrechten Ma-

gnetisierung beiträgt, groß ist, wenn der Sprung auftritt, wie dies durch die Pfeile C und D in den FIG. 12A und 12D angezeigt ist. Jedoch ist die Koerzitivfeldstärke Hc (_J ) klein, wenn der Sprung nicht auftritt. Tritt der Sprung auf, so ist darüber hinaus die Koerzitivfeldstärke Hc(//) der ersten Kristallschicht geringer als angenähert 1,433 χ 10 A/m (180 Oe), die Koerzitivfeldstärke HcC I ) der zweiten Schicht ist angenähert größer als 1,592 χ 10 A/m (200 Oe), die senkrechte Anisotropiemagnetfeldstärke Hk ist klein, und das Schichtebenenrechteckigkeitsverhältnis Mr(//)/Ms ist im Vergleich zu dem des Co-Cr-Dünnfilmes groß, der angenähert dieselbe Filmdicke aufweist. Das Schichtebenenrechteckigkeitsverhältnis Mr(//)/Ms nimmt allmählich von einer unteren Grenze 0,2 mit abnehmender Filmdicke 5 zu. Kit anderen Worten tritt der Sprung auf, wenn das Schichtebenenrechteckigkeitsverhältnis Mr(//)/Ms des magnetischen Dünnfilmes insgesamt über 0,2 ist. Eine solche Eigenschaft wurde bislang allgemein als eine ungünstige Bedingung bewertet, wenn der Ringkern mit einer großen magnetischen Flußverteilung als Magnetkopf benutzt wurde. Wird jedoch die Wiedergabeausgangscharakteristik in Abhängigkeit von der Aufzeichnungswellenlänge von diesem Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedims mit Co-Cr-Nb-Dünnfilm an Hand der FIG. 13 untersucht, so geht aus dieser Figur hervor, daß das Wiedergabeausgangssignal, welches mit dem Co-Cr-Nb-Dünnfilm, in dem der Sprung auftritt, erhalten wird, zufriedenstellender als das Wiedergabeausgangssignal ist, welches mit einem Co-Cr-Nb-Dünnfilm, bei dem

Ali"

kein Sprung auftritt, gewonnen wird. Ins'üesondere ist das Wiedergabeausgangssignal in dem Bereich, in dem

die Aufzeichnungswellenlänge kurz ist, besser und zufriedenstellend. Im Bereich kurzer Wellenlängen, d.h. im Bereich, in dem die Aufzeichnungswellenlänge im Bereich von 0,2 bis 1,0 /um liegt, nimmt das Wiedergabeausgangs signal für den Co-Cr-Dünnfilm und auch für den Co-Cr-Nb-Dünnfilm , in dem kein Sprung auftritt, zu. Jedoch ist in dem Fall des Co-Cr-Nb-Dünnfilmes, in dem der Sprung auftritt, die Rate, mit der das Wiedergabeausgangssignal zunimmt, größer als die Rate, mit der das Wiedergabeausgangssignal im Fall der Dünnfilme mit den zuvor beschriebenen Filmdicken zunimmt. Es kann gefolgert werden, daß der Co-Cr-Nb-Dünnfilm, in dem der Sprung auftritt, insbesondere für die Quermagnetisierung mit kurzer Aufzeichnungswellehlänge geeignet ist. Der Verlauf des Wiedergabeausgangssignals ist eine im kurzen Wellenlängenbereich nach unten offene Parabel, jedoch ist im Fall des Co-Cr-Nb-Dünnfilms, bei dem der Sprung auftritt, das Wiedergabeausgangssignal größer als diejenigen, die mit dem Co-Cr-Dünnfilm und dem Co-Cr-Nb-Dünnfilm gewonnen werden, bei denen kein Sprung auftritt, wobei das Ausgangssignal im ganzen Wellenlängenbereich größer ist.

Ähnliche Ergebnisse wie im Fall des beschriebenen Co-Cr-Nb-Dünnfilmes wurden auch für den Co-Cr-Ta-Dünnfilm erhalten. Die Tabelle II zeigt verschiedene magnetische Eigenschaften für Fälle, bei denen die Filmdicke des Co-Cr-Dünnfilmes und des Co-Cr^Ta-Dünnfilmes geändert wurden. Die Tabelle II weist dieselben Bezeichnungen wie die Tabelle I auf. Die FIG. 14A bis 14E zeigen entsprechend die graphischen Darstellungen der Schichtebenen M-H-Hystereseschleifen für die in Tabelle II aufgeführten Dünnfilme. Die FIG. 15 zeigt den Verlauf des wieder gegebenen Ausgangssignals in Abhängigkeit von der Aufzeichnungswellenlänge für das QuermagnetisierungsaufzeichnungsiaediuiD mit dem Co—Cr-Ta-Diinnfilm.

BAD ORJGSiSJAL

Tabelle II

Zusammensetzung (at#)	S (/um)	Ms (emu/cc)	(OeJ^	hc(//) (Oe)	^4θ50 (Grad)	Mr(//)/Ms	Hk (Oe)
^Co84,8^Cr13,4^Ta1,8	0,105	406	770	114	11,5	0,46	750
Co₈₁ Cr₁₉	0,10	395	753	423	10,2	0,24	3420
Co₈₁ Cr₁₉	0,20	/i/)9	728	446	10,2	0,19	4350

Umrechnung auf
SI-Einheiten

Ms (A/m)	Hc ( I ) (A/m)	U/m)	Hk (A/m)
4,Ο6·1Ο⁵	6,13*10	9,07'10^	5,97*10
3,95'1Ο⁵	5,99·10⁴	3,37·10⁴	2,72·10⁵
4,49·1Ο⁵	5,79·10⁴	3,55·10⁴	3,46·10⁵

Vj* VjJ

Wie bereits beschrieben wurde, kann davon ausgegangen werden, daß die Verbesserung in der Wiedergabeausgangscharakteristik im kurzen Wellenlängenbereich aufgrund des Sprungs auftritt. Die Koerzitivfeldstärke Hc(//) der ersten Kristallschicht im Magnetfilm, in dem der Sprung auftritt, ist geringer als die Koerzitivfeidstärke Hc(//) der ersten Kristallschicht in dem Magnetfilm, in dem kein Sprung auftritt.

Im folgenden wird an Hand der Tabelle III und der FIG. 16 und 17 der Bereich des Koerzitivfeldstärkenverhältnisses beschrieben, bei dem der Sprung auftritt. Hierbei entspricht das Koerzitivfeldstärkenverhältnis dem Verhältnis Hc(//)/Hc(_[__) zwischen der Koerzitivfeidstärke Hc(//) der ersten Kristallschicht und der Koerzitivfeidstärke Hc (_] ) der

zweiten Kristallschicht. Die Tabelle III zeigt einen Vergleich von verschiedenen magnetischen Eigenschaften der Co-Cr-Nb-Dünnfilme und der Co-Cr-Ta-Dünnfilme, in denen jeweils der Magnetisierungssprung auftritt, und die verschiedenen magnetischen Eigenschaften des Co-Cr-Nb-Dünnfilmes und des Co-Cr-Dünnfilmes, in denen kein solcher Sprung auftritt. Die Bezeichnungen in der Tabelle III entsprechenden bereits in Tabelle I und II benutzten Bezeichnungen. Darüber hinaus zeigen in Tabelle III die römischen Ziffern I bis VI in der linken Spalte der Tabelle die sechs verschiedenen Fälle an, und diese Bezeichnung ist auch in den FIG. 16 und 17 benutzt. Die Fälle I bis VI repräsentieren jeweils die Fälle, bei denen die Zusammensetzung des Dünnfilmes den folgenden at-Prozenten entspricht: COg. gCr-, /,Ta_{1 fi}

^Co84,1^Cr13,2^Nb2,7» ^Co83,3^Cr13,1^Nb3,6' ^Co83,3^Cr13,1^Nb3,6» ¹^ ^ ^{CC P} t d

g 3i3 4i 3 ¹^ ^Co81^Cr19^{# Perner} Wort "ja" der letzten Zeile "Sprung" an, daß der Sprung auftritt und entsprechend das Wort "nein",daß der Sprung jeweils nicht auftritt. Die angegebenen Daten für die Fälle II, V und VI entsprechen den Daten in Tab.

Tabelle III

co
>
σ

Fall	(/um)	Ms (emu/cc)	1275	¹ (Or«)	(Grad)	Ms	Hk (οβ)	Hc(//)	Sprung
I	0,20	464	893	231	M	0,23	4600	^Hc ( I )
II	0,19	448	624	177	8,7	0,24	3030	1/5,5	da
III	0,19	331	759	56	9,2	0,37	720	1/5	da
IV	0,19	334	677	36	6,0	0,26	450	1/11,1	da
V	0,19	497	728	435	8,9	0,21	3900	1/21,1	da
VI	0,20	449	446	10,2	0,19	4350	1/1,6	nein
	1/1,6	nein

Umrechnung

auf
SI-Einheiten

Ms
(A/m)

4,64-1O⁵

4,48.10⁵

3,31·1Ο⁵

3,34·10⁵

4,97·1Ο⁵

Hc (A

1,01*10"

7,12·10

4,97-10

6,04

5,39·10

5,79·1Ο

Hc (A,

1,84·10

4,46·10³

2,87*10-

3,46.10

3,55-10

Hk
(A/m)

2,41 »10-

5,73Ί0

3.58.10

3.1ΟΊΟ⁵

3,46.1ο⁵

Die FIG. 16 und 17 zeigen graphische Darstellungen, die jeweils die Beziehung zwischen der Aufzeichnungswellenlänge und dem wiedergegebenen Ausgangssignal verdeutlichen, wobei die Quermagnetisierungsaufzeichnung und Wiedergabe Jeweils mit den in Tabelle III aufgeführten dünnen Filmen durchgeführt wurde.

Werden Nb oder Ta dem Co-Cr als drittes Element hinzugefügt, wie in der Tabelle III aufgeführt ist,

so ist die Koerzitivfeidstärke Hc(_J ) , die zu der

senkrechten Magnetisierung beiträgt, groß ., wenn der Sprung auftritt, jedoch ist die Koerzitivfeidstärke Hc(Jj ) klein, wenn der Sprung nicht auftritt. Wird

der Verlauf des Ausgangssignals in Abhängigkeit von der aufgezeichneten Wellenlänge für den Co-Cr-Nb-Dünnfilm und den Co-Cr-Ta-Dünnfilm (im folgenden der Einfachheit halber als Co-Cr-Nb(Ta)-Dünnfilme bezeichnet) an Hand der FIG. 16 und der FIG. 17 verglichen, so wird deutlich, daß die wiedergegebenen Ausgangssignale, die mit den Co-Cr-Nb(Ta)-Dünnfilmen gewonnen werden, zufriedenstellender sind als die wiedergegebenen Ausgangssignale, die mit Co-Cr-Nb(Ta)-Dünnfilmen, in denen kein Sprung auftritt, und dem

25 Co-Cr-Dünnfilm gewonnen werden.

Andererseits beträgt, wie in der Tabelle III aufgeführt ist, das Koerzitiwerhältnis Hc(//)/Hc( [ ) für den Dünnfilm, bei dem der Sprung auftritt, weniger als 1/5. Ferner weist der Dünnfilm, in dem kein Sprung auftritt, ein großes Koerzitivfeldstärkenverhältnis Hc (//)/Hc (__[__) ^{in der} Größenordnung von 1,6 auf, entsprechend den experimentellen Ergebnissen, die die Erfinder der vorliegenden Anmeldung ermittelten, kann davon ausgegangen werden, daß die Obergrenze für das Koerzitivfeldstärkenverhältnis Hc(//)/Hc( I ), bei

SAD

dem der Sprung auftritt, angenähert 1/5 ist. Im allgemeinen kann angenommen werden, daß die Koerzitivfeld-

stärke Hc(_J ) der für die Quermagnetisierungsauf-

zeichnung und Wiedergabe geeigneten Quermagnetisierungsschicht angenähert 1,194 x 1O^ A/m (1500 Oe) beträgt. Die Koerzitivfeidstärke Hc(//) der ersten für die Funktion als Schicht hoher Permeabilität geeigneten Kristallschicht liegt im Mittel in der Größenordnung 2,388 χ 10 A/m (30 Oe). Folglich kann davon ausgegangen werden, daß die untere Grenze des Koerzitivfeld-

stärkenverhältnisses Hc(//)/Hc(_J ) nahezu 1/50 ist.

Es ist mit anderen Worten nötig, ein Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium zu realisieren, das insbesondere in kurzen Wellenlängenbereich ein zufriedenstellendes Wiedergabeausgangssignal liefert, indem das Koerzitivfeldstärkenverhältnis Hc(//)/Hc( I ) zu einem ausgewählten Wert angesetzt ist, der größer oder gleich 1/50 ist und kleiner oder gleich 1/5, wenn die Magnetschicht gebildet wird, so daß der Sprung auftritt. Der Wert

des Koerzitivfeldstärkenverhältnisses Hc(//)/Hc_J )

kann eingestellt werden, indem die Zusammensetzung des magnetischen Materials verändert wird und die Sputterbedingungen geeignet ausgewählt werden.

Im folgenden wird näher begründet, warum das wiedergegebene Ausgangssignal verbessert ist, wenn der Sprung in der Magnetschicht auftritt. Wird die Magnetschicht durch Aufsputtern des Co-Cr-Nb oder Co-Cr-Ta gebildet, so entsteht eine erste Kristallschicht 12 feiner Körnung mit einer kleinen Koerzitivfeldstärke Ec(//) von weniger als 1,433 x 10⁴ A/m (180 Oe) in unmittelbarer Nähe auf einer Basisschicht 11. Ferner bildet sich eine zweite Kristallschicht 13 grober Körnung mit einer hohen Koerzitivfeldstärke Hc (_J )

von angenähert über 1,592 χ 10 A/m (200 Oe) auf der ersten Kristallschicht 12, wie dies in FIG. 18 darge-

BAD ORlGiNAL

stellt ist. Folglich ist die magnetische Schicht aus der ersten und zweiten Kristallschicht 12 und 13 aufgebaut. Da das Koerzitivfeldstärkenverhältnis Hc(//)/Hc(J_-J zwischen der Koerzitivfeldstärke Hc(//) der ersten Kristallschicht 12 und der Koerzitivfeldstärke Hc (_J ) der zweiten Kristallschicht 13 auf

^fM?n Wert größer oder gleich 1/50 und kleiner oder gleich 1/5 festgesetzt ist, tritt der Sprung in der Magnetschicht auf, die aus der ersten und zweiten Kristallschicht 12 und 13 gebildet ist. Aus diesem Grund kann davon ausgegangen werden, daß der magnetische Fluß von einem Älngkernkopf 14 die zweite Kristal1-schicht 13 durchdringt, die erste Kristallschicht 12 erreicht und in Schichtebenenrichtung innerhalb der ersten Kristallschicht 12, die die geringe Koerzitivfeldstärke Hc(//) und die hohe Permeabilität aufweist, fortschreitet. Dabei wird die zweite Kristallschicht in der Querrichtung oder in der senkrechten Richtung durch den magnetischen Fluß magnetisiert, der außerordentlich schnell den Magnetpolbereich des Ringkernkopfes 14 erreicht. Folglich beschreibt das Verlaufsmuster der magnetischen Kraftlinien vom Ringkernkopf einen im wesentlichen U-förmigen Verlauf, wie durch die Pfeile in FIG. 18 angedeutet ist. Ba der magnetisehe Fluß die zweite Kristallschicht 13 bei einer vorbestimmten QuermagnetisierungsaufZeichnungsposition, scharf und deutlich durchdringt, wird die zweite Kristallschicht 13 der Quermagnetisierung unterworfen, die eine große remanente Magnetisierung bewirkt. Betrachtet man die Koerzitivfeldstärke Hc(//) der ersten Kristallschicht 12 für den Fall, bei dem der Sprung auftritt und für den Fall, bei dem der Sprung nicht auftritt, wenn die Schichtebenen M-H-Hysteresecharakteristik so ist, daß das Schichtebenenrechteckigkeitsverhältnis Mr(//)/Ms über 0,2 ist, so ist die Koerzitivfeldstärke Hc(//) für den Fall des auftretenden

SAD ORfGiIMAL

Sprunges kleiner als die Koerzitivfeidstärke Hc(//) für den Fall, bei dem kein Sprung auftritt. Es ist wünschenswert, daß die erste Kristallschicht 12 eine hohe Permeabilität aufweist, so daß die erste Kristallschicht 12 die zuvor beschriebene Funktion einer Schicht hoher Permeabilität aufweist. Folglich kann man davon ausgehen, daß ein zufriedenstellendes Wiedergabeausgangssignal mit der magnetischen Schicht, die beispielsweise aus den Co-Cr-Nb(Ta)-Dünnfilmen besteht, erhalten werden kann, wobei diese magnetische Schicht eine Inschichtebene M-H-Hysteresecharakteristik aufweist, in der ein steiler Anstieg in der Umgebung des Ursprungs vorliegt und der Sprung auftritt. Entsprechend den von den Erfindern durchgeführten Experimenten wurde ein zufriedenstellendes Wiedergabeausgangssignal gewonnen, wenn die Koerzitivfeldstärke Hc(//) der erste» Kristallschicht 12 unter 1,433 x10⁴ A/m (180 Oe) betrug und die Koerzitivfeidstärke Hc(I ) der zweiten Kristallschicht 13 über

1,592 χ 10 A/m (200 Oe) war, wobei der Meßfehler und andere Einflüsse in Betracht gezogen wurden.

Betrachtet man andererseits die Dicke der dünnen Co-Cr-Nb(Ta)-Filme, so nimmt die Dicke der zweiten Kristal!schicht 13 zu, wenn die Filmdicke des Dünnfilmes ansteigt, wohingegen die Dicke der ersten Kristallschicht 12 angenähert konstant bleibt. Infolgedessen nimmt der Abstand zwischen dem Ringkernkopf 14 und der ersten Kristall schicht 12 zu, wenn die Filmdicke des Dünnfilmes vergrößert wird. Infolgedessen erreichen die magnetischen Kraftlinien des Ringkernkopfes 14 bei einer großen Dicke des Dünnfilmes die erste Kristallschicht 12 nicht, sondern erreichen den Magnetpol des Kopfes 14 lediglich, Indem sie durch die zweite Kristallschicht 13 hindurchgehen, wie dies in FIG. 19 dargestellt ist. Folglich ist die Magnetisierungsrichtung gestreut, und es ist nicht möglich, eine starke

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senkrechte Magnetisierung zu erzielen.

Wie weiter oben bereits beschrieben wurde, beträgt die untere Grenze für die Filmdicke der Magnetschicht insgesamt, bei welcher die Sprunggröße q .

und die Koerzitivfeidstärke Hc( I ) noch steil ansteigen, d.h. der Sprung auftritt, ungefähr 0,05/um bis 0,15/um. Andererseits weist die erste Kristallschicht 12 eine außerordentlich geringe Dicke in dem Bereich 0,05 bis 0,15/um auf, und die zweite Kristallschicht 13 funktioniert zufriedenstellend als Quermagnetisierungsschicht, wenn die Dicke der zweiten Kristallschicht 13 in der Größenordnung 0,2 /um liegt. Folglich kann die Filmdicke der magnetischen Schicht, die durch die erste und zweite Kristall schicht 12 und *»3 aufgebaut ist, außerordentlich gering, d.h. unter 0,3/unt sein.

Ist die Filmdicke der Co-Cr-Nb(Ta)-Dünnfilme klein ausgebildet, so ist der Abstand zwischen dem .Ringkernkopf 14 und der ersten Kristallschicht 12 ebenfalls gering. Infolgedessen erreichen die magnetischen Kraftlinien vom Magnetkopf mit Sicherheit die erste Kristallschicht 12 und dringen in diese ein, und das Verlaufsmuster der magnetischen Kraftlinien beschreibt die im wesentlichen U-förmige Verlaufsform, wie sie zuvor in Verbindung mit FIG. 18 bereits erläutert wurde. In diesem Fall ist der magnetische Fluß, der zur Quermagnetisierung beiträgt, in der senkrechten Richtung außerordentlieh scharf ausgebildet, und es ist daher möglich, eine zufriedenstellende Quermagnetisierungsaufzeichnung aufgrund der großen remanenten Magnetisierung durchzuführen. Folglich kann eine zufriedenstellendere Quermagnetisierungsaufzeichnung erzielt werden, wenn die Filmdicke der Co-Cr-Nb(Ta)-Dünnfilme klein ist.

Darüber hinaus kann die Dicke des Aufzeichnungsmediums

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klein ausgebildet sein, um sicherzustellen, daß die erwünschte Flexibilität des Aufzeichnungsmediums gewährleistet ist, so daß stets ein zufriedenstellender Kontaktzustand zwischen dem Magnetkopf und dem Aufzeichnungsmedium aufrechterhalten werden kann. Entsprechend den durchgeführten Experimenten war es möglich, ein zufriedenstellendes Wiedergabeausgangssignal auch dann zu erhalten, wenn die Filmdicke des Dünnfilmes im Bereich von 0,1 bis 0,3/um lag.

Da die Koerzitivfeidstärke Hc(//) der ersten Kristallschicht 12 nicht Null ist, sondern in der Größenordnung von 1,433 x 10 A/m (180 Oe) liegt, ist es möglich, die erste Kristallschicht 12 bis zu einem Ausmaß zu magnetisieren, welches dieser kleinen K·- erzitivfeldstärke Hc(//) entspricht. Wird die Quermagnetisierung ausgebildet, so werden eine Vielzahl von Magneten, die in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Bitintervall umgekehrte Magnetisierungsrichtungen aufweisen, alternierend in der zweiten Kristallschicht ausgebildet, wie dies in FIG. 20 angezeigt ist. Andererseits bildet sich ein magnetischer Fluß in der ersten Kristallschicht 12 aus, der durch die Pfeile in FIG. angedeutet ist und der die unteren Enden von aneinandergrenzenden Magneten verbindet. Infolgedessen tritt kein Demagnetisierungsphänomen zwischen den aneinandergrenzenden Magneten in der zweiten Kristallschicht 13 auf, wobei dieses Phänomen insbesondere zu beobachten ist, wenn die Dichte zwischen den aneinandergrenzenden Magneten hoch ist. Mit anderen Worten tritt dieses Phänomen insbesondere dann auf, wenn die Aufzeichnungswellenlänge kurz ist, und aus diesem Grund ist es möglich, das Wiedergabeausgangssignal im kurzen Wellenlängenbereich beträchtlich zu verbessern. Darüber hinaus werden die Co-Cr-ITb(Ta)-Dünnfilme, die Jeweils aus der Schicht hoher Koerzitivfeidstärke und der Schicht geringer Koerzitiv-

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feldstärke aufgebaut sind, durch ein kontinuierliches Sputterverfahren hergestellt. Folglich ist es unnötig, die Sputterbedingungen zu variieren, noch ist es nötig, das Target zur Ausbildung dieser beiden Schichten, die den Dünnfilm bilden, auszutauschen. Infolgedessen sind die Verfahren zur Herstellung des Co-Cr-Nb(Ta)-Dünnfilms vereinfacht, die ' Sputterzeit kann reduziert werden und es ist möglich, das Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium mit geringen Kosten und einer hohen Produktivität herzustellen. Darüber hinaus wird das Barkhausenrauschen nicht erzeugt, und es ist möglich, eine zufriedenstellende Quermagnetisierungsaufzeichnung und Wiedergabe zu erzielen, weil das Koerzitiv· feldstärkenverhältnis Hc (//)/Hc (__[_) auf einen Wert festgesetzt ist, der größer oder gleich 1/50 und kleiner oder gleich 1/5 ist und die Koerzitivfeidstarke Hc(//) der ersten Kristallschicht 12 im Vergleich zu der Koerzitivfeidstärke Hc(J ) der zweiten Kristallschicht 13 nicht beträchtlich klein ist.

Im folgenden wird der Ringkernkopf 14 näher beschrieben. Dieser Ringkemkopf ist aus Sendust (registriertes Warenzeichen) hergestellt, welches in den zu den in FIG. 13 und 15 gezeigten Ergebnissen durchgeführten Experimenten als Metallkernmaterial benutzt wurde. Der Ringkemkopf weist einen einfachen Aufbau auf und kann mit relativ geringen Kosten hergestellt werden. Darüber hinaus muß der Ringkemkopf lediglich bezüglich einer Oberfläche des Aufzeichnungsmediums einen Schleifkontakt herstellen, und aus diesem Grund kann der Ringkemkopf für verschiedenste magnetische Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräte, wie beispielsweise Videobandrecorder, in denen eine hohe Aufzeichnungsdichte erzielt werden soll, benutzt werden.

Sendust weist eine hohe magnetische Sättigungsflußdichte von mehr als 0,7 T (7000 G) auf, wie allgemein bekannt ist, so daß davon ausgegangen werden kann,

SAD

eine zufriedenstellende und ausreichende Quermagnetisierung zu erzielen.

Die FIG. 21 zeigt ein Diagramm, welches die Be-Ziehung zwischen der Aufzeichnungswellenlänge und dem Wiedergabeausgangssignal für den Fall zeigt, daß ein Sendustringkernkopf als der Ringkernkopf 14 zur Durchführung der Quermagnetisierungsaufzeichnung und Wiedergabe bezüglich des Co-Cr-Nb-Dünnfilmeε, in dem der Sprung auftritt, und des Co-Cr-Dünnfilmes benutzt wird. FIG. 22 zeigt ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Aufzeichnungswellenlänge und dem Wiedergabe au sgangs-* signal für den Fall zeigt, daß der Sendustringkernkopf und ein Ferritringkernkopf als Ringkernkopf 14 benutzt werden, um die Quermagnetisierungsaufzeichnung. - und Wiedergabe bezüglich des Co-Cr-Nb-Dünnfilmes durchzuführen, in dem der Sprung auftritt. In der FIG. 22 ist das mit dem Sendustringkernkopf erhaltene Wiedergabeausgangssignal durch eine Kurve VII angezeigt, und das mit dem Ferritringkernkopf erhaltene Wiedergabeausgangssignal ist durch eine Kurve VIII angezeigt. Die FIG. 23 zeigt ein Diagramm, in dem die Beziehung zwischen der Aufzeichnungswellenlänge und dem Wiedergabeausgangssignal für einen Fall dargestellt ist, bei dem der Sendustringkernkopf als der Ringkernkopf 14 zur Ausführung der Quermagnetisierungsaufzeichnung und Wiedergabe bezüglich des Co-Cr-Ta-Dünnfilmes, in dem der Sprung auftritt, und des Co-Cr-Dünnfilmes benutzt wird. FIG. 24 zeigt ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Aufzeichnungswellenlänge und dem Wiedergabeausgangssignal für den Fall darstellt, daß der Sendustringkernkopf und der Ferritringkernkopf als Ringkernkopf 14 zur Durchführung der Quermagnetisierungsaufzeichnung und Wiedergabe bezüglich des Co-Cr-Ta-Dünnfilmes, in dem der Sprung auftritt, benutzt werden. In der FIG. 24 ist das von dem Sendustringkernkopf gelieferte Wiedergabeausgangssignal durch die Kurve IX gekennzeichnet, und das vom Ferrit-

ringkernkopf gelieferte Ausgangssignal ist durch die Kurve X angezeigt.

An Hand der FIG. 21 bis 24 wird deutlich, daß das Wiedergabeausgangssignal über den gesamten Wellenlängenbereich groß ist, wenn die Aufzeichnung und Wiedergabe mit der Kombination des Sendustringkernkopfes und des Co-Cr-Nb(Ta)-Dünnfilmes durchgeführt werden, bei dem der Sprung auftritt, verglichen mit dem Fall, bei dem die Aufzeichnung und Wiedergabe mit anderen Kombinationen durchgeführt werden. Dieses Phänomen ist besonders auffällig im kurzen Wellenlängenbereich von 1 bis 0,2/um. Obwohl aus den Tabellen I und II hervorgeht, daß die magnetischen Eigenschaften (Sättigungsmagnetisierung Ms

und senkrechte Koerzitivf eidstärke Hc (_J )) des Co-Cr-

Dünnfilmes und des Co-Cr-Nb(Ta)-Dünnfilmes sich nicht sehr stark unterscheiden, tritt ein starker Unterschied in den wiedergegebenen Ausgangssignalen auf. Wie bereits beschrieben wurde, weisen die Co-Cr-Nb(Ta)-Dünnfilme, in denen der Sprung auftritt, jeweils eine Zweischichtenanordnung auf mit einer ersten Kristallschicht 12 geringer Koerzitivfeidstärke und der zweiten Kristallschicht 13 hoher senkrechter Koerzitivfeidstärke. Es kann davon ausgegangen werden, daß der starke und große Unterschied im Wiedergabeausgangssignal dadurch zustande kommt, daß die erste Kristallschicht 12 die senkrechte Komponente des magnetischen Flusses des Sendustringkernkopfes erhöht und ebenfalls das Entmagnetisierungsfeld innerhalb der zweiten Kristallschicht 13 verringert.

Bei Beachtung des Materials des Ringkernkopfes 14 wird an Hand der FIG. 22 und 24 ersichtlich, daß insbesondere auch im kurzen Wellenlängenbereich keine Verbesserung des Wiedergabeausgangssignales vorliegt, wenn der Ferritringkernkopf als Ringkernkopf 14 benutzt wird. Die. Verschlechterung im Wiedergabeausgangssignal im kurzen Wellenlängenbereich ist im Vergleich für den Fall,

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-^- 360750":

bei dem der Sendustringkerakopf als Ringkernkopf 14 benutzt wird, deutlich festzustellen. Die magnetische Sättigungsflußdichte von Ferrit ist im Vergleich zu der von Sendust gering, und es kann daher vermutet werden, daß die Verschlechterung des Wiedergabeausgangssignals bewirkt wird, weil die magnetischen Kraftlinien des Ferritringkernkopfes nicht die erste Kristallschicht 12 erreichen.

Es kann davon ausgegangen werden, daß die Kombination des Co-Cr-Nb(Ta)-Dünnfilmes und des Sendustringkernkopfes mit der hohen magnetischen Sättigungsflußdichte effektiv dazu führt; ein zufriedenstellendes und ausreichendes Wiedergabeausgangs signal zu erhalten,-wenn die erste Kristallschicht als eine Schicht geringer Koerzitivfeldstärke Hc(//) wirkt, d.h., wenn das magnetische Feld des Sendustringkernkopfes die erste Kristallschicht 12 in ausreichendem Maße erreicht. Entsprechend wird das Wiedergabeausgangssignal groß, wenn die Filmdicke des Co-Cr-Nb(Ta)-Dünnfilmes bezüglich der Spaltbreite des Sendustringkernkopfes klein ist und wenn die magnetische Sättigungsflußdichte des Ringkemkopfes ausreichend groß ist. Aus diesen Gründen ist die Verwendung des Aufzeichnungsmediums mit dem Co-Cr-ITbCTa)-Dünnfilm, in dem der Sprung auftritt, sowie die Verwendung des Sendustringkernkopfes mit der hohen magnetischen Sättigungsflußdichte nicht nur außerordentlich wirksam bei der Erzielung einer zufriedenstellenden Quermagnetisierungsaufzeichnung und Wiedergabe, sondern auch im. Hinblick darauf sehr effektvoll, daß die Dicke des Aufzeichnungsmediums gering gestaltet werden kann, so daß das Wiedergabeausgangssignal infolge eines guten Kontaktes zwischen dem Kopf und dem Aufzeichnungsmedium verbessert wird. In diesem Ausführungsbeispiel wird Sendust als Material für den Ringkernkopf benutzt, jedoch können auch andere Metallkernmaterialien wie Permalloy und amorphe Verbindungen benutzt werden.

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Ferner ist es auch möglich, als Ringkernkopf 14 einen zusammengesetzten oder Compositringkernkopf zu benutzen, der aus den Metallkernmaterialien aufgebaut ist.

Im folgenden werden die Kombinationsmöglichkeiten von Magnetköpfen verschiedenen Aufbaues und Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedien verschiedener Anordnungen näher erläutert. Es ist allgemein bekannt, daß (i) ein Ringkernkopf, (ii) ein Dünnfilmringkernkopf, (iii) ein einseitiger Hauptpolkopf und (iv) ein Hilfspolkopf als Magnetkopf für die Durchführung der Quermagnetisierungsaufzeichnung und Wiedergabe benutzt werden können. Andererseits kann das als Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium benutzte Medium (a) das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmedium mit der ersten Kristallschicht feiner Körnung,der zweiten Kristallschicht grober Körnung sein, welche beide aus demselben Material hergestellt sind und die magnetische Schicht des Aufzeichnungsmediums darstellen. Ferner ist der Fall (b) des gebräuchlichen Aufzeichnungsmediums möglich mit der einzigen Schicht aus einer Co-Cr-Legierung als magnetischer Schicht des Aufzeichnungsmediums und es kann (c) das gebräuchliche Aufzeichnungsmedium mit der Doppelfilmanordnung benutzt werden, welche eine Schicht hoher Permeabilität aus Ni-Fe und anderen Materialien aufweist und eine Schicht senkrechter Magnetisierung oder Quermagnetisierung aus Co-Cr oder ähnlicher Materialien, welche auf der Oberseite der Ni-Fe-Schicht angeordnet ist. In den im folgenden beschriebenen FIG. 25A bis 28C ist der magnetische Fluß des Magnetkopfes durch die Pfeile angedeutet, und es wird nun die magnetische Aufzeichnungs- und Wiedergabecharakteristik für Jede Kombination des Magnetkopfes und des Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium beschrieben. In den FIG. 25A bis 28c werden ein Ringkernkopf 21, ein Dünnfilmringkernkopf 22, ein einseitiger Hauptpolkopf 23 oder ein Hilfspolkopf als Magnetköpfe benutzt. Ferner sind Spalte 21a, 22a

und 23a der Magnetköpfe Jeweils durch punktierte Bereiche angedeutet. Ein Aufzeichnungsmedium 25 ist von der Art (a), die oben beschrieben wurde, und weist eine erste Kristallschicht 25a feiner Körnung und eine zweite Kristallschicht 25b grober Körnung auf. Ein Aufzeichnungsmedium 26 entspricht dem Typ (b), ein Aufzeichnungsmedium 27 dem Typ (c), wobei dieses Aufzeichnungsmedium 27 eine Schicht 27a hoher Permeabilität und eine Schicht 27b senkrechter Magnetisierung aufweist. In den FIG. 25A bis 28C ist auf die Darstellung der Basisschicht des Aufzeichnungsmediums verzichtet.

Zunächst wird das Kombinationsbeispiel des Ringkernkopfes 21 mit jedem der Aufzeichnungsmedien 25 bis 27 beschrieben.

(A1) Wird der Ringkernkopf 21 mit dem Aufzeichnungsmedium 25 kombiniert, wie dies in FIG. 25A dargestellt ist, so wirkt die erste Kristallschicht 25a als Schicht hoher Permeabilität, wie oben erläutert ist, und die senkrechte Komponente des Magnetfeldes vom Ringkernkopf 21 nimmt zu. Da darüber hinaus die Dicke der ersten Kristallschicht 25*gering ist und die Koerzitivfeidstärke Hc der ersten Kristallschicht 25a relativ groß im Vergleich zu der Schicht 27a hoher Permeabilität des Aufzeichnungsmediums 27 ist, so ist der Bereich, der zur senkrechten Magnetisierung oder Quermagnetisierung beiträgt, eingeschränkt, und es ist möglich, einen schmalen Aufzeichnungsbereich zu erzielen, wie dies weiter unten

*° näher erläutert wird. Entsprechend erhält man eine zufriedenstellende Aufzeichnungsempfindlichkeit, und sowohl die Aufzeichnung als auch die Wiedergabe sind mit zufriedenstellender Charakteristik durchführbar. Darüber hinaus ist die Wiedergabecharakteristik im Vergleich zu den Köpfen 22 bis 24 mit anderem Aufbau zufriedenstellender.

(Β1) Wird der Ringkernkopf 21 mit dem Aufzeichnungsmedium 26 kombiniert (FIG. 25B), so weist das Magnetfeld des Ringkernkopfes 21 beträchtliche Komponenten in Schichtebene auf. Aus diesem Grund muß das Aufzeichnungsmedium 26 eine exzellente Querorientierung oder senkrechte Orientierung aufweisen, und die senkrechte Anisotropiemagnetfeldstärke Hk muß hoch sein. Für diesen Fall ist die Wiedergabeempfindlichkeit zufriedenstellend, Jedoch muß das Aufzeichnungsmedium den oben erläuterten scharfen Bedingungen genügen, um eine zufriedenstellende Quermagnetisierungsaufzeichnung ausführen zu können.

(C1) Wird 'der Ringkernkopf 21 mit dem Aufzeichnungsmedium 27 kombiniert (FIG. 25C), so nimmt die Querkomponente des Magnetfeldes vom Ringkernkopf 21 aufgrund der Existenz der Schicht 47a hoher Permeabilität zu. Da jedoch die Koerzitivfeldstärke Hc der Schicht hoher Permeabilität 27a unter einigen Oe (79,59 A/m) liegt und gering ist und die Dicke der Schicht hoher Permeabilität 27a groß ist, so ist der Bereich, der zur Quermagnetisierung beiträgt, groß, und die Entmagnetisierung bei, der Aufzeichnung ist entsprechend stark. Infolgedessen ist die Aufzeichnungsempfindlichkeit schlecht. 25

Im folgenden werden die Kombinationsmöglichkeiten des Dünnfilmringkernkopfes 22 mit jedem Aufzeichnungsmedium 25 bis 27 näher erläutert.

(A2) Wird der Dünnfilmringkernkopf 22 mit dem Aufzeichnungsmedium 25 kombiniert (FIG. 26A), so erhält man ähnliche Resultate wie im Fall (A1), bei der Aufzeichnung, so daß es möglich ist, eine zufriedenstellende Aufzeichnungscharakteristik zu erzielen. Da jedoch die Länge L des Poles vom Dünnfilmringkernkopf 22 im Vergleich zu der des Ringkernkopfes 21 klein ist, ist in die Wiedergabecharakteristik des Dünnfilmringkern-

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kopfes 22 eine für diesen Kopf eigentümliche Senkung eingeführt. Infolgedessen ist hierbei von,dachteil, daß die Wiedergabeempfindlichkeit nicht zufriedenstellend ist.

(B2) Wird der Dünnfilmringkopf 22 mit dem Aufzeichnungsmedium 26 kombiniert (FIG. 26B), so gewinnt man ähnliche Ergebnisse wie im Falle (B1) , der zuvor beschrieben wurde, bei der Aufzeichnung, und die Aufzeichnungscharakteristik ist nicht zufriedenstellend. Andererseits tritt auch der Nachteil der unzureichenden Wiedergabeempfindlichkeit wie im Falle (B1) auf, da die Länge L des Poles vom Dünnfilmringkernkopf 22 klein ist.

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(C2) Wird der Dünnfilmringkernkopf 22 mit dem Aufzeichnungsmedium 27 kombiniert (FIG. 26C), so nimmt die Querkomponente im Magnetfeld des Dünnfilmringkernkopfes 22 aufgrund des Vorhandenseins der Schicht 27a hoher Permeabilität zu. Ferner ist der Bereich, der zur Guermagnetisierung beiträgt, beschränkt, und es ist möglich, einen schmalen Aufzeichnungsbereich zu erzielen, weil die Länge L des Poles vom Dünnfilmringkernkopf 22 klein ist. Infolgedessen ist es möglich, eine zufriedenstellende Guermagnetisierungsaufzeichnung durchzuführen. Jedoch tritt wie im Fall (A2) eine Senkung in der Wiedergabecharakteristik auf, die oben beschrieben wurde, und die Wiedergabeempfindlichkeit ist unzureichend.

30

Im folgenden werden die Kombinationsbeispiele des einseitigen Hauptpolkopfes 23 mit jedem der Aufzeichnungsmedien 25 bis 27 beschrieben.

(A3) Wird der einseitige Hauptpolkopf 23 mit dem Aufzeichnungsmedium 25 kombiniert (FIG. 27A), so wirkt die erste Kristallschicht 25a nicht ausreichend

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als Schicht hoher Permeabilität bezüglich des einseitigen Hauptpolkopfes 23, weil die Dicke der ersten Kristallschicht 25a gering ist und die Koerzitivfeldstärke Hc(//) und die Koerzitivfeidstärke Hc(J__) der ersten Kristallschicht 25a relativ groß im Vergleich zu denen der Schicht hoher Permeabilität 27a des Aufzeichnungsmediums 27 sind. Infolgedessen wird davon ausgegangen, daß es unmöglich ist, die Guermagnetisierungsaufzeichnung und Wiedergabe in diesem Fall durchzuführen.

(B3) Wird der einseitige Hauptpolkopf 23 mit dem Aufzeichnungsmedium 26 kombiniert (FIG. 27B), so ist der magnetische Fluß am vorderen Ende eines Hauptmagnetpoles 23b des einseitigen Hauptpolkopfes 23 nicht konzentriert, da keine Schicht hoher Permeabilität existiert. Infolgedessen ist es scheinbar unmöglich, die Quermagnetisierungsaufzeichnung und Wiedergabe durchzuführen.

20

(C3) Wird der einseitige Hauptpolkopf 23 mit dem Aufzeichnungsmedium 27 kombiniert (FIG. 27C), so ist der magnetische Fluß am vorderen Ende des Hauptmagnetpoles 23b des einseitigen Hauptpolkopfeε 23 konzentriert, weil die Schicht hoher Permeabilität 27a vorgesehen ist. Die Aufzeichnungs- und Wiedergabeempfindlichkeiten sind daher im gewissen Maße zufriedenstellend, jedoch im Vergleich zu denen im Fall (A1), der eingangs beschrieben wurde, schlecht.

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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele für die Kombination des Hilfspolkopfes 24 mit jedem der Aufzeichnungsmedien 25 bis 27 beschrieben.

(A4) Wird der Hilfspolkopf 24 mit dem Aufzeichnungsmedium 25 kombiniert (FIG. 28A), so liegt ein Haupt-

magnetpol 24a des Hilfspolkopfes 24 einem Hilfsmagnetpol 24b des Hilfspolkopfes 24 gegenüber, wobei das Aufzeichnungsmedium 25 zwischen Haupt- und Hilfsmagnetpol 24a und 24b angeordnet ist. Infolgedessen besteht ein fundamentales Problem darin, daß ein großer Strom erforderlich ist, um einen ausreichenden Magnetfluß für die Durchführung der Quermagnetisierung zu erzeugen. Darüber hinaus ist es nicht möglich, den Hilfspolkopf 24 durch das aufgezeichnete remanente Magnetfeld des Aufzeichnungsmediums 25 bei der Wiedergabe ausreichend anzuregen, wodurch die Wiedergabeempfindlichkeit entsprechend schlecht ist. Aus diesem Grund ist es bei diesem Kombinationsbeispiel zwar möglich, die Quermagnetisierungsaufzeichnung durchzuführen, jedoch ist die

15 Wiedergabeempfindlichkeit schlecht.

(B4) Wird der Hilfspolkopf 24 mit dem Aufzeichnungsmedium 26 kombiniert (FIG. 28B), so ist es möglich, die Quermagnetisierungsaufzeichnung durchzuführen, Jedoch ist die Wiedergabeempfindlichkeit aus den bereits für den Fall (A4) beschriebenen Gründen schlecht.

(C4) Wird der Hilfspolkopf 24 mit dem Aufzeichnungsmedium 27 kombiniert (FIG. 28C), so wird der magnetische Fluß am vorderen Ende des Hauptmagnetpoles 24a konzentriert, weil die Schicht 27a hoher Permeabilität des Aufzeichnungsmediums 27 vorhanden ist, und es ist möglich, eine zufriedenstellende Quermagnetisierungsaufzeichnung durchzuführen. Jedoch ist aus den bereits im Zusammenhang mit den Kombinationsbeispielen (A4) und (B4) beschriebenen Gründen die Wiedergabeempfindlichkeit nicht gut.

Wie aus den obigen Beschreibungen klar hervorgeht, gewährleistet die Kombination, die in der erfindungsgemäßen magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabeanordnung vorgesehen ist, d.h. die Kombination des Ringkernkopfes

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und des Aufzeichnungsmediums 25, die zufriedenstellendste und beste Quermagnetisierungsaufzeichnung und Wiedergabe von allen verschiedenen Kombinationen der Magnetköpfe und der Aufzeichnungsmedien. Es kann ferner davon ausgegangen werden, daß dieses zufriedenstellende Resultat für das erfindungsgemäße Aufzeichnungs- und Wiedergabesystem deshalb vorliegt, weil die Entmagnetisierung der Aufzeichnung effektiv unterdrückt ist. Im folgenden wird im Vergleich zur Quermagnetisierungsaufzeichnung und Wiedergabe mit den übrigen Kombinationsanordnungen für die erfindungsgemäße Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und Wiedergabeanordnung die Beziehung zwischen den Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und Wiedergabecharakteristiken und der Entmagnetisierung der Aufzeichnung beschrieben. Die Verschlechterung in der Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und Wiedergabecharakteristik in den PIG. 26A bis 28C wird hauptsächlich durch den Aufbau des Magnetkopfes bewirkt. Deshalb wird der obige Vergleich nur bezüglich der Kombinationsbeispiele aus den FIG. 25A bis 25C beschrieben, in denen der Ringkernkopf 21 benutzt ist.

FIG. 29 zeigt ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der magnetomotorischen Kraft NI und dem Wiedergabeausgangssignal für entsprechende Aufzeichnungswellenlängen fr ⁱⁿ ^er Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und Wiedergabeanordnung der vorliegenden Erfindung, welche die Kombination des Ringkernkopfes 21 und des Aufzeichnungsmediums 25 au* FIG. 25A benutzt, zeigt.

Die in FIG. 29 dargestellten Ergebnisse wurden mit einem Ringkernkopf aus Sendust als Aufzeichnungs- und Wiedergabekopf gewonnen. Die Spaltlänge des Ringkernkopfes 21 beträgt 0,22/um und die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Ringkernkopf 21 und dem Aufzeichnungsmedium 25 beträgt 2,07 m/s. Die Aufzeichnungswellenlänge ist auf 10, 2, 0,5, 0,3 und 0,25/um festgesetzt. Ist in der FIG. 29 die Aufzeichnungswellenlänge 10 oder 2/um,

so nimmt das Wiedergabeausgangssignal allmählich ab, wenn die magnetomotorische Kraft NI über 0,18 Aw (AT) liegt, d.h. über 0,18 Amperewindungen. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Aufzeichnungswellenlänge groß ist und die erste Kristallschicht 25a nicht ausreichend als Schicht hoher Permeabilität wirkt, wodurch die Aufzeichnungsentmagnetisierung bewirkt wird. Liegt andererseits die Aufzeichnungswellenlänge unter 0,5/um und damit im kurzen Wellenlängenbereich, so verläuft das Wiedergabeausgangssignal in durch E bis G angezeigten Bereichen angenähert flach. Die Bereiche E bis G entsprechen den Bereichen, in denen das Wiedergabeausgangssignal in den FIG. 13 und 15 bis 17 ansteigt. Infolgedessen wird deutlich, daß die erste Kristallschicht 25a im Bereich kurzer Wellenlängen effektiv als Schicht hoher Permeabilität wirkt und die Entmagnetisierung der Aufzeichnung außerordentlich gering ist.

Die Größe der magnetomotorisehen Kraft NI in FIG. 29 ist bemerkenswert. Es ist bekannt, daß bei Benutzung des Ringkernkopfes zur Ausführung der Quermagnetisierungsaufzeichnung eine große magnetomotorische Kraft erforderlich ist, um die Aufzeichnung im kurzen Wellenlängenbereich durchzuführen. Jedoch ist in FIG.

eine Settigungsmagnetomotorische-Kraft NI _ev für jede

max

Aufzeichnungswellenlänge zwischen 0,15 bis 0,18 Aw, womit diese Sättigungsmagnetomotorische-Kraft außerordentlich klein ist und sich merklich nicht ändert. D.h., daß die Quermagnetisierungsaufzeichnung ungeachtet der Wellenlänge mit einer geringen magnetomotorischen Kraft NI durchgeführt werden kann. Infolgedessen ist es möglich, eine stabile Quermagnetisierung herzustellen und den Leistungsverbrauch des Ringkernkopfes 21 zu reduzieren.

Die oben beschriebenen Eigenschaften sind insbesondere im Hinblick auf die Wiedereinschreibungs-(oder

Uberschreibungs-)-Eigenschaften bei der digitalen Aufzeichnung von Vorteil. Wird eine Aufzeichnung zunächst im Bereich kurzer Wellenlänge auf einem Aufzeichnungsmedium vorgenommen, und danach eine Aufzeichnung auf diesem Aufzeichnungsmedium mit der langen Aufzeichnungswellenlänge des gebräuchlichen Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und Wiedergabesystems vorgenommen, so ist es allgemein bekannt, daß die mit der kurzen Wellenlänge vorgenommene Aufzeichnung nicht leicht löschbar ist. Jedoch ergibt sich bei der erfindungsgemäßen magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabeanordnung eir. derartiges Problem nicht, weil die magnetomotorische Sättigungskraft NI angenähert konstant ungeachtet der Aufzeichnungswellenlänge ist, so daß es infolgedessen möglich ist, die Wiedereinschreibungseigenschaften zu verbessern.

FIG. 30 zeigt ein Diagramm, in dem die Beziehung zwischen der magnetomotorischen Kraft und dein Wiedergabeausgangssignal für entsprechende Aufzeichnungswellenlängen im Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und Wiedergabesystem der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu dem denkbaren Quermagnetisierungsaufzeichnungssystem beschrieben wird, das die Kombination des Ringkernkopfes mit dem Aufzeichnungsmedium 26 aus FIG. 25B benutzt. Dabei sind die Ergebnisse in FIG. 30 mit einem Ringkernkopf aus Sendust als Aufzeichnungs- und Wiedergabekopf gewonnen worden. Die Spaltlänge des Ringkernkopfes 21 beträgt 0,22 Aim, und die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Ringkernkopf 21 und dem Aufzeichnungsmedium 26 beträgt 2,07 m/s. Die Aufzeichnungswellenlänge ist auf 0,5/um festgelegt. Ferner ist ein Aufzeichnungsmedium vorgesehen, das den Co-Cr-Nb-Dünnfilm als Aufzeichnungsmedium 25 benutzt,und ein Aufzeichnungsmedium mit dem Co-Cr-Dünnfilm ist als Aufzeichnungsmedium 26 verwendet worden. In FIG. 30 gibt die Ordinate das Wiedergabeausgangssignal als relativen logarithmischen Wert an, wobei

das Sättigungsausgangssignal zu eins angesetzt ist. Ferner wird das Wiedergabeausgangssignal, welches sich auf das Aufzeichnungsmedium 25 bezieht, durch eine Kurve XI angegeben, und das Wiedergabeausgangssignal, welches sich auf das Aufzeichnungsmedium 26 bezieht, ist durch eine Kurve XII angegeben. Die magnetischen Eigenschaften dieser Aufzeichnungsmedien 25 und 26 sind in der folgenden Tabelle IV zusammengestellt.

Tabelle IV

Zusammensetzung (at%)	Λ CJ (/lim)	Ms (emu/cc)	"(^	Hc(//) (Oe)	Δ* 50 (Grad)	Mt(//\|ms	Hk (Oe)
Co-Cr-Nb	0,18	360	750	114	9,7	0,21	3690
Co-Cr	0,20	449	728	446	10,1	0,19	4350

Umrechnung auf
SI-Einheiten

Ms (A/m)	Hc	(A"	y	(A/mj	10³	Hk (A/m)
3,6Ο·1Ο⁵	5,	97	.10*	9,07*	10⁴	2,94·10⁵
4,49·10⁵	5,	79	•10	3,55·		3,46·10⁵

OO CD O

Aus dieser Tabelle geht hervor, daß die Koerzitiv-

feidstärken Hc(J ) der Aufzeichnungsmedien 25 und 26

auf angenähert dieselben Werte gesetzt wurden.

Aus der PIG. 30 ist ersichtlich, daß das Aufzeichnungsmedium 25 eine solche Ausgangscharakteristik hat, daß das Sättigungsausgangssignal über einen weiten Bereich der magnetomotorischen Kraft NI aufrechterhalten ist. Andererseits weist das Aufzeichnungsmedium 26 im Vergleich zum Aufzeichnungsmedium 25 eine Ausgangscharakteristik auf, in der das Sättigungsausgangssignal nur für einen außerordentlich schmalen Bereich der magnetomotorischen Kraft NI erreicht wird. Wird die magnetomotorische Kraft NI über den Wert, bei dem sich das Sättigungsausgangssignal ergibt, weiterhin erhöht, so ist die Abnahme im Wiedergabeausgangssignal in der erfindungsgemäßen Anordnung mit der in FIG. 25A gezeigten Kombination im Vergleich zu der Abnahme gering, die sich für das Wiedergabeausgangssignal in dem denkbaren System ergibt, welches die in FIG. 25B gezeigte Kombination benutzt. Infolgedessen wird an Hand der FIG. 30 deutlich, daß es möglich ist, eine zufriedenstellende Quermagnetisierungsaufzeichnung und Wiedergabe mit der erfindungsgemäßen Anordnung zu erzielen, die die in FIG. 25A gezeigte Kombination benutzt, wobei das denkbare System mit der in FIG. 25B gezeigten Anordnung vergleichsweise schlecht ist. Wird der Wert der magnetomotorischen Kraft, mit der ein Wiedergabeausgangssignal gewonnen werden kann, welches 90% vom Sättigungsausgangssignal entspricht, mit NI(90) bezeichnet, so weist die erfindungsgemäße Anordnung mit der Kombination aus der FIG. 25A einen KI(90)-Wert H1 auf, der kleiner ist als ein NI(90)-Wert H2 des denkbaren Systems mit der Kombination aus FIG. 25B.

Die mit der erfindungsgemäßen Kombination erzielten Eigenschaften und Ausgangscharakteristiken können

_8A0

deshalb erzielt werden, weil die erste Kristallschicht 25a des Aufzeichnungsmediums 25 als Schicht hoher Permeabilität wirkt und die senkrechte Komponente oder Querkomponente im magnetischen Fluß des Ringkernkopfes 21 erhöht, welcher die hohe magnetische Flußdichte aufweist. Darüber hinaus sind solche Charakteristiken erzielbar, weil das Entmagnetisierungsfeld in der zweiten Kristallschicht 25b des Aufzeichnungsmediums 25 vermindert ist.

Mit Hilfe der FIG. 29 und 30 wird belegt, daß die Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und Wiedergabecharakteristiken der erfindungsgemäßen Anordnung aufgrund der Unterdrückung der Entmagnetisierung der Aufzeichnung verbessert sind. Im folgenden wird nun näher erläutert, warum die Entmagnetisierung in der erfindungsgemäßen Anordnung unterdrückt ist, indem die erfindungsgemäße Anordnung mit der denkbaren Anordnung, welche die Kombination aus FIG. 25C benutzt, verglichen wird. Die FIG. 31A bis 31C zeigen schematische Darstellungen zur Erklärung der Änderung in dem Bereich, welcher zur Quermagnetisierung beiträgt, wenn die magnetomotorische Kraft NI des Ringkernkopfes 21 im denkbaren System mit der Kombination aus FIG. 25C erhöht wird.

Die FIG. 32A bis 32C zeigen schematische Darstellungen zur Erklärung der Änderung im Bereich, welcher zur Quermagnetisierung beiträgt, wenn die magnetomotorische Kraft NI des Ringkernkopfes 21 in der erfindungsgemäßen Anordnung mit der Kombination aus FIG. 25A aufeinander-

30 folgend erhöht wird.

Im Fall eines idealen Aufzeichnungsmediums 27, in welchem die Dicke der Schicht hoher Permeabilität 27a ausreichend groß ist und die Koerzitivfeldstärke Hc der Schicht 27a hoher Permeabilität außerordentlich gering ist, ist es möglich, die Querkomponente im Magnetfeld des Ringkernkopfes 21 zu intensivieren. Wie jedoch

aus den FIG. 31A bis 51C hervorgeht, werden Bereiche J1 bis J3, die zur Quermagnetisierung beitragen, mit wachsender magnetomotorischer Kraft NI größer. Diese Zunahme geht auf die außerordentlich geringe Koerzitivfeldstärke Hc der Schicht hoher Permeabilität 27a zurück. Wie allgemein bekannt ist, wird die Aufzeichnungsentmagnetisierung durch Streuung der Magnetfeldverteilung bewirkt, und daher nimmt die Entmagnetisierung der Aufzeichnung zu und wird groß, wenn der Bereich, der zur Quermagnetisierung beiträgt, streut und ebenfalls groß wird. Die Folge dieses Streuens vom zur Quermagnetisierung beitragenden Bereich ist eine Abnahme des Wiedergabeausgangssignals, wodurch der Bereich der magnetomotorischen Kraft NI, in welchem das Sättigungsausgangssignal aufrechterhalten werden kann, schmal wird.

Jedoch kann in der erfindungsgemäßen Anordnung die erste Kristallschicht 25a des Aufzeichnungsmediums Zb leicht magnetisch gesättigt werden, weil im Vergleich zur Schicht hoher Permeabilität 27a die Dicke der ersten Kristallschicht 25a gering ist und die Koerzitivfeidstärke Kc der ersten Kristallschicht 25a relativ groß ist. Nimmt infolgedessen die magnetomotorische Kraft Ni zu, so wird die erste Kristallschicht 25a von der Umgebung des Spalts 21a aus gesättigt, und die Komponente des Magnetfeldes vom Ringkernkopf 21 in Schichtebene nimmt zu. Im Bereich, der geringfügig vom Spalt 21a getrennt oder entfernt ist, welcher letztlich die Magnetisierungsrichtung des Aufzeichnungsmediums 25 bestimmt, ist die erste Kristallschicht 25a nicht gesättigt, und die erste Kristallschicht 25a wirkt als Schicht hoher Permeabilität zur Intensivierung der Querkomponente im Magnetfeld des Ringkernkopfes 21. Diesbedeutet, daß Bereiche K1 bis K3, die zur Quermagnetisierung beitragen, auch dann nicht zu groß werden, wenn die magnetomotorische Kraft NI groß wird.

Um den oben beschriebenen Sachverhalt näher zu erläutern, sei erwähnt, daß im Fall einer kleinen magnetomotorischen Kraft NI in FIG. 32A die erste Kristallschicht 25a magnetisch nicht gesättigt wird und die erste Kristallschicht 25a als die Schicht hoher Permeabilität in dem schmalen Bereich in der Umgebung der Kante des Spaltes 21a wirkt. Aus diesem Grund ist die Querkomponente in Magnetfeld des Ringkernkopfes 21 in diesem schmalen Bereich intensiviert, und eine Quermagnetisierungsaufzeichnung, in der die Streuung des magnetischen Flusses gering ist, wird ausgeführt, d.h. die Entmagnetisierung der Aufzeichnung ist gering. Wird darüber hinaus die magnetomotorische Kraft NI sukzessive erhöht, wie dies in den FIG. 32 B und 32C dargestellt ist, so ist die erste Kristallschicht 25a in der Umgebung des Spaltes 21a gesättigt, und die erste Kristallschicht 25a wirkt nicht ausreichend als Schicht hoher Permeabilität. Infolgedessen nimmt das magnetische Feld des Ringkernkopfes 21 in Schichtebene in diesem gesättigten Bereich zu. Jedoch ist die erste Kristallschicht 25a in dem Bereich , der geringfügig vom Spalt 21a entfernt ist, immer noch nicht gesättigt, und in diesem Bereich arbeitet die erste Kristallschicht 25a ausreichend als Schicht hoher Permeabilität. Mit anderen Worten dehnen sich die Bereiche K1 bis K3, die zur Quermagnetisierung beitragen, bei anwachsender magnetomotorischer Kraft NI geringfügig in eine Richtung aus, die sich vom Spalt 21a entfernt. Obwohl daher der zur Quermagnetisierung beitragende Bereich geringfügig in seiner Größe zunimmt, wenn die magnetomotorische Kraft NI größer wird, so ist doch diese Zunahme außerordentlich gering, so daß der zur Quermagnetisierung beitragende Bereich als angenähert konstant und unabhängig von der Zunahme der magnetomotorischen Kraft NI angesehen werden kann. Infolgedessen ist eine Verminderung der Entmagnetisierung der Aufzeichnung gewährleistet.

Die vorhergehende Beschreibung macht deutlich, daß die erfindungsgemäße Anordnung mit dem Aufzeichnungsmedium, welches eine aus der ersten und zweiten Kristallschicht aufgebaute magnetische Schicht aufweist, deren Schichten aus demselben Material hergestellt sind, in Kombination mit dem Ringkernkopf die effektivste Wirkung zeigt. Da die erfindungsgemäße Anordnung die Kombination des Aufzeichnungsmediums und des Ringkernkopfes benutzt, ist eine Verbesserung der Wiedergabecharakteristik möglich; ferner kann die Entmagnetisierung der Aufzeichnung unterdrückt werden, und es kann eine Quermagnetisierungsaufzeichnung und Wiedergabe realisiert werden, in welcher die magnetomotorische Kraft NI klein sein kann.

Die vorliegende Erfindung, d.h. das erfindungsgemäße Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium und das Herstellungsverfahren hierfür, sind nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern es sind stattdessen zahlreiche Abwandlungen und Änderungen denkbar, ohne von der Erfindungsidee abzuweichen oder den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

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Claims

Patentan sprüche

1. Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und Wiedergabeanordnung zur Aufzeichnung und zum Wiedergeben eines Signals auf und von einem Quennagnetisierungsaufzeichnungsmedium mittels einer Magnetkopfeinrichtung, wobei das Quermagneti sierungsauf zei chnungsmedium eine Aufzeichnungsträgerbasisschicht aufweist, eine auf dieser Aufzeichnungsträgerbasisschicht ausgebildete Schicht geringer Koerzitivfeidstärke, die in Richtung der Schichtebene dieser Schicht eine geringe Koerzitivfeldstärke aufweist, und eine Schicht hoher Koerzitivfeidstärke, die auf dieser Schicht geringer Koerzitivfeidstärke ausgebildet ist und eine hohe Koerzitivfeidstärke in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche der Schicht geringer Koerzitivfeidstärke aufweist,

15 dadurch gekennzeichnet,

daß die Schicht geringer Koerzitivfeidstärke (12; 25a) und die Schicht hoher Koerzitivf eidstärke (13; 25b) aus demselben magnetischen Material hergestellt sind, daß die Magnetkopf einrichtung einen Ringkernkopf (14; 21) aufweist und daß die Schicht geringer Koerzitivfeldstärke als eine Schicht hoher Permeabilität wirkt und die

Schicht hoher Koerzitivfeldstärke als eine Quermagnetisierungsschicht wirkt, wenn dieser Ringkernkopf ein Signal auf diesem Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium aufzeichnet oder dieses Signal von dem Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium abtastet.

2. Aufzeichnungs- und Wiedergabeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung des Ringkernkopfes (14; 21) ein Metall benutzt wird.

3. Aufzeichnungs- und Wiedergabeanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das für diesen Ringkernkopf (14; 21) benutzte Metall aus Metallen wie amorphen Legierungen, Sendust und Permalloy ausgewählt wird.

4. Aufzeichnungs- und Wiedergabeanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das für den Ringkernkopf (14; 21) benutzte Metall eine magnetische Sättigungsflußdichte von mehr als 0,7 T (7000 G) aufweist.

BAD