DE3610432C2

DE3610432C2 -

Info

Publication number: DE3610432C2
Application number: DE19863610432
Authority: DE
Inventors: Yasuo Ishizaka; Noboru Watanabe; Kazuo Yokohama Kanagawa Jp Kimura; Eiichiro Sagamihara Kanagawa Jp Imaoka
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1985-03-28
Filing date: 1986-03-27
Publication date: 1990-02-08
Also published as: DE3610432A1; GB2175014A; GB2175014B; GB8607871D0; US4798765A

Description

Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1 wie es z. B. aus der DE-OS 34 26 178 A1 bekannt ist.

Um die bei der magnetischen Aufzeichnung mit Magnetisierung in Längsrichtung des Aufzeichnungsmediums bei hoher Aufzeichnungsdichte auftretenden Entmagnetisierungseffekte zu vermeiden, sind Quermagnetisierungsaufzeichnungssysteme vorgeschlagen worden, bei denen der Magnetkopf die magnetische Schicht des Aufzeichnungsmediums in einer Richtung senkrecht zur magnetischen Schicht magnetisiert. Entsprechend dieser Quermagnetisierungsaufzeichnungssysteme 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 Cobalt-Chrom (Co-Cr)-Film aufweist, der mit einem Festkörperzerstäubungs- oder Sputterverfahren auf einem Basisfilm ausgebildet wird. Es ist allgemein bekannt, daß dieser Co- Cr-Film außerordentlich geeignet für Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedien ist, weil der Co-Cr-Film eine relativ hohe Sättigungsmagnetisierung (Ms) aufweist und die Magnetisierung in einer Richtung senkrecht zu dem Co-Cr-Film begünstigt (d. h. die Koerzitivfeldstärke in Richtung senkrecht zum Co-Cr-Film ist groß, und die Achse der leichten Magnetisierung ist senkrecht zu dem Co-Cr-Film).

Jedoch weist wegen der Hinzufügung von Chrom (Cr) Kobalt (Co) eine derartige Orientierung auf, daß die Achse der leichten Magnetisierung hiervon zwar angenähert senkrecht zum Co-Cr-Film ist, jedoch keine vollständig senkrechte Achse der leichten Magnetisierung vorliegt. Es ist daher unmöglich, ein extrem starkes senkrechtes anisotropes magnetisches Feld für das Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium mit dem Co-Cr-Film zu erzielen. In einem verbesserten Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium wird dem Co-Cr ein drittes Element hinzugefügt, so daß die Achse der leichten Magnetisierung des Co in ausreichendem Maße senkrecht zum Film war. Beispielsweise wird Niob (Nb) oder Tantal (Ta) dem Co-Cr als drittes Element hinzugefügt. Zwar ist damit die Achse der leichten Magnetisierung in ausreichendem Maße senkrecht zum Film, jedoch nimmt die Sättigungsmagnetisierung des Quermagnetisierungsaufzeichnungsmediums mit dem Hinzufügen von Cr und Nb (oder Ta) ab, die im Gegensatz zu Co, welches ein ferromagnetisches Material ist, nichtmagnetische Materialien sind. Infolgedessen ergibt sich der Nachteil, daß es wegen der Sättigungsmagnetisierung nicht möglich ist, ein hohes Wiedergabeausgangssignal zu gewinnen.

In der bezüglich der Erfindung nicht vorveröffentlichten EP 01 40 513 A1 ist ein Quermagnetisierungsmedium mit einer einzigen magnetischen Schicht und einer darunterliegenden nichtmagnetischen Schicht vorgeschlagen worden, die beide Co, Cr und Ta enthalten, wobei der nichtmagnetischen Schicht wahlweise auch andere Materialien zugesetzt werden. Jedoch ist auch bei diesem Medium mit den obigen Nachteilen infolge der Sättigungsmagnetisierung zu rechnen.

Aus diesem Grund ist ein Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium mit einer Doppelfilmanordnung vorgeschlagen worden. Entsprechend diesem Aufzeichnungsmedium ist ein Film mit hoher Permeabilität, d. h. ein Film geringer Koerzitivstärke wie beispielsweise ein Nickel-Eisen(Ni-Fe)-Film zwischen dem Co-Cr-Film und dem Basisfilm ausgebildet. Der magnetische Fluß, der innerhalb des Films hoher Permeabilität streut, wird zu dem Magnetpol des Quermagnetisierungskopfes bei einer vorbestimmten magnetischen Aufzeichnungsposition hin konzentriert, um eine starke Magnetisierung zu erzielen, die in der senkrechten Richtung liegt und nicht in die Längsrichtung des Quermagnetisierungsaufzeichnungsmediums streut. Jedoch ist im Fall des Quermagnetisierungsaufzeichnungsmediums mit Doppelfilmanordnung die Koerzitivfeldstärke des Films hoher Permeabilität außerordentlich gering im Vergleich zur Koerzitivfeldstärke des Co-Cr-Films und es ergibt sich der Nachteil, daß Barkhausen-Rauschen erzeugt wird. Beispielsweise beträgt die Koerzitivfeldstärke des Co- Cr-Films mehr als 5,57 × 10⁴ A/m (700 Oe) und die Koerzitivfeldstärke des Films hoher Permeabilität beträgt weniger als 795,9 A/m (10 Oe). Um die Entstehung von Barkhausen-Rauschen zu verhindern, muß der Film oder die Schicht hoher Permeabilität eine Koerzitivfeldstärke aufweisen, die zumindest über 795,9 A/m (10 Oe) liegt, jedoch gibt es kein geeignetes Material, das dieser Forderung genügt und gleichzeitig als Film hoher Permeabilität benutzt werden kann.

Wenn darüber hinaus ein Ringkernkopf als Quermagnetisierungskopf benutzt wird, ergibt sich die Schwierigkeit, daß es unmöglich ist, die Quermagnetisierungsaufzeichnung effektiv und wirksam mit dem zuvor beschriebenen magnetischen Aufzeichnungsmedium durchzuführen, das eine starke Anisotropie nur in der senkrechten Richtung aufweist, weil ein von dem Ringkernkopf erzeugtes Magnetfeld beträchtliche Komponenten in Schichtebene aufweist.

Auch die in den folgenden Schriften vorgeschlagenen Aufzeichnungsmedien sind nicht frei von den oben angegebenen nachteiligen Effekten.

Im in der DE-OS 34 26 178 A1 beschriebenen Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium mit zwei Schichten aus einem ersten und zweiten kobalthaltigen Material besteht die zweite äußere Schicht des Mediums aus einer Kobalt-Chrom-Legierung, der aus nicht näher erläuterten Gründen Rhodium zugesetzt ist. Der ersten unteren Schicht hoher Permeabilität aus amorpher Kobaltlegierung müssen sowohl Hf (1 bis 5 at% wegen der Aufrechterhaltung eines Mindestmaßes an Sättigungsmagnetisierung) als auch Ta (4 bis 10 at%, um die Koerzitivkraft in Richtung der Achse der schweren Magnetisierung zu verringern und die Permeabilität zu erhöhen) hinzugefügt werden. Nur für genau diese Zusammensetzungen der ersten und zweiten Schicht können die guten magnetischen Eigenschaften der zweiten oberen Schicht zur Wirkung kommen. Wie aus Fig. 2 dieser Schrift hervorgeht, liegt im angegebenen möglichen Prozentbereich für Ta der Wert der Koerzitivfeldstärke in Schichtebene deutlich unter 79,6 A/m (1 Oe). Bei derartig geringen Koerzitivfeldstärken der ersten unteren Schicht unter 796 A/m muß jedoch mit dem Auftreten des Barkhausen-Rauschens gerechnet werden.

Die DE-OS 28 42 609 beschreibt ein Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium mit einer ersten unteren Ni-Fe-Mo-Schicht geringer Koerzitivkraft und einer darüberliegenden Co-Cr-Schicht mit 5 bis 20 Gew.-% Chrom, einer Stärke von mehr als 3,0 µm und mit einer Koerzitivkraft zwischen 239 A/cm und 1592 A/cm. Auch die Schichtdicke der unteren Schicht soll mindestens bei 0,5 µm liegen. Ihre Koerzitivkraft soll nicht höher als ¹/₅ der der oberen Schicht betragen. Da die beiden Schichten dieser Schrift völlig verschieden sind und an der Schichtgrenze offenbar mit Haft- und Diffusionsproblemen zu rechnen ist, ist vorzugsweise eine nichtmagnetische, die beiden Schichten trennende Schicht vorzusehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1, ein neues und verbessertes Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium zu schaffen, das eine rauschfreie Aufzeichnung und Wiedergabe mit hohen Wiedergabeausgangssignalen gestattet. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.

Das hierzu angegebene Aufzeichnungsmedium ist außerordentlich einfach und kostengünstig herzustellen, weil für die erste, untere und zweite, obere Schicht dieselben drei Komponenten nur mit einem bei einer Komponente geänderten Atomprozentanteil verwendet werden. So können auch keine nachteiligen Grenzschichteffekte auftreten. Beide Schichten bestehen im wesentlichen aus Co-Cr, dem in beiden Schichten derselbe Zusatz Nb oder Ta mit unterschiedlichen Konzentrationen zugesetzt ist.

Wegen der eingestellten Koerzitivfeldstärke der unteren Schicht, die im Vergleich zu der der oberen Schicht nicht zu klein ist, wird Barkhausen-Rauschen zuverlässig vermieden.

Außerdem kann der thermische Expansionskoeffizient durch den Zusatz der beiden Schichten zur Wirbelverminderung geeignet eingestellt werden.

Bei Verwendung eines Ringkernkopfes durchdringen die magnetischen Flußlinien die obere Schicht, die wie die untere Schicht dünn ausgebildet werden kann, und erreichen die untere Schicht, breiten sich innerhalb dieser isotropen Schicht geringer Koerzitivfeldstärke in Schichtebene aus und dann wieder senkrecht zum Magnetpolbereich des Ringkernkopfes durch die obere Schicht hindurch, um diese in senkrechter Richtung zu magnetisieren. Durch diesen U-förmigen Flußverlauf bei der Aufzeichnung verbleibt eine hohe remanente Magnetisierung in der oberen Schicht, da der Magnetfluß an einer vorbestimmten Stelle, an der die Quermagnetisierung durchgeführt wird, konzentriert ist und die obere Schicht hoher Sättigungsmagnetisierung Ms durchdringt. Obwohl also das vom Ringkernkopf erzeugte Magnetfeld beträchtliche Komponenten in Schichtebene enthält, ist es aufgrund der Eigenschaften der beiden Schichten möglich, die Aufzeichnung mit resultierender hoher remanenter Magnetisierung auszuführen und so die Effizienz bei Aufzeichnung und Wiedergabe zu verbessern.

Wegen der Koerzitivfeldstärke der unteren Schicht im angegebenen Bereich wird zudem eine solche Flußkopplung in den unteren Bereichen der benachbarten Magnete innerhalb der unteren Schicht hervorgerufen, daß das Entmagnetisierungsphänomen aufgrund der magnetischen Kopplung benachbarter Magnete in der oberen Schicht auch bei hoher Aufzeichnungsdichte und kurzer Aufzeichnungswellenlängen vermieden ist und so ein hohes Wiedergabeausgangssignal gewährleistet ist.

Es können wahlweise Nb oder Ta in einem weiten Konzentrationsbereich zugesetzt werden, was sich unter anderem vorteilhaft im Hinblick auf die Expansionskoeffizienteneinstellung auswirkt.

Die Schichten sind beide im Gegensatz zum Stand der Technik außerordentlich dünn ausbildbar, was sowohl der Flußdurchdringung als auch der Kopfkontaktierung förderlich ist.

Darüber hinaus steigt eine Magnetisierungs- (M-H)-Hystereseschleife in Schichtebene in der gesamten Magnetschicht in der Umgebung ihres Ursprungs markant, steil und anormal an, und es tritt der sogenannte Magnetisierungssprung auf. Folglich können die Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und -wiedergabecharakteristiken verbessert werden, indem als Magnetschicht die Schicht benutzt wird, in der der Magnetisierungssprung auftritt. In der vorliegenden Anmeldung ist eine plötzliche Änderung oder eine steile Neigung der M-H-Hystereseschleife in Schichtebene als Magnetisierungssprung bezeichnet und die Höhe des Magnetisierungssprungs wird als Magnetisierungssprunggröße bezeichnet.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 ist eine M-H-Hystereseschleife in Schichtebene für den Fall, daß eine Magnetschicht entsprechend einem Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium aus einer Kobalt- Chrom-Niob (Co-Cr-Nb)-Dünnschicht besteht, die eine Dicke von 0,2 µm aufweist, wobei ein Magnetfeld von 1,194 × 10³ kA/m angelegt ist;

Fig. 2 eine M-H-Hystereseschleife in Schichtebene für den Fall, daß die Magnetschicht entsprechend dem Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium aus einer Co-Cr-Nb- Dünnschicht besteht, die eine Dicke von 0,05 µm aufweist, wobei ein Magnetfeld von 1,194 × 10³ kA/m angelegt ist;

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

Fig. 6 eine graphische Darstellung, die eine Koerzitivfeldstärke Hc (||) in Schichtebene, eine senkrechte Koerzitivfeldstärke Hc (⟂) und eine Magnetisierungssprunggröße σ _j für jede Schichtdicke darstellt, wobei die Schichtdicke der dünnen Co-Cr-Nb-Schicht durch Änderung der Sputterzeit gesteuert eingestellt wird;

Fig. 7 eine graphische Darstellung, die eine Koerzitivfeldstärke Hc (||) in Schichtebene, eine senkrechte Koerzitivfeldstärke Hc (⟂) und eine Magnetisierungssprunggröße σ _j für jede Schichtdicke anzeigt, wobei die Schichtdicke einer dünnen Schicht aus Kobalt- Chrom-Tantal (Co-Cr-Ta) durch Änderung der Sputterzeit gesteuert eingestellt wird;

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

Fig. 9 eine graphische Darstellung, die die Beziehung des Schwingkurvenhalbwertes ( ΔR₅₀) 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. 10A bis 10C graphische Darstellungen, die jeweils Drehmomentkurven für die dünnen Co-Cr-Schichten für Schichtdicken von 0,50, 0,20 und 0,05 µm zeigen;

Fig. 11A bis 11C graphische Darstellungen, die jeweils Drehmomentkurven der dünnen Co-Cr-Nb-Schichten für entsprechende Schichtdicken von 0,50, 0,18 und 0,05 µm zeigen;

Fig. 12 eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Aufzeichnungswellenlänge und dem Wiedergabeausgangssignal für den Fall zeigt, daß die Quermagnetisierungsaufzeichnung und -wiedergabe bezüglich jedes der Aufzeichnungsmedien aus Tabelle I mit Hilfe eines Ringkernkopfes durchgeführt werden;

Fig. 13 eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Aufzeichnungswellenlänge und dem Wiedergabeausgangssignal für den Fall zeigt, daß die Quermagnetisierungsaufzeichnung und -wiedergabe bezüglich jedes der Aufzeichnungsmedien aus Tabelle II mit Hilfe eines Ringkernkopfes durchgeführt werden;

Fig. 14 eine graphische Darstellung, die die M-H-Hystereseschleife in Schichtebene eines in Tabelle I aufgeführten Doppelfilmaufzeichnungsmediums darstellt;

Fig. 15 eine graphische Darstellung, die die M-H-Hystereseschleife in Schichtebene eines in Tabelle II aufgeführten Doppelfilmaufzeichnungsmediums dargestellt;

Fig. 16 eine schematische Darstellung zur Erklärung einer Magnetschleife, die innerhalb des Doppelfilmaufzeichnungsmediums durch den Magnetfluß des Ringkernkopfes ausgebildet wird, und

Fig. 17 eine schematische Darstellung zur Erklärung, daß untere Bereiche von remanenten Magnetfeldern in einer Kristallschicht grober Körnung über eine Kristallschicht feiner Körnung vereinigt werden.

Das Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium (im folgenden der Einfachheit halber als Aufzeichnungsmedium bezeichnet) wird hergestellt, indem auf einer Trägerschicht oder einem Band, das zu einer Basisschicht ausgebildet wird, ein erstes und ein zweites magnetisches Material, die als Target benutzt werden, gesputtert werden. Dabei ist die Trägerschicht oder das Band beispielsweise aus einem Polyimidharz hergestellt, und das erste magnetische, auf die Basisschicht gesputterte Material enthält Kobalt (Co), Chrom (Cr) und zumindest ein Element, wie beispielsweise Niob (Nb) und Tantal (Ta). Das zweite, auf die Schicht des ersten magnetischen Materials gesputterte magnetische Material enthält Co, Cr und zumindest ein Element, wie beispielsweise Nb und Ta. Die Menge des bzw. der zum Co und Cr im zweiten magnetischen Material hinzugefügten Elemente ist geringer als die Menge des oder der zum Co und Cr des ersten magnetischen Materials hinzugefügten Elements bzw. Elemente. Die dem Co-Cr in den ersten und zweiten magnetischen Materialien hinzugefügten Elemente sind nicht auf Nb und Ta beschränkt. Ferner sind die Elemente bzw. das Element, welches dem Co und Cr im ersten magnetischen Material hinzugefügt ist bzw. sind, nicht notwendigerweise identisch mit dem bzw. den Elementen, die dem Co und Cr in der zweiten magnetischen Schicht zugefügt ist bzw. sind. Darüber hinaus kann Nb dem Co und Cr im ersten magnetischen Material hinzugefügt werden, während beispielsweise Nb und Ta dem Co und Cr im zweiten magnetischen Material hinzugefügt werden.

Wenn ein Metall, beispielsweise eine Co-Cr-Legierung auf eine Basisschicht gesputtert wird, so ist bekannt, daß die bedampfte oder gesputterte Schicht nicht dieselbe Kristallstruktur in senkrechter Richtung zur Schichtfläche aufweist. Aus verschiedensten Experimenten und aus Rasterelektronenmikroskopbildern (SEM), 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 gesputterten 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 Analytical Technique", IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, Vol. MAG-20, No. 5, September 1984, Seiten 812-814 beschrieben.

Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung schenkten 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 zugefügt war. Dann wurden die physikalischen Eigenschaften der ersten Kristallschicht feiner Körnung, die sich im Bodenbereich des aufgedampften Metallfilms 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 Koerzitivfeldstärke der ersten Kristallschicht feiner Körnung außerordentlich klein im Vergleich zu der der zweiten Kristallschicht grober Körnung ist und es liegt kein wesentlicher Unterschied zwischen der Koerzitivfeldstärke der ersten Kristallschicht in Schichtebene und der senkrechten Koerzitivfeldstärke der ersten Kristallschicht vor. Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß diese erste Kristallschicht, die die geringe senkrechte Koerzitivfeldstärke aufweist, welche nicht wesentlich von der Koerzitivfeldstärke dieser Schicht in Schichtebene verschieden ist, als isotrope Schicht benutzt wird, und daß eine Schicht mit einer hohen Sättigungsmagnetisierung auf dieser ersten Kristallschicht ausgebildet wird und als Quermagnetisierungsschicht des Aufzeichnungsmediums benutzt wird. Dabei ist die Schicht mit der hohen Sättigungsmagnetisierung ein Dünnfilm, wie beispielsweise ein Co-Cr-Nb- oder Co-Cr-Ta-Dünnfilm, der eine solche Orientierung aufweist, daß seine Achse der leichten Magnetisierung in Querrichtung oder senkrechter Richtung bezüglich des Films liegt.

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 aufgebracht, wobei die Vorgehensweise und Mittel zur Herstellung und Untersuchung der Schicht - obwohl nicht unmittelbar Gegenstand der Erfindung - im folgenden aufgeführt sind:

(1) Sputtergerät:
RF Magnetronsputtergerät,
(2) Sputterverfahren:
Kontinuierliches Besputtern bei einem anfänglichen Verdichtungsdruck von 1,33 × 10^-4 Pa und Zuführen von Argon (Ar)-Gas, bis der Druck 0,133 Pa erreicht.
(3) Basisschicht:
Eine Polyimidkunstharzschicht mit einer Dicke von 20 µm.
(4) 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, wobei die Zusammensetzung des dünnen Filmes mit Hilfe eines Energiedispersions-Mikroanalysators gemessen wurde. Ferner wurde die Kristallorientierung der dünnen Filme mit einem X-Strahlanalysator gemessen.

Die Fig. 1 zeigt eine M-H-Hystereseschleife in Schichtebene oder auch Schichtebenen-M-H-Hystereseschleife für den Fall, bei dem ein Magnetfeld von 1,194 × 10³ kA/m 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 Atomgewichtsprozenten hinzugefügt wird) und diese Co- Cr-Nb-Mischung auf der Polyimidkunstharzbasisschicht mit einer Schichtdicke von 0,2 µm 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 der 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 × 10³ kA/m an ein Aufzeichnungsmedium gelegt wird, das gewonnen wird, indem die Co-Cr-Nb- Mischung auf der Polyimidkunstharzbasisschicht mit einer Schichtdicke von 0,05 µm 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 µm im wesentlichen durch eine gleichmäßige Kristallschicht gebildet ist. Außerdem kann der Fig. 2 entnommen werden, daß eine Schichtebenen-Koerzitivfeldstärke Hc (||) (im folgenden der Einfachheit halber als Koerzitivfeldstärke Hc (||) bezeichnet, im Fall, bei dem die Filmdicke im Bereich von 0,05 µm liegt, außerordentlich klein ist und daher die Schichtebenen- Permeabilität außerordentlich hoch ist. Es ergibt sich hieraus, daß die Koerzitivfeldstärke Hc (||) einer Anfangsschicht, die im Anfangsstadium in unmittelbarer Nähe auf der Basisschicht bei der Bedampfung wächst, klein ist, und diese Anfangsschicht kann als die erste Kristallschicht 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- Film 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-M-H- Hystereseschleife für einen Dünnfilm, der nur aus der ersten Kristallschicht 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 Schichtebenen- M-H-Hystereseschleife der zweiten Kristallschicht 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 Koerzitivfeldstärke Hc (||) größer 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 experimentellen 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 gesputtert ist, wobei die Beschreibung der magnetischen Eigenschaften in Abhängigkeit von der Filmdicke an Hand der Fig. 6 näher erläutert wird. Fig. 6 ist eine graphische Darstellung, die die Koerzitivfeldstärke Hc (||), eine senkrechte Koerzitivfeldstärke Hc (⟂) (im folgenden der Einfachheit halber als Koerzitivfeldstärke Hc (⟂) bezeichnet) und eine Magnetisierungssprunggröße (im folgenden der Einfachheit halber als Sprunggröße bezeichnet) σ _j für alle Filmdicken angibt, die durch gesteuerte Variation der Sputterzeiten des Co-Cr-Nb-Dünnfilms eingestellt werden.

Dabei ist die Koerzitivfeldstärke Hc (||) kleiner als 1,433 × 10⁴ A/m (180 Oe) und für Schichtdicken unter 0,15 µm außerordentlich klein und es kann davon ausgegangen werden, daß die Schichtebenen-Permeabilität groß ist. Darüber hinaus ist eine Differenz zwischen den Koerzitivfeldstärken Hc (⟂) und Hc (||) in der Umgebung der Filmdicke, bei der der Sprung auftritt, relativ klein, und es kann geschlossen werden, daß der Co-Cr-Nb-Dünnfilm eine isotrope Schicht ist. Weiterhin ist aus der Fig. 6 entnehmbar, daß die Koerzitivfeldstärke Hc (||) sich auch dann nicht merklich ändert, wenn die Filmdicke vergrößert wird. Demgegenüber steigt die Sprunggröße σ _j bei einer Filmdicke von angenähert 0,075 µm steil an und beschreibt für Dicken über 0,05 µm eine nach oben hin offene Parabel. Weiterhin steigt die Koerzitivfeldstärke Hc (⟂) bei Filmdicken von 0,05 bis 0,15 µm von 1,433 × 10⁴ A/m steil an und beträgt bei Filmdicken über 0,15 µm mehr als 7,163 × 10⁴ A/m. Aus den obigen Ergebnissen resultiert, daß zwischen der ersten und zweiten Kristallschicht bei einer Filmdicke von angenähert 0,05 bis 0,15 µm eine Grenze vorliegt. Die Koerzitivfeldstärken Hc (||) und Hc (⟂) der ersten Kristallschicht sind beide unterhalb 1,433 × 10⁴ A/m und klein und die erste Kristallschicht ist eine isotrope Schicht, in der die Differenz zwischen den Koerzitivfeldstärken Hc (||) und Hc (⟂) klein ist. Bei solchen Filmdicken, bei denen dieser Sprung nicht auftritt, betragen die Koerzitivfeldstärken Hc (||) und Hc (⟂) beide weniger als 1,433 × 10⁴ A/m und sind gering. Jedoch nimmt bei einer derart großen Filmdicke, bei der der Sprung auftritt, die Koerzitivfeldstärke Hc (⟂) 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 s _j und die Koerzitivfeldstärke Hc (⟂) jeweils steil ansteigen, auftritt. Diese geringfügige Änderung in dieser Filmdicke tritt innerhalb des Bereiches von 0,05 bis 0,15 µm auf. Ferner ergeben sich geringfügige Änderungen in den Koerzitivfeldstärken Hc (||) und Hc (⟂), wenn die obigen Bedingungen geändert werden, und der Wert der Feldstärke Hc (||) ändert sich in einem Bereich von angenähert 795,9 bis 1,75 × 10⁴ A/m. Folglich tritt der Sprung dann auf, wenn die erste Kristallschicht eine Dicke im Bereich von 0,05 bis 0,15 µm aufweist und die Koerzitivfeldstärke im Bereich von angenähert 795,9 bis 1,75 × 10⁴ A/m liegt.

Im folgenden werden die Ergebnisse, die in Fig. 7 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 Phänomene 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 Koerzitivfeldstärke Hc (||), die senkrechte Koerzitivfeldstärke Hc (⟂) und die Sprunggröße σ _j für alle Filmdicken dargestellt sind, die durch eine gesteuerte Änderung der Besputterungszeit für die Ca-Cr-Ta-Schicht eingestellt wurden. Es ergaben sich bei dem Hinzufügen des Ta zu dem Co-Cr ähnliche Ergebnisse wie 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 Kristallschicht bei Filmdicken von 0,05 bis 0,15 µm vorkommt. Die Koerzitivfeldstärke Hc (||) und Hc (⟂) der ersten Kristallschicht sind beide unterhalb 1,353 × 10⁴ A/m und klein, und die erste Kristallschicht ist eine isotrope Schicht, in der die Differenz zwischen den Koerzitivfeldstärken Hc (||) und Hc (⟂) klein ist.

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, des Co-Cr-Ta-Dünnfilms und des Co-Cr-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 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. 8C 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 _B (||) der ersten Kristallschicht größer als die remanente Magnetisierung in Schichtebene Mr _C der zweiten Kristallschicht ist. Ferner ist die remanente Magnetisierung in Schichtebene Mr _A (||) von beiden zusammen, der ersten und der zweiten Kristallschicht, im Vergleich zu der remanenten Magnetisierung in Schichtebene Mr _C (||) der zweiten Kristallschicht ungünstig, so daß die anisotrope magnetische Feldstärke Mk klein ist. Darüber hinaus ist bekannt, daß die Orientierung der ersten Kristallschicht schlecht ist (der ΔR₅₀-Wert ist groß), und die erste Kristallschicht ist für die senkrechte Magnetisierungsaufzeichnung oder die Quermagnetisierungsaufzeichnung ungeeignet.

Fig. 9 zeigt eine graphische Darstellung, die die Beziehung des Schwingkurvenhalbwerts, d. h. der Halbwertsbreite der vom Analysator gelieferten Kurve ( ΔR₅₀) der hcp (002)-Ebene (hexagonal closed packed) jeweils für einen Kobalt-Chrom (Co-Cr)-Dünnfilm (Zusammensetzung von Co₈₁Cr₁₉ 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 Filmdicke. Mit anderen Worten ist die Orientierung des Co-Cr-Nb-Dünnfilms 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 µm zunimmt, d. h., wenn die zweite Kristallschicht gebildet wird. Folglich ist verständlich, daß in diesem 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. 10A bis 10C zeigen graphische Darstellungen, in denen jeweils Drehmomentkurven des Co-Cr-Dünnfilmes in Abhängigkeit von Filmdicken 0,50, 0,20 und 0,05 µm 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 µm gezeigt sind. In den graphischen Darstellungen der Fig. 10 und 11 ist auf der Abszisse jeweils der Winkel R abgetragen, der zwischen der Filmoberflächennormalen und dem angelegten magnetischen Feld vorliegt. Auf die Ordinate ist das Drehmoment abgetragen und das an den Dünnfilm angelegte Magnetfeld beträgt 795,9 kA/m. Darüber hinaus weisen die Co-Cr-Dünnfilme und die Co-Cr-Nb-Dünnfilme jeweils die Zusammensetzung von entsprechend Co₈₁Cr₁₉ at% und Co_77,9Cr_16,0Nb_6,1 at% sowie die Sättigungsmagnetisierung Ms von 4,0 × 10⁵ A/m und 3,5 × 10⁵ A/m auf.

Im Fall des in Fig. 10A bis 10C dargestellten Co-Cr-Dünnfilms ist die Polarität der Drehmomentkurven für alle drei Filme dieselbe, und die Achse der leichten Magnetisierung ist senkrecht zur Filmoberfläche. Im Fall des Co-Cr-Nb-Dünnfilms in den Fig. 11A und 11B mit den jeweiligen Filmdicken 0,50 und 0,18 µm 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 µm (Fig. 11C) die Polarität der Drehmomentkurve zu der Polarität der Drehmomentkurven der anderen beiden Filmdicken entgegengesetzt, und die Achse der leichten Magnetisierung ist in Schichtebenen 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 µm hergestellt wird. Dabei ist die Achse der leichten Magnetisierung der ersten Kristallschicht in Schichtebene dieser ersten Kristallschicht. Ferner sei erwähnt, daß in den Drehmomentkurven des Co-Cr-Nb- Dünnfilmes mit den Filmdicken von mehr als 0,05 µm 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 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 anhand 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 wurde üblicherweise davon ausgegangen, daß die Existenz der ersten Kristallschicht ein außerordentlich ungünstiger primärer Faktor für die senkrechte Magnetisierung ist. Dabei wurde die Existenz der ersten Kristallschicht für beide Fälle, d. h. für Anordnungen mit und ohne Sprung, als ein ungünstiger primärer Faktor angesehen. Tritt der oben beschriebene Sprung auf, so sind die Koerzitivfeldstärken Hc (||) und Hc (⟂) 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 Koerzitivfeldstärke Hc (||) der ersten Kristallschicht größer als im Fall, bei dem der Sprung auftritt, jedoch ist die Koerzitivfeldstärke Hc (⟂) der ersten Kristallschicht unzureichend für die Realisierung einer senkrechten Magnetisierungsaufzeichnung. Folglich 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 solche Verschlechterung in der Effizienz der Quermagnetisierung ist insbesondere bei Benutzung von Magnetköpfen, wie beispielsweise dem Ringkernmagnetkopf, zu beobachten, der ein Magnetfeld erzeugt, das beträchtliche Komponenten in der Schichtebenenrichtung einschließt. Jedoch weist die erste Kristallschicht des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmediums solche Eigenschaften auf, daß die Koerzitivfeldstärke Hc (||) klein ist, d. h. die erste Kristallschicht besitzt eine relativ hohe Permeabilität und isotrope magnetische Eigenschaften. Die Eigenschaften der ersten Kristallschicht sind daher ähnlich denen der Schicht hoher Permeabilität des gebräuchlichen Aufzeichnungsmediums, welche zwischen der Basisschicht und dem Co-Cr-Film vorgesehen ist. Folglich kann davon ausgegangen werden, daß in dem Co- Cr-Nb- oder Co-Cr-Ta-Dünnfilm die erste Kristallschicht mit der geringen Koerzitivfeldstärke Hc (||) als Schicht hoher Permeabilität des Aufzeichnungsmediums benutzt werden kann.

Entsprechend kann man in Betracht ziehen, die erste Kristallschicht als die Schicht hoher Permeabilität zu benutzen, wobei die einzige Schicht des Co-Cr-Nb- oder Co-Cr-Ta-Dünnfilmes gesputtert wird, und die zweite Kristallschicht als die Quermagnetisierungsschicht oder senkrechte Magnetisierungsschicht zu benutzen. Jedoch ist in dieser einzigen Schicht des Co-Cr-Nb- oder Co- Cr-Ta-Dünnfilms die Menge des zu dem Co-Cr hinzugefügten Nb oder Ta auf eine vorbestimmte Menge, bei der der Sprung auftritt, beschränkt. Wird weiterhin Nb oder Ta, welches nichtmagnetische Materialien sind, zum Co, welches ein ferromagnetisches Material ist, hinzugefügt, so wird die Sättigungsmagnetisierung Ms im Vergleich zu der des Co-Cr-Dünnfilms klein und es ist unmöglich, eine Quermagnetisierungsaufzeichnung und -wiedergabe mit einem hohen Wiedergabeausgangssignal durchzuführen.

Beim erfindungsgemäßen Medium hingegen wird zunächst eine erste Kristallschicht feiner Körnung aus einem Co-Cr-Nb- oder Co-Cr-Ta-Dünnfilm auf einer Basisschicht bei Bedingungen ausgebildet, die zu dem zuvor beschriebenen Sprung führen würden, wenn die Dicke der ersten Kristallschicht über einem vorbestimmten Wert läge. Daraufhin wird eine zweite Kristallschicht grober Körnung aus einem Co-Cr-Nb- oder Co-Cr-Ta-Dünnfilm mit einer hohen Sättigungsmagnetisierung Ms auf der Kristallschicht ausgebildet, wobei in dieser zweiten Schicht die Menge des hinzugefügten Nb oder Ta geringer ist als die hinzugefügte Menge, bei der der Sprung auftreten würde. Die zweite Kristallschicht wird als Schicht benutzt, die zur Quermagnetisierungsaufzeichnung und -wiedergabe beiträgt.

Die Tabelle I zeigt verschiedene magnetische Eigenschaften eines Aufzeichnungsmediums I mit einem einzigen Film, welches einen einzigen Dünnfilm aus Co-Cr-Nb aufweist, in dem der Sprung auftritt, von einem Aufzeichnungsmedium II mit einem einzigen Film, welches einen einzigen Dünnfilm aus Co-Cr-Nb aufweist, in welchem die hinzugefügte Menge von Nb gering ist und der Sprung nicht auftritt, und von einem Doppelfilmaufzeichnungsmedium III, welches die zuvor beschriebene Anordnung aufweist, in der die erste Kristallschicht aus einem Co-Cr- Nb-Dünnfilm aufgebaut ist, der unter solchen Bedingungen ausgebildet wird, daß der Sprung auftreten würde, wenn die Dicke der Kristallschicht über einem vorbestimmten Wert läge, und bei dem die zweite Kristallschicht aus einem Co-Cr-Nb-Dünnfilm besteht, der unter solchen Bedingungen gebildet wird, daß der Sprung auch dann nicht auftritt, wenn die Dicke der zweiten Kristallschicht über einem vorbestimmten Wert liegen würde. In dem Doppelfilmaufzeichnungsmedium III ist die hinzugefügte Menge von Nb in der zweiten Kristallschicht geringer als die hinzugefügte Menge von Nb in der ersten Kristallschicht. Die Beziehungen zwischen der Aufzeichnungswellenlänge und dem Wiedergabeausgangssignal für die Ausführung einer Quermagnetisierungsaufzeichnung und -wiedergabe mittels eines Ringkernkopfes aus Sendust (eingetragenes Warenzeichen) sind für jedes der Aufzeichnungsmedien in Tabelle I in Fig. 12 dargestellt.

Die Tabelle II zeigt verschiedene magnetische Eigenschaften eines Aufzeichnungsmediums IV eines einzigen Films, welches einen einzigen Dünnfilm aus CO-Cr-Ta aufweist, in dem der Sprung auftritt, eines Aufzeichnungsmediums V mit einem einzigen Film, welches einen einzigen Dünnfilm aus Co-Cr-Ta aufweist, in welchem die zugefügte Menge des Nb gering ist und der Sprung nicht auftritt, und eines Doppelfilmaufzeichnungsmediums VI, welches den zuvor beschriebenen Aufbau aufweist, in dem die erste Kristallschicht aus einem Co-Cr-Ta-Dünnfilm besteht, der unter solchen Bedingungen gebildet wird, daß der Sprung auftreten würde, wenn die Dicke der Kristallschicht über einem vorbestimmten Wert liegt, und in dem die zweite Kristallschicht aus einem Co-Cr-Ta- Dünnfilm besteht, der unter solchen Bedingungen gebildet wird, daß der Sprung auch dann nicht auftritt, wenn die Dicke der zweiten Kristallschicht über einem vorbestimmten Wert liegt. In dem Doppelfilmaufzeichnungsmedium VI ist die hinzugefügte Menge des Ta in der zweiten Kristallschicht geringer als die hinzugefügte Menge des Ta in der ersten Kristallschicht. Die Beziehungen zwischen der Aufzeichnungswellenlänge und dem Wiedergabeausgangssignal für die Durchführung der Quermagnetisierungsaufzeichnung und -wiedergabe mit Hilfe eines Ringkernkopfes aus Sendust (eingetragenes Warenzeichen) sind für jedes der Aufzeichnungsmedien aus Tabelle II in Fig. 13 dargestellt.

Tabelle I

Tabelle II

In den Tabellen I und II bezeichnen U und L jeweils die oberen und unteren (ersten und zweiten) Kristallschichten des Doppelfilmaufzeichnungsmediums, δ die Filmdicke, Ms die Sättigungsmagnetisierung, Hc (⟂) die senkrechte Koerzitivkraft, Hc (||) die Koerzitivfeldstärke in Schichtebene, M (||)/Ms das Rechteckigkeitsverhältnis in Schichtebene, Mr (||) die remanente Magnetisierung in Schichtebene, ΔR₅₀ den Schwingkurvenhalbwert, d. h. die Halbwertsbreite der vom Analysator gelieferten Kurve der hcp (hexagonal closed packed 002-Ebene, und "JA" und "NEIN" in der Spalte "Sprung" geben an, ob der Sprung auftritt oder nicht. In den Fig. 12 und 13 sind dieselben Bezeichnungen und Zeichen benutzt wie in den Tabellen I und II, um die entsprechenden Wiedergabeausgangscharakteristiken in Abhängigkeit von der Aufzeichnungswellenlänge der Aufzeichnungsmedien I bis VI anzuzeigen.

Wie aus der Tabelle I hervorgeht, ist die Sättigungsmagnetisierung Ms des Doppelfilmaufzeichnungsmediums III größer als die Sättigungsmagnetisierung Ms des Aufzeichnungsmediums I mit einem einzigen Film, welches den Co-Cr-Nb-Dünnfilm aufweist, in welchem der Sprung auftritt. In ähnlicher Weise ist die Sättigungsmagnetisierung Ms des Doppelfilmaufzeichnungsmediums VI größer als die Sättigungsmagnetisierung Ms des Aufzeichnungsmediums IV mit einem einzigen Film, welches den Co-Cr-Ta-Dünnfilm aufweist, in dem der Sprung auftritt. Darüber hinaus sind die Koerzitivfeldstärken Hc (⟂) der Doppelfilmaufzeichnungsmedien III und VI ausreichend hoch und die magnetischen Eigenschaften der Doppelfilmaufzeichnungsmedien III und VI eignen sich für die Quermagnetisierungsaufzeichnung und -wiedergabe.

Entsprechend den vom Erfinder durchgeführten Experimenten wies das Rechteckigkeitsverhältnis Mr (||)/Ms in Schichtebene des unter den zuvor beschriebenen Bedingungen hergestellten Doppelfilmaufzeichnungsmediums einen Wert auf, der gleich oder größer als ein Minimalwert von 0,21 war.

Andererseits ist, wie aus der Wiedergabecharakteristik in Abhängigkeit von der Wellenlänge aus Fig. 12 hervorgeht, das Wiedergabeausgangssignal, das mit dem Doppelfilmaufzeichnungsmedium III erhalten wird, höher als die Wiedergabeausgangssignale, die mit den Aufzeichnungsmedien I und II mit einem einzigen Film über den gesamten Aufzeichnungswellenlängenbereich erzielt werden. Insbesondere nehmen die Wiedergabeausgangssignale dieser Aufzeichnungsmedien I und II mit einem einzigen Film zwar im Bereich von 1 bis 0,2 µm kurzer Aufzeichnungswellenlängen zu, jedoch nimmt das Wiedergabeausgangssignal des Doppelfilmaufzeichnungsmediums III mit einer wesentlich größeren Rate zu. Entsprechend wird deutlich, daß das Doppelfilmaufzeichnungsmedium III insbesondere für die Quermagnetisierungsaufzeichnung und -wiedergabe im Bereich kurzer Aufzeichnungswellenlängen geeignet ist.

Ähnliche Ergebnisse wie die Ergebnisse aus Fig. 12 werden für die Doppelfilmanordnung VI erzielt, wie dies aus Fig. 13 hervorgeht.

Die Fig. 14 und 15 zeigen jeweils M-H-Hystereseschleifen in Schichtebene der Doppelfilmaufzeichnungsmedien III und VI aus Tabellen I und II für den Fall, daß ein Magnetfeld von 1194 kA/m an die Doppelfilmaufzeichnungsmedien III und VI angelegt wird.

Wie aus den Fig. 14 und 15 hervorgeht, weisen jeweils die M-H-Hystereseschleifen in Schichtebene dieser Doppelfilmanordnung III und VI einen steilen Anstieg in der Umgebung ihres Ursprungs auf, d. h. der sogenannte Sprung tritt auf. Die Sprunggröße des Doppelfilmaufzeichnungsmediums III ist größer als die Sprunggröße des Aufzeichnungsmediums I mit einem einzigen Film, welches die in Fig. 1 gezeigte M-H- Hystereseschleife in Schichtebene aufweist. In ähnlicher Weise ist die Sprunggröße des Doppelfilmaufzeichnungsmediums VI größer als die Sprunggröße des Aufzeichnungsmediums IV mit einem einzigen Film. Mit anderen Worten weisen die M-H-Hystereseschleifen in Schichtebene der Doppelfilmaufzeichnungsmedien III und VI im Vergleich zu den M-H-Hystereseschleifen in Schichtebene der übrigen Aufzeichnungsmedien mit nur einem Film jeweils in der Umgebung ihres Ursprungs einen steilen Anstieg auf und aus den Fig. 12 und 13 geht hervor, daß die Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und -wiedergabecharakteristiken dieser Aufzeichnungsmedien III und VI im Vergleich zu denen der Aufzeichnungsmedien mit nur einem Film außerordentlich effizient sind.

Die Gründe für das Auftreten des oben beschriebenen Phänomens werden im folgenden an Hand der Fig. 16 näher erläutert. Wird Co-Cr-Nb oder Co-Cr-Ta (im folgenden der Einfachheit halber als Co-Cr-Nb(Ta) bezeichnet), auf eine Basisschicht 11 aus Polyimidkunstharz oder ähnlichen Kunstharzen bis auf eine Filmdicke von angenähert 0,1 µm unter Bedingungen gesputtert, bei denen der Sprung aufträte, wenn das Co-Cr-Nb(Ta) mit einer Filmdicke über einem vorbestimmten Wert aufgesputtert würde, so kann davon ausgegangen werden, daß eine Kristallschicht 12 feiner Körnung über angenähert den gesamten Co-Cr-Nb(Ta)-Dünnfilm ausgebildet wird. Die Koerzitivfeldstärke Hc (||) dieser Kristallschicht 12 ist gering. Aus diesem Grunde ist es möglich, die Kristallschicht 12 als sogenannte Schicht hoher Permeabilität des Aufzeichnungsmediums zu benutzen, so daß die Kristallschicht 12 ähnlich der Schicht hoher Permeabilität wirkt.

Co-Cr-Nb(Ta), das eine hinzugefügte Menge von Nb(Ta) aufweist, die geringer als die zugefügte Menge von Nb(Ta) in der ersten Kristallschicht 12 ist, wird auf die Kristallschicht 12 auf eine Filmdicke von angenähert 0,1 µm gesputtert, um eine Kristallschicht 13 grober Körnung zu bilden. Die hinzugefügte Menge von Nb(Ta) in der Kristallschicht 13 ist geringer als die hinzugefügte Menge, bei der Sprung aufträte, wenn die Co-Cr-Nb(Ta)-Schicht auf eine Filmdicke über einen vorbestimmten Wert gesputtert würde. Wird Co-Cr-Nb(Ta), welches eine geringere Menge von Nb(Ta) aufweist, als das Co-Cr-Nb(Ta), welches die erste Kristallschicht 12 bildet, auf die Kristallschicht 12 gesputtert, so wird eine Kristallschicht feiner Körnung von Co-Cr-Nb(Ta), die diese geringere hinzugefügte Menge von Nb(Ta) aufweist, im wesentlichen nicht in einem Grenzbereich zwischen dem die Kristallschicht 12 ausbildenden Co-Cr-Nb(Ta) und dem die Kristallschicht 13 ausbildenden Co-Cr-Nb(Ta) ausgebildet, weil das Co-Cr-Nb(Ta), welches sowohl die Kristallschicht 12 als auch die Kristallschicht 13 bildet, für beide Schichten bezüglich der Zusammensetzung und der Kristallstruktur ähnlich ist. Auch wenn die Kristallschicht feiner Körnung von Co-Cr-Nb(Ta), die diese geringere hinzugefügte Menge von Nb(Ta) enthält, an dieser Grenze ausgebildet werden sollte, so kann doch davon ausgegangen werden, daß diese Kristallschicht nicht eine solche Filmdicke erreicht, daß Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und -wiedergabeeigenschaften beeinträchtigt würden. Infolgedessen kann davon ausgegangen werden, daß die Kristallschicht 13 grober Körnung aus Co-Cr-Nb(Ta) unmittelbar auf der Kristallschicht 12 feiner Körnung aus Co-Cr-Nb(Ta) ausgebildet ist. Wie zuvor beschrieben wurde, weist die Kristallschicht 13 eine hohe Sättigungsmagnetisierung Ms und außerdem eine hohe Koerzitivfeldstärke Hc (⟂) auf.

Darüber hinaus kann in dem Co-Cr-Nb(Ta), das die Kristallschicht 13 bildet, die hinzugefügte Menge von Nb(Ta) beliebig ausgewählt werden, ohne durch die Bedingungen eingeschränkt zu sein, mit denen der Sprung auftreten würde, wenn die Kristallschicht 13 auf Filmdicken über einem vorbestimmten Wert ausgebildet würde. Wie weiter oben beschrieben wurde, nimmt die Sättigungsmagnetisierung Ms des Co aufgrund des hinzugefügten Nb(Ta) ab, jedoch ist die Achse der leichten Magnetisierung von Co ausreichend senkrecht bezüglich des Films. Infolgedessen ist es durch eine geeignete Auswahl der zugefügten Menge von Nb(Ta) zum Co-Cr möglich, zu bewirken, daß das Co eine derartige Orientierung aufweist, daß die Achse der leichten Magnetisierung in ausreichendem Maße senkrecht liegt, während gleichzeitig eine hohe Sättigungsmagnetisierung Ms aufrechterhalten wird.

Wird entsprechend eine Quermagnetisierungsaufzeichnung mittels eines Ringkernkopfes 15 bezüglich eines Doppelfilmaufzeichnungsmediums 14 durchgeführt, so durchdringen die Feldlinien des magnetischen Flusses vom Ringkernkopf 15 die Kristallschicht 13 und erreichen die Kristallschicht 12. Es kann davon ausgegangen werden, daß die Linien des magnetischen Flusses innerhalb der Kristallschicht 12, die eine isotrope Schicht geringer Koerzitivfeldstärke ist, in Schichtebenenrichtung fortschreiten und sich daraufhin durch die Kristallschicht 13 in senkrechter Richtung zum Magnetpolbereich des Ringkernkopfes 15 ausbreiten, um die Kristallschicht 13 in senkrechter Richtung oder in Querrichtung zu magnetisieren. Auf diese Weise wird vom magnetischen Fluß eine Magnetschleife erzeugt, die im wesentlichen U-förmig ist, wie dies in Fig. 16 dargestellt ist. Entsprechend dieser Quermagnetisierungsaufzeichnung verbleibt eine große remanente Magnetisierung innerhalb der Kristallschicht 13, da der magnetische Fluß bei einer vorbestimmten Position, an der die Quermagnetisierung ausgeführt wird, konzentriert ist und die Kristallschicht 13 mit der hohen Sättigungsmagnetisierung Ms senkrecht durchdringt. Mit anderen Worten ist es möglich, obwohl das vom Ringkernkopf 15 erzeugte Magnetfeld beträchtliche Komponenten in Schichtebene aufweist, die Quermagnetisierungsaufzeichnung so durchzuführen, daß die remanente Magnetisierung groß ist. Es ist folglich möglich, die Effizienz der Quermagnetisierungsaufzeichnung und -wiedergabe zu verbessern.

Andererseits ist es bekannt, daß der thermische Expansionskoeffizient des Aufzeichnungsmediums eingestellt werden kann, indem ein oder mehrere Elemente (das sind beispielsweise Nb und/oder Ta) dem Co-Cr hinzugefügt werden. Infolgedessen kann der thermische Expansionskoeffizient des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmediums eingestellt werden, da die hinzugefügte Menge des einen oder der mehreren zum Co-Cr hinzugefügten Elemente, wie zuvor beschrieben wurde, in geeigneter Weise ausgewählt werden kann, und es ist möglich, wirbelfreie Aufzeichnungsmedien einfach herzustellen.

Da ferner die Koerzitivfeldstärke Hc (||) der Kristallschicht 12 im Vergleich zur Koerzitivfeldstärke Hc (⟂) der Kristallschicht 13 nicht außerordentlich klein ist, wie aus den Fig. 6 und 7 hervorgeht, so wird das Barkhausen-Rauschen nicht erzeugt und es ist möglich, eine zufriedenstellende Quermagnetisierungsaufzeichnung und -wiedergabe zu erzielen. Da darüber hinaus die Koerzitivfeldstärke Hc (||) der Kristallschicht 12 nicht NULL ist, sondern statt dessen im Bereich von 796 bis 1,75 × 10⁴ A/m liegt, ist es möglich, eine dieser Koerzitivfeldstärke Hc (||) entsprechende Magnetisierung durchzuführen.

Wird die Quermagnetisierungsaufzeichnung bezüglich des Doppelfilmaufzeichnungsmediums 14 durchgeführt, so werden in der Kristallschicht 13, wie in der Fig. 17 dargestellt ist, eine Vielzahl von Magneten mit umgekehrten Magnetisierungsrichtungen in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Bitintervall erzeugt, wobei die Pfeile dieser Zeichnung die Richtungen der Magnetisierung anzeigen. Da die Kristallschicht 12 eine Koerzitivfeldstärke im Bereich von 10 bis 220 Oe aufweist, wird ein magnetischer Fluß erzeugt, der die unteren Bereiche von aneinander angrenzenden Magneten verbindet, in der Kristallschicht 12 ausgebildet, wie dies durch die Pfeile in Fig. 17 angezeigt wird. Infolgedessen tritt zwischen den jeweils zueinander benachbarten Magneten in der Kristallschicht 13 kein Entmagnetisierungsphänomen auf, weil aneinandergrenzende Magnete magnetisch aneinandergekoppelt sind, und dieses Phänomen ist insbesondere zu beobachten, wenn die Dichte zwischen aneinandergrenzenden Magneten hoch ist. Infolgedessen ist es möglich, ein hohes Wiedergabeausgangssignal zu erzielen.

Andererseits kann die Dicke des Aufzeichnungsmediums 14 außerordentlich klein gestaltet werden, da die Filmdicke der Kristallschicht 12 in der Größenordnung von 0,15 µm liegt und damit außerordentlich klein ist. Infolgedessen ist die Biegsamkeit der magnetischen Schicht des Aufzeichnungsmediums 14 außerordentlich zufriedenstellend und es ist möglich, einen zufriedenstellenden Kontakt zwischen dem Ringkernkopf 15 und dem Aufzeichnungsmedium 14 (d. h. der Kristallschicht 13) herzustellen.

Darüber hinaus ist die erforderliche Sputterzeit zur Aufzeichnung des Aufzeichnungsmediums 14 wegen der außerordentlich geringen Dicke des Aufzeichnungsmediums 14 kurz und das Aufzeichnungsmedium 14 kann mit einer hohen Produktivität und unter geringen Kosten hergestellt werden.

Claims

1. Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Signalen mit einer Aufzeichnungsmediumbasisschicht, einer unteren Schicht aus einem ersten kobalthaltigen Material, die auf dieser Aufzeichnungsmediumbasisschicht ausgebildet ist, und einer auf der unteren Schicht ausgebildeten oberen Schicht aus einem zweiten kobalthaltigen Material, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Material der unteren Schicht (12) außer Kobalt Chrom und zumindest eines der Elemente Niob oder Tantal enthält, daß diese untere Schicht eine Koerzitivfeldstärke in Schichtebene im Bereich von 795,9 bis 1,75 × 10⁴ A/m (10 bis 220 Oe) aufweist, daß das zweite Material außer Kobalt Chrom und zumindest eines der Elemente Niob oder Tantal enthält, wobei dieses Element dem in der unteren Schicht enthaltenden Element entspricht, und daß die Konzentrationen an Niob und Tantal im zweiten Material geringer als die entsprechenden Konzentrationen an Niob und Tantal im ersten Material sind.

2. Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Material Kobalt, Chrom und Niob enthält, welches mit einer Konzentration im Bereich von 2 bis 10 at% hinzugefügt ist.

3. Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Material Kobalt, Chrom und Tantal aufweist, welches mit einer Konzentration im Bereich von 1 bis 10 at% hinzugefügt ist.

4. Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Schicht (12) eine Dicke von 0,15 µm oder weniger aufweist.

5. Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Schicht (12) ein Rechteckigkeitsverhältnis in Schichtebene einer M-H-Hysteresekennlinie in Schichtebene der oberen und unteren Schichten (13, 12) insgesamt 0,21 oder mehr beträgt.

6. Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obere und untere Schicht (13, 12) eine magnetische Schicht des Quermagnetisierungsaufzeichnungsmediums bilden, und daß diese magnetische Schicht einen M-H-Hystereseschleife in Schichtebene aufweist, die in der Umgebung ihres Ursprungs einen steilen Anstieg aufweist.

7. Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obere und die untere Schicht (13, 12) eine magnetische Schicht des Quermagnetisierungsaufzeichnungsmediums bilden und daß diese magnetische Schicht eine Dicke von 0,3 µm oder weniger aufweist.