DE3743967A1

DE3743967A1 - Magnetisches speichermedium

Info

Publication number: DE3743967A1
Application number: DE19873743967
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Shiroishi; Sadao Hishiyama; Hiroyuki Suzuki; Tomoyuki Ohno; Yoshibumi Matsuda; Kazumasa Takagi; Norikazu Tsumita; Yasushi Kitazaki; Masaki Ohura; Sadanori Nagaike
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: HGST Japan Ltd
Priority date: 1986-12-24
Filing date: 1987-12-23
Publication date: 1988-07-07
Also published as: JP2791015B2; US4883711A; JPS63160011A; KR880008250A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein magnetisches Speichermedium zur Verwendung in Magnetspeichervorrichtungen usw. und betrifft insbesondere ein magnetisches Speichermedium hoher Verläßlichkeit und hoher Leistung, das sich zur Hochdichtespeicherung eignet und von ausgezeichneter Stoßfestigkeit, Vibrationsfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit ist.

Als magnetische Speichermedien zur Verwendung bei der Hochdichtespeicherung wurden solche, die metallische magnetische Dünnschichten oder aufgestäubte γ-Fe₂O₃-Dünnschichten verwenden, vorgeschlagen, wie in den JP-Patentveröffentlichungen 54-33523 und 57-16732 beschrieben ist. Als Verfahren zur Bildung der Schichten solcher Medien wurden allgemein die Zerstäubung, Verdampfung, Ionenplattierung usw. verwendet. Da der Bedarf einer hohen Speicherdichte in den letzten Jahren mehr und mehr gewachsen ist, begann die praktische Verwendung zusammenhängender Dünnschichtmedien unter Einsatz metallischer magnetischer Dünnschichten oder zerstäubter γ-Fe₂O₃-Dünnschichten einschließlich solcher für Mittel- oder Kleinscheibenvorrichtungen.

Zum Erzielen der Hochdichtespeicherung ist es erforderlich, daß der Abstand zwischen dem Magnetkopf und dem Speichermedium einer solchen Hochleistungs-Magnetscheibenvorrichtung (Kopf-Medium-Abstand) bis zu unter 0,3 µm gesenkt werden muß, was die Gefahr erhöht, daß der Kopf und das Medium beim Lese- und Schreibvorgang in Kontakt gebracht werden, so daß Fehler oder Zerdrückungsschäden zwischen dem Kopf und dem Medium verursacht werden. Im Hinblick darauf ergab sich in neuerer Zeit ein Bedarf an erhöhter Stoßfestigkeit und Vibrationsfestigkeit in der Scheibenvorrichtung, insbesondere den magnetischen Speichermedien zur Verwendung bei der oben erwähnten Hochdichtespeicherung.

Obwohl sich die Verschleißfestigkeit durch Anbringen einer nichtmagnetischen schmierenden Überzugsschicht auf der magnetischen Schicht verbessern läßt, ist diese Maßnahme für die Schlagstoßfestigkeit und die Vibrationsfestigkeit nicht ausreichend. Da die Deckfähigkeit, Gleichmäßigkeit und Haftung der nichtmagnetischen Überzugsschicht allgemein unzureichend sind, wird das Medium, wenn es aufgrund einer Störung Stoßbelastungen ausgesetzt wird, teilweise zerstört, wodurch sich Fehler und im äußersten Fall Zerdrückungsschäden ergeben. Weiter hat die metallische magnetische Dünnschicht im Vergleich mit dem herkömmlichen beschichteten Medium einen Nachteil hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit, während die aufgestäubte γ-Fe₂O₃-Dünnschicht einen Nachteil bezüglich der Verschleißbeständigkeit aufweist. Diese Nachteile treten auf, da die nichtmagnetischen Überzugsschichten gewöhnlich porös sind und im wesentlichen keine Wirkung als Korrosionsbeständigkeitsschutzschicht haben und da die nichtmagnetische Schmierschicht, wie z. B. aus Kohlenstoff, eine äußerst geringe Haftung an der aufgestäubten q-Fe₂O₃-Dünnschicht hat und daher die Schmierschicht keine ausreichende Wirkung liefern kann.

Für das metallische Dünnschichtmedium wurde eine Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit dadurch versucht, daß man eine aus Cr bestehende korrosionsbeständige Schutzschicht (Zwischenschicht) mit 12,7 nm Dicke zwischen einer Co-Legierungsmagnetschicht und einer nichtmagnetischen C- Überzugsschicht vorsah, wie im Aufsatz "PS-3", S. 13, im "Symposium on Memory and Advances Recording Technologies Text Book", San Jose, CA, Mai 1986, gezeigt ist. Jedoch ist nach der Untersuchung der Erfinder die Cr-Schicht von etwa 10 nm Dicke porös und nicht gleichmäßig, kann nicht als ausreichend für eine korrosionsbeständige Schutzschicht angesehen werden, und kein merklicher Effekt ist durch die Anordnung der Cr-Schicht bezüglich der Verschleißfestigkeit und der Stoßfestigkeit zu erkennen. Daher hat sich ein ernstliches Problem der Verbesserung dieser Eigenschaften ergeben. Weiter wurde, abgesehen von Cr, in der JP-OS 61-199241 beschrieben, daß eine Verbesserung bezüglich der Korrosionsbeständigkeit erhalten werden kann, indem man eine aus wenigstens einem der Edelmetalle der Gruppe Ag, Au, Pt und Pd bestehende Zwischenschicht zwischen der Schutz- und Schmierschicht und einer magnetischen Schicht anordnet. Jedoch wurde sie, da die Edelmetall-Zwischenschicht weich und von geringer Haftung im Vergleich mit Cr, Si usw. ist, als nicht geeignet bezüglich der Verschleißfestigkeit und der Schlagfestigkeit betrachtet. Außerdem sind diese Edelmetalle aufwendig und bringen daher Probleme für ihren praktischen Einsatz. Weiterhin sind, obwohl ähnliche Anordnungen auch bei Eisenoxidmedien untersucht wurden, diese auch hier nicht ausreichend im Hinblick auf die Verschleißfestigkeit, die Stoßfestigkeit und die Vibrationsfestigkeit, für die weitere Verbesserungen benötigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein magnetisches Speichermedium hoher Verläßlichkeit und hoher Leistung zu entwickeln, das unaufwendig, von ausgezeichneter Schlagstoßfestigkeit und Vibrationsfestigkeit ist und auch für das metallische magnetische Dünnschichtmedium eine hohe Korrosionsbeständigkeit, daneben eine hohe Verschleißfestigkeit für das Metalloxid- oder Metallnitrid-Dünnschichtmedium aufweist.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist ein magnetisches Speichermedium mit einer magnetischen Schicht auf einem Substrat, einer nichtmagnetischen Überzugsschicht auf der magnetischen Schicht und einer nichtmagnetischen Zwischenschicht zwischen der magnetischen Schicht und der nichtmagnetischen Überzugsschicht, mit dem Kennzeichen, daß die nichtmagnetische Zwischenschicht aus einer Legierung auf Basis wenigstens eines Elements der Gruppe Zr, Hf, Ta, Ti und Nb besteht.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 15 gekennzeichnet.

Dabei ist es zweckmäßig, daß die magnetische Schicht eine metallische magnetische Dünnschicht, die hauptsächlich aus Co besteht, oder eine Metalloxid-Schicht oder eine Metallnitrid-Dünnschicht ist. Weiter wird besonders im Hinblick auf die Lese- und Schreibeigenschaften bevorzugt, die Schichtdicke der nichtmagnetischen Zwischenschicht von 2 bis 50 nm, vorzugsweise von 5 bis 20 nm, zu begrenzen sowie die Gesamtschichtdicke der nichtmagnetischen Überzugsschicht und der nichtmagnetischen Zwischenschicht von 10 bis 100 nm zu begrenzen. Im Hinblick auf die Verschleißfestigkeit ist es zweckmäßig, daß die Schichtdicke der nichtmagnetischen Überzugsschicht größer als die der nichtmagnetischen Zwischenschicht ist. Außerdem ist die magnetische Schicht vorzugsweise eine metallische magnetische Dünnschicht, die im wesentlichen aus Co-Ni-Zr, Co-Ni-Hf, Co-Cr-Zr oder Co-Cr-Hf zusammengesetzt ist, oder eine magnetische Metalloxid-Dünnschicht, die im wesentlichen aus γ-Fe₂O₃ besteht. Weiter ist es im Hinblick auf die Verläßlichkeit zweckmäßiger, daß die nichtmagnetische Zwischenschicht mit Zr und/oder Hf oder einer im wesentlichen aus Zr und Hf zusammengesetzten Legierung gebildet wird. Dabei ist es im Hinblick auf die Korrosionsbeständigkeit und die Haftung besonders zweckmäßig, daß die im wesentlichen aus einem der Elemente Zr, Ti und Hf zusammengesetzte Legierung wenigstens eines der Elemente Pt, Pd, Rh, Ir, Ru und Os oder eine Legierung davon in einer Menge von 0,01 At.-% bis 1 At.-% oder 0,1 Gew.-% bis 1 Gew.-% Mo oder 0,1 Gew.-% bis 1 Gew.-% Ni enthält. Die Schicht kann aus einer Mehrzahl von Einzelschichten verschiedener Zusammensetzungen bestehen. Weiter ist es im Hinblick auf die Korrosionsbeständigkeit und die Lese- und Schreibeigenschaften zweckmäßiger, daß die metallische magnetische Legierung eine Kobaltbasislegierung ist, die 30 bis 48 At.-% Ni auf Basis des Co und 3 bis 12 At.-% Zr, Hf oder deren Legierung auf Basis der Co-Ni-Gesamtmenge enthält. Es ist im Hinblick auf die magnetischen Eigenschaften und die Haftung besonders vorteilhaft, eine nichtmagnetische Legierungsschicht, die aus einem Element der Gruppe Cr, Mo, W, Si, Ti, Ge oder C oder einer im wesentlichen aus einem dieser Elemente zusammengesetzten Legierung besteht, mit einer Dicke von 10 bis 500 nm zwischen einer magnetischen Schicht und einem Substrat vorzusehen.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigt

Fig. 1 eine Querschnittansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 2 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der Haftung und der Dicke einer Zr- Zwischenschicht;

Fig. 3 eine Darstellung der Beziehung zwischen der Korrosionsbeständigkeit und der Dicke einer Zr-Zwischenschicht;

Fig. 4 eine Querschnittansicht eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 5 eine Darstellung der Abhängigkeit des Ausgangs vom Abstand;

Fig. 6 eine Darstellung der Beziehung zwischen dem Rauschabstand und der Ti-Konzentration; und

Fig. 7 eine Darstellung der Beziehung zwischen der Koerzitivkraft und der Dicke der Cr-Unterschicht.

Die genannten Effekte lassen sich durch die folgenden Vorgänge erreichen. Auf einem Al-Legierungssubstrat, das einer Alumilitbehandlung unterworfen war, von 89 mm Durchmesser × 1,9 mm Dicke wurde Fe₃O₄ mit 0,16 µm Dicke unter Verwendung eines 3% Co enthaltenden Fe-Targets in einem 4% O₂ (26,32 µbar) enthaltenden Ar-Gas bei 5 W/cm² mittels reaktiver Zerstäubung gebildet. Nach Anwendung einer Wärmebehandlung bei 280°C während 4 Stunden in Luft zur Bildung einer γ- Fe₂O₃-Schicht wurde die Oberfläche zerstäubungsgeätzt, Zr wurde unter einem Ar-Gasdruck von 13,16 µbar und 3 W/cm² bis zur Dicke von 1, 2, 5, 10, 15, 20, 50, 60 und 70 nm gebildet, und schließlich wurde eine C-Schicht von 35 nm Dicke darauf zur Herstellung einer magnetischen Scheibe gebildet, die bezüglich der Haftung, der Aufprallstoßfestigkeit und der Abriebfestigkeit geprüft wurde. Zum Vergleich wurden auch die Haftung, die Aufprallstoßfestigkeit und die Abriebfestigkeit für solche magnetische Scheiben geprüft, bei denen die C-Schichten direkt, d. h. ohne Zr-Schicht, auf den magnetischen Schichten gebildet wurden. Zunächst wurde eine Polyimidschicht mit einer Scheibe mittels eines Epoxytyp-Klebers verbunden, und die Polyimidschicht wurde gestreckt, um die Haftung auszuwerten (Abschältest). Falls keine Zr-Schicht vorgesehen war, lag die Haftung so niedrig wie etwa 10 g/cm, wogegen die Haftung durch Vorsehen von Zr mit einer Schichtdicke von mehr als 2 nm steil anstieg, wie Fig. 2 zeigt. Dabei ist es vorteilhafter, die Zr-Schichtdicke im Hinblick auf den praktischen Einsatz unter Berücksichtigung der Haftungsfestigkeit auf über 5 nm zu steigern. Der Effekt wird erhalten, da Zr ein hochgradig chemisch aktives Element ist und jede der Schichten an der Grenzfläche zwischen C und Zr sowie auch zwischen Zr und der magnetischen Schicht in Reaktion gebracht wurde, wenn die magnetische Scheibe der Auger-Elektronenspektroskopie (AES) unterworfen wurde, und es ist anzunehmen, daß dies die Haftung verbessern kann. Die gleiche Wirkung wurde auch festgestellt, wenn Hf, Ta, Ti und Nb als Zwischenschicht verwendet wurde.

Die vorstehend beschriebenen Magnetscheiben wurden in einer Scheibenvorrichtung montiert, auf die man einen Aufprallstoß bei 5 bis 300 G einwirken ließ, und die Aufprallstoßfestigkeit wurde untersucht. Im Fall, wo die Zr-Zwischenschicht nicht vorgesehen wurde, ergab sich, wenn während des Betriebs ein Aufprallstoß von 20 bis 30 G einwirkte, ein Fehler, oder das Medium wurde beim Lesen zerdrückt, während die Aufprallstoßfestigkeit auf über 100 G verbessert wurde, wenn man eine Zr-Zwischenschicht mit einer Schichtdicke von mehr als 2 nm vorsah. Wenn jedoch die Dicke der Zr-Schicht über 50 nm gesteigert wird, können in der Zr-Schicht als solcher Risse auftreten, da sie verhältnismäßig spröde ist, und demgemäß ist es zweckmäßig, daß die Dicke der Zr-Schicht auf unter 50 nm und vorzugsweise unter 20 nm und noch bevorzugter unter 10 nm eingestellt wird.

Zum Vergleich wurde eine Untersuchung auch für den Fall durchgeführt, daß Si, Au, Ag, Pt und Pd als Zwischenschicht in einer Dicke von 5, 10, 20 bzw. 40 nm vorgesehen wurde, doch die Aufprallstoßfestigkeit lag bei etwa 30 bis 40 G, und es konnte nur ein geringer Effekt festgestellt werden.

Weiter ergab sich, wenn die Verschleißfestigkeitseigenschaft der Magnetscheiben mit einem kugelförmigen Saphir- Gleitstück bei 3600 U/min untersucht wurde, im Fall des Vorsehens der Zr-Schicht von 2 oder mehr nm eine Verschleißfestigkeit von mehr als 50 · 10³ Durchläufen. Wenn man die Zr-Zwischenschicht nicht vorsah, war die Schicht durch 2 bis 3 · 10³ Durchläufe zerdrückt. Während die vorstehend erläuterte Wirkung auch für den Fall der Verwendung von Hf, Ta, Ti, Nb, die einen bemerkenswerten Effekt der Verbesserung der Haftung zwischen C und der magnetischen Schicht als Zwischenschicht ergeben, beobachtet werden konnte, ließen sich die vorteilhaftesten Ergebnisse im Fall erzielen, wenn Zr und Hf als Zwischenschicht verwendet wurden.

Die vorstehend erläuterten Wirkungen konnten auch beobachtet werden, wenn Kobaltoxid, Kobaltnitrid, Eisennitrid- Dünnschicht oder metallische zusammenhängende Schicht als magnetische Schicht verwendet wurde.

Nach dem Bilden einer Cr-Schicht von 400 nm Dicke und einer Co_0,60Ni_0,35Zr_0,05-Magnetschicht oder einer Co_0,65Ni_0,30Zr_0,05-Magnetschicht oder einer Co_0,56Ni_0,38Zr_0,06-Magnetschicht von 60 nm Schichtdicke auf einem Al-Legierungssubstrat mit 130 mm Außendurchmesser, das mit NiP von 15 µm Dicke beschichtet und einem Spiegelendpolieren unterworfen war, bei der Substrattemperatur von 170°C und dem Ar-Druck von 19,74 µbar und der Abscheideleistungsdichte von 1 W/cm² wurde eine C-Schicht von 45 nm Dicke als nichtmagnetische Überzugsschicht über Zr-Schichten von 0, 1, 2, 5, 10, 15, 20, 50, 60 und 70 nm Schichtdicken als nichtmagnetischer Zwischenschicht zur Herstellung von Magnetscheiben gebildet, die bezüglich der Haftung, Aufprallstoßfestigkeit, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit geprüft wurden. Was die Haftung betrifft, so brachen sämtliche Scheiben an der Innenseite des Kunstharzes beim Abschältest, unabhängig vom Vorliegen oder Fehlen der Zr-Zwischenschicht, was eine Haftung von mehr als 210 g/cm zeigt. Da die Reaktivität zwischen der C-Schicht und der metallischen magnetischen Schicht höher als die Reaktivität zwischen der C-Schicht und der Oxidmagnetschicht war, wurde kein Unterschied beim Abschältest festgestellt.

Jedoch wurde durch den Kratztest unter Verwendung einer Diamantspitze ein Ergebnis erhalten, das, wenn auch nicht quantitativ, zeigte, daß die Haftung im Fall des Vorsehens der Zr-Zwischenschicht stärker war. Unter Berücksichtigung des Vorstehenden wurde, wenn die Aufprallstoßfestigkeit tatsächlich ausgewertet wurde, die Aufprallstoßfestigkeit auf über 150 G verbessert, wenn die Dicke der Zr-Schicht auf mehr als 2 nm gesteigert wurde, wie im Fall des γ- Fe₂O₃-Mediums erkannt wurde. Die Dicke der Zr-Schicht sollte zweckmäßig geringer als 50 nm und vorzugsweise geringer als 20 nm sein, wie oben erläutert wurde. Bei der Verschleißfestigkeits-Auswertung unter Verwendung des kugelförmigen Saphir-Gleitstücks zeigte eine Scheibe mit einer Zr-Schicht mit mehr als 2 nm Dicke befriedigende Eigenschaften von mehr als 50 · 10³ Durchläufen.

Im Fall des metallischen Mediums wurde, obwohl es einen Nachteil leichterer Korrosion im Vergleich mit dem γ-Fe₂O₃- Medium hat, ebenfalls ein merklicher Effekt bezüglich der Korrosionsbeständigkeit in dem Fall erzielt, daß die Zr- Zwischenschicht vorgesehen wurde. Und zwar wurde als Ergebnis des Korrosionsbeständigkeits-Auswertungsversuches für die Magnetscheibe mit einer Co_0,65Ni_0,30Zr_0,05-Magnetschicht durch Salzwassersprühen unter Verwendung einer wäßrigen 1 mol%igen NaCl-Lösung während 30 h Lochfraßkorrosion durch Mikroporen auf einer Dünnschicht unter Verringerung der Magnetisierung des Mediums um 6% festgestellt, wogegen die Korrosionsbeständigkeit im Fall der Steigerung der Dicke der Zr-Schicht auf mehr als 2 nm merklich verbessert wurde. Unter Berücksichtigung der Reproduzierbarkeit ist die Dicke der Zr-Schicht zweckmäßig über 5 nm. Als Ergebnis einer Analyse durch Auger-Elektronenspektroskopie und der Analyse der anodischen Polarisationstechnik wurde gefunden, daß der erwähnte Effekt bezüglich der Korrosionsbeständigkeit auf die Tatsache zurückzuführen ist, daß Zr gleichmäßige und dichte Passivierschichten bildet. Der vorstehend erläuterte Effekt wurde auch für Co_0,56Ni_0,38Zr_0,06- und Co_0,60Ni_0,35Zr_0,05-Magnetschichten beobachtet. Im Fall des Vorsehens der Zwischenschicht aus Cr und Si mit Schichtdicken von 5, 10 und 20 nm, die zum Vergleich hergestellt wurden, war die Wirkung bezüglich einer Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit äußerst schwach.

Wie vorstehend beschrieben, wurde gefunden, daß die Aufprallstoßfestigkeit, die Verschleißfestigkeit und die Korrosionsbeständigkeit der Medien auch im Fall eines metallischen Mediums beträchtlich verbessert werden können, indem man eine nichtmagnetische Zwischenschicht aus Zr zwischen einer magnetischen Schicht und einer nichtmagnetischen Überzugsschicht (C-Schicht) anordnet und die Schichtdicke zwischen 2 und 50 nm und vorzugsweise zwischen 5 und 20 nm einstellt.

Nun werden die Lese- und Schreibeigenschaften des Mediums erläutert. Nach Bildung einer Cr-Schicht mit 500 nm Dicke mittels Gleichstrom-Magnetronzerstäubung unter dem Ar-Druck von 19,74 µbar und der Leistungsdichte von 1 W/cm² auf einem Al-Legierungssubstrat, das mit 11 Gew.-% P-Ni beschichtet und so poliert war, daß Kratzer im Umfangsgefüge zu einer Oberflächenrauhigkeit (Ra) von 4 nm gebildet wurden, bildete man magnetische Schichten aus Co_0,60Ni_0,35Zr_0,05 mit Schichtdicken von 20, 40, 60 und 80 nm, eine Zr-Schicht von 7 nm Dicke und eine C-Schicht von 43 nm Dicke zusammenhängend, um Magnetscheiben herzustellen. Dann wurden Lese- und Schreibeigenschaften der Scheiben bei einer Kopf-zu-Medium-Geschwindigkeit von 20 m/s unter Verwendung eines Mn-Zn-Ferritkopfes mit der wirksamen Spaltlänge von 0,5 µm, der Spurbreite von 30 µm und einer Drehungszahl von 14 ausgewertet. Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen dem Leseausgang bei 9 MHz und dem Abstand zwischen der magnetischen Schichtoberfläche und dem Kopf (Abstand). Man kann aus der Figur ersehen, daß der Leseausgang verringert wird, wenn sich der Abstand vergrößert. Insbesondere ist es zum Erzielen eines hohen Ausgangs und zum Erhalten eines Rauschabstandes S/N zweckmäßig, daß der Abstand kleiner als etwa 0,3 µm ist. Dabei ist es, da etwa 0,2 µm Flughöhe für den Kopf von der Oberfläche der Schutzschicht im Hinblick auf die Flugstabilität zweckmäßig ist, vorteilhaft, daß die Gesamtdicke der nichtmagnetischen Überzugsschicht, z. B. aus C, und der nichtmagnetischen Zwischenschicht, z. B. aus Zr, unter 100 nm (0,1 µm) ist, um eine praktisch ausreichende Verläßlichkeit und praktisch ausreichende Lese- und Schreibeigenschaften zu erhalten. Es ist möglich, die Flughöhe des Kopfes auf unter 0,2 µm zu begrenzen, indem man die Glätte des Mediums und die Stabilität der Magnetkopfanordnung verbessert, und man kommt so natürlich zu besseren Ergebnissen. Auch in diesem Fall setzt man vorzugsweise die Gesamtdicke der nichtmagnetischen Überzugsschicht und der nichtmagnetischen Zwischenschicht unter 100 nm und noch bevorzugter unter 60 nm fest. Während es andererseits zweckmäßig ist, daß die nichtmagnetische Überzugsschicht dicker ist, um die Verschleißfestigkeit zu verbessern, ist es zweckmäßig, daß die Dicke der nichtmagnetischen Überzugsschicht größer als die der nichtmagnetischen Zwischenschicht ist, um den Abstandsverlust zu minimieren und die Verschleißfestigkeit zu verbessern. Um die Verschleißfestigkeit zu verbessern, ist es zweckmäßig, daß die Schichtdicke der nichtmagnetischen Überzugsschicht größer als 5 nm ist, und unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die nichtmagnetische Zwischenschicht eine Dicke von 2 bis 5 nm haben sollte, ist es zweckmäßig, daß die Gesamtdicke für die beiden Schichten über 10 nm ist.

Die vorstehend erläuterten Wirkungen wurden festgestellt, wenn man die Zwischenschicht nicht nur aus Zr, sondern auch aus Hf, Ta, Ti, Nb oder einer im wesentlichen aus einem dieser Elemente zusammengesetzten Legierung, wie z. B. 1 At.-% Hf-Zr, 5 At.-% Ta-Ti, 10 At.-% Cr-Ti, anbrachte. Diese Wirkungen wurden auch bei der magnetischen Schicht nicht nur mit CoNiZr, sondern auch mit metallischen magnetischen Co-Typ-Dünnschichten, wie z. B. aus CoNb, CoTa, CoMo, CoRe, CoTi, CoV, CoPd, CoW, CoNi, CoCr, CoPt, CoNiCr, CoNiZrRu, CoCrZr, CoCrTi, CoNiTi, CoFe, CoFeZr, in Legierungsform festgestellt. Da die Gitteranpassung zwischen der Zwischenschicht und der magnetischen Co-Basisschicht verhältnismäßig befriedigend ist, wächst die Zwischendünnschicht relativ gleichmäßig und dicht auf der magnetischen Schicht und ergibt eine ausgezeichnete Funktion des Schutzes der magnetischen Schicht.

Die Korrosionsbeständigkeit kann weiter verbessert werden, indem man die magnetische Schicht aus einer metallischen magnetischen Schicht macht, die im wesentlichen aus CoNiZr, CoNiHf, CoCrZr oder CoCrHf zusammengesetzt ist. Dabei läßt sich ein hoher Rauschabstand S/N erreichen, wie in Fig. 6 gezeigt ist, indem man Ti, Zr, Hf oder eine Legierung davon in einer Menge von 3 bis 12 At.-% einbringt, was besonders zu bevorzugen ist (die Schichtbildungsbedingungen usw. sind die gleichen wie im Fall von Fig. 5), da eine besonders hohe Koerzitivkraft innerhalb des Bereichs einer solchen Zusatzmenge erhalten wird. Das Verhältnis von Ni zu Co beträgt vorzugsweise 10 bis 60 At.-% und noch mehr bevorzugt 30 bis 48 At.-%, da dies einen hohen Ausgang liefern kann. In der gleichen Weise ist das Verhältnis von Cr zu Co vorzugsweise von 3 bis 20 At.-%. Dabei kann die vorteilhafte Wirkung für die Korrosionsbeständigkeit und die Verschleißfestigkeit merklich verbessert werden, indem man die Zwischenschicht aus Zr oder Hf oder einer hauptsächlich aus Zr bzw. Hf bestehenden Legierung macht, da die Haftung zwischen der magnetischen Schicht und der Zwischenschicht durch diese Kombination äußerst gesteigert werden kann.

Die innerebenige Koerzitivkraft kann auf über 31,84 kA/m gesteigert werden, indem man CoNiZr, CoNiHf, CoCrZr oder CoCrHf direkt auf einem mit Ni-P beschichteten Al-Substrat mittels schräger Verdampfung, schräger Aufstäubung usw. bildet. Jedoch ist die Koerzitivkraft durch das übliche Aufstäuben unter 23,88 kA/m und wird als magnetisches Speichermedium für Längsspeicherung nicht bevorzugt. Im Fall des Bildens der Legierung mittels üblicher HF-Gleichstromaufstäubung, Ionenstrahlaufstäubung usw. auf einem Substrat aus Keramik, Al-Legierung, Ti-Legierung, Glas oder organischer Schicht ist es möglich, die innerebenige Koerzitivkraft zu steigern, indem man eine nichtmagnetische Legierungsunterschicht, die aus Cr, Mo oder W oder einer im wesentlichen aus einem dieser Elemente zusammengesetzten Legierung besteht, zwischen der magnetischen Schicht und dem Substrat anordnet. Cr, Co_0,65Ni_0,3Zr_0,05 von 70 nm Schichtdicke, Hf von 5 nm Schichtdicke und B von 30 nm Schichtdicke wurden zusammenhängend auf einem Glassubstrat von 130 mm Außendurchmesser und 1,9 mm Dicke durch eine HF- Magnetronaufstäubung unter dem Ar-Gasdruck von 6,58 µbar und der Leistungsdichte von 5 W/cm² zur Herstellung von Magnetscheiben gebildet, für die die Koerzitivkraft und deren Beziehung zur Dicke der Cr-Unterschicht untersucht wurden. Fig. 7 zeigt das Ergebnis, und es wurde gefunden, daß eine befriedigende Koerzitivkraft von über 31,84 kA/m erhältlich ist, wenn die Dicke der Cr-Unterschicht über 10 nm ist. Es ist zweckmäßiger, daß die Dicke der Cr-Unterschicht über 50 nm ist. Wenn die Dicke der Cr-Unterschicht über 500 nm gemacht wird, erhält man keine weitere Verbesserung, sondern die Oberfläche ist eher aufgerauht, so daß die Flugeigenschaft unerwünscht verringert wird.

Wenn andererseits CoCrZr, CoCrHf usw. direkt auf einer Polyimidschicht oder dgl. mittels üblicher Aufdampfung, Aufstäubung usw. gebildet wird, bildet man eine magnetische Dünnschicht mit senkrechter Anisotropie, um ein magnetisches Speichermedium für senkrechtes Speichern zu erhalten. Jedoch ist die senkrechte Ausrichtung beim mit Ni beschichteten Al-Legierungssubstrat, Ti-Legierungssubstrat, Keramiksubstrat usw. schlecht. In diesem Fall ist es möglich, die senkrechte Anisotropie zu verbessern und ein Speichermedium für senkrechtes Speichern, das sich für eine hohe Speicherdichte eignet, vorzusehen, indem man Material aus der Gruppe Ti, Si, Ge und C oder eine im wesentlichen aus einem dieser Elemente bestehende Legierung als Unterschicht für die magnetische Schicht anordnet, wodurch die senkrechte Anisotropie verbessert wird. Die Dicke der Zwischenschicht ist zweckmäßig 10 bis 500 nm wie im Fall der Verwendung von Cr, Mo oder W als Zwischenschicht. Wenn die Dicke der Unterschicht unter 10 nm ist, können kristalline Körner mit erwünschter kristallographischer Orientierung nicht ausreichend wachsen, so daß die kristallographische Orientierung der magnetischen Schicht nicht geeignet gesteuert wird, während die Kopfflugeigenschaft verringert wird, wenn die Schichtdicke größer als 500 nm ist.

Wie oben beschrieben wurde, wird die Anordnung der Unterschicht praktisch bevorzugt, da die Verbesserung der Schreib- und Leseeigenschaften festgestellt werden kann. Weiter sind im Hinblick auf die Verschleißfestigkeit Cr, Mo, W, Ti, Si usw. zweckmäßiger für die Verbesserung der Verläßlichkeit, da sie auch die Funktion der Verbesserung der Haftung zwischen der magnetischen Schicht und dem Substrat haben. Die Aufprallstoßfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit usw. können natürlich weiter verbessert werden, indem man eine nichtmagnetische Überzugsschicht auf der magnetischen Schicht unter Zwischenfügung wenigstens einer aus Zr, Hf, Ti usw. bestehenden nichtmagnetischen Zwischenschicht vorsieht.

Dabei läßt sich, wenn eine Zr-, Ti- oder Hf-Legierung mit Zusatz von Pt, Pd, Rh, Ir, Ru, Os oder deren Legierung in einer Menge von 0,01 bis 1 At.-% als die nichtmagnetische Zwischenschicht verwendet wird, die Korrosionsbeständigkeit gegenüber Säure um mehr als etwa zehnmal im Vergleich mit dem Fall der Verwendung des metallischen Elements Zr, Ti oder Hf als der Schutzschicht verbessern, da der Zusatz einer geringen Menge des Edelmetalls zu Zr, Hf, Ti die Reduktionsreaktion von Sauerstoff- und Wasserstoffionen an der Oberfläche der Legierung mehrfach steigert, wodurch die Stabilität und die Haftung der Oberflächenpassivierschicht erhöht werden und eine stärkere Schutzwirkung ergeben. Die Wirkung ist unbedeutend, wenn die Zusatzmenge weniger als 0,01 At.-% ist, während die Oberfläche übermäßig oxidierbar wird und die Wirkung eher verschlechtert, wenn sie mehr als 1 At.-% ist. Ein Zusatz von Mo, Ni, Si, Cu, Cr, Fe, W, Sn in einer geringen Menge kann eine gleichartige Wirkung für die Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit liefern, obwohl sie etwas unterlegen ist, und insbesondere läßt sich die Korrosionsbeständigkeit gegenüber Stäuben zweckmäßig durch den Zusatz von Mo und/oder Ni in einer Menge von 0,1 bis 1 Gew.-% verbessern.

Obwohl die Erläuterungen die Wirkung im Fall der Verwendung der C-Schicht als der nichtmagnetischen Überzugsschicht betrafen, läßt sich die gleiche Wirkung auch in dem Fall der Verwendung von B, B₄C, Rh usw. als der nichtmagnetischen Überzugsschicht feststellen, da Zr, Hf, Ta, Ti, Nb chemisch aktive Elemente sind und grundsätzlich die gleiche Wirkung wie oben liefern.

Beispiel 1

Eine Ausführungsbeschreibung der Erfindung erfolgt anhand eines Beispiels gemäß Fig. 1, in der ein Substrat 11, das unter einer mit NiP, NiWP oder dgl. beschichteten Al-Mg- Legierung, einer einer Alumilitbehandlung unterworfenen Al- Mg-Legierung, Glas, Keramik usw. gewählt ist, Unterschichten 12, 12′, die unter Cr, Ru, Os, Mo, W, Ti, Si, Ge und C gewählt sind, magnetische Schichten 13, 13′, die aus den in der Tabelle 1 angegebenen Materialien gewählt sind, nichtmagnetische Zwischenschichten 14, 14′, die unter Zr, Hf, Ta, Ti, Nb und im wesentlichen aus einem dieser Elemente zusammengesetzten Legierungen gewählt sind, und nichtmagnetische Überzugsschichten 15, 15′ gezeigt sind, die unter C, TiN, SiC, WC, TaC, TiC, B, B₄C, Rh und MoS₂ gewählt sind. Eine organische Schmierschicht kann zusätzlich auf der nichtmagnetischen Überzugsschicht angeordnet werden.

Tabelle 1

Material für die magnetische Schicht

Co-dotiertes q-Fe₂O₃Co₃N

Die Erfindung wird nun mit mehr Einzelheiten erläutert.

Nach der Bildung von nichtmagnetischen Unterschichten 12, 12′ aus Cr mit der Schichtdicke von 350 nm und von magnetischen Schichten 13, 13′ aus Co_0,55Ni_0,4Zr_0,05 mit der Schichtdicke von 65 nm auf dem nichtmagnetischen Substrat 11, das durch Aufbringen einer nichtmagnetischen 12 Gew.-% P-Ni-Abscheideschicht von 12 µm Dicke auf ein Al-Legierungssubstrat mit 130 mm Außendurchmesser, 40 mm Innendurchmesser und 1,9 mm Dicke hergestellt war, mittels HF- Magnetronaufstäubung bei der Substrattemperatur von 150°C, einem Ar-Druck von 13,16 µbar und einer HF-Leistungsdichte von 4 W/cm² wurden die nichtmagnetischen, aus C bestehenden Überzugsschichten 15, 15′ mit der Schichtdicke von 50 nm auf nichtmagnetischen Zwischenschichten 14, 14′ gebildet, die aus Zr mit Schichtdicken von 2, 5, 10, 15, 20 und 50 nm hergestellt wurden, um Magnetscheiben herzustellen.

Die Magnetscheiben wurden in eine Magnetspeichervorrichtung zum Lesen und Schreiben eingesetzt, es wurde ein Mn-Zn- Ferritkopf mit der wirksamen Spaltlänge von 0,5 µm bei der Kopf-zu-Medium-Geschwindigkeit von 13,5 m/s und der Flughöhe von 0,22 µm verwendet, und die Aufprallstoßfestigkeit wurde untersucht. Sie zeigten sämtlich eine befriedigende Aufprallstoßfestigkeit ohne Fehler und Zerdrückungserscheinungen beim Lesen gegen Aufprallstöße von mehr als 150 G. Falls die Zr-Schichtdicke 5 bis 20 nm beträgt, zeigte sich eine besonders gute Aufprallstoßfestigkeit gegenüber mehr als 200 G. Zum Vergleich wurde auch eine Magnetscheibe ohne Zr-Schicht für den Versuch hergestellt, und die Aufprallstoßfestigkeit wurde ebenfalls untersucht. Es ergab sich jedoch ein Fehler oder eine Zerdrückung unter der Beschleunigung von 100 G. Weiter zeigten sämtliche Scheiben dieses Beispiels eine Kontaktstart- und -stop- (CSS)-Lebensdauer von mehr als 30 · 10³ Durchläufen. Weiter gab es, während die Lese- und Schreibeigenschaften befriedigend waren, wenn die Zr-Schichtdicke geringer war, keine wirklichen Probleme bei dieser Bemessung, wenn sie in Abhängigkeit von der Auslegung der Vorrichtung verwendet wurden.

Weiter wurden die Magnetscheiben dieses Beispiels in einen thermostabilen und feuchtigkeitsstabilen Ofen der Klasse 1000 bei 40°C und 90% relativer Feuchtigkeit eingesetzt, und die Korrosionsbeständigkeit wurde untersucht. Während der Ausfallfehler um 20 je Oberfläche nach 100 h bei der Scheibe ohne die Zr-Schicht wuchs, wurde kein solcher Anstieg dieses Fehlers bei den Scheiben mit einer solchen Zr- Schicht beobachtet. Besonders die Scheiben mit der Zr- Schichtdicke von mehr als 5 nm zeigten keinen Anstieg dieses Fehlers und zeigten eine besonders vorteilhafte Korrosionsbeständigkeit auch nach dem Verstreichen von 200 h.

Der vorstehende Effekt konnte auch für die Zwischenschicht festgestellt werden, wenn sie aus Hf, Ta, Ti, Nb, 1 At.-% Zr-Hf, 1 At.-% Hf-Zr, 0,1 At.-% Pt-Zr, 0,1 At.-% Pd-Zr, 0,1 At.-% Rh-Zr, 0,1 At.-% Ir-Zr, 0,1 At.-% Ru-Zr, 0,1 At.-% Os-Zr, 0,1 At.-% Ru-Ti, 0,1 At.-% Pd-Ti, 0,1 At.-% Pt-Hf, 0,8 Gew.-%Ni-0,1 Gew.-% Mo-Ti, 0,5 Gew.-% Mo-0,5 Gew.-% Cu-Zr, "Zircalloy"-2 (Warenzeichen) usw. hergestellt wurde. Bezüglich der Korrosionsbeständigkeit war die Wirkung besonders stark im Fall der Verwendung einer Zwischenschicht aus der Ti- oder Zr- oder Hf-Legierung mit Zusatz einer geringen Menge eines Platingruppenelements von 0,01 bis 1 At.-%. Zum Vergleich wurde die Korrosionsbeständigkeit auch für den Fall der Verwendung von Cr als Zwischenschicht und Einstellung der Schichtdicken auf 5, 10, 20 und 30 nm untersucht. Jedoch stieg der Ausfallfehler um 20 je Oberfläche nach dem Verstreichen von 100 bis 110 h in jedem dieser Fälle, und der Cr- Zusatzeffekt wurde kaum festgestellt.

Beispiel 2

Es wird nun ein anderes Beispiel mit dem in Fig. 1 gezeigten Aufbau beschrieben. Nach Bildung der nichtmagnetischen Unterschichten 12, 12′ aus Cr und einer 30 At.-% Ti-Cr- Legierung mit 250 nm Schichtdicke und der magnetischen Schichten 13, 13′ aus den in der Tabelle 2 angegebenen Materialien mit der Schichtdicke von 60 nm auf einem nichtmagnetischen Substrat 11, das durch Aufbringen einer nichtmagnetischen 11 Gew.-% P-Ni-Abscheideschicht mit 15 µm Dicke auf ein Al-Legierungssubstrat mit 130 mm Außendurchmesser, 40 mm Innendurchmesser und 1,9 mm Dicke hergestellt war, mittels Gleichstrom-Magnetronaufstäubung bei der Substrattemperatur von 180°C, unter dem Ar-Druck von 19,74 µbar und mit einer HF-Leistungsdichte von 2 W/cm² und der Bildung der nichtmagnetischen Überzugsschichten 15, 15′ aus C mit der Schichtdicke von 40 nm auf den nichtmagnetischen Zwischenschichten 14, 14′ aus Zr (99%) oder Hf (98%) mit der Schichtdicke von 10 nm wurde ein festes Schmiermittel "Vydax" (Warenzeichen) mit 4 nm Dicke gebildet, um Magnetscheiben herzustellen. Alle magnetischen Schichten waren vorwiegend kristallin.

Tabelle 2 Material für die magnetische Schicht

Co_0,65Ni_0,3Zr_0,05
Co_0,65Ni_0,3Hf_0,05
Co_0,6Ni_0,398Pd_0,002
Co_0,6Ni_0,398Ru_0,002
Co_0,80Cr_0,15Zr_0,05
Co_0,80Cr_0,15Hf_0,05
Co_0,65Ni_0,348Rh_0,002
Co_0,65Ni_0,348Ir_0,002
Co_0,85Pt_0,14Y_0,01
Co_0,65Ni_0,335Zr_0,015
Co_0,7Ni_0,3
Co_0,82Cr_0,18
Co_0,7Pt_0,3
Co_0,8Ni_0,2
Co_0,6Ni_0,4
Co_0,85Ni_0,13O_0,02
Co_0,85Cr_0,15
Co_0,8Pt_0,2
Co_0,50Ni_0,45Zr_0,05
Co_0,50Ni_0,45Hf_0,05
Co_0,77Cr_0,18Zr_0,05

Die Magnetscheiben wurden in eine Magnetscheibenvorrichtung zum Lesen und Schreiben mit Verwendung eines Dünnschicht- Magnetspeicherkopfes mit der wirksamen Spaltlänge von 0,4 µm bei einer Kopf-zu-Medium-Geschwindigkeit von 13,5 m/s, einer Flughöhe von 0,25 µm und von Al₂O₃-TiC als Gleitstück eingesetzt, und die Aufprallstoßfestigkeit wurde untersucht. Sie zeigten sämtlich kein Zerdrücken gegenüber einem Aufprallstoß von mehr als 200 G und zeigten eine befriedigende Aufprallstoßfestigkeit. Sie zeigten alle mehr als 100 · 10³ Durchläufe Lebensdauer beim CSS-Test. Obwohl die CSS-Lebensdauer von mehr als 100 · 10³ Durchläufen erreicht wurde, indem man ein flüssiges Schmiermittel, wie z. B. "Fomblin" (Warenzeichen) anstelle des oder zusammen mit dem festen Schmiermittel vorsah, war die CSS-Lebensdauer etwa 40 · 10³ Durchläufe im Fall des Fehlens des Schmiermittels. Weiter kann auf jede der Magnetscheiben eine Speicherung mit hoher Dichte von mehr als 20 kFCI bei D₅₀ erfolgen.

Weiter zeigte, wenn die Magnetscheiben gemäß der Erfindung in einen thermostabilen und feuchtigkeitsstabilen Ofen der Klasse 1000 bei 60°C und 90% relativer Feuchtigkeit eingesetzt wurden, um die Korrosionsbeständigkeit zu untersuchen, keine von ihnen einen Anstieg des Ausfallfehlers auch nach dem Verstreichen von 100 h. Insbesondere zeigten die Magnetscheiben, in denen der magnetischen Schicht Zr, Hf zugesetzt war, keinen Anstieg dieser Fehler nach dem Verstreichen von 200 h ab dem Test und zeigten somit eine besonders befriedigende Korrosionsbeständigkeit.

Obwohl die Wirkung auch im Fall der Verwendung der nichtmagnetischen Zwischenschicht aus Ti, Ta, Nb festgestellt werden konnte, war die Wirkung im Fall der Verwendung der Zwischenschicht aus Zr bzw. Hf besonders ausgezeichnet.

Beispiel 3

Ein weiteres Beispiel wird mit dem in Fig. 4 gezeigten Aufbau erläutert.

Nach der Bildung der nichtmagnetischen Unterschichten 12, 12′ aus einem Material der Gruppe Cr, Mo, W mit der Schichtdicke von 200 nm und der Magnetschichten 13, 13′ aus einem Material der in der Tabelle 3 angegebenen Legierungen mit der Schichtdicke von 40 nm auf einem nichtmagnetischen Substrat 11, das aus einem Al-Legierungssubstrat mit 80 mm Außendurchmesser und 1,9 mm Dicke durch Aufbringen einer nichtmagnetischen 12 Gew.-% P-Ni-Abscheideschicht von 10 µm Dicke hergestellt und mit feinen Kratzern einer Umfangsrauheit für die Mittellinie (Ra) von 7 nm in der Kopflaufrichtung an der Oberfläche versehen war, mittels Gleichstrom-Magnetronaufstäubung bei der Substrattemperatur von 120°C, einem Ar-Druck von 39,48 µbar und der Leistungsdichte von 3 W/cm² und nachheriger Bildung der nichtmagnetischen Überzugsschichten 15, 15′ aus einem Material der Gruppe B₄C, C, Rh mit der Schichtdicke von 32 nm auf den nichtmagnetischen Zwischenschichten 14, 14′ mit 8 nm Schichtdicke, die unter 1 At.-% Hf-Zr, 0,1 At.-% Pd-Zr, 0,1 At.-% Pr-Zr, 0,5 Gew.-% Ni-0,3 Gew.-% Mo-Zr gewählt waren, wurden ein festes Schmiermittel "Vydax" (Warenzeichen) und ein flüssiges Schmiermittel "Fomblin" (Warenzeichen) darauf in einer gesamten Dicke von 6 nm aufgebracht, um Magnetscheiben herzustellen. In diesem Fall waren alle magnetischen Schichten vorwiegend kristallin. Weiter war im Fall vorwiegend amorpher Schichten die Koerzitivkraft niedrig, und dabei konnten keine befriedigenden Lese- und Schreibeigenschaften erhalten werden.

Tabelle 3 Material für die magnetische Schicht

Co_0,56Ni_0,38Zr_0,06
Co_0,60Ni_0,35Zr_0,05
Co_0,65Ni_0,3Zr_0,05
Co_0,80Cr_0,15Zr_0,05
Co_0,78Cr_0,17Zr_0,05
Co_0,75Fe_0,20Zr_0,05
Co_0,65Fe_0,30Zr_0,05
Co_0,80Pt_0,15Zr_0,05
Co_0,56Ni_0,38Hf_0,06
Co_0,60Ni_0,35Hf_0,05
Co_0,65Ni_0,3Zr_0,05
Co_0,92Mo_0,04Zr_0,04
Co_0,92W_0,04Zr_0,04
Co_0,92Ta_0,04Zr_0,04
Co_0,56Ni_0,38Zr_0,055Pd_0,005
Co_0,60Ni_0,35Pt_0,005Zr_0,045
Co_0,60Ni_0,35Ti_0,05
Co_0,92V_0,04Zr_0,04
Co_0,92Nb_0,04Zr_0,04
Co_0,92Ta_0,04Zr_0,04
Co_0,56Ni_0,36Zr_0,04Mo_0,04
Co_0,60Ni_0,31Zr_0,04Cr_0,05
Co_0,625Ni_0,30Cr_0,075
Co_0,92Ti_0,04Zr_0,04
Co_0,85Ru_0,10Zr_0,05
Co_0,85Os_0,10Zr_0,05
Co_0,85Sm_0,10Zr_0,05
Co_0,70Ni_0,20Cr_0,10
Co_0,65Ni_0,3Zr_0,045Os_0,005
Co_0,60Ni_0,35Zr_0,045Ru_0,005
Co_0,92Rh_0,04Zr_0,04
Co_0,92Ir_0,04Zr_0,04
Co_0,92Pd_0,04Zr_0,04
Co_0,86Al_0,10Zr_0,04
Co_0,85Cu_0,10Zr_0,05

Nachdem die Magnetscheiben in eine Magnetscheibenvorrichtung zum Lesen und Schreiben unter Verwendung eines Dünnschichtmagnetkopfes mit einer wirksamen Spaltlänge von 0,4 µm bei einer Kopf-zu-Medium-Geschwindigkeit von 9 m/s und einer Flughöhe von 0,22 µm eingesetzt waren, wurde die Aufprallstoßfestigkeit untersucht. Sie zeigten alle eine hohe Stoßfestigkeit von mehr als 120 G. Sie zeigten eine ausgezeichnete, um eine Größenordnung höhere Korrosionsbeständigkeit im Vergleich mit dem Fall der Nichtverwendung der nichtmagnetischen Zwischenschicht beim Korrosionsbeständigkeitstest in einem thermostabilen und feuchtigkeitsstabilen Ofen der Klasse 1000 bei 80°C und 90% relativer Luftfeuchtigkeit, und es wurde kein Anstieg der Ausfallfehler auch nach dem Verstreichen von 100 h festgestellt, so daß eine besonders bevorzugte Korrosionsbeständigkeit nachgewiesen wurde.

Man nahm auch eine Auswertung in dem Fall vor, wo nur die magnetische Schicht mittels des HF-Aufstäubungsverfahrens oder nur die magnetische Überzugsschicht mittels der HF-Magnetronaufstäubung gebildet wurde, und auch dabei konnten gleichartige Ergebnisse erhalten werden. Weiter konnte, obwohl das feste Schmiermittel oder das flüssige Schmiermittel allein verwendet werden kann, eine bessere Verschleißfestigkeit durch deren Verwendung in Kombination erhalten werden. In diesem Fall zeigt das polare Schmiermittel, das durch die Molekularformel: C_nH_2n+1OH, C_nH_2n+1COOH, C_nH_2n-1COOH dargestellt wird, eine mindere Haftung und wird im Vergleich mit dem nichtmagnetischen Schmiermittel mehr bevorzugt, in dem n = positive ganze Zahl von 1, 2, 3 . . .

Beispiel 4

Noch ein weiteres Beispiel wird mit dem in Fig. 1 dargestellten Aufbau erläutert. Nach der Bildung der Ti-Unterschichten 12, 12′ von 12 µm Dicke auf einem nichtmagnetischen Substrat, das aus einem Al-Legierungssubstrat mit 224 mm Außendurchmesser und 2 mm Dicke durch Aufbringen einer nichtmagnetischen Ni-W-P-Abscheideschicht von 15 µm Dicke oder aus einem Al-Legierungssubstrat, das einer Alumilitbehandlung unterworfen wurde, hergestellt war, mittels HF- Aufstäubung bei der Substrattemperatur von 150°C und der HF-Leistungsdichte von 6 W/cm² und der anschließenden Bildung von (Fe_0,96Co_0,04)₃O₄ mit 0,16 µm Schichtdicke darauf durch Aufstäuben von Fe_0,96Co_0,04 unter Verwendung von 4% O₂ enthaltendem Ar-Gas beim Gasdruck von 19,74 µbar wurde eine Wärmebehandlung in Luft bei 300°C während 3 h zur Bildung der magnetischen Schichten 13, 13′ aus γ- (Fe_0,96Co_0,04)₂O₃ durchgeführt. Dann wurden die nichtmagnetischen Zwischenschichten 14, 14′ aus Zr mit der Schichtdicke von 5 bzw. 10 bzw. 15 nm und die nichtmagnetischen Überzugsschichten 15, 15′ aus C mit der Schichtdicke von 35 bzw. 45 nm unter dem Ar-Druck von 13,16 µbar und der Leistungsdichte von 5 W/cm² mittels Gleichstrom-Magnetronaufstäubung gebildet, um Magnetscheiben herzustellen.

Die Magnetscheiben dieses Ausführungsbeispiels wurden in eine Magnetspeichervorrichtung zum Lesen und Schreiben unter Verwendung eines Dünnschichtkopfes mit der wirksamen Spaltlänge von 0,5 µm bei einer Kopf-zu-Medium-Geschwindigkeit von 30 m/s und einer Flughöhe von 0,16 µm eingesetzt, und die Aufprallstoßfestigkeit wurde untersucht. Alle zeigten kein Zerdrücken und wiesen eine befriedigende Aufprallstoßfestigkeit gegenüber dem Aufprallstoß von mehr als 150 G auf. Weiter zeigten sie, wenn ein CSS-Test für die Magnetscheiben durchgeführt wurde, eine CSS-Lebensdauer von mehr als 3 bzw. 6 bzw. 10 · 10³ Durchläufen, je nach den Schichtdicken der jeweiligen C-Schicht. Jedoch wurden die Magnetscheiben ohne Anbringung der Zr-Schicht im CSS-Test sofort zerdrückt und zeigten kein zur Auswertung der Aufprallstoßfestigkeit geeignetes Niveau.

Während die Speicherdichteeigenschaften für jede der Scheiben besser waren, wenn die Gesamtschichtdicke von Zr und C kleiner war, gab es keine praktischen Probleme in dem Fall, wo die Gesamtschichtdicke größer als 60 nm war. Bezüglich der Korrosionsbeständigkeit gab es für alle diese Scheiben überhaupt keine Probleme. Obwohl ein gleichartiger Effekt auch im Fall der Verwendung von Hf, Ti, Ta, Nb als nichtmagnetische Zwischenschicht beobachtet werden konnte, war der Effekt im Fall der Verwendung der Zr-Zwischenschicht am stärksten und im Fall der Verwendung der Ti-Zwischenschicht am geringsten.

Während das metallische Substrat als Substrat 11 im vorstehenden Ausführungsbeispiel verwendet wurde, konnte der gleichartige Effekt auch mit dem organischen Substrat, wie z. B. Polyimid, dem Glassubstrat, einem Keramiksubstrat, wie z. B. als Al₂O₃ und Al₂O₃-TiC, erhalten werden. Weiter konnte, obwohl die gleichen Ergebnisse im Fall der Verwendung von C als nichtmagnetische Überzugsschicht gezeigt wurden, eine gleichartige Wirkung auch im Fall der Verwendung von B, B₄C und Rh erhalten werden.

Beispiel 5

Fig. 4 zeigt noch ein weiteres Beispiel, und es sind ein Substrat 41, das unter einer mit NiP usw. beschichteten Al- Legierung, Ti-Legierung, Messing, einer einer Alumilitbehandlung unterworfenen Al-Legierung, Glas, Keramik und organischen Materialien gewählt wurde, hochkoerzitive magnetische Schichten 42, 42′, die aus einem Material der Gruppe Co-Legierung, Fe-Legierung, Ni-Legierung, Seltenerd-Legierung, wie z. B. SmCo-Legierung, Fe-Oxid, Fe-Nitrid, Co- Nitrid, Co-Oxid usw. gewählt wurden, nichtmagnetische Zwischenschichten 43, 43′, die unter Zr, Hf, Ta, Ti, Nb und im wesentlichen aus einem dieser Elemente zusammengesetzten Legierungen gewählt wurden, und nichtmagnetische Überzugsschichten 44, 44′ aus C oder B₄C oder Cr oder Rh dargestellt.

Die unter Co_0,75Pt_0,2Ta_0,05, Co_0,7Pt_0,25Zr_0,05, Co_0,75Re_0,2Nb_0,05 gewählten magnetischen Schichten 42, 42′ mit der Schichtdicke von 70 nm, die nichtmagnetischen Zwischenschichten 43, 43′ aus Hf mit der Schichtdicke von 8 nm und die nichtmagnetischen Überzugsschichten 44, 44′ aus C oder B₄C mit der Schichtdicke von 40 nm wurden auf einem nichtmagnetischen Substrat 41, das aus einem Al-Legierungssubstrat mit 89 mm Außendurchmesser und 1,8 mm Dicke durch Ausbilden einer nichtmagnetischen 11,5 Gew.-% P-Ni-Abscheideschicht mit der Dicke von 10 µm darauf hergestellt war, wurden mittels HF-Aufstäubung bei der Substrattemperatur von 200°C, einem Ar-Druck von 26,32 µbar und einer Leistungsdichte von 3 W/cm² gebildet, um Magnetscheiben herzustellen.

Die Magnetscheiben wurden in eine Magnetscheibenvorrichtung zum Lesen und Schreiben unter Verwendung eines Mn-Zn-Ferritkopfes mit der Spaltlänge von 0,5 µm und der Kopf-zu-Medium-Geschwindigkeit von 9 m/s und der Flughöhe von 0,25 µm eingesetzt, und die Aufprallstoßfestigkeit wurde untersucht. Alle zeigten eine hohe Aufprallstoßfestigkeit von mehr als 150 G. Gemäß dem Korrosionsbeständigkeitstest in einem thermostabilen und feuchtigkeitsstabilen Ofen der Klasse 100 bei 28°C und 90% relativer Feuchtigkeit zeigten sie eine ausgezeichnete, mehr als 10fache Korrosionsbeständigkeit im Vergleich mit dem Fall des Fehlens der Zr- Schicht, und man stellte kein Ansteigen des Ausfallfehlers auch nach Verstreichen von 250 h fest.

Der vorstehende Effekt konnte auch im Medium beobachtet werden, bei dem CoNi, CoCr usw. nur auf einer Oberfläche des Substrats mittels Aufdampfung oder Ionenstrahlaufstäubung gebildet wurde.

Beispiel 6

Noch ein weiteres Beispiel mit dem Aufbau gemäß Fig. 1 wird erläutert.

Unterschichten 12, 12′ aus 10 At.-% Cr-Ti mit der Schichtdicke von 100 nm, magnetische Schichten 13, 13′, die unter den in der Tabelle 4 gezeigten Materialien gewählt wurden, mit der Schichtdicke von 200 nm, nichtmagnetische Schichten 14, 14′ aus 0,5 Gew.-% Mo-0,5 Gew.-% Cu-Zr mit der Schichtdicke von 7 nm und nichtmagnetische Überzugsschichten 15, 15′ aus C mit der Schichtdicke von 33 nm wurden auf einem Glassubstrat 11 mit 130 mm Außendurchmesser und 1,9 mm Dicke mittels herkömmlicher HF-Aufstäubung bei der Substrattemperatur von 150°C und der HF-Leistungsdichte von 2 W/cm² gebildet, um Magnetspeichermedien zur Verwendung bei vertikaler magnetischer Speicherung herzustellen.

Tabelle 4 Material für die magnetische Schicht

Co_0,79Cr_0,21
Co_0,80Cr_0,20
Co_0,78Cr_0,22
Co_0,88Ti_0,12
Co_0,88Ta_0,12
Co_0,80V_0,20
Co_0,80Mo_0,20
Co_0,75Ru_0,25
Co_0,80W_0,20
Co_0,78Cr_0,18Zr_0,04
Co_0,78Cr_0,18Ti_0,04
Co_0,78Cr_0,11V_0,11

Die Magnetscheiben wurden in eine Magnetscheibenvorrichtung zum Lesen und Schreiben unter Verwendung eines zusammengesetzten Kopfes mit der wirksamen Spaltlänge von 0,3 µm (eines Kopfes aus einer amorphen weichmagnetischen Co- Legierung mit hoher Sättigungsmagnetflußdichte von etwa 1 T nahe dem Spaltteil und nichtmagnetischem Material, wie z. B. Mn-Zn-Ferrit oder ZrO₂ für den anderen Teil) bei der Kopf- zu-Medium-Geschwindigkeit von 14 m/s und der Flughöhe von 0,20 µm eingesetzt, und die Untersuchung der Aufprallstoßfestigkeit wurde durchgeführt. Sie zeigten alle kein Zerdrücken bei einem Aufprallstoß von mehr als 150 G, zeigten also eine befriedigende Aufprallstoßfestigkeit. Weiter konnte alle zum Lesen und Schreiben mit einer Speicherdichte von mehr als 25 kFCI verwendet werden. Die gleichen Ergebnisse werden in einem Fall erhalten, wo die Unterschichten 12, 12′ aus Ge, Si, C mit der Schichtdicke von 20 nm hergestellt werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung erhält man, da die Haftung zwischen der nichtmagnetischen Überzugsschicht mit der Schmier- und Schutzeigenschaft und der magnetischen Schicht erhöht und die Oberfläche der magnetischen Schicht gleichmäßig geschützt werden kann, die Wirkungen, die sich zur erheblichen Verbesserung der Aufprallstoßfestigkeit, der Abriebfestigkeit und der Korrosionsbeständigkeit des magnetischen Speichermediums eignen, und man erhält gleichzeitig ein Hochleistungs-Magnetspeichermedium mit hoher Verläßlichkeit.

Claims

1. Magnetisches Speichermedium mit einer magnetischen Schicht auf einem Substrat, einer nichtmagnetischen Überzugsschicht auf der magnetischen Schicht und einer nichtmagnetischen Zwischenschicht zwischen der magnetischen Schicht und der nichtmagnetischen Überzugsschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtmagnetische Zwischenschicht (14, 14′; 43, 43′) aus einer Legierung auf Basis wenigstens eines Elements der Gruppe Zr, Hf, Ta, Ti und Nb besteht.

2. Speichermedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtmagnetische Zwischenschicht (14, 14′; 43, 43′) aus einer zu einer der folgenden Materialgruppen gehörenden Legierung besteht:

(1) Gruppe von Legierungen, die wenigstens zwei der Elemente Zr, Hf, Ta, Ti und Nb enthalten;
(2) Gruppe von Legierungen, die wenigstens ein Element der Gruppe Zr, Hf, Ta, Ti und Nb und wenigstens ein Element der Gruppe Pt, Pd, Rh, Ir, Ru und Os enthalten; und
(3) Gruppe von Legierungen, die wenigstens ein Element der Gruppe Zr, Hf, Ta, Ti und Nb und ein Element der Gruppe Mo und Ni enthalten.

3. Speichermedium nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtmagnetische Zwischenschicht (14, 14′; 43, 43′) wenigstens ein Element der Gruppe Pt, Pd, Rh, Ir, Ru und Os oder eine im wesentlichen aus einem dieser Elemente bestehende Legierung in einer Menge von 0,01 bis 1 At.-% enthält.

4. Speichermedium nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der nichtmagnetischen Zwischenschicht (14, 14′; 43, 43′) 2 bis 50 nm beträgt.

5. Speichermedium nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtmagnetische Zwischenschicht (14, 14′; 43, 43′) 0,1 bis 1 Gew.-% Mo enthält.

6. Speichermedium nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtmagnetische Zwischenschicht (14, 14′; 43, 43′) 0,1 bis 1 Gew.-% Ni enthält.

7. Speichermedium nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Unterschicht (12, 12′) aus wenigstens einem Element der Gruppe Cr, Mo, W, Ti, C, Ge und Si oder einer im wesentlichen aus einem dieser Elemente zusammengesetzten nichtmagnetischen Legierung mit einer Schichtdicke von 10 bis 500 nm zwischen der magnetischen Schicht (13, 13′) und dem Substrat (11) angeordnet ist.

8. Magnetisches Speichermedium mit einer magnetischen Schicht auf einem Substrat, einer nichtmagnetischen Überzugsschicht auf der magnetischen Schicht und einer nichtmagnetischen Zwischenschicht zwischen der magnetischen Schicht und der nichtmagnetischen Überzugsschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtmagnetische Zwischenschicht (14, 14′; 43, 43′) aus wenigstens einem Element der Gruppe Zr, Hf, Ta, Ti und Nb oder einer im wesentlichen aus einem dieser Elemente zusammengesetzten Legierung besteht und die magnetische Schicht eine im wesentlichen aus Co bestehende metallische magnetische Dünnschicht (13, 13′; 42, 42′) ist.

9. Speichermedium nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Schicht eine im wesentlichen aus CoNi bestehende metallische magnetische Dünnschicht (13, 13′; 42, 42′) ist und Zr und/oder Hf oder eine im wesentlichen aus Zr oder Hf bestehende Legierung enthält.

10. Speichermedium nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische magnetische Dünnschicht (13, 13′; 42, 42′) 30 bis 48 At.-% Ni auf Basis des Co und 3 bis 12 At.-% Zr und/oder Hf oder eine im wesentlichen aus Zr oder Hf bestehende Legierung auf Basis der CoNi- Gesamtmenge enthält.

11. Speichermedium nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Schicht hauptsächlich aus CoCr bestehende metallische magnetische Dünnschicht (13, 13′; 42, 42′) ist und Zr und/oder Hf oder eine im wesentlichen aus Zr oder Hf bestehende Legierung enthält.

12. Speichermedium nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische magnetische Dünnschicht (13, 13′; 42, 42′) 3 bis 20 At.-% Cr auf Basis des Co und 3 bis 12 At.-% Zr und/oder Hf oder eine im wesentlichen aus Zr oder Hf bestehende Legierung auf Basis der CoCr- Gesamtmenge enthält.

13. Speichermedium nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der nichtmagnetischen Zwischenschicht (14, 14′; 43, 43′) 2 bis 10 nm ist.

14. Magnetisches Speichermedium mit einer magnetischen Schicht auf einem Substrat, einer nichtmagnetischen Überzugsschicht auf der magnetischen Schicht und einer nichtmagnetischen Zwischenschicht zwischen der magnetischen Schicht und der nichtmagnetischen Überzugsschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtmagnetische Zwischenschicht (14, 14′; 43, 43′) aus wenigstens einem Element der Gruppe Zr, Hf, Ta, Ti und Nb oder einer im wesentlichen aus einem dieser Elemente zusammengesetzten Legierung besteht und die magnetische Schicht eine aus Metalloxid bestehende magnetische Dünnschicht (13, 13′; 42, 42′) ist.

15. Speichermedium nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Metalloxid im wesentlichen aus γ-Fe₂O₃ zusammengesetzt ist.