DE3811375A1 - Datenspeichersystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Datenspeichersystem mit thermisch direkt überschreibbarer Information, bei dem das Überschreiben der Information durch fokussierbare und in Wär­ meenergie umwandelbare Strahlung mit steuerbarer Intensität in Bereichen mit veränderbarer Magnetisierungsrichtung erfolgt. Das Speichersystem enthält eine Mehrschichtstruktur mit einer magnetischen Speicherschicht und einer magnetischen Steuer­ schicht. Diese Steuerschicht dient als Feldquelle für die Steuerung der Magnetisierung in der Speicherschicht.

In magnetooptischen Speichersystemen kann bekanntlich eine In­ formation mit einem fokussierten Strahlungsimpuls, der in Wärme umgesetzt wird, vorzugsweise einem Laserstrahl, in ein Spei­ chermedium eingeschrieben werden, dessen Koerzitivfeldstärke mit steigender Temperatur abnimmt. Das im allgemeinen als ma­ gnetooptische Dünnschicht gestaltete Speichermedium hat seine bevorzugte magnetische Achse senkrecht zu den Flachseiten der Speicherschicht. Durch den fokussierten Laserstrahl wird das magnetooptische Speichermedium in vorbestimmten Bereichen etwa die Ordnungstemperatur, die sogenannte Curie-Temperatur, bei der eine vorbestimmte Magnetisierung durch ein äußeres Magnet­ feld in den entstehenden Domänen eingestellt werden kann. Das Muster der Magnetisierung in den Domänen stellt die als binäre Daten gespeicherte Information dar. Zum Auslesen der Daten wird ein Laserstrahl geringer Intensität über einen Polarisator zu­ geführt. Die Polarisation des Lichtstrahls wird um einen vorbe­ stimmten Winkel gedreht, wenn der Lichtstrahl von der Speicher­ schicht reflektiert wird (Kerr-Effekt) oder wenn er durch die Speicherschicht hindurchtritt (Faraday-Effekt). Die Größe des Drehwinkels wird wesentlich bestimmt durch die Eigenschaften des Speichermediums. In Abhängigkeit von der Magnetisierungs­ richtung in den Domänen wird die Polarisationsebene im Uhrzei­ gersinn oder gegen den Uhrzeigersinn gedreht. Durch einen Ana­ lysator wird die Änderung der Polarisation umgewandelt in eine Änderung der Intensität des Lichtstrahls, die von einem Photo­ detektor registriert werden kann. Durch Anzeige der Drehung kann die Information aus dem Speicher wieder ausgelesen werden.

Zum Überschreiben einer eingeschriebenen Information kann bei­ spielsweise während einer Umdrehung der Speicherplatte die ein­ geschriebene Information mit einem Laserstrahl gelöscht und während der folgenden Umdrehung eine neue Information einge­ schrieben werden. Ferner kann in einem Zweistrahlsystem mit einem Wärmestrahl gelöscht und mit dem nachfolgenden Strahl neu eingeschrieben werden.

Bei einem weiteren bekannten Datenspeichersystem mit einer Speicherschicht, einem Dielektrikum und einer Steuerschicht wird zum Überschreiben die Magnetisierung nur in denjenigen Domänen umgewandelt, in die eine neue Information eingeschrie­ ben werden soll. Die Steuerschicht dient zum Erzeugen eines magnetischen Grundfeldes. Sie besteht aus ferrimagnetischem Material mit in Abhängigkeit von der Temperatur wechselnder Magnetisierung. Lesen und Überschreiben erfolgt in getrennten magnetischen Bereichen mit einem Zweistrahl-Lasersystem. Durch den Laserstrahl werden sowohl die Speicherschicht als auch die Steuerschicht erwärmt. Wird die Steuerschicht über ihren Kom­ pensationspunkt T _K erwärmt, so wird ihre Magnetisierungsrich­ tung umgedreht und zugleich erhöht. Beim Erreichen der Curie- Temperatur T _c der Speicherschicht wird diese Schicht schreib­ fähig und ihre Magnetisierung stellt sich parallel zur Magne­ tisierung in der Steuerschicht. Beim Abkühlen wird unterhalb der Kompensationstemperatur T _K der Steuerschicht die Magneti­ sierung umgedreht und ist dann der Magnetisierung in der Spei­ cherschicht entgegengerichtet. Die Magnetisierung in der Steuerschicht wird umgewandelt durch magnetostatische Wechsel­ wirkung. Die Koerzitivfeldstärken der beiden Schichten müssen somit aufeinander abgestimmt sein, damit die Magnetisierung in der Steuerschicht durch magnetostatische Wechselwirkung umge­ dreht werden kann, während die Magnetisierung in der Speicher­ schicht unverändert bleibt (US-PS 46 49 519).

Ein weiteres bekanntes Datenspeichersystem, bei dem das Ein­ schreiben, Auslesen und Löschen der Information durch fokus­ sierbare und in Wärmeenergie umwandelbare Strahlung erfolgt, enthält eine Mehrschichtstruktur mit einer magnetischen Spei­ cherschicht als Datenträger und einer Steuerschicht zum Über­ schreiben einer gespeicherten Information. Zum Einschreiben der Information dient ein Laser mit steuerbarer Intensität. Die Steuerschicht hat eine senkrechte Magnetisierung und eine rela­ tiv geringe Koerzitivfeldstärke bei Raumtemperatur. Ein starkes Initialisierungsfeld wird vor der Aufzeichnung bei Raumtempera­ tur an die Steuerschicht angelegt und sorgt für eine Magneti­ sierung in gleicher Richtung. Zum Überschreiben wird ein Laser­ strahl mit Impulsmodulation auf die Mehrschichtstruktur gerich­ tet und die Temperatur so weit erhöht, daß die Magnetisierung in beiden Schichten verschwindet. Damit wird ein Bit in die Steuerschicht eingeschrieben und bei der Abkühlung durch magne­ tische Austauschkopplung oder magnetostatische Kopplung auf die Speicherschicht übertragen. Mit einem niedrigen Pegel des Laserstrahls, mit dem die Mehrschichtstruktur nur unterhalb der Curie-Temperatur der Steuerschicht erwärmt wird, bleibt die Magnetisierung der Steuerschicht unverändert und in die Spei­ cherschicht wird ein anderes Bit eingeschrieben. Die Initia­ lisierung und Einschreibung erfolgt in getrennten Bereichen. Im Initialisierungsbereich der Steuerschicht wird die Information wieder gelöscht, damit sie im Schreibbereich wieder neu einge­ schrieben werden kann. In dieser Ausführungsform des Daten­ speichersystems ist ein Initialisierungsfeld erforderlich, das in der Steuerschicht die eingeschriebenen Daten löscht und zugleich die Daten in der Speicherschicht nicht verändert. Die eingeschriebenen magnetischen Domänen sind stabil durch magne­ tische Wandreibung (wall friction). Man braucht deshalb als Speicherschicht ein Material mit hoher Koerzitivfeldstärke, da­ mit ein Wandkriechen vermieden werden kann und zugleich müssen hohe Ansprüche an die Homogenität der Speicherschicht und die Garätetemperatur gestellt werden (DE-OS 36 19 618).

Ein weiteres bekanntes Datenspeichersystem mit thermisch direkt überschreibbarer Information enthält eine Mehrschichtstruktur als Datenträger, dessen Speicherschicht von einer Steuerschicht durch eine Isolierschicht getrennt ist, die zur Steuerung der Temperatur in der Steuerschicht dient. Zum Einschreiben, Aus­ lesen und Löschen dient ein Laserstrahl mit steuerbarer Inten­ sität. Die Steuerschicht erzeugt ein magnetisches Steuerfeld und damit eine magnetische Feldorientierung in der Speicher­ schicht als Funktion der Temperatur. Zum Einschreiben eines O-Signals wird durch einen Laserstrahl geringer zeitlicher Länge nur die Speicherschicht aufgeheizt und beispielsweise durch eine über dem Datenträger angeordnete Grundfeldquelle die O-Magnetisierung in die Speicherschicht eingeschrieben. Zum Einschreiben eines I-Signals wird durch einen längeren Laser­ impuls auch die Steuerschicht aufgeheizt und das Ladungsmuster in der Steuerschicht geändert. Der geänderte Feldverlauf wird auf die Speicherschicht übertragen. In dieser Ausführungsform hat jedoch das Ladungsmuster der Steuerschicht nur eine ver­ hältnismäßig geringe magnetisierende Wirkung auf die Speicher­ schicht. Die Dicke der Steuerschicht muß verhältnismäßig groß gewählt werden, damit der Dipol-Charakter der Ladungen ver­ schwindet. Außerdem besitzen die Materialien mit dieser relativ hohen Kompensationstemperatur wegen der entgegengesetzt gerich­ teten Magnetisierungen in beiden Untergittern eine relativ nie­ drige Gesamtmagnetisierung. Dementsprechend können nur kleine Felder in der Speicherschicht erzeugt werden (Europäische Offenlegungsschrift 02 17 096).

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und wirksames Datenspeichersystem anzugeben, bei dem ohne getrenn­ ten Löschvorgang die gespeicherte Information direkt über­ schrieben werden kann.

Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß zum Einschrei­ ben stabiler Domänen in der Speicherschicht ein erhöhter magne­ tischer Durchgriff von der Steuerschicht erforderlich ist und sie besteht in den Merkmalen des Anspruchs 1. Die zusätzliche magnetische Schaltfeldquelle erzeugt eine Magnetisierungsver­ teilung in der Steuerschicht und damit eine vorbestimmte Feld­ verteilung in der Speicherschicht. Durch eine Änderung der Temperaturverteilung in der Steuerschicht ändert sich die Magnetisierungsverteilung in dieser Schicht, die von der Schaltfeldquelle eingeprägt ist und damit erhält man eine vor­ bestimmte Änderung in der Speicherschicht. Es wird eine Strah­ lung mit steuerbarer Intensität, vorzugsweise ein Laserstrahl, verwendet, der beispielsweise in drei Stufen steuerbar ist. Zum Auslesen der Information ist nur eine verhältnismäßig geringe Laserleistung erforderlich.

Zum Einschreiben eines O-Signals ohne vorheriges Löschen einer gegebenenfalls bereits eingeschriebenen Information wird die Laserleistung so weit erhöht, daß die Speicherschicht oberhalb ihrer kritischen Temperatur und unterhalb der kritischen Tempe­ ratur der Steuerschicht erwärmt und ein Null-Signal durch das magnetische Grundfeld eingeschrieben wird. Zum Einschreiben eines I-Signals wird durch einen Laser-Impuls mit weiter erhöh­ ter Intensität auch die Steuerschicht über ihre kritische Tem­ peratur erwärmt. Sie verliert damit ihre Abschirmfähigkeit und das I-Signal wird durch das resultierende Feld aus dem Grund­ feld und dem wesentlich größeren und dem Grundfeld entgegen­ gerichteten magnetischen Schaltfeld eingeschrieben. Die Iso­ lierschicht und die Steuerschicht werden so bemessen, daß sich die Temperatur der Steuerschicht noch oberhalb ihrer kritischen Temperatur befindet und sie ihre Abschirmfähigkeit somit noch nicht wiedererlangt hat, wenn die Speicherschicht unter ihre kritische Temperatur abkühlt. Es bleibt somit noch das resultierende Feld in der eingeschriebenen Domäne der Speicherschicht wirksam. Der schreibfähige Bereich in der Speicherschicht wird somit etwa synchron magnetisch geschal­ tet.

Die Speicherschicht kann vorzugsweise aus Ytterbium-Terbium- Eisen-Cobalt YtTbFeCo bestehen. Als Material für die Isolier­ schicht ist vorzugsweise Selen geeignet. Als Steuerschicht wird vorzugsweise ein Material gewählt, dessen relative Permeabili­ tät bei Raumtemperatur wenigstens 10, vorzugsweise wenig­ stens 100, insbesondere wenigstens 1000, beträgt. Besonders ge­ eignet ist Eisen-Cobalt-Zirkon FeCoZr mit einer relativen Permeabilität von 6600. Die Schaltfeldquelle kann beispiels­ weise aus einem Dauermagneten aus Samarium-Cobalt SmCo beste­ hen, dessen Feldstärke vorzugsweise wenigstens das Doppelte der Feldstärke der Grundfeldquelle beträgt.

In einer besonderen Ausführungsform des Datenspeichersystems kann als Schaltfeldquelle auch ein integrierter Dauermagnet vorgesehen sein, der als Dünnfilm ausgeführt und als zusätzli­ che Schicht unter der Steuerschicht angeordnet ist. In dieser Ausführungsform kann eine Rillenstruktur der Schichten zweck­ mäßig sein. Zu diesem Zweck kann beispielsweise das Substrat, auf dem die Mehrschichtstruktur angeordnet ist, mit Rillen ver­ sehen sein, auf denen die Schichten der Mehrschichtstruktur nacheinander abgeschieden werden.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren Fig. 1 der Aufbau eines Datenspei­ chersystems gemäß der Erfindung schematisch veranschaulicht ist. Zur Erläuterung des direkten Überschreibens dienen Dia­ gramme gemäß den Fig. 2 und 3. Das Diagramm gemäß Fig. 4 veranschaulicht Eigenschaften einer besonderen Steuerschicht. Ein Schreibvorgang mit der Steuerschicht gemäß Fig. 4 ist in Fig. 5 angedeutet. Das Diagramm gemäß Fig. 6 veranschaulicht Eigenschaften einer weiteren Steuerschicht. Die Fig. 7 bis 9 zeigen jeweils eine besondere Ausführungsform aines Datenspei­ chersystems gemäß der Erfindung.

Ein Datenspeichersystem gemäß Fig. 1 enthält eine Mehr­ schichtstruktur 1 mit drei Schichten. Eine Speicherschicht 2 mit einer Dicke von beispielsweise etwa 70 nm, die beispiels­ weise aus Terbium-Eisen-Kobalt TbFeCo, vorzugsweise aus Ytterbium-Terbium-Eisen-Kobalt YbTbFeCo, bestehen kann, ist zur Datenspeicherung vorgesehen. Eine Isolierschicht 4 dient zur Steuerung der Wärmediffusion von der Speicherschicht zu einer Steuerschicht 6. Die Isolierschicht 4 kann vorzugsweise aus Selen Se oder Siliziumnitrid Si₃N₄, aber beispielsweise auch aus Siliziumoxid SiO₂ sowie aus Aluminiumnitrid Al₂N₄ oder aus Aluminiumoxid Al₂O₃ bestehen. Ihre Dicke, Wärmeleitfähigkeit und Wärmekapazität werden so gewählt, daß beim Einschreiben eines O-Signals die Wärmediffusion zur Steuerschicht 6 begrenzt wird und daß beim Einschreiben eines I-Signals durch Diffusion genügend Wärme von der Speicherschicht 2 auf die Steuerschicht 6 übertragen wird. Die Steuerschicht 6 besteht vorzugsweise aus Eisen-Kobalt-Zirkon FeCoZr, insbesondere (FeCo)₉₀Zr₁₀, mit H _K 800 A/m und einer Sättigungsmagnetisierung M _s =16 000 kA/m sowie einer relativen Permeabilität von 1600.

Zur Zuführung der Strahlungswärme ist eine Strahlungsquelle 8 vorgesehen, die vorzugsweise eine Laser-Strahlungsquelle mit zusätzlich steuerbarer Intensität und einer Leistung von bei­ spielsweise etwa 5 mW sein kann. Zur Fokussierung des Laser­ strahls 9 ist eine Fokussierungslinse 10 vorgesehen. Der Spei­ cherschicht 2 ist eine Grundfeldquelle 11 zugeordnet, die beispielsweise eine Spule sein kann und ein magnetisches Grundfeld H ₁₁ liefert. Unterhalb der Mehrschichtstruktur 1 ist eine zusätzliche Schaltfeldquelle 12 angeordnet, deren Durch­ messer B beispielsweise etwa 20 µm betragen kann und die in einem Abstand A von beispielsweise etwa 10 µm unterhalb der Steuerschicht 6 angeordnet ist. Als Schaltfeldquelle 12 ist ein Dauermagnet geeignet, der vorzugsweise noch mit einem schalen­ förmigen magnatischen Rückschluß 15 versehen sein kann, dessen Randbereich zur Konzentration des Schaltfeldes dient, vorzugs­ weise aus Samarium-Kobalt SmCo bestehen kann und ein Schaltfeld H ₁₂ liefert, dessen Intensität wesentlich größer als die Inten­ sität des Grundfeldes H ₁₁ ist. Bei Raumtemperatur T _A (ambient) wird dieses Feld durch die Steuerschicht 6 kurzgeschlossen und somit abgeschirmt.

Das Auslesen einer eingeschriebenen Information erfolgt in be­ kannter Weise mit Hilfe der Kerr-Drehung nach der Reflexion des Laserstrahls 9 oder mit Hilfe der Faraday-Drehung nach dem Durchtritt des Laserstrahls 9 durch die Speicherschicht 2.

Zum Einschreiben eines 0-Signals wird der Laserstrahl 9 mit erhöhter Intensität auf die Speicherschicht 2 gerichtet und diese innerhalb eines Bereiches 16 erwärmt. Im Diagramm der Fig. 2 ist die Temperatur T über der Zeit t aufgetragen. Der Temperaturverlauf in der Speicherschicht 2 ist mit T ₂ und der Temperaturverlauf in der Steuerschicht 6 ist mit T ₆ bezeichnet. Zur Zeit t ₀ beginnt die Erwärmung der Speicherschicht durch den Laserstrahl 9 und diese Schicht wird auf eine maximale Tempera­ tur T _2max von beispielsweise 200°C erwärmt. Zur Zeit t ₁ wird die kritische Temperatur T _2K erreicht, die etwa der Curie- Temperatur T _c des Speichermaterials entspricht und die Spei­ cherschicht 2 wird schreibfähig. Zur Zeit t ₂ wird der Laser­ strahl 9 abgeschaltet, beispielsweise etwa nach 40 ns und die Speicherschicht kühlt wieder ab, bis sie zur Zeit t ₄ unterhalb ihrer kritischen Temperatur T _2K ihre Schreibfähigkeit wieder verliert. Durch Wärmediffusion von der Speicherschicht 2 zur Steuerschicht 6 wird die Steuerschicht 6 aufgeheizt und er­ reicht ihre Maximaltemperatur T _6max zur Zeit t ₃. Diese Maximal­ temperatur von beispielsweise 100°C ist kleiner als die kriti­ sche Temperatur T _6K , bei der die Steuerschicht 6 ihre Abschirm­ fähigkeit verliert. Die Isolierschicht 4 ist so bemessen, daß beim Einschreiben eines Null-Signals diese kritische Temperatur T _6K nicht erreicht wird. In der Ausführungsform der Mehr­ schichtstruktur mit Kobalt-Zirkon CoZr oder Kobalt-Eisen-Zirkon (CoFe)Zr bleibt somit beim Einschreiben eines Null-Signals die Abschirmfähigkeit der Steuerschicht 6 erhalten. Die eingeprägte Magnetisierung wird bei der Abkühlung bis unterhalb der kriti­ schen Temperatur T _2K im Zeitpunkt t ₆ fixiert. Das 0-Signal wird somit während der Zeit t ₁ bis t ₄ durch das Grundfeld H ₁₁ in die Speicherschicht 2 eingeschrieben.

Im Diagramm gemäß Fig. 3 sind die relativen kritischen Tempe­ raturen T _2K/T ₂ und T_6K/T ₂ über der Zeit t aufgetragen. Die T _6K/T ₂-Kurve c veranschaulicht den Temperaturverlauf in der Speicherschicht 2. In Kurve a ist der Quotient T _Kr2/T ₂ auf­ getragen. Die Kurve b stellt den Quotienten T _2K/T ₂ dar und in der Kurve c ist das Verhältnis T _6K / T ₂ aufgetragen. Zum Ein­ schreiben eines I-Signals erhält die Speicherschicht 2 einen Laserimpuls 9 mit erhöhter Intensität. Die Speicherschicht 2 wird erwärmt und zur Zeit t ₁ überschreitet ihre Temperatur T ₂ die kritische Temperatur T _2K und die Speicherschicht 2 wird schreibfähig. Nach dem Ende des Laser-Impulses wird mit zu­ nehmender Abkühlung zur Zeit t ₄ die Temperatur T ₂ wieder klei­ ner als die kritische Temperatur T _2K und der Quotient T _2K/T ₂ wird größer als 1. Im Zeitraum t ₁ bis t ₄ ist die Speicher­ schicht 2 schreibfähig. Die Intensität des Laserstrahls und die Isolierschicht werden so gewählt, daß durch Wärmediffusion auch die Steuerschicht 6 genügend erwärmt wird. Zur Zeit t ₂ wird der Quotient T ₆/T ₂ größer als der Quotient T _6K /T _2. In diesem Be­ reich der Kurve b von t ₂ bis t ₅ wird die kritische Temperatur T _6K der Steuerschicht 6 überschritten und die Steuerschicht 6 verliert ihre Abschirmfähigkeit. Das Schaltfeld H ₁₂ kann zum Bereich 16 in der Speicherschicht 2 durchgreifen. Im Zeitraum von t ₂ bis t ₄ ist die Speicherschicht 2 schreibfähig, so daß in diesem Zeitraum Δ t im Bereich 16 das resultierende Feld H wirk­ sam ist. Mit der Bedingung H ₁₂<H ₁₁ erhält die Speicherschicht im Bereich 16 unabhängig vom vorhergehenden Magnetisierungszu­ stand in diesem Bereich die Magnetisierungsrichtung des resul­ tierenden Feldes H. In dieser Ausführungsform des Datenspei­ chersystems wird somit das I-Signal durch das Schaltfeld H ₁₂ eingeschrieben.

In einer weiteren Ausführungsform kann das Datenspeichersystem mit einer Steuerschicht 6 aus einem Material versehen sein, dessen Kompensationstemperatur T _K wesentlich unterhalb der Curie-Temperatur T _c liegt, wie es im Diagramm gemäß Fig. 4 an­ gedeutet ist, in dem die Magnetisierung M über der Temperatur T aufgetragen ist. Diese Eigenschaft hat beispielsweise Eisen-/ Kobalt FeCo mit einem der Seltenen Erden, vorzugsweise Terbium Tb, insbesondere in der Zusammensetzung Tb _x Fe _y Co_1-x-y, wobei x≈0,25 und y≈0,6 ist. Die Magnetisierung M dieses Materials ist bei Raumtemperatur T _A groß und nimmt dann bis zur Kompensa­ tionstemperatur T _K ab und erreicht nochmals ein Maximum, bevor sie bei der Curie-Temperatur T _c wieder Null ist. Zum Einschrei­ ben eines 0-Signals wird in dieser Ausführungsform die Steuer­ schicht 6 etwa bis zur Kompensationstemperatur T _K erwärmt. Seine Magnetisierung M verschwindet und es entsteht ein "Loch" in der Steuerschicht 6. Das Schaltfeld H ₁₂ greift im Bereich 17 zum Bereich 16 der Speicherschicht 2 durch. Mit dieser Steuer­ schicht 6 wird somit das 0-Signal durch das Schaltfeld H ₁₂ eingeschrieben.

Zum Einschreiben eines I-Signals wird die Temperatur T durch den Laserstrahl 9 weiter erhöht bis zur Temperatur T _m mit maxi­ maler Magnetisierung. Damit ist gemäß Fig. 5 die Steuer­ schicht 6 in einem zentralen Bereich 22 mit dieser Temperatur T _m unterhalb des Bereiches 16 der Speicherschicht 2 weichmagne­ tisch und schirmt das Schaltfeld H ₁₂ gegenüber dem Bereich 16 ab und das I-Signal wird durch das Grundfeld H ₁₁ in den Bereich 16 der Speicherschicht 2 eingeschrieben. In einem Bereich 23 am Rand des zentralen Bereiches 22 fehlt die Abschirmung, dieser ringförmige Bereich 23 liegt jedoch außerhalb des schreibfähi­ gen Bereiches 16 der Speicherschicht 2.

Ferner kann für die Steuerschicht 6 ein Material gewählt werden, das beispielsweise bei Raumtemperatur T _A keine Magne­ tisierung M und einen hohen Gütefaktor hat. Gemäß dem Diagramm der Fig. 6, in dem die Magnetisierung M über der Temperatur T aufgetragen ist, steigt die Magnetisie­ rung M mit zunehmender Temperatur T bis zu einem Maximalwert an und fällt dann dicht unterhalb der Curie-Temperatur T _c steil ab. Der Gütefaktor Q zeigt eine Abnahme bis zur Curie-Tempera­ tur T _c . Diese Eigenschaft hat beispielsweise Terbium-Eisen-Ko­ balt mit der Zusammensetzung Tb _x Fe Co_1-x-y, wobei X≈0,2 und y≈0,7 ist. Zum Einschreiben eines O-Signals wird die Tempe­ ratur erhöht bis zur Temperatur T _o , bei der die Steuerschicht 6 im Bereich 22 durch den hohen Gütefaktor Q keine abschirmende Wirkung hat und das Schaltfeld H ₁₂ zum schreibfähigen Bereich 16 der Speicherschicht 2 durchdringt. Bei einer erhöhten Tempe­ ratur T _I mit hoher Magnetisierung M _I und geringer magnetischer Anisotropie K wird der Bereich 22 weichmagnetisch, er schirmt das Schaltfeld H ₁₂ ab und das I-Signal wird durch das Grundfeld H ₁₁ eingeschrieben.

In der besonderen Ausführungsform des Datenspeichersystems gemäß Fig. 7 ist die Mehrschichtstruktur mit der Speicher­ schicht 2, der Isolierschicht 4 und der Steuerschicht 6 auf einem Substrat 20 angeordnet, das beispielsweise aus Glas be­ stehen kann. Eine Schaltfeldquelle 13 ist in der Mehrschicht­ struktur als hartmagnetische Dünnschicht mit einem periodi­ schen Magnetisierungsmuster, beispielsweise mit Bereichen ab­ wechselnd einander entgegengerichteter Magnetisierung 23, integriert, deren Periodenlänge C jeweils den Abstand zwischen nebeneinander liegenden Datenspuren entspricht. Jeweils in den nicht Divergenz-freien Bereichen der Magnetisierungen 23 tritt das nicht näher bezeichnete Schaltfeld aus, das bei Raumtempe­ ratur nach oben durch die Steuerschicht 6 abgeschirmt wird. Die Länge C dieser Bereiche kann beispielsweise jeweils etwa 1,6 µm betragen.

In der Ausführungsform eines Datenspeichersystems gemäß Fig. 8 ist das Substrat 20 mit Rillen 21 versehen, deren Breite D bei­ spielsweise etwa 1 µm betragen kann. Auf dieser Flachseite wird das Substrat 20 mit einer magnetooptischen Speicherschicht 2 versehen, die durch eine Isolierschicht 4 von der Steuerschicht 6 getrennt ist. An ihrer unteren freien Oberfläche wird diese Mehrschichtstruktur mit einer Schaltfeldquelle 14 als Dünnfilm versehen, der eine Vorzugsrichtung für die Magnetisierung senk­ recht zur Filmebene aufweist. Diese Schaltfeldquelle 14 kann beispielsweise aus Mangan-Wismut MnBi, vorzugsweise aus Ter­ bium-Kobalt TbCo, insbesondere aus Kobalt-Palladium CoPd, be­ stehen. Diese Dünnschicht kann vorzugsweise aus mehreren Schichten bestehen, die nacheinander aufgebracht sind. Die Tiefe a der Rillen 21 wird vorzugsweise gleich dem Produkt aus einer ungeraden Zahl mit einem Viertel der Wellenlänge (λ/4) des Lichts im Substrat 20 gewählt und kann beispielsweise etwa 0,25 µm betragen.

In der besonderen Ausführungsform des Datenspeichersystems gemäß Fig. 9 sind einer gemeinsamen Schaltfeldquelle 14 zwei Mehrschichtstrukturen zugeordnet, die jeweils eine Speicher­ schicht 2 bzw. 3, eine Isolierschicht 4 bzw. 5 und eine Steuer­ schicht 6 bzw. 7 enthalten. In dieser Ausführungsform erhält man einen doppelten Speicherinhalt des Systems.

Claims (24)

1. Datenspeichersystem mit thermisch direkt überschreibbarer Information, bei dem das Überschreiben der Information durch fokussierbare und in Wärmeenergie umwandelbare Strahlung mit steuerbarer Intensität in Bereichen mit veränderbarer Magneti­ sierungsrichtung erfolgt, mit einer Mehrschichtstruktur, die mindestens eine magnetische Speicherschicht, eine Wärmediffu­ sionsschicht und eine magnetische Steuerschicht enthält, dadurch gekennzeichnet, daß eine zu­ sätzliche magnetische Schaltfeldquelle (12 bis 14) vorgesehen ist und daß durch die Temperatur der Steuerschicht (6) die Gesamtfeldverteilung der Schaltfeldquelle (12) und der Steuer­ schicht (6) in der Speicherschicht (2) veränderbar ist.

2. Datenspeichersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltfeldquelle (12) ein getrennter Dauermagnet vorgesehen ist.

3. Datenspeichersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet mit einem magnetischen Rückschluß (15) versehen ist.

4. Datenspeichersystem nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt­ feldquelle (12) aus Samarium-Cobalt SmCo besteht.

5. Datenspeichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt­ feldquelle (12) aus Niob-Eisen-Cobalt NbFeCo besteht.

6. Datenspeichersystam nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Steuerschicht (6) mit in verschiedenen Temperaturbereichen unterschiedlicher relati­ ver Permeabilität

7. Datenspeichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß die Steuer­ schicht (6) wenigstens teilweise aus einem Material besteht, dessen weichmagnetische Eigenschaften sich bei erhöhter Tempe­ ratur ändern.

8. Datenspeichersystem nach Anspruch 7, gekenn­ zeichnet durch eine Steuerschicht (6) aus Kobalt- Zirkon CoZr.

9. Datenspeichersystem nach Anspruch 7 oder 8, gekenn­ zeichnet durch eine Steuerschicht aus Kobalt-Eisen- Zirkon CoFeZr besteht.

10. Datenspeichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer­ schicht (6) aus einem ferrimagnetischen Material besteht mit einer Kompensationstemperatur T _K , die wesentlich geringer ist als seine Curie-Temperatur T _c , und daß innerhalb des Berei­ ches zwischen der Kompensationstemperatur T _K und der Curie- Temperatur T _c die Magnetisierung M _s groß und die magnetische Anisotropie K gering ist und im "O"-Bereich mit einer Tempe­ ratur T _o die Magnetisierung M _S wenigstens annähernd Null ist (Fig. 4).

11. Datenspeichersystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschicht (6) aus Terbium-Eisen-Kobalt TbFeCo besteht.

12. Datenspeichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer­ schicht (6) aus einem ferrimagnetischen Material besteht, bei dem bei Raumtemperatur T _R und beim Einschreiben eines O-Signals der Gütefaktor Q»1 ist und bei dem dicht unterhalb der Curie-Temperatur T die Magnetisierung M groß und der Güte­ faktor Q klein ist (Fig. 6).

13. Datenspeichersystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschicht (6) aus Terbium-Eisen-Kobalt TbFeCo besteht, bei dem im Temperaturbe­ reich dicht unterhalb der Curie-Temperatur T _c der Gütefaktor Q«1 ist.

14. Datenspeichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch eine Speicherschicht (2) aus Ytterbium-Terbium-Eisen-Kobalt YbTbFeCo.

15. Datenspeichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch eine Wärmediffusionsschicht (4) aus Selen Se.

16. Datenspeichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmediffusionsschicht aus Aluminiumnitrid besteht.

17. Datenspeichersystem nach einem der Ansprüche 1 und 6 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Schalt­ feldquelle (13) ein integrierter Dauermagnet als Dünnfilm mit magnetischer Vorzugsachse vorgesehen ist.

18. Datenspeichersystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein integrierter Dauer­ magnet mit einer periodischen Magnetisierung dem Muster der Datenspuren entspricht (Fig. 7).

19. Datenspeichersystem nach Anspruch 17, gekenn­ zeichnet durch eine Rillenstruktur der Oberfläche und eine dauermagnetische Schicht (14) mit einer magnetischen Anisotropie senkrecht zu den Flachseiten.

20. Datenspeichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine zu­ sätzliche Grundfeldquelle (11) vorgesehen ist.

21. Datenspeichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Inten­ sität der Schaltfeldquelle (12) bei fehlender Abschirmung der Steuerschicht (6) wenigstens im Randgebiet eines schreibfähigen Bereiches (16) der Speicherschicht (2) wenigstens das Doppelte der Intensität der Grundfeldquelle (11) beträgt.

22. Datenspeichersystem nach einem der Ansprüche 17 bis 21, gekennzeichnet durch eine gemeinsame Schaltfeld­ quelle (14), der Mehrschichtstrukturen zugeordnet sind, die mindestens jeweils eine Speicherschicht (2, 3) und jeweils eine Wärmediffusionsschicht (4, 5) sowie Steuerschicht (6, 7) ent­ halten (Fig. 9).

23. Datenspeichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 22, gekennzeichnet durch einen Laser als Strah­ lungsquelle (8) mit zusätzlich stufenweise steuerbarer Inten­ sität.

24. Datenspeichersystem nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß für das Auslesen, das Ein­ schreiben eines O-Signals und eines I-Signals jeweils eine Stufe der Intensität der Strahlungsquelle (8) vorgesehen ist.