DE3885698T2

DE3885698T2 - Magnetooptisches Speichermedium.

Info

Publication number: DE3885698T2
Application number: DE3885698T
Authority: DE
Inventors: Michinobu Mieda; Tomoyuki Miyake; Yoshiteru Murakami; Kenji Ohta; Akira Takahashi; Kazuo Van
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1987-09-30
Filing date: 1988-09-29
Publication date: 1994-05-19
Anticipated expiration: 2008-09-30
Also published as: EP0310392A2; EP0310392B1; EP0310392A3; DE3885698D1

Description

Die Erfindung betrifft ein magnetooptisches Speichermedium.
In den letzten Jahren bestand lebhafte Forschung auf dem Bereich der Technik optischer Platten mit dem Ziel des Entwickelns einer Speichereinrichtung hoher Kapazität und hoher Dichte. Die Aufmerksamkeit wurde insbesondere auf die Verwendung magnetooptischer Medien als überschreibbare Speichermedien gerichtet.
Magnetooptische Medien werden allgemein in amorphe Seltenerd/Übergangsmetall-Legierungen und kristalline Mn-Legierungen (wie MnBi und MnBiCu) unterteilt. Vorwiegend die ersteren Typen ziehen z. B. wegen des Gesichtspunktes von Korngrenzenstörsignalen Aufmerksamkeit auf sich. Beispiele für amorphe Seltenerd/Übergangsmetall-Legierungen sind solche mit uniaxialer, magnetischer Anisotropie, die im allgemeinen aus einem Seltenerdmetall wie Gd, Tb oder Dy und einem Übergangsmetall wie Fe oder Co durch Sputtern oder Aufdampfen im Vakuum in Form eines Dünnfilms hergestellt werden. Gd-Tb-Fe (oder -Co) -Legierungen sind als derartige Legierungen bekannt. Siehe hierzu das US-Patent "Magneto-Optic Memory Medium", Nr. 4,467,383 (oder Nr. 4,610,912).
Daten werden dadurch magnetisch auf ein magnetooptisches Speichermedium geschrieben oder auf diesem gelöscht, daß ein Laserstrahl bei erhöhter Temperatur nahe der Curietemperatur (Tc) aufgestrahlt wird. Für gleichmäßiges Schreiben oder Löschen ist es erwünscht, daß das Medium eine geringstmögliche Curietemperatur (insbesondere etwa 150ºC) aufweist, solange es Aufzeichnungsremanenz besitzt. Da derzeit verfügbare magnetooptische Aufnahmeköpfe Halbleiterlaser mit Ausgangsleistungen bis zu nur etwa 10 mW verwenden, ist es vom Gesichtspunkt der Aufzeichnungsempfindlichkeit her erwünscht, daß das Medium einen niedrigen Curiepunkt aufweist, so daß es bei niedrigen Temperaturen für magnetische Aufzeichnung verwendbar ist.
Für das Medium ist es auch erwünscht, daß es eine Koerzitivkraft/Temperatur-Charakteristik aufweist, die mit dem größtmöglichen Winkel stark im Bereich der Curietemperatur abfällt, um ein deutliches Aufzeichnungsmuster zu erzeugen, wenn Daten geschrieben werden, und um Bitstörungen auszuschließen und Jitter zu verringern.
Ein magnetooptisches Speichermedium aus Gd-Tb-Fe (oder FeCo) weist die Grundschwierigkeit einer relativ hohen Curietemperatur (Tc) auf. Um die Curietemperatur auf etwa 150ºC abzusenken, erscheint es nützlich, den Gehalt an Tb, das dazu dient, die Curietemperatur abzusenken, auf etwa 30 Atom-Mol% zu erhöhen. Jedoch weist die Zusammensetzung dann einen erhöhten Anteil an Tb auf, das ein teures Seltenerdmetall und nicht leicht verfügbar ist.
Die ungeprüften japanischen Patentveröffentlichungen SHO 59-84358 und SHO 60-128606 schlagen eine andere Alternative vor, und zwar dahingehend, eine kleine Menge an Cr in eine Gd-Tb-Fe (oder -Co)-Legierung einzufügen, um ein Speichermedium mit der optischen Eigenschaft eines vergrößerten Kerr- Rotationswinkels zu schaffen, um dadurch die Eigenschaften zum Lesen eines magnetischen Aufzeichnungsmusters zu verbessern (S/R-Verhältnis). Jedoch erwähnen diese Veröffentlichungen keine Verringerung der Curietemperatur des Mediums durch das Hinzufügen von Cr oder die oben genannte, stark abfallende Koerzitivkraft/Temperatur-Charakteristik.
Die Erfindung gibt ein magnetooptisches Aufzeichnungsmedium aus einer amorphen Legierung mit uniaxialer, magnetischer Anisotropie an, das dadurch hergestellt wird, daß 2 bis 15 Atom-Mol% Yttrium Y in eine Legierung eingeführt werden, die durch die folgende Formel wiedergegeben wird:
(Gdα Tb1-α) 1-βAβ,
wobei A ein Übergangsmetall ist und α und β den Bedingungen 0,5 ≤ α ≤ 0,7 sowie 0,6 < ß ≤ 0,8 genügen.
Die Erfindung führt zum Vorteil, daß das Vorhandensein von Y die Curietemperatur des magnetooptischen Speichermediums absenkt, ohne daß andere Eigenschaften desselben beeinträchtigt werden (wie die Koerzitivkraft und die uniaxiale, magnetische Anisotropie), und sie erlaubt es ferner, daß die Koerzitivkraft/Temperatur-Charakteristik des Mediums eine stärker abfallende Charakteristik ist. Demgemäß ist das erfindungsgemäße Medium als Speicherfilm für optische Platten, magnetooptische Karten und Bänder usw. sehr von Nutzen.
Fig. 1 ist ein Eigenschaftsdiagramm eines magnetooptischen Speichermediums der Zusammensetzung [(Gd0,6Tb0,4)0,28Fe0,72]Y, das die Beziehung zwischen dem Y- Gehalt und der Curietemperatur (Tc) zeigt;
Fig. 2 ist ein Eigenschaftsdiagramm für dasselbe magnetooptische Speichermedium wie oben, das die Beziehung zwischen dem Y-Gehalt und dem Kerr-Rotationswinkel zeigt;
Fig. 3 ist ein Eigenschaftsdiagramm desselben magnetooptischen Aufzeichnungsmediums wie oben, das die Curietemperatur und die Koerzitivkraft (Hc) desselben bei verschiedenen Y- Gehalten zeigt;
Fig. 4 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen eines Prozesses zum Herstellen des erfindungsgemäßen magnetooptischen Speichermediums;
Fig. 5 ist ein Diagramm, das den Aufbau einer optischen Platte mit dem erfindungsgemäßen magnetooptischen Aufzeichnungsmedium zeigt, und zwar während die Platte zum Schreiben verwendet wird;
Fig. 6 ist ein Diagramm, das den Aufbau einer magnetooptischen Karte mit dem erfindungsgemäßen magnetooptischen Speichermedium zeigt;
Fig. 7 ist ein Diagramm, das den Aufbau eines magnetooptischen Bandes mit dem erfindungsgemäßen magnetooptischen Speichermedium zeigt; und
Fig. 8 ist ein Eigenschaftsdiagramm, das die Beziehung zwischen der Curietemperatur und der Koerzitivkraft (Hc) zeigt, wie sie mit (Gd0,4Tb0,6)0,30Fe0,70 und (Gd0,6Tb0,4)0,28 Fe0,72 erhalten werden.
Die Legierung zur Verwendung bei der Erfindung wird durch die Formel (GdαTb 1-α) 1-βAβ repräsentiert, wobei α im Bereich von 0,5 ≤ α ≤ 0,7 liegt. Wenn α größer als 0,7 ist, weist die Legierung eine geringere Koerzitivkraft und uniaxiale, magnetische Anisotropie auf, bei denen es sich um Grundeigenschaften der Legierung handelt, was daher unpassend ist. Wenn α kleiner als 0,5 ist, ist es schwierig, eine Legierung mit der beabsichtigten Curietemperatur zu erhalten, und die Legierung ist auch daher unpassend. Innerhalb des obigen Bereichs ist ein bevorzugter Wert für α z. B. etwa 0,6, was zu einem Verhältnis von Gd zu Tb von etwa 3:2 führt. Was die Koerzitivkraft betrifft, liegt β im Bereich von 0,6 ≤ ß ≤ 0,8, vorzugsweise 0,68 ≤ ß ≤ 0,75.
Beispiele für das Übergangsmetall A sind Fe und Co.
Die Menge in die Legierung einzufügenden Yttriums beträgt 2 bis 15 Atom-Mol% abhängig von der Legierung. Wenn der Anteil unter 2 Atom-Mol% ist, ist es unmöglich, eine wesentliche Verringerung der Curietemperatur zu erwarten. Anteile über 15 Atom-Mol% sind hinsichtlich der uniaxialen (vertikalen) magnetischen Anisotropie der amorphen Legierung nicht erwünscht. Vorzugsweise liegt der Gehalt zwischen 3 und 12 Atom-Mol%.
Das erfindungsgemäße magnetooptische Speichermedium ist so ausgebildet, daß es eine Curietemperatur von 150 bis 180ºC aufweist, vorzugsweise 150 bis 160ºC.
Wenn z. B. 3 Atom-Mol% Yttrium zu (Gd0,6Tb0,4)0,8 Fe0,2 hinzugefügt werden, wird die Curietemperatur von etwa 175ºC (s. Fig. 8) auf etwa 165ºC (s. Fig. 3) abgesenkt.
Ferner senken das Hinzufügen von 6 Atom-Mol%, 8 Atom-Mol% oder 12 Atom-Mol% Y den Curiepunkt entsprechend um 15, 20 bzw. 30ºC auf etwa 160, etwa 155 bzw. etwa 145ºC ab.

Beispiele

Das erfindungsgemäße magnetooptische Aufzeichnungsmedium kann durch bereits bekannte Prozesse hergestellt werden.
Ein bevorzugter Prozeß wird als Beispiel untenstehend unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben. Ein mit einem Antioxidationsfilm auf seiner Oberfläche versehenes geeignetes Substrat 4 (z. B. eine Glasplatte mit 1 mm Dicke) wird in einer Sputterkammer 1 angeordnet. Eine Legierungsplatte 2 (z. B. eine Scheibe mit 4 Inch (102 mm Durchmesser) aus (Gd0,6Tb0,4)0,28Fe0,72), die vorab durch Schmelzen hergestellt wurde und ein Yttriumplättchen mit z. B. der Abmessung 5 x 5 x 1 mm werden als Target dem Substrat 4 gegenüberstehend angeordnet. Die in die sich ergebende Legierung einzufügende Menge an Yttrium wird hauptsächlich abhängig von der Berührungsfläche des Yttriumplättchens 3 zur Legierungsplatte 2 eingestellt. Der Abstand zwischen dem Glassubstrat 4 und der Legierungsplatte 2 beträgt z. B. 60 mm.
Eine Spannungsversorgung 5 ist mit der Kammer 1 und der Legierungsplatte 2 verbunden.
Die Kammer 1 wird durch eine Vakuumpumpe auf Hochvakuum von etwa 133,32 x 10&supmin;&sup6; Pa (1 x 10&supmin;&sup6; Torr) evakuiert, und dann wird ein Inertgas, wie Argongas, dauernd in die Kammer eingeleitet. Der Druck des Inertgases beträgt vorzugsweise 133,322 Pa (10 Torr). Anschließend wird Spannung (z. B. Gleichspannung it 150 W) an die Anordnung angelegt, um Sputtern zu bewirken.
Auf diese Weise kann ein erfindungsgemäßes Speichermedium 6 hergestellt werden, das z. B. eine Dicke von 0,2 um (2000 Å) aufweist.
Das so hergestellte erfindungsgemäße Speichermedium kann als Speichermedium für optische Platten, magnetooptische Karten, magnetooptische Bänder usw. verwendet werden.
Fig. 5 zeigt eine unter Verwendung des erfindungsgemäßen Speichermediums 6 hergestellte optische Platte 7. Die optische Platte 7 weist ein Glassubstrat 4 mit einem Antioxidationsfilm 8 aus AlN (oder AlSiN oder SiN) auf ihm auf, wobei das erfindungsgemäße Medium 6 über dem Film 8 ausgebildet ist, ein lichtdurchlässiger Film 9 aus AlN (oder AlSiN oder SiN) über dem Medium 6 und ein reflektierender Film 10 aus Al über dem Film 9 ausgebildet ist. Die Filme dieser Komponenten können durch herkömmliche Verfahren hergestellt werden.
Fig. 6 zeigt eine magnetooptische Karte 12 mit einem Antioxidationsfilm 8, einem erfindungsgemäßen Speichermedium 14, einem lichtdurchlässigen Film 9 und einem Reflexionsfilm 10, die auf einem wärmebeständigen Kunststoffsubstrat 13 übereinander in der genannten Reihenfolge ausgebildet sind, wie dargestellt.
Fig. 7 zeigt ein magnetooptisches Band 15 mit einem erfindungsgemäßen Speichermedium 16, einem lichtdurchlässigen Film 9 und einem reflektierenden Film 10, die über einem Antioxidationsfilm 8 ausgebildet sind. Die Komponenten des Bandes können ebenfalls durch herkömmliche Verfahren hergestellt werden.
Das aus der Legierung (Gd0,6Tb0,4)0,28 Fe0,72Y hergestellte erfindungsgemäße magnetooptische Speichermedium wurde hinsichtlich Änderungen der Curietemperatur bei variierenden Yttriumgehalten untersucht, nämlich bei 3, 6, 8 und 12 Atom- Mol%. Die Fig. 1 und 3 zeigen das Ergebnis. Es ist erkennbar, daß sich die Curietemperatur schrittweise mit ansteigendem Yttriumgehalt auf 165, 160, 155 und 145ºC absenkt.
Wenn das obige Speichermedium auf den Kerr-Rotationswinkel hin überprüft wurde, stellte sich heraus, daß der erwünschte Kerr-Rotationswinkel beinahe frei von wesentlichen Änderungen beibehalten wurde trotz der Änderungen im Yttriumgehalt (s. Fig. 2).
Das erfindungsgemäße magnetooptische Speichermedium, dessen Curietemperatur mit dem Gehalt an Y abnimmt, weist ferner eine Koerzitivkraft/Temperatur-Charakteristik auf, die um den Curiepunkt herum mit zunehmendem Gehalt an Y steiler abfällt, wie in Fig. 3 dargestellt.
Darüber hinaus stellte es sich heraus, daß optische Platten mit erfindungsgemäßem Speichermedium zufriedenstellend für wiederholtes Schreiben und Löschen verwendbar waren.
Ferner zeigt (Gd0,6Tb0,4)0,28 (Fe0,8CO0,2)0,72, in dem Co mit einem Verhältnis von γ = 0,25 bezogen auf Fe zugesetzt ist, dieselben Eigenschaften wie das vorstehende Ausführungsbeispiel, wenn Yttrium eingeschlossen wird.

Claims

1. Magnetooptisches Speichermedium aus einer amorphen Legierung mit uniaxialer, magnetischer Anisotropie, das durch Einfügen von 2 bis 15 Atom-Mol% Yttrium Y in eine Legierung hergestellt wurde, die durch die folgende Formel repräsentiert wird:

(GdαTb1-α) 1-βAβ,

wobei A ein Übergangsmetall ist und α und β den Bedingungen

0,5 ≤ α ≤ 0,7 sowie 0,6 ≤ β ≤ 0,8 genügen.

2. Medium nach Anspruch 1, bei dem das Übergangsmetall Fe ist, α und β sich in den Bereichen 0,5 ≤ α ≤ 0,6 sowie 0,68 ≤ β ≤ 0,75 befinden und die Menge an Yttrium 3 bis 12 Atom-Mol% beträgt.

3. Medium nach Anspruch 1, bei dem das Übergangsmetall Co ist, α und β in den Bereichen 0,5 ≤ α ≤ 0,6 sowie 0,68 v β 0,75 liegen und die Menge an Yttrium 3 bis 12 Atom- Mol% beträgt.

4. Medium nach Anspruch 1 bei dem Fe und Co zum Übergangsmetall gehören, α und β in den Bereichen 0,5 ≤ α ≤ 0,6 sowie 0,68 ≤ β ≤ 0,75 liegen, das Verhältnis γ von Co zu Fe im Bereich von 0 ≤ γ ≤ 1 liegt, und die Menge an Yttrium 3 bis 12 Atom-Mol% beträgt.

5. Optische Platte mit einer Aufzeichnungsschicht mit einem Medium gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4.

6. Magnetooptische Karte mit einer Aufzeichnungsschicht mit einem Medium gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4.

7. Magnetooptisches Band mit einer Aufzeichnungsschicht mit einem Medium gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4.