DE69304765T2

DE69304765T2 - Senkrecht magnetisierbarer Film, Verfahren zur Herstellung des Filmes und magnetisches Aufzeichnungsmedium mit diesem Film

Info

Publication number: DE69304765T2
Application number: DE69304765T
Authority: DE
Inventors: Kousaku Tamari
Original assignee: Toda Kogyo Corp
Current assignee: Toda Kogyo Corp
Priority date: 1992-03-30
Filing date: 1993-03-26
Publication date: 1997-01-30
Anticipated expiration: 2013-03-27
Also published as: EP0564188A1; EP0564188B1; JPH05282617A; US5589261A; JP2872226B2; DE69304765D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen senkrecht magnetisierbaren Film, ein Verfahren zu seiner Herstellung und ein magnetisches Aufzeichnungsmedium, das ihn enthält. Die Erfindung betrifft insbesondere einen senkrecht magnetisierbaren Film, der für ein senkrecht magnetisierbares Aufzeichnungsmaterial geeignet ist, das gegenüber Oxidation stabil ist, welches eine ausgezeichnete senkrechte magnetische Anisotropie aufweist und welches Kristalle mit kleiner durchschnittlicher Korngröße enthält, ein Verfahren zu seiner Herstellung und ein magnetisches Aufzeichnungsmedium, das ihn enthält.
Bei der derzeitigen Forderung der Verkleinerung und höheren Zuverlässigkeit von Informationsverarbeitungs-Vorrichtungen und -Systemen wurden schnell senkrecht magnetisierbare Filme entwickelt und praktisch verwendet. Ein senkrecht magnetisierbarer Film, der für eine Aufzeichnung mit hoher Dichte geeignet ist, muß eine große Koerzitivkraft und eine große Sättigungsmagnetisierung in der Richtung senkrecht zu der Filmoberfläche besitzen.
Der senkrecht magnetisierbare Film muß weiterhin Kristallkörner mit einer Kristallkorngröße so klein wie möglich oder solche, die amorph sind, enthalten, da, wenn die durchschnittliche Korngröße der Kristalle, die den senkrecht magnetisierbaren dünnen Film bilden, groß ist, die Streuung des Lichts an der Grenzfläche der Kristallkörner stattfindet, was hohe Geräuschwerte ergibt.
Zusätzlich muß der senkrecht magnetisierbare Film gegenüber Oxidation stabil sein, da die Oxidation durch Sauerstoff in der Luft eine Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften des magnetischen Aufzeichnungsmediums verursacht.
Wenn der senkrecht magnetisierbare Film als Aufzeichnungsschicht eines magneto-optischen Aufzeichnungsmediums, bei dem die Aufzeichnung und Reproduktion von Information unter Verwendung eines Lichtstrahls, wie eines Laserstrahls, durchgeführt wird, verwendet wird, muß das Medium magneto-optische Eigenschaften, wie einen Faraday-Rotationswinkel, so hoch wie möglich besitzen. Die derzeitige Forderung nach einer Aufzeichnung mit hoher Dichte hat zu der Tendenz geführt, daß die aufgezeichneten Trägersignale eine hohe Frequenz besitzen, in anderen Worten, daß die Wellenlänge der aufgezeichneten Trägersignale kurz ist. Im Falle einer magneto-optischen Aufzeichnung wird die aufgezeichnete Bitgröße durch die Wellenlänge des Laserstrahls bestimmt, und je kürzer die Wellenlänge ist, um so kleiner wird die Bitgröße. Es besteht daher ein großer Bedarf nach einem Material mit großem Faraday-Rotationswinkel in einem kurzen Wellenlängenbereich von nicht mehr als 600 nm.
Beispiele für senkrecht magnetisierbare Aufzeichnungsfilme und Verfahren zu ihrer Herstellung, die in der Vergangenheit beschrieben wurden, sind die folgenden.
(1) Ein Verfahren zur Herstellung eines Cobalt-Ferrit- Spinellfilms, welches die Bildung eines Spinellfilms durch Sputtern auf ein Substrat bei niedriger Temperatur in oxidierender Luft unter Verwendung eines Legierungstargets, welches hauptsächlich aus Co und Fe zusammengesetzt ist (offengelegte japanische Patentanmeldung (KOKAI) JP-A-63/47359), umfaßt. In der offengelegten japanischen Patentanmeldung (KOKAI) JP-A- 63/47359 befindet sich die Beschreibung "Wenn ein reaktives Sputtern in oxidierender Luft unter Verwendung eines Legierungstargets, welches hauptsächlich aus Co und Fe zusammengesetzt ist, durchgeführt wird, wird ein Cobalt-Ferrit-Spinellfilm, der durch CoxFe3-xO&sub4; dargestellt wird (worin 0,5 ≤ x ≤ 1,05), auf dem Substrat gebildet. In diesem Fall wird, selbst wenn die Oberflächentemperatur so niedrig wie etwa 200ºC ist, ein Spinellfilm mit guter Kristallisierbarkeit erhalten."
(2) Ein magnetisches Aufzeichnungsmedium, das ein Substrat, eine Unterschicht aus einem kristallinen Film mit einer kristallinen Spinellstruktur und eine magnetische Aufzeichnungsschicht aus einem kristallinen Spinell-Ferrit-Film umfaßt, wobei die Gitterkonstante der Unterschicht größer ist als die der magnetischen Aufzeichnungsschicht (offengelegte japanische Patentanmeldung (KOKAI) JP-A-3/17813). Die Beschreibung "Die Unterschicht besteht aus einem Material, welches durch die folgende allgemeine Formel:
AB&sub2;O&sub4;
dargestellt wird, worin A ein Metallelement mit zweiwertigen Ionen und mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Mg, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Fe usw., bedeutet und B ein Metallelement aus dreiwertigen Ionen und mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Cr, In, Rh, Sc, Tl, Fe usw., bedeutet. Die magnetische Aufzeichnungsschicht 3 besteht aus einem Material, das durch die allgemeine Formel:
ABxFE3-xO&sub4;
dargestellt wird, worin A und B gleich sind wie bei der oben erwähnten allgemeinen Formel und 0 ≤ x ≤ 2." ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung (KOKAT) JP-A- 3/17813 offenbart.
(3) Ein orientierter Film aus Oxidkristallen, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel:
AxB3-xOy
worin A mindestens ein Element ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Mn, Co, Ni, Cu, Mg, Cr, Zn, Li und Ti; B Fe oder Al bedeutet; 0,5 ≤ x ≤ 2,0 und 2,5 ≤ y ≤ 4, wobei das Verhältnis (I&sub1;&sub1;&sub1;/I&sub2;&sub2;&sub2;) der reflektierenden Peakintensität I&sub1;&sub1;&sub1; der Kristallseite (111) und der reflektierenden Peakintensität I&sub2;&sub2;&sub2; der Kristallseite (222) weniger als 0,2 beträgt, wenn der Röntgenbeugungspeak auf der Annahme mit einem Index versehen wird, daß der Film eine kristalline Spinellstruktur besitzt (offengelegte japanische Patentanmeldung (KOKAI) JP-A-3/188604).
(4) Ein Verfahren zur Herstellung eines Cobalt-Ferrit- Films, umfassend die Stufen der Bildung eines mehrschichtigen Metallfilms durch Laminierung von mindestens zwei von einer Co-Schicht und einer Fe-Schicht auf ein Substrat und der Wärmebehandlung des erhaltenen mehrschichtigen Films in Sauerstoff-enthaltender Luft (offengelegte japanische Patentanmeldung (KOKAI) JP-A-4/10509).
In der offengelegten japanischen Patentanmeldung (KOKAI) JP- A-4/10509 findet sich die folgende Beschreibung.
"Die Gesamtdicke der Co-Schicht und der Fe-Schicht in dem mehrschichtigen Metallfilm beträgt nicht mehr als 100 Å. Dies ist darauf zurückzuführen, daß, wenn die Gesamtdicke der Co- Schicht und der Fe-Schicht 100 Å überschreitet, es schwierig ist, einen Cobalt-Ferrit-Film mit großem Kerr-Rotationswinkel herzustellen."
"Sieben Arten von Mehrfachschichten wurden auf einem Glassubstrat 3 (Coning 7059, hergestellt von CONING) durch Sputtern in Ar unter Verwendung eines einzigen Co-Targets und eines einzigen Fe-Targets bei den folgenden Bedingungen, wie in Fig. 1 dargestellt, gebildet.

Sputterbedingungen:

Gesamt-Sputterdruck: 2 mTorr
Sputterstrom: 0,2 A
Substrattemperatur Raumtemperatur
Bei jeder der Mehrfachschichten betrug das Dickeverhältnis von Co-Schicht 1 und Fe-Schicht 2 1:2, und die Gesamt-Filmdicke war konstant 200 nm [2000 Å (1 nm 10 Å)]. Diese Mehrfachschichten waren 1 Schicht aus (Co/Fe = 660 Å/1340 Å), 2 Schichten aus (Co/Fe = 330 A/670 Å), 4 Schichten aus (Co/Fe = 165 Å/335 Å), 8 Schichten aus (Co/Fe = 82,5 Å/167,5 Å), 10 Schichten aus (Co/Fe = 66 Å/134 Å), 20 Schichten aus (Co/Fe = 33 Å/67 Å) und 40 Schichten aus (Co/Fe = 17 Å/33 Å). Jede der Mehrfachschichten wurde in einem elektrischen Ofen in Luft in dem in Fig. 3 dargestellten Wärmebehandlungsmuster wärmebehandelt. Genauer gesagt, der Film wurde bei einer hohen Erhöhungsgeschwindigkeit bis 300ºC und dann bei einer Erhöhungsgeschwindigkeit von 100 ºC/h bis 500ºC erhitzt. Der Film wurde bei 500ºC während 2 Stunden erhitzt und dann allmählich abgekühlt. Auf dem Glassubstrat wurde so ein Cobalt-Ferrit-Film gebildet."
Die in der offengelegten japanischen Patentanmeldung (KOKAI) JP-A-4/10509 beschriebenen Cobalt-Ferrit-Filme sind ein mehrschichtiger Film (in der Ebene magnetisierbarer Film), bestehend aus einer Cobaltschicht und einer Ferritschicht, und ein Film (ein senkrecht magnetisierbarer Film), bestehend aus Cobalt-Ferrit-Oxid. Jeder der mehrschichtigen Metallfilme wird bei einer Temperatur von nicht unter 500ºC während nicht weniger als 2 Stunden wärmebehandelt, wobei ein Cobalt-Ferrit- Oxid-Film erhalten wird.
(5) Ein amorpher Legierungsfilm, wie ein Gd-Co-Film und ein Tb-Fe-Film, bestehend aus einem Metall der seltenen Erde und einem Übergangsmetall (offengelegte japanische Patentanmeldung (KOKAI) JP-A-51/119999), und ein dünner Magnetoplumbit-Oxid-Film, wie ein Barium-Ferrit-Film (offengelegte japanische Patentanmeldung (KOKAI) JP-A-62/267949).
Obgleich der oben erwähnte amorphe Legierungsfilm vorteilhaft ist, da das gebildete Geräusch klein ist, da keine Korngrenze vorliegt, ist er nachteilig, da die magneto-optischen Eigenschaften (Kerr-Rotationswinkel) auf weniger als 0,3 Grad erniedrigt sind, die bei der praktischen Verwendung erforderlich sind, wenn ein Laserstrahl mit kurzer Wellenlänge verwendet wird, und da der Film gegenüber Oxidation instabil ist, d.h., er wird leicht oxidiert. Der oben erwähnte dünne Oxidfilm ist von Vorteil, da er gegenüber Oxidation stabil ist, aber er ist nachteilig, da die Korngröße groß ist und hohe Geräuschwerte gebildet werden. Die Kristallinität des Films besitzt eine enge Beziehung zu verschiedenen Eigenschaften, wie der senkrechten magnetischen Anisotropie und den magneto-optischen Eigenschaften. Zur Verbesserung der verschiedenen Eigenschaften eines Films ist bei der Bildung des Films ein Hochtemperatur-Wärmebehandlungsverfahren wesentlich. Beispielsweise wird das Substrat auf nicht weniger als 500ºC erhitzt, oder nach der Bildung des Films auf dem Substrat bei niedriger Temperatur, wie nicht über 400ºC, wird der erhaltene Film bei hoher Temperatur, wie nicht niedriger als 500ºC, wärmebehandelt Als Folge wachsen notwendigerweise die Kristallkörner. Wenn die durchschnittliche Korngröße groß wird, wird das Licht stark gestreut, was zum Zeitpunkt des Ablesens der Information, die bei der magneto-optischen Aufzeichnung aufgezeichnet wird, ein starkes Geräusch verursacht.
Damit das Substrat auf nicht weniger als 500 ºC erhitzt werden kann, muß das Substrat selbst eine hohe Wärmebeständigkeit besitzen. Trotzdem ist die wärmebeständigkeit des Materials, welches heute allgemein als Substrat für ein senkrecht magnetisierbares Aufzeichnungsmedium verwendet wird, wie ein Polycarbonat- und Epoxyharz, ungenügend, so daß das Material für das Substrat beschränkt ist, welches im Hinblick auf die Industrie und Wirtschaftlichkeit von Nachteil ist.
Keiner der oben erwähnten Filme erfüllt ausreichend alle Forderungen, wie eine ausgezeichnete Stabilität gegenüber Oxidation, eine ausgezeichnete senkrechte magnetische Anisotropie und Kristalle mit kleiner durchschnittlicher Korngröße.
Dementsprechend besteht heute ein großer Bedarf nach einem senkrecht magnetisierbaren Film, der eine ausgezeichnete senkrechte magnetische Anisotropie bei einer Temperatur nicht über 500ºC besitzt und der aus einem Oxid mit kleiner durchschnittlicher Korngröße besteht.
Als Ergebnis der verschiedenen, von den benannten Erfindern durchgeführten Untersuchungen wurde gefunden, daß (1) ein senkrecht magnetisierbarer Film, der durch Bilden einer Einheit (A)/(B) oder (B)/(A), zusammengesetzt aus einer Kristallschicht (A) des Spinell-Typs, welche Fe als Hauptbestandteil enthält, und einer Kristallschicht (B) des Spinell- Typs, welche Co als Hauptbestandteil enthält, und angeordnet in der Reihenfolge (A) und (B) oder (B) und (A), und Laminieren von mindestens zwei solcher Einheiten erhalten worden ist, oder (2) ein senkrecht magnetisierbarer Film, der durch Bilden einer Einheit (A')/(C)/(B')/(C) oder (B')/(C)/(A')/(C) zusammengesetzt aus einer Kristallschicht (A') des Spinell-Typs, welche Fe als Hauptbestandteil enthält, einer Kristallschicht (B') des Spinell-Typs, welche Co als Hauptbestandteil enthält, und einer Kristallschicht (C) des Spinell-Typs, welche ein Gemisch aus Fe und Co als Hauptbestandteil enthält, und angeordnet in der Reihenfolge (A'), (C), (B') und (C) oder (B'), (C), (A') und (C), und Laminieren von mindestens zwei solcher Einheiten erhalten worden ist, gegenüber Oxidation stabil ist (eine ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit besitzt), ausgezeichnete senkrechte magnetische Anisotropie aufweist und eine kleine durchschnittliche Korngröße aufweist und als Folge als magnetooptisches Aufzeichnungsmaterial geeignet ist. Auf der Grundlage dieser Erkenntnisse wurde die vorliegende Erfindung gemacht.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen senkrecht magnetisierbaren Film zur Verfügung zu stellen, der gegenüber Oxidation stabil ist, der eine ausgezeichnete senkrechte magnetische Anisotropie zeigt und der aus Kristallen des Spinell-Typs mit kleiner durchschnittlicher Korngröße zusammengesetzt ist.
Insbesondere liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen senkrecht magnetisierbaren Film zur Verfügung zu stellen, der einen Faraday-Rotationswinkel von nicht weniger als 0,4 Grad/µm in einem kurzen Wellenlängenbereich von 450 bis 600 nm besitzt, wobei die durchschnittliche Korngröße der Spinellkristalle 3 bis 10 nm (30 bis 100 Å) beträgt, und der aus Körnern mit scharfer Korngrößenverteilung besteht.
Gegenstand der Erfindung ist ein erster senkrecht magnetisierbarer Film, umfassend mindestens zwei Einheiten von Schichten (A) und (B), die aufeinanderfolgend in der Reihenfolge (A)/(B) oder (B)/(A) angeordnet sind, wobei
die Schichten (A) aus Kristallen des Spinell-Typs einer Verbindung der Formel:
AxFe3-xO&sub4;
(worin A ein Übergangsmetall, wie Co, Ni, Mn usw., bedeutet und x nicht mehr als 1 bedeutet) zusammengesetzt sind; und
die Schichten (B) aus Kristallen des Spinell-Typs einer Verbindung der Formel:
ByCo3-yO&sub4;
(worin B ein Übergangsmetall, wie Fe, Ni, Mn usw., bedeutet und y nicht mehr als 1 bedeutet) zusammengesetzt sind.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein zweiter senkrecht magnetisierbarer Film, umfassend mindestens zwei Einheiten von Schichten (A'), (B') und (C), aufeinanderfolgend in der Reihenfolge (A')/(C)/(B')/(C) oder (B')/(C)/(A')/(C) angeordnet, wobei
die Schichten (A') aus Kristallen des Spinell-Typs der Formel:
AxFe3-xO&sub4;
(worin A ein Übergangsmetall, wie Co, Ni, Mn usw., bedeutet und x nicht mehr als 1 bedeutet) zusammengesetzt sind;
die Schichten (C) aus Kristallen des Spinell-Typs der Formel:
A'a(Fe1-zCoz)3-aO&sub4;
(worin A' ein Übergangsmetall, wie Ni, Mn usw., bedeutet, a nicht mehr als 1 bedeutet und z mehr als 0 und weniger als 1 bedeutet und kontinuierlich zwischen 0 und 1 variiert) zusammengesetzt sind; und
die Schichten (B') aus Kristallen des Spinell-Typs der Formel:
ByCo3-yO&sub4;
(worin B ein Übergangsmetall, wie Fe, Ni, Mn usw., bedeutet und y nicht mehr als 1 bedeutet) zusammengesetzt sind.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung des zweiten erfindungsgemäßen, senkrecht magnetisierbaren Films, umfassend das abwechselnde Laminieren von Kristallschichten des Spinell-Typs, welche Fe als Hauptbestandteil enthalten, und Kristallschichten des Spinell-Typs, welche Co als Hauptbestandteil enthalten, und die Wärmebehandlung der Mehrfachschicht-Struktur bei 250 bis 400ºC während 0,5 bis 3,0 Stunden.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein magnetisches Aufzeichnungsmedium, das ein Substrat und einen erfindungsgemäßen, senkrecht magnetisierbaren Film, der auf dem Substrat gebildet ist, umfaßt.
In den beigefügten Zeichnungen stellen dar:
Fig. 1 die Magnetisierungskurve des laminierten, senkrecht magnetisierbaren Films, erhalten gemäß Beispiel 1;
Fig. 2 die Magnetisierungskurve des laminierten, senkrecht magnetisierbaren Films, erhalten gemäß Beispiel 2;
Fig. 3 die Magnetisierungskurve des laminierten, senkrecht magnetisierbaren Films, erhalten gemäß Beispiel 5;
Fig. 4 die Magnetisierungskurve des laminierten, senkrecht magnetisierbaren Films, erhalten gemäß Beispiel 6;
Fig. 5 die Beziehung zwischen dem Faraday-Rotationswinkel und der Frequenz des laminierten, senkrecht magnetisierbaren Films, erhalten gemäß Beispiel 6;
Fig. 6 das Röntgenbeugungsspektrum des laminierten, senkrecht magnetisierbaren Films, erhalten gemäß Beispiel 6, in dem kleinen Winkelbereich;
Fig. 7 das Röntgenbeugungsspektrum des laminierten, senkrecht magnetisierbaren Films, erhalten gemäß Beispiel 6, in dem großen Winkelbereich;
Fig. 8 die Magnetisierungskurve der Fe&sub3;O&sub4;-Spinellschicht, erhalten gemäß Vergleichsbeispiel 1;
Fig. 9 die Magnetisierungskurve des laminierten, senkrecht magnetisierbaren Films, erhalten gemäß Vergleichsbeispiel 2;
Fig. 10 die Magnetisierungskurve des laminierten, senkrecht magnetisierbaren Films, erhalten gemäß Vergleichsbeispiel 3; und
Fig. 11 die Konzentrationskurve von jeweils Fe und Co in der Zwischenschicht (C) des laminierten, senkrecht magnetisierbaren Films, erhalten gemäß Beispiel 5.
Die Kristallschicht (A) des Spinell-Typs, die Fe als Hauptbestandteil enthält, ist bei der vorliegenden Erfindung aus einem Kristall des Spinell-Typs, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel:
AxFe3-xO4
worin A ein Übergangsmetall, wie Co, Mi, Mn usw., bedeutet und 0 ≤ x ≤ 1, zusammengesetzt.
Die Kristallschicht (B) des Spinell-Typs, die Co als Hauptbestandteil enthält, ist bei der vorliegenden Erfindung aus einem Kristall des Spinell-Typs, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel:
ByCo3-yO4
worin B ein Übergangsmetall, wie Fe, Ni, Mn usw., bedeutet und 0 ≤ y ≤ 1, zusammengesetzt.
Eine Einheit des erfindungsgemäßen laminierten, senkrecht magnetisierbaren Films ist aus der Kristallschicht (A) des Spinell-Typs, welche Fe als Hauptbestandteil enthält, und der Kristallschicht (B) des Spinell-Typs, welche Co als Hauptbestandteil enthält, zusammengesetzt. Die Dicke jeder Einheit (A)/(B) oder (B)/(A) beträgt typischerweise nicht mehr als 100 nm (1000 Å). Die Dicke einer Einheit beträgt somit allgemein 4 bis 100 µm (40 bis 1000 Å), bevorzugt mehr als 10 nm (100 Å) und nicht mehr als 50 nm (500 Å), mehr bevorzugt mehr als 10 nm (100 Å) und nicht mehr als 30 nm (300 Å). Wenn die Dicke einer Einheit 100 nm (1000 Å) überschreitet oder weniger ist als 4 nm (40 Å), ist es schwierig, einen erfindungsgemäßen, senkrecht magnetisierbaren Film herzustellen.
Die Dicke der Kristallschicht (A) des Spinell-Typs, welche Fe als Hauptbestandteil enthält, beträgt bevorzugt das 0,5- bis 4fache, mehr bevorzugt das 1,5- bis 3fache, der Dicke der Kristallschicht (B) des Spinell-Typs, welche Co als Hauptbestandteil enthält. Wenn die Dicke der Kristallschicht (A) des Spinell-Typs weniger als das 0,5fache derjenigen der Kristalischicht (B) des Spinell-Typs beträgt, besitzt die Sättigungsmagnetisierung die Tendenz abzunehmen. Insbesondere, wenn der erfindungsgemäße, senkrecht magnetisierbare Film eine Zwischenschicht einer Kristallschicht (C) des Spinell- Typs umfaßt, die ein Gemisch aus Fe und Co als Hauptbestandteil enthält, ist es schwierig, wenn die Dicke der Kristallschicht (A) des Spinell-Typs weniger als das 0,5fache derjenigen der Kristallschicht (B) des Spinell-Typs beträgt, einen Faraday-Rotationswinkel zu erhalten, der für die praktische Verwendung groß genug ist. Wenn andererseits in diesem Fall die Dicke der Kristallschicht (A) des Spinell-Typs das 4fache derjenigen der Kristallschicht (B) des Spinell-Typs überschreitet, wird die Magnetisierung in der Ebene so groß, daß es schwierig ist, einen senkrecht magnetisierbaren Film zu erhalten. Im Hinblick auf die Sättigungsmagnetisierung beträgt die Dicke der Kristallschicht (A) des Spinell-Typs bevorzugt das 2,0- bis 3,0fache derjenigen der Kristallschicht (B) des Spinell-Typs, wobei ein senkrecht magnetisierbarer Film mit einer Sättigungsmagnetisierung von etwa 180 bis 270 Eme/cm³ erhalten wird.
Der laminierte, senkrecht magnetisierbare Film gemäß der vorliegenden Erfindung ist aus mindestens zwei Einheiten (A)/(B) oder (B)/(A) zusammengesetzt, die durch Laminieren der Kristallschicht (A) des Spinell-Typs, die Fe als Hauptbestandteil enthält, und der Kristallschicht (B) des Spinell-Typs, die Co als Hauptbestandteil enthält, in der Reihenfolge (A) und (B) oder (B) und (A) erhalten worden sind. Da die Dicke des laminierten, senkrecht magnetisierbaren Films unter etwa 500 nm (5000 Å), bevorzugt 50 bis 300 nm (500 bis 3000 Å), bei der praktischen Verwendung beträgt, wird die Zahl der Einheiten durch die gewünschte Dicke des laminierten, senkrecht magnetisierbaren Films bestimmt. Die bevorzugte Zahl der Einheiten beträgt im allgemeinen 2 bis 30.
Die Kristallschicht (C) des Spinell-Typs, die ein Gemisch aus Fe und Co als Hauptbestandteil enthält (die im folgenden als "Zwischenschicht" bezeichnet wird), ist aus Kristallen des Spinell-Typs, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel:
A'a(Fe1-zCoz)3-aO4
zusammengesetzt, worin A' ein Übergangsmetall, wie Mi, Mn usw., bedeutet, 0 ≤ a ≤ 1, 0 < z < 1 und z sich kontinuierlich zwischen 0 und 1 in der Zwischenschicht ändert, d.h., 2 sich zwischen 0 bis 1 von der Schicht-(A)-Seite zur Schicht- (B)-Seite der Zwischenschicht erhöht, wobei an der Schicht- (A)-Seite davon z 0 beträgt und an der Schicht-(B)-Seite davon z 1 beträgt.
Eine Einheit des senkrecht magnetisierbaren Films mit der Zwischenschicht (C) wird erhalten, indem die Zwischenschicht (C) zwischen der Kristallschicht (A') des Spinell-Typs, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel:
AxFe3-xO4
(worin A und x gleich sind wie bei der Kristallschicht (A) des Spinell-Typs), und
der Kristallschicht (B') des Spinell-Typs, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel:
ByCo3-yO&sub4;
(worin B und y die gleiche Definition wie bei der Kristallschicht (B) des Spinell-Typs besitzen),
angeordnet ist und wobei die Zwischenschicht (C) auf der gegenüberliegenden Seite der Schicht (B') zu der Schicht (A') angeordnet ist, so daß die Schichtstruktur (A'), (C), (B') und (C) oder (B'), (C), (A') und (C), in dieser Reihenfolge, ist. Die Dicke jeder Einheit (A')/(C)/(B')/(C) oder (B')/(C)/(A')/(C) beträgt typischerweise nicht mehr als 100 nm (1000 Å), im allgemeinen 4 bis 100 nm (40 bis 1000 Å), bevorzugt mehr als 10 nm (100 Å) und nicht mehr als 50 nm (500 Å), mehr bevorzugt mehr als 10 nm (100 Å) und nicht mehr als 30 nm (300 Å). Die bevorzugte Zahl der Einheiten beträgt im allgemeinen 2 bis 30.
Die Kristallschicht (C) des Spinell-Typs, die ein Gemisch aus Fe und Co als Hauptbestandteil enthält, ist eine Schicht, in der Co mit einem Konzentrationsgradienten existiert. Die Dicke der Zwischenschicht (C) besitzt die Neigung, sich zu erhöhen, wenn die Glühtemperatur höher wird und die Glühzeit länger wird.
Die Gesamtdicke der Zwischenschichten (C) in einer Einheit ist nicht weniger als das 1,0fache, bevorzugt nicht weniger als das 2,0fache, mehr bevorzugt nicht weniger als das 3,0fache, der Gesamtdicke der Kristallschicht (A') und (B') des Spinell-Typs. Die Dicke der Schicht (A') beträgt das 0,5- bis 4,0fache der Dicke der Schicht (B'), und die Dicke der Schicht (C) beträgt nicht weniger als die Gesamtdicke der Schichten (A') und (B'). Andererseits beträgt die obere Grenze der Gesamtdicke der Zwischenschichten (C) in der Wiederholungseinheit bevorzugt nicht mehr als 98%, bezogen auf die Dicke der Wiederholungseinheit davon. Wenn die Dicke der Zwischenschicht (C) größer wird, wird die magnetische Anisotropie größer, was für einen senkrecht magnetisierbaren Film bevorzugt ist.
Das Substrat, welches bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist aus einem Metall, wie Al, einer Al-Legierung und rostfreiem Stahl, oder einem Glas, wie Sodaglas, Borsilicatglas, Bariumborsilicatglas und Aluminosilicatglas, zusammengesetzt. Die Dicke des Substrats beträgt typischerweise 0,1 bis 2 mm.
Der erfindungsgemäße, senkrecht magnetisierbare Film wird nach einem an sich bekannten Verfahren erhalten, wie gemäß einem reaktiven Sputterverfahren, bei dem Metalltargets (Fe und Co) in oxidierender Luft gesputtert werden, einem direkten Verfahren, bei dem ein oxidierter Film direkt aus den gesinterten Targets aus Fe&sub3;O&sub4; und CO&sub3;O&sub4; gebildet wird, und einem reaktiven Verdampfungsverfahren, bei dem die Metalle (Fe und Co) in oxidierender Luft verdampft werden.
Das reaktive Sputtern wird beispielsweise durchgeführt, indem Sauerstoffgas zusammen mit einem inaktiven Gas, wie Argon, in eine Sputtervorrichtung eingefüllt wird, wobei ein Target, welches Fe als Hauptbestandteil enthält, und ein Target, welches Co als Hauptbestandteil enthält, verwendet werden. Der Druck des Inertgases zum Zeitpunkt des Sputterns beträgt 1 bis 50 mTorr. Die Substrattemperatur ist nicht niedriger als 100ºC und beträgt bevorzugt 200 bis 400ºC. Wenn die Substrattemperatur niedriger als 100ºC ist, wird ein Oxid, ausgenommen ein Kristall des Spinell-Typs, welches Fe als Hauptbestandteil enthält, wie Hematit, wahrscheinlich auf der Substratoberfläche gebildet, so daß es schwierig ist, eine Kristallschicht des Spinell-Typs, die Fe als Hauptbestandteil enthält, stabil zu bilden.
Die Kristallschicht (C) des Spinell-Typs, die durch die allgemeine Formel
A'a(Fe1-zCoz)3-aO&sub4;
dargestellt wird, worin A' und z die gleichen Definitionen wie oben besitzen, wird durch Glühen der Mehrfachschicht, die aus mindestens zwei der Einheiten (A)/(B) oder (B)/(A) zusammengesetzt ist, bei einer speziellen Temperatur gebildet. Die Glühtemperatur beträgt 250 bis 400ºC, bevorzugt 300 bis 350ºC, und die Glühzeit beträgt 0,5 bis 3,0 Stunden, bevorzugt 0,5 bis 2,0 Stunden. Wenn die Glühtemperatur niedriger als 250ºC ist und wenn die Glühzeit kürzer als 0,5 Stunden ist, ist es schwierig, eine Kristallschicht (C) des Spinell- Typs herzustellen. Wenn andererseits die Glühtemperatur über 400ºC liegt und die Glühzeit länger als 3,0 Stunden ist, geht die oben beschriebene Einheitsstruktur verloren, und als Folge wird die Mehrfachschicht ein einheitlicher Film, der ein Gemisch aus Fe und Co als Hauptbestandteil enthält, so daß die uniaxiale Anisotropie in senkrechter Richtung verschwindet.
Die Glühbehandlung kann in Luft, in einem Vakuum oder in einem Inertgas durchgeführt werden.
Die benannten Erfinder nehmen als Grund, weshalb ein laminierter Film, der durch Laminieren der (A)/(B)-Einheit oder der (B)/(A)-Einheit, die aus einer Kristallschicht (A) des Spinell-Typs, welche Fe als Hauptbestandteil enthält, und einer Kristallschicht (B) des Spinell-Typs, welche Co als Hauptbestandteil enthält, abwechselnd mindestens zweimal, erhalten worden ist, ein senkrecht magnetisierbarer Film wird, den folgenden an.
Die Kristallschicht (B) des Spinell-Typs, welche Co als Hauptbestandteil enthält, besitzt die gleiche Spinellstruktur wie die Kristallschicht (A) des Spinell-Typs, welche Fe als Hauptbestandteil enthält. Sie hat eine kleine Gitterkonstante (beispielsweise beträgt das Reduktionsverhältnis [{(die Gitterkonstante des Kristalls des Spinell-Typs, welcher Fe als Hauptbestandteil enthält) - (die Gitterkonstante des Kristalls des Spinell-Typs, welcher Co als Hauptbestandteil enthält)}/(die Gitterkonstante des Kristalls des Spinell-Typs, welcher Fe als Hauptbestandteil enthält) x 100] 3,8%). Die Streß-induzierte Anisotropie, in anderen Worten, der Kompressionsstreß, wirkt auf die Kristallschicht (A) des Spinell- Typs, welche Fe als Hauptbestandteil enthält, an der Grenzfläche zwischen der Kristallschicht (A) des Spinell-Typs, welche Fe als Hauptbestandteil enthält, und der Kristallschicht (B) des Spinell-Typs, welche Co als Hauptbestandteil enthält, ein, so daß die Kristallschicht (A) des Spinell- Typs, welche Fe als Hauptbestandteil enthält, in Richtung senkrecht zu der Filmoberfläche gezogen wird [in diesem Fall in Richtung von (111)]. Als Ergebnis wird magnetische Anisotropie in Richtung von (111) der Kristallschicht (A) des Spinell-Typs, welche Fe als Hauptbestandteil enthält, erzeugt, bedingt durch die magneto-elastische Wirkung. Zusätzlich ist die leichte Spinnrichtung der Co²&spplus;-Ionen des Octahedronferrits in Richtung der Achse (111) im Falle von Co²&spplus;-Ionen von kubischem Ferrit, da die Achse (111) in vier Richtungen existiert, die leichte Spinnachse nicht (111), sondern (100) ist, wenn die anisotrope Energie als Durchschnitt genommen wird. An der Grenzfläche kollabiert die Rotationssymmetrie, da sich die Gitterintervalle in der Richtung senkrecht zu der Filmoberfläche ändern, und die gesamte Degeneration der d&epsi;- Ebene geht verloren, so daß die Anisotropie an der Achse (111) in senkrechter Richtung verschwindet. Als Folge bleibt die Anisotropie nur in der Achse (111) in senkrechter Richtung erhalten.
Der laminierte, senkrecht magnetisierbare Film, der durch Laminieren der Kristallschicht (A) des Spinell-Typs, welche Fe als Hauptbestandteil enthält, und der Kristallschicht (B) des Spinell-Typs, welche Co als Hauptbestandteil enthält, alternierend mindestens zweimal, erhalten wird, besitzt eine ausgezeichnete senkrechte magnetische Anisotropie und ausgezeichnete magneto-optische Eigenschaften. Die benannten Erfinder nehmen an, daß dies durch die Wärmediffusion der Ionen in der Grenzfläche zwischen den Schichten bewirkt wird. Der laminierte, senkrecht magnetisierbare Film, der durch Laminieren von mindestens zwei der (A')/(C)/(B')/(C)-Einheiten oder der (B')/(C)/(A')/(C)-Einheiten, zusammengesetzt aus der Kristallschicht (A') des Spinell-Typs, welche Fe als Hauptbestandteil enthält, der Kristallschicht (C) des Spinell-Typs, welche ein Gemisch aus Fe und Co als Hauptbestandteil enthält, und der Kristallschicht (B') des Spinell-Typs, welche Co als Hauptbestandteil enthält, erhalten wird, besitzt ebenfalls eine ausgezeichnete senkrechte magnetische Anisotropie und ausgezeichnete magneto-optische Eigenschaften. Es wird angenommen, daß dies auf die Zwischenschicht zurückzuführen ist, die eine Anisotropie in Richtung der Achse (111) aufweist.
Der erste senkrecht magnetisierbare Film gemäß der Erfindung besitzt eine Koerzitivkraft von 600 bis 2500 Oe und eine rechteckige Form von 0,3 bis 0,5. In diesem Film beträgt die durchschnittliche Korngröße der Kristalle des Films 3 bis 10 nm (30 bis 100 Å).
Der zweite senkrecht magnetisierbare Film gemäß der Erfindung besitzt eine Koerzitivkraft von 1000 bis 5500 Oe und eine rechteckige Form von 0,5 bis 0,9. Der Faraday-Rotationswinkel im kurzen Wellenlängenbereich von 450 bis 600 nm beträgt 0,4 bis 2,0. Jede Schicht (A') und (B') ist aus Spinellkristallen mit einer durchschnittlichen Korngröße von 3 bis 10 nm (30 bis 100 Å) zusammengesetzt, und jede Schicht (C) ist aus Spinellkristallen mit einer durchschnittlichen Korngröße von 4 bis 20 nm (40 bis 200 Å) zusammengesetzt. Die durchschnittliche Korngröße kann somit 4 bis 20 nm (40 bis 200 Å) in jeder der Kristallschichten (A') des Spinell-Typs, der Kristallschichten (B') des Spinell-Typs und der Kristallschichten (C) des Spinell-Typs betragen.
Wie aus aus der obigen Erklärung offensichtlich ist, ist in dem erfindungsgemäßen, senkrecht magnetisierbaren Film die durchschnittliche Korngröße optimal, beispielsweise beträgt sie 3 bis 20 nm (30 bis 200 Å), so daß der senkrecht magnetisierbare Film nicht die Nachteile der bekannten Filme aufweist, wie eine zu große Lichtstreuung (was hohe Geräuschwerte zum Zeitpunkt des Ablesens von der magneto-optischen Aufzeichnung verursacht), hervorgerufen durch eine zu große durchschnittliche Korngröße, oder einen superparamagnetischen Zustand (welcher eine kleine Sättigungsmagnetisierung und kleine Koerzitivkraft ergibt). Zusätzlich sind bei dem erfindungsgemäßen, senkrecht magnetisierbaren Film die Koerzitivkraft und die rechteckige Form erhöht (mindestens 10%), und die senkrechte magnetische Anisotropie ist ausgezeichnet.
Auf diese Art ist der erfindungsgemäße, senkrecht magnetisierbare Film, der gegenüber Oxidation stabil ist, der eine ausgezeichnete senkrechte magnetische Anisotropie und eine verbesserte Kristallisationsfähigkeit besitzt, geeignet als senkrecht magnetisierbares Aufzeichnungsmaterial mit hoher Dichte und als magneto-optisches Aufzeichnungsmaterial.

Beispiele

Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele näher erläutert.
In den folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen werden die magnetischen Eigenschaften unter Verwendung eines "Vibrationsproben-Magnetometers VSM-3S-15", hergestellt von Toei Kogyo K.K., gemessen. Die Wellenlängenabhängigkeit des Faraday-Rotationswinkels wurde mit einer "spektralen Kerr-Faraday-Meßvorrichtung BH-M800", hergestellt von Nihon Kagaku Engineering K.K., gemessen. Das Röntgenbeugungsspektrum wurde unter Verwendung einer Röntgenbeugungsvorrichtung des Rotations-Anoden-Typs "RIGAKU RU 300" (Wellenlänge: 1,51418 Å, üblicher Output: 50 kV/240 mA), hergestellt von Rigaku Denki K.K., bestimmt. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser der Kristalle wurde von der Halbwerts-Bandenbreite des Peaks im großen Winkelbereich des Röntgenbeugungsspektrums erhalten.

Beispiel 1

In einer Hochfreguenz-Hochgeschwindigkeits-Sputtervorrichtung (SH-250H-T06, hergestellt von ULVAC Corp.) wurde ein Glassubstrat in einer Entfernung von 80 mm von einem Fe-Target und einem Co-Target angeordnet, und die Substrattemperatur wurde bei 200ºC gehalten. Ein reaktives Sputtern erfolgte zuerst unter Verwendung des Fe-Targets in oxidierender Luft bei einem Sauerstoff-Partialdruck PO&sub2; = 1,32 x 10&supmin;&sup4; Torr in einer Abscheidungsgeschwindigkeit von 34 Å/min, wobei ein Fe&sub3;O&sub4;- Spinellfilm, orientiert in der Richtung (111), auf dem Glassubstrat in einer Dicke von 200 Å als erste Schicht gebildet wurde. Der Shutter wurde unter Bildung eines Co&sub3;O&sub4;-Spinellfilms in einer Dicke von 100 Å als zweite Schicht rotieren gelassen, wobei das Co-Target in einer Abscheidungsgeschwindigkeit von 10 Å/min gesputtert wurde. Diese Vorgänge wurden alternierend 16mal wiederholt, wobei eine Mehrfachschicht erhalten wurde, die aus 8 Schichten von Fe&sub3;O&sub4;-Spinellfilmen, jeweils mit einer Dicke von 200 Å, und 8 Schichten von Co&sub3;O&sub4;- Spinellfilmen, jeweils mit einer Dicke von 100 Å, zusammengesetzt war. Die Herstellungsenergie zum Zeitpunkt der Filmbildung betrug 300 W an der Fe-Seite und 100 W an der Co- Seite. Durch Erniedrigung der Herstellungsenergie an der Co- Seite im Vergleich zu dem später beschriebenen Vergleichsbeispiel wurde die Abscheidungsgeschwindigkeit von Co erniedrigt, ohne daß der Partialdruck von Sauerstoff geändert wurde. Auf diese Weise wurde ein Co&sub3;O&sub4;-Spinell mit höherem Oxidationsgrad als CoO gebildet.
Die Magnetisierungskurve der erhaltenen Mehrfachschicht ist in Fig. 1 dargestellt. In Fig. 1 zeigt die ausgezogene Linie a die Magnetisierungskurve der Mehrfachschicht, an die ein magnetisches Feld in senkrechter Richtung angelegt worden war, und die unterbrochene Linie b zeigt die Magnetisierungskurve der Mehrfachschicht, an die ein magnetisches Feld in der in-Ebene-Richtung angelegt worden war. Die Mehrfachschicht wurde als senkrecht magnetisierbarer Film eingestuft, da, wie in Fig. 1 dargestellt, die Restmagnetisierung und die Koerzitivkraft der ausgezogenen Linie a größer waren als die der unterbrochenen Linie b. Die magnetischen Eigenschaften des senkrecht magnetisierbaren Films waren wie folgt: Die Koerzitivkraft betrug 1100 Oe, und die rechteckige Form betrug 0,38. Die durchschnittliche Korngröße der Kristalle betrug 70 Å.

Beispiel 2

Auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 wurden ein Fe&sub3;O&sub4;-Spinellfilm, orientiert in Richtung (111), mit einer Dicke von 100 Å als erste Schicht und ein Co&sub3;O&sub4;-Spinellfilm mit einer Dicke von 50 Å als zweite Schicht gebildet. Ein laminierter, senkrecht magnetisierbarer Film mit 16 Schichten wurde durch alternierendes Laminieren des Fe&sub3;O&sub4;-Spinellfilms und des Co&sub3;O&sub4;- Spinellfilms hergestellt.
Die Magnetisierungskurve der erhaltenen Mehrfachschicht ist in Fig. 2 dargestellt. In Fig. 2 zeigt die ausgezogene Linie a die Magnetisierungskurve der Mehrfachschicht, an die ein magnetisches Feld in senkrechter Richtung angelegt worden war, und die unterbrochene Linie b zeigt die Magnetisierungskurve der Mehrfachschicht, an die ein magnetisches Feld in der in-Ebene-Richtung angelegt worden war. Der laminierte, senkrecht magnetisierbare Film wurde als senkrecht magnetisierbarer dünner Film eingestuft, da, wie in Fig. 2 dargestellt, die Restmagnetisierung und die Koerzitivkraft der ausgezogenen Linie a größer waren als die der unterbrochenen Linie b. Die magnetischen Eigenschaften des senkrecht magnetisierbaren Films waren wie folgt: Die Koerzitivkraft betrug 2000 Oe, und die rechteckige Form betrug 0,41. Die durchschnittliche Korngröße betrug 50 Å.

Beispiel 3

Ein Co&sub3;O&sub4;-Spinellfilm mit einer Dicke von 100 Å als erste Schicht und ein Fe&sub3;O&sub4;-Spinellfilm, orientiert in Richtung (111), mit einer Dicke von 200 Å als zweite Schicht wurden auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 gebildet, ausgenommen, daß die Sputter-Reihenfolge umgekehrt war. Diese Vorgänge wurden 16mal wiederholt, wobei eine Mehrfachschicht erhalten wurde, welche aus 8 Schichten von Co&sub3;O&sub4;-Spinellfilmen und 8 Schichten von Fe&sub3;O&sub4;-Spinellfilmen zusammengesetzt war.
Wenn die Magnetisierungskurve der erhaltenen Mehrfachschicht beobachtet wurde, wurde festgestellt, daß die Restmagnetisierung und die Koerzitivkraft der Magnetisierungskurve der Mehrfachschicht, an die ein magnetisches Feld in senkrechter Richtung angelegt worden war, größer waren als die Werte der Magnetisierungskurve der Mehrfachschicht, an die ein magnetisches Feld in in-Ebene-Richtung angelegt worden war. Die Mehrfachschicht wurde daher als senkrecht magnetisierbarer Film eingestuft. Die magnetischen Eigenschaften des senkrecht magnetisierbaren Films waren wie folgt: Die Koerzitivkraft betrug 1200 Oe, die Sättigungsmagnetisierung betrug 200 Eme/cm³, und die rechteckige Form betrug 0,40. Die durchschnittliche Korngröße betrug 70 Å.

Beispiel 4

Auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 wurden ein Fe&sub3;O&sub4;-Spinellfilm, orientiert in Richtung (111), mit einer Dicke von 150 Å als erste Schicht und ein Co&sub3;O&sub4;-Spinellfilm mit einer Dicke von so Å als zweite Schicht gebildet. Diese Vorgänge wurden 16mal wiederholt, wobei eine Mehrfachschicht, zusammengesetzt aus 8 Schichten von Fe&sub3;O&sub4;-Spinellfilmen und 8 Schichten von Co&sub3;O&sub4;-Spinellfilmen, erhalten wurde.
Wenn die Magnetisierungskurve der erhaltenen Mehrfachschicht beobachtet wurde, wurde festgestellt, daß die Restmagnetisierung und die Koerzitivkraft der Magnetisierungskurve der Mehrfachschicht, an die ein magnetisches Feld in senkrechter Richtung angelegt worden war, größer waren als die Werte der Magnetisierungskurve der Mehrfachschicht, an die ein magnetisches Feld in in-Ebene-Richtung angelegt worden war. Die Mehrfachschicht wurde daher als senkrecht magnetisierbarer dünner Film eingestuft. Die magnetischen Eigenschaften des senkrecht magnetisierbaren Films waren wie folgt: Die Koerzitivkraft betrug 1500 Oe, die Sättigungsmagnetisierung betrug 240 Eme/cm³, und die rechteckige Form betrug 0,40. Die durchschnittliche Korngröße betrug 50 Å.

Beispiel 5

Die gemäß Beispiel 1 erhaltene Mehrfachschicht wurde bei 350ºC während 2 Stunden in Luft geglüht. Ein Vergleich des Peaks im kleinen Winkelbereich des Röntgenbeugungsspektrums der Laminierungsstruktur zeigte, daß der Peakwert nach der Glühbehandlung verringert war, verglichen mit dem Wert, bevor die Mehrfachschicht geglüht wurde. Dies zeigt, daß die Glühbehandlung eine relative Diffusion von Fe&sub3;O&sub4; und Co&sub3;O&sub4; bewirkt, wobei zwei Zwischenschichten (C) (240 Å, bezogen auf eine Einheit), welche Fe&sub3;O&sub4; und Co&sub3;O&sub4; enthalten, als feste Lösung zwischen der Schicht (A') (40 Å, bezogen auf eine Einheit), welche Fe&sub3;O&sub4; enthält, und der Schicht (B') (20 Å, bezogen auf eine Einheit), welche Co&sub3;O&sub4; enthält, gebildet werden. Der Konzentrationsgradient von jedem von Fe und Co in der äußersten Einheit und der zweiten Einheit, die daraus mit der Zwischenschicht (C) erhalten worden war, wurde durch ESCA (Elektronenspektroskopie für die chemische Analyse) gemessen, und die Ergebnisse sind in Fig. 11 dargestellt.
Die Magnetisierungskurve der erhaltenen Mehrfachschicht ist in Fig. 3 dargestellt. In Fig. 3 zeigt die ausgezogene Linie a die Magnetisierungskurve der Mehrfachschicht, an die ein magnetisches Feld in senkrechter Richtung angelegt worden war, und die unterbrochene Linie b zeigt die Magnetisierungskurve der Mehrfachschicht, an die ein magnetisches Feld in der in-Ebene-Richtung angelegt worden war. Aus Fig. 3 geht hervor, daß die Restmagnetisierung und die Koerzitivkraft der ausgezogenen Linie a größer sind als die der unterbrochenen Linie b. Daher wurde die Mehrfachschicht als senkrecht magnetisierbarer Film bewertet. Sowohl die Restmagnetisierung als auch die Koerzitivkraft sind stark erhöht im Vergleich zu den Werten vor der Glühbehandlung, und es war schwierig, die Magnetisierung in der in-Ebene-Richtung zu sättigen. Das heißt, es wurde ein guter, senkrecht magnetisierbarer Film hergestellt. Die magnetischen Eigenschaften des senkrecht magnetisierbaren Films waren wie folgt: Die Koerzitivkraft betrug 5000 Oe, die rechteckige Form betrug 0,80, und der Faraday-Rotationswinkel betrug 1,0 Grad/µm bei einer Wellenlänge von 525 nm. Die durchschnittliche Korngröße betrug 80 Å.

Beispiel 6

Die gemäß Beispiel 2 erhaltene Mehrfachschicht wurde bei 350 ºC während 2 Stunden in der Luft geglüht. Der Peak in dem kleinen Winkelbereich des Röntgenbeugungsspektrums der Laminierungsstruktur wurde im Vergleich zu dem der Mehrfachschicht vor dem Glühen gemessen, wobei der Peakwert nach der Glühbehandlung verringert war. Dies zeigt, daß die Glühbehandlung eine relative Diffusion von Fe&sub3;O&sub4; und Co&sub3;O&sub4; verursacht, wodurch zwei Zwischenschichten (C) (120 Å, bezogen auf eine Einheit), welche Fe&sub3;O&sub4; und Co&sub3;O&sub4; enthalten, als feste Lösung zwischen der Schicht (A') (20 Å, bezogen auf eine Einheit), welche Fe&sub3;O&sub4; enthält, und der Schicht (B') (10 Å, bezogen auf eine Einheit), welche Co&sub3;O&sub4; enthält, gebildet wurden.
Die Magnetisierungskurve der erhaltenen Mehrfachschicht ist in Fig. 4 dargestellt. In Fig. 4 zeigt die ausgezogene Linie a die Magnetisierungskurve der Mehrfachschicht, an die ein magnetisches Feld in senkrechter Richtung angelegt worden war, und die unterbrochene Linie b zeigt die Magnetisierungskurve der Mehrfachschicht, an die ein magnetisches Feld in der in-Ebene-Richtung angelegt worden war. Aus Fig. 4 geht hervor, daß die Restmagnetisierung und die Koerzitivkraft der ausgezogenen Linie a größer sind als die der unterbrochenen Linie b, und die Mehrfachschicht wurde daher als senkrecht magnetisierbarer Film eingestuft. Sowohl die Restmagnetisierung als auch die Koerzitivkraft sind stark erhöht im Vergleich zu den Werten vor der Glühbehandlung, und es war schwierig, die Magnetisierung in der in-Ebene-Richtung zu sättigen. Das heißt, es wurde ein guter, senkrecht magnetisierbarer Film gebildet. Die magnetischen Eigenschaften des senkrecht magnetisierbaren Films waren wie folgt: Die Koerzitivkraft betrug 3600 Oe, und die rechteckige Form betrug 0,74. Die Wellenlängenabhängigkeit des Faraday-Rotationswinkels des senkrecht magnetisierbaren Films ist in Fig. 5 dargestellt, und das Röntgenbeugungsspektrum in dem kleinen Winkelbereich und in dem großen Winkelbereich sind in den Fig. 6 bzw. 7 dargestellt.
Aus Fig. 5 geht hervor, daß der Faraday-Rotationswinkel bei einer Wellenlänge von 525 nm im kurzen Wellenlängenbereich 1,5 Grad/µm betrug, was zeigt, daß der senkrecht magnetisierbare Film, der erhalten wurde, eine ausgezeichnete magnetooptische Eigenschaft aufweist. Aus Fig. 6 geht hervor, daß viele Peaks bei dem erhaltenen Film auftreten, was anzeigt, daß der Film eine Laminierungsstruktur aufweist. Die durchschnittliche Korngröße, die durch Berechnung der Halbwerts- Bandenbreite des Peaks, der in Fig. 7 gezeigt ist, erhalten wurde, war so gering wie nicht mehr als 60 Å.

Beispiel 7

Ein senkrecht magnetisierbarer Film wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 6 erhalten, ausgenommen, daß die Glühtemperatur auf 300ºC geändert wurde [die Schicht (A'): 90 Å, bezogen auf eine Einheit, die beiden Schichten (C): 160 Å, bezogen auf eine Einheit, die Schicht (B'): 50 Å, bezogen auf eine Einheit].
Die Magnetisierungskurve der erhaltenen Mehrfachschicht wurde gemessen. Die Restmagnetisierung und die Koerzitivkraft der Magnetisierungskurve der Mehrfachschicht, an die ein magnetisches Feld in senkrechter Richtung angelegt worden war, waren größer als die Werte der Magnetisierungskurve der Mehrfachschicht, an die ein magnetisches Feld in der in-Ebene-Richtung angelegt worden war. Als Ergebnis wurde die Mehrfachschicht als senkrecht magnetisierbarer Film bewertet. Die magnetischen Eigenschaften des senkrecht magnetisierbaren Films waren wie folgt: Die Koerzitivkraft betrug 3500 Oe, die Sättigungsmagnetisierung betrug 220 Eme/cm³, die rechteckige Form betrug 0,75, und die Wellenlängenabhängigkeit des Faraday-Rotationswinkels betrug bei einer Wellenlänge von 525 nm 1,2 Grad/Mm. Die durchschnittliche Korngröße betrug 60 Å.

Beispiel 8

Die in Beispiel 3 erhaltene Mehrfachschicht wurde bei 350 ºC während 2 Stunden in der Luft geglüht. Der Peak in dem kleinen Winkelbereich des Röntgenbeugungsspektrums der Laminierungsstruktur wurde im Vergleich zu dem der Mehrfachschicht vor dem Glühen gemessen, wobei der Peakwert nach der Glühbehandlung verringert war. Dies zeigt, daß das Glühen eine relative Diffusion von Fe&sub3;O&sub4; und Co&sub3;O&sub4; verursacht, wodurch zwei Zwischenschichten (C) (240 Å, bezogen auf eine Einheit), welche Fe&sub3;O&sub4; und Co&sub3;O&sub4; enthalten, als feste Lösung zwischen der Schicht (A') (40 Å, bezogen auf eine Einheit), welche Fe&sub3;O&sub4; enthält, und der Schicht (B') (20 Å, bezogen auf eine Einheit), welche Co&sub3;O&sub4; enthält, gebildet wurden.
Die Magnetisierungskurve der erhaltenen Mehrfachschicht wurde gemessen. Die Restmagnetisierung und die Koerzitivkraft der Magnetisierungskurve der Mehrfachschicht, an die ein magnetisches Feld in senkrechter Richtung angelegt worden war, waren größer als die Werte der Magnetisierungskurve der Mehrfachschicht, an die ein magnetisches Feld in der in-Ebene-Richtung angelegt worden war. Als Ergebnis wurde die Mehrfachschicht als senkrecht magnetisierbarer Film eingestuft. Die magnetischen Eigenschaften des senkrecht magnetisierbaren Films waren wie folgt: Die Koerzitivkraft betrug 4500 Oe, die Sättigungsmagnetisierung betrug 220 Eme/cm³, die rechteckige Form betrug 0,75, und die Wellenlängenabhängigkeit des Faraday-Rotationswinkels bei einer Wellenlänge von 525 nm betrug 1,2 Grad/µm. Die durchschnittliche Korngröße betrug 80 Å.

Vergleichsbeispiel 1

Ein Substrat wurde in einer Entfernung von 80 mm von einem Metall-(Fe-)Target angebracht und mit konstanter Geschwindigkeit von 10 UpM rotieren gelassen, und die Substrattemperatur wurde bei 200ºC gehalten. Das Sputtern erfolgte in oxidierender Luft bei einem Sauerstoff-Partialdruck PO&sub2; = 1,32 x 10&supmin;&sup4; Torr und einem Druck des Sputtergases (Ar) von 5 mTorr, wobei auf dem Substrat in einer Dicke von 3000 Å ein Fe&sub3;O&sub4;- Spinell gebildet wurde.
Die Magnetisierungskurve der erhaltenen Mehrfachschicht ist in Fig. 8 dargestellt. In Fig. 8 zeigt die ausgezogene Linie a die Magnetisierungskurve der Mehrfachschicht, an die ein magnetisches Feld in senkrechter Richtung angelegt worden war, und die unterbrochene Linie b zeigt die Magnetisierungskurve der Mehrfachschicht, an die ein magnetisches Feld in der in-Ebene-Richtung angelegt worden war. Aus Fig. 8 geht hervor, daß die Restmagnetisierung und die Koerzitivkraft der unterbrochenen Linie b größer waren als die Werte der ausgezogenen Linie a. Die Mehrfachschicht wurde daher als dünner, magnetischer in-Ebene-Film eingestuft. Die magnetischen Eigenschaften des Films in senkrechter Richtung waren wie folgt: Die Koerzitivkraft betrug 300 Oe, und die rechteckige Form betrug 0,06.

Vergleichsbeispiel 2

Ein Fe&sub3;O&sub4;-Spinellfilm, orientiert in der Filmoberflächenrichtung von (111), wurde auf einem Glassubstrat gebildet, welches bei 200ºC in oxidierender Luft bei einem Sauerstoff-Partialdruck PO&sub2; = 1,32 x 10&supmin;&sup4; Torr gehalten wurde. Der Film wurde in einer Dicke von 200 Å als erste Schicht aufgetragen. Der Shutter wurde danach unter Bildung eines CoO-Films in einer Dicke von 100 Å als zweite Schicht rotiert. Diese Vorgänge wurden alternierend 16mal wiederholt, so daß eine Mehrfachschicht erhalten wurde, welche aus 8 Schichten Fe&sub3;O&sub4;-Filmen, je mit einer Dicke von 200 Å, und 8 Schichten aus CoO- Filmen, je mit einer Dicke von 100 Å, zusammengesetzt war. Die Herstellungsenergie zum Zeitpunkt der Filmbildung betrug 300 W auf der Fe-Seite und 200 W auf der Co-Seite.
Die Magnetisierungskurve der erhaltenen Mehrfachschicht ist in Fig. 9 dargestellt. In Fig. 9 zeigt die ausgezogene Linie a die Magnetisierungskurve der Mehrfachschicht, an die ein magnetisches Feld in senkrechter Richtung angelegt worden war, und die unterbrochene Linie b zeigt die Magnetisierungskurve der Mehrfachschicht, an die ein magnetisches Feld in der in-Ebene-Richtung angelegt worden war. Aus Fig. 9 geht hervor, daß die Restmagnetisierung und die Koerzitivkraft der unterbrochenen Linie b größer waren als die Werte der ausgezogenen Linie a, obgleich die Koerzitivkraft im Vergleich zu der des einzelnen Fe&sub3;O&sub4;-Films in Vergleichsbeispiel 1 erhöht war. Die Mehrfachschicht wurde daher als dünner, magnetischer in-Ebene-Film eingestuft. Die magnetischen Eigenschaften des Films in senkrechter Richtung waren wie folgt: Die Koerzitivkraft betrug 600 Oe, und die rechteckige Form betrug 0,10.

Vergleichsbeispiel 3

Die Mehrfachschicht, erhalten gemäß Vergleichsbeispiel 2, wurde bei 350ºC während 2 Stunden in der Luft geglüht.
Die Magnetisierungskurve der erhaltenen Mehrfachschicht ist in Fig. 10 dargestellt. In Fig. 10 zeigt die ausgezogene Linie a die Magnetisierungskurve der Mehrfachschicht, an die ein magnetisches Feld in senkrechter Richtung angelegt worden war, und die unterbrochene Linie b zeigt die Magnetisierungskurve der Mehrfachschicht, an die ein magnetisches Feld in der in-Ebene-Richtung angelegt worden war. Aus Fig. 10 geht hervor, daß die Restmagnetisierung und die Koerzitivkraft der unterbrochenen Linie b größer waren als die Werte der ausgezogenen Linie a, obgleich die Koerzitivkraft etwas erhöht war, verglichen mit der vor der Glühbehandlung. Die Mehrfachschicht wurde als dünner, magnetischer in-Ebene-Film eingestuft. Die magnetischen Eigenschaften des Films in senkrechter Richtung waren wie folgt: Die Koerzitivkraft betrug 650 Oe, und die rechteckige Form betrug 0,08.

Claims

1. Senkrecht magnetisierbarer Film, umfassend mindestens zwei Einheiten von Schichten (A) und (B), die aufeinanderfolgend in der Reihenfolge (A)/(B) oder (B)/(A) angeordnet sind, wobei

die Schichten (A) aus Kristallen des Spinell-Typs einer Verbindung der Formel:

AxFe3-xO&sub4;

worin A ein Übergangsmetall bedeutet und x nicht mehr als 1 bedeutet, zusammengesetzt sind; und

die Schichten (B) aus Kristallen des Spinell-Typs einer Verbindung der Formel:

ByCO3-yO&sub4;

worin B ein Übergangsmetall bedeutet und y nicht mehr als 1 bedeutet, zusammengesetzt sind.

2. Film nach Anspruch 1, wobei die Dicke von jeder Einheit (A)/(B) oder (B)/(A) nicht mehr als 100 nm (1000 Å) beträgt.

3. Film nach Anspruch 1 oder 2, umfassend 2 bis 30 Einheiten (A)/(B) oder (B)/(A).

4. Film nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in jeder Einheit die Dicke der Schicht (A) das 0,5- bis 4,0fache der Dicke der Schicht (B) beträgt.

5. Film nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede Schicht (A) und jede Schicht (B) aus Spinellkristallen mit einer durchschnittlichen Kristall-Korngröße von 3 bis 10 nm (30 bis 100 Å) zusammengesetzt ist.

6. Senkrecht magnetisierbarer Film, umfassend mindestens zwei Einheiten von Schichten (A'), (B') und (C), aufeinanderfolgend in der Reihenfolge (A')/(C)/(B')/(C) oder (B')/(C)/(A')/(C) angeordnet, wobei

die Schichten (A') aus Kristallen des Spinell-Typs der Formel:

AxFe3-xO&sub4;

worin A ein Übergangsmetall bedeutet und x nicht mehr als 1 bedeutet, zusammengesetzt sind;

die Schichten (C) aus Kristallen des Spinell-Typs der Formel:

A'a(Fe1-zCoz)3-aO&sub4;

worin A' ein Übergangsmetall bedeutet, a nicht mehr als 1 bedeutet und z mehr als 0 und weniger als 1 bedeutet und kontinuierlich zwischen 0 und 1 variiert, zusammengesetzt sind; und

die Schichten (B') aus Kristallen des Spinell-Typs der Formel:

ByCo3-yO&sub4;

7. Film nach Anspruch 6, wobei die Dicke jeder Einheit (A')/(C)/(B')/(C) oder (B')/(C)/(A')/(C) nicht mehr als 100 nm (1000 Å) beträgt.

8. Film nach Anspruch 6 oder 7, umfassend 2 bis 30 von jeder Einheit (A')/(C)/(B')/(C) oder (B')/(C)/(A')/(C).

9. Film nach irgendeinem der Ansprüche 6 bis 8, wobei in jeder Einheit die Dicke der Schicht (A') das 0,5- bis 4,0- fache der Dicke der Schicht (B') beträgt und die Dicke der Schicht (C) nicht weniger als die Gesamtdicke der Schichten (A') und (B') beträgt.

10. Film nach irgendeinem der Ansprüche 6 bis 9, wobei jede Schicht (A') und jede Schicht (B') aus Spinellkristallen mit einer durchschnittlichen Kristall-Korngröße von 3 bis 10 nm (30 bis 100 Å) zusammengesetzt ist und jede Schicht (C) aus Spinellkristallen mit einer durchschnittlichen Korngröße von 4 bis 20 nm (40 bis 200 Å) zusammengesetzt ist.

11. Verfahren zur Herstellung eines Films nach einem der Ansprüche 6 bis 10, umfassend das abwechselnde Laminieren von Kristallschichten des Spinell-Typs, welche Fe als Hauptbestandteil enthalten, und Kristallschichten des Spinell-Typs, welche Co als Hauptbestandteil enthalten, und die Wärmebehandlung der Mehrfachschicht-Struktur bei 250 bis 400ºC während 0,5 bis 3,0 Stunden.

12. Magnetisches Aufzeichnungsmedium, umfassend ein Substrat und einen Film nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auf dem genannten Substrat.