DK144153B - Magnetbobledomaeneapparat - Google Patents

Description

(is) DANMARK (Φ t yp.a

^ f'2) FREMUEGGELSESSKRIFT (11) 1441 53 B

Dl REKTORATET FOR PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET

(21) Ansøgning nr. 4724/73 (51) lnt.Cl.3 H 01 F 10/10 (22) Indleveringsdag 28. aug, 1973 Q Q 11/14 (24) Løbedag 28. aug. 1973 (41) Aim. tilgængelig 1 · mar. 1974 (44) Fremlagt 21 . dec. 1981 (86) International ansøgning nr.

(86) International indleveringsdag - (85) Videreførelsesdag (62) Stamansøgning nr. -

(30) Prioritet 29. aug. 1972, 284513, US

(71) Ansøger INTERNATIONAL BUSINESS MACHINES CORPORATION, Armonk, US.

(72) Opfinder Praveen _Chaudhari, US: Jerome John Cuomo, US: Ri= chard Joseph Gambino, US.

(74) Fuldmægtig Ingeniørfirmaet Budde, Schou & Co.

(54) Magnetbobledomæneapparat.

Opfindelsen angår et magnetbobledomæneapparat af den i krav l's indledning angivne art.

Der kendes inden for teknikken amorfe materialer, og disse kan generelt klassificeres som værende enten metaller eller ikke-metaller. Metallerne beskrives enten ved hjælp af Bernal-mo- dellen, hvor der optræder en tæt vilkårlig pakning, eller ved hjælp af mikrokrystallinske modeller. Amorfe, metalliske materia- 0 ler indbefatter Pd-Si- og Mn-C-legeringer.

0 ^ Umetalliske, amorfe materialer er i almindelighed ko- - valent bundne, og de "ovoniske" materialer, som bygger på Ovshinsky - j- -effekten, udgør et eksempel på sådanne materialer. Umetalliske ~ amorfe materialer udgøres eksempelvis af Si02, Si, Ge og Ge-Te-le- ^ geringer.

3 „ 1441 S3

Umetalliske, amorfe materialer har været benyttet til forskellige .anvendelser, indbefattende stråleadresserbar informationsoplagring, hvilket fremgår af beskrivelsen til USA patent nr. 3.530.441. Denne tidligere kendte teknik omfatter imidlertid ikke anvendelsen af amorfe, magnetiske materialer med uniaksial anisotropi ved sådanne anvendelser som magnetooptiske apparater og bobledomæneapparater. Heller ikke anvendelsen af amorfe, magnetiske materialer som permanente magneter kendes inden for teknikken. Sådanne materialer vil være værdifulde ved mange anvendelser inden for dette område. Eksempelvis kan amorfe materialer afsættes på en hvilken som helst underlagstype, og de behøver ikke i gittermæssig henseende at stemme overens med underlaget. Endvidere er indre underlagsfejl ikke skadelige for egenskaberne af det senere afsatte amorfe materiale.

Yderligere fordele ved amorft materiale indbefatter den kendsgerning, at sammensætningen kan reguleres med henblik på op-timalisering af egenskaberne uden de begrænsninger, der skyldes forbindelsens støkiometri. Dette betyder, at begrænsninger, der skyldes fasediagrammet for materialer, som skal kombineres, ikke optræder, når der fremstilles amorfe materialer. Endvidere kan amorfe materialer fremstilles ved lave temperaturer og kan tildannes ved en simpel teknik, såsom fordampning, elektrodeforstøvning, etc.

Hvad navnlig angår magnetiske, amorfe materialer, optræder der ikke sådanne strukturelle fejl i de amorfe materialer, som kan skade bevægelsen og kernedannelsen af magnetiske domæner i materialet. Endvidere har disse materialer sammensætninger, der varierer over store områder med henblik på forbedring af de udvalgte magnetiske egenskaber. Tilsætningen af urenheder til sammensætningen påvirker ikke de strukturelle eller magnetiske egenskaber af lagene på ugunstig måde og kan anvendes til opnåelse af større fleksibilitet ved udformningen af sammensætningen.

Amorfe film indeholdende flerkomponentsysterner har været omtalt inden for litteraturen. Eksempelvis beskriver Sawatzky m.fl. i "Journal of Applied Physics", 42, 1. januar 1971, på side 367 den type film, som er amorf ved elektrodeforstøvning og dernæst krystallinsk efter en hærdningsproces . I en anden artikel i "Material Science Research", Vol. 4, 1969 beskriver E. Giess m.fl. side 493 gadolinium-jerngranatfilm med krystalstørrelser mellem 30 og 50Å.

144153 3

En ferromagnetisk, amorf film bestående af en Fe-C-P-legering beskrives af Duwez m.fl. i "Journal of Applied Physics", 38, 10. september 1967 på side 4096. De amorfe film, der er omtalt i de ovenfor anførte publikationer, har ikke uniaksial, magnetisk anisotropi.

Amorfe, magnetiske film af Fe^Hd^. er beskrevet af J.

Orehotsky i "Journal of Applied Physics", 43, 5. maj 1972 på side 2413. Med henblik på at forklare ikke-mætningen af disse film foreslår forfatterne tilstedeværelsen af en retvinklet anisotropi, der er knyttet til en isotrop påvirkning i filmens plan.

I tilslutning til den foreliggende opfindelse har det kunnet konstateres, at der kan fremkaldes uniaksial anisotropi i amorfe, magnetiske film, og at anisotropien kan tilvejebringes uafhængigt af underlagsbegrænsninger. Dette betyder, at der kan frembringes uniaksial anisotropi ved par-ordning eller ved forminduceret anisotropi. De foreliggende amorfe forbindelser kan bestå af et enkelt element eller af flere elementer. Anvendelsen af disse amorfe, magnetiske forbindelser ved apparatanvendelser eliminerer mange af ulemperne ved den tidligere kendte teknik, hvor der må anvendes krystallinsk, magnetisk materiale.

Det er således opfindelsens formål at tilvejebringe et magnetbobledomæneapparat af den i krav l's indledning angivne art, ved anvendelse af amorfe, magnetiske materialer til at bære mag-netbobledomænerne, ved hvilket domænerne let kan forplantes uden hensyn til strukturelle fejl eller forureninger i det materiale, som bærer bobledomænerne, og dette formål opnås ved et apparat, som ifølge opfindelsen er ejendommeligt ved de i krav l's kendetegnende del angivne kriterier for det magnetiske medium.

Amorfe, magnetiske forbindelser fremstilles enten i masseform eller i tyndfilm-form. Endvidere kan amorfe, magnetiske partikler fremstilles i et bindemiddel med henblik på anvendelse på enten bånd eller skiver. Disse sammensætninger udgøres af et enkelt element eller et flerkomponentsystem, hvor i det mindste den ene af komponenterne har et "uparret spin". Sammensætningerne har således et magnetisk moment og udgør magnetisk ordnede materialer.

Disse amorfe materialer har en umagnetisk, krystallinsk, uniaksial magnetisk anisotropi, der kan være parallel med eller stå vinkelret på planet af film, som er fremstillet af disse forbindelser. Anisotropien fremkommer på den ene af følgende måder 4 146153 eller ved kombination heraf: parordning, formanisotropi eller påvirkningsinduceret anisotropi.

Disse amorfe sammensætninger optræder i et mikrokry-stallinsk område, hvor atomordningen, hvis en sådan forekommer, eksisterer over områder af størrelsesordenen 25-100Å. Desuden forekommer der amorfe materialer i overensstemmelse med den foreliggende opfindelse, hvilke materialer har en struktur, som uafhængigt af den foreliggende atomordning findes over strækninger på mindre end 25Å.

Binære og ternære sammensætninger er specielt velegnede til udøvelse af opfindelsen. Heri indbefattes både forbindelser og legeringer, og et velegnet eksempel er tilstandsovergange i sammensætninger af sjældne jordarter og metaller, idet f.eks. Gd-Co-legeringer eller Gd-Fe-legeringer er særlig anvendelige.

De magnetiske egenskaber af disse i hovedsagen amorfe sammensætninger kan ændres under fremstillingen ved ændring af fremstillingsprocessen eller bestanddelenes indbyrdes forhold i sammensætningen. Endvidere kan de magnetiske egenskaber af sammensætningerne ændres efter fremstillingen, og filmene kan let dopes, uden at de magnetiske egenskaber påvirkes på ugunstig måde. Eksempelvis kan de amorfe sammensætninger af en sjælden jordart og cobolt samt af en sjælden jordart og jern let dopes med oxygen, nitrogen, carbon, etc. med henblik på påvirkning af de magnetiske egenskaber.

Disse magnetiske sammensætninger kan anvendes i mange udførelsesformer. Hvis eksempelvis anisotropien danner en ret vinkel med lagets plan, kan filmene anvendes i magnetooptiske apparater og i magnetbobledomæneapparater. Det er underforstået, at de foreliggende, i hovedsagen amorfe magnetfilm giver plads til magnetiske domæner heri, og specielt til magnetbobledomæner.

Endvidere kan disse magnetbobledomæner forplantes i magnetfilmen på måder, som er identiske med dem, der er velkendte inden for teknikken til flytning af domæner. På grund af, at amorfe film ikke behøver at fremstilles på nøjagtigt i gittermæssig henseende tilpasset underlag, og på grund af, at fejl og forureninger i filmen ikke skader domæneforplantningen, kan der opnås store fordele ved i hovedsagen amorfe bobledomænematerialer. Da endvidere de magnetiske egenskaber af disse amorfe film kan ændres, kan de udnyttes som permanent magnetiske forspændingslag i forbindelse med magnetbobledomænemateriale af tidligere kendt art og med de amorfe bobledomænematerialer ifølge den foreliggende opfindelse.

5 1Λ 41 5 3

Da de foreliggende amorfe materialer kan fremstilles som magnetiske partikler i et passende bindemiddel, kan der også umiddelbart forudses en anvendelse ved båndudformning og skiveudformning. Endvidere kan de amorfe film afsættes på metalliske eller umetalliske underlag indbefattende fleksible underlag. De kan derfor anvendes som oplagringsmedier i informationsbehandlende anlæg af vilkårlig type.

De amorfe materialer ifølge opfindelsen kan anvendes som lysmodulatorer, hvori intensiteten af lys, som passerer gennem den amorfe film, påvirkes af tilstedeværelsen og fraværelsen af et domæne på den plads, hvor lyspletten rammer. Polariseret, indfaldende lys får sin polarisation drejet i overensstemmelse med tilstanden af det amorfe materiale, hvor lysstrålen rammer. Der anvendes en analysator til detektering af, hvorvidt der findes et magnetisk domæne eller ej ved lyspletten i den amorfe film. Ved selektiv frembringelse af et magnetisk domæne i den amorfe film inden for området for en polariseret indgangslysstråles indfald, kan intensiteten af den stråle, der modtages af en detektor efter passage gennem den amorfe film, bringes til at variere, hvorved der tilvejebringes en lysmodulator.

Generelt set påvirkes intensiteten af lys, der passerer gennem den amorfe film, af den brøkdel af filmarealet, som dækkes af domæner, der er magnetiseret i lysforplantelsesretningen. Denne brøkdel styres let ved hjælp af et udvendigt påtrykt magnetfelt, som anvendes til placering af domænemagnetiseringen i en foretruk-ken retning.

Ved ændring af egenskaberne af det pågældende amorfe materiale kan der tilvejebringes permanent magnetiske strukturer. Disse kan anvendes som forspændingslag i magnetbobleapparater og inden for andre områder, hvor der kræves permanent magnetisk materiale.

Det har endvidere vist sig, at de amorfe materialer ifølge opfindelsen kan benyttes ved stråleadresserbare arkivanvendelser, hvis de magnetiske egenskaber af de amorfe sammensætninger æmdres.

Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1A viser et elektronstrålemikrofotografi af diffraktionsmønsteret for et amorft magnetisk materiale ifølge opfindelsen, fig.lB et elektronstrålemikrofotograf! af diffraktions- g U4153 mønsteret for det samme materiale, efter at dette er hærdet med henblik på at bibringe materialet en krystallinsk struktur.

Fig. 2A og 2B fotografier af magnetranddomæner i det amorfe materiale i fig. 1A, hvilke fotografier illustrerer de magnetiske domæners bevægelse, når det amorfe materiale påtrykkes et magnetfelt, fig. 3A en kurve for magnetiseringen 4 . jMs som funktion af coboltkoncentrationen i en amorf Gd-Co-legering, ’«ν' fig. 3B en anden kurve for magnetiseringen 4JJMg som funktion af sammensætningen af en amorf Gd-Co-legering, der anvendes til at indikere den ændring af magnetiseringen, som optræder, når der tilsættes dopemidler til det amorfe materiale, fig. 4A en kurve for den inverse, karakteristiske længde Ku/4lT (1/L) som funktion af coboltkoncentrationen i en amorf Gd-Co-legering, fig. 4B en kurve for længden L som funktion af tykkelsen af en amorf, magnetisk film ifølge opfindelsen, fig. 5 en kurve for domænegrænseenergi (4 ))°w) som funktion af den elektrodeforstøvningsforspænding, som er påtrykt underlaget under afsætningen af en amorf, magnetisk legering ifølge opfindelsen, fig. 6 en kurve for afsætningshastigheden som funktion af den påtrykte højfrekvensenergi til elektrodeforstøvning af amorfe, magnetiske legeringer, hvilken kurve viser virkningen af påtrykningen af et magnetfelt på ca. 500 under afsætningsprocessen, fig. 7 en kurve for anisotropien Ku af et amorft, uniaksialt magnetlag som funktion af magnetlagets tykkelse, fig. 8 en kurve for afsætningshastigheden i logaritmisk skala som funktion af den inverse underlagstemperatur, hvilken kurve illustrerer den amorfe/krystallinske omformning, der optræder ved visse afsætningsforhold, fig. 9 et magnetbobledomæneapparat, hvori de amorfe, magnetiske materialer anvendes som bobledomænemateriale, fig. 10 detaljeret en del af det i fig. 9 skematisk viste kredsløb, fig. 11 en magnetooptisk lysmodulator, hvor de amorfe magnetmaterialer er anvendt som lysmodulerende medium, fig. 12 et magnetbobledomænemateriale med et i tilslutning hertil anbragt lag af amorft, magnetisk materiale, der virker som forspændingslag for magnetiske domæner i bobledomænematerialet, og 7 144153 fig. 13 et bånd- eller skive-informationsbehandlingsanlæg, hvori det amorfe, magnetiske materiale er anvendt som registreringsmedium.

Der er blevet fremstillet i hovedsagen amorfe, magnetiske materialer med uniaksial anisotropi, hvilke materialer er hensigtsmæssige til mange magnetiske anvendelser. Disse materialer kan fremstilles i masseform eller tyndfilmform, eller de kan forekomme som magnetiske partikler i et bærende bindemiddel. Da der er tale om amorft materiale, spiller valget af underlaget ingen rolle, og der kan ses bort fra faktorer, såsom gittertilpasning. Dette forenkler afsætningen på underlag af en vilkårlig type og forøger i høj grad den opnåelige fabrikationshastighed, når der anvendes materialer af den foreliggende type.

Disse magnetiske materialer kan bestå af et enkelt grundstof eller en kombination af grundstoffer, der optræder i et flerkomponent sy stem. Mindst den ene af komponenterne må have et uparret elektronspin, så at materialet får et magnetisk moment. Dette betyder, at der er tale om magnetisk ordnet materiale.

Disse amorfe, magnetiske materialer har en uniaksial anisotropi, der kan stå vinkelret på eller være parallel med planet for en film, som indeholder disse amorfe, magnetiske materialer. Anisotropien hidrører fra kombinationer af følgende fænomener eller fra et vilkårligt af disse: A. Parordning B. Formanisotropi C. Påvirkningsinduceret anisotropi.

Ved den foreliggende opfindelse er det ikke væsentligt, at en uniaksial anisotropi tilvejebringes på en særlig måde.

De ovenfor nævnte tre fænomener til frembringelse af uniaksial anisotropi i de i hovedsagen amorfe film ifølge opfindelsen er almindeligt kendte inden for teknikken og beskrives derfor ikke detaljeret her. Det synes tilstrækkeligt at påpege, at parordningen indbefatter kombinationer af to atomer, hvis magnetisering parres til dannelse af en magnetisk dipol. Det magnetiske par orienteres i visse retninger, hvilket giver anledning til den uniaksiale anisotropi, der kræves til brug i magnetiske organer.

8 144153

Formanisotropi fremkommer på grund af de magnetiske områders geometriske form. Eksempelvis vil en ordnet gruppe atomer i et område af et i hovedsagen uordnet materiale have en magnetisering, som er rettet langs længdeaksen af atomgruppen, da denne akse er den foretrukne til orientering af magnetiske momenter. Langs den korte akse af området, der defineres af atomgruppen, optræder der et kraftigt afmagnetiseringsfelt.

Endvidere tilvejebringer sammensætningsvariationer i det amorfe materiale faseadskillelser, hvilket giver anledning til denne type anisotropi. Faseadskillelse indbefatter både en tilstand med særskilte sammensætningsområder, som er beliggende i nærheden af hinanden, og en tilstand med nær ved hinanden beliggende områder af samme sammensætning, men med forskellige strukturfaser, dvs., at et område er amorft, mens et andet er mere krystallinsk.

Som et eksempel på faseadskillelse kan nævnes en amorf, magnetisk Gd-Co-legering, som kan bestå af lokaliserede områder, der er Co-berigede, og andre lokaliserede områder, der er Gd-berigede.

Hvis disse to områder støder op til hinanden, vil faseadskillelsen frembringe en uniaksial anisotropi.

Påvirkningsinduceret anisotropi hidrører fra uligheder i gitterparametrene for underlaget og lokaliserede områder i den amorfe film, eller den skyldes uligheder i termiske koefficienter for den amorfe film og dennes underlag. Denne type påvirkning kan også blive en medvirkende faktor til uniaksial anisotropi i de i hovedsagen amorfe film ifølge opfindelsen.

Amorfe, magnetiske sammensætninger ifølge opfindelsen har mikrokrystallinsk og/eller i hovedsagen amorf struktur.

Begge disse strukturer afviger fra polykrystallinske og monokrystallinske strukturer, som kendes inden for teknikken i forbindelse med magnetiske materialer. Eksempelvis kan de amorfe materialer ifølge opfindelsen have lokaliseret atomordning. Hvis denne atomordning imidlertid optræder, eksisterer den over strækninger på mellem 25 og 100Å, hvis materialet er mikrokrystallinsk, eller over strækninger på under 25Å, hvis materialet i hovedsagen er amorft. Det er naturligvis underforstået, at i hovedsagen ingen atomordning også kan forekomme, i hvilket fildælde der er tale om et i hovedsagen rent amorft materiale.

9 144153

Amorfe materialer ifølge opfindelsen udgøres af enkelte magnetiske grundstoffer eller flerkomponentsysterner. Et eksempel på et system af den sidstnævnte art er binære og ternære legeringer og forbindelser. Specielt egnede materialer udgøres af materialer indeholdende grundstoffer fra de sjældne jordarter og metalgrundstoffer med tilstandsovergange. Der kan her nævnes Gd-Co, Gd-Fe, Y-Co og La-Co. Disse sammensætninger kan varieres inden for et stort område uden de af forbindelsernes støkiometri begrundede begrænsninger på grund af bestanddelenes fasediagram. Derfor kan materialets magnetiske egenskaber udformes specielt i overensstemmelse med hver enkelt udførelsesform. Eksempelvis kan sammensætningsområderne udvælges således, at atommomenterne for en sjælden jordart og metalgrundstoffet næsten udligner hinanden, hvorved der opnås et materiale med lav mætningsmagnetisering, hvilket materiale navnlig har betydning som bobledomænema-teriale.

Disse amorfe, magnetiske materialer har en langsgående magnetisk ordning og har uniaksial anisotropi. I sin simpleste form udgøres de af grundstoffer, der har et magnetisk moment. Eksempler er 4f-serien eller elementer af sjældne jordarter, og 5f-serien eller actinid-grundstoffer. Endvidere indgår jerngruppen af tilstandsovergangsmetaller, dvs. 3d-serien. Hertil kommer grundstoffer, der kan have et magnetisk moment, når de befinder sig i en speciel tilstand, f.eks. sådanne grundstoffer som Mn,

Cr, V og Pd.

For ethvert amorft materiale, der består af et enkelt grundstof, gælder det, at et hvilket som helst umagnetisk grundstof kan tilføjes i forholdsvis små mængder, uden at de magnetiske egenskaber forstyrres. Dette betyder, at der kan foretages en fortynding med umagnetiske grundstoffer, f.eks. 0, C, P og N, uden en ugunstig påvirkning af de magnetiske egenskaber. Det kan derfor være fordelagtigt at tilsætte små mængder, i almindelighed ca. 2 atomprocent,af disse umagnetiske grundstoffer med henblik på forenkling af fremstillingen af den amorfe film. Hvis der tilsættes store mængder, sker der naturligvis en påvirkning af de magnetiske egenskaber. Således vil f.eks. større mængder end ca.

50 atomprocent forstyrre den magnetiske ordning.

10 144153

Binære materialer indbefattende i det mindste ét af de tidligere angivne grundstoffer kan også anvendes til tilvejebringelse af de amorfe, magnetiske materialer ifølge opfindelsen.

Binære materialer er i almindelighed lettere at arbejde med, da de bevarer deres amorfe struktur over større temperaturområder end amorfe, magnetiske enkeltgrundstof-materialer. Ligesom i tilfældet med amorfe enkeltgrundstof-materialer kan der også tilsættes små mængder af umagnetiske grundstoffer.

En anden ændring, der kan udføres på binære, amorfe materialer, består i tilsætning af en større koncentration, såsom 2-50 atomprocent, af umagnetiske grundstoffer for at variere de magnetiske egenskaber. Eksempelvis kan der tilsættes kobber med henblik på fortynding af det magnetiske moment.

Ternære kombinationer af de ovenfor nævnte 3d-, 4f- og 5f-grundstoffer kan også fremstilles for at tilvejebringe amorfe sammensætninger med uniaksial magnetisk anisotropi. Ligesom ved de binære materialer kan der tilsættes større koncentrationer af umagnetiske grundstoffer med henblik på ændring af de magnetiske egenskaber af disse ternære kombinationer. Ligeledes kan der tilsættes små mængder af umagnetisk materiale for at gøre det lettere at tildanne amorfe film, uden at de magnetiske egenskaber påvirkes i ugunstig retning. Det er underforstået, at mængden af umagnetisk materiale, som tilsættes, er utilstrækkelig til at ødelægge den magnetiske ordning i den amorfe film.

De amorfe, magnetiske materialer ifølge opfindelsen har langsgående magnetisk ordning og er enten ferromagnetiske, ferri-magnetiske eller antiferromagnetiske. Naturligvis er det denne langsgående, magnetiske ordning, som bevirker tilvejebringelsen af den uniaksiale anisotropi i disse materialer, der igen gør dem meget velegnede til apparatanvendelser.

De magnetiske egenskaber for disse materialer kan ændres under fremstillingen eller efter fremstillingen for at opnå tilpasning til specielle udførelsesformer. Det er konstateret, at de magnetiske egenskaber er meget afhængige af sammensætningsområdet for bestanddelene og også af de afsætningsforhold, som var herskende ved fremstillingen af materialet. Imidlertid er de magnetiske egenskabers afhængighed af afsætningsparametrene mindre end den afhængighed, som hører sammen med bestanddelenes sammensætningsområder.

11 144153 Sådanne processer som hærdning og ionimplantation kan udnyttes til at modificere de magnetiske egenskaber efter fremstillingen af disse amorfe materialer. Endvidere kan disse magnetiske materialer dopes med dopemidler, uden at de strukturelle magnetiske egenskaber i af filmene påvirkes i ugunstig retning. Derfor påvirkes den magnetiske domænebevægelse i filmene ikke, hvilket er tilfældet ved konventionelle, krystallinske, magnetiske film. I det følgende angives der eksempler på specielt velegnede, amorfe, magnetiske materialer til flere anvendelser.

I afhængighed af det udvekslingssamvirke, der optræder i disse materialer, skulle det være muligt at tilvejebringe isolatorer, ledere og halvledere, som er i hovedsagen amorfe. I metaller og halvledere kan udvekslingssamvirket være enten direkte som følge af overlapning for atombanerne eller indirekte i afhængighed af ledningselektronerne. Disse mekanismer gør det amorfe materiale mere velegnet til magnetiske anvendelser. Imidlertid er udvekslingsmekanismen i isolatorer baseret på "super-udveksling", der er kritisk afhængig af bindingsvinklen og -strækningen. Da der ikke optræder langsgående magnetisk ordning i amorft materiale, kan disse "superudvekslingsbetingelser" ikke opfyldes, og der iagttages ingen magnetisk ordning.

Fig 1A og IB viser elektronstrålemikrofotografier, der illustrerer amorft og krystallinsk materiale. Elektronstråledif-fraktionsmønsteret i fig. 1A er karakteristisk for et amorft materiale, mens diffraktionsmønsteret i fig. IB er karakteristisk for et krystallinsk materiale.

Nærmere betegnet er fig. 1A og IB fremstillet ved hjælp af elektrondiffraktion fra en Gd-Co-legering. Den fuldt optrukne linie L i fig. 1A og IB anvendes til blokering af den indfaldende elektronstråle med henblik på at lette fremstillingen af disse fotografier. Diffraktionsmønsteret i fig. 1A er karakteristisk for et amorft materiale.

Fig. IB er et diffraktionsmønster for materialet Gd-Co i fig. 1A, efter at dette er krystalliseret ved tilførsel af varme. I dette tilfælde bibeholdes den amorfe film i fig. 1A i elektron-strålemikroskopet og opvarmes til ca. 300°C. Diffraktionsmønsteret i fig. IB er derfor karakteristisk for diffraktionen fra et krystallinsk materiale. Fig. 1A og IB er vist i samme målestok. Disse figurer illustrerer den i hovedsagen amorfe karakter af film, der fremstilles i overensstemmelse med opfindelsen.

12 144153

Fig. 2A og 2B viser tilstedeværelsen af magnetiske randdomæner i det amorfe materiale i fig. ΙΑ. I fig. 2A og 2B er der indridset en referencemarkering M i filmen, hvilken markering udnyttes til bestemmelse af randdomænernes bevægelse, når der påtrykkes et magnetfelt over det amorfe materiale.

I fig. 2A er magnetiske randdomæner D tydeligt synlige over det amorfe, magnetiske materiale. Disse randdomæner har grænser, der i hovedsagen er orienteret i lodret retning i denne figur.

Når der påtrykkes et magnetfelt i det amorfe materiales plan, bibringes randdomænerne D imidlertid en hældning. Dette ses, når positionen af domænerne D i forhold til referencemarkeringen M undersøges i disse to figurer. Således viser fig. 2A og 2B tilstedeværelsen af domæner i det amorfe, magnetiske materiale og disse domæners bevægelse som følge af et påtrykt magnetfelt. Som det fremgår af det følgende, kan randdomænerne D bringes til at bryde sammen til runde bobledomæner.

Amorfe film med en tykkelse på omtrent 1 micron blev afsat på NaCl, SiC>2 og Al202. Disse film viste uniaksial aniso-tropi og havde også randdomæner. Et under en ret vinkel påtrykt magnetfelt på nogle få hundrede ørsted var tilstrækkeligt til at bringe randdomænerne til at bryde sammen til runde bobledomæner. Endvidere blev bobledomænerne flyttet, når det ydre magnetfelt blev flyttet. Domænemønsteret i det amorfe materiale lignede de domænemønstre, som iagttages i nøjagtigt fremstillede granatfilm.

Dette tyder på, at det amorfe materiale savner lokale inhomogeniteter, der er tilstrækkelige til at tilvejebringe lokal fastholdelse af domæner, hvilket ville begrænse deres bevægelse. Naturligvis er dette en fordel i et amorft magnetmateriale, hvor der pr. definition ikke eksisterer krystalstruktur-fejl. Kernedannelsen og forplantningen af magnetiske domæner i et sådant amorft materiale begrænses ikke af denne type fejl.

I afhængighed af den specielle anvendelse, hvortil disse amorfe magnetiske materialer er bestemt, er de nævntejmagnetiske egenskaber regulerbare til opnåelse af optimal ydelse. Reguleringen af de magnetiske egenskaber af disse amorfe materialer tilvejebringes let ved hjælp af visse metoder under fremstillingen af de amorfe materialer og ved hjælp af processer, der anvendes efter at de er fremstillet. Til forskel fra tidligere kendte krystallinske 144153 13 magnetmaterialer er de magnetiske egenskaber af de amorfe film generelt lettere at styre end tilsvarende egenskaber i krystallinske materialer. En grund hertil er, at de sammensætningsvariationer, der tillades i et amorft materiale, er meget mere vidtgående end de tilladte variationer i et krystallinsk materiale, fordi amorfe sammensætninger er karakteristiske ved metastabilitet, snarere end ved termodynamisk ligevægt. Forskellige magnetiske egenskaber omtales i det følgende særskilt med henblik på illustration af den fleksibilitet, som amorfe materialer frembyder.

Mætningsmagnetisering Mg

Magnetiseringen Mg kan let ændres i et amorft, magnetisk materiale ved tilsætning af et magnetisk atom, der kobles til et normalt magnetisk atom i det amorfe materiale eller et atom i det amorfe materiale, som er magnetisk i en vis tilstand, f.eks.

Mn, Cr, etc. Med henblik på formindskelse af magnetiseringen Mg kobles det materiale, der tilføjes til den amorfe sammensætning, antiferromagnetisk med det magnetiske atom i det amorfe materiale.

Med henblik på formindskelse af magnetiseringen i den amorfe Gd-Co-legering reguleres eksempelvis Gd/Co-forholdet således, at materialets magnetiske moment på det nærmeste udlignes.

For at forøge magnetiseringen i det amorfe materiale tilføjes der til sammensætningen magnetiske atomer, der kobles ferromagnetisk med det magnetiske atom i den amorfe sammensætning. Eksempelvis tilvejebringer en tilsætning af Nd til en amorf sammensætning af Gd-Co en forøgelse af sammensætningens magnetisering. Som et andet eksempel kan det nævnes, at tilføjelsen af Co til en amorf sammensætning af Y-Co forøger magnetiseringen.

Disse tilsætninger udføres under fremstillingsprocessen og sker på følgende måde: en blanding af bestanddelsgrundstofferne smeltes og støbes til en skiveformet plade, der anvendes som mål for elektrodeforstøvning. Sammensætningen kan reguleres under målfremstillingen, eller filmens sammensætning kan varieres under forstøvningsprocessen ved regulering af forspændingen på underlaget med henblik på foretrukket omforstøvning af en del af én eller flere af bestanddelene. Alternativt kan der i forstøvningssystemet tilvejebringes et andet tilsætningsgrundstof, så at et af tilsætningsgrundstofferne indføres i den afsatte film.

14 144153 Når der fremstilles tynde film ved vakuumfordampning, kan tilsætningens koncentration varieres i fordampningskilden, eller der kan tilvejebringes en supplerende kilde af tilsætningsgrundstoffet.

Fig. 3A viser en kurve for magnetiseringen 4 ! Mg ved stuetemperatur som funktion af koncentrationen af cobolt i en amorf Gd-Co-legering. Af denne kurve fremgår det, at mængden af magnetiske atomer af Co i den amorfe legering bestemmer legeringens magnetisering. I overensstemmelse hermed ændres legeringens magnetisering ved tilsætninger af materiale til den amorfe legering, som ændrer Gd/Co-forholdet og der med den grad, hvori materialets magnetiske moment ophæves.

Sammensætningsområderne i nærheden af minimumsmagnetiseringen er specielt hensigtsmæssige for materialer med lavt magnetisk moment og høje curie-punkter. Da den lave magnetisering af sammensætninger i nærheden af 79 atomprocent cobolt hidrører fra udligningen af Gd- og Co-momenterne, snarere end fra fortyndingsvirkninger, bliver curiepunktet, der i vid udstrækning bestemmes af Gd-Co-samvirket, ikke påvirket heraf. Følgelig kan magnetiseringen af materialet ved stuetemperatur ændres under opretholdelse af Tc inden for angivne grænser.

En anden måde til ændring af magnetiseringen af en amorf legering består i at tilsætte små mængder Nj, når den amorfe legering elektrodeforstøves. Når f.eks. GdCo^ elektrodeforstøves i argon, sker der ved tilsætning af små mængder N2, f.eks. ca. 1 rumfangsprocent N2 i argongassen, en væsentlig formindskelse af størrelsen af randdomæner i materialet. Dette indikerer igen en forøgelse af 4)7Mg. Dette betyder, at den antiferromagnetiske kobling af Gd og Co påvirkes således, at magnetiseringen forøges, uden at det amorfe materiales uniaksiale anisotropi forstyrres. Nitrogenet bindes af Gd, hvilket svækker den antiferromagnetiske kobling mellem Gd og Co. Momentet af Co-undergitteret bliver mindre effektivt ophævet af Gd-undergittermomentet, så at magnetiseringen forøges.

Fig. 3B viser en kurve for magnetiseringen Mc i vilkårlige b enheder som funktion af sammensætningen af en amorf Gd-Co-legering, også udtrykt i vilkårlige enheder.· Der optræder en minimal magnetisering ved en bestemt sammensætning af Gd-Co.

15 144153

Hvis Gd-Co-sammensætningen er normal ved sammensætningen A, og sammensætningen fremstilles ved tilstedeværelse af N2/ optræder der en forskydning af magnetiseringen, som om der optrådte en forøgelse af coboltsammensætningen. Derfor bliver magnetiseringen højere. Hvis de derimod startes med en sammensætning C, og der tilsættes nitrogen til afsætningsarrangementet, vil den frembragte films magnetisering ændres mod et minimum. Derfor kan magnetiseringen Mg ændres ved simple tilsætninger af N2 til materialet med henblik på ændring af vekselvirkningen mellem bestanddelene i sammensætningen til en højere eller lavere magnetisering i overensstemmelse med hvor man befinder sig på magnetiserings/sam-mensætningskurven for det pågældende materiale.

Koercitivkraft H _c

Koercitivkraften i magnetmateriale er en primær faktor ved bestemmelsen af den lethed, hvormed magnetiske domæner flyttes i materialet. Justeringer vedrørende koercitivkraften indbefatter sædvanligvis ændring af det magnetiske materiales kornstørrelse, da koercitivkraften er afhængig af kornstørrelsen. Generelt set har koercitivkraften et maksimum for en bestemt værdi af kornstørrelsen og formindskes ved kornstørrelser mindre end og større end den værdi, som medfører den største koercitivkraft. Eksempelvis er koercitivkraften stor i magnetmateriale, hvori kornstørrelsen nærmer sig domænegrænsebredden.

Kornstørrelsen kan påvirkes ved tilsætning af dopemidler, såsom f.eks. ^ og Disse tilsætninger forandrer den magnetiske ordning i den amorfe film, så at den bliver anderledes end eller lig med domænegrænsebreddenS . Hvis S er større, bliver Hc lille, men hvis S er omtrent lig med den nævnte ordning, er Hc maksimal.

Ionimplantation til en udvalgt dybde er normalt hensigtsmæssig, når det ikke er ønskeligt at opvarme amorfe materialer. En opvarmning over visse temperaturer bevirker, at amorfe materialer ændres til krystallinsk tilstand, som muligvis ikke er en reversibel tilstand. En hærdning med henblik på krystallisering af den amorfe film med henblik på tilvejebringelse af korn med ønsket størrelse kan også udnyttes.

Andre metoder til påvirkning af koercitivkraften indbefatter en overfladebehandling, såsom eksempelvis forstøvningsætsning og ionætsning, for at gøre overfladestrukturen ujævn. Dette påvirker igen domænernes bevægelse i det amorfe, magnetiske ma- 16 144153 teriale.

Curie-temperatur Tc

Disse amorfe, magnetiske materialer er lette at legere med henblik på ændring af curie-temperaturen, uden at materialets struktur påvirkes i ugunstig retning. Følgelig optræder der ingen begrænsende indflydelse på grund af et fasediagram, hvilket ellers ville være tilfældet for krystallinsk materiale. Der kan anvendes legeringsområder med stor udstrækning, såsom 50 atomprocent, så længe den uniaksiale anisotropi i materialet ikke påvirkes. Generelt følger curie-temperaturen lineært mængden af tilstedeværende magnetiske atomer. Curie-temperaturen i disse amorfe materialer er lettere at styre end i krystallinske, magnetiske materialer.

Legeringsforholdene udnyttes til ændring af curie-temperaturen for det amorfe, magnetiske materiale. For en amorf Gd-Co-le-gering vil tilsætningen af magnetiske atomer med lavere moment, f.eks. Ni, Cr, Mn eller umagnetiske atomer, f.eks. Cu, Al, Ag, Pd,

Ga, In, etc., eksempelvis bevirke en sænkning af curie-temperaturen, mens tilsætningen af et sådant grundstof som f.eks. Fe forøger curie-temperaturen. Styrken af det magnetiske samvirke eller koblingen i materialet ændres ved hjælp af de tilsagge grundstoffer. Faraday-rotation _Γ

En forøget Faraday-rotation eller Kerr-rotation af en lysstråle, som falder ind på det amorfe, magnetiske materiale, opnås ved tilvejebringelse af amorft materiale med et højt magnetisk moment. Dopemidler i form af sjældne jordarter, f.eks. Tb, Dy, Ho, kan tilsættes til det amorfe materiale, eller der kan tilføjes legeringstilsætninger til materialet. Når det eksempelvis gælder den amorfe Gd-Co-legering, vil en forøgelse af Co-mængden bevirke en forøgelse af Faraday-rotationen, Også tilsætninger af Fe til materialet vil forøge Faraday-rotationen. For høj Faraday-rotation er det ønskeligt, at magnetiseringen 4'TTMg bar en så stor værdi som muligt, f.eks. 8000-10000 gauss.

Karakteristisk længde (L-parameter)

Parameteren L er en størrelse, som specielt er anvendelig ved udformningen af magnetbobledomæneapparater. En nærmere beskrivelse af denne parameter er angivet af A. A. Thiele, i "J.Appl.

Phys.,", nr. 41, side 1139 fra 1970.

17 144153

Parameteren L er meget afhængig af omfanget af bestanddelene i den amorfe legering. Fig. 4A viser således eksempelvis variationen .af parameteren L, nærmere bestemt Ku/4'TF (1/L) , som funktion af magnetionkoncentrationen i en amorf, magnetisk legering. I dette specielle tilfælde er sammensætningen Gd-Co, og den vandrette akse viser CO-koncentrationen. Det fremgår heraf, at parameteren L kan varieres ved ændring af den amorfe legerings sammensætning. Kurven i 4A har været bestemt for forskellige sammensætninger af Gd-Co, hvor alle fremstillingsparametre blev holdt konstant for hver enkelt prøve. Samme sammensætninger, der blev fremstillet under andre forhold, havde andre værdier af parameteren L. I afhængighed af, at sammensætningsområdet for et amorft materiale let kan varieres inden for vide grænser, hvilket står i modsætning til hvad der er tilfældet ved et krystallinsk magnetisk materiale, er det forholdsvis let at variere parameteren L.

Fig. 4B viser parameteren L's afhængighed af det amorfe, magnetiske lags tykkelse H. Under en kritisk tykkelse for hver sammensætning er det ikke muligt at opnå tilstrækkelig retvinklet anisotropi til understøtning af bobledomæner, og kurven er derfor vist punkteret under den kritiske tykkelse. Ved den her aktuelle, specielle sammensætning med 20 atomprocent Gd og 80 atomprocent Fe giver en tykkelse på 0,2 mikron en tilstrækkelig retvinklet anisotropi til at fremme bobledomæner.

Domænegrænseenergi

Domænegrænseenergien (f er beslægtet med det amorfe materiales L-parameter. Domænegrænseenergien er også direkte proportional medVAKu, hvor A er materialets udvekslingskonstant og Ku er materialets uniaksiale vinkelrette anisotropi-konstant.

Fig. 5 viser en kurve for domænegrænseenergien 4P 6 i 2 W erg/cm som funktion af den underlagsforspænding, der anvendes under elektrodeforstøvningen af amorfe Gd-Co-legeringer indeholdende 80-85 atomprocent Co. Denne underlagsforspænding er underlagets spænding målt i forhold til jord. I det jævnstrømselektrodeforstøvningsapparat, der er anvendt til tilvejebringelse af kurven i fig. 5, er der påtrykt ca. 2000 volt mellem anoden og katoden for at tilvejebringe afsætning af den amorfe Gd-Co-sammensætning. Anvendelsen af underlagsforspænding muliggør styring af sammensætningen og de magnetiske egenskaber af det afsatte, amorfe materiale.

18 144153 På denne måde kan domænegrænseenergien varieres inden for et stort område. Domænegrænseenergien kan også ændres ved variation af udvekslingskonstanten A eller anisotropien Ku· Udvekslingskonstanten A repræsenterer styrken af den magnetiske kobling i materialet og er proportional med curie-temperaturen T . Følgelig varierer konstanten A fra det ene materiale til det andet. Ændringer ai anisotropien behandles i en senere del af beskrivelsen. Anisotropi Ku

Materialets anisotropi kan varieres ved ændring af den proces, som anvendes ved fremstillingen af det amorfe materiale. Eksempelvis er afsætningstakten en afgørende faktor, ligesom også tykkelsen af den afsatte film har betydning. Generelt set er en funktion af materialesammensætningen og opbygningsforholdene.

Disse faktorer beskrives nærmere i den del af beskrivelsen, som vedrører fremstillingsmetoder.

Domænestørrelse og domænegrænsebredde

Domænegrænsebredden er lig medVA/^u, hvor A er materialets udvekslingskonstant, og er dets anisotropi. Som tidligere nævnt afhænger anisotropien Ku af den amorfe films tykkelse og af afsætningstakten. Derfor kan domænegrænsebredden S' varieres ved ændring af anisotropien Ku. Denne er igen en funktion af sammensætningen af det amorfe lag, dettes område af bestanddele og den afsætningsproces, som blev anvendt ved fremstillingen af det amorfe materiale. I den del af beskrivelsen, som vedrører fremstillingsmetoder, findes der kurver, som illustrerer anisotropien K^'s variation med lagtykkelsen og afsætningstakten.

Domænestørrelsen er en funktion af den karakteristiske længde L og filmens tykkelse. Generelt vælges domænestørrelsen således, at apparatets ydelse bliver optimal. For magnetbobledo-mæneapparater bestemmes den karakteristiske længde L ved følgende ligning

L = <T /4TTm w S

4^MS2 19 144153 Følgelig kan den karakteristiske længde og dermed domænestørrelsen ændres ved variation af magnetiseringen Mg, aniso-tropien Ku og udvekslingskonstanten A.

Udvekslingskonstanten er en størrelse, der repræsenterer styrken af magnetisk kobling i et givet materiale. Den er proportional med curietemperaturen og er større for materialer, som har højere curie-temperatur T . Som forklaret tidligere er anisotropi-en Ku en funktion af materialesammensætningen og øvrige forhold, som er anvendt ved fremstillingen af materialet. Magnetiseringen M

S

hidrører fra magnetiske spin og orienteringen heraf, dvs., om de er parallelle eller antiparallelle. Denne størrelse er temperaturafhængig og kan varieres ved ændring af den amorfe films sammensætning og de parametre, som anvendes ved fremstillingen af den amorfe film. Derfor kan domænestørrelsen let ændres inden for store områder.

Fremstillingsmetoder

De amorfe, magnetiske materialer kan fremstilles i masseform eller som tynde film. Generelt kan der anvendes en hvilken som helst kendt filmafsætningsteknik, indbefattende elektrodeforstøvning og pådampning.

Til tilvejebringelse af en massefilm af amorft, magnetisk materiale kan stænkafkøling være en anvendelig metode. Ved denne fremgangsmåde bringes filmbestanddelene i opvarmet og flydende form til at ramme en kold flade, hvor bestanddelene stivner og danner en amorf massefilm. Dette medfører en hurtig afkøling fra den flydende fase.

En uniaksial anisotropi kan tilvejebringes i massefilm ved, at disse udsættes for atombombardement i et påtrykt magnetisk felt eller ved, at de hærdes i et magnetfelt ved en temperatur under krystalliseringstemperaturen for filmene. En anden metode til frembringelse af massefilm består i kontinuerligt at fordampe dem ved anvendelse af den i det følgende beskrevne fremgangsmåde.

Fremstillingen af tynde amorfe film ifølge den foreliggende opfindelse kan være baseret på afsætning fra en damp, en hurtig afkøling fra en flydende fase eller en ionimplantation til regulering af anisotropien. I almindelighed er disse amorfe film afhængige af afsætningstakten for atomer på underlaget, temperaturen af underlaget og indfaldsvinklen for atomer, der afsættes på underlaget. Hvis de indkommende atomer ikke er i stand til at opnå 20 144153 en vis ligevægtsstilling, forøges tendensen til dannelse af amorfe film. I denne forbindelse henvises til S. Mader: "The Use of Thin Films in Physical Investigations", der er udgivet af J.C. Anderson, Academic, New York, 1966, side 433. Samtidig henvises til beskrivelsen til USA-patent nr. 3.427.154, som omhandler fremstillingen af amorfe, tynde film.

Med henblik på at fremme parordningen som en måde til tilvejebringelse af uniaksial anisotropi i disse film synes det at være væsentligt, at afsætningsatomerne rammer underlaget under en anden indfaldsvinkel end en ret vinkel. Dette betyder, at de indkommende atomer skal have en vis hastighedskomposant parallelt med underlagsfladen for at opnå uniaksial anisotropi i filmen.

Denne "strejfningsvinkel" bevirker en atombevægelse parallelt med underlaget, hvilket igen fremmer parordningen, da de indkommende atomer kan bevæge sig rundt og vælge en atomstilling, som formindsker energien i arrangementet via materialets afmagnetiseringsfelt. Faseadskillelsen fremmes, hvilket fører til dannelsen af anisotropi, fordi grupper af ensartede atomer grupperes sammen på et sted, hvor energien i systemet sænkes. Dette fører igen til sammensætningsgrupperinger, der som tidligere anført medfører anisotropi i filmen.

En anden faktor i forbindelse med opnåelsen af uniaksial anisotropi er afsætningstakten for indkommende atomer. Hvis afsætningstakten er alt for stor, kan indkommende atomer ikke bevæge sig rundt i sfor udstrækning på underlagsfladen, hvilket begrænser bevægeligheden parallelt med underlaget. I denne forbindelse henvises til fig. 6, der viser en kurve for afsætningstakten i ångstrøm pr. sekund som funktion af den højfrekvensenergi, som anvendes i et forstøvningsarrangement til afsætning af det amorfe materiale. I dette tilfælde er det amorfe, magnetiske materiale Gd-Co. I fig. 6 er der vist en kritisk afsætningstakt på 4 ångstrøm pr. sekund ved en given underlagstemperatur og målsammensætning.

Dette betyder, at der ved en afsætningstakt på 4 ångstrøm pr. sekund for en Gd-Co-prøve indeholdende ca. 80 atomprocent Co opnås et domænemønster, som er karakteristisk for uniaksial, retvinklet anisotropi i den amorfe, magnetiske legering af Gd-Co.

I fig. 6 er afsætningen udført med et magnetfelt på 500 vinkelret på underlaget og uden tilstedeværelse af magnetfeltet med henblik på bestemmelse af magnetfeltets virkning under afsætningen. Virkningen af magnetfeltet var ikke stor, selv om den i en vis grad forbedrede forstøvningens virkningsgrad.

2i 144153 Når den underlagsforspænding, der anvendes i forstøvningsarrangementet, forøges, forøges anisotropien i almindelighed.

Dette skyldes, at forspændingen bevirker at indkommende atomer løsgøres fra overfladen på afsætningsfilmen ved genforstøvning.

Følgelig har atomerne større bevægelighed parallelt med underlagsfladen, så at de kan nå foretrukne positioner, hvilket medfører en sammensætningsgruppering eller parordning.

Fig. 7 viser en kurve for anisotropien Ku i erg/cm3 som funktion af tykkelsen H af den amorfe, magnetiske film, målt i mikron. Ved denne film af amorft Gd-Fe-materiale kræves der en 5 3 kritisk anisotropi på ca. 1,2 x 10 erg/cm for at fremme domæner heri, hvilket udtrykkes ved stabilitetstilstanden K V 2TfM .

Denne kritiske anisotropi optræder ved en filmtykkelse på 0,2 mikron.

For afsætningen af amorfe, magnetiske materialer holdes underlagstemperaturen forholdsvis lav. Disse film kan afsættes ved stuetemperatur eller lavere temperatur og afsættes normalt ved en temperatur, som er lavere end den temperatur, der ville forårsage en krystallisering af materialerne. Eksempelvis optræder der for amorfe Gd-Co-mate-rialer en øvre grænse for underlagstemperaturen på ca. 300°C, dvs. krystalliseringstemperaturen .

Fig. 8 viser en kurve for afsætningstakten i logaritmisk skala som funktion af underlagstemperaturen for Gd-Co-legeringer og Gd-Fe--legeringer. Af denne kurve fremgår det, at der kan fremstilles amorfe, magnetiske film inden for et stort område af underlagstemperaturer i afhængighed af afsætningstakten. Generelt set må underlagstemperaturen, uafhængigt af hvilken afsætningstakt der anvendes, være mindre end den temperatur, ved hvilken der optræder krystallisering, med henblik på frembringelse af amorfe, magnetiske materialer i overensstemmelse med opfindelsen.

• Påvirkningsfrembragt anisotropi kan også anvendes til tilvejebringelse af de foreliggende magnetiske materialer. Denne type anisotropi kan anvendes sammen med de øvrige metoder, såsom parordning, etc., til opnåelse af anisotropi, eller den kan anvendes alene. Til påvirkningsfrembragt anisotropi vælges underlaget i tilslutning til den afsatte films magnetostriktion således, at der tilvejebringes anisotropi i den amorfe film. Nærmere betegnet bliver filmen, hvis den afsættes ved en fra stuetemperatur afvigende temperatur, og filmen og underlaget har forskellige varmeudvidelseskoefficienter, genstand for en vis påvirkning ved stuetemperatur.

22 144153

Som tidligere nævnt kan mange forskellige underlag komme på tale. Da der ikke foreligger nogen begrænsninger, hvad angår krystallografisk tilpasning ved fremstillingen af amorfe film, kan underlaget vælges helt frit. Disse underlag kan bestå af vilkårlige kendte materialer, såsom metaller og isolatorer samt endog halvledere. Der kan også anvendes ikke-stive underlag, f.eks. plastmaterialer.

Film med i-plan-anisotropi kan ændres til film med vinkelret anisotropi ved hærdning. Eksempelvis bevirker en hærdning af Gd-Co-film ved ca. 300-400°C en ændring af en i-plan-anisotropi til en retvinklet anisotropi. Ved voksende tykkelse sker der naturligvis en forøgelse af sandsynligheden for vinkelret anisotropi. Eksempelvis har Gd-Co-film med en tykkelse på mindst 2000Å således normalt vinkelret anisotropi.

De amorfe, magnetiske materialer ifølge opfindelsen kan benyttes til mange forskellige anvendelser, f.eks. i bobledomæneap-parater, stråleaddresserbare arkiver, lysmodulatorer, permanente magneter og registreringsmedier på bånd og plader. Hver af disse anvendelser omtales i det følgende sammen med tilhørende parametre af interesse.

Bobledomæneapparat

Ved magnetbobledomæneapparater er det vigtigt, at størrelsen 4TTm er lille, og at materialet har en uniaksial, vinkelret s 3 anisotropi. Endvidere bør kvalitetsfaktoren eller godhedstallet Q = Η /4ΤΓμ være større end 1, hvor H& er uniaksialanisotropimag-netfeltet, og Mg er materialets mætningsmagnetisering. Endvidere skal koercitivkraften Hc for materialet være lille med henblik på at lette bobledomænernes bevægelse, kernedannelse og sammenbrydning inden for det amorfe, magnetiske materiale. Da godhedstallet Q bør være større end 1 for at tilvejebringe stabile bobledomæner, anvendes i almindelighed arrangementer med lav magnetisering, da det er vanskeligt at tilvejebringe meget store inducerede anisotropifel-ter Η . I ferromagnetiske arrangementer er det muligt at formindske magnetiseringen Mg ved fortynding med et umagnetisk grundstof, men da den magnetiske curie-temperatur følger magnetiseringen, kan der kun opnås tilstrækkeligt små 4^Ms-værdier i legeringer med ar-bejdstemperaturer i nærheden af curie-temperaturen.

23 146153

Lave magnetiske momenter med høje ordningstemperaturer, så at de amorfe materialer bliver velegnede til apparater, som arbejder ved stuetemperatur, opnås i et ferrimagnetisk arrangement, der indeholder to eller flere typer magnetatomer med modsatte spin. Denne type ordning opnås i amorfe legeringer af sjældne jordarter, først og fremmest metaller, ved tilstandsovergange. Der kan tilvejebringes amorfe legeringer af sjældne jordarter, f.eks. Gd Co , med passende x y sammensætning, ved hvilke atommomenterne i den sjældne jordart og metalgrundstof næsten ophæver hinanden, hvilket fører til et materiale med passende lille 4'lj’M -værdi. Et velegnet eksempel er Gd-Co-lege-ringer med 70-90% Co og amorfe Gd-Fe-legeringer med 70-90% Fe. Ved tyndfilmformen frembringes anisotropien enten ved påvirkning, parordning eller formanisotropi.

Som tidligere nævnt kræves der normalt lille koercitiv-kraft Hc for bobledomænematerialer. I overensstemmelse hermed bør bobledomænegrænsebredden£ have en sådan størrelse, at der i gennemsnit optræder samme middelpotential overalt inden for det amorfe materiale. Størrelsen 6 bør være omtrent lig med eller noget større end den type atomordning, som optræder i det amorfe materiale. Hvis lokale fluktuationer, såsom faseadskillelser, kornstørrelser, etc., i det amorfe materiale er mindre end grænsebredden S, er virkningen heraf på domænegrænsebevægelsen ubetydelig. Endvidere er mikrokrystaller af størrelsesordnen 25-100Å ikke nødvendigvis skadelige for domænebevægelsen. Indtil kornstørrelsen af det amorfe materiale når grænsebredden S, er koer-citivkraften Hc lille.

Domænegrænsebredden <f følger curie-temperaturen , da udvekslingskonstanten A følger Tc (Scf^A) . Hvis der ønskes store domænegrænsebredder, er det følgelig nødvendigt at tilvejebringe store udvekslingskonstanter. Imidlertid bør grænsebredden $ ikke være alt for stor, da anisotropien forøges, hvilket har en ugunstig indvirkning på bevægeligheden. Ved amorfe bobledomænematerialer er det normalt ønskeligt at tilvejebringe en lav grænseenergi cf, hvilket medfører, at der bør anvendes materialer med w lave curie-punkter Tc. Som påpeget tidligere kan amorfe, magnetiske materialer let legeres med henblik på ændring af T . Begrænsningerne vedrørende curie-temperaturen Tc for amorfe bobledomænematerialer er i hovedsagen de samme som for krystallinske bobledomænematerialer. Det er imidlertid mere simpelt at styre curie-temperaturen Tc i et amorft, magnetisk materiale end i et 24 144153 krystallinsk materiale.

Udvælgelsen af underlaget sker frit, når der anvendes amorfe magnetbobledomænematerialer. Velegnede underlag omfatter halvledere, isolatorer og metaller, f.eks. NaCl, glasmaterialer,

Si02, Si, Ge, GaAs, og Α1203· En særlig velegnet amorf, magnetisk film består af GdCo^, som elektrodeforstøves på et NaCl-underlag.

Denne elektrodeforstøvning har været udført fra et bueformningsmål af Gd-Co^, hvor underlaget blev vandkølet til ca. 20°C og havde en galliumbelægning for at sikre termisk kontakt med køleblokken. Der blev iagttaget serpentindomæner ved elektronmikroskopi i en film med en tykkelse på ca. 750Å. Tilstedeværelsen af ferrimagnetisk ordning blev bekræftet ved opvarmning af prøven til kompensationspunktet for at forstyrre Gd-ordningen, ved hvilket punkt der blev iagttaget i-plan-domæner. Vinkelrette domæner blev genoprettet ved afkøling til stuetemperatur. Elektrondiffraktionsmønsteret var typisk for et amorft materiale. Disse magnetiske serpentindomæner med retvinklet magnetisering kunne iagttages i den fritstående film, som var fjernet fra NaCl-underlaget, hvilket indikerer, at an-isotropien ikke var påvirkningsfrembragt, men formentlig var af parordningstypen.

Film med en tykkelse på ca. 1 mikron blev afsat ved et særskilt forløb, men under samme fremstillingsforhold, på et underlag af NaCl, Si02 og Al203· Disse film viste også serpentindomæner, når de blev iagttaget ved hjælp af Bitter-mønstre og ved hjælp af Kerr-effekten. Et vinkelret magnetfelt på nogle hundrede ørsted var tilstrækkeligt til at bringe serpentindomænerne til at bryde sammen til runde domæner. Ved bevægelse af det ydre magnetiske felt er det muligt at flytte domænerne i den amorfe, magnetiske film. Dette domænemønster ligner det, der iagttages i nøjagtigt fremstillede granatfilm, hvilket tyder på, at det amorfe materiale savner lokale inhomogeniteter, der er tilstrækkelige til at forårsage lokal fastholdelse af domænerne. Naturligvis er dette en fordel ved amorfe materialer, hvor der ikke optræder krystalstrukturfejl. Magnetbobledomæner og deres bevægelse begrænses ikke af denne type fejl.

Fig. 9 viser et magnetbobledomæneapparat, hvori et amorft, magnetisk materiale 10 er anvendt som det medium, der fremmer magnetbobledomæner heri. Fig. 10 viser et diagram for en del af kredsløbet i afkoderne i fig. 9. Den i fig. 9 og 10 viste udførelsesform har blot til formål at illustrere et bobledomænearrangement, 25 144153 hvori det foreliggende amorfe, magnetiske materiale kan udnyttes, og selve apparatet er derfor ikke beskrevet detaljeret. I det følgende er der givet en kortfattet forklaring af dette bobledomæne-apparat, hvori der er anvendt et amorft materiale som magnetisk medium 10.

I fig. 9 er der vist et blokdiagram for et lagerapparat, hvori der udnyttes cylindriske, magnetiske domæner eller bobledomæner, hvilket apparat bevirker skrivning, oplagring, afkodning, tømning og afføling. Det amorfe, magnetiske ark 10 består af en af de ovenfor nævnte sammensætninger. Et passende eksempel er en amorf Gd-Co-legering eller en amorf Gd-Fe-legering. De egenskaber ved den amorfe film, der kræves til anvendelse i et bobledo-mæneapparat, er allerede omtalt. Arket 10 har et forspændingsfelt H_ vinkelret på sit plan for at bevare diameteren af de cylindriske magnetdomæner i magnetarket 10. Forspændingsfeltet Hz tilvejebringes af en forspændingsfeltkilde 12, som kan bestå af en ydre spole. Hvis det ønskes, kan forspændingsfeltet tilvejebringes af et permanent magnetisk lag eller af et andet magnetisk ark, der er udvekslingskoblet til magnetarket 10.

Når der skal flyttes domæner ved hjælp af tiltrækkende magnetpoler, som er dannet af bløde magnetiske organer, der er anbragt i nærheden af magnetarket 10, tilvejebringes der et forplantningsfelt H af en forplantningsfeltkilde 14. Forplantningsfeltet H er et omorienteringsmagnetfelt i det magnetiske ark 10's plan, hvilket felt frembringer tiltrækkende og frastødende raagnetpoler langs de bløde magnetiske organer, som findes i nærheden af magnetarket 10. Forplantningsfeltkilden 14 består af ydre spoler, der er anbragt omkring magnetarket 10, og som skiftevis forsynes med impulser for at tilvejebringe et magnetfelt i en vilkårlig, ønsket retning. I fig. 9 er forplantningsfeltet H et roterende magnetisk felt, som kan rettes i en vilkårlig af retningerne 1, 2, 3 og 4.

Selv om bobledomæneforholdene beskrives specielt under henvisning til et forplantningsmiddel, som indbefatter bløde magnetiske organer, er det underforstået, at der lige så vel kan anvendes andre forplantningsmidler, f.eks. ledningssløjfer. Forspændingsf el tkilden 12 og forplantningsfeltkilden 14 aktiveres af et feltstyrekredsløb 16, som afgiver strøm til kilderne 12 og 14 med henblik på tilvejebringelse af forspændingsfeltet Hz og forplantningsfeltet H.

26 144153

N

Domænerne bevæger sig i lukkede baner i hvert af de 2 skifteregistre. Domænerne er repræsentative for binær information, idet tilstedeværelsen af et domæne indikerer en binær 1-værdi, mens fraværelsen af et domæne indikerer en binær O-værdi. Til

N

hvert skifteregister 1, 2,...., 2 hører der en domænegenerator 18-1, 18-2,...18-2N. Disse generatorer indskriver information i skifteregistrene i overensstemmelse med indgangssignaler, som le-

d N

veres fra skriveimpulskilder 20 pa ledninger Wl, W2,...W2 .

Hvis det ønskes, kan der anvendes en skriveafkoder sammen med domænegeneratorerne 18-1 etc. med henblik på indføring af information i udvalgte skifteregistre.

Til skifteregistrene hører der en læseafkoder 22. Læse-afkoderen modtager 2N indgangssignaler, der afgives fra en af-koderimpulskilde 24. I afhængighed af de indgangssignaler, der afgives til læseafkoderen 22, kan et hvilket som helst eller samtlige 21^ skifteregistre udvælges til informationsudlæsning.

Efter udvælgelse ved hjælp af læserafkoderen 22, passerer informationen i det udvalgte register gennem et tømningsmiddel 26, der aktiveres af en kilde 28. Kilden 28, afkoderimpulskilden 24 og skriveimpulskilderne 20 styres selektivt af et styrekredsløb 30, som afgiver indgangssignaler til hver af disse kilder for at aktivere dem til et korrekt tidspunkt. Tømningsmidlet 26 sender domænerne i det udvalgte skifteregister til den ene af to baner i afhængighed af, hvorvidt informationen skal udlæses destruktivt eller ikke-destruktivt. Hvis der skal anvendes destruktiv udlæsning, føres domænerne i det udvalgte register direkte til detektoren 32, som kan være et magnetoresistivt affølingselement, en induktiv sløjfe, et magnetooptisk affølingsorgan eller et vilkårligt andet detekteringsorgan. Til detektoren hører et domæneforstyrrelsesorgan, som bevirker et sammenbrud af domænerne. Udgangssignalet fra detektoren 32 forløber til et udnyttelsesorgan 34, som kan udgøres af et vilkårligt ydre kredsløb, som udnytter den binære information, der findes i det udvalgte skifteregister.

Hvis der skal ske en ikke-destruktiv udlæsning, vil tømningsmidlet 26 føre domænerne fra et udvalgt register til et domæneopspaltningsorgan 36-1, 36-2,....36-2^. Opspaltningsorganet opdeler indgangsdomænerne i to dele, hvoraf den ene føres til detektoren 32 til destruktiv udlæsning, mens den anden føres tilbage til det udvalgte skifteregister med henblik på fortsat cirkulation i denne skifteregistersløjfe. Fig. 9 viser for letheds 27 UA153 skyld skifteregistrene, læse/skriveafkoderen 22 og tømningsmidlet 26 som særskilte komponenter, men det forstås, at afkoderen, som har et tømningsmiddel, er integreret i skifteregistrene. Følgelig repræsenterer ledningerne 46 og 44 skifteregistersløjferne 1, 2,...

2^, der skæres af afkoderen 22, som indbefatter tømningsmidlet 26.

Blokdiagrammet i fig. 9 viser et fuldstændigt lagerarrangement af cylinderdomænetypen, hvor informationen selektivt N

indskrives i 2 skifteregistre med henblik på oplagring. Informationsindholdet i skifteregistrene kan selektivt adresseres ved hjælp af indgangssignaler til læseafkoderen 22. I afhængighed af aktiveringen af tømningsmidlet 26 bliver domæner i udvalgte registre destruktivt eller ikke-destruktivt udlæst. Hvis der indikeres destruktiv udlæsning af tømningsmidlet, bliver domænerne i det udvalgte register destruktivt udlæst af en detektor 32. Ved destruktiv udlæsning aktiverer et styrekredsløb 30 skriveimpuls-

Vf kilden 20, som igen aktiverer domænegeneratorer 18-1, 18-2,..., 18-2 hørende til det register, som bliver destruktivt udlæst. Der indskrives således ny information i det destruktivt udlæste skifteregister .

Hvis tømningsmidlet indikerer, at informationen skal udlæses ikke-destruktivt fra det udvalgte skifteregister, føres domænerne fra dette skifteregister til et domæneopspaltningsorgan, hvor de opdeles i to nye domæner. Det ene af de nye domæner føres til detektoren 32 med henblik på destruktiv udlæsning, mens det andet føres tilbage til det udvalgte skifteregister med henblik på fortsat cirkulation i dette skifteregister.

Udvælgelsen af et af skifteregistrene eller samtlige skifteregistre til destruktiv eller ikke-destruktiv udlæsning er mulig i overensstemmelse med de binære indgangssignaler, som føres til læseafkoderen. I fig. 10 er der vist en del af et skifteregister SR14 til illustration af afkodnings- og tømningsfunktionerne. Magnetarket er ikke vist.

Domæner, f.eks. 53, bevæger sig mod højre i retning af pilen 46 i dette skifteregister S14. Det forstås, at størstedelen af denne skifteregistersløjfe ikke er vist, og at sløjfen strækker sig længere mod venstre for at kunne indbefatte afkodningssløjferne D1-D2', se fig. 9, og for at give tilstrækkelig oplagringsplads. I overensstemmelse med velkendte principper frembringer forplantningsfeltets rotation tiltrækkende poler i T-formede og Ι-formede per-malloyorgan 54 med henblik på flytning af domænerne i retning 144153 28 af pilen 46. På magnetarket 10 og over de udvalgte permalloyorganer 54 er der afsat ledere, som udnyttes til afkodersløjferne D3, D3', D4 og D4'. På magnetarket 10 og på passende permalloyorganer 54 er endvidere tømningssløjfen SL afsat, hvilken sløjfe også udgøres af en ledersløjfe, f.eks. af kobber. Heraf fremgår det, at afkodningssløjferne D3 og 041 har bredere partier inden for de områder, hvor de skærer de T-formede organer i banen 46, mens afkodningssløjferne Ds' og D4 ikke har bredere partier, der hvor disse passerer T-orga-nerne i banen 46. Dette medfører, at strømme i afkodersløjferne D3' og D4 ikke-påvirker domænernes passage langs banen 46.

På magnetarket 10 er der endvidere afsat et parmalloy-domaaie-opspaltningsorgan 36-14, som i dette tilfælde indbefatter et øvre per-malloylag og et nedre permalloylag, som er vist med punkterede linier.

Ved anvendelse af binære indgangssignaler 10100110 til afkoderindgangene Dl, Dl'..., D4' til selektiv udlæsning af dette skifteregister optræder der ingen strøm i afkodersløjferne Dj3 og D4*. Som tidligere nævnt udøver strømme i afkodersløjferne D3* og D4 ingen påvirkning af skifteregisteret 14's funktion. Følgelig forplantes domænerne 53 i pilen 46's retning til polposition 2 for T-organet 56. Herefter vil domænet 53 enten følge den vej, der er angivet ved pilen 38, eller den vej, som repræsenteres af pilen 40. Hvis tømningssløjfen CL aktiveres af en strømpuls, vil der ikke blive frembragt nogen tiltrækkende magnetpol ved polposition 3' for organet 56. Domæner, som er beliggende ved polposition 2 for organet 56, vil derfor blive tiltrukket opad til polposition 4 for organet 56, når forplantningsfeltet H har retningen 4. Herefter vil domænerne bevæge sig til polposition 1" på T-organet 58, når forplantningsfeltet H har retningen 1. Bevægelsen i retning af pilen 38 fortsætter, efterhånden som H drejes, hvilket fører domænerne til detektoren 32 til destruktiv udlæsning.

Detektoren 32 er vist i form af en magnetoresistiv detektor i tilslutning til et organ 60. Den magnetoresistive affølingsdetektor 32 består af et magnetoresistivt affølingsorgan 62 og en konstantstrømkilde 64. Affølingsorganet 62's magnetiseringsvektor drejes, når et domæne 53's lækmagnetfelt samvirker hermed.

Dette bevirker en modstandsændring i affølingselementet 62, hvilket giver sig udtryk i et spændingssignal v . Organet 60 indbefatter et langstrakt permalloymønster 66, til hvilket domæner 53 bevæger 29 144153 sig efter affølingen, når H drejer til retningen 4, hvorved domænerne 53 bevæger sig til polposition 4 på organet 66. Når H roterer, bevæges domænerne 53 til organet 66's hjørne og indespærres her, selv når H roterer til retningerne 2 og 3, idet polposition 3 ligger langt borte fra organet 66's hjørne. Når H befinder sig i positionen 3, bliver det lokaliserede felt ved hjørnet frastødende, og domænerne bryder sammen.

Hvis der ikke optræder nogen strømimpuls i tømningssløjfen CL, når domænerne 53 befinder sig ved elementet 56's polposition 2, vil disse domæner bevæge sig langs den bane, der indikeres af pilen 40, når forplantningsfeltet H drejer. Domænerne føres således til domæneopspaltningsorganet 36-14. Som tidligere nævnt indbefatter dette opspaltningsorgan et øvre permalloylag, der er vist ved de fuldt optrukne T- og I-organer, og et nedre permalloylag, som er indikeret ved punkterede organer. Under indvirkningen fra det drejende forplantningsfelt H opdeles de domæner 53, der kommer ind i opspaltningsorganet 36-14, i to dele. Den ene del bevæger sig mod detektoren 32 via det nedre lag og følger tiltrækkende poler a-b-c i retning af pilen 42. Herefter følger disse domæner banen 38 til detektoren.

Den anden del af de opspaltede domæner føres til på hinanden følgende polpositioner a'-b'-c' på organet 68, når forplantningsfeltet H drejer. Disse domæner følger den bane, som indikeres af pile 44, med henblik på recirkulation til skifteregisteret 14.

Følgelig tilvejebringer dette bobledomæneapparat oplagringsfunktioner og logiske funktioner på et enkelt ark af amorft, magnetisk materiale. De forskellige komponenter, der kan anvendes i tidligere kendte bobledomænematerialer, kan også anvendes i det foreliggende tilfælde. I det foreliggende tilfælde er de amorfe, magnetiske materialer lette at fremstille på enhver type underlag, og de kan tildannes med udvalgte tykkelser og sidedimensioner.

Selv om der er vist permalloymønstre til forplantning af domænerne, forstås det, at der også kan anvendes ledningssløj-femønstre eller kilemønstre. Endvidere kan skrive- og affølingsorganerne varieres, uden at dette falder uden for opfindelsens rammer.

30 1U153

Lysmodulation

Da de amorfe, magnetiske materialer ifølge opfindelsen fremmer magnetiske domæner, er det muligt at tilvejebringe en lys-modulator, som modulerer intensiteten af en indgangslysstråle. I det foreliggende tilfælde er det ønskeligt at tilvejebringe et højt magnetisk moment en lille koercitivkraft Hc, en høj curie-temperatur Tc samt et anisotropifelt Ha, som bør være større end det magnetiske moment 4 M. Dette kan på hensigtsmæssig måde opfyldes i sådanne amorfe materialer som Y-Co, La-Co, Ce-Co, Nd-Co, og Pr-Co.

Da magnetiseringen af magnetiske domæner i ark af amorft, magnetisk materiale enten ligger parallelt med eller antiparallelt med indgangslysstrålens retning, vil lysstrålen påvirkes for-skelligt i afhængighed af magnetiseringsretningen i det område af det magnetiske ark, som træffes af strålen. Med indgangspolariseret lys bliver polarisationens drejning forskellig i afhængighed af magnetiseringsretningen af disse domæner, og intensiteten af den lysstråle, som passerer gennem det amorfe, magnetiske materiale, kan derfor ændres ved variation af retningen af domænernes magnetisering.

Pig. 11 viser en lysmodulator, hvori en laser 70 frembringer en lysstråle, der passerer et polariseringsorgan 72, inden den træffer det amorfe, magnetiske materiale 74. I nærheden af filmen 74 findes der et domæneforplantningsmiddel, der som helhed er betegnet med 76. I dette tilfælde indbefatter forplantningsmidlet 76 T- og I-formede organer, som tilvejebringer tiltrækkende magnetpoler til bevægelse af et domæne 78 i arket 74 i overensstemmelse med orienteringen af det forplantningsfelt H, der frembringes af forplantningskilden 80. Efter passage gennem det amorfe ark 74 rammer lysstrålen en analysator 82, inden den detekteres af en fotocelle 84.

I afhængighed af tilstedeværelsen eller fraværelsen af et domæne 78 på det sted, hvor lysstrålen rammer det amorfe ark 74, vil lysstrålens polarisation blive drejet forskelligt. Ved en bestemt drejning af polarisationen vil lysstrålen være i stand til at passere gennem analysatoren 82 og træffe fotocellen 84, hvilket bevirker en strøm gennem en modstand R. I modsat tilfælde er drejningen af lysstrålens polarisation af en sådan 144153 31 art, at strålen ikke passerer gennem analysatoren 82, og følgelig bliver der ikke detekteret nogen spænding over modstanden R. Der tilvejebringes således en lysmodulator ved hjælp af et passende ark af amorft, magnetisk materiale, indeholdende domæner.

I forbindelse med fig. 11 bemærkes det, at lyset kan bringes til at reflekteres fra det amorfe ark 74 i stedet for at forplantes gennem dette. I begge tilfælde er virkningen den samme, nemlig at lysets polarisation påvirkes forskelligt i afhængighed af magnetiseringsretningen for domænerne på det sted, hvor lysstrålen falder ind.

Permanent magnet

De amorfe, magnetiske materialet ifølge opfindelsen kan anvendes som permanente magneter. I dette tilfælde er det ønskeligt, at magneterne har stor koercitivkraft Hc, højt magnetisk moment M og høj curie-temperatur T . Passende sammensætninger er S o Y-Co, som er dopet med oxygen, nitrogen eller carbon.

En særlig hensigtsmæssig udførelsesform for et permanent magnetisk lag, hvortil der anvendes et amorft materiale, er et forspændingsfelt i tilknytning til et magnetisk ark, hvori der optræder bobledomæner. Det magnetiske ark, der fremmer bobledomænerne, kan være et krystallinsk magnetark eller et amorft, magnetisk ark i overensstemmelse med opfindelsen. I modsætning til krystallinske, permanent magnetiske materialer, der er afhængige af krystalegenskaberne for opnåelse af store forspændingsfelter, er de foreliggende amorfe, permanente magneter lette at fremstille med udvalgte egenskaber i overensstemmelse med det ovenfor anførte.

Fig. 12 viser anvendelsen af et amorft, permanent magnetisk lag 86, der anvendes til tilvejebringelse af forspænding af et magnetbobledomæneark 88. Der er tilvejebragt en forplantningsfeltkilde 90 og styre/logik-kredsløb 92, som er indrettet til påvirkning af domænerne i bobledomænematerialet 88. Dette materiale kan udgøres af et kendt materiale med granatstruktur, f.eks.

(Eu,Y)3(Ga,Fe)5012, eller et amorft materiale i overensstemmelse med opfindelsen. Ved fremstillingen af den i fig. 12 viste udførelsesform er det ikke kritisk, at krystalegenskaberne bevares, da det amorfe materiale ikke følger de regler, som gælder ved fremstillingen af krystallinske sammensætninger.

U4153 32

Den generelle struktur, som indbefatter et amorft, magnetisk lag på et underlag af vilkårlig type, er også vist i fig. 12.

I dette generelle tilfælde kan strukturen finde vilkårlig anvendelse, og laget 86 er et amorft, magnetisk lag i overensstemmelse med opfindelsen. Laget 88 har et vilkårligt passende underlag, f.eks. en halvleder, en isolator eller et metal. Endvidere kan underlaget være fleksibelt eller stift, og der kan findes midler til bevægelse af kombinationen af den amorfe, magnetiske film og underlaget.

Regis treringsunderan1æg

Det er muligt at afsætte de foreliggende amorfe, magnetiske materialer som et registreringsmateriale på et underlag, f.eks. en halvleder, en isolator, eller et metal. Underlaget kan udgøres af bånd eller plader. Endvidere kan dette amorfe, magnetiske materiale fremstilles som magnetiske partikler i et bindemiddel, f.eks. et konventionelt bindemiddel af harpikstypen, med henblik på anvendelse på et vilkårligt underlag.

Fig. 13 viser et bånd- eller pladeformet optegnelsesmedium 94, der indeholder en amorf, magnetisk film ifølge opfindelsen, hvorover der er anbragt et læse/skrive-hoved 96. Omformeren 96 anvendes til indskrivning af information i magnetiske domæner af båndet eller pladen 94 og til læsning af den heri oplagrede information på velkendt måde. Med henblik herpå sendes de fra optegnelsesmediet 94 læste elektriske signaler til affølings-forstærkeren 98 og derefter til det udnyttende kredsløb 100, som kan udgøres af et vilkårligt kredsløb, der anvendes inden for den konventionelle datateknik.

Anvendelsen af en amorf film i overensstemmelse med fig. 13 har mange fordele. Plade- eller båndunderlagene kan være enten fleksible eller stive. Dette muliggør anvendelsen i alle typer af informationsbehandlingsanlæg. Endvidere er det amorfe materiale let at afsætte på en vilkårlig type underlag på ensartet måde således, at der overalt opnås ensartede magnetiske egenskaber.

Eksempler

Amorfe, magnetiske materialer med uniaksial anisotropi er 'blevet fremstillet ved anvendelse af elektrodeforstøvning ved 144153 33 jævnstrøm og højfrekvens, samt ved elektronstrålefordampning.

Generelt set har der været fremstillet film, der udviser amorfe egenskaber, bestemt bl.a. ved elektronstrålediffraktionsteknikken.

Der er tilvejebragt magnetiske anisotropier, som var beliggende parallelt med filmens plan og vinkelret på filmplanet.

I. Elektronstrålefordampede film

Ved denne fremgangsmåde til filmfremstilling tilvejebringes først et polykrystallinsk mål under anvendelse af konventionel teknik. Eksempelvis smeltes små stykker af bestanddele, der skal anvendes i målet, i en inaktiv gasatmosfære, idet der f.eks. kan anvendes argon. Smeltningen sker på en vandkølet kobberesse i en kommercielt til rådighed værende standardlysbueovn. Temperaturen forøges til smeltepunktet for bestanddelene for at tilvejebringe en lysbuesmeltet blok. I almindelighed er dette et polykrystallinsk mål. Laboratoriemæssigt har der været fremstillet en prøve af et mål af lysbuesmeltet GdCo^.

Derefter anbringes målet i en ultrahøjvakuumfordamper -9 med et grundtryk på ca. 10 torr. Blokken anbringes på en vandkølet kobberesse og opvarmes ved hjælp af en elektronstråle fra en elektronkanon i fordamperen. Der anvendes accelerationsspændinger på ca. 10 kV sammen med strålestrømme på ca. 100 milliamp.

De underlag, der anvendes til afsætning af disse film, er vilkårligt udvalgt, og der har med fordel været anvendt underlag af glas, poleret, hærdet kvarts, stensalt og safir. Underlaget afkøles med flydende nitrogen og har en temperatur på ca. 100°K under fordampningen. Afsætningstakten var i almindelighed ca. 30Å pr. sekund.

I et tilfælde har der været fremstillet film med tykkelser på 400Å og 4000Å. Disse film bestod af Gd-Co-legeringer, der viste sig at blive amorfe ved elektronstrålediffraktion. Atomerne i de afsætningsmaterialer, som traf underlaget, nærmede sig under en strejfningsvinkel, dvs. en hvilken som helst vinkel forskellig fra 90° i forhold til underlagsplanet, med henblik på tilvejebringelse af uniaksial anisotropi i overensstemmelse med det ovenfor anførte. Der blev iagttaget vinkelrette domæner i denne film.

Ved en anden filmafsætning var underlagstemperaturen 273°K. Det samme underlag blev anvendt, og desuden et BaTi03-un-derlag samt et underlag af kløvet kvarts. Målsammensætningen, 34 U4153

GdCo^ var den sairane, som blev anvendt til de ovenfor omtalte film med tykkelser på 400Å og 4000Å. Kun underlagstemperaturen blev ændret ved denne sammensætning. I det foreliggende tilfælde havde filmen krystaller, der var lokaliseret i en generelt amorf matrix, hvilket indikerer, at underlagstemperaturen er kritisk ved en elektronstråleafsætningsproces. For at tilvejebringe i hovedsagen amorfe film må underlagstemperaturen formindskes fra 273°K.

Ved en anden elektronstråleafsætning var målsammensætningen GdCo^, og underlaget blev afkølet med flydende nitrogen.

Den fremstillede film var amorf med en uniaksial magnetisering i filmens plan. Det virkede som om magnetiseringen Ms for denne sammensætning var alt for stor, så at forholdet Η3/4ΤΓμξ ikke var nøjagtigt korrekt til at fremme domæner med vinkelret magnetisering.

II. Elektrodeforstøvede film

Der har været fremstillet mange amorfe film ved jævnstrøms- og højfrekvenselektrodeforstøvning med varierende værdier af forstøvningsparametrene. Disse film udviste vinkelret magnetisk anisotropi og parallel magnetisk anisotropi, og de var uniaksiale.

Der opnås mange forskellige værdier af magnetiseringen og andre magnetiske parametre i overensstemmelse med de principper, som er skitseret i det foregående.

Claims (12)

35 UA 153 Patentkrav.

1. Magnetbobledomæneapparat indbefattende et magnetisk medium, hvori de nævnte domæner optræder, organer til styring af det nævnte magnetiske mediums magnetiseringstilstand og organer til detektering af det nævnte magnetiske mediums magnetiseringstilstand, kendetegnet ved, at det magnetiske medium er et amorft materiale uden langtgående atomordning/ men med langtgående magnetisk ordning i form af uniaksial magnetisk anisotropi.

2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det amorfe, magnetiske materiale optræder i mikrokrystallinsk struktur med lokaliseret atomordning inden for områder med en udstrækning på ca. 100Å og mindre.

3. Apparat ifølge krav 2, kendetegnet ved, at det amorfe materiale har lokaliseret atomordning inden for områder med en udstrækning på ca. 25Å og mindre.

4. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den uniaksiale anisotropiretning danner en i hovedsagen ret vinkel med det amorfe, magnetiske materiales plan.

5. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det amorfe, magnetiske materiale udgøres af et enkelt grundstof med et magnetisk nettomoment.

6. Apparat ifølge krav 5, kendetegnet ved, at grundstoffet tilhører en af 4f-, 5f- eller 3d-grundstofserierne i det periodiske system.

7. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det amorfe, magnetiske medium indeholder en mængde grundstoffer, hvoraf mindst ét har et uparret magnetisk spin.

8. Apparat ifølge krav 7, kendetegnet ved, at det amorfe medium udgøres af en amorf legering af en sjælden jordart og et metal med tilstandsovergang.

9. Apparat ifølge krav 8, kendetegnet ved, at den nævnte legering er en Gd-Co-legering.

10. Apparat ifølge krav 8, kendetegnet ved, at den nævnte legering er en Gd-Fe-legering.

11. Apparat ifølge krav 7, kendetegnet ved, at det amorfe, magnetiske medium indeholder en tilsætning, der kobles antiferromagnetisk til et magnetisk atom i det nævnte amorfe medium.

12. Apparat ifølge krav 7, kendetegnet ved, at