HUT55156A - Method for thermomagnetic recording of information and for optical reading - Google Patents

Description

A. találmány tárgya információnak termomágneses rögzítése és ehhez használható, optikailag kiolvasható rögzítő elemek.

Információnak termomágneses rögzítése egy olyan rögzítési módszer, amely önmagában ismert és ismertetve van Philips Techn.Rev. í|2, Nö. 2,1985» cimü kiadvány 51-58. öldalain· Eszerint az eljárás szerint egy olyan rögzítő elemet használunk,amelynek egy szubsztrátuma és egy erre felvitt rögzítő rétege van. Az információnak a termomágneses rögzítése során a termomágneses rögzítő elemet lézersugárral megvilágítjuk, amely lézersugár például ALGaAs réteggel állítunk elő, és amelynek hozzávetőelgesen 820 nm hullámhossza van. A lézersugarat egy lencserendszerrel ráfókuszáljuk a rögzítő rétegre. A termomágneses rögzítő réteg tartalmaz egy mágneses rögzítő anyagot, amelynek merőleges anizotrópiája van, amelybei a mágnesezési tengely a réteg felületére merőleges. A lézersugár által megvilágigitott helyeken a mágneses anyag hőmérséklete megnövekszik és ezt követően a fölhevített rész mágnesezési iránya megfordul. A mágneses tőrnek ez a megfordulása a szomszédos mágneses anyag mágneses terének hatására spontán módon jöhet létre. A mágnesezés iránya előnyösen egy külső mágneses tér hatására fordul meg, amelynek a mező irányítottsága ellentétes a rögzítő réteg mágnesezési irányával.

···· ···· ·· • · · » · • · · a·· · ·

A megvilágítás után a mágneses anyag lehűl, és a mágnesezés fordított iránya rögzítődik. Az ellentétes mágnesezési irányú részek tartalmazzák a rögzített információt. Ez az információ polarizált lézerfény segítségével olvasható ki a polarizációs sík elfordulásának elve alapján. Ezt az elfordulást Kerr-effeotusként ismerik visssaverődés esetén, és Faraday-effektusként Ismerik a polarizált fény áthaladása esetén.

Ezidáig a mágneses anyagoknak két olyan csoportja ismeretes, amelyekben az információ termomágneses rögzítése lehetséges. Megjegyzendő, hogy sok mágneses anyag ismert, ai® ly rendelkezik a merőleges anizotrópiával. Ezen mágneses anyagok közül azonban csupán néhány tartozik abba a két csoportba, amelyek alkalmasak termomágneses rögzítésre .

Ez nem túlságosan meglepő, hiszen a termomágneses rögzítéshez az anyag nagyon komoly követelményeknek kell, hogy eleget tegyen. Ezen túlmenően ezek a követelmények gyakran egymással ellentétes természetűek, vagyis az egyik előirt tulajdonság teljesítése azt jelenti, hogy a másik szükséges tulajdonság teljesítése sokkal nehezebbé válik. A termomágneses rögzítő anyagokkal szemben támasztott kielégítendő különböző követelmények az alábbiak.

a) legyen merőleges mágneses anizotrópiája,

b) legyen négy szögletes BH görbéje (vagyis 100 $-os remanenciája) és a környezeti hőmérsékleten legyen ···· ···· nagy koercitiv ereje. A termomágneses rögzítő anyag

H értéke nagyobb kell legyen, mint az író mezőJé, vagyis o nagyobb kell legyen, mint 40 kA/méter,

o) Rö magnetooptikai jósági tényezője kell, hogy legyen, ahol R a visszaverő képesség, és θ a fény polarizációs síkjának forgatása a rögzítő anyag hatására,

d) viszonylag alacsony T_Q Curie pontja kell, hogy legyen,

e) jó kapcsoló karakterisztikája kell, hogy legyen. Ennek eredményeként a kapcsolás az iró lézer különböző teljesítményeinél elvégezhető, ugyanakkor minimális (külső) mágneses térerősség alkalmazhat, amely térerősség előnyösen kisebb, mint 40 kA/méter,

f) kicsi kell, hogy legyen a leze zaja és az írási zaj,

g) jól kell működjön kis hőmérsékleten, és

h) megfelelő fizikai és kémiai stabilitása kell, hogy legyen.

Az anyagoknak az a két csoportja, amelyek megfelelően kielégítik ezeket a feltételeket, a következők:

1) Az első csoportba amorf ritkaröldférnek és átmeneti fémötvözetek tartoznak, mint amilyenek például az AppiPhys.Lett· 22, 337 (19S7) műben van ismertetve · '“'S

Jólismertek és megfelelően hatásos anyagok ebben a csoportban például a GdTbF vagy TbFeCo.

2) Ebbe a csoportba oxidok tartoznak. Ebben a csoportban további megkülönböztetést tehetünk a (mono) ···· ···· • · · · · · · • ··· ··« · · — s —

-^F~kristályos gránátok és ferritek között. A monokrlstályos gránátrétegek segítségével történő termomágneses rögzítést többek között a J. Appl. Phys. 36, 1110 ( 1965) mii tartalmazza. A ferritek használatát a 4 586 092 számú US szabadalmi leírás ismerteti·

Ezeknek az ismert és a fenti csoportokba sorolt termomágneses rögzítő anyagoknak a következő hátrányaik vannak.

A ferriteknek az a hátrányuk, hogy az ezen anyagok által behozott zaj viszonylag magas. Ez kis jel-zaj viszonyt okoz, így ezek az anyagok nem túlságosan alkalmasak rögzítésre, például video(kép) jelek rögzítésére. Egy további hátrány abban van, hogy a ferritrétegeket rögzítő réteggé magas hőmérsékleten lehet feldolgozni. így ezeket az anyagokat a szubsztrátumra például 400-500°C hőmérsékleten porlasztással lehet lecsapatni· Ez azt jelenti, hogy a szubsztrátum el kell, hogy viselje ezt a magas hőmérsékletet. Ilyen körülmények között nem túlságosan lehetséges egy műgyanta szubsztrátumnak vagy szintetikus réteggel bevont szubsztrátumnak az alkalmazása. A gyakorlatban pedig éppen a műgyanta szubsztrátum vagy egy műgyanta réteggel bevont szubsztárum bír különös jelentőséggel. Egy ilyen műgyantában ugyanis lehetőség van arra, hogy egy spirális árok-alakú vezető sávot alakítsunk ki egyszerű, és olcsó eszközökkel. A vezető sáv segít···· ···· ·· ··· · ·«·· • ··· ··· · · « • · · · · · ··· ··· ··· ·♦ ···

- f ségével a lézersugár az Íráskor vagy a kiolvasás művelete közben vezethető és szabályozható.

A (mono) kristályos ritkaföldfémet tartalmazó gránátnak az a hátránya, hogy gyártása nagyon költséges. A gyakorlatban az ilyen monokristályos rétegek nem, vagy csak nagyon kevéssé alkalmasak a termomágneses rögzítéshez, és valójában csak nagyon speciális, professzionális alkalmazásra használhatók. A szubsztrátűm,amelyre ezt a monokristályos réteget kell felvinni, nem lehet mágneses anyag, monokristályos gáránát. Ebben az esetben is fennáll a fent említett hátrány, vagyis az, hogy műgyanta tartalmau szubsztrátumok ki vannak zárva. Ezen túlmenően ezeknek az anyagoknak még az is a hátrányuk, hogy nagyon nagy az átbocsátó képességűk, igy az író lézerfénybe történő becsaitiLásuk, vagyis az energia átvitel nagyon alacsony.

A GdTbFE vagy TbFeCo bázisú termomágneses rögzítő rétegek ezidáig nem bizonyultak a legígéretesebb rétegeknek, mivel nagyon lényeges hátrányuk a korrózióval szembeni nagyon nagy érzékenységük. Ennek következtében a rétegek már rövid idő után nem alkalmasak rögzítésre, és ezen túlmenően a már tárolt információ elvész· Ennek a hátránynak az elkerülésére azt javasolták, hogy védőrétegeket alkalmazzanak. Azonban ez a megoldás a korrózió problémáját csak részben oldja meg. Ezen túlmenően ez bonyolítja a rögzitő elem szerkezeti felépítését, ami költségtöbbletet • · « · * · · ·· · * · · ·· • ··· ··· · · · • · · · · · ······ ··· · · · · ·

jelent·

A ritkaföldfémeknek és az átmeneti fémötvözeteknek további hátránya az információnak termomágneses rögzítése során az ezen anyagok magnótooptikai hatásának nagysága, Magnetooptikai hatáson értjük a polarizált lézerfény polarizációs síkjának, elfordulását, amelyet a kiolvasáskor használunk fel. Amint később részletesebben ismertetjük ennek a hatásnak a nagysága alapvető szerepet játszik a termomágnesesen rögzített információk kiolvasása során. Azt találtuk, hogy ennek a hatásnak a nagysága, a kiolvasó lézerfény hullámhosszának rövidülésével sajnálatos módon csökken, különösen 820 nm hullámhossznál rövidebb hullámhosszaknál, amely hullámhosszat jelenleg a legszélesebb körben alkalmaznak a kiolvasáshoz. A rövidebb hullámhosszúságú lézerfényt tudunk használni például az általánosan kék lézernek nevezett fénnyel az irás és/vagy olvasás nagyobb informáéiósűrűséget tud eredményezni.

A találmány szerinti megoldás egy eljárás biztosit információnak termomágneses rögzítésére és a tárolt információnak optikai utón történő kiolvasására, amely a fentiekben a o) pont alatt felsorolt hátrányokat nem tartalmazza.

A találmány pontosabban egy eljárás informáoió termomágneses rögzítésére és a tárolt információ optikai rt», ···· ··« · «··· • ··· ··· · · · • « · ♦ · · ···*·· ··· ·· ·«·

- 8- ==^ _ kiolvasására, amelynél egy szubsztrátumból és ezen többrétegű rögzítő rétegből álló rögzítő elemet használunk, a rögzítő réteg több mágneses, főleg Co~t tartalmazó rétegből áll, amely rétegek vastagsága nem nagyobb, mint

1,2 nm, és több, nem-mágneses rétegből áll, amelyek mindegyike legalább egy, 2,4 mm-nél nem vastagabb átmeneti rétegből áll, a mágneses és nem-mágneses rétegek váltakozt va követik egymást, és a rétegrendszer teljes vastagsága nem nagyobb 75 nm-nél, a rétegrendszernek ezen túlmenően a szubsztrátum felületére merőleges mágnesezésl tengelye van, és a rétegrendszert helyileg lézersugárral megvilágítva a rétegrendszer hőmérsékletét ezeken a helyeken megnöveljük, a megvilágított helyeken a mágnesezés irányát megfordítjuk, és az információ biteket alkotó fordított mágnesezésü helyeket polarizált lézersugárral a polarizációs sik elfordulásának alapján kiolvassuk,

A találmány szerinti eljárás során alkalmazott rögzítő elemnek egy rögzítő rétege van, amely egy uj tipusu rögzítő réteg termomágneses rögzítéshez. Amint azt az alábbiakban még majd részletesebben ismertetjük, az itt alkalmazott többrétegű anyagok csoportja több olyan tulajdonsággal rendelkezik,amelyek összehasonlíthatók vagy jelentősen jobbak, mint a technika állásához tartozó rögzítő rétegek, amelyek a két ismert, fentebb csoportokba osztott termomágneses rögzitőanyagokon alapszik.

···· ····

Megjegyzendő, hogy a főleg Co-t tartalmazó meghatározás alatt egy olyan mágneses réteget értünk, amely legalább 9θ at.%-ban Co-t tartalmaz. Megjegyzendő azonban,hegy a Co és a nem-mágneses átbocsátó elemek között diffúzió léphet fel a mágneses rétegek és a nem-mágneses rétegek határán. Ebben az esetben kis mennyiségű Co található a mágneses rétegekben, különösen, ha a Co rétegek vékonyabbak, mint 0,6 nm. Meg kell jegyezni azt is, hogy az átbocsátó elemek alatt olyan elemeket értünk, amelyek a periódusos rendszer VIII és I-B oszlopaiban található, és atomszámu 44~nél nagyobb, ilyenek küíönsöen Pt, Pd, Au, Rh és ír.

A találmány szerinti termomágneses rögzítési eljáráshoz használt többrétegű rögzítő elem kémiailag és fizikailag nagyon stabil. A rögzítő rétegrendszerben nem lépnek fel korróziós problémák, igy a rögzítő elemek hosszú időn keresztül használhatók és a termomágnesesen tárolt információ nem vész el. Ismételt írási kísérletek azt mutatták, hogy a rögzítő anyag mágneses doménjeinek mágnesezési iránya legalább 1000-szer változtatható mag anélkül, hogy kémiai és/vagy szerkezeti változás lett volna megfigyelhető a rögzítő rétegrendszerben.

A találmány szerinti temnomágneses rögzítő rétegek magnetooptikai hatása kielégítően nagy, igy • ···· ·*·· »· · ·· · · » *·· • ··· · · · ·* ♦ • · · · · · ····»· · t · ·»···

nagy jel-zajviszony érhető el, például 50 dB vagy ennél több, egy MHz-es vivőfrekvenciával, és 30 kHz-es sávszélességgel, 5 m/s lineáris sebességnél· Különösen azok a rétegrendszerek eredményeznek nagy jel-zajviszonyt, amelyeknél a nem-mágneses rétegek Pt és/vagy Pd tartalmaznak. Az olvasó lézersugár viszonylag rövidebb hullámhosszainál ez a hatás meglepő módon még tovább nő, és ez a hatás jelentősen nagyobb azon magnetooptikai hatásokhoz képest, amelyeket az ismert GdTbFe bázisú rögzitő anyagok mutattak. Méréseket végeztünk 400 nm vastagságú rétegrendszeren, amely 0,5 nm vastagságú Co rétegekből, és 0,9 nm vastagságú Pt rétegekből állt, és azt találtuk, hogy ez a hatás az ismert GdTbFé rögzitő anyagokéhoz képest hozzávetőlegesen kétszeres.

A találmány szerinti eljáráshoz használt rögzitő elemek T Curie pontja alacsony, nevezetesen 700 K o alatt van. Ez meglepő, mivel a Co és a nem-mágneses anyagok különálló rétegek. így a Co fémre jellemző viszonylag nagy T érték volt várható. A T viszonylag kis értéke nagyon előnyös a termomágneses Írási művelet során, mivel ezen művelet során a rétegrendszert helyileg a T hőméro séklet közelébe hevítjük, amikoris ezen helyek raágnesezési iránya megfordul. Ilyen alacsony T_Q hőmérsékletű mágneses rétegrendszereknél azt találtuk, hogy az ismételt k

— 44 —

-<—w—Írási kísérlet (1000 írás) a rétegrendszer szerkezetét és összetételét nem vagy alig befolyásolta, a T hőméro sékletlg.

A találmány szerinti eljáráshoz használt rögzítő elemnek ezen túlmenően nagy magnetooptikai jósági .

tényezője van, amelyet az R.Ö szorzat határoz meg, ahol az R a reflexióképesség és a Θ a rétegrendszer Kerr-forgatása. A nagy jósági tényező nagyon előnyös a rétegrendszer termomágneses rögzítésre történő felhasználásához. A jósági tényező értéke arányos a kiolvasásnál elérhető jel-zaj viszonnyal. 55 dB vagy ennél nagyobb jel-zaj viszont értünk el, ami lehetővé teszi videó információ tárolását és kiolvasását.

A rétegrendszer környezeti hőmérsékleten lévő koeroitiv ereje viszonylag magas, nevezetesen nem kisebb 35 kA/méternél, és előnyösen nem kisebb, mint 80 kA/méter. A koeroitiv erőnek ez a nagy értéke biztosítja, hogy a termomágneses domének a környezeti hőmérsékleten kielégítő stabilitással rendelkeznek.

Ezen túlmenően a felhasznált rögzítő elem egy merőleges anizotrópiával rendelkezik. A találmányhoz vezető kísérletek azt mutatták, hogy ez csak abban az esetben áll fenn, ha a különálló Co rétegek vastagsága kisebb, k

- ΛΊ- .

—n-minbhozzávetőlegesen 1,2 nm.

Azt találtuk, hogy a rögzítő elem rögzítő rétégénes vastagsága nagyon nagy fontossággal bír.A rétegrendszer teljes vastagsága kisebb kell legyen, mint 75 nm. Kimutattuk, hogy nagyobb vastagságoknál a rétegrendszerben viszonylag gyorsabb a disszipáció a termomágneses írási művelet alatt. Ezen túlmenően a vékony rétegrendszer hőkapaoitása a vastagság növekedésével együtt növekszik. Következésképpen az írási művelethez szükséges energia viszonylag nagyobb lesz, ami a gyakorlati alkalmazások szempontjából hátrány.

A találmány szerinti eljárással termomágnesesen megirt domének (vagy bitek) a rögzítő elem ben tökéletes alakúak. Ez nagyon lényeges, mivel a megirt doménekben lévő szabálytalanságok úgynevezett írási zajt okoznak. Az találtuk, hogy ez a tipusu zaj jelenti a teljes zajhoz való leglényegesebb hozzájárulást· Mivel a domének (bitek) tökéletes alakúak, a rögzítő elemen mért írási zaj nagyon kis értékű. Azt találtuk, hogy ez az írási zaj kisebb, mint a lemez zaj.

Ezzel kapcsolatban megjegyzendő, hogy a domének megírása különböző módon történhet. Az egyik lehetséges eljárás szerint a rögzítő elemet egy állandó mágneses térί

ben tartjuk, amelynek iránya ellentétes a rögzítő elem rögzítő rétegének mágnesezési irányával. Az információ úgy irható be, hogy a rögzítő réteget modulált lézerfénynyel világítjuk meg, amikoris a mágnes ez és iránya a megvilágított helyeken megfordul (lézer moduláció). Egy másik lehetséges eljárás szerint a rögzítő elem rögzítő rétegének egy részét folyamatos lézerfénnyel világítjuk meg.

Ezen a felmelégitett tartományon a tárolandó információnak megfelelően modulált külső mágneses tér segítségével az információs biteken ellentétes irányú mágnesezéssel megírjuk. A mező iránya nagy sebességgel változik. Ezt az eljárást mező modulációs technikának nevezik. Mindkét eljárás eredményesen alkalmazható a találmány szerinti eljárás során. Általában a mezőmodulációs technikának az az előnye, hogy a már meglévő információ közvetlenül felülírható anélkül, hogy a rögzítő réteget előzőleg törölni kellene. Ezen túlmenően egy további eljárás is alkalmazható, amelynél mind az iró lézer, mind a mágneses tér modulált.

A találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatosítás! módjánál egy olyan rögzítő elemet alkalmazunk, amelynek a nem-mágneses rétegei főleg Pt-t tartalmaznak. A főleg kifejezés alatt azt értjük, hogy ezekben a rétegekben a Pt legalább 90 at,%-ban van jelen. Ez azért • « · ·

előnyös, mivel ennek a rögzítő elemnek az oxidációval szembeni nagymértékű értéketlensége következtében a tárolt információ bitek nagyon hosszú időn keresztül megmaradnak. Az oxidációval szemben még kevésbé érzékeny rögzítő elemeket kapunk, ha a nem-mágneses rétegek teljes egészében Pt-ből vannak.

A találmány szerinti eljárás egy további előnyös foganatositási módja szerint olyan rögzítő elemet használunk, amelynek a nem-mágneses rétegei főleg Au-ból vannak. A főleg kifejezés alatt itt azt értjük, hogy ezek a rétegek legalább 90 at.^-ban Au-t tartalmaznak. Ezeknek a rögzítő elemeknek a korrózióval szembeni ellenállása kiváló.

A találmány szerinti eljárás egy másik előnyös foganatosítás! módja szerint olyan rögzítő elemet használunk, amelynek a nem-mágneses rétegei lényegében Pd-ből vannak. A lényegében kifejezés alatt azt értjük, hogy ezek a rétegek legalább 90 at.^-ban Pd-t tartalmaznak. A kiváló korrózióval szemben ellenálláson túlmenően ez a rögzítő elem nagy koercitiv erővel rendelkezik.

Egífeásik lehetséges foganatosítás! mód szerint r>

olyan rögzítő elemet használunk, amelynek a Co tartalmú mágneses rétegeinek legnagyobb vastagsága 0,6 nm. Azt

— ΛΓ —

- —w - találtuk, hogy ilyen rögzítő elem használata esetén a rögzítő réteg remanenciája 100 %-os (M_r/M_g s 1). Ez egy különösen lényeges szempont az optimális kapcsoló karakterisztika szempontjából·

Egy további előnyös foganatosítás! mód szerint olyan rögzítő elemet használunk, amelynek a rétegrendszer vastagsága nem nagyobb mint 40 nm. Kimutattuk, hogy ez a vastagság hozzávetőlegesen megfelel az alkalmazott lézerfény behatolási mélységének (a lézer energia hozzávetőlegesen 15 mW).

A találmány szerinti eljárás során használt előnyös rögzítő elemnél a mágneses rétegek teljes vastagsága M és a nem-mágneses rétegek teljes vastagsága N, amelyek nagysága a következő összefüggés szerinti : KN/M45. A jelen találmány kidolgozása során végzett számítások és kísérletek azt eredményezték, hogy a találmány szerinti eljárással nagyon jó írási és olvasási tulajdonságokat lehet elérni, ha a rétegrendszerben a mágneses és a nem-mágneses rétegek vastagságát ennek a feltételnek megfelelően választjuk meg. Azt találtuk különösen, hogy, ha az N/M 1-nél kisebbre van választva, akkor a rögzítő réteg remanenciája viszonylag kicsi. Abban az esetben, ha az N/M hányadost 5-nél nagyobbra választjuk, akkor a Kerr-forgatás viszonylag kis mértékű lesz.

ι

A táálmány szerinti eljárás egy további foganatositási módja szerint olyan rögzítő elemet használunk, amelyben az egyes Co tartalmú rétegek vastagsága 0,3O,5 nm, és az egyes Pt vagy Pd tartalmú rétegek vastagsága 0,8-1,2 nm· Ennél a kiviteli alaknál nagy Kerr-forgatást érünk el, ami nagy remanenoiával kombinálódik.

A találmány tárgya továbbá az a rögzítő elem, amely a találmány szerinti eljáráshoz alkalmazható, amely rögzítő elem egy szubsztrátűmből áll, amelyen többrétegű rögzítő réteg van felvive, a rögzítő réteg több mágneses főleg Co-t tartalmazó rétegből áll,, amely rétegek vastagsága nem nagyobb, mint 1,2 nm, és több, nem-mágneses rétegből áll, amelyek mindegyike legalább egy, 2,/; nm-nél nem vastagabb átmeneti rétéből áll, a mágneses és nem-mágneses rétegek váltakozva követik egymást, és a rétegrendszer teljes vastagsága nem nagyobb 75 nm-nél, a rétegrendszernek ezen túlmenően a szubsztrátum felületére merőleges mágnesezési tengelye van.

Megjegyzendő, hogy az EP-A 2^1.080 számú európai szabadalmi bejelentés ismertet egy olyan rétegrendszerből álló mágneses rögzítő elemet, amelyben a Co rétegek és Pd rétegek váltakozva követik egymást. Erre a rögzítő elemre az információt mágneses utón viszik fel úgy, hogy egy mágneses fejet alkalmaznak, és a mágnesezés

-31“ΐ—Tó— irányát a mágneses fej által létrehozott mágneses tér irányának megfordításával hozzák létre. Ebben a szabadalmi bejelentésben ismertetett rétegrendszer teljes vastagsága nemhaladja a 190 nm-t.

A találmány szerinti rögzítő elembe az információt előnyösen a szubsztrá tűmön keresztül Írjuk és olvassuk. Ebben az esetben a szubsztrátum az alkalmazott lézersugár szempontjából átlátszó kell, hogy legyen. A rögzítésnek és az olvasásnak ezzel a módszerével elérhetjük, hogy a szubsztrátum felületén bármilyen porszemcsék vagy más szennyeződések nem befolyásolják hátrányosan az írási vagy olvasási művelet minőségét, mivel azok kívül esnek a tárgylencse fókuszának mélységén, amely tárgylencsével a fénysugarat a rögzítő rétegre fókuszáljuk. Az átlátszó szxibsztrátum például üvegből, kvarcból vagy átlátszó műanyagból készíthető, mint például polikarbonátból, vagy pelimetil-metakrilátból.

A rögzítő réteg felé eső oldalon a szubsztrátum felülete előnyösen egy optikailag letapogatható vezető sávval van ellátva, amely szokásos módon egy spirális vagy köralaku horony. Ez a horony részben ellátható optikailag olvasható információs bitekkel, amely szabályozza például az írás és olvasás műveletét. Az optikailag olvasható bitek egy lehetséges változat szerint magasabb, vagy mélyebb szinten helyezkednek el és az igy kialakított nyomvonalnak fogazott alakja van· Az információs biteket reflexióval a reflektált fénysugár fáziskülönbségeinek a kiértékelése alapján. A magnetooptikai rögzítés elvégezhető mind a horonyban, mind a horony menetei közötti részeken.

Üveg szubsztrátum alkalmazása esetén a nyomvonalat a szubsztrátumra felvitt külön műgyanta rétegben alakíthatjuk ki,amely például akril-észterekből van. A rögzítő réteget ekkor ezen réteg fölé visszük fel.

A rögzítő réteget ezen túlmenően bevonhatjuk egy védőbevonattal, amdly például egy fényre keményedő lakk, és amely réteg például akril-észtérékből lehet. Két találmány szerinti rögzítő elemet egymáshoz lehet ragasztani, amikoris a két elem rögzítő rétege egymás felé néz.

A találmány szerinti rögzítő elem egy lehetséges kiviteli alakjánál a szubsztrátum és a rögzítő réteg között egy dielektromos réteg van.

A dielektromos réteg lehet például egy szervetlen oxid, nitrid, szelenid, stb. Megfelelő rétegeket lehet készíteni a következő anyagokból: Si^N^, A1N, S1O, SiOg, ZnO, Zn^hg, ZnSi^Ng, ZnSe, Zr0₂,

AlZrNg . Ezek a rétege nagy jósági tényezőt biztosítanak.

Megjegyzendő, hogy azok a termomágneses rögzítő elemek, amelyekben GdTbFe lett használva, a dielektromos réteg oxigénmentes anyagokra volt korlátozva az oxidációval szembeni érzékenység miatt· Ez a megszorítás a találmány szerinti termomágneses rögzítő elemmel szemben nem áll fenn·

Nagyon előnyösen használható a találmány szerinti rögzítő elemenek az a további kiviteli alakja, amelynek a rögzítő rétegének a szubsztrátummal ellentétes oldalán egy reflektáló rétege van. Ez az elem csak a szubsztrátűmön keresztül írható és olvasható. Olvasáskor az olvasó lézersugár a rögzítő rétegen kétszer halad át. A reflektáló réteg nélküli rögzítő elemmel összehasonlítva a reflektáló réteggel rendelkező elemnek az a külön előnye van, hogy az érzékelt kiolvasó fénnyeláb Kerr-forgatása meghatározott körülmények között jelentősen megnövekszik. Ez a hatás nagyon erősen függ a reflektáló réteg anyagától és a rétegrendszer vastagságától. Például egy 4 0-50 nm vastagságú rögzítő rétegen Al refelktáló réteget alkalmazva jelentős javulás érhető el a jel-zaj viszonyban. A reflektáló réteg általában egy gőz lecsapatásos vagy porlasztóit fémtükörből van. Ezen tükör számára alkalmas fémek az Al, Au, Pt, Cu és Ti.

A találmány szerinti rögzítő elemnek egy másik ··· • ··· előnyös kiviteli alakjánál a dielektromos réteg a rögzítő réteg és a reflektáló réteg között van. Ez a dielektromos réteg előnyösen ugyanolyan anyagból van, mint az előbbi kiviteli alakoknál alkalmazott dielektromos réteg, amely a szubsztrátum és a rögzítő réteg között volt alkalmazva. A dielektromos réteg alkalmazásának az az előnye, hogy a rögzítő réteg jósági tényezője még tovább növelhető, és következéseképpen még jobb jel-zaj viszony érhető el. Egy ilyen, második dielektromos rétegnek az alkalmazása csak vékony rögzítő rétegek esetén előnyös, például 40 nm-nél Vékonyabb rögzítő rétegeknél. Előnyösen a rögzítő rétegnek ekkor a vastagsága 10-25 nm.

A találmány szerinti rögzítő elem egy olyan további kiviteli alakjánál, amelynél a rögzítő elem legalább két rögzítő réteget tartalmaz, és amelyek mindegyike többrétegű és egymástól mágnesesen osatolásmentesitve vannak, a rétegek egymástól egy távtartó réteggel vannak elválasztva, és legalább az egyik rögzitő réteg vastagsága kisebb, mint 40 nm. A gyakorlatban azt talált uk, hogy a rögzitő réteg nagyon vékony lehet, a termomágneses és magnetooptikai tulajdonságok megfelelően maradnak. Ilyen vékony rétegek többrétegű rendszerekben szükségessek, mivel egy külső helyzetben lévő réteg vagy rétegek a beljebb lévő rétegen vagy rétegeken keresztül Írhatók vagy olvashatók. Következésképpen a beljebb lévő réteg ···

vagy rétegek az alkalmazott lézerfény szempontjából bizonyos mértékig átlátszók kell, hogy legyenek, hogy a lézerfény a kívül elhelyezkedő réteget is elérje. Ez okból a beljebb lévő rétegek 40 nm-nél vékonyabb kell, hogy legyenek, előnyösen 10-30 nm vastagságúak lehetnek. Ezzel kapcsolatban meg kell jegyezni, hogy az ismert termomágneses rögzítő elemek, amelyek amorf ritkaföldfémeknek és átmeneti fémek ötvözetét tartalmazzák, a többrétegű rögzítő elem megvalósítása nem lehetséges.Ezeknek az ismert anyagoknak az oxidációval szemben érzékenysége olyan nagymértékű, hogy vékony rétegeknek nincs kielégítő élettartamuk.

Ennek egy előnyös kiviteli alakjánál a távtartó réteg egy szerves polimert;,előnyösen fotopolimerizált lakkot tartalmaz, például akril-észter-alapu lakkot.

Különös jelentőséggel bír a találmány szerinti rögzítő elemnek az a kiviteli alakja, amelynél a többrétegű rögzítő réteg egy irószektorból és egy ezzel párhuzamosan húzódó olvasószektorból tevődik össze, amelyek mindegyike mágneses és nem-mágneses rétegekből áll, az egyes mágneses rétegek vastagsága (M) és az egyes nem-mágneses rétegek vastagsága (N) úgy van megválasztva, hogy az olvasó szektor irószektor (N/M). A.

rögzítő elemekben többrétegű rögzítő réteget alkalmazva • · — Ζ2 —~2±· egyszerű módon lehetővé válik a rögzítő réteg olvasási műveletének és rögzítési műveletének a szétvá-* lasztása, és ezek egymástól független optimalizálása. Ez különösen hatásos a rétegrendszer azon szektorában, amelyben az olvasást végezzük, mivel itt a Kerr-forgatás megnő. Ezt a növekedést ebben a szektorban a mágneses rétegek relatív vastagságának növelésével érhetjük el. A másik szektorban, amelyben főleg a termomágneses írás műveletét végezzük (irószektor), az egyes mágneses és nem-mágneses rétegek vastagságát úgy kell megválasztani, hogy a rétegrendszer tulajdonságai optimálisan megfeleljenek a termomágneses rögzítéshez. A gyakorlatban azt találtuk, hogy ez akkor teljesül, ha az olvasószektor Co-tartalma meghaladja az irószektor Co-tartalmát.

Azt találtuk, hogy egy ilyen rögzitőelem akkor a legelőnyösebb, ha az olvasószektor teljes vastagságának és az irószektor teljes vastagságának a viszonya 1:3. Előnyös továbbá, ha az olvasószektor (N/M) viszonya a 3/2 és az irószektor (H/M) viszonya: 9/4.

Érdeklődésre tarthat számot a rögzítő elemnek egy olyan kiviteli alakja, amelyben az olvasószektor nem-mágneses rétege Pt-t tartalmaz, és az irószektor nem-mágneses rétege alapvetően Pd-t tartalmaz.

falEz a kiviteli alak lehetővé teszi egy egyetlen rögzítő rétegrendszeren belül a rögzítési követelményeknek és a kiolvasási követelményeknek a további optimalizálását·

A rögzitő elemben használt rétegrendszertönmagában ismert módon az egyes mágneses és nem-mágneses rétegeknek fizikai felgőzölögtetéssel állíthatjuk elő. Azt találtuk, hogy a vákuum-felgőzölögtetéssel létrehozott lecsapatással előnyösen elektronsugaras felgőzölögtetéssel előállított rétegrendszer előnye abban van, hogy a H_c értékek nagyobbak, mint a porlasztással előállított rétegeknél. Ez különösen fennáll Co-Pt rétegrendszereknél. Feltételezhető, hogy a felgőzölögtetéssel előállított rétegrendszer esetében a különböző fémrétegek között élesebb átmenetek vannak, mint porlasztás esetén, mivel a felületre becsapódó fématomok kinetikus energiája kisebb, és a fématomok kisebb mértékben diffundálódnak be·

A rétegek vastagsága önmagában ismert módon állítható elő a fém források hőmérsékletének és/vagy az egyes elemek lecsapatási idejének a befolyásolásával·

Különös érdeklődésre tarthat számot egy olyan rögzitőelem is, amelynek egy többrétegű rétegrendszerből álló mágneses rögzitő rétege mágneses csatolásban van a rögzitőelem egy második rögzitő rétegével. A második rögzítő réteg szintén lehet egy rétegrendszer, vagy lehet egy ismert rögzitőanyag, például GdTbFe vagy TbCoFe tartalmú anyag· Amint az többek között a 258.978 számú EP szabadalmi bejelentésben ismertetve van, az ilyen rögzitőelemek különleges lehetőségeket biztosítanak termomágneses rögzitési eljárásokhoz, amit közvetlen felülírás”-nák ismernek. Legalább egy többrétegű rétegrendszernek az alkalmazása ebben a rögzítési eljárásban azzal az előnnyel jár, hogy a teljes rétegvastagság nagyon korlátozott lehet, igy az Íráshoz szükséges lézerenergia kicsi lehet. Ezen túlmenően a kölcsönhatásban levő vékony rétegek, amelyeknek a vastagsága például 30 nm-nél kisebb, de előnyösen 20 nm-nél is kisebb, azzal az előnnyel jár, hogy az igy fellépő csatolás sokkal hatásosabb, mint vastagabb rétegek esetén.

A találmány szerinti megoldást az alábbiakban a mellékelt rajzokon bemutatott kiviteli példák kapcsán ismertetjük részletesebben, ahol az

1. ábra a találmány szerinti magnetooptikai rögzitőelem érintő irányú metszetét mutatja, az

1A. ábra az 1. ábrán bemutatott találmány szerinti magnetooptikai elem A-B vonala mentén vett metszete, az :··· ··· ο».

···——

1Β· ábra az 1. és 1A. ábrák szerinti rögzítőelem metszete, amelynek segítségével a rögzítési eljárást ismertetjük, a

2. ábra a rögzitőelemnek egy vázlatos képe, amelyen a találmány szerinti eljárást alkalmazzuk, a

3. ábra több, Co/Pt rétegrendszerből álló rögzítő rétegek magnetooptikai hiszterézis hurkait szemlélteti, a ábra a polarizációs sík Kerr-forgatását szemlélteti a Co/Pt rétegrendszerü rögzítő rétegeken alkalmazott mágneses tér függvényében, az

5. ábra a Co/Pt rétegrendszerü, különböző vas- tagságú rétegrendszereken alkalmazott mágneses tér függvényében szemlélteti a polarizációs sik Kerr-forgatását, a

6. ábra a Co/Pt rétegrendszer változó vastag- ságú rögzítő rétegein alkalmazott mágneses tér hatására létrejövő polarizációs sik Kerr-forgatásának mértékét mutatja, a

7. ábra egy találmány szerinti rögzitőelemnek és a technika állásához tartozó GdTbFe rögzitőelem rögzítő rétegének a hullámhossz függvényében történő polarizációs • · • · ·

-.-25- sik Kerr-forgatását mutatja, a

8. ábra egy Co/Pt rétegrendszerből álló rögzitőelemen alkalmazott mágneses tér függvényében szemlélteti a polarizációs sik Kerr-forgatását, a

9· ábra a Co/Pd rétegrendszerből álló rögzitőelemen alkalmazott mágneses tér függvényében létrejövő polarizációs sik Kerr-forgatását mutatja, a

10. ábra egy Co/Au rétegrendszerből álló rögzitőelemen alkalmazott mágneses tér függvényében létrejövő polarizációs sik Kerr-forgatását mutatja be.

A termomágneses rögzitőelem előállítása a következőképpen történik. Az 1. ábrán látható, 127 mm átmérőjű, üvegből levő 1 szubsztrátumot egy akrilát-alapu, fotopolimerizálható lakkból levő 2 réteggel vonunk be. A még kikeményitetlen lakkot a szubsztrátum és a mátrix közé vittük fel. A mátrix felületét a kivént vezető sáv negativjával láttuk el. A lakkot a szubsztrátűmön keresztül ultraibolya fénnyel megvilágítva keményítettük ki. Ezt követően a mátrixot eltávolitottuk. Ily módon egy 3 árok-alaku vezetősávot készítettünk. A vezetősávot optikailag olvasható információ-biteket tartalmazó • · · » • · ·

- —

--26 vezérlő információval láttuk el, amely információ-bitek egy magasabb 4 szinten, és egy alacsonyabb 5 szinten helyezkedtek el. A biteket egy keskeny lézersugár reflexiójával olvassuk ki (az ábrán nincs feltüntetve), amelynél egy magasabb 4 szintről és egy alacsonyabb 5 szintről származó visszavert fény fáziskülönbségeit értékeljük ki. A 2 réteget porlasztásos eljárással egy dielektromos 6 réteggel vontuk be, amely 6 réteg 80 nm vastagságú AlN-ből áll. A magnetooptikai 7 réteg az 1A. ábrán látható módon egy rétegrendszerből áll, amelyet a dielektromos 6 réteg felett felgőzölögtetéssel alakítunk ki. E célból a 2 és 6 rétegekkel ellátott 1 szubsztrátumot egy üvegharangba helyezzük, amelyet ezután 4 x 10 mbar nyomású vákuum alá helyezzük. Ezt követően 0,24 nm vastagságú Co-rétegeket és 1,74 nm vastagságú Pt-rétegeket viszünk fel elektronsugaras gőzlecsapatással. Az 1A. ábrán látható rétegrendszer 7a Co-rétegekből és 7b Pt-rétegekből áll. A Co-nak és a Pt-nek a lecsapatása alatt a nyomást 5 x 10 ' mbar-on tartottuk. A lecsapatás sebessége a Pt és Co fémforrások esetén 0,1 - 0,2 nm/sec tartományban állandó értéken tartottuk egy kvarcoszcillátor segítségével.

A fémgőz-áramlásokat zsalukkal szabályoztuk. A rétegrendszer teljes vastagsága hozzávetőlegesen 50 nm volt.

A Pt és Co rétegek teljes száma ebben az esetben 50 volt. Az áttekinthetőség érdekében az 1A. ábrán csupán tiz réteget tüntettünk fel. Több esetben fémből levő, reflektáló 7c réteget gőzölögtettünk fel a rögzítő rétegre 30 nm vastagságban, amely fémek például Al, Ag, Au, Ti, Cu vagy Pt volt, igy a 79, 76 rétegrendszer és a dielektromos 6 réteg egy háromrétegű” struktúrát alkot. Más esetekben egy második dielektromos réteget is alkalmaztunk a rétegrendszer és a reflektáló réteg között (az

1. és 1A. ábrákon nincs feltüntetve); igy egy négyrétegü” struktúrát kaptunk.

A találmány szerinti eljárás a következő.

A 2. ábrán a fent ismertetett rögzítiőelemhez alkalmas információnak termomágneses rögzítésére és optikai leolvasására alkalmas elrendezés látható.

A 2. ábrán egy AlGaAs 8 lézer egy impulzált fénynyalábot állít elő, amelynek a hullámhossza 820 nm. A fénynyaláb a rögzitiendő információ ütemében van pulzálva (modulálva). A 9 fénynyaláb keresztülhalad egy 0,3 numerikus aperturáju 10 lencsén. A lézersugár asztigmatizmusát egy hengeres 11 lencsén átbocsátva korrigáljuk. Ezt követően a párhuzamos 12 nyaláb egy félig átlátszó 13 tükrön és egy polarizációs szétosztó 14 kockán halad keresztül, amely átereszti a lézerfény párhuzamos polarizációju komponensét, mig a merőleges • · · · • · · • · · _ —

- —28 komponenst visszaveri· Azt áteresztett, lineárisan polarizált fény áthalad egy 15 Faraday forgatón, amely a polarizáció irányát egy kis szöggel eltolja· Ezt követően a lineárisan polarizált fényt egy 0,6 numerikus aperturáju 16 tárgylencse segítségével fókuszáljuk a magnetooptikai 18 rögzítőelem 17 rögzítő rétegére. Ez a 18 rögzitőelem azonos az 1. és 1A. ábrákon bemutatott rögzítőelemmel. így a 17 rögzitőréteg egy váltakozva felvitt Co és Ft rétegekből álló rétegrendszerből áll, amely egy üvegből levő 19 szubsztrátumra van felvive. A rögzitőréteget a 19 szubsztrátűmön keresztül világítjuk meg a fénnyel. A megvilágított helyeken a fényelnyelés következtében a hőmérséklet hozzávetőlegesen a Curie pontig növekszik meg. Egy 20 tekercs által előállított 2 x 10^ A/m mágneses térerősséggel a rögzitőréteg mágnesezésének iránya a megvilágítás helyén 180°-kal megfordul; Így egy megfordított mágnesezési irányitottságu információs bit jön létre.

Az információ rögzítése látható továbbá az 1B. ábrán. Ezen az 1B. ábrán egy külön fel nem tüntetett üvegszubsztrátumra cLielektromos 30 réteg van felvive. A 30 rétegen egy 31 rétegrendszer van. Az áttekinthetőség kedvéért a 31 rétegrendszerből csak négyréteg van szemléltetve. Következésképpen a 30 rétegen egy Co-ból levő 32 réteg, egy Pt-ből levő 33 réteg, egy • · · · • · * < · ··· • · ♦ · · « · · · · • · · · · · • · · ·· t ··· ·· ···

-—29~~ Co-ból levő 34 réteg és egy Pt-ből levő 35 réteg van felgőzölve. A 31 rétegrendszer a 30 rétegen keresztül egy modulált lézerfénnyel van megvilágítva, amint azt a 42 nyilak jelzik. A 38, 39 szaggatott vonallal határolt helyeken 37 folt van megvilágítva, ahol a rétegrendszer hőmérséklete a Curie pontig melegszik fel (hozzávetőlegesen 700 K). Ugyanez történik a megvilágított 36 foltnál is, amelyet a 40 és 41 szaggatott vonalak határolnak. A rétegrendszer mágnesezésének irányát a Co-ból levő 32 és 34 rétegeken a 44 nyilak jelzik. A lemezen keresztül egy külső mágneses teret alkalmazunk, amelynek az irányát a 43 nyíl jelzi, és amelynek a nagysága '2 x ΙΟ*^1- A/m. A megvilágított 36 és 37 foltokon a mágnesezés iránya a 43 nyíllal jelölt mágneses tér hatására megfordul. Ezt jelzik a Co-ból levő 32 és 34 rétegeken feltüntetett 45 nyilak.

A tárolt információnak a kiolvasása a 2. ábrán látható módon történik. Egy kis energiájú, folyamatos fénynyaláb érkezik az AlGaAS 8 lézerből, amely ugyanazon a nyomvonalon halad, mint az íráshoz használt 9, 12 fénynyaláb. A lineárisan polarizált fénynyaláb a 17 rögzitőréteg egy információs bitjéről reflektálódik, és a polarizáció síkja egy adott szög alatt (Kerr-forgatás) elfordul az adott helyen megváltozott mágnesezési iránynak megfelelően. A reflektált olvasó fénynyaláb ismét keresztülhalad a 16 tárgylencsén, a * · · · 4 ·♦ 4 • · · 4 · 9 · · ·· ···«·· ··· · ·4 · ·

Faraday forgatón, és ezután megérkezik a polarizációs szétválasztó 14 kockára, amelyen a párhuzamos komponensek keresztülhaladnak· A részben átlátszó 13 tükörről reflektálódva a párhuzamos 21 komponens bekerül egy 22 szabályozóegységbe, amely a lézer fénynyalábját a 17 rögzitőrétegre vezeti és fókuszálja az írási művelet alatt. Az olvasó fénynyaláb merőleges 24 komponense a polarizációs szétválasztó 14 kockán reflektálódik· A merőleges 24 komponens egy 23 lencsén keresztül egy 25 detektorra fókuszálódik, amely 25 detektort például egy lavina fotodióda alkot, amely a Kerr-forgatást érzékeli·

Az alábbiakban a magnetooptikai rögzitőelemen végzett méréseket foglaljuk Össze.

Az I. táblázat hat rögzitőelemen végzett optikai és mágneses mérések eredményeit foglalja össze. Az I· táblázatban az első, R-oszlopban a vizsgálatok sorszáma szerepel. A második oszlopban a kettős rétegek L-száma van feltüntetve, amely L kettős rétegek mindegyike egy mágneses és egy nem-mágneses rétegből áll a rétegrendszeren belül. A harmadik oszlopban az egyes Co és Pt rétegek t vastagsága van feltüntetve nm-ben. A negyedik oszlop a rétegrendszer Kerr-forgatását tünteti fel 820 nm hullámhosszon. Az ötödik oszlopban a Co térfogategységre eső K_eff anizotrop energia van • »♦»♦»»»* ·· * ·· · · · ··· • ·· · ··· « · * • · · · · · ····· ··· · · ·» ·

jelölve kJ-ban. A hatodik oszlopban az remanencia van feltüntetve $-ban, és a hetedik oszlop a H_c koercitiv erőket tartalmazza kA/m-ben. Ez a táblázat világosan mutatja, hogy a rétegrendszer merőleges anizotrópiáját úgy érhetjük el, ha az egyes Co rétegek vastagsága kisebb mint hozzávetőlegesen 1,2 nm· Csak a pozitív.

Ezen túlmenően, a táblázatból kiolvasható az is, hogy

100 os remanenciát akkor kapunk, ha az egyes Co rétegek vastagsága kisebb mint hozzávetőlegesen 0,6 nm.

I. TÁBLÁZAT

R	L	tCo	tPt	*k	Keff	Mr/Ms	Hc
1	25	0,24	1,74	-0,06	1074	100	44
2	22	0,45	1,77	-0,10	865	100	78
3	20	0,70	1,72	-0,12	475	40	52
4	19	0,92	1,74	-0,14	287	13	33
5	17	1,42	1,72	-0,18	-101	6	25
6	14	2,02	1,77	-0,25	-271	5	25

♦· ·»·»

- 3S —

A 3. ábrán az I. táblázatban felsorolt kiviteli alakok magnetooptikai hiszterézis hurkai láthatók, amely diagrammokon a Kerr-forgatás van felvive az alkalmazott H térerősség függvényében. Az a-f hurkok megfelelnek az 1-6 mintáknak. Az ábrából az is levezethető, hogy 100 $-os remanenciát akkor érünk el, ha az egyes Co rétegek vastagsága kisebb mint hozzávetőlegesen 0,6 nm.

A 4. ábrán az I. táblázatban felsorolt példákhoz tartozó polarizációs sik 0 Kerr-forgatása (°) van felvive nm-ben. Az ábra világosan mutatja, hogy a rétegrendszer Kerr-forgatása növekszik akkor, ha viszonylag kis hullámhosszúságú lézerfényt alkalmazunk. Ez azt jelzi, hogy a jelen találmány szerinti rétegrendszer kiolvasása a spektrum úgynevezett kék tartományában növekszik, amely a találmány szerinti rétegrendszert különösen érdekessé teszi az úgynevezett kék lézerekkel együtt alkalmazva.

A II. táblázat egy magnetooptikai rögzitőelemben alkalmazott további rétegrendszerek optikai és mágneses tulajdonságait foglalja össze. Ugyancsak ebből a

II. táblázatból olvasható ki az is, hogy 100 $ remanenciát akkor érünk el, ha a Co rétegek vastagsága kisebb mint 0,6 nm.

···· ···· • · • · · · · · • ··· · · · · · • · · · · ··· ··· ·«· ··

--35—

II. TÁBLÁZAT

	R	L	tCo	tPt	Ok	Mr/Ms	He
	7	35	0.31	1.30	-0.10	100	88
15	8	30	0.30	1.55	-0.08	100	100
	9	30	0.31	1.74	-0.07	100	100
	10	25	0.32	1.90	-0.07	100	80
	11	30	0.40	1.27	-0.12	100	100
	12	30	0.39	1.49	-0.11	100	112
20	13	25	0.41	1.71	-0.09	100	100
	14	30	0.41	1.98	-0.07	100	100
	15	30	0.62	1.32	-0.13	28	88
	16	25	0.62	1.43	-0.12	30	65
	17	25	0.62	1.63	-0.11	47	88
25	18	22	0.62	1.98	-0.10	66	88
	19	50	0.45	0.58	-0.29	11	50
	20	40	0.40	0.92	-0.20	73	100

• · · • ···· ···♦ ·· ·· · · · · • ··· ··· · · • · · · · ··» ··· · ♦ · ·« —

-—34— Az 5. ábrán rétegrendszerekből felépített rögzitőrétegeket tartalmazó rögzitőelemek 530 nm hullámhosszúságon mért magnetooptikal hiszterézis hurkai láthatók, aholis a Co rétegek vastagsága 0,4 nm, és a Pt rétegek vastagsága 1,8 nm· A rögzitőréteg teljes vastagsága csökkenő irányban változik, az a görbénél 55 nm, ab görbénél nm, a c görbénél 33 nm, a d görbénél 20 nm, az e görbénél 11 nm és az f görbénél

6,6 nm. Az ábrából látható, hogy a legjobb hiszterézis hurkokat akkor kapjuk, ha a rétegrendszer teljes vastagsága kisebb mint hozzávetőlegesen 40 nm.

A 6. ábra 530 nm hullámhosszon mért magnetooptikai hiszterézis hurkokat mutat olyan rétegrendszerekből álló rögzítő rétegeknél, amelyeknél a Co rétegek vastagsága 0,4 nm, és a Pt rétegek vastagsága 0,9 nm. A teljes rögzítőrétég vastagsága az 52 nm-től (a görbe) csökkenően a b görbénél 40,3 nm, a o görbénél 30 nm, a d görbénél 20 nm.,és az e görbénél 10 nm. Az ábrából látható, hogy a rétegrendszer %-ban mért remanenciája akkor optimális, ha a rétegrendszer teljes vastagsága kisebb, mint hozzávetőlegesen 40 nm. Az 5. és 6. ábrán bemutatott rétegrendszerek méréseiből az is levezethető, hogy a rétegek teljes vastagsága előnyösen 10 nm-nél nagyobb kell, hogy legyen. Azt találtuk, hogy kisebb vastagságoknál a rétegek koercitiv ereje nagyon gyorsan csökken.

« «

• · · ··· ···

--35- A 7· ábrán a hullámhossz függvényében felmért polarizációs sik Kerr-forgatása van felvive olyan rögzitőréteg esetén (a), amilyet az előző bekezdésben határoztunk meg, és a fentebb körülirt olyan rögzítőréteg esetén, amelynek vastagsága összemérhető, és az ismert GdTbFe anyagból áll (b). A találmány szerinti rögzitőanyag Kerr-forgatása jelentősen nagyobb kisebb hullámhosszaknál, mint az ismert anyag forgatása·

Az alábbiakban a termomágneses utón megirt domének jel-zaj viszonyának méréseit foglaljuk össze.

Egy további kiviteli alaknál egy üvegszubsztrátűmön 70 nm vastagságú, AlN-ből levő dielektromos réteget vittünk fel, amely felett ezután egy 18 nm vastagságú rögzitőréteget készítettünk, amely rögzitőréteg 0,4 nm vastagságú Co rétegekből és 1,8 nm vastagságú Pt rétegekből épült fel. A rétegrendszert 90 nm vastagságú dielektromos A1N réteggel vontuk be, amely felett 30 nm vastagságú Al-ből levő reflektáló réteget készítettünk. Több termomágneses rögzítési kísérletnél (v = 1,4 m/sec; sávszélességs 10 kHz; f = 750 kHz; t_p a 300 nsec, = 6 mW, H_ir^_a « 28 kAm) doméneket (biteket) tároltunk a rögzítőelemben. Polarizációs mikroszkóp segítségével történt vizuális megfigyelés alapján azt találtuk, hogy a tárolt doméneknek (méretük p

hozzávetőlegesen 1 yu ) gyakorlatilag tökéletes alaljok volt.

··«· ·«'·* • · · · « e • ··· · ·· ♦ · • · · · · ·»··*· ··* ·· —Ezekben a kísérletekben végzett jel-zaj viszony mérés

42,4 dB-t eredményezett, A lemez zaj 15 dB-nél jobb volt. Az írási zaj olyan alacsony volt, hogy nem tudtuk mérni· További kísérletekből azt tudtuk megállapítani, hogy a rögzitőréteg optimális összetételénél 65 dB-es jel-zaj viszonyt lehetett megvalósítani,

A következőkben Öt termomágneses utón megírt dómén jel-zaj viszony méréseinek eredményeit foglaljuk össze·

Egy másik kiviteli alaknál egy Uvegszubsztrátumra 2-P lakkot vittünk fel 80 nm vastagságban egy 80 nm vastagságú A1N dielektromos réteggel együtt, amelyre ezután 23 nm vastagságú rögzitőréteget csapattunk le elektronsugaras gőzölögtetéssel, amely réteg 0,4 nm vastagságú Co rétegekből és 0,9 nm vastagságú Pt rétegekből állt. A rétegrendszer első és utolsó rétege Pt-ből volt, míg az összes Co réteg a Pt rétegek közé volt felvive. Az előző példával ellentétben, a rögzitőrétegre nem csapattunk rá dielektromos és reflexiós réteget.

A rétegrendszer. Kerr hiszterézis hurkait szemlélteti a 8. ábra, amiket az üvegszubsztrátumon keresztül 820 nm hullámhosszúságú fénnyel mértünk. A H_c értéke 112 kA/m volt. Egy sor termomágneses rögzítési kísérletnél (v = 5 m/sec; sávszélesség 30 kHz;

*·«· ·«·* ·· • · ο ♦ • · · «·· · · • · · ·

--57- f = 1 MHz; t_p = 400 nsec, p^g . mW, H_irás = 48 kA/m) doméneket (biteket) tároltunk ebben a rögzitőelemben. Polarizációs mikroszkópon keresztül végzett vizuális megfigyelés azt mutatta, hogy a tárolt domének (méreο tűk hozzávetőlegesen 1 /u ) gyakorlatilag tökéletes alakúak voltak· A mért jel-zaj viszony 53 dB volt.

A lemez zaj 9,3 dB-nél jobb volt. Az írás zaj 0,6 dB volt. Termomágnesesen megirt domének jel-zaj viszonyának mérése:

Egy további kiviteli alaknál egy üvegszubsztrátumra 2-P lakkot vittünk fel, amelyen 80 nm vastagságú A1N dielektromos réteg volt, amelyre ezután 23 nm vastagságú rögzitőréteget csapattunk rá, elektronsugaras gőzölögtetéssel, amely réteg 0,4 nm vastagságú Go rétegeket és 0,9 nm vastagságú Pd (palládium) rétegekből állt.

A 9. ábra a rétegrendszer Kerr hiszterézis hurkait szemlélteti, amelyeket 820 nm hullámhosszúságú fénnyel mértünk az üvegszubsztrátűmön keresztül. A H_rt érték 107 kA/m. Számos termomágneses rögzítési kísérletnél (v =s 5 m/sec; sávszélesség: 30 kHz; f = 1 MHz; t_p = 400 nsec; p^ = 9,2 mW; H_irás « 40 kA/m) doméneket (biteket) tároltunk a rögzitőelemen. A jel-zaj viszony 50,5 dB-nél jobb volt. A lemez zaj 8,7 dB-nél jobb volt· Az írási zaj ekkor 1,0 dB volt.

·«·· ···· ··· <Ρ *··· • ··« ··· · * t • · · · · . · ··· ·«· «·· ·· ·♦·

-35-—3β^ Egy másik magnetooptikai rögzitőelemen végzett mérések eredményei a következők·

Egy további kiviteli alaknál egy üvegszubsztrátűmön 64,4 nm vastagságú rögzitőréteget hoztunk létre elektronsugaras gőzölögtetéssel, amely réteg 0,5 nm vastagságú Co rétegekből és 2,3 nm vastagságú Au rétegekből tevődött össze.

A 10. ábra mutatja ennek a rétegrendszernek a Kerr hiszterézis hurkait, amelyeket 530 nm hullámhosszúságú fénnyel az üvegszubsztrátumon keresztül mértünk. A H_ értéke 38,4 kA/m és a remanencia 94 $ c

Claims (3)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás információ termomágneses rögzítésére és a tárolt információ optikai kiolvasására, amelynél egy szubsztrátumból és ezen többrétegű rögzítő rétegből álló rögzítő elemet használunk, a rögzítő réteg több mágneses, főleg Co-t tartalmazó rétegből áll, amely rétegek vastagsága nem nagyobb, mint 1,2 nm, és több, nem-mágneses rétegből áll, amelyek mindegyike legalább egy, 2,4 nm-nél nem vastagabb átmeneti rétegből áll, a mágneses és nem-mágneses rétegek váltakozva követik egymást és a rétegrendszer téljes vastagsága nem nagyobb 75 nm-nél, a rétegrendszernek ezen túlmenően a szubsztrátum felületére merőleges mágnesezési tengelye van és a rétegrendszert helyileg lézersugárral megvilágítva, a rétegrendszer hőmérsékletét ezeken a helyeken megnöveljük, a megvilágított helyeken a mágnesezés irányát megfordítjuk, és az információ biteket alkotó fordított mágnesezésü helyeket polarizált lézersugárral a polarizációs sik elfordulásának alapján kiolvassuk.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy olyan rögzítő elemet használunk, amelynek a nem-mágneses rétegei lényegében

   Pt-böl vannak.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy olyan rögzítő elemet használunk, amelynek a ·« !

   nem-mágneses