JP2546481B2 - 熱シャッターおよび記録媒体 - Google Patents
熱シャッターおよび記録媒体Info
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- JP2546481B2 JP2546481B2 JP5028339A JP2833993A JP2546481B2 JP 2546481 B2 JP2546481 B2 JP 2546481B2 JP 5028339 A JP5028339 A JP 5028339A JP 2833993 A JP2833993 A JP 2833993A JP 2546481 B2 JP2546481 B2 JP 2546481B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は磁性人工格子膜を用いた
熱流の開閉に関するもので、熱シャッター、記録媒体に
応用できる。
熱流の開閉に関するもので、熱シャッター、記録媒体に
応用できる。
【０００２】
【従来の技術】従来、熱をある場所に加えたり止めたり
するには、熱源の熱を止めたり、熱源と熱を遮断する場
所の間に遮閉板を置いたり、外したりすることによって
実現されてきた。
するには、熱源の熱を止めたり、熱源と熱を遮断する場
所の間に遮閉板を置いたり、外したりすることによって
実現されてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし熱をある場所に
加えたり止めたりするのに、熱源の熱を止めたり、熱源
と熱を遮断する場所の間に遮閉板を置いたり、外したり
する方法では時間がかかる、機械的な構造が必要、微小
な部分での制御が出来ない等の課題があった。そのた
め、高精度な制御が難しいという課題があった。
加えたり止めたりするのに、熱源の熱を止めたり、熱源
と熱を遮断する場所の間に遮閉板を置いたり、外したり
する方法では時間がかかる、機械的な構造が必要、微小
な部分での制御が出来ない等の課題があった。そのた
め、高精度な制御が難しいという課題があった。
【０００４】本発明の目的は磁性人工格子膜を用いた新
し概念の熱シャッター、記録媒体を提供するものであ
る。
し概念の熱シャッター、記録媒体を提供するものであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、非磁性薄膜層
と磁性薄膜層とを交互に積層された磁性人工格子膜を用
いて、熱を加えるべき材料に隣接させて、該磁性人工格
子膜の熱伝導度が外部磁界の大きさに応じて変化するこ
とを利用して、加えるべき材料への熱流の開閉を行うこ
とを特徴とする熱シャッターである。
と磁性薄膜層とを交互に積層された磁性人工格子膜を用
いて、熱を加えるべき材料に隣接させて、該磁性人工格
子膜の熱伝導度が外部磁界の大きさに応じて変化するこ
とを利用して、加えるべき材料への熱流の開閉を行うこ
とを特徴とする熱シャッターである。
【０００６】また、熱を加えるべき材料として、熱を加
えると物性の変わる材料を用い、記録媒体に適用するこ
ともできる。すなわち、この記録媒体の磁性人工格子膜
側から熱を加えておき、記録すべき場所に所望の外部磁
場を印加することで、磁性人工格子膜の熱伝導度を変化
させ、外部磁場を印加した箇所のみ熱を伝えることで記
録する。また、物性値の変化を読みとることで再生す
る。
えると物性の変わる材料を用い、記録媒体に適用するこ
ともできる。すなわち、この記録媒体の磁性人工格子膜
側から熱を加えておき、記録すべき場所に所望の外部磁
場を印加することで、磁性人工格子膜の熱伝導度を変化
させ、外部磁場を印加した箇所のみ熱を伝えることで記
録する。また、物性値の変化を読みとることで再生す
る。
【０００７】本発明の熱流開閉方法は、磁界変化に対応
して熱伝導度が変化する磁性人工格子膜を用いる。磁性
人工格子膜は基板と該基板上に非磁性薄膜を介して積層
された磁性薄膜である。ここで使用する人工格子膜は、
外部磁界によって隣合った磁性薄膜の磁化の向きを反平
行と平行と制御出来ることが必須である。金属材料の場
合には、熱は主に伝導電子で運ばれるため、熱伝導度は
伝導電子の平均自由工程長に依存する。
して熱伝導度が変化する磁性人工格子膜を用いる。磁性
人工格子膜は基板と該基板上に非磁性薄膜を介して積層
された磁性薄膜である。ここで使用する人工格子膜は、
外部磁界によって隣合った磁性薄膜の磁化の向きを反平
行と平行と制御出来ることが必須である。金属材料の場
合には、熱は主に伝導電子で運ばれるため、熱伝導度は
伝導電子の平均自由工程長に依存する。
【０００８】近年、磁性層と非磁性層を互いに積層した
人工格子膜で外部磁界により互いに隣合った磁性薄膜層
の磁化の向きを逆方向、同方向に自由に制御出来ること
がわかってきている。この人工格子膜では伝導電子が磁
性薄膜層の磁化の向きによりスピンに依存した散乱を受
ける。すなわち互いに隣合った磁性薄膜層の磁化の向き
により伝導電子の平均自由工程長が変わり、膜の熱伝導
度Κを制御できる。
人工格子膜で外部磁界により互いに隣合った磁性薄膜層
の磁化の向きを逆方向、同方向に自由に制御出来ること
がわかってきている。この人工格子膜では伝導電子が磁
性薄膜層の磁化の向きによりスピンに依存した散乱を受
ける。すなわち互いに隣合った磁性薄膜層の磁化の向き
により伝導電子の平均自由工程長が変わり、膜の熱伝導
度Κを制御できる。
【０００９】隣合った磁性薄膜層の磁化の向きを逆向き
にする方法は、磁性薄膜層の磁化が非磁性薄膜層を介し
て反強磁性的結合しているＦｅ／Ｃｒ，Ｃｏ／Ｃｕ膜、
または隣合った磁性薄膜層の保磁力差を利用したＮｉＦ
ｅ／Ｃｕ／Ｃｏ／Ｃｕ膜などがある。本発明では磁化の
逆向きが実現しさえすれば熱伝導度は変化するので、ど
ちらを使用しても良い。
にする方法は、磁性薄膜層の磁化が非磁性薄膜層を介し
て反強磁性的結合しているＦｅ／Ｃｒ，Ｃｏ／Ｃｕ膜、
または隣合った磁性薄膜層の保磁力差を利用したＮｉＦ
ｅ／Ｃｕ／Ｃｏ／Ｃｕ膜などがある。本発明では磁化の
逆向きが実現しさえすれば熱伝導度は変化するので、ど
ちらを使用しても良い。
【００１０】
【作用】本発明は、磁性人工格子膜が外部磁界により熱
伝導度が変化するという特性を利用する。この現象を利
用し、外部磁界により熱の流れを開閉するものである。
伝導度が変化するという特性を利用する。この現象を利
用し、外部磁界により熱の流れを開閉するものである。
【００１１】図を用いて本発明の原理を説明する。本発
明で用いる磁性人工格子膜は磁性薄膜と非磁性薄膜を交
互に積層したものである。ここでは一例として図４
（Ａ）に示すように基板１５上に磁性薄膜ＮｉＦｅ（厚
さ２０オングストローム）非磁性薄膜Ｃｕ（厚さ４０オ
ングストローム）、磁性薄膜Ｃｏ（厚さ２０オングスト
ローム）、非磁性薄膜（厚さ４０オングストローム）を
くり返し単位として５０層積層したものを用いて説明す
る。
明で用いる磁性人工格子膜は磁性薄膜と非磁性薄膜を交
互に積層したものである。ここでは一例として図４
（Ａ）に示すように基板１５上に磁性薄膜ＮｉＦｅ（厚
さ２０オングストローム）非磁性薄膜Ｃｕ（厚さ４０オ
ングストローム）、磁性薄膜Ｃｏ（厚さ２０オングスト
ローム）、非磁性薄膜（厚さ４０オングストローム）を
くり返し単位として５０層積層したものを用いて説明す
る。
【００１２】測定は図４（Ｂ）に示すように４Ｋに保た
れた銅ブロックに、磁性人工格子膜１が形成された基板
を接触させ、磁性人工格子膜を４Ｋに冷却して行った。
この状態でヒーター部１４により一定の熱量を加え、サ
ーモカップルッゲージ１２，１３で、温度差を測定する
ことにより熱伝導変化ΔΚを磁性人工格子膜への印加磁
界を変えながら測定した。
れた銅ブロックに、磁性人工格子膜１が形成された基板
を接触させ、磁性人工格子膜を４Ｋに冷却して行った。
この状態でヒーター部１４により一定の熱量を加え、サ
ーモカップルッゲージ１２，１３で、温度差を測定する
ことにより熱伝導変化ΔΚを磁性人工格子膜への印加磁
界を変えながら測定した。
【００１３】その結果を図３に示す。図３は熱伝導度変
化ΔΚと外部磁界の強さΗとの関係を示す図である。外
部磁界は人工格子膜面内方向で強さを−３０００〜３０
００Ｏｅまで変化させて測定した。図３に示すように熱
伝導度変化は磁界に対しヒステリシスをとっている。図
３でＫ0 はＨ＝３０００Ｏｅのときの熱伝導度の値であ
り、ΔΚをこの値で規格している。
化ΔΚと外部磁界の強さΗとの関係を示す図である。外
部磁界は人工格子膜面内方向で強さを−３０００〜３０
００Ｏｅまで変化させて測定した。図３に示すように熱
伝導度変化は磁界に対しヒステリシスをとっている。図
３でＫ0 はＨ＝３０００Ｏｅのときの熱伝導度の値であ
り、ΔΚをこの値で規格している。
【００１４】この磁性人工格子膜はゼロ磁場では磁化方
向は、磁化の向きがほぼ平行に揃っているが、磁界をか
けると、先にＮｉＦｅの磁化が反転し、ＮｉＦｅとＣｏ
との間で磁化の向きが反平行の状態が得られる。このと
き伝導電子が最もよく散乱され、熱伝導度が大きく下が
るのでその変化が最も大きくなる。
向は、磁化の向きがほぼ平行に揃っているが、磁界をか
けると、先にＮｉＦｅの磁化が反転し、ＮｉＦｅとＣｏ
との間で磁化の向きが反平行の状態が得られる。このと
き伝導電子が最もよく散乱され、熱伝導度が大きく下が
るのでその変化が最も大きくなる。
【００１５】このようにして隣合った磁性薄膜の磁化が
反平行となる磁界付近で熱伝導度が１０〜１００％と大
きく変化するので、磁性人工格子膜に外部磁界を加える
ことで熱シャッターが可能となる。
反平行となる磁界付近で熱伝導度が１０〜１００％と大
きく変化するので、磁性人工格子膜に外部磁界を加える
ことで熱シャッターが可能となる。
【００１６】またＮｉＦｅ／Ｃｕ／Ｃｏ／ＣｕのＣｕの
厚さを変えることにより熱伝導度の変化する磁界の領域
を変えられるので、加える磁界強度により磁性人工格子
膜構造を変えればよい。
厚さを変えることにより熱伝導度の変化する磁界の領域
を変えられるので、加える磁界強度により磁性人工格子
膜構造を変えればよい。
【００１７】またＦｅ／Ｃｒ，Ｃｏ／Ｃｕ等のゼロ磁場
で反強磁性的に結合しているものはゼロ磁場付近でピー
クを持つ熱伝導度−磁気特性を持つ。
で反強磁性的に結合しているものはゼロ磁場付近でピー
クを持つ熱伝導度−磁気特性を持つ。
【００１８】この外部磁界Ｈと熱伝導度の変化ΔΚの関
係を用いると、外部磁場を加えることで熱流の開閉を行
うことができる。尚測定は測定のし易さから４°Ｋで行
ったが室温においても同様の特性が得られる。
係を用いると、外部磁場を加えることで熱流の開閉を行
うことができる。尚測定は測定のし易さから４°Ｋで行
ったが室温においても同様の特性が得られる。
【００１９】またこの原理を用いると記録媒体を実現す
ることができる。例えば、熱を加えると物性の変化する
材料の上にこの磁性人工格子膜を作製し、磁性人工格子
膜側にレーザー光等にて熱を加えながら、記録すべきと
き外部磁界を加えることで記録を行うことができる。
ることができる。例えば、熱を加えると物性の変化する
材料の上にこの磁性人工格子膜を作製し、磁性人工格子
膜側にレーザー光等にて熱を加えながら、記録すべきと
き外部磁界を加えることで記録を行うことができる。
【００２０】
【実施例】まず、磁性人工格子膜の作製方法を図４
（Ａ）を用いて説明する。
（Ａ）を用いて説明する。
【００２１】基板にガラス基板１５を用い、超高真空蒸
着装置で、１０- 9 〜１０- 1 0 ｔｏｒｒの真空中で、
基板温度は室温で、基板を回転させながら、磁性人工格
子膜１を約０．３〜０．５オングストローム／秒の成膜
速度で作製した。本実施例ではＮｉＦｅ２０オングスト
ローム厚、Ｃｕ４０オングストローム、Ｃｏ２０オング
ストローム、Ｃｕ４０オングストロームの膜を５０回繰
り返して磁性人工格子膜を形成した。この磁性人工格子
膜は保磁力の異なる２種類の磁性層ＮｉＦｅとＣｏと、
非磁性層Ｃｕからなり、保磁力の差により、Ｃｕを介し
て隣合う磁性層の向きを制御できる。
着装置で、１０- 9 〜１０- 1 0 ｔｏｒｒの真空中で、
基板温度は室温で、基板を回転させながら、磁性人工格
子膜１を約０．３〜０．５オングストローム／秒の成膜
速度で作製した。本実施例ではＮｉＦｅ２０オングスト
ローム厚、Ｃｕ４０オングストローム、Ｃｏ２０オング
ストローム、Ｃｕ４０オングストロームの膜を５０回繰
り返して磁性人工格子膜を形成した。この磁性人工格子
膜は保磁力の異なる２種類の磁性層ＮｉＦｅとＣｏと、
非磁性層Ｃｕからなり、保磁力の差により、Ｃｕを介し
て隣合う磁性層の向きを制御できる。
【００２２】磁性人工格子膜としては他にＦｅ／Ｃｒ，
Ｃｏ／Ｃｕ等を用いることができる。本発明を実施例を
用いて説明する。
Ｃｏ／Ｃｕ等を用いることができる。本発明を実施例を
用いて説明する。
【００２３】図１は熱シャッターを示す図である。熱を
つたえるべき材料３上に磁性人工格子１が形成されてい
る。外部磁場を磁性人工格子１に加え磁界の強さを制御
することで、熱源２からの熱流５を開閉することができ
る。
つたえるべき材料３上に磁性人工格子１が形成されてい
る。外部磁場を磁性人工格子１に加え磁界の強さを制御
することで、熱源２からの熱流５を開閉することができ
る。
【００２４】図２は、本発明の別の実施例であり、熱を
加えると物性の変わる材料８があり、その上に隣接して
磁性人工格子膜１があり、人工格子膜１側からレーザー
光６を集光レンズ７で集光し熱が加えられている。レー
ザー光を走査し、レーザー光６が記録すべき場所に集光
したときには人工格子膜１に外部磁場を加え人工格子膜
１の熱伝導度を良くして熱を材料８に加え記録を行うこ
とができる。
加えると物性の変わる材料８があり、その上に隣接して
磁性人工格子膜１があり、人工格子膜１側からレーザー
光６を集光レンズ７で集光し熱が加えられている。レー
ザー光を走査し、レーザー光６が記録すべき場所に集光
したときには人工格子膜１に外部磁場を加え人工格子膜
１の熱伝導度を良くして熱を材料８に加え記録を行うこ
とができる。
【００２５】熱を加えると物性の変わる材料８として
は、通常光ディスクに用いられている材料を用いること
ができる。またレーザー光の走査にも、通常の光ディス
クに用いられる光ヘッドを使用することができる。
は、通常光ディスクに用いられている材料を用いること
ができる。またレーザー光の走査にも、通常の光ディス
クに用いられる光ヘッドを使用することができる。
【００２６】また、熱は全面に加えておいて、磁界印加
手段を走査することも可能である。その場合には磁界印
加手段として磁気ヘッドを使用することができる。
手段を走査することも可能である。その場合には磁界印
加手段として磁気ヘッドを使用することができる。
【００２７】以上の実施例で示したように、磁性人工格
子膜に加えられた磁界の大きさを制御することにより熱
流の開閉を行うことができる。
子膜に加えられた磁界の大きさを制御することにより熱
流の開閉を行うことができる。
【００２８】
【発明の効果】本発明は、以上説明した通り磁性人工格
子膜の磁気−熱伝導効果により外部磁界により熱伝導度
が変化することを利用した全く新しい熱シャッター、記
録媒体を提供することができる。
子膜の磁気−熱伝導効果により外部磁界により熱伝導度
が変化することを利用した全く新しい熱シャッター、記
録媒体を提供することができる。
【図１】本発明の実施例を説明するための図。
【図２】本発明の実施例を説明するための図。
【図３】ＮｉＦｅ／Ｃｕ／Ｃｏ／Ｃｕからなる磁性人工
格子膜の外部磁界Ｈと熱伝導度の変化ΔΚとの関係を示
す図。
格子膜の外部磁界Ｈと熱伝導度の変化ΔΚとの関係を示
す図。
【図４】熱伝導度の測定方法を示す図。
１ 磁性人工格子膜 ２ 熱源 ３ 材料 ４ 外部磁界 ５ 熱流 ６ レーザー光 ７ 集光レンズ ８ 記録媒体 ９ 磁界印加ヘッド １０ 磁界 １１ 銅ブロック １２，１３ サーモカップルゲージ １４ ヒーター部 １５ 基板 １６ ＮｉＦｅ １７ Ｃｕ １８ Ｃｏ １９ Ｃｕ
Claims (6)
- 【請求項１】 非磁性薄膜層と磁性薄膜層とを交互に積
層した磁性人工格子膜と、該磁性人工格子膜膜面に平行
に外部磁場を印加する手段とを有し、磁性人工格子膜の
隣り合った磁性層の磁化の向きを平行、反平行と制御
し、磁化の向きが反平行の時磁性人工格子膜の熱伝導度
が減少することを利用した、熱流の開閉を行うことを特
徴とする熱シャッター。 - 【請求項２】 前記磁性人工格子膜が、磁性薄膜層の磁
化が非磁性薄膜層を介して反強磁性的結合している磁性
人工格子膜であることを特徴とする請求項１記載の熱シ
ャッター。 - 【請求項３】 前記磁性人工格子膜が、非磁性薄膜層を
介して隣り合った磁性薄膜層が保持力の異なった磁性薄
膜層が積層されている磁性人工格子膜であることを特徴
とする請求項１記載の熱シャッター。 - 【請求項４】 基板上の、熱を加えることにより物性が
変化する信号記録媒体上に、非磁性薄膜層と磁性薄膜層
とを交互に積層した磁性人工格子膜が積層されており、
該磁性人工格子膜膜面に平行に外部磁場を印加する手段
を有し、磁性人工格子膜の隣り合った磁性層の磁化の向
きを平行、反平行と制御し、磁化の向きが反平行の時磁
性人工格子膜の熱伝導度が減少することを利用した、外
部磁界の変化により信号記録媒体上に信号を書き込むこ
とを特徴とする記録媒体。 - 【請求項５】 前記磁性人工格子膜が、磁性薄膜層の磁
化が非磁性薄膜層を介して反強磁性的結合している磁性
人工格子膜であることを特徴とする請求項４記載の記録
媒体。 - 【請求項６】 前記磁性人工格子膜が、非磁性薄膜層を
介して隣り合った磁性薄膜層が保持力の異なった磁性薄
膜層が積層されている磁性人工格子膜であることを特徴
とする請求項４記載の記録媒体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5028339A JP2546481B2 (ja) | 1993-02-18 | 1993-02-18 | 熱シャッターおよび記録媒体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5028339A JP2546481B2 (ja) | 1993-02-18 | 1993-02-18 | 熱シャッターおよび記録媒体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06243536A JPH06243536A (ja) | 1994-09-02 |
| JP2546481B2 true JP2546481B2 (ja) | 1996-10-23 |
Family
ID=12245850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5028339A Expired - Fee Related JP2546481B2 (ja) | 1993-02-18 | 1993-02-18 | 熱シャッターおよび記録媒体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2546481B2 (ja) |
-
1993
- 1993-02-18 JP JP5028339A patent/JP2546481B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06243536A (ja) | 1994-09-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960618 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |