JPH02107749A - 非晶質合金薄膜 - Google Patents

非晶質合金薄膜

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JPH02107749A
JPH02107749A JP26077588A JP26077588A JPH02107749A JP H02107749 A JPH02107749 A JP H02107749A JP 26077588 A JP26077588 A JP 26077588A JP 26077588 A JP26077588 A JP 26077588A JP H02107749 A JPH02107749 A JP H02107749A
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Japan
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thin film
amorphous alloy
film
alloy thin
rare earth
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JP26077588A
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English (en)
Inventor
Kunihiko Mizumoto
邦彦 水本
Koichi Haruta
春田 浩一
Hiroichi Kajiura
梶浦 博一
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Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Original Assignee
Mitsui Petrochemical Industries Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/08Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers
    • H01F10/10Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition
    • H01F10/12Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being metals or alloys
    • H01F10/13Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
    • H01F10/133Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals containing rare earth metals

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Thin Magnetic Films (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、優れた耐酸化性を有する非晶質合金薄膜に関
し、さらに詳しくは、膜面に垂直な方向に磁化容易軸を
有し、優れた耐酸化性を有する非晶質合金薄膜に関する
発明の技術的背景ならびにその問題点 鉄、コバルトなどの遷移金属と、テルビウム(T b)
、カドリニウム(G d)などの希土類元素との合金か
らなる非晶質薄膜は、膜面と垂直な方向に磁化容易軸を
有し、一方向に全面磁化された膜面にこの全面磁化方向
とは逆向きの小さな反転磁区を形成することができるこ
とが知られている。
この反転磁区の有無を「1」、「0」に対応させること
によって、上記のような非晶質薄膜にデジタル信号を記
録させることが可能となる。
このような光磁気記録媒体として用いられる遷移金属と
希土類元素とからなる非晶質薄膜としては、たとえば特
公昭57−20691号公報に15〜30原子%のTb
を含むTb−F、e系合金非晶質薄膜が開示されている
。またTb−Feに第3の金属を添加してなる合金非晶
質薄膜も光磁気記録媒体として用いられている。さらに
Tb−Co系、T b−F e−Co系などの光磁気記
録媒体も知られている。
これらの合金非晶質薄膜からなる光磁気記録媒体は、優
れた記録再生特性を有しているが、使用時にこの非晶質
薄膜は酸化を受けてその特性が経時的に変化してしまう
という実用上の大きな問題点があった。
このような遷移金属と希土類元素とを含む合金非晶質薄
膜からなる光磁気記録媒体の酸化劣化のメカニズムは、
たとえば日本応用磁気学会誌第9巻、No、2、第93
〜96頁で検討されており、以下のような3つのタイプ
があることが報告されている。
イ)孔食 孔食とは合金非晶質薄膜にピンホールが発生することを
意味するが、この腐食は、主として高湿雰囲気下で進行
l7、たとえばTb−Fe系、Tl)−Co系などで著
しく進行する。
口)表面酸化 合金非晶質薄膜に表面酸化層が形成され、カー回転角θ
kが経時的に変化し、ついにはカー回転角θkが減少し
てしまう。
ハ)希土類金属の選択酸化 合金非晶質薄膜中の希土類金属が選択的に酸化され、保
磁力Heが経時的に大きく変化してしまつ。
上記のような合金非晶質薄膜の酸化劣化を防止するため
、従来、種々の方法が試みられている。
たとえば、合金非晶質薄膜を、Si3N4.5iO1S
IO,iNなどの酸化防止保護膜でサンドイッチしたよ
うな3層構造にする方法が検討されている。ところがこ
の酸化防止保護膜は高価であるとともに形成するのに手
間がかかり、またこの保護膜を形成しても必ずしも合金
非晶質薄膜の酸化劣化を充分には防止することがてきな
いという問題点があった。
また、Tb−Fe系、T b−Co系などの合金非晶質
薄膜中に、この薄膜の耐酸化性を向上させるために、第
3の金属を添加する方法が種々試みられている。
たとえば上述した日本応用磁気学会誌では、Tb−Fe
あるいはTb−Coに、Co、NI  Pt。
AN、Cr、Tiなとの第3金属を3.5原子%まての
量で添加することによって、Tb−Fe系あるいはTb
−Co系の合金非晶質薄膜の耐酸化性を向上させる試み
がなされている。そしてTb−FeあるいはTb−co
にCo、NI  Ptを少量添加した場合には、表面酸
化の防止および孔食の防止には有効であるが、この合金
非晶質薄膜中の希土類金属であるTbの選択酸化の防止
には効果がないと報告されている。このことは、Tb−
FeあるいはT b−Coに少量のCo、NI  Pt
を添加【−7た場合には、得られる合金非晶質薄膜では
、Tbか選択酸化されてしまい、保磁力Hcが経時的に
大きく変化してしまうことを意味している。したがって
Tb−FeあるいはTb−C,oに3.5原子%までの
少量のCo、NI  Ptを添加しても、得られる合金
非晶質薄膜の耐酸化性は充分には改善されていない。
また第9回日本応用磁気学会学術講演概要集(1985
年11月)の第209頁には、やはり合金非晶質薄膜の
耐酸化性を向上させる目的で、Tb−FeあるいはT 
b−F e−Coに、PL、AΩ、Cr、TIを10原
子%までの1で添加してなる合金非晶質薄膜か教示され
ている。ところがT bFeあるいはT b−F e−
Coに10原子%まての1のPL、AΩ、Cr STi
を添加しても、表面酸化および孔食はかなり効果的に防
止できるものの、得られる合金非晶質薄膜中のTbの選
択酸化に対する酸化防止性は充分ではなく、やはり時間
の経過とともに保磁力Heが大きく変化し、ついには保
磁力Heが大きく低下してしまうという問題点は依然と
してあった。
さらにまた、特開昭58−7806号公報には、Pt 
Coなる組成を有し、P(が10〜30原子%の量で含
まれている多結晶薄膜からなる磁気薄膜材料が開示され
ている。
ところがこのPt Coなる組成を有する多結晶薄膜は
、多結晶であるため、成膜後にアニール処理などの熱処
理が必要であり、また結晶間の粒界部分がノイズ信号と
して発生することがあり、さらにこの多結晶薄膜はキュ
リー点が高いという問題点があった。
発明の目的 本発明は、上記のような従来技術に伴う問題点を解決し
ようとするものであって、保磁力が大きくかつカー回転
角やファラデー回転角が大きいなどの優れた光磁気光学
特性を有し、しかも耐酸化性に優れて、経時的に保磁力
が変化したりあるいはカー回転角が変化することがなく
、さらに反射率も高いような非晶質合金薄膜を提供する
ことを目的としている。
発明の概要 本発明に係る膜面に垂直な磁化容易軸を有する非晶質合
金薄膜は、 [Pd  Pt   ]   [RE  TM   ]
ia  l−a  y    X   l−X  1−
y(式中、REは、(i)CeSPr、Nd、Ss。
Euからなる群から選ばれる少なくとも1種の軽希土類
と、(ii)Gd、Tb、Dy5Hoからなる群から選
ばれる少なくとも1種の重希土類とからなり、TMは、
Feおよび/またはCOてあり、Q<a≦1.0.2<
X<0.7.0.15≦y≦13である) で表わされることを特徴としている。
本発明に係る上記のような非晶質合金薄膜は、保磁力が
大きくかつカー回転角やファラデー回転角が大きいなど
の優れた光磁気特性を有し、しかも耐酸化性に優れて、
経時的に保磁力が変化したりあるいはカー回転角が変化
したりすることがないという優れた特性を有している。
発明の詳細な説明 以下本発明に係る非晶質合金薄膜について具体的に説明
する。
本発明に係る膜面に垂直な磁化容易軸を有する非晶質合
金薄膜は、上記のように、 [Pd  Pt   ]   [RE  TM   ]
ia  ia  y    !   ■−X  l−y
・・・[1] (式中、REは、(i)Ce、Pr、Nd、Sm、Eu
からなる群から選ばれる少なくとも1種の軽希土類と、
(社)GdSTb、Dy、Hoからなる群から選ばれる
少なくとも1種の重希土類とからなり、TMは、Feお
よび/またはCoであり、0<a≦1.0.20<x<
0.70.0.15≦y≦0.30である) で表わされる。
(i)上記式において、REは、少なくとも1種の軽希
土類と、少なくとも1種の重希土類とからなっている。
軽希土類としては、Ce5Pr、Nd55m。
Euからなる群から少なくとも1種が選択されて用いら
れる。このうち特にNdが好ましく用いられる。
重希土類としては、G d ST b SD y −H
oからなる群から少なくとも1種が選択されて用いられ
る。このうち特に、DyおよびTbが好ましい。
軽希土類と重希土類とは、軽希土類と重希土類の比(軽
希土類/重希土類)が0.1〜4好ましくは0.1〜1
であるような量で存在することが望ましい。
このような希土類(RE)は、非晶質合金薄膜を上記式
[I]で表わした場合に、0.2<x<0.7そして、
良好な角形ループを示し、保磁力がIKOe以上となる
ために好ましくは0.25<x<0.6であるような量
で存在している。
ここでX≦0.2あるいはX≧0,7であると、カーヒ
ステリシスが良好な角形ループを示さなくなる傾向があ
るため好ましくない。
(ii )上記式においてTMは、FeまたはCoある
いはこの両者である。TMとしては、Feが35〜90
原子%の量で、そしてCoが10〜65原子%の量で存
在していることが好ましい。
なおTMとして、5原子%以下好ましくは3原子%以下
のNiを含んでいてもよい。
このようなTMは、非晶質合金薄膜を上記式[1]で表
わした場合に、1−X(ただし、0.2<x<0.7好
ましくは0.25<x<0.6)で示されるような量で
存在している。
(i)本発明に係る非晶質合金薄膜は、Pd、あるいは
PdとPtとの両者を含んでいる。
PdあるいはPdとptとの両者は、非晶質合金薄膜中
に15原子%以上で30原子%以下好ましくは18原子
%以上て25原子%以下の量で存在している。
またPdとptとは、これらの含有割合をPd  Pt
   で表わした場合に、0<a≦1でa   l−a ある。Pdの含有割合が0.2<a<1であると、経済
性に優れた非晶質合金薄膜が得られる。
このPdあるいはPdとptとの両者の含有量が15原
子%以上、30原子%以下の範囲にあると、得られる非
晶質合金薄膜の耐酸化性が優れ、また経時的に保磁力H
cか大きく変化せず、あるいは小さなバイアス磁界で充
分に高いC/N比が得られるという利点かある。
上記のような組成を有する合金薄膜は、膜面に垂直な磁
化容易軸を有し、多くはカー・ヒステリシスが良好な角
形ループを示す垂直磁気および光磁気記録可能な非晶質
薄膜となることが広角X線回折などにより確かめられる
なお本明細書において、カー・ヒステリシスが良好な角
形ループを示すとは、最大外部磁場におけるカー回転角
である飽和カー回転角(θに、)と外部磁場ゼロにおけ
るカー回転角である残留カー回転角(θに2)との比θ
に2/θklが0.8以上であることを意味している。
また上記のような本発明に係る非晶質合金薄膜は、優れ
た耐酸化性を有し、P d L、(l P tt a 
N d t 4Dy26Fe3oC01oなる組成を有
する非晶質合金薄膜は、たとえば85℃、相対湿度85
%の環境下に240時間以上保持しても、その保磁力は
ほとんど変化しない。これに対して、PdあるいはPd
とptとの両者を含まないT b 25 CO75ある
いはT b 25 F 886CO9なる組成を有する
非晶質合金薄膜は、85℃、相対湿度85%の環境下に
保持すると、その保磁力は経時的に大きく変化してしま
う。さらにこの環境試験を1000時間続けても、P 
+4あるいはPdとptとの両者を含aする系はやはり
その保磁力かはとんと変化しない。
これらのことより、PdあるいはPdとP Lとの両者
を含む系は、重希土類の選択酸化を抑制することがわか
る。
また、環境試験後におけるθにの変化も小さいことから
表面酸化が防止されていること、ならびに、顕微鏡によ
る膜表面の観察から孔食の発生も抑制されていることが
わかる。
このように本発明に係る非晶質合金薄膜は、耐酸化性に
著しく優れており、したがってこの非晶質合金薄膜を使
用する際に、必ずしも酸化防止保護膜を非晶質合金薄膜
上に設ける必要はないという優れた特性を有している。
本発明においては、その他に種々の元素を添加して、キ
ュリー温度や補償温度あるいはHeやθにの改善あるい
は低コスI・化を計ってもよい。
これらの元素は、希土類元素に対してたとえば50原子
%未満の割合で置換可能である。
併用できる他の元素の例としては、 (1)Fe、Co以外の3d遷移元素 具体的には、5cSTI  V、Cr1NinsNi 
  Cu、Znが用いられる。
これらのうち、Ti、NI   Cu、Znなどが好ま
しく用いられる。
(II)4d遷移元素 具体的には、Y 、 Z r SN b 、N1 o 
z T C%Ru、Rh、Ag、Cdか用いられる。
このうちZr 、Nbか好ましく用いられる。
(11111) PL以外の5 d ;M移元素具体的
には、E(r、Ta、WSRe、Os。
Ir、Au、Hgが用イラレル。
このうちTaか好ましく用いられる。
(TV)IIIB族元素 具体的には、B、AΩ、Ga、In、Taが用いられる
このうちB、AΩ、Gaが好ましく用いられる。
(V)IVBVB族 元素的には、C55I  Ge、Sn、、Pbが用いら
れる。
このうち、SI   Ge、Sn、Pbが好ましく用い
られる。
(Vu)VB族元素 具体的には、N、P、As、5bSBlが用いられる。
このうちsbが好ましく用いられる。
(■)VIB族元素 具体的には、S、5eSTe、Poが用いられる。
このうちTeが好ましく用いられる。
次に、本発明に係る非晶質合金薄膜の製造方法について
説明する。
基板温度を室温程度に保ち、本発明に係る非晶質合金薄
膜を構成する各元素からなるチップを所定割合で配置し
た複合ターゲットまたは所定割合の組成を有する合金タ
ーゲットを用い、スパッタリング法あるいは電子ビーム
蒸着法などの従来公知の成膜条件を採用してこの基板(
基板は固定していてもよく、また自転していてもよい)
上に所定組成の非晶質合金薄膜を被着させることにより
、本発明に係る非晶質合金薄膜を形成することができる
このように本発明に係る非晶質合金薄膜は、常温での成
膜が可能であり、膜面に垂直な磁化容易軸を持たせるた
めに成膜後にアニール処理などの熱処理をする必要がな
い。
なお必要に応じては、基板温度を50〜600℃に加熱
しながらまたは一50℃まで冷却しながら、基板上に非
晶質合金薄膜を形成することもできる。
またスパッタリング時に、基板を負電位になるようにバ
イアスすることもできる。このようにすると、電界で加
速されたアルゴンなどの不活性ガスイオンはターゲット
物質ばかりでなく成膜されつつある垂直磁化膜をもたた
くことになり、優れた特性を有する垂直磁化膜が得られ
ることがある。
このようにして得られる本発明の非晶質合金薄膜の膜厚
は、20〜50000人好ましくは100〜5000大
さら1こ好ましくは200〜1000人である。
本発明の非晶質合金薄膜は、膜面に垂直な磁化容易軸を
有しているので、垂直磁気記録膜、磁気バブルメモリー
あるいは光磁気記録膜といった磁気記録材料分野、磁気
光学効果を利用した光変調器といった各種の分野に応用
できる。
たとえば垂直磁気記録分野では、垂直フレキシブルディ
スクの記録膜、リジット磁気ディスク用の記録膜への利
用が期待できるし、光磁気記録にはカー回転角またはフ
ァラデー回転角を利用して情報信号あるいは静止画像や
動画像を記録再生する光磁気ディスク、光磁気カード、
光磁気テープへの利用が期待できる。また、外部磁場の
コントロールによりカー回転角やファラデー回転角を制
御し、反射光や透過光の光量変化によって光電池を作動
させる光変調器への利用も期待できる。
本発明の非晶質合金薄膜を光磁気ディスクの記録膜とし
て応用した場合について以下に説明する。
本発明の非晶質合金薄膜は、膜面に垂直な磁化容易軸を
有する垂直磁化膜であるとともに、多くの場合カー・ヒ
ステリシス・ループが角形性を有して、外部磁場のない
状態下でのθkが最大外部磁場での飽和θにとほぼ同一
であり、保磁力Heも大きいので、光磁気記録膜として
好適である。
また、θkが良好であることは、θrも良好であること
を意味し、よってカー効果利用型、ファラデー効果利用
型のいずれの方式に利用することができる。
また、本発明の非晶質合金薄膜は、耐酸化性に優れるた
め、従来のTb−Fe 、Tb−Fe−Co等の希土類
−3d遷移金属合金薄膜の場合のような酸化防止のため
の保護膜を用いる必要はない。
また、記録膜に接する基板や他の機能性膜(たとえばエ
ンハンス膜、反射膜)あるいは貼合せのための接着層等
にも酸化防止性の材料を用いなくてもよい。
さらに、エンハンス膜、反射膜等を成膜するに際しても
、真空蒸着やスパッタリングなどの乾式成膜法の他に、
従来では行えなかったスピンコード法やスプレー法など
の湿式成膜を行ってもよいことになる。
したがって、本発明の非晶質合金薄膜を記録膜とした光
磁気ディスクの構造としては、(i)基板/記録膜 (ii)基板/エンハンス膜/記録膜 (iii )基板/記録膜/反射膜 (iV )基板/エンハンス膜/記録@/反射膜(v)
基板/エンハンス膜/記録膜/エンハンス膜/反射膜 あるいはこれらの記録膜側の最外層に耐傷性のみを付与
するための保護コートや保護ラベルを形成したような構
造のものが可能となる。
そして、ここでエンハンス膜としてはその屈折率が基板
の屈折率よりも大きいものであればよく、有機あるいは
無機のいずれの材料であってもよい。
エンハンス膜の具体例としては、TlO2,5IO1T
 i O1Z n OSI T OSZ r O2、T
a  OXNb  O、CeO、SnO2,TeO等の
酸化物、SIN  SAΩN、BN等の窒化物、Zn 
S、Cd S等の硫化物、Zn5eSSt C5Siな
どがある。また、コバルトフェライトに代表されるフェ
ライト類、B1置換ガーネットに代表されるガーネット
類等のファラデー効果を存する透明材料をエンハンス膜
として使用してもよい。基板もガラスやアルミニウム等
の無機材料の他に、ポリメチルメタクリレート、ポリカ
ーボネート、ポリカーボネートとポリスチレンのポリマ
ーアロイ、U S P 4614778で示されるよう
な非晶質ポリオレフィン、ポリ4−メチル−1−ペンテ
ン、エポキシ樹脂、ポリエーテルサルフォン、ポリサル
フオン、ポリエーテルイミド等の有機材料も使用できる
さらに、光磁気ディスクの構成は、前述の(i)〜(V
)の構成にのみ限定されるものではなく、必要に応じて
下地層あるいは高透磁率軟磁性膜の積層などを行っても
よく、単板のほか貼合せて使用することも可能である。
発明の効果 本発明に係る非晶質合金薄膜は、 [Pd    Pt      コ    [RETM
]a   t−a  y    X   +、−X  
t−y(式中、REは、(i)Ce、、Pr、Nd、S
m。
Euからなる群から選ばれる少なくとも1種の軽希土類
と、(ii)Gd 、Tb SDy 、Hoからなる群
から選ばれる少なくとも1種の重希土類とからなり、T
Mは、Feおよび/またはCOであり、Q<a≦1、屹
 2<x<0.7.0.15≦y≦0.3である)で示
される組成を有するため、膜面に垂直な磁化容易軸を有
し、保磁力が大きくかつカー回転角が大きいなどの優れ
た光磁気記録特性を有し、しかも耐酸化性に優れて、経
時的に保磁力が変化したりあるいはカー回転角が変化し
たりすることかないという優れた特性を有している。ま
た本発明に係る非晶質合金薄膜を基板上に形成するに際
して、室温での成膜が可能であり、成膜後に熱処理をす
る必要もない。
以下本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら
実施例に限定されるものではない。
実施例1〜7 ターゲットとして、Feターゲット上またはFe、Co
ターゲット上にptと、軽希土類金属と重希土類金属と
のチップを所定割合で配置した複合ターゲットを用いて
、ガラス基板」二に、基板を水冷により20〜30℃の
常温付近にコントロールしながらDCマグネトロンスパ
ッタリングにより、表1に示すような組成を有する非晶
質合金薄膜を成膜した。成膜条件は、A「圧5mTor
r 、 Ar流i 3 secm、真空到達度5X]、
0−6T orr以下であり、非晶質合金薄膜の膜厚は
1、000人とした。
得られた合金薄膜は、広角X線回折法により結晶状態を
測定するとともに、組成をICP発光分光分析によって
求めた。
また、カー回転角はガラス基板側から測定した外部磁場
ゼロでの残留カー回転角を斜入口・1法(λ= 633
 nm)で14111定した。斜入射法の具体的141
11定法および装置は、山川相部監修「磁性材料の測定
技術」 (昭和60年12 B 25日トリケッブス株
式会社発行)第261頁〜263頁に記載されている。
さらに、本発明の非晶質合金薄膜の耐酸化性を確認する
ため、ガラス基板上に成膜された状態そのままを85℃
、85%RHの高温高湿条件のオーブン中に放置する環
境試験を行い、240時間以上経過後のカー回転角(θ
k) 保磁力(He )を測定し、それぞれの試験前の
初期値θko、 Hcoと比較した。これらの結果を表
1に示す。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係るp dlo P t ION 
a 14D Y 28 F e 3o COtOの保磁
力の変化および比較例に係るTb25Co75およびT
 b 25 F e ee CO9の保磁力の変化を示
す図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)[Pd_aPt_1_−_a]_y [RE_xTM_1_−_x]_1_−_y(式中、R
    Eは、(i)Ce、Pr、Nd、Sm、Euからなる群
    から選ばれる少なくとも1種の軽希土類と、(ii)G
    d、Tb、Dy、Hoからなる群から選ばれる少なくと
    も1種の重希土類とからなり、TMは、Feおよび/ま
    たはCoであり、0<a≦1、0.2<x<0.7、0
    .15≦y≦0.3である) で表わされることを特徴とする膜面に垂直な磁化容易軸
    を有する非晶質合金薄膜。
JP26077588A 1988-10-17 1988-10-17 非晶質合金薄膜 Pending JPH02107749A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH06325935A (ja) * 1993-04-26 1994-11-25 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 複合光磁気記憶装置および記憶媒体
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