JPH08203735A - 磁性材料,記録装置および読み取り装置 - Google Patents

磁性材料,記録装置および読み取り装置

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JPH08203735A
JPH08203735A JP792195A JP792195A JPH08203735A JP H08203735 A JPH08203735 A JP H08203735A JP 792195 A JP792195 A JP 792195A JP 792195 A JP792195 A JP 792195A JP H08203735 A JPH08203735 A JP H08203735A
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JP
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film
recording
atoms
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JP792195A
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English (en)
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宏昌 ▲高▼橋
Hiromasa Takahashi
Matahiro Komuro
又洋 小室
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】窒素,炭素の少なくとも1種類の非磁性元素
を、強磁性金属であるFe,Co,Niよりなる純金属
あるいはこれらを主成分とする合金の結晶格子間に侵入
させた化合物からなり、前記化合物中に侵入した非磁性
原子が規則配列した状態と不規則配列した状態とで飽和
磁化が異なる磁性材料。 【効果】同一基板内で規則状態と不規則状態とを作るこ
とによって飽和磁化の異なる2種類の書き込みができ、
飽和磁化が大きいものと小さいものとの2種類の信号を
得ることが可能となる。この記録媒体は、熱源の大きさ
程度で書き込むことが可能であり、従来の記録媒体に比
べ情報を高密度化できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、情報を記録する媒体に
係り、特に、高密度に情報を記録することが可能な記録
媒体の材料とそれを用いた情報記録装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、相変化を利用した記録媒体として
特開昭60−129950号公報に記載されているように永久磁
石膜上に記録媒体を作製したものがある。この記録媒体
はレーザビームを用いて記録媒体を加熱し記録媒体を局
所的に溶解,急冷し非晶質状態を生じさせた場合の透磁
率の変化を用いて光磁気記録媒体に用いられる。また、
特開昭61−208649号公報のように電子線を用いて媒体表
面を相変化させ、書き込み,読み出しも電子線を用いて
行うような相変化型記録再生方法に関するものもある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術は金属合金
薄膜或いは半導体膜に対してレーザあるいは電子線によ
る局所加熱を行い膜表面に部分的に結晶状態とアモルフ
ァス状態の間の相変態を起こすことで書き込みを行い、
読み取りには前記の光線を膜に照射し照射部分から放出
される二次電子線量や光の反射率変化を読み取るもので
ある。
【0004】本発明は、既に規則化した強磁性金属格子
間に非磁性原子と一般に称されるN,Cといった原子を
侵入させた構造をもつ強磁性体を用いた記録用媒体に関
する。この物質は強磁性金属格子間に侵入した非磁性原
子の原子配列の規則性の変化によって膜の飽和磁化が異
なるという性質を持つ。すなわち、金属格子自体は規則
的な結晶構造のままだが、侵入原子の配列によって変わ
る飽和磁束密度とその変化に伴って変化する特性を情報
として読み取り、これを利用するものである。この情報
は従来の磁気記録媒体のように外部磁場で情報が消去さ
れることが無く、また高密度で情報が書き込める可能性
があり主として不揮発型の記録媒体として有用なもので
ある。
【0005】本発明の目的は、このような構造および性
質を持つ物質と、この性質を用いた侵入原子の配列を規
則配列と不規則配列の間で変化させることによる飽和磁
化などの物理量の変化を用いて、情報の書き込み、およ
び読み出しを高記録密度で行える記録媒体を提供するこ
とにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明では、情報書き込
み用の記録媒体上の記録層に用いる材料としてFeに代
表される強磁性金属元素からなる結晶格子間に、非磁性
元素であるCおよび/またはNを侵入させた物質を用い
る。このような物質を、侵入型化合物と称する。更に、
このような侵入型化合物のなかで、特に強磁性金属格子
間に侵入した原子の結晶格子中の配列規則度によって飽
和磁化が変化する強磁性化合物を材料として用いる。こ
こで、飽和磁化とは物質中を流れる磁束密度の最大量を
意味している。また、ここでの原子配列とは、図2に示
すように、侵入原子が格子中で規則配列した状態および
不規則配列した状態のことである。このような配列を持
つ物質の結晶は局所的に熱を加えることで侵入原子が格
子間に規則配列している状態が熱力学的に不安定とな
り、侵入原子が格子間を移動して不規則型の化合物に変
化する。このような侵入型の強磁性化合物のなかに、特
定の組成範囲において不規則状態に比べて規則状態の飽
和磁化が著しく大きくなるものが存在する。この性質を
持つ組成範囲中にある物質を材料膜に用いることで、規
則格子中に侵入した飽和磁化を変化させられるタイプの
記録媒体が作製できる。
【0007】このような膜は、初めに規則配列状態の膜
を用い、これに局所的に熱を加えることで不規則配列し
た部分を作ることができる。ただし、結晶をアモルファ
ス化させる場合よりも低いエネルギでこれを行うことが
できる。このような方法で作成された膜の記録密度は理
想的には最大1012bit/cm2程度まで可能と考えられる
が、熱源のスポット径の大きさの依存性がある。レーザ
を用いる場合は光線の径を光の波長より細く出来ないの
で108bit/cm2 の程度、また、電子線やX線などの粒
子線を用いる場合は109bit/cm3 程度になる。更に、
これらの方法を用いて書き込み,情報の記録を行うこと
が可能である。
【0008】一方、このようにして書き込まれた規則状
態と不規則状態は飽和磁化が1×103G 以上異なる。
そこで、これを信号として読み出す必要がある。この読
み出し方法として記録媒体の基板側からコイルを用いて
磁場を印加し、膜面垂直方向に磁化を誘発させ、膜面上
方からレーザビームを照射しその反射光線の位相差(カ
ー回転角)を用いて読み取る方法がある。このカー回転
角は光を反射している物質の磁化の大きさにほぼ比例す
る量であって基板上の規則状態と不規則状態とで異なる
信号を得ることができる。また、他の方法として、垂直
磁気ヘッドを用いて媒体の透磁率の変化を読み取る方
法。および、先端部を非常に細くした軟磁性物質からな
る探針を媒体表面に接近させ、この針にかかる磁力を一
定にするような制御を行いながらこの探針を走査し制御
に要した電圧から膜表面の磁束量を読み取る方法があ
る。
【0009】
【作用】本発明は高飽和磁化をもつ侵入型化合物の侵入
原子X(X=N,C)が強磁性金属中の結晶格子間の特
定方向に規則配列することを原因として高飽和磁化を発
生するという性質を利用したものである。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【0011】記録媒体膜を作製する方法として、予め作
製する化合物の格子定数と同じ格子定数を持つ物質から
なる基板を用いる。例えば、図3に示すように侵入原子
が規則配列したFe162(X=N,C)という膜は格
子定数が5.7Åであるために基板は格子定数が5.6Å
から5.8ÅのInxGa1-xAs(0≦X≦0.5)(001)
単結晶あるいはMgO(001)単結晶を用いる。この
基板上に真空蒸着,スパッタ,イオン打ち込み,イオン
ビーム蒸着等の膜作製方法でFe格子中にC,Nの侵入
した膜を作製する。
【0012】代表的な規則相の侵入型化合物としてFe
162を、真空蒸着装置によって作製する場合について
以下に記載する。作製方法は以下のとおりである。雰囲
気ガスとしてN2,N2+NH3 あるいはNH3+H2の混
合ガスを用いる。ガス混合比率はN2+NH3はNH3
率が0%,10%,20%,30%,50%,100%
まで、NH3+H2はH2 が0%−20%まで行った。基
板温度は150℃以上450℃以下で膜作製した。ただ
し、InxGa1-xAs基板は基板温度350℃以上では
Feと反応するため、300℃以下で作製した。膜の成
長速度が約0.02−0.5Å/secでFe−11at%N膜
が作製される。ここで、図3に示すように、Fe−N系
の化合物ではN含有量に対する飽和磁化の違いをみると
11at%のN量を含有する膜にの中に2種類の飽和磁化
を持つものが存在する。一つは、飽和磁化が約2.9×
104Gの窒化鉄膜でありFe162である。もう一方は
飽和磁化約2.4×104Gのものである。X線回折やR
HEED像により、前者はN原子の位置が規則的な状態
の窒化鉄膜であり、後者はN原子の位置が不規則になっ
た状態の窒化鉄膜である。この2種類の窒化鉄膜に関し
て飽和磁化の低いほうの膜を真空中で150℃−200
℃で熱処理した結果は図3に示すように、膜を熱処理
し、侵入したN原子の位置を規則化させることによって
飽和磁化が上昇する。規則化が変化する様子は、図4に
示すようなX線回折や表面のRHEEDの変化から、F
e162特有の回折線が現れるので、これより規則状態と
不規則状態とで飽和磁化が異なるような膜が作製でき
る。
【0013】同様に、侵入型化合物であるFe162膜を
作製する場合には、雰囲気ガスとしてCH2,CH3等の
ガスを用い、基板温度は150℃から450℃の間で作
製した。膜の成長速度は約0.02−0.5Å/sec でF
e−11at%C膜が作製される。あるいは、Fe単結
晶膜をあらかじめ作製しCのイオンを加速してこの膜に
注入する方法もある。例えば、膜厚100nmのFe単
結晶膜に130keV程度の加速度で約ド−ズ量1016
Nイオンを打ち込んだ場合、イオン注入後、200℃で
10時間以上熱処理すると膜は規則化し、記録媒体膜と
して利用できる。また、蒸着源あるいはスパッタターゲ
ットを合金に変えることによって侵入型合金を作製する
ことが可能である。
【0014】以上のような方法で作製した記録媒体膜に
ついて、これを図5の様な方式で局所加熱するためのエ
ネルギ供給装置としてレーザビーム照射を用いる。レー
ザビームの光束は光の波長限界程度に絞り直径約1μm
程度である。レーザはパルス状あるいは照射強度を変化
させる方法で媒体に照射する。レーザの照射を受けた媒
体はレーザビーム径程度の大きさの領域の侵入原子がF
e格子間を移動しNの位置の規則性が乱れた不規則状態
となる。
【0015】また、このエネルギ供給源としてレーザ光
以外に、電子線や分子線を用いること、トンネル電流を
用いる方法がある。粒子線の場合は真空中に媒体を置
き、媒体表面に電子銃を用いてエネルギを照射する。電
子線の波長が短いほど記録密度は上昇する。これは、ビ
ームの太さが粒子線の波長程度しか絞れないという物理
法則によっている。
【0016】媒体膜に書かれた記録を読み取る方法とし
て図6に示したように、次の2通りの方法がある。第一
の方法は、この媒体膜の基板側からコイルあるいは永久
磁石によって磁場を印加し、媒体表面から偏光レーザ光
線を照射し反射光の偏光面の回転角の大きさの大小で信
号を読み取る方法である。この偏光面の回転角はカー回
転角とよばれ、光が照射された部分の飽和磁化或いは磁
化の大きさに比例した量となる。書き込み時に書き込ま
れた部分とそれ以外の領域とで飽和磁化が異なっている
ため、基板裏から印加された磁場によって媒体表面に磁
束密度の分布ができる。これをレーザ光線で走査するこ
とで磁束密度分布がカー回転角の分布として識別され
る。これを電気的に0−1信号に処理して用いる方法で
ある。もう一つの方法として同様に書き込まれた媒体膜
に媒体裏側から磁場を印加し、媒体表面をMFM(Magne
tic Force Microscopy)によって走査する方法で表面磁
化分布を読み取る方法である。
【0017】本記録媒体は基本的には不揮発性の記録媒
体であるが、書き込まれた情報を初期化する方法とし
て、1×10-7torr以下の真空中で200℃の温度に1
0時間以上おくことが有効である。このため、消去書替
えを考慮した場合、媒体をそのような状態にする消去装
置を必要とする。
【0018】
【発明の効果】本発明は、同一基板内で規則状態と不規
則状態とを作ることによって飽和磁化の異なる2種類の
書き込みができるようになり、飽和磁化が大きいものと
小さいものとの2種類の信号を得ることが可能となる。
この記録媒体は、熱源の大きさ程度で書き込むことが可
能であり、従来の記録媒体に比べ情報を高密度化でき
る。また、書き込みに磁場を用いないので外部磁場によ
り書き込まれた情報が磁場によって壊れることがなく情
報の信頼度が高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】記録媒体の説明図。
【図2】侵入原子の規則度の変化の説明図。
【図3】窒素含有量と飽和磁化の関係の説明図。
【図4】熱処理に伴うXRDの変化の説明図。
【図5】書き込み方法の説明図。
【図6】読み取り方法の説明図。
【符号の説明】
1−1…記録媒体の規則相の部分、1−2…窒素が不規
則化した部分、1−3…基板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G11B 11/08 9075−5D 11/14 9075−5D // G11B 7/00 Q 9464−5D

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】窒素および/または炭素を、強磁性金属で
    あるFe,Co,Niよりなる純金属、あるいは、これ
    ら強磁性金属を主成分とする合金の結晶格子間に侵入さ
    せた化合物からなり、前記化合物中に侵入した原子が規
    則配列した状態と不規則配列した状態とで飽和磁化が異
    なることを特徴とする磁性材料。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の磁性材料を用いた記録媒
    体であり、前記記録媒体に対しエネルギを供給する手段
    を有する記録装置において、前記記録媒体の表面にエネ
    ルギを供給することによりエネルギを供給された記録媒
    体上の記録層中で前記強磁性金属の格子間に侵入した前
    記原子の配列が規則状態から不規則状態へ変化する記録
    装置。
  3. 【請求項3】請求項2に記載の記録媒体上への記録を感
    知する手段として、前記記録媒体上の記録層を構成する
    化合物の格子間に侵入した原子の規則配列状態と不規則
    配列状態との間で変化した物理量を感知する読み取り装
    置。
  4. 【請求項4】請求項2に記載した記録装置におけるエネ
    ルギ供給手段として光,熱伝導,X線,電子線,分子
    線,トンネル電流を用いる記録装置。
  5. 【請求項5】請求項3に記載の読み取り装置において、
    前記記録媒体上の記録層を構成する化合物の格子間に侵
    入した原子の規則配列状態と不規則配列状態との間で変
    化する物理量として飽和磁化,磁化,反射光の位相,透
    磁率,光透過率,電気抵抗の変化を感知する読み取り装
    置。
JP792195A 1995-01-23 1995-01-23 磁性材料,記録装置および読み取り装置 Pending JPH08203735A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017075388A (ja) * 2015-10-14 2017-04-20 株式会社デンソー FeNi規則合金、FeNi規則合金の製造方法、および、FeNi規則合金を含む磁性材料
WO2017064989A1 (ja) * 2015-10-14 2017-04-20 株式会社デンソー FeNi規則合金およびFeNi規則合金の製造方法

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