JPS6189605A - 金属酸化物磁性体および磁性膜 - Google Patents

金属酸化物磁性体および磁性膜

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JPS6189605A
JPS6189605A JP21185384A JP21185384A JPS6189605A JP S6189605 A JPS6189605 A JP S6189605A JP 21185384 A JP21185384 A JP 21185384A JP 21185384 A JP21185384 A JP 21185384A JP S6189605 A JPS6189605 A JP S6189605A
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magnetic
film
magnetic film
magneto
substrate
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JP21185384A
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Atsuyuki Watada
篤行 和多田
Yuujirou Kaneko
裕治郎 金子
Fumiya Omi
文也 近江
Hajime Machida
元 町田
Hitoshi Nakamura
均 中村
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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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】 抜帆分裏 本発明は金属酸化物磁性体ならびにこの磁性体からなる
磁性膜に関する。このような磁性体および磁性膜は、た
とえば、垂直磁化性さらにはファラデー効果やカー効果
のような磁気光学効果を利用した素子として用いられ、
特に光磁気記録媒体の磁性膜として有用である。
従来の技術 近年、光の熱効果を利用して磁性薄膜に磁区を書込んで
情報を記録し、磁気光学効果を利用して情報を読み出す
ようにした光磁気記録媒体が注目されでいる。
従来、光磁気記録媒体に用いられる磁性体としては希土
類金属と遷移金属との非晶質合金からなるものが知られ
ている。このような非晶質合金磁性体を用いた光磁気記
録媒体は、一般にガラス板のような基板上に磁性体、例
えばTb−Fe合金を真空蒸着、スパッタリング等の方
法で厚さ0.1〜1μm程度に付着させて磁性体を形成
することにより作製されている。この光磁気記録媒体へ
の情報の記録は、磁性体のキューリ一温度または補償温
度近傍における温度変化に対応した保磁力の急激な変化
特性を利用して実施され、具体的には2値信号で変調さ
れたレーザー光を磁性膜に照射、加熱して磁化の向きを
反転させることにより行われる。また再生はこうして反
転記録された磁性膜の磁気光学効果の差を利用して読出
すことにより行われる。前述のような非晶質合金磁性体
を用いた光磁気記録媒体は、真空蒸着やスパッタリング
で容易に作製でき、かつキューリ一温度が70〜200
℃と比較的低く、また記録感度が高いため、半導体レー
ザー光によって高速度で記録できるという利点はあるが
、非晶質合金磁性体、特に遷移金属成分は酸化腐食を受
は易いので、経時と共に磁性膜の磁気光学特性が劣化す
るという大きな欠点がある。これを防止するため、非晶
質磁性膜上にS10,5in2等の保護膜を設けること
も知られているが、真空蒸着、スパッタリングなどによ
る磁性膜あるいは保護膜の形成時に真空中に残存する0
2、基板面に吸着された02゜H2O等および合金磁性
体のターゲット中に含まれる0□、H2O等により、経
時と共に磁性膜が酸化腐食されるうえ、記録時の光およ
び熱によりさらにこの酸化腐食が促進される。また、非
結晶質磁性体は熱によって結晶化され易く、そのために
磁気特性の劣化を来たし易いという欠点を有する。
また、この磁性膜はレーザーの発信波長領域での透過率
が低いため、磁性膜表面での反射による磁気光学効果、
即ちカー効果により記録情報を読み出しているが、カー
回転角は一般に小さいため感度が低くなるという問題が
あった。
一方、金属酸化物磁性体を用いた光磁気記録媒体として
は、以下の一般式(A)または(B)で表わされる強磁
性酸化物からなる磁性4層を設け、さらにその磁性薄層
」二に透明誘電体層および反射層を順次設けたものが提
案されている。
M e MxMyF e +z−p○、s      
 (A)(式中、MeはB a HP b y S r
およびScからなる群から選ばれた少なくとも1種の元
素であり、そしてMはCo HMn HT l l Z
 n +AQ、Sn、Cu、CrおよびMgからなる群
から選ばれた少なくとも1種の元素であり、但し、p 
= x + y (y = Oであってもよい)、1.
2≦P≦2) COMzF 132−204          (B
)(式中、Mは上述したとおりであり、但し0.75≦
2≦1.3) しかしながら、この記録媒体は、保磁力(HC)および
飽和磁化(Ms)が減少し、光磁気メモリの基本特性で
あるメモリ安定性および再生特性を低下する。
発明の睦 本発明は、垂直磁化性に優れるとともに、磁気光学効果
が大きく、またキューリ一温度も適当な範囲にあり、↑
、′jに光磁気記f:A媒体用の磁性体として好適な金
属酸化物磁性体を提供することを目的とする。
本発明は、また、上記磁性体からなり、匝直磁化性に優
れ磁気バブルを形成するとともに、レーザー波長領域で
大きな透過率を有してファラデー効果を有効に利用する
ことが可能な磁性膜を提供することを目的とする。
公団(74収 本発明の1は、一般式(1) %式%(1) (式中、Me、Ma、Mb、x、y、nはそれぞれ以下
の通りである。
M e : B a e S r w P bから選ば
hる1種または2種以上の2価の金属 Ma:C:oまたはNiから選ばれる1種または2種以
上の2価の金属 Mb :Ti、Sn、Mnから選ばれる1種または2種
以上の4価の金属 X:O(X≦0.5 y:O<y≦0.5 n:5≦n<6) で表わされることを特徴とする金属酸化物磁性体である
また、本発明の他の1は、上記一般式(I)で表わされ
る金属酸化物磁性体からなることを特徴とする磁性膜で
ある。
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
従来より磁気バブル材料として、以下の一般式(C)で
表わされる六方晶マグネットブランバイトが知られてい
る。
M e O−n (F e、O,)       (C
)(式中、Meおよびnは一般式CI)に同じ)本発明
者らは、このような磁性体が酸化物であるため酸化劣化
の恐れがなく、しかも、膜厚を厚くしてもレーザー波長
領域で透光性を備えており、ファラデー効果を利用しう
ろことに着目した。ファラデー効果は、透過光に、つい
ての偏光面の回転角であってカー効果よりも大きく、ま
た、膜厚を大きくとることによりさらに大きな感度が実
現でき、S/N比を大きくとることができる。しかしな
がら、上記一般式(C)の六方晶マグネットブランバイ
トは未だ磁気光学効果が小さい。この点について鋭意検
討したところ、一般式(1)の六方晶、マグネットプラ
ンバイハ トのFe[子の一部を2価のGo(コバルト)またはN
i  にッケル)で置換し、これにより不足する電子価
を4価のTi(チタン) 、 Sn(スズ)またはMn
(マンガン)でFe原子の一部を置換して補償すること
により、磁気光学効果を向上することができることを見
い出した。
上記一般式(1,)でX値が0.5を越えるとMsが減
少し再生特性が低下する。また、yの値が0.5を越え
るとHcおよびMsが減少し、メモリ安定性と再生特性
が低下する。Xおよびyのさらに好ましい範囲は、0く
・X≦0.3および0<y≦0.2である。
さらに、一般式(C)の六方晶マグネットブランバイト
はキューリ一温度Tcが480℃以上と高い。光磁気記
録媒体に用いられる磁性体としては、記録時や再生時に
に十分に保持力が下がり、一方、保存時に記録が損傷し
ないような適度のキューリ一温度が要求される* T 
l # S nまたはMnで置換することによりキュー
リ一温度をより低温に低下させるこ仁ができる。さらに
Fe原子の一部を第3の金属原子で置換してキューリ一
温度をいっそう下げることも可能であり、このような第
3の金属としては2価のZnおよび3価のIn、Scが
挙げら九る。2価のZnでFeJiX子を置換したとき
は不足するイオン価を4価の・Mbで補償して中和する
ようにする。
本発明の金属酸化物磁性体を作るには、たとえば、それ
ぞれ所定量のBaCo、、5rCo、。
PbCo3またはpboとFe、O,および前記Ma、
Mbさらに必要によりZn、InまたはScの酸化物と
を混合粉砕し、これを適当な形状の金型に入れて成形後
、1200〜1400℃の温度で焼結すればよい。 本
発明の金属酸化物磁性体の具体例を示せば次の通りであ
る。
磁性体気       組    成 I    B a 0 ・6.0 [Co、、、T i
、、、 F e、、、0332   Ba0・5.5(
Go、、、Ti、、、Fe1GO,)3   Pb0・
6.0 (CoIl、、Sn、、Fe1.@03)4 
   PbO−5,5(co、、、Mno、、i”et
、go3〕5    S r 0 ・6.0 (Coa
、zsT xll、i5 F el、ro3)6   
S ro ・5.5 (Coa、osT la、os 
F el、0.)7   BaO−6,0(Coa□、
Sn、、、、Fe、、t○3〕8   B a 0 ・
5.7 (G o。1.Mn、、、、 F el、、0
3)9    Ba0・6.O[Co11+、3Tlo
3Fe+403〕10   BaO−6,0(Co0.
2Mno、2Fe1.sO])従来の磁気記録媒体は磁
性体粒子と樹脂バインダとからなる磁性層であった。こ
の磁性層は磁性体粒子を樹脂バインダによって多層に結
着した構成であるために、レーザー光を殆ど透光しない
。また磁性体の間に記8しこ寄与しない樹脂バインダが
介在しているため記録密度が低下し、ノイズの発生原因
となっている。高密度記録するためにできるだけ磁性粉
を微粒子化する事が考えられているが、これを樹脂バイ
ンダに分散し、テープと垂直方向に磁化を配向する様に
塗布する事は困難であった。本発明の磁性膜は磁性体の
みが連続して8層を形成するものである。この磁性薄膜
層はディスク面と垂直方向に強い結晶磁気異方性を有し
た0、1μm以下の微小多結晶から形成されており、レ
ーザー光に対する透光性が大である。このため磁気光学
性能、特にファラデー回転角を大きくすることができ、
再生特性が良好でノイズが少なく高密度記録が可能な光
磁気記録媒体に適した特性を有している。また、垂直磁
化性に優れ高密度に磁気バブルを形成することができ垂
直磁化膜としても有用であり、たとえば、垂直磁気記録
媒体として用いることもできる。
本発明の金JrJ1.酸化物磁性体を用いて磁性膜を作
るには、基板の種類にもよるが、一般に基板上にこの磁
性体を、基板温度400〜700℃で真空蒸着、スパッ
タリング、イオンブレーティング等の方法で膜厚0.1
〜10μm程度に付着させればよい。こうして得られた
磁性膜は垂直磁化されている。また、500℃未満の基
板温度で磁性膜を形成することもできるが、この場合に
垂直磁化させるためには磁性膜形成後、500〜800
℃の熱処理を、必要により磁界を印加しながら行う。
このような磁性膜の形成に際しては耐熱性基板が用いら
れる。基板の材料としては一般にアルミニウムのような
耐熱性金属;石英ガラス:GGG(ガリウム・ガドリウ
ム・ガーネット);サファイア;リチウムタンタレート
;結晶化透明ガラス;パイレックスガラス;表面を酸化
処理したまたは処理しない単結晶シリコン;AQ201
.AΩ203・MgO,Mg0−LIF。
Y2O,+・LiF、Beo+ Zr○z” Yzo3
tT h O2・CaO等の透明セラミック材;無機シ
リコン材(例えば東芝シリコン社製トスガード、住人化
学社製スミセラムP)等の無機材料あるいはポリイミド
樹脂、ポリアミド樹脂等の有機材料が使用できる。
このような磁性膜の代表的な利用例が光磁気記録媒体な
いしは光磁気記録方法であり、光磁気記録媒体の磁性膜
として本発明の磁性膜を用いることができる。
第1図は本発明の磁性膜を用いた光磁気記録媒体の構成
例を示す断面図であり、透明の基板11上に磁性膜13
が設けられている。磁性膜の厚さ、形成方法、使用基板
については既に説明した通りである。また、磁性膜の形
成に先立って基板上にエピタキシャル効果を有する下地
膜を設けることが好ましい。下地膜としては六方晶のZ
nO薄膜などが適当であり、たとえばスパッタリングに
より0.1−0.3μm程度に形成される。このZnO
薄膜は六方晶のZn○のC軸が基板面に垂直に配向して
おり、磁性膜が成長する際に磁性体のC軸が基板面に垂
直になるように配向される。
第2図は光磁気記録媒体の他の構成例を示す断面図であ
り、透明の基板11上に磁性膜13が設けられ、さらし
こその上に反射膜15が設けられている。読み出し用の
光ビームが基板11側から磁性膜13に入り、反射膜1
3で反射されて再び磁性膜を通過することによりファラ
デー効果が増大する。本発明の磁性膜によりば、このよ
うな反射型ファラデー効果を利用することにより、大き
な回転角、たとえば830nmのレーザー光で約0.4
〜1.0度の回転角を得ることができ、さらに。
多重反射を利用することにより数倍に増大することがで
きる。反射膜15はCu、Afl、Ag。
Au、P t、Rh、T’cOx、TeCrS eAs
T e As、T i N、 ’■’a N、CrN、
シアニン染料等を真空蒸着、スパッタリング、イオンブ
レーティング等の方法で対象面に膜厚500〜1000
0人程度に付着させることにより形成される。
第3図は光ビームの通過域に透明誘電層を設けたもので
あり、透明の基板11上に磁性膜13、透明誘電m17
および反射層15の順に積層されている。透明誘電層1
7はファラデー回転角を増大させて再生出力を向上する
ものであり、S i O21Sin、Tie2.Tie
、Ce0v Hf0ztBed、The、、Si、N、
等を前記と同様な方法で対象面に膜厚約0.05〜0.
5μm程度に付着させることにより形成される。
第4図は記録、再生時のレーザー光を案内するためのガ
イドトラックを設けた構成例を示す断面図である。透明
の基板11上に磁性膜13が設けられており、その上に
さらにガイドトラック層19が設けられて反射層15が
形成されている。
反射層15の上には保護層21が設けられている。
ガイドトラック層19は対象面に紫外線硬化性樹脂を塗
布した後、ガイド溝を有する金型を圧着しながら、紫外
線を照射して前記樹脂を硬化させることにより形成され
る。保護膜21は反射膜15を保護するためのものであ
り、アクリル樹脂。
ポリウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテ
ルスルホン樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、T 
I N t S x ) N 4 @ T a N +
 S x O2gSiO等を樹脂の場合は塗布法で、そ
の他の場合は真空蒸着、スパッタリング、イオンブレー
ティング等の方法で対象面に膜厚約0.1〜10μm程
度に付着させることにより形成される。
第5図は層構成は第4図に示したものと同様であるが1
層の機能、作成方法においての変形例を示すものである
0反射膜15を設けたガイドトラック付き基板11’ 
と、磁性膜13を設けた耐熱M23とが、透明接着層2
5により接合されている。透明接着yrS25は基板1
1’上の反射膜15と磁性膜工3とを接着するたあのも
のであり、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリアミドな
どの樹脂で1〜10μm程度の厚さに接着することによ
り形成される。ガイドトラック付き基板は、前述のよう
な有機材料を射出成形、押出成形、フォトエツチング法
などにより加工して作られる。
耐熱層23は第1図の基板11に相当するものであるが
、この実施例では磁性膜13の耐熱性の向上の目的で設
けられる。耐熱層は既に説明した基板用無機材料から形
成され、厚さ10〜500μm程度が適当である。
以上、磁性膜が透明基板上に設けられる場合について説
明したが、もちろん不透明基板上に磁性膜を形成するこ
ともできる。第6図はこのような光磁気記録媒体の構成
例を示し、基板11上に、反射膜15.磁性膜13お−
よび透明保護層27が順次積層されている。記録および
再生時に光ビームは透明保護層27を透過して磁性膜に
照射される。なお、以上の説明で透明とは使用する光ビ
ームを透過することを意味する。
第7図はさらに他の構成例を示し、基板11の上に反射
膜15が形成され、さらに下地膜29を設けたのちその
上に磁性膜13が形成されている。
基1Jillとしてはシリコンウェハー基板など既に説
明したような耐熱性基板が用いられる。磁性fll13
の上にはガイドトラック層19が形成さ九、さらにその
上に透明保護層27が設けられている。
第8図はプレグルーブ基板を用いた構成例であり、基板
11上に反射膜15、下地膜29、磁性膜13および保
護層27が順次設けられている。このようなプレグルー
ブ基板としては、たとえば。
Ni電鋳メタルなどが用いられる。
第9図は、磁性膜を2層の反射膜で挟さみ。
一方の反射膜が一部透光性を有するようにした構成例を
示す断面図である。基板11上に第1の反射膜15a、
下地膜29、磁性膜13、第2の反射膜15b、ガイド
トラック層19および保護層27が順次設けられている
。第1の反射膜15aはいわゆる全反射ミラーであり、
第2の反射膜15bはいわゆるハーフミラ−である、記
録読みだし用のレーザー偏光は、図中に示すように多重
反射して磁性膜13を多数回通過し、磁性膜の実効長が
長くなり、大きなファラデー回転角が得られる。   
 。
本発明の磁性膜を用いた光磁気記録媒体への記録、再生
は従来と同じく磁性膜に変調または偏向されたレーザー
光を照射して行うことができる。たとえば、垂直磁化さ
れた磁性膜に磁界の印加下に選択的にレーザービームを
照射し、照射部をキューリ一温度以上に加熱し保磁力を
減少させて磁気反転させ、記録ビットを形成して情報を
記録する。この情報の読み出しはに−ザーの偏光を磁性
膜に照射し、ファラデー回転角の差から垂直磁化の方向
を検出することにより行われる。
このような光磁気記録媒体に用いられる磁性体ないし磁
性膜は次のような特性が要求される。
(1)垂直磁化性 (2)大きな磁気光学効果 (3)レーザー光により記録、再生が可能でメモリー安
定性の良い適度な保磁力 (4)レーザー光により記録、再生が可能で、メモリー
安定性のよい適度のキューリ一温度既に説明したように
、本発明の磁性体ないし磁性膜はこれらの要求を満たす
ことができる。
適当な保磁力の範囲は0.5〜6 K Oeであり、よ
り好ましくは1〜3KOcである。6KOe以上では記
録時に必要な印加磁界が大きくなり、また、0.5KO
e以下ではメモリー安定性が悪い。適当なキューリ一温
度範囲は150−100’cであり、より好ましくは1
50〜350℃である。400℃を越えると半導体レー
ザーでは記録が困難しこなり、また、150℃以下では
メモリー安定性が悪い。
発明の効果 本発明によれば、六方晶マグネットブランバイトのFe
M子の一部を2価のコバルトまたはニッケルで置換し、
置換によるイオン価の不足を4価のTi、SnまたはM
nで補償することにより、垂直磁化性に優れ、光学磁気
効果が大きい磁性体および磁性膜が得られる。また、適
度の保磁力およびキューリ一温度を有し、特に、Ti、
Sn、Mnの添加によりキューリ一温度を低下し、半導
体レーザーによる記録が容易となる。
このような磁性体ないし磁性膜は、垂直磁化され、透過
光のファラデー効果を利用する素子に用いられ、たとえ
ば、光磁気記録媒体に用いられる。また、垂直磁化性に
優れており、たとえば、垂直磁気記録媒体としえ有用で
ある。
実施例l BaC0,100重量部 a−Fe203382重量部 000            22重量部T i 0
,240重量部 を混合し、1000℃で1次仮焼した。得られた仮焼物
を再び粉砕して混合し1100℃で2次仮焼した。さら
に、この仮焼物を再度粉砕して1350 ’Cで本仮焼
して、本発明の金属酸化物磁性体(磁性体Na 1 )
を得た。なお、この本仮焼に際しては、磁性膜形成のた
めのスパッタに供するために、4インチの金型を用い円
板状ターゲットとした。
それぞれ必要な金属酸化物を所定量で用い、上記と同様
の操作により、Bi性体Nα2〜Nα10を作成した。
ここでも、本仮焼時に金型を用いターゲットとして形成
した。
実施例2 実施例1で得られた下記第1表に示した組成のターゲッ
トを各々用いて、予め1000人のAu膜を形成しさら
にその上に1000人のZnO下地層を形成した石英基
板上に、Ar分圧 2.0+l1mT o r r 、 02分圧0.3m
mT o r r、放電電力0.35K V 、基板温
度550〜650℃の条件で2時間スパッタリングして
0.5μm厚の磁性膜を形成したにれら磁性膜のキュー
リ一温度Tcおよび保磁力Hcを測定し、さらに、この
磁性膜を一方向に垂直磁化させてファラデー回転角を測
定し、以上の結果を第1表に示した。
(以下余白) 第1表 実施例3 B a O(CoXT iXF e、−Xo、]の組成
を有する種々のX(置換数)のターゲットを調製し、実
施例2と同様にして磁性膜を形成してファラデー回転角
を測定し、膜厚1μm当たりのファラデー回転角θF 
(d e g/μm)とCOおよびTiの置換数Xにつ
いての関係を求め、その結果を第1O図に示した。Ti
を一般式(1)で示した種々のMbに置き換えた場合も
同様の結果がみられた。
実施例4 実施例3で石英基板上に磁性膜に形成したものを光磁気
記録媒体(第2図の構成)として用い、この磁性膜を一
方に垂直磁化させたのち。
この磁化方向とは逆に500エールステツドの磁界を作
用させながら、波長830nm、出力20+ovの半導
体レーザー光で、表面で10mvとなるようにして周波
数I MHzのパルスで照射して、磁気半転せしめて記
録したところビット径約1.5μ蒙の記録ビットが得ら
れた。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第9図は、それぞれ本発明の磁性体ないし磁性
膜を用いた光磁気記録媒体の構成例を示す断面図である
。 第10図はファラデー回転角と置換数の関係を示すグラ
フである。   □ 11・・・基   板 11′・・・ガイドトラック付き基板 13・・・磁性膜 15・・・反射膜 17・・・透明誘電層  19・・・ガイドトラック層
21・・・保 護 層  23・・・耐 熱 層25・
・・透明接着層  27・・・透明保護層29・・・下
地膜

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、一般式( I ) MeO・n〔Ma_xMb_yFe_2_−_(_2_
    /_3_x_+_4_/_3_y_)O_3〕( I )
    (式中、Me、Ma、Mb、x、y、nはそれぞれ以下
    の通りである。 Me:Ba、Br、Pbから選ばれる1種または2種以
    上の2価の金属 Ma:CoまたはNiから選ばれる1種または2種以上
    の2価の金属 Mb:Ti、Sn、Mnから選ばれる1種または2種以
    上の4価の金属 x:0<x≦0.5 y:0<y≦0.5 n:5≦n<6) で表わされることを特徴とする金属酸化物磁性体。 2、一般式( I ) MeO・n〔Ma_xMb_yFe_2_−_(_2_
    /_3_x_+_4_/_3_y_)O_3〕( I )
    (式中、Me、Ma、Mb、x、y、nはそれぞれ以下
    の通りである。 Me:Ba、Br、Pbから選ばれる1種または2種以
    上の2価の金属 Ma:CoまたはNiから選ばれる1種または2種以上
    の2価の金属 Mb:Ti、Sn、Mnから選ばれる1種または2種以
    上の4価の金属 x:0<x≦0.5 y:0<y≦0.5 n:5≦n<6) で表わされる金属酸化物磁性体からなることを特徴とす
    る磁性膜。
JP21185384A 1984-02-06 1984-10-09 金属酸化物磁性体および磁性膜 Pending JPS6189605A (ja)

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JP21185384A JPS6189605A (ja) 1984-10-09 1984-10-09 金属酸化物磁性体および磁性膜
DE19853503996 DE3503996A1 (de) 1984-02-06 1985-02-06 Magnetische metalloxidsubstanz und eine daraus bestehende magnetschicht sowie deren verwendungen
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS61174118A (ja) * 1985-01-28 1986-08-05 Hitachi Maxell Ltd 垂直磁気記録用磁性粉およびその製造方法
USRE42824E1 (en) 1997-04-21 2011-10-11 Ricoh Company, Ltd. Magneto-optical recording medium having a plurality of ferromagnetic thin layers

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