KR930004442B1 - 수직 자기기록 매체 - Google Patents

수직 자기기록 매체 Download PDF

Info

Publication number
KR930004442B1
KR930004442B1 KR1019870002400A KR870002400A KR930004442B1 KR 930004442 B1 KR930004442 B1 KR 930004442B1 KR 1019870002400 A KR1019870002400 A KR 1019870002400A KR 870002400 A KR870002400 A KR 870002400A KR 930004442 B1 KR930004442 B1 KR 930004442B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
film
magnetic
vertical
metal
anisotropic film
Prior art date
Application number
KR1019870002400A
Other languages
English (en)
Other versions
KR870009339A (ko
Inventor
쇼오고 나스
고오지 사이기
Original Assignee
가네가 후찌 가가꾸 고오교오 가부시끼가이샤
니이노 마비도
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP61224214A external-priority patent/JPS6379227A/ja
Application filed by 가네가 후찌 가가꾸 고오교오 가부시끼가이샤, 니이노 마비도 filed Critical 가네가 후찌 가가꾸 고오교오 가부시끼가이샤
Publication of KR870009339A publication Critical patent/KR870009339A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR930004442B1 publication Critical patent/KR930004442B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/62—Record carriers characterised by the selection of the material
    • G11B5/64—Record carriers characterised by the selection of the material comprising only the magnetic material without bonding agent
    • G11B5/65—Record carriers characterised by the selection of the material comprising only the magnetic material without bonding agent characterised by its composition
    • G11B5/656—Record carriers characterised by the selection of the material comprising only the magnetic material without bonding agent characterised by its composition containing Co
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/08—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers
    • H01F10/10—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition
    • H01F10/18—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being compounds
    • H01F10/20—Ferrites
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/62—Record carriers characterised by the selection of the material
    • G11B5/64—Record carriers characterised by the selection of the material comprising only the magnetic material without bonding agent
    • G11B5/65—Record carriers characterised by the selection of the material comprising only the magnetic material without bonding agent characterised by its composition
    • G11B5/658—Record carriers characterised by the selection of the material comprising only the magnetic material without bonding agent characterised by its composition containing oxygen, e.g. molecular oxygen or magnetic oxide
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/62—Record carriers characterised by the selection of the material
    • G11B5/64—Record carriers characterised by the selection of the material comprising only the magnetic material without bonding agent
    • G11B5/66—Record carriers characterised by the selection of the material comprising only the magnetic material without bonding agent the record carriers consisting of several layers
    • G11B5/667—Record carriers characterised by the selection of the material comprising only the magnetic material without bonding agent the record carriers consisting of several layers including a soft magnetic layer
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B2005/0002—Special dispositions or recording techniques
    • G11B2005/0026—Pulse recording
    • G11B2005/0029—Pulse recording using magnetisation components of the recording layer disposed mainly perpendicularly to the record carrier surface
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10S428/90—Magnetic feature
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12465—All metal or with adjacent metals having magnetic properties, or preformed fiber orientation coordinate with shape

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Magnetic Record Carriers (AREA)
  • Thin Magnetic Films (AREA)

Abstract

내용 없음.

Description

수직 자기기록 매체
제1도는 산소 분압이 4.5×10-4Torr인 조건하에서 스퍼터링법으로 형성한 수직 자기 이방성 필름에 있어서 포화자화(Ms)와 필름내 Fe와 Co의 전체 원자수에 대한 Co 원자수의 비(X)와의 상호 관계를 나타낸 그래프임.
제2도는 제1도에서와 같은 조건하에서 형성한 수직 자기 이방성 필름에 있어 수직 항자력(Hc)과 Co의 비(원자비 X)와의 상호관계를 나타내는 그래프임.
제3도는 제1도에서와 같은 조건하에서 형성한 수직 자기 이방성 필름에 있어 수직 이방성 자기장(Hk)과 Co의 비(원자비 X)와의 상호 관계를 나타낸 그래프임.
제4도는 Fe와 Co의 전체양에 대한 Co의 비가 0.3원자비(X)인 수직 자기 이방성 필름에 있어서 수직 이방성 자기장(Hk)과 산소 함량(원자비 Z)과의 관계를 나타낸 그래프임.
제5도는 제4도에서와 같은 조건하에서 형성한 수직 자기 이방성 필름에 있어서 포화자화(Ms)와 산소함량(원자비 Z)과의 관계를 나타낸 그래프임.
제6도는 제4도에서와 같은 조건하에서 형성한 수직 자기 이방성 필름에 있어서 수직 항자력(Hc)과 산소 함량(원자비 Z)과의 관계를 나타낸 그래프임.
제7(a)도는 Co비(X)가 0.55이고 산소비(Z)가 변화하는 본 발명에 따른 수직 자기 이방성 필름에 있어서 XPS법에 의한 Fe의 스펙트럼 분석 결과를 나타낸 그래프임.
제7(b)도는 Co비(X)가 0.55이고 산소비(Z)가 변화하는 본 발명에 따른 수직 자기 이방성 필름에 있어서 XPS법에 의한 Co의 스펙트럼 분석 결과를 나타낸 그래프임.
제8도는 Co비(X)가 0.55이고 산소비(Z)가 변화하는 본 발명에 따른 수직 자기 이방성 필름에 있어서 포화자화(Ms), 수직 항자력(Hc) 및 수직 이방성 자기장(Hk)의 값을 나타낸 그래프임.
제9도는 Co비(X)가 0.55이고 산소비(Z)가 변화하는 본 발명에 따른 수직 자기 이방성 필름의 X-선 회절 스펙트럼 결과를 나타낸 그래프임.
제10도는 실시예 1에서 얻은 수직 자기 이방성 필름의 X-선 회절 스펙트럼 결과를 나타낸 그래프임.
제11도는 실시예 1에서 얻은 수직 자기 이방성 필름의 자기이력 곡선을 나타낸 그래프임.
제12도는 실시예 1에서 얻은 수직 자기기억 매체의 기록밀도/재생출력 특성을 나타낸 그래프임.
제13(a)도는 실시예 3에서 얻은 수직 자기 이방성 필름의 2P 전자궤도에 의해서 야기된 Fe의 스펙트럼을 XPS법으로 분석한 결과를 나타낸 그래프임.
제13(b)도는 실시예 3에서 얻은 수직 자기 이방성 필름의 2P 전자궤도에 의해 야기된 Co의 스펙트럼을 XPS법으로 분석한 결과를 나타낸 그래프임.
제14도는 부가하는 금속의 함량이 금속 성분의 전체 양에 대하여 30원자% 이하인, 실시예 4-9에 따른 수직 자기 이방성 필름에 관해서 수직 항자력(Hc)과 240℃의 공기중에서의 열처리 시간과의 관계를 나타낸 그래프임: 그리고
제15도는 제14도에서와 같은 수직 자기 이방성 필름에 관해서 수직 이방성 자기장(Hk)과 240℃의 공기중에서 열처리 시간과의 관계를 나타낸 그래프임.
본 발명은 수직 자기기억 매체에 관한 것이다. 특히 본 발명은 (1) Fe와 Co로 이루어진 금속의 아산화물 또는 (2) Fe와 Co 그리고 Fe와 Co를 제외한 다른 한 금속으로 이루어진 금속의 아산화물로 만들어진 수직 자기 이방성 필름의 형태이며, 카드, 테이프 또는 디스크의 형태로 사용되고, 고밀도 기록에 유용한 수직 자기기억 매체에 관한 것이다.
현재에도 수직 자기기억 매체는 고밀도 자기기억에 효과적으로 사용되고 있다.
이러한 목적으로 사용되는 자기기억 매체는 그의 용이자화축이 필름면에 수직이다.
한편, 위와 같은 용도의 자기 필름으로서는 스퍼터링법 또는 진공 증착법으로 제조한 Co-Cr(Co-Cr 합금) 박필름이나 스퍼터링 또는 진공 중착에 의해 제조한 Fe3O4또는 Os-γFe2O4, 코팅법 또는 스퍼터링법으로 제조한 바륨-페라이트의 박필름이 사용되거나 연구되고 있다.
또한 자기 박필름의 기록/재생감도를 개선하기 위해서 수직 자기기억 매체에 있어 기질과 수직 자기 이방성 필름 사이에 부드러운 자기층을 형성시킨 이중층 필름 구조를 응용하는 것이 제안되었다.
이와 같은 방법은 일본국 특허공보 제91/1983호에 기술되어 있다.
예를 들면 Co-Cr의 수직 자기 이방성 필름을 사용한 이중층 필름 구조의 수직 자기기억 매체는 그의 기록/재생감도가 단일층 구조의 필름 보다 10배 이상 높다. 그렇지만, 위의 통상적인 수직 자기기억 매체는 다음에 기술하는 바와같은 결점을 지니고 있다. 위의 통상적인 매체에서 사용한 Co-Cr 합금의 자기 박필름은 싱글 크리스탈에 가까운 구조를 지닐 필요성이 있다.
따라서 자기 박필름이 형성되어 자리할 기질은 증착시 100℃ 이상 또는 200℃ 이상으로 가열을 하여야만 한다. 이렇게 할려면 반드시 내열성 기질을 사용해야 하기 때문에 결과적으로 제조비가 상승하는 원인이 된다. 또한 금속 필름은 마모하기 쉬운 근본적인 결점을 지니고 있다.
Fe3O4및 Os-γFe2O3와 같은 금속 산화물의 자기 박필름은 단단하면서도 내마모성이 좋지만, Fe3O4또는 Os-γFe2O3의 자기 박필름용 기질 또한 증착시 250℃ 이상까지 가열해야 할 필요성이 있기 때문에 위의 Co-Cr 합금 필름의 경우와 마찬가지로 제조비가 상승하게 됨은 당연하다.
또한 자기 박필름으로 사용되는 Os-γFe2O3와 같은 금속 산화물은 때로는 환원 공정을 거칠 필요성이 있다. 그리고 또한 이와 같이 금속 산화물의 자기기억 필름을 사용하는 수직 자기기억 매체는 포화자화(Ms)가 낮으며, 따라서 기록/재생감도가 높은 매체를 얻기가 힘들다. 수직 자기기억 매체용으로 코팅법으로써 제조한 바륨-페라이트의 박필름은 필름의 형성시 직경이 약 0.1μm인 균일한 입자 상태의 바륨-페라이트 분말을 사용해야 한다. 따라서 제조비가 증가하게 된다.
또한 필름을 형성하기 위해 결합제를 필요로 하기 때문에 필름에 있어 바륨-페라이트 함량이 낮아지게 된다. 이는 자기 박필름의 자화포화(Ms)가 낮아지는 원인이 되며, 따라서 자기기억 매체의 수행력이 낮아지게 된다. 스퍼터링법으로 제조한 바륨-페라이트와 박필름은 그의 포화자화가 코팅법으로 제조한 필름보다 높지만 그의 기질은 약 500℃까지 가열해야만 한다.
따라서 기질은 내열성이 충분히 높아야 하기 때문에 저렴한 플라스틱 기질은 사용하기가 불가능하다. 기질과 수직 자기 이방성 필름의 사이에 부드러운 자기 필름이 들어 있어 자기 박필름에 정보를 기록하고 이를 필름 밖으로 재생할 시 수직 자기 이방성 필름을 개선시킬 수 있는 이중층 필름 구조의 수직 자기기억 매체 또한 결점을 지니고 있다. 이는 크리스탈로서의 각 개별 특성으로 인해 두 필름의 규격이 서로 제한을 받게되기 때문이다.
예를들면 Co-Cr 합금의 수직 자기 이방성 필름에 있어 크리스탈 축 hcp〈001〉는 필름 표면에 수직으로 배향될 필요성이 있으며, 이를 위해서는 사용한 재료, 크리스탈의 배열구조, 격자상수 및 배향도에 있어 부드러운 자기 필름을 엄격히 규제해야 한다.
위와 같은 결점을 해소하는 효과적인 방법으로서 Co의 아산화물로 이루어진 수직 자기 이방성 필름이 제안되었다. 이러한 필름은 기질의 온도를 낮게하여도 제조할 수 있기 때문에 내열성이 낮고 저렴한 필름 기질을 사용할 수 있다. 또한 위의 수직 자기 이방성 필름은 수지 자기 이방성이 높아 포화자화(Ms)가 높은 수직 자기 이방성 필름을 얻을 수 있다. 그러나 Co 아산화물의 수직 자기 이방성 필름은 기록/재생감도가 높지 않다는 문제점이 있다. 따라서 본 발명자들은 Fe 아산화물의 수직 자기 이방성 필름을 제안하기에 이르렀다. 이러한 필름은 또한 기질의 온도를 낮게하여도 제조할 수 있다.
그러나 Fe 아산화물의 필름은 수직 자기 이방성이 불충분하고 포화자화(Ms)가 크지 않다. 그러므로 본 발명자는 Co-Fe, 또는 Co-Ni-Fe 아산화물의 수직 자기 이방성 필름을 제안하였다. 이 필름은 역시 기질의 온도를 낮게 하여도 형성시킬 수 있지만 기록/재생감도가 높지 못하다.
위에서 제안된 아산화물의 수직 자기 이방성 필름은 함유된 금속 및 높은 내마모성으로 인해 유연도가 높다는 장점을 지니고 있음을 주지해야 한다.
본 발명은 종래의 수직 자기 이방성 필름 자체에 존재하는 문제점으로 수직 자기 이방성 필름과 부드러운 자기층이 상호 제한을 받는 점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 낮은 기질의 온도로써 용이하게 경제적으로 제조할 수 있으며, 내마모성, 내산화성, 기록/재생감도 및 기록밀도가 높을 뿐 아니라 유연한 자기층을 사용한 이중층 구조의 적용에 있어 유연한 자기층과 상호제한이 거의 필요없는 것으로 수직 자기 이방성 필름을 지닌 수직 자기기억 매체를 제공하는데 있다.
본 발명은, 수직 자기 이방성 필름이 다음 일반적으로 표시되는 조성을 갖는 금속의 아산화물 필름이며, 그리고 필름면에 수직인 용이 자화축을 지니고 있고, 또한 X-선 회절 스펙트럼 관측 결과 산화된 Fe에 의해 야기되는 회절된 X-선 강도의 피크나 금속 상태의 Fe와 Co 및 금속 M에 의해 야기되는 회절된 X-선 강도의 피크 모두를 지님을 특징으로 하는, 기질 그리고 기질상에 형성된 수직 자기 이방성 필름으로 이루어진 수직기억 매체에 관한 것이다.
[(Fe1-xCox)1-yMy]1-zOz
(위의 식에서 X는 0.01
Figure kpo00001
X
Figure kpo00002
0.75, Y는 0
Figure kpo00003
Y
Figure kpo00004
0.30, Z는 0.05
Figure kpo00005
Z
Figure kpo00006
0.50이며, M은 Fe와 Co를 배제한 최소한 한 종류 이상의 금속임.)
위의 아산화물에 있어서는 대부분의 Co가 금속 상태로 남아 있으며 얼마간의 Fe는 FeO로 변하다. 상기 수직 자기 이방성 필름은 내산화성의 향상을 위해 제3성분인 금속 M을 함유할 수 있다. 특히, Fe와 Co에 Al, Cr, Mo, Ti 또는 Zr을 첨가할 경우 수직 자기 이방성 필름의 내산화성을 상당히 개선시킬 수 있다.
한편 본 발명에 따른 수직 자기기억 매체의 특성을 저하시키는 일이 없는 한 위의 금속 이외에 다른 금속을 첨가할 수 있다.
본 발명에 따른 수직 자기 이방성 필름이 형성에 있어서는 rf-스퍼터링법이나 rf-마그네트론 스퍼터링법이 매우 효과적이다. 또한 기질과 수직 자기 이방성 필름 사이에 유연성 자기층이, 형성된 이중층 구조를 본 발명에 따른 수직 자기기억 매체에 적용할 경우 기록/재생감도가 현저히 증가하게 된다.
지금부터 본 발명에 따른 수직 자기 이방성 필름에 관해 설명하고자 한다. 먼저 거시적인 구조에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 있어 수직 자기 이방성 필름은 일반식
[(Fe1-xCox)1-yMy]1-zOz
으로 표현할 수 있다.
여기서 거대한 수직 자기 이방성 필름은 "X" 및 "Z"가 각각 0.01
Figure kpo00007
x
Figure kpo00008
0.75 및 0.05
Figure kpo00009
Z
Figure kpo00010
0.50의 관계를 만족시킬 때 얻을 수 있다. 위에서 바람직한 X의 값, 즉 필름에 있어 Fe 원자와 Co 원자의 전체수에 대한 Co 원자수의 비는 Z의 값, 즉 필름내의 산소원자의 비에 따라 변하게 된다. 필름에 있어 Co 원자의 적절한 양은 Fe의 아산화물로만 구성된 수직 자기 이방성 필름과 비교해 볼때 필름의 수직 이방성 자기장(Hk), 포화자화(Ms) 및 수직 항자력(Hc), 포화자화(Ms) 및 수직 이방성 자기장(Hk)이 감소하게 될 것이며, 따라서 바람직스럽지 못한 직사각형 특성이 나타나게 되어 수직 자기 이방성 필름으로서의 기능을 상실하게 된다.
이러한 현상은 제1도-제3도에서 관찰할 수 있다.
제1도-제3도는 산소분압이 4.5×10-4Torr일 경우 Fe 원자와 Co 원자의 전체수에 대한 Co 원자수의 비에 있어서의 변화, 즉 X값의 변화에 따르는 수직 자기 이방성 필름의 포화자화(Ms) 값의 변화, 수직 항자력(Hc)값의 변화 그리고 수직 자기 자기장(Hk)의 변화를 각각 나타내고 있다.
X값은 분압에 상응하는 Z값에 따라 변화함이 바람직하다. 그렇지만, 일반적으로 X값의 바람직한 최대값은 약 0.75이며, 0.2-0.6의 범위가 특히 바람직한 범위의 X값이다. 한편 Z값의 범위는 X값의 범위에 따라 변화함이 바람직하다. 그렇지만, 일반적으로 Z값이 0.50이상이 되면 수직 자기 이방성 필름의 포화자화(Ms)가 너무 낮아지는 원인이 된다.
반면에 Z값이 0.05이하로 되면 수직 이방성 자기장(Hk)이 약해져 필름이 수직 자기 이방성을 상실하게 되는 원인이 된다. 일반적으로 Z값의 바람직한 범위는 약 0.1-0.4이다. 이러한 사실은 산소함량 Z와 상기 특성률, 즉 X가 0.3일때 수직 이방성 자기장(Hk), 포화자화(Ms) 및 수직 항자력(Hc), 간의 상호관계를 보여주는 제4도-제6도에 의하여 뒷받침된다.
Z값의 가장 바람직한 범위는 상기의 바람직한 범위에 있어 Fe-Co 아산화물의 상태에 의해 결정할 수 있다. 즉 Z값의 가장 바람직한 범위는 80% 이상의 Co가 금속 상태이고 30% 이상의 Fe가 산화되어 다음에 설명하는 바와 같이 FeO를 형성할 수 있는 조건을 제공하는 범위이다.
위의 아산화물의 조건은 Fe, Co 및 Z값을 달리하여 제조한 금속 M으로 이루어진 수직 자기 이방성 필름을 X-선 광전자 분광기(XPS)를 사용해 분석하므로써 구할 수 있다. 이와같은 목적을 위해서 다음과 같은 실험을 수행하였다. 먼저 모든 샘플의 X값이 모두 0.55이고, Y값이 0이며 그리고 Z값이 각각 0.09, 0.12, 0.19 및 0.33인 4개의 샘플을 제조하고 이를 XPS법으로 분석한다.
Z값은 상기의 샘플을 형성시킬 때, 즉 스퍼터링법에 의한 수직 자기 이방성 필름을 형성시킬 때 산소의 분압을 변경시키므로써 조절할 수 있다.
다음에는 위의 샘플을 필름 표면 아래 약 300Å의 깊이로 에칭시킨다. 이는 필름 표면상의 산화물을 제거하기 위해 XPS 분석전에 아르곤-이온 빔을 사용하여 수행할 수 있다. XPS법에 위해 분석한 바에 따른 상기 샘플들의 Fe 및 Co 2P 궤도의 스펙트라는 제7(a)도 및 제7(b)도에 나타나 있다.
제7(a)도에 있어서 스펙트럼 강도는 라인 A로 표시되는 위치에는 0가의 Fe(금속 상태의 Fe)의 전자궤도 2P 3/2에 의한 스펙트럼 강도의 피크 그리고 라인 B1으로 표시되는 위치에서 2가 또는 3가 Co의 전자궤도 2P 3/2에 의한 스펙트럼 강도의 피크를 지니고 있다. Fe와 Co에 있어 각 산화물의 비는 상기 스펙트럼 강도의 피크 값으로 부터 구할 수 있다. 필름에 있어 산소원자의 비, 즉 Z값은 Fe의 전자궤도 3P 3/2, Co의 전자궤도 3P 3/2 및 이들 스펙트라로 부터 얻은 산소의 1S 전자궤도에 의한 피크 값으로 부터 측정기구의 특성을 보상하는 감도 보정치를 고려해 구할 수 있다.
상기 4샘플에 함유된 Fe와 Co의 각 산화물의 비는 Z값에 상응하며 다음의 표 1에 나타나 있다.
[표1]
Figure kpo00011
제8도는 상기 샘플에 있어서 Z의 값과 이들의 자기특성, 즉 포화자화(Ms), 수직 항자력(Hc) 및 수직 이방성 자기장(Hk)과의 상호관계를 나타낸다.
제8도에 있어서는 수직 이방성 자기장(Hk)과 항자력(Hc)은 Z=0.19에서 피크를 나타내며, 반면에 자기 필름의 포화자화(Ms)는 산화의 계속과 함께 단조롭게 감소함을 알 수 있다. 그러므로 이러한 샘플간에 있어 최대의 수직 자기 이방성은 약 40%의 Fe가 산화하고 Co의 대부분이 비산화상태로 남아있을 때 얻을 수 있다.
Z의 최적 값은 X값에 따라 변하게 된다. X가 0.55인 경우의 상기 실험에 있어서 최적의 Z값은 약 0.20이다. 그러나 X가 0.10일때 최적 Z값은 약 0.35이고 X가 0.33일때는 약 0.30으로 된다.
위의 모든 경우에 있어서 80% 이상의 Co가 비산화된 상태인 금속 상태로 남아있고 감지할 수 있은 정도의 Fe가 산화된 것이 바람직하다.
Z값의 최적 범위는 위의 X값의 범위에 있어 약 0.10-0.40이다.
위의 필름에 있어서는 산화된 Fe가 뫼스바우어 현상을 이용한 스펙트럼 분석 결과 FeO임이 밝혀졌다. FeO는 주위 온도에서 앤티페로마그네틱 또는 파라마그네틱이며 페로마그네틱은 아니다.
다음에는 본 발명에 있어 또는 다른 금속 M을 설명하고자 한다. 본 발명의 필름은 금속 M을 함유할 수 있도 있고 함유하지 않을 수도 있다. 이러한 금속 M은 Fe와 Co를 배제한 금속중의 하나이며, 이중에서도 Al, Cr, Mo, Ti 및 Zr로 이루어진 그룹에서 선택된 것이 바람직하다.
위에서 열거한 4가지 종류의 금속의 경우 내산화성이 더욱 개선된 필름을 얻을 수 있다.
필름중 금속 M의 함량은 필름중 전체 금속원자에 대해 약 30원자% 이하임이 바람직하다.
자기 수직 이방성 필름의 내산화성을 개선시키는 데는 금속 M을 사용함이 효과적이지만 만일 과잉 사용한다면 수직 자기 이방성 및 수직 항자력이 낮아지게 된다.
한편 금속 M이 수직 자기 이방성 필름에 균일하게 분포된다면 이 금속 M의 함량이 약 1원자% 이하가 될때 내산화성에는 어떠한 개선도 이룩되지 않는다.
그렇지만, 표면에 금속 M이 함유된 층을 형성시키거나 필름에 수직으로 농도 구배를 형성시키므로써 금속 M을 대기중에 노출된 필름표면에 농축시키면 금속 M의 전체 함량을 1원자%이하로 낮출 수 있다.
그 예를 들면 필름 표면의 한 부분에서의 금속 M의 함량이 약 1원자%이상이면 금속 M의 전체 함량이 약 0.1원자%이더라도 내산화성에 있어서 만족할만한 개선을 기대할 수 있게 된다.
필름에 있어 산소원자의 비, 즉 본 명세서에 있어 "Z"는 대기중에 노출시키기 보다는 아르곤-이온빔을 사용하여 필름 표면에서 약 300Å의 깊이로 에칭시킨 필름을 사용하여 XPS법으로 측정한 값이다.
위에서의 에칭은 선택적 에칭이며, 따라서 값 Z는 위에서 사용한 방법보다는 다른 방법을 이용하여 얻은 것과는 다를 수 있다.
그리고 필름에 있어 금속 성분의 비는 형광 X-선법, X-선 마이크로 분석기(XMA)법, XPS법 그리고 오오거(Auger) 일렉트론 스펙트로스코피법으로써 구할 수 있다.
지금까지 설명한 바를 요약하면 다음과 같다.
본 발명에 있어 수직 자기 이방성 필름의 최대 수직 자기 이방성은 Co원자와 Fe원자의 전체수에 대한 Co원자수의 비, 즉 "X"는 0.01-0.75범위이고, 동시에 약 30% 이상의 Fe가 FeO상태이며 또한 잔여 Fe와 약 80%이상의 Co가 금속상태로 남아 있을 때 얻을 수 있다.
상기의 수직 자기 이방성 필름의 수직 자기 이방성은 금속상태의 침상형 Fe와 Co가 필름 표면에 수직으로 배열되고 상자 성체인 FeO로 둘러싸여 있는 필름 구조의 형태 이방성으로 인해 제공된 것으로 생각된다.
본 발명에 있어 수직 자기 이방성 필름의 자기 특성은 금속상태의 Fe와 Co로 인해 제공된 것이 뚜렷하다.
이는 제8도에 나타난 바와 같이 산소원자(Z)의 비가 증가함에 따라 포화자화(Ms)가 계속해서 낮아지는 것으로 보아 확인할 수 있다.
한편 자기 이방성을 제공하는데 있어서는 강자성인 Co가 Fe와 비교해 볼때 내산화성이 더욱 크다는 사실이 매우 중요하다.
금속 M을 제외하고 본 발명에 있어서의 수직 자기 이방성 필름은 Fe, Co 산화된 Fe 및 산화된 Co로 구성된 필름이다.
그렇지만 실질적으로 3가지 성분, 즉 Fe, Co 및 FeO로 이루어진 필름은 매우 바람직한 필름이다.
본 발명에 따른 수직 자기 이방성 필름은 포화자화(Ms)와 수직 이방성 자기장(Hk)이 충분하고 수직 항자력(Hc)이 적당하며, 이러한 특성들은 수직 자기기억 매체에 필요하다.
즉 상기 필름은 Ms가 약 350-1300[emu/cm3]이고, Hk가 약 2-6[KOe]이며 Hc가 약 200-1500[Oe]이다.
이러한 값은 Co-Cr합금으로 된 종래의 수직 자기 이방성 필름의 것 보다도 우수한 것이다.
본 발명에 따른 수직 자기 이방성 필름은 또한 Co-Cr합금으로 된 종래의 수직 자기 이방성 필름과 비교해 볼때 마찰계수와 내마모성이 월등하다.
이러한 사실은 필름이 자기 헤드와 접촉하여 움직이는 수직 자기기억 매체에 있어서는 매우 중요한 것이다.
또한 금속 M의 존재로 인하여 수직 자기 이방성 필름은 내산화성에 있어서도 중요한 장점을 지니고 있다.
지금까지는 본 발명에 따른 수직 자기 이방성 필름의 구성에 관한 거시적 구조에 대해 설명하였다.
제8도에 나타나 있는 본 필름의 자기 특성은 지금까지 설명한 거시적 구조의 관찰로 인해 제공된 것이다.
한편 본 발명에 있어서는 거시적 구조 이외에도 미시적 구조도 또한 중요하다.
지금부터는 본 발명에 다른 수직 자기 이방성 필름이 미시적 구조에 관해 설명하고자 한다.
높은 기록/재생 감도를 얻기 위해서는 수직 자기 이방성 필름이 위에서 언급한 조성에 관한 요건을 만족시키므로써 위에서 언급한 자기특성을 지녀야 할 뿐 아니라 적절히 선택된 조건하에서 제조되어야 한다.
본 발명에 따른 수직 자기 이방성 필름을 X-선 회절 스펙트럼으로 분석하면 두 종류의 회절된 X-선 강도의 피크를 관찰할 수 있다.
이들 두 피크중의 하나는 주로 입방형 결정성 FeO에 있어 격자 공간이 2.13-2.16Å인 밀러 지수(200)의 격자면에 의한 회절에 의한 것이고, 다른 하나는 Fe, Co금속 M 및 체심 입방구조인 이들의 합금에 있어 격자공간이 2.02-2.08Å인 밀러지수(110)의 격자면에 의한 회절에 의한 것이다.
상기 피크 이외의 다른 종류의 피크는 실질적으로 관찰되지 않았다.
이는 축〈200〉이 FeO에 있어 필름 표면에 수직으로 배향되어 있음을 의미하며, 반면에 축〈110〉은 금속상에서 필름 표면에 수직으로 배향되어 있음을 의미한다.
제9도에는 산소원자의 비(Z)의 변화에 따라 수직 자기 이방성 필름상의 X-선 회전 스펙트럼에 의해 관측된 회절 X-선 강도의 변화가 나타나 있다.
일반적으로, FeO로 인해 회절된 X-선 강도의 피크가 금속상태인 Fe와 Co에 의해 나타난 피크보다 높을 경우 수직 자기 이방성은 증가하는 경향을 나타낸다.
제9도에 나타난 X-선 회절 스펙트럼의 결과는 제7(a)도 및 제7(b)도에 나타나 있는 XPS법에 의한 분석 결과와 어긋나지 않는다.
반면에, 본 발명에 따른 필름과 조성이 유사하고 자기 특성도 유사하지만 기록/재생감도가 충분하지 못한 수직 자기 이방성 필름을 X-선 회절 스펙트럼으로 분석해 보면 다른 결과가 얻어진다.
즉, Fe, Co 금속 M 또는 체심구조인 이들의 합금에 의한 것으로 추정되는 회절된 X-선 강도의 피크는 관찰되지 않는다.
또한, 때로는 입방형 결정성 FeO에 의한 것으로 추정되는 피크도 관찰되지 않는다.
기록/재생감도가 높은 본 발명에 따른 수직 자기 이방성 필름에 있어서 금속 상태인 Fe, Co 및 금속 M의 침상형 결정은 필름 표면에 수직으로 자라나 필름 표면에 도달하게 되지만, 반면에 기록/재생 감도가 충분하지 못한 수직 자기 이방성 필름에 있어서는 금속 상태인 Fe, Co 및 금속 M의 침상형 결정은 필름 표면에 수직으로 자라날지라도 필름 표면에 도달하지는 못하고 FeO상에 분산되어 묻혀져 버린다.
따라서, 본 발명에 따른 수직 자기 이방성 필름에 있어서는 FeO에 의하여 회절된 X-선 강도의 피크 그리고 금속상태의 Fe, Co 및 금속 M에 의하여 회절된 X-선 강도의 피크가 X-선 회절 스펙트럼에서 관찰된다.
상기의 구조를 지닌 수직 자기 이방성 필름을 제조하는데는 rf-스퍼터링법이나 rf-마그네트론 스퍼터링법이 특히 효과적이다.
다음에는 rf-마그네트론 스퍼터링법에 의하여 기질상에 본 발명의 수직 자기 이방성 필름을 제조하는 방법을 설명하고자 한다.
바라는 바의 수직 자기 이방성 필름을 얻기 위해서는 스퍼터링 조건을 척절히 선택할 필요성이 있다.
이러한 필름을 제조하는 데는 기질의 온도를 낮게함이 바람직하며, 약 -50℃~100℃의 범위가 특히 바람직하다.
위의 스퍼터링시 사용한 타게트(target)는 Fe, Co 및 금속 M의 복합 타게트:이러한 금속으로 이루어진 합금 타게트:이러한 금속, 합금 및 산화물과의 복합 타게트이다.
수직 자기 이방성 필름에 있어 XPS법으로 측정한 값이 0.05-0.50의 범위인 산소원자의 비(Z)는 스퍼터링기구에 있어서 산소의 분압을 이용해 조절할 수 있다.
스퍼터링 기구에서 최적의 가스 압력은 필름의 형성 속도에 따라 다르게 된다.
수직 자기 이방성 필름의 제조시 산소의 분압이 적합하지 못하면 금속상태에 의해 야기된 회절된 X-선강도의 피크는 X-선 회절 스펙트럼에서 때때로 관찰되지 않는다.
스퍼터링은 아르곤 가스 압력이 1×10-3내지 1×10-2Torr범위 이내일때의 조건하에서 수행하며, 필름-형성 속도는 제한이 없다.
위의 스퍼터링 법으로 형성된 수직 자기 이방성 필름은 포화자화(Ms), 수직 이방성 자기장(Hk) 및 수직항자력(Hc)이 모두 충분하다.
이러한 값은 조성에 따라 변하게 된다.
상기의 스퍼터링법에 의해서는 포화자화(Ms)가 350-1300[emu/cm3]이고, 수직 이방성 자기장(Hk) 2-6[KOe]이며 수직 항자력(Hc)이 200-1500[Oe]인 수직 자기 이방성 필름을 필름의 두께에 관계없이 용이하게 제조할 수 있다.
위의 스퍼터링법으로 제조한 수직 자기 이방성 필름의 X-선 회절 스펙트럼에 있어서는 FeO에 따른 회절된 X-선 강도의 피크와 금속 상태로 Fe, Co 및 금속 M에 따른 회절된 X-선 강도의 피크가 관찰된다.
또한 위의 방법으로 제조한 수직 자기 이방성 필름을 이용한 수직 자기기억 매체는 기록/재생감도가 매우 높다.
본 발명에 따른 수직 자기 이방성 필름은 고리상 헤드에 의해 기록/재생될 기억 매체에 단일층 구조로 사용될 수 있다.
또한 상기 필름은 기억 매체에 이중층 구조로 사용될 수 있는데, 여기서 유연성 자기층을 기질과 수직 자기 이방성 필름은 유연성 자기층의 영향을 받지 않는다.
따라서 본 발명의 필름은 이중층 필름 구조를 사용할 경우에도 통상적인 Co-CR합금 필름에 대해서 상당한 장점을 지니고 있다.
상기의 유연성 자기층에 대한 상세한 설명은 다음과 같다. 유연성 자기층은 자기층은 자기유도의 플러스를 투과한다.
이들의 초기 자기 투과율은 100이상이고 항자력은 10[Oe]이하이며, 때로는 약 [Oe]이다.
상기의 유연성 자기층으로서의 재료는 다음과 같다.
(Ⅰ) 순수철, 실리콘강 여러종류의 퍼말로이(Permalloy) Cu Ni페라이트, Ni-Zn페라이트, Mn-Zn 페라이트 및 센더스트(Sendust)와 같은 결정성 물질.
(Ⅱ) Fe-Co, Co-Zr 그리고 Co와 Ti, Y, Hf, Nb, Ta, W등과 같은 것들중에서의 하나의 결합된 합금등을 포함하는 것과 같은 비결정질 합금.
(Ⅲ) Fe, Co, Ni와 같은 전이금속과 Si, B, P, C등과 같은 준금속을 포함하는 비결정질 합금.
한편 수직 자기 이방성 필름의 이방성은 유연성 자기층으로서 사용한 위의 재료에 의해 영향을 별로 받지 않는 것이 큰 장점중의 하나이다. 또한 위의 유연성 자기층은 진공 증착법이나 스퍼터링 법을 이용해 형성시킬 수 있다.
포화자화 및 자기 투과율에 따라 다르지만 유연성 자기층의 두께는 0.05 내지 5μm가 바람직하며, 0.1 내지 1μm두께로 함이 더욱 바람직하다.
두께가 0.05μm이하인 층은 유연성 자기층으로서의 사용에 만족할만한 효과를 주지 못하며 5μm이상인 층은 경제적이지 못하다.
5μm이상이 되면 어떠한 영향도 미칠 수 없기 때문이다.
유연성 자기층 및 수직 자기 이방성 필름용으로 사용한 기질로는 알루미늄 또는 스테인레스강의 금속 플레이트, 폴리아미드 또는 폴리에스테르 필름의 플라스틱 플레이트시이트를 예로 들수 있다.
본 발명에 있어서는 연화점이 약 50℃ 이상이며, 두께가 약 10μm 내지 20mm인 기질을 사용할 수 있다.
실시예를 통해 본 발명을 더욱 자세히 설명하면 다음과 같다.
[실시예 1]
rf-마그네트론 스퍼터링 기구를 사용하여 두께가 50μm인 폴리아미드 기질상에 퍼말로이의 유연성 자기층을 형성시킨 다음, 그 위에 Fe와 Co아산화물의 수직 자기 이방성 필름을 형성시킨다.
사용한 퍼말로이 타게트는 직경이 6인치이고 두께가 1mm인 디스크형의 Fe14Ni77Cu5Mo4합금이며, 타게트와 기질간의 간격은 7cm이다.
기질이 위치한 곳의 아르곤 가스압력은 5×10-3Torr이다. 그리고 기질의 온도는 실온이었다.
타게트의 표면을 1kw의 스퍼터링 파워로써 충분히 미리 스퍼터링하여 세정한 다음에는 셔터를 개방해 10분간 스퍼터링을 수행하여 기질상에 퍼말로이를 퇴적시킨다.
퇴적이 끝난 다음에는 기질을 타게트위에서 10rpm의 속도로 회전시킨다.
이때 얻어진 유연성 자기필름을 부분적으로 채취해 스티러스 스텝 모니터로 그 두께를 측정한 결과 4900Å이었다.
바이브레이팅-샘플-마그네토메터로 측정한 자화커브로부터 수직 항자력은 0.9[Oe]이고, 포화자화는 550[emu/cm3]이었으며 초기 자기 투과율은 1100임이 밝혀졌다.
한편 유연성 자기 필름의 자기 이방성은 관찰되지 않았다.
다음에는 직경은 6인치이고 두께가 1mm인 Fe플레이트와 그 위에 작은 Co플레이트가 있는 복합 타게트로 상기의 타게트를 대치시킨 후에는 상기 퍼말로이의 유연성 자기 필름상에 Fe와 Co아산화물의 수직 자기 이방성 필름을 형성시킨다.
이때 기질의 위치한 곳의 아르곤 가스 압력은 3×10-3Torr이었으며, 가해진 산소 압력은 4.5×10-4Torr이었고, 기질의 온도는 실온이었다.
타게트의 표면을 2kw의 스퍼터링 파워로 충분히 미리 스퍼터링하여 세정한 다음, 셔터를 개방해 2분간 스퍼터링을 수행하여 수직 자기 이방성 필름을 퍼말로 이상에 형성시킨다.
이때 얻은 수직 자기 이방성 필름의 두께는 스티러스 스텝 모니터로 측정한 결과 1200Å이었다.
퍼말로이가 없는 수직 자기 이방성 필름을 채취해 X-선 마이크로 분석기(XMA)로 분석한 다음 Fe원자와 Co원자의 전체수에 대한 Co원자수의 비(X)를 측정한 결과 0.33이었다.
다음에는 수직 자기 이방성 필름에 있어 전체 원자수에 대한 산소 원자수의 비(Z)는 XPS법으로 측정한 결과 0.28이었다.
Fe와 Co의 산화도에 관한 검사는 위에서 얻은 XPS스펙트럼을 기준으로하여 수행하는데 상당량의 Fe(약 50%)가 산화되었으며 대부분의 Co(90% 이상)가 금속상태로 남아 있었다.
퍼말로이가 없는 수직 자기 이방성 필름에서 얻은 X-선 회절 스펙트럼의 결과는 제10도에 나타나 있다.
구리 양극을 지닌 X-선 튜브를 사용하여 40kV의 가속 전압을 60mA의 전류와 함께 선택하여 X-선 회절 스펙트럼을 얻는다.
제10도에서 회절각 2θ=42.0°에 대하여 관찰한 회절된 X-선 강도의 피크는 격자공간이 2.13-2.16Å인 FeO에 있어서 야기된 것이며, 한편 제10도에 있어서 회절각 2θ=44.4°에 대하여 관찰한 피크는 격자공간이 2.02-2.08Å인 금속상태의 Fe와 Co에 있어서의 격자에 의한 것이다.
제10도에 있어서는 상기 수직 자기 이방성 필름의 X-선 회절 스펙트럼에 있어 회절된 X-선 강도의 FeO에 의한 피크 그리고 금속상태의 Fe 및 Co에 의한 피크를 확인할 수 있다.
따라서 위의 실시예 1은 본 발명에 따른 수직 자기 이방성 필름의 미시적 구조에 기본적인 요구 조건을 만족시킨다.
제11도는 본 발명에 따른 수직 자기 이방성 필름의 자기 이력 곡선을 나타낸다.
이는 포화자화(Ms)가 1000[emu/cm3]이고 수직 항자력이 880[Oe]인 상기의 자기 이방성 필름에에서 측정한 것이다.
자기 이력 곡선에서 유도한 자기 이방성 에너지 Ku는 1.64×101遮erg/cm3]이었다.
이러한 자기 이방성 에너지 Ku는 초기 자화 곡선(제11도에서 점선 부분으로 나타남) 자화강도를 나타내는 세로 좌표축 그리고 세로 좌표축상의 포화자화 지점에서 출발하며 자기장 강도를 나타내는 가로좌표축에 평행인 선으로 둘러쌓인 점선 부분의 면적을 계산하여 얻을 수 있다.
상호 관계 Hk=2Ku/Ms로부터 계산한 수직 이방성 자기장(Hk)은 3.3[KOe]이었다.
상기 실시예 1에 따른 수직 자기기억 매체의 선형 기록 밀도와 재생출력간의 상호관계는 수직 자기헤드가 갖추어진 테스터를 사용하여 측정한다.
자기의 자기헤드는 보조 자기 폴(pole)이 구비된 형태의 것이다.
상기 자기 헤드의 주요 자기 폴은 두께가 0.3μm이고, 폭이 200μm이며 코일이 50회 감겨 있는 것이다.
상기의 수직 자기 기억 매체의 구동 스피드는 2m/sec이며 기록 전류는 10mA이었다.
제12도에는 선형 기록밀도와 재생 출력간의 상호 관계가 나타나 있다.
제12도는 본 발명에 따른 수직 자기 이방성 필름의 재생 출력이 낮은 선형 기록 밀도에서 100[μVo-p]임을 보여준다.
이는 재생 출력이 매우 높은 값임을 의미한다.
제12도는 또한 기록 출력이 약 120[KFRI]의 선형 기록 밀도에서 저하됨을 보여준다.
이러한 현상은 자기 헤드의 필름 두께에 의한 손실에서 야기된 것이다.
여기서 D50은 재생 출력이 상기의 현상을 무시한채 제12도에 점선으로 표시된 부분을 기준한 상기의 낮은 선형기록 밀도에서 출력의 절반인 선형 기록 밀도로서 규정한다.
본 발명에 따른 수직 자기 이방성 필름의 D50은 약 200[KFRI]이며, 이는 매우 높은 값이다.
이러한 결과로부터 실시예 1은 150[KFRI] 이상의 높은 선형 기록 밀도에서도 충분한 재생출력을 제공함을 확인할 수 있다.
[비교예 1]
산소 압력을 4.8×10-4Torr로 하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로써 이중층 구조를 지닌 수직 자기 기억 매체를 제조한다.
이때 제조한 수직 자기 이방성 필름의 두께는 1300Å이며 필름에 있어 전체 원자수에 대한 산소 원자수의 비(Z)는 XPS법으로 측정하여 0.35이었다.
비교예 1에 따른 수직 자기 이방성 필름의 자기 특성을 측정하므로써 포화자화(Ms)는 420emu/cm3, 수직 항자력(Hc)은 450[Oe], 수직 이방성 자기장(Hk)은 4.0[KOe]임을 알았으며, 따라서 상기 필름을 자기 특성이 만족스러움을 알 수 있다.
그렇지만 비교예 1에 있어서 X-선 회절 스펙트럼의 결과는 실시예 1의 것과는 다르다.
즉, FeO에 의하여 야기된 2θ=42.0°의 회절각에 인접한 회절된 X-선의 피크는 관찰되었을지라도, 금속상태의 Fe 및 Co에 의하여 야기된 2θ=44.4°의 회절각에 인접한 피크는 관찰되지 않았다.
위에서 선형 기록밀도와 재생 출력간의 상호 관계는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 조사하였으며, 낮은 선형 기록밀도에서 측정된 재생 출력은 25[μVo-p]이었고 D50은 80[KFPI]이었다.
따라서, 비교예 1은 충분한 기록/재생 감도를 제공하지 못한다.
이는 비교예 1이 미시적 구조에 있어 상기 언급한 요구 조건을 만족시키지 못하기 때문인 것으로 추정된다.
[실시예 2]
Fe와 Co의 조성비를 변경시키는 것을 제외하고 실시예 1의 방법과 동일한 바업으로 수직 자기기억 매체를 제조한다.
실시예 2에서 얻은 수직 자기 이방성 필름은 두께가 1200Å이다. XPS법으로 분석한 Fe와 Co원자수에 대한 Co원자수의 비(X)는 0.55이고, XPS법으로 측정한 필름내 원자수에 대한 산소 원자수의 비(Z)는 0.19이었다.
Fe와 Co의 이온화도는 각각 제7(a)도 및 7(b)도에서 스펙트럼 C로 나타나 있으며, XPS스펙트럼으로부터 측정한다.
실시예 2에 있어서 약 405의 Fe가 산화되었으며 90%이상의 Co는 금속 상태로 남아 있었다.
이 결과는 표 1에 있어 컬럼 Z=0.19와 상응한 것이다.
실시예 2의 수직 자기 이방성 필름의 자기 특성은 제8도에 있어 Z=0.19의 값과 상응한다.
즉, 포화자화(Ms)는 600[emu/cm3]이고, 수직 항자력(Hc)은 500[Oe]이며 수직 이방성 자기장(KHk)은 5[KOe]이었다.
다음에는 접촉각, 운동 마찰계수 및 내마모성을 측정한다.
먼저 접촉각은 문헌에 나타나 있는 방법으로 물을 사용하여 측정한다(참조:Shin-jikkenkagaku-kouza, Vol. 18, Interface and Colloid, pp 93-106, 1977, Maruzen Kabushiki Kaisha). 그리고 운동 마찰계수는 ASTM-D3028에 따라 측정한다.
본 측정에 있어서는 턴 테이블 상에 샘플을 고정시키고 웨스토버(Westover)형 마찰계를 사용한 다음에는 입자 크기가 0.3μm인 마찰표를 사용해 내열성 글라스디스크의 고정 샘플을 연마한다.
그리고 여기에 기술된 운동마찰 계수는 50kg의 수직하중 및 회전 속도를 50cm/sec로 선택한 조건하에서 회전하기 시작한 후 30초가 경과했을 때의 측정한 값이다.
내마모성은 턴 테이블 1000회전 후에 샘플의 표면을 관찰하므로써 운동 마찰계수 측정에 이어서 검사한다.
위의 측정 결과 접촉각의 64.1°, 운동 마찰계수는 0.34이었고 표면은 어떠한 손상도 입지 않았다.
또한 Co-Cr 합금의 통상적인 수직 자기 이방성 필름과 유사한 측정방법으로 측정한 결과 접촉각은 약 45°운동 마찰계수는 0.5-0.6이었으며 위의 통상적인 필름의 경우 표면은 심한 손상을 입었었다.
따라서 본 발명에 따른 필름은 매우 우수함이 뚜렷하다.
실시예 2의 X-선 회절 스펙트럼 결과는 제9도에서 스펙트럼(D)로서 나타나 있다.
상기 스펙트럼에 있어서는 FeO에 의한 피크 그리고 금속 상태의 Fe와 Co에9 의한 피크가 확인되었다.
한편 실시예 2의 수직 자기기억 매체의 기록/재생감도를 측정하는 데는 실시예 1의 방법을 이용하였는데, 낮은 선형 기록밀도에서 재생 출력은 100[μVo-p]이고 D50은 200[KFRI]이었다.
이 결과는 실시예 2의 기록/재생 감도가 만족스러움을 보여준다.
[실시예 3]
본 실시예 3에서는 두께가 50μm인 폴리아미드 기질대신에 두께가 75μm인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 기질을 사용하고 Fe 및 Co의 조성비를 변경시키는 것을 제외하고 실시예 1의 방법을 되풀이하여 수직 자기 기억 매체를 제조하였다.
본 실시예에서 제조한 수직 자기 이방성 필름의 두께는 1200Å이다.
본 필름에 있어서 XMA법으로 분석한 결과 Fe 및 Co원자의 전체수에 대한 Co원자수의 비(X)는 0.10이었으며, XPS법으로 측정한 결과 필름내 원자수에 대한 산소원자수의 비(Z)는 0.35이었다.
XPS법에 의한 분석 결과는 제13(a)도 및 13(b)도에 나타나 있다.
이로부터는 대부분의 Fe가 FeO상태이며 잔여는 Fe 및 Co는 금속 상태로 남아있음을 확인할 수 있다.
실시예 3에 따른 수직 자기 이방성 필름의 자기특성을 실시예 1에서와 같은 방법으로 측정한 결과, 포화자화(Ms)는 580[emu/cm3]이고, 수직 항자력(Hc)은 약 700[Oe]이며, 그리고 수직 이방성 자기장(Hk)은 4.0[KOe]이었다.
한편 실시예 3의 X-선 회절 스펙트럼에 있어서는 FeO에 의한 피크 그리고 금속 상태의 Fe와 Co에 의한 피크가 확인되었다.
또한 실시에 1과 같은 방법으로 실시예 3에 따른 수직 자기기억 매체의 기록/재생 감도를 측정한 결과 낮은 선형 기록 밀도에서의 기록 출력은 100[μVo-p]이고 D50은 200[KFRI]이었다.
이러한 결과는 실시예 3에 따른 매체의 기록/재생 감도가 만족스러움을 입증해 준다.
[비교예 2]
실시에 1에서와 같은 방법으로써 두께 50μ인 폴리아미드 기질상에 퍼말로이의 유연성 자기층을 형성시킨다.
여기서 얻은 유연성 자기층의 자기 특성은 실시예 1에서와 유사하였다.
다음에는 DC마그네트론 스퍼터링 장치를 사용하여 유연성 자기층 상에 Fe-Co 아산화물의 수직 자기이방성 필름을 형성시킨다.
이때의 복합 타게트는 실시예 1에서와 동일한 것을 사용한다.
여기서 기질의 위치한 곳의 아르곤 가스 입력은 3×10-3Torr이고, 가해진 산소압력은 7.5×010-4Torr이며 그리고 기질의 온도는 실온이었다.
900W의 스퍼터링 파워로써 미리 충분한 스퍼터링을 수행하여 타게트의 표면을 세정한 다음, 셔터를 개방해 4분한 스퍼터링을 수행하므로써 퍼말로 이상에 수직 자기 이방성 필름을 형성시킨다.
이때 형성된 수직 자기 이방성 필름의 두께는 시트러스스텝 모니터로 측정한 결과 1500Å임이 밝혀졌다.
퍼말로이가 없는 수직 자기 이방성 필름을 샘플로서 수거해 XMA법으로 분석하고 측정해 본 결과 Fe원자와 Co원자의 전체수에 대한 Co원자수의 비(X)는 0.33임이 밝혀졌다.
또한 수직 자기 이방성 필름의 전체 원자수에 대한 산소 원자수의 비(Z)는 XPS법으로 측정한 결과 0.30이었다.
한편으로는 XPs법으로 얻은 스펙트럼을 기준하여 Fe 및 Co산화도에 관한 측정을 해 본 결과 약 50%의 Fe가 산화되었으며 대부분의 Co(90%이상)는 금속 상태로 남아있었다.
비교예 2에 따른 수직 자기 이방성 필름의 자기 특성을 측정해 본 결과는 포화자화(Ms)가 700[emu/cm3]이고, 수직 항자력(Hc)이 500[Oe]이며 그리고 수직 자기 이방성 자기장(Hk)은 3.5[KOe]이었다.
따라서 본 필름은 자기 특성이 우수하다.
그렇지만 비교 실시예 2에 있어서 X-선 회절 스펙트럼의 결과는 실시예 1의 결과와는 다르다.
즉, 입방형 결정성 FeO에 의한 것으로 추정되는 피크는 관찰되지 않았다.
실시예 1에서와 같은 방법으로 선형 기록밀도와 재생출력간의 상호 관계를 관찰해 본 결과 선형 기록밀도에서 측정된 재생출력은 20[μVo-p]이고 D50은 70[KFRI]이었다.
[실시예 4-9 및 비교예 3-5]
실시예 5-9 및 비교예 3-5에 해당하는 8가지 수직 자기기억 매체를 제조하는데, 각 매체의 제조시에는 두께가 1mm인 유리 기질상에 수직 자기 이방성 필름을 형성시킨다.
이때의 수직 자기 이방성 필름은 금속 혼합물의 아산화물로 이루어져 있으며, Al, Cr, Mo, Ti 및 Zr중에서 한 종류의 금속을 Fe 및 Co에 다른 비율(Y)로 가하였다.
여기서 사용한 타게트는 직경이 3인치이고 두께가 0.5mm인 Fe디스크, 크기가 10mm2인 조그마한 Co플레이트, 그리고 크기가 10mm2인 Al, Cr, Mo, Ti 또는 Zr의 조그마한 플레이트로 구성된 복합 타게트이다.
한편 기질과 타게트와의 거리는 5cm이다.
기질의 위치한 곳의 아르곤 가스 압력은 3×10-3Torr이고, 가해진 산소압력은 4.5×10-4Torr이며, 그리고 기질의 온도는 실온이었다.
한편 타게트의 표면을 충분히 미리 스퍼터링하여 세정한 다음, 셔터를 개방해 400w의 스퍼터링 파워로 1분간 스퍼터링을 수행하여 기질상에 수직 자기 이방성 필름를 형성시킨다.
또한 실시예 5와 비교하기 위하여 실시예 4의 수직 자기기억 매체를 제조하는데 단지 Fe와 Co인 아산화물의 수직 자기 이방성 필름을 실시예 5-9와 동일한 방법으로 형성시킨다.
실시예 4-9 및 비교예 3-5에서 얻은 필름의 두께를 스티러스 스텝모니터로써 측정하고, 그 조성을 X-선 광전 스펙트럼(XPS)법으로 측정하고 이어 X-선 마이크로 분석(XMa)법으로 측정한다.
또한 바이브레이팅-샘플-마그네토메터로써 포화자화(Ms) 및 수직 항자력을 측정한다.
실시예 4-9 및 비교예 3-5에 대한 위의 측정 결과는 표 2에 나타나 있다.
표 2로부터는 30원자% 이상의 금속 M을 함유한 수직 자기 이방성 필름은 수직 항자력이 너무 낮으며 수직 자기 이방성이 무시할 수 있을 정도로 낮았다.
실시예 4-9에 따른 수직 자기 이방성 필름의 X-선 회절 스펙트타의 결과로부터는 FeO에 따른 피크 그리고 금속 상태의 Fe 및 Co에 따른 피크가 모든 샘플에서 관측되었음을 알 수 있다.
다음에는 실시예 4-9에 따른 이방성 필름을 대기중에서 240℃까지 가열하고 이의 내산화성을 검사한다.
상기 수직 자기 이방성 필름의 수직 항자력(Hc)과 열처리 시간간의 상호 관계는 제14도에 나타나 있다.
또한 열처리 시간과 수직 이방성 자기장(Hk)과의 상호 관계는 제15도에 나타나 있다.
제14도, 제15도로부터는 Fe와 Co에 금속 M을 첨가하면 수직 자기 이방성 필름의 내산화성이 증가함을 확인할 수 있다.
[실시예 10]
본 실시예에서는 직경이 6인치이고 두께가 1mm인 Fe플레이트와 Co와 Ti의 작은 플레이트로 이루어진 복합 타게트를 수직 자기 이방성 필름의 형성시 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 수직 자기기억 매체를 제조한다.
본 실시예에서 얻은 수직 자기 이방성 필름의 두께는 1200Å이었다.
그리고 Fe원자와 Co원자의 전체수에 대한 Co원자 수의 비(X)를 XMA법으로 분석한 결과 0.30이었으며, Ti원자의 비(Y)는 XMA법으로 역시 분석한 결과 0.08이었고 필름내에서 전체 원자수에 대한 산소원자수의 비(Z)는 XPS법으로 측정한 결과 0.31이었다.
실시예 10에 따른 수직 자기 이방성 필름의 자기 특성을 측정한 결과는 포화자화(Ms)가 710[emu/cm3]이고, 수직 항자력(Hc)은 약 580[Oe]이며, 그리고 수직 이방성 자기장(Hk)은 6.2[KOe]이었다.
실시예 10의 X-선 회절 스펙트럼에 있어서 FeO에 의한 피크 그리고 금속 상태의 Fe와 Co에 의한 피크는 확인할 수 있었다.
한편 실시예 1과 같은 방법으로 실시예 10의 수직 자기 기억 매체의 기록/재생감도를 측정한 결과 낮은 선형 기록 밀도에서의 기록 출력은 100[μVo-p]이었고 D50은 200[KFRI]이었다.
[표2]
Figure kpo00012
Ex:실시예
CEx:비교예
본 발명에 따른 수직 자기기억 매체는 Co-Cr 수직 자기 이방성 필름을 사용하는 종래의 매체와 비교해 볼때 비교적 낮은 온도에서도 필름 제조가 가능하기 때문에 내열성이 낮으며 저렴한 기질을 사용할 수 있다.
따라서 경제적 고밀도 수직 자기기억 매체를 제조할 수 있다.
또한 본 발명에 수직 자기 이방성 필름은 산화된 표면을 지니고 있기 때문에 별도의 표면 보호 작용이 필요없이 내마모성이 충분한 수직 자기기억 매체를 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 수직 자기 이방성 필름은 특정 용도로 적합하게 선택된 조성을 지니고 있기 때문에 포화자화와 수직 자기 이방성이 높고 수직 항자력이 적합한 수직 자기 기억 매체를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 수직 자기 이방성 필름은 FeO에 의한 것으로 추정되는 회절된 X-선 강도의 피크 및 금속상태의 Fe 및 Co 그리고 금속 M에 의한 것으로 추정되는 프키가 X-선 회절 스펙트럼에서 관찰되는 미시적 구조를 지니고 있다.
따라서 본 발명에 따른 수직 자기기억 매체는 Fe 및 Co를 제외하고 Al, Cr, Mo, Ti 및 Zr중의 하나를 추가 금속으로 함유하고 있기 때문에 Fe-Co만의 아산화물의 수직 자기 이방성 필름을 지닌 수직 자기기억 매체와 비교해 볼때 내산화성이 우수하다.
위의 금속, 즉 Al, Cr, Mo, Ti 또는 Zr을 Fe 및 Co에 가하게 되면 수직 자기 이방성 필름의 자기 특성, 즉 포화자화, 수직 자기 이방성 또는 내마모성을 저하시키지 않는 장점이 있다.
그리고 또한 매체의 기록/재생 감도를 증가시키기 위해서 수직 자기 이방성 필름의 베이스로서 유연성 자기층을 사용하는 이중층 구조를 수직 자기기억 매체에 적용하게 되면, 본 발명에 따른 수직 자기 이방성 필름은 유연성 자기층과 필름 그 자체간의 상호 제한이 거의 필요없게 된다.

Claims (6)

  1. 수직 자기 이방성 필름이 다음 일반식으로 표시되는 조성을 갖는 금속의 아산화물 필름이며, 그리고 필름면에 수직인 용이 자화축을 지니고 있고, 또한 X-선 회절 스펙트럼으로 관측한 결과 산화된 Fe에 의해 야기되는 회절된 X-선 강도의 피크와 금속상태의 Fe와 Co 및 금속 M에 의해 야기되는 회절된 X-선 강도의 피크 모두를 지님을 특징으로 하는, 기질 그리고 기질상에 형성된 수직 자기 이방성 필름으로 이루어진 수직 자기기록 매체;
    [(Fe1-xCox)1-yMy]1-zOz
    (위의 일반식에서 X는 0.01
    Figure kpo00013
    X
    Figure kpo00014
    0.75의 범위이고, Y는 0.01
    Figure kpo00015
    Y
    Figure kpo00016
    0.30의 범위이며, M은 Fe와 Co을 배제한 최소한 한 종류의 금속을 의미한다.)
  2. 제1항에 있어서, 80%이상의 Co가 금속상태로 잔류하며 30% 이상의 Fe가 FeO상태인 수직 자기 기록매체.
  3. 제1항 내지 2항중의 어느 하나에 있어서, 금속 M이 aL, Cr, Mo, Ti 및 Zr로 이루어진 그룹에서 선택된 최소한 한 종류의 금속인 매체.
  4. 제1항 내지 3항중의 어느 하나에 있어서, 포화 자화 값이 350[emu/cm3]이상인 매체.
  5. 제1항 내지 4항중의 어느 하나에 있어서, 수직 자기 이방성 필름이 rf-스퍼터링법이나 rf-마그네트론 스퍼터링법으로써 형성한 필름인 매체.
  6. 제1항 내지 5항중의 어느 하나에 있어서, 유연성 자기층이 기질과 수직 자기 이방성 필름과의 사이에 형성된 매체.
KR1019870002400A 1986-03-18 1987-03-17 수직 자기기록 매체 KR930004442B1 (ko)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61-60184 1986-03-18
JP6018486 1986-03-18
JP60184 1986-03-18
JP61224214A JPS6379227A (ja) 1986-09-22 1986-09-22 垂直磁気記録媒体
JP224214 1986-09-22
JP61-224214 1986-09-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR870009339A KR870009339A (ko) 1987-10-26
KR930004442B1 true KR930004442B1 (ko) 1993-05-27

Family

ID=26401252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019870002400A KR930004442B1 (ko) 1986-03-18 1987-03-17 수직 자기기록 매체

Country Status (6)

Country Link
US (2) US4797330A (ko)
EP (1) EP0238047B1 (ko)
KR (1) KR930004442B1 (ko)
CN (1) CN1009401B (ko)
CA (1) CA1315612C (ko)
DE (1) DE3789980T2 (ko)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1315612C (en) * 1986-03-18 1993-04-06 Shogo Nasu Perpendicular magnetic storage medium
JPH01248312A (ja) * 1988-03-29 1989-10-03 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 垂直磁気記録媒体
US5143794A (en) * 1988-08-10 1992-09-01 Hitachi, Ltd. Magnetic recording media for longitudinal recording, process for producing the same and magnetic memory apparatus
EP0443478A3 (en) * 1990-02-19 1992-03-11 Kanegafuchi Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Magnetic recording medium and method for preparing the same
JPH05109046A (ja) * 1990-12-13 1993-04-30 Hitachi Maxell Ltd 磁気記録媒体及びその製造方法
JP2924935B2 (ja) * 1992-08-26 1999-07-26 戸田工業株式会社 垂直磁化膜、垂直磁化膜用多層膜及び垂直磁化膜の製造法
US5587235A (en) * 1993-02-19 1996-12-24 Hitachi, Ltd. Magnetic recording medium and magnetic recording apparatus
JPH0785401A (ja) * 1993-09-13 1995-03-31 Sony Corp 磁気記録方式
US5558945A (en) * 1993-12-28 1996-09-24 Tdk Corporation Magnetic recording medium
US5601904A (en) * 1994-03-16 1997-02-11 Toda Kogyo Corporation Magnetic recording medium and process for producing the same
JP3582435B2 (ja) * 1999-12-10 2004-10-27 日本電気株式会社 垂直磁気記録媒体
US7160636B2 (en) * 2002-09-13 2007-01-09 Nec Tokin Corporation Ferrite thin film, method of manufacturing the same and electromagnetic noise suppressor using the same
US8394243B1 (en) 2008-07-24 2013-03-12 Wd Media, Inc. Sputtered cobalt oxide for perpendicular magnetic recording medium with low media noise
US8488276B1 (en) 2008-09-30 2013-07-16 WD Media, LLC Perpendicular magnetic recording medium with grain isolation magnetic anistropy layer
US8993133B1 (en) 2010-12-23 2015-03-31 WD Media, LLC Intermediate layer for perpendicular magnetic recording medium with high permeability grain boundaries
US9685184B1 (en) 2014-09-25 2017-06-20 WD Media, LLC NiFeX-based seed layer for magnetic recording media

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5571006A (en) * 1978-11-22 1980-05-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Magnetic thin film and its manufacturing method
JPS57152517A (en) * 1981-03-17 1982-09-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd Magnetic recording medium
JPS5883328A (ja) * 1981-11-12 1983-05-19 Fuji Photo Film Co Ltd 磁気記録媒体
JPS59198707A (ja) * 1983-04-26 1984-11-10 Ulvac Corp 垂直磁気記録体
JPS59215025A (ja) * 1983-05-21 1984-12-04 Ulvac Corp 垂直磁気記録体の製造法
EP0122030B1 (en) * 1983-03-08 1987-08-26 Nihon Shinku Gijutsu Kabushiki Kaisha A magnetic recording member and a manufacturing method for such a member
JPS6035328A (ja) * 1983-08-06 1985-02-23 Canon Inc 磁気記録媒体
CA1315612C (en) * 1986-03-18 1993-04-06 Shogo Nasu Perpendicular magnetic storage medium
DE3710477C2 (de) * 1986-03-31 1999-05-12 Japan Res Dev Corp Dünne Schicht mit senkrechter Magnetisierungsisotropie

Also Published As

Publication number Publication date
US4797330A (en) 1989-01-10
DE3789980T2 (de) 1995-01-05
KR870009339A (ko) 1987-10-26
EP0238047B1 (en) 1994-06-08
US5034286A (en) 1991-07-23
CN87101975A (zh) 1987-10-21
EP0238047A2 (en) 1987-09-23
CA1315612C (en) 1993-04-06
DE3789980D1 (de) 1994-07-14
EP0238047A3 (en) 1989-08-30
CN1009401B (zh) 1990-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR930004442B1 (ko) 수직 자기기록 매체
US5264981A (en) Multilayered ferromagnetic film and magnetic head employing the same
US5326637A (en) Magnetic recording medium having a Co-O magnetic layer, and specified in-plane properties
US7927725B2 (en) Magnetic recording medium, production method thereof and magnetic disc apparatus
Yoshii et al. High density recording characteristics of sputtered γ‐Fe2O3 thin‐film disks
US6117570A (en) Thin film medium with surface-oxidized NiAl seed layer
US20020064689A1 (en) Magnetic recording medium and magnetic recording apparatus
US6632520B1 (en) Magnetic film
US20020110707A1 (en) Magnetic recording disk, method of the magnetic recording disk and magnetic recording apparatus
US6753077B2 (en) Magnetic recording medium and process for producing the same
EP0907162B1 (en) Magnetic recording medium
US5413868A (en) Perpendicular magnetic recording medium comprising a magnetic thin film of cobalt, palladium, chromium and oxygen
US6165608A (en) Magnetic recording medium
EP1306834A1 (en) Perpendicular magnetic recording medium
EP1089262A1 (en) Magnetic recording medium and process for producing same
JP3663289B2 (ja) 磁気記録媒体及び磁気記憶装置
US5045412A (en) Perpendicular magnetic storage medium
EP1205914A1 (en) Magnetic recording medium and process for producing the same
JPS63183611A (ja) 垂直磁気記録媒体
JP2521532B2 (ja) 垂直磁気記録媒体、該媒体の製造法並びに記録再生方法
JPH0315245B2 (ko)
EP0169928A1 (en) Magnetic recording medium
JPS60170213A (ja) 磁性薄膜およびその製法
JPH0416849B2 (ko)
JPH03292705A (ja) 強磁性膜及びこれを用いた磁気ヘッド

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
G160 Decision to publish patent application
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 19960517

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee