KR940008408B1 - 광자기 기록매체 - Google Patents

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KR940008408B1
KR940008408B1 KR1019860001614A KR860001614A KR940008408B1 KR 940008408 B1 KR940008408 B1 KR 940008408B1 KR 1019860001614 A KR1019860001614 A KR 1019860001614A KR 860001614 A KR860001614 A KR 860001614A KR 940008408 B1 KR940008408 B1 KR 940008408B1
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도시오 니이하라
가쯔히로 가네고
마사히고 다가하시
유다가 스기다
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가부시기가이샤 히다찌세이사꾸쇼
미쓰다 가쓰시게
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Abstract

내용 없음.

Description

광자기 기록매체
제1도는 Tb-Fe-Co 비정질막에서 Fe 대신에 첨가원소 R을 치환하였을 때의 치환량 1원자%당의 결정화온도 Tx, 큐리온도 Tc, 커 회전각 θk의 변화를 도시한 도면.
제2도는 Tb21Fe60-XCo19RX비정질막(R=Nb,Ta,Rh,Er,Ho)으로 첨가량 x를 변화시켰을 때의 결정화 온도 Tx, 커 회전각 θk의 변화를 도시한 도면.
제3도는 Tb-Fe-Co 계 비정질막의 반사율 R의 경시변화를 도시한 도면.
제4도는 대표적인 Tb-Fe-Co 계 비정질막의 투과율 T의 경시변화를 도시한 도면.
본 발명은 레이저광을 사용해서 정보의 기록, 재생, 소거를 실행하는 광자기 기록에 관한 것으로, 특히 그의 특성 저하가 작고 수평이 긴 광자기 기록매체에 관한 것이다.
리라이트 가능한 광기록 방식인 광자기 기록의 기록재료로서는 비교적 큰 커(Kerr)회전각이 얻어지는 희토류-철족계 비정밀막이 주목을 받고 있다. 여기서, 희토류-철족계 비정질막은 크게 나누어서 Co농도가 가장 많은 Co계 합금막(주로 라이트는 보상 점을 이용)과 Fe농도가 가장 많은 Fe계 합금막(주로 라이트는 큐리점을 이용)의 2종류의 합금계로 나누어진다. 이들의 비정질막 중에서도 특히 Fe계 합금의 Gd-Tb-Fe 또는 Tb-Fe-Co 비정질막에서 비교적 큰 커 회전각이 얻어지고 있고, 이 합금계에서의 연구개발이 활발해지고 있다. (예를들면, 일본국 특허 공개 공보 소화 56-126907호(대응 외국 특허 GB 2071696), 일본국 특허 공개공보 소화 58-73746호 참조)
또 이들의 희토류- 철족계 비정질막은 내식성이 낮고, 이들 막을 높은 습도의 분위기 중에서 보호막없이 방치하면 순식간에 부식되어 핀홀이 발생한다.
종래, 재생출력에 중요한 커 회전각 θk를 저하하는 일없이 내식성을 향상하는 원소로서는 Al, Ni원소 등이 보고되어 있다.(K. Aratani, T. Kobayashi, S. Tunashima 및 S. Uchiyama, J. Appl. Phys., Vol.57, No.8(1985), S. 3003 ; M. Asano, M. Kobayashi, K. Kawamura 및 S. Ohno, MRS Spring Meetig Symposium D6.5 (1985)).
그러나 이들의 합금막도 포함해서 종래 재료의 비정질막에서는 기록, 재생, 소거를 여러번 반복한 경우, 레이저광 조사에 의한 열이력에 의해서 지생출력의 반송파 대 잡음비(C/N)가 점차 저하하거나 또는 대기중 환경하에서도 산화 등에 의해서 그 특성이 점차 저하하는 등 막수명의 점에서 문제가 있었다. 특히, Fe 합금계에서는 희토류 원소 이외에 내식성이 나쁜 Fe 원소를 많이 포함하므로, 내식성이 나쁘고 막수명이 극단적으로 짧다고 하는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 레이저광 조사 등에 의한 열이력을 받더라고 재생출력의 C/N을 저하시키지 않은 광자기 기록매체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 열이력을 받더라도 재생출력의 C/N을 저하시키지 않고, 또한 내식성에도 우수한 광자기 기록매체를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 목적을 달성하기 위해서 이루어진 것으로, 막면과 수직인 방향에 자화 용이축을 갖는 희토류-철족계 비정질막으로 Er,Ho,Nb,Ta,Rh,W로 이루어지는 군 중에서 선택된 적어도 1종류의 원소를 0.5원자% 이상 10원자% 이하 함유시킨 것을 특징으로 한다.
희토류-철족계 비정질 합금중 Fe 합금계에서는 희토류 원소 이외에 내식성이 나쁜 Fe원소를 많이 포함하므로 상기 첨가원소중 Nb,Ta,Rh를 선택해서 첨가하는 것이 보다 바람직하다. Nb,Ta,RH는 다음에 기술하는 바와 같이 내식성을 대폭적으로 향상시키는 것이 가능하다. 물론, 내식성이 Fe 합금계보다 우수한 Co합금계에 있어서도 이들의 원소를 첨가하는 것에 의해서 종래보다 내식성을 향상시키는 것이 가능하다. Co 합금계에 있어서 Ho,Nb,Rh도 효과가 있지만, Er,Ta,W중의 어느 것인가를 첨가하는 것이 좋다. 특히, Ta를 첨가한 경우가 가장 바람직하다.
여기에서, Fe합금계라고 하는 것은 M을 Fe 이외의 천이금속 원소, R을 희토류 원소라고 할 때, (Fe1-XMX)100-aRa로 표시되고, x가 0.5미만의 합금계를 나타내는 것으로 하고, 본 발명이 이 합금계에 상술한 원소를 첨가하는 것이다. 또, Co합금계라고 하는 것은 M을 Co이외의 천이금속 원소, R을 희토류원소라고 할 때, (Co1-XMX)100-aRa로 표시되고, x가 0.5미만의 합금계를 나타내는 것으로 하고, 이 합금계에 상술한 원소를 첨가하는 것이다.
또한, (Co0.5Fe0.5)100-aRa는 상술한 것중의 어느 계에도 속하지 않게 되지만, 이 계에 있어서도 Co계와 마찬가지의 효과를 얻을 수가 있다.
또한 a의 값은 일반적으로 15∼45이지만, 18∼30이 더욱 바람직하다.
이하, 본 발명의 원리에 대해서 상세하게 설명한다.
일반적으로 비정질 합금막의 열안정성의 목표로 되고 있는 것으로서 결정화 온도 Tx가 있다. 여기에서, Tx에서 비정질상이 결정질상으로 변화할 때의 온도를 의미한다.
일반적으로 비정질 합금막의 Tx는 높으면 높을수록 고온까지 비정질상이 안전하므로, 보다 높은 열안정성을 나타낸다. 그러나 기록 재생, 소거시의 레이저광 조사, 특히 라이트시의 레이저광 조사에 의해서 자화가 소실하는 큐리온도 Tc 근방까지 비정질 합금막이 국소적으로 가열된다. 따라서, 레이저광 조사에 의한 열이력에 대해서 강한 광자기 기록재료를 얻기 위해서는 결정화 온도 Tx 이외에 큐리온도 Tc를 고려할 필요가 있다. 즉, Tx를 높게 또한 Tx와 Tc의 차를 가능한한 크게하면, 열이력에 대한 열안정성을 향상 시키는 것이 가능하게 된다. 한편, 큐리온도는 기록감도의 목표로 되지만, 큐리온도 Tc는 라이트된 정보가 안정하게 존재하는 온도범위내에서 (Tc가 너무 낮으면, 예를 들면 실온근방에 있으면 라이트된 정보가 다소의 온도변동에 의해서 소멸해 버린다)보다 낮은 쪽이 라이트시의 레이저광의 파워를 낮게 할 수가 있다.(즉, 기록감도를 높게 할 수가 있다.)
본 발명자들은 이와 같은 관점에서 높은 θk가 얻어지는 철합금계의 Tb-Fe-Co 비정질막에 여러 가지의 원소를 첨가하고, 이들막의 열안정성의 목표인 결정화 온도 Tx 및 기록감도의 목표로서 중요한 큐리온도 Tc를 측정하였다. 대표적인 예로서, Tb31.6Fe57.3Co11.1비정질막(타겟 면적비)의 Fe 원소를 면적비로 5% 다른 원소(B,Al,Ni,Nb,Ru,Rh,W,Ho,Er)로 치환했을 때의 1원자%당 첨가에 대한 Tx와 Tc의 변화 및 커 회전각의 변화를 제1도에 도시하였다. 도면에서 정의 값은 증가를 부의 값은 감소를 의미한다. 또, (*)은 무치환의 Tb31.6Fe57.3Co11.1비정질막의 값을 나타낸다.
상술한 바와 같이, Tx가 높고 또한 Tx와 Tc의 차가 클수록 높은 열안정성을 유지할 수가 있다. 따라서 첨가원소는 Tx를 높게하고 Tc를 낮게하는 원소, 즉 ΔTx-ΔTc의 차가 큰 원소를 선택할 필요가 있다. 이 경우, 첨가원소는 광자기 기록재료의 중요특성인 커회전각 θk의 값을 저하시키지 않는 것을 선택하는 것이 바람직하다. 또한, 큐리온도 Tc는 정보가 안정하게 존재하기 위해서는 100℃이상이 바람직하다. 제1도의 결과에서 명백한 바와 같이, 본 발명자들은 Nb,Ta,Rh,W,Ho,Er의 원소첨가가 커 회전각을 비교적 저하시키지 않고, ΔTx-ΔTc를 현저하게 크게하여 열안정성을 향상시키는데 현저한 효과가 있는 것을 발견하였다. 도면에서 내식성에 있어서 효과가 있는 Al 또는 Ni 원소첨가에서는 열안정성의 점에서 불리하다는 것을 알 수 있다.
여기에서, Nb,Ta,Rh,W,Ho,Er의 원소를 첨가하는 것에 의해 상기한 효과를 얻기 위해서는, 그 함유량은 원자 %로 0.5이상일 필요가 있고, 커 회전각을 너무 저하시키지 않고 상기 효과를 얻기 위해서는 0.5원자% 이상, 10원자% 이하인 것이 더욱 바람직하다.
제2도에는 Fe합금계의 Tb21Fe60Co19비정질막에 있어서, Fe를 Nb,Ta,Rh,Er,Ho 로 치환하였을 때의 치환량에 대한 결정화 온도 Tx, 커 회전각 θk의 조성 의존성을 도시하였다. 도면에서 각 첨가원소의 첨가량을 10원자% 이상으로 하면, 수직 자기 이방성이 현저하게 적어지고, 커회전각 θk가 0.2이하로 작아져 버린다. 그러므로, 실용재료로서 충분한 재생출력을 얻기 위해서, 첨가량은 10원자% 이하인 것이 더욱 바람직하다. 또 특성을 그다지 저하시키지 않고 내식성을 현저하게 향상시키기 위해서는 4∼8원자% 첨가하는 것이 더욱 바람직하다. 또, 특성 향상의 최적화를 도모하기 위해서, Nb,Ta,Rh,W,Ho,Er의 2종류 이상의 원소를 총량 0.5∼10원자% 첨가하는 것에 의해서도 상기와 동일한 효과가 얻어지는 것은 명백하다.
또, 본 발명은 희토류-철족계 비정질막에서 Fe계 합금뿐만 아니라 내식성이 Fe계 합금보다 우수한 Co계 합금의 경우라도 마찬가지로 적용할 수 있는 것은 명백하다. 즉, Co계 합금의 경우, 주로 자기 보상 온도 Tcomp를 이용해서 라이트하기 때문에, Tx와 Tc의 차를 고려할 필요가 거의 없지만, 일반적으로 Tcomp는 150℃ 이하로 억제할 수 있으므로, Tx를 높게 하는 본 발명과 같은 원소를 첨가하면 열안정성을 향상시키는 것이 가능하다.
또, 이들의 Nb,Ta,Rh,W,Ho,Er의 효과는 다른 2원 및 4원 합금계의 희토류-철족계 합금막에 있어서도 마찬가지였다. 희토류-철족계 광자기 기록매체의 예로서는 예를 들면 Tb-Fe-Co, Tb-Fe, Tb-Gd-Fe, Tb-Sm-Fe, Gd-Dy-Fe, Gd-Dy-Fe, Tb-Co, Tb-Dy-Fe, Tb-Dy-Fe-Co, Tb-Gd-Fe-Co, Tb-Sm-Fe-Co, Dy-Sm-Fe-Co, Gd-Dy-Fe-Co, Gd-Sm-Fe-Co, Gd-Ho-Fe-Co, Gd-Nd-Fe-Co, Gd-Pr-Fe-Co등이 있다.
이하, 본 발명의 1 실시예에 대해서 설명한다.
본 발명의 1실시예로서 비정질 합금막으로는 다음의 것을 사용하였다. 즉, 2원계에서는 Tb-Fe 합금과 Tb-Co합금을, 3원계에서는 Tb-Fe-Co합금과 Gd-Tb-Fe합금을, 4원계에서는 Tb-Fe-Co계의 Tb-Dy-Fe-Co합금, Gd-Fe-Co계의 Gd-Tb-Fe-Co 합금과 Gd-Dy-Fe-Co합금을 기록막으로 하였다. 또, 첨가원소로서는 Er,Ho,Nb,Ta,Rh,W를 사용하였다. 또, 이들의 첨가원소의 비교예로서 Al,Ni를 사용하였다.
비정질 합금막은 직경 8인치의 Fe원판상에 5×5㎟와 10×10㎟각의 희토류 원소와 Co원소 등의 천이금속 원소를 면적비로 소정의 조성으로 되도록 배치한 복합 타겟을 사용해서 마그네트론 스퍼터법으로 제작하였다. 비정질 합금막의 제법에 대해서는 스퍼터법에 한정되는 것은 아니고 전자빔 가열에 의한 다원 증착 등의 증착법을 사용하여도 좋다.
또, 기록 재생 평가용 디스크로서 5"Φ 유리 디스크상에 UV수지로 트랙킹용의 홈을 형성하고, 그 위에 SiO막(막두께 약 1000Å), 상기 비정질 합금막(막두께 약 1000Å), SiO(막두께 약 1000Å)의 순으로 피복한 것을 사용하였다. 광자기 디스크의 기판으로서는 상술한 평가용 디스크에 사용한 유리 이외에 폴리카보네이트(PC), 아크릴(PMMA), 에폭시수지 등이 사용된다. 트랙킹용의 홈상에 형성한 SiO막은 간섭막으로서 커 효과를 증폭시키는 효과를 나타내고 스퍼터법 또는 증착법에 의해서 형성된다. SiO막 이외에, 예를 들면 ZrO2,Ta2O3등의 산화물 유전체막, Si3N4, AlN 등의 질화물 등을 사용하여도 좋다. 비정질 합금막상에 형성한 SiO막은 막수명 향상을 위한 보호막의 효과를 나타내고, 스퍼터법이나 증착법에 의해서 형성되는 SiO막 이외에 내기후성이 좋은 산화물, 질화물, 고분자 재료, 금속 재료막 등을 사용하여도 좋다.
본 실시예에서 사용한 상기의 대표적인 비정질 합금막의 커 회전각 θk, 보자력 Hc, 큐리온도 Tc, 결정화온도 Tx 의 값을 표 Ⅰ에 도시한다. 표에서 막특성은 θk=0.31∼0.45°, Hc=2∼10KOe, Tc=190∼200℃, Tx=400∼415℃였다. 이들의 기록막에 대해서, 디스크 회전수를 1200rpm으로 일정하게 해서 기록 재생 평가를 실행하다. 기록 레이저광 파원 8mW, 외부자장 Hex=3000e, 재생광 레이저 파원 8mW, 외부자장 Hex=3000e, 재생광 레이저 파워 1.5mW로 해서 반복해서 기록, 재생, 소거를 실행하였다. 그 결과, 상기의 기록막에서, Nb,Ta,Rh,W,Er,Ho를 포함한 막은 106회 이상 반복하더라도 재생 출려의 C/N의 변화하지 않고 높은 열안정성을 나타내었다. 그 이외의 기록막을 사용한 디스크의 C/N은 104회에서 수 dB 저하하였다.
또한 표중 가장 아래란의 Co계 합금에서는 주로 보상점을 이용해서 라이트하므로 Tc는 표시하고 있지 않지만, 이들의 비정질 합금막에서는 조성을 적당히 선택하는 것에 의해서 용이하게 보상온도를 150℃ 이하로 억제할 수 있다. 따라서, Nb 등을 첨가하는 것에 의새서 Tx를 높게 할 수 있으므로, 상술한 바와 같이 열안정성을 향상할 수가 있다.
[표 1]
Figure kpo00001
다음에, 열안정성에 부가해서 내식성까지 고려한 경우에 대해서 설명한다.
제3도에는 대표적인 Tb29Fe71,Tb27, Fe58Co13, Tb29Fe53Co13Rh5(R=Al, Nb, Ta, Rh, Er, Ho) 등의 비정질막을 사용해서 60℃ , 상대습도 95%에서 방치하였을 때의 경시변화를 도시하였다. 각각의 비정질막은 상술한 방법과 마찬가지로 해서 제작하였다. 또, 내식성 등에 대한 평가는 반사율의 경시변화에 의해서 실행하였다.
도면의 종축은 최초의 반사율을 Ro에서 규격화한 값을 나타낸다. 또, 도면에 있어서 1은 Tb29Fe53Co13Nb5,2는 Tb29Fe53Co13Al5, 3은 Tb29Fe53Co13Ta5,4는 Tb29Fe53Co13Rh5, 5는 Tb29Fe53Co13W5, 6은 Tb29Fe58Co13, 7은 Tb29Fe53Co13Er5, 8은 Tb29Fe71, 9는 Tb29Fe53Co13Ho5를 나타낸다.
곡선 8은 Tb-Fe에 Co를 첨가하면, 곡선 6으로 나타낸 바와 같이 반사율 R의 경시변화는 작아지고, 또한 이 Tb-Fe-Co막에 Al, Nb, Ta, Rh, W를 첨가하면 곡선 1, 2, 3, 4, 5로 각각 나타낸 바와 같이 그 경시변화는 더욱 작아지고 내식성이 크게 향상하는 것을 알 수 있다. 여기에서 Al은 상기 제1도의 결과에서, 결정화 온도를 그다지 높이지 않으므로, 열안정성의 점에서 뒤떨어진다. 이에 비해, Nb, Ta, Rh, W의 첨가는 결정화 온도를 높여 열안정성을 향상시키므로, 종합적으로 Nb, Ta, Rh, W 첨가막이 열안정성, 내식성의 점에서 가장 우수하다. 또, 다른 첨가원소인 Ho, Er에 대해서는 대기에서 차단하도록 보호막을 마련하는 것 등에 의해서, 내식성 등에 대해서 대처할 수 있으므로 광자기 디스크로서 실용상 충분히 사용할 수 있다.
제4도에서는 Tb25Fe63Co12(곡선 10), Tb25Fe58Co12Rh5(곡선 11), Tb25Fe55Co15Ta5(곡선 12), Tb25Fe57Co15Nb3(곡선 13)의 비정질막을 1N NaCl중에 침지하였을 때의 침지시간 t에 대한 막투과율 T의 변화를 측정한 결과를 도시하였다. 막 투과율은 핀홀이 증가함에 따라 크게 증가한다. 따라서 Nb, Ta, Rh를 첨가한 곡선 11, 12, 13의 막은 무첨가의 곡선 10에 비해서 핀홀을 크게 억제할 수 있어, 내식성이 크게 향상하고 있다는 것을 알 수 있다.

Claims (7)

  1. 기판과 상기 기판상에 형성된 Fe계합금막의 비정질막을 갖고, 상기 Fe계합금막의 비정질막은 Nb, Ta로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종류의 원소를 3∼8원자% 포함하는 광자기 기록매체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 비정질막상에 보호막을 마련한 광자기 기록매체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기판과 상기 비정질막 사이에 간섭막을 마련한 광자기 기록매체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 비정질막에 있어서의 Fe의 농도가 Co의 농도보다도 높은 광자기 기록매체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 비정질막에 있어서 18∼30원자%인 광자기 기록매체.
  6. 제1항에 있어서, 상기 비정질막이 본질적으로 Tb, Fe, Co로 이루어지고 또한 Nb, Ta로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종류의 원소를 3∼8원자% 포함한 광자기 기록매체.
  7. 제3항에 있어서, 상기 간섭막은 SiO, ZrO2, Ta2O3, Si3N4, AlN으로 이루어지는 군에서 선택된 재질로 이루어지는 광자기 기록매체.
KR1019860001614A 1985-03-20 1986-03-07 광자기 기록매체 KR940008408B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP54422 1985-03-20
JP60054422A JPS61214254A (ja) 1985-03-20 1985-03-20 光磁気記録材料
JP60-54422 1985-03-20

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