Uprawniony z patentu: Mikhail Ivanovich Grishechkin, Tatyana Fedo¬ rovna Martynenko, Moskwa (Zwiazek Socjalistycz¬ nych Republik Radzieckich) Planarna cienkowarstwowa struktura magnetyczna Przedmiotem wynalazku jest planarna cienko¬ warstwowa struktura magnetyczna, w szczegól¬ nosci dla urzadzen pamieci w maszynach matema¬ tycznych.Znana jest planarna, cienkowarstwowa struktura magnetyczna zawierajaca polerowany podklad z na¬ niesiona dielektryczna warstwa amorficzna i war¬ stwa magnetyczna z miedzywarstwa metalu nie¬ magnetycznego, rozdzielajaca warstwe magnetyczna na polowy (przykladowo opisana w: E. Feldtkeller, Zeitschrift fur Angewendte Physic Bd. 18 No 5/6, 1965, 532-534.S).Wada tej struktury jest niski próg gestosci roz¬ mieszczenia informacji. Prócz tego obecnosc w tej strukturze miedzywarstwy z materialu niemagne¬ tycznego sprzyjajacej podwyzszeniu sily koercji He warstwy magnetycznej i zmniejszenie zanikania granic miedzydomenowyeh wywoluje zwiekszenie rozrzutu parametrów magnetycznych struktury, co powoduje mala powtarzalnosc parametrów magne¬ tycznych struktur cienkowarstwowych i obnizenie wydajnosci produkcyjnej wielkich matryc magne¬ tycznych na warstwach planarnych.Celem wynalazku jest usuniecie wymienionych wad. Zadaniem technicznym wynalazku jest opra¬ cowanie planarnej, cienkowarstwowej struktury magnetycznej, w której zwiekszenie sily koercji i zmniejszenie zanikania granic miedzydomenowych towarzyszyloby zwiekszeniu stalosci parametrów magnetycznych i znacznemu podwyzszeniu wydaj- 10 15 20 25 30 2 nosci produkcyjnej wielkich matryc magnetycznych wykonanych w oparciu o te strukture.Planarna cienkowarstwowa struktura magnetycz¬ na zawierajaca podklad z rozmieszczona na nim odpowiednio warstwa amorficzna i warstwa magne¬ tyczna, majaca miedzywarstwe z materialu nie¬ magnetycznego wedlug wynalazku zawiera warstwe amorficzna od strony stykajacej sie z warstwa magnetyczna, posiadajaca nierównosc powierzch¬ niowa, której okres jest porównywalny z szero¬ koscia granic miedzydomenowych warstwy magne¬ tycznej, a miedzywarstwowa z materialu niema¬ gnetycznego jest wykonana w postaci wtracen dyskretnych, których rozmieszczenie jest okreslone nierównosciami warstwy amorficznej.Celowe jest dla uproszczenia technologii wpro¬ wadzenie do planarnej cienkowarstwowej struktury magnetycznej dodatkowej warstwy metalicznej o nierównej powierzchni, której nierównosci maja okres równy okresowi nierównosci warstwy amor¬ ficznej, przy czym dodatkowa warstwe umieszcza sie pomiedzy podkladem i warstwa amorficzna.Korzystne jest w planarnej, cienkowarstwowej strukturze magnetycznej wykonanie podkladu ze stopu zawierajacego 98,6% Al i 1,4% Mn, warstwy magnetycznej ze stopu NiFeCo, miedzywarstwy z miedzi, warstwy amorficznej z SiO i warstwy metalicznej z aluminium.Planarna, cienkowarstwowa struktura magne¬ tyczna wedlug wynalazku posiada wysoki próg 78 571* T8S71 4 gestosci informacji, niski stopien zanikania granic miedzydomenowych i wysoka powtarzalnosc cha¬ rakterystyk magnetycznych, tak w plaszczyznie podkladu jak i od podkladu do podkladu.Przedmiot wynalazku wyjasniono blizej w przy¬ kladzie wykonania przedstawionym na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny planarnej cienkowarstwowej struktury magnetycz¬ nej wedlug wynalazku, fig. 2 zas — krzywe zalez¬ nosci sily koercji Hc warstw magnetycznych od sredniej grubosci d miedzywarstwy przy róznych nierównosciach S warstwy amorficznej i róznych temperaturach T osadzenia miedzywarstwy.Struktura przedstawiona na fig. 1 zawiera pod¬ klad 1, warstwe metaliczna 2 majaca nierównosc powierzchniowa, warstwe amorficzna 3,. której okres X nierównosci }est okreslony nierównoscia powierzchniowa warstwy metalicznej 2 i warstwe magnetyczna 4 z miedzywarstwa 5 z materialu niemagnetycznego, wykonana w postaci wtracen dyskretnych, których rozmieszczenie jest okreslone nierównosciami powierzchni warstwy amorficznej 3.Krzywa 6 na fig. 2 odpowiada strukturze war¬ stwowej na podkladzie polerowanym i odzwier¬ ciedla zaleznosc sily koercji Hc (os rzednych) od sredniej grubosci d (os odcietych) miedzywarstwy, osadzonej w temperaturze TV Nierównosc warstwy amorficznej charakteryzuje sie parametrem S wy¬ razajacym amplitude i okres nierównosci krzywa 6 wykonano dla przypadku S = So — najmniejszej nierównosci.Krzywa 7 odpowiada strukturze warstwowej na warstwie amorficznej o nierównosci Sj S0. Tem¬ peratura podkladu przy osadzaniu miedzywarstwy w tym przypadku, taka sama jak wyzej — T1# Krzywa 8 odpowiada strukturze warstwowej na warstwie amorficznej o nierównosci Sj. Tempera¬ tura osadzania miedzywarstwy w tym przypadku T2ti.Krzywe 9 i 10 ilustruja zaleznosc Hc od sredniej grubosci d miedzywarstwy przy zwiekszeniu nie¬ równosci (S2 Sj) dla krzywej 9 i S8 S2 dla krzywej 10 warstwy amorficznej, przy czym krzywa 10 odpowiada planarnej strukturze magne¬ tycznej, w której warstwa amorficzna ma po¬ wierzchniowa nierównosc S8, wspólmierna z szero¬ koscia granic miedzydomenowych warstwy magne¬ tycznej tej struktury. Temperatura osadzania miedzywarstwy dla krzywych 9 i 10 — T1# Z analizy przytoczonych krzywych 6—10 wynika, ze powierzchniowa nierównosc warstwy amorficz¬ nej powieksza sile koercji Hc warstwy magnetycz¬ nej. Dla wartosci d = 0 przy zwiekszeniu nierów¬ nosci od S do S, sila koercji rosnie od Hc0 do Hc8, To zwiekszenie wynika ze wzrostu gradientu energii magnetycznej granicy miedzydomenowej. W miare zblizania okresu X nierównosci do szerokosci gra¬ nicy miedzydomenowej udzial w zwiekszeniu sily koercji rosnie. Dyskretne wtracenia miedzywar¬ stwy z niemagnetycznego materialu w warstwie magnetycznej daja dodatkowy gradient energii granic miedzydomenowych i zwiekszaja sile koercji warstwy magnetycznej do okreslonej granicy (fig. 2 krzywe p, 7). Przy dalszym zwiekszaniu sredniej grubosci d miedzywarstwy obserwuje sie obniza¬ nie Hc, co jest zwiazane ze zmiana struktury miedzywarstwy z dyskretnej w;ciagla x w rezulta¬ cie tego z powstawaniem granic miedzydomeno- 5 wych z auasi-zamknietym strumieniem magne¬ tycznym.Wplyw temperatury T podklacjter przy fesadzaniu miedzywarstwy jest widoczny zrporównania krzy¬ wych 7 i 8. Ze wzrostem temperatury maksimum 10 sily koercji Hc na krzywej Hc~ f(d) przesuwa sie w obszar wiekszych srednich grubosci d miedzy¬ warstwy, to jest dt dla T^ i d2 dla T2.Przebieg zaleznosci Hc^ f(d) (krzywe 8, 9 i 10) dla róznych nierównosci Slt S2,| Sa ilustruje zja- 15 wisko wspóldzialania dyskretnej miedzywarstwy i nierównosci warstwy amorficznej.Wykorzystanie jedynie skutku nierównosci pod¬ kladu dla zwiekszenia sily koercji Hc warstwy magnetycznej prowadzi do znacznego rozrzutu wiel¬ kosci sily koercji (od HC1 do HC3 na fig. 2).Przyczyna tego jest, ze praktycznie bardzo trud¬ no jest utworzyc powierzchnie ze stala nierów¬ noscia na calej plaszczyznie. Wybór grubosci dx miedzywarstwy, która zapewnia maksymalny wzrost sily koercji Hc na powierzchni z najmniejsza mozliwa do otrzymania nierównosci Sx (strefa A na fig. 2) zapewnia zarówno zwiekszenie sily koercji jak i zmniejszenie jej rozrzutu na podkla¬ dzie do przedzialu H'c— H£. Absolutna wielkosc rozrzutu (H£ — H't) zalezy od dokladnosci utrzyma¬ nia sredniej grubosci dt miedzywarstwy.W opisanym wariancie wykonania planarna, cienkowarstwowa struktura magnetyczna ma pod- J5 klad ze stopu 98,6% Al i 1,4% Mu; warstwe magne¬ tyczna ze stopu NiCoFe, miedzywarstwe z miedzi, warstwe amorficzna z SiO i metaliczna warstwe z aluminium.Opisana planarna, cienkowarstwowa strukture l0 magnetyczna wytwarza sie w sposób nastepujacy.Na podkladzie 1 ze stopu 1,6% Mu i 97,4% Al o czystosci powierzchni 12—13 klasy w warunkach prózni nie gorszej niz 5—10—5 milimetrów slupa rteci i w obecnosci jednorodnego pola magnetycz- 45 nego o natezeniu nie mniejszym niz 50 erstedów metoda kondensacji w prózna osadza sie warstwe 2 aluminium o grubosci 500—700 A, przy tempera¬ turze podkladu 160—220°C i przy predkosci napyla¬ nia aluminium 5—15 A/sek. 50 Warstwa aluminium tworzy na powierzchni pod¬ kladu 1 nierównosci, której okres X dla przedzialu grubosci aluminium 500—.700 A okresla sie gestoscia poczatkowych osrodków krystalizacji w pierwszej chwili kondensacji aluminium. 55 Wspólczynnikami wiodacymi tego procesu sa temperatura T podkladu i szybkosc napylania. Od¬ powiedni wybór tych parametrów w wymienionych przedzialach pozwala na otrzymanie okresu — nie¬ równosci na powierzchni aluminium wspólmierne- w go z szerokoscia miedzydomenowych granic war¬ stwy magnetycznej 4. Nastepnie na warstwe alu¬ minium napyla sie warstwe 3 tlenku krzemu o grubosci 0,5—1,5 u przy temperaturze T pod¬ kladu 1 w granicach 180—200°C i szybkosci kon- « densacji 80—240 A/sek.r 78 871 Na warstwe 3 tlenku krzemu nanosi sie pierwsza czesc warstwy magnetycznej 4 ze stopu NiFeCo, grubosci 200—650 A, przy temperaturze 170—200°C i predkosci kondensacji 8—16 A/sek. Dalej na pierwszej czesci warstwy magnetycznej 4 osadza sie miedzywarstwe 5 miedzi o sredniej grubosci 10—55 A w zaleznosci od temperatury T podkladu przy napylaniu miedzi. Szybkosc kondensacji miedzi 20—30 A/sek. W tych warunkach miedzywarstwo- wa miedziowa ksztaltuje sie w formie dyskretnej struktury, której charakter przy zachowaniu opisa¬ nych parametrów napylania okresla sie nierów¬ noscia powierzchni S warstwy SiO. Dalej nanosi sie druga czesc warstwy magnetycznej 4 o grubosci 200—650 .A P^y temperaturze podkladu 170—200°C i predkosci kondensacji 8—16 A/sek.W otrzymanej strukturze warstwa amorficzna 3 tlenku krzemu izoluje warstwe NiFeCo od war¬ stwy Al i tym samym wyklucza bezposredni wplyw struktury krystalograficznej warstwy alu¬ minium na magnetyczna, zachowujac czysto geo¬ metryczny wplyw nierównosci S powierzchni na sile koercji Hc warstwy magnetycznej. PL