DE1800523A1

DE1800523A1 - Verfahren zur Herstellung einer Magnetschicht mit niedriger Magnetostriktion und mit hoher Koerzitivkraft fuer magnetische Aufzeichnungstraeger

Info

Publication number: DE1800523A1
Application number: DE19681800523
Authority: DE
Inventors: Rogalla Dr-Ing Dietrich Robert
Original assignee: IBM Deutschland GmbH
Current assignee: IBM Deutschland GmbH
Priority date: 1968-10-02
Filing date: 1968-10-02
Publication date: 1970-07-02
Also published as: FR2019640A1; JPS4816120B1; GB1272149A; US3625849A

Description

IBM DsUtBChIiind Internationale Büro-Masdiinen Gcselhdiaft mbH

Böblingen, I3, April 1970 ka-sc

Anmelderin: IBM Deutschland

Iraternationale Büro-Maschinen Gesellschaft mbH 7032 Sinde!fingen

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenzeichen der Anmelderin: Docket GE 968 048

Verfahren zur Herstellung einer Magnetschicht mit niedriger Magnetostriktion und mit hoher Koerzitivkraft für magnetische Aufze ichnungs träger

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Magnetschicht mit niedriger Magnetostriktion und mit hoher Koerzitivkraft für magnetische Aufzeichnungsträger durch ein magnetisches Material., das aus einer stabilen Mehrphasen-Legierung mit magnetischen und nichtmagnetischen Komponenten besteht,

Es ist bekannt, für die magnetische Aufzeichnung von binären Informationszeichen Plattenspeicher zu verwenden, die eine sehr dünne einphasige homogene Magnetschicht aufweisen. Bei der Herstellung dieser dünnen Magnetschichten ist es von grosser Bedeutung, dass sie eine hohe Koerzitivkraft und geringe Dicke der magnetischen Schicht aufweisen, da nur dann die Möglichkeit besteht, die binären Informations-

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zeichen in einer hohen Bitdichte am magnetischen Aufzeichnungsträger aufzuzeichnen. Dünne Magnetschichten der genannten Art können in bekannter Weise z.B. dadurch erreicht werden, dass reines Kobalt im Kathodenzerstäubungsverfahren auf einen nicht magnetischen Träger aufgetragen wird. Eine dünne Magnetschicht dieser Art ermöglicht zwar eine hohe Bitdichte der magnetischen Aufzeichnung, jedoch besteht andererseits der Nachteil, dass die Magnetschicht eine hohe Magnetostriktion aufweist, d.h. dass durch mechanische Spannung Koerzitivkraft und Magnetisierungsrichtung einer Aufzeichnung verändert werden. Diese ungünstige Eigenschaft der dünnen Kobaltschicht kann demnach zur Folge haben, dass die magnetische Aufzeichnung einer Magnetplatte durch die Einwirkung von Stössen und Schlägen verlorengeht. Die Herstellung von dünnen Co-Schichten der genannten Art wird erläutert durch den Aufsatz von D.E. Speliotis, Journal of Applied Physics, Band 38· Jahrgang 1967, Seite 1207.

Um die hohe Magnetostriktion eines magnetischen Materials, das z.B. für einen Dauermagneten verwendet wird, zu vermeiden, war es auch bereits bekannt, das magnetische Material aus einer Zwei-Phasen-Legierung herzustellen. Die Komponenten dieser bekannten Legierung bestehen aus einer magnetischen und einer nichtmagnetischen Phase. Durch das Ziehen des Materials in Form von Drähten war es möglich, der magnetischen Komponente der Legierung eine magnetische Anisotropie zu geben, welche eine niedrige Magnetostriktion des Materials zur FojKlge hat. Ein Material dieser Art hat zwar eine niedrige Magnetostriktion, die dazu erforderliche Herstellungsart durch Ziehen oder Walzen des Materials ist jedoch nicht geeignet für magnetische Aufzeichnungsträger, die zur Darstellung einer hohen Bitdichte der magnetischen Aufzeichnung eine möglichst geringe Schichtendicke aufweisen sollen. Legierungen der genannten Art sind beschrieben in der Zeitschrift "Nature", Band Ιοί, Jahrgang 1948, Seite 502,

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Die Herstellung von Magnetschichten für magnetische Aufzeichnungsträger wird gemäss der Erfindung dadurch verbessert, dass eine Legierung mit magnetischen und nichtmagnetischen Komponenten bei Normaltemperatur in einer einphasigen homogenen Schicht, deren Schiehtendicke kleiner ist als 10 000 A auf einen nichtmagnetischen Träger aufgetragen wird, und dass das aufgetragene Material bei einer Temperatur, die grosser ist als 200 ⁰C und während einer Zeitdauer, die grosser ist als eine Stunde in einem inerten Schutzgasmedium erhitzt wird, wodurch eine Struktur von über den gesamten Schichtquerschnitt gleichmäßig verteilten anisotropen Eindomänenteilchen entsteht. Durch die Glühung wandelt sich die metastabile einphasige Struktur in eine stabile zweiphasige Struktur um, in der die magnetische Phase homogen verteilt über den ge- Λ samten Schichtquerschnitt in Form von Eindomänenteilchen vorliegt.

Eine dünne Magnetschicht, die in der genannten Art hergestellt wird, hat eine niedrige Magnetostriktion und eine hohe Koerzitivkraft. Diese Eigenschaften ergeben sich durch Formanisotropie und/oder durch Kristallanisotropie der in der Legierung enthaltenen Eindomänenteilchen.

Zur Herstellung eines magnetischen Materials ist es zwar bereits bekannt, an einem nichtmagnetischen Träger eine Legierung aus einer nichtmagnetischen und einer magnetischen Komponente in einer dünnen Schicht aufzutragen und diese anschliessend durch Erhitzung in einen stabilen Zweiphasen-Zustand zu überführen. Es i ist demnach bekannt, magnetisches Material in Form einer dünnen Schicht durch eine" stabile Zweiphasen-Legierung herzustellen. Es ist jedoch nicht bekannt, dieses Material in einer dünnen Schicht mit einer niedrigen Magnetostriktion für magnetische Aufzeichnungsträger herzustellen. Durch das bekannte Verfahren kann die Zwei-Phasen-Struktur nur in Form zweier übereinanderliegender Schichten der magnetischen und der unmagnetischen Phase erreicht werden. Eine aus über den gesamten Schichtquerschnitt gleichmäßig verteilten anisotropen Eindomänenteilchen bestehende Schicht konnte nicht erzielt werden. Das bekannte Verfahren ist beschrieben durch den Aufsatz von Kneller in der Zeitschrift "Journal of Applied Physics", VoI 35, Nr. 1, Juli 1964, Seite 2210 - 2211.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Abbildungen näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt den Verlauf der magnetischen

Koerzitivkraft H einer Legierung, die

in Abhängigkeit von der Glühtemperatur T aus dem Mischphasenzustand in den Zweiphasen-Zustand übergeführt wird.

Die Fig. 2 zeigt das Rechteckverhältnis der Remanenzinduktion/Sättigungsinduktion des magnetischen Materials in Abhängigkeit der Temperatur T.
Die Glühzeit beträgt 2 1/4 Stunden.

Eine aus einer magnetischen Komponente, z.B. Co und einer unmagnetischen Komponente Cu bestehende Legierung wird durch eines der bekannten Verfahren wie z.B. galvanische Beschichtung, Aufdampfen im Vakuum, oder durch Kathodenzerstäubung in Form einer homogenen Schicht auf einen nichtmagnetischen Träger aufgetragen. Die Beschichtung des nichtmagnetischen Trägers erfolgt bei Normaltemperatur in einer Schichtendicke, die kleiner ist als 10 000 A. Wenn diese Schichtendicke erreicht ist, wird das aufgetragene Material bei einer Temperatur die grosser ist als 200 ⁰C erhitzt. Die Erhitzung des Materials wird durchgeführt während einer Zeitdauer, die grosser ist als eine Stunde, und sie erfolgt innerhalb eines chemisch inerten Schutzgasmediums, z.B. Argon, damit eine Oxydation des Materials vermieden wird.

Die Legierung der aufgetragenen Dünnschicht kann Jeweils aus den folgenden beiden Komponenten bestehen:

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Tabelle Magn. Komponente Unmagn. Komponente

Co	Au
Co	Cu
Fe	Au
Pe	Cu
Ni	Au

Die Fig. 1 zeigt die magnetischen Eigenschaften einer Coi Cu-Legierung in Abhängigkeit von der Glühtemperatur T. Aus der graphischen Darstellung geht hervor, dass die Koerzitivkraft H₀ der dünnen Legierungsschicht bei einer Temperatur von 600 C einen Maximalwert erreicht. Bei dieser Temperatur hat die Legierung gleichzeitg ihre Kristallstruktur geändert. Unterhalb der Temperatur von 600 C besteht im Bereich M die Legierung hauptsächlich aus einer einzigen thermodynamisch metastabilen Mischphase der magnetischen und der unmagnetischen Komponenten. Um die gewünschte stabile Zweiphasen-Legierung zu erhalten, wird die Legierungsschicht auf eine Temperatur bis zu 60Q ⁰C erhitzt. Wenn die Legierung bei dieser Temperatur im Bereich Z ihren Zweiphasen-■ Zustand erreicht, ergibt sich eine Kristallstruktur, in welcher durch Formanisotropie und/oder Kristallanisotropie magnetische Eindomänen-Teilchen gebildet werden.

Diese Struktur entsteht jedoch nur dann, wenn beim Auftragen der dünnen Schicht keine Vorkeimung durch eine der Legierungskomponenten stattfindet, d.h. der Beginn der Kondensation muß für alle Komponenten identisch sein. Andernfalls kann beim Glühen die Bildung von überelnanderllegenden Schichten aus magnetischem und unmagnetischem Material erfolgen. (Kneller, J. of Appi. Phys. 35 (1964), S. 2210-11.)

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Die fcm- und/oder Kristallanisotropie der gebildeten Zweiphasen-Legierung haben dieWirkung, dass das Legierungsmaterial eine niedrige Magnetostriktion aufweist. Die Legierung ist daher im hohen Maße geeignet zur Verwendung für plattenförmige magnetische Aufzeichnungsträger, die im Betrieb am Aufzeichnungsgerät durch mechanische Vibrationen des Schreib-Lese-Kopfes Schlagen und Stössen ausgesetzt werden können. Bei Auftreten der erwähnten Vibrationen verhindert die niedrige Magnetostriktion des Legierungsmaterials eine Löschung der magnetische« Aufzeichnung.

Die Fig. 2 zeigt die Darstellung der Werte Remanenzinduktion/ Sattigungsinduktion J^/J„ in Abhängigkeit von der Glühtemperatur

r s

T. Aus der Kurvendarstellung geht hervor, dass diese Werte bei einer Temperatur von 600 ⁰C, bei der gleichfalls der erwähnte Zweiphasen-Zustand der Legierung entsteht, einen Maximalwert erreichen. Da dieser Wert nahezu den Wert 1.0 erreicht, zeigt die Magnetisierungskurve der Legierung ein sehr gutes Rechteckverhältnis, so dass für die magnetische Aufzeichnung eine hohe Dichte erzielt werden kann.

Durch Kathodenzerstäubung der Legierung ergibt sich ein besonders zweckmässiges Verfahren für die Beschichtung des riichtmagnetischen Trägers. Dieses Verfahren bietet die Möglichkeit, die Legierung ohne besondere Hilfsmittel in einer homogenen Schicht aufzutragen. Für die magnetischen Eigenschaften derLegierung ist es ferner besonders zweckmässig, wenn die magnetische Komponente der Legierung kleiner·ist als 50 VoI %.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung einer Magnetschicht mit niedriger Magnetos tr iiction und mit hoher Koerzitivkraft für magnetische Aufzeichnungsträger durch ein magnetisches Material, das aus einer stabilen Mehrphasen-Legierung mit magnetischen und nichtmagnetischen Komponenten besteht, dadurch gekennzeichnet, dass eine Legierung mit magnetischen und nichtmagnetischen Komponenten bei Normaltemperatur in einer einphasigen homogenen Schicht, deren Schichten-

dicke kleiner ist als 10 000 A, auf einen nichtmagnetischen Träger aufgetragen wird, und dass das aufgetragene Material bei einer Temperatur, die grosser ist als 200 ⁰C und während einer Zeitdauer, die grosser ist als eine Stunde, in einem inerten Schutz-Gasmedium erhitzt wird, wodurch eine Struktur von über den gesamten Schichtquerschnitt gleichmäßig verteilten anisotropen Eindomänenteilchen entsteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Legierung aus den Komponenten Co, Au oder Co, Cu oder Fe, Au oder Ni, Au auf den nichtmagnetischen Träger aufgetragen wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Komponente der Legierung kleiner ist als 50 VoI %.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis J>_s dadurch gekennzeichnet, dass das auf den nichtmagnetischen Träger aufgetragene Material unter einer Strömung von inertem Schutzgas erhitzt wird.

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5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis ~5, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung mit magnetischen und nichtmagnetischen Komponenten durch Kathodenzeretäubung auf den nichtmagnetischen Träger aufgetragen wird.

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