DE2163607A1 - Magnetooptische speicherschicht - Google Patents
Magnetooptische speicherschichtInfo
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Description
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT ' München 2 s denL'
Berlin und München Witteisbacherplatz
VPA ^ .,',· , j I. vj
Magnetooptische Speicherschicht
Die Erfindung bezieht sich auf eine Speicherschicht für
Curietemperaturschreiben und magnetooptisches Auslesen.
Ferro- oder ferromagnetische Schichten, deren Curietemperatur
oberhalb der Raumtemperatur liegt, eignen sich als magnetooptisches Speichermaterial. In dieses
magnetooptische. Speichermaterial wird die Information.
dureh das Erhitzen einer kleinen Stelle der Speicherschicht bis über die Curietemperatur eingeschrieben.
Magnetooptische Speicherschichten solcher Art sind
bekannt. Vor allem finden Mangan-Wismut-Schichten als
magnetooptisches Speichermaterial Verwendung.
Bei der Verwendung von Mangan-Wismut-Schichten als magnetooptisches
Speichermaterial stellt sich heraus, daß solche Schichten Nachteile haben. So führt das Curietemperatur- %
Schreiben bei Schichten aus Mangan-Wismut-Material in der Tieftemperaturphase infolge der geringen Temperaturdifferenz;
zwischen der Curietemperatur (3600C) und der Zersetzungstemperatur
(445 C) leicht zur Zerstörung der Schichten. Die hohe Curietemperatur des Mangan-Wismut-Materials in der
Tieftemperaturphase, erfordert außerdem eine hohe Laserleistung
zum Einschreiben der Information.- Beim Einschreiben und beim raschen Abkühlen wird an beschriebenen Stellen
das Material der Mangan-Wismut-Schient aus der Tieftemperatur~
phase teilweise'in die Hochtemperaturphase umgewandelt, so
daß die Schicht inhomogen wird. Die voneinander unterschiedlich große Faradaydrehung der beiden Phasen verschlechtert
den Hell-Dunkelkontrast beim Auslesen, d.h. das Lesesignal
3 0 98 2S/0995 -„.~,Μδι
BAD ORIGINAL
VPA 9/71 P/1048 vP/LoC ' . . ■ '
wird geändert. Die Curietemperatur liegt bei Mangan-Wismut-Material
in der Hochtemperaturphase bei 180°C. Schichten der Hochtemperaturphase wandeln, sich jedoch bei Raumtemperatur
mit der Zeit in die Tieftemperaturphase um.
Eine Aufgabe der·Erfindung ist es, magnetοoptisehe Schichten:
anzugeben, die die vorangehend, im Zusammenhang mit Mangan-Wismut-Schichten,
beschriebenen Nachteile nicht aufweisen.
Diese Aufgabe wird durch eine Speicherschicht gelöst, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß als Speichermaterial
eine Verbindung oder eine Mischung von Verbindungren
aus Eisen und/oder Kobalt und/oder Nickel mit einem oder
mehreren der Elemente Praseodym, Neodym, Samarium, Gadolinium Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium oder Yttrium
mit einer Curietemperatur, die oberhalb der Raumtemperatur liegt, vorgesehen ist.
Vorzugsweise sind als Seltenerd-Kobalt-Verbindungen die
Verbindungen PrCo,, NdCo^, DyCo5, HoCo5 und ErCo5, als
Seltenerd-Eisen-Verbindungen die Verbindungen PrFe^, NdFe^r
SmFe,,, Gd2Pe^, Tb^Fe, Dy2Fe,,,, und Ho2Fe^ vorgesehen.
Die vorzugsweise vorgegebenen Verbindungen haben den Vorteil t
daß die Curietemperaturen nur wenig oberhalb der Raumtemperatur liegen. Dadurch ist es möglich, bei. der Einspeicherung der
Information mit einem minimalen Energieaufwand auszukommen.
Ein weiterer Vorteil der als Speicherschicht dienenden
erfindungsgemaßen Speicliermaterialien liegt darin, daß die
Temperaturdifferenzen zwischen den Curietemperaturen und den
Sersetzungstemperaturen groß sind, wobei unter Zersetzungstemperatur diejenige Temperatur zu verstehen ist, bei der
eiiie Zerstörung des Speichermaterials erfolgt.
3Q9826/09S5
Torteilhafterweise erfolgt weder bei der Curietemperatur noch
im Bereich zwischen der Curietemperatur und der beim Curietemperaturschreiben
erreichten maximalen Temperatur, die etwa 15O°C oberhalb der Curietemperatur liegt, eine
Phasenumwandlung.
Zu der Erfindung führten die folgenden Überlegungen.
' Das Curietemperaturschreiben stellt an die Speichermaterialien verschiedene Anforderungen. Die verwendeten, Speichermaterial '
lien müssen ein ferro- oder ferrimagnetisches Verhalten zeigen, ein gutes Wärmeleitvermögen besitsen, damit der ( Λ
beschriebene Punkt rasch abkühlt, die Curietemperaturen sollen etwa im Bereich zwischen 20°C und 180°C liegen, um die
Laserleistung so gering wie möglich au halten müssen die
Speichermaterialien eine große uniaxiale Anisotropie aufweisen, damit die Magnetisierung senkrecht sur Schichtebene
liegen kann. Dünne magnetοoptische Speicherschichten
müssen außerdem folgende Bedingungen erfüllen. Sie sollen eirphasig sein (wenn ein Phasengemisch vorliegt,<
soll die höchste vorkommende Curietemperatur zwischen etwa 20 C und etwa 180°C liegen), in dem, beim Schreiben verwendeten
Temperaturbereich darf außer der magnetischen Phasenumwandlung keine andere Phasenumwandlung erfolgen.-Außerdem
soll ein genügend großes Verhältnis der Faraday-Drehung zur m
Absorption gegeben sein und die Schichten sollen 'auf einem
technisch verwendbaren Substrat aufwachsbar sein. Die Koerzitivfeldstärke muß ausreichen, um die ummagnetisierten
Bereiche stabil zu halten und die stabile Bereichsgröße soll zum Einzelpunktschreiben ungefähr 10 /um und für die holografische
Speicherung weitaus kleiner als 1 /um sein.
Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der Beschreibung
der Erfindung hervor.
Bei den Seltenerd-Eisen-Verbindungen nimmt die Curietemperatur
mit steigenden; Zusatz des Seltenerd-Elementes
BAD 309826/0 9.95
zu. Die Curietemperaturen der Seltenerd-Eisen-Verbindungen
liegen zwischen -40,5°C (Tm2Fe17) und 167°C (Gd2Fe17). In
dem Bereich der Curietemperaturen von etv/a 20°C bis etwa 1800C
liegen die Seit enerd-Eisen-Verbindungen PrFe7, NdFe7, SmFe7,
Gd2Fe17, Tb2Fe17, Dy2Fe17 und HOoFe17. Bezüglich ihrer Curietemperaturen
und -ihrer Kristallstrukturen sind diese Verbindungen besonders gut als magnetooptische Speichermaterialien
geeignet.
Bei den Seltenerd-Kobalt-Verbindungen nehmen die Curietemperaturen
mit steigendem Zusatz des Seltenerd-Elesientes
ab'. In dem Temperaturbereich von etwa 20°C bis etwa 1800C
liegen die Verbindungen PrCo7, NdCo-*, DyCo^, HoCo, und
ErCo^. Bezüglich ihrer Gurietemperaturen und ihrer Kristallstrukturen
sind diese Verbindungen besonders gut als magnetooptische Speichermaterialien geeignet.
Eine Speicherschicht aus den vorgenannten speziellen Materialien
besitzt eine magnetische Vorzugsrichtung. Dies hat unter anderem zur Folge, daß die beim Curietemperaturschreiben in
entgegengesetzter Richtung magnetisierten Bereiche kleiner und stabiler sind.
In dünnen magnetischen Schichten ist .jeder Zustand der
Magnetisierung stabil, dessen Magnetisierungsrichtung in der Schichtebene liegt. Um die Magnetisierung entgegen dem entmagnetisierenden
Feld aus der Schichtebene zu drehen bedarf es einer Energie, der Kristallanisotropie-Energie, die größer
als die Energie dieses entmagnetisierenden Feldes ist. Bei einer Speicherschicht aus den vorgenannten Materialien ist
die Kristallanisotropie-Energie größer als die Energie des entmagnetisierenden Feldes. In orientierten Schichten, bei
denen die Richtung der c-Achse senkrecht zur Schicht steht, liegt die Magnetisierung senkrecht zur Schicht. Dabei entspricht
die Richtung der c-Achse der magnetischen Vorzugsachse. ...n;,-\
309826/0995 ■ · ~
BAD QRSGlMM,
Schmelzen von Seltenerd-Eisen-Verbindungen bzw. von
Seltenerd-Kobalt-Verbindungen greifen hochschmelzende ·
Werkstoffe an. Bei der Herstellung können sich daher
Änderungen der Zusammensetzung der -Verbindungen ergeben.
Aus diesem Grund werden die erfindungsgemäßen Speicherschichten aus diesen Verbindungen vorzugsweise nach dem an sich
bekannten Schwebeschmelzverfahren hergestellt. Ein weiterer Grund, der für dieses Herstellungsverfahren spricht, liegt
in der geringen Neigung der Seltenerd-Metalle ineinander zu diffundieren. Es können schon dünnste Oxidschichten als
Diffusionsbarrieren wirken.
Infolge des hohen Dampfdruckes der seltenen Erdmetalle kann nicht unter Vakuum geschmolzen v/erden. Vorzugsweise wird
daher in einer HeIium-Atmosphäre gearbeitet. In dem Sonderdruck
aus Kobalt, Kobaltinformation, Düsseldorf, Nr. 32/33
(Septemer/Dezember 1966) ist auf den Seiten 4 und 5 ein Schwebeschmelzverfahren beschrieben.
Die vorzugsweise nach dem Schwebeschmelzverfahren hergestellten Seltenerd-Eisen-Verbindungen bzw* Seltenerd-Kobalt-Verbindungen
.werden vorteilhafterweise pulverisiert und im Ultrahechvakuum
durch Flashverdampfung auf ein Substrat aufgedampft. Die pulverisierten -Verbindungen werden dabei beispielsweise stetig
in ein Schiffchen gestäubt und von dort aus verdampft. Als Substrate werden vorzugsweise Quarz oder" Saphir verwendet.
8 Patentansprüche
309826/0995
Claims (8)
- PatentansprücheSpeicherschicht für Curietemperaturschreiben und magnetooptisches Auslesen, dadurch gekennzeichnet, daß als Speichermaterial eine Verbindung oder eine Mischung von Verbindungen aus Eisen und/oder Kobalt und/oder Nickel mit einem oder mehreren der Elemente Praseodym, Neodym» Samarium, Gadoliniums Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium oder Yttrium mit einer Curietemperatur, die oberhalb der Raumtemperatur liegt, vorgesehen ist*
- 2. Speicherschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Curietemperatur der Speichermaterialien zwisehen 200C und 1S0°C liegt.
- 3. Speicherschicht nach Anspruch 1 cder 2, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das Speichermaterial aus einer der Seltenerd-Kobalt-Verbindungen PrCo^, NdCo7., DyCo-, HoCox oder ErCo7, oder einer Mischung dieser Verbindungen besteht.
- 4. Speicherschicht nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das .Speichermaterial aus einer der Seltenerd-Eisen-Verbindungen PrFey, NdFe^, SmFe1-,., Gd2Fe^y, TbpFe^y, Dy^.Fe^y oder HOpFe^y oder einer Mischung dieser Verbindungen besteht.
- 5. Speicher schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß sie durch Auswahl des' Speichermaterials eine magnetische Vorzugsrichtung besitzt.
- 6. Speicherschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurchg e k e η η ζ e i c h η e t ,daß eie durch Auswahl des Speicher-309828/0995 '.materials eine magnetische Kristallanisotropie-Energie besitzt, die größer als die Energie des entmagnetisierenden Feldes der Schicht ist.
- 7. Speicherschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Wärmeleitvermögen der verwendeten Speichermaterialien groß ist.
- 8. Verfahren zur Herstellung einer Speieherschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß ein im Schwebeschmelzverfahren gewonnenes Material für die Speicherschicht im Ultrahochvakuum mittels Flashverdampfung auf ein Substrat aufgedampft wird.309826/0995
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