DE3150403C2

DE3150403C2 - Verfahren zur Herstellung eines bespielten magnetischen Aufzeichnungsträgers

Info

Publication number: DE3150403C2
Application number: DE3150403A
Authority: DE
Inventors: Tuneo Hino Tokio/Tokyo Yanagida
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1980-12-23
Filing date: 1981-12-19
Publication date: 1984-10-31
Also published as: JPS57105827A; DE3150403A1

Abstract

Ein Muttermedium (20), das durch eine CoCr-Schicht gebildet ist, und ein Tochtermedium (17) mit einer TbFe-Magnetschicht (15) werden in engen Kontakt miteinander gebracht. Hitzestrahlen werden auf das Tochtermedium (17) gestrahlt, so daß die Informationen in dem Muttermedium (20) auf das Tochtermedium (17) übertragen werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines bespielten magnetischen Aufzeichnungsträgers durch Aufheizung eines Mutteiaufzf-qhnungsträgers und eines Tochteraufzelchnungsträgers Im gegenseitigen Kontakt, um dadurch die Information von dem bespielten Mutteraufzeichnungsträger auf den Tochteraufzeichnungsträger zu übertragen.

Ein Verfahren dieser Art Ist durch die RCA Technical Note TN-1000 vom 13. 2. 1975 bekannt geworden. Zur Dupllzlerung eines Magnetbandes wird ein Mutteraufzeichnungsträger, auf dem ein Signal aufgezeichnet 1st, auf eine Temperatur nahe seines Curiepunktes aufgeheizt und mit Ihm ein Tochteraufzelchnungstrig'r In engen Kontakt gebracht. Dadurch wird das Signal von dem Mutteraufzeichnungsträger auf das Tochterband übertragen. Angaben für ein geeignetes Material für diesen Prozeß sind In dieser Literaturstelle nicht enthalten.

Ein analoges Verfahren Ist durch die Zeltschrift Funkijhau 1972, Seite 764 bekannt, wo das gleiche Verfahren mit einem Chromdloxld-Magnetband durchgeführt wird. Chromdioxid weist eine longitudinal magnetische Anisotropie auf und läßt sich daher nur longitudinal magnetisieren.

Zur Aufzeichnung mit einer hohen Aufzeichnungsdichte zur Wiedergabe von Bild- oder Toninformationen, wie z. B. als Videoplatte oder PCM-Platte (PCM = Pulscodemodulation) Ist ein Aufzeichnungsträger bekannt geworden, der aus einem magneto-optlschen (kalorischen) Material, wie z. B. MnBl oder CoP hergestellt Ist. MnBl weist einen großen magneto-optischen Effekt und eine senkrechte magnetische Anisotropie auf, lsi also senkrecht zu seiner Oberfläche magnetisierbar. Im Lichte dieser Eigenschaften 1st dieses Material für eine hohe Aufzeichnungsdichte der Informationen untersucht worden. Obwohl kontinuierliche Intensive Untersuchungen stattgefunden haben, Ist seine Anwendung als Aufzeichnungsträger erfolglos geblieben, well einerseits das Signal-Rausch-Verhältnis des wiedergegebenen Signals aufgrunu des bei dem polykristallinen Material auftretenden Korngrenzrauschen ungenügend Ist und andererseits das Material chemisch Instabil Ist. Aufzeichnungsträger der CoP-Gruppe haben eine longitudinal Magnetislerungs-Vorzugsrlchtung und werden für die longitudinal Aufzeichnung der Information verwendet. In dem Bereich einer hohen Aufzeichnungsdichte, In dem die Wellenlänge des aufgezeichneten Signals kleiner als die 4fache Dicke der magnstlsierten Schicht 1st, wird der Bereich der Entmagnetisierung In der Richtung senkrecht zum Aufzeichnungsträger kielner als der Entmagnetlslerungsberelch In longltudlnaler Richtung, so daß der magnetische Vektor in dem Aufzeichnungsträger dreht und der magnetische Übergangspunkt unbestimmt wird, vgl. NIKKEI ELECTRONICS, 7. August 1978, Selten 100 bis 111. Data MR75-29, herausgegeben von der Magnetic Recording Research Society of the Institute of Electronic Communication Engineers of Japan, beschreibt, daß unter geeigneten Bedingungen Bereiche mit sägezahnförmlgen magnetischen Domänen auftreten und dies eine hohe Aufzeichnungsdichte verhindert. Weiterhin 1st Im Bereich einer hohen Aufzeichnungsdichte ein magnetisches Moment pro magnetischem Einheitsbereich aufgrund des Vorhandenseins der Entmagnetisierung sehr klein. Demzufolge entstehen erhebllehe Probleme Im praktischen Gebrauch, wenn das Material mit den erwähnten unerwünschten Eigenschaften für die Aufzeichnung und Wiedergabe mit Hilfe- eines magneto-optlschen Effekts benutzt wird.

Einige Verbindungen von Seltenerdemetallen und 3d-Übergangsmetallen, die kürzlich als magnetisches Blasen-Material untersucht worden sind, zeigen eine senkrechte magnetische Anisotropie, eine nlchtkrlstalllne

Struktur und einen magrseto-optlschen Effekt. Eigenschaften einiger Beispiele von Verbindungen von nlchtkrlstalllnen Seltenerdemetallen und 3d-Übergangsmetallen sind In Tabelie 1 aufgellstet.

Tabelle 1

Material

(ICHT)

Curie-Temperatur oder Kompensatlonstemperatur

Aufzelchnungslemperatur

Richtung der leichten Magnetisierbarkeit

Gd-Co	3,500	10-100	Tcomp	220
Gd-Fe	0-400	10-100	Tc	230
Tb-Fe	0-400	lk-7k	Tc	120
Dy-Fe	0-400	500-2,000	Tc	60

Die In Tabelle 1 aufgeführten Materlallen haben die folgenden vorteilhaften Eigenschaften:

1. Da sie nlchtkristallln sind, wird kein Korngrenzenrauschen erzeugt.

2. Eine hohe Aufzeichnungsdichte ist möglich wegen der senkrechten magnetischen Anisci-ipie, wenn die Materialien eine ausreichend große Koerzitivkraft Hc haben.

3. Das magneto-kalorlsche Aufzeichnen mit Hilfe eines Niederlelstungslasers ist möglich, da die Curie-Temperatur oder die Kompensatlonstemperatur mit 100 bis 200° C niedrig Ist.

Daher sind die In Tabelle 1 aufgeführten Materialien als magneto-optische (kalorische) Aufzelchnungsmaterlalien geeignet. Wenn die in Tabelle 1 aufgeführten Materlallen zur Herstellung von magneto-optischen (kalorischen) Aufzeichnungsträgern Im kommerziellen Maßstab verwendet werden, ist es notwendig, die bespielten Träger in großer Zahl und mit niedrigen Kosten herzustellen. Die hierfür überwiegend verwendeten Verfahren verwenden eine Kontakt-Übertragung. Bei einem Beispiel für das magnetische Übertragungsverfahren dieser Art werden Mutter- und Tochteraufzeichnungsträger, die auf Vorratsspulen aufgewickelt sind, in engen Kontakt miteinander durch eine Kombination einer Capstan-Welle und Andruckrollen gebracht, durch eine Magnetspule hlndurchgeführt und auf Aufwickelspulen aufgewickelt. Wenn die Magnetspule durch eine Vorspannungsquelle gespeist wird, werden Mutter- und Tochteraufzeichnungsträger durch ein magnetisches Vorspannungsfeld, das von der Magnetspule erzeugt wird, magnetisiert. Während des Ablaufs der hysteresefreien remanenten Magnetisierung verursacht ein schwaches Streumagnetfeld, das von dem Mutteraufzeichnungsträger ausgeht, die Übertragung der aufgezeichneten Information von dem Mutteraufzeichnungsträger auf den Tochteraufzeichnungsträger. Diese Übertragung ist Im wesentlichen dem allgemeinen magnetischen Aufzeichnungsverfahren mit einem Magnetkopf unter Verwendung einer Wechselvorspannung ähnlich. Diese Informatlonsübertragungsrr.ethode ist problematisch, wenn sie auf ein Medium mit einer hohen Koerzitivkraft, wie z. B. Cd-Co, Fb-Fe, Dy-Fe usw. (vgl. Tabeiie 1) angewandt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verfahren zur Herstellung eines bespielten magnetischen Aufzeichnungsträgers der Im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art so weiterzubilden, daß auch Informationen mit einer hohen Aufzeichnungsdichte thermisch übertragen werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Mutteraufzeichnungsträger mit einer einzelnen oder komplexen CoCr-Schicht mit einer senkrechten magnetischen Anisotropie aufgebaut wird und daß der Tochter&iifzelchnungsträger aus einem nichtkristallinen Seltenerde-3d-Übergangsmetall-Maierial mit senkrechter magnetischer Anisotropie gebildet wird.

Durch die erfindungsgemäße Wahl des Mutteraufzeichnungsträgers und des Tochteraufzeichnungsträgers läßt sich eine hohe Aufzeichnungsdichte aufgrund der senkrechten magnetischen Anisotropie erreichen, wobei die Verwendung des nichtkristallinen Materials das Auftreten von Korngrenzenrauschen vermeidet. Es sind somit Materlallen gefunden worden, die die geschilderten Nachtelle der bisher bekannten Materialien bei der thermischen Übertragung der Information nicht aufweisen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind In den Unt<-;ansprüchen angegeben. Vorteile der Erfindung sowie von vorteilhaften Ausführungsformen sind der nachstehenden Beschreibung eines Ausfuhrungsbeispiels zu entnehmen.

DK: Erfindung soll Im folgenden anhand eines In der Zeichnung dargestellten Ausführungsbtisplels näher erläutert werden. Es zeigt

Flg. 1 Magnetlslerungszustände In Abhängigkeit von der Temperatur,

Flg. 2 einen Querschnitt durch einen Mutter- und einen Tochteraufzelctmungsträger bei der Durchführung der magneto-kalorlschen Übertragung,

Flg. 3 die schemallsche Darstellung des Informationstransfers für einen Tochteraufzeichnungsträger, dfs aus einem Film mit senkrechter Magnetisierung gebildet Ist,

Flg. 4 die Darstellung des Informationstransfers, wenn als Mutteraufzeichnungsträger ein Film mit senkrechter Magnetisierung benutzt wird.

Erflndungsger.'iüß wird ein magneto-kalorlsches Übertragungsverfahren zur übertragung der auf dem Mutleraufzeichnungsträger aufgezeichneten Information auf den Tochteraufzeichnungsträger benutzt. Bei diesem Verfahren wird der Tfchleraufzelchnungsträger mit einer niedrigeren Curie-Temperatur als die des Mutteraufzeichnungsträgers aufgeheizt, um ein magnetisches Streufeld zu entwickeln. Der Tochteraufzeichnungsträger

wird durch das magnetische Streufeld magnetisiert.

Das Prinzip der magneto-kalorlschen Übertragung soll Im folgenden anhand der Fig. 1 erläuien werden. Fig. 1 A Illustriert als Diagramm die Veränderung der remanenten Magnetisierung, wenn die Temperatur sU:h von T auf Tc (Curie-Temperatur) ändert. In dem Bereich unterhalb von 7c sind die magnetischen Momente In der durch Pfeile angedeuteten Richtung ausgerichtet, wenn das magnetische Material bis zur Sättigung In dieser. In Flg. 1 B dargestellten Richtung magnetisiert Ist. Wenn die Temperatur T gleich oder größer als die Curie-Temperatur Tc 1st, übersteigt die Energie der Wärniebewegung die Energie, die die Richtungen der magnetischen Momente ausrichtet, so daß die magnetischen Momente zufällig orientiert sind, wie dies In Flg. 1 C dargestellt 1st. Hieraus resultiert eine Magnetisierung null d. h. ein unmagnetlsierter Zustand. Wenn unter

to dieser Bedingung ein äußeres magnetisches Feld auf dieses magnetische Material wirkt und die Temperatur des magnetischen Materials unter Tc absinkt, sind die magnetischen Momente In dem magnetischen Material In Richtung des äußeren magnetischen Feldes Hex ausgerichtet, wie dies In Flg. 1 D dargestellt Ist. Nach der Anwendung des äußeren magnetischen Feldes bleibt eine remanente Magnetisierung, die entsprechend der Richtung des äußeren magnetischen Feldes ausgerichtet Ist, auch wenn das externe magnetische Feld verschwindet. Das bedeutet, daß die magnetische Aufzeichnung ausgeführt lsi. Die Bedingungen für den Mutteraufzelchnungsträger zur Durchführung einer magneto-kalorischen Übertragung sind:

! Die Curie-Temperatur Tc des Mutteraufzeichnungsträgers Ist ausreichend größer als die des Tochieraufzelchnungsträgers.
2 Der Aufzeichnungsträger muß ein senkrecht magnetisierbarer Film sein, um eine ausreichende remanente

Magnetisierung auch In Bereichen mit einer hohen Aufzeichnungsdichte zu gewährleisten.
3 Der Aufzeichnungsträger muß chemisch stabil sein.

Ein CoCr-FiIm hat Ideale Eigenschaften für einen Mutteraufzeichnungsträger, nämlich eine Ideale senkrechte magnetische Anisotropie (d. h. senkrecht zur Oberfläche), eine hohe Aufzeichnungsdichte, eine gute chemische und thermische Stabilität und eine Curie-Temperatur von 400° C oder höher, wie dies In NIKKEI ELECTRONICS verzeichnet Ist.

Ein Verfahren zur Durchführung der magneto-kalorlschen Übertragung mit Hilfe des CoCr-Fllms als Mutteraufzeichnungsträger wird unten beschrieben.

In Flg. 2 wird als Muueraufzelchnungsträger eine einzelne CoCr-Schlcht 18 als magnetische Schicht benutzt, während in dem Tochteraufzeichnungsträger 17 ein TbFe-FlIm 15 als magnetische Schicht vorgesehen ist, wobei eine SlO-Schutzschlcht 16 mit einer Dicke von einigen zehn nm bis einigen hundert nm auf den TbFe-FlIm 15 aufgebracht Ist. Um den Effekt des Abstandsverlustes zum Zeltpunkt der Übertragung zu verringern, Ist es wünschenswert, daß der Schutzfilm 16 dünn Ist. Der CoCr-FlIm 18 Ist auf ein Substrat 19 durch Zerstäubung gebildet. Um eine große remanente Magnetisierung zu erreichen, sollte der Film 18 relativ dick sein, z. B. etwa 1 pm. Auch wenn der Film relativ dick 1st, weist er keine Beeinträchtigungen durch eine Demagnetlslerung Im Bereich hoher Aufzeichnungsdichte auf. Dies Ist ein wesentliches Merkmai des CoCr-Magrictlsieningsfi'ir.s mit senkrechter Magnetisierung. Der TbFe-FiIm 15 Ist durch Zerstäubung oder Aufdampfung gebildet. Er Ist vorzugsweise so dünn wie möglich ausgebildet, so lange er seine senkrechte magnetische Anisotropie behält, um die Empfindlichkeit des Films während der Übertragung zu erhöhen. Als wünschenswerter Bereich für die Dicke des Films 15 ergeben sich einige zehn nm bis einige hundert nm. Die magnetische Schicht 15 des Tochteraufzelchnungsträgers 17 wird in engen Kontakt mit der magnetischen Schicht 18 des Mutteraufzelchnungsträgers gebracht, wobei der Schutzfilm 16 zwischen beiden angeordnet Ist. Aufheizende Lichtstrahlen 13, die von einer lichtstarken Quelle, wie beispielsweise einer Halogenlampe, ausgestrahlt werden, werden auf den Mutteraufzeichnungsträger von oberhalb des Substrats 14 des Tochteraufzeichnungsträgers 17 gerichtet. Wenn die Temperatur der Magnetschicht 15 die Curie-Temperatur Tc überschreitet, wird die Magnetschicht 15 durch das Streumagnetfeld der Magnetschicht 18 des Mutteraufzeichnungsträgers 20 entsprechend der auf dem Mutteraufzeichüungsträgcr 20 gespeicherter, !nfcrrr.aticr. magnetisiert, so daß eine Informationsübertragung stattfindet. Um eine Übertragung mit einer hohen Aufzeichnungsdichte durchzuführen, muß er Tochteraufzeichnungsträger 17 durch einen Film mit senkrechter Magnetisierbarkeit gebildet sein und - wie oben erwähnt - eine ausreichend große Koerzitivkraft Hc aufweisen.

Im Falle der Verwendung eines Films mit einer longltudinalen Magnetisierbarkeit, wie z. B. γ FejO) mit Co wird in dem Bereich einer hohen Aufzeichnungsdichte mit einer aufgezeichneten Wellenlänge von etwa 1 μιπ der magnetische Übergangspunkt durch den Einfluß der Demagnetislerung Undefiniert, so daß es schwierig 1st, die Information auf einen Tochteraufzeichnungsträger zu übertragen, wie oben erwähnt 1st. Wenn ein Film mit longitudinaler Magnetisierbarkeit als Tochteraufzeichnungsträger 23 benutzt wird, wird der Tochteraufzeichnungsträger 23 durch das senkrechte Magnetfeld, das vom Mutteraufzeichnungsträger 26 entsteht, magnetisiert. Daraus resultiert, daß bei einer relativ niedrigen Aufzeichnungsdichte entmagnetisierte Regionen gebildet werden, wie dies In Flg. 3 verdeutlicht ist, wodurch das Signalrauschverhältnis vermindert wird. In einem Muueraufzelchnungsträger 23 mit einem Film mit senkrechter Magnetisierbarkeit, sind die Magnetisierungsrichtungen in dem Mutteraufzeichnungsträger und in dem Tochteraufzeichnungsträger, in das die Information übertragen wird, in einem 1 :1-Verhältnls, wie In Fig. 1 dargestellt. Dadurch wird das beschriebene Problem vermieden. Auch in dieser Hinsicht 1st es daher wünschenswert, einen Film mit senkrechter Magnetisierbarkeit als Mutteraufzeichnungsträger zu verwenden.

Als Substrat für den Tochteraufzeichnungsträger wird ein transparentes Material, wie beispielsweise Glas oder Polymethylmethacrylat (PMMA), benutzt. Die Einstrahlung der thermischen Strahlen durch das transparente Material wird zur Aufheizung der magnetischen Schicht 15 auf Tc oder höher durchgeführt. Dabei wird die Information in dem Mutteraufzeichnungsträger auf den Tochteraufzeichnungsträger übertragen. Der Mutterauf-

zeichnungsträger kann einen komplexen Aufzeichnungsträger mit einer Doppelschicht-Struktur sein, die einen
dünnen Film eines Materials mit einer hohen Permeabilität, wie L. B Fe oder FeNl, und einem dünnen CoCr-FlIm gebildet sein.

Wie oben ,näher erläutert, können für eine hohe Aufzeichnungsdichte geeignete Aufzelchnungsaufzelchnungsiräger dadurch hergestellt werden, daß eine einzelne CoCr-Schlcht mit einer hervorragenden senkrechten
Anisotropie oder einen komplexen Aufzeichnungsträger, wie z. B. CoCr Fe und CoCr · FeNl als Mutteraufzeichnungsträger benutzt werden und der Tochteraufzeichnungsträger durch ein nlchlkrlstalllnes Seltenerde-3d-', -sergangsmeiall mit einer senkrechten magnetischen Anisotropie gebildet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines bespielten magnetischen Aufzeichnungsträgers durch Aufheizung eines Mutteraufzeichnungsträgers und eines Tochteraufzelchnungsträgers im gegenseitigen Kontakt, um dadurch die Information von dem bespielten Mutteraufzeichnungsträger auf den Tochteraufzeichnungsträger zu übertragen, dadurch gekennzeichnet, daß der Mutieraufzelchnungsträger (20) mit einer einzelnen oder komplexen CoCr-Schlcht mit einer senkrechten magnetischen Anisotropie aufgebaut wird und daß der Tochteraufzelchnungsträger (17) aus einem nlchtkristalllnen Seltenerde-3d-Übergangsmetall-Materlal mit senkrechter magnetischer Anisotropie gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufheizung Wärmestrahlen auf den Tochteraufzeichnungsträger (17) gestrahlt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die CoCr-Schlcht aus CoCr · Fe oder CoCr · FeNl hergestellt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Tochteraufzeichnungsträger (17) mit einer TbFe-Magnetschlchi aufgebaut wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mutteraufzeichnungsträger (20) mit einem Material aufgebaut wird, das eine höhere Curie-Temperatur als das Material des Tochteraufzeichnungsträgers (17) aufweist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des TochteraufzelchnungstrSgers (17) ein TbFe-FiIm (15) auf ein Substrat (14) aufgebracht wird und daß ein Schutzfilm (16) auf dem TbFe-FiIm gebildet wird, der in den engen Kontakt mit dem Muiteraufzeichnungstrager (2ü) kommt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der TbFe-FlIm (15) In einer Stärke von einigen zehn bis einigen hundert nm aufgebracht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (14) des Tochteraufzelch-' nungsträgers (17) aus einem durchsichtigen Material gebildet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dab der Schutzfilm (16) aus SlO gebildet wird.