DE3443601A1 - Magnetaufzeichnungsmedium - Google Patents
MagnetaufzeichnungsmediumInfo
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Description
3443801
Magnetaufzeichnungsmedium
Die Erfindung betrifft ein Magnetaufzeichnungsmedium, das
einen mehrschichtigen magnetischen Dünnfilm, der auf einem nichtmagnetischen Träger ausgebildet ist, enthält. Insbesondere
betrifft die Erfindung ein senkrecht aufzeichnendes Medium mit verbesserter Oberflächenglätte und Orientierung.
Während einer Reihe von Jahren sind eine "Senkrechtaufzeichnungsmedien"
bekannt geworden, die deshalb so heißen, weil das Aufzeichnungsmedium senkrecht zu der Oberfläche seines
magnetisierbaren Dünnfilms magnetisiert wird. Dies geschieht deshalb, um die Dichte der magnetischen Aufzeichnung zu vergrößern.
Die japanische Patentveröffentlichung No. 58-91
offenbart ein aus einem Polyimidträger und einem darauf ausgebildeten
zweischichtigen magnetischen Dünnfilm bestehendes Senkrechtaufzeichnungsmedium, wobei die eine Schicht auf dem
Träger eine niedrige Koerzitivkraft aufweist und aus Molybdän/-Eisen/Nickel
besteht und die andere Schicht eine Magnetaufzeichnungsschicht aus Kobalt/Chrom ist. Magnetische Dünnfilme mit
dieser zweischichtigen Struktur haben eine Reihe von Vorzügen. Da der magnetische Kreis auf der Rückseite des senkrecht magnetisierbaren
Kobalt-Chrom-Films durch die hohe Permeabilität der Magnetschicht mit niedriger Koerzitivkraft teilweise geschlossen
ist, ist der magnetische Verlust minimiert und die Restmagnetisierung vergrößert.
Magnetische Dünnfilme mit den gewünschten umfassend guten Eigenschaften können erhalten werden, indem man den magnetischen
Dünnfilm aus einer mehrschichtigen Struktur aus Schichten mit unterschiedlichen Eigenschaften aufbaut.
Es ist bislang gängige Praxis gewesen, magnetische Dünnfilme mit einer solchen zweischichtigen Struktur durch Erhitzen
des nichtmagnetischen Trägers auf eine Temperatur oberhalb Raumtemperatur (250° C in Beispielen gemäß der japanischen
Patentveröffentlichung No. 58-91), durch Ausbilden einer Magnetschicht darauf mit niedriger Koerzitivkraft und hoher
Permeabilität durch Kathodenzerstäubung und weiterhin Ausbilden einer Magnetaufzeichnungsschicht aus Kobalt-Chrom darauf durch
Kathodenzerstäubung auszubilden. Die auf diese Weise gebildete Magnetschicht mit niedriger Koerzitivkraft und hoher Permeabilität
hat eine polykristalline Struktur, bei der verschiedene Kristallebenen einschließlich (11O), (ill) und (1OO) auf ihrer
Oberfläche freiliegen. Wenn die für die Senkrechtmagnetisierung bestimmte Magnetaufzeichnungsschicht auf der polykristallinen
hochpermeablen Magnetschicht ausgebildet ist, beeinflussen die unregelmäßigen Kristallebenen auf der Oberfläche der
darunterliegenden Magnetschicht die darüberliegende Magnetauf zeichnung s schicht , die insbesondere im Anfangsstadium des
Verfahrens ausgebildet wird, was zu lokalen Änderungen des Kristallwachstums des Magnetaufzeichnungsmediums führt. Insbesondere
wird das Kristallwachstum auf (111) vorangetrieben, während es in den anderen Ebenen verzögert ist. Dies führt zu
Störungen von Kristallwachstum und Orientierung der Magnetaufzeichnungsschicht,
so daß diese eine verschlechterte Oberflächenglätte aufweist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Magnetaufzeichnungsmedium
mit einem Dünnfilm mit mehrschichtiger Struktur anzugeben, das eine verbesserte Oberflächenglätte und Orientierung aufweist.
Diese Aufgabe wird durch ein Magnetaufzeichnungsmedium mit
einem nichtmagnetischen Träger und einem magnetischen Dünnfilm, der auf dessen Oberfläche ausgebildet ist, gelöst. Der magnetische Dünnfilm enthält mindestens eine kristalline und mindestens
eine amorphe Schicht.
Die kristalline Schicht grenzt vorzugsweise an die amorphe Schicht an, welche ihrerseits an den Träger angrenzt. Bei
einer bevorzugten Ausführungsform sind die Schichten metallisch,
und noch besser ist die amorphe Schicht ein Permalloyfilm und die kristalline Schicht ein Kobalt-Chrom-Film.
Die Fig. 1 und 3 der beigefügten Zeichnung sind Mikrophotographien
(X125) der Oberflächenstruktur von gemäß den Beispielen
1 und 2 der vorliegenden Erfindung hergestellten magnetischen
Dürinfilmen.
Fig. 2 ist eine Mikrophotographie (X125), die die Oberflächenstruktur
eines gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 hergestellten magnetischen Dünnfilms zeigt.
Erfindungswesentlich ist, daß mindestens eine Schicht des des mehrschichtigen magnetischen Dünnfilms amorph ist. Anders
als bei polykristallinen Filmen, bei denen verschiedene Kristallebenen auf der Filmoberfläche freiliegen, haben
amorphe Filme eine einheitliche Oberfläche. Wenn ein kristalliner Film auf der Oberseite eines solchen amorphen Films
ausgebildet wird, ist der gebildete kristalline Film nahezu völlig frei vom Einfluß des darunter liegenden Films. Da keine
lokalen Änderungen des Kristallwachstums vorliegen, wird ein Film mit ausgezeichneter Oberflächenglätte erhalten, bei dem
die Orientierung des Kristallwachstums ungestört ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird
ein lotrechtes oder senkrechtes Aufzeichnungsmedium durch Ausbilden einer amorphen Magnetschicht mit niedriger Koerzitivkraft
und hoher magnetischer Permeabilität auf der Oberfläche eines nichtmagnetischen Trägers und Ausbilden einer senkrecht
magnetisierbaren Schicht auf der Oberseite der amorphen
Schicht hergestellt. Die Magnetschicht mit niedriger Koerzitivkraft und hoher Permeabilität kann aus einer Legierung, wie
Permalloy, Alperm und Sendust, verschiedenen Arten von Ferriten, amorphen Legierungen od. dgl. gebildet sein. Permalloy
ist wegen seiner hohen magnetischen Permeabilität besonders vorteilhaft.
Amorphe Magnetschichten mit niedriger Koerzitivkraft und hoher
Permeabilität können durch Kathodenzerstäubung oder Vakuumabscheidung
unter Kühlung des Trägers oder durch Plattieren oder chemisches Aufdampfen (CVD-Verfahren) gebildet werden.
Die der Erfindung gestellte Aufgabe kann auch gelöst werden, indem zunächst ein kristalliner magnetischer Film mit niedriger
Koerzitivkraft und hoher Permeabilität ausgebildet und dann die Oberfläche der Ionenimplantation unterzogen wird,
um sie in eine amorphe Oberflächenschicht umzuwandeln.
Zum Kühlen des Trägers können Flüssiggas oder andere Kühlmittel verwendet werden, wobei flüssiger Stickstoff besonders geeignet
ist.
Um die Wirkungen und Vorzüge der Erfindung zu erzielen, sollte der amorphe Film eine Dicke von mindestens etwa 100 A
haben.
Bei der Ionenimplantation wird zunächst durch Kathodenzerstäubung oder auf ähnliche Weise ein polykristalliner magnetischer
Film mit niedriger Koerzitivkraft und hoher magnetischer Permeabilität
ausgebildet. Dann werden Ionen in die Filmoberfläche
implantiert. Die Energie dieser Ionenimplantation bricht das Kristallgitter in der Oberflächenschicht des Films auf, was
die Amorphisierung zur Folge hat. Die Art der zu implantierenden Ionen unterliegt keinerlei Einschränkung, jedoch sind
Implantierionen mit großen Ionenradien, wie Ar und N„ besonders
effektiv. Die Anzahl der zu implantierenden Ionen kann
1 k 17 2
10 bis 10 pro cm betragen, und die Beschleunigungsspannung beträgt während der Ionenimplantation zweckmäßigerweise einige zehn bis zu einigen hundert Kilovolt. Wenn es auch keine besonderen Einschränkungen hinsichtlich der Dicke der zu amorphi-
10 bis 10 pro cm betragen, und die Beschleunigungsspannung beträgt während der Ionenimplantation zweckmäßigerweise einige zehn bis zu einigen hundert Kilovolt. Wenn es auch keine besonderen Einschränkungen hinsichtlich der Dicke der zu amorphi-
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sierenden Oberflächenschicht gibt, so werden doch die besten erfindungsgemäßen Wirkungen mit Dicken in der Größenordnung
von 100 Ä* erzielt.
Legierungen, wie Kobalt-Chrom (Co-Cr), Kobalt-Vanadin (Co-V),
Kobalt-Phosphor (Co-P) u. dgl. können für den senkrecht magnetisierbaren
Film verwendet werden. Die Anwendung von Kobalt-Chrom ist wünschenswert, weil die Senkrechtanisotropie leicht
kontrollierbar ist. Der kristalline senkrecht magnetisierende
Film kann gewöhnlich erhalten werden, indem die Temperatur des Trägers, auf dem der amorphe Film ausgebildet wurde, auf Raumtemperatur
oder darüber zurückgeführt und dann ein Film aus Kobalt-Chrom oder ähnlichen Legierungen auf der Oberseite des
amorphen Films durch Kathodenzerstäubung, Vakuumabseheidung,
Plattieren, Plasma-CVD-Verfahren oder ähnliche ¥eise ausgebildet
wird.
Ob bei der Erfindung der Film kristallin oder amorph ist, kann durch Röntgenbeugung, Elektronenbeugung oder ein ähnliches
Analyseverfahren festgestellt werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt. Sie kann auf eine Vielzahl
von Magnetschichten angewendet werden. Außerdem ergibt
die Erfindung, wie erläutert, magnetische Aufzeichnungsmedien
mit einem mehrschichtigen magnetischen Dünnfilm mit verbesserter
Oberflächenglätte und Orientierung.
Die nachfolgenden Beispiele dienen der näheren Erläuterung
der Erfindung, bedeuten jedoch keinerlei Einschränkung des Erfindungsbereiches.
Ein Träger in Form eines 50 /um dicken Polyimidfilms wurde in
eine Halterung montiert und in eine Vakuumkammer eingebracht,
die auf 2,66 χ 10 mbar evakuiert wurde. Dann wurde bis zu
einem Druck von 6,5 x 10 mbar Argon eingeleitet, und der
Träger wurde mit flüssigem Stickstoff auf 77 K heruntergekühlt.
Permalloy wurde 10 Minuten lang bei einer Leistung von 200 V der Hochfrequenzkathodenzerstäubung ausgesetzt, wodurch
auf dem Träger ein Permalloyfilm ausgebildet wurde. Dieser hatte eine Zusammensetzung von Fe:Ni:Mo von 17:78:5 (gewichtsmäßig),
eine Dicke von 0,5/um, eine Koerzitivkraft Hc von 0,1 Oe und
eine maximale magnetische Permeabilität/U von I50 000. Die
/ m
Röntgenbeugungsanalyse dieses Permalloyfilms zeigte keine für
Kristallebenen charakteristischen Spitzen, was anzeigt, daß der Film amorph war.
Danach wurde die Trägertemperatur auf Raumtemperatur zurückgeführt.
Unter den vorstehend erläuterten Bedingungen wurde dann eine Kobalt-Chrom-Legierung durch Kathodenzerstäubung aufgebracht,
wodurch ein Kobalt-Chrom-Legierungsfilm auf der
Oberseite des amorphen Permalloyfilms aufgebracht wurde. Der
erhaltene Kobalt-Chrom-Film hatte eine Co/Cr-Zusammensetzung von 80:20. Der zweischichtige magnetische Dünnfilm, der aus
dem Permalloyfilm und dem Kobalt-Chrom-Legierungsfilm bestand,
hatte eine Gesamtdicke von 1,0 /um, eine senkrechte Koerzitivkraft Hc von 500 Oe und eine Sättigungsmagnetisierung Ms von
290 G. Die Röntgenbeugungsanalyse dieses zweischichtigen Films
zeigt, daß die Kobalt-Chrom-(001)-Achse senkrecht zu der Filmoberfläche
orientiert war. Die Sperrkurve der Hcp-(002)-Ebene hatte eine Halbwertsbreite Δ0 von 3°· Vie die Mikrophotographie
der Fig. 1 zeigt, war die Oberfläche des Films glatt und flach.
Unter den in Beispiel 1 erläuterten Bedingungen wurde eine Permalloyfilmschicht ausgebildet, mit der Ausnahme, daß die
Trägertemperatur während der Bildung des Permalloyfilms auf
Raumtemperatur festgesetzt wurde. Der erhaltene Permalloyfilm
hatte eine Dicke von 0,5/um, eine Koerzitivkraft Hc von
-9- 3443801
0,2 Oe und eine maximale magnetische Permeabilität /u von
150 000. Die Röntgenbeugungsanalyse dieses Permalloyfilms
zeigte für Kristallebenen charakteristische Spitzen, was anzeigte,
daß der Film polykristallin war.
Danach wurde auf die Oberseite dieses polykristallinen Permalloyfilms
wie in Beispiel 1 ein Kobalt-Chrom-Legierungsfilm aufgebracht. Der aus dem Permalloyfilm und dem Kobalt-Chrom-Film
bestehende zweischichtige magnetische Dünnfilm hatte eine
Gesamtdicke von 1,0/um, eine senkrechte Koerzitivkraft Hc von
400 Oe und eine Sättigungsmagnetisierung von 400 G. Dieser
magnetische Film hatte eine Sperrkurven-Halbwertsbreite Δ
50 von 12 , was die Orientierung der Kobalt-Chrom-Kristalle in
hohem Maße.unterbricht. Die Oberfläche dieses Films ist unregelmäßig,
wie aus der Mikrophotographie der Fig. 2 ersichtlich ist.
Ein Träger in Form eines 50/um dicken Polyimidfilms wurde in
eine Halterung montiert und in eine Vakuumkammer eingebracht,
-6
die auf 2,66 χ 10 mbar evakuiert wurde. Dann wurde bis zu einem Druck von 6,5 x 10 mbar Argon eingeleitet und der Träger auf 100° C erhitzt. Es wurde mit Permalloy 10 Minuten lang bei einer Leistung von 200 ¥ durch Hochfrequenzkathodenzerstäubung ein Permalloyfilm auf den Träger aufgebracht. Dieser hatte eine Fe/Ni/Mo-Zusammensetzung von 17:78:5 (gewichtsmäßig), eine Dicke von 0,5/um, eine Koerzitivkraft Hc von 0,1 Oe und eine maximale magnetische Permeabilität/u von 150 000. Die Röntgenbeugungsanalyse dieses Permalloyfilms zeigte Kristallebenen repräsentierende Spitzen, was anzeigte, daß der Film polykristallin war.
die auf 2,66 χ 10 mbar evakuiert wurde. Dann wurde bis zu einem Druck von 6,5 x 10 mbar Argon eingeleitet und der Träger auf 100° C erhitzt. Es wurde mit Permalloy 10 Minuten lang bei einer Leistung von 200 ¥ durch Hochfrequenzkathodenzerstäubung ein Permalloyfilm auf den Träger aufgebracht. Dieser hatte eine Fe/Ni/Mo-Zusammensetzung von 17:78:5 (gewichtsmäßig), eine Dicke von 0,5/um, eine Koerzitivkraft Hc von 0,1 Oe und eine maximale magnetische Permeabilität/u von 150 000. Die Röntgenbeugungsanalyse dieses Permalloyfilms zeigte Kristallebenen repräsentierende Spitzen, was anzeigte, daß der Film polykristallin war.
Danach wurde der mit dem Permalloyfilm versehene Träger in
einer Ionenimplantationseinheit angeordnet, und es wurden 1 χ 10 N_ -Ionen pro cm bei einer Beschleunigungsspannung
von 50 kV implantiert. Nach der Ionenimplantation wurde der
Permalloyfilm der Elektronenbeugungsanalyse unterzogen,
wobei festgestellt wurde, daß die Oberflächenschicht atnorphisiert
war.
Danach wurde auf dem amorphisierten Permalloyfilm durch
Kathodenzerstäubung unter denselben Bedingungen wie während der Ausbildung des Permalloyfilms eine Kobalt-Chrom-Legierung
aufgebracht. Der so gebildete Kobalt-Chrom-Film hatte eine Co/Cr-Zusammensetzung von 80:20. Der zweischichtige magnetische
Dünnfilm aus Permalloyfilm und dem Kobalt-Chrom-Legierungsfilm
hatte eine Gesamtdicke von 1,0 /um, eine senkrechte Koerzitivkraft
Hc von 500 Oe und eine Sättigungsmagnetisierung Ms
von 390 G. Die Röntgenbeugungsanalyse dieses zweischichtigen Films zeigt, daß die Kobalt-Chron-(001)-Achse senkrecht zu der
Filmoberflache orientiert war. Die Sperrkurve der Hcp-(002)-Ebene
hatte eine Halbwertsbreite ΛΘ . von 3 · Wie die Mikrophotographie
der Fig. 3 zeigt, war die Oberfläche dieses Films flach und glatt.
Der magnetische Dünnfilm hat bei der praktischen Anwendung der vorliegenden Erfindung eine Dicke von nicht mehr als etwa
10 /um.
Claims (1)
- Patentansprüche. Magnetauf ze.ichnungsmedium, bestehend aus einem nichtmagnetischen Träger und einem auf dessen Oberfläche ausgebildeten magnetischen Dünnfilm, der aus mindestens zwei Schichten besteht, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Schichten kristallin und mindestens eine weitere amorph ist.2. Magnetaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die kristalline Schicht auf der an den nichtmagnetischen Träger angrenzenden amorphen Schicht befindet.3. Magnetaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe Schicht eine magnetische Schicht mit niedriger Koerzitivkraft und hoher magnetischer Permeabilität und die kristalline Schicht eine senkrecht magnetisierende Schicht ist.MÜNCHEN: TELEFON (O89) 2255Θ5 KABEL: PROPINDUS -TELEX 05 24 344BERLIN: TELEFON (03O) B312O88 KABEL; PROPINDUS -TELEX Ol 84O57k. Magnetaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten metallisch sind.5. Magnetaufzeichnungsmedium nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe Schicht aus Permalloy und die kristalline Schicht aus Kobalt-Chrom-Legierung besteht.6. Magnetaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe Schicht eine Dicke von mindestens 100 A* hat.
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