DE3443601A1

DE3443601A1 - Magnetaufzeichnungsmedium

Info

Publication number: DE3443601A1
Application number: DE19843443601
Authority: DE
Inventors: Kazumasa Komoro Nagano Fukuda; Haruyuki Morita; Jiro Saku Nagano Yoshinari
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1983-11-29
Filing date: 1984-11-29
Publication date: 1985-06-13
Also published as: JPH0533461B2; JPS60117413A; US4642270A; DE3443601C2

Description

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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-

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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.

Beispiel 1

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.

Vergleichsbeispiel 1

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

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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.

Beispiel 2

Ein Träger in Form eines 50/um dicken Polyimidfilms wurde in eine Halterung montiert und in eine Vakuumkammer eingebracht,

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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

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 24 344

BERLIN: TELEFON (03O) B312O88 KABEL; PROPINDUS -TELEX Ol 84O57

k. 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.