DE3607500C2 - - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Quermagneti
sierungsaufzeichnungsmedien. Dabei geht die Erfindung
von einem Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium mit
den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1 aus, wie
es aus der DE-OS 34 26 178 A1 bekannt ist. Insbesondere
betrifft die Erfindung Aufzeichnungsmedien mit zufrie
denstellender senkrechter Aufzeichnungs- und Wiedergabe
charakteristik und Herstellungsverfahren zur Herstellung
solcher Aufzeichnungsmedien mit senkrechter Magnetisierung
oder auch Quermagnetisierung.
Wenn ein Signal mit einem Magnetkopf auf einem
Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet wird oder von diesem
mit dem Magnetkopf abgetastet wird, so magnetisiert
der Magnetkopf eine Magnetschicht des magnetischen Auf
zeichnungsmediums in Längsrichtung des magnetischen
Aufzeichnungsmediums (d. h. in einer Schichtebene-Rich
tung), wenn aufgezeichnet wird, und nimmt diese Auf
zeichnung bei der Wiedergabe wieder auf. Jedoch ist im
Zusammenhang mit diesen Längsrichtungsmagnetaufzeich
nungssystemen bekannt, daß das Entmagnetisierungsfeld
mit wachsender Aufzeichnungsdichte hoch wird, und das
Entmagnetisierungsfeld bewirkt unerwünschte Effekte bei
der magnetischen Aufzeichnung mit hoher Dichte. Um
diese unerwünschten Effekte bezüglich der Entmagneti
sierung zu beseitigen, ist bereits ein Quermagnetisie
rungsaufzeichnungssystem vorgeschlagen worden, bei dem
der Magnetkopf die magnetische Schicht des Aufzeichnungsmediums
in einer Richtung senkrecht zur magneti
schen Schicht magnetisiert. Entsprechend dieser Quer
magnetisierungsaufzeichnungssysteme wird das Entmagne
tisierungsfeld mit wachsender Dichte der magnetischen
Aufzeichnung gering, und es ist theoretisch möglich,
eine zufriedenstellende magnetische Aufzeichnung hoher
Dichte zu realisieren, in der keine Abnahme der rema
nenten Magnetisierung auftritt.
Ein gebräuchliches Quermagnetisierungsaufzeich
nungsmedium, das in diesen Quermagnetisierungsaufzeich
nungssystemen benutzt wird, ist ein Aufzeichnungsmedium,
das einen Kobalt-Chrom (Co-Cr)-Film aufweist, der mit
einem Bedampfungs- oder Sputterverfahren auf einem
Basisfilm ausgebildet wird. Es ist allgemein bekannt,
daß dieser Co-Cr-Film außerordentlich geeignet für
Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedien ist, weil der
Co-Cr-Film eine relativ hohe Sättigungsmagnetisierung
(Ms) aufweist und die Magnetisierung in einer Richtung
senkrecht zu dem Co-Ca-Film begünstigt (d. h., die Ko
erzitivfeldstärke in Richtung senkrecht zum Co-Ca-Film
ist groß, und die Achse der leichten Magnetisierung
ist senkrecht zu dem Co-Cr-Film).
Führt jedoch ein Quermagnetisierungskopf bezüglich eines
Quermagnetisierungsaufzeichnungsmediums mit einem auf
gedampften Co-Ca-Film diese Quermagnetisierungsaufzeich
nung- und Wiedergabe aus, so ist es unmöglich, den ma
gnetischen Fluß an einer vorbestimmten magnetischen
Aufzeichnungsposition auf dem Quermagnetisierungsauf
zeichnungsmedium zu konzentrieren. Infolgedessen er
gibt sich ein Nachteil darin, daß es unmöglich ist,
eine starke Magnetisierung zu erzielen, die senkrecht
zu dem Co-Ca-Film gerichtet ist und die in Längsrichtung
des Quermagnetisierungsaufzeichnungsmediums
nicht streut. Wird ein Ringkernkopf zur Durch
führung der Aufzeichnung auf dem Co-Cr-Film des Quer
magnetisierungsaufzeichnungsmediums benutzt, weicht
die Magnetisierungsrichtung in Längsrichtung des Quer
magnetisierungsaufzeichnungsmediums geringfügig ab,
da das von dem Ringkernkopf erzeugte Magnetfeld be
trächtliche Komponenten in Schichtebenenrichtung ein
schließt. Um entsprechend die Magnetisierungsrichtung
in der senkrechten Richtung aufrecht zu erhalten, muß
das Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium eine hohe
senkrechte Anisotropiemagnetfeldstärke aufweisen, und
eine Sättigungsmagnetisierung, die auf einen bestimmten
Umfang unterdrückt ist. Jedoch weist der Co-Cr-
Film derartige Eigenschaften nicht auf, und es besteht
der Nachteil, daß es unmöglich ist, mit dem Quermagneti
sierungskopf eine zufriedenstellende Quermagnetisie
rungsaufzeichnung auszuführen außer in dem Fall, wenn
der Quermagnetisierungskopf einen Hilfsmagnetpol auf
weist, der einen Hauptmagnetpol gegenüberliegt.
Darüber hinaus muß die Koerzitivfeldstärke in der
senkrechten Richtung oder in der Querrichtung groß
sein, um ein hohes Wiedergabeausgangssignal von dem
Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium mit dem Co-Cr-
Film zu erhalten. Andererseits ist es wünschenswert,
die Dicke des Quermagnetisierungsaufzeichnungsmediums
groß zu machen, um das Entmagnetisierungsfeld zu ver
mindern. Jedoch kann der Quermagnetisierungskopf nicht
in ausreichendem Maße mit dem Quermagnetisierungsauf
zeichnungsmedium in Kontakt geraten, wenn die Dicke
des Quermagnetisierungsaufzeichnungsmediums groß ist,
weil das Aufzeichnungsmedium seine Flexibilität ein
büßt und unelastisch wird. Weiterhin bestehen in diesem
Fall Nachteile darin, daß dieses unelastische und
starre Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium leicht
beschädigt werden kann und so unerwünschte Effekte be
züglich des Quermagnetisierungskopfes auftreten. Infolgedessen
ist es nicht möglich, eine zufriedenstellende
Quermagnetisierungsaufzeichnung und Wiedergabe aus
zuführen.
Aus den oben beschriebenen Gründen wurden Quermagne
tisierungsaufzeichnungsmedien vorgeschlagen, die eine
Doppelfilmanordnung aufwiesen. Ein solches Querma
gnetisierungsaufzeichnungsmedium weist einen Film oder
eine Schicht hoher Permeabilität auf, d. h. einen Film,
der eine geringe Koerzitivfeldstärke hat wie z. B. ein
Nickel-Eisen (Ni-Fe)-Film. Dabei ist dieser Film zwischen
dem Co-Cr-Film und dem Basisfilm ausgebildet.
Der magnetische Fluß, der sich innerhalb der Schicht
hoher Permeabilität ausbreitet, wird an einer vorbe
stimmten magnetischen Aufzeichnungsposition zu dem
Magnetpol des Quermagnetisierungskopfes hin konzen
triert, um eine starke Magnetisierung zu erzielen, die
in der Querrichtung oder Senkrechtrichtung liegt und
nicht in die Längsrichtung des Quermagnetisierungsauf
zeichnungsmediums streut. Jedoch ist in diesem Quer
magnetisierungsaufzeichnungsmedium mit der Doppel
schicht oder mit dieser Doppelfilmanordnung die Koer
zitivfeldstärke der Schicht mit hoher Permeabilität
außerordentlich klein im Vergleich zur Koerzitivfeld
stärke des Co-Cr-Filmes, so daß nachteiligerweise
Barkhausenrauschen erzeugt wird. Beispielsweise be
trägt die Koerzitivfeldstärke der Co-Cr-Schicht über
5,571×10⁴ A/m (700 Oe), und die Koerzitivfeldstärke
der Schicht hoher Permeabilität beträgt weniger als
795,9 A/m (10 Oe). Weiterhin wird zur Erzeugung dieses
Quermagnetisierungsaufzeichnungsmediums mit Doppel
schichtanordnung eine amorphe (Eisen-Nickel) Fe-Ni-
Legierung oder ähnliche Legierungen auf der Basis
schicht mit einem Sputterverfahren bei vorbestimmten
Sputterbedingungen angelagert, die geeignet sind, eine
Schicht hoher Permeabilität zu erzeugen. Danach wird
auf dieser Schicht hoher Permeabilität Co-Cr mit einem
Sputterverfahren bei einer bestimmten Sputterbedingung
aufgedampft, die geeignet ist, um die Co-Cr-Schicht
auszubilden. Folglich muß die Bedampfungs- oder Sput
terbedingung, unter der das Sputterverfahren ausge
führt wird, für die Bildung einer jeden Schicht ge
ändert werden, und es muß jeweils das Target ausge
tauscht werden. Daher kann das Sputterverfahren nicht
kontinuierlich ausgeführt werden. Infolgedessen sind
die Verfahren zur Herstellung des obigen Quermagnetisie
rungsaufzeichnungsmediums kompliziert und für die
Massenproduktion ungeeignet.
Diese Nachteile haften auch dem in der DE-OS 34 26 178
beschriebenen Aufzeichnungsmedium sowie dem weiter unten
erläuterten Stand der Technik an.
In der DE-OS 34 26 178 A1 sind zwar auf der Träger
schicht eines magnetischen Aufzeichnungsträgers zwei
Schichten, eine erste mit niedriger Koerzitivkraft und
eine zweite mit guter senkrechter Anisotropie ausgebildet.
Jedoch sind beide Schichten wiederum aus unterschiedlichem
magnetischem Material hergestellt. Es wird davon ausge
gangen, daß für die zweite Schicht auf jeden Fall eine
Kobalt-Chrom-Legierung oder eine ternäre Legierung aus
Kobalt, Chrom und wahlweise Rhodium gewählt werden muß,
um die erforderliche Anisotropie zu erzielen. Da diese
Eigenschaft der zweiten Schicht jedoch durch die sonst
darunter als erste Schicht verwendete Permalloyschichten
beeinträchtigt wurde, war es die Aufgabe dieser Schrift,
ein geeignetes Material für diese erste Schicht zu finden.
Wie aus den einzelnen, sich ausschließlich auf diese erste
Schicht beziehenden Untersuchungen hervorgeht, erbringen
bestimmte Co-Hf-Ta-Legierungen die erforderliche geringe
Koerzitivkraft und hohe Permeabilität. Auf dieser ersten
Schicht wird in einem weiteren Arbeitsgang die Co-Cr-
Legierungsschicht durch "Aufstäuben" ausgebildet. Die
erste und zweite Schicht werden aus zwei verschiedenen
Materialien gebildet und müssen, wie der Fachmann sofort
sieht, auch in separaten Verfahrensschritten hergestellt
werden. Das Wesen der dort erläuterten Erfindung besteht,
darin, daß Kobalt-Hafnium-Tantal-Legierungen für die
erste Schicht verwendet werden.
Auch die Erfinder der DE-OS 28 42 609 bemühten sich,
beide Schichten jeweils gesondert zu optimieren. Aus der
Tabelle I in dieser Schrift sind die Materialien für die
unterschiedlichen Zusammensetzungen beider Schichten
entnehmbar. Auch ist zu entnehmen, daß diese in unterschied
lichen Verfahren aufgebracht werden, nämlich in sogenannten
"Zerstäubungsverfahren" oder "Hochfrequenzsprühverfahren".
Zudem ist die erste Schicht nur bei Schichtdicken über
0,5 µm überhaupt zufriedenstellend. Auch die zweite Schicht
soll diese Dicke nicht unterschreiten, so daß beide Schichten
zusammen eine recht große Dicke aufweisen (größer als
1 µm und bis über 3 µm). Letztlich wird zur besseren
Schichthaftung sogar eine nichtmagnetische Zwischenschicht
zwischen erster und zweiter Schicht vorgeschlagen.
Eine nichtmagnetische Zwischenschicht ist auch in der
DE-OS 24 03 401 vorgeschlagen. Mittels dieser Schicht
werden zwei magnetische Schichten voneinander getrennt, von
denen die dickere die Information niedriger Frequenzen und
die dünnere äußere Schicht die Information höherer Frequenzen
speichern soll. Auch ist hier die Gesamtschichtdicke
sehr groß. Das Walzverfahren zur Herstellung der vorge
schlagenen Musterbänder ist durch die verschiedenen Schichten
bedingt, recht aufwendig. Auch ist es nicht möglich,
die nichtmagnetische Schicht wegzulassen, denn diese be
einflußt ganz wesentlich das obige Aufzeichnungsprinzip.
Diese Vorschläge eignen sich zudem an sich nicht für Über
legungen zur Verbesserung von Quermagnetisierungsaufzeich
nungsmedien. Ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung
des Mediums dieser Schrift ist schon deshalb nicht möglich,
weil die Zwischenschicht nicht entfallen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von den
Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Quermagnetisie
rungsmedium anzugeben, das einerseits zufriedenstellende Eigen
schaften aufweist und andererseits in einem für die Massenproduktion
geeigneten kontinuierlich ablaufenden Verfahren,
beispielsweise einem Sputterverfahren, herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patent
anspruchs 1 gelöst.
Dabei ist entscheidend, daß die Erfinder ermittelten,
daß ein und dasselbe magnetische Material dazu benutzt
werden kann, auf einer Basisschicht eine magnetische Schicht
auszubilden, welche aus zwei unterscheidbaren Schichten mit
verschiedenen Koerzitivfeldstärken besteht. Die magnetische
Beschichtung des erfindungsgemäßen Quermagnetisierungsauf
zeichnungsmediums ist aus einem einzigen magnetischen
Material mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Komponenten
hergestellt und besteht aus einer Schicht geringer Koerzi
tivfeldstärke und einer Schicht hoher Koerzitivfeldstärke,
die oben auf die Schicht geringer Koerzitivfeldstärke auf
gebracht ist. Die Schicht geringer Koerzitivfeldstärke weist
eine hohe Permeabilität auf und dient als Schicht hoher
Permeabilität, und die Schicht hoher Koerzitivfeldstärke
wird als Quermagnetisierungsschicht benutzt. Da die magnetische
Beschichtung, die aus einem magnetischen Material
gebildet ist, aus zwei Schichten mit verschiedenen magnetischen
Eigenschaften besteht, steigt die Magnetisierungs-
(MH)-Hystereseschleife für die Richtung in Schichtebene der
gesamten Magnetschicht steil und anomal in der Umgebung des
Ursprungs an, und es tritt ein sogenannter Magnetisierungs
sprung auf. Auf diese Weise können die Aufzeichnungs- und
Wiedergabeeigenschaften des Quermagnetisierungsmediums
verbessert werden, indem als magnetische Schicht des Quer
magnetisierungsaufzeichnungsmediums die Schicht benutzt
wird, in der der Magnetisierungssprung auftritt. In der
vorliegenden Anmeldung wird eine plötzliche Änderung oder
eine steil auftretende Neigung in der Schichtebenen-M-H-
Hystereseschleife als Magnetisierungssprung bezeichnet.
Ferner wird die Größe des Magnetisierungssprungs als
Magnetisierungssprunggröße bezeichnet.
Die Erfinder ermittelten, daß bei einer Schichtdicke
der ersten, unteren Schicht geringer Koerzitivfeldstärke
im Bereich von 0,05 µm bis 0,15 µm bei den angegebenen
Wertebereichen für die Koerzitivfeldstärken beider Schichten
ein solcher Magnetisierungssprung erzielbar ist.
Neben den produktionswirksamen Vereinfachungen hin
sichtlich der Herstellungsverfahren für das erfindungsgemäße
Aufzeichnungsmedium, das wegen des für beide Schichten
gleichen Materials mit sehr geringen Kosten und hoher
Produktivität, z. B. durch Sputterverfahren, herstellbar
ist, weist das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmedium gute
Wiedergabeeigenschaften selbst bei kurzen Aufzeichnungs
wellenlängen auf, weil das Demagnetisierungsphänomen nicht
auftritt. Auch kann das erfindungsgemäße Medium sehr dünn
ausgebildet werden, was wiederum die Aufzeichnungseigenschaften
verbessert, weil hierdurch ein guter Kontakt zwischen
Magnetkopf und Aufzeichnungsmedium erzielbar ist.
Bei bestimmten Koerzitivfeldstärkeverhältnissen kann
zudem das Barkhausenrauschen verhindert werden. Kontinuierlich
ablaufende Herstellungsverfahren für das erfindungsgemäße
Medium sind optimierbar, wobei entweder ein einziges Target
mit einem einzigen Anlagerungsmaterial oder auch beispiels
weise zwei Targets mit separaten Anlagerungsmaterialien
verwendet werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen angegeben. Im folgenden wird die Erfindung an
Hand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 eine M-H-Hystereseschleife in Schicht
ebene für den Fall, daß eine Magnetschicht entsprechend
einem Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße
Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium aus
einer Kobalt-Chrom-Niob (Co-Cr-Nb)-Dünnschicht be
steht, die eine Dicke von 0,2 µm aufweist, wobei ein
Magnetfeld von 1,1194×10³ kA/m (15 kOe) angelegt ist;
Fig. 2 eine M-H-Hystereseschleife in Schicht
ebene für den Fall, daß die Magnetschicht entsprechend
dem Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Quer
magnetisierungsaufzeichnungsmedium aus einer Co-Cr-Nb-
Dünnschicht besteht, die eine Dicke von 0,05 µm auf
weist, wobei ein Magnetfeld von 1,194×10³ kA/m
(15 kOe) angelegt ist;
Fig. 3 bis 5 jeweils M-H-Hystereseschleifen in
Schichtebenen, die dazu dienen, das Auftreten eines Ma
gnetisierungssprunges zu erklären;
Fig. 6 eine graphische Darstellung, die eine
Koerzitivfeldstärke Hc(//) in Schichtebenen, eine senk
rechte Koerzitivfeldstärke Hc(⟂) und eine Magnetisie
rungssprunggröße s j für jede Schichtdicke darstellt,
wobei die Schichtdicke der dünnen Co-Cr-Nb-Schicht
durch Änderung der Sputterzeit gesteuert eingestellt
wird;
Fig. 7 eine graphische Darstellung, die eine
Koerzitivfeldstärke Hc(//) in Schichtebene, eine senk
rechte Koerzitivfeldstärke Hc(⟂) und eine Magnetisie
rungssprunggröße σ j für jede Schichtdicke anzeigt,
wobei die Schichtdicke einer dünnen Schicht aus Kobalt-
Chrom-Tantal (Co-Cr-Ta) durch Änderung der Sputterzeit
gesteuert eingestellt wird;
Fig. 8A bis 8C graphische Darstellungen jeweils
einer Schichtebenen M-H-Hystereseschleife der dünnen
Co-Cr-Nb-Schicht, wobei in diesen Schleifen kein Ma
gnetisierungssprung auftritt;
Fig. 9 eine graphische Darstellung, die die
Beziehung des Schwingkurvenhalbwertes (ΔR₅₀) der
hcp (002) Ebene jeder dünnen Kobalt-Chrom (Co-Cr)-
Schicht und dünnen Co-Cr-Nb-Schicht in Abhängigkeit
von der jeweiligen Filmdicke zeigt,
Fig. 10A bis 10C graphische Darstellungen, die
jeweils Drehmomentkurven für die dünnen Co-Cr-Schichten
für Schichtdicken von 0,50, 0,20 und 0,05 µm zeigen;
Fig. 11A bis 11C graphische Darstellungen, die
jeweils Drehmomentkurven der dünnen Co-Cr-Nb-Schichten
für entsprechende Schichtdicken von 0,50, 0,18 und
0,05 µm zeigen;
Fig. 12A bis 12E graphische Darstellungen, die
Schichtebenen M-H-Hystereseschleifen von in einer
Tabelle I gezeigten dünnen Schichten darstellen;
Fig. 13 eine graphische Darstellung, die die
Beziehung zwischen der Aufzeichnungswellenlänge und
dem wiedergegebenen Ausgangssignal für den Fall zeigt,
bei dem die Quermagnetisierungsaufzeichnung und
Wiedergabe bezüglich der dünnen Co-Cr-Nb-Schichten
und der dünnen Co-Cr-Schichten durchgeführt werden;
Fig. 14A bis 14C graphische Darstellungen, die
jeweils Schichtebenen M-H-Hystereseschleifen von in Tabelle II
gezeigten dünnen Schichten darstellen;
Fig. 15 eine graphische Darstellung, die die
Beziehung zwischen der Aufzeichnungswellenlänge und
des wiedergegebenen Ausgangssignals für den Fall zeigen,
bei dem die Quermagnetisierungsaufzeichnung und
Wiedergabe bezüglich der dünnen Co-Cr-Nb-Schicht und
der dünnen Co-Cr-Schicht ausgeführt werden;
Fig. 16 und 17 graphische Darstellungen, die
jeweils die Beziehung zwischen der Aufzeichnungswellenlänge
und dem wiedergegebenen Ausgangssignal für
den Fall zeigen, daß die Quermagnetisierungsaufzeichnung
und Wiedergabe bezüglich von in Tabelle III ge
zeigten dünnen Schichten ausgeführt werden;
Fig. 18 eine schematische Darstellung zur Er
klärung des Verlaufsmusters der magnetischen Kraftlinien
innerhalb des Quermagnetisierungsaufzeichnungsmediums
gemäß der vorliegenden Erfindung und zwar von
der magnetischen Kraftlinie eines Magnetkopfes für den
Fall, bei dem die Dicke des Quermagnetisierungsaufzeich
nungsmediums klein ist;
Fig. 19 eine schematische Darstellung zur Erklärung
des Verlaufsmusters der magnetischen Kraftlinie
innerhalb des Quermagnetisierungsaufzeichnungsmediums
entsprechend der vorliegenden Erfindung und zwar von
der magnetischen Kraftlinie des Magnetkopfes für den
Fall, bei dem die Dicke des Quermagnetisierungsaufzeich
nungsmediums groß ist;
Fig. 20 eine schematische Darstellung zur Er
klärung, das ein tieferer Bereich des remanenten Ma
gnetfeldes, das in einer zweiten Kristallschicht grober
Körnung gebildet ist, durch eine erste Kristallschicht
feiner Körnung übertragen wird;
Fig. 21 eine Übersichtsdarstellung eines Beispiels
für ein Sputtergerät, das in einem gebräuchlichen
Herstellungsverfahren für ein Quermagnetisierungs
aufzeichnungsmedium mit einem Co-Cr-Film und einem
Film hoher Permeabilität benutzt wird, und
Fig. 22 und 23 Übersichtsdarstellungen von
Sputtergeräten, die in einem ersten und in einem zweiten
Ausführungsbeispiel zur Herstellung des erfindungs
gemäßen Quermagnetisierungsaufzeichnungsmediums benutzt
werden.
Das Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium (im
folgenden der Einfachheit halber als Aufzeichnungsmedium
bezeichnet) wird hergestellt, indem auf einer
Trägerschicht oder einem Band, das zu einer Basisschicht
ausgebildet wird, ein magnetisches Material, das als
Target benutzt wird, aufgedampft oder gesputtert wird.
Dabei ist die Trägerschicht oder das Band beispiels
weise aus einem Polyimidharz hergestellt, und das ma
gnetische Material enthält Kobalt (Co), Chrom (Cr) und
zumindest ein Element von Niob (Nb) und Tantal (Ta).
Wenn ein Metall, beispielsweise eine Co-Cr-Legie
rung auf eine Basisschicht gesputtert wird, so ist
bekannt, daß die aufgedampfte oder aufgesputterte
Schicht nicht dieselbe Kristallstruktur in senkrechter
Richtung zur Schichtfläche aufweist. Aus verschiedensten
Experimenten und aus Rasterelektronenmikroskop
bildern (SEM), die die Oberfläche darstellen, ist be
kannt, daß eine erste Kristallschicht feiner Körnung
benachbart zu der Basisschicht über eine außerordentlich
kleine Dicke ausgebildet wird und daß eine zweite
Kristallschicht grober Körnung auf dieser ersten Kri
stallschicht erzeugt wird. Beispielsweise wird die
Tatsache, daß die erste Kristallschicht im Bodenbe
reich des aufgedampften Filmes keine gut definierte
säulenförmige Struktur aufweist, während die zweite
Kristallschicht, die auf dieser ersten Kristallschicht
ausgebildet ist, eine gut definierte und ausgebildete
Säulenstruktur aufweist, von Edward R. Wuori und
Professor J. H. Judy im "Initial Layer effects in Co-Cr
films", IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, Vol. MAG-20,
No. 5, September 1984, Seiten 774-775 und von William
G. Haines, "VSM Profiling of CoCr Films: A New Analytically
Technique", IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS,
Vol. MAG-20, No 5, September 1984, Seiten 812-814
beschrieben.
Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung schenkten
den oben beschriebenen Punkten ihre Aufmerksamkeit und
dampften verschiedene Metalle auf, die eine Co-Cr-Le
gierung als Basisschicht aufwiesen und denen jeweils
ein drittes Element hinzugefügt war. Dann wurden die
physikalischen Eigenschaften der ersten Kristallschicht
feiner Körnung, die sich im Bodenbereich des aufge
dampften Metallfilmes gebildet hatte, und die zweite
Kristallschicht grober Körnung, die sich auf dieser
ersten Kristallschicht gebildet hatte, für jede der
verschiedenen aufgedampften Metallfilme und Schichten
untersucht. Es ergab sich bei diesen Untersuchungen
als Ergebnis, daß bei Hinzufügen von Nb oder Ta als
drittes Element zu dem Metall die senkrechte Koerzitivfeldstärke
oder Koerzitivkraft der ersten Kristall
schicht außerordentlich klein im Vergleich zu der senk
rechten Koerzitivfeldstärke der zweiten Kristallschicht
war. Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch
aus, daß die erste Kristallschicht mit der geringen
senkrechten Koerzitivfeldstärke als Schicht hoher Per
meabilität benutzt wird und daß die zweite Kristall
schicht mit großer senkrechter Koerzitivfeldstärke als
eine Quermagnetisierungsschicht oder Senkrechtmagneti
sierungsschicht des Aufzeichnungsmediums benutzt wird.
Im folgenden werden die experimentellen Ergebnisse,
die bei der Messung der Koerzitivfeldstärken von der
ersten und zweiten Kristallschicht, die sich bei der
Besputterung oder Bedampfung der Basisschicht ergaben,
beschrieben. Hierzu wurde eine dünne Schicht aus Co-Cr-
Nb oder Co-Cr-Ta (im folgenden der Einfachheit halber
als Dünnschicht bezeichnet) durch ein Sputterver
fahren auf einer Basisschicht unter folgenden Bedin
gungen aufgebracht:
- (1) Sputtergerät: RF Magnetronsputtergerät,
- (2) Sputterverfahren: Kontinuierliches Besputtern bei einem anfänglichen Verdichtungsdruck von 1,33×10-4 Pa (1×10-6 Torr) und Zuführen von Argon (Ar)-Gas, bis der Druck 0,133 Pa (1×10-3 Torr) erreicht.
- (3) Basisschicht: Eine Polyimidkunstharzschicht mit einer Dicke von 20 µm.
- (4) Target: Ein zusammengesetztes Target, das durch Plazieren kleiner Stücke von Nb oder Ta auf der Co-Cr-Legierung gewonnen wird.
- (5) Abstand zwischen Target und Basisschicht: 110 mm.
Die magnetischen Eigenschaften der dünnen Filme
wurden mit Hilfe eines schwingenden Abtastmagnetometers
gemessen,
wobei die Zusammensetzung des dünnen Filmes mit Hilfe
eines Energiedispersions-Mikroanalysators gemessen wurde,
der von KEVEX in den Vereinigten Staaten hergestellt
wird. Ferner wurde die Kristallorientierung der dünnen
Filme durch einen X-Strahlanalysator gemessen.
Die Fig. 1 zeigt eine M-H-Hystereseschleife in
Schichtebene oder auch Schichtebenen-M-H-Hystereseschleife
für den Fall, bei dem ein Magnetfeld von 1,194×10³ kA/m
(15 kOe) an ein Aufzeichnungsmedium gelegt wird,
welches hergestellt wird, indem Nb als drittes Element
Co-Cr hinzugefügt wird (das gleiche Phänomen ergibt sich,
wenn Nb mit einer Verteilung von 2 bis 10 Atomgewichts
prozent hinzugefügt wird) und diese Co-Cr-Nb-Mischung
auf der Polyimidkunstharzbasisschicht mit einer Schicht
dicke von 0,2 µm aufgedampft wird. Wie aus der Fig. 1
hervorgeht, steigt die Schichtebene-M-H-Hystereseschleife
steil und anormal in der Nähe des Ursprungs
an, wie dies durch einen Pfeil A angezeigt ist, und es
tritt der sogenannte Magnetisierungssprung (im folgenden
der Einfachheit halber als Sprung bezeichnet) auf.
Geht man davon aus, daß ein gleichförmiges Kristall
wachstum konstantermaßen auftritt, wenn Co-Cr-Nb auf
der Basisschicht zur Bildung der Co-Cr-Nb-Dünnschicht
aufgedampft wird, so würde der in Fig. 1 gezeigte
Sprung nicht auftreten. Es kann folglich hieraus hypo
thetisch geschlossen werden, daß mehrere Kristallschichten
verschiedener magnetischer Eigenschaften innerhalb
der Co-Cr-Nb-Dünnschicht nebeneinander vorliegen.
Die Fig. 2 zeigt eine Schichtebenen-M-H-Hystereseschleife
für den Fall, bei dem ein Magnetfeld von
1,194×10³ kA/m (15 kOe) an ein Aufzeichnungsmedium
gelegt wird, das gewonnen wird, indem die Co-Cr-Nb-
Mischung auf der Polyimidkunstharzbasisschicht mit
einer Schichtdicke von 0,05 µm bei gleichen Besputte
rungsbedingungen aufgedampft wird. Entgegen dem in
Fig. 1 gezeigten Fall, tritt in der Hystereseschleife
aus Fig. 2 kein Sprung auf. Folglich ergibt sich, daß
der Co-Cr-Nb-Dünnfilm mit einer Dicke im Bereich von
0,05 µm im wesentlichen durch eine gleichmäßige Kri
stallschicht gebildet ist. Außerdem kann der Fig. 2
entnommen werden, daß eine Schichtebenen-Koerzitivfeldstärke
Hc(//) (im folgenden der Einfachheit halber
als Koerzitivfeldstärke Hc(//) bezeichnet, im Fall,
bei dem die Filmdicke im Bereich von 0,05 µm liegt,
außerordentlich klein ist und daher die Schichtebenen-
Permeabilität außerordentlich hoch ist. Es ergibt sich
hieraus, daß die Koerzitivfeldstärke Hc(//) einer An
fangsschicht, die im Anfangsstadium in unmittelbarer
Nähe auf der Basisschicht bei der Bedampfung wächst,
klein ist, und diese Anfangsschicht kann als die erste
Kristallschicht feiner Körnung (im folgenden der Ein
fachheit halber als erste Kristallschicht bezeichnet)
betrachtet werden, wobei diese Tatsache durch SEM-
Bilder bestätigt wird, wie weiter oben erläutert ist.
Eine Schicht, die auf dieser Anfangsschicht aufwächst,
weist eine Koerzitivfeldstärke Hc(//) auf, die größer
als die Koerzitivfeldstärke Hc(//) der Anfangsschicht
ist, und diese Schicht kann als die zweite Kristall
schicht grober Körnung (im folgenden der Einfachheit
halber als zweite Kristallschicht bezeichnet) betrachtet
werden, wobei diese Tatsache ebenfalls durch die
SEM-Bilder belegt ist.
Im folgenden wird nun an Hand der Fig. 3 bis 5
begründet, warum der Sprung in dem dünnen Co-Cr-Nb-
Film auftritt, in dem die erste und zweite Kristall
schicht koexistieren. Es soll an dieser Stelle darauf
hingewiesen werden, daß dieser Sprung nicht für alle
Co-Cr-Nb-Dünnfilm der verschiedenen Zusammensetzungen
und bei verschiedenen Sputterbedingungen auftritt, wie
weiter unten näher erläutert werden wird. Wird der
Co-Cr-Nb-Dünnfilm bei vorbestimmten Sputterbedingungen
ausgebildet und die Schichtebenen-M-H-Hystereseschleife
für diesen Dünnfilm aus der Messung gewonnen, so weist
diese Hystereseschleife in der Nähe des Ursprungs einen
in Fig. 3 gezeigten steilen Anstieg auf, und der Sprung
tritt auf. Eine in Fig. 4 gezeigte Schichtebenen-M-H-
Hystereseschleife für einen Dünnfilm, der nur aus der
ersten Kristallschicht besteht, kann aus der Messung
gewonnen werden, indem ein dünner Film mit einer kleinen
Filmdicke hergestellt wird. Die zweite Kristallschicht
kann als eine Schicht mit gleichmäßiger Kristallstruktur
betrachtet werden, und darüber hinaus kann die
Schichtebenen-M-H-Hystereseschleife aus Fig. 3 als
eine Zusammensetzung der Schichtebenen-M-H-Hystereseschleife
der ersten Kristallschicht und einer Schicht
ebenen-M-H-Hystereseschleife der zweiten Kristall
schicht angesehen werden. Folglich kann die Schicht
ebenen-M-H-Hystereseschleife der zweiten Kristallschicht
mit einer glatten, in Fig. 5 gezeigten Hystereseschleife
gleichgesetzt werden, wobei in dieser Hystereseschleife
die Koerzitivfeldstärke Hc(//) größer ist als die der
ersten Kristallschicht und in dieser Hystereseschleife
kein Sprung auftritt. Mit anderen Worten zeigt die Existenz
des Sprunges in Fig. 3 an, daß beide Schichten,
die unterschiedliche magnetische Eigenschaften aufweisen,
in demselben Dünnfilm gemeinsam vorliegen. Aus
diesem Grund ist es auch verständlich, daß die beiden
Schichten mit verschiedenen magnetischen Eigenschaften
auch im Fall des Co-Cr-Nb-Dünnfilms gemeinsam vorliegen,
der die in Fig. 1 gezeigte Schichtebenen-M-H-
Hystereseschleife aufweist. Die Koerzitivfeldstärke
der zweiten Kristallschicht kann aus einer Hystereseschleife
gewonnen werden, die man erhält, indem man
die Schichtebenen-M-H-Hystereseschleife des Co-Cr-Nb-
Dünnfilms, der nur aus der ersten Kristallschicht be
steht, von der Schichtebenen-M-H-Hystereseschleife des
Co-Cr-Nb-Dünnfilms subtrahiert, in dem die erste und
die zweite Kristallschicht koexistieren. Die experi
mentellen Ergebnisse belegen, daß zwei Schichten mit
verschiedenen magnetischen Eigenschaften in dem Co-Cr-Nb-
Dünnfilm koexistieren, wenn die Schichtebenen-M-H-
Hystereseschleife des Co-Cr-Nb-Dünnfilms einen steilen
Anstieg in der Nähe des Ursprungs aufweist und der
Sprung auftritt.
Im folgenden werden die magnetischen Eigenschaften
der beiden Schichten beschrieben, die den Co-Cr-Nb-
Dünnfilm bilden, welcher auf die Basisschicht aufgedampft
ist, wobei die Beschreibung der magnetischen Eigenschaften
in Abhängigkeit von der Filmdicke an Hand der Fig. 6
näher erläutert wird. Fig. 6 ist eine graphische Darstellung,
die die Koerzitivfeldstärke Hc(//), eine senk
rechte Koerzitivfeldstärke Hc(⟂) (im folgenden der
Einfachheit halber als Koerzitivfeldstärke Hc(⟂) be
zeichnet) und eine Magnetisierungssprungröße (im
folgenden der Einfachheit halber als Sprunggröße bezeichnet)
σ j für alle Filmdicken angibt, die durch gesteuerte
Variation der Sputterzeiten des Co-Cr-Nb-Dünnfilms
eingestellt werden.
Dabei ist die Koerzitivfeldstärke Hc(//) für Film
dicken unter 0,15 µm kleiner als 1,433×10⁴ A/m
(180 Oe), und es kann davon ausgegangen werden, daß
die Schichtebenen-Permeabilität groß ist. Weiterhin
ist aus der Fig. 6 entnehmbar, daß die Koerzitivfeldstärke
Hc(//) sich auch dann nicht merklich ändert, wenn
die Filmdicke vergrößert wird. Demgegenüber steigt die
Sprunggröße σ j bei einer Filmdicke von angenähert 0,075 µm
steil an und beschreibt für Dicken über 0,05 µm eine
nach oben hin offene Parabel. Weiterhin steigt die Ko
erzitivfeldstärke Hc(⟂) bei Filmdicken von 0,05 bis
0,15 µm von 1,433×10⁴ A/m (180 Oe) steil an und beträgt bei Film
dicken über 0,15 µm mehr als 7,163×10⁴ A/m (900 Oe).
Aus den obigen Ergebnissen resultiert, daß zwischen der
ersten und zweiten Kristallschicht bei einer Filmdicke
von angenähert 0,05 bis 0,15 µm eine Grenze vorliegt.
Mit anderen Worten sind die Koerzitivfeldstärken Hc(//)
und Hc(⟂) der ersten Kristallschicht bei den Filmdicken
unter 0,05 µm beide unterhalb 1,433×10⁴ A/m (180 Oe)
und klein, während die Koerzitivfeldstärke Hc(//) der
zweiten Kristallschicht bei Filmdicken über 0,15 µm
unter ungefähr 1,433×10⁴ A/m liegt und klein ist und
die Koerzitivfeldstärke Hc(⟂) dieser zweiten Schicht
dicke über 7,163×10⁴ A/m (900 Oe) liegt und groß ist.
Daher ist die zweite Kristallschicht eine Schicht hoher
Koerzitivfeldstärke, die für die Quermagnetisierungs
aufzeichnung und Wiedergabe geeignet ist. Bei solchen
Filmdicken, bei denen dieser Sprung nicht auftritt,
betragen die Koerzitivfeldstärken Hc(//) und Hc(⟂)
beide weniger als 1,433×10⁴ A/m (180 Oe) und sind
gering. Jedoch nimmt bei einer derart großen Filmdicke,
bei der der Sprung auftritt, die Koerzitivfeldstärke
Hc(⟂) stark zu. Folglich zeigt auch dieser Gesichts
punkt, daß die Co-Cr-Nb-Dünnfilmschicht aus zwei Schichten
mit verschiedenen magnetischen Eigenschaften be
steht, wenn der Sprung auftritt. Entsprechend den von
den vorliegenden Erfindern ausgeführten Experimenten
ergab sich, wenn die Zusammensetzung und/oder die
Sputterbedingungen geringfügig geändert wurden, daß
eine geringfügige Änderung in der Filmdicke, bei der
die Sprunggröße σ j und die Koerzitivfeldstärke Hc(⟂)
jeweils steil ansteigen, auftritt. Diese geringfügige
Änderung in dieser Filmdicke tritt innerhalb des Be
reiches von 0,05 bis 0,15 µm auf. Das bedeutet, daß
davon ausgegangen werden kann, daß der Sprung auf
tritt, wenn die erste Kristallschicht eine Dicke im
Bereich von 0,05 bis 0,15 µm aufweist.
Im folgenden werden die Ergebnisse, die in Fig. 7
dargestellt sind, näher erläutert, die ähnliche Experimente
zeigen, die für den Fall durchgeführt wurden,
daß Tantal (Ta) dem Co-Cr als drittes Element hinzugefügt
wurde. (Dabei traten die gleichen Phänomene
auf, wenn das Ta in einem Bereich von 2 bis 10 at%
hinzugefügt wurde). Wiederum wurde die Co-Cr-Ta-Mischung
mit verschiedenen Filmdicken auf der Polyimid
kunstharzbasisschicht aufgedampft. Die Fig. 7 zeigt
eine graphische Darstellung, in der die Koerzitiv
feldstärke Hc(//), die senkrechte Koerzitivfeldstärke
Hc(⟂) und die Sprunggröße σ j für alle Filmdicken
dargestellt sind, die durch eine gesteuerte Änderung
der Besputterungszeit für die Co-Cr-Ta-Schicht einge
stellt wurden. Es ergab sich bei dem Hinzufügen des
Ta zu dem Co-Cr ähnliche Ergebnisse wie im Fall, bei
dem das Nb zu dem Co-Cr hinzugefügt wurde. Aus der
Fig. 7 geht hervor, daß die Grenze zwischen der ersten
und zweiten Kristallschicht bei Filmdicken von 0,05
bis 0,15 µm vorkommt. Bei Filmdicken unterhalb 0,05 µm
sind in der ersten Kristallschicht sowohl die Koerzi
tivfeldstärke Hc(//) und Hc(⟂) unterhalb 1,353×10⁴ A/m
(170 Oe) und klein, so daß eine Schicht
geringer Koerzitivfeldstärke bei Filmdicken unterhalb
von 0,05 µm vorliegt. Andererseits ist bei Filmdicken
über 0,075 µm, d. h. in der zweiten Kristallschicht,
die Koerzitivfeldstärke Hc(//) gering, und die Koerzi
tivfeldstärke Hc(⟂) steigt von 1,592×10⁴ A/m bis
auf 5,969×10⁴ A/m (200 Oe bis auf über 750 Oe) in
dem Berich der Filmdicken an, in denen der Sprung
auftritt. Anschließend nimmt die Koerzitivfeldstärke
Hc(⟂) der zweiten Schicht allmählich mit der Film
dicke zu. Mit anderen Worten liegt eine Schicht hoher
Koerzitivfeldstärke bei Filmdicken von über 0,075 µm
vor.
Zu den zuvor beschriebenen Experimenten muß er
wähnt werden, daß der Sprung nicht auftritt, wenn die
Sputterbedingung und die Menge des hinzugefügten Nb
oder Ta (2 bis 10 Atomgewichtsprozent im Fall des Nb
und 1 bis 10 Atomgewichtsprozent im Fall des Ta) von
den zuvor erwähnten Werten abweichen. Jedoch werden
die erste und zweite Kristallschicht innerhalb des
Co-Cr-Nb-Dünnfilms und des Co-Cr-Ta-Dünnfilms, in
dem kein Sprung auftritt, auch ausgebildet, wie insbe
sondere aus dem am Anfang der Figurenbeschreibung
zitierten Schriften hervorgeht. Ein Beispiel für eine
Schichtebenen M-H-Hystereseschleife des Co-Cr-Nb-Dünnfilms,
in dem kein Sprung auftritt, wird an Hand der
Fig. 8A bis 8C näher erläutert. Die Fig. 8A zeigt eine
Schichtebenen M-H-Hystereseschleife sowohl für die erste
als auch für die zweite Schicht, die Fig. 8B zeigt
eine Schichtebenen M-H-Hystereseschleife nur für die
erste Kristallschicht und die Fig. 8C zeigt eine Schicht
ebenen M-H-Hystereseschleife nur für die zweite Kristallschicht.
Aus den Fig. 8A bis 8C geht hervor, daß die
remanente Magnetisierung in Schichtebene MR B(//) der
ersten Kristallschicht größer als die remanente Magneti
sierung in Schichtebene MrC der zweiten Kristallschicht
ist. Ferner ist die remanente Magnetisierung in
Schichtebene Mr A(//) von beiden zuammen, der ersten
und der zweiten Kristallschicht, im Vergleich zu der
remanenten Magnetisierung in Schichtebene Mr C(//) der
zweiten Kristallschicht ungünstig, so daß die anisotrope
magnetische Feldstärke Mk klein ist. Darüber hinaus ist
bekannt, daß die Orientierung der ersten Kristallschicht
schlecht ist (der ΔR₅₀-Wert ist groß), und die erste
Kristallschicht ist für die senkrechte Magnetisierungs
aufzeichnung oder die Quermagnetisierungsaufzeichnung
ungeeignet.
Fig. 9 zeigt eine graphische Darstellung, die die
Beziehung des Schwingkurvenhalbwerts, d. h. der Halbwerts
breite der vom Analysator gelieferten Kurve, (ΔR₅₀) der
hcp (002)-Ebene (hexagonal closed packed) jeweils für
einen Kobalt-Chrom (Co-Cr)-Dünnfilm (Zusammensetzung
von Co₈₁Cr₁₉ at%) und den Co-Cr-Nb-Dünnfilm in Abhängig
keit von den Filmdicken darstellt. Der Co-Cr-Dünnfilm
ist, abgesehen von der unter (4) beschriebenen Bedin
gung, bei denselben Sputterbedingungen hergestellt, wie
diese weiter oben beschrieben wurden. In diesem Fall
wurde die Co-Cr-Legierung allein als Target benutzt.
Aus der Fig. 9 geht hervor, daß die Orientierung des
Co-Cr-Nb-Dünnfilm im Anfangsstadium der Filmformation
außerordentlich schlecht ist, während die Orientierung
des Co-Cr-Dünnfilms im Anfangsstadium der Filmformation
zufriedenstellend ist. Jedoch verbessert sich die Orien
tierung des Co-Cr-Nb-Dünnfilms rapide mit zunehmender
Filmdicke. Insbesondere ist die Orientierung des
Co-Cr-Nb-Dünnfilms bei Filmdicken über ungefähr 0,15 µm
zufriedenstellender und besser als die des Co-Cr-Nb-Dünnfilmes.
Mit anderen Worten ist die Orientierung des
Co-Cr-Nb-Dünnfilmes im Anfangsstadium der Filmformation
schlecht, d. h. während der Ausbildung der ersten Kri
stallschicht, jedoch verbessern sich die Orientierungen
des Co-Cr-Nb-Dünnfilmes schlagartig, wenn die Filmdicke
über 0,15 µm zunimmt, d. h., wenn die zweite Kristall
schicht gebildet wird. Folglich ist verständlich, daß
in dem Fall des Co-Cr-Nb-Dünnfilmes zwei Schichten mit
verschiedenen magnetischen Eigenschaften in Abhängigkeit
von der Filmdicke gebildet werden, und daß die
Orientierung der zweiten Kristallschicht zufrieden
stellender und besser als die des Co-Cr-Dünnfilmes
ist.
Im folgenden wird der Co-Cr-Nb-Dünnfilm im Hinblick
auf die magnetische Anisotropie untersucht. Die
Fig. 10A bis 10C zeigen graphische Darstellungen, in
denen jeweils Drehmomentkurven des Co-Cr-Dünnfilmes
in Abhängigkeit von Filmdicken 0,50, 0,20 und 0,05 µm
gezeigt sind. Die Fig. 11A bis 11C zeigen graphische
Darstellungen, in denen Drehmomentkurven des Co-Cr-Nb-
Dünnfilmes jeweils entsprechend für Filmdicken von 0,50,
0,18 und 0,05 µm gezeigt sind. In den graphischen Dar
stellungen der Fig. 10 und 11 ist auf der Abszisse
jeweils der Winkel R abgetragen, der zwischen der Film
oberflächennormalen und dem angelegten magnetischen
Feld vorliegt. Auf der Ordinate ist das Drehmoment ab
getragen und das an den Dünnfilm angelegte Magnetfeld
beträgt 795,9 kA/m (10 kOe). Darüber hinaus weisen die
Co-Cr-Dünnfilme und die Co-Cr-Nb-Dünnfilme jeweils
die Zusammensetzung von entsprechend Co₈₁Cr₁₉ at% und
Co77,9Cr16,0Nb6,1 at% sowie die Sättigungsmagnetisierung
Ms von 4,0×10⁵ A/m
und 3,5×10⁵ A/m (400 emu/cc und 250 emu/cc) auf.
Im Fall des in Fig. 10A bis 10C dargestellten
Co-Cr-Dünnfilms ist die Polarität der Drehmoment
kurven für alle drei Filme dieselbe, und die Achse
der leichten Magnetisierung ist senkrecht zur Film
oberfläche. Im Falle des Co-Cr-Nb-Dünnfilms in den
Fig. 11A und 11B mit den jeweiligen Filmdicken 0,50
und 0,18 µm ist die Polarität der Drehmomentkurven
dieselbe für diese beiden Dünnfilme, und die Achse
der leichten Magnetisierung ist senkrecht zu der
Filmoberfläche. Jedoch ist im Fall des Co-Cr-Nb-Dünnfilms
mit der Filmdicke von 0,05 µm (Fig. 11C) die
Polarität der Drehmomentkurve zu der Polarität der
Drehmomentkurven der anderen beiden Filmdicken ent
gegengesetzt, und die Achse der leichten Magnetisierung
ist in Schichtebene des Dünnfilmes. Wie weiter
oben schon beschrieben wurde, kann davon ausgegangen
werden, daß nur die erste Kristallschicht ausgebildet
ist, wenn der Co-Cr-Nb-Dünnfilm mit einer Filmdicke
von 0,05 µm hergestellt wird. Dabei ist die Achse der
leichten Magnetisierung der ersten Kristallschicht
in Schichtebene dieser ersten Kristallschicht. Mit
wachsender Filmdicke wird die Achse der leichten Ma
gnetisierung senkrecht zur Filmoberfläche, und es kann
davon ausgegangen werden, daß die zweite Kristallschicht
eine starke Achse der leichten Magnetisierung aufweist,
die senkrecht zu der Filmoberfläche ist. Ferner sei
erwähnt, daß in den Drehmomentkurven des Co-Cr-Nb-
Dünnfilmes mit den Filmdicken von mehr als 0,05 µm
anormale Bereiche auftreten, die in den Fig. 11A und
11B durch die Pfeile B angezeigt sind. Es kann davon
ausgegangen werden, daß diese anormalen Bereiche in
den Drehmomentkurven aufgrund der magnetischen Eigen
schaften der ersten Kristallschicht auftreten. Das
bedeutet, daß bei anwachsender Dicke des dünnen Films
über einen vorbestimmten Wert die zweite Kristallschicht,
die eine Achse der leichten Magnetisierung senkrecht zu
der Filmoberfläche aufweist, auf der ersten Kristall
schicht gebildet wird, welche eine leichte Magnetisierungsachse
in Schichtebene der ersten Kristallschicht
aufweist. Es kann hieraus geschlossen werden, daß die
erste und zweite Kristallschicht mit den verschiedenen
magnetischen Eigenschaften sich gegenseitig beein
flussen, so daß die anormalen Bereiche in den Drehmo
mentkurven des als ganzes gemessenen Dünnfilms auf
treten. Somit ist auch Hand der Drehmomentkurven
belegt, daß in dem einzigen Co-Cr-Nb-Dünnfilm zwei
Schichten mit verschiedenen magnetischen Eigenschaften
koexistieren.
Werden der Co-Cr-Nb- oder Co-Cr-Ta-Dünnfilm, der
durch die erste und zweite Kristallschicht gebildet
ist, als magnetische Schicht des Quermagnetisierungs
aufzeichnungsmediums benutzt und wird versucht, den
gesamten dünnen Film in Richtung senkrecht zur Film
oberfläche entsprechend dem üblichen Konzept zu ma
gnetisieren, so liegt durch die Existenz der ersten
Kristallschicht ein außerordentlich ungünstiger primärer
Faktor für die senkrechte Magnetisierung vor.
Dabei ist die Existenz der ersten Kristallschicht für
beide Fälle, d. h. für Anordnungen mit und ohne Sprung,
ein ungünstiger primärer Faktor. Tritt der oben be
schriebene Sprung auf, so sind die Koerzitivfeldstärke
Hc(//) und Hc(⟂) der ersten Kristallschicht
außerordentlich klein, und es kann davon ausgegangen
werden, daß in der ersten Kristallschicht scheinbar
keine senkrechte Magnetisierung vorhanden ist. Tritt
auf der anderen Seite kein Sprung auf, so ist die
Koerzitivfeldstärke Hc(//) der ersten Koerzitivfeldstärke
größer als im Fall, bei dem Sprung auftritt, jedoch
ist die Koerzitivfeldstärke Hc(⟂) der ersten
Kristallschicht unzureichend für die Realisierung
einer senkrechten Magnetisierungsaufzeichnung. Folglich
muß geschlossen werden, daß es unmöglich ist, eine
zufriedenstellende senkrechte Magnetisierungsauf
zeichnung auszuführen. Entsprechend kann auch bei
Durchführung der Magnetisierung in der senkrechten
Richtung zur Filmoberfläche scheinbar keine senkrechte
Magnetisierung oder Quermagnetisierung in der ersten
Kristallschicht auftreten. Infolgedessen ist die Wirk
samkeit und Effizienz der senkrechten Magnetisierung
der dünnen Schicht insgesamt verschlechtert. Eine solche
Verschlechterung in der Effizienz der Quermagneti
sierung ist insbesondere bei Benutzung von Magnetköpfen,
wie beispielsweise dem Ringmagnetkopf, zu beobachten,
der ein Magnetfeld erzeugt, das beträchtliche Komponenten
in der Schichtebenenrichtung einschließt. Wird
darüber hinaus die Filmdicke mit in Betracht gezogen,
so beträgt die Dicke der ersten Kristallschicht weniger
als 0,15 µm und ist angenähert konstant und unabhängig
von der Filmdicke des gesamten dünnen Films. Wird
folglich die Filmdicke des Dünnfilms vermindert, um
die Flexibilität des Aufzeichnungsmediums nicht ein
zubüßen, so nimmt die relative Dicke der ersten Kri
stallschicht bezüglich der Filmdicke des gesamten Dünn
filmes zu, und die senkrechte Magnetisierungscharakteristik
oder Quermagnetisierungscharakteristik wird
weiterhin verschlechtert.
Jedoch fanden die Erfinder der vorliegenden An
meldung heraus, daß die erste Kristallschicht eine
solche magnetische Charakteristik hat, daß die Koerzi
tivfeldstärke Hc(//) gering ist und die Permeabilität
relativ hoch ist, so daß die magnetische Eigenschaft
der ersten Kristallschicht ähnlich der einer Schicht
hoher Permeabilität (beispielsweise einen Fe-Ni-Dünn
film) ist, die zwischen der Basisschicht und dem Co-Cr-
Dünnfilm des gebräuchlichen Aufzeichnungsmediums vor
gesehen ist. Folglich kann die erste Kristallschicht
mit geringer Koerzitivfeldstärke Hc(//) als Schicht
hoher Permeabilität benutzt werden, und die zweite
Kristallschicht mit großer Koerzitivfeldstärke Hc(⟂)
kann als die senkrechte Magnetisierungsschicht oder
Quermagnetisierungsschicht benutzt werden. Daher kann
das Aufzeichnungsmedium mit einem einzigen Dünnfilm,
der auf der ersten und zweiten Kristallschicht auf
gebaut ist, als Film gelten, der dieselben Funktionen
wie ein gebräuchliches Quermagnetisierungsaufzeich
nungsmedium aufweist, das eine Doppelfilmanordnung
oder Doppelschichtanordnung aufweist.
Im folgenden wird beschrieben, wie sich die ma
gnetischen Eigenschaften ändern und die Wiedergabeaus
gangssignale unterscheiden, wenn die Zusammensetzung
und die Dicke des Co-Cr-Nb-Dünnfilmes und des Co-Cr-Ta-
Dünnfilmes geändert werden. Die Beschreibung erfolgt
an Hand der Tabelle I bis III und der Fig. 12A bis 17.
Die Tabelle I zeigt verschiedene magnetische Eigen
schaften für Fälle bei denen die Zusammensetzung und
die Filmdicken des Co-Cr-Dünnfilmes und des Co-Cr-Nb-
Dünnfilmes geändert sind. Die Fig. 12A bis 12E sind
graphische Darstellungen, die die Schichtebenen M-H-
Hystereseschleifen des dünnen Filmes aus Tabelle I
darstellen. In der Tabelle I gibt δ die Filmdicke an,
Ms die Sättigungsmagnetisierung, Hc(⟂) die senkrechte
Magnetisierung, Hc(//) die Schichtebenenmagnetisierung,
Mr(//)Ms das Schichtebenenrechteckigkeitsverhältnis
und Mr(//) die remanente Magnetisierung des Dünnfilmes
in Schichtebene. In der letzten Spalte gibt Hk die
senkrechte anisotrope magnetische Feldstärke an.
Aus den Fig. 12A bis 12E und der Tabelle kann
geschlossen werden, daß auch dann, wenn das Nb als
drittes Element dem Co-Cr hinzugefügt wird, die Ko
erzitivfeldstärke Hc(⟂), die zur senkrechten Ma
gnetisierung beiträgt, groß ist, wenn der Sprung auf
tritt, wie dies durch die Pfeile C und D in den Fig. 12A
und 12D angezeigt ist. Jedoch ist die Koerzitiv
feldstärke Hc(⟂) klein, wenn der Sprung nicht auf
tritt. Tritt der Sprung auf, so ist darüber hinaus
die Koerzitivfeldstärke Hc(//) der ersten Kristall
schicht geringer als angenähert 1,433×10⁴ A/m
(180 Oe), die Koerzitivfeldstärke Hc(⟂) der zweiten
Schicht ist angenähert größer als 1,592×10⁴ A/m
(200 Oe), die senkrechte Anisotropiemagnetfeldstärke
Hk ist klein, und das Schichtebenenrechteckigkeits
verhältnis Mr(//)/Ms ist im Vergleich zu dem des
Co-Cr-Dünnfilmes groß, der angenähert dieselbe Film
dicke aufweist. Das Schichtebenenrechteckigkeitsver
hältnis Mr(//)/Ms nimmt allmählich von einer unteren
Grenze 0,2 mit abnehmender Filmdicke σ zu. Mit anderen
Worten tritt der Sprung auf, der wenn das Schicht
ebenenrechteckigkeitsverhältnis Mr(//)/Ms des magnetischen
Dünnfilmes insgesamt über 0,2 ist. Eine solche
Eigenschaft wurde bislang allgemein als eine ungünstige
Bedingung bewertet, wenn der Ringkern mit einer
großen magnetischen Flußverteilung als Magnetkopf be
nutzt wurde. Wird jedoch die Wiedergabeausgangscharak
teristik in Abhängigkeit von der Aufzeichnungswellen
länge von diesem Quermagnetisierungsaufzeichnungsme
dium mit Co-Cr-Nb-Dünnfilm an Hand der Fig. 13 unter
sucht, so geht aus dieser Figur hervor, daß das Wie
dergabeausgangssignal, welches mit dem Co-Cr-Nb-Dünnfilm,
in dem der Sprung auftritt, erhalten wird,
zufriedenstellender als das Wiedergabeausgangssignal
ist, welches mit einem Co-Cr-Nb-Dünnfilm, bei dem
kein Sprung auftritt, gewonnen wird. Insbesondere ist
das Wiedergabeausgangssignal in dem Bereich, in dem
die Aufzeichnungswellenlänge kurz ist, besser und
zufriedenstellend. Im Bereich kurzer Wellenlängen,
d. h. im Bereich, in dem die Aufzeichnungswellenlänge
im Bereich von 0,2 bis 1,0 µm liegt, nimmt das
Wiedergabeausgangssignal für den Co-Cr-Dünnfilm und
auch für den Co-Cr-Nb-Dünnfilm, in dem kein Sprung
auftritt, zu. Jedoch ist in dem Fall des Co-Cr-Nb-
Dünnfilms, in dem der Sprung auftritt, die Rate, mit
der das Wiedergabeausgangssignal zunimmt, größer als
die Rate, mit der das Wiedergabeausgangssignal im
Fall der Dünnfilme mit den zuvor beschriebenen Film
dicken zunimmt. Es kann gefolgert werden, daß der
Co-Cr-Nb-Dünnfilm, in dem der Sprung auftritt, ins
besondere für die Quermagnetisierung mit kurzer Auf
zeichnungswellenlänge geeignet ist. Der Verlauf des
Wiedergabeausgangssignals ist eine im kurzen Wellen
längenbereich nach unten offene Parabel, jedoch ist
im Fall des Co-Cr-Nb-Dünnfilms, bei dem der Sprung
auftritt, das Wiedergabeausgangssignal größer als
diejenigen, die mit dem Co-Cr-Dünnfilm und dem
Co-Cr-Nb-Dünnfilm gewonnen werden, bei denen kein
Sprung auftritt, wobei das Ausgangssignal im ganzen
Wellenlängenbereich größer ist.
Ähnliche Ergebnisse wie im Fall des beschriebenen
Co-Cr-Nb-Dünnfilmes wurden auch für den Co-Cr-Ta-Dünn
film erhalten. Die Tabelle II zeigt verschiedene ma
gnetische Eigenschaften für Fälle, bei denen die Film
dicke des Co-Cr-Dünnfilmes und des Co-Cr-Ta-Dünnfilmes
geändert wurden. Die Tabelle II weist dieselben Be
zeichnungen wie die Tabelle I auf. Die Fig. 14A bis
14E zeigen entsprechend die graphischen Darstellungen
der Schichtebenen M-H-Hystereseschleifen für die in
Tabelle II aufgeführten Dünnfilme. Die Fig. 15 zeigt
den Verlauf des wiedergegebenen Ausgangssignals in Ab
hängigkeit von der Aufzeichnungswellenlänge für das
Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium mit dem Co-Cr-Ta-
Dünnfilm.
Wie bereits beschrieben wurde, kann davon ausge
gangen werden, daß die Verbesserung in der Wiederga
beausgangscharakteristik im kurzen Wellenlängenbereich
aufgrund des Sprunges auftritt. Die Koerzitivfeldstärke
Hc(//) der ersten Kristallschicht im Magnetfilm,
in dem der Sprung auftritt, ist geringer als die Ko
erzitivfeldstärke Hc(//) der ersten Kristallschicht
in dem Magnetfilm, in dem kein Sprung auftritt.
Im folgenden wird an Hand der Tabelle III und
der Fig. 16 und 17 der Bereich des Koerzitivfeld
stärkenverhältnisses beschrieben, bei dem der Sprung
auftritt. Hierbei entspricht das Koerzitivfeldstärken
verhältnis dem Verhältnis Hc(//)/Hc(⟂) zwischen
der Koerzitivfeldstärke Hc(//) der ersten Kristall
schicht und der Koerzitivfeldstärke Hc(⟂) der
zweiten Kristallschicht. Die Tabelle III zeigt einen
Vergleich von verschiedenen magnetischen Eigenschaften
der Co-Cr-Nb-Dünnfilme und der Co-Cr-Ta-Dünnfilme,
in denen jeweils der Magnetisierungssprung auftritt,
und die verschiedenen magnetischen Eigenschaften des
Co-Cr-Nb-Dünnfilmes und des Co-Cr-Dünnfilmes, in denen
kein solcher Sprung auftritt. Die Bezeichnungen in
der Tabelle III entsprechen den bereits in Tabelle I
und II benutzten Bezeichnungen. Darüber hinaus zeigen
in Tabelle III die römischen Ziffern I bis VI in der
linken Spalte der Tabelle die sechs verschiedenen Fälle
an, und diese Bezeichnung ist auch in den Fig. 16 und
17 benutzt. Die Fälle I bis VI repräsentieren jeweils
die Fälle, bei denen die Zusammensetzung des Dünnfilmes
den folgenden at-Prozenten entspricht: Co84,8Cr13,4Ta1,8,
Co84,1Cr13,2Nb2,7, Co83,3Cr13,1Nb3,6, Co83,3Cr13,1Nb3,6
Co85,3Cr13,4Nb1,3 und Co₈₁Cr₁₉. Ferner zeigt das
Wort "ja" der letzten Zeile "Sprung" an, daß der Sprung
auftritt und entsprechend das Wort "nein", daß der
Sprung jeweils nicht auftritt. Die angegebenen Daten für
die Fälle II, V und VI entsprechen den Daten in Tab. I.
Die Fig. 16 und 17 zeigen graphische Darstel
lungen, die jeweils die Beziehung zwischen der Auf
zeichnungswellenlänge und dem wiedergegebenen Aus
gangssignale verdeutlichen, wobei die Quermagnetisie
rungsaufzeichnung und Wiedergabe jeweils mit den in
Tabelle III aufgeführten dünnen Filmen durchgeführt
wurde.
Werden Nb oder Ta dem Co-Cr als drittes Element,
hinzugefügt, wie in der Tabelle III aufgeführt ist,
so ist die Koerzitivfeldstärke Hc(⟂), die zu der
senkrechten Magnetisierung beiträgt, groß, wenn der
Sprung auftritt, jedoch ist die Koerzitivfeldstärke
Hc(⟂) klein, wenn der Sprung nicht auftritt. Wird
der Verlauf des Ausgangssignals in Abhängigkeit von
der aufgezeichneten Wellenlänge für den Co-Cr-Nb-Dünnfilm
und den Co-Cr-Ta-Dünnfilm (im folgenden der
Einfachheit halber als Co-Cr-Nb(Ta)-Dünnfilme be
zeichnet) an Hand der Fig. 16 und der Fig. 17 verglichen,
so wird deutlich, daß die wiedergegebenen Aus
gangssignale, die mit den Co-Cr-Nb(Ta)-Dünnfilmen ge
wonnen werden, zufriedenstellender sind als die wie
dergegebenen Ausgangssignale, die mit Co-Cr-Nb(Ta)-
Dünnfilmen, in denen kein Sprung auftritt, und dem
Co-Cr-Dünnfilm gewonnen werden.
Andererseits beträgt, wie in der Tabelle III auf
geführt ist, das Koerzitivverhältnis Hc(//)/Hc(⟂)
für den Dünnfilm, bei dem der Sprung auftritt, weniger
als 1/5. Ferner weist der Dünnfilm, in dem kein Sprung
auftritt, ein großes Koerzitivfeldstärkenverhältnis
Hc(//)/Hc(⟂) in der Größenordnung von 1,6, auf, entsprechend
den experimentellen Ergebnissen, die die Er
finder der vorliegenden Anmeldung ermittelten, kann
davon ausgegangen werden, daß die Obergrenze für
das Koerzitivfeldstärkenverhältnis Hc(//)/Hc(⟂), bei
dem der Sprung auftritt, angenähert 1/5 ist. Im allgemeinen
kann angenommen werden, daß die Koerzitivfeld
stärke Hc(⟂) der für die Quermagnetisierungsauf
zeichnung und Wiedergabe geeigneten Quermagnetisie
rungsschicht angenähert 1,194×10⁵ A/m (1500 Oe) be
trägt. Die Koerzitivfeldstärke Hc(//) der ersten für
die Funktion als Schicht hoher Permeabilität geeigneten
Kristallschicht liegt im Mittel in der Größenordnung
2,388×10³ A/m (30 Oe). Folglich kann davon ausgegangen
werden, daß die untere Grenze des Koerzitivfeld
stärkenverhältnisses Hc(//)/Hc(⟂) nahezu 1/50 ist.
Es ist mit anderen Worten nötig, ein Quermagnetisierungs
aufzeichnungsmedium zu realisieren, das inbesondere im
kurzen Wellenlängenbereich ein zufriedenstellendes
Wiedergabeausgangssignal liefert, indem das Koerzitiv
feldstärkenverhältnis Hc(//)/Hc(⟂) zu einem ausge
wählten Wert angesetzt ist, der größer oder gleich 1/50
ist und kleiner oder gleich 1/5, wenn die Magnetschicht
gebildet wird, so daß der Sprung auftritt. Der Wert
des Koerzitivfeldstärkenverhältnisses Hc(//)/Hc(⟂)
kann eingestellt werden, indem die Zusammensetzung des
magnetischen Materials verändert wird und die Sputter
bedingungen geeignet ausgewählt werden.
Im folgenden wird näher begründet, warum das
wiedergegebene Ausgangssignal verbessert ist, wenn der
Sprung in der Magnetschicht auftritt. Wird die Magnet
schicht durch Aufsputtern des Co-Cr-Nb oder Co-Cr-Ta
gebildet, so entsteht eine erste Kristallschicht 12
feiner Körnung mit einer kleinen Koerzitivfeldstärke
Hc(//) von weniger als 1,433×10⁴ A/m (180 Oe) in
unmittelbarer Nähe auf einer Basisschicht 11. Ferner
bildet sich eine zweite Kristallschicht 13 grober
Körnung mit einer hohen Koerzitivfeldstärke Hc(⟂)
von angenähert über 1,592×10⁴ A/m (200 Oe) auf der
ersten Kristallschicht 12, wie dies in Fig. 18 darge
stellt ist. Folglich ist die magnetische Schicht
aus der ersten und zweiten Kristallschicht 12 und 13
aufgebaut. Da das Koerzitivfeldstärkenverhältnis
Hc(//)/Hc(⟂) zwischen der Koerzitivfeldstärke Hc(//)
der ersten Kristallschicht 12 und der Koerzitivfeld
stärke Hc(⟂) der zweiten Kristallschicht 13 auf
einen Wert größer oder gleich 1/50 und kleiner oder
gleich 1/5 festgesetzt ist, tritt der Sprung in der
Magnetschicht auf, die aus der ersten und zweiten
Kristallschicht 12 und 13 gebildet ist. Aus diesem
Grund kann davon ausgegangen werden, daß der magnetische
Fluß von einem Magnetkopf 14 die zweite Kristall
schicht 13 durchdringt, die erste Kristallschicht 12
erreicht und in Schichtebenenrichtung innerhalb der
ersten Kristallschicht 12, die die geringe Koerzitiv
feldstärke Hc(//) und die hohe Permeabilität aufweist,
fortschreitet. Dabei wird die zweite Kristallschicht 13
in der Querrichtung oder in der senkrechten Richtung
durch den magnetischen Fluß magnetisiert, der außer
ordentlich schnell den Magnetpolbereich des Magnetkopfes
14 erreicht. Folglich beschreibt das Verlaufs
muster der magnetischen Kraftlinien vom Magnetkopf 14
einen im wesentlichen U-förmigen Verlauf, wie durch
die Pfeile in Fig. 18 angedeutet ist. Da der magnetische
Fluß die zweite Kristallschicht 13 bei einer vor
bestimmten Quermagnetisierungsaufzeichnungsposition
scharf und deutlich durchdringt, wird die zweite Kri
stallschicht 13 der Quermagnetisierung unterworfen,
die eine große remanente Magnetisierung bewirkt. Be
trachtet man die Koerzitivfeldstärke Hc(//) der ersten
Kristallschicht 12 für den Fall, bei dem der Sprung
auftritt und für den Fall, bei dem der Sprung nicht
auftritt, wenn die Schichtebenen M-H-Hysteresescharak
teristik so ist, daß das Schichtebenenrechteckigkeits
verhältnis Mr(//)/Ms über 0,2 ist, so ist die Koerzi
tivfeldstärke Hc(//) für den Fall des auftretenden
Sprunges kleiner als die Koerzitivfeldstärke Hc(//)
für den Fall, bei dem kein Sprung auftritt. Es ist
wünschenswert, daß die erste Kristallschicht 12 eine
hohe Permeabilität aufweist, so daß die erste Kri
stallschicht 12 die zuvor beschriebene Funktion einer
Schicht hoher Permeabilität aufweist. Folglich kann
man davon ausgehen, daß ein zufriedenstellendes Wie
dergabeausgangssignal mit der magnetischen Schicht,
die beispielsweise aus den Co-Cr-Nb(Ta)-Dünnfilmen
besteht, erhalten werden kann, wobei diese magnetische
Schicht eine Inschichtebene M-H-Hysteresecharakteristik
aufweist, in der ein steiler Anstieg in der Umgebung
des Ursprungs vorliegt und der Sprung auftritt. Ent
sprechend den von den Erfindern durchgeführten Ex
perimenten wurde ein zufriedenstellendes Wiedergabe
ausgangssignal gewonnen, wenn die Koerzitivfeldstärke
Hc(//) der ersten Kristallschicht 12 unter
1,433×10⁴ A/m (180 Oe) betrug die Koerzitivfeldstärke
Hc(⟂) der zweiten Kristallschicht 13 über
1,592×10⁴ A/m (200 Oe) war, wobei der Meßfehler und
andere Einflüsse in Betracht gezogen wurden.
Betrachtet man andererseits die Dicke der dünnen
Co-Cr-Nb(Ta)-Filme, so nimmt die Dicke der zweiten
Kristallschicht 13 zu, wenn die Filmdicke des Dünn
filmes ansteigt, wohingegen die Dicke der ersten Kri
stallschicht 12 angenähert konstant bleibt. Infolgedessen
nimmt der Abstand zwischen dem Magnetkopf 14 und
der ersten Kristallschicht 12 zu, wenn die Filmdicke
des Dünnfilmes vergrößert wird. Infolgedessen erreichen
die magnetischen Kraftlinien des Magnetkopfes 14 bei
einer großen Dicke des Dünnfilmes die erste Kristall
schicht 12 nicht, sondern erreichen den Magnetpol des
Magnetkopfes 14 lediglich, indem sie durch die zweite
Kristallschicht 13 hindurchgehen, wie dies in Fig. 19
dargestellt ist. Folglich ist die Magnetisierungsrichtung
gestreut, und es ist nicht möglich, eine starke
senkrechte Magnetisierung zu erzielen.
Wie weiter oben bereits beschrieben wurde, be
trägt die untere Grenze für die Filmdicke der Magnet
schicht insgesamt, bei welcher die Sprunggröße σ j
und die Koerzitivfeldstärke Hc(⟂) noch steil an
steigen, d. h. der Sprung auftritt, ungefähr 0,05 µm
bis 0,15 µm. Andererseits weist die erste Kristall
schicht 12 eine außerordentlich geringe Dicke in dem
Bereich 0,05 bis 0,15 µm auf, und die zweite Kristall
schicht 13 funktioniert zufriedenstellend als Quer
magnetisierungsschicht, wenn die Dicke der zweiten
Kristallschicht 13 in der Größenordnung 0,2 µm liegt.
Folglich kann die Filmdicke der magnetischen Schicht,
die durch die erste und zweite Kristallschicht 12 und 13
aufgebaut ist, außerordentlich gering, d. h. unter 0,3 µm
sein.
Ist die Filmdicke der Co-Cr-Nb(Ta)-Dünnfilme klein
ausgebildet, so ist der Abstand zwischen dem Magnetkopf
14 und der ersten Kristallschicht 12 ebenfalls gering.
Infolgedessen erreichen die magnetischen Kraftlinien
vom Magnetkopf mit Sicherheit die erste Kristallschicht
12 und dringen in diese ein, und das Verlaufsmuster
der magnetischen Kraftlinien beschreibt die im wesentlichen
U-förmige Verlaufsform, wie sie zuvor in Ver
bindung mit Fig. 18 bereits erläutert wurde. In diesem
Fall ist der magnetische Fluß, der zur Quermagnetisie
rung beiträgt, in der senkrechten Richtung außerordentlich
scharf ausgebildet, und es ist daher möglich, eine
zufriedenstellende Quermagnetisierungsaufzeichnung
aufgrund der großen remanenten Magnetisierung durchzu
führen. Folglich kann eine zufriedenstellende Quer
magnetisierungsaufzeichnung erzielt werden, wenn die
Filmdicke der Co-Cr-Nb(Ta)-Dünnfilm klein ist.
Darüber hinaus kann die Dicke des Aufzeichungsmediums
klein ausgebildet sein, um sicherzustellen, daß die
erwünschte Flexibilität des Aufzeichnungsmediums ge
währleistet ist, so daß stets ein zufriedenstellender
Kontaktzustand zwischen dem Magnetkopf und dem Auf
zeichnungsmedium aufrechterhalten werden kann, ent
sprechend den durchgeführten Experimenten war es möglich,
ein zufriedenstellendes Wiedergabeausgangssignal
auch dann zu erhalten, wenn die Filmdicke des Dünn
filmes im Bereich von 0,1 bis 0,3 µm lag.
Da die Koerzitivfeldstärke Hc(//) der ersten
Kristallschicht 12 nicht Null ist, sondern in der
Größenordnung von 1,433×10⁴ A/m (180 Oe) liegt, ist
es möglich, die erste Kristallschicht 12 bis zu einem
Ausmaß zu magnetisieren, welches dieser kleinen Ko
erzitivfeldstärke Hc(//) entspricht. Wird die Quer
magnetisierung ausgebildet, so werden eine Vielzahl von
Magneten, die in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten
Bitintervall umgekehrte Magnetisierungsrichtungen
aufweisen, alternierend in der zweiten Kristallschicht 12
ausgebildet, wie dies in Fig. 20 angezeigt ist. Anderer
seits bildet sich ein magnetischer Fluß in der ersten
Kristallschicht 12 aus, der durch die Pfeile in Fig. 20
angedeutet ist und der die unteren Enden von aneinander
grenzenden Magneten verbindet. Infolgedessen tritt kein
Demagnetisierungsphänomen zwischen den aneinandergrenzenden
Magneten in der zweiten Kristallschicht 13 auf,
wobei dieses Phänomen insbesondere zu beobachten ist,
wenn die Dichte zwischen den aneinandergrenzenden Ma
gneten hoch ist. Mit anderen Worten tritt dieses Phänomen
insbesondere dann auf, wenn die Aufzeichnungswellenlänge
kurz ist, und aus diesem Grund ist es möglich, das Wie
dergabeausgangssignal im kurzen Wellenlängenbereich be
trächtlich zu verbessern. Darüber hinaus werden die
Co-Cr-Nb(Ta)-Dünnfilme, die jeweils aus der Schicht hoher
Koerzitivfeldstärke und der Schicht geringer Koerzitiv
feldstärke aufgebaut sind, durch ein kontinuierliches
Sputterverfahren hergestellt. Folglich ist es unnötig,
die Sputterbedingungen zu variieren, noch ist es nötig,
das Target zur Ausbildung dieser beiden Schichten,
die den Dünnfilm bilden, auszutauschen. Infolgedessen
sind die Verfahren zur Herstellung des Co-Cr-Nb(Ta)-
Dünnfilms vereinfacht, die Sputterzeit kann redu
ziert werden und es ist möglich, das Quermagnetisie
rungsaufzeichnungsmedium mit geringen Kosten und einer
hohen Produktivität herzustellen. Darüber hinaus wird
das Barkhausenrauschen nicht erzeugt, und es ist möglich,
eine zufriedenstellende Quermagnetisierungsauf
zeichnung und Wiedergabe zu erzielen, weil das Koerzitiv
feldstärkenverhältnis Hc(//)/Hc(⟂) auf einen Wert
festgesetzt ist, der größer oder gleich 1/50 und kleiner
oder gleich 1/5 ist und die Koerzitivfeldstärke
Hc(//) der ersten Kristallschicht 12 im
Vergleich zu der Koerzitivfeldstärke Hc(⟂) der
zweiten Kristallschicht 13 nicht beträchtlich klein
ist.
Im folgenden wird ein Ausführungbeispiel für
ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen
Quermagnetisierungsaufzeichnungsmediums beschrieben,
welches die zuvor erläuterten überlegenen Eigenschaften
aufweist. Zunächst wird jedoch ein Beispiel für
ein gebräuchliches Verfahren zur Herstellung eines
Quermagnetisierungsaufzeichnungsmediums mit Doppel
filmanordnung beschrieben. Das mit diesem gebräuchlichen
Verfahren hergestellte Quermagnetisierungsauf
zeichnungsmedium weist eine Basisschicht, eine Schicht
hoher Permeabilität (beispielsweise ein Ni-Fe-Film)
auf, der auf der Basisschicht ausgebildet ist, und
einen Co-Cr-Film, der auf dem Ni-Fe-Film vorgesehen
ist.
Wie in der Fig. 21 gezeigt ist, weist ein
Sputtergerät 25 im wesentlichen eine Kammer 22 auf,
die eine Ni-Fe-Legierung als Target 21 enthält. Weiterhin
weist diese Kammer 22 eine Kammer 24 auf, die
eine Co-Cr-Legierung als ein Target 23 aufweist,
sowie Vorrats- und Aufwickelspulen 32 und 33. Der
Ni-Fe-Film wird innerhalb der Kammer 22 auf einer
Basisschicht oder einem Basisfilm 28 aufgedampft,
welcher aus der Vorratsspule 26 gespendet wird und
auf der Aufwickelspule 27 aufgenommen wird. Daraufhin
wird der Co-Cr-Film innerhalb der Kammer 24 auf dem
Ni-Fe-Film, der zuvor auf dem Basisfilm 28 ausgebildet
wurde, aufgesputtert. Als Ergebnis liegt das
Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium mit Doppel
filmanordnung vor, wobei in diesem Quermagnetisierungs
aufzeichnungsmedium die Magnetschicht aus zwei unab
hängig voneinander hergestellten Filmen besteht.
Jedoch wird gemäß dieses gebräuchlichen Verfahrens
eine amorphe Ni-Fe-Legierung oder auch eine ähnliche
Legierung auf dem Basisfilm 28 bei vorbestimmten
Sputterbedingungen, die für die Aufbildung eines Films
hoher Permeabilität geeignet sind, aufgedampft, und
die Co-Cr-Legierung wird auf diesem Ni-Fe-Film, der
sich auf dem Basisfilm 28 befindet, unter anderen
vorbestimmten, für die Ausbildung der Co-Cr-Schicht
geeigneten Sputterbedingungen ausgeführt. Infolgedessen
muß zur Herstellung des Quermagnetisierungsaufzeich
nungsmediums die Sputterbedingung jedesmal, wenn jeder
Film auf der Basisschicht 28 aufgebracht wird, geändert
werden, und das Target muß jweils jedesmal aus
getauscht werden. Daher ist das gebräuchliche Verfahren
insofern ungünstig, weil es unmöglich ist, eine
kontinuierliche Bedampfung auszuführen, und die Ver
fahrensschritte sind komplex, so daß die Produktivität
gering ist.
In Fig. 22 ist ein erstes Ausführungsbeispiel
für ein erfindungsgemäßes Sputtergerät 29 dargestellt,
welches zur Herstellung des erfindungsgemäßen Quer
magnetisierungsaufzeichnungsmediums dient. Das Sput
tergerät 29 weist im wesentlichen eine einzige Kammer
30 mit einem einzigen Target 31 auf und entsprechende
Vorrats- und Aufwickelspulen 32 und 33. Die Kammer 30
ist mit einem (nicht dargestellten) Vakuumeinstell
system verbunden und so ausgelegt, daß innerhalb der
Kammer 30 der Restvakuumdruck jeweils eingestellt
werden kann. Eine Co-Cr-Nb oder Co-Cr-Ta-Legierung mit
vorbestimmter Zusammensetzung wird als das Target 31
verwendet. Ein Basisfilm 34 wird aus der Vorratsspule
32 gespendet, mit der Co-Cr-Nb- oder Co-Cr-Ta-Legierung
bedampft, so daß eine Co-Cr-Nb- oder Co-Cr-Ta-
Schicht bzw. ein dünner Film auf dem Basisfilm 34
hergestellt wird und wird auf der Aufwickelspule 33
wieder aufgenommen. Wenn die Co-Cr-Nb- oder Co-Cr-Ta-
Legierung auf den Basisfilm 34 aufgesputtert wird,
bildet sich zunächst die erste Kristallschicht feiner
Körung auf dem Basisfilm 34, bis die Filmdicke einen
vorbestimmten Wert erreicht und die zweite Kristall
schicht grober Körnung kontinuierlich auf der ersten
Schicht ausgebildet wird. Infolgedessen kann der ma
gnetische Film, der aus der ersten und zweiten Kri
stallschicht aufgebaut ist, die die jeweils dieselbe
Zusammensetzung aufweisen, jedoch unterschiedliche
Korngrößen besitzen und auf dem Film 34 ausgebildet
sind, ohne die Notwendigkeit, das Target auszutauschen,
oder die Sputterbedingungen in irgendeiner Weise zu
ändern, hergestellt werden. Der auf der ersten und
zweiten Kristallschicht gebildete Film wird demnach
in einem einzigen Sputterverfahrensschritt herge
stellt, und die erste und zweite Schicht werden unter
genau denselben Sputterbedingungen ausgebildet.
In Fig. 23 ist ein zweites Ausführungsbeispiel
für ein erfindungsgemäßes Sputtergerät 37 zur Herstellung
des erfindungsgemäßen Quermagnetisierungs
aufzeichnungsmediums dargestellt. In Fig. 23 sind
die Teile, die denen in Fig. 22 entsprechen, mit
denselben Bezugszeichen versehen, und auf ihre Be
schreibung ist verzichtet. Die Kammer 30 des Sputter
geräts 37 weist mehrere Targets 35 und 36 auf. Bei
spielsweise wird eine Co-Cr-Legierung als Target 35
und ein drittes Element Nb (oder Ta) als Target 36
benutzt. In diesem Fall werden das Co-Cr- und Nb
(oder Ta) gemischt, bevor sie den Basisfilm 34 er
reichen, und ein Co-Cr-Nb (oder Co-Cr-Ta)-Dünnfilm
wird durch Aufdampfen auf den Basisfilm 34 ausgebildet.
Es ist infolgedessen möglich, die in großen
Mengen benötigte Co-Cr-Legierung und das nur in ge
ringen Mengen benötigte dritte Element unabhängig von
einander zu handhaben. Die Zusammensetzung des Ma
gnetfilmes kann dann durch eine unabhängige Steuerung
der Targets 35 und 36 eingestellt werden. Infolgedessen
ist es möglich, die Verfahrensschritte zur Aus
bildung und Herstellung des Magnetfilmes zu vereinfachen,
die Sputterzeit zu reduzieren, so daß das
Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium mit geringen
Kosten und einer hohen Produktivität herstellbar ist.
In den beschriebenen ersten und zweiten Ausfüh
rungsbeispielen werden Sputtergeräte 29 und 37 zur
Herstellung des Magnetfilms auf dem Basisfilm beschrieben,
wobei Sputterverfahren angewendet werden. Jedoch
ist das Verfahren zur Herstellung des Magnetfilmes auf
dem Basisfilm nicht auf diese Sputterverfahren begrenzt,
sondern es ist beispielsweise möglich, andere Verfahren
zur Herstellung des dünnen Filmes, wie beispielsweise
Vakuumablagerungsverfahren und chemische Dampfanlage
rungsverfahren, zu verwenden.
Die vorliegende Erfindung, d. h. das erfindungs
gemäße Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium und
das Herstellungsverfahren hierfür, sind nicht auf
die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt,
sondern es sind statt dessen zahlreiche Abwandlungen
und Änderungen denkbar, ohne von der Erfindungsidee
abzuweichen oder den Schutzumfang der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
Claims (7)
1. Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium, auf dem ein
Signal aufgezeichnet wird und von dem dieses Signal mit
einem Magnetkopf abgetastet wird, wobei das Quermagnetisie
rungsaufzeichnungsmedium eine Aufzeichnungsträgerschicht
aufweist, eine auf dieser Aufzeichnungsträgerschicht aus
gebildete Schicht geringer Koerzitivfeldstärke, die in
Schichtebene dieser Schicht eine geringe Koerzitivfeld
stärke aufweist, und eine Schicht hoher Koerzitivfeldstärke,
die unmittelbar auf dieser Schicht geringer Koerzitivfeld
stärke ausgebildet ist und eine hohe Koerzitivfeldstärke
in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche der Schicht
geringer Koerzitivfeldstärke aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schicht geringer Koerzitivfeldstärke (12) und die
Schicht hoher Koerzitivfeldstärke (13) aus demselben magnetischen
Material hergestellt sind, das Kobalt-Chrom, dem
zumindest eines der Elemente Niob oder Tantal hinzugefügt
ist, enthält, das die Schicht geringer Koerzitivfeldstärke
(12) eine Koerzitivfeldstärke in Schichtebene im Bereich von
795,9 A/m (10 Oe) und 1,433×10⁴ A/m (180 Oe) sowie eine
Schichtdicke im Bereich von 0,05 µm bis 0,15 µm aufweist
und daß die Schicht (13) hoher Koerzitivfeldstärke eine
senkrecht gerichtete Koerzitivfeldstärke gleich oder größer
als 1,592×10⁴ (200 Oe) aufweist.
2. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schicht (12) geringer Koerzitivfeldstärke eine
erste Kristallschicht (12) mit feiner Körnung aufweist
und daß die Schicht (13) hoher Koerzitivfeldstärke
eine zweite Kristallschicht (13) von grober Körnung
aufweist.
3. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schicht (12) geringer Koerzitivfeldstärke und
die Schicht (13) hoher Koerzitivfeldstärke eine magnetische
Schicht bilden, die in Schichtebene eine M-H-
Hysteresekennlinie aufweist, die in Schichtebene durch
eine M-H-Hystereseschleife beschrieben wird, welche
in der Nähe des Ursprungs einen steilen Anstieg auf
weist.
4. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß diese magnetische Schicht in Schichtebene eine
M-H-Hysteresekennlinie aufweist, die in Schichtebene
durch eine M-H-Hystereseschleife beschrieben wird, in
der in Schichtebene ein Rechteckigkeitsverhältnis von
über 0,2 vorliegt.
5. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schicht (12) geringer Koerzitivfeldstärke und
die Schicht (13) hoher Koerzitivfeldstärke eine ma
gnetische Schicht bilden, die insgesamt eine Dicke von
weniger als 0,3 µm aufweist.
6. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schicht (12) geringer Koerzitivfeldstärke und
die Schicht (13) hoher Koerzitivfeldstärke eine ma
gnetische Schicht bilden, die in senkrechter Richtung
eine Anisotropiemagnetfeldstärke unter 3,184×10⁵ A/m
(4000 Oe) aufweist.
7. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Koerzitivfeldstärkenverhältnis Hc(//)/Hc(⟂)
zwischen der Koerzitivfeldstärke in Schichtebene Hc(//)
der Schicht (12) geringer Koerzitivfeldstärke und der
senkrechten Koerzitivfeldstärke Hc(⟂) der Schicht (13)
hoher Koerzitivfeldstärke größer oder gleich 1/50 oder
kleiner gleich 1/5 ist.
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