DE3607501C2

DE3607501C2 -

Info

Publication number: DE3607501C2
Application number: DE3607501A
Authority: DE
Inventors: Noboru Watanabe; Yasui Ishizaka; Kazuo Yokohama Kanagawa Jp Kimura; Eiichiro Sagamihara Kanagawa Jp Imaoka
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1985-03-07
Filing date: 1986-03-07
Publication date: 1992-10-15
Also published as: DE3607501A1; JPH0640361B2; JPS61204819A; US4745510A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und -wiedergabeanordnungen und geht aus von einer Anordnung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wie sie aus IEEE Transactions on Magnetics, Vol. MAG-20, No. 5, September 1984, Seiten 774, 775 ableitbar sind.

Wenn ein Signal mit einem Ringkernkopf als Magnetkopf auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet wird oder von diesem mit dem Ringkernkopf abgetastet wird, so magnetisiert der Ringkernkopf eine Magnetschicht des magnetischen Aufzeichnungsmediums in Längsrichtung des magnetischen Aufzeichnungsmediums (d. h. in einer Schichtebenen- Richtung), wenn aufgezeichnet wird, und nimmt diese Aufzeichnung bei der Wiedergabe wieder auf. Jedoch ist im Zusammenhang mit diesem Längsrichtungsmagnetaufzeichnungssystem 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 Entmagnetisierung zu beseitigen, sind eine Reihe von Quermagnetisierungsaufzeichnungssysteme vorgeschlagen worden, bei denen der Ringkernkopf die magnetische Schicht des Aufzeichnungsmediums in einer Richtung senkrecht zur magnetischen Schicht magnetisiert. Entsprechend dieser Quermagnetisierungsaufzeichnungssysteme wird das Entmagnetisierungsfeld 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 remanenten Magnetisierung auftritt.

Ein gebräuchliches Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium, das in diesen Quermagnetisierungsaufzeichnungssystem 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-Cr-Film begünstigt (d. h., die Koerzitivfeldstärke in Richtung senkrecht zum Co-Cr-Film ist groß, und die Achse der leichten Magnetisierung ist senkrecht zu dem Co-Cr-Film).

Führt jedoch der Ringkernkopf bezüglich eines Quermagnetisierungsaufzeichnungsmediums mit einem aufgedampften Co-Cr-Film diese Quermagnetisierungsaufzeichnung- und Wiedergabe aus, so ist es unmöglich, den magnetischen Fluß an einer vorbestimmten magnetischen Aufzeichnungsposition auf dem Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium zu konzentrieren. Infolgedessen ergibt sich ein Nachteil darin, daß es unmöglich ist, eine starke Magnetisierung zu erzielen, die senkrecht zu dem Co-Cr-Film gerichtet ist und die in Längsrichtung des Quermagnetisierungsaufzeichnungsmediums nicht streut. Wird mit anderen Worten der Ringkernkopf zur Durchführung der Aufzeichnung auf dem Co-Cr-Film des Quermagnetisierungsaufzeichnungsmediums benutzt, weicht die Magnetisierungsrichtung in Längsrichtung des Quermagnetisierungsaufzeichnungsmediums geringfügig ab, da das von dem Ringkernkopf erzeugte Magnetfeld beträchtliche Komponenten in Schichtebenenrichtung einschließt. 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 Ringkernkopf eine zufriedenstellende Quermagnetisierungsaufzeichnung auszuführen. Darüber hinaus muß die Koerzitivfeldstärke in der senkrechten Richtung oder in der Querrichtung groß sein, um ein hohes Wiederausgabeausgangssignal 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 vermindern. Jedoch kann der Ringkernkopf nicht in ausreichendem Maße mit dem Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium in Kontakt geraten, wenn die Dicke des Quermagnetisierungsaufzeichnungsmediums groß ist, weil das Aufzeichnungsmedium seine Flexibilität einbüßt und unelastisch wird. Weiterhin bestehen in diesem Fall Nachteile darin, daß dieses unelastische und starre Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium leicht beschädigt werden kann.

Aus den oben beschriebenen Gründen wurde ein (z. B. in der EP 00 91 812 A1 Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium vorgeschlagen, das eine Doppelschichtanordnung mit einer Queraufzeichnungsschicht aufweist, beispielsweise in Form einer Co-Cr-Schicht, und einer unter dieser Schicht liegenden inneren Schicht, die zwischen einer Basisschicht und der Queraufzeichnungsschicht liegt. Die innere Schicht ist aus einem weichmagnetischen Material wie Permalloy hergestellt und weist eine hohe Permeabilität auf.

Aus den folgenden Gründen sind diese Doppelschichtaufzeichnungsmedien jedoch nur schlecht mit einem Ringkernkopf verwendbar.

Der magnetische Fluß, der sich innerhalb der Schicht hoher Permeabilität ausbreitet, wird an einer vorbestimmten magnetischen Aufzeichnungsposition zu dem Magnetpol des Ringkernkopfes hin konzentriert, um eine starke Magnetisierung zu erzielen, die in Querrichtung oder Senkrechtrichtung liegt und nicht in die Längsrichtung des Quermagnetisierungsaufzeichnungsmediums streut. Jedoch ist in diesem Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium mit der Doppelschicht die Koerzitivfeldstärke der Schicht mit hoher Permeabilität außerordentlich klein im Vergleich zur Koerzitivfeldstärke des Co- Cr-Filmes, so daß nachteiligerweise Berkhausenrauschen erzeugt wird. Beispielsweise beträgt 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 Doppelschichtanordnung eine amorphe (Eisen-Nickel) Fe-Ni-Legierung oder ähnliche Legierungen auf der Basisschicht 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 Sputterbedingung für die Bildung einer jeden Schicht geändert werden, und es muß jeweils das Target ausgetauscht werden. Daher kann das Sputterverfahren nicht kontinuierlich ausgeführt werden. Infolgedessen sind die Verfahren zur Herstellung des obigen Quermagnetisierungsaufzeichnungsmediums kompliziert und für die Massenproduktion ungeeignet.

Aus den obigen Gründen wird gemäß der EP 00 91 812 A1 kein Ringkernkopf sondern ein Magneto-Widerstandskopf mit einem MR-Element verwendet, um auch bei einer Wiedergabe mit kurzer Wellenlänge eine zufriedenstellende Wiedergabe bei geringem Spaltverlust des MR-Elements zu erzielen.

Ferner wird als Magnetkopf auch eine Art eines Hilfspolkopfes benutzt. Bei diesem Hilfspolkopf ist ein magnetischer Hilfspol gegenüberliegend einem magnetischen Hauptpol vorgesehen. Darüber hinaus sind Quermagnetisierungsköpfe mit einem einseitigen Hauptpol bekannt, die im folgenden der Einfachheit halber als einseitige Hauptpolköpfe bezeichnet werden und die keinen Hilfsmagnetpol benötigen, sondern stattdessen einen Hauptmagnetpol aufweisen, der nur einer Oberfläche des Quermagnetisierungsaufzeichnungsmediums gegenüberliegt. Bei Aufzeichnungs- und Wiedergabeanordnungen, die den Hilfspolkopf benutzen, muß jedoch das Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium zwischen den Hauptmagnetpol und den Hilfsmagnetpol des Hilfsmagnetpolkopfes eingeführt werden, und die Anwendung dieser Anordnung ist eingeschränkt. Bei dem einseitigen Hauptpolkopf ist zwar dieser Nachteil des Hilfspolkopfes beseitigt, jedoch ist der Aufbau des einseitigen Hauptpolkopfes komplex. Darüber hinaus weist der einseitige Hauptpolkopf den Nachteil auf, daß die magnetische Feldverteilung nicht in dem Maße in die senkrechte Richtung oder die Querrichtung gerichtet werden kann wie im Falle des Hilfspolkopfes.

Im Gegensatz zur EP 00 91 812 A1 stellt zwar der Artikel aus IEEE Spectrum, Bd. 20, 1983, Seiten 32 bis 38 den Ringkernkopf für die Vertikalaufzeichnung als Möglichkeit heraus, weist jedoch gleichzeitig auf die Schwierigkeiten hin, passende Aufzeichnungsmedien zu finden. Unter anderem wird vorgeschlagen, Materialien hoher Koerzitivfeldstärke wie Co- Cr auf Materialien geringer Koerzitivfeldstärke wie NiFe abzuscheiden, wobei die hartmagnetische Oberschicht als Speichermedium und die Unterschicht als Rückschluß für den Magnetfluß dienen sollen. Doch auch hiermit werden die genannten Schwierigkeiten nicht überwunden.

Auch der Artikel IEEE Transactions on Magnetics, September 1984, Vol. MAG-20, No. 5, Seiten 774, 775 ergibt keine praktikablen Anregungen dafür, wie Ringkernköpfe und Doppelschicht-Quermagnetisierungsmedien mit Erfolg kombinierbar wären. So besagt diese Schrift zwar, daß sich beim Sputtern einer Co-Cr-Schicht magnetisch voneinander verschiedene obere und untere Schichten ausbilden. Betrachtet man jedoch die zum prinzipiellen Nachweis dieser Tatsache gewonnen Meßergebnisse, so fallen dem Fachmann folgende Tatsachen auf, die zum Teil weiter unten an Hand von Untersuchungsergebnissen belegt sind:

(1) Die angegebene Gesamtschichtdicke (1 µm), bei der dieser Effekt beobachtet wurde, ist für eine vernünftige Kontaktierung mit einem Kopf viel zu dick.
(2) Wird, um dies zu vermeiden, die Dicke der Gesamtschicht reduziert, so muß der Fachmann feststellen, daß die erste, anfängliche magnetische weiche Schicht typischerweise eine Schichtdicke von 0,1 bis 0,15 µm aufweist - und zwar offensichtlich unabhängig von der Gesamtschichtdicke. Somit nimmt der relative Anteil der ersten Schicht bei Reduzierung der Gesamtschichtdicke zu, und die senkrechte Magnetisierbarkeit wird folglich schlechter.
(3) Auch liefert offenbar die erste Kristallschicht überhaupt keine für die senkrechte Magnetisierung geeignete und ausreichende Koerzitivfeldstärke, so daß sie für diesen Zweck als Störfaktor angesehen werden muß.

Somit mußten die Erfinder zur Ansicht gelangen, daß sich die anfänglich ausbildende Schicht als störend erweisen würde.

Ausgehend von diesem Stand der Technik stellten sich die Erfinder dennoch die Aufgabe, eine Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und -wiedergabeanordnung zu schaffen, bei der mit einem einfachen, in Massenproduktion herstellbaren Aufzeichnungsmedium nur einer insgesamt aufzusputternden Schicht und einer ebenfalls einfachen Magnetkopfeinrichtung in Form eines Ringkernkopfes eine zufriedenstellende Aufzeichnungs- und Wiedergabequalität erzielt wird.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.

Danach wurde herausgefunden, daß bei Hinzufügen zumindest eines der Elemente Niob oder Tantal bei ganz bestimmten Schichtdicken bzw. Grenzen hierfür unerwartet optimale Eigenschaften für die Verwendung eines Ringkernkopfes auftraten. Auch wurde überraschend gefunden, daß eine direkt mit der Quermagnetisierung in Beziehung stehende Abhängigkeit der Koerzitivfeldstärke von der Schichtdicke besteht. Hingegen lehrt die in Anspruch 1 gewürdigte Schrift, daß ein Sprung der Koerzitivfeldstärke in Schichtebene lediglich in Abhängigkeit des angelegten Feldes auftritt. Demgegenüber ermittelten die Erfinder, daß Koerzitivfeldstärkensprünge in Schichtebene und senkrecht dazu in Abhängigkeit von der Schichtdicke auftreten, wobei sich Anwendungsmöglichkeiten für die Quermagnetisierung ebenfalls in Abhängigkeit von der Schichtdicke ergeben. Die in Anspruch 1 angegebenen Koerzitivfeldstärkenwerte mit den zugehörigen Schichtdickengrenzen ergeben sich aus den hierbei gefundenen Zusammenhängen.

In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß früher angenommen wurde, daß ein Verhältnis von remanenter Magnetisierung zu Sättigungsmagnetisierung (Mr (//)/Ms) über 0,2, welches bei Zusatz von Ta bzw. Nb im Gegensatz zu reinem CoCr auftritt, an sich ungünstig für die Aufzeichnung mit dem Ringkernkopf sei. Gerade bei Werten deutlich über 0,2 stellten die Erfinder jedoch für ihr Aufzeichnungsmedium die Relationen für Hc // und Hc ⟂, Ms usw. fest, die zu vorteilhaften Effekten führten.

Diese Vorteile sind: Verhinderung von Barkhausen- Effekt und Entmagnetisierungsphänomenen auch bei hoher Aufzeichnungsdichte und kurzen Aufzeichnungswellenlängen, geringer Leistungsverbrauch des Kopfes, gute Kopfkontaktierung durch geringe Gesamtschichtdicke, gute Überschreibungseigenschaften und letztlich günstige Herstellung durch die Verwendung eines einzigen Materials. Diese Vorteile treten vor allem wegen den bestimmten Verhältnissen von Hc // und Hc ⟂ in den beiden Schichten auf.

Da in der Erfindung tatsächlich nur eine einzige magnetische Schicht, d. h. nur ein entsprechendes Material auf die Trägerbasisschicht gesputtert wird und sich in dieser Schicht aufgrund von besonderen Effekten bei der anfänglichen Schichtbildung zwei verschiedene Bereiche ausbilden, ist die Herstellung des Aufzeichnungsmediums extrem vereinfacht.

Die Schichtdicke δ der erfindungsgemäßen Schicht liegt insgesamt stets über 0,1 µm. Dann ergibt sich eine für die gesamte Schicht gemessene große senkrechte Koerzitivfeldstärke. Es bildet sich der untere Bereich der Magnetschicht mit leichter Magnetisierungsachse in Schichtebene und geringer senkrechter Koerzitivfeldstärke in einer Schichtdicke unter 0,05 µm aus. Am Übergang zum Bereich mit höherer senkrechter Koerzitivfeldstärke schließt sich dann ein anomaler Bereich in den Drehmomentkurven an. Für Schichtdicken bis zu 0,05 µm wurde ferner in Versuchen bewiesen, daß die Permeabilität dieser Schicht außerordentlich hoch ist und bei einer Dicke der Schicht unter 0,05 µm im wesentlichen eine gleichmäßige Kristallstruktur vorliegt.

Die Magnetisierungs(M-H)-Hystereseschleife für die Richtung in Schichtebene der gesamten erfindungsgemäßen Magnetschicht in der Nähe des Ursprungs steigt steil und anomal an, und es tritt der sogenannte Magnetisierungssprung auf. In der vorliegenden Anmeldung wird eine plötzliche Änderung oder steile Neigung in der M-H- Hystereseschleife in Schichtebene stets als Magnetisierungssprung bezeichnet, und die Höhe des Magnetisierungssprungs wird als Magnetisierungssprunggröße bezeichnet.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine M-H-Hystereseschleife in Schichtebene für den Fall, daß eine Magnetschicht entsprechend einem Ausführungsbeispiel für das in der erfindungsgemäßen Anordnung benutzte Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium aus einer Kobalt-Chrom-Niob (Co-Cr-Nb)-Dünnschicht besteht, die eine Dicke von 0,2 µm aufweist, wobei ein Magnetfeld von 1,194 × 10³ kA/m 15 kOe) angelegt ist;

Fig. 2 eine M-H-Hystereseschleife in Schichtebene für den Fall, daß die Magnetschicht entsprechend dem Ausführungsbeispiel für das in der erfindungsgemäßen Anordnung benutzte Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium aus einer Co-Cr-Nb-Dünnschicht besteht, die eine Dicke von 0,05 µm aufweist, wobei ein Magnetfeld von 1,19 × 10³ kA/m (15kOe) angelegt ist;

Fig. 3 bis 5 jeweils M-H-Hystereseschleifen in Schichtebene, die dazu dienen, das Auftreten eines Magnetisierungssprunges zu erklären;

Fig. 6 eine graphische Darstellung, die eine Koerzitivfeldstärke Hc (//) in Schichtebene, eine senkrechte Koerzitivfeldstärke Hc (⟂) und eine Magnetisierungssprunggröße σ_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 senkrechte Koerzitivfeldstärke Hc (⟂) und eine Magnetisierungssprunggröße 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 Magnetisierungssprung 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 gezeigten dünnen Schichten ausgeführt werden;

Fig. 18 eine schematische Darstellung zur Erklärung des Verlaufsmusters der magnetischen Kraftlinien innerhalb des in der erfindungsgemäßen Anordnung benutzten Quermagnetisierungsaufzeichnungsmediums, und zwar von der magnetischen Kraftlinie eines Magnetkopfes für den Fall, bei dem die Dicke des Quermagnetisierungsaufzeichnungsmediums klein ist;

Fig. 19 eine schematische Darstellung zur Erklärung des Verlaufsmusters der magnetischen Kraftlinie innerhalb des in der erfindungsgemäßen Anordnung benutzten Quermagnetisierungsaufzeichnungsmediums, und zwar von der magnetischen Kraftlinie des Magnetkopfes für den Fall, bei dem die Dicke des Quermagnetisierungsaufzeichnungsmediums groß ist;

Fig. 20 eine schematische Darstellung zur Erklärung, daß ein tieferer Bereich des remanenten Magnetfeldes, das in einer zweiten Kristallschicht grober Körnung gebildet ist, durch eine erste Kristallschicht feiner Körnung übertragen wird;

Fig. 21 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Aufzeichnungswellenlänge und dem Wiedergabeausgangssignal für den Fall zeigt, daß die Quermagnetisierungsaufzeichnung und Wiedergabe mittels eines Sendust-(registriertes Warenzeichen)-Ringkopfkernes bezüglich eines Co-Cr-Nb-Dünnfilmes ausgeführt wird, in welchem der Magnetisierungssprung auftritt, oder auch bezüglich des Co-Cr-Dünnfilmes ausgeführt wird;

Fig. 22 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Aufzeichnungswellenlänge und dem Wiederausgangssignal für den Fall zeigt, daß die Quermagnetisierungsaufzeichnung und Wiedergabe bezüglich des Co-Cr-Nb-Dünnfilmes, in welchem der Magnetsprung auftritt, durch den Sendust-Ringkernkopf und einen Ferrit-Ringkernkopf ausgeführt wird;

Fig. 23 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Aufzeichnungswellenlänge und dem Wiederausgabeausgangssignal für den Fall zeigt, daß die Quermagnetisierungsaufzeichnung und Wiedergabe bezüglich des Co-Cr-Ta-Dünnfilmes, in dem der Magnetisierungssprung auftritt, und des Co-Cr-Dünnfilmes mit einem Sendust- Ringkernkopf durchgeführt wird;

Fig. 24 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Aufzeichnungswellenlänge und dem Wiedergabeausgangssignal für den Fall zeigt, daß die Quermagnetisierungsaufzeichnung und Wiedergabe bezüglich des Co-Cr-Ta-Dünnfilmes, in dem der Magnetisierungssprung auftritt, mit einem Sendust-Ringkernkopf und dem Ferrit-Ringkernkopf durchgeführt wird;

Fig. 25A bis 25C schematische Darstellungen, die zur Erklärung der Aufzeichnungs- und Wiedergabecharakteristiken für die jeweiligen Kombinationen des Ringkernkopfes und der verschiedenen Aufzeichnungsmedien dienen;

Fig. 26A bis 26C schematische Darstellungen, die zur Erklärung der Aufzeichnungs- und Wiedergabecharakteristiken für entsprechende Kombinationen eines Dünnfilmringkernkopfes und verschiedene Aufzeichnungsmedien dienen;

Fig. 27A bis 27C schematische Darstellungen, die zur Erklärung der Aufzeichnungs- und Wiedergabecharakteristiken für entsprechende Kombinationen eines einseitigen Hauptpolkopfes und verschiedener Aufzeichnungsmedien dienen;

Fig. 28A bis 28C schematische Darstellungen, die zur Erklärung der Aufzeichnungs- und Wiedergabecharakteristiken für entsprechende Kombinationen eines Hilfspolkopfes und verschiedener Aufzeichnungsmedien dienen;

Fig. 29 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der magnetomotorischen Kraft oder magnetischen Spannung und dem Wiedergabeausgangssignal für entsprechende Aufzeichnungswellenlängen in der erfindungsgemäßen Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und Wiedergabeanordnung zeigt;

Fig. 30 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der magnetomotorischen Kraft und dem Wiedergabeausgangssignal für entsprechende Aufzeichnungswellenlängen in der erfindungsgemäßen Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und Wiedergabeanordnung im Vergleich zu einer denkbaren Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und Wiedergabeanordnung zeigt;

Fig. 31A bis 31C schematische Darstellungen, die zur Erklärung der Änderungen in dem Bereich dienen, der zur Quermagnetisierung beiträgt, wenn die magnetomotorische Kraft des Ringkernkopfes in der denkbaren Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und Wiedergabeanordnung aufeinanderfolgend erhöht wird; und

Fig. 32A bis 32C schematische Darstellungen, die zur Erklärung der Änderung in dem Bereich dienen, der zur Quermagnetisierung beiträgt, wenn die magnetomotorische Kraft des Ringkernkopfes in der erfindungsgemäßen Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und Wiedergabeanordnung aufeinanderfolgend vergrößert wird.

Das in der erfindungsgemäßen Anordnung benutzte 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 beispielsweise aus einem Polyimidharz hergestellt, und das magnetische Material enthält Kobalt (Co), Chrom (Cr) und zumindest ein Element von Niob (Nb) und Tantal (Ta).

Wenn ein Metall, beispielsweise eine Co-Cr-Legierung 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 Rasterelektronenmikroskopbildern (SEM), die die Oberfläche darstellen, ist bekannt, 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 Kristallschicht erzeugt wird. Beispielsweise wird die Tatsache, daß die erste Kristallschicht im Bodenbereich 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-Legierung 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 aufgedampften 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 Kristallschicht außerordentlich klein im Vergleich zu der senkrechten Koerzitivfeldstärke der zweiten Kristallschicht war. Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich dadurch aus, daß die erste Kristallschicht mit der geringen senkrechten Koerzitivfeldstärke als Schicht hoher Permeabilität benutzt wird und daß die zweite Kristallschicht mit großer senkrechter Koerzitivfeldstärke als eine Quermagnetisierungsschicht oder Senkrechtmagnetisierungsschicht des benutzten Aufzeichnungsmediums verwendet wird und daß ein Ringkernkopf als Magnetkopf 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 aus Co-Cr-Ta (im folgenden der Einfachheit halber als Dünnschicht bezeichnet) durch ein Sputterverfahren auf einer Basisschicht unter folgenden Bedingungen 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, das von Riken Denshi in Japan hergestellt wird, 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, der von Rigaku Denki in Japan hergestellt wird.

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 Atomgewichtsprozent hinzugefügt wird) und diese Co-Cr-Nb-Mischung auf der Polyimidkunstharzbasisschicht mit einer Schichtdicke von 0,2 µm aufgedampft wird. Wie aus der Fig. 1 hervorgeht, steigt die Schichtebenen-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 Kristallwachstum 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 hypothetisch 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 Besputterungsbedingungen 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 Kristallschicht 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 Anfangsschicht, 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 Einfachheit 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 Kristallschicht 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 Kristallschicht koexistieren. Es soll an dieser Stelle darauf hingewiesen werden, daß dieser Sprung nicht für alle Co-Cr-Nb-Dünnfilme 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 Schichtebenen- M-H-Hystereseschleife der zweiten Kristallschicht angesehen werden. Folglich kann die Schichtebenen- 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 besteht, von der Schichtebenen-M-H-Hystereseschleife des Co-Cr-Nb-Dünnfilms subtrahiert, in dem die erste und die zweite Kristallschicht koexistieren. Die experimentellen 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 senkrechte Koerzitivfeldstärke Hc (⟂) (im folgenden der Einfachheit halber als Koerzitivfeldstärke Hc (⟂) bezeichnet) und eine Magnetisierungssprunggröße (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 Filmdicken 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 Koerzitivfeldstärke Hc (⟂) bei Filmdicken vn 0,05 bis 0,15 µm von 180 Oe steil an und beträgt bei Filmdicken 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 Schichtdicke über 7,163 × 10⁴ A/m (900 Oe) liegt und groß ist. Daher ist die zweite Kristallschicht eine Schicht hoher Koerzitivfeldstärke, die für die Quermagnetisierungsaufzeichnung 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 Gesichtspunkt, daß die Co-Cr-Nb-Dünnfilmschicht aus zwei Schichten mit verschiedenen magnetischen Eigenschaften besteht, 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 Bereiches von 0,05 bis 0,15 µm auf. Das bedeutet, daß davon ausgegangen werden kann, daß der Sprung auftritt, 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 Atomgewichts-% hinzugefügt wurde). Wiederum wurde die Co-Cr-Ta-Mischung mit verschiedenen Filmdicken auf der Polyimidkunstharzbasisschicht aufgedampft. Die Fig. 7 zeigt eine graphische Darstellung, in der die Koerzitivfeldstärke 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 eingestellt wurden. Es ergaben 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 Koerzitivfeldstärke 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 Koerzitivfeldstärke Hc (⟂) steigt von 1,592 × 10⁴ A/m bis auf 5,969 × 10⁴ A/m (200 Oe bis auf über 750 Oe) in dem Bereich der Filmdicken an, in denen der Sprung auftritt. Anschließend nimmt die Koerzitivfeldstärke Hc (⟂) der zweiten Schicht allmählich mit der Filmdicke zu. Mit anderen Worten liegt eine Schicht hoher Koerzitivfeldstärke bei Filmdicken von über 0,075 µm vor.

Zu den zuvor beschriebenen Experimenten muß erwähnt 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 insbesondere aus den 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 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 Schichtebenen 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 Magnetisierung in Schichtebene Mr_C der zweiten Kristallschicht ist. Ferner ist die remanente Magnetisierung in Schichtebene Mr_A (//) von beiden zusammen, 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 Magnetisierungsaufzeichnung oder die Quermagnetisierungsaufzeichnung ungeeignet.

Fig. 9 zeigt eine graphische Darstellung, die die Beziehung des Schwingkurvenhalbwerts, d. h. der Halbwertsbreite der vom Analysator gelieferten Kurve, (ΔR₅₀) der hcp (002)-Ebene (hexagonal closed packed) jeweils für einen Kobalt-Chrom (Co-Cr)-Dünnfilm (Zusammensetzung von Co₈₁Cr₁₉ Atomgewichtsprozent und den Co-Cr-Nb-Dünnfilm in Abhängigkeit von den Filmdicken darstellt. Der Co-Cr-Dünnfilm ist, abgesehen von der unter (4) beschriebenen Bedingung, 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-Dünnfilms im Anfangsstadium der Filmformation außerordentlich schlecht ist, während die Orientierung des Co-Cr-Dünnfilms im Anfangsstadium der Filmformation zufriedenstellend ist. Jedoch verbessert sich die Orientierung des Co-Cr-Nb-Dünnfilms rapide mit zunehmender Filmdicke. Insbesondere ist die Orientierung des Co-Cr-Nb-Dünnfilmes bei Filmdicken über ungefähr 0,15 µm zufriedenstellender und besser als die des Co-Cr-Dünnfilmes. Mit anderen Worten ist die Orientierung des Co-Cr-Nb-Dünnfilmes im Anfangsstadium der Filmformation schlecht, d. h. während der Ausbildung der ersten Kristallschicht, jedoch verbessern sich die Orientierungen des Co-Cr-Nb-Dünnfilmes schlagartig, wenn die Filmdicke über 0,15 µm zunimmt, wenn die zweite Kristallschicht 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 zufriedenstellender 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 Darstellungen der Fig. 10 und 11 ist auf der Abszisse jeweils der Winkel R abgetragen, der zwischen der Filmoberflächennormalen und dem angelegten magnetischen Feld vorliegt. Auf der Ordinate ist das Drehmoment abgetragen 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 Atomgewichtsprozent und Co_77,9Cr_16,0Nb_6,1 Atomgewichtsprozent sowie die Sättigungsmagnetisierung Ms von 400 emu/cc und 350 emu/cc (4,0 × 10⁵ A/m und 3,5 × 10⁵ A/m) auf.

Im Fall des in Fig. 10A bis 10C dargestellten Co-Cr-Dünnfilms ist die Polarität der Drehmomentkurven für alle drei Filme dieselbe, und die Achse der leichten Magnetisierung ist senkrecht zur Filmoberfläche. Im Fall 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 entgegengesetzt, 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 Magnetisierung 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 Eigenschaften 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 leichten Kristallschicht 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 beeinflussen, so daß die anormalen Bereiche in den Drehmomentkurven des als ganzes gemessenen Dünnfilms auftreten. Somit ist auch an 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 Quermagnetisierungsaufzeichnungsmediums benutzt und wird versucht, den gesamten dünnen Film in Richtung senkrecht zur Filmoberfläche entsprechend dem üblichen Konzept zu magnetisieren, so liegt durch die Existenz der ersten Kristallschicht ein außerordentlich ungünstiger primärer Faktor für die senkrechte Magnetisierung vor. Daher ist die Existenz der ersten Kristallschicht für beide Fälle, d. h. für Anordnungen mit und ohne Sprung, ein ungünstiger primärer Faktor. Tritt der oben beschriebene Sprung auf, so sind die Koerzitivfeldstärken 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 Kristallschicht größer als im Fall, bei dem der 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 Magnetisierungsaufzeichnung 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 Wirksamkeit und Effizienz der senkrechten Magnetisierung der dünnen Schicht insgesamt verschlechtert. Eine solche Verschlechterung in der Effizienz der Quermagnetisierung ist insbesondere bei Benutzung von Magnetköpfen, wie beispielsweise dem Ringmagnetkopf, zu beobachten, der ein Magnetfeld erzeugt, das beträchtliche Komponenten in der Schichtebeneneinrichtung 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 einzubüßen, so nimmt die relative Dicke der ersten Kristallschicht bezüglich der Filmdicke des gesamten Dünnfilmes zu, und die senkrechte Magnetisierungscharakteristik oder Quermagnetisierungscharakteristik wird weiterhin verschlechtert.

Jedoch fanden die Erfinder der vorliegenden Anmeldung heraus, daß die erste Kristallschicht eine solche magnetische Charakteristik hat, daß die Koerzitivfeldstärke Hc (//) gering ist und die Permeabilität relativ hoch ist, so daß die magnetische Eigenschaft der ersten Kristallschicht ähnlich der einer Schicht hoher Permeabilität (beispielsweise einem Fe-Ni-Dünnfilm) ist, die zwischen der Basisschicht und dem Co-Cr- Dünnfilm des gebräuchlichen Aufzeichnungsmediums vorgesehen 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 aufgebaut ist, als Film gelten, der dieselben Funktionen wie ein gebräuchliches Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium aufweist, das eine Doppelfilmanordnung oder Doppelschichtanordnung aufweist.

Im folgenden wird beschrieben, wie sich die magnetischen Eigenschaften ändern und die Wiedergabeausgangssignale 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 Tabellen I bis III und der Fig. 12A bis 17. Die Tabelle I zeigt verschiedene magnetische Eigenschaften 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 Dünnfilms in Schichtebene. In der letzten Spalte gibt Hk die senkrechte anisotrope magnetische Feldstärke an.

Tabelle I

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 Koerzitivfeldstärke Hc (⟂), die zur senkrechten Magnetisierung beiträgt, groß ist, wenn der Sprung auftritt, wie dies durch die Pfeile C und D in den Fig. 12A und 12D angezeigt ist. Jedoch ist die Koerzitivfeldstärke Hc (⟂) klein, wenn der Sprung nicht auftritt. Tritt der Sprung auf, so ist darüber hinaus die Koerzitivfeldstärke Hc (//) der ersten Kristallschicht 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 Schichtebenenrechteckigkeitsverhältnis Mr (//) ist im Vergleich zu dem des Co-Cr-Dünnfilmes groß, der angenähert dieselbe Filmdicke aufweist. Das Schichtebenenrechteckigkeitsverhältnis Mr (//)/Ms nimmt allmählich von einer unteren Grenze 0,2 mit abnehmender Filmdicke δ zu. Mit anderen Worten tritt der Sprung auf, wenn das Schichtebenenrechteckigkeitsverhältnis 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 benutzt wurde. Wird jedoch die Wiedergabeausgangscharakteristik in Abhängigkeit von der Aufzeichnungswellenlänge von diesem Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium mit Co-Cr-Nb-Dünnfilm an Hand der Fig. 13 untersucht, so geht aus dieser Figur hervor, daß das Wiedergabeausgangssignal, 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 Wiederausgangssignal 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- Dünnfilmes, 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 Filmdicken zunimmt. Es kann gefolgert werden, daß der Co-Cr-Nb-Dünnfilm, in dem der Sprung auftritt, insbesondere für die Quermagnetisierung mit kurzer Aufzeichnungswellenlänge geeignet ist. Der Verlauf des Wiedergabeausgangssignals ist eine im kurzen Wellenlängenbereich nach unten offene Parabel, jedoch ist im Fall des Co-Cr-Nb-Dünnfilms, bei dem der Sprung auftritt, das Wiederausgabeausgangssignal 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-Dünnfilm erhalten. Die Tabelle II zeigt verschiedene magnetische Eigenschaften für Fälle, bei denen die Filmdicke des Co-Cr-Dünnfilmes und des Co-Cr-Ta-Dünnfilmes geändert wurden. Die Tabelle II weist dieselben Bezeichnungen 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 Abhängigkeit von der Aufzeichnungswellenlänge für das Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium mit dem Co-Cr-Ta- Dünnfilm.

Tabelle II

Wie bereits beschrieben wurde, kann davon ausge gangen werden, daß die Verbesserung in der Wiederga beausgangscharakteristik im kurzen Wellenlängenbereich aufgrund des Sprungs auftritt. Die Koerzitivffeldstär ke 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 Eigenschaf ten 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 entsprechenden 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 Atomgewichtsprozenten entspricht: Co_84,8Cr_13,4Ta_1,8, Co_84,1Cr_13,2Nb_2,7, Co_83,3Cr_13,1Nb_3,6, Co_83,3Cr_13,1Nb_3,6, Co_85,3Cr_13,4Nb_1,3 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.

Tabelle III

Die Fig. 16 und 17 zeigen graphische Darstel lungen, die jeweils die Beziehung zwischen der Auf zeichnungswellenlänge und dem wiedergegebenen Aus gangssignal 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-Dünn film 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 vergli chen, 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, entspre chend 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 allge meinen 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 ausgegan gen 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 insbesondere 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 ensteht 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 magneti sche Fluß von einem Ringkernkopf 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 Ringkern kopfes 14 erreicht. Folglich beschreibt das Verlaufs muster der magnetischen Kraftlinien vom Ringkernkopf 14 einen im wesentlichen U-förmigen Verlauf, wie durch die Pfeile in Fig. 18 angedeutet ist. Da der magneti sche 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-Hysteresecharak 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 Koerzitivfeldstär ke Hc (//) der ersten Kristallschicht 12 unter 1,433×10⁴ A/m (180 Oe) betrug und die Koerzitivfeld stärke 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. Infolgedes sen nimmt der Abstand zwischen dem Ringkernkopf 14 und der ersten Kristallschicht 12 zu, wenn die Filmdicke des Dünnfilmes vergrößert wird. Infolgedessen erreichen die magnetischen Kraftlinien des Ringkernkopfes 14 bei einer großen Dicke des Dünnfilmes die erste Kristall schicht 12 nicht, sondern erreichen den Magnetpol des Kopfes 14 lediglich, indem sie durch die zweite Kristallschicht 13 hindurchgehen, wie dies in Fig. 19 dargestellt ist. Folglich ist die Magnetisierungsrich tung 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 Ringkernkopf 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 wesent lichen 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 außerordnet lich scharf ausgebildet, und es ist daher möglich, eine zufriedenstellende Quermagnetisierungsaufzeichnung aufgrund der großen remanenten Magnetisierung durchzu führen. Folglich kann eine zufriedenstellendere Quer magnetisierungsaufzeichnung erzielt werden, wenn die Filmdicke der Co-Cr-Nb(Ta)-Dünnfilme klein ist. Darüber hinaus kann die Dicke des Aufzeichnungsmediums 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 mög lich, 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 vorbestimm ten 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 aneinandergren zenden 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 mög lich, 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 klei ner oder gleich 1/5 ist und die Koerzitivfeldstärke Hc (//) der ersten Kristallschicht 12 im Vergleich zu der Koerzitivfeldstärke Hc (⟂) der zweiten Kristall schicht 13 nicht beträchtlich klein ist.

Im folgenden wird der Ringkernkopf 14 näher be schrieben. Dieser Ringkernkopf ist aus Sendust (re gistriertes Warenzeichen) hergestellt, welches in den zu den in Fig. 13 und 15 gezeigten Ergebnissen durch geführten Experimenten als Metallkernmaterial benutzt wurde. Der Ringkernkopf weist einen einfachen Aufbau auf und kann mit relativ geringen Kosten hergestellt werden. Darüber hinaus muß der Ringkernkopf lediglich bezüglich einer Oberfläche des Aufzeichnungsmediums einen Schleifkontakt herstellen, und aus diesem Grund kann der Ringkernkopf für verschiedenste magnetische Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräte, wie beispiels weise Videobandrecorder, in denen eine hohe Aufzeich nungsdichte erzielt werden soll, benutzt werden. Sendust weist eine hohe magnetische Sättigungsfluß dichte von mehr als 0,7 T (7000 G) auf, wie allgemein bekannt ist, so daß davon ausgegangen werden kann, eine zufriedenstellende und ausreichende Quermagneti sierung zu erzielen.

Die Fig. 21 zeigt ein Diagramm, welches die Be ziehung zwischen der Aufzeichnungswellenlänge und dem Wiedergabeausgangssisgnal für den Fall zeigt, daß ein Sendustringkernkopf als der Ringkernkopf 14 zur Durch führung der Quermagnetisierungsaufzeichnung und Wieder gabe bezüglich des Co-Cr-Nb-Dünnfilmes, in dem der Sprung auftritt, und des Co-Cr-Dünnfilmes benutzt wird. Fig. 22 zeigt ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Aufzeichnungswellenlänge und dem Wiedergabeausgangs signal für den Fall zeigt, daß der Sendustringkernkopf und ein Ferritringkernkopf als Ringkernkopf 14 benutzt werden, um die Quermagnetisierungsaufzeichnung - und Wiedergabe bezüglich des Co-Cr-Nb-Dünnfilmes durchzu führen, in dem der Sprung auftritt. In der Fig. 22 ist das mit dem Sendustringkernkopf erhaltene Wiedergabeaus gangssignal durch eine Kurve VII angezeigt, und das mit dem Ferritringkernkopf erhaltene Wiedergabeausgangssi gnal ist durch eine Kurve VIII angezeigt. Die Fig. 23 zeigt ein Diagramm, in dem die Beziehung zwischen der Aufzeichnungswellenlänge und dem Wiedergabeausgangssignal für einen Fall dargestellt ist, bei dem der Sendustring kernkopf als der Ringkernkopf 14 zur Ausführung der Quermagnetisierungsaufzeichnung und Wiedergabe bezüglich des Co-Cr-Ta-Dünnfilmes, in dem der Sprung auftritt, und des Co-Cr-Dünnfilmes benutzt wird. Fig. 24 zeigt ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Aufzeich nungswellenlänge und dem Wiedergabeausgangssignal für den Fall darstellt, daß der Sendustringkernkopf und der Ferritringkernkopf als Ringkernkopf 14 zur Durchführung der Quermagnetisierungsaufzeichnung und Wiedergabe be züglich des Co-Cr-Ta-Dünnfilmes, in dem der Sprung auf tritt, benutzt werden. In der Fig. 24 ist das von dem Sendustringkernkopf gelieferte Wiedergabeausgangssignal durch die Kurve IX gekennzeichnet, und das vom Ferrit ringkernkopf gelieferte Ausgangssignal ist durch die Kurve X angezeigt.

An Hand der Fig. 21 bis 24 wird deutlich, daß das Wiedergabeausgangssignal über den gesamten Wellenlängen bereich groß ist, wenn die Aufzeichnung und Wiedergabe mit der Kombination des Sendustringkernkopfes und des Co-Cr-Nb(Ta)-Dünnfilmes durchgeführt werden, bei dem der Sprung auftritt, verglichen mit dem Fall, bei dem die Aufzeichnung und Wiedergabe mit anderen Kombinatio nen durchgeführt werden. Dieses Phänomen ist besonders auffällig im kurzen Wellenlängenbereich von 1 bis 0,2 µm. Obwohl aus den Tabellen I und II hervorgeht, daß die magnetischen Eigenschaften (Sättigungsmagnetisierung Ms und senkrechte Koerzitivfeldstärke Hc (⟂)) des Co-Cr- Dünnfilmes und des Co-Cr-Nb(Ta)-Dünnfilmes sich nicht sehr stark unterscheiden, tritt ein starker Unterschied in den wiedergegebenen Ausgangssignalen auf. Wie bereits beschrieben wurde, weisen die Co-Cr-Nb(Ta)-Dünnfilme, in denen der Sprung auftritt, jeweils eine Zweischich tenanordnung auf mit einer ersten Kristallschicht 12 geringer Koerzitivfeldstärke und der zweiten Kristall schicht 13 hoher senkrechter Koerzitivfeldstärke. Es kann davon ausgegangen werden, daß der starke und große Unterschied im Wiedergabeausgangssignal dadurch zustande kommt, daß die erste Kristallschicht 12 die senkrechte Komponente des magnetischen Flusses des Sendustringkern kopfes erhöht und ebenfalls das Entmagnetisierungsfeld innerhalb der zweiten Kristallschicht 13 verringert.

Bei Beachtung des Materials des Ringkernkopfes 14 wird an Hand der Fig. 22 und 24 ersichtlich, daß insbe sondere auch im kurzen Wellenlängenbereich keine Ver besserung des Wiedergabeausgangssignales vorliegt, wenn der Ferritringkernkopf als Ringkernkopf 14 benutzt wird. Die Verschlechterung im Wiedergabeausgangssignal im kurzen Wellenlängenbereich ist im Vergleich für den Fall, bei dem der Sendustringkernkopf als Ringkernkopf 14 benutzt wird, deutlich festzustellen. Die magnetische Sättigungsflußdichte von Ferrit ist im Vergleich zu der von Sendust gering, und es kann daher vermutet werden, daß die Verschlechterung des Wiedergabeaus gangssignals bewirkt wird, weil die magnetischen Kraft linien des Ferritringkernkopfes nicht die erste Kri stallschicht 12 erreichen.

Es kann davon ausgegangen werden, daß die Kombina tion des Co-Cr-Nb(Ta-Dünnfilmes und des Sendustring kernkopfes mit der hohen magnetischen Sättigungsfluß dichte effektiv dazu führt, ein zufriedenstellendes und ausreichendes Wiedergabeausgangssignal zu erhalten, wenn die erste Kristallschicht als eine Schicht gerin ger Koerzitivfeldstärke Hc (//) wirkt, d. h., wenn das magnetische Feld des Sendustringkernkopfes die erste Kristallschicht 12 in ausreichendem Maße erreicht. Entsprechend wird das Wiedergabeausgangssignal groß, wenn die Filmdicke des Co-Cr-Nb(Ta)-Dünnfilmes bezüg lich der Spaltbreite des Sendustringkernkopfes klein ist und wenn die magnetische Sättigungsflußdichte des Ringkernkopfes ausreichend groß ist. Aus diesen Grün den ist die Verwendung des Aufzeichnungsmediums mit dem Co-Cr-Nb(Ta)-Dünnfilm, in dem der Sprung auftritt, sowie die Verwendung des Sendustringkernkopfes mit der hohen magnetischen Sättigungsflußdichte nicht nur außeror dentlich wirksam bei der Erzielung einer zufriedenstel lenden Quermagnetisierungsaufzeichnung und Wiedergabe, sondern auch im Hinblick darauf sehr effektvoll, daß die Dicke des Aufzeichnungsmediums gering gestaltet werden kann, so daß das Wiedergabeausgangssignal infolge eines guten Kontaktes zwischen dem Kopf und dem Auf zeichnungsmedium verbessert wird. In diesem Ausführungs beispiel wird Sendust als Material für den Ringkernkopf benutzt, jedoch können auch andere Metallkernmaterialien wie Permalloy und amorphe Verbindungen benutzt werden.

Ferner ist es auch möglich, als Ringkernkopf 14 einen zusammengesetzten oder Compositringkernkopf zu be nutzen, der aus den Metallkernmaterialien aufgebaut ist.

Im folgenden werden die Kombinationsmöglichkeiten von Magnetköpfen verschiedenen Aufbaues und Quermagneti sierungsaufzeichnungsmedien verschiedener Anordnungen näher erläutert. Es ist allgemein bekannt, daß (i) ein Ringkernkopf, (ii) ein Dünnfilmringkernkopf, (iii) ein einseitiger Hauptpolkopf und (iv) ein Hilfspolkopf als Magnetkopf für die Durchführung der Quermagnetisie rungsaufzeichnung und Wiedergabe benutzt werden können. Andererseits kann das als Quermagnetisierungsaufzeich nungsmedium benutzte Medium (a) das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmedium mit der ersten Kristallschicht feiner Körnung, der zweiten Kristallschicht grober Kör nung sein, welche beide aus demselben Material herge stellt sind und die magnetische Schicht des Aufzeich nungsmediums darstellen. Ferner ist der Fall (b) des gebräuchlichen Aufzeichnungsmediums möglich mit der einzigen Schicht aus einer Co-Cr-Legierung als magneti scher Schicht des Aufzeichnungsmediums und es kann (c) das gebräuchliche Aufzeichnungsmedium mit der Doppel filmanordnung benutzt werden, welche eine Schicht hoher Permeabilität aus Ni-Fe und anderen Materialien auf weist und eine Schicht senkrechter Magnetisierung oder Quermagnetisierung aus Co-Cr oder ähnlicher Materialien, welche auf der Oberseite der Ni-Fe-Schicht angeordnet ist. In den im folgenden beschriebenen Fig. 25A bis 28C ist der magnetische Fluß des Magnetkopfes durch die Pfeile angedeutet, und es wird nun die magnetische Aufzeich nungs- und Wiedergabecharakteristik für jede Kombina tion des Magnetkopfes und des Quermagnetisierungsauf zeichnungsmediums beschrieben. In den Fig. 25A bis 28C werden ein Ringkernkopf 21, ein Dünnfilmringkernkopf 22, ein einseitiger Hauptpolkopf 23 oder ein Hilfspolkopf 24 als Magnetköpfe benutzt. Ferner sind Spalte 21a, 22a und 23a der Magnetköpfe jeweils durch punktierte Be reiche angedeutet. Ein Aufzeichnungsmedium 25 ist von der Art (a), die oben beschrieben wurde, und weist eine erste Kristallschicht 25a feiner Körnung und eine zwei te Kristallschicht 25b grober Körner auf. Ein Aufzeich nungsmedium 26 entspricht dem Typ (b), ein Aufzeich nungsmedium 27 dem Typ (c), wobei dieses Aufzeichnungs medium 27 eine Schicht 27a hoher Permeabilität und eine Schicht 27b senkrechter Magnetisierung aufweist. In den Fig. 25A bis 28C ist auf die Darstellung der Basis schicht des Aufzeichnungsmediums verzichtet.

Zunächst wird das Kombinationsbeispiel des Ring kernkopfes 21 mit jedem der Aufzeichnungsmedien 25 bis 27 beschrieben.

(A1) Wird der Ringkernkopf 21 mit dem Aufzeich nungsmedium 25 kombiniert, wie dies in Fig. 25A darge stellt ist, so wirkt die erste Kristallschicht 25a als Schicht hoher Permeabilität, wie oben erläutert ist, und die senkrechte Komponente des Magnetfeldes vom Ringkern kopf 21 nimmt zu. Da darüber hinaus die Dicke der ersten Kristallschicht 25a gering ist und die Koerzitivfeldstär ke Hc der ersten Kristallschicht 25a relativ groß im Vergleich zu der Schicht 27a hoher Permeabilität des Aufzeichnungsmediums 27 ist, so ist der Bereich, der zur senkrechten Magnetisierung oder Quermagnetisierung bei trägt, eingeschränkt, und es ist möglich, einen schmalen Aufzeichnungsbereich zu erzielen, wie dies weiter unten näher erläutert wird. Entsprechend erhält man eine zu friedenstellende Aufzeichnungsempfindlichkeit, und sowohl die Aufzeichnung als auch die Wiedergabe sind mit zufrie denstellender Charakteristik durchführbar. Darüber hinaus ist die Wiedergabecharakteristik im Vergleich zu den Köpfen 22 bis 24 mit anderem Aufbau zufriedenstellender.

(B1) Wird der Ringkernkopf 21 mit dem Aufzeich nungsmedium 26 kombiniert (Fig. 25B), so weist das Magnetfeld des Ringkernkopfes 21 beträchtliche Komponen ten in Schichtebene auf. Aus diesem Grund muß das Auf zeichnungsmedium 26 eine exzellente Querorientierung oder senkrechte Orientierung aufweisen, und die senk rechte Anisotropiemagnetfeldstärke Hk muß hoch sein. Für diesen Fall ist die Wiedergabeempfindlichkeit zu friedenstellend, jedoch muß das Aufzeichnungsmedium 26 den oben erläuterten scharfen Bedingungen genügen, um eine zufriedenstellende Quermagnetisierungsaufzeich nung ausführen zu können.

(C1) Wird der Ringkernkopf 21 mit dem Aufzeich nungsmedium 27 kombiniert (Fig. 25C), so nimmt die Quer komponente des Magnetfeldes vom Ringkernkopf 21 aufgrund der Existenz der Schicht 47a hoher Permeabilität zu. Da jedoch die Koerzitivfeldstärke Hc der Schicht hoher Per meabilität 27a unter einigen Oe (79,59 A/m) liegt und gering ist und die Dicke der Schicht hoher Permeabilität 27a groß ist, so ist der Bereich, der zur Quermagneti sierung beiträgt, groß, und die Entmagnetisierung bei der Aufzeichnung ist entsprechend stark. Infolgedessen ist die Aufzeichnungsempfindlichkeit schlecht.

Im folgenden werden die Kombinationsmöglichkeiten des Dünnfilmringkernkopfes 22 mit jedem Aufzeichnungs medium 25 bis 27 näher erläutert.

(A2) Wird der Dünnfilmringkernkopf 22 mit dem Aufzeichnungsmedium 25 kombiniert (Fig. 26A), so erhält man ähnliche Resultate wie im Fall (A1), bei der Auf zeichnung, so daß es möglich ist, eine zufriedenstel lende Aufzeichnungscharakteristik zu erzielen. Da je doch die Länge L des Poles vom Dünnfilmringkernkopf 22 im Vergleich zu der des Ringkernkopfes 21 klein ist, ist in die Wiedergabecharakteristik des Dünnfilmringkern kopfes 22 eine für diesen Kopf eigentümliche Senkung eingeführt. Infolgedessen ist hierbei von Nachteil, daß die Wiedergabeempfindlichkeit nicht zufriedenstel lend ist.

(B2) Wird der Dünnfilmringkernkopf 22 mit dem Auf zeichnungsmedium 26 kombiniert (Fig. 26B), so gewinnt man ähnliche Ergebnisse wie im Falle (B1), der zuvor be schrieben wurde, bei der Aufzeichnung, und die Aufzeich nungscharakteristik ist nicht zufriedenstellend. Ande rerseits tritt auch der Nachteil der unzureichenden Wiedergabeempfindlichkeit wie im Falle (B1) auf, da die Länge L des Poles vom Dünnfilmringkernkopf 22 klein ist.

(C2) Wird der Dünnfilmringkernkopf 22 mit dem Aufzeichnungsmedium 27 kombiniert (Fig. 26C), so nimmt die Querkomponente im Magnetfeld des Dünnfilmringkern kopfes 22 aufgrund des Vorhandenseins der Schicht 27a hoher Permeabilität zu. Ferner ist der Bereich, der zur Quermagnetisierung beiträgt, beschränkt, und es ist möglich, einen schmalen Aufzeichnungsbereich zu erzie len, weil die Länge L des Poles vom Dünnfilmringkern kopf 22 klein ist. Infolgedessen ist es möglich, eine zufriedenstellende Quermagnetisierungsaufzeichnung durchzuführen. Jedoch tritt wie im Fall (A2) eine Sen kung in der Wiedergabecharakteristik auf, die oben be schrieben wurde, und die Wiedergabeempfindlichkeit ist unzureichend.

Im folgenden werden die Kombinationsbeispiele des einseitigen Hauptpolkopfes 23 mit jedem der Aufzeich nungsmedien 25 bis 27 beschrieben.

(A3) Wird der einseitige Hauptpolkopf 23 mit dem Aufzeichnungsmedium 25 kombiniert (Fig. 27A), so wirkt die erste Kristallschicht 25a nicht ausreichend als Schicht hoher Permeabilität bezüglich des einsei tigen Hauptpolkopfes 23, weil die Dicke der ersten Kristallschicht 25a gering ist und die Koerzitivfeld stärke Hc (//) und die Koerzitivfeldstärke Hc (⟂) der ersten Kristallschicht 25a relativ groß im Vergleich zu denen der Schicht hoher Permeabilität 27a des Auf zeichnungsmediums 27 sind. Infolgedessen wird davon ausgegangen, daß es unmöglich ist, die Quermagnetisie rungsaufzeichnung und Wiedergabe in diesem Fall durch zuführen.

(B3) Wird der einseitige Hauptpolkopf 23 mit dem Aufzeichnungsmedium 26 kombiniert (Fig. 27B), so ist der magnetische Fluß am vorderen Ende eines Haupt magnetpoles 23b des einseitigen Hauptpolkopfes 23 nicht konzentriert, da keine Schicht hoher Permeabilität existiert. Infolgedessen ist es scheinbar unmöglich, die Quermagnetisierungsaufzeichnung und Wiedergabe durchzuführen.

(C3) Wird der einseitige Hauptpolkopf 23 mit dem Aufzeichnungsmedium 27 kombiniert (Fig. 27C), so ist der magnetische Fluß am vorderen Ende des Hauptmagnet poles 23b des einseitigen Hauptpolkopfes 23 konzentriert, weil die Schicht hoher Permeabilität 27a vorgesehen ist. Die Aufzeichnungs- und Wiedergabeempfindlichkeiten sind daher im gewissen Maße zufriedenstellend, jedoch im Vergleich zu denen im Fall (A1), der eingangs beschrie ben wurde, schlecht.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele für die Kombination des Hilfspolkopfes 24 mit jedem der Aufzeich nungsmedien 25 bis 27 beschrieben.

(A4) Wird der Hilfspolkopf 24 mit dem Aufzeich nungsmedium 25 kombiniert (Fig. 28A), so liegt ein Haupt magnetpol 24a des Hilfspolkopfes 24 einem Hilfsmagnet pol 24b des Hilfspolkopfes 24 gegenüber, wobei das Aufzeichnungsmedium 25 zwischen Haupt- und Hilfsmagnet pol 24a und 24b angeordnet ist. Infolgedessen besteht ein fundametales Problem darin, daß ein großer Strom erforderlich ist, um einen ausreichenden Magnetfluß für die Durchführung der Quermagnetisierung zu erzeugen. Darüber hinaus ist es nicht möglich, den Hilfspolkopf 24 durch das aufgezeichnete remanente Magnetfeld des Aufzeichnungsmediums 25 bei der Wiedergabe ausreichend anzuregen, wodurch die Wiedergabeempfindlichkeit ent sprechend schlecht ist. Aus diesem Grund ist es bei diesem Kombinationsbeispiel zwar möglich, die Querma gnetisierungsaufzeichnung durchzuführen, jedoch ist die Wiedergabeempfindlichkeit schlecht.

(B4) Wird der Hilfspolkopf 24 mit dem Aufzeich nungsmedium 26 kombiniert (Fig. 28B), so ist es möglich, die Quermagnetisierungsaufzeichnung durchzuführen, je doch ist die Wiedergabeempfindlichkeit aus den bereits für den Fall (A4) beschriebenen Gründen schlecht.

(C4) Wird der Hilfspolkopf 24 mit dem Aufzeich nungsmedium 27 kombiniert (Fig. 28C), so wird der ma gnetische Fluß am vorderen Ende des Hauptmagnetpoles 24a konzentriert, weil die Schicht 27a hoher Permeabilität des Aufzeichnungsmediums 27 vorhanden ist, und es ist möglich, eine zufriedenstellende Quermagnetisierungs aufzeichnung durchzuführen. Jedoch ist aus den bereits im Zusammenhang mit den Kombinationsbeispielen (A4) und (B4) beschriebenen Gründen die Wiedergabeempfindlichkeit nicht gut.

Wie aus den obigen Beschreibungen klar hervorgeht, gewährleistet die Kombination, die in der erfindungsge mäßen magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabeanordnung vorgesehen ist, d. h. die Kombination des Ringkernkopfes 21 und des Aufzeichnungsmediums 25, die zufriedenstellend ste und beste Quermagnetisierungsaufzeichnung und Wie dergabe von allen verschiedenen Kombinationen der Ma gnetköpfe und der Aufzeichnungsmedien. Es kann ferner davon ausgegangen werden, daß dieses zufriedenstellende Resultat für das erfindungsgemäße Aufzeichnungs- und Wiedergabesystem deshalb vorliegt, weil die Entmagneti sierung der Aufzeichnung effektiv unterdrückt ist. Im folgenden wird im Vergleich zur Quermagnetisierungs aufzeichnung und Wiedergabe mit den übrigen Kombina tionsanordnungen für die erfindungsgemäße Quermagneti sierungsaufzeichnungs- und Wiedergabenaordnung die Be ziehung zwischen den Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und Wiedergabecharakteristiken und der Entmagnetisierung der Aufzeichnung beschrieben. Die Verschlechterung in der Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und Wiedergabecha rakteristik in den Fig. 26A bis 28C wird hauptsächlich durch den Aufbau des Magnetkopfes bewirkt. Deshalb wird der obige Vergleich nur bezüglich der Kombinationsbei spiele aus den Fig. 25A bis 25C beschrieben, in denen der Ringkernkopf 21 benutzt ist.

Fig. 29 zeigt ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der magnetomotorischen Kraft NI und dem Wie dergabeausgangssignal für entsprechende Aufzeichnungs wellenlängen λ in der Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und Wiedergabeanordnung der vorliegenden Erfindung, welche die Kombination des Ringkernkopfes 21 und des Aufzeichnungsmediums 25 aus Fig. 25A benutzt, zeigt. Die in Fig. 29 dargestellten Ergebnisse wurden mit einem Ringkernkopf aus Sendust als Aufzeichnungs- und Wiedergabekopf gewonnen. Die Spaltlänge des Ringkern kopfes 21 beträgt 0,22 µm und die Relativgeschwindig keit zwischen dem Ringkernkopf 21 und dem Aufzeichnungs medium 25 beträgt 2,07 m/s. Die Aufzeichnungswellenlänge ist auf 10, 2, 0,5, 0,3 und 0,25 µm festgesetzt. Ist in der Fig. 29 die Aufzeichnungswellenlänge 10 oder 2 µm, so nimmt das Wiedergabeausgangssignal allmählich ab, wenn die magnetomotorische Kraft NI über 0,18 Aw (AT) liegt, d. h. über 0,18 Amperewindungen. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Aufzeichnungswellenlänge groß ist und die erste Kristallschicht 25a nicht ausreichend als Schicht hoher Permeabilität wirkt, wodurch die Auf zeichnungsentmagnetisierung bewirkt wird. Liegt ande rerseits die Aufzeichnungswellenlänge unter 0,5 µm und damit im kurzen Wellenlängenbereich, so verläuft das Wiedergabeausgangssignal in durch E bis G angezeigten Bereichen angenähert flach. Die Bereiche E bis G ent sprechen den Bereichen, in denen das Wiedergabeausgangs signal in den Fig. 13 und 15 bis 17 ansteigt. Infolge dessen wird deutlich, daß die erste Kritallschicht 25a im Bereich kurzer Wellenlängen effektiv als Schicht hoher Permeabilität wirkt und die Entmagnetisierung der Aufzeichnung außerordentlich gering ist.

Die Größe der magnetomotorischen Kraft NI in Fig. 29 ist bemerkenswert. Es ist bekannt, daß bei Be nutzung des Ringkernkopfes zur Ausführung der Querma gnetisierungsaufzeichnung eine große magnetomotorische Kraft erforderlich ist, um die Aufzeichnung im kurzen Wellenlängenbereich durchzuführen. Jedoch ist in Fig. 29 eine Sättigungsmagnetomotorische-Kraft NI_max für jede Aufzeichnungswellenlänge zwischen 0,15 bis 0,18 Aw, womit diese Sättigungsmagnetomotorische-Kraft außer ordentlich klein ist und sich merklich nicht ändert. D. h., daß die Quermagnetisierungsaufzeichnung ungeach tet der Wellenlänge mit einer geringen magnetomotori schen Kraft NI durchgeführt werden kann. Infolgedessen ist es möglich, eine stabile Quermagnetisierung her zustellen und den Leistungsverbrauch des Ringkern kopfes 21 zu reduzieren.

Die oben beschriebenen Eigenschaften sind insbe sondere im Hinblick auf die Wiedereinschreibungs-(oder Überschreibungs-)-Eigenschaften bei der digitalen Auf zeichnung von Vorteil. Wird eine Aufzeichnung zunächst im Bereich kurzer Wellenlänge auf einem Aufzeichnungs medium vorgenommen und danach eine Aufzeichnung auf diesem Aufzeichnungsmedium mit der langen Aufzeichnungs wellenlänge des gebräuchlichen Quermagnetisierungsauf zeichnungs- und Wiedergabesystems vorgenommen, so ist es allgemein bekannt, daß die mit der kurzen Wellen länge vorgenommene Aufzeichnung nicht leicht löschbar ist. Jedoch ergibt sich bei der erfindungsgemäßen magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabeanordnung ein derartiges Problem nicht, weil die magnetomotorische Sättigungskraft NI angenähert konstant ungeachtet der Aufzeichnungswellenlänge ist, so daß es infolgedessen möglich ist, die Wiedereinschreibungseigenschaften zu verbessern.

Fig. 30 zeigt ein Diagramm, in dem die Beziehung zwischen der magnetomotorischen Kraft und dem Wieder gabeausgangssignal für entsprechende Aufzeichnungswellen längen im Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und Wieder gabesystem der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu dem denkbaren Quermagnetisierungsaufzeichnungssystem be schrieben wird, das die Kombination des Ringkernkopfes 21 mit dem Aufzeichnungsmedium 26 aus Fig. 25B benutzt. Da bei sind die Ergebnisse in Fig. 30 mit einem Ringkern kopf aus Sendust als Aufzeichnungs- und Wiedergabekopf gewonnen worden. Die Spaltlänge des Ringkernkopfes 21 beträgt 0,22 µm, und die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Ringkernkopf 21 und dem Aufzeichnungsmedium 26 be trägt 2,07 m/s. Die Aufzeichnungswellenlänge ist auf 0,5 µm festgelegt. Ferner ist ein Aufzeichnungsmedium vorgesehen, das den Co-Cr-Nb-Dünnfilm als Aufzeichnungs medium 25 benutzt, und ein Aufzeichnungsmedium mit dem Co-Cr-Dünnfilm ist als Aufzeichnungsmedium 26 verwendet worden. In Fig. 30 gibt die Ordinate das Wiedergabeaus gangssignal als relativen logarithmischen Wert an, wobei das Sättigungsausgangssignal zu eins angesetzt ist. Ferner wird das Wi 10174 00070 552 001000280000000200012000285911006300040 0002003607501 00004 10055edergabeausgangssignal, welches sich auf das Aufzeichnungsmedium 25 bezieht, durch eine Kurve XI angegeben, und das Wiedergabeausgangssignal, welches sich auf das Aufzeichnungsmedium 26 bezieht, ist durch eine Kurve XII angegeben. Die magnetischen Eigenschaften dieser Aufzeichnungsmedien 25 und 26 sind in der folgenden Tabelle IV zusammengestellt.

Tabelle IV

Aus dieser Tabelle geht hervor, daß die Koerzitiv feldstärken Hc (⟂) der Aufzeichnungsmedien 25 und 26 auf angenähert dieselben Werte gesetzt wurden.

Aus der Fig. 30 ist ersichtlich, daß das Auf zeichnungsmedium 25 eine solche Ausgangscharakteristik hat, daß das Sättigungsausgangssignal über einen weiten Bereich der magnetomotorischen Kraft NI aufrechterhalten ist. Andererseits weist das Aufzeichnungsmedium 26 im Vergleich zum Aufzeichnungsmedium 25 eine Ausgangscha rakteristik auf, in der das Sättigungsausgangssignal nur für einen außerordentlich schmalen Bereich der magneto motorischen Kraft NI erreicht wird. Wird die magnetomoto rische Kraft NI über den Wert, bei dem sich das Sätti gungsausgangssignal ergibt, weiterhin erhöht, so ist die Abnahme im Wiedergabeausgangssignal in der erfindungs gemäßen Anordnung mit der in Fig. 25A gezeigten Kombina tion im Vergleich zu der Abnahme gering, die sich für das Wiedergabeausgangssignal in dem denkbaren System ergibt, welches die in Fig. 25B gezeigte Kombination benutzt. Infolgedessen wird an Hand der Fig. 30 deut lich, daß es möglich ist, eine zufriedenstellende Quer magnetisierungsaufzeichnung und Wiedergabe mit der er findungsgemäßen Anordnung zu erzielen, die die in Fig. 25A gezeigte Kombination benutzt, wobei das denkbare System mit der in Fig. 25B gezeigten Anordnung vergleichsweise schlecht ist. Wird der Wert der magnetomotorischen Kraft, mit der ein Wiedergabeausgangssignal gewonnen werden kann, welches 90% vom Sättigungsausgangssignal ent spricht, mit NI(90) bezeichnet, so weist die erfindungs gemäße Anordnung mit der Kombination aus der Fig. 25A einen NI(90)-Wert H1 auf, der kleiner ist als ein NI(90)-Wert H2 des denkbaren Systems mit der Kombination aus Fig. 25B.

Die mit der erfindungsgemäßen Kombination erziel ten Eigenschaften und Ausgangscharakteristiken können deshalb erzielt werden, weil die erste Kristallschicht 25a des Aufzeichnungsmediums 25 als Schicht hoher Per meabilität wirkt und die senkrechte Komponente oder Querkomponente im magnetischen Fluß des Ringkernkopfes 21 erhöht, welcher die hohe magnetische Flußdichte aufweist. Darüber hinaus sind solche Charakteristiken erzielbar, weil das Entmagnetisierungsfeld in der zwei ten Kristallschicht 25b des Aufzeichnungsmediums 25 ver mindert ist.

Mit Hilfe der Fig. 29 und 30 wird belegt, daß die Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und Wiedergabe charakteristiken der erfindungsgemäßen Anordnung auf grund der Unterdrückung der Entmagnetisierung der Aufzeichnung verbessert sind. Im folgenden wird nun näher erläutert, warum die Entmagnetisierung in der erfindungsgemäßen Anordnung unterdrückt ist, indem die erfindungsgemäße Anordnung mit der denkbaren Anordnung, welche die Kombination aus Fig. 25C benutzt, verglichen wird. Die Fig. 31A bis 31C zeigen schematische Darstel lungen zur Erklärung der Änderung in dem Bereich, wel cher zur Quermagnetisierung beiträgt, wenn die magneto motorische Kraft NI des Ringkernkopfes 21 im denkbaren System mit der Kombination aus Fig. 25C erhöht wird. Die Fig. 32A bis 32C zeigen schematische Darstellungen zur Erklärung der Änderung im Bereich, welcher zur Quermagnetisierung beiträgt, wenn die magnetomotorische Kraft NI des Ringkernkopfes 21 in der erfindungsgemäßen Anordnung mit der Kombination aus Fig. 25A aufeinander folgend erhöht wird.

Im Fall eines idealen Aufzeichnungsmediums 27, in welchem die Dicke der Schicht hoher Permeabilität 27a ausreichend groß ist und die Koerzitivfeldstärke Hc der Schicht 27a hoher Permeabilität außerordentlich ge ring ist, ist es möglich, die Querkomponente im Magnet feld des Ringkernkopfes 21 zu intensivieren. Wie jedoch aus den Fig. 31A bis 31C hervorgeht, werden Bereiche J1 bis J3, die zur Quermagnetisierung beitragen, mit wachsender magnetommotorischer Kraft NI größer. Diese Zunahme geht auf die außerordentlich geringe Koerzitiv feldstärke Hc der Schicht hoher Permeabilität 27a zurück. Wie allgemein bekannt ist, wird die Aufzeichnungsent magnetisierung durch Streuung der Magnetfeldverteilung bewirkt, und daher nimmt die Entmagnetisierung der Aufzeichnung zu und wird groß, wenn der Bereich, der zur Quermagnetisierung beiträgt, streut und ebenfalls groß wird. Die Folge dieses Streuens vom zur Quermagne tisierung beitragenden Bereich ist eine Abnahme des Wiedergabeausgangssignals, wodurch der Bereich der magnetomotorischen Kraft NI, in welchem das Sättigungs ausgangssignal aufrechterhalten werden kann, schmal wird.

Jedoch kann in der erfindungsgemäßen Anordnung die erste Kristallschicht 25a des Aufzeichnungsmediums 25 leicht magnetisch gesättigt werden, weil im Vergleich zur Schicht hoher Permeabilität 27a die Dicke der ersten Kristallschicht 25a gering ist und die Koerzitivfeld stärke Hc der ersten Kristallschicht 25a relativ groß ist. Nimmt infolgedessen die magnetomotorische Kraft NI zu, so wird die erste Kristallschicht 25a von der Umge bung des Spalts 21a aus gesättigt, und die Komponente des Magnetfeldes vom Ringkernkopf 21 in Schichtebene nimmt zu. Im Bereich, der geringfügig vom Spalt 21a getrennt oder entfernt ist, welcher letztlich die Ma gnetisierungsrichtung des Aufzeichungsmediums 25 be stimmt, ist die erste Kristallschicht 25a nicht gesät tigt, und die erste Kristallschicht 25a wirkt als Schicht hoher Permeabilität zur Intensivierung der Querkomponente im Magnetfeld des Ringkernkopfes 21. Dies bedeutet, daß Bereiche K1 bis K3, die zur Quermagneti sierung beitragen, auch dann nicht zu groß werden, wenn die magnetomotorische Kraft NI groß wird.

Um den oben beschriebenen Sachverhalt näher zu erläutern, sei erwähnt, daß im Fall einer kleinen magnetomotorischen Kraft NI in Fig. 32A die erste Kristallschicht 25a magnetisch nicht gesättigt wird und die erste Kristallschicht 25a als die Schicht hoher Permeabilität in dem schmalen Bereich in der Umgebung der Kante des Spaltes 21a wirkt. Aus diesem Grund ist die Querkomponente im Magnetfeld des Ringkernkopfes 21 in diesem schmalen Bereich intensiviert, und eine Quer magnetisierungsaufzeichnung, in der die Streuung des magnetischen Flusses gering ist, wird ausgeführt, d. h., die Entmagnetisierung der Aufzeichnung ist gering. Wird darüber hinaus die magnetomotorische Kraft NI sukzessive erhöht, wie dies in den Fig. 32B und 32C dargestellt ist, so ist die erste Kristallschicht 25a in der Umgebung des Spaltes 21a gesättigt, und die erste Kristallschicht 25a wirkt nicht ausreichend als Schicht hoher Permeabilität. Infolgedessen nimmt das magnetische Feld des Ringkernkopfes 21 in Schichtebene in diesem gesättigten Bereich zu. Jedoch ist die erste Kristallschicht 25a in dem Bereich, der geringfügig vom Spalt 21a entfernt ist, immer noch nicht gesättigt, und in diesem Bereich arbeitet die erste Kristallschicht 25a ausreichend als Schicht hoher Permeabilität. Mit anderen Worten dehnen sich die Bereiche K1 bis K3, die zur Quermagnetisierung beitragen, bei anwachsender magnetomotorischer Kraft NI geringfügig in eine Rich tung aus, die sich vom Spalt 21a entfernt. Obwohl daher der zur Quermagnetisierung beitragende Bereich gering fügig in seiner Größe zunimmt, wenn die magnetomotori sche Kraft NI größer wird, so ist doch diese Zunahme außerordentlich gering, so daß der zur Quermagnetisie rung beitragende Bereich als angenähert konstant und unabhängig von der Zunahme der magnetomotorischen Kraft NI angesehen werden kann. Infolgedessen ist eine Ver minderung der Entmagnetisierung der Aufzeichnung ge währleistet.

Die vorhergehende Beschreibung macht deutlich, daß die erfindungsgemäße Anordnung mit dem Aufzeich nungsmedium, welches eine aus der ersten und zweiten Kristallschicht aufgebaute magnetische Schicht auf weist, deren Schichten aus demselben Material herge stellt sind, in Kombination mit dem Ringkernkopf die effektivste Wirkung zeigt. Da die erfindungsgemäße Anordnung die Kombination des Aufzeichnungsmediums und des Ringkernkopfes benutzt, ist eine Verbesserung der Wiedergabecharakteristik möglich; ferner kann die Entmagnetisierung der Aufzeichnung unterdrückt werden, und es kann eine Quermagnetisierungsaufzeichnung und Wiedergabe realisiert werden, in welcher die magneto motorische Kraft NI klein sein kann.

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

1. Quermagnetisierungsaufzeichnungs- und -wiedergabe anordnung zur Aufzeichnung und zum Wiedergeben eines Signals auf und von einem Quermagnetisierungsaufzeich nungsmedium mittels eines Ringkernkopfes, wobei das Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium eine Aufzeichnungs trägerbasisschicht und eine auf dieser Aufzeichnungs trägerbasisschicht ausgebildete magnetische Schicht auf weist, die eine auf der Trägerbasisschicht ausgebildete untere Schicht und eine auf dieser unteren Schicht ausge bildete obere Schicht umfaßt und die als Resultat eines einzigen kontinuierlichen Sputtervorgangs aus einem einzi gen magnetischen Material gebildet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß das einzige magnetische Material aus Kobalt, Chrom und zumindest einem der Elemente Tantal und Niob besteht,
daß die magnetische Schicht (12, 13, 25a, 25b) aus dem einzigen Material eine Dicke aufweist, die größer als etwa 0,1 µm ist,
daß die magnetische Schicht (12, 13, 25a, 25b) insgesamt eine große senkrechte Koerzitivfeldstärke aufweist,
daß die Koerzitivfeldstärke senkrecht zur Schichtebene (Hc ⟂) in der unteren Schicht (12, 25a) weniger als unge fähr 1,4 · 10⁴ A/m (180 Oe) und die Koerzitivfeldstärke in Schichtebene (Hc //) in der unteren Schicht weniger als ungefähr 4 · 10³ A/m (50 Oe) betragen, so daß das Quermagnetisierungsaufzeichnungsmedium (25) für die Quer magnetisierungsaufzeichnung- und -wiedergabe unter Ver wendung des Ringkernkopfes (14, 21) geeignet ist, und daß die untere Schicht (12, 25a) der magnetischen Schicht eine Schichtdicke von weniger als angenähert 0,05 µm aufweist.

2. Aufzeichnungs- und Wiedergabeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Herstellung des Ringkernkopfes (14; 21) ein Metall benutzt wird.

3. Aufzeichnungs- und Wiedergabeanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das für diesen Ringkernkopf (14; 21) benutzte Metall aus Metallen wie amorphen Legierungen, Sendust und Permalloy ausgewählt wird.

4. Aufzeichnungs- und Wiedergabeanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das für den Ringkernkopf (14; 21) benutzte Metall eine magnetische Sättigungsflußdichte von mehr als 0,7 T (7000 G) aufweist.