DE2340475A1

DE2340475A1 - Optischer speicher

Info

Publication number: DE2340475A1
Application number: DE19732340475
Authority: DE
Inventors: Praveen Chaudhari; Jerome John Cuomo; Richard Joseph Gambino; Rhomas Roche Mcguire
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1972-08-29
Filing date: 1973-08-10
Publication date: 1974-04-04
Also published as: CH554050A; JPS4960643A; AU5879573A; IT989320B; BE802842A; JPS5441179B2; DE2340475B2; DE2340475C3; GB1426895A; SE391994B; ES417824A1; US3949387A

Description

Aktenzeichen der Anmelderin:

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Optischer Speicher

Die Erfindung betrifft einen optischen Speicher mit einem magnetischen Speichermedium, das mittels eines elektromagnetischen Strahls eingeschrieben, ausgelesen und gelöscht werden kann.

In der Technik der elektronischen Datenverarbeitung werden im zunehmenden Umfang sogenannte Massenspeicher verwendet, die im allgemeinen als Magnetplatten- oder Magnetbandspeicher ausgebildet sind. Da mit den bekannten magnetischen A.ufzeichnungs- und Ausleseverfahren keine hohen Speicherdichten erzielt werden können, sind diese Massenspeicher bei hoher Kapazität sehr groß und haben Zugriffs zeiten, die um Zehnerpotenzen über den Zugriffszeiten der heute zur Verfügung stehenden sogenannten schnellen Speicher liegen. Es sind sogenannte optische Speicher bekannt geworden, bei denen die Information durch kleine geschwärzte oder nicht geschwärzte Bereiche oder durch Hologramme dargestellt wird. Diese Speicher bestehen im allgemeinen aus einer lichtempfindlichen Schicht, die durch einen sehr feinen, steuerbar verschiebbaren Lichtstrahl entsprechend der zu speichernden Information bereichsweise belichtet wird. Die Speicherdichte und die Zugriffsgeschwindigkeit dieser Speicher liegt um einige Zehnerpotenzen über der Speicherdichte und der Zugriffs geschwindigkeit der oben erwähnten Magnetplatten- und Magnetbandspeicher. Diese A.rt von optischen Speichemhat aber den Nachteil, daß eine Änderung einzelner Daten nicht oder nur mit sehr großem A/ufwand möglich ist. Um eine einfache

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und schnelle Änderung einzelner Daten eines optischen Speichers zu ermöglichen, wurden verschiedene optische Speicher vorgeschlagen, deren Speichermedien aus magnetisierbaren Substanzen bestehen und bei denen das Einlesen und Auslesen der Information mit Hilfe eines fein gebündelten Lichtstrahls erfolgt. Mit einem Strahl adressierbare optische Speicher, die als Speichermedium dünne Magnetfilme verwenden, sind ebenfalls bekannt. Dabei wurden zum Beispiel kristalline Materialien wie Gadolineisengranat und Metalle wie MnBi als Speichermedium verwendet. Derartige Speicher werden unter anderem in folgenden Literatur stellen beschrieben:

1. A.H. Eschenfelder, J.APPL. PHYS., 41, 1372(1970),

2. J. A. Rajchman, J. APPL. PHYS., 41, 1376 (1970),

3. R. E. McDonald et al, J. APPL. PHYS., 40, 1429 (1969),

4. D. Cenetal., J. APPL. PHYS., 39, 3916(1968).

Außer dieser Substanzen wurde stöchiometrisch.es MnAlGe als geeignete Substanz in magnetooptischen Speichern vorgeschlagen. Hierbei handelt es sich um eine polykristalline Schicht, -wie sie im allgemeinen für durch einen Strahl adressierbare Dateien als Magnetfilme verwendet wird.

In optischen Speichern wurden auch schon nicht magnetische amorphe Substanzen verwendet, wie zum Beispiel aus der US Patentschrift 3 530 441 zu ersehen ist.

Diese auch als "ovonische" Materialen bezeichneten Substanzen weisen keine magnetischen Eigenschaften auf. Sie erfahren im Gegensatz zu den Vorgängen beim Umschalten von magnetischen dünnen Schichten unter der Wirkung von Strahlungsenergie strukturelle Änderungen. Weil strukturelle Änderungen, im vorliegenden Fall Übergänge zwischen einem amorphen und einem kristallinen Zustand, das Speichermedium stärker beanspruchen, können magnetische Speicherschichten wesentlich häufiger umgeschaltet werden als dies bei den heute bekannten nicht magnetischen amorphen Speicherschichten der Fall ist.

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Der Vorteil amorpher Schichten bestehi vor allexii darin, daß sie auf jedes Substrat aufgebracht werden können und für einen großen Bereich von Zusammensetzungen einstellbar sind. Außerdem fallen alle Einschränkungen fort, die bei kristallinen Speichersubstanzen bezüglich der Übereinstimmung der Gitter struktur en und Korngrößen von Sp ei eher schicht und Substrat vorliegen.

Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, eine amorphe Speichersubstanz anzugeben, die sich für optische Speicher eignet und bei der die Information nicht durch strukturelle Änderungen gespeichert wird. A.ußerdem sollen bei dieser Substanz durch Änderung ihrer Zusammensetzung oder durch Hinzufügung von bestimmten weiteren Substanzen die Domänengrößen im weiten Bereich einstellbar und reversible Umschaltungen zwischen verschiedenen Magnetisierungszuständen über eine große A.nzahl von. Arbeitszyklen möglich sein.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch einen optischen Speicher mit einem magnetischen Speichermedium, das mittels eines elektromagnetischen Strahls eingeschrieben, ausgelesen und gelöscht werden kann, gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß das Speichermedium aus einer amorphen magnetisierbaren, vorzugsweise eine uniaxiale Anisotropie der Magnetisierung aufweisenden Substanz besteht.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung wird anschließend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Darstellung eines optischen Speichers mit

einem aus einer amorphen magnetischen Substanz bestehenden Speichermedium;

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Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem auf einer

rotierenden Scheibe angeordneten Speichermedium;

Fig. 3 ein anderes A.usführungsbeispiel der Erfindung, bei dem

der Kerr effekt ausgenützt wird.

In Fig. 1 wird ein optischer Speicher dargestellt, in dem eine Speicherschicht 10 aus amorphen magnetischem Material auf einem Substrat 12 angeordnet ist. Das Substrat. 12 kann aus isolierendem oder aus leitendem Material bestehen und für elektromagnetische Strahlung durchlässig oder reflektierend sein. Geeignete Substratmaterialien sind zum Beispiel Glas, Spinell, Quarz, Saphir, Al O und Metalle, wie Aluminium, Kupfer u. a. Ferner ist eine beispielsweise als Laser, Lasergruppe oder Elektronenkanone ausgebildete Lichtquelle 14 vorgesehen, die eine monochromatische Strahlung 16 erzeugt. Die Energie dieser Strahlung ist so zu bemessen, daß eine amorphe magnetische Schicht 10 auf eine Temperatur in der Nähe ihrer Kompensationstemperatur oder ihrer Curie-Temperatur T erwärmt werden kann. Die Strahlung 16 hat die A.ufgabe, die Schicht 10 beim Einschreiben, beim Lesen und beim Löschen lokal zu erwärmen. Nach der Lichtquelle 14 ist im Verlauf der Strahlung 16 'ein Polarisator 18, eine Sammellinse 20, ein Lichtmodulator 22 und ein Lichtablenker 24 angeordnet. Der Polarisator 18 wandelt die Strahlung 16 in einen linear polarisierten Strahl um, der im Lichtmodulator 22 intensitätsmoduliert wird. Ein Lichtablenker 24 lenkt den Lichtstrahl 16 so ab, daß er steuerbar auf die jeweils ausgewählten Bereiche der Speicherschicht 10 fällt. Dieser Lichtablenker kann zum Beispiel als an sich bekannter elektrooptischer Lichtablenker oder als ebenfalls an sich bekannter akustischer Lichtablenker ausgebildet sein. Im Falle von Elektronenstrahlen sind magnetische oder elektrostatische A.blenkeinrichtungen vorzusehen.

In der Nähe der Speicher schicht 10 ist eine stromführende Spule 26 angeordnet, die ein magnetisches Feld in der Ebene dieser Schicht erzeugt,

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das gemeinsam mit dem Strahl 16 das Einschreiben von Informationen in die Speicher schicht 10 bewirkt. Mit Hilfe einer Linse 28 wird der Strahl 16 nach seinem Durchtritt durch die Speicher schicht 10 und das durchsichtige Substrat gesammelt und durch einen Analysator 30 hindurch auf einen Detektor 32 fokussiert. Der Analysator 30 läßt den Lichtstrahl in Abhängigkeit von der Lage seiner Polarisationsebene passieren oder nicht passieren. Der Detektor 32 stellt die Intensität des aus dem A.nalysator tretenden Lichtstrahles fest und erzeugt ein dieser Intensität proportionales elektrisches Signal. Als Detektor kann eine Fotozelle, eine Fotodiode oder ein anderes strahlenempfindliches Element verwendet werden. Vorzugsweise ist der Detektor 32 ein schnell arbeitendes und empfindliches Fotoelement. Das elektrische Ausgangs signal des Detektors 32 wird in einem Verstärker 34 verstärkt und zu einer Benutz er einrichtung 36 übertragen.

Im folgenden werden die Zusammensetzung und die magnetischen Eigenschaften der als Speicherschicht 10 verwendeten amorphen magnetischen Substanz beschrieben. Die gemäß der Erfindung hergestellten amorphen magnetischen Substanzen! weisen eine uniaxiale magnetische Anisotropie auf und können bei verschiedenen optischen Speichern verwendet werden. Diese Substanzen können massiv oder in Form dünner Schichten ausgebildet werden oder als magnetische Partikel in einer als T rager element dienenden Bindemittelschicht angeordnet sein. Nachdem es sich um amorphe Substanzen handelt, bereit die Auswahl des Substrats keine Schwierigkeiten, da eine Übereinstimmung von Gitter strukturen oder von Korngrößen nicht unbedingt erforderlich ist. Dadurch wird die Herstellung von optischen Speichern wesentlich vereinfacht und verbilligt, und die Qualität der Speicher schichten verbessert.

Derartige amorphe magnetische Substanzen können aus einem oder mehreren Elementen eines Mehrkomponentensystems, auch mit Dotierungsstoffen, bestehen. Mindestens eine Komponente muß einen

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unpaarigen Elektronenspin aufweisen, so daß das Material iujgesamt ein magnetisches Moment aufweist, d.h. , die ungeordnete Gitterstruktur im atomaren Bereich dieser Substanzen weist dennoch eine *

größeren magnetische Ordnung der Spins über einen/Bereich auf.

Diese neuen amorphen magnetischen Substanzen weisen eine uniaxiale Anisotropie auf, die sowohl senkrecht als auch parallel zur Ebene einer aus dieser amorphen magnetischen Legierung bestehenden dünnen Schicht verlaufen kann. Diese Anisotropie kann aus einer der folgenden Eigenschaften oder einer Kombination daraus stammen, nämlich der Paarordnung, der Formanisotropie oder der spannungsinduzierten A.nisotropie.

Diese drei Mechanismen als mögliche Ursache einer uniaxialen Anisotropie der Magnetisierung sind in der Wissenschaft bekannt und werden hier nicht genauer beschrieben. Es genügt der Hinweis, daß die Paarordnung/clie Kombination von je zwei Atomen bewirkt wird, deren paarige Magnetisierung sich so eins teilt, daß ein magnetischer Dipol entsteht. Die magnetischen Paare sind in bestimmter Weise ausgerichtet, so daß sich eine für die Verwendung in magnetischen Einrichtungen auswertbare uniaxiale A.nisotropie ausbildet.

Die Formanisotropie ist durch die Geometrie der magnetischen Bereiche bedingt. Eine geordnete Anhäufung von Atomen innerhalb eines Bereiches von im wesentlichen ungeordnetem Material hat die Magnetisierung vorzugsweise in der Längsachse des Atombündels ausgerichtet, da diese Achse eine Vorzugsrichtung für die Ausrichtung von magnetischen Momenten darstellt. In Richtung der kurzen Achsen eines durch eine Anhäufung von Atomen definierten Bereiches liegen starke entmagnetisierende Felder vor.

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Änderungen der Zusammensetzung der amorphen Substanz kennen Phasentrennungen bewirken, die ebenfalls diese Art von Anisotropie entstehen lassen. Die Phasentrennung betrifft sowohl benachbarte, aber unterschiedlich zusammengesetzte Bereiche als auch benachbarte Bereiche derselben Zusammensetzung, jedoch mit unter-

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schiedlichen Strukturphasen (d.h. ein Bereich ist amorph, während der andere mehr kristalliner Natur ist). Als Beispiel für die Phasentrennung sei eine amorphe magnetische Legierung aus Gd-Co genannt, in der örtlich begrenzte Bereiche einmal reich an Co und zum anderen reich an Gd sind. Wenn diese Bereiche nebeneinanderliegen, erzeugt die Phasentrennung eine uniaxiale Anisotropie.

Eine spannungsinduzierte Anisotropie entsteht aus den Unterschieden in der Gitterstruktur des Substrates und den Ordnungsparametern in örtlich begrenzten Bereichen im amorphen Film oder aus den Differenzen der thermischen Ausdehnungskoeffizienten des amorphen Filmes und seines Substrates. Diese Art von mechanischer Spannung kann ebenfalls in den praktisch amorphen Filmen zur uniexialen Anisotropie beitragen.

Die benutzten magnetischen Materialien zeigen entweder eine im wesentlichen mikrokristalline oder eine im wesentlichen amorphe Struktur oder beides. Diese beiden Strukturen unterscheiden sich sowohl von der in der Technik für magnetische Legierungen bisher bekannten polykristallinen als auch von der monokristallinen Struktur. Die benutzten amorphen Materialien können beispielsweise durchaus eine örtlich begrenzte atomare Ordnung oder Nahbereichsordnung wie in Flüssigkeiten aufweisen. Wenn diese Art atomarer Ordnung vorhanden ist, existiert sie über Strecken von

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etwa 25 bis 100 ..- , wenn das Material mikrokristallin ist,-und über Strecken von weniger als 25 A, wenn das Material im wesentlichen amorph ist. Der Nachweis des Vorhandenseins der atomaren Nahbereichsordnung, ihr Ausmass und damit auch die Definition der genannten Form von amorpher Struktur geschieht mit elektronenoptischen Methoden.

Amorphe Materialien können aus einem magnetischen Element oder aus mehreren Komponenten bestehen. Beispiele für das letztere sind binäre und ternäre Legierungen und Verbindungen. Besonders geeignete Materialien sind zusammengesetzt aus seltenen Erden und Uebergangsmetallen. Beispiele sind Gd-Co, Gd-Fe, Y-Go, La-Co usw. Diese Legierungen können über einen weiten Bereich variiert werden, ohne dass durch die Stöchiometrie oder wegen der in Phasendiagrammen niedergelegten Bedingungen für die Bestandteile Beschränkungen notwendig werden. Die magnetischen Eigenschaften der Materialien können daher auf die jeweilige Anwendung zugeschnitten werden. Die Zusammensetzungsbereiche können z.B. so gewählt werden, dass die atomaren Momente des aus einer seltenen Erde bestehenden Bestandteiles und des aus einem Uebergangsmetall bestehenden Bestandteiles sich annähernd aufheben, wodurch man ein Material mit einer niedrigen magnetischen Sättigung erhält, welches z.B. als Blasendomänenmaterial von besonderem Wert ist.

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Diese amorphen magnetischen Materialien zeigen eine magnetische Ordnung in einem langen Bereich und besitzen uniaxiale Anisotropie. In ihrer einfachsten Form sind sie aus Elementen zusammengesetzt, die in einer Elementarform ein magnetisches Moment tragen. Beispiele sind die 4 f-Serien (seltene Erden) und die 5 f-Serien (die Aktiniden) des periodischen Systems. Hierher gehören auch die Metalle der Eisenübergangsgruppe (3d-Serie). Weiterhin sind Elemente eingeschlossen, die in einem bestimmten Zustand ein magnetisches Moment besitzen, wie z.B. Mn, Cr, V oder Pd.

Für jedes amorphe Material, das aus einem Element besteht, kann ein nichtmagnetisches Element in relativ kleinen Mengen hinzugefügt werden, ohne dass die magnetischen Eigenschaften dadurch gestört werden. Das bedeutet, dass die Vermischung mit nichtmagnetischen Elementen, wie z.B. O, C, P und N, vorgenommen werden kann, ohne die magnetischen Eigenschaften des Materials nachteilig zu beeinflussen. Es kann daher der Zusatz kleiner Mengen (allgemein etwa zwei Atomprozent) dieser nichtmagnetischen Elemente vorteilhaft sein, um z.B. den amorphen Film leichter herzustellen. Wenn grössere oder zu grosse Mengen zugegeben werden, werden selbstverständlich die magnetischen Eigenschaften beeinflusst. Mengen von mehr als 50 Atomprozent zerstören die magnetische Ordnung im langen Bereich.

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Binäre Verbindungen oder Legierungen, die mindestens eines der oben aufgeführten Elemente enthalten, können auch als amorphe magnetische Materialien benutzt werden. Binäre Zusammensetzungen sind im allgemeinen leichter zu verarbeiten, da sie ihre amorphe Struktur in gros-sen Temperaturbereichen beibehalten, im Gegensatz zu aus einem Element bestehenden amorphen magnetischen Materialien. Wie bei den zuletzt genannten Materialien, können kleine Mengen nichtmagnetischer Elemente zugesetzt werden.

Eine andere mögliche Aenderung bei zweikomponentigen amorphen Legierungen besteht in der Zugabe einer höheren Konzentration (2 bis · 50 Atomprozent) nichtmagnetischer Bestandteile, um die magnetischen Eigenschaften des Materials zu verändern. Kupfer kann z.B. zugegeben werden, um das magnetische Moment zu verkleinern,

Temäre Kombinationen der oben erwähnten Elemente mit 3d, 4f oder

5f-Elektronen s_ . : können, ebenfalls amorphe Ver

bindungen oder Legierungen mit uniaxialer magnetischer Anisotropie liefern. Wie bei den binären Zusammensetzungen können grössere Konzentrationen nichtmagnetischer Bestandteile zugegeben werden, um die magnetischen Eigenschaften des Materials zu verändern. Kleine Mengen nichtmagnetischen Materials können ebenfalls zugegeben werden,

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um leichter amorphe/TiJme herzustellen/ ohne die magnetischen

Eigenschaften nachteilig zu beeinflussen. Die Menge des zugegebenen nichtmagnetisehen Materials sollte nicht ausreichen, um die magnetische Ordnung im langen Bereich im magnetischen Film zu zerstören.

Die benutzten magnetischen Materialien zeigen über größere Bereiche ein magnetische Ordnung und sind entweder ferromagnetisch, ferromagnetisch '•⁷ oder antiferromagnetisch gekoppelt. Es ist diese magnetische Großbereich sordnung, die die in diesen Materialien vorhandene uniaxiale Anisotropie bewirkt, was sie wiederum für verschiedene technische Anwendungen brauchbar macht.

Die magnetischen Eigenschaften dieser Materialien können während der Herstellung oder hinterher so geändert werden, dass sie für die jeweiligen Anwendungen am besten passen. Es wurde festgestellt, dass die magnetischen Eigenschaften sehr stark vom prozentualen Anteil der einzelnen Beständteile als auch von den bei der Herstellung angewandten Niederschlagsbedingungen abhängen. Die Abhängigkeit magnetischer Eigenschaften von den Niederschlagsparametern ist jedoch kleiner als die Abhängigkeit von den Zusammensetzungsanteilen der Bestandteile. Verfahren wie Wärmebehandlung oder Ionenimplantation können auch nach der eigentlichen Herstellung dieser amorphen Materialien zur Veränderung

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ihrer magnetischen Eigenschaften angewandt werden. Ausserdem können diese magnetischen Materialien mit Verunreinigungen dotiert werden, wobei strukturelle magnetische Eigenschaften des Films nicht nachteilig beeinflusst werden. Die Beweglichkeit von magnetischen Domänen in den Filmen wird daher nicht durch Störstellen wie Gitterbaufehler bei konventionellen kristallinen Magnetfilmen beeinflusst. Beispiele spezieller/ geeigneter amorpher magnetischer Materialien für eine Vielzahl von technischen Anwendungen werden in der Beschreibung erläutert und in den Materialtabellen am Ende der Beschreibung aufgeführt.

Abhängig von den diesen Materialien eigentümlichen Austauschwechselwirkungen können diese zu Isolatoren, Halbleitern und Leitern gemacht werden, obwohl sie im wesentlichen amorph sind. In den so gebildeten Metallen und Halbleitern kann die Austauschwechselwirkung entweder eine direkte aufgrund der Ueberlappung der Elektronenbahnen der Atome oder eine mehr indirekte durch die Leitungselektronen sein. Diese Austauschmechanismen sind nicht sehr empfindlich bezüglich der atomaren Langbereichsordnung des Systems und machen dadurch die amorphen Materialien für magnetische Anwendungen geeignet. Der Austauschmechanismus in Isolatoren ist sonst jedoch grundsätzlich ein Superaustausch, der sehr empfindlich abhängig vom Bindungsv/inkel und

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dem gegenseitigen Abstand der Atome ist. Da jedoch in den amorphen Materialien eine atomare Langbereichsordnung fehlt, können diese Superaustauschbedingungen dort nicht erfüllt werden, und eine magnetische Langbereichsordnung dieser konventionellen Art ist deshalb nicht zu beobachten.

Einstellung der magnetischen Eigenschaften

Abhängig vom jeweiligen Anwendungszweck können die magnetischen Eigenschaften dieser amorphen magnetischen Materialien auf optimale Leistung während der Herstellung eingestellt werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen kristallinen magnetischen Materialien sind die magnetischen Eigenschaften amorpher Filme grundsätzlich leichter zu steuern als die entsprechenden Eigenschaften in kristallinen Materialien. Ein Grund dafür liegt darin, dass die Abweichungen in den Zusammensetzungen, die bei amorphen Materialien zulässig sind, wesentlich weiter gehen können als bei kristallinen Materialien, da amorphe Zusammensetzungen durch Meta Stabilität und nicht durch thermodynamisches Gleichgewicht kontrolliert werden. Verschiedene magnetische Eigenschaften werden anschliessend einzeln beschrieben, um die durch amorphe Materialien gebotene Beweglichkeit zu zeigen.

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Sättigungsmagnetisierung Μα

Die Magnetisierung M₀ lässt sich in einem amorphen magnetischen Material leicht dadurch verändern, dass man magnetische Atome zugibt, welche im amorphen Material mit normalen magnetischen Atomen koppeln oder mit Atomen, welche in einem magnetischen Zustand sind (z.B. Mn, Cr usw.). Die resultierende Magnetisierung M wird herabgesetzt, wenn das der amorphen Zusammensetzung zuge- gebene Material antiferromagnetisch mit den magnetischen Atomen im amorphen Material koppelt. Um die Magnetisierung der amorphen Legierung Gd-Co herabzusetzen, wird z.B. das Gd/Co-Verhältnis so eingestellt, dass die magnetischen Momente sich annähernd aufheben oder kompensieren.

Um die Magnetisierung des amorphen Materials heraufzusetzen, werden magnetische Atome zugegeben, die ferromagnetisch mit den magnetischen Atomen in der amorphen Zusammensetzung koppeln. Die Zugabe von Nd zu einer amorphen Legierung von Gd-Co erhöht z.B. die Magnetisierung. Als weiteres Beispiel für die Erhöhung der Magnetisierung sei die Zugabe von Co zu einer amorphen Legierung von Y-Co genannt.

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Diese Zusätze werden während des Herstellungsverfahrens folgendermassen vorgenommen: Ein Gemisch der die Zusammensetzung bildenden Elemente wird geschmolzen und in eine scheibenförmige Form gegossen, die als Fangelektrode beim Aufsprühen benutzt wird. Die Zusammensetzung kann während der Herstellung dieser Fangelektrode geregelt oder die Zusammensetzung des Filmes während des Aufsprühens verändert werden, indem man die Vorspannung am Substrat verändert, um einen Anteil von einem oder mehreren der Bestandteile bevorzugt aufzusprühen bzw. zu zerstäuben. Andererseits kann auch eine zweite Fangelektrode aus dem zusätzlichen Element in der Ionisationskammer vorgesehen werden, so dass mindestens ein zusätzliches Element in den niedergeschlagenen Film eingeführt wird.

Wenn Dünnfilme durch Vakuumauf da mpfung hergestellt werden, kann die Konzentration der Zuschläge in der Verdampfungsquelle verändert oder eine zusätzliche Quelle mit dem zuzugebenden Element vorgesehen werden.

Das Zusammensetzungsverhältnis in der Nähe des Magnetisierungsminimums ist besonders geeignet für Materialien mit einem niedrigen magnetischen Moment und hoher Curie-Temperatur. Weil beispielsweise in Gd-Co Legierungen das Minimum der Magnetisierung in der Nähe

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von 79 Atomprozent Kobalt von der Kompensation der magnetischen Momente von Gd und Co und nicht aus Verdünnungseffekten herrührt, wird die Curie-Temperatur nicht beeinflusst, welche weitgehend durch die Co-Co-Wechselwirkung bestimmt wird. Demzufolge kann der Wert der Magnetisierung des Materials bei Raumtemperatur verschieden eingestellt werden, während T noch innerhalb der vorgeschriebenen Bereiche gehalten wird.

Eine andere Möglichkeit, die Magnetisierung einer amorphen Legierung zu verändern, besteht im Zusatz kleiner Mengen von N_?, während die amorphe Legierung aufgesprüht wird. Beim Auf sprühen . von Gd Co_ in Argon veranlasst z.B. der Zuschlag von kleinen Mengen N₂ (etwa 1 Volumenprozent N~ im Argongas), dass die Streifendomänen im Material wesentlich in der Grosse abnehmen. Das wiederum zeigt eine Zunahme der Magnetisierung 4aiM an. Das bedeutet, die anti-

ferromagnetische Kopplung von Gd und Co wird so beeinflusst, dass die Magnetisierung heraufgesetzt wird, ohne dass die uniaxiale Anisotropie des amorphen Materials zerstört wird. Die Stickstoffbindungen mit Gd schwächen dabei die antiferromagnetische Kopplung zwischen Gd und Co. Das magnetische Moment des Co-Untergitters bzw. Untermusters -wird nicht so wirkungsvoll durch das des Gd-Untermusters kompensiert, so dass die Magnetisierung im gesamten zunimmt.

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Koerzitivkraft H
c

In magnetischem Material ist die Koerzitivkraft ein Hauptfaktor zur Bestimmung der Leichtigkeit, mit der magnetische Domänen sich im Material bewegen. Die Einstellung der Koerzitivkräfte erfolgt im allgemeinen durch die Einstellung der Komgrösse des magnetischen Materials, da die Koerzitivkraft von der Komgrösse abhängt. Im allgemeinen ist die Koerzitivkraft für einen bestimmten Komgrössenwert am grössten und nimmt ab für Komgrössen, die kleiner oder grosser als diese Komgrösse sind. Die Koerzitivkraft ist z.B. in magnetischen Materialien gross, in denen die Komgrösse sich der Domänenwandbreite nähert.

Die Komgrösse kann durch Zusatz von Dotierungsmitteln, wie N_

und O_, beeinflusst werden. Diese Zuschläge verändern die magnetische

Ordnung im amorphen Film, so dass sie anders (oder gleich) wird als die Domänenwandbreite (& ). Wenn £>Ordnung, ist H niedrig,

während Hc bei Od Ordnung am grössten ist.

Die Ionenimplantation in eine gewünschte Tiefe ist allgemein gut geeignet, da amorphe Materialien nämlich nicht übergebührlich erhitzt werden sollen. Die Erwärmung über bestimmte·Temperaturen hinaus ver-

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anlasst die amorphen Stoffe· zum- irreversiblen Uebergang in einen kristallinen Zustand. Um Körnungen oder Kristallite der gewünschten Grosse zu erhalten, kann man den amorphen Film auch bis zur Kristallisierung tempern.

Andere Verfahren zur Beeinflussung der Koerzitivkraft umfassen die Oberflächenbehandlung/ wie das Sprühätzen und das Ionenätzen, um die Oberflächenstruktur aufzurauhen. Dadurch wird wiederum die Beweg lichkeit der Domänen im amorphen magnetischen Material beeinflusst.

Curie-Temperatur T

Diese amorphen magnetischen Materialien lassen sich leicht zur Aenderung der Curie-Temperatur legieren, ohne dass dadurch die Struktur des Materials nachteilig beeinflusst wird. Ausserdem besteht, wie beispielsweise bei kristallinen Materialien, hier keine Begrenzung durch die vorgesch abenen Parameter entsprechend einem Phasendiagramm. Legierungsanteilbereiche über grosse Werte (ungefähr 50Atomprozent) können benutzt werden, solange nur die uniaxiale Anisotropie des Materials nicht betroffen wird. Im allgemeinen ändert sich die Curie-Temperatur linear mit der Menge der vorhandenen magnetischen Atome. Die Curie-Temperatur ist in diesen amorphen Materialien leichter zu steuern als in kristallinen megnetischen Materialien.

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Mit den Legierungsbedingungen wird die Curie-Temperatur des amorphen magnetischen Materials verändert. Für eine amorphe Gd-Co-Legierung senkt z.B. die Zugabe einer kleineren Menge magnetischer Atome/ wie Ni, Cr, Mn oder nichtmagnetischer Atome, wie Cu, Al, Ag, Pd, Ga, In usw. die Curie-Temperatur, während die Zugabe eines Elementes wie Fe die Curie-Temperatur anhebt. Die Stärke der magnetischen Wechselwirkung oder Kopplung im Material ändert sich durch die zugegebenen Elemente.

Faraday-Drehung (p

Eine grössere Faraday¹ sehe oder Kerr'sche Drehung eines auf das amorphe magnetische Material auffallenden linear polarisierten Lichtstrahles erhält man durch Verwendung eines amorphen Materials mit einem hohen magnetischen Moment. Dotierungsmittel aus seltenen Erden, wie Tb, Dy, Ho oder Legierungszuschläge können dem amorphen Material zugegeben werden. Im Falle der amorphen Gd-Co-Legierung .z.B. wird durch Erhöhung des Co-Anteiles auch die Faraday¹ sehe Drehung erhöht. Zuschläge von Fe zum Material erhöhen ebenfalls die Faraday¹ sehe Drehung. Für eine hohe Faraday¹ sehe Drehung sollte die Magnetisierung 4ζ"Μ_ο einen möglichst hohen Wert haben (z.B. 8000 bis 10 000 Gauss).

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Domänenwandenergie CT

Die Domänenwandenergie Q" wird auf den ^C -Parameter des amorphen Materials bezogen. Die Domänenwandenergie ist direkt proportional

zu YAK # worin A die Austauschkonstante des Materials und K • u u

die normale uniaxiale Anisotropiekonstante des Materials ist.

Die Domänenwandenergie kann ebenfalls durch Veränderung der Austauschkonstanten A oder der Anisotropie K verändert werden. Die Austauschkonstante A charakterisiert die Stärke der magnetischen Kopplung im Material und ist proportional der Curie-Temperatur T . Demzufolge ändert sich die Konstante A von einem Material zum anderen, (Anisotropieänderungen werden später beschrieben).

Anisotropie K

Die Anisotropie des Materials kann man durch Veränderung des zur Herstellung der amorphen Zusammensetzung verwendeten Verfahrens verändern.

Die Niederschlagsrate ist z.B. ein Bestimmungsfaktor, ebenso wie die Dicke des niedergeschlagenen Filmes. Allgemein ist K eine Funktion der Materialzusammensetzung und der Aufwachsbedingungen. Diese Faktoren werden genauer in dem die Herstellungstechnik beschreibenden Abschnitt

besprochen.

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«ft Domänengrösse und Domänenwanddlcke £

Die Domä'nenwanddicke ist gleich ~\^rh/K ', worin A die Austauschkonstante des Materials und K seine Anisotröpiekonstante ist. Wie oben gesagt, hängt die Anisotropie K von der Dicke des amorphen Filmes und von der Niederschlagsrate ab. Die Domä'nenwanddicke kann daher durch Veränderung der Anisotropie K verändert werden. Diese wiederum ist die Funktion der Zusammensetzung de» amorphen Filmes, seines Bereiches der Bestandteile und des zur Herstellung des amorphen Materials angewandten Niederschlagsverfahrens.

Die Domanengrösse ist eine Funktion der charakteristischen Länge j$ und der Dicke des Filmes. Allgemein wird die Domanengrösse so gewählt, dass die Arbeitsweise des Bauelementes optimal ist. Für mit magnetischen Blasendomänen arbeitenden Einrichtungen ist z.B. die charakteristische Länge £ gegeben durch die folgende Beziehung:

4-!C M/

Demzufolge kann man die charakteristische Länge und daher die Domänengrösse durch Veränderung der Magnetisierung M , der Anisotropie K und der Austauschkonstanten A verändern.

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Die Austauschkonstante ist eine Grosse, welche für die Stärke

der magnetischen Kopplung in einem gegebenen Material charakteristisch

ist. Sie ist proportional der Curie-Temperatur und wird für Materialien mit höheren Curie-Temperaturen T grosser. Wie oben gesagt, ist die

Anisotropie K eine Funktion der Materialzusammensetzung und der zur Erzielung des Materials angewandten Aufwachsbedingungen. Die Magnetisierung M resultiert aus den magnetischen Spins und ihrer Ausrichtung (parallel oder antiparallel). Diese Grosse ist temperaturabhängig und kann durch Veränderung der Zusammensetzung des amorphen Filmes und der zu seiner Herstellung angewandten Aüfwachsparameter verändert werden. Daher lässt sich die Domänengrösse über weite Bereiche leicht verändern.

Arbeitsweise der optischen Speichereinrichtung

Information wird in den Speicherfilm 10 durch induzierte Phasenübergänge durch Ausnutzung entweder der Curie-Temperatur oder der Kompensationstemperatur geschrieben. Das Auslesen erfolgt unter Ausnutzung entweder. des Kerr-Effektes in Reflexion oder des Faraday-Effektes in Transmission. Das Löschen einzelner Stellen oder ganzer Blocks auf dem gesamten Speicherfilm 10 ist einfach zu bewerkstelligen.

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Zur Erzeugung von gespeicherter Information in ausgewählten Bereichen des amorphen magnetischen Films 10 sind beim Einschreiben über den Curiepunkt oder über den Kompensationspunkt gleichartige Schritte erforderlich. Zum Schreiben über den Kompensationspunkt bei Raumtemperatur sollte die

Kompensationstemperatur zwischen 60 und 100 Celsius liegen. Dadurch wird die Laserleistung niedrig gehalten. Zu den Materialien mit guten 4^M - Werten bei Raumtemperatur gehören amorphe Legierungen aus

Gd-Co, Tb-Co und Dy-Co. Die Konzentration der Bestandteile in jedem der magnetischen Untergitter dieser Legierungen kann so eingestellt werden, dass ihre Magnetisierungen bei Raumtemperatur ungefähr gleich sind, d.h. die relativen Konzentrationen von Gd und Co in einer Legierung dieser Materialien kann so gewählt werden, dass die zu dem Co-Untergitter gehörende Magnetisierung ungefähr genauso gross ist

wie die zu dem Gd-Untergitter gehörende. Die Koerzitivkraft H ist

proportional 2K /M . Da bei der Kompensationstemperatur M nach

Null geht und K festgelegt ist, steigt die Koerzitivkraft H bei der u c

Kompensationstemperatu rapide an. Um sicherzustellen, dass eine gewisse Koerzitivkraft bei Betriebstemperatur (vorzugsweise Raumtemperatur) übrigbleibt, sollte die Betriebstemperatur ziemlich dicht am Kompensationspunkt liegen. Die Koerzitivkraft ist bei durch einen Strahl adressierbaren optischen Speichern wichtig, damit eingeschriebene Daten im Speicher auch bei der Anwesenheit von äusseren Magnetfeldern gespeichert bleiben, wenn die Koerzitivkraft des Mediums ausreicht.

■φ

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£098 14/1 090

. 23AQA75 '

Für das Schreiben, über den Curiepunk't oder über den Kompensationspunkt, umfasst die Schreiboperation folgende Schritte:

1. Am Anfang befindet sich der Speicherfilm 10 in einem entmagnetisierten Zustand und hat ungefähr eine gleiche Anzahl entgegengesetzt gerichteter, magnetischer Domänen, in denen die Magnetisierung normal zur Filmebene verläuft. Der Speicherfilm 10 wird dann einem normal zur Filmebene verlaufenden magnetischen Sättigungsvorspannfeld unterworfen, um alle Domänen in eine Richtung zu magnetisieren. Das erreicht man leicht, indem man einen Strom durch die Spule 26 schickt.

2. Danach wird ein kleines magnetisches Vorspannfeld normal zur Filmebene, aber dem magnetischen Sättigungsfeld entgegengesetzt, am ganzen Film angelegt. Auch diesen kleinen magnetischen Film legt man bequemerweise an, indem man Strom durch die Spule 26 schickt. Auch kann der Film z.B. mittels eines Permanentmagneten abgetastet werden, um das grosse Sättigungsvorspannfeld zu erhalten.

3. Der Laserstrahl 16 wird dann auf eine ausgewählte Stelle des Filmes 10 gelenkt, wo er eine lokale Erwärmung des Filmes auf eine Temperatur über der Kompensationstemperatur (Kompensationspunktschreiben) oder auf eine Temperatur in der Nähe der Curie-Temperatur T (Curiepunktschreiben) bewirkt. Das kleine magnetische

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Feld ist noch im Magnetfilm 10 vorhanden. Wenn der Laserpuls weggenommen wird, kühlt der Teil des Filmes 10, auf welchen der Laserstrahl fiel, aß, während das kleine magnetische Feld noch vorhanden ist, und die Magnetisierung dieses Filmteiles wird so in diese Richtung umgeschaltet.

In einigen Fällen braucht das kleine Magnetfeld nicht vorhanden zu sein, während der örtlich begrenzte Bereich des Filmes abkühlt, wenn in dem Film 10 genügend magnetischer Rück Schluss pfad existiert, der ausreicht, um die umgekehrte Magnetisierung zu bewirken.

Das Schreiben über den Curiepunkt oder über den Kompensationspunkt wird angewandt, um örtlich begrenzte Bereiche des Filmes 10 in den Zustand einer entgegengesetzten Magnetisierung zu versetzen. Der Vorteil des Kompensationspunktschreibens liegt darin, dass die Koerzitivkraft des Filmes automatisch auf einem richtigen Wert in der Nähe des Kompensationspunktes liegt, so dass der Film nicht anfänglich auf diesen Parameter zugeschnitten zu werden hraucht. Beide Schreibverfahren sind an sich bekannt.

In den beschriebenen Punkten (wie z.B. Punkt 38) des Filmes 10 enthaltene Information wird in einfacher Weise unter Ausnutzung des

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magneto-optischen Kerr-Effektes oder des Faraday-Effektes ausgelesen. Zu diesem Zweck kann derselbe Lichtstrahl 16 wie beim Schreiben benutzt werden. Die Intensität des Lichtstrahles wird jedoch ungefähr auf 1/10 der zum Schreiben benötigten Intensität reduziert, so dass kein nennenswerter Temperaturanstieg erfolgt, ¹ wenn das Speichermedium 10 dem einfallenden Strahl ausgesetzt wird.

Während der Schreiboperation gestattete der Modulator 22 dem Strahl 16 ein ungehindertes Einfallen auf den Speicherpunkt 38. Dadurch wiederum konnte sich der Film schnell auf eine Temperatur erhitzen, die dicht entweder am Curiepunkt oder am Kompensationspunkt lag. ■ Beim Lesen schwächt der Modulator 22 den Strahl 16, der.den Punkt liest, so ab, dass seine Intensität etwa 1/10 der zum Schreiben benutzten Intensität hat.

Wenn der Lesestrahl 16 auf eine beschriebene Stelle 38 fällt, wird die Polarisationsebene des ausgesandten Lichtstrahls entsprechend der Orientierung der Magnetisierung der beschriebenen Stelle gedreht. Es sei angenommen, dass der Analysator 30 den Lichtstrahl durchlässt, wenn die Folarisationsrichtung des Strahles in eine Richtung gedreht ist, die der antip3rellelen magnetischen Vektorausrichtung entspricht,

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A098U/109Q

. 234CK75 *

und dass der Analysator den Lichtstrahl sperrt, wenn seine Polarisations in eine Richtung entsprechend der parallelen magnetischen Vektorausrichtung gedreht ist. Die Grosse des durch den Detektor 32 erzeugten Signales zeigt die Magnetisierungsrichtung der beschriebenen Stelle 38 an, die ausgelesen wird.

Es kann entweder eine einzelne Stelle oder das ganze Speichermedium 10 gelöscht werden. Eine lokale Löschung ergibt sich, wenn in einzelne Teile 38 des Filmes 10 neue Information geschrieben wird. Ausserdem erreicht man eine lokale Löschung, wenn der Laserstrahl 16 eine bestimmte Stelle trifft, die dann bei Vorhandensein eines kleinen' magnetischen Feldes in der Richtung des anfangs angelegten Sättigungsfeldes abkühlt. Somit ist der Betrieb ähnlich wie beim Schreiben, jedoch stellt das kleine magnetische Feld sicher/ dass die örtlich begrenzte Stelle in ihre anfängliche Magnetisierungsrichtung zurückkehrt (oder in ihr verbleibt).

Die Blocklcschung ist vorgesehen durch ein grosses magnetisches Vorspannfeld in der ursprünglichen Sättigungsrichtung. Der Laserstrahl 16 ist für die Blocklöschung nicht erforderlich.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines durch einen Strahl adressierbaren optischen Speichers, in dem der Speicherfilm 10 auf einem platten-

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4Q98U/1090

förmigen Substrat 12 liegt. Zur Erhöhung der Übersichlicntkeit werden soweit wie möglich dieselben Bezugszahlen benutzt. Eine bspw. aus einer Lasergruppe oder einem Einzellaser bestehende Lichtquelle 4 liefert einen Lichtstrahl 16 zum Schreiben oder Lesen von Information in den ausge-

wählten Bereichen 38 des· amorphen Magnetfilmes 10. Wie in Fig. 1 dargestellt, erzeugt ein Polarisator 18 einen linear polarisierten Lichtstrahl, während ein Analysator 30 beim Lesen Licht bestimmter Polarisations richtungen durchläßt oder sperrt. Der Detektor 32 spricht auf einfallendes Licht an, und liefert ein elektrisches Signal des Informationszustandes des angesteuerten Bereiches oder Punktes

Zur Lichtquelle 14 gehört eine Intensitätssteuerung 40, mit der die Intensität des Strahles 16 für Schreib- oder Leseoperationen verändert wird. Die Intensitätssteuerung 40 kann-z. B. eine Schaltung sein, die den Vorspannungsstrom für die Injefcionslaser in der Gruppe verkleinert, oder ein Modulator, der im Reso'nator des Lasers selbst liegt. Der Plattenantrieb 42 dreht die den Film 10 tragende Platte und das Substrat 12 in Richtung des Pfeiles 44. Somit werden unter Verwendung eines feststehenden Lasers oder einer Lasergruppe, die den Eingangs strahl liefert, ausgewählte Teile des Filmes 10 adressiert. Wie vorher, kann die Lichtquelle 14 auch eine andere Quelle strahlender Energie, wie z. B. eines Elektronenstrahles, sein. Ungeachtet der ver-

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4098U/109Q

ORJGJNAL INSPECTED

23404. 10

wendeten Schreibstrahlquelle, kann zum Lesen allgemein eine Lichtquelle benutzt werden.

Das in Fig. 2 dargestellte AusfUhrungsbeispiel arbeitet in gleicher Weise wie das in Fig. 1 gezeigte. Die Betriebsweise wird daher nicht mehr näher beschrieben.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines optischen Speiehers zum Schreiben von Information in den Speicherfilm 10 und zum Lesen solcher Information aus ausgewählten Teilen dieses Filmes unter Ausnutzung

des Kerr-Effektes anstelle des Faraday-Effektes. In diesem Ausführungsbeispiel liefert eine, im allgemeinen als Laeergruppe ausgebildete Lichtquelle 14 einen Strahl 16, der den Polarisator 18 durchsetzt, bevor er auf das Speichermedium 10 trifft. Das Substrat 12 reflektiert den Strahl 16 durch einen Analysator 30 auf einen Detektor Wie bei dem in Fig. 2 gezeigten AusfUhrungsbeispiel ist eine Intensitätssteuerung 40 vorgesehen, um die Amplitude des Strahles 16 verändern zu können.

Die in Fig. 3 gezeigte Vorrichtung arbeitet ähnli ch wie die in den Fig. I und 2 gezeigten Vorrichtungen. Der Unterschied besteht darin, daß der Strahl 16 vom Substrat 12 reflektiert wird, nachdem er durch das Speichermedium 10 getreten

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OR/GiNAL INSPECTED

ist und nicht durch das Substrat 12 zum Detektor 32 ■ . "gelangt. ~"~ fl Diese Art des Auslesens nutzt demnach den Kerr-Effekt aus und liefert Information analog dem Verfahren, bei welchem der Lichtstrahl 16 durch das Substrat 12 hindurchtritt.

Herstellung amorpher magnetischer Materialien

Diese Materialien können massiv oder als Dürtnfilm hergestellt werden. Im allgemeinen kann jedes bekannte Filmniederschlagsverfahren wie Aufsprühen oder Auf dampfen angewandt werden.

Zur Bildung eines Dickfilmes aus amorphem magnetischen Material ist das Abschreckverfahren geeignet. Bei diesem Verfahren wird eine aus den Filmbestandteilen zusammengesetzte heisse Flüssigkeit auf eine kalte Oberfläche geleitet, wo die Bestandteile sich verfestigen und einen amorphen Dickfilm bilden. So erhält man eine schnelle Abkühlung aus der flüssigen Phase.

Die uniaxiale Anisotropie kann in Dickfilme dadurch eingeführt werden, indem man sie einer Bombardierung energiereicher Atomteilchen in einem angelegten Magnetfeld aussetzt oder durch Wärmebehandlung in einem Magnetfeld bei einer Temperatur unterhalb ihrer Kristallisationstemperatur.

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4098U/1Q90

Ein anderes Verfahren zur Herstellung von Dickfilmen besteht in ihrer kontinuierlichen Aufdampfung, wie weiter unten beschrieben wird.

Amorphe magnetische Dünnfilme können das Niederschalgen aus einem Dampf, die schnelle Abkühlung aus einer flüssigen Phase oder die Ionenimplantation auch zur Einstellung der Anisotropie benutzen. Im allgemeinen sind diese amorphen Filme abhängig von der Niederschlagsrate der Partikel auf dem Substrat, der Temperatur des Substrates und dem Einfallswinkel der sich auf dem Substrat niederschlagenden Atome bzw. Ionen. Wenn die hereinkommenden Partikel nicht in einen Gleichgewichtszustand mit Gitterplätzen des Substrates gelangen können, steigt die Tendenz zur Ausbildung amorpher Filme. In diesem Zusammenhang wird verwiesen auf S. Mader "The Use of Thin Films in Physical Investigations", herausgegeben von J.C. Andersen (Academic, New York, 1966) Seite 433 und die US-Patentschrift Nr. 3,427,154, wo die Herstellung amorpher Dünnfilme beschrieben wird.

Um die Paarordnung als Mittel zur Erzielung uniaxialer Anisotropie in diesen Filmen zu begünstigen, scheint es wichtig zu sein, dass die niedergeschlagenen Partikel das Substrat nicht in der Normalenrichtung

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4098 1 kl 1090

treffen. Die hereinkommenden Ionen sollten noch eine Geschwindigkeitskomponente parallel zur Substratoberflache haben, um eine uniaxiale Anisotropie in den Filmen zu bewirken. Dieser Streifwinkel ergibt eine Beweglichkeit parallel zum Substrat, die wiederum die Paarordnung begünstigt, da sich die hereinkommenden Partikel auch in seitlichen Richtungen noch bewegen können und so Gitterplätze wählen, welche die Energie des Systems durch die entmagnetisierenden Felder des Materials heruntersetzt. Die Phasentrennung wird begünstigt und führt zu einer Formanisotropie, weil Anhäufungen gleichartiger Atome sich an Gitterplätzen gruppieren, wo die Energie des Systems herabgesetzt wird. Das wiederum führt zu Zusammensetzungsgruppierungen, die Anisotropie im Film verursachen, wie oben schon einmal erklärt wurde.

Ein anderer Faktor für die Erzielung uniaxialer Anisotropie ist die Niederschlagsrate der hereinkommenden Partikel. Wenn diese Niederschlagsrate zu hoch ist, können sie sich nicht ungehindert auf der Substratoberfläche herumbewegen und begrenzen dadurch die Beweglichkeit parallel zum Substrat.

Während die in der Aufsprüheinrichtung benutzte Substratvorspannung ansteigt, steigt auch allgemein die Anisotropie, weil die Vorspannung die hereinkommenden Ionen von der Oberfläche, des niederschlagenden

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. 2.34Q475

Films durch erneutes Ionenbombardement löst. Demzufolge haben die Ionen eine grössere Beweglichkeit parallel zur Substratoberfläche, wodurch sie bevorzugte Plätze einnehmen können, die zur Zusammensetzung sgruppierung oder Paarordnung führen.

Für den Niederschlag amorpher magnetischer Materialien wird die Substrattemperatur relativ niedrig gehalten. Diese Filme können bei Raumtemperatur oder niedrigeren Temperaturen niedergeschlagen werden und werden im allgemeinen bei einer Temperatur niedergeschlagen, die niedriger ist als diejenige Temperatur, welche die Kristallisation der Materialien hervorrufen würde. Für amorphe Gd-Co-Materialien gilt z.B. eine obere Grenze für die Substrattemperatur von etwa 300 C, die Kristallisationstemperatur.

Abhängig von der Niederschlagsrate, können amorphe magnetische Filme in einem grossen Bereich der Substrattemperatur erzeugt werden. Ungeachtet der tatsächlichen.Niederschlagsrate muss aber die Substrattemperatur im allgemeinen unterhalb der Temperatur liegen, bei welcher die Kristallisation erfolgt. ".

Amorphe magnetische Materialien können auch mit Hilfe von spannungsinduzierter Anisotropie hergestellt werden. Diese Art der Anisotropie kann

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2340471'

zusammen mit anderen Verfahren zur Erzielung von Anisotropie-(Paarordnung usw.) oder auch allein verwendet werden. Für die spannungsinduzierte Anisotropie wird ein Substrat gewählt, welches sich mit der Magnetostriktion des niedergeschlagenen Filmes so koppelt, dass im amorphen Film die Anisotropie erzeugt wird. Wenn der Film bei einer anderen als der Raumtemperatur niedergeschlagen wird und Film und Substrat unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, erfährt der Film bei Raumtemperatur eine mechanische Vorspannung.

Wie bereits gesagt wurde, können viele Substrate verwendet werden. Da die Einschränkungen der kristallographischen Uebereinstimmung der . Gitterstrukturen bei der Herstellung amorpher Filme nicht gelten, ist die Auswahl der Substrate praktisch unbegrenzt. Diese Substrate können aus allen bekannten Materialien einchliesslich Metallen, Isolatoren und Halbleitern bestehen. Sogar nicht-starre Substrate, wie Plastikmaterialien, können verwendet werden.

Filme, deren Achse der Anisotropie innerhalb der Ebene liegt, können in Filme mit Anisotropie in Normalenrichtung umgewandelt werden, indem man diese Filme erhitzt. Die Erhitzung von Gd-Co-Filmen auf etwa 300 bis 400°C z.B. lässt die in der Ebene liegende Anisotropie in eine flächennormale Anisotropie

*.098U/ 1090

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umschalten. Mit wachsender Filmdicke nimmt auch die Wahrscheinlichkeit einer rechtwinkligen Anisotropie zu. Gd-Co-Filme mit einer Dicke von mindestens 2000 A zeigen z.B. im allgemeinen eine rechtwinklige Anisotropie.

Beispiele

Amorphe magnetische Zusammensetzungen mit uniaxialer Anisotropie wurden durch Aufsprühen (DC und RF, d.h. Gleichstrom verfahren und Hochfrequenz-Wechselstromverfahren) und durch Elektronenstrahlverdampfung erzeugt. Es wurden im allgemeinen nur Filme erzeugt, die eine amorphe Struktur hatten, wie durch Elektronenstrahlbeugungsuntersuchungen nachgewiesen wurde. Magnetische Anisotropien wurden parallel oder rechtwinklig zur Filmebene erzeugt.

I. Durch Elektronenstrahlverdampfüng hergestellte Schichten

Bei diesem Verfahren der Filmherstellung wurde zuerst eine polykristalline Fangelektrode in konventioneller Technik vorbereitet. Kleine Stücke der in der Fangelektrode zu verwendenden Bestandteile wurden in einer Schutzgasatmosphäre, z.B. in Argon, geschmolzen. Das Schmelzen erfolgte in einem wassergekühlten Kupfer'sdimdzaauxi eines handelsüblichen Lichtbogenofens. Die Temperatur wurde auf die Schmelztemperatur der Bestand-

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teile zur Bildung eines im Lichtbogen geschmolzenen Blockes angehoben. Das ergeb im allgemeinen eine polykristalline Fangelektrode. Im Labor wurden Proben von Fangelektroden aus im Lichtbogen geschmolzenem GdCo₁. hergestellt.

Danach wurde die Fangelektrode in ein Ultra-Hochvakuum-Aufdampfgefäss

-9
mit einem Basisdruck von etwa 10 Torr gesetzt. Der Block wurde in ein«?n<

wassergekühltes Kupfer'sdmdzram ge setzt und durch einen von einer Elektronenkanone im Gefä'ss gelieferten Elektronenstrahl erhitzt. Beschleunigungsspannungen von ungefähr 10 kV wurden zusammen mit Strahlströmen von etwa 100 mA benutzt.

Die zum Niederschlagen dieser Filme verwendeten Substrate waren willkürlich gewählt, Substrate aus Glas, poliertemGiess- ■

quarz, Steinsalz und Saphir/erfolgreich verwendet. Die Substrate wurden mit flüssigem Stickstoff gekühlt und hatten während des Aufdampfens eine Temperatur von etwa 100 K. Die Niederschlagsrate betrug allgemein etwa 30 A pro Sekunde.

In einem Beispiel wurden Filme mit einer Dicke von 400 bis 4000 A erzeugt. Diese Filme bestanden aus Gd-Co Legierungen, die sich bei Elektronenstrahlbeugungs-beobachtung als amorph erwiesen. Die Atome

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der das Substrat treffenden Niederschlagsmaterialien trafen in- einem Streifwinkel (einem von 90 zur Substratebene verschiedenen Winkel) das Substrat, um die oben erwähnte uniaxiale Anisotropie zu erreichen. Quer zur Schicht magnetisierte Domänen waren in diesem Film zu sehen. - - ·■

Bei einem anderen Filmniederschlag betrug die Substrattemperatur 273 K. Gleiche Substrate wurden verwendet und ausserdem Substrate aus BaTiO und Substrate aus gespaltenem Glimmer. Die Zusammen-

Setzung der Fangelektrode (GdCo ) war dieselbe wie bei den im obigen Abschnitt erwähnten Filmen mit einer Dicke zwischen 400 und 4000 Ä. Bei diesem Niederschlag wurde nur die Substrattemperatur verändert. In djesem Falle zeigte der Film Kristallite in einer praktisch amorphen Gitterstruktur angeordnet, was beweist, dass die Substrattemperatur bei der Herstellung mit Elektronenstrahivewfarrpfung ; kritisch ist. Um im wesentlichen amorphe Filme zu bekommen, muss man die Substrattemperatur aufwerte unterhalb 273 K senken.

Bei einem anderen Niederschlag mit Elektronenstrahlverdampfung war die Fangelektrode aus GdCo und das Substrat wurde mit flüssigem

Ct

Stickstoff gekühlt. Der erzeugte Film war amorph und hatte in der Filmebene liegende einachsige Magnetisierung. Die Magnetisierung M

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340475

dieser Zusammensetzung war anscheinend zu hoch, so dass das

Verhältnis H./4itM nicht ganz korrekt eingehalten war, um A s

Domänen mit der Magnetisierung quer zur Schicht existenzfähig zu erhalten.

II. Aufgesprühte Filme

Viele amorphe Filme wurden durch Gleichstrom- und Hochfrequenz-Aufsprühen bei verschiedenen Werten für die Sprühparameter erzeugt. Diese Filme zeigten normale oder parallele uniaxiale magnetische Anisotropie. Viele Magnetisierungswerte und Werte anderer magnetischer Parameter wurden erhalten.

Die nachfolgenden Tabellen beschreiben die Aufsprühbedingungen und die Filmdaten für verschiedene Proben amorpher magnetischer Filme für die optische Speichereinrichtung, Für die von einer Fangelektrode aus GdCo erzeugten Filme werden zusätzliche Tabellen gebracht, die den Sprühprozess genauer beschreiben, um die Herstellung dieser amorphen Filme vollständiger zu erläutern. Da vor dem eigentlichen Niederschlag durch Sprühen nur vorher einige an sich bekannte Schritte und hinterher noch Reinigungsschritte erforderlich sind, zeigen die den Aufsprühprozess mittels einer GdCo -Fangelektrode betreffenden Einzelheiten auch ausreichend Information zum Verständnis von Verfahren

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zum Aufsprühen von Filmen aus Fangelektroden mit anderen Zusammensetzungen

In den, den nachfolgenden Tabellen zugrundeliegenden Versuchen wurde mit Gleichstrom aufgesprüht, wenn in der Spalte "Anoden-Kathodenspannung" von Null verschiedene Werte stehen. Ist der dort angegebene Wert gleich Null, wurde mit Hochfrequenz aufgesprüht. Für die Hoch-

frequenzaufsprühung ist die Leistung in Watt und die Leistungsdichte

in Watt pro cm . angegeben, während bei der Gleichstromaufsprühung der Strom in Milliampere und die Stromdichte in Milliampere pro cm , angegeben ist.

Zur Herstellung des elektrischen Kontaktes beim Aufsprühen waren ausserdem die Proben für das Gleichstromaufsprühen auf der Substratrückseite mit Metall überzogen. Ausserdem waren alle Substrate an der Rückseite durch Gallium mit einem wassergekühlten oder mit flüssigem N_ gekühlten Metallblock elektrisch verbunden. Die aus flüssigem Gallium bestehende Schicht zwischen dem Substrat und dem Metallblock lieferte dazu auch eine gleichmässige Wärmeverteilung.

Bei diesem Aufsprühverfahren schwankte der Abstand zwischen Anode und Kathode im allgemeinen zwischen 25 und 32 mm, er kann jedoch auch beliebig anders eingestellt werden. Die Grosse "Atomverhältnis Co/Gd"

A098U/1090

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wurde durch eines der folgenden Verfahren bestimmt: Streuung von Alphateilchen, Elektronen Strahlbeugung oder Röntgenstrahl-Fluoreszenz-Analyse.

In den Tabellen mit Einzelheiten des Aufsprühprozesses für mit einer GdCo -Fangelektrode erzeugte Filme werden vor dem eigentliehen Niederschlag durch Aufsprühen Vor sprüh schritte und Sprühreinigungsschritte durchgeführt. Der Vorsprühschritt ist eine Reinigung des Systems mittels eines Getterstoffes, wodurch die Fangelektrode gereinigt wird. Das Aufsprühen erfolgt von der Fangelektrode und ihre Atome werden in der Kammer niedergeschlagen. Die Substrate werden jedoch während dieser Reinigung durch einen mechanischen Verschluss abgedeckt, und die Atome der Fangelektrode schlagen sich so nicht auf dem Substrat nieder.

Während des Sprühreinigungsschrittes wird -die Oberfläche des Substrates durch Sprühen zwischen dem Verschluss und dem Substrat gereinigt, wobei der Verschluss vom liegt und die Fangelektrode sperrt. Der Verschluss liegt auf Erdpotential, während eine negative Spannung von etwa 120 Volt an das Substrat angelegt wird. Dadurch wird die Substratoberfläche -für den nachfolgenden Niederschlag gereinigt. Während des eigentlichen Sprühniederschlages werden die Verschlüsse geöffnet und das Sprühen

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erfolgt zwischen Fangelektrode und dem Substrat.

Während des Sprühprozesses wurde auch die Auswirkung von Magnetfeldern mit rechtwinklig zur Substratebene und zur Fangelektrodenebene verlaufenden Komponenten geprüft. Es wurde festgestellt, dass das magnetische Feld die Niederschlagsrate dadurch zwar etwas a'ndert, indem es das Plasma etwas konzentriert, jedoch keinen wesentlichen Einfluss auf die magnetischen Eigenschaften der niedergeschlagenen Filme hat.

Diese aufgesprühten Filme können so eingestellt werden, dass sich gut brauchbare Filme für durch einen Strahl adressierbare optische Speicher ergeben. Filme aus GdCo mit 78 Atomprozent CO zeigten z.B.

eine rechteckige Hysterese-Schleife, H = 170 Oe (gemessen bei

Raumtemperatur) und eine gute Faraday¹ sehe Drehung.

409814/1QÖ0 YO 9-72-077 -43_

i Oi-i\U£iiiUliJüi

Fang- elektiode	FiLm .	RF Leistung (Watt) oder DC Strom (mA)	Anoden- Kathoden- Spannunq	Vor spannung	Anfangs druck xl 0~ (Torr)	Arbeits druck (u)	Kathode Durchmesser (Zoll)	Ndrschi, zeit (Min.) .	Sub. Temp.	-	RF Leistungsdichte (Watt/cm ) oder DC Stromdichte (m A/cm )
GdCo-	Gd-Co 47	200	0	0	7.8	4 25	3	25	20	'180,-
	Gd-Co 52	200	0	0	8.0	21	3	' 24	20	' 180
	Gd-Co 54	200	• 0	35	9.0	22	3	30	20	180
	Gd-Co 55	200	' 0	100	14	24	3	'45	" 20	180
	Gd-Co 62	45	2000	50	10	81	.3	25'	20	38
	Gd-Go 53	110,	2 000	50	5.6	68	4	35	. 20	58
O ίο	Gd-Co 67	69	'2000	50	11	67	4	37	20	32 -
G*	Gd-Co 69	60	2000	50	5.6	72	4	170	20	32
*■»	Gd-Co 70	42	2000	25	14	66	4	30	20	19 >
ο	Gd-Co 71	65	2000	75	30	54	4	20	• 20	' . 32
«ο ο	Gd-Co 73	90	2000	100	11	64	4	2 0	20	45 £
	Gd-Co 74	115	' 2000	- 150	8.7	71	4	15	20	58
	Gd-Co 76	350	0	0	6.8	25	4	25	20	180
GdCo₂	Gd-Co 91	200	0	100	13	22	4	30	20	103·
	Gd-Co 95	200	0	100	. 5.6	20	4	60 .	20	103
	Gd-Co 96	200	0	85	3.2	19	4 '	140	20	¹⁰³ ro
GdFe₄	Gd-Fe 1	200	0	0	7.1	19	4	30	20	103 W
	Gd-Fe 2	200	0	0	6.6	17	4	• 30	20	103 O
	Gd-Fe 4	45 "	• 2000	50	6.3	79	4.	42	20	25 -J
YO 9-72	-077				- 44 -

Film Atomverhältnis 4JTM (Oe)

Gd-Co 47	6.53 *
Gd-Co 52	5.52
Gd-Co 54	5.94
Gd-Co 56	10.04
Gd-Co 62	4.54
Gd-Co 63	3.68
** Gd-Co 67	4.17
cd Gd-Co 69 OO -* Gd-Co 70-	4.74
-s. Gd-Co 71	4.96
ο Gd-Co 73	5.57
O Gd-Co 74	6.53 .
Gd-Co 76	5.16
Gd-Co 91	3.34
Gd-Co 92	1.78
Gd-Co 96	3.0
Gd-Fe 1
Gd-Fe 2
Gd-Fe 4
YO 9-72-077

4900

8OO0

3500

426

4800 3800

Dicke (S)

5263

8471

9000

3500

7964

16580

15530

70000

8195

7853

12000

8400

12380

5546

6110

28400

10860

5140 . 12058

Flä'chenwider- .Domänen-

Stand inOhm/Flächeneiihbreite (μ)

44,705

9,999

7,741

10, 32Γ

6,296

0.75

2.5

0.80

1.6

1.0

10.0

2.2

1.0

0.83

1.7

Niederschlags- rate (a/sec.)	Anisotropie	ro
■ 3.51	normal stark parallel schwac	J>
5.88	parallel	•o
5.00		-j
; 1.30	parallel
5.31	normal 1% N₀
7.90	normal
7.00	normal
' 6.90	normal
4.55	normal
6.54	parallel j£
10.00	normal
9.33	normal/parallel
8.25	parallel
3.08
1.70
3.38
6.03
2.86
4.78

- 45 -

Aufsprühbedingungen (Fangelektrode GdCo₅)

O CO O

Gd-Co

(Substrate Al₂O₃, SiO₂)

Einfallende RF (Watt) Reflektiert (Watt)

Kathoden spannung Vorspannung

Anfangsdruck, Kammer (xlO Anfangsdruck, Stutzen (xlO Kammerdruck {μ) Argon Kathodendurchmesser (mm) Zeit (Min.) Temperatur ( C)

	Vorsprühen	Sprühreinigen	Aufsprühen
	100	350	200
	2	2	2
	0.	120	75
Torr)	7.8		7.8
Torr)	5	-—
	25	22	25
	76	76	76
	30	10	25
	20 . '	20	20

YO 9-72-077 -46 -

.Gd-Co

(Substrate SiO₂)

Einfallende Rt' (Watt) Reflektiert (Watt) Kathodenspannung i Vorspannung

Anfangsdruck, Kammer (xlO "Torr)

—8

Anfangsdruck/ Stutzen (xlO Torr)

Kammerdruck (u) Argon Kathodendurchmesser Zeit (Min.) '

Temperatur (°C)

23

76

60
20

..art»—«■■■» ■■"

120

21

76

10

20

0 8

21

76

24

20

Gd-Co

(Substrate SiO₂)

Einfallende RF (Watt) Reflektiert (Watt) Kathodenspannung Vorspannung

Anfangsdruck, Kammer (xlO ,Torr)

—8 Anfangsdruck, Stutzen (xlO Torr)

¹ Kammerdruck ^u) Argon Kathodendurchmesser (mm) Zeit (Min.) Temperatur ( C) 100
2

23

76

60
20

350
2

120

22

76

20

200 0

35

22

76

30

20

YO 9-72-077

Gd-Co (Substrate SiO₂)

Einfallende RF (Watt) 'Reflektiert (Watt) Kathodenspannung Vorspannung Anfangsdruck,, Kammer (xlO Torr)

	Anfangsdruck, Stutzen (xlO Torr)
	Kammerdruck {μ) Argon
	Kathodendurchmesser (min)
	Zeit (Min.)
	Temperatur ( -C)
Gd-Co 62	Strom (mA) DC
(Substrate	Reflektiert (Watt)
SiO₂)	Kathodenspannung
plus 1%N„	Vorspannung

—8 Anfsngsdruck, Kammer (xlO Torr)

—8

Anfangsdruck, Stutzen (xlO Torr)

Kammerdruck (u) Argon Kathodendurchmesser "(rom) Zeit (Min.) Temperatur ( C)

100 2

0 14

25 76

60 20

30

2000

10

81

76 5 20

YO 9-72-077

- 48 -

Spruhcetniqen.

120

24

76

^;10
20

100

24

76

45 20

45

2000 50 i0

81

76 25

20

(Substrate

SiO₂)

üU'Giü

Reflektiert (Watt)
Kathodenspannung

Vorspannung

Anfangsdruck, Kammer (xlO °Torr) Anfangsdruck, Stutzen (xlO Torr) Kammerdruck (μ) Argon Kathodendurchmesser (mm) Zeit (Min.)
Temperatur ( C)

ο co CX)	Gd-Co 67 (Substrate	DC Strom (mA) Reflektiert (Watt)	(xl0"⁸Torr)
/ 109	^Α12°3' SiO₂)	Kethodenspannung Vorspannung	(xlO"⁸Torr)
ο		Arifangsdruck, Kammer
g		, AnIaηysdruck, Stutzen	(mm)
M Q *MJM*		Kammerdruck (μ) Arbon
P		Kathodendurchmesser
•ζ. φ		Zeit (Min.)
-σ §		Temperatur ( C)
m σ		ι · ,;
	YO 9-72-077

2000 0 ' 5.6

70 101 35 20

2000 0

11

101

60

20

	*'(UL*	lYau.t- C
1 i'U	an	Anode
108	an
2000
50
5	.6
68
101
35
20		Kathoc
69	an	Anode
73	an

2000 50 11

67

101 37

20

OO

Ca)

■o

-49. -

Gd-Co (Substrate

^Ά 2 3' SiO₂)

O CO O

Strom (mA) DC

Reflektiert (Watt)

Kathodenspannung·

Vorspannung

Anfangsdruck, Kammer (xlO Torr)

—8 Anfangsdruck, Stutzen (xlO Torr)

Kair;merdruck (μ) Argon Kaihodendurchmesser (mm) Zeit (Min.) Temperatur (°C)

Vorsprühen ( 60

2000 0

Sprührelnioen

9.3 und 5.6

110

101

Aufsprühen

an Kathode an Anode

2000

(erste 20 see geerdet)

5.6

72 101 170

20

Gd-Co (Substrate, SiO₉,

Strom (mA) DC

Reflektiert (Watt) ' Kothodenspannung, Vorspannung

-8

Anfangsdruck, Kammer (xlO Torr)

—8

Anfangsdruck,. Stutzen (xlO Torr)

.Kammerdruck (u) Argon Kathodendurchmesser (mm) Zeit (Min.) Temperatur (°C) ,

2000

110

101

30

20

an Kathode an Anode .-,

2000 25 14

66 101

30 20

-SO-

Gd-Co /ι	DC Strom (mA)	■	Torr)
(Substrate	Reflektiert (Watt)		Torr)
SiC₂,	Kaihodenspannung	(xlO"⁸
Saphir^	Vorspannung	(xlO"⁸
	Ani'angsdruck, Kammer
-P» CD	Anfangsdruck, Stutzen	(nun)
(D OO	Kammerdruck (u) Argon
•T-	Kathcdendurchme s ser'
	Zeit (Min.)

Gd-Co 73
(Substrate
Quarz /

Temperature ( C)

DC Strom (mA)

Reflektiert (Watt)

Kathodendurchmesser

Vorspannung

Anfangsdruck, Kammer.(xlO Torr)

Anfangsdruck, Stutzen (xlO Torr)

Kammerdruck ^i) Argon

Kathodendurchmesser '{ram)

Zeit (Min.)

Temperatur ( C)

YO 9-72-077

2000 0

120

101

2000

11

110

ιοί

70 20

- 51 -

bb

2000 75

.54

101

an Kathode an Anode

^ 100 11

64

101

- 20

20 ro

CJ

.cn

Gd-Co (Substrate SiO₂)

O CD CO

σ co ο

Gd-Co (Substrate Quarz, Al₂O₃)

Strom (τηΑ) DC

Rc-:flektiert (Watt) Kathodenspannung Vorspannung

Anfangsdruck, Kammer (xlO Torr)

—8

Anfangsdruck, Stutzen (xlO Torr)

Kammerdruck (u) Argon Kathodendurchmesser· (mm) Zeit (Min.) Temperatur (. C) ·.

Einfallende RF (Watt) Reflektiert (Watt) Köthodenspannung

Vorspannung

—8* Anfangsdruck, Kammer (xlO Torr)

—8

Anfangsdruck, Stutzen (xlO Torr)

Kammerdruck (μ) Argon Kathodendurchmesser "(mm) Zeit (Min.) Temperatur ( C)

Vor sprüh en 80

2000 0 8.7

110 101

60 20

100 T

0 6.8

24 . 101 30 20

Sprühreinigen	Aufsprühen
·—· -in	115 an Kathode
	155 an Anode
	2000
	150
> —	8.7
—	71
-W-	"101
	15
-—	20
350	350
2	2 ___ **
120 ■ ·	0
—-	6.8
24 -	25
4	101
.10	25
20	20

I ·

YO 9-72-077

- 52 -

Claims

Patentansprüche

1. Optischer Speicher mit einem magnetischen Speichermedium, das mittels eines elektromagnetischen Strahls eingeschrieben, ausgelesen und gelöscht werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß das Speichermedium (10) aus einer amorphen, magnetische Eigenschaften aufweisenden Substanz besteht.

2. Optischer Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Speichermedium (10) aus einer amorphen, eine uniaxiale Anisotropie der Magnetisierung aufweisenden Substanz besteht.

3. Optischer Speicher nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe magnetische Substanz eine atomare Nahbereichsordnung (mikrokristalline Struktur) der Größenordnung von 100 A oder weniger hat.

4. Optischer Speicher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe magnetische Substanz eine atomare Nahbereichsordnung (mikrokristalline Struktur) von 25 A oder weniger hat.

mehreren

5. Optischer Speicher nach einem oder/der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe magnetische Substanz eine Komponente enthält, die in wenigstens einem atomaren Zustand ein magnetisches Moment aufweist.

6. Optischer Speicher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Komponente zur Gruppe der 3d-, 4f- oder 5f-Elemente des periodischen Systems zählt.

YO 972 077 - 53 -

4 0 9 8 U / 1 0 9 0 ORIGINAL INSPECTEB

7. Optischer Speicher nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe magnetische Substanz aus mehreren Komponenten besteht, von denen mindestens eine einen unpaarigen Elektronenspin aufweist, so daß das Material in seiner Gesamtheit ein resultierendes magnetisches Moment hat.

8. Optischer Speicher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

daß die aus mehreren Komponenten bestehende amorphe magnetische Substanz eine binäre Legierung ist.

9. Optischer Speicher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die binäre Legierung aus einem Element der seltenen Erden und einem Über gang smetall besteht.

10. Optischer Speicher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die amorphe magnetische Substanz ein zusätzliches Element enthält, das antiferromagnetisch mit den magnetischen Atomen * koppelt.

11. Optischer Speicher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die amorphe magnetische Substanz ein zusätzliches Element enthält, das ferromagnetisch mit den magnetischen Atomen
koppelt.

12. Optischer Speicher nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe magnetische Substanz mindestens eines der Elemente O, N, C oder P enthält.

13. Optischer Speicher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Legierung Gd-Co enthält.

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409814/1090

14. Optischer Speicher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9« dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Legierung Gd-Fe enthält.

15. Optischer Speicher nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 9« dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe magnetische

Gd-Co Substanz mindestens eine der Legierungen, Tb-Co, Ho-Fe oder

Df-Co enthalt.

16. Optischer Speicher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis % dadurch gekennzeichnet, dal} die genannte Legierung mindestens ein zusätzliches Element als Beimischung enthält.

17· Optischer Speicher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

16, dadurch gekennzeichnet, daß die uniaxiale magnetische Anisotropie senkrecht zur Schichtebene gerichtet ist.

18. Optischer Speicher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

17, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Einschreiben in den Speicher dienende Strahl aus elektromagnetischer Strahlung im

* sichtbaren Bereich des Spektrums besteht.

19. Optischer Speicher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Einschreiben in den Speicher dienende Strahl ein Elektronenstrahl ist.

20. Optischer Speicher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung der Energie des Einschreibstrahls, daß die aus einer amorphen Substanz bestehende Speicherschicht lokal kurzzeitig auf eine Temperatur in der Nähe der magnetischen Kompensationstemperatur erhöht wird.

21. Optischer Speicher nach einem oder mehreren der Patentansprüche

1 bis 19, gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung der Energie YO 972 077 - 55 -

4098U/1090

ORIGINAL INSPECTED

dee Einschreibßtrahls, daß die aus einer t-morphen magnetischen Substanz bestehende Speicher schicht (10) lokal kurzzeitig auf eine • Temperatur in der Nähe der Curie-Temperatur erhöht wird.

22. Optischer Speicher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 21, gekennzeichnet durch eine Quelle für linear polarisiertes Licht, einen Analysator und einen Detektor zum Auslesen der gespeicherten Information.

23. Optischer Speicher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 21, gekennzeichnet durch Mittel zum Anlegen eines in der Ebene der Speicher schicht wirksamen Magnetfeldes.

24. Optischer Speicher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 23, gekennzeichnet durch einen als Lichtquelle (14) dienenden Laser mit veränderbarer Strahlungsintensität.

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40981 U/ 1 090

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