DE3213352A1

DE3213352A1 - Magnetisches aufzeichnungsmedium

Info

Publication number: DE3213352A1
Application number: DE19823213352
Authority: DE
Inventors: Kenji Yokohama Kanagawa Yazawa
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1981-04-14
Filing date: 1982-04-08
Publication date: 1982-11-04
Also published as: CA1188796A; DE3213352C2; GB2096647A; FR2503909B1; FR2503909A1; NL8201567A; US4539265A; GB2096647B

Description

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Beschreibung

Gegenstand der Erfindung ist ein magnetisches Aufzeichnungsmedium oder Speichermedium oder ein magnetischer Aufzeichnungsträger mit einem nichtmagnetischen Substrat und einer darauf angeordneten Magnetschicht, namentlich einem dünnen ferromagnetischen Metallfilm.

Herkömmliche magnetische Aufzeichnungsmedien werden in der Weise hergestellt, daß man eine magnetische Beschichtungsmasse, die überwiegend aus nadeiförmigem ferromagnetischem Pulver, wie /-Eisen(III)-oxid (/-Fe-O-J, Chromdioxid (CrO₂), einem Pulver einer Eisen-Kobalt-Legierung oder dergleichen und einem polymeren Bindemittel besteht, unter Bildung einer magnetischen Aufzeichnungsschicht oder Magnetschicht auf ein nichtmagnetisches Substrat aufbringt.

Es sind auch magnetische Aufzeichnungsmedien oder Speichermedien zu erwähnen, die als magnetische Aufzeichnungsschicht eine dünne ferromagnetische Metallschicht aufweisen, die durch Vakuumaufdampfen, Aufsputtern oder lonenplattieren eines ferromagnetischen Metalls oder einer ferromagnetischen Metallegierung auf ein nichtmagnetisches Substrat gebildet worden ist. Da bei dem magnetischen Aufzeichnungsmedium dieses Typs mit einer dünnen ferromagnetischen Metallschicht kein Bindemittel verwendet wird, wird eine Steigerung der Packungsdichte des magnetischen Materials erreicht, so daß es selbst dann, wenn die magnetische Aufzeichnungsschicht dünn ist, es möglich ist, ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit hoher Restmagnetflußdichte herzustellen. Da die Magnetmaterialschicht in Form einer dünnen Schicht vorliegt, ist es bei der Aufzeichnung eines Signals mit kurzer WeI-

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lenlänge weiterhin möglich, ein magnetisches Aufzeichnungsmedium zu schaffen, welches eine ausgezeichnete Empfindlichkeit für solche Signale mit kurzer Wellenlänge aufweist, was für die magnetische Aufzeichnung hoher Speicherdichte äußerst erwünscht ist.

Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums dieses Typs mit einem dünnen ferromagnetischen Metallfilm ist die sogenannte Schrägbedampfungsmethode. Bei dieser Methode läßt man den Dampf eines ferromagnetischen Metalls, wie Eisen und Kobalt, schräg auf ein nichtmagnetisches Substrat auffallen und sich in dieser Weise auf dem nichtmagnetischen Substrat abscheiden und aufwachsen. Bei dieser Schrägbedampfungsmethode ist es möglich, ein magnetisches Speichermedium mit hoher Koerzitivkraft zu bilden. Zur Erzielung einer hohen Koerzitivkraft muß jedoch der Teilchenstrom der verdampften Metalle, wie Eisen und Kobalt, mit einem Einfallswinkel im Bereich von 40 bis 80° auf das nichtmagnetische Substrat auftreffen, was zur Folge hat, daß der Wirkungsgrad der Abscheidung gering und damit die Produktivität niedrig sind. Wenn jedoch die oben beschriebene Schrägbedampfungsmethode nicht angewandt wird, ist es schwierig, ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit hoher Koerzitivkraft herzustellen. Da beispielsweise Kobalt eine hoho kristalline¹ magnetische Anisotropie aufweist, ist Kobalt ein erwünschtes magnetisches Material zur Ausbildung oiner Magnetschicht mit hoher Koerzitivkraft. Wenn jedoch Kobalt lediglich aufgedampft wird, d. h. ein Kobaltdampfstrahl zur Bildung einer Kobaltschicht oder eines Kobaltfilms im wesentlichen senkrecht auf die Hauptoberfläche eines nichtmagnetischen Substrats auffallen gelassen wird, beträgt die Koerzitivkraft der in dieser Weise gebildeten Kobaltschicht weniger als 100 Oe.

Eine solche geringe Koerzitivkraft ist jedoch für din

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Herstellung magnetischer Aufzeichnungsmedien hoher Speicherdichte ungeeignet.

Zur Erzeugung einer Magnetschicht hoher Koerzitivkraft ohne die Anwendung der oben beschriebenen Schrägbedampfungsmethode ist ein Verfahren beschrieben worden, gemäß dem die magnetische Metallschicht nicht direkt auf dem nichtmagnetischen Substrat ausgebildet wird, sondern zwischen dem nichtmagnetischen Substrat und der magnetisehen Metallschicht eine Unterschicht erzeugt wird. Ein Beispiel eines magnetischen Aufzeichnungsmediums mit einer solchen Unterschicht ist ein magnetisches Aufzeichnungsmedium, bei dem diese Unterschicht durch Aufdampfen von Chrom gebildet worden ist, auf die Kobalt durch Aufdampfen abgeschieden worden ist. Dabei werden jedoch die magnetischen Eigenschaften des in dieser Weise gebildeten magnetischen Aufzoichnungsmediums durch die Substrattemperatur, bei der die magnetische Metallschicht aufgedampft wird, beeinflußt. Wenn beispielsweise eine Koerzitivkraft von mehr als 400 Oe durch die Anwendung von Kobalt mit einer Dicke von 40 nm (400 Ä) als Oberschicht erreicht werden soll, ist es erforderlich, das Substrat auf 300⁰C zu erhitzen. Demzufolge ist es bei Erzielung, einer Magnetschicht mit einer Koerzitivkraft von mehr asl 400 Oe auf einem nichtmagnetischen Substrat schwierig, Polymerfolien, wie Polyäthylenterephthalatfolien als nichtmagnetisches Substrat zu verwenden, da diese eine schlechte Wärmebeständigkeit besitzen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein verbessertes magnetisches Aufzeichnungsmedium oder magnetisches Speichermedium zu schaffen, welches als magnetische Aufzeichnungsschicht eine dünne ferromagnetische Metallschicht oder einen dünnen ferromagnetisehen Metallfilm aufweist, eine hohe Koerzitivkraft besitzt, in einer Ebene der magnetischen Aufzeichnungs-

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schicht isotrope magnetische Eigenschaften aufweist,die Anwendung eines nichtmagnetischen Substrats mit geringer Wärmebeständigkeit ermöglicht und mit hohem Wirkungsgrad aus den Ausgangsmaterialien hergestellt werden kann. 5

Diese Aufgabe wird nun gelöst durch das magnetische Aufzeichnungsmedium oder Speichermedium gemäß Hauptanspruch. Die Unteransprüche betreffen besonders bevorzugte Ausführungsformen dieses Erfindungsgegenstands.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit
einem nichtmagnetischen Substrat,
einer auf dem Substrat angeordneten ersten Schicht aus Wismut in Form diskontinuierlicher inselförmiger Bereiche und

einer auf der ersten Schicht und dem Substrat angeordneten ferromagnetischen Metallschicht.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung umfaßt ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit einem nichtmagnetischen Substrat,

einer auf dem Substrat angeordneten und diese vollständig oder kontinuierlich bedeckenden ersten Schicht aus amorphem Silicium und/oder einer amorphen Siliciumverbindung,

einer auf dem Substrat angeordneten zweiten Schicht aus Wismut in Form diskontinuierlicher inselförmiger Bereiche und

einer auf der ersten und der zweiten Schicht angeordneten ferromagnetischen Metallschicht.

Weitere Gegenstände, Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, die sich auf die beigefügten Zeichnungen bezieht, in de

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nen gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind.

In den Zeichnungen zeigen:
5

Fig. 1 und 3 schematische Darstellungen von Schnittansichten erfindungsgemäßer magnetischer Aufzeichnungsmedien;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines mit einem Elektronenmikroskop gesehenen Querschnitts des erfindungsgemäßen magnetischen Aufzeichnungsmediums ;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Beispiels

(Mnoi' Vorrichtung zur Herstellung des erfindungsgumäßen magnetischen Aufzeichnungsmediums;

Fig. 5 eine graphische Darstellung, die die magnetischen Eigenschaften eines herkömmlichen ma

gnetischen Aufzeichnungsmediums verdeutlicht; und

Fig. 6 und 7 graphische Darstellungen, die die magnetisehen Eigenschaften des erfindungsgemäßen

magnetischen Aufzeichnungsmediums erkennen lassen.

Das erfindungsgemäße magnetische Aufzeichnungsmedium oder magnetische Speichermedium umfaßt eine magnetische Dünnschicht oder einen dünnen magnetischen Film mit einer Doppelschicht, die eine auf einem nichtmagnetischen Substrat ausgebildete Unterschicht aus Wismut und eine dünne magnetische Metallschicht, beispielsweise eine Kobaltschicht auf dor Untf-rschicht umfdißt. Bei dieser Anordnung ist es

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möglich, ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit hoher Koerzitivkraft zu bilden. Um dieses magnetische Aufzeichnungsmedium mit größerer Sicherheit und Stabilität herstellen zu können, wird das erfindungsgemäße magnetisehe Aufzeichnungsmedium vorzugsweise derart ausgebildet, daß man zwischen dem nichtmagnetischen Substrat und der diskontinuierlichen Unterschicht aus Wismut eine kontinuierliche Schicht oder einen ununterbrochenen Film aus Silicium oder einer Siliciumverbindung anordnet.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische vergrößerte Quer Schnittsdarstellung eines Beispiels eines erfindungsgemäßen magnetischen Aufzeichnungsmediums. Wie in der Fig. 1 dargestellt ist, ist auf einer Hauptoberfläche eines nichtmagnetischen Substrats 1 eine Unterschicht 3 aus Wismut abgeschieden, und zwar in Form von diskontinuierlichen inselförmigen Bereichen, auf welche zur Fertigstellung des magnetischen Aufzeichnungsmediums eine ferromagnetische Metallschicht 4 aufgedampft ist. Als nichtmagnetisches Substrat 1 kann man Polymerfolien (aus einem Polyimid, Polyathylenterephthalat und dergleichen), Glas, Keramikmaterialien oder Metallplatten, deren Oberfläche oxidiert worden ist, und dergleichen verwenden. Die Substrattemperatur Ts bei der Abscheidung des ferromagnetischen Metalls durch Aufdampfen im Vakuum ist von Bedeutung, wobei die Substrattemperatur Ts vorzugsweise im Bereich zwischen 130⁰C und dem Schmelzpunkt des Wismuts liegt. Woηη Wismut bei dieser Substrattemperatur Ts auf das Substrat aufgedampft wird, wird die Unterschicht 3 aus Wismut in Form von diskontinuierlichen inseiförmigen Bereichen auf dem nichtmagnetischen Substrat abgeschieden.

Die Fig. 2 verdeutlicht den Zustand, bei dem die Substrattemperatur Ts beispielsweise bei etwa 15O⁰C gehalten wird

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und die Wismutunterschicht 3 und die Metallschicht, beispielsweise die Kobaltschicht 4, durch Aufdampfen im Vakuum auf dem nichtmagnetischen Substrat 1 abgeschieden werden. Wie aus der Fig. 2 zu erkennen ist, ist die Wismutunterschicht 3 in Form von diskontinuierlichen inselförmigen Bereichen, die jeweils rund geformt sind, abgeschieden, während die Kobaltschicht 4 über der inselartigen Wismutunterschicht 3 ausgebildet ist und die Oberfläche des nichtmagnetischen Substrats 1 zum Teil freiliegt. Dabei verdeutlicht die Fig. 2 schematisch die Ansicht eines Querschnitts des erfindungsgemäßen magnetischen Aufzeichnungsmediums, wie es sich mit einem Elektronenmikroskop beobachten läßt.

Wenn die Substrattemperatur Ts weniger als 100⁰C beträgt, wird die Wismutunterschicht in Form eines ununterbrochenen Films mit einer Vielzahl von Rissen auf dem nichtmagnetischen Substrat abgeschieden und trägt die darauf angeordnete ununterbrochene Kobaltschicht. Wenn die Substrattemperatur Ts 100⁰C oder weniger beträgt, liegt die Koerzitivkraft Hc in einem Bereich von etwa 100 bis 150 Oe, was darauf hinweist, daß der Effekt der Wismutunterschicht 3 nicht besonders groß ist. Wenn die Substrattemperatur Ts jedoch mehr als etwa 13O⁰C beträgt, erzielt man eine hohe Koerzitivkraft Hc, indem die Wirkung der Wismutunterschicht 3 beträchtlich wird.

Die mittlere Schichtdicke der Wismutunterschicht 3 beträgt vorzugsweise mehr als 1 nm (10 Ä), jedoch weniger als 100 nm (1000 Ä) (1 pg/cm² bis 100 pg/cm²) und noch bevorzugter mehr als 10 nm (100 Ä), jedoch weniger als 100 nm (1000 Ä) (10 Mg/cm² bis 100 μg/cm²), wobei die in Klammern angegebenen Flächengewichte jene Werte sind, wenn die mittlere Filmdicke über die Wismutmenge pro cm² berechnet wird.

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Weiterhin sollte die Schichtdicke der ferromagnetisch^! Metallschicht 4 vorzugsweise mehr als 10 nm (100 Ä), jedoch weniger als 100 nm (1000 Ä), bevorzugter jedoch mehr als 25 nm (250 Ä), jedoch weniger als 50 nm (500 Ä) betragen. Wenn die genannte Schichtdicke weniger als 10 nm (100 A) beträgt, ist die Magnetisierung nicht ausreichend. Wenn sie jedoch oberhalb 100 nm (1000 Ä) liegt, ergibt sich eine Verschlechterung der Koerzitivkraft Hc und des Rechteckigkeitsverhältnisses Rs. In diesem Fall . ist die Schichtdicke der Kobaltschicht 4 die Schichtdikke, die man über die Magnetisierung der Kobaltschicht berechnet.

Wenn man bei der Herstellung des erfindungsgemäßen magnetischen Aufzeichnungsmediums die Substrattemperatur Ts zwischen 130⁰C und dem Schmelzpunkt des Wismuts hält und die mittlere Schichtdicke der Wismutunterschicht 3 im Bereich von 1 bis 100 nm (10 bis 1000 Ä) und die Schichtdicke der ferromagnetischen Metallschicht 4, beispielsweise der Kobaltschicht, im Bereich von 10 bis 100 nm (100 bis 1000 Ä) liegen,ist es möglich, eine Magnetschicht mit einer Koerzitivkraft Hc von 500 bis 1000 Oe und einem Rechteckigkeitsverhältnis Rs von 0,60 bis 0,65 zu bilden. Da selbst bei Anwendung einer Substrattemperatur von 130⁰C der Effekt der Wismutunterschicht 3 bemerkenswert ist und eine hohe Koerzitivkraft Hc erhalten wird, ist es möglich, Polymerfolien, wie Polyäthylenterephthalatfolien, welche eine relativ schlechte Wärmebeständigkeit besitzen, als nichtmagnetisches Substrat zu verwenden, so daß eine erhebliche Freiheit in der Auswahl des nichtmagnetischen Materials ermöglicht wird. Weiterhin ist es möglich, das erfindungsgemäße magnetische Aufzeichnungsmedium oder Speichermedium als Magnetplatte anzuwenden, da die magnetischen Eigenschaf-

3ϋ ten in df-r Kbonc der Magnetschicht isotrop sind.

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Die Fig. 3 verdeutlicht eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen magnetischen Aufzeichnungsmediums ähnlich dem in der Fig. 1 dargestellten, wobei bei dieser Ausführungsform eine amorphe durchgehende Schicht aus Silicium oder einer Siliciumverbindung zwischen dem nichtmagnetischen Substrat und der diskontinuierlichen Wismutschicht angeordnet ist. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen magnetischen Aufzeichnungsmediums erhält man dadurch, daß man auf einem nichtmagnetischen Substrat 1 eine amorphe ununterbrochene oder kontinuierliche Schicht 2 aus Silicium oder einer Siliciumverbindung bildet, dann eine Wismutschicht 3 in Form diskontinuierlicher inselförmiger Bereiche auf dieser Schicht 2 ausbildet und dann auf der Schicht 3 als Magnetschicht eine dünne magnetische Metallschicht 4, wie eine Kobaltschicht, ausbildet.

Die Schicht aus Silicium oder der Siliciumverbindung kann durch Vakuumaufdampfen, durch Aufsputtern oder dergleichen unter Bildung einer ununterbrochenen Schicht mit einer Dicke von 5 bis 50 nm (50 bis 500 Ä) auf dem nichtmagnetischen Substrat abgeschieden werden. Als Material für diese Schicht kann man Silicium oder eine Siliciumverbindung, wie SiO-, Si-,Ν. und SiC verwenden. Der Grund zur Auswahl der Schichtdicke der amorphen durchgehenden Schicht 2 im Bereich von 5 bis 50 nm (50 bis 500 Ä) ist darin zu sehen, daß eine ununterbrochene Schicht mit einer Dicke von weniger als 5 nm (50 Ä) nur schwer zu bilden ist, während bei einer Schichtdicke von mehr als 50 nm (500 Ä) eine Kristallisation der Schicht 2 erfolgt und die durch den nichtmagnetischen Anteil des Mediums besot?.te Schichtdicke zu groß wird.

Auch in dem Fall des in der Fig. 3 dargestellten magnetisehen Aufzeichnungsmediums sind die diskontinuierliche

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Schicht 3 aus Wismut und die dünne magnetische Metallschicht 4, die auf der amorphen durchgehenden Schicht 2 angeordnet sind, in der oben beschriebenen Weise ausgebildet.
5

Die Fig. 4 verdeutlicht eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung des erfindungsgemäßen magnetischen Aufzeichnungsmediums. Wie in dieser Fig. 4 dargestellt ist, umfaßt diese Vorrichtung eine Vakuumkammer 11, in der über die Vakuumleitung 12 mit Hilfe eine Vakuumpumpe ein Druck von beispielsweise 1,3 χ 10 bis 1,3 χ 10 mbar (10 bis 10 Torr) erzeugt werden kann. In dieser Vakuumkammer 11 sind eine Verdampfungsquelle 13 und ein nichtmagnetisches Substrat 1, auf dem das Material abgeschieden werden soll, angeordnet. Dieses nichtmagnetische Substrat 1 wird von einem Substrathalter 15 gehalten und mit Hilfe eines dem Substrathalter 15 zugeführten Heizmediums auf eine vorbestimmte Substrattemperatur gebracht. Die Verdampfungsquelle 13 wird mit Hilfe eines Elektronenstrahls aufgeheizt und zum Verdampfen gebracht. In diesem Fall kann die Verdampfungsquelle 13 auch mit Hilfe einer Widerstandsheizung oder einer Hochfrequenzinduktionsheizung erhitzt und zum Verdampfen gebracht werden. Zwischen dem nichtmagnetisehen Substrat 1 und der Verdampfungsquelle 13 ist weiterhin eine Blende 17 angeordnet.

In der Fig. 5 sind als Vergleichsbeispiel zu der erfindungsgemäßen Lehre die Ergebnisse der Messung der magnetischen Eigenschaften (Koerzitivkraft Hc) eines magnetischen Aufzeichnungsmediums wiedergegeben, welches durch direktes Aufdampfen von metallischem Kobalt auf das nichtmagnetische Substrat 1 in der oben beschriebenen Vorrichtung gebildet worden ist. In der graphischen Darstellung der Fig. 5 sind die Werte der Koerzitivkraft Hc

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in Abhängigkeit von der Filmdicke der Kobaltschicht bei unterschiedlichen Substrattemperaturen Ts des nichtmagnetischen Substrats aufgetragen, und zwar bei Raumtemperatur (mit dem Symbol φ verdeutlicht), bei 180⁰C (mit dem Symbol O verdeutlicht) und bei 250⁰C (mit dem SymbolA verdeutlicht), wobei die auf der Abszisse angegebenen Schichtdicken der Kobaltschicht einem Wert entsprechen, der aus dem gemessenen Wert der Magnetisierung der abgeschiedenen Schicht berechnet worden ist. Wie aus der Fig. 5 zu erkennen ist, ist, wenn das metallische Kobalt direkt auf dem nichtmagnetischen Substrat 1 abgeschieden wird, der Wert der Koerzitivkraft Hc gering, d. h. er beträgt unabhängig von der Substrattemperatur Ts weniger als 100 Oe.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung und umfassen erfindungsgemäße magnetische Auf zei. chnungsmedion, die in ähnlicher Weise hergestellt worden sind durch Aufdampfen der Wismutunterschicht auf eine Hauptoberfläche des nichtmagnetischen Substrats, worauf anschließend die Kobaltschicht aufgedampft wird, und zwar ebenfalls unter Anwendung der oben beschriebenen Vorrichtung. In den folgenden Beispielen 1 bis 7 wird als nichtmagnetisches Substrat 1 eine Polyimidfolie mit einer Dicke von 50 μΐη verwendet.

Beispiel 1

Man arbeitet bei einer Substrattemperatur Ts des nichtmagnetischen Substrats 1 von 15O⁰C und scheidet nacheinander auf dem Substrat 1 eine Wismutunterschicht mit einer mittleren Schichtdicke von 100 nm (1000 Ä) und eine Kobaltschicht mit einer mittleren Schichtdicke von 37 nm (370 Ä) ab. Die magnetischen Eigenschaften dieses magnetischen Aufzoichnungsmediums entsprechen einer Koerzitiv-

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kraft Hc von 580 Oe und einem Rechteckigkeitsverhältnis Rs von 0,65.

Beispiel 2
5

Man arbeitet bei einer Substrattemperatur Ts des nichtmagnetischen Substrats 1 von 150⁰C und scheidet nacheinander die Wismutunterschicht mit einer mittleren Schichtdicke von 100 nm (1000 Ä) und die Kobaltschicht mit einer Schichtdicke von 52 nm (520 Ä) ab. Die magnetischen Eigenschaften dieses magnetischen Aufzeichnungsmediums entsprechen einer Koerzitivkraft Hc von 440 Oe und einem Rechteckigkeitsverhaltnis Rs von 0,52.

Beispiel 3

Man arbeitet bei einer Substrattemperatur Ts des nichtmagnetischen Substrats 1 von 150⁰C und dampft nacheinander die Wismutunterschicht mit einer mittleren Schichtdicke von 100 nm (1000 Ä) und die Kobaltschicht mit einer Schichtdicke von 78 nm <780 A) auf. Die magnetischen Eigenschaften dieses magnetischen Aufzeichnungsmediums entsprechen einer Koerzitivkraft Hc von 360 Oe und einem Rechteckigkeitsverhaltnis RS von 0,44.

Während bei den obigen Beispielen 1 bis 3 die Substrattemperatur Ts 150⁰C beträgt, wurde bei weiteren Beispielen die Substrattemperatur Ts auf Raumtemperatur und auf 100⁰C geändert und es wurden die magnetischen Eigenschaften, nämlich das Rechteckigkeitsverhaltnis Rs und die Koerzitivkraft Hc gemessen und sind in der beigefügten Fig. 6 dargestellt. In diesen Fällen beträgt die mittlere Schichtdicke der Wismutunterschicht in jedem Fall 100 nm (1000 Ä). Auch in diesem Fall sind in der Fig. 6 die Sub-5 strattemperatüren Ts angegeben, und zwar die Raumtempera-

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tür mit den Symbolen A und Δ, die Temperatur von 100°C mit den Symbolen Wt und CD und die Temperatur von 150⁰C durch die Symbole φ und O angegeben. Aus der graphischen Darstellung der Fig. 6 ist ersichtlich, daß dann, wenn die Substrattemperatur Ts bei Raumtemperatur bzw. bei 100⁰C liegt, nur eine niedrige Koerzitivkraft Hc erreicht wird.

Beispiel 4

Man arbeitet bei einer Substrattemperatur Ts des nichtmagnetischen Substrats 1 von 150⁰C und scheidet nacheinander die Wismutunterschicht mit einer mittleren Schichtdicke von 50 nm (500 Ä) und die Kobaltschicht mit einer Schichtdicke von 55 nm (550 Ä) ab. Die magnetischen Eigenschaften dieses magnetischen Aufzeichnungsmediums entsprechen einer Koerzitivkraft Hc von 600 Oe und einem Rechteckigkeitsverhältnis Rs von 0,63.

Beispiel 5

Man arbeitet bei einer Substrattemperatur Ts des nichtmagnetischen Substrats 1 von 150⁰C und scheidet nacheinander die Wismutunterschicht mit einer mittleren Schichtdicke von 50 nm (500 Ä) und die Kobaltschicht mit einer Schichtdicke von 23 nm (230 Ä) ab. Die magnetischen Eigenschaften dieses magnetischen Aufzeichnungsmediums entsprechen einer Koerzitivkraft Hc von 1070 Oe und einem Rechteckigkeitsverhältnis von 0,64.

Beispiel 6

Man arbeitet bei einer Substrattemperatur Ts des nichtmagnetischen Substrats 1 von 150⁰C und scheidet nacheinander die Wismutunterschicht mit einer mittleren Schichtdicke von 10 nm (100 Ä) und die Kobaltschicht mit einer

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Schichtdicke von 2 7 nra (270 Ä) ab. Die magnetischen Eigenschaften dieses magnetischen Aufzeichnungsmediums entsprechen einer Koerzitivkraft Hc von 700 Oe und einem Rechteckigkeitsverhältnis Rs von 0,70. 5

Neben den obigen Beispielen 4 bis 6 wurden weitere Beispiele durchgeführt, bei denen die Substrattemperatur Ts konstant bei 150⁰C gehalten und die Schichtdicken der Wismutunterschicht bzw. der Kobaltschicht geändert wurden. Die in dieser Weise erzielten magnetischen Eigenschaften im Hinblick auf das Rechteckigkeitsverhältnis Rs und die Koerzitivkraft Hc sind in der Fig. 7 dargestellt, in der die Symbole A, B , φ , X bzw. O die Fälle verdeutlichen, daß die mittlere Schichtdicke der Wismutunterschicht 100 nm (1000 Ä), 50 nm (500 Ä), 30 nm (300 K), 20 nm (200 Ä) bzw. 10 nm (100 Ä) betragen. Wie aus der Fig. 7 zu erkennen ist, zeigt selbst dann, wenn die mittlere Schichtdicke der Wismutunterschicht im Bereich von 10 bis 100 nm (100 bis 1000 Ä) verändert wird, die Abhängigkeit der Koerzitivkraft Hc und des Rechteckigkeitsverhältnisses Rs von der Schichtdicke der Kobaltschicht einen ähnlichen Verlauf, nämlich daß in dem Maße, in dem die Schichtdicke der Kobaltschicht geringer wird, die Koerzitivkraft Hc und das Rechteckigkeitsverhältnis Rs zunehmen. Dies bedeutet, daß selbst dann, wenn die Dicke der Wismutunterschicht lediglich 10 nm (100 Ä) beträgt, die Koerzitivkraft Hc ausreichend hoch ist, was bedeutet, daß dann, wenn man zur Erzielung einer gewünschten Magnetflußdichte eine Vielzahl von dünnen Magnetschichten übereinander anordnet, es möglich wird, die nichtmagnetische Wismutunterschicht des magnetischen Aufzeichnungsmediums in ihrer Schichtdicke zu verringern, so daß man ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit hoher Magnetflußdichte bilden kann.

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B e i s ρ i ο 1 7

Man arbeitet bei einer Substrattemperatur Ts des nichtmagnetischen Substrats 1 von 200⁰C und scheidet nacheinander die Wismutunterschicht mit einer mittleren Schichtdicke von 20 nm (200 Ä) und die Kobaltschicht mit einer Schichtdicke von 33 nm (330 Ä) ab. Die magnetischen Eigenschaften dieses magnetischen Aufzeichnungsmediums entsprechen einer Koerzitivkraft Hc von 550 Oe und einem Rechteckigkeitsverhältnis Rs von 0,64.

Es ist festzuhalten, daß selbst bei einer Substrattemperatur Ts von 200⁰C eine Steigerung der Koerzitivkraft Hc erreicht wird.
15

Beispiel 8

Man bereitet ein magnetisches Aufzeichnungsmedium in der Weise, daß man eine amorphe durchgehende Schicht 2 aus Silicium mit einer Schichtdicke von 10 nm (100 Ä) auf einem nichtmagnetischen Substrat aus einer Polyesterfolie (Polyathylenterephthalatfolie) abscheidet, die Wismutschicht 3 in Form von diskontinuierlichen inselförmigen Bereichen mit einer mittleren Schichtdicke von 20 nm (200 Ä) auf der Schicht 2 und anschließend die magnetische dünne Metallschicht 4 aus Kobalt mit einer Schichtdicke von 50 nm (500 Ä) mit Hilfe der in der Fig. 4 dargestellten Vorrichtung auf der Schicht 3 abscheidet, wobei man bei einer Substrattemperatur von 150⁰C arbeitet. Das in dieser Weise erhaltene magnetische Aufzeichnungsmedium besitzt magnetische Eigenschaften, die einer Koerzitivkraft Hc von 880 Oe und einem Rechteckigkeitsverhältnis Rs von 0,7 3 entsprechen.

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Beispiel 9

Anstelle der in Beispiel 8 angewandten amorphen durchgehenden Schicht 2 aus Silicium bildet man die Schicht aus SiO₂ mit einer Schichtdicke von 10 nm (100 Ä). Die magnetischen Eigenschaften des in dieser Weise erhaltenem magnetischen Autzeichnungsmediums entsprechen einer Koerzitivkraft Hc von 605 Oe und einem Rechteckigkeitsverhältnis Rs von 0,66.
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Beispiel 10

Anstelle der in Beispiel 8 angewandten amorphen durchgehenden Schicht 2 aus Silicium bildet man eine Schicht aus Si₃N₄ mit einer Schichtdicke von 10 nm (100 Ä) . Die magnetischen Eigenschaften des in dieser Weise erhaltenen magnetischen Aufzeichnungsmediums entsprechen einer Koerzitivkraft Hc von 860 Oe und einem Rechteckigkeitsverhältnis Rs von 0,73.

Beispiel 11

Man bildet ein magnetisches Aufzeichnungsmedium in der Weise, daß man nach der Abscheidung einer SiO₂-Schicht mit einer Schichtdicke von 30 nm (300 Ä) auf dem nichtmagnetischen Substrat aus einer Aluminiumplatte eine Wismutschicht mit einer mittleren Schichtdicke von 30 nm (300 Ä) in Form von diskontinuierlichen inseiförmigen Bereichen abscheidet und dann darauf eine Kobaltschicht mit einer Schichtdicke von 50 nm (500 Ä) ausbildet. Die magnetischen Eigenschaften des in dieser Weise aufgebauten magnetischen Aufzeichnungsmediums entsprechen einer Koerzitivkraft Hc von 790 Oe und einem Rechteckigkeitsverhältnis Rs von 0,64.

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B e i s ρ i ο ] 12

Man bildet ein magnetisches Aufzeichnungsmedium in der Weise, daß man als amorphe durchgehende Schicht eine SiC-Schicht mit einer Schichtdicke von 10 nm (100 Ä) auf einer Polyesterfolie abscheidet, dann darauf eine Wismutschicht mit einer mittleren Schichtdicke von 20 nm (200 Ä) in Form von diskontinuierlichen inselförmigen Bereichen ausbildet und dann darauf eine Kobaltschicht mit einer Schichtdicke von 50 nm (500 A) abscheidet. In diesem Fall betragen die Koerzitivkraft Hc 750 Oe und das Rechteckigkeitsverhältnis Rs 0,66.

Wie aus den obigen Beispielen hervorgeht, wird es bei Ausbildung der dünnen Magnetschicht als Doppelschichtstruktur aus Kobalt und Wismut möglich, ohne weiteres ein magnetisches Aufzeichnungsmedium oder Speichermedium mit hoher Koerzitivkraft herzustellen. Wenn in diesem Fall die Substrattemperatur bei der Abscheidung lediglich 130°C beträgt, wird die Wirkung der Wismutunterschicht bemerkenswert und man kann ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit hoher Koerzitivkraft herstellen, was es möglich macht, als Material für das nichtmagnetische Substrat eine Polymerfolie, wie eine Polyäthylenterephthalatfolie, zu verwenden, die eine relativ niedrige Wärmebeständigkeit besitzt.

Da erfindungsgemäß zunächst als erste Schicht eine Wismutschicht mit einem niedrigen Siedepunkt (1560⁰C) auf der als nichtmagnetisches Substrat verwendeten Polymerfolie abgeschieden wird, ist die zum Verdampfen des Wismuts anzuwendende Wärmeenergie gering, so daß die auf die Polymerfolie einwirkende Wärmestrahlung ebenfalls gering ist. Da erfindungsgemäß zunächst die Wismutschicht auf dem Substrat abgeschieden wird, kann die direkt auf

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die Polymerfolie einwirkende Wärmestrahlung und damit deren Wärmeverformung im wesentlichen vermieden werden, trotz der Tatsache, daß Kobalt mit einem hohen Siedepunkt (etwa 3100⁰C) als zweite Schicht auf der Wismutschicht abgeschieden wird und hierzu eine hohe Wärmeenergie zum Verdampfen des Kobalts erforderlich ist und damit eine hohe Strahlungsenergie vorliegt.

Wenn gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine amorphe durchgehende Schicht aus Silicium oder einer Siliciumverbindung zwischen dem nichtmagnetischen Substrat und der diskontinuierlichen oder unterbrochenen Wismutschicht angeordnet wird, ist es möglich, ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit ausgezeichneten magnetischen Eigenschaften unabhängig von der Art des Substratmaterials herzustellen, so daß das nichtmagnetische Substrat in Abhängigkeit von dem Einsatzgebiet und seinen Anwendungseigenschaften aus billigen Ausgangsmaterialien gebildet werden kann. Mit anderen Worten kann man bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen magnetischen Aufzeichnungsmediums den Einfluß des Kristallzustands des nichtmagnetischen Substrats vermeiden, da es ohne weiteres möglich ist, die amorphe Schicht, namentlich die Siliciumschicht oder die Siliciumverbindungsschicht 2 auf dem nichtmagnetischen Substrat auszubilden. Wenn anschließend die Wismutschicht aufgedampft und dann die dünne magnetische Metallschicht aus Kobalt abgeschieden wird, wird es möglich, die Orientierung des abgeschiedenen Kobalts durch die diskontinuierliche Wismutschicht in wirksamerer Weise zu bewirken.

Wenngleich die obigen Beispiele jene Ausführungsformen des magnetischen Aufzeichnungsmediums verdeutlichen, bei denen eine dünne Magnetschicht mit der Doppelschichtstruktür aus der Wismutunterschicht und der Kobaltschicht auf

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dem nichtmagnetischen Substrat abgeschieden wird oder die dünne Magnetschicht mit der Dreischichtstruktur aus der Siliciumschicht, der Wismutunterschicht und der Kobaltschicht auf dem nichtmagnetischen Substrat abgeschieden wird, ist es zur Erzielung einer ausreichend hohen Magnetflußdichte möglich, bei der Doppel Schichtstruktur aus der Wismutschicht und der Kobaltschicht oder drei Dreifachschichtstruktur aus der Siliciumschicht, der Wismutschicht und der Kobaltschicht möglich, diese übereinander anzuordnen, bis die gewünschte Magnetflußdichte erreicht ist.

Beispielsweise sollte zur Erzielung solcher magnetischer Eigenschaften, daß die Koerzitivkraft Hc nicht weniger als 500 Oe (Hc ^ 500 Oe) und das Rechteckigkeitsverhältnis Rs nicht weniger als 0,60 (Rs - 0,6) betragen, die Schichtdicke der Kobaltschicht vorzugsweise weniger als 50 ran (500 Ä) betragen, kann jedoch, wenn die magnetische Flußdichte nicht groß genug ist, als Multischicht ausgebildet werden.

Erfindungsgemäß kann man ähnliche Ergebnisse erzielen, wenn man anstelle von Wismut Antimon oder Thallium verwendet.

Wenngleich in den obigen Beispielen lediglich Kobalt zur Ausbildung der dünnen magnetischen Metallschicht verwendet wird, ist es möglich, auch andere dünne magnetische Metallschichten anzuwenden, beispielsweise aus einer Kobalt-Nickel-Legierung oder dergleichen. Wenn in diesem Fall die Nickelmenge in der Kobalt-Nickel-Legierung im Bereich von 30 bis 50 Atom-% liegt, kann man eine höhere Koerzitivkraft erzielen und auch eine Magnetschicht mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit herstellen.

Leerseite

Claims

PAT E N TA N WA LTE

TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER

Beim Europäischen Patentamt zugelassene Vertreter — Professional Representatives before the European Patent Office Mandatalros agreos pros !'Office european des brevets

Dipl.-Chem. Dr. N, ter Meer Dipl -Ing. H. Steinmeister

Dipl.-Ιηα. F. E. Müller

Triftstrasse 4,

D-8OOO MÜNCHEN 22 D-4SOO BIELEFELD 1

Artur-Ladebeck-Strasse 51

tM/cb
S82P110

8. April 1982

SONY CORPORATION

7-35 Kitashinagawa 6-chorne

Shinagawa-ku, Tokyo 141, Japan

Magnetisches Aufzeichnungsmedium

Priorität: 14. April 1981, Japan, Nr. 56042/81 29. Mai 1981, Japan, Nr. 83031/81

Patentansprüche

Magnetisches Aufzeichnungsmedium mit einem nichtmagnetischen Substrat und einer darauf angeordneten Magnetschicht,· gekennzeichnet durch eine auf dem Substrat (1) angeordnete erste Schicht (3) aus Wismut in Form diskontinuierlicher inseiförmiger Bereiche und

eine auf der ersten Schicht (3) und dem Substrat (1) angeordnete ferromagnetische Metallschicht (4).

2.

Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die er-

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ate Schicht (3) eine mittlere Dicke im Bereich von 1 bis 100 nm aufweist.

3. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ferromagnetische Metallschicht (4) aus Kobalt oder einer Kobaltlegierung gebildet ist.

4. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ferromagnetische Metallschicht (4) eine Dicke im Bereich von 10 bis 100 nm aufweist.

5. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht (3) und die ferromagnetische Metallschicht (4) bei einer Substrattemperatur von mehr als 130⁰C abgeschieden worden sind.

6. Magnetisches Aufzeichnungsmedium mit einem nichtmagnetischen Substrat und einer darauf angeordneten Magnetschicht, gekennzeichnet durch eine das Substrat (1) vollständig bedeckende erste Schicht (2) aus amorphem Silicium und/oder einer amorphen Siliciumverbindung;

eine auf dem Substrat (1) angeordnete zweite Schicht (3) aus Wismut in Form diskontinuierlicher inselförmiger Bereiche; und
eine auf der ersten Schicht (2) und der zweiten Schicht

(3) angeordnete ferromagnetische Metallschicht (4).

7. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 6, dad u r c h gekennzeichnet , daß die erste Schicht (2) aus einem Material aus der Si, SiO-, Si^N. und SiC umfassenden Gruppe gebildet ist.

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8. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Schicht (2) eine Dicke im Bereich von 5 bis 50 nm aufweist.

9. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 6, dadurch qokennzeichnet, daß die zweite Schicht (3) eine Dicke im Bereich von 1 bis 100 nm aufweist.

10. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ferromagnetische Metallschicht (4) aus Kobalt oder einer Kobaltlegierung gebildet ist.

11. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ferromagnetische Metallschicht (4) eine Dicke im Bereich von 10 bis 100 nm aufweist.

12. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht (3) und die ferromagnetische Metallschicht (4) bei einer Substrattemperatur von mehr als 130⁰C abgeschieden worden sind.