Магнитный носитель информации

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я>з G 11 С 11/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕНТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4857401/24 (22) 04.06.90 (46) 07.03.92. Бюл. М 9 (71) Институт физики им. Л.В.Киренского

Сибирского отделения АН СССР (72) В;Ю.Яковчук, В,А.Середкин, Л.В,Буркова и С.Ç.Склюев (53) 681.327.66(088.8) (56) Chen О. Preparation and stability of MnBi

thin films. J. appl. Phys., v. 42. 1971, Рв 9, р.

3625-3628.

Masuda M. е.а. Preparation, magnetic

and magnetooptic properties of smail — crystallitc Mn Bl films.— Jàð J. appl. Phys;, 1985, ч.

26, М 5, р. 707-712. (54) МАГНИТНЫЙ НОСИТЕЛЬ ИНФОРМАЦИИ

Изобретение относится к области информатики и вычислительной техники и может быть использовано в магнитооптических запоминающих устройствах внешней памяти электронно-вычислительных машин различного назначения.

Известен магнитный носитель информации для магнитооптических устройств, представляющий собой поликристаллическую пленку MnBi, полученную методом.последовательного термического испарения на диэлектрическую подложку слоя Bi и слоя

Мп с заданным соотношением компонентов и последующим отжигом при-300 С, Достоинством таких носителей является достаточно высокое значение полярного магнитооптического эффекта Керра (24»

1,4 ), что должно обеспечивать высокое отношение сигнал/шум, если мал кристаллический шум среды..... Ж, 1718273 А1 (57) Изобретение относится к информатике и вычислительной технике и может быть использовано в магнитооптических запоминающих устройствах внешней памяти ЭВМ различного назначения. Цельизобретения— увеличение линейного разрешения при записи, снижение кристаллических шумов при считывании за счет уменьшения размера кристаллитов и увеличение магнитооптического полярного эффекта Керра, Магнитный носитель информации содержит подложку и нанесенную на нее слоистую пленку, включающую чередующиеся слои висмута и марганца и обладающую перпендикулярной магнитной анизотропией, между слоями висмута и марганца введены прослойки диспрозия толщиной 50-60 А. 1 ил., 1 табл.

Однако носитель обладает следующими недостатками; большой размер кристаллитов (порядка микрона) ограничивает линейное разрешение при записи и является основным источником большого уровня шумов при считывании; низкая энергическая чувствительность, т.е. требуется большая мощность источников записи: возможность необратимых структурных превращений при термомагнитной записи в точке Кюри (300 — 400 С).

Известен магнитный носитель информации, представляющий собой поликристаллическую пленку MnBi c добавлением в ее объем Sb. Достоинством является значительное уменьшение размера кристаллитов. снижение температуры Кюри (увеличение энергетической чувствительности), повышение термической стабильности и однородности.

1718273

Однако носитель обладает недопустимо низким значением коэрцитивной силы (Н,<

1 кЭ) и более низким значением угла магнитооптического вращения (20,1 ).

Наиболее близким по технической сущ- 5 ности к предлагаемому носителю является магнитный носитель информации, представляющий собой многослойную пленку

Mn Bi с чередующимися слоями Bi и Мп при атомном соотношении между слоями 1:1, 10 отожженную при 270 С в течение 60 и менее минут, Носитель обладает достаточно малыми размерами кристаллитов (1000 А) и величиной коэрцитивной силы более 2 кЭ.

Однако известный носитель обладает 15 следующими недостатками: размер кристаллитов 1000 А не является достаточн.о малым, чтобы значительно снизить кристаллические шумы носителя при считывании в видимом диапазоне длин волн; имеет более 20 низкое значение угла магнитооптического вращения (20,2,6 ) по сравнению с поликристаллической пленкой MnBi, полученной в аналогичных условиях.

Целью изобретения является увеличе- 25 ние линейного разрешения при записи, снижение кристаллических шумов при считывании за счет уменьшения размера кристаллитов и увеличение магнитооптического полярного эффекта Керра, 30

Поставленная цель достигается благодаря тому, что в известный носитель между чередующимися слоями Bi и Мп введены прослойки из редкоземельного элемента Dy толщиной 50-60 А. 35

На чертеже изображена схема носителя магнитной записи, поперечный разрез.

На схеме показаны подложка 1, слои Bi

2, прослойки Dy 3 и слои Мп 4, Предлагаемый носитель информации 40 получается в едином технологическом цикле методом вакуумного напыления с последующим вакуумным отжигом.

Пример. В вакууме 3 10 Па на диэлектрическую (стеклянную) подложку 45 толщиной 0,2 мм, температура которой в процессе напыления поддерживается равной примерно 20-30 С, методом термического испарения последовательно осаждают чередующиеся слои висмута, ре- 50 дкоземельного элемента (R) и марганца Мп.

Для того, чтобы уменьшить степень влияния взаимодействия материала тигля с испаряемым материалом, скорость напыления составляет 10 A/c для каждого компонента и 55 поддерживается постоянной в течение всего процесса напыления. Сразу после напыления слоистых структур Mn R Bi проводят вакуумный отжиг при 5 10 Па и 250-270 С, длительность которого выбирают равной 60, 30, 15 или 7 мин в зависимости от толщины и количества чередующихся слоев на основании того, что необходимое время отжига уменьшается с уменьшением толщины слоя.

Для исследования возможности использования слоистой пленки, содержащей чередующиеся слои Bi, R, Mn, в качестве носителя информации выбирают толщины

B i от 250 до "1000 А и М и от 90 до 350 А, п ри этом выдерживают атомное соотношение этих компонентов 1:1, Толщину прослойки редкоземельного элемента изменяют в пределах 30-400 А, Изучены слоистые пленки с общим количеством слоев 3, 7 и 11, при этом суммарная толщина либо выдерживается постоянной, т.е. изменяют относительные толщины компонентов в указанных пределах, либо ее меняют, что позволяет проследить изменение свойств в зависимости от количества слоев при их постоянной толщине. Изменяя количество и толщины слоев необходимо учитывать, что суммарная толщина не должна превышать скин-слоя, используемого в оптических накопителях света (А= 0,8+0,3 мкм) при работе на отражение.

Контроль слоистых пленок в качестве магнитных носителей информации осуществляют с помощью исследований структурных характеристик и измерения их магнитных и магнитооптических параметров. Анализ микрокристаллической структуры, проведенный на основе результатов, полученных на электронном микроскопе, показывает, что с введением прослойки редкоземельного элемента между слоями марганца и висмута размер кристаллитов в слоистых пленках Mn R Bi уменьшается. В качестве такого элемента используют Nd, Eu, Gd, Dy, ТЬ. Оказалось, что наибольший эффект наблюдается в магнитном носителе с прослойками из Dy. В этом случае размер кристаллитов получается значительно меньше,чем в известном. При толщине прослойки Оу 50-60 А минимальный средний размер криссталлитов > 150 А. Такой результат обусловлен тем, что прослойка Dy представляет собой микрокристаллическую пленку, размер кристаллитов которой порядка 200 A. Учитывая относительную инертность Dy к Bi и Мп при используемых температурах отжига, можно предположить, что такая прослойка выполняет роль своеобразного тонкого фильтра с характерным размером пор порядка размеров кристаллитов Dy и менее, обеспечивающего равномерное дозированное (задается размером пор) поступление продиффундировавших Bi и Мп в соответствующие области

1718273

Значение параметра г

Образец Состав образца

20„, град.

ТемпеВремя

Общее количество слоев отжиратура отжига

Bi Mn R га, мин

60 4 26

60 5 2,8

60 6 24

30 10 3 6

15 6 20

990 350

990 350

2 250

U 89

MnDyBi

200

3 270

U 91

340

400

3 270

MnDyBi 990

U 92

MnDyBi

7 270

490 1 70

270

MnDyBi 250

R 3

15 7 1,9

270

MnDyBi

R 2

250

7 270

30 9 35

30 8 3,5

30 7 30

30 4 2,8

ИлвуВ i 490 1 70

R 8

R 66

490 170

490 170

490 170

7 250

MnDyBi

MnDyBi

MnDyBi

100

7 270

R 77

3 270

R 78

3 270

60 4 22

30 6 21

60 5 16

MnTbBi 990 340

200

О 95

270

MnTbBi

U 97

490 170

340

3 270

400 нпср В 990

И 93

3 2,0

2 2,6

1,5 1,7

7 2,6

490 170

3 270

MnEuBi

R 15

MnEuBi 490 170

20

7 270

R 19

490 170

270 30

270 15 мив ив

R 21

16

Известный

124

43 слоистой пленки, а также задающего преимущественное направление диффузии атомов Bi и Мп (перпендикулярное плоскости слоя Оу), затрудняя тем самым рост крупнокристаллической фазы соединения Mn Bi в плоскости слоев. Малая толщина используемых слоев Bi и Мп накладывает ограничения на рост кристаллитов в направлении, перпендикулярном плоскости слоистой структуры MnRBi.

Результаты экспериментов помещены в таблицу. Измерения магнитных и магнитооптических параметров полученных носителей показывают, что они обладают перпендикулярной магнитной анизотропией, хорошей прямоугольностью петли гистерезиса (Мг=Мз) и имеют коэрцитивную силу > 1,5 кЭ. Сравнительный анализ структурных и магнитооптических характеристик исследованных магнитных носителей позволяет выявить, что оптимальными свойствами обладает носитель MnRBi, в котором в качестве прослойки используется Dy толщиной 50-6) А со слоями Bi и Мп толщиной 500

А и 170 А соответственно. При этом общее число слоев равно семи. Отжиг проводится в течение 30 мин при 270 С. Такой носитель имеет коэрцитивную силу - 8-10 кЭ и угол вращения Керра 20 3,5-3,6о. Эти значения превосходят величины, полученные для сло.

30 истых пленок MnBi без прослоек Dy. Средний размер кристаллитов при этом равен150 А, что значительно снижает кристаллический шум носителя и дает возможность увеличения линейного разрешения носителя на основе слоистых пленок MnDyBi no сравнению со слоистыми пленками MnBi.

Таким образом, введение между чередующимися слоями Mn u Bi прослойки Dy толщиной 50-60 А позволяет значительно уменьшить размеры кристаллитов, что позволяет обеспечить высокое линейное разрешение при записи и более низкие значения кристаллических шумов при считывании, и повысить угол магнитооптического вращения.

Формула изобретения

Магнитный носитель информации, содержащий подложку и нанесенную на нее слоистую пленку с чередующимися слоями висмута и марганца с перпендикулярной магнитной анизотропией, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения линейного разрешения при записи, снижения кристаллических шумов при считывании за счет уменьшения размера кристаллитов и увеличения магнитооптического полярного эффекта Керра, между слоями висмута и марганца введены прослойки диспрозия толщиной 50-60 А.

1718273

35

45

Составитель Л. Буркова

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О. Ципле

Редактор Н. Бобкова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 885 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5