Магнитооптический носитель информации

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении магнитооптических запоминающих устройств.Целью изобретения является увеличение отношения сигнал/шум при считывании информации. Магнитооптический носитель содержит немагнитную подложку, на которой расположены отражающий слой, доменосодержащая аморфная пленка с магнитной анизотропией, перпендикулярной поверхности пленки, и прозрачный пассивирующий слой. При этом доменосодержащая пленка выполнена из сплава по меньшей мере одного редкоземельного элемента из группы гадолиний-тербий, диспрозий и по меньшей мере одного переходного металла из группы железо-кобальт-хром толщиной (0,5-20)<SP POS="POST">.</SP>10<SP POS="POST">-8</SP> м с размером доменов (0,1-5)<SP POS="POST">.</SP>10<SP POS="POST">-8</SP> м и с углом магнитооптического вращения плоскости поляризации не менее 0,24° при длине волны 0,6328<SP POS="POST">.</SP>10<SP POS="POST">-6</SP> м и не менее 0,4° при длине волны (0,780-0,850)<SP POS="POST">.</SP>10<SP POS="POST">-6</SP> м. Содержание редкоземельного элемента и переходного металла в сплаве составляет соответственно 16-35 и 84-65 ат.%. Работа магнитооптического носителя информации основана на термомагнитной записи и неразрушающем магнитооптическом считывании информации. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ К

РЕСПУБЛИК

6 f > 0й 8i 1

1)>>П>) > ИЭ ., .й" .. >>

E,Á." «".:::

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ nATEHTV а

)„;р 1

Я

Яб

Яб

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ fKHT СССР (2)) 3743753/24-24 (22) )6 .05.84 (31) 495175; 599669 (32) !7.05.83 (33) US (46) 23.08,89. Бкл. ))> 31 (71) Миннесота Майнинг энд Мануфакчуринг Компани (US) (72) Ричард Ниль Гарднер (1)8) (53) 681.327.66(088.8) (56) Заявка Японии I> 56-143547, кл . G 11 С 11/14, опублик. 1 981.

lmamura et.al. The development

of magnito — optic disk memory with

semiconductor lasers. — KDD Research

and Development Lab., Tokyo, Japan. (54) МАГНИТООПТИЧЕСКИЙ НОСИТЕЛЬ ИНФОРМАЦИИ (57) Изобретение относится к вы шс— лительной технике и может быть использовано при построении магнитооп— тических запоминающих устройств. Целью изобретения является 1унепичецие отношения сигнал/шум при считывашги информации. Магнитооптический носитель содержит немагнитную подложку, Изобретение относится к вычислительной технике и может быть испольэовано при построении магнитооптических запоминающих устройств.

Цель изобретения — повышение отношения сигнал/шум при считывании информации.

Магнитооптический носитель информации содержит нема»нитную подложку, на которой расположены отражагощий на которой расположены отражающигг слой, доменосодержащая аморфггая пленка с магнитной ацизотропггс" й, пер-. пендикулярной по верхне cти илецкп, прозр ачцый llàсcивирующцй спой. Прп этом домецосодержащая пленка выггопцеца из сплава по меньшей мере одгго-го редкоземельного элемента ria гр;ипы гадолиний — тербий — дггспрозий и по меньшей мере, одного переходного металла из группы железо — кобальт— хром толщиной (0,5 — 20) 10 м с размером доменов (0,1 — 5) !О г; с углом магцитооптиче ског о нраш .гигя

Ф! плоскости поляризации не г.ецео 0>2

IpiI длине валцы 0,6328 10 и ii гге менее 0,4 прг дпице нопцы (0,780

-6

0,850) 10 r r, Содержацгге pr.дкозе— мепьцо "o элемента и пере годцого u;-Tалпа в сплаве сос Taâëÿñ T cooònpòствеяло !6 — 35 и 84 — 65 а!.К. 1 абоr;» магrrii гооптического носи r ел я гп 11>эрг11 ции основана ца термоггагнггтног1 .>апи— си и неразрушающем г агцитооптичеоком считывании информации. I з ° г. ф-льг>

I табл, слой, доменосодержапгая аморфная плецка с магнитног1 анизотропггей, ггс11ггецдикулярцой поверхности пленки, и прсз рачный пас сивцр ующий спой, При э том доменосодержащая пленка выполнена и 1 спл ава по г1еньш ей мере одного редкоземельного элемента цз группьi галопинцй — тербий — диспрозцй и гго мсцьпг< и мере одного переходного металла из группы железо — кобальт — хр 1 топщ11I>03688 ной (0,5 — 20) ° 10 а м с размером доменов (О, 1 — 5) 10 м н с углом магнитооптического вращения плоскости поо ляризации не менее 0,24 при длине волны 0,6328 -10 м и не менее 0,4 при длине волны (0,780 — 0,850).10 м.

Содержание редкоземельного элемента и переходного металла в сплаве составляет соответственно 16 — 35 и

84 — 65 ат.X.

Магнитооптические аморфные тонкие пленки можно изготовить известными способами нанесения тонких пленок, такими, как напыление, испарение и набрызгивание с охлаждением. При набрызгивании с охлаждением горячая жидкость из компонентов пленки попадает на холодную поверхность, где она быстро охлаждается и затвердевает, образуя аморфную обьемную пленку, Независимо от того, какую скорость осаждения используют, температура подложки должна быть меньше температуры, при которой происходит кристаллизация, для того, чтобы получить аморфные магнитные материалы.

Наиболее эффективным способом нанесения тонкой пленки является напыление. Условиями для напыления аморфных тонких пленок являются: первона-5 чальный вакуум менее 1 10 торр, давление при распылении от 3 10 до — 2

2 10 торр, предварительное распыление материала из источника напыления, чтобы очистить его поверхность, о температура подложки 30 — 100 С, парциальное давление аргона.

В процессе катодного напыления ионы газообразного аргона бомбардируют катодную мишень иэ твердого сплава в распылительной камере, выбивая атомы металлов за счет передачи момента ускоренных ионов к атомам металлов вблизи поверхности мишени. Катод накаляется, а масса ионизованного газа между катодом и анодом представляет собой плазму. Подложку помещают у анода и атомы металлического сплава пересекают пространство между анодом и катодом, осаждаясь или конденсируясь на подложке.

Возможно использование многих пленочных подложек, выполненных иэ любобого материала, обладающего стабильностью размеров, чтобы свести до минимума вариации радиальных смещений во время записи и воспроизведения.

Можно также исйользовать полупровод10

55 ники, изоляторы или металлы. Подходящие подложки включают стек.1о, шпинель, кварц, сапфир, окись алюминия, металлы, такие, как алюминий и медь, и полимеры, такие, как полиметилме— такрилат и сложный полиэфир. Подложка обычно имеет форму диска, Оптические свойства аморфной тонкой пленки являются функцией одновременно композиции и способа, с помощью которого композиция получена или нанесена. Известно, что редкоземельные металлы легко окисляются, контроль этого окисления является важной частью предлагаемого изобретения, дающего продукт более высокой чистоты, Если аноду придают отрицательный потенциал по отношению к плазме, то полученный способ называют напылением со смещением. Это смещение вызывает предпочтительное удаление примесей, например кислород, иэ основной пленки при повторном напылении.

Радиочастотное напыление (а не напыление при постоянном токе) можно испольэовать для того, чтобы осуществить очистку и нанести изоляторы, например прозрачные диэлектрические пленки. В этом способе радиочастотное переменное напряжение прикладывают к напылительной камере с помощью радиочастотных электродов.

При работе напылительную камеру обычно откачивают до некоторого первоначального фонового давления (например, 4,0 10 торр), после чего подают распылительный газ (аргон).

Обычно подложку очищают предварительным распылением или распылительным травлением в течение 60 с при напряжении смещения 300 В. Подложку подвергают воздействию потока атомов из мишени после того, как достигнуты заранее заданные условия напыления.

Скорость нанесения магнитооптической о пленки обычно составляет 0,5 - 4,0A/с в случае тройного сплава гадолиний тербий — железо, Тонкопленочная термопара установлена вблизи анодного держателя подложки, чтобы измерять приблизительную температуру подложки и равновесной плазмы.

Более высокий вакуум в триодном устройстве приводит к получению тонких пленок большой плотности и с более высоким показателем преломления, содержание кислорода составляет 55

62 ат. X) . Анализ глубинного профиля показывает, что содержание кислорода в пределах пленок Gd-ТЬ-Fe в 200 раз меньше, чем в SiOä, и составляет

0,3 ат.7.

При нанесении намагничиваемой аморфной пленки на отражающий слой магнитооптическое вращение возрастает благодаря тому, что эффект Фа— радея складывается с эффектом Керра.

Эффект Фарадея поворачивает плоскость поляризации света при его прохождении взад и вперед через магнитооптический слой, в то время как эффект Керра приводит к вращению ее на поверхности слоя. Поэтому выгодно наносить намагничиваемые аморфные пленки на подложку, которую делают отражательной. Типичными отражательными слоями являются медь, алюминий или золото.

Работу предлагаемого носителя информации можно также улучшить за счет интерференционного усилия. Считывающий луч, отраженный от магнитооптического носителя, имеет регулярную компоненту I„ и магнитооптически наведенную компоненту I . Величина эффекта вращения света определяется как собственными своиствами

1 носителя, так и воэможностью передачи повернутого излучения от носителя к некоторым детектирующим средствам, находящимся вне носителя. На этот последний аспект влияют оптические интерференционные слои. Кроме оптических эффектов поверхностный слой из прозрачного диэлектрика, например из стекла, может уменьшить эффект окисления на аморфном металлическом сплаве. Такие поверхностные слои также снижают влияние пыли и примесей на прохождение считывающего луча (эти носители обычно называют интерференционно-усиленными носителями). Чувствительность магнитного тонкого слоя изменяется в зависимости от толщины диэлектрического интерференционного слоя, покрывакщего его, и также от состава магнитооптического аморфного сплава и от длины волны падающего света.

Пример . В качестве подложки используют полированный алюминиевый диск на полимерной подкладке, имеющий диаметр 30 см, Этот диск готовят путем покрывания полимером (например, 5 1503688 чем известные магнитооптические пленки.

Свойства магнитооптической пленки на ее поверхности могут отличаться от объемных свойств пленки. Это особенно проявляется при сравнении результатов измерений коэрцитивности для поверхности и для объема непассивированной пленки. В некоторых случа- 1ð ях коэрцитивность Н изменяется на порядок величины. Эти изменения особенно важны в системе оптической памяти, поскольку взаимодействие считывакщего оптического луча и запоминаю- 15 щих материалов на основе редкоземельных переходных металлов происходит в первых 150 — 200 А пленки, Возможно, что окисление редкоземельноro элемента является основной причиной измене- 20 ний характеристик тонкой пленки на поверхности.

Пассивация представляет собой из менение химически, активной металлической поверхности в существенно ме- 25 нее реакционное состояние. Покрывая пленки редкоземельных элементов и переходных металлов пассивирующим слоем, обычно состоящим из пленки о толщиной не- более 300 А SiO (где х меньше 2), устраняют изменение характеристик со временем, причем получают более высокие значения магнитооптического вращения, чем полученные ранее для пленок редкоземельных элемен35 тов и переходных металлов без такого слоя. Это являе тся суще ственным увеличением стабильности магнитооптичес.ких запоминающих материалов из редкоземельных элементов и переходных ме- 4р таллов, Другими материалами, которые можно испольэовать для пассинирующего слоя, являются. двуокись титана, SiO< окись церия, окись алюминия и нитрид алюминия, 45

Глубинное профилирование элементов в образце носителя, содержащего пленку сплава Gd-Tb-Fe, пассивированную стеклянным покрытием из SiO осуществляют с помощью Оже-электронной спектроскопии и масс-спектроскопии вторичных ионов. Результаты показывают, что содержание кислорода в пленке Gd-Tb-Fe составляет менее од— ного атомного процента. Химический анализ с помощью электронной спектроскопии показывает, что пленки SiO, нанесенные поверх пленок Gd-Tb-Fe имеют значение х от 1,2 до 1,6 (или

1503688

Стиролбутадиеновым полимером) полированного алюминиевого диска, который предварительно очищают. Раствор полимера (например, раствор, содержащий 47. твердых веществ в растворителе с температурой кипения свыше о

140 С) наносят на диск при одновременном его вращении, Растворитель испаряется, оставив тонкий полимерный подкладочный слой. Функция подкладочного слоя заключается в получении очень ровной поверхности для записи. Полимер должен смачивать и адгезировать к поверхности алюминия.

Диск с подкладкой покрывают поперечным слоем окиси хрома (чтобы способствовать адгезии отражательного слоя к подложке) с помощью магнетронного напыления при использовании мишени иэ хрома в атмосфере аргона, водяного пара и воздуха, Напыление окиси хрома проводят в течение 1-2 мин при токе мишени 500 мА и при фоновом рабочем давлении 2 ° 10 торр, чтобы получить нуклеацию слоя, способствуюо щего адгеэии, толщиной 40 А. Другими пригодными первичными материалами могут быть окислы титана, тантала и алюминия. Поверх этого наносят отрао жакций слой меди толщиной 1000 А с помощью вакуумного реэистивного испа-6 рения при фоновом давлении 2 ° 10 торр.

Полученную таким образом подложку очищают распылительным травлением в течение 60 с при напряжении смещения

300 В в присутствии аргона. Промежуточную стеклянную пленку субокиси кремния SiO„ íàíoñÿò путем напыления из дымового источника моноокиси кремо ния до толщины 250 А.

Способ триодного напыления используют для покрытия полученной подложки сплавом гадолиний — тербий — железо.

Газообразный аргон высокой чистоты напускают в устройство триодного напыпения получив фоновое давление

1,2 10 торр, и нанесение пленки тройного сплава проводят при смещении подложки 300 В и при смещении мишени

300 В. Скорость нанесения 2,5 — ЗА/с при конечной толщине пленки 285 А. о

Стеклянное покрытие толщиной 1360 А наносят из дымового источника $ 0» в вакууме при давлении ниже 9,0 10 в вакууме при давлении ниже

9,0 ° 10 торр.

Мишень из сплава, которую используют для получения данной магнитооп5

1О

45 тической пленки, представляет собой набор нужных составных частей. Конечный состав нанесенных пленок определяют по энергетическому спектру с по— мощью рентгеновского флуоресцентного анализа. Определяют состав полученного образца (номер 34 — 195), который содержит, ат.7.: гадолиний 6,5; тербий 10,0; железо 83,5.

В таблице приведены различные магнитооптические свойства полученного образца (34 — 195), исследованного по примерам I — 7 в сравнении с некоторыми опубликованными величинами известных магнитооптических носителей, исследованных по примерам 8-12.

Все данные для полученного образца (34 — 195) записаны и считаны при радиусе диска !15 мм.

Работа предлагаемого магнитооптического носителя информации, так же как и известных, основана на термомагнитной записи и неразрушающем магнитооптическом считывании информации.

Стирание можно осуществить путем записи новой информации на старых участках носителя либо просто подвергая какой-нибудь данный участок носителя воздействию лазерного луча достаточной интенсивности с последующим охлаждением этого элемента в присутствии магнитного поля, ориентированного в направлении первоначально приложенного магнитного поля. Записанную информацию можно стереть целиком, создав большое магнитное смещающее поле s первоначальном направлении насыщения, для которого не нужен лазерный луч. Обычно в процессе записи внешнее смещакщее магнитное поле прикладывают с помощью магнита, установленного сверху или снизу магнитооптического носителя, и в процессе стирания изменяют направление магнита на противоположное, Фо р мул а и з о б р е т е ни я

l. Магнитооптический носитель информации, содержащий немагиитную подложку, на которой расположены отражающий слой, домеиосодержащая аморфная пленка с магнитной анизотропией, перпендикулярной поверхности пленки, и прозрачный пассивируниций слой, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения отношения сигнал/шум при считывании информации, доменосо9 1503688 l0 держащая пленка выполнена иэ сплава эации не менее 0,24 при длине волны по меньшей мере одного редкоэемельно- 0,6328 10 м и не менее 0,4 при длиго элемента из группы гадолиний не волны (О, 780 — 0,850) 10 м.

-6 тербий — диспрозий и по меньшей мере

2. Носитель информации по п 1

° ° з одного переходного металла из группы отличающийся тем, что сожелеэо — кобальт — хром толщиной держание редкоземельного элемента и

-8 (0,5 — 20) ° 10 м с размером доменов переходного металла в сплаве состав(0,1 — 5) 10 м и с углом магнитооп- ляет соответственно 16 — 35 и тического вращения плоскости поляри- 10 84 — 65 ат.,4.

Свойства

II 0 120 8 6

2 2

600 600

5 До 2,5

7,0 8,0 9 ° О 10,0

6,0

2 2

2 2

600 600 600 600

600

30 30 30 зо зо эо зо эо зо зо зо эо

2,5. 2,5

2,5

2,5

2 О 2,О 2,О 2,Î

2,0 2,0

2,0

44 40 40

140 140

118 1 18 118 11&

780 780 780 78Î

160 140

118 118

780 780

I I 8

1350 1350 350 1350 720

Составитель Ю,Розенталь

Редактор И.Дербак Техред М.Дидык 1 Корректор М.Шароши

Заказ 5088/59 Тираж 558 Подписное 3 ъ

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Мощность запнсмвакзаего лазера, нВт

Частота запнсн, МГц

Магннтное поле снецення, 3

Частота,разрепакщая полоса пропускання, кпц

Мощность счнтмвакицего nesepa, нВт

Отноненне снгнала к луну, дб

Точка конпенсае

С

Скорость лнска, об/ннн

Даннме образца по прннер1 ! 2 3 4 5 6 7 8 9 IO ll 12

4344925055155225245274040