Способ термомагнитной записи на многослойную структуру

 

Использование электронно-лучевые трубки систем оптической обработки или отображения информации, другие устройства , использующие пространственные модуляторы света Сущность изобретения многослойную структуру с основным слоем (ОС) из магнитооптического материала и дополнительного слоя (ДС) из ферромагнитного материала с коэрцитивной силой , чем у основного слоя, нагревают затем воздействуют стирающим магнитным полем ь плоскости легкого намагничивания ДС После чего ДС размагги (ивзют, воздействуя на H8f о в той жо плоскостч магнмтиь м полем определенной напряженности и производят запись 2 ил (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ . СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4736063/21 (22) 26.06,89 (46) 15.07,92. Бюл. ¹ 26 (71) Киевское научно-производственное объединение "Славутич" и Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) В,Н.Глушенко, M.Â.Äåðåíîâñêèé, В,В,.Лысак и M.В,Михайленко (53) 621.385.832 (088.8) (56). Патент Великобритании № 1354918, кл. Н 01 J 31/08, опублик, 1974.

Нам Б.П. и др. Многослойные магнитооптические пленки с однонаправленной анизотропией. — Электронная техника, Сер.

"Материалы", 1978, вып. 10, с. 3-7, Изобретение относится к оптической пространственно-временной обработке информации и системам записи и отображения информации и может быть использовано при конструировании электронно-лучевых трубок (ЭЛТ) систем оптической обработки или отображения информации, а также в других устройствах, использующих пространственные модуляторы света (ПМС).

Известен электрически управляемый

ПМС "Титус", адресуемый электронным лучом и использующий модуляцию света электрооптическими средами, например кристаллами ДКДП, Устройство является достаточно эффективным для целей про, странственной модуляции света, Недостатком извес-ного устройства является необходимость охлаждения электрооптической среды, что резко увеличивает как габаритные размеры, так и энергоупотребление

„„5U ÄÄ 1748203 А1 (я)5 Н 01 J 31/24

11"" (54) СПОСОБ ТЕРМОМАГНИТНОЙ ЗАПИСИ

НА МНОГОСЛОЙНУЮ СТРУКТУРУ (57) Использование: электронно-лучевые трубки систем оптической обработки или отображения информации, другие устройст- ва, использующие пространственные модуляторы света. Сущность изобретения; многослойную структуру с основным слоем (ОС) из магнитооптического материала и дополнительного слоя (ДС) из ферромагнитного материала с коэрцитивной силой, большей, чем у основного слоя, нагревают, затем воздействуют стирающим магнитным полем в плоскости легкого намагничивания

ДС. После чего ДС размагн;;чив".þò, воздействуя на него в той же плоскости магнитным полем определенной напряженности, и гроизводят запись, 2 ил. устройс > ва. Кроме гого, вследствие температурных неоднородностей, деформации кристалла и сложности обработки ДКДП, а также наличия обратного пьезоэлектри еского зффекта и существенной деградации мишени в процессе работы сложно обеспечить высокиа разрешающие способности и оптичес".ое качество (например, отсутствие пятнистости, интерференционных полос), преобразованных "Титусом" записываемых сигналов и достаточное число градаций яркости, что в конечном тоге ограничивает динамический диапазон устройства, Укаэанные недостатки "Титуса" часично устранены в ПМС, использующие в качестве экрана 3JlT электрооптическую керамику.

Недостатками известного устройства являются наличие фазовых искажений в формируемых массь вах данных, появление в некоторых случаях резонансного "звена"

1748203 на высоких частотах переключения элемента, а также дегрздзции свойств электрооптической керамики с ростом количества циклов электрооптического переключания, что в конечном итоге приводит к огрэничению динамического диапазона записи.

Применение в качестве ПМС магнитооптических сред позволяет избавиться от перечисленных выше недостатков, Наиболее близким к предлагаемому является способ термомагнитной записи с последующим считыванием световым лучом, основанный нэ воздействии на магнитооптическую среду стирающего магнитного поля с последующим воздействием на нее электронного луча л ззписывэющего маг нитного поля в направлении, встречном направлению стирающего поля по нормали к поверхности магнитооптической среды, ЭЛТ. предназначена для использования в запоминающем устройстве, обращение к которому осуществляют периодически.

Короткий импульс тока в нэмагничивзющей катушке, расположенной коаксиально экрану ЭЛТ, которым является расположенная нз оптически прозрачной подложке магнитооптическая среда, создает магнитное поле, которое переводит мзгнитооптическую среду в монодоменное состояние. Затем сформированный эле«тронно-оптической системой электронный луч адресуется в определенную точку нз экране ЭЛТ с целью увеличения температуры в этом месте поверхности до значения выше температуры точки Кюри и перевода нэгревземого участка зкрзнз в пэрамзгнитное состояние. После окончания воздействи электронного луча происходит остывание записываемого участка с постепенным переводом его в ферромагнитное состояние, причем под влиянием внешнего магнитного поля катушки, направление и величина тока в которой соответствует записываемой информации и синхронизируется с током возбуждения электронной пушки, в ззписывземой точке создзется нэмзгниченность, направление которой определяется величиной и нэправлением внешнего магнитного йоля, создэваемого током в нэмагничивз югцей катушке.

Считывание ззписаннол информзцли осуществляют путем вращения плоскости поляризэции направленно о нз экран ЭЛТ светового луча.

Недостатком известного устройства являются малая величина угла вращения плоскости поляризации считывающего луча и низкий динамический диапэзон заплси, Некоторое увеличение динамического диапззонэ записи может быть достигнуто уменьшением минимальной площади элемента записи, что достигается обычно уменьшением толщины магнитооптической среды. Уменьшение толщины мзгнитоопти5 ческой среды, в свою очередь, приводит к уменьшению угла вращения плоскости поляризации считывающего светового потокэ, что в конечном итоге влечет за собой ограничение динамического диапазона. Такий

10 образом, динамический диапазон известного устройства ограничен противоречивыми требованиями; необходимостью обеспечения возможности записи элемента минимальных линейных размеров и

15 необходимостью повышения угла вращения плоскости поляризации считывающего светового потока. Кроме того, управление направлением вектора намагниченности записываемого участка направлением тока

20 в намагничивзющей катушке резко ограничивает скорость ззписи информации.индуктивностью нзмагничивающей катушки, Цель изобретения — повышение динаМИЧЕСКОГО- ДИаПаЗОНа ЗаПИСИ, 25, Поставленная цель достигается тем, что в способе термомагнитной записи, основанН0М нз воздействии нэ мэгнитооптическую среду электронным лучом, предварительно нз магнитооптическую среду наносят до":0 полнительный слой фероомзгнитного материала, коэрцитивная сила которого превышает коэрцитивную силу магнитооптической среды, после чего намагничивают дополнительныЙ коэрцитивный слОЙ В пло35 скости легкого намагничивания полем напряженностью Н, где

Hr. < Н < Нс+ 2 {Нн — НФ

rpe H, — коэрцитивнзя сила коэрцитивного

40 слоя;

Н вЂ” напряженность поля насыщения коэрцитивного слоя, Поставленная цель достигается также тем, что между магнитооптической средой и

45 коэрцитивным слоем помещают отражающий считывэю.ций световой луч слой, Известны многослойные структуры, в которых применяется дополнительный слой ферромагнитного мзтериалэ, козрцитивнэя

50 сила которого превышэет коэрцитивную силу магнитооптической среды. Но перед осуществлением термомэгнитной записи коэрцитивной слой намагничивают вдоль оси трудного намагничивания до нэсыще55 ния.

8 известном решении конфигурация доменной структуры магнитооптиче-",.êoé среды определяется полями рэссвлвэния элементов записи высокозрцитивного слоя, что по",воляет увеличить угол врз:.цения пло1748203 скости поляризации, считывающего светового потока, Однако эта не приводит к суще. ственному увеличению динамического диапазона термомагнитной.записи, так как намагниченность всех элементов записи коэрцитивного слоя после окончания воздействия электронным лучом и их остывания будет одинакова, а направление вектора намагниченности элементов записи будет противоположно направлению вектора намагниченности коэрцитивного слоя, что будет соответствовать минимуму потенциальной энергии магнитной системы.

Таким образом в известном решении току электронного луча, нагревающега коэрцитивный слой в области элемента записи выше температуры точки Кюри, будут пропорциональны только линейные размеры элементов термомагнитной записи.

В предлагаемом способе благодаря намагничиванию дополнительного коэрцитив-ного слоя вдоль оси легкого намагничивания полем, определенной выше напряженностью Н, проявляется новое технологическое свойство — использование температурной зависимости намагниченности коэрцитивнога слоя ат напряженности коэрцитивного поля.

Предлагаемые условия воздействия на каэрцитивный слой позволяют существенно повысить динамический диапазон термомагнитной записи засчет управления током электронного луча не только линейными размерами элементов записи, а- и величиной намагниченности коэрцитивного слоя в области элементов записи.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для осуществления способа термомагнитнай записи с последующим считыванием световым лучом; на фиг, 2 — зависимость намагниченности коэрцитивного слоя от напряженности магнитного поля, направление которого совпадает с осью легкого намагничивания, для различных значений температуры. °

Устройство содержит отпаянную ЭЛТ 1, экраном которой является магнитооптическая пленка 2, выращенная на подложке 3.

На магнитооптическую пленку может быть нанесен отражающий считывающий опти ческий луч слой 4. на который нанесен слой каэрцитивного -ферромагнитного материала Ь, содержащий контактные площадки 6, катушку 7 стиоания и намагничивания, создающую напряженность магнитного поля по. направлению Н, катушки кадровой 8 и строчной 9 отклоняющих систем, факусиру- ющую катушку 10, электронно-оптическую систему, состоящую из анода 11 и ди="фрагмы 12, катадна-мадулирующую систему, состоящую из модулятора 13, электрод которого является входом устройства, катода 14 и канала 15.

В качестве магнитооптической среды 2 может быть использована магнитооптическая пленка висмутсодержащего ферритаграната толщиной примерно 6-8 мкм, обладающая большим Фарадеевским вращением, выращенная на подложке 3 галий10 гадалиниевого граната.

В качестве отражающего слоя мажет быть использована серебряная пленка тол.щиной примерно 300 А, или пленка из любого другого материала, имеющая хорошие отражающие свойства и не искажающая и не ослабляющая магнитные поля, Коэрцитивный слой 5 может быть, например, из двуокиси хрома толщиной 2 — 5 мкм, являютемпературой точки Кюри (130 С), высокой величиной намагниченности насыщения и относительно низким коэффициентом теп25 лоп ро водности.

В качестве электронно-оптической и катодно-модулирующей системы 11/15 могут быть использованы системы, применяемые в ЭЛТ13Л К16Л.

Способ осуществляют следующим об30 разам, На магнитную среду наносят паследавательно отражающий считывающий световой луч слой и коэоцитивный слой

Применение отражзющеГО слоя Дает ВО;можность увеличить отражающую ПМС оптическую мощность считывающего светового луча, Применение каэрцитивнога слоя дает возможность увеличить угол вращения плоскости поляризации считывающего луча увеличением толщины магнитооптической среды, не ограничивая при этом динамический диапазон минимальной создаваемой площадью элемента

40 термамагнитной записи, как это было в cniчае воздействия электранным лучом непосредственно на магнитооптическую среду в известном способе.

Затем каэрцитивный слой размагничивают, воздействуя на него переменным магнитным полем, величину и направление вектора напряженности которого в процес50 се воздействия изменяют па направлению в плоскости легкого намагничивания коэрцитивнога слоя, и в течение не менее четырех периодов изменения направлени; по амплитуде от 0,9 Нн да нуля, где Н, — напряженность поля насыщения коэрцитивного слоя.

Размагничивание каэрцитивного слоя позволяет провести намагHI1чивание его

20 щийся ферромагнитным материалом, обладающим сравнительно . низкой

1748203 вдоль оси легкого намагничивания полем напряженностью Н, где

Нс < - < Н с + 1/2 (Нн — Нс), где Н вЂ” коэрцитивная сила коэрцитивного слоя. 5

Предварительное намагничивание коэрцитивного слоя вдоль оси легкого намагничивания позволяет использовать различие зависимости намагниченности коэрцитивного слоя от напряженности маг- 10 нитного. поля, направление которого совпадает с осью легкого намагничивания для различных значений температуры нагрева коэрцитивного слоя.

Затем на намагниченный коэрцитивный 15 слой воздействуют электронным лучом, который нагревает н"который обьем коэрцитивного слоя — элемент записи. Линейные размеры и температура нагрева элемента записи будут пропорциональны как мощно- 20 сти, а следовательно и току электронного луча, так и времени воздействия электронным лучом на нагреваемую область. Таким образом, после остывания коэрцитивного слоя в области элемента записи току воз- 25 действовавшего электронного луча будут пропорциональны не только линейные размеры, а и намагниченность коэрцитивного слоя созданного элемента записи, При этом поля рассеивания созданного элемента за- 30 писи будут определять конфигурацию доменной структуры магнитооптической среды. Записанную электронным лучом информацию считывают путем поворота плоскости поляризации светового луча, 35 проходящего через магнитооптическую среду и отраженного коэрцитивным слоем в случае отсутствия отражающего слоя, или отражающим слоем, если он имеется, Следует отметить, что невыполнение 40 вышеуказанного условия Н < Н < Н + 1/2 (Н вЂ” Н ) ведет к неработоспособности способа вследствие невозможности ориентации в плоскости легкого намагничивания магнитных моментов доменов в остываю- 45 щем элемен1е записи в случае Н < Нс и уменьшению диапазона изменения температурной зависимости величины намагни,ченности в ocTblBBloLUvlx элементах записи, а следовательно, и уменьшению динамиче- 50 ского диапазона записи в случае Н > Нс +

+1/2 {Нн — Hc)

Таким образом, управление как линейными размерами, так и намагниченностью коэрцитивного слоя в области элемента за- 55 писи за счет предлагаемых условий предварительного воздействия на коэрцитивный слой магнитным полем, а также предлагаемой ориентацией вектора напряженности коэрцитивного поля коэрцитивного слоя дает возможность увеличения диапазона управления пространственным периодом доменной структуры магнитооптического слоя. Кроме того, поскольку динамический диапазон пропорционален отношению максимального размера элемента записи к минимальному, то в предлагаемом способе по сравнению с известным вследствие того, что нагреву подвергается не магнитооптиче ский, а коэрцитивный слой, появляется возможность дополнительного .увеличения динамического диапазона за счет увеличения угла поворота плоскости поляризации считывающего светового луча путем увеличения минимального размера элемента записи, так как в предлагаемом способе минимальный размер элемента записи определяется не толщиной магнитооптического слоя, а толщиной и намагниченностью коэрцитивного слоя, Рассмотрим пример осуществления способа устройством, приведенным на фиг, 1, Перед началом проведения термомагнитной записи на контактные площадки б (фиг. 1) подают импульсный ток, который, проходя по коэрцитивному слою 5, разогревает его до температуры ниже температуры его точки Кюри на 5 — 10 С, это обеспечивает необходимые температурные условия проведения термомагнитной зайиси, Током катушки 7 создают знакопеременное, затухающее по времени.до постоянной напряженности Н магнитное поле, вектор напряженности которого параллелен оси легкого намагничивания коэрцитивнаго слоя, Затухающее знакопеременное магнитное поле стирает записанную ранее информацию с экрана ЭЛТ, а его постоянная составляющая Н намагничивает коэрцитивный слой, ориентируя в направлении легкого намагничивания магнитные моменты относительно небольшой части доменов коэрцитивного слоя, Далее производят термомагнитную запись. На модулятор 13 катодно-модуляторной системы, который является информационным входом устройств", подают напряжение, соответствующее записываемой информации, которое изменяет мощность записывающего электронного луча. Электронный луч, сформированный электронно-оптической системой 11--12 и сфокусированный магнитным полем фокусирующей системы 10, адресуется отклоняющей системой 8 и 9 в определенную точку коэрцитивного слоя 5, в которой будет произведена запись. В данной точке электронный луч нагревает некоторый обьем слоя 5 до оп",.еделенной температуры, близкой к

1748203

25

50 точке Кюри, значение которой определяется мощностью и временем воздействия электронного луча. После окончания воздействия .электронного луча нагретый участок коэрцитивного слоя — элемент записи — остывает, Так как на магнитные домены в остывающем элементе записи воздействует магнитное поле намагниченного коэрцитивного слоя, то домены элемента записи, стремясь занять энергетически выгодное положение минимума потенциальной энергии всей магнитной системы, будут ориентированы так, чтобы вектор намагниченности элемента записи был сонаправлен вектору намагниченности коэрцитивного слоя.

Вследствие значительной температурной зависимости намагниченности коэрцитивного слоя (фиг. 2) величина результирующего поля рассеяния, создаваемая образованным элементом записи, будет определяться как напряженностью намагничивающего поля коэрцитивного слоя, так и максимальной температурой в области элемента записи в момент проведения термомагнитной записи. Кроме того, мощности и времени воздействия электронным лучом пропорциональны также и линейные размеры элемента записи.

: Таким образом; за сче. предваоительного намагничивания коэрцитивного слоя вдоль оси легкого намагничивания появляется возможность управления как намагниченностью, так и линейными размерами элемента записи, Так как ксэрцитивный слой 5 (фиг, 1) наложен на магнитооптическую среду 2 (в случае отсутствия тонкого отражающего слоя 4), то конфигурация доменной структуры магнитооптической среды определяется магнитными полями рассеяния элементов записи на коэрцитивном слое. Следовательно, геометрические размеры и местоположейие элементов термсмагнитной записи на коэрцитивном слое будут определять геометрические размеры,и местоположение доменов магнитооптической среды, ориентированных магнитными полями рассеяния соответствующих элементов записи.

Оптический считывающий луч, проходя через магнитооптическую среду " со стороны подложки 3 и отражающийся От коэрцитивного слоя 5, изменяет плоскость поляризации в соответствии с пространственной конфигурацией доменной структуры магнитооптической среды 4. Таким образом, происходит пространственная модуляция плоскости поляризации считывающего оптического луча элементами термсмагнитной электронно-лучевой записи, Предлагаемое решение позволяег увеличить диапазон термомагнитной записи как вследствие управления намагниченностью в элементе записи, так и линейными размерами элемента записи максимальной температурой нагрева, определяемой мощностью и временем воздействия электронного луча, и за счет возможности увеличения поворота плоскости поляризации считывающего луча путем увеличения толщины магнитооптической среды, а также за счет возможности получения высокой намагниченности в элементе записи и возможности уменьшения минимальных размеров элемента записи уменьшением коэффициента теплопроводности коэрцитивного слоя при условии сохранения относительно низкой температуры точки Кюри коэрцитивного слоя, 20 Применение отражающего считывающий световой луч слоя приводит к дополнительному увеличению динамического диапазона, так как в этом случае увеличивается отражаемая ПМС мощность, что, в свою очередь, позволяет уменьшить влияние поглощения оптической мощности магнитооптической средой и дает возможность дополнительно увеличить угол поворота плоскости поляризации считыва сщегс сЕВтовсго луча путем увеличения толщины магнитооптического слоя.

Предлагаемый способ термсмагнитнсй записи обеспечивает пс сравнению с известным существенное увеличение динамического диапазона записи за счет нанесения ка магнитооптическую среду дэполнитель кого слоя ферромагнитного материала и Намагничивания коэрцитивкого слоя при пр "длагаемых условиях предварительного воздействия на ксэрцитивный слой магнитным полем, а также предлагаемой ориентации вектора напряженности ксэрцитивксго слОя ВдОль Оси легкого намагничиВания ксэрцитивкогс слоя, Это позволяет управлять как линейными размерами, так li нам."гнпченксстью коэрцитивногс слоя в Области элемента записи, г следовательно и увеличить диапазон управления прсстранст .нкым периодом доменной стр ктуры магнитооптического слоя, Кроме того, вследствие того, что кагреву подвергзе,ся не магнитооптический, а ксэрцитивный слой, появляется возможность дополнительного увеличения динамического диапазона за счет увеличения угла поворота плоскости поляризации считывающего светового луча путем увеличения толщины магнитооптического слоя, не ограничивая при этом динамический диапазон минимальным линейным размером элемента записи, При1748203

12 менение отражающего считывающий световой луч слоя приводит к дополнительному увеличению динамического диапазона, Формула изобретения 5

Фиг. <

Ф 8. 2

Составитель Г, Уткин

Техред M.Moðãeíòàë Корректор О. Кравцова

Редактор Э, Слиган

Заказ 2508 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Способ термомагнитной записи на многослойную структуру, содержащую основной слой из магнитооптического. материала и дополнительный слой из ферромагнитно- 10

/ го материала с коэрцитивной силой большей, чем у основного слоя, включающий нагрев многослойной структуры, воздействие стирающим магнитным полем и записывающим лучом, о т л и ч э ю шийся тем, 15 что, с целью повышения динамического диапазона, воздействие стирающим магнитным полем осуществляют в плоскости легкого намагничивания дополнительного слоя, затем до начала воздействия записывающим лучом дополнительный слой размагничивают, воздействуя на него в плоскости легкого намагничивания магнитным полем с напряженностью Н, выбранной из выражения

Нс 9 Н Нс+ 1/2 (Нн Нс), где Н и Н вЂ” коэрцитивная сила и напря- женность поля насыщения дополнительного слоя соответствен но, А/м,