Способ изготовления носителя информации с полосовыми и магнитными доменами Советский патент 1984 года по МПК G11C11/14 

О5

4

о о Изобретение относится к вычис.читсльной технике и может быть нснользовано нри построенни запоминающих устройств на плоских магнитных доменах. Известен снособ изготовления носителя информации на полосовых магнитных доменах (ПМД), основанный на формировании в высококоэрцитивном массиве ферромагнитной пленки низкокоэрцитивных каналов и создании в них ПМД. Согласно этому способу тонкую пленку пермаллоя, напыляют на слой алюминия, в котором предварительно методами фотолитографии вытравливают каналы определенной конфигурации 1|. Недостатком этого способа является относительно невысокая плотность записи информации. Это обусловлено тем, что изготовление каналов шириной в несколько микрон технологически затруднительно. Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является способ изготовления носителя информации с ПМД, основанный на вырезании пемагп1 тной подложки и нанесении па нее ферро.магпитпой пленки методом вакуумной конденсации при наклонном падении молекулярного пучка. Условия конденсации и толщину пленки выбирают таким образом, чтобы обеспечить возникновение полосовой до.мепной структуры. Затем пленку размагничивают переменным магнитным полем, направлепным вдоль проекции молекулярного пучка на плоскость пленки с амплитудой, плавно убывающей от значения, большего поля насып1,ения, до нуля. Внешними магнитными полями формируют области неоднородной намагниченности внутри полосовых доменов. Эти области выполняют роль подвижных областей, передвигаемых по неподвижным доменам 2. Недостатком известного способа является невысокое качество получаемого носителя информации. Это обусловлено тем, что в носителе, полученном согласно известному способу, информационный домен не имеет строго определе той ориентации вектора намагниченности Is. А усредненная ориентация вектора «, может испытывать флуктуации по площади пленки вследствие наличия дисперсии осей легкого намагничивания в поликристаллическом материале. Кроме того, при продвижении информационных доменов по каналам возможны неконтролируемые изменения их размеров, что связано с ф.чуктуацией величины намагниченности naciiiщения, а также с амплитудой и пространственной дисперсией параметров магнитной анизотропии в поликристаллических пленках пермаллоя. Невысокое качество носителя, изготовленного согласно известному способу, обусловлено также малым отличием в ориентации вектора IgB области неоднородной на0:, магниченпости iio сравпеппю с остальной неперемагииченпой частью полосового домента. 1оэтому В113 ализация эти.х областей магнитооптически очепь затруднительна. Пелью изобретения является повыщение надежности изготовления носителя информации. Поставленная цель достигается те.м, что согласно способу изготовления носителя информации с ПМД, основанному на ориентированном вырезании пластины из .монокристалла магнитомпогоосного материала с наведенной о.чнооспой анизотропией и формировании н пей капа.чоа продвижения ПМД, вырезание пластины из монокристалла магИитомпогоосного материала с laвeдeннoй одноосной анизотропией осуществляют под углом к оси наведенной одноосной анизотропии, отличным от 90°, а формирование капалов продвижения ПМД осуществляют намагничиванием нластипы .магнитны.м поле.м в периодически повторяющихся областях. CyninocTb изобретения состоит в следуюп1ем. В кристаллах феррит-гранатов, у которых естественная .многоосная и наведенная одноосная магнитная анизотропия сравнимы по величине (так называемые псевдоодноосные ферриты-гранаты), вид доменной структуры и закономерности ее поведения в магнитных полях определяются в разной мере как естественной многоосной, так и наведенной одноосной магнитной анизотропией. В пластине, вырезанной из монокристалла под углом 90° к оси наведенной одноосной анизотропии, по аналогии с одноосными магнетиками, векторы намагниченности в доменах 1 ориентируются вдоль оси наведенной анизотронии. Однако доменная структура при этом, не и.меет вид изотропного лабиринта как в чисто одноосных кристаллах. Вс./1едствие влияния .многоосной анизотропии, доменные границы ориентируются в плоскости пластинки вдоль определенных кристаллографических осей. Как показывают наблюдения, направление выстроенности доменов .можно .можно изменять, воздействуя па пластину параллельным ее поверхности полем Н((В частности, при измепении ориентации поля Н, от О до 360° отпосителык) выбранного панравления доменные, границы в пластине выстраиваются вдоль одного из трех кристаллог 2афических падравлепий типа , либо - 21j, либо - 211. Когда пластина вырезапа таким образом, что ось легкого намагншчивания наведенной одноосной анизотропии монокристалла точно совпадает с lllh перпендику.пярной плоскости п.1астины (т. е. под углом 90°), то все ориентации 112 в плоскости являются равноправными. Это означает, что после размагничивания пластины переменным магнитным полем с убывающей до куля амплитудой, направленным перпендикулярно 1ЛОСКОСТИ пластины, в ней формируются три системы полосовых доменов, в каждой из которых границы ориентированы вдоль одной из осей 1127Для того, чтобы выделить одно из направлений 112, как преимущественную ось анизотропии, пластину вырезают под углом к оси наведенной анизотропии, не равным 90°. Величина угла определяется из условия,чтобы доменные границы после размагничивания пластины переменным полем ориентировались вдоль проекции оси наведенной анизотропии на плоскость образца. Таким образом формируют в плоскости носителя преимущественную ось анизотропии. Величина угла зависит от величины и характера магнитной анизотропии Конкретной пластины и различна для пластины разного состава. Для устранения остаточного влияния многоосной анизотропии, проявляющегося в том, что часть доменных границ по своей ориентации отклоняется от преимущественной оси анизотропии, на носитель дополнительно воздействуют магнитным полем, величину и ориентацию которого определяют из условия образования в пластине одной системы строго параллельных друг другу доменных границ. Существенным влиян-ием многоосной анизотропии может быть в случае малых углов отк.лонения оси наведенной одноосной анизотропии от нормали к плоскости носителя, т. е. когда пластина вырезана к оси наведенной одноосной анизотропии под углами 89-87°. Регулярная полосовая доменная структура может быть получена и в эпитаксиально выращенных монокристаллических пленках феррит-гранатов, у которых подложка .вырезана под углом к оси наведен ной одноосной анизотропии, отличным от 90°. В пластине, вырезанной из монокристалла магнитомногоосного материала с наведенной одноосной анизотропией под углом к оси наведенной одноосной анизотропии, величина которого определяется формированием в плоскости пластины преимущественной оси анизотропии, наблюдается полосовая доменная структура. Границы полосовых доменов направлены вдоль преимущественной оси анизотропии, совпадающей с проекцией оси наведенной анизотропии на плоскость пластины. Воздействием магнитного поля можно перемагнитить участки периодически повторяющихся областей (полосовых доменов) и создать таки.м образом новые домены, которые магнитными полями можно продвигать вдоль старых доменов. Границы старых доменов при этом не смещаются и не изменяют свою ориентацию, т. е. остаются неподвижными в некотором интервале полей. Подвижный домен при этом выполняет роль информационного домена, а неподвижный домен играет роль канала продвижения. Наличие информационного домена в определенном месте в плоскости носителя информации соответствует записи логической «1, а отсутствие - записи логического «О. Для изменения направления выстроенности каналов продвижения ПМД на пластину воздействуют паралл.ельным ее поверхности магнитным полем, превышающим по величине поле насыщения пластины и ориентированным вдоль направлений 112, составляющих с исходным направлением выстроенностп каналов угол, отличный от 0°. Поле может быть постоянным или знакоиерсменным. Пример. Монокристалл феррита-граната ТЬЕг Gd) FejO,, выращенный из раствора в расплаве, приклеивается на гониометрический столик. В этом кристалле ось анизотропии, наведенная в процессе роста монокристалла, совпадает с кристаллографической осью 111. С помощью метода Лауэ выводится кристаллографическая плоскость, составляющая с осью 111 угол 84°. После этого гониометрический столик с кристаллом устанавливается на станке для резки кристаллов. Алмазным диском с внешней режущей кромкой от монокристалла отрезается плоскопараллельная пластина. Пластина механически шлифуется и полируется на алмазных пастах с постепенно уменьшающимся размером зерна до толщины 100 мкм и для снятия деформированного слоя полируется химически в ортофосфорной кислоте при 380°С в течение 15 с. Для получения равновесной доменной структуры пластина размагничивается переменным магнитным полем с амплитудой, плавно убывающей от значения большого поля насыщения (100 Э) до 0. После этого пластина помещается на столик поляризационного микроскопа между анализатором и поляризатором, с помощью эффекта Фарадея в ней наблюдается регулярная система полосовых доменов, намагниченных вдоль 111 и 111, границы этих доменов располагаются вдоль направления 211, совпадающего с проекцией оси наведенной одноосной анизотропии 111 на плоскость пластины. Затем на периодически повторяющиеся области воздействуют магнитным полем от проводника с током соответствующей полярности и амплитуды и таким образом перемагничивают заданные участки чередующихся полосовых доменов. Перемагниченные участки представл51.ют собой домены, имеюнше ориентацию Ig , отличную от направления Ц в остальной неперемагниченной части домена. В информационном домене вектор Ig

направлен, например, вдоль 111, а в канале - вдоль 111. Таким образом, угол между векторами в информационном домене и канале составляет 70°, поэтому между ними наблюдается значительный оптический контраст.

В магнитном носителе, изготовленном согласно предложенному способу, перемагннченные участки полосовых доменов представляют собой домены, т. е. области однородной намагниченности, в которых вектор Tg ориентирован строго вдоль определенной кристаллографической оси. Так как в монокристаллах и монокристаллических пленках ферритов-гранатов отсутствует дисперсия осей легкого намагничивания, то по плоскости носителя вектор 1 не испытывает в них флуктуации. В данном случае размеры информационных доменов однозначно определяются константами материала и не испытывают колебаний по плоскости носителя. Кроме того, перемагниченные и ненеремагниченные участки полосовых доменов имеют существенно различные по величине нормальные компоненты векгоров намагниченности, поэтому они четко различаются по магнитооптическому контрасту как серые и черные области. Все это свидетельствует о том, что предложенный

способ по сравнению с известным позволяет изготавливать магнитный носитель более высокого качества.

За базовый объект был -выбран способ

изготовления магнитного носителя информации, включающий нанесение магнитной пленки FeNiCo на стеклянную подложку и избирательное повышение коэрцитивной силы магнитной пленки, осуществляемое различными методами 1.

Преимунхество предложенного способа изготовления носителя информации по сравнению с объектом, выбранным за базовый, заключается в следуюп1ем. Для повыщения плотности записи информации в баl зовом объекте . необходимо применение материалов с малой намагниченностью насыщения/ g. В то же время уменьщение приводит к снижению- эффективности считывания информации.

Согласно предложенному способу магнитный носитель изготавливается из феррит-граната, имеющего по сравнению с пермаллоем меньшую намагниченность насыщения, практически на порядок величины. Это может позволить получать в данном

5 случае инфор.мационные домены MeHbUJHx размеров и, таким образом, реализовать болыпую плотность записи информации.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НОСИТЕЛЯ ИНФОР.МАЦИИ С ГЮЛОСОВБ1A-IH МАГНИТНБ1МИ ДОЛ ЕНАЛ И, основанный на ориентированном вырезании пластины из монокристалла магнитомногоосного материала с наведенной одноосной анизотроиией и формировании в ней каналов продвижения полосовых магнитных доменов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности изготовления носителя информации, вырезание пластины из монокристалла магнитомногоосного материала с наведенной одноосной анизотропией осу|дествляют под углом к оси наведенной одноосной анизотро 1ии, отличным от 90°, а формирование каналов продвижения полосовы.ч магнитных доменов осуществляют намагничиванием пластины магнитным нолем в периодически повторяющихся областя.ч. «г