Магнитооптический носитель информации Советский патент 1989 года по МПК G11C11/14 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении магнитооптических запоминающих устройств.

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

Магнитооптический носитель информации содержит немагнитную подложку, на которой расположены отражл;сяций

слой, доменосодержашая аморфная гшен-- ка с магнитной анизотропией, перпендикулярной поверхности пленки, и прозрачный пассивирующий слой. При этом доменосодержащая пленка выполнена ич сплава по меньшей мере одного pe. jKo- земельного элемента из группы гадолиний - Tep6in i - диспрозий и по мсш.игг-й мере одно1 о переходного метал.па из группы железо - кобальт - хром толщи

нон (0,5 - 20) с размером доменов (0,1 - 5) и с углом магнитооптического вращения плоскости поляризации не менее 0,2А° при длине волны 0,6328 10 м и не менее 0,4° при длине волны (0,780 - 0,850)-10 м Соде ржание редкоземельного элемента и переходного металла в сплаве составляет соответственно 16-35 и 84 - 65 ат.%.

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 затвердева- ет, образуя аморфную объемную 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 зффективным способом нанесения тонкой пленки является напыление. Условиями для напыления аморф ных тонких пленок являются: первоначальный вакуум менее 1 50 торр, давление при распылении от 3 10 до 2 , предварительное распыление материала из источника напыле- ния, чтобы очистить его поверхность, температура подложки 30 - 100 С, парциальное давление аргона.

В процессе катодного напыления ионы газообразного аргона бомбардируют катодную мишень из твердого сплава в распылительной камере, выбивая атомы металлов за счет передачи момента ускоренных ионов к атомам металлов вблизи поверхности мишени. Катод на- каляется, а масса ионизованного газа меткду 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 из любо бого материала, обладающего стабиль- ностью размеров, чтобы свести до минимума вариации радиальных смещений во время записи и воспроизведения. Можно также использовать полупровод5

5

0 5 0

5

ники, изоляторы или металлы. Подходящие подложки включают стеюю, 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, дакщего 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, из основной пленки при повторном напылении.

Радиочастотное напыление (а не напыление при постоянном токе) можно использовать 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 ), 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 пленки обычно составляет 0,5 - 4,0 А/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.

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 непассисодержание кислорода составляет 55 - 62 ат.%). Анализ глубинного профиля показывает, что содержание Ю1слорода в пределах пленок Gd-Tb-Fe в 200 раз меньше, чем в ЗЮд , и составляет 0,3 ат.%.

При нанесении намагничиваемой аморфной пленки на отражающий слой

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)^.10^-8 м с размером доменов (0,1-5)^.10^-8 м и с углом магнитооптического вращения плоскости поляризации не менее 0,24° при длине волны 0,6328^.10^-6 м и не менее 0,4° при длине волны (0,780-0,850)^.10^-6 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.

вированной пленки. В некоторых случа- д магнитооптическое вращение возрасях коэрцитивность Hj изменяется на порядок величины. Эти изменения особенно важны в системе оптической памяти, поскольку взаимодействие считы вакщего оптического луча и запоминаю щих материалов на основе редкоземельных переходных металлов происходит в первых 150 - 200 А пленки. Возможно, что окисление редкоземельного элемента является основной причиной измене НИИ характеристик тонкой пленки на поверхности.

Пассивация представляет собой из менение химически.активной металлической поверхности в существенно ме- нее реакционное состояние. Покрывая пленки редкоземельных элементов и переходных металлов пассивирующим слоем, обычно состоящим из пленки толщиной не более 300 А SiOх (где х нельше 2), устраняют изменение характеристик со временем,причем получаю более высокие значения магнитооптического вращения, чем полученные ранее для пленок редкоземельных элементов и переходных металлов без такого слоя. Это является существенным увеличением стабильности магнитооптических запоминакщих материалов из редкоземельных элементов и переходных металлов. Другими материалами, которые можно использовать для пассивирующего слоя, являются: двуокись титана, SiOj, окись церия, окись алюминия и нитрид алюминия

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

5 0

5 О

5

0

0

5

тает 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. Счи- тывакщий луч, отраженный от магнитооптического носителя, имеет регулярную компоненту I, и магнитооптически наведенную компоненту 1м. Величина эффекта вращения света 1.

определяется как собственными свойствами носителя, так и возможностью 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 5 примесей на прохождение считывающего луча (эти носители обычно называют интерференционно-усиленными носителями) . Чувствительность магнитного тонкого слоя изменяется в зависимости от толщины диэлектрического интерференционного слоя, покрывающего 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.

стиролбутадиеновым полимером) полированного алниинневого диска, который предвярительно очищают. Раствор полимера (например, раствор, содержащий 47( твердых веществ в растворителе с температурой кипения свьше 140 С) наносят на диск гфи 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 слрем окиси хрома (чтобы способствовать адгезии отражательного слоя к подложке) с помощью магнетрон- ного напыления при использовании мишени из 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 210 торр, чтобы

получить нуклеацию слоя, способствующего адгезии, толщиной 40 А, Другими пригодными первичными материалами могут быть окислы титана, тантала и алюминия. Поверх этого наносят отра- жамдий слой меди толщиной 1000 А с помощью вакуумного

резистивного испарения при фоновом давлении 2-10 торр Полученную таким образом подложку очищают распылительные травлением в течение 60 с при напряжении смещения 300 В в присутствии аргона. Промежуточную стеклянную пленку субокиси кремния SiOj наносят путем напьшения из дымового источника моноокиси крем- 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 на- получив фоновое давление

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, Стеклянное покрытие толщиной 1360 А наносят из дымового источника SiO в вакууме при давлении ниже 9,040 в вакууме при давлении ниже 9,0 торр.

Мишень из сплава, которую используют для получения данной магнитооппыления.

1,,

-.-7

0

5

О

с о

З

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

В таблице приведены различные магнитооптические свойства полученного образца (34 - 195), исследованного по примерам 1 - 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 115 мм,

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

Стирание можно осуществить путем записи новой информации на старых участках носителя либо просто подвергая какой-нибудь данный участок но- . сителя 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 в первоначальном направлении иасьш1ения, для которог 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,

Форму.ла изобретения

1, Магнитооптический носитель информации, содержащий немагнитную подложку, на которой расположены отражающий слой, доменосодержащая аморфная пленка с магнитной анизотропией, перпендикулярной поверхности пленки, и прозрачный пассивирующий слой, о т- личающийся тем, что, с целью увеличения отношения сигнал/шум при считывании информации, доменосо