166405. lajstromszámú szabadalom • Planáris mágneses vékonyrétegstruktúra
3 166405 4 Az alábbiakban a találmányt egy konkrét kiviteli példa leírásával és a mellékelt rajzok segítségével világítjuk meg. Az 1. ábra a találmány szerinti planáris mágneses vékonyrétegstruktúra keresztmetszete, a 2. ábra a mágneses rétegek Hc koercitív erejének a közbenső réteg d vastagságától való függése az amorf réteg különféle S érdességei mellett és a közbenső réteg különféle T kicsapódási hőfokai esetén. Az 1. ábrán látható planáris mágneses vékonyrétegstruktúra 1 hordozót, érdes felületű 2 fémréteget, 3 amorf réteget tartalmaz, amelynek X érdességi periódusát a 2 fémréteg X felületi érdességi periódusa határozza meg, továbbá 4 mágneses réteget, amelynek nem mágneses anyagból levő 5 közbenső rétege van, diszkrét zárványok formájában kialakítva, amelyeknek eloszlását a 3 amorf réteg felületi érdessége határozza meg. A 2. ábra 6 jelleggörbéje polírozott hordozón levő rétegstruktúrának felel meg és a Hc koercitív erőnek (ordinátatengely) a T1 hőfokon kicsapatott közbenső réteg d közepes vastagságától (abszcisszatengely) való függését mutatja. Az amorf réteg érdességét az S paraméterrel jellemezzük, amely az érdesség amplitúdójának és periódusának felel meg. A 6 jelleggörbe az S = S0 minimális érdesség esetét mutatja. A 7 jelleggörbe Sx >• S0 érdességű amorf rétegen levő rétegstruktúrának felel meg. A hordozó hőmérséklete a közbenső réteg kicsapódásakor ebben az esetben azonos, vagyis Tx . A 8 jelleggörbe SÍ érdességű amorf rétegen levő rétegstruktúrának felel meg. A közbenső réteg kicsapódási hőfoka ebben az esetben T2 ^-T^ A 9 és 10 jelleggörbe a Hc koercitív erőnek a közbenső réteg d közepes vastagságától való függését az amorf réteg növelt érdessége (S2 >S t a9 jelleggörbénél és S3 =-S 2 a 10 jelleggörbénél) mellett mutatja. A 10 görbe olyan planáris mágneses struktúrának felel meg, amelyben az amorf réteg felületi érdessége S3 , amely ezen struktúra mágneses rétege domainhatárainak szélességével kommenzurábilis. A közbenső réteg kicsapódási hőfoka a 9 és 10 jelleggörbéknél Tx . Az említett 6—10 jelleggörbék analitikus vizsgálata azt mutatja, hogy az amorf réteg felületi érdessége növeli a mágneses réteg Hc koercitív erejét. Ha d = 0 és az érdesség S0 -ról S3 -ra nő, a koercitív erő Hc0 -ról H c3 -ra emelkedik. Ezt a növekedést a domainhatárok magnetosztatikus energiája gradiensének növekedése eredményezi. A X érdességi periódusnak a domainhatár szélességéhez való közeledésével a koercitív erőt növelő rész megfelelően nagyobb lesz. A mágneses réteg nem mágneses anyagból levő közbenső rétegének diszkrét zárványai járulékos energiaesést eredményeznek a domainhatárokon és a mágneses réteg koercitív ereje ennek következtében egy meghatározott maximumértékre nő. (2. ábra, 6 és 7 jelleggörbe). A közbenső réteg d közepes vastagságának további növekedése esetén a Hc koercitív erő esése következik be, ami azzal van összefüggésben, hogy a közbenső réteg diszkrét struktúrája folyamatossá válik és — ennek következtében — kvázi zárt mágneses fluxusú domainhatárok képződnek. A hordozó azon T hőfokának, amelyet a közbenső réteg kicsapódásakor vesz fel, ezen réteg hatékonyságára gyakorolt hatása a 7 és 8 jelleggörbék összehasonlításából látható. A hőmérséklet emelkedése esetén a Hc koercitív erő maximumértéke a Hc ~f(d) jelleggörbén a közbenső 5 réteg nagy d közepes vastagságainak tartományában tolódik el. Ezért a közbenső réteg d vastagságának konkrét értékét a közbenső réteg felviteléhez választott hordozóhőfok határozza meg, Tx -nél áx és T 2 -nél d 2 . A Hc ~f (d) függvény lefolyása (8,9 és 10 jelleggörbe) 10 különféle Sl5 S 2 , S 3 érdességek mellett, a mindenkori hordozónak megfelelően mutatja a diszkrét közbenső rétegnek és az amorf réteg érdességének hatását. Ha azt vizsgáljuk, hogy miképpen növeli a hordozó érdessége a mágneses réteg Hc koercitív erejét, azt álla-15 pithatjuk meg, hogy a koercitív erő mért értékei erősen szórnak (a 2. ábrán Hcl -től H^-ig.). Ez abból ered, hogy igen nehéz a gyakorlatban teljes területen azonos érdességű felületet előállítani. Ha azt a dx közbenső réteg vastagságot választjuk, amely a Hc koercitív erő maxi-20 malis növekedését eredményezi az elérhető minimális Sj érdességgel rendelkező felületen (2. ábra A zóna), ez biztosítja a koercitív erő növekedését és a hordozón való szóródásának csökkentését a H'c —H" c közötti tartományban. A szóródás abszolút értéke H"c —H' c ) a 25 közbenső réteg 8 dx közepes vastagsága reprodukálási pontosságától függ. Az ismertetett találmány szerinti kiviteli változatokban a planáris mágneses vékonyrétegstruktúra alumínium és mangán 98,6—1,4%-os ötvözetéből levő hordozó-30 réteget, nikkel-vas-kobalt ötvözetből levő mágneses réteget, rézből levő közbenső réteget, szilíciummonoxidból levő amorf réteget és alumíniumból levő fémréteget tartalmaz. A leírt planáris mágneses vékonyrétegstruktúra elő-35 állítása a következőképpen történik. Alumínium és mangán 98,6—1,4%-os ötvözetéből levő 1 hordozóra, amelynek felületi minősége 12—13 osztályú, legfeljebb 5 • 10~5 Hgmm-es vákuumban, legalább 50 Oersted erősségű homogén mágneses térben 40 vákuumkondenzáció útján 500—700 angstrom vastagságú 2 alumíniumréteget viszünk fel, 160—220 °C hordozóhőfok és 5—15 angström/mp felszórási sebesség mellett. Az alumíniumréteg 1 az hordozó felületén érdességét hoz létre, amelynek X periódusát 500—700 angst-45 röm alimíniumvastagság-tartományban az alumíniumkondenzáció első pillanatában jelen levő kristálygócok sűrűsége határozza meg. Ennek a folyamatnak meghatározó tényezői a T hordozóhőmérséklet valamint a felszórási sebesség. Ezen paramétereknek az említett 50 határok közötti alkalmas megválasztásával lehetséges az alimínium felületén olyan X érdességi periódus tartása, amely megfelel a 4 mágneses réteg domainhatárai szélességének. Ezután a 2 alumíniumrétegre 180—200 °C T hordozó-55 hőmérséklet és 80—240 angström/mp kondenzációs sebesség mellett 0,5—1,5 p.m bastagságú 3 amorf szilíciummonoxid-réteget szórunk fel. A 3 szilíciummonoxid rétegre a 4 mágneses réteg első nikkel-vas-kobalt ötvözetből levő 200—650 angstrom vastagságú rétegét 60 170—200 °C hőmérséklet és 8—-16 angström/mp kondenzációs sebesség mellett visszük fel. A 4 mágneses réteg első rétegére 5 réz közbenső réteget viszünk fel 10—55 angstrom közepes vastagságban á réz felszórásakor fennálló T hordozóhőfoktól függően. A réz konden-65 zációs sebessége 20—30 angström/mp. A réz közbenső 2
