DE3242015C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein magnetisches Aufzeichnungsmedium, umfassend ein Substrat und eine darauf ausgebildete dünne, magnetische Metallschicht.

Ein derartiges magnetisches Aufzeichnungsmedium ist beispiels­ weise aus der DE-OS 27 18 739 bekannt. Bei diesem Typ eines magnetischen Aufzeichnungsmediums ist anstelle der herkömm­ lichen magnetischen Beschichtung mit einer magnetischen Masse, welche ein Bindemittel und ein Magnetpulver enthält, eine dünne magnetische Metallschicht vorgesehen, welche durch Plat­ tierung, Dampfabscheidung oder Sputtern ohne Verwendung eines Bindemittels ausgebildet ist. Die Grenze der Magnetaufzeichnungsdichte wird in großem Aus­ maß beeinflußt durch das Verhältnis von Entmagnetisie­ rungsfeld zu Koerzitivkraft der dünnen Schicht. Die Stär­ ke des Entmagnetisierungsfeldes steht in Beziehung zu der Sättigungsmagnetflußdichte und der Dicke der dünnen Schicht. Es ist ferner notwendig, daß das S/N-Verhältnis zumindest einen zulässigen Pegel aufweist. Verglichen mit den herkömmlichen magnetischen Aufzeichnungsmedien vom Beschichtungstyp weisen die dünnen, magnetischen Metall­ schichten eine größere Sättigungsmagnetflußdichte auf, wodurch ein höherer Ausgang erreichbar ist und ein größe­ res S/N-Verhältnis erzielt werden kann. Darüber hinaus weist die Schicht eine geringe Dicke auf, und es ist eine relativ hohe Koerzitivkraft erreichbar, was es möglich macht, die Entmagnetisierung der Magnetaufzeichnung we­ sentlich zu reduzieren.

Als Hauptmaterial für die dünnen, magnetischen Metall­ schichten werden herkömmlicherweise Kobaltlegierungen, wie Co-Si, Co-Fe-Ni und Co-Cr, verwendet. Bei diesen Ma­ terialien bestehen jedoch gewisse Probleme im Hinblick auf ihre Kosten sowie die Unsicherheit einer ständigen Versorgung mit Rohmaterialien in der Zukunft. Diese Schwierigkeiten stellen ein Hindernis für die Massenher­ stellung dar.

Unter Berücksichtigung des jüngsten Trends zur Energie- und Rohstoffeinsparung wurden verschiedene Untersuchun­ gen der Nicht-Co magnetischen Materialien durchgeführt, d. h. Materialien, bei denen kein Co verwendet wird. So wurde beispielsweise auf dem Gebiet der Permanentmagneten festgestellt, daß ein Magnet aus einer Mn-Al-C-Legierung überlegene Eigenschaften aufweist (JA-AS 31 448/79).

Auch auf dem Gebiet der dünnen Schichten ist berichtet worden, daß dünne Mn-Al- und Mn-Al-Cu-Schichten, die durch Dampfabscheidung gebildet wurden, eine maximale Sättigungs­ magnetflußdichte von 0,1 T (1000 G) und eine maximale Koerzitiv­ kraft von 99 472 A/m (1250 Oe) ermöglichen und somit ausgezeichnete Eigen­ schaften als magnetische Aufzeichnungsmedien aufweisen (z. B. in Journal of Applied Magnetic Science Association, Band 5, Nr. 2, 1981).

Die durch ein Dampfabscheidungs-Verfahren ausgebildeten Mn-Al- und Mn-Al-Cu-Dünnschichten weisen jedoch die fol­ genden Nachteile auf. Es ist bei dem Dampfabscheidungs- Verfahren erforderlich, das Substrat während der Zeit der Dampfabscheidung bei einer so hohen Temperatur wie 300 bis 400°C zu halten. Daher kann bei diesem Verfahren ein Poly­ merisatfilm nicht als Substrat verwendet werden, und das Verfahren kann nicht angewendet werden, um ein Magnetband oder eine flexible Scheibe herzustellen. Ein weiterer, we­ sentlicher Nachteil besteht darin, daß die Sättigungsmagnet­ flußdichte, die auf diese Weise erzielbar ist, um etwa eine Größenordnung von Zehnern kleiner ist als die, welche mittels eines Co-Dünnfilms erzielbar ist.

Man kann erwarten, daß die Sättigungsmagnetflußdichte ge­ steigert wird, indem man der Mn-Al-Legierung Kupfer in einer Menge innerhalb eines bestimmten Bereichs einver­ leibt, wenn auch dadurch die Koerzitivkraft zu einem ge­ wissen Ausmaß verringert werden kann. Von den Erfindern wurden umfangreiche Untersuchungen der Filmbildungstech­ nik mit dem Ziel durchgeführt, eine dünne, magnetische Metallschicht für ein magnetisches Aufzeichnungsmedium aus einer Mn-Al-Cu-Legierung herzustellen, ohne daß da­ bei die mit dem obenerwähnten Dampfabscheidungs-Verfah­ ren verbundenen Nachteile auftreten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit die Schaffung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums, bei dem ein Polymerisatfilm als Substrat verwendet werden kann und eine dünne, magnetische Metallschicht mit hoher Sättigungsmagnetflußdichte und hoher Koerzitivkraft ausgebildet werden kann, so daß das Aufzeich­ nungsmedium für Aufnahmen mit hoher Signaldichte brauchbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein magnetisches Aufzeichnungsmedium gemäß Anspruch 1, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die magnetische Metallschicht mittels eines Sputterver­ fahrens ausgewählt ist, eine Dicke von 0,1 bis 1,0 µm aufweist und zusammengesetzt ist aus 5 bis 20 Gew.-% Cu und einem Rest, bei dem es sich um Mn und Al handelt, wobei das Gewichtsver­ hältnis von Mn zu Al innerhalb eines Bereichs von 65 zu 35 bis 75 zu 25 liegt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine graphische Darstellung, in der die Ände­ rungen der magnetischen Eigenschaften einer dünnen Mn- Al-Cu-Schicht in Abhängigkeit von der Änderung des Kupfer­ anteils dargestellt sind.

Das Sputterverfahren ist ein Verfahren, bei dem bei Durch­ führung einer Glühentladung in einer vakuumbeaufschlag­ ten Inertgasatmosphäre die Gasionen angetrieben werden, um mit der Kathode (d. h. dem Target) zu kollidieren und dabei das Kathodenmaterial in Form von Atomen oder Gruppen von Atomen zu verdampfen. Die auf diese Weise gesputterten (verdampften) Metallatome werden auf einem Substrat ab­ geschieden, das nahe der Anode angeordnet ist, wobei sich auf dem Substrat die dünne Metallschicht ausbildet. Um den Temperaturanstieg des Substrats zu verhindern, hat sich eine Sputtervorrichtung vom Magnetron-Typ als beson­ ders effektiv erwiesen, bei der ein Magnet hinter der Kathode (d. h. dem Target) in der Weise angeordnet ist, daß ein magnetisches Feld senkrecht zu dem elektrischen Feld in dem Entladungsraum orientiert wird. Diese Sput­ tervorrichtung vom Magnetron-Typ ist so gebaut, daß die durch die Entladung erzeugten Elektronen durch das ma­ gnetische Feld gedreht werden und ihnen eine Abdrift ge­ stattet wird. Auf diese Weise wird verhindert, daß die Elektronen zum Substrat strömen, welches der Kathode ge­ genüberliegend angeordnet ist, wodurch wiederum der Tem­ peraturanstieg des Substrats unterdrückt wird. Ein wei­ terer Vorteil besteht darin, daß die Sputtervorrichtung vom Magnetron-Typ ein Sputtern mit hoher Geschwindig­ keit ermöglicht.

Unerwarteterweise wurde festgestellt, daß bei der Anwen­ dung eines derartigen Sputterverfahrens es nicht nur möglich ist, den Anstieg der Substrattemperatur zu ver­ hindern, sondern daß es auch möglich ist, die Sättigungs­ magnetflußdichte zu steigern, und zwar um ein Mehrfaches des Wertes der Mn-Al-Cu-Schicht, die durch das Dampfab­ scheidungs-Verfahren erhältlich ist. Es wird angenommen, daß dies der Tatsache zuzuschreiben ist, daß die Energie der Atome, die bei dem Sputterverfahren in das Substrat einschlagen, viel größer ist als bei dem Dampfabschei­ dungsverfahren.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird das Kupfer in einer Menge von 5 bis 20 Gew.-% ein­ verleibt, wobei der Rest zusam­ mengesetzt ist aus Mn und Al mit einer vorbestimmten Pro­ portion sowie unvermeidbaren Verunreinigungen. Das Ver­ hältnis von Mn zu Al liegt innerhalb eines Bereiches von 65 : 35 bis 75 : 25 (nach Gewicht). Das optimalste Verhält­ nis beträgt 71 : 29 (nach Gewicht). Falls das Verhältnis von dem optimalen Verhältnis abweicht, fallen die magne­ tischen Eigenschaften scharf ab, und falls das Verhältnis von dem obengenannten Bereich abweicht, geht die ferro­ magnetische Eigenschaft verloren.

Die Dicke der Schicht liegt innerhalb eines Bereichs von 0,1 bis 1,0 µm. Falls die Dicke geringer als 0,1 µm ist, neigt das S/N-Verhältnis (Signal/Rausch-Ver­ hältnis) dazu, schlechter zu werden. Falls andererseits die Dicke 1,0 µm übersteigt, wird es unmöglich, eine hohe Signaldichte bei der Aufzeichnung zu erzielen.

Das Substrat kann aus jedem Material bestehen, das her­ kömmlicherweise für magnetische Aufzeichnungsmedien ver­ wendet wird. Bevorzugte Materialien für das Substrat um­ fassen Polymerisate, wie Polyester, Polyimid und Polyamid.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels näher erläutert.

Beispiel

Eine dünne Mn-Al-Cu-Schicht wird mittels einer Hochfre­ quenz-Magnetron-Sputtervorrichtung ausgebildet. Die Schicht ist zusammengesetzt aus 7 Gew.-% Cu und zum Rest aus 93 Gew.-% Mn und Al in einem Gewichtsverhältnis von Mn zu Al von 71 : 29. Folgende Bedingungen wurden bei dem Sputter­ verfahren angewendet: der Hintergrundgasdruck betrug 6,66×10^-5 Pa (5,0×10^-7 Torr) (in der Kammer); die Ar-Gasströmungsrate (ausgedrückt durch den Druck in der Kammer, wenn Ar in einem Gleichgewichtszustand zugeführt wurde) war 5,33×10^-1 Pa (4,0× 10^-3 Torr); der Ar-Gasdruck war 5,33×10^-1 Pa (4,0×10^-3 Torr) (d. h. die direkte Strömung); die hochfrequente elektrische Leistung war 1,6 kW und die Substrattemperatur betrug 230°C. Bei dem Substrat handelte es sich um eine Polyimidfolie (Film) und die Sputterzeit betrug 5 min.

Die magnetischen Eigenschaften der auf diese Weise gebil­ deten Schicht wurden bestimmt. Die Koerzitivkraft betrug 41 380 A/m (520 Oe), die Sättigungsmagnetflußdichte betrug 0,427 T (4270 G) und das Winkelverhältnis betrug 0,57. Diese magnetischen Ei­ genschaften sind für ein magnetisches Aufzeichnungsmedium geeignet. Insbesondere die Sättigungsmagnetflußdichte war um ein Mehrfaches höher als die einer ähnlichen Schicht, welche durch das Dampfabscheidungsverfahren erhalten wur­ de. Anschließend wurde das Sputtern unter Anwendung der gleichen, obengenannten Bedingungen durchgeführt, wobei jedoch der Kupferanteil variiert wurde. Die magnetischen Eigenschaften der dabei gebildeten Schichten wurden be­ stimmt. Das den Rest der Zusammensetzung, mit Ausnahme des Kupfers, ausmachende Mn und Al wurde jeweils bei ei­ nem konstanten Gewichtsverhältnis von 71 : 29 gehalten. Die auf diese Weise erhaltenen Ergebnisse sind in der graphischen Darstellung der Fig. 1 gezeigt.

Aus der graphischen Darstellung geht hervor, daß der zweckentsprechende Anteil des Kupfers höchstens 25 Gew.-% beträgt. Man sieht, daß innerhalb des Bereichs, in dem der Anteil des Kupfers 5 bis 20 Gew.-% beträgt, es mög­ lich ist, Materialien zu erhalten, welche eine hohe Sät­ tigungsmagnetflußdichte aufweisen, ohne daß es zu einer wesentlichen Verringerung der Koerzitivkraft kommt.

Wie vorstehend beschrieben, wird erfindungsgemäß eine dünne, magnetische Mn-Al-Cu-Metallschicht, die für ein ma­ gnetisches Aufzeichnungsmedium geeignete magnetische Ei­ genschaften aufweist, erfolgreich auf einem Polymersub­ strat ausgebildet, und zwar mittels eines Sputterverfah­ rens, insbesondere eines Magnetron-Sputterverfahrens, ohne daß es zu einem thermischen Abbau oder einer Beschädigung des Substrats kommt. Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine dünne, magnetische Metallschicht herzu­ stellen, die ausschließlich aus leicht verfügbaren Mate­ rialien zusammengesetzt ist und für ein Aufzeichnungs­ medium mit hoher Signaldichte brauchbar ist, von dem an­ genommen wird, daß es in der Zukunft in gesteigertem Maße gefordert wird. Die vorliegende Erfindung leistet somit auf diesem technischen Gebiet einen wesentlichen Beitrag.

Claims (4)

1. Magnetisches Aufzeichnungsmedium, umfassend ein Substrat und eine darauf ausgebildete dünne, magnetische Metallschicht, da­ durch gekennzeichnet, daß die magnetische Metallschicht mittels eines Sputterverfahrens ausgebildet ist, eine Dicke von 0,1 bis 1,0 µm aufweist und zusammengesetzt ist aus 5 bis 20 Gew.-% Cu und einem Rest, bei dem es sich um Mn und Al handelt, wobei das Gewichtsverhältnis von Mn zu Al innerhalb eines Bereichs von 65 zu 35 bis 75 zu 25 liegt.

2. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne, magnetische Metallschicht mittels eines Magnetron-Sputterverfahren ausgebildet ist.

3. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von Mn zu Al etwa 71 zu 29 beträgt.

4. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus einem Polymerisat, ausgewählt unter Polyester, Polyimid und Polyamid, besteht.