DE69127604T2 - Dünne Schicht aus einem polykristallinen Granat für magneto-optisches Aufzeichnungsmedium - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine polykristalline Granatschicht bzw. -schichtstruktur für ein magneto-optisches Aufzeichnungsmedium und insbesondere eine polykristalline Granatschicht für ein magneto-optisches Aufzeichnungsmedium, die aus feinen Kristallkörnern besteht und dazu geeignet ist, ein von Korngrenzen des Granat-Vielkristalls oder Polykristalis ausgehendes Rauschen zu reduzieren.
• Ein Granatoxid ist ein Material, das sehr gut geeignet ist als Aufzeichnungsmaterial oder als Material für eine magneto-optische Vorrichtung, wie beispielsweise ein magnetooptisches Aufzeichnungsmedium, einen optischen Isolator oder einen Magnetfeldsensor. Weil dieses Material in einem amorphen Zustand allgemein nichtmagnetisch ist, wird es in einem Einkristall- oder Vielkristall- bzw. Polykristallzustand verwendet. Folykristalliner Granat, der kostengünstig hergestellt werden kann, hat, weil Korngrenzen vorhanden sind, jedoch minderwertigere optische, magnetische und magnetooptische Eigenschaften als Einkristall-Granat. Insbesondere ist eine Verbesserung der Leistungsfähigkeit bzw. der Qualität von polykristallinem Granat erforderlich, um den polykristallinen Granat als magneto-optisches Aufzeichnungsmedium zu verwenden.
• Ein magneto-optisches Aufzeichnungsverfahren ist zum Erzielen einer hohen Aufzeichnungsdichte und einer hohen Zuverlässigkeit am zweckmäßigsten. Das Granatmaterial, das eine hohe Korrosionsbeständigkeit und einen sehr guten magneto-optischen Effekt bei kurzen Wellenlängen aufweist, wird als zukunftsträchtigstes Material für die nächste Generation magneto-optischer Aufzeichnungsmedien betrachtet. Durch dieses Material können Nachteile, wie beispielsweise eine geringe Korrosionsbeständigkeit und ein geringer magnetooptischer Effekt, eines bereits verwendeten amorphen Seltenerd-Übergangsmetalls überwunden werden.
• Als Verfahren zum weiteren Verbessern der Aufzeichnungsdichte wurde auch eine Mehrfachauf zeichnung durch eine mehrlagige Schichtstruktur vorgeschlagen, bei der die Lichtdurchlässigkeit von Granat ausgenutzt wird, wie in "the Digests of the 10th Annual Conference on Magnetics in Japan", 31 (1986) von Ito et al. beschrieben wird.
• Außerdem ist bekannt, daß, wenn die Granatschicht mit einem herkömmlichen anderen metallischen magneto-optischen Aufzeichnungsmedium, z.B. einer amorphen Seltenerd-Übergangsmetallegierungsschicht oder einer mehrlagigen Struktur aus Pt und Co oder Pd und Co, kombiniert wird, der magnetooptische Effekt durch Ausnutzung des dadurch erhaltenen großen Faraday-Drehwinkels verbessert werden kann, was geeignet ist, um eine hohe Leistungsfähigkeit bzw. Qualität eines magneto-optischen Aufzeichnungsmediums zu erhalten.
• Eine auf einem Gallium-Gadolinium-Granat- (GGG) Einkristallsubstrat ausgebildete, Wismut- (Bi) substituierte Granatschicht zeigt eine hohe Leistungsfähigkeit bzw. Qualität durch ein Trägerwellen/Rauschverhältnis (Rauschabstand unter Normalbedingungen) von 60dB bei der Aufzeichnung und bei der Reproduktion (H. Kano et al.: IEEE Trans. Mgn. MAG-25(5), 3737 (1989)). Eine auf einem kostengünstigen Glassubstrat oder einem ähnlichen polykristallinen Substratmaterial ausgebildete Granatschicht hat jedoch den Nachteil, daß der Mediumrauschanteil aufgrund von durch Korngrenzen verursachten optischen Inhomogenitäten (inhomogene Verteilung des Brechungsindex) hoch ist.
• Um eine polykristalline Granatschicht mit hoher Leistung bzw. Qualität auf einem Glassubstrat oder einem ähnlichen Substratmaterial auszubilden, ist es wirksam, Kristallkörner zu verfeinern, um die durch die Korngrenzen der Kristalle verursachte optische Inhomogenität zu vermindern (vergl. z.B. M. Abe und M. Gomi: J. Magn. Mater., 84, 222 (1990)). Zum Verfeinern von Kristallkörnern werden gemäß einem bekannten Verfahren bestimmte Elemente hinzugefügt (vergl. z.B. Ito et al.: The Digests of the 12th Annual Conference on Magnetics in Japan, 127 (1989)), oder wird ein schnelles (Wärmebehandlungs-) Kristallisationsverfahren angewendet (T. Suzuki et al.: The Digests of the 13th Annual Conference on Magnetics in Japan, 49 (1989)). In "Sputtered Garnet Film for Magneto-optical Disk" von Shono et al., Light and Magnetism - Basis and Application, Magnetics Seminar Text, 107 (1988), wird dargestellt, daß bei der Beobachtung einer Granatschicht nach der vollständigen Kristallisation durch ein Transmissions-Elektronenmikroskop, feine Kristallkörner in einer Granatschicht beobachtet werden, die auf einer GGC-Einkristall (111) -fläche mit einer Gitterkonstanten ausgebildet ist, die sich um etwa 1% von derjenigen der Granatschicht unterscheidet (vergl. auch "sputtered Garnet Media for Magneto-optic Recording", K. Shono et al., Fujitsu Sci. Techn. J., 26, 2, Seiten 156-163 (Juni 1990)), wobei jedoch auf einem Kalzium-Magnesium-Zirkoniumsubstituierten Gadolinium-Gallium-Granat- (GCGMZ) Einkristallsubstrat mit einer Gitterkonstanten, die sich um etwa 0,3% von derjenigen der Granatschicht unterscheidet und bei der ein Epitaxieverfahren durchgeführt wurde, keine feinen Kristallkörner beobachtet werden.
• Die vorliegenden Erfinder haben eine amorphe Oxidschicht mit einer Granatstruktur (Bi, Ga-substituiertes Dy, Fe-Granat) nach der Kristallisation jeweils auf GGG- Einkristallsubstraten mit verschiedenen Orientierungen erzeugt, einen Kristallisationsprozeß durch Wärmebehandlung im Detail beobachtet und bestätigt, daß feine Granatkristallkörner vorzugsweise an einer Grenzfläche mit dem Einkristallsubstrat erzeugt wurden, das eine um mindestens ±0,3% verschiedene Kristallgitterkonstante aufweist. Es wird in Betracht gezogen, daß dies verursacht wird, weil die Grenzflächenenergie für die Erzeugung von Kristallkernen an der Grenzfläche zwischen der amorphen Lage, die nach der Kristallisation eine Granatstruktur aufweist, und dem Granat- Einkristall größer ist als innerhalb der amorphen Lage oder auf der schichtfreien Oberfläche. Eine ungleichmäßige Kernerzeugung tritt vorwiegend an der Grenzfläche auf. Es wird auch berücksichtigt, daß epitaxiales Wachstum aufgrund großer Unterschiede der Gitterkonstanten behindert wird und eine Einkristallschicht im strengen Sinne des Wortes auf dem Einkristallsubstrat nicht ausgebildet wird, wodurch feine Kristalle erzeugt werden.
• Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine aus feinen Kristallkörnern bestehende polykristalline Granatschicht für ein magneto-optisches Aufzeichnungsmedium mit hoher Leistung bzw. Qualität bereitzustellen.
• Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine magneto-optische Aufzeichnungsscheibe bereitzustellen, wobei ein hochwertiges magneto-optisches Aufzeichnungsmedium mit einer aus feinen Kristallkörnern bestehenden polykristallinen Granatschicht verwendet wird.
• Das Substrat, auf dem eine erfindungsgemäße polykristalline Granatschicht ausgebildet wird, ist z.B. ein aus einem amorphen Material, wie beispielsweise Glas, hergestelltes Substrat, ein Einkristall-Granatmaterial oder ein polykristallines Granatmaterial.
• Die erfindungsgemäße polykristalline Granatschicht weist zwei Lagen aus durch BixR3-XMYFe5-YO&sub1;&sub2; dargestelltem polykristallinem Granat auf (wobei 0 ≤ X ≤ 3, 0 ≤ Y ≤ 5 ist, R ein oder mehrere Seltenerdelemente einschließlich Yttrium und M Ga, Al oder In darstellen). Um eine polykristalline Granatschicht aus zwei Lagen herzustellen, wobei der Granatkristallkorndurchmesser in einer Lage kleiner ist als der Granatkristallkorndurchmesser in der anderen Lage und höchstens 1µm beträgt, muß sich die Kristallgitterkonstante einer der benachbarten Lagen um mindestens 10,3% und vorzugsweise um mindestens ±0,5% von derjenigen der anderen Lage unterscheiden. Bei einem Kristallisationsprozeß werden Kristallkörner verfeinert durch Ausnutzen der Erzeugung von feinen Kristallkörnern an der Grenzfläche zwischen einer Granatschichtlage und einer amorphen Lage, die nach der Kristallisation eine Granatstruktur aufweist. Feine Körner werden auch während einer Kristallisation auf der ersten Granatschicht auf dem Substrat erzeugt, indem die Substrattemperatur während der Ausbildung der zweiten Granatschicht erhöht wird. Außerdem wird Cu in einer Menge von höchsten 5 at.-% der Gesamtatome des Granats ausschließlich Sauerstoff hinzugefügt, um eine Koerzitivkraft von mindestens 1k0e zu erhalten. Eine mehrlagige Struktur aus drei oder mehr Lagen kann auch als magneto-optisches Aufzeichnungsmedium für Mehrfachaufzeichnungen verwendet werden, wenn die vorstehend beschriebenen Bedingungen bezüglich einer oder mehr Einheiten aus je zwei Schichtlagen erfüllt sind. Auf eine solche zweilagige Schichtstruktur aus feinem Kristallgranat kann auch eine amorphe Seltenerd-Übergangsmetallegierung oder eine Mehrschichtstruktur aus Pt und Co oder Pd und Co aufgebracht werden, wodurch ebenfalls der magneto-optische Effekt verbessert wird.
• Die mehrlagige Schicht kann durch eines der folgenden Verfahren kristallisiert werden: (1) eine Mehrlagenstruktur wird während der Kristallisation durch Erhöhen der Substrattemperatur während der Schichtausbildung hergestellt, (2) jede Schichtlage wird durch Wärmebehandlung nach jeder Schichtausbildung kristallisiert, 3) eine Mehrlagenstruktur wird zunächst aus Schichtlagen im amorphen Zustand ausgebildet, so daß die Kristallisationstemperaturen benachbarter Lagen verschieden sind, und dann durch Wärmebehandlung bei zwei oder mehr verschiedenen Temperaturen kristallisiert, oder 4) zwei oder mehr Granatschichtlagen, wobei zwei benachbarte der Lagen verschiedene Kristallisationstemperaturen aufweisen, werden auf ein Substrat auflaminiert, während die Substrattemperatur erhöht wird, wodurch eine oder mehr Schichtlagen während der Schichtausbildung kristallisieren, woraufhin die übrigen Lagen durch Wärmebehandlung nach der Schichtausbildung kristallisiert werden.
• Die vorliegenden Erfinder haben das Ergebnis experimenteller Untersuchungen bezüglich eines auf dem Fachgebiet beschriebenen Einkristallsubstrats berücksichtigt. D.h., feine Körner werden an der Grenze zwischen einer polykristallinen Granatschichtlage und einer amorphen Lage erwartet, die nach der Kristallisation eine Granatstruktur aufweist. Es wird außerdem erwartet, daß feine Körner während der Kristallisation auf der ersten Granatschichtlage erzeugt werden, indem die Substrattemperatur während der Ausbildung der zweiten Granatschichtlage erhöht wird. Daher werden feine Kristallkörner an der Grenze zwischen zwei Granatschichtlagen erzeugt, die auf einem Glassubstrat ausgebildet sind und Gitterkonstanten aufweisen, die sich um mindestens 10,3% und vorzugsweise mindestens 10,5% voneinander unterscheiden.
• Wie in der JP-A-3-178105 (1991) durch die vorliegenden Erfinder beschrieben wurde, nimmt die Koerzitivkraft einer Granatschicht für ein magneto-optisches Medium auf 5k0e oder mehr zu, wenn ihr Cu hinzugefügt wird. Es hat sich gezeigt, daß durch Hinzufügen von Cu auch die Koerzitivkraft der erfindungsgemäßen Granatschicht zunimmt.
• Durch eine mehrlagige Schicht, die durch Aufbringen einer Aufzeichnungslage aus TbFeCo oder durch Aufbringen einer mehrlagigen Struktur aus Pt und Co oder Pd und Co auf einer erfindungsgemäßen zweilagigen Schicht ausgebildet wird, kann ein aufgrund eines großen Faraday-Drehwinkels einer Granatlage davon, die optisch homogene feine Kristalle aufweist, ein Reproduktions- oder Wiedergabesignal mit einem hohen Verstärkungsgrad bzw. einer hohen Empfindlichkeit erhalten werden.
• Außerdem kann eine magneto-optische Scheibe mit sehr geringem Rauschanteil (Rauschsignale werden an den Korngrenzen erzeugt) hergestellt werden durch Ausbilden einer erfindungsgemäßen polykristallinen Granatschicht mit feinen Kristallkörnern auf einem Glassubstrat.
• Eine solche mehrlagige Granatschicht wird durch Sputtern, thermische Dissoziation oder ein ähnliches Verfahren gebildet. Das Sputtern kann durch Erwärmen des Substrats oder Zuführen einer Vorspannung in einer Atmosphäre aus Argon-Gas oder einem Gasgemisch aus Ar und Sauerstoff durchgeführt werden. Beim Kristallisieren einer Schicht mit der gleichen Zusammensetzung ist die Kristallisationstemperatur in Abhängigkeit davon, ob die Kristallisation während der Schichtausbildung oder durch eine Wärmebehandlung nach der Schichtausbildung ausgeführt wird, allgemein verschieden. Bei einer Kristallisation während der Schichtausbildung muß die Substrattemperatur auf über 400 ºC erhöht werden. Bei einer Kristallisation durch Wärmebehandlung nach der Schichtausbildung muß die Wärmebahndlung bei einer Temperatur von mehr als 450ºC durchgeführt werden.
• Unter den Granatstrukturen, deren Kristallgitterkonstanten sich um mindestens ±0,3% voneinander unterscheiden, sind polykristalline Granatstrukturen, die durch BixR3-XMYFe5-YO&sub1;&sub2; dargestellt werden (wobei 0 ≤ X ≤ 3, 0 ≤ Y ≤ 5, R eine oder mehr Arten von Seltenerdmetallen einschließlich Yttrium und M Ga, Al oder In darstellen) am zukunftsträchtigsten für das magneto-optische Aufzeichnungsmedium. Wenn das oder die Seltenerdmetalle für Bi oder ein ähnliches Element mit großem Ionenradius substituiert werden, wird die Kristallgitterkonstante mit zunehmendem Wert von X größer. Wenn Ga, Al oder ein ähnliches Element mit kleinem Ionenradius verwendet wird, um Fe zu substituieren, wird die Kristallgitterkonstante mit zunehmendem Wert von Y kleiner. Außerdem ändert sich die Kristallisationstemperatur in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Granats. Daher sind Beispiele von Kombinationen von Granaten, deren Kristallgitterkonstanten sich um mindestens ±0,3% voneinander unterscheiden, eine Kombination von Granaten, die aus verschiedenen Elementen zusammengesetzt sind, wie beispielsweise Gd3Fe&sub5;O&sub1;&sub2; (12,47Å) und Dy&sub3;Fe&sub5;O&sub1;&sub2; (12,41Å), deren Gitterkonstanten sich um 0,5% unterscheiden, oder GGG (12,38Å) und Tb&sub3;Fe&sub5;O&sub1;&sub2; (12,44Å), deren Gitterkonstanten sich um 0,5% unterscheiden, und eine Kombination aus Granaten, die aus den gleichen Elementen bestehen, jedoch andere Zusammensetzungen haben, wie beispielsweise Bi0,5Dy2,5Fe&sub5;O&sub1;&sub2; (12,44Å) und Bi&sub2;Dy&sub1;Fe&sub5;O&sub1;&sub2; (12,51Å), deren Gitterkonstanten sich um 0,6% unterscheiden, oder Y&sub3;Al&sub1;Fe&sub4;O&sub1;&sub2; (12,31Å) und Y&sub3;Al&sub4;Fe&sub1;O&sub1;&sub2; (12,09Å), deren Gitterkonstanten sich um 1,8% unterscheiden, wobei die Werte in Klammern die jeweiligen Gitterkonstanten bezeichnen.
• Jede Lage in der Granat-Mehrschichtstruktur kann als ein polykristallines Substrat zum Ausbilden einer metastabilen Lage verwendet werden, für die eine Granatstruktur für das Substrat erforderlich ist.
• Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben; es zeigen:
• Fig. 1 eine Fotografie zum Darstellen einer Feinstruktur einer auf einer Bi0,3Tb2,7Ga0,3Fe4,7O&sub1;&sub2;-Lage ausgebildeten Bi2Dy&sub1;Ga&sub1;Fe&sub4;O&sub1;&sub2;-Lage, aufgenommen mit 15000-facher Vergrößerung durch ein Rasterelektronenmikroskop;
• Fig. 2A eine Fotografie zum Darstellen einer Feinstruktur einer zweilagigen Schicht aus einer auf einer Bi0,3Tb2,7Ga0,3Fe4,7O&sub1;&sub2;-Lage auf einem Glassubstrat ausgebildeten Bi&sub2;Dy&sub1;Ga&sub1;Fe&sub4;O&sub1;&sub2;-Lage, aufgenommen mit 1000-facher Vergrößerung durch ein optisches Durchstrahlungsmikroskop;
• Fig. 28 eine Fotografie zum Darstellen einer Feinstruktur einer direkt auf einem Glassubstrat ausgebildeten Bi&sub2;Dy&sub1;Ga&sub1;Fe&sub4;O&sub1;&sub2;-Lage mit der gleichen Dicke, aufgenommen mit 1000-facher Vergrößerung durch ein optisches Durchstrahlungsmikroskop; und
• Fig. 3 eine Teil-Querschnittansicht zum Darstellen der Struktur einer erfindungsgemäßen magneto-optischen Aufzeichnungsscheibe.
• Die Bedingungen zum Aufbringen einer Granatschicht durch Hochfrequenzsputtern bei den Ausführungsformen sind folgende:
• Target: Keramiktarget mit einem Durchmesser von 80 mm Hochfrequenzleistung: 200 W
• Sputtergas: Argon oder Gasgemisch aus Argon und Sauerstoff
• Gasdruck: 10 - 30 mTorr (Sauerstoff-Partialdruck beträgt 30% oder weniger)
• Substrat: Glas
• Substrattemperatur: 10ºC - 550ºC
• Schichtdicke: 100Å -5000Å
• Wärmebehandlungstemperatur: 540ºC - 750ºC (in der Atmosphäre)
• Verfahren zum Bestimmen der Zusammensetzung:
• Unter der Voraussetzung, daß das Atomverhältnis metallischer Elemente zu Sauerstoff 8:12 beträgt, wird die Zusammensetzung basierend nur auf der Bestimmung von Metallelementen durch eine induktiv gekoppelte Plasma- (ICP) Analyse berechnet.
• Ausführungsform 1) Eine polykristalline Granatschicht wird durch Sputtern in der Kombination aus Bi2,6Dy0,4Ga1,1Fe3,9O&sub1;&sub2; (Gitterkonstante 12,56Å, wobei der mittlere Kristallkorndurchmesser 12µm beträgt, wenn die Schicht direkt auf einem Glassubstrat ausgebildet ist, nachstehend als Schicht a bezeichnet) und Bi2,0Dy1,0Ga1,5Fe3,5O&sub1;&sub2; (Gitterkonstante 12, 50Å, Gitterkonstante unterscheidet sich von Schicht a um 0,5%, wobei der mittlere Kristallkorndurchmesser 3µm beträgt, wenn die Schicht direkt auf einem Glassubstrat ausgebildet ist, nachstehend als Schicht b bezeichnet) ausgebildet.
• Im Fall einer Kristallisation durch Wärmebehandlung nach der Schichtausbildung beträgt die Kristallisationstemperatur der Schicht a 560ºC und diejenige der Schicht b 620ºC. Für eine Kristallisation während der Schichtausbildung muß die Substrattemperatur auf mindestens 500ºC erhöht werden.
• Eine zweilagige Schicht nach Anspruch 1 wurde durch Aufbringen von Schichten b und a auf ein Substrat in der Reihenfolge alb/Substrat bei einer Substrattemperatur von 500ºC hergestellt. Der mittlere Kristallkorndurchmesser in der Schicht a betrug zu diesem Zeitpunkt ollum.
• Eine polykristalline Granatschicht aus zwei Lagen mit einer Koerzitivkraft von 5 kOe wurde durch Hinzufügen von 3 at.-% Cu unter Verwendung eines Verbundtargets während des Aufbringens der Schicht a unter den gleichen Sputterbedingungen hergestellt. Der mittlere Kristallkorndurchmesser in der Schicht a betrug zu diesem Zeitpunkt 0,1µm.
• Eine polykristalline Granatschicht aus drei Lagen wurde derart hergestellt, daß, nachdem drei amorphe Lagen b, a und b nacheinander alternierend auf einem Substrat auflaminiert wurden (b/a/b/Substrat), ohne die Substrattemperatur zu erhöhen, nur die erste Schicht a durch eine Wärmebehandlung bei 560 ºC kristallisiert wurde und dann die beiden Schichten b durch eine Wärmebehandlung bei 620ºC kristallisiert wurden. Der Kristallkorndurchmesser in der Schicht b betrug zu diesem Zeitpunkt 0,2µm.
• Eine polykristalline Granatschicht aus sechs Lagen wurde durch Aufbringen von drei Lagen a, denen jeweils 2 at.-% Cu beigefügt war, und drei Lagen b in der Reihenfolge a/b/a/b/a/b/Substrat alternierend aufgebracht und auf die gleiche Weise kristallisiert wie bei der Herstellung der zweilagigen polykristallinen Granatschicht. Zu diesem Zeitpunkt betrugen die Koerzitivkraft und der mittlere Kristallkorndurchmesser der Lage a 3,5kOe bzw. 0,1µm.
• Eine Kerr-Rotation-Verstärkungsschicht aus drei Lagen wurde hergestellt durch Aufbringen einer amorphen Schicht aus TbFeCo unter Verwendung eines Legierungstargets auf eine Schicht aus zwei Lagen a und b, die jeweils durch eine Wärmebehandfung nach dem Aufbringen jeder Lage auf ein Substrat kristallisiert wurden. Die Lagen waren in der Reihenfolge TbFeCo/a/b/Substrat angeordnet. Der mittlere Kristallkorndurchmesser in der Schicht a betrug 0,1µm und der Kerr- Drehwinkel der TbFeCo-Lage für von der Substratseite eindringendes Laserlicht mit einer Wellenlänge von 514nm war um das 10-fache erhöht.
• Eine in Fig. 3 dargestellte magneto-optische Scheibe wurde durch Ausbilden einer zweilagigen Schicht 2 aus einer Lage a 2-1 und einer Lage b 2-2 auf einem Glasscheibensubstrat 1 mit einem Durchmesser von 133,4mm (5,25 Zoll) und durch anschließendes Ausbilden einer sowohl zur Wärmeabsorption als auch zur Lichtreflexion dienenden Cr-Schicht 3 auf der zweilagigen Schicht unter Verwendung eines metallischen Cr-Targets mit einem Durchmesser von 150 mm hergestellt. In diesem Fall wurde die Lage 2-2 zunächst auf dem Substrat aufgebracht, und die Lage 2-1, der Cu in einer Menge von 3 at.-% unter Verwendung eines Cu-haltigen Keramiktargets mit einem Durchmesser von 150mm beigefügt war, wodurch eine Koerzitivkraft von 5kOe erhalten wurde, wurde auf die Lage 2-2 aufgebracht. Die Substrattemperatur betrug während des Aufbringens der Lagen 2-1 und 2-2 500ºC. Durch die Scheibe wurde bei einer Aufzeichnung durch einen Ar-Laser mit einer Wellenlänge von 514nm ein Träger/Rauschverhältnis von mindestens 50dB erhalten.
• Es konnte in allen Fällen eine gleichmäßige Schicht aus polykristallinen Granatschichtlagen hergestellt werden, wobei der Kristallkorndurchmesser einer Lage höchstens 1µm betrug und kleiner war als derjenige einer angrenzenden Lage.
• Andere Ausführungsformen sind in Tabelle 1 dargestellt. Bei allen Ausführungsformen (1) bis (9) konnte eine zweilagige Granatschicht hergestellt werden, in der feine Polykristalle mit einem Kristallkorndurchmesser, der höchstens 1µm beträgt und kleiner ist als der ursprüngliche Durchmesser, während des Kristallisationsprozesses an der Grenze zwischen einer Granatschichtlage und einer amorphen Lage, die nach der Kristallisation eine Granatstruktur aufweist, ausgebildet werden. Gemäß der nachstehenden Beschreibung wird unter Bezug auf die beigefügten Fotografien verdeutlicht, daß diese feine Granat-Polykristallschicht als magneto-optisches Aufzeichnungsmedium besonders geeignet ist.
• Fig. 1 zeigt eine durch ein Rasterelektronenmikroskop aufgenommene Fotografie zum Darstellen eines Querschnitts der Schicht a der Ausführungsform 2 während der Kristallisation. Es zeigt sich, daß feine Kristallkörner (Bereich B) mit einem Durchmesser von höchstens 0,5µm vorzugsweise an der Grenzfläche (Bereich A) zur kristallisierten Schicht b (mittlerer Kristallkorndurchmesser von 2µm) erzeugt werden. Der Bereich C ist hierbei ein amorpher Bereich. Die Figuren 2a und 2b zeigen durch ein optisches Durchstrahlungsmikroskop aufgenommene Fotografien zum Darstellen der zweilagigen Schicht der Ausführungsform 2 bzw. einer direkt auf einem Glassubstrat ausgebildeten einlagigen Schicht aus der Lage a. Die Kristallkorngrenze, die in der einlagigen Schicht (mittlerer Kristallkorndurchmesser von 3µm) direkt auf dem Glassubstrat ausgebildet ist, wird in der zweilagigen Schicht der Ausführungsform 2 aufgrund des Wachstums von feinen Polykristallen nicht eindeutig beobachtet.
• Die zweilagige Schicht der Ausführungsform 3 und eine nur aus der Lage a bestehende einlagige Schicht der Ausführungsform 3, die die gleiche Dicke aufweist und direkt auf einem Glassubstrat ausgebildet ist, wurden jeweils bezüglich der Struktur eines Bits untersucht, das durch einen He-Ne- Laser mit einer Wellenlänge von 633nm darauf geschrieben wurde, während ein externes Magnetfeld von 100 Oe angelegt wurde. In der direkt auf dem Glassubstrat ausgebildeten einlagigen Schicht wird eine unregelmäßige bzw. inhomogene Bitstruktur entlang der Kristallkorngrenze beobachtet, auf die zweilagige Schicht der Ausführungsform 3 wird jedoch ein kreisförmiges Bit mit einer sehr guten Struktur geschrieben, was bedeutet, daß sie für ein magneto-optisches Aufzeichnungsmedium sehr geeignet ist.
• Wie vorstehend unter Bezug auf die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert, werden, wenn Granatschichtlagen auf ein Substrat auflaminiert werden, um eine Schichtstruktur zu bilden, wobei zwei benachbarte Lagen, die zwei verschiedene Granatschichtlagen sein können oder eine Granatschichtlage und eine amorphe Lage, die nach der Kristallisation eine Granatstruktur zeigt, jeweils durch die Zusammensetzung BiXR3-XMYFe5-YO&sub1;&sub2; dargestellt werden (wobei 0 ≤ X ≤ 3, 0 ≤ Y≤ 5, R ein oder mehr Seltenerdelemente einschließlich Yttrium und M Ga, Al oder In darstellen) und Gitterkonstanten aufweisen, die sich nach der Kristallisation um mindestens 0,3% voneinander unterscheiden und die Granatschichtlagen durch Erhöhen der Substrattemperatur während der Schichtausbildung oder durch Wärmebehandlung nach der Schichtausbildung kristallisiert werden, während des Kristallisationsprozesses an der Grenze zwischen zwei benachbarten Lagen feine Kristallkörner erzeugt, deren mittlerer Kristallkorndurchmesser höchstens 1µm beträgt und kleiner ist als die Kristallkorndurchmesser einer der angrenzenden Lagen. Tabelle 1
• Eine auf einem kostengünstigen Substrat ausgebildete polykristalline Granatschicht mit feinen Kristallkörnern mit kleinem Durchmesser ist als magneto-optisches Aufzeichnungsmedium oder als Verstärkungsschicht für eine magnetooptische Rotation geeignet.

Claims (10)

1. Polykristalline Granatschicht für ein magneto-optisches Aufzeichnungsmedium, mit:

zwei Lagen (2-1, 2-2) aus polykristallinem Granat, die durch BiXR3-XMYFe5-YO&sub1;&sub2; dargestellt werden (wobei 0 ≤ X ≤ 3, 0 ≤ Y ≤ 5 ist, R ein oder mehrere Seltenerdelemente einschließlich Yttrium und M Ga, Al oder In darstellen); wobei

die beiden Lagen (2-1, 2-2) aneinander angrenzen und Kristallgitterkonstanten aufweisen, die sich um mindestens ±0,3% voneinander unterscheiden, und der mittlere Kristallkorndurchmesser einer der Lagen kleiner ist als derjenige der anderen Lage und höchstens 1µm beträgt.

2. Polykristalline Granatschicht nach Anspruch 1, wobei mindestens einer der beiden Lagen (2-1, 2-2) Cu in einer Menge von höchstens 5 at.-% der Gesamtatome des Granats ausschließlich Sauerstoff beigefügt ist und die eine Lage eine Koerzitivkraft von mindestens 1kOe aufweist.

3. Polykristalline Granatschicht nach Anspruch 1, ferner mit mindestens einer polykristallinen Granatschichtlage, die auf die beiden Lagen auflaminiert ist und durch BixR3-XMYFe5-YO&sub1;&sub2; dargestellt ist (wobei 0 ≤ X ≤ 3, 0 ≤ Y ≤ 5 ist, R ein oder mehrere Seltenerdelemente einschließlich Yttrium und M Ga, Al oder In darstellen).

4. Polykristalline Granatschicht nach Anspruch 3, wobei mindestens einer der polykristallinen Granatschichtlagen Cu in einer Menge von höchstens 5 at.-% der Gesamtatome des Granats ausschließlich Sauerstoff beigefügt ist und die eine Lage eine Koerzitivkraft von mindestens 1kOe aufweist.

5. Polykristalline Granatschicht nach Anspruch 1, ferner mit einer auf den beiden Lagen aufgebrachten Schicht (3), die aus einer amorphen Seltenerd-Übergangsmetallegierung oder einer Mehrlagenstruktur aus Pt und Co oder Pd und Co gebildet ist.

6. Magneto-optische Aufzeichnungsscheibe, mit: einem Substrat (1); und

einer auf dem Substrat (1) ausgebildeten polykristallinen Granatschicht (2), wobei

die Granatschicht (2) zwei Lagen (2-1; 2-2) aus polykristallinem Granat aufweist, die durch BiXR3-XMYFe5-YO&sub1;&sub2; dargestellt sind (wobei 0 ≤ X ≤ 3, 0 ≤ Y ≤ 5 ist, R ein oder mehrere Seltenerdelemente einschließlich Yttrium und M Ga, Al oder In darstellen), wobei die beiden Lagen aneinander angrenzen und Kristallgitterkonstanten aufweisen, die sich um mindestens ±0,3% voneinander unterscheiden; und

ein mittlerer Kristallkorndurchmesser einer der Lagen kleiner ist als derjenige der anderen Lage und höchstens 1µm beträgt.

7. Magneto-optische Aufzeichnungsscheibe nach Anspruch 6, wobei mindestens einer der beiden Lagen (2-1, 2-2) Cu in einer Menge von höchstens 5 at.-% der Gesamtatome des Granats ausschließlich Sauerstoff beigefügt ist und die eine Lage eine Koerzitivkraft von mindestens 1kOe aufweist.

8. Magneto-optische Aufzeichnungsscheibe nach Anspruch 6, wobei die polykristalline Granatschicht (2) ferner mindestens eine polykristalline Granatschichtlage aufweist, die auf den beiden Lagen aufgebracht ist und durch BiXR3-XMYFe5-YO&sub1;&sub2; dargestellt ist(wobei 0 ≤ X ≤ 3, 0 ≤ Y ≤ 5 ist, R ein oder mehrere Seltenerdelemente einschließlich Yttrium und M Ga, Al oder In darstellen).

9. Magneto-optische Aufzeichnungsscheibe nach Anspruch 8, wobei mindestens einer der polykristallinen Granatschichtlagen Cu in einer Menge von höchstens 5 at.-% der Gesamtatome des Granats ausschließlich Sauerstoff beigefügt ist und die eine Lage eine Koerzitivkraft von mindestens 1kOe aufweist.

10. Magneto-optische Aufzeichnungsscheibe nach Anspruch 6, wobei die polykristalline Granatschicht (2) ferner eine auf den beiden Lagen aufgebrachte Schicht (3) aufweist, die aus einer amorphen Seltenerd-Übergangsmetallegierung oder einer Mehrlagenstruktur aus Pt und Co oder Fd und Co gebildet ist.