Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СИСТЕМА МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ МАГНИТООПТИЧЕСКОЙ ЗАПИСИ
СИСТЕМА МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ МАГНИТООПТИЧЕСКОЙ ЗАПИСИ

СИСТЕМА МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ МАГНИТООПТИЧЕСКОЙ ЗАПИСИ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к системе платинокобальтовых материалов для использования в магнитооптической записи и направлено на осуществление прямой перезаписи с модуляцией мощности лазерного излучения. Система содержит по меньшей мере две многослойные пленки из платины и кобальта, в которых независимо для каждой пленки регулируются коэрцитивная сила и температура Кюри. 3 с. и 26 з.п. ф-лы, 4 табл., 9 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2117338
Класс(ы) патента: G11B7/24, G11B11/10
Номер заявки: 95104946/28
Дата подачи заявки: 26.07.1993
Дата публикации: 10.08.1998
Заявитель(и): Джонсон Мэтью Паблик Лимитед Компани (GB)
Автор(ы): Джозеф Миллер (GB); Дерек Пол Эшли Пирсан (GB); Филип Джордж Питчер (GB)
Патентообладатель(и): Джонсон Мэтью Паблик Лимитед Компани (GB)
Описание изобретения: Изобретение относится к системе платинокобальтовых материалов для использования в магнитооптической записи, и в частности к системе, содержащей множество платинокобальтовых слоев, которые пригодны для использования в операциях прямой перезаписи с модуляцией мощности лазерного излучения.
Магнитооптические (МО) материалы, содержащие многослойные пленки из платины и кобальта, до сих пор не вышли на стадию промышленного производства в основном из-за того, что до недавнего времени считалось невозможным получить необходимые характеристики в платинокобальтовом слое. Однако уже давно предполагали, что подходящие платинокобальтовые МО материалы могли бы иметь ряд преимуществ по отношению к основным промышленно выпускаемым материалам, пленкам из аморфного сплава, содержащего редкоземельные элементы и переходные металлы (РЗ-ПМ). В заявке на Европейский патент N 0549246 A2 описана система платинокобальтовых многослойных пленочных материалов, обладающих необходимыми свойствами, предъявляемыми к материалам для магнитооптической записи, включая достаточную коэрцитивную силу при комнатной температуре. HC, перпендикулярную магнитную анизотропию, квадратную гистерезисную петлю угла эффекта Керра и достаточный поворот угла эффекта Керра.
Если бы такие платинокобальтовые системы имели промышленное изготовление, они стали бы основным коммерческим материалом в этой области техники. Однако, как уже упоминалось выше, утвердилось мнение, что в платинокобальтовых системах не могут быть достигнуты необходимые свойства, и работа продолжалась в направлении усовершенствования РЗ-ПМ пленок.
Особый интерес представляет работа, которая была направлена на разработку РЗ-ПМ систем "прямой перезаписи" (ППЗ). Обычно, когда новая информация записывается на МО пленках, информация, записанная ранее, полностью стирается по записи новой информации. Этот двухстадийный процесс требует большего времени, чем одностадийный процесс, в котором нет необходимости отдельно стирать предварительно записанную информацию, что было бы чрезвычайно выгодно. До сих пор ни один такой продукт не был изготовлен промышленным способом.
Один вид пленок РЗ-ПМ для прямой перезаписи с модулированной мощностью лазерного излучения, который был разработан, содержит по меньшей мере два магнитооптических слоя, магнитные свойства которых регулируются независимо друг от друга. Один слой, который далее будем называть "запоминающим слоем", имеет относительно высокую коэрцитивную силу при комнатной температуре и относительно низкую температуру Кюри и используется для хранения записанной информации. Другой слой, который далее будем называть "опорный слой", имеет относительно низкую коэрцитивную силу при комнатной температуре и относительно высокую температуру Кюри. В публикации Лина (Прикладная физика, 67 (9), 1 мая 1990) обсуждаются требования, предъявляемые к таким двойным слоям. По схеме, которую он обсуждает, требуется два постоянных магнитных поля. Одно поле (HB) используется вместе с нагревающим лазерным пучком для формирования записывающих доменов, а другое (Hini) используется для возвращения опорного слоя в исходное состояние, в стертое состояние, в котором намагничивание происходит в противоположном направлении относительно "записанного" состояния при окружающей температуре без разрушения доменных стенок в запоминающем слое. При комнатной температуре HC (запоминающий слой) > Hini > HC (опорный слой); HB < Hini; HC (опорный слой) > HB < HC (запоминающий слой). Прямая перезапись осуществляется путем модуляции записывающего лазерного пучка при высоком уровне мощности (PH) и низком уровне мощности (PL) в соответствии с информационным потоком. МО материал подвергается воздействию при вращении Hini и HB при PH или PL. При PH, когда оба слоя нагреваются до температуры, выше TC опорного слоя, HB приводит к созданию в опорном слое доменных структур. Впоследствии эти доменные структуры воспроизводятся при температуре, которая известна как "температура воспроизведения", в запоминающем слое за счет обменной силы при охлаждении. Воздействие Hini при окружающей температуре приводит к тому, что домены в опорном слое стираются, так что записанные домены ограничиваются только запоминающим слоем, в то время как опорный слой опять готов для записи новых доменов. При PL, когда оба слоя нагреваются до температуры выше TC запоминающего слоя, но значительно ниже TC опорного слоя, воздействие HB не позволяет осуществить запись в опорном слое, поэтому домены этого слоя остаются неизменными. При охлаждении магнитные диполи в запоминающем слое ориентируются при температуре воспроизведения параллельно магнитным диполям в опорном слое вследствие обменной силы, и домены в запоминающем слое, таким образом, стираются.
Цель данного изобретения заключается в создании системы аналогичного типа, содержащей по меньшей мере два магнитооптических слоя, каждый из которых включает платинокобальтовые слои.
Как утверждалось выше, до сих пор не существует систем прямой перезаписи (ППЗ), которые могли бы быть изготовлены промышленным способом. Даже если бы промышленные РЗ-ПМ пленки для прямой перезаписи были бы разработаны, то хорошо известен ряд недостатков, связанных с использованием ПЗ-ПМ материалов, например низкая коррозионностойкость, легкость окисления, требующие использования пассивирующих покрытий снизу и сверху и малом угле эффекта Керра, которые препятствуют их использованию для записи высокой плотности с помощью лазеров, имеющих короткую длину волны или "голубых" лазеров. Очевидно, что крайне необходима разработка платинокобальтовых систем прямой перезаписи.
Как отмечено в публикации, лазерно-модулированные системы прямой перезаписи требуют использования магнитооптических материалов, которые удовлетворяют определенным требованиям по коэрцитивной силе, температуре Кюри и обменной силе между слоями, в то время как для РЗ-ПМ материалов установление требуемой разницы по HC и TC между запоминающим и опорным слоями легко достижимо. Для платинокобальтовых систем это не составляет проблемы.
Теоретически термомагнитными характеристиками платинокобальтовых слоев можно управлять, например, путем регулирования толщины отдельного слоя в многослойном пакете и/или путем регулирования общей высоты многослойного пакета, т.е. общего числа "периодов", составляющих пакет.
Один период включает один индивидуальный слой платины и один индивидуальный слой кобальта. Увеличение процентного содержания платины в соотношении платина/кобальт понижает температуру Кюри платинокобальтового многослойного пакета, в то время как увеличение высоты многослойного пакета (при постоянном процентном содержании платины) должно увеличивать температуру Кюри платинокобальтого многослойного пакета до некоторого предельного значения. Однако, по нашим сведениям, до сих пор еще никому не удалось продемонстрировать регулирование температуры Кюри путем изменения общего числа периодов пакета. В ходе выполнения работ по созданию данного изобретения нам действительно удалось управлять температурой Кюри, как показано далее в примере 1.
Без осуществления управления коэрцитивной силой HC и температурой Кюри TC невозможно изготовление системы, имеющей несколько магнитооптических слоев с независимыми друг от друга магнитооптическими свойствами. Значительные трудности и кажущаяся невозможность достижения необходимых требований в простой платинокобальтовой системе, состоящей из многослойного пакета, привела исследователей, занимающихся разработками в этой области техники, к рассмотрению для включения в платинокобальтовую систему и других материалов. Это усложняет систему саму по себе и ее изготовление, а также может вызывать изменения других свойств пленок.
Например, в заявке JP 3235237 A рассматриваются два вертикально намагничивающихся слоя, имеющих различные магнитные свойства, причем слои магнитно объединены и наложены друг на друга.
В примере магнитооптический материал включает первый магнитный слой из Pt и Fe70Co30 и второй магнитный слой Pd/Co. Рассматривается система из нескольких материалов и требуется контролируемое нанесение четырех элементов. Обычно считается, что использование Pd/Co вместо Pt/Co или включение железа нежелательно уменьшает эффект Керра в системе.
Целью данного изобретения является создание простой системы, содержащей слои только платины и кобальта, в которой поддерживается требуемая температура Кюри для каждого из двух платинокобальтовых слоев в пределах удовлетворительного диапазона и регулируется при необходимости их коэрцитивная сила и из которой можно было бы изготовить простую магнитооптическую систему с платинокобальтовыми слоями, имеющую два слоя, свойства которой обеспечивали бы прямую перезапись информации с модуляцией мощности лазерного излучения.
Несмотря на большой интерес и значительные усилия исследователей в области магнитооптики в последние годы впервые удалось создать систему с простыми платинокобальтовыми слоями, образующими пакет, в которой осуществляется независимое управление коэрцитивной силой HC и температурой Кюри TC. Такое достижение является чрезвычайно значительным и важным шагом в направлении поиска платинокобальтовых систем для прямой перезаписи.
Таким образом, это изобретение предлагает систему материалов, подходящую для магнитооптической записи и имеющую разность потенциалов, обеспечивающую прямую перезапись информации. Система материалов включает материал подложки и по меньшей мере две многослойные пленки из платины и кобальта, при этом на поверхности раздела между множественными слоями находится разделитель, содержащий слой платины одного или обоих множественных слоев или отдельно нанесенного материала, одна из упомянутых многослойных пленок имеет относительно высокую коэрцитивную силу HC при комнатной температуре и низкую температуру Кюри TC и принята как запоминающий слой, а другая из упомянутых многослойных пленок имеет относительно низкую коэрцитивную силу и высокую температуру Кюри и принята как опорный слой, причем разность в коэрцитивных силах и температуре Кюри между двумя многослойными пленками достаточна для обеспечения процесса прямой перезаписи.
В современных процессах прямой перезаписи помимо необходимых свойств по коэрцитивной силе и температуре Кюри требуется также перпендикулярная магнитная анизотропия двух слоев для возникновения обменной связи (см. Tsutsumi et al. J. Magn. & Mag. Mat 118 (1993) 231 - 247; Lin. J. Appl. Phys. 67, 9, 1 мая 1990; Kobayashi et al. Jap J. Appl. Phys. vol. 20, N 11, Nov. 1981, pp. 2089 - 2095).
Согласно данному изобретению управление перпендикулярной магнитной анизотропией и силой обменной связи в пленках достигается, например, с помощью регулировки толщины разделителя и управления параметрами процесса во время изготовления магнитооптической системы.
Соответственно вследствие этого изобретение также предлагает систему материалов, подходящую для магнитооптической записи и имеющую разность потенциалов, обеспечивающую прямую перезапись информации, включающую систему материалов согласно данному изобретению, в которой многослойные пленки из платины и кобальта связаны обменными силами и имеют перпендикулярную магнитную анизотропию.
В системах материалов согласно данному изобретению материал, который отделяет последний кобальтовый слой в одном множестве слоев ((n-1)-ый множественный слой) от первого кобальтового слоя в следующем n-ом множественном слое, называется разделителем. Там, где нет отдельно нанесенного разделителя, соседние множественные слои разделяются слоем платины одного или обоих соседних множественных слоев, т.е. платина из одного или обоих упомянутых множественных слоев образует разделитель. Независимо от того, включает или нет этот разделитель слой платины от одного или обоих упомянутых множественных слоев, на любой или каждой поверхности раздела между множественными слоями может быть нанесена структура отдельного разделителя. Удобно, чтобы структура разделителя была из платины, но она может быть из других металлов или диэлектрических материалов, таких как нитрид кремния или комбинация материалов. Далее, в этой заявке разделитель определяется как материал, который отделяет последний слой кобальта в (n-1)-ом множественном слое от первого слоя кобальта в n-м множественном слое, независимо от того, нанесен или нет упомянутый разделитель как часть любого множественного слоя.
Между подложкой и примыкающей к ней платинокобальтовой многослойной пленкой может быть дополнительно промежуточный слой из платины, или другого металла, или диэлектрического материала, или комбинации материалов.
Предпочтительно, чтобы промежуточный слой был из платины.
Значения коэрцитивной силы и температуры Кюри запоминающего и опорного слоев в РЗ-ПМ пленках для прямой перезаписи исследовались, например, Лином (см. выше). Очевидно, что никому еще не удалось определить действительные величины коэрцитивной силы и температуры Кюри для платинокобальтовых систем прямой перезаписи. Поэтому для осуществления целей данного изобретения мы определили, какие, по нашему мнению, должны накладываться требования для коэрцитивной силы и температуры Кюри запоминающего и опорного слоев, чтобы разность значений коэрцитивных сил и температуры Кюри между двумя слоями могла бы считаться достаточной для обеспечения процесса прямой перезаписи. Уравнение, приведенное ниже, взято из статьи Kobayashi (см. выше).
Для данного изобретения, чтобы определить разность потенциалов для прямой перезаписи, коэрцитивная сила запоминающего слоя может быть в диапазоне величин 2 - 15 кЭ, например 3 - 10 кЭ или 3 - 8 кЭ, а коэрцитивная сила опорного слоя может быть в диапазоне величин 0,5 - 10 кЭ, например 1,0 - 6 кЭ или 1,5 - 4 кЭ, при условии, что разность между HC (запоминающий слой) и HC (опорный слой) больше, чем

где
σw - сила обменной связи;
MS - намагниченность насыщения;
h - толщина множественного слоя,
температура Кюри запоминающего слоя предпочтительно 100oC - 400oC, например 150 - 300oC или 150 - 200oC, а температура Кюри опорного слоя предпочтительно 175 - 500oC, например 250 - 500oC или 250 - 400oC, при условии, что температура Кюри опорного слоя больше температуры Кюри запоминающего слоя на величину приблизительно 75 - 100oC или более чем на 100oC.
Вышеприведенные величины для температуры Кюри являются предполагаемыми величинами, которые могут меняться. Нижний предел температуры Кюри, вероятно, определяется отношением сигнал/шум многослойной пленки, а верхний предел - имеющейся мощностью лазера и порогом разрушения многослойной пленки лазерным излучением. Разность температур Кюри между слоями может изменяться в соответствии с тем, как изготовлены множественные слои.
Наиболее предпочтительно, чтобы система материалов, согласно изобретению, удовлетворяла следующим требованиям по коэрцитивной силе запоминающего слоя при температуре копирования:

Ссылки на коэрцитивную силу, приведенные выше и ниже в этом описании, относятся к коэрцитивной силе при комнатной температуре, если только не оговорено противное.
Если между подложкой и первой платинокобальтовой многослойной пленкой находится промежуточный слой, то усредненная толщина упомянутого промежуточного слоя может составлять до 250 · 10-10 м, например до 50 · 10-10 м в случае, если этот слой содержит металл или предпочтительно толщина подмонослоя составляет до 20 · 10-10 м, а если промежуточный слой содержит диэлектрик, то его толщина может быть до нескольких тысяч (1 · 10-10 м).
Усредненная толщина разделителя может быть до 100 · 10-10м и, предпочтительно, до 25 · 10-10 м. В системах с обменной связью толщина разделителя должна быть до 50 · 10-10 м, например, толщина подмонослоя до 25 · 10-10 м.
В связи с тем что обработка разделителей и промежуточных слоев согласно данному изобретению осуществляется после этапа их нанесения, будет происходить изменение их действительной толщины. В данном случае под толщиной понимается количество материала разделителя и промежуточного слоя, которое фактически нанесено ("непосредственно нанесено") до любой последующей обработки и/или количество материала разделителя и промежуточного слоя, остающееся после любой последующей обработки.
Предпочтительно, чтобы каждый отдельный слой кобальта в системе материалов согласно изобретению имел толщину до 12 · 10-10 м, а каждый отдельный слой платины имел толщину до 25 · 10-10 м. Наиболее предпочтительно, чтобы толщина каждого кобальтового слоя был 2 - 5 · 10-10 м и каждого платинового слоя - 3 - 20 · 10-10 м. Предпочтительно, чтобы каждая полная многослойная пленка имела толщину менее чем 500 · 10-10 м. Предпочтительно, чтобы каждая многослойная пленка в целом содержала до 50 слоев или до 25 "периодов" платина/кобальт, например 2 - 15 периодов.
Материалом подложки может быть любой подходящий материал, например металлический или диэлектрический материал, или полимер, например поликарбонат или стекло. Предпочтительно материалом подложки является стекло. На практике принято в промышленно выпускаемые магнитооптические РЗ-ПМ диски включать "оптически усиливающий слой", как, например, нитрид кремния, между подложкой и магнитооптическим материалом. Этот слой может быть оптимизирован в отношении его термических свойств. Для этой заявки предполагается, что в понятие подложка включаются подложки, на которые наносится один или более слоев материалов для оптического усиления. Следовательно, материалом подложки может быть стекло, на которое наносится диэлектрический материал, выбранный из группы: кварц, нитрид кремния, диоксид кремния, нитрид алюминия, оксид цинка или другие подобные материалы.
В слоях промышленно выпускаемых магнитооптических РЗ-ПМ дисков помимо подложки обычно имеются оптически усиливающие и магнитооптические полислои. Такие дополнительные слои могут содержать термически оптимизированные отражающие слои, например алюминиевые. Система материалов, согласно данному изобретению, может использоваться в обычной дисковой конфигурации, поэтому данное изобретение предлагает также магнитодиски, содержащие систему материалов, выполненную согласно данному изобретению.
Лазерно-модулированные термомагнитные МО системы хранения информации могут оптически управляться лазером в двух режимах, т.е. через подложку или от многослойной стороны. Обычно в системах прямой записи лазерное излучение падает на запоминающий слой, а не на какую-либо другую магнитно-активную компоненту системы. Поэтому, чтобы лазерное излучение проходило через подложку, запоминающий слой должен быть ближайшим к подложке, а чтобы лазерное излучение падало от многослойной стороны, запоминающий слой должен быть ближайшим к лазеру (таким образом, в двухслойной системе опорный слой должен примыкать к подложке).
Конкретный способ изготовления системы материалов согласно данному изобретению зависит от свойств и состава системы и от того, как предполагается ее использовать, главным образом, как будет падать лазерное излучение: через подложку или со стороны множественного слоя.
В общем случае системы материалов согласно изобретению могут изготавливаться способом, содержащим необязательную сверхтепловую обработку материала подложки, нанесение напылением необязательного промежуточного слоя на материал подложки и необязательную сверхтепловую обработку или тепловую обработку промежуточного слоя, нанесение напылением множественного слоя платины и кобальта на подложку или промежуточный слой, необязательную тепловую обработку множественного слоя, нанесение напылением необязательной структуры разделителя на множественный слой и необязательную сверхтепловую обработку и/или тепловую обработку упомянутой структуры разделителя и нанесение напылением множественного слоя платины и кобальта на структуру разделителя или множественный слой платины и кобальта и необязательную тепловую обработку этого множественного слоя.
Для систем материалов, включающих более чем два множественных слоя платины и кобальта, может наноситься дополнительный слой на ранее нанесенный полислой или структуру разделителя.
Таким образом, платинокобальтовый полислой, примыкающий к подложке, может напыляться на подложку, которая необязательно подвергалась сверхтепловой обработке, и, предпочтительно, чтобы этот множественный слой наносился на металлический или диэлектрический промежуточный слой подходящей толщины, который был бы нанесен на подложку, необязательно подвергающуюся сверхтепловой обработке, и этот промежуточный слой обрабатывался по меньшей мере одним из видов обработки - сверхтепловой или тепловой. Нанесенный множественный слой может подвергаться тепловой обработке. Использование и обработка промежуточного слоя, обработка множественного слоя и фактические параметры процесса, поддерживаемые во время напыления слоев, - все эти факторы вносят вклад в управление величиной коэрцитивной силы полислоя и перпендикулярной магнитной анизотропии (ПМА). Управление перпендикулярной магнитной анизотропией и коэрцитивной силой второго нанесенного слоя, для получения требующейся разности коэрцитивной силы по отношению к первому нанесенному слою и/или требующейся обменной связи, может быть достигнуто путем управления фактическими параметрами процесса, используемыми во время нанесения слов, и/или путем использования разделителя подходящей толщины, как это описано выше.
При нанесении одного множественного слоя или первого множественного слоя в многослойном пакете для управления характеристиками магнитооптической пленки может осуществляться сверхтепловая обработка двух поверхностей роста (как описано в заявке на Европейский патент, номер публикации 0549246 A2). Нанесение последующих множественных слоев в системе многослойного пакета позволяет выполнить аккуратную сверхтепловую обработку только одного разделителя, если свойства первоначально нанесенных слоя/слоев сохраняются в приемлемых пределах. В том случае, если множественные слои образуют пакет, ранее существующая пленка действует до некоторой степени как структурный предвестник или трафарет, модулирующий эффекты последующей сверхтепловой и/или тепловой обработки.
Разделитель может быть сформирован путем однократного нанесения или путем нескольких последовательных нанесений с возрастающей толщиной и с необязательной сверхтепловой обработкой и/или тепловой обработкой на любой или каждой стадии.
Процесс напыления промежуточного слоя или разделителя может производиться в любом инертном газе или смеси инертных газов. Предпочтительно, чтобы промежуточный слой или разделители напылялись в одном или нескольких газах: аргоне, ксеноне и криптоне. При формировании разделителя может использоваться смесь реакционноспособный газ/инертный газ. Скорость напыления металла может составлять до нескольких сотен с /1 · 10-10 м/с, предпочтительно до 100 · 10-10 м/с, например 10 · 10-10 м/с или 1 · 10-10 м/с.
Платинокобальтовые множественные слои могут напыляться в любом из инертных газов или смеси инертных газов, предпочтительно, в одном или нескольких газах: аргоне, криптоне и ксеноне. Скорость напыления металла обычно может иметь величину в диапазоне 1 - 20 · 10-10 м/с.
Процесс напыления может осуществляться любым подходящим способом. В этой области техники хорошо известны различные способы, например магнетронное распыление на постоянном токе, высокочастотное, микроволновое, диодное, триодное распыление, распыление мишеней при бомбардировке высокоэнергетичными частицами из ионной пушки или нейтральными (атомами).
Во время напыления множественных слоев расстояние между подложкой и источником напыляемых компонент слоя может быть различным и изменяться в соответствии с начальной энергией частиц, вылетающих из распыляемой мишени, а также вида газа, давления, состава и температуры распыляющего газа во время напыления, в соответствии с соотношением между давлением и расстоянием для достижения желательной низкой энергии металлических частиц, осаждающихся на подложке в процессе роста пленки. Контроль энергии также очень важен в процессе осаждения промежуточного слоя и структур разделителя.
Сверхтепловая обработка заключается в бомбардировке частицами высокой энергии и используется для того, чтобы воздействовать на характеристики поверхности подложки, промежуточного слоя, разделителей до осаждения промежуточного слоя или множественного слоя. На начальных стадиях роста пленки свойства поверхностного роста оказывают критическое влияние на структуру развивающейся пленки. Тонкая структура промежуточного слоя, разделителей и тонкопленочных платинокобальтовых слоев позволяет до некоторой степени управлять ростом пленки путем конструирования поверхности поверхностей роста для формирования таких видов пленочных микроструктур, которые благоприятно влияют на магнитооптические свойства. При проведении процесса согласно настоящему изобретению нет необходимости нагревать подложку для получения благоприятно усиленных магнитооптических свойств. Сконструированная подходящим образом поверхность роста не разрушается при использовании частиц низкой энергии в процессе нанесения пленки и поэтому может быть установлен режим роста, обеспечивающий получение магнитооптических пленок с требующимися магнитооптическими характеристиками.
Для осуществления сверхтепловой обработки удобно использовать, например, высокочастотное возбуждение или подачу постоянного напряжения смещения на держатель подложки в атмосфере газа при низком давлении. Или сверхтепловую обработку можно проводить, изменяя расстояние между подложкой или промежуточным слоем и источником плазмы, уменьшая его при низком давлении газа или путем бомбардировки частицами из ионной или атомной пушки.
Если для осуществления сверхтепловой обработки подложки используется высокочастотное возбуждение, а непосредственно нанесенная толщина промежуточных слоев составляет примерно до 50 · 10-10 м, то поступающая плотность энергии, индуцирующая бомбардировку подложки высокоэнергетичными частицами, может составлять до 300 Дж·ом-2, при этом плотность мощности имеет величину до 0,35 Вт·ом-2. Однако в зависимости от свойств подложки могут использоваться большие величины плотности энергии и плотности мощности. Для сверхтепловой обработки промежуточного слоя и разделителей также подаются подходящие значения напряжения смещения, плотности энергии и плотности мощности.
Каждый металлический множественный слой, или промежуточный слой, или разделитель после процесса нанесения может подвергаться тепловой обработке. Предпочтительно, чтобы тепловой обработке подвергался каждый множественный слой после его нанесения. Желательно упомянутую тепловую обработку осуществлять в присутствии кислорода, например в воздухе или в смеси газов, включающей воздух и/или кислород. Влияние тепловой обработки может быть различным в соответствии с общим давлением или парциальным давлением кислорода. Можно предположить, что благоприятным будет использование давлений, превышающих атмосферное давление. Предполагается, что в другом случае упомянутая тепловая обработка может выполняться в атмосфере, в которой кислород присутствует в виде составляющего элемента.
Как правило, тепловая обработка включает стадию нагрева, выдержки и охлаждения, хотя стадия выдержки является несущественной. Нагрев может производиться до температуры выше 100 - 400oC, как, например 150 - 250oC, а может осуществляться с любой скоростью, как, например, от около 10oC/мин до примерно 100oC/мин. По сути, скорость нагрева не важна и в промышленных условиях могла бы быть настолько высокой, насколько это возможно, 10 - 100oC/с. Нагрев может осуществляться в одну или несколько стадий, при этом после каждой стадии может достигаться или не достигаться состояние теплового равновесия. Нагрев может быть непрерывным или циклическим, или частично непрерывным и частично циклическим. Упомянутый нагрев может выполняться с помощью любых подходящих средств, например, нагрев может выполняться в печи, или образец может помещаться в сосуд, который нагревается, или нагрев может производиться с помощью одного или нескольких источников непрерывного нагрева электрическим током или ламповым источником, как, например, ламповым источником с нитью накала или разрядным ламповым источником. Соответственно, световые лампы накаливания, такие как галогеновые световые лампы, могут также использоваться в качестве источника нагрева в данном изобретении. Если применяются световые лампы накаливания, то могут использоваться одна или несколько ламп. В способе согласно изобретению они располагаются на расстоянии вокруг полислойной пленки, например над и под пленкой. Расстояние между любой лампой и полислойной пленкой может изменяться, например, в соответствии с мощностью лампы, толщиной пленки и тепловых свойств подложки. Желательно, чтобы лампы накаливания окружались вогнутыми отражателями для увеличения интенсивности и/или однородности излучения, падающего на пленочный образец. Полезно использовать параболические отражатели для достижения однородного облучения образца.
Вторая стадия тепловой обработки - это необязательная стадия выдержки, когда материал выдерживается при определенной температуре некоторый период времени, например до 30 мин, или до 5 мин, или, предпочтительно, 1 мин или меньше, или даже меньше 1 с. Затем материал охлаждается или охлаждение производится в одну или несколько стадий и, если требуется, то с различными скоростями. Скорость охлаждения может быть практически любой, например до 10oC или, предпочтительно, до 100oC. Скорость охлаждения не имеет существенного значения и в промышленных условиях устанавливалась бы насколько можно более высокой, возможно, 10 - 100oC/с. Может применяться любой подходящий способ охлаждения.
При желании упомянутая тепловая обработка может осуществляться в магнитном поле.
В дальнейшем изобретение поясняется конкретными вариантами его воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых фиг. 1 изображает петлю гистерезиса для угла Керра при оптическом запросе многослойной структуры, имеющей два слоя, согласно изобретению; фиг. 2 - петлю гистерезиса для угла Керра для другого варианта выполнения многослойной структуры без стадии тепловой обработки первого множественного слоя, согласно изобретению; фиг. 3 и 4 - петли гистерезиса для угла Керра для многослойной структуры со стороны пленки и через подложку согласно изобретению; фиг. 5 - большую и малую петли гистерезиса угла Керра при комнатной температуре для двух многослойных структур согласно изобретению; фиг. 6 и 7 - большую и малую петли гистерезиса угла Керра для еще одного варианта многослойной структуры, согласно изобретению; фиг. 8 и 9 - большую и малую петли гистерезиса угла Керра для системы, содержащей два множественных слоя, согласно изобретению.
В дальнейшем изобретение будет проиллюстрировано с помощью примеров, которые, как предполагается, не ограничивают изобретения.
Магнитооптические измерения проводились на длине волны 670 нм, используя изготовленное на заказ устройство, отслеживающее петлю гистерезиса угла Керра. Если ничего не указано дополнительно, то измерения выполнялись с многослойной стороны материалов.
Используемая во всех примерах напыляющая установка - это модифицированная Нордико NS 3750, поставляемая фирмой Нордико Лтд. оф Хавант, Хампшир, Великобритания, и модифицированная в центре Джонсон Маттхей Текнолоджи. Распыляющие электроды во всех случаях были плоскими магнетронами постоянного тока и/или высокочастотными. Если не указано другое, то все технологические операции выполнялись в воздухе при атмосферном давлении.
Пример 1 демонстрирует управление температурой Кюри путем изменения количества многослойных периодов.
Примеры 2a - 2d демонстрируют управление температурой Кюри путем регулирования отношения платины к кобальту.
Примеры 3a - 3g демонстрируют влияние изменения параметров процесса на температуру Кюри.
Примеры 4 - 6 демонстрируют управление коэрцитивной силой и температурой Кюри в двойных многослойных структурах.
Примеры 7 - 20 демонстрируют обменную связь в двухслойных структурах.
Пример 1
Предварительно очищенная стеклянная подложка закреплялась на столе для подложек в вакуумной камере, и камера откачивалась до давления приблизительно (2 - 5) · 10-6 мбар.
Чистый аргон напускался в откачанную камеру до установления давления 1,5 · 10-2 мбар, и система в течение нескольких минут уравновешивалась. ("Газовое равновесие").
Восьмиугольный стол для подложек общей площадью 2960 см2 располагался на расстоянии 11 см от источника напыления платины и на расстоянии 11 см от источника напыления кобальта и вращался со скоростью 6 об/мин, при этом к столу прикладывалась высокочастотная (ВЧ) энергия мощностью 1000 Вт на частоте 13,56 МГц. Эквивалент по плотности 0,34 Вт·см-2 прикладывался к столу в течение 7 мин, устанавливая стол под отрицательным напряжением смещения, примерно 245 В относительно потенциала земли. ("Сверхтепловая обработка С1").
На источник распыления в течение нескольких минут подавалась мощность постоянного тока 124 Вт для очистки распыляемой мишени и установления устойчивого режима работы, при этом стол с подложкой закрывался заслонкой от плоского магнетрона, подогнанного под платиновую мишень размером 8 · 4 дюйм. ("Стадия подготовки мишени").
Затем с помощью источника напыления платины за два последовательных прохода наносился платиновый промежуточный слой, при этом общая толщина слоя устанавливалась 16 · 10-10 м. Мощность, подаваемая на распыляющий электрод, составляла 124 Вт, напряжение смещения электрода относительно потенциала земли составляло -414 В. Подложка находилась под отрицательным потенциалом 12 - 15 В относительно потенциала земли. Подложка от мишени была на расстоянии 11 см, а стол вращался со скоростью 6 об/мин. ("Нанесение промежуточного слоя").
Поверхность платинового промежуточного слоя далее подвергалась сверхтепловой обработке путем подачи ВЧ-мощности 13,56 МГц к столу с подложкой. ВЧ-мощность 200 Вт подавалась в течение 5 мин, устанавливая напряжение смещения стола относительно земли - 105 В, при этом стол для подложек вращался со скоростью 6 об/мин ("Сверхтепловая обработка С2").
Источник потока кобальтовых частиц для получения желательной многослойной структуры снабжался ВЧ-плоским магнетроном, расположенным непосредственно напротив источника платины. Поток частиц от любого источника загораживался столом для подложек, расположенным между ними. Для усиления эффекта магнетронного распыления использовалась тонкая кобальтовая мишень 8 дюйм · 4 дюйм · 1 мм. При изготовлении полислойной структуры к каждому источнику напыления подводилась мощность, величина которой обеспечивала соответствующие скорости осаждения платины и кобальта, при этом подложка загораживалась от обоих источников напыления. Это состояние поддерживалось в течение нескольких минут, обеспечивая уравновешивание источников напыления с помощью регулировки соответствующих мощностей для получения требующихся скоростей напыления. ("Подготовка мишени перед многослойным осаждением").
Заслонка, закрывающая стол с подложками от распыляющихся частиц, убиралась и поток частиц от обоих источников напыления падал на стол, и на подложках, которые при вращении проходили мимо этих источников, формировалась чередующаяся структура слоев платины и кобальта. При этом первый и последний слои структуры, состоящей из 7 слоев, были платиновыми, т.е. 3,5 периода платины и кобальта, а наносились за 6,5 поворотов стола. Стол вращался со скоростью 6 об/мин, а к электроду, распыляющему кобальт, подводилась постоянная ВЧ-мощность, которая обеспечивала за один проход подложки нанесение слоя кобальта толщиной примерно 3 · 10-10 м. К электроду, распыляющему платину, подводилась постоянная мощность постоянного тока, обеспечивающая нанесение за один проход слоя платины толщиной примерно 8 · 10-10м ("Многослойное осаждение"). Мощность постоянного тока в 124 Вт, подводимая к электроду, распыляющему платину, устанавливала напряжение смещения на платиновой мишени - 414 В. ВЧ-мощность в 400 Вт использовалась для установления автоматического смещения -600 В относительно земли на кобальтовой мишени. Подложка находилась под отрицательным потенциалом 1 - 2 В относительно земли. Уровень давления в камере и расстояние распыляющих электродов относительно стола с подложками были такими же, как на ранее описанном этапе "Сверхтепловая обработка С1").
Стеклянная подложка с нанесенным множественным слоем вынималась из камеры напыления.
Четыре следующих образца готовились аналогично, при этом для получения различного количества периодов на этапе "многослойное осаждение" регулировалось число оборотов стола.
Температура Кюри каждого образца измерялась и заносилась в табл. 1 в виде функции от количества периодов.
Пример 2a
Предварительно очищенная стеклянная подложка устанавливалась на столе для подложек в вакуумной камере, и камера откачивалась до давления 2,8 · 10-6 мбар.
Чистый аргон напускался в откачанную камеру до установления давления 1,5 · 10-2 мбар, и система в течение нескольких минут приходила в состояние равновесия ("Газовое равновесие 1").
Восьмиугольный стол для подложек с общей площадью поверхности 2960 см2 располагался на расстоянии 11 см от источника распыления платины и 11 см от источника распыления кобальта и вращался со скоростью 6 об/мин, при этом к столу в течение 3 мин подводилась постоянная ВЧ-мощность 710 Вт на частоте 13,56 МГц, эквивалентная плотности мощности 0,24 Вт/см2, которая устанавливала стол под отрицательным смещением относительно потенциала земли, примерно 250 В. ("Сверхтепловая обработка С1").
К источнику распыления платины, плоскому магнетрону, подогнанному под платиновую мишень, размером 8 х 4 дюйм, подводилась мощность постоянного тока 120 Вт в течение нескольких минут для очистки распыляемой мишени и установления устойчивого режима работы, при этом стол с подложкой закрывался заслонками. ("Стадия подготовки мишени").
Затем наносился платиновый промежуточный слой за два последовательных прохода мимо источника распыления платины, при этом общая толщина получалась 16 · 10-10 м. Мощность, подводимая к распыляемому электроду, составляла 120 Вт, потенциал смещения электрода относительно потенциала земли -406 В. Подложка находилась под отрицательным потенциалом 10 - 11 В относительно потенциала земли. Расстояние между подложкой и мишенью составляло 11 см, а стол вращался со скоростью 6 об/мин. ("Нанесение промежуточного слоя").
Поверхность платинового промежуточного слоя затем подвергалась сверхтепловой обработке с помощью ВЧ-мощности (13,56 Мгц), подводимой к столу с подложкой. ВЧ-мощность 150 Вт подводилась в течение 5 мин, устанавливая потенциал смещения стола относительно земли -100 В, при этом стол для подложек вращался со скоростью 6 об/мин. ("Сверхтепловая обработка С2").
Давление аргона затем поднималось до 3,0 · 10-2 мбар. ("Газовое равновесие 2").
Источник потока кобальтовых частиц для получения требующейся полислойной структуры снабжался ВЧ-плоским магнетронным источником, который располагался непосредственно напротив платинового источника, лицевыми поверхностями навстречу друг другу. Поток частиц от каждого из источников загораживался от подложки столом, находящимся между ними. Для усиления эффекта магнетронного распыления использовалась тонкая кобальтовая мишень 8 дюйм х 4 дюйм х 1 мм. Когда подложка была закрыта от обоих распыляющих источников, к каждому источнику подводилась мощность такого уровня, которая обеспечивала требующиеся скорости осаждения платины и кобальта, соответственно, при изготовлении полислойной структуры. Такое состояние поддерживалось в течение нескольких минут, при этом путем регулировки соответствующих мощностей производилось уравновешивание распыляемых источников для получения требующихся скоростей осаждения ("Подготовка мишени перед полислойным осаждением").
Заслонки, закрывающие стол с подложками, убирались так, чтобы поток частиц от обоих источников падал на стол, а на подложках, проходящих при вращении стола мимо распыляющих источников, формировалась чередующаяся структура слоев платины и кобальта. Структура, состоящая в целом из 25 слоев, получалась за 12,5 оборотов стола, причем первый и последний слои были платиновыми. Скорость вращения стола была 6 об/мин, а к электроду, распыляющему кобальт, подводилась постоянная ВЧ-мощность, обеспечивающая нанесение слоя кобальта толщиной примерно 3 · 10-10 м за один проход подложки. Постоянная мощность постоянного тока, подводимая к электроду, распыляющему платину обеспечивала нанесение слоя платины толщиной примерно 6 · 10-10 м за один проход подложки ("Полислойное осаждение").
К электроду, распыляющему платину, подводилась мощность постоянного тока 90 Вт, устанавливая потенциал смещения на платиновой мишени -370 В. ВЧ-мощность 400 Вт использовалась для установления автоматического смещения -520 В относительно земли на кобальтовой мишени. Подложка находилась под отрицательным потенциалом от 2 до 3 В относительно земли.
Стеклянная подложка с нанесенным полислоем вынималась из напылительной камеры.
Измерялась температура Кюри полислоя.
Пример 2B
Была сохранена методика, изложенная в примере 2a, со следующими существенными поправками.
На стадии "Полислойное осаждение" к электроду постоянного тока подводилась мощность постоянного тока 150 Вт, устанавливающая потенциал смещения -397 В на платиновой распыляемой мишени, который соответствовал нанесению за один проход подложки слоя платины толщиной приблизительно 9,5 · 10-10 м. Платинокобальтовая структура, состоящая в целом из 17 слоев, получалась за 8,5 оборотов стола, при этом первый и последний слои были платиновыми. Подложка находилась под отрицательным потенциалом 3-5 В относительно земли во время процесса напыления полислоя.
Пример 2c
Была сохранена методика, изложенная в примере 2a, со следующими существенными поправками.
Этап "Сверхтепловая обработка С1" проводится в течение 7 мин.
После "Сверхтепловая обработка С2" с помощью напуска аргона давление устанавливалось 2,5 · 10-2 мбар. ("Газовое равновесие С").
На стадии "Полислойное осаждение" к электроду постоянного тока подводилась мощность постоянного тока 185 Вт, устанавливающая потенциал смещения -415 В на платиновой распыляемой мишени, который соответствовал нанесению за один проход подложки слоя платины толщиной приблизительно 11 · 10-10 м. Платинокобальтовая структура, состоящая в целом из 15 слоев, получалась за 7,5 оборотов стола, при этом первый и последний слои были платиновыми. Подложка находилась под отрицательным потенциалом 2-5 В относительно земли во время процесса осаждения полислоя.
Пример 2d
Была сохранена методика, изложенная в примере 2c, со следующими существенными поправками.
На этапе "Сверхтепловая обработка С1" подводилась ВЧ-мощность 1000 Вт, устанавливающая отрицательное смещение приблизительно 245 В относительно потенциала земли.
На стадии "Полислойное осаждение" к электроду постоянного тока подводилась мощность постоянного тока 215 Вт, устанавливающая потенциал смещения -428 В на платиновой распыляемой мишени, который соответствовал нанесению за один проход подложки слоя платины толщиной приблизительно 15 · 10-10 м. Платинокобальтовая структура, состоящая из 19 слоев в целом, получалась за 9,5 оборотов стола, при этом первый и последний слои были платиновыми. Подложка находилась под отрицательным потенциалом 2-3 В относительно земли во время процесса осаждения полислоя.
В табл. 2 занесены температуры Кюри полислоев, полученных в примерах 2a - 2d, в зависимости от отношения платины к кобальту.
Пример 3a
Изменения на стадиях сверхтепловой обработки.
Предварительно очищенная стеклянная подложка устанавливалась на столе для подложек в вакуумной камере, и камера откачивалась до давления 2 · 10-6 мбар.
Чистый аргон напускался в откачанную камеру до установления давления 1,5 · 10-2 мбар и система в течение нескольких минут приходила в состояние равновесия. ("Газовое равновесие 1").
Восьмиугольный стол для подложек с общей площадью поверхности 2960 см2 располагался на расстоянии 11 см от источника распыления платины и 11 см от источника распыления кобальта и вращался со скоростью 6 об/мин, при этом к столу в течение 20 мин подводилась постоянная ВЧ-мощность 700 Вт на частоте 13,56 МГц, эквивалентная плотности мощности 0,24 Вт см-2, которая устанавливала стол под отрицательным смещением относительно потенциала земли, примерно 200 В. ("Сверхтепловая обработка С1").
К источнику распыления платины, плоскому магнетрону, подогнанному под платиновую мишень, размером 8 х 4 дюйм, подводилась мощность постоянного тока 124 Вт в течение нескольких минут для очистки распыляемой мишени и установления устойчивого режима работы, при этом стол для подложек закрывался заслонками. ("Стадия подготовки мишени").
Затем наносился платиновый промежуточный слой за шесть последовательных проходов мимо источника распыления платины, при этом получалась общая толщина слоя примерно 50 х 10-10 м. Мощность, подводимая к распыляющему электроду, составляла 124 Вт, потенциал смещения электрода относительно потенциала земли -414 В. Подложка находилась под отрицательным потенциалом, приблизительно 15 В относительно потенциала земли. Расстояние между подложкой и мишенью составляло 11 см, а стол вращался со скоростью 6 об/мин. ("Нанесение промежуточного слоя").
Поверхность платинового промежуточного слоя затем подвергалась сверхтепловой обработке с помощью ВЧ-мощности 13,56 МГц, подводимой к столу для подложек. ВЧ-мощность 200 Вт подводилась в течение 5 мин, устанавливая потенциал смещения стола относительно земли -100 В, при этом стол для подложек вращался со скоростью 6 об/мин. ("Сверхтепловая обработка С2").
Источник потока кобальтовых частиц для получения требующейся многослойной структуры снабжался ВЧ-плоским магнетронным источником, который располагался непосредственно напротив платинового источника лицевыми поверхностями навстречу друг другу. Поток частиц от каждого из источников загораживался от подложки столом, находящимся между ними. Для усиления эффекта магнетронного распыления использовалась тонкая кобальтовая мишень 8 дюйм х 4 дюйм х 1 мм. Когда подложка была закрыта от обоих распыляющих источников, к каждому источнику подводилась мощность такого уровня, которая обеспечивала требующиеся скорости осаждения платины и кобальта, соответственно, при изготовлении полислойной структуры. Такое положение поддерживалось в течение нескольких минут, при этом путем регулирования соответствующих мощностей производилось уравновешивание источников напыления для получения требующихся скоростей осаждения. ("Подготовки мишени перед полислойным осаждением").
Заслонки, закрывающие стол с подложкой, убирались так, чтобы поток частиц от обоих источников падал на стол, а на подложках, проходящих при вращении стола мимо распыляющих источников, формировалась чередующаяся структура слоев платины и кобальта. Структура, состоящая в целом из 19 слоев, получалась за 9,5 оборотов стола, причем первый и последний слои были платиновыми. Скорость вращения столба была 6 об/мин, а к электроду, распыляющему кобальт, подводилась постоянная ВЧ-мощность, обеспечивающая нанесение слоя кобальта толщиной примерно 3 · 10-10 м за один проход подложки. Постоянная мощность постоянного тока, подводимая к электроду, распыляющему платину, обеспечивала нанесение слоя платины толщиной примерно 6 · 10-10 м за один проход подложки. ("Полислойное осаждение").
К электроду, распыляющему платину, подводилась мощность постоянного тока 124 Вт, устанавливая потенциал смещения на платиновой мишени -414 В. ВЧ-мощность 400 Вт использовалась для установления автоматического смещения -600 В относительно земли на кобальтовой мишени. Подложка находилась под отрицательным потенциалом от 2 до 3 В относительно земли. Количество введенного газа и расстояние между распыляющими электродами и столом с подложкой были такими же, как описывалось ранее в "Сверхтепловая обработка С1".
Стеклянная подложка, с нанесенным полислоем, вынималась из напылительной камеры.
Пример 3b
Изменение процесса сверхтепловой обработки.
Предварительно очищенная стеклянная подложка устанавливалась на столе для подложек в вакуумной камере, и камера откачивалась до давления 2 · 10-6 мбар.
Чистый аргон напускался в откачанную камеру до установления давления 1,5 · 10-2 мбар, и система в течение нескольких минут приходила в состояние равновесия. ("Газовое равновесие").
Восьмиугольный стол для подложек с общей площадью поверхности 2960 см2 располагался на расстоянии 11 см от источника распыления платины и 11 см от источника распыления кобальта и вращался со скоростью 6 об/мин, при этом к столу в течение 7 мин проводилась постоянная ВЧ-мощность 1000 Вт на частоте 13,56 МГц, эквивалентная плотности мощности 0,34 Вт·см-2, которая устанавливала стол под отрицательным смещением относительно потенциала земли, примерно 240 В. ("Сверхтепловая обработка С1").
К источнику распыления платины, плоскому магнетрону, подогнанному под платиновую мишень размером 8 х 4 дюйм, подводилась мощность постоянного тока 124 Вт в течение нескольких минут для очистки распыляемой мишени и установления устойчивого режима работы. ("Стадия подготовки мишени").
Затем наносился платиновый промежуточный слой за два последовательных прохода мимо источника распыления платины, при этом общая толщина получилась 16 · 10-10 м. Мощность, подводимая к распыляемому электроду, составляла 124 Вт, потенциал смещения электрода относительно потенциала земли -414 В. Подложка находилась под отрицательным потенциалом приблизительно 15 В относительно потенциала земли. Расстояние между подложкой и мишенью составляло 11 см, а стол вращался со скоростью 6 об/мин. ("Нанесение промежуточного слоя").
Поверхность платинового промежуточного слоя затем подвергалась сверхтепловой обработке с помощью ВЧ-мощности 13,56 МГц, подводимой к столу с подложкой. ВЧ-мощность 100 Вт подводилась в течение 10 мин, устанавливая потенциал смещения стола относительно земли -70 В, при этом стол с подложкой вращался со скоростью 6 об/мин. ("Сверхтепловая обработка С2").
Источник потока кобальтовых частиц для получения требующейся полислойной структуры снабжался ВЧ-плоским магнетронным источником, который располагался непосредственно напротив платинового источника, лицевыми поверхностями навстречу друг другу. Поток частиц от каждого из источников загораживался от подложки столом, находящимся между ними. Для усиления эффекта магнетронного распыления использовалась тонкая кобальтовая мишень 8 дюйм х 4 дюйм х 1 мм. Когда подложка была закрыта от обоих распыляющих источников, к каждому источнику подводилась мощность такого уровня, которая обеспечивала требующиеся скорости осаждения платины и кобальта, соответственно, при изготовлении полислойной структуры. Такое положение поддерживалось в течение нескольких минут, при этом путем регулировки соответствующих мощностей производилось уравновешивание источников напыления для получения требующихся скоростей напыления ("Подготовка мишени перед полислойным осаждением").
Заслонки, закрывающие стол с подложками, убирались так, чтобы поток частиц от обоих источников падал на стол, а на подложках, проходящих при вращении стола мимо распыляющих источников, формировалась чередующаяся структура слоев платины и кобальта. Структура, состоящая в целом из 19 слоев, получалась за 9,5 оборотов стола, причем первый и последний слои были платиновыми. Скорость вращения стола была 6 об/мин. К электроду, распыляющему кобальт, подводилась постоянная ВЧ-мощность, обеспечивающая нанесение слоя кобальта толщиной примерно 3 · 10-10 м за один проход подложки. Постоянная мощность постоянного тока, подводимая к электроду, распыляющему платину, обеспечивала нанесение слоя платины толщиной примерно 8 · 10-10 м за один проход подложки ("Полислойное осаждение"). К электроду, распыляющему платину, подводилась мощность постоянного тока 124 Вт, устанавливая потенциал смещения на платиновой мишени - 414 В. ВЧ-мощность 400 Вт использовалась для установления индуцированного смещения -600 В относительно земли на кобальтовой мишени. Подложка находилась под отрицательным потенциалом от 1 до 2 В относительно земли. Количество вводимого газа и расстояние между распыляющими электродами и столом с подложкой были такими же, как на ранее описанной стадии "Сверхтепловая обработка С1".
Стеклянная подложка с нанесенным полислоем вынималась из напылительной камеры.
Пример 3c
Изменение коэрцитивной силы множественного слоя
Была сохранена методика, изложенная в примере 3a, со следующими существенными поправками.
1. На стадии "Сверхтепловая обработка С1" ВЧ-мощность подводилась в течение 7 мин, устанавливая отрицательное смещение 245 В относительно потенциала земли.
2. На стадии "Нанесение промежуточного слоя" слой платины толщиной 16 · 10-10 м наносился на подложку за два последовательных прохода мимо распыляющего электрода.
Пример 3d
Изменение коэрцитивной силы множественного слоя
Методика изготовления, изложенная в примере 3c, была сохранена со следующими существенным поправками.
После стадии "Сверхтепловая обработка С2" напускался аргон до давления 2,5 · 10-2 мбар и система уравновешивалась.
На стадии "Полислойное осаждение" к электроду, распыляющему платину, подводилась мощность постоянного тока 120 Вт, устанавливая потенциал смещения -391 В на платиновой мишени. ВЧ-мощность 400 Вт использовалась для установления индуцированного потенциала смещения -520 В относительно земли на кобальтовой мишени. Подложка находилась под отрицательным потенциалом 3 - 4 В относительно земли.
Пример 3e
Увеличение коэрцитивной силы за счет тепловой обработки
Образец готовился так же, как в примере 3d, и затем подвергался следующей тепловой обработке.
Образец помещался на горячую пластину, имеющую температуру 175oC, на 10 мин. Затем образец снимался и помещался на стальной блок, имеющий комнатную температуру, на котором он охлаждался до комнатной температуры.
Пример 3f
Увеличение коэрцитивной силы за счет тепловой обработки
Образец готовился так же, как в примере 3d, и затем подвергался следующей тепловой обработке.
Образец на 20 мин помещали на горячую пластину, имеющую температуру 175oC. Затем образец снимался с пластины и помещался на стальной блок, находящийся при комнатной температуре, на котором он охлаждался до комнатной температуры.
Пример 3g
Увеличение коэрцитивной силы за счет тепловой обработки
Образец готовился так же, как в примере 3d, и затем подвергался следующей тепловой обработке.
Образец на 70 мин помещался на медный блок, имеющий температуру 170oC, затем образец снимался с этого блока и помещался на стальной блок, находящийся при комнатной температуре, на котором он охлаждался до комнатной температуры. Это повторялось еще три раза со следующими изменениями:
первое повторение 190 мин при 170oC;
второе повторение 340 мин при 170oC;
третье повторение 210 минут при 234oC.
Для образцов из Примеров 3a - 3g измерялись коэрцитивная сила и температура Кюри и полученные данные заносились в табл. 3.
Пример 4
Первый слой
1. Предварительно очищенное предметное стекло микроскопа устанавливалось на столе для подложек в вакуумной камере, и камера откачивалась до давления 1,3 · 10-6 мбар.
2. Чистый аргон напускался в откачанную камеру до установления давления 1,5 · 10-2 мбар, и система в течение нескольких минут приходила в состояние равновесия. ("Газовое равновесие").
3. Стол для подложек общей площадью 2960 см2 располагался на расстоянии 11 см от каждого из двух установленных напротив друг друга источников напыления и вращался со скоростью 6 об/мин. При этом к столу подводилась постоянная ВЧ-мощность 1000 Вт на частоте 13,56 МГц, эквивалентная плотности мощности 0,34 Вт·см-2, которая устанавливала стол под отрицательным смещением 250 В относительно потенциала земли. Мощность подводилась в течение 7 мин. ("Сверхтепловая обработка").
4. К источнику напыления платины, плоскому магнетрону, подогнанному под платиновую мишень размером 8 х 4 дюйм, подводилась мощность постоянного тока 120 Вт в течение нескольких минут для очистки распыляемой мишени и установления устойчивого режима работы, при этом стол для подложек закрывался заслонками. ("Стадия подготовки мишени").
5. Затем наносился платиновый промежуточный слой за два последовательных прохода подложки мимо источника распыления платины, при этом общая толщина слоя получалась примерно 16 · 10-10 м. Мощность, подводимая к распыляющему электроду, составляла 120 Вт, потенциал смещения электрода относительно потенциала земли -408 В, расстояние между подложкой и мишенью 11 см, а стол вращался со скоростью 6 об/мин, при этом наводилось индуцированное смещение на подложке примерно -15 В относительно потенциала земли. ("Нанесение платинового промежуточного слоя").
6. Поверхность платинового промежуточного слоя затем подвергалась сверхтепловой обработке с помощью ВЧ-мощности 13,56 МГц, подводимой к столу для подложек. ВЧ-мощность 200 Вт подводилась в течение 5 мин, устанавливая потенциал смещения стола от -110 до -105 В относительно земли, стол для подложек вращался со скоростью 6 об/мин. ("Сверхтепловая обработка С2").
Давление аргона затем регулировалось до 2,5 · 10-3 мбар, и система уравновешивалась.
7. Источник потока кобальтовых частиц для получения требующейся многослойной структуры снабжался ВЧ-плоским магнетронным источником, расположенным непосредственно напротив платинового источника, лицевыми поверхностями навстречу друг другу, при этом поток частиц от любого из источников перегораживался столом для подложек, находящимся в центре между источниками. Для усиления эффекта магнетронного распыления использовалась тонкая кобальтовая мишень 8 дюйм х 4 дюйм х 1 мм. Когда подложка была закрыта от обоих источников напыления, к каждому источнику подводилась мощность такого уровня, которая обеспечивала требующиеся скорости осаждения платины и кобальта, соответственно, при изготовлении полислойной структуры. Сначала устанавливалась мощность платинового источника, затем мощность кобальтового источника. Такое состояние поддерживалось в течение нескольких минут, при этом путем регулировки соответствующих мощностей производилось уравновешивание источников распыления для получения требующихся скоростей осаждения частиц. ("Подготовка мишени перед осаждением").
8. Заслонки, закрывающие стол для подложек, убирались так, чтобы поток частиц от обоих источников падал на стол. На подложках, проходящих при вращении стола мимо источников распыления, формирвалась чередующаяся структура слоев платины и кобальта. Структура, состоящая в целом из 15 слоев, получалась за 7,5 оборотов стола, причем первый и последний слои были платиновыми. Скорость вращения стола была 6 об/мин, а к электроду, распыляющему кобальт, подводилась постоянная ВЧ-мощность, обеспечивающая нанесение слоя кобальта толщиной 3 · 10-10 м за один проход подложки. Постоянная мощность постоянного тока, подводимая к электроду, распыляющему платину, обеспечивала нанесение слоя платины толщиной 15 · 10-10 м за один проход подложки.
ВЧ-мощность 400 Вт использовалась для установления на кобальтовой мишени индуцированного смещения -580 В относительно потенциала земли. К электроду, распыляющему платину, подводилась мощность постоянного тока 215 Вт, устанавливая потенциал смещения на платиновой мишени -422 В и индуцированный потенциал смещения -102 В на столе для подложек относительно потенциала земли. Количество напускаемого газа и расстояние между подложкой и электродами были такими же, как описано выше. ("Полислойное осаждение").
9. Стеклянное предметное стекло с нанесенным полислоем вынималось из напылительной камеры. Образец подвергался тепловой обработке следующим образом.
Образец помещался на 40 мин в печь при температуре 153oC. Затем он вынимался и помещался на алюминиевый блок, находящийся при комнатной температуре, на котором охлаждался до комнатной температуры.
Второй слой
1. Образец устанавливался на столе для подложек в вакуумной камере, и камера откачивалась до давления 2 · 10-6 мбар.
2. Чистый аргон напускался в откачанную камеру до установления давления 1,5 · 10-9 мбар, и система в течение нескольких минут приходила в состояние равновесия ("Газовое равновесие").
3. Стол для подложек общей площадью 2960 см2 располагался на расстоянии 11 см от каждого из двух источников, установленных напротив друг друга, и вращался со скоростью 6 об/мин.
4. К источнику напыления платины, плоскому магнетрону, подогнанному под платиновую мишень размером 8 х 4 дюйм, подводилась мощность постоянного тока 120 Вт в течение нескольких минут для очистки распыляемой мишени и установления устойчивого режима работы, при этом стол для подложек закрывался заслонками. Никакого напуска газа не производилось, и давление газа не изменялось. ("Стадия подготовки мишени").
5. Помимо нанесения последнего слоя платины, нанесенного на стадии многослойного осаждения, и последующей тепловой обработки продолжалось нанесение платины при выполнении разделителя. За шесть последовательных проходов подложки мимо источника распыления платины наносился слой платины толщиной примерно 50 · 10-10 м. К распыляющему электроду подводилась мощность 120 Вт, потенциал смещения электрода -409 В относительно потенциала земли, при этом устанавливался потенциал смещения на столе для подложек -15 В относительно потенциала земли. Расстояние между мишенью и подложкой 11 см и скорость вращения стола 6 об/мин. ("Нанесение платинового промежуточного слоя").
6. Поверхность платинового разделителя затем подвергалась сверхтепловой обработке, с помощью ВЧ-мощности, подводимой к столу для подложек (13,56 МГц). Подводилась ВЧ-мощность 200 Вт, устанавливая потенциал смещения стола относительно земли - 105 - 110 В, стол для подложек вращался со скоростью 6 об/мин, время обработки 5 мин. ("Сверхтепловая обработка С2").
7. Источник потока кобальтовых частиц для получения требующейся многослойной структуры, снабженный ВЧ-плоским магнетроном, располагался непосредственно напротив платинового источника, лицевыми поверхностями напротив друг друга, при этом поток частиц от любого источника перегораживался столом для подложек, расположенным по центру между ними. Для усиления эффекта магнетронного распыления использовалась тонкая кобальтовая мишень 8 дюйм х 4 дюйм х 1 мм. Когда подложка была закрыта от обоих распыляющих источников, к каждому источнику подводилась мощность такого уровня, которая обеспечивала требующиеся скорости напыления платины и кобальта, соответственно. Причем сначала устанавливался уровень мощности платинового источника. Такое состояние поддерживалось в течение нескольких минут, при этом путем регулировки соответствующих мощностей производилось уравновешивание источников напыления для получения требующихся скоростей напыления. ("Подготовка мишени перед нанесением полислоя").
8. Заслонки, закрывающие стол для подложек, убирались так, чтобы поток частиц от обоих источников падал на стол. На подложках, проходящих при вращении стола мимо распыляющих источников, формировалась чередующаяся структура слоев платины и кобальта. Структура, состоящая в целом из 7 слоев, получалась за 3,5 оборота стола, причем первый и последний слои были платиновыми. Упомянутое здесь нанесение первого слоя платины завершает выполнение разделительной структуры. Стол вращался со скоростью 6 об/мин, к кобальтовому электроду подводилась постоянная ВЧ-мощность, обеспечивающая нанесение слоя кобальта 3 · 10-10 м за один проход подложки. К электроду, распыляющему платину, подводилась мощность постоянного тока, обеспечивающая нанесение слоя платины толщиной 8 · 10-10 м за один проход подложки.
ВЧ-мощность 400 Вт использовалась для установления индуцированного смещения -530 В относительно потенциала земли на кобальтовой мишени. К электроду, распыляющему платину, подводилась мощность постоянного тока 120 Вт, устанавливающая потенциал смещения - 400 В на платиновой мишени, и индуцированное смещение минус 1-2 В относительно земляного потенциала на столе для подложек. Количество напускаемого газа и расстояние между электродами и подложкой были такими же, как описано ранее. ("Многослойное осаждение").
На фиг. 1 показана петля гистерезиса для угла Керра при оптическом запросе со стороны пленки для многослойной структуры, состоящей из двух слоев.
Пример 5
Последовательность стадий изготовления была сохранена, за исключением того, что не выполнялась стадия тепловой обработки первого нанесенного множественного слоя. Нанесение двухслойной структуры осуществлялось в непрерывном режиме с непрерываемой последовательностью осаждения. В качестве стеклянных подложек использовались подложки, предоставленные фирмой Пилкингтон ПЛС.
На фиг. 2 показана петля гистерезиса угла Керра для этого примера.
Пример 6
Первый полислой
Нанесение первого полислоя выполнялось таким же образом, как в примере 5, но после нанесения первого полислоя устанавливалось давление аргона 1,5 · 10-2 мбар и система уравновешивалась.
Второй слой
1. Стол для подложек площадью 2960 см2 располагался на расстоянии 11 см от каждого из двух магнетронных распыляющих источников, установленных напротив друг друга.
2. Стол для подложек закрывался заслонками от плоского магнетронного источника, подогнанного под платиновую мишень 8 х 4 дюйм и к распыляющему источнику подводилась мощность постоянного тока 120 Вт в течение нескольких минут для очистки распыляемых мишеней и установления устойчивого режима работы. Никаких изменений давления газа не проводилось ("Стадия подготовки мишени").
3. Затем в течение трех последовательных проходов подложки мимо источника распыления платины наносился платиновый разделитель, толщина нанесенного слоя составляла примерно 25 · 10-10 м. К распыляющему электроду подавалась мощность 120 Вт, потенциал смещения электрода -405 В относительно потенциала земли, стол для подложек находился под отрицательным потенциалом 12 - 15 В относительно потенциала земли, расстояние между мишенью и подложкой 11 см и скорость вращения стола 6 об/мин. ("Нанесение платинового промежуточного слоя").
4. Поверхность платинового разделителя затем подвергалась севрхтепловой обработке с помощью ВЧ-мощности (13,56 МГц), подводимой к столу для подложек. Подводилась ВЧ-мощность 200 Вт, устанавливая потенциал смещения стола относительно земли -110 - 105 В, скорость вращения подложки 6 об/мин. Процесс продолжался в течение 5 мин. ("Сверхтепловая обработка С2").
Давление аргона затем регулировалось до 2,5 · 10-2 мбар, и система уравновешивалась.
5. Источник потока кобальтовых частиц для получения требующейся полислойной структуры снабжался ВЧ-плоским магнетронным источником, расположенным непосредственно напротив платинового источника, поток частиц от обоих источников перекрывался столом для подложек, находящимся по центру между ними. Для усиления магнетронного распыляющего эффекта использовалась тонкая кобальтовая мишень (8 дюйм х 4 дюйм х 1 мм). Когда подложки были закрыты от обоих источников распыления, к каждому источнику подводилась мощность определенного уровня, требующая для обеспечения соответствующих скоростей напыления платины и кобальта, причем при изготовлении полислойной структуры сначала устанавливался уровень мощности платинового источника. Такое положение сохраняется в течение нескольких минут, при этом происходит уравновешивание источника распыления за счет регулировки соответствующих мощностей, которые обеспечивают требующиеся скорости напыления частиц. ("Подготовка мишени перед полислойным осаждением").
6. Заслонки, закрывающие стол для подложек, убирались так, чтобы потоки частиц от обоих источников падали на стол. На подложках, проходящих при вращении стола мимо источников, распыляющих частиц, формировалась чередующаяся структура, состоящая из платиновых и кобальтовых слоев. Структура, состоящая в целом из 13 слоев, получалась за 6,5 оборотов стола, причем первым и последним слоями были платиновые. Упомянутое здесь нанесение первого платинового слоя завершает разделительную структуру. Скорость вращения стола была 6 об/мин, к кобальтовому электроду подводилась постоянная ВЧ-мощность, обеспечивающая нанесение слоя кобальта толщиной 3 · 10-10 м за один проход подложки. К электроду, распыляющему платину, подводилась постоянная мощность постоянного тока, которая обеспечивала получение за один проход подложки слоя платины толщиной 8 · 10-10 м.
Используемая ВЧ-мощность 400 Вт устанавливала автоматическое смещение (индуцированное) -580 В относительно потенциала земли на кобальтовой мишени. К электроду, распыляющему платину, подводилась мощность постоянного тока 120 Вт, устанавливая потенциал смещения -384 В на платиновой мишени и индуцированное (наведенное) смещение - 1-2 В относительно потенциала земли на столе для подложек. Количество напускаемого газа и расстояние между подложкой и электродами были такими же, как описано ранее. ("Полислойное осаждение").
На фиг. 3 и 4 показаны гистерезисные петли угла Керра для оптических откликов со стороны пленки и через подложку.
Пример 7
1. Предварительно очищенное предметное стекло микроскопа устанавливалось на столе для подложек в вакуумной камере, и камера откачивалась до давления примерно 3 · 10-6 мбар.
2. Чистый аргон напускался в откачанную камеру до установления давления 1,5 · 10-2 мбар, и система в течение нескольких минут уравновешивалась. ("Газовое равновесие").
3. Стол для подложек площадью 2960 см2 располагался на расстоянии 11 см от каждого из двух источников напыления, установленных напротив друг друга, и вращался со скоростью 6 об/мин, при этом к столу подводилась постоянная ВЧ-мощность 1000 Вт на частоте 13,56 МГц, эквивалентная плотности мощности 0,34 Вт·см-2, устанавливающая стол под отрицательным потенциалом смещения 235 - 240 В относительно потенциала земли. Мощность подводилась в течение 7 мин. ("Сверхтепловая обработка С1").
4. Стол для подложек загораживался заслонками от плоского магнетронного источника, подогнанного под платиновую мишень размером 8 х 4 дюйм, и в течение нескольких минут к распыляющему источнику подводилась мощность постоянного тока 120 Вт для очистки распыляемой мишени и установления устойчивого режима работы. Давление газа не изменялось. ("Стадия подготовки мишени").
5. Затем в течение двух последовательных проходов подложки мимо источника распыления платины наносился платиновый промежуточный слой, имеющий полную толщину примерно 16 · 10-10м. К распыляющему электроду подводилась мощность 120 Вт, потенциал смещения электрода -408 В относительно потенциала земли, расстояние между подложкой и мишенью 11 см, и стол вращался со скоростью 6 об/мин, при этом наводился индуцированный потенциал смещения примерно -15 В относительно земли. ("Нанесение промежуточного платинового слоя").
6. Поверхность платинового промежуточного слоя затем подвергалась сверхтепловой обработке с помощью ВЧ-мощности (13,56 МГц), подводимой к столу для подложек. Подводилась ВЧ-мощность 200 Вт, устанавливающая потенциал смещения стола относительно земли примерно -110 В, при этом стол вращался со скоростью 6 об/мин, обработка происходила в течение 5 мин. ("Сверхтепловая обработка С2").
Давление аргона затем доводилось до 2,5 · 10-2 мбар, и система уравновешивалась.
7. ВЧ-плоский магнетронный источник, расположенный непосредственно напротив платинового источника, снабжен источником потока частиц кобальта для получения требующейся многослойной структуры, причем потоки частиц от обоих источников перекрывались столом для подложек, который располагался в центре между ними. Для усиления эффекта магнетронного распыления использовалась тонкая кобальтовая мишень 8 дюйм х 4 дюйм х 1 мм. Когда подложка закрывалась от обоих распыляющих источников, к каждому источнику подводилась мощность, величина которой обеспечивала требующиеся скорости нанесения соответственно платины и кобальта при изготовлении многослойной структуры. Сначала устанавливалась мощность платинового источника, затем мощность, подводимая к кобальтовому источнику. Такое положение поддерживалось в течение нескольких минут, обеспечивая уравновешивание распыляющих источников путем регулировки уровней соответствующих мощностей для получения требующихся скоростей осаждения частиц. ("Подготовка мишени перед многослойным осаждением").
8. Заслонки, закрывающие стол для подложек, перемещались так, чтобы поток частиц от обоих источников падал на стол. На подложках, проходящих при вращении стола мимо источников напыления, формировалась чередующаяся структура, состоящая из платиновых и кобальтовых слоев. Структура, состоящая в целом из 19 слоев, получалась за 9,5 оборотов, при этом первый и последний слои были платиновыми. Скорость вращения стола была 6 об/мин, при подведении к кобальтовому электроду постоянной ВЧ-мощности за один проход подложки наносился слой кобальта толщиной 3 · 10-10 м. К электроду, распыляющему платину, подводилась постоянная мощность постоянного тока для получения за один проход подложки слоя платины толщиной 8 · 10-10 м.
ВЧ-мощность 400 Вт использовалась для установления автоматического смещения -540 В относительно потенциала земли на кобальтовой мишени. К электроду, распыляющему платину, подводилась мощность постоянного тока 120 Вт, устанавливая потенциал смещения -386 В на платиновой мишени и индуцированное смещение минус 2В на столе для подложек относительно потенциала земли. Количество напускаемого газа и расстояние между подложкой и электродами были такими же, как описывалось выше. ("Полислойное осаждение").
9. Предметное стекло с нанесенным полислоем вынималось из напылительной камеры и подвергалось тепловой обработке следующим образом.
Образец на 10 мин помещался на медный блок, имеющий температуру 170oC. Затем он снимался и помещался на стальной блок, находящийся при комнатной температуре, и охлаждался до комнатной температуры.
Второй слой
1. Образец устанавливался на столе для подложек в вакуумной камере, и камера откачивалась до давления 3 · 10-6 мбар.
2. Чистый аргон напускался в откачанную камеру до установления давления 1,5 · 10-2 мбар, и система в течение нескольких минут уравновешивалась. ("Газовое равновесие").
3. Стол для подложек площадью 2960 см2 располагался на расстоянии 11 см от каждого из двух распыляющих источников, установленных напротив друг друга.
4. Стол для подложек закрывался заслонками от плоского магнетронного источника, подогнанного под платиновую мишень размера 8 х 4 дюйм, и в течение нескольких минут к распыляющему источнику подводилась мощность постоянного тока 120 Вт для очистки распыляемой мишени и установления устойчивого режима работы. Давление газа не изменялось. ("Стадия подготовки мишени").
5. Затем наносился платиновый промежуточный слой (формирующий часть разделительной структуры) за один проход подложки мимо источника, распыляющего платину, при этом общая толщина устанавливалась примерно 8 · 10-10 м. Энергия, подводимая к распыляющему электроду, составляла 120 Вт, потенциал смещения электрода -405 В относительно потенциала земли, расстояние между подложкой и мишенью 11 см и скорость вращения стола 6 об/мин. Во время напыления на столе для подложек устанавливалось отрицательное смещение примерно 10 В относительно потенциала земли. ("Нанесение платинового промежуточного слоя").
6. Поверхность платинового разделителя затем подвергалась сверхтепловой обработке с помощью ВЧ-мощности (13,56 МГц), подводимой к столу для подложек. Подводилась ВЧ-мощность 140 Вт, устанавливая потенциал смещения стола относительно земли примерно -100 - 105 В, стол для подложек вращался со скоростью 6 об/мин, процесс обработки длился 5 мин. ("Сверхтепловая обработка С2").
Далее, завершая формирование разделительной структуры, наносился платиновый разделитель толщиной 4 · 10-10 м. Нанесение осуществлялось таким же образом, как описано на этапах 4 и 5, за исключением того, что стол для подложек вращался со скоростью 12 об/мин.
7. ВЧ-плоский магнетронный источник, расположенный непосредственно напротив платинового источника, снабжался источником потока кобальтовых частиц для получения требующейся многослойной структуры, при этом поток частиц от одного из источников перекрывался столом для подложек, расположенным по центру между ними. Для усиления эффекта магнетронного распыления использовалась тонкая кобальтовая мишень 8 дюйм х 4 дюйм х 1 мм. Когда подложка закрывалась от обоих распыляющих источников, к каждому источнику подводилась мощность такой величины, которая требовалась для получения соответствующих скоростей осаждения платины и кобальта, соответственно, при изготовлении многослойной структуры, причем первым устанавливался уровень мощности платинового источника. Такое положение поддерживалось в течение нескольких минут, обеспечивая уравновешивание распыляющих источников путем регулирования соответствующих мощностей для получения требующихся скоростей осаждения. ("Подготовка мишени перед многослойным осаждением").
8. Заслонки, закрывающие стол для мишеней, смещались так, чтобы поток частиц от обоих источников падал на стол. На подложках, проходящих мимо источников напыления при вращении стола, формировалась чередующаяся структура слоев платины и кобальта. Структура, состоящая в целом из 10 слоев, получалась за 5 оборотов стола, при этом первый слой был кобальтовый, а последний - платиновый. Стол вращался со скоростью 6 об/мин, а к кобальтовому электроду подводилась постоянная ВЧ-мощность, при которой за один проход подложки наносился слой кобальта толщиной 3 · 10-10 м. К электроду, распыляющему платину, подводилась постоянная мощность постоянного тока для получения за один проход подложки слоя платины 8 · 10-10 м.
ВЧ-мощность 400 Вт использовалась для установления автоматического смещения -510 В относительно потенциала земли на кобальтовой мишени. К электроду, распыляющему платину, подводилась мощность постоянного тока 120 Вт, устанавливая смещение -405 В на платиновой мишени и индуцированное смещение -2-5 В относительно потенциала земли на столе для подложек. Количество напускаемого газа и расстояние между подложкой и электродами были такими же, как описано выше ("Полислойное осаждение").
На фиг. 5 для этого примера показаны большая и малая петли гистерезиса угла Керра при комнатной температуре. В табл. 4 показано смещение коэрцитивной силы большой петли гистерезиса (вследствие обменной связи) в виде функции от температуры.
Пример 8
Первый слой
Способ изготовления первого слоя был таким же, как описанный способ изготовления первого слоя в примере 7.
Предметное стекло с нанесенным полислоем вынималось из напылительной камеры и подвергалось тепловой обработке следующим образом.
Образец помещался на 73 мин на горячую пластину, имеющую температуру 170oC. Затем образец снимался и помещался на стальной блок, находящийся при комнатной температуре, и охлаждался до комнатной температуры.
Второй слой
1. Образец устанавливался на столе для подложек в вакуумной камере, и камера откачивалась до давления 1,8 · 10-6 мбар.
2. Чистый аргон напускался в откачанную камеру до установления давления 1,5 · 10-2 мбар, и система в течение нескольких минут уравновешивалась. ("Газовое равновесие").
3. Стол для подложек площадью 2960 см2 располагался на расстоянии 11 см от каждого из двух распыляющих источников.
4. Когда стол для подложек закрывался заслонками от плоского магнетронного источника, подогнанного под платиновую мишень размером 8 х 4 дюйм, к распыляющему источнику в течение нескольких минут подводилась мощность постоянного тока 120 Вт для очистки распыляемой мишени и установления устойчивого режима работы. Давление газа не изменялось. ("Стадия подготовки мишени").
5. Затем продолжалось изготовление платинового разделителя в течение одного прохода подложки мимо источника, распыляющего платину, при этом наносился слой примерно 8 · 10-10 м. К распыляющему электроду подводилась мощность 120 Вт, потенциал смещения электрода -405 В относительно потенциала земли, расстояние между подложкой и мишенью 11 см, а скорость вращения стола 6 об/мин. Во время осаждения на столе для подложек устанавливалось отрицательное смещение 10 В относительно потенциала земли. ("Нанесение платинового промежуточного слоя").
6. Поверхность платинового разделителя затем подвергалась сверхтепловой обработке с помощью ВЧ-мощности (13,56 МГц), подводимой к столу с подложкой. Подводилась ВЧ-мощность 150 Вт, устанавливающая потенциал смещения стола относительно земли примерно -105-110 В, скорость вращения стола 6 об/мин, процесс обработки продолжался 5 мин. ("Сверхтепловая обработка С2").
7. ВЧ-плоский магнетронный источник, расположенный непосредственно напротив лицевой поверхности платинового источника, снабжался источником потока кобальтовых частиц для получения требующейся многослойной структуры, причем поток частиц из любого источника перекрывался столом для подложек, расположенным по центру между источниками. Для усиления эффекта магнетронного распыления использовалась тонкая кобальтовая мишень 8 дюйм х 4 дюйм х 1 мм. Когда подложка закрывалась от обоих распыляющих источников, к каждому источнику подводилась мощность такой величины, которая требовалась для получения соответствующих скоростей осаждения платины и кобальта. Причем уровень мощности платинового источника устанавливался первым. Такое положение поддерживалось в течение нескольких минут, обеспечивая уравновешивание источников путем регулирования соответствующих мощностей для получения требующихся скоростей напыления. ("Подготовка мишени перед полислойным осаждением").
8. Заслонки, закрывающие стол для подложек, перемещались так, чтобы поток частиц из обоих источников падал на стол. На подложках, проходивших мимо распыляющих источников при вращении стола, формировалась чередующаяся структура, состоящая из слоев платины и кобальта. Структура, состоящая в целом из 10 слоев, получалась за 5 оборотов стола. Стол вращался со скоростью 6 об/мин, при этом к кобальтовому электроду подводилась постоянная ВЧ-мощность для получения за один проход подложки кобальтового слоя толщиной 3 · 10-10 м. К электроду, распыляющему платину, подводилась постоянная мощность постоянного тока для получения за один проход подложки платинового слоя толщиной 8 · 10-10 м.
ВЧ-мощность 400 Вт использовалась для установления автоматического смещения -510 В относительно потенциала земли на кобальтовой мишени. К электроду, распыляющему платину, подводилась мощность постоянного тока 120 Вт, устанавливающая потенциал смещения -405 В на платиновой мишени и индуцированный потенциал смещения -2-5 В на столе для подложек относительно потенциала земли. Количество напускаемого газа и расстояние между подложкой и электродами были такими же, как описано выше. ("Полислойное осаждение").
В табл. 4 представлено изменение коэрцитивной силы большой петли гистерезиса (вследствие обменной связи) в зависимости от температуры.
Пример 9
Способ изготовления запоминающего слоя был таким же, как способ изготовления первого множественного слоя, описанный в примере 7. Затем проводилась тепловая обработка следующим образом.
Образец помещался на 10 мин на медный блок, имеющий температуру 165oC. Далее он снимался и помещался на стальной блок, находящийся при комнатной температуре, и охлаждался до комнатной температуры.
Аналогично, способ изготовления опорного слоя был таким же, как способ изготовления второго полислоя из примера 7, за исключением того, что толщина отдельного платинового слоя в этом полислое была 6 · 10-10 м, к распыляющему электроду подводилась мощность постоянного тока 90 Вт, а потенциал мишени бал -376 В относительно потенциала земли. На фиг. 6 и 7 показаны большая и малая петли гистерезиса угла Керра для этого примера.
В табл. 4 показано изменение коэрцитивной силы малой петли гистерезиса (вследствие обменной связи) в виде функции от температуры.
Пример 10
Первый полислой
Первый слой изготавливался так же, как описано в примере 4. Образец вынимали из камеры и подвергали тепловой обработке согласно следующей методике.
Образец помещался на 40 мин в печь, имеющую температуру 153oC. Затем он вынимался и помещался на алюминиевый блок, находящийся при комнатной температуре, и охлаждался до комнатной температуры.
Второй множественный слой
1. Образец устанавливался на столе для подложек в вакуумной камере, и камера откачивалась до давления 2 · 10-6 мбар.
2. Чистый аргон напускался в откачанную камеру до достижения давления 1,5 · 10-2 мбар, и система в течение нескольких минут уравновешивалась. ("Газовое равновесие").
3. ВЧ-плоский магнетронный источник, расположенный непосредственно напротив лицевой поверхности платинового источника, плоского магнетрона постоянного тока, снабжался источником потока кобальтовых частиц для получения требующейся многослойной структуры, причем поток частиц из любого источника перекрывался столом для подложек, имеющим площадь 2960 см2 и расположенным по центру между источниками, на расстоянии 11 см от каждой пушки магнетрона. Для усиления эффекта магнетронного распыления использовалась кобальтовая мишень 8 дюйм х 4 дюйм х 1 мм. Когда подложки закрывались от обоих распыляющих источников, к каждому источнику подводилась мощность такой величины, которая позволяла получать требующиеся скорости осаждения платины и кобальта, соответственно, при изготовлении полислойной структуры, причем сначала устанавливался уровень мощности платинового источника. Такое положение поддерживалось в течение нескольких минут, обеспечивая уравновешивание распыляющих источников путем регулировки соответствующих мощностей для получения требующихся скоростей осаждения. ("Подготовка мишени перед полислойным осаждением").
4. Заслонки, закрывающие стол для подложек, перемещались так, чтобы поток частиц из обоих источников падал на стол. На подложках, проходящих мимо распыляющих источников при вращении стола, формировалась чередующаяся структура платиновых и кобальтовых слоев. Структура, содержащая в целом 7 слоев, была получена за 3,5 оборота стола, причем первый и последний слои были платиновыми. Скорость вращения стола составляла 6 об/мин, при этом к кобальтовому электроду подводилась постоянная ВЧ-мощность для получения за один проход подложки кобальтового слоя толщиной 3 · 10-10 м. К электроду, распыляющему платину, подводилась постоянная мощность постоянного тока для получения за один проход подложки платинового слоя толщиной 8 · 10-10 м. Отметим, что в этом примере разделительная структура формируется из двух платиновых слоев: последний платиновый слой, нанесенный в первом множественном слое, который затем подвергался тепловой обработке, и первый нанесенный платиновый слой из второго множественного слоя.
ВЧ-мощность 400 Вт устанавливала автоматическое смещение -570 В относительно потенциала земли на кобальтовой мишени. К электроду, распыляющему платину, подводилась мощность постоянного тока 120 Вт, устанавливая потенциал смещения - 407 В на платиновой мишени и индуцированное смещение -1-2 В относительно потенциала земли на столе для подложек. Количество напускаемого газа и расстояние между подложкой и электродами были такими же, как описано выше. ("Полислойное осаждение").
На фиг. 8 и 9 показаны большая и малая петли гистерезиса угла Керра для системы, состоящей из двух множественных слоев, иллюстрирующие слабую обменную связь между этими слоями.
Формула изобретения: 1. Система материалов для магнитооптической записи и прямой перезаписи информации, содержащая подложку и по меньшей мере две многослойные пленки из платины и кобальта, отличающаяся тем, что на границе раздела между многослойными пленками расположен разделитель, образованный слоем платины одной или обеих многослойных пленок, или отдельно нанесенным материалом, при этом одна из многослойных пленок имеет высокую коэрцитивную силу Нс при комнатной температуре и низкую температуру Кюри Тс и является запоминающим слоем, а другая из упомянутых многослойных пленок имеет низкую коэрцитивную силу при комнатной температуре и высокую температуру Кюри и является опорным слоем, причем разности между коэрцитивными силами и температурами Кюри двух многослойных пленок достаточны для осуществления процесса прямой перезаписи.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что коэрцитивная сила Нс запоминающего слоя находится в пределах 2 - 15 кЭ, причем коэрцитивная сила Нс опорного слоя находится в пределах 0,5 - 10 кЭ, при этом разность между коэрцитивной силой Нс запоминающего слоя и коэрицитивной силой Нс опорного слоя больше, чем

где σW - сила обменной связи;
Ms - намагничивающее насыщение;
h - толщина многослойной пленки.
3. Система по п.2, отличающаяся тем, что коэрцитивная сила Нс запоминающегося слоя находится в пределах 3 - 10 кЭ.
4. Система по п.3, отличающаяся тем, что коэрцитивная сила Нс запоминающего слоя находится в пределах 3 - 8 кЭ.
5. Система по п.2, отличающаяся тем, что коэрцитивная сила Нс опорного слоя находится в пределах 1 - 6 кЭ.
6. Система по п.5, отличающаяся тем, что коэрцитивная сила Нс запоминающего слоя находится в пределах 1,5 - 4 кЭ.
7. Система по любому из пп.1 - 6, отличающаяся тем, что температура Кюри Тс запоминающего слоя находится в пределах 100 - 400oC, при этом температура Кюри Тс опорного слоя находится в пределах 175 - 500oC при условии, что температура Кюри Тс опорного слоя больше, чем температура Кюри Тс запоминающего слоя на 75 - 100oC.
8. Система по п.7, отличающаяся тем, что температура Кюри Тс опорного слоя больше, чем температура Кюри Тс запоминающего слоя более чем на 100oC.
9. Система по п.7 или 8, отличающаяся тем, что температура Кюри Тс запоминающего слоя находится в пределах 150 - 300oC.
10. Система по п.9, отличающаяся тем, что температура Кюри Тс запоминающегося слоя находится в пределах 150 - 200oC.
11. Система по п. 7 или 8, отличающаяся тем, что температура Кюри Тс опорного слоя находится в пределах 250 - 500oC.
12. Система по п.11, отличающаяся тем, что температура Кюри Тс опорного слоя находится в пределах 200 - 400oC.
13. Система по любому из пп.1 - 12, отличающаяся тем, что разделитель на границе раздела между многослойными пленками образован слоем платины от одного или обоих множественных слоев.
14. Система по любому из пп.1 - 12, отличающаяся тем, что разделитель на границе раздела между многослойными пленками содержит отдельно нанесенный материал.
15. Система по п.14, отличающаяся тем, что отдельно нанесенный материал представляет собой платину, или другой металлический или диэлектрический материал, или комбинацию материалов.
16. Система по п.15, отличающаяся тем, что отдельно нанесенным материалом является платина.
17. Система по любому из пп.1 - 16, отличающаяся тем, что средняя толщина разделителя составляет до 50 · 10-10м.
18. Система по п.17, отличающаяся тем, что средняя толщина разделителя находится в пределах от средней толщины слоя многослойной пленки до 25 · 10-10м.
19. Система по любому из пп.1 - 18, отличающаяся тем, что она содержит промежуточный слой из платины, или другого металлического или диэлектрического материала, или комбинации материалов, размещенный меду подложкой и прилегающей к ней многослойной пленкой из платины и кобальта.
20. Система по п.19, отличающаяся тем, что промежуточный слой выполнен из платины.
21. Система по п.20, отличающаяся тем, что промежуточный слой имеет среднюю толщину до 50 · 10-10м.
22. Система по п.21, отличающаяся тем, что промежуточный слой имеет среднюю толщину, находящуюся в пределах от толщины слоя многослойной пленки 20 · 10-10м.
23. Система по любому из пп.1 - 22, отличающаяся тем, что каждый кобальтовый слой многослойных пленок имеет толщину 2 oC 5 · 10-10м.
24. Система по любому из пп.1 - 23, отличающаяся тем, что каждый платиновый слой имеет толщину 3 oC 20 · 10-10м.
25. Система по любому из пп.1 - 24, отличающаяся тем, что каждая многослойная пленка содержит 2 - 15 чередований платина-кобальт.
26. Система по любому из пп.1 - 25, отличающаяся тем, что многослойные пленки из платины и кобальта обменно связаны и имеют перпендикулярную магнитную анизотропию.
27. Магнитооптический диск, содержащий систему материалов по любому из пп.1 - 25.
28. Способ изготовления системы материалов по п.26, заключающийся в использовании разделителя между двумя многослойными пленками из платины и кобальта, средняя толщина которых составляет до 50 · 10-10м.
29. Способ по п.28, отличающийся тем, что осуществляют сверхтепловую обработку разделителя.