專利名稱：磁光記錄材料系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于磁光記錄的鉑/鈷材料系統(tǒng)，尤其涉及一種包括多個鉑/鈷多層的材料系統(tǒng)，它適合于利用激光功率調(diào)制的直接重寫入操作。
包括鉑及鈷的多層膜的磁光(MO)材料至今還未達(dá)到商業(yè)生產(chǎn)的階段，主要是由于直至最近看來還不可能在一個Pt/Co多層中獲得所需的特性。然而長久以來人們就知道了一種成功的Pt/CoMO材料比起支配地位的商業(yè)材料、非晶稀土過渡金屬(RE-TM)合金膜可提供一系列的優(yōu)點(diǎn)。歐洲專利申請，公開號為0549246A2中，描述了一種具有作為MO記錄材料所必需的要求的Pt/Co多層膜材料，它包括足夠的室溫矯頑磁力Hc，垂直方向磁各向異性，矩形極化克耳磁滯回線，及足夠的極化克耳旋轉(zhuǎn)。一旦商業(yè)化，這種Pt/Co系統(tǒng)將會成為這個領(lǐng)域中的占優(yōu)勢的商品。然而如前所述，一般認(rèn)為在Pt/Co系統(tǒng)中不能獲得所必須的特性，工作方向仍然是對RE-TM膜的改進(jìn)。
人們特別感興趣的是對于開發(fā)“直接重寫”(DOW)RE-TM系統(tǒng)已作出的工作。通常，在將新數(shù)據(jù)寫在MO膜上時(shí)，預(yù)先寫在其上的數(shù)據(jù)需在寫入新數(shù)據(jù)前全部抹去。這種兩步驟過程是耗時(shí)的，當(dāng)然其中不需要單獨(dú)擦抹預(yù)先已寫信息的一步過程是非常有利的。在商業(yè)中，還未作出這樣的產(chǎn)品出售。
一種被研究的典型激光功率調(diào)制的直接重寫RE-TM膜至少包括兩個具有分開控制的磁特性的磁光層;一個層，以下稱為“存儲層”，具有相對高的室溫矯頑磁力及相對低的居里溫度，它被用來存儲寫入數(shù)據(jù)，及另一層，以下稱為“參照層”，具有相對低的室溫矯頑磁力及相對高的居里溫度。林(Lin)在“日本應(yīng)用物理”雜志(J.App1.Phys.67(9)，1990年5月1日)中討論了這樣一個雙層的必要性。他所討論的方案需要兩個永久磁場一個磁場(Hb)與用于加熱寫磁疇的激光束一起使用，而另一磁場(Hini)用于將參照層復(fù)原到被擦抹狀態(tài)(在其中在相反方面上被磁化到“被寫”狀態(tài))，這在室溫下進(jìn)行不會干擾存儲層中的疇壁。在室溫時(shí)，Hc(存儲層)＞Hini＞Hc(參照層);Hb＜Hini;Hc(參照層)＞Hb＜Hc(存儲層)。直接重寫是根據(jù)數(shù)據(jù)流情況利用在高功率(PH)及低功率(PL)下調(diào)制寫入用激光束完成的。該MO材料交替地在PH或PL時(shí)被暴露在Hb及Hini下。在PH時(shí)，其中兩個層被加熱到高于參照層Tc的溫度，Hb引起在參照層中產(chǎn)生出磁疇圖樣。接著這些磁疇圖樣通過冷卻時(shí)的交換耦合被復(fù)制(在所謂的“復(fù)制溫度”)到存儲層上。在室溫下暴露在Hini下將引起在參照層中的磁疇被抹去，以使得被寫的磁疇僅限于在存儲層上，而參照層再準(zhǔn)備就緒用于待寫的新磁疇。在PL時(shí)，其中兩個層被加熱到高于存儲層TC的溫度，但大大低于參照層Tc，暴露在Hb下將不能在參照層上進(jìn)行寫，該層的磁疇因此保持未曾改變。在冷卻時(shí)，在存儲層中的磁偶極子通過交換耦合變成與參照層中偶極子平行地排齊(在“復(fù)制溫度”)，并且在存儲層中的磁疇就被抹去。
本發(fā)明的目的在于產(chǎn)生一個類似型式的系統(tǒng)，它包括至少兩個磁光層，每個磁光層包括一種Pt/Co。多層。
如上所述，非直接重寫(DOW)系統(tǒng)是商業(yè)上可得到的。甚至已經(jīng)開發(fā)出一種商用RE-TM膜，它具有與RE-TM材料的使用相聯(lián)系的諸多公知的缺點(diǎn)，例如差的抗腐蝕性及易氧化，需使用鈍化基層及覆蓋層，及在短波長時(shí)小的極化克耳旋轉(zhuǎn)，這就阻礙了使用較短的波長或“蘭”激光應(yīng)用它們作高密度記錄。故對直接重寫Pt/Co系統(tǒng)的開發(fā)顯然是非常需要的。
如林所指出的(參見上文)，一種激光調(diào)制直接重寫系統(tǒng)需要使用能滿足一定的矯頑磁力，居里溫度及層間交換耦合要求的MO材料。盡管對于RE-TM材料達(dá)到存儲層和參照層之間所需Hc及Tc的區(qū)別是容易獲得的，但對于Pt/Co系統(tǒng)則非這種情況。
理論上，Pt/Co多層的熱磁特性是可被控制的，例如，利用調(diào)節(jié)多層疊層(stack)中的各層厚度，和/或調(diào)節(jié)多層疊層的整個高度，也即包括該疊層的“周期”數(shù)(一個周期包括一個鉑單層及一個鈷單層)。增加鉑及鈷的總百分比，其中鉑使Pt/Co多層疊層的居里溫度降低，而增加多層疊層的高度(對于恒定的鉑比例)可使Pt/Co多層疊層的居里溫度上升到一個極限值，但是，就我們所知，沒有人能證明居里溫度的控制作為疊層周期全部數(shù)目的函數(shù)。在作出本發(fā)明的過程中，事實(shí)上我們已能控制居里溫度，如在該文中實(shí)施例1中所表明的。
如果沒有獲得對Hc及Tc的控制，要制造具有多個MO層、每層具有獨(dú)立的磁光性能的系統(tǒng)是不可能的。在單一Pt/Co多層中獲取必要的條件的顯著困難及看來似乎不可能就導(dǎo)致研究者們來到尋求包括在Pt/Co系統(tǒng)中的另外材料的領(lǐng)域。這使得該系統(tǒng)本身及其制造復(fù)雜化，并可引起膜其它性能的變化。
例如，JP3，235，237A公開了具有不同磁性能的兩個垂直磁層，這兩層是磁性結(jié)合并疊放的。在其一個實(shí)施例中，該MO材料包括第一個Pt及Fe70Co30的磁性層及第二個Pd/Co的磁性層。它涉及一個復(fù)雜材料的系統(tǒng)，并且需要四種元素可控的沉積。一般認(rèn)可的是使用Pd/Co代替Pt/Co，或是加入鐵，將不合乎要求地降低了系統(tǒng)的極化克耳效應(yīng)。
本發(fā)明的申請人旨在產(chǎn)生一個僅包括Pt及Co多層的系統(tǒng)，并能當(dāng)根據(jù)需要調(diào)節(jié)它們的Hc值時(shí)能使兩個Pt/Co多層中每個所需的Tc保持在令人滿意的范圍內(nèi)，以便提供一種簡單的Pt/Co多層MO系統(tǒng)，它具有用激光功率調(diào)制直接重寫數(shù)據(jù)所需特性的兩個層。
盡管近年來在MO工業(yè)中有許多關(guān)注并進(jìn)行了努力的研究，然而獲得了一個具有可獨(dú)立控制的Hc及Tc的單一Pt/Co多層疊層系統(tǒng)還是第一次。這一成就是朝向?qū)で髮?shí)用的DOW系統(tǒng)邁出的極為顯著及重要的一步。
因此，本發(fā)明提供了一個適合于磁光記錄及具有可直接重寫數(shù)據(jù)能力的材料系統(tǒng)，它包括一個襯底材料及至少二個鉑及鈷的多層膜，其中在一個多層界面上設(shè)置了一個隔層，該隔層包括一個或二個多層中的一個Pt層或單獨(dú)的沉積材料，所述多層膜中的一個具有相對高的室溫矯頑磁力(Hc)及相對低的居里溫度(Tc)并用作存儲層，所述多層膜中另一個具有相對低的室溫矯頑磁力(Hc)及相對高的居里溫度并用作參照層，這兩個多層膜之間的不同矯頑磁力及居里溫度能滿足允許直接重寫過程。
真實(shí)的直接重寫過程除去必須的Hc及Tc特性外，還需兩個垂直方向磁各向異性的層的交換耦合(見Tsutsumi等人，J、Mag、＆Mag.Mat118(1993)231-247;Lin，J.Appl，Phys，67，(9)，1990年5月1日;Kobayashi等人，Jap，J.Appp，Phys，Vol20，No11，1981年11月，第2089-2095頁)。垂直方向磁各向異性和/或交換耦合強(qiáng)度的控制在根據(jù)本發(fā)明的膜中是可獲得的，它是通過例如調(diào)節(jié)隔層的厚度及控制在生產(chǎn)MO系統(tǒng)期間的過程參數(shù)作出的。
因此，本發(fā)明也提供一種適于MO記錄及具有允許直接重寫數(shù)據(jù)的材料系統(tǒng)，它包括本發(fā)明的材料系統(tǒng)，其中鉑及鈷的多層膜是交換耦合的及具有垂直方向磁各向異性。
在本發(fā)明的材料系統(tǒng)中，將一個多層(第(n-1)多層)中最后鈷層與下一多層、即第n多層中的第一鈷層隔開的材料被稱為隔層。這里沒有單獨(dú)沉積，相鄰的多層是用一個或二個相鄰多層上的Pt層隔開的，也即一個或二個所述多層中的Pt層形成隔層。不管隔層是否包括有一個或二個所述多層中的Pt層，單獨(dú)沉積的隔層結(jié)構(gòu)也可被設(shè)置在任一個或每一個多層界面上。一般，該隔層結(jié)構(gòu)是鉑作的，也可以是另外的金屬或介電材料如氮化硅，或材料的組合。在本申請中，以下將隔層定義為將第(n-1)多層中最后鈷層與第n多層中第一鈷層隔開的材料，不管所述隔層是否是積沉的作為任何多層的一部分。
也可選擇地，用鉑或另外金屬或介電材料或材料組合的中間層放置在襯底及與之相鄰的Pt/Co多層膜之間。最好該中間層是鉑作的。
對RE-TMDOW膜中的存儲層及參照層的Hc及Tc的值已經(jīng)被例如林(見上文)進(jìn)行了考察。顯然，還沒有人能對用于Pt/Co直接重寫系統(tǒng)的真實(shí)Hc及Tc進(jìn)行定量測定。因此為了本發(fā)明的目的，我們認(rèn)為必要的是，確定存儲及參照層的Hc和Tc，而且這兩個層之間的Hc及Tc的差別必須能滿足可直接進(jìn)行重寫過程。以下的式子是由Kobayashi作出的，參見下文。
因此為了本發(fā)明的目的及為了確定使本發(fā)明材料可用作DOW，存儲層的Hc可以在2至15KOe的范圍內(nèi)，例如為3-10KOe或3-8KOe，而參照層的Hc可為0.5至10KOe，例如是1.0至6KOe或1.5至4KOe，只要Hc(存儲層)減Hc(參照層)的值大于σw/[2Ms(存儲層)h(存儲層)]+σw/[2Ms(參照層)h(參照層)]式中σw為交換耦合強(qiáng)度，Ms為飽和磁化強(qiáng)度，h為多層厚度。存儲層的Tc優(yōu)選為100℃至400℃，例如為150℃至300℃或150℃至200℃，而參照層的Tc優(yōu)選為175℃至500℃，例如為250℃至500℃或250℃至400℃，以使得參照層的Tc大于存儲層的Tc為750℃至100℃或者大于100℃。
更優(yōu)選的是，在復(fù)制溫度時(shí)，本發(fā)明材料系統(tǒng)的存儲層的矯頑磁力應(yīng)滿足下式要求
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有制備工藝簡單，產(chǎn)物可以100%快速脫除用靜電噴涂的環(huán)氧粉沫涂料，聚酯環(huán)氧粉沫涂料，聚酯粉沫涂料。產(chǎn)物還可以更快速地100%脫除其它樹脂涂料，如硝基漆，醇酸漆、酯膠漆等各種烤漆，噴漆及其它高檔油漆涂料。本發(fā)明不易燃。
本發(fā)明的實(shí)施例如下將859公斤的二氯甲烷加入反應(yīng)釜中，然后，加入20公斤苯酚及20公斤石蠟。升溫至60-65℃，待全部固體物溶解，攪拌回流，加入1公斤烯基丁二酸，攪拌均勻后，將溫度降至40-45℃，然后分別加入100乙酸，乙酸鈉、草酸，攪拌溶解并混合均勻后，冷卻至室溫，即得到脫膜劑復(fù)合產(chǎn)物。
產(chǎn)物的比重根據(jù)加不同的乙酸鈉、乙酸或草酸而不同，表一給出了對不同漆膜脫膜能力的側(cè)定結(jié)果。測定方法是在每m2的被脫除膜上噴涂170克的脫膜劑，測定在五分鐘內(nèi)脫膜率%。
表一，含乙酸脫膜劑對不同漆膜的脫膜能力測定結(jié)果
表二，分別含有乙酸鈉，乙酸，草酸組分的脫膜劑對聚酯環(huán)氧粉沫涂料的測定
的。因此對于通過襯底照入激光，存儲層應(yīng)該鄰近襯底，而對于從多層側(cè)面照入激光，存儲層應(yīng)最靠近激光(因此在二個多層系統(tǒng)中，參照激光應(yīng)鄰近襯底)。
制作根據(jù)本發(fā)明的材料系統(tǒng)的專門方法依賴于系統(tǒng)的特性和組成成份及是否規(guī)定主要使用從襯底或是從多層側(cè)面照入激光。
一般來說，本發(fā)明的材料系統(tǒng)可以利用下列工序來制作，該工序包括有選擇地過熱處理一個襯底材料;將一個選擇的中間層濺射沉積到襯底材料上，及有選擇地過熱處理或熱處理該中間層;將一個Pt及Co多層濺射沉積到襯底或中間層上;有選擇地?zé)崽幚碓摱鄬?將一個可選擇的隔層結(jié)構(gòu)濺射沉積到多層上并過熱處理和/或熱處理所述隔層結(jié)構(gòu)，及將一個Pt及Co多層濺射沉積到該隔層結(jié)構(gòu)上或Pt和Co多層上并有選擇地?zé)崽幚碓摱鄬印?br> 對于多于兩個Pt和Co多層的材料系統(tǒng)，每個外加的層均可用上述方式沉積到預(yù)先被沉積的多層或隔層結(jié)構(gòu)上。
因此與襯底鄰近的Pt/Co多層可以濺射到一個有選擇地過熱處理的襯底上，優(yōu)選是沉積到一種合適厚度的金屬或介質(zhì)電中間層上，該介電中間層已沉積在一個有選擇地過熱處理過的襯底上并至少進(jìn)行過過熱處理及熱處理中的一種處理。該被沉積的多層可進(jìn)行熱處理。使用并處理中間層，處理多層及在沉積期間所使用的實(shí)際過程參數(shù)全都對多層矯頑磁力及垂直方向磁各向異性(pma)的控制產(chǎn)生影響。第二沉積層磁各向異性及矯頑磁力的控制是為了產(chǎn)生與第一沉積層不同的所需矯頑磁力及/或交換耦合，這個控制可以利用在沉積期間所使用的實(shí)際過程參數(shù)的控制和/或使用如上所述的合適厚度的隔層來獲得。
在多層疊層中的一個單一多層或第一多層的沉積中，雙重增長表面的過熱處理可以使用在MO膜特性的控制中(如公告號為0549246A2的歐洲專利申請中所描述的)。如果使原來的一個或多個多層的性能保持在合格的限度內(nèi)，則隨后的在多層疊層系統(tǒng)中的多層沉積只允許小心地過熱處理隔層。在多層疊層的情況下，預(yù)先存在的膜起到某種程度的作用，如同調(diào)節(jié)后繼過熱和/或熱處理效果的結(jié)構(gòu)上的預(yù)標(biāo)尺或模板。
隔層可用一個單次沉積或一系列漸增厚度的沉積形式，并在任一或每個步驟上使用有選擇地過熱處理和/或熱處理來形成。
中間層或隔層的濺射沉積可在任何惰性氣體或惰性氣體的混合物中進(jìn)行。中間層或隔層優(yōu)選在氬(Ar)、氪(Kr)及氙(Xe)氣中的一種或多種中被濺射形成。在形成隔層時(shí)，可使用一種反應(yīng)氣體/惰性氣體的混合物。濺射的速率可達(dá)到幾百 /秒的金屬，但是，優(yōu)選是達(dá)到100 /秒，例如為10 /秒，或1 /秒。
Pt/Co多層的濺射可在任何惰性氣體中或惰性氣體的混合物中進(jìn)行，最好在Ar、Kr及Xe中的一種或多種中進(jìn)行。其濺射的速率典型地在1-20
/秒的金屬的范圍內(nèi)。
濺射沉積可利用任何合適的裝置進(jìn)行。具有許多這類裝置，例如直流的或射頻的或微波的磁控管型、二極管型、或雙向晶閘管型濺射裝置，或利用離子或原子槍的能量粒子對目標(biāo)的轟擊的濺射裝置，它們是現(xiàn)有技術(shù)所公知的。
在多層濺射期間，在襯底及多層成份的濺射源之間的距離可以是不同的，并根據(jù)離開濺射靶的初始粒子能量及濺射時(shí)的濺射氣體的性能，壓力，組分及溫度而變化，并根據(jù)壓力及距離的關(guān)系而變化，以便在膜增長期間在襯底上獲得所需的聚集金屬粒子低的到達(dá)能量。在中間層及隔層結(jié)構(gòu)沉積期間對到達(dá)能量的控制也是很重要的。
過熱處理包括高能粒子的轟擊及用來在沉積中間層或多層之前適當(dāng)?shù)赜绊懸r底、中間層或隔層中任一層或所有層的表面特性。在膜增長的初始階段，增長表面的性能對膜結(jié)構(gòu)的發(fā)展產(chǎn)生關(guān)鍵性的影響。中間層、隔層及Pt/Co薄膜多層的薄的特性可以在某種程度上允許通過增大表面的表面工序控制膜增長，以便發(fā)展有利于MO性能的膜微結(jié)構(gòu)狀態(tài)。在本發(fā)明的方法中，沒有必要用加熱襯底來獲得有利的增強(qiáng)MO特性。設(shè)計(jì)合適的增長表面不會被膜沉積中使用的低能量粒子消除，因在MO膜中提供所需MO性能的增長模式是允許被建立的。
一般地，過熱處理是由例如應(yīng)用一種射頻激勵或直流偏置襯底臺面，并在低壓力氣氛中進(jìn)行的，或者是將襯底或中間層靠近一個等離子源放置，并在低壓力氣氛中進(jìn)行的，或是利用來自粒子槍如離子或原子槍的粒子轟擊來提供的。
在襯底上進(jìn)行過熱處理中使用射頻激勵時(shí)，及在使用沉積狀態(tài)厚度達(dá)到約為50
的中間層時(shí)，包括高能粒子轟擊所用能量密度合適地達(dá)到300Jcm-2并且功率密度合適地達(dá)到0.35W-cm-2。但是，根據(jù)襯底的特性，較大的能量密度及功率密度也可被使用。包括偏置、功率密度及能量密度在內(nèi)的對襯底的適當(dāng)處理也可應(yīng)用到對中間層及隔層的過熱處理上。
每個金屬多層，或中間層，或隔層可以在沉積后被熱處理。優(yōu)選的是，每個多層在沉積后被熱處理。所述熱處理可在氧參加下有利地進(jìn)行，例如在空氣中或是在包括空氣及/或氧的混合氣體中進(jìn)行。熱處理和用根據(jù)壓力或氧的分壓是可變化的。使用的壓力高于大氣壓是有利的被認(rèn)為是合理的。另一方面，可以想到，所述的熱處理可以在氧以復(fù)合形式參加的氣氛中進(jìn)行。
通常熱處理包括加熱，穩(wěn)定及冷卻，盡管穩(wěn)定階段并非必要的。加熱可達(dá)到大約100-400℃的溫度，例如為150-250℃，并可用任何速率例如約10℃/分鐘到約100℃/分鐘。加熱的速率不具有實(shí)質(zhì)的重要性，而在商業(yè)環(huán)境中應(yīng)盡可解的快，可以為10-100℃/秒。加熱可在一個或多個階段中進(jìn)行，在每個階段后可達(dá)到也可不達(dá)到一種熱穩(wěn)定。加熱可以是持續(xù)的或是周期性的，或者部分持續(xù)及部分周期性的。所述的加熱可以用任何合適的裝置來提供，例如可在一加熱爐中進(jìn)行，或是簡單地在一個被加熱的容器，或是由一個或多于一個的連續(xù)電阻性加熱源或燈源來加熱，后者例如為白熱絲燈或放電燈源。相應(yīng)地，發(fā)光燈泡，例如鹵素發(fā)光燈泡可用來作為本發(fā)明中的加熱源。在使用燈泡時(shí)，可使用一個或多個。在本發(fā)明的方法中，它們在空間上相對多層膜隔開地放置，圍繞著膜，例如在其上方或下方。在任一燈泡與多層膜之間的距離是可變化的，也即根據(jù)燈泡的瓦數(shù)，膜的厚度及襯底的熱性能來改變。有利地是燈泡被彎曲的反射器圍繞著，以加強(qiáng)和/或使膜樣品處的光線均勻，有利地是使用拋物形的反射器獲得樣品的均勻光照。
加熱處理的第二階段是有選擇的穩(wěn)定階段，其中將材料維持在一個溫度上一段時(shí)間，例如達(dá)到30分鐘或5分鐘，或優(yōu)選是一分鐘或更少，甚至低于一秒鐘。然后材料被冷卻，或是允許在一個或多個階段中冷卻并且如果需要可以用不同的速率冷卻。任何實(shí)用的速率均可被使用，例如達(dá)到10℃/分鐘，或是優(yōu)選是達(dá)到100℃/分鐘。這種冷卻速率不是實(shí)質(zhì)上重要的，而在商業(yè)環(huán)境中應(yīng)盡可能快，可能為10℃/秒至100℃/秒?？刹捎萌魏魏线m的冷卻方法。如果需要，所述的熱處理也可在磁場中進(jìn)行。
現(xiàn)在將結(jié)合實(shí)施例來說明本發(fā)明，這些例子意在說明本發(fā)明而非限制本發(fā)明。
磁光測量在670mm處進(jìn)行。使用的是一種傳統(tǒng)構(gòu)造的極化克耳(Kerr)環(huán)形測量頭。除非另有所指，測量是通過材料的多層側(cè)進(jìn)行的。
在所有的實(shí)施例，(所使用的濺射機(jī)是改進(jìn)型的NordikoNS3750，它由英國的Hampshire郡Havant市的Nordiko有限公司生產(chǎn)的并由JohnsonMathey技術(shù)中心改進(jìn)的。在所有情況中的濺射電極是直流和/或射頻平面型磁控管(planarmagnetron)。除非另有說明，所有的處理是在空氣中大氣壓力下進(jìn)行的。
實(shí)施例1表明通過改變多層周期數(shù)控制居里溫度;
實(shí)施例2a-2d表明調(diào)節(jié)鉑對鈷的比例來控制居里溫度;
實(shí)施例3a-3g在居里溫度考察改進(jìn)過程參數(shù)的作用;
實(shí)施例4-6表明在雙多層結(jié)構(gòu)中Hc及Tc的控制;
實(shí)施例7-10表明雙層結(jié)構(gòu)中的交換耦合。
實(shí)施例1將一個預(yù)選清潔過的玻璃襯底安裝在一個真空室中的襯底臺面上，并使該室被泵抽到達(dá)約2-5×10-6mb的基本壓力。
對進(jìn)入真空室的純Ar氣體進(jìn)行計(jì)量使之到達(dá)1.5×10-2mb的壓力，并且該系統(tǒng)允許均衡幾分鐘(“氣體平衡”)。
全部面積為2960cm2的八面形襯底臺面被放置在距鉑濺射源11cm處及距鈷濺射源11cm處，并以6rpm速度轉(zhuǎn)動，而功率為1000瓦的13.56MHz的恒定射頻(rf)，相當(dāng)于0.34Wcm-2的功率密度被施加在臺面上7分鐘，使臺面建立在一個對地電位約245V的負(fù)偏壓下(“過熱處理S1”)。
利用光柵將襯底臺面遮住避開裝有8″×4″Pt靶的一個平面型磁控管源，將124W的直流功率提供給該濺射數(shù)分鐘，以便清潔濺射靶及建立工作的穩(wěn)定狀態(tài)(“靶的預(yù)整備步驟”)。
然后在兩次連續(xù)地通過中利用Pt濺射源沉積Pt中間層，建立的全部厚度為16
。提供給濺射電極的功率為124W，電極的偏壓相對地電位為-141V。襯底處于相對地電位12V至15V的負(fù)電位上。襯底與靶隔開11cm，并且臺平面以6rpm速度轉(zhuǎn)動(“中間層沉積”)。
隨后將射頻功率(13.56MH)提供給襯底臺面對Pt中間層的表面作過熱處理。200W的射頻功率施加了5分鐘的時(shí)間，建立的臺面對地的偏壓為-105V，襯底臺面以6rpm速度轉(zhuǎn)動(“過熱處理S2”)。
用于產(chǎn)生所需多層結(jié)構(gòu)的Co通量(Coflux)源由位于Pt源直接對面的且面對著它的一個射頻平面型磁控管源來提供。來自每個源的通量被放置在它們中間的襯底臺面擋住。使用了一個薄的鈷靶(8″×4″×1mm)來增強(qiáng)磁控管的濺射效果。利用將襯底遮住避開兩個濺射源，將功率提供給每個源，其功率值是用于制造多層結(jié)構(gòu)的Pt或Co各自的沉積速率所需的值。這個狀態(tài)被保持?jǐn)?shù)分鐘，以使得這些濺射源能在為所需的沉積速率所調(diào)整的各自功率下得到勻衡(“多層沉積前的靶預(yù)整備”)。
將對襯底的遮擋移去，以使得來自兩個源的通量能入射到臺面上，襯底轉(zhuǎn)動地經(jīng)過源，產(chǎn)生出一個交替的Pt及Co層的結(jié)構(gòu)。第一及最后的層是Pt，所獲得的結(jié)構(gòu)共7層，即3.5個Pt與Co的周期，臺面共轉(zhuǎn)了6.5圈。臺面的轉(zhuǎn)速為6轉(zhuǎn)/每分鐘，提供給鈷濺射電極恒定的射頻功率以獲得每次襯底通過沉積出約3
厚度的Co層。提供給鉑濺射電極恒定的直流功率獲得每次襯底通過沉積出約8
厚度的Pt層(“多層沉積”)。將124W的功率提供給Pt濺射電極，在Pt靶上建立一個-414V的偏壓。400W的射頻功率用來在Co靶上建立對地-600V的偏壓。氣體的測量及濺射電極相對襯底臺面的間距同前面“過熱處理S1”中所述。
從濺射室中取出具有沉積了多層的玻璃襯底。
對于另外的樣品類似地制備，調(diào)節(jié)“多層沉積”步驟中的臺面轉(zhuǎn)數(shù)，得到變化的周期數(shù)。
對每個樣品測量居里溫度，并將其作為周期數(shù)的函數(shù)作表列在表1中。
表1實(shí)施例周期數(shù)Tc(℃)1a3.5310166.53701c9.53801d15.54001e21.5400實(shí)施例2a將一個預(yù)先清潔過的玻璃襯底安裝在一個真空室中的襯底臺面上，并使該室被泵抽到2.8×10-6mb的基本壓力。
對進(jìn)入真空室的純Ar氣體進(jìn)行計(jì)量使之達(dá)到1.5×10-2mb的壓力，并且該系統(tǒng)允許均衡數(shù)分鐘(“氣體平衡1”)。
全部面積為2960cm2的八面形襯底臺面被放置在距鉑濺射源11cm處及距離鈷濺射源11cm處，并以6rpm的速度轉(zhuǎn)動，而功率為710W的13.56MHz的恒定射頻，相當(dāng)于0.24Wcm-2的功率密度被施加在臺面上3分鐘，使臺面建立在一個對地電位約為250V的負(fù)偏壓下(“過熱處理S1”)。
利用光柵將襯底臺面遮住避開裝有8″×4″Pt靶的一個平面型磁控管源，將120W的直流功率提供給該濺射源數(shù)分鐘，以便清潔濺射靶及建立工作的穩(wěn)定狀態(tài)(“靶的預(yù)整備步驟”)。
然后在兩次連續(xù)的通過中利用Pt濺射源沉積Pt中間層，建立的全部厚度為16
。提供給濺射電極的功率為120W，電極的偏壓相對地電位為-406V。襯底處于相對地電位10V至11V的負(fù)電位上。襯底與靶隔開11cm，并且臺面以6rpm速度轉(zhuǎn)動(“中間層沉積”)。
隨后將射頻功率(13.56MHz)提供給襯底臺面對Pt中間層的表面作過熱處理。150W的功率被施加了5分鐘的時(shí)間，建立的臺面對地的偏壓為-100V，襯底臺面以6rpm速度轉(zhuǎn)動(“過熱處理S2”)。
接下來將氬氣的壓力調(diào)節(jié)到3.0×10-2mb(“氣體平衡2”)。
用于產(chǎn)生所需多層結(jié)構(gòu)的Co通量源由位于Pt源直接對面的且面對著它的一個射頻平面型磁控管來提供。來自每個源的通量被放置在它們中間的襯底臺面擋住。使用一個薄的鈷靶(8″×4″×1mm)來增強(qiáng)磁控管的濺射效果。利用將襯底遮住避開兩個濺射源，將功率提供給每個源，其功率值是用于制造多層結(jié)構(gòu)的Pt或Co各自的沉積速率所需的值。這個狀態(tài)被保持?jǐn)?shù)分鐘，以使得這些濺射源能在為所需的沉積速率所調(diào)整的各自功率下得到均衡(“多層沉積前的靶預(yù)整備”)。
將對襯底的遮擋移去，以使得來自兩個源的通量能入射到臺面上，襯底轉(zhuǎn)動地通過源，產(chǎn)生出一個交替的Pt及Co層結(jié)構(gòu)。第一及最后的層是Pt，所獲得的結(jié)構(gòu)共25層，臺面共轉(zhuǎn)動12.5圈。臺面的轉(zhuǎn)速為6轉(zhuǎn)/每分鐘，提供給鈷濺射電極恒定的射頻功率以獲得每次襯底通過沉積出約3
厚度的Co層。將恒定的直流功率提供給Pt濺射電極，獲得每次襯底通過沉積出約6
厚度的Pt層(“多層沉積”)。將90W的直流功率提供給Pt濺射電極，在Pt靶上建立一個-370V的偏壓。400W的射頻功率用來在Co靶上建立對地-520V的偏壓。襯底處于對地2至3V的負(fù)電位。
從濺射室中取出具有沉積了多層的玻璃襯底。
對多層的居里溫度進(jìn)行測量。
實(shí)施例2b按照以下顯著的調(diào)整繼續(xù)進(jìn)行實(shí)施例2a的處理過程在“多層沉積”步驟中對直流電極提供150W的直流功率，在Pt濺射靶上建立-297V的偏壓，相應(yīng)于每次通過沉積出約9.5
厚度的Pt層。第一及最后的層是Pt，所獲得的Pt/Co結(jié)構(gòu)共17層，臺面共轉(zhuǎn)了8.5圈。在多層沉積期間襯底處于對地3-5V的負(fù)電位。
實(shí)施例2c按照以下顯著的調(diào)整繼續(xù)進(jìn)行實(shí)施例2a的處理過程“過熱處理S1”步驟進(jìn)行7分鐘;
在“過熱處理S2”后，氬氣壓力被調(diào)節(jié)到2.5×10-2mb(“氣體平衡S”)。
在“多層沉積”步驟中，對直流電極提供185W的直流功率，在Pt濺射靶上建立一個-415V的偏壓，相當(dāng)于每次通過沉積出約11A的Pt層。第一層及最后層是Pt，所獲得的Pt/Co多層結(jié)構(gòu)共15層，臺面共轉(zhuǎn)了7.5圈。在多層沉積期間襯底處于對地2-5V的負(fù)電位。
實(shí)施例2d按照以下顯著的調(diào)整繼續(xù)進(jìn)行實(shí)施例2c的處理過程在“過熱處理S1”中，對直流電極提供215W的直流功率，在Pt濺射靶上建立一個-428V的偏壓，相當(dāng)于每次通過沉淀出約15
的Pt層。第一及最后層是Pt，所獲得的Pt/Co多層結(jié)構(gòu)共19層，臺面共轉(zhuǎn)了9.5圈。在多層沉淀期間襯底處于對地2-3V的負(fù)電位。
表2中列出了實(shí)施例2a-2d多層結(jié)構(gòu)的居里溫度相對Pt與Co比例的關(guān)系表2實(shí)施例周期數(shù) Pt/Co厚度比( / ) 居里溫度(℃)2a12.53/64703d9.53/83802b8.53/9.53002c7.53/112802d9.53/15180實(shí)施例3a過熱處理步驟的變型將一個預(yù)先清潔過的玻璃襯底安裝在一個真空室中的襯底臺面上，并使該室被泵抽到2×10-6mb的基本壓力。
對進(jìn)入真空室的純Ar氣體進(jìn)行計(jì)量使之到達(dá)1.5×10-2mb的壓力，并且該系統(tǒng)允許均衡數(shù)分鐘(“氣體平衡1”)。
全部面積為2960cm2的八角形襯底臺面被放置在距鉑濺射源11cm處及距鈷濺射源11cm處，并以6rpm的速率轉(zhuǎn)動，而功率為700瓦的13.56MHz的恒定射頻，相當(dāng)于0.24Wcm-2功率密度被施加在臺面上20分鐘，使臺面建立在一個對地電位約為200V的負(fù)偏壓下(“過熱處理S1”)。
利用光柵將襯底臺面遮住避開裝有8″×4″Pt靶的一個平面型磁控管源，將124W的直流功率提供給該濺射源數(shù)分鐘，以便清潔濺射靶及建立工作的穩(wěn)定狀態(tài)(“靶的預(yù)整備步驟”)。
然后在六次連續(xù)的通過中利用Pt濺射源沉積Pt中間層，建立的全部厚度約為50
。提供給濺射電極的功率為124W，電極的偏壓相對地電位為-414V。襯底處于相對地電位約15V的負(fù)電位上。襯底與靶隔開11cm，并且臺面以6rpm速度轉(zhuǎn)動(“中間層沉積”)。
隨后將射頻功率(13.56MHz)提供給襯底臺面對Pt中間層的表面作過熱處理。200W的射頻功率被施加了5分鐘的時(shí)間，建立的臺面對地的偏壓為-100V，襯底臺面以6rpm速度轉(zhuǎn)動(“過熱處理S2”)。
用于產(chǎn)生所需多層結(jié)構(gòu)的Co通量源由位于Pt源直接對面的且面對著它的一個射頻平面型磁控管來提供。來自每個源的通量被放置在它們中間的襯底臺面擋住。使用一個薄的鈷靶(8″×4″×1mm)來增強(qiáng)磁控管的濺射效果。利用將襯底遮住避開兩個濺射源，將功率提供給每個源，其功率值是用于制造多層結(jié)構(gòu)的Pt或Co各自的沉積速率所需的值。這個狀態(tài)被保持?jǐn)?shù)分鐘，以使得這些濺射源能在為所需的沉積速率所調(diào)整的各自功率下得到均衡(“多層沉積前的靶預(yù)整備”)。
將對襯底的遮擋移去，以使得來自兩個源的通量能入射到臺面上，襯底轉(zhuǎn)動地通過源，產(chǎn)生出一個交替的Pt及Co層結(jié)構(gòu)。第一及最后層是Pt，所獲得的結(jié)構(gòu)共19層，臺面共轉(zhuǎn)動9.5圈。臺面的轉(zhuǎn)速為6轉(zhuǎn)/每分鐘，提供給鈷濺射電極恒定的射頻功率以獲得每次襯底通過沉積出約3
厚度的Co層。將恒定的直流功率提供給Pt濺射電極，獲得每次襯底通過沉積出約8
厚的Pt層(“多層沉積”)。將124W的直流功率提供給Pt濺射電極，在Pt靶上建立一個-414V的偏壓。400W的射頻功率用來在Co靶上建立對地-600V的偏壓。襯底處于對地2至3V的負(fù)電位。氣體的測量及濺射電極相對襯底臺面的間距同前面“過熱處理S1”中所述。
從濺射室中取出具有沉積了多層的玻璃襯底。
實(shí)施例3b過熱處理的變型將一個預(yù)先清潔過的玻璃襯底安裝在一個真空室中的襯底臺面上，并使該室被泵抽到2×10-6mb的基本壓力。
對進(jìn)入真空室的純Ar氣體進(jìn)行計(jì)量使之達(dá)到1.5×10-2mb的壓力，并且該系統(tǒng)允許均衡數(shù)分鐘(“氣體平衡1”)。
全部面積為2960cm2的八角形襯底臺面被放置在距鉑濺射源11cm處及距鈷濺射源11cm處，并以6rpm的速度轉(zhuǎn)動，而功率為1000瓦的13.56MHz的恒定射頻，相當(dāng)于0.24wcm-2功率密度被施加在臺面上7分鐘，使臺面建立在一個對地電位約240V的負(fù)偏壓(“過熱處理S1”)。
利用光柵將襯底臺面遮住避開裝有8×″×4″Pt靶的一個平面型磁控管源，將124W的直流功率提供給該濺射源數(shù)分鐘，以便清潔濺射靶及建立工作的穩(wěn)定狀態(tài)(“靶的預(yù)整備步驟”)。
然后在兩次連續(xù)的通過中利用Pt濺射源沉積Pt中間層，建立的全部厚度約為16
。提供給濺射電極的功率為124W，電極的偏壓相對地電位為-414V。襯底處于相對地電位約15V的負(fù)電位上。襯底與靶隔開11cm，并且臺面以6rpm速率轉(zhuǎn)動(“中間層沉積”)。
隨后將射頻功率(13.56MHz)提供給襯底臺面對Pt中間層的表面作過熱處理。100W的射頻功率被施加了10分鐘的時(shí)間，建立的臺面對地的偏壓為-70V，襯底臺面以6rpm速度轉(zhuǎn)動(“過熱處理S2”)。
用于產(chǎn)生所需多層結(jié)構(gòu)的Co通量源由位于Pt源直接對面的且面對著它的一個射頻平面型磁控管來提供。來自每個源的通量被放置在它們中間的襯底臺面擋住。使用一個薄的鈷靶(8″×4″×1mm)來增強(qiáng)磁控管的濺射效果。利用將襯底遮住避開兩個濺射源，將功率提供給每個源，其功率值是用于制造多層結(jié)構(gòu)的Pt或Co各自沉積速率所需的值。這個狀態(tài)被保持?jǐn)?shù)分鐘，以使得這些濺射源能在為所需的沉積速率所調(diào)整的各自功率下得到均衡(“多層沉積前的靶預(yù)整備”)。
將對襯底的遮擋移去，以使得來自兩個源的通量能入射到臺面上，襯底轉(zhuǎn)動地通過源，產(chǎn)生出一個交替的Pt及Co層結(jié)構(gòu)。第一及最后層是Pt，所獲得的結(jié)構(gòu)共19層，臺面共轉(zhuǎn)動9.5圈。臺面轉(zhuǎn)速為6轉(zhuǎn)/每分鐘，提供給鈷濺射電極恒定的射頻功率，以獲得每次襯底通過沉淀出約3
厚度的Co層。將恒定的直流功率提供給Pt濺射電極，獲得每次襯底通過，沉淀出約8
厚度的Pt層(“多層沉積”)。將124W的直流功率提供給Pt濺射電極，在Pt靶上建立一個-414V的偏壓。400W的射頻功率用來在Co靶上建立對地-600V的偏壓。襯底處于對地1至2V的負(fù)電位。氣體的測量及濺射電極相對襯底臺面的間距同前面“過熱處理S1”中所述。
從濺射室中取出具有沉積了多層的玻璃襯底。
實(shí)施例3c多層矯頑磁力的變型按照以下顯著的區(qū)別繼續(xù)進(jìn)行實(shí)施例3a的處理過程
1、在“過熱處理S1”步驟時(shí)，1000W的射頻功率被施加了7分鐘，以建立一個相對于地電位約245V的負(fù)偏壓;
2、在“中間層沉積”步驟時(shí)，在兩次連續(xù)的通過中利用濺射電極沉積了厚度約16
的Pt中間層。
實(shí)施例3d多層矯頑磁力的變型按照以下顯著的區(qū)別繼續(xù)進(jìn)行實(shí)施例3c的制造過程在“過熱處理S2”步驟以后，接著將氬氣壓力調(diào)整到2.5×10-2mb，并允許其均衡。
在“多層沉積”步驟期間，將120W的直流功率提供給Pt濺射電極，在Pt靶上建立偏壓-391V。利用400W的射頻功率在Co靶上建立對地的自偏壓-520V。襯底處于對地3至4V的負(fù)電位。
實(shí)施例3e通過熱處理增強(qiáng)矯頑磁力根據(jù)實(shí)施例3d制備樣品，然后將其進(jìn)行以下熱處理將樣品放置在一個175℃的熱板上10分鐘。取下樣品再放置到室溫下的一個鋼塊上，并使其冷卻到室溫。
實(shí)施例3f通過熱處理增強(qiáng)矯頑磁力根據(jù)實(shí)施例3d制備樣品，然后將其進(jìn)行以下的熱處理將樣品放置在一個175°的熱板上20分鐘。取下樣品再放置到室溫下的一個鋼塊上，并使其冷卻到室溫。
實(shí)施例3g通過熱處理增強(qiáng)矯頑磁力根據(jù)實(shí)施例3d制備樣品，然后將其進(jìn)行以下的熱處理將樣品放置在一個170℃的鋼板上70分鐘，取下樣品再放置到室溫下的一個鋼塊上，并使其冷卻到室溫。然后又按以下所列條件再重復(fù)操作三次第一次重復(fù)在170℃下放190分鐘第二次重復(fù)在170℃下放340分鐘第三次重復(fù)在234℃下放210分鐘對實(shí)施例3a-3g中的Hc及Tc進(jìn)行測量并列在表3中
表3實(shí)施例室溫矯頑磁力(KOe)居里溫度(℃)3a1.403903b1.013903c2.303803d4.303803e6.063703f7.683703g9.50370實(shí)施例4第一層1、將一個預(yù)清潔過的顯微鏡玻璃滑塊安裝到一個真空室中的襯底臺面上，并使該室被泵抽到1.3×10-6mb的基本壓力;
2、對進(jìn)入真空室的純Ar氣體進(jìn)行計(jì)量使之達(dá)到1.5×10-2mb的壓力，并使該系統(tǒng)允許均衡數(shù)分鐘(“氣體平衡”);
3、全部面積為2960cm2的襯底臺面距離兩個對置的濺射源中的每一個11cm地放置，并以6rpm的速度轉(zhuǎn)動，而功率為1000W的13.56MHz的恒定射頻，相當(dāng)于0.34Wcm-2的功率密度被施加在臺面上，臺面建立的相對地電位的負(fù)偏壓為250V。該功率施加了7分鐘的時(shí)間(“過熱處理S1”)。
4、利用光柵將襯底臺面遮住避開裝有8″×4″Pt靶的一個平面型磁控管源，將120W的直流功率提供給該濺射源數(shù)分鐘，以便清潔濺射靶及建立工作的穩(wěn)定狀態(tài)。對氣體壓力或測量不作變化(“靶的預(yù)整備步驟”)。
5、然后在兩次連續(xù)的通過中利用Pt濺射源沉積出Pt中間層，建立的全部厚度約為16
。提供給濺射電極的功率為120W，電極的偏壓相對地電位為-408V，襯底與靶相隔11cm，并且臺面以6rpm的速度轉(zhuǎn)動，臺面具有相對地電位的感應(yīng)偏壓約為-15V(“Pt中間層沉積”)。
6、然后將射頻功率(13.56MHz)提供給襯底臺面對Pt中間層的表面作過熱處理。200W的射頻功率被用來建立110至105V的臺面對地偏壓，襯底臺面以6rpm的速度轉(zhuǎn)動5分鐘的時(shí)間(“過熱處理S2”)。
隨后將氬氣壓力調(diào)整到2.5×10-3mb一段時(shí)間以使其均衡。
7、直接位于Pt源對面并面對著它的一個射頻平面型磁控管提供Co通量源，用于產(chǎn)生所需的多層結(jié)構(gòu)，來自每個源的通量被放置在它們中央的襯底臺面擋住。使用一個薄的鈷靶(8″×4″×1mm)，來增強(qiáng)磁控管的濺射效果。利用將襯底遮住避開兩個濺射源，將功率提供給每個源，其功率值為用于制造多層結(jié)構(gòu)的Pt及Co各自沉積速率所需的值。首先建立Pt功率，然后建立Co功率。這被保持?jǐn)?shù)分鐘以使得這些濺射源能在為所需的沉積速率所調(diào)整的各自功率下得到均衡(“多層沉積前的靶預(yù)整備”)。
8、將對襯底的遮擋移去，以使得來自兩個源的通量能入射到臺面上。襯底轉(zhuǎn)動地通過源，以產(chǎn)生出一個交替的Pt及Co層的結(jié)構(gòu)。第一及最后層是Pt，所獲得的結(jié)構(gòu)共15層，臺面共轉(zhuǎn)動7.5圈。臺面轉(zhuǎn)速為6轉(zhuǎn)/分鐘，提供給鈷電極恒定的射頻功率，以獲得每次襯底通過沉淀出約3
厚度的鈷層。將恒定直流功率提供給Pt濺射電極，獲得每次襯底通過沉積出15
厚度的Pt層。
利用400W的射頻功率在Co靶上建立對地-580V的自偏壓。215W的直流功率施加給Pt濺射電極，在Pt靶上建立-422V的偏壓，在襯底臺面上感應(yīng)出相對于地電位負(fù)1-2V的偏壓。氣體的測量及襯底對電極的距離如以上所述(“多層沉積”)。
9、從濺射室中取出具有沉積多層的玻璃滑片。該樣品進(jìn)行以下的熱處理樣品被放置在一個153℃的爐中40分鐘。然后將其取出并放在一個鋁塊上使其冷卻到室溫。
第二層
1、將該樣品安裝在一個真空室中的襯底臺面上，并將該室被泵抽到2×10-6mb的基本壓力。
2、對進(jìn)入真空室的純氬氣進(jìn)行計(jì)量使之達(dá)到1.5×10-2mb的壓力并使其均衡數(shù)分鐘(“氣體平衡”)。
3、面積為2960cm2的襯底臺面被放置在距離兩個對置的源中的每一個11cm處并以6rpm速度轉(zhuǎn)動。
4、利用光柵將襯底臺面遮住避開裝有8″×4″Pt靶的一個平面型磁控管源(planarmagnetronsource)，將120W的直流功率提供給濺射源數(shù)分鐘，用以清潔濺射靶并建立工作的穩(wěn)定狀態(tài)。對氣體壓力或測量不作變化(“靶的預(yù)整備步驟”)。
5、然后在六次連續(xù)的通過中利用Pt濺射源沉積Pt中間層，建立的全部厚度約為50 。提供給濺射電極的功率為120W，電極的偏壓相對地電位為-409V，在臺面上建立相對地電位為-15V的偏壓，襯底與靶相隔11cm，并且臺面以6rpm速度轉(zhuǎn)動(“Pt中間層沉積”)。
6、然后將射頻功率(13.56MHz)提供給襯底臺面對Pt中間層表面作過熱處理。200W的射頻功率被提供用來建立負(fù)105-110V的臺面對地偏壓，襯底臺面以6rpm速度轉(zhuǎn)動5分鐘的時(shí)間(“過熱處理S2”)。
7、直接位于Pt源對面且面對著它的一個射頻平面型磁控管提供Co通量源，用于產(chǎn)生所需的多層結(jié)構(gòu)，來自每個源的通量被放置在它們中央的襯底臺面擋住。使用了一個薄的鈷靶(8″×4″×1mm)來增強(qiáng)磁控管的濺射效果。利用將襯底遮住避開兩個濺射源，將功率提供給每個源，其功率值為用于制造多層結(jié)構(gòu)的Pt及Co各自沉積速率所需的值，鉑功率電平首先被建立。這種狀態(tài)被保持?jǐn)?shù)分鐘以使得這些濺射源能在為所需的沉積速率所調(diào)整的各自功率下得到均衡(“多層沉積前的靶預(yù)整備”)。
8、將對襯底的遮擋移去，以使得來自兩個源的通量能入射到臺面上。襯底轉(zhuǎn)動地通過源，以產(chǎn)生出一個交替的Pt及Co層的結(jié)構(gòu)。第一及最后層是Pt，所獲得的結(jié)構(gòu)共7層，臺面共轉(zhuǎn)動了3.5圈。臺面轉(zhuǎn)速為6rpm，提供給Co電極恒定的射頻功率，以獲得每次襯底通過沉淀出3
厚度的Co層。將恒定直流功率提供給Pt濺射電極，獲得每次襯底通過沉積出8
厚度的Pt層。
利用400W的射頻功率，在Co靶上建立對地電位-530V的自偏壓。將120W的直流功率提供給Pt濺射電極，在Pt靶上建立-400V的偏壓。在襯底臺面上感應(yīng)出相對地電位負(fù)1-2V的偏壓。氣體的測量及襯底對電極的距離如以上所述(“多層沉積”)。


圖1表示對于該雙層的多層結(jié)構(gòu)的、從膜側(cè)面光檢測得到的極化克耳回線。
實(shí)施例5根據(jù)實(shí)施例4中所述的制造程序繼續(xù)進(jìn)行，其區(qū)別是省略了對一個沉積多層的熱處理步驟;雙層的沉積是在一個連續(xù)地不間斷的程序中完成的;及使用的玻璃襯底是由PilkingtonPLC公司提供的。
圖2表示該實(shí)施例產(chǎn)品的極化克耳回線。
實(shí)施例6第一多層第一多層的沉積是采用與實(shí)施例5中相同的方式獲得的，但在第一多層沉積以后，將Ar氣體的壓力調(diào)整到1.5×102mb并允許其均衡。
第二層1、面積為2960cm2的襯底臺面被放置在距離兩個對置的磁控管濺射源中的每一個11cm處。
2、利用光柵遮住襯底以避開一個裝有8″×4″Pt靶的平面型磁控管源，將120W的功率提供給濺射源數(shù)分鐘，用于清潔濺射靶及建立工作的穩(wěn)定狀態(tài)。對氣體的壓力或測量不作變化(“靶的預(yù)整備步驟”)。
3、然后在三次連續(xù)的通過中利用Pt濺射源沉積出Pt中間層，建立的全部厚度約為25
。提供給濺射電極的功率為120W，電極的偏壓相對地電位為-405V，襯底臺面對地為負(fù)12-15V，襯底與靶相隔11cm，并且臺面以6rpm速度轉(zhuǎn)動(“Pt中間層沉積”)。
4、隨后將射頻功率(13.56MHz)提供給襯底臺面，對Pt中間層的表面作過熱處理。200W的射頻功率被提供用來建立負(fù)110-105V的臺面對地偏壓，襯底臺面以6rpm速度轉(zhuǎn)動5分鐘的時(shí)間(“過熱處理S2”)。
接著將氬氣壓力調(diào)整到2.5×10-2mb并允許其均衡。
5、直接位于Pt源對面并面對著它的一個射頻平面型磁控管提供Co通量源，用于產(chǎn)生所需的多層結(jié)構(gòu)，來自每個源的通量被放置在它們中央的襯底臺面擋住。使用一個薄的鈷靶(8″×4″×1mm)來增強(qiáng)磁控管的濺射效果。利用將襯底遮住避開兩個濺射源，將功率提供給每個源，其功率值是用于制造多層結(jié)構(gòu)的Pt及Co各自沉積速率所需的值，及首先建立鉑功率電平。這個狀態(tài)被保持?jǐn)?shù)分鐘以使得這些濺射源能在為所需的沉積速率所調(diào)整的各自功率下得到均衡(“多層沉積前的靶預(yù)整備”)。
6、將襯底的遮擋移去，以使得來自兩個源的通量能入射到臺面上。襯底轉(zhuǎn)動地通過源，以產(chǎn)生出一個交替的Pt及Co層的結(jié)構(gòu)。第一及最后的層是Pt，所得到的結(jié)構(gòu)共為13層，臺面共轉(zhuǎn)了6.5圈，臺面轉(zhuǎn)速為6rpm，提供給Co電極恒定的射頻功率，以獲得每次襯底通過沉積出3
厚度的Co層。將恒定直流功率提供給Pt濺射電極，獲得每次襯底通過沉積出8
厚度的Pt層。
利用400W的射頻功率在Co靶上建立對地電位-580V的自偏壓。將120W的直流功率提供給Pt濺射電極，在Pt靶上建立-384V的偏壓及在襯底臺面上感應(yīng)出相對地電位負(fù)1-2V的偏壓。氣體的測量及襯底對電極的距離如以上所述(“多層沉積”)。
膜側(cè)面的及通過襯底光檢測的極化克耳回線表示在圖3a及3b中。
實(shí)施例7第一層1、將一個預(yù)清潔過的顯微鏡玻璃滑塊安裝到一個真空室的襯底臺面上，并使該室被泵抽到3×10-6mb的基本壓力。
2、對進(jìn)入真空室中的純氬氣進(jìn)行計(jì)量，使之達(dá)到1.5×10-2mb的壓力，并使該系統(tǒng)允許均衡數(shù)分鐘(“氣體平衡”)。
3、面積為2960cm2的襯底臺面距離兩個對置的濺射源中的每一個11cm地放置，并以6rpmm的速度轉(zhuǎn)動，而功率為1000W的13.56MHz的恒定射頻，相當(dāng)于0.34wcm-2的功率密度被施加在臺面上，使臺面建立相對地電位255-240V的負(fù)偏壓。該功率施加了7分鐘的時(shí)間(“過熱處理S1”)。
4、利用光柵將襯底臺面遮住避開裝有8″×4″Pt靶的一個平面型磁控管源，將120W的直流功率提供給該濺射源數(shù)分鐘，以便清潔濺射靶及建立工作的穩(wěn)定狀態(tài)。對氣體壓力或測量不作變化(“靶的預(yù)整備步驟”)。
5、然后在兩次連續(xù)的通過中利用Pt濺射源沉積出Pt中間層，建立的全部厚度約為16
。提供給濺射電極的功率為120W，電極的偏壓相對地電位為-408V，襯底與靶相隔11cm，并且臺面以6rpm速度轉(zhuǎn)動，臺面具有相對地電位的感應(yīng)偏壓約為-15V(“Pt中間層沉積”)。
6、接著將射頻功率(13.56MHz)提供給襯底臺面對Pt中間層的表面作過熱處理。200W的射頻功率被施加以建立約-110V的臺面對地偏壓，襯底臺面以6rpm速度轉(zhuǎn)動5分鐘的時(shí)間(“過熱處理S2”)。
7、直接位于Pt源對面并面對著它的一個射頻平面型磁控管提供Co通量源，用于產(chǎn)生所需的多層結(jié)構(gòu)，來自每個源的通量被放置在它們中央的襯底臺面擋住。使用一個薄的鈷靶(8″×4″×1mm)來增強(qiáng)磁控管的濺射效果。利用將襯底遮住避開兩個濺射源，將功率供給每個源，其功率值為用于制造多層結(jié)構(gòu)的Pt及Co各自沉積速率所需的值。首先建立Pt功率，然后建立Co功率。這被保持?jǐn)?shù)分鐘，以使得這些濺射源能在為所需的沉積速率所調(diào)整的各自功率下得到均衡(“多層沉積前的靶整備”)。
8、將對襯底的遮擋移去，以使得來自兩個源的通量能入射到臺面上。襯底轉(zhuǎn)動地通過源，以產(chǎn)生出一個交替的Pt及Co層的結(jié)構(gòu)。第一及最后層是Pt，所獲得的結(jié)構(gòu)共19層，臺面共轉(zhuǎn)動9.5圈。臺面轉(zhuǎn)速為6rpm，提供給鈷電極恒定的射頻功率，以獲得每次襯底通過沉積出3
厚度的Co層。將恒定直流功率提供給Pt濺射電極，獲得每次襯底通過沉積出8
厚度的Pt層。
利用400W的射頻功率在Co靶上建立相對地電位-540V的自偏壓。將120W的直流功率施加給Pt濺射電極，在Pt靶上建立-386V的偏壓，在襯底臺面上感應(yīng)出相對地電位負(fù)2V的偏壓。氣體的測量及襯底對電極的距離如以上所述(“多層沉積”)。
9、將該具有沉積多層的玻璃滑片從濺射室中取出并將它進(jìn)行以下的熱處理樣品被放置在一個170℃的銅塊上10分鐘。然后將其取下并放在一個室溫下的鋼塊上，及使其冷卻到室溫。
第二層1、將該樣品安裝在一個真空室中的襯底臺面上，并使該室被泵抽到3×10-6mb的基本壓力。
2、對進(jìn)入真空室中的純氬氣進(jìn)行計(jì)量，使之達(dá)到1.5×10-2mb的壓力并使其均衡數(shù)分鐘(“氣體平衡”)3、面積為2960cm2的襯底臺面被放置在距離兩個對置的源中的每一個11cm處。
4、利用光柵將襯底臺面遮住避開裝有8″×4″Pt靶的一個平面型磁控管源，將120W的直流功率提供給濺射源數(shù)分鐘，用以清潔濺射靶及建立工作的穩(wěn)定狀態(tài)。對氣體壓力或測量不作變化(“靶的預(yù)整備步驟”)。
5、然后在一次通過中利用Pt濺射源沉積Pt中間層，建立的全部厚度約為8
。提供給濺射電極的功率為120W，電極的偏壓相對地電位為-405V，襯底與靶相隔11cm，臺面的轉(zhuǎn)速為6rpm。在沉積期間建立在襯底臺面上的負(fù)偏壓相對地電位約為10V(“Pt中間層沉積”)。
6、接著將射頻功率(13.56MHz)提供給襯底臺面對Pt中間層表面作過熱處理。將140W的射頻功率提供來建立臺面對地約負(fù)100-105V的偏壓，襯底臺面以6rpm速度轉(zhuǎn)動5分鐘的時(shí)間(“過熱處理S2”)。然后以步驟4及5所述方式，但例外的是襯底臺面的轉(zhuǎn)速為12rpm，沉積出一個4 的Pt中間層。
7、直接位于Pt源對面且面對著它的一個射頻平面型磁控管提供Co通量源，用于產(chǎn)生所需的多層結(jié)構(gòu)，來自每個源的通量被放置在它們中央的襯底臺面擋住。使用了一個薄的鈷靶(8″×4″×1mm)來增強(qiáng)磁控管的濺射效果。利用將襯底遮住避開兩個濺射源，將功率提供給每個源，其功率值為用于制造多層結(jié)構(gòu)的Pt及Co各自沉積速率所需的值，鉑功率電平首先被建立。這種狀態(tài)被保持?jǐn)?shù)分鐘以使得這些濺射源能在為所需的沉積速率所調(diào)整的各自功率下得到均衡(“多層沉積前的靶預(yù)整備”)。
8、將對襯底的遮擋移去，以使得來自兩個源的通量能入射到臺面上。襯底轉(zhuǎn)動地通過源，以產(chǎn)生出一個交替的Pt及Co層的結(jié)構(gòu)。第一層是Co而最后層是Pt，所獲得的結(jié)構(gòu)共為10層，臺面共轉(zhuǎn)動了5圈。臺面轉(zhuǎn)速為6rpm，提供給Co電極恒定的射頻功率，以獲得每次襯底通過沉積出3 厚度的Co層。將恒定直流功率提供給Pt濺射電極，獲得每次襯底通過沉積出8 厚度的Pt層。
利用400W的射頻功率，在Co靶上建立對地電位-510V的自偏壓。將120W的直流功率提供給Pt濺射電極，在Pt靶上建立-405V的偏壓，在襯底臺面上感應(yīng)出相對地電位負(fù)2-5V的偏壓。氣體的測量及襯底對電極的距離如上所述(“多層沉積”)。圖4表示該實(shí)施例產(chǎn)品的較大及較小的室溫極化克耳回線。表4表示作為溫度函數(shù)的較小回線的矯頑磁力的偏移(由于交換耦合引起)。
實(shí)施例8第一層制造第一層的處理過程與實(shí)施例7中有關(guān)制造第一層的過程的描述相同。
具有沉積多層的玻璃滑片被從濺射室中取出并進(jìn)行以下的熱處理樣品被放置在一個170℃的熱板上73分鐘。然后將其取下放在一個室溫下的鋼塊上，并使其冷卻到室溫。
第二層1、將樣品安裝在一個真空室中的襯底臺面上，并使該室被泵抽到1.8×10-6mb的基本壓力。
2、對進(jìn)入真空室中的純氬氣進(jìn)行計(jì)量，使之達(dá)到1.5×10-2mb的壓力并使其均衡數(shù)分鐘(“氣體平衡”)。
3、面積為2960cm2的襯底臺面被放置在距離兩個對置的源中的每一個11cm處。
4、利用光柵將襯底臺面遮住避開裝有8″×4″Pt靶的一個平面型磁控管源，將120W直流功率提供給濺射源數(shù)分鐘，用以清潔濺射靶及建立工作穩(wěn)定狀態(tài)。對氣體壓力或測量不作改變(“靶的預(yù)整備步驟”)。
5、然后在一次通過中利用Pt濺射源沉積出Pt中間層，建立的全部厚度約為8 。提供給濺射電極的功率為120W，電極的偏壓相對地電位為-405V，襯底與靶相隔11cm，臺面的轉(zhuǎn)速為6rpm。在沉積期間建立在襯底臺面上的負(fù)偏壓相對地電位約為10V(“Pt中間層沉積”)。
6、接著將射頻功率(13.56MHz)提供給襯底合面以對Pt中間層表面作過熱處理。提供150W的射頻功率建立臺面對地約負(fù)105-110V的偏壓，襯底臺面以6rpm速度轉(zhuǎn)動5分鐘的時(shí)間(“過熱處理S2”)。
7、直接位于Pt源對面且面對著它的一個射頻平面型磁控管提供Co通量源，用于產(chǎn)生所需的多層結(jié)構(gòu)，來自每個源的通量被放置在它們中央的襯底臺面擋住。使用了一個薄的鈷靶(8″×4″×1mm)來增強(qiáng)磁控管的濺射效果。利用將襯底遮住避開兩個濺射源，將功率提供給每個源，其功率值為用于制造多層結(jié)構(gòu)的Pt及Co各自沉積速率所需的值，鉑功率電平首先被建立。這種狀態(tài)被保持?jǐn)?shù)分鐘，以使得這些濺射源能在為所需的沉積速率所調(diào)整的各自功率下得到均衡(“多層沉積前靶預(yù)整備”)。
8、將對襯底的遮擋移去，以使得來自兩個源的通量能入射到臺面上。襯底轉(zhuǎn)動地通過源，以產(chǎn)生出一個交替的Pt及Co層的結(jié)構(gòu)。第一層是鈷而最后層是鉑，所獲得的結(jié)構(gòu)共為10層，臺面共轉(zhuǎn)5圈。臺面的轉(zhuǎn)速為6rpm，提供給Co電極恒定的射頻功率，以獲得每次襯底通過沉積出3
厚度的Co層。將恒定直流功率提供給Pt濺射電極，獲得每次襯底通過沉積出8
厚度的Pt層。
利用400W的射頻功率，在Co靶上建立對地電位-510V的自偏壓。將120W的直流功率提供給Pt濺射電極，在Pt靶上建立一個-405的偏壓，在襯底臺面上感應(yīng)出相對地電位負(fù)2-5V的偏壓。氣體的測量及襯底對電極的距離如上所述(“多層沉積”)。作為溫度函數(shù)的較小回線的矯頑磁力的偏移(由于交換耦合引起)列在表4中。
實(shí)施例9制造存儲層的過程與實(shí)施例7中制造第一多層所述過程相同。然后將其按以下方式進(jìn)行熱處理。
樣品被放置在一個165℃的銅塊上10分鐘。然后將其取下放在一個室溫下的鋼塊上，并使其冷卻到室溫。
參照層的制造過程與實(shí)施例7中制造第二多層的相類似，但有下列的例外在這個多層中單個Pt層的厚度為6
，對該濺射電極提供90W直流功率，該靶的電位相對地電位是-376V。該實(shí)施例產(chǎn)品的較大及較小的極化克耳回線表示在圖5a及5b中。表4表示作為溫度函數(shù)的較小回線的矯頑磁力偏移(由于交換耦合引起的)。
表4作為溫度函數(shù)的由交換耦合引起的較小回線矯頑磁力偏移溫度實(shí)施例7實(shí)施例8實(shí)施例9(℃)Hc△HcHc△HcHc△Hc201.250.55～1.2～21.50.351200.650.15--0.900.101500.550.10～0.8～1.20.750.052000.280.03～0.3～0.70.400.03實(shí)施例10第一多層該第一層的制造過程如實(shí)施例4中所述。樣品從真空室中取出并進(jìn)行下述過程的熱處理
樣品被放置在溫度為153℃的爐中40分鐘。然后將其取出并放置在室溫下的一個鋁塊上，并使其冷卻到室溫。
第二多層1、將樣品安裝在一個真空室中的襯底臺面上，并使該室被泵抽到2×10-6mb的基本壓力。
2、對進(jìn)入真空室中的純氬氣進(jìn)行計(jì)量使之達(dá)到1.5×10-2mb的壓力，并使該系統(tǒng)均衡數(shù)分鐘(“氣體平衡”)。
3、直接位于直流平面型磁控管Pt源對面并面對它的一個射頻平面型磁控管提供Co通量源，用于產(chǎn)生多層結(jié)構(gòu)，來自每個源的通量被放置在它們中央的面積為2960cm2的襯底臺面擋住。使用一個薄的鈷靶(8″×4″×1mm)來增強(qiáng)磁控管的濺射效果。利用將襯底遮住避開兩個濺射源，將功率提供給每個源，其功率值是用于制造多層結(jié)構(gòu)的Pt及Co各自沉積速率所需的值，并首先建立鉑功率電平。這個狀態(tài)被保持?jǐn)?shù)分鐘，以使得這些濺射源能在為所需的沉積速率所調(diào)整的各自功率得到均衡(“多層沉積前的靶預(yù)整備”)。
4、將襯底的遮擋移去，以使得來自兩個源的通量能入射到臺面上，襯底轉(zhuǎn)動地通過源，以產(chǎn)生出一個交替的Pt及Co層的結(jié)構(gòu)。第一層及最后層是Pt，所得到的結(jié)構(gòu)共7層，臺面轉(zhuǎn)了共3.5圈。臺面的轉(zhuǎn)速為6rpm，提供給Co電極恒定的射頻功率，以獲得每次襯底通過沉積出3
厚度的Co層。將恒定直流功率提供Pt濺射電極，獲得每次襯底通過沉積出8
厚度的Pt層。
利用400W的射頻功率在Co靶上建立對地電位-570V的自偏壓。將120W的直流功率提供給Ptt濺射電極，在Pt靶上建立-407V的偏壓，及在襯底臺面上感應(yīng)出相對地電位負(fù)1-2V的偏壓。氣體的測量及襯底與電極的距離如以上所述(“多層沉積”)。
這種雙層多層系統(tǒng)的大及小極化克耳回線表明了層之間的弱交換耦合，這些回線表示在圖6a及6b中。
權(quán)利要求
1.一種適于磁光記錄及具有可直接重寫數(shù)據(jù)能力的材料系統(tǒng)，它包括一個襯底材料及至少兩個鉑及鈷的多層膜，其中在一個多層界面上設(shè)置了一個隔層，該隔層包括一個或兩個多層中的一個Pt層或一個單獨(dú)的沉積材料，所述多層膜中的一個具有相對高的室溫矯頑磁力(Hc)及相對低的居里溫度(Tc)并用作存儲層，所述多層膜中另一個具有相對低的室溫矯磁頑力及相對高的居里溫度并用作參照層，這兩個多層膜之間的不同矯頑磁力及居里溫度能滿足允許直接重寫過程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的材料系統(tǒng)，其中存儲層的Hc為2至15KOe，而參照層的Hc為0.5至10KOe，只要Hc(存儲層)減去Hc(參照層)的值大于σw/[2Ms(存儲層)h(存儲層)]+σw[2Ms(參照層)h(參照層)]其中σw為交換耦合強(qiáng)度，Ms為飽和磁化強(qiáng)度，h為多層厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的材料系統(tǒng)，其中存儲層的Hc為3-10KOe。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的材料系統(tǒng)，其中存儲層的Hc為3-8KOe。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的材料系統(tǒng)，其中參照層的Hc為1-6KOe。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的材料系統(tǒng)，其中參照層的Hc為1.5-4KOe。
7.根據(jù)以上任一權(quán)利要求的材料系統(tǒng)，其中存儲層的Tc為100℃至400℃，而參照層的Tc為175℃至500℃，以使得參照層的Tc大于存儲層Tc的值為75℃至100℃。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的材料系統(tǒng)，其中參照層的Tc大于存儲層的Tc的值超過100℃。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的材料系統(tǒng)，其中存儲層的Tc為150℃至300℃。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的材料系統(tǒng)，其中存儲層的Tc為150℃至200℃。
11.根據(jù)權(quán)利要求7或8的材料系統(tǒng)，其中參照層的Tc為250℃至500℃。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的材料系統(tǒng)，其中參照層的Tc為200℃至400℃。
13.根據(jù)以上任一權(quán)利要求的材料系統(tǒng)，其中在多層界面上的隔層包括一個或二個多層中的一個Pt層。
14.根據(jù)以上任一權(quán)利要求的材料系統(tǒng)，其中在一個多層界面上的隔層包括單獨(dú)沉積的材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的材料系統(tǒng)，其中單獨(dú)沉積的材料是鉑材料或另外的金屬，或一種介電材料，或是材料的組合。
全文摘要
可獲得交換耦合的一種材料系統(tǒng)，其具有可直接重寫數(shù)據(jù)的能力。該材料系統(tǒng)包括至少兩個具有獨(dú)自控制的矯頑磁力及居里溫度的鉑及鈷的多層膜。
文檔編號G11B11/105GK1081769SQ9310847
公開日1994年2月9日 申請日期1993年7月28日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月28日
發(fā)明者約瑟夫·米勒, 德里克·保羅·阿什利·皮爾遜, 菲利普·喬治·皮徹 申請人:約翰遜馬修大眾有限公司