Brevet FR2531797A1 — publié le 19840217

"Support d'enregistrement magnétique comportant un film. mince en un métal ferromagnétique sur un support non magnétique" La présente invention concerne un support d'enre- gistrement magnétique et notamment un support d'enregis- trement magnétique comportant un film mince en un métal ferromagnétique comme couche d'enregistrement magnétique sur un support non magnétique. Pour réaliser un support d'enregistrement magnéti- que classique, on utilise une peinture magnétique compre- nant essentiellement une poudre ferromagnétique aciculai- re telle que de l'oxyde ferrique gamma (Y -Fe 203) du dioxyde de chrome Cr O 2, une poudre d'alliage Fe-Co ou analogue et un liant à base de polymère; cette peinture est appliquée comme revêtement sur, un support non magné- tique pour former une couche d'enregistrement magnétique. Un tel-support d'enregistrement magnétique com- porte un film mince métallique ferromagnétique réalisé sur un support non magnétique; on utilise la technique de dépôt par évaporation sous vide (métallisation), la projection ou le plaquage ionique ou autre du métal ferromagnétique ou de l'alliage; ce film constitue la couche d'enregistrement magnétique Comme le support d'enregistrement magnétique à film mince de métal ferro- magnétique n'utilise pas de liant, cela permet d'augmen- ter la densité de la matière magnétique et ainsi même si la couche d'enregistrement magnétique a une faible épais- seur, on obtient un support d'enregistrement magnétique ayant une densité élevée de flux magnétique résiduel De plus comme la couche de matière magnétique est une couche mince, il est également possible lors de l'enregistrement d'un signal de faible longueur d'onde, d'avoir un support d'enregistrement magnétique dont la sensibilité est par- ticulièrement bonne pour un tel signal à court longueur d'onde, si bien que ce support convient très bien comme support d'enregistrement magnétique à forte densité. Selon l'art antérieur, un procédé pour réaliser un support d'enregistrement magnétique du type film mince métallique ferromagnétique est le procédé de métallisation dite oblique Selon ce procédé, une vapeur d'un métal ferromagnétique tel que Fe et Co arrive suivant une direc- tion oblique sur un support non magnétique pour s'y déposer et s'y développer Selon ce procédé de métallisa- tion oblique, on obtient un support d'enregistrement magnétique ayant une force coercitive élevée Or pour obtenir une telle force coercitive élevée, il faut que le faisceau de particules vaporisées telles que Fe et Co soit incident par rapport au support non magnétique selon un angle d'incidence compris entre 4 Q O et 80 ; il en résulte un faible dépôt et un faible rendement de la fabrication Toutefois sauf si l'on utilise le procédé de métallisation oblique ci-dessus, il est difficile de réaliser un support d'enregistrement magnétique ayant une force coercitive élevée A titre d'exemple, le cobalt qui a une anisotropie cristalline magnétique élevée est intéressant comme matière magnétique pour réaliser une couche magnétique à force coercitive élevée Néanmoins si l'on métallise avec du cobalt, c'est-à-dire si l'on dirige un faisceau de vapeur de Co sur la surface prin- cipale d'un support non magnétique essentiellement per- pendiculaire à celui-ci pour former une couche ou film de Co, la force coercitive de cette couche de Co est inférieure à 100 Oe Une telle force coercitive aussi faible qu'indiqué ci-dessus ne convient pas pour un sup- port d'enregistrement magnétique à forte densité. Pour réaliser une couche de matière magnétique ayant une force coercitive élevée et sans utiliser le procédé de métallisation oblique ci-dessus, on a proposé un procédé selon lequel la couche métallique magnétique n'est pas réalisée directement sur le support non magné- tique mais au lieu de cela on réalise une sous-couche entre le support non magnétique et la couche métallique magnétique On connait un exemple d'un tel support d'en- registrement magnétique ayant une sous-couche; dans ce support d'enregistrement magnétique, la sous-couche est formée par métallisation de chrome comme sous-couche, -15 puis par métallisation on dépose le cobalt sur cette sous- couche Toutefois, les caractéristiques magnétiques du -support d'enregistrement magnétique ainsi réalisé ris- quent d'être influencées par la température du support sur lequel la couche métallique magnétique est déposée par métallisation Par exemple pour une force coercitive supérieure à 400 Oe par une couche de cobalt d'une épais- o seur de 400 A comme couche supérieure, il faut chauffer jusqu'à 3000 C Ainsi pour réaliser une couche de matière magnétique ayant une force coercitive supérieure à 400 Oe sur un support non magnétique, il est difficile d'utiliser comme support non magnétique un film d'un polymère tel qu'un film de polyéthylène téréphthalate dont la résis- tance à la chaleur est faible. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des solutions connues et se propose de créer un support d'enregistrement magnétique avec un film mince en un métal ferromagnétique, ayant une force coer- citive élevée, ayant des caractéristiques magnétiques isotropiques dans le plan de la couche d'enregistrement magnétique et ayant plusieurs couches magnétiques à force coercitive élevée. A cet effet, l'invention concerne un support d'en- registrement magnétique comprenant un support non magné- tique, une première sous-couche de bismuth réalisée sur le support non magnétique, une première couche de métal magnétique réalisée sur la première sous-couche de bis- muth, une couche composée formée d'une partie de surface de la couche métallique magnétique réalisée en métal magnétique, une seconde souscouche de bismuth formée sur la couche composée et une seconde couche métallique magnétique formée sur la seconde sous-couche de bismuth. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels les figures 1 à 3 sont des vues en coupe schéma- -15 tique agrandies montrant un support d'enregistrement magnétique selon l'art antérieur. la figure 4 est une vue en coupe à échelle agran- die d'un mode de réalisation d'un support d'enregistrement magnétique selon la présente invention. la figure 5 est un schéma d'un appareil de métal- lisation sous vide utilisé dans le cadre de la présente invention. Description du mode de réalisation préférentiel de l'in- vention Il a déjà été proposé par la Demanderesse de réali- ser un support d'enregistrement magnétique dans lequel un support non magnétique est métallisé en discontinu avec du bismuth Bi et sur cette couche, on réalise une couche de métal magnétique par exemple une couche de cobalt Co par métallisation de façon à obtenir une cou- che magnétique ayant une force coercitive élevée. En outre comme un support d'enregistrement magné- tique à couche métallique magnétique à force coercitive élevée peut se fabriquer indépendamment de la nature du matériau de support, il a déjà été proposé un support d'enregistrement magnétique dans lequel un film continu, amorphe de silicium Si ou d'un composé de silicium est réalisé sur le support non magnétique de bismuth Bi, ce film étant déposé par évaporation suivant une forme d'îlots discontinus, puis une couche métallique magné- tique par exemple de cobalt Co est déposée par métallisa- tion sous vide. Par ailleurs, on a déjà proposé un support d'enre- gistrement magnétique ayant une structure à couches mul- tiples formée de plusieurs couches magnétiques Lorsqu'un tel support d'enregistrement magnétique à structure multi- couche formée de plusieurs couches magnétiques est réa- lisé selon la technique décrite ci-dessus, on a par exem- ple proposé comme représenté à la figure 1 de déposer du -15 bismuth Bi sur un support non magnétique 1 pour former une couche 2 et sur celle-ci on dépose une première cou- che de métal magnétique 3 de cobalt Co ou d'un alliage Co-Ni Puis on réalise une couche 4 de bismuth Bi que -l'on dépose de façon analogue sur la première couche métallique magnétique 3 et sur cette nouvelle couche, on forme une seconde couche métallique magnétique 5 de cobalt Co, d'alliage Co-Ni ou analogue pour obtenir un support d'enregistrement magnétique toutefois, le sup- port-d'enregistrement magnétique ainsi réalisé ne permet pas en pratique à la seconde couche magnétique d'avoir une force coercitive élevée La raison peut être la sui- vante: comme la couche 4 de bismuth Bi servant de sous- couche à la seconde couche métallique magnétique 5 a une affinité pour la première couche métallique magnétique 3 qui se trouve en-dessous, lors du dépôt du bismuth Bi, le bismuth diffuse dans la couche métallique magnétique - 3, si bien que la seconde couche métallique magnétique 5 formée par-dessus ne peut pas présenter de force coerci- tive élevée. La figure 2 montre à titre d'exemple un support d'enregistrement magnétique connu dans lequel la première couche métallique magnétique 3 reçoit une couche-intermé- diaire 6 en silicium Si ou en un composé de silicium et la couche 4 de bismuth Bl est déposée sur celle-ci Dans ce cas comme il est possible d'éviter que le bismuth Bl ne diffuse dans la sous-couche, lorsque la seconde couche métallique magnétique 5 est réalisée sur la couche 4 de bismuth Bi, cette seconde couche 5 peut présenter une force coercitive élevée. De plus comme représenté à la figure 3, on connaît un autre support d'enregistrement magnétique dans lequel on réalise une sous-couche 7 en silicium Si ou en un com- posé -de silicium sur le support non magnétique 1, puis on y dépose la couche 2 de bismuth B 1 Ce support d'enre- gistrement magnétique présente l'avantage de ne pas dépen- dre de la nature du matériau constituant le support non magnétique 1, ce qui permet d'utiliser un matériau peu coûteux tel qu'un film de polyéthylène téréphthalate comme support non magnétique 1. Toutefois dans les supports d'enregistrement magné- tiques représentés aux figures 2 et 3, le 'ait qu'une *couche intermédiaire non magnétique 6 se trouve comprise entre la première et la seconde couches métalliques magné- tiques 3 et 5 abaisse l'ensemble de la densité de flux magnétique résiduelle Br. Selon la présente invention, comme représente à la figure 4, on dépoese une première couche de métal non magnétique 13 sur un support non magnétique 11 par l'in- termédiaire ou non d'une couche continue 12 en silicium Si ou en un composé de silicium, en procédant par exemple par métallisation et on réalise une première couche magné- tique 14 formée d'une couche métallique magnétique conti- nue, sur la première couche métallique non magnétique 13. Cette première couche métallique magnétique 14 est réali- sée par d'autres procédés que le procédé de métallisation 7 - oblique En d'autres termes, la première couche métalli- que magnétique 14 est déposée de façon que les particules de vapeur de métal magnétique peuvent tomber sur le sup- port principalement dans une direction perpendiculaire. La figure 5 montre schématiquement-un exemple d'appareil de métallisation sous vide utilisé dans le cadre de la présente invention Selon la figure 5, dans une chambre à vide-21, on dispose une bobine d'alimenta- tion 23 et une bobine de réception 24 entre lesquelles défile un support non magnétique 22 dans la direction indiquée par la flèche a -Les références 25 et 26 dési- gnent les sources de matière à évaporer c'est-à-dire de bismuth Bi comme métal de sous-couche, de cobalt Co ou d'alliage Co-Ni comme métal magnétique etc La référence 27 désigne des lampes de chauffage prévues derrière le support non magnétique 22 pour en régler la température. Une plaque formant écran 28 est également prévue entre les sources d'évaporation 25 et 26. En retour à la figure 4, la surface de la première couche magnétique 14 est soumise à un traitement par oxydation selon lequel un composé de la première couche métallique magnétique elle-même par exemple une couche formée d'un film d'oxyde 15 d'épaisseur extrêmement fai- ble est réalisé à la surface de la première couche magné- tique 14 Une seconde couche métallique non magnétique 16 réalisée dans le même-matériau que celui de la pre- mière couche métallique non magnétique 13 est déposée sur la couche de film d'oxyde 15, par exemple par dépôt sous vide; une seconde couche magnétique 1 '7 réalisée par exemple dans le même matériau que la première couche- métallique magnétique 14 est' déposée sur la seconde cou- che métallique non magnétique 16. La première et-la seconde couches métalliques non magnétiques 13 et 16 peuvent être en bismuth Bi, en anti- moine Sb, en thallium T P, en sélénium Se, en cadmium Cd, en indium In, en étain Sn, en tellure Te, en plomb Pb, en polonium Po ou en un alliage de ces métaux Il a été confirmé en particulier lorsqu'on utilise le bismuth Bi parmi ces métaux et que l'on déposait les couches métal- liques magnétiques 14 et 17 sur ceux-ci, la force coer- citive Hc en était remarquablement augmentée C'est pour- quoi, il est préférable que les couches métalliques non magnétiques 13 et 16 soient en bismuth Bi Toutefois, l'épaisseur du film des couches métalliques non magnéti- ques 13 et 16 est choisie de façon que l'épaisseur du film soit de l'ordre de 10 à 1000 A ( 1 pig/cm 2 100,pg/cm 2) et de préférence de l'ordre de 100 à 1000 A. La température du support à savoir la température du support non magnétique Il lors de la métallisation des couches métalliques non magnétiques 13 et 16 est choisie de préférence supérieure à 2/3 du point de fusion du métal non magnétique par exemple le bismuth Bi, donné en tem- pérature absolue, mais inférieure au point de fusion. Dans ces conditions, la caractéristique de résistance à la chaleur du support non magnétique 11 est prise en compte. De plus, la première et la seconde couches métalli- ques magnétiques 14 et 17 sont chacune de préférence réalisées sur un film déposé sous vide constitué uniquement par le cobalt métallique Co ou un alliage de cobalt tel que Co-Ni contenant moins de 40 % en poids de nickel Ni. No L'épaisseur du film est choisie entre 100 et 1000 A et de préférence entre 250 et 500 A Cela résulte de ce qu'il a été confirmé que si l'épaisseur des couches magnétiques 14-et 17 est trop mince, elles peuvent donner une densité de flux magnétique résiduelle Br suffisante et si leur épaisseur est trop grande, les couches magnétiques 14 et 17 ne peuvent pas donner une force coercitive suffisante Hc et un rapport rectangulaire Rs approprié. En outre, la couche composée 15 formée à la surface de la première couche magnétique 14 est de préférence en un matériau permettant d'abaisser la "mouillabilitél' ou "l'affinité" pour la seconde couche non magnétique-16, pour former une couche composée 15 suffisamment mince Il est ainsi préférable que la couche composée 15 soit une couche d'oxyde obtenue en oxydant la surface elle-même de la première couche métallique magnétique 14 L'épais- seur de la couche d'oxyde 15 est choisie de préférence de l'ordre de 10 à 100 A En outre, la couche composée 15 peut être une couche de nitrure ou de carbure. Dans le cas d'une couche composée 15 avec une cou- che magnétique 14 recouverte d'une couche d'oxyde, après le dépôt de la couche magnétique 14, on introduit de l'oxygène gazeux dans la chambre à vide et on soumet la couche magnétique 14 à un traitement par oxydation sous tension continue ou alternative ou dans un plasma à haute fréquence obtenu en appliquant une certaine ten- sion continue alternative ou haute fréquence entre une *paire d'électrodes placées des deux côtés d'une base non magnétique de façon à former ainsi la couche composée 15. L'épaisseur de la couche d'oxyde se choisit en Séglant la pression partielle de l'oxygène gazeux introduit ou encore l'amplitude de la tension appliquée, la forme des électrodes utilisées, la distance entre les électrodes, la durée d'application du champ électrique etc. Le support non magnétique Il peut être un film de polymère tel qu'un film de polyimide, de polyéthylène téréphthalate etc, un film de matière céramique, de verre ou de métal ayant une surface oxydée ou analogue Les caractéristiques métalliques du support d'enregistrement magnétique sont ainsi isotropes dans son plan. Exemple 1: On dépose du bismuth Bi sur le support non magnéti- que Il en polyimide, à la température du support c'est-à- dire la température du support non magnétique Il qui est * de 1500 C; ce dépôt est fait sur une épaisseur moyenne de c> A; puis, on dépose une couche magnétique 4 de Ni-Co Go contenant 20 % en poids de Ni sur une épaisseur de 300 A. A la suite de cela, on introduit de l'oxygène 02 'y à l'état gazeux dans la chambre à vide de façon qu'il règne alors dans la chambre une pression égale à 0,06 Torr, puis on effectue le traitement pendant une minute sous une ten- sion continue de 1 k V et avec un courant d'une intensité de 120 m A pour oxyder la surface de la couche magnétique 14. De la même manière, on dépose du bismuth Bi avec une épaisseur moyenne de film égale à 50 A sur la couche magnétique 14 à une température de 150 %C sur le support Il pour former la seconde couche non magnétique 16; à la suite de cela, on dépose une couche d'une épaisseur go de 300 A d'un alliage Mi-Co contenant 20 % en poids de Ni pour former la seconde couche magnétique 17 De la même manière que ci-dessus, on introduit de l'oxygène 02 gazeux dans la chambre à vide pour y faire régner une pression égale à 0,06 Torr; à la suite de cela, on effectue un traitement pendant une minute sous une tension continue de 1 k V et un courant continu de 120 m A pour for- mer un film d'oxyde à la surface de la couche métallique 17. Les caractéristiques magnétiques du support d'enre- gistrement magnétique ainsi réalisé ont été mesurées; on a obtenu une force coercitive Hc égale à 860 Oe, un rap- port rectangulaire Rs égal à 82,6 et une densité de flux magnétique Br égale à 11000 Gauss. L'épaisseur de la couche composée formée sur la sur- face de la couche magnétique du support d'enregistrement o magnétique était de 40 A selon le calcul Ce calcul a été fait comme suit: pour vérifier l'épaisseur du film de la couche d'oxyde réalisé par le traitement dans l'oxy- gène gazeux 2 ' on a mesuré l'aimantation du film avant i 531797 son oxydation par le traitement dans l'oxygène gazeux mais en métallisant séquentiellement du bismuth Bi d'épaisseur égale à 50 A, d'alliage Ni-Co d'épaisseur égaleà 300 A, d'une épaisseur de bismuth Bi égale à o 50 A et d'un alliage Ni-CO contenant 20 % en poids de Ni sur une épaisseur de 300 A; on a effectué cette mesure à l'aide d'un magnétomètre à vibrations échantillonnées (VSM); de la même manière, on a mesuré l'aimantation du film d'oxyde, ce qui a permis de calculer l'épaisseur du film d'oxyde à partir de la diminution de l'aimantation. Exemple comparatif N O 1 - De la même manière que dans l'exemple N O 1, on a déposé successivement une couche de 200 A d'épaisseur de silicium Si, une couche de 50 A d'épaisseur de bismuth Bi et une couche d'épaisseur égale à 300 A de NiCo contenant 20 % en poids de Ni; ces dépôts ont été faits sur le support non magnétique Il qui était du polyimide, à une température de 1500 C avec, déposés à leur tour une épaisseur de 200 A de silicium Si, une épaisseur de 20 A de bismuty Bi et une épaisseur de 300 A de Ni-Co contenant 20 % en poids de Ni de façon à obtenir un sup- port d'enregistrement magnétique Les caractéristiques magnétiques du support d'enregistrement magnétique ainsi réalisé, ont été mesurées et ont donné une force coer- citive Hc égale à 890 Oe, un rapport rectangulaire Rs égal à 81,5 et une densité de flux magnétique résiduelle Br égale à 7000 Gauss. La densité de flux magnétique résiduelle Br de l'exemple de comparution 1 est plus faible que celle de l'exemple 1 Cela provient de la couche de silicium non magnétique qui constitue la couche intermédiaire dans l'exemple de comparaison. Selon le support d'enregistrement magnétique de la présente invention, comme la couche correspondant à la couche intermédiaire est formée de la couche composée 15 qui est une couche d'oxyde obtenue en oxydant directement la surface de la première couche magnétique 14, on peut en diminuer l'épaisseur ou encore rendre cette couche suffisamment mince, ce qui permet d'augmenter la densité de flux magnétique résiduelle de l'ensemble du support d'enregistrement magnétique. En outre du fait que selon l'invention, là couche composée 15 constitue la couche intermédiaire, cela évite que la seconde couche non magnétique 16 réalisée sur celle-ci ne diffuse dans la sous-couche, ce qui améliore la force coercitive de la seconde couche métallique non magnétique 17 réalisée sur celle-ci De mêrne, les forces coercitives de la première et de la seconde couches magné- tiques 14 et 17 peuvent être rendues égales l'une à l'au- tre. Il est clair que l'invention n'est pas limitée à un support d'enregistrement magnétique à structure multi- couche ayant deux couches magnétiques constituant une première et une seconde couches magnétiques, mais l'inven- tion donne des résultats semblables lorsqu'elle est appli- quée à un support d'enregistrement magnétique à structure multicouche composé de plus de trois couches ayant au moins une première et une seconde couches magnétiques. En outre, le support d'enregistrement magnétique selon la présente invention qui, bien que n'étant pas réalisé selon le procédé de métallisation oblique, permet d'arriver à une force coercitive élevée et à un rendement de dépôt meilleur que dans le procédé de métallisation oblique De même, bien que le support d'enregistrement magnétique selon l'invention ne soit pas obtenu par métal- lisation oblique, il présente des caractéristiques d'iso- tropie magnétiques dans son plan et est utilisable comme support formant un disque ou analogue. R E V E N D I CA T I O N S 1 ) Support d'enregistrement magnétique-caractérisé en ce qu'il se compose d'un support non magnétique ( 11) sur lequel est formé une première sous-couche ( 13) non magnétique de bismuth, une première couche métallique magnétique ( 14) réalisée sur la première sous-couche ( 13) en bismuth, une couche composée ( 15) réalisée sur une par- tie de surface de la couche métallique magnétique ( 14), une seconde sous-couche ( 16) de bismuth formée sur la cou- che composée ( 15) et une seconde couche métallique magné- tique ( 17) formée sur la seconde sous-couche ( 16) de bis- muth. 2 ) Support d'enregistrement magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sous-couche-en bismuth ( 13) a une épaisseur allant de 10 à 1000 A. 3 ) Support d'enregistrement magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le métal magnéti- que est du cobalt Co ou un alliage cobalt-nickel Co-Ni. 4 ) Support d'enregistrement magnétique selon la revendication 1, caracterisé en ce que la couche métalli- que magnétique ( 14, 17) a une epaisseur comprise entre o et 1000 A. ) Support d'enregistrement magnétique selon la revendication 1, caracterise en outre en ce qu'il se compose d'une couche amorphe de silicium ou d'un compose de silicium ( 12) prévu entre le support non magnétique ( 11) et la premiere sous-couche ( 13) de bismuth. 6 ) Support d'enregistrement magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sous-couche de bismuth ( 13, 16) est une couche discontinue. 7 ) Support d'enregistrement magnétique selon la revendication 1, caracterisé en ce que la couche composée ( 15) est une couche d'oxyde du métal magnétique. 8 ) Support d'enregistrement magnétique caractérisé en ce qu'il se compose d'un support non magnétique ( 11) d'une première sous-couche ( 13) de bismuth formée sur le support non magnétique ( 11), une première couche métalli- que ( 14) formée sur la sous-couche ( 13) de bismuth avec un angle d'incidence de la vapeur de métal magnétique principalement normal à la surface du support ( 11), une couche composée ( 15) formée sur une partie de surface de la couche métallique magnétique ( 14), et qui est faite à l'aide du métal magnétique ( 14), une seconde sous-cou- che de bismuth ( 16) formée sur la couche composée ( 15) et une seconde couche métallique magnétique ( 17) formée sur la seconde sous-couche de bismuth ( 16) par métalli- sation suivant un angle d'incidence de la vapeur du métal magnétique qui est principalement perpendiculaire à la surface du support ( 11).