Brevet FR2534403A1 — publié le 19840413

Support d'enregistrement magnétique composé d'un film métallique mince déposé sur un support non magnétique" - La présente invention concerne un support d'en- registrement magnétique et de façon particulière un sup- port d'enregistrement magnétique se composant d'un film métallique magnétique mince déposé sur un support non magnétique. Un support d'enregistrement magnétique classi- que se compose d'une peinture magnétique formée d'une poudre magnétique aciculaire et d'un liant à base de polymère et appliquée sur un support non magnétique pour former une couche d'enregistrement magnétique. On connait également un support d'enregistre- ment magnétique constitué par un film mince d'un métal magnétique; ce support se compose d'un métal magnétique tel que Co, Fe, Ni etc ou d'un alliage de ces métaux, déposé sur un support non magnétique selon la technique dite de dépôt physique de vapeur (métallisation) tel que le dépôt sous vide, la pulvérisation ou le revêtement ionique etc Comme le support d'enregistrement magnétique à film métallique magnétique mince ne nécessite pas de liant non magnétique, il peut présenter une densité de flux magnétique résiduel très élevée De plus, comme la couche de matière magnétique peut être très mince, ce support d'enregistrement magnétique donne un signal de sortie élevé et présente une meilleure caractéristique de réponse pour les courtes lonqueurs d'onde. Toutefois avec certains dépôts de vapeur de métaux magnétiques tels que Co ou analogue sur le support non magnétique, il est difficile d'obtenir une couche magnétique présentant une force coercitive élevée C'est pourquoi, on a déjà proposé un procédé permettant de former une couche d'enregistrement magnétique offrant une force coercitive élevée selon le procédé dit d'évapo- ration oblique (métallisation oblique) selon lequel une vapeur de particules de métal magnétique tombe de façon oblique sur un support non magnétique Ce procédé de métallisation oblique présente toutefois un faible rende- ment de métallisation et par suite une faible producti- vité. La présente invention a pour but de créer un support d'enregistrement magnétique permettant de remé- dier aux inconvénients des supports d'enregistrement magnétiques classiques, donnant un support d'enregistre- ment magnétique à force coercitive élevée et à rapport rectangulaire élevé sans utiliser le procédé de métalli- sation oblique, le support obtenu présentant une plus grande sensibilité d'enregistrement et de signal de sor- tie reproduit. L'invention a également pour but de créer un support d'enregistrement magnétique ayant des caractéris- tiques magnétiques isotropes dans le plan de la couche magnétique. A cet effet, l'invention concerne un support d'enregistrement magnétique caractérisé en ce qu'il se compose d'un support non magnétique, d'une première cou- che formée de bismuth réalisée sur le support, cette pre- mière couche ayant une épaisseur inférieur à 100 Angstroms o (A) et d'une couche métallique ferromagnétique recouvrant la première couche, le support d'enregistrement magnéti- que ayant des caractéristiques magnétiques isotropes sur sa surface principale. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels-: la figure 1 est un schéma d'un exemple d'appa- reil servant à la fabrication d'un support d'enregistre- ment magnétique selon la présente invention. les figures 2 à 4 sont des graphiques montrant respectivement la caractéristique magnétique d'un support d'enregistrement magnétique selon l'invention DESCRIPTION DE DIFFERENTS MODES DE REALISATION PREFEREN- TIELS DE L'INVENTION Selon l'invention, on dépose une couche de- bismuth d'une épaisseur inférieure à 100 A sur un support non magnétique et sur cette couche de bismuth on dépose un film mince d'un métal magnétique. Comme support non magnétique selon la présente invention, on peut utiliser un film à base de polymère tel que du polyéthylène téréphthalate, un polyamide, un polyamide imide, un polyimide etc, des céramiques de verre ou des plaques métalliques dont la surface est oxydée etc. Le support non magnétique se trouve sous la couche de bismuth Bi L'épaisseur moyenne du film est choisie infé- 0 2 rieure à 100 A (inférieure à 100 lpg/cm) et de préférence de l'ordre de 10 à moins de 100 A (inférieure à 1 - 2- ,pg/cm), les grandeurs entre parenthèses provenant; du calcul de l'épaisseur moyenne du film pour le bismuth Bi pour un centimètre carré Lorsque l'épaisseur du film de bismuth Bi sous la couche est choisie inférieure à 10 A, même si une couche métallique magnétique est formée sur la sous-couche de bismuth Bi, il n'est pas confirmé que la force coercitive de la couche de matière magnétique devient importante alors que si l'épaisseur de la sous- couche de bismuth Bl est choisie supérieure à 100 A, le rapport rectangulaire de la couche de matière magnétique devient faible En effet, si l'épaisseur de la sous-cou- che de bismuth Bi est inférieure à 100 A, le rapport rectangulaire de la couche métallique magnétique dépasse environ SQ % ce qui correspond à urne valeur excellente. Une couche de métal magnétique essentiellement composée de Co ou d'un alliage Co-Ni est utilisée comme couche de métal magnétique formée sur-la sous-couche de bismuth Bi. L'épaisseur de la couche de métal magnétique est choisie de l'ordre de 100 à 1000 A et de préférence de l'ordre -O de 200 à 500 A Si l'épaisseur du film de cette couche de métal magnétique est inférieure à 100 A, l'aimantation n'est pas suffisante alors que si cette épaisseur dépasse o 1000 A, la force coercitive Hc et le rapport rectangulaire Rs sont diminués Cette couche de métal magnétique peut être constituée seulement de Co ou de l'alliage Co-Ni décrit ci-dessus Dans ces conditions, si la couche de métal magnétique contient entre 20 à 50 % atomiques de Ni et de préférence entre 30 et 50 % atomiques, en parti- culier on peut augmenter la force coercitive Toutefois, si la quantité de Ni est inférieure à 50 % atomiques, la force coercitive peut devenir importante mais la densité de flux magnétique est diminuée. Le support d'enregistrement magnétique selon la présente invention n'est pas limité à la double cou che ou à une structure à bicouche formée d'une sous- couche de bismuth Bi et d'une couche de métal magnétique cette structure peut également se composer d'un ensemble de couches superposées à base d'une structure à double couche de bismuth Bi comme sous-couche et d'une couche de métal ferromagnétique Dans ces conditions, le nombre de couches à superposer se choisit de façon suffisamment appropriée pour donner l'aimantation nécessaire Si la sous-couche de bismuth Bi et la structure bicouche for- mée de la première et de la seconde couches de métal magnétiques sont superposées comme indiqué ci-dessus avec interposition d'un film continu amorphe de silicium ou d'un composé de silicium ou encore d'un composé de la première couche de métal magnétique entre la première couche de métal magnétique et la seconde sous-couche de bismuth Bi à réaliser par-dessus (c'est-à-dire la sous- couche de la seconde couche de métal magnétique), on peut améliorer les caractéristiques de formation du film de la couche de bismuth Bi Si le composé de la première couche de métal magnétique est intermédiaire, il est sou- haitable que l'oxyde, le nitrure ou le carbure du métal magnétique soient réalisés par oxydation, nitrogénation ou carbonisation de la surface de la première couche de métal magnétique L'épaisseur du composé ci-dessus est choisie de préférence de l'ordre de 10 à 100 A En parti- culier, si l'on forme l'oxyde de la couche de métal magné- tique, l'oxyde ci-dessus peut être réalisé de façon qu'après avoir formé la couche de métal magnétique, une faible quantité d'oxygène gazeux est introduite dans la chambre à vide sous laquelle est formée la couche de matière magnétique dont la surface est oxydée dans un plasma à courant continu, à courant alternatif ou à cou- rant haute fréquence L'épaisseur de la couche d'oxyde peut se régler par le choix de la pression partielle d'oxygène gazeux fourni, par la tension appliquée, par la forme des électrodes, l'intervalle entre les électro- des et/ou le temps de saturation pour appliquer la ten- sion etc. La figure 1 montre schématiquement un exemple d'appareil pour la réalisation d'un support -d'enregistre- ment magnétique selon l'invention A la figure 1, la réfé- rence 1 désigne une chambre à vide dans laquelle sont placées une bobine d'alimentation 3 et une bobine de réception 4; un support non magnétique 2 passe de la bobine d'alimentation 3 à la bobine de réception 4 c'est- à-dire dans la direction de la flèche a selon la figure 1 Une source d'évaporation de bismuth Bi, 5 et une source d'évaporation d'un métal magnétique par exemple Co ou d'un alliage Co-Ni, 6 sont respectivement placées sous le support non magnétique 2 dans la chambre à vide 1 A la figure 1 la référence 7 désigne des lampes de chauf- fage qui règlent la température du support non magnétique 2; la référence S désigne un écran ou une plaque formant une cloison; les rererences numet gueb 7 et i G dé,iy I Ii L des pompes à vide respectives Dans le montage ainsi réalisé, bien que non représenté, le bismuth Bi et le métal magnétique sont respectivement évaporés selon le procédé de chauffage par un faisceau d'électrons, un pro- cédé de chauffage par résistance etc Puis, le bismuth Bl constituant la sous-couche et la couche de métal magnéti- que sont déposés successivement sur le support non magné- tique 2 Dans l'exemple de la figure 1, le bismuth Bi constituant la sous-couche et la couche de métal magnéti- que sont réalisés sur le support non magnétique qui se déplace; ce support se présente sous la forme d'un film continu; il peut également s'agir d'un support discon- tinu en forme de disque, qui tourne De plus selon l'in- vention, on peut réaliser une couche magnétique ayant une force coercitive élevée sans utiliser le procédé d'évaporation oblique Toutefois même si l'on utilise le procédé d'évaporation oblique, on ne perd pas le bénéfice de la présente invention Dans ce cas, pendant le mouve- ment du support non magnétique suivant la périphérie ex- térieure d'un élément cylindrique tournant, on peut for- mer la couche magnétique En outre pendant que l'on déplace'le support non magnétique, de façon inclinée par rapport à la veine de particules évaporées, on peut for- mer la couche de métal magnétique. Il est souhaitable que le dépôt de bismuth Bi de la sous-couche se fasse sous une atmosphère de vide -7 poussé correspondant par exemple à 105 10 Torr. Le dépôt suivant du métal magnétique peut se faire de façon anlogue sous un vide très poussé et également dans une atmosphère à faible teneur en oxygène Dans ces con- ditions, un élément anti-ferromagnétique Co-O-Co apparaît dans la couche de métal magnétique déposée, ce qui permet d'obtenir une force coercitive élevée Si la quantité d'oxygène augmente progressivement à partir del'atmos- phère à vide poussé, on peut obtenir une force coercitive Hc élevée sans diminuer la résistance du film On peut introduire l'oxygène jusqu'à une pression approximative- ment égale à 5 x 10 3 Torr. Le support d'enregistrement magnétique selon l'invention sera décrit ciaprès à l'aide de différents exemples Exemple 1: En utilisant un appareil d'évaporation sous vide représenté à la figure 1, en faisant déplacer le support non magnétique constitué par un film de polyimide à une vitesse de 1,5 m/minute, on dépose successivement du bismuth Bl et du cobalt Co sur le support non magnéti- o que, suivant une épaisseur respectivement égale à 60 A o et 300 A pour former un support d'enregistrement magnéti- que Le degré de vide a été choisi approximativement égal à 10 5 Torr et le support non magnétique a été maintenu à une température de 150 C Les caractéristiques du sup- port d'enregistrement magnétique correspondaient à une force coercitive Hc égale à 620 Oe et un rapport rectan- gulaire Rs égal à 0,83. Exemple de comparaison: Commeàl'exemple n 1, on forme une sous-couche o de bismuth Bl d'une épaisseur de 200 A, et une couche o magnétique de cobalt Co d'une épaisseur de 300 A de façon à constituer le support d'enregistrement magnétique La force coercitive Hc de ce support d'enregistrement magné- tique était de 1020 De et le rapport rectangulaire était de 0,73. Exemple 2 Comme à l'exemple 1, on forme une sous-couche de bismuth Bi et une couche magnétique d'alliage Mi-Co contenant 20 % atomiques de Ni pour obtenir un support d'enregistrement magnétique Dans l'exemple 2, la force coercitive Hc et le rapport rectangulaire Rs mesurés en changeant l'épaisseur de la sous-couche de bismuth Bi sont donnés par le graphique de la figure 2. Exemple 3: Comme à l'exemple 1, on réalise une sous-couche de bismuth Bi et une couche magnétique d'alliage Ni-Co contenant 20 % atomiques de Ni de façon à obtenir un support d'enregistrement magnétique Le rapport rectangu- laire a été mesuré en modifiant l'épaisseur de la couche magnétique d'alliage Ni-Co comme représenté dans le gra- phique de la figure 3 Dans ce graphique, les repères carrés correspondent à la mesure du rapport rectangulaire Rs pour une épaisseur de la souscouche de bismuth Bi o égale à 60 A; les petits cercles correspondent à une go épaisseur de la sous-couche de bismuth Bi égale à 140 A. Exemple 4: Dans une atmosphère de pression partielle d'oxygène comprise entre 0,06 et 0,07 Torr, en faisant défiler un film de polyimide entre une paire d'électro- des, on soumet la surface du film de polyimide à un trai- tement par un bombardement ionique d'oxygène 02 pendant environ 1,5 minute La tension appliquée entre les élec- trodes était de 1 k V et le courant passant entre les électrodes égal à 80 m A Puis de la même manière qu'à l'exemple 1, sous un vide poussé, on dépose la sous- couche de bismuth Bi et la couche magnétique d'alliage Ni-Co sur le film de polyimide avec une épaisseur respec- o O - tivement égale à 80 A et 300 A Puis, dans une atmosphère de 0,06 à 0,07 Torr, on soumet la couche magnétique à un bombardement ionique 02 dans les mêmes conditions que celles décrites ci-dessus pour former une couche d'oxyde à la surface de la couche magnétique On dépose de nou- veau une couche de bismuth Bi sur la couche magnétique munie de la couche d'oxyde, sur une épaisseur de 80 A, puis on dépose la couche magnétique d'alliage Ni-Co sur o une épaisseur de 300 A A la suite de cela, dans les con- ditions mentionnées ci-dessus, on soumet la surface de la couche magnétique à un bombardement ionique d'oxygène 2 pour obtenir un support d-'enregistrement magnétique. On a mesuré la force coercitive Hc et le rapport rectan- gulaire Rs en faisant changer la quantité de Ni contenue dans l'alliage Ni-Co, comme représenté par le graphique de la figure 4 Selon la figure 4, la courbe en pointillé concerne la densité de flux magnétique de saturation cette densité de flux magnétique de saturation diminue de façon inversement proportionnelle à la teneur en Ni. Exemple 5: - De la même manière qu'à l'exemple 4, après avoir soumis le support non magnétique du film de polyimide à un traitement par bombardement ionique d'oxygène 02 ' on dépose la sous-couche de bismuth Bi sur une épaisseur go de 60 A et la couche d'alliage Ni-Co sur une épaisseur o de 300 A, cet alliage contenant 20 % atomiques de Ni ces dép 8 ts sont faits sur Le support non magnétique Après cela, on soumet la couche d'alliage Ni-Co à un traitement par bombardement ionique d'oxygène 02 ' puis on dépose une sous-couche de bismuth Bi d'une épaisseur de 60 A et la couche d'alliage Ni-Co, analogue, d'une épaisseur de o 300 A sur la couche d'alliage Ni-Co On soumet de nouveau la surface de la couche d'alliage Ni-Co à un traitement par bombardement ionique d'oxygène O 2 ' Puis à la condi- tion que la direction longitudinale -du support d'enregis- trement magnétique ainsi réalisé corresponde à 00, on mesure les caractéristiques magnétiques suivant les di- rections de 00 C, 300 C, 600 C et 90 %C sur la surface prin- cipale du support d'enregistrement maynétique Les résul- tats mesurés sont consignés dans le tableau 1 ci-après TABLEAU - _____ l________ _____ _____ ___ ________ -_ Angle Force coercitive Hc Rapport rectangulaire Rs (O 1050 Oe 0,81 300 1050 Oe 0,81 600 1050 Oe 0, 51 900 1045 Oe | 0,81 Comme cela découle clairement des exemples ci- dessus, puisque le support d'enregistrement magnétique selon la présente invention comporte une sous-couche de bismuth Bi d'une épaisseur inférieure à 100 A, déposée sur le support non magnétique et que la couche de métal magnétique est déposée par-dessus, ce support présente de meilleures caractéristiques magnétiques telles qu'une force coercitive importante, un rapport rectangulaire supérieur à 0,80, une plus grande sensibilité à l'enre- gistrement et un signal de sortie de lecture important. En outre la couche de bismuth Bi présentant un point d'ébullition bas ( 15601 C) est formée comme sous- couche, de sorte que lorsque la couche de bismuth Bi est déposée, la chaleur rayonnée par la source d'évaporation sur le support non magnétique est-relativement faible. Bien que le métal magnétique suivantpar exemple,Co (ayant un point d'ébullition égal à 31000 C) émet un rayon- nement thermique important lors de l'évaporation et la présence de la sous-couche de bismuth Bi diminue le rayon- nement direct vers le support non magnétique En consé- quence, même si l'on utilise un film de polymère ou ana- logue comme support non magnétique, on évite dans une très large mesure toute déformation thermique du film. En outre lorsqu'on réalise une couche d'alliage Ni-Co contenant 20 à 50 % atomiques de Ni et de préféren- ce-30 à 50 % atomiques comme couche de métal magnétique, on obtient un support d'enregistrement magnétique à rap- port rectangulaire important et à force coercitive élevée. Selon l'exemple 5, dans le support d'enregis- trement magnétique de l'invention, les caractéristiques magnétiques ne dépendent pas de la direction dans la sur- face, si bien que le support d'enregistrement magnétique est utilisable non seulement comme support d'enregistre- ment magnétique sous la forme d'un film en continu mais également comme support d'enregistrement magnétique en forme de disque. L 2 R E V E N D I C A l I O N S 1 ) Support d'enregistrement magnétique carac- térisé en ce qu'il se compose d'un support non magnétique ( 2) d'une premiere couche de bismuth formée sur le sup- port ( 2), cette première couche ayant une épaisseur infé- o rieure à 100 A, et une couche de métal magnétique formee sur la première couche, ce support d'enregistrement magne- tique ayant des caractéristiques magnétiques isotropes sur l'une de ses grandes surfaces. 2 ) Support d'enregistrement magnétique selon la revendication 1, caractérise en ce que la couche de metal ferromagnétique a une épaisseur comprise entre 100 o et 1000 A. 3 ) Support d'enregistrement magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de métal ferromagnétique est du cobalt. 4 ) Support d'enregistrement magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de metal ferromagnétique est formée d'un alliage Co-Ni con- tenant entre 20 et 50 % atomiques de Ni. ) Support d'enregistrement magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de métal magnétique présente sur sa surface une couche composée contenant un métal ferromagnétique. 6 ) Support d'enregistrement magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une couche de bismuth et une couche ferromagnéti- que, recouvrant la couche de métal ferromagnétique. 7 ) Support d'enregistrement magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de bismuth et la couche ferromagnétique sont déposées suc- cessivement par évaporation sous vide.