Brevet FR2543725A1 — publié le 19841005

SUPPORT D'ENREGISTREMENT MAGNETO-OPTIQUE La présente invention concerne un support d'enregistrement magnéto-optique pour mémoire magnéto- optique et/ou un élément de visualisation d'enregistre- ment magnétique,et elle concerne, en particulier, un support qui est une couche mince magnétique ayant un axe de magnétisation douce dans la direction de la pro- fondeur d'une couche, dans laquelle sont mémorisées des informations en produisant un domaine magnétique inverse de forme circulaire ou arbitraire, et dans laquelle sont lues les informations mémorisées en utilisant un effet magnéto-optique comme 1 'effet de Kerr ou de polarisation électro-optique. Une couche mince ferro-magnétique ayant un axe de magnétisation douce dans la direction de la profon- deur (qui est perpendiculaire à la surface d'une couche) peut comporter un petit domaine magnétique inverse dans une couche magnétisée uniformément Des informations nu- mériques sont mémorisées dans cette couche quand la pré- sence et l'absence de ce domaine magnétique inverse sont respectivement indiquées par les informations " 1 " et "O". Quand cette couche ferro-magnétique a une force coerci- tive élevée à la température ambiante, et qu'elle a un point de Curie ou une température de compensation magné- tique proche de la température ambiante, cette couche est utilisée comme un fichier adressable par faisceau dans lequel est prévu un domaine magnétique -inverse à un emplacement voulu en utilisant un faisceau optique et l'effet-du point de Curie ou de la température de compensation magnétique. La Figure 3 des dessins annexés est un schéma représentant le principe de l'enregistrement magnéto-op- tique qui est utilisé dans la présente invention Sur cette figure, un support d'enregis trement 10 a un axe de magnétisation douce 18 dans la direction de la pro- fondeur de la couche Une lentille 12 sert à faire con- verger un faisceau laser 14 On suppose que la couche est préaimantée uniformément avec une polarité prédéter- minée comme on l'a indiquée par la référence numérique 18, et qu'un champ magnétique de polarisation externe 16 est appliqué à la couche 10 pour que le sens du champ externe 16 soit inverse de celui du champ magnétique ini- tial 18, et que le champ externe 16 soit inférieur au champ coercitif de la couche 10 Puisque le champ exter- ne 16 est inférieur au champ coercitif, le champ préai- manté 18 n'est pas inversé par le champ externe 16 Dans le cas ci-dessus, quand on chauffe de façon sélective la couche au moyen du faisceau laser 14, la température de la partie chauffée devient supérieure au point de Curie ou à la température de compensation magnétique à laquel- le la couche a un champ coercitif H c très faible Par conséquent, lechamp magnétique interne dans la zone chauffée de la couche 10 coïncide avec le champ magnéti- que externe 16 C'est-à-dire que le champ magnétique in- terne 18 est inversé pour donner le champ inverse 20 en éclairant (ou chauffant) la couche de façon sélective. Des informations sont ainsi mémorisées dans la forme d'un domaine magnétique inverse en éclairant la couche de façon sélective. Les informations mémorisées sont lues en uti- lisant l'effet de Kerr, c'est-à-dire que la surface de la couche 10 est éclairée par un faisceau laser faible qui est assujetti à faire tourner le plan de polarisa- tion selon le sens de magnétisation de la couche 10 sui- vant le principe de l'effet de Kerr La rotation du plan de polarisation est transformée en intensité de faisceau en utilisant un analyseur et un détecteur de faisceau pour obtenir les informations lues Cette couche peut constituer un moyen de mémorisation adressable par fais- ceau quand le faisceau balaie la surface de la couche. La forme préférée du support d'enregistrement magnéto-optique est par conséquent celle dans laquelle ( 1) le point de Curie ou la température de compensation magnétique est basse ou proche de la température ambian- te pour que la puissance laser d'enregistrement puisse être faible, et dans laquelle ( 2) la rotation par effet de Kerr est grande pour qu'on obtienne un signal de re- production élevé ou un rapport signal-bruit élevé. Un fichier adressable par faisceau classique qui utilise une couche ferromagnétique ayant un axe de magnétisation douce dans la direction de la profondeur est constitué par une couche mince de métal polycristal- lin comme Mn Bi, par une couche mince de métal amorphe comme Gd-Co, Gd-Fe, Tb-Fe, Dy-Fe, et par une couche min- ce monocristalline de composés comme GIG Une couche mince de métal polycristallin comme Mn Bi dans laquelle sont mémorisées des informations en utilisant l'effet de-point de Curie a un champ coercitif élevé (d'environ 5 kilo Oe à la température ambiante), qui est avantageuse comme support d'enregistrement, a cependant l'inconvénient de nécessiter une puissance élevée pour mémoriser des informations puisque le point de Curie est élevé (le point de Curie Tc de Mn Bi est T = 360 C) En outre, il est difficile de produire une couche avec un taux précis de compositions. Une couche mince de métal amorphe comme Gd-Co, Gd-Fe et al dans laquelle sont mémorisées des informa- tions en utilisant une température de compensation ma- gnétique a les avantages de pouvoir être produite sur n'importe quel substrat, et de pouvoirrégler la tempé- rature de compensation magnétique en incluant certaines impuretés Cependant, elle a les inconvénients d'avoir un champ coercitif petit( 300500 O e) à la température ambiante, et, par conséquent, de pouvoir donner un signal mémorisé instable En outre, il est difficile de produire une couche puisque le taux de composition doit être con- et 1 B que Tb Fe et Dy Pe, qui sont excellents comme sup- port d'enregistrement, sont pires pour une lecture opti- que que Gd Fe qui n'est pas aussi bon que ces mimes Tb Fe et Dy Pe pour l'enregistrement optique Ces caractéris- tiques de lecture pires proviennent d'un point de Curie bas, c'est-à-dire que, lorsqu'une puissance laser I O est trop élevée dans la phase de reproduction, les in- formations mémorisées proprement dites sont détériorées par ce faisceau laser de reproduction élevé, et le rap- port S/B est ainsi rendu mauvais Cet inconvénient de caractéristiques de lecture pires de Tb Fe et de Dy Pe est un inconvénient majeur pour une mémoire magnéto-op- tique. Une couche mince ternaire, comme Gd Tb Fe, Gd Dy Fe, Tb Fe Co, et/ou Dy Fe Co a été proposée pour éviter les in- convénients ci-dessus Ces couches minces ternaires ont par nature de meilleures caractéristiques de lecture que des couches binaires comme Tb Fe ou Dy Pe, en raison du grand angle de rotation par effet de Kerr des couches ternaires Cependant, ces trois couches d'éléments ont l'inconvénient que le point de Curie est élevé et qu'el- les nécessitent une puissance élevée pour l'enregistre- ment d'informations. Comme on l'a mentionné plus haut, un support d'enregistrement classique ne satisfait pas simultané- ment des caractéristiques d'enregistrement et des carac- téristiques de lecture. Un but de la présente invention est de surmon- ter les inconvénients et les limitations d'un support d'enregistrement magnéto-optique-de l'art antérieur en fournissant un support d'enregistrement magnéto-optique nouveau et perfectionné. Un autre but de la présente invention est de fournir un support d'enregistrement magnéto-optique qui ait à la fois des caractéristiques d'enregistrement ex- cellentes et des caractéristiques de lecture excellentes. trôlé très exactement ( 1 % d'atomes ou moins). Une couche mince monocristalline de composés comme GIG a 1 'inconvénient de donner un cout de produc- tion très élevée. On a proposé une couche mince d'alliage amor- phe de Tb Fe ou de Dy Fe qui comprend de 15 à 309 d'ato- mes de Tb ou de Dy pour éviter les inconvénients ci- dessus, qui a les avantages suivants. 1) Elle a un axe de magnétisation douce per- pendiculaire à la surface de la couche, et un champ coer- citif supérieur à 5 ou 6 kilo Oe à la température am- biante et, par conséquent, un enregistrement de haute densité est possible,-et les données mémorisées sont stables et fiables. 2) Elle a un champ coercitif élevé et on peut donc inscrire une forme voulue de domaine magnétique. 3) On obtient un support d'enregistrement ex- cellent avec un champ coercitif élevé et une large gam- me de taux de composition Par conséquent, le controle de taux de composition n'est pas strict, et le procédé de production est simple et le rendement de production peut être élevé. 4) Le point de Curie est bas ( 1200 C pour Tb Fe, et 601 C pour Dy Fe) et, par conséquent, il suffit d'une faible puissance pour mémoriser des informations en uti- lisant le principe de point de Curie. Cependant, une couche mince d'alliage amorphe comme Tb Fe ou Dy Fe a l'inconvénient du rapport signal- bruit (S/B) dans la lecture optique des informations mémorisées à cause du point de Curie bas Les Figures l A et 1 B des dessins annexés représentent un niveau de si- gnal reproduit optiquement S (Figure l A) et du rapport signal-bruit S/B (Figure l B), pour un signal de lecture optique dans une couche mince d'alliage amorphe, o l'axe horizontal représente la puissance laser 10 (en milli- watts) éclairant la couche On notera sur les Figures l A Selon la présente invention, un élément de terre rare lourd d'un support d'enregistrement magnéto- optique classique (qui est un alliage de terre rare lourd et de fer) est remplacé par un élément de terre rare léger selon un taux prédéterminé Le support de la présente invention est une couche mince amorphe ayant un axe de magnétisation douce perpendiculaire à la surface de couche et ayant la formule chimique (Rz Ai z)x Fel x, ou((Rz Aî)y Bîy-Jx Fei x, o R est un terre rare léger, A et B sont des terres rares lourds, et o le taux d'a- tomes satisfait 0,O 15 0,00 D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mis en évidence dans la des- cription suivante, donnée à titre d'exemple non limita- tif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: Figures 1 A et l B représentent les caractéris- tiques de lecture optique de couches minces d'alliage amorphe de l'art antérieur, Figure 2 représente des courbes de variation de l'angle de rotation par effet de Kerr (Ok, axe verti- cal) en fonction de la puissance d'enregistrement mini- male (Pmin ' axe horizontal) selon le paramètre du pour- centage d'atomes de-Sm Tb Fe, Sm Tb Gd Pe, Gd Tb Fe, Th Fe Co et Tb Fe Pt, et Figure 3 est un schéma représentant le princi- pe de l'enregistrement magnéto-optique pour faciliter la compréhension de la présente invention. Le support d'enregistrement magnéto-optique de la présente invention a un axe de magnétisation douce perpendiculaire à la surface d'une couche, un point de Curie compris entre 100 C et 250 C 0, et il a une des for- mules chimiques suivantes. a) (R-Aoz) x Fe,-x o 0,15 x x- o, & 6; z Dans les formules ci-dessus, R est un terre rare léger, A et B sont des terres rares lourds, et x,y et z repré- sentent un taux d'atomes (pourcentage d'atomes) Cer- tains des terres rares légers sont La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm et Eu, et certains des terres rares lourds A et B sont Gd, Tb, Dy et Ho. Les exemples du support d'enregistrement pré- férable selon la présente invention sont Sm Tb Fe, Sm Dy Fe, Sm Gd Fe, Sm Tb Gd Fe et Sm Tb Dy Fe, o un élément de terre rare lourd est remplacé par Sm et o on a omis d'indi- quer le pourcentage d'atomes. Pour obtenir une anisotropie magnétique telle qu'un axe de magnétisation douce soit perpendiculaire à la surface de la couche, on doit choisir une couche min- ce amorphe On peut produire la couche amorphe en for- mant une couche mince par un procédé de pulvérisation ou de dépôt sous vide sur un substrat, à une température inférieure à la température ambiante Il est préférable que l'épaisseur d'une couche soit supérieure à 100 A de manière à orienter chaque axe de magnétisation dans la direction de la profondeur d'une couche (perpendicu- lairement à la surface de couche) I 1 est évident que le taux d'atomes de terres rares légers, de terres rares lourds, et de Fe (fer) doit etre compris dans l'inter- valle représenté par ces formules Quand les conditions ci-dessus sont satisfaites, un enregistrement de très haute densité est possible. Le support d'enregistrement magnéto-optique de la présente invention a par nature un angle de rota- tion par effet de Kerr supérieur à celui d'un support de l'art antérieur, sans que le point de Curie soit élevé. Certains des résultats expérimentaux pour (Sm Tb) Feî x, et l(Smz Tb -z)y Gdlyl Z Fel Xaec le paramètre du pourcentage d'atomes de x, y et z, sont représentés dans les tableaux 1 et 2, et sur la Figure 2, qui représente les variations de l'angle de rotation par effet de Kerr O k (axe vertical) en fonction de la puis- sance minimale d'enregistrement (axe horizontal). Tableau 1 (Sm Tblz) Fxelx x 0,24 0,23 0,22 0,23 0,25 z 0,06 0,08 0,21 0, 24 0,31 9 k0,21 0,22 0,22 0,23 0,24 Pmin 3,0 2,7 2,6 2,5 2,4 (mo W) (l'épaisseur est de 1500 A) Tableau 2 l(Smz Tb 1 _z)y Gdlylx Fel x x 0,23 0,23 0,20 0,21 y 0,60 0,59 0,58 0,57 z 0,10 0,15 0,22 0,26 G cas de Sm Tb Gd Fe (Tableau 2), O k augmente quand on aug- mente le remplacement par Sm, mais P minest à peu près constante. On remarquera sur la Figure 2 que dans le cas d'un support d'enregistrement de l'art antérieur (Tb Fe, Tb Fe Pt, Gd T Fe, et Tb Fe Co), quand on règle le taux des éléments dans le support, l'angle de rotation par effet de Kerr augmente quand la puissance minimale d'enregis- trement augmente D'autre part, dans le cas du support d'enregistrement de la présente invention (Sm Tb Fe et Sm Tb Gd Fe), l'angle de rotation par effet de Kerr augmen- te tandis que la puissance minimale d Icnregistrement di- minue Par conséquent, le support d'enregistrement de la présente invention est excellent avec une puissance d'en- registrement faible dans la phase d'enregistrement et un angle de rotation par effet de Kerr élevé dans la phase de reproduction. Le support d'enregistrement de la présente in- vention est un alliage de terre rare lourd et de fer dans lequel le terre rare lourd est r Emplacé par un ter- re rare léger dont le taux est compris entre 6 % et 31 % (voir la valeur de z dans le Tableau 1). Comme on l'a mentionné plus haut, le support d'enregistrement magnéto-optique de la présente inven- tion améliore les caractéristiques de lecture optique sans détériorer les caractéristiques d'écriture optique. Pour modifier la présente invention, on rem- place, dans Sm Tb Fe Co ou Sm Dy Fe Co, un terre rare lourd des composés classiques Tb Fe Co et Dy Fe Co par un terre rare léger qui peut avoir l'effet semblable à celui des exemples de réalisation de la présente invention. Le support d'enregistrement de la présente in- vention a un axe de magnétisation douce perpendiculaire à la surface de couche, un grand champ coercitif à la température ambiante, le point de Curie proche de la tem- pérature ambiante, et il est caractérisé pour un procé- dé de production simple, comme un support d'enregistre- ment classique En outre, le support d'enregistrement de la présente invention a l'avantage que le niveau de sortie de reproduction optique est supérieur à celui d'un support d'enregistrement classique En conséquence, quand le support de la présente invention est utilisé comme mémoire d'enregistrement magnéto-optique adressa- ble par faisceau, dans laquelle un signal est mémorisé en utilisant un faisceau optique, et dans laquelle le signal est lu en utilisant l'effet de Kerr, on obtient une mémoire de très haute densité qui donne un rapport S/B élevé Le procédé de mémorisation d'un signal dans un support n'est pas limité à un faisceau optique, et il est possible de mettre en oeuvre un autre procédé utilisant une tête d'aiguille magnétique, une plume ther- mique, ou un faisceau électronique pour engendrer un domaine magnétique inverse. Il ressort de ce qui précède qu'on a trouvé un support d'enregistrement magnéto-optique nouveau et et perfectionné Il est évident que les exemples de réa- lisation précédents ont été décrits à titre d'exemple de la présente invention et qu'ils ne limitent pas le cadre de l'invention tel que défini dans les revendica- tions qui suivent. 1.1 REVENDICATIONS 1 Support d'enregistrement magnéto-optique constitué par une couche mince amorphe ayant un axe de magnétisation douce perpendiculaire à la surface de la couche, caractérisé en ce que le support est constitué d'un alliage d'un élément de terre rare lourd et de fer dans lequel l'élément de terre rare lourd est remplacé par un élément de terre rare léger dont le taux est com- pris entre 65 L et 13 lo. 2 Support d'enregistrement magnéto-optique utilisant une couche mince amorphe ayant un axe de ma- gnétisation douce perpendiculaire à la surface de la couche, caractérisé en ce que la formule chimique du support est représentée par ( Rz Al_z)x Felx, o R est un terre rare léger, A est un terre rare lourde et en ce que le taux d'atomes suivant est satisfait: 0,15 3 Support d'enregistrement magnéto-optique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la va- leur z est comprise dans l'intervalle 0,06-0,31. 4 Support d'enregistrement magnéto-optique constitué par une couche mince amorphe ayant un axe de magnétisation douce perpendiculaire à la surface de la couche, caractérisé en ce que la formule chimique du support est représentée par l(RAI) Fe X z _- y 1-Y l)_ - o R est un terre rare léger, A et B sont des terres rares lourds, et en ce que le taux d'atomes suivant est satisfait: O",15 Support d'enregistrement magnéto-optique selon la revendication 4, caractérisé en ce que la va- leur z est comprise dans 10 intervalle 0,10 -0,26. 6 Support d'enregistrement magnéto-optique selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit terre rare léger est Sm. 7 Support d'enregistrement magnéto-optique selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit terre rare léger est Sm.