Brevet FR2546655A1 — publié le 19841130

Support d'enregistrement magnéto-optique et procédé de fabrication d'un tel support ". La présente invention concerne un support d'enregistrement magnétooptique et un procédé de fabrica- tion d'un tel support comportant une couche d'enregistre- ment formée d'un ensemble de couches distinctes contenant chacune un métal du groupe des terres rares et un métal de transition dont les proportions relatives varient dans les différentes couches. Description de l'art antérieur: On connait des disques magnéto-optiques selon l'art antérieur qui peuvent être enregistrés et/ou lus par un faisceau laser tel qu'un faisceau laser émis par un semi-conducteur De tels disques magnéto-optiques sont habituellement réalisés en un alliage amorphe d'un métal du groupe des terres rares et d'un métal de transi- tion. L'expression "métal de transition" dési- gne un métal dans lequel les niveaux d'énergie des élec- trons sont occupés de façon que la bande d contienne moins que le nombre maximum de 10 électrons par-atome et corres- ponde à des métaux tels que le fer, le cobalt, le nickel et le tungstène. Il est habituel d'utiliser un procédé de pulvérisation pour fabriquer un tel disque magnéto-optique servant de support d'enregistrement magnéto-optique. Antérieurement, on a utilisé pour cela une seule source de projection La source de projection ou cible est telle que des boulettes ou autres morceaux du métal des terres rares soient placés sur une cible formée d'un métal de transition Ces métaux sont alors simultanément déposés sur un support ou une base en utilisant un procédé de pul- vérisation. La figure 1 des dessins montre un graphi- que d'aimantation représentant l'intensité d'aimantation en fonction de l'intensité du champ magnétique du support d'enregistrement magnétooptique ainsi réalisé Selon la figure 1, le support d'enregistrement magnéto-optique de l'art antérieur présente un faible rapport rectangulaire pour sa caractéristique d'hystérésis Ainsi, le niveau de l'enregistrement du support est détérioré lorsqu'un champ magnétique externe est appliqué au support d'enre- gistrement, ce qui abaisse le rapport S/N (rapport signal/ bruit) De plus, le procédé de pulvérisation classique présente l'inconvénient qu'il est très difficile d'obte- nir un support d'enregistrement magnéto-optique ayant une couche de pulvérisation uniforme avec des caractéristiques magnétiques uniformes sur toute la surface du support d'enregistrement. Résumé de l'invention La présente invention a pour but de créer un support d'enregistrement magnéto-optique perfectionné permettant de supprimer les inconvénients cidessus de l'art antérieur L'invention se propose également de créer un procédé de fabrication d'un tel disque. A cet effet, l'invention concerne un sup- port d'enregistrement magnéto-optique ayant des caracté- ristiques magnétiques perfectionnées dans chaque partie du support et un procédé de fabrication perfectionné La présente invention aboutit à un support d'enregistrement -3 magnéto-optique ayant une force coercitive élevée, un excellent rapport rectangulaire, un rapport S/N élevé et qui est réalisable par un procédé de fabrication perfec- tionné. l'invention concerne un support d'enregis- trement magnétooptique comprenant un support-de base sur lequel est formée une couche d'enregistrement magnéto- optique, cette couche d'enregistrement contenant un métal du groupe des terres rares et un métal de transition dont les rapports de concentration relative varient de façon cyclique dans le sens de l'épaisseur du support d'enregis- trement magnéto-optique En d'autres termes, la concen- tration relative de chaque métal varie séquentiellement au- dessus et en-dessous d' une valeur moyenne dans le sens de l'épaisseur de la couche d'enregistrement. La présente invention concerne également un procédé de fabrication d'un support d'enregistrement magné- to-optique, perfectionné, ce procédé consistant à créer à la fois une cible ou source d'un métal de transition et une cible ou source d'un métal du groupe des terres rares, en regard de la base, les sources étant espacées l'une de l'autre, à déposer le métal de transition et le métal du groupe des terres rares, simultanément à partir des sources respectives sur la base par un procédé de pulvérisation simultané, de sorte que les positions pulvérisées ne coin- cident pas, et à créer un mouvement relatif entre les sources des métaux et la base pour former sur cette base une couche d'enregistrement magnétooptique qui contient le métal du groupe des terres rares et le métal de transi- tion avec un rapport de composition entre les deux métaux variant de façon cyclique dans le sens de l'épaisseur de la couche d'enregistrement magnéto-optique. La présente invention sera décrite-de façon plus détaillée à l'aide des dessins annexés. Description résumée des dessins la figure 1 représente une courbe d'ai- mantation d 'un support d'enregistrement magnéto-optique classique selon l'art antérieur. la figure 2 est une vue en coupe schéma- tique à échelle agrandie montrant un mode de réalisation d'un support d'enregistrement magnéto- optique selon la présente invention. les figures 3 A et 3 B sont des graphiques respectifs montrant la distribution des composants du sup- port d'enregistrement magnéto-optique selon la figure 2. la figure 4 est un schéma d'un exemple d'appareil de pulvérisation utilisable pour mettre en oeu- vre le procédé de fabrication selon la présente invention. La figure 5 est une vue en plan à échelle agrandie d'une partie de l'appareil représenté à la figure 4. la figure 6 représente une courbe d'ai- mantation du support d'enregistrement magnéto-optique selon la présente invention. les figures 7 et 8 représentent des cour- bes d'aimantation servant à expliquer la présente inven- tion, et la figure 9 est un graphique montrant la relation entre l'aimantation saturée et la température dans le cas du support d'enregistrement magnéto-optique selon l'invention et dans le cas du support selon l'art antérieur. Description des modes de réalisation préférentiels: La présente invention sera explicitée ci- après à l'aide des dessins annexés. Selon la figure 2, l'invention concerne un support 1 sous la forme d'un disque ou analogue, en verre, en résine acrylique, en résine polycarbonate ou analogue. Sur le support 1, on dépose une couche d'enregistrement magnéto-optique 2 contenant des métaux élémentaires ou -5 des alliages de métaux du groupe des terres rares comme par exemple du terbium (b) ou du gadolinium ou analogue. La couche d'enregistrement contient également des métaux élémentaires ou des alliages de métaux de transition tels que Fe, Co, Ni ou analogue, les deux premiers étant choisis de préférence, suivant une structure à couches multiples alternées, qui en combinaison avec le support 1 forme le support d'enregistrement magnéto-optique 3 Selon la présente invention, le rapport relatif de composition en- tre le métal du groupe des terres rares et le métal de transition dans la couche d'enregistrement 2 est mofifié de façon cyclique dans le sens de l'épaisseur de la cou- che d'enregistrement 2 En d'autres termes, la concentra- tion de chacun des deux métaux varie au-dessus et en-des- sous d'une valeur moyenne suivant le sens de l'épaisseur de la couche Cela est représenté en particulier aux figu- res 3 A et 3 B qui montrent les quantités relatives d'un métal du groupe des terres rares et d'un métal de transition, dans les différentes couches individuelles Il est à remar- quer que les concentrations respectives en métal du groupe des terres rares et en métal de transition varient pério- diquement de façon que l'une des concentrations est grande et l'autre faible et inversement. Selon la présente invention, le métal du groupe des terres rares et le métal de transition sont fournis dans des sources de pulvérisation différentes à partir desquelles on dépose les deux métaux sur le support de base, simultanément par un procédé de pulvérisation (ou copulvérisation) Pour obtenir des positions pulvéri- sées séparément à partir des deux sources de pulvérisation, on choisit de façon appropriée la position relative des sources de pulvérisation et de la base et on dispose un masque entre les sources de pulvérisation et la base Puis en faisant tourner les sources de pulvérisation par rapport à la base, on dépose des couches de métal du groupe des terres rares 4 et des couches de métal de transition 5, suivant une structure à couches multiples alternées, sur la base comme cela est représenté à la figure 2 pour que le rapport de composition entre le métal du groupe des terres rares et le métal de transition varie de façon cy- clique dans le sens de l'épaisseur de la couche d'enregis- trement 2 Il est souhaitable pour chacune des couches de métal 4 du groupe des terres rares et chacune des couches de métal 5 de transition, de diffuser les métaux respectifs dans la couche de métal de transition 5, et la couche de métal du groupe des terres rares 4, adjacentes, déposées précédemment, de façon à éviter la formation d'une couche composée seulement d'un métal du groupe des terres rares ou seulement d'un métal de transition. Il est également important que la vitesse de croissance de chacune des couches métalliques obtenues par le procédé de pulvérisation, soit réglée dans une plage de 2 à 20 m S 1 en particulier 5 à 10 m S 10 et que la vitesse de rotation relative entre la base 1 et les sources de pulvérisation ou d'autres conditions de pulvérisations soit réglée de façon adéquate pour arriver à ce résultat. Il a été confirmé que si la vitesse de rotation relative entre la base 1 et les sources de pulvé- risation est trop rapide et que la vitesse de croissance de chaque couche métallique est inférieure à 2 m S 1 le métal de transition et le métal du groupe des terres rares sont déposés qu'avec difficulté sous la forme d'une struc- ture à couches multiples Il a également été confirmé que si la vitesse de croissance dépasse environ 20 m S cela abaisse les caractéristiques magnétiques de la couche ainsi obtenue. l'appareil de pulvérisation utilisé pour la fabrication du support d'enregistrement selon l'invention peut être du type magnétron selon la présente invention, l'appareil de pulvérisation correspond à une disposition particulière La figure 4 montre schématiquement un exem- ple d'appareil de pulvérisation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention Il est ainsi prévu à 1 ' inté- rieur d'une enceinte vide d'air telle qu'une cloche (non représentée) un plateau rotatif 6 monté à rotation suivant l'axe 0-0 ' Une base 1 en verre, en résine ou analogue est disposée sur la surface inférieure du plateau rotatif 6 pour recevoir le dépôt des métaux ou alliages Une paire de sources de pulvérisation 7 et 8 est disposée en regard de la base 1 avec un écartement angulaire égal tel qu'un écar- tement angulaire de 1800 autour de l'axe 0-0 ' Un masque 9 est disposé entre les sources de pulvérisation 7, 8 et le plateau rotatif 6 portant la base 1 pour limiter les sché- mas de pulvérisation des metaux des sources de pulvérisa- tion 7 et 8 La source de pulvérisation 7 comprend une cible 10 constituée par exemple d'un plateau en forme de disque formé d'un métal du groupe des terres rares Tb ou d'un alliage, et la source de pulvérisation 8 se compose d'une cible llpar exemple un plateau en forme de disque réalisé en un métal de transition tel que du fer ou un alliage Les références numériques 12 et 13 désignent res- pectivement les aimants placés sous les cibles 10 et 11. Selon la figure 5, le masque 9 comporte dans les parties en regard des cibles 10 et 11, une paire de fenêtres 14 et 15 en forme de cloches, dirigées dans le sens de leur développement vers les deux extrémités. d'une ligne droite portant la référence x et passant par le centre des cibles 10 et 11 Lorsque le plateau rotatif 6 s'arrête de tourner, le métal du groupe des terres rares est déposé par la cible 10 principalement sur une moitié de la base 1 à travers la fenêtre 14 alors que le métal de transition est déposé par l'autre cible Il principalement sur l'autre moitié à travers la fenêtre 15 selon le procédé de pulvérisation Ainsi on utilise un procédé de pulvérisa- tion à courant continu, les cibles 10 et 11 constituant les électrodes négatives, en combinaison avec la rotation du plateau 6. Selon la figure 4, la référence numérique 16 désigne un obturateur placé entre le masque 9 et le plateau rotatif 6 et qui est utilisé pour éviter que les projections des cibles 10 et 11 n'atteignent la base 1 avant que les cibles 10 et Il ne soient chauffées à une température élevée appropriée. Dans un exemple du procédé de fabrication selon l'invention, on a utilisé un procédé de pulvérisation selon lequel on a fait tourner le plateau rotatif 6 à-une vitesse d'une rotation/3 secondes pendant 6 minutes c'est- à-dire un total de 120 rotations Dans ce cas, on a déposé une couche d'une épaisseur de ma 10, en tout sur la base. La couche de métal ainsi formée était une couche d'enregis- trement contenant les deux composants Tb et Fe avec un rapport de composition variant de façon cyclique comme cela est indiqué aux figures 2, 3 A et 3 B Dans ces conditions, la courbe d'aimantation présentait un rapport rectangulaire et une force coercitive Hc améliorée comme représenté à la figure 6. La raison de l'amélioration du rapport rectangulaire et de la force coercitive Hc peut s'expliquer comme suit: en général la force coercitive He dépend de l'anisotropie magnétique et de la magnétostriction Dans le support d'enregistrement magnéto-optique selon la pré- sente invention, l'anisotropie magnétique résulte de l'action mutuelle des deux composants dans l'alliage formé du métal du groupe des terres rares et du métal de transi- tion La magnétostriction est générée à l'intérieur de la couche par la différence entre les rapports de composition des deux composants dans le sens de l'épaisseur de la cou- che d'enregistrement L'anisotropie magnétique et la magné- tostriction ainsi obtenues peuvent être considérées comme contribuant à l'amélioration de la force coercitive Hc et du rapport rectangulaire. Il est souhaitable que le procédé de pulvé- risation utilisé soit un procédé de pulvérisation à courant continu Les courbes des figures 7 et 8 sont les courbes d'aimantation respectives de supports d'enregistrement obte- nus par un procédé de pulvérisation à une fréquence radio et d'un procédé de pulvérisation à courant continu En com- parant les figures 7 et 8, on constate clairement que la courbe d'aimantation résultant du procédé de pulvérisation à courant continu présente un meilleur rapport rectangulai- re (figure 8) que dans le cas d' un procédé de pulvérisa- tion à une fréquence radio (figure 7). Alors que dans les modes de réalisation ci- dessus, on utilise le métal du groupe des terres rares et le métal de transition sous la forme élémentaire, l'un ou les deux métaux peuvent être utilisés sous la forme d'une combinaison de deux ou plusieurs éléments A titre d'exem- ple, on peut utiliser comme source de métal du groupe des terres rares l'alliage Tb Gd et l'alliage Fe Co comme source du métal de transition Lorsque le métal du groupe des terres rares et/ou le métal de transition sont composés d'un métal contenant deux ou plusieurs éléments, on peut utiliser le procédé ci-après La cible 10 et/ou Il est réalisée de l'alliage mentionné ci-dessus La partie en regard de la fenêtre 14 et/ou 15 du masque 9 est disposée pour que le rapport entre les surfaces des deux parties de métal, respectives, soit égal au rapport de composition des métaux déposés en définitive La boulette de l'autre métal est superposée à une plaque métallique comme la cible 10 et/ou Il des sources de pulvérisation. Comme décrit ci-dessus, le métal du groupe des terres rares et le métal de transition sont déposés par des sources de pulvérisation différentes Chacun des métaux peut être fourni par plusieurs sources. Comme indiqué ci-dessus, la présente inven- tion permet d'obtenir un support d'enregistrement magnéto- optique ayant une force coercitive élevée et un excellent rapport rectangulaire, ce qui donne un rapport S/N élevé. De plus, la constante d'anisotropie Ku de la couche aimantée, perpendiculairement à la surface de la couche d'enregistrement magnétooptique est de l'ordre de 106 erg/cc qui est supérieure à celle de la couche d'enre- gistrement de l'art antérieur d'un ordre de grandeur En d'autres termes selon la présente invention, la force coer- citive Hc est augmentée, de sorte que la couche d'enregis- trement présente une excellente durée de vie et une excel- lente stabilité thermique et permet des densités d'enregis- trement magnétiques plus élevées. De façon particulière, le diamètre minimum d d'un bit enregistré est déterminé par la relation sui- vante Ew Ms He Dans cette formule Ew est l'énergie de la paroi magnétique et Ms est l'aimantation de saturation Ainsi plus la valeur de la force coercitive Hc est importante et plus le diamè- tre d du bit enregistré est faible, ce qui permet d'amélio- rer la densité d'enregistrement. En outre, la caractéristique aimantation de saturation-température de la couche d'enregistrement magnéto- optique de l'art antérieur présente le ferromagnétisme cor- respondant à la ligne en pointillés à la figure 9; ainsi, le support d'enregistrement magnéto-optique de l'art anté- rieur lorsqu'il est utilisé à la température ambiante est au voisinage de sa température de compensation Tcomp Con- trairement à cela, comme la caractéristique aimantation de saturation-température de la couche d'enregistrement magnéto- optique de la présente invention correspond à la caractéris- tique magnétique représentée par la courbe en traits pleins à la figure 9, et que sa température de compensation est beaucoup plus faible, cela améliore la stabilité de la caractéristique d'aima-ntation et l'intensité de l'aimanta- tion. La description ci-dessus correspond à un seul mode de réalisation préférentiel de l'invention; il est néanmoins clair que différentes variantes et modifica- tions peuvent être envisagées sans sortir du cadre de la présente invention. R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Support d'enregistrement magnéto- optique caractérisé en ce qu'il se compose d'un support de base ( 1) et d'une couche d'enregistrement magnéto-optique ( 2) réalisée sur la base ( 1) et composée d'un ensemble de couches ( 4, 5, 4, 5), chacune des couches contenant un métal du groupe des terres rares et un métal de transition et le rapport des concentrations relatives du métal du groupe des terres rares et du métal de transition dans les couches ( 4, 5, 4, 5) varie de façon cyclique dans le sens de l'épaisseur de la couche d'enregistrement magnéto-optique ( 2). ) Support d'enregistrement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le métal du groupe des terres rares est Tb ou un alliage de ce métal. ) Support d'enregistrement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le métal du groupe des terres rares est Cd ou un alliage de ce métal. ) Support d'enregistrement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le métal de transi- tion est Fe ou un alliage de celui-ci. ) Support d'enregistrement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le métal de transi- tion est Co ou un alliage de celui-ci. 6 ) Procédé de fabrication d'un support d'enregistrement magnéto-optique, caractérisé en ce qu'on dispose une source d'un métal de transition et une source d'un métal du groupe des terres rares à une certaine dis- tance l'une de l'autre, on dépose simultanément le métal de transition et le métal du groupe des terres rares par une pulvérisation simultanée des deux métaux sur une base ( 1) et on crée un mouvement relatif entre la base ( 1) et les sources ( 10, 11) pendant la pulvérisation simultanée pour obtenir une-couche d'enregistrement formée de couches multiples dans lesquelles la concentration relative du métal du groupe des terres rares et du métal de transition varie de façon cyclique dans le sens de l'épaisseur de la couche d'enregistrement. ) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que les couches sont déposées suivant une vitesse de dépôt comprise entre 2 à 20 m S 10 ) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que les couches sont déposées à une vitesse de dépôt allant de 5 à 10 mn S 1. 9 ) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la concentration relative des métaux varie séquentiellement au-dessus et endessous d'une valeur moyenne suivant le sens de l'épaisseur de la couche d'enregistrement. 10 ) Installation pour la fabrication d'un support d'enregistrement magnéto-optique selon l'une quel- conque des revendications 1 à 6 ou la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, installation caractérisée en ce qu'elle se compose d'une source de métal de transition ( 11) et d'une source de métal du groupe des terres rares ( 10) placées à une certaine distance l'une de l'autre en regard d'un plateau rotatif ( 6) tournant autour d'un axe ( 0/0 ') et portant un support de base ( 1), un masque ( 9) avec des fenêtres ( 14, 15) étant prévu entre les sources ( 10, 11) et le support ( 1). ) Installation selon la revendication , caractérisée en ce que les fenêtres ( 14 et 15) du masque ( 9) correspondant aux cibles de pulvérisation ( 10 et 11) ont une forme de cloche disposées suivant un axe (x), symétriquement l'une par rapport à l'autre de façon que leurs parties évasées soient opposées.