Brevet FR2558981A1 — publié le 19850802

La présente invention concerne un support d'enregistrement magnétique et, plus spécialement, un support d'enregistrement magnétique dit anisotrope possédant une couche magnétique de Co ou d'alliage Co-Ni et présentant des caractéristiques magnétiques anisotropes le long d'une surface de la couche magnétique. Il a récemment été étudié un support d'enregistrement magnétique du type à pellicule mince, c'est-à-dire un support d'enregistrement magnétique produit par formation d'une pellicule mince ferromagnétique de Co ou Co-Ni, etc sur un substrat non magnétique par un procédé tel que le dépôt sous vide dans le but de réaliser un enregistrement magnétique de densité élevée. Plus spécialement, un champ coercitif Hc élevé et un rapport rectangulaire Mr/Ms élevé sont nécessaires dans un support d'enregistrement magnétique anisotrope sur lequel une pellicule mince ferromagnétique est formée par dépôt sous vide suivant une direction sensiblement verticale. C'est un but de l'invention de proposer un support d'enre- gistrement magnétique perfectionné sur lequel est formée une couche de métal ferromagnétique par un dépôt physique sous forme vapeur. Un autre but de l'invention est de proposer un support d'enregistre- ment magnétique présentant des caractéristiques magnétiques anisotropes le long d'une surface de la couche magnétique. Un autre but de l'invention est de proposer un support d'enregistrement magnétique présentant un champ coercitif élevé et un rapport rectangulaire élevé. Selon un aspect de l'invention, il est proposé un support d'enregistrement magnétique comprenant un substrat non magnétique et une couche magnétique présentant des caractéristiques magnétiques anisotropes le long d'une surface de la couche magnétique formée sur le substrat non magnétique. La couche magnétique est constituée de Co ou d'un alliage Co- Ni ayant une composition représentée sous la forme Co100 xNix, o x représente le pourcentage atomique de nickel, et la couche magnétique est constituée d'une phase cristal- line du type assemblage cubique compact, ou système cubique à faces centrées, soit c.f.c., et d'une phase cristalline du type assemblage hexagonal compact, soit a.h.c. Le rapport des deux phases est défini comme étant y = phase c.f.c./(phase c.f.c. + phase a.h.c.) x 100 % en volume, o les valeurs de x et de y satisfont la condition d'appartenir à l'aireentourée par les lignes y = 40 + 0,8x, y = 10 + x, x = 0 et x = 50, en coordonnées cartésiennes. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à expliquer plus complètement l'invention, en relation avec la figure unique, qui représente un graphe montrant la relation existant entre la proportion de Ni et la proportion de la phase c.f.c. dans la composition Co100_xNix. Selon l'invention, une couche métallique de base non magnétique faite de Bi, etc, est formée sur un substrat non magnétique, et une couche métallique ferromagnétique de Co ou d'alliage Co-Ni est formée sur la couche métallique de base non magnétique par dépôt physique sous forme vapeur de manière à consti- tuer un support d'enregistrement magnétique. Le support d'enregistre- ment magnétique préparé de la manière ci-dessus décrite possède un champ coercitif Hc élevé du fait que le métal non magnétique de la couche métallique de base diffuse dans la couche de métal ferromagnétique et, ainsi, des particules cristallines de la couche métallique ferromagnétique sont finement fractionnées. De plus, le support d'enregistrement magnétique possède des caractéristiques magnétiques anisotropes le long d'une surface de la couche magnétique, puisqu'il est préparé par application d'un faisceau de vapeur du métal magnétique dirigé sensiblement perpendiculairement à la surface du substrat. Dans un alliage binaire massif de Co-Ni, le passage entre la structure du type assemblage hexagonal compact, soit a.h.c. ( E) et la structure du type assemblage cubique compact ou système cubique à faces centrées, soit c.f.c. (a) se produit, à la tempé- rature ambiante, dans la région de 22 à 32 atomes pour cent de Ni. L'alliage binaire présente la phase a.h.c. si la teneur en Ni n'est pas supérieure à 22 atomes pour cent et présente la phase c.f.c. si la teneur en Ni n'est pas inférieure à 32 atomes pour cent. En ce qui concerne l'anisotropie magnétique, la phase a.h.c. est du type anisotropie uniaxe, tandis que La phase c.f.c. est du type anisotropie cubique. Les constantes d'anisotropie (c'est-à- dire la constante d'anisotropie uniaxe Kuet la constante d'ani- ul3 sotropie cubique K1) sont Ku1 = 4,4 x 104J/m3 et K1 = -1,0 x 104J/m3. Le champ coercitif Hc est un facteur important, car il est une propriété du support d'enregistrement magnétique qui est proportion- neLLe à l'amplitude de la constante d'anisotropie. Dans le support d'enregistrement magnétique anisotrope o L'axe-d'aimantation facile est réparti aléatoirement sur deux dimensions, Le rapport rectangulaire Mr/Ms est théoriquement Mr/Ms = 0,64 dans la phase a.h.c. d'ani- sotropie uniaxe, tandis qu'il est Mr/Ms = 0,98 dans la phase c.f.c. d'anisotropie cubique. La demanderesse a étudié les phases de Co et de l'alliage Co-Ni dans la couche magnétique à l'aide d'une analyse de diffraction par faisceau électronique, et elle a découvert que le changement de phase n'était pas nécessairement le même que celui de l'alliage Co-Ni massif présentant la même composition. Bien qu'il puisse exister certaines variations en fonction des conditions de prépara- tion de la couche magnétique, la proportion de la phase c.f.c. tend à augmenter lorsque la teneur en Ni augmente. De cette manière, Lorsque la phase a.h.c. et la phase c.f.c. coexistent dans la couche magnétique, les caractéristiques magnétiques varient de la manière suivante, dans la mesure o la proportion de la phase c.f.c. (y) est définie,comme paramètre, par y = quantité de phase c.f.c./(quantité de phase a.h.c. + quantité de phase c.f.c.) x 100 (volume %). La constante d'anisotropie de toute la pellicule magnétique mince diminue lorsque La valeur de y augmente, par conséquent, le champ coercitif Hc diminue. Le rapport rectangulaire Mr/Ms s'élève lorsque la valeur de v augmente. Un support d'enre- gistrement magnétique à haute densité demande un champ coercitif Hc éLevé et un rapport rectangulaire Mr/Ms élevé, ces deux facteurs dépendant de la valeur de y, c'est-à-dire de la proportion de la phase c.f.c. Par conséquent, dans le support d'enregistremet magnétique anisotrope possédant une couche magnétique de Co ou d'alliage Co-Ni 25589,8 1 seLon l'invention, dans la mesure o la composition de la couche magnétique représentée par Co100 xNix et o la proportion de la phase c.f. c. à la phase a.h.c. est représentée par y = quantité de la phase c.f.c. /Cquantité de la phase a.h.c. + quantité de la phase c.f.c.) x 100 (volume %), on choisit les valeurs de x et de v de façon qu'elles se trouvent dans une région limitée par deux lignes droites représentées par y = a + bx, à savoir y = 40 + 0,8x et y = 10 + x, dans l'intervalle 0 magnétique, par exemple une pellicule de polyimide, par évapora- tion sous vide, après quoi une couche magnétique de Co100 xNi (0 température du substrat au moment du dépôt varie de 100 C à 300 C. La structure cristalline de la couche magnétique préparée a été examinée par analyse de diffraction par faisceau électronique et, en résultat, des pics de diffraction correspondant à la fois à la phase a.h.c. et à la phase c.f.c. ont été observés dans toute la couche magnétique. En fonction de cette observation, on confirme la coexistence des deux phases. La proportion de la phase c.f.c. à la phase a.h.c., c'est-à-dire y = quantité de phase c.f.c./(quantité de phase a.h.c. + quantité de phase c.f.c.) x 100 (volume %), est obtenue à partir de valeurs entières des intensités relatives des pics de diffraction. En résultat, il est clair que, lorsque la proportion de la phase c.f.c., soit y, et la proportion de Ni, soit x, dans la couche magnétique de Co100_xNix sont choisis dans une région (I) limitée par deux lignes droites représentées respectivement par y = 40 + 0,8x et y = 10 + x, dans l'intervalle 0 _ x _ 50, comme cela est représenté par les lignes obliques sur la figure unique, il est possible d'obtenir des caractéristiques magnétiques-seLon LesqueLLes Le champ coercitif Hc et Le rapport rectangulaire Mr/Ms du support d'enregistrement magnétique sont tous deux élevés et bien équilibrés, indépendamment du fait que la couche non magnétique soit formée de Bi. En termes concrets, le champ coercitif Hc et le rapport rectanguLaire Mr/Ms sont respectivement tels que Hc est compris entre 63,6 x 103 et 103 x 103 A/m et Mr/Ms est compris entre 0,70 et 0,94. Exemole 1 On fait déposer une couche de base de Bi d'une épaisseur de 10 nm sur un substrat non magnétique constitué par une pellicule de polyimide d'une épaisseur de 30 pm, sous un vide de 10-4 Pa, à une température de substrat valant 1500C, après quoi, on fait déposer un alliage Co-Ni (80 atomes pour cent de Co, et 20 atomes pour cent de Ni) sur la couche de Bi afin de former une couche magnétique d'une épaisseur de 30 nm. On a analysé, par diffraction électronique, la proportion de la phase de c.f.c. à la phase de a.h.c., soit y, dans la couche magnétique, et on a obtenu y = 41 %. De plus, les caractéristiques magnétiques du support d'enregistrement magnétique se sont révélées être telles que le champ coercitif Hc valait 81,1 x 103 A/m et le rapport rectangulaire Mr/Ms valait 0,84. Les caractéristiques magnétiques sont alors presque idientiques, même lorsque la mesure est effectuée dans une quelconque direction de la surface de la couche magnétique. Exemple 2 De La même manière que dans l'exemple 1, mis à part le fait que la couche de base était formée de Ga et que son épaisseur valait 10 nm, on a préparé un support d'enregistrement magnétique. La proportion de la phase c.f.c. à la phase a.h.c. dans la couche magnétique a été examinée, et il a été obtenu y = 36 %. Les caractéristiques magnétiques du support d'enregistrement magnétique sont telles que le champ coercitif vaut Hc = 70 x 103 A/m et que le rapport rectangulaire vaut Mr/Ms = 0,82. ExempLe de comparaison 1 De la même manière que dans l'exemple 1, à l'exception du fait que la température du substrat était de 250 C et que l'épais- seur de la couche de base de Bi valait 20 nm, on a préparé un support d'enregistrement magnétique. On a recherché La valeur de la proportion de La phase c.f.c. à la phase a.h.c. dans la couche magnétique, et on a obtenu y = 20 %. Les caractéristiques magnétiques du support d'enregistrement magnétique sont telles que le champ coercitif Hc vaut 83, 5 x 103 A/m et que le rapport rectangulaire Mr/Ms vaut 0,68. Exemple de comparaison 2 De la même manière que dans l'exemple 1, à l'exception du fait que la température du substrat était de 140 C et que l'épais- seur de la couche de base de Bi était 4 nm, on a préparé un support d'enregistrement magnétique. On a cherché à mesurer la proportion de la phase c.f.c. à la phase a.h.c. dans la couche magnétique, et on a obtenu y = 60 %. Les caractéristiques magnétiques du support d'enregistrement magnétique étaient telles que Le champ coercitif valait Hc = 34,2 x 103 A/m et que le rapport rectangulaire valait Mr/Ms = 0,92. Le métal non magnétique qui se dilate en volume à la solidification et qui est utilisé comme couche de base peut être choisi parmi Sb, Tl, Sn, Pb, In, Zn et leurs alliages, ainsi que Bi et Ga. Comme cela résulte clairement des exemples 1 et 2, lorsque les valeurs donnant la proportion de Ni, soit xet la proportion de la phase c.f.c., soit,se trouvent dans la région (I) représentée sur la figure unique, on peut obtenir un support d'enregistrement magnétique présentant un champ coercitif élevé et un rapport rectangulaire élevé. Au contraire, comme dans les exemples de comparaison 1 et 2, lorsque les valeurs de x et y ne se trouvent pas dans la région (I), l'une des valeurs du champ coercitif et du rapport rectangulaire est bas, et il ne peut être obtenu un support d'enregistrement magnétique anisotrope possédant des caractéristiques magnétiques telles que le champ coercitif et le rapport rectangulaire soient élevés. De plus, lorsque la teneur en Ni dépasse 50 atomes %, il ne peut être obtenu un champ coercitif élevé, et une semblable couche magnétique ne convient pas à l'obtention d'un support d'enregistrement magnétique à haute densité. Par conséquent, selon l'invention, on fixe la température du substrat lors de l'évaporation sous vide à une valeur de 100 à 300 C, et on choisi le matériau servant pour la couche de base parmi Bi, Ga, Sb, Sn, Pb, In, Zn,Tl et leurs alliages. De plus, dans la mesure o les conditions relatives à la région (I) de la figure unique sont satisfaites, il est possible d'obtenir un support d'enregistrement magnétique anisotrope possédant des caractéristiques magnétiques satisfaisantes. 14 Bien entendu, l'homme de l'art pourra imaginer, à partir du support d'enregistrement magnétique dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Support d'enregistrement magnétique comprenant un substrat non magnétique et une couche matnétique possédant des caractéristiques magnétiques anisotropes le Long d'une surface de ladite couche magnétique formée sur ledit substrat non-magnétique, ladite couche magnétique étant constituée de Co ou d'un alliage Co-Ni ayant une composition représentée par Co 100 Nix, o représente le pourcentage atomique du nickel, et étant également constitué d'une phase cristalline du type structure cubique à faces centrées, soit c.f.c.,et d'une phase cristalline du type assemblage hexagonal compact, soit a.h.c., le rapport des dites deux phases étant défini par y = phase c.f.c./(phase c.f.c. + phase a.h.c.) x 100 % en volume, caractérisé en ce que lesdites valeurs x et Y satisfaisantes se trouvent dans une aire définie par les lignes y = 40 + 0,8x, y = 10 + x, x = O et x = 50, en coordonnées cartésiennes. 2. Support d'enregistrement magnétique selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que ladite couche magnétique contient un élément non magnétique choisi dans le groupe formé de Bi, Ga, Sb, Sn, Pb, In, Z, et TL.