Brevet FR2558631A1 — publié le 19850726

La présente invention concerne d'une manière générale un milieu d'enregistrement magnétique ayant un film mince de métal ferromagnétique formé par déposition sous vide à l'état vapeur, et plus particulièrement un milieu d'enregistrement magnétique du type à film mince ayant un rapport S/N (signal/bruit) amélioré. Récemment, on a étudié de manière approfondie un milieu d'enregistrement magnétique du type à film mince, c'est-à-dire un milieu d'enregistrement magnétique produit par formation d'un, film mince ferromagnétique ayant une épaisseur de quelques centièmes de pm à environ 1 pm sur un substrat non magnétique par des procédés tels que dépSt électrolytique, dépSt non électrolytique, dépSt ionique, dépôt par pulvérisation et évaporation sous vide,afin d'obtenir un enregistrement magnétique de densité élevée. Spéciale- ment, un procédé de déposition sous vide sous incidence oblique tel que décrit dans le brevet des EUA 3 342 632 est intéressant parce qu'il permet d'obtenir un milieu d'enregistrement magnétique ayant une force coercitive élevée et on a effectué divers perfection- nements et modifications. En d'autres termes, selon ce procédé de déposition sous vide sous incidence oblique, on envoie un courant de vapeur de métal magnétique à déposer sur le substrat sous une incidence oblique par rapport au substrat. Cependant, dans le milieu d'enregistrement magnétique ayant une couche d'enregistrement magnétique formée d'un film mince ferromagnétique, le niveau de sortie du signal vidéo dans la gamme des courtes longueurs d'ondes n'est pas toujours aussi élevé qu'on le souhaiterait et le niveau de bruit est élevé. Donc, on n'a pas obtenu un milieu d'enregistre- ment magnétique pouvant présenter un rapport S/N suffisamment satisfaisant. Un objet de la présente invention est de proposer un milieu d'enregistrement magnétique amélioré ayant une couche de métal ferromagnétique sous forme d'un film mince. Un autre objet de la présente invention est de proposer un milieu d'enregistrement magnétique du type à film mince ayant un rapport signal/bruit amélioré. Selon un aspect de la présente invention, on propose un milieu d'enregistrement magnétique comprenant un support non magnétique et une couche de métal ferromagnétique formée sur le substrat par déposition physique à l'état vapeur, la couche de métal ferromagnétique ayant des cristaux en forme de colonne inclinés par rapport au substrat, chacun des cristaux en colonne étant formé de particules de métal ferromagnétique et de particules d'oxyde du métal ferromagnétique distribuées de manière aléatoire dans les cristaux en colonne. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 représente schématiquement l'appareil de déposition sous vide utilisé dans la présente invention; et la figure 2 représente schématiquement la structure en coupe d'un cristal en colonne formant la couche magnétique obtenue selon la présente invention. Selon la présente invention, comme les particules d'oxyde du métal ferromagnétique sont distribuées de manière aléatoire dans le cristal en colonne formant la couche d'enregistrement magnétique du type film mince, le cristal fin de métal ferromagnétique formant le cristal en colonne peut être fractionné. En conséquence, le niveau de bruit peut être réduit par rapport aux caractéristiques de conversion électromagnétiques et on peut obtenir un milieu d'enre- gistrement magnétique du type à film mince ayant un rapport S/N élevé. En d'autres termes, la couche d'enregistrement magnétique du type film mince est composée d'un agglomérat de structures de cristaux en colonne et chacune des structures de cristaux en colonne forme une distribution aléatoire des particules de métal ferromagnétique et des particules d'oxyde du métal ferromagnétique. Selon le milieu d'enregistrement magnétique de la présente invention, le niveau de bruit est réduit et le rapport S/N est amélioré. On pense que la réduction du niveau de bruit par la distribution aléatoire des particules d'oxyde du métal ferromagné- tique comme substance évaporée dans la structure de cristal en colonne est due au fait que la dimension de grains des particules de métal magnétique évaporées formant le cristal en colonne est diminuée. La figure 1 représente schématiquement un appareil de déposition sous vide à utiliser selon l'invention. L'appareil de déposition sous vide 1 est constitué d'une chambre à vide 2 conte- nant une atmosphère sous vide renfermant une quantité prédéterminée d'oxygène, d'une boîte métallique 3 placée dans la chambre à vide 2, d'un substrat non magnétique 4 fourni par une bobine d'alimentation 5 à une bobine réceptrice 6 en entourant la boîte métallique 3, d'une source d'évaporation 7 de métal magnétique tel que Co Ni ou un de leurs alliages placée en position opposée par rapport à la boîte métallique 3 de manière convenable vers le bas, et un diaphragme 8 intercale entre la boîte métallique 3et la source d'évaporation 7, le métal magnétique évaporé de la source d'évaporation 7 étant déposé sur le substrat non magnétique 4 sous une incidence oblique à un angle prédéterminé à l'aide du diaphragme 8. Dans le cas des alliages Co-Ni, la teneur en Ni est de préférence de pas plus de 30 atomes %. Exemple 1 En utilisant l'appareil de déposition sous vide 1 ci- dessus mentionné, on dépose un alliage Co-Ni (80 atomes % de Co, atomes % de Ni) sous incidence oblique sur le substrat non magnétique 4 de polytéréphtalate d'éthylène (PET) d'une épaisseur de 10 pm sous une pression de 1,346.10-4 mbar (10-4 mmHg) produite en introduisant de l'oxygène (02) à un débit de 100 ml/min. L'angle d'incidence dans la déposition sous vide est de 40 - 90 et le dispositif de chauffage pour la source d'évaporation 7 est un faisceau électronique. On prépare de la manière décrite ci-dessus la bande de déposition sous vide de l'exemple 1. Les caractéristiques de la bande sont les suivantes: épaisseur du film de déposition sous vide Co-Ni: 0,1 pm caractéristiques magnétiques: force coercitive (Hc): 65 600 A/m densité de flux magnétique à saturation (Bm): 0,6800 T densité de flux magnétique résiduel (Br): 0,4900 T rapport Br/Bm: 0,72 On observe une coupe de la bande magnétique obtenue ci- dessus en utilisant un microscope électronique à transmission (TEM). On observe dans l'image brillante au TEM que la couche magnétique déposée consiste en un agglomérat de cristaux fins en colonnes, et que tous les cristaux en colonnes sont disposés à des angles de 60-65 par rapport au substrat. En outre, la largeur des cristaux en colonnes est-de 5 à 10 nm. D'autre part, on conclut d'après l'image sombre au TEM que des particules de Co-Ni de 5-10 nm et des particules d'oxydes de Co-Ni d'une dimension de 3-7 nm sont distribuées unifor- mément dans chaque cristal en colonne. La figure 2 représente schématiquement la structure d'une coupe du cristal en colonne formant la couche magnétique de la bande de déposition sous vide de l'exemple 1. Dans la figure 2, la référence 10 désigne le cristal en colonne d'une largeur de 5-10 nm; la référence 11, les particules Co-Ni d'une dimension de 5-10 m; et la référence 12, les particules d'oxyde de Co-Ni d'une dimension de 3-7 nm. Exemple comparatif 1 On prépare une bande par déposition sous vide dans les mêmes conditions qu'à l'exemple 1, sauf que l'on règle la pression à 1,346 10 mbar (10-5 mmHg) sans introduction d'oxygène et l'angle d'incidence est réglé à 70-90 . Les caractéristiques magnétiques de la bande magnétique ainsi préparées sont les suivantes: épaisseur du film de déposition sous vide de Co-Ni: 100 nm caractéristiques magnétiques: force coercitive (Hc): 64 000 A/m densité de flux magnétique à saturation (Bm): 0,6900 T densité de flux magnétique résiduel (Br): 0,6280 T rapport Br/Bm: 0,91. Par observation de la couche magnétique par TEM de la même manière que l'exemple 1, on constate qu'il n'y a pas de structure distribuée uniformément consistant en particules métalliques et particules d'oxydes métalliques comme on l'a observé à l'exemple 1. Exemple 2 On prépare une bande par déposition sous vide dans les memes conditions qu'à l'exemple 1, sauf qu'on utilise comme matériau magnétique Co (à 100 %). Les caractéristiques de la bande magnétique ainsi préparées sont les suivantes: épaisseur du film de déposition sous vide de Co: 100 nm caractéristiques magnétiques force coercitive: (Hc): 72 800 A/m densité de flux magnétique à saturation (Bm): 0,7300 T densité de flux magnétique résiduel (Br): 0,5300 T Rapport Br/Bm: 0,73. Bien que la structure de la coupe du cristal en colonne constituant la couche magnétique de l'exemple 2 ne soit pas représentée, elle est. semblable à celle de la figure 2, c'est-à-dire une structure distribuée au hasard de particules de Co et de particules de CoO. En outre, la dimension de chacune des particules est également semblable à celle de l'exemple 1, c'est-à-dire la dimension des particules de Co est de 5-10 nm, la dimension des particules de CoO est de 3-7 nm et la largeur du cristal en colonne est de 5-10 nm. Exemple comparatif 2 On prépare une bande par déposition sous vide dans les mêmes conditions qu'à l'exemple 2, sauf que la pression est réglée à 1,346 10-5 mbar (10-5 mmHg) sans introduction d'oxygène et que l'angle d'incidence est réglé:à 70-90 . Les caractéristiques de la bande magnétique sont les suivantes: épaisseur du film de déposition sous vide de Co: 100 nm caractéristiques magnétiques: force coercitive (Hc): 72 000 A/m densité de flux magnétique à saturation (Bm): 0,7500 T densité de flux magnétique résiduel (Br): 0,6280 T rapport Br/Bm: 0,91. A l'examen au TEN, on n'observe pas non plus de structure uniformément distribuée consistant en particules de cobalt et particules d'oxyde de cobalt. La comparaison des caractéristiques de conversion électro- magnétique des bandes magnétiques préparées dans les exemples et exemples comparatifs ci-dessus donne les résultats indiqués dans le tableau suivant. Ce tableau donne le niveau de sortie et le niveau de bruit mesurés avec un analyseur de spectre en utilisant une tête magnétique de ferrite ayant un entrefer de 0,2 pm avec une vitesse relative de la bande réglée à 3,8 m/s. Chaque valeur dans le tableau est indiquée par comparaison avec l'utilisation d'un signal de 5 MHz et le niveau de sortie relatif et le rapport S/Nrespectivement de la bande de l'exemple comparatif 1 sont définis comme égaux à O dB. Tableau Niveau de sortie (5 MHz) Rapport S/N Exemple 1 -1,5 dB +2,0 dB Exemple 2 0,8 dB +3,9 dB Exemple comparatif 1 0 dB O dB Exemple comparatif 1 +1,4 dB +0,4 dB Tout d'abord, en comparant l'exemple 1 avec l'exemple comparatif 1, qui utilisent tous deux une couche magnétique Co-Ni, on voit que la force coercitive Hc est sensiblement la même dans les deux cas et que la densité de flux magnétique résiduel Br est le rapport Br/Bm sont supérieurs dans l'exemple comparatif 1. En outre, on note d'après le tableau ci-dessus que le niveau de sortie de la bande de l'exemple 1 est inférieur à celui de la bande de l'exemple comparatif 1 et que le rapport S/N dans l'exemple lest supérieur à celui de l'exemple comparatif 1, ce qui donne une réduction du bruit. On constate en outre d'après l'examen au TEM que de fins cristaux de CoNi et d'oxyde de Co-Ni sont distribués au hasard dans le cristal en colonne de la couche magnétique de l'exemple 1 comme indiqué à la figure 2. Au contraire, le cristal en colonne de la couche magnétique de l'exemple comparatif 1 est formé de fins cristaux de Co-Ni. Dans l'exemple 1, les fins cristaux de Co-Ni formant le cristal en colonne sont fractionnés et formés en fines particules. Au contraire, dans l'exemple comparatif 1, les fins cristaux de Co-Ni ne sont pas fractionnés par l'oxyde de Co-Ni. En conséquence, comme la dimension de particules des fins cristaux magnétiques de Co-Ni de l'exemple 1 est plus faible qu'à l'exemple comparatif 1, le bruit est réduit par rapport aux caractéristiques de conversion électromagnétique. Ensuite, en comparant l'exemple 2 avec l'exemple compara- tif 2, qui utilisent tous deux une couche magnétique de Co, on voit de manière semblable que la force coercitive Hc est sensiblement égale dans les deux cas et que la densité de flux magnétique résiduel Br et le rapport Br/Bm sont supérieurs dans l'exemple comparatif 2. Comme il ressort du tableau ci-dessus, le niveau de sortie à l'exemple 2 est inférieur à celui de l'exemple comparatif 2 et le rapport S/N dans l'exemple 2 est supérieur à celui de l'exemple comparatif 2 ce qui donne une réduction du bruit. On observe également par examen au TEM que les fins cristaux de Co et d'oxyde de Co sont distribués au hasard dans le cristal en colonne de la couche magnétique de l'exemple 2. Au contraire, le cristal en colonne de la couche magnétique de l'exemple comparatif 2 est formé de fins cristaux de Co. En outre, dans l'exemple 2, les fins cristaux de Co formant le cristal en colonne sont fractionnés et formés en fines particules. Au contraire, dans l'exemple comparatif 2, les fins cristaux de Co ne sont pas fractionnés par l'oxyde de Co. En conséquence, de manière semblable, la dimension de particules des fins cristaux magnétiques de Co est plus faible dans l'exemple 2 que dans l'exemple comparatif 2, ce qui réduit ainsi le bruit par rapport aux caractéristiques magnétiques. En outre, on peut utiliser comme matériau métallique ferromagnétique Co-Ni ou leurs alliages. Il est entendu que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation préférés décrits ci-dessus à titre d'illustra- tion et que l'homme de l'art pourra y apporter des modifications sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Milieu d'enregistrement magnétique comprenant un substrat non magnétique et une couche de métal ferromagnétique formée par déposition physique à l'état vapeur sur ledit substrat, ladite couche de métal ferromagnétique ayant des cristaux en forme de colonnes inclines par rapport audit substrat, chacun desdits cristaux en colonnes (10) étant formé de particules (11) de métal ferromagnétique et de particules (12) d'oxyde dudit métal ferromagné- tique distribuées au hasard dans lesdits cristaux en colonnes. O10 2. Milieu d'enregistrement magnétique selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que ledit métal ferromagnétique est le cobalt. 3. Milieu d'enretistrement magnétique selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que ledit métal ferromagnétique est un alliage cobalt-nickel ne contenant pas plus de 30 atomes % de nickel. 4. Milieu d'enregistrement magnétique selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que ladite couche de métal ferromagnétique est déposée par un procédé de déposition sous vide dans une atmosphère contenant de l'oxygène. 5. Milieu d'enregistrement magnétique selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que ladite couche de métal ferromagnétique a une épaisseur comprise entre 30 et 1000 nm. 6. Milieu d'enregistrement magnétique selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que ledit cristal en forme de colonne a une largeur comprise entre 5 et 10 nm. 7. Milieu d'enregistrement magnétique selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que ladite particule de métal ferroma- gnétique a une dimension de grain comprise entre 5 et 10 nm. 8. Milieu d'enregistrement magnétique selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que ladite particule d'oxyde a une dimension de grain comprise entre 3 et 7 n.m.