Brevet FR2655462A1 — publié le 19910607

La présente invention se rapporte au domaine de la mise en mémoire d'informations sous forme binaire en vue de Leur utilisation par les différents systèmes informatiques ou vidéo qui recourent à de telles mémoires. On connait, d'une façon générale, les mémoires dites magnétooptiques qui sont décrites par exemple dans les publications : "Amorphous transition metal-rare earth alloy films for magneto optic recording". Fred E. Luborsky, General Electric Corporate Research and development. Mat. res. soc. symp. Proc. Vol. 80, 1987, P. 375) et "Les Nouvelles Techniques de Stockage de Données" (Pour la Science Décembre 1987, p. 64). On commencera d'abord par rappeler le principe général connu de telles mémoires magnétooptiques en se référant aux schémas des figures 1 et 2, cette dernière représentant le disque magnétooptique de la figure 1 à plus grande échelle. Le dispositif de La figure 1 comporte pour l'essentiel un disque de matière magnétooptique 2 susceptible de tourner autour de son axe vertical XY et un système de lecturelécriture comportant une diode laser 4, un polariseur 6, un analyseur 8 et un détecteur 10. Un miroir semi transparent 12, incliné à 450, est interposé sur le trajet de la lumière qui se déplace depuis la diode laser 4 jusqu'à la surface du disque magnétooptique 2. Des lentilles de focalisation 14 sont également prévues au voisinage du disque magnétooptique 2. Ceci étant, l'écriture et la lecture du disque 2 sont faites à l'aide de la Lumière de la diode laser 4 qui est susceptible d'écrire et de lire les données sur le support magnétique 2 effaçable et réinscriptible.A cet effet, et pour l'écriture, une bobine de champ magnétique 16 est également prévue sous le disque 2 pour soumettre ce dernier à un champ magnétique intense d'axe vertical, c'est-à-dire ici perpendiculaire au plan du disque 2. Le matériau magnétique constituant le disque 2 a un champ coercitif très intense à la température ambiante, mais diminuant rapidement à haute température.Lorsque par conséquent, sous l'action du faisceau laser émis par la diode 4, un domaine d'écriture du disque 2 est fortement chauffé, ce champ coercitif diminue fortement dans ce domaine de sorte que le champ magnétique émis par la bobine 16 et auquel le disque est soumis, permet de polariser magnétiquement la partie chauffée et de donner au domaine en question une direction, perpendiculaire à la surface du disque 2, mais de sens imposé et connu , On conçoit donc que si l'on part d'un disque magnétooptique préalablement aimanté dans une direction uniforme, (fig. 2) La mise en oeuvre de l'appareil schématique de la figure 1 permette d'inscrire côte à côte des domaines magnétisés dans un sens perpendiculaire au disque 2, mais dont l'aimantation est tantôt dirigée vers La face inférieure et tantôt dirigée vers la face supérieure (22 et 24, fig. 2). C'est ainsi que l'on réalise l'écriture des deux digits binaires 0 et 1 sur la surface du disque 2. Pour la lecture de ce disque, on recourt soit à l'effet connu sous le nom d'effet Kerr, soit à l'effet Faraday, c'est-à-dire que l'on observe chacun des domaines à l'aide du système de lentilles 14 et de miroir semi-transparent 12 en recherchant à l'aide de l'analyseur 8 et du détecteur 10 si le plan de polarisation auquel la lumière incidente a été assujettie par le polariseur 6 a tourné ou non, et dans quel sens, dans le faisceau réfléchi. En détectant ainsi les rotations du plan de polarisation du rayonnement réfléchi sur la couche (effet Kerr) ou réfléchi après traversée de la couche (effet Faraday), on détermine pour chaque domaine examiné s'il correspond à l'inscription d'un digit binaire O ou d'un digit binaire 1. Par rapport aux mémoires de stockage d'informations à l'aide de matériaux magnétiques tels que Cr203, Fe2O3, FeNi etc.. , les mémoires optiques présentent un certain nombre de caractéristiques qui les rendent plus performantes et par conséquent plus séduisantes. Parmi ces performances, on peut citer une capacité de stockage au moins dix fois supérieure à celle des mémoires magnétiques, une lecture optique facile et une tête de lecture relativement éloignée du disque (de l'ordre du millimètre par exemple) ce qui diminue de façon considérable le risque de détérioration de la surface des mémoires qui existait avec les mémoires magnétiques antérieures. Par ailleurs, les mémoires optiques sont relativement insensibles aux poussières et peuvent etre fabriquées sur des disques ou des supports amovibles. La pLupart des disques ou des mémoires magnétooptiques réalisées jusqu'à ce jour font appel à des matériaux amorphes, du type "terres rares-métaux de transition", comme par exemple le composé Gd-Tb-Fe. La demanderesse a trouvé qu'il était possible d'augmenter encore les performances des mémoires magnétooptiques en utilisant comme matériau sensible des oxydes (grenats ferrimagnétiques, hexaferrites, ferrites spinelles) à la condition toutefois qu'ils soient déposés sur le support sous forme cristalline. Dans ces conditions, les oxydes précédents présentent les avantages suivants - ils ont une très bonne résistance chimique, alors que les métalliques amorphes sont oxydables ; - leurs propriétés magnétooptiques sont supérieures (la rotation Faraday est supérieure à 5.106 degrés de rotation par mètre de couche sensible traversée) ; - On peut également les utiliser avec des longueurs d'ondes plus petites et obtenir par conséquent une densité d'enregistrement plus grande. Il est facile, par exemple, de travailler avec de telles mémoires à L'aide d'une lumière de longueur d'onde de 500 nanomètres. Enfin, leur solidité n'implique pas la présence d'une couche de protection. Bien entendu toutefois, la réalisation de telles mémoires à oxyde cristalLisé dont la température de cristallisation est très élevée (Tc > 5000C) pose le problème de la compatibilité du support qui doit, pendant le temps de chauffage nécessaire pour réaliser la cristallisation, résister à des températures de cet ordre. La présente invention a précisément pour objet un procédé de préparation de telles mémoires magnétooptiques qui permet, à l'aide de moyens simples à mettre en oeuvre, de résoudre Le problème précédent. Ce procédé de préparation d'une mémoire magnétooptique comportant sur un support, une couche sensible plane (2) de matériau magnétooptique destinée à recevoir en chaque point l'inscription de l'un des deux digits binaires 0 et 1 sous la forme de petits domaines juxtaposés et aimantés perpendiculairement au plan de la couche, dans L'une des deux directions possibles par rapport à celui-ci, se caractérise en ce que l'on constitue le support en titane poli, éventuellement allié, La couche sensible (2) par dépôt par pulvérisation cathodique ou de tout autre méthode de préparation de couches minces, évaporation d'un oxyde métallique choisi dans le groupe comprenant les ferrites spinelles, les hexaferrites et les grenats ferrimagnétiques, et en ce que l'on cristallise la partie amorphe du dépôt d'oxyde précédent à L'aide d'un recuit à une température de l'ordre de 6500C. L'originalité essentielle de la présente invention réside dans l'utilisation pour la mémoire magnétooptique à couches sensibles en oxydes métalliques d'un support en titane ou en tout alliage de ce métal. Ce dernier matériau a en effet plusieurs avantages qui le rendent particulièrement apte à constituer un tel support. En effet, c'est un métal léger dont la densité est de 4,5 ; il résiste sans changement de phase à des températures pouvant s'élever jusqu'à 8000C, ce qui permet sans aucun problème l'opération de recuit de la partie amorphe des oxydes de la couche sensible ; de plus, il possède un coefficient de dilatation voisin de celui des oxydes utilisés qui est de l'ordre de 85.10-7. Enfin, ce matériau peut être poli et possède un bon coefficient de réfLexion (0,5 Selon une caractéristique importante de la présente invention, les ferrites spinelles utilisées pour constituer la couche sensible, sont de formule générale AxByFe#O4, formule dans laquelle x+y=1 et A et B sont choisis parmi les métaux suivants : Ni, Mn, Zn, Fe, Co, Cu, Mg et Li, et les composés substitués. Selon une autre caractéristique du procédé, lorsque les oxydes utilisés pour la couche sensible sont des hexaferrites, celles-ci sont de formule générale AyAzBxFe12-xo19 formule dans laquelle : y+z=1 et A et A' sont choisis parmi les composés suivants : Ba, Sr, Bi, La, Pb, Sc B est choisi parmi les métaux suivants Co, Mn, Ti, Zn, Ai, Cu, Ga, et les composés avec substitution du fer. Enfin, lorsque les oxydes utilisés sont des grenats ferrimagnétiques, ils ont la formule générale AxByFe5#zCZ0I2, formule dans laquelle : x+y=3 A est une terre rare ou l'yttrium, B est choisi parmi le Bi et le Ca, C est choisi parmi les métaux suivants : Ai, Ga, Si, Ge, Sc, TI. En se référant à la figure schématique 2, on pourra mieux comprendre La réalisation d'une mémoire magnétooptique selon l'invention dans laquelle on peut distinguer la couche sensible magnétooptique 20 dans laquelle on voit deux domaines d'aimantation 22 et 24 dans un sens différent du reste de la couche correspondant à l'inscription de l'une des catégories de digits binaires 0 ou 1. Par ailleurs, selon l'invention, le support ou substrat 26 supportant la couche magnétooptique 20 est réalisée en titane optiquement poli. De cette façon, lors de la lecture par le faisceau laser, ce dernier traverse aller-retour la couche magnétooptique 20 après avoir été réfléchi par la surface supérieure polie du substrat de titane 26. Selon l'invention également, des alliages de titane, notamment avec Ai, Cr, V peuvent être utilisés. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, on a utilisé pour constituer la couche sensible, un grenat de formule DyBi2Ga0,3Fe4,07012 Des couches de ce grenat magnétique ont été réalisées par pulvérisation cathodique. Ces couches ainsi déposées étaient, soit amorphes, soit cristallisées directement, partiellement ou en totalité, dans la machine de pulvérisation. Les couches amorphes ou la partie amorphe du dépôt ont été recuites à 6500C, ce qui a provoqué leur cristallisation complète. Selon l'inventton également, Les disques à mémoire magnétooptique fabriqués selon le procédé précédent peuvent le cas échéant recevoir une couche magnétooptique sur leurs deux faces. Les conditions de pulvérisation cathodique des films minces de grenat ou d'hexaferrite étaient les suivantes L'opération de pulvérisation cathodique était conduite soit en courant continu, soit en radiofréquence et les cibles étaient des disques de 100 mm de diamètre environ. ElLes étaient constituées ainsi que La couche sensible, du composé Bi2DyGa0,3Fe4,70î2. Le vide résiduel avant la pulvérisation atteignait 2,10'7 milli Torr et l'atmosphère était composée d'argon et d'oxygène dans un rapport de 8 à 1. La puissance de radiofréquence utilisée était de 3,8 W/cm2 et la vitesse de dépôt de 0,75 micron/heure. La température du substrat de dépôt pouvait être choisie égale à 3000C si l'on décidait d'avoir un dépôt entièrement amorphe ou supérieur à 5500C si l'on voulait obtenir au moins un début de cristallisation in situ. REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation d'une mémoire magnétooptique comportant sur un support (26), une couche sensible plane (20) de matériau magnétooptique destinée à recevoir en chaque point l'inscription de l'un des deux digits binaires 0 et 1 sous la forme de petits domaines juxtaposés et aimantés perpendiculairement au plan de la couche, dans l'une des deux directions possibles par rapport à celui-ci, caractérisé en ce que l'on constitue le support (26) en titane poli, éventuellement allié, la couche sensible (20) par dépôt par pulvérisation cathodique ou autre méthode d'un oxyde choisi dans le groupe comprenant les ferrites spinelles, les hexaferrites et les grenats ferrimagnétiques, et en ce que l'on cristallise la partie amorphe du dépôt d'oxyde précédent à l'aide d'un recuit à une température de L'ordre de 6500C. 2. Procédé de préparation d'une mémoire magnétooptique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ferrites spinelles utilisées sont de formule générale AxByFe204, formule dans laquelle : x+y=1 et A et B sont choisis parmi les métaux suivants : Ni, Mn, Zn, Fe, Co, Cu, Mg et Li, et les composés substitués. 3. Procédé de préparation d'une mémoire magnétooptique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les hexaferrites utilisées sont de formule générale AyA'zBxFe12#xO19, formule dans laquelle : y+z=1 et A et A' sont choisis parmi les composés suivants : Ba, Sr, Bi, La, Pb, Sc B est choisi parmi les métaux suivants Co, Mn, Ti, Zn, Ai, Cu, Ga, et les composés avec substitution du fer. 4. Procédé de préparation d'une mémoire magnétooptique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les grenats ferrimagnétiques utilisé sont de formule générale AxByFes-zczO12* formule dans laquelle : x+y=3 A est une terre rare, ou l'yttrium, B est choisi parmi le Bi et le Ca, C est choisi parmi les métaux suivants : Ai, Ga, Si, Ge, Sc, Tl.