(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
強磁性体の磁気面または磁気位置（以下、磁性面と言う）で局所的に特定の磁気特性の磁気変異領域を離散的に生成する、磁気記録（又は磁気記憶）媒体の磁気パターニング方法であって、
１００ｅＶ乃至１００ｋｅＶの範囲のエネルギを有する電子、２０ｅＶ乃至５０ｋｅＶの範囲のエネルギを有する光子及び１０ｍｅＶ乃至１ＭｅＶの範囲のエネルギを有する中性子の何れかであって被衝突強磁性体区域に無視しうる程度の温度増加しか生じさせないエネルギを有する活性化亜原子粒子の放射源を用意するステップと、
磁気記録（又は磁気記憶）のための予め選択された強磁性の磁性面を、前記エネルギ範囲のうちの予め選択されたエネルギ・レベルの前記活性化亜原子粒子の制御された衝突に曝して、該被衝突区域に実質的に熱作用効果を与えずにその磁気特性を異なる磁気特性に不可逆的に変化させて離散的な磁気変異領域を生成するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記制御された衝突が前記被衝突区域をデータ書込み可能な磁気特性に変異させる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記磁性面が、前記磁性体とは異なる磁気特性を有する他の磁性体の表面との界面において提供される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記磁性面が１乃至１００の、好適には１乃至１０の単分子層の厚さを有する層である、請求項１，２または３に記載の方法。
【請求項５】
前記強磁性体材料が固体金属、好適にはＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉなどの３ｄ遷移金属元素、それらの元素とＭｎ、Ｃｒ、Ｃｕなどの合金、または前記元素の単独もしくは合金とＧｄ、Ｔｂ、Ｙなどの奇土類元素との合金の磁性材料で実質的に磁気異方性を示す材料から選択される、請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記磁性面が、金、白金などの貴金属及びそれらの合金、クロム、銅及びそれらの合金を含む金属物質、半導体材料、絶縁無機材料及び有機ポリマ物質から選択される固体基板上に提供される、請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記基板が前記磁性面との界面を形成し、前記基板が少なくとも前記界面において、貴金属、銅、及びそれらの合金から選択される金属から形成される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記磁性面が多層構造の界面において形成される、請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記制御された衝突が、マスク層で前記磁性面をマスクすることにより局所的に当てられる、請求項１乃至８のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレーナ磁気面内に、局所的に特定の磁気特性のパターンを生成または変異する方法、及びこうしたパターンを提供される１つ以上の表面を含む磁気記憶装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子情報を記録及び記憶する磁気装置は、磁気テープから、ギガバイトの容量範囲を有する最新のハードディスクなどの現記憶装置に至るまで、大きく進歩した。
【０００３】
一般に、これまでの記憶憶容量の増加は、少なくとも部分的には、例えば１平方センチメートル当たりのビット数（ｂ／ｃｍ2）で表される記憶密度の増加による。例えば、１９５６年にＩＢＭにより導入された最初の磁気ディスクは、約３０００ｂ／ｃｍ2（１０2）の記憶密度を有したのに対して、約２０年後には、１０００００ｂ／ｃｍ2（１０5）の最初の"マジック"しきい値に達した。現在、ハードディスク及び他の市販のプレーナ磁気媒体の記憶密度は、１億ｂ／ｃｍ2（１０8）の範囲に達し、日常使用するコンピュータの"初心者向け（entry level）"ハードディスクでさえ、数ギガバイトの記憶容量を有する。
【０００４】
技術的進歩は一般にこうした速度で継続するものと期待されるが、プレーナ磁気媒体の記憶密度の物理的制限は、最小の磁気エンティティすなわち"磁区"の有限のサイズ、及び単位面積間の明確な区分の制限、すなわち、ある記憶ビットとその隣接ビット間を明確に区分する能力のために予測され得る。実際、"常磁性制限"のために、約１０ギガビット／ｃｍ2（１０10）の上限が期待されるが、再設計されたプレーナ磁気装置では、記憶密度の数桁の増加が可能と思われる。
【０００５】
磁気記録のデータ記憶密度を増加するために、Chappert、Cらは、プレーナ・パターン化媒体に関するレポート（Science、280（1998）1919-1922）（このレポートは本発明の全ての目的上、本明細書に組み込まれる）において、コバルト−プラチナ（Ｃｏ−Ｐｔ）・サンドイッチ構造及び多層に、磁気パターニングのためのリソグラフィック・レジスト・マスクを通じて、イオン照射すなわち原子粒子を衝突させることにより、サンドイッチまたは多層構造の粗さ及び光特性の大きな変異無しに、磁気パターンを生成することを提案している。こうした原子粒子による衝撃（bombardment）（この用語は、"照射（irradiation）"と類義的に使用され、広いビーム同様、密閉されたまたは"狭い"ビームの照射を含む）は、各Ｃｏ層界面におけるＰｔ濃度プロファイルを変化させ、このことは実際上、半導体ドーピングに類似の技術により、すなわちリソグラフ的に画定されたマスクを通じる照射により、局所的に変化する磁気特性の可能性を示唆する。単純なサンドイッチ構造が、３０ｋｅＶのＨｅ+イオンにより、１０16イオン／ｃｍ2のフルエンス（fluence）または線量（dose）により照射される。すなわち、これは特定のサンプルの照射領域を、室温において常磁性にするために十分な強度の衝撃である。
【０００６】
著者は、こうした原子粒子による衝撃により誘起される磁気パターニングが、異なる磁気特性を有する隣接領域を生成することを可能にすると結論付けた。これらには、垂直磁化対面内磁化、或いは光学的に滑らかな膜内の常磁性、または縞模様の磁区構造などが含まれる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、磁気パターニングのための、イオンなどの原子粒子による衝撃の適用性及び有効性の両者は制限されるので、本発明の主な目的は、プレーナ磁気面または磁気膜内において、局所的に特定の磁化方向のパターンを生成または変異する可能性を拡張すること、及びこうしたパターンを設けられる１つ以上の表面を有する、改善された磁気記憶及び記録装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、この目的及び他の改善が、磁性材料を活性化亜原子粒子、すなわち電子、中性子または光子（Ｘ線）の衝突に晒すことにより、一般に本発明により達成されることを見いだした。こうした照射は、磁気異方性及び磁区ピン止め振る舞いなどの、磁気特性の不可逆変化を生じ、それにより磁気媒体の磁気パターニングを達成することができる。このように、磁気パターニングされた磁気媒体は、その後に、通常の磁気記録又は消去のための磁界に繰り返し曝されても前記変化前の磁気特性に戻ることはない。
【０００９】
更に、本発明者は、活性化亜原子粒子、とりわけ電子放射の形態による衝撃が、磁気的に膜をパターニングするために有利に使用され得ることを立証した。こうしたパターニングは、材料を亜原子粒子の狭いまたは広いビームにより照射することにより、或いはこうしたビームを、本発明に従い処理される層に放射を当てるための開口部を除き、実質的に放射を通さない材料層を通じて照射することにより達成され得る。後者の場合の材料層としては、シャドー・マスクや、リソグラフィ手段などによりパターニングされたパターン化レジストが相当する。
【００１０】
本発明による方法は、多層膜の磁気特性を最適化するために、多層膜が成長するとき、多層膜の順次パターニングを含むように拡張され得る。エネルギ交換特性に鑑みて、電子以外の活性化亜原子粒子、すなわちＸ線放射などの高エネルギ光子及び活性化中性子が、本発明によれば、電子放射として同様に有用である。
【００１１】
従って、第１の一般的な実施例によれば、本発明は局所的に特定の磁化パターンを生成または変異する方法を提供し、こうした磁化パターンには、少なくとも潜在的に強磁性の材料から成る、好適には薄層のまたは超薄層の形態の磁気面内の磁気スピン配向が含まれる。本発明による方法は、前記磁気面をそれに向けて制御される活性化亜原子粒子の衝突に晒すことにより、前記磁気面上に離散的磁化領域の所定のパターンを生成するステップを含む。
【００１２】
第２の一般的な実施例によれば、本発明は、強磁性面内に局所的に特定の変異パターンを提供される、少なくとも１つの磁気面を含むハードディスクまたはリーダなどの、磁気的に符号化された情報のための新規の磁気記録または記憶装置を提供する。前記パターンは、前記磁気面に電子、光子、及び中性子を含むグループから選択される活性化亜原子粒子を衝突することにより獲得可能な、複数の磁区を含む。こうした磁気装置の好適なグループでは、前記離散的磁化領域が、約０．１μｍ乃至約５μｍの最大のプレーナ寸法を有する。
【００１３】
本発明を理解する上で肝要な次の用語の定義が、本明細書内で使用される。
【００１４】
用語"局所的に特定の（topically specific）"は、電子記録または記憶装置構造の実質的に頂部に配置され、周囲の空気または既知のタイプの最外郭潤滑層との界面を形成する磁気面上及び内の、特定の位置、または複数の特定の位置（"パターン"とも呼ばれる）を指すように意図される。或いは、位置またはパターンが、電子記録または記憶装置構造の層スタック内に配置される。従って、こうした構造は、通常固体材料から形成されることが示唆される。
【００１５】
用語"磁化（magnetization）"及び"磁気変異（magnetic modification）"は、磁性材料内の任意のタイプの磁気配向、または所与の磁気配向の変化を指すように意図される。磁気変異は、また、強磁性材料の磁気状態（強磁性）の常磁性への変化を指し、強磁性面内に局所的に特定の変異パターンを提供される、少なくとも１つの磁気面を含む。前記パターンは、前記磁気面に電子、光子、及び中性子を含むグループから選択される活性化亜原子粒子を衝突することにより獲得可能な、複数の磁区を含む。
【００１６】
簡潔のために、用語"強磁性（ferromagnetic）"はここでは、強磁性またはフェリ磁性材料から成る磁気位置または磁気面を含むために使用される。
【００１７】
本発明によれば、"活性化亜原子粒子の制御された衝突"または"放射（radiation）"は、磁気面に活性化亜原子粒子、すなわち電子、光子及び中性子を一般に放射ビームの形態で衝突するための、本質的に全てのパラメータを制御することを指すように意図される。これらの制御には、あらゆる変化の他に、放出源または放射源の制御や、エミッタ（すなわち粒子発生器）または放射源と、ターゲットすなわち磁気面のある位置または複数の位置との間の変化の回避が含まれる。またこの用語は、例えば粒子放出または放射の方向制御やマスキングによる、少なくとも衝突位置の何らかの制御を含む。
【００１８】
"離散的磁化領域の所定のパターン"は、特定の磁化状態における複数の領域の一般に規則的な配列を指すように意図される。これらには、例えば磁気的に異なる状態、例えば強磁性でなかったり、異なる配向を有するプレーナ連続体内または"シー（sea）"内の、本質的に規則的に分散される複数の強磁性位置または"アイレット（islet）"などが含まれる。離散的磁化領域の典型的な所定のパターンまたは配列では、一般に異種同形（isomorphous）の、例えば矩形、多角形または円形の強磁性またはフェリ磁性領域または"スポット"から成る、複数の線状または環状バンドが、中間領域により互いに分離され、隣接面は強磁性ではない。
【００１９】
用語"活性化亜原子粒子（energized subatomic particles）"は、１以下の原子量を有し、エネルギを有する粒子を包含するように意図される。ここで異なるタイプの亜原子粒子では、エネルギは異なり得る。例えば、電子の好適なエネルギ範囲は、約１００ｅＶ乃至約１００ｋｅＶ、より好適には約０．５ｋｅＶ乃至約２０ｋｅＶであり、光子の好適なエネルギ範囲は、約２０ｅＶ乃至約５０ｋｅＶ、より好適には約１００ｅＶ乃至約５ｋｅＶであり、中性子の好適なエネルギ範囲は、約１０ｍｅＶ乃至約１ＭｅＶである。
【００２０】
磁気状態、並びにこうした状態において通常、存在する、または存在することができる材料は、例えばCullity、B．D．による"Introduction to Magnetic Materials"、Addison Wesley、1972などで公知であり、特別な立証を必要としない。
【００２１】
本発明の好適な実施例：
本発明の第１の好適な実施例によれば、活性化亜原子粒子の衝突により処理される表面が、例えば、多層デバイス内などの通常固体材料の別の層との界面に位置する面である。固体材料は一般に強磁性材料であり、通常固体元素金属、金属合金、及び金属化合物から選択され、金属化合物には、金属と非金属元素との化合物の他に、金属間化合物が含まれる。金属の好適なグループは、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｕなどの３ｄ遷移金属元素、及びＧｄ、Ｔｂ及びＹなどの奇土類金属である。また、上述した金属の酸素含有化合物、例えば金属酸化物が元素金属の代わりに、或いは元素金属と共に使用され得る。
【００２２】
別の好適な実施例によれば、本発明に従う活性化亜原子粒子の衝突により処理される表面が、例えば１００以下の単分子層（略してＭＬ（monolayer））、好適には１乃至１０の単分子層の厚さを有する非常に薄い層により提供される。
【００２３】
ハードディスク・タイプの記憶装置、及び同様に設計された磁気媒体において使用するために、本発明に従い活性化亜原子粒子の衝突により処理される表面が、強磁性でない基板上に提供される。典型的な例は通常、金属、半導体材料、絶縁無機材料、及び有機ポリマ物質を含む固体基板材料である。基板材料のタイプ及びその特定の特性の選択は、もちろん、それぞれアプリケーションまたは磁気装置のタイプに依存するが、こうした選択は当業者の理解の範囲内であり、ここでは立証を必要としない。
【００２４】
強磁性金属及び非強磁性基板の交互の層が、本発明に従う活性化亜原子粒子による処理のために多層として配列される。
【００２５】
本発明の別の好適な実施例は、その磁気構造を既知のタイプの交換結合または双極結合を介して続く層に授ける、薄いテンプレート層のパターニングである。これについては、例えばParkin、S．S．P；IBM Journal of Res．and Develop．、42、（1988）3を参照されたい。
【００２６】
更に本発明の別の好適な実施例では、ハードディスク媒体内の各ビットを隣接ビットから分離し、ビット間の磁気相互作用を低減するために、ビットのサイズが、本発明に従う活性亜原子粒子による衝突により、予め定義される。
【００２７】
好適な放射源の有効性、可用性、及び制御の容易さ、更に類似の要因のために、約１００ｅＶ乃至約１００ｋｅＶのエネルギ・レベルの電子放射が、本発明の多くのアプリケーションにおいて、活性化亜原子粒子の好ましい形態である。
【００２８】
更に別の実施例によれば、本発明は磁気的に符号化されたデータを読出す検出器装置などのセンサ・アプリケーションにおいて、作用面積をより良好に画定または低減するために適用され得る。
【００２９】
【発明の実施の形態】
磁気記録及び記憶媒体の製造分野では、薄膜または超薄膜の使用が一般的であり、磁気異方性がこうした超薄膜の強磁性の主要因であることが知られている。なぜなら、磁気異方性は究極的に強磁性相の安定化を担うからである。結果的に、可変の磁気異方性が、データ記録及び記憶用の磁気媒体における磁気特性を調整するための手段として使用され得る。
【００３０】
磁気異方性の際だった変異は、容易磁化方向の変化により達成される。垂直磁気面異方性の増加は、膜表面に対して平行から垂直への磁化の完全な再配向を生じ得る。周知のように、こうした増加は金属層を付着することにより、またはアニーリングによりもたらされる。面内でのスイッチングはまた、Ｃｏ／Ｃｕ系内での気体の化学吸収により引き起こされる。他方、イオン・エッチングは、垂直異方性を低減する逆の効果を有することが知られている。局所的なスケールでは、磁気特性の変異は、小量の金属吸着物により、及び上述の選択的イオン衝撃により誘起されることが知られている。
【００３１】
本発明によれば、局所的スケールでの磁気特性の変異が、本発明に従う照射により、原子、イオンまたは分子を追加または除去すること無く可能であることが判明した。後述の例では、従来の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の電子ビームが、変異した磁気特性を超薄型Ｃｏ膜に"書込む"ために使用された。このように、磁化方向が局所的に変化するように強制され、磁区のサイズが１桁まで拡大され得る。本発明による放射により達成される磁気特性の変化の起源が、任意の理論に束縛されることを期待すること無く、後述の例に関連して述べられる。
【００３２】
例１：
Ｃｏの膜が０．５ＭＬ乃至１ＭＬ／分の速度で、分子ビーム・エピタクシにより成長された。ここで１ＭＬは０．２０５ｎｍの厚さを有する。成長は、室温（２０℃乃至２５℃）において、基板としてのＰｔ単結晶上に作用された。基板の準備については、Grutter、P．及びDurig、Uにより、Phys．Rev．B49、2021（1994）の中で述べられている。Ｐｔ基板は名目上（１１１）方向に沿って配向される。
【００３３】
提供されるデータは全て、３．８ＭＬのＣｏ膜の厚さに関連する。こうした膜厚では、磁化方向は、単原子ステップの密度として表される基板の粗さに応じて、表面に対して平行から垂直までの間の任意の角度を取り得る。
【００３４】
磁気特性の変化を導く全ての局所的変異が、１０ｋｅＶの動作電圧による２次電子のスピン偏極分析により補足された、ＳＥＭの電子ビームにより生成された（Allensoach、R．；Physics World 7 No．3（1994）44参照）。顕微鏡の対物鏡のアパーチャを除去することにより、サンプル位置において１０ｎＡの最大ビーム電流が達成された。総露光時間は１０秒乃至１２００秒の間で変化させた。０．３ｎＡ以下のビーム電流により、磁気イメージが獲得された。全ての実験は、１ｍｂａｒ乃至１０-10ｍｂａｒの圧力において実施された。
【００３５】
次に、膜面に非平行な磁化状態及びほぼ平行な磁化状態の２つのサンプルＣｏ膜を使用し、その中央部分を１８μｍ×１８μｍの正方形にわたって１０ｎＡの強いビーム電流により１２００秒間走査し電子照射し、この電子衝撃による正方形領域における局所的磁気変異の発生状態を調べる。この正方形領域の照射は、１μｍ平方当たり２．４×１０10個の電子の添加に相当する。
図１及び図２は、前述のように、０．３ｎＡの弱いビーム電流（低倍率に相当）で走査して得られた２つのＣｏ膜の磁気イメージ写真で、それぞれ、前記中央正方形領域（１８μｍ×１８μｍのイメージサイズ）及び元の磁化状態の周囲領域（全イメージサイズは３５μｍ×３５μｍ）の磁気状態を示す。各正方形領域の磁化状態は、元の各磁化状態（すなわち各周囲領域の磁化状態）から、図２では白黒のコントラスト（測定方向における磁気成分）、及び図１では一様なグレー・レベル（測定方向の磁気成分がゼロ）、でそれぞれ表された磁化状態へぞれぞれ磁気変異しており、特に、図２のＣｏ膜では、磁化方向が膜面内（すなわちほぼ平行磁化状態）から膜面外（ほぼ垂直磁化状態のような非平行磁化状態）へ完全にスイッチしている。この正方形領域は数μｍの典型的なサイズに成長した上向き及び下向きの磁区からなり、減磁状態に崩壊している。他方、周辺領域は平行磁化状態の小さな磁区サイズのままである。
【００３６】
従って、図１及び図２は、本発明の態様を例証する。すなわち、磁気異方性が電子照射により強められ、磁化がその方向を大きく変化させ、磁化は表面に対して平行から垂直まで、完全に再配向される。更に、磁区サイズが外部磁場の印加無しに電子照射により拡大され得る。
【００３７】
例２：
この例は、本発明に従い電子照射によりもたらされる磁気異方性の変化が、従来の数理モデルにより、磁化方向の変化から推定され得ることを示す。すなわち、システムの自由エネルギＥは、次式により定義される。
【数１】
Ｅ＝（Ｋ１-０．５×μ0×Ｍｓ２+Ｋｓ/ｄ）sin２Φ＋Ｋ２sin４Φ
【００３８】
ここで、Ｋ1 及びＫ2 は、Ｃｏの１次及び２次バルク異方性定数であり、Ｋs は面異方性定数である。Ｍs は飽和磁化であり、ｄは膜厚である。磁化と面法線間の角度Φを決定するために、膜は法線から６０゜の最初に傾斜された磁化方向により成長された。１×１０10 電子／μｍ2 の添加による電子衝撃により、垂直方向に向かう完全な回転が獲得される。バルク特性に関するパラメータに対して定数を仮定すると、面異方性はＫs ≒０．６Ｊ／ｍ2 からＫs ≒０．８Ｊ／ｍ2 に、少なくとも約３０％増加したと推論される。
【００３９】
完全な垂直磁化の安定化のために必要とされる最小値を上回る異方性の増加は、磁気イメージの検出可能な変化を生じないと予想される。なぜなら、磁化方向は既に、完全に垂直であるからである。しかしながら、意外なことに、このことが図３から明らかなように当てはまらない。なぜなら、この図から分かるように、電子照射の結果として矩形パターンに配列された、各々が約３μｍの長さを有する４つの垂直線セグメントが、Ｃｏ膜に書込まれたからである。
【００４０】
２．５×１０１１電子／μｍ２の添加による局所的な（すなわち局所的に定義された）電子照射の結果、磁区サイズが約０．３μｍ乃至約０．５μｍから、２μｍ以上に増加する。文献において報告されている理論的及び実験的証明の両者から、熱平衡において完全に垂直な磁化を有する膜の磁区サイズが、異方性に依存することが示されている。従って、平均磁区サイズの増加は、垂直異方性の増加の結果であり、磁壁が伝播し、実際に平衡に達するまで、磁壁のピン止め強度が低減されることが推論される。それに対応して、変異領域が磁区内に崩壊し、局所的な減磁状態を維持する。
【００４１】
従って、本発明に従う電子照射は、約１μｍのスケールの超薄型Ｃｏ膜などの、磁気媒体の磁気特性を変異する手段を提供する。
【００４２】
電子照射による異方性の増加の起源を説明するために、特定の理論に束縛されることを期待することなく、以下の考慮が提示される。すなわち、上述のＣｏ／Ｐｔ系内の面異方性の増加は、界面の粗さの低減、または合金相の構造に帰属し得る。界面における合金化は、３５０Ｋ以上の温度において発生することが報告されている。また、構造的により完全な膜は、より大きな面異方性を示す。本発明者は、Ｎｅ+イオン衝撃が面異方性を低減し、Ｐｔステップ密度が面異方性の大きさに直接相関付けられることを観察した。
【００４３】
特に、磁気的に変異された全領域において、２次電子の生成が約２％低減されることが実験的に観察された。すなわち、膜は仕事関数、すなわち、変異領域内において、電子を表面から無限に変位するために要求されるエネルギの変化を受けたことになる。
【００４４】
高活性化電子は通常、材料をアニールするために使用されるので、本発明者は本発明の方法の成功の理由として、アニーリング効果の可能性を除去するために、上述の例において使用された電子放射の温度への影響をテストした。しかしながら、こうした増加は無視できるものであった（約０．０３Ｋ）。結果的に、アニーリングは、本発明により影響される異方性変化の根拠から除外され得る。
【００４５】
一般に、本発明により使用される亜原子粒子のエネルギの上限は、アニーリングなどの物質的な熱効果を除去するように選択されるべきである。従って、特に最適化のために、エネルギ・レベルが、達成される磁気変異の有効性の点から見た下限と上限との間で制御され、好ましくない熱効果を除去するべきである。しかしながら、こうした選択は当業者の能力の範囲内である。
【００４６】
電子衝撃は、Ｆｅ／Ｃｒ／Ｆｅ膜間の交換結合を増加することが知られており、これらの結果は、Ｆｅ／Ｃｒ界面の平滑化の観点から解釈された。これに関連して、再度、マイクロメートルでなしにミリメートルに及ぶ電子ビームの長距離効果が観察され、本発明に従う方法の物理現象が、従来の知識からは予測できないことが示された。
【００４７】
例３：
この例は、本発明の方法に従いＣｏ／Ｐｔ膜を処理する際、新たな構造相の核生成が本当らしいメカニズムであるとする理論を支持することを意図するものである。
【００４８】
以前に磁気的に変異された領域を拡張することは、新たな領域を生成するよりも容易である。これは図４乃至図６から明らかである。
【００４９】
図４乃至図６に示される一連の顕微鏡写真において、左側の矩形領域は、磁化方向が面法線に沿って向くまで、強い電子ビーム（１０ｎＡ）により処理された。次に、１ｎＡの低減されたビーム電流により、イメージ全体が繰り返し走査された。イメージのシーケンスは、垂直に磁化された相が、もっぱら既存の垂直領域から進化することを示す。１ｎＡの低減されたビーム電流では、新たな核生成位置は生成されない。
【００５０】
このことは、本発明に従い照射により処理される新たな相の核生成が、相拡張よりも大きなエネルギを要求するといった仮定を支持するものと思われる。この新たな相はＣｏ膜自身の変異であるか、それともその界面の変異であるかは、本発明の方法の実施に際して重要でない。膜内の欠陥密度の低減、並びに平滑化または混合された界面の両方とも、本発明を実施する際、少なくとも磁気的に変異された領域全体内において、仕事関数がある程度変化し得る証拠と矛盾しない。
【００５１】
一般に、本発明に従い達成され得る上述の磁気変異の程度は、様々な態様、特に磁化を表面に平行な方向から完全に垂直な方向に、またはその逆に強制する態様のアプリケーションを可能にするのに十分である。垂直磁化を有する膜内では、外部磁場を印加しなくても、磁区が本発明に従う方法により拡張され得る。
【００５２】
上述の特定の開示は、マイクロメートル・スケールでの電子衝撃による、Ｃｏ／Ｐｔ（１１１）膜内の磁気異方性の変異に関連したが、これは本発明を制限することを意図するものではない。実際、ハードディスク及び類似の装置のメーカなどの当業者であれば、本発明を磁気的に符号化された情報の記録及び記憶用の様々なタイプの装置の商業生産に適用する、多くの方法を認識されよう。
【００５３】
従って、本発明の範囲は、上述の特定の開示及び例に制限されるものではないことを述べておく。
【００５４】
まとめとして、本発明の構成に関して以下の事項を開示する。
【００５５】
（１）少なくとも潜在的に強磁性の表面内で、局所的に特定の磁気特性のパターンを生成または変異する方法であって、前記表面を活性化亜原子粒子の制御された衝突に晒すことにより、前記表面上に離散的な磁化領域の所定のパターンを生成するステップを含む、方法。
（２）前記活性化亜原子粒子が電子、光子及び中性子から選択され、前記電子は約１００ｅＶ乃至約１００ｋｅＶの範囲のエネルギを有し、光子は約２０ｅＶ乃至約５０ｋｅＶの範囲のエネルギを有し、中性子は約１０ｍｅＶ乃至約１ＭｅＶの範囲のエネルギを有する、前記（１）記載の方法。
（３）前記表面が強磁性材料の層により提供される、前記（１）または（２）のいずれかに記載の方法。
（４）前記表面が、前記面を形成する材料と異なる磁気特性を有する元素及び化合物を含むグループから選択される材料との界面において提供される、前記（１）乃至（３）のいずれかに記載の方法。
（５）前記面が約１乃至約１００の、好適には約１乃至約１０の単分子層の厚さを有する層である、前記（１）乃至（４）のいずれかに記載の方法。
（６）前記強磁性材料が固体金属、好適にはＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｕなどの３ｄ遷移金属元素、またはＧｄ、Ｔｂ、Ｙなどの奇土類元素、金属合金、金属間化合物、及びこうした元素の酸素含有化合物から選択される、前記（１）乃至（５）のいずれかに記載の方法。
（７）前記層が、金、白金などの貴金属及びそれらの合金、クロム、銅及びそれらの合金を含む金属物質、半導体材料、絶縁無機材料及び有機ポリマ物質から選択される固体基板上に提供される、前記（３）乃至（６）のいずれかに記載の方法。
（８）前記基板が前記層との界面を形成し、前記基板が少なくとも前記界面において、貴金属、銅、及びそれらの合金から選択される金属から形成される、前記（７）記載の方法。
（９）前記層が多層構造の界面において形成される、前記（３）乃至（８）のいずれかに記載の方法。
（１０）前記放射が、該放射を通さない層により前記表面をマスクすることにより、局所的に当てられる、前記（１）乃至（９）のいずれかに記載の方法。
（１１）前記（１）乃至（１０）のいずれかの方法により処理される少なくとも１つの磁気面または界面を有する、ハードディスクまたは磁気リーダなどの磁気記録装置。
（１２）強磁性の表面内に、局所的に特定の磁気変異のパターンを離散的に設けられる少なくとも１つの磁気面を有する、ハードディスクまたは磁気リーダなどの磁気記録装置において、前記パターンが、前記表面に電子、光子及び中性子から選択される活性化亜原子粒子を衝突することにより獲得可能な複数の磁区を含み、前記パターンが、各々が約０．１μｍ乃至約５μｍの最大寸法を有する複数の離散的磁化領域を含む、磁気記録装置。
【図面の簡単な説明】
【図１】中心領域における１２００秒の電子衝撃の後、スピン偏極走査電子顕微鏡により得られた面内磁化成分を表す磁区イメージであり、中心領域が、面に対して平行に磁化された状態から、垂直に磁化された状態に完全に変化した。尚、イメージ・サイズは３５μｍ×３５μｍの図である。。
【図２】中心領域における１２００秒の電子衝撃の後、スピン偏極走査電子顕微鏡により得られた面外磁化成分を表す磁区イメージであり、中心領域は、面に対して平行に磁化された状態から、垂直に磁化された状態に完全に変化した。尚、イメージ・サイズは３５μｍ×３５μｍの図である。
【図３】３μｍ長の矩形パターンに配列された４ライン区分を、スピン偏極走査電子顕微鏡により上から下に６０秒間走査した後得られた垂直磁区イメージであり、誘起された磁区サイズが拡張領域に拡大した。尚、イメージ・サイズは１５μｍ×１５μｍの図である。
【図４】１０ｎＡのビーム電流により左側の矩形を９０秒間走査した後、スピン偏極走査電子顕微鏡により、１ｎＡの低減されたビーム電流により得られた垂直磁区イメージの繰り返しシーケンスであり、増加されたビーム電流により凝集された相から、垂直に磁化された相が進化し、最終的に走査領域全体を充填した。オリジナル膜は面内で磁化された。尚、イメージ・サイズは２８μｍ×２８μｍの図である。
【図５】１０ｎＡのビーム電流により左側の矩形を９０秒間走査した後、スピン偏極走査電子顕微鏡により、１ｎＡの低減されたビーム電流により得られた垂直磁区イメージの繰り返しシーケンスであり、増加されたビーム電流により凝集された相から、垂直に磁化された相が進化し、最終的に走査領域全体を充填した。オリジナル膜は面内で磁化された。尚、イメージ・サイズは２８μｍ×２８μｍの図である。
【図６】１０ｎＡのビーム電流により左側の矩形を９０秒間走査した後、スピン偏極走査電子顕微鏡により、１ｎＡの低減されたビーム電流により得られた垂直磁区イメージの繰り返しシーケンスであり、増加されたビーム電流により凝集された相から、垂直に磁化された相が進化し、最終的に走査領域全体を充填した。オリジナル膜は面内で磁化された。尚、イメージ・サイズは２８μｍ×２８μｍの図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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