(57)【要約】本発明は、強磁性体からなる上層（２）の磁化の方向を変更させる方法を提供するものであり、ａ）上層（２）は、上層（２）と磁気結合していない下層（３）の上に配置され、下層（３）は、下層（３）の物質の温度がしきい値より高いか低いかにより、上層（２）の磁化方向の変更に適した放射磁界を発生させるか、または発生させないことに適している物質から成り、下層（３）の物質による放射磁界は、上層（２）の強磁性物質の保磁場より強力であり、本方法は、ｂ）下層（３）の温度を、上層（２）と下層（３）の磁化方向が安定した相互配置であり下層（３）の物質が放射磁界を生じさせない一番目の値から、下層（３）の物質が、不可逆な方法において、上層（２）の磁化方向を変化させるのに適した放射磁界を生じさせる二番目の値へ進むステップ、及びｃ）下層（３）の温度を、二番目の値から、下層（３）の物質が放射磁界を生じさせない三番目の値へ進むステップ、からなり、温度の変更ステップであるｂ）とｃ）は外部からの磁場を加えることなしに実施されることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
強磁性物質からなる上層（２）の磁化方向を変更する方法であって、
ａ）上層（２）は、上記上層（２）と磁気結合していない下層（３）の上に配置され、
前記下層（３）は、前記下層（３）の物質の温度がしきい値より高いか低いかにより、前記上層（２）の磁化方向の変更に適した放射磁界を発生させるか、または発生させないことに適した物質から成り、
前記下層（３）の物質による放射磁界は、前記上層（２）の物質による保磁場より強力であり、
そして本方法は、
ｂ）前記下層（３）の温度を、前記上層（２）と前記下層（３）の磁化方向が安定した相互配置であり前記下層（３）の物質が放射磁界を生じさせない一番目の値から、前記下層（３）の物質が、不可逆な方法において、前記上層（２）の磁化方向を変化させるのに適した放射磁界を生じさせる二番目の値へ進むステップ、及び
ｃ）前記下層（３）の温度を、二番目の値から、前記下層（３）の物質が放射磁界を生じさせない三番目の値へ進むステップ、から成り、
温度の変更ステップであるｂ）とｃ）は外部からの磁場を加えることなしに実施されることを特徴とする強磁性層の磁化方向を変更する方法
【請求項２】
前記下層（３）の物質はその温度がしきい値より高いときに、前記上層（２）の磁化方向の変更に適した放射磁界を生じさせることができることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
下層（３）の物質の温度がしきい値より低いか高いかによって、下層（３）は完全な強磁性である均一の構造と、強磁性と非強磁性の交互のゾーンから成る非均一構造とをとることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
下層（３）の物質は、しきい値より温度が低いときは均一の構造、その物質の温度がしきい値よりも高いときに非均一な構造をとることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
下層（３）は、ＧａＡｓ基板上にエピタキシーによって形成されたＭｎＡｓの層であることを特徴とする請求項４に記載の方法
【請求項６】
下層（３）の非均一構造は、下層（３）にイオンを移植することによって得られることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項７】
下層（３）は、ＦｅＰｄ，ＦｅＮｉ，ＮｉＭｎ，ＦｅＧａまたはＦｅＰｔの合金の層であることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
上層（２）は、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏもしくはその強磁性合金であり、これらの中から少なくともひとつの元素を含むことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
非強磁性物質の層は、下層（３）と上層（２）との間に配設されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強磁性体からなる層の磁化方向を変更する方法を提供する。この方法は、外部からの磁場なしに、磁化方向を局所的に制御することを可能にする。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録装置にとって、局所的に磁気帯片（バンド）の磁化方向の制御を可能にすることは特に重要である。
この目的の為、磁化コイルを使用した、局所的な磁場の付加が知られている。このような装置は、一定の慣性が働く為、速度を低下させる欠点がある。加えて、この方法は磁気対象物のサイズの低下に従って、徐々に強い付加が必要になり、大きなコイルを使う結果につながり、小さな形状の帯片の磁化方向の正確な制御に全く適していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明はこれら欠点の改善方法を探求するものである。
特に、本発明は強磁性物質の層の磁化方向を局所的に変更し、そして、特にそれを局所的に元に戻すことを、外部からの磁場なしに可能にする方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、強磁性体からなる上層の磁化方向を変更する方法を提供する。
本発明の方法によると、
ａ）上層は、上層と磁気結合していない下層の上に配置され、下層は、下層の物質の温度がしきい値より高いか低いかにより、上層の磁化方向の変更に適した放射磁界を発生させるか、または発生させないことに適している物質から成り、下層の物質による放射磁界は、上層の強磁性物質の保磁場より強力である。
【０００５】
本方法はさらに、
ｂ）下層の温度を、上層と下層の磁化方向が安定した相互配置であり下層の物質が放射磁界を生じさせない一番目の値から、下層の物質が、不可逆な方法において、上層の磁化方向を変化させるのに適した放射磁界を生じさせる二番目の値へ進むステップ、及び
ｃ）下層の温度を、二番目の値から、下層の物質が放射磁界を生じさせない三番目の値へ進むステップ、からなる。
温度の変更ステップであるｂ）とｃ）は外部からの磁場を加えることなしに実施される。
【０００６】
本発明の重要なこととして、下層と上層が  “磁気結合していない”こと、すなわち、上層と下層の間の磁気結合が上層と下層の磁化方向にとって十分に弱く、本方法の最初に下層と上層が安定した相互配置をとり、本方法の最後にそれらが二番目の安定した相互配置をとることである。
二番目の温度で、下層の物質は、上層の磁化方向の“不可逆な”方法による変更に適した放射磁界を生じさせる。ステップｃ）の温度変更の時との意味は、上層の磁化方向の変更が安定した方法に維持される、という意図で使われる。
このように、安定した新しい配列は下層と上層の相対磁気整列によって得られる。
【０００７】
本方法は、温度しきい値の上または下で、下層の物質が放射磁界を生じさせる能力を利用している。それゆえ、温度を変更することによって、上層の磁化方向を変更することができる。
【０００８】
下層の物質は、典型的には、その物質の温度がしきい値より高いときに、上層の磁化方向の変更に適した放射磁界を生じることができる。従って、もし下層の温度がしきい値より低い場合、上層と下層の少なくともふたつの磁気整列配列を安定させることができる。
実施の過程で、下層の物質の温度がしきい値より高いか低いかによって、下層は、完全な強磁性である均一の構造、または、強磁性と非強磁性の交互のゾーンから成る非均一構造をとる。
下層から上層への放射磁界によって、強磁性ゾーンから生じる非強磁性ゾーンが存在し、それによって上層の磁化方向の変更が引き起こされる。
【０００９】
特に、下層の物質は、その物質の温度がしきい値より低いときは均一の構造で存在し、その物質の温度がしきい値よりも高いときには非均一な構造で存在する。
例えば、下層は、ＧａＡｓ基板上、特にＧａＡｓ（００１）構造の基板上にエピタキシーによって形成されたＭｎＡｓの層である。
【００１０】
下層の非均一構造は、下層に例えば希ガスイオンのようなイオンを移植することによって得ることもできる。イオンの移植は移植ゾーンのキュリー温度を変更するのに役に立つ。キュリー温度は物質がその自発磁化を失う温度である。移植の後、下層はＴ１及びＴ２のそれぞれのキュリー温度を持った、強磁性ゾーンの交代が行われることにより特徴づけられる。強磁性ゾーンと非強磁性ゾーンの交代を持つため、しきい値はＴ１とＴ２の間から選択される。
【００１１】
上記のイオンの移植を受けうる下層は、例えばＦｅＰｄ、ＦｅＮｉ、ＮｉＭｎ、ＦｅＧａまたはＦｅＰｔの合金による層である。
例として、上層はＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、もしくは、少なくともこれらのうち一つの元素を含むその強磁性合金、例えばパーマロイ合金（ＮｉＦｅ）の、層である。
【００１２】
下層と上層との間の非磁気結合を促すため、下層と上層との間に非強磁性物質の層を配設することができる。ＧａＡｓ基板上でエピキタシーによって形成されたＭｎＡｓの層から作られることを利用したときには、境界の合金に非常に薄い層の形成が観察され、それによって下層と上層間に追加の層を置く必要無しに下層と上層間の結合制限が働くことを知るべきである。
下層の物質によって放射された磁界は、上層の強磁性物質の保磁場よりも強いため、上層の磁化方向の変更を促進する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本発明の特徴及び効果は、以下の実施例に従った説明により明確にするが、これに限定されず、ここに添付した図面を参照して進める。
【図１】（ａ）は本発明の方法を実行する装置の図であり、（ｂ）は装置の詳細図である。
【図２】本方法実行中の装置の部分図である。
【図３】本方法の理解に使われる図である。
【図４】本方法の理解に使われる図である。
【図５】本方法の理解に使われる図である。
【図６】本発明の方法の実装の為の特定の装置の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１（ａ）に示したとおり、装置１は、強磁性物質の下層３と、その上の強磁性物質の上層２から成り、それら自体は基板４上に配置される。基板４と共に上層２と下層３とから構成されるマトリックスはディスク状の形を取る。
【００１５】
装置１は、また、加熱要素５と磁気読み取りヘッド６を有する。
加熱要素５は局所的に下層３を加熱する。部分的な加熱はマトリックスの構造を局所的に変更し、これは漏れ磁束と呼ばれる放射性双極磁界が上層２に形成されることを伴う。
【００１６】
上層２の磁力方向は局所的に変更され、図１（ａ）に例示したとおり、図１（ｂ）に示した加熱要素５によって加熱されるゾーン７で、反転される。マトリックスの温度はその初期値まで冷やされる。新しい磁気整列は安定する。読み取りヘッド６は上層２の部分磁気状態を測定する。
【００１７】
図２に装置の例をより詳細に示す。この装置は分子線エピキタシーによって製造される。５ナノメーター（ｎｍ）の厚みをもつＦｅを含有した上層２は、１４０ｎｍの厚みをもつＭｎＡｓの下層３の表面上に設置される。下層３はＧａＡｓ（００１）の基板４上にエピタキシーによる平面成長によって得られる。
【００１８】
ＭｎＡｓは高スピン極性化と同様に、半導体基板と親和性を持っている。大気温度で、より正確には１３℃から４０℃で、ＭｎＡｓ／ＧａＡｓは、強磁性α−ＭｎＡｓ位相と非強磁性β−ＭｎＡｓ位相の交互の自己組織化帯片構造として存在する。これら帯片の周期、すなわちα−ＭｎＡｓ帯片の幅プラスβ−ＭｎＡｓ帯片の幅の和は、ＭｎＡｓの層３の厚さによって決められる。この周期は温度の関数として実質上一定の値であり、ＭｎＡｓの層３の厚さの５倍に等しい。
【００１９】
温度が１３℃から４０℃の間で、α−ＭｎＡｓとβ−ＭｎＡｓ位相が共存し、β−ＭｎＡｓ帯片の幅は温度の上昇に従って増加する。α−ＭｎＡｓ位相（隆起の形状として表れる）とβ−ＭｎＡｓ位相との間に高さの違いが存在し、β−ＭｎＡｓ位相は、α−ＭｎＡｓ位相の間に溝の形として表れる。α−ＭｎＡｓとβ−ＭｎＡｓ位相間の高さの違いは、ＭｎＡｓによる層の厚さの２％程で、つまりほんの数ｎｍである。下層３による放射磁界は、Ｆｅの上層２の磁化に方向を与える。
【００２０】
上層２に生成される放射磁界（ミリテスラ（ｍＴ）で表される）を図２の上部に示した。
Ｆｅの層２の磁化方向の制御を促進するため、Ｆｅの層２の保磁場を減少させることが可能で、例えばＦｅＮｉ合金やＦｅＮｉＢ合金のような、より弱い保磁場をもつ合金を使うことができる。
低い温度で同じ方向を持つＦｅの上層２の磁化とＭｎＡｓの下層３の磁化の配列は、外部の磁界を付加する必要なしに、β−ＭｎＡｓの溝の存在の中で変更される。
【００２１】
図３は、上層と下層の磁化を温度の関数として示すダイヤグラムである。サンプルの磁気の動きは、円偏光Ｘ線を使って、Ｘ線共鳴散乱（英語のＸ−ｒａｙ  ｒｅｓｏｎａｎｔ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ（ＸＲＭＳ））によって測定される。光子エネルギーをＭｎ−２ｐ共鳴（約６４０電子ボルト（ｅＶ））またはＦｅ−２ｐ共鳴（約７０７ｅＶ）に調節することにより、鏡面反射強度は各ＭｎＡｓ層、またはＦｅ層の磁化を感知することができる。帯片は拡散面に対して直角に向けられ、データは共鳴幾何として集められる。拡散の角度は１６°にセットされる。サンプルキャリアは−１０℃から＋８０℃の範囲で温度をコントロールするためペルチェ素子や、また電磁石（実施例では最大出力１．５キロエルステッド（ｋＯｅ））と一体化されている。
【００２２】
ある与えられた共鳴において、非対称率は要素の磁気モーメントに比例する。Ｆｅの磁気信号（非対称率）は、図３の上端から始まり図３の下部で終了している曲線によって表されており、ＭｎＡｓの磁気信号（非対称率）は図３の中ほどでほぼ水平な曲線によって表される。磁場を加えることなしに、８℃で１ｋＯｅの磁気パルスを付加すると、サンプルの温度は８℃から１８℃（黒四角）となり、そして１８℃から８℃（中空四角）となる。
【００２３】
図４は８℃でのＦｅとＭｎＡｓのヒステリシスサイクルを示し、適用する磁場に応じたＦｅとＭｎＡｓの磁化を表す。磁気パルスは、Ｆｅ層とＭｎＡｓ層とが同じ磁力方向にある熱サイクルの初期状態を準備する。二つの層の保磁場は大きく異なるので、二つの間の結合は弱いことに注意を払わなければならない。
【００２４】
図３を再度参照すると、本方法はＭｎＡｓ層とＦｅ層との磁力方向が同じである８℃から始める。温度が上昇すると、Ｆｅ層の磁化は、β−ＭｎＡｓ位相が約１３℃となるまでほぼ一定に保たれる。これは、図５に示すとおり、温度に対する、ＭｎＡｓ内のβ−ＭｎＡｓ比率の変化を測定することによって確かめられる。１３℃から１６℃の範囲で、Ｆｅの磁化は急速に減少し、そして逆転する。１６℃以上でβ−ＭｎＡｓのゾーンは、磁化方向の不可逆な変更を生じさせるのに十分な幅を有する。このため、後に温度が８℃の初期値まで下がったとき、たとえ本方法の初めの温度と同一になり、磁界の付加をゼロで本方法を実施していたとしても、Ｆｅ層の磁化はＭｎＡｓ層とは逆の方向のまま残る。
【００２５】
このため、ＭｎＡｓ／ＧａＡｓの微細構造の温度制御による軽妙な調整は、磁界を付加することなしに、Ｆｅ層の磁化方向を完全に反転することができる。磁化の反転は集光レーザー放射を使用することによって局所的に得ることができる。すなわち、５℃の温度上昇に相当する構造的変化はレーザーパルスの放射によって得ることができる。例えば、波長λ＝４００ｎｍ、持続時間１０−１３秒（ＩＣＴ１３  Ｓ）、各パルスのエネルギー密度が約１００μＪ／ｍｍ２のレーザーパルスを供給する。構造的変化は約１０−１１ｓ（秒）の時間単位で行われる。
【００２６】
図６は、“テムウェン  デ  タンペラチール（温度証人）”と呼ばれる、本発明の方法の特定のアプリケーションを示す。複数の組立体Ａ，Ｂ，Ｃは、上記のとおり、それぞれＦｅによる上層２とＭｎＡｓによる下層３とから構成され、基材８の上に配置される。カー（Ｋｅｒｒ）効果を使用したセンサーなどの磁気検出器（表示しない）を使用して、層２と層３の磁化が並行状態（組立体Ａ、Ｃとして表される）か、逆行状態（組立Ｂとして表される）かを検知する。状態が逆行ならば、上層２の磁化に関する本発明をもたらす、部分的なしきい温度を、基材８の局部温度が、超えているか、または越えたことがあるかを推定する。
【００２７】
本発明の方法は数多くの利点を提供する。上層の磁化方向の変更は温度によってのみ制御される。コイルや外部磁石などによる磁界を付加する必要がない。磁化方向はわずかな温度変化によって変更されるため、少量のエネルギーを必要とする。局所加熱はごく短時間に行われ、それはレーザー放射を吸収する１０−１１ｓほどの加熱である。加えて、磁化方向の変化は短距離で行われ、ＭｎＡｓ／ＧａＡｓマトリックスから２００ｎｍほどである。
【符号の説明】
【００２８】
１：装置
２：上層
３：下層
４：基板
５：加熱要素
６：磁気読み取りヘッド
７：ゾーン
８：基材
Ａ、Ｂ、Ｃ：組立体
【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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【国際調査報告】
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