Введение к работе
Актуальность темы. В последние годы реальным конкурентом традиционным методам записи является магнитооптический метод. Его основными преимуществами являются:
-большое отношение сигнал/шум,
-высокая плотность записи информации (до 100 Мбит/см2), -большая длительность хранения информации (до 10 лет), -малое время доступа и высокая скорость передачи данных, -возможность многократной перезаписи (не менее 10 циклов), -считывание информации бесконтактным магнитооптическим методом.
Магнитооптическое считывание основано на вращении плоскости поляризации излучения лазера при взаимодействии его с локальными намагниченными перпендикулярно участками пленки (эффект Керра или Фарадея).
Поэтому основными требованиями к носителю являются: -высокие значения магнитооптических параметров, -большое значение константы перпендикулярной магнитной анизотропии, коэрцитивная сила в пределах 1-3 кЭ, -хорошая температурная и временная стабильность свойств пленок.
Наиболее перспективными материалами для носителей являются аморфные тонкие пленки сплавов редкая земля-переходный металл (РЗМ-ПМ). Среди них наиболее оптимальное сочетание перечисленных свойств можно получить в сплавах пленок Tb-Fe и Tb-Fe-Co. Для них характерно существование некоторой температуры компенсации, зависящей от состава сплава, когда намагниченности подрешеток редкоземельных и переходных металлов равны, суммарная намагниченность обращается в ноль. На существовании точки компенсации основан принцип термомагнитной записи для данных
-if.
пленок.
Основные рабочие свойства аморфных тонких пленок систем Tb-Fe и Tb-Fe-Co зависят от среднего химического состава сплавов.Однако, когда подобран состав пленок.свойства их не являются еще оптимальными:
-они не всегда воспроизводятся,
-стабильность пленок получается разной для образцов одного состава,
-при осуществлении записи на носителе данного состава иногда происходят необратимые изменения свойств.
Обычно при оптимизации свойств пленок системы РЗМ-ПМ в расчет принимают лишь химический состав пленок, и соответственно, параметры технологии подбирают так, чтобы достичь необходимого соотношения содержания компонентов.
Однако, химический средний состав пленок определяет только интегральные свойства: коэрцитивную силу, намагниченность насыщения, температуру Кюри, угол вращения Керра . Кроме того, изменение этих свойств не обнаруживает четкой корреляции с параметрами технологии, воздействующими на состав сплавов.
Все сказанное приводит к мысли, что существуют и другие факторы, определяющие свойства и стабильность пленок.
Фактором, влияющим и на интегральные свойства, и на их воспроизводимость и стабильность, а также на локальные характеристики носителя может быть структура пленок.
В предшествующих исследованиях данных материалов при получении носителей обычно следят лишь за тем, чтобы режим охлаждения подложки обеспечивал аморфную структуру. С другой стороны для ряда пленок различных материалов известно , что аморфная структура может быть очень различна, иметь разные особенности.
Исследований, где бы помимо оптимизации химического состава сплавов проводили подробный анализ влияния структуры на рабочие свойства носителя и связи параметров технологии со структурой и свойствами для данных материалов не было.
-s-
__Цель работы состояла в исследовании физических причин влияния основных параметров технологии на структуру и состав пленочного носителя информации и анализе воздействия структурных факторов на рабочие характеристики носителя для их оптимизации.
В работе были поставлены следующие основные задачи: 1 .Исследование влияния структуры данных пленок на их магнитные и магнитооптические свойства и стабильность и анализ физического механизма такого влияния.
-
Определение закономерностей формирования структуры аморфных тонких пленок системы Tb-Fe и Tb-Fe-Co, влияния важнейших параметров технологии (давления аргона и напряжения смещения) и типов подложки на их структуру и свойства.
-
Оптимизация свойств и стабильности сплавов аморфных пленок Tb-Fe и Tb-Fe-Co не только подбором состава, но и воздействием на структуру материалов.
Положения, выносимые на защиту: -влияние периодических неоднородностей структуры аморфной пленки на магнитные свойства, анизотропию и стабильность носителя, -механизм влияния параметров напыления пленок (давления аргона и напряжения смещения) на структуру и состав пленок, оптимизация рабочих свойств носителя данного состава подбором необходимой структуры рабочего слоя.
Научная новизна: Получены данные о наличии периодических неоднородностей в аморфной тонкой пленке, размер периодичности которых зависит от параметров процесса напыления. Установлен механизм влияния структурных неоднородностей на магнитные свойства и стабильность носителя. Проанализированы основные причины влияния параметров технологии (давления аргона и напряжения смещения на структуру, химический
состав и свойства сплавов.
Практическая значимость:
Анализ механизма влияния структуры пленок на их свойства (помимо влияния состава) и ее связи с технологией показывает необходимость учета при напылении дополнительных факторов, влияющих на структуру помимо контроля химического состава образцов. Полученный тип структуры важен также для оценки стабильности пленочных носителей.
^ Апробация работы.
Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на Международной конференции по новым материалам Mastec (Дрезден, 1990), Европейском семинаре по новым магнитным материалам) (Дрезден, 1991 и Кошице, 1993), Симпозиуме по магнитооптике ISMO (Харьков, 1991), Международном семинаре по материалам для цифровой записи NATO ASI (Иль Чиокко, 1992), на Конференции по границам зерен в новых материалах (Прахатице, 1991 и Салоники, 1992), на российско-французском семинаре по границам зерен (Санкт-Перербург, 1993). По теме работы опубликовано 4 статьи, еще 1 статья принята к публикации, 1 обзор, глава в книге по границам зерен в новых материалах и тезисы 6 докладов.
Структура и объем работы. Диссертация, состоящая из введения, четырех глав, выводов и списка использованных источников из 105 наименований, изложена на 160 страницах, включая 55 рисунков, 3 таблицы и 3 Приложения.