Система материалов для магнитооптической записи

Система материалов для магнитооптической записи

Реферат

 

Изобретение относится к системе платинокобальтовых материалов для использования в магнитооптической записи и направлено на осуществление прямой перезаписи с модуляцией мощности лазерного излучения. Система содержит по меньшей мере две многослойные пленки из платины и кобальта, в которых независимо для каждой пленки регулируются коэрцитивная сила и температура Кюри. 3 с. и 26 з.п. ф-лы, 4 табл., 9 ил.

Изобретение относится к системе платинокобальтовых материалов для использования в магнитооптической записи, и в частности к системе, содержащей множество платинокобальтовых слоев, которые пригодны для использования в операциях прямой перезаписи с модуляцией мощности лазерного излучения.

Магнитооптические (МО) материалы, содержащие многослойные пленки из платины и кобальта, до сих пор не вышли на стадию промышленного производства в основном из-за того, что до недавнего времени считалось невозможным получить необходимые характеристики в платинокобальтовом слое. Однако уже давно предполагали, что подходящие платинокобальтовые МО материалы могли бы иметь ряд преимуществ по отношению к основным промышленно выпускаемым материалам, пленкам из аморфного сплава, содержащего редкоземельные элементы и переходные металлы (РЗ-ПМ). В заявке на Европейский патент N 0549246 A2 описана система платинокобальтовых многослойных пленочных материалов, обладающих необходимыми свойствами, предъявляемыми к материалам для магнитооптической записи, включая достаточную коэрцитивную силу при комнатной температуре. H_C, перпендикулярную магнитную анизотропию, квадратную гистерезисную петлю угла эффекта Керра и достаточный поворот угла эффекта Керра.

Если бы такие платинокобальтовые системы имели промышленное изготовление, они стали бы основным коммерческим материалом в этой области техники. Однако, как уже упоминалось выше, утвердилось мнение, что в платинокобальтовых системах не могут быть достигнуты необходимые свойства, и работа продолжалась в направлении усовершенствования РЗ-ПМ пленок.

Особый интерес представляет работа, которая была направлена на разработку РЗ-ПМ систем "прямой перезаписи" (ППЗ). Обычно, когда новая информация записывается на МО пленках, информация, записанная ранее, полностью стирается по записи новой информации. Этот двухстадийный процесс требует большего времени, чем одностадийный процесс, в котором нет необходимости отдельно стирать предварительно записанную информацию, что было бы чрезвычайно выгодно. До сих пор ни один такой продукт не был изготовлен промышленным способом.

Один вид пленок РЗ-ПМ для прямой перезаписи с модулированной мощностью лазерного излучения, который был разработан, содержит по меньшей мере два магнитооптических слоя, магнитные свойства которых регулируются независимо друг от друга. Один слой, который далее будем называть "запоминающим слоем", имеет относительно высокую коэрцитивную силу при комнатной температуре и относительно низкую температуру Кюри и используется для хранения записанной информации. Другой слой, который далее будем называть "опорный слой", имеет относительно низкую коэрцитивную силу при комнатной температуре и относительно высокую температуру Кюри. В публикации Лина (Прикладная физика, 67 (9), 1 мая 1990) обсуждаются требования, предъявляемые к таким двойным слоям. По схеме, которую он обсуждает, требуется два постоянных магнитных поля. Одно поле (H_B) используется вместе с нагревающим лазерным пучком для формирования записывающих доменов, а другое (H_ini) используется для возвращения опорного слоя в исходное состояние, в стертое состояние, в котором намагничивание происходит в противоположном направлении относительно "записанного" состояния при окружающей температуре без разрушения доменных стенок в запоминающем слое. При комнатной температуре H_C (запоминающий слой) > H_ini > H_C (опорный слой); H_B < H_ini; H_C (опорный слой) > H_B < H_C (запоминающий слой). Прямая перезапись осуществляется путем модуляции записывающего лазерного пучка при высоком уровне мощности (P_H) и низком уровне мощности (P_L) в соответствии с информационным потоком. МО материал подвергается воздействию при вращении H_ini и H_B при P_H или P_L. При P_H, когда оба слоя нагреваются до температуры, выше T_C опорного слоя, H_B приводит к созданию в опорном слое доменных структур. Впоследствии эти доменные структуры воспроизводятся при температуре, которая известна как "температура воспроизведения", в запоминающем слое за счет обменной силы при охлаждении. Воздействие H_ini при окружающей температуре приводит к тому, что домены в опорном слое стираются, так что записанные домены ограничиваются только запоминающим слоем, в то время как опорный слой опять готов для записи новых доменов. При P_L, когда оба слоя нагреваются до температуры выше T_C запоминающего слоя, но значительно ниже T_C опорного слоя, воздействие H_B не позволяет осуществить запись в опорном слое, поэтому домены этого слоя остаются неизменными. При охлаждении магнитные диполи в запоминающем слое ориентируются при температуре воспроизведения параллельно магнитным диполям в опорном слое вследствие обменной силы, и домены в запоминающем слое, таким образом, стираются.

Цель данного изобретения заключается в создании системы аналогичного типа, содержащей по меньшей мере два магнитооптических слоя, каждый из которых включает платинокобальтовые слои.

Как утверждалось выше, до сих пор не существует систем прямой перезаписи (ППЗ), которые могли бы быть изготовлены промышленным способом. Даже если бы промышленные РЗ-ПМ пленки для прямой перезаписи были бы разработаны, то хорошо известен ряд недостатков, связанных с использованием ПЗ-ПМ материалов, например низкая коррозионностойкость, легкость окисления, требующие использования пассивирующих покрытий снизу и сверху и малом угле эффекта Керра, которые препятствуют их использованию для записи высокой плотности с помощью лазеров, имеющих короткую длину волны или "голубых" лазеров. Очевидно, что крайне необходима разработка платинокобальтовых систем прямой перезаписи.

Как отмечено в публикации, лазерно-модулированные системы прямой перезаписи требуют использования магнитооптических материалов, которые удовлетворяют определенным требованиям по коэрцитивной силе, температуре Кюри и обменной силе между слоями, в то время как для РЗ-ПМ материалов установление требуемой разницы по H_C и T_C между запоминающим и опорным слоями легко достижимо. Для платинокобальтовых систем это не составляет проблемы.

Теоретически термомагнитными характеристиками платинокобальтовых слоев можно управлять, например, путем регулирования толщины отдельного слоя в многослойном пакете и/или путем регулирования общей высоты многослойного пакета, т.е. общего числа "периодов", составляющих пакет.

Один период включает один индивидуальный слой платины и один индивидуальный слой кобальта. Увеличение процентного содержания платины в соотношении платина/кобальт понижает температуру Кюри платинокобальтового многослойного пакета, в то время как увеличение высоты многослойного пакета (при постоянном процентном содержании платины) должно увеличивать температуру Кюри платинокобальтого многослойного пакета до некоторого предельного значения. Однако, по нашим сведениям, до сих пор еще никому не удалось продемонстрировать регулирование температуры Кюри путем изменения общего числа периодов пакета. В ходе выполнения работ по созданию данного изобретения нам действительно удалось управлять температурой Кюри, как показано далее в примере 1.

Без осуществления управления коэрцитивной силой H_C и температурой Кюри T_C невозможно изготовление системы, имеющей несколько магнитооптических слоев с независимыми друг от друга магнитооптическими свойствами. Значительные трудности и кажущаяся невозможность достижения необходимых требований в простой платинокобальтовой системе, состоящей из многослойного пакета, привела исследователей, занимающихся разработками в этой области техники, к рассмотрению для включения в платинокобальтовую систему и других материалов. Это усложняет систему саму по себе и ее изготовление, а также может вызывать изменения других свойств пленок.

Например, в заявке JP 3235237 A рассматриваются два вертикально намагничивающихся слоя, имеющих различные магнитные свойства, причем слои магнитно объединены и наложены друг на друга.

В примере магнитооптический материал включает первый магнитный слой из Pt и Fe₇₀Co₃₀ и второй магнитный слой Pd/Co. Рассматривается система из нескольких материалов и требуется контролируемое нанесение четырех элементов. Обычно считается, что использование Pd/Co вместо Pt/Co или включение железа нежелательно уменьшает эффект Керра в системе.

Целью данного изобретения является создание простой системы, содержащей слои только платины и кобальта, в которой поддерживается требуемая температура Кюри для каждого из двух платинокобальтовых слоев в пределах удовлетворительного диапазона и регулируется при необходимости их коэрцитивная сила и из которой можно было бы изготовить простую магнитооптическую систему с платинокобальтовыми слоями, имеющую два слоя, свойства которой обеспечивали бы прямую перезапись информации с модуляцией мощности лазерного излучения.

Несмотря на большой интерес и значительные усилия исследователей в области магнитооптики в последние годы впервые удалось создать систему с простыми платинокобальтовыми слоями, образующими пакет, в которой осуществляется независимое управление коэрцитивной силой H_C и температурой Кюри T_C. Такое достижение является чрезвычайно значительным и важным шагом в направлении поиска платинокобальтовых систем для прямой перезаписи.

Таким образом, это изобретение предлагает систему материалов, подходящую для магнитооптической записи и имеющую разность потенциалов, обеспечивающую прямую перезапись информации. Система материалов включает материал подложки и по меньшей мере две многослойные пленки из платины и кобальта, при этом на поверхности раздела между множественными слоями находится разделитель, содержащий слой платины одного или обоих множественных слоев или отдельно нанесенного материала, одна из упомянутых многослойных пленок имеет относительно высокую коэрцитивную силу H_C при комнатной температуре и низкую температуру Кюри T_C и принята как запоминающий слой, а другая из упомянутых многослойных пленок имеет относительно низкую коэрцитивную силу и высокую температуру Кюри и принята как опорный слой, причем разность в коэрцитивных силах и температуре Кюри между двумя многослойными пленками достаточна для обеспечения процесса прямой перезаписи.

В современных процессах прямой перезаписи помимо необходимых свойств по коэрцитивной силе и температуре Кюри требуется также перпендикулярная магнитная анизотропия двух слоев для возникновения обменной связи (см. Tsutsumi et al. J. Magn. & Mag. Mat 118 (1993) 231 - 247; Lin. J. Appl. Phys. 67, 9, 1 мая 1990; Kobayashi et al. Jap J. Appl. Phys. vol. 20, N 11, Nov. 1981, pp. 2089 - 2095).

Согласно данному изобретению управление перпендикулярной магнитной анизотропией и силой обменной связи в пленках достигается, например, с помощью регулировки толщины разделителя и управления параметрами процесса во время изготовления магнитооптической системы.

Соответственно вследствие этого изобретение также предлагает систему материалов, подходящую для магнитооптической записи и имеющую разность потенциалов, обеспечивающую прямую перезапись информации, включающую систему материалов согласно данному изобретению, в которой многослойные пленки из платины и кобальта связаны обменными силами и имеют перпендикулярную магнитную анизотропию.

В системах материалов согласно данному изобретению материал, который отделяет последний кобальтовый слой в одном множестве слоев ((n-1)-ый множественный слой) от первого кобальтового слоя в следующем n-ом множественном слое, называется разделителем. Там, где нет отдельно нанесенного разделителя, соседние множественные слои разделяются слоем платины одного или обоих соседних множественных слоев, т.е. платина из одного или обоих упомянутых множественных слоев образует разделитель. Независимо от того, включает или нет этот разделитель слой платины от одного или обоих упомянутых множественных слоев, на любой или каждой поверхности раздела между множественными слоями может быть нанесена структура отдельного разделителя. Удобно, чтобы структура разделителя была из платины, но она может быть из других металлов или диэлектрических материалов, таких как нитрид кремния или комбинация материалов. Далее, в этой заявке разделитель определяется как материал, который отделяет последний слой кобальта в (n-1)-ом множественном слое от первого слоя кобальта в n-м множественном слое, независимо от того, нанесен или нет упомянутый разделитель как часть любого множественного слоя.

Между подложкой и примыкающей к ней платинокобальтовой многослойной пленкой может быть дополнительно промежуточный слой из платины, или другого металла, или диэлектрического материала, или комбинации материалов.

Предпочтительно, чтобы промежуточный слой был из платины.

Значения коэрцитивной силы и температуры Кюри запоминающего и опорного слоев в РЗ-ПМ пленках для прямой перезаписи исследовались, например, Лином (см. выше). Очевидно, что никому еще не удалось определить действительные величины коэрцитивной силы и температуры Кюри для платинокобальтовых систем прямой перезаписи. Поэтому для осуществления целей данного изобретения мы определили, какие, по нашему мнению, должны накладываться требования для коэрцитивной силы и температуры Кюри запоминающего и опорного слоев, чтобы разность значений коэрцитивных сил и температуры Кюри между двумя слоями могла бы считаться достаточной для обеспечения процесса прямой перезаписи. Уравнение, приведенное ниже, взято из статьи Kobayashi (см. выше).

Для данного изобретения, чтобы определить разность потенциалов для прямой перезаписи, коэрцитивная сила запоминающего слоя может быть в диапазоне величин 2 - 15 кЭ, например 3 - 10 кЭ или 3 - 8 кЭ, а коэрцитивная сила опорного слоя может быть в диапазоне величин 0,5 - 10 кЭ, например 1,0 - 6 кЭ или 1,5 - 4 кЭ, при условии, что разность между H_C (запоминающий слой) и H_C (опорный слой) больше, чем где _w - сила обменной связи; M_S - намагниченность насыщения; h - толщина множественного слоя, температура Кюри запоминающего слоя предпочтительно 100^oC - 400^oC, например 150 - 300^oC или 150 - 200^oC, а температура Кюри опорного слоя предпочтительно 175 - 500^oC, например 250 - 500^oC или 250 - 400^oC, при условии, что температура Кюри опорного слоя больше температуры Кюри запоминающего слоя на величину приблизительно 75 - 100^oC или более чем на 100^oC.

Вышеприведенные величины для температуры Кюри являются предполагаемыми величинами, которые могут меняться. Нижний предел температуры Кюри, вероятно, определяется отношением сигнал/шум многослойной пленки, а верхний предел - имеющейся мощностью лазера и порогом разрушения многослойной пленки лазерным излучением. Разность температур Кюри между слоями может изменяться в соответствии с тем, как изготовлены множественные слои.

Наиболее предпочтительно, чтобы система материалов, согласно изобретению, удовлетворяла следующим требованиям по коэрцитивной силе запоминающего слоя при температуре копирования: Ссылки на коэрцитивную силу, приведенные выше и ниже в этом описании, относятся к коэрцитивной силе при комнатной температуре, если только не оговорено противное.

Если между подложкой и первой платинокобальтовой многослойной пленкой находится промежуточный слой, то усредненная толщина упомянутого промежуточного слоя может составлять до 250 10^-10 м, например до 50 10^-10 м в случае, если этот слой содержит металл или предпочтительно толщина подмонослоя составляет до 20 10^-10 м, а если промежуточный слой содержит диэлектрик, то его толщина может быть до нескольких тысяч (1 10^-10 м).

Усредненная толщина разделителя может быть до 100 10^-10м и, предпочтительно, до 25 10^-10 м. В системах с обменной связью толщина разделителя должна быть до 50 10^-10 м, например, толщина подмонослоя до 25 10^-10 м.

В связи с тем что обработка разделителей и промежуточных слоев согласно данному изобретению осуществляется после этапа их нанесения, будет происходить изменение их действительной толщины. В данном случае под толщиной понимается количество материала разделителя и промежуточного слоя, которое фактически нанесено ("непосредственно нанесено") до любой последующей обработки и/или количество материала разделителя и промежуточного слоя, остающееся после любой последующей обработки.

Предпочтительно, чтобы каждый отдельный слой кобальта в системе материалов согласно изобретению имел толщину до 12 10^-10 м, а каждый отдельный слой платины имел толщину до 25 10^-10 м. Наиболее предпочтительно, чтобы толщина каждого кобальтового слоя был 2 - 5 10^-10 м и каждого платинового слоя - 3 - 20 10^-10 м. Предпочтительно, чтобы каждая полная многослойная пленка имела толщину менее чем 500 10^-10 м. Предпочтительно, чтобы каждая многослойная пленка в целом содержала до 50 слоев или до 25 "периодов" платина/кобальт, например 2 - 15 периодов.

Материалом подложки может быть любой подходящий материал, например металлический или диэлектрический материал, или полимер, например поликарбонат или стекло. Предпочтительно материалом подложки является стекло. На практике принято в промышленно выпускаемые магнитооптические РЗ-ПМ диски включать "оптически усиливающий слой", как, например, нитрид кремния, между подложкой и магнитооптическим материалом. Этот слой может быть оптимизирован в отношении его термических свойств. Для этой заявки предполагается, что в понятие подложка включаются подложки, на которые наносится один или более слоев материалов для оптического усиления. Следовательно, материалом подложки может быть стекло, на которое наносится диэлектрический материал, выбранный из группы: кварц, нитрид кремния, диоксид кремния, нитрид алюминия, оксид цинка или другие подобные материалы.

В слоях промышленно выпускаемых магнитооптических РЗ-ПМ дисков помимо подложки обычно имеются оптически усиливающие и магнитооптические полислои. Такие дополнительные слои могут содержать термически оптимизированные отражающие слои, например алюминиевые. Система материалов, согласно данному изобретению, может использоваться в обычной дисковой конфигурации, поэтому данное изобретение предлагает также магнитодиски, содержащие систему материалов, выполненную согласно данному изобретению.

Лазерно-модулированные термомагнитные МО системы хранения информации могут оптически управляться лазером в двух режимах, т.е. через подложку или от многослойной стороны. Обычно в системах прямой записи лазерное излучение падает на запоминающий слой, а не на какую-либо другую магнитно-активную компоненту системы. Поэтому, чтобы лазерное излучение проходило через подложку, запоминающий слой должен быть ближайшим к подложке, а чтобы лазерное излучение падало от многослойной стороны, запоминающий слой должен быть ближайшим к лазеру (таким образом, в двухслойной системе опорный слой должен примыкать к подложке).

Конкретный способ изготовления системы материалов согласно данному изобретению зависит от свойств и состава системы и от того, как предполагается ее использовать, главным образом, как будет падать лазерное излучение: через подложку или со стороны множественного слоя.

В общем случае системы материалов согласно изобретению могут изготавливаться способом, содержащим необязательную сверхтепловую обработку материала подложки, нанесение напылением необязательного промежуточного слоя на материал подложки и необязательную сверхтепловую обработку или тепловую обработку промежуточного слоя, нанесение напылением множественного слоя платины и кобальта на подложку или промежуточный слой, необязательную тепловую обработку множественного слоя, нанесение напылением необязательной структуры разделителя на множественный слой и необязательную сверхтепловую обработку и/или тепловую обработку упомянутой структуры разделителя и нанесение напылением множественного слоя платины и кобальта на структуру разделителя или множественный слой платины и кобальта и необязательную тепловую обработку этого множественного слоя.

Для систем материалов, включающих более чем два множественных слоя платины и кобальта, может наноситься дополнительный слой на ранее нанесенный полислой или структуру разделителя.

Таким образом, платинокобальтовый полислой, примыкающий к подложке, может напыляться на подложку, которая необязательно подвергалась сверхтепловой обработке, и, предпочтительно, чтобы этот множественный слой наносился на металлический или диэлектрический промежуточный слой подходящей толщины, который был бы нанесен на подложку, необязательно подвергающуюся сверхтепловой обработке, и этот промежуточный слой обрабатывался по меньшей мере одним из видов обработки - сверхтепловой или тепловой. Нанесенный множественный слой может подвергаться тепловой обработке. Использование и обработка промежуточного слоя, обработка множественного слоя и фактические параметры процесса, поддерживаемые во время напыления слоев, - все эти факторы вносят вклад в управление величиной коэрцитивной силы полислоя и перпендикулярной магнитной анизотропии (ПМА). Управление перпендикулярной магнитной анизотропией и коэрцитивной силой второго нанесенного слоя, для получения требующейся разности коэрцитивной силы по отношению к первому нанесенному слою и/или требующейся обменной связи, может быть достигнуто путем управления фактическими параметрами процесса, используемыми во время нанесения слов, и/или путем использования разделителя подходящей толщины, как это описано выше.

При нанесении одного множественного слоя или первого множественного слоя в многослойном пакете для управления характеристиками магнитооптической пленки может осуществляться сверхтепловая обработка двух поверхностей роста (как описано в заявке на Европейский патент, номер публикации 0549246 A2). Нанесение последующих множественных слоев в системе многослойного пакета позволяет выполнить аккуратную сверхтепловую обработку только одного разделителя, если свойства первоначально нанесенных слоя/слоев сохраняются в приемлемых пределах. В том случае, если множественные слои образуют пакет, ранее существующая пленка действует до некоторой степени как структурный предвестник или трафарет, модулирующий эффекты последующей сверхтепловой и/или тепловой обработки.

Разделитель может быть сформирован путем однократного нанесения или путем нескольких последовательных нанесений с возрастающей толщиной и с необязательной сверхтепловой обработкой и/или тепловой обработкой на любой или каждой стадии.

Процесс напыления промежуточного слоя или разделителя может производиться в любом инертном газе или смеси инертных газов. Предпочтительно, чтобы промежуточный слой или разделители напылялись в одном или нескольких газах: аргоне, ксеноне и криптоне. При формировании разделителя может использоваться смесь реакционноспособный газ/инертный газ. Скорость напыления металла может составлять до нескольких сотен с /1 10^-10 м/с, предпочтительно до 100 10^-10 м/с, например 10 10^-10 м/с или 1 10^-10 м/с.

Платинокобальтовые множественные слои могут напыляться в любом из инертных газов или смеси инертных газов, предпочтительно, в одном или нескольких газах: аргоне, криптоне и ксеноне. Скорость напыления металла обычно может иметь величину в диапазоне 1 - 20 10^-10 м/с.

Процесс напыления может осуществляться любым подходящим способом. В этой области техники хорошо известны различные способы, например магнетронное распыление на постоянном токе, высокочастотное, микроволновое, диодное, триодное распыление, распыление мишеней при бомбардировке высокоэнергетичными частицами из ионной пушки или нейтральными (атомами).

Во время напыления множественных слоев расстояние между подложкой и источником напыляемых компонент слоя может быть различным и изменяться в соответствии с начальной энергией частиц, вылетающих из распыляемой мишени, а также вида газа, давления, состава и температуры распыляющего газа во время напыления, в соответствии с соотношением между давлением и расстоянием для достижения желательной низкой энергии металлических частиц, осаждающихся на подложке в процессе роста пленки. Контроль энергии также очень важен в процессе осаждения промежуточного слоя и структур разделителя.

Сверхтепловая обработка заключается в бомбардировке частицами высокой энергии и используется для того, чтобы воздействовать на характеристики поверхности подложки, промежуточного слоя, разделителей до осаждения промежуточного слоя или множественного слоя. На начальных стадиях роста пленки свойства поверхностного роста оказывают критическое влияние на структуру развивающейся пленки. Тонкая структура промежуточного слоя, разделителей и тонкопленочных платинокобальтовых слоев позволяет до некоторой степени управлять ростом пленки путем конструирования поверхности поверхностей роста для формирования таких видов пленочных микроструктур, которые благоприятно влияют на магнитооптические свойства. При проведении процесса согласно настоящему изобретению нет необходимости нагревать подложку для получения благоприятно усиленных магнитооптических свойств. Сконструированная подходящим образом поверхность роста не разрушается при использовании частиц низкой энергии в процессе нанесения пленки и поэтому может быть установлен режим роста, обеспечивающий получение магнитооптических пленок с требующимися магнитооптическими характеристиками.

Для осуществления сверхтепловой обработки удобно использовать, например, высокочастотное возбуждение или подачу постоянного напряжения смещения на держатель подложки в атмосфере газа при низком давлении. Или сверхтепловую обработку можно проводить, изменяя расстояние между подложкой или промежуточным слоем и источником плазмы, уменьшая его при низком давлении газа или путем бомбардировки частицами из ионной или атомной пушки.

Если для осуществления сверхтепловой обработки подложки используется высокочастотное возбуждение, а непосредственно нанесенная толщина промежуточных слоев составляет примерно до 50 10^-10 м, то поступающая плотность энергии, индуцирующая бомбардировку подложки высокоэнергетичными частицами, может составлять до 300 Джом^-2, при этом плотность мощности имеет величину до 0,35 Втом^-2. Однако в зависимости от свойств подложки могут использоваться большие величины плотности энергии и плотности мощности. Для сверхтепловой обработки промежуточного слоя и разделителей также подаются подходящие значения напряжения смещения, плотности энергии и плотности мощности.

Каждый металлический множественный слой, или промежуточный слой, или разделитель после процесса нанесения может подвергаться тепловой обработке. Предпочтительно, чтобы тепловой обработке подвергался каждый множественный слой после его нанесения. Желательно упомянутую тепловую обработку осуществлять в присутствии кислорода, например в воздухе или в смеси газов, включающей воздух и/или кислород. Влияние тепловой обработки может быть различным в соответствии с общим давлением или парциальным давлением кислорода. Можно предположить, что благоприятным будет использование давлений, превышающих атмосферное давление. Предполагается, что в другом случае упомянутая тепловая обработка может выполняться в атмосфере, в которой кислород присутствует в виде составляющего элемента.

Как правило, тепловая обработка включает стадию нагрева, выдержки и охлаждения, хотя стадия выдержки является несущественной. Нагрев может производиться до температуры выше 100 - 400^oC, как, например 150 - 250^oC, а может осуществляться с любой скоростью, как, например, от около 10^oC/мин до примерно 100^oC/мин. По сути, скорость нагрева не важна и в промышленных условиях могла бы быть настолько высокой, насколько это возможно, 10 - 100^oC/с. Нагрев может осуществляться в одну или несколько стадий, при этом после каждой стадии может достигаться или не достигаться состояние теплового равновесия. Нагрев может быть непрерывным или циклическим, или частично непрерывным и частично циклическим. Упомянутый нагрев может выполняться с помощью любых подходящих средств, например, нагрев может выполняться в печи, или образец может помещаться в сосуд, который нагревается, или нагрев может производиться с помощью одного или нескольких источников непрерывного нагрева электрическим током или ламповым источником, как, например, ламповым источником с нитью накала или разрядным ламповым источником. Соответственно, световые лампы накаливания, такие как галогеновые световые лампы, могут также использоваться в качестве источника нагрева в данном изобретении. Если применяются световые лампы накаливания, то могут использоваться одна или несколько ламп. В способе согласно изобретению они располагаются на расстоянии вокруг полислойной пленки, например над и под пленкой. Расстояние между любой лампой и полислойной пленкой может изменяться, например, в соответствии с мощностью лампы, толщиной пленки и тепловых свойств подложки. Желательно, чтобы лампы накаливания окружались вогнутыми отражателями для увеличения интенсивности и/или однородности излучения, падающего на пленочный образец. Полезно использовать параболические отражатели для достижения однородного облучения образца.

Вторая стадия тепловой обработки - это необязательная стадия выдержки, когда материал выдерживается при определенной температуре некоторый период времени, например до 30 мин, или до 5 мин, или, предпочтительно, 1 мин или меньше, или даже меньше 1 с. Затем материал охлаждается или охлаждение производится в одну или несколько стадий и, если требуется, то с различными скоростями. Скорость охлаждения может быть практически любой, например до 10^oC или, предпочтительно, до 100^oC. Скорость охлаждения не имеет существенного значения и в промышленных условиях устанавливалась бы насколько можно более высокой, возможно, 10 - 100^oC/с. Может применяться любой подходящий способ охлаждения.

При желании упомянутая тепловая обработка может осуществляться в магнитном поле.

В дальнейшем изобретение поясняется конкретными вариантами его воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых фиг. 1 изображает петлю гистерезиса для угла Керра при оптическом запросе многослойной структуры, имеющей два слоя, согласно изобретению; фиг. 2 - петлю гистерезиса для угла Керра для другого варианта выполнения многослойной структуры без стадии тепловой обработки первого множественного слоя, согласно изобретению; фиг. 3 и 4 - петли гистерезиса для угла Керра для многослойной структуры со стороны пленки и через подложку согласно изобретению; фиг. 5 - большую и малую петли гистерезиса угла Керра при комнатной температуре для двух многослойных структур согласно изобретению; фиг. 6 и 7 - большую и малую петли гистерезиса угла Керра для еще одного варианта многослойной структуры, согласно изобретению; фиг. 8 и 9 - большую и малую петли гистерезиса угла Керра для системы, содержащей два множественных слоя, согласно изобретению.

В дальнейшем изобретение будет проиллюстрировано с помощью примеров, которые, как предполагается, не ограничивают изобретения.

Магнитооптические измерения проводились на длине волны 670 нм, используя изготовленное на заказ устройство, отслеживающее петлю гистерезиса угла Керра. Если ничего не указано дополнительно, то измерения выполнялись с многослойной стороны материалов.

Используемая во всех примерах напыляющая установка - это модифицированная Нордико NS 3750, поставляемая фирмой Нордико Лтд. оф Хавант, Хампшир, Великобритания, и модифицированная в центре Джонсон Маттхей Текнолоджи. Распыляющие электроды во всех случаях были плоскими магнетронами постоянного тока и/или высокочастотными. Если не указано другое, то все технологические операции выполнялись в воздухе при атмосферном давлении.

Пример 1 демонстрирует управление температурой Кюри путем изменения количества многослойных периодов.

Примеры 2a - 2d демонстрируют управление температурой Кюри путем регулирования отношения платины к кобальту.

Примеры 3a - 3g демонстрируют влияние изменения параметров процесса на температуру Кюри.

Примеры 4 - 6 демонстрируют управление коэрцитивной силой и температурой Кюри в двойных многослойных структурах.

Примеры 7 - 20 демонстрируют обменную связь в двухслойных структурах.

Пример 1 Предварительно очищенная стеклянная подложка закреплялась на столе для подложек в вакуумной камере, и камера откачивалась до давления приблизительно (2 - 5) 10^-6 мбар.

Чистый аргон напускался в откачанную камеру до установления давления 1,5 10^-2 мбар, и система в течение нескольких минут уравновешивалась. ("Газовое равновесие").

Восьмиугольный стол для подложек общей площадью 2960 см² располагался на расстоянии 11 см от источника напыления платины и на расстоянии 11 см от источника напыления кобальта и вращался со скоростью 6 об/мин, при этом к столу прикладывалась высокочастотная (ВЧ) энергия мощностью 1000 Вт на частоте 13,56 МГц. Эквивалент по плотности 0,34 Втсм^-2 прикладывался к столу в течение 7 мин, устанавливая стол под отрицательным напряжением смещения, примерно 245 В относительно потенциала земли. ("Сверхтепловая обработка С1").

На источник распыления в течение нескольких минут подавалась мощность постоянного тока 124 Вт для очистки распыляемой мишени и установления устойчивого режима работы, при этом стол с подложкой закрывался заслонкой от плоского магнетрона, подогнанного под платиновую мишень размером 8 4 дюйм. ("Стадия подготовки мишени").

Затем с помощью источника напыления платины за два последовательных прохода наносился платиновый промежуточный слой, при этом общая толщина слоя устанавливалась 16 10^-10 м. Мощность, подаваемая на распыляющий электрод, составляла 124 Вт, напряжение смещения электрода относительно потенциала земли составляло -414 В. Подложка находилась под отрицательным потенциалом 12 - 15 В относительно потенциала земли. Подложка от мишени была на расстоянии 11 см, а стол вращался со скоростью 6 об/мин. ("Нанесение промежуточного слоя").

Поверхность платинового промежуточного слоя далее подвергалась сверхтепловой обработке путем подачи ВЧ-мощности 13,56 МГц к столу с подложкой. ВЧ-мощность 200 В