JPH0145728B2 - - Google Patents
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- JPH0145728B2 JPH0145728B2 JP56116639A JP11663981A JPH0145728B2 JP H0145728 B2 JPH0145728 B2 JP H0145728B2 JP 56116639 A JP56116639 A JP 56116639A JP 11663981 A JP11663981 A JP 11663981A JP H0145728 B2 JPH0145728 B2 JP H0145728B2
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- fega
- magnetic field
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- H01F10/08—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers
- H01F10/10—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition
- H01F10/18—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being compounds
- H01F10/20—Ferrites
- H01F10/24—Garnets
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は磁気バブルメモリ材料用ガーネツト液
相エピタキシヤル膜に関する。 バブル磁区素子においてはバブル径が徴小化さ
れるのに伴い、バブル磁区を保持するために必要
な、膜面に垂直な一軸異方性エネルギーKuの値
は大きくなる。この関係は、バブルの安定性を示
すＱ因子の大きさおよび交換定数Ａの値を一定と
みなせば、ザ・ベル・システム・テクニカルジヤ
ーナル（The Bell System Technical Journal）
第50巻725ページ（1971）に示されているように、
バブル径ｄの２乗に逆比例する（第(1)式）． Ku＝256AQ2／d2 (1) このことはバブル径ｄを一定とすれば、Ｑを大
きくしようとすればKuが大きくなければならな
いことを示している。 一方、素子としての動作周波数は材料の磁壁モ
ビリテイμwに関係する。μwとKuの関係は、エ
ー・アイー・ピー・コンフアレンス・プロシーデ
イングス（AIP Conference Proceedings）第５
号72ページ（1971）に示されるように次式で与え
られ、μwはKuの1/2乗と制動係数αとの積に逆比
例する。 ここで｜γ｜はジヤイロ磁気比である。 バブル材料の異方性エネルギーKuは主として
成長誘導磁気異方法であり、これを大きくするこ
とは一般にはガーネツト中の磁性希土類イオン例
えばSmなどの含有量を増すことによつて達成さ
れる。しかしながら、このことはガーネツトの制
動係数αを大きくすることを意味する。したがつ
て、バブルの安定性を増すことと、高速性を確保
することは互に柔盾する要求である。微小バブル
材料の開発にあたつてはこの問題を解決すること
が重要である。もし制御係数αを大きくせずに
Kuを大きくできれば高安定でかつ高速駆動が可
能な材料が達成できる。 制動係数を大きくすることなくKuを大きくす
る手段としてSmの代りにEuを含有するガーネツ
トをバブル磁区の担体として用いることがジヤー
ナル・オブ・アプライド・フイジクス（Journal
of Applied Physice）第48巻5201ページ（1977
年）に提案されている。（EuTm）3（FeGa）5O12あ
るいは（YEuTm）3（FeGa）5O12における（111）
に関する磁歪定数はGa置換量にも依存するが、
上記論文に示されるごとくGa置換量がガーネツ
ト分子式当り0.4の1μｍバブル材料の場合には
λ111＝−2.45×10-6、0.2では−2.77×10-6、０の
場合には−2.87×10-6、である。λの絶対値は
Smを用いた材料と比べて小さい。例えば、ジヤ
ーナル・オブ・アプライト・フイジクス
（Jounal of Applied Physics）第50巻2155ペー
ジ（1979年）に示される如く、Smを含有する
（LaLuSmCa）3（FeGe）5O12では1.1μｍバブル材料
であつてもλ111＝−2.65×10-6となつている。 したがつて、イオン注入法によるコンテイギユ
アス・デイスク素子を（EuTm）3（FeGa）5O12も
しくは（YEuTm）3（FeGa）5O12自体に直接イオ
ン注入することによつては形成できない。このた
めに（EuTm）3（FeGa）5O12もしくは（YEuTm）3
（FeGa）5O12をバブル磁区の担体として用いる場
合には、前記ジヤーナル・オブ・アプライド・フ
イジクス第48巻5201ページ（1977年）に提唱され
るごとく、磁歪定数が充分大きくイオン注入が可
能なガーネツト膜例えば（YGdTm）3
（FeGa）5O12を前記（EuTm）3（FeGa）5O12もしく
は（YEuTm）3（FeGa）5O12の上にさらに成長さ
せた２重膜構成としなければならない。 しかしながら二重膜構成の膜を製造するに当つ
てはいくつかの欠点が見出せる。 例えば、二度にわたつて膜成長を実施しなけれ
ばならないことから、工程が複雑になり、製品の
良品率を低下させる。またドライブ層の厚さは約
5000Åであり、このような薄い膜を均一に液相エ
ピキシヤル法で成長させることは困難である。さ
らにバブル層とドライブ層の膜組成及び磁気特性
の組み合わせの選択がコンデイギユアス・デイス
ク素子の実現のために非常に重要である。例えば
膜組成の選択を誤まると二重膜形成時に欠陥を導
入することがあることは特願昭55−34459、55−
34460に述べられている通りであり、またドライ
ブ層のモビリテイや温度特性がバブル層のそれら
に対し特性が悪いとバブル層の性質を損つてしま
うという欠点を有する。 さらに、バブル径が微小化された時の問題とし
てガーネツト膜厚の減少がある。バブル径と膜厚
はほぼ等しいから、2μｍ径バブルル材料では膜
厚は約2μｍ、1μｍ径バブル材料では約1μｍとな
る。膜厚が2μｍ以下となると、フアラデー効果
によつてバブル磁区を観察することはかなり困難
となる。 本発明の目的は、（EuTm）3（FeGa）5O12もしく
は（YEuTm）3（FeGa）5O12における上記のよう
な問題点を改善することにある。 本発明者は、（EuTm）3（FeGa）5O12あるいは
（YEuTm）3（FeGa）5O12にBiを添加した（YvEuw
TmxBiyFe5-zGazO12（但し、０≦ｖ≦1.3、0.04≦
ｗ≦0.65、1.25≦ｘ≦2.20、0.2≦ｙ≦0.6、0.25≦
ｚ≦0.7）において磁歪定数を従来のEu系の材料
と比べて負の方向に大きくすることができ、その
ためイオン注入によつて大きい面内磁気異方性を
誘起することが可能な材料とすることができ、し
かも1μｍ厚以下の場合においてもバブルの目視
が容易となることを見出し本発明を示すに至つ
た。 以下を実施例を用いて本発明を詳細に説明す
る。 実施例 １ 第１表に示す融液組成１を用いて、830℃にお
いて（111）Gd3Ga5O12基板上にEu0.43Tm2.17
Bi0.4Fe4.56Ga0.44O12を育成したところ、膜厚ｈ＝
1.15μｍ、特性長ｌ＝0.09μｍ、4πM8＝874Gauss、
バブル消滅磁界Hcol＝521Oe、異方性磁界Hk＝
2076Oeの1μｍ径バブル材料が得られた。この材
料の磁歪定数は、Biを含有しないEu1Tm2Fe4.55
Ga0.45O12におけるλ111＝−2.38と比べて負の方向
に25％も大きい−2.9×10-6となつた。ガーネツト
膜の格子定数は基板の格子定数と0.1％以内で一
致することが必要である。イオン半径の大きい
Bi（1.11Å）を置換させることにより磁歪定数
λ111が正であるEu（イオン半径1.07Å）の含有量
を減らせるためである。このため、本材料をイオ
ン注入法によるコンテイギユアス・デイスク素子
として用いるに当つては、本材料の上にイオン注
入可能なドライブ層ガーネツトを敢えて設けて二
重膜構成のガーネツト膜とする必要はなく、本材
料にHe+を直接打ち込むことにより（加速エネル
ギー140KV、６×1015He+／cm2、イオン打ち込み
層にチヤージド・ウオールを観察でき、チヤージ
ド・ウオールを用いたバブルの転送が可能となつ
た。さらに本材料のフアラデー回転係数はφk＝
−4400゜／cmであつたため、膜厚が1.15μｍときわ
めて薄いにもかかわらず顕微鏡によるバブル磁区
の観察は極めて容易であつた。 実施例 ２ 第１表に示す融液組成２を用いて、857℃にお
いて（111）Gd3Ga5O12基板上にEu0.63Tm2.17
Bi0.20Fe4.33Ga0.67O12を育成したところ、膜厚ｈ
＝2.03μｍ、特性長ｌ＝0.16μｍ、飽和磁化4πM8
＝592Gauss、バブル消滅磁界Hcol＝394Oe、異
方性磁界Hk＝2.820Oeの2μｍ径バブル材料が得ら
れた。 この材料の磁歪定数はλ111＝−2.11×10-6であ
り、Biを含有しない場合のλ111＝−1.44×10-6と
比べて大きく改善された。 He+の打ち込み（加速エネルギー60KV、２×
1015He+／cm2および140KV、６×1015He+／cm2）
により表面層にチヤージド・ウオールを生成させ
ることができ、バブルを動かすことができた。こ
の材料の磁壁移動度はμw＝850cm／sec−Oe、偏
角θ＝59゜、抗磁力Hc＝0.16Oe、バブル磁区消滅
磁界の温度係数は−0.23％／degであつた。 実施例 ３ 第１表に示す融液組成３を用いて、794℃にお
いて（111）Gd3Ga5O12基板上にEu0.43Tm2.17
Bi0.40Fe4.3Ga0.7O12を育成したところ、膜厚ｈ＝
7.26μｍ、特性長ｌ＝0.298μｍ、飽和磁化4πM8＝
371Gauss、バブル消滅磁界Hcd＝175Oe、異方性
磁界Hk＝3310Oeの材料が得られた。この材料は
フアラデー回転係数がφF＝−4.000deｇ／cmあり、
磁気転写光読み出し素子に使えるすぐれた材料で
あつた。 実施例 ４ 第１表に示す融液組成４を用いて、836℃にお
いて（111）Gd3Ga5O12基板上にY1.29Eu0.04
Tm1.27Bi0.4Fe4.6Ga0.4O12を育成したところ、膜厚
ｈ＝0.95μｍ特性長ｌ＝0.08μｍ、4πMs＝
670Gauss、バブル消滅磁界Hcol＝385OeHk
1500Oeの1μｍ径バブル材料が得られた。この材
料の磁歪定数はλ111＝−3.2×10-6であり、He+の
打込みにより表面層とチヤージド・ウオールを形
成し、バブル磁区を動かすことができた。 実施例 ５ 第１表に示す融液組成５を用いて、825℃にお
いて（111）Gd3Ga5O12基板上にY0.40Eu0.10
Tm1.90Bi0.6Fe4.74Ga0.26O12を育成したところ、膜
厚ｈ＝0.36μｍ、特性長ｌ＝0.04μｍ、4πM8＝
1100Gauss、バブル消滅磁界Hcol＝940Oe、 異方性磁界1100Oeの0.4μｍ径バブル材料が得
られた。この材料の磁歪定数はλ111＝−3.50×
10-6であり、He+およびH2 +の打ち込みにより表
面層にチヤージド・ウオールを形成し、バブル磁
区の転送を行いえた。 以上、本発明を用いることにより、異方性定数
Kuが大きくモビリテイμwも大きいが、イオン注
入が行いにくい（EuTm）3（FeGa）5O12もしくは
（YEuTm）3（FeGa）5O12をイオン注入可能な材料
とし、イオン注入法単層膜コーテイギユアス素子
を実現できる。 【表】
相エピタキシヤル膜に関する。 バブル磁区素子においてはバブル径が徴小化さ
れるのに伴い、バブル磁区を保持するために必要
な、膜面に垂直な一軸異方性エネルギーKuの値
は大きくなる。この関係は、バブルの安定性を示
すＱ因子の大きさおよび交換定数Ａの値を一定と
みなせば、ザ・ベル・システム・テクニカルジヤ
ーナル（The Bell System Technical Journal）
第50巻725ページ（1971）に示されているように、
バブル径ｄの２乗に逆比例する（第(1)式）． Ku＝256AQ2／d2 (1) このことはバブル径ｄを一定とすれば、Ｑを大
きくしようとすればKuが大きくなければならな
いことを示している。 一方、素子としての動作周波数は材料の磁壁モ
ビリテイμwに関係する。μwとKuの関係は、エ
ー・アイー・ピー・コンフアレンス・プロシーデ
イングス（AIP Conference Proceedings）第５
号72ページ（1971）に示されるように次式で与え
られ、μwはKuの1/2乗と制動係数αとの積に逆比
例する。 ここで｜γ｜はジヤイロ磁気比である。 バブル材料の異方性エネルギーKuは主として
成長誘導磁気異方法であり、これを大きくするこ
とは一般にはガーネツト中の磁性希土類イオン例
えばSmなどの含有量を増すことによつて達成さ
れる。しかしながら、このことはガーネツトの制
動係数αを大きくすることを意味する。したがつ
て、バブルの安定性を増すことと、高速性を確保
することは互に柔盾する要求である。微小バブル
材料の開発にあたつてはこの問題を解決すること
が重要である。もし制御係数αを大きくせずに
Kuを大きくできれば高安定でかつ高速駆動が可
能な材料が達成できる。 制動係数を大きくすることなくKuを大きくす
る手段としてSmの代りにEuを含有するガーネツ
トをバブル磁区の担体として用いることがジヤー
ナル・オブ・アプライド・フイジクス（Journal
of Applied Physice）第48巻5201ページ（1977
年）に提案されている。（EuTm）3（FeGa）5O12あ
るいは（YEuTm）3（FeGa）5O12における（111）
に関する磁歪定数はGa置換量にも依存するが、
上記論文に示されるごとくGa置換量がガーネツ
ト分子式当り0.4の1μｍバブル材料の場合には
λ111＝−2.45×10-6、0.2では−2.77×10-6、０の
場合には−2.87×10-6、である。λの絶対値は
Smを用いた材料と比べて小さい。例えば、ジヤ
ーナル・オブ・アプライト・フイジクス
（Jounal of Applied Physics）第50巻2155ペー
ジ（1979年）に示される如く、Smを含有する
（LaLuSmCa）3（FeGe）5O12では1.1μｍバブル材料
であつてもλ111＝−2.65×10-6となつている。 したがつて、イオン注入法によるコンテイギユ
アス・デイスク素子を（EuTm）3（FeGa）5O12も
しくは（YEuTm）3（FeGa）5O12自体に直接イオ
ン注入することによつては形成できない。このた
めに（EuTm）3（FeGa）5O12もしくは（YEuTm）3
（FeGa）5O12をバブル磁区の担体として用いる場
合には、前記ジヤーナル・オブ・アプライド・フ
イジクス第48巻5201ページ（1977年）に提唱され
るごとく、磁歪定数が充分大きくイオン注入が可
能なガーネツト膜例えば（YGdTm）3
（FeGa）5O12を前記（EuTm）3（FeGa）5O12もしく
は（YEuTm）3（FeGa）5O12の上にさらに成長さ
せた２重膜構成としなければならない。 しかしながら二重膜構成の膜を製造するに当つ
てはいくつかの欠点が見出せる。 例えば、二度にわたつて膜成長を実施しなけれ
ばならないことから、工程が複雑になり、製品の
良品率を低下させる。またドライブ層の厚さは約
5000Åであり、このような薄い膜を均一に液相エ
ピキシヤル法で成長させることは困難である。さ
らにバブル層とドライブ層の膜組成及び磁気特性
の組み合わせの選択がコンデイギユアス・デイス
ク素子の実現のために非常に重要である。例えば
膜組成の選択を誤まると二重膜形成時に欠陥を導
入することがあることは特願昭55−34459、55−
34460に述べられている通りであり、またドライ
ブ層のモビリテイや温度特性がバブル層のそれら
に対し特性が悪いとバブル層の性質を損つてしま
うという欠点を有する。 さらに、バブル径が微小化された時の問題とし
てガーネツト膜厚の減少がある。バブル径と膜厚
はほぼ等しいから、2μｍ径バブルル材料では膜
厚は約2μｍ、1μｍ径バブル材料では約1μｍとな
る。膜厚が2μｍ以下となると、フアラデー効果
によつてバブル磁区を観察することはかなり困難
となる。 本発明の目的は、（EuTm）3（FeGa）5O12もしく
は（YEuTm）3（FeGa）5O12における上記のよう
な問題点を改善することにある。 本発明者は、（EuTm）3（FeGa）5O12あるいは
（YEuTm）3（FeGa）5O12にBiを添加した（YvEuw
TmxBiyFe5-zGazO12（但し、０≦ｖ≦1.3、0.04≦
ｗ≦0.65、1.25≦ｘ≦2.20、0.2≦ｙ≦0.6、0.25≦
ｚ≦0.7）において磁歪定数を従来のEu系の材料
と比べて負の方向に大きくすることができ、その
ためイオン注入によつて大きい面内磁気異方性を
誘起することが可能な材料とすることができ、し
かも1μｍ厚以下の場合においてもバブルの目視
が容易となることを見出し本発明を示すに至つ
た。 以下を実施例を用いて本発明を詳細に説明す
る。 実施例 １ 第１表に示す融液組成１を用いて、830℃にお
いて（111）Gd3Ga5O12基板上にEu0.43Tm2.17
Bi0.4Fe4.56Ga0.44O12を育成したところ、膜厚ｈ＝
1.15μｍ、特性長ｌ＝0.09μｍ、4πM8＝874Gauss、
バブル消滅磁界Hcol＝521Oe、異方性磁界Hk＝
2076Oeの1μｍ径バブル材料が得られた。この材
料の磁歪定数は、Biを含有しないEu1Tm2Fe4.55
Ga0.45O12におけるλ111＝−2.38と比べて負の方向
に25％も大きい−2.9×10-6となつた。ガーネツト
膜の格子定数は基板の格子定数と0.1％以内で一
致することが必要である。イオン半径の大きい
Bi（1.11Å）を置換させることにより磁歪定数
λ111が正であるEu（イオン半径1.07Å）の含有量
を減らせるためである。このため、本材料をイオ
ン注入法によるコンテイギユアス・デイスク素子
として用いるに当つては、本材料の上にイオン注
入可能なドライブ層ガーネツトを敢えて設けて二
重膜構成のガーネツト膜とする必要はなく、本材
料にHe+を直接打ち込むことにより（加速エネル
ギー140KV、６×1015He+／cm2、イオン打ち込み
層にチヤージド・ウオールを観察でき、チヤージ
ド・ウオールを用いたバブルの転送が可能となつ
た。さらに本材料のフアラデー回転係数はφk＝
−4400゜／cmであつたため、膜厚が1.15μｍときわ
めて薄いにもかかわらず顕微鏡によるバブル磁区
の観察は極めて容易であつた。 実施例 ２ 第１表に示す融液組成２を用いて、857℃にお
いて（111）Gd3Ga5O12基板上にEu0.63Tm2.17
Bi0.20Fe4.33Ga0.67O12を育成したところ、膜厚ｈ
＝2.03μｍ、特性長ｌ＝0.16μｍ、飽和磁化4πM8
＝592Gauss、バブル消滅磁界Hcol＝394Oe、異
方性磁界Hk＝2.820Oeの2μｍ径バブル材料が得ら
れた。 この材料の磁歪定数はλ111＝−2.11×10-6であ
り、Biを含有しない場合のλ111＝−1.44×10-6と
比べて大きく改善された。 He+の打ち込み（加速エネルギー60KV、２×
1015He+／cm2および140KV、６×1015He+／cm2）
により表面層にチヤージド・ウオールを生成させ
ることができ、バブルを動かすことができた。こ
の材料の磁壁移動度はμw＝850cm／sec−Oe、偏
角θ＝59゜、抗磁力Hc＝0.16Oe、バブル磁区消滅
磁界の温度係数は−0.23％／degであつた。 実施例 ３ 第１表に示す融液組成３を用いて、794℃にお
いて（111）Gd3Ga5O12基板上にEu0.43Tm2.17
Bi0.40Fe4.3Ga0.7O12を育成したところ、膜厚ｈ＝
7.26μｍ、特性長ｌ＝0.298μｍ、飽和磁化4πM8＝
371Gauss、バブル消滅磁界Hcd＝175Oe、異方性
磁界Hk＝3310Oeの材料が得られた。この材料は
フアラデー回転係数がφF＝−4.000deｇ／cmあり、
磁気転写光読み出し素子に使えるすぐれた材料で
あつた。 実施例 ４ 第１表に示す融液組成４を用いて、836℃にお
いて（111）Gd3Ga5O12基板上にY1.29Eu0.04
Tm1.27Bi0.4Fe4.6Ga0.4O12を育成したところ、膜厚
ｈ＝0.95μｍ特性長ｌ＝0.08μｍ、4πMs＝
670Gauss、バブル消滅磁界Hcol＝385OeHk
1500Oeの1μｍ径バブル材料が得られた。この材
料の磁歪定数はλ111＝−3.2×10-6であり、He+の
打込みにより表面層とチヤージド・ウオールを形
成し、バブル磁区を動かすことができた。 実施例 ５ 第１表に示す融液組成５を用いて、825℃にお
いて（111）Gd3Ga5O12基板上にY0.40Eu0.10
Tm1.90Bi0.6Fe4.74Ga0.26O12を育成したところ、膜
厚ｈ＝0.36μｍ、特性長ｌ＝0.04μｍ、4πM8＝
1100Gauss、バブル消滅磁界Hcol＝940Oe、 異方性磁界1100Oeの0.4μｍ径バブル材料が得
られた。この材料の磁歪定数はλ111＝−3.50×
10-6であり、He+およびH2 +の打ち込みにより表
面層にチヤージド・ウオールを形成し、バブル磁
区の転送を行いえた。 以上、本発明を用いることにより、異方性定数
Kuが大きくモビリテイμwも大きいが、イオン注
入が行いにくい（EuTm）3（FeGa）5O12もしくは
（YEuTm）3（FeGa）5O12をイオン注入可能な材料
とし、イオン注入法単層膜コーテイギユアス素子
を実現できる。 【表】
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ガドリニウム・ガリウム・ガーネツト基板上
に付着せしめられ、一般式が YvEuwTmxBiyFe5-zGazO12（但し、０≦ｖ≦
1.3、0.04≦ｗ≦0.65、1.25≦ｘ≦2.20、0.2≦ｙ≦
0.6、0.25≦ｚ≦0.7 なる化学式で表わされることを特徴とする磁気バ
ブル材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56116639A JPS5817604A (ja) | 1981-07-24 | 1981-07-24 | 磁気バブル材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56116639A JPS5817604A (ja) | 1981-07-24 | 1981-07-24 | 磁気バブル材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5817604A JPS5817604A (ja) | 1983-02-01 |
| JPH0145728B2 true JPH0145728B2 (ja) | 1989-10-04 |
Family
ID=14692177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56116639A Granted JPS5817604A (ja) | 1981-07-24 | 1981-07-24 | 磁気バブル材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5817604A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69317574T2 (de) * | 1993-09-01 | 1998-07-09 | Yaskawa Denki Kitakyushu Kk | Gelenkroboter |
-
1981
- 1981-07-24 JP JP56116639A patent/JPS5817604A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5817604A (ja) | 1983-02-01 |
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