JPH0279210A - 磁気記録薄膜及びその製造方法 - Google Patents
磁気記録薄膜及びその製造方法Info
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- JPH0279210A JPH0279210A JP22987988A JP22987988A JPH0279210A JP H0279210 A JPH0279210 A JP H0279210A JP 22987988 A JP22987988 A JP 22987988A JP 22987988 A JP22987988 A JP 22987988A JP H0279210 A JPH0279210 A JP H0279210A
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- Japan
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- thin film
- magnetic recording
- film
- recording thin
- manufacturing
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- Manufacturing Of Magnetic Record Carriers (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
この発明は、例えば垂直磁気記録や光磁気記録等の高密
度記録に応用することができる磁気記録薄膜に関する。
度記録に応用することができる磁気記録薄膜に関する。
[従来の技術及びその課題]
従来の多結晶の高密度記録材料としては、光磁気材料と
してのMnB1が初期のものとして有名であるが、相転
移による構造不安定性等の問題があり実用化されていな
い。
してのMnB1が初期のものとして有名であるが、相転
移による構造不安定性等の問題があり実用化されていな
い。
また、MnSb、PtMnSb等のMn及びSbを含む
多結晶材料が記録材料として研究されており、特に、P
tMnSbはカー回転角が大きく注目されている。しか
しながら、これらの材料は磁化容易軸が面内方向にあり
、垂直磁化膜にならないため、極力−効果を利用するこ
とができず、光磁気記録には不向きである。更に、P
t M n S bでは高価なptを含むので、コスト
が高いという問題がある。
多結晶材料が記録材料として研究されており、特に、P
tMnSbはカー回転角が大きく注目されている。しか
しながら、これらの材料は磁化容易軸が面内方向にあり
、垂直磁化膜にならないため、極力−効果を利用するこ
とができず、光磁気記録には不向きである。更に、P
t M n S bでは高価なptを含むので、コスト
が高いという問題がある。
この発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであ
って、磁化容易軸が膜面に垂直であり、高密度記録が可
能で高SN比の磁気記録薄膜及びその製造方法を提供す
ることを目的とする。
って、磁化容易軸が膜面に垂直であり、高密度記録が可
能で高SN比の磁気記録薄膜及びその製造方法を提供す
ることを目的とする。
[課題を解決するための手段]
この発明に係る磁気記録薄膜は、Mn(マンガン)、A
l(アルミニウム)及びSb(アンチモン)を構成元素
とする磁気記録薄膜であって、Mnx Al、Sbz
(x、y、zはz−1=(x+Y)の関係を有する。
l(アルミニウム)及びSb(アンチモン)を構成元素
とする磁気記録薄膜であって、Mnx Al、Sbz
(x、y、zはz−1=(x+Y)の関係を有する。
)で表わされる組成を有することを特徴とする。この場
合に、前記MnxAlySbzにおいて、Q、4<X<
0.5及び0.4<0.5、又は、0くxく0.08及
び0<y<0.08であることが好ましい。
合に、前記MnxAlySbzにおいて、Q、4<X<
0.5及び0.4<0.5、又は、0くxく0.08及
び0<y<0.08であることが好ましい。
また、この発明に係る磁気記録薄膜の製造方法は、M
n −A I合金からなる第1の極薄層と、Sbからな
る第2の極薄層とを交互に且つ周期的に積層した薄膜を
形成し、この薄膜を真空中で熱処理して各層間に原子拡
散を生じさせることを特徴とする。
n −A I合金からなる第1の極薄層と、Sbからな
る第2の極薄層とを交互に且つ周期的に積層した薄膜を
形成し、この薄膜を真空中で熱処理して各層間に原子拡
散を生じさせることを特徴とする。
[作用]
この発明においては、M n −A 1合金からなる第
1の極薄層と、Sbからなる第2の極薄層とを交互に且
つ周期的に積層した薄膜を形成し、熱処理により各層間
に原子拡散を生じさせ、前述したMnxAlySbzで
表わされる組成の磁気記録薄膜を形成する。この組成の
磁性薄膜は膜面に垂直に磁化容易軸が存在し、垂直磁気
メモリや光磁気メモリの高密度記録に適用することがで
きる。
1の極薄層と、Sbからなる第2の極薄層とを交互に且
つ周期的に積層した薄膜を形成し、熱処理により各層間
に原子拡散を生じさせ、前述したMnxAlySbzで
表わされる組成の磁気記録薄膜を形成する。この組成の
磁性薄膜は膜面に垂直に磁化容易軸が存在し、垂直磁気
メモリや光磁気メモリの高密度記録に適用することがで
きる。
また、熱処理前の構造を互いに組成が異なる極薄層を交
互に積層した構造としたので、熱処理による原子拡散が
積層薄膜全体に亘って生じるのではなく、主に層界面を
通してのみ生じる。従って、結晶粒成長が抑制され、微
細結晶の薄膜を得ることができる。
互に積層した構造としたので、熱処理による原子拡散が
積層薄膜全体に亘って生じるのではなく、主に層界面を
通してのみ生じる。従って、結晶粒成長が抑制され、微
細結晶の薄膜を得ることができる。
[実施例]
以下、この発明について具体的に説明する。
この発明では、磁性元素M riと、Al及びSbとか
らなる磁性薄膜を基本としでいる。即ち、極めて薄いM
n −A I合金層及びSb層を交互に複数回積層し
、その後、所定時間熱処理することによりMnx A
l y S bz (X、 y、 zはz−1−(x
+ y)の関係を有する。)で表わされる組成の磁気
記録薄膜を形成する。この場合に、0.4<x<0.5
及び0.4<0.5、又は、0くx<0.08及び0<
y<0.osであるれば、残留磁化比(Mrri Ml
l)が1以上である。即ち、磁化容易軸が膜面に垂直に
存在する垂直磁化膜である。
らなる磁性薄膜を基本としでいる。即ち、極めて薄いM
n −A I合金層及びSb層を交互に複数回積層し
、その後、所定時間熱処理することによりMnx A
l y S bz (X、 y、 zはz−1−(x
+ y)の関係を有する。)で表わされる組成の磁気
記録薄膜を形成する。この場合に、0.4<x<0.5
及び0.4<0.5、又は、0くx<0.08及び0<
y<0.osであるれば、残留磁化比(Mrri Ml
l)が1以上である。即ち、磁化容易軸が膜面に垂直に
存在する垂直磁化膜である。
この場合において、熱処理温度を例えば350℃以上に
セットすると、各極薄層間で原子拡散が生じ、M n
−A 1− S b結晶合金が生じる。
セットすると、各極薄層間で原子拡散が生じ、M n
−A 1− S b結晶合金が生じる。
このように、原子拡散が局部的に生じる場合には、粒成
長が抑制され、得られる薄膜の結晶粒は微細なものとな
る。
長が抑制され、得られる薄膜の結晶粒は微細なものとな
る。
このように、垂直磁化膜であり、しかも結晶粒が微細で
あるから、磁気記録薄膜として優れた磁気特性を示す。
あるから、磁気記録薄膜として優れた磁気特性を示す。
即ち、高密度記録が可能であり、高SN比の磁気記録薄
膜を得ることができる。
膜を得ることができる。
なお、MnXAl、Sbzにおいて、Xが0.08≦X
≦0.4の範囲の場合には、M r、L /Mr、が1
より小さくなってしまう。従って、Xを前述した0、4
<x<0.5又は0くxく0.08の範囲内に設定する
ことが好ましい。
≦0.4の範囲の場合には、M r、L /Mr、が1
より小さくなってしまう。従って、Xを前述した0、4
<x<0.5又は0くxく0.08の範囲内に設定する
ことが好ましい。
このような磁気記録薄膜を基板上に形成する場合には、
真空蒸着又はDCスパッタリング、RFスパッタリング
等の各種スパッタリングを用いることができる。これら
により成膜した場合には、成膜直後の薄膜はアモルファ
ス状態となっている。
真空蒸着又はDCスパッタリング、RFスパッタリング
等の各種スパッタリングを用いることができる。これら
により成膜した場合には、成膜直後の薄膜はアモルファ
ス状態となっている。
この場合に、基板としては、材質上安定なもの、例えば
ガラスを用いることができる。
ガラスを用いることができる。
なお、このような磁気記録薄膜においては、極薄層の厚
み、積層数及び熱処理条件を変化させることにより、結
晶粒サイズ及び磁気特性を広範囲に亘って制御すること
ができる。
み、積層数及び熱処理条件を変化させることにより、結
晶粒サイズ及び磁気特性を広範囲に亘って制御すること
ができる。
次に、この発明に基いて実際にサンプルを作成して試験
した試験例について説明する。第1図は基板上に各極薄
層を積層して形成した薄膜を示す断面図である。先ず、
ガラス製の基板1の上に、RFスパッタリングにより、
MnA1からなる第1の極薄層3及びSbからなる第2
の極薄層4を交互に且つ周期的に積層して薄膜2を形成
した。
した試験例について説明する。第1図は基板上に各極薄
層を積層して形成した薄膜を示す断面図である。先ず、
ガラス製の基板1の上に、RFスパッタリングにより、
MnA1からなる第1の極薄層3及びSbからなる第2
の極薄層4を交互に且つ周期的に積層して薄膜2を形成
した。
このスパッタリングに際しては、RFスパッタリング装
置内にM n A 1合金ターゲツトとSbターゲット
とを取付け、基板を回転可能に設置し、基板を交互に各
ターゲットの真上に位置させ、これらターゲットに交互
にRF電力を供給して極薄層を積層させた。この場合に
、スパッタリング装置内を1.OX 10−3To r
rのガス圧とし、基板温度を室温又は200℃に設定
した。
置内にM n A 1合金ターゲツトとSbターゲット
とを取付け、基板を回転可能に設置し、基板を交互に各
ターゲットの真上に位置させ、これらターゲットに交互
にRF電力を供給して極薄層を積層させた。この場合に
、スパッタリング装置内を1.OX 10−3To r
rのガス圧とし、基板温度を室温又は200℃に設定
した。
このようにして、条件及び組成が異なるA1乃至B2の
19種類のサンプルを作成した。
19種類のサンプルを作成した。
第1表は各サンプルの極薄層の厚みの設定値、積層され
た極薄層の1周期の厚みの設定値、積層数、1周期の組
成、X線回折ピークから求めた1周期の厚み、スパッタ
リングの際の基板温度及び熱処理条件を示すものである
。なお、サンプルA2.Bl、B2.D3.Flついて
は、熱処理条件を2段階に変化させた。
た極薄層の1周期の厚みの設定値、積層数、1周期の組
成、X線回折ピークから求めた1周期の厚み、スパッタ
リングの際の基板温度及び熱処理条件を示すものである
。なお、サンプルA2.Bl、B2.D3.Flついて
は、熱処理条件を2段階に変化させた。
これらのサンプルのうち200℃でスパッタリングした
サンプルD2.J2以外は、小角側のX線回折において
、各層の干渉による回折ピークが得られた。即ち、これ
らのサンプルは、組成変調構造であることが確認された
。なお、サンプルA1は200℃でスパッタリングした
ものであるが組成変調構造を維持していた。このように
組成変調構造であれば、回折ピークにより各層の厚みを
検出することができ、例えば、サンプルA2においては
、第2図に示すようにの小角側にX線回折ピークが存在
し、このピークから1周期の厚みを求めると33.8人
となった。他のサンプルについても同様にして層厚を求
めた。第1表に示すように、各サンプルについて成膜後
の1周期の層厚が設定値とほぼ一致した。また、基板温
度を室温にしてスパッタリングしたものは、X線回折に
より結晶に由来するピークは存在せず、アモルファス状
態であることが確認された。これに対し、基板温度20
0℃でスパッタリングしたものは、この時点でX線回折
により結晶の存在が確認された。また、基板温度200
℃以上でスパッタリングした試料以外の試料では、いず
れも成膜直後において室温で強磁性を示さなかった。
サンプルD2.J2以外は、小角側のX線回折において
、各層の干渉による回折ピークが得られた。即ち、これ
らのサンプルは、組成変調構造であることが確認された
。なお、サンプルA1は200℃でスパッタリングした
ものであるが組成変調構造を維持していた。このように
組成変調構造であれば、回折ピークにより各層の厚みを
検出することができ、例えば、サンプルA2においては
、第2図に示すようにの小角側にX線回折ピークが存在
し、このピークから1周期の厚みを求めると33.8人
となった。他のサンプルについても同様にして層厚を求
めた。第1表に示すように、各サンプルについて成膜後
の1周期の層厚が設定値とほぼ一致した。また、基板温
度を室温にしてスパッタリングしたものは、X線回折に
より結晶に由来するピークは存在せず、アモルファス状
態であることが確認された。これに対し、基板温度20
0℃でスパッタリングしたものは、この時点でX線回折
により結晶の存在が確認された。また、基板温度200
℃以上でスパッタリングした試料以外の試料では、いず
れも成膜直後において室温で強磁性を示さなかった。
熱処理後、いずれのサンプルもM n −A I −S
b強磁性結晶合金が生成された。このことは、各極薄層
間で原子拡散が生じたことを示すものである。
b強磁性結晶合金が生成された。このことは、各極薄層
間で原子拡散が生じたことを示すものである。
各サンプルのブロードなX線回折ピークから求めた結晶
粒径は、500Å以下であると推定された。
粒径は、500Å以下であると推定された。
次に、これらサンプルの磁気特性を把握した結果につい
て説明する。第3図は、横軸にM n −Al−Sb合
金のMn含有量(原子%)をとり、縦軸に室温における
飽和磁化の強さ(emu)をとって、これらの関係を示
すグラフである。図中白丸は500℃で5時間熱処理を
施したサンプル、黒丸は370℃で8時間熱処理を施し
たサンプル、白玉角は基板を200℃にしてスパッタリ
ングした後に500℃で5時間熱処理をしたサンプルを
示す(以下の第4図乃至第6図も同様)。なお、これら
熱処理温度は基板の実際の温度である。このグラフによ
れば、飽和磁化の強度がMnがほぼ25原子%でピーク
を示すことが確認された。
て説明する。第3図は、横軸にM n −Al−Sb合
金のMn含有量(原子%)をとり、縦軸に室温における
飽和磁化の強さ(emu)をとって、これらの関係を示
すグラフである。図中白丸は500℃で5時間熱処理を
施したサンプル、黒丸は370℃で8時間熱処理を施し
たサンプル、白玉角は基板を200℃にしてスパッタリ
ングした後に500℃で5時間熱処理をしたサンプルを
示す(以下の第4図乃至第6図も同様)。なお、これら
熱処理温度は基板の実際の温度である。このグラフによ
れば、飽和磁化の強度がMnがほぼ25原子%でピーク
を示すことが確認された。
第4図及び第5図はいずれも、横軸に第3図と同様Mn
の含有量(原子%)をとり、縦軸に室温における膜の保
磁力(0,)をとって、これらの関係を示すグラフであ
り、第4図は膜面に平行に磁場を印加した場合であり、
第5図は膜面に垂直に磁場を印加した場合である。なお
、これらブラフはAlとMnの原子比率が同等の場合に
ついて示すものである(つまり、z−y )。これらグ
ラフによれば、特にMnが40原子%を超えると(即ち
、Xが0.4を超えると)、膜面に垂直に磁場を印加し
た際の保磁力が大きくなることが確認された。
の含有量(原子%)をとり、縦軸に室温における膜の保
磁力(0,)をとって、これらの関係を示すグラフであ
り、第4図は膜面に平行に磁場を印加した場合であり、
第5図は膜面に垂直に磁場を印加した場合である。なお
、これらブラフはAlとMnの原子比率が同等の場合に
ついて示すものである(つまり、z−y )。これらグ
ラフによれば、特にMnが40原子%を超えると(即ち
、Xが0.4を超えると)、膜面に垂直に磁場を印加し
た際の保磁力が大きくなることが確認された。
第6図は、横軸にMn含有量をとり、縦軸に磁場を膜面
に垂直に印加した場合の残留磁化M、工と膜面に平行に
印加した場合の残留磁化Mr、との比(Mrよ/ Mr
z)をとって、これらの間の関係を示すグラフである。
に垂直に印加した場合の残留磁化M、工と膜面に平行に
印加した場合の残留磁化Mr、との比(Mrよ/ Mr
z)をとって、これらの間の関係を示すグラフである。
ここで、Mr上/ Mrtが1より大きければその膜が
垂直磁化膜であると考えられる。このグラフからすると
、Mn含有量が40原子%より多い組成、及び8原子%
より少ない組成においてM、/M、が1より大となり、
垂直磁化膜となる。即ち、Mnx Al、Sbzにおい
てQ<x<Q、as及び0.4<xであれば垂直磁化膜
となる。
垂直磁化膜であると考えられる。このグラフからすると
、Mn含有量が40原子%より多い組成、及び8原子%
より少ない組成においてM、/M、が1より大となり、
垂直磁化膜となる。即ち、Mnx Al、Sbzにおい
てQ<x<Q、as及び0.4<xであれば垂直磁化膜
となる。
なお、これらサンプルのカー効果を確認した結果、いず
れも比較的大きいカー回転角(θ、)を得ることができ
、特にx<0.2においてθ1が約0.5”と大きな値
を示した。
れも比較的大きいカー回転角(θ、)を得ることができ
、特にx<0.2においてθ1が約0.5”と大きな値
を示した。
このように、MnxAlySbzの磁性薄膜において、
特に、0.4<x<0.5及び0.4くy<Q、5、又
は、0<x<0.08及びo<y<O,OSの場合には
、結晶粒が微細であり、垂直磁化膜であり、しかもx>
0.4で垂直に磁場を印加した際の保磁力が大きく、x
<0.osでカー回転角が大きい。従って、この組成範
囲において、特に高密度記録特性が良好であり、また、
結晶粒子が微細であるためノイズ低減による高SN比が
期待される。
特に、0.4<x<0.5及び0.4くy<Q、5、又
は、0<x<0.08及びo<y<O,OSの場合には
、結晶粒が微細であり、垂直磁化膜であり、しかもx>
0.4で垂直に磁場を印加した際の保磁力が大きく、x
<0.osでカー回転角が大きい。従って、この組成範
囲において、特に高密度記録特性が良好であり、また、
結晶粒子が微細であるためノイズ低減による高SN比が
期待される。
[発明の効果コ
この発明によれば、磁化容易軸が膜面に垂直に存在し、
しかも結晶粒径が極めて小さい磁気記録薄膜を得ること
ができる。このような薄膜は、高密度記録が可能であり
、高SN比を達成することができる。このように、この
発明によれば、磁気記録薄膜として優れた特性を得るこ
とができ、極めて有用である。
しかも結晶粒径が極めて小さい磁気記録薄膜を得ること
ができる。このような薄膜は、高密度記録が可能であり
、高SN比を達成することができる。このように、この
発明によれば、磁気記録薄膜として優れた特性を得るこ
とができ、極めて有用である。
第1図はこの発明に係る磁気記録薄膜を形成するための
極薄層を基板上に形成した状態を示す断面図、第2図は
成膜直後の薄膜の小角側のX線回折パターンを示す図、
第3図は薄膜のMn含有量と室温における飽和磁化との
関係を示すグラフ図、第4図及び第5図は薄膜のMn含
有量と室温における保磁力との関係を示すグラフ図、第
6図は薄膜のMn含有量と残留磁化比との関係を示すグ
ラフ図である。 1・・・基板、2・・・薄膜、3,4・・・極薄層。 第1図 回折角2θ(0) 第2図 jIwAのMn含有量(N子%) N4図 薄膜のMn含有量(原子%) 第5図 :11膿のMn含有量(原子%) 第6図
極薄層を基板上に形成した状態を示す断面図、第2図は
成膜直後の薄膜の小角側のX線回折パターンを示す図、
第3図は薄膜のMn含有量と室温における飽和磁化との
関係を示すグラフ図、第4図及び第5図は薄膜のMn含
有量と室温における保磁力との関係を示すグラフ図、第
6図は薄膜のMn含有量と残留磁化比との関係を示すグ
ラフ図である。 1・・・基板、2・・・薄膜、3,4・・・極薄層。 第1図 回折角2θ(0) 第2図 jIwAのMn含有量(N子%) N4図 薄膜のMn含有量(原子%) 第5図 :11膿のMn含有量(原子%) 第6図
Claims (4)
- (1)Mn(マンガン)、Al(アルミニウム)及びS
b(アンチモン)を構成元素とする磁気記録薄膜であっ
て、Mn_xAl_ySb_z(x,y,zはz=1−
(x+Y)の関係を有する。)で表わされる組成を有す
ることを特徴とする磁気記録薄膜。 - (2)前記Mn_xAl_ySb_zにおいて、0.4
<x<0.5及び0.4<0.5、又は、0<x<0.
08及び0<y<0.08であることを特徴とする請求
項1に記載の磁気記録薄膜。 - (3)Mn−Al合金からなる第1の極薄層と、Sbか
らなる第2の極薄層とを交互に且つ周期的に積層した薄
膜を形成し、この薄膜を真空中で熱処理して各層間に原
子拡散を生じさせることを特徴とする磁気記録薄膜の製
造方法。 - (4)前記薄膜は、スパッタリング又は真空蒸着により
形成されることを特徴とする請求項第3項に記載の磁気
記録薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22987988A JP2759150B2 (ja) | 1988-09-16 | 1988-09-16 | 磁気記録薄膜及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22987988A JP2759150B2 (ja) | 1988-09-16 | 1988-09-16 | 磁気記録薄膜及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0279210A true JPH0279210A (ja) | 1990-03-19 |
| JP2759150B2 JP2759150B2 (ja) | 1998-05-28 |
Family
ID=16899138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22987988A Expired - Lifetime JP2759150B2 (ja) | 1988-09-16 | 1988-09-16 | 磁気記録薄膜及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2759150B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000074044A1 (en) * | 1999-05-28 | 2000-12-07 | Fujitsu Limited | Magnetic recording medium and magnetic disk |
| JP2017085076A (ja) * | 2015-10-27 | 2017-05-18 | 国立大学法人東北大学 | Mn系強磁性薄膜およびその製造方法、ならびにMn系強磁性薄膜を有する磁気トンネル接合素子 |
-
1988
- 1988-09-16 JP JP22987988A patent/JP2759150B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000074044A1 (en) * | 1999-05-28 | 2000-12-07 | Fujitsu Limited | Magnetic recording medium and magnetic disk |
| JP2017085076A (ja) * | 2015-10-27 | 2017-05-18 | 国立大学法人東北大学 | Mn系強磁性薄膜およびその製造方法、ならびにMn系強磁性薄膜を有する磁気トンネル接合素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2759150B2 (ja) | 1998-05-28 |
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