JPS5834904A - コンテイギユアス・デイスク磁気バブル素子用ガ−ネツト膜 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はコンティギュアス・ディスク磁気バブルメモリ
素子（以下ＣＤバブル素子と記す）用液相エピタキシャ
ル（以下ＬＰＥと記す）ガーネット膜に関する。

ＣＤバブル素子は、従来の不連続なパーマロイパターン
等により構成された、いわゆるパーマロイバブル素子と
異なり、ニー・アイ・ピー・コンファレンス争フロシー
デインダス（ＡＩＰ　Ｃｏｎｆｐｒｏｃ、　）　１０号
３３９ページ（１９７３年）に示されているごとく、数
珠玉状に連続したパターンを用いて、チャーシト会ウオ
ールによってバブルｔ−駆動さ゛せてメモリ動作ｔさせ
ようとする新方式のバブルメモリ素子である。

これまでのＣＤバブル素子用ＬＰＥガーネット膜におい
ては、ジャーナルφオブ・アプライド・フィジックス（
Ｊ　−ＡＰＰＩ　、Ｐｈｙｓ＋、）　ｓｇ　５０　巻第
３号２２５８ページ（１９７９年）に示されているよう
Ｋ、結晶面内方向に対するパターンループ方向により、
マージンに大きな差があられれた。またアイ・イー・イ
ー・イー・トランザクシ謬ンズ・オン・マグネティクス
（Ｉｈ：ＥＥ　Ｔｒａｎｓ　、Ｍａｇ）第ＭＡＧ１４巻
４９４ページ（１９７８年）に述べられているように、
転送可能な最小回転磁界Ｈｒ■の大きさは、イオン注入
層の有効結晶磁気異方性磁場Ｈｉｃ１により制限されて
いた。ＨＫＩは３．／２ｔｈαｃａｌ”αｌＫ＋Ｉ／Ｍ
ａ　　とあられされる。ここでαは、磁化の膜面内方向
からのたちあがり角度で、材料特性及びイオン注入条件
により定まる。したがりて、αが一定で、磁化Ｍｓが一
定であれば、Ｈ幻は立方対称結晶磁気異方性定数ＫＫに
比例する。Ｋ１はガーネットの構成元素により定まる亀
のであるから、ガーネット膜の構成元素比を定めること
によ）、必然的Ｋ　Ｋ　Ｉ　が定ｔｂ、またＨＫＩが固
定されてし壕っていた。ガーネットのＫｌは通常負であ
り、鉄元素を置換するガリウム又はゲルマニウム又はシ
リコン元素の比率を少なくした場合、あるいはまた、希
土類元素としてサマリウム、エーロピウムなどを多く用
いたＣＤバブル素子の場合には、ｌＫ１１が大きくなる
ため、結晶面内方向く対するパターンループ方向による
転送マージンの差が着るしくなり、また最小回転磁界Ｈ
１ｍ１ｇが上昇する欠点がありた。

本発明の目的は、前記従来の欠点を解決するため、ＣＤ
バブル素子用ＬＰＥガーネット属の立方対称結晶磁気異
方性定数１Ｋ１１　ｔ、他の磁気特性音はとんど変化さ
せることなしに、小さくしたガーネット膜に関するもの
である。

この目的を達成するために、本発明者らはＣＤバブル素
子用ＬＰＥガーネットの１６＆位置に、Ｃｏ２′＋を微
量添加することによシ可能であることｔ見い出した。こ
れによ如、Ｋ１　は正の方向ｔＩＣ１１！るしく変化す
るのでガーネットの亀のに＋　を小さくすゐことができ
る。

ガーネット中のコバルトイオンは２価状態（Ｃｏ”）、
マ九は３価状１（Ｃｏ”）ｔ−とりうるので、Ｆｅ”　
’１ｉｃｏ２＋に置換するにあたシ、ガリウム系、アル
ミニウム系あるいはスカンジウム系あるいはその複合系
ガーネットにおいては、チャージ１コンペンセイシ璽ン
を行５ｊ５．Ｇｅ”　。

Ｓｉ”、Ｔｉ４＋＋　Ｚｒ’＋などの４価イオンの少な
くとも１種を同時Ｋ１１ｌｌ換する必要がある。またＣ
ａ−Ｇ・系ガーネットにおいては、たとえば以下に示す
ような方法によって、コバルトイオンの価数を制御しな
ければならない。第１表に示すような組成の融液に、第
２表のようにコバルト酸化物上添加していった融液から
成長させたＬＰＥガーネット膜のに１の測定結果を菖１
図に示す。

９２０℃以上の温度で成長させた場合には、融液番号ｌ
と比較して、融液番号２が、さらに融液番号３が、さら
Ｋ、４２氏６が、ＩＮＫ、より小さな１Ｋ１１の値にな
っている。これが、１６ｍ位置に入ったＣｏ”Ｏ効果で
ある。このと亀、成長温度Ｔｇ　９３５℃　では飽和磁
化４πＭｇは７１０ｇａｕｓｉ。

Ｔｇ　９２０℃では４ｒＭｍは６５０１ａｕａｍ、　　
ｌ軸磁気異方性定数ＫｕはＴｇ９３５℃では約２５００
０ｅｒｇ　／　ｊ　、　Ｔ１９２０　Ｃでは約３３００
０　ｅｒｇ／ｄで、コバルト置換による変化は観測され
なかった。

１１１１表の組成では［ＣａＣＯｍ）／　（［：ＣａＣ
０ａ：］　十［Ｇｅ０ｚ’））Ｏモル比（Ｒｉパラメー
タ）が０．１３であるが、Ｒｉパラメータが０．２３の
場合には、ガーネット膜中にはＣｏ”＋は少ししか置換
されなかった。またＲｉバラメーメが０．１３より小さ
い場合にはＣｏ”十が多く置換された。このようにして
、融液中のＣａ量とＧｅ量の比と成長温度を選択するこ
とにより、Ｃａ−Ｇ・系ＬＰＥガーネット膜においても
Ｃｏ”ｔ１６ａ位置に置換して、Ｋｌを、他の４ＫＭｓ
　、　Ｋｕなどと独立に制御することがまた。Ｃａ−８
ｉ系及びＣａ−Ｇｅ−８ｔ系ガーネツト膜においても、
同様にして１６ａ位置にＣｏ　Ｚ＋を置換することがで
きた。

一方、コバルトイオンを置換していった場合には、抗磁
力Ｈｃが増大してゆくために、多く置換しすぎた場合に
は、よい転送マージンが得られない。との点からはコバ
ルトの置換量をなるぺ〈少々く選択し喪方がよい。ＣＤ
バブル素子用ガーネットのＩＫＩＩｔ減少させるために
は、その膜組成によりても多少異なるが、いずれにして
も、１分子式量あたり、０．０２で十分であったので、
１６＆位置に入れるＣｏ”＋の量は、０．０２以下に制
限される。

以下実施例を用いて詳細に説明する。

実施例Ｉ Ｃａ　ａｓｓ　Ｓｍ　ｏ、ｓｓ　Ｌｕｔｙｅ　Ｂ　ｉ　
ａａ　Ｆｅｏ４ｍ　Ｇｅｏ、ｓｉ　０１２の組成をもち
、ｔ　＝　０．１１μｍ、４πＭ　＠−６９０ｇ　Ｋｕ
　ａ　Ｂ　ｒＫｕ　＝　５５０００ｅｒｇ　／−の磁気
特性をもつバブル保持層ガーネット膜をあらかじめ０．
８５μｍ　成長させておいた（１１１）　　Ｇｄ　ｓ　
Ｇｌ＋　Ｏｓｓ基板を、第１表に示す組成の原料に第２
表の融液番号２に示す量だけコバルト酸化物を添加した
融液中に９３５℃で浸漬し、１分３０秒間のエピタキシ
ャル成長を行りたとζろ、下記の特性ｔもつＣａｏ、＊
ｏＧｄｏ、・暴ａｍ　ＯＪ＠　Ｔｍ　ｏｓｓ　Ｆｅａｓ
ｔｓ　Ｃ０６ＪＯＩ　Ｇ＠　ｒｕｍｓ　Ｏｓｓ膜を第２
層としてもつ二重エピタキシャルｉａｔ得た。

第２層の膜厚は０．４μｍ＋　４　’Ｍ　Ｉ　＝７１０
　ｇ＆　ｕ　ＩＩ　＊　Ｋｕ＝　２５０４０　ｅｒｇ　
／ｊ　、Ｋｌ＝　−５８００ｅｒｇ　／　ｃｄであった
。これに加速エネルギー１２０に＠Ｖで、２Ｘ１０１１
／−のＨ・＋イオン注入を行い、４μｍ周期円形コンテ
ィギ、アス・パターン膜面のグツドループ転送マージン
を測定したところ第２図曲４１２１のようなマージン曲
線を得た。参考例として、上記バブル保持層の上Ｋ１１
１表に示す組成の原料に第２表融液番号１に示すように
ＣＯ２＋をふく壕ない融液から９３５℃で１分３０秒間
のエピタキシャル成長を行り九膜（１１２層膜の特性は
膜厚０．４μｍ、　４＠Ｍｇ　＝　７２０ｇａｕｓｓ　
、　Ｋｕ　＝　２５４００・ｒｇ／ｊ　、に１＝−６４
９０ｅｒｇ／ｊ　でありた）に１２０Ｋｅマ、　２　Ｘ
　１０”／　ａｊ　Ｈ・＋イオン注入を行つた場合のグ
ツドループ転送マージン曲線２２’に同時に示す。第２
図よりあきらかなようにコバルト置換によるｌＫ１１低
下によってＨｒｍｆ約７０ｅ低下させることができた。

ＩＩＩ表　　　原料組成 ８ｍｚＯｍ　　　　　Ｏ，０６２ｇｒ ＧｄｘＯｍ　　　　　０．４２６　　ｇｒＴｍ＊Ｏｘ　
　　　　１．２９２　　ｇｒＣａＣＯｓ　　　　　Ｏ，
３６４ｇｒ Ｇ・０２　　　　　２．５５４　　ｇｒＦ・２０３　　
　１８．７６　　　ｇｒＰｂｏ　　　　　１７８．６　
　　　ｇｒＢ２ｓｓ　　　　　　３．５７０　　ｇｒｌ
　　　　　　　０　　　　　Ｈｒ ２　　　　　　０．０３７　　　Ｈｒ ３　　　　　　０．０７５　　　Ｈｒ ４　　　　　０．１５０　　　Ｈｒ ５　　　　　　０．２２５　　　Ｈｒ ６　　　　　　０．４５０　　　ｇｒ 実施例２ 第１表に示す組成の原料に、第２表、融液番号６に示す
ようにコバルト酸化物を添加した融液で、実施例ＩＫ示
したものと同様のバブル保持層をもつ基板を９３！Ｆ：
で浸漬し、１分３０秒間のエピタキシャル成長１行りた
とζろ下記の特性をもつＣａ　（１，４＠　Ｇｄ　ｏ＊
１８ｍｇ１．１　Ｔｍ　ｕｓ　Ｆ＠　　ｏｓｓ　　ＣＯ
＠ＪＩＧ＠　ｏ、ｕＯｕ膜を得た。膜厚は０．４μｍ、
４πＭｍ＝＝　７１０　ｇａｕｇｅ。

Ｋｕ　＝　　２３５００　ｅｒｇ／ｄ　、　Ｋ１−−６
００　ｅｒｇ／ａｊ。

これＫ　１２０Ｋｅｖ　、　Ｈ＠”　２Ｘ　１０”／ａ
ｉ　ナルイ＃ン注入を行い、スーパー・パッドルーフ、
グツド・ループの転送マージンを測定したところ、第３
図の３２．３３に示すように転送が改善される効果があ
った。比較データとして、コバルトをふくまないドライ
ブ層をもつ場合のスーパー・バッドループ転送マージ７
曲＠３１ｔ−同時に示す。（材料パラメータは実施例１
の参考例と同一である。）実施例３ 第１表に示す組成の原料に、ＩＩＥＺ表、融液番号４に
示すように、コバルト酸化物を添加した二重１［ｃＤバ
ブル素子を作成した。ドライブ層のＫｌ’＝−３９７０
・ｒｇ／ｊ、　　他の材料パラメータは実施例１と同様
であった。Ｃ６２＋置換によるｌＫ１１低下の効果によ
り、Ｈｒ−は約１００・だけＣＯ２＋會ふくまない場合
に比較して低下した。転送マージンの異方性も減少する
効果があった。

実施例４ 第１表に示す組成の原料に、第２表融液番号５に示すよ
うにコバルト酸化物を添加した融液で二重膜ＣＤバブル
素子を作成した。ドライブ層のＫｌ　＝　−２９１０ｅ
ｒｇ　／−他の材料パラメータは実施例１と同様であっ
た。ＣＯ２＋添加によるＫｌ低下の効果によりＨｒ−は
約１２０・だけＣｇ　２＋をふくまない場合に比較して
低下した。転送マージンの異方性も減少する効果があっ
た。

実施例５ （ｊｏ、５Ｙｏ１ｉ　Ｓｍｏ、ｔｘＬｕｔＡｓ　Ｂｌ　
ｏ、ｓ　Ｆ＠ａ、ａＧ＠　ｏ、５ｏｌｚなる組成の単層
膜ＣＤバブル素子において、Ｃｏ２＋ｔ１６ａ位置ＫＯ
，００５モル／分子式量置換したところ、Ｈｒｌ、＆Ｉ
　ｆ約１０００　減少させる効果があっ九。転送マージ
ンの異方性に関しても改善効果がみられた。

実施例６ Ｓｍｏ、ｓ４ＴｍＬｌｓ　Ｂｉ　（Ｌ４０　Ｆｅ　４４
１　ＧａｕｘＣｏｏｎｏｓＧｅＯ，ＯＯＩｏｌｍなる組
成のＬＰＥガーネット膜を用いて単層膜ＣＤバブル素子
を作成した。Ｃｏ針置換により、Ｈｒｓｌｌｌ　を約８
０・減少させゐ効果がありた。

転送マージンの異方性に関しても改養効来があった。

以上のようＫ、本発明は、ＣＤバブル素子用ＬＰＥガー
ネット膜において、ガーネットの１６１位置く、ＣＯ１
＋　ｆ置換することＫより、他の材料バツメーメＣ４Ｋ
ＭｍＴＫｕなど）をほとんど変化させずＫ、ガーネット
の立方対称結晶磁気異方性定数ＩＫｔ　Ｉ　ｔ−減少さ
せ、これＫよって、転送マージンの最小回転磁界Ｈｒ―
　を減少させ、また転送の異方性の軽減をはかシ、ＣＤ
バブル素子の性能向上をもたらすものである。

【図面の簡単な説明】

ｊｌｌｌＥＦｉｃａ−Ｇｏ系ＬＰＥガーネット属の立方
対称結晶磁気異方性定数Ｋｌの成長温度依存性七本す図
の１例である。 図中の番号は菖２表の融液番号に対応し、＃線１はコバ
ル）を融液中にふくまない場合、２〜６はふくむ場合で
ある。 成長温度が９２０℃以上では、コバルトの添加にしたが
い、顕著ＫＩＫｌｌが減少することを示す。 第２図は、コバルトの置換により、最小回転磁界Ｈｒ―
　が減少したことを示す図の１例である。 番号２１はコバルトをふくむ場合、番号２２はコバルト
をふくまない場合である。 第３図はコバルトを置換することにより、転送の異方性
が減少したことを示す図の１例である。 番号３１はコバル）ｔふくまない場合のスーパー−バッ
ドループマージン曲線であり、番号３２゜３３はコパル
）ｔ−ふくむ場合のスーパーφバッドループマージン曲
線、グツド・ループマージン曲１１ｔ−それぞれ示す。 ′＃、２図 鴇１図 八、＆温度 第３図 虎 回転棋界

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガーネットの１６＆位置にガーネット１分子式量あたり
   ０．００２〜０．０２モルのＣ０２＋を含むことを特徴
   とするコンティギュアス拳ディスク磁気ノ（プルメモリ
   素子用ガーネット膜。