DE2340475C3

DE2340475C3 - Optischer Speicher

Info

Publication number: DE2340475C3
Application number: DE2340475A
Authority: DE
Inventors: Praveen Briarcliff Manor Chaudhari; Jerome John Bronx Cuomo; Richard Joseph Gambino; Thomas Roche Mcguire
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1972-08-29
Filing date: 1973-08-10
Publication date: 1978-07-27
Also published as: CH554050A; JPS4960643A; AU5879573A; DE2340475A1; IT989320B; BE802842A; JPS5441179B2; DE2340475B2; GB1426895A; SE391994B; ES417824A1; US3949387A

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Speicher mit einem magnetischen Speichermedium, das mittels eines elektromagnetischen Strahls eingeschrieben, ausgelesen und gelöscht werden kann.

In der Technik der elektronischen Datenverarbeitung werden im zunehmenden Umfang sogenannte Massenspeicher verwendet, die im allgemeinen als Magnetplatten- oder Magnetbandspeicher ausgebildet sind. Da mit den bekannten magnetischen Aufzeichnungs- und Ausleseverfahren keine hohen Speicherdichten erzielt werden können, sind diese Massenspeicher bei hoher Kapazität sehr groß und haben Zugriffszeiten, die um Zehnerpotenzet-r über den Zugriffszeiten der heute zur Verfügung stehenden sogenannten schnellen Speicher

liegen. Es sind sogenannte optische Speicher bekanntgeworden, bei denen die Information durch kleine geschwärzte oder nicht geschwärzte Bereiche oder durch Hologramme dargestellt wird. Diese Speicher bestehen im allgemeinen aus einer lichtempfindlichen Schicht, die durch einen sehr feinen, steuerbar verschiebbaren Lichtstrahl entsprechend der zu speichernden Information bereichsweise belichtet wird. Die Speicherdichte und dje Zugriffsgeschwindigkeit dieser Speicher liegt um einige Zehnerpotenzen über der Speicherdichte und der Zugriffsgeschwindigkeit der obenerwähnten Magnetplatten- und Magnetbandspeicher. Diese Art von optischen Speichern hat aber den Nachteil, daß eine Änderung einzelner Daten nicht oder nur mit sehr großem Aufwand möglich ist. Um eine einfache und schnelle Änderung einzelner Daten eines optischen Speichers zu ermöglichen, wurden verschiedene optische Speicher vorgeschlagen, deren Speichermedien aus magnetisierbarer! Substanzen bestehen und bei denen das Einlesen und Auslesen der Information mit Hilfe eines fein gebündelten Lichtstrahls erfolgt Mit einem Strahl adressierbare optische Speicher, die als Speichermedium dünne Magnetfilme verwenden, sind ebenfalls bekannt. Dabei wurden z.B. kristalline Materialien wie Gadolineisengranat und Metalle wie MnBi als Speichermedium verwendet. Derartige Speicher werden unter anderem in folgenden Literaturstellen beschrieben:

1. A. H. Eschenfelder, J. APPL PHYS, 41, 1372(1970),

2.J.A.Rajman, J.APPLPHYS,41, !376(1970),

3. R. E. McDonald et al, J. APPL PHYS, 40, 1429(1969),

4. D. C e η et al, J. APPL PHYS, 39,3916 (1968).

Außer diesen Substanzen wurde stöchiometrisches MnAlGe als geeignete Substanz in magnetooptischen Speichern vorgeschlagen. Hierbei handelt es sich um eine polykristalline Schicht, wie sie im allgemeinen für durch einen Strahl adressierbare Dateien als Magnetfilme verwendet wird.

Aus der Literaturstelle »Journal of Applied Physics«, Vol. 38, No. 10, Sept. 1967, Seiten 4096 und 4097, ist ferner bekannt, daß Ferromagnetismus nicht auf kristalline Strukturen beschränkt ist, sondern auch in amorphen Silbstanzen auftreten kann.

In optischen Speichern wurden auch schon nicht magnetische amorphe Substanzen verwendet, wie z. B. aus der US-Patentschrift 35 30 441 zu ersehen ist.

Diese auch als »ovonische« Materialien bezeichneten Substanzen weisen keine magnetischen Eigenschaften auf. Sie erfahren im Gegensatz zu den Vorgängen beim Umschalten von magnetischen dünnen Schichten unter der Wirkung von Strahlungsenergie strukturelle Änderungen. Weil strukturelle Änderungen, im vorliegenden Fall Übergänge zwischen einem amorphen und einem kristallinen Zustand, das Speichermedium stärker beanspruchen, können magnetische Speicherschichten wesentlich häufiger umgeschaltet werden als dies bei den heute bekannten nicht magnetischen amorphen Speiehersehiehten der Fall ist.

Der Vorteil amorpher Schichten besteht vor allem darin, daß sie auf jedes Substrat aufgebracht werden können und für einen großen Bereich von Zusammensetzungen einstellbar sind. Außerdem fallen alle Einschränkungen fort, die bei kristallinen Speichersubstanzen bezüglich der Übereinstimmung der Gitterstrukturen und Korngrößen von Speicherschicht und Substrat vorliegen.

Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, eine amorphe Speichersubstanz anzugeben, die sich für

5 optische Speicher eignet und bei der die Information nicht durch strukturelle Änderungen gespeichert wird. Außerdem sollen bei dieser Substanz durch Änderung ihrer Zusammensetzung oder durch Hinzufügung von bestimmten weiteren Substanzen die Domänengrößen

ίο im weiten Bereich einstellbar und reversible Umschaltungen zwischen verschiedenen Magnetisierungszuständen über eine große Anzahl von Arbeitszyklen möglich sein.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch einen optischen Speicher mit einem magnetischen Speichermedium, das mittels eines elektromagnetischen Strahls eingeschrieben, ausgelesen und gelöscht werden kann, gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß das Speichermedium aus einer an sich bekannten amorphen, magnetische Eigenschaften aufweisenden Substanz besteht.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird anschließend anhand der Figuren näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 die schematische Darstellung eines optischen Speichers mit einem aus einer amorphen magnetischen Substanz bestehenden Speichermedium,
Fig.2 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem auf einer rotierenden Scheibe angeordneten Speichermedium,

Fig.3 ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der Kerreffekt ausgenützt wird.

In F i g. 1 wird ein optischer Speicher dargestellt, in dem eine Speicherschicht 10 aus amorphem magnetischen Material auf einem Substrat 12 angeordnet ist Das Substrat 12 kann aus isolierendem oder aus leitendem Material bestehen und für elektromagnetische Strahlung durchlässig oder reflektierend sein.

Geeignete Substratmaterialien sind z. B. Glas, Spinell, Quarz, Saphier, AI2O3 und Metalle, wie Aluminium, Kupfer u.a. Ferner ist eine beispielsweise als Laser, Lasergruppe oder Elektronenkanone ausgebildete Lichtquelle 14 vorgesehen, die eine monochromatische Strahlung 16 erzeugt Die Energie dieser Strahlung ist so zu bemessen, daß eine amorphe magnetische Schicht 10 auf eine Temperatur in der Nähe ihrer Kompensationstemperatur oder ihrer Curie-Temperatur T_c erwärmt werden kann. Die Strahlung 16 hat die Aufgabe, die Schicht 10 beim Einschreiben, beim Lesen und beim Löschen lokal zu erwärmen. Nach der Lichtquelle 14 ist im Verlauf der Strahlung 16 ein Polarisator 18, eine Sammellinse 20, ein Lichtmodulator 22 und ein Lichtablenker 24 angeordnet. Der Polarisator 18 wandelt die Strahlung 16 in einen linear polarisierten Strahl um, der im Lichtmodulator 22 intensitätsmoduliert wird. Ein Lichtablenker 24 lenkt den Lichtstrahl 16 so ab, daß er steuerbar auf die jeweils ausgewählten Bereiche der Speicherschicht 10 fällt. Dieser Lichtablenker kann z. B, als an sich bekannter elektrooptischer Lichtablenker oder als ebenfalls an sich bekannter akustischer Lichtablenker ausgebildet sein. Im Falle von Elektronenstrahlen sind magnetische oder elektrostatische Ablenkeinrichtungen vorzusehen.

In der Nähe der Speicherschicht 10 ist eine stromführende Spule 26 angeordnet, die ein magnetisches Feld in der Ebene dieser Schicht erzeugt, das gemeinsam mit dem Strahl 16 das Einschreiben von

Informationen in die Speicherschicht 10 bewirkt. Mit Hilfe einer Linse 28 wird der Strahl 16 nach seinem Durchtritt durch die .Speicherschicht 10 und das durchsichtige Substrat gesammelt und durch einen Analysator 30 hindurch auf einen Detektor 32 fokussiert. Der Analysator 30 läßt den Lichtstrahl in Abhängigkeit von der Lage seiner Polarisationsebene passieren oder nicht passieren. Der Detektor 32 stellt die Intensität des aus dem Analysator tretenden Lichtstrahls fest und erzeugt ein dieser Intensität proportionales elektrisches Signal. Als Detektor kann eine Fotozelle, eine Fotodiode oder ein anderes strahlenempfindliches Element verwendet werden. Vorzugsweise ist der Detektor 32 ein schnell arbeitendes und empfindliches Fotoelement. Das elektrische Ausgangssignal des Detektors 32 wird in einem Verstärker 34 verstärkt und zu einer Benutzercinrichtung3ö übertragen.

Im folgenden werden die Zusammensetzung und die magnetischen Eigenschaften der als .Speicherschicht 10 verwendeten amorphen magnetischen Substanz beschrieben. Die amorphen magnetischen Substanzen weisen eine uniaxiale magnetische Anisotropie auf und können bei verschiedenen optischen Speichern verwendet werden. Diese Substanzen können massiv oder in Form dünner Schichten ausgebildet werden oder als magnetische Partikeln in einer als Trägerelemcnt dienenden Bindemittelschicht angeordnet sein. Nachdem es sich um amorphe Substanzen handelt bereitet die Auswahl des Substrats keine Schwierigkeiten, da eine Übereinstimmung von Gitterstrukturen oder von Korngrößen nicht unbedingt erforderlich ist. Dadurch wird die Herstellung von optischen Speichern wesentlich vereinfacht und verbilligt und die Qualität der Speicherschichten verbessert.

Derartige amorphe magnetische Substanzen können aus einem oder mehreren Elementen eines Mehrkomponentensystems, auch mit Dotierungsstoffen, bestehen. Mindestens eine Komponente muß einen unpaarigen Elektronenspin aufweisen, so daß das Material insgesamt ein magnetisches Moment aufweist, d. h., die ungeordnete Gitterstruktur im atomaren Bereich dieser Substanzen weist dennoch eine magnetische Ordnung der Spins über einen größeren Bereich auf.

Diese neuen amorphen magnetischen Substanzen weisen eine uniaxiale Anisotropie auf. die sowohl senkrecht als auch parallel zur Ebene einer aus dieser amorphen magnetischen Legierung bestehenden dünnen Schicht verlaufe;, kann. Diese Anisotropie kann aus einer der folgenden Eigenschaften oder einer Kombination daraus stammen, nämlich der Paarordnung, der Formanisotropie oder der spannungsinduzierten Anisotropie.

Diese drei Mechanismen als mögliche Ursache einer uniaxiaien Anisotropie der Magnetisierung sind in der Wissenschaft bekannt und werden hier nicht genauer beschrieben. Es genügt der Hinweis, daß die Paarordnung durch die Kombination von je zwei Atomen bewirke wird, deren paarige Magnetisierung sich so einstellt, daß ein magnetischer Dipol entsteht. Die magnetischen Paare sind in bestimmter Weise ausgerichtet, so daß sich eine für die Verwendung in magnetischen Einrichtungen auswertbare uniaxiale Anisotropie ausbildet.

Die Fonnanisotropie ist durch die Geometrie der magnetischen Bereiche bedingt. Eine geordnete Anhäufung von Atomen innerhalb eines Bereiches von im wesentlichen ungeordnetem Material hat die Magnetisierung vorzugsweise in der Längsachse des Atombündels ausgerichtet, da diese Achse eine Vorzugsrichtung für die Ausrichtung von magnetischen Momenten darstellt. In Richtung der kurzen Achsen eines durch eine Anhäufung von Atomen definierten Bereiches liegen starke entmagnetisierende Felder vor.

Änderungen der Zusammensetzung der amorphen Substanz können Phasentrennungen bewirken, die ebenfalls diese Art von Anisotropie entstehen lassen. Die Phasentrennung betrifft sowohl benachbarte, aber unterschiedlich zusammengesetzte Bereiche als auch benachbarte Bereiche derselben Zusammensetzung, jedoch mit unterschiedlichen Strukturphasen (d. h.. ein Bereich ist amorph, während der andere mehr kristalliner Natur ist). Als Beispiel für die Phasentrennung sei eine amorphe magnetische Legierung aus vju — ^u gci'idi'ifii, ii'i CiCi" Oi'iiiCi'i ücgi'cn/iC uCi'OiLi'ic einmal reich an Co und zum anderen reich an Gd sind. Wenn diese Bereiche nebeneinander liegen, erzeugt die Phasentrennung eine uniaxiale Anisotropie.

Eine spannungsinduzierte Anisotropie entsteht aus den Unterschieden in der Gitterstruktur des Substrats und den Ordnungsparametern in örtlich begrenzten Bereichen im amorphen Film oder aus den Differenzen der thermischen Ausdehnungskoeffizienten des amorphen Film, und seines Substrats. Diese Art von mechanischer Spannung kann ebenfalls in den praktisch amorphen Filmen zur uniaxialen Anisotropie beitragen.

Die benutzten magnetischen Materialien zeigen entweder eine im wesentlichen mikrokristalline oder eine im wesentlichen amorphe Struktur oder beides. Diese beiden Strukturen unterscheiden sich sowohl von der in der Technik für magnetische Legierungen bisher bekannten polykristallinen als auch von der monokristallinen Struktur. Die benutzten amorphen Materialien können beispielsweise durchaus eine örtlich begrenzte atomare Ordnung oder Nahbereichsordnung wie in Flüssigkeiten aufweisen. Wenn diese Art atomarer Ordnung vorhanden ist. existiert sie über Strecken von etwa 25 bis 100 A, wenn das Material mikrokristallin ist, und über Strecken von weniger als 25 A. wenn das Material im wesentlichen amorph ist. Der Nachweis des Vorhandenseins der atomaren Nahbereichsordnung, ihr Ausmaß und damit auch die Definition der genannten Form von amorpher Struktur geschieht mit elektronenoptischen Methoden.

Amorphe Materialien können aus einem magnetischen Element oder aus mehreren Komponenten bestehen. Beispiele für das letztere sind binäre und ternäre Legierungen und Verbindungen. Besonders geeignete Materialien sind zusammengesetzt aus seltenen Erden und Übergangsmetallen. Beispiele sind Gd — Co, Gd — Fe, Y - Co, La—Co usw. Diese Legierungen können über einen weiten Bereich variiert werden, ohne daß durch die Stöchiometrie oder wegen der in Phasendiagrammen niedergelegten Bedingungen für die Bestandteile Beschränkungen notwendig werden. Die magnetischen Eigenschaften der Materialien können daher auf die jeweilige Anwendung zugeschnitten werden. Die Zusammensetzungsbereiche können z. B. so gewählt werden, daß die atomaren Momente des aus einer seltenen Erde bestehenden Bestandteiles und des aus einem Obergangsmetall bestehenden Bestandteiles sich annähernd aufheben, wodurch man ein Material mit einer niedrigen magnetischen Sättigung erhält welches z. B. als Blasendomänenmaterial von besonderem Wert ist.

Diese amorphen magnetischen Materialien /eigen eine magnetische Ordnung in einem langen Bereich und besitzen uniaxiale Anisotropie. In ihrer einfachsten Form sind sie aus Elementen zusammengesetzt, die in einer Elementarform ein magnetisches Moment tragen. Beispiele sind die 4f-Serien (seltene Erden) und die 5f-Seric> (die Aktiniden) des periodischen Systems. Hierher gehören auch die Metalle der Eisenübergangsgruppe (3d-Serie). Weiterhin sind Elemente eingeschlossen, die in einem bestimmten Zustand ein magnetisches Moment besitzen, wie z. B. Mn. Cr, V oder Pd.

Rir jedes amorphe Material, das aus einem Element besteht, kann ein nichtmagnetisches Element in relativ kleinen Mengen hinzugefügt werden, ohne dat! die magnetischen Eigenschaften dadurch gestört werden. Das bedeutet, daß die Vermischung mit nichtmagnetischen Elementen, wie z. B. O, C. I' und N. unritiinfimmpti werden knnn. ohne die rn^n·. tischen Eigenschaften des Materials nachteilig zu beeinflussen. Es kann daher der Zusatz kleiner Mengen (allgemein etwa zwei Atomprozent) dieser nichtmagnetischen Elemente vorteilhaft sein, um z. B. den amorphen Film leichter herzustellen. Wenn größere oder zu große Mengen zugegeben werden, werden selbstverständlich die magnetischen Eigenschaften beeinflußt. Mengen von mehr als 50 Atomprozent zerstören die magnetische Ordnung im langen Bereich.

Binäre Verbindungen oder Legierungen, die mindestens eines der oben aufgeführten Elemente enthalten, könnet auch als amorphe magnetische Materialien benutzt werden. Binäre Zusammensetzungen sind im allgemeinen leichter zu verarbeiten, da sie ihre amorphe Struktur in großen Temperaturbereichen beibehalten, im Gegensatz zu aus einem Element bestehenden amorphen magnetischen Materialien. Wie bei den zuletzt genannten Materialien, können kleine Mengen nichtmagnetischer Elemente zugesetzt werden.

Eine andere mögliche Änderung bei zweikomponentigen amorphen Legierungen besteht in der Zugabe einer höheren Konzentration (2 bis 50 Atomprozent) nichtmagnetischer Bestandteile, um die magnetischen Eigenschaften des Materials zu verändern. Kupfer kann z. B. zugegeben werden, um das magnetische Moment zu verkleinern.

Ternäre Kombinationen der obenerwähnten Elemente mit 3d-, 4f- oder 5f-Elektronen können ebenfalls amorphe Verbindungen oder Legierungen mit uniaxialer magnetischer Anisotropie liefern. Wie bei den binären Zusammensetzungen können größere Konzentrationen nichtmagnetischer Bestandteile zugegeben werden, um die magnetischen Eigenschaften des Materials zu verändern. Kleine Mengen nichtmagnetischen Materials können ebenfalls zugegeben werden, um leichter amorphe Schichten oder Filme herzustellen, ohne die magnetischen Eigenschaften nachteilig zu beeinflussen. Die Menge des zugegebenen nichtmagnetischen Materials sollte nicht ausreichen, um die magnetische Ordnung im langen Bereich im magnetischen Film zu zerstören.

Die benutzten magnetischen Materialien zeigen über größere Bereiche eine magnetische Ordnung und sind entweder ferromagnetisch, ferrimagnetisch oder antiferromagnetisch gekoppelt. Es ist diese magnetische Großbereichsordnung, die die in diesen Materialien vorhandene uniaxiale Anisotropie bewirkt, was sie wiederum für verschiedene technische Anwendungen brauchbar macht.

Die magnetischen Eigenschaften dieser Materialien können während der Herstellung oder hinterher so geändert werden, daß sie für die jeweiligen Anwendungen am besten passen. Es wurde festgestellt, daß die magnetischen Eigenschaften sehr stark vom prozen malen Anteil der einzelnen Bestandteile als auch von den bei der Herstellung angewandten Niederschlagsbedingungen abhängen. Die Abhängigkeit magnetischer Eigenschaften von den Niederschlagsparametern ist jedoch kleiner als die Abhängigkeit von den Zusammensetzungsanteilen der Bestandteile. Verfahren wie Wärmebehandlung oder Ionenimplantation können auch nach der eigentlichen Herstellung dieser amorphen Materialien zur Veränderung ihrer magnetischen Eigenschaften angewandt werden. Außerdem können diese magnetischen Materialien mit Verunreinigungen dotiert werden, wobei strukturelle magnetische Eigenschaften des Films nicht nachteilig beeinflußt werden.

Dip Rpu/Pfflirhlcpil von mapnptisrhpn Oomänpn in tion

Filmen wird d.iher nicht durch .Störstellen wie Gitterbaufehler bei konventionellen kristallinen Magnetfilmen beeinflußt. Beispiele spezieller, geeigneter amorpher magnetischer Materialien für eine Vielzahl von technischen Anwendungen werden in der Beschreibung erläutert und in den Materialtabellen am Ende der Beschreibung aufgeführt.

Abhängig von den diesen Materialien eigentümlichen Austauschwechselwirkungen können diese zu Isolatoren, Halbleitern und Leitern gemacht werden, obwohl sie im wesentlichen amorph sind. In den so gebildeten Metallen und Halbleitern kann die Austauschwechscl· wirkung entweder eine direkte auf Grund der Überlappung der Elektronenbahnen der Atome oder eine mehr indirekte durch die Leitungselektronen sein. Diese Austauschmechanismen sind nicht sehr empfindlich bezüglich der atomaren Langbereichsordnung des Systems und machen dadurch die amorphen Materialien für magnetische Anwendungen geeignet. Der Austauschmechanismus in Isolatoren ist sonst jedoch grundsätzlich ein Superaustausch, der sehr empfindlich abhängig vom Bindungswinkel und dem gegenseitigen Abstand der Atome ist. Da jedoch in den amorphen Materialien eine atomare Langbereichsordnung fehlt, können diese Superaustauschbedingungen dort nicht erfüllt werden, und eine magnetische Langbereichsordnung dieser konventionellen Art ist deshalb nicht zu beobachten.

Einstellung der magnetischen Eigenschaften

Abhängig vom jeweiligen Anwendungszweck können die magnetischen Eigenschaften dieser amorphen magnetischen Materialien auf optimale Leistung wäh-

Si rend der Herstellung eingestellt werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen kristallinen magnetischen Materialien sind die magnetischen Eigenschaften amorpher Filme grundsätzlich leichter zu steuern als die entsprechenden Eigenschaften in kristallinen Materia-

o lien. Ein Grund dafür liegt darin, daß die Abweichungen in den Zusammensetzungen, die bei amorphen Materialien zulässig sind, wesentlich weiter gehen können als bei kristallinen Materialien, da amorphe Zusammensetzungen durch Metastabilität und nicht durch thermo-

ö dynamisches Gleichgewicht kontrolliert werden. Verschiedene magnetische Eigenschaften werden anschließend einzeln beschrieben, um die durch amorphe Materialien gebotene Beweglichkeit zu zeigen.

Sättigungsmagnctisicrung M·,

Die Magnetisierung Ais läßt sich in einem amorphen magnetischen Material leicht dadurch verändern, daß man magnetische Atome zugibt, welche im amorphen Material mit normalen magnetischen Atomen koppeln oder mit Atomet,, welche in einem magnetischen Zustand sind (z. B. Mn, Cr usw.) Die resultierende Magnetisierung Ms wird herabgesetzt, wenn das der amorphen Zusammensetzung zugegebene Material antiferromagrietisch mit den magnetischen Atomen im amorphen Material koppelt. Um die Magnetisierung der amorphen Legierung Gd-Co herabzusetzen, wird /.. B. das Gd/Co-Verhältnis so eingestellt, daß die magnetischen Momente sich annähernd aufheben oder kompensieren.

Um die Magnetisierung des amorphen Materials heraufzusetzen, werden magnetische Atome zugegeben, die ferromagnetisch mit den magnetischen Atomen in der amorphen Zusammensetzung kuppeln. Die Zugabe von Nd zu einer amorphen Legierung von Gd-Co erhöht z. B. die Magnetisierung. Als weiteres Beispiel für die Erhöhung der Magnetisierung sei die Zugabe von Co zu einer amorphen Legierung von Y-Co genannt.

Diese Zusätze werden während des Herstellungsverfahrens folgendermaßen vorgenommen: Ein Gemisch der die Zusammensetzung bildenden Elemente wird geschmolzen und in eine scheibenförmige Form gegossen, die als Fangelektrode beim Aufsprühen benutzt wird. Die Zusammensetzung kann während der Herstellung dieser Fangelektrode geregelt oder die Zusammensetzung des Filmes während des Aufsprühens verändert werden, indem man die Vorspannung am Substrat verändert, um einen Anteil von einem oder mehreren der Bestandteile bevorzugt aufzusprühen bzw. zu zerstäuben. Andererseits kann auch eine zweite Fangelektrode aus dem zusätzlichen Element in der Ionisationskammer vorgesehen werden, so daß mindestens ein zusätzliches Element in den niedergeschlagenen Film eingeführt wird.

Wenn Dünnfilme durch Vakuumaufdampfung hergestellt werden, kann die Konzentration der Zuschläge in der Verdampfungsqueiie verändert oder eine zusätzliche Quelle mit dem zuzugebenden Element vorgesehen werden.

Das Zusammensetzungsverhältnis in der Nähe des Magnetisierungsminimums ist besonders geeignet für Materialien mit einem niedrigen magnetischen Moment und hoher Curie-Temperatur. Weil beispielsweise in Gd-Co-Legierungen das Minimum der Magnetisierung in der Nähe von 79 Atomprozent Kobalt von der Kompensation der magnetischen Momente von Gd und Co und nicht aus Verdünnungseffekten herrührt, wird die Curie-Temperatur nicht beeinflußt, welche weitgehend durch die Gd-Co-Wechselwirkung bestimmt wird. Demzufolge kann der Wert der Magnetisierung des Materials bei Raumtemperatur verschieden eingestellt werden, während T_c noch innerhalb der vorgeschriebenen Bereiche gehalten wird.

Eine andere Möglichkeit, die Magnetisierung einer amorphen Legierung zu verändern, besteht im Zusatz kleiner Mengen von N₂, während die amorphe Legierung aufgesprüht wird. Beim Aufsprühen von GdCo₅ in Argon veranlaßt z.B. der Zuschlag von kleinen Mengen N₂ (etwa 1 Volumenprozent N₂ im Argongas), daß die Streifendomänen im Material wesentlich in der Größe abnehmen. Das wiederum zeigt eine Zunahme der Magnetisierung AnMs an. Das bedeutet, die antiferromagnetischc Kopplung von Gd und Co wird so beeinflußt, daß die Magnetisierung heraufgesetzt wird, ohne daß die uniaxiale Anisotropie des amorphen Materials zerstört wird. Die Stickstoff- ~> verbindungen mit Gd schwächen dabei die antiferromagnetische Kopplung zwischen Gd und Co. Das magnetische Moment des Co-Untergitters bzw. Untermusters wird nicht so wirkungsvoll durch das des Gd-Untermusters kompensiert, so daß die Magnetisie-Mi rung im gesamten zunimmt.

Koerzitivkraft i%

In magnetischem Material ist die Koerzitivkraft ein Hauptfaktor zur Bestimmung der Leichtigkeit, mit der

r> magnetische Domänen sich im Material bewegen. Die Einstellung der Koer/.itivkräfte erfolgt im allgemeinen durch die Einstellung der Korngröße des magnetischen Materials, da die Koerzitivkraft von der Korngröße abhängt. Im allgemeinen ist die Koerzitivkraft für einen

-'η bebiiininicii Kui ngiußciiwci i aiii jji'uuicii liiiu iiimiiii au für Korngrößen, die kleiner oder größer als diese Korngröße sind. Die Koerzitivkraft ist z. B. in magnetischen Materialien groß, in denen die Korngröße sich der Domänenwandbreite nähert.

Die Korngröße kann durch Zusatz von Dotierungsmitteln, wie N2 und O2, beeinflußt werden. Diese Zuschläge verändern die magnetische Ordnung im amorphen Film, so daß sie anders (oder gleich) wird als die Domänenwandbreite (δ). Wenn ό> Ordnung, ist H₁-

in niedrig, während f/_t-bei O = Ordnung am größten ist.

Die Ionenimplantation in eine gewünschte Tiefe ist allgemein gut geeignet, da amorphe Materialien nämlich nicht übergebührlich erhitzt werden sollen. Die Erwärmung über bestimmte Temperaturen hinaus

π veranlaßt die amorphen Stoffe zum irreversiblen Übergang in einen kristallinen Zustand. Um Körnungen oder Kristallite der gewünschten Größe zu erhalten, kann man den amorphen Film auch bis zur Kristallisierung tempern.

Andere Verfahren zur Beeinflussung der Koerzitivkraft umfassen die Oberflächenbehandlung, wie das Sprühätzen und das Ionenätzen, um die Oberflächenstruktur aufzurauhen. Dadurch wird wiederum die Beweglichkeit der Domänen im amorphen magnetisehen Material beeinflußt.

Curie-Temperatur T_c

Diese amorphen magnetischen Materialien lassen sich leicht zur Änderung der Curie-Temperatur legieren, ohne daß dadurch die Struktur des Materials nachteilig beeinflußt wird. Außerdem besteht, wie beispielsweise bei kristallinen Materialien, hier keine Begrenzung durch die vorgeschriebenen Parameter entsprechend einem Phasendiagramm. Legierungsanteilbereiche über große Werte (ungefähr 50 Atomprozent) können benutzt werden, solange nur die uniaxiale Anisotropie des Materials nicht betroffen wird. Im allgemeinen ändert sich die Curie-Temperatur linear mit der Menge der vorhandenen magnetischen Atome. Die Curie-Tem peratur ist in diesen amorphen Materialien leichter zu steuern als in kristallinen magnetischen Materialien.

Mit den Legierungsbedingungen wird die Curie-Temperatur des amorphen magnetischen Materials verändert Für eine amorphe Gd-Cö-Legierung senkt z. B.

die Zugabe einer kleineren Menge magnetischer Atome, wie Ni, Cr, Mn oder nichtmagnetischer Atome, wie Cu, Al, Ag, Pd, Ga, In usw. die Curie-Temperatur, während die Zugabe eines Elementes wie Fe die Curie-Tempera-

Il

tür anhebt. Die Stärke der magnetischen Wechselwirkung oder Kopplung im Material ändert sich durch die zugegebenen Elemente.

Faraday- Drehung Φ ι

Eine größere Faradaysche oder Kerrsche Drehung eines auf das amorphe magnetische Material auffallenden linear polarisierten Lichtstrahles erhält man durch Verwendung eines amorphen Materials mit einem hohen magnetischen Moment. Dotierungsmittel aus seltenen Erden, wie Tb, Dy, Ho oder Legierungszuschläge können dem amorphen Material zugegeben werden. Im Falle der amorphen Gd-Co-Legierung z. B. wird durch Erhöhung des Co-Anteiles auch die Faradaysche Drehung erhöht. Zuschläge von Fe zum Material erhöhen ebenfalls die Faradaysche Drehung. Für eine hohe Faradaysche Drehung sollte die Magnetisierung 4 zMjeinen möglichst hohen Wert haben (z. B. 8000 bis lOOOCGauß).

Domänenwandenergie «„

Die Domänenwandenergie «„ wird auf den /-Parameter des amorphen Materials bezogen. Die Domänenwandenergie ist direkt proportional zu \A K_th worin A die Austauschkonstante des Materials und K₁, die normale uniaxiale Anisotropiekonstante des Materials ist.

Die Domänenwandenergie kann ebenfalls durch Veränderung der Austauschkonstanten A oder der Anisotropie K„ verändert werden Die Austauschkonstajte A charakterisiert die Stärke der magnetischen Kopplung im Material und ist proportional der Curie-Temperatur T₁, Demzufolge ändert sich die Konstante A von einem Material zum anderen. (Anisotropieänderungen werden später beschrieben.)

Anisotropie K₁₁

Die Anisotropie des Materials kann man durch Veränderung des zur Herstellung der amorphen Zusammensetzung verwendeten Verfahrens verändern. Die Niederschlagsrate ist z. B. ein Bestimmungsfaktor, ebenso wie die Dicke des niedergeschlagenen Filmes. Allgemein ist K₁, eine Funktion der Materialzusammensetzung und der Aufwachsbedingungen. Diese Faktoren werden genauer in dem die Herstellungstechnik beschreibenden Abschnitt besprochen.

Domänengröße und Domänenwanddicke ö

Die Domänenwanddicke ist gleich \ AZK₁₁, worin A die Austauschkonstante des Materials und K₁₁ seine Anisotropiekonstante ist. Wie oben gesagt, hängt die Anisotropie K_u von der Dicke des amorphen Filmes und von der Niederschlagsrate ab. Die Domänenwanddicke kann daher durch Veränderung der Anisotropie K_u verändert werden. Diese wiederum ist die Funktion der Zusammensetzung des amorphen Filmes, seines Bereiches der Bestandteile und des zur Herstellung des amorphen Materials angewandten Niederschlagsverfahrens.

Die Domänengröße ist eine Funktion der charakteristischen Länge / und der Dicke des Filmes. Allgemein wird die Dorränengröße so gewählt, daß die Arbeitsweise des Bat ;lementes optimal ist Für mit magnetischen Blasendomänen arbeitende Einrichtungen ist z. B. die charakteristische Länge / gegeben durch die folgende Beziehung:

Demzufolge kann man die charakteristische Länge und daher die Domänengröße durch Veränderung der Magnetisierung /W₁, der Anisotropie K₁, und der Austauschkonstanten A verändern.
"> Die Austauschkonstante ist eine Größe, welche für die Stärke der magnetischen Kopplung ^;n einem gegebenen Material charakteristisch ist Sie ist proportional der Curie-Temperatur und wird für Materialien mit höheren Curie-Temperaturen T₁- größer. Wie oben

in gesagt, ist die Anisotropie K₁, eine Funktion der Materialzusammensetzung und der zur Erzielung des Materials angewandten Aufwachsbedingungen. Die Magnetisierung M₁ resultiert aus den magnetischen Spins und ihrer Ausrichtung (parallel oder antiparallel).

r, Diose Größe ist temperaturabhängig und kann durch Veränderung der Zusammensetzung des amorphen Filmes und der zu seiner Herstellung angewandten Aufwachsparameter verändert werden. Daher läßt sich die Domänengröße über weite Bereiche leicht verän-

_'ll ULTIl.

Arbeitsweise der optischen Speichereinrichtung

Information wird in den Speicherfilm 10 durch induzierte Phasenübergänge durch Ausnutzung entwe-

:-, der der Curie-Temperatur oder der Kompensationstemperatur geschrieben. Das Auslesen erfolgt unter Ausnutzung entweder des Kerr-Effektes in Reflexion oder des Faraday-Effektes in Transmission. Das Löschen einzelner Stellen oder ganzer Blocks auf dem

ίο gesamten Speicherfilm 10 ist einfach zu bewerkstelligen.

Zur Erzeugung von gespeicherter Information in

ausgewählten Bereichen des amorphen magnetischen Films 10 sind beim Einschreiben über den Curiepunkt oder über den Kompensationspunkt gleichartige Schrit-

r> te erforderlich. Zum Schreiben über den Kompensationspunkt bei Raumtemperatur sollte die Kompensationstemperatur zwischen 60 und 100° Celsius liegen. Dadurch wird die Laserleistung niedrig gehalten. Zu den Materialien mit guten 4 πM,-Werten bei Raumtempera-

4Ii tür gehören amorphe Legierungen aus Gd-Co, Tb-Co und Dy-Co. Die Konzentration der Bestandteile in jedem der magnetischen Untergitter dieser Legierungen kann so eingestellt werden, daß ihre Magnetisierungen bei Raumtemperatur ungefähr<■ !eich

4-, sind, d. h., die relativen Konzentrationen von Gd und Co in einer Legierung dieser Materialien kann so gewählt werden, daß die zu dem Co-Untergiiier gehörende Magnetisierung ungefähr genauso groß ist wie die zu dem Gd-Untergitter gehörende. Die Koerzitivkraft H_c

in ist proportional 2 KJMi. Da bei der Kompensationstemperatur Ms nach Null geht und K_u festgelegt ist, steigt die Koerzitivkraft W_cbei der Kompensationstemperatur rapide an. Um sicherzustellen, daß eine gewisse Koerzitivkraft bei Betriebstemperatur (vorzugsweise Raumtemperatur) übrigbleibt, sollte die Betriebstemperatur ziemlich dicht am Kompensationspunkt liegen. Die Koerzitivkraft ist bei durch einen Strahl adressierbaren optischen Speichern wichtig, damit eingeschriebene Daten im Speicher auch bei der Anwesenheit von äußeren Magnetfeldern gespeichert bleiben, wenn die Koerzitivkraft des Mediums ausreicht

Für das Schreiben, über den Curiepunkt oder über den Kompensationspunkt, umfaßt die Schreiboperation folgende Schritte:

1- Am Anfang befindet sich der Speicherfilm 10 in einem entmagnetisierten Zustand und hat ungefähr eine gleiche Anzahl entgegengesetzt gerichteter, magnetischer Domänen, in denen die Magnetisierung normal

zur Filmebene verläuft. Der Spejcherfilm ϊθ wird dann einem normal zur Filmebene verlaufenden magnetischen Sättigungsvorspannfeld unterworfen, um alle Domänen in eine Richtung zu magnetisieren. Das erreicht man leichi, indem man einen Strom durch die Spule 26 schickt.

2. Danach wird ein kleines magnetisches Vorspannfeld normal zur Filmebene, aber dem magnetischen Sättigungsfeld entgegengesetzt, am ganzen Film angelegt Auch diesen kleinen magnetischen Film legt man bequemerweise an, indem man Strom durch die Spule 26 schickt. Auch kann der Film z. B. mittels eines Permanentmagneten abgetastet werden, um das große Sättigungsvorspannfeld zu erhalten.

3. Der Laserstrahl 16 wird dann auf eine ausgewählte Stelle des Filmes 10 gelenkt, wo er eine lokale Erwärmung des Filmes auf eine Temperatur über der Kompensationstemperatur (Kompensationspunktschreiben) oder auf eine Temperatur in der Nähe der Curie-Temperatur T_c (Curiepunktschreiben) bewirkt. Das kleine magnetische Feld ist noch im Magnetfilm 10 vorhanden. Wenn der Laserpuls weggenommen wird, kühlt der Teil des Filmes 10, auf welchen der Laserstrahl fiel, ab, während das kleine magnetische Feld noch vorhanden ist, und die Magnetisierung dieses Filmteiles wird so in diese Richtung umgeschaltet

In einigen Fällen braucht das kleine Magnetfeld nicht vorhanden zu sein, während der örtlich begrenzte Bereich des Filmes abkühlt, wenn in dem Film 10 genügend magnetischer Rückschlußpfad existiert, der ausreicht, um die umgekehrte Magnetisierung zu bewirken.

Das Schreiben über den Curiepunkt oder über den Kompensationspunkt wird angewandt, um örtlich begrenzte Bereiche des Filmes 10 in den Zustand einer entgegengesetzten Magnetisierung zu versetzen. Der Vorteil des Kompensationspunktschreibens liegt darin, daß die Koerzitivkraft des Filmes automatisch auf einem richtigen Wert in der Nähe des Kompensationspunktes liegt, so daß der Film nicht anfänglich auf diesen Parameter zugeschnitten zu werden braucht. Beide Schreibverfahren sind an sich bekannt.

In den beschriebenen Punkten (wie z. B. Punkt 38) des Filmes 10 enthaltene Information wird in einfacher Weise unter Ausnutzung des magnetooptischen Kerr-Effektes oder des Faraday-Effektes ausgelesen. Zu diesem Zweck kann derselbe Lichtstrahl 16 wie beim Schreiben benutzt werden. Die Intensität des Lichtstrahles wird jedoch ungefähr auf Vio der zum Schreiben benötigten Intensität reduziert, so daß kein nennenswerter Temperaturanstieg erfolgt, wenn das Speichermedium 10 dem einfallenden Strahl ausgesetzt wird.

Während der Schreiboperation gestattete der Modulator 22 dem Strahl 16 ein ungehindertes Einfallen auf den Speicherpunkt 38. Dadurch wiederum konnte sich der Film schnell auf eine Temperatur erhitzen, die dicht entweder am Curiepunkt oder am Kompensationspunkt lag. Beim Lesen schwächt der Modulator 22 den Strahl 16, der den Punkt 38 liest, so ab, daß seine Intensität etwa '/ίο der zum Schreiben benutzten Intensität hai.

Wenn der l.esestrahl 16 auf eine beschriebene Stelle 38 fällt, wird die Polarisationsebene des iiusgcsandtcn Lichtstrahls entsprechend der Orientierung der Magnetisierung der beschriebenen Stelle gedreht. Hs sei ■ingenommen, daß der Analysator 30 den Lichtstrahl durchläßt, wenn die Polarisationsrichtung des Strahles in eine Richtung gedreht ist. die der antipiirallclcn magnetischen Vektorausrichtung entspricht, und daß der Analysator den Lichtstrahl sperrt, wenn seine Polarisation in eine Richtung entsprechend der parallelen magnetischen Vektorausrichtung gedreht ist Die Größe des durch den Detektor 32 erzeugten Signals zeigt die Magnetisierungsrichtung der beschriebenen Stelle 38 an, die ausgelesen wird.

Es kann entweder eine einzelne Stelle oder das ganze Speichermedium 10 gelöscht werden. Eine lokale

tn Löschung ergibt sich, wenn in einzelne Teile 38 des Filmes 10 neue Information geschrieben wird. Außerdem erreicht man eine lokale Löschung, wenn der Laserstrahl 16 eine bestimmte Stelle trifft, die dann bei Vorhandensein eines kleinen magnetischen Feldes in

r> der Richtung des anfangs angelegten Sättigungsfeldes abkühlt Somit ist der Betrieb ähnlich wie beim Schreiben, jedoch stellt das kleine magnetische Feld sicher, daß die örtlich begrenzte Stelle in ihre anfängliche Magnetisierungsrichtung zurückkehrt (oder in ihr verbleibt).

Die Blocklöschung ist vorgesehen durch ein großes magnetisches Vorspannfeld in der ursprünglichen Sättigungsrichtung. Der Laserstrahl 16 ist für die Blocklöschung nicht erforderlich.

Fig.2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines durch einen Strahl adressierbaren optischen Speichers, in dem der Speicherfilm 10 auf einem plattenförmigen Substrat 12 liegt Zur Erhöhung der Übersichtlichkeit werden soweit wie möglich dieselben Bezugszahlen benutzt.

ir) Eine beispielsweise aus einer Lasergruppe oder einem Einzellaser bestehende Lichtquelle 4 liefert einen Lichtstrahl 16 zum Schreiben oder Lesen von Information in den ausgewählten Bereichen 38 des amorphen Magnetfilmes 10. Wie in F i g. 1 dargestellt,

j-, erzeugt ein Polarisator 18 einen linear polarisierten Lichtstrahl, während ein Analysator 30 beim Lesen Licht bestimmter Polarisationsrichtungen durchläßt oder sperrt Der Detektor 32 spricht auf einfallendes Licht an und liefert ein elektrisches Signal des Informationszustandes des angesteuerten Bereiches oder Punktes 38.

Zur Lichtquelle 14 gehört eine Intensitätssteuerung 40. mit der die Intensität des Strahles 16 für Schreiboder Leseoperationen verändert wird. Die Intensitäts-

a-, steuerung 40 kann ;:. B. eine Schaltung sein, die den Vorspannungsstrom für die Injektionslaser in der Gruppe verkleinert, oder ein Modulator, der im Resonator des Lasers selbst liegt. Der Plattenantrieb 42 dreht die den Film 10 tragende Platte und das Substrat

-,(i 12 in Richtung des Pfeiles 44. Somit werden unter Verwendung eines feststehenden Lasers oder einer Lasergruppe, die den Eingangsstrahl liefert, ausgewählte Teile des Filmes 10 adressiert. Wie vorher, kann die Lichtquelle 14 auch eine andere Quelle strahlender

-,-, Energie, wie z. B. eines Elektronenstrahles, sein. Ungeachtet der verwendeten Schreibstrahlquelle kann zum Lesen allgemein eine Lichtquelle benutzt werden.

Das in F i g. 2 dargestellte Ausfuhrungsbeispiel arbeitet in gleicher Weise wie das in Fig. 1 gezeigte.

mi Die Betriebsweise wird daher nicht mehr näher beschrieben.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsboispiel eines optischen Speichers zum Schreiben von Information in den Speicherfilm 10 und zum Lesen solcher Information

h-, aus ausgewählten Teilen dieses Filmes unter Ausnutzung des Kerr-Effektes anstelle des f-'araday-Effektes. In diesem Ausführungsbeispiel liefert eine, im allgemeinen ills Lascgruppc ausgebildete Lichtquelle 14 einen

Strahl 16, der den Polarisator 18 durchsetzt, bevor er auf das Speichermedium 10 trifft. Das Substrat 12 reflektiert den Strahl 16 durch einen Analysator 30 auf einen Detektor 32. Wie bei dem in Fig,2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Intensitätssteuerung 40 vorgesehen, um die Amplitude des Strahles 16 verändern zu können.

Die in F i g. 3 gezeigte Vorrichtung arbeitet ähnlich wie die in den F i g. 1 und 2 gezeigten Vorrichtungen. Der Unterschied besteht darin, daß der Strahl 16 vom Substrat 12 reflektiert wird, nachdem er durch das Speichermedium 10 getreten ist und nicht durch das Substrat 12 zum Detektor 32 gelangt Diese Art des Auslesens nutzt demnach den Kerr-Effekt aus und liefert Information analog dem Verfahren, bei welchem der Lichtstrahl 16 durch das Substrat 12 hindurchtritt.

Herstellung amorpher magnetischer Materialien

Diese Materialien können massiv oder als Dünnfilm hergestellt werden. Im allgemeinen kann jedes bekannte Filmniederschlagsverfahren wie Aufsprühen oder Aufdampfen angewandt werden.

Zur Bildung eines Dickfilmes aus amorphem magnetischen Material ist das Abschreckverfahren geeignet Bei diesem Verfahren wird eine aus den Filmbestandteilen zusammengesetzte heiße Flüssigkeit auf eine kalte Oberfläche geleitet wo die Bestandteile sich verfestigen und einen amorphen Dickfilm bilden. So erhält man eine schnelle Abkühlung aus der flüssigen Phase.

Die uniaxiale Anisotropie kann in Dickfilme dadurch jn eingeführt werden, indem man sie einer Bombardierung energiereicher Atomteilchen in einem angelegten Magnetfeld aussetzt oder durch Wärmebehandlung in einem Magnetfeld bei einer Temperatur unterhalb ihrer Kristallisationstemperatur. r,

Ein anderes Verfahren zur Herstellung von Dickfilmen besteht in ihrer kontinuierlichen Aufdampfung, wie weiter unten beschrieben wird.

Amorphe magnetische Dünnfilme können das Niederschlagen aus einem Dampf, die schnelle Abkühlung aus einer flüssigen Phase oder die Ionenimplantation auch zur Einstellung der Anisotropie benutzen. Im allgemeinen sind diese amorphen Filme abhängig von der Niederschlagsrate der Partikeln auf dem Substrat, der Temperatur des Substrates und dem Einfallswinkel der sich auf dem Substrat niederschlagenden Atome btw. Ionen. Wenn die hereinkommenden Partikeln nicht in einen Gleichgewichtszustand mit Gitterplätzen des Substrates gelangen können, steigt die Tendenz zur Ausbildung amorpher Filme. In diesem Zusammenhang ίο wird verwiesen auf S. M a d e r »The Use of Thin Films in Physical Investigations«, herausgegeben von I. C Anderson (Academic, New York, 1966), Seite 433 und die US-Patentschrift 34 27 154, wo die Herstellung amorpher Dünnfilme beschrieben wird. v,

Um die Paarordnung als Mittel zur Erzielung uniaxialer Anisotropie in diesen Filmen zu begünstigen, scheint es wichtig zu sein, daß die niedergeschlagenen Partikeln das Substrat nicht in der Normalenrichtung treffen. Die hereinkommenden Ionen sollten noch eine wi Geschwindigkeitskomponente parallel zur Substratoberfläche haben, um eine uniaxiale Anisotropie in den Filmen zu bewirken. Dieser Streifwinkel ergibt eine Beweglichkeit parallel zum Substrat, die wiederum die Paarordnung begünstigt, da sich die hereinkommenden h". Partikeln auch in seitlichen Richtungen noch bewegen können und so Gilterplätze wählen, welche die Energie des Systems durch die entmagnetisierenden Felder des Materials heruntersetzt Die Phasentrennung wird begünstigt und führt zu einer Formanisotropie, weil Anhäufungen gleichartiger Atome sich an Gitterplätzen gruppieren, wo die Energie des Systems herabgesetzt wird. Das wiederum führt zu Zusammensetzungsgruppierungen, die Anisotropie im Film verursachen, wie oben schon einmal erklärt wurde.

Ein anderer Faktor für die Erzielung uniaxialer Anisotropie ist die Niederschlagsrate der hereinkommenden Partikeln. Wenn diese Niederschlagsrate zu hoch ist, können sie sich nicht ungehindert auf der Substratoberfläche herumbewegen und begrenzen dadurch die Beweglichkeit parallel zum Substrat

Während die in der Aufsprüheinrichtung benutzte Substratvorspannung ansteigt steigt auch allgemein die Anisotropie, weil die Vorspannung die hereinkommenden Ionen von der Oberfläche des niederschlagenden Films durch erneutes Ionenbombardement löst Demzufolge haben die Ionen eine größere Beweglichkeit parallel zur Substratoberfläche, wodurch sie bevorzugte Plätze einnehmen können, die zur Zusammensetzungsgruppierung oder Paarordnung führen.

Für den Niederschlag amorpher magnetischer Materialien wird die Substrattemperatur relativ niedrig gehalten. Diese Filme können bei Raumtemperatur oder niedrigeren Temperaturen niedergeschlagen werden und werden im allgemeinen bei einer Temperatur niedergeschlagen, die niedriger ist als diejenige Temperatur, welche die Kristallisation der Materialien hervorrufen würde. Für amorphe Gd- Co-Materialien gilt z. B. eine obere Grenze für die Substrattemperatur von etwa 300° C, die Kristallisationstemperatur.

Abhängig von der Niederschlagsrate, können amorphe magnetische Filme in einem großen Bereich der Substrattemperatur erzeugt werden. Ungeachtet der tatsächlichen Niederschlagsrate muß aber die Substrattemperatur im allgemeinen unterhalb der Temperatur liegen, bei welcher die Kristallisation erfolgt.

Amorphe magnetische Materialien können auch mit Hilfe von spannungsinduzierter Anisotropie hergestellt werden. Diese Art der Anisotropie kann zusammen mit anderen Verfahren zur Erzielung von Anisotropie (Paarordnung usw.) oder auch allein verwendet werden. Für die spannungsinduzierte Anisotropie wird ein Substrat gewählt welches sich mit der Magnetostriktion des niedergeschlagenen Filmes so koppelt, daß im amorphen Film die Anisotropie erzeugt wird. Wenn der Film bei einer anderen als der Raumtemperatur niedergeschlagen wird und Film und Substrat unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienter haben, erfährt der Film bei Raumtemperatur eine mechanische Vorspannung.

Wie bereits gesagt wurde, können viele Substrate verwendet werden. Da die Einschränkungen der kristallographischen Übereinstimmung der Gitterstrukturen bei der Herstellung amorpher Filme nicht gelten, ist die Auswahl der Substrate praktisch unbegrenzt. Diese Substrate können aus allen bekannten Materialien einschließlich Metallen, Isolatoren und Halbleitern bestehen. Sogar nichtstarre Substrate, wie Plastikmaterialien, können verwendet werden.

Filme, deren Achse der Anisotropie innerhalb der Ebene liegt, können in Filme mit Anisotropie in Normalenrichtung umgewandelt werden, indem man diese Filme erhitzt. Die Erhitzung von Gd -Co-Filmen auf etwa 300 bis 400"C z.B. läßt die in der Ebene liegende Anisotropie in eine flüchcnnormalc Anisotropie umschalten. Mit wachsender Filmdickc nimmt auch

die Wahrscheinlichkeit einer rechtwinkligen Anisotropie zu, Gd-Co-Filme mit einer Dicke von mindestens 2000 A zeigen z. B, im allgemeinen eine rechtwinklige Anisotropie.

Beispiele

Amorphe magnetische Zusammensetzungen mit uniaxialer Anisotropie wurden durch Aufsprühen (DC und RF, & h. Gleichstromverfahren und Hochfrequenz-Wechselstromverfahren) und durch Elektronenstrahl- verdampfung erzeugt Es wurden im allgemeinen nur Filme erzeugt, die eine amorphe Struktur hatten, wie durch Elektronenstrahlbeugungsuntersuchungen nachgewiesen wurde. Magnetische Anisotropien wurden parallel oder rechtwinklig zur Filmebene erzeugt

I. Durch Elektronenstrahlverdampfung hergestellte Schichten

Bei diesem Verfahren der Filmherstellung wurde zuenit eine polykristalline Fangelektrode in konventioneller Technik vorbereitet Kleine Stücke der in der Fangelektrode zu verwendenden Bestandteile wurden in einer Schutzgasatmosphäre, z. B. in Argon, geschmolzen. Das Schmelzen erfolgte in einem wassergekühlten Kupferschmelzraum eines handelsüblichen Lichtbogenofens. Die Temperatur wurde auf die Schmelztemperatur der Bestandteile zur Bildung eines im Lichtbogen geschmolzenen Blockes angehoben. Das ergab im allgemeinen eine polykristalline Fangelektrode. Im Labor wurden Proben von Fangelektroden aus im jo Lichtbogen geschmolzenem GdCo₅ hergestellt

Danach wurde die Fangelektrod«; in ein Ultra-Hochvakuum-Aufdampfgefäß mit einem Basisdruck von etwa IO-⁹ Torr gesetzt Der Block wurde in einen wassergekühlten Kupferschmelzraum gesetzt und durch einen j5 von einer Elektronenkanone im Gefäß gelieferten Elektronenstrahl erhitzt Beschleunigungsspannungen von ungefähr 10 kV wurden zusammen mit Strahlströmen von etwa 100 mA benutzt.

Die zum Niederschlagen dieser Filme verwendeten to Substrate waren willkürlich gewählt, Substrate aus Glas, poliertem Gießquarz, Steinsalz und Saphir wurden erfolgreich verwendet Die Substrate wurden mit flüssigem Stickstoff gekühlt und hatten während des Aufdampfens eine Temperatur von etwa 100° K. Die Niederschlagsrate betrug allgemein etwa 30 A pro Sekunde.

In einem Beispiel wurden Filme mit einer Dicke von 400 bis 4000 A erzeugt Diese Filme bestanden aus Gd - Co-Legierungen, die sich bei Elektronefistf ahlbeu- so gungsbeobachtung als amorph erwiesen. Die Atome der das Substrat treffenden Niederschlagsmaterialien trafen in einem Streifwinkel (einem von 90° zur Substratebene verschiedenen Winkel) das Substrat, um die obenerwähnte uniaxiale Anisotropie zu erreichen. Quer zur Schicht magnetisierte Domänen waren in diesem Film zu sehen.

Bei einem anderen Filmniederschlag betrug die Substrattemperatur 273° K. Gleiche Substrate wurden verwendet und außerdem Substrate aus BaTiOj und Substrate aus gespaltenem Glimmer. Die Zusammensetzung der Fangelektrode (GdCo₅) war dieselbe wie bei den im obigen Abschnitt erwähnten Filmen mit einer Dicke zwischen 400 und 4000 A. Bei diesem Niederschlag wurde nur die Substrattemperatur verändert. In hi diesem Falle zeigte der Film Kristallite in einer praktisch amorphen Gitterstruktur angeordnet, was beweist, daß die Substrattemperatur bei der Herstellung mit Elektronenstrahlverdampfung kritisch ist. Um im wesentlichen amorphe Filme zu bekommen, muß man die Substrattemperatur auf Werte unterhalb 273° K senken.

Bei einem anderen Niederschlag mit Elektronenstrahlverdampfung war die Fangelektrode aus GdCo₂ und das Substrat wurde mit flüssigem Stickstoff gekühlt. Der erzeugte Film war amorph und hatte in der Filmebene liegende einachsige Magnetisierung. Die Magnetisierung M₅ dieser Zusammensetzung war anscheinend zu hoch, so daß das Verhältnis HaIAuM_s nicht ganz korrekt eingehalten war, um Domänen mit der Magnetisierung quer zur Schicht existenzfähig zu erhalten.

II. Aufgesprühte Filme

Viele amorphe Filme wurden durch Gleichstrom- und Hochfrequenz-Aufsprühen bei verschiedenen Werten für die Sprühparameter erzeugt Diese Filme zeigten normale oder parallele uniaxiale magnetische Anisotropie. Viele Magnetisierungswerte und Werte anderer magnetischer Parameter wurden erhalten.

Die nachfolgenden Tabellen beschreiben die Aufsprühbedingungen und die Filmdaten für verschiedene Proben amorpher magnetischer Filme für die optische Speichereinrichtung. Für die von einer Fangelektrode aus GdCo₅ erzeugten -Filme werden zusätzliche Tabellen gebraucht, die den Sprühprozeß genauer beschreiben, um die Herstellung dieser amorphen Filme vollständiger zu erläutern. Da vor dem eigentlichen Niederschlag durch Sprühen nur vorher einige an sich bekannte Schritte und hinterher noch Reinigungsschritte erforderlich sind, zeigen die den Aufsprühprozeß mittels einer GdCos-Fangelektrode betreffenden Einzelheiten auch ausreichend Information zum Verständnis von Verfahren zum Aufsprühen von Filmen aus Fangelektroden mit anderen Zusammensetzungen.

In den, den nachfolgenden Tabellen zugrunde liegenden Versuchen wurde mit Gk.ichstrom aufgesprüht, wenn in der Spalte »Anoden-Kathodenspannung« von Null verschiedene Werte stehen. Ist der dort angegebene Wert gleich Null, wurde mit Hochfrequenz aufgesprüht. Für die Hochfrequenzaufsprühung ist die Leistung in Watt und die Leistungsdichte in Watt pro cm² angegeben, während bei der Gleichstromaufsprühung der Strom in Milliampere und die Stromdichte in Milliampere pro cm² angegeben ist

Zur Herstellung des elektrischen Kontaktes beim Aufsprühen waren außerdem die Proben für das Gleichstromaufsprühen auf der Substratrückseite mit Metall Überzogen. Außerdem waren alle Substrate an der Rückseite durch Gallium mit einem wassergekühlten oder mit flüssigem N₂ gekühlten Metallblock elektrisch verbunden. Die aus flüssigem Gallium bestehende Schicht zwischen dem Substrat und dem Metallblock lieferte dazu auch eine gleichmäßige Wärmeverteilung.

Bei diesem Aufsprühverfahren schwankte der Abstand zwischen Anode und Kathode im allgemeinen zwischen 25 und 32 mm, er kann jedoch auch beliebig anders eingestellt werden. Die Größe »Atomverhältnis Co/Gd« wurde durch eines der folgenden Verfahren bestimmt: Streuung von Alphateilchen, Elektronenstrahlbeugung oder Röntgenstrahl-Fluoreszenz-Analyse.

. In den Tabellen mit Einzelheiten des Aufsprühprozesses für mit einer GdCos-Fangelektrode erzeugte Filme werden vor dem eigentlichen Niederschlag durch

Aufsprühen Vorspriihschr'iue und Spruhreinigungsschrjtte durchgeführt. Der Vorsprühsehritt ist eine Reinigung des Systems mittels eines Getterstoffes, wodurch die Fangelektrode gereinigt wird. Das Aufsprühen erfolgt von der Fangelektrode, und ihre Atome werden in der Kammer niedergeschlagen. Die Substrate werden jedoch während dieser Reinigung durch einen mechanischen Verschluß abgedeckt, und die Atome der Fangelektrode schlagen sich so nicht auf dem Substrat nieder.

Während des Sprühreinigungsschrittes wird die Oberfläche des Substrates durch Sprühen zwischen dem Verschluß und dem Substrat gereinigt, wobei der Verschluß vorn liegt und die Fangelektrode sperrt. Der Verschluß liegt auf Erdpotential, während eine negative Spannung von etwa 120 Volt an das Substrat angelegt wird. Dadurch wird die Substratoberfläche für den nachfolgenden Niederschlag gereinigt Während des eigentlichen Sprühniederschlages werden die Ver-Aufsprühdaten

Schlüsse geöffnet, und das Sprühen erfolgt zwischen Fangelektrode und dem Substrat.

Während des Sprühprozesses wurde auch die Auswirkung von Magnetfeldern mit rechtwinklig zur Substratebene und zur Fangelektrodenebene verlaufenden Komponenten geprüft. Es wurde festgestellt, daß das magnetische Feld die Niederschlagsrate dadurch zwar etwas ändert, indem es das Plasma etwas konzentriert, jedoch keinen wesentlichen Einfluß auf die

in magnetischen Eigenschaften der niedergeschlagenen Filme hat.

Diese aufgesprühten Filme können so eingestellt werden, daß sich gut brauchbare Filme für durch einen Strahl adressierbare optische Speicher ergeben. Filme

π aus GdCo mit 78 Atomprozent CO zeigten z. B. eine rechteckige Hysterese-Schleife, H_c=\70 Oe (gemessen bei Raumtemperatur) und eine guse Faradaysche Drehung.

Fang elek trode	Film	RF-Leistung (Watt) oder DC-Strom	An- oden- Katho- den- Span- nung	Vor span nung	An fangs- druck	Ar beits- druck	Kathode Durch messer	Ndrschi, zeit	Sub. Temp.	RF-Leistungs- dichte (Watt/cm²) oder DC-Stromdichte
		(mA)			χ I0"^s (Torr)	(μ)	(Zoll)	(Min.)	(Q	(mA/cm²)
GdCo₅	Gd-Co 47	200	0	0	7,8	25	3	25	20	180
	Gd-Co 52	200	0	0	8,0	21	3	24	20	180
	Gd-Co 54	200	0	35	9,0	22	3	30	20	180
	Gd-Co 56	200	0	100	14	24	3	45	20	180
	Gd-Co 62	45	2000	50	10	81	3	25	20	38
	Gd-Co 63	110	2000	50	5,6	68	4	35	20	58
	Gd-Co 67	69	2000	50	11	67	4	37	20	32
	Gd-Co 69	60	2000	50	5,6	72	4	170	20	32
	Gd-Co 70	42	2000	25	14	66	4	30	20	19
	Gd-Co 71	65	2000	75	30	54	4	20	20	32
	Gd-Co 73	90	2000	100	11	64	4	20	20	45
	Gd-Co 74	115	2OB0	150	8,7	71	4	15	20	58
	Gd-Co 76	350	0	0	6,8	25	4	25	20	180
GdCo₂	Gd-Co 91	200	0	100	13	22	4	30	20	103
	Gd-Co 95	200	0	100	5,6	20	4	60	20	103
	Gd-Co 96	200	0	85	3,2	19	4	140	20	103
GdFe₄	Gd-Fe1	200	0.	0	7,1	19	4	30	20	103
	Gd-Fe 2	200	0	0	6,6	17	4	30	20	103
	Gd-Fe 4	45	2000	50	6,3	79	4	42	20	25
Film		Atom verhältnis	4.τΛ/,(Οε	:) Dicke (A)	Flächen- Domänen widerstand breite in Ohm/ Flächen einheit	Nieder schlags- rate	Anisotropie
			(Oe)	(A)		(A/sec)
	(μ)

Gd-Co 47
Gd-Co 52

C,53

5.52

4900

5 263 8471 3,51
5.88

normal stark parallel schwach parallel

I i'rlscl/ιιημ
I Mm

Gd-Co 54
Gd Co 56
Gd-Co 62
GiI-Co 63
(id-Co 67
Gd-Co 69
Gd-Co 70
Gd-Co71
Cid-Co 73
(id-Co 74
(id-Co 76
(id-Co 91
Gd-Co 95
(id-Co 96
(id-le I
Gd-I^:e 2
Gd-Fc 4

Aloni-
\ crhiilinis

4 j l/Kkl Dicke ( Λ) Hiichenwiderstund in Ohm/ I lacheneinheit

(Oc)

5,94	8000
10.04
4.54	3500
3.68
4,17	426

4.74
4.96
5.67	4800
6.53	3800
5.18
3.34
1.78
3.0

(Λ)

9(KX) 3 5(X)

7 964 16 580 15 530 70 0(K)

8 195

7 853 12 0(K)

8 4(K) 12 380

5 546

6 110 28 400 10 860

5 140 12 058

44.705 9.999 7.741

10.321 6.296

Dnm.iiunhreiti·

0.75

0.80

1.0 10.0 2.2 1.0 0.83 1.7

22

NiL'ilersthl.ius-

r.ilc

( Λ/m-c ι

Anisotropie

5.00	Piiriillcl
1.30	normal 1 'Ί. Ν ■
5.31	normal
7.90	normal
7.00	normal
6.90	normal
4.55	parallel
6.54	normal
10.00	normal/parallc
9.33	parallel
8.25
3.08
1.70
3.38
6.03
2.86
4.78

Aufsprühbedingungen ;! angelektrode Gd-CoO

	Einfallende RF (Watt)	" Torr)	Versprühen	Sprührcinigen	Aufsprühen
Gd-Co 47	Reflektiert (Watt)	Torr)	100	350	200
(Substrat^	Kathodenspannung		2	2	2
AIiO-.. SiO_:)	Vorspannung		-	-	-
	Anfangsdruck, Kammer (10		0	120	75
	Anfangsdruck. Stutzen (10 *		7.8	-	7.8
	Kammerdruck (μ) Argon		5	-	-
	Kathodendurchmesser (mm)		25	22	25
	Zeit (Min.)		76	76	76
	Temperatur ("C)		30	IU	25
	Einfallende RF (Watt)	⁸ Torr)	20	20	20
Gd-Co 52	Reflektiert (Watt)	Torr)	100	350	200
(Substrate Sio₂)	K athodenspannung		2	2	2
	Vorspannung		-	-	-
	Anfangsdruck, Kammer (10		0	120	0
	Anfangsdruck, Stutzen (10"		8	-	8
	Kammerdruck (μ) Argon	5	-	-
	Kathodendurchmesser (mm)	23	21	21
	Zeit (Min.)	76	76	76
	Temneratur ( C)	60	10	24
		20	20	20

OllNCt/llMt!

(id-Co 54
(Substrate S

ItI (. O .M)

(Substrate SiO.)

(id-Co 62
(Substrate SiO-)
plus I".,. N,

Gd-Co 63
(Substrate AU),,
SiO,)

Gd-Co 67
(Substrate Al,O₁.
SiO_:)

F.infallendc RF (Watt)
Reflektiert (Watt)
Kathodenspannung
Vorspannung

Anfangsdruck. Kämmet (HI Anfangsdruck. Stut/en (IO ^s Kammerdruck (μ.) Argon Kalhoclcndiirchmesser (mm) Zeil (Min.)
Temperatur ( C)

	\ nrspriilien
	100
	2
	0
Torr)
Γογγ)
	23
	76
	60
	20

i.iniaiieruic Rr iw'aüj
Rellekticrt (Watt)
Kathodenspannung
Vorspannung

Anlangsdruck. Kammer ( Anfangsdruck. Stutzen (1 Kammerdruck (;j.) Argon

10 " Torr) 14

11 * Torr) -

25

Kathodendurchmesser (mm) 76

Zeit (Min.) 60

Temperatur ( C) 20

Strom (niA) DC 30 Reflektiert (Watt)

Kathodenspannung 2000

Vorspannung 0 Anfangsdruck. Kammer (IO * Torr) IO Anfangsdruck. Stutzen (H) "Torr)

Kammerdruck (μ) Argon 81

Kathodcndurchmcsscr (mm) 76

Zeit (Min.) 5

Temperatur ( C) 20

DC Strom (mA) 50

Reflektiert (Watt)

Kathodenspannung 2000

Vorspannung 0

Anfangsdruck. Kammer (10 ⁸ Torr) 5,6

Aniangsdruck, Stutzen MO* Torr) -

Kammerdruck (μ) Argon 70

Kathodendurchmesser (mm) 101

Zeit (Min.) 35

Temperatur ( C) 20

DC Strom (mA)

Reflektiert (Watt)
Kathodenspannung

55

2000

Sprü Ii reinigen

350
2

120

Aufsprühen

200 0

35

22 76 30 20

K)O

24 76 45 20

45

2000

50

IO

81

76 25 20

110

an Kathode

108

an Anode

2000

50

5,6

68 101 35 20

69

an Kathode

73

an Anode

20(H)

	23	25	40	475	2b	Aufsprühen
					50
l-'ortscl/ιιιιμ				Sprülircinigcn	Il
	Vorspannung		Vorsprülicn	-	-
Cid-Co 67	Anfangsdruck. Kammer (10 ^s		0	-	67
(Substrate ΛΙ.-.Ο,,	Anfangsdruck, Stutzen (10 * '	¹ Torr)	11	-	101
SiO-)	Kammerdruck (μ) Argon	Porr)	-	-	37
	Kathodendurchmesser (mm)		91	-	20
	Zeit (Min.)		101	-	60
	Temperatur ( C)		60	-	an Kathode
	Strom (niA) DC		20	-	67
Cid-Co b9			60		an Anode
(Substrate AIiO₁.					-
SiOi)					2000
	Refiekiieri ί vV'aü)			-	50 (erste
	Kathodenspannung		-		20 see geerdet)
	Vorspannung		2000	-	5,6
			0		-
	Anfangsdruck, Kammer (10 ^f			-	72
	Anfangsdruck, Stutzen (10 ^s	¹ Torr)	'U und 5,6	-	101
	Kammerdruck (μ) Argon	Torr)	-	-	170
	Kathodendurchmesser (mm)		110	-	20
	Zeit (Min.)		101	-	42
	Temperatur (C)		60	-	an Kathode
	Strom (mA) DC		20	-	35
Gd-Co 70			60		an Anode
(Substrate, SiO,,					-
A I, Oj)					2000
	Reflektiert (Watt)			-	25
	Kathodenspannung		-	-	14
	Vorspannung		2000	-	-
	Anfangsdruck, Kammer (· 10 ^!		0	-	66
	Anfanjsdruck, Stutzen ί·'ιθ"	⁽1orr)	14	-	101
	Kammerdruck, (μ) Argon	Torr)	-	-	30
	Kathodendurchmesser (mm)		110	-	20
	Zeit (Min.)		101	-	65
	Temperatur ("C)		30	-	-
	DC Strom (mA)		20	—	2000
Gd-Co 71	Reflektiert (Watt)		60	-	75
(Substrate SiO₂,	Kathodenspannung		-	-	-
Saphir)	Vorspannung		2000	-	-
	Anfangsdruck, Kammer (·10"^:		0	-	54
	Anfangsdruck, Stutzen (10⁸	⁸ Torr)	30	-	101
	Kammerdruck (μ) Argon	Torr)	20	-	20
	Kathodendurchmesser (mm)		120	-	20
	Zeit (Min.)		101	-	90
	Temperatur (^CC)		30	-	an Kathode
	DC Strom (mA)		20	—	106
Gd-Co 73			80		an Anode
(Substrate Quarz,
Al₂O₃)

Reflektiert (Watt) Kathodendurchmesser

2000

28

(■■'ortset/uni!

Vorsprühcn Spriihrcinigcn

Gd-Co 73 Vorspannung

(Substrate Quarz, Anlangsdruck, Kammer (10 ^s Torr) ^A1'^()l) Anfangsdruck. Stutzen (10 ^s Torr) -

Kammerdruck, (μ) Argon

Kathodendurchmesser (mm)

Zeit (Min.)

Temperatur ( C)

Gd-Co 74
(Substrate SiO,)

Gd-Co 76
(Substrate Quarz
A 1,0,)

Strom (mA) DC

Kathodenspannung

Vorspannung

Anfangsdruck, Kammer (IO ^s Torr)

Anl'angsdruck, Stutzen (10 ^s Torr)

Kammerdruck (μ) Argon

Kathodendurchmesser (mm)

Zeit (Min.)

Temperatur ' C)

Einfallende RF (Watt)

Reflektiert (Watt)

Kathodenspannung

Vorspannung

Anfangsdruck, Kammer (10 ^s Torr)

Anfangsdruck, Stutzen ( 10 ^s Torr)

Kammerdruck (μ) Argon

Kathodendurchmesser (mm)

Zeit (Min.)

Temperatur ( C) Aufsprühen

100

110	—	64
101	-	101
70	-	20
20	-	20
«0	_	115
		an Kathode
		155
		an Anode
2000		2000
0	-	150
8,7	-	8,7
HO	_	71
101	-	101
60	-	15
20	-	20
100	350	350
2	2	2
0	120	0
6,8	-	6,8
24	24	25
101	4	101
30	10	25
20	20	20

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Optischer Speicher mit einem magnetischen Speichermedium, das mittels eines elektromagnetischen Strahls eingeschrieben, ausgelesen und i gelöscht werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß das Speichermedium (10) aus einer an sich bekannten amorphen, magnetische Eigenschaften aufweisenden Substanz besteht

2. Optischer Speicher nach Anspruch 1, dadurch in gekennzeichnet, daß das Speichermedium (10) aus einer amorphen, eine uniaxiale Anisotropie der Magnetisierung aufweisenden Substanz besteht

3. Optischer Speicher nach den Patentansprüchen

1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe \-, magnetische Substanz eine atomare Nahbereichsordnung (mikrokristalline Struktur) der Größenordnung von 100 A oder weniger hat

4. Optischer Speicher nach den Ansprüchen 1 und

2, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe magnetische Substanz eine atomare Nahbereichsordnung (mikrokristalline Struktur) von 25 A oder weniger hat

5. Optischer Speicher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe magnetische Substanz eine Komponente enthält, die in wenigstens einem atomaren Zustand ein magnetisches Moment aufweist

6. Optischer Speicher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Komponente zur Gruppe der 3d-, 4f- oder 5f-Elemente des periodischen Systems zählt

7. Optischer Speicher nach eisern oder mehreren der Ansprüche 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe magnetische Subst-tz aus mehreren Komponenten besteht, von denen mindestens eine einen unpaarigen Elektronenspin aufweist, so daß das Material in seiner Gesamtheit ein resultierendes magnetisches Moment hat

8. Optischer Speicher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die aus mehreren Komponenten bestehende amorphe magnetische Substanz eine binäre Legierung ist

9. Optischer Speicher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die binäre Legierung aus einem Element der seltenen Erden und einem Übergangsmetall besteht

10. Optischer Speicher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe magnetische Substanz ein zusätzliches Element enthält, das antiferromagnetisch mit den magnetischen Atomen koppelt.

11. Optischer Speicher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe magnetische Substanz ein zusätzliches Element enthält, das ferromagnetisch mit den magnetischen Atomen koppelt

12. Optischer Speicher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe magnetische Substanz mindestens eines der Elemente O, N, C oder P enthält.

13. Optischer Speicher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Legierung Gd-Co enthält. es

14. Optischer Speicher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Legierung Gd-Fe enthält.

15. Optischer Speicher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe magnetische Substanz mindestens eine der Legierungen, Gd-Co, Tb-Co, Ho-Fe oder Dy-Co enthält

16. Optischer Speicher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Legierung mindestens ein zusätzliches Element als Beimischung enthält

17. Optischer Speicher nach einem oder mei-reren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die uniaxiale magnetische Anisotropie senkrecht zur Schichtebene gerichtet ist

18. Optischer Speicher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet daß der zum Einschreiben in den Speicher dienende Strahl aus elektromagnetischer Strahlung im sichtbaren Bereich des Spektrums besteht

19. Optischer Speicher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Einschreiben in den Speicher dienende Strahl ein Elektronenstrahl ist

20. Optischer Speicher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung der Energie des Einschreibstrahls, daß die aus einer amorphen Substanz bestehende Speicherschicht Hokai kurzzeitig auf eine Temperatur in der Nähe der magnetischen Kompensationstemperatur erhöht wird.

21. Optischer Speicher nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1 bis 19, gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung der Energie des Einschreibsirahls, daß die aus einer amorphen magnetischen Substanz bestehende Speicherschicht (10) lokal kurzzeitig auf eine Temperatur in der Nähe der Curie-Temperatur erhöht wird.

22. Optischer Speicher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 21, gekennzeichnet durch eine Quelle für linear polarisiertes Licht, einen Analysator und einen Detektor zum Auslesen der gespeicherten Information.

23. Optischer Speicher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 21, gekennzeichnet durch Mittel zum Anlegen eines in der Ebene der Speicherschicht wirksamen Magnetfeldes.

24. Optischer Speicher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 23, gekennzeichnet durch einen als Lichtquelle (14) dienenden Laser mit veränderbarer Strahlungsintensität.