DE2445988C3 - Halbleiter-Magnetkopf - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Halbleiter-Magnetkopf nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Induktive Magnetköpfe bestehen gewöhnlich aus zwei mit Wicklungen versehenen Trägerteilen oder Magnetkernen, die voneinander durch eine magnetische Schirmplatte abgeschirmt und in einem gemeinsamen Schirmgehäuse untergebracht sind. Ein Magnetkopf mit mehreren derartigen Trägerteil-Paaren wird als Mehrkanal-Magnetkopf bezeichnet. Es hat sich gezeigt, daß Trägerteile mit Wicklungen nicht zur Herstellung von Mehrkanal-Magnetköpfen geeignet sind, da die Wicklungen relativ viel Raum erfordern. Da sich weiterhin das Ausgangssignal eines Magnetkopfes mit Wicklungen proportional zur Änderungsgeschwindigkeit des durch einen Magnetaufzeichnungsträger, wie beispielsweise ein Magnetband, erzeugten Magnetflusses ändert, wird die Ausgangsleistung des Magnetkopfes geringer, wenn die Änderungsgeschwindigkeit des Magnetflusses abnimmt. Aus diesem Grund ist der Magnetkopf mit Wicklungen ungeeignet, wenn eine Verringerung der Lese- oder Abtastgeschwindigkeit angestrebt wird. Bei einem derartigen Lese-Magnetkopf führt jede beliebige Instabilität der Laufgeschwindigkeit des magnetischen Aufzeichnungsträgers zu einer entsprechenden Änderung des Magnetkopf-Ausgangssignals, so daß zuverlässige Wiedergabe nicht gewährleistet werden kann.

Ein anderer bestehender Lese-Magnetkopf hat ein Hall-Bauelement oder ein Magnetowiderstandselement in der Form eines Halbleiterfilmes anstelle der Wicklungen. Damit wird eine sehr genaue Herstellung kleiner Magnetköpfe ermöglicht, wa^r. besonders bei Mehrkanal-Magnetköpfen vorteilhaft ist. Da weiterhin ein derartiger Halbleiter-Magnetkopf ein Ausgangssignal proportional dem durch den magnetischen Aufzeichnungsträger erzeugten Fluß abgibt, treten die bei einem Magnetkopf mit Wicklungen vorhandenen Schwierigkeiten (vgl. oben) nicht auf.

Beim Halbleiter-Magnetkopf ist jedoch der Halbleiter selbst eine Rauschquelle zusätzlich zu den zahlreichen Rauschquellen, die tier Magnetkopf mit Wicklungen ohnehin hat, was insbesondere im N F- Bereich nachteilig ist

Insbesondere ist ein Halbleiter-Magnetkopf bekannt (Electronics. 1973, H. 3, Seiten 91-96), bei dem ein Magnetobauelement aus einem polykristallinen Dünnfilm über eine Isolierschicht auf einem Ferrit-Trägerteil vorgesehen ist Die Kristallteilchen im Dünnfilm haben einen Durchmesser von höchstens 20 μηι.

Es ist weiterhin bekannt (DE-OS 19 43 173). für das Magnetobauelement einen Einkristall vorzusehen, auf dem ein polykristalliner Dünnfilm aufgetragen ist.

Die F i g. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines derartigen herkömmlichen Einkanal-Halbleiter-Magnetkopfes. Ein Halbleiter-Magnetobauelement 8 liegt auf einem ersten magnetischen hochpermeablen Trägerteil 6 mittels einer zwischenliegenden ersten Isolierschicht 7. Leitungsdrähte 9 sind am Magnetobauelement 8 für die äußeren Anschlüsse vorgesehen. Ein zweiter magnetischer hochpermeabler Trägerteil 10 (vgl. Fig.2) ist über dem Magnetobauelement 8 mit einer zwischenliegenden zweiten Isolierschicht vorgesehen, um so einen Einkanai-Halbleiter-Magnetkopf zu bilden. Das Magnetobauelement 8 ist zwischen einem aus den Trägerteilen 6 und 10 gebildeten Arbeits-Spalt vorgesehen, der im wesentlichen senkrecht zu einem magnetischen Aufzeichnungsträger, z. B. einem Magnetband, verläuft.

Es gibt bisher zwei verschiedene Arten von Halbleiter-Magnetköpfen, nämlich den »Vorderspalt-Typ« mit dem durch die beiden Trägerleile gebildeten Arbeits-Spalt einschließlich Halbleiter-Magnetobauelement auf der Vorderseite des Magnetkopfer und den »Rückspalt-Typ« mit dem entsprechenden S./alt einschließlich Halbleiter-Magnetobauelement auf der Rückseite. Die Fig. 2 zeigi ein Beispiel eines Mehrkanal-Halbleiter-Magnetkopfes Von »Vorderspalt-Typ«. In dieser Figur sind vorgesehen die hochpermeablen Trägerteile 6 und i0, die Leitungsdrähte 9 für die äußeren Anschlüsse, magnetische Schirmplatten 13, eine Anschlußplatte 14, Gleitkontakt-Oberflächen 15 für ein Magnetband, ein Kopf-Spalt 16 zwischen den Trägerteilen 6 und 10 und ein Schirmgehäuse 17.

Bei den herkömmlichen Lese-Mapnetköpfen mit eingeschlossenen Halbleiter-Magnetobauelementen besteht der Halbleiter meist aus Indium-Antimonid und ist im allgemeinen entweder ein aufgedampfter Film oder eine Dünnfoiie oder Dünnschicht, die durch Polieren eines Einkristalles erhalten wird. Diese herkömmlichen Magnetobauelemente haben jedoch zahlreiche Nachteile. Bei einem Magnetkopf mit einem aufgedampften Film als Magnetobauelement ist das Stromrauschen aufgrund der Korngrenzenstreuung der Elektronen beträchtlich, da der Film polykristallin ist (vgl. Electronics, a.a.O.; DE-OS 1943 173). was dazu führt. daß kein zufriedenstellender Rauschabstand erhalten werden kann. Um diesen Nachteil zu beseitigen, wurde schon angeregt, den Film bei einer Temperatur zu tempern, die niedriger als der Schmelzpunkt von Indium-Antimonid ist. Dadurch wird jedoch keine ausreichende Verringerung des .Stromrauschens er/ielt. Wenn andererseits die durch Polieren des Einkristalls hergestellte Dünnfolie verwendet wird, ist das Strom-

rauschen sicher vernachlässigbar. Jedoch ist es technologisch äußerst schwierig, die Dünnfolie mit einer kleineren Dicke als 2 μπι durch Polieren gut reproduzierbar herzustellen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen empfindlichen Halbleiter-Magnetkopf anzugeben, oer bei einfachem Aufbau geringes Rauschen besitzt

Die Lösung dieser Aufgabe ist vrfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gegeben.

Die Erfindung sieht also einen Halbleiter-Magiietkopf vor, boi dem der Halbleiter-Dünnfilm wenigstens ein Kristallteilchen mit einem Längsdurchmesser von wenigstens 30 μπι aufweist Der Halbleiter-Dünnfilm kann gut reproduzierbar und einfach durch Aufdampfen des Halbleitermaterials auf eine Isolierschicht erhalten werden, die vorzugsweise 3—100 Mol.-% Aluminiumoxid enthält

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigen

F i g. 3a und 3b Darstellungen zur Erläuterung des Zonenschmelzens eines polykristallinen Halbleiter-Dünnfilmes,

Fig.4 und 5 mikroskopische Fotografien mit den Strukturen von jeweils einem aufgedampften Film aus Indiumantimonid und dem daraus nach Zonenschmelzen erhaltenen Film und

F i g. 6 und 7 Ausfühi ungsbeispiele der Erfindung.

Ein Halbleiter-Dünnfilm, der wenigstens ein Kristallteilchen mit einem Längsdurchmesser von wenigstens 30 μιη hat, kann durch Zonenschmelzen hergestellt werden. Dabei wird ein Halbleiter-Dünnfilm 18 mit einem Elektronenstrahl nacheinander bestrahlt, wie dies durch eine Linie 19 in der F i g. 3a angedeutet ist, oder alternativ wird ein Heizdraht 20, wie beispielsweise ein Nickel-Chrom-Heizfaden, in der durch einen Pfeil in der F i g. 3b angedeuteten Richtung verschoben.

Zum besseren Verständnis der Ausführungsbeispiele der Erfindung wird zunächst ein Magnetkopf mit einem herkömmlichen Magnetobauelement näher erläutert.

Die Oberfläche eines oberflächenpolierten Nickel-Zink-Ferrit-Trägerteils wird mit einem 0,1 —1,0 μιη dicken Aluminiumsilikat-Glasfilm durch Hochfrequenz-Zerstäuben beschichtet, und anschließend wird ein 2 μιη dicker Indiumantimonid-Dünnfilm durch Verdampfen darauf abgeschieden, was nach einem bereits beschriebenen Durchströmverfahren bei einer Trägerteiltemperatur von 350° C erfolgt. Nach Prüfung mittels Röntgenstrahlenbrechung zeigt sich, daß die Zusammensetzung des erhaltenen Films in stöchiometrischem Verhältnis ist, und es wird keine HeteroStruktur oder Abweichung (von Indium oder Antimon) beobachtet. Zusätzlich wird ein 100—1000 A dicker Indiumfilm auf die Oberfläche des Indiumantimonid-Dünnfilms durch Verdampfen aufgebracht und anschließend in Luft bei einer Temperatur von 350°C während 10 min oxidiert, um einen Schutzfilm aus Indiumoxid herzustellen. Die so erhaltene Anordnung wird einheitlich während 80 min in einer Argonatmosphäre bei 510°C, also I5°C unterhalb des Schmelzpunktes von Indiumantimonid, getempert.

Schließlich wird der Schutzfilm durch Polieren entfernt, und der freiliegende Indiumantimonid-Dünnfilm wird mit der herkömmlichen Fotolack- und Ätztechnik geatzt, um ein Hall-Bauelement herzustellen.

Hin Teil des so erhaltenen I lalbleiterfilmcs wird mit einer Alkohollösung aus Salzsäure und iiittersäure geätzt und durch ein Mikroskop beobachtet um die Größe der Kristallteilchen zu prüfen. Es zeigt sich, daß der Teilchendurchmesser im Mittelwert in der Größenordnung von 15 μπι liegt und der Durchmesser des größten ermittelten Teilchens nicht 30 μπι überschreitet. Kristallteilchen mit einem Längsdurchmesser von wenigstens 30 μπι können also nicht mit dem oben erläuterten Verfahren erhalten werden. Die F i g. 4 zeigt eine fotografische Aufnahme des so hergestellten Indiumantimonid-Dünnfilmes, die mit einem Mikroskop von 400facher Vergrößerung aufgenommen wurde, wobei aus dieser Figur die Konfigurationen und Größen der Kristallteilchen zu ersehen sind.

Die gaJvanomagnetische Kennlinie des so hergestellten Hall-Bauelements wird mit einem Steuerstrom ///=10mA und einer Magnetflußdichte ß = 3G gepräft. Das Ergebnis ist, daß die HaIl-EMK S= 1,0 ± 0,1 mV und das Stromrauschen N= 1,5 ± 0,3 μν bei einem Frequenzband von 50 Hz bis 1OkHz betragen. Diese Werte zeigen, daß das Hall-Bauelement für praktischen Gebrauch in einem Magnetkopf zur Signal-Wiedergabe mit gutem Rauschabstand ungeeignet ist. Wenn das Hall-Bauelement nämlich in einen Magnetkopf eingebaut wird, zeigt sich, daß bei einem Stuerstrom ///= 10 mA die EMK S' = 2,7 ± 0,2 mV und das Siromrauschen N' = 1.5 ± 0,3 μν betragen.

Wenn de Halbleiter-Dünnfilm relativ dicker in der Größenordnung von 6 μιη aufgedampft und dann durch Läppen auf eine Dicke von 2 um gebracht wird, kann das Stromrauschen bis zu einem bestimmten Grad verringert werden. Jedoch beträgt es noch immer ca. !,0 ± 0,1 μν, was auf keinen Fall befriedigend ist.

Im folgenden wird anhand von Ausführungsbeispielen der erfindungsgernäße Halbleiter-Magnetkopf und dessen Herstellung näher erläutert.

Ausführungsbeispiel 1

Ein Indiumanlimonid-Dünnfilm wird unter gleichen Bedingungen wie oben erläutert mit der Ausnahme hergestellt, daß Zonenschmelzen anstelle der Temperung vorgesehen wird. Insbesondere wird ein Heizdraht in einer Atmosphäre von 99,99% Heliumgas bei 800°C in der Nähe der Filmoberfläche des mit einer Schutzschicht aus Indiumoxid versehenen Indiumantimonids angeordnet und entlang der Oberfläche bewegt, so daß eine unmittelbar unter dem Heizdraht erzeugte geschmolzene Zone längs der Probe verschoben wird, um so das Zonenscnmelzen des Films durchzuführen.

Sodann wird die Schutzschicht entfernt, und ein Hall-Bauelement wird mittels Fotoätztechnik auf die gleiche Weise wie bei dem zuvor beschriebenen Beispiel hergestellt.

Bei mikroskopischer Untersuchung des so erhaltenen Halbleiter-Dünnfilms zeigt sich eine bemerkenswerte Anisotropie des Kristallaufbaus, wobei mehrere Zwillingskristalle gefunden werden. Wenn einzelne Einkristallbereiche beobachtet werden, ist zu sehen, daß einige Kristalle eine Dicke oder einen Querdurchmesser aufweisen, der kleiner als 5 μΓη ist. Jedoch überschreitet der Längsdurchmesser im Mittelwert weit den Wert von 100 μιη. Insbesondere zeigt sieh, daß wenigstens ein F.inkristallbereich mit einem Längsdurchniesser von wenigstens 30 μπι vorliegt. Die Fig. 5 ist eine mikroskopische Fotografie mit 400facher Vergrößerung und zeigt die Konfigurationen und Größen der

Kristalle des Indiumantimonid-Dünnfilms nach dem Zonenschmelzen im Anschluß an die Verdampfung.

Die galvanomagnetischen Eigenschaften des Hall-Bauelements werden mit einem Steuerstrom //( == 1OmA und einer Magnetflußdichtc B = 3 G geprüft. Unter diesen Bedingungen wird ermittelt, daß die HaIl-EMK 5= 1,0 ± 0,1 mV und das Stromrauschen N = 0,4 ± 0,1 μV bei einem Frequenzband von 50 Hz bis 1OkHz betragen. Diese Werte sind für ein Hall-Bauelement geeignet, das in einem Lese-Magnetkopf für die Wiedergabe eines Signals von einem Aufzeichnungsband mit guicm Rauschabstand verwendet wird.

Das so hergestellte Hall-Bauelement wird in einen Magnetkopf eingebaut, und es werden dessen Eigenschaften gemessen. Bei einem Steuerstrom /;/ = 10 mA ergeben sich eine EMK S = 2,7 ± 0,2 mV und ein Stromrauschen N' = 0,4 + 0,1 μν. Dies bedeutet, daß ein zufriedenstellender Rauschabstand für diesen Magnetkopf erhalten werden kann. Wenn das Indiumantimonid einen Überschuß von 3 Gew.-% Antimon enthält, liegt das Stromrauschen ebenfalls in der Größenordnung von 0,4 μν.

Das Stromrauschen des erfindungsgemäßen Halbleiter-Magnetkopfes beträgt also weniger als die Hälfte oder ein Drittel des Stromrauschens des herkömmlichen Halbleiter-Magnetkopfes. Dieses Ergebnis ist nicht zu erhalten, wenn der Längsdurchmesser des Krislallteilchens kleiner als 30 μιη ist. Mit anderen Worten, ein Magnetkopf mit kleinem Stromrauschen benötigt einen polykristallinen Halbleiter-Dünnfilm, der wenigstens ein Kristallteilchen mit einem Längsdurchmesser von wenigstens 30 μιη aufweist. Der erfindungsgemaßc Magnetkopf kann also sehr leicht hergestellt werden, wie dies oben erläutert wurde.

Die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Magnetkopfes sowie dessen Ausbeute sind auch wegen der ersten Isolierschicht zwischen dem Halbleiter-Dünnfilm und dem hochpermeablen Trägerteil verbessert. Wie nämlich Versuche zeigen, führt Zonenschmelzen des Halbleiter-Dünnfilms auf dem Trägerteil manchmal zu einer ungefähr sphärischen oder kugelförmigen Kondensation des geschmolzenen Halbleitermaterials. Obwohl eine derartige Erscheinung nicht oft auftritt, macht die sphärische Kondensation des Halbleiter-Dünnfilms diesen für das Magnetobauelement des Magnetkopfes völlig unbrauchbar. Diese Kondensation wird aber durch die Isolierschicht, die ganz oder teilweise aus Aluminiumoxid besteht, vollständig verhindert.

Diese Isolierschicht bewirkt zudem, daß einerseits die Tendenz des Halbleiter-Dünnfilms zu Dendriten verhindert wird, so daß nach dem Zonenschmelzen des Dünnfilms mit einem Elektronenstrahl die Abtastgeschwindigkeit des Strahles erhöht werden kann, wodurch die Ausbeute ■ verbessert wird, und daß andererseits die Haftfähigkeit des Halbleiter-Dünnfilms nach dem Zonenschmelzen stark verbessert ist.

Werkstoffe, die für die Isolierschicht verwendbar sind, sind reines Aluminiumoxid oder eine aluminiumoxidhaltige Zusammensetzung, wie beispielsweise das Glas Nr. 7059 der US-Firma Corning Glass Works.

Die in der Isolierschicht enthaltene Aluminiumoxidmenge soll nicht kleiner als 3 Mol.-% sein. Wenn der Aluminiumoxidgehalt in der Isolierschicht im Bereich zwischen 3 MoL-% und 100 Mol.-% einschließlich liegt, kann nach dem Zonenschmelzen ein gleichmäßiger oder homogener Halbleiter-Dünnfilm erzeugt werden. Wenn dagegen die Isolierschicht überhaupt kein oder weniger als 3 Mol.-% Aluminiumoxid cnlhäh, kann gelegentlich ein gleichmäßiger oder inhomogener HIm auftreten, de/ vereinzelte Flecken hat.

Ausführungsbeispicl 2

Hin Trägerteil aus Ferrit wird auf seiner geglätteten Oberfläche mil einer 1 μπι dicken Glasschiehl (aus Glas Nr. 7059) oder mit Aluminiumoxid durch Zerstäuben beschichtet, und anschließend wird auf die Glasschichi ■ ein Indiumantimonidfilm mit leichtem Überschuß an Indium aufgedampft. Die so erzeugte Probe wird in oxidierender Atmosphäre erhitzt, um einen Schutzfilm aus In^O) und SiOj zu bilden. Die Probe wird danach einem Zonenschmelzen mittels des erhitzten dünnen

ι ι Nickel-Chrom-Heizdrahtes 20 in Heliumatmosphärc so unterworfen, wie dies oben anhand der F i g, 3b erläutert wurde. Die Führungsgeschwindigkeit des Heizdrahtes 20 wird auf 10 μιη/s eingestellt. Die Ausbeute der durch dieses Zonenschmelzen erzeugten Dünnfilme von guter

.''I Qualität liegt im wesentlichen nahezu bei 100%. Der Dünnfilm ist sehr homogen, wobei die meisten Kristallteilchen mit einem Durchmesser von 0,5 mm bis 3 mm in gleicher Richtung ausgerichtet sind. Die Elektronenbeweglichkeit im abgeschlossenen Film

.'■' beträgt bei Raumtemperatur zwischen 45 000 und 65 000 cm²/Vs, was sich der Beweglichkeit in einem Einkristall nähert.

Ausführungsbeispiel 3

in Wie in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist, wird eine 2,5 μιη dicke Isolierschicht 23 aus Glas (Nr. 7059) auf die geglättete Oberfläche eines Ferrit-Trägerteils 21 durch Zerstäuben aufgebracht. Ein zurückgesetzter Teil 22 mit einem Umriß, wie dieser in der F i g. 7 dargestellt ist.

;"' wird in der Isolierschicht 23 mittels Fotoätzens gebildet. Danach wird ein 2,4 mm dicker Film aus Indiumantimonid durch Verdampfen auf der gesamten Oberfläche der Isolierschicht erzeugt, und anschließend wird die Anordnung einem Zonenschmelzen unterworfen.

i" Schließlich wird ein Fotoätzprozeß so ausgeführt, daß lediglich der Teil 24 des Indiumantimonidfilms, der auf dem zurückgesetzten Teil 22 des Trägerteils liegt, nicht entfernt wird, wie dies aus dem Schnitt der Fig.6 hervorgeht. Eine Messung der Eigenschaften des so

i) erzeugten Indiumantimonid-Dünnfilm-Magnetobauelements mit dem in der F i g. 7 dargestellten Umriß ergibt, daß die Elektronenbeweglichkeit bei Raumtemperatur zwischen 45 000 und 60 000 cm²/Vs liegt.

Die oben erläuterten Ausführungsbeispiele 2 und 3

Vi zeigen, daß ein Werkstoff, der mehr als 3 Mol.-% Aluminiumoxid enthält, als Isolierschicht das Zonenschmelzen des Indiumantimonid-Dünnfilms erleichtert. Das folgende Ausführungsbeispiel zeigt, daß die Erfindung auch auf die Herstellung von Hall-Bauele-

v, menten angewendet werden kann.

Ausführungsbeispiel 4

Ein Trägerteil oder eine Platte aus Glas (Nr. 7059) mi wird mit einem 20 μιη dicken Dünnfilm aus Indiumantimonid durch Aufdampfen beschichtet. Durch das bereits beschriebene Heizdraht-Zonenschmelzen werden Kristallteilchen des Indiumantimonid-Films mit großen Abmessungen gezüchtet, und es wird ein homogener h-> Indiumantimonid-Dünnfilm erhalten. Dieser Dünnfilm wird dann fortgeätzt, um ein Hall-Bauelement herzustellen, und der galvanomagnetische Effekt des Bauelements wird gemessen. Die Ergebnisse zeigen, daß die

Elektronenbeweglichkeit μ//₂ bei Raumtemperatur im Bereich zwischen 30 000 cmVVs und 60 000 cmVVs und der Hall-Koeffizeint Ru zwischen 200cm²/C und 400 cm²/C liegen. Das obige Meßergebnis von μ,π entspricht 40% bis 70% des Ergebnisses eines > Einkristalles, während der Wert von Rn im wesentlichen der gleiche ist wie bei einem Einkristall. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die Dicke des Hall-Bauelements frei wählbar in einem Bereich zwischen 0,5 μιτι und ΙΟμπι ist, da das Bauelement ausgehend von dem ι ο Dünnfilm selbst hergestellt v/erden kann. Aus diesem Grund kann ein Dünnfilm-Bauelement mit nahezu den gleichen physikalischen Eigenschaften wie ein Bauelement aus einem Einkristall mit höherer Genauigkeit und größerer Ausbeute als das letztere erhalten werden, das 1-, durch Abtragen eines Einkristallkörpers erzeugt wird. Mit anderen Worten, das Hall-Bauelement hat hohe Empfindlichkeit und große Ausgangssignale.

Obwohl sich das vorliegende Ausführungsbeispiel auf ein Indiumantimonid-Hall-Baueletnent als Magneto- :i> bauelement bezieht, ist es offensichtlich, daß bei der Erfindung auch jedes Bauelement verwendet werden kann, bei dem die galvanomagnetische Umwandlung einem sogenannten Magnetowiderstandseffekt zugeordnet werden kann. Daher ist die Erfindung nicht auf r, die Verwendung von Indiumantimonid für das beabsichtigte Dünnfilm-Magnetobauelement beschränkt, sondern sie kann auf alle Werkstoffe angewendet werden, die einen merklichen galvanomagnetischen Effekt mit einem Umwandlungsfaktor aufweisen, der mit den Abmessungen des Kristallteilchens zunimmt. Beispielsweise können InAs, InBi, AISb, GaSb, Ge od. dgl. verwendet werden.

Der erfindungsgemäße Halbleiter-Magnetkopf hat einen höheren galvanomagnetischen Effekt und verrin- r> gertes Stromrauschen.

Bisher wurden zahlreiche Vorteile für einen Magnetkopf mit Hall-Bauelement angegeben. Jedoch wurde bisher noch kein für die Praxis geeigneter Magnetkopf beschrieben, der den Hall-Effekt verwendet (im folgenden einfach als Hall-Magnetkopf bezeichnet), was insbesondere für NF-Bereich gilt Dies beruht darauf, daß die bisherigen Dünnfilm-Hall-Bauelemente ein hohes Stromrauschen aufweisen, so daß der in der Praxis erforderliche Rauschabstand nicht erreicht werden kann. Diese Schwierigkeit kann vollständig mit dem erfindungsgemäßen Magnetkopf ausgeschlossen werden.

Um den Signal-Magnetfluß auf das Hall-Bauelement zu konzentrieren, wird ein Gegenstück aus Nickel-Zink- ^r> <> Ferrit mit gleich großer Permeabilität wie der Trägerteil-Werkstoff am Hall-Bauelement angebracht Wenn es erforderlich ist, können Gräben zwischen den Hall-Bauelementen vorgesehen sein, und magnetische Schirmplatten aus Permalloy können in den Gräben angeordnet werden, um dadurch ein mögliches Obersprechen zwischen den Hall-Bauelementen im Mehrkanal-Magnetkopf zu unterdrücken. Sodann werden Verbindungen zwischen den Kontakten vorgesehen, die aus überlagerten Filmen aus Cr-Al bestehen, und eine t>o geeignete Anschlußplatte sowie anschließend die in Trägerteilen aufgebaute Hall-Bauelement-Anordnung werden in ein geeignetes Schirmgehäuse gebracht Ein Gießharz wird im Schinngehäuse vergossen, wodurch die Hall-Bauelement-Anordnung in einem Harzblock ti vergossen wird. Die Oberfläche der Magnetköpfe, die gleitend ein Magnetband berührt, wird poliert, um den Wiedergabemagnetkopf zu fertigen, der beispielsweise von einem Mehrkanaltyp sein kann, wie z. B. mit vier Kanälen.

Wenn dieser Magnetkopf mit Hall-Bauelementen für die Wiedergabe von Signalen verwendet wird, die auf einem gewöhnlichen NF-Magnetband (Magnetfluß von 20 mMx/mm) aufgezeichnet sind, wird mit einem Steuerstrom von 20 mA, der in das Hall-Bauelement eingespeist wird, eine Ausgangsspannung von 1,2 mV (effektiv) bei einer Frequenz von 400 Hz erhalten. Das durch das Hall-Bauelement erzeugte Rauschen beträgt höchstens 10 μν (effektiv) im Frequenzbereich von 40 Hz bis 12 kHz, und der Rauschabstand beträgt 62 dB, Diese Ergebnisse zeigen, daß der erfindungsgemäße Hall-Magnetkopf zufriedenstellend in der Praxis zur Wiedergabe von NF-Signalen einsetzbar ist.

Ausführungsbeispiel 5

Fünf Arten von Trägerteilen mit verschiedenen Aluminiumoxidanteilen werden mit jeweiligen Filmen aus Indiumantimonid beschichtet und im Anschluß an Zonenschmelzen hinsichtlich der Einflüsse untersucht, die durch Unterschiede in den Aluminiumoxidanteilen der Trägerteile hervorgerufen werden. Die Typen und Zusammensetzungen der Hauptbestandteile der Trägerteile sind in der folgenden Tabelle angegeben:

Tabelle 1	Bestandteile	Bestandteile
Trägerteile		(MoI-Vo)
	AI2O3	100
Aluminiumoxid	AI2O3 S1O2	50 50
Silimanit	AI2O3 S1O2 BaO B2O3	12 50 25 13
Glas Nr. 7059	AI2O3 S1O2	2-5 95-98
Quarz mit Aluminiumoxid*)	S1O2	100
Quarz

*) Dieser Trägerteil wird aus einem Ausgangsmaterial aus einer Mischung aus Aluminiumoxid und Quarz durch Hochfrequenz-Zerstäuben hergestellt.

Ein 20 μπι dicker Dünnfiim aus InSb wird auf jeden der oben angegebenen Trägerteile durch das 3-Temperatur-Verdampfungsverfahren aufgebracht und danach einem Zonenschmelzen durch das bereits beschriebene Heizdraht-Schmelzverfahren unterworfen, um dadurch Kristallteilchen des Indiumantimonid-Films mit großen Abmessungen zu züchten. Bei den Trägerteilen aus Aluminiumoxid, Silimanit und Glas (Nr. 7059), die alle mehr als 12 MoL-% AI2O3 enthalten, werden durch das Zonenschmelzen homogene Filme von InSb erhalten. Bei einem Quarz-Trägerteil, der überhaupt kein Aluminiumoxid enthält, springt der Indiumantimonidfilm in einzelne Teile mit Durchmessern von 1 bis 5 mm auf, und es kann kein homogener Film erhalten werden. Bei einem Quarz-Trägerteil, der Aluminiumoxid enthält, wird ein fortlaufender Film im wesentlichen auf der ganzen Oberfläche des Trägerteils mit einer Größe von 30 mm χ 30 mm erhalten. Jedoch werden hier und dort vereinzelte Flecken mit Durchmessern von 1 bis 3 mm beobachtet Eine Prüfung dieser Flecken auf ihren

AbCb-Anteil mittels Röntgenstrahlanalyse zeigt, daß der AbCh-Anteil geringer als 2 Mol.-% ist. Das Ergebnis, das aus der Untersuchung des Trägerteils erhalten wird, der aus aluminiumoxidhaltigem Quarzglas besteht, zeigt, daß der Werkstoff für den Trägerteil nicht weniger als 3 Mol.-% an AL-O₃ enthalten darf, damit die Kristallteilchen eines Indium-Antimonid-Films bis zu einer Teilchengröße von wenigstens 30 μπι beim Zonenschmelzen wachsen, und damit der Dünnfilm vollständig über der gesamten Oberfläche des Trägerteils kontinuierlich ist. Es ist offensichtlich, daß bei einem Trägerteil aus Glas (Nr. 7059) ein Anteil von 12 Mol.-% AI₂O₃ eine wesentliche Rolle bei der Herstellung des kontinuierlichen Films spielt. Zusätzlich werden die galvanomagnetischen Eigenschaften dieser Trägerteile geprüft. Bei dem Trägerteil, der nicht weniger als 3 Mol.-% Al₂O₃ nach dem Zonenschmelzen enthält, ist die Elektronenbeweglichkeit μ.» größer als 30 000 cm²/Vs, was mehr als 40% der Beweglichkeit in einem Einkristall ist und die Elektronenbeweglichkeit in einem rein aufgedampften Trägerteil überschreitet. Wenn weiterhin Glas (Nr. 7059) mit 12 Mol.-% Aluminiumoxid auf dem Ferrit-Trägerteil durch Zerstäuben abgeschieden und der Indiumantimonidfilm darauf durch Verdampfen hergestellt wird, worauf sich das Zonenschmelzen anschließt, kann eine Elektronenbeweglichkeit μΗ von 50 000 cmVVs erhalten werden. Dieses Hall-Bauelement hat eine große Empfindlichkeit und zeigt eine gute Signal-Umwandlung. Insbesondere wurde ermittelt, daß das auf dem Ferrit-Trägerteil hergestellte Hall-Bauelement sich durch große Flußkonzentration und niedriges Stromrauschen auszeichnet und vorteilhaft bei Magnetköpfen mit großem Rauschabstand einsetzbar ist

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Halbleiter-Magnetkopf, mit einem ersten Trägerteil aus einem hochpermeablen magnetischen Werkstoff, auf dem über eine zwischenliegende erste Isolierschicht ein Magnetobauelement aus einem polykristallinen Halbleiter-Dünnfilm angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Isolierschicht ganz oder teilweise Aluminiumoxid in enthält, und daß der Halbleiter-Dünnfilm wenigstens ein Kristallteilchen mit einem Längsdurchmesser von wenigstens 30 μιη aufweist

2. Halbleiter-Magnetkopf nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zweiten Trägerteil aus ι ί einem hochpermeablen magnetischen Werkstoff, der das Magnetobauelement über eine zweite zwischenliegende Isolierschicht bedeckt

3. Halbleiter-Magnetkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetobauele- _-i ment in für sich bekannter Weise ein Hall-Bauelement oder ein Magnetowiderstandselement ist.

4. Halbleiter-Magnetkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial InAs, InBi, AISb, Ge oder in j an sich bekannter Weise InSb ist.

5. Halbleiter-Magnetkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Isolierschicht 3 - 100 MoI.-% Aluminiumoxid enthält.