DE3854990T2

DE3854990T2 - Magnetischer Aufzeichnungsträger

Info

Publication number: DE3854990T2
Application number: DE3854990T
Authority: DE
Inventors: Hideo Fujiwara; Osamu Kitakami; Tsuyoshi Maro
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Ltd
Priority date: 1987-11-26
Filing date: 1988-11-24
Publication date: 1996-06-13
Anticipated expiration: 2008-11-25
Also published as: EP0318004A2; EP0318004A3; DE3854990D1; US5068152A; EP0318004B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein magnetisches Aufzeichnungsmedium und insbesondere auf ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit verbesserten magnetischen Eigenschaften und verbesserter Dauerhaftigkeit.
Um die hohe Aufzeichnungsdichte eines magnetischen Aufzeichnungsmediums zu erzielen, wurde bisher ein ferromagnetisches Medium vom Dünnschichttyp ohne ein Bindemittel für die praktische Verwendung untersucht oder wurde in der Praxis als magnetisches Aufzeichnungsmedium verwendet.
Ferromagnetische dünne metallische Schichten aus CoNi, CoCr, usw. oder dünne Oxidschichten wie beispielsweise γ-Eisenoxid oder Banumferrit wurden als ferromagnetische dünne Schichten verwendet.
Magnetische Aufzeichnungsmedien auf der Basis von ferromagnetischen dünnen metallischen Schichten weisen allgemein eine geringe Korrosionsbeständigkeit auf und sind insbesondere im Falle der Bildung dünnerer Schichten problematisch. Medien mit dünnen metallischen Schichten sind zudem weicher als Ferrit oder andere Keramiken, die als Gleitkopf oder Kemmaterial verwendet werden, und weisen dadurch Probleme auf, daß einmal gebildete Defekte größer werden.
Das ferromagnetische Oxid weist andererseits eine geringere Sättigungsmagnetisierung auf als ein ferromagnetisches Metall, wodurch ein Medium mit einer dünnen Oxidschicht eine geringere Ausgangsleistung aufweist als ein Medium mit einer ferromagnetischen dünnen metallischen Schicht
Ein Medium mit einer dünnen Oxidschicht ist zudem sehr hart und unelastisch und neigt, wenn das Medium mit der dünnen Oxidschicht auf einem Substrat aus einer Polymerschicht gebildet wird, dazu, selbst durch geringes Biegen des Mediums beschädigt zu werden, das während des Gleitens auf einem Kopf hervorgerufen wird. Wenn das Medium mit der dünnen Oxidschicht auf einem starren Substrat zur Bildung einer harten Scheibe gebildet wird, kann infolge der Härte des Mediums der Kopf brechen.
Um die mechanische Dauerhaftigkeit dieses Mediums vom sogenannten kontinuierlichen Schichttyp auf der Basis einer ferromagnetischen Metallschicht oder ferromagnetischen Oxidschicht, insbesondere die Dauerhaftigkeit während des Gleitens auf einem Kopf zu verbessern, schlägt die japanische Patentveröffentlichung 57-3137 eine zusammengesetzte Schicht als magnetische Aufzeichnungsschicht vor, die durch Aufwachsen von säulenartigem ferromagnetischem Material auf einem nichtmagnetischen Substrat und durch Auffüllen der Lücken zwischen den ferromagnetischen Säulen mit einem organischen Polymer hergestellt wird. Eine zusammengesetzte Magnetschicht als magnetisches Aufzeichnungsmedium mit der gewünschten Koerzitivkraft kann jedoch nicht allein durch gleichzeitige Bedampfung mit dem organischen Polymer und dem ferromagnetischen Material erhalten werden, im Gegensatz zur Offenbarung der japanischen Patentveröffentlichung.
Andere Beispiele für Dokumente aus dem Stand der Technik sind DE-A-3 714 358 und US-A-4 072 781.
DE-A-3 714 358 beschreibt ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit einer organische Polymere enthaltenden Magnetschicht. Insbesondere werden Atomverhältnisse C/Co in einem Bereich von 10&supmin;&sup8; bis 10&supmin;² in der Magnetschicht von DE-A-3 714 358 beschrieben.
US-A-4 072 781 beschreibt ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit einer nichtmagnetisierbaren Unterlage, auf der eine durch autokatalytische Metallisierung gebildete magnetisierbare Schicht vorgesehen ist, wobei die magnetisierbare Schicht ein ferromagnetisches Metall enthält, das aus der aus Co, Co-Ni, Co-Fe und Co-Ni-Fe bestehenden Gruppe ausgewählt wird, wobei die Anteile größer als 50 Gew.-% Co, 0 bis 50 Gew.-% Ni, 0 bis 30 Gew.-% Fe, bezogen auf das Gesamtgewicht der magnetisierbaren Schicht sind; die magnetisierbare Schicht enthält ferner Phosphor in einem Anteil von 0,5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der magnetisierbaren Schicht, und mindestens ein unter Kupfer, Blei und Silizium ausgewähltes Element, in einem Anteil von 0,05 bis 1,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der magnetisierbaren Schicht.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Probleme der geringen Dauerhaftigkeit eines Mediums mit einer kontinuierlichen dünnen Schicht und einer geringen Koerzitivkraft eines zusammengesetzten Mediums beim Stand der Technik zu lösen und ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit geeigneter Koerzitivkraft und hervorragender Dauerhaftigkeit anzugeben.
Die Erfinder haben als Ergebnis ausgedehnter Studien und Versuche festgestellt, daß eine Magnetschicht hohe Koerzitivkraft und eine hervorragende Dauerhaftigkeit aufweist, die ein ferromagnetisches Material mit einem flächenzentrierten kubischen Gitter und mindestens ein unter Kohlenstoff, Si, Kohlenwasserstoffverbindungen und/oder Organosiliciumverbindungen ausgewähltes Material enthält. Die Magnetschicht kann anscheinend durch Umhüllen des ferromagnetischen Materials mit einem nichtmagnetischen Material, das aus mindestens einem von Kohlenstoff, Si, Kohlenwasserstoffverbindungen und Organosiliciumverbindungen ausgewählt ist, oder durch Abscheiden des nichtmagnetischen Materials an den Korngrenzen der ferromagnetischen Materialkörner eine hohe Koerzitivkraft aufweisen.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht, wie dies in Anspruch 1 offenbart ist, in einem magnetischen Aufzeichnungsmedium, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Magnetschicht aus einem ferromagnetischen Material mit einem flächenzentrierten kubischen Gitter, das aus Nickel und einer Nickelbasislegierung mit einem Nickelgehalt von mehr als 50 At.-% ausgewählt ist, und mindestens einem von Kohlenstoff, Silizium, einer Kohlenwasserstoffverbindung und einer Organosiliciumverbindung zusammengesetzt ist, wobei der Gehalt an Kohlenstoffatomen und/oder Siliziumatomen in der Magnetschicht 2 bis 30 At.-% ist. Wenn das Kohlenstoffatom und das Siliziumatom in Form von Kohlenwasserstoffverbindungen bzw. Organosiliciumverbindungen enthalten sind, muß der vorstehend genannte Bereich der Anteile bezüglich des Kohlenstoffatoms und Siliziumatoms erhalten bleiben. Wenn Kohlenstoff, Silizium, Kohlenwasserstoffverbindungen und Organosiliciumverbindungen sämtlich in der Magnetschicht enthalten sind, muß der Gehalt all dieser Materialien in den vorstehend genannten Bereich bezüglich des Kohlenstoffatoms und Siliziumatoms fallen. Unter 2 At.-% ist die Koerzitivkraft zu gering, wogegen über 30 At.-% die Magnetschicht nichtmagnetisch oder weichmagnetisch wird.
Die Erfinder haben ferner festgestellt, daß die Koerzitivkraft durch Vorsehen einer speziellen Zwischenschicht zwischen der Magnetschicht und dem nichtmagnetischen Substrat noch wesentlich verbessert werden kann.
Die Erfinder haben weiterhin festgestellt, daß ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit hoher Koerzitivkraft und hoher Dauerhaftigkeit mit einer Magnetschicht erhalten werden kann, die (a) ein ferromagnetisches Material mit einem flächenzentrierten kubischen Gitter und (b) ein Karbid und/oder Silizid des ferromagnetischen Materials und (c) amorphen Kohlenstoff und/oder amorphes Silizium und (d) eine Kohlenwasserstoffverbindung und/oder eine Organosiliciumverbindung enthält. Der Gehalt an Kohlenstoffatom und/oder Siliziumatom liegt ebenso im Bereich von 2 bis 30 At.-%.
Fe-, Co-, Ni-, usw. Karbide oder Silizide weisen eine höhere Härte auf, so daß die Härte anscheinend durch die Gegenwart von Karbiden und/oder Siliziden in der Magnetschicht im Mittel erhöht werden kann und auch die mechanische Dauerhaftigkeit im Vergleich zu den Medien mit kontinuierlichen dünnen Schichten wesentlich verbessert werden kann. In diesem Fall kann auch die Koerzitivkraft wesentlich verbessert werden, indem eine spezifische Zwischenschicht zwischen der Magnetschicht und dem nichtmagnetischen Substrat vorgesehen wird.
Die Magnetschicht kann durch gleichzeitige Abscheidung aus der Gasphase eines ferromagnetischen Materials mit einem flächenzentrierten kubischen Gitter und Kohlenstoffatomen und/oder Siliziumatomen und/oder Kohlenwasserstoffverbindungen und/oder Organosiliciumverbindungen gebildet werden. Die in der vorliegenden Erfindung verwendete Abscheidung aus der Gasphase schließt eine Abscheidung aus der Gasphase im Vakuum, Ionen-Plattierung mit Kathodenzerstäubung, HF-Ionenplattierung, Verfahren mit ionisierten Clusterstrahlen, Plasmapolymerisation, chemisches Wachstum aus der Gasphase, usw. ein. Falls Kohlenstoffatome und/oder Siliziumatome aus der Gasphase abgeschieden werden, ist insbesondere die zerstäubung vorzuziehen.
Die in der vorliegenden Magnetschicht verwendeten Kohlenwasserstoffverbindungen schließen organische Polymere wie synthetische Harzpolymere und polymerisierbare Monomere und Oligomere ein, die durch Polymerisation die organischen Polymere bilden, und sie schließen insbesondere Acrylmonomere und -oligomere wie Hydroxyethyl-Acrylat, Hexandioldiacrylat, Methyl-α-Chlor-Acrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Dipentanolhexacrylat, Trimethylolpropantridiethylenglycolacrylat, Urethanacrylat, usw. und durch UV- oder Elektronenstrahlen härtbare Harze dieser Acrylmonomere und -oligomere, Polyethylen, Polyethylenterephthalat, Polypropylen, Polystyrol, Polybutadien, Polycarbonat, Polyamid, Polyimid, Polymethylen (Polymethan), Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Polyfluorkohlenstoff-Polymere wie Polytetrafluorethylen ein.
Die in der Magnetschicht verwendeten Organosiliciumverbindungen schließen beispielsweise Siliconpolymere wie Siliconöl, usw. ein.
Die obengenannten Polymere können andere funktionelle Gruppen von Metallen, OH, Halogenen, Alkyl, usw. an den Seitenketten der Alkylkette aufweisen. Die organische Verbindung kann als Gas zugeführt und auf dem Substrat polymerisiert werden. Die für die Abscheidung aus der Gasphase verwendeten Polymere können bei der Abscheidung aus der Gasphase in Polymere mit geringem Molekulargewicht zersetzt werden. Das für die Abscheidung aus der Gasphase verwendete Polymer kann daher nicht mit dem organischen Polymer in der Magnetschicht bezüglich der atomaren oder molekularen Zusammensetzung übereinstimmen.
Ni liegt vorzugsweise, ob als einfache Substanz oder in Form einer Legierung, in einer nadelförmigen Struktur vor.
Wenn der Ni-Gehalt geringer als 30 At.-% ist, ist der Anteil an nichtmagnetischem Material, das zur magnetischen Trennung von Nickel oder einer Nickelbasislegierung dient, in der Magnetschicht eines magnetischen Aufzeichnungsmediums geringer, wodurch die magnetische Trennung ungenügend ist und die gewünschte Koerzitivkraft nicht mehr erreicht werden kann.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendete Ni-Basislegierung schließt Ni-Legierungen mit einem anderen Übergangsmetall oder anderen Übergangsmetallen, wie Ni-Fe, Ni-Co, Ni-Fe-Co, Ni-Mn, Ni-V, Ni-Ti, usw., Ni-Legierungen mit einem Seltenerdmetall oder Seltenerdmetallen, Ni- Legierungen, die Si, Ge, usw. enthalten, und teilweise oxidierte, nitrierte oder phosphorierte Ni- oder Ni- Basislegierungen ein.
Die vorliegende Magnetschicht enthält ein ferromagnetisches Material, mindestens ein Karbid und/oder Silizid des ferromagnetischen Materials und mindestens einen Bestandteil von amorphem Kohlenstoff und/oder amorphem Silizium und Kohlenwasserstoffverbindungen und/oder Organosiliciumverbindungen und sie kann mit XPS (Röntgenphotoelektronenspektroskopie) untersucht werden.
Da das vorliegende magnetische Aufzeichnungsmedium eine Magnetschicht aufweist, die mindestens einen Bestandteil von amorphem Kohlenstoff und/oder amorphem Silizium und Kohlenwasserstoffverbindungen und/oder Organosiliciumverbindungen enthält, weist das magnetische Aufzeichnungsmedium einen niedrigen Reibungskoeffizient auf. Insbesondere wenn C- oder Si-enthaltende Polymere dazu verwendet werden, um C oder Si in die Magnetschicht einzuführen, wirkt das Polymer in der Magnetschicht selbstschmierend, und das resultierende magnetische Aufzeichnungsmedium weist dann einen geringeren Reibungskoeffizient als die des magnetischen Aufzeichnungsmediums mit der kontinuierlichen dünnen Schicht und der Magnetschicht auf, die C und/oder Si enthält, die atomar als einfache Stoffe zugefügt wurden.
Die in dem vorliegenden magnetischen Aufzeichnungsmedium verwendbare Zwischenschicht besteht aus einem Material, dessen Gitterkonstante an der Grenzfläche zur Magnetschicht sich um weniger als 35 % von der Gitterkonstante des nadelförmigen Ni oder der nadelförmigen Ni-Basislegierung in der darauf vorgesehenen Magnetschicht an der Grenzfläche zur Zwischenschicht unterscheidet. Die Zwischenschicht ist insbesondere aus wenigstens einem von Ti, Sc, Zr, Ta, Ni, Ni-Legierungen, Elementen der 5. und 6. Periode der Gruppe VIII des Periodensystems, wie Ru, Rh, Pd, Os, Ir und Pt, und Elementen der Gruppe Ib des Periodensystems wie Cu, Ag, und Au, und vorzugsweise Ti zusammengesetzt.
Durch Vorsehen der Zwischenschicht können die magnetischen Eigenschaften verbessert werden. Der Grund für insbesondere die größere Koerzitivkraft konnte bis jetzt noch nicht geklärt werden. Der Bereich der Magnetschicht in der Nähe des Substrats, d.h. der anfängliche Wachstumsbereich, weist ohne das Vorsehen der Zwischenschicht keine ausgeprägten Korngrenzen auf, und auch der obere Bereich zeigt keine ausgeprägten nadelförmigen Kristallgrenzen, wenn die Struktur der Schicht im Querschnitt mit einem Transmissionselektronenmikroskop untersucht wird. Durch Vorsehen einer Zwischenschicht kann andererseits der Bereich des anfänglichen Wachstums über dem nadelförmigen Kristallbereich ausgeprägte Korngrenzen aufweisen, und auch die nadelförmigen Kristallgrenzen können über die ganze Dicke der Magnetschicht unterschieden werden. Es hat daher den Anschein, daß die Zwischenschicht das Wachstum des nadelförmigen Kristallbereichs in der auf ihr zu bildenden Magnetschicht fördert. Wenn mindestens eines von Ti, Sc, Zr, Ta, Ni, Ni-Legierungen, Elementen der 5. und 6. Periode der Gruppe VIII des Periodensystems, wie Ru, Rh, Pd, Os, Ir und Pt, und Elementen der Gruppe Ib des Periodensystems wie Cu, Ag und Au, auf einem Substrat gebildet werden, nimmt es bzw. nehmen sie eine säulenartige Struktur an, und der Säulendurchmesser ist in etwa so groß wie der Durchmesser der nadelförmigen Kristalle in der Magnetschicht auf der Zwischenschicht, und es hat daher den Anschein, daß die säulenförmigen Kristalle als Keime für das Wachstum der nadelförmigen Kristalle dienen und ihr Wachstum fördern.
Die Dicke der Zwischenschicht in dem vorliegenden magnetischen Aufzeichnungsmedium spielt in der vorliegenden Erfindung keine wesentliche Rolle und liegt allgemein in einem Bereich von 5 bis 200 nm. Unterhalb von 5 nm wirkt sie nicht genug fördernd auf das nadelförmige Nickelkristallwachstum, wogegen überhalb von 200 nm die fördernde Wirkung auf das Kristallwachstum gesättigt ist und eine größere Dicke die magnetische Aufzeichnungsschicht weniger ökonomisch macht.
Die Zwischenschicht kann grundsätzlich auch aus Legierungen, Verbindungen, Oxiden oder Nitriden zusammengesetzt sein.
Das magnetische Aufzeichnungsmedium mit einer Zwischenschicht kann durch Bildung einer Zwischenschicht auf einem nichtmagnetischen Substrat durch Abscheidung aus der Gasphase und anschließender gleichzeitiger Abscheidung eines ferromagnetischen Materials darauf, das aus Ni oder einer Ni-Basislegierung und mindestens einem von Kohlenstoff, Si, einer Kohlenwasserstoffverbindung und einer Organosiliciumverbindung durch Abscheidung aus der Gasphase hergestellt werden.
Wenn Ni oder eine Ni-Basislegierung als flächenzentriertes kubisches Material verwendet wird, kann eine gute Korrosionsbeständigkeit aufgrund der guten Korrosionsbeständigkeit von Ni selbst erhalten werden, es wird jedoch eine dünne Schicht aus Korrosionsprodukten, Oxid, Hydroxid, Sulfid, Chlorid, usw. auf der Oberfläche gebildet, wenn es unter den gegenwärtigen Umständen verwendet wird.
Durch die Bildung dieser Korrosionsprodukte werden die Gleiteigenschaften bezüglich des Kopfes verschlechtert. Daher ist es wünschenswert, eine feste Schutzschicht auf der Magnetschicht vorzusehen. Durch das Vorsehen der festen Schutzschicht wird der Reibungskoeffizient erhöht, und daher ist es vorzuziehen, eine Schmierschicht auf der festen Schutzschicht vorzusehen.
Die feste Schutzschicht kann aus Kohlenstoff, Ti, Siliziumoxid, Zirconiumdioxid, B, Siliziumnitrid, Bornitrid, Borkarbid oder Siliziumkarbid und ferner aus Oxiden oder Nitriden der in der Magnetschicht verwendeten Metalle, d.h. Ni oder Ni-Basislegierungen, zusammengesetzt sein. Die feste Schutzschicht kann durch Abscheidung aus der Gasphase im Vakuum, Sputtern, Ionenplattierung, HFlonenpiattierung, chemischem Wachstum aus der Gasphase und Plasmapolymerisation gebildet werden. Eine feste SiO-Schutzschicht kann insbesondere auch durch Spincoating oder Sprühbeschichtung auf Basis chemischer Reaktionen gebildet werden.
Ein Schmiermittel zur Verwendung bei der Bildung der Schmierschicht kann ein aliphatisches Schmiermittel, ein Schmiermittel auf Fluorbasis oder dergleichen sein. Das aliphatische Schmiermittel umfaßt gesättigte lineare Fettsäuren wie Caprinsäure, Stearinsäure, Behensäure, n-Hentriacontansäure, usw., ungesättigte Fettsäuren wie Lindersäure, Ölsäure, Linolsäure, usw., Metallsalze der vorstehend genannten Fettsäuren wie Metallseife, Alkohole, Fettsäureamide, usw. Es können sowohl primäre, sekundäre, tertiäre sowie quaternäre aliphatische Säureamide verwendet werden. Ferner können auch Ester der obengenannten Fettsäuren mit ein- oder mehrwertigen Alkoholen, d.h. Fettsäureester verwendet werden. Diese Schmiermittel können einzeln oder in Gemisch verwendet werden.
Das Schmiermittel auf Fluorbasis ist vorzugsweise ein Polyfluorcarbonschmiermittel, insbesondere Perfluorpolyether.
Das Schmiermittel kann in einem nassen Verfahren wie Eintauchen, Spincoating, Spritzbeschichtung, Langmuir- Blodgett-Verfahren, Photogravüredruck, usw. oder durch Abscheidung aus der Gasphase im Vakuum gebildet werden. Wenn das Schmiermittel für VTR-Bänder verwendet wird, wird eine Schmierschicht auf der Rückseite des Bandes vorab gebildet, und kann dann auf die Vorderseite, d.h. auf die feste Schutzschicht überführt werden, wenn das Band um die Rolle gewickelt wird.
Die Dicke der festen Schutzschicht beträgt vorzugsweise mindestens 5 nm und die Dicke der Schmierschicht vorzugsweise mindestens 1 nm. Die Gesamtdicke der festen Schutzschicht und der Schmierschicht beträgt vorzugsweise höchstens 50 nm. Wenn die Dicke der festen Schutzschicht geringer als 5 nm und die Dicke der Schmierschicht geringer als 1 nm ist, wird die Dauerhaftigkeit der einzelnen Schichten vermindert, und wenn die Gesamtdicke der beiden Schichten 50 nm übersteigt, vergrößert sich der Raumverlust.
Um die Haftung der Schmierschicht zu vergrößern&sub1; ist es wünschenswert, den Oberflächenbereich der festen Schutzschicht zu oxidieren oder zu nitrieren.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines magnetischen Aufzeichnungsmediums nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Querschnitt.
Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht eines magnetischen Aufzeichnungsmediums mit einer Zwischenschicht nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Querschnitt.
Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht eines magnetischen Aufzeichnungsmediums mit einer festen Schutzschicht und einer Schmierschicht nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Querschnitt.
Fig. 4 bis 11 sind schematische Ansichten von Vorrichtungen zur Herstellung von erfindungsgemäßen magnetischen Aufzeichnungsmedien.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Struktur des vorliegenden magnetischen Aufzeichnungsmediums wird im folgenden detailliert unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 3 beschrieben, die schematisch seine Strukturen im Querschnitt zeigen.
Wie in Fig. 1 gezeigt, wird eine Magnetschicht 2 auf einem nichtmagnetischen Substrat 1 gebildet und besteht aus nadelförmigen ferromagnetischen Kristallen 3A mit flächenzentriertem kubischem Gitter, die im wesentlichen senkrecht auf dem Substrat 1 aufgewachsen sind. Mindestens ein nichtmagnetisches Material 4 aus C, Si, Kohlenstoffverbindungen und Polysiliziumverbindungen werden in den Spalten zwischen den nadelförmigen ferromagnetischen Kristallen 3A abgeschieden.
Fig. 2 zeigt, daß eine Zwischenschicht 5 zwischen dem nichtmagnetischen Substrat 1 und der Magnetschicht 2 vorgesehen ist. Wenn die Magnetschicht 2 auf der Zwischenschicht 5 gebildet wird, wird die Bildung feiner Kristallkörner 3B im unteren Bereich (anfänglichen Wachstumsbereich) der Magnetschicht unterdrückt, so wie dies in Fig. 2 im Vergleich zu Fig. 1 gezeigt ist, und gute nadelförmige Kristalle können gebildet werden.
Fig. 3 ist eine schematische Ansicht des magnetischen Aufzeichnungsmediums aus Fig. 1 im Querschnitt, das ferner ein Laminat aus einer festen Schutzschicht 6 und einer Schmierschicht 7 auf der Magnetschicht 2 aufweist.
Das nichtmagnetische Substrat zur Verwendung in dem vorliegenden magnetischen Aufzeichnungsmedium umfaßt beispielsweise Polymerschichten wie Schichten aus Polyimid, Polyethylenterephthalat, usw., Glasplatten, keramische Platten, Metaliplatten wie Aluminiumplatten, anodisch oxidierte Aluminiumplatten, Messingplatten, usw., Si- Einkristallscheiben, Si-Einkristallscheiben mit einer wärmeoxidierten Oberfläche, usw. Das nichtmagnetische Substrat kann ferner, falls nötig mit einer Poliergrundschicht, wie einer Legierungsschicht auf Nickel-Phosphor- Basis, einer "Alumit"-behandelten Schicht, usw. für das Polieren der Oberfläche oder zur Gefügebildung versehen werden.
Das magnetische Aufzeichnungsmedium umfaßt verschiedene Ausführungsformen, die mit einem Magnetkopf in Gleitkontakt gebracht werden können, wie magnetische Bänder oder magnetische Scheiben auf der Basis von synthetischen Harzschichten wie Polyesterschichten, Polyimidschichten, usw., magnetische Scheiben oder magnetische Trommeln auf der Basis von Scheiben oder Trommeln aus synthetischen Harzschichten, Aluminiumblech, Glasplatten, usw.

BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben.

Beispiele 1 bis 6

Mit einer Vorrichtung zum Hochfrequenzsputtern, die eine Vakuumkammer 12, die mit einem Ar-Gaseinlaß 14 über ein Ventil 13 und einem System zur Vakuumerzeugung 16 ausgestattet ist, wobei ein Substrathalter 11 und ein Target 8 an gegenüberliegenden Seiten in der Vakuumkammer 12 vorgesehen und elektrisch miteinander über eine Hochfrequenzspannungsquelle 15 verbunden sind, wie in Fig. 4 gezeigt, wurden Schichten aus Ni-C (Beispiel 1) , Ni-Si (Beispiel 2) , (NiCo)-C (Beispiel 3) , (NiCo)-Si (Beispiel 4), (NiFe)-C (Beispiel 5) bzw. (NiFe)-Si (Beispiel 6) auf dem Substrat 10 auf dem Substrathalter 11 unter den folgenden Bedingungen abgeschieden:
1. Ferromagnetisches Target 8: (a) Ni
(b) Ni&sub8;&sub0;Co&sub0;
(c) Ni&sub9;&sub0;Fe&sub1;&sub0;
Auf jedem ferromagnetische Target 8 aus (a) , (b) , oder (c) , wurden C- oder Si-Chips 9 mit Abmessungen von 2 mm x 2 mm x 1 mm so angebracht, daß das Oberflächenverhältnis von S:S', die dem Ar-Sputtergas ausgesetzt sind, 1:2 sein kann, wobei 5 der Oberflächenbereich des ferromagnetischen Metalltargets 8 und S' der Oberflächenbereich der C- oder Si-Chips 9 ist.
2. Substrat 10: Glas
3. Sputtergas und -druck: Ar-Gas, 1,33 Pa (10 mTorr)
4. Eingangsleistung: 1,5 kW (13,5 MHZ)
5. Substrattemperatur: Vor dem Sputtern Raumtemperatur
6. Schichtdicke: 0,5 µm

Beispiel 7

Mit einer Vorrichtung zur Abscheidung aus der Gasphase im Vakuum, die eine Vakuumkammer 27 enthält, die mit einem System zur Vakuumerzeugung 28, einem Substrathalter 25 mit einer Substratheizung 26 und einem Substrat 24, einem Tiegel 21 für ferromagnetisches Material und einem Kohlenstoffstab 22, der mit einer Gleichstromhochspannungsquelle 23 verbunden ist, wie in Fig. 5 gezeigt, ausgestattet ist, wurde auf dem Substrat 24 eine Ni-C-Schicht gebildet. Ni wurde als ferromagnetisches Material in den Tiegel 21 gelegt und durch Heizen mit einer Elektronenkanone einer Abscheidung aus der Gasphase im Vakuum unterworfen, wogegen C aus der Gasphase im Vakuum von dem Kohlenstoffstab 22 durch elektrische Bogenentladung abgeschieden wurde. Die Bedingungen bei der Abscheidung aus der Gasphase waren folgende:
1. Substrat 24: eine Glasplatte
2. Substrattemperatur: 100 ºC
3. Abscheidungsraten aus der Gasphase: Ni 2 nm/s C 0,5 nm/s
4. Vakuumgrad: 0,00133 Pa (1,0 x 10&supmin;&sup5; Torr) während der Abscheidung aus der Gasphase
5. Schichtdicke: 0,5 mm

Beispiel 8

Mit einer Vorrichtung zur Abscheidung aus der Gasphase im Vakuum, die eine Vakuumkammer 36 enthält, die mit einem System zur Vakuumerzeugung 37, einem Substrathalter 34 mit einer Substratheizung 35 und einem Substrat 33, einem Tiegel 32 für Si und einem Tiegel 31 für ein ferromagnetisches Metall, wie in Fig. 6 gezeigt, ausgestattet ist, wurde eine Ni-Si-Schicht auf dem Substrat 33 gebildet. Sowohl Ni als auch Si wurden durch Heizen mit Elektronenkanonen aus der Gasphase im Vakuum abgeschieden. Die Bedingungen bei der Gasphasenabscheidung waren folgende:
1. Substrat 33: Glas
2. Substrattemperatur: 100 ºC
3. Abscheidungsraten aus der Gasphase: Ni 2 nm/s Si 0,3 nm/s
4. Vakuumgrad: 0,002 Pa (1,5 x 10&supmin;&sup5; Torr) während der Abscheidung aus der Gasphase
5. Schichtdicke: 0,5 µm
Die magnetischen Eigenschaften der in den vorangegangenen Beispielen 1 bis 8 hergestellten magnetischen Aufzeichnungsmedien wurden mit einem Schwingprobenmagnetometer und die Zusammensetzung der Magnetschichten wurde mit XPS-Analyse bestimmt. Die Ergebnisse der Messungen sind in der nachfolgenden Tabelle 1 zusammengefaßt. Tabelle 1 Koerzitivkraft (Oe) Rechteckigkeitsverhältnis Beispiel Zusammensetzung der Magnetschicht* Sättigungsmagnetisierung (G)
Anmerkungen:*
(a) Ni0,9C0,1
(b) Ni0,85Si0,15
(c) (Ni0,78Co0,22)0,87C0,13
(d) (Ni0,79Co0,21)0,85Si0,15
(e) (Ni0,86Fe0,14)0,9C0,1
(f) (Ni0,87Fe0,13)0,88Si0,2
(g) Ni0,86C0,14
(h) Ni0,87Si0,13
Die vorhergehenden Zusammensetzungen sind alle in Atomverhältnissen der Bestandteilsatome angegeben.
Aus den Ergebnissen von Tabelle 1 ist ersichtlich, daß alle magnetischen Aufzeichnungsmedien der vorliegenden Erfindung senkrechte magnetische Aufzeichnungsmedien sind.

Beispiele 9 bis 12

Mit einer Vorrichtung zur Abscheidung aus der Gasphase im Vakuum, die eine Vakuumkammer 46 enthält, die mit einem System zur Vakuumerzeugung 47, einem Substrathalter 44 mit einer Substratheizung 45 und einem Substrat 43, einem Tiegel 42 für ein organisches Polymer und einem Tiegel 41 für ein ferromagnetisches Metall, wie in Fig. 7 gezeigt, ausgestattet ist, wurden C und Si in Form von Polymeren eingeführt, und durch gleichzeitige Abscheidung aus der Gasphase von Ni und einem organischen Polymer unter den folgenden Bedingungen wurde eine Schicht durch Abscheidung aus der Gasphase auf dem Substrat 43 gebildet, wobei Ni durch Heizen mit einer Elektronenkanone und das organische Polymer durch Widerstandsheizung aus der Gasphase abgeschieden wurden:
1. Organisches Polymer: Polyethylen (Beispiel 9), modifiziertes Polyethylen, in dem einige -H durch -COOH und -OH substituiert wurden (Beispiel 10), Polypropylen (Beispiel 11), und Siliconöl (Beispiel 12)
2. Substrat 43: Glas und Polyethylenterephthalat(PET)- schichten (Dicke: 50 µm)
3. Substrattemperatur: 50 ºC
4. Abscheidungsraten aus der Gasphase: Ni 2,5 nm/s organisches Polymer 0,1 nm/s
5. Vakuumgrad: 0,00267 Pa (2,0 x 10&supmin;&sup5; Torr) während der Abscheidung aus der Gasphase
Die magnetischen Eigenschaften und Zusammensetzungen der in den vorhergehenden Beispielen 9 bis 12 hergestellten magnetischen Aufzeichnungsmedien wurden untersucht. Die Ergebnisse der Messungen sind in der nachfolgenden Tabelle 2 gezeigt, wobei die magnetischen Eigenschaften mit einem Schwingprobenmagnetometer und die Zusammensetzung der Magnetschichten durch XPS-Analyse bestimmt wurden, und wobei die Zusammensetzung der Magnetschichten durch Atomverhältnisse der Bestandteilsatome Ni, C und Si dargestellt sind. Tabelle 2 Koerzitivkraft (Oe) Rechteckigkeitsverhältnis Beispiel Organisches Polymer Zusammensetzung der Magnetschicht* Sättigungsmagnetisierung (G) Polyethylen Mofifiziertes Polyethylen Polypropylen Siliconöl
Anmerkungen: In den Spalten für die Zusammensetzung der Magnetschicht bedeuten:
(i) Ni0,85C0,15
(j) Ni0,87C0,13
(k) Ni0,84C0,16
(l) Ni0,85C0,05Si0,10
In den Spalten für die Sättigungsmagnetisierung, die Koerzitivkraft, und das Rechteckigkeitsverhältnis bezieht sich die obere Zeile auf das Glassubstrat und die untere Zeile auf die PET-Schicht.
Es ist aus den Ergebnissen von Tabelle 2 ersichtlich, daß alle in den Beispielen 9 bis 12 hergestellten erfindungsgemäßen magnetischen Aufzeichnungsmedien Aufzeichnungsmedien mit senkrechter Magnetisierung sind. Es wurde durch XPS-Analyse ferner festgestellt, daß C und Si in den Magnetschichten der magnetischen Aufzeichnungsmedien in Form von (a) Ni-C und Ni-Si und (b) Kohlenwasserstoffverbindungen und Siliconverbindungen vorliegen.

Beispiele 13 und 14

Mit einer Vorrichtung zur Hochfrequenzionenplattierung, die eine Vakuumkammer 71 enthält, die mit einem System zur Vakuumerzeugung 72, einem Substrathalter 54 mit einer Substratheizung 55 und einem Substrat 53, wobei der Substrathalter 54 elektrisch über eine Gleichstromquelle 58 mit der Vakuumkammer 71 verbunden ist, einer Hochfrequenzelektrode 56, die über eine Hochfrequenzquelle 57 mit der Vakuumkammer 71 verbunden ist, einer Zufuhrleitung 60 für das Monomer über ein Ventil 59, einem Tiegel 51 für ein ferromagnetisches Metall und einem Tiegel 52 für ein organisches Polymer, die unter der Hochfrequenzelektrode 56 vorgesehen sind, wie in Fig. 8 gezeigt, ausgestattet ist, wurden Schichten durch Abscheidung aus der Gasphase durch gleichzeitige Abscheidung aus der Gasphase eines NiCo-Polymers unter den folgenden Bedingungen der Abscheidung aus der Gasphase hergestellt, wobei die NiCo- Legierung durch Heizen mit einer Elektronenkanone und das Polymer durch Widerstandsheizung aus der Gasphase abgeschieden wurden:
1. Ferromagnetisches Metall: Ni&sub8;&sub0;Co&sub0;-Block
Polymer: Polyethylen (Beispiel 13) Polystyrol (Beispiel 14)
2. Substrat 53: Glas und Polyethylenterephthalat(PET)--s schichten (Dicke: 10 µm)
3. Substrattemperatur: Raumtemperatur
4. Abscheidungsraten aus der Gasphase: Ni-Co 3 nm/s Polymer 0,2 nm/s
5. Vakuumgrad: 0,00267 Pa (2,0 x 10&supmin;&sup5; Torr) während der Abscheidung aus der Gasphase
6. Am Substrat anliegende Spannung: -500 V

Beispiele 15 und 16

Mit der in den Beispielen 13 und 14 verwendeten Vorrichtung wurden Schichten durch Abscheidung aus der Gasphase unter den gleichen Bedingungen wie in Beispielen 13 und 14 hergestellt, es wurde jedoch anstelle des Polymers ein gasförmiges Monomer durch die Monomerzuführleitung 60 eingeführt und zur Bildung eines Polymers polymerisiert. Die zugeführten Monomere waren Benzol (Beispiel 15) und Ethylen (Beispiel 16).
Die magnetischen Eigenschaften der in den Beispielen 15 und 16 hergestellten magnetischen Aufzeichnungsmedien und die Zusammensetzungen der Magnetschichten sind in der folgenden Tabelle 3 dargestellt, wobei die magnetischen Eigenschaften mit einem Schwingprobenmagnetometer und die Zusammensetzungen der Magnetschichten durch XPS-Analyse bestimmt wurden. Die Zusammensetzungen der Magnetschichten werden durch Atomverhältnisse von Ni, Co und C angegeben. Tabelle 3 Koerzitivkraft (Oe) Rechteckigkeitsverhältnis Beispiel Organisches Polymer Zusammensetzung der Magnetschicht* Sättigungsmagnetisierung (G) Polyethylen Polystyrol Benzol Ethylen
Anmerkungen: In den Spalten für die Zusammensetzung der Magnetschicht bedeuten:
(m) (Ni0,78C0,22)0,85C0,15
(n) (Ni0,78C0,22)0,84C0,16
(o) (Ni0,77Co0,23)0,86C0,14
(p) (Ni0,79Co0,21)0,85C0,15
In den Spalten für die Sättigungsmagnetisierung, die Koerzitivkraft, und das Rechteckigkeitsverhältnis bezieht sich die obere Zeile auf das Glassubstrat und die untere Zeile auf die PET-Schichtsubstrat.
Diese Ergebnisse zeigen, daß alle in den Beispielen 13 bis 16 hergestellten magnetischen Aufzeichnungsmedien Aufzeichnungsmedien mit senkrechter Magnetisierung sind. Durch XPS-Analyse wurde ferner festgestellt, daß Kohlenstoff in den Schichten der magnetischen Aufzeichnungsmedien aus Beispiel 13 und 14 in Form von (a) Karbiden der NiCo-Legierung und (b) Kohlenwasserstoffverbindungen und in den Schichten aus Beispiel 15 und 16 in Form von (a) Karbiden der NiCo-Legierung, (b) Kohlenwasserstoffverbindungen und (c) amorphem Kohlenstoff vorlag.

Beispiele 17 bis 19

Eine in den Beispielen 1 bzw. 2 gezeigte Ni-C-Schicht und Ni-Si-Schicht und eine in Beispiel 9 gezeigte Ni-Polyethylenschicht wurden in rechteckiger Form, 5 cm lang x 1 cm breit, auf einem Polyethylenterephthalat(PET)- schichtsubstrat (Dicke 40 µm) unter den Bedingungen bei der Abscheidung aus der Gasphase aus Beispiel 1, 2 und 9 hergestellt.

Vergleichsbeispiel 1

Mit der gleichen Vorrichtung zur Abscheidung aus der Gasphase im Vakuum aus Fig. 7 wurde eine CoCr-Schicht bis zu einer Dicke von 0,2 µm auf einem Substrat unter den folgenden Bedingungen hergestellt, wobei CoCr durch Heizen mit einer Elektronenkanone aus der Gasphase abgeschieden wurde:
1. Block: Co80Cr20 (Gew.-%)
2. Substrat: Polyimidschicht (Dicke: 40 µm; Größe: 50 cm x 1 cm)
3. Abscheidungsrate aus der Gasphase: 2 nm/s
4. Vakuumgrad: 0,00067 Pa (5,0 x 10&supmin;&sup6; Torr)
5. Substrattemperatur: 150 ºC

Vergleichsbeispiel 2

Mit der gleichen Vorrichtung zur Abscheidung aus der Gasphase im Vakuum aus Fig. 7 wurde eine Schicht so wie in Vergleichsbeispiel 1 aus der Gasphase abgeschieden, wobei jedoch zunächst eine Cr-Schicht bis zu einer Dicke von 0,05 µm auf dem Substrat und anschließend eine CoCr- Schicht bis zu einer Dicke von 0,2 µm darauf aus der Gasphase abgeschieden wurde. Die Bedingungen bei der Cr- Abscheidung aus der Gasphase waren folgende:
1. Abscheidungsrate aus der Gasphase: 2 nm/s
2. Substrattemperatur: 150 ºC
3. Vakuumgrad: 0,00067 Pa (5,0 x 10&supmin;&sup6; Torr)
Die magnetischen Eigenschaften der in den Vergleichsbeispielen 1 und 2 hergestellten magnetischen Aufzeichnungsmedien wurde mit einem Schwingprobenmagnetometer gemessen. Die Ergebnisse der Messungen sind in der folgenden Tabelle 4 aufgelistet. Tabelle 4 Koerzitivkraft (Oe) Rechteckigkeitsverhältnis Vergleichsbeispiel Sättigungsmagnetisierung (G)
Aus diesen Ergebnissen ist ersichtlich, daß die magnetischen Aufzeichnungsmedien der Vergleichsbeispiele 1 und 2 ein Aufzeichnungsmedium mit senkrechter Magnetisierung bzw. ein Aufzeichnungsmedium mit einer Magnetisierung in der Ebene auf der Basis von CoCr sind.
Die Laufeigenschaft und Dauerhaftigkeit der magnetischen Aufzeichnungsmedien aus den Beispielen 17 bis 19 und aus den Vergleichsbeispielen 1 und 2 wurden auffolgende Weise bestimmt. Eine Nadel aus rostfreiem Stahl (Durchmesser 4 mm, mit einem Schleifmaterial mit einer Oberflächenrauhigkeit von # 2000 poliert) wurde mit dem magnetischen Aufzeichnungsmedium unter einer Last von 20 g in Kontakt gebracht und einem Gleiten mit einer Geschwindigkeit von 1,7 cm/s mit bis zu 100 Durchgängen unterworfen, um die Reibungskraft während des Gleitens und das Auftreten von Defekten auf der Oberfläche nach dem Gleiten zu bestimmen.
Die Änderungen im Reibungskoeffizienten der magnetischen Aufzeichnungsmedien aus den Beispielen 17 bis 19 und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 werden in der folgenden Tabelle 5 gezeigt. Tabelle 5 Reibungskoeffizient (Zahl der Durchgänge) Beispiel Vergleichs Beispiel
Anmerkungen: "-" in Tabelle 5 bedeutet, daß die Messung nicht durchgeführt werden konnte.
Der Grad an Vertiefungen nach 100 Durchgängen zeigte sich auf der Gleitfläche des magnetischen Aufzeichnungsmediums aus Beispiel 17 in Form eines Vertiefungsstreifens, in Form eines Vertiefungsstreifens und einer anderen kleinen Vertiefung auf der Gleitfläche des magnetischen Aufzeichnungsmediums aus Beispiel 18, und in Form von drei Vertiefungsstreifen auf der Gleitfläche des magnetischen Aufzeichnungsmediums aus Beispiel 19, wogegen in beiden Fällen der magnetischen Aufzeichnungsmedien der Vergleichsbeispiele 1 und 2 die Magnetschicht nach 10 Durchgängen abgeschält wurde und die Messung des Reibungskoeffizienten nicht durchgeführt werden konnte.
Es ist aus den vorstehenden Ergebnissen ersichtlich, daß die magnetischen Aufzeichnungsmedien der vorliegenden Erfindung sich in der Laufeigenschaft und der mechanischen Dauerhaftigkeit auszeichnen.

Beispiele 20 bis 22

Mit der gleichen Vorrichtung zur Abscheidung aus der Gasphase im Vakuum aus Fig. 7 wurde eine (NiCo)-Polyethylenschicht auf einem Substrat durch gleichzeitige Abscheidung aus der Gasphase im Vakuum einer NICO-Legierung und von Polyethylen unter den folgenden Bedingungen gebildet:
1. Ferromagnetisches Material: NiCo-Legierung
2. Polymer: Polyethylen (mittleres Molekulargewicht: 1000)
3. Substrat: Glas
4. Substrattemperatur: 150 ºC
5. Abscheidungsraten aus der Gasphase: NiCo 2 nm/s Polyethylen 0,1 nm/s
6. Vakuumgrad: 0,000067 Pa (5,0 x 10&supmin;&sup7; Torr) maximal vor der Abscheidung aus der Gasphase und 0,00133 - 0,00267 Pa (1,0 - 2,0 x 10&supmin;&sup5; Torr) während der Abscheidung aus der Gasphase
NiCo wurde durch Heizen mit einer Elektronenkanone und Polyethylen durch Widerstandsheizung aus der Gasphase abgeschieden. Durch Verändern der Zusammensetzung der NiCo- Legierung für die Abscheidung aus der Gasphase im Vakuum wurden (Ni1-xCox)-Polyethylenschichten mit x = 0,2, 0,4, und 0,6 hergestellt. Die Kohlenstoffkonzentration betrug 5 At.-%.

Vergleichsbeispiele 3 und 4

Es wurden (Ni1-xCox)-Polyethylenschichten mit x = 0,8 und 1,0 durch Andern der Zusammensetzung des ferromagnetischen Blocks für die Abscheidung aus der Gasphase im Vakuum unter den gleichen Bedingungen wie in den Beispielen 20 bis 22 hergestellt. Die Kohlenstoffkonzentration der Schichten betrug 5 At.-%.

Beispiele 23 bis 29

Unter den gleichen Bedingungen wie in den Beispielen 20 bis 22 wurden Ni-Polyethylenschichten mit Kohlenstoffkonzentrationen von 2, 4, 6, 8, 10, 20 und 30 At.-% in der Magnetschicht hergestellt, mit dem Unterschied, daß Ni als ferromagnetisches Metall verwendet wurde und die Rate der Abscheidung des Polymers aus der Gasphase verändert wurde.

Vergleichsbeispiele 5 bis 8

Unter den gleichen Bedingungen wie in den Beispielen 23 bis 29 wurden Ni-Polyethylenschichten mit Kohlenstoffkonzentrationen von 0,5, 1, 40 und 60 At.-% hergestellt, mit dem Unterschied, daß die Dampfabscheidungsrate des Polymers verändert wurde.
Die magnetischen Eigenschaften der magnetischen Aufzeichnungsmedien aus den Beispielen 20 bis 22 und den Vergleichsbeispielen 3 und 4 wurden mit einem Schwingprobenmagnetometer bestimmt. Die Ergebnisse dieser Messungen sind in der nachfolgenden Tabelle 6 gezeigt. Koerzitivkraft (Oe) Rechteckigkeitsverhältnis Sättigungsmagnetisierung (G) Beispiel Vergleichsbeispiel Anmerkungen: "X" bedeutet x in Ni1-xCox.
Die magnetischen Eigenschaften der magnetischen Aufzeichnungsmedien aus den Beispielen 23 bis 29 und den Vergleichsbeispielen 5 bis 8 wurden ebenso mit einem Schwingprobenmagnetometer bestimmt. Die Ergebnisse der Messungen sind in der nachfolgenden Tabelle 7 gezeigt. Tabelle 7 Koerzitivkraft (Oe) Rechteckigkeitsverhältnis Beispiel Kohlenstoffkonzentration (At.-%) Sättigungsmagnetisierung (G) Vergleichsbeispiel
Es ist aus den Ergebnissen der vorstehenden Tabellen 6 und 7 ersichtlich, daß magnetische Aufzeichnungsmedien mit für das magnetische Aufzeichnungsmedium geeigneter Koerzitivkraft dadurch erhalten werden können, daß der Ni-Gehalt mindestens 30 At.-% und die Kohlenstoffkonzentration der Magnetschicht 2 bis 30 At.-% beträgt.

Beispiele 30 bis 43

Mit einer Vorrichtung zur Abscheidung aus der Gasphase im Vakuum, die eine Vakuumkammer 86 enthält, die mit einem System zur Vakuumerzeugung 87, einem Substrathalter 84 mit einem Substrat 85, einem Tiegel 81 für ein ferromagnetisches Metall, einem Tiegel 82 für ein organisches Polymer und einem Tiegel 83 für ein Material für die Zwischenschicht ausgestattet ist, wurde eine Zwischenschicht auf dem Substrat 85 aus einem Material für die Bildung der Zwischenschicht wie Ta, Sc, Zr, Ti, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Cu, Ag, Au oder Ni im Tiegel 83 gebildet, und anschließend wurde eine Ni-Polyethylenschicht auf der Zwischenschicht aus Ni und Polyethylen in den Tiegeln 81 bzw. 82 durch gleichzeitige Abscheidungen aus der Gasphase im Vakuum von Ni und Polyethylen unter den folgenden Bedingungen gebildet:
1. Ferromagnetisches Material: Ni
2. Polymer: Polyethylen
3. Material für die Bildung der Zwischenschicht: Ta, Sc, Zr, Ti, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Cu, Ag, Au oder Ni
4. Substrat: Polyimid (Dicke: 50 µm)
5. Substrat temperatur: Raumtemperatur
6. Abscheidungsraten aus der Gasphase: Zwischenschicht 2 nm/s Ni 2nm/s Polymer 0,1 nm/s
7. Vakuumgrad: 0,00067 Pa (5,0 x 10&supmin;&sup6; Torr) während der Bildung der Zwischenschicht, 0,00133 - 0,00267 Pa (1,0 - 2,0 x 10&supmin;&sup5; Torr) während der Bildung der Ni-Polyethylenschicht
Ni und das Material zur Bildung der Zwischenschicht wurden durch Heizen mit Elektronenkanonen und das Polyethylen durch Widerstandsheizung aus der Gasphase abgeschieden.

Beispiele 44 bis 48

Es wurden magnetische Aufzeichnungsmedien unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 30 hergestellt, mit dem Unterschied, daß eine NiCo-Legierung (90 Gew.-% Ni-10 Gew.-% Co als Block) als ferromagnetisches Material und Ti, Ta, Sc, Cu, Ni und Co als Material zur Bildung der Zwischenschicht verwendet wurden.

Vergleichsbeispiel 9

Es wurde ein magnetisches Aufzeichnungsmedium durch direkte Bildung der Ni-Polyethylenschicht auf dem Substrat unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 30 hergestellt, mit dem Unterschied, daß keine Zwischenschicht gebildet wurde.

Vergleichsbeispiel 10

Es wurde ein magnetisches Aufzeichnungsmedium durch direkte Bildung einer NiCo-Polyethylenschicht auf dem Substrat unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 44 hergestellt, mit dem Unterschied, daß keine Zwischenschicht gebildet wurde.
Die magnetischen Eigenschaften der magnetischen Aufzeichnungsmedien aus den Beispielen 30 bis 43 und dem Vergleichsbeispiel 9 wurden mit einem Schwingprobenmagnetometer (VSM) gemessen. Die Ergebnisse der Messungen sind in der nachfolgenden Tabelle 8 gezeigt. Tabelle 8 Material zur Bildung der Zwischenschicht Sättigungsmagnetisierung (G) Koerzitivkraftsenkrecht (Oe) Koerzitivkraft in der Ebene (Oe) Beispiel Vergleichsbeispiel
Aus den Ergebnissen aus Tabelle 8 ist ersichtlich, daß die magnetischen Aufzeichnungsmedien mit einer Zwischenschicht eine hohe senkrechte Koerzitivkraft und damit hervorragende Eigenschaften als magnetisches Aufzeichnungsmedium aufweisen. Wenn Ni als Material zur Bildung der Zwischenschicht verwendet wird, hat das magnetische Aufzeichnungsmedium eine höhere Koerzitivkraft in der Ebene, da Ni eine magnetische dünne Schicht mit einer Magnetisierung in der Ebene bildet, und das Medium weist eine höhere senkrechte Koerzitivkraft auf, und daher werden die magnetischen Eigenschaften des magnetischen Aufzeichnungsmediums selbst verbessert.
Die magnetischen Eigenschaften der magnetischen Aufzeichnungsmedien aus den Beispielen 44 bis 48 und dem Vergleichsbeispiel 10 wurden ebenso gemessen, und die Ergebnisse der Messungen sind in der nachfolgenden Tabelle 9 gezeigt. Tabelle 9 Material zur Bildung der Zwischenschicht Sättigungsmagnetisierung (G) Koerzitivkraftsenkrecht (Oe) Koerzitivkraft in der Ebene (Oe) Beispiel Vergleichsbeispiel
Es ist aus den Ergebnissen der Tabelle 9 ersichtlich, daß die magnetischen Aufzeichnungsmedien mit einer Zwischenschicht unter der magnetischen NiCo-Polyethylenschicht eine höhere senkrechte Koerzitivkraft aufweisen und die Eigenschaften als magnetische Aufzeichnungsmedien verbessert sind. Wenn die NiCo-Legierung als Material zur Bildung der Zwischenschicht verwendet wird, weist das magnetische Aufzeichnungsmedium eine größere Koerzitivkraft in der Ebene auf, da die NiCo-Legierung eine magnetische dünne Schicht mit einer Magnetisierung in der Ebene bildet, das Medium selbst hat jedoch eine höhere senkrechte Koerzitivkraft, und daher werden die magnetischen Eigenschaften der magnetischen Aufzeichnungsschicht selbst verbessert.
Es ist aus den vorhergehenden Ergebnissen ersichtlich, daß das Kristaliwachstum des ferromagnetischen Materials durch die Bildung einer Zwischenschicht aus einem speziellen Material auf einem Substrat und anschließende Bildung einer Magnetschicht durch gleichzeitige Abscheidung aus der Gasphase eines ferromagnetischen Materials und eines organischen Polymers gefördert wird und magnetische Aufzeichnungsmedien mit hervorragenden senkrechten Magnetisierungseigenschaften erhalten werden können.

Beispiele 49 bis 53

Mit einer Vorrichtung zur Abscheidung aus der Gasphase im Vakuum, die eine Vakuumkammer 96 enthält, die mit einem System zur Vakuumerzeugung 97 und einer Gaszuführleitung 98 über ein Ventil 99, einem Substrathalter 95 mit einem Substrat 94 und einem Tiegel 91 für ein ferromagnetisches Material, einem Tiegel 92 für ein organisches Polymer und einem Tiegel 93 für eine feste Schutzschicht, wie in Fig. 10 gezeigt ausgestattet ist, wurden eine dünne magnetische Ni-Polyethylenschicht mit senkrechter Magnetisierung bis zu einer Dicke von 0,2 µm auf einem Polyethylenterephthalat(PET)substrat (Dicke: 20 JLM; Größe: 10 cm x 1 cm) und anschließend eine feste Schutzschicht bis zu einer Dicke von 20 nm darauf unter den folgenden Bedingungen gebildet. Als feste Schutzschicht wurde B (Beispiel 49) , Bornitrid (Beispiel 50) , Nickeloxid (Beispiel 51) , Nickelnitrid (Beispiel 52) oder Siliziumoxid (Beispiel 53) abgeschieden. Die Nitride und Oxide wurden durch Abscheidung aus der Gasphase in einer Stickstoffatmosphäre bzw. in einer Sauerstoffatmosphäre gebildet. Anschließend wurde eine aliphatische Schmierschicht aus Calciumstearat bis zu einer Dicke von 5 nm darauf durch Eintauchen gebildet.
Abscheidungsbedingungen aus der Gasphase:
(I) Magnetische Ni-Polyethylenschicht mit senkrechter Magnetisierung:
(1) Abscheidungsraten aus der Gasphase: Polyethylen 0,1 nm/s
(2) Vakuumgrad: 0,00133 Pa (1,0 x 10&supmin;&sup5; Torr)
(3) Substrattemperatur: Raumtemperatur
(II) Feste Schutzschicht:
(1) Abscheidungsrate aus der Gasphase: 0,5 nm/s
(2) Vakuumgrad: 0,00067 Pa (5 x 10&supmin;&sup5; Torr) (Sauerstoffpartialdruck in der Sauerstoffatmesphäre: 0,0067 Pa (5,0 x 10&supmin;&sup5; Torr)) (Stickstoffpartialdruck in der Stickstoffatmosphäre: 0,0067 Pa (5,0 x 10&supmin;&sup5; Torr))
(3) Substrattemperatur: Raumtemperatur

Beispiel 54

Mit einer Vorrichtung zur Plasmapolymerisation, die eine Vakuumkammer 106 enthält, die mit einem System zur Vakuumerzeugung 105, einer Gaszufuhrleitung 108 über ein Ventil 107, einer Substratelektrode 101 mit einem Substrat 102 und einer Hochfrequenzelektrode 103, wobei die Substratelektrode 101 über eine Hochfrequenzspannungsquelle 104 mit der Hochfrequenzelektrode 103 elektrisch verbunden ist, wie in Fig. 11 gezeigt, ausgestattet ist, wurde eine Kohlenstoffschicht bis zu einer Dicke von 20 nm auf der dünnen magnetischen Ni-Polyethylenschicht mit senkrechter Magnetisierung aus Beispiel 49 gebildet, und im Anschluß daran wurde darauf eine Schmierschicht aus Calciumstearat bis zu einer Dicke von 5 nm durch Eintauchen gebildet
Bedingungen bei der Plasmapolymerisation:
(1) Gasdruck: 1,33 Pa (10 m Torr)
(2) Gasart: Ethylen
(3) Gasflußrate: 1 sccm
(4) Eingangsleistung: 1 W/cm²

Beispiele 55 - 59

Es wurden eine Bor-Schutzschicht auf der dünnen magnetischen Ni-Polyethylenschicht mit senkrechter Magnetisierung aus Beispiel 49 und darauf anschließend eine aliphatische Schmierschicht bis zu einer Dicke von 5 nm durch Abscheidung aus der Gasphase im Vakuum gebildet. Als ahphatisches Schmiermittel wurden Stearinsäure, Stearylalkohol, Stearylamid, Calciumstearat bzw. ein Ester der Stearinsäure mit Butylalkohol (Butylstearat) verwendet.

Vergleichsbeispiele 11 bis 16

Es wurde nur eine feste Schutzschicht auf der in den Beispielen 49 bis 53 hergestellten dünnen magnetischen Ni- Polyethylenschicht mit senkrechter Magnetisierung gebildet, um magnetische Aufzeichnungsmedien herzustellen.

Vergleichsbeispiel 17

Es wurde nur eine Schmierschicht aus Calciumstearat auf der in den Beispielen 49 bis 53 hergestellten dünnen magnetischen Ni-Polyethylenschicht mit senkrechter Magnetisierung durch Eintauchen gebildet, ohne Vorsehen einer festen Schutzschicht, wodurch magnetische Aufzeichnungsmedien hergestellt wurden.

Vergleichsbeispiel 18

Es wurde ein magnetisches Aufzeichnungsmedium hergestellt, das nur eine dünne magnetische Ni-Polyethylenschicht mit senkrechter Magnetisierung auf einem nichtmagnetischen Substrat aufwies.
Eine Nadel aus rostfreiem Stahl (Durchmesser: 4 mm, mit einem Schleifmittel auf eine Oberflächenrauhigkeit von #2000 poliert) wurde mit den in den Beispielen 49 bis 59 und den Vergleichsbeispielen 11 bis 18 hergestellten magnetischen Aufzeichnungsmedien unter einer Last von 2 g in Kontakt gebracht und einem Hin- und Hergleiten mit 100 Durchgängen und einer Gleitgeschwindigkeit von 1,6 cm/s unterworfen, um den Reibungskoeffizienten während des Gleittests und die Gegenwart von Vertiefungen auf der Oberfläche nach 100 Durchgängen zu untersuchen. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 10 gezeigt, wobei "-" in der Spalte "Reibungskoeffizient" bedeutet, daß die Schicht abgeschält wurde und keine Messung durchgeführt werden konnte. Tabelle 10 Reibungskoeffizient (Zahl der Durchgänge) Beispiel Feste Schutzschicht Aliphatisches Schmiermittel Beispiel Vergleichsbeispiel Bornitrid Nickeloxid Nickelnitrid Siliziumoxid Kohlenstoff Calciumstearat Stearinsäure Stearylalkohol Stearylamid Calciumstearet Butylstearet
Wie aus den Ergebnissen der Tabelle 10 ersichtlich ist, muß eine Schmierschicht vorgesehen werden, wenn eine feste Schutzschicht vorgesehen ist.
Die in den Beispielen 49 bis 59 und den Vergleichsbeispielen 17 und 18 hergestellten magnetischen Aufzeichnungsmedien wurden für zwei Wochen im Freien stehengelassen und anschließend wie oben dem Gleittest unterworfen. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 11 gezeigt. Tabelle 11 Reibungskoeffizient (Zahl der Durchgänge) Beispiel Feste Schutzschicht Aliphatisches Schmiermittel Beispiel Vergleichsbeispiel Bornitrid Nickeloxid Nickelnitrid Siliziumoxid Kohlenstoff Calciumstearat Stearinsäure Stearylalkohol Stearylamid Calciumstearet Butylstearet
Die Oberflächen der magnetischen Aufzeichnungsmedien aus den Vergleichsbeispielen 17 und 18 wurden durch das Stehen im Freien weiß. Durch die Analyse der weißen Oberflächen mit Auger-Spektroskopie konnten S, Cl und 0 neben Ni-C nachgewiesen werden, und es wurde daher festgestellt, daß die Medien korrodiert waren. Bei der Untersuchung der Korrosion bezüglich S, Cl und 0 in der Tiefenrichtung konnten S, Cl und 0 in einer Tiefe von 20 bis 30 nm von der Oberfläche nicht nachgewiesen werden. Die Korrosion fand offenbar nur im Oberflächenbereich statt.
Es konnte andererseits keine sichtbare Farbänderung an den Oberflächen der in den vorangehenden Beispielen hergestellten magnetischen Aufzeichnungsmedien festgestellt werden.
Als die magnetischen Aufzeichnungsmedien dem Gleittest unterworfen wurden, wurde der korrodierte Bereich im Falle der Medien aus den Vergleichsbeispielen abgeschält, wodurch Schleifstaub gebildet wurde. Aufgrund der Schleifstäube wurde die Magnetschicht abgeschält, und der Reibungskoeffizient stieg nach dem Beginn des Tests sofort an. Im Falle der Medien aus den vorangehenden Beispielen änderte sich dagegen der Reibungskoeffizient von Beginn des Tests bis zu seinem Ende nicht wesentlich, und die Dauerhaftigkeit wurde ebenfalls nicht vermindert.
Es ist aus den vorangehenden Ergebnissen ersichtlich, daß im Hinblick auf die Umstände der praktischen Verwendung das Vorsehen einer festen Schutzschicht auf der Oberfläche und ferner das Vorsehen einer Schmierschicht darauf wünschenswert sind.

Beispiele 60 - 64

Mit der Vorrichtung zur Abscheidung aus der Gasphase im Vakuum aus Fig. 10 wurden eine dünne magnetische Ni-Polyethylenschicht mit senkrechter Magnetisierung bis zu einer Dicke von 0,2 µm auf einem Polyethylenterephthalat(PET)substrat (Dicke: 20 µm; Größe: 10 cm x 1 cm) und im Anschluß eine feste Schutzschicht bis zu einer Dicke von 20 nm darauf unter den folgenden Bedingungen gebildet. Die feste Schutzschicht setzte sich aus Bor (Beispiel 60), Titan (Beispiel 61), Bornitrid (Beispiel 62), Nikkeloxid (Beispiel 63) oder Nickelnitrid (Beispiel 64) zusammen. Die Nitride und Oxide wurden durch Abscheidung aus der Gasphase in einer Stickstoffatmosphäre bzw. in einer Sauerstoffatmosphäre gebildet.
Anschließend wurde durch Eintauchen eine Perfluorpolyetherschmierschicht bis zu einer Dicke von 5 nm darauf gebildet.
Abscheidungsbedingungen aus der Gasphase:
(I) Ni-Polyethylenmagnetschicht mit senkrechter Magnetisierung:
(1) Abscheidungsraten aus der Gasphase:
Ni 2 nm/s
Polyethylen 0,1 nm/s
(2) Vakuumgrad: 0,00133 Pa (1,0 x 10&supmin;&sup5; Torr)
(3) Substrattemperatur: Raumtemperatur
(II) Feste Schutzschicht:
(1) Abscheidungsrate aus der Gasphase: 1 nm/s
(2) Vakuumgrad: 0,00067 Pa (5,0 x 10&supmin;&sup6; Torr) (Sauerstoffpartialdruck in der Sauerstoffatmosphäre: 0,0067 Pa (5,0 x 10&supmin;&sup5; Torr))
(Stickstoffpartialdruck in der Stickstoffatmosphäre: 0,0067 Pa (5,0 x 10&supmin;&sup5; Torr))
(3) Substrattemperatur: Raumtemperatur

Beispiel 65

Mit der Vorrichtung zur Plasmapolymerisation aus Fig. 11 wurden ein Kohlenstoffilm bis zu einer Dicke von 20 nm auf der dünnen magnetischen Ni-Polyethylenschicht mit senkrechter Magnetisierung, die vorab unter den gleichen Bedingungen wie in den Beispielen 60 - 64 durch Plasmapelymerisation hergestellt wurde, und anschließend eine Perfluorpolyetherschmierschicht bis zu einer Dicke von 5 nm darauf durch Eintauchen gebildet.
Bedingungen bei der Plasmapolymerisation:
(1) Gasdruck: 1,33 Pa (10 m Torr)
(2) Gasart: Ethylen
(3) Gasflußrate: 1 sccm
(4) Eingangsleistung: 1 W/cm²

Vergleichsbeispiel 19

Ohne daß eine Schutzschicht vorgesehen wurde, wurde eine Perfluorpolyetherschmierschicht direkt auf der in Beispiel 60 hergestellten dünnen magnetischen Ni-Polyethylenschicht mit senkrechter Magnetisierung hergestellt, wodurch eine magnetische Aufzeichnungsschicht hergestellt wurde.

Vergleichsbeispiel 20

Es wurde ein magnetisches Aufzeichnungsmedium hergestellt, das nur eine dünne magnetische Ni-Polyethylenschicht mit senkrechter Magnetisierung auf einem nichtmagnetischen Substrat aufwies.
Die in den vorhergehenden Beispielen 60 - 65 und den Vergleichsbeispielen 19 und 20 hergestellten magnetischen Aufzeichnungsmedien wurden für zwei Wochen im Freien stehengelassen und anschließend wie oben einem Gleittest unterworfen. Die Ergebnisse der Messungen sind in der folgenden Tabelle 12 gezeigt. Tabelle 12 Reibungskoeffizient (Zahl der Durchgänge) Feste Schutzschicht Schmiermittel Beispiel Vergleichsbeispiel Bornitrid Nickeloxid Nickelnitrid Kohlenstoff Vorgesehen keine
Wie aus den vorstehenden Ergebnissen ersichtlich ist, kann durch Vorsehen einer festen Schutzschicht auf einer Magnetschicht und weiteres Vorsehen einer Schmierschicht auf Fluorbasis ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit guter Dauerhaftigkeit erhalten werden.
Es wurde weiter oben detailliert beschrieben, daß durch Vorsehen einer Magnetschicht, die ein ferromagnetisches Material mit flächenzentriertem kubischem Gitter und mindestens eines von C, Si, Kohlenstoffverbindungen und Organosiliciumverbindungen auf einem nichtmagnetischen Substrat enthält, ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit guten Kopflaufeigenschaften, hoher Dauerhaftigkeit und hoher Koerzitivkraft erhalten werden kann.
Es kann ferner ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit einer sehr viel höheren Koerzitivkraft durch Vorsehen einer speziellen Zwischenschicht auf einem nichtmagnetischen Substrat und durch Bildung der Magnetschicht auf der Zwischenschicht erhalten werden, wobei das Wachstum der nadelförmigen Kristalle des ferromagnetischen Materials gefördert wird.
Bei der Bildung der Magnetschicht können C und Si als einfache atomare Substanzen oder als Polymere oder als die Polymere bildende Monomere eingesetzt werden.
Und es kann ferner ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit einer guten Korrosionsbeständigkeit und hoher Dauerhaftigkeit durch Vorsehen einer festen Schutzschicht auf der Magnetschicht der magnetischen Aufzeichnungsschicht und einer Schmierschicht darauf erhalten werden.

Claims

1. Magnetischer Aufzeichnungsträger hoher Koerzitivkraft mit guter Laufeignung und Dauerhaftigkeit, der ein nichtmagnetisches Substrat (1) und eine auf dem Substrat (1) vorgesehene Magnetschicht (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetschicht aus einem ferromagnetischen Material mit einem flächenzentrierten kubischen Gefüge, das aus Ni und einer Ni-Basislegierung mit einem Ni- Gehalt von mehr als 50 At.-% gewählt ist, und wenigstens einem von Kohlenstoff, Silizium, einer Kohlenwasserstoffverbindung und einer Organosiliciumverbindung zusammengesetzt ist, wobei der Gehalt von Kohlenstoffatomen und/oder Si-Atomen in der Magnetschicht 2 bis 30 At.-% iso.

2. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, wobei die Kohlenwasserstoffverbindung und die Organos liciumverbindung jeweils organische Polymere sind.

3. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, wobei das Ni oder die Ni-Basislegierung in einem nadelförmigen Gefüge ist.

4. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, wobei weiter ein fester Schutzfilm (6) auf der Magnetschicht (2) vorgesehen ist und außerdem eine aliphatische oder Fluorbasis-Schmierschicht (7) darauf vorgesehen ist.

5. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 4, wobei die feste Schutzschicht (6) aus wenigstens einem von C, B, Ti, Zr, Si, Siliziumkarbid, Borkarbid, Sihziumnitrid, Bornitrid und Siliziumoxid besteht.

6. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 4, wobei das aliphatische Schmiermittel zur Bildung der aliphatischen Schmierschicht (7) eines von Fettsäuren, Metallsalzen von Fettsäuren, aliphatischen Alkoholen, Fettsäureamiden und Fettsäureestern ist.

7. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 4, wobei das Fluorbasis-Schmiermittel zur Bildung der Fluorbasis-Schmierschicht (7) ein Fluorkohlenstoffbasis-Schmiermittel ist.

8. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, wobei eine Zwischenschicht (5) zwischen dem nichtmagnetischen Substrat (1) und der Magnetschicht (2) vorgesehen ist.

9. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach den Ansprüchen 3 und 8, wobei die Zwischenschicht (5) aus einem Material besteht, dessen Gitterkonstante an der Grenzfläche zur Magnetschicht (2) sich um weniger als 35 % von der Gitterkonstante des nadelförmigen Ni oder der nadelförmigen Ni-Basislegierung in der darauf vorgesehenen Magnetschicht (2) an der Grenzfläche zur Zwischenschicht (5) unterscheidet.

10. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 9, wobei das Material für die Zwischenschicht (5) eines von Ti, Sc, Zr, Ta, Ni, Ni-Legierung und Elementen der 5. und 6. Perioden der Gruppe VIII des Periodischen Systems und der Gruppe Ib des Periodischen Systems ist.

11. Magnetischer Aufzeichnungsträger nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Magnetschicht (2) aufweist:

(a) das ferromagnetische Material mit einem flächenzentrierten kubischen Gefüge,

(b) wenigstens eines von Karbiden und Siliziden des ferromagnetischen Materials und wenigstens eines von

(c) amorphem Kohlenstoff und/oder amorphem Silizium und

(d) Kohlenwasserstoffverbindungen und/oder Organosiliciumverbindungen.