материала способствует этому в большей степени, чем снижение Л и <?•

Действительно, снижение фактора качества q ухудшает условия статической устойчивости ЦМД. Уменьшение обменной константы А нецелесообразно, поскольку при этом снижается температурная устойчивость ЦМД. Минимальный размер домена, полученный в настоящее время в аморфных и гексагональных ферромагнетиках, составляет около 0,08 мкм. Температурный диапазон устойчивости ЦМД-структур достаточно широк (-50-Ы-60°С). Точка Нееля большинства современных ЦМД-материалов лежит в пределах 560-720 К.

Важной характеристикой материалов для ЦМД-устройств является коэрцитивная сила Не, во многом определяющая подвижность доменов. Чем меньше Не, тем выше быстродействие ЦМД-устройства. На практике обычно требуется, чтобы Не была не выше 10 А/м. Скорость перемещения домена также зависит от подвижности доменной границы ргр. Из (1.151) и (1.163) видно, что Ргр обратно пропорциональна фактору качества q. Поэтому материалы, обладающие большими значениями <?, не отвечают требованиям высокого быстродействия ЦМД-устройств. При комнатных температурах в ЦМД-материалах ргр= Ю--ь 10- м-А- - с-.

ЦМД могут быть получены во многих магнитных материалах, обладающих сильной одноосной анизотропией.

Ортоферриты RFeOs - первые материалы, на которых были изучены ЦМД. В настоящее время эти материалы в промышленных ЦМД-устройствах практически не применяются, поскольку диаметр ЦМД ортоферритов порядка 80-100 мкм не позволяет обеспечить высокую плотность записи информации. Однако в ряде случаев ортоферриты, обладающие высокими магнитооптическими параметрами, сохранили свои позиции. Их применяют в виде пластинок, вырезанных определенным образом из монокристалла и доведенных посредством механической полировки до нужной толщины (/1=4/0)-

Монокристаллы ортоферритов получают обычными способами (см. § 2.20). Одним из наиболее перспективных считают выращивание монокристаллов из расплава с применением бестигельной зонной плавки и радиационного нагрева. Этот метод включает изготовление исходных для выращивания монокристаллов поликристаллических заготовок в виде цилиндрических стержней методами керамической технологии. Процесс кристаллизации осуществляется следующим образом. Из предварительно полученного любым методом монокристалла вырезают вдоль определенного кристаллографического направления затравку, которую закрепляют на керамическом или сапфировом держателе. По оси затравки с высокой точностью устанавливают исходный поликристаллический стержень. Камера герметизируется, продувается и подключается к системе давления кислорода. Затравку и питающий стержень приводят во вращение, сближают до минимального расстояния и нагревают по определенному режиму. В месте сближения затравки и стержня образуется расплавленная зона. При медленном (5-10 мм/ч) пе-

ремещении стержней относительно зоны на затравке начинается кристаллизация. После окончания процесса выращивания кристалл подвергают отжигу для уменьшения Не, извлекают из кристаллизационной камеры и отрезают от затравки. Таким методом можно получить монокристаллы в виде цилиндров диаметром до 8 мм и длиной до 80 мм.

В табл. 2.38 приведены параметры некоторых ортоферритов.

Ортоферриты характеризуются высокой подвижностью доменных границ. При комнатных температурах для большинства ортоферритов ргр=0,01-+-0,1 м2/(А-с). Прозрачность ортоферритов в красном свете (Я=0,6 мкм) существенно выше, чем у других материалов, что в сочетании с высокими магнитооптическими свойствами позволяет использовать эффект Фарадея для наблюдения доменных структур в ортоферритах и считывания ЦМД.

Таблица 2.38. Параметры некоторых ортоферритов ReFOs

Большие размеры ЦМД в ортоферритах дают возможность получить плотность размещения информации всего порядка 10- 10* бит/см, вследствие чего ортоферриты не являются перспективными материалами для устройств на ЦМД.

Чтобы повысить плотность размещения информации, необходимо применять матер1-а.пы с меньшими размерами (диаметрами) доменов. Этому требованию отвечают некоторые редкоземельные одноосные ферриты-гранаты, гексаферриты и аморфные магнитные пленки редкоземельных сплавов й- (или f-) металлов.

Ферриты-гранаты со структурной формулой КзРебг содержат домены с диаметром порядка не более нескольких микрометров, что позволяет получить плотность размещения информации 10- 10 бит/см2 и даже выше. Однако подвижность доменных границ этой группы материалов ниже, чем у ортоферритов, и приблизительно равна 0,025 мУ{А-с).

В табл. 2.39 приведены параметры некоторых смешанных редкоземельных ферритов-гранатов со структурной формулой (Ri, R2, ...)з(РеА1)Б012, из которой видно, что толщина пластинок из ферритов-гранатов должна быть порядка микрометра.

Такие тонкие пластины механической обработкой получить нельзя. Поэтому вместо пластин применяют монокристаллические пленки, изготовляемые эпитаксиальным методом - наращиванием

пленки на немагнитной подложке. Кристаллическую структуру и постоянную решетки подложки подбирают в соответствии с требуемой структурой получаемой пленки, причем ориентация кристаллических осей растущей пленки повторяет направление осей подложки.

Изготовление пленок эпитаксиальным методом производят путем химического осаждения металлов, входящих в состав граната, в виде галогенидных паров на монокристаллическую немагнитную подложку либо путем погружения подложки в расплав соответствующих оксидов граната (жидкофазная эпитаксия).

Таблица 2.39. Параметры некоторых редкоземельных ферритов-гранатов

Состав

Is-кА/м

h. мкм

Vrp-мДж/м2

D, мкм

m2/(A-c)

Eu2EriCao,7Fe4,30i2

Еио.бУ2,4рез,8бСа i, 15o12

Er2EuiCao,7Fe4,30i2

Yo,94Gdi,o7Ybo,57L.ao,42Alo,7Fei,30i2

Yi,5Eui,6Alo,7Fe4,20i2

Eu2YiFe60i2

13.8 22,3 23,5 11,8 37,8 124,0

5,6 5

0,17

0,17

0.066

0,17

0,35 0,17 0,29

4 5 9 2

0,006 0,011

Способ эпитаксии из газовой фазы обеспечивает получение пленок более высокого качества, однако эпитаксия из жидкой фазы не требует сложных установок и -более технологична. Промышленное изготовление тонких пленок производят методом изотермической эпитаксии из переохлажденного расплава. Шихту, состоящую из смеси феррита-граната и растворителя (чаще всего PbO-t-BjOs), в платиновом тигле помещают в печь и выдерживают в ней при температуре ПОО-1150° С в течение суток до полной гомогенизации расплава. После охлаждения расплава до температуры, соответствующей началу кристаллизации (800-1000°С), в него погружают подложку, предварительно подогретую до той же температуры для исключения неконтролируемого самопроизвольного роста пленки. Подложку вращают в расплаве. При этом происходит диффузионный перенос кристаллизуемого вещества через граничный слой. Толщина образующейся пленки примерно пропорциональна времени выращивания. Частота вращения (50-250 об/мин) определяет скорость выращивания пленки и ее однородность. Далее подложку с наращенной пленкой заданной толщины медленно вынимают из печи. Эпитаксиальный метод позволяет выращивать пленки с большой полезной площадью при хорошей воспроизводимости. Качество пленок зависит в основном от качества подложки. Подложки изготавливают из немагнитных гранатов, чаще всего из монокрнсталлических пластин гадолиний-галлиевого граната Gd3Ga50i2. Для этого монокристалл разрезают алмазными дисками перпендикулярно оси [111] на тонкие пластины 0,5-1 мм, которые тщательно полируют, ибо структура наращиваемой пленки воспроизводит дефекты подложки. Толщину подложки доводят до 0,3 мм.