CN1018100B - 磁光记录体 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种磁光记录体，它至少有两层每一层含有稀土金属和过渡金属的磁合金膜和至少两层透明膜被相互交替地层压。所述磁合膜的膜厚为5-250，所说透明膜的膜厚为5-4000。本发明的磁光记录体具有居里(Curie)点降低而Kerr旋转角不降低之效果。

Description

本发明涉及具有多层磁合金膜的磁光记录体，尤其是涉及具有优异的读出特性的、其磁合金膜的Kerr旋转角增大了的磁光记录体。

更进一步说，本发明是涉及具有多层磁合金膜的磁光记录体，特别是涉及其Curie点已被降低而磁合金膜的Kerr旋转角不降低的磁光记录体。

人们已了解到，含有过渡金属如铁和钴以及稀土元素如铽（Tb）和钆（Gd）的磁合金膜具有垂直于该膜的平顺磁轴，并且能通过用会聚的光辐射该膜而形成带有逆平行于膜的磁化的磁力的小磁畴。通过使该逆向的磁畴之存在或不存在分别记为“1”或“0”，就可以施行所谓的磁光记录，从而在上述磁合金膜上记下数字符号。

在用作上述磁光记录的磁光记录体中，通常是通过把激光束这样的光会聚在记录层上并且检测由Kerr效应所旋转的偏振平面的旋转角θk来读出记录层上所记录的信息。这种Kerr旋转角θk是材料的固有特性，是根据所使用的材料（用于制造构成记录层的磁合金膜）种类而被确定的。当该Kerr旋转角变大时，就能够对一系列信息加以清楚地区分，而读信息过程中的差错也就减少了。于是，用作记录膜的磁合金膜的重要特性就是磁合金膜具有大的Kerr旋转角。

然而，在一直被用作磁光记录体的Tb-Fe型磁合金膜之场合，存在着这样一个问题，即，膜的Kerr旋转角θk小至约0.3°，于是，检测该Kerr旋转角θk的光学系统就变得十分复杂。

为了解决上述问题，人们曾试图在基体和磁合金膜之间设置一透明的绝缘膜（一增强膜）从而通过多级反射来增大Kerr旋转角θk。 然而，这种通过在基体和磁合金膜之间设置透明的绝缘膜来增大Kerr旋转角的尝试，存在着这样一些问题，即，基体的折射指数和磁合金膜的折射指数之间的固定的旋转必须是令人满意的，因此，往往不容易挑选出用作透明绝缘膜材料的种类，因而，这就难以找到一种为增大磁合金膜之Kerr旋转角的被认为是最佳的尺度。

另外，最近人们又提出了一种方法，即把磁合金膜弄薄至大约250

并为如此薄的磁合金膜提供一反射膜从而增大所述磁合金膜的Kerr旋转角。但是在该方法中也存着这样一个问题，即法拉第效应（Feraelay effect）有助于θk和Kerr效应，结果预先确定磁合金膜厚度的途径就变得很复杂。再者，还有这样的问题，即反射膜的设置会使成膜过程变得更复杂化。

此外，在这方面人们还得知，磁合金膜当它们被发现具有大的Kerr旋转角时往往具有高的居里（Curie）点（日本磁学会第42次会议，研究资料42-1，1985.p.1-9）。用作记录层的磁合金膜最好具有低的居里（Curie）点，且最理想的一般是100-200℃。这是因为，如果在信息被记录于所述记录层上时该记录层具有高的居里（Curie）点，那么用于记录的激光之输出就必须是大的，而事实上是不可能以高的速度来记录和抹去其居里（Curie）点高于200℃的记录层上的信息的。

因此，关于磁光记录体的记录层，人们一直希望能有一些具有低居里（Curie）点但不降低Kerr旋转角的记录层。

另外，人们已经开发了具有含Pt Mn Sb等的无定形磁膜和含有Tb Fe等的磁膜（相间地层压着）的磁光记录体，其目的在于改善记录层的矫顽力（日本磁学会杂志11（2），173，1987），也开发了具有含Ni Fe等的磁膜和含

-Fe Mu等的磁膜（相间地层压着）的记录体，其目的在于改善磁性（日本应用磁协会第10次会议，发言 集节略，P.409，1986）。但是，在上面所引用的记录体中，仍然不可能期望有降低Curie点而不降低记录层之Kerr旋转角的效果。

本发明是要解决以上所述的问题，因而本发明的目的是要提供一种其Kerr旋转角极大地增大的具有优异的读出特性的磁当记录体。

本发明的进一步目的是要提供构成记录层之材料的居里（Curie）点降低而记录层之Kerr旋转角不降低从而便于信息之记录或读出的磁光记录体。

本发明之第一磁光记录体的特征在于，至少有两层磁合金膜，每一层含有稀土金属和过渡金属，和至少两层透明膜被层压在一基体上以至使每一层所述的磁合金膜和每一层所述的透明膜被彼此交替地层压，所述磁合金膜的膜厚为5-250 ，所述透明膜的膜厚为5-4000

，所述磁合膜和所述透明膜的总膜厚为小于1μm。

本发明之第二磁光记录体的特征在于，至少有两层磁合金膜，每一层含有稀土金属和过渡金属，和至少两层金属膜被层压在一基体上以至使每一层所述的磁合金膜和每一层所述的金属膜被彼此交替地层压，所述磁合金膜的膜厚为5-200

，所述金属膜的膜厚也为5-200

。

以上所描述的本发明之第一磁光记录体具有这样的结构，即每一层分别具有上面所述的特定膜厚的至少两层磁合金膜和至少两层透明膜，按上述方法被自此交替地层压在一透明的基体上，于是所述记录体的记录层之Kerr旋转角就变得格外的大，并具有优异的读出特性。

再者，根据本发明之第二磁光记录体，通过把至少两层磁合金膜和至少两层金属膜按上述方法交替地层压在一透明基体上，就有可能降低无定形磁合金膜的居里（Curie）点而不改变磁光特性（如所述磁合金膜的Kerr旋转角）。所以就有可能实现：即使是本来就有高居里（Curie）点的磁合金膜也会获得低居里（Curie）点，同时保 持大的Kerr旋转角。于是，居里（Curie）点高于200℃的、过去因上述激光输出问题而不能被使用的磁合金膜现在也能被用作磁光记录体的记录层（当所述的磁合金膜被设计成具有上述结构时）。

图1是显示了本发明的第一磁光记录体10之主要部分的截面图。

图2是显示了本发明的第二磁光记录体20之主要部分的截面图。

2…磁合金膜    4…透明膜

6…保护膜

8…基体    12…金属膜

以下，将对本发明之第一和第二磁光记录体进行详细的描述。

本发明的第一磁光记录体10具有如图1所示的结构，其中至少有两层磁合金膜2，每一层含有一种稀土元素和过渡金属，和至少两层透明膜4被层压在一基体上以至每一层所述的磁合金膜和每一层所述的透明膜被彼此交替地层压。在图1中，数字“6”是防止磁合金膜氧化的保护层，数字“8”是把一种适当的硬度赋与磁光记录体10的基体。

本发明之第一磁光记录体不仅仅局限于图1所示结构，也可通过各种方式来加以变化。例如，可以在基体8和磁合金膜2之间设置一保护膜，或者是保护层6可被省去。

基体

基体8最好具有优异的透明度。实际上，除了用作基体8的无机材料如玻璃、氧化铝等以外，能被使用的有机材料有聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚碳酸酯和聚苯乙烯的聚合物合金、无定形聚烯烃（美国专利4，614，778中的记载）、聚-4-甲基-1-戊烯、环氧树脂、聚醚砜、聚砜、聚醚亚氨、乙烯/四环十二碳烯共聚物等。

保护层

保护膜6被用来保护最外层边上的磁合金膜2，用作该保护膜2的 材料需要有一种记录光能穿过的透明度以及不对磁合金膜2产生穿透影响的非磁化特性。

作为能满足上述要求的保护膜6的材料，最好是使用如氧化硅Si    Ox（0＜x＜2）等这样的无机材料。此外，也可使用这样一些材料例如CH、CS和聚四氟乙烯等的等离子淀积聚合物膜，或用紫外线固化的有机涂层膜。再者，也可把金属膜用作保护膜6。

磁合金膜

磁合金膜2是通过用会聚光辐射记录膜而能进行前述记录和读出的光学记录膜。在本发明中，用于读出和读出信息的读出层被设计成含有磁合金膜2的多层结构。

磁合金膜2是含有过渡金属合金稀土元素和其它材料（例如象石榴石这样的氧化物磁材料）且具有垂直于膜的平顺磁化轴的膜，所说的过渡金属如铁和钴，所说的稀土元素如铽（Tb）和钆（Gd）。在本发明中，磁合金膜2最好是无定形合金膜;但并不局限于此。

本发明的磁合金膜2包括（ⅰ）选自于3d过渡金属的至少一种元素，（ⅱ）选自于稀土元素的至少一种元素和（ⅲ）其它元素。

有用的3d过渡金属（ⅰ）包括Fe、Co、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu和Zn。然而以其中以Fe或Co这两者为最佳。

磁合金膜2中的3d过渡金属理想的是以5-80%（原子）、更好的是以5-75%（原子）最好是以5-70%（原子）的量被含有。

磁合金膜除了上述（ⅰ）之外还含有（ⅱ）从Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、和Eu中选取的至少一种稀土元系。

在这些元素中，最好是使用Gd、Tb、Dy、Ho、Nd、T    Sm、和Pr。

磁合金膜2中选自上述元素组中的至少一种稀土元系，其含量为 5-50%（原子），更好的为8-45%（原子）、最好为10-40%（原子）。

在本发明中，从改善磁合金膜2的防腐蚀性能来看，所说的磁合金膜2除了上述组分（ⅰ）和（ⅱ）之外还可含有Ni、Ti、Pt、Pd、Nb、Ta、Cr等（作为（ⅲ）所指的其它元素）。

具有上述组成的磁合金膜2成为其平顺磁化轴垂直于该膜的磁化膜，其中多数成为可被用作垂直和磁光记录体的磁化膜，其中Kerr磁滞回线展示了理想的方形。

Kerr磁滞回线展示了这里所使用的理想的方形这一现象意味着，最大外磁场中饱和磁化时的Kerr旋转角（θk）与外磁场中剩余磁化时Kerr旋转角（θk）之比率θk₁/θk₂为例如至少是0.8。

尤其是磁合金膜2最好含有Tb    Fe    Co或Gd    Fe    Co。当磁合金膜2含有Tb    Fe    Co时，Co/（Fe+Co）的（原子）%最好为0-80，当所说的膜含有Gd    Tb    Co时，Co/（Fe+Co）的（原子）%最好为0-60。

透明膜

本发明中所使用的用作透明膜的材料其折射指数n为1.3≤n≤4.0，最好为1.8≤n≤4.0，衰减系数k为k≤0.5，最好为k≤0.2。具体地说，有用的材料为氮化物如Si Nx（x的理想范围为0＜x≤4/3）、Al Nx（x的理想范围为0＜x≤1）、Al Si Nx、BNx等，还有氧化物如Si Ox（0＜x≤2）、Tb-Si O₂、Mg-Si O₂、Al₂O₃、Si O₂-Al₂O₃、Mg-Si O₂-Al₂O₃、Tb-Si O₂-Al₂O₃、Ba-Si O₂、Ba-Al₂O₃、Ba-Si O₂-Al₂O₃、Te-Al₂O₃、Mg-Al₂O₃、Ti O₂、Ti O、Zn O、Zr O₂、Ta₂O₅、Nb₂O₅、Ce O₂、Sn O₂、Te O₂、铟-锡氧化物等和Zn S、Cd S、Zn Se、Si C、Si、Mg F等。

在本发明的第一磁光记录体中，所要求的是每一层磁合金膜2的 膜厚为5-250 ，最好为20-200

，每一层透明膜的厚度为5-4000

，更好的为20-2000 ，最好为100-500

。磁合金膜2和透明膜4的总膜厚小于1μm。

不应使用其膜厚小于5

的磁合金膜，这是因为所说的磁合金膜将与透明膜相结合而不会获得层压结构，另一方面也不应使用其膜厚超过250 的磁合金膜，其原因是每一层压层的光损失会变大而不会展示出低层压层的附加效果。

不应使用其膜厚小于5

的透明膜，因为所说的透明膜将与磁合金膜相结合而不会获得所述的特性，另一方面，也不应使用其膜厚超过4000 的透明膜，因为Kerr旋转角随所述透明膜的膜厚之瞬间变化会改变许多，因而需要对膜厚进行非常严格的控制，其结果就给膜的成形带来了困难。

再者，不应该按这两层膜的总厚度超过1μm的方式来使用的磁合金膜2和透明膜4，因为不是所有的磁合金膜会同时进入光（用于记录和读出前述磁合金膜上所规定之信息的）的焦深。

尽管没有特别的限制，保护层6最好有500-2000

的厚度。

层压方法

作为一种方法，通过相继交替地把磁合金膜2层压在透明膜4来形成至少两层层压层，可使用传统的做法。具体地说，可采纳的方法包括真空淀积技术、溅镀技术、通过对阴极变化的交替成膜技术以及基体旋转技术等。

在如上所说明的本发明之第一磁光记录体中，Kerr旋转角得到了极大的提高，这是因为所说的记录体具有这样的结构，即其中至少有2层层压层被相继地层压在一基体上，每一层压层在具有特定膜厚的透明膜上交替地层压着有特定膜厚的磁合金膜。例如，Tb-Fe型磁合金膜本身具有约0.3°的Kerr旋转角，而在总共含有19层（每 一层在Si O透明膜上交替地层压着膜厚为100

的Tb-Fe型磁合金膜）的磁光记录体中，所述记录体的Kerr旋转角被提高至10.3°。

以下将对本发明的第二磁光记录体进行详细描述。

磁光记录体20，例如在图2中所示的，具有这样一种结构，其中至少有二层磁合金膜，每一层含有稀土金属和过渡金属，和至少有两层金属膜被层压在一基体上，从而每一层所说的磁合金膜2和每一层所说的金属膜12被交替地相互层压。在图2中，数字“6”是防止磁合金膜2氧化的保护层，数字“8”是能把合适的硬度赋于磁光记录体20的基体。

本发明的第二磁光记录体不限于图2所示的结构，而是可以对此进行种种变化。例如，含有磁合金膜2和金属膜12的层压层也可被层压在比较厚的金属膜（非磁性层）上。

在上面所描述的磁光记录体20中，所使用的基体8、保护层6和磁合金膜2可以是与本发明之第一磁光记录体20中所使用的相同。于是，金属层12将在以下被详细描述。

金属层

用于构成金属层的材料最好为3d过渡金属如Fe、Co、Ni、Cr、Ti等或它们的合金。除了上述过渡金属以处，构成金属膜12的材料也可以是Zr、Ta、Nb、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn及其类似金属。

膜厚

在本发明的第二磁光记录体中，最好是磁合金膜2的厚度为5-200 ，更好地为20-200

，而金属膜12的厚度为5-200 ，更好的为5-100

，最好为5-50

。不应该使用其膜厚均小于5

的磁合金膜2和金属膜12，因为这两种膜将被相互结合而不形成层压结构。另一方面，也不应使用其厚度均大于200

的磁合金膜2和金 属膜12，因为磁合金膜2的居里（Curie）点将不能被降低到低于约200℃，因而就需要用于记录的大功率输出激光装置。这样，上述的这种膜就没有实际的用途。

保护膜没有特别的限制，它具有约650

的厚度。

磁光记录体10的总膜厚可以是50-500

，最好是50-2000 。

层压的方法

作为一种成形方法，通过相继交替地把磁合金膜2层压在金属膜12上来形成至少两层层压层，可以采用真空淀积法，溅镀法，基体旋转方法的交替膜形成方法。

在以上所描述的本发明之第二磁光记录体中，我们能够仅仅降低磁合金膜的居里（Curie）点而不降低如所述膜的Kerr旋转角这种磁光性质，其理由是所述的磁光记录体已被设计成具有至少两层层压层的结构，每一层压层把膜厚约5-200

的磁合金膜交替地层压在膜厚为约5-200

的金属膜上。因此，就能够把低居里（Curie）点赋于原先有高Curie点的磁合金膜，而使它的大Kerr旋转角保持不变。于是，过去因上述激光输出问题而不能被使用的、其Curie点高达200℃以上的磁合金膜现在当它被设计成具有上述结构时也能被用作磁光记录体的记录层。

根据以上所述，本发明已展示了这样一些优异效果，即尽管能增大记录层的Kerr旋转角，构成所述记录层的材料之居里（Curie）点可被降低，写下或读出所规定的信息就变得极其容易。

以下，将参考实施例来描述本发明，但必须明白，本发明决不限于这些实施例。

实施例1-9和比较例1

本发明实施例的1-9涉及了具有图1所示结构的磁光记录体，所说的记录体采用了表面Si    O层作为保护膜，采用Fe-Tb磁性层 作为磁合金膜和采用SiO层作为透明膜。在实施例1-9的每一例子中，表面Si    O层、磁性层和Si    O的膜厚是相互间不相同的。比较例1显示了仅含有一层磁性层的磁光记录体。

在隔开的位置设有2只坩锅的真空淀积装置中，一只填有Tb-Fe合金，而另一只填有Si O。然后，通过用电子束加热坩锅中的磁合金和Si O来把磁合金膜和透明膜交替地淀积在被液氮冷却着的玻璃基体上（通过交替地开启位置A和B上的开关来进行）。在如此制备的每一磁光记录体的样品上淀积作为保护膜的其膜厚为500-900

的Si O层。从膜表面的一侧测定了每一样品的Kerr旋转角。

上述实施例中所制备的磁光记录体的θk依据表1所示Si    O层之厚度、表2所示的磁合金膜的厚度和表3所示的表面Si    O层厚度来进行评定。

表1

λ＝6328

实施例    表面Si    O层    磁性层的    Si    O层的    磁性层    θk（°）

的膜厚（

） 膜厚（

） 膜厚（

） 编号

1    650    100    50    10    2.9

2    650    100    100    10    3.9

3    650    100    300    10    10.3

比较例1    650    100    -    1    1

表2

λ＝6328

实施例 表面Si O层 磁性层的 Si O层的 磁性层 θk（

）

的膜厚（ ） 膜厚（

） 膜厚（

） 编号

4    650    80    100    10    4.5

5    650    67    100    10    5.1

6    650    40    100    10    4.0

表3

λ＝6328

实施例    表面Si    O层    磁性层的    Si    O层的    磁性层    θk（°）

的膜厚（ ） 膜厚（

） 膜厚（

） 编号 Ⅰ

7    500    100    50    10    1.1

8    650    100    50    10    2.9

9    900    100    50    10    1.1

实施例10-14和比较例2

这些实施例涉及了具有如图2所示结构的磁光记录体，所说的记录体把Tb    Fe用作磁合金膜（Fe用作金属膜）。

把（1）其中Tb芯片按规定配比排列在Fe对阴极上的复合物对阴极和（2）Fe对阴极用作对阴极，然后采用RF磁控（电子）管溅镀法通过在淀积膜的时间内对对阴极上面的基体进行交替的旋转（同时用冷却水来防止基体温度的上升）来把（1）和（2）的层压层淀积在玻璃基体上。

Tb Fe无定形磁性层的膜厚为30 ，而Fe层的膜厚为5-30

。层压层的循环次数已被给出，从而该层压层的总厚度为约2000

。通过玻璃基体这一侧（λ＝633nm）测定了Kerr旋转角和反射率。

所得的结果显示在表4。

在表4中，θk为Kerr旋转角，R为反射率，Hc为矫顽力，Tc为居里（Curie）。

表4

Tb Fe层 Fe的膜 Tc R θk $\sqrt{\mathrm{R\; Ok}}$ Hc

的膜厚（

） 厚（

） （℃） （%） （°） （koe）

实施例10    30    5    110    7    0.38    0.10    4.0

实施例11    30    13    80    20    0.29    0.13    3.9

实施例12    30    15    73    18    0.33    0.14    3.6

实施例13    30    21    69    24    0.30    0.14    6.5

比较例2    2000    0    122    7    0.40    0.11    4.0

按照与实施例10-14基本相同的方法制备了磁光记录体，所不同的是把Tb    Fe    Co用作无定形磁合金膜。

所得的结果如表5所示。

表5

TbFeCo层 Fe的膜 Tc R θk Hc

的膜厚（

） 厚（

） （℃） （%） （°） （koc）

实施例14    30    5    230    7    0.45    0.12    4.2

实施例15    30    10    198    20    0.40    0.18    3.6

实施例16    30    15    188    19    0.40    0.17    3.7

实施例17    30    20    180    25    0.38    0.19    5.0

比较例3    2000    0    240    7    0.48    0.13    4.3

Claims (5)

1、一种由磁合金膜和透明膜层压而成的磁光记录体，其特征在于：至少有两层每一层含有稀土金属和过渡金属的磁合金膜和至少两层透明膜被层压在一基体上以使每一层所述磁合金膜和每一层所述透明膜被相互交替地层压，所述每一层磁合金膜的膜厚为5-250

，所述每一层透明膜的膜厚大于所述每一层磁合金膜的厚，且为20-500

，磁合金膜和透明膜的总膜厚为小于1μm。

2、根据权利要求1所述的磁光记录体，其特征在于稀土金属是Sm、Nd、Pr、Eu、Gd、Tb、Dy和Ho中的至少一种，过渡金属是Fe、Co、和Ni中的至少一种。

3、根据权利要求1所述的磁光记录体，其特征是磁合金膜为无定形磁合金膜。

4、根据权利要求1所述的磁光记录体，其特征是透明膜的折射指数n为1.3-4.0，衰减系数k为≤0.5。

5、根据权利要求1所述的磁光记录体，其特征是透明膜为SiO_x（0＜x≤2）、ZnS、MgF₂、AlN_x（0＜x≤1）、ZnO、SiN_x（0≤x≤4/3）中的至少一种。

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