CN1184269A

CN1184269A - 磁光记录介质

Info

Publication number: CN1184269A
Application number: CN97125345A
Authority: CN
Inventors: 安孙子透
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-12-04
Filing date: 1997-12-04
Publication date: 1998-06-10
Also published as: US5930207A; JPH10162442A

Abstract

提供了一种有改善的信号量的磁光记录介质,这是将记录层居里温度安排在较高温度且没有使重复记录和再现性能有任何下降情况下达到的。按照本发明的磁光记录介质是在衬底上形成第一介电层,至少含氮化硅的第二介电层形成在第一介电层上,以及由磁性薄膜构成的记录层形成在第二介电层上,该磁性薄膜的居里温度为200℃或更高。这种磁光记录介质的特征是,第一介电层的热导率小于第二介电层的热导率。

Description

磁光记录介质

本发明涉及磁光记录介质借助磁光效应再现信息信号，尤其是，本发明涉及这样一种磁光记录介质，可以将其中记录层的居里温度安排在较高温度上。

近年来，随着处理信息量的增大，例如，在用于计算机等的记录介质领域，显然要求扩大用作外存储器的记录介质记录容量。此外，在ISO格式的普通磁光记录和再现设备领域，已经使用红光激光二极管发射激光，其波长为680nm，记录容量为普通机器四倍的系统已进入市场。另外，允许系统记录容量为普通机器八倍的要求也很迫切。

用于这种记录和再现设备的磁光盘结构如图1所示，由PC(聚碳酸酯)或透激光束玻璃制成的衬底100有下介电层101，记录薄膜102，上介电层103，反射膜104和保护膜105，按这个顺序逐个重叠而成。下介电层101和上介电层103是由，如氮化硅(SiN)构成，记录薄膜102是由，如非结晶化合物TbFeCo构成，反射膜104是由，如Al构成，和保护膜是由，如紫外固化树脂构成。

如果信息信号记录在这个磁光盘的记录薄膜102上，激光束就射到记录薄膜102。这会导致记录薄膜102温度升高，当记录薄膜102温度高于其居里温度时，记录薄膜102的磁性就消失。之后，在记录薄膜冷却的过程中，特定的外磁场加到这记录薄膜102，在这一过程中，记录薄膜102的磁性就会在指定方向产生，从而形成有特定磁化方向的记录标记。

为了使按上述原理工作的磁光盘获得大容量来记录信号，必需减小记录标记的尺寸。然而，减小磁光盘上记录标记的尺寸，就导致信号量(强度)下降。另一方面，若磁光盘中包含由稀土金属/过渡金属制成的记录薄膜102，就能够通过提高记录薄膜102的居里温度来扩大信号量。若磁光盘中记录薄膜102的居里温度已经升高，就能够补偿因记录标记收缩而使信号量下降。适当改变构成记录薄膜102的元素成分，就能够把这种磁光盘中记录薄膜102的居里温度提高到所需的温度。

现参照图2，此图画出记录层102居里温度与四层结构磁光盘居里转角之间关系的特性曲线。这个克尔转角给出一个正比于信号量的值。从图2中显而易见，记录薄膜102居里温度越高，克尔转角就越大。就是说，把记录薄膜的居里温度安排在较高温度上，就能够扩大信号量。

然而，如果用提高上述磁光盘中记录薄膜102的居里温度来扩大信号量，则在记录过程中必然把记录薄膜102的温度升高相同度数。当信息信号被记录时，磁光盘中记录薄膜102就会升高温度，直至记录薄膜的温度到达居里温度，因而大量热量就会传送到衬底100。结果，这种结构的磁光盘就会因发热而使衬底质量下降。如果这一磁光盘中衬底质量下降，通常所说的重复记录和再现性能也会下降，具体地说，普通磁光盘中有稀土金属/过渡金属制成的记录薄膜102，通常把居里温度的最高值安排在180℃左右。

因此，采用上述的普通磁光盘，把记录薄膜102的居里温度安排在较高温度上来扩大信号量是困难的，所以，基于微小记录标记而获得高密谋记录也是困难的。

以普通磁光盘的这种情况特征作为背景提出了本发明，本发明的意图是提供一种磁光记录介质，这种记录介质把记录薄膜的居里温度安排在较高温度，能够扩大信号量而没有使重复记录和再现性能下降。

已经制成的本发明磁光记录介质达到了上述目的，这种磁光记录介质有一个在衬底上形成的第一介电层，一个在第一介电层上形成的第二介电层，它至少包含氮化硅，以及一个在第二介电层上形成的记录层，这记录层磁性薄膜的居里温度不低于200℃。考虑到把第一介电层的热导率做得比第二介电层的小，制成这种磁光记录介质。

在上述结构的本发明磁光记录介质中，制成的第一介电层比第二介电层有较低的热导率。所以，这种磁光盘的记录层中热量很难传送到衬底。因此，在这种磁光盘中不会发生因加热而使衬底恶化，该磁光盘具有良好的重复记录和再现性能。

图1是普通磁光盘中重要部分的横截面图。

图2给出记录层居里温度与该记录层克尔转角之间关系的特性曲线。

图3是按照本发明磁光记录介质中重要部分的横截面图。

图4是四层的磁光盘中重要部分的横截面图。

图5给出图4所示四层的磁光盘膜厚与膜反射系数之间关系的特性曲线。

图6给出本发明一个实施例中磁光盘的第二介电层膜厚与记录噪声之间关系的特性曲线。

图7给出本发明一个实施例中磁光盘的第一介电层折射率与其性能指数之间关系的特性曲线。

图8给出第一介电层中SiO₂加入量与第一介电层折射率之间关系的特性曲线。

图9给出重复记录和再现性能的特性曲线，其中横坐标代表重复记录次数，纵坐标为出错率。

图10给出例4以及比较例2和比较例3记录性能的特性曲线。

以下结合参照附图详细描述本发明的几个具体实施例。作为本发明的实施例，选择圆盘状的磁光盘1作为磁光记录介质的例证，如图3所示。

磁光盘1，即本发明的一个实施例备有衬底2，它是由聚碳酸酯(以下称之为PC)，透激光束的玻璃等构成，衬底2上形成的第一介电层3，第一介电层3上形成的第二介电层4，第二介电层4上形成的记录薄膜5，记录薄膜5上形成的上介电层6，上介电层6上形成的反射层7，和反射层7上形成的保护膜8。

最好是，第一介电层3至少含ZnS的材料制成，例如，由ZnS-SiO₂构成。此外，第二介电层4最好是，至少含氮化硅的材料制成，例如，由Si₃N₄构成。记录薄膜5是由，如非结晶化合物TbFeCo构成。上介电层6是由，如氮化硅(Si₃N₄，等等)构成。反射层7是由，如Al构成。保护层是由，如紫外固化树脂构成。

在这种磁光盘1中，把第一介电层3的热导率做成小于第二介电层4的热导率。具体地说，第一介电层的热导率较好的是第二介电层4的1/5至1/3，更好的是后者的1/4左右。如果第一介电层3是由含ZnS的材料制成，其热导率约为0.0066[J/(cm·sec·℃)]，如果第二介电层4是由SiN构成，其热导率约为0.03[J/(cm·sec·℃)]。

在这种磁光盘1中，第一介电层3和第二介电层4的厚度最佳值由如下确定。

首先，确定第一介电层3和第二介电层4总的膜厚范围，采用的是图4所示四层结构磁光盘。下介电层12形成在衬底11上，下介电层12上形成记录层13，记录层13上形成上介质层14，上介层14上形成反射层15，反射层15上形成保护层16，如此制成了四层的磁光盘10。就是说，在这个四层的磁光盘10中，下介电层12的膜厚相当于磁光盘1中第一介电层3和第二介电层4总的膜厚。在这种结构四层的磁光盘10中，下介电层12膜厚是可变的，整个磁光盘的反射系数是确定的，其结果表示在图5中。

有关4×MO(含四重记录密度的磁光盘)的ISO标准规定磁光盘的反射系数为12-25％。因此，从图5中可知，这个四层磁光盘10中下介电层膜厚的最佳值为30-110nm。

如上所述，由于四层磁光盘10中下介电层12的厚度必须为30-110nm，最好是，本发明磁光盘1中第一介电层3和第二介电层4总的膜厚为30-110nm。

另外，此磁光盘1的第二介电层4是由氮化硅构成，这一层膜厚与记录噪声有图6所示的关系。为了画出图6的曲线，测量是在第一介电层3和第二介电层4总的膜厚保持为75nm恒定值下完成的。测量的条件如下：线速度设定在6.6m/sec，线密度设定在0.4μ/bit，记录下(1.7)RLL模最短标记或2T标记。在此条件下，测量6.25Mhz(2T波段)和1.56MHz(8T波段)检波频率下的输出，并把它作为记录噪声。从此图可以看出，若第二介电层4膜厚为40nm或更大些，可以减小记录噪声。这大概是因为，若第二介电层4膜厚为40nm或更小些，则第一介电层3的表面条件会影响记录层5。

有了这种磁光盘1，通过计算第一介电层3和第二介电层4总的膜厚上限(110mm)与第二介电层4下限(40nm)之差，就能够确定第一介电层的上限(110nm-40nm＝70nm)。此外，若第一介电层3膜厚为35nm或更大些，此磁光盘1就会有更好的记录和再现性能。最好是，这个磁光盘1中第一介电层3膜厚的范围设定在35至70nm。

有了这种磁光盘1，通过计算第一介电层3和第二介电层4膜厚的上限(110nm)与第二介电层4膜厚的下限(35nm)之差，类似地，就能够确定第二介电层4膜厚的上限(110nm-35nm＝75nm)。最好是，这个磁光盘1中第二介电层4膜厚的范围设定在40-75nm。

如果此磁光盘1中第一介电层3的折射率发生变化，则磁光盘1的性能指数随折射率近似地成正比变化，如图7所示。磁光盘1的性能指数可以表示成反射系数与克尔转角的乘积，它给出一个磁光盘1记录和再现性能的指标值。如从此图可以显而易见，如果第一介电层3的折射率越大，则磁光盘1的性能指数也越大。

如果此磁光盘1中第二介电层4是由SiN构成，则第二介电层4的折射率约为2.0。因此，如果使此磁光盘1中第一介电层3和第二介电层4总的折射率为2.0或更大，就能够提高性能指数。因为由SiN构成的第二介电层4折射率为2.0或更大，如果使第一介电层3的折射率为2.0或更大，就可以增大第一介电层3和第二介电层4总的折射率。由上所述可以看出，若使第一介电层3折射率大于第二介电层4的折射率，就可以提高此磁光盘1记录和再现性能的性能指数。

如果第一介电层3是由ZnS-SiO₂构成，则可以通过改变ZnS的含量来调整第一介电层3的折射率。具体地说，第一介电层3的折射率随SiO₂的含量，或随ZnS的含量而变化，如图8所示。如上所述，按照此图，为了使第一介电层3的折射率增大到2.0或更大，必须使SiO₂的含量安排成30％或更少些。因此，如果第一介电层3含70％ZnS或更多，则磁光盘1就有良好的记录和再现性能。

此磁光盘1中记录层5包含了非结晶化合物TbFeCo，其居里温度就有200℃或更高。就是说，为了使此磁光盘1能记录信息信号，必须使记录层5的温度升高到超过200℃，从而消除它的磁性。因此，磁性层5准备记录信息信号之前，必须使此磁光盘1中记录层5的温度达到200℃或更高。然而，在这种磁光盘1中，第一介电层3的热导率做成小于第二介电层4的热导率，因此，在这种磁光盘1中，记录层5中热量不传向衬底2，而是在保护层8的外侧消散。所以，这种磁光盘1没有因加热而使衬底恶化，总是具有良好的记录和再现性能。

有了上述结构的磁光盘1，当它记录信息信号时，磁场是从保护膜8一侧加到记录层5上，与此同时，激光束是以衬底2一侧射到记录层5。在这种磁光盘1中，受到激光束照射记录层5的部分就会升高温度。于是，当记录层5被激光束加热到超过居里温度时，此记录层就失去磁性。在记录层5冷却且加上磁场的条件下，磁性层5就会按照所加的磁场方向磁化。从上面所述可以看出，信息信号以记录层5的磁化方向形式记录在此磁光盘1中。

为了再现记录在磁光盘1中的信息信号，光束从衬底一侧照射到记录层5，并测量此光束的反射光。于是，由于克尔效应，光束的偏振面就会取决于记录层5的磁化方向而转动，并从记录层5反射。因此，可以通过测量偏振面的转动确定记录层5的磁化方向，于是，基于磁化方向的改变读出记录在记录层5中的信息信号。

例子

实际上制成了按照本发明例1至例4四个磁光盘。此外，也制成了比较例1至比较例3的磁光盘，用于与上述例1至例4进行比较。

例1：

首先，制备一个由聚碳酸酯树脂构成的清洁圆盘状衬底。然后，用射频溅射方法在此衬底上形成由ZnS-20mol％SiO₂构成的厚度为15nm第一介电层，用射频溅射方法在该层上形成由Si₃N₄构成的厚度为60nm第二介电层。接着，由直流磁控溅射方法形成含稀土金属/过渡金属非结晶化合物TbFeCo，或形成居里温度为260℃的化合物，这一层的厚度为20nm。制备中的磁光盘保持在真空中，形成一个由Si₃N₄构成的厚度为25nm上介电层。在上介电层之上形成一个由AlTi构成的厚度为45nm反射层，从而制成例1中的磁光盘。

例2至例4：

除了第一和第二介电层的膜厚改变以外，这些例子中制成的磁光盘实际上具有与例1相同的结构。

在例2中，用与例1中相同的方法制作磁光盘，制成的第一介电层厚度和第二介电层厚度分别为35nm和40nm。

在例3中，用与例1中相同的方法制作磁光盘，制成的第一介电层厚度和第二介电层厚度分别为55nm和20nm。

在例4中，用与例1中相同的方法制作磁光盘，制成的第一介电层厚度和第二介电层厚度分别为60nm和50nm。

比较例1：

以比较例1表示的磁光盘备有衬底上形成的下介电层，此下介电层上形成的记录层，此记录层上形成的上介电层，以及在此上介电层上形成的反射层。

比较例1把聚碳酸酯树脂作为衬底，用射频溅射方法在衬底上形成由Si₃N₄构成的厚度为75nm下介电层。接着，用直流磁控溅射方法在下介电层上涂敷居里温度为260℃的稀土金属/过渡金属非结晶化合物TbFeCo，制成厚度为20nm的记录层。制备中的磁光盘保持在真空中，形成由Si₃N₄构成的厚度为35nm上介电层。在此上介电层上形成由AlTi构成的厚度为50nm反射层，从而制成磁光盘。

比较例2和比较例3

除了下介电层的厚度有改动以及记录层的居里温度发生变化以外，比较例2和比较例3中制成的磁光盘实际上具有与比较例1相同的结构。

在此较例2中，制成的下介电层厚度为110nm，记录层的成分有变化，使其居里温度为180℃，然后，用与比较例1中相同的方法对盘进行处理制成磁光盘。

在比较例3中，制成的下介电层厚度为110nm，记录层的成分有变化，使其居里温度为260℃，然后，用与比较例1中相同的方法对盘进行处理制成磁光盘。

按上述方法制成的例1至例4和比较例1至比较例3磁光盘送交测试，测得的重复记录再现性能和记录性能如以下所述。

重复记录和再现性能：

为了评价重复记录和再现性能，使用10mW直流电源。其结果如图9所示。在这种磁光盘中，可校错误率的容许水平可以是10^-3BER(字节出错率)，这一容许水平下的重复记录次数可以是10⁶。

从图9显而易见，例1中BER优于10^-3的重复记录次数多于比较例1。由于例1中第一和第二介电层总的膜厚与比较例1中下介电层的膜厚相同，例1中较好的重复记录性能归因于以下事实，例1中制备了第一介电层和第二介电层，第二介电层比第一介电层有较高的热导率。就是说，在例1的磁光盘中，重复记录过程中衬底没有受到过多的加热导致质量下降，这就是那种磁光盘有较好记录和再现性能的基础。

另外，从图9可以看出，重复记录和再现性能是从例1经例2和例3到例4这个顺序提高的。在例2，例3和例4中，BER优于10^-3的重复记录次数大于10⁺⁶。这个事实表明，存在一个厚度为35nm的第一介电层是合适的，它能给出足够好的重复记录和再现性能。这大概是因为，第一介电层较低的热导率和较大的厚度阻挡了热量从记录薄膜传向衬底，从而避免衬底温度的升高。

记录性能：

为了评价记录性能，测量是在下列条件下完成的：线速度设定在6.6m/sec，线密度为0.4μm/bit，以及记录(1.7)RLL模的最短标记或2T标记。其结果如图10所示。

从图10显而易见，居里温度为260℃的例4和比较例3与居里温度为180℃的例2相比有较高的CNR。就是说，虽然比较例2有图9所示良好的重复记录和再现性能，但其记录性能不好。与此对照，例4具有图9所示良好的记录和再现性能，也有良好的记录性能。由此得出结论，较低热导率的第一介电层与较高热导率的第二介电层重叠在一起形成层状结构，磁光盘中包含这种结构的介电层和包含居里温度为200℃或更高的记录层，就能具有良好的重复记录和再现性能以及良好的记录性能。

如上面详细描述的，按照本发明的磁光记录介质在衬底与记录层之间有按这一顺序放置的第一和第二介电层，并使第一介电层的热导率小于第二介电层的热导率，就能保证该衬底处在良好的条件下，从而使衬底免受高温。此外，记录层的居里温度为200℃或更高，含有这种记录层的磁光记录介质扩大了信息信号量，从而保证良好的记录性能。

Claims

1.一种磁光记录介质，它包括：

衬底上形成的第一介电层；

第一介电层上形成的第二介电层，且至少含氮化硅，以及

第二介电层上形成的记录层，记录层的居里温度为200℃或更高；

该磁光记录介质的特征是，第一介电层的热导率小于第二介电层的热导率。

2.按照权利要求1的磁光记录介质，其特征是，第一介电层至少含ZnS。

3.按照权利要求2的磁光记录介质，其特征是，第一介电层中ZnS的含量不小于70mol％。

4.按照权利要求1的磁光记录介质，其特征是，第一介电层的厚度为35-70nm。

5.按照权利要求1的磁光记录介质，其特征是，第二介电层的厚度为40-75nm。

6.按照权利要求1的磁光记录介质，其特征是，第一介电层的热导率为第二介电层的1/5至1/3。

7.按照权利要求1的磁光记录介质，其特征是，允许第一介电层的折射率大于第二介电层的折射率。