CN1500267A - 光磁记录介质及其再生方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光磁记录介质及其再生方法，具体说是涉及能以可靠的、充分的再生信号强度将高密度记录的信息进行再生的光磁记录介质及其再生方法。该光磁记录介质，具有记录层(5)、中间层(4)及再生层(3)，再生层(3)由稀土类金属占优势的稀土类过渡金属合金形成，中间层(4)及记录层(5)由过渡金属占优势的稀土类过渡金属合金形成。中间层(4)因在超过140℃时表现为面内磁化，所以在再生时隔断记录层(5)与再生层(3)的交换结合力。通过中间层(4)的磁畴与再生层的磁畴的静磁斥力，复制到再生层(3)上的磁畴(3A)扩大到最小磁畴径的大小。通过磁畴扩大再生，能够获得不产生重叠信号的放大了的再生信号。

Description

光磁记录介质及其再生方法
技术领域
本发明涉及光磁记录介质及其再生方法，具体说是涉及能以可靠的、充分的再生信号强度将高密度记录的信息进行再生的光磁记录介质及其再生方法。
背景技术
由于信息化社会的发展，用于存储庞大信息的外部存储装置的存储密度显著提高。介质可换的光磁盘也是如此，通过由蓝色激光以及通过高NA透镜将光斑尺寸缩小的高密度化的研究日益盛行。然而，现阶段还难以大量且廉价地提供蓝色激光，因此便期望采用红色激光以及其他技术实现大容量化。这种技术在将来蓝色激光可大量提供之际仍能适用，因而有可能形成更大的大容量记录。基于这一背景便提出了利用光磁记录中热和磁性特征的大容量化技术。作为这种大容量化技术，如日本特开平3-93056号中所示的磁超解像技术；特开平6-290496号中所示的磁畴壁移动再生技术；特开平8-182901号中所示的磁畴扩大再生技术；特开平11-162030号中所示的中央开口后方扩大检测技术等。
将用于记录再生的光的波长设为λ、物镜的数值孔径设为NA时，聚光后的光斑衍射极限表示为λ/NA、此一半的大小成为可再生的最小标记尺寸。因上述蓝色激光与红色激光相比波长λ更小，所以蓝色激光的光斑尺寸也比红色激光更小。因此，通过使用蓝色激光有可能从比以往更小的区域检测出再生信号。这就意味着能将高密度记录的微小磁畴进行再生。
然而，不将激光的光斑直径变小也能实效性地缩小信号再生区域。磁超解像再生技术(Magnetic Super Resolution：MSR)就是利用记录膜对温度的磁化特性而缩小实效光斑直径。采用磁超解像再生技术的光磁记录介质，在记录膜上设有居里温度低的中间层和再生层。这三层都采用过渡金属占优势的稀土类过渡金属合金来形成。
采用磁超解像再生技术的光磁记录介质的磁性特性详细记载于特开平3-93056号及《三盖(トリケツプス)超高密度光磁记录技术》54页上，这里仅就特开平3-93056号所载的磁超解像再生的原理参照图49做简单说明。图49中分别表明用于磁超解像再生用的光磁记录介质的记录层、中间层及再生层在低温时磁畴的磁化状态。这三层因交换结合，记录层的磁畴依次原样地复制到中间层及再生层。又如图49所示，三层磁畴相互吸引，静磁性也很稳定。这里，当对光磁记录介质照射再生功率大的再生光并将中间层加热到超过居里温度时，中间层的超过居里温度的区域(高温区域)磁化便消失(变为非磁性)，位于该区域上下的再生层和记录层的磁畴间的交换结合便隔断。此时，一旦施加再生磁场(屏蔽形成用再生磁场)，交换结合力隔断了的再生层区域的磁化便在再生磁场的方向上聚集，形成磁性屏蔽。由此，记录层的记录标记只能通过比中间层的居里温度更低的区域，即未被屏蔽的狭小区域加以再生。在此光磁记录介质上，当在再生层使用顽磁力小的磁性膜时，当照射再生光并将光斑中心温度以超过中间层居里温度的状态施加了外部磁场时，接近超过居里温度的中间层的非磁性部分的再生层上残留的记录磁畴能通过外部磁场容易地消除。从而，再生层的高温部分起到不让记录磁畴的信息进行复制的磁性屏蔽的作用。当加快线速度、由光照射在记录膜上形成的温度分布流向与光斑前进方向相反时，信息在光斑前方的记录磁畴能够再生，而从光斑中央部往后的地方则因上述屏蔽不能再生。因为此类磁超解像再生将光斑的前方部分作为开口部，所以称作前方开口检测(Front Aperture Detection)或FAD。但FAD的分辨率越高(增大屏蔽)能够享受再生信号的面积就越小，导致绝对信号量大幅下降。这成为将光磁记录介质高密度化后的问题点，也成为制约记录密度提高的原因。在磁超解像再生方面，已知的还有中央开口检测(Center ApertureDetection)、后方开口检测(Rear Aperture Detection)等类型，但无论哪种类型的磁超解像再生都存在同样的问题。
本发明者们为解决这一再生信号下降问题，在特开平8-182901号中提出在将记录于记录层中的微小记录磁畴复制到再生层中的同时，通过扩大再生磁场使再生信号增大的磁畴扩大再生(Magnetic AmplifyingMO System)，即MAMMOS。然而MAMMOS为扩大磁畴而使用再生磁场又存在装置结构复杂化的问题。
另一方面，作为绝对信号量不太增加但确保必要的最小限度的信号强度并且高分辨率的再生技术，在特开平6-290496号公报中提出了磁畴壁移动再生技术。磁畴壁移动再生技术中采用的光磁记录介质的结构与上述FAD相同，由记录层、中间层及再生层构成。磁畴壁移动再生技术中从记录层复制到再生层的磁畴前方的磁畴壁在中间层被加热变为非磁性化后的区域断绝与记录层的结合，此磁畴壁移动到存在于光斑内的热中心(最高温度位置)。结果，复制到再生层的磁畴扩大，即实效性地增大微小磁畴的面积，由此，再生信号略有增大。这种类型因系将磁畴壁进行移动并加以检测而被称为磁畴壁移动型检测(Domain WallDisplacement Detection)或DWDD。此项技术利用了磁畴壁向磁畴壁能量低的位置移动的力，所以欲将此方法得以实施，如发明者们在日本工业出版的月刊1998年光联盟7月号19页左栏第6～11行所载，需要尽可能降低各层的磁饱和，使其不至对磁畴壁移动形成障碍。为此，DWDD中的记录层、中间层及再生层都由补偿温度低于居里温度的磁性材料构成。这一点在社团法人电气学会1998年研究会资料MAG98-189从43页右栏倒数第3行到44页左栏正数第5行中也有记述。
虽然通过DWDD能将微小磁畴进行再生，但存在的问题是再生信号小，其信号的大小仅为能够正确再生的最低限度。又，基于上述原理，在中间层的非磁化区域的前方将磁畴扩大固然好，但因其后方磁畴也同样地扩大，使再生信号复杂化，成为应用上的大问题。后方的磁畴扩大，表现为再生信号之外多余的扩大信号，称为重叠信号。重叠信号的产生是由于磁畴扩大的工作仅靠磁畴壁能量来实现的缘故。
为了解决DWDD的重叠信号问题，进而通过设置居里温度升高若干且磁饱和小的中间层来稍加改善。但再生信号的大小仍不满意。
又，DWDD中再生层的磁畴壁为能实现平稳地移动，必须采用只将槽脊槽沟基板的槽沟用大功率激光高温缓冷后降低磁畴壁能量的方法，或将槽脊槽沟基板的槽沟深度加深至极限，使记录膜实质上只稍微附于槽沟的壁部。但这些技术伴有下列不便，即，为实现高密度化而以高密度磁道间距制作深沟成型基板困难，另外，如金子等在INTERMAG2000上发表的那样，深沟很难保证微小磁畴的正确记录。
进而，用以增加磁畴壁移动量的技术公开于特开平11-162030号上。据此公报所述，使用了面内磁化膜的中间层和在接近再生温度时从面内磁化膜变为垂直磁化膜的再生层。这样，再生层能在低于预定温度时形成面内磁化膜且形成屏蔽，仅在超过预定温度的光斑中央部移动磁畴壁。这种结构因靠降低再生层的顽磁力来形成磁畴壁平稳移动，所以其特征在于，磁畴壁的移动量比前述的DWDD更大。这是仅将光斑中央部作为开口部的磁畴壁移动检测，所以称为CARED(Center ApertureRear Expansion Detection)。
但是，因CARED也与DWDD一样产生重叠信号，仍要添加其它磁性层作为中间层来防止产生重叠信号。而在添加了中间层后，虽然对短的磁性标记能防止重叠，但对长的磁性标记，CARED也与DWDD一样，无法防止重叠信号。因此，在记录再生装置中，仅能应用于长度有限的信号处理系统。
发明内容
本发明旨在消除前述MSR、MAMMOS、DWDD及CARED所具的不便，其目的之一在于提供一种能获得充分大的再生信号的光磁记录介质和其再生方法及再生装置。
本发明的目的之二在于提供一种不拘于记录标记的标记长度，且不产生重叠信号的光磁记录介质和其磁畴扩大再生方法及装置。
本发明的目的之三在于提供一种不施加再生磁场就能进行光磁记录介质的磁畴扩大再生的光磁记录介质和其再生方法及装置。
本发明提供一种光磁记录介质，该光磁记录介质具有：
由磁性材料形成的记录层；
由磁性材料形成的表现为垂直磁化的再生层；
由磁性材料形成的，存在于上述记录层与和再生层之间，并以低于160℃的温度隔断上述记录层与再生层的交换结合力的中间层，
其特征在于，上述再生层的补偿温度Tcomp1、上述中间层的补偿温度Tcomp2及上述记录层的补偿温度Tcomp3满足下列式(1)及(2)的任何一个所表示的条件：
Tcomp2＜120℃＜Tcomp1……(1)
Tcomp3＜120℃＜Tcomp2……(2)
本发明中的再生层最好在20℃～居里温度附近的温度范围内表现为垂直磁化且补偿温度超过居里温度。
本发明的光磁记录介质能将从记录层(以下又称信息记录层)经中间层复制到再生层(以下又称扩大再生层)的磁畴在不施加外部磁场而由再生光照射使之扩大并进行检测。本发明之所以能将这种磁畴扩大的根据是：1)扩大再生层的最小磁畴径的存在；2)中间层与记录层间或中间层与再生层间的斥力的产生；3)扩大再生层与记录层间的交换结合力的控制等因素。首先将就这些因素加以说明，接着，将实现本发明的光磁记录介质的三种类型的光磁记录介质的扩大再生原理加以说明。
〔磁畴扩大的因素〕
1)基于最小磁畴径的存在的磁畴扩大原理
要想无须外部磁场而使再生层的磁畴加以扩大，必须考虑在再生层中得以稳定存在的最小(稳定)磁畴的大小。当设温度均匀的磁性层的最小磁畴的磁畴径为d、扩大再生层的磁畴壁的能量为σw、磁饱和为Ms、顽磁力为Hc时，最小磁畴径d可表示为d＝σw/(Ms·Hc)。通常，当Ms较小时d变大；Ms较大时d变小。
本发明如图1(a)所示，作为扩大再生层的材料，使用扩大再生层3中磁性得以稳定存在的磁畴SM1的最小径(以下称：最小磁畴径)比较大的材料，如GdFe。也就是说，在扩大再生层3中，比磁畴SM1小的磁畴不能稳定地保持磁性。另一方面，如图1(b)所示，在信息记录层5中，由于使用了使磁畴SM2的最小磁畴径变小的磁性材料如TbFeCo，便能在信息记录层5上高密度地记录小的记录磁畴。这里，当扩大再生层3与信息记录层5以强大的交换结合力相结合时，如图1(c)所示，记录于信息记录层5上的磁畴SM2磁性地复制到扩大再生层2中，生成磁畴SM3。但由于磁性复制到扩大再生层3的磁畴SM3比扩大再生层3中的最小磁畴径还小而不稳定。因此，如图1(d)所示，一旦将扩大再生层3从信息记录层5拉开，复制到扩大再生层3的微小磁畴便扩大，变回图1(a)所示的具有最小磁畴径的稳定的磁畴SM1。本发明中从图1(c)到图1(d)的过渡过程通过采用后述的各种中间层(扩大触发层)将扩大再生层3与信息记录层5的交换结合力的大小加以控制。
2)磁性层的斥力和交换结合力
记录层、中间层及再生层的磁性材料可以使用稀土类过渡金属合金得到。稀土类可用重稀土类，在这种场合，稀土类金属与过渡金属的磁性自旋朝向互为相反的方向，因此磁性层表现为铁氧体磁性。若稀土类金属与过渡金属的磁性自旋大小相同，由于磁化方向互逆，即形成磁化抵消，则整体的磁化(磁性自旋之和)变为零。这一状态称作补偿状态，成为补偿状态的温度称作补偿温度。又，成为补偿状态的磁性层的组成称作补偿组成。又，当过渡金属的磁性自旋大于稀土类金属的磁性自旋时称作富过渡金属(Transition Metal rich：富TM)，当稀土类金属的磁性自旋大于过渡金属的磁性自旋时称作富稀土类金属(Rare Earth rich：富RE)。本发明中，再生层的补偿温度Tcomp1、中间层的补偿温度Tcomp2及记录层的补偿温度Tcomp3满足下式(1)及(2)的任何一个所表示的条件。
Tcomp2＜120℃＜Tcomp1……(1)
Tcomp3＜120℃＜Tcomp2……(2)
(1)式及(2)式表示本发明中为形成为引起磁畴扩大的触发的斥力的存在条件。在(1)式的场合，中间层4的补偿温度低于120℃，再生层的补偿温度高于120℃。例如，在再生层3及中间层4分别由铁氧体磁性的稀土类过渡金属构成的场合下，如图2(a)所示，120℃时中间层4为富TM，再生层3为富RE。因此，中间层4和再生层3的过渡金属的磁性自旋(副网络磁化)朝向同一方向，磁化(整体的磁化)形成互为相反方向，产生斥力。本发明中这种斥力的产生成为再生层3中磁畴扩大的必要条件。这里，当记录层5与中间层4同样由富TM的稀土类过渡金属构成时，再生层3、中间层4及记录层5之间的这些过渡金属的磁性自旋相互连接，交换结合力在再生层3与记录层5之间经中间层4发挥作用。这里，由于交换结合力具有温度依存性，因此，一旦温度从120℃上升，则斥力超过交换结合力，再生层3的磁畴易于颠倒。这种磁畴颠倒导致磁畴扩大。
在(2)式的场合，记录层5的补偿温度低于120℃，中间层的补偿温度高于120℃。例如，记录层5及中间层4分别由铁氧体磁性的稀土类过渡金属构成的场合，如图2(b)所示，在120℃时记录层5为富TM，中间层4为富RE。因此，记录层5的磁化和中间层4的磁化形成互为相反方向，产生斥力。这里，当再生层3与中间层4同样由富TM的稀土类过渡金属构成时，交换结合力在再生层3与记录层5之间经中间层4发挥作用。交换结合力具有温度依存性，因此，当温度从120℃上升时，再生层3及中间层4的磁化与记录层5的磁化的斥力超过记录层5与再生层3的交换结合力，中间层4及再生层3的磁畴分别变得易于颠倒。再生层3的磁畴颠倒导致磁畴扩大。若能满足上述(1)式或(2)式的任意一个，就能产生引发本发明中磁畴扩大的斥力。下面对各类光磁记录介质再生原理的说明主要采用(1)式的条件进行。
如上所述，本发明中斥力与交换结合力的关系控制着磁畴的扩大。120℃这一温度，是假设通过再生光照射引起磁畴开始扩大的区域的温度。也就是说，本发明中引起磁畴开始扩大的区域在被再生光照射并加热的区域中，不是中央部即高温部分(热中心)，而是边缘部即低温部分。另一方面，高温部分如后所述能隔断记录层与扩大再生层的交换结合力。这一高温区域在本发明中假设为超过140℃的温度。
3)交换结合力的控制
本发明的光磁记录介质中，中间层在任何类型的光磁记录介质中都通过控制作用于记录层与扩大再生层之间的交换结合力和斥力的大小来实现扩大再生层中磁畴扩大的最优化，同时防止产生重叠信号。尤其是在信息再生时，通过中间层，能在被再生光照射的区域内的高温区域隔断作用于记录层与扩大再生层之间的交换结合力，使低温区域的扩大再生层的磁畴扩大到高温区域。能够隔断这一交换结合力的温度称作交换结合力隔断温度。交换结合力隔断温度可由交换结合力(交换结合磁场)的温度依存性求得。交换结合力可从扩大再生层侧由磁性光学Kerr旋转角的磁场依存性来确定。图25所示为室温下本发明的光磁记录介质的磁性光学Kerr旋转角(θ)的磁滞曲线的测定例。交换结合力(交换结合磁场)从顽磁力大的信息记录层作用于扩大再生层，作为偏磁场。因此，磁滞曲线只向其磁场左边偏移，此偏移量就是交换结合力。此交换结合力的温度依存性的一例如图44所示。交换结合力隔断温度相当于此交换结合力大致为零时的温度。
[第1类光磁记录介质]
为控制扩大再生层与信息记录层的交换结合力的大小，第1类光磁记录介质使用了中间层，其在高温例如超过140℃表现为面内磁化，在低温例如低于120℃表现为垂直磁化。记录层和再生层可使用垂直磁化的磁性层得到。这种情况下，当中间层表现为垂直磁化时，介于扩大再生层与信息记录层的中间层的交换结合力强，而当中间层在高温下表现为面内磁化时，扩大再生层与信息记录层的交换结合力因被中间层切断或隔断而变弱。欲在低温下增大扩大再生层与信息记录层的交换结合力，最好使中间层的居里温度Tc2高于扩大再生层的居里温度Tc1。但为了避免对信息记录层上的记录的不良影响，Tc2又必须低于信息记录层的居里温度Tc3。从而得出第1类光磁记录介质上这些磁性层的居里温度的关系为Tc1＜Tc2＜Tc3。
这里，如图3所示，试想有一种光磁记录介质，它具有在信息记录层5与扩大再生层3之间的中间层，例如扩大触发层4’，其在高温时表现为面内磁化、低温时表现为垂直磁化。在记录层5上高密度地记录着微小磁畴。在不照射激光时，记录于信息记录层5上的磁畴5A通过以扩大触发层4’为中介的扩大再生层3和信息记录层5的大的交换结合力，在扩大再生层3上进行磁性复制并形成磁畴3A。如图4所示，当光磁记录介质沿箭头DD的方向前进并照射激光时，光磁记录介质的激光光斑内的区域的温度上升。此时在温度上升的区域，尤其在高温部分(例如超过140℃)，由于扩大触发层4’的磁各向异性急剧变小，扩大触发层4’的易磁化轴朝向便从垂直方向变为膜面方向。此时，由于扩大触发层4’的垂直磁化成份减少，扩大再生层3与信息记录层5的交换结合力急剧下降并被隔断。若将此交换结合力隔断的温度设为Tr，如图5所示，在超过Tr的温度区域，扩大再生层3和信息记录层5呈磁性的独立状态。Tr如为120℃～180℃，最好为140℃～180℃。
当光磁记录介质沿箭头DD方向前进，如图6所示，记录磁畴5A在接近温度T＞Tr的区域附近时，信息记录层5的磁畴5A的磁化和扩大触发层4’的磁畴4’A的磁化的合磁化与扩大再生层3的复制磁畴3A的磁化的静磁性斥力将超过以扩大触发层4’为中介的扩大再生层3的磁畴3A与信息记录层5的磁畴5A的交换结合力。尤其是，扩大再生层3的磁畴3B虽是通过交换结合力从记录层5的磁畴5B复制得到的磁畴，但因为处于激光光斑之内，扩大触发层磁畴4’B的斥力也比交换结合力更强。进而，如上所述，因为扩大再生层3的稳定磁畴径大，磁畴3A起到返回原来大小的力的作用。因此，对磁畴3A与磁畴3B之间的磁畴壁(3AF)产生磁性压力，如图7所示，磁畴3B颠倒的结果使得磁畴3A扩大。从而，这一扩大了的磁畴3A如图8所示布满在交换结合力衰弱了的区域附近。其扩大了的区域可认为相当于扩大再生层3的稳定磁畴径的大小。这样，扩大触发层4’通过温度变化形成扩大再生层3的磁畴扩大的契机。
这里重要的是，在磁畴3A扩大之际，尽管磁畴3A的前侧边缘3AF(参见图6)朝向光斑中心有所扩大，后侧边缘3AR却没有反应。若要随前侧边缘3AF的扩大联动使后侧边缘3AR也朝向光斑中心而动的话，则磁畴3A的面积绝对不会增大。从而，作为磁畴扩大再生层3的重要的一点就是保存着这样一种状态，即前侧边缘3AF容易扩大，而比前侧边缘3AF还低若干温度的后侧边缘3AR则无反应地保持原样复制记录层5的磁畴。为了达到这种状态，可以使用交换结合力的温度梯度在Tr附近形成尖项的材料。实际经验是，在可以认为是在Tr附近的130℃附近，这一温度梯度最好是在-100(Oe/℃)以上。又，一旦扩大再生层3的膜厚变厚就有难于扩大的倾向，最好为15～30nm。
图9所示为光磁记录介质相对光斑进行移动，以及邻接磁畴5A的磁畴5C按照本发明的原理扩大再生的状况。图10所示为光磁记录介质相对光斑进行移动，且邻接图9中再生的磁畴5C的磁畴5D扩大再生的状况。由图10可知，处于超过Tr温度区域内的信息记录层5的磁畴5A朝向扩大再生层3产生漏磁场，但因位于其上的扩大触发层4’的磁畴表现为面内磁化，所以能隔断此漏磁场。因此，无论位于引起扩大的区域内的记录层5的磁畴的朝向为何方，都不会影响扩大再生层3的扩大动作。
如图11所示，扩大再生后，当再生结束了的记录磁畴5A从光斑脱离时被冷却。由于冷却进行中的区域的扩大触发层4’的磁畴4’A的垂直磁各向异性得以恢复，扩大再生层3的磁畴3A与记录层5的磁畴5A的交换结合也得以恢复。然而，因静磁性斥力大于交换结合力，所以磁畴5A不会复制到扩大再生层3。进而，磁畴3A离开光斑后的图12中，虽然交换结合力变大，但如图1中说明的那样，从扩大再生层3的稳定磁畴径来看，微小磁畴要复制到扩大再生层3需要大的能量，所以，这一状态下记录层的磁畴5A仍然不能复制到扩大再生层3。因此，本发明不会出现信息再生完成后记录层磁畴5A再复制到扩大再生层3所形成的重叠信号。
[第2类光磁记录介质]
关于第2类光磁记录介质的工作原理通过附图说明如下。此类光磁记录介质的记录层、中间层及再生层都采用表现为垂直磁化的稀土类过渡金属形成。中间层具有低于160℃的居里温度和低于室温的补偿温度。因此，当再生光照射并加热光磁记录介质时，中间层的高温区域(160℃以上)磁化消失。图13所示为再生光照射之前光磁记录介质的记录层5、中间层4及再生层3的各磁畴的状态。各层的各磁畴的大小在光盘前进方向上完全相同。图13中，粗箭头(白箭头)表示各层整体的(合成)磁化，粗箭头内标记的细箭头表示过渡金属(Fe和Co)的磁性自旋。此类光磁记录介质再生时，当照射再生光并加热到再生温度附近(如：120℃～200℃)时，如图13所示，再生层3为富RE，中间层4和记录层5为富TM(满足前述(1)式)或再生层3及中间层4为富RE、记录层5为富TM(满足前述(2)式)。
记录层5、中间层4及再生层3各自的过渡金属彼此在室温下以超过数10kOe的强大结合力结合着，因此，如图13所示，记录层5、中间层4及再生层3的过渡金属在相同纵列的磁畴中磁性自旋的细箭头全部朝向同一方向。由于中间层4及记录层5为富TM，相同纵列的磁畴中其整体的磁化与于过渡金属的自旋朝向相同的方向。另一方面，因再生层3为富RE，所以整体的磁化朝向与过渡金属自旋相反的方向。也就是说，再生层3中磁畴的整体磁化与其下方的中间层4及记录层5的磁畴的整体磁化互为相反朝向，记录层5的磁畴逆向地复制到再生层3上。这里，若将再生层3及中间层4各自的磁畴看作如图13中右侧所示的概念性磁铁3a及4b的话，则再生层3和中间层4的整体磁化互为逆向的状态与磁铁3a及4a的相同极靠近的状态相同，是静磁性极不稳定的状态。也就是说，由于作用于中间层4和再生层3之间的静磁能量斥力，而呈不稳定状态。但由于再生层3及中间层4的过渡金属自旋的彼此交换结合力强于静磁能量斥力，所以如图13所示，再生层3及中间层4的整体磁化保持在互为相反朝向的状态。
如图14(a)所示，为了再生信息，在对光磁记录介质用物镜聚集再生激光并进行照射、在再生层3上形成光斑S时，对应激光的光强分布，光斑S内产生温度分布，尤其是光斑S中央附近的温度变高。此时，中间层4的超过居里温度的加热区域11(下称再生温度区域)的磁化消失，分别位于中间层的再生温度区域11上下的记录层5的磁畴15与再生层3的磁畴13之间的磁性结合(交换结合)也消失。这样，由于中间层4通过激光照射的加热，隔断了记录层5与再生层3的交换结合力，所以这一中间层也可称为交换结合力隔断层。
这里，如图14(a)所示，注意到由于再生激光照射的加热，中间层4的再生温度区域11的磁化消失的部分与相邻的再生层3的磁畴23及其下方的中间层4的磁畴25。此状态下，存在于再生层3的再生温度区域的磁畴13与记录层5的记录磁畴15的交换结合也消失。此时再生层3的光斑内的复制磁畴23可认为变成如图14(b)所示的扩大的或如图14(c)所示的缩小的任一情况。
这里，如图15(a)所示，假定再生激光照射时再生层3的磁畴23的磁畴壁26不移动、仍保持原状，其时，作用于再生层3下面的静磁能量斥力与交换能量引力(交换结合力)之间的关系如图15(b)所示。如图15(a)所示，再生光斑内的右侧部分还处于低温状态，在再生层3中还作用着大的交换能量引力和较大的静磁能量斥力。交换能量引力是由再生层3的过渡金属与中间层4的过渡金属的交换结合能量而产生的引力，由于过渡金属相互间表现出强大的结合力，在低温区域就表现出极大的值，将静磁能量斥力提升。而且，随着从低温区域向再生温度区域靠近，交换能量引力急剧减小，在再生温度区域中变为零。这是由于在再生温度区域中，中间层4的磁化消失，失去交换结合力的缘故。另一方面，静磁能量斥力是基于互逆的、作用于中间层的整体磁化与再生层的整体磁化之间的静磁性能量的斥力。中间层4的区域4A中静磁斥力提升交换结合力。静磁能量斥力如图15(b)所示，随着从低温区域向再生温度区域靠近，中间层4的磁化因变小而减少。但是，静磁能量斥力即使在再生温度区域也不为零，而具有一定的值。也就是说，在再生温度区域的再生层磁畴27上作用着静磁能量斥力。这是因为，如图15(a)所示，再生温度区域的再生层磁畴27的磁化与再生温度区域的记录层磁畴28的磁化朝向相反、这些磁畴间作用着斥力的缘故。这种场合，如图16(a)所示，首先在再生层3的磁畴23的左侧磁畴23’中，由于静磁能量斥力提升交换能量引力，磁畴23颠倒。此扩大再生层的最小磁畴径大于记录磁畴的最小磁畴径，为了调整磁性特性以达到相当于光斑径的程度(80μemu/cm2＜再生层的磁饱和×膜厚＜220μemu/cm2＝，如图16(b)的磁畴23A那样，扩大再生层的磁畴扩大到大致达到光斑径。此时，如图16(b)所示，因为再生层扩大后的磁畴23A的磁化与记录层磁畴28的磁化朝向相同，静磁能量斥力进一步减小。也就是说，图14(a)所示的扩大再生层3的光斑内再生温度区域的复制磁畴23扩大为图14(b)所示的状态。这是由于“在扩大再生层3的磁化较小时，靠最小磁畴径的大小不能维持小的磁畴”这一磁性性质所致。利用这种磁畴扩大的情况下，能从再生层检测到大的再生信号。进而，在光盘沿箭头方向前进、图16(b)的记录磁畴25移动到光斑内的高温部后的状态如图19所示。这一场合，虽然漏磁场从记录磁畴25波及到扩大再生层3，但由于前述的扩大再生层3中可复制的最小磁畴径的存在，小于其的磁畴不能复制。也就是说，高温部分的记录层5的状态(记录磁畴25)不能复制到扩大再生层3。
如图14(c)所示，再生层的复制磁畴缩小时，由于再生层内静磁能量上升形成能量性不稳定状态。所以要注意图14(c)所示的磁畴23不发生缩小。
为了更好地实现将这种再生层中的磁畴扩大，中间层最好具有大的垂直磁各向异性能量(Ku)]而且直到达居里温度附近都是垂直磁化膜。这里，当中间层的Ku小的情况的例子如图17(a)、(b)所示。当中间层4的Ku小时，中间层4的居里温度附近的磁畴59因来自再生层3的静磁能量斥力而朝向面内的方向。从而，再生层3的磁畴扩大如图17(b)所示，由于发生在中间层4的超过居里温度的非磁性区域(Tc≤T)的正上方的再生层区域23B中，因此扩大率变小。又，在这一场合，再生层与中间层结合的切断位置不分明，有可能增大抖动量。因此，中间层4最好具有大的垂直磁各异向性。但是，对中间层使用居里温度在150度附近具有最大Ku的TbFe合金进行试验时，由于交换能量引力的温度梯度过于陡峭，所以存在图16(a)所示的由静磁能量斥力导致的磁畴扩大的迹象不一致的情况。从试验结果可知，中间层的Ku最好为0.4erg/cm3～1erg/cm3。尤其是为使错误率下降，最合适的中间层是在使用了TbGdFe合金时相对Tb的Gd的原子比例为5分之1以下的场合。另外，通过对TbFeCo合金添加非磁性金属等使Ku减少，并将Ku的值设于上述范围内，也能获得较好的记录再生结果。
这里，关于防止在第2类光磁记录介质中磁畴扩大再生后在DWDD和CARED中产生重叠信号的原理以附图说明如下。
图18(a)所示为当以光斑扫描过介质后时，存在于光斑内的记录层5的记录磁畴25被冷却到居里温度以下、复制到再度恢复磁化后的中间层4、生成再复制磁畴31的情况。此时，由于中间层的再复制磁畴31的高温侧即右侧区域31A的静磁能量斥力强，中间层的再复制磁畴31与再生层的磁畴不能交换结合。又，再复制磁畴31的左侧区域31B的再复制磁畴31与再生层的磁畴虽为可交换结合状态，但复制磁畴尺寸过小，无法复制。从而，不出现复制磁畴也就不出现重叠信号。进而，如图18(b)所示，当光盘从图18(a)所示的状态又旋转移动了时(记录磁畴25从光斑离开时)，由于再复制磁畴31的左侧的要进行交换结合的部分的面积增大，再生层上出现复制磁畴23。但是，再生层的复制磁畴23右侧的磁畴55(光斑侧的磁畴)因在与中间层4的界面31A上静磁能量斥力占优势而不能颠倒，因而也不产生重叠信号。
关于DWDD，由于将再生层、中间层、记录层的磁化设计得极小，再生层和中间层的静磁能量斥力不像本发明那样起作用，磁畴容易再复制到再生层。从而至使再复制磁畴的高温侧磁畴壁沿温度梯度移动、产生重叠信号。又，CARED是在2000年日本应用磁气学会学术讲演会上作为中间层的最优化结果，报告指出中间层以Ku小的GbFe为好，TbFeCoSi的特性不好。但是，本发明能得到将TbGdFe用于中间层且不出现重叠信号的结果。这是因为，在中间层的非磁性区域从高温部再度于低温部恢复时，GdFeCr的Ku仅为2×105erg/cm3左右，再生层的静磁能量斥力及交换能量引力一致朝向面内方向，至使它们的力减小。从而记录层的磁畴容易靠交换能量引力向再生层复制、导至产生重叠信号。而在后述的实施例8中，因为使用的TbGdFe的Ku大到7×105erg/cm3，不允许从中间层轻易向再生层复制，所以不出现重叠信号。又，从膜面侧向光磁盘照射光、进行磁性光学热效应的研究表明，在中间层使用了GdFeCr的光磁盘的场合，未显示热磁滞回线向左右任一方偏移，且未显示垂直磁化膜特有的急剧过渡。而在中间层使用了TbGdFe的光磁盘的场合，则在相对外部磁场偏移的部分显示出急剧的过渡。因而，研究中间层受Ku影响的方法可使用上述方法。
关于上述第2类光磁记录介质，按照前述(1)式以中间层4使用富TM的稀土类过渡金属为例做了说明。其实静磁性斥力在扩大再生层3与记录层5之间也可成立，也就是说，按照前述(2)式，中间层也可为富RE。图47所示为在再生温度附近(120℃～160℃)，中间层呈富RE的状态。这种场合可知，在记录磁畴5A接近光斑的状态，通过交换结合力将扩大再生层3、中间层4及记录层5的过渡金属的自旋朝向同一方向(向上)，中间层4的磁畴4A与记录层5的磁畴5A之间产生静磁性斥力。进而，当光盘旋转并接近光斑时，如图48所示，邻接磁畴4A的磁畴4B与其正下方磁畴5B的交换结合力衰减，它们的磁畴间静磁性斥力比交换结合力还强，因此中间层的磁畴4B颠倒。以此为契机，与磁畴4B通过交换结合力复制的扩大再生层磁畴3B也颠倒。磁畴3B的颠倒相当于磁畴3A的扩大开始。磁畴3A此后进一步扩大至最小磁畴径。这样，即使当静磁性斥力存在于扩大再生层3与记录层5之间的场合，即前述(2)式成立的场合，也能得到本发明的磁畴扩大再生的效果。前述(2)式也适用于上述第1类型的光磁记录介质、后述第3类型光磁记录介质。
[第3类光磁记录介质]
第3类光磁记录介质在中间层与记录层的界面或中间层与扩大再生层的界面中夹有同构成中间层的物质不同的物质。这种物质或是使它们的界面中的中间层的居里温度下降，或是该物质自身的居里温度比中间层的居里温度还低。通过使这种物质存在于中间层的表面或中间层与记录层或扩大再生层的界面，记录层和扩大再生层的交换结合力能够以再生温度加以隔断。要导入该样物质，最好将中间层或其界面进行溅射、离子蚀刻或加热处理。或者，在记录层和中间层的界面或扩大再生层和中间层的界面上以气相法等将居里温度低的物质如稀土类元素或由镍构成的层进行堆积。
第3类光磁记录介质的中间层4在再生温度以上残留磁化也可以。也就是说，作为中间层4的材料，其居里温度也可为再生温度、尤其是超过160℃。因而，第3类光磁记录介质也可与第1类光磁记录介质相同，设定中间层的居里温度比扩大再生层的居里温度高。
第1～第3类光磁记录介质中，为了更容易将复制于再生层上的磁畴扩大，最好使再生层的磁化小到一定程度，例如再生层的磁饱和最好在120℃的温度时为低于80emu/cm3。进而，为防止产生重叠信号，再生层的磁饱和最好在120℃附近时为40emu/cm3。
第1～第3类光磁记录介质中，如图15(b)所示的交换能量引力(交换结合力)最好设计为在再生温度区域与低温区域的境内呈急剧减小状。由此，通过复制于到再生层上的微小磁畴的光斑中心侧的磁畴壁朝向光斑中心侧，即使复制到再生层上的微小磁畴扩大，与微小磁畴的光斑中心相反侧的磁畴壁也将固定不动(参见图6的前侧边缘3AF及后侧边缘3AR)，因此能够更稳定的扩大再生。为了使图15(b)所示的交换能量引力曲线的倾斜度在再生温度区域与低温区域的境内呈陡峭状，最好将如中间层在室温下的垂直磁各向异性能量做到0.4×106erg/cm3以上。
本发明中，尤其在第2类光磁记录介质中，中间层的磁化最好大到一定程度，最好将100℃附近的磁饱和做到50emu/cm3以上。由此，能够得到使再生层的复制磁畴易于扩大的合适的静磁能量斥力，还能防止产生DWDD和CARED那样的重叠信号。作为具有此种特性的材料，最好是诸如Gd含量相对Tb在5分之1以下比例的TbGdFe合金。也可添加非磁性金属替代若干的Gd。又，第2类光磁记录介质中，当中间层的居里温度过高时，在信息再生后，来自再生层的磁畴扩大信号有可能变小，因此中间层的居里温度最好低于160℃。
又，如图15(b)所示，为了获得合适的静磁能量斥力，记录层的磁饱和在150℃至200℃温度范围内最好为50emu/cm3以上。
本发明的光磁记录介质由于再生层在20℃到居里温度附近的温度范围内为垂直磁化膜，因此有效防止了在再生层上再度进行记录层的磁畴再复制而产生重叠信号。作为这种再生层，最适合的有GdFe、GdFeCo等的GdFe合金。
本发明的光磁记录介质的记录层最好使用氩为主体的溅射气体，在0.4Pa以上的气压下进行成膜。以0.4Pa以上的气压进行成膜后的记录层因为磁性粒子的微细化，记录层上能存在细微的颠倒磁畴，并能可靠地形成微小磁畴。
又，要在记录层上形成微小磁畴，最好在信息记录时降低来自记录层以外的磁层的漏磁场的影响。为此，例如将再生层的居里温度降低到比记录层的居里温度低30℃以上为好。由此，通过信息记录时记录用激光照射的加热，再生层的磁化消失或变小，能防止或降低漏磁场对记录层的施加。又，为了记录层上能形成微小磁畴，最好在记录层中以30％的浓度混入诸如以Pt、Pd、Au、Ag等贵金属为主体的金属或由SiO2等的电介体构成的粒径20nm以下的磁束。记录层中混入物质的浓度一旦超过30％，则有可能因磁化及垂直磁各向异性能量减少造成记录性能下降，所以最好在30％以下。这样的记录层在150℃附近进行交流消磁后，磁畴径变为50nm以下，容易进行小于100nm的磁畴的记录。
又，为在记录层上记录更细小的微小磁畴，可在记录层的部分或全部上使用将诸如以Co为主体的0.4nm以下的磁层和以Pd或Pt为主体的1.2nm以下、最好在0.8nm以下厚度的金属层以5组以上40组以下交互层积的磁性多层膜。这样的磁性多层膜的垂直磁各向异性能量比TbFeCo单层大2倍以上。垂直磁各向异性能量大的记录层能够将形成的微小磁畴长期稳定地保存。又，磁性多层膜的大的垂直磁各向异性能量对应于磁性多层膜基底的状态而有所不同。在记录层使用磁性多层膜的场合，其基底层中最好混入以Pt、Pd、Au、Ag等贵金属为主体的金属或由SiO2等电介体构成的粒径20nm以下的磁束，形成粒径在20nm以下的状态。为在记录层上记录微小磁畴，也可将记录层的部分或全部用以Co和Pd或Pt为主体的局部化合物合金形成。或者也可以连接信息记录层，在磁畴扩大用再生层的相对侧，形成厚度在20nm以上的以Pt、Pd、Au、Ag等贵金属为主体的金属层或在其中按原子量比例10％以上混入SiO2等电介体的粒径50nm以下的磁束得到的层。
使用本发明的光磁记录介质进行高分辨率记录再生的场合，再生波形出现下列特征。例如，设激光的波长为λ，物镜的数值孔径为NA，在以λ/NA的2倍的长度为周期L时，在再生0.2(或0.1)×L的长度的最密记录磁畴时可得到最大信噪比(C/N)的再生功率(Pr)中，以周期L比上记录了0.2(或0.1)×L的长度的孤立磁畴后的再生波形的信号强度A及半宽值B，将此孤立磁畴以Pr的2分之1的再生功率再生后的再生波形的信号强度为A的2分之1以下、半宽值B的2倍以上。满足这一条件的场合，能够实现分辨率、再生信号强度的高密度记录再生。
上述方法对提高线密度方向的密度极为有效，但要在磁道方向加大密度，行之有效的是下列方法。例如，作为基板，在将槽脊部、槽沟部两处都用作记录区域时，使槽沟部的半宽值宽于槽脊部的半宽值为好。这是因为成膜后有效槽沟的宽度会变狭。这样做可消除槽脊部与槽沟部上记录再生特性的差异。或者，也可在槽脊或槽沟的任意一方记录信息。此时，记录信息一方的面积可以比另一方的面积小。
又，本发明的光磁记录介质不同于DWDD，不必使用深槽脊槽沟基板，可使用现有的基板。
本发明的光磁记录介质在从基板侧照射激光进行记录再生时使用的基板在其折射率为n时，从易于基板成型考虑，槽脊的侧壁高度(或槽沟深度)最好为λ/(16n)～λ/(5n)。从与光磁记录介质的基板相反侧照射激光、进行记录再生时，槽脊侧壁的高度(或槽沟深度)最好为λ/16～λ/5。
本发明中，如图21所示，形成于光磁记录介质基板上的槽沟的半宽值G(指槽沟深度D的2分之1深度上的槽沟宽度)大于槽脊半宽值L(指槽沟深度D的2分之1深度上的槽脊宽度)，通过在该槽沟部记录信息能提高记录再生功率灵敏度。经本发明者的实验证明，槽脊记录方式介质与槽沟记录方式介质的记录再生功率灵敏度不同。由基板的形状造成的记录再生时热流的流动在槽脊部与槽沟部有所不同，尤其在槽脊部热流易逃离，这意味着功率灵敏度下降。本发明的光磁记录介质的槽沟半宽值(G)与槽脊半宽值(L)之比(G/L)最好为1.3≤(G/L)≤4.0。通过将G/L保持在这一范围内，能够降低比特误差率、得到良好的C/N，还能确保跟踪所需的充分的推挽信号。
上述G/L比的场合，形成有槽沟、槽脊区域的基板的槽沟深度(D)最好为30nm～80nm。当再生槽沟深度在此范围内时，能够确保进行稳定地跟踪的充分的推挽信号，还能在槽沟上使记录层等层形成必要的厚度。
槽脊侧壁面的倾斜角度(θ)最好为40°～75°。当倾斜角度(θ)在此范围内时，能防止因相邻磁道的影响造成的再生信号的劣化，还能在槽沟上以必要的厚度形成记录层等。
本发明提供一种光磁记录介质的再生方法，其特征在于，，对本发明的光磁记录介质照射再生光、加热到隔断上述记录层与再生层的交换结合力的温度以上，再从光磁记录介质进行信息再生。采用此方法后，无重叠信号产生，还能可靠地扩大并检测复制到再生层上的磁畴，因此，能以高C/N获得大的再生信号。此方法能在欲再生的记录磁畴到达再生光中心之前检测记录磁畴。又，此方法在信息再生时，无需将外部磁场施加于光磁记录介质上。
本发明提供一种光磁记录再生装量，该装置用于将本发明的光磁记录介质进行磁场调制记录。
本发明的光磁记录再生装置能在本发明的光磁记录介质上超调，并能通过优良的高线密度记录的磁场调制记录方式进行信息记录。记录再生装置能以光脉冲磁场调制记录方式在光磁记录介质上记录信息。在光脉冲磁场调制记录的场合，脉冲占空能以25％～45％遂行进行良好的微小磁畴记录。这是因为需要高速的热响应的缘故。本发明的光磁记录介质的再生信号的DC成分变动较大。本发明的记录再生装置可设有为了补偿DC成分的变动进行差分检测、微分检测或使用去除100kHz以下的低通滤波器隔断低通信号的信号处理装置。并且，为了实现稳定的磁畴扩大再生，需要积极诱发磁畴扩大的触发。这能通过将再生光功率调制为不定值并进行照射来实现。再好些的是使用在基板上预先嵌入基准时钟或更好的是以PLL电路制成精密的时钟、使用提高记录再生的同步精度的装置。作为产生触发的其他方法，施加再生磁场的方法或将再生磁场调制为不定值并进行施加的方法都行之有效。此种情况下，最好还是通过在基板上嵌入的时钟位进行记录再生的正确的同步再生。
附图说明
图1(a)～(d)为再生层的磁畴扩大原理的说明图；
图2为存在于信息记录层与扩大再生层之间的交换结合力及斥力的说明图，图2(a)表示满足(1)式的磁性特性，图2(b)表示满足(2)式的磁性特性；
图3为第1类光磁记录介质的再生原理的说明图；
图4为第1类光磁记录介质的再生原理的说明图；
图5为第1类光磁记录介质的再生原理的说明图；
图6为第1类光磁记录介质的再生原理的说明图；
图7为第1类光磁记录介质的再生原理的说明图；
图8为第1类光磁记录介质的再生原理的说明图；
图9为第1类光磁记录介质的再生原理的说明图；
图10为第1类光磁记录介质的再生原理的说明图；
图11为第1类光磁记录介质的再生原理的说明图；
图12为第1类光磁记录介质的再生原理的说明图；
图13为第2类光磁记录介质的再生原理的说明图，表示被再生光照射前的再生层3、中间层4及记录层5的磁化状态；
图14为第2类光磁记录介质中关于磁畴扩大原理的说明图，图14(a)表示被再生光照射中的状态，图14(b)表示再生层的磁畴从(a)状态扩大时的状态，图14(c)表示再生层的磁畴从(a)状态缩小时的状态；
图15的(a)和(b)所示为再生层磁畴不扩大时静磁能量斥力与交换能量引力的关系图；
图16的(a)和(b)为第2类光磁记录介质的再生层的磁畴扩大状态的说明图；
图17的(a)和(b)为第2类光磁记录介质的中间层的垂直磁各向异性小时再生层的磁畴扩大状态的说明图；
图18的(a)和(b)为第2类光磁记录介质中不产生重叠信号的原因的说明图；
图19为磁畴扩大中的扩大再生层区域不受来自记录磁畴漏磁场影响的说明图；
图20为根据实施例1制作的光磁记录介质的大致截面图；
图21所示为根据实施例1、10～13、比较例及参考例制作的光磁记录介质的槽脊及槽沟的截面形状的示意图；
图22所示为将根据实施例1制作的光磁盘以不同的再生光功率进行再生后再生信号波形的曲线图；
图23所示为将根据实施例1制作的光磁盘进行再生后比特误差率的再生光功率依存性的曲线图；
图24所示为将根据实施例1制作的光磁盘以各种记录光功率进行记录后比特误差率的记录光功率依存性的曲线图；
图25所示为用于求出根据实施例1制作的光磁盘的交换结合力的磁滞回线的曲线图；
图26所示为根据实施例1制作的光磁盘的交换结合力的温度依存性的曲线图；
图27所示为根据实施例1制作的光磁盘的扩大再生层的厚度t×磁饱和Ms与比特误差率的关系的曲线图；
图28所示为根据实施例1制作的光磁盘的基板的槽沟深度D与比特误差率关系的曲线图；
图29所示为根据实施例1制作的光磁盘的基板的G/L比与比特误差率的关系的曲线图；
图30所示为根据实施例1制作的光磁盘的基板的槽脊侧壁的倾斜角度与比特误差率的关系的曲线图；
图31所示为实施例2中制作的光磁盘的比特误差率与扩大再生层的厚度t之关系的曲线图；
图32为根据实施例8制作的光磁记录介质的示意截面图；
图33为将记录于实施例8的光磁记录介质上的标记长0.2μm的孤立磁畴以再生功率1.5mW及3.0mW进行再生后的再生波形；
图34所示为实施例8的光磁记录介质的C/N与标记长依存性的曲线图；
图35为最短标记长为0.12μm的NRZI随机信号记录时的眼图；
图36为本发明的记录再生装置的示意结构图；
图37为根据实施例10～12、比较例及参考例制作的光磁记录介质的示意截面图；
图38所示为实施例10中比特误差率与槽沟半宽值G及槽脊半宽值L之比G/L的关系的曲线图；
图39所示为实施例11中比特误差率与槽沟深度D之关系的曲线图；
图40所示为实施例12中比特误差率与槽脊侧壁面倾斜角度θ之关系的曲线图；
图41所示为比较例及参考例中比特误差率与记录功率之关系的曲线图；
图42所示为比较例及参考例中比特误差率与再生功率之关系的曲线图；
图43所示为实施例13的光磁盘结构的示意截面图；
图44所示为交换结合力隔断温度的曲线图；
图45所示为交换结合力的温度梯度与比特误差率之关系的曲线图；
图46所示为本发明的光磁盘在120℃附近的磁滞曲线图；
图47为说明(2)式成立的第2类光磁记录介质的再生原理的概念图；
图48所示为光磁盘从图47所示的状态进一步相对光斑移动后的状态图；
图49为FAD磁超解像原理的说明图。
具体实施方式
下面就本发明的光磁记录介质、其再生方法及记录再生装置的实施例进行具体说明，而本发明不仅限于此。
实施例1
本实施例制作如图20所示结构的光磁盘300。光磁盘300相当于本发明第1类光磁记录介质。光磁盘300在基板1上设有电介体层2、扩大再生层(磁畴扩大再生层)3、扩大触发层4’、记录层5、保护层7、散热层8及保护涂层9。这种光磁记录介质300采用高频溅射装置按下列方法进行制造。
基板1采用如图21所示形状的聚碳酸酯基板。基板1具有磁道间距TP＝700nm、槽脊半宽值L＝200nm、槽沟半宽值G＝500nm、槽沟深度D＝60nm及厚度0.6mm。槽脊半宽值L及槽沟半宽值G分别代表槽沟深度D为D/2的深度位置上的槽脊及槽沟的宽度。槽脊侧壁的倾斜角(或槽沟的倾斜角)θ约为65°。将基板1置于高频溅射装置成膜室内的基板架上，将成膜室排气至真空度为1.0×10-5Pa之后，在基板1上将SiN以60nm的膜厚作为电介体层2进行成膜。
接着，在电介体层2上将富稀土类的GdFeCo非晶形合金以膜厚20nm进行成膜，作为扩大再生层3。此GdFeCo非晶形合金的居里温度约为230℃，补偿温度在居里温度以上。160℃时的磁饱和约为30emu/cm3。将扩大再生层3成膜时的溅射气压调整到0.3Pa。接着，在扩大再生层3上，以膜厚10nm形成富过渡金属TbGdFeCo非晶形合金层作为扩大触发层4’。此TbGdFeCo非晶形合金具有约240℃的居里温度和室温以下补偿温度。此扩大触发层4’从室温至约120℃表现为垂直磁化，从约140℃开始面内磁化成份增大，直到居里温度时表现为面内磁化。
接着，在扩大触发层4’上将TbFeCo非晶形合金形成60nm厚的膜，作为记录层5。记录层5的Co量多于扩大触发层中的Co量。此TbFeCo非晶形合金具有约270℃的居量温度和80℃的补偿温度。记录层5成膜时的溅射气压为1Pa。之所以要将记录层成膜时的溅射气压做到扩大再生层成膜时的2倍以上，是因为通过提高溅射气压易于形成微小磁畴从而提高记录密度。记录层成膜时的溅射气压最好在0.4Pa以上。另一方面，关于扩大再生层，为加大最小磁径，以将溅射气压不太加大为好。
接着，在记录层5上将SiN以膜厚20nm进行成膜，作为保护层7，在保护层7上将Al以膜厚30nm进行成膜作为散热层8。之后，将此光磁盘从溅射装置中取出，旋转涂布约5μm厚的紫外线硬化树脂，照射紫外线使其硬化。这样就得到了图20所示的具有层叠构造的光磁盘300。
这样得到的光磁盘300的性能评价如下。评价使用装有波长650nm、物镜的数值孔径NA＝0.60的光学头的市售测试仪器。从光学头照射的光束在光磁盘上的光斑直径约为1μm。光磁盘以线速度3.5～5.0m/sec状旋转。最初，将相当于光斑直径5分之1的、直径0.2μm的磁畴由光脉冲磁场调制记录形成在记录层上。此时，将记录时钟频率设为40nsec、光脉冲宽度定为18nsec、记录激光功率在光盘记录面上设为约10mW，边向光磁盘照射此光脉冲，边将脉冲宽度40nsec的+300Oe的正磁场和脉冲宽度360nsec的-300Oe的负磁场进行组合并返复施加作为记录磁场。因此，记录磁畴长度例如以正磁场为记录方向(形成黑磁畴)、负方向为消磁方向(白磁畴)时，分别能形成黑磁畴为200nm、白磁畴为1800nm的长度。
对这样在光磁盘上形成的返复记录模式照射再生光进行再生。再生光为连续光。再生光功率Pw＝1.5mW时，这一返复记录模式虽只是信号强度，但能通过图22所示的波形进行观察。由于光斑直径约为1μm，所以0.2μm的记录磁畴的再生信号波形的底部长度便为1μm+0.2μm，即1.2μm。半宽值约为0.6μm。接着，将再生光功率变为3.0mW、将上述返复记录模式进行再生后能得到图22所示的再生波形。从图22可知，半宽值与记录磁畴长度同为0.2μm，此半宽值变成再生光功率为1.5mW时的约3分之1宽。另一方面，再生信号强度同再生光功率为1.5mW时相比增大了2倍以上。从图22的再生信号波形可知，再生光功率为3.0mW时，记录磁畴能对再生层进行复制、扩大、再生。另一方面，再生光功率为1.5mW时不产生扩大，复制到再生层上的记录磁畴可原样再生。
进而，比较图22的波形可知如下重要事项。再生光功率为3.0mW时的波峰中心同再生光功率为1.5mW时的波峰中心相比，出现时间较早，也就是说，在复制到再生层的磁畴产生扩大时，可在被复制的磁畴到达光斑中心之前检测到此磁畴。这一点如图5所示，从“进入光斑的记录磁畴5A复制到扩大再生层3并在光斑内加以扩大”这一原理上说清楚。这样将记录磁畴以先于光斑中心的时间进行检测，是使用本发明的光磁记录介质的再生方法的一大特征。
接着，将约相当于光斑直径10分之1的最短标记长0.12μm的NRZI无规图样进行记录，以各种再生光功率将此图样进行再生。通过再生信号进行错误率的再生图样依存性的测定结果如图23所示。在记录了5000个数据时若有一个错误，错误率为5×10-4，可以实际进行数据修正。从图23可知，满足5×10-4以下错误率的再生功率裕度(パワ一マジン)为20.5％，达到±10％以上。因此，本发明的光磁盘在再生功率边缘方面可称是能够充分适用的介质。接着，改变记录功率，将最短标记长0.12μm的NRZI无规图样进行记录，求出这些记录信息再生后的错误率。对应记录功率错误率的变化如图24所示。同再生功率一样，记录功率即使在±10％以上(22.5％以上)变化，也能确保错误率低于5×10-4。因此，本发明的光磁盘在记录功率边缘方面也能满足需要。进而，对光磁盘倾斜时实际激光功率的下降进行观测的结果可知，满足实用化目标为±0.6°的要求。
实施例2
除将光磁盘的扩大再生层3变为10～15nm的各种膜厚之外，同实施例1一样，制作了多个光磁盘的试料。同实施例1一样就这些光磁盘进行了比特误差率(BER)测定。扩大再生层3的各种膜厚t与测得的比特误差率之关系如图31所示。由图31可知，扩大再生层3的膜厚t在15～30nm范围内时错误率为1×10-4。这是因为，当扩大再生层3的膜厚比上述范围再薄的话，就会透过再生层看到扩大触发层及记录层的记录磁畴，因此难以进行正确的信号再生。而当扩大再生层3的膜厚比30nm还厚时，难以进行微小记录磁畴的磁性复制及微小磁畴的扩大。因此，扩大再生层3的膜厚以15～30nm为好。
实施例3
本实施例是关于求得作用于实施例1制作的光磁盘的扩大再生层与记录层之间的交换结合磁场(交换结合力)的大小之方法的说明。交换结合力可从扩大再生层侧通过测定磁性光学克尔(Kerr)效应的磁场依存性而求得。图25所示为实施例1的光磁盘在室温中的磁滞曲线。这一磁滞曲线通过将测定光从扩大再生层侧射入、测定极磁光学Kerr旋转角的磁场依存性而求得。在扩大再生层上由顽磁力大的信息记录层作用交换结合磁场，磁滞曲线偏向其左边(负磁场侧)。此偏移量相当于交换结合磁场。
交换结合磁场(Hexc)的温度依存性如图26所示。作为维持复制到扩大再生层上的磁畴所必需的交换结合磁场的大小，例如，在3kOe左右的温度中，交换结合磁场(交换结合力)的温度梯度测定为-350～-185Oe/℃。此交换结合磁场在扩大再生层的厚度变薄时变大，扩大再生层的磁饱和越小变得越大。从而，制作将扩大再生层的膜厚及磁饱和等加以变化的各种光磁盘，测定这些光磁盘的交换结合磁场的温度依存性，求得交换结合磁场为3kOe左右的温度中的温度梯度。磁饱和将扩大再生层中Gd的组成进行变更、调整。测定这些光磁盘的最短标记长0.12μm的比特误差率(BER)，观察温度梯度与比特误差率的关系。记录模式采用NRZI。此最短标记长约为光斑直径的8分之1，远超过光的分辨率。对应以绝对值表示的温度梯度的比特误差率的变化如图45所示。一般，良好的比特误差率在1×10-4或5×10-4以下为实用范围，试看5×10-4，可知此温度梯度若为-100Oe/℃以上的急梯度，则能够得到良好的比特误差率。
实施例4
在将实施例1制作的光磁盘的扩大再生层的膜厚从10nm至40nm变化的同时，准备了具有通过改变扩大再生层的组成将磁饱和(室温下的磁饱和)变为各种值的扩大再生层的光磁盘。关于这些光磁盘，同实施例1一样进行了比特误差率(BER)测定。最短标记长为0.13μm。膜厚和磁饱和的积与比特误差率的关系如图27所示。扩大再生层的膜厚t与磁饱和Ms的积相当于产生磁畴扩大的磁性能量。试看满足比特误差率5×10-4的范围，从图27可知，膜厚与磁饱和的积若为80μemu/cm2～220μemu/cm2，能得到较良好的比特误差率。
扩大再生层的Ms×t也能通过制作的光磁盘进行测定。图46所示为本发明磁盘在120℃附近的单位面积(cm2)上的磁化测定结果。由于扩大再生用磁层的顽磁力小，因此能以较小的磁场进行颠倒。但是，信息记录层顽磁力大，不能简单地进行磁性颠倒。因此，在图46中负的低磁场侧显示的磁滞曲线的落下部，即外部磁场约7kOe的磁化变化(图中A)对应着再生层的磁颠倒。又，在进一步加大施加磁场时，可知信息记录层在外部磁场12kOe附近开始颠倒。这样就能通过磁化曲线的低磁场侧的磁滞曲线的落下部进行扩大再生层的单位面积的磁化测定。但因光磁盘还含有中间层，所以从磁滞曲线读到的磁化还包括中间层的磁化。
实施例5
除将基板的槽沟深度变化为各种深度之外，同实施例1一样制作光磁盘。对制作的各光磁盘同实施例1一样进行比特误差率测定。对应槽深度D变化的比特误差率(BER)的依存性如图28所示。由图28可知，当槽深度为27nm～82nm时，能得到5×10-4以下的比特误差率。一般情况下，槽深度根据光的反射率作为光的波长函数加以确定，因此当光的波长为λ、光入射侧基板或保护层的折射率为n时，最佳槽深为λ/16n～λ/5n。
实施例6
除使用了将槽沟半宽值G与槽脊半宽值L的比G/L变化为各种值的基板之外，同实施例1一样制作了光磁盘。对制作的各光磁盘同实施例1一样进行了最短标记长为0.13μm(NRZI)时的比特误差率测定。对应G/L的比特误差率(BER)的变化如图29所示。可知，若G/L在1.2～4.5范围内，能得到5×10-4以下的比特误差率。
实施例7
除使用了将槽脊侧壁的倾斜角θ变化成各种值的基板之外，同实施例1一样制作了光磁盘。对制作的这些光磁盘同实施例1一样进行了比特误差率测定。但是，记录了的NRZI随机图样中的最短标记长为0.13μm。测定结果如图30所示。由图30可知，槽脊侧壁的倾斜角θ在35°～77°范围内时能得到5×10-4以下的出错率。
实施例8
图32所示为本发明的光磁记录介质的大致结构。光磁记录介质100在基板上设有电介体层2、扩大再生层3、中间层4、记录层5、辅助磁层6、保护层7及散热层8。这种光磁记录介质100使用高频溅射装置按下列做法进行成膜。
基板1使用具有槽脊宽0.6μm、槽沟宽0.6μm、槽沟深度60nm及厚度0.6mm的聚碳酸酯基板。将基板1置于高频溅射装置成膜室内的基板架上，将成膜室排气至真空度为8×10-5Pa之后，将基板在80℃进行5小时真空烘烤，在这样的基板1上将SiN以60nm的膜厚作为电介体层2进行成膜。
接着，在电介体层2上将稀土类过渡金属合金GdFe以膜厚20nm进行成膜，作为扩大再生层3。GdFe的居里温度约为240℃，补偿温度在居里温度以上。160℃时的磁饱和约为55emu/cm3。接着，在扩大再生层3上，将室温下具有补偿温度的稀土类过渡金属合金TbGdFe以膜厚10nm进行成膜，作为中间层4。居里温度约为150℃。Tb与Gd的比率为14％。接着在中间层4上，将居里温度为280℃、补偿温度在室温附近的稀土类过渡金属合金TbFeCo以膜厚60nm进行成膜，作为记录层5。扩大再生层3、中间层4及记录层5的3层磁性层从室温到居里温度全部为垂直磁化膜。
接着，在记录层5上，为能以小的记录磁场进行正确的记录，将具有补偿温度在室温以下的290℃的居里温度的稀土类过渡金属合金GdFeCo以膜厚10nm进行成膜，作为辅助磁层6。接着，在辅助磁层6上，将SiN以膜厚20nm进行成膜，作为保护层7。在保护层7上，将Al以膜厚30nm进行成膜，作为散热层8。这样就制作出图32所示的具有叠层结构的光磁记录介质100。
接着，将光磁记录介质置于评价装置中进行记录再生测试。记录再生测试使用波长650nm的激光和数值孔径NA为0.60的物镜。线速度为5m/sec。首先，为了确认磁记录再生层中的磁畴扩大现象，在光磁记录介质上使用光脉冲磁场调制记录方式记录下激光的记录功率为10mW、记录磁场±200Oe、长度0.20μm的孤立磁畴。光脉冲占空为30％。记录周期为2.0μm。此值约为光斑直径λ/NA(约1μm)的2倍的长度。另一方面，记录了的孤立磁畴长度约相当于光斑直径λ/NA的5分之1。
将这一形成了孤立磁畴的光磁记录介质用1.5mW和3mW两种再生功率进行再生。图33所示为再生功率以1.5mW进行再生时和以再生功率3.0mW进行再生时的孤立磁畴再生信号。这里通过预备试检确认了3.0mW的再生功率为信噪比(C/N)最大的最佳再生功率。再生功率为1.5mW时，再生信号波形的半宽值为0.66μm、底部宽为1.34μm、信号振幅约为54mV。另一方面，再生功率为3.0mW时，再生信号波形的半宽值为0.20μm、底部宽为0.64μm、信号振幅约为126mV。由此结果可知，再生信号波形的宽度变狭分辨率就提高、信号振幅也增大，通过将再生功率调节为3.0mW成功实现磁畴扩大再生。
一般情况下，再生功率越高信号振幅越增大。然而，再生功率一高，再生层的温度就上升、磁性光学效应就减弱了。实际在高温下磁性光学效应有相当地减少。为做参考，算出了扩大再生层的磁畴的扩大率。扩大率通过以再生功率将上述信号振幅标准化进行估价。可知再生功率1.5mW时标准化的信号振幅为36mV/mW，3.0mW时标准化的信号振幅为42mV/mW，至少扩大16％以上。
接着，研究了本实施例的光磁记录介质的信噪比(C/N)的标记长依存性。图34所示为其结果，图34中也示出了DWDD的报告例(T.Shiratori：J.Magn.Soc.Jpn.，Vol.22 Supplement No.2(1998)p50Fig.10)的光磁记录介质及通常的光磁记录介质的信噪比(C/N)的标记长依存性，以作为比较。从图34的曲线图看出，例如上述0.20μm的C/N在本发明中为45.4dB这一极大的值。而DWDD中低到41dB。又，DWDD中的长标记由于重叠信号不能进行测定，而本发明中尽管标记长为1.0μm也能得到超过45dB的再生信号。
图35所示为本发明的最短标记长0.12μm的NRZI随机图样的再生波形。本发明的光磁记录介质因为不产生重叠信号，所以无须限制记录标记的长度、尽管标记长，也能得到良好的眼图。从图35的信号的正中简单地分割后进行比特误差率测定的结果为4.7×10-5。将实用中1×10-4的大致标准大幅度地刷新。
实施例9
图36所示为本发明的光磁记录介质的记录再生装置的结构。图36所示的记录再生装置71主要构成是：在光磁盘100上以与代码数据同步的以固定照射脉冲化光的激光照射部；将记录再生时对光磁盘100施加控制的磁场的磁场施加部；对取自光磁盘100的信号进行检测及处理的信号处理系统。在激光照射部，激光72连接于激光驱动电路73及记录脉冲幅度/相位调整电路74(RC-PPA)，激光驱动电路73接收来自记录脉冲幅度相位调整电路74的信号，将激光72的激光脉冲幅度及相位进行控制。记录脉冲幅度/相位调整电路74自PLL电路75接收后述的时钟信号后产生用于调整记录光相位及脉冲幅度的第1同步信号。
在磁场施加部，施加磁场的磁性线圈76与磁性线圈驱动电路(M-DRIVE)77相连，进行记录时，磁性线圈驱动电路77经相位调整电路(RE-PA)78从能输入数据的符号器70接收输入数据并控制磁性线圈76。另一方面，在再生时，从PLL电路75接收后述的时钟信号，经再生脉冲幅度/相位调整电路(RP-PPA)79产生用于相位及脉冲幅度调整的第2同步信号，根据第2同步信号对磁性线圈76进行控制。为了在记录时和再生时将输入磁性线圈驱动电路77的信号进行切换，将记录再生切换器(RC/RPSW)80连接于磁性线圈驱动电路77上。
在信号处理系统，激光72与光磁盘100之间设有第1偏光棱镜81，在其侧方设有第2偏光棱镜82及检测器83和84。检测器83和84分别经I/V转换器85及86共同连接于减法器87及加法器88。加法器88经时钟抽取电路(SCC)89连接于PLL电路75。减法器87经与时钟同步并保持信号的抽样保持(S/H)电路90、同样与时钟同步并进行模数转换的A/D转换电路91、二进制信号处理电路(BSC)92连接于译码器93。
信号处理系统如图36所示，在S/H电路90与A/D转换电路91之间设有将低通信号隔断的信号处理装置190。信号处理装置190在抽样保持之后，由均衡电路进行波形均值、压缩低通噪声、由A/D电路形成调制信号。
在上述装置结构中，从激光72射出的光通过准直仪棱镜94变为平行光、再通过偏光棱镜81由物镜95聚光在光磁盘100上。来自光磁盘的反射光通过偏光棱镜81向偏光棱镜82的方向穿过1/2波长板96后，由偏光棱镜82向两方向分割。分割后的光分别由检测镜97聚光并导向光检测器83及84。这里，光磁盘100上最好预先形成用于生成跟踪误差信号及时钟信号的凹槽。将表示从时钟信号生成用凹槽的反射光的信号由检测器83及84进行检测后，在时钟抽取电路89进行抽样。接着，在连接于时钟抽取电路89的PLL电路75中产生数据通道时钟。
在数据记录时，激光72由激光驱动电路73调制为与数据通道时钟同步的固定频率，放射出狭幅的连续的脉冲光，将旋转的光磁盘100的数据记录区进行等间距地局部加热。又，数据通道时钟控制磁场施加部的符号器70使之产生基准时钟频率的数据信号。数据信号经相位调整电路78送至磁性线圈驱动装置77。磁性线圈驱动装置77控制磁性线圈76，将与数据信号对应极性的磁场施加到光磁盘100数据记录区的加热部分。
记录方式采用光脉冲磁场调制方式。此方式尽管施加的记录磁场达到充分大，但因对激光进行脉冲状照射，故能省去以外部磁场的切换区域进行记录，是旨在能以低噪声进行微小磁畴记录的技术。
信息的再生方面，无须在光磁记录介质上施加再生磁场，对光磁记录介质进行再生光照射，根据前述第1～第3类光磁记录介质的再生原理，使记录层的微小磁畴复制到再生层并被扩大。以光检测器检测出从光磁记录介质反射的光进行信息再生。再生光可采用连续光或脉冲光。也可采用再生功率调制后的再生光。
将光磁记录介质再生时，根据前述原理，为使再生层磁畴的扩大变得容易，也可施加调制后的再生磁场。
实施例10
本发明的其他光磁记录介质以图37及图14进行说明。如图37所示，光磁盘200在基板1上设有电介体层2、扩大再生层3、扩大触发层4’、记录层5、记录辅助层6’、保护层7及散热层8。这种光磁记录介质200将上述各层使用高频溅射装置(无图示)按下列做法进行成膜。
基板1为直径120mm、厚度0.6mm的透明聚碳酸酯。基板1的表面通过注射模塑成形形成图21所示的槽脊1L和槽脊1L间划出的槽沟1G。如图21所示，槽脊侧壁LW的倾斜角为θ，槽脊1L的高度即槽沟1G的深度D的一半(D/2)高度位置上的槽脊1L的宽为半宽值L。又，槽沟1G的深度D的一半高度位置上的槽沟的宽为槽沟半宽值G。槽沟半宽值是某一槽脊的槽脊侧壁LW的高度方向的中间点与相邻槽脊的槽脊侧壁LW的高度方向的中间点之间的距离。此时磁道间距TP表示为TP＝G+L。
本实施例准备了具有表1所示的各种形状尺寸的基板。
表1
   TP(μm)     G(μm)     L(μm)     G/L*     D(nm)     θ(°)
   0.70     0.38     0.32     1.2     60     65
   0.70     0.40     0.30     1.3     60     65
   0.70     0.44     0.26     1.7     60     65
   0.70     0.48     0.22     2.2     60     65
   0.70     0.50     0.20     2.5     60     65
   0.70     0.52     0.18     2.9     60     65
   0.70     0.54     0.16     3.4     60     65
   0.70     0.56     0.14     4.0     60     65
   0.70     0.58     0.12     4.8     60     65
   0.70     0.60     0.10     6.0     60     65
   0.52     0.38     0.32     1.2     60     65
*G/L为小数点后2位四舍五入的值
上述基板的表面，采用各种紫外线灯进行波峰波长λ为185+254nm的紫外线照射。上述灯置于距基板1表面70mm的上方，通过使基板1以2rpm的速度旋转，对表面进行光洁化，使表面粗糙度为0.3度。
接着，在基板1的槽脊、槽沟形成面上，作为目标材料，使用Si，在Ar+N2环境气中以厚度60nm形成电介体层2。电介体层2由于在层内用再生用光束进行多重干涉，因此是检测的克尔旋转角得以实质性增加的层。
接着，在电介体层2表面同时溅射Gd及Fe的单体目标，形成膜厚20nm的扩大再生层3。由此形成的GbFe扩大再生层3为垂直磁化膜。居里温度约为240℃，补偿温度超过居里温度。扩大再生层3是能将从记录辅助层6’复制的磁畴进行扩大的层。
接着，在扩大再生层3上通过同时溅射Tb、Gd及Fe的单体目标，形成膜厚10nm的扩大触发层4’。此时，TbGdFe扩大再生层4’为垂直磁化膜，居里温度为140℃，补偿温度低于室温。扩大触发层4’分别与扩大再生层3及记录层5进行磁性交换结合。
接着，在扩大触发层4’上通过同时溅射Tb、Fe及Co的单体目标，形成膜厚75nm的TbFeCo记录层5。记录层5的居里温度为250℃，补偿温度约为25℃。记录层5是作为磁化记录信息的层。
接着，在记录层5上通过同时溅射Gd、Fe及Co的单体目标，形成膜厚10nm的GdFeCo记录辅助层6’。记录辅助层6’的居里温度为270℃，补偿温度低于室温。记录辅助层6’是能与记录层5进行交换结合，并以更小的调制磁场向记录层5记录的层。
接着，在记录辅助层6’上通过Ar+N2环境气中使用Si作为目标材料进行溅射，形成膜厚20nm的保护层7。保护层7是保护层叠在基板1上的2～6各层的层。
又，在保护层7上通过使用AlTi的合金进行溅射，形成膜厚30nm的散热层8。散热层8是用来将记录时光磁盘内产生的热量向外部散发的层。进而，在散热层8上通过涂布丙烯酸类紫外线硬化树脂及其后进行紫外线照射使之硬化，形成膜厚10μm的保护涂层9。
接着，将根据本实施例制作的光磁盘200采用光磁记录再生装置(无图示)进行信息的记录再生测试。光磁记录再生装置设有具有波长640nm的激光和数值孔径(NA)为0.6的物镜的光学头。作为记录方式，采用用激光进行脉冲状照射、边对应记录信息调制外部磁场边施加的光脉冲磁场调制方式。记录时的线速度为3.5m/sec，记录磁场调制为±200Oe。又，记录时脉冲光的占空为30％，对激光的记录功率进行了最优化。在槽沟部记录了最短标记长0.12μm的随机图样后，使用最优化的再生功率的再生光进行比特误差率(BER)测定。对具有表1所示各种G/L比的光磁盘分别进行了比特误差率测定，图38的曲线图表示比特误差率对应G/L的变化。比特误差率的阈值(上限)定为5×10-4。从图38的曲线可知，当G/L为1.3≤G/L≤4.0时，显示出良好的比特误差率。
本实施例中，作为光磁盘以8层(除去保护涂层9)为例进行说明，而作为基本性的层结构，具有在基板上保持信息的记录层及其保持的信息再生时复制的扩大再生层的光磁盘，在G/L的上述范围内都适用。又，本实施例中，作为基板表面的平滑化方法，虽采用的是紫外线照射法，但也可采用基板加热法或等离子蚀刻法。
实施例11
除将基板1的槽沟及槽脊的形状尺寸如表2进行制作之外，制作了同实施例10一样的光磁盘。
表2
   TP(μm)     G(μm)     L(μm)     G/L*     D(nm)     θ(°)
   0.70     0.50     0.20     2.5     25     65
   0.70     0.50     0.20     2.5     30     65
   0.70     0.50     0.20     2.5     35     65
   0.70     0.50     0.20     2.5     40     65
   0.70     0.50     0.20     2.5     45     65
   0.70     0.50     0.20     2.5     50     65
   0.70     0.50     0.20     2.5     55     65
   0.70     0.50     0.20     2.5     60     65
   0.70     0.50     0.20     2.5     65     65
   0.70     0.50     0.20     2.5     70     65
   0.70     0.50     0.20     2.5     75     65
   0.70     0.50     0.20     2.5     80     65
   0.70     0.50     0.20     2.5     85     65
   0.70     0.50     0.20     2.5     90     65
   0.70     0.50     0.20     2.5     95     65
*G/L为小数点后2位四舍五入的值
本实施例中仅改变槽沟的深度，制作了多个光磁盘。同实施例10一样，采用光磁记录再生装置(无图示)进行随机图样的记录再生。研究了关于各光磁盘对应槽沟深度D的比特误差率的变化。其结果如图39所示。当比特误差率阈值为1×10-4时，从图39可知，D值为30nm～80nm时达到良好的比特误差率。
作为变形例，除扩大触发层将TbGdFeCo以膜厚10nm形成、将基板槽沟深度做成70nm、65nm、60nm、55nm、50nm、45nm、40nm、35nm及30nm之外，同本实施例一样制作了各种光磁盘。此扩大触发层同时溅射Tb、Gd、Fe、Co的单体目标，补偿温度调整为低于室温，旨在形成垂直磁化膜。扩大触发层4在140℃时起到隔断再生层3与记录层5的交换结合力的作用。同实施例11一样对这些光磁盘进行比特误差率测定，了解对应槽沟深度D的比特误差率的变化。其结果如图39中变形例所示。可知最短标记长为0.13μm，当D值为35nm～65nm时，达到良好的比特误差率。
基板的槽沟深度超过70nm深时，槽沟低部难以加热、有碍于记录标记的扩大再生，至使错误率下降。另一方面，基板的深度不足30nm时，跟踪信号变小，无法进行槽沟的跟踪。因此可知，槽沟深度在30～70、尤其在35nm～65nm最适合本例中的光磁盘。
本实施例中，采用了波长650nm的再生激光，而一般射入基板的入射光与基板的反射光的相位差取决于再生激光的波长与基板折射率和基板的槽沟深度，因此从本例可知具有槽沟深度λ/12n～λ7n的基板的光磁盘为好。
实施例12
除将基板1的槽沟及槽脊的形状尺寸如表3进行制作之外，制作了同实施例10一样的光磁盘。
表3
   TP(μm)     G(μm)     L(μm)     G/L*     D(nm)     θ(°)
   0.70     0.50     0.20     2.5     60     30
   0.70     0.50     0.20     2.5     60     35
   0.70     0.50     0.20     2.5     60     40
   0.70     0.50     0.20     2.5     60     45
   0.70     0.50     0.20     2.5     60     50
   0.70     0.50     0.20     2.5     60     55
   0.70     0.50     0.20     2.5     60     60
   0.70     0.50     0.20     2.5     60     65
   0.70     0.50     0.20     2.5     60     70
   0.70     0.50     0.20     2.5     60     75
   0.70     0.50     0.20     2.5     60     80
*G/L为小数点后2位四舍五入的值
本实施例仅改变基板的槽脊侧壁面(划出槽沟的壁面)的倾斜角度θ，采用表3所示的基板制作了多个光磁盘。同实施例10一样，采用光磁记录再生装置(无图示)进行随机图样的记录再生。研究了关于各光磁盘对应槽脊侧壁面倾斜角度θ的比特误差率的变化。其结果如图40所示。当比特误差率阈值(上限)为5×10-4时，从图40可知，θ值在35°～77°为好，当比特误差率阈值为1×10-4时，θ值在40°～75°为好。
比较例(槽脊记录)
除将基板1的槽沟及槽脊形成磁道间距(TP)为0.7μm、槽脊半宽值(L)为0.50μm、槽沟半宽值(G)为0.20μm、槽沟深度(D)为60nm、槽脊侧壁倾斜角度(θ)为65°之外，制作了同实施例10一样的光磁盘。接着，对此光磁盘同实施例10一样采用光磁记录再生装置(无图示)进行随机图样的记录再生。但改变了激光的记录功率，在槽脊部记录了最短标记长0.13μm的随机图样。将各记录图样进行再生后研究比特误差率的记录功率依存性。图41所示为比特误差率的记录功率依存性的曲线图。接着，固定记录功率，变动再生功率进行再生时，求出比特误差率的再生功率依存性。图42所示为比特误差率的再生功率依存性的曲线图。阈值上限任何时候都为1×10-4。
参考例(槽沟记录)
除将基板1的槽沟及槽脊形成磁道间距(TP)为0.7μm、槽脊半宽值(L)为0.20μm、槽沟半宽值(G)为0.25μm、槽沟深度(D)为60nm、槽脊侧壁倾斜角度(θ)为65°之外，同比较例1一样，制作了一样的光磁盘。但在此光磁盘上将槽沟内的随机图样同比较例一样进行了记录。研究比特误差率的记录功率依存性及再生功率依存性。其结果与槽脊记录相比较，以图41及图42表示。
从图41及图42可知，同槽脊部记录信息后相比，槽沟部记录了信息后能增大对应比特误差率的记录及再生的功率灵敏度。由此可降低光磁记录再生装置的驱动以及光磁记录装置本身的耗电。
实施例13
此例制作了如图43所示结构的光磁盘400。光磁盘400除扩大再生层3、中间层4及记录层5之外，同实施例1制作的光磁盘一样。在电介体层2上将稀土类过渡金属合金GdFe以膜厚20nm进行成膜，作为扩大再生层3。此GdFe膜的居里温度约为200℃，补偿温度超过居里温度。扩大再生层3在130℃的磁饱和约为50emu/cm3。
在扩大再生层3上，将补偿温度在室温以下的稀土类过渡金属合金TbGdFeCo以膜厚10nm进行成膜，作为中间层4。此TbGdFeCo膜的居里温度比扩大再生层的居里温度高，约为220℃。TbGdFeCo膜中Tb与Gd的比率(Fe/Co)为20％。中间层4成膜后，将中间层的表面稍做氮化或氧化处理。
作为处理方法，可以在中间层4成膜后向溅射装置的真空室内导入混合了氮气或氧气的Ar气体，相对层叠后的中间层进行溅射蚀刻。通过此处理，中间层4的表面能形成薄的、诸如形成1个原子至数个原子的氮化层或氧化层。或者，通过此处理，在构成中间层4的TbGdFeCo的表面混入氧原子或氮原子。因此，中间层4表面部分的居里温度下降。若此下降了的居里温度低于再生温度的话，通过再生光照射，此表面部分的磁化消失，记录层与扩大再生层的交换结合力形成屏蔽或隔断。因此，能形成独立于中间层磁化的温度变化，对记录层与扩大再生层的交换结合力及其温度变化进行控制。从而，与扩大再生层结合的中间层的磁化不消失，而由扩大再生层以再生时的某一温度从与记录层的交换结合力进行临界性的释放，磁畴开始急剧扩大，直到扩大到最小磁畴径止。从此扩大了的磁畴能得到大的再生信号。
中间层表面处理的程度依存于相对作为溅射气体的氮、氧的Ar气的分压比和全压、投入功率、溅射蚀刻时间等，因此可进行适当调整。重要的是将在中间层4与扩大再生层3的界面交换结合力屏蔽或隔断的温度设定为再生光的光斑中央部附近产生的温度(高温)。通常，此温度为160～180℃。再生层及记录层的交换结合力的温度变化可从前述的热磁滞回线的局部磁滞回线的温度变化进行测定。
本实施例中，作为表面处理条件，将混入了5％氮的Ar气体以0.3Pa的压力导入容器内，施加50W的RF电力进行3秒钟的溅射蚀刻。由此，交换结合力的隔断温度为160℃。此交换结合力的隔断温度通过中间层4的表面处理变得比中间层的居里温度(约220℃)还低。因此，中间层4的居里温度能够相对扩大再生层3的居里温度进行独立地设定。一般情况，通过中间层4的表面处理，交换结合力的隔断温度比中间层的居里温度低，因此，设定中间层4的居里温度比扩大再生层3的居里温度还高是有效的。
在进行了上述表面处理的中间层4上，将居里温度260℃、补偿温度在室温附近的稀土类过渡金属合含TbFeCo以膜厚40nm进行成膜，作为记录层5。扩大再生层3、中间层4及记录层5的三层从室温到居里温度全部为垂直磁化膜。
在上述结构的光磁盘中，中间层的居里温度比扩大再生层高，但隔断中间层与记录层的界面交换结合力的温度为160℃，由于与中间层的居里温度定为150℃的实施例8以同样温度产生磁畴扩大，两者的记录再生特性大致相同。
此例中，中间层成膜后，将中间层表面做了处理，也可在扩大再生层成膜后将扩大再生层表面做上述同样的处理，也可将记录层的中间层侧的表面进行处理。或者，也可在中间层与记录层的界面或中间层与扩大再生层的界面上将使其界面附近的居里温度降低的物质呈岛状分布、或使其以1至数原子层进行堆积。作为降低居里温度的物质可采用稀土类元素或镍。或者，也可以在堆积中间层的过程中进行上述表面处理。
使用本发明的光磁记录介质，例如，即使在记录层5上记录直径0.3毫米的圆形磁畴，也能得到充分大的再生信号。因而，本发明无需为了顺利地进行磁畴扩大而将槽脊部或槽沟部进行激光缓冷或采用特殊方法将附着于槽脊部和槽沟部的分界部的记录膜做薄等复杂的处理，即使用普通的基板也能从微小磁畴获得放大了的再生信号。
本发明的光磁记录介质能够不对记录于记录层的微小磁畴施加再生磁场而能在再生层上以反向的磁化进行复制并在再生层进行扩大。又，与DWDD及CARED不同，即使少于3层结构的层数也不会产生重叠信号，因此作为下一代大容量光磁记录介质极其适合。
光磁记录介质，尤其是将利用了不施加再生磁场类的MAMMOS的光磁记录介质的基板槽形状设计为上述范围内的值，并且，尤其是通过采用将信息记录在槽沟中的方式，使增加记录再生功率灵敏度成为可能。也就是说，使向光磁记录介质的记录、再生的特性比之以往有大幅度地改善成为可能。

Claims (35)

1.一种光磁记录介质，其具有：
由磁性材料形成的记录层；
由磁性材料形成的表现为垂直磁化的再生层；
由磁性材料形成的，存在于所述记录层与再生层之间，并以低于160℃的温度将所述记录层与再生层的交换结合力隔断的中间层；
其特征在于，所述再生层的补偿温度Tcomp1、所述中间层的补偿温度Tcomp2及所述记录层的补偿温度Tcomp3满足下列式(1)及(2)的任何一个所表示的条件。
Tcomp2＜120℃＜Tcomp1……(1)
Tcomp3＜120℃＜Tcomp2……(2)
2.根据权利要求1所述的光磁记录介质，其特征在于，所述再生层及记录层表现为垂直磁化，中间层在低于120℃表现为垂直磁化且在140℃以上表现为面内磁化。
3.根据权利要求1所述的光磁记录介质，其特征在于，与构成所述中间层的物质不同的物质介于所述中间层与所述记录层之间的界面或所述中间层与所述再生层之间的界面，使该界面或其附近的居里温度低于中间层的居里温度。
4.根据权利要求3所述的光磁记录介质，其特征在于，所述中间层成膜后，通过将该中间层进行表面处理，在所述中间层与所述记录层的界面或所述中间层与所述再生层的界面上导入与构成所述中间层的物质不同的物质。
5.根据权利要求1所述的光磁记录介质，其特征在于，所述中间层具有室温以下的补偿温度，而且具有160℃以下的居里温度。
6.根据权利要求1所述的光磁记录介质，其特征在于，在进行所述光磁记录介质的磁化测定时，该光磁记录介质的室温中的磁滞曲线的低磁场侧的磁化变化量对于每1cm2光磁记录介质面积为80μemu～220μemu。
7.根据权利要求1～6的任意一项所述的光磁记录介质，其特征在于，所述记录层与再生层的交换结合力发生急剧衰减的温度为120℃～180℃。
8.根据权利要求2～4的任意一项所述的光磁记录介质，其特征在于，所述再生层、中间层及记录层的居里温度分别为Tc1、Tc2及Tc3时，满足Tc1＜Tc2＜Tc3。
9.根据权利要求1～6的任意一项所述的光磁记录介质，其特征在于，在所述记录层与再生层的交换结合磁场Hexc的温度变化方面，在100℃以上的温度区域，Hexc＝3kOe时的Hexc的温度梯度为-100Oe/℃以上。
10.根据权利要求1～6的任意一项所述的光磁记录介质，其特征在于，在信息再生时，从记录层复制到再生层的磁畴能由再生光照射加以扩大，信息能从该扩大了的磁畴进行再生。
11.根据权利要求1～6的任意一项所述的光磁记录介质，其特征在于，所述记录层及所述中间层分别由在再生温度附近过渡金属磁化占优势的稀土类过渡金属合金形成，所述再生层由在再生温度附近过渡金属磁化占优势的稀土类过渡金属合金形成。
12.根据权利要求1～6的任意一项所述的光磁记录介质，其特征在于，所述记录层由在再生温附近过渡金属磁化占优势的稀土类过渡金属合金形成，所述再生层及所述中间层分别由在再生温度附近过渡金属磁化占优势的稀土类过渡金属合金形成。
13.根据权利要求1～6的任意一项所述的光磁记录介质，其特征在于，所述再生层由以GdFe为主体的稀土类过渡金属合金形成。
14.根据权利要求1～6的任意一项所述的光磁记录介质，其特征在于，所述中间层由TbFe为主体的稀土类过渡金属合金形成。
15.根据权利要求1～6的任意一项所述的光磁记录介质，其特征在于，所述记录层由TbFeCo或DyFeCo为主体的稀土类过渡金属合金形成，具有250℃以上的居里温度及-100℃～100℃范围内的补偿温度。
16.根据权利要求1～6的任意一项所述的光磁记录介质，其特征在于，所述再生层具有15nm～30nm的膜厚。
17.根据权利要求1～6的任意一项所述的光磁记录介质，其特征在于，所述中间层具有5nm～15nm的膜厚。
18.根据权利要求1～6的任意一项所述的光磁记录介质，其特征在于，所述再生层在160℃具有40emu/cm3～80emu/cm3的磁饱和，所述中间层在100℃具有40emu/cm3以上的磁饱和且室温中的垂直磁各向异性能量在0.4×106erg/cm3以上。
19.根据权利要求1～6的任意一项所述的光磁记录介质，其特征在于，所述中间层由TbGdFe为主体的稀土类过渡金属合金形成，而且，Gd与Tb的原子比为5分之1以下。
20.根据权利要求1～6的任意一项所述的光磁记录介质，其特征在于，所述记录层在150℃以上进行交流消磁后，具有100nm以下的磁畴径。
21.根据权利要求1～6的任意一项所述的光磁记录介质，其特征在于，当设激光的波长为λ、物镜的数值孔径为NA、λ/NA的2倍长度为周期L时，在再生0.2×L长度的记录磁畴时能确保最大信噪比(C/N)的再生功率(Pr)中，与以周期L记录了0.2×L长度的孤立磁畴时的再生波形的信号强度A、半宽值B相比，将该孤立磁畴以Pr的2分之1的再生功率进行再生的再生波形的信号强度变为A的2分之1以下、半宽值变为B的2倍以上。
22.根据权利要求1～6的任意一项所述的光磁记录介质，其特征在于，所述记录层的居里温度Tc3与再生层的居里温度Tc1的关系满足Tc1+30℃＜Tc3。
23.根据权利要求1～6的任意一项所述的光磁记录介质，其特征在于，所述记录层含有磁性多层膜，该磁性多层膜是由膜厚为0.4nm以下的以Co为主体的磁性层和膜厚为0.8nm以下的以Pd或Pt为主体的金属层构成的2层结构体进行5组～40组叠层后形成。
24.根据权利要求1～6的任意一项所述的光磁记录介质，其特征在于，所述记录层是使用以氩为主体的溅射气体在0.4Pa以上的气压环境气氛中形成的层。
25.根据权利要求1～6的任意一项所述的光磁记录介质，其特征在于，所述光磁记录介质在还设有具有槽脊及槽沟的折射率为n的基板的同时，波长λ的光通过并照射该基板以进行信息再生，该槽沟深度在λ/(16n)～λ/(5n)的范围内。
26.根据权利要求1～6的任意一项所述的光磁记录介质，其特征在于，所述光磁记录介质在还设有具有槽脊及槽沟的基板的同时，从与该基板相反一侧照射波长λ的光进行信息再生，该基板的槽沟深度在λ/16～λ/5的范围内。
27.根据权利要求1～6的任意一项所述的光磁记录介质，其特征在于，进一步设有形成槽脊及槽沟的基板，所述基板的槽沟半宽值G比槽脊半宽值L大。
28.根据权利要求27所述的光磁记录介质，其特征在于，所述槽沟半宽值(G)与槽脊半宽值(L)之比为1.3≤(G/L)≤4.0。
29.根据权利要求1～6的任意一项所述的光磁记录介质，其特征在于，所述再生层在20℃～居里温度附近的温度范围内表现为垂直磁化，补偿温度为居里温度以上。
30.根据权利要求27所述的光磁记录介质，其特征在于，所述基板的槽脊侧壁面的倾斜角度(θ)为40°～75°。
31.根据权利要求1～6的任意一项所述的光磁记录介质，其特征在于，所述光磁记录介质在还设有具有槽脊及槽沟的基板的同时，在槽脊及槽沟部的两方进行记录，槽沟的半宽值比槽脊的半宽值更大。
32.根据权利要求1～6的任意一项所述的光磁记录介质，其特征在于，所述光磁记录介质在还设有具有槽脊及槽沟的基板的同时，在槽脊及槽沟的一方进行记录，进行记录的所述槽脊及槽沟的一方比另一方的半宽值更大。
33.一种光磁记录介质的再生方法，其特征在于，对权利要求1所述的光磁记录介质照射再生光，加热到超过将所述记录层与再生层的交换结合力隔断的温度以上，从而从光磁记录介质进行信息再生。
34.根据权利要求33所述的光磁记录介质的再生方法，其特征在于，将欲进行再生的记录磁畴在到达再生光的中心前进行该记录磁畴的检测。
35.根据权利要求33所述的光磁记录介质的再生方法，其特征在于，在再生时不施加磁场，而是扩大从记录层复制到再生层的磁畴。
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