CN1711602A - 具有用于改进的读出的适配磁畴形状的磁畴扩展rom介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有改良的读出性能的磁畴扩展存储介质和制造方法。该存储介质的基板和/或它的存储层被处理，以定义适配于热读取剖面的前部的磁畴的预定形状。具体地说，定义在轨道方向上翻转的反向月牙形磁畴。这改良了分辨率和抖动值。
Description
本发明涉及一种磁畴扩展数据存储介质及该介质的制造方法，其中在一个磁数据存储层中的磁畴被复制到一个磁读出层，在此之后，该读出层中的复制磁畴(copied domain)的畴壁被取代，从而使所述的复制磁畴放大，以便再现由数据存储层中的磁畴表示的信息。
在目前的磁光存储系统中，衍射极限，即聚焦透镜的数值孔径(NA)和激光波长，决定了记录标记的最小宽度。该宽度的减小通常基于更短波长的激光器和更高NA的聚焦光学系统。在磁光(MO)介质中，写微小磁畴的能力时于提高面存储密度是关键的。幸运的是，写的过程是一个热磁过程，它不受限于激光的光斑尺寸，而是受限于加热区域的尺寸和外部交变磁场的频率。目前，写小磁畴的能力远远超过读小畴域的能力。或通过调制激光功率，如光强调制(LIM)，或通过调制外部磁场，如磁场调制(MFM)，或者通过它们两者，如激光泵浦(pumped)MFM(LP-MFM)，就能实现上述写入。
在MFM写入中，使外部电磁铁足够小，以便以记录数据的速率切换，并在向介质施加连续激光辐射的同时，通过用输入数据来调制外部磁场，数据可被写入磁盘。MFM的写密度在LIM之上而有显著提高，因为磁畴尺寸不再受限于衍射极限。取决于磁场转换时的加热轮廓的形状，目前记录的磁畴呈现为一个月牙形。
已经显示出，通过结合LIM和MFM，可以写入更微小优良的规定标记。该技术被称为激光泵浦MFM(LP-MFM)。脉冲式激光辐射导致了在写入阈限处的更加陡峭的温度梯度，并由此促成了更加优良的规定磁畴。于是外部磁场的切换决定了位的转变，而激光的切换引起了温度梯度。为了读出以此方法记录的小的月牙形标记，提出了磁超分辨(MSR)或磁畴扩展(DomEx)方法。这些技术是基于拥有几个静态磁层或交换耦合的稀土-过渡金属(RE-TM)层的记录介质的。按照MSR，在磁光数据存储层上的磁光读出层被设置成在读取的时候屏蔽存储层中的邻近的位，而在磁畴扩展技术中，存储层中的磁畴被复制并在磁光读出层中被扩展。比起MSR，磁畴扩展技术的优点使得长度小于衍射极限的位能够被检测，而信噪比(SNR)接近尺寸相当于衍射极限斑点的位的信噪比。例如H.Awano等人在Applied Physics Letters69，nr 27(1996)4257-4259中所描述的那样，RF-MAMMOS(磁放大磁光系统)是一种基于磁-静态耦合存储与读出层的磁畴扩展方法，其中磁场调制用于读出层中的扩展磁畴的扩展与萎缩。借助于外部磁场，在激光加热下将已写入的标记从存储层复制到读出层。由于该读出层的低矫顽磁性，复制的标记将扩展至填满光斑，而可以用不依赖于标记尺寸的饱和信号电平检测。外部磁场的反向使扩展磁畴萎缩。另一方面，存储层中的空白不将被复制而不会发生扩展。因而在此情况下将不会检测到信号。
畴壁替换检测(DWDD)是另一个基于交换耦合存储和读出层的DomEx方法，它是由T.Shiratori等人在Proc.MORIS’97，J.Magn.Soc.Jpn.，1997，第22卷，增刊No.S2，pp.47-50中提出的。在DWDD介质中，在交换耦合力的作用下，记录在存储层中的标记经由中间转换层被传递到替换层上。当再现激光班点辐射到盘的记录轨道上时，温度上升。当转换层超过了居里温度，磁性消失，致使每个层之间的交换耦合力消失。该交换耦合力是在替换层中维持所传递的标记的力之一。当其消失时，围绕记录标记的畴壁移动到具有低畴壁能的高温部分，使小的记录标记扩展。传递到替换层的畴壁就像被橡皮圈牵引着移动。它使得即使在数据密度大于所谓的衍射极限，即大于读出光学系统的光学分辨极限的情况下进行记录，也能通过激光束来读取。
由此，诸如MAMMOS和DWDD的磁畴扩展技术允许小于光班尺寸的位的读出，而具有比MSR更大的信噪比。各种盘的叠层通常包括一个记录层和一个读出层，它们可以磁静态耦合，或通过交换耦合方式耦合。RF MAMMOS在读出的时候需要调制外部磁场，这增加了能量损耗，也促使了以极高密度与高信噪比的读出。可替代的技术，像零场磁放大磁光系统(ZF MAMMOS)和DWDD在读出期间不需要外部磁场，但只能达到稍低的密度、稍小的信号和稍低的数据率。本发明也能与这些替代技术组合使用。
在光存储介质家族中，ROM(只读存储器)格式被视为是对廉价且快速再现预记录数据的一种贡献。ROM的这些性质被认为是光存储产品家族的成功的关键。在磁畴扩展介质的情况下，ROM的解决方案并非没有价值。原因是在存储层中由磁化方向来定义数据，这在预记录介质中，例如在通过注射成模而制造的介质中不容易被再现。
文献US5993937和EP0848381A2披露了一种在注射成模的基板上拥有磁畴扩展叠层的磁畴扩展ROM介质，该基板上具有光滑和粗糙的区域来定义记录信息。
在最近的出版物中，如T。Sakamoto和Y.Tanaka的MORIS 2002paper Mo-D2，展示了不同的磁畴扩展技术，其在读出期间的反方向转动带来了低的抖动和高的分辨率，并由此提高了读出性能。然而，在当前的系统中实现这样的反方向转动是很不切实际的。
本发明的一个目的是提供一种用于具有改良的读出性能的磁畴扩展ROM介质的切实解决方案。
该目的由权利要求1定义的磁畴扩展存储介质和权利要求5定义的制造方法实现。
据此，通过在磁畴扩展ROM介质中提供具有适配形状的磁畴，由反向的转动方向带来的优点可以不需要真正的反向就能实现。这样，以现实的方式就能获得小的抖动和高的密度，而无需在再现装置或系统中作任何改变。
优选地，磁畴可以具有相对于存储介质的轨道方向反向的月牙形，其中该月牙形的凹边的曲率基本上与预定热读取剖面的前端的曲率匹配。因此，与普通的MFM记录方案的月牙形及ROM介质的凹坑形状相反，该畴壁具有与热剖面相同的形状，以便于畴壁的移动对于轨道中的所有横向位置都在相同的时间开始，这带来了抖动的减小和高密度的实现。而且，在扩展的时候，磁畴的长度将不会增加。另外，基板可以拥有注射成模的ROM格式。
在制造方法中，可以在处理步骤中对基板的表面结构进行处理。由此，对标记与空白区域的不同磁化可以由表面粗糙度和压纹结构来定义。具体来说，基板可用电子束(e束)记录方法进行处理。这种e束记录方法可以实现在磁畴扩展介质的存储层中进行高密度写入所需要的微小结构的格式。也可以使用引起磁性能局部改变的其它方法来定义高分辨率信息结构。
此外，可以使用从注射成模的母板获得的压模来处理基板。该母板可通过e束记录方法来控制。
这样，能够以切实可行的方式提供一种拥有增强的读取性能的磁畴扩展ROM介质。
下面，将参照附图并基于优选实施例更加详细地说明本发明，其中：
图1展示了拥有普通MFM磁畴的读出机制；
图2展示了按照本发明的优选实施例的拥有反向MFM磁畴的轨道部分；
图3展示了按照优选实施例的拥有反向月牙形磁畴的读出机制；以及
图4展示了按照本发明的优选实施例的制造方法的流程示意图。
现将基于磁畴扩展ROM盘来说明优选的实施方式，在该盘中使用了注射成模的ROM格式来定义与传统LP-MFM记录的形状类似的月牙形的磁畴，其中该ROM格式例如可通过e束来控制。
图1示意性地图解了普通月牙形磁畴30如MFM磁畴的读出机制，其中面向光读取斑点20的前部弯曲不适配于由该光读取斑点20的加热能量产生的温度剖面的温度轮廓线10，其中该光读取斑点20例如是辐射斑点或激光斑点。黑色箭头表示盘的移动方向，它指示了光读取斑点20和温度剖面的温度轮廓线10之间的空间偏移。
在左月牙形磁畴30的前部弯曲处的更小的箭头表示读出层中的磁畴移动，这种移动是由于温度剖面产生的矫顽力的减小引起的。从图1中能够总结出，畴壁的移动开始于轨道的中心(暗灰箭头)，因为普通月牙形磁畴30的前部弯曲的中央部分最先被加热。轨道的外部区域和边缘被迟后加热，以致它们的畴壁迟后移动(如阴影线箭头所示)。由于月牙形磁畴30的这种不均匀加热过程，获得慢速的且不规则的畴壁移动响应，这导致了抖动和低的密度。畴壁长度及由其决定的畴壁能量必定在扩展过程中增加，这导致了扩展速度的降低并由此降低了数据率。
因此，按照该优选实施例，提出了记录或写入反向月牙形磁畴，该磁畴在轨道方向上翻转，以致其前部曲线与温度剖面的温度轮廓线吻合。
图2展示了具有这种反向月牙形磁畴的预置图案的轨道部分，其中箭头表示ROM介质，如ROM盘的移动方向。在图2的下面部分，示出了可能对应于上述磁畴图案的二进制信息。
图3展示了通过使用存储层的反向月牙形磁畴40，如反向MFM磁畴，所获得的改良的读出机制。如图3所示，由光读取斑点20产生的温度剖面的温度轮廓线10至少基本上与读出层的向左复制的反向月牙形磁畴50的前端部分的凹形轮廓匹配，就像从存储层的相应磁畴40复制的一样。这样，ROM格式就具有与通过反向的盘转动所获得的益处相同的益处，而不会有这样的系统的任何实际困难。存储层的反向月牙形磁畴40的优选形状是这样选择的，也就是使凹形前端部分的弯曲非常接近读出层中的热剖面的轮廓，即在读出温度时的温度轮廓线10。由此，复制的反向月牙形磁畴50的畴壁具有与温度轮廓线10相同的形状，从而使得畴壁在读出层中的移动对于轨道中的所有横向位置都在相同的时间开始，如图3中的小箭头所示，这些横向位置都位于轨道的相同纵向位置。这带来了小的抖动，使高密度写入能够实现。而且，在扩展的时候，相比于不具有上述优选形状的磁畴，畴壁的长度不会增加，以致畴壁能量不会增加，从而能够获得具有更小的定时抖动的简单且更快的扩展。
通常可以通过注射成模或通过印压在玻璃基板上涂覆的光敏聚合物层来将信息按压到基板之上。另一种替代方式是，可以在基板自身之上模压或定义信息。实现超分辨或磁畴扩展读取的磁光记录介质或盘可以由取决于所记录的信息而具有不同矫顽力并且拥有相对较高的磁光效应的任意磁性层或膜组成。反向月牙形磁畴40的不同磁化方向可由基板的表面状态定义，即基板表面是一个微小凸起和/或凹陷表面还是无标记部分的光滑表面。这直接导致了磁存储层的膜的晶体生长状态，以及一个不同磁学性能的膜的生长。形成于微小凹凸表面上的磁性存储层的矫顽力倾向于比形成于光滑表面上的磁性层的大。这是由于基板的更光滑的表面减小了锁住力(pinning force)。由此能够利用矫顽力的不同在相反方向磁化标记部分和非标记部分。也即，作为一种对存储层磁化的方向信息，该记录在基板上的信息可以被传递。另一种替代方式是，通过使基板上的记录磁畴部分相比于其它部分粗糙化，可以表达信息的记录。当表面的粗糙度在平面方向上的平均尺度变成约10nm或更大时，矫顽力开始增加，并且当表面的粗糙度在垂直方向上的平均尺度变成约3nm或更大时，矫顽力开始增加。因此，取决于信息的记录，当形成在基板上的RE-TM合金磁存储层拥有一个平均表面粗糙度在平面方向和垂直方向上分别为10nm或10nm以上和3nm或3nm以上的部分，并且还拥有一个平均表面粗糙度在平面方向和垂直方向上分别为10nm或10nm以下和3nm或3nm以下的部分，就获得了取决于信息记录而拥有不同的矫顽力的磁光记录介质。从US5993937可以获得关于这种记录方案的更详细说明。
还有一种替代方式是，可通过任何适于局部改变存储层的磁学性能的方法来直接处理存储层，以定义存储层的反向月牙形磁畴40，如反向MFM磁畴。
下面参照图4的流程图来说明这种磁畴扩展ROM盘的制造方法。接图4，通过注射成模来形成一个母板。然后，处理该母板来定义具有适配轮廓的磁畴部分，例如图2中所示的反向月牙形磁畴部分(步骤S101)。母板的相应处理可以是上述示例中指出的表面处理。母板的制造过程例如通过e束记录来实施，以在磁存储层上定义反向月牙形磁畴，这类似于传统的LP-MFM记录，只不过在轨道方向上翻转而得到适配的轮廓。然而，其它合适的处理方案也同样可用来处理母板，如离子蚀刻、离子束光刻等。在图4的步骤S102中，用该母板形成一个压模。接着用该压模在步骤S103中制作或制造磁畴扩展介质的基板。可以基于注射成模等来完成该制作。这样，通过使用具有相应于记录信息的处理过的表面部分的母板，便可用传统基板的规模复制方法容易地制作基板。值得注意的是，图4的步骤S101和S102可以以这样一种方式变化，即首先在步骤S101中形成压模，然后在步骤S102中进行处理来定义具有适配弯曲的磁畴部分。在这种情况下，记录信息被写入压模而不是母板。
再一种替代方式是，各个ROM盘的基板可以不使用压模而直接进行处理，从而定义了具有适配弯曲的磁畴部分。
磁性存储与读出层可以由任何具有相对高的磁光效应的RE-TM化合物组成，如TbFe、GdTbFe、TbFeCo、GdFe、GdFeCo、DyFe、GdDyFe、DyFeCo、GdDyFeCo和NdTbFeCo，或过渡金属的氧化物和氮化物的膜、铁氧体膜，或3d过渡金属磁性膜，或如Co/Pt或Co/Pd的叠层或与RE-TM层的组合层。
本发明可以应用于任何磁畴扩展ROM介质，并且可以使用任何合适的基板或磁性存储层的处理方法来定义在此提出的具有适配弯曲的磁畴部分。而且，可以使用任何具有适配于热读取剖面的前部弯曲的磁畴形状。优选实施例可在所附的权利要求的范围内变化。
Claims (10)
1.一种磁畴扩展存储介质，其中的畴壁被替换，由此放大了读出层中的磁畴，从而再现存储层中的磁畴代表的信息，其中所述存储介质的基板具有局部改变的表面结构，或者所述存储层具有局部改变的磁学性能，它们被排布成定义所述磁畴的预定形状，所述预定形状具有适配于预定热读取剖面的弯曲。
2.如权利要求1所述的存储介质，其中所述磁畴具有与所述存储介质的旋转方向相反的月牙形状，所述月牙形的凹形边缘的弯曲基本上与所述预定热读取剖面的表面轮廓匹配。
3.如权利要求1或2所述的介质，其中所述的基板具有注射成模的格式。
4.如前述权利要求任一项的存储介质，其中所述存储介质是一个MAMMOS盘或一个DWDD盘。
5.一种制造磁畴扩展存储介质的方法，该介质中的畴壁被替换，由此放大了读出层中的磁畴，从而再现存储层中的磁畴代表的信息，其中所述方法包括局部处理所述存储介质的基板表面结构或者所述存储层的磁学性能从而定义所述磁畴的预定形状的步骤，所述预定形状具有适配于预定热读取剖面的弯曲。
6.如权利要求5所述的存储方法，其中所述磁畴具有与所述存储介质的旋转方向相反的月牙形状，以便所述月牙形的凹形边缘的弯曲基本上与所述预定热读取剖面的表面轮廓匹配。
7.如权利要求5或6的方法，其中所述基板的表面结构在所述处理步骤中被处理。
8.如权利要求5至7之任一项的方法，其中所述基板通过电子束记录方法处理或通过适于引起所述磁学性能局部改变的记录方法处理。
9.如权利要求5至7之任一项的方法，其中所述基板通过使用从注射成模的母板获得的压模来进行处理。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述母板由电子束记录方法制造。
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