DE3106653C2 - Magnetooptisches Speichermedium - Google Patents

Magnetooptisches Speichermedium

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Abstract

Es wird ein neues magnetooptisches Speichermedium beschrieben, das eine Schicht aus einem amorphen magnetischen Material, typischerweise eine GdDyFe-Schicht, aufweist, dessen Curie-Punkt oder Curie-Temperatur unterhalb des Kristallisationspunktes bzw. der Kristallisationstemperatur des Materials liegt (beispielsweise 120 ° C gegenüber 350 ° C), so daß es möglich wird, über die Kristallisation des amorphen magnetischen Materials Veränderungen der optischen Eigenschaften, wie der optischen Durchlässigkeit oder des Reflexionsvermögens zu erreichen, so daß in dieser Weise durch thermomagnetisches Einschreiben Daten gespeichert werden können. Dabei werden reversible Aufzeichnungen durch thermomagnetisches Schreiben, beispielsweise durch Curie-Punkt-Schreiben auf der Schicht aus dem amorphen Material gespeichert, während unveränderbare oder permanente Aufzeichnungen in der Weise auf der Schicht aus dem amorphen Material aufgezeichnet werden, daß man mit Hilfe eines Laserstrahls eine Kristallisation der Schicht aus dem amorphen Material verursacht.

Description

Die Erfindung betrifft ein magnetooptisches Speichermedium mit einer Speicherschicht für Curietemperaturschreiben und magnetooptisches Auslesen, bestehend aus einer oder mehreren Verbindungen aus Eisen und einem oder mehreren der Elemente Gadolinium, Terbium oder Dysprosium mit einer Curietemperatur oberhalb der Raumtemperatur und insbesondere ein solches Speichermedium, das veränderbare, schreib- und lesbare, Speicherbereiche und unveränderbare, nur lesbare Speicherbereiche aufweist.
In den letzten Jahren sind optische Speichersysteme, b5 die eine hohe Packungsdichte von Informationen ermöglichen, besonders intensiv untersucht worden. Diese optischen Speichersysteme können in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Datenspeichers in die folgenden Kategorien eingeteilt werden:
1. Ausschließlich lesbare Speichermedien;
2. Speichermedien, in die zusätzliche Aufzeichnungen eingeschrieben werden können und! die unmittelbar nach dem Schreibvorgang ausgelesen werden können; und
3. Echreibbare, lesbare und löschbare Speichermedien.
Von diesen drei verschiedenen Kategorien sind die zuletzt erwähnten Speichermedien für optische Speicher besonders gut geeignet und umfassen als Speichermedium üblicherweise amorphe magnetische Schichten.
Weiterhin sind die bis heute entwickelten Methoden zum Aufzeichnen oder Einschreiben von Informationen in magnetooptische Speicfoermedien die folgenden:
a) die Curie-Punkt-Schreibtechnik, gemäß der die Temperatur des Bereiches eines Speicherbits auf höher als den Curie-Punkt oder die Curie-Temperatur erhöht wird, so daß die Magnetisierung zerstört wird.
b) Die Kompensations-Temperatur-Technik, die das Phänomen ausnützt, daß die Koerzitivkraft sich verringert, wenn der Bereich des Speicherbits mit etwa der Kompensationstemperatur weiter erhitzt wird.
c) Die temperaturabhängige Koerzitivkraft-Technik, die das Phänomen ausnützt, nach dem die Koerzitivkraft sich stark mit einer Temperatursteigerung ändert.
Das Aufzeichnen oder Speichern wird bei diesen Methoden dadurch erreicht, daß man einen Laserstrahl mit einem Durchmesser im Bereich von 1 μπι auf den Bereicii des Speicherbits richtet und in dieser Weise über die erreichte Tempeiratursteigerung eine Änderung der Magnetisierung in den mit Licht aktivierten Bereichen verursacht. Das Löschen der Aufzeichnungen erfolgt durch Energiezufuhr unter Anwendung des gleichen optischen Systems wie es auch für den Schreibvorgang verwendet wird, um in dieser Weise die ursprüngliche Magnetisierung wieder herzustellen. Diese Art von amorphem magnetischem Material ist gut bekannt als veränderbares optisches Speichermedium. Die Reversibilität des Mediums führt jedoch zum Löschen von Aufzeichnungen bei einer Fehlfunktion oder einer falschen Anwendung eines Schreibsystems und die gespeicherten Daten sind als Folge von Änderungen der Umgebungstemperatur nicht stabil.
Aus der DE-AS 21 63 607 ist eine Speicherschicht für Curietemperaturschreiben und magnetooptisches Auslesen bekannt, die als Speichermaterial ein offenbar kristallines Material in Form einer Verbindung oder einer Mischung von Verbindungen aus Eisen und/oder Kobalt und/oder Nickel mit einem oder mehreren der Elemente Praseodym, Neodym, Samarium, Gadolinium. Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium oder Yttrium mit einer Curietcsnperatur, die oberhalb der Raumtemperatur liegt, umfaßt. Als Verbindungen auf der Grundlage von Gadolinium oder Terbium und Eisen sind in dieser Druckschrift Gd2Fei7 TbjFei7 und Dy2Fei? beschrieben.
Die DE-AS 12 77 344 offenbart andererseits ein Verfahren zur Informationsspeicherung und einen zur
Durchführung dieses Verfahrens geeigneten Gedächtnisspeicher, welcher nur zur irreversiblen Aufzeichnung von Informationen geeignet ist, in dem durch den aufzeichnenden Energiestrahl die Spticherschicht an der betreffenden Stelle beseitigt und der Schichtträger freigelegt wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein magnetooptisches Speichermedium anzugeben, welches leicht herzustellen ist, sowohl ,als Schreib/.'.esespeicher als auch als löschbarer Nur-Lesespeicher betreibbar ist, eine hohe Auflösung und damit eine hohe Speicherdichte besitzt und in seinen Eigenschaften, beispielsweise im Hinblick auf die Curietemperatur gewünschtenfalls gezielt ohne weiteres verändert werden kann.
Diese Aufgabe wird nun dadurch gelöst, daß die Speicherschicht aus amorphem GdDyFe und/oder GdTbFe besteht, deren Schreibtemperatur niedriger liegt als ihr Kristallisationspunkt zur Änderung ihrer optischen Eigenschaften.
Gegenstand der Erfindung ist daher das magnetooptische Speichermedium gemäß Hauptanspruch. Die Unteransprüche betreffen besonders bevorzugte Ausführungsformen dieses Erfindungsgegenstands.
So umfaßt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung das magnetooptische Speichern·, edium neben der Schicht aus dem genannten amorphen Material, das durch Kristallisation Änderungen seiner optischen Eigenschaften ermöglicht, reversible Aufzeichnungen auf der Schicht aus dem amorphen Material und unveränderbare oder auch unlöschbare Aufzeichnungen oder Aufzeichnungsspuren, die durch eine Veränderung der Kristallisation der Schicht aus dem amorphen Material auf dieser Schicht aufgezeichnet sind.
Die Erfindung sei im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigt
F i g. 1 eine graphische Darstellung der optischen Durchlässigkeit einer GdDyFe-Schicht in amorphem Zustand und in kristallinem Zustand, die mit einer SiCb-Schicht überdeckt ist, in Abhängigkeit von der Wellenlänge;
F i g. 2 eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Koerzitivkraft und der Temperatur wiedergibt;
F i g. 3 eine schematische Darstellung ν,-iner optischen Datenspeichereinrichtung unter Anwendung des Faraday-Effekts;
F i g. 4 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Speichermedium mit Führungsspuren; und
Fig.5 eine Draufsicht auf die in der Fig.4 dargestellten Aufzeichnungs- und Führungispuren.
Wie aus der F i g. 1 zu erkennen ist, zeigt eine Schicht aus einem amorphen magnetischen Material, das Seltene Erdmetalle und Übergangsmetalle enthält, eine Steigerung der optischen Durchlässigkeit und eine Verminderung des Reflexionsvermögens in Abhängigkeit von der Kristallisation, wobei die Kurve A den amorphen Zustand der Schicht und die Kurve B den kristallinen Zustand der Schicht wiedergeben. Von besonderem Interesse ist das Material GdDyFe, das eine besonders deutliche Änderung seiner Durchlässigkeit oder seines Reflexionsvermögens in Abhängigkeit davon zeigt, ob es in amorphem Zustand oder in kristallinem Zustand vorliegt. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, daß durch die erwünschte Kristallisation von informationstragenden Bereichen (Bitbereichen) beim Auslesen der Bereiche mit Hilfe eines Lichtdetektors sich in der Helligkeit ändernde Signale erhalten werden, so daß ein solches System als optisches lesbares Speichersystem (unter Anwendung des Faraday-Effekts 5 oder dergleichen) angewandt werden kann. Aus der Fig.2 ist erkennbar, daß der Curie-Punkt bzw. die Curie-Temperatur des amorphen magnetischen Materials GdDyFe etwa 1200C beträgt i)a der Phasenumwandlungspunkt von dem amorphen Zustand in den κι kristallinen Zustand etwa bei 350°C liegt, ergibt sich somit eine Temperaturdifferenz, die dazu ausreicht, unter Anwendung einer Aufzeichnungs-Lichtquelle mit variierbarer Intensität auf dem gleichen Medium Informationen sowohl über das Curie-Punkt-Schreiben bzw. -Aufzeichnen (als veränderbarer Speicher) als auch über das Kristallisations-Schreiben (als unveränderbarer oder permanenter Speicher) aufzuzeichnen.
Beispielsweise wird, wie es in der F i g. 3 dargestellt ist, eine dünne Schicht aus amorphem GdDyFe, dessen Curie-Punkt-Aufzeichnung bei einer Temperatur möglich ist, die wesentlich niedriger liegt als die Kristallisationstemperatur oder die Umwandlungstemperatur, auf einem Substrat 1 aus Glas oder einem transparenten Kunststoffmaterial abgeschieden. Das Substrat 1 kann aus Glas, einem Acrylkunststoff oder aus einem Polycarbonat bestehen. Die dünne Schicht 2 aus amorphem GdDyFe ist mit einer Schutzschicht 3 aus S1O2 überdeckt, wodurch sich das vollständige magnetooptische Speichermedium ergibt. Anschließend wird jo das Speichermedium in die Form einer Scheibe gebracht, die durch ein Antriebssystem 4, wie einen Motor, mit einer geeigneten Geschwindigkeit in Drehung versetzt wird.
Zum Einschreiben bzw. Aufzeichnen von Daten in das oben angesprochene Speichermedium bzw. zum Auslesen dieser Daten ist ein optisches Speichersystem vorgesehen, das unter Anwendung des magnetooptischen Faraday-Effekts durch Curie-Punkt-Schreiben- und -Lesen zur Informationsaufzeichnung bzw. Wiedergäbe eingesetzt wird. Wie in der F i g. 3 dargestellt ist, ist ein Laser 5, typischerweise ein He-Ne-Laser, vorgesehen, mit dem über einen Lichtmodulator 6 und einen Polarisator 7 ein Laserstrahl auf ein optisches System 8 gerichtet wird, das einen Spiegel zur Änderung des optischen Weges und eine Schreiblinse umfaßt. Das optische System 8 ist derart gegenüber den Speicher-Bitbereichen des Speichermediums angeordnet, so daß der Laserstrahl auf das Speichermedium gerichtet und Informationen als veränderbare Aufzeichnung oder als unveränderbare Aufzeichnung eingeschrieben werden können, in Abhängigkeit von der Leistung bzw. der Intensität des Laserstrahls. Andererseits werden die von dem Speichermedium 1 ausgelesenen Informationen über ein optisches System 9, das einen Spiegel zur Änderung des optischen Weges und eine Kondensatorlinse umfaßt, zu einem Analysator 10 und von dort zu einem Lichtdetektor 11 geführt. In dieser Weise ist es möglich, die Informationen aus den veränderbaren Speicherbereichen und den unveränderbaren Speicherbereichen auszulesen.
Wenngleich bei der obigen Beschreibung die Anwendung einer GdDyFe-Schicht als typisches Beispiel eines amorphen magnetischen Materials angegeben ist, kann auch GdTbFe für das erfindungsgemäße magnetooptische Speichermedium angewandt werden, dessen Schreibtemperatur oder Aufzeichnungstemperatur niedriger liegt als seine Kristallisationstemperatur, so daß es möglich wird, über die Kristallisation eine
Änderung der optischen Durchlässigkeit oder des optischen Reflexionsmediums zu verursachen. Besonders bevorzugt ist dabei eine Schicht aus GdTbFe mit einem Gd/Tb/Fe-Verhältnis von 0,24/0,18/1 und einer Dicke von 50 bis 80 nm.
Die anderen Schreib- und Lese-Methoden als das oben angesprochene Curie-Punkt-Schreiben und das Faraday-Effekt-Lesen sind bei dem erfindungsgemäßen magnetooptischen Speichermedium ebenfalls möglich.
Wie bereits erwähnt, wird erfindungsgemäß die ι ο Temperaturabhängigkeit der Magnetisierungseigenschaften und der Kristallisationseigenschaften des amorphen magnetischen Materials angewandt, so daß es möglich wird, auf ein und demselben Speichermedium sowohl reversible Aufzeichnungen als auch unveränderbare Aufzeichnungen zu speichern. Insbesondere zeigen die permanenten Aufzeichnungen praktisch keine Zerstörung der Information. Weiterhin ist für das Einschreiben und Auslesen kein besonderer Aufwand erforderlich.
Ganz allgemein besitzt ein Speichermedium mit hoher Packungsdichte Schreibspuren mit einer Breite im Bereich von 1 μπι. Damit das Schreiben und Lesen mit Hilfe eines Laserstrahles in der Praxis durchgeführt werden kann, ist es erforderlich, daß der Laserstrahl nur 2ί auf die Spur, auf die aufgezeichnet werden soll oder die ausgelesen werden soll, und keine anderen Spuren gerichtet ist. Hierzu ist ein optisches Präzisionssystem oder ein Servosystem unter Anwendung von Führungsspuren erforderlich. κι
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen magnetooptischen Speichermediums werden die unveränderbaren Aufzeichnungen in wirksamer Weise als Führungsspuren für die Laser-Adressen-Methode angewandt. Die F i g. 4 und 5 verdeutlichen ein solches erfindungsgemäßes magnetooptisches Datenspeichermedium mit kristallisierten Führungsspuren. Die Führungsspuren 12 sind so angeordnet, daß sie bei der Anwendung des Laserstrahles mit den (reversiblen) Aufzeichnungsspuren 13 fluchten. Um die Führungsspuren 12 möglichst klein zu machen, wird ein Laserstrahl mit einer kurzen Wellenlänge angewandt, beispielsweise ein ar-Laserstrahl mit einer Wellenlänge von etwa 488 nm (4880 Ä). Zur Ausbildung der Führungsspuren 12 werden die Bereiche zwischen den Aufzeichnungsspuren 13 auf eine Temperatur oberhalb der Kristallisationstemperatur (typischerweise 3500C) erhitzt.
Wenn die Führungsspuren 12 in dieser Weise längs der Aufzeichnungsspuren angeordnet werden, werden die Aufzeichnungsspuren 13 nicht kristallisiert. Die Führungsspuren sind stabil und bleiben unverändert, selbst wenn sie mit dem Laserstrahl zur Aufzeichnung der Speicherbits 14 auf die Aufzeichnungsspuren 13 bei einer Temperatur in der Nähe des Curie-Punkts (etwa 1000C) mitbelichtet werden. Weiterhin werden die anderen Aufzeichnungsspuren 13 durch das Belichten mit dem Laserstrahl nicht beeinflußt, daß die Aufzeichnungsspuren zwischen den Führungsspuren 12 angeordnet sind.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Magnetooptisches Speichermedium mit einer Speicherschicht für Curietemperaturschreiben und magnetooptisches Auslesen, bestehend aus einer oder mehreren Verbindungen aus Eisen und einem oder mehreren der Elemente Gadolinium, Terbium oder Dysprosium mit einer Curietemperatur oberhalb der Raumtemperatur, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherschicht (2) aus ι ο amorphem GdDyFe und/oder GdTbFe besteht, deren Schreibtemperatur niedriger liegt als ihr Kristallisationspunkt zur Änderung ihrer optischen Eigenschaften.
2. Magnetooptisches Speichermedium nach Ansprach 1, gekennzeichnet durch reversible Aufzeichnungen auf der Schicht aus dem amorphem Material und unveränderbaren Aufzeichnungen, die über Änderungen der Kristallisation der amorphen Schicht auf der amorphen Schicht gespeichert sind.
3. Magnetooptisches Speichermedium nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die reversiblen Aufzeichnungen durch Curietemperaturschreiben aufgezeichnet sind.
4. Magnetooptisches Speichermedium nach Ansprach 1, gekennzeichnet durch reversible Aufzeichnungsspuren (13) auf der Schicht aus dem armorphen Material urid nicht-löschbare Führungsspuren (12), die über Änderungen der Kristallisation der amorphen Schicht auf der amorphen Schicht aufgezeichnet sind.
5. Magnetooptisches Speichermedium nach Anspruch^ dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsspuren (12) neben den Aufzeichnungsspuren (13) angeordnet sind.
6. Magnetooptisches Speichermedium nach Anspruch^ dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsspuren (12) durch Erhitzen der Schicht aus dem amorphen Material auf eine Temperatur oberhalb des Kristallisationspunkts aufgezeichnet worden sind.
7. Magnetooptisches Speichermedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die GdDyFe-Schicht einen Kristallisationspunkt von etwa 3500C aufweist, bei der sie von dem amorphen Zustand in den kristallinen Zustand übergeht.
8. Magnetooptisches Speichermedium nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der GdDyFe-Schicht einen Curie-Punkt von etwa 120° C aufweist. so
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