DE3334923A1

DE3334923A1 - Magnetooptisches aufzeichnungsmaterial

Info

Publication number: DE3334923A1
Application number: DE19833334923
Authority: DE
Inventors: Yasuo Yokohama Kanagawa Tomita
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1982-09-27
Filing date: 1983-09-27
Publication date: 1984-03-29
Also published as: DE3334923C2; US4649451A

Description

Magnetooptisches Aufzeichnungsmaterial

Die Erfindung betrifft ein magnetooptisches Aufzeichnungsmaterial, auf das Information magnetisch aufgezeichnet werden kann und aus dem die magnetisch aufgezeichnete Information unter Anwendung des magnetooptischen Effekts ausgelesen werden kann.

In den letzten Jahren sind löschbare oder wieder beschreibbare magnetooptische Scheiben als neues, vorteilhaftes Aufzeichnungsmaterial bekannt geworden. Es wird erwartet, daß das neue Aufzeichnungsmaterial bald an die Stelle der üblichen, nicht löschbaren optischen Scheiben mit festgelegter Information treten wird.

Die als erfolgversprechendes, neues Aufzeichnungsmaterial bekannt gewordene magnetooptische Scheibe weist das besondere Merkmal auf, daß eine auf einem beispielsweise aus Glas oder Harz hergestellten Substrat bzw. Schichtträger gebildete, quermagnetisierte Dünnschicht

B/13

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vorgesehen ist. Die Achse der leichten Magnetisierbarkeit der magnetischen Dünnschicht ist in der zu der Scheibenebene senkrechten Richtung orientiert. Zum Einschreiben von Information in die Scheibe wird ein Laser verwendet. Durch Bestrahlen der magnetischen Dünnschicht mit dem Laserstrahl wird die Information thermomagnetisch auf die Scheibe aufgezeichnet. Zur Wiedergabe der in dem Aufzeichnungsmaterial gespeicherten j magnetisch aufgezeichneten Information wird das von der magnetischen Dünnschicht reflektierte Licht verwendet. Die Wiedergabe wird erzielt, indem man die durch ' den magnetooptischen Kerr-Effekt hervorgerufene Drehung der Polarisationsebene (Kerr-Drehung) des reflektierten Lichts ermittelt.

Das vorstehend erwähnte magnetooptische Aufzeichnungsmaterial weist jedoch den Nachteil auf, daß das bei der Wiedergabe von Information erzielbare Signal/Rausch-Verhältnis zu niedrig ist, um zufriedenstellend zu sein» Dieser Nachteil eines unbefriedigenden Signal/ Rausch-Verhältnisses ist hauptsächlich den folgenden Tatsachen zuzuschreiben:

Die magnetische Dünnschicht, die gegenwärtig als senkrecht bzw. quermagnetisierte Dünnschicht der Aufzeichnungsscheibe verwendet wird, kann nur einen sehr kleinen Kerr-Drehungswinkel, der in der Größenordnung von etwa 0,1 liegt, erzeugen. Ferner muß die Leistung des für die Wiedergabe anwendbaren Lichtstrahls begrenzt werden, damit die gespeicherte magnetische Information nicht durch die Einwirkung des zur Wiedergabe dienenden Lichtstrahls verlorengeht.

Als eine Lösung des Problems ist das Aufbringen einer Schicht aus einem dielektrischen Material auf die magne-

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tische Dünnschicht der Aufzeichnungsscheibe bekannt. Die dielektrische Schicht hat die Wirkung, daß das Reflexionsvermögen des Aufzeichnungsmaterials vermindert wird und dadurch der Kerr-Drehungswinkel wahrnehmbar vergrößert wird, was zu einer Verbesserung des Signal/
Rausch-Verhältnisses führt. Diese Lösung ist beispielsweise aus der japanischen Offenlegungsschrift 156943/ 1981 bekannt. Ein Beispiel des gemäß dieser Lösung aufgebauten magnetooptischen Aufzeichnurtgsmaterials wird in Fig. 1 gezeigt und nachstehend näher erläutert.

Das in Fig. 1 gezeigte, bekannte magnetooptische Aufzeichnungsmaterial besteht aus einem Substrat 1, einer magnetischen Dünnschicht 2 und einer das Reflexionsvermögen regulierenden Regulierschicht 3. Die magnetische Dünnschicht 2 wird unter Anwendung eines geeigneten bekannten Verfahrens wie z. B. der Vakuumbedampfung oder der Zerstäubung auf dem Substrat 1 gebildet. Die oben auf der magnetischen Dünnschicht 2 befindliche Regulierschicht 3 wird aus einer dielektrischen Substanz gebildet. Das Auslesen der gespeicherten Information für die Wiedergabe wird durchgeführt, indem ein Leselicht bzw. Leselichtstrahl A. von oben auf das Aufzeichnungsmaterial projiziert und die Kerr-Drehung des von dem Aufzeichnungsmaterial reflektierten Lichts ermittelt wird. Fig. 2 erläutert den Polarisationszustand des reflektierten Lichts. In Fig. 2 befindet sich die x-Achse in der Polarisationsrichtung des einfallenden Lichts, und die zu der x-Achse orthogonale y-Achse liegt in der Kerr-Effekt-Polarisationsrichtung. Wie es in Fig. 2 gezeigt wird, wird der Leselichtstrahl A unter Bildung eines elliptisch polarisierten Lichts, das eine Komponente in der Kerr-Effekt-Polarisationsrichtung (y-Achse) aufweist, polarisiert. Die Hauptachse der Ellipse und die x-Achse bilden einen Winkel Θ, , der

IV

ι. ο ο "

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Kerr-Drehungswinkel genannt wird. Der Kerr-Drehungswinkel 0. ist gegeben durch:

cos

^rxl

worin r der Fresnelsche Reflexionsfaktor des reflektierten Lichts in der Polarisationsrichtung des einfallenden Lichts ist,
10

r der Kerr-Reflexionsfaktor der durch den Kerr-Effekt erzeugten orthogonalen Komponente ist und

O. die Phasendifferenz zwischen r und r ist.

Zur Ermittlung des reflektierten Lichts kann ein Fotodetektor . mit einer Stromvervielfachungsfunktion wie z. B. eine Lawinenfotodiode oder ein Fotodetektor ohne Stromvervielfachungsfunktion wie z. B. eine PIN-Fotodiode verwendet werden. In dem an erster Stelle genannten Fall ist das Signal/Rausch-Verhältnis des wiedergegebenen Informationssignals proportional zu Vr · G. , worin R der Leistungs-Reflexionsfaktor bzw. das Leistungs-Reflexionsvermögen des Aufzeichnungsmaterials ist.. Infolgedessen ist das Signal/Rausch-Verhältnis bei der Wiedergabe wegen der vorstehenden Gleichung (1) und wegen der Gleichung t/r" = Ir I gegeben durch: (S/N) »vjr j - cos $ ■ ... (2)

Da Jr j ™ (1 - R)₅ versteht sich von selbst, daß das Signal/Rausch-Verhältnis bei der Wiedergabe durch eine Verminderung des Reflexionsvermögens des Aufzeichnungsmaterials verbessert werden kann.

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In dem an letzter Stelle genannten Fall, bei dem ein Fotodetektor ohne Stromvervielfachungsfunktion wie z. B. eine PIN-Fotodiode verwendet wird, ist die Beziehung zwischen dem Reflexionsvermögen und dem Signal/ Rausch-Verhältnis nicht so einfach, wie es vorstehend für den an erster Stelle erwähnten Fall beschrieben wurde. In dem an letzter Stelle genannten Fall ist es jedoch auch bekannt, daß das Signal/Rausch-Verhältnis bei der Wiedergabe verbessert werden kann, indem man das Reflexionsvermögen des Aufzeichnungsmaterials vermindert und auf den optimalen Wert einstellt.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten bekannten Beispiel wird die Regulierschicht 3 auf der magnetischen Dünnschicht 2 durch Aufdampfen einer dielektrischen Substanz mit einem hohen Brechungsindex wie z. B. ZnS oder TiO_p im Vakuum gebildet, um das Reflexionsvermögen des Aufzeichnungsmaterials zu vermindern und dadurch das Signal/ Rausch-Verhältnis bei der Wiedergabe der Information zu verbessern. Ein zufriedenstellendes Signal/Rausch-Verhältnis kann offensichtlich nur erhalten werden, wenn das Reflexionsvermögen durch die Bildung der dielektrischen Regulierschicht * 3 in ausreichendem Maße vermindert wird. Um dies zu erreichen, muß die aus einer Substanz mit hohem Brechungsindex bestehende Regulierschicht 3 als Schicht mit einer hohen Dichte gebildet werden. Dies bedeutet, daß während der Bildung der dielektrischen Regulierschicht 3 die magnetische Dünnschicht 2 und das Substrat 1 insgesamt auf eine hohe Temperatur erhitzt werden müssen. Es ist jedoch bekannt, daß die magnetischen Eigenschaften der magnetischen Dünnschicht 2 durch ein solches Erhitzen auf hohe Temperatur im allgemeinen verschlechtert werden. Die Anwendung einer solchen hohen Temperatur ist infolgedessen unerwünscht. Besonders im Fall eines amorphen

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Materials wie ζ. B. GdTbFe führt ein solches Erhitzen auf hohe Temperatur zur Kristallisation des amorphen Materials, wodurch die magnetischen Eigenschaften des Materials in hohem Maße in unerwünschter Weise verändert werden. Aus diesem Grund war während der Bildung der dielektrischen Regulierschicht ein ausreichendes Erhitzen des Substrats nicht zulässig. Es war deshalb nicht möglich, für die Regulierschicht 3 einen erwünschten, hohen Brechungsindex zu erhalten. Infolgedessen führt das bekannte magnetooptische Aufzeichnungsmaterial, wie es in Fig. 1 gezeigt wird, nur zu einer begrenzten Verbesserung des Signal/Rausch-Verhältnisses, obwohl es mit einer das Reflexionsvermögen regulierenden Regulierschicht versehen ist. Dies stellt einen bedeutenden Nachteil der vorstehend erwähnten Lösung dar.

Als eine andere Lösung des vorstehend erwähnten Problems ist die Bildung einer sehr dünnen magnetischen Dünnschicht auf einer Metallschicht aus einem Metall wie

z. B. Cu oder Al bekannt. Die Schichtdicke, die für die magnetische Dünnschicht zulässig ist, ist höchstens etwa gleich der Eindringtiefe des Leselichts. Diese zweite Lösung beruht auf der Feststellung, daß der Kerr-Drehungswinkel unter Anwendung des Faraday-Effekts durch Mehrfachreflexion innerhalb der magnetischen Dünnschicht vergrößert werden kann. Diese Lösung ist beispielsweise aus der GB-PS 20 94 540 bekannt. Fig. 3 zeigt ein Beispiel des gemäß der zweiten Lösung aufgebauten , bekannten magnetooptischen Aufzeichnungsmaterials.

Das in Fig. 3 gezeigte Aufzeichnungsmaterial besteht aus einem Substrat 11, einer auf dem Substrat 11 durch Vakuumbedampfung oder ein anderes geeignetes bekanntes Verfahren gebildeten Metallschicht 12 und einer auf

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der Metallschicht 12 durch Vakuumbedampfung oder Zerstäubung gebildeten magnetischen Dünnschicht 13. A bedeutet wieder einen Leselichtstrahl, der von oben auf das Aufzeichnungsmaterial projiziert wird. Zur Wiedergabe der vorher in das Aufzeichnungsmaterial eingespeicherten Information wird auf die gleiche Weise wie vorstehend beschrieben die Kerr-Drehung des reflektierten Lichts ermittelt. Bei diesem bekannten Aufzeichnungsmaterial wird das Licht A, das durch die oben befindliche magnetisehe Dünnschicht 13 durchgelassen wird, an der Grenzfläche zwischen der magnetischen Dünnschicht 13 und der Metallschicht 12 reflektiert. Ferner wird das reflektierte Licht in der magnetischen Dünnschicht 13 mehrfach reflektiert, so daß der Kerr-Drehungswinkel des reflektierten Lichts durch den Faraday-Effekt vergrößert und infolgedessen das Signal/Rausch-Verhältnis bei der Wiedergabe dementsprechend verbessert werden kann.

Auch das in Fig. 3 gezeigte bekannte Aufzeichnungsmaterial weist jedoch einige Nachteile auf.

Erstens ist das Reflexionsvermögen der Grenzfläche zwischen der magnetischen Dünnschicht 13 und der Metallschicht 12 nicht ausreichend hoch, um die erwünschte Wirkung einer genügenden Vergrößerung der Kerr-Drehung hervorzurufen. Die dadurch erzielbare Verbesserung des Signal/Rausch-Verhältnisses ist deshalb nicht sehr groß.

Zweitens wirkt die Metallschicht 12 in unerwünschter Weise als Wärmesenke. Dies vermindert die Aufzeichnungsempfindlichkeit für das thermomagnetische Einschreiben von Information in das Aufzeichnungsmaterial. Durch die Metallschicht 12 werden insbesondere die Einschreibeigenschaften des Aufzeichnungsmaterials für Hochfre-

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quenzsignale in hohem Maße verschlechtert.

Aufgrund dieser Nachteile des bekannten Aufzeichnungsmaterials ist eine weitere Verbesserung des Signal/ Rausch-Verhältnisses in hohem Maße erwünscht.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein magnetooptisches Aufzeichnungsmaterial zur Verfügung zu stellen, aus dem die aufgezeichnete Information mit einem in hohem Maße verbesserten Signal/Rausch-Verhältnis für die Wiedergabe ausgelesen werden kann.

Ferner soll durch die Erfindung ein magnetooptisches Aufzeichnungsmaterial zur Verfugung gestellt werden, das ohne Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften hergestellt werden kann und aus dem die aufgezeichnete Information mit einem hohen Signal/Rausch-Verhältnis bei der Wiedergabe ausgelesen werden kann.

Durch die Erfindung soll auch ein magnetooptisches Aufzeichnungsmaterial zur Verfügung gestellt werden, das ein Auslesen der aufgezeichneten Information für die Wiedergabe mit einem in hohem Maße verbesserten Signal/Rausch-Verhältnis ermöglicht, ohne daß die Auf-Zeichnungsempfindlichkeit für das Einschreiben von Information vermindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein magnetooptisches Aufzeichnungsmaterial mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

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Fig. 1 ist eine schematische Schnittansicht des Aufbaus eines bekannten magnetooptischen Aufzeichnungsmaterials.

Fig. 2 ist eine Ansicht, die die Veränderung des Polarisationszustands des reflektierten Lichts durch den magnetooptischen Kerr-Effekt erläutert.

Fig. 3 ist eine schematische Schnittansicht, die den Aufbau eines weiteren bekannten magnetooptischen Aufzeichnungsmaterials zeigt.

Fig. 4 ist eine schematische Schnittansicht, die den Aufbau eines erfindungsgemäßen magnetooptischen Aufzeichnungsmaterials zeigt.

Die Fig. 5A und 5B sind schematische Schnittansichten, die eine erste und eine zweite Ausführungsform der Erfindung zeigen.

Fig. 6 erläutert die Abhängigkeit des Kerr-Reflexionsfaktors von der Dicke der dielektrischen Regulierschicht bei dem vorstehend erwähnten bekannten Aufzeichnungsmaterial und, bei der ersten und der zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Die Fig. 7A und 7B zeigen eine dritte und eine vierte Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 8 zeigt eine fünfte Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 9 erläutert die Abhängigkeit des Kerr-Drehungswinkels und des Kerr-Reflexionsfaktors von der Schichtdicke der magnetischen Dünnschicht bei der fünften Ausführungsform der Erfindung und bei den bekannten Ausführungsformen.

β « β ·

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ϊ Fig» 10 ist eine schematische Ansicht, die eine sechste Ausfuhrungsform der Erfindung zeigt.

Fig. 11 zeigt eine siebente Ausführungsform der Erfindung.

Ein grundlegender Aufbau des erfindungsgemäßen magnetooptischen Aufzeichnungsmaterials wird in Fig. 4 schematisch gezeigt. Das Aufzeichnungsmaterial besteht aus einem Substrat 21, einer auf dem Substrat 21 gebildeten magnetischen Dünnschicht 22' sowie einer dielektrischen Regulierschicht 23 und einer abwechselnde Schichten aufweisenden dielektrischen Schicht 24, die in Schichten auf die magnetische Dünnschicht 22 aufgebracht sind.

Der Aufbau der abwechselnde Schichten aufweisenden dielektrischen Schicht 24 kann in Abhängigkeit von dem Brechungsindex des für die magnetische Dünnschicht 22 und des für die dielektrische Regulierschicht 23 verwendeten Mittels variiert werden. Die Funktion der abwechselnde Schichten aufweisenden dielektrischen Schicht 24 besteht darin, die Wirkung der Mehrfachinterferenz des Leselichtstrahls A zu verstärken und dadurch den Kerr-Drehungswinkel weiter zu vergrößern. Der Kerr-Drehungswinkel kann infolgedessen durch die abwechselnde Schichten aufweisende dielektrische Schicht 24 selbst dann in ausreichendem Maße vergrößert werden, wenn . der Brechungsindex der Regulierschicht 23 aus dem Grunde, der vorstehend im Zusammenhang mit dem bekannten magnetooptischen Aufzeichnungsmaterial beschrieben wurde, nicht ausreichend hoch ist, und die Aufgabe der Verbesserung des Signal/Rausch-Verhältnisses bei der Wiedergabe kann dadurch gelöst werden.

Die Fig. 5A und 5B zeigen schematisch eine erste und eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen

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magnetooptischen Aufzeichnungsmaterials.

Bei der in Fig. 5A gezeigten ersten Ausführungsform ist das Substrat 21 aus Glas oder Harz hergestellt, und die auf dem Substrat befindliche magnetische Dünnschicht 22 ist aus amorphem GdTbFe gebildet. Die auf der magnetischen Dünnschicht 22 befindliche .Schicht 23 ist eine dielektrische Regulierschicht aus SiO. Gemäß dem Merkmal der Erfindung wird auf die Regulierschicht 23 eine abwechselnde Schichten aufweisende dielektrische Schicht 24 aufgebracht. Die abwechselnde Schichten aufweisende dielektrische Schicht 24 besteht aus zwei Schichten, nämlich einer MgFp-Schicht 24₁ und einer ZnS-Schicht 24», die jeweils eine optische Schichtdicke von λ/4 haben (wobei λ die Wellenlänge des Leselichtstrahls ist).

Bei der in Fig. 5B gezeigten zweiten Ausführungsform besteht die abwechselnde Schichten aufweisende dielektrisehe Schicht 24 aus vier Schichten, nämlich zwei MgFp-Schichten 24. und zwei ZrtS-Schichten 24-, die abwechselnd Ubereinandergeschichtet sind. Die anderen Schichten 21, 22 und 23 der zweiten Ausführungsform entsprechen den anderen Schichten der ersten Ausführungsform.

Der Wert |r ( des bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen erhältlichen Kerr-Reflexionsfaktors hängt von der Schichtdicke d der dielektrischen Regulierschicht ab. Fig. 6 zeigt diese Abhängigkeit des Kerr-Reflexionsfaktors von der Schichtdicke. In Fig. 6 ist η der Brechungsindex der dielektrischen Regulierschicht. Zum Vergleich werden in Fig. 6 zusammen mit Beziehungskurven a und b, die bei den erfindungsgemäßen Strukturen erhalten wurden, auch Beziehungskurven c und d gezeigt, die man bei den bekannten Strukturen, die mit einer

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dielektrischen Regulierschicht aus SiO (η & 2,0) oder ZnS (η *s· 2,35) ausgestattet waren, jedoch auf der Regulierschicht keine dielektrische Schicht mit abwechselnden Schichten aufwiesen,erhielt. Die magnetooptIschen Aufzeichnungsmaterialien, bei denen die Beziehungskurven a, b, c bzw. d erhalten wurden, hatten jeweils die folgenden Strukturen:

a: Luft/ZnS/MgF₉/SiO/GdTbFe(erste Ausführungsform)

0/GdTbFe
(zweite Ausführungsform)

■10 b: Luft/MgF₂/ZnS/MgF₂/ZnS/SiO/GdTbFe

c⁴: Luft/ZnS/GdTbFe
d: Luft/SiO/GdTbFe.

Aus Fig. 6 geht deutlich hervor, daß der Kerr-Effekt durch Aufbringen einer abwechselnde Schichten aufweisenden dielektrischen Schicht 24 auf eine das Reflexionsvermögen regulierende dielektrische Regulierschicht 23 selbst dann verstärkt werden kann, wenn die Regulierschicht aus der gleichen dielektrischen Substanz gebildet wird, die bei den bekannten magnetooptischen Aufzeichnungsmaterialien verwendet wird. Bei' der bekannten Struktur, die keine solche abwechselnde Schichten aufweisende dielektrische Schicht enthält, muß die Regulierschicht einen sehr hohen Brechungsindex haben, der aus den vorstehend beschriebenen Gründen praktisch nicht erzielbar ist. Erfindungsgemäß kann die strenge Anforderung an die Regulierschicht dadurch in einem hohen Maße gemildert werden, daß die abwechselnde Schichten aufweisende dielektrische Schicht 24 vorgesehen wird. Das Problem, das bei dem vorstehend erwähnten, bekannten magnetooptischen Aufzeichnungsmaterial auftritt, wird demnach durch die Erfindung gelöst.

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Die optimale optische Schichtdicke der dielektrischen Regulierschicht in dem erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterial ist entsprechend der Anordnung der Schicht mit hohem Brechungsindex und der Schicht mit niedrigem Brechungsindex in der abwechselnde Schichten aufweisenden dielektrischen Schicht, die auf der Regulierschicht vorgesehen ist, variabel.

Fig. 6 zeigt, daß -r (2m - 1) oder - (2m - 1), worin

m = 1, 2, 3, ..., als optimale Schichtdicke gewählt werden kann. Die Größe der Abweichung der Schichtdicke von dem optimalen Wert infolge von Herstellungsfehlern hängt jedoch nicht von dem relativen Wert der Änderung der Schichtdicke, sondern von dem absoluten Wert der Änderung ab. Unter Berücksichtigung dieser Tatsache ist die Regulierschicht geeigneterweise möglichst dünn. Die bevorzugte Schichtdicke der dielektrischen Regulierschicht beträgt infolgedessen etwa Ä/4 oder "X/2. Im Einzelfall kann als optimale Schichtdicke der Regulierschicht im Fall der Verwendung eines Halbleiterlasers, dessen Wellenlänge /V ä* 820 nm beträgt, oder eines He-Ne-Lasers oder Ar⁺-Lasers, der eine kürzere Wellenlänge als ein solcher Halbleiterlaser hat, als Lichtquelle des Leselichtstrahls ein Wert von weniger als 0,2 /um, der bei der Herstellung der Regulierschicht leicht erzielt werden kann, gewählt werden.

Die im Rahmen der Erfindung auf eine dünne dielektrische Regulierschicht aufgebrachte, abwechselnde Schichten aufweisende dielektrische Schicht dient auch als Schutzschicht für die darunterliegende magnetische Dünnschicht. Sie schützt die magnetische Dünnschicht vor einem Abrieb und einer anderen mechanischen Schädigung.

Vom praktischen Gesichtspunkt aus wird die magnetische Dünnschicht geeigneterweise durch eine besondere Schutz-

ft *

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schicht geschützt, wodurch ein sichererer Schutz gewährleistet ist. Eine Ausführungsform, die mit einer solchen besonderen Schutzschicht ausgestattet ist, wird in Fig. 7A als dritte Ausführungsform der Erfindung gezeigt. 5

Bei der in Fig. 7A gezeigten Ausführungsform ist auf einer abwechselnde Schichten aufweisenden dielektrischen Schicht 34 zusätzlich eine lichtdurchlässige Schutzschicht 35 vorgesehen, die beispielsweise aus Glas oder Harz gebildet ist. Andere Teile der Struktur der dritten Ausführungsform entsprechen den anderen Teilen der in Fig. 4 gezeigten Struktur. A bedeutet wieder einen Leselichtstrahl. Die dritte Ausführungsform weist ein Substrat 31, eine magnetische Dünnschicht 32 und eine dünne dielektrische Regulierschicht 33 auf. Bei der Herstellung der dritten Ausführungsform kann die lichtdurchlässige Schutzschicht 35 durch einen Klebstoff oder ein anderes geeignetes Mittel mit der Schicht 34 verbunden werden, nachdem die Hauptstruktur einschließlich des Substrats 31 und der Schichten 32, 33 und 34 vollständig gebildet worden ist, wie es in Fig. 4 gezeigt wird. In diesem Fall muß die abwechselnde Schichten aufweisende dielektrische Schicht 34 jedoch unter Berücksichtigung des Vorhandenseins der lichtdurchlässigen Schutzschicht 35 derart ausgebildet werden, daß das Reflexionsvermögen der magnetischen Dünnschicht im Vergleich mit den Ausführungen, die keine besondere Schutzschicht 35 aufweisen, vermindert werden kann.

Fig. 7B zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung, bei der es sich um eine Abwandlung der Ausfuhrungsform von Fig. 7A handelt.

Bei dieser vierten Ausführungsform wird ein lichtdurchlässiges Substrat 41 verwendet, auf dem eine abwechselnde

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Schichten aufweisende dielektrische Schicht 44, eine dielektrische Regulierschicht 43 und eine magnetische Dünnschicht 42 aufeinanderfolgend in der erwähnten Schichtenfolge durch Vakuumbedampfung oder Zerstäubung geclldet werden. Danach wird eine Schutzschicht 45 durch einen geeigneten Klebstoff bzw. ein geeignetes Bindemittel mit der magnetischen Dünnschicht 42 verbunden. Wenn diese Ausführungsform angewandt wird, muß der Leselichtstrahl A von der Seite des lichtdurchlässigen Substrats 41 her auf das Aufzeichnungsmaterial projiziert werden, und die Zusammensetzung der abwechselnde Schichten aufweisenden dielektrischen Schicht muß unter Berücksichtigung des lichtdurchlässigen Substrats derart festgelegt werden, daß die dielektrische Schicht das niedrigste Reflexionsvermögen hat.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist als Material für die magnetische Dünnschicht amorphes GdTbFe eingesetzt worden. Es versteht sich jedoch von

2C selbst, daß die magnetische Dünnschicht unter Verwendung von anderen amorphen oder kristallinen Materialien gebildet werden kann. Die magnetische Dünnschicht kann beispielsweise eine aus TbFe, GdDyFe, TbDyFe, GdTbFeCo oder TbFeCo gebildete, amorphe magnetische Dünnschicht oder eine aus MhBi, MnBiCu oder CoCr gebildete, kristalline magnetische Dünnschicht sein. Ähnlich ist das für die Bildung der Regulierschicht und der abwechselnde Schichten aufweisenden dielektrischen Schicht geeignete dielektrische Material nicht auf die Materialien eingeschränkt, die vorstehend besonders erwähnt wurden. TiO₂, ZrO₂, CeO₂, Sb₂O₃, ThO₂ und SiO₃ sind beispielsweise auch geeignet, und die gleichen guten Ergebnisse wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können erhalten werden. Es versteht sich auch von selbst, daß hinsichtlich der Zusammensetzung und Anordnung

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der mehrschichtigen dielektrischen Schicht einschließlich der dielektrischen Regulierschicht und der abwechselnde Schichten aufweisenden dielektrischen Schicht verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich sind.

Fig. 8 zeigt eine fünfte Ausführungsform der Erfindung.

Bei dieser Ausfuhrungsform wird auf der rückseitigen Oberfläche einer magnetischen Dünnschicht 53 (in der Richtung des Leselichtstrahls A gesehen) eine mehrschichtige dielektrische Schicht 52 gebildet. Diese Anordnung hat die Wirkung, daß das Reflexionsvermögen der rückseitigen Oberfläche der magnetischen Dünnschicht bezüglieh des Leselichtstrahls erhöht und dadurch der Kerr-Drehungswinkel unter Anwendung des Faraday-Effekts, der durch die Mehrfachreflexion des Lichts innerhalb der magnetischen Dünnschicht hervorgerufen wird, wie es vorstehend bei der Beschreibung des Standes der Technik erwähnt wurde, vergrößert wird.

Bei der Herstellung des in Fig. 8 gezeigten Aufzeichnungsmaterials werden zuerst auf einem Substrat 51, das beispielsweise aus Glas oder Harz bestehen kann, aufeinanderfolgend eine festgelegte Anzahl von dielektrischen Dünnschichten, die jeweils eine optische Schichtdicke von ¹KfA haben (worin % die Wellenlänge des Leselichtstrahls A ist) gebildet. Diese Dünnschichten bilden zusammen die mehrschichtige dielektrische Schicht 52.

Dann wird auf der dielektrischen Schicht 52 die magnetische Dünnschicht 53 gebildet, indem ein kristallines Material wie z. B. MnBi oder MnCuBi oder ein amorphes Material wie z. B. GdTbFe, GdTbFeCo oder TbFeCo im Vakuum aufgedampft oder zerstäubt wird. Falls die mehrschichtige dielektrische Schicht 52 aus einer bestimmten

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Anzahl i von einzelnen dielektrischen Dünnschichten besteht und falls die erste Dünnschicht, die zweite Dünnschicht ... und die ^-te Dünnschicht, von der Seite des Substrats aus gezählt, den Brechungsindex

η,

bzw.

haben und der Leselichtstrahl A

ein normal einfallendes Licht ist, kann das Reflexionsvermögen Ro an der Grenzfläche zwischen der magnetischen Dünnschicht 53 und der mehrschichtigen dielektrischen Schicht 52 ausgedrückt werden durch:

Ro =

^ρ£ ⁺

(3)

worin,

ⁿs⁽ⁿ2 Kn₁ ·

η. _Ί)

A-I

ⁿ _m (£ ^: ungerade Zahl)

η (£ : ungerade Zahl)

m '

ⁿs⁽ⁿ2

3 '

• η.

(& : ungerade Zah]) (I : gerade Zahl)

worin η der Brechungsindex des Substrats 51 und η
s m

25 der Brechungsindex ist.

der magnetischen Dünnschicht 53

Unter Anwendung der vorstehenden Gleichung (3) wurde das Reflexionsvermögen Ro an der Substratseite einiger Ausführungsformen der Erfindung berechnet. Bei den Ausführungsformen war das Substrat 51 aus Glas hergestellt, und die magnetische Dünnschicht 53 war aus GdTbFe gebildet. Die mehrschichtige dielektrische Schicht 52 bestand aus N Gruppen von abwechselnden Schichten aus ZnS (η_χ = 2,35) bzw. aus MgF₂ (n„ = 1,38), die jeweils eine Schichtdicke von λ/4 hatten. Das Ergebnis der Berechnung ist in Tabelle 1 angegeben.

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Tabelle 1

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Anzahl der Gruppen von abwechselnden Schichten (N)	Reflexionsvermögen an der Substratseite (Ro)
1 2 3 4 5	0,734 0,899 0,964 0,988 0,996

Aus dem vorstehenden Ergebnis geht hervor, daß im Rahmen der Erfindung an der Substratseite ein mehr als 95 % betragendes Reflexionsvermögen erhalten werden kann, wenn N > 3.

Im Gegensatz dazu betrug das Reflexionsvermögen an der Substratseite, das bei der in Fig. 3 gezeigten bekannten Struktur erhalten wurde, nur 5,2 %, wenn die Metallschicht 12 aus Cu gebildet wurde, und 6,2 %, wenn sie aus Al gebildet wurde, (λ= 632,8 m in beiden Fällen)» Dies bedeutet, daß das Ausmaß der Ausnutzung des Faraday-Effekts innerhalb einer magnetischen Dünnschicht bei dem magnetooptischen Aufzeichnungsmaterial gemäß der Ausführungsform der Erfindung höher wird als bei den bekannten magnetooptischen Aufzeichnungsmaterialien.

Unter Anwendung einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, bei der die mehrschichtige dielektrisehe Schicht 52 aus vier Gruppen von abwechselnden

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Schichten aus MgF_? bzw. ZnS bestand, wurden auch die Beziehung zwischen der Dicke d der magnetischen Dünnschicht und dem Kerr-Drehungswinkel Θ, und die Beziehung

rS.

zwischen der Dicke d und dem Kerr-Reflexionsfaktor K untersucht. Der Begriff "Kerr-Reflexionsfaktor" bedeutet den Reflexionsfaktor der Komponente des Leselichtstrahls A, die zu der Richtung der durch den Kerr-Effekt hervorgerufenen Polarisation orthogonal ist. Fig. 9 zeigt die Beziehung.

In Fig. 9 zeigt Kurve D. die Abhängigkeit des Kerr-Drehungswinkels Ö, von der Dicke d der magnetischen Dünnschicht 53 dieser Ausführungsform. Kurve D_? zeigt die Abhängigkeit des Kerr-Reflexionsfaktors K von der

Schichtdicke d. Zum Vergleich werden in Fig. 9 auch Beziehungskurven M- und M , die bei dem in Fig. 3 gezeigten bekannten magnetooptischen Aufzeichnungsmaterial erhalten wurden, gezeigt. Die Metallschicht 12 des bekannten Aufzeichnungsmaterials war aus Al und die magnetische Dünnschicht 13 war aus GdTbFe gebildet. Die Kurve M. zeigt die Abhängigkeit des Kerr-Drehungswinkels Θ. von der Dicke d der magnetischen Dünnschicht 13. Die Kurve M zeigt die Abhängigkeit des Kerr-Reflexionsfaktors K von der Schichtdicke d. Bei allen Fällen, die in Fig. 9 gezeigt werden, betrug die Wellenlänge λ des Leselichtstrahls A 632,8 nm.

Aus Fig. 9 geht hervor, daß die bei der erfindungsgemäßen Struktur erhaltene Wirkung der Vergrößerung des Kerr-Drehungswinkels Θ, und des Kerr-Reflexionsfaktors K viel höher ist als die Wirkung, die bei der bekannten Struktur mit einer auf einer Metallschicht gebildeten magnetischen Dünnschicht erhalten wird. Beispielsweise sind im Vergleich mit dem Fall, bei dem die Dicke d der magnetischen Dünnschicht mehr als 100 nm beträgt, was für eine Ausnutzung des Faraday-Effekts zu dick

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* ist, durch die Struktur der vorstehend erwähnten Ausführungsform der Erfindung bei der optimalen Schichtdicke ein 13mal größerer 0,-Wert und ein 7mal größerer , K-Wert erzielbar. Im Gegensatz dazu kann die bekannte Struktur mit einer reflektierenden Al-Schicht im Vergleich mit demselben Fall nur einen 1,2mal größeren β,-Wert und einen l,3mal größeren K-Wert liefern. Die Wirkung der Vergrößerung von Θ, und K, die durch die erfindungsgemäße Struktur erzielbar ist, ist auffallend größer als die Wirkung, die durch die bekannte Struktur erzielt werden kann.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Struktur gegenüber der bekannten Struktur wird deutlicher erkennbar, wenn die erzielte Wirkung der Vergrößerung von Θ, und K in das Signal/Rausch-Verhältnis bei dem wiedergegebenen Signal umgerechnet wird. Es ist bekannt, daß die Beziehung (S/N) ~ R6_k ² » K gilt, wenn sich das Rauschen bei einem wiedergegebenen Signal an ,der Grenze zum

Schrotrauschen befindet. Das Ergebnis der Untersuchung unter Anwendung der erzielten Wirkung zeigt, daß die durch die bekannte Struktur erzielte Vergrößerung von Θ. und K einer Verbesserung des Signal/Rausch-Verhältnisses der Signalwiedergabe von etwa 1 dB entspricht,

während die durch die erfindungsgemäße Ausführungsform erzielte Vergrößerung von 0. und K einer Verbesserung des Signal/Rausch-Verhältnisses von etwa 7 dB entspricht.

Aus Fig. 9 ist auch ersichtlich, daß die optimale Dicke

der magnetischen Dünnschicht, bei der die erfindungsgemäße Ausführungsform die maximale Wirkung der Vergrößerung des Kerr-Effekts liefern kann, in dem Bereich von d « 10 nm liegt. Die optimale Schichtdicke ist natürlich in Abhängigkeit von der Wellenlänge des dann verwendeten Leselichtstrahls variabel und hängt in dem Fall,

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daß auf der magnetischen Dünnschicht irgendein weiteres Med-um gebildet wird, auch von dem Brechungsindex des Mediums oder von anderen Faktoren ab. Der optimale Wert der Schichtdicke d liegt jedoch im allgemeinen in dem Bereich unter 50 nm.

Das magnetooptische Aufzeichnungsmaterial gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung weist den weiteren Vorteil auf, daß die dielektrische Schicht auch als Wärmeisolierschicht für die Verhinderung einer Diffusion von Wärme aus der magnetischen Dünnschicht in das Substrat während des Einschreibens von Information dient. Infolgedessen kann dadurch auch die Empfindlichkeit des magnetooptischen Aufzeichnungsmaterials verbessert werden.

Wie vorstehend angemerkt wurde, ist die magnetische Dünnschicht bei der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Struktur sehr dünn und wird infolgedessen leicht durch Oxidation oder mechanische Schädigung usw. beeinträchtigt. Um dies zu verhindern, kann auf der magnetischen Dünnschicht zusätzlich eine lichtdurchlässige Schutzschicht vorgesehen werden. Eine Ausführungsform mit einer solchen Schutzschicht wird in Fig. 10 als sechste Ausführungsform der Erfindung gezeigt.

Die in Fig. 10 gezeigte sechste Ausfuhrungsform besteht aus einem Substrat 61, einer mehrschichtigen dielektrischen Schicht 62, einer magnetischen Dünnschicht 63 und einer zusätzlich auf der magnetischen Dünnschicht 63 gebildeten lichtdurchlässigen Schutzschicht 64. Die lichtdurchlässige Schutzschicht 64 wird vorzugsweise so gebildet, daß das Reflexionsvermögen der darunter liegenden magnetischen Dünnschicht 63 vermindert wird.

Dadurch kann der Kerr-Drehungswinkel vergrößert werden,

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* wodurch das Signal/Rausch-Verhältnis bei der Wiedergabe weiter verbessert wird, wie es vorstehend beschrieben wurde. Zu diesem Zweck wird die lichtdurchlässige Schutzschicht 64 vorzugsweise als mehrschichtige dielektrische Schicht, die das Reflexionsvermögen der magnetischen Dünnschicht 63 an der Leseseite wie in den vorstehend gezeigten Fällen der ersten bis dritten Ausführungsform vermindert, ausgebildet.

Fig. 11 zeigt eine siebente Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform eines magnetooptischen Aufzeichnungsmaterials besteht aus einem Substrat 75, das beispielsweise aus Glas oder Harz hergestellt ist, einer auf dem Substrat durch Vakuumbedampfung oder Zerstäubung gebildeten magnetischen Dünnschicht 73 und einer mehrschichtigen dielektrischen Schicht 72, die durch eine Klebstoffschicht 76 mit einem Trägerteil 71 verbunden ist. Der Leselichtstrahl A wird von der Seite des Substrats 75 her auf das Aufzeichnungsmaterial projiziert.

Bei der fünften bis siebenten Ausführungsform der Erfindung, wie sie vorstehend gezeigt wurden, is*' die mehrschichtige dielektrische Schicht selbstverständlich nicht auf die Struktur aus abwechselnden MgF„- und ZnS-Schichten eingeschränkt, sondern es können auch andere Materialien wie z. B. TiO, ZrO_?, CeO_?, Sb_?0„, ThOp, SiO oder Si0_? verwendet werden. Es ist auch möglich, eine einzelne Schicht mit einer Dicke von λ/4 zu verwenden, die aus einem aus der vorstehend erwähnten Gruppe ausgewählten dielektrischen Material ^ gebildet wird, und dabei im wesentlichen die gleiche Wirkung zu erzielen, die vorstehend beschrieben wurde.

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1 Das erfindungsgemäße magnetooptische Aufzeichnungsmaterial kann beispielsweise eine oder mehr als eine zusätzliche Schicht wie z. B. eine Wärmeisolierschicht oder eine lichtabsorbierende Schicht, die in den vorstehend

5 beschriebenen Ausführungsformen nicht gezeigt wurden, entnaiten, falls dies notwendig ist.

-P* Leerseite

Claims

Patentansprüche

C^y Magnetooptisches Aufzeichnungsmaterial, gekennzeichnet durch ein Substrat (21; 51), eine magnetische Dünnschicht (22; 53) und eine zum Einstellen bzw. Regulieren des Reflexionsvermögens der magnetischen Dünnschicht dienende, mehrschichtige dielektrische Schicht

20 (23, 24; 52).
2. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner an der dem Substrat (31; 41; 61) entgegengesetzten Seite eine Schutzschicht (35; 45; 64) für die magnetische Dünnschicht (32; 42; 63) enthält.
3. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mehrschichtige dielektrische Schicht (23, 24) so gebildet wird, daß das Reflexionsvermögen der Oberfläche der magnetischen Dünnschicht (22) bezüglich des Lichts, mit dem bestrahlt wird, vermindert wird.

B/13

Dresdner Bank (München) KIo. 3939 844

8ayor Verelnsbaiik (Munrhnni κιλ

Pnstsrhork !München) KIo 670-43 804

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4. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mehrschichtige dielektrische Schicht aus einer auf der Oberfläche der magnetischen Dünnschicht (22; 32; 42) gebildeten dielektrischen Regulierschicht (23; 33; 43) und einer auf der Regulierschicht gebildeten, abwechselnde Schichten aufweisenden dielektrischen Schicht (24; 34; 44), die sich an derjenigen Seite der Regulierschicht befindet, auf die das Licht auffällt, besteht.
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5. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Regulierschicht (23) eine Dicke von weniger als 0,2 pm hat.
6. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Regulierschicht (23) aus SiO gebildet ist.
7. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die abwechselnde Schichten aufweisende dielektrische Schicht (24) aus abwechselnden MgF₂- (24^ und ZnS- (24_g) -Schichten besteht.
8. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mehrschichtige dielektrische Schicht (52; 62) so gebildet wird, daß das Reflexionsvermögen bezüglich des durch die magnetische Dünnschicht (53; 63) durchgelassenen und durch die rückseitige Oberfläche der magnetischen Dünnschicht

reflektierten Lichts erhöht wird. ·
9. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Dünnschicht (53) eine Dicke von weniger als 50 nm hat.

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10. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mehrschichtige dielektrische Schicht aus einer auf der magnetischen Dünnschicht (53) gebildeten, abwechselnde Schichten aufweisenden dielektrischen Schicht (52) besteht, die sich an der Seite befindet, die der Seite, auf die das Licht auffällt, entgegengesetzt ist.
11. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die abwechselnde Schichten aufweisende dielektrische Schicht (52) aus abwechselnden MgF₂- und ZnS-Schichten besteht.
12. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die abwechselnde Schichten aufweisende dielektrische Schicht (52) aus mehr als 3 Gruppen von abwechselnden MgFp- und ZnS-Schichten besteht.
13. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche der magnetischen

Dünnschicht (63) eine zusätzliche mehrschichtige dielektrische Schicht (64) vorgesehen ist, um das Reflexionsvermögen dieser Oberfläche bezüglich des Lichts zu vermindern.
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14. Magnetooptisches Aufzeichnungsmaterial, gekennzeichnet durch ein Substrat, eine magnetische Dünnschicht und eine einzelne dielektrische Schicht für die Erhöhung des Reflexionsvermögens bezüglich des durch die magnetische Dünnschicht durchgelassenen, und durch die rückseitige Oberfläche der magnetischen Dünnschicht reflektierten Licht.