DE3421077A1

DE3421077A1 - Magnetooptischer aufzeichnungstraeger

Info

Publication number: DE3421077A1
Application number: DE19843421077
Authority: DE
Inventors: Susumu Tokio/Tokyo Ito; Mitsuharu Yokohama Kanagawa Sawamura
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1983-06-07
Filing date: 1984-06-06
Publication date: 1984-12-13
Also published as: DE3421077C2; FR2547445B1; US4637953A; FR2547445A1; GB2143689A; JPS59227056A; GB8414420D0; GB2143689B

Description

Die Erfindung betrifft einen magnetooptischen Aufzeichnungsträger, bei dem das' Auslesen unter Anwendung des magnetischen Kerr-Effekts, des magnetischen Faraday-Effekts und des magnetooptischen Effekts durchgeführt wird. Die Erfindung betrifft insbesondere einen magnetooptischen Aufzeichnungsträger, der einen Antireflexfilm für die Verbesserung des Wirkungsgrades beim Aufzeichnen und beim Auslesen enthält.

Filme aus amorphen Legierungen sind bisher als erfolgversprechend unter dem Gesichtspunkt des Wirkungsgrades beim Aufzeichnen und beim Auslesen angesehen worden. Besonders ein Film aus einer ternären amorphen Legierung, die aus dem ternären System Gd-Tb-Fe besteht, ist wegen der niedrigen Curie-Temperatur von etwa 150⁰C und eines großen Kerr-Drehwinkels ein guter Aufzeichnungsträger. Er weist jedoch die Nachteile auf, daß es schwierig

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Dresdner Bank (München) Kto. 3939 M·»

Bayer Vereinsbank (Münchenl Klo 5C6 941

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ist, die Aufzeichnungsempfindlichkeit bei alleirii

ger Anwendung einer magnetischen Aufzeichnungsschicht zu verbessern und das S/N-Verhältnis beim Auslesen zu verbessern, so daß der Versuch gemacht v/orden ist, den Wirkungsgrad durch die Wahl einer Kombination aus einem Substratmaterial, einer Wärmeisolierschicht, einem Antireflexfilm, einem die Reflexion erhöhenden Film (für die Anwendung des Faraday-Effekts) usw. zu erhöhen.

Ein auf einem magnetischen Film angeordneter Einzelschicht-Antireflexfilm ist beispielsweise aus der
japanischen Offenlegungsschrift 156943/1981 bekannt. Er weist jedoch den Nachteil eines niedrigen Brechungsindex und des resultierenden niedrigen Wirkungsgrades auf, der dadurch hervorgerufen wird, daß das Erhitzen beim Filmbildungsverfahren schwierig ist, wenn als äußeres Substrat an der Aufzeichnungsseite Glas oder Kunststoff verwendet wird.

Die Anmelderin dieser Erfindung hat früher festgestellt, daß eine Dünnschicht aus der quaternären amorphen Legierung Gd-Tb-Fe-Co ein magnetooptischer Aufzeichnungsträger mit einem großen Kerr-Drehwinkel und einer ausreichenden Rechteckigkeit ist. Dieser quaternäre Aufzeichnungsträger hat jedoch noch die Nachteile einer hohen Curie-Temperatur von etwa 300
Wirkungsgrades beim Aufzeichnen.

Curie-Temperatur von etwa 300⁰C und eines niedrigen

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen magnetooptischen Aufzeichnungsträger zur Verfugung zu stellen, der die vorstehend erwähnten Nachteile eines bekannten magnetooptischen Aufzeichnungsträgers, insbesondere des Aufzeichnungsträgers, der die Dünnschicht aus der quaternären amorphen Legierung Gd-Tb-Fe-Co enthält, dadurch

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beseitigt, daß ein Antireflexfilm mit dem geeignetsten Aufbau bezüglich der Anzahl der Schichten, der Schichtdicken, des Brechungsindex und der Materialien zur Verfugung gestellt wird, und der durch eine ausreichende

Antireflexwirkung, einen verbesserten Wirkungsgrad beim Aufzeichnen und einen vergrößerten Kerr-Drehwinkel (etwa 1° oder mehr) die Erhöhung des S/N-Verhältnisses ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch einen magnetooptischen Aufzeichnungsträger mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1, 2, 3 und 4 erläutern den Aufbau des rr.agnetooptischen Aufzeichnungsträgers.
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Fig. 5, 6, 7 und 8 zeigen die spektralen Kurven des Reflexionsvermögens des erfindungsgemäßen magnetooptischen Aufzeichnungsträgers.

Im Rahmen der Erfindung bedeutet ein Film mit hohem Brechungsindex einen Film, der aus einer Substanz mit einem Brechungsindex von nicht weniger als 1,80 besteht, während ein Film mit niedrige" Brechungsindex einen Film bedeutet, der aus einer Substanz mit einem Brechungsindex von nicht mehr als 1,60 besteht.

Als Beispiele der im Rahmen der Erfindung verwendeten magnetischen Aufzeichnungsschicht können quaternäre amorphe Dünnschichten aus Gd-Tb-Fe-Co und ternäre amorphe Dünnschichten aus Gd-Tb-Fe erwähnt werden, unter denen die quaternären magnetischen Schichten wegen der großen

Kerr-Drehwinkel und der zufriedenstellenden Rechteckigkeit bevorzugt werden.

Als bevorzugte Beispiele der im Rahmen der Erfindung verwendeten Filme mit hohem Brechungsindex können ein ZrOp-FiIm, ein TapO^-Film und ein NbpOp-Film, die einen Brechungsindex von etwa 1,9, 2,0 bzw. 2,1 haben, erwähnt werden. Ein Ta_o0_c-Film und ein Nb_o0_c-Film erhalten den vorstehend erwähnten Brechungsindex, wenn sie bei Raumtemperatur aufgedampft v/erden. Sie sind folglich bei der Massenfertigung besonders geeignet, wenn die erwähnte magnetische Schicht nicht unter Erhitzen gebildet werden kann und die Antireflexschicht etwa bei Raumtemperatur gebildet werden muß.

Als weiteres bevorzugtes Beispiel des Films mit hohem Brechungsindex wird ein binärer, aufgedampfter Film erwähnt, der TapO,- und ZrO_? enthält und dadurch hergestellt wird, daß TapO^-Pulver und ZrOp-PuIver vermischt, erhitzt und geformt werden und die erhaltene Mischung aufgedampft wird. (Der Film wird nachstehend als gemischter Film bezeichnet). Wenn ein Ta₂O-FiIm oder ein NbpO,--Film mit einer Elektronenkanone für die Eildung eines Films aufgedampft v/erden, kann die Gefahr bestehen, daß Fehler erzeugt v/erden, die durch Spritzen von Körnchen aus gesinterten Ta₀O.-- euer :,'t„O^-Pellets beir Aufdampfen verursacht werden. Die Anwendung des vorstehend erwähnten gemischten Films, der aus den zwei Bestandteilen Ta₂Oj- und ZrO_? besteht, ergibt jedoch nicht nur einen Brechungsindex, der dem Brechungsindex eines TapO,--Films äquivalent ist, sondern führt auch dazu, daß das Spritzen, das für Ta₂O_s-Pellets beim Aufdampfen charakteristisch ist, fast vollständig verhindert werden kann. Der bei Raumtemperatur aufgedampfte gemischte Film aus Ta₂O₅ZZrO₂ = 3/1 (Molverhältnis) hat einen

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Brechungsindex von etwa 1,99, und das Spritzen beim Aufdampfen wird nicht beobachtet.

Als anderes bevorzugtes Beispiel des im Rahmen der Erfindung verwendeten Films mit hohem Brechungsindex kann ein gemischter Film erwähnt werden, der die zwei Bestandteile Nb-O^ und ZrO„ enthält und dadurch hergestellt wird, daß NbpO,--Pulver und ZrO„-Pulver vermischt, erhitzt und geformt werden und die erhaltene Mischung aufgedampft wird. Dieser gemischte Film kann ohne Spritzen und mit einem in bedeutendem Ausmaß verminderten Anteil der durch verspritzte Pelletkörnchen verursachten Fehler hergestellt werden, wobei ein Brechungsindex erhalten wird, der dem Brechungsindex des Nb O₁.-Films annähernd gleich ist. Ein gemischter Film aus NbpO(-/ZrO₂ = 3/1 (Molverhältnis) hat beispielsweise einen Brechungsindex von 2,1 und kann fast ohne Spritzen von aufzudampfenden Material beim Aufdampfen gebildet werden.

Als Film mit niedrigem Brechungsindex wird im Rahmen der Erfindung ein Film verwendet, der als Hauptbestandteil SiOp enthält. Obwo.hl als FiIn mit niedrigen Brechungsindex im allgemeinen ein Fluoridfilm oder ein Oxidfilm verwendet wird, ruft ein KgF-FiIm, der ein repräsentatives Beispiel der Fluoridfilme ist, eine schnelle Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften und des Aussehens der magnetischen Schicht hervor, wenn er als Film mit niedrigem Brechungsindex verwendet wird, und ferner werden bei der Bildung eines an eine organische Wärmeisolierschicht angrenzenden Antireflexfilms eine Bildung von Rissen in dem Film, eine zu einer freien Bewegung führende Ablösung des Films und eine Lichtstreuung hervorgerufen. Andererseits ist der Film, der als Hauptbestandteil SiO„ enthält, bezüglich der Oberflächenfestigkeit und der Haftung überlegen,

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und er ist frei von einer Bildung von Rissen in dem Film und von einer zur freien Bewegung führenden Ablösung des Films. Ein Beispiel des vorstehend erwähnten Films, der als Hauptbestandteil SiOp enthält, ist der Film, der unter Verwendung von Schott 8329 (Handelsname, geliefert von Schott Co.) als Aufdampfsubstanz hergestellt wird und aus etwa 70 % SiOp und Boroxid und Aluminiumoxid als Rest besteht.

Der im Rahmen der Erfindung verwendete Antireflexfilm wird dadurch gebildet, daß die vorstehend erv/ähnten Filme mit hohem Brechungsindex und die vorstehend erwähnten Filme mit niedrigem Brechungsindex abwechselnd laminiert werden, wobei von der Schreibseite ausgehend mit dem Film begonnen wird, der einen hohen Brechungsindex hat, wobei ein Laminat aus einer ungeraden Zahl von Schichten, und zwar aus mindestens drei Schichten und vorzugsweise aus drei oder fünf Schichten, erhalten wird, das zwischen dem äußeren Substrat an der Schreibseite und der magnetischen Aufzeichnungsschicht angeordnet ist.

Die optische Filmdicke der Schichten, die den im Rahmen der Erfindung verwendeten Antireflexfilm bilden, beträgt bei dem Laminat aus drei Schichten für die erste und für die zweite Schicht λ/4 bezüglich der Wellenlänge für das Aufzeichnen und Auslesen und für die dritte Schicht im Hinblick auf die Phasenverschiebung bei der Reflexion an der Grenzfläche der magnetischen Auf-Zeichnungsschicht weniger als λ/4 und bei dem aus 5 Schichten bestehenden Laminat für die erste bis zur vierten Schicht vorzugsweise "λ/4 und für die fünfte Schicht wie bei dem aus drei Schichten bestehenden Laminat weniger als λ/4.

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* Der im Rahmen der Erfindung verwendete Antireflexfilm besteht vorteilhafterweise aus abwechselnden Schichten mit einer optischen Filmdicke von "λ/ 4, und als Parameter für die Veränderung des Reflexionsvermögens wird vorzugsweise der Brechungsindex gewählt.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 1, die schematisch den Aufbau des erfindungsgemäßen magnetooptischen Aufzeichnungsträgers zeigt, erläutert. In Fig. 1 werden ein Film 2a aus ZrO„ mit hohem Brechungsindex, ein Film 2b mit niedrigem Brechungsindex, der als Hauptbestandteil SiO„ enthält, und ein ZrOp-FiIm 2c in dieser Reihenfolge von der Schreibseite ausgehend auf einem Substrat la aus Glas oder Kunststoff angeordnet, und ferner wird darauf eine magnetische Aufzeichnungsschicht 3 aus der quaternären amorphen Legierung Gd-Tb-Fe-Ce gebildet und dann durch eine Klebeschicht 4 mit einem Substrat Ib aus Glas oder Kunststoff verklebt, um einen erfindungsgemäßen magnetooptischen Aufzeichnungsträger zu erhalten. In Fig. 1 bilden die drei Schichten 2a, 2b und 2c einen Antireflexfilm. Die optischen Dicken des die erste Schicht bildenden ZrOp-rFilms 2a und des die zweite Schicht bildenden Films 2b, der als Hauptbestandteil SiOp enthält, v/erden so gewählt, daß sie \/A bezüglich der Wellenlänge des Aufzeichnunrs- und Auslese-Lichtstrahls betragen, und die optische Dicke 'ie3 tie :iritte Schicht bildenden Zr0_?-Films 2c v/ird im Hinblick auf die Phasenverschiebung durch Reflexion an der Grenzfläche der magnetischen Aufzeichnungsschicht 3 so gewählt, daß sie weniger als λ/4 beträgt. Die Brechungsindizes der Schichten 2a, 2b und 2c, die den Antireflexfilm bilden, betragen nämlich bei einer angewandten Wellenlänge von etwa 800 nm 1,9, 1,48 bzw. 1,9, während die optischen Filmdicken 200 nm, 200 nm bzw. 160 nm betragen.

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In dem Aufbau des Aufzeichnungsträgers dieser Ausführungsform kann zwischen einem Glassubstrat la und dem aus drei Schichten gebildeten Antireflexfilm (2a, 2b und 2c) eine aus einem organischen Harz bestehende Wärmeisolierschicht 6 vorgesehen werden, und ferner kann eine Schutzschicht 5 vorgesehen werden. Ein solcher Aufbau ist in Fig. 3 schematisch dargestellt.

Fig. 2 zeigt schematisch den Aufbau einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen magnetooptischen Aufzeichnungsträgers, die nachstehend erläutert wird. Ein magnetooptischer Aufzeichnungsträger wird in der gleichen Weise wie in Fig. 1 hergestellt, jedoch besteht der Antireflexfilm aus fünf Schichten, wozu ein
Film 2a, ein Film 2b, der als Hauptbestandteil p enthält, ein ZrO₂-FiIm 2c, ein Film 2d, der als Hauptbestandteil SiOp enthält, und ein ZrOp-FiIm 2e gehören. Die Brechungsindizes der Schichten 2a, 2b, 2c, 2d und 2e betragen für die angewandte Wellenlänge von etwa 800 nm 1,9, 1,48, 1,9, 1,48 bzw. 1,9, während ihre optischen Filmdicken 200 nm, 200 nm, 200 nm, 200 nm bzw. 160 nm betragen.

Bei dieser Ausführungsform kann zwischen dem Glassubstrat la und dem aus fünf Schichten bestehenden Antireflexfilm eine aus einem organischen Harz bestehende Wärmeisolierschicht 6 vorgesehen werden, und ferner kann zwischen der magnetischen Aufzeichnungsschicht 3 und der Klebeschicht 4 eine Schutzschicht 5 vorgesehen werden. Fig. 4 erläutert einen solchen Aufbau.

Bei dem erfindungsgemäßen magnetooptischen Aufzeichnungsträger kann mit einem aus drei oder fünf Schichten bestehenden Antireflexfilm auf der Basis einer optischen Dicke von λ/4, der zwischen einer magnetischen Aufzeichnungsschicht aus der quaternären Legierung Gd-Tb-Fe-Co

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und einem Substrat aus Glas oder Kunststoff vorgesehen ist, ein Reflexionsvermögen von 10 % oder weniger erzielt werden, und der Wirkungsgrad beim Aufzeichnen und beim Auslesen kann verbessert werden.

Ein ZrO₂-FiIm, ein Ta₃O₅-FiIm ocer ein Nb₂O₅-FiIm, der als Film mit hohem Brechungsindex in dem erfindungsgemäßen magnetooptischen Aufzeichnungsträger verwendet wird, kann dazu führen, daß das Reflexionsvermögen für eine optische Wellenlänge von etwa 800 nm in einem Bereich von etwa 1 % bis 12 % liegt, wodurch die gewünschte Antireflexwirkung erhalten wird.

Bei dem erfindungsgemäßen magnetooptischen Aufzeichnungsträger können durch die Verwendung eines Si0„ als Hauptbestandteil enthaltenden Films als Film mit niedrigem Brechungsindex die Oberflächenfestigkeit und die Haftung des Antireflexfilms verbessert werden, wodurch die Bildung der magnetischen Aufzeichnungsschicht auf dem Antireflexfilm erleichtert wird.

Bei dem erfindungsgemäßen magnetooptischen Aufzeichnungsträger kann die Verwendung eines zwei Bestandteile enthaltenden, gemischten Films, der durch Aufdampfen von Ta₅O₅ und ZrO„ mit einer Elektronenkanone gebildet wird, als Fi Irr. mit hohem Brechungsindex zu einer Antireflexwirkung führen, die der rr.it einem Ta_?0^-Film erhaltenen Antireflexwirkung äquivalent ist, und gleichzeitig dazu führen, daß die Fehler, die durch verspritzte Körnchen des Aufdampfmaterials beim Aufdampfen hervorgerufen werden, in beträchtlichem Maße vermindert werden. Eine ähnliche Wirkung kann erzielt v/erden, wenn anstelle einer Mischung von Ta„0 und ZrO als Material für den Film mit hohem Brechungsindex eine Mischung von NbpO,- und ZrO_? verwendet wird.

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Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1
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Die magnetooptischen Aufzeichnungsträger, die in Fig.

1 und 2 gezeigt werden, lieferten die in Fig. 5 gezeigten spektralen Kurven 31 bzw. 32 des Reflexionsvermögens. Ohne den Antireflexfilm betrugen das Reflexionsvermögen und der Kerr-Drehwinkel bei der magnetischen Aufzeichnungsschicht etwa 45 % bzw. etwa 0,4 , wobei weder der Wirkungsgrad beim Aufzeichnen noch der Wirkungsgrad beim Auslesen zufriedenstellend waren, während mit dem in Fig. 1 und 2 gezeigten Antireflexfilm das Reflexionsvermögen bei 800 nm etwa 12 % bzv/. etwa 2 % betrug und der Wirkungsgrad beim Aufzeichnen und beim Auslesen zufriedenstellend war.

Beispiel 2
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Es wurden magnetooptische Aufzeichnungsträger hergestellt, die den gleichen Aufbau wie die in Fig. 1 und

2 gezeigten Aufzeichnungsträger hatten, wobei jedoch anstelle der ZrOp-Filme als Filme rr.it hohem Brechungsindex Ta-O^-Filme verwendet wurden. Diese Aufzeichnungsträger lieferten die in Fig. 5 gezeigten spektralen Kurven 41 bzw. 42 des Ref lexionsver.-.cgens. Die Kurven 41 und 42 zeigen, daß das Reflexionsvermögen bei etv.-a 800 nm etwa 6 % bzw. 1 % oder weniger beträgt, was auf einen ausgezeichneten V/irkungsgrad beim Aufzeichnen und Auslesen schließen läßt.

Beispiel 3

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2 gezeigten Aufzeichnungsträger hatten, wobei jedoch anstelle von ZrO_p-Filmen Nb„0_R-Filme verwendet wurden. Diese Aufzeichnungsträger ergaben die in Fig. 7 gezeigten spektralen Kurven 51 bzw. 52 des Reflexionsvermögens. Die Kurven 51 und 52 zeigen, daß das Reflexionsvermögen für die angewandte Wellenlänge von 800 nm etwa 3 % bzw. 4 % betrug, und der Wirkungsgrad war sowohl beim Aufzeichnen als auch beim Auslesen zufriedenstellend.

Der Vergleich der Kurven 51 und 52 in Beispiel 3 zeigt, daß das Reflexionsvermögen bei der Vergrößerung der Anzahl der Schichten auf einen über 5 liegenden Wert eher erhöht wird. Ferner zeigt der Vergleich der Kurve 42 in Beispiel 2 und der Kurve 52 in Beispiel 3, daß durch eine Erhöhung des Brechungsindex von 2,0 auf 2,1 das Reflexionsvermögen eher vergrößert wird. Folglich wird, wie es vorstehend beschrieben wurde, bei dem erfindungsgemäßen magnetooptischen Aufzeichnungsträger der Aufbau bevorzugt, bei dem das Reflexionsvermögen in einem gewünschten Bereich, d. h. in dem Bereich von etwa 1 bis 10 %, gehalten wird, bei dem als Film mit niedrigem Brechungsindex ein Film verv/endet wird, der als Hauptbestandteil Si0_? enthält, bei dem als Film mit hohem Brechungsindex ein ZrO₂-FiIm, ein Ta₂O₁--Film oder ein Nb₂O₅-FiIm jeweils getrennt oder in Kombination, wie es vorstehend erwähnt wurde, verwendet wird und bei dem der Antireflexfilrr, eine Mehrschichtstruktur aus drei oder fünf Schichten hat.

Beispiel 4

Der in Fig. 3 und 4 gezeigte magnetooptische Aufzeichnungsträger lieferte die in Fig. 8 gezeigten spektralen Kurven 61 bzw. 62 des Reflexionsvermögens. Ferner hatte die Wärmeisolierschicht 5 einen Brechungsindex von etwa 1,63 und eine Filmdicke von λ/2 bezüglich der

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1 angewandten V/ellenlänge von 800 nm. Die Kurven 61 und 62 ergaben beide eine ausreichende Antireflexwirkung.

Claims

Patentansprüche

1. Magnetooptischer Aufzeichnungsträger, gekennzeichnet durch:

(a) ein lichtdurchlässiges Substrat, das aus einem aus Kunststoff und Glas ausgewählten Material gebildet

20 ist,

(b) einen Mehrschichtfilm, der auf dem lichtdurchlässigen Substrat angeordnet ist, wobei der Mehrschichtfilm dadurch gebildet wird, daß ein Film mit hohem Brechungsindex, der aus einem Material mit hohem Brechungsindex besteht, und ein Film mit niedrigem Brechungsindex, der als Hauptbestandteil SiO₉ enthält, abwechselnd laminiert werden, wobei die Anzahl der laminierten Filrr.e gleich 3 oder einer größeren ungeraden Zahl ist und wotei der Film, der mit dem lichtdurchlässigen Substrat in Berührung ist, ein Film mit hohem Brechungsindex ist, und

(c) eine auf dem Mehrschichtfilm angeordnete magnetische Aufzeichnungsschicht,

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wobei die Aufzeichnung auf der magnetischen Aufzeichnungsschicht mit einem durch das Substrat und den Mehrschichtfilm durchgelassenen Lichtstrahl durchgeführt wird.

2. Magnetooptischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material mit hohem
Brechungsindex aus ZrO , TapO^ und Nb_?0 ausgewählt ist.

3. Magnetooptischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material mit hohem Brechungsindex die zwei Bestandteile TapO^ und ZrO_? enthält.

4. Magnetooptischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material mit hohem Brechungsindex die zwei Bestandteile NbpO^ und ZrO_? enthält.

5. Magnetooptischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch Ij dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrschichtfilm aus drei Schichten aufgebaut ist.

6. Magnetooptischer. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrschichtfilm aus fünf Schichten aufgebaut ist.

7. Magnetooptischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Aufzeichnungsschicht eine quaternäre amorphe Dünnschicht aus

Gd-Tb-Fe-Co ist.