DE3523836A1

DE3523836A1 - Magneto-optisches aufzeichnungsmedium

Info

Publication number: DE3523836A1
Application number: DE19853523836
Authority: DE
Inventors: Nobutake Kamakura Imamura; Fujio Tanashi Tanaka
Original assignee: Kokusai Denshin Denwa KK
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 1984-07-09
Filing date: 1985-07-03
Publication date: 1986-02-06
Also published as: JPS6122452A; DE3523836C2; US4701881A; GB2162008A; GB8517174D0; GB2162008B

Description

Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium

Die Erfindung betrifft ein magneto-optisches Aufzeichnungsmedium zur Verwendung als magneto-optischer Speicherj als magnetische Aufzeichnungs- und Wiedergabezelle und dergleichen, und sie befaßt sich insbesondere mit einem magnetischen Dünnschicht-Aufzeichnungsmedium, das eine Achse leichter Magnetisierbarkeit in einer Richtung senkrecht zur Schichtebene aufweist und die Aufzeichnung eines Informationsbits dadurch ermöglicht, daß ein Bereich kreisscheibenförmiger oder anderer beliebiger Gestalt mit umgekehrtem Magnetismus gebildet wird und wobei das Auslesen der Information unter Verwendung des magnetischen Kerr-Effekts erfolgt.

Bei ferromagnetischen dünnen Schichten mit einer Achse leichter Magnetisierbarkeit in Richtung senkrecht zur Schichtebene ist es möglich, einen kleinen Bereich mit umgekehrtem.Magnetismus einer magnetischen Polarität zu erzeugen, der eine magnetische Polarität umgekehrt einer Polarität homogener Magnetisierung in der Filmebene besitzt, die bezüglich des magnetischen Süd- und Nordpols homogen magnetisiert ist. Wenn man die Anwesenheit bzw. die Abwesenheit eines derartigen Bereichs mit umgekehrten^ Magnetismus in digitaler Form als "1" bzw. "0" festlegt, dann können solche ferromagnetischen Dünnschichten als magnetische Aufzeichnungsmedien hoher Dichte verwendet werden. Typische Beispiele solcher magnetischer, vertikal magnetisierter Dünnschichten sind beispielsweise die amorphen Übergangs-Metallegierungen der seltenen Erden, etwa Gd-Co, Gd-Fe, Tb-Fe, Dy-Fe, GdTbFe . und dergleichen, die polykristallinen Metall-Dünnschichten, wie MnBi und die Einkristall-Dünnschichten wie etwa GIG.

Weil jedoch der Curie-Punkt bzw. die magnetische Kompensationstemperatur derartiger Dünnschichten hoch ist, wird eine große Aufzeichnungskraft benötigt und derzeit ist es deshalb nicht

möglich, eine Hochgeschwindigkeits-Aufzeichnung unter Verwendung eines Halbleiterlasers durchzuführen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist deshalb die Schaffung eines magneto-optischen Aufzeichnungsmediums mit hohem Signal/Rausch-Verhältnis und gegenüber dem Stand der Technik verbessertem Aufbau.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein magnetooptisches Aufzeichnungsmedium gelöst, welches aus den folgenden Bestandteilen aufgebaut ist: Einer magnetischen Dünnschicht-Aufzeichnungsschicht aus einem magnetischen Material, dessen Curie-Punkt bzw. magnetische Kompensationstemperatur niedrig ist und bei 5Q - 250⁰C liegt und dessen Koerzitivkraft hoch ist und 1KOe oder darüber beträgt und die schließlich eine Achse leichter Magnetisierbarkeit senkrecht zur Schichtebene aufweist; einer im wesentlichen durchsichtigen, magnetischen Schicht aus Ferrit, Granat oder dergleichen, die benachbart der Aufzeichnungsschicht angeordnet ist, einen großen Faraday-Drehwinkel und eine Achse leichter Magnetisierbarkeit senkrecht zur Schichtebene aufweist; einer durchsichtigen Unterschicht, die auf der Seite des Lichteinfalls angeordnet ist.

Die im wesentlichen durchsichtige Magnetschicht kann den magneto-optischen Drehwinkel der magnetischen Aufzeichnungsschicht vergrößern.

Die im wesentlichen durchsichtige Schicht aus Ferrit, Granat oder dergleichen kann den magneto-optischen Drehwinkel auf der Grundlage des Faraday-Effekts vergrößern.

Die Dicke der im wesentlichen durchsichtigen Magnetschicht liegt in einem Bereich, in welchem die durch ihren Reflexionswinkel R und den magneto-optischen Drehwinkel Θ, ausgedrückte Güte \f~~R~ * -Θ, ein Maximum ist.

Die Erfindung wird nachfolgend in Gegenüberstellung zum Stand dar Technik und unter Bezugnahme auf die Zeichnung r!-äh'-:r er-

läutert. Auf der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm zur Darstellung des Verhältnisses zwischen dem Curie-Punkt Tc und dem Kerr-Drehwinkel Θ, ;

Fig. 2 einen Längsschnitt zur Darstellung des Aufbaus eines üblichen magneto-optischen Aufzeichnungsmediums mit voneinander getrennter Aufzeichnungs- und Wiedergabeschicht,

Fig. 3 einen Längsschnitt zur Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 4 ein Diagramm der Kennlinie des Ausführungsbeispiels von Fig. 3.

Zur Verdeutlichung der Unterschiede zwischen dem Stand der Technik und der Erfindung werden zunächst Beispiele bekannter derartiger Aufzeichnungsmedien erläutert.

Die Aufzeichnung einer Information in einer ferromagnetischen, senkrecht magnetisieren Dünnschicht wird üblicherweise dadurch bewirkt, daß die Dünnschicht auf eine Temperatur über dem Curie-Punkt bzw. der magnetischen Kompensationstemperatur erhitzt und so in der Dünnschicht an einer beliebigen Stelle ein Bereich umgekehrter Magnetisierung erzeugt wird. Die aufgezeichnete Information wird unter Anwendung des Kerr-Effekts ausgelesen, wobei linear polarisiertes Licht auf die Dünnschicht fällt und von dieser reflektiert wird, womit die Polarisationsebene sich gemäß der Richtung der Magnetisierung nach rechts oder nach links dreht (Kerr-Drehung). Das Signal/Rausch-Verhältnis (S/N) beim Auslesen des aufgezeichneten Signals mittels Lichteinfall kann dabei folgendermaßen ausgedrückt werden:

s/N "

wobei R das Reflexionsvermögen der magnetischen Dünnschicht und «_k (der Kerr-Drehwinkel) der Drehwinkel der Polarisationsebene, bewirkt durch den Kerr-Effekt, ist. Diese Gleichung zeigt, daß das Signal/Rausch-Verhältnis dadurch erhöht bzw. verbessert werden könnte, daß man das Reflexionsvermögen R oder den Kerr-

- Γν-

Drehwinkel θ, erhöht. Das Reflexionsvermögen des magnetischen Mediums ist jedoch ungefähr 50% und ist im wesentlichen bei allen vorerwähnten Medien konstant. Der Kerr-Drehwinkel Θ, ändert sich mit der Art des verwendeten Mediums, wie dies aus Fig. 1 hervorgeht, und man kann allgemein sagen, daß er mit einer Erhöhung des Curie-Punkts Tc ansteigt. Das Signal/Rausch-Verhältnis könnte somit dadurch verbessert werden, daß man GdFeBi oder GdCoFe verwendet, welche Stoffe einen großen Kerr-Drehwinkel Θ, aufweisen, jedoch weisen gerade diese

ic

Stoffe einen hohen Curie-Punkt Tc bzw. eine hohe magnetische Kompensationstemperatur auf, sodaß eine große Aufzeichnungskraft benötigt wird, mit der Folge, daß derart schnelle Aufzeichnungen unter Verwendung eines Halbleiterlasers nicht möglich sind.

Als bester Wert Von C/N, wobei C/N = S/N +10 log (Verhältnis der Bandbreite des Rauschens zur Auflösungs-Bandbreite) _f für ein Einschicht-Medium sind bisher 42dB angegeben worden, und zwar für eine Dünnschicht aus TdFe bei einer Aufzeichnungs-■Prequenz von 1 MHz in einem 30KHz-Band. Zur Erreichung besserer C/N-Werte ist dann ein Aufbau gemäß Fig. 2 vorgeschlagen worden, bei dem die Aufzeichnungsschicht und die Wiedergabeschicht voneinander getrennt angeordnet sind. Dabei wird als Wiedergabeschicht 2 eine Schicht mit hohem Curie-Punkt und niedriger Koerzitivkraft verwendet, die sich auf einer durchsichtigen Unterlageschicht aus Glas oder Kunststoff befindet, und als Aufzeichnungsschicht 3 eine Schicht mit niedrigem Curie-Punkt und hoher Koerzitivkraft, üblicherweise verwendet man dabei GdFe oder GdCo für die Wiedergabeschicht und TbFe oder DyFe für die Aufzeichnungsschicht. Dabei wird die Tatsache genutzt, daß ein in die Aufzeichnungsschicht eingeschriebener Informationsbit auch in der Wiedergabeschicht ausbildet, und zwar infolge von Kopplungserscheinungen zwischen der Aufzeichnungsschicht und der Wiedergabeschicht, die auf den magnetostatischen Kräften und auf Austauschkräften zwischen den Schichten beruhen. Somit kann dann die Aufzeichnung mit vergleichsweise niedriger Aufzeichnungskraft erfolgen_; und weil der Kerr-Drehwinkel· Θ, der

Wiedergabeschicht groß ist, kann die Wiedergabe mit einem hohen C/N-Verhältnis erfolgen. So wurde bei der Aufzeichnung ein C/N-Verhältnis cc 45dB erreicht, und zwar bei einer Aufzeichnungsfrequenz von 1MHz mit einer Aufzeichnungs-Laserleistung von 8mW, wobei dieser Wert höher ist als der C/N-Wert von 42dB, wie er gemäß obiger Beschreibung mit einem Einschicht-Medium aus TbFe erreichbar ist.

Nachfolgend wird nun die vorliegende Erfindung beschrieben.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung. Das Aufzeichnungsmedium besteht dabei aus einer durchsichtigen Unterschicht 1 aus Glas, Acrylharz oder dergleichen, einer im wesentlichen durchsichtigen, senkrecht magnetisierten Dünnschicht 5 aus Ferrit, Granat oder dergleichen, mit einem großen Faräday-Drehwinkel und einer Achse leichter Magnetisierbarkeit senkrecht zur Schichtebene, einer senkrecht magnetisierten Schicht 3 einer seltenenErde - Übergangsmetall-Legierung, wie etwa TbFe, TbFeCo, GdTbFe oder dergleichen, die einen Curie-Punkt bzw. eine magnetische Kompensationstemperatur niedriger Größe, wie 50 - 250⁰C, und eine hohe Koerzitivkraft, wie 1KOe oder höher aufweist, und einer Schutzschicht 4 aus Si, SiO^ oder dergleichen, die zur Verhinderung einer Oxidation der vertikalmagnetisierten Schicht 3 dient. Das Aufzeichnen und das Wiedergeben werden dadurch bewirkt, daß ein Laserstrahl durch Unterschicht geleitet wird. Bei der Aufzeichnung ist es erforderlich, daß die durchsichtige magnetische Dünnschicht 5 und die senkrecht magnetisierte Schicht 3 aus einer Legierung aus einer seltenen Erde und einem Übergangsmetall durch Austauschkopplung oder magnetostatische Kopplung in der gleichen Richtung magnetisiert werden. Bei der Bestrahlung des Bereiches umgekehrter Magnetisierung durch eineiWiedergabe-Laserstrahl (Wellenlänge Xnm, linear polarisiert) wird die Polarisationsebene durch den Faraday-Effekt gedreht, wenn der Lichtstrahl die magnetische Dünnschicht 5 durchsetzt. Wenn dann der dem Faraday-Effekt unterworfene Lichtstrahl durch die Oberfläche der seltenenErde Übergangsmetall-Legierungsschicht 3 reflektiert wird, dann wird die Polarisationsebene durch den magnetischen Kerr-Effekt

weitergedreht. Der durch die Schicht 3 zurück zur magnetischen Schicht 5 reflektierte Lichtstrahl wird dann wiederum dem Faraday-Effekt unterworfen, sodaß die Polarisationsebene nochmals weitergedreht wird, sodaß sich der Drehwinkel vergrößert. Der magneto-optische Drehwinkel Θ, des dem erwähnten Effekt in der durchsichtigen Schicht 5 mehrmals unterworfenen, imitierten Lichts, weist, wie festgestellt wurde,einen sehr großen Wert auf. Dieser Anstieg des Drehwinkels Θ, ist jedoch von periodischen Schwankungen begleitet, wie dies aus Fig. 4 hervorgeht. Dieses Phänomen ergibt sich aus den Brechungsindex-Werten und der Dicke d der· im wesentlichen durchsichtigen magnetischen Dünnschicht und der Wellenlänge des verwendeten Laserlichts. Das Reflexionsvermögen R und der magneto-optische Drehwinkel Q-, neigen dazu, sich so zu ändern, wie dies ebenfalls in Fig. dargestellt ist. Durch Wahl einer derartigen Schichtdicke d, daß die Güte {R ' Θ, während der Wiedergabe optimiert wird, kann somit das Signal/Rausch-Verhältnis der Wiedergabe wesentlich verbessert werden. Wird darüberhinaus für die Wiedergabe und die Aufzeichnung ein Laserstrahl gleicher Wellenlänge verwendet, dann ist es möglich, eine Aufzeichnung mit geringer Leistung durchzuführen, weil die Empfindlichkeit nur in dem Bereich verminderten Reflexionsvermögens groß ist.

Mit der Erfindung wird also ein magneto-optisches Aufzeichnungsmedium mit hoher Aufzeichnungsempfindlichkeit und hohem Signal/Rausch-Verhältnis der Wiedergabe erreicht.

Das Aufzeichnungsmedium kann durch Sprühverfahren, Tauchverfahren, Vakuumverdampfungsverfah-en, Zerstäubungsverfahren, Plasma-CVD-Verjähren und dergleichen hergestellt werden.

Als im wesentlichen durchsichtiges magnetisches Material eignet sich Fe_.O., CoFe-O. sowie Materialien des Granatsystems.

Claims

Patentansprüche

1. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium, gekennzeichnet durch eine magnetische Dünnschicht-Auf zeichnungs schicht (3) aus magnetischem Material niedrigen Curie-Punkts bzw. niedriger magnetischer Kompensationstemperatur zwischen 50 und 25O⁰C, einer hohen Koerzitivkraft von 1KOe oder höher und einer Achse leichter Magnetisierbarkeit senkrecht zur Schichtebene, durch eine der Aufzeichnungsschicht (3) benachbarte, im wesentlichen durchsichtige, magnetische Dünnschicht (5) mit großem Faraday-Drehwinkel und einer Achse leichter Magnetisierbarkeit senkrecht zur Schichtebene, und durch eine auf der Seite des Lichteinfalls angeordnete, durchsichtige Unterschicht (1). *

2. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen

durchsichtige, magnetische Dünnschicht (5) den magneto-optischen Drehwinkel in der magnetischen Dünnschicht-Aufzeichnungsschicht (3) erhöht.

3. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen

durchsichtige, magnetische Dünnschicht (5) den magneto-optischen Drehwinkel auf der Grundlage des Faraday-Effekts erhöht.

4. Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der im

wesentlichen durchsichtigen, magnetischen Dünnschicht innerhalb

ι—"— eines Bereichs gewählt ist, in dem die Güte ^] R · Θ, ein Maximum ist, wobei R das Reflexionsvermögen und Θ, den magnetooptischen Drehwinkel darstellt.