DE3783833T3 - Methode zum thermomagnetischen Aufzeichnen durch Anlegung eines leistungsmodulierten Lasers an eine magnetisch gekoppelte Doppelschicht-Struktur mit quermagnetischem anisotropischem Film. - Google Patents

Methode zum thermomagnetischen Aufzeichnen durch Anlegung eines leistungsmodulierten Lasers an eine magnetisch gekoppelte Doppelschicht-Struktur mit quermagnetischem anisotropischem Film.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermomagnetischen Aufzeichnen und Wiedergeben unter Verwendung eines modulierten Laserstrahls zum Schreiben von Daten auf ein thermomagnetisches Aufzeichnungsmedium, wobei das Aufzeichnungsverfahren Daten überschreiben kann, ohne Modulation eines externen Magnetfelds zu verwenden.
  • Bei einem optomagnetischen Aufzeichnungsverfahren oder einem thermomagnetischen Aufzeichnungsverfahren wird ein Aufzeichnungsmedium mit einem magnetischen Dünnfilm mit rechtwinkliger Anisotropie dadurch initialisiert, dass der Dünnfilm vorab in einer Richtung rechtwinklig zur Oberfläche des Aufzeichnungsmediums initialisiert wird, und dann erfolgt ein Bitschreibvorgang durch rechtwinkliges Magnetisieren des Films in der Richtung entgegengesetzt zur Anfangsmagnetisierungsrichtung durch örtliches Aufheizen des Aufzeichnungsmediums durch z. B. die Einstrahlung eines Laserstrahls zum Aufzeichnen binärer Information.
  • Beim optomagnetischen Aufzeichnungsverfahren oder beim thermomagnetischen Aufzeichnungsverfahren muss die aufgezeichnete Information vor dem Umschreiben von Information gelöscht werden (Initialisierung des Aufzeichnungsmediums), und demgemäß ist es unmöglich, ein Aufzeichnen mit hoher Übertragungsrate auszuführen. Verschiedene Überschreibsysteme, also Systeme, die keinen derartigen unabhängigen Löschprozess vor einem Umschreiben benötigen, wurden vorgeschlagen. Unter thermomagnetischen Aufzeichnungsverfahren zum Überschreiben existieren versprechende Verfahren z. B. ein thermomagnetisches Aufzeichnungsverfahren unter Verwendung von Modulation eines externen Magnetfelds, bei dem die Polarität eines auf ein Aufzeichnungsmedium einwirkenden externen Magnetfelds abhängig von einem Informationssignal invertiert wird, und ein thermomagnetisches Aufzeichnungsverfahren mit einem Zweikopfsystem, das zusätzlich zu einem Aufzeichnungskopf einen Löschkopf zum Initialisieren des Mediums vor dem Aufzeichnen verwendet.
  • Beim thermomagnetischen Aufzeichnungsverfahren mit einem Modulationssystem für ein externes Magnetfeld, wie z. B. in der vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 60-48806 offenbart, wird zum Aufzeichnen von Information auf einem Aufzeichnungsmedium mit einem amorphen, ferrimagnetischen Dünnfilm mit einer Richtung leichter Magnetisierung rechtwinklig zur Oberfläche des Dünnfilms ein Magnetfeld mit einer einem digitalen Eingangssignal entsprechenden Polarität in einen Bereich des Aufzeichnungsmediums gelegt, der durch einen Heizstrahl zu bestrahlen ist.
  • Jedoch erfordert Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung bei hoher Informationsübertragungsrate durch das thermomagnetische Aufzeichnungsverfahren mit einem Modulationssystem für ein externes Magnetfeld einen Elektromagnet, der bei sehr hoher Frequenz in der Größenordnung von Megahertz (MHz) arbeiten kann. Es ist schwierig, einen derartigen Elektromagnet herzustellen. Selbst wenn ein derartiger Elektromagnet verfügbar wäre, könnte ein solcher Elektromagnet wegen seines hohen Energieverbrauchs und der hohen Wärmeerzeugung keiner praktischen Anwendung zugeführt werden. Das thermomagnetische Aufzeichnungsverfahren mit Zweikopfsystem hat Nachteile dahingehend, dass ein zusätzlicher Kopf erforderlich ist, dass die zwei Köpfe voneinander beabstandet sein müssen, dass die Belastung des Ansteuerungssystems zunimmt, was die Wirtschaftlichkeit beeinträchtigt, und dass das Gerät nicht für Massenherstellung geeignet ist.
  • Die Verfahren gemäß der obigen Beschreibung verwenden einen einzelnen magnetischen Dünnfilm Jedoch sind auch magnetische Schichten mit zwei magnetischen Dünnfilmen im Stand der Technik in Verbindung mit thermomagnetischen Aufzeichnungsverfahren bekannt. Das Dokument EP-A-0 051 296 beschreibt ein Aufzeichnungsverfahren, das eine Schicht aus zwei magnetisch gekoppelten Dünnfilmen verwendet, von denen die eine höhere Koerzitivfeldstärke und die andere niedrigere Koerzitivfeldstärke aufweist. Vorteile betreffend den Film mit hoher Koerzitivfeldstärke ist die Möglichkeit, niedrige schreibleistung anzuwenden, was die Schreibgeschwindigkeit erhöht und die aufgezeichnete Information gegen externe Magnetfelder und Temperaturänderungen stabilisiert. Der Film mit niedrigerer Koerzitivfeldstärke speichert dieselbe Information wie der Film mit höherer Koerzitivfeldstärke, und zwar aufgrund der magnetischen Kopplung der beiden Filme. Der Vorteil des Films mit niedrigerer Koerzitivfeldstärke rührt von der Tatsache her, dass beim Auslesen von Information aus diesem Film ein hohes SIR-Verhältnis erzielt wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein thermomagnetisches Aufzeichnungs- und Wiedergabeverfahren zu schaffen, das Information mit hoher Geschwindigkeit unter Verwendung eines leistungsmodulierten Laserstrahls überschreiben kann, ohne beim Aufzeichnen von Information ein moduliertes externes Magnetfeld zu verwenden, und das aufgezeichnete Information mit hohem S/R-Verhältnis wiedergeben kann.
  • Diese Aufgabe ist durch die Verfahren gemäß den beigefügten unabhängigen Ansprüchen 1 und 2 gelöst.
  • Die Aufzeichnungsmodi gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche 1 und 2, wie sie im folgenden beschrieben sind, sind für sich aus dem Dokument EP-A-0 258 978 als Stand der Technik gemäß Art. 54 (3) EPÜ bekannt.
  • Zusätzliche Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nun durch Ausführungsbeispiele erläutert, die durch Figuren veranschaulicht sind.
  • Fig. 1 und 8 sind schematische Veranschaulichungen zum Unterstützen der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, und sie zeigen Magnetisierungsmodi;
  • Fig. 2 ist eine schematische, geschnittene Teilansicht eines bei Ausführungsbeispielen der Erfindung verwendeten thermomagnetischen Aufzeichnungsmediums, und sie zeigt einen Laminataufbau;
  • Fig. 3 und 9 sind schematische Ansichten, die beispielhafte Aufzeichnungsvorrichtungen zeigen;
  • Fig. 4 und 10 sind Veranschaulichungen zur Unterstützung beim Erläutern des Übergangs von Magnetisierungsmodi;
  • Fig. 5 ist ein Diagramm, das Magnetisierungsmodusänderungen abhängig von einer Änderung der Stärke eines externen Magnetfelds zeigt;
  • Fig. 6 ist eine Veranschaulichung zum Unterstützen der Erläuterung eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung, und sie zeigt Magnetisierungsmodi; und
  • Fig. 7 ist eine schematische Teilansicht zur Unterstützung beim Erläutern einer Art zum Anlegen eines externen Magnetfelds an ein thermomagnetisches Aufzeichnungsmedium gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Fig. 11 ist ein Kurvenbild, das die Temperaturabhängigkeit der Koerzitivfeldstärke und der Magnetisierung eines bei einem Ausführungsbeispiel verwendeten magnetischen Dünnfilms zeigt.
  • Fig. 1 zeigt den Magnetisierungszustand einer Struktur 5 mit überlagerten Filmen, die aus einem ersten magnetischen Dünnfilm 3 und einem zweiten magnetischen Dünnfilm 4 besteht, die magnetisch miteinander gekoppelt sind.
  • Die Struktur 5 mit übereinanderliegenden Filmen mit einem Aufzeichnungsbereich, in dem die jeweiligen Richtungen der jeweiligen magnetisch gekoppelten magnetischen Momente eines ersten magnetischen Dünnfilms 3 und eines zweiten magnetischen Dünnfilms 4 übereinstimmen (Zustand A) sowie eines Aufzeichnungsbereichs, in dem die jeweiligen Richtungen der magnetisch gekoppelten magnetischen Momente einander entgegengesetzt sind (Zustand C), wird in einem Aufheizmodus erwärmt, in dem der Laminatfilm auf eine Temperatur T&sub1; erwärmt wird, die höher als die Curietemperatur TC1 des ersten magnetischen Dünnfilms 3 ist und die keine Umkehrung des magnetischen Moments des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 unter Einwirkung eines externen Magnetfelds H&sub1; verursacht, oder in einem Aufheizmodus, bei dem der Laminatfilm auf eine Temperatur T&sub2; erwärmt wird,die höher als die Curietemperatur TC1 ist und ausreichend hoch dafür ist, dass Umkehrung des magnetischen Moments des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 unter dem Einfluss des externen Magnetfelds H&sub1; hervorgerufen wird, während der Heizzustand abhängig von einem aufzuzeichnenden Informationssignal moduliert wird, wobei der erwärmte Laminatfilm dann zum Aufzeichnen der Magnetisierung im thermomagnetischen Aufzeichnungsmedium abgekühlt wird.
    • G-1. Aufbau des thermomagnetischen Aufzeichnungsmediums
  • Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird kurz der Aufbau eines thermomagnetischen Aufzeichnungsmediums beschrieben, wie es beim ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird. Ein als Schutzfilm oder Interferenzfilm dienender transparenter, dielektrischer Film 2 wird auf einer Fläche (Unterseite in Fig. 2) eines transparenten Substrats 1 wie einer Glasplatte oder einer Acrylharzplatte hergestellt. Auf dem transparenten, dielektrischen Film 2 wird ein doppelschichtiger Magnetfilm 5 aus einem ersten magnetischen Dünnfilm 3 und einem zweiten magnetischen Dünnfilm 4 hergestellt. Die Fläche (Unterseite) des doppelschichtigen Magnetfilms 5 wird mit einem dielektrischen Film 6 überzogen, der als Schutzfilm dient. Die dielektrischen Filme 2 und 6 können weggelassen werden, oder der dielektrische Film 6 kann ein Metallfilm sein. Ferner kann auf dem dielektrischen Film 6 ein Metallfilm (nicht dargestellt) hergestellt werden.
  • Es existieren verschiedene mögliche magnetische Materialien zum Herstellen des ersten magnetischen Dünnfilms 3 und des zweiten magnetischen Dünnfilms des doppelschichtigen Magnetfilms 5. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist angenommen, dass das magnetische Material eine amorphe Legierung SExÜM1-x ist, die x = 10 bis 40 Atom-% von einem oder mehreren Seltenerdmetallen (SE), wie Nd, Sm, Gd, Tb, Dy und Ho, sowie 1-x = 90 bis 60 Atom-% eines oder mehrerer Übergangsmetalle, wie Cr, Mn, Fe, Co, Ni und Cu, enthält. Das magnetische Material kann eine kleine Menge an anderen Elementen als diesen Seltenerdmetallen und Übergangsmetallen enthalten. In einer derartigen magnetischen, amorphen SE-ÜM-Legierung sind die magnetischen Momente von SE und TM antiparallel zueinander gekoppelt, außer dann, wenn SE Nd oder Sm ist. Demgemäß ist die amorphe, magnetische SE-ÜM-Legierung ein sogenanntes ferrimagnetisches Matenäl, und die Gesamtmagnetisierung ist die Differenz zwischen den jeweiligen Untergittermagnetisierungen von SE und ÜM (Addition der jeweiligen Untergittermagnetisierungen, wenn die Richtung des magnetischen Moments berücksichtigt wird). Wenn SE entweder Nd oder Sm oder eine Mischung aus Nd und Sm ist, sind die jeweiligen magnetischen Momente von SE und ÜM parallel gekoppelt, und demgemäß ist die amorphe, magnetische SE-ÜM- Legierung ein sogenanntes ferromagnetisches Material. In diesem Fall ist die Gesamtmagnetisierung die Summe der jeweiligen Untergittermagnetisierungen von SE und ÜM. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist SE Gd, Tb, Dy oder Ho.
  • Laserlicht R zum Aufzeichnen oder Wiedergeben wird z. B. so, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, von der Seite des transparenten Substrats 1 (Fig. 2) her auf das thermomagnetische Aufzeichnungsmedium 10 gestrahlt, während das jeweilige Magnetfeld H&sub1; und H&sub2; von Magneten 11 bzw. 12 von der Seite des dielektrischen Schutzfilms 6 her, wie in Fig. 3 dargestellt, oder von der Seite des transparenten Substrats 1 her in das thermomagnetische Aufzeichnungsmedium 10 angelegt wird. In Fig. 3 sind die Magnete 11 und 12 voneinander beabstandet, jedoch können, wie es nachfolgend beschrieben wird, die Magnete 11 und 12 benachbart zueinander angeordnet sein, oder die Magnete 11 und 12 können dieselben Magnete sein. Im Fall der Fig. 3 ist das thermomagnetische Aufzeichnungsmedium 10 eine Platte, die durch die Plattenantriebswelle 16 eines Antriebsmotors 15 drehend angetrieben wird, und die Magnete 11 und 12 weisen voneinander verschiedene Polarität auf; die Magnete 11 und 12 können dieselbe Polarität aufweisen, was nachfolgend beschrieben wird.
  • Mögliche Modi des doppelschichtigen Magnetfilms 5, der durch Überlagern der magnetischen Dünnfilme 3 und 4 aus einer SE-ÜM-Legierung gebildet ist, in einem Temperaturbereich unter den jeweiligen Curietemperaturen TC1 und TC2 der magnetischen Dünnfilme 3 und 4 zeigen sich als vier Modi A bis D, wie sie in Fig. 4 dargestellt sind. Die jeweiligen Richtungen einfacher Magnetisierung der magnetischen Dünnfilme 3 und 4 sind als rechtwinklig zur Oberfläche der Filme angenommen, d. h., dass angenommen wird, dass die magnetischen Dünnfilme 3 und 4 magnetische Dünnfilme mit sogenannter rechtwinkliger Anisotropie sind, jedoch kann nur einer der magnetischen Dünnfilme 3 und 4 ein magnetischer Dünnfilm mit rechtwinkliger Anisotropie sein.
  • Gemäß Fig. 4 sind die jeweiligen Richtungen der jeweiligen magnetischen Momente der jeweiligen ÜMs des ersten magnetischen Dünnfilms 3 und des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 in den Modi A und B dieselben, wie es durch Pfeile in Form durchgezogener Linien angezeigt ist, und diejenigen der SEs des magnetischen Dünnfilms 3 und des magnetischen Dünnfilms 4 sind dieselben, wie es durch mit gestrichelten Linien dargestellte Pfeile angezeigt ist. In den Modi C und D sind die jeweiligen Richtungen der jeweiligen magnetischen Momente der jeweiligen ÜMs des ersten magnetischen Dünnfilms 3 und des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 einander entgegengesetzt, wie es in Fig. 4 durch mit durchgezogenen Linien dargestellte Pfeile angezeigt ist, und diejenigen der SEs des magnetischen Dünnfilms 3 und des magnetischen Dünnfilms 4 sind einander entgegengesetzt, wie es in Fig. 4 durch mit gestrichelten Linien dargestellte Pfeile angezeigt ist, so dass ein Bereich, in dem die Richtungen des magnetischen Moments des ÜM des magnetischen Moments des SE eine Änderung über einen Winkel von 180º erfahren, d. h., dass an der Grenze zwischen dem ersten magnetischen Dünnfilm 3 und dem zweiten magnetischen Dünnfilm 4 eine magnetische Grenzwand gebildet ist. Diese magnetische Grenzwand ist als Grenzwand 7 gekennzeichnet. In dieser Grenzwand 7 ist eine magnetische Grenzwandenergie pro Einheitsfläche ( werg/cm²) gespeichert.
    • G-2. Übergang des Magnetisierungsmodus
  • Die magnetischen Energien EA, EB, EC und ED (erg/cm²) der in Fig. 4 darge stellten Modi A bis D, wenn ein externes Magnetfeld H (Oe) an den doppelschichtigen Magnetfilm 5 angelegt wird, sind ungefähr durch die Zeemanenergie und die Grenzwand-Energiedichte w mit der Einheit erg/cm² wie folgt gegeben:
  • EA = -Ms1h&sub1;H - Ms2h&sub2;H
  • EB = Ms1h&sub1;H + Ms2h&sub2;H
  • EC = Ms1h&sub1;H - Ms2h&sub2;H +
  • ED = -Ms1h&sub1;H + Ms2h&sub2;H +
  • wobei Ms1 und Ms2 die Sättigungsmagnetisierungen Ms (emu/cm³) der magnetischen Dünnfilme 3 bzw. 4 sind und h&sub1; und h&sub2; die jeweiligen Dicken (cm) der magnetischen Dünnfilme 3 bzw. 4 sind. Die Sättigungsmagnetisierung Ms wird durch Subtrahieren der Untergittermagnetisierung MÜM des ÜM (Übergangsmetall) von der Untergittermagnetisierung MSE des SE (Seltenerdmetall) erhalten. Die Sättigungsmagnetisierung Ms ist allgemein wie folgt definiert:
  • Ms MSE - MÜM
  • Jedoch ist bei der Erfindung die Sättigungsmagnetisierung Ms wie folgt definiert:
  • Ms MSE - MÜM
  • Demgemäß gelten bei MSE &le; MÜM oder bei MSE &ge; MÜM die Bedingungen Ms &le; 0 bzw. Ms < 0. Ferner haben die jeweiligen Rechteckverhältnisse der magnetischen Dünnfilme 3 und 4 den Wert 1 (eins), und die Richtung des externen Magnetfelds H, wie in Fig. 4 durch einen Pfeil gekennzeichnet, ist als positive Richtung angenommen. In der Praxis muss jedoch das Rechteckverhältnis nicht notwendigerweise 1 (eins) sein. Obwohl die Magnetenergien in den Modi A bis D ungefähr auf Grundlage der Zeemanenergie und der Energiedichte w der Magnetdomänenwand bestimmt werden, muss, genauer genommen, das Streumagnetfeld der benachbarten Bits berücksichtigt werden, jedoch wird hier das Streumagnetfeld nicht berücksichtigt.
  • Wenn die Koerzitivfeldstärke des ersten magnetischen Dünnfilms oder das Magnetfeld zum Umkehren der Magnetisierung des ersten magnetischen Dünnfilms 3 den Wert Hc1 (Oe) hat und diejenige des zweiten magnetischen Films 4 den Wert Hc2 hat, sind die Energie, die zum Umkehren der Magnetisierung des ersten magnetischen Dünnfilms 3 erforderlich ist, d. h. die Koerzitivfeldstärkeenergie E&sub1; (erg/cm²), und die Energie, die zum Umkehren der Magnetisierung des zweiten- magnetischen Dünnfilms 4 erforderlich ist, d. h. die Koerzitivfeldstärkeenergie E&sub2; (erg/cm²) wie folgt ausgedrückt:
  • E&sub1; = 2 Ms1 h&sub1;Hc1
  • E&sub2; = 2 Ms2 h&sub2;Hc2
  • Um den Magnetisierungsmodus von einem Modus i (i = A bis D) auf einen Modus j (j = A bis D, j &ne; i) zu ändern, muss E&sub1; - Ej = Eij größer als die Koerzitivfeldstärkeenergie (E&sub1;, E&sub2; oder E&sub1; + E&sub2;) sein. Z. B. muss zum Ändern des Magnetisierungsmodus vom Modus A auf den Modus B die folgende Ungleichung:
  • EAB = E! - EB > E&sub1; + E&sub2;
  • erfüllt sein. Demgemäß gilt:
  • -2Ms1h&sub1;H - 2Ms2h&sub2;H > 2 Ms1 h&sub1;Hc1 + 2 Ms2 h&sub2;Hc2
    • G-3. Änderung des Magnetisierungsmodus abhängig von einer Temperaturänderung - (1)
  • Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird die Änderung des Magnetisierungsmodus der magnetischen Dünnfilme des doppelschichtigen Magnetfilms 5 abhängig von einer Temperaturänderung, wie durch Lasereinstrahlung oder dergleichen hervorgerufen, beschrieben.
  • Es sei angenommen, dass ein Aufzeichnungsbit des doppelschichtigen Magnetfilms 5 des thermomagnetischen Aufzeichnungsmediums 10 bei Raumtemperatur TR im Modus A (Fig. 1) vorliegt und dass das Bit des doppelschichten Magnetfilms 5 im Modus A durch Laserlicht zum Aufzeichnen bestrahlt wird. Die Intensität des Laserlichts oder die Dauer der Lasereinstrahlung wird abhängig von einem Aufzeichnungssignal gesteuert, um den doppelschichtigen Magnetf ilm 5 selektiv auf eine erste Temperatur T&sub1; oder eine zweite Temperatur T&sub2; zu erwärmen. Die erste Temperatur T&sub1; ist höher als die Curietemperatur Tc1 des ersten magnetischen Dünnfilms 3, und es ist eine Temperatur, bei der keine Umkehrung der Magnetisierung des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 auftritt, wenn dieser zweite magnetische Dünnfilm 4 dem Einfluss eines externen Magnetfelds H&sub1; unterworfen wird, während die zweite Temperatur T&sub2; höher als die erste Temperatur T&sub1; ist und sie eine Temperatur ist, die dazu ausreicht, Umkehrung der Magnetisierung des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 zu verursachen, wenn dieser zweite magnetische Dünnfilm 4 dem Einfluss des externen Magnetfelds H&sub1; unterworfen wird. D. h., dass ein Bereich um das durch das Laserlicht erwärmte Bit herum unter dem Einfluss des externen Magnetfelds H&sub1; des Magnets 11 liegt, das ausreichend stark dafür ist, die Magnetisierung des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 bei der Temperatur T&sub2; umzukehren.
  • Beim Abkühlen des doppelschichtigen Magnetfilms 5 auf die Temperatur Tc1, nachdem dieser auf eine solche Temperatur erwärmt wurde, tritt im ersten magnetischen Dünnfilm 3 spontane Magnetisierung auf. Das externe Magnetfeld H&sub1; und die Sättigungsmagnetisierung Ms1 sowie die Dicke h&sub1; des ersten magnetischen Dünnfilms 3 werden selektiv so bestimmt, dass bei der Temperatur T (nahe der Temperatur Tc1), bei der spontane Magnetisierung im ersten magnetischen Dünnfilm 3 auftritt, die folgende Ungleichung erfüllt ist:
  • w > 2 Ms1 h&sub1; H&sub1; ,
  • um die zwischen den beiden magnetischen Dünnschichten wirkende Austauschenergie gegenüber der Zeemanenergie beim Bestimmen der Magnetisierungsrichtung des ersten magnetischen Dünnfilms 3 vorherrschend zu machen. Demgemäß befindet sich dann, wenn die Temperatur des doppelschichtigen Magnetfilms 5 mit der Temperatur Tc1 übereinstimmt, dieser doppelschichtige Magnetfilm 5 im Modus A oder im Modus B, in dem die jeweiligen Magnetisierungsrichtungen des ersten und des zweiten magnetischen Dünnfilms übereinstimmen. Wenn die Erwärmungstemperatur T&sub1; ist, wird der Modus A errichtet, und dann, wenn die Erwärmungstemperatur T&sub2; ist, wird der Modus B errichtet.
  • Wenn das Aufzeichnungsbit weiter abgekühlt wird, z. B. auf eine Temperatur nahe der Raumtemperatur TR, wird im Bit im Modus A bei der Temperatur T der Anfangsmodus A errichtet. Im Bit im Modus B wird bei der Temperatur T der Modus B errichtet, in dem die Magnetisierungsrichtung entgegengesetzt zu der im Anfangszustand ist, jedoch legt, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, der Magnet 12 ein externes Magnetfeld H&sub2;, das Bedingungen genügt, die in G- 4 beschrieben werden, bei einer Temperatur nahe der Raumtemperatur TR an das thermomagnetische Aufzeichnungsmedium 10 an, um den Magnetismus des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 umzukehren, so dass im doppelschichtigen Magnetfilm 5 der Modus C (Fig. 4) errichtet wird.
  • Wenn ein Aufzeichnungsbit im Modus C des doppelschichtigen Magnetfilms 5 des thermomagnetischen Aufzeichnungsmediums 10 auf eine Temperatur über der Temperatur Tc1 erwärmt wird, verschwindet die Magnetisierung des ersten magnetischen Dünnfilms 3, und derselbe Magnetisierungszustand wie der eines Aufzeichnungsbits im Modus A im Anfangszustand, bei Erwärmung auf eine Temperatur über die Temperatur Tc1, wird im Aufzeichnungsbit errichtet. Demgemäß wird der Modus A in einem Aufzeichnungsbit errichtet, das nach Erwärmung auf die Temperatur T&sub1; abgekühlt wird, während der Modus B in einem Aufzeichnungsbit errichtet wird, das nach Erwärmung auf die Tempera tur T&sub2; abgekühlt wird. Demgemäß wird ein von der Temperatur T&sub1; oder T&sub2; abhängiger Modus der Aufzeichnungsmagnetisierung erhalten. Ein Aufzeichnungsbit im Modus B wird zumindest vor dem anschließenden Überschreibvorgang in ein Aufzeichnungsbit im Modus C geändert, um die Magnetisierungsrichtung des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 in die Magnetisierungsrichtung zu drehen, wie sie in diesem zweiten magnetischen Dünnfilm im Modus A vorliegt.
  • Ein Aufzeichnungsbits, in dem die jeweiligen Richtungen der magnetisch gekoppelten magnetischen Momente des ersten magnetischen Dünnfilms 3 und des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 des doppelschichtigen Magnetfilms 5 übereinstimmen, d. h. ein Aufzeichnungsbit im Modus A, und ein Aufzeichnungsbit, bei dem die jeweiligen Richtungen der magnetisch gekoppelten magnetischen Momente derselben einander entgegengesetzt sind, d. h. ein Aufzeichnungsbit im Modus C, werden abhängig von den Informationssignalen durch Einstellen der Heizbedingungen auf die Temperaturen T&sub1; oder T&sub2; erwärmt, um einen neuen Magnetisierungsmodus zum Aufzeichnen der Magnetisierung unabhängig vom Anfangsmagnetisierungsmodus zu errichten, wodurch Überschreiben erzielt wird.
    • G-4. Überschreibbedingungen - (1)
  • Nachfolgend werden Überschreibbedingungen beschrieben.
  • Beim Ändern der Temperatur T des doppelschichtigen Magnetfilms 5 unter dem Einfluss des Magnetfelds H&sub1;, wie in Fig. 1 dargestellt, sind Bedingungen zum Hindern des Modus A an einem Wechsel in die anderen Modi im Temperaturbereich von der Raumtemperatur TR bis auf eine Temperatur unter der Curietemperatur Tc1 des ersten magnetischen Dünnfilms 3 (TR &le; T < Tc1) durch die folgenden Ungleichungen ausgedrückt:
  • -2Ms1h&sub1;H&sub1; = 2Ms2h&sub2;H&sub1; < 2 Ms1 h&sub1;Hc1 -2 Ms2 h&sub2;Hc2
  • -2Ms1h&sub1;H&sub1; - w < 2 Ms1 h&sub1;Hc1
  • -2Ms2h&sub2;H&sub1; - w < 2 Ms2 h&sub2;Hc2,
  • und Bedingungen zum Hindern des Modus C an einer Änderung in die anderen Modi sind durch die folgenden Ungleichungen ausgedrückt:
  • 2Ms1h&sub1;H&sub1; + w < 2 Ms1 h&sub1;Hc1
  • -2Ms2h&sub2;H&sub1; + w < 2 Ms2 h&sub2;Hc2
  • Der Zustand zum Verhindern einer Umkehrung der Untergittermagnetisierung des zweiten magnetischen Dünnfilms 4, während sich die Temperatur T des doppelschichtigen Magnetfilms 5 im Bereich von einer Temperatur über der Temperatur Tc1 bis auf eine Temperatur unter der zweiten Temperatur T&sub2; (Tc1 < T < T&sub2;) befindet, ist durch die folgende Ungleichung ausgedrückt:
  • H&sub1; > Hc2
  • und der Zustand zum Hervorrufen einer Umkehrung der Untergittermagnetisierung des zweiten magnetischen Dünnfilms 4, wenn sich die Temperatur T des doppelschichtigen Magnetfilms 5 über der Temperatur T&sub2; befindet, ist durch die folgende Ungleichung ausgedrückt:
  • H&sub1; > Hc2
  • Beim Abkühlen des doppelschichtigen Magnetfilms 5 nach dem Erwärmen desselben auf eine derartige Temperatur ist eine Bedingung, die es ermöglicht, -dass die Magnetisierungsrichtung des ersten magnetischen Dünnfilms 3 durch die Austauschkopplung mit der Magnetisierungsrichtung des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 bestimmt wird, wenn die Temperatur T des Aufzeichnungsbits des doppelschichtigen Magnetfilms 5 des thermomagnetischen Aufzeichnungsmediums 10 ungefähr die Curietemperatur Tc1 des ersten magnetischen Dünnfilms 4 erreicht (T entspricht ungefähr Tc1), die folgende:
  • w > 2 Ms1 h&sub1; H&sub1; ,
  • und Bedingungen zum Hindern des Modus A an einer Änderung in die anderen Modi im Temperaturbereich von TR &le; T < Tc1 sind dieselben wie beim Heizprozess, während Bedingungen zum Hindern des Modus B an einem Wechsel in die anderen Modi die folgenden sind:
  • 2Ms1h&sub1;H&sub1; + 2Ms2h&sub2;H&sub1; < 2 Ms1 h&sub1;Hc1 + 2 Ms2 h&sub2;Hc2
  • 2Ms1h&sub1;H&sub1; - w < 2 Ms1 h&sub1;Hc1
  • 2Ms2h&sub2;H&sub1; - w < 2 Ms2 h&sub2;Hc2
  • Bedingungen zum Hindern des Modus A an einem Wechsel in die anderen Modi, wenn das externe Magnetfeld H&sub2; (die positive Richtung ist in Fig. 1 durch einen Pfeil gekennzeichnet) bei Raumtemperatur an den doppelschichtigen Magnetfilm 5 angelegt wird, sind die folgenden:
  • -2Ms1h&sub1;H&sub2; - 2Ms2h&sub2;H&sub2; < 2 Ms1 h&sub1;Hc1 -2 Ms2 h&sub2;Hc2
  • -2Ms1h&sub1;H&sub2; - w < 2 Ms1 h&sub1;Hc1
  • -2Ms2h&sub2;H&sub1; - w < 2 Ms2 h&sub2;Hc2,
  • und Bedingungen, die dafür sorgen, dass der Modus B in den Modus C wechselt, sind die folgenden:
  • 2Ms1h&sub1;H&sub2; + 2Ms2h&sub2;H&sub2; < 2 Ms1 h&sub1;Hc1 + 2 Ms2 h&sub2;Hc2
  • 2Ms1h&sub1;H&sub2; - w < 2 Ms1 h&sub1;Hc1
  • 2Ms2h&sub2;H&sub2; - w > 21Ms2 h&sub2;Hc2
  • Demgemäß ermöglicht die Verwendung eines zweischichtigen Magnetfilms 5, der den obigen Bedingungen genügt, Überschreibvorgänge.
  • In der vorstehenden Beschreibung wurde eine Änderung des Magnetisierungsmodus unter Bezugnahme auf die Modi A, B und C erläutert, jedoch ist Überschreiben möglich, wenn die Modi A, B und D verwendet werden, wenn die Magnetisierungsrichtung des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 in eine Richtung entgegengesetzt zu der obenbeschriebenen umzudrehen ist. D. h., dass in einem solchen Fall die Modi A, B, C und D den Modi B, A, D bzw. C im vorstehenden Ausführungsbeispiel entsprechen, und die Sättigungsmagnetisierung Ms wie folgt definiert ist:
  • Ms MÜM - MSE,
  • um die vorstehenden Überschreibbedingungen ohne Änderung anwenden zu können.
    • G-5. Magnetisierungszustand für Wiedergabe und Aufbewahrung - (1)
  • Um Überschreiben zu ermöglichen, ist es, wie oben angegeben, erforderlich, dass die Magnetisierungsrichtungen im zweiten magnetischen Dünnfilm 4 unabhängig vom Signalaufzeichnungszustand (Magnetisierungsrichtung im ersten magnetischen Dünnfilm 3) gleich sind, und Aufzeichnungsbits existieren, in denen die jeweiligen Richtungen der Untergittermagnetisierung des ersten magnetischen Dünnfilms 3 und des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 des doppelschichtigen Magnetfilms 5 dieselben sind, und Aufzeichnungsbits existieren, in denen die jeweiligen Richtungen der Untergittermagnetisierung des ersten magnetischen Dünnfilms 3 und des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 einander entgegengesetzt sind. Jedoch treten Schwierigkeiten beim Wiedergeben aufgezeichneter Information oder beim Aufbewahren des thermomagnetischen Aufzeichnungsmediums auf, wenn Aufzeichnungsbits existieren, in denen die Richtungen der Untergittermagnetisierung antiparallel sind.
  • Wenn die jeweiligen Richtungen der Untergittermagnetisierung der magnetischen Dünnfblme 3 und 4 antiparallel sind, muss die Dicke h&sub1; des ersten magnetischen Dünnfilms 4 groß sein, um die Wiedergabeeigenschaften zu verbessern, und es ist bevorzugt, wie es aus der Berechnung des Magnetisierungsprozesses ersichtlich ist, dass die Dicke h&sub2; des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 ebenfalls groß ist, und demgemäß ist die Dicke des doppelschichtigen Magnetfilms 5 beträchtlich, was einen Laser mit großer Ausgangskapazität erfordert. Bei den vorliegenden Umständen ist es jedoch schwierig, einen Laser mit großer Ausgangsleistung und kleiner Größe, z. B. einen Halbleiterlaser, zu erhalten. Ferner ist selbst dann, wenn das thermomagnetische Aufzeichnungsmedium bei Raumtemperatur aufbewahrt wird, der doppelschichtige Magnetfilm mit magnetischen Dünnfilmen, in denen jeweilige Richtungen der Untergittermagnetisierung antiparallel sind, gegenüber Wärme und Magnetfeldern instabil. Noch ferner speichert in einem Aufzeichnungsbit, in dem die Richtungen der Sekundärgittermagnetisierung antiparallel sind, nur der magnetische Dünnfilm 3 Information. Daher kann beim Wiedergeben aufgezeichneter Information unter Verwendung des Kerreffekts Information nur von der Seite des magnetischen Dünnfilms 3 her gelesen werden. Insbesondere dann, wenn die Curietemperatur Tc2 des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 höher als die Curietemperatur Tc1 des ersten magnetischen Dünnfilms 3 ist (Tc1 < Tc2), ist der Kerr-Rotationswinkel &Theta;k2 des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 im allgemeinen größer als der Kerr-Rotationswinkel &Theta;k1 des ersten magnetischen Dünnfilms 3 (&Theta;k1 < &Theta;k2). Demgemäß ist das S/R-Verhältnis verbessert, wenn das Signal von der Seite des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 her gelesen wird, jedoch ist eine derartige Art des Lesens von Signalen unmöglich, wenn die Richtungen der Untergittermagnetisierung der magnetischen Dünnfilme antiparallel sind. Demgemäß ist es erwünscht, dass die Richtung der Untergittermagnetisierung des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 und die Richtung der Untergittermagnetisierung des ersten magnetischen Dünnfilms 3 beim Wiedergeben aufgezeichneter Information oder beim Aufbewahren des thermomagnetischen Aufzeichnungsmediums übereinstimmen.
  • Bedingungen zum Einstellen der jeweiligen Richtungen der Untergittermagnetisierung des ersten und des zweiten magnetischen Dünnfilms werden nachfolgend beschrieben. Bedingungen zum Ändern des Modus C in den Modus B durch Anlegen eines dritten externen Magnetfelds H&sub3; (in Fig. 1 ist die positive Richtung des Magnetfelds durch einen Pfeil gekennzeichnet) an ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit Aufzeichnungsbits in den Modi A und C sind die folgenden:
  • 2Ms1h&sub1;H&sub3; + w < 2 Ms1 h&sub1;Hc1
  • -2Ms2h&sub2;H&sub3; + w > 2 Ms2 h&sub2;Hc2,
  • Gleichzeitig sind erforderliche Bedingungen zum Verhindern eines Übergangs des Modus A in den Modus B, C oder D die folgenden:
  • -2Ms1h&sub1;H&sub3; - 2Ms2h&sub2;H&sub3; < 2 Ms1 h&sub1;Hc1 -2 Ms2 h&sub2;Hc2
  • -2Ms1h&sub1;H&sub3; - w < 2 Ms1 h&sub1;Hc1
  • 2Ms2h&sub2;H&sub3; - w < 2 Ms2 h&sub2;Hc2
  • Die Betriebstemperatur und die Temperatur des magnetischen Aufzeichnungsmediums während der Wiedergabe müssen diesen Bedingungen genügen. Wenn ein weiteres externes Magnetfeld Hex, z. B. das in Fig. 1 dargestellte externe Magnetfeld H&sub2;, zusätzlich zum dritten externen Magnetfeld H&sub3; an das thermomagnetische Aufzeichnungsmedium angelegt wird, müssen weitere Bedingungen zum Ausrichten der Magnetisierungsrichtung während des Aufbewahrens, die nachfolgend beschrieben werden, zusätzlich zu den vorstehenden Bedingungen erfüllt sein. Die positive Richtung des externen Magnetfelds Hex ist dieselbe wie die des externen Magnetfelds H&sub3;, und demgemäß gilt in einigen Fällen Hex < 0. Als erstes werden Bedingungen zum Hindern des Modus A an einen Wechsel dadurch erhalten, dass H&sub3; in den vorigen Ausdrücken durch Hex ersetzt wird. Bedingungen zum Hindern des Modus B, der durch einen Wechsel des Modus C errichtet wurde, an einem Wechsel sind die folgenden:
  • 2ms1h&sub1;Hex + 2ms2h&sub2;Hex < 2 Ms1 h&sub1;Hc1 + 2 Ms2 h&sub2;Hc2
  • 2ms1h&sub1;Hex - w < 2 Ms1 h1Hc1
  • 2ms2h2Hex - w < 2 Ms2 h2Hc2
  • Obwohl die Bedingungen zum Wiedergeben und Aufbewahren unter Bezugnahme auf eine Änderung der Modi A, B und C beschrieben wurden, ist derselbe Übergang von Modi möglich, wenn die Modi A, B und D verwendet werden, wenn die Magnetisierungsrichtung des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 im Anfangszustand entgegengesetzt zur oben erläuterten ist. In diesem Fall entsprechen die Modi A, B und C den Modi B, A, D bzw. C in der vorstehenden Beschreibung. Demgemäß ist der Modus D mit Abschluss des Überschreibens auf den Modus A geändert, der für Wiedergabe und Aufbewahrung geeignet ist.
    • G-6. Beispiel für das thermomagnetische Aufzeichnungsmedium - (1)
  • Nachfolgend werden konkrete Beispiels magnetischer Materialien zum Herstellen der magnetischen Dünnfilme 3 und 4 des doppelschichtigen Magnetfilms 5 des thermomagnetischen Aufzeichnungsmediums 10 beschrieben.
  • Als erster magnetischer Dünnfilm 3 und als zweiter magnetischer Dünnfilm 4 dienende ferrimagnetische SE-ÜM-Dünnfilme wurden in dieser Reihenfolge auf einer als transparentes Substrat 1 (Fig. 2) dienenden Glasplatte durch eine Sputtervorrichtung mit Gleichspannungsmagnetron hergestellt, um einen doppelschichtigen Magnetfilm 5 herzustellen. In diesem Fall wurde der dielektrische Film 2 weggelassen. Die ferrimagnetischen SE-ÜM-Dünnfilme 3 und 4 wurden durch abwechselndes Überlagern von SE(Seltenerdmetall)- und ÜM(Übergangsmetall)-Schichten hergestellt. Um Oxidation des aus den magnetischen Dünnfilmen 3 und 4 bestehenden doppelschichtigen Magnetfilms 5 zu verhindem, wurde der doppelschichtige Magnetfilm 5 mit einem Schutzfilm 6 mit einer Dicke von 800 Å (Unterseite in Fig. 2) beschichtet. Die einzelnen Filme wurden unter denselben Bedingungen wie denen zum Herstellen des doppelschichtigen Magnetfilms 5 hergestellt. Es wurden die magnetischen Eigenschaften der Filme und die Grenzwand-Energiedichte w ausgewertet. Die Materialien, die Filmdicken und die Eigenschaften bei Raumtemperatur sind für die magnetischen Dünnfilme 3 und 4 in der Tabelle 1 aufgelistet. Tabelle 1
  • Sowohl im ersten magnetischen Dünnfilm 3 als auch im zweiten magnetischen Dünnfilm 4 ist die Untergittermagnetisierung des SE bei Raumtemperatur größer als die des ÜM (SE-reich). Die magnetische Grenzwand-Energiedichte betrug bei Raumtemperatur 2,0 erg/cm², die dadurch berechnet wurde, dass die MH-Schleifen für die jeweiligen Einzelschichtfilme und den Doppelschichtfilm berechnet wurden.
  • An ein thermomagnetisches Aufzeichnungsmedium mit dem so hergestellten doppelschichtigen Magnetfilm 5 wurde ein externes Magnetfeld von 20 kOe angelegt, um den doppelschichtigen Magnetfilm 5 in den Modus A, wie in Fig. 4 dargestellt, zu initialisieren. Dann wurde das thermomagnetische Aufzeichnungsmedium bei angelegtem externem Magnetfeld H&sub1; (Fig. 1) von 0,3 kOe auf eine Temperatur T erwärmt, und dann wurde das thermomagnetische Aufzeichnungsmedium auf Raumtemperatur abgekühlt. Während des Aufheiz- und Abkühlprozesses wurde das thermomagnetische Aufzeichnungsmedium von der Seite des transparenten Substrats 1 (der Glasplatte) her durch linear polarisiertes Licht von 830 nm Wellenlänge bestrahlt, um den Magnetisierungszustand durch den Kerreffekt zu beobachten. Wenn die Temperatur T 150ºC betrug, verblieb der Magnetisierungsmodus A nach dem Aufheizen und Abkühlen unverändert. Wenn die Temperatur T 200ºC betrug, wechselte der Magnetisierungsmodus vom Modus A auf den Modus B, in dem die jeweiligen Magnetisierungsrichtungen der magnetischen Dünnfilme 3 und 4 nach dem Aufheizen und Abkühlen invertiert waren.
  • Dann wurde ein externes Magnetfeld H&sub2; (Fig. 1) von 5 kOe an das thermomagnetische Aufzeichnungsmedium im Modus B bei Raumtemperatur angelegt, wodurch dafür gesorgt wurde, dass der Magnetisierungsmodus des doppelschichtigen Magnetfilms 5 vom Modus B auf den Modus C wechselte. Wenn das externe Magnetfeld H&sub2; an das thermomagnetische Aufzeichnungsmedium im Modus A angelegt wurde, verblieb der Magnetisierungsmodus unverändert.
  • Dasselbe thermomagnetische Aufzeichnungsmedium im Modus C bei Raumtemperatur wurde bei angelegtem externem Magnetfeld H&sub1; auf die Temperatur T erwärmt, und dann wurde das thermomagnetische Aufzeichnungsmedium auf Raumtemperatur abgekühlt. Wenn die Temperatur T 150ºC betrug, war der Magnetisierungsmodus nach dem Aufheizen und Abkühlen der Modus A, während der Magnetisierungsmodus nach dem Aufheizen und Abkühlen der Modus B war, wenn die Temperatur T 200ºC betrug.
  • Der doppelschichtige Magnetfilm der Probe, der Messungen unterzogen wurde, erfüllte die im Absatz G-4 beschriebenen Überschreibbedingungen bei folgenden Temperaturen: Raumtemperatur, 50ºC, 75ºC, 100ºC, 125ºC und 150ºC. Bei anderen Temperaturen als diesen ist anzunehmen, dass die vorstehenden Bedingungen im wesentlichen erfüllt sind, da sich Ms, 1/Hc und w kontinuierlich ändern. Der Wert für das externe Magnetfeld, wie er zum Ändern des Magnetisierungsmodus bei jeder Temperatur erforderlich war, stimmte gut mit dem Wert überein, wie er auf Grundlage der die Bedingungen repräsentierenden Ausdrücke berechnet wurde, woraus es ersichtlich ist, dass die vorstehenden Ausdrücke, die Überschreibbedingungen repräsentieren, geeignete Bedingungen für die praktische Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens für thermomagnetische Aufzeichnung liefern.
  • Fig. 5 zeigt den Übergang des Magnetisierungsmodus des aus den magnetischen Dünnfilmen 3 und 4 bestehenden doppelschichtigen Magnetfilms 5 mit den in der Tabelle 1 angegebenen Eigenschaften abhängig von einer Änderung des externen Magnetfelds H bei Raumtemperatur. In Fig. 5 ist H&sub0;&sub1; die Intensität des externen Magnetfelds, bei der der Übergang vom Modus D auf den Modus A (oder vom Modus auf den Modus B) auftritt; H&sub0;&sub2; ist die Stärke desselben, bei der der Übergang vom Modus B auf den Modus C (oder vom Modus A auf den Modus D) auftritt; H&sub0;&sub3; ist die Intensität desselben, bei der der Übergang vom Modus C auf den Modus A (oder vom Modus D auf den Modus B) auftritt. Die Stärke des externen Magnetfelds, die einen Übergang des Magnetisierungsmodus hervorrief, wurde auf Grundlage des Kerreffekts gemessen. Aus der Stärke des externen Magnetfelds H&sub0;&sub3; und den in Tabelle 1 dargestellten Daten ergibt sich für die berechnete Grenzwand-Energiedichte w der Wert 2,0 erg/cm². Die berechneten Werte von H&sub0;&sub1; und H&sub0;&sub2;, wie unter Verwendung der berechneten Grenzwand-Energiedichte w berechnet, stimmten gut jeweils mit den berechneten Werten überein.
  • Gemäß Fig. 5 ist, wenn der Magnetisierungsmodus während des Aufzeichnens entweder der Modus A oder der Modus C (oder entweder der Modus B oder der Modus D) ist, Wiedergabe von Aufzeichnungsbits im Modus A oder B möglich, wenn ein externes Magnetfeld mit einer Magnetstärke HexA (oder HexB), das der Bedingung
  • -H&sub0;&sub2; < HexA < H&sub0;&sub2; (oder -H&sub0;&sub2; < HexD < H&sub0;&sub2;)
  • genügt, an den doppelschichtigen Magnetfilm angelegt wird.
  • Wenn der Magnetisierungsmodus des doppelschichtigen Magnetfilms 5 beim Wiedergeben aufgezeichneter Signale der Modus A oder der Modus B ist, stehen beide magnetische Dünnfilme 3 und 4 des doppelschichtigen Magnetfilms 5 zum Lesen der Signale zur Verfügung, was das S/R-Verhältnis der Wiedergabesignale, wie oben angegeben, im Vergleich zum S/R-Verhältnis der Wiedergabesignale verbessert, die vom doppelschichtigen Magnetfilm 5 im Modus C (oder im Modus D) wiedergegeben werden.
  • Wenn der Magnetisierungsmodus am Ende des Überschreibvorgangs entweder der Modus A oder der Modus C (oder entweder der Modus B oder der Modus D) ist, sind Aufbewahrung und Wiedergabe im Modus A oder im Modus B dadurch möglich, dass ein externes Magnetfeld der Stärke HexA (oder HexB), das der obigen Bedingung genügt, an den doppelschichtigen Magnetfilm 5 angelegt wird. Wenn ein anderes Magnetfeld vom Wert Hexc an den doppelschichtigen Magnetfilm 5 angelegt wird, während das externe Magnetfeld vom Wert HexA (oder HexB) angelegt wird, was beim Aufbewahren oder beim Wiedergeben erfolgt, muss die folgende Ungleichung erfüllt sein:
  • -H&sub0;&sub2; < HexC < H&sub0;&sub2; (oder -H&sub0;&sub2; < HexD < H&sub0;&sub2;)
    • G-7. Anderes Ausführungsbeispiel
  • Wenn beim in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der magnetische Kompensationspunkt des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 zwischen Raumtemperatur und der Temperatur T&sub2; liegt, stimmen die externen Magnetfelder H&sub1; und H&sub2; hinsichtlich der Richtung des Magnetfelds überein, wie es in Fig. 6 dargestellt ist.
  • Wenn die externen Magnetfelder H&sub1; und H&sub2; hinsichtlich der Richtung des externen Magnetfelds klein sind, wie in Fig. 6 dargestellt, können die beiden externen Magnetfelder H&sub1; und H&sub2; durch einen einzelnen Magnet 13 erzeugt werden, wie in Fig. 7 dargestellt. Ein thermomagnetisches Aufzeichnungsmedium 10 wird durch Laserlicht R an einer Position nahe beim Magnet 13 beleuchtet, wo die Intensität des Magnetfelds des Magnets 13 nicht maximal ist, so dass die Intensität H&sub1; des externen Magnetfelds an der Bestrahlungsposition kleiner als die Intensität H&sub2; (H&sub1; < H&sub2;) ist.
  • Nachfolgend wird ein weiteres Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem das externe Magnetfeld H&sub2; nicht dazu erforderlich ist, den Modus B in den Modus C zu ändern, wenn nämlich der zweite magnetische Dünnfilm eine magnetische Kompensationstemperatur zwischen der Raumtemperatur und der Aufzeichnungstemperatur T&sub2; aufweist. Beim Ausführungsbeispiel ist ein ähnlicher doppelschichtiger Magnetfilm 5, wie er in Fig. 2 dargestellt ist, verwendet, und der Magnetisierungszustand ändert sich so, wie es in Fig. 8 dargestellt ist.
  • Gemäß Fig. 8 wird ein doppelschichtiger Magnetfilm 5 mit einem Aufzeichnungsbereich, in dem die jeweiligen Richtungen der jeweiligen magnetischen Momente eines ersten magnetischen Dünnfilms 3 und eines zweiten magnetischen Dünnfilms 4, die mägnetisch gekoppelt sind, übereinstimmen (Modus A), und mit einem Aufzeichnungsbereich, in dem die jeweiligen Richtungen der jeweiligen magnetischen Momente des magnetisch gekoppelten ersten magnetischen Dünnfilms 3 und des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 einander entgegengesetzt sind (Modus C), in einem Aufheizmodus erwärmt, in dem der Überlagerungsmagnetfilm auf eine Temperatur T&sub1; erwärmt wird, die höher als die Curietemperatur TC1 des ersten magnetischen Dünnfilms 3 ist und die keine Umkehrung der Untergittermagnetisierung des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 hervorruft, oder in einem Aufheizmodus, in dem der Überlagerungsmagnetfilm 5 auf eine Temperatur T&sub2; erwärmt wird, die höher als die Curietemperatur TC1 ist, und die ausreichend hoch dafür ist, dass Umkehrung der Untergittermagnetisierung des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 dadurch hervorgerufen wird, dass die Heizbedingungen entsprechend einem aufzuzeichnenden Informationssignal moduliert werden, wobei der erwärmte Überlagerungsmagnetfilm 5 dann zum Aufzeichnen des magnetischen Moments in das thermomagnetische Aufzeichnungsmedium abgekühlt wird. Der zweite magnetische Dünnfilm 4 hat eine Kompensationstemperatur zwischen der Raumtemperatur T&sub4; und der Temperatur T&sub2;, auf die der Überlagerungsmagnetfilm 5 im ersten Aufheizmodus erwärmt wird. Die Richtung der Untergittermagnetisierung des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 wird im Verlauf der Abkühlung umgekehrt.
  • Mögliche Modi des doppelschichtigen Laminatmagnetfilms 5, der durch Aufeinanderlaminieren der magnetischen Dünnfilme 3 und 4 einer SE-ÜM-Legierung gebildet ist, im Temperaturbereich unter den jeweiligen Curietemperaturen TC1 und TC2 der magnetischen Dünnfilme 3 bzw. 4 zeigen sich durch vier Modi A bis D, wie in Fig. 10 dargestellt. Die jeweiligen Richtungen einer Magnetisierung der magnetischen Dünnfilme 3 und 4 sind als rechtwinklig zur Oberfläche der Dünnfilme angenommen, d. h., dass die magnetischen Dünnfilme 3 und 4 als magnetische Dünnfilme mit-sogenannter rechtwinkliger Anisotropie sind, jedoch kann einer der magnetischen Dünnfilme 3 und 4 ein magnetischer Dünnfilm mit rechtwinkliger Anisotropie sein.
  • Gemäß Fig. 10 sind in den Modi A und 6 die jeweiligen Richtungen der jeweiligen magnetischen Momente der jeweiligen ÜMs des ersten magnetischen Dünnfilms 3 und des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 dieselben, wie es durch mit durchgezogenen Linien dargestellte Pfeile gekennzeichnet ist, und diejenigen der SEs des magnetischen Dünnfilms 3 und des magnetischen Dünnfilms 4 sind dieselben, wie durch gestrichelte Linien dargestellte Pfeile gekennzeichnet. In den Modi C und D sind die jeweiligen Richtungen der jeweiligen magnetischen Momente der jeweiligen ÜMs des ersten magnetischen Dünnfilms 3 und des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 einander entgegengesetzt, wie durch mit durchgezogenen Linien in Fig. 10 gezeigte Pfeile gekennzeichnet, und diejenigen der SEs des ersten magnetischen Dünnfilms 3 und des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 sind einander entgegengesetzt, wie durch mit gestrichelten Linien in Fig. 10 gezeigte Pfeile gekennzeichnet, so dass ein Bereich, in dem die Richtungen des magnetischen Moments des ÜM und des magnetischen Moments des SE eine Änderung über einen Winkel von 180º erfahren, nämlich eine magnetische Grenzwand, an der Grenzfläche zwischen dem ersten magnetischen Dünnfilm 3 und dem zweiten magnetischen Dünnfilm 4 gebildet ist. Diese magnetische Grenzwand wird als Grenzwand 7 bezeichnet. In der Grenzwand 7 ist eine magnetische Grenzwandenergie pro Einheitsfläche ( w erg/cm²) gespeichert.
    • G-8. Änderung des Magnetisierungsmodus abhängig von einer Temperaturänderung - (2)
  • Unter Bezugnahme auf Fig. 8 wird eine Änderung des Magnetisierungsmodus der magnetischen Dünnfilme des Überlagerungsmagnetfilms 5 abhängig von einer Temperaturänderung, wie durch Lasereinstrahlung oder dergleichen hervorgerufen, beschrieben, wobei Pfeile mit durchgezogenen Linien, wie in den magnetischen Dünnfilmen 3 und 4 dargestellt, das magnetische Moment (Magnetisierung) von ÜM (Übergangsmetall) kennzeichnen, und Pfeile mit gestrichelten Linien das magnetische Moment (Magnetisierung) von SE (Seltenerdmetall) kennzeichnen.
  • Es sei angenommen, dass sich ein Aufzeichnungsbit des doppelschichtigen Magnetfilms 5 des thermomagnetischen Aufzeichnungsmediums 10 bei Raumtemperatur TR im Modus A (Fig. 8) befindet und das Bit des Überlagerungsmagnetfilms 5 im Modus A mit Laserlicht zum Aufzeichnen bestrahlt wird. Die Intensität des Laserlichts oder die Dauer der Lasereinstrahlung wird abhängig von einem Aufzeichnungssignal eingestellt, um den magnetischen Laminatfilm 5 selektiv auf eine erste Temperatur T&sub1; oder eine zweite Temperatur T&sub2; zu erwärmen. Die erste Temperatur T&sub1; ist höher als die Curietemperatur TC1 des ersten magnetischen Dünnfilms 3, und es ist eine Temperatur, bei der keine Umkehrung der Untergittermagnetisierung des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 auftritt, wenn dieser zweite magnetische Dünnfilm 4 dem Einfluss eines externen Magnetfelds Hex unterworfen wird, das nachfolgend beschrieben wird, während die Temperatur T&sub2; höher als die erste Temperatur T&sub1; und die Kompensationstemperatur des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 ist, und sie eine Temperatur ist, die ausreichend hoch dafür ist, für Umkehrung der Untergittermagnetisierung des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 zu sorgen, wenn dieser zweite magnetische Dünnfilm 4 dem Einfluss des externen Magnetfelds Hex unterworfen wird. Fig. 11 zeigt die Temperaturcharakteristik für die Magnetisierung und die Koerzitivfeldstärke des zweiten magnetischen Dünnfilms 4. Dieser zweite magnetische Dünnfilm 4 weist eine Kompensationstemperatur Tcomp zwischen der Raumtemperatur TR und der zweiten Temperatur T&sub2; auf. Qualitativ gesagt, ist die Stärke des externen Magnetfelds Hex größer als die Koerzitivfeldstärke Hc (Hex > Hc) bei der Raumtemperatur TR und der zweiten Temperatur T&sub2;, und die Koerzitivfeldstärke Hc ist größer als die Stärke des externen Magnetfelds Hex (Hex < Hc) bei der Temperatur T&sub1; und der Kompensationstemperatur Tcomp. Demgemäß wird die Richtung der Untergittermagnetisierung des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 bei der Raumtemperatur TR und bei der Temperatur T&sub2; durch das externe Magnetfeld Hex des Magnets 11, wie in Fig. 9 dargestellt, umgekehrt. Genauere quantitative Bedingungen werden im Absatz G-9 beschrieben.
  • Im Anfangszustand zeigt im Modus A die Gesamtmagnetisierung des zweiten magnetischen Dünnfilms in Fig. 8 nach oben, da die Untergittermagnetisierung des SE größer als die des ÜM ist. Wenn die Temperatur des Überlagerungsdünnfilms 5 für die Kompensationstemperatur Tcomp erhöht wird, zeigt die Gesamtmagnetisierung des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 nach unten, da die Untergittermagnetisierung des ÜM über der Kompensationstemperatur größer als die des SE ist. Wenn die Temperatur weiter auf T&sub2; erhöht wird, wird die Gesamtmagnetisierung Ms2 erneut umgekehrt, um der Richtung des externen Magnetfelds Hex zu folgen. Anders gesagt, werden die Untergittermagnetisierung bei der Temperatur T&sub2; unter dem Einfluss des externen Magnetfelds Hex umgekehrt. Beim Abkühlen des Überlagerungsmagnetfilms 5 auf die Temperatur TC1, nachdem derselbe auf die Temperatur T&sub1; oder T&sub2; erwärmt wurde, tritt erneut spontane Magnetisierung im ersten magnetischen Dünnfilm 3 auf, bei der die Austauschenergie zwischen dem ersten magnetischen Dünnfilm 3 und dem zweiten magnetischen Dünnfilm 4 gegenüber der Zeemanenergie des externen Magnetfelds beim Bestimmen der Richtung des magnetischen Moments des ersten magnetischen Dünnfilms 3 dominiert. D. h., dass die Sättigungsmagnetisierung Ms1 und die Filmdicke h&sub1; des ersten magnetischen Dünnfilms 3 in bezug auf das externe Magnetfeld Hex und die Grenzwand-Energiedichte w selektiv so festgelegt werden, dass bei einer Temperatur T (einer Temperatur nahe der Temperatur TC1), bei der spontane Magnetisierung im ersten magnetischen Dünnfilm 3 auftritt, die Ungleichung
  • w > 2 Ms1 h&sub1; Hex
  • erfüllt ist. Demgemäß liegt, wenn die Temperatur T des thermomagnetischen Aufzeichnungsmediums mit der Temperatur TC1 übereinstimmt, der Modus A oder B vor, in dem die jeweiligen Richtungen der jeweiligen Magnetisierungen der magnetischen Dünnfilme 3 und 4 des Überlagerungsmagnetfilms 5 übereinstimmen. Der Modus A wird errichtet, wenn die Aufheiztemperatur T&sub1; ist, und der Modus B wird errichtet, wenn die Aufheiztemperatur T&sub2; ist.
  • Wenn das Aufzeichnungsbit des thermomagnetischen Aufzeichnungsmediums weiter abgekühlt wird, z. B. auf eine Temperatur nahe der Raumtemperatur TR, wird im Bit im Modus A der Anfangsmodus A errichtet, während im Bit im Modus B der Modus B errichtet wird, in dem die Richtung des magnetischen Moments entgegensetzt zu der im Anfangszustand ist. Um den Bedingungen für den Übergang des Magnetisierungsmodus vom Modus B auf den Modus C zu genügen, wird jedoch das magnetische Moment des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 umgedreht, und dadurch nimmt der Magnetisierungsmodus des magnetischen Laminatfilms 5 den Modus C ein, wie in Fig. 4 dargestellt.
  • Während des Verlaufs des Abkühlens von der Temperatur T&sub2; wird die Richtung der Gesamtmagnetisierung Ms2 bei T&sub2; von Ms2 geändert, und zwar unmittelbar nach einer Kühlung auf eine niedrigere Temperatur als der Kompensationstemperatur. Obwohl sich der Überlagerungsdünnfilm 5 immer noch unter dem Einfluss des externen Magnetfelds Hex befindet, wechselt die Gesamtmagnetisierung des magnetischen Dünnfilms 4 erneut die Richtung, um im Modus C nach oben zu zeigen, wie in Fig. 8 dargestellt.
  • Wenn ein Aufzeichnungsbit im Modus C des Überlagerungsmagnetfilms 5 des thermomagnetischen Aufzeichnungsmediums 10 auf eine Temperatur über der Temperatur TC1 erwärmt wird, verschwindet die Magnetisierung des ersten magnetischen Dünnfilms 3, und im Aufzeichnungsbit wird derselbe Magnetisierungsmodus errichtet, wie er dem eines Aufzeichnungsbits entspricht, das ausgehend vom Anfangsmodus A erwärmt wurde. Demgemäß wird der Modus eines Aufzeichnungsbits, das auf die Temperatur T&sub1; erwärmt und dann abgekühlt wurde, der Modus A, während der Modus eines Aufzeichnungsbits, das auf die Temperatur T&sub2; erwärmt und dann abgekühlt wurde, der Modus C wird. Daher hängt der Modus der Aufzeichnungsmagnetisierung von den Aufheiztemperaturen T&sub1; und T&sub2; ab.
  • Demgemäß werden ein Aufzeichnungsbit, in dem die jeweiligen Richtungen der magnetisch gekoppelten magnetischen Momente des ersten magnetischen Dünnfilms 3 und des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 des Überlagerungsmagnetfilms 5 dieselben sind, nämlich ein Aufzeichnungsbit im Modus A und ein Aufzeichnungsbit, in dem die jeweiligen Richtungen magnetisch gekoppelter magnetischer Momente des ersten magnetischen Dünnfilms 3 und des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 einander entgegengesetzt sind, nämlich ein Bit im Modus C, durch Einstellen der Heizbedingungen abhängig von Informationssignalen auf die Temperatur T&sub1; oder T&sub2; erwärmt, um im Aufzeichnungsbit einen neuen Magnetisierungsmodus zu errichten, um Überschreiben unabhängig vom Anfangsmagnetisierungsmodus des Aufzeichnungsbits zu ermöglichen.
    • G-9. Überschreibbedingungen - (2)
  • Nachfolgend werden Überschreibbedingungen beschrieben.
  • Beim Ändern der Temperatur T des doppelschichtigen Magnetfilms 5 unter dem Einfluss des externen Magnetfelds Hex, wie in Fig. 8 dargestellt, sind Bedingungen zum Hindern des Modus A an einem Wechsel in die anderen Modi im Temperaturbereich von der Raumtemperatur TR bis auf eine Temperatur unter der Curietemperatur Tc1 des ersten magnetischen Dünnfilms 3 (TR &le; T < Tc1) durch die folgenden Ungleichungen ausgedrückt:
  • -2Ms1h&sub1;Hex = 2Ms2h&sub2;Hex < 2 Ms1 h&sub1;Hc1 -2 Ms2 h&sub2;Hc2
  • -2Ms1h&sub1;Hex - w < 2 Ms1 h&sub1;Hc1
  • -2Ms2h&sub2;Hex - w < 2 Ms2 h&sub2;Hc2,
  • und Bedingungen zum Hindern des Modus C an einer Änderung sind durch die folgenden Ungleichungen ausgedrückt:
  • 2Ms1h&sub1;Hex + w < 2 Ms1 h&sub1;Hc1
  • 2Ms2h&sub2;Hex + w < 2 Ms2 h&sub2;Hc2
  • Der Zustand zum Verhindern einer Umkehrung der Untergittermagnetisierung des zweiten magnetischen Dünnfilms 4, während sich die Temperatur T des doppelschichtigen Magnetfilms 5 im Bereich von einer Temperatur über der Temperatur Tc1 bis auf eine Temperatur unter der zweiten Temperatur T&sub2; (Tc1 < T < T&sub2;) befindet, ist durch die folgende Ungleichung ausgedrückt:
  • Hex < Hc2,
  • und der Zustand zum Hervorrufen einer Umkehrung der Untergittermagnetisierung des zweiten magnetischen Dünnfilms 4, wenn sich die Temperatur T des doppelschichtigen Magnetfilms 5 über der Temperatur T&sub2; befindet, ist durch die folgende Ungleichung ausgedrückt:
  • Hex > Hc2
  • Beim Abkühlen des Überlagerungsmagnetfilms 5 nach dem Aufheizen desselben auf eine derartige Temperatur ist eine Bedingung zum Ermöglichen, dass die Magnetisierung des ersten magnetischen Dünnfilms 3 durch die Austauschenergie zur Magnetisierung des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 beim Fallen der Temperatur T des Aufzeichnungsbits des Überlagerungsmagnetfilms 5 des thermomagnetischen Aufzeichnungsmediums 10 nahe der Curietemperatur TC1 des ersten magnetischen Dünnfilms 3 bestimmt ist (T entspricht ungefähr TC1) die folgende:
  • w > 2 Ms h&sub1; Hex , und Bedingungen zum Hindern des Modus A an einer Änderung in die anderen Modi im Temperaturbereich von TR &le; T < Tc1 sind dieselben wie beim Heizprozess, während Bedingungen zum Hindern des Modus B an einem Wechsel in die anderen Modi die folgenden sind:
  • 2Ms1h&sub1;Hex + 2Ms2h&sub2;Hex < 2 Ms1 h&sub1;Hc1 + 2 Ms2 h&sub2;Hc2
  • 2Ms1h&sub1;Hex - w < 2 Ms1 h&sub1;Hc1
  • 2Ms2h&sub2;Hex - w < 21Ms2 h&sub2;Hc2
  • Wenn alle vorstehenden Schreibbedingungen durch den Überlagerungsmagnetfilm 5 erfüllt sind, ist Überschreiben möglich.
  • Während das thermomagnetische Aufzeichnungsmedium bei Raumtemperatur aufbewahrt wird, wird selbstverständlich der Modus A aufrechterhalten, jedoch kann der Modus C aufrechterhalten werden, oder es kann ein Übergang vom Modus C auf den Modus B auftreten.
  • Bedingungen zum Aufrechterhalten des Modus C sind die folgenden:
  • w < 2 Ms1 h&sub1;Hc1
  • w < 2 Ms2 h&sub2;Hc2,
  • und Bedingungen, die einen Übergang vom Modus C auf dem Modus B ermöglichen, sind die folgenden:
  • w < 2 Ms1 h&sub1;Hc1
  • w > 2 Ms2 h&sub2;Hc2
  • Demgemäß muss für den Modus C als mindesterforderliche Bedingung einer dieser Bedingungssätze erfüllt sein.
  • Wenn die Bedingungen zum Hindern eines übergangs des Modus C in einen anderen Modus unter diesen Überschreibbedingungen teilweise nicht erfüllt sind, d. h., wenn sich der Magnetisierungsmodus vom Modus C auf den Modus A ändert, während das thermomagnetische Aufzeichnungsmedium von Raumtemperatur TR auf die Curietemperatur TC1 des ersten magnetischen Dünnfilms 3 (TR < T < TC1) erwärmt wird, muss in diesem Temperaturbereich eine Temperatur TCA existieren, die folgendes ergibt:
  • 2Ms1h&sub1;Hex - w = 2 Ms1 h&sub1;Hc1
  • In einem solchen Fall ist eine erforderliche Überschreibbedingung die folgende:
    • TBC < TCA,
  • wobei TBC eine Temperatur ist, bei der der Magnetisierungsmodus vom Modus B auf den Modus C wechselt, während das thermomagnetische Aufzeichnungsmedium nach einer Erwärmung auf die Temperatur T&sub2; abgekühlt wird. Jedoch ist selbst dann, wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, Überschreiben möglich, wenn während des Abfallens der Temperatur von der Temperatur TBC auf die Temperatur TCA keine Umkehrung des magnetischen Moments des ersten magnetischen Dünnfilms 3 auftritt. Selbstverständlich muss die Temperatur T des thermomagnetischen Aufzeichnungsmediums während der Wiedergabe unter der Temperatur TCA liegen, wenn eine derartige Temperatur TCA existiert.
  • Obwohl in der vorstehenden Beschreibung eine Änderung des Magnetisierungsmodus unter Bezugnahme auf die Modi A, B und C beschrieben wurde, ist Überschreiben möglich, wenn die Modi A, B und D verwendet werden, wenn die Anfangsrichtung des magnetischen Moments des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 in die entgegengesetzte Richtung gedreht ist. D. h., dass im letzteren Fall die Modi A, B, C und D den Modi 6, A, D bzw. C des vorstehenden Ausführungsbeispiels entsprechen, und dass die Sättigungsmagnetisierungs- Flussdichte Ms wie folgt definiert ist:
  • Ms MÜM - MSE, damit die vorstehenden Überschreibbedingungen unverändert anwendbar sind.
    • G-10. Magnetisierungsmodus für Wiedergabe und Aufbewahrung - (2)
  • Wie bereits erläutert, treten beim Wiedergeben aufgezeichneter Information oder beim Aufbewahren des thermomagnetischen Aufzeichnungsmediums Schwierigkeiten auf, wenn Aufzeichnungsbits existieren, in denen die Richtungen der Untergitter-Magnetmomente antiparallel sind. Demgemäß ist es erwünscht, dass die Richtung der Untergittermagnetisierung des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 und die Richtung der Untergittermagnetisierung des ersten magnetischen Dünnfilms 3 beim Wiedergeben aufgezeichneter Information oder beim Aufbewahren eines thermomagnetischen Aufzeichnungsmediums übereinstimmen.
  • Nachfolgend werden Bedingungen beschrieben, die dazu dienen, die jeweiligen Richtungen der Untergittermagnetisierung des ersten und zweiten magnetischen Dünnfilms parallel zu machen. Bedingungen zum Ändern des Magnetisierungsmodus vom Modus C auf den Modus 6 durch Anlegen eines anderen externen Magnetfelds Hex1 (die positive Richtung des Magnetfelds ist durch einen Pfeil gekennzeichnet, der die Richtung des externen Magnetfelds Hex anzeigt) an ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit Aufzeichnungsbits in den Modi A und C sind:
  • 2MsihiHexi - w < 2 Ms1 h&sub1;Hc1
  • -2Ms2h&sub2;Hexl - w < 2 Ms2 h&sub2;Hc2
  • Selbstverständlich müssen die folgenden Bedingungen zum Verhindern eines Übergangs vom Modus A auf die anderen Modi, zusätzlich zu den vorstehenden Bedingungen, erfüllt sein:
  • -2Ms1h&sub1;Hex1 - 2Ms2h&sub2;Hexl < 2 Ms1 h&sub1;Hc1 + 2 Ms2 h&sub2;Hc2
  • -2Ms1h&sub1;Hex1 - w < 2 Ms1 h&sub1;Hc1
  • -2Ms2h&sub2;Hex1 - w < 2 Ms2 h&sub2;Hc2
  • Die Betriebstemperatur und die Temperatur des thermomagnetischen Aufzeichnungsmediums während der Wiedergabe müssen den Bedingungen genügen. Wenn ein weiteres externes Magnetfeld Hex2 an das thermomagnetische Aufzeichnungsmedium angelegt wird, müssen weitere Bedingungen, die nachfolgend beschrieben werden, zusätzlich zu den vorstehenden Bedingungen, erfüllt sein. Die positive Richtung des externen Magnetfelds Hex2 ist dieselbe wie die des externen Magnetfelds Hex1, und demgemäß gilt in einigen Fällen Hex2 < 0. Als erstes werden Bedingungen zum Hindern des Modus A an einem Wechsel dadurch erhalten, dass Hex1 in den vorstehenden Ungleichungen durch Hex2 ersetzt wird. Bedingungen zum Hindern des Modus 6, der durch Wechsel des Modus C erzeugt wurde, an einem Wechsel, sind die folgenden:
  • -2Ms1h&sub1;Hex2 + 2Ms2h&sub2;Hex2 < 2 Ms1 h&sub1;Hc1 + 2 Ms2 h&sub2;Hc2
  • -2Ms1h&sub1;Hex2 - C:w < 2 Ms1 h&sub1;Hc1
  • -2Ms2h&sub2;Hex2 - cw < 2 Ms2 h&sub2;Hc2
  • Obwohl die Bedingungen zum Wiedergeben und Aufbewahren unter Bezugnahme auf eine Änderung der Modi A, B und C erläutert wurden, ist derselbe Übergang der Modi möglich, wenn die Modi A, B und D verwendet werden, wenn die Magnetisierungsrichtung des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 im Anfangszustand der zuvor erläuterten entgegengesetzt ist. In diesem Fall entsprechen die Modi A, B, C und D den Modi B, A, D bzw. C in der vorstehenden Beschreibung. Demgemäß ist der Modus D bei Abschluss des Überschreibvorgangs auf den Modus A geändert, der für Wiedergabe und Aufbewahrung geeignet ist.
    • G-11. Beispiel für das thermomagnetische Aufzeichnungsmedium - (2)
  • Nachfolgend werden konkrete Beispiels magnetischer Materialien zum Herstellen der magnetischen Dünnfilme 3 und 4 des Überlagerungsmagnetfilms 5 des thermomagnetischen Aufzeichnungsmediums 10 beschrieben.
  • Als erster magnetischer Dünnfilm 3 und als zweiter magnetischer Dünnfilm 4 dienende ferrimagnetische SE-ÜM-Dünnfilme wurden in dieser Reihenfolge auf einer als transparentes Substrat 1 dienenden Glasplatte durch eine Sputtervorrichtung mit Gleichspannungsmagnetron hergestellt, um einen Überlagerungsmagnetfilm 5 herzustellen. In diesem Fall wurde der dielektrische Film 2 weggelassen. Die ferrimagnetischen SE-ÜM-Dünnfilme 3 und 4 wurden durch abwechselndes Laminieren von SE(Seltenerdmetall)- und ÜM(Übergangsmetall) Schichten hergestellt. Um Oxidation des aus den magnetischen Dünnfilmen 3 und 4 bestehenden Überlagerungsmagnetfilms 5 zu verhindern, wurde der Überlagerungsmagnetfilm 5 mit einem Schutzfilm 6 mit einer Dicke von 800 Å (Unterseite in Fig. 2) beschichtet. Die einzelnen Filme wurden unter denselben Bedingungen wie denen zum Herstellen des magnetischer Laminatfilms 5 hergestellt. Es wurden die magnetischen Eigenschaften der Filme und die Grenzwand-Energiedichte w ausgewertet. Die Materialien, die Filmdicken und die Eigenschaften bei Raumtemperatur sind für die magnetischen Dünnfilme 3 und 4 in der Tabelle 1 aufgelistet. Tabelle 2
  • Sowohl im ersten magnetischen Dünnfilm 3 als auch im zweiten magnetischen Dünnfilm 4 ist die Untergittermagnetisierung des SE bei Raumtemperatur größer als die des ÜM (SE-reich). Die jeweiligen magnetischen Kompensationspunkte des ersten magnetischen Dünnfilms 3 und des zweiten magnetischen Dünnfilms 4 sind Temperaturen um 130ºC bzw. 155ºC herum. Die Energiedichte w der magnetischen Domänenwand betrgt bei Raumtemperatur 1,8 erg/cm².
  • An ein thermomagnetisches Aufzeichnungsmedium mit dem so hergestellten Überlagerungsmagnetfilm 5 wurde ein externes Magnetfeld von 20 kOe angelegt, um den Überlagerungsmagnetfilm 5 in den Modus A, wie in Fig. 10 dargestellt, zu initialisieren. Dann wurde das thermomagnetische Aufzeichnungsmedium bei angelegtem externem Magnetfeld Hex (Fig. 1) von 2,3 kOe auf eine Temperatur T erwärmt, und dann wurde das thermomagnetische Aufzeichnungsmedium auf Raumtemperatur abgekühlt. Während des Aufheiz- und Abkühlprozesses wurde das thermomagnetische Aufzeichnungsmedium von der Seite des transparenten Substrats 1 (der Glasplatte) her durch linear polarisiertes Licht von 830 nm Wellenlänge bestrahlt, um den Magnetisierungszustand durch den Kerreffekt zu beobachten. Wenn die Temperatur T 150ºC betrug, verblieb der Magnetisierungsmodus A nach dem Aufheizen und Abkühlen unverändert. Wenn die Temperatur T 200ºC betrug, trat die Magnetisierungsrichtung des zweiten magnetischen Dünnfilms 3 dann auf, wenn die Temperatur des thermomagnetischen Aufzeichnungsmediums 178ºC erreichte. Während des Abkühlprozesses wurde der Modus B errichtet, wenn das thermomagnetische Aufzeichnungsmedium auf 130ºC abgekühlt wurde. Wenn das thermomagnetische Aufzeichnungsmedium weiter auf 47ºC abgekühlt wurde, änderte sich der Magnetisierungsmodus vom Modus B auf den Modus C, der aufrechterhalten wurde, wenn das thermomagnetische Aufzeichnungsmedium auf Raumtemperatur abgekühlt wurde. Der Modus C verblieb unverändert, wenn Hex = 0 galt.
  • Es wurde dasselbe thermomagnetische Aufzeichnungsmedium im Modus C bei Raumtemperatur erwärmt und abgekühlt, wobei ein externes Magnetfeld Hex von 2,3 kOe an es angelegt wurde. Wenn die Aufheiztemperatur T 150ºC betrug, war der Magnetisierungsmodus nach dem Aufheizen und Abkühlen der Modus A, während der Magnetisierungsmodus nach dem Aufheizen und Abkühlen der Modus B war, wenn die Aufheiztemperatur T 200ºC betrug.
  • Die Erfindung ist nicht auf das vorstehende Ausführungsbeispiel beschränkt. Z. B. können die ferrimagnetischen Dünnfilme des beim vorigen Ausführungsbeispiel verwendeten Überlagerungsmagnetfilms durch ferromagnetische Dünnfilme ersetzt werden.
  • Obwohl die Erfindung für das bevorzugte Ausführungsbeispiel derselben beschrieben wurde, bei dem die magnetische Kopplungsenergie zwischen den zwei Magnetfilmen durch die Austauschkopplung der magnetischen Dünnfilme erzeugt wird, kann die magnetische Kopplungsenergie durch magnetostatische Kopplung oder durch Austauschkopplung und magnetostatische Kopplung der zwei magnetischen Dünnfilme erzeugt werden.
  • Gemäß dem erfindungsgemäßen thermomagnetischen Aufzeichnungsverfahren wird die Intensität eines Aufheizstrahls, wie z. 6. eines Laserstrahls, oder die Dauer der Bestrahlung durch den Aufheizstrahl abhängig von Informationssignalen moduliert, um die Aufheiztemperatur, auf die das thermomagnetische Aufzeichnungsmedium erwärmt wird, zwischen einer ersten und einer zweiten Aufheiztemperatur einzustellen, um Information wirkungsvoll im thermomagnetischen Aufzeichnungsmedium aufzuzeichnen.

Claims (2)

1. Thermomagnetisches Aufzeichnungs- und Wiedergabeverfahren, das ein thermomagnetisches Aufzeichnungsmedium mit einer magnetischen Aufzeichnungsschicht verwendet, die aus einem ersten und einem zweiten magnetischen Dünnfilm gebildet ist, die magnetisch miteinander gekoppelt sind, wobei der zweite magnetische Dünnfilm ein Anfangsmagnetisierungsmoment in einer ersten Richtung aufweist, wobei beim Aufzeichnen von Signalen auf das thermomagnetische Aufzeichnungsmedium die Temperatur der Schicht gemäß einem ersten oder einem zweiten Aufheizablauf abhängig vom aufzuzeichnenden Signal gewählt wird, wobei
- der erste Aufheizablauffolgende Schritte aufweist:
-- Aufheizen der magnetischen Aufzeichnungsschicht auf eine erste Temperatur T&sub1;, die höher ist als die Curietemperatur TC1 des ersten magnetischen Dünnfilms, und die zu keiner Inversion des Anfangsmagnetmoments des zweiten magnetischen Dünnfilms führt; und
-- Abkühlen der magnetischen Aufzeichnungsschicht von der ersten Temperatur aus, während ein äußeres Magnetfeld in der Richtung entgegengesetzt zur Magnetisierungsrichtung des zweiten magnetischen Dünnfilms angelegt wird, um ein magnetisches Moment im ersten magnetischen Dünnfilm zu erzielen, das in derselben Richtung wie das Anfangsmagnetmoment im zweiten magnetischen Dünnfilm liegt; und
- der zweite Aufheizablauffolgende Schritte aufweist:
-- Aufheizen der zweiten magnetischen Aufzeichnungsschicht auf eine zweite Temperatur T&sub2;, die höher ist als die Curietemperatur TC1 und dazu ausreicht, Inversion des Anfangsmagnetmoments im zweiten magnetischen Dünnfilm zu bewirken; und
-- Abkühlen der magnetischen Aufzeichnungsschicht von der zweiten Temperatur T&sub2; unter Anlegen des äußeren magnetischen Felds, um im ersten magneti schen Dünnfilm ein magnetisches Moment zu erzielen, dessen Richtung dem Anfangsmagnetmoment entgegengesetzt ist, folgend auf die Inversion des magnetischen Moments im zweiten magnetischen Dünnfilm; und
- ein abschließender Schritt folgendes nach den Abkühlschritten aufweist: Anlegen eines Magnetfelds an die magnetische Aufzeichnungsschicht, um im Fall, bei dem der zweite Aufheizablauf ausgeführt wurde, Inversion des magnetischen Moments im zweiten magnetischen Dünnfilm zu bewirken, um dieses magnetische Moment mit dem Anfangsmagnetmoment auszurichten, während die Richtung des magnetischen Moments im ersten magnetischen Dünnfilm beibehalten wird; und
- beim Wiedergeben von Signalen vom thermomagnetischen Aufzeichnungsmedium ein Feld so an die magnetische Aufzeichnungsschicht angelegt wird, dass die jeweiligen Richtungen der jeweiligen Untergittermagnetisierungen des ersten und des zweiten magnetischen Dünnfilms in dieselbe Richtung gedreht werden, bevor Signale von der Magnetschicht ausgelesen werden, und Wiedergeben von Signalen von der magnetischen Schicht mit Hilfe eines magnetooptischen Effekts.
2. Thermomagnetisches Aufzeichnungs- und Wiedergabeverfahren, das ein thermomagnetisches Aufzeichnungsmedium mit einer magnetischen Aufzeichnungsschicht verwendet, die aus einem ersten und einem zweiten magnetischen Dünnfilm gebildet ist, die magnetisch miteinander gekoppelt sind, wobei der zweite magnetische Dünnfilm ein Anfangsmagnetisierungsmoment in einer ersten Richtung aufweist, wobei beim Aufzeichnen von Signalen auf das thermo magnetische Aufzeichnungsmedium der zweite magnetische Dünnfilm eine Anfangsuntergittermagnetisierung in einer ersten Richtung aufweist und die Temperatur der Schicht gemäß einem ersten oder einem zweiten Aufheizablauf abhängig vom aufzuzeichnenden Signal gewählt wird, wobei
- der erste Aufheizablauffolgende Schritte aufweist:
-- Aufheizen der magnetischen Aufzeichnungsschicht auf eine erste Temperatur T&sub1;, die höher ist als die Curietemperatur TC1 des ersten magnetischen Dünnfilms, und die zu keiner Inversion des Anfangsmagnetmoments des zweiten magnetischen Dünnfilms führt; und
-- Abkühlen der magnetischen Aufzeichnungsschicht von der ersten Temperatur aus, während ein äußeres Magnetfeld in der Richtung entgegengesetzt zur Magnetisierungsrichtung des zweiten magnetischen Dünnfilms angelegt wird, um eine Untergittermagnetisierung im ersten magnetischen Dünnfilm zu erzielen, die in derselben Richtung wie die Untergittermagnetisierung im zweiten magnetischen Dünnfilm liegt; und
- der zweite Aufheizablauffolgende Schritte aufweist:
-- Aufheizen der zweiten magnetischen Aufzeichnungsschicht auf eine zweite Temperatur T&sub2;, die höher ist als die Curietemperatur TC1 und dazu ausreicht, Inversion des Anfangsmagnetmoments im zweiten magnetischen Dünnfilm zu bewirken; und
-- Abkühlen der magnetischen Aufzeichnungsschicht von der zweiten Temperatur T&sub2; auf Raumtemperatur TR, während das äußere Magnetfeld angelegt wird, wobei der zweite magnetische Dünnfilm eine Kompensationstemperatur Tcomp zwischen Raumtemperatur TR und der zweiten Temperatur T&sub2; aufweist, um im ersten magnetischen Dünnfilm eine Untergittermagnetisierung zu erzielen, deren Richtung der Anfangs-Untergittermagnetisierung entgegengesetzt ist, während die Untergittermagnetisierung im zweiten magnetischen Dünnfilm bei Raumtemperatur invertiert wird; und
- ein abschließender Schritt folgendes nach den Abkühlschritten aufweist: Anlegen eines Magnetfelds an die magnetische Aufzeichnungsschicht, um im Fall, bei dem der zweite Aufheizablauf ausgeführt wurde, Inversion des magnetischen Moments im zweiten magnetischen Dünnfilm zu bewirken, um dieses magnetische Moment mit dem Anfangsmagnetmoment auszurichten, während die Richtung des magnetischen Moments im ersten magnetischen Dünnfilm beibehalten wird; und
- beim Wiedergeben von Signalen vom thermomagnetischen Aufzeichnungsmedium ein Feld so an die magnetische Aufzeichnungsschicht angelegt wird, dass die jeweiligen Richtungen der jeweiligen Untergittermagnetisierungen des ersten und des zweiten magnetischen Dünnfilms in dieselbe Richtung gedreht werden, bevor Signale von der Magnetschicht ausgelesen werden, und Wiedergeben von Signalen von der magnetischen Schicht mit Hilfe eines magnetooptischen Effekts.
DE3783833T 1986-08-20 1987-08-18 Methode zum thermomagnetischen Aufzeichnen durch Anlegung eines leistungsmodulierten Lasers an eine magnetisch gekoppelte Doppelschicht-Struktur mit quermagnetischem anisotropischem Film. Expired - Lifetime DE3783833T3 (de)

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