DE3852329T2

DE3852329T2 - Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium und Verfahren.

Info

Publication number: DE3852329T2
Application number: DE19883852329
Authority: DE
Inventors: Yoichi Osato
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-03-13
Filing date: 1988-03-14
Publication date: 1995-08-03
Anticipated expiration: 2008-03-15
Also published as: EP0282356B1; EP0282356A2; DE3852329D1; EP0282356A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein optomagnetisches Aufzeichnungsmedium mit einer Aufzeichnungsschicht aus einem zweischichtigen Magnetfilm zum Aufzeichnen von Informationen durch Bestrahlen mit einem Lichtstrahl und ein dieses verwendendes Aufzeichnungsverfahren.

Verwandter Stand der Technik

Forschung und Entwicklung eines optischen Speicherelementes, das zum Verwirklichen einer hohen Dichte und einer hohen Speicherkapazität einen Laserstrahl verwendet, sind schnell vorangeschritten. Unter anderem wird ein optomagnetisches Aufzeichnungsmedium als wiederbeschreibbares optisches Speicherelement empfohlen.
Wenn jedoch Informationen, die auf einem derartigen optomagnetischen Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet sind, wieder beschrieben werden sollen, sollten die Informationen gelöscht und dann neue Informationen aufgezeichnet werden. Ein Überschreiben von Informationen kann mämlich nicht erreicht werden. Wenn beispielsweise Informationen auf einer vorbestimmten Spur auf einer optomagnetischen Scheibe wieder beschrieben werden sollen, werden die Informationen auf der Spur bei einer Umdrehung der Scheibe gelöscht und dann neue Informationen bei der nächsten Umdrehung geschrieben. Infolgedessen ist die Aufzeichnungsgeschwindigkeit gering.
Zur Lösung des vorstehend beschriebenen Problems sind bei der herkömmlichen Vorrichtung ein Aufzeichnungs-/Wiedergabekopf und ein Löschkopf getrennt vorgesehen, oder Informationen werden aufgezeichnet, während ein Magnetfeld moduliert wird, dem ein ununterbrochener Laserstrahl zugeführt wird. Jedoch hat eine derartige Vorrichtung große Abmessungen, ist mit hohen Kosten verbunden und kann keine Hochgeschwindigkeits-Modulation erreichen.
Demgegenüber offenbart die japanische Offenlegungsschrift Nr. 175948/1987 (entspricht der DE-OS 3 619 618) ein optomagnetisches Aufzeichnungsmedium gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein dieses verwendendes Aufzeichnungsverfahren, die Überschreiben wie bei einem magnetischen Aufzeichnungsmedium dadurch ermöglichen, daß bei der herkömmlichen Vorrichtung eine einfache Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung vorgesehen ist. EP-A-0 258 978 (Canon), die nach dem Prioritätstag der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht wurde und daher nur zum Stand der Technik gemäß Artikel 54 (3) EPÜ gehört, offenbart auch ein überschreibbares magnetisches Aufzeichnungsmedium, wobei diejenigen Unterlagen, die vor dem Prioritätstag dieser Anmeldung eingereicht wurden, kein Merkmal gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 erwähnen.
EP-A-0 257 530 (Sony), die nach dem Prioritätstag der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht wurde und daher nur zum Stand der Technik gemäß Artikel 54 (3) EPÜ gehört, offenbart auch ein überschreibbares magnetisches Aufzeichnungsmedium.
In allen drei Fällen weist das Medium ein Paar Schichten auf, eine erste, die hauptsächlich zum Aufbewahren von Daten zum Auslesen dient, und eine zweite mit einer höheren Curietemperatur und einer geringeren Koerzitivfeldstärke, die bei hohen Temperaturen ein vormagnetisierendes Magnetfeld für die erste erzeugt. Bei Zimmertemperaturen sind die Koerzitivkräfte beider Schichten größer als die auf jede ausgeübte magnetische Kopplungskraft, so daß sie entweder parallel oder antiparallel beständig nebeneinander liegen können. Beide Schichten weisen eine Legierung aus einem Seltenerdenelement und einem Übergangsmetall auf.
Die vorliegende Erfindung schafft ein verbessertes Medium der vorstehend beschriebenen Art, bei der die zweite Schicht mit einem Element legiert ist, das bei Umgebungstemperaturen keinen Ferromagnetismus aufweist, wobei das nicht-ferromagnetische Element eines oder mehrere aus der Gruppe ist, die aus Cu, Ag, Ti, Mn, B, Pt, Si, Cr, Al und Ge besteht. Dies verringert die auf die zweite Schicht wirkenden Austauschkräfte und ermöglicht, daß ein Material mit einer geringeren Koerzitivfeldstärke verwendet wird.
Patentanspruch 9 enthält ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Mediums. Patentanspruch 10 enthält ein Aufzeichnungsverfahren unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Mediums.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines optomagnetischen Aufzeichnungsmediums gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 2 zeigt Temperaturkennlinien von Koerzitivkräften von Magnetschichten des Aufzeichnungsmediums gemäß Fig. 1.
Fig. 3 zeigt den Magnetisierungszustand bei einem Aufzeichnungsschritt unter Verwendung des Aufzeichnungsmediums gemäß Fig. 1.
Fig. 4 zeigt eine Ansicht einer Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung, die das Aufzeichnungsmedium gemäß Fig. 1 verwendet. Fig. 5 zeigt den Magnetisierungszustand bei einem Aufzeichnungsschritt bei Verwendung des Aufzeichnungsmediums gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel.
Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht eines eine Schutzschicht aufweisenden optomagnetischen Aufzeichnungsmediums gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines optomagnetischen Aufzeichnungsmediums gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das optomagnetische Aufzeichnungsmedium weist gemäß Fig. 1 eine erste Magnetschicht 2 und eine zweite Magnetschicht 3 auf, die auf einem vorher mit Rillen versehenen transparenten Substrat 1 beschichtet sind. Die erste Magnetschicht 2 weist eine geringe Curietemperatur TL und eine hohe Koerzitivfeldstärke HH und die zweite Magnetschicht 3 eine hohe Curietemperatur TH und eine geringe Koerzitivfeldstärke HL auf. Die Begriffe "hoch" und "gering" bezeichnen relative Beziehungen bei Vergleich beider Magnetschichten. (Die Koerzitivkräfte werden bei Zimmertemperatur miteinander verglichen.) Die Beziehungen sind in Fig. 2 dargestellt. Gewöhnlich werden TL und HH der ersten Magnetschicht 2 auf 70 bis 180 ºC bzw. 3 bis 10 kOe (240 bis 800 kA/m) sowie TH und HL der zweiten Magnetschicht auf 100 bis 400 ºC bzw. 0,5 bis 2 kOe (40 bis 160 kA/m) eingestellt.
Eine Haupt-Zusammensetzung jeder Magnetschicht ist eine amorphe Magnetlegierung aus einem Seltenerdenelement und einem Übergangsmetallelement, das eine senkrechte magnetische Anisotropie und einen optomagnetischen Effekt zeigt. Beispiele sind GdCo, GdFe, TbFe, DyFe, GdTbFe, TbDyFe, GeTbFeCo, TbFeCo, CdTbCo usw.
Bei einem Aufzeichnungsverfahren, das das optomagnetische Aufzeichnungsmedium der vorliegenden Erfindung verwendet, trägt hauptsächlich die erste Magnetschicht 2 zur Wiedergabe bei. Der von der ersten Magnetschicht 2 gezeigte optomagnetische Effekt wird nämlich hauptsächlich für die Wiedergabe genutzt und die zweite Magnetschicht 3 spielt eine wichtige Rolle bei der Aufzeichnung von Informationen.
Bei dem Zweischichtenfilm des Aufzeichnungsmediums der vorliegenden Erfindung muß die folgende Beziehung erfüllt sein: wobei MS eine Sättigungsmagnetisierung der zweiten Magnetschicht 3, h eine Dicke der zweiten Magnetschicht 3 und w eine Magnetwandenergie zwischen den beiden Magnetschichten ist.
Die vorstehende Beziehung sollte eingehalten werden, damit die Magnetisierung von Bits am Ende der Aufzeichnung (in Fig. 3 durch 4f dargestellt) beständig besteht.
Die Dicken, Koerzitivkräfte, Sättigungsmagnetisierungen der Magnetschichten (senkrechte Magnetisierung der Schichten) 2 und 3 sowie die Magnetwandenergie können geeignet gewählt werden, damit die vorstehende Beziehung erfüllt ist. In der Praxis werden insbesondere die Sättigungsmagnetisierung MS der zweiten Magnetschicht groß, deren Filmdicke h groß und die Magnetwandenergie w klein gewählt. Wenn jedoch die Filmdicke h groß ist, wird die Empfindlichkeit des optomagnetischen Aufzeichnungsmediums verringert. Außerdem wird, wenn die Sättigungsmagnetisierung groß ist, die Koerzitivfeldstärke HL verringert. Ist HL geringer als 1kOe (8.000 A/m), gilt bei Experimenten: HL < w/2Msh.
Dementsprechend ist der beste praktische Weg, die Magnetwandenergie aw zu verringern. Die EP-A-0 258 978 lehrt, daß, wenn eine Zwischenschicht eines nichtmagnetischen Elements zwischen der ersten Magnetschicht 2 und der zweiten Magnetschicht 3 vorgesehen ist, ein Austauschvorgang durch die Zwischenschicht selbst dann wesentlich verringert wird, wenn sie nur einige zehn Å dick ist, und das sich ergebende w verringert wird.
Tatsächlich jedoch kann ein optomagnetisches Aufzeichnungsmedium mit einem geeigneten w nicht mit hoher Reproduzierbarkeit hergestellt werden.
Bei dem durch den Erfinder der vorliegenden Erfindung durchgeführten Experiment wird ein nichtmagnetisches Element zu der zweiten Magnetschicht hinzugefügt. Es wurde herausgefunden, daß, da das Material, das den Austauschvorgang verringert hat, in der Schicht aufgelöst war, die durch die Magnetwände der ersten und zweiten Magnetschichten hindurch auf die zweite Magnetschicht wirkenden Austauschkräfte wie durch die Zwischenschicht verringert waren und daß die auf die zweite Magnetschicht wirkenden Austauschkräfte im Gegensatz zu dem Fall, bei dem die Zwischenschicht verwendet wurde, mit hoher Reproduzierbarkeit eingestellt werden konnten.
Das nichtmagnetische Element kann eines sein, das MS der zweiten Magnetschicht kaum beeinflußt, wenn es zu diesem hinzugefügt wird (d.h. es verringert MS und die Curietemperatur kaum). Beispiele sind eines oder mehrere von Cu, Ag, Ti, Mn, B, Pt, Si usw. Der Anteil des Hinzufügens sollte 2 bis 70 % des Atomgehalts der zweiten Magnetschicht und möglichst 5 bis 20 % des Atomgehalts betragen. Das Absinken der Curietemperatur infolge des Hinzufügens des nichtmagnetischen Elements sollte möglichst innerhalb von 30 ºC gehalten werden.
Das Absinken der Curietemperatur wird hauptsächlich darauf zurückgeführt, daß das hinzugefügte nichtmagnetische Element und das Seltenerdenelement oder Übergangsmetall der zweiten Magnetschicht legiert werden. Außerdem richteten sich Untersuchungen darauf, ein derartiges Absinken zu verhindern, und es wurde als nützlich erachtet, eine Aufdampfquelle für das Seltenerdenelement oder das Übergangsmetallelement und eine Aufdampfquelle für das nichtmagnetische Element bei der Erzeugung der zweiten Magnetschicht getrennt vorzusehen und die Schicht durch ein herkömmliches Kathodenzerstäubungs("Sputter"-), Ionenstrahlaufdampf- oder -Kathodenzerstäubungs-, Elektronenstrahlaufdampf- oder Bündelstrahlaufdampf-Verfahren zu erzeugen, während das Substrat gedreht wird. Bei diesem Verfahren ist das Absinken der Curietemperatur selbst dann gering, wenn ein großer Anteil eines nichtmagnetischen Elements hinzugefügt wird, und das sich ergebende w ohne gegenteiligen Einfluß durch die Verringerung von MS verringert werden kann, d.h. ohne gegenteilige Einflüsse auf die Aufzeichnungs-Empfindlichkeiten und den Aufzeichnungszustand der ersten und zweiten Magnetschichten. Der Grund dafür wird darin gesehen, daß bei mikroskopischer Betrachtungsweise ein geschichteter Aufbau des Seltenerden-Übergangsmetallelements und des nichtmagnetischen Elements erzeugt wird.
Die Magnetschichten 2 und 3 sollten bei Berücksichtigung einer Größe eines wirksamen vormagnetisierenden Magnetfeldes bei einem Aufzeichnungsschritt und der Beständigkeit der aufgezeichneten Bits möglichst austausch-gekoppelt sein.
Nachstehend wird das Aufzeichnungsverfahren, das das optomagnetische Aufzeichnungsmedium der vorliegenden Erfindung verwendet, unter Bezug auf Fig. 2 bis 4 beschrieben. Fig. 3 zeigt Magnetisierungsrichtungen der Magnetschichten 2 und 3 bei dem Aufzeichnungsschritt und Fig. 4 ein Blockschaltbild der Aufzeichnungsvorrichtung. Vor der Aufzeichnung können die beständigen Richtungen der Magnetisierungen der Magnetschichten 2 und 3 entweder parallel (dieselbe Richtung) oder antiparallel (entgegengesetzte Richtungen) sein. In Fig. 3 sind die beständigen Magnetisierungsrichtungen parallel.
In Fig. 4 bezeichnet Bezugszeichen 9 eine optomagnetische Scheibe mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau. Es sei angenommen, daß die Anfangsmagnetisierung eines Teils der Magnetschichten die durch 4a in Fig. 3 dargestellte ist. Die optomagnetische Scheibe 9 wird durch einen Spindelmotor gedreht und bewegt sich an einer Magnetfeld-Erzeugungseinheit 8 vorbei. Falls die Größe des Magnetfeldes der Magnetfeld- Erzeugungseinheit 8 zwischen den Koerzitivkräften der Magnetschichten 2 und 3 eingestellt wird (die Richtung des Magnetfeldes zeigt bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nach oben), wird die zweite Magnetschicht 3 gemäß 4b in Fig. 3 in einer gleichmäßigen Richtung magnetisiert, während die Magnetisierung der ersten Magnetschicht 2 unverändert bleibt.
Wenn sich die optomagnetische Scheibe 9 dreht und sich an einem Aufzeichnungs-/Wiedergabekopf 5 vorbeibewegt, wird die Scheibenebene mit einem Laserstrahl mit einer von zwei Laser- Leistungen gemäß einem Signal aus einem Aufzeichnungssignal- Generator 6 bestrahlt. Die erste Laser-Leistung ist groß genug, um die Scheibe ungefähr auf die Curietemperatur der ersten Magnetschicht 2 zu erwärmen, und die zweite Laser-Leistung ist groß genug, um die Scheibe ungefähr auf die Curietemperatur der zweiten Magnetschicht 3 zu erwärmen. Gemäß Fig. 2, die die Beziehung zwischen den Koerzitivkräften der Magnetschichten 2 und 3 und der Temperatur zeigt, kann mit der ersten Laser-Leistung die Scheibe ungefähr auf TL sowie mit der zweiten Laser-Leistung die Scheibe ungefähr auf TH erwärmt werden.
Die erste Magnetschicht 2 wird mit der ersten Laser-Leistung ungefähr auf die Curietemperatur erwärmt. Da die zweite Magnetschicht 3 bei dieser Temperatur eine Koerzitivfeldstärke aufweist, die ein beständiges Bestehen der Bits ermöglicht, werden die Bits gemäß 4c in Fig. 3 aus 4b gemäß Fig. 3 erzeugt, indem ein vormagnetisierendes Aufzeichnungs-Magnetfeld korrekt eingestellt wird.
(Erste Vor-Aufzeichnung)
Nachstehend wird die korrekte Einstellung des vormagnetisierenden Magnetfeldes beschrieben. Bei der ersten Vor-Aufzeichnung wirkt eine Kraft (Austausch-Kraft) zum Magnetisieren der ersten Magnetschicht 2 in eine Richtung, die beständig gegen die Magnetisierung der zweiten Magnetschicht 3 (dieselbe Richtung bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel) ist, weshalb das vormagnetisierende Magnetfeld im prinzip nicht erforderlich ist. Bei der Vor-Aufzeichnung, die die zweite Laser-Leistung verwendet, weist das vormagnetisierende Magnetfeld jedoch nicht eine Richtung auf, die zum Umkehren der Magnetisierung der zweiten Magnetschicht 3 beiträgt (die Richtung zum Verhindern der ersten Vor-Aufzeichnung). Die Größen und Richtungen der vormagnetisierenden Magnetfelder bei den Vor-Aufzeichnungen durch die erste und zweite Laser- Leistungen sollten dieselben sein.
In Anbetracht des Vorstehenden sollte das vormagnetisierende Magnetfeld auf einen Mindestpegel eingestellt werden, der für die Vor-Aufzeichnung mit der zweiten Laser-Leistung durch das folgende Prinzip erforderlich ist. Die korrekte Einstellung des vormagnetisierenden Magnetfeldes wird unter Berücksichtigung solcher Einflüsse vorgenommen.
Nachstehend wird die zweite Vor-Aufzeichnung beschrieben. Wird die Scheibe mit der zweiten Laser-Leistung ungefähr auf die Curietemperatur der zweiten Magnetschicht 3 (zweite Vor- Aufzeichnung) erwärmt, wird die Magnetisierung der zweiten Magnetschicht 3 durch das vormagnetisierende Magnetfeld umgekehrt, das auf die vorstehend beschriebene Weise eingestellt wurde. Dann wird die Magnetisierung der ersten Magnetschicht 2 in einer Richtung ausgeführt, die gegen die Magnetisierung der zweiten Magnetschicht 3 beständig ist (dieselbe Richtung bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel). Die Bits gemäß 4d in Fig. 3 werden aus 4b gemäß Fig. 3 erzeugt.
Auf diese Weise wird jede Fläche der optomagnetischen Scheibe vorher in den Zustand 4c oder 4d gemäß Fig. 3 durch das vormagnetisierende Magnetfeld versetzt und die erste und zweite Laserleistung werden gemäß dem Signal gewählt.
Da die optomagnetische Scheibe 9 derart gedreht wird, daß sich die Bits 4c und 4d der Vor-Aufzeichnung wieder an der Magnetfeld-Erzeugungseinheit 8 vorbeibewegen, verändern sich die aufgezeichneten Bits 4c nicht, weil die Stärke des Magnetfeldes der Magnetfeld-Erzeugungseinheit 8 zwischen den Koerzitivkräften der Magnetschichten 2 und 3 eingestellt worden ist (endgültiger Aufzeichnungszustand). Demgegenüber werden die aufgezeichneten Bits 4d gemäß 4f verändert, weil die Magnetisierung der zweiten Magnetschicht 3 umgekehrt wird (ein anderer endgültiger Aufzeichnungszustand).
Damit der Zustand der aufgezeichneten Bits gemäß 4f beständig besteht, muß die folgende Beziehung erfüllt sein:
wobei MS die Größe der Sättigungsmagnetisierung der zweiten Magnetschicht 3, h deren Dicke, w die Magnetwandenergie zwischen den Magnetschichten 2 und 3 sowie w/2Msh eine Größe der Austauschkraft ist, die auf die zweite Magnetschicht wirkt. Das Magnetfeld mit der Stärke w/2Msh neigt dazu, die Richtung der Magnetisierung der zweiten Magnetschicht 3 in die Richtung zu verändern, die gegen die Magnetisierung der ersten Magnetschicht 2 beständig ist (dieselbe Richtung bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel). Damit die Magnetisierung der zweiten Magnetschnicht 3 nicht durch dieses Magnetfeld umgekehrt wird, sollte die Koerzitivfeldstärke HL der zweiten Magnetschicht 3 die Beziehung HL > w/2Msh erfüllen.
Da die Zustände der aufgezeichneten Bits 4e und 4f durch die Laser-Leistung bei dem Aufzeichnungsschritt gesteuert werden und nicht von dem Zustand vor der Aufzeichnung abhängen, kann das Überschreiben erreicht werden. Die aufgezeichneten Bits 4e und 4f können durch Bestrahlen mit einem wiedergebenden Laserstrahl und Verarbeiten eines wiedergegebenen Lichts durch eine Aufzeichnungssignal-Wiedergabeeinheit 7 wiedergegeben werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist die Magnetisierung beständig, wenn die Richtungen der Magnetisierung der ersten Magnetschicht 2 und der zweiten Magnetschicht 3 dieselben sind. Eine Magnetschicht, deren Magnetisierung beständig ist, wenn die Magnetisierungen der ersten und zweiten Magnetschichten antiparallel sind, kann auch verwendet werden. Fig. 5 zeigt den Magnetisierungszustand bei dem Aufzeichnungsschritt eines derartigen magnetischen Mediums. In Fig. 5 entsprechen 10a bis 10f 4a bis 4f von Fig. 3.
Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht des optomagnetischen Aufzeichnungsmediums gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung. In Fig. 6 sind die gleichen Teile wie diejenigen in Fig. 1 mit denselben Bezugszeichen versehen, so daß sich deren Beschreibung erübrigt. Eine Schutzschicht 11 ist zwischen dem Substrat 1 und der ersten Magnetschicht 2 vorgesehen. Eine andere Schutzschicht 12 ist auf der zweiten Magnetschicht 3 vorgesehen. Ein Bond-Substrat 14 wird durch eine Klebeschicht 13 daran angebondet. Diese Anordnung verbessert die Antikorrosionseigenschaften des Mediums. Die Schutzschichten sollten möglichst eine Dicke von 200 Å oder mehr haben. Das Material der Schutzschichten ist ein feines nichtmagnetisches Material, das gewöhnlich ein inorganisches dielektrisches Material wie Si&sub3;N&sub4;, SiC, ZnS, AlN, SiO, Al&sub2;O&sub3;, Cr&sub2;O&sub3;, Si, Ge usw ist.

Beispiel 1

Ein vorher mit Rillen versehenes und vorformatiertes scheibenförmiges Polykarbonat-Substrat wurde in eine Kathodenzerstäubungs- ("Sputter-") Vorrichtung mit drei Aufdampfquellen gelegt und gedreht, wobei ein Abstand zum Target auf 10 cm eingestellt wurde.
Die Luft in der Kathodenzerstäubungs-Vorrichtung wurde auf 1 10&supmin;&sup6; Torr (1,33 10&supmin;&sup4; Pa) oder weniger evakuiert und eine ZnS-Schutzschicht durch das erste Target in Argon bei einer Sputtering-Rate von 100 Å/min und einem Sputtering-Druck von 5 100&supmin;³ Torr (6,66 10-1 Pa) mit einer Dicke von 1000 Å erzeugt. Dann wurde durch das zweite Target eine TbFe-Legierung in Argon bei einer Sputtering-Rate von 100 Å/min und einem Sputtering-Druck von 5 10&supmin;³ Torr (0,66 Pa) aufgebracht, damit eine erste Magnetschicht mit einer Filmdicke von 300 Å erzeugt wird, wobei TL ungefähr 140 ºC und HH ungefähr 10kOe (80.000 A/m) betragen und die Zusammensetzung möglichst aus Tb&sub1;&sub8;Fe&sub8;&sub2; mit einem Fe-Element mit Nebengitter-Magnetisierung besteht.
Dann wurde eine TbFeCuCo-Legierung in Argon bei einem Sputtering-Druck von 5 10&supmin;³ Torr (0,66 Pa) aufgebracht, damit eine zweite Magnetschicht mit einer Filmdicke von 500 Å erzeugt wird, wobei TH ungefähr 200 ºC und HL ungefähr 1 kOe betragen und die Zusammensetzung möglichst aus Tb&sub1;&sub8;,&sub4;Fe&sub5;&sub6;Co&sub5;,&sub6;Cu&sub2;&sub0; mit einem Tb-Element mit Nebengitter-Magnetisierung besteht.
Daraufhin wurde eine ZnS-Schutzschicht mit einer Dicke von 3000 Å durch das erste Target in Argon bei einer Sputtering- Rate von 100 Å/min und einem Sputtering-Druck von 5 10&supmin;³ Torr (0,66 Pa) erzeugt.
Dann wurde das Substrat mit einem Polykarbonat-Bond-Substrat durch ein heißes geschmolzenes Klebematerial zum Vervollständigen eines Musters der optomagnetischen Scheibe gebondet.
Die optomagnetische Scheibe wurde in eine Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung geladen, an einer Magnetfeld-Erzeugungseinheit von 2,5 kOe (200.000 A/m) mit einer linearen Geschwindigkeit von ungefähr 8 m/s vorbei gedreht und Informationen wurden mit Laserleistungen von 4 mW und 8 mW aufgezeichnet, während der auf ungefähr 1 um fokussierte Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 830 nm bei 2 MHz mit einem Tastverhältnis von 50 % moduliert wurde. Die Feldstärke des vormagnetisierenden Magnetfeldes betrug 100 Oe (8.000 A/m). Dann wurden die Informationen durch Bestrahlen mit einem Laserstrahl von 1,5 mW zum Wiedergeben eines Binärsignals wiedergegeben.
Dasselbe Experiment wurde für die optomagnetische Scheibe mit auf der gesamten Oberfläche aufgezeichneten Informationen durchgeführt. Die Signalkomponente des vorher aufgezeichneten Signals wurde nicht erfaßt und das Überschreiben erreicht.

Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel

Ein Muster der optomagnetischen Scheibe mit demselben Aufbau, denselben Filmdicken und Koerzitivkräften wie die gemäß Beispiel 1 wurde auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 1 außer der Art und dem Anteil des zu der zweiten Magnetschicht hinzuzufügenden nichtmagnetischen Elements erzeugt, die gemäß Tabelle 1 verändert wurden.
Zum Untersuchen der Beständigkeit der aufgezeichneten Bits 4f gemäß Fig. 3 für die Muster einschließlich desjenigen von Beispiel 1 wurde die Feldstärke des Magnetfelds geprüft, bei der die Magnetisierungen der ersten und zweiten Magnetschichten umgekehrt werden, während das äußere Magnetfeld bestand. Dann wurde die Beständigkeit der aufgezeichneten Bits 4f ohne Bestehen des äußeren Magnetfeldes untersucht. In Tabelle 1 bedeuten "o" beständig und "x" unbeständig.
Für jedes in Tabelle 1 dargestellte Muster wurde zum Herstellen eines neuen Musters nur die Filmdicke der zweiten Magnetschicht verändert und die Filmdicke der zweiten Magnetschicht geprüft, bei der die aufgezeichneten Bits 4f begannen, unbeständig zu sein. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. TABELLE 1 MUSTER ZUR ZWEITEN MAGNETSCHICHT HINZUGEFÜGTES ELEMENT ZUSAMMENSETZUNG DER ZWEITEN MAGNETSCHICHT BESTÄNDIGKEIT DER BITS 4f FILMDICKE (Å), BEI DER DIE UNBESTÄNDIGKEIT BEGINNT BEISPIEL VERGLEICHSBEISPIEL TABELLE 1 (FORTSETZUNG) MUSTER ZUR ZWEITEN MAGNETSCHICHT HINZUGEFÜGTES ELEMENT ZUSAMMENSETZUNG DER ZWEITEN MAGNETSCHICHT BESTÄNDIGKEIT DER BITS 4f FILMDICKE (Å), BEI DER DIE UNBESTÄNDIGKEIT BEGINNT BEISPIEL
Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, daß bei jedem Muster, bei dem das nichtmagnetische Element zu der zweiten Magnetschicht hinzugefügt wird, die Beständigkeit der Bits 4f gegenüber der bei dem Vergleichsbeispiel verbessert wird, bei dem kein derartiges Element hinzugefügt wurde. Infolgedessen kann die Filmdicke der zweiten Magnetschicht auf eine geringe Dicke eingestellt und die Aufzeichnungsempfindlichkeit verbessert werden.

Beispiel 3

Ein vorher mit Rillen versehenes und vorformatiertes scheibenförmiges Polykarbonat-Substrat wurde in eine Kathodenzerstäubungs-Vorrichtung mit drei Aufdampfquellen gelegt und mit 15 U./min gedreht, wobei ein Abstand zum Target auf 10 cm eingestellt wurde.
Die Luft in der Kathodenzerstäubungs-Vorrichtung wurde auf 1 10&supmin;&sup6; Torr oder weniger evakuiert und eine ZnS-Schutzschicht durch das erste Target in Argon bei einer Sputtering-Rate von 100 Å/min und einem Sputtering-Druck von 5 10&supmin;³ Torr (0,66 Pa) mit einer Dicke von 1000 Å erzeugt. Dann wurde durch das zweite Target eine TbFe-Legierung in Argon bei einer Sputtering-Rate von 100 Å/min und einem Sputtering-Druck von 5 10&supmin;³ Torr (0,66 Pa) aufgebracht, damit eine erste Magnetschicht mit einer Filmdicke von 300 Å erzeugt wird, wobei TL ungefähr 140 ºC und HH ungefähr 10kOe betragen und die Zusammensetzung möglichst aus Tb&sub1;&sub8;Fe&sub8;&sub2; mit einem Fe-Element mit Nebengitter-Magnetisierung besteht.
Dann wurde eine TbFeCo-Legierung in Argon durch das dritte Target bei einem Sputtering-Druck von 5 10&supmin;³ Torr und gleichzeitig Kupfer durch das vierte Target bei einer Sputtering-Rate von 100 Å/min aufgebracht, damit eine zweite Magnetschicht mit einer Filmdicke von 500 Å erzeugt wird, wobei TH ungefähr 200 ºC und HL ungefähr 1kOe betragen und die Zusammensetzung möglichst aus Tb&sub1;&sub8;,&sub4;Fe&sub5;&sub6;Co&sub5;,&sub6;Cu&sub2;&sub0; mit einem Tb-Element mit Nebengitter-Magnetisierung besteht.
Daraufhin wurde eine ZnS-Schutzschicht mit einer Dicke von 2000 Å durch das erste Target in Argon bei einer Sputtering- Rate von 100 Å/min und einem Sputtering-Druck von 5 10&supmin;³ Torr (0,66 pa) erzeugt.
Dann wurde das Substrat mit einem Polykarbonat-Bond-Substrat durch ein heißes geschmolzenes Klebematerial zum Vervollständigen eines Musters der optomagnetischen Scheibe gebondet.
Das Muster wurde in die Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung geladen, die Magnetfeld-Erzeugungseinheit von 2,5 kOe (200.000 A/m) mit einer linearen Geschwindigkeit von ungefähr 8 m/s bewegt und Informationen wurden mit Laserleistungen von 4 mW und 8 mW aufgezeichnet, während der auf ungefähr 1 um fokussierte Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 830 nm bei 2 MHz mit einem Tastverhältnis von 50 % moduliert wurde. Die Feldstärke des vormagnetisierenden Magnetfeldes betrug 100 Oe (8.000 A/m). Dann wurde ein Laserstrahl von 1,5 mW zum Wiedergeben eines Binärsignals ausgestrahlt.
Dasselbe Experiment wurde für die optomagnetische Scheibe mit auf der gesamten Oberfläche aufgezeichneten Informationen durchgeführt. Die vorher aufgezeichnete Signalkomponente wurde nicht erfaßt und das Überschreiben wurde erreicht.

Beispiel 4

Muster der optomagnetischen Scheibe mit demselben Material, denselben Filmdicken und Koerzitivkräften wie die gemäß Beispiel 3 wurden auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 3 außer der Art und dem Anteil des hinzuzufügenden nichtmagnetischen Elements, der Drehgeschwindigkeit des Substrats bei Erzeugung der Filme und der Tatsache erzeugt, daß die zweite Magnetschicht zu Vergleichszwecken durch ein Target erzeugt wurde.
Zum Untersuchen der Beständigkeit der aufgezeichneten Bits 4f gemäß Fig. 3 für jedes Muster einschließlich Beispiel 3 wurde die Feldstärke des Magnetfelds geprüft, bei der die Magnetisierungen der ersten und zweiten Magnetschichten umgekehrt werden, während das äußere Magnetfeld bestand. Dann wurde die Beständigkeit der aufgezeichneten Bits 4f ohne Bestehen des äußeren Magnetfeldes untersucht. In Tabelle 2 bedeuten "o" beständig und "x" unbeständig.
Für jedes in Tabelle 2 dargestellte Muster wurde zum Herstellen eines neuen Musters nur die Filmdicke der zweiten Magnetschicht verändert und die Filmdicke der zweiten Magnetschicht geprüft, bei der die aufgezeichneten Bits 4f begannen, unbeständig zu sein. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt. TABELLE 2 MUSTER ZUR ZWEITEN MAGNETSCHICHT HINZUGEFÜGTES ELEMENT ZUSAMMENSETZUNG DER ZWEITEN MAGNETSCHICHT SPUTTERQUELLEN DER ZWEITEN MAGNETSCHICHT DREHGESCHWINDIGKEIT DES SUBSTRATS BESTÄNDIGKEIT DER BITS 4f FILMDICKE (Å), BEI DER DIE UNBESTÄNDIGKEIT BEGINNT CURIETEMPERATUR (ºC) BEISPIEL TABELLE 2 (FORTSETZUNG) MUSTER ZUR ZWEITEN MAGNETSCHICHT HINZUGEFÜGTES ELEMENT ZUSAMMENSETZUNG DER ZWEITEN MAGNETSCHICHT SPUTTERQUELLEN DER ZWEITEN MAGNETSCHICHT DREHGESCHWINDIGKEIT DES SUBSTRATS BESTÄNDIGKEIT DER BITS 4f FILMDICKE (Å), BEI DER DIE UNBESTÄNDIGKEIT BEGINNT CURIETEMPERATUR (ºC) BEISPIEL
Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, daß bei den Mustern, die durch getrennte Aufdampfquellen (Sputterquellen) für die zweite Magnetschicht für das magnetische Material und das nichtmagnetische Material erzeugt wurden, das Absinken der Curie-Temperatur gering und die Beständigkeit der Bits 4f hoch ist.
Bei den Mustern 4-4, 4-8 und 4-12 sind die Beständigkeiten der Bits 4f mit "x" gekennzeichnet, weil die Koerzitivfeldstärke der zweiten Magnetschicht verringert ist. Die Wirkung der Trennung der Aufdampfquellen ist für ein Material wie Cr oder A1 bemerkenswert, das die Curietemperatur wesentlich verringern kann, wenn es zu dem Übergangsmaterial hinzugefügt wird.

Claims

1. Optomagnetisches Aufzeichnungsmedium mit einer ersten Magnetschicht (2) und einer zweiten Magnetschicht (3) mit einer höheren Curietemperatur (TC) und bei Zimmertemperatur einer geringeren Koerzitivfeldstärke (HL) als die erste Magnetschicht (2), wobei die Magnetschichten durch magnetische Austausch-Koppelkräfte magnetisch miteinander gekoppelt sind, bei denen die Koerzitivkräfte beider Magnetschichten (2, 3) höher als die auf jede wirkende Austauschkraft sind, so daß bei Zimmertemperatur und bei Fehlen eines äußeren Feldes die Magnetschichten (2, 3) entweder in parallelen oder antiparallelen Magnetisierungszuständen beständig bestehen können, wobei die erste Magnetschicht (2) und die zweite Magnetschicht (3) jeweils eine Legierung aus einem Seltenerdenelement und einem Übergangsmetall aufweisen,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Legierung der zweiten Magnetschicht mit einem Element legiert ist, das bei Umgebungstemperaturen keinen Ferromagnetismus aufweist, wobei das nicht-ferromagnetische Element eines oder mehrere aus der Gruppe ist, die aus Cu, Ag, Ti, Mn, B, Pt, Si, Cr, Al und Ge besteht.

2. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht-ferromagnetische Element 2 bis 70 % des Atomanteils der zweiten Magnetschicht (3) beträgt.

3. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des nicht-ferromagnetischen Elementes 5 bis 20 % des Atomanteils der zweiten Magnetschicht (3) beträgt.

4. Aufzeichnungsmedium nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Magnetschicht (2) und die zweite Magnetschicht (3) jeweils eine Legierung aufweisen, die aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus GdCo, GdFe, TbFe, DyFe, GdTbFe, TbDyFe, GdTbFeCo, TbFeCo und GdTbCo besteht.

5. Aufzeichnungsmedium nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Magnetschicht (2) eine Curietemperatur aufweist, der zwischen 70 und 180 ºC liegt, und die zweite Magnetschicht (3) eine Curietemperatur aufweist, die zwischen 100 und 400 ºC liegt und höher als die der ersten Magnetschicht (2) ist.

6. Aufzeichnungsmedium nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Magnetschicht (2) eine Koerzitivfeldstärke von 240 bis 8000 kA/m (3 bis 10 kOe) und die zweite Magnetschicht (3) eine Koerzitivfeldstärke von 40 bis 160 kA/m (0,5 bis 2 kOe) aufweisen.

7. Optomagnetische Aufzeichnungsscheibe mit einem Aufzeichnungsmedium nach einem der vorangehenden Ansprüche.

8. Aufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch zumindest eine Schutzschicht (11, 12), die ein nichtmagnetisches Material aufweist.

9. Verfahren zum Herstellen eines optomagnetischen Aufzeichnungsmediums nach Anspruch 1, mit den Schritten des Aufbringens jeder Schicht nacheinander auf ein Substrat (1), wobei die zweite Magnetschicht durch gleichzeitiges Aufdampfen eines Materials eines Seltenerdenelement-Übergangsmetalls und eines Materials eines nicht-ferromagnetischen Elements aus getrennten, beabstandeten Aufdampfquellen gebildet wird.

10. Aufzeichnungsverfahren unter Verwendung eines Aufzeichnungsmediums nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit den Schritten

(a) eines Erzeugens (4b) eines ersten Magnetfeldes, das stark genug ist, um die zweite Magnetschicht (3) in einer Richtung zu magnetisieren, aber nicht stark genug ist, die Magnetisierung der ersten Magnetschicht (2) umzukehren, und

(b) eines wahlweisen Ausführens einer ersten Art der Aufzeichnung oder einer zweiten Art der Aufzeichnung in Abhängigkeit von der Leistung eines durch ein Informationssignal gesteuerten Lichtstrahls,

wobei bei der ersten Art der Aufzeichnung (4c) ein Lichtstrahl mit einer Leistung verwendet wird, die groß genug ist, um das Aufzeichnungsmedium ungefähr auf die Curietemperatur der ersten Magnetschicht (2) zu erwärmen, während ein zweites vormagnetisierendes Feld erzeugt wird, so daß die Magnetisierung der ersten Magnetschicht (2) eine Richtung annimmt, die bezüglich der zweiten Magnetschicht (3) beständig ist, während die Richtung der Magnetisierung der zweiten Magnetschicht (3) unverändert gelassen wird, und

wobei bei der zweiten Art der Aufzeichnung (4d) ein Lichtstrahl mit einer Leistung verwendet wird, die groß genug ist, um das Aufzeichnungsmedium ungefähr auf die Curietemperatur der zweiten Magnetschicht (3) zu erwärmen, während ein vormagnetisierendes Feld erzeugt wird, so daß die Magnetisierung der zweiten Magnetschicht (3) umgekehrt und die erste Magnetschicht (2) in eine Richtung magnetisiert wird, die bezüglich der zweiten Magnetschicht (3) beständig ist.