DE3908634A1 - Magneto-optische datenplatte - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine neue magneto-optische Datenplatte mit mindestens einem optisch transparenten dimensionsstabilen Träger (A) und mindestens einer magneto-optischen Aufzeichnungsschicht (B) aus einer kobalthaltigen Lanthanid- oder Lanthanid-Übergangsmetall-Legierung sowie ein neues Verfahren zur Herstellung dieser magneto-optischen Datenplatte.

Magneto-optische Datenplatten der genannten Art, in denen sich die Kobalt­ konzentration in der magneto-optischen Aufzeichnungsschicht (B) in verti­ kaler Richtung ändert, sind aus der EP-A-02 63 380, der EP-A-02 58 978, der US-A-47 27 005, der US-A-47 10 434 (GB-A-21 69 742, JP-A-61 144 742), der JP-A-60 243 840, der JP-A-61 108 112 oder der US-A-46 70 356 (GB-A-21 41 864) bekannt. Hierbei kann die Kobaltkonzentration in der magneto-optischen Aufzeichnungsschicht (B) von der Oberfläche des dimensionsstabilen Trägers (A) aus kontinuierlich zunehmen oder abnehmen (JP-A-60 243 840). Zweck dieser Konzentrationsänderung ist die Ver­ größerung des Kerr-Drehwinkels und die Erhöhung des Signal-Rausch-Verhält­ nisses. Die magneto-optische Aufzeichnungsschichten (B) der bekannten magneto-optischen Datenplatten können aber auch aus mehr oder weniger dünnen Schichten unterschiedlicher Zusammensetzung aufgebaut sein. Durch diesen mehrschichtigen Aufbau sollen sich die anwendungstechnischen Eigenschaften der magneto-optischen Aufzeichnungsschichten (B) im Vergleich zu einschichtigen deutlich verbessern.

Diese bekannten magneto-optischen Datenplatten dienen dem Aufzeichnen oder Schreiben von Daten mit Hilfe impulsmodulierter Laserstrahlen, welche auf die magneto-optischen Aufzeichnungsschichten (B) fokussiert sind und/oder senkrecht auf diese auftreffen.

Beim Aufzeichnen oder Schreiben von Daten wird an die magneto-optischen Datenplatten ein externes magnetisches Hilfsfeld angelegt, dessen Feld­ linien senkrecht zur Oberfläche der magneto-optischen Aufzeichnungs­ schichten (B) ausgerichtet sind, oder aber die magneto-optischen Auf­ zeichnungsschichten (B) weisen ein entsprechend ausgerichtetes schicht­ immanentes (intrinsisches) Magnetfeld auf.

Bekanntermaßen werden die aus amorphen ferrimagnetischen Lanthanid-Über­ gangsmetall-Legierungen bestehenden, senkrecht zu ihrer Oberfläche magne­ tisierten, gegebenenfalls mehrschichtigen magneto-optischen Aufzeichnungs­ schichten (B) beim Einschreiben der Daten durch den Schreiblaserstrahl in der Auftreffstelle erwärmt. Durch die Erwärmung nimmt die Koerzitivfeld­ stärke H_c der Legierungen ab. Unterschreitet die Koerzitivfeldstärke H_c bei einer von der jeweils verwendeten Legierung abhängigen kritischen Temperatur die Feldstärke des anliegenden (externen) magnetischen Hilfs­ feldes oder des intrinsischen Feldes, entsteht in der Auftreffstelle ein Bereich, welcher eine der ursprünglichen Richtung entgegengesetzte Mag­ netisierungsrichtung aufweist. Ein solcher Bereich wird auch als "spot" bezeichnet.

Bekanntermaßen wird beim Schreiben der Daten der Schreiblaserstrahl in relativer Bewegung über die Oberfläche der magneto-optischen Datenplatten bzw. deren magneto-optischen Aufzeichnungsschicht (B) hinweggeführt. Im allgemeinen wird diese relative Bewegung dadurch bewirkt, daß die be­ treffenden magneto-optischen Datenplatten mit konstanter Winkelgeschwin­ digkeit ("constant angular velocity", CAV) gedreht werden. Dies hat selbstverständlich zur Folge, daß die Geschwindigkeit der äußeren Bereiche der betreffenden magneto-optischen Datenplatten größer ist als die Ge­ schwindigkeit ihrer inneren Bereiche. Dadurch kommt es beim Einschreiben der Daten mit Hilfe des impulsmodulierten Schreiblaserstrahls in den inneren Bereichen der magneto-optischen Datenplatten, d.h. bei kleinen Radien, zu dem bekannten Phänomen des "pulse crowding", was bedeutet, daß die ummagnetisierten Bereiche oder "spots" bei kleiner werdendem Radius der Datenspuren immer enger zusammenrücken. Dies ist aber der Wieder­ gewinnung der eingeschriebenen Daten in hohem Maße abträglich, weil zwischen den eng gedrängten "spots" nicht mehr länger in der erforder­ lichen Genauigkeit differenziert werden kann. Dieser Nachteil ließe sich zumindest theoretisch dadurch vermindern, indem man die Winkelgeschwindig­ keit der magneto-optischen Datenplatten in Abhängigkeit von der Stellung des Schreiblaserstrahls über der betreffenden magneto-optischen Daten­ platte ändert. Indes wird für diese Änderung und die hiernach erfolgende Stabilisierung der Winkelgeschwindigkeit soviel Zeit benötigt, daß diese Maßnahme bei magneto-optischen Datenplatten, welche ja speziell im Hin­ blick auf besonders rasches Einschreiben und Wiedergewinnen von digitalen Daten entwickelt wurden, nicht akzeptabel ist.

Das "pulse crowding" ließe sich auch durch Herabsetzen der Aufzeichnungs­ frequenz vermindern. Dies ginge jedoch auf Kosten der Datendichte, was ebenfalls nicht akzeptabel ist.

Bekanntermaßen können die in die magneto-optischen Datenplatten einge­ schriebenen Daten durch gezieltes lokales Erhitzen ihrer magneto-optischen Aufzeichnungsschicht (B) z.B. mittels eines Laserstrahls bei gleichzeiti­ ger Einwirkung eines externen oder eines intrinsischen magnetischen Feldes, dessen Feldlinien senkrecht zur Oberfläche der Aufzeichnungs­ schicht (B) ausgerichtet sind, bei Bedarf gelöscht werden, wonach man neue Daten einschreiben kann. D.h., der Schreibvorgang ist reversibel.

Für das Lesen der Daten verwendet man üblicherweise das linear polarisierte Licht eines kontinuierlich emittierenden Dauerstrichlasers, dessen Lichtleistung nicht dazu ausreicht, das Material über die kritische Temperatur hinaus zu erwärmen. Dieser Laserstrahl wird entweder von der Aufzeichnungsschicht (B) selbst oder von einer hinter ihr angeordneten Reflektionsschicht reflektiert, wobei es zu einer Wechselwirkung zwischen den magnetischen Momenten in der Aufzeichnungsschicht (B) und dem magnetischen Vektor der Laserlichtwelle kommt. Durch diese Wechselwirkung wird die Ebene der Polarisation des Laserlichts, welches von einem "spot" oder von einer dahinterliegenden Reflektionsschicht reflektiert wird, gegenüber der ursprünglichen Ebene um einen kleinen Winkel gedreht. Geschieht diese Drehung der Ebene der Polarisation bei der Reflektion des Lichts an der Aufzeichnungsschicht selbst, bezeichnet man dies als Kerr-Effekt und den Drehwinkel demnach als Kerr-Drehwinkel; wird dagegen die Ebene beim zweimaligen Durchgang des Lichts durch die Aufzeichnungsschicht gedreht, spricht man vom Faraday-Effekt und vom Faraday-Drehwinkel. Diese Drehung der Ebene der Polarisation des von der magneto-optischen Datenplatte reflektierten Laserlichts kann mit Hilfe geeigneter optischer und elektronischer Geräte gemessen und in Signale umgewandelt werden.

Es liegt auf der Hand, daß das "pulse crowding" beim Lesen der Daten erhebliche Nachteile zur Folge hat und dazu führt, daß die inneren Bereiche der bislang bekannten magneto-optischen Datenplatten ein schlechteres Signal-Rausch-Verhältnis haben als die äußeren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine neue magneto-optische Datenplatte zu finden, welche mindestens einen optisch transparenten dimensionsstabilen Träger (A) und mindestens eine magneto-optische Aufzeichnungsschicht (B) aus einer kobalthaltigen Lanthanid- oder Lanthanid-Übergangsmetall-Legierung enthält und welche die Nachteile des Standes der Technik nicht mehr länger aufweist.

Überraschenderweise konnte diese Aufgabe über die Änderung der Kobalt­ konzentration in der magneto-optischen Aufzeichnungsschicht (B) in horizontaler Richtung gelöst werden.

Demgemäß handelt es sich bei dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung um eine magneto-optische Datenplatte mit mindestens einem optisch transparen­ ten dimensionsstabilen Träger (A) und mindestens einer magneto-optischen Aufzeichnungsschicht (B) aus einer kobalthaltigen Lanthanid- oder Lanthanid-Übergangsmetall-Legierung, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß sich die Kobaltkonzentration in der magneto-optischen Aufzeichnungs­ schicht (B) in horizontaler Richtung ändert.

Der erfindungsgemäß wesentliche Bestandteil der erfindungsgemäßen magneto- optischen Datenplatte ist die neue magneto-optische Aufzeichnungs­ schicht (B). Hierbei kann die erfindungsgemäße magneto-optische Daten­ platte auch zwei neue magneto-optische Aufzeichnungsschichten (B) in den nachstehend beschriebenen geeigneten Anordnungen enthalten.

Die erfindungsgemäß zu verwendende neue magneto-optische Aufzeichnungs­ schicht (B) besteht ebenso wie die bislang bekannten magneto-optischen Aufzeichnungsschichten aus einer ferrimagnetischen, amorphen oder mikro­ kristallinen Legierung aus mindestens einem Lanthanid und Kobalt oder sie besteht aus einer ferrimagnetischen, amorphen Lanthanid-Übergangsmetall- Legierung, welche neben Kobalt noch andere magnetische Übergangsmetalle, insbesondere Eisen, enthält. Daneben können die erfindungsgemäß zu ver­ wendenden Legierungen weitere Elemente enthalten, welche die Korrosion der Legierungen inhibieren.

Beispiele geeigneter Lanthanide für die neue magneto-optische Aufzeich­ nungsschicht (B) sind Praseodym, Neodym, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium und Holmium.

Beispiele geeigneter Elemente, welche korrosionsinhibierende Wirkung haben, sind Scandium, Yttrium, Lanthan, Cer, Thorium, Uran, Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän, Wolfram, Mangan, Rhenium, Ruthenium, Osmium, Rhodium, Iridium, Nickel, Palladium, Platin, Kupfer, Silber, Gold, Zink, Cadmium, Bor, Aluminium, Gallium, Indium, Thallium, Kohlenstoff, Silicium, Germanium, Zinn, Blei, Phosphor, Arsen, Antimon und Wismut. Darüber hinaus können noch Spuren von Stickstoff, Sauerstoff, Schwefel, Selen, Tellur, Fluor, Chlor, Brom und/oder Iod in der neuen magneto-optischen Aufzeichnungsschicht (B) ent­ halten sein.

Beispiele gut geeigneter Elementkombinationen, wie sie in den erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen bzw. in der neuen magneto- optischen Aufzeichnungsschicht (B) vorliegen, sowie die Atomverhält­ nisse, in denen die Elemente vorteilhafterweise miteinander kombiniert werden, sind an und für sich bekannt und gehen beispielsweise aus der US-A-41 26 494, der US-A-42 02 022, der GB-B-20 71 696, der US-A-46 12 068, der GB-A-21 47 751, der GB-A-21 75 160, der US-A-47 34 334, der US-A-46 93 934, der WO-88/01 425, der DE-A-36 04 642, der US-A-47 10 431, der EP-A-02 75 189 oder der EP-A-02 29 292 hervor.

Beispiele besonders gut geeigneter Elementkombinationen sind SmCo, GdCo, TbCo, GdTbCo, NdFeCo, NdDyFeCo, SmDyFeCo, SmDyFeNiCo, FeTbCo, GdFeCo, GdTbFeCo oder GdTbFeNiCo, von denen FeTbCo, GdTbCo und GdTbFeCo bevorzugt und FeTbCo besonders bevorzugt werden werden.

Beispiele für gut geeignete erfindungsgemäß zu verwendende Legierungs­ zusammensetzungen für die neue magneto-optische Aufzeichnungsschicht (B) sind

Fe₆₀Tb₂₀Co₂₀, Fe₆₅Tb₂₀Co₁₅, Fe₇₀Tb₂₀Co₁₀, Fe₇₅Tb₂₀Co₅;
Fe₆₂Tb₂₆Co₁₂, Fe₆₄Tb₂₆Co₁₀, Fe₆₆Tb₂₆Co₈, Fe₆₈Tb₂₆Co₆, Fe₇₀Tb₂₆Co₄;
Fe₆₈Tb₂₄Co₈, Fe₆₉Tb₂₄Co₇, Fe₇₀Tb₂₄Co₆, Fe₇₁Tb₂₄Co₅ und Fe₇₂Tb₂₄Co₄.

Das erfindungswesentliche Merkmal, durch welches sich die neue magneto­ optische Aufzeichnungsschicht (B) der erfindungsgemäßen Datenplatten grundlegend von den bisher bekannten magneto-optischen Aufzeichnungs­ schichten unterscheidet, ist der horizontale Gradient der Kobaltkonzen­ tration in der neuen magneto-optischen Aufzeichnungsschicht (B). D.h. mit anderen Worten, daß sich in der neuen magneto-optischen Aufzeichnungs­ schicht (B) im Gegensatz zu den bislang bekannten die Konzentration des Kobalts in horizontaler Richtung ändert. Hierbei kann sich die Kobalt­ konzentration in einzelnen Sektoren oder Bereichen der neuen magneto- optischen Aufzeichnungsschicht (B) in unterschiedlicher Weise ändern, indes ist es erfindungsgemäß bevorzugt, wenn sich die Kobaltkonzentration über die gesamte Fläche der neuen magneto-optischen Aufzeichnungs­ schicht (B) hinweg einheitlich ändert. Erfindungsgemäß ist es von besonderem Vorteil, wenn sich die Kobaltkonzentration in radialer Richtung ändert. Dies bedeutet, daß sie ausgehend von dem inneren Rand der neuen magneto-optischen Aufzeichnungsschicht (B) zu deren äußeren Rand hin entweder zunimmt oder abnimmt, wobei letzteres erfindungsgemäß ganz besonders vorteilhaft ist.

Die Abnahme der Kobaltkonzentration über den Radius der magneto-optischen Aufzeichnungsschicht (B) hinweg kann angenähert oder exakt durch eine mathematische Funktion beschrieben werden, welche innerhalb der Radius­ länge stetig ist. Die mathematische Funktion selbst kann beispielsweise eine Gerade, Parabel oder Hyperbel beschreiben oder eine Tangens-, Cotan­ gens- oder e-Funktion sein. Erfindungsgemäß ist es von Vorteil, wenn die mathematische Funktion eine Gerade beschreibt, welche die Änderung, insbe­ sondere die Abnahme der Kobaltkonzentration in Abhängigkeit vom Radius innerhalb der physikalischen Fehlergrenzen angenähert oder exakt wieder­ gibt.

Die erfindungsgemäße horizontale Änderung der Kobaltkonzentration hat eine Änderung der Kompensationstemperatur T_comp der ferrimagnetischen Legierung zur Folge, aus welcher die magneto-optische Aufzeichnungsschicht (B) auf­ gebaut ist. Bekanntermaßen ist die Kompensationstemperatur T_comp die Tem­ peratur, bei welcher die Gesamtmagnetisierung Ms der ferrimagnetischen Legierung bzw. der magneto-optischen Aufzeichnungsschicht (B) nach außen hin gleich 0 wird. Diese Änderung der Kompensationstemperatur T_comp in Abhängigkeit von der Kobaltkonzentration der kobalthaltigen Lanthanid- und Lanthanid-Übergangsmetall-Legierungen, wie sie für die neue magneto- optische Aufzeichnungsschicht (B) verwendet werden, sowie die gezielte Einstellung der betreffenden Kobaltkonzentration und ihre Auswirkung auf das Aufzeichnungsverhalten sind bekannt und gehen beispielsweise aus der DE-A-35 36 210 im Detail hervor.

Diese mit der erfindungsgemäßen horizontalen Änderung der Kobaltkonzen­ tration in der neuen magneto-optischen Aufzeichnungsschicht (B) einher­ gehenden Änderung der Kompensationstemperatur T_comp kann ohne weiteres akzeptiert werden, sofern sie das Aufzeichnungsverhalten der neuen magneto-optischen Aufzeichnungsschicht (B) nicht beeinträchtigt. Wird die Änderung der Kompensationstemperatur T_comp indes so groß, daß sie das Aufzeichnungsverhalten der neuen magneto-optischen Aufzeichnungs­ schicht (B) in nicht erwünschter Weise beeinflußt, kann die Kompensations­ temperatur T_comp durch Zugabe weiterer Lanthanide und/oder Übergangs­ metalle und/oder die Änderung des Lanthanid/Übergangsmetall-Verhältnisses über die gesamte magneto-optische Aufzeichnungsschicht (B) hinweg bekann­ termaßen konstant gehalten werden. So kann die aufgrund der Abnahme der Kobaltkonzentration eintretende Änderung der Kompensationstemperatur T_comp z.B. dadurch ausgeglichen werden, daß die Eisenkonzentration erhöht und die Terbiumkonzentration erniedrigt wird (vgl. die DE-A-35 36 210).

Die neuen magneto-optischen Aufzeichnungsschichten (B) der erfindungs­ gemäßen magneto-optischen Datenplatten, deren Kompensationstempera­ tur T_comp über ihre gesamte Fläche hinweg mit Hilfe der üblichen und bekannten Maßnahmen konstant gehalten wird, sind erfindungsgemäß von besonderem Vorteil.

Die neue magneto-optische Aufzeichnungsschicht (B) der erfindungsgemäßen Datenplatten weist eine Dicke im üblichen und bekannten Bereich auf. Im allgemeinen liegt dieser Dickenbereich bei 10 bis 500 nm.

Die Herstellung der neuen magneto-optischen Aufzeichnungsschicht (B) erfolgt im Rahmen der Herstellung der erfindungsgemäßen magneto-optischen Datenplatte.

Die erfindungsgemäße magneto-optische Datenplatte enthält neben der neuen Aufzeichnungsschicht (B) den optisch transparenten dimensionsstabilen Träger (A) als weiteren wesentlichen Bestandteil.

Beispiele vorteilhafter dimensionsstabiler Träger (A) sind die üblichen und bekannten, scheibenförmigen, optisch klaren, dimensionsstabilen Träger (A). Im allgemeinen bestehen diese aus optisch transparenten keramischen Materialien oder aus Kunststoffen. Üblicherweise haben sie einen Durchmesser, welcher im Bereich von 50 bis 200 mm, vorteilhafter­ weise 80 bis 150 mm und insbesondere 90 oder 130 mm liegt. Im allgemeinen sind sie 1,2 mm dick.

Ein Beispiel eines geeigneten optisch transparenten dimensionsstabilen keramischen Materials ist Glas. Beispiele geeigneter optisch klarer dimensionsstabiler Kunststoffe sind Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Polymethylpenten, Celluloseacetobutyrat, Gemische aus Polyvinylidenchlorid und Polymethylmethacrylat und Gemische aus Polystyrol und Poly(2,6-di­ methyl-phen-1,4-ylen-ether). Hiervon sind die dimensionsstabilen Träger (A) aus Kunststoffen besonders vorteilhaft.

Diejenige Oberfläche des dimensionsstabilen Trägers (A), welche der neuen magneto-optischen Aufzeichnungsschicht (B) zugewandt ist, kann Strukturen aufweisen.

Die Strukturen in der Oberfläche des dimensionsstabilen Trägers (A) liegen im Mikrometer- und/oder Submikrometer-Bereich. Sie dienen der exakten Führung des Leselaserstrahls und gewährleisten ein rasches und genaues An­ sprechen der Spurlagenservo- und Autofokussiereinrichtungen in den laser­ optischen Schreib- und Leseköpfen der Plattenlaufwerke, d.h. sie ermög­ lichen oder verbessern das "tracking". Außerdem können diese Strukturen selbst Daten sein, wie dies beispielsweise bei den bekannten Audio- oder Video-Compact-Disks der Fall ist, oder sie können der Codierung der einge­ schriebenen Daten dienen. Die Strukturen bestehen aus erhabenen Teilen und/oder aus Vertiefungen. Diese liegen in der Form von durchgehenden kon­ zentrischen oder spiralförmigen Spurrillen oder als isolierte Hügel und/oder Löcher vor. Außerdem kann die Struktur eine mehr oder weniger glatte Wellenform haben. Den Spurrillen wird hierbei der Vorzug gegeben. Sie weisen in ihrer Querrichtung eine rechteckige sägezahnartige, eine V-förmige oder eine trapezartige Kontur auf. Ihre Vertiefungen werden im allgemeinen als "grooves" und ihre erhabenen Teile als "land" bezeichnet. Von besonderem Vorteil sind Spurrillen mit 50 bis 200 nm tiefen und 0,4 bis 0,8 µm breiten "grooves", zwischen denen jeweils ein 1 bis 3 µm breites "land" liegt.

Die Herstellung des besonders bevorzugt verwendeten dimensionsstabilen Trägers (A) erfolgt in an sich bekannter Weise durch die formgebende Be­ arbeitung des den Träger (A) aufbauenden Kunststoffs oder Kunststoffge­ mischs mit Hilfe der Spritzgußtechnik gegebenenfalls unter Reinraumbe­ dingungen, so wie dies beispielsweise in der DE-A-37 27 093 beschrieben wird.

Die erfindungsgemäße magneto-optische Datenplatte kann neben dem dimen­ sionsstabilen Träger (A) und der neuen magneto-optischen Aufzeichnungs­ schicht (B) zumindest noch eine weitere Schicht (C) enthalten.

So kann sich beispielsweise zwischen dem dimensionsstabilen Träger (A) und der neuen magneto-optischen Aufzeichnungsschicht (B) eine übliche und bekannte Interferenzschicht (C) aus einem optisch transparenten Material mit hohem Brechungsindex befinden. Dieses Material enthält üblicherweise Oxide und/oder Nitride oder es besteht aus diesen Verbindungen.

Des weiteren kann sich auf der dem dimensionsstabilen Träger (A) abge­ wandten Seite der neuen magneto-optischen Aufzeichnungsschicht (B) eine übliche und bekannte Reflektionsschicht (D) befinden, welche üblicherweise aus Metallen besteht.

Außerdem kann zwischen der neuen magneto-optischen Aufzeichnungs­ schicht (B) und der Reflektionsschicht (D) eine weitere, Oxide und/oder Nitride enthaltende oder aus Oxiden und/oder Nitriden bestehende optisch transparente Schicht (C) vorhanden kann.

Überdies kann die erfindungsgemäße magneto-optische Datenplatte auf der Seite der Reflektionsschicht (D), welche der neuen magneto-optischen Auf­ zeichnungsschicht (B) abgewandt ist, eine übliche und bekannte Schutz- oder Antikorrosionsschicht (C) aufweisen, die Carbide, Oxide und/oder Nitride enthält oder aus Carbiden, Oxiden und/oder Nitriden besteht.

Hierbei können die zusätzlichen Schichten (C) und (D) auch aus mehreren separaten Lagen aufgebaut sein. Außerdem können die Schichten (C) röntgenamorph oder polykristallin sein.

Die Dicke dieser zusätzlichen Schichten (C) und (D) ist allgemein bekannt und kann beispielsweise dem eingangs zitierten Stand der Technik entnommen werden.

Beispiele geeigneter Möglichkeiten, zur Anordnung der Bestandteile (A), (B), (C) und (D) in der erfindungsgemäßen magneto-optischen Datenplatte gehen aus der US-A-47 10 418 hervor.

Für spezielle Anwendungszwecke kann die erfindungsgemäße magneto-optische Datenplatte auch noch mindestens eine weitere übliche und bekannte magnetisierbare Schicht aufweisen. Bei dieser magnetisierbaren Schicht kann es sich um eine hartmagnetische oder weichmagnetische Schicht oder um eine übliche und bekannte magneto-optische Aufzeichnungsschicht handeln. Des weiteren kommt hierfür auch eine weitere neue magneto-optische Aufzeichnungsschicht (B) in Betracht.

Die Herstellung der zusätzlichen Schichten (C) und (D) und die der wei­ teren magnetisierbaren Schichten erfolgt im Rahmen der Herstellung der erfindungsgemäßen magneto-optischen Datenplatte, wobei sich die Reihen­ folge der einzelnen Herstellungs- oder Verfahrensschritte zwingend aus dem jeweiligen Aufbau der erfindungsgemäßen magneto-optischen Datenplatte er­ gibt.

Zwei der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen magneto-optischen Datenplatten können des weiteren "sandwich"-artig so miteinander verbunden werden, daß ihre Aufzeichnungsschichten (B) einander zugekehrt sind und ein gewisser Abstand zwischen ihnen herrscht. Hierfür werden die üblichen und bekannten Techniken zum Verbinden zweier magneto-optischer Datenplatten angewandt, wie sie beispielsweise aus der US-A-47 51 124 oder der DE-A-37 18 302 bekannt sind.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen magneto-optischen Datenplatte geht aus von dem vorstehend beschriebenen dimensionsstabilen Träger (A), auf dessen eine Oberfläche die neue magneto-optische Aufzeichnungsschicht (B) in der gewünschten Dicke und mit der jeweils erfindungsgemäß erforder­ lichen Zusammensetzung sowie gegebenenfalls die Schichten (C) und (D) so­ wie die weiteren magnetisierbaren Schichten in der gewünschten Reihen­ folge, Anzahl und Dicke mit dem jeweils gewünschten Aufbau aus der Gas­ phase aufgebracht werden, wonach man in der neuen magneto-optischen Auf­ zeichnungsschicht (B) eine definierte, senkrecht zu ihrer Oberfläche orientierte Magnetisierung in üblicher und bekannter Weise induziert.

Hierbei erfolgt das Aufbringen der neuen magneto-optischen Aufzeichnungs­ schicht (B) und das der gebenenfalls vorhandenen weiteren Schichten mit Hilfe der üblichen und bekannten Techniken der Herstellung dünner Schich­ ten durch Aufdampfen, reaktives Aufdampfen, Ionenplattieren ("ion­ plating"), "ion cluster beam deposition" (ICB), Kathodenzerstäubung, reak­ tive Kathodenzerstäubung, Magnetronkathodenzerstäubung oder reaktive Mag­ netronkathodenzerstäubung, wobei man die Kathodenzerstäubungsmethoden, welche allgemein auch als "sputtering" bezeichnet werden, bevorzugt anwendet.

Bei der Kathodenzerstäubung ("sputtering") werden die entsprechenden Metalle, Carbide, Oxide, Nitride und/oder die gegebenenfalls verwendeten sonstigen Verbindungen in der gewünschten Reihenfolge und Menge in Vakuum von einer auf die Kathode aufgelegten Materialquelle ("sputtering target") aus im Vakuum in einer Prozeßgasatmosphäre zerstäubt und auf dem dimen­ sionsstabilen Träger (A) oder auf einer bereits hierauf vorhandenen Schicht abgeschieden. Üblicherweise enthält hierbei das Prozeßgas ein Edelgas wie Argon.

Bei der reaktiven Kathodenzerstäubung ("reactive sputtering") werden dem Prozeßgas weitere reaktive Gase wie Wasserstoff, Kohlenwasserstoffe, Sauerstoff, Stickstoff u.a. in der gewünschten Menge zu einem geeigneten Zeitpunkt zugemischt. Hierdurch kann man durch Zerstäubung eines Metalls beispielsweise in der Gegenwart von Kohlenwasserstoffen, Sauerstoff und/oder Stickstoff im Prozeßgas direkt die betreffenden Metalloxid-, -nitrid-, -carbid-, -carbidoxid-, -carbidnitrid-, -oxidnitrid- oder -carbidoxidnitrid-Schichten (C) abscheiden. Dabei können die Dicke, die Struktur und die Zusammensetzung der betreffenden Schichten über die Zer­ stäubungsrate, die Abscheiderate, den Prozeßgasdruck und die Prozeßgas­ zusammensetzung bekanntermaßen äußerst genau und sicher reproduzierbar eingestellt werden.

Bei der (reaktiven) Magnetronkathodenzerstäubung ("(reactive) magnetron sputtering") befindet sich das "target" bekanntermaßen in einem Magnetfeld.

Beispiele geeigneter "sputtering"-Verfahren gehen aus der US-A-46 70 353, der US-A-46 70 316 oder der DE-A-37 35 385 hervor.

Erfindungsgemäß erfolgt die Herstellung der neuen magneto-optischen Auf­ zeichnungsschicht (B) mittels der (Magnetron)Kathodenzerstäubung einer kobalthaltigen Lanthanid- oder Lanthanid-Übergangsmetall-Legierung geeig­ neter äußerer Form als Materialquelle ("sputtering target") im Vakuum in einer Prozeßgasatmosphäre und durch Abscheiden der kobalthaltigen Lanthanid- oder Lanthanid-Übergangsmetall-Legierung aus der Gasphase auf der Oberfläche des dimensionsstabilen Trägers (A) oder einer hierauf bereits befindlichen Schicht (C), wobei man erfindungsgemäß eine scheiben- oder ringförmige Materialquelle inhomogener Zusammensetzung verwendet.

Hierbei weist die Bezeichnung "inhomogene Zusammensetzung" darauf hin, daß sich in der Materialquelle die Kobaltkonzentration in Abhängigkeit vom Radius ändert. Diese Änderung der Kobaltkonzentration kann kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Unabhängig davon ändert sich die Kobaltkonzentration in der Materialquelle in horizontaler Richtung.

Hierbei kann die Änderung der Kobaltkonzentration über alle Radien der Materialquelle hinweg einheitlich oder uneinheitlich sein. Erfindungsgemäß ist es von Vorteil, wenn sich die Kobaltkonzentration über alle Radien der Materialquelle hinweg einheitlich ändert. Erfindungsgemäß ist es von besonderem Vorteil, wenn sie sich in radialer Richtung einheitlich ändert.

Für die Herstellung der neuen magneto-optischen Aufzeichnungsschicht (B) ist es von ganz besonderem Vorteil, wenn die Kobaltkonzentration vom Mittelpunkt der scheiben- oder ringförmigen Materialquelle aus zu deren äußeren Rand hin abnimmt.

Grundsätzlich kann die gezielte Änderung der Kobaltkonzentration in der Materialquelle dadurch bewerkstelligt werden, daß die Materialquelle aus konzentrischen Ringen aufgebaut ist, welche sich in geeigneter Weise stofflich voneinander unterscheiden. So können beispielsweise die äußeren konzentrischen Ringe eine höhere oder niedrigere Kobaltkonzentration als die inneren konzentrischen Ringe der Materialquelle haben. Außerdem kann die Hauptmenge der Materialquelle aus einer Lanthanid- oder Lanthanid- Übergangsmetall-Legierung bestehen, in welche kobaltreiche Bezirke ein­ gelagert sind, wobei diese Einlagerung vorteilhafterweise an der Ober­ fläche der Materialquelle erfolgt. Hierbei kann die Änderung der Kobalt­ konzentration über die Variation der Anzahl, der Fläche und/oder der Zu­ sammensetzung der kobaltreichen Bezirke in geeigneter Weise gezielt einge­ stellt werden. Des weiteren kann sich die Kobaltkonzentration in der Materialquelle in der Weise ändern, daß sie sich innerhalb der Fehler­ grenzen angenähert oder exakt durch eine mathematische Funktion beschrei­ ben läßt, die innerhalb der Radiuslänge stetig ist. So kann die mathema­ tische Funktion eine Gerade, Parabel oder Hyperbel beschreiben oder eine Tangens-, Cotangens- oder e-Funktion sein. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Änderung der Kobaltkonzentration innerhalb der Materialquelle linear ist, d.h., daß sie innerhalb der Fehlergrenzen angenähert oder exakt durch eine Gerade beschrieben werden kann.

Welche der vorstehend beschriebenen Materialquellen ("sputtering targets") man für die Herstellung der in der erfindungsgemäßen magneto-optischen Datenplatte jeweils vorliegenden neuen magneto-optischen Aufzeichnungs­ schicht (B) verwendet, richtet sich in erster Linie nach der gewünschten Zusammensetzung der betreffenden neuen magneto-optischen Aufzeichnungs­ schicht (B). Die Auswahl selbst kann unter Berücksichtigung der Tatsache, daß der in der Materialquelle vorhandene Gradient der Kobaltkonzentration auf die herzustellende neue magneto-optische Aufzeichnungsschicht (B) übertragen wird, vom Fachmann in einfacher Weise vorgenommen werden.

Für die Herstellung der neuen magneto-optischen Aufzeichnungsschicht (B) wird ganz besonders bevorzugt eine scheiben- oder ringförmige Material­ quelle verwendet, in welcher die Kobaltkonzentration vom inneren Rand aus zum äußeren Rand der Materialquelle hin radial und einheitlich gemäß einer mathematischen Funktion, welche innerhalb der Radiuslänge stetig ist, abnimmt.

Die erfindungsgemäßen magneto-optischen Datenplatten können in der übli­ chen Weise von der Seite des optisch transparenten dimensionsstabilen Trägers (A) her mit Hilfe eines impulsmodulierten, auf die neuen magneto- optischen Aufzeichnungsschichten (B) fokussierten und/oder senkrecht auf diese auftreffenden Schreiblaserstrahls einer Wellenlänge λ von kleiner als 1000 nm mit Daten in Form ummagnetisierter "spots" beschrieben werden. Hiernach können die Daten mit Hilfe eines auf die beschriebenen neuen magneto-optischen Aufzeichnungsschichten (B) fokussierten und/oder senk­ recht auf sie auftreffenden Dauerstrichlaserstrahls gelesen werden, wobei man das von den Aufzeichnungsschichten (B) selbst oder das von Reflektionsschichten (D) reflektierte Licht erfaßt, analysiert und in Signale umwandelt. Im Falle der erfindungsgemäßen magneto-optischen Datenplatten können hierfür die üblichen und bekannten laseroptischen Plattenlaufwerke mit laseroptischen Köpfen, welche Halbleiterlaser enthalten, verwendet werden.

Die erfindungsgemäßen magneto-optischen Datenplatten weisen gegenüber dem Stand der Technik besondere Vorteile auf. So können sie - bei gleicher Laserleistung - bei höheren Plattendrehzahlen beschrieben werden als bekannte magneto-optische Datenplatten. Auch ihre Bitdichte kann gegenüber dem Stand der Technik deutlich erhöht werden. Beim Lesen liefern sie un­ verzerrte Signale und weisen ein sehr hohes Signal-Rausch-Verhältnis auf. Hierbei ist hervorzuheben, daß sowohl ihre Aufzeichnungsempfindlichkeit als auch ihr Signal-Rausch-Verhältnis nicht mehr länger signifikant vom Radius abhängig sind, sondern über die gesamte Oberfläche der neuen magneto-optischen Aufzeichnungsschicht (B) hinweg einheitlich hoch sind. Hinzu kommt noch, daß die neuen magneto-optischen Aufzeichnungsschich­ ten (B) der erfindungsgemäßen magneto-optischen Datenplatten in her­ vorragender und dennoch einfacher Weise dem Eigenschaftsprofil der übrigen in den erfindungsgemäßen magneto-optischen Datenplatten gegebenenfalls vorhandenen Schichten (C) und (D) angepaßt werden können, wodurch sich bislang unbekannte und/oder bislang als nicht realisierbar erachtete Möglichkeiten der Optimierung magneto-optischer Datenplatten ergeben.

Beispiel und Vergleichsversuch

Herstellung und anwendungstechnische Eigenschaften einer erfindungsgemäßen und einer nicht erfindungsgemäßen magneto-optischen Datenplatte.

Als dimensionsstabile Träger (A) wurden zwei 130 mm durchmessende, 1,2 mm dicke, mit Spurrillen versehene, durch Spritzgießen unter Reinraum­ bedingungen hergestellte Polycarbonatscheiben verwendet.

Unter Drehen der beiden Polycarbonatscheiben (A) wurde auf ihre mit Spur­ rillen versehene Seite zunächst eine 78 nm dicke Siliciumnitrid- Schicht (C) aufgebracht.

Hiernach wurde bei dem Vergleichsversuch auf die Oberfläche der Silicium­ nitrid-Schicht (C) eine 30 mm breite, ringförmige, bekannte magneto­ optische Aufzeichnungsschicht (B) durch Magnetronkathodenzerstäubung aufgebracht. Ihr innerer Rand war 30 mm und ihr äußerer Rand 60 mm vom Mittelpunkt der bekannten magneto-optischen Datenplatte entfernt. Sie wies über ihre gesamte Fläche hinweg die einheitliche Zusammensetzung "Fe₇₁Tb₂₄Co₅" auf.

Im Falle des Beispiels wurde im wesentlichen wie bei dem Vergleichsversuch verfahren, nur daß anstelle der Materialquelle der gleichmäßigen Zusammen­ setzung "Fe₇₁Tb₂₄Co₅" des Vergleichsversuchs eine scheibenförmige Materialquelle verwendet wurde, deren Zusammensetzung sich vom Mittelpunkt der Materialquelle aus zu deren äußeren Rand hin von "Fe₆₂Tb₂₆Co₁₂" zu "Fe₇₁Tb₂₄Co₅" angenähert linear änderte. Durch die Verwendung der Materialquelle resultierte die neue magneto-optische Aufzeichnungs­ schicht (B), welche an ihrem inneren Rand die Zusammensetzung "Fe₆₂Tb₂₆Co₁₂" und an ihrem äußeren Rand "Fe₇₁Tb₂₄Co₅ aufwies, wobei sich dazwischen die Zusammensetzung in radialer horizontaler Richtung einheit­ lich angenähert linear änderte.

Die beiden magneto-optischen Aufzeichnungsschichten (B) waren jeweils 70 nm dick.

Sowohl bei dem Beispiel als auch bei dem Vergleichsversuch wurden die magneto-optischen Aufzeichnungsschichten (B) mit einer weiteren, 80 nm dicken Siliciumnitridschicht (C) bedeckt.

Im Anschluß daran wurden die beiden magneto-optischen Datenplatten während 48 Stunden bei 23 ± 2°C bei einem Luftdruck von 103 ± 3,5 kPa und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 45 bis 55% konditioniert.

Hiernach wurden die beiden konditionierten magneto-optischen Datenplatten mit Hilfe eines üblichen und bekannten Plattenlaufwerks unter exakt ver­ gleichbaren Bedingungen mit Daten beschrieben. Hierzu verwendete man einen impulsmodulierten GaAlAs-Halbleiterlaser, welcher linear polarisiertes Licht der Wellenlänge λ= 830 nm emittierte. Hierbei lag die numerische Apertur NA der Optik bei 0,5. Die Plattendrehzahl war 1800 Upm. Die Frequenz oder Pulsrate f des impulsmodulierten Schreiblaserstrahls war 3,7 MHz, was einer Periode von 270 ns entsprach. Dabei war der Laser jeweils 135 ns an- und 135 ns abgeschaltet, was einem sogenannten "duty cycle" von 50% entsprach.

Beim Schreibvorgang wurde die Aufzeichnungsempfindlichkeit der beiden magneto-optischen Aufzeichnungsschichten (B) ermittelt. Kenngröße für diese Aufzeichnungsempfindlichkeit ist die Schreibleistung P in mW, ab welcher einwandfrei lesbare "spots" erhalten werden und welche gleich der integrierten, durch das verwendete Objektiv hindurchtretenden und mit Hilfe kalibrierter Photodioden gemessenen Laserleistung ist.

Für das Lesen der eingeschriebenen Daten über den Kerr-Effekt verwendete man den GaAlAs-Halbleiterlaser im Dauerstrichbetrieb mit einer Lichtleistung von kleiner als 1 mW. Beim Lesen wurde das Signal-Rausch- Verhältnis (dB) in der üblichen und bekannten Weise mit einem Spektral­ analysator (Bandbreite 30 kHz, Videofilter 100 Hz) gemessen.

Sowohl die Schreibleistung P in mW als auch das Signal-Rausch-Verhältnis in dB wurden in Abhängigkeit vom Radius der magneto-optischen Aufzeich­ nungsschichten (B) bestimmt. Die Ergebnisse werden in der Tabelle zusammengefaßt.

Tabelle

Relevante anwendungstechnische Eigenschaften der erfindungsgemäßen (Beispiel) und der bekannten (Vergleichsversuch) magneto-optischen Datenplatte

Wie der Vergleich der in der Tabelle aufgeführten Werte zeigt, war die erfindungsgemäße magneto-optische Datenplatte der bekannten überlegen. Insbesondere wies sie in ihren inneren Bereichen, d.h. bei kleinen Radien ihrer neuen magneto-optischen Aufzeichnungsschicht (B), die gleichen vorteilhaften Eigenschaften auf wie in ihren äußeren Bereichen. Dies bedeutet, daß es in der erfindungsgemäßen magneto-optischen Datenplatte des Beispiels - im Gegensatz zu der bekannten magneto-optischen Daten­ platte des Vergleichsversuch - zu keinem anwendungstechnisch relevanten "pulse crowding" mehr kommt.

Claims (18)

1. Magneto-optische Datenplatte mit mindestens einem optisch transparen­ ten dimensionsstabilen Träger (A) und mindestens einer magneto- optischen Aufzeichnungsschicht (B) aus einer kobalthaltigen Lanthanid­ oder Lanthanid-Übergangsmetall-Legierung, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kobaltkonzentration in der magneto-optischen Aufzeichnungs­ schicht (B) in horizontaler Richtung ändert.

2. Die magneto-optische Datenplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß sich die Kobaltkonzentration in radialer Richtung ändert.

3. Die magneto-optische Datenplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kobaltkonzentration in der magneto-optischen Aufzeichnungsschicht (B) von deren inneren Rand aus bis zu deren äußeren Rand hin abnimmt.

4. Die magneto-optische Datenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kobaltkonzentration über den Radius der magneto-optischen Aufzeichnungsschicht (B) hinweg nach einer mathematischen Funktion ändert, die innerhalb der Radiuslänge stetig ist.

5. Die magneto-optische Datenplatte nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die mathematische Funktion eine Gerade, Parabel oder Hyperbel beschreibt oder eine Tangens-, Cotangens- oder e-Funktion ist.

6. Die magneto-optische Datenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationstemperatur T_comp der ferrimagnetischen magneto-optischen Aufzeichnungsschicht (B), bei welcher die Gesamtmagnetisierung M_s der magneto-optischen Aufzeich­ nungsschicht (B) nach außen hin gleich 0 wird, über die gesamte Radiuslänge der mangeto-optischen Aufzeichnungsschicht (B) hinweg konstant ist.

7. Magneto-optische Datenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kompensationstemperatur T_comp der ferri­ magnetischen magneto-optischen Aufzeichnungsschicht (B), bei welcher die Gesamtmagnetisierung M_s der magneto-optischen Aufzeichnungs­ schicht (B) nach außen hin gleich 0 wird, zusammen mit der Kobaltkon­ zentration ändert.

8. Verfahren zur Herstellung einer magneto-optischen Datenplatte mit einem optisch transparenten dimensionsstabilen Träger (A) und einer magneto-optischen Aufzeichnungsschicht (B) durch

• 1) Kathodenzerstäubung oder Magnetronkathodenzerstäubung ("sputtering") einer kobalthaltigen Lanthanid- oder Lanthanid- Übergangsmetall-Legierung geeigneter äußerer Form als Material­ quelle ("sputtering target") im Vakuum in einer Prozeßgas­ atmosphäre und
• 2) Abscheiden der kobalthaltigen Lanthanid- oder Lanthanid-Über­ gangsmetall-Legierung aus der Gasphase auf der Oberfläche des dimensionsstabilen Trägers (A) oder einer hierauf bereits befindlichen Schicht,

dadurch gekennzeichnet, daß man hierbei eine scheiben- oder ring­ förmige Materialquelle inhomogener Zusammensetzung verwendet.

9. Das Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich zu­ mindest die Kobaltkonzentration in der Materialquelle in horizontaler Richtung ändert.

10. Das Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kobaltkonzentration in radialer Richtung ändert.

11. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kobaltkonzentration vom Mittelpunkt der scheiben- oder ringförmigen Materialquelle aus zu deren Rand hin abnimmt.

12. Das Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kobaltkonzentration über den Radius der scheiben- oder ringförmigen Materialquelle hinweg nach einer mathematischen Funktion ändert, die innerhalb der Radiuslänge stetig ist.

13. Das Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die mathematische Funktion eine Gerade, Parabel oder Hyperbel beschreibt oder eine Tangens-, Cotangens- oder e-Funktion ist.

14. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeich­ net, daß die Hauptmenge der Materialquelle aus einer Lanthanid- oder Lanthanid-Übergangsmetall-Legierung besteht, in welche kobaltreiche Bezirke eingelagert sind.

15. Das Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die kobaltreichen Bezirke ringförmig in die Hauptmenge der Materialquelle eingelagert sind.

16. Das Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sich die kobaltreichen Bezirke auf der Oberfläche der Materialquelle befinden.

17. Die magneto-optische Datenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 16 hergestellt wird.