DE4430222A1

DE4430222A1 - Magnetooptisches Speicherelement

Info

Publication number: DE4430222A1
Application number: DE4430222A
Authority: DE
Inventors: Michinobu Mieda; Hiroyuki Katayama; Akira Takahashi; Kenji Ohta
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1993-08-27
Filing date: 1994-08-25
Publication date: 1995-03-02
Anticipated expiration: 2014-08-26
Also published as: DE4430222B4; US5414652A

Description

Die Erfindung betrifft ein magnetooptisches Speicherelement zur Verwendung in einem magnetooptischen Aufzeichnungsgerät, wie eine magnetooptische Platte, ein magnetooptisches Band oder eine magnetooptische Karte.

Die Forschung und die Entwicklung magnetooptischer Platten als überschreibbarer optischer Platten schreiten fort, und verschiedene magnetooptische Platten werden bereits in der Praxis als externe Speicher für Computer verwendet.

Magnetooptische Platten verwenden einen rechtwinklig magne tisierten Film als Aufzeichnungsmedium, wobei die Aufzeich nung und Wiedergabe von Information unter Verwendung von Licht erfolgt. Eine magnetooptische Platte zeichnet sich da durch aus, daß sie im Vergleich mit einer Diskette oder einer Festplatte mit einem Film in der Ebene liegender Ma gnetisierung hohe Speicherkapazität aufweist.

Seit Jahren besteht Nachfrage nach Speichern immer größerer Kapazität weswegen intensiv auf den Gebieten von Festplatten und magnetooptischen Platten geforscht wird, um verbesserte Aufzeichnungsdichte zu erzielen.

Die Veröffentlichung Nr. 57859/1988 eines geprüften japani schen Patents (Tokukosho 63-57859) schlägt ein optisches Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät vor, das hohe Aufzeich nungsdichte dadurch erzielt, daß Grabenbereiche und erhabene Bereiche mit Breiten im Verhältnis von im wesentlichen 1 zu 1 auf einem transparenten Substrat bereitgestellt wer den und Information entlang von Führungsspuren aufgezeichnet und wiedergegeben wird, die in den Graben- und erhabenen Bereichen ausgebildet sind.

Bei der vorstehend genannten herkömmlichen Struktur steigt jedoch dann, wenn die Spurdichte erhöht wird und Information von einer Spur in einem Grabenbereich (oder erhabenen Be reich) abgespielt wird, das Ausmaß an Übersprechen, wie es durch Spuren auf benachbarten erhabenen Bereichen (oder Gra benbereichen) hervorgerufen wird, an. Dies stellt eine Be schränkung hinsichtlich des Erhöhens der Aufzeichnungsdichte dar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein magnetoopti sches Speicherelement zu schaffen, mit dem selbst bei erhöh ter Spurdichte, d. h. bei verringerten Breiten der Gräben und der erhabenen Bereiche, ein Signal zufriedenstellender Qualität mit hoher Aufzeichnungsdichte erhalten wird.

Das erfindungsgemäße magnetooptische Speicherelement ist durch die Lehre des beigefügten Anspruchs 1 gegeben. Der beigefügte Anspruch 2 betrifft eine bevorzugte Ausführungs form, bei der beim Abspielen von Information von einer Spur in einem Graben (oder auf einem erhabenen Bereich) der Pegel des Übersprechens, wie es durch Spuren in den benachbarten erhabenen Bereichen) oder Gräben hervorgerufen wird, deut lich im Vergleich zum Fall verringert ist, bei dem die Be dingungen dieses Anspruchs nicht erfüllt sind. Daher können selbst bei erhöhter Spurdichte, d. h. bei verfeinerten Brei ten der Graben- und erhabenen Bereiche, Signale mit zufrie denstellender Qualität erhalten werden. D. h., daß mit einer solchen magnetooptischen Platte hohe Aufzeichnungsdichte erzielt werden kann.

Für ein vollständigeres Verständnis der Art und der Vorteile der Erfindung ist auf die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen Bezug zu neh men.

Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt, der schematisch die Struktur einer magnetooptischen Platte gemäß einem Ausführungsbei spiel der Erfindung zeigt.

Fig. 2(a) und 2(b) sind Ansichten zum Erläutern eines Ver fahrens zum Messen des Übersprechpegels bei der magnetoopti schen Platte von Fig. 1.

Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Abhängigkeit des Überspre chens bei der magnetooptischen Platte von Fig. 1 von der Spurtiefe zeigt.

Fig. 4 ist ein Vertikalschnitt, der schematisch die Struktur einer magnetooptischen Platte gemäß einem anderen Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung zeigt.

Fig. 5 ist eine Ansicht des Magnetisierungszustands eines Materials, das als Ausleseschicht der magnetooptischen Plat te von Fig. 4 verwendet wird.

Fig. 6 ist ein Diagramm, das die Hystereseeigenschaft einer Zusammensetzung P im magnetisierten, in Fig. 5 dargestellten Zustand zwischen der Raumtemperatur und einer Temperatur T₁ zeigt.

Fig. 7 ist ein Diagramm, das die Hystereseeigenschaft einer Zusammensetzung P im magnetisierten, in Fig. 5 dargestellten Zustand von der Temperatur T₁ bis zu einer Temperatur T₂ zeigt.

Fig. 8 ist ein Diagramm, das die Hystereseeigenschaft einer Zusammensetzung P im magnetisierten, in Fig. 5 dargestellten Zustand von der Temperatur T₂ bis zu einer Temperatur T₃ zeigt.

Fig. 9 ist ein Diagramm, das die Hystereseeigenschaft einer Zusammensetzung P im magnetisierten, in Fig. 5 dargestellten Zustand der Temperatur T₃ bis zur Curie-Temperatur Tc zeigt.

Fig. 10 ist eine Ansicht zum Erläutern eines Verfahrens zum Abspielen der magnetooptischen Platte von Fig. 4.

Fig. 11 ist ein Diagramm, das die Abhängigkeit des Überspre chens bei der magnetooptischen Platte von Fig. 4 von der Spurtiefe zeigt.

Wie durch Fig. 1 veranschaulicht, beinhaltet eine magneto optische Platte gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfin dung ein transparentes Substrat 1, eine transparente dielek trische Schicht 2, eine magnetooptische Aufzeichnungsschicht 3, eine transparente dielektrische Schicht 4, eine Refle xionsschicht 5 und eine Überzugsschicht 6, die in dieser Reihenfolge aufeinanderlaminiert sind.

Das transparente Substrat 1 ist ein kreisförmiges Glassub strat mit einem Durchmesser von 130 mm und einer Dicke von 1,2 mm. Eine Oberfläche des transparenten Substrats 1 ver fügt über Führungsspuren zum Führen eines Lichtstrahls. Die Führungsspuren sind in Graben- und erhabenen Bereichen mit einem Abstand von 1,6 µm ausgebildet. Die Breite jedes Gra ben- und jedes erhabenen Bereichs beträgt 0,8 µm.

Die transparente dielektrische Schicht 2 besteht aus AlN mit einer Dicke von 80 nm auf derjenigen Oberfläche des trans parenten Substrats 1, auf der die Führungsspuren ausgebildet sind.

DyFeCo als Legierung aus einem Seltenerdmetall und einem Übergangsmetall ist mit einer Dicke von 20 nm auf der di elektrischen Schicht 2 ausgebildet, um die magnetooptische Aufzeichnungsschicht 3 zu erzeugen. Die DyFeco-Zusammenset zung ist Dy_0,23(Fe_0,82Co_0,18)0,77, mit einer Curie-Tempera tur derselben von ungefähr 200°C.

Als transparente dielektrische Schicht 4 ist AlN mit einer Dicke von 20 nm auf der magnetooptischen Aufzeichnungs schicht 3 ausgebildet. Al mit einer Dicke von 40 nm ist als Reflexionsschicht 5 auf der transparenten dielektrischen Schicht 4 ausgebildet. Die Überzugsschicht 6 besteht aus einem unter Ultraviolettstrahlung aushärtenden Harz der Polyurethanacrylat-Reihe mit einer Dicke von 5 µm, die auf der Reflexionsschicht 5 liegt.

Die Führungsspuren auf einer Oberfläche des transparenten Substrats 1 werden durch reaktives Ionenätzen direkt auf dem Glassubstrat ausgebildet.

Die transparente dielektrische Schicht 2, die magnetoopti sche Aufzeichnungsschicht 3, die transparente dielektrische Schicht 4 und die Reflexionsschicht 5 werden in einer Sput tervorrichtung unter Verwendung eines Sputterverfahrens ohne Unterbrechen des Vakuumzustandes hergestellt.

Das AlN der transparenten dielektrischen Schichten 2 und 4 wird durch reaktives Sputtern ausgebildet, wobei ein Al- Target in N₂-Gasatmosphäre einen Sputtervorgang erfährt.

Die magnetooptische Aufzeichnungsschicht 3 wird durch Sput tern eines sogenannten Verbundtargets hergestellt, das da durch hergestellt wurde, daß Dy-Schnitzel auf einem Target aus einer FeCo-Legierung angeordnet wurden, oder mit Hilfe eines Targets aus einer ternären Legierung aus DyFeCo unter Verwendung von Ar-Gas.

Die Überzugsschicht 6 wird durch Auftragen von Harz auf die Reflexionsschicht 5 unter Verwendung einer Schleuderbe schichtungsmaschine und durch Aushärten des Harzes unter Anwendung von Ultraviolettstrahlung auf dasselbe herge stellt.

Bei dieser Struktur wird Information in Spuren auf den Gra ben- und den erhabenen Bereichen der magnetooptischen Auf zeichnungsschicht 3 aufgezeichnet und von diesen abgespielt.

Um die Beziehung zwischen der Tiefe des Grabenbereichs und dem Übersprechungspegel zu untersuchen, wurden jeweils Grä ben mit einer Tiefe von 50, 60, 70, 80 und 90 nm als Proben hergestellt.

Signale wurden nur auf den erhabenen Bereichen der magneto optischen Aufzeichnungsschicht 3 jeder Probe aufgezeichnet, und es wurden Aufzeichnungsdomänen 7a mit einer Bitlänge von 0,765 µm ausgebildet, wie in Fig. 2(a) dargestellt. Die in den erhabenen Bereichen der magnetooptischen Aufzeichnungs platte 3 aufgezeichneten Signale wurden dadurch abgespielt, daß ein Lichtstrahlfleck 8 so verstellt wurde, daß er den 5 erhabenen Bereichen folgte, und die Signalpegel wurden ge messen.

Danach wurden Signale nur in den Grabenbereichen der magne tooptischen Aufzeichnungsschicht 3 jeder Probe aufgezeich net, und es wurden Aufzeichnungsdomänen 7b mit einer Bit länge von 0,765 µm ausgebildet, wie in Fig. 2(b) darge stellt. Die in den Grabenbereichen der magnetooptischen Auf zeichnungsschicht 3 aufgezeichneten Signale, d. h. die Über laufsignale, wurden dadurch wiedergegeben, daß der Licht signalfleck 8 so verstellt wurde, daß er den erhabenen Be reichen folgte, und die Signalpegel wurden gemessen.

Der Unterschied zwischen den zwei Signalpegeln wurde als Übersprechungspegel erfaßt. Die Wellenlänge des für die Mes sung verwendeten Lichtstrahls betrug 780 nm. Die numerische Apertur einer Objektivlinse zum Konvergieren des Licht strahls in den Lichtstrahlfleck 8 auf der magnetooptischen Platte und zum Fokussieren des von der magnetooptischen Platte reflektierten Lichts war 0,55. Der Durchmesser des Lichtstrahls, d. h. der Durchmesser eines Bereichs des Lichtstrahlflecks 8, in dem die Lichtintensität 1/e² der Lichtintensität im Strahlzentrum war, betrug 1,2 µm.

Die Meßergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Die Ergeb nisse zeigen an, daß sich das Übersprechen bei einer be stimmten Spurtiefe, d. h. einer Tiefe des Grabenbereichs von ungefähr 80 nm deutlich verringert ist.

Tabelle 1

Fig. 3 zeigt eine berechnete Kurve, die dadurch erhalten wurde, daß die Beziehung zwischen der Spurtiefe und dem Übersprechungspegel simuliert wurde. Die berechnete Kurve entspricht im wesentlichen den durch o markierten Meßwerten. Gemäß dieser Kurve wird das Übersprechen bei einer Spurtiefe um 78 nm herum minimal (0,15×λ/n, wobei λ die Wellenlänge des Lichtstrahls ist und n der Brechungsindex des transpa renten Substrats 1 ist). Der Übersprechungspegel überschrei tet -23 dB nicht, wenn sich die Spurtiefe im Bereich von 66 bis 92 nm befindet. D. h., daß dann, wenn die Tiefe der Führungsspur k×λ/n ist, mit 0,13 k 0,18, das durch be nachbarte Spuren hervorgerufene Übersprechen verringert ist und eine zufriedenstellende Qualität des Wiedergabesignals erzielt wird, was also ein Aufzeichnen mit hoher Dichte er möglicht.

Tabelle 2 zeigt die Beziehung zwischen den Spurtiefen im vorstehend genannten Bereich und dem Übersprechungspegel, wenn das Verhältnis L/p verändert wird (L ist der Licht strahldurchmesser und p ist der Spurabstand). Gemäß Tabelle 2 nimmt, wenn L/p nicht größer als 1,2 ist, der Überspre chungspegel Werte von -23 dB oder weniger an. Wenn L/p kleiner als 0,6 wird, überschreitet der Übersprechungspegel -30 dB selbst dann nicht, wenn die Spurbreite außerhalb des vorstehend genannten Bereichs liegt, weswegen sich die Wir kung der Erfindung verringert. So wurde auf die vorstehend beschriebene Weise der Übersprechungspegel verringert, wenn der Lichtstrahldurchmesser L und die Spurbreite p der Bedin gung 0,6 L/p 1,2 genügten. Tabelle 2 zeigt das Ergebnis von L/p = 0,75 (= 1,2 µm/1,6 µm).

Wie vorstehend beschrieben, überschreitet der Überspre chungspegel, wenn L/p kleiner als 0,6 wird, -30 dB selbst dann nicht, wenn die Spurbreite außerhalb des vorstehend genannten Bereichs liegt. In diesem Fall ist es erforder lich, den Lichtstrahldurchmesser L zu verringern oder den Spurabstand p zu erhöhen. Jedoch ist ein Verringern des Lichtstrahldurchmessers technisch schwierig, und bei einem Erhöhen des Spurabstands p wird keine hohe Aufzeichnungs dichte erzielt.

Tabelle 2

Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde DyFeCo als Material für die magnetooptische Aufzeichnungsschicht 3 verwendet. Jedoch ist es nicht erforderlich, das Material auf DyFeCo zu be schränken. D. h., daß es möglich ist, Materialien zu verwen den, wie sie für die Entwicklung herkömmlicher magnetoopti scher Platten verwendet werden, d. h. Materialien mit recht winkliger Magnetisierung von Raumtemperatur bis zur Curie- Temperatur, die in einem für Aufzeichnung geeigneten Tempe raturbereich liegt, d. h. zwischen 150 und 250°C. Neben dem bei diesem Ausführungsbeispiel verwendeten DyFeCo sind z. B. TbFeCo, GdTbFe, NdDyFeCo, GdDyFeCo und GdTbFeCo wünschens werte Materialien.

Was Materialien für die transparenten elektrischen Schichten 2 und 4 neben AlN betrifft, sind z. B. die folgenden geeig nete Materialien: SiN, AlSiN, AlTaN, SiAlON, TiN, TiON, BN, ZnS, TiO₂, BaTiO₃ und SrTiO₃.

Was das transparente Substrat 1 betrifft, ist nicht nur ein solches aus einfachem Glas, sondern auch eines aus chemisch getempertem Glas geeignet. Alternativ kann ein sogenanntes Glassubstrat mit 2P-Schicht verwendet werden, das dadurch hergestellt wird, daß ein durch Ultraviolettstrahlung härt barer Harzfilm auf einem Glassubstrat oder einem Substrat ausgebildet wird, das aus Polycarbonat (PC), Polymethyl methacrylat (PMMA), amorphem Polyolefin (APO), Polystyrol (PS), Polybiphenylchlorid (PVC) oder Epoxid besteht.

Wenn chemisch getempertes Glas als Material für das trans parente Substrat 1 verwendet wird, werden die folgenden Vor teile erzielt: es ergeben sich ausgezeichnete mechanische Eigenschaften (Schwingung, Exzentrizität, Verwindung, Schrägstellung usw.); ein Zerkratzen durch Sand oder Staub ist unwahrscheinlich, da die Härte des transparenten Sub strats 1 hoch ist; es ist unwahrscheinlich, daß Auflösung in verschiedenen Arten von Lösungsmitteln auftritt, da es che misch stabil ist; es ist unwahrscheinlich, daß Sand oder Staub am Substrat anhaftet, da es sich schwerer auflädt als Kunststoffsubstrate; ein Zerbrechen ist unwahrscheinlich, da es chemisch verstärkt ist; zuverlässige Funktionsfähigkeit des magnetooptischen Aufzeichnungsmediums ist für lange Zeit gewährleistet, da die Feuchtigkeitsbeständigkeit, die Oxida tionsbeständigkeit und die Wärmebeständigkeit verbessert sind; hohe Signalqualität wird erzielt, da es über ausge zeichnete optische Eigenschaften verfügt.

Wenn PC als Material für das transparente Substrat 1 verwen det wird, ist Spritzgießen ausführbar. Dies erlaubt Massen herstellung desselben transparenten Substrats 1 und eine Verringerung der Herstellkosten. Da ein aus PC hergestelltes transparentes Substrat 1 über geringere Wasseraufnahme als andere Kunststoffe verfügt, ist zuverlässige Funktionsfähig keit der magnetooptischen Platte für längere Zeit gewährlei stet, und es werden ausgezeichnete Wärmebeständigkeit und Schlagbeständigkeit erzielt.

Zusätzlich können, wenn Materialien einschließlich PC, die Spritzgießen erlauben, für das transparente Substrat 1 ver wendet werden, eine Führungsspur, eine vorgeformte Vertie fung usw. gleichzeitig auf der Oberfläche des transparenten Substrats 1 durch Anbringen der Sohnplatte in der Metallform beim Spritzgießen ausgebildet werden.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Reflexionsschicht 5 vorhanden. Jedoch ist es möglich, diese Schicht aus der Struktur wegzulassen. Obwohl beim vorstehenden Ausführungs beispiel ein gewöhnlicher, einschichtiger Film mit recht winkliger Magnetisierung als magnetooptische Aufzeichnungs schicht 3 beschrieben wurde, kann auch ein mehrschichtiger Film verwendet werden, der ein Überschreiben unter Verwen dung von Lichtintensitätsmodulation oder hervorragende Auf lösung ermöglicht.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 11 wird nun ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Teile mit denselben Funktionen wie beim vor stehend beschriebenen Aus führungsbeispiel sind mit denselben Bezugszeichen gekenn zeichnet, und ihre Beschreibung wird weggelassen.

Wie in Fig. 4 dargestellt, beinhaltet eine magnetooptische Platte gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein transparentes Substrat 1, eine transparente dielektrische Schicht 2, eine Ausleseschicht 9, eine magnetooptische Aufzeichnungsschicht 3, eine transparente dielektrische Schicht und eine Über zugsschicht 6, die in dieser Reihenfolge aufeinanderlami niert sind.

Das transparente Substrat 1 ist ein kreisförmiges Glassub strat mit einem Durchmesser von 130 mm und einer Dicke von 1,2 mm. Auf der Oberfläche des transparenten Substrats 1 be finden sich Führungsspuren zum Führen eines Lichtstrahls. Die Führungsspuren sind in Graben- und erhabenen Bereichen mit einem Abstand von 1,6 µm ausgebildet. Die Breite jedes Graben- und jedes erhabenen Bereichs beträgt 0,8 µm.

Die transparente dielektrische Schicht 2 wird aus AlN mit einer Dicke von 80 nm auf derjenigen Oberfläche des trans parenten Substrats 1 ausgebildet, die die Führungsspuren trägt.

Zum Herstellen der Ausleseschicht 9 wird auf der transparen ten dielektrischen Schicht 2 eine Schicht aus GdFeco als Le gierung aus einem Seltenerdmetall und einem Übergangsmetall mit einer Dicke von 50 nm ausgebildet. Die GdFeCo-Zusammen setzung ist Gd_0,26(Fe_0,82Co_0,18)_0,74, mit einer Curie-Tempe ratur von ungefähr 300°C.

Die Ausleseschicht 9 zeigt bei Raumtemperatur eine im we sentlichen in der Ebene liegende Magnetisierung, mit einem Übergang auf rechtwinklige Magnetisierung bei Temperaturen zwischen 100 und 125°C.

Aus DyFeCo als Legierung aus einem Seltenerdmetall und einem Übergangsmetall wird auf der Ausleseschicht 9 eine Schicht zum Herstellen der magnetooptischen Aufzeichnungsschicht 3 mit einer Dicke von 50 nm ausgebildet. Die DyFeCo-Zusammen setzung ist Dy_0,23(Fe_0,82Co_0,18)_0,77, mit einer Curie-Tempe ratur von ungefähr 200°C.

Als transparente dielektrische Schicht 4 wird auf der magne tooptischen Aufzeichnungsschicht 3 AlN mit einer Dicke von 20 nm ausgebildet. Auf der transparenten dielektrischen Schicht 4 wird zum Herstellen der Überzugsschicht 6 ein un ter Ultraviolettstrahlung aushärtendes Harz aus der Poly urethanacrylat-Reihe mit einer Dicke von 5 µm ausgebildet.

Das transparente Substrat 1, die transparente dielektrische Schicht 2, die magnetooptische Aufzeichnungsschicht 3, die transparente dielektrische Schicht 4 und die Überzugsschicht 6 werden mit den Materialien und Verfahren hergestellt, wie sie beim Ausführungsbeispiel 1 beschrieben sind.

Die Ausleseschicht 9 wird durch einen Sputtervorgang mit einem sogenannten Verbundtarget, das durch Anordnen von Gd- Schnitzeln auf einem Target aus einer FeCo-Legierung herge stellt wird, oder aus einem Target einer ternären Legierung aus GdFeCo unter Verwendung von Ar-Gas ausgebildet.

Fig. 5 zeigt den Magnetisierungszustand einer Legierung aus einem Seltenerdmetall und einem Übergangsmetall, die als Material für die Ausleseschicht 9 verwendet wird. In Fig. 5 kennzeichnet die horizontale Achse den Gehalt an Seltenerd metall (SE), während die vertikale Achse die Temperatur an zeigt. Wie es in dieser Figur dargestellt ist, ist der Zu sammensetzungsbereich, in dem rechtwinklige Magnetisierung (mit A gekennzeichnet) auftritt, extrem schmal. Dies, weil rechtwinklige Magnetisierung nur in der Nähe der Kompensa tionszusammensetzung (mit P gekennzeichnet) beobachtet wird, bei der das magnetische Moment des Seltenerdmetalls mit dem des Übergangsmetalls im Gleichgewicht steht.

Da die magnetischen Momente des Seltenerdmetalls und des Übergangsmetalls verschiedene Temperaturcharakteristiken haben, wird das magnetische Moment des Übergangsmetalls bei hohen Temperaturen höher als das des Seltenerdmetalls. Daher wird der Gehalt an Seltenerdmetall im Vergleich zur Kompen sationszusammensetzung erhöht, damit bei Raumtemperatur in der Ebene liegende Magnetisierung erreicht wird. Wenn ein Lichtstrahl eingestrahlt wird, steigt die Temperatur des be strahlten Bereichs. Infolgedessen wird das magnetische Mo ment des Übergangsmetalls relativ groß und gleicht das ma gnetische Moment des Seltenerdmetalls aus, wodurch sich rechtwinklige Magnetisierung zeigt.

Die Fig. 6 bis 9 zeigen ein Beispiel für die Hystereseeigen schaft der Ausleseschicht 9. In jeder Figur kennzeichnet die horizontale Achse ein externes Magnetfeld (Hex), das recht winklig an die Filmoberfläche der Ausleseschicht 9 angelegt wird, und die vertikale Achse kennzeichnet den polaren Kerr- Rotationswinkel (Rk), wenn Licht aus der rechtwinkligen Richtung auf die Filmoberfläche gestrahlt wird. Fig. 6 zeigt die Hystereseeigenschaft der Zusammensetzung P in dem in Fig. 5 dargestellten Magnetisierungszustand zwischen Raum temperatur und einer Temperatur T₁. Die Fig. 7 bis 9 zeigen die Hystereseeigenschaften der Zusammensetzung P bei Tempe raturen T₁ und T₂, T₂ und T₃ bzw. T₃ und der Curie-Tempera tur Tc.

Im Temperaturbereich zwischen T₁ und T₃ wird eine Hysterese eigenschaft beobachtet, bei der sich der polare Kerr-Rota tionswinkel auf das externe Magnetfeld hin plötzlich ändert. In den anderen Temperaturbereichen zeigt der polare Kerr- Rotationswinkel dagegen keine Hystereseeigenschaft.

Das Einschließen der Ausleseschicht 9 ermöglicht höhere Auf zeichnungsdichte. Der Grund hierfür wird nachfolgend erör tert.

Die Aufzeichnungsdichte eines magnetooptischen Aufzeich nungsmediums hängt von der Größe eines beim Aufzeichnen und Wiedergeben verwendeten Lichtstrahls auf dem magnetoopti schen Aufzeichnungsmedium ab. Unter Verwendung der Auslese schicht 9 wird es möglich, ein Aufzeichnungsbit wiederzuge ben, das kleiner als die Größe des Lichtstrahls ist.

Beim Wiedergabeprozeß wird, wie dies durch Fig. 10 veran schaulicht ist, ein Wiedergabelichtstrahl 11 durch eine kon vergierende Linse 10 und das transparente Substrat 1 auf die Ausleseschicht 9 gestrahlt. Hierbei ist angenommen, daß In formation bereits gemäß den Magnetisierungsrichtungen aufge zeichnet ist, wie sie durch die Pfeile in Fig. 10 gekenn zeichnet sind.

Der dem Wiedergabelichtstrahl 11 ausgesetzte Bereich der Ausleseschicht 9 zeigt um das Zentrum desselben herum den höchsten Temperaturanstieg, und daher wird die Temperatur im zentralen Bereich höher als im Randbereich. Dies, weil der Wiedergabelichtstrahl 11 durch die konvergierende Linse 10 bis zur Beugungsgrenze konvergiert wird, wodurch die Licht intensitätsverteilung eine Normalverteilung wird und auch die Temperaturverteilung im Wiedergabebereich auf der magne tooptischen Platte im wesentlichen eine Normalverteilung wird. Wenn dann der Lichtstrahl 11 mit einer Intensität ein gestrahlt wird, die bewirkt, daß die Temperatur im Bereich um das Zentrum die Temperatur T₁, wie in Fig. 5 dargestellt, erreicht oder überschreitet, erreicht die Temperatur im Randbereich den Wert T₁ oder ist kleiner als dieser. Da die Information nur aus Bereichen abgespielt wird, deren Tempe ratur dem Wert T₁ entspricht oder größer ist, wird ein Auf zeichnungsbit wiedergegeben, das kleiner als der Durchmesser des Lichtstrahls 11 ist, wodurch sich eine deutlich erhöhte Aufzeichnungsdichte ergibt.

Genauer gesagt, ändert sich die Magnetisierung in einem Be reich mit einer Temperatur, die dem Wert T₁ entspricht oder höher ist, von in der Ebene liegender Magnetisierung auf rechtwinklige Magnetisierung (von Fig. 6 in Fig. 7 oder 8). Dabei wird die Magnetisierungsrichtung der magnetooptischen Aufzeichnungsschicht 3 durch eine Austauschkopplungskraft zwischen der Ausleseschicht 9 und der magnetooptischen Auf zeichnungsschicht 3 in die Ausleseschicht 9 kopiert. Ande rerseits wird, da die Temperaturen in den Randbereichen um den Bereich herum, der dem Zentrum des Wiedergabelicht strahls 11 entspricht, nicht höher als T₁ sind, die in der Ebene liegende Magnetisierung aufrechterhalten, wie in Fig. 6 dargestellt. Demgemäß wird der polare Kerreffekt für den Lichtstrahl 11 nicht erzeugt, der rechtwinklig auf die Film oberfläche aufgestrahlt wird.

Wie vorstehend beschrieben, erzeugt dann, wenn ein Bereich mit einem Temperaturanstieg eine Änderung von in der Ebene liegender Magnetisierung auf rechtwinklige Magnetisierung zeigt, nur der dem zentralen Bereich des Wiedergabelicht strahls 11 entsprechende Bereich den polaren Kerreffekt. Dann wird in der magnetooptischen Aufzeichnungsschicht 3 aufgezeichnete Information durch das vom vorstehend genann ten Bereich reflektierte Licht wiedergegeben.

Wenn der Wiedergabelichtstrahl 11 so verstellt wird (d. h. durch Verdrehen der magnetooptischen Platte), daß das näch ste Aufzeichnungsbit abgespielt wird, erreicht die Tempera tur des zuvor abgespielten Bereichs den Wert T₁ oder einen kleineren Wert, wodurch sich ein Übergang von rechtwinkliger Magnetisierung auf in der Ebene liegende Magnetisierung zeigt. Der Bereich, dessen Temperatur gefallen ist, erzeugt keinen polaren Kerreffekt mehr. Demgemäß wird Information aus einem Bereich, dessen Temperatur gefallen ist, nicht mehr abgespielt, und es wird verhindert, daß Störsignale durch Signale von benachbarten Bits erzeugt werden.

Wie vorstehend beschrieben, ist es unter Verwendung der Aus leseschicht 9 möglich, Signale wiederzugeben, die mit Abmes sungen aufgezeichnet wurden, die kleiner als der Durchmesser des Lichtstrahls 11 sind. Darüber hinaus ist die Aufzeich nungsdichte erhöht, da benachbart aufgezeichnete Signale den Wiedergabevorgang nicht beeinflussen.

Bei dieser Struktur wird Information in Spuren auf der ma gnetooptischen Aufzeichnungsschicht 3 in den Graben- und den erhabenen Bereichen aufgezeichnet und von dort abgespielt.

Um die Beziehung zwischen der Tiefe des Grabenbereichs und dem Übersprechungspegel zu untersuchen, wurden Gräben mit einer Tiefe von 50, 60, 70, 80 und 90 nm jeweils in Proben ausgebildet. Darüber hinaus wurden zum Untersuchen der Be ziehung zwischen dem Spurabstand und dem Übersprechungspegel Proben mit Spurabständen von 1,2, 1,3 und 1,4 µm herge stellt.

Der Übersprechungspegel wurde unter Verwendung dieser Proben auf die beim Beispiel 1 beschriebene Weise gemessen.

Die Meßergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt. Wie beim vor stehend angegebenen Ausführungsbeispiel zeigen die Ergeb nisse an, daß sich das Übersprechen deutlich verringert, wenn die Spurtiefe, d. h. die Tiefe des Grabenbereichs, un gefähr 80 nm betrifft.

Tabelle 3

Fig. 11 zeigt eine berechnete Kurve, die die Beziehung zwi schen der Spurtiefe und dem Übersprechungspegel repräsen tiert, wie durch eine Simulation ähnlich derjenigen beim Ausführungsbeispiel 1 erhalten. Die berechnete Kurve ent spricht im wesentlichen den durch Δ markierten Meßwerten. Gemäß der Kurve ist das Übersprechen minimal, wenn die Spur tiefe ungefähr 76 nm ist, welcher Wert kleiner als beim Aus führungsbeispiel 1 ist.

Tabelle 4 zeigt den Übersprechungspegel, wenn das Verhältnis des Lichtstrahldurchmessers L zum Spurabstand p variiert wird. Gemäß Tabelle 4 überschreitet der Übersprechungspegel -23 dB nicht, wenn das Verhältnis L/p den Wert 1,33 oder einen kleineren Wert hat. Wenn das Verhältnis L/p kleiner als 0,86 wird, erreicht der Übersprechungspegel den Wert -30 dB oder weniger selbst dann, wenn die Spurtiefe außer halb des vorstehend angegebenen Bereichs liegt, und es ver ringert sich die Wirkung der Erfindung. Wenn das Verhältnis L/p im Bereich 0,6 L/p 1,3 liegt, ist der Überspre chungspegel verringert, wie oben angegeben. Demgemäß ist es möglich, den Spurabstand kleiner als beim Ausführungsbei spiel 1 zu machen.

Wie vorstehend beschrieben, liegt der Übersprechungspegel dann, wenn das Verhältnis L/p kleiner als 0,86 wird, selbst dann auf dem Wert -30 dB oder auf einem kleineren, wenn die Spurtiefe außerhalb des vorstehend angegebenen Bereichs liegt. In diesem Fall ist es erforderlich, den Lichtstrahl durchmesser L zu verringern oder den Spurabstand p zu erhö hen. Jedoch ist eine Verringerung des Lichtstrahldurchmes sers L technisch schwierig, und wenn der Spurabstand p er höht wird, läßt sich keine hohe Aufzeichnungsdichte erzie len.

Gemäß Tabelle 3 beträgt bei der Probe mit einer Spurtiefe von 80 nm selbst dann, wenn der Spurabstand 1,2 µm beträgt, der Übersprechungspegel - 23 dB oder er hat einen kleineren Wert. Daher ist es möglich, Aufzeichnung mit hoher Dichte zu erzielen.

Tabelle 4

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die GdFeCo-Zusammenset zung der Ausleseschicht 9 nicht auf das vorstehend genannte Material Gd_0,26(Fe_0,82Co_0,18)_0,74 begrenzt. Die Auslese schicht 9 muß bei Raumtemperatur im wesentlichen in der Ebene liegende Magnetisierung aufweisen, und sie muß bei darüberliegenden Temperaturen einen Übergang von in der Ebene liegender Magnetisierung auf rechtwinklige Magnetisie rung zeigen. Zusätzlich zu dem bei diesem Ausführungsbei spiel verwendeten GdFeCo sind z. B. GdCo, GdFe, TbFeCo, DyFeCo und HoFeCo geeignete Materialien.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Ausleseschicht 9 und die magnetooptische Aufzeichnungsschicht 3 zwischen die transparenten dielektrischen Schichten 2 und 4 eingebettet. Jedoch ist es möglich, die Reflexionsschicht 5 zwischen der transparenten dielektrischen Schicht 4 und der Überzugs schicht 6 anzubringen oder die transparente dielektrische Schicht 4 durch eine (nicht dargestellte) Abstrahlungs schicht zu ersetzen. Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde für die magnetooptische Aufzeichnungsschicht 3 des magneto optischen Aufzeichnungsmediums ein einlagiger Film verwen det. Jedoch ist es auch möglich, einen Film mit mehrlagiger Struktur zu verwenden, um ein Überschreiben unter Verwendung von Lichtintensitätsmodulation zu ermöglichen.

Bei den vor stehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde eine magnetooptische Platte erläutert. Jedoch ist die Erfin dung nicht nur auf magnetooptische Platten anwendbar, son dern auch auf andere magnetooptische Speicherelemente wie magnetooptische Bänder und magnetooptische Karten.

Die erfindungsgemäße magnetooptische Platte beinhaltet fol gendes: Grabenbereiche, die mindestens auf einer Oberfläche des transparenten Substrats 1 ausgebildet sind, um den Lichtstrahl 11 zu führen; die magnetooptische Aufzeichnungs schicht 3 auf der Oberfläche des transparenten Substrats 1, auf der sich die Grabenbereiche befinden; und erhabene Be reiche, die zwischen den Grabenbereichen ausgebildet sind. Die Breite jedes Grabenbereichs und diejenige jedes erhabe nen Bereichs sind im wesentlichen gleich. Information wird in Spuren in den Grabenbereichen und in Spuren in den erha benen Bereichen aufgezeichnet und von dort abgespielt. Die Tiefe d (Spurtiefe) der Grabenbereiche ist so eingestellt, daß die folgende Bedingung erfüllt ist:

0,13×λ/n d 0 18×λ/n

wobei λ die Wellenlänge des Lichtstrahls 11 ist und n der Brechungsindex des transparenten Substrats 1 ist.

Wenn angenommen wird, daß der Durchmesser des Lichtstrahls im Bereich, in dem seine Intensität den Wert 1/e² erreicht, L ist, wird der Spurabstand p so gewählt, daß die folgende Bedingung erfüllt ist:

0,6 L/p 1,2

Bei dieser Anordnung ist dann, wenn Information von einer Spur von einem Grabenbereich (oder erhabenen Bereich) abge spielt wird, der Pegel des Übersprechens von Spuren in be nachbarten erhabenen Bereichen (oder Grabenbereichen) im Vergleich zum Fall deutlich verringert, bei dem die Tiefe und der Abstand der Spuren die vor stehend genannten Bedin gungen nicht erfüllen. Dadurch kann zufriedenstellende Si gnalqualität selbst dann erreicht werden, wenn die Spurdich te erhöht wird, d. h., wenn die Breite der Graben- und der erhabenen Bereiche kleiner gemacht wird. D. h. , daß eine solche magnetooptische Platte hohe Aufzeichnungsdichte er zielt.

Claims

1. Magnetooptisches Speicherelement mit:

- einem transparenten Substrat (1);
- Gräben, die auf mindestens einer Oberfläche des transpa renten Substrats ausgebildet sind, um einen Lichtstrahl (11) zu führen;
- erhabenen Bereichen, die jeweils zwischen den Gräben aus gebildet sind;
- einer magnetooptische Aufzeichnungsschicht (3), die auf derjenigen Oberfläche des transparenten Substrats ausgebil det ist, auf der sich die Gräben befinden; und
- in den Graben- und erhabenen Bereichen ausgebildeten Spuren zum Aufzeichnen und Wiedergeben von Information;
- wobei die Breite jedes Grabens und jedes erhabenen Be reichs im wesentlichen gleich sind;
dadurch gekennzeichnet, daß die Grabentiefe d so gewählt ist, daß die folgende Bedingung erfüllt ist: 0,13×λ/n d 0,18×λ/nwobei λ die Wellenlänge des Lichtstrahls ist und n der Bre chungsindex des transparenten Substrats ist.

2. Magnetooptisches Speicherelement nach Anspruch 1, bei dem der Spurabstand p wie folgt gewählt ist: 0,6 L/p 1,2,wobei L der Durchmesser eines Bereichs des Lichtstrahls ist, an dessen Rand die Lichtintensität 1/e² der Lichtintensität in der Mitte des Strahls ist.

3. Magnetooptisches Speicherelement nach einem der vor stehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Auslese schicht (9), die zwischen dem transparenten Substrat (1) und der magnetooptischen Aufzeichnungsschicht (3) ausgebildet ist und die bei Raumtemperatur in der Ebene liegende Magne tisierung und bei einem Temperaturanstieg einen Übergang von in der Ebene liegender Magnetisierung auf rechtwinklige Ma gentisierung zeigt.

4. Magnetooptisches Speicherelement nach Anspruch 3, bei dem der Spurabstand p wie folgt gewählt ist: 0,86 L/p 1,33wobei L der Durchmesser eines Bereichs des Lichtstrahls ist, an dessen Rand die Lichtintensität 1/e² der Lichtintensität in der Mitte des Strahls ist.