DE69025395T2

DE69025395T2 - Datenträger

Info

Publication number: DE69025395T2
Application number: DE69025395T
Authority: DE
Inventors: Chien-Jung Lin
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1990-03-26
Filing date: 1990-12-17
Publication date: 1996-09-19
Anticipated expiration: 2010-12-18
Also published as: JPH04221446A; DE69025395D1; EP0448919A2; EP0448919A3; US5731076A; EP0448919B1

Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Datenträger und im einzelnen auf optische Datenträger mit einer Vielzahl dünner Aufzeichnungsschichten.
Bei magneto-optischen Aufzeichnungsplatten können Daten lösahbar gespeichert werden. Das magneto-optische Medium umfaßt typischerweise ein transparentes Substrat, eine erste transparente dielektrische Schicht, eine magneto-optische Aufzeichnungsschicht, eine zweite transparente dielektrische Schicht und eine Reflektorschicht. Ein Laserstrahl wird auf einen Punkt auf dem Medium fokussiert und erwärmt das magneto-optische Material auf eine Temperatur, bei der die magnetische Domäne der Aufzeichnungsschicht verändert wird. Ein Magnetfeld wird in eine von zwei Richtungen geschaltet, um die magnetische Domäne des Punktes entweder nach oben oder nach unten zu orientieren.
Die Platte wird gelesen, indem man einen Niedrigenergie-Laserstrahl auf die magneto-optische Schicht fokussiert. Durch den Kerr-Effekt wird die Polarisationsebene des reflektierten Strahls entweder im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn gedreht, je nachdem, ob der Lichtpunkt eine nach oben oder nach unten ausgerichtete magnetische Orientierung hat. Die Differenz in der Drehung wird erkannt und stellt entweder eine Eins oder eine Null dar.
Bei diesen magneto-optischen Aufzeichnungsplatten nach dem Stand der Technik kam es zu Trägersignal-Rauschverhältnissen von etwa 63 bis 64 dB (30 khz Bandbreite). Das Schreibrauschen des Mediums, das durch die Unregelmäßigkeiten in den übergängen der magnetischen Domänen entsteht, ist der Haupteinschränkungsfaktor bei der Erreichung eines hohen Signal-Rauschverhältnisses. Was gebraucht wird, ist ein Aufzeichnungsmedium mit einem hohen Signal-Rauschverhältnis.
Magneto-optische Aufzeichnungsmedien nach dem Stand der Technik sind bekannt aus EP-A-0.314.51.
Zu diesem Zweck und gemäß der Erfindung umfaßt ein magnetooptisches Aufzeichnungsmedium ein Substrat, eine erste transparente nichtmagnetische Schicht, einen Aufzeichnungsabschnitt, eine zweite transparente nichtmagnetische Schicht und eine Reflektorschicht. Der Aufzeichnungsabschnitt umfaßt eine Vielzahl dünner magneto-optischer Aufzeichnungsschichten, zwischen denen dünne, transparente, nichtmagnetische Trennschichten angeordnet sind. Die mehrfachen magneto-optischen Schichten gleichen die Übergangsschwankungen in der Aufzeichnungsplatte aus. Das Ergebnis ist ein Medium mit einem wesentlich besseren Signal-Rauschverhältnis.
Zum besseren Verständnis der Art und der Vorteile der vorliegenden Erfindung verweisen wir auf die folgende ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen.
Die Erfindung, die in den Ansprüchen im Anhang definiert ist, wird im folgenden ausführlich unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben; es zeigt:
Fig. 1 einen schematischen Querschnitt eines magneto-optischen Auf zeichnungsmediums nach dem Stand der Technik;
Fig. 2 einen schematischen Querschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines magneto-optischen Aufzeichnungsmediums der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 einen schematischen Querschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels des magneto-optischen Aufzeichnungsmediums der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 eine graphische Darstellung der Signalstärke und des Rauschpegels im Verhältnis zur Frequenz für das Medium der Fig. 3;
Fig. 5 einen schematischen Querschnitt des Aufzeichnungsabschnitts der vorliegenden Erfindung mit nicht übereinstimmenden übergängen in den magneto-optischen Schichten.
Fig. ist ein schematischer Querschnitt eines magneto-optischen Mediums nach dem Stand der Technik und wird durch die allgemeine Bezugszahl 10 bezeichnet. Das Medium 10 hat eine transparente Substratschicht 12. Eine transparente dielektrische Schicht 14 liegt unter dem Substrat 12. Eine einzelne magneto-optische Aufzeichnungsschicht 16 liegt unter der dielektrischen Schicht 14. Eine zweite transparente dielektrische Schicht 18 liegt unter der Aufzeichnungsschicht 16. Eine Reflektorschicht 20 liegt unter der dielektrischen Schicht 18. Bei Einsatz des Mediums 10 kann ein Signal- Rauschverhältnis von etwa 63 bis 64 dB mit einer Bandbreite von 30 Kilohertz erreicht werden.
Fig. 2 ist ein schematischer Querschnitt eines Aufzeichnungsmediums der vorliegenden Erfindung und wird durch die allgemeine Bezugszahl 50 bezeichnet. Das Medium 50 hat ein transparentes Substrat 52. Das Substrat 52 kann aus Glas oder transparentem Kunststoff bestehen, beispielsweise Polykarbonat, und hat eine Dicke von etwa 1,2 mm. Das Substrat 52 hat einen Brechungsindex von etwa 1,5.
Eine transparente nichtmagnetische Schicht 54 liegt unter dem Substrat 52. Die Schicht 54 besteht aus einem optisch trans- parenten Material mit geringer Lichtdämpfung. Der Brechungsindex beträgt etwa 1,7 oder mehr. In der Schicht 54 kann eine Reihe von Materialien eingesetzt werden, darunter dielektrische Materialien wie Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid, Zirkoniumoxid oder Terbiumoxid. Die Dicke der Schicht 54 richtet sich nach dem Brechungsindex des in der Schicht 54 verwendeten Materials und der gewünschten optischen Verstärkung.
Der Aufzeichnungsabschnitt 56 liegt unter der Schicht 54. Der Aufzeichnungsabschnitt 56 besteht aus einer Vielzahl dünner magneto-optischer Aufzeichnungsschichten 60, die mit einer Vielzahl von dünnen, nichtmagnetischen, transparenten Trennschichten 62 durchsetzt sind. Bei einer Anzahl N von Aufzeichnungsschichten 60 ist zwischen ihnen eine Anzahl (N-1) von Trennschichten 62 angeordnet.
Die magneto-optischen Aufzeichnungsschichten 60 können aus Seltenerd- und Übergangsmetallegierungen hergestellt sein, beispielsweise Terbium-Eisen-Kobalt. Die Schichten 62 können aus demselben Materialtyp wie die Schicht 54 hergestellt sein. Insgesamt beträgt die Dicke aller Aufzeichnungsschichten 60 im Abschnitt 56 zusammen etwa 15 bis 40 nm (150 bis 400 Angström), was insgesamt etwa derselben Dicke entspricht, wie bei der einfachen Aufzeichnungsschicht nach dem Stand der Technik.
Eine transparente nichtmagnetische Schicht 70 liegt unter dem Abschnitt 56. Die Schicht 70 kann aus demselben Materialtyp hergestellt sein, wie die Schicht 54. Unter der Schicht 70 liegt ein Reflektor 72. Der Reflektor 72 kann aus Aluminium oder Kupfer bestehen. Die Dicke der Schicht 70 kann entsprechend der gewünschten optischen Verstärkung gewählt werden.
Das Medium 50 wird in einem Sputterverfahren hergestellt. Jede Schicht wird in einem separaten Sputterprozeß in Folge auf dem Substrat abgeschieden.
Fig. 3 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels des Aufzeichnungsmediums der vorliegenden Erfindung und ist mit der allgemeinen Bezugszahl 100 bezeichnet. Das Medium 100 hat ein Substrat 102 mit einer Dicke von 1,2 mm und besteht aus Glas. Eine erste, nichtmagnetische, transparente Schicht 104 liegt unter dem Substrat 102. Die Schicht 104 besteht aus Siliziumnitrid und ist etwa 80 nm (800 Angström) dick.
Ein Aufzeichnungsabschnitt 106 liegt unter der Schicht 104. Der Abschnitt 106 besteht aus einem Paar magneto-optischer Schichten 110, zwischen denen eine einzelne transparente, nichtmagnetische Schicht 112 angeordnet ist. Die Schichten 110 sind beide aus Terbium-Eisen-Kobalt hergestellt und jeweils 10 nm (100 Angström) dick. Die Schicht 112 besteht aus Siliziumnitrid und ist 10 nm (100 Angström) dick.
Unter dem Abschnitt 106 liegt eine transparente nichtmagnetische Schicht 120. Die Schicht 120 besteht aus Siliziumnitrid und ist 20 nm (200 Angström) dick. Eine Reflektorschicht 122 liegt unter der Schicht 120 und besteht aus Aluminium. Das Medium 100 wird in einem ähnlichen Sputterverfahren hergestellt, wie das Medium 50.
Fig. 4 zeigt eine graphische Darstellung der Signalstärke und des Rauschens im Verhältnis zur Frequenz beim Lesen des Mediums 100 der Fig. 3. Eine Linie 200 ist der Rauschpegel der Platte vor dem Schreiben. Eine Linie 210 ist das empfangene Signal beim Lesen der Platte. Ein Spitzensignal 212 stellt die aufgezeichneten Daten dar, während die unteren Pegel 214 der Linie 210 ein Hintergrundrauschen darstellen, das beim Lesen auftritt. Man kann sehen, daß ein Trägersignal-Rauschverhältnis (Punkt 212 in Relation zu Pegel 214) von etwa 67 dB erreicht wird. Dieser Wert läßt sich mit einem Signal- Rauschverhältnis nach dem Stand der Technik von höchstens 64 dB vergleichen.
Fig. 5 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Aufzeichnungsabschnitts 300 der vorliegenden Erfindung. Eine Vielzahl magneto-optischer Aufzeichnungsschichten 302 ist mit einer Vielzahl transparenter nichtmagnetischer Schichten 304 durchsetzt. Eine Linie 310 stellt die ideale Position des Übergangs der magnetischen Domäne in Abschnitt 300 dar. Eine Vielzahl von Linien 312 stellt die tatsächlichen Übergangspositionen in Abschnitt 300 dar. Pfeile in den Schichten 302 stellen die Richtung der magnetischen Domäne auf beiden Seiten der Übergänge 312 dar. In diesem Fall haben die Schichten 302 auf der linken Seite eine nach unten gerichtete magnetische Ausrichtung und die Schichten 302 auf der rechten Seite haben eine nach oben gerichtete magnetische Ausrichtung. Die Schichten 304 sind so dick, daß zwischen den Schichten 302 keine Austausch-Wechselbeziehung stattfindet. Das heißt, daß die geschriebenen magnetischen Übergänge in den Aufzeichnungsschichten 302 fast voneinander unabhängig sind.
Die Rücklese-Übergangsschwankungen (das heißt, die Standardabweichung von Rückleseübergängen von dem idealen Durchschnittsübergang) verringern sich gegenüber denen einer einzelnen Schicht um einen Faktor von IN, einfach dadurch, daß man den Durchschnitt der Übergangspositionen von N magnetooptischen Aufzeichnungsschichten bildet, die von dem Lesestrahl erreicht werden können. Das Übergangsrauschen des Mediums reduziert sich um 20 log /N&supmin;(dB). Für N gleich 2 beträgt die erwartete Reduzierung des Schwankungs-Rauschens 3 dB. Dies stimmt mit den tatsächlichen Ergebnissen der Fig. 4 überein, in der N gleich 2, und in der die Verbesserung des Trägersignal-Rauschverhältnisses etwa 3 dB betrug (von 64 dB auf 67 dB).
Das Signal-Rauschverhältnis kann noch weiter verbessert werden, wenn man weitere magneto-optische Schichten hinzufügt. Die einzige Beschränkung ist, daß die Gesamtdicke der magneto-optischen Schichten klein genug sein muß, damit der Lesestrahl voll bis zur untersten magneto-optischen Schicht durchdringen kann. Allgemein ausgedrückt heißt das, daß die Summe der Schichtdicken in den Aufzeichnungsschichten des Aufzeichnungsabschnitts 56 auf etwa derselben Dicke gehalten werden muß, wie die einzelne Aufzeichnungsschicht 16 nach dem Stand der Technik.
Die vorliegende Erfindung erzielt also eine wesentliche Verbesserung des Signal-Rauschverhältnisses. Durch diese Verbesserung kann das Medium mit einer schnelleren Datenübertragungsrate und/oder einer verbesserten Aufzeichnungsdichte eingesetzt werden.

Claims

1. Ein magneto-optisches Aufzeichnungsmedium, folgendes umfassend:

ein im wesentlichen transparentes Substrat (52);

eine erste im wesentlichen transparente nichtmagnetische Schicht (54), die auf dem Substrat gebildet wird;

einen Aufzeichnungsabschnitt (56), der auf der ersten nichtmagnetischen Schicht gebildet wird, wobei der Aufzeichnungsabschnitt eine Vielzahl von N magneto-optischen Datenaufzeichnungsschichten (60) umfaßt, zwischen denen N-1 im wesentlichen transparente nichtmagnetische Trennschichten (62) angeordnet sind;

eine zweite im wesentlichen transparente nichtmagnetische Schicht (70), die auf dem Aufzeichnungsabschnitt gebildet wird; und

ein Reflektor (72), der auf der zweiten nichtmagnetischen Schicht gebildet wird.

2. Ein Medium nach Anspruch 1, bei dem die Gesamtdicke aller genannten Datenaufzeichnungsschichten in dem Aufzeichnungsabschnitt geringer als oder gleich 40 nm (400 Angström) ist.

3. Das Medium nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die Datenaufzeichnungsschichten aus Terbium-Eisen-Kobalt hergestellt sind.

4. Das Medium nach Anspruch 1, bei dem die Trennschicht aus Siliziumnitrid hergestellt ist.

5. Das Medium nach Anspruch 1, bei dem die erste nichtmagnetische Schicht, die Trennschichten und die zweite nichtmagnetische Schicht aus Siliziumnitrid hergestellt sind.

6. Das Medium nach Anspruch 1, bei dem die Trennschicht aus Aluminiumnitrid, Zirkoniumoxid oder Terbiumoxid hergestellt ist.

7. Das Medium nach Anspruch 1, bei dem N=2, wobei jede der beiden Aufzeichnungsschichten und die einzelne Trennschicht 10 nm dick ist.

8. Ein Verfahren zur Herstellung eines magneto-optischen Aufzeichnungsmediums, folgende Schritte umfassend:

Aufsputtern einer ersten im wesentlichen transparenten nichtmagnetischen Schicht auf ein im wesentlichen transparentes Substrat;

Aufsputtern einer ersten Datenaufzeichnungsschicht auf die genannte erste nichtmagnetische Schicht;

Aufsputtern einer zweiten im wesentlichen transparenten nichtmagnetischen Schicht auf die genannte erste Datenaufzeichnungsschicht;

Aufsputtern einer zweiten Datenaufzeichnungsschicht auf die genannte zweite nichtmagnetische Schicht;

Aufsputtern einer dritten im wesentlichen transparenten nichtmagnetischen Schicht auf die genannte zweite Datenaufzeichnungsschicht; und Aufsputtern einer reflektierenden Schicht auf die genannte dritte nichtmagnetische Schicht.