DE69029709T2

DE69029709T2 - Magnetooptischer Aufzeichnungsträger und Vorrichtung

Info

Publication number: DE69029709T2
Application number: DE69029709T
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Fukami; Yoshiyuki Nakaki; Motohisa Taguchi; Takashi Tokunaga; Kazuhiko Tsutsumi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-11-14
Filing date: 1990-11-07
Publication date: 1997-08-07
Anticipated expiration: 2010-11-08
Also published as: EP0428321A3; US5208797A; JPH03156751A; DE69029709D1; EP0428321B1; JP2707769B2; EP0428321A2

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein magnetooptisches Aufzeichnungsverfahren und Medien, die durch optische Modulation überschreibbar sind, und auf Geräte, die ein derartiges Verfahren und derartige Medien verwenden.
In den begleitenden Zeichnungen zeigt Fig. 10 eine Struktur eines magnetooptischen Aufzeichnungsgerätes, wie es bereits durch die vorliegenden Anmelder vorgeschlagen ist, zum Beispiel in EP-Al-0 382 859, welche unter Artikel 54 (3) EPC fällt und für die Frage des erfinderischen Schrittes nicht relevant ist.
In der Zeichnung ist 1 ein magnetooptisches Aufzeichnungsmedium, 2 ist ein Halbleiterlaser, 3 ist ein Strahlenteiler, 4 ist ein Wiedergabegerät und 5 ist eine Erzeugungsvorrichtung für ein externes magnetisches Feld. Die Struktur des magnetooptischen Aufzeichnungsmediums in der Erfindung unserer früheren Anmeldung ist auch in Fig. 11 gezeigt.
Bei dem magnetooptischen Aufzeichnungsmedium, wie es in Fig. 11 gezeigt ist, sind beispielsweise die folgenden Schichten auf einem Substrat durch ein Verfahren wie Zerstäuben gebildet:
Dielektrische Schicht: SiNx 650 Angström
Erste magnetische Schicht: Tb&sub2;&sub2;Fe&sub6;&sub9;Co&sub9; 800 Angström
Zweite magnetische Schicht:Gd&sub8;Dy&sub1;&sub7;Fe&sub6;&sub0;Co&sub1;&sub5; 1500 Angström
Dritte magnetische Schicht: Tb&sub1;&sub6;Fe&sub8;&sub4; 200 Angström
Vierte magnetische Schicht: Tb&sub3;&sub0;Co&sub7;&sub0; 400 Angström
Schutzschicht: SiNx 700 Angström
Benachbarte magnetische Schichten sind hier durch Austauschkräfte gekoppelt. Die erste magnetische Schicht ist die Aufzeichnungsschicht zum Aufzeichnen und Speichern von Informationen. Die zweite magnetische Schicht, dritte magnetische Schicht und vierte magnetische Schicht funktionieren nicht als Informationsmedien, sondern sind zusätzliche Schichten, die ein direktes Überschreiben durch optische Modulation ermöglichen. Die vierte magnetische Schicht ist eine Initialisierungsschicht, deren Subgitter-Magnetisierung sich bei Erwärmung nicht umkehrt aufgrund von Laserbeleuchtung innerhalb des Betriebsbereiches und entgegengesetzt zu dem magnetischen Vorspannungsfeld wirkt. Die dritte magnetische Schicht ist eine Steuerschicht zum Abschirmen der Austauschkraft von der vierten magnetischen Schicht bei hohen Temperaturen.
Als nächstes wird die Arbeitsweise erläutert.

[0] Initialisierungsvorgang

Nach der Bildung der Schichten des magnetooptischen Aufzeichnungsmediums, aus den 2&sup4; Subgitter-Magnetmomentkonfigurationen heraus wird das Aufzeichnungsmedium zuerst und nur einmal in die beiden Magnetisierungszustände, die in Fig. 12 gezeigt sind, gebracht, in welchen die magnetischen Momente der Übergangsmetall(TM)-Subgitter der zweiten magnetischen Schicht, der dritten magnetischen Schicht und der vierten magnetischen Schicht nach unten zeigen. Nach der Aufzeichnung sind diese beiden Zustände die aufgezeichneten Zustände. Im Umriß dargestellte Pfeile in den Zeichnungen zeigen nachfolgend die Magnetisierung an, in diesen oder allein erscheinende Pfeile zeigen das magnetische Moment des Übergangsmetall-Subgitters an, gestrichelte Linien zeigen den Zustand an, in welchem eine magnetische Wand zwischen magnetischen Schichten existiert, und eine kurze horizontale Linie zeigt den Zustand an, in welchem die Ferromagnetisierung verloren ist aufgrund einer Erwärmung über die Curie- Temperatur.
Das magnetische Vorspannungsfeld Hb wird so erzeugt, daß in der Nähe der Curie-Temperatur der zweiten magnetischen Schicht die Subgitter-Magnetisierungsrichtung der zweiten magnetischen Schicht, die sich unter dem Einfluß des magnetischen Vorspannungsfeldes ergibt, entgegengesetzt zur Subgitter-Magnetisierung der vierten magnetischen Schicht ist. Wenn die Magnetisierung der vierten magnetischen Schicht nach unten orientiert ist und die vierte magnetische Schicht aus einem Material gebildet ist, welches eine Kompensationstemperatur unterhalb seiner Curie-Temperatur hat, dann wird das magnetische Vorspannungsfeld aufwärts erzeugt wie in dem illustrierten Beispiel. Wenn die Magnetisierung der vierten Schicht nach unten orientiert ist und die vierte magnetische Schicht aus einem Material gebildet ist, das nicht eine Kompensationstemperatur unterhalb seiner Curie-Temperatur hat, dann wird das magnetische Vorspannungsfeld Hb nach unten erzeugt.
Wenn dies nicht ausdrücklich anderweits festgestellt ist, bezeichnet nachfolgend das Wort Magnetisierung die Magnetisierung des Übergangsmetall-Subgitters.

(1) Niedrigtemperaturbetrieb

Wenn das Laserausgangssignal höher als bei der Wiedergabe angehoben wird und die magnetischen Schichten in dem Brennpunkt in die Nähe der Curie-Temperatur der ersten magnetischen Schicht erwärmt werden, wie in Fig. 13 gezeigt ist, dann bleibt die Subgitter- Magnetisierungsrichtung der zweiten magnetischen Schicht unverändert, und die Subgitter-Magnetisierung der zweiten magnetischen Schicht wird zu der ersten magnetischen Schicht übertragen, so daß die erste magnetische Schicht in der Abwärtsrichtung magnetisiert wird.
Die dritte magnetische Schicht und die vierte magnetische Schicht spielen bei diesem Vorgang keine besondere Rolle, und selbst wenn die Magnetisierung der dritten magnetischen Schicht verloren ist, wird sie wieder in derselben Richtung magnetisiert durch die Austauschkopplung mit der vierten magnetischen Schicht, welche den anfänglichen "0"-Zustand ergibt.

(2) Hochtemperaturbetrieb

Wenn die Temperatur in die Nähe der Curie-Temperatur der zweiten magnetischen Schicht angehoben wird, wie in Fig. 14 gezeigt ist, werden die erste magnetische Schicht und die dritte magnetische Schicht entmagnetisiert, aber die Magnetisierungsrichtung der vierten magnetischen Schicht ändert sich nicht. Die zweite magnetische Schicht empfängt keine Austauschkräfte von der ersten magnetischen Schicht und der dritten magnetischen Schicht, sondern wird von dem externen magnetischen Feld in der Aufwärtsrichtung magnetisiert.
Wenn die Temperatur unter die Curie-Temperatur der ersten magnetischen Schicht fällt, wird die Subgitter-Magnetisierung der zweiten magnetischen Schicht auf die erste magnetische Schicht übertragen und die erste magnetische Schicht wird in der Aufwärtsrichtung magnetisiert.
Wenn die Temperatur unter die Curie-Temperatur der dritten magnetischen Schicht fällt, richtet sich die Subgitter-Magnetisierung der dritten magnetischen Schicht mit der Subgitter-Magnetisierung der vierten magnetischen Schicht in der Abwärtsrichtung aus, dann fällt die Temperatur weiter und die Subgitter-Magnetisierung der zweiten magnetischen Schicht richtet sich mit der Subgitter-Magnetisierung der vierten magnetischen Schicht über die dritte magnetische Schicht in der Abwärtsrichtung aus, wodurch der an fängliche "1"-Zustand gegeben wird.
Auf diese Weise ist ein optisch moduliertes direktes Überschreiben möglich durch Modulieren nur der Laserlichtintensität.
Ein ähnliches Aufzeichnungsmedium und -system ist offenbart in EP-A3-0 258 978 und EP-A-0 382 859, welche ein Stand der Technik gemäß Artikel 54(3) EPC ist.
obgleich wie vorstehend strukturierte magnetooptische Aufzeichnungsmedien nach dem Stand der Technik ein direktes überschreiben ermöglichen, ist die Erzeugungsvorrichtung für das externe magnetische Feld ein Hindernis für die weitere Verringerung der Größe des magnetooptischen Aufzeichnungsgerätes.
Ein anderes Problem besteht darin, daß die Erzeugungsvorrichtung für das externe magnetische Feld auf der dem optischen Kopf gegenüberliegenden Seite des magnetooptischen Aufzeichnungsmediums angeordnet ist. Wenn doppelseitige Medien verwendet werden, ist es nicht möglich, den optischen Kopf auf der entgegengesetzten Seite des magnetooptischen Aufzeichnungsmediums anzuordnen.
Demgemäß sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum magnetooptischen Aufzeichnen von Informationsbit auf einem Medium vor, welches aufweist:
eine erste magnetische Schicht mit senkrechter magnetischer Anisotropie;
eine auf dieser ersten magnetischen Schicht angeordnete zweite magnetische Schicht, die mit der ersten magnetischen Schicht durch eine Austauschkraft gekoppelt ist;
eine auf dieser zweiten magnetischen Schicht angeordnete dritte magnetische Schicht, die mit der zweiten magnetischen Schicht durch eine Austauschkraft gekoppelt ist; und
eine auf dieser dritten magnetischen Schicht angeordnete vierte magnetische Schicht, die mit der dritten magnetischen Schicht durch eine Austauschkraft gekoppelt ist;
wobei die Curie-Temperatur der Schichten des magnetooptischen Aufzeichnungsmediums genügen:
Tc4 > Tc1,
Tc4 > Tc3,
Tc2 > Tc1,
Tc2 > Tc3, und
die Magnetisierung der ersten magnetischen Schicht durch magnetische Umkehrung der zweiten magnetischen Schicht bei der Abkühlung von unter Tc1 auf Raumtemperatur nicht umgekehrt wird, und worin die Subgitter-Magnetisierungsrichtungen der zweiten magnetischen Schicht, der dritten magnetischen Schicht und der vierten magnetischen Schicht in eine erste, zweite bzw. dritte vorbestimmte Richtung bei Raumtemperatur ausgerichtet werden, wobei die vorbestimmten Richtungen jeweils entweder die Aufwärtsrichtung oder die Abwärtsrichtung sind,
welches Verfahren die Schritte aufweist:
(1) Richten eines Laserstrahls auf das Medium, wobei der Laserstrahl modulierbar ist zum Erwärmen des magnetooptischen Aufzeichnungsmediums auf zumindest zwei Werte gemäß der aufzuzeichnenden binären Information;
(2) Erwärmen eines Bereichs des magnetooptischen Aufzeichnungsmediums auf den höheren der beiden Werte, wodurch die Magnetisierung in dem erwärmten Bereich geschwächt wird und als ein Ergebnis eines magnetischen Feldes entgegengesetzt zu der Nettomagnetisierungsrichtung der umgebenden Bereiche hierdurch in dem erwärmten Bereich erzeugt wird;
(3) Magnetisieren der zweiten magnetischen Schicht derart, daß die Subgitter-Magnetisierungsrichtung der zweiten Schicht in der Richtung entgegengesetzt zur ersten vorbestimmten Richtung ist, auf das anfängliche Kühlen des Erwärmungsbereichs;
(4) Kühlen des magnetooptischen Aufzeichnungsmediums auf Raumtemperatur, während welchen Vorgangs die erste Schicht durch Austauschkopplung mit der zweiten Schicht magnetisiert wird, unterhalb Tc3 die dritte Schicht durch Austauschkopplung mit der vierten Schicht magnetisiert wird, und nachfolgend die Subgitter-Magnetisierungsrichtung der zweiten Schicht durch Austauschkopplung mit der dritten Schicht umgekehrt wird ohne Umkehrung der Magnetisierung der ersten Schicht, wodurch bei Raumtemperatur die Subgitter-Magnetisierungsrichtungen der zweiten, dritten und vierten Schicht mit der ersten, zweiten bzw. dritten vorbestimmten Richtung wieder ausgerichtet werden,
worin die Magnetisierung der zweiten Schicht im Schritt (3) durch das im Schritt (2) erzeugte entgegengesetzte magnetische Feld erfolgt.
Die Erfindung sieht auch ein magnetooptisches Aufzeichnungssystem zum Aufzeichnen von Informationsbits in Aufwärts- und Abwärtsmagnetisierungen auf einer Aufzeichnungsschicht eines magnetooptischen Aufzeichnungsmediums vor, welches System aufweist:
eine erste magnetische Schicht mit senkrechter magnetischer Anisotropie;
eine auf dieser ersten magnetischen Schicht angeordnete zweite magnetische Schicht, die mit der ersten magnetischen Schicht durch eine Austauschkraft gekoppelt ist;
eine auf dieser zweiten magnetischen Schicht angeordnete dritte magnetische Schicht, die mit der zweiten magnetischen Schicht durch eine Austauschkraft gekoppelt ist; und
eine auf dieser dritten magnetischen Schicht angeordnete vierte magnetische Schicht, die mit der dritten magnetischen Schicht durch eine Austauschkraft gekoppelt ist;
wobei die Curie-Temperatur der Schichten des magnetooptischen Aufzeichnungsmediums genügt:
Tc4 > Tc1,
Tc4 > Tc3,
Tc2 > Tc1,
Tc2 > Tc3, und
die Magnetisierung der ersten magnetischen Schicht nicht umgekehrt wird durch magnetische Umkehrung der zweiten magnetischen Schicht durch Abkühlung von un terhalb Tc1 auf Raumtemperatur, und worin die Subgitter-Magnetisierungsrichtungen der zweiten magnetischen Schicht, der dritten magnetischen Schicht und der vierten magnetischen Schicht bei Raumtemperatur in einer ersten, zweiten bzw. dritten vorbestimmten Richtung ausgerichtet sind, welche vorbestimmten Richtungen jeweils entweder die Aufwärtsrichtung oder die Abwärtsrichtung sind;
wobei das System weiterhin Mittel zum Richten eines Laserstrahls auf das Medium aufweist;
Mittel zum Modulieren des Strahls für die Erwärmung des magnetooptischen Aufzeichnungsmediums auf wenigstens zwei Werte entsprechend der aufzuzeichnenden binären Information; und
wobei das System geeignet ist, das obige Verfahren auszuführen, wenn Informationsbits entweder in der Aufwärts- oder in der Abwärts-Magnetisierungsrichtung der ersten Schicht aufgezeichnet werden.
Die zweite magnetische Schicht weist vorzugsweise eine Schicht aus magnetischem Material auf, welches eine Kompensationstemperatur unterhalb seiner Curie- Temperatur hat, und die vierte magnetische Schicht weist vorzugsweise eine Schicht aus magnetischem Material auf, dessen in derselben Richtung wie die Übergangsmetall-Subgitter-Magnetisierung bestehende Magnetisierung herabgesetzt wird, wenn die Temperatur ansteigt.
Die zweite magnetische Schicht weist vorzugsweise eine Schicht aus magnetischem Material auf, dessen Seltene Erden (RE)-Subgitter-Magnetisierung bei Raumtemperatur vorherrschend ist und daß keine Kompensationstemperatur hat, und die vierte magnetische Schicht ist vorzugsweise aus einem magnetischen Material gebildet, dessen in derselben Richtung wie die Seltene Erden-Subgitter-Magnetisierung bestehende Magnetisierung herabgesetzt wird, wenn die Temperatur ansteigt.
Die Erfindung sieht weiterhin ein magnetooptisches Aufzeichnungsmedium vor für die Verwendung mit dem obigen Verfahren und/oder dem obigen System, worin die erste, zweite, dritte und vierte magnetische Schicht eine Zusammensetzung und Dicke im wesentlichen entsprechend irgendeinem der in der folgenden Tabelle wiedergegebenen Medien 1 bis 6 aufweisen:
Ähnliche Medien sind beschrieben in den parallelen Anmeldungen EP 90 12 1472.6, veröffentlicht als EP-A-0 428 946, und EP 90 31 1320.7, veröffentlicht als EP-A-0 428 271.
Es ist vorteilhaft, wenn das magnetooptische Aufzeichnungsmedium haftend mit einem optischen Festspeicher-Aufzeichnungsmedium oder einem optischen Einmalschreib-Aufzeichnungsmedium verbunden ist, um hierdurch ein zusammengesetztes Aufzeichnungsmedium zu bilden.
Somit betrifft die Erfindung ein magnetooptisches Aufzeichnungssystem zum Aufzeichnen von Informationen mit Bits, die eine Aufwärtsmagnetisierung und eine Abwärtsmagnetisierung auf einer Aufzeichnungsschicht eines magnetooptischen Aufzeichnungsmediums haben, das vier magnetische Schichten mit gegenseitiger Austauschkopplung aufweist. Ein auf das Medium gerichteter Laserstrahl ist moduliert, um das magnetooptische Aufzeichnungsmedium auf zwei Werte für ein "Hoch"- Schreiben und für ein "Niedrig"-Schreiben zu erwärmen. Während des "Hoch"-Schreibens verlieren die erste bis dritte Schicht ihre Magnetisierung, da ihre Curie-Temperaturen überschritten werden, und beim Abkühlen wird die zweite Schicht magnetisiert durch ein magnetisches Streufeld, das hauptsächlich aus dem magnetischen Feld von der vierten Schicht besteht. Die Magnetisierung der zweiten Schicht wird durch Austauschkopplung zu der ersten Schicht übertragen, wenn die erste Schicht unter ihre Curie-Temperatur abkühlt. Nach dieser Übertragung auf die erste Schicht wird die Magnetisierung der zweiten Schicht umgekehrt aufgrund von Austauschkopplung von der vierten Schicht durch die dritte Schicht, zu welcher die Magnetisierung der vierten Schicht übertragen wird, wenn die dritte Schicht unter ihre Curie-Temperatur abkühlt. Die Richtung der Magnetisierung der zweiten Schicht wie bestimmt durch die Austauschkopplung ist entgegengesetzt zu der Richtung der Magnetisierung wie bestimmt durch das magnetische Streufeld. Selbst wenn die Magnetisierung der zweiten Schicht umgekehrt wird, wird die erste Schicht aufgrund ihrer hohen Koerzitivkraft nicht umgekehrt. Somit erhält die erste Schicht eine Magnetisierung in einer ersten Richtung. Während des "Niedrig"-Schreibens verlieren die erste und die dritte Schicht ihre Magnetierung, da ihre Curie-Temperaturen überschritten werden, aber die zweite Schicht verliert ihre Magnetisierung nicht, und ihre Magnetisierung wird zurückbehalten und zu der ersten Schicht übertragen, wenn die erste Schicht abkühlt, so daß die ersten Schicht eine Magnetisierung in der zweiten Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung erlangt.
Somit ist ein direktes Überschreiben möglich durch binäre Modulation der Emissionsintensität des Aufzeichnungslaserstrahls, ohne daß eine Erzeugungsvorrichtung für ein externes magnetisches Feld vorgesehen ist.
Die Erfindung weiterhin beschrieben anhand eines nicht beschränkenden Beispiels mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, in welchen:
Fig. 1 eine strukturelle Zeichnung ist, die ein Ausführungsbeispiel des erfundenen magnetooptischen Scheibenmediums illustriert.
Fig. 2A eine erläuternde Zeichnung ist, die den Niedrigtemperatur-Aufzeichnungsvorgang illustriert.
Fig. 2B eine erläuternde Zeichnung ist, die den Hochtemperatur-Aufzeichnungsvorgang illustriert.
Fig. 3 eine erläuternde Zeichnung ist, die die Magnetisierungsverteilung der vierten magnetischen Schicht illustriert.
Fign. 4
bis 10 strukturelle Zeichnungen von magnetooptischen Aufzeichnungsgeräten gemäß den Ausführungsbeispielen nach der Erfindung sind.
Fig. 11 eine strukturelle Zeichnung ist, die ein bekanntes magnetooptisches Scheibenmedium illustriert.
Fig. 12 eine erklärende Zeichnung zur Erläuterung der Initialisierung ist.
Fig. 13 eine erläuternde Zeichnung ist, die den Niedrigtemperatur-Aufzeichnungvorgang illustriert.
Fig. 14 eine erläuternde Zeichnung ist, die den Hochtemperatur-Aufzeichnungsvorgang illustriert.

Ausführungsbeispiel 1

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines magnetooptischen Aufzeichnungsmedium nach einem ersten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung, welches identisch ist mit dem Beispiel nach dem Stand der Technik mit Ausnahme der vierten magnetischen Schicht, und welches ähnliche Funktionen hat, die durch Austauschkräfte für den Niedrigtemperaturvorgang bewirkt werden.
Das Aufzeichnungsmedium umfaßt zum Beispiel die folgenden Schichten, die auf einem Glassubstrat durch einen Vorgang wie Zerstäuben gebildet sind.
Dielektrische Schicht: SiNx 650 Angström
Erste magnetische Schicht: Tb&sub2;&sub2;Fe&sub6;&sub9;Co&sub9; 800 Angström
Zweite magnetische Schicht:Gd&sub8;Dy&sub1;&sub7;Fe&sub6;&sub0;Co&sub1;&sub5; 1500 Angström
Dritte magnetische Schicht: Tb&sub1;&sub6;Fe&sub8;&sub4; 200 Angström
Vierte magnetische Schicht: Tb&sub2;&sub0;Co&sub8;&sub0; 800 Angström
Schutzschicht: SiNx 700 Angström
Benachbarte magnetische Schichten sind hier durch Austauschkräfte gekoppelt. In dem betrachteten Ausführungsbeispiel sind die erste, dritte und vierte magnetische Schicht TM reich, während die zweite magnetische Schicht RE reich ist unterhalb ihrer Kompensationstemperatur, welche eng bei Tc1 ist, aber TM-reich oberhalb der Kompensationstemperatur ist. Die vierte magnetische Schicht ist eine Orientierungsschicht, welche, wenn sie erwärmt ist, ein magnetisches Streufeld erzeugt, welches auf die zweite magnetische Schicht in einer Richtung entgegengesetzt zu der Richtung wirkt, in welcher die Austauschkraft von der vierten magnetischen Schicht wirkt.
Als nächstes wird die Arbeitsweise beschrieben.

[0] Initialisierungsvorgang

Der Initialisierungsvorgang nach der Bildung der Schichten des magnetooptischen Aufzeichnungsmediums ist derselbe wie beim Beispiel nach dem Stand der Technik.

[1] Niedrigtemperaturbetrieb

Der Niedrigtemperaturbetrieb ist wie in Fig. 2A gezeigt und grundsätzlich derselbe wie beim Beispiel nach dem Stand der Technik.

[2] Hochtemperaturbetrieb

Wenn die Temperatur in die Nähe der Curie-Temperatur der zweiten magnetischen Schicht angehoben wird, wie in Fig. 2B gezeigt ist, werden die erste magnetische Schicht und die dritte magnetische Schicht entmagnetisiert, aber die Magnetisierungsrichtung der vierten magnetischen Schicht ändert sich nicht. Die zweite magnetische Schicht empfängt keine Austauschkräfte von der ersten magnetischen Schicht und der dritten magnetischen Schicht, aber wird durch ein magnetisches Streufeld in der Aufwärtsrichtung magnetisiert, das hauptsächlich aus einer magnetostatischen Kopplung mit der vierten magnetischen Schicht besteht. Ein anderer Beitrag zu dem magnetischen Streufeld, welches auf die zweite magnetische Schicht wirkt, ergibt sich aus einem magnetischen Leckfluß von den benachbarten Bereichen derselben zweiten magnetischen Schicht. Es ist auch möglich, das aus dem optischen Kopf entweichende magnetische Feld zu benutzen, insbesondere aus den Spulen zum Antrieb einer Objektivlinse zum Fokussieren und Spurnachführen. Es ist vorteilhaft, wenn das aus dem optischen Kopf entweichende magnetische Feld in derselben Richtung ist wie die magnetostatische Kopplungskraft von der vierten magnetischen Schicht.
Wenn die Temperatur unter die Curie-Temperatur der ersten magnetischen Schicht fällt, wird die Subgitter-Magnetisierung der zweiten magnetischen Schicht auf die erste magnetische Schicht übertragen und die erste magnetische Schicht wird in der Aufwärtsrichtung magnetisiert.
Wenn die Temperatur unter die Curie-Temperatur der dritten magnetischen Schicht fällt, wird die Subgitter-Magnetisierung der dritten magnetischen Schicht mit der vierten magnetischen Schicht in der Abwärtsrichtung ausgerichtet, und wenn die Temperatur weiter fällt, wird die Subgitter-Magnetisierung der zweiten magnetischen Schicht mit der Subgitter-Magnetisierung der vierten magnetischen Schicht über die dritte magnetische Schicht in der Abwärtsrichtung ausgerichtet, wodurch der anfängliche "1"-Zustand gegeben wird.
Ein Merkmal dieser Erfindung besteht darin, daß sie Verwendung von der magnetostatischen Kopplung mit der vierten magnetischen Schicht macht. Bei einem magnetooptischen Aufzeichnungsmedium, das im Hochtemperaturbetrieb lokal erwärmt wird, ist die Magnetisierungsverteilung der vierten magnetischen Schicht wie in Fig. 3, wodurch tatsächlich ein aufwärts orientiertes magnetisches Feld geschaffen wird. Somit wird kein externes magnetisches Feld benötigt, da seine Funktion durch die Orientierungsschicht erfüllt wird.
Auf diese Weise ist ein optisch moduliertes direktes Überschreiben möglich durch Modulieren nur der Laserlichtintensität. Bei magnetooptischen Aufzeichnungsmedien mit der vorerwähnten dielektrischen Schicht, den magnetischen Schichten und der Schutzschicht auf einem Substrat mit Nuten im Abstand von 1,6 µm Intervallen, wurde ein CN-Verhältnis von 45 dB mit keinem verbleibenden ungelöschten Signal erhalten durch Schreiben eines Signals mit einer 0,76 µm-Bitlänge auf einem Signal mit 2 µm-Bitlänge bei einer linearen Geschwindigkeit von 11 m/s mit einer Spitzenlaserleistung von 13 mW und einer unteren Leistung von 5 mW.

Ausführungsbeispiele 2 bis 6

Die Tabellen 1 und 2 zeigen Ausführungsbeispiele 2 bis 6. Unter Verwendung eines Vierelementen-RF-Magnetronzerstäubungsapparates werden ein Fe-Ziel mit Tb und Co-Chips, ein Fe-Ziel mit Gd und Co-Chips, ein Fe-Ziel mit Tb-Chips und ein Co-Ziel mit Tb-Chips plaziert und in die Kammer des Apparates ein Glassubstrat von 1,2 mm Dicke und 86 mm Durchmesser gesetzt, welches mit Nuten mit einer 1,6 µm-Teilung versehen ist.
Nach Evakuieren der Kammer des Apparates auf ein Vakuum von 8 x 10&supmin;&sup7; Torr oder weniger wird Ar-Gas bei 3m Torr eingeführt und eine Zerstäubung wird durchgeführt mit einer Niederschlagsrate von im wesentlichen 100 Angström pro Minute. Dies schafft eine erste magnetische Schicht von TbFeCo mit 800 Angström Dicke auf dem Substrat. Als nächstes werden eine zweite magnetische Schicht aus GdDyFeCo mit 1500 Angström Dicke, eine dritte magnetische Schicht aus TbFe mit 100 Angström Dicke und eine vierte magnetische Schicht aus TbCo mit 400 Angström Dicke auf ähnliche Weise geschaffen, wobei die Vakuumbedingung während der ganzen Zeit aufrechterhalten wird. Jede der magnetischen Schichten ist eine senkrecht magnetisierte Schicht und benachbarte Schichten sind durch eine Austauschkraft gekoppelt. Die untere Tabelle zeigt die Aufzeichnungs- und Wiedergabecharakteristiken eines Signals von 0,76 µm-Bitlänge auf einem Signal von 2 µm-Bitlänge an unter linearen Geschwindigkeitsbedingungen von 11 m/s für verschiedene Anzahlen von Chips auf den Zielen und für verschiedene Zerstäubungszeiten. Ein direktes Überschreiben wurde in diesem Fall bestätigt wobei kein bleibendes ungelöschtes Signal beobachtet wurde. Tabelle 1 Tabelle 2
Jede der magnetischen Schichten kann hier selbst mehrere Subschichten aufweisen: beispielsweise kann, bevor die erste magnetische Schicht gebildet wird, eine austauschgekoppelte magnetische Schicht mit einer großen magnetooptischen Wirkung vorgesehen sein. Eine Verbesserung hinsichtlich der CNR um 1 dB wurde beobachtet, wenn die folgenden Schichten auf einem Glassubstrat durch ein Verfahren wie Zerstäuben gebildet wurden;
Dielektrische Schicht: SiNx 650 Angström
Wiedergabeschicht: Tb&sub1;&sub5;Fe&sub7;&sub0;Co&sub1;&sub5; 100 Angström
Erste magnetische Schicht: Tb&sub2;&sub2;Fe&sub6;&sub9;Co&sub9; 800 Angström
Zweite magnetische Schicht: Gd&sub8;Dy&sub1;&sub7;Fe&sub6;&sub0;Co15 1500 Angström
Dritte magnetische Schicht: Tb&sub1;&sub6;Fe&sub8;&sub4; 200 Angström
Vierte magnetische Schicht: Tb&sub2;&sub0;Co&sub8;&sub0; 800 Angström
Schutzschicht: SiNx 700 Angström
Magnetische Schichten, dielektrische Schichten, Oxidschichten und dergleichen können auch zwischen den magnetischen Schichten geschaffen werden, um die Austauschkräfte zu steuern. Die magnetischen Schichten können auch ferrimagnetische Materialien wie GdFe, GdTbFeCo, TbDyFeCo, NdDyFeCo, DyCo, TbHoFeCo und DyHoCo aufweisen.

Ausführungsbeispiel 7

Zwei einseitige Medien wurden haftend durch ein Zweikomponentenharz auf Epoxydbasis verbunden. Wenn magnetooptische Aufzeichnungsmedien nach dem ersten Ausführungsbeispiel miteinander verbunden wurden, zum Beispiel in einem magnetooptischen Aufzeichnungsmedium mit einer Schutzschicht, wurde ein CN-Verhältnis von 45 dB ohne bleibendes ungelöschtes Signal erhalten durch optische Modulation eines 0,76 µm-Bitlängensignals auf einem 2 µm-Bitlängensignal bei einer linearen Geschwindigkeit von 11 m/s mit einer Spitzenlaserleistung von 14 mW und einer unteren Laserleistung von 5 mW. Eine Adhäsion kann auch erreicht werden mit einem thermoplastischen Harz, einem wärmehärtenden Harz oder dergleichen, und was verbunden wird, kann eine optische Festwertscheibe, eine einmal beschreibbare optische Scheibe oder dergleichen sein. Die Medien können auch eine andere Gestalt als die Scheibenform haben: zum Beispiel können sie eine Kartenform oder dergleichen haben.

Ausführungsbeispiel 8

Fig. 4 zeigt eine strukturelle Zeichnung eines magnetooptischen Aufzeichnungsgerätes. In der Zeichnung ist 1 ein magnetooptisches Aufzeichnungsmedium, 2 ist ein Halbleiterlaser, 3 ist ein polarisierender Strahlenteiler und 4 ist ein Wiedergabegerät. Der Halbleiterlaser ist geeignet für eine binäre Modulation der Strahlintensität des Aufzeichnungslaserstrahls entsprechend der aufzuzeichnenden Information mit einem Ausgangssignal, das die Strahlstrahlintensität während der Wiedergabe überschreitet. Das magnetooptische Aufzeichnungsmedium ist in der Form einer Scheibe mit Aufzeichnungsspuren 1a in Spiral- oder Kreisform, und es wird durch einen Motor 6 um seine Achse gedreht, so daß die Scheibe relativ zum Laserstrahl bewegt wird. Bei Verwendung des magnetooptischen Aufzeichnungsmediums nach dem ersten Aufzeichnungsbeispiel wurde ein CN-Verhältnis von 45 dB mit keinem verbleibenden ungelöschten Signal erhalten durch optische Modulation eines 0,76 µm-Bitlängensignals auf einem 2 µm-Bitlängensignal bei einer linearen Geschwindigkeit von 11 m/s mit einer Spitzenlaserleistung von 13 mW und einer unteren Laserleistusng von 5 mW.

Ausführungsbeispiel 9

Fig. 5 zeigt eine strukturelle Zeichnung eines magnetooptischen Aufzeichnungsgerätes. In der Zeichnung ist 1 ein magnetooptisches Aufzeichnungsmedium, 2 ist ein Halbleiterlaser, 3 ist ein Strahlenteiler und 4 ist ein Wiedergabegerät. Der von dem Halbleiterlaser emittierte Laserstrahl kann in einem Impulsmuster erzeugt werden, das für einen Hochtemperaturbetrieb geeignet ist und einen Impulszug der zwanzigfachen maximalen Frequenz der aufgezeichneten Information aufweist, und in einem für einen Niedrigtemperaturbetrieb geeigneten Impulsmuster, das einen Impulszug mit der zehnfachen maximalen Frequenz der aufgezeichneten Information aufweist. Identische Werte wurden für die jeweiligen zusammensetzenden Impulse zu dieser Zeit verwendet. Bei Verwendung des magnetooptischen Aufzeichnungsmediums nach dem ersten Ausführungsbeispiel war ein Überschreiben ohne bleibendes ungelöschtes Signal möglich durch optische Modulation eines 0,76 µm-Bitlängensignals auf einem 2 µm-Bitlängensignal bei einer linearen Geschwindigkeit von 11 m/s mit einer Spitzenlaserleistung von 15 mW.

Ausführungsbeispiel 10

Fig. 6 zeigt eine strukturelle Zeichnung eines magnetooptischen Aufzeichnungsgerätes. In der Zeichnung ist 1 ein magnetooptisches Aufzeichnungsmedium, 2-1 und 2-2 sind Halbleiterlaser, 3 ist ein polarisierender Strahlenteiler, 4 ist ein Wiedergabegerät und 5 ist ein Strahlenteiler. Die Halbleiterlaser 2-1 und 2-2 haben eine Wellenlänge von 830 nm und eine ständige maximale Ausgangsleistung von 16 mW und sind auf benachbarte Positionen auf dem magnetooptischen Aufzeichnungsmedium fokussierst. Einer der Laser erzeugt ein konstantes Laserausgangssignal, das für einen Niedrigtemperaturbetrieb geeignet ist, während der Laser ein Laserausgangssignal erzeugt, welches die für einen Hochtemperaturbetrieb erforderliche Temperatur nur für die Information "1" erreicht. In diesem Fall war ein direktes Überschreiben möglich bei Verwendung des magnetooptischen Aufzeichnungsmediums nach Ausführungsbeispiel 1, wobei das maximale Laserausgangssignal auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums um 3 mW auf 10 mW reduziert wurde.

Ausführungsbeispiel 11

Fig. 7 zeigt eine strukturelle Zeichnung eines magnetooptischen Aufzeichnungsgerätes. In der Zeichnung ist 1 ein magnetooptisches Aufzeichnungsmedium, 2-1 und 2-2 sind Halbleiterlaser, 3 ist ein polarisierender Strahlenteiler, 4 ist ein Wiedergabegerät und 5 ist ein Strahlenteiler. Der Halbleiterlaser 2-1 dient zum Aufzeichnen und hat eine Wellenlänge von 830 nm und eine maximale ständige Ausgangsleistung von 20 mW, während 2-2 zur Wiedergabe dient und eine Wellenlänge von 780 nm sowie eine maximale ständige Ausgangsleistung von 4 mW hat, geeignet zur Spurnachführung des Laserpunktes von 2-1 und eine Verifizierung gleichzeitig mit dem Überschreiben ermöglichend. Auf diese Weise wurden Datenübertragungsgeschwindigkeiten während der Aufzeichnung im wesentlich gleich denen während der Wiedergabe gemacht.

Ausführungsbeispiel 12

Fig. 8 zeigt eine strukturelle Zeichnung eines magnetooptischen Aufzeichnungsgerätes. In der Zeichnung ist 1 ein magnetooptisches Aufzeichnungsmedium, 2-1 und 2-2 sind identische Halbleiterlaser mit einer Wellenlänge von 830 nm und einer maximalen ständige Ausgangsleistung von 20 mW, 3 ist ein polarisierender Strahlenteiler, 4 ist ein Wiedergabegerät und 5 ist ein Strahlenteiler. Die Laserstrahlen werden auf benachbarte Spuren auf dem magnetooptischen Aufzeichnungsmedium fokussiert und sind für gleichzeitige Aufzeichnung geeignet.
Hier wird das magnetooptische Aufzeichnungsmedium bewegt, aber es können auch die Laser in einem Feld oder einer Matrix angeordnet sein für eine Aufzeichnung und Wiedergabe ohne Bewegung des magnetooptischen Aufzeichnungsmediums.
Es ist auch möglich, in den optischen Pfad ein optisches Element wie einen Flüssigkristall einzufügen, dessen Durchlässigkeit räumlich geändert werden kann.

Ausführungsbeispiel 13

Fig.9 zeigt eine strukturelle Zeichnung eines magnetooptischen Aufzeichnungsgerätes. In der Zeichnung ist 1 ein magnetooptisches Medium, 2-1 und 2-2 sind Halbleiterlaser, die auf beiden Seiten des optischen Aufzeichnungsmedium angeordnet sind, 3 ist ein polarisierender Strahlenteiler und 4-1 und 4-2 sind Wiedergabegeräte. Das optische Aufzeichnungsmedium nach Ausführungsbespiel 7 wird als ein optisches Aufzeichnungsmedium verwendet, und der Halbleiterlaser 2-2 und das Wiedergabegerät 4-2 können optische Festwertscheiben wiedergeben.
Wie vorbeschrieben ist, sieht diese Erfindung bei einem Aufzeichnungsmedium mit vier austauschgekoppelten magnetischen Schichten die Orientierungsschicht mit zwei entgegengesetzten Funktionen vor, einer Austauschkraft und einer magnetostatischen Kopplungskraft, wodurch ein direktes Überschreiben oder irgendeine Vorrichtung zum Erzeugen eines externen magnetischen Feldes ermöglicht wird.

Claims

1. Verfahren zum magnetooptischen Aufzeichnen von Informationsbits auf einem Medium (1), welches aufweist:

eine erste magnetische Schicht mit senkrechter magnetischer Anisotropie;

eine zweite magnetische Schicht, die auf dieser ersten magnetischen Schicht angeordnet und mit der ersten magnetischen Schicht durch eine Austauschkraft gekoppelt ist;

eine dritte magnetische Schicht, die auf dieser zweiten magnetischen Schicht angeordnet und mit der zweiten magnetischen Schicht durch eine Austauschkraft gekoppelt ist; und

eine vierte magnetische Schicht, die auf dieser dritten magnetischen Schicht angeordnet und mit der dritten magnetischen Schicht durch eine Austauschkraft gekoppelt ist;

wobei die Curie-Temperatur der Schichten des magnetooptischen Aufzeichnungsmediums genügt:

Tc4 > Tc1,

Tc4 > Tc3,

Tc2 > Tc1,

Tc2 > Tc3, und

die Magnetisierung der ersten magnetischen Schicht nicht umgekehrt wird durch magnetische Umkehrung der zweiten magnetischen Schicht durch Abkühlung von unterhalb Tc1 auf Raumtemperatur, und wobei die Teilgitter-Magnetisierungsrichtungen der zweiten magnetischen Schicht, der dritten magnetischen Schicht und der vierten magnetischen Schicht bei Raumtemperatur in einer ersten, zweiten beziehungsweise dritten vorbestimmten Richtung ausgerichtet sind, welche vorbestimmten Richtungen entweder die Aufwärtsrichtung oder die Abwärtsrichtung sind,

wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

(1) Richten eines Laserstrahls auf das Medium, welcher Laserstrahl modulierbar ist, um das magnetooptische Aufzeichnungsmedium auf wenigstens zwei Werte entsprechend der aufzuzeichnenden binären Informationen zu erwärmen;

(2) Erwärmen eines Bereichs des magnetooptischen Aufzeichnungsmediums auf den höheren der beiden Werte, wodurch die Magnetisierung in dem erwärmten Bereich geschwächt wird, und als eine Folge wird hierdurch ein magnetisches Feld, das der Netto-Magnetisierungsrichtung der umgebenden Bereiche entgegengesetzt ist, in dem erwärmten Bereich erzeugt;

(3) Magnetisieren der zweiten magnetischen Schicht derart, daß die Teilgitter-Magnetisierungsrichtung der zweiten Schicht in der Richtung entgegengesetzt zur ersten vorbestimmten Richtung ist, auf das anfängliche Kühlen des Erwärmungsbereichs;

(4) Kühlen des magnetooptischen Aufzeichnungsmediums (1) auf Raumtemperatur, während welchen Vorgangs die erste Schicht durch Austauschkopplung mit der zweiten Schicht magnetisiert wird, unterhalb Tc3 die dritte Schicht durch Austauschkopplung mit der vierten Schicht magnetisiert wird, und nachfolgend die Teilgitter-Magnetisierungsrichtung der zweiten Schicht durch Austauschkopplung mit der dritten Schicht umgekehrt wird ohne Umkehrung der Magnetisierung der ersten Schicht, wodurch bei Raumtemperatur die Teilgitter-Magnetisierungsrichtungen der zweiten, dritten und vierten Schicht mit der ersten, zweiten beziehungsweise dritten vorbestimmten Richtung wiederausgerichtet werden,

wobei die Magnetisierung der zweiten Schicht im Schritt (3) durch das im Schritt (2) erzeugte, entgegengesetzte magnetische Feld erfolgt.

2. Magnetooptisches Aufzeichnungssystem zum Aufzeichnen von Informationsbits in Aufwärts- und Abwärtsmagnetisierungen auf einer Aufzeichnungsschicht (1a) eines magnetooptischen Aufzeichnungsmediums (1), welches System aufweist:

ein magnetooptisches Aufzeichnungsmedium (1), welches aufweist:

eine erste magnetische Schicht mit senkrechter magnetischer Anisotropie;

Tc4 > Tc1,

Tc4 > Tc3,

Tc2 > Tc1,

Tc2 > Tc3, und

wobei das System weiterhin Mittel (2) zum Richten eines Laserstrahls auf das Medium aufweist;

Mittel zum Modulieren des Strahls für die Erwärmung des magnetooptischen Aufzeichnungsmediums auf wenigstens zwei Werte entsprechend der aufzuzeichnenden binären Information; und

wobei das System geeignet ist, das Verfahren nach Anspruch 1 durchzuführen, wenn Informationsbits in einer von der Aufwärts- oder Abwärts-Magnetisierungsrichtung der ersten Schicht aufgezeichnet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder System nach Anspruch 2, worin

die zweite magnetische Schicht eine Schicht aus magnetischem Material aufweist, das eine Kompensationstemperatur unterhalb seiner Curie-Temperatur hat, und

die vierte magnetische Schicht eine Schicht aus magnetischem Material aufweist, dessen in derselben Richtung wie die Übergangsmetall-Teilgitter-Magnetisierung bestehende Magnetisierung herabgesetzt wird, wenn die Temperatur ansteigt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder System nach Anspruch 2, worin

die zweite magnetische Schicht eine Schicht aus magnetischem Material aufweist, dessen Seltene Erden-Teilgitter-Magnetisierung bei Raumtemperatur vorherrschend ist und das keine Kompensationsstemperatur hat, und

die vierte magnetische Schicht aus einem magnetischen Material gebildet ist, dessen in derselben Richtung wie die Seltene Erden-Teilgitter- Magnetisierung bestehende Magnetisierung herabgesetzt wird, wenn die Temperatur ansteigt.

5. Magnetooptisches Aufzeichnungsmedium zur Verwendung bei dem Verfahren nach Anspruch 1 und/oder dem System nach Anspruch 2, worin die erste, zweite, dritte und vierte magnetische Schicht eine Zusammensetzung und Dicke im wesentlichen entsprechend irgendeinem der in der folgenden Tabelle wiedergegebenen Medien 1-6 aufweisen:

6. Verfahren, System oder Medium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das magnetooptische Aufzeichnungsmedium (1) haftend mit einem optischen Festspeicher-Aufzeichnungsmedium oder einem optischen Einmalschreib-Aufzeichnungsmedium verbunden ist.