JP2000187898A

JP2000187898A - 磁性記録媒体

Info

Publication number: JP2000187898A
Application number: JP10376499A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Shiratori; 力白鳥
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-10-16
Filing date: 1998-12-25
Publication date: 2000-07-04
Anticipated expiration: 2018-12-25
Also published as: EP0994472A1; US6197440B1; JP3416548B2

Abstract

(57)【要約】【課題】再生装置を複雑化せず、動作マージンを狭め
ずに、光学系の分解能を超えた記録密度の信号を再生で
きる磁性記録媒体を提供する。【解決手段】第１、第２、第３及び第４磁性層１１〜
１４が交換結合して順次積層され、第１磁性層１１は、
室温において第２、第３及び第４磁性層１２〜１４より
も磁壁抗磁力が小さく、第２磁性層１２は、室温におい
て第１磁性層１１よりも磁壁エネルギー密度が高く、第
３磁性層１３は、キュリー温度が室温よりも高く、第
１、第２及び第４磁性層１１、１２、１４のキュリー温
度よりも低い磁性記録媒体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁性材料の磁化の
配列状態により情報の記録を行う磁性記録媒体に関し、
特に、光ビームにより情報の再生を行う光磁気記録方式
等において記録密度の向上を可能とする記録媒体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より書き換え可能な記録媒体とし
て、各種の磁性記録媒体が実用化されている。特に、半
導体レーザーの熱エネルギーを用いて磁性薄膜に磁区を
書き込んで情報を記録し、磁気光学効果を用いてこの情
報を読み出す光磁気記録媒体は、高密度記録が可能な大
容量可換媒体として期待されている。近年、動画像のデ
ジタル化の動きと相俟って、これらの磁性記録媒体の記
録密度を高めてさらに大容量の記録媒体とする要求が高
まっている。

【０００３】一般に、光記録媒体の線記録密度は、再生
光学系のレーザ波長λ及び対物レンズの開口数ＮＡに大
きく依存する。すなわち、このレーザ波長λと開口数Ｎ
Ａが決まるとビームウェストの径が決まるので、信号再
生可能な記録ピットの空間周波数は２ＮＡ／λ程度が限
界となってしまう。

【０００４】したがって、従来の光記録媒体で高密度化
を実現するには、再生光学系のレーザ波長λを短くする
か、対物レンズの開口数ＮＡを大きくする必要がある。
しかし、レーザ波長λを短くすることは、素子の効率、
発熱等の点で問題が生じるので容易ではない。また、対
物レンズの開口数ＮＡを大きくすると、焦点深度が浅な
ること等に起因して、機械的精度に対する要求が厳しく
なるという問題が生じる。

【０００５】このため、レーザ波長λや開口数ＮＡを変
えずに、記録媒体の構成や再生方法を工夫して記録密度
を改善する、いわゆる超解像技術が種々開発されてい
る。例えば特開平３−９３０５８号においては、磁気的
に結合される再生層と記録保持層とを有して成る多層膜
の記録保持層に信号記録を行うと共に、再生層の磁化の
向きを揃えた後、レーザ光を照射して加熱し、再生層の
昇温領域に、記録保持層に記録された信号を転写しなが
ら読み取る信号再生方法が提案されている。

【０００６】この方法によれば、再生用のレーザ光のス
ポット径に対して、このレーザ光によって加熱されて転
写温度に達し信号が検出される領域を、より小さな領域
に限定できる。したがって、再生時の符号間干渉を減少
でき、２ＮＡ／λ以上の空間周波数の信号を再生するこ
とが可能となる。

【０００７】しかし、この再生方法では、再生用のレー
ザ光のスポット径に対して、有効に使用される信号検出
領域が小さくなるので、再生信号振幅が低下し、十分な
再生出力が得られないという欠点を有している。したが
って、有効信号検出領域をスポット径に対してあまり小
さくすることはできず、結局は光学系の回折限界で決ま
る記録密度に対して、大幅な高密度化を達成することは
できない。

【０００８】かかる問題点に鑑みて、本発明者は既に特
開平６−２９０４９６号において、記録マークの境界部
に存在する磁壁を温度勾配によって高温側に移動させ、
この磁壁移動を検出することにより、再生信号振幅を低
下させることなく、光学系の分解能を超えた記録密度の
信号を再生することが可能な磁性記録媒体及び再生方法
を提案している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】特開平６−２９０４９
６号記載の方法では、上述の温度勾配を再生用の光ビー
ム自身による媒体の加熱によって得ようとすると、温度
分布のピークが再生光スポット内部に形成されるので、
磁壁移動可能な温度領域の移動方向前方端部からの磁壁
の移動と、後方端部からの磁壁の移動とが、共に再生ス
ポットで読み出されてしまい、良好な再生信号が得られ
ない。したがって、再生用の光ビームとは別に所望の温
度分布を得るための手段を設ける必要があり、再生装置
が複雑化するという問題があった。

【００１０】また、特願平９−２３５８８５号におい
て、再生磁界を印加することによって後方端部からの磁
壁の移動を抑制する方法を提案したが、磁界発生手段を
付加する必要があるため、再生装置が複雑化するという
問題があった。

【００１１】本発明は、上述の各課題を解決すべくなさ
れたものであり、再生装置を複雑化することなく、ま
た、動作マージンを狭めることなく、光学系の分解能を
超えた記録密度の信号を再生することが可能な磁性記録
媒体を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも、
第１、第２、第３及び第４磁性層が室温において交換結
合して順次積層されており、第１磁性層は、室温におい
て、第２、第３及び第４磁性層に比べて相対的に磁壁抗
磁力が小さな磁性膜からなり、第２磁性層は、室温にお
いて、第１磁性層よりも磁壁エネルギー密度が高い磁性
膜からなり、第３磁性層は、キュリー温度が室温よりも
高く、第１、第２及び第４磁性層のキュリー温度よりも
低い磁性膜からなることを特徴とする磁性記録媒体であ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて説明する。

【００１４】図１は、本発明の磁性記録媒体から信号を
再生する方法を説明するための模式図である。

【００１５】図１（ａ）は、再生状態における本発明の
磁性記録媒体の各磁性層のスピンの配向状態の一例を示
す模式的断面図である。この媒体の磁性層は、室温にお
いて交換結合する垂直磁化膜である第１磁性層１１、第
２磁性層１２、第３磁性層１３、第４磁性層１４が順次
積層されてなる。各層中の矢印１５は原子スピンの向き
を表している。スピンの向きが相互に逆向きの領域の境
界部にはスピン配向の遷移領域である磁壁１６が形成さ
れている。

【００１６】図１（ｂ）は、（ａ）に示される位置にお
いて、光ビームに対して相対的に移動している磁性記録
媒体面上に形成される温度分布を示す図である。ここ
で、光ビームに対して固定された位置Ｘ１、Ｘ２におい
て、媒体温度が第３磁性層１３のキュリー温度Ｔｓに達
しており、位置Ｘ１と位置Ｘ２の間の領域では、第２磁
性層１２と第４磁性層１４との間の交換結合が切断され
ている。この結合切断領域に磁壁が侵入すると、温度の
ピークに向かって第１磁性層１１と第２磁性層１２中で
磁壁が移動する。

【００１７】すなわち、加熱兼再生用光ビーム１７に対
して相対的に、図の右から左（方向１９）に媒体が移動
すると、磁壁は加熱兼再生用光ビーム１７の照射領域内
で、媒体に対して相対的に、図の右から左（方向１８）
に移動するのである。

【００１８】まず、この動作原理について以下に説明す
る。

【００１９】図１（ｂ）のような温度分布が媒体上に形
成されると、温度分布に対応して、磁壁エネルギー密度
σの分布が形成され、Ｘ方向に磁壁エネルギー密度σの
勾配が生じる。この結果、位置Ｘに存在する磁壁に対し
て、下記式（１）から求められる力Ｆｇが作用する。

【００２０】Ｆｇ＝−ｄσ／ｄＸ＝−ｄσ／ｄＴ＊ｄＴ／ｄＸ・・・（１）この力Ｆｇは、磁壁エネルギーの低い方に磁壁を移動さ
せるように作用する。一般に磁壁エネルギーは温度の上
昇に伴って低下するから、高温側に向かって力が作用す
ることになる。磁壁エネルギー密度σは各磁性層毎に異
なるので、磁性層毎に異なる力が作用する。しかし、各
層間が交換結合によって強固に結合している場合には、
これらの異なる力によって磁壁が各層毎に独立の挙動を
とると、界面に磁壁が形成されてエネルギーを増大させ
てしまう。このため、各磁性層の磁壁は一斉に同一の挙
動をとる。したがって、これらの磁性層を一体の単一磁
性層とみなして扱うことができる。

【００２１】位置Ｘ１と位置Ｘ２の間の領域では、第２
磁性層１２と第４磁性層１４との間の交換結合が切断さ
れているので、第４磁性層１４は独立した磁性層として
扱う必要があるが、第１磁性層１１と第２磁性層１２と
は交換結合しているので一体の磁性層として扱える。

【００２２】この仮想的に単一な磁性層の磁壁エネルギ
ー密度、飽和磁化、磁壁抗磁力及び膜厚を、それぞれσ
０、Ｍｓ０、Ｈｗ０及びｈ０とし、実際の第１磁性層１
１及び第２磁性層１２の値を、それぞれσ１、Ｍｓ１、
Ｈｗ１及びｈ１、並びに、σ２、Ｍｓ２、Ｈｗ２及びｈ
２とすると、下式（２）〜（４）が成り立つ。

【００２３】 σ０＝（σ１＊ｈ１＋σ２＊ｈ２）／（ｈ１＋ｈ２）・・・（２）Ｍｓ０＊Ｈｗ０＝（Ｍｓ１＊Ｈｗ１＊ｈ１＋Ｍｓ２＊Ｈｗ２＊ｈ２）／（ｈ１＋ｈ２）・・・（３）ｈ０＝ｈ１＋ｈ２・・・（４）したがって、この仮想的に単一な磁性層中の位置Ｘに存
在する磁壁に対しては下記式（５）から求められるＦｇ
０が作用することになる。

【００２４】Ｆｇ０＝−ｄσ０／ｄＸ・・・（５）磁壁に作用する他の力としては、第４磁性層１４との交
換相互作用により第１磁性層１１及び第２磁性層１２が
受ける力Ｆｉ０がある。ここで第２磁性層１２と第４磁
性層１４との間の界面磁壁エネルギー密度をσｗとする
と、Ｆｉ０＝σｗ／ｈ０・・・（６）となる。この力Ｆｉ０は、第２磁性層１２と第４磁性層
１４との間の界面磁壁が消滅する方向に磁壁を移動させ
るように作用する。第２磁性層１２と第４磁性層１４と
の間に界面磁壁が存在せず、第１磁性層１１及び第２磁
性層１２中の磁壁が、第４磁性層１４中の磁壁と同じ位
置に形成されている場合は、磁壁の移動を妨げる力とし
て作用する。

【００２５】さらに、常に磁壁の移動を妨げる力とし
て、下記式（７）で表される力Ｆｃ０がある。

【００２６】Ｆｃ０＝２Ｍｓ０＊Ｈｗ０・・・（７）この他にも、磁壁の挙動に影響を与える要因として、反
磁界や浮遊磁界の影響、及び、磁区の側部に形成される
磁壁の影響が考えられる。磁区が閉じた磁壁で囲まれて
いる場合、磁壁の移動方向が磁区拡大方向か縮小方向か
によって、磁壁が生成したり消滅したりするので、これ
が磁壁の挙動に影響を及ぼす。しかし、反磁界や浮遊磁
界による影響は、飽和磁化を小さくしておけば制御する
ことができる。また、磁壁の生成／消滅の影響は、磁区
の前後の磁壁が独立して形成されるようにすれば排除で
きる。例えば、記録トラックの両側部において、第１磁
性層１１及び第２磁性層１２の膜面方向の交換相互作用
による結合が切断もしくは低減されている媒体を用い
て、記録トラックの両側部にまたがって磁区を形成すれ
ばよい。

【００２７】ここでは、反磁界や浮遊磁界の影響、及
び、磁区の側部に形成される磁壁の影響は、上述のよう
に媒体を調整し、無視できるレベルに抑制できるので、
以下の説明ではそれらを考慮に入れないで説明する。

【００２８】まず説明の簡略化のために、１枚の孤立磁
壁が形成されている場合について説明する。図２は、加
熱領域に対して相対的に、図の右から左に媒体が移動し
て、孤立磁壁２１が結合切断領域を通過する際の、第１
及び第２磁性層中の磁壁に作用する力とそれによる磁壁
の挙動の関係を示す模式図である。正の力は図の右側方
向への作用、負の力は左側方向への作用を示す。また、
図３は、第４磁性層中に保存されている磁壁が結合切断
領域を通過した後、核形成が起こる前に、隣接する磁壁
が結合切断領域を通過していた場合の、核形成によって
第１及び第２磁性層中に形成された磁壁に対して作用す
る力と、それによる磁壁の挙動の関係を示す模式図であ
る。

【００２９】結合切断領域よりも充分右側の領域では、
第４磁性層との交換相互作用により第１及び第２磁性層
が受ける力Ｆｉ０が支配的であり、第１及び第２磁性層
中の磁壁は、第４磁性層中の磁壁と同一の位置に固定さ
れ、界面磁壁が存在しない状態になっている。この場
合、力Ｆｉ０は、媒体上での磁壁の移動を妨げる力とし
て作用している。この磁壁が右側から結合切断領域に近
づいてくると、温度勾配に伴う磁壁エネルギーの勾配に
より、高温側すなわち左側方向へ磁壁を移動させようと
する力Ｆｇ０が作用する。そして図２（ｂ）に示すよう
に、下記式（８）｜Ｆｇ０｜＞｜Ｆｃ０＋Ｆｉ０｜・・・（８）が満たされる位置Ｘ３に磁壁２１が到達すると、磁壁２
１のうち第１及び第２磁性層中の部分の磁壁２２のみ
が、左側方向へ媒体に対して相対的に移動する。位置Ｘ
４まで移動すると上記式（８）の関係が成立しなくな
り、磁壁２２は媒体に対して相対的に停止する。

【００３０】その後、媒体の移動に伴って、図２（ｃ）
に示すように、磁壁２２は位置Ｘ５まで移動するが、こ
れより左側まで移動しようとすると、右側方向へ作用す
る力によって位置Ｘ５に戻される。すなわち、磁壁２２
は位置Ｘ５で加熱領域に対して相対的に停止して、媒体
に対しては相対的に右側方向へ移動し続けることにな
る。一方、磁壁２１のうち第４磁性層中に取り残された
部分２３は媒体上で停止したまま、媒体の移動に伴って
左側へ移動していく。

【００３１】情報に対応した空間的間隔で磁壁を形成
し、媒体を一定速度で走査すると、磁壁２１が順次位置
Ｘ３に到達する度に、第１及び第２磁性層中の磁壁２２
が位置Ｘ４へ移動することが、再生用に照射された光ビ
ームにより、情報に対応した時間間隔で検出される。第
４磁性層は磁壁抗磁力が充分に大きいので、第４磁性層
中の磁壁２３は媒体に対して相対的に移動することなく
初期状態を保持し、情報が保存される。

【００３２】このように磁壁が移動すれば、再生スポッ
トサイズよりも短い間隔で磁壁が記録されていても、位
置Ｘ３に対応する温度の等温線が記録パターンを分解し
ていくので、分解能は再生スポットサイズと無関係に向
上させることが可能であり、光学的回折限界の制約から
完全に解放される。

【００３３】ただし、上述の温度分布を再生用の光ビー
ム自身による媒体の加熱によって得ようとすると、位置
Ｘ２の後方からの磁壁移動が、位置Ｘ３からの磁壁移動
と共に再生スポットで読み出されてしまい、良好な再生
信号が得られない。この点について以下に説明する。

【００３４】図２（ｃ）に示した状態から引き続き、第
４磁性層中の磁壁２３が位置Ｘ２に到達してさらに左側
に抜けていくと、第２磁性層と第４磁性層との間に再び
交換相互作用が働き始める。図２（ｄ）に示すように、
磁壁２３の右側領域では第１及び第２磁性層のスピンと
第４の磁性層のスピンとが互いに反平行になっているの
で、両層間に界面磁壁２４が形成される。

【００３５】そして、図２（ｅ）に示すように、磁壁２
３が媒体の移動に伴って、ある位置Ｘ６まで移動してい
き、位置Ｘ２から位置Ｘ６までの領域にわたって界面磁
壁が形成されると、蓄積された界面磁壁エネルギーが核
形成に必要なエネルギーを上回って、この部分の第１及
び第２磁性層中に反転核が形成される。このとき、反転
核の周囲に磁壁が形成されるが、記録トラックの側部の
磁壁は無視できるものとしてトラック方向のみに着目す
ると、反転核の前後二カ所に磁壁２５及び磁壁２６が形
成されることになる。

【００３６】これらの磁壁２５、２６は、図２（ｆ）に
示すように、瞬時にそれぞれ左と右に移動し、これによ
り第１及び第２磁性層が磁化反転する。左側に移動した
磁壁２５は、位置Ｘ６まで移動すると界面磁壁が消滅し
て停止し、その後は媒体の移動に伴って、第４磁性層中
の磁壁２３と共に加熱領域に対して相対的に左側方向へ
移動していく。実際には、結合切断領域から遠ざかるほ
ど温度が低下して界面磁壁エネルギー密度が増大し、核
形成が起こり易くなるので、左側の磁壁２５は最初から
位置Ｘ６に形成されるものと考えられる。

【００３７】一方、右側に移動した磁壁２６の停止位置
は、磁壁２６に作用する力の支配関係で決まる。まず磁
壁２６には、温度勾配に伴う磁壁エネルギーの勾配によ
り、高温側すなわち右側方向へ磁壁２６を移動させよう
とする力Ｆｇ０が作用する。また、磁壁２６には、第４
磁性層との交換相互作用により、第２磁性層と第４磁性
層との間の界面磁壁が消滅する方向、すなわちやはり右
側方向へ磁壁２６を移動させようとする力Ｆｉ０が作用
する。したがって、図２（ｆ）に示すように、磁壁２６
は、下記式（９）Ｆｇ０＋Ｆｉ０＝Ｆｃ０・・・（９）が満たされる位置Ｘ５まで移動すると停止する。図２に
示す例においては、位置Ｘ５に元々存在していた磁壁２
２と、Ｘ２後方から移動してきた磁壁２６とが合体して
消滅する。

【００３８】再生ビーム自身で媒体を加熱した場合、ピ
ーク温度位置は再生スポット近傍に形成され、位置Ｘ５
もその近傍に位置することになる。このため、上述の位
置Ｘ２の後方からの磁壁移動が再生スポットで検出され
てしまうことになる。

【００３９】ところが、図３（ｂ）に示すように、第４
磁性層中の磁壁３１が媒体の移動に伴って位置Ｘ６まで
移動してきたときに、位置Ｘ７（Ｆｇ０＝Ｆｃ０＋Ｆｉ
０となる位置）より左側の第４磁性層中に次の磁壁３２
が移動してきていた場合には事情が異なる。

【００４０】この場合、図３（ｃ）に示すように、核形
成によって生じた２枚の磁壁３３、３４のうち、右側に
移動した磁壁３４が、磁壁３２の位置まで移動すると、
第４磁性層との交換相互作用による力Ｆｉ０は、磁壁３
４の移動を妨げる力として作用する。この結果、図３
（ａ）からわかるように、磁壁３４は下記式（１０）Ｆｇ０＜Ｆｃ０＋Ｆｉ０・・・（１０）が満たされる位置、磁壁３４はこの位置Ｘ７に停止し、
その後は媒体の移動に伴って、第４磁性層中の磁壁３２
と共に左側へ移動していくことになる。つまり、再生ス
ポットで検出されてしまう位置まで磁壁が移動していか
なくなる。

【００４１】ここで、記録した磁壁の間隔が位置Ｘ６と
位置Ｘ７との間の距離Ｌよりも短かければ、スポット内
で位置Ｘ５より後方の第１及び第２磁性層は常に一方向
に磁化配向したままで、後方から磁壁が移動して来ない
ので、再生用に照射される光ビーム以外の手段を用いる
ことなく、再生用光ビーム自身で所要の温度分布を形成
しても、良好な再生信号を得ることができる。この場
合、上向きか下向きかどちらか一方の磁区の長さが、距
離Ｌよりも短ければよい。

【００４２】しかし、マーク長記録を行う場合は、距離
Ｌの長さが十分に長くないと、マーク長の可変範囲が制
限されるので、変調方式に大きな制約を受けることにな
る。例えば、（１−７）ＲＬＬ変調方式で、最短マーク
長０.１μｍの記録を行うためには、距離Ｌが少なくと
も最短マークの４倍の０.４μｍ以上である必要があ
る。

【００４３】ここで、距離Ｌの長さを十分に長くするに
は、位置Ｘ２から位置Ｘ６までの領域にわたって界面磁
壁が形成されたときに、蓄積される界面磁壁エネルギー
を小さくするか、第１及び第２磁性層の核形成に必要な
エネルギーを大きくすればよい。ところが、これを不用
意に行うと転写性が悪くなって信号欠落が増大し、再生
可能なマーク長が長くなってしまい、上述の例でいえば
最短マーク長０.１μｍの再生が困難になってしまう。

【００４４】一方、本発明の磁性記録媒体においては、
磁壁移動させる磁性層である第１及び第２磁性層のう
ち、第２磁性層の磁壁エネルギー密度が、第１磁性層の
磁壁エネルギー密度よりも相対的に高いので、第３磁性
層のキュリー温度よりも相当程度低い温度領域での第２
磁性層と第４磁性層との間の界面磁壁エネルギー密度が
十分高くなる。つまり、温度が低下して第３磁性層内の
磁壁エネルギー密度が増大したときに、界面磁壁が隣接
する磁壁エネルギー密度の低い層にシフトしてしまって
界面磁壁エネルギーが十分に増大しなくなるのを抑制で
きる。

【００４５】さらに、第２磁性層の磁壁エネルギー密度
が高いので、第１及び第２磁性層の核形成に必要なエネ
ルギーが大きくなり、第３磁性層のキュリー温度に近い
領域では核形成が起こり難くなる。この結果、距離Ｌの
長さが十分に長くなると同時に、第３磁性層のキュリー
温度よりも十分温度が低くなった位置では、確実な転写
が起こるようになり、短いマークの再生も可能になる。

【００４６】また、第２磁性層のキュリー温度を、第１
及び第４磁性層よりも低くすれば、第２磁性層のキュリ
ー温度が第３磁性層のキュリー温度に近くなり、再生時
における第３磁性層のキュリー温度近傍の部分が、適度
に大きい核形成エネルギーをもつので好ましい。

【００４７】また、第１磁性層を、膜厚方向に段階的も
しくは連続的に、第２磁性層に近づくほどキュリー温度
が低くなる膜構造にすれば、磁壁抗磁力に対して相対的
に大きな磁壁駆動力を第１磁性層中の磁壁に作用させる
ことができるので、磁壁の安定した移動が可能になるの
で好ましい。

【００４８】また、記録トラックを設ける際に、記録ト
ラックの両側部において、第１磁性層及び第２磁性層の
膜面方向の交換相互作用による結合が切断もしくは低減
された構成にすれば、閉じていない磁壁が形成され、磁
壁の安定した移動が可能になるので好ましい。

【００４９】なお、上述の各説明は、あくまでも簡略化
したモデルで動作を記述したものである。実際には、第
１及び第２磁性層で起こる磁化反転の態様は、磁壁移動
モードと一斉回転モードとが混在したような態様をとっ
ているかもしれない。また、上述の説明では磁壁の厚さ
を考慮してないが、第４磁性層との結合が切れたときに
第１及び第２磁性層中の磁壁の厚さが広がって状態遷移
していくことも考えられる。

【００５０】さらに、以上の説明において、原子スピン
の向きと発現する磁化の向きとは、各磁性層ごとに平行
の場合と反平行の場合とがあり得る。また、原子スピン
の向きは、必ずしも膜面に垂直である必要はない。

【００５１】次に、本発明の磁性記録媒体の層構成等に
ついて説明する。

【００５２】図４は、本発明の磁性記録媒体の層構成の
一例を示す模式的断面図である。この例においては、基
板４５上に、下地層４６、第１磁性層４１、第２磁性層
４２、第３磁性層４３、第４磁性層４４、及び上地層４
７が順次積層されている。

【００５３】基板４５としては、例えば、ポリカーボネ
ート、アクリル樹脂、ガラス等を使用できる。下地層４
６や上地層４７としては、例えば、ＳｉＮ、ＡｉＮ、Ｓ
ｉＯ、ＺｎＳ、ＭｇＦ、ＴａＯ等の誘電体材料を使用で
きる。これらは、磁性記録媒体が磁壁の移動を光学的に
検出するのでなければ、必ずしも透光性材料である必要
はない。また、磁性層以外の層は、本発明において必ず
しも必要ではない。

【００５４】各磁性層４１〜４４は、その積層順序を逆
にしてもよい。また、この構成に、さらにＡｌ、ＡｌＴ
ａ、ＡｌＴｉ、ＡｌＣｒ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ等からなる
金属層を付加して、熱的な特性を調整してもよい。ま
た、高分子樹脂等からなる保護コートを付与してもよい
し、成膜後の基板を貼り合わせてもよい。

【００５５】これら各層は、例えばマグネトロンスパッ
タ装置による連続スパッタリング、又は連続蒸着等によ
って被着形成できる。特に、本例における各磁性層４１
〜４４は、真空を破ることなく連続成膜することで互い
に交換結合している。

【００５６】各磁性層４１〜４４は、磁気記録媒体や光
磁気記録媒体に一般的に用いられている材料の他、磁気
バブル材料や反強磁性材料等、種々の磁性材料によって
構成することができる。

【００５７】例えば、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、
Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ等の希土類金属元素の一種類あ
るいは二種類以上が１０〜４０原子％と、Ｆｅ、Ｃｏ、
Ｎｉ等の鉄族元素の一種類あるいは二種類以上が９０〜
６０原子％とで構成される希土類−鉄族非晶質合金によ
って構成し得る。また、耐食性向上等のために、これら
の合金にＣｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐｔ、
Ｉｎ等の元素を少量添加してもよい。また、Ｐｔ／Ｃ
ｏ、Ｐｄ／Ｃｏ等の白金族−鉄族周期構造膜や、白金族
−鉄族合金膜、Ｃｏ−Ｎｉ−ＯやＦｅ−Ｒｈ系合金等の
反強磁性材料、磁性ガーネット等の材料も使用可能であ
る。

【００５８】重希土類−鉄族非晶質合金の場合、飽和磁
化は、希土類元素と鉄族元素との組成比により制御する
ことが可能である。補償組成にすれば、室温での飽和磁
化を０ｅｍμ／ｃｃにできる。キュリー温度も、組成比
により制御することが可能である。飽和磁化と独立に制
御するためには、鉄族元素として、Ｆｅの一部をＣｏで
置き換えた材料を用い、置換量を制御する方法をより好
ましく利用できる。すなわち、Ｆｅの１原子％をＣｏで
置換することにより、６℃程度のキュリー温度上昇が見
込めるので、これを利用して所望のキュリー温度となる
ようにＣｏの添加量を調整する。さらに、Ｃｒ、Ｔｉ、
Ａｌ等の非磁性元素を微量添加することにより、逆にキ
ュリー温度を低下させることも可能である。また、二種
類以上の希土類元素を用いてそれらの組成比を調整する
ことでもキュリー温度を制御できる。

【００５９】各磁性層４１〜４４の磁壁抗磁力や磁壁エ
ネルギー密度は、主として材料元素の選択によって制御
するが、下地の状態や、スパッタガス圧等の成膜条件に
よっても調整可能である。ＴｂやＤｙ系の材料は磁壁抗
磁力や磁壁エネルギー密度が大きく、Ｇｄ系材料は小さ
い。また、不純物の添加等によって調整することもでき
る。

【００６０】各磁性層４１〜４４の膜厚は、成膜速度と
成膜時間で制御できる。

【００６１】本発明の磁性記録媒体へのデータ信号の記
録は、磁気記録もしくは熱磁気記録によって、第４磁性
層の磁化配向状態をデータ信号に対応させることによっ
て行うことができる。

【００６２】熱磁気記録には、媒体を移動させながら第
４磁性層がキュリー温度以上になるようなパワーのレー
ザー光を照射しかつ外部磁界を変調する方式と、一定方
向の磁界を印加しながらレーザーパワーを変調する方式
とがある。後者の場合、光スポット内の所定領域のみが
第４磁性層のキュリー温度以上になるようにレーザ光の
強度を調整すれば、光スポットの径以下の記録磁区が形
成でき、光学系の分解能以上の高密度記録パターンを形
成できる。

【００６３】

【実施例】以下に具体的な実施例をもって本発明をより
詳細に説明するが、本発明はその主旨を逸脱しない限り
において、以下の実施例に限定されるものではない。

【００６４】＜実施例１＞直流マグネトロンスパッタリ
ング装置に、ＢドープしたＳｉ、及びＧｄ、Ｄｙ、Ｔ
ｂ、Ｆｅ、Ｃｏの各ターゲットを取り付け、トラッキン
グ用の案内溝の形成されたポリカーボネート基板を基板
ホルダーに固定した後、１×１０^-5Ｐａ以下の高真空に
なるまでチャンバー内をクライオポンプで真空排気し
た。真空排気したまま、Ａｒガスを０.５Ｐａとなるま
でチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、以下
の通り、ターゲットをスパッタして各層を成膜した。な
お、ＳｉＮ層成膜時にはＡｒガスに加えてＮ₂ガスを導
入し、直流反応性スパッタにより成膜した。

【００６５】最初に、下地層としてＳｉＮ層を９０ｎｍ
成膜した。引き続き、第１磁性層としてＧｄＦｅ層を膜
厚（ｈ１）３０ｎｍ、第２磁性層としてＧｄＤｙＦｅＣ
ｏ層を膜厚（ｈ２）１０ｎｍ、第３磁性層としてＴｂＦ
ｅ層を膜厚（ｈ３）１０ｎｍ、第４磁性層としてＴｂＦ
ｅＣｏ層を膜厚（ｈ４）８０ｎｍに順次成膜した。最後
に、保護層としてＳｉＮ層を５０ｎｍ成膜した。

【００６６】各磁性層は、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｆｅ、Ｃ
ｏの各ターゲットに投入するパワーの比によって組成比
を制御した。その組成比については、各磁性層とも補償
組成近傍の組成になるように調整した。また、第１磁性
層のキュリー温度（Ｔｃ１）と、第２磁性層のキュリー
温度（Ｔｃ２）は２３０℃程度となるように調整し、第
３磁性層のキュリー温度（Ｔｃ３）は１６０℃、第４磁
性層のキュリー温度（Ｔｃ３）は２９０℃程度となるよ
うに調整した。

【００６７】第２磁性層は、第１磁性層の材料にＤｙを
添加することで異方性を増大させ、それによるキュリー
温度の低下をＣｏ添加で補償した。これにより磁壁エネ
ルギー密度や保磁力が第１磁性層よりも大きくなってい
る。

【００６８】室温における飽和磁化は、第１磁性層も第
２磁性層も５０ｅｍμ／ｃｃ程度であった。保磁力は、
第１磁性層が５００ Oe、第２磁性層が４.５ｋOeであっ
た。これにより、第１及び第２磁性層の交換結合した一
体の膜としての核形成エネルギーは、第１磁性層単層の
場合の４倍程度になっていると見積もられる。

【００６９】このサンプルの第ｉ磁性層の磁壁エネルギ
ー密度σｉの温度依存性を図５に実線で示す。また、第
２磁性層と第４磁性層との間の界面磁壁エネルギー密度
σｗ２４の温度の依存性を同図に破線で示す。

【００７０】＜比較例１＞第２磁性層を挿入しないこと
以外は、実施例１と同様のサンプルを作製した。このサ
ンプルの第ｉ磁性層の磁壁エネルギー密度σｉの温度依
存性を実線で、第２磁性層と第４磁性層との間の界面磁
壁エネルギー密度σｗ２４の温度依存性を破線で、図６
に合わせて示す。

【００７１】図６から分かるように、比較例１では、第
３磁性層のキュリー温度からある程度温度が低下して第
３磁性層の磁壁エネルギー密度が増大すると、隣接する
磁壁エネルギー密度の低い磁性層に界面磁壁がシフトす
るので、温度が下がってもあまり界面磁壁エネルギー密
度が上がらなくなる。

【００７２】一方、図５から分かるように、実施例１で
は、比較的磁壁エネルギー密度の大きな磁性層が第３磁
性層に隣接しているので、相当温度低下するまで界面磁
壁エネルギー密度が増大し続ける。このため、核形成エ
ネルギーが比較例１のサンプルよりも４倍程度大きくて
も、温度が十分低下したところでは確実に転写が可能に
なる考えられる。

【００７３】実施例１及び比較例１のサンプルの動特性
の評価を、従来から一般的に使用されている界磁変調記
録用の磁気ヘッドの搭載されている光磁気ディスク評価
装置を用いて行った。サンプルは線速１.５ｍ／ｓｅｃ
となるように回転させた。記録時には、記録再生用レー
ザーを４ｍＷで直流照射しながら磁界を±２００ Oeで
変調することにより、第４磁性層のキュリー温度以上に
加熱した後の冷却過程で、磁界の変調に対応した上向き
磁化領域と下向き磁化領域とのパターンを形成した。

【００７４】初めに、比較例１のサンプルに０.４５μ
ｍのマークを４.５μｍ周期で記録して、再生用レーザ
ーのパワーＰｒを、０.８ｍＷ及び１.５ｍＷとして再生
した。このときオシロスコープ上で観察された信号波形
を、それぞれ図７（ａ）及び（ｂ）に示す。

【００７５】再生用レーザ自身で加熱した場合、通常、
媒体面上の照射スポットの内部に温度分布のピークが形
成される。そして、照射スポットの前方と後方とに第３
磁性層のキュリー温度Ｔｓの等温線が形成される。この
結果、前後の温度Ｔｓの等温線からのピーク温度位置へ
の磁壁の移動が重畳されて、再生スポットで検出される
ことになる。加熱再生スポットが媒体に対して相対的に
移動していると、熱は加熱再生スポットの後方により多
く蓄積される。このため、温度分布のピークは、加熱再
生スポット内部の、中心より後方に偏った位置に形成さ
れる。

【００７６】再生パワー０.８ｍＷでは、磁壁移動開始
可能な温度Ｔｓに達しておらず、従来の再生方式と同様
の再生が行われている。図７（ａ）に示すように、４.
５μｍ周期の孤立マークは従来の再生方式でも十分再生
可能であるから、通常の再生波形が観察されていること
になる。

【００７７】再生パワーを１.５ｍＷまで上昇させる
と、温度Ｔｓ以上に達する領域ができ、図７（ｂ）に示
すように、先に説明した磁壁移動による特有の矩形波
形、すなわち振幅の異なる二つの矩形波形が、同時に一
定の遅延を持って観察された。図７（ｂ）において、振
幅の大きな矩形波形が、再生スポット進行方向前方に形
成される温度Ｔｓの等温線からの磁壁移動による信号波
形であり、振幅の小さな矩形波形が、後方の温度Ｔｓの
等温線からの磁壁移動による信号波形である。磁壁移動
の終着点となる温度分布のピークが、再生スポットの中
心より後方に偏った位置に形成されるので、後方の温度
Ｔｓの等温線からの磁壁移動による信号波形は振幅が小
さくなる。各信号波形の立ち上がりは記録マークの前部
の磁壁の移動による信号レベルの変化であり、立ち下が
りは記録マークの後部の磁壁の移動による信号レベルの
変化である。前方からの信号の立ち上がりと立ち下がり
がなまっているのは、前方の温度Ｔｓの等温線が、再生
スポットの内部に形成されているため、磁壁移動開始前
の磁化状態も検出されるためである。

【００７８】次に、マークの長さを変えて同様の測定を
行った。この結果、マーク長０.２５μｍ以下では振幅
の小さな矩形波形は全く見られなくなり、前方のＴｓ等
温線からの磁壁移動のみを検出できるようになった。す
なわち、位置Ｘ６と位置Ｘ７との間の距離Ｌは、このサ
ンプルでは０.２５μｍ程度であることがわかる。

【００７９】次に、実施例１のサンプルについて同様に
測定した。この結果、マーク長１.０μｍ以下で後方か
らの磁壁移動による波形が全く見られなくなり、距離Ｌ
が比較例１のサンプルの４倍程度長くなった。

【００８０】さらに、マーク長０.１μｍにおけるＣ／
Ｎを測定したところ、比較例１、実施例１とも、約４０
ｄＢであった。両サンプルに、（１−７）ＲＬＬ変調方
式で、ビット長０.１μｍの記録を行った結果、比較例
１のサンプルでは図８（ａ）に示すように良好なアイパ
ターンが得られずジッター測定ができなかったが、実施
例１のサンプルでは、図８（ｂ）に示すように良好なア
イパターンが得られ、十分なジッターマージンが得られ
た。これは、ビット長０.１μｍの（１−７）ＲＬＬ変
調方式では、記録されるマークの長さが約０.５３３μ
ｍ以下に制限されるので、距離Ｌが１.０μｍ程度の実
施例１のサンプルでは、後方からの磁壁移動による信号
重畳が起こらないためである。

【００８１】＜実施例２＞Ａｌターゲットを追加して、
第２磁性層としてＴｂＦｅ層を膜厚（ｈ２）５ｎｍ、第
３磁性層としてＴｂＦｅＡｌ層を膜厚（ｈ３）１０ｎｍ
成膜したこと以外は、実施例１と同様のサンプルを作製
した。第２磁性層のキュリー温度（Ｔｃ２）は１６０
℃、第３磁性層のキュリー温度（Ｔｃ３）は１４０℃程
度となるように調整した。

【００８２】室温における第２磁性層の飽和磁化は５０
ｅｍμ／ｃｃ程度であり、保磁力は２０ｋOe以上であっ
た。このサンプルの第１及び第２磁性層の、交換結合し
た一体の磁性層としての室温での核形成エネルギーは非
常に大きいが、第２磁性層のキュリー温度が第１磁性層
よりも低く、第３磁性層のキュリー温度に近いので、第
３磁性層のキュリー温度近傍では適度に大きい核形成エ
ネルギーになっている。

【００８３】このサンプルの第ｉ磁性層の磁壁エネルギ
ー密度σｉの温度依存性を図９に実線で示す。また、第
２磁性層と第４磁性層との間の界面磁壁エネルギー密度
σｗ２４の温度依存性を同図に破線で示す。

【００８４】本実施例の場合、第２磁性層の磁壁エネル
ギーが全温度範囲で第３磁性層の磁壁エネルギーを上回
っているので、転写時まで界面磁壁が第３磁性層内に閉
じ込められて大きな界面磁壁エネルギー密度を維持でき
る。

【００８５】また、第２磁性層のキュリー温度が第１磁
性層よりも低いので、第２磁性層のキュリー温度近傍以
上の温度領域で、第１磁性層の磁壁移動がスムーズにな
り、再生時のノイズが低減する。

【００８６】本実施例の磁性記録媒体の記録再生特性
を、実施例１と同様の方法で測定した結果、距離Ｌは
１.０μｍ以上で、かつマーク長０.１μｍにおいて４２
ｄＢのＣ／Ｎが得られた。

【００８７】＜実施例３＞第１磁性層を、次のような三
層（第１３構成層〜第１１構成層）で構成して順次成膜
した。

【００８８】まず、第１３構成層としてキュリー温度
（Ｔｃ１３）が２８０℃のＧｄＦｅＣｏＡｌ層を膜厚
（ｈ１３）１０ｎｍ、次に第１２構成層としてキュリー
温度（Ｔｃ１２）が２１０℃のＧｄＦｅＣｏＡｌ層を膜
厚（ｈ１２）１０ｎｍ、次に第１１構成層としてキュリ
ー温度（Ｔｃ１１）が１６５℃のＧｄＦｅＣｏＡｌ層を
膜厚（ｈ１１）１０ｎｍで順次成膜した。引き続き、第
２、第３及び第４磁性層を実施例２と同様の材料、同様
の膜厚で成膜した。組成比は、各磁性層とも補償組成近
傍の組成になるように調整した。

【００８９】本実施例の磁性記録媒体の記録再生特性
を、実施例１と同様の方法で測定した結果、距離Ｌは
１.０μｍ以上で、かつマーク長０.１μｍにおいて４５
ｄＢのＣ／Ｎが得られた。

【００９０】＜実施例４＞図１０（ａ−１）に断面形状
で示したように、案内溝１０５を深さ０.１μｍの矩形
に形成した基板を使用して、実施例１と同様の磁性記録
媒体を作製した。この矩形の案内溝１０５は、基板１０
１面に対してほぼ垂直に切り立って成形されている。こ
のため、この基板１０１上にスパッタ粒子の指向性を高
めたスパッタリングや蒸着等の成膜工程で成膜された磁
性層１０３は、案内溝１０５の側面部で図のようにほぼ
分離される。実際には、段差部にも多少膜が堆積して磁
性層がつながってしまうことも考えられるが、他の部分
と比較して膜厚が非常に薄くなるので、段差部での結合
は無視できる。

【００９１】なお、実施例１で使用した基板は、図１０
（ａ−２）に示すように、案内溝１０５とランド１０６
との間で磁性層１０３が連続的に一様に堆積するため、
各トラック間で磁性層がつながってしまう。

【００９２】本実施例の磁性記録媒体のランド１０６を
記録トラックとして、ランド幅いっぱいに反転磁区を形
成すると、図１０（ｂ）に示すように、ランド１０６上
の磁区の境界部に、閉じていない磁壁１０７が形成され
る。このような磁壁１０７は、トラック方向に移動させ
ても、トラック側部で磁壁の生成・消滅が生じないの
で、安定して容易に移動させることができる。この結
果、本実施例では、再生時のノイズが低減し、良好なＣ
／Ｎが得られた。

【００９３】なお、本実施例の磁性記録媒体は、ランド
１０６に加えて、案内溝１０５も記録トラックとして使
用することも可能である。

【００９４】＜実施例５＞実施例１の磁性記録媒体の案
内溝上にトラッキングサーボをかけて、線速１.５ｍ／
ｓｅｃで媒体を駆動しながら、記録再生用の集光された
レーザービームを１０ｍＷで連続照射して、案内溝上の
磁性膜のみに局所アニール処理した。この処理により、
案内溝上の磁性膜の磁性を劣化させ、この部分で磁壁エ
ネルギーが蓄積しないようにした。

【００９５】このサンプルのランド上に、実施例４と同
様に、ランド幅いっぱいに磁区を記録して閉じていない
磁壁を形成した。実施例１と同様にして再生した結果、
再生時のノイズが低減し、良好なＣ／Ｎが得られた。

【００９６】本発明は、以上述べた各実施例に限定され
るものではない。例えば、磁気光学効果による偏光面の
変化に限らず、磁壁の移動によって生ずる別の変化を検
出して再生してもよい。また、その記録膜は、磁性材料
であれば垂直磁化膜でなくてもよい。また、各磁性層の
界面は必ずしも明瞭急峻である必要はなく、膜厚方向に
徐々に特性の変化している構成であってもよい。

【００９７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
再生装置を複雑化することなく、また動作マージンを狭
めることなく、再生用の光ビームによる加熱によって、
光学的な回折限界を超えた高密度記録信号を、高い信号
品質で再生可能な磁性記録媒体を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、再生状態における本発明の磁性記録
媒体の各磁性層のスピンの配向状態の一例を示す模式的
断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示される位置におい
て、光ビームに対して相対的に移動している磁性記録媒
体面上に形成される温度分布を示す図である。

【図２】（ａ）〜（ｆ）は、第１及び第２磁性層中の磁
壁に作用する力とそれによる磁壁の挙動の関係を示す模
式図である。

【図３】（ａ）〜（ｃ）は、第１及び第２磁性層中の磁
壁に作用する力とそれによる磁壁の挙動の関係を示す模
式図である。

【図４】本発明の磁性記録媒体の層構成の一例を示す模
式的断面図である。

【図５】実施例１の磁性記録媒体の、第ｉ磁性層の磁壁
エネルギー密度の温度依存性、及び、第２磁性層と第４
磁性層との間の界面磁壁エネルギー密度の温度依存性を
示す図である。

【図６】比較例１の磁性記録媒体の、第ｉ磁性層の磁壁
エネルギー密度の温度依存性、及び、第２磁性層と第４
磁性層との間の界面磁壁エネルギー密度の温度依存性を
示す図である。

【図７】比較例１の磁性記録媒体についてオシロスコー
プ上で観察された再生信号波形を示すオシロスコープ波
形写真であり、（ａ）は再生用レーザーのパワーＰｒを
０.８ｍＷとしたとき、（ｂ）は１.５ｍＷとしたときの
再生信号波形を示す。

【図８】（ａ）（ｂ）は、それぞれ、比較例１、実施例
１の磁性記録媒体について、再生用レーザーのパワーＰ
ｒを１.５ｍＷとしたとき、オシロスコープ上で観察さ
れたアイパターンを示すオシロスコープ波形写真であ
る。

【図９】実施例２の磁性記録媒体の、第ｉ磁性層の磁壁
エネルギー密度の温度依存性、及び、第２磁性層と第４
磁性層との間の界面磁壁エネルギー密度の温度依存性を
示す図である。

【図１０】実施例の磁性記録媒体の断面形状を示す図で
あり、（ａ−１）（ａ−２）は断面図、（ｂ）は（ａ−
１）についての平面図である。

【符号の説明】

１１第１の磁性層１２第２の磁性層１３第３の磁性層１４第４の磁性層１５原子スピンの向き１６磁壁１７加熱兼再生用光ビーム１８磁壁の移動方向１９媒体の移動方向

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも、第１、第２、第３及び第４
磁性層が室温において交換結合して順次積層されてお
り、第１磁性層は、室温において、第２、第３及び第４磁性
層に比べて相対的に磁壁抗磁力が小さな磁性膜からな
り、第２磁性層は、室温において、第１磁性層よりも磁壁エ
ネルギー密度が高い磁性膜からなり、第３磁性層は、キュリー温度が室温よりも高く、第１、
第２及び第４磁性層のキュリー温度よりも低い磁性膜か
らなることを特徴とする磁性記録媒体。
【請求項２】第２磁性層は、第１及び第４磁性層より
もキュリー温度が低い磁性膜からなる請求項１記載の磁
性記録媒体。
【請求項３】第１磁性層は、膜厚方向に段階的もしく
は連続的に、第２磁性層に近づくほどキュリー温度が低
くなる膜構造を有している請求項２記載の磁性記録媒
体。
【請求項４】記録トラックを有し、該記録トラックの
両側部において、第１磁性層及び第２磁性層の膜面方向
の交換相互作用による結合が切断もしくは低減されてい
る請求項１〜３の何れか一項記載の磁性記録媒体。