JP2001189042A - 光磁気記録媒体 - Google Patents

光磁気記録媒体

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JP2001189042A
JP2001189042A JP37489299A JP37489299A JP2001189042A JP 2001189042 A JP2001189042 A JP 2001189042A JP 37489299 A JP37489299 A JP 37489299A JP 37489299 A JP37489299 A JP 37489299A JP 2001189042 A JP2001189042 A JP 2001189042A
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Yasushi Hozumi
靖 穂積
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 記録再生に用いるレーザーが短波長の領域に
おいて十分な磁気光学効果を示す光磁気記録媒体。 【解決手段】 第1の磁性層110をMnおよびSbを
含んでなる磁性材料より形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザーにより記録
および再生を行う光磁気記録媒体、更に詳しくは高密度
記録化が実現された光磁気記録媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】情報の書き換え可能な大容量メモリの一
つとして、レーザーを用いて再生および記録を行う光磁
気記録媒体が注目されている。再生光学系のレーザーの
波長λと対物レンズの開口数NAによりビームウエスト
径2Wo(2Wo=K・λ/NA)が決まるので、光磁
気記録媒体は信号再生時の空間周波数が2NA/λ程度
まで検出可能である。しかしながら光磁気記録媒体のさ
らなる大容量化への要求は高まる一方である。この要求
を満たす目的で、すなわち光磁気記録媒体の記録密度を
波長λと開口数NAで決まる回折限界を超える密度にま
で高めるために、記録媒体の構成や読み取り方法を工夫
し、記録密度を改善する技術が開発されている。
【0003】例えば特開平3−93058号公報および
特開平6−124500号公報においては、光学的な回
折限界を超えた微小記録磁区長まで記録密度を上げた光
磁気記録媒体が開示されている。すなわち、磁気的に結
合される再生層と記録層とを有してなる多層膜の記録層
に信号記録を行なうとともに、再生層の磁化の向きをそ
ろえた後、(特開平6−124500号公報の場合、磁
化方向は面内)、レーザーを照射して加熱し、再生層の
昇温領域に記録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。
【0004】この方法によれば、再生用のレーザーのス
ポット径に対して、このレーザーによって加熱され転写
温度に達した信号が検出される領域(アパーチャー)は
より小さな領域に限定できるため、再生時の符号間干渉
を減少させ、光学的な検出限界λ/2NA以下のピット
周期の信号が再生可能となる。この再生方法はMSR
(a agnetically induced
uperesolution readout me
thod)再生方式と呼ばれている。
【0005】しかしながら上記MSR再生方式では、再
生用のレーザー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ため、再生信号振幅が大幅
に低下し、十分な再生出力が得られない場合がある。
【0006】この点を改善する目的で特開平6−290
496号公報においては、交換結合多層膜からなる光磁
気記録媒体により、再生信号振幅を低下させることなく
光学的な検出限界以下の周期の信号が高速で再生可能と
なり、記録密度並びに転送速度を大幅に向上できる光磁
気記録媒体、再生方法および再生装置が開示されてい
る。すなわち本公報においては、付属の加熱装置により
再生記録マークに温度分布をもたせ、この温度分布と再
生記録マーク中の磁壁エネルギーの温度依存性とによ
り、磁壁に再生光スポット内へ移動する圧力が誘発され
る(図6参照)。図6中記載の第2の磁性層120(ス
イッチング層)のキュリー温度近傍まで再生記録マーク
が昇温された場合、第1の磁性層110(移動層)と第
3の磁性層130(メモリ層)との交換結合が切断さ
れ、記録トラック170の両サイドの磁気的分離領域1
80の存在により、磁壁140が瞬間的に再生ビームス
ポット内へ移動する。その結果、再生ビームスポット内
の原始スピン150の向きが反転して全て一方向にそろ
い、再生記録マークが拡大される。従って、再生信号振
幅は記録されている磁壁の間隔(すなわち記録マーク
長)によらず、常に一定かつ最大の振幅になり、光学的
な回折限界に起因した波形干渉等の問題から完全に開放
される。以上の再生方法はDWDD(omain
all isplacement etectio
n)再生方式と呼ばれている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】DWDD再生方式にお
けるデータ転送レートは磁壁の移動速度に大きく影響さ
れる。高速データ転送を実現するためにはディスク回転
における線速度を増加させれば良いが、この時、常に安
定した波形出力によるDWDD再生を行うためには、磁
壁の移動速度は少なくとも線速度よりも大きくする必要
がある。特に回折限界を超える微小磁区の信号再生にお
いて、線速度よりも十分に速い磁壁の移動速度が必要と
される。(ここでいう「安定した波形」とは、急峻な信
号立ち上がりを有する矩形状の波形のことを指す。次に
再生される記録磁区が再生光スポット内に入るまでに、
媒体に形成された温度分布と移動層のキュリー温度によ
り決定される位置にまで再生磁区が拡大するように、す
なわち、最大ストロークで磁壁が移動していることを示
す。)磁壁移動速度は、前述した再生ビームスポット内
の温度分布と再生記録マーク中の磁壁エネルギーの温度
依存性により誘発される圧力から決まる。すなわち、再
生ビームスポット内に形成された記録媒体の温度分布が
急峻な領域ほど、この圧力は大きく作用し、磁壁移動速
度も速くなる。従って、再生ビームスポット内に急峻な
温度分布を形成することができれば、磁壁の移動速度を
増加させることが可能となる。
【0008】LD光源による1ビームで記録再生を行う
場合、DWDD再生動作を実現するための温度分布は、
記録再生に用いられる光学系により決定される。従っ
て、図5に示すように、記録再生光学系からの媒体上の
スポット径2Wo(=K・λNA)を小さくする(2W
1<2Wo2)ことにより、急峻な温度分布を形成すれ
ば、より大きな圧力(a1>a2)が誘発され、磁壁の移
動速度の高速化が実現できる。また、再生ビームスポッ
ト径を小さくすることにより、媒体に形成された温度分
布と移動層のキュリー温度で決定される磁壁の最大移動
距離も短くなり、上述した磁壁移動速度の増加ととも
に、再生信号の立ち上がりを急峻なものとし、安定した
DWDD再生が実現される。
【0009】スポット径を小さくする簡便な一方法とし
て、使用されている再生用のレーザーの波長λの短波長
化が挙げられる。しかしながら、従来のDWDD媒体の
磁性層は主にGdCo、TbFeCo、GdFeCoな
どの重希土類−遷移金属系より構成されているため、短
波長領域では磁気光学効果が小さく、短波長のレーザー
を用いた場合、再生信号振幅の低下にともなう、再生信
号品位の低下を招く場合があった。例えば、TbFeC
oの場合、波長が800nmから400nmへと短くな
るに従い、磁気Kerr回転角は0.4度から0.2度
へと減少する。また、GdFeCoの場合、波長が80
0nmから400nmへと短くなるに従い、磁気Ker
r回転角は0.4度から0.3度へと減少する。
【0010】このような状況に鑑み、本発明の目的は、
短波長領域において良好な磁気光学効果を示し、DWD
D再生が可能な磁性膜を用いることにより、光学系を短
波長化し、データ転送レートの高速化を実現するDWD
D媒体を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明によれば、少なくとも第1、第2、第3の磁性
層が順次積層されている光磁気記録媒体であって、該第
1の磁性層は少なくとも再生ビームスポット内の記録情
報検出領域内で該第3の磁性層に比べ相対的に磁壁抗磁
力が小さく磁壁移動度が大きなMnおよびSbを含んで
なる垂直磁化膜からなり、該第2の磁性層は該第1の磁
性層および該第3の磁性層よりもキュリー温度の低い磁
性層からなり、該第3の磁性層は垂直磁化膜であること
を特徴とする光磁気記録媒体が提供される。
【0012】また本発明においては、前記第1の磁性層
はBiおよび/またはPtを含んでも構わない。
【0013】図1に示したとおり、再生ビームスポット
160による温度上昇に伴い、本発明による第1の磁性
層110(移動層)は記録情報検出領域内で垂直磁化膜
となる。この温度上昇に伴って移動層が垂直磁化膜にな
る理由としては、移動層そのものの磁気特性の温度依存
性、および/または第2の磁性層120(スイッチング
層)を介した第3の磁性層130(メモリ層)からの交
換結合または静磁結合を挙げることができる。
【0014】その後、スイッチング層を介した交換結合
または静磁結合により、移動層の原子スピン(150)
はメモリ層の原子スピンの方向を向く。そして、再生ビ
ームスポット内のスイッチング層のキュリー温度以上の
領域(等温線190内の領域)では、移動層とメモリ層
との磁気的な結合が切断され、磁壁140は瞬間的にス
ポット中心へ移動し、転写磁区は拡大される。この移動
層における転写および磁壁移動にともなう磁区拡大領域
が記録情報を検出する領域となる。
【0015】DWDD再生方式においては偏向レーザー
を用いて記録情報を検出するため、移動層は磁気異方性
を有している必要がある。しかし、従来の移動層は主に
GdCo、TbFeCo、GdFeCoなどの重希土類
−遷移金属系より構成されていたため、短波長領域にお
ける磁気Kerr回転角は小さく、短波長の偏向レーザ
ーによる記録情報の検出においては、再生信号振幅が低
下する場合があった。本発明者はこの点に鑑み、偏向レ
ーザーが短波長の場合の移動層として適当な他の磁性材
料を鋭意検討し、本発明を完成した。すなわち本発明に
おける移動層はMnおよびSbを含む金属系より構成さ
れているため、短波長領域において磁気Kerr回転角
が十分な大きさを有する。この結果、短波長光源による
信号再生において信号振幅が低下しない。例えば従来の
移動層を波長410nmの偏向レーザーが通過した場合
の磁気Kerr回転角は0.3度前後以下であるのに対
し、本発明で開示される移動層の場合は0.3度以上と
なり、0.35度以上の場合もあり、更には0.4度以
上の場合もある。
【0016】したがって、移動層をMnおよびSbを含
む金属系より構成することにより、記録再生に用いるレ
ーザーの短波長化が可能となる。このため再生レーザー
スポット径を小さくすることができ、記録媒体上の急峻
な温度分布の形成が可能となる。また、再生ビームスポ
ット径を小さくすることにより、媒体に形成された温度
分布と移動層のキュリー温度で決定される磁壁の最大移
動距離も短くなり、上述した磁壁移動速度の増加ととも
に、再生信号の立ち上がりを急峻なものとし、安定した
DWDD再生が実現される。この結果、データ転送レー
トの高速化が達成できる。
【0017】また、本発明における移動層はMnおよび
Sbを含む金属系より構成されているため、NiAs型
dhcp構造の結晶を形成することも可能である。この
ようなNiAs型構造を示す移動層のdhcp構造のC
面を膜面に配向するように記録膜を作製することによ
り、媒体温度の上昇にともない、垂直磁気異方性をより
誘発し易くなり、その結果、良好なDWDD再生が実現
可能となる。
【0018】また、BiをMnおよびSbを含んでなる
移動層に添加することにより、一軸磁気異方性はさらに
強まり、一層良好なDWDD再生が実現され、信号品位
がさらに向上する。例えば8at%のBiをMnおよび
Sbよりなる金属系に添加することにより、波長410
nmにおける磁気Kerr回転角は0.4度から0.5
度へと上昇する。
【0019】さらに、PtをMnおよびSbを含んでな
る移動層に添加することにより、磁気Kerr回転角の
大幅な増大、すなわち、信号振幅の大幅な増大がもたら
され、より一層信号品位が向上する。例えば6at%の
PtをMnおよびSbよりなる金属系に添加することに
より、波長410nmにおける磁気Kerr回転角は
0.4度から0.9度へと著しく上昇する。
【0020】なお本発明で開示される移動層を用いた場
合、再生用のレーザーの波長λが410nmおよびディ
スク回転の線速度を6m/secとして信号を再生した
場合、C/N比(キャリアレベル対ノイズレベルの比)
は40dB以上となり、43dB以上さらには45dB
以上となる場合もある。
【0021】図1に示したとおり、本発明においては前
記第1の磁性層110(移動層)は各記録トラック17
0間で磁気的分離領域180により互いに磁気的に分離
されていてよい。本発明においては、磁壁の移動は同一
記録トラック上で記録トラック方向に起こるため、移動
層が記録トラック間で互いに磁気的に分離されていれ
ば、磁壁の移動はさらに良好となる。このような磁気的
分離領域180は、例えば所定の形状の凹部(グルー
ブ)または凸部を有する基板上に磁性層を積層すること
により移動層に段差を設けたり、移動層の所定の領域を
レーザーでアニールして磁気的に変質させるなどにより
形成することができる。さらに必要に応じて本発明にお
いては、グルーブを記録トラックとして用いるランド・
グルーブ記録方式が採用されても構わない。
【0022】
【発明の実施の形態】本発明においては、前記第1の磁
性層(移動層)はMnxSb(1-x)(ただし0.46≦x
≦0.54)からなって構わない。また、前記第1の磁
性層(移動層)はMnxSb(1-x-y)y(ただしAはB
iまたはPtで、0.46≦x≦0.54、0<y≦
0.1)からなっても構わない。
【0023】移動層がMnおよびSbよりなる場合、M
nおよびSb全体におけるMnの割合を好ましくは46
at%以上54at%以下とすることにより、波長41
0nmにおける磁気Kerr回転角を0.3度以上とす
ることができ、0.35度以上、更には0.4度以上と
することもできる。
【0024】移動層がMn、SbおよびBiよりなる場
合、図2の黒塗りの領域に示したとおり、Mn、Sbお
よびBi全体におけるMnの割合を好ましくは46at
%以上54at%以下とすることにより、またBiの割
合を好ましくは10at%以下とすることにより、波長
410nmにおける磁気Kerr回転角を0.3度以上
とすることができ、0.35度以上、更には0.4度以
上とすることもできる。
【0025】移動層がMn、SbおよびPtよりなる場
合、図3の黒塗りの領域に示したとおり、Mn、Sbお
よびPt全体におけるMnの割合を好ましくは46at
%以上54at%以下とすることにより、またPtの割
合を好ましくは10at%以下とすることにより、波長
410nmにおける磁気Kerr回転角を0.3度以上
とすることができ、0.4度以上、更には0.5度以上
とすることもできる。
【0026】なお移動層を構成する元素の組成比が上述
の数値範囲内であれば、信号品位は特に優れ、またλ=
410nmおよびディスク回転の線速度6m/secの
場合、記録再生のC/N比(キャリアレベル対ノイズレ
ベルの比)は45dB以上となり特に好ましい。
【0027】本発明における第1、第2、第3の磁性層
の各層の上下には、必要な機能を有する他の層が配され
て構わない。このような例として、第1および/または
第3の磁性層の第2の磁性層とは反対の面に誘電体層を
設けることが挙げられる。また他の例として第1と第2
の磁性層の間に第4の磁性層として、該第2の磁性層よ
りも高く、該第1の磁性層よりも低いキュリー温度を有
し、かつ少なくとも該第2の磁性層のキュリー温度以上
の温度において、該第3の磁性層に比べて相対的に磁壁
抗磁力が小さな垂直磁化膜が配される場合もある。
【0028】
【実施例】以下に実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらに限定されない。
【0029】(実施例1)図4に示したとおり、本実施
例で使用した透明基板200はポリカーボネート(P
C)を用いて射出成形により作製し、トラックピッチ
1.1μm、溝深さ0.15μmのグルーブ記録用基板
である。本実施例では射出成形基板にポリカーボネート
(PC)を用いたが、ポリメチルメタクリレート(PM
MA)、アモルファスポリオレフィン(APO)などを
成形材料として用いてもよい。また、紫外線硬化樹脂に
よる、いわゆる2P成形基板を使用することもできる。
また、本実施例ではグルーブ記録用基板を用いたが、ラ
ンド記録用基板やランド・グルーブ記録用基板でも使用
可能である。
【0030】以上のようにして作製した基板上に、磁性
層を含む記録膜積層をスパッタ法により形成した。記録
膜積層は図4に示すような層構成とした。すなわち透明
基板200上に第1の誘電体層210(SiN)、第1
の磁性層110(Mn0.5Sb0.5、膜厚20nm)、第
2の磁性層120(TbFe、膜厚30nm)、第3の
磁性層130(TbFeCo、膜厚40nm)、第2の
誘電体層220(SiN)が順次積層されている。第1
および第2の誘電体層としては、上記誘電体層のほか
に、例えば、AlN、SiO2、SiO、ZnS、Mg
2などの透明誘電材料が使用できる。また、第2およ
び第3の磁性層としては、上記磁性材料を含む種々の磁
性材料によって構成することが考えられるが、例えば、
Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Hoなどの希土
類金属元素の1種類または2種類以上が10〜40at
%と、Fe、Co、Niなどの遷移金属の1種類または
2種類以上が60〜90at%で構成される希土類−遷
移金属非晶質合金によって構成し得る。また、耐食性向
上などのために、Cr、Mn、Cu、Ti、Al、S
i、Pt、Inなどの元素を少量添加してもよい。
【0031】以上のようにして作製した光磁気記録媒体
に情報を記録し、光磁気ディスク記録再生装置を用いて
C/N比(キャリアレベル対ノイズレベルの比)を測定
した。記録情報は、レーザーパワー(記録パワー)5.
0mW(λ=410nm、NA=0.60)のレーザー
光を照射しながら外部磁界15800A/mを変調し
て、ディスク回転の線速度6m/sec、記録周波数3
0MHzでキャリア信号を書込んだ。
【0032】次に、再生用のレーザーの波長λを680
nm、ディスク回転の線速度を2m/secとして再生
を行うと、周波数10MHzにおけるC/Nは46dB
であったが、λ=680nmでディスク回転の線速度を
6m/secとし再生を行うと、周波数30MHzにお
けるC/Nは40dBとなり、信号品位が低下した。こ
れに対しλ=410nmとすると、ディスク回転の線速
度が6m/secの場合でも、周波数30MHzにおけ
るC/Nは47dBと良好であった。
【0033】以上より明らかなとおり、線速度が6m/
secの場合、再生用のレーザーの波長が短いほど、信
号品位が向上している。これより以下のことが判った。
すなわち、移動層をMnおよびSbを含む金属系より構
成することにより、短波長レーザーを記録再生に用いる
ことができる。このため再生レーザースポット径を小さ
くすることができ、記録媒体上の急峻な温度分布の形成
が可能となる。また、再生ビームスポット径を小さくす
ることにより、媒体に形成された温度分布と移動層のキ
ュリー温度で決定される磁壁の最大移動距離も短くな
り、上述した磁壁移動速度の増加とともに、再生信号の
立ち上がりを急峻なものとし、安定したDWDD再生が
実現される。この結果、データ転送レートの高速化が達
成でき、良好な信号品位が実現できた。
【0034】(実施例2〜25)第1の磁性層を表1に
示す磁性材料で作製したこと以外は実施例1と同様に光
磁気記録媒体を作製し情報を記録した後、λ=410n
m、ディスク回転の線速度6m/secで再生を行っ
た。表1に示した実験例2〜25は実施例2〜25の評
価結果である。
【0035】
【表1】 以上の実施例よりλ=410nmおよびディスク回転の
線速度6m/secの場合、C/N比はすべて40dB
以上であり、図2および3に示す黒塗りの部分の組成領
域の第1の磁性層を用いることにより、C/N比は45
dB以上の良好な特性を有する媒体が得られることが判
った。
【0036】(比較例1)第1の磁性層をGdFeC
o、膜厚30nmで作製したこと以外は実施例1と同様
にして光磁気記録媒体を作製した。記録情報はレーザー
パワー(記録パワー)5.0mW(λ=410nm、N
A=0.60)のレーザー光を照射しながら外部磁界1
5800A/mを変調して、ディスク回転の線速度6m
/sec、記録周波数30MHzでキャリア信号を書込
んだ。
【0037】λ=410nm、NA=0.60、レーザ
ーパワー(再生パワー)2.5mW、ディスク回転の線
速度6m/sで再生を行った場合、38dBのC/N比
が得られた。また、同ディスクを、λ=680nm、N
A=0.60、レーザーパワー(再生パワー)2mW、
線速度2m/sで信号再生をした場合、46dBのC/
N比が得られた。この時、記録パワー、再生パワーは、
C/N比が最大値を示した時の値を設定している。この
結果を実施例と比較することにより、本発明で開示され
る光磁気記録媒体を用いれば短波長領域においてC/N
比が著しく向上することが判った。なお、従来から用い
られているGdFeCoを第1の磁性層に用いた場合、
λ=410nmの光学系において信号品位が低下する理
由は、磁気光学効果の波長依存性によるもので、短波長
でGdFeCoの磁気Kerr回転角が低下しているこ
とに起因している。したがって実施例1〜25のよう
に、短波長で大きな磁気Kerr回転角を有する本究明
の磁性材料を第1の磁性層に用いることにより、短波長
の光学系を用いたデータ転送レートの高速化が実現でき
る。
【0038】
【発明の効果】本発明で開示される光磁気記録媒体の第
1の磁性層はMnおよびSbを含んでなるため、短波長
領域で十分な磁気光学効果を示し、記録再生に用いるレ
ーザーの短波長化が可能となる。このため再生レーザー
スポット径を小さくすることができ、記録媒体上の急峻
な温度分布の形成が可能となり、磁壁の移動速度の高速
化が実現できる。この結果、データ転送レートの高速化
が達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明におけるDWDD再生方式の原理図であ
る。
【図2】本発明における第1の磁性層を構成する元素の
組成比の例を示す図である。
【図3】本発明における第1の磁性層を構成する元素の
組成比の他の例を示す図である。
【図4】本発明における光磁気記録媒体の積層構造の例
を示す断面図である。
【図5】光磁気記録媒体上の温度分布を示す図である。
【図6】従来のDWDD再生方式の原理図である。
【符号の説明】
110 第1の磁性層 120 第2の磁性層 130 第3の磁性層 140 磁壁 150 原子スピンの向き 160 再生ビームスポット 170 記録トラック 180 磁気的分離領域 190 等温線 200 透明基板 210 第1の誘電体層 220 第2の誘電体層

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも第1、第2、第3の磁性層が
    順次積層されている光磁気記録媒体であって、該第1の
    磁性層は少なくとも再生ビームスポット内の記録情報検
    出領域内で該第3の磁性層に比べ相対的に磁壁抗磁力が
    小さく磁壁移動度が大きなMnおよびSbを含んでなる
    垂直磁化膜からなり、該第2の磁性層は該第1の磁性層
    および該第3の磁性層よりもキュリー温度の低い磁性層
    からなり、該第3の磁性層は垂直磁化膜であることを特
    徴とする光磁気記録媒体。
  2. 【請求項2】 前記第1の磁性層はMnxSb(1-x)(た
    だし0.46≦x≦0.54)からなることを特徴とす
    る請求項1記載の光磁気記録媒体。
  3. 【請求項3】 前記第1の磁性層はBiを含むことを特
    徴とする請求項1記載の光磁気記録媒体。
  4. 【請求項4】 前記第1の磁性層はPtを含むことを特
    徴とする請求項1または3記載の光磁気記録媒体。
  5. 【請求項5】 前記第1の磁性層はMnxSb(1-x-y)
    y(ただしAはBiまたはPtで、0.46≦x≦0.
    54、0<y≦0.1)からなることを特徴とする請求
    項1、3または4記載の光磁気記録媒体。
  6. 【請求項6】 前記第1の磁性層は各記録トラック間で
    互いに磁気的に分離されていることを特徴とする請求項
    1乃至5いずれかに記載の光磁気記録媒体。
JP37489299A 1999-12-28 1999-12-28 光磁気記録媒体 Pending JP2001189042A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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