JP2003296985A - 反応拡散を利用する記録方法、この方法を利用する記録媒体及びこの記録媒体を利用する記録再生装置 - Google Patents

反応拡散を利用する記録方法、この方法を利用する記録媒体及びこの記録媒体を利用する記録再生装置

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JP2003296985A
JP2003296985A JP2002092662A JP2002092662A JP2003296985A JP 2003296985 A JP2003296985 A JP 2003296985A JP 2002092662 A JP2002092662 A JP 2002092662A JP 2002092662 A JP2002092662 A JP 2002092662A JP 2003296985 A JP2003296985 A JP 2003296985A
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recording
layer
reaction diffusion
dielectric layer
utilizing
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Shuko Kin
朱鎬 金
Junji Tominaga
淳二 富永
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Samsung Electronics Co Ltd
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Samsung Electronics Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザービームによって誘電体層と記録層と
の反応拡散を発生させて相変化方法及び/又は光磁気方
法の記録ができる反応拡散を利用する記録方法、この方
法を利用する記録媒体及びこの記録媒体に情報を記録
し、記録された情報を再生することができる記録再生装
置を提供する。 【解決手段】 記録層と誘電体層との反応拡散による光
常数の吸収係数変化を利用して相変化方式により記録媒
体に情報を記録する反応拡散を利用する記録方法、記録
層と誘電体層との反応拡散時、磁気スピン方向の変化を
発生させて光磁気方式により記録媒体に情報を記録する
反応拡散を利用する記録方法及び記録層と誘電体層との
反応拡散時反応拡散部分がふくらんで凸のようになる物
理的特性を利用して記録媒体に情報を記録することを特
徴とする反応拡散を利用する記録方法によって達成さ
れ、この方法を利用する記録媒体及びこの記録媒体に情
報を記録し、記録された情報を再生することができる記
録再生装置によって達成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は反応拡散を利用する
記録方法、この方法を利用する記録媒体及びこの記録媒
体を利用する記録再生装置に係り、詳細にはレーザービ
ームによって誘電体層と希土類遷移金属又は希土類金属
と遷移金属との組成物で構成された記録層との反応拡散
を利用して、相変化方法及び/又は光磁気方法の記録が
できる反応拡散を利用する記録方法,この方法を利用す
る記録媒体、及びこの記録媒体に情報を記録し、この記
録媒体に記録された情報を再生することができる記録再
生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の記録媒体は大きく分けて光磁気方
式の記録媒体と相変化方式の記録媒体がある。光磁気方
式の記録媒体はMD(Mini Disk)のように磁性体に直線偏
光を入射させれば、情報が磁性体の磁化大きさ及び磁化
方向に応じてその反射光が回転する現象である磁気のカ
ー効果を利用する再生を考慮した記録媒体である。相変
化方式の記録媒体はDVD(digital versatile disk)のよ
うに記録媒体の記録された部分と記録されない部分の非
晶質と結晶質の結晶状態による光常数の吸収係数の差に
よって発生される反射率の差を利用する再生を考慮した
記録媒体である。
【０００３】図1は従来の光磁気方式の記録媒体と記録
原理を示す図である。図1に示すように、記録媒体は反
射層の役割のアルミニウム(Al)層111(銀(Ag)層を使うこ
ともできる)、SiNのような誘電体の誘電体層112、TbFeC
oのような磁性体の記録層113、SiNのような誘電体の誘
電体層114、透明なポリカーボネート(Polycarbonate)層
115が順次積層された構造を有する。この記録媒体に約5
mW程度の出力を有するレーザー118からのレーザービー
ムを収束レンズ119で収束し、記録媒体に照射して記録
層を200℃〜400℃に加熱すると同時に電流源117から電
流が印加される磁気コイル116によってレーザービーム
が照射される部分に磁界を発生させて、記録されなかっ
た状態での磁気スピン方向と反対方向に磁気スピンの方
向を変化させる。それで、光磁気方式に記録された情報
を光磁気方式より再生することができる。ここで、記録
にならない部分の磁気スピン方向は下向き方向に、そし
て記録になった部分の磁気スピン方向は上向き方向に示
した。
【０００４】図2は従来の相変化方式の記録媒体と記録
原理を示す図である。図2に示すように、記録媒体は反
射層の役割のアルミニウム(Al)層121(銀(Ag)層を使うこ
ともできる)、ZnS-SiO２のような誘電体の誘電体層12
2、GeSbTeのような記録層123、ZnS-SiO２のような誘電
体の誘電体層124、透明なポリカーボネート(Polycarbon
ate)層125が順次積層された構造を有する。また、記録
層123と誘電体層122、124との間の反応拡散を停止する
ために記録層123と誘電体層122、124との間に保護膜を
形成しても良い。この記録媒体に約10〜15mW程度の出力
を有するレーザー128からのレーザービームを収束レン
ズ129で収束し、記録媒体に照射して記録層122を約600
℃に加熱させてレーザービームが照射された部分を非晶
質に変換することで光常数(n、k)の屈折率nの変化には
かかわらず吸収係数kを小さくする。それで、相変化方
式に記録された情報を相変化方式より再生することがで
きる。ここで、吸収係数kが小さくなるということは情
報の記録のためにレーザービームが照射された非晶質部
分の透明度が大きくなって反射率が小さくなるというこ
とを意味する。一般的に記録されなかった部分である記
録層の結晶質部分の吸収係数は約3.0程度であるが、レ
ーザービームが照射されて情報が記録された非晶質部分
の吸収係数は約1.5程度であり、その差は約1.5程度であ
る。
【０００５】しかし、現在光磁気方式の記録媒体と相変
化方式の記録媒体は互いに異なっている。このために光
磁気方式と相変化方式はそれぞれ互いに異なる記録媒体
を利用している。
【０００６】相変化方式の一種で微小マークを利用して
記録媒体に情報を記録し、記録媒体に記録された情報を
回折限界以下で再生するためのさまざまな方法が提示さ
れている。その中で一番注目されている超解像度近接場
構造を利用する再生方式は“Applied Physics Letters,
Vol. 73, No. 15, Oct. 1998”及び“Japanese Journa
l of Applied Physics, Vol. 39, Part I, No. 2B, 200
0, pp. 980-981”に開示されている。
【０００７】図3は従来の超解像度近接場(super resolu
tion near field)構造を利用する記録媒体を示す図であ
る。図3に示すように、記録媒体はZnS-SiO２のような誘
電体の誘電体層132-2、GeSbTeのような記録層133、保護
膜の役割をするZnS-SiO２又はSiNのような誘電体の誘電
体層134-2、Sb又はAgOxのマスク層137-2、ZnS-SiO２又
はSiNのような誘電体の誘電体層134-1、透明なポリカー
ボネート層135が順次積層された構造を有する。ここ
で、マスク層137-2がSbである場合、マスク層137-2に接
する誘電体層134-1、134-2はSiNであり、マスク層137-2
がAgOxである場合、マスク層137-2に接する誘電体層134
-1、134-2はZnS-SiO２である。この記録媒体に約10〜15
mW程度の出力を有するレーザー138からのレーザービー
ムを収束レンズ139で収束し、記録媒体に照射して記録
層133を約600℃に加熱させてレーザービームが照射され
る部分を非晶質に変換することで光常数(n、k)における
屈折率nの変化にはかかわらず吸収係数kを小さくする。
この時、レーザービームが照射されたSb又はAgOxのマス
ク層137-2はSb結晶の変化又はAgOxの分解が生じて記録
層に対してプローブの役割をするようになって近接場構
造が形成される。従って、回折限界以下の微小マークの
再生が可能になって、高記録密度の記録媒体からも情報
を超解像度近接場構造で再生することができる。しか
し、超解像度近接場構造はマスク層と記録層の遷移温度
が類似であるから、記録された情報を再生する時、熱安
全性が重要な課題になっている。これを解決するための
方法ではマスク層の遷移温度を低める方法と記録層の遷
移温度を高める方法があるが、マスク層と記録層の遷移
温度の差を出すことは材料の特性上容易ではない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明はレーザービー
ムの照射によって誘電体層と記録層とを反応拡散させて
相変化方法及び/又は光磁気方法の記録ができる反応拡
散を利用する記録方法、この方法を利用する記録媒体、
及びこの記録媒体に情報を記録し記録媒体に記録された
情報を再生することができる記録再生装置を提供する。
それで、本発明は一つの記録媒体で光磁気記録再生方式
と相変化記録再生方式両方に適用し、記録媒体に記録さ
れた情報を超解像度近接場構造で再生時マスク層と記録
層との遷移温度の類似性に起因して示された熱安全性の
問題を解決し、記録媒体に情報を記録し、記録媒体に記
録された情報を回折限界以下で再生することができる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】相変化記録方式を利用し
て記録媒体に情報を記録するという観点で、本発明は請
求項1に記載されたように、記録層と誘電体層との反応
拡散による光常数の吸収係数変化を利用して相変化方式
により記録媒体に情報を記録することを特徴とする反応
拡散を利用する記録方法によって達成することができ
る。
【００１０】本発明は請求項2に記載されたように、請
求項1において前記記録層は希土類遷移金属であること
を特徴とする反応拡散を利用する記録方法によって達成
することができる。
【００１１】本発明は請求項3に記載されたように、請
求項2において前記希土類遷移金属はTbFeCoであること
を特徴とする反応拡散を利用する記録方法に達成するこ
とができる。
【００１２】本発明は請求項4に記載されたように、請
求項1において前記記録層は希土類金属と遷移金属との
組成物であることを特徴とする反応拡散を利用する記録
方法によって達成することができる。
【００１３】本発明は請求項5に記載されたように、請
求項1乃至4の何れか一つの請求項において前記反応拡散
の温度は490℃以上から580℃未満であることを特徴とす
る反応拡散を利用する記録方法によって達成することが
できる。
【００１４】本発明は請求項6に記載されたように、請
求項1乃至5の何れか一つの請求項において前記誘電体層
を保護膜の役割の誘電体層、Sbのマスク層及び誘電体層
が前記記録層から順次積層された構造にすることで、前
記反応拡散時の前記記録層と前記保護膜の役割の誘電体
層との反応拡散と前記マスク層の結晶の変化を利用して
記録された情報を回折限界以下で再生することを特徴と
する反応拡散を利用する記録方法によって達成すること
ができる。
【００１５】本発明は請求項7に記載されたように、請
求項1乃至5の何れか一つの請求項において前記誘電体層
を保護膜の役割の誘電体層、AgOxのマスク層及び誘電体
層が前記記録層から順次積層された構造にすることで、
前記反応拡散時の前記記録層と前記保護膜の役割の誘電
体層との反応拡散及び前記マスク層の分解を利用して記
録された情報を回折限界以下で再生することを特徴とす
る反応拡散を利用する記録方法によって達成することが
できる。
【００１６】本発明は請求項8に記載されたように、請
求項1乃至5の何れか一つの請求項において前記記録層と
前記誘電体層は同時成膜によって形成されることで、材
料が混合されている混合構造であることを特徴とする反
応拡散を利用する記録方法によって達成することができ
る。
【００１７】光磁気方式を利用して記録媒体に情報を記
録するという観点で、本発明は請求項9に記載されたよ
うに、記録層と誘電体層との反応拡散時、磁気スピン方
向の変化を発生させて光磁気方式により記録媒体に情報
を記録することを特徴とする反応拡散を利用する記録方
法によって達成することができる。
【００１８】本発明は請求項10に記載されたように、請
求項9において前記記録層と前記誘電体層は同時成膜に
よって形成されることで、材料が混合されている混合構
造であることを特徴とする反応拡散を利用する記録方法
によって達成することができる。
【００１９】本発明は請求項11に記載されたように、請
求項9又は請求項10において前記記録層は希土類遷移金
属であることを特徴とする反応拡散を利用する記録方法
によって達成することができる。
【００２０】本発明は請求項12に記載されたように、請
求項11項において前記希土類遷移金属はTbFeCoであるこ
とを特徴とする反応拡散を利用する記録方法によって達
成することができる。
【００２１】本発明は請求項13に記載されたように、請
求項9又は請求項10において前記記録層は希土類金属と
遷移金属との組成物であることを特徴とする反応拡散を
利用する記録方法によって達成することができる。
【００２２】本発明は請求項14に記載されたように、請
求項9乃至13の何れか一つの請求項において前記反応拡
散の温度は400℃以上から490℃未満であることを特徴と
する反応拡散を利用する記録方法によって達成すること
ができる。
【００２３】反応拡散部分がふくらんで凸のようになる
物理的特性によって発生されるレーザービームの入射角
による反射角の特性を利用して記録媒体に情報を記録す
るという観点で、本発明は請求項15に記載されたよう
に、記録層と誘電体層との反応拡散時反応拡散部分がふ
くらんで凸のようになる物理的特性を利用して記録媒体
に情報を記録することを特徴とする反応拡散を利用する
記録方法によって達成することができる。
【００２４】本発明は請求項16に記載されたように、請
求項15において前記記録層は希土類遷移金属であること
を特徴とする反応拡散を利用する記録方法によって達成
することができる。
【００２５】本発明は請求項17に記載されたように、請
求項16において前記希土類遷移金属はTbFeCoであること
を特徴とする反応拡散を利用する記録方法によって達成
することができる。
【００２６】本発明は請求項18に記載されたように、請
求項15において前記記録層は希土類金属と遷移金属との
組成物であることを特徴とする反応拡散を利用する記録
方法によって達成することができる。
【００２７】本発明は請求項19に記載されたように、請
求項15乃至18の何れか一つの請求項において前記反応拡
散の温度は400℃以上から490℃未満であることを特徴と
する反応拡散を利用する記録方法によって達成すること
ができる。
【００２８】本発明は請求項20に記載されたように、請
求項15乃至19の何れか一つの請求項において前記誘電体
層を保護膜の役割の誘電体層、Sbのマスク層及び誘電体
層が前記記録層から順次積層された構造にすることで、
前記反応拡散時の前記記録層と前記保護膜の役割の誘電
体層との反応拡散と前記マスク層の結晶の変化を利用し
て記録された情報を回折限界以下で再生することを特徴
とする反応拡散を利用する記録方法によって達成するこ
とができる。
【００２９】本発明は請求項21に記載されたように、請
求項15乃至19の何れか一つの請求項において前記誘電体
層を保護膜の役割の誘電体層、AgOxのマスク層及び誘電
体層が前記記録層から順次積層された構造にすること
で、前記反応拡散時の前記記録層と前記保護膜の役割の
誘電体層との反応拡散及び前記マスク層の分解を利用し
て記録された情報を回折限界以下で再生することを特徴
とする反応拡散を利用する記録方法によって達成するこ
とができる。
【００３０】本発明は請求項22に記載されたように、請
求項15乃至19の何れか一つの請求項において前記記録層
と前記誘電体層は同時成膜によって形成されることで、
材料が混合されている混合構造であることを特徴とする
反応拡散を利用する記録方法によって達成することがで
きる。
【００３１】そして、請求項1乃至22の反応拡散を利用
する記録方法によって記録媒体に情報を記録する観点
で、本発明は請求項23乃至44の反応拡散を利用する記録
媒体によって達成することができる。
【００３２】そして、請求項23乃至44の反応拡散を利用
する記録媒体に情報を記録し、この記録媒体に記録され
た情報を再生する記録再生装置の観点で、本発明は請求
項45乃至66の反応拡散を利用する記録再生装置によって
達成することができる。ここで、記録再生装置は相変化
方式により記録媒体に記録された情報を相変化記録再生
装置によって再生することだけではなく、光磁気記録再
生装置によっても再生ができるので、記録再生装置は相
変化記録再生装置と光磁気記録再生装置のどちらかの再
生装置であることができ、また情報が記録された記録媒
体の記録層部分がふくらんで凸のようになる物理的特性
を利用する記録再生装置でも良い。
【００３３】
【発明の実施の形態】上述した目的を達成して従来の問
題点を除去するための課題を実行する本発明の構成とそ
の作用を添付図面により詳細に説明する。
【００３４】図4は本発明による記録媒体の構造を示す
図である。
【００３５】図4に示すように、記録媒体は反射層の役
割のアルミニウム(Al)層221(銀(Ag)層を使うこともでき
る)、 ZnS-SiO２のような誘電体の誘電体層222、酸素と
硫黄に対して親和力と反応力が大きいTbFeCoのような磁
性体の記録層223、ZnS-SiO２のような誘電体の誘電体層
224、透明なポリカーボネート層225が順次積層された構
造を有する。記録層の材料は、希土類遷移金属又は希土
類金属と遷移金属との組成物のように、誘電体層と反応
拡散して硫黄化物や酸化物を形成することができる材料
である。これらの材料は光磁気材料、銀-亜鉛(Ag-Zn)、
銀-亜鉛(Ag-Zn)化合物、タングステン(W)、トングステ
ン化合物(W-Fe、W-Se等)、鉄(Fe)等がある。
【００３６】図4のような構成の記録媒体に相変化方式
で図2に示したように10〜15mW程度の出力を有する波長6
35nmの赤色又は波長405nmの青色レーザー128からのレー
ザービームを収束レンズ129で収束し記録媒体に照射す
ることで、記録層を490℃〜540℃に加熱して記録層223
と誘電体層222、224を反応拡散させる。この時反応と拡
散は全て生じる。反応拡散された記録層では光常数(n、
k)の吸収係数kはほとんど0に低くなって、レーザービー
ムが照射されなかった部分では光常数(n,k)の吸収係数k
は約4であるので、相変化方式により記録媒体に情報を
記録することができる。
【００３７】また、反射層の役割のアルミニウム(Al)層
221除去し、誘電体層224を保護膜の役割の誘電体層、 S
b又はAgOxのマスク層及び誘電体層が記録層223から順次
積層された構造にすることで図３のような超解像度近接
場構造にすることができる。それで、レーザービーム照
射時の記録層223とこの保護膜の役割の誘電体層との反
応拡散と、このマスク層がSbである場合に生じる結晶の
変化またはAgOxである場合に生じる分解を利用して、記
録された情報を回折限界以下で再生することができる。
それで、マスク層のSb又はAgOxと記録層のTbFeCoとの遷
移温度の差が大きいので、従来の熱安全性の問題を解決
しながら記録媒体から情報を再生することができる。マ
スク層の結晶変化による部分は再生時、プローブの役割
をする。ここで、マスク層がSbである場合は保護膜の役
割の誘電体層、及びマスク層と接する誘電体層はSiNで
あり、マスク層がAgOxである場合は保護膜の役割の誘電
体層、及びマスク層と接する誘電体層はZnS-SiO２であ
る。
【００３８】そして、図4のような構成の記録媒体に光
磁気方式で図1に示すように10〜15mW程度の出力を有す
る波長635nmの赤色又は波長405nmのレーザー118からの
レーザービームを収束レンズ119に収束し記録媒体に照
射することで、記録層を400℃〜490℃に加熱して記録層
223と誘電体層222、224とを反応拡散させると同時に電
流源117から電流が印加された磁気コイル116によって、
レーザービームが照射される部分に磁界を発生させて、
記録にならない状態での磁気スピン方向と反対方向で磁
気スピンの方向を変化させる。この時反応は生じるが拡
散はほとんど生じない。このように反応拡散になって磁
気スピン方向が変化された記録層とレーザービームが照
射されない部分の磁気スピン方向が反対方向で光磁気方
式により記録媒体に情報を記録することができる。
【００３９】そして、図4のような構成の記録媒体に相
変化方式で図2に示すように10〜15mW程度の出力を有す
る波長635nmの赤色又は波長405nmの青色レーザー128か
らのレーザービームを収束レンズ129に収束し記録媒体
に照射することで、記録層を400℃〜490℃に加熱して記
録層223と誘電体層222、224を反応拡散させる。この時
反応は生じるが拡散はほとんど生じない。レーザービー
ムが照射された記録層223と誘電体層222、224とは記録
層223と誘電体層222、224との反応拡散によって図5のよ
うな形態を示す。このようにレーザービームが照射され
て反応が生じた部分がふくらんで凸のようになる物理的
特性の変化は再生時レーザービームの入射角による反射
角は光磁気再生装置でのレーザービームの入射角による
反射角とほとんど類似に示される。従って、レーザービ
ームが照射されて反応が生じた部分がふくらんで凸のよ
うになる物理的特性を利用することで相変化方式により
記録媒体に情報を記録し光磁気記録再生装置で記録媒体
に記録された情報を再生することもできる。この性能に
対しては後述する。
【００４０】また、反射層の役割のアルミニウム(Al)層
221除去し、誘電体層224を保護膜の役割の誘電体層、 S
b又はAgOxのマスク層及び誘電体層が記録層223から順次
積層された構造にすることで図３のような超解像度近接
場構造にすることができる。それで、レーザービーム照
射時の記録層223とこの保護膜の役割の誘電体層との反
応拡散と、このマスク層がSbである場合に生じる結晶の
変化またはAgOxである場合に生じる分解を利用して、記
録された情報を回折限界以下で再生することができる。
それで、マスク層のSb又はAgOxと記録層のTbFeCoとの遷
移温度の差が大きいので、従来の熱安全性の問題を解決
しながら記録媒体から情報を再生することができる。マ
スク層の結晶変化による部分は再生時、プローブの役割
をする。ここで、マスク層がSbである場合は保護膜の役
割の誘電体層、及びマスク層と接する誘電体層はSiNで
あり、マスク層がAgOxである場合は保護膜の役割の誘電
体層、及びマスク層と接する誘電体層はZnS-SiO２であ
る。
【００４１】本発明による記録媒体の記録層(TbFeCo)と
誘電体層(ZnS-SiO2)及び誘電体層(ZnS-SiO2)を反応拡散
させれば、硫黄化反応によってTb２S３、FeS、CoS、CoS
２等が生成され、酸化反応によってTbO２、Tb２O３、Fe
O、Fe２O３、Fe３O４、CoO等が生成され、結晶化によっ
てα-Fe、α-Co、α-Tb及びα-Fe-Tb等が生成され、S
i、Fe及びCoが記録層と誘電体層との間に相互拡散し、
硫黄と酸素が記録層に拡散する。図6は温度による記録
層の硫黄及び酸素の拡散濃度を示すグラフである。ここ
で、図6(a)は硫黄の拡散濃度であり、図6(b)は酸素の拡
散濃度である。図6(a)に示すように記録層の硫黄の濃度
は490℃及び510℃で飽和状態であり、図6(b)に示すよう
に記録層の酸素の濃度は490℃では飽和状態ではないが5
10℃では飽和状態である。従って、図3に示したものと
同じ超解像度近接場構造の記録層を希土類遷移金属、又
は希土類金属と遷移金属との組成物で構成することで、
図3に示した記録層はSb又はAgOxで構成されたマスク層
と遷移温度の差が大きくなるので、熱安全性の問題なし
に記録媒体に記録された情報を超解像度近接場構造で回
折限界以下で再生することができる。
【００４２】図7は本発明の記録媒体による性能を示す
図である。ここで、図 7(a)は記録電力による変調(modu
lation)特性であり、図7(b)は変調測定サンプルのAFM(A
tomicForce Microscope)写真であり、図7(c)はマーク長
さによるCNR(Carrier to Noise Ratio)である。また、
図7(a)の変調特性は光常数(n、k)における吸収係数kに
よる反射率の差を電気信号に換算して現わしたことであ
り、図7(c)は本発明による記録媒体を15mWの電力を有す
るレーザービームで記録をした後、一般的な相変化方式
の再生装置による情報再生時のCNRである。図7(a)に示
すように誘電体層/記録層/誘電体層がZnSiO２/TbFeCo/Z
nSiO２で積層された構造は、従来の誘電体層/記録層/誘
電体層がZnSiO２/GeSbTe/ ZnSiO２で積層された構造の
相変化方式及び誘電体層/記録層/誘電体層がSiN/TbFeCo
/SiNで積層された構造の光磁気方式より、記録媒体に記
録された情報の再生時、約10mWの記録電力以上で変調特
性が優秀であることが分かる。図7(b)に示すように記録
電力が大きくなるによって記録層の反応の程度が大きく
示されることが分かる。また、図7(c)に示すように500n
mマーク長さでCNRが45dB以上であることから分かるよう
に、レーザービームの照射によって記録された部分の透
明化によって反射率が急激に低下されて情報再生特性が
優秀に示されることが分かる。
【００４３】図8は本発明の超解像度近接場構造による
記録媒体の性能を示す図である。図8(a)は超解像度近接
場構造の記録媒体のマーク長さによるCNRであり、図8
(b)は超解像度近接場構造の記録媒体の再生回収によるC
NRであり、図8(c)は超解像度近接場構造の記録媒体の再
生時レーザービーム電力によるCNRであり、図8(d)は本
発明による超解像度近接場構造の記録媒体の記録マーク
状態である。ここで、従来の超解像度近接場構造は図3
に示したものであり、本発明による超解像度近接場構造
は図3に示した記録層を希土類遷移金属のTbFeCoにした
ものである。記録媒体に対するレーザービームの記録電
力は、従来の場合は10mWであり、本発明による場合は15
mWである。また、記録媒体の記録は波長635nmの赤色レ
ーザーによって行われた。
【００４４】図8(a)に示すように本発明による超解像度
近接場構造の情報再生特性は、従来の超解像度近接場構
造の情報再生特性に比べて、全体的に5〜10dB程度の高
いCNRを示す。従って、本発明による超解像度近接場構
造の記録媒体による情報再生特性が従来の超解像度近接
場構造の記録媒体による情報再生特性より優秀であるこ
とが分かる。図8(b)に示すように本発明による超解像度
近接場構造の情報再生特性は再生回収とはほとんど関わ
らずに一定のCNRを維持しているが、従来の超解像度近
接場構造の情報再生特性は所定の再生回収以上になると
CNRが急激に低下する。従って、本発明による超解像度
近接場構造の記録媒体による情報再生特性が従来の超解
像度近接場構造の記録媒体による情報再生特性より優秀
であることが分かる。また、図8(c)に示すように本発明
による超解像度近接場構造の情報再生特性は情報再生時
レーザービーム電力が3.3mW以上になると一定のCNRを維
持しているが、従来の超解像度近接場構造の情報再生特
性は情報再生時レーザービーム電力のマージン幅がほと
んどない。従って、本発明による超解像度近接場構造の
記録媒体は所定の再生出力以上では製造社による記録媒
体の特性変化に影響を受けずに適用可能であることが分
かる。図8(d)に示すように約200nmの記録マークでも記
録マークが鮮やかに示される。従って、波長405nmの青
色レーザーを使ったら100nm以下のマーク長さで情報の
記録ができると予測されることが分かる。
【００４５】図9は記録方式及び再生方式によるCNRであ
る。図9(a)は反応拡散による記録を相変化方式で記録
し、相変化方式及び光磁気方式の再生によるCNRであ
り、図9(b)は反応拡散による記録移を相変化方式及び光
磁気方式で記録し、相変化方式及び光磁気方式の再生に
よるCNRである。また、図9(a)の相変化方式の再生装置
と光磁気方式の再生装置は日本パルステック(PulseTec)
社の測定用再生装置を利用した。図9(b)の相変化方式の
再生装置は630nmの波長と0.60の開口率を有する一般的
な相変化方式の再生装置であり、光磁気方式の再生装置
は780nmの波長と0.53の開口率を有する一般的な光磁気
方式の再生装置である。
【００４６】図9(a)に示すようにマーク長さ250nm以上
では相変化方式の再生装置と光磁気方式の再生装置両方
が約40dB以上のCNRを示す。従って、一つの記録媒体で
相変化方式の再生装置と光磁気方式の再生装置に使うこ
とができる。ここで、光磁気再生は反応拡散部分がふく
らんで凸のようになる物理的特性によって発生されるレ
ーザービームの入射角による反射角の特性がカー効果と
類似に生じることによることである。また、記録媒体に
反応拡散によって記録時、従来の光磁気方式と同一の磁
界発生コイルによる磁気スピンの方向を変化させたら、
より高いCNRを得ることができる。そして、図9(b)に示
すように光磁気方式の記録再生装置は780nmの波長と0.5
3の開口率のレーザーであるが、これを相変化方式の再
生装置と同一の630nmの波長と0.60の開口率にすれば、
ほとんど等しい性能を示すことが分かる。また、マーク
長さ400nmで、相変化方式の再生装置と光磁気方式の再
生装置両方は約40dB以上のCNRを示す。従って、一つの
記録媒体で相変化方式の再生装置と光磁気方式の再生装
置に使うことができることが分かる。
【００４７】
【発明の効果】以上の説明のように、本発明によるレー
ザービームによって誘電体層と記録層の反応拡散を発生
させて相変化方法及び/又は光磁気方法の記録ができる
反応拡散を利用する記録方法、この方法を利用する記録
媒体及びこの記録媒体に情報を記録し、記録された情報
を再生することができる記録再生装置は、従来と比べて
情報再生特性が優秀であり、一つの記録媒体で光磁気記
録及び再生方式と相変化記録及び再生方式に適用するこ
とができる。また、超解像度近接場構造でマスク層と記
録層との遷移温度の類似性によって記録媒体に記録され
た情報再生時に問題になった従来の熱安全性の問題を解
決しながら情報を回折限界以下で再生することができる
効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の光磁気方式の記録媒体と記録原理を示す
図である。
【図２】従来の相変化方式の記録媒体と記録原理を示す
図である。
【図３】従来の超解像度近接場構造を利用する記録媒体
を示す図である。
【図４】本発明による記録媒体の構造を示す図である。
【図５】記録層と誘電体層の反応拡散による記録層と誘
電体層の形態を示す図である。
【図６】温度による記録層の硫黄及び酸素の拡散濃度を
示すグラフであり、図6(a)は硫黄の拡散濃度、図6(b)は
酸素の拡散濃度である。
【図７】本発明の記録媒体による性能を示す図であり、
図 7(a)は記録電力による変調(modulation)特性、図7
(b)は変調測定サンプルのAFM(Atomic Force Microscop
e)写真、図7(c)はマーク長さによるCNR(Carrier to Noi
se Ratio)である
【図８】本発明の超解像度近接場構造による記録媒体の
性能を示す図である。図8(a)は超解像度近接場構造の記
録媒体のマーク長さによるCNR、図8(b)は超解像度近接
場構造の記録媒体の再生回収によるCNR、図8(c)は超解
像度近接場構造の記録媒体の再生時レーザービーム電力
によるCNR、図8(d)は本発明による超解像度近接場構造
の記録媒体の記録マーク状態である。
【図９】記録方式及び再生方式によるCNRであり、図9
(a)は反応拡散による記録を相変化方式で記録し、相変
化方式及び光磁気方式の再生によるCNR、図9(b)は反応
拡散による記録移を相変化方式及び光磁気方式で記録
し、相変化方式及び光磁気方式の再生によるCNRであ
る。
【符号の説明】
111、121、221 アルミニウム層 112、122、222 誘電体層 131-2 誘電体層 113、123、133、223 記録層 114、124、134-1、224 誘電体層 134-2 誘電体層 115、125、135、225 ポリカーボネート 116 磁界発生コイル 137-2 マスク層 117 電流源 118、128、138 レーザー 119、129、139 収束レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ１１Ｂ 11/105 Ｇ１１Ｂ 11/105 ５４６Ｆ ５７６ ５７６Ａ 7/004 7/004 Ｚ 7/0045 7/0045 Ｚ 7/24 ５０１ 7/24 ５０１Ｚ ５１１ ５１１ ５２２ ５２２Ｄ ５３８ ５３８Ａ 7/26 ５３１ 7/26 ５３１ (72)発明者 富永 淳二 茨城県つくば市東１−１−１ 独立行政法 人産業技術総合研究所内 Ｆターム(参考） 5D029 HA05 HA06 HA07 JA01 JB18 JB22 JB48 MA02 MA03 5D075 AA03 EE03 FF04 FH02 GG03 GG16 5D090 AA01 BB03 BB04 BB05 BB10 DD01 5D121 AA01 EE03

Claims (66)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 記録層と誘電体層との反応拡散による光
    常数の吸収係数変化を利用して相変化方式により記録媒
    体に情報を記録することを特徴とする反応拡散を利用す
    る記録方法。
  2. 【請求項２】 前記記録層は希土類遷移金属であること
    を特徴とする請求項1に記載の反応拡散を利用する記録
    方法。
  3. 【請求項３】 前記希土類遷移金属はTbFeCoであること
    を特徴とする請求項2に記載の反応拡散を利用する記録
    方法。
  4. 【請求項４】 前記記録層は希土類金属と遷移金属との
    組成物であることを特徴とする請求項1に記載の反応拡
    散を利用する記録方法。
  5. 【請求項５】 前記反応拡散の温度は490℃以上から580
    ℃未満であることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一
    項に記載の反応拡散を利用する記録方法。
  6. 【請求項６】 前記誘電体層を保護膜の役割の誘電体
    層、Sbのマスク層及び誘電体層が前記記録層から順次積
    層された構造にすることで、前記反応拡散時の前記記録
    層と前記保護膜の役割の誘電体層との反応拡散と前記マ
    スク層の結晶の変化を利用して記録された情報を回折限
    界以下で再生することを特徴とする請求項1乃至5の何れ
    か一項に記載の反応拡散を利用する記録方法。
  7. 【請求項７】 前記誘電体層を保護膜の役割の誘電体
    層、 AgOxのマスク層及び誘電体層が前記記録層から順
    次積層された構造にすることで、前記反応拡散時の前記
    記録層と前記保護膜の役割の誘電体層との反応拡散及び
    前記マスク層の分解を利用して記録された情報を回折限
    界以下で再生することを特徴とする請求項1乃至5の何れ
    か一項に記載の反応拡散を利用する記録方法。
  8. 【請求項８】 前記記録層と前記誘電体層は同時成膜に
    よって形成されることで、材料が混合されている混合構
    造であることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に
    記載の反応拡散を利用する記録方法。
  9. 【請求項９】 記録層と誘電体層との反応拡散時、磁気
    スピン方向の変化を発生させて光磁気方式により記録媒
    体に情報を記録することを特徴とする反応拡散を利用す
    る記録方法。
  10. 【請求項１０】 前記記録層と前記誘電体層は同時成膜
    によって形成されることで、材料が混合されている混合
    構造であることを特徴とする請求項9に記載の反応拡散
    を利用する記録方法。
  11. 【請求項１１】 前記記録層は希土類遷移金属であるこ
    とを特徴とする請求項9又は請求項10に記載の反応拡散
    を利用する記録方法。
  12. 【請求項１２】 前記希土類遷移金属はTbFeCoであるこ
    とを特徴とする請求項11に記載の反応拡散を利用する記
    録方法。
  13. 【請求項１３】 前記記録層は希土類金属と遷移金属と
    の組成物であることを特徴とする請求項9又は請求項10
    に記載の反応拡散を利用する記録方法。
  14. 【請求項１４】 前記反応拡散の温度は400℃以上から4
    90℃未満であることを特徴とする請求項9乃至13の何れ
    か一項に記載の反応拡散を利用する記録方法。
  15. 【請求項１５】 記録層と誘電体層との反応拡散時反応
    拡散部分がふくらんで凸のようになる物理的特性を利用
    して記録媒体に情報を記録することを特徴とする反応拡
    散を利用する記録方法。
  16. 【請求項１６】 前記記録層は希土類遷移金属であるこ
    とを特徴とする請求項15に記載の反応拡散を利用する記
    録方法。
  17. 【請求項１７】 前記希土類遷移金属はTbFeCoであるこ
    とを特徴とする請求項16に記載の反応拡散を利用する記
    録方法。
  18. 【請求項１８】 前記記録層は希土類金属と遷移金属と
    の組成物であることを特徴とする請求項15に記載の反応
    拡散を利用する記録方法。
  19. 【請求項１９】 前記反応拡散の温度は400℃以上から4
    90℃未満であることを特徴とする請求項15乃至18の何れ
    か一項に記載の反応拡散を利用する記録方法。
  20. 【請求項２０】 前記誘電体層を保護膜の役割の誘電体
    層、Sbのマスク層及び誘電体層が前記記録層から順次積
    層された構造にすることで、前記反応拡散時の前記記録
    層と前記保護膜の役割の誘電体層との反応拡散と前記マ
    スク層の結晶の変化を利用して記録された情報を回折限
    界以下で再生することを特徴とする請求項15乃至19の何
    れか一項に記載の反応拡散を利用する記録方法。
  21. 【請求項２１】 前記誘電体層を保護膜の役割の誘電体
    層、AgOxのマスク層及び誘電体層が前記記録層から順次
    積層された構造にすることで、前記反応拡散時の前記記
    録層と前記保護膜の役割の誘電体層との反応拡散及び前
    記マスク層の分解を利用して記録された情報を回折限界
    以下で再生することを特徴とする請求項15乃至19の何れ
    か一項に記載の反応拡散を利用する記録方法。
  22. 【請求項２２】 前記記録層と前記誘電体層は同時成膜
    によって形成されることで、材料が混合されている混合
    構造であることを特徴とする請求項15乃至19の何れか一
    項に記載の反応拡散を利用する記録方法。
  23. 【請求項２３】 記録層と誘電体層との反応拡散による
    光常数の吸収係数変化を利用して相変化方式により記録
    媒体に情報を記録することを特徴とする反応拡散を利用
    する記録媒体。
  24. 【請求項２４】 前記記録層は希土類遷移金属であるこ
    とを特徴とする請求項23に記載の反応拡散を利用する記
    録媒体。
  25. 【請求項２５】 前記希土類遷移金属はTbFeCoであるこ
    とを特徴とする請求項24に記載の反応拡散を利用する記
    録媒体。
  26. 【請求項２６】 前記記録層は希土類金属と遷移金属と
    の組成物であることを特徴とする請求項23に記載の反応
    拡散を利用する記録媒体。
  27. 【請求項２７】 前記反応拡散の温度は490℃以上から5
    80℃未満であることを特徴とする請求項23乃至26の何れ
    か一項に記載の反応拡散を利用する記録媒体。
  28. 【請求項２８】 前記誘電体層を保護膜の役割の誘電体
    層、Sbのマスク層及び誘電体層が前記記録層から順次積
    層された構造にすることで、前記反応拡散時の前記記録
    層と前記保護膜の役割の誘電体層との反応拡散と前記マ
    スク層の結晶の変化を利用して記録された情報を回折限
    界以下で再生することを特徴とする請求項23乃至27の何
    れか一項に記載の反応拡散を利用する記録媒体。
  29. 【請求項２９】 前記誘電体層を保護膜の役割の誘電体
    層、AgOxのマスク層及び誘電体層が前記記録層から順次
    積層された構造にすることで、前記反応拡散時の前記記
    録層と前記保護膜の役割の誘電体層との反応拡散及び前
    記マスク層の分解を利用して記録された情報を回折限界
    以下で再生することを特徴とする請求項23乃至27の何れ
    か一項に記載の反応拡散を利用する記録媒体。
  30. 【請求項３０】 前記記録層と前記誘電体層は同時成膜
    によって形成されることで、材料が混合されている混合
    構造であることを特徴とする請求項23乃至27の何れか一
    項に記載の反応拡散を利用する記録媒体。
  31. 【請求項３１】 記録層と誘電体層との反応拡散時、磁
    気スピン方向の変化を発生させて光磁気方式により記録
    媒体に情報を記録することを特徴とする反応拡散を利用
    する記録媒体。
  32. 【請求項３２】 前記記録層と前記誘電体層は同時成膜
    によって形成されることで、材料が混合されている混合
    構造であることを特徴とする請求項31に記載の反応拡散
    を利用する記録媒体。
  33. 【請求項３３】 前記記録層は希土類遷移金属であるこ
    とを特徴とする請求項31又は請求項32に記載の反応拡散
    を利用する記録媒体。
  34. 【請求項３４】 前記希土類遷移金属はTbFeCoであるこ
    とを特徴とする請求項33に記載の反応拡散を利用する記
    録媒体。
  35. 【請求項３５】 前記記録層は希土類金属と遷移金属と
    の組成物であることを特徴とする請求項31又は請求項 3
    2に記載の反応拡散を利用する記録媒体。
  36. 【請求項３６】 前記反応拡散の温度は400℃以上から4
    90℃未満であることを特徴とする請求項31乃至35の何れ
    か一項に記載の反応拡散を利用する記録媒体。
  37. 【請求項３７】 記録層と誘電体層との反応拡散時反応
    拡散部分がふくらんで凸のようになる物理的特性を利用
    して記録媒体に情報を記録することを特徴とする反応拡
    散を利用する記録媒体。
  38. 【請求項３８】 前記記録層は希土類遷移金属であるこ
    とを特徴とする請求項37に記載の反応拡散を利用する記
    録媒体。
  39. 【請求項３９】 前記希土類遷移金属はTbFeCoであるこ
    とを特徴とする請求項38に記載の反応拡散を利用する記
    録媒体。
  40. 【請求項４０】 前記記録層は希土類金属と遷移金属と
    の組成物であることを特徴とする請求項37に記載の反応
    拡散を利用する記録媒体。
  41. 【請求項４１】 前記反応拡散の温度は400℃以上から4
    90℃未満であることを特徴とする請求項37乃至40の何れ
    か一項に記載の反応拡散を利用する記録媒体。
  42. 【請求項４２】 前記誘電体層を保護膜の役割の誘電体
    層, Sbのマスク層及び誘電体層が前記記録層から順次積
    層された構造にすることで,前記反応拡散時の前記記録
    層と前記保護膜の役割の誘電体層との反応拡散と前記マ
    スク層の結晶の変化を利用して記録された情報を回折限
    界以下で再生することを特徴とする請求項37乃至41の何
    れか一項に記載の反応拡散を利用する記録媒体。
  43. 【請求項４３】 前記誘電体層を保護膜の役割の誘電体
    層、AgOxのマスク層及び誘電体層が前記記録層から順次
    積層された構造にすることで、前記反応拡散時の前記記
    録層と前記保護膜の役割の誘電体層との反応拡散及び前
    記マスク層の分解を利用して記録された情報を回折限界
    以下で再生することを特徴とする請求項37乃至41の何れ
    か一項に記載の反応拡散を利用する記録媒体。
  44. 【請求項４４】 前記記録層と前記誘電体層は同時成膜
    によって形成されることで、材料が混合されている混合
    構造であることを特徴とする請求項37乃至41の何れか一
    項に記載の反応拡散を利用する記録媒体。
  45. 【請求項４５】 記録層と誘電体層との反応拡散による
    光常数の吸収係数変化を利用して相変化方式により記録
    媒体に情報を記録し、この記録媒体に記録された情報を
    再生する反応拡散を利用する記録再生装置。
  46. 【請求項４６】 前記記録層は希土類遷移金属であるこ
    とを特徴とする請求項45に記載の反応拡散を利用する記
    録再生装置。
  47. 【請求項４７】 前記希土類遷移金属はTbFeCoであるこ
    とを特徴とする請求項46に記載の反応拡散を利用する記
    録再生装置。
  48. 【請求項４８】 前記記録層は希土類金属と遷移金属と
    の組成物であることを特徴とする請求項45に記載の反応
    拡散を利用する記録再生装置。
  49. 【請求項４９】 前記反応拡散の温度は490℃以上から5
    80℃未満であることを特徴とする請求項45乃至48の何れ
    か一項に記載の反応拡散を利用する記録再生装置。
  50. 【請求項５０】 前記誘電体層を保護膜の役割の誘電体
    層、 Sbのマスク層及び誘電体層が前記記録層から順次
    積層された構造にすることで、前記反応拡散時の前記記
    録層と前記保護膜の役割の誘電体層との反応拡散と前記
    マスク層の結晶の変化を利用して記録媒体に情報を記録
    し、この記録媒体に記録された回折限界以下の情報を再
    生する特徴とする請求項45乃至49の何れか一項に記載の
    反応拡散を利用する記録再生装置。
  51. 【請求項５１】 前記誘電体層を保護膜の役割の誘電体
    層、 AgOxのマスク層及び誘電体層が前記記録層から順
    次積層された構造にすることで、前記反応拡散時の前記
    記録層と前記保護膜の役割の誘電体層との反応拡散及び
    前記マスク層の分解を利用して記録媒体に情報を記録
    し、この記録媒体に記録された回折限界以下の情報を再
    生する特徴とする請求項45乃至49の何れか一項に記載の
    反応拡散を利用する記録再生装置。
  52. 【請求項５２】 前記記録層と前記誘電体層は同時成膜
    によって形成されることで、材料が混合されている混合
    構造であることを特徴とする請求項45乃至49の何れか一
    項に記載の反応拡散を利用する記録再生装置。
  53. 【請求項５３】 記録層と誘電体層との反応拡散時、磁
    気スピン方向の変化を発生させて光磁気方式により記録
    媒体に情報を記録し、この記録媒体に記録された情報を
    再生することを特徴とする反応拡散を利用する記録再生
    装置。
  54. 【請求項５４】 前記記録層と前記誘電体層は同時成膜
    によって形成されることで、材料が混合されている混合
    構造であることを特徴とする請求項53に記載の反応拡散
    を利用する記録再生装置。
  55. 【請求項５５】 前記記録層は希土類遷移金属であるこ
    とを特徴とする請求項53又は請求項54に記載の反応拡散
    を利用する記録再生装置。
  56. 【請求項５６】 前記希土類遷移金属はTbFeCoであるこ
    とを特徴とする請求項55に記載の反応拡散を利用する記
    録再生装置。
  57. 【請求項５７】 前記記録層は希土類金属と遷移金属と
    の組成物であることを特徴とする請求項53又は請求項 5
    4に記載の反応拡散を利用する記録再生装置。
  58. 【請求項５８】 前記反応拡散の温度は400℃以上から4
    90℃未満であることを特徴とする請求項53乃至57の何れ
    か一項に記載の反応拡散を利用する記録再生装置。
  59. 【請求項５９】 記録層と誘電体層との反応拡散時反応
    拡散部分がふくらんで凸のようになる物理的特性を利用
    して記録媒体に情報を記録し、この記録媒体に記録され
    た情報を再生することを特徴とする反応拡散を利用する
    記録再生装置。
  60. 【請求項６０】 前記記録層は希土類遷移金属であるこ
    とを特徴とする請求項59に記載の反応拡散を利用する記
    録再生装置。
  61. 【請求項６１】 前記希土類遷移金属はTbFeCoであるこ
    とを特徴とする請求項60に記載の反応拡散を利用する記
    録再生装置。
  62. 【請求項６２】 前記記録層は希土類金属と遷移金属と
    の組成物であることを特徴とする請求項59に記載の反応
    拡散を利用する記録再生装置。
  63. 【請求項６３】 前記反応拡散の温度は400℃以上から4
    90℃未満であることを特徴とする請求項59乃至62の何れ
    か一項に記載の反応拡散を利用する記録再生装置。
  64. 【請求項６４】 前記誘電体層を保護膜の役割の誘電体
    層、Sbのマスク層及び誘電体層が前記記録層から順次積
    層された構造にすることで、前記反応拡散時の前記記録
    層と前記保護膜の役割の誘電体層との反応拡散と前記マ
    スク層の結晶の変化を利用して記録媒体に情報を記録
    し、この記録媒体に記録された情報を回折限界以下で再
    生することを特徴とする請求項59乃至63の何れか一項に
    記載の反応拡散を利用する記録再生装置。
  65. 【請求項６５】 前記誘電体層を保護膜の役割の誘電体
    層、AgOxのマスク層及び誘電体層が前記記録層から順次
    積層された構造にすることで、前記反応拡散時の前記記
    録層と前記保護膜の役割の誘電体層との反応拡散及び前
    記マスク層の分解を利用して記録媒体に情報を記録し、
    この記録媒体に記録された情報を回折限界以下で再生す
    ることを特徴とする請求項59乃至63の何れか一項に記載
    の反応拡散を利用する記録再生装置。
  66. 【請求項６６】 前記記録層と前記誘電体層は同時成膜
    によって形成されることで、材料が混合されている混合
    構造であることを特徴とする請求項59乃至63の何れか一
    項に記載の反応拡散を利用する記録再生装置。
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