JP2008152842A - Magnetic recording medium - Google Patents

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JP2008152842A JP2006338349A JP2006338349A JP2008152842A JP 2008152842 A JP2008152842 A JP 2008152842A JP 2006338349 A JP2006338349 A JP 2006338349A JP 2006338349 A JP2006338349 A JP 2006338349A JP 2008152842 A JP2008152842 A JP 2008152842A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve a high track density and a high linear recording density, by narrowing the effective recording track width of a magnetic recording medium, thinning the film thickness of a magnetic layer that contributes to playback, and suppressing an accompanying reduction in the playback signal amplitude. <P>SOLUTION: The magnetic recording medium is constructed, in such a manner that a magnetic wall moving layer 10, a switching layer 4, a memory layer 3 are stacked, in this order, the magnetic wall antimagnetic force of the magnetic wall moving layer 10 is relatively smaller than that of the memory layer 3, and a Curie temperature of the switching layer 4 is lower than that of the magnetic wall moving layer 10 and that of the memory layer 3. Only in a region limited in the width direction of a recording track center, will the magnetized state of the memory layer 3 be transferred to the magnetic wall moving layer 10 through an exchange coupling via the switching layer 4. In regions of both sides of the area, a reflecting layer 5 is inserted between the magnetic wall moving layer 10 and the switching layer 4, to increase the reflectance of light that entered from the magnetic wall moving layer 10 side. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

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、特に情報の再生時に磁壁移動を生じせしめることによって高記録密度の情報の再生を可能にした磁性記録媒体に関するものである。   The present invention relates to a magnetic recording medium that records information according to the state of magnetization of a magnetic material, and more particularly to a magnetic recording medium that enables reproduction of information at a high recording density by causing domain wall movement during information reproduction. It is.

書き換え可能な情報記録媒体として、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来た。近年、動画像のデジタル化の動きとあいまって、これらの磁性記録媒体の記録密度を高めて更に大容量の記録媒体とする要求が高まっている。   Various magnetic recording media have been put to practical use as rewritable information recording media. In particular, a magneto-optical recording medium that records information by writing magnetic domains in a magnetic thin film using the thermal energy of a semiconductor laser and reads this information using the magneto-optic effect is a large-capacity replaceable medium capable of high-density recording. Expected. In recent years, coupled with the trend toward digitization of moving images, there has been an increasing demand for recording media with higher capacity by increasing the recording density of these magnetic recording media.

光磁気記録媒体等の光ディスクの線記録密度は、再生光学系のレーザー波長および対物レンズの開口数に大きく依存する。すなわち、再生光学系のレーザー波長λと対物レンズの開口数NAが決まるとビームウェストの径が決まるため、信号再生時の空間周波数は2NA/λ程度が検出可能な限界となってしまう。   The linear recording density of an optical disk such as a magneto-optical recording medium greatly depends on the laser wavelength of the reproducing optical system and the numerical aperture of the objective lens. That is, if the laser wavelength λ of the reproducing optical system and the numerical aperture NA of the objective lens are determined, the diameter of the beam waist is determined, and therefore, the spatial frequency at the time of signal reproduction is limited to about 2 NA / λ.

したがって、従来の光ディスクで高密度化を実現するためには、再生光学系のレーザー波長を短くし、対物レンズの開口数NAを大きくする必要がある。しかしながら、レーザー波長や対物レンズの開口数には限界がある。このため、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。
特開平6−290496号公報 特開2005−174518号公報
Therefore, in order to realize high density in the conventional optical disc, it is necessary to shorten the laser wavelength of the reproducing optical system and increase the numerical aperture NA of the objective lens. However, there are limits to the laser wavelength and the numerical aperture of the objective lens. For this reason, a technique for improving the recording density by devising the configuration of the recording medium and the reading method has been developed.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-290496 JP 2005-174518 A

発明者は、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を提案している。特開平6−290496号公報では、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が再生可能な磁性記録媒体および再生方法の提案を行っている。   The inventor has proposed a technique for improving the recording density by devising the configuration of the recording medium and the reading method. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 6-290496 proposes a magnetic recording medium and a reproducing method capable of reproducing a signal having a recording density exceeding the resolution of the optical system without reducing the reproduction signal amplitude.

特開平6−290496号公報では、磁壁移動層、スイッチング層、メモリ層が順次積層され、磁壁移動層は、メモリ層に比べて相対的に磁壁抗磁力が小さく、スイッチング層は磁壁移動層およびメモリ層よりもキュリー温度の低い光磁気記録媒体を提案した。この構成の光磁気記録媒体の再生は、記録マークの境界部に存在する磁壁移動層の磁壁を、メモリ層との交換結合が切断される領域で、温度勾配によって移動させ、この磁壁移動に伴う磁化反転を、反射光の偏向状態の変化として検出することができる。この結果、高密度記録再生が可能となる。   In JP-A-6-290496, a domain wall motion layer, a switching layer, and a memory layer are sequentially laminated. The domain wall motion layer has a relatively small domain wall coercive force as compared with the memory layer, and the switching layer is composed of the domain wall motion layer and the memory. A magneto-optical recording medium with a lower Curie temperature than the layer was proposed. The reproduction of the magneto-optical recording medium having this structure is performed by moving the domain wall of the domain wall moving layer existing at the boundary portion of the recording mark by the temperature gradient in the region where the exchange coupling with the memory layer is cut off. The magnetization reversal can be detected as a change in the deflection state of the reflected light. As a result, high-density recording / reproduction is possible.

この再生方法では、記録マークの前方境界部の磁壁と後方境界部の磁壁とが実質的に分離独立して形成されていることが、磁壁の移動を安定化し再生特性を向上させる上で好ましい。何故なら、前後の磁壁が分離されておらず記録マークの側部にも磁壁が存在して閉じた磁壁で記録マークが囲まれていると、前方の磁壁が移動する際、側部の磁壁を新たに生成してエネルギーを増大させることになってしまう。このため、温度勾配に伴う磁壁エネルギーの低下によるエネルギー利得をキャンセルしてしまうからである。   In this reproducing method, it is preferable that the domain wall at the front boundary part and the domain wall at the rear boundary part of the recording mark are formed substantially separately and independently from each other in order to stabilize the movement of the domain wall and improve the reproduction characteristics. This is because the front and back domain walls are not separated, and there are domain walls on the side of the recording mark and the recording mark is surrounded by a closed domain wall. It will generate new energy and increase energy. For this reason, the energy gain due to the decrease in the domain wall energy accompanying the temperature gradient is canceled.

しかしながら、従来の基板上に記録膜を成膜してこの媒体を作製すると、膜面方向には概ね一様な記録膜が形成されるため、前後の磁壁が完全に分離しているような記録マークを形成することは困難な場合が多かった。   However, when a recording film is formed on a conventional substrate to produce this medium, a substantially uniform recording film is formed in the direction of the film surface, so that the front and rear domain walls are completely separated. It was often difficult to form marks.

このため、
1.記録膜の成膜後にトラックの両側を高出力のレーザーでアニールするなどしてトラック側部の磁性膜を変質させる処理を行い、この処理部にまたがるように記録マークを形成することで前後の磁壁を分離させる方法
2.溝形状等の基板の表面形状に伴う溝側壁部への磁性膜の着膜状態の変化を利用してトラック側部の磁性膜を適切化する方法や、溝側壁部の磁性膜を選択的にエッチング除去する方法などが提案されている。
For this reason,
1. After the recording film is formed, both sides of the track are annealed with a high-power laser, for example, to alter the magnetic film on the track side, and recording marks are formed so as to extend over this processing part. 1. Method for separating A method of optimizing the magnetic film on the track side by utilizing the change in the state of deposition of the magnetic film on the side wall of the groove accompanying the surface shape of the substrate such as the groove shape, or selectively using the magnetic film on the side wall of the groove Etching removal methods have been proposed.

このようなトラック間の磁性膜を何らか変化させる方法は、その領域をバッファー領域として利用することができるので、トラック間のクロスライトやクロストークを抑制する上でも有効である。また残存する有効トラック幅を制限することで、トラック上の記録マークの前後の境界部の磁壁の形状が比較的直線に近くなり、再生時に媒体上に形成される磁壁移動開始温度の検出等温線との形状整合性が向上するという効果もある。   Such a method of changing the magnetic film between tracks can be used as a buffer region, and is effective in suppressing cross-write and crosstalk between tracks. In addition, by limiting the remaining effective track width, the shape of the domain wall at the boundary portion before and after the recording mark on the track becomes relatively straight, and the detection isotherm of the domain wall movement start temperature formed on the medium during reproduction. There is also an effect of improving the shape matching with.

しかし一方、有効トラック幅を狭小化すると信号振幅が低下する。また、トラック幅が磁壁幅相当の周期で高周波変動すると、磁壁移動を阻止する力として作用するが、この影響がトラック幅を狭小化するほど増大するため磁壁が移動し難くなる場合があった。   However, when the effective track width is reduced, the signal amplitude is reduced. Further, when the track width fluctuates at a high frequency in a period corresponding to the domain wall width, it acts as a force for preventing the domain wall movement. However, since this influence increases as the track width is narrowed, the domain wall may be difficult to move.

また、バッファー領域幅についてもクロスライト等の抑制のためにある程度の幅を確保する必要がある。更に、レーザーでアニールする方法の場合にはそもそもレーザースポットサイズの制約からアニール領域の狭小化には限界があった。これらの問題点から、トラック密度の向上に限界があった。   Also, it is necessary to secure a certain width for the buffer area width in order to suppress cross light and the like. Furthermore, in the case of the laser annealing method, there is a limit to the narrowing of the annealing region due to the limitation of the laser spot size. Due to these problems, there is a limit to improving the track density.

このため発明者は特開2005−174518号公報に、信号再生に関与する実効的な記録トラック幅を狭小化すると同時に、信号振幅の低下を抑制し、トラック幅の高周波変動に伴う磁壁移動阻止力を排除して、高トラック密度化を可能とする、
1.磁壁移動層、スイッチング層、メモリ層が順次積層され、磁壁移動層は、メモリ層に比べて相対的に磁壁抗磁力が小さく、スイッチング層は磁壁移動層およびメモリ層よりもキュリー温度が低い
2.記録トラック中央部分の幅方向に制限された領域においてのみ、メモリ層の磁化状態が、スイッチング層を介した交換結合により、該磁壁移動層に転写され
3.記録トラックの外側の領域においては、磁壁移動層に接して面内磁化膜が挿入されており、磁壁移動層の磁化が面内磁化膜との交換結合により、室温において面内に磁化配向している磁性記録媒体を提案した。
For this reason, the inventor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-174518 narrows the effective recording track width involved in signal reproduction, and at the same time, suppresses a decrease in signal amplitude and prevents the domain wall movement due to high frequency fluctuations in the track width. To enable higher track density,
1. 1. A domain wall motion layer, a switching layer, and a memory layer are sequentially stacked, and the domain wall motion layer has a relatively small domain wall coercive force compared to the memory layer, and the switching layer has a lower Curie temperature than the domain wall motion layer and the memory layer. 2. Only in a region limited in the width direction of the central portion of the recording track, the magnetization state of the memory layer is transferred to the domain wall motion layer by exchange coupling via the switching layer. In the region outside the recording track, an in-plane magnetization film is inserted in contact with the domain wall moving layer, and the magnetization of the domain wall moving layer is magnetized in-plane at room temperature by exchange coupling with the in-plane magnetization film. Proposed magnetic recording media.

上記の提案では、トラック中央部の狭小な領域に記録されている記録磁区が、再生時には磁壁移動層内で両側の領域にトラック幅方向に拡大されて読み出されるため、信号振幅の低下を抑制できる。しかし、磁壁移動層の膜厚は後述する理由により線記録密度向上の観点から極力薄くすることが望ましく、その場合磁壁移動層内で磁区を拡大させても充分な振幅を得ることが困難になる場合があった。   In the above proposal, since the recorded magnetic domain recorded in the narrow area in the center of the track is read and expanded in the track width direction in the domain on both sides in the domain wall moving layer at the time of reproduction, the decrease in signal amplitude can be suppressed. . However, it is desirable to reduce the thickness of the domain wall moving layer as much as possible from the viewpoint of improving the linear recording density for the reason described later. In that case, it is difficult to obtain a sufficient amplitude even if the domain is expanded in the domain wall moving layer. There was a case.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものである。情報の保存に関与する実効的な記録トラック幅を狭小化し、かつ再生に関与する磁性層の膜厚を薄くすると同時に、それに伴う再生信号振幅の低下を抑制し、高トラック密度化と高線記録密度化とを可能とすることを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems. Narrowing the effective recording track width involved in information storage and reducing the thickness of the magnetic layer involved in reproduction, while suppressing the accompanying decrease in reproduction signal amplitude, increasing track density and recording high lines The object is to enable densification.

本発明は、磁壁移動層、スイッチング層、メモリ層がこの順に積層され、磁壁移動層が、メモリ層に比べて相対的に磁壁抗磁力が小さく、スイッチング層が磁壁移動層およびメモリ層よりもキュリー温度の低い磁性記録媒体であって、記録トラック中央部分の幅方向に制限された領域においてのみ、メモリ層の磁化状態が、スイッチング層を介した交換結合により、磁壁移動層に転写されており、領域の両側の領域においては、磁壁移動層とスイッチング層との間に、磁壁移動層側から入射した光の反射率を増大させる反射層が挿入されていることを特徴とする磁性記録媒体である。   In the present invention, the domain wall motion layer, the switching layer, and the memory layer are laminated in this order, and the domain wall motion layer has a relatively smaller domain wall coercive force than the memory layer, and the switching layer has a lower curie than the domain wall motion layer and the memory layer. In a magnetic recording medium with a low temperature, the magnetization state of the memory layer is transferred to the domain wall motion layer by exchange coupling via the switching layer only in the region limited in the width direction of the central portion of the recording track, In the region on both sides of the region, a magnetic recording medium is characterized in that a reflective layer for increasing the reflectance of light incident from the domain wall moving layer side is inserted between the domain wall moving layer and the switching layer. .

本発明の効果は、トラック密度を大幅に向上させられる磁区幅拡大型の磁性記録媒体において、再生信号振幅を増大させて信号品質を向上させられること、また、再生可能な最短マーク長を短くしてビット密度を向上させられることにある。   The effects of the present invention are that, in a magnetic recording medium of a magnetic domain width expansion type in which the track density is greatly improved, the reproduction signal amplitude can be increased to improve the signal quality, and the reproducible minimum mark length can be shortened. Therefore, the bit density can be improved.

本発明の磁性記録媒体では、記録トラック中央部分の幅制限された領域においてのみ、メモリ層の磁化状態が磁壁移動層に転写されており、その両側の領域では、磁壁移動層はメモリ層の磁化状態とは無関係に自由に磁化配向することができる。再生時には、中央部のメモリ層にピン止めされている磁壁移動層中の磁壁が、メモリ層との結合が切れた瞬間に、磁壁エネルギー密度の低い高温側に磁壁移動して磁区拡大すると共に、両側にも同一方向の垂直磁化領域が形成されて幅広い領域で磁化反転が起こる。このため、情報の保存に寄与する記録トラック幅が狭いにも関わらず再生に寄与するトラック幅は広くなり、大きな信号振幅が得られる。   In the magnetic recording medium of the present invention, the magnetization state of the memory layer is transferred to the domain wall motion layer only in the width limited region of the central portion of the recording track, and the domain wall motion layer is the magnetization of the memory layer in the regions on both sides thereof. Magnetization orientation can be freely performed regardless of the state. At the time of reproduction, the domain wall in the domain wall moving layer pinned to the central memory layer is moved to the high temperature side where the domain wall energy density is low at the moment when the coupling with the memory layer is broken, and the domain is expanded. Vertical magnetization regions in the same direction are formed on both sides, and magnetization reversal occurs in a wide region. For this reason, although the recording track width that contributes to the storage of information is narrow, the track width that contributes to reproduction becomes wide and a large signal amplitude is obtained.

ただし、両側の磁壁移動層を完全に自由な状態にしておくと、磁壁同士が繋がって閉じた磁壁を形成したり、浮遊磁界等の影響で不用意な磁化反転が起こって信号ノイズとなったりする。このため、好ましくは面内磁化膜を挿入し、面内磁化膜との交換結合により両側の磁壁移動層を室温では面内に磁化配向させておくことが好ましい。   However, if the domain wall moving layers on both sides are completely free, the domain walls may be connected to form a closed domain wall, or inadvertent magnetization reversal may occur due to the effects of stray magnetic fields, resulting in signal noise. To do. For this reason, it is preferable to insert an in-plane magnetization film and to align the domain wall motion layers on both sides in the plane at room temperature by exchange coupling with the in-plane magnetization film.

面内磁化膜との交換結合エネルギーは温度上昇とともに低下する。一方磁壁移動層の実効的異方性エネルギー(Ku−2πMs2)は、飽和磁化Msの温度依存性を調整することである程度人為的に制御することが出来る。ここで、Kuは、結晶磁気異方性定数を、MSは、飽和磁化を表している。そこで、温度上昇に伴って両者の大小関係が逆転するように膜設計を行えば、室温では磁壁移動層が面内に配向していて、再生温度では垂直に配向するようにすることが出来る。また、磁壁移動層と面内磁化膜との間に相対的にキュリー温度の低い磁性層を挿入すれば、面内磁化膜との交換結合を高温側で完全に遮断できるので、前述の飽和磁化Msの温度依存性とは独立に、面内配向から垂直配向への遷移をより確実に行うことができる。 The exchange coupling energy with the in-plane magnetized film decreases with increasing temperature. On the other hand, the effective anisotropy energy (Ku-2πMs 2 ) of the domain wall motion layer can be artificially controlled to some extent by adjusting the temperature dependence of the saturation magnetization Ms. Here, Ku represents the magnetocrystalline anisotropy constant, and MS represents the saturation magnetization. Therefore, if the film is designed so that the magnitude relationship between the two is reversed as the temperature rises, the domain wall motion layer can be oriented in-plane at room temperature, and can be oriented vertically at the reproduction temperature. In addition, if a magnetic layer having a relatively low Curie temperature is inserted between the domain wall moving layer and the in-plane magnetization film, the exchange coupling with the in-plane magnetization film can be completely cut off on the high temperature side, so that the saturation magnetization described above Independent of the temperature dependence of Ms, the transition from the in-plane orientation to the vertical orientation can be performed more reliably.

上述したように、本媒体は、トラック中央部の両側の磁壁移動層を、室温では面内に磁化配向し、所定の温度Tt以上の温度では垂直に磁化配向するように設計されている。この媒体は、再生スポット下の加熱領域では、磁壁移動層の垂直配向領域を、加熱領域幅に応じてトラック幅方向に拡大させることができる。この状態でトラック中央部のメモリ層にピン止めされている磁壁移動層中の180°磁壁が、再生スポット下の、メモリ層との交換結合が切断される温度以上の領域に進入すると、磁壁エネルギー密度の低い高温側に磁壁移動し記録磁区がトラック方向に拡大する。メモリ層との交換結合が切断される温度をTsとする。それに伴ってトラック幅方向へも磁区が拡大することになり、大きな信号振幅が得られる。   As described above, this medium is designed such that the domain wall motion layers on both sides of the track central portion are magnetically oriented in-plane at room temperature and perpendicularly magnetically oriented at a temperature equal to or higher than a predetermined temperature Tt. In this medium, in the heating region under the reproduction spot, the vertical alignment region of the domain wall motion layer can be expanded in the track width direction according to the heating region width. In this state, when the 180 ° domain wall in the domain wall moving layer pinned to the memory layer in the center of the track enters a region below the reproduction spot and above the temperature at which exchange coupling with the memory layer is broken, the domain wall energy The domain wall moves to the high temperature side where the density is low, and the recording magnetic domain expands in the track direction. Let Ts be the temperature at which exchange coupling with the memory layer is broken. As a result, the magnetic domain expands in the track width direction, and a large signal amplitude is obtained.

ここで、180°磁壁とは、その両側で磁化の向きが180°変化している磁壁を示し、90°磁壁とは、その両側で磁化の向きが90°変化している磁壁を示している。   Here, the 180 ° domain wall indicates a domain wall whose magnetization direction changes by 180 ° on both sides thereof, and the 90 ° domain wall indicates a domain wall whose magnetization direction changes by 90 ° on both sides thereof. .

遷移プロセスは、時々刻々のエネルギーを極小状態にしながら遷移して行く。即ち、180°磁壁の高温領域への磁壁移動によるエネルギー利得と、90°磁壁のトラック側部方向への拡大による垂直磁気異方性エネルギーの利得との和と、180°磁壁と90°磁壁の面積の増大によるエネルギー損失との差が最大となるように遷移して行く。   The transition process transitions while minimizing energy from moment to moment. That is, the sum of the energy gain by the domain wall movement to the high temperature region of the 180 ° domain wall and the gain of the perpendicular magnetic anisotropy energy by the extension of the 90 ° domain wall in the track side direction, and the 180 ° domain wall and the 90 ° domain wall The transition is made so that the difference from the energy loss due to the increase in area is maximized.

図1、2は、遷移プロセスを模式的に示したものである。図中、下向き磁化配向の磁区を白、上向き磁化配向の磁区を黒で表している。媒体の進行方向は図1中の矢印の方向である。   1 and 2 schematically show the transition process. In the drawing, the magnetic domain of the downward magnetization orientation is represented by white, and the magnetic domain of the upward magnetization orientation is represented by black. The traveling direction of the medium is the direction of the arrow in FIG.

動作原理は、特開2005−174518に記載した磁性記録媒体と同様であるが、図面を用いて詳細に説明する。   The operation principle is the same as that of the magnetic recording medium described in JP-A-2005-174518, but will be described in detail with reference to the drawings.

図1‐A:1は、再生レーザスポット下の領域が白で示した磁化状態になっている時の状態を示す図である。図の右側から、黒で示した磁化配向の磁区が、再生レーザスポット下の結合切断領域に進入すると、磁区前方(左側)の180°磁壁が高温側のスポット中心方向に磁壁移動を開始する(図1‐A:2参照)。   FIG. 1A is a diagram showing a state when the region under the reproduction laser spot is in the magnetized state shown in white. From the right side of the figure, when the magnetic domain with the magnetization orientation shown in black enters the coupling cut region under the reproduction laser spot, the 180 ° domain wall in front of the magnetic domain (left side) starts to move toward the center of the spot on the high temperature side ( Fig. 1-A: 2).

図1‐A:3〜4に示すように、それに伴って垂直上向きに配向した磁区がトラック両側の面内配向領域に拡大する。180°の移動磁壁はスポット中心付近の最高温度部で停止するので、スポットの左側は白のまま残り、右側は黒くなる。180°磁壁の面積を増大させないように、垂直配向領域は移動磁壁の部分でくびれた瓢箪型形状になる。   1-A: As shown in FIGS. 3 to 4, the magnetic domains oriented vertically upward are expanded in the in-plane orientation regions on both sides of the track. Since the 180 ° moving domain wall stops at the highest temperature portion near the center of the spot, the left side of the spot remains white and the right side becomes black. In order not to increase the area of the 180 ° domain wall, the vertically oriented region has a saddle shape constricted at the moving domain wall.

この後、図2‐B:1のように、白で示した下向き磁化配向の磁区が、再生レーザスポット下の結合切断領域に進入すると(図ではレーザスポットを右側にシフトさせてある)、磁区前方の180°磁壁が高温側のスポット中心方向に磁壁移動を開始する。この時も同様に、図2‐B:2〜3に示すように、それに伴って垂直下向きに配向した磁区がトラック両側の面内配向領域に拡大し、逆に白い磁区に挟まれた黒い磁区は縮小する。最終的に180°磁壁が合体消滅して、再生スポット下のほぼ全領域が白の下向き磁化配向状態になる(図2‐B:4参照)。   Thereafter, as shown in FIG. 2-B: 1, when the magnetic domain of the downward magnetization orientation shown in white enters the coupling cut region under the reproduction laser spot (in the figure, the laser spot is shifted to the right side), the magnetic domain The front 180 ° domain wall starts to move toward the center of the spot on the high temperature side. Similarly, at this time, as shown in FIG. 2B: 2-3, the magnetic domain oriented vertically downward is expanded to the in-plane orientation region on both sides of the track, and conversely the black magnetic domain sandwiched between white magnetic domains. Shrinks. Eventually, the 180 ° domain walls are coalesced and almost all of the area under the reproduction spot is in a white downward magnetization orientation state (see FIG. 2-B: 4).

磁区拡大に伴って磁壁面積が増大するが、180°磁壁の面積を増大させるよりも90°磁壁の面積の増大させたほうがエネルギー損失を抑制できる。図1に示したプロセスのように、180°磁壁の面積をなるべく増大させずに、極力90°磁壁の面積の増大だけで、状態遷移して行くプロセスになると想定される。但し、正確なプロセスを記述するには、静磁エネルギーの影響等も含めて詳細なシミュレーションを行なう必要がある。   Although the domain wall area increases as the magnetic domain expands, energy loss can be suppressed by increasing the 90 ° domain wall area rather than increasing the 180 ° domain wall area. As in the process shown in FIG. 1, it is assumed that the process undergoes a state transition only by increasing the area of the 90 ° domain wall as much as possible without increasing the area of the 180 ° domain wall as much as possible. However, in order to describe an accurate process, it is necessary to perform a detailed simulation including the influence of magnetostatic energy.

本発明の磁性記録媒体の特徴は、磁壁移動層とスイッチング層とが交換結合しているトラック中央部の領域の両側の領域では、両層の間に、磁壁移動層側から入射した光の反射率を増大させる反射層が挿入されていることにある。反射層がない場合には、磁壁移動層を透過した光はカー効果に寄与しないので、磁壁移動層の膜厚が薄いと信号振幅が小さくなってしまうが、反射層を挿入することにより、透過光を多重反射させてカー効果をエンハンスすることが可能である。   The magnetic recording medium of the present invention is characterized in that in the regions on both sides of the central region of the track where the domain wall motion layer and the switching layer are exchange-coupled, the reflection of light incident from the domain wall motion layer side is between the two layers. The reason is that a reflective layer is inserted to increase the rate. When there is no reflective layer, the light transmitted through the domain wall motion layer does not contribute to the Kerr effect. Therefore, if the domain wall motion layer is thin, the signal amplitude decreases. It is possible to enhance the Kerr effect by multiple reflection of light.

磁壁移動層の膜厚が充分に厚くできるのであれば、反射層によるエンハンスの効果は小さいが、以下に述べる理由により、原理的な再生限界磁区長を微小化するためには、磁壁移動層の膜厚は可能な限り薄くすることが好ましい。   If the thickness of the domain wall moving layer can be made sufficiently thick, the effect of enhancement by the reflective layer is small, but for the reasons described below, in order to reduce the fundamental reproduction limit magnetic domain length, It is preferable to make the film thickness as thin as possible.

磁壁移動層は、磁壁移動をスムーズに行なうために、Gd−FeCoのような垂直磁気異方性が小さく、磁壁抗磁力の小さな材料で構成する必要がある。   In order to smoothly move the domain wall, the domain wall moving layer needs to be made of a material having a small perpendicular magnetic anisotropy and a small domain wall coercive force, such as Gd-FeCo.

一方メモリ層は、記録磁区を安定に保存するために、Tb−FeCoのような垂直磁気異方性が大きな材料で構成する必要がある。磁性材料中に形成される磁壁の厚さは、垂直磁気異方性定数の平方根の逆数に比例するので、磁壁移動層中に形成される磁壁厚さは厚くなり、メモリ層中の磁壁厚さは薄くなる。両層が交換結合して積層されている状態で磁区を形成すると、磁区境界の磁壁の厚さは、磁壁移動層表面側では厚く、メモリ層表面側では薄くなるように、膜厚方向に徐々に磁壁厚さが変化した状態になる。2層間の界面で急激に磁壁厚さが変化すると、交換スティフネスによるエネルギーを溜めてしまうので、徐々に磁壁厚さが変化する状態の方がエネルギー的に安定なためである。ただし、磁壁移動層の磁壁厚さが本来の厚さよりも薄くなることによるエネルギーの増大の方が、メモリ層の磁壁厚さが本来の厚さより厚くなることによるエネルギーの増大よりも少なくて済むので、膜厚方向での磁壁厚さの変化は主として磁壁移動層の中で起こる。つまり、磁壁移動層中の磁壁は、メモリ層との界面付近ではメモリ層の本来の磁壁厚さ程度の薄い磁壁厚であり、界面から遠ざかるにつれて磁壁厚さが拡がる。磁壁移動層の膜厚が充分に厚ければ、最終的には磁壁移動層の本来の磁壁厚さまで拡がって飽和するのである。本来の磁壁厚さ相当以上に界面から遠ざかれば、磁壁厚さは概ね飽和する。逆に、磁壁移動層の膜厚を、自身の本来の磁壁厚さよりも薄くして行くと、磁壁移動層表面に於ける磁壁厚さは薄くなる。   On the other hand, the memory layer needs to be made of a material having a large perpendicular magnetic anisotropy such as Tb-FeCo in order to stably store the recording magnetic domain. Since the thickness of the domain wall formed in the magnetic material is proportional to the reciprocal of the square root of the perpendicular magnetic anisotropy constant, the domain wall thickness formed in the domain wall moving layer is increased, and the domain wall thickness in the memory layer is increased. Becomes thinner. When a magnetic domain is formed in a state where both layers are exchange-coupled and laminated, the thickness of the domain wall at the domain boundary is gradually increased in the film thickness direction so that it is thick on the surface of the domain wall moving layer and thin on the surface of the memory layer. As a result, the domain wall thickness changes. This is because if the domain wall thickness changes suddenly at the interface between the two layers, energy due to the exchange stiffness is accumulated, so that the state in which the domain wall thickness gradually changes is more energetically stable. However, the increase in energy due to the domain wall thickness of the domain wall moving layer being smaller than the original thickness is less than the increase in energy due to the domain wall thickness of the memory layer being greater than the original thickness. The change of the domain wall thickness in the film thickness direction mainly occurs in the domain wall moving layer. That is, the domain wall in the domain wall moving layer has a domain wall thickness as thin as the original domain wall thickness of the memory layer in the vicinity of the interface with the memory layer, and the domain wall thickness increases as the distance from the interface increases. If the thickness of the domain wall motion layer is sufficiently thick, the domain wall motion layer eventually reaches the original domain wall thickness and saturates. If the distance from the interface is more than the original domain wall thickness, the domain wall thickness is almost saturated. Conversely, when the thickness of the domain wall motion layer is made thinner than its original domain wall thickness, the domain wall thickness on the surface of the domain wall motion layer is reduced.

さて、磁区を磁壁厚さ相当のレベルまで微小化して行くと、磁区の前後の磁壁が重なり、磁区をシュリンクさせる方向に作用が働く。このため、本発明の磁性記録媒体に、磁壁移動層の表面側で磁壁が重なるような微小磁区を記録した場合、メモリ層との交換結合が切断された時に、高温側に磁壁移動せずに低温側の磁壁と合体して消滅してしまい、再生動作が実現しなくなる。   Now, when the magnetic domain is miniaturized to a level corresponding to the domain wall thickness, the domain walls before and after the magnetic domain overlap, and the action acts in the direction of shrinking the magnetic domain. For this reason, when a magnetic domain in which the magnetic domain wall overlaps on the surface side of the domain wall moving layer is recorded on the magnetic recording medium of the present invention, the domain wall does not move to the high temperature side when the exchange coupling with the memory layer is cut. It merges with the domain wall on the low temperature side and disappears, and the reproducing operation is not realized.

従って、磁壁移動層の膜厚は可能な限り薄くした方が、表面側での磁壁厚さが薄くなり、磁壁移動検出方式で再生できる限界の磁区サイズを小さくできるのである。   Therefore, if the thickness of the domain wall motion layer is made as thin as possible, the domain wall thickness on the surface side becomes thinner, and the limit domain size that can be reproduced by the domain wall motion detection method can be reduced.

以下に具体的な実施例をもって本発明を詳細に説明するが、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。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with specific examples, but the present invention is not limited to the following examples without departing from the gist thereof.

初めに本発明の磁性記録媒体の典型的な構成、使用される材料、製法、並びに記録方法について概要を述べる。   First, a typical configuration, materials used, manufacturing method, and recording method of the magnetic recording medium of the present invention will be outlined.

本発明の磁性記録媒体の典型的な構成は、所定の凹凸が刻まれている基板上に、下地層、各種磁性層、及び上地層が順次積層された構成である。基板材料としては、例えば、ポリカーボネート、アクリル、ガラス等を用いることができる。記録再生を、基板を通して行なうのでなければ、必ずしも透光性材料である必要はない。下地層や上地層としては、例えば、SiN、AiN、SiO、ZnS、MgF、TaOなどの誘電体材料が使用できる。磁性層以外の層は必須のものではない。磁性層の積層順序を逆にしてもよい。また、この構成に、更にAl、AlTa、AlTi、AlCr、AlSi、Cu、Pt、Au、Ag、AgSiなど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、高分子樹脂からなる保護コートを付与してもよい。あるいは、成膜後の基板を貼り合わせてもよい。   A typical configuration of the magnetic recording medium of the present invention is a configuration in which an underlayer, various magnetic layers, and an upper layer are sequentially laminated on a substrate having predetermined irregularities. As the substrate material, for example, polycarbonate, acrylic, glass or the like can be used. Unless recording / reproduction is performed through the substrate, the light-transmitting material is not necessarily required. As the underlayer and the upper layer, for example, a dielectric material such as SiN, AiN, SiO, ZnS, MgF, TaO can be used. Layers other than the magnetic layer are not essential. The stacking order of the magnetic layers may be reversed. In addition, a metal layer made of Al, AlTa, AlTi, AlCr, AlSi, Cu, Pt, Au, Ag, AgSi, or the like may be added to this configuration to adjust the thermal characteristics. Moreover, you may provide the protective coat which consists of polymer resins. Alternatively, a substrate after film formation may be bonded.

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、または連続蒸着などによって被着形成できる。特に各磁性層は、真空を破ることなく連続成膜されることで、敢えて結合を遮断する磁性層以外は互いに、交換結合をしている。   Each of these layers can be deposited by, for example, continuous sputtering using a magnetron sputtering apparatus or continuous vapor deposition. In particular, the magnetic layers are continuously formed without breaking the vacuum, so that they are exchange-coupled to each other except the magnetic layer that intentionally blocks the coupling.

上記媒体において、各磁性層は、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考えられる。例えば、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Erなど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など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、耐食性向上などのために、これらの合金にCr、Mn、Cu、Ti、Al、Si、Pt、Inなどの元素を少量添加してもよい。また、Pt/Co、Pd/Coなどの白金族−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。   In the above medium, each magnetic layer may be composed of various magnetic materials such as a magnetic bubble material and an antiferromagnetic material in addition to materials generally used for magnetic recording media and magneto-optical recording media. . For example, one or more rare earth metal elements such as Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, and Er are 10 to 40 atomic%, and iron group elements such as Fe, Co, and Ni. One kind or two or more kinds may be composed of a rare earth-iron group amorphous alloy composed of 90 to 60 atomic%. In order to improve corrosion resistance, a small amount of elements such as Cr, Mn, Cu, Ti, Al, Si, Pt, and In may be added to these alloys. Also, platinum group-iron group periodic structure films such as Pt / Co, Pd / Co, platinum group-iron group alloy films, antiferromagnetic materials such as Co-Ni-O and Fe-Rh alloys, magnetic garnet, etc. These materials can also be used.

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。希土類元素副格子磁化と鉄族元素副格子磁化とが補償されるようにすれば飽和磁化をいくらでも小さくできる。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が、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がより好ましく利用できる。即ち、Fe1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、この関係を用い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。Cr、Ti、Alなど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。   In the case of a heavy rare earth-iron group amorphous alloy, the saturation magnetization can be controlled by the composition ratio of the rare earth element and the iron group element. If the rare earth element sublattice magnetization and the iron group element sublattice magnetization are compensated, the saturation magnetization can be reduced as much as possible. The Curie temperature can also be controlled by the composition ratio. In order to control the Curie temperature independently of the saturation magnetization, a material in which part of Fe is replaced with Co is used as the iron group element, and the amount of substitution is controlled. The method can be used more preferably. That is, by replacing 1 atomic% of Fe with Co, an increase in Curie temperature of about 6 ° C. can be expected. Therefore, the amount of Co added is adjusted to achieve a desired Curie temperature using this relationship. On the contrary, the Curie temperature can be lowered by adding a small amount of a nonmagnetic element such as Cr, Ti, or Al. The Curie temperature can also be controlled by adjusting the composition ratio of two or more rare earth elements.

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。不純物の添加等によって磁壁抗磁力や磁壁エネルギー密度を調整することもできる。   The domain wall coercive force and domain wall energy density are controlled mainly by the selection of material elements, but can also be adjusted by the conditions of the substrate and the film formation conditions such as sputtering gas pressure. Tb and Dy-based materials have large domain wall coercivity and domain wall energy density, and Gd-based materials are small. The domain wall coercive force and the domain wall energy density can be adjusted by adding impurities.

膜厚は、成膜速度と成膜時間で制御することができる。   The film thickness can be controlled by the film formation speed and the film formation time.

本発明の磁性記録媒体へのデータ信号の記録は、熱磁気記録によって、メモリ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。熱磁気記録には、メモリ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ながら外部磁界を情報に対応して変調する方式と、一定方向の磁界を印加しながらレーザーパワーを情報に対応して変調する方式とがある。後者の場合、光スポットの径以下の記録磁区を形成し、光学系の分解能以上の高密度記録パターンを形成するためには、例えば、
1.光スポット内の所定領域のみがメモリ層のキュリー温度以上になる様にレーザー光の強度を調整するか、または、
2.光変調オーバーライトが可能な記録媒体構成にして、記録時に後方を消去しながら三日月型の磁区を残して行くようにすればよい。
Data signals are recorded on the magnetic recording medium of the present invention by making the magnetization orientation state of the memory layer correspond to the data signals by thermomagnetic recording. For thermomagnetic recording, the laser power is converted to information while applying a magnetic field in a certain direction and a method that modulates the external magnetic field corresponding to information while irradiating laser light with a power that causes the memory layer to be above the Curie temperature. There is a corresponding modulation method. In the latter case, in order to form a recording magnetic domain smaller than the diameter of the light spot and form a high-density recording pattern higher than the resolution of the optical system, for example,
1. Adjust the laser light intensity so that only a certain area in the light spot is above the Curie temperature of the memory layer, or
2. What is necessary is just to make it the recording medium structure which can carry out light modulation overwriting, and to leave a crescent-shaped magnetic domain, erasing the back at the time of recording.

<実施例1>
本実施例ではサンプルサーボ方式を用いることとし、板厚0.6mmの次のような基板を準備した。トラック1周辺りが1280個のセグメント(Segment)に分割されている。各セグメントの先頭に、クロックピット(Clock pit)と、サーボ用の第1および第2のウオーブルピット(Wobble pit)およびアドレスピット(Address pit)が順次凹凸として刻まれている。これらのピットに引き続く領域が光磁気信号による情報の記録再生に使用するデータ領域(Data area)になっている。トラックピッチは160nmであり、データ領域内の各トラックの中心に、上面の幅が30nm、底面の幅が65nmで、高さ30nmのランド(Land)部が設けられている。
<Example 1>
In this example, the sample servo system was used, and the following substrate having a thickness of 0.6 mm was prepared. The area around track 1 is divided into 1280 segments. At the head of each segment, a clock pit (Clock pit), servo first and second wobble pits (Wobble pits), and address pits (Address pits) are sequentially engraved as irregularities. The area following these pits is a data area used for recording / reproducing information by a magneto-optical signal. The track pitch is 160 nm, and a land portion having a top surface width of 30 nm, a bottom surface width of 65 nm, and a height of 30 nm is provided at the center of each track in the data area.

後述するエッチング処理工程により、ランド上に形成された膜は選択的に削除されて凸部が消滅し、膜面側ではデータ領域内はフラットな状態になる。この時、サーボ用等のピットは残るようにする必要があるので、ピット径はランド幅よりも大きくしておく。   The film formed on the land is selectively deleted by the etching process described later, and the convex portion disappears, and the data area becomes flat on the film surface side. At this time, since it is necessary to leave pits for servo or the like, the pit diameter is set larger than the land width.

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、Tb、Fe、Co、Crの各ターゲットを取り付け、上述の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。真空排気をしたままArガスをチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、ターゲットをスパッタして各層を成膜した。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。 A B-doped Si and Gd, Tb, Fe, Co, and Cr targets are attached to a DC magnetron sputtering apparatus, and the above substrate is fixed to the substrate holder, and then a high vacuum of 1 × 10 −5 Pa or less is obtained. The chamber was evacuated with a cryopump. Ar gas was introduced into the chamber while being evacuated, and the layers were formed by sputtering the target while rotating the substrate. In forming the SiN layer, N 2 gas was introduced in addition to Ar gas, and the film was formed by direct current reactive sputtering.

まず放熱層としてAlSi合金層を30nm成膜した。引き続き、メモリ層としてキュリー温度が300℃程度のTbFeCoCr層を50nm、スイッチング層としてキュリー温度が160℃程度のTbFeCr層を15nm成膜した。次に、反射層としてAlSi合金膜を10nm、反射エンハンス層としてSiN誘電体膜を10nm成膜した後、面内磁化膜としてCo膜を10nm成膜した。この上に形状加工用の膜としてSiN膜を40nm成膜した。   First, an AlSi alloy layer having a thickness of 30 nm was formed as a heat dissipation layer. Subsequently, a TbFeCoCr layer having a Curie temperature of about 300 ° C. as a memory layer was formed to 50 nm, and a TbFeCr layer having a Curie temperature of about 160 ° C. was formed as a switching layer to a thickness of 15 nm. Next, an AlSi alloy film was formed to 10 nm as a reflective layer, a SiN dielectric film was formed to 10 nm as a reflection enhancement layer, and then a Co film was formed to 10 nm as an in-plane magnetization film. A SiN film having a thickness of 40 nm was formed thereon as a shape processing film.

次に、前記の成膜を終えた基板を、真空を保持したまま、加速イオン照射源を有するスパッタエッチング室に搬送し、加速したArイオンビームを基板表面に垂直な方向から中性化しながら照射して、基板上に形成されている膜をスパッタエッチングした。   Next, the substrate after the film formation is transported to a sputter etching chamber having an accelerated ion irradiation source while maintaining a vacuum, and the accelerated Ar ion beam is irradiated while being neutralized from a direction perpendicular to the substrate surface. Then, the film formed on the substrate was sputter etched.

ここで、ランド部は台形状の断面形状をしており、ランドの両側部は、基板表面に対して約60度傾斜している。従って、傾斜部では、膜面法線方向に対して約60度の角度でイオンが入射する。このため、スパタリング率のイオン入射角に対する依存性によって、傾斜部上の膜は、他のフラットな部分の膜よりも速くスパッタエッチングされる。その結果、傾斜部の膜はランドの両側から浸食され、所定時間以上エッチングを進めると凸部が消滅して平坦化される。   Here, the land portion has a trapezoidal cross-sectional shape, and both side portions of the land are inclined by about 60 degrees with respect to the substrate surface. Therefore, in the inclined portion, ions are incident at an angle of about 60 degrees with respect to the normal direction of the film surface. For this reason, the film on the inclined portion is sputter-etched faster than the other flat portions due to the dependence of the sputtering rate on the ion incident angle. As a result, the film of the inclined portion is eroded from both sides of the land, and when the etching is advanced for a predetermined time or more, the convex portion disappears and is flattened.

このようにして、形状加工用SiN膜をエッチングして行くことにより、Land部は反射層まで平坦化除去して下部のスイッチング層を露出させ、一方フラット部は形状加工用SiN膜を除去して下部のCo面内膜を露出させた。この状態に於けるサンプルの断面構造を図3(a)に示す。   In this way, by etching the shape processing SiN film, the Land portion is planarized and removed to the reflective layer to expose the lower switching layer, while the flat portion is removed from the shape processing SiN film. The lower Co in-plane film was exposed. FIG. 3A shows the cross-sectional structure of the sample in this state.

図3(a)に示されるように基板1上に放熱板2、メモリ層3、スイッチング層4、AlSi反射層5、SiN反射エンハンス層6、Co面内磁化膜7及び形状加工用SiN膜8がこの順に積層されている。基板1には、上面の幅が30nm、底面の幅が65nmで、高さ30nmのランド部が設けられている。ランド部の高さは、30nmである。凹部に形成されたCo面内磁化膜7が露出するまで形状加工用SiN膜をエッチングすると、ランド部に形成された、Co面内磁化膜7、SiN反射エンハンス層6及びAlSi反射層5が除去され、図中の波線の高さで平坦化される。この結果、ランド部間の凹部ではCo面内磁化膜が表面に露出し、ランド部では、スイッチング層4が露出する。   As shown in FIG. 3A, the heat sink 2, the memory layer 3, the switching layer 4, the AlSi reflection layer 5, the SiN reflection enhancement layer 6, the Co in-plane magnetization film 7, and the shape processing SiN film 8 are formed on the substrate 1. Are stacked in this order. The substrate 1 is provided with a land portion having a top surface width of 30 nm, a bottom surface width of 65 nm, and a height of 30 nm. The height of the land portion is 30 nm. When the SiN film for shape processing is etched until the Co in-plane magnetized film 7 formed in the recess is exposed, the Co in-plane magnetized film 7, the SiN reflection enhancement layer 6 and the AlSi reflective layer 5 formed in the land are removed. And flattened at the height of the wavy line in the figure. As a result, the Co in-plane magnetic film is exposed on the surface in the recess between the land portions, and the switching layer 4 is exposed in the land portion.

この工程の後に、再び基板を直流マグネトロンスパッタリング室に搬送し、磁壁移動層10としてキュリー温度が290℃のGdFeCoCr層を10nm成膜した。最後にエンハンス層11としてSiN層を膜厚50nmとなるように成膜した(図(3b)参照)。   After this step, the substrate was transferred again to the DC magnetron sputtering chamber, and a GdFeCoCr layer having a Curie temperature of 290 ° C. was formed as a domain wall moving layer 10 to a thickness of 10 nm. Finally, a SiN layer was formed to a thickness of 50 nm as the enhancement layer 11 (see FIG. 3B).

このディスクを真空チャンバーから取り出して、膜面上にカバー層としてUV樹脂を15μmの厚さにコートした。   The disk was taken out from the vacuum chamber, and a UV resin was coated on the film surface to a thickness of 15 μm as a cover layer.

<比較例1>
比較例として、反射膜と反射エンハンス層を成膜せずに、代わりに面内磁化膜を30nmの膜厚に成膜した他は実施例1と同様の比較例1のサンプルを作製した。
<Comparative Example 1>
As a comparative example, a sample of Comparative Example 1 similar to that of Example 1 was prepared except that the reflective film and the reflective enhancement layer were not formed, but instead an in-plane magnetic film was formed to a thickness of 30 nm.

このようにして作製したサンプルを、レーザー波長405nm、対物レンズNA0.85の光ヘッドと磁界変調記録用の磁気ヘッドとを一体化した光磁気ヘッドを持つドライブ装置にセットした。その後、15μmのコート層を介して光ビームの照射と記録磁界の印加を行なうことにより、記録再生特性の測定を行なった。   The sample thus prepared was set in a drive device having a magneto-optical head in which an optical head having a laser wavelength of 405 nm and an objective lens NA of 0.85 and a magnetic head for magnetic field modulation recording were integrated. Thereafter, the recording / reproducing characteristics were measured by irradiating a light beam and applying a recording magnetic field through a 15 μm coat layer.

実施例1のサンプルと比較例1のサンプルに、記録レーザーをクロックに同期させてパルスデューティー(Pulse Duty)33%でパルス照射しながら、±200Oeの磁界強度で、マーク長80nmのトーン信号の磁界変調記録を行なった。   While the sample laser of Example 1 and the sample of Comparative Example 1 are pulsed with a recording laser synchronized with a clock at a pulse duty of 33%, a magnetic field of a tone signal with a mark length of 80 nm at a magnetic field intensity of ± 200 Oe Modulation recording was performed.

記録した信号をそれぞれの最適再生パワーで読み出した。実施例1のサンプルでは、磁壁移動層の膜厚が10nmと薄いにもかかわらず充分大きな信号振幅が得られ、搬送波対雑音比(C/N(Carrier to Noise ratio))も45dBが得られた。一方、比較例1のサンプルでは充分な振幅が得られず、30dBのC/Nしか得られなかった。更に、実施例1のサンプルでは、マーク長を45nmにしても信号欠落がなく、C/Nも40dB以上が得られた。   The recorded signal was read at each optimum reproduction power. In the sample of Example 1, a sufficiently large signal amplitude was obtained even though the thickness of the domain wall motion layer was as thin as 10 nm, and a carrier-to-noise ratio (C / N (Carrier to Noise ratio)) of 45 dB was obtained. . On the other hand, with the sample of Comparative Example 1, sufficient amplitude was not obtained, and only 30 dB C / N was obtained. Further, in the sample of Example 1, no signal was lost even when the mark length was 45 nm, and the C / N was 40 dB or more.

<実施例2>
磁壁移動層としてキュリー温度が210℃のGdFeCoCr層を3nmと290℃のGdFeCoCr層を7nmとをこの順に成膜した他は実施例1と同様にして実施例2のサンプルを作製した。
<Example 2>
A sample of Example 2 was produced in the same manner as in Example 1 except that a GdFeCoCr layer having a Curie temperature of 210 ° C. and a GdFeCoCr layer of 290 ° C. having a thickness of 7 nm were formed in this order as the domain wall motion layer.

<比較例2>
磁壁移動層としてキュリー温度が210℃のGdFeCoCr層を18nmと290℃のGdFeCoCr層を18nmとをこの順に成膜した他は比較例1と同様にして比較例2のサンプルを作製した。
<Comparative example 2>
A sample of Comparative Example 2 was prepared in the same manner as Comparative Example 1 except that 18 nm of a GdFeCoCr layer having a Curie temperature of 210 ° C. and 18 nm of a 290 ° C. GdFeCoCr layer were formed in this order as a domain wall motion layer.

実施例2のサンプルと比較例2のサンプルに、実施例1の場合と同様にして、マーク長を30nmから100nmまで変えてトーン信号の磁界変調記録を行った。   Magnetic field modulation recording of the tone signal was performed on the sample of Example 2 and the sample of Comparative Example 2 in the same manner as in Example 1 with the mark length changed from 30 nm to 100 nm.

記録した信号をそれぞれの最適再生パワーで読み出したところ、どちらのサンプルもマーク長80nmまでは、充分な信号振幅が得られ、45dB以上の良好な信号が得られた。更に、実施例2のサンプルでは、マーク長40nmまで信号欠落なく、C/Nも40dB以上が得られたが、比較例2のサンプルでは、マーク長75nm以下では信号欠落が発生し、良好なC/Nが得られなかった。   When the recorded signal was read out at each optimum reproduction power, a sufficient signal amplitude was obtained for both samples up to a mark length of 80 nm, and a good signal of 45 dB or more was obtained. Further, in the sample of Example 2, no signal loss was obtained up to the mark length of 40 nm, and C / N was 40 dB or more. However, in the sample of Comparative Example 2, signal loss occurred when the mark length was 75 nm or less, and good C / N could not be obtained.

<実施例3>
面内磁化膜を成膜せずに、代わりに反射エンハンス層を20nmの膜厚に成膜した他は実施例1と同様にして、本発明の実施例のサンプルを作製した。
<Example 3>
A sample of the example of the present invention was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the reflection enhancement layer was formed to a thickness of 20 nm instead of forming the in-plane magnetized film.

このサンプルでも、マーク長80nm程度までは、磁壁移動層の膜厚が10nmと薄いにもかかわらず充分大きな信号振幅が得られ、C/Nも45dB以上が得られた。しかし、磁区が幅方向に拡大した時に、磁壁同士が繋がって閉じた磁壁を形成したり、不用意な磁化反転が起こったりしやすいため、マーク長80nm以下では信号欠落が発生した。   Even in this sample, a sufficiently large signal amplitude was obtained up to a mark length of about 80 nm even though the thickness of the domain wall motion layer was as thin as 10 nm, and C / N was 45 dB or more. However, when the magnetic domain is expanded in the width direction, the domain walls are connected to each other to form a closed domain wall, or inadvertent magnetization reversal is likely to occur. Therefore, a signal loss occurs at a mark length of 80 nm or less.

<実施例4及び比較例3>
磁壁移動層の膜厚を5nmから50nmの範囲で変化させた他は実施例1及び比較例1と同様の、実施例4及び比較例3のサンプルを複数作製した。
<Example 4 and Comparative Example 3>
A plurality of samples of Example 4 and Comparative Example 3 were produced in the same manner as Example 1 and Comparative Example 1, except that the thickness of the domain wall motion layer was changed in the range of 5 nm to 50 nm.

これらのサンプルのC/Nと、信号欠落なく再生可能な限界マーク長と、を調べた結果、磁壁移動層の膜厚を35mよりも薄くして行くと、膜厚を薄くするほど信号欠落なく再生可能な限界マーク長が短くなった。更に、膜厚を25nmよりも薄くして行くと、反射層を挿入していない比較例3のサンプルではC/Nが急激に劣化して行くのに対して、反射層を挿入した実施例4のサンプルでは、良好なC/Nを維持できた。   As a result of investigating the C / N of these samples and the limit mark length that can be reproduced without signal loss, as the film thickness of the domain wall moving layer is made thinner than 35 m, there is no signal loss as the film thickness is reduced. The reproducible limit mark length has been shortened. Furthermore, when the film thickness is made thinner than 25 nm, C / N deteriorates rapidly in the sample of Comparative Example 3 in which no reflective layer is inserted, whereas Example 4 in which the reflective layer is inserted. In this sample, good C / N could be maintained.

本発明の磁性記録媒体の再生動作における磁化状態の遷移プロセスを模式的に示した図。The figure which showed typically the transition process of the magnetization state in the reproduction | regeneration operation | movement of the magnetic recording medium of this invention. 本発明の磁性記録媒体の再生動作における磁化状態の遷移プロセスを模式的に示した図。The figure which showed typically the transition process of the magnetization state in the reproduction | regeneration operation | movement of the magnetic recording medium of this invention. 本発明の実施例1の磁性記録媒体の製造過程における断面構造を示した図。1 is a diagram showing a cross-sectional structure in the manufacturing process of a magnetic recording medium of Example 1 of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 放熱層
3 メモリ層
4 スイッチング層
5 AlSi反射層
6 SiN反射エンハンス層
7 Co面内磁化膜
8 形状加工用SiN膜(加速イオン照射により除去)
9 加速イオン照射
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Heat dissipation layer 3 Memory layer 4 Switching layer 5 AlSi reflection layer 6 SiN reflection enhancement layer 7 Co in-plane magnetized film 8 Shape processing SiN film (removed by accelerated ion irradiation)
9 Accelerated ion irradiation

Claims (4)

磁壁移動層、スイッチング層、メモリ層がこの順に積層され、磁壁移動層が、メモリ層に比べて相対的に磁壁抗磁力が小さく、スイッチング層が磁壁移動層およびメモリ層よりもキュリー温度の低い磁性記録媒体であって、
記録トラック中央部分の幅方向に制限された領域においてのみ、前記メモリ層の磁化状態が、スイッチング層を介した交換結合により、前記磁壁移動層に転写されており、
前記領域の両側の領域においては、前記磁壁移動層と前記スイッチング層との間に、前記磁壁移動層側から入射した光の反射率を増大させる反射層が挿入されていることを特徴とする磁性記録媒体。
The domain wall motion layer, the switching layer, and the memory layer are laminated in this order. The domain wall motion layer has a magnetic domain coercive force relatively smaller than that of the memory layer, and the switching layer has a lower Curie temperature than the domain wall motion layer and the memory layer. A recording medium,
Only in the region limited in the width direction of the central portion of the recording track, the magnetization state of the memory layer is transferred to the domain wall motion layer by exchange coupling through the switching layer,
In the regions on both sides of the region, a reflection layer that increases the reflectance of light incident from the domain wall motion layer side is inserted between the domain wall motion layer and the switching layer. recoding media.
前記記録トラック中央部分の幅方向に制限された領域の両側の領域においては、前記磁壁移動層に接して面内磁化膜が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の磁性記録媒体。   2. The magnetic recording medium according to claim 1, wherein an in-plane magnetization film is formed in contact with the domain wall motion layer in a region on both sides of a region limited in a width direction of the central portion of the recording track. . 前記磁壁移動層の面内磁化膜に接する側のキュリー温度が、前記磁壁移動層の面内磁化膜に接する側と対向する側のキュリー温度よりも低く設定されていることを特徴とする請求項2に記載の磁性記録媒体。   The Curie temperature on the side in contact with the in-plane magnetization film of the domain wall motion layer is set lower than the Curie temperature on the side facing the side in contact with the in-plane magnetization film of the domain wall motion layer. 2. The magnetic recording medium according to 2. 前記磁壁移動層の膜厚が、5nm以上25nm以下であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の磁性記録媒体。   4. The magnetic recording medium according to claim 1, wherein the thickness of the domain wall motion layer is 5 nm or more and 25 nm or less.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012014787A (en) * 2010-06-30 2012-01-19 Sony Corp Storage device

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