JP2633464B2 - 磁気光学的記憶装置および磁性材料 - Google Patents

磁気光学的記憶装置および磁性材料

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気光学的回転を示す
磁性材料を使用した磁気光学的記憶装置に関するもので
あり、詳細には、境界面で反強磁性的に結合した、強磁
性マトリックス全体に分散した硫化ユウロピウムなどの
粒子を含む磁性材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】磁気光学的媒体用の磁性材料は、いくつ
かの重要な特性を有するものでなければならない。磁性
材料は、キュリー点が室温より高く、室温で正方形のヒ
ストリシス・ループを有し、たとえば現在の製品で８０
０ｎｍ、将来の製品で４００ｎｍなど問題となる波長で
の磁気光学的回転が大きく、ガラスおよび重合体基板の
いずれとも適合する低温度で付着できなければならな
い。また、磁性材料はグレイン・ノイズを示さないも
の、すなわち非晶質、微細結晶、または結晶学的に高度
に配向したものでなければならない。ランダムな多結晶
皮膜はグレイン・ノイズが高いため使用できない。
【０００３】従来の技術による磁気光学的データ記憶シ
ステムは、米国特許第３４７５７３８号明細書に記載さ
れており、永久強磁性金属を、希土類のカルコゲン化物
などの透明な強磁性半導体材料の層で、これら２層が磁
気的に交換結合できる関係で被覆したものである。光線
を透明な半導体層に照射すると、光線が強磁性金属で反
射されて透明な層を通って戻り、偏光光線の回転を示
す。ＥｕＯ、ＥｕＳ、ＥｕＳｅなどの強磁性半導体は、
光エネルギー損１デシベル当たり８００゜程度の回転を
もたらすが、これらの材料のキュリー点は室温より低
い。たとえば、ＥｕＯのキュリー点は７２Ｋ、ＥｕＳの
キュリー点は１９Ｋ、ＥｕＳｅのキュリー点は７Ｋであ
る。したがって、これらの材料のいずれかを磁気光学的
媒体として使用した場合、その材料をそれぞれのキュリ
ー点より低い温度に保つため、極低温に保たなければな
らない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の一目的は、層
中で、各分離相単独のキュリー温度より高いキュリー温
度を有する磁性材料を提供することである。
【０００５】本発明の他の目的は、室温でカー回転また
はファラデー回転のいずれかを示す磁性材料を提供する
ことである。
【０００６】本発明の他の目的は、金属マトリックス中
および金属マトリックス中に分散する複数の分離相中に
溶解したテルビウムを含む磁性材料を提供することであ
る。
【０００７】本発明の他の目的は、８００ｎｍの波長お
よび４００ｎｍの波長で動作可能な磁性材料を提供する
ことである。
【０００８】本発明の他の目的は、室温で動作可能な、
ガラスまたはポリカーボネート基板などの重合体基板上
に形成され、これらの基板に支持される、磁気光学的記
憶媒体用の磁性材料を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】データを磁性材料に書き
込むための、レーザ、レンズ、および界磁石と、照会光
線を磁気媒体上のある位置に向けるためのレーザおよび
偏光レンズと、磁気媒体から反射された光線または磁気
媒体を通過する光線の回転を感知するための検光子およ
び検出器とを具備する、磁気光学的記憶装置で磁性材料
を利用するための装置および方法を記述する。この磁気
媒体は、鉄、コバルト、ニッケル、およびこれらの合金
からなる群から選択した金属のマトリックスと、上記マ
トリックス中に分散する、ＥｕＳ、ＥｕＯ、ＥｕＯＴ
ｂ、ＰｔＭｎＳｂ、ＭｎＢｉ、ＭｎＳｂ、ＭｎＡｓ、Ｃ
ｒＯ2、ＣｒＴｅ、ＧｄＮ、Ｇｄ4Ｃ、および他の希土類
元素の化合物とマンガン化合物からなる群から選択した
複数の分離相とを含む。
【００１０】本発明はさらに、鉄、コバルト、ニッケ
ル、およびこれらの合金からなる群から選択した金属の
マトリックスと、上記マトリックス中に分散する、Ｅｕ
Ｓ、ＥｕＯ、ＥｕＯＴｂ、ＰｔＭｎＳｂ、ＭｎＡｓ、Ｍ
ｎＢｉ、ＭｎＳｂ、ＣｒＯ2、ＣｒＴｅ、ＧｄＮ、Ｇｄ4
Ｃ、および他の希土類元素の化合物とマンガン化合物か
らなる群から選択した複数の分離相とを含む、複合磁性
材料を提供する。
【００１１】
【００１２】
【実施例】図１には、磁性材料１２にデータを記憶し、
これからデータを取り出すための記憶装置１０が示され
ている。磁性材料１２は、基板１４上の層１３の形とす
ることができる。基板１４は、たとえばガラス、または
ポリカーボネートなどの重合体である。記憶装置１０か
らデータを取り出すためには、読み取り信号、たとえば
論理１を記憶装置制御回路１８のリード１６上に提示す
る。記憶装置制御回路１８は、制御信号をリード１９を
介してレーザ２０の制御入力に与える。レーザ２０は、
放射エネルギー源として機能し、たとえば波長８００ｎ
ｍまたは４００ｎｍで、電力が１−１０ｍＷ、通常５ｍ
Ｗの単色光２２を出力する。電力の上限は、磁性材料１
２の温度が読取り操作の間キュリー温度を超えないよう
な電力である必要がある。レーザ２０の代りに、非コヒ
ーレント単色放射エネルギー源を使用することもでき
る。
【００１３】レーザ２０は、たとえば放射エネルギーが
１．５−１．２５ｅＶの範囲の赤外線レーザとすること
ができる。別法として、レーザ２０は、６７０ｎｍの波
長に対応する放射エネルギーが１．８５ｅＶの赤色レー
ザでもよい。あるいは、４９０ｎｍの波長に対応する放
射エネルギーが３ｅＶの青色レーザでもよい。レーザ２
０は、偏光子２３の入力側に、放射エネルギーの光線２
２を与える。偏光子２３は、放射エネルギーの光線２２
に所定の偏光を加えて、放射エネルギーの出力光線２４
を発生させる。光線２４は、鏡５３およびレンズ２５を
通って合焦されて、磁性材料１２の層１３の表面２７上
に衝突し、または表面２７を通過する。光線２４は、光
線３０として磁性材料１２および基板１４を通過し、ま
たは基板１４の上面で反射して光線３０'として磁性材
料１２を通って戻る。光線３０は、鏡２６で反射されて
検光子３２に向かう。検光子３２は、光線３０の偏光を
検出して、第１の出力光線３３を光検出器３４に与える
働きをする。検光子３２は、第２の出力光線３５を光検
出器３６に与える。光検出器３４は、リード３７を介し
てデータ出力レジスタ３８の入力側に電気出力信号を与
える働きをする。光検出器３６は、リード３９を介して
データ出力レジスタ３８の第２の入力側に電気出力信号
を与える働きをする。記憶装置制御回路１８は、ストロ
ーブ信号またはクロック信号などの制御信号をリード４
０を介してデータ出力レジスタ３８の制御入力側に与え
る。レジスタ３８は、たとえば検出したデータを保持す
るレジスタおよび入力増幅器でよい。データ出力レジス
タ３８は、リード３７および３９上の入力信号に応じて
１または０を発生し、リード４１上に１または０のデー
タ出力信号を出力する働きをする。
【００１４】検光子３２は、光線３０からの偏光を、光
検出器３４に第１の方向に偏光された光線３３として渡
す。検光子３２は、光線３０からの偏光を、直交する方
向に偏光された光線３５として光検出器３６に渡す。光
検出器３４および３６は、それぞれの検光子３２からの
光線３３および３５の強さを示す電気信号を発生し、こ
れにより、光線２４に対する光線３０の光学的回転が検
出される。光学的回転は、磁性材料１２の選択された光
子エネルギー、温度、および磁化の方向での、光線のカ
ー回転またはファラデー回転に相当する。
【００１５】データは、リード４６を介して記憶装置制
御回路１８の制御入力に入力される書込み信号により磁
性材料１２に書き込まれる。磁性材料１２に書き込まれ
るデータは、リード４７を介して、記憶装置制御回路１
８のデータ入力側に供給される。リード４７上のデータ
は１または０である。記憶装置制御回路１８は、制御信
号をリード４８を介して放射エネルギー源５０に供給す
る。放射エネルギー源５０は、放射エネルギーの光線５
２を鏡５３に向けて送り、鏡５３は光線５２の方向を変
えてレンズ２５を通って磁性材料１２の上面２７に入射
させる。書込み動作中に光線５２が存在するときは、レ
ーザ２０はオフになり、放射エネルギーの光線２４はな
いことを理解されたい。別法として、レーザ２０をより
高い電力で動作させ、放射エネルギー源５０として機能
させることもできる。記憶装置制御回路１８は、制御信
号をリード５６を介して位置決め装置５７の入力側に与
える。位置決め装置５７は、磁性材料１２への機械的リ
ンク５８を有し、磁性材料１２を光線２４または５２に
対して位置決めする働きをする。図１に示すように、位
置決め装置５７は、光線２４または５２を磁性材料１２
の上面２７に対して移動させる働きをする。別法とし
て、磁性材料１２を光線２４および５２の下に移動して
もよい。たとえば、基板１４を円板とし、これによって
磁性材料１２を光線２４および５２の下で移動または回
転させることができる。この円板は、それぞれ所定の幅
および所定の間隔を有し、基板１２上に円形の経路を形
成する、複数のトラックを有することができる。別法と
して、トラックをらせん状の経路としてもよい。位置決
め装置５７は、リード５５によりモータ５９を制御し、
機械的リンク５８は、磁性材料１２を回転させるための
スピンドル６０を有するものでもよい。
【００１６】記憶装置制御回路１８は、制御信号をリー
ド６１を介して磁界発生装置６２の入力側に与える。磁
界発生装置６２は、磁性材料１２中に、磁界Ｂを、最初
は矢印６４で示す第１の方向に、２番目は矢印６５で示
す第２の方向に発生させる働きをする。第１および第２
の方向は、９０−２７０゜、または０−１８０゜などの
角度でよい。放射エネルギー源５０は、２０−４０ｍＷ
の範囲の電力を有し、記憶装置制御回路１８の制御下で
リード４８によりパルス式に駆動される。放射エネルギ
ーの光線５２は、磁性材料１２を加熱して、磁性材料１
２の保磁力Ｈｃを低下させる働きをする。磁界発生装置
６２は、磁性材料１２が放射エネルギーの光線５２によ
って加熱されるとき、Ｈｃを上回る磁界Ｈを磁性材料１
２中に発生させる働きをする。放射エネルギーの光線５
２は、直径が放射エネルギー源の波長に等しいスポット
を加熱することができる。光線５２によって加熱されな
い磁性材料１２は、磁界発生装置６２によって発生され
る磁界Ｈより大きい保磁力Ｈｃを有する。磁界発生装置
６２は、リード４７上のデータに応じて、磁性材料１２
中で第１または第２の方向に磁界を発生させることがで
きる。
【００１７】図１に示すように、読取り動作中、放射エ
ネルギーの光線２４は、層１３および基板１４を通過し
て光線３０となる。別法として、磁性材料１２を、光線
２４を反射させる反射性のものとしてもよく、その場
合、検光子３２を、反射光線３０'を遮ぎる位置に置
く。
【００１８】図２は、図１の線２−２に沿った部分拡大
断面図である。磁性材料１２の層１３は、鉄、コバル
ト、ニッケル、およびこれらの合金からなる群から選択
した金属のマトリックス７０を含む。層１３を形成する
マトリックス７０は、層１３の上面２７に垂直な磁化容
易軸異方性を有する。マトリックス７０は、マトリック
ス７０中に分散した複数の分離相７２を有することがで
きる。分離相７２の組成は、ＥｕＳ、ＥｕＯ、ＥｕＯＴ
ｂ、ＰｔＭｎＳｂ、ＭｎＡｓ、ＭｎＢｉ、ＭｎＳｂ、Ｃ
ｒＯ2、ＣｒＴｅ、ＧｄＮ、およびＧｄ4Ｃからなる群か
ら選択することができる。マトリックス７０中の分離相
７２は、５−４０モル％の範囲とすることができる。層
１３の厚みは１０００−５０００オングストロームでよ
い。分離相７２は、長さ方向の寸法が１００オングスト
ロームである。分離相はマトリックス７０から沈殿した
材料で形成されているので、分離相７２の長さ方向の寸
法は、１０−３００オングストロームの範囲で変化する
ことができ、たとえば分布のピークが１００−１５０オ
ングストロームの範囲の長さ方向の寸法を有する分離相
７２に対応する、ガウス分布を有するものでよい。分離
相７２は、マトリックス７０中にクリスタライトを生成
する。マトリックス７０は、たとえば非晶質、微細結晶
または所定の配向を有する結晶のコバルトでよい。分離
相７２は、希土類元素の化合物およびマンガン化合物か
らなる群から選択することができる。マトリックス７０
中の分離相７２は、分離相７２とマトリックス７０との
界面に反強磁性結合を形成する働きをする。反強磁性結
合の結果、磁性材料１２は、巨視的フェリ磁石として挙
動する。さらに、分離相を形成する化合物は所定のバル
ク・キュリー温度を有するが、分離相７２とマトリック
ス７０との界面の反強磁性結合または負交換により、磁
性材料１２のキュリー温度が上昇する。
【００１９】図３は、コバルト・マトリックス中の硫化
ユウロピウム（ＥｕＳ）粒子の概略図を示す。コバルト
は通常、層１３の上面２７に垂直な磁化容易軸を有す
る。コバルトの磁化容易軸を、図３に矢印７５で示す。
硫化ユウロピウムの磁化容易軸は、図３の矢印７６で示
すように、コバルトの磁化容易軸と反対方向である。硫
化ユウロピウムを希土類化合物またはＭｎＡｓ、ＭｎＳ
ｂ、ＭｎＢｉなどのマンガン化合物で置き換えても、矢
印７６で示す同じ反対方向が得られる。矢印７６で示す
磁化の強さは、磁性材料１２の温度に依存する。磁性材
料１２の正味の磁化は、矢印７５で示すコバルトの磁化
が矢印７６で示す硫化ユウロピウムの磁化と平衡した時
に減少する。磁化は、磁性材料１２の温度と、マトリッ
クス７０中の分離相７２を形成する硫化ユウロピウムの
モル％によって決まる。
【００２０】図４には、マトリックス７０中に３０モル
％のＥｕＳを含む分離相７２を有するコバルト・マトリ
ックス７０を有する層１３の、磁化および保磁力と温度
の関係を示すグラフを示す。図４で、縦軸は、線８０に
関しては磁化４ΠＭｓを表し、線８２に関しては保磁力
Ｈｃを表す。横軸は絶対温度を表す。コバルト・マトリ
ックス７０とＥｕＳの分離相７２との界面での磁気交換
相互作用は負であり、したがって、コバルトの磁化はＥ
ｕＳの磁化と逆方向である。この反強磁性結合すなわち
フェリ磁性結合により、磁性材料１２の補償点のような
挙動が起こり、図４の線分８４に示すように、磁化が最
小になる。通常の原子スケールのフェリ磁石では、線分
８４は０にはならない。線分８４が示す最小磁化は、３
７−５２Ｋの温度範囲である。図４に示すように、線８
２で示す保磁力Ｈｃも、線分８６に示すように３７−５
２Ｋの温度範囲で最大となる。保磁力Ｈｃは、線分８７
で示すように、温度が６０Ｋを超えると減少し、したが
って室温ではデータを記憶しない。
【００２１】図５は、図４のグラフを作成するのに用い
た磁性材料１２、すなわちコバルト・マトリックス７０
中に３０モル％のＥｕＳの分離相７２を含有する磁性材
料１２の、温度５２Ｋにおける磁化ループのグラフであ
る。図５で、縦軸は７．２６×１０-6ｃｍ3の磁性材料
１２の磁化をＥＭＵ単位で表し、横軸は印加した磁界Ｈ
をエルステッド単位で示す。図５で、磁化ループを曲線
８８で示す。曲線８８上の点８９および９０で示される
保磁力Ｈｃは４．６ＫＯｅであり、磁化ループの方形度
は０．８６である。
【００２２】コバルトのマトリックス７０と１０−２０
モル％のＥｕＳの分離相７２とを含む磁性材料１２は、
図４および図５に示した３０モル％のＥｕＳを含有する
磁性材料と同様の挙動を示す。コバルト中に１０−２０
モル％のＥｕＳを含有する材料の磁化が低いのは、線分
８４と類似しており、図５の温度５２Ｋより低い温度で
図５の曲線８８と類似したより方形度の高いループ挙動
を示す。ＥｕＳの磁化は、温度が低下するほど増大し、
Ｃｏの磁化を有効に打ち消す。コバルトのマトリックス
７０とマトリックス７０の２０モル％を形成するＥｕＳ
分離相７２とを有する磁性材料１２の補償点は約２０Ｋ
である。
【００２３】Ｃｏのマトリックス７０と、ＥｕＳの分離
相７２との間の負交換結合により、マトリックス７０中
のＥｕＳのキュリー温度が上がる。磁性材料１２中の磁
化成分の打消しは、バルクＥｕＳのキュリー温度１６Ｋ
よりかなり高くまで及ぶ。
【００２４】Ｃｏのマトリックス７０と、ＥｕＳの分離
相７２とを含む磁性材料１２の磁気光学的回転が、室温
（３００Ｋ）である程度の回転を有することを示す訂正
がある。図６は、コバルト・マトリックス７０と磁性材
料１２の２０モル％を形成するＥｕＳ分離相７２とを有
する磁性材料１２の、３００Ｋにおけるカー・ヒステリ
シス・ループ９６を示す。図６で試験した磁性材料１２
は、磁化と保磁力の方形ループ特性を示さないことに留
意されたい。しかし、磁性材料１２が、３００Ｋで層１
３の上面に対して垂直の異方性を示すという事実は顕著
である。
【００２５】図６で、縦軸はカー回転を度単位で表し、
横軸は磁性材料１２中の磁界をエルステッド単位で表
す。ヒステリシス・ループは、図６の曲線９２と９３で
示される。曲線９２および９３は、端点９４および９５
で結合して、ループ９６を形成する。図６に示すよう
に、光子エネルギーが２ｅＶの光線のカー回転は０．１
３゜である。コバルト・マトリックス７０と磁性材料１
２の１０モル％を形成するＥｕＳ分離相７２とを有する
磁性材料では０．２０゜のカー回転が得られ、カー回転
の低下が、ＥｕＳ分離相７２が室温（３００Ｋ）で死ん
でいる場合に予想できるＥｕＳの希釈よりかなり速いこ
とを示す。文献によれば、光子エネルギーが２ｅＶの場
合の純コバルトのカー回転の値は０．３０゜である。コ
バルト・マトリックス７０と磁性材料１２の１０モル％
を形成するＥｕＳ分離相７２とを有する磁性材料１２で
は、回転が０．２７゜になるはずである。コバルト・マ
トリックス７０中のＥｕＳが２０モル％の場合、単純な
希釈モデルで、０．２４゜の回転が得られることにな
る。ＥｕＳの分離相７２は、入射する光線の光子エネル
ギーが低いときに符号を変え、８００ｎｍなどの長波長
で回転を強化すると予想される。光線が材料を通過する
場合の回転と偏光を、ファラデー効果と呼ぶ。光線が磁
性材料の表面で反射する場合に得られる回転と偏光を、
カー効果またはカー回転と呼ぶ。磁性材料１２の層１３
の面に垂直で、上面に向かいまたは上面から遠ざかる磁
化容易軸によってデータが磁性材料１２中に記憶される
場合、カー回転は０．２６゜の変化を受ける。
【００２６】図７は、磁性材料１２の抵抗率と、磁性材
料１２中のＥｕＳのモル％の関係を示すグラフである。
図７で、縦軸は抵抗率をμΩ−ｃｍ単位で表し、横軸は
コバルト・マトリックス中のＥｕＳのモル％を表す。図
７で、抵抗率の組成依存性は、金属相（主としてＣｏ）
および半導体相（主としてＥｕＳ）に相分離している証
拠である。曲線９７は、磁性材料１２の抵抗率がＥｕＳ
のモル％の増加につれて変化することを示す。曲線９８
は、ＥｕＳが２０−４０モル％の範囲で抵抗率が徐々に
増加することを示している。曲線部分９９は、ＥｕＳが
５０モル％から６０モル％になるとき、抵抗率が急激に
増加することを示す。曲線９７は、通常は絶縁相が約７
５体積％のときに、金属相のパッチまたはマトリックス
７０が絶縁相または分離相７２によって互いに分離され
る、浸出しきい値の特性である。曲線９７とは対照的
に、非晶質の希土類とコバルトの合金は、希土類の原子
分率に対する抵抗率の弱い直線的依存性を示す。
【００２７】磁性材料１２の皮膜を、２０℃以下の範囲
に冷却した基板上に二元電子線蒸着により作成した。室
温の基板を使用することもできるが、二元電子線蒸着か
らの熱により、基板温度が室温より高くなる。基板を−
１５℃などの既知の温度に意図的に冷却するほうがよ
い。これらの初期実験で、Ｃｏ皮膜の好ましい（１１
１）面を強化する試みは行わなかった。これは、１００
℃未満の基板温度でも強い（１１１）面を形成する厚い
Ｐｔ皮膜をまず成長させることにより行うことができ
る。次に、Ｐｔ上にＣｏをエピタキシャル成長させる。
エピタキシャル成長は、室温でも、基板をわずかに高い
温度にしても行うことができる。
【００２８】巨視的フェリ磁石として挙動する磁性材料
１２の形成には、下記の特性を有する材料を組み合わせ
ることが必要である。共付着させた材料は相分離してい
なければならない。付着させた材料は界面で負の（反強
磁性）交換相互作用を有するものでなければならない。
また、両方の相が、室温で磁気的に整列していなければ
ならない。コバルト中で相分離をすると予想できる磁性
材料には、ＥｕＳ、ＥｕＯ、ＰｔＭｎＳｂ、ＭｎＡｓ、
ＭｎＢｉ、ＭｎＳｂ、ＣｒＯ2、ＣｒＴｅ、ＧｄＮ、お
よびＧｄ4Ｃがある。
【００２９】分離相７２とマトリックス７０との負の交
換結合は、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、およ
びＬｕを含む重希土類、ならびにＭｎ、Ｃｒなどの早期
３ｄ遷移金属のすべての化合物で期待できる。ＥｕＯお
よびＧｄＮのキュリー温度はバルク・サンプルで７０Ｋ
に近い。ＥｕＯまたはＧｄＮの分離相７２は、コバルト
のマトリックス７０との負交換結合を有し、キュリー温
度が１６ＫのＥｕＳよりも室温での寄与が大きいはずで
ある。ＰｔＭｎＳｂ、ＭｎＡｓ、ＣｒＴｅ、ＣｒＯ2、
Ｇｄ4Ｃなどの化合物はすべて、バルク形でもキュリー
温度が室温（３００Ｋ）またはそれより高く、界面交換
が強化されない。
【００３０】２種類の異なる材料を共付着させて形成し
た磁性材料１２は、注意深く厚みを制御した２種類の材
料からなる多層を形成するより相分離が発生しやすい。
磁性材料１２は、容量記憶（１層ごとの読み書き）に重
要なＣｏＰｔの多層よりも透明である。マトリックス７
０がコバルトであり、分離相がＥｕＳまたはＭｎ化合物
から形成したものである磁性材料１２は、８００ｎｍな
どの長波長における光学的回転が大きい。しかし、Ｅｕ
Ｓの波長は、磁性材料１２をＴｂなど３価の希土類金属
でドーピングすることにより、これより短い波長に「チ
ューニング」することができる。ドーピングしたＥｕＳ
またはＥｕＯで形成した磁性材料は、４００ｎｍでの動
作に適する。マトリックス７０をＣｏの代わりに非晶質
のＴｂＣｏ合金とし、分離相７２を、たとえばＥｕＯ−
Ｔｂを含むものとすることができる。
【００３１】図２に示す磁性材料１２は、Ｔｂ、Ｎｄな
どの希土類元素の供給源を添加することにより変性させ
ることができる。希土類は、金属のマトリックス７０と
分離相７２の材料を蒸着する際に、追加の電子ビームで
共蒸着させることができる。希土類は、コバルトなどマ
トリックス７０用として選択した金属と合金を形成し、
一部分が分離相７２と共に析出して、ＥｕＳなど分離相
７２用として選択した材料と固溶体を形成する。マトリ
ックス７０および分離相７２中に希土類が存在すると、
４００ｎｍなど特定の波長での光学的回転が強化され
る。ＥｕＯＴｂ（ＦｅＣｏ）の磁性材料１２を生成し、
測定すると、３００Ｋで磁気光学的回転を有することを
示した。
【００３２】図８は、ＥｕＯＴｂ（ＦｅＣｏ）の磁性材
料１２を通過する各光子エネルギーの入射光２４の極カ
ー回転と磁界の関係を示すグラフである。図８で、縦軸
は極カー回転を度単位で表し、横軸は磁界をガウス単位
で表す。曲線１０１および１０２は、光子エネルギーが
１．２５ｅＶの光線の試験結果である。曲線１０５およ
び１０６は、光子エネルギーが１．５ｅＶの光線の試験
結果である。曲線１０９および１１０は、光子エネルギ
ーが１．８５ｅＶの光線の試験結果である。曲線１１３
および１１４は、光子エネルギーが２．１７５ｅＶの光
線の試験結果である。曲線１０１、１０２、１０５、１
０６、１０９、１１０は、光子エネルギーが１．８５ｅ
Ｖおよび１．２５ｅＶの場合の光線の負の回転を示す。
曲線１１３および１１４は、光子エネルギーが２．１７
５ｅＶの場合の光線の３００Ｋにおける正の回転を示
す。バルク・サンプルでのＥｕＯのキュリー温度は約７
０Ｋであるので、２ｅＶ以上における正回転は驚くべき
ことである。図８の曲線１１３および１１４に示すよう
に、２．１７５ｅＶにおける０．６゜という大きい正の
回転は、３００Ｋにおける磁性材料１２または複合材料
中でＥｕＯが磁気的に活性であることを示唆している。
Ｇ．Ｓ．クリンチク（Krinchik）他の、Sov. Phys.、Ｊ
ＥＴＰ２６、ｐ．１０８０（１９６８年）に所載の発表
によるデータによれば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉは、光線が１
−４ｅＶの光子エネルギーを有する場合、−０．５５−
−０．０２の範囲の負のカー回転を示す。これらの元
素は２．１７５ｅＶで負の値を有するので、図８の曲線
１１３および１１４に見られるような正の回転を生じる
ことはできない。図８の曲線１１３および１１４に見ら
れる正の回転の機構は、おそらくマトリックス７０中の
ＥｕＯと金属ＦｅＣｏＴｂの負の交換結合によるもの
で、これがＥｕＯＴｂ（ＦｅＣｏ）の磁性材料のキュリ
ー温度を上昇させ、光学的記憶増幅に必要な特性を与え
るものと考えられる。
【００３３】図９は、３００ＫにおけるＣｏＥｕＳＴｂ
の各種のサンプル組成に関する、磁化と印加磁界Ｈの関
係を示すグラフである。
【００３４】図９および図１０で、一方の相がＥｕＳＴ
ｂの岩塩構造、他方の相が非品質のＣｏＴｂを有する２
相材料である。上記２相材料は、Ｘ線回折により確認し
た。
【００３５】図９で、縦軸は磁化を表し、横軸は層また
は皮膜の面に垂直な磁界Ｈを表す。各サンプル組成の体
積は、１．２５×１０5ｃｍ3の体積とほぼ同じであっ
た。各層または皮膜の測定は、振動サンプル磁気計（Ｖ
ＳＭ）により行った。曲線１２０は、Ｃｏ６９モル％、
ＥｕＳ１６モル％、Ｔｂ１５モル％の組成の層から得た
ものである。
【００３６】曲線１２２は、Ｃｏ６７．５モル％、Ｅｕ
Ｓ１５モル％、Ｔｂ１７．５モル％の組成の層から得
た。曲線１２４は、Ｃｏ６５モル％、ＥｕＳ１５モル
％、Ｔｂ２０モル％の組成の層から得た。曲線１２０、
１２２、１２４は、室温（３００Ｋ）における保持力Ｈ
ｃが高いこと、および方形ループ特性が良好であること
を示す。曲線１２０上の点１２６は、保持力が４０５４
エルステッドである。曲線１２２上の点１２７は、保持
力が２７０１エルステッドである。曲線１２４上の点１
２８は、保持力が１１０２エルステッドである。
【００３７】図１０は、各種の組成およびそれぞれの室
温（３００Ｋ）での保持力を示すＣｏＥｕＳＴｂの三元
状態図である。図１０で、点１３０は１００モル％のＣ
ｏを表し、点１３１は５０モル％のＴｂを表し、点１３
２は５０モル％のＥｕＳを表す。線１３３に沿ったどの
点も、９０モル％のＣｏを表す。線１３４に沿ったどの
点も、４０モル％のＴｂを表す。線１３５に沿ったどの
点も、４０モル％のＥｕＳを表す。
【００３８】図１０で、曲線１４０はキュリー点が室温
である組成の実験室でのデータに基づく推定値を表す。
曲線１４０の左にあるすべての組成は、室温以上で磁性
であり、したがって室温で使用可能である。曲線１４４
は、磁性補償点が室温（３００Ｋ）である組成の実験室
でのデータに基づく推定値を表す。曲線１４４の近くの
組成は、室温で高い保持力Ｈｃを有し、望ましいもので
ある。各黒丸は、測定した組成を表し、各黒丸の近くの
各数字は、層または皮膜の面に垂直に測定した保持力Ｈ
ｃをエルステッド単位で表したものである。保持力Ｈｃ
が最高の組成は、曲線１４４に近い組成である。黒丸１
４６、１４７、１４８は、保持力がそれぞれ４０５４、
２７０１、１１０２であり、それぞれ図９の点１２６な
いし１２８の組成および保持力に相当する。
【００３９】以上、磁性材料または複合材料が、鉄、コ
バルト、ニッケル、およびこれらの合金からなる群から
選択した金属のマトリックスと、上記マトリックス中に
分散する、ＥｕＳ、ＥｕＯ、ＥｕＯＴｂ、ＰｔＭｎＳ
ｂ、ＭｎＡｓ、ＭｎＢｉ、ＭｎＳｂ、ＣｒＯ2、ＣｒＴ
ｅ、ＧｄＮ、およびＧｄ4Ｃからなる群から選択した複
数の分離相とを含む複合磁気光学的媒体、およびこの磁
性材料を使用する磁気光学的記憶装置について記述し
た。
【００４０】本発明はさらに、鉄、コバルト、ニッケ
ル、およびこれらの合金からなる群から選択した金属の
マトリックスと、上記マトリックス中に分散する複数の
分離相とを含む磁性材料または複合体について記述す
る。およびこの分離相は、マンガン化合物または希土類
（原子番号５７−７１）からなる群から選択した元素の
化合物を含む。
【００４１】本発明はさらに、鉄、コバルト、ニッケ
ル、テルビウム、ネオジムおよびこれらの合金からなる
群から選択した金属のマトリックスと、テルビウムまた
はネオジムと共に溶解したＥｕＳ、ＥｕＯ、ＥｕＯＴ
ｂ、ＰｔＭｎＳｂ、ＭｎＡｓ、ＭｎＢｉ、ＭｎＳｂ、Ｃ
ｒＯ2、ＣｒＴｅ、ＧｄＮ、およびＧｄ4Ｃからなる群か
ら選択した複数の分離相とを含む磁性材料について記述
する。
【００４２】磁気光学的記憶装置および磁性材料につい
て記述し図示したが、当業者には、頭記の特許請求の範
囲のみによって限定される本発明の広い範囲から逸脱す
ることなく、修正または変更を行うことが可能であるこ
とは明らかである。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
キュリー温度が各組成単体よりも高く、室温でカー回転
またはファラデー回転を示す複合磁性材料が提供され
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例を示す図である。
【図２】図１の線２−２に沿った断面図である。
【図３】コバルトのマトリックス中のＥｕＳ粒子の概略
図である。
【図４】ＥｕＳ粒子を３０％含有するコバルト・マトリ
ックスの、磁化および保磁力と温度の関係を示すグラフ
である。
【図５】ＥｕＳ粒子を３０モル％含有するコバルト・マ
トリックスの、２５Ｋにおける磁化ループを示すグラフ
である。
【図６】ＥｕＳ粒子を２０モル％含有するコバルト・マ
トリックスの、３００Ｋにおけるカー・ヒステリシス・
ループを示すグラフである。
【図７】一連のＣｏ−ＥｕＳ皮膜の、抵抗率とＥｕＳの
モル％の関係を示すグラフである。
【図８】各種の光子エネルギーの光で測定した、ＥｕＯ
Ｔｂ（ＦｅＣｏ）の３００Ｋにおける極カー回転と磁界
の関係を示すグラフである。
【図９】各種組成のＣｏＥｕＳＴｂの、３００Ｋにおけ
る磁化と印加磁界Ｈの関係を示すグラフである。
【図１０】ＣｏＥｕＳＴｂの三元状態図である。
【符号の説明】
１２ 磁性材料 １８ 記憶装置制御回路 ２０ レーザ ２３ 偏光子 ２５ レンズ ３２ 検光子 ３４ 光検出器 ３６ 光検出器 ３８ データ出力レジスタ ５０ 放射エネルギー源 ５７ 位置決め装置 ５９ モータ ６２ 磁界発生装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｆ 41/20 Ｈ０１Ｆ 41/20 (72)発明者 リチャード・ジョーゼフ・ガンビーノ アメリカ合衆国10598 ニューヨーク州 ヨークタウン・ハイツ ハンターブルッ ク・ロード2433 (72)発明者 ラルフ・ルフ アメリカ合衆国10956 ニューヨーク州 ニュー・シティー ロング・クローブ・ ロード195 (56)参考文献 特開 平２−107749（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−150010（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−302431（ＪＰ，Ａ)

Claims (32)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】鉄、コバルト、ニッケル、およびこれらの
    合金からなる群から選択した金属のマトリックスと、 上記マトリックス中に分散する、ＥｕＳ、ＥｕＯ、Ｅｕ
    ＯＴｂ、ＰｔＭｎＳｂ、ＭｎＡｓ、ＭｎＢｉ、ＭｎＳ
    ｂ、ＣｒＯ2、ＣｒＴｅ、ＧｄＮ、Ｇｄ4Ｃ、および他の
    希土類元素の化合物とマンガン化合物からなる群から選
    択した複数の分離相とを含む磁性材料。
  2. 【請求項２】上記マトリックス中に分散する上記分離相
    が、５−４０モル％の範囲であることを特徴とする、請
    求項１に記載の磁性材料。
  3. 【請求項３】さらに、上記金属マトリックスと合金化し
    た希土類元素と、上記複数の分離相中に固溶体となった
    希土類元素とを含むことを特徴とする、請求項１に記載
    の磁性材料。
  4. 【請求項４】上記希土類元素が、Ｔｂを含むことを特徴
    とする、請求項３に記載の磁性材料。
  5. 【請求項５】上記材料が、厚みが１０００−５０００オ
    ングストロームの範囲の薄膜であることを特徴とする、
    請求項１に記載の磁性材料。
  6. 【請求項６】上記材料が、巨視的フェリ磁性体として挙
    動することを特徴とする、請求項１に記載の磁性材料。
  7. 【請求項７】上記材料が、上記材料の表面に対して実質
    的に垂直の異方性を示すことを特徴とする、請求項１に
    記載の磁性材料。
  8. 【請求項８】上記材料が、３００Ｋで磁気光学的回転を
    示すことを特徴とする、請求項１に記載の磁性材料。
  9. 【請求項９】上記分離相が、半導体相を含むことを特徴
    とする、請求項１に記載の磁性材料。
  10. 【請求項１０】上記分離相が、Ｔｂの固溶体を含むこと
    を特徴とする、請求項１に記載の磁性材料。
  11. 【請求項１１】上記金属マトリックスが、さらに希土類
    を含むことを特徴とする、請求項１に記載の磁性材料。
  12. 【請求項１２】上記金属マトリックスが、さらにＴｂを
    含むことを特徴とする、請求項１に記載の磁性材料。
  13. 【請求項１３】上記金属マトリックスが、さらにＦｅＣ
    ｏＴｂを含み、上記複数の分離相が、ＥｕＯＴｂを含む
    ことを特徴とする、請求項１に記載の磁性材料。
  14. 【請求項１４】鉄、コバルト、ニッケル、およびこれら
    の合金からなる群から選択した金属のマトリックスと、 上記マトリックス中に分散するＥｕＳの粒子とを含む磁
    性材料。
  15. 【請求項１５】上記マトリックス中に分散するＥｕＳの
    粒子が、５−４０モル％の範囲であることを特徴とす
    る、請求項１４に記載の磁性材料。
  16. 【請求項１６】上記材料が、厚みが１０００−５０００
    オングストロームの範囲の薄膜であることを特徴とす
    る、請求項１４に記載の磁性材料。
  17. 【請求項１７】上記材料が、巨視的フェリ磁性体として
    挙動することを特徴とする、請求項１４に記載の磁性材
    料。
  18. 【請求項１８】さらに、上記金属マトリックスと合金化
    した希土類元素と、上記ＥｕＳの粒子中に固溶体となっ
    た希土類元素とを含むことを特徴とする、請求項１４に
    記載の磁性材料。
  19. 【請求項１９】上記希土類元素が、さらにＴｂを含むこ
    とを特徴とする、請求項１８に記載の磁性材料。
  20. 【請求項２０】放射エネルギーのビームを発生させるた
    めの放射エネルギー源と、 上記放射エネルギーのビームを偏光させるための偏光子
    と、 上記偏光させた放射エネルギーのビームを合焦させるた
    めのレンズと、 上記偏光させた放射エネルギーのビームを磁気材料の層
    に向けるための手段と、 上記磁性材料を少なくとも１回通過した後の上記放射エ
    ネルギーを受けて出力ビームを発生するように位置決め
    された検光子と、上記出力ビームの強さを示す信号を発
    生し、これにより上記磁性材料を通過する放射エネルギ
    ーのビームの光学的回転を検出する検出器とを具備し、 上記磁性材料が、 鉄、コバルト、ニッケル、およびこれらの合金からなる
    群から選択した金属のマトリックスと、 上記マトリックス中に分散する、ＥｕＳ、ＥｕＯ、Ｅｕ
    ＯＴｂ、ＰｔＭｎＳｂ、ＭｎＡｓ、ＭｎＢｉ、ＭｎＳ
    ｂ、ＣｒＯ2、ＣｒＴｅ、ＧｄＮ、Ｇｄ4Ｃ、および他の
    希土類元素の化合物とマンガン化合物からなる群から選
    択した複数の分離相とを含むことを特徴とする、 磁気光学的記憶装置。
  21. 【請求項２１】上記マトリックス中に分散する上記分離
    相が、５−４０モル％であることを特徴とする、請求項
    ２０に記載の磁気光学的記憶装置。
  22. 【請求項２２】上記材料がさらに、上記金属マトリック
    スと合金化した希土類元素と、上記複数の分離相中に固
    溶体となった希土類元素とを含むことを特徴とする、請
    求項２０に記載の磁気光学的記憶装置。
  23. 【請求項２３】上記希土類元素が、Ｔｂを含むことを特
    徴とする、請求項２２に記載の磁気光学的記憶装置。
  24. 【請求項２４】上記材料が、厚みが１０００−５０００
    オングストロームの範囲の薄膜であることを特徴とす
    る、請求項２０に記載の磁気光学的記憶装置。
  25. 【請求項２５】上記材料が、巨視的フェリ磁性体として
    挙動することを特徴とする、請求項２０に記載の磁気光
    学的記憶装置。
  26. 【請求項２６】上記材料が、上記材料の表面に対して実
    質的に垂直の異方性を示すことを特徴とする、請求項２
    ０に記載の磁気光学的記憶装置。
  27. 【請求項２７】上記材料が、３００Ｋで磁気光学的回転
    を示すことを特徴とする、請求項２０に記載の磁気光学
    的記憶装置。
  28. 【請求項２８】上記分離相が、半導体相を含むことを特
    徴とする、請求項２０に記載の磁気光学的記憶装置。
  29. 【請求項２９】上記分離相が、Ｔｂの固溶体を含むこと
    を特徴とする、請求項２０に記載の磁気光学的記憶装
    置。
  30. 【請求項３０】上記金属マトリックスが、さらに希土類
    を含むことを特徴とする、請求項２０に記載の磁気光学
    的記憶装置。
  31. 【請求項３１】上記金属マトリックスが、さらにＴｂを
    含むことを特徴とする、請求項２０に記載の磁気光学的
    記憶装置。
  32. 【請求項３２】上記金属マトリックスが、さらにＦｅＣ
    ｏＴｂを含み、上記複数の分離相が、ＥｕＯＴｂを含む
    ことを特徴とする、請求項２０に記載の磁気光学的記憶
    装置。
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