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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