JP2700889B2 - 光磁気記録素子 - Google Patents

光磁気記録素子

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JP2700889B2 JP63046451A JP4645188A JP2700889B2 JP 2700889 B2 JP2700889 B2 JP 2700889B2 JP 63046451 A JP63046451 A JP 63046451A JP 4645188 A JP4645188 A JP 4645188A JP 2700889 B2 JP2700889 B2 JP 2700889B2
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    • G11B11/10Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor using recording by magnetic means or other means for magnetisation or demagnetisation of a record carrier, e.g. light induced spin magnetisation; Demagnetisation by thermal or stress means in the presence or not of an orienting magnetic field
    • G11B11/105Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor using recording by magnetic means or other means for magnetisation or demagnetisation of a record carrier, e.g. light induced spin magnetisation; Demagnetisation by thermal or stress means in the presence or not of an orienting magnetic field using a beam of light or a magnetic field for recording by change of magnetisation and a beam of light for reproducing, i.e. magneto-optical, e.g. light-induced thermomagnetic recording, spin magnetisation recording, Kerr or Faraday effect reproducing
    • G11B11/10582Record carriers characterised by the selection of the material or by the structure or form
    • G11B11/10586Record carriers characterised by the selection of the material or by the structure or form characterised by the selection of the material

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は光強度変調によりオーバーライトが可能とな
った光磁気記録素子に関するものである。
[従来技術] 光磁気ディスクを用いた記録方式によれば、集束レー
ザー光を記録媒体に投光して局部加熱し、これによって
ビットを書き込むことができ、そして磁気光学効果を利
用して読出しており、また、記録ビットを消去し、改め
てビットを書き込むこともできる。
このよな書き換えを光変調記録方式で行う場合には記
録と消去を別々に行わねばならず、そのために光磁気デ
ィスクを少なくとも2回転させねばならず、リアルタイ
ムで書き換えることができない。
これに対して、近時、キュリー温度が異なる二層の磁
性膜を積層し、そして、低キュリー点の磁性膜を記録再
生層とし、他方の高キュリー点の磁性膜を記録補助層と
し、この積層磁性体を用いて単一光ビームの光変調によ
りオーバーライトを可能とした光磁気記録素子が特開昭
62-175948号公報に提案されている。
この単一光ビーム光強度変調オーバライトは以下の通
りである。
第1図によれば、光磁気ディスク1は記録再生層2と
記録補助層3が積層されて成り、しかも、記録のための
バイアス磁石4と初期化磁石5が設置されている。
上記両層2,3は希土類金属と遷移金属の非晶質合金か
ら成り、それぞれ膜面に垂直な方向に磁化容易軸を有す
るビットが配列されており、両層2,3のそれぞれのビッ
トは実質上1:1に対応している。そして、バイアス磁石
4の配置部位に対応した記録再生層2のビットにレーザ
ービーム光6を照射して記録の読出し又は書き換えを行
うことができる。
上記の記録再生層2と記録補助層3がいずれも遷移金
属リッチの合金層により形成された場合の記録方式は次
の通りである。ここで、上記遷移金属リッチとは補償組
成よりも遷移金属含有比率が大きくなった組成を指し、
これに対して、補償組成よりも希土類金属含有比率が大
きくなった組成を希土類金属リッチと呼ぶ。
光磁気ディスク1が回転されると、各々のビットは初
期化磁石5の磁場Hiniとバイアス磁石4の磁場Hbに順次
印加される。磁場Hiniは磁場Hbに比べて著しく大きく、
そして、磁場Hiniは記録再生層2の保磁力に比べて小さ
く、しかも、記録補助層3の保磁力に比べて大きく、そ
のため、各々のビットが磁場Hiniに印加された場合、記
録再生層2のビットは変化しないが、記録補助層3のビ
ットは磁界方向、即ち、同図中上に向きに揃えられる。
次に各々のビットは磁場Hbが印加されるが、レーザー
ビーム光6のビーム強度の大きさにより記録再生層2の
磁化方向が決定される。
高レベルのビーム強度をもつ光が照射された場合には
両層2,3のビット磁化方向は磁界Hbの方向、即ち同図中
下向きに揃えられ、他方、低レベルのビーム強度をもつ
光が照射された場合には記録補助層2のビット磁化方向
は変わらないが、記録再生層2のビット磁化方向は磁場
Hbの方向に揃えられる。
上記記録方式を第2図に示された磁化(M)−印加磁
界(H)のヒステリシスループにより補助説明すると次
の通りである。
同図中、横軸は印加磁界、縦軸は磁化であり、ポイン
トb−c−e−f−g−h−i−j−bで表わされる実
線は記録再生層2と記録補助層3のそれぞれの磁化を加
えた全体としてのM−Hヒステリシスループであり、ま
た、(A)、(B)、(C)、(D)は記録再生層2と
記録補助層3のそれぞれのビット磁化方向を表してお
り、(A)はf−g間、(B)はh−i間、(C)はj
−b間、(D)はc−e間のビット磁化状態を示す。そ
して、磁場Hiniが印加される前は両層2,3は(A)又は
(C)の磁化状態にあり、次いで磁場Hiniが印加された
場合(A)の磁化状態は変わらないが、(C)の磁化状
態は(D)の磁化状態に変わる。そこで、(A)又は
(D)の磁化状態に低レベルのビーム強度をもつ光を照
射した場合、(A)の磁化状態は変わらないが、(D)
の磁化状態は(A)の磁化状態に変わる。他方、(A)
又は(D)の磁化状態に高レベルのビーム強度をもつ光
を照射し、しかも、磁場Hbが第1図に示すように下向き
に加えられた場合、(A)と(D)の磁化状態はいずれ
も(C)の磁化状態に変わる。
以上の通り、単一光ビームのビーム強度を高レベル又
は低レベルに設定することによって記録再生層2のビッ
トが二値化され、そして、光磁気ディスクを一回転させ
るだけでリアルタイムにオーバーライトができる。
ところで、上記のような単一光ビーム光強度変調オー
バーライトに要求される所要特性には下記の3点があ
る。
…記録再生層のビット磁化方向が、キュリー点以上に
昇温された後の冷却過程で記録補助層のビット磁化方向
に揃う。
…記録補助層のビット磁化方向が、低レベルのレーザ
ー強度では反転しないが、高レベルのレーザー強度では
磁場Hbにより反転する。
…記録補助層のビット磁化方向は磁場Hiniにより磁化
反転され、その状態が磁場Hiniが除かれても維持され
る。
上記所要特性のうち、をM−Hヒステリシスループ
により表した場合、第2図に示す通りの特性が得られ
る。
同図中、破線は記録補助層3のヒステリシスループを
表わし、Hcは記録補助層3の保磁力、Hwは両層2,3の間
で作用している交換結合力によるヒステリシスループの
シフト量であり、当然、交換結合力が作用しない場合に
はHw=0となる。
また、記録補助層3を初期化磁石5によって磁化反転
させ、しかも、その磁場Hiniを取り去っても反転状態が
維持されている場合、この過程はポイントaよりポイン
トb及びポイントcを経てポイントdに至る経路により
表される。
そして、上記の所要特性は記録補助層の厚みを所定
以上に大きくした場合に得られる。
その厚みは磁性媒体の種類にもよるが、450Å以上に
設定しなければならず、450Å未満の場合にはHwが大き
くなり、Hw>Hcとなる。
Hw>HcのN−Hヒステリシスループは第3図に示す通
りであり、初期化磁石5により印加されるとポイントk
よりポイント1及びポイントmに至るが、その印加がな
くなるとポイントmよりポイントnを介してポイントk
に戻り、結局、磁場Hiniが実質的に印加されなかったこ
とになる。
上述の通り、記録補助層の厚みは450Å以上必要とす
るが、実用上昇温時における記録補助層のビットの安定
性を考慮した場合、HwとHcの差を更に大きくしなければ
ならず、その差をHw-Hc<−1000 Oeに設定しなければな
らない。
従ってHw-Hc<−1000 Oeの条件が満足されるように記
録補助層の厚みを更に大きくしなければならない。本発
明者等は記録補助層の実用上の厚みが600Å以上である
と考える。
[発明が解決しょうとする問題点] しかしながら、上記構成の光磁気ディスクは記録補助
層を形成したために磁性体層全体の厚みが大きくなり、
その結果、高レベルのビーム強度をもつ光を照射し、両
層2,3のビット磁化方向を同時に反転させる場合、レー
ザービーム光のパワーが大きくなる。
しかも、記録再生層と記録補助層は両層の界面を介し
て交換結合により磁気的につながっており、そのため、
繰り返して書き換えが行われた場合、その昇温及び冷却
により上記界面が変化し、その結果、光磁気特性が劣化
する。
[発明の目的] 従って、本発明の目的は記録補助層の厚みを小さくし
ても単一光ビーム光強度変調オーバーライトが可能とな
った光磁気記録素子を提供することにある。
本発明の他の目的は書き込みに用いられるレーザービ
ーム光のパワーを小さくすることができた光磁気記録素
子を提供することにある。
本発明の更に他の目的は光磁気初期特性が長期間に亘
って安定に維持された光磁気記録素子を提供することに
ある。
[問題点を解決するための手段] 本発明によれば、膜面に垂直な方向に磁化容易軸を有
する記録再生層と記録補助層が積層されてオーバーライ
トが可能となった光磁気記録素子において、非晶質合金
からなる前記記録再生層と前記記録補助層の間にこれら
両層と実質上固溶しない銅からなる非磁性相層を3〜10
Åの厚みで形成したことを特徴とする光磁気記録素子が
提供される。
以下、本発明を詳細に説明する。
第4図は本発明光磁気記録素子の基本的層構成を示
し、図中、7はガラス又はプラスチックなどから成る被
膜形成用の基板であり、この基板7の上に記録再生層
8、非磁性体層9及び記録補助層10が順次形成されてい
る。
上記記録再生層8及び記録補助層10はいずれも膜面に
垂直な方向に磁化容易軸を有する磁性体層であり、この
両層8,10の間に非磁性体層9が形成されている。
この非磁性体層9は両層8,10のキュリー点以下の温度
範囲内で磁性体構成元素と実質上固溶しない銅により形
成されている。
上記磁性体層8,10には例えば希土類金属と遷移金属の
組合わせから成る非晶質合金があり、この合金としてTb
Fe,TbFeCo,GdTbFe,DyFeCo,GdDyFe,NdDyFeCo,NdGdDyFe,N
dTbFeCo,GdDyTbFe,GdCoなどがある。そして、これらの
磁性合金よりキュリー温度が異なる二種類の合金を選
び、或いは同一成分の合金より組成比をかえてキュリー
温度が異なる二種類の合金とし、低キュリー点の磁性合
金を用いて記録再生層を形成し、他方、高キュリー点の
磁性合金を用いて記録補助層を形成する。
前記非磁性体層9を上記非晶質合金と固溶しない銅を
用いて形成する。
非磁性体層9の厚みは3〜10Å、好適には5〜9Åの
範囲内に設定する必要があり、この厚みが3Å未満の場
合には記録補助層の厚みを小さくできず、一方10Åを超
えた場合には記録再生層と記録補助層の間の交換結合が
弱まり、低レベルのビーム強度をもつ光が照射された場
合に記録再生層のビット磁化方向が記録補助層のビット
磁化方向と一致しない。
かくして本発明の光磁気記録素子によれば、上記非磁
性体層を形成したことによって記録補助層の厚みを小さ
くすることができ、これにより、磁性体層全体の厚みが
小さくなり、その結果、レーザビーム光のパワーが小さ
くなる。
本発明者等が繰り返し行った実験によれば、非磁性体
層がない場合、記録補助層が600Å以上の厚みを必要と
したのに対し、本発明の光磁気記録素子においてはその
厚みを100〜400Å、好適には150〜300Åの範囲内に設定
することができた。
また、非磁性体層がない素子を線速4m/s、記録周波数
1.6MHzの条件下で記録した場合、5.0mw以上のレーザー
ビーム光のパワーを必要としたが、これに対して本発明
の光磁気記録素子を用いた場合にはそのパワーを5.0mw
未満、最小4.7mwにまで設定することができた。
[実施例] 次に本発明の実施例を述べる。
(例1) 交流マグネトロンスパッタリング装置を用いてガラス
基板の上に誘導体層(窒化シリコンを主要成分とし、こ
れはY原子、Al原子及びO原子が含有された層であり、
これは所謂YSiAlON層…イットリウムサイアロン層と呼
ばれる層である)を725Åの厚みで形成し、この層の上
にTbFe垂直磁化膜(原子組成比Tb0.22 Fe0.78)を600
Åの厚みで形成して記録再生層とした。
次いで銅(Cu)から成る非磁性体層を形成し、続けて
GbTbFe垂直磁化膜(原子組成比(Gd0.6 Tb0.4)0.21Fe
0.79)を形成して記録補助層とした。然る後、この記録
補助層の上にYSiAlON層を1000Åの厚みで形成して保護
層とした。
本例においては、このようにして同一装置内で上記各
層を順次、形成するに当たって、非磁性体層の厚みを0
Å,2Å,5Å及び10Åに設定し、しかも、それぞれの厚み
に対して記録補助層の厚みを幾通りも変え、これによ
り、種々の光磁気記録素子を製作した。
かくして得られた各々の光磁気記録素子について、Hw
-Hcを測定したところ、第5図に示す通りの結果が得ら
れた。
尚、Hw-Hcの測定にはカー効果測定装置及び振動試料
型磁化測定装置(Vibration Sample Magnetometer)を
用いた。
同図中、横軸は記録補助層の厚みであり、縦軸はHw-H
cの値であり、そしてo,p,q及びrはそれぞれ非磁性体層
の厚みが0Å,2Å,5Å及び10Åの場合の特性曲線を表
す。
この結果より明らかな通り、非磁性体層がない場合に
はHw-Hc<−1000 Oeを実現するために記録補助層の厚み
を600Å以上に設定する必要があった。
これに対して、非磁性体層を形成した場合、Hw-Hc<
−1000 Oeを実現するために記録補助層の厚みを小さく
することができ、また、非磁性体層の厚みが大きくなる
のに伴って記録補助層の厚みが小さくなる傾向にあるこ
とが判る。
(例2) 本例においては、(例1)にて製作される光磁気記録
素子について、Hw-Hcが−1000 Oeとなるような非磁性体
層の厚みと記録補助層の厚みの関係を求めた。
この結果は第6図に示す通りであり、横軸は非磁性体
層の厚み、縦軸は記録補助層の厚みであり、そして、s
はその維持曲線である。
同図より明らかな通り、Hw-Hcが−1000 Oeに設定した
場合、非磁性体層の厚みが大きくなるのに伴って記録補
助層の厚みが小さくなることが判る。
また、本発明者等が行った実験によれば、上記非磁性
体層の厚みが10Åを超えた場合には記録再生層と記録補
助層の間の交換結合が弱くなり、そのため、低レベルの
ビーム強度をもつ光を照射した場合、記録再生層と記録
補助層のそれぞれの磁化方向が一致しなくなった。
(例3) 次に本例においては、(例1)にて得られた本発明光
磁気記録素子(非磁性体層及び記録補助層のそれぞれの
厚みが5Å及び300Åである)と、この素子より非磁性
体層が形成されていない光磁気記録素子を20℃及び200
℃の温度間で昇温・冷却を繰り返し行い、Hwの経時変化
を追ったところ、第7図に示す通りの結果が得られた。
同図中、横軸は温度サイクル回数であり、縦軸はテス
ト開始前のHwに対する測定Hwの比率であり、そして、●
印及び×印はそれぞれ本発明及び比較例のプロットであ
り、t及びuはそれぞれの特性曲線である。
この結果より明らかな通り、本発明の光磁気記録素子
はHwの変化がほとんど認められないが、然るに比較例の
素子はHwが温度サイクルにより顕著に低下することが判
る。
本発明の光磁気記録素子に上記のような経時劣化が認
められない理由として、本発明者等は記録再生層と記録
補助層の間で両層の構成元素が相互に拡散しなくなった
ためであると考える。
上述の通り、本実施例は記録再生層と記録補助層がい
ずれも遷移金属リッチな組成である場合について述べら
れているが、これ以外に両層の組成上に特徴に応じて第
1表に示すような8種類の組合せ(i〜Viii)があり、
本発明者等はいずれの組合せの光磁気記録素子について
も本実施例と同じ効果が得られることを確認した。
尚、第1表中Tcompは補償温度、RTは室温、Tcはキュ
リー温度を示す。
[発明の効果] 以上の通り、本発明の光磁気記録素子によれば、所定
の厚みの非磁性体層を記録再生層と記録補助層の間に形
成しており、これによって磁性膜全体の厚みが小さくな
り、その結果、書込みに要するレーザービーム光のパワ
ーを小さくできた。
また、本発明の光磁気記録素子によれば、光磁気初期
特性が経時的に劣化せず、長期間に亘たって安定に維持
されるという利点も有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は単一光ビーム光強度変調オーバーライトの説明
図、第2図及び第3図は磁化−印加磁界のヒステリシス
ループの線図、第4図は本発明光磁気記録素子の基本的
層構成を示す断面図、第5図は記録補助層の厚みと[Hw
-Hc]の関係を示す線図、第6図は非磁性体層の厚みと
記録補助層の厚みの関係を示す線図、第7図は規格化さ
れたHwの経時変化を表わす線図である。 2,8……記録再生層 3,10……記録補助層 4……バイアス磁石 5……初期化磁石 9……非磁性体層

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】膜面に垂直な方向に磁化容易軸を有する記
    録再生層と記録補助層が積層されてオーバーライトが可
    能となった光磁気記録素子において、非晶質合金からな
    る前記記録再生層と前記記録補助層の間にこれら両層と
    実質上固溶しない銅からなる非磁性相層を3〜10Åの厚
    みで形成したことを特徴とする光磁気記録素子。
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