JP2853808B2 - 磁気光学記憶素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザ光等の光で加熱した状態で磁気的に
情報の記録・消去を行うとともに、レーザ光等の光によ
り情報の再生を行う磁気光学記憶素子に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

情報の記録、再生、消去が可能な光メモリ素子とし
て、磁気光学記憶素子の開発が活発に行われている。

中でも記録媒体として、希土類遷移金属非晶質合金薄
膜を用いたものは、記録ビットが粒界の影響を受けない
点及び記録媒体の膜を大面積にわたって作成することが
比較的容易である等の点から、特に注目を集めている。

その場合、上記の希土類遷移金属非晶質合金薄膜は、
希土類金属の磁気モーメントと遷移金属の磁気モーメン
トが反平行に安定となり、かつ、記録媒体としての非晶
質、垂直磁化、カー回転角、保磁力等の要求に対し、容
易に適合しうるものが必要であるので、実用性の点から
キュリー点記録用記録媒体としてGdTbFe、TbFeCo等のFe
系フェリ磁性体が最も一般的に使用されている。とりわ
け、Tbの大きな１イオン異方性エネルギーを反映して、
大きな保磁力を有することから、TbFeCoが最も注目さ
れ、多くの研究がなされている。

しかしながら、Tbは希土類元素の中では、最も酸素に
活性であること、又、最も高価であることから、信頼性
及びコストの点から商品性に際して問題が多いものであ
る。

そのため、近年、希土類元素として、Tbに比して信頼
性及びコストの点で有利なDyを含むDyFeCoを記録媒体と
して使用することが検討されている。このDyFeCoの組成
範囲は、例えば、記録の安定性等を考慮して、下記の式 Dy_x（Fe_1-yCo_y）_1-x 中のｘ及びｙを、0.15≦ｘ≦0.35、０≦ｙ≦0.50とする
ことが提案されている（特開昭58−73746号公報参
照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、磁気光学記憶素子における記録膜の組成の
選定に際しては、静特性、つまり、記録の安定性ばかり
でなく、動特性、すなわち、記録に必要なレーザ光のパ
ワー、再生信号品質又は長期間、記録・消去を繰り返し
た際の記録媒体の安定性等を考慮する必要がある。

ところが、上記の組成範囲中でもDyの含有量ｘが比較
的小さい範囲又はCoの含有量ｙが比較的大きい範囲で
は、記録に要するレーザ光のパワーが大きくなる、長期
間記録・消去を反復した際の記録媒体の安定性が低い等
の問題がある。一方、上記の組成範囲中でも、Dyの含有
量ｘが比較的大きい範囲又はCoの含有量ｙが比較的小さ
い範囲では再生信号品質が低下する等の不具合が生じ
る。従って、動特性をも考慮に入れた場合、上記の組成
範囲は実用性の点から再検討を行う必要がある。

そこで、本発明は、静特性ばかりでなく、動特性の良
好な磁気光学記憶素子用の記録媒体を提供することを目
的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の磁気光学記憶素子は、少なくとも膜面に垂直
な方向に磁化容易軸を有する非晶質磁化膜が第１および
第２の透明誘電体膜で挟持された状態で基板上に形成さ
れる磁気光学記憶素子であって、 Dy_x（Fe_1-yCo_y）_1-x 0.22≦ｘ≦0.25 0.10≦ｙ≦0.35 を満足する組成であるとともに、上記基板はポリカーボ
ネイトであり、かつ上記非晶質磁化膜の裏面側に反射膜
を設けてなることを特徴とするものである。

〔作 用〕 本発明者は、非晶質磁化膜が第１の透明誘電体膜およ
び第２の透明誘電体膜で挟持されて構成される磁気光学
記憶素子を使用し、非晶質磁化膜であるDy_x（Fe_1-yC
o_y）_1-xにおけるｘ及びｙの値を種々に変更して、動特
性の測定を行った。動特性として、具体的には、（ｉ）
記録に必要なレーザ光のパワーWP（記録パワー）、（i
i）再生信号品質C/N、（iii）消去劣化特性EDを測定し
た。以下、それぞれの測定条件について述べる。

（１）記録パワーWP及び再生信号品質C/N記録パワーWP
は測定時の磁気光学記憶素子の回転の線速度、書込み周
波数、書込み時の外部磁場等により異なるものである。
従って、記録パワーWPの測定に際して、磁気光学記憶素
子の回転の線速度は5.6m/s、書込み周波数は1MHz、外部
磁場は250Oeにそれぞれ固定した。

そして、第５図中（ｂ）に示す記録ビットＢの長さと
隣接する記録ビットＢ間の記録が行われない領域の長さ
との比であるデューティが1:1となる時の記録パワーW
P、つまり、書込み周波数ｆが1MHz、従って、書込み周
期Ｔは1000nsであるので、再生時に各記録ビットＢが50
0nsに相当する長さＬを有する時の記録パワーWPを測定
した。但し、デューティが1:1になる時の記録パワーWP
は、第５図中（ａ）のレーザパルス幅Ｐに依存するの
で、レーザパルス幅Ｐは440nsに固定した。なお、再生
信号品質C/Nは、記録パワーWPの測定時に同時に測定し
た。又、上記の測定において、第５図中（ａ）の再生パ
ワーは1mWとし、同図中（ｃ）に示すような再生波形を
得た。

（２）消去劣化特性ED 消去劣化特性EDとは、多数回の記録・消去を繰り返し
た後、同一条件で書き込んだ記録ビットＢの長さの当初
に書き込んだ記録ビットＢの長さに対する変化量であ
る。これは、磁気光学記憶素子における記録媒体の安定
性、劣化程度を判定する項目として重要であり、記録ビ
ットＢの長さの変化量の小さいもの程、記録媒体の安定
性は良好なものとなる。

消去劣化特性EDの測定に際しては、磁気光学記憶素子
に記録とは逆方向に同一の大きさ（−250Oe）の磁場を
印加して、記録時と同一パワーのレーザ光を１つのトラ
ックに１周分連続的に照射する消去工程を同一トラック
に対して10⁵回反復する。その後、上記のトラックに対
して、記録パワーWPの測定時と同一条件で記録を行い、
記録ビットの長さの変化量（単位はns）を測定する。

第１表〜第４表に、上述の条件による動特性の測定結
果及び静特性（磁気的特性）の測定結果を示す。又、第
１表〜第４表の測定値をプロットして得たグラフをそれ
ぞれ第１図〜第４図に示す。

第１図中の（ａ）はDy_x（Fe_1-yCo_y）_1-xのｙを0.30
（30atom％）に固定し、ｘを変化させた場合のキュリー
温度Tc及び磁気的補償温度Tcompの変化を示し、同図中
（ｂ）は同じく室温での保磁力Hcの変化を示している。
なお、ｙ＝0.30の場合、記録パワーが高すぎるので、動
特性の測定は行っていない。

次に、第２図はｙ＝0.22（22atom％）に固定してｘを
変化させた場合のもの、第３図はｙ＝0.18（18atom％）
に固定してｘを変化させた場合のものであって、各図中
（ａ）は消去劣化特性EDを、（ｂ）は再生信号品質C/N
を、（ｃ）は記録パワーWPを、（ｄ）はキュリー温度Tc
及び磁気的補償温度Tcompを、（ｅ）は室温での保磁力H
cを示している。

第１図〜第３図からわかるように、ｘ＝0.23〜0.24
で、磁気的補償温度Tcompが室温となる補償組成が存在
し、この補償組成におけるDyの含有量ｘはCoの含有量ｙ
の変動によって殆ど変化しない。

又、第１図〜第３図から明らかなように、Dyの含有量
ｘが少なくなるにつれて、キュリー温度Tcが上昇する。
そして、第２図及び第３図からわかるように、キュリー
温度Tcの上昇に伴って記録パワー、消去劣化特性EDもほ
ぼ直線的に増加する。一方、再生信号品質C/Nは、室温
が磁気的補償温度Tcompとなる補償組成より右側にずれ
るに伴って低下する。これは、主として記録時に外部磁
場の大きさが不足するためである。

従って、レーザ光源の耐久性を確保するために記録パ
ワーWPを充分に小さくし、かつ、再生信号品質C/Nが良
好で、消去劣化特性EDの良いDyの含有量ｘは、ほぼ0.22
≦ｘ≦0.25であることがわかる。

次に、第４図はDyの含有量ｘを動特性の良好な値であ
る0.235（23.5atom％）に固定して、Coの含有量ｙを変
化させた場合の特性図であり、同図中（ａ）は消去劣化
特性ED、（ｂ）は再生信号品質C/N、（ｃ）は記録パワ
ーWP、（ｄ）はキュリー温度Tcを示している。

第４図から明らかなように、ｙが増加するに伴ってキ
ュリー温度Tcが上昇し、この場合も、キュリー温度Tcの
上昇に伴って記録パワーWP、消去劣化特性EDもほぼ直線
的に増加する。従って、記録パワーWP及び消去劣化特性
EDの許容上限値からｙの上限値が決定される。その際、
半導体レーザを使用する場合、耐久性を考慮して記録パ
ワーは8mW程度以下とすることが好ましい。

一方、高温下での記録ビットの安定性を考慮に入れれ
ば、キュリー温度Tcは120℃程度以上に設定することが
好ましい。従って、好適なｙの範囲は、ほぼ0.10≦ｙ≦
0.28となる。

しかしながら、上記非晶質磁化膜の裏面に反射膜を設
けて、この反射膜の膜厚を30nm程度の薄い値に設定する
こと及び上記基体としてポリカーボネイトからなる基板
を使用すること等の対策により、記録パワーを2nW程度
抑制できることが本発明者の実験により明らかになって
いる。この点を考慮に入れて、ｙの範囲は0.10≦ｙ≦0.
35とする。

従って、非晶質磁化膜Dy_x（Fe_1-yCo_y）_1-xの好ましい
組成範囲は、0.22≦ｘ≦0.25、かつ、0.10≦ｙ≦0.35と
なる。

又、上記の組成範囲中、0.22≦ｘ≦0.25、かつ、0.16
≦ｙ≦0.22の範囲では、とりわけ好ましい動特性が得ら
れる。

なお、上記の第１表〜第４表に示すデータの測定に際
しては、磁気光学記憶素子として、以下の第１実施例の
欄で詳述する膜構成（ガラス基板/AlN膜800Å/DyFeCo膜
200Å/AlN膜250Å/Al膜500Å）のものを採用し、光源と
しては、波長780nmのレーザ光を出射する半導体レーザ
を使用した。

〔実施例１〕 本発明の一実施例を第６図に基づいて説明すれば、以
下の通りである。

第６図に示すように、磁気光学記憶素子はガラス製の
基板１を有し、基板１上には第１の透明誘電体膜である
AlN膜２が、例えば、膜厚800Åに形成されている。AlN
膜２上には、膜面に垂直な磁化容易軸を有する非晶質磁
化膜としてのDyFeCo（ディスプロシウム・鉄・コバル
ト）合金薄膜３が、例えば、膜厚200Åに形成される。
なお、DyFeCo合金薄膜３の材料であるDy_x（Fe_1-yCo_y）
_1-x中のDyの含有量ｘ及びCoの含有量ｙは、前述の如
く、0.22≦ｘ≦0.25、0.10≦ｙ≦0.35の範囲に設定され
る。

DyFeCo合金薄膜３上には、第２の透明誘電体膜として
のAlN膜４が、例えば、膜厚250Åに形成され、このAlN
膜４上には、反射膜としてのAl膜５が、例えば、膜厚50
0Åに形成される。なお、各膜２〜５は、スパッタリン
グ法により形成することができるが、それ以外に、真空
蒸着法又はイオンプレーニング法等を使用しても良い。

上記の構成において、図示しない半導体レーザ等のレ
ーザ光源により基板１を介してレーザ光Ａを照射しなが
ら、Al膜５側から外部磁場Ｈを印加することにより、Dy
FeCo合金薄膜３への情報の記録が行われる。一方、再生
時には、上記のレーザ光源により基板１、AlN膜２を介
してDyFeCo合金薄膜３にレーザ光Ｌを照射し、DyFeCo合
金薄膜３からの反射光を図示しない光検出器により受光
することにより、情報の読取が行われる。

その場合、上記の構成では、DyFeCo合金薄膜３の裏面
側に反射膜としてのAl膜５が設けられているので、再生
時に上記反射光のカー回転角を大きくすることができ
る。すなわち、再生時には、基板１を通して入射し、Dy
FeCo合金薄膜３の表面で反射される光と、DyFeCo合金薄
膜３を通過し、Al膜５で反射した光とが合成されるが、
これにより、入射光がDyFeCo合金薄膜３の表面で反射す
ることにより生起される通常のカー効果に対し、入射光
がDyFeCo合金薄膜３を透過することにより生起されるフ
ァラデー効果が付加されるので、見掛けのカー回転角が
増加するものである。なお、見掛けのカー回転角は、入
射光がAlN膜２内で反射を繰り返し、DyFeCo合金薄膜３
の表面で反射する光と干渉することにより、更に増加す
る。

又、DyFeCo合金薄膜３の材料であるDyFeCoは、本発明
に係る所定の組成範囲となるように形成されているの
で、レーザ光源による記録パワーWP、消去劣化特性ED等
の動特性も良好な値が得られるものである。

なお、上記の実施例では、基板１はガラス基板とした
が、基板１はポリカーボネイト、アクリル等の透光性合
成樹脂により形成することもできる。実際、基板１を、
例えば、ポリカーボネイト製とするとともに、反射膜と
してのAl膜５の膜厚を300Å程度に設定すると、前述し
たように、上記実施例に比して、レーザ光源による記録
パワーWPを2mW程度抑制できる利点がある。

又、AlN膜２・４に代えて、他の透明誘電体膜を使用
したり、Al膜５に代えて、他の反射膜を使用することも
可能である。

〔実施例２〕 次に、第２実施例を説明する。

第７図に示すように、この磁気光学記憶素子は、ガラ
ス製の基板11を備え、基板11上には、第１の誘電体膜と
してのAlN膜12が、例えば、膜厚800Åに形成されてい
る。AlN膜12上には、膜面に垂直な磁化容易軸を有する
非晶質磁化膜としてのDyFeCo合金薄膜13が、例えば、膜
厚1000Åに形成されている。DyFeCo合金薄膜13の材料で
あるDyFeCoの組成範囲は第１実施例と共通である。DyFe
Co合金薄膜13上には、第２の誘電体膜としてのAlN膜14
が、例えば、膜厚1000Åに形成されている。

第２実施例において、DyFeCo合金薄膜13に対する情報
の記録は、第１実施例と同様にして行われる。一方、再
生時には、DyFeCo合金薄膜13の裏面側に反射膜が設けら
れていないので、第１実施例の如く、ファラデー効果に
よるカー回転角の増加はないが、AlN膜12によるエンハ
ンス効果は与えられる。この第２実施例における、再生
用のレーザ光の反射率及びカー回転角を第１実施例と比
較して示せば、第５表の如くになる。

第５表から明らかなように、第２実施例の磁気光学記
憶素子は、第１実施例に比して見掛けのカー回転角が減
少する一方、レーザ光の反射率は増加する。又、第２実
施例の磁気光学記憶素子における磁気的特性及び動特性
を第１実施例との比較で示せば、第６表の如くになる。

〔発明の効果〕 以上のように本発明は、特に、少なくとも膜面に垂直
な方向に磁化容易軸を有する非晶質磁化膜が第１および
第２の透明誘電体膜で挟持された状態で基板上に形成さ
れる磁気光学記憶素子であって、 Dy_x（Fe_1-yCo_y）_1-x 0.22≦ｘ≦0.25 0.10≦ｙ≦0.35 を満足する組成であるとともに、上記基板はポリカーボ
ネイトであり、かつ上記非晶質磁化膜の裏面側に反射膜
を設けてなることを特徴とするものであり、これによ
り、室温での保磁力を確保すること、キュリー温度を適
正範囲に維持すること等、磁気的特性を良好に維持でき
るばかりでなく、記録パワーの抑制、再生信号品質の確
保、消去劣化特性の改善等、動特性をも良好なレベルに
維持することができるようになるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はDyFeCoにおけるCoの含有量を一定としてDyの含
有量を変更した時の特性の変化を示すグラフであって、
同図中（ａ）はキュリー温度の変化を示すものであり、
（ｂ）は室温での保磁力を示すものである。 第２図及び第３図はそれぞれDyFeCoにおけるCoの含有量
を第１図とは異なるレベルで一定としてDyの含有量を変
更した時の特性の変化を示すグラフであって、各図の
（ａ）は消去劣化特性の変化を示し、（ｂ）は再生信号
品質の変化を示し、（ｃ）は記録パワーの変化を示し、
（ｄ）は磁気的補償温度の変化を示し、（ｅ）は室温で
の保磁力の変化を示すものである。 第４図はDyFeCoにおけるDyの含有量を一定としてCoの含
有量を変更した時の特性の変化を示すグラフであって、
同図（ａ）は消去劣化特性の変化を示し、（ｂ）は再生
信号品質の変化を示し、（ｃ）はキュリー温度の変化を
示し、（ｄ）は室温での保磁力の変化を示すものであ
る。 第５図はレーザ光源のレーザパワーと磁気光学記憶素子
上の記録ビットと再生波形とを示す説明図である。 第６図は本発明の第１実施例における磁気光学記憶素子
の概略断面図である。 第７図は本発明の第２実施例における磁気光学記憶素子
の概略断面図である。 ３はDyFeCo合金薄膜（非晶質磁化膜）である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三枝 理伸 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 中山 純一郎 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 太田 賢司 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−83305（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−73746（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−6542（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−239349（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−80144（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−154249（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも膜面に垂直な方向に磁化容易軸
   を有する非晶質磁化膜が第１および第２の透明誘電体膜
   で挟持された状態で基板上に形成される磁気光学記憶素
   子であって、 Dy_x（Fe_1-yCo_y）_1-x 0.22≦ｘ≦0.25 0.10≦ｙ≦0.35 を満足する組成であるとともに、上記基板はポリカーボ
   ネイトであり、かつ上記非晶質磁化膜の裏面側に反射膜
   を設けてなることを特徴とする磁気光学記憶素子。