JP2925424B2 - オーバーライト可能な高密度光磁気記録媒体 - Google Patents

オーバーライト可能な高密度光磁気記録媒体

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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、光変調ダイレクトオー
バーライトが可能で、かつ、超解像再生が可能な光磁気
記録媒体、およびこの光磁気記録媒体の記録または再生
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、光磁気記録媒体としてTbFeC
o膜などの希土類遷移金属合金磁性体膜が知られてい
る。しかしながら、この従来の光磁気記録媒体は、再生
時には再生光学系の光学的分解能よりも小さなビット磁
区は再生できないため記録密度が限られており、また記
録時にはダイレクトオーバーライトができないため、前
の情報を消去してから記録しなければならず、記録速度
が遅いという問題がある。
【0003】最近、これらの問題に対し、前者について
は超解像再生方式が、また後者については、ダイレクト
オーバーライトが可能な交換結合4層膜が提案されてい
る。超解像再生方式については、たとえばジャパニーズ
ジャーナル オブ アプライド フィジックス(Japa
nese Journal of Applyed Physics)第31巻1992年2
月、パート1(Part1)2B号、568〜575頁に記載
されており、図7は超解像再生可能な光磁気記録媒体の
層構成、および各層の磁化方向を矢印で示した説明図で
ある。以下、図7に基づいて超解像再生方式の動作を説
明する。図7において、11は再生層、12はスイッチ層、
13はメモリー層、14はマスク領域、15は光スポット、16
は記録ビット磁区、17は未記録領域を示す。再生層11の
磁化は、室温ではスイッチ層12を介して交換結合によっ
てメモリー層13の磁化方向と同方向に揃っている。磁性
層に再生光エネルギーが入射すると再生光スポットの媒
体移動方向側にピークを有する温度分布が生ずる。この
磁性層の温度分布中、スイッチ層12のキュリー温度以上
に昇温した領域では、再生層11とメモリー層13のあいだ
の交換結合が切られるために再生層11の磁化方向はもは
やメモリー層13には拘束されずに、外部磁界の方向に揃
う。このとき再生光スポット中、再生層が外部磁界方向
に揃ったこの領域は、再生信号成分に寄与しないマスク
領域14となり再生信号はこの「マスク」以外の領域にお
いて検出される。このことは、すなわち光スポット径を
実効的に小さくしたことに相当し、光スポット径によっ
て規定される光学的分解能限界をこえた微小ビット磁区
の再生、すなわち、超解像再生が可能であることを示し
ている。なお、超解像再生を行うための「マスク」を形
成するためには、ある程度の強度の再生光ビーム強度が
必要である。以下では超解像再生のための再生光ビーム
強度をPRと記す。
【0004】また、ダイレクトオーバーライトが可能な
交換結合4層膜については、たとえば日本応用磁気学会
誌、第14巻第2号、1990年、165〜170頁に記載されてい
る。図8は光の強弱のみでダイレクトオーバーライトを
可能にした前記4層膜からなる光磁気記録媒体のダイレ
クトオーバーライト動作を説明した図である。図8にお
いて、白抜きの大きな矢印は磁化の方向を、また白抜き
矢印の中の小さな矢印は4層磁性膜の遷移金属副格子磁
化の方向を示しており、4層磁性膜の各層は上から、21
をメモリー層、22を記録層、23をスイッチ層、24を初期
化層とする。また、Tc1はメモリ層21のキュリー温度、
c2は記録層22のキュリー温度、Tc3はスイッチ層23の
キュリー温度、Tc4は初期化層24のキュリー温度、T
roomは室温、Tcomp2は記録層22の補償温度、Tcomp4
初期化層24の補償温度を示す。以下、この光磁気記録媒
体のダイレクトオーバーライト動作を(あ)初期化動
作、(い)低温動作、(う)高温動作の順に説明する。
【0005】まず、初期化動作(あ)について説明す
る。光磁気記録媒体を成膜後、記録層22、スイッチ層2
3、初期化層24の遷移金属副格子磁化の方向を一方向、
たとえば下向きに揃える(図8の(a)と(b))。こ
れは、たとえば最初に充分大きな磁界を印加することに
よって行う。このときメモリー層21の遷移金属副格子磁
化の方向は上向き(図8の(a))であっても下向き
(図8の(b))であってもかまわない。
【0006】つぎに、高温動作(い)について説明す
る。記録光ビームの強度を強くし、磁性膜の温度を記録
層22のキュリー温度付近まで昇温すると、出発状態が図
8の(a)であっても(b)であっても、メモリー層2
1、スイッチ層23の磁化は消失し、記録層22の磁化の方
向は外部磁界(図中、上向き)の方向に揃う(図8の
(c))。こののちの冷却過程において磁性膜温度がメ
モリー層21のキュリー温度より下回りメモリー層21の磁
化が現れるとメモリー層21の遷移金属副格子磁化の方向
は交換結合力によって、記録層22の遷移金属副格子磁化
の方向(上向き)に揃う(図8の(d))。さらに磁性
膜温度がスイッチ層23のキュリー温度を下回るとスイッ
チ層23の磁化が現われ、記録層の遷移金属副格子磁化の
方向はスイッチ層23を介して初期化層24の遷移金属副格
子磁化の方向(下向き)に揃い、図8の(a)の状態が
復元される。以上の過程において初期化層24の副格子磁
化の方向は常に一方向に揃うように設定されている。
【0007】さらに、低温動作(う)について説明す
る。記録光ビームの強度を弱くし、磁性膜の温度をメモ
リー層21のキュリー温度付近まで昇温すると、出発状態
が図8の(a)であっても(b)であっても、メモリー
層21の遷移金属副格子磁化の方向は交換結合力によっ
て、記録層22の遷移金属副格子磁化の方向(下向き)に
揃う(図8の(e))。磁性膜温度が室温まで冷却され
ると図8の(b)の状態になる。
【0008】以上の高温動作(い)、低温動作(う)の
動作によって初期状態が図8の(a)、(b)のどちら
であっても、メモリー層21の磁化の方向は、高温動作
(い)により上向きにされ、低温動作(う)により下向
きにされるので、情報の「0」、「1」に応じて記録光
の強度を強弱に2値変調すればダイレクトオーバーライ
トが可能である。なお、以下では高温動作(い)をさせ
るための強い記録光ビーム強度をPH、低温動作をさせ
るための弱い記録光ビーム強度をPLとする。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、超
解像再生が可能な光磁気記録媒体とダイレクトオーバー
ライトが可能な光磁気記録媒体が提案されているが、い
ずれの提案の光磁気記録媒体も超解像再生とダイレクト
オーバーライトの両方が行われるものではない。これら
を両立させるためには、ダイレクトオーバーライトでの
高温動作時にPH、低温動作時にPLの強弱2値の光ビー
ム強度に加え、超解像再生時にPRの合計3値の光ビー
ム強度が必要であり、前記それぞれの光ビーム強度に応
じてそれぞれ所定の動作が確実におこり、良好な超解像
再生特性と良好なダイレクトオーバーライト特性が両立
すること、またPH、PL、PRがそれぞれ充分なマージ
ン(許容範囲)を有することが望まれる。たとえば光ビ
ーム強度PRで超解像再生中に、低温動作がおこって記
録された情報が変わってしまうようなことがあってはな
らない。また当然のことながら、このような超解像再
生、ダイレクトオーバーライトの両方が行われる媒体に
おいて、NdFeCo膜やPt/Co多層膜などの短波
長光に対して大きな再生信号出力がえられる光磁気材料
を適用するばあい、短波長光に対する特性だけでなく、
いかにすれば超解像再生特性、ダイレクトオーバーライ
ト特性を良好にしうるかなどは、明らかにはされていな
い。
【0010】またダイレクトオーバーライト記録された
情報を超解像再生する際、ダイレクトオーバーライト記
録時に印加する外部磁界の方向と超解像再生時に印加す
る外部磁界の方向の関係についても明らかにされていな
い。
【0011】本発明は、以上の問題を解決するためにな
されたもので、超解像再生動作とダイレクトオーバーラ
イト動作のいずれもが可能な光磁気記録媒体をうること
を目的とする。
【0012】また本発明の他の目的は、超解像再生動作
とダイレクトオーバーライト動作の両方を行える光磁気
記録媒体において、再生光ビーム強度の広い範囲で記録
情報を壊すことなく記録し、または再生する方法を提供
することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の光磁気記録媒体
は、第1磁性層のうえに順次設けられ、隣接する磁性層
が交換力で結合された第2磁性層、第3磁性層、第4磁
性層、第5磁性層および第6磁性層を備え、第1磁性層
は希土類遷移金属合金または磁性遷移金属を含有するフ
ェロ磁性体からなり、第2磁性層、第3磁性層、第4磁
性層、第5磁性層、第6磁性層は希土類遷移金属合金か
らなり、第1磁性層のキュリー温度が第2磁性層のキュ
リー温度よりも高く、第3磁性層のキュリー温度が第2
磁性層のキュリー温度よりも高く、第4磁性層のキュリ
ー温度が第3磁性層のキュリー温度よりも高く、第6磁
性層のキュリー温度が第磁性層のキュリー温度よりも
高く、第4磁性層のキュリー温度が第5磁性層のキュリ
ー温度よりも高く、第6磁性層のキュリー温度が第5磁
性層のキュリー温度よりも高く、第5磁性層のキュリー
温度が第2磁性層のキュリー温度以上であり、かつ室温
において第3磁性層の磁化は第4磁性層の磁化反転によ
って反転せず、希土類遷移金属からなる第1磁性層の遷
移金属格子磁化方向または前記フェロ磁性体からなる第
1磁性層の磁化方向と、第2磁性層の遷移金属副格子磁
化方向とは、第3磁性層の遷移金属副格子磁化方向が上
向きの領域では上向きに揃っており、第3磁性層の遷移
金属副格子磁化方向が下向きの領域では下向きに揃って
おり、かつ室温において第4磁性層、第5磁性層および
第6磁性層の遷移金属副格子磁化方向が上向き、または
下向きのいずれかに揃っていることを特徴とするもので
ある。
【0014】
【0015】さらに、本発明の光磁気記録媒体の第4磁
性層は、室温と該第4磁性層のキュリー温度のあいだに
補償温度を有する希土類遷移金属合金からなることが好
ましい。さらに、本発明の光磁気記録媒体においては、
記録時に印加する磁界の方向と再生時に印加する磁界の
方向とを同一方向にすることが好ましい。
【0016】さらに、本発明の光磁気記録媒体の第2磁
性層は、一般式(I): (RE11-xHoxy(Fe1-zCoz1-y (I) (式中、RE1はHo以外の希土類金属を示し、x≧0.
02、0.05≦y≦0.2、0≦z≦1)で表わされるHoを
含有する希土類遷移金属合金からなることが好ましい。
【0017】さらに、本発明の光磁気記録媒体の第1磁
性層は、一般式(II): (RE21-uNduv(Fe1-wCow1-v (II) (式中、RE2はNd以外の希土類金属を示し、u≧0.
1、0.05≦v≦0.2、0≦w≦1)で表わされるNdを含
有する希土類遷移金属合金からなることが好ましい。
【0018】また、本発明の光磁気記録媒体は、第1磁
性層がプラチナとコバルト、またはパラジウムとコバル
トが交互に積層された前記フェロ磁性体の多層膜からな
り、プラチナ層またはパラジウム層の単位層の厚さが0.
7nmから1.8nmの範囲内であり、コバルト層の単位層
の厚さが0.3nmから1.4nmの範囲内であることが好ま
しい。
【0019】さらに、第1磁性層が基板バイアス電圧印
加スパッタリング法によって形成されてなることが好ま
しい。
【0020】
【0021】
【作用】本発明の光磁気記録媒体は、超解像再生をする
ことができ、かつ、ダイレクトオーバーライトをするこ
とができるものである。また、超解像再生動作、ダイレ
クトオーバーライト動作のいずれもが互いに干渉するこ
となく、安定かつ良好な再生特性を発揮せしめることが
できる。
【0022】
【0023】また、第4磁性層、室温と該第4磁性層
のキュリー温度のあいだに補償温度を有する希土類遷移
金属合金からなる光磁気記録媒体では、記録ビットが再
生中に反転することなく安定な超解像再生を行うことが
できる。また、本発明の光磁気記録媒体は、記録時に印
加する外部磁界の方向と再生時に印加する外部磁界の方
向が同一であるので、超解像再生時の再生光ビーム強度
のマージンを大幅に増加させることができる。
【0024】また一般式(I)で表わされるHoを含有
する希土類遷移金属合金を第2磁性層に用いた光磁気記
録媒体では、ダイレクトオーバーライト特性に悪影響を
及ぼすことなく超解像再生の光ビーム強度を低減するこ
とができる。
【0025】また、一般式(II)で表わされるネオジウム
を含有する希土類遷移金属合金を第1磁性層に用いた光
磁気記録媒体、またはプラチナとコバルトまたはパラジ
ウムとコバルトを交互に積層した多層膜からなり、前記
プラチナ層または前記パラジウム層の単位層の厚さが0.
7nmから1.8nmの範囲内であり、コバルトの単位層の
厚さが0.3nmから1.4nmの範囲内のフェロ磁性体を第
1磁性層に用いた光磁気記録媒体では、短波長光再生に
有利な光磁気材料を用いているので、短波長での超解像
再生、ダイレクトオーバーライトをすることができる。
【0026】また、第1磁性層を基板バイアス電圧印加
スパッタリング法により作製した光磁気記録媒体では、
超解像再生動作時の外部磁界を低減することができる。
【0027】
【0028】
【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
する。
【0029】[実施例1]図1に本発明の一実施例の光
磁気記録媒体の構成を示す。前記媒体は、ガラス基板上
にスパッタリング法を用いた薄膜形成法によって、下記
の各磁性層および誘電体層、保護層を形成した。
【0030】図1において、1は第1磁性層、2は第2
磁性層、3は第3磁性層、4は第4磁性層、5は第5磁
性層、6は第6磁性層、7は基板、8は誘電体層、9は
保護層を示す。 (層名称):(材料) (膜厚) (キュリー温度) 誘電体層 :SiNx 65nm 第1磁性層:Gd0.19Fe0.69Co0.12 25nm 300℃以上 第2磁性層:Tb0.15Fe0.84Co0.01 8nm 120℃ 第3磁性層:Tb0.21Fe0.70Co0.09 40nm 210℃ 第4磁性層:Dy0.25Fe0.50Co0.25 40nm 250℃ 第5磁性層:Tb0.15Fe0.78Co0.07 20nm 170℃ 第6磁性層:Tb0.25Fe0.15Co0.60 40nm 300℃以上 保 護 層:SiNx 80nm ここで、磁性層の材料の組成を表す数値は、いずれも原
子比である。
【0031】また、磁性層の材料、組成は、単に一例で
あり、前記材料および組成に限定されるものではない。
本実施例の光磁気記録媒体の隣接する磁性層は互いに交
換力によって磁気的に結合している。記録再生光ビーム
は第1磁性層側から入射する。
【0032】第1磁性層は、その磁化パターン(ビット
磁区)が再生の際、主に寄与し、また超解像再生の際の
「マスク」が形成される層である。第2磁性層は超解像
再生動作時に第1磁性層に対して第3磁性層からの交換
力を遮断する層である。第3磁性層は情報の記録と保持
を行う層であり、第4磁性層、第5磁性層、第6磁性層
は情報媒体の役割をせず、光変調ダイレクトオーバーラ
イト機能を付与する層である。第6磁性層は光ビーム照
射による温度上昇に対し動作範囲内では副格子磁化は反
転しない。第5磁性層は第6磁性層からの交換力を高温
動作時に遮断するための層である。
【0033】また前記のように第1磁性層のキュリー温
度が第2磁性層のキュリー温度よりも高く、第3磁性層
のキュリー温度が第2磁性層のキュリー温度よりも高
く、第4磁性層のキュリー温度が第3磁性層のキュリー
温度よりも高く、第6磁性層のキュリー温度が第磁性
層のキュリー温度よりも高く、第4磁性層のキュリー温
度が第5磁性層のキュリー温度よりも高く、第6磁性層
のキュリー温度が第5磁性層のキュリー温度よりも高く
設定されている。またとくに第5磁性層のキュリー温度
を第2磁性層のキュリー温度よりも高く設定するのが好
ましい。
【0034】また室温において第3磁性層の磁化は第4
磁性層の磁化反転によって反転しないように設定されて
おり、かつ室温において第1磁性層、第2磁性層の副格
子磁化方向は、第3磁性層の副格子磁化方向が上向きの
領域では上向きに揃っており、かつ第3磁性層の副格子
磁化方向が下向きの領域では下向きに揃っており、かつ
室温において第4磁性層、第5磁性層および第6磁性層
の副格子磁化方向が上向き、または下向きのいずれかに
揃っているようにしている。
【0035】室温において第1、第2、第3の磁性層の
副格子磁化の向きを揃えること、および第4、第5、第
6磁性層の副格子磁化の向きを揃えることは、それぞれ
隣接層間の交換力によって可能である。また第3磁性層
の磁化が第4磁性層の磁化反転によって反転しないため
には、第3磁性層の副格子磁化方向を第4磁性層の副格
子磁化に揃えようとする交換力に対して、第3磁性層が
磁化反転しないことが必要である。第3磁性層は第4磁
性層からだけでなく第2磁性層からの交換力も受けるか
ら正確には以下の条件式(1)を室温で満たすことが必
要である。
【0036】 σ4/(2・Ms・t)−σ2/(2・Ms・t)<Hc (1) ここで、σ2は第2磁性層と第3磁性層間の界面磁壁エ
ネルギー、σ4は第4磁性層と第3磁性層間の界面磁壁
エネルギー、Msは第3磁性層の飽和磁化、tは第3磁
性層の膜厚、Hcは第3磁性層の保磁力である。左辺第
1項は第4磁性層からの交換力により第3磁性層の副格
子磁化の方向を第4磁性層の副格子磁化の方向に揃えよ
うとする作用を、左辺第2項は第2磁性層からの交換力
によって第3磁性層の副格子磁化の方向を第2磁性層の
副格子磁化の方向に揃えようとする作用を表わしてい
る。また上記条件式(1)の右辺のHcは第3磁性層の
磁化反転に抗する作用を表わしており、上記条件式
(1)は保磁力による作用が交換力による作用よりも大
きいことを表わしている。したがって、σ2、σ4、M
s、t、Hcを前記条件式(1)を満たすように設定す
れば、第3磁性層の磁化が第4磁性層の磁化反転によっ
て反転しないようにすることができる。本発明の光磁気
記録媒体ではとくに、室温において第2磁性層の副格子
磁化の方向を第3磁性層の副格子磁化の方向に揃うよう
構成したので、第2磁性層からの交換力による作用(条
件式(1)の左辺第2項)は常に、条件式(1)を満た
すのに有利に働き、本発明を実現させるのに有効である
といえる。本発明の光磁気記録媒体中の各磁性層は前述
した条件を満たすことにより、ダイレクトオーバーライ
トが可能で、かつ、超解像再生が可能となる。
【0037】前記条件を満たす第1磁性層は、希土類遷
移金属合金またはフェロ磁性体からなるが、その具体例
としては、前記合金Gd0.19Fe0.69Co0.12の他、た
とえば一般式(III): (Gd1-p-qTbpDyqr(Fe1-sCos1-r (III) (式中、0≦p≦0.8、0≦q≦0.8、0≦p+q<1、
0.05≦r≦0.3、0≦s≦1)で表わされるGdを含む
希土類遷移金属合金、一般式(II): (RE21-uNduv(Fe1-wCow1-v (II) (式中、RE2はNd以外の希土類金属を示し、u≧0.
1、0.05≦v≦0.2、0≦w≦1)で表わされるNdを含
有する希土類遷移金属合金、プラチナとコバルト、また
はパラジウムとコバルトを交互に積層した前記フェロ磁
性体の多層膜からなり、プラチナ層またはパラジウム層
の単位層の厚さが0.7〜1.8nmの範囲内であり、コバル
ト層の単位層の厚さが0.3〜1.4nmの範囲内である前記
多層膜があげられる。第1磁性層の厚さは、10〜35nm
が好ましい。
【0038】また、前記条件を満たす第2磁性層は、希
土類遷移金属合金からなるが、その具体例としては、前
記合金Tb0.15Fe0.84Co0.01の他、たとえば一般式
(IV): (Tb1-aDyab(Fe1-cCoc1-b (IV) (式中、0≦a≦1、0.05≦b≦0.4、0≦c≦0.5)で
表わされる希土類遷移金属合金、一般式(I): (RE11-xHoxy(Fe1-zCoz1-y (I) (式中、RE1はHo以外の希土類金属を示し、x≧0.
02、0.05≦y≦0.2、0≦z≦1)で表わされるHoを
含有する希土類遷移金属合金、またはこれらを主成分と
し、Al、Ti、Cr、Si、Bなどの非磁性元素を添
加した合金などがあげられる。第2磁性層の厚さは、3
〜20nmが好ましい。
【0039】また、前記条件を満たす第3磁性層は、希
土類遷移金属合金からなるが、その具体例としては、前
記合金Tb0.21Fe0.70Co0.09の他、たとえば一般式
(V): (Tb1-dDyde(Fe1-fCof1-e (V) (式中、0≦d≦1、0.1≦e≦0.3、0≦f≦0.5)で
表わされる希土類遷移金属合金、またはそれらを主成分
とする合金などがあげられる。第3磁性層の厚さは、10
〜50nmが好ましい。
【0040】また、前記条件を満たす第4磁性層は、希
土類遷移金属合金からなるが、その具体例としては、前
記合金Dy0.25Fe0.50Co0.25の他、たとえば一般式
(VI): (Gd1-g-hTbgDyhj(Fe1-kCok1-j (VI) (式中、0≦g≦1、0≦h≦1、0<g+h≦1、0.
1≦j≦0.4、0≦k≦1)で表わされるTbまたはDy
を含む希土類遷移金属合金、またはそれらを主成分とす
る合金などがあげられ、またとくに室温とキュリー温度
のあいだに補償温度を有することが好ましい。第4磁性
層の厚さは、10〜80nmが好ましい。
【0041】また、前記条件を満たす第5磁性層は、希
土類遷移金属合金からなるが、その具体例としては、前
記合金Tb0.15Fe0.78Co0.07の他、たとえば一般式
(VII): (Tb1-αDyαβ(Fe1-δCoδ1-β (VII) (式中、0≦α≦1、0.05≦β≦0.4、0≦δ≦0.5)で
表わされる希土類遷移金属合金、またはそれらを主成分
とし、Al、Ti、Cr、Si、Bなどの非磁性元素を
添加した合金などがあげられる。第5磁性層の厚さは、
3〜20nmが好ましい。
【0042】また、前記条件を満たす第6磁性層は、希
土類遷移金属合金からなるが、その具体例としては、前
記合金Tb0.25Fe0.15Co0.60の他、たとえば一般式
(VIII): (Tb1-ζDyζη(Fe1-θCoθ1-η (VIII) (式中、0≦ζ≦1、0.1≦η≦0.4、0<θ≦1)で表
わされる希土類遷移金属合金、またはそれらを主成分と
する合金などがあげられる。第6磁性層の厚さは10〜80
nmが好ましい。
【0043】つぎに動作について説明する。
【0044】まず、初期化動作(あ)について説明す
る。図2は本発明の光磁気記録媒体の初期化動作を説明
する図である。なお図2を含め以下の図中、白抜きの大
きな矢印は磁化の方向を、また白抜き矢印の中の小さな
矢印は6層の磁性膜の遷移金属副格子磁化の方向を示
す。図中の符号は図1と同様である。なお、第1磁性層
がフェロ磁性体のばあい、遷移金属副格子磁化の方向
は、磁化方向と同一である。また磁性膜温度がキュリー
温度以上に昇温し、磁化が消失した状態を横棒により、
また隣りあう磁性層の副格子磁化の方向が反平行で、そ
れら2磁性層間の界面に生じた層間界面磁壁を斜線で表
わす。また以下でとくに明示しないばあいは遷移金属副
格子磁化を単に副格子磁化という。
【0045】光磁気記録媒体を成膜後、第4磁性層、第
5磁性層、第6磁性層の遷移金属副格子磁化の方向を一
方向に、たとえば下向きに揃える。これはたとえば最初
に充分大きな磁界を印加すること、また反転磁界が著し
く大きいばあいは、磁界を印加しながら磁性膜全体を加
熱または冷却することによって行う。このとき第3磁性
層の副格子磁化の方向は上向き(図2の(a))であっ
ても下向き(図2の(b))であってもかまわない。こ
のとき、第2磁性層の副格子磁化の方向は、第3磁性層
からの交換力によって第3磁性層の副格子磁化の方向に
揃い、また同様に第1磁性層の副格子磁化の方向は第2
磁性層からの交換力によって第2磁性層の副格子磁化の
方向と揃うため、結果として第1磁性層から、第3磁性
層までは同一の副格子磁化方向に揃っている。第4磁性
層と第6磁性層がいずれも遷移金属副格子磁化優勢、ま
たはいずれも希土類金属副格子磁化優勢であれば一方向
一様の磁界により磁化の向きを揃えられるので都合がよ
い。さらには、第6磁性層が動作温度内で磁化反転をお
こさないためには、より高温まで保磁力の大きな希土類
金属副格子磁化優勢であることが望ましい。したがって
結果として第4磁性層、第6磁性層はともに希土類金属
副格子磁化優勢であることが望ましい。ここで希土類金
属副格子磁化優勢とは、室温において希土類金属副格子
磁化のほうが遷移金属副格子磁化よりも大きく、結果と
して外部にあらわれる磁化の方向が希土類金属副格子磁
化の方向と同一である状態をいう。
【0046】つぎに、高温動作(い)について説明す
る。図3は本発明の光磁気記録媒体のダイレクトオーバ
ーライト動作のうち、高温動作を説明する図である。図
中の符号は図1と同様である。高温動作の記録光ビーム
強度PHの記録光ビームを光磁気記録媒体に照射し、磁
性膜の温度を第4磁性層のキュリー温度付近まで昇温す
る。また記録磁界として上向きの外部磁界を印加する。
【0047】このとき初期化動作(あ)によって初期化
された状態が図2の(a)であっても図2の(b)であ
っても、第2磁性層、第3磁性層、第5磁性層の磁化は
消失し、第4磁性層は他の磁性層からの交換力を受ける
ことなく第4磁性層の副格子磁化の方向は上向きの外部
磁界の方向に揃う(図3の(a))。なお本実施例では
第4磁性層は室温では希土類金属副格子磁化優勢である
が、室温から第4磁性層のキュリー温度のあいだに補償
温度を有し、キュリー温度近くでは遷移金属副格子磁化
優勢となるよう設定したので、第4磁性層の副格子磁化
は磁化の方向と同一の上向きに揃う。
【0048】こののちの冷却過程において、まず磁性膜
温度が第3磁性層のキュリー温度以下まで降温すると第
3磁性層の磁化が現われる。このとき第3磁性層の副格
子磁化は第4磁性層からの交換力によって第4磁性層の
上向き副格子磁化の方向に揃って上向きとなる(図3の
(b))。
【0049】つぎに磁性膜温度が第5磁性層のキュリー
温度以下まで降温すると第5磁性層の磁化が現われる。
このとき第5磁性層の副格子磁化は第6磁性層からの交
換力によって第6磁性層の下向き副格子磁化の方向に揃
って下向きとなる。引き続いて第4磁性層の副格子磁化
が第5磁性層からの交換力によって第5磁性層の下向き
副格子磁化に揃い下向きとなる(図3の(c))。
【0050】冷却過程において第2磁性層のキュリー温
度以下まで磁性膜温度が降温すると第2磁性層の磁化が
現われる。このとき第2磁性層の副格子磁化は第3磁性
層から交換力を受けて第3磁性層の上向き副格子磁化の
方向に揃って上向きとなり、また第1磁性層の副格子磁
化は第2磁性層から交換力を受けて第2磁性層の上向き
副格子磁化の方向に揃って上向きとなる(図3の
(d))。
【0051】以上のように、最初の状態が図2の(a)
であっても図2の(b)であっても、高温動作(い)に
よって図2の(a)と同じ図3の(d)の状態が実現
し、たとえばこの状態を情報の「1」に対応させること
ができる。
【0052】つぎに、低温動作(う)について説明す
る。図4は本発明の光磁気記録媒体のダイレクトオーバ
ーライト動作のうち、低温動作を説明する図であり、図
中の符号は図1と同様である。低温動作の記録光ビーム
強度PLの記録光ビームを光磁気記録媒体に照射し、磁
性膜の温度を第3磁性層のキュリー温度付近まで昇温す
る。
【0053】このとき初期化動作(あ)によって初期化
された状態が図2の(a)であっても図2の(b)であ
っても、第2磁性層、第5磁性層の磁化は消失し、第3
磁性層の副格子磁化の方向は第2磁性層からの交換力を
受けることなく第4磁性層からの交換力により第4磁性
層の下向き副格子磁化の方向に揃って下向きとなる(図
4の(a))。
【0054】つぎに磁性膜温度が第5磁性層のキュリー
温度以下まで降温すると第5磁性層の磁化が現われる。
このとき第5磁性層の副格子磁化は第6磁性層からの交
換力によって第6磁性層の下向き副格子磁化の方向に揃
って下向きとなる。引き続いて第4磁性層の副格子磁化
が第5磁性層からの交換力によって第5磁性層の下向き
副格子磁化に揃い下向きとなる。つぎに第2磁性層のキ
ュリー温度以下まで磁性膜温度が降温すると第2磁性層
の磁化が現われる。このとき第2磁性層の副格子磁化は
第3磁性層から交換力を受けて第3磁性層の下向き副格
子磁化の方向に揃って下向きとなり、また第1磁性層の
副格子磁化は第2磁性層からの交換力を受けて第2磁性
層の下向き副格子磁化の方向に揃って下向きとなる(図
4の(b))。
【0055】以上のように最初の状態が図2の(a)で
あっても図2の(b)であっても、低温動作(う)によ
って図2(b)と同じ図4(b)の状態が実現し、たと
えばこの状態を情報の「0」に対応させることができ
る。
【0056】つぎに、超解像再生動作について説明す
る。図5は高温動作(い)、低温動作(う)のダイレク
トオーバーライトによって図2の(a)、(b)に示し
た磁化パターンとして記録された情報を超解像再生する
動作を説明する図であり、図中の符号は図1と同様であ
る。なお、図5において磁化方向の表示は省いた。図5
において媒体は図面右方向へ移動するものとする。磁性
層は再生光エネルギー入射によって昇温し、再生光スポ
ットの媒体移動方向側にピークを有する温度分布が生ず
る。この磁性層の温度分布中、第2磁性層のキュリー温
度以上に昇温した領域では、第1磁性層と第3磁性層の
あいだの交換結合が切られるために第1磁性層の磁化方
向はもはや第3磁性層には拘束されずに、外部磁界の方
向に揃う。このとき再生光スポット中、再生層が外部磁
界方向に揃ったこの領域は、再生信号成分に寄与しない
「マスク」領域となり再生信号はこの「マスク」以外の
領域において検出される。このことはすなわち光スポッ
ト径を実効的に小さくしたことに相当し、光スポット径
によって規定される光学的分解能限界をこえた微小ビッ
ト磁区の再生、すなわち超解像再生が可能となる。
【0057】上述の各動作によって本発明の光磁気記録
媒体は、ダイレクトオーバーライト動作、超解像再生動
作の両立が可能である。
【0058】つぎに、本実施例において第2磁性層、第
5磁性層のキュリー温度の組合せを変えた媒体につい
て、その再生特性である搬送波対雑音強度比(CN比)
について調べた結果を表1に示す。第2磁性層、第5磁
性層のキュリー温度は、それぞれの磁性膜の組成、具体
的には、Tbn(Fe1-mCom1-n膜中のTb量(n)
を変化させて、またはCoを含有しないばあいも含めて
FeCoに対するCoの比率(m)を変えて変化させ
た。第2磁性層および第5磁性層の各キュリー温度に対
する組成を表2に示す。なお膜厚はそれぞれ8nm、20
nmである。表1および表2において、第2磁性層のキ
ュリー温度をTc2、第5磁性層のキュリー温度をTc5
と表記する。また表2において、Tc2、Tc5の各組合
せの媒体の中で、全く再生信号がえられなかった媒体に
ついてはCN比を示さず、横棒を記入した。
【0059】
【表1】
【0060】
【表2】 表1の結果から、Tc2>Tc5のばあいには、30dB以
下の実用に耐えないCN比しかえられないか、または全
く再生信号がえられず、Tc2≦Tc5のばあいに良好な
CN比がえられることが明かとなった。これはTc2
Tc5の媒体を超解像再生するばあい、低温動作(う)
がおこってしまい、磁化パターンとして記録された情報
が、消去されてしまうためと考えられる。これらのこと
から第5磁性層のキュリー温度は第2磁性層のキュリー
温度以上であることが望ましい。これによって非常に安
定な超解像再生動作が可能になる。
【0061】[比較例1]実施例1では、第1磁性層と
して遷移金属副格子磁化優勢な希土類遷移金属合金、第
4磁性層として室温と該第4磁性層のキュリー温度のあ
いだに補償温度を有する材料を用いた。これに対する比
較例として室温と第4磁性層のキュリー温度のあいだに
補償温度を有さず、室温で希土類金属副格子磁化優勢な
材料を第4磁性層として用いた光磁気記録媒体を以下に
示す。比較例1の構成は、第4磁性層以外は、実施例1
と同じであって、第4磁性層には膜厚が40nmでキュリ
ー温度が255℃のDy0.28Fe0.47Co0.25を用いた。
【0062】実施例1と本比較例の光磁気記録媒体の違
いは、ダイレクトオーバーライトの高温動作時に、前者
の第4磁性層が遷移金属副格子磁化優勢であるのに対
し、後者の第4磁性層は希土類金属副格子磁化優勢であ
ることである。したがって実施例1では記録時の外部磁
界方向は、上向きであったが、本比較例において、実施
例1と同じ記録状態をえようとすれば記録時の外部磁界
方向を下向きにする必要がある。本比較例では、装置構
成の簡単化のために再生時の外部磁界方向を記録時の外
部磁界方向と同一とした。
【0063】図6の(a)、(b)は、それぞれ実施例
1と本比較例の媒体を超解像動作させたときに第1磁性
層の磁化が外部磁界の方向に揃って「マスク」された状
態における各磁性層の磁化方向を示した図であり、図中
の符号は図1と同様である。本比較例のばあい、第1磁
性層の副格子磁化は下向き外部磁界によって下向に揃っ
ている。磁性膜温度が下がり室温まで冷却する過程にお
いて、第2磁性層の磁化が現われるときに、第2磁性層
は第1磁性層からの交換力と第3磁性層からの交換力を
同時に受ける。実施例1(図6(a))のばあいは、第
1磁性層と第3磁性層の副格子磁化の方向は共に上向き
であり、第2磁性層の副格子磁化は、第1磁性層からの
交換力と第3磁性層からの交換力によって上向きに揃
う。一方、本比較例(図6(b))のばあいには第1磁
性層の副格子磁化は下向きであり、第3磁性層の副格子
磁化は上向きである。したがって本比較例の第2磁性層
の磁化が現われたときの該第2磁性層の副格子磁化の方
向は第1磁性層と第3磁性層からの交換力、および外部
磁界の磁化力の3者のバランスで決まる。第2磁性層の
副格子磁化が上向きとなったばあいには、第1磁性層と
第2磁性層のあいだに、また第2磁性層の副格子磁化が
下向きとなったばあいには、第2磁性層と第3磁性層の
あいだに界面磁壁が生ずる。また第3磁性層と第4磁性
層のあいだにも界面磁壁があるので、計2つの界面磁壁
が冷却過程で現われることとなる。界面磁壁内は交換エ
ネルギーが蓄積された状態にあるため、本比較例の界面
磁壁が2個存在する状態は、実施例1に比べエネルギー
が高く不安定な状態といえる。とくに第2磁性層と第3
磁性層のあいだ、第3磁性層と第4磁性層のあいだに界
面磁壁が発生し、第3磁性層が2つの界面磁壁で挟まれ
た状態は、情報を保持するべき第3磁性層の磁化方向が
不安定となり好ましくなく、最悪のばあいは超解像再生
動作によって記録された情報が変化してしまう危険性が
ある。一方、実施例1では、生ずる界面磁壁は最大1つ
であり、記録情報を変化させるおそれがなく、安定に超
解像再生動作ができる。つまり第1磁性層が遷移金属副
格子磁化優勢な希土類遷移金属合金またはフェロ磁性体
のばあい、第4磁性層は、室温と該第4磁性層のキュリ
ー温度のあいだに補償温度を有することが望ましい。
【0064】[実施例2]本発明のほかの実施例とし
て、第2磁性層の組成以外は実施例1と同じ構成であっ
て、第2磁性層として、一般式(I): (RE11-xHoxy(Fe1-zCoz1-y (I) (式中、RE1はHo以外の希土類金属を示す)で表わ
されるHoを含有する希土類遷移金属合金を用いた。前
記合金の膜厚は10nmである。本実施例2の光磁気記録
媒体の第2磁性層の特徴は、希土類金属中にHoを含有
していることであり、これによって第2磁性層のキュリ
ー温度を低下させることができ、超解像再生動作の再生
光ビーム強度PRを低減させることができる。このこと
はダイレクトオーバーライトの低温動作の記録光ビーム
強度PLとPRの差を大きくし、互いに動作が干渉しない
ために望ましい。またHoを含有する第2磁性層は、第
1磁性層とのあいだ、第3磁性層とのあいだでの交換力
も強く、超解像再生動作に適している。
【0065】表3に本実施例の光磁気記録媒体の第2磁
性層の前記一般式に基づく組成x(希土類金属中のHo
比率)、y(全希土類金属組成)、z(FeCo中のC
o比率)の例と、各例の光磁気記録媒体のCN比を示
す。組成式中、RE1で表わしたHo以外の希土類金属
は、本実施例ではTbである。表3中の光磁気記録媒体
で超解像再生に必要となる再生光ビーム強度は実施例1
の光磁気記録媒体に比べ約2割の低減効果がえられた。
また表3でも示されているように、組成として、x≧0.
02、0.05≦y≦0.2であるばあいにとくに良好なCN比
がえられており、この範囲の組成がとくに本発明の構成
の光磁気記録媒体の第2磁性層として適している。また
Ho以外の希土類金属RE1として本実施例ではTbを
用いたが、これ以外にDy、Gd、あるいはこれら3種
のうち2種以上の混合物であってもよい。
【0066】
【表3】 [実施例3]本発明のほかの実施例として、第1磁性層
の組成以外の構成は実施例1と同じであって、第1磁性
層として一般式(II): (RE21-uNduv(Fe1-wCow1-v (II) (式中、RE2はNd以外の希土類金属を示す)で表わ
されるNdを含有する希土類遷移金属合金からなる磁性
膜を用いた例を表4に示す。前記磁性膜の厚さは25nm
である。表4には第1磁性層の前記組成式に基づく組成
u(希土類金属中のNd比率)、v(全希土類金属組
成)、w(FeCo中のCo比率)の値と、各例の光磁
気記録媒体のCN比を示す。組成式中、RE2で表わし
たNd以外の希土類金属は、本実施例ではGdである
が、Gd以外のDyやTbまたはそれら3種のうち2種
以上の混合物でもよい。Ndを含有する希土類遷移金属
合金は、Ndを含有しない材料に比べ、より短波長の光
に対しても光磁気効果が大きく高密度記録材料として知
られている。表4中の光磁気記録媒体はいずれも、現在
よく使われている赤外光より短波長においてNdを含ま
ない材料より大きな磁気光学効果を示した。また表4に
示した組成の中でも、とくにu≧0.1、0.05≦v≦0.2を
満たすばあいに、とくに良好なCN比を示しており、こ
の組成範囲の材料が本発明の光磁気記録媒体の第1磁性
層として適している。
【0067】
【表4】 [実施例4]本発明の他の実施例として、第1磁性層の
組成以外の構成は実施例1と同じであって、第1磁性層
がPtとCoを交互に各12層積層した多層膜からなるフ
ェロ磁性体を用いた光磁気記録媒体の例を表5に示す。
表5にはPt単位層厚(Tpt)、Co単位層厚(Tco
の値と各例の媒体のCN比を示す。Pt/Co多層膜は
実施例3のNd系材料と同じく短波長光での光磁気効果
が大きな高密度記録材料として知られている。表5に示
した組成の中では、とくにPt層の単位層厚が0.7nm
から1.8nmの範囲内であり、Co層の単位層厚が0.3n
mから1.4nmを満たすばあいにとくに良好なCN比を
示しており、この組成範囲の材料が本発明の光磁気記録
媒体の第1磁性層として適している。なおPtの代わり
にPdを用いても同様に良好なCN比がえられた。
【0068】
【表5】 [実施例5]実施例1〜4においては、第1磁性層はス
パッタリング法で形成し、とくにスパッタリング成膜中
に基板バイアス電圧を印加しなかったが、本実施例で
は、第1磁性層をスパッタリング成膜中に基板バイアス
電圧を印加しながら形成し、その他の層の成膜法は変え
ずに光磁気記録媒体を作製した。基板バイアス電圧は、
基板電極にrf電源を接続し、第1磁性層を成膜中に、
基板に200Wの電力のrf電力を供給することによって
行った。表6に種々の第1磁性層をバイアス電圧を印加
しないで成膜したばあいの第1磁性層の室温での保磁力
Hcaと、バイアス電圧を印加して成膜したばあいの第
1磁性層の室温での保磁力Hcbを示す。
【表6】 表6のいずれの例においてもバイアス電圧印加によって
第1磁性層の保磁力は低減されている。超解像再生動作
における外部磁界は動作温度において第1磁性層の反転
磁界以上である必要があるから、第1磁性層の保磁力が
小さいほど、外部磁界を低減できる。したがって、本発
明の光磁気記録媒体において第1磁性層をスパッタリン
グ成膜中に基板バイアス電圧を印加することで外部磁界
を低減できる効果がある。
【0069】なお実施例1〜5において、6層磁性層の
隣接するいずれかの層間にきわめて薄い磁性層などの中
間層を挿入して層間の交換力を適度な値に制御してもよ
い。
【0070】[実施例6]実施例1〜5においては、い
ずれの実施例も記録時の外部磁界の方向と、再生時の外
部磁界の方向を同一にして行った。表7に実施例1の冒
頭に示した構成の光磁気記録媒体について、記録時の外
部磁界の方向を再生時の外部磁界の方向と同一方向にし
たばあい(a)と、逆方向にしたばあい(b)の再生C
N比を再生光ビームの強度を変えて測定した結果を示
す。外部磁界の大きさは300Oeである。
【0071】
【表7】 記録時の外部磁界の方向を再生時の外部磁界の方向と同
一方向にしたばあい(a)では再生光ビーム強度が2.2
mWをこえると、CN比は急減する。これは再生光ビー
ム強度が大きくなると、再生動作中においてもダイレク
トオーバーライトの低温動作が起こり、記録された情報
が消去されてしまうことによるものと考えられる。一
方、記録時の外部磁界の方向を再生時の外部磁界の方向
と逆方向にしたばあい(b)では、再生光ビーム強度が
1.4mWをこえると急減している。これは低温動作が起
こる再生光ビーム強度よりも低い強度の再生光ビームで
あっても、記録された情報を乱すことを示しており、再
生時の外部磁界が記録時の外部磁界と逆方向であるた
め、一度記録された情報の一部が消去されることに基づ
いている。すなわち外部磁界の方向を記録時と再生時と
で同一方向にすることで、より広い範囲の再生光ビーム
強度に対しても良好な再生特性がえられる。また同時に
外部磁界発生手段として電磁石でなく、固定マグネット
を使用することができ、装置の簡素化、低コスト化の副
次的な効果がえられる。
【0072】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、超解像再
生動作とダイレクトオーバーライト動作の両方を行うこ
とができる光磁気記録媒体をうることができると共に、
良好な再生特性をうることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光磁気記録媒体の構造の一実施例を示
す断面図である。
【図2】本発明の光磁気記録媒体の初期化動作を説明す
る説明図である。
【図3】本発明の光磁気記録媒体のダイレクトオーバー
ライト動作のうち、高温動作の説明図である。
【図4】本発明の光磁気記録媒体のダイレクトオーバー
ライト動作のうち、低温動作の説明図である。
【図5】本発明の光磁気記録媒体の超解像再生動作の説
明図である。
【図6】本発明の光磁気記録媒体の実施例1と比較例1
における超解像動作時の各磁性層の磁化方向を示した説
明図である。
【図7】従来の超解像再生可能な光磁気記録媒体の説明
図である。
【図8】従来のダイレクトオーバーライトが可能な光磁
気記録媒体のダイレクトオーバーライト動作の説明図で
ある。
【符号の説明】
1 第1磁性層 2 第2磁性層 3 第3磁性層 4 第4磁性層 5 第5磁性層 6 第6磁性層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G11B 11/10 571 G11B 11/10 571E 586 586A (72)発明者 中木 義幸 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電 機株式会社 材料デバイス研究所内 (72)発明者 堤 和彦 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電 機株式会社 材料デバイス研究所内 (56)参考文献 特開 平3−93056(JP,A) 特開 平3−219449(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G11B 11/10 506

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1磁性層のうえに順次設けられ、隣接
    する磁性層が交換力で結合された第2磁性層、第3磁性
    層、第4磁性層、第5磁性層および第6磁性層と、これ
    らを支持する基板とを備え、 第1磁性層は希土類遷移金属合金または磁性遷移金属を
    含有するフェロ磁性体からなり、第2磁性層、第3磁性
    層、第4磁性層、第5磁性層、第6磁性層は希土類遷移
    金属合金からなり、 第1磁性層のキュリー温度が第2磁性層のキュリー温度
    よりも高く、 第3磁性層のキュリー温度が第2磁性層のキュリー温度
    よりも高く、 第4磁性層のキュリー温度が第3磁性層のキュリー温度
    よりも高く、 第6磁性層のキュリー温度が第磁性層のキュリー温度
    よりも高く、 第4磁性層のキュリー温度が第5磁性層のキュリー温度
    よりも高く、 第6磁性層のキュリー温度が第5磁性層のキュリー温度
    よりも高く、第5磁性層のキュリー温度が第2磁性層のキュリー温度
    以上であり、 かつ室温において第3磁性層の磁化は第4磁性層の磁化
    反転によって反転せず、希土類遷移金属からなる第1磁
    性層の遷移金属副格子磁化方向または前記フェロ磁性体
    からなる第1磁性層の磁化方向と、第2磁性層の遷移金
    属副格子磁化方向とは、第3磁性層の遷移金属副格子磁
    化方向が上向きの領域では上向きに揃っており、第3磁
    性層の遷移金属副格子磁化方向が下向きの領域では下向
    きに揃っており、 かつ室温において第4磁性層、第5磁性層および第6磁
    性層の遷移金属副格子磁化方向が上向き、または下向き
    のいずれかに揃っている光磁気記録媒体。
  2. 【請求項2】 前記第4磁性層は、室温と該第4磁性層
    のキュリー温度の間に補償温度を有する希土類遷移金属
    合金からなることを特徴とする請求項1記載の光磁気記
    録媒体。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の光磁気記録媒体におい
    て、記録時に印加する外部磁界の方向と再生時に印加す
    る外部磁界の方向とを同一方向にすることを特徴とする
    光磁気記録媒体
  4. 【請求項4】 第2磁性層が一般式(I): (RE11-xHoxy(Fe1-zCoz1-y (I) (式中、RE1はHo以外の希土類金属を示し、x≧0.
    02、0.05≦y≦0.2、0≦z≦1)で表わされるHoを
    含有する希土類遷移金属合金からなることを特徴とする
    請求項1記載の光磁気記録媒体。
  5. 【請求項5】 第1磁性層が一般式(II): (RE21-uNduv(Fe1-wCow1-v (II) (式中、RE2はNd以外の希土類金属を示し、u≧0.
    1、0.05≦v≦0.2、0≦w≦1)で表わされるNdを含
    有する希土類遷移金属合金からなることを特徴とする請
    求項1記載の光磁気記録媒体。
  6. 【請求項6】 第1磁性層がプラチナとコバルト、また
    はパラジウムとコバルトが交互に積層された前記フェロ
    磁性体の多層膜からなり、プラチナ層またはパラジウム
    層の単位層の厚さが0.7nmから1.8nmの範囲内であ
    り、コバルト層の単位層の厚さが0.3nmから1.4nmの
    範囲内であることを特徴とする請求項1記載の光磁気記
    録媒体。
  7. 【請求項7】 第1磁性層が基板バイアス電圧印加スパ
    ッタリング法によって形成されてなる請求項1記載の光
    磁気記録媒体。
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