JP2935430B2

JP2935430B2 - 磁気光学素子

Info

Publication number: JP2935430B2
Application number: JP1271529A
Authority: JP
Inventors: 利雄工藤
Original assignee: KASHIO KEISANKI KK
Current assignee: KASHIO KEISANKI KK
Priority date: 1988-11-07
Filing date: 1989-10-20
Publication date: 1999-08-16
Anticipated expiration: 2014-08-16
Also published as: JPH02223043A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明はエンハンスメント層を用いた光熱磁気記録
媒体の磁気光学素子に関する［従来の技術］光熱磁気記録媒体においては、記録層にレーザビーム
を照射してその照射部分の磁化を外部磁界により反転さ
せて情報を記録し、記録層の磁気光学効果に基く情報記
録部と非記録部とでのカー回転角又はファラデー回転角
の相違を光電変換素子を介して電気信号に変換すること
により情報を再生している。しかし、従来このような記
録層として使用されている一般的な磁性薄膜、例えば希
土類・遷移金属合金の磁性薄膜は、カー回転角等が小さ
いためS/N比が小さいという欠点を有している。

このような欠点を解消する方法として、光熱記録媒体
を多層構造にすることが試みられている。すなわち、基
板上に、記録層の他にカー回転角をエンハンスする膜を
設けて上述の欠点を解消しようとしている。

［発明が解決しようとする課題］しかし、従来のエンハンス膜は再生光、即ち照射する
光の波長に対して実質的に光の吸収がない透明膜が用い
られており、このようなエンハンス膜によりカー回転角
を有効にエンハンスするためには、積層数を増加させる
か、又はエンハンス膜の厚みを大きくする必要があり、
構造が複雑になると共に薄型化に反する。また、このよ
うなエンハンス膜を設けたとしてもカー回転角が高々１
°程度であり更に高い値が望まれている。

この発明はこのような事情に鑑みてなされたものであ
って、極めて薄く且つ一層であってもカー回転角を大き
くすることができるコーティング膜を用いた光熱磁気記
録媒体の磁気光学素子を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段及び作用］この発明に係る磁気光学素子は、磁性薄膜と、この磁
性薄膜の入射光側に形成され、膜厚が250Å以下であ
り、照射される光に対する複素屈折率Ｎ＝ｎ−ikにおい
て波長が400nm以下の領域にて吸収係数ｋが存在するコ
ーティング膜とを有することを特徴とする。この場合に
前記磁性薄膜はアモルファス希土類・遷移金属合金膜で
あることが好ましい。またコーティング膜は誘電体であ
ることが好ましく、ZnS薄膜により形成してもよい。更
に、基板と磁性薄膜との間にコーティング膜と同様の材
料で形成された保護層を有することが好ましい。また、
コーティング膜の上に透明材料で形成された表面保護層
を設けることが好ましい。

本願発明者は、従来光磁気記録媒体において、カー回
転角をエンハンスするためにエンハンス膜として照射す
る光ビームの波長に対し実質的に透明な物質ものを用い
ていたのに対し、エンハンス膜として照射する光ビーム
の波長に対し実質的に光の吸収が生ずる物質を用いた場
合、すなわちこの物質の複素屈折率Ｎ＝ｎ−ikにおいて
吸収係数ｋが実質的に関与するような光を照射した場合
に、記録層のカー回転角が著しく大きくなることを見出
した。この発明はこのような知見に基いてなされたもの
である。

［実施例］以下、この発明について具体的に説明する。

この発明に係るコーティング膜は、光を照射するべき
部材、例えば光熱磁気記録媒体における記録層の上にコ
ーティングされる。照射する光の波長に対してコーティ
ング膜が実質的に透明である場合、すなわち吸収が無視
できるほど小さい場合には、コーティング膜側から光を
照射する際に、以下の式（１）を満たせば反射率が最小
になることが知られている。

ｎ・ｄ＝λ/4 …（１）（ただし、ｎは膜の屈折率、ｄは膜の厚み、λは照射す
る光の波長を示す。）また、部材のカー回転角は、反射率が小さいほど大き
くなることが知られている。

従って、従来、部材のカー回転角を大きくするため
に、上述のような式を満足するようにコーティング膜の
材料及び厚みを選択していた。

しかし、上述の式（１）を満たすためには、通常、ｄ
を極めて大きくする必要がある。また、ｄを大きくする
ことを回避するためには、コーティング膜又は部材を多
層構造にすることが必要である。また、たとえ式（１）
を満したとしてもカー回転角は高々１°程度が限度であ
った。

これに対し、本願発明においては、照射する光の波長
がコーティング膜に対し実質的に吸収係数を有するもの
である。つまり、照射する光の波長において、コーティ
ング膜の複素屈折率をＮ＝ｎ−ikと表した場合に、吸収
係数ｋが存在する。

この場合には、正確には前述の式（１）を適用するこ
とはできないが、実験的には、反射率を最小にするため
のｄの値を、ｋが無視できるほど小さい場合よりも、小
さくすることができる。すなわち、ｄが小さくてもカー
回転角をエンハンスする効果を得ることができる。しか
も、この場合には、最小の反射率自体を極めて小さくす
ることができ、コーティング膜の材料及び光が照射され
るべき部材の材料並びにこれらの厚み等を適宜選択する
ことによりカー回転角を著しく大きくすることができ
る。この場合に、コーティング膜は屈折率が大きいもの
であることが好ましく、誘電体で構成することができ
る。

次に、このようなコーティング膜を光熱磁気記録媒体
のカーエンハンスメント層として使用した場合について
説明する。

この発明に係る光熱磁気記録媒体は、ガラス又は樹脂
基板と、その上に設けられ希土類−遷移金属合金等の磁
性薄膜で形成された記録層と、記録層の上に設けられカ
ー回転角をエンハンスするためのカーエンハンスメント
層とを具備している。この場合に、カーエンハンスメン
ト層として前述のようなコーティング膜を用いる。ま
た、必要に応じて基板と記録層との間にコーティング膜
と同様の材料で形成された保護層を設けてもよい。これ
により、基板側から光を照射した場合でもカー回転角を
エンハンスする効果を得ることができる。また、コーテ
ィング膜の上に、表面保護層を設けてもよい。このよう
な表面保護層は、透明で屈折率が小さい材料で形成され
ていることが好ましい。なお、ここで使用される記録層
は垂直磁化膜であることが好ましい。このような記録層
としては例えばFeTbCo合金が用いられる。

このような光熱磁気記録媒体においては、エンハンス
メント層側から所定の波長のレーザビームを照射して照
射部分の温度を上昇させ、外部磁界によりその部分の磁
化を反転させて情報を記録する。情報の再生は、記録層
に比較的低出力のレーザビームを照射し、その反射光を
検光子を介して光電変換素子で受ける構成にすることに
よってなされる。つまり、記録層の記録ビットと非記録
部分とでカー回転角の向きが逆になるから、検光子を透
過した反射光を光電変換することにより、記録した情報
を電気信号として再生することができる。従って、カー
回転角が大きいほど再生信号のS/N比が大きくなる。こ
の場合に、この発明のコーティング膜をカーエンハンス
層として記録層の上に形成することにより、カー回転角
を極めて大きくすることができ、優れた再生特性を得る
ことができる。

次に、この発明の具体的な実施例について説明する。

ガラス基板の上に厚さが1650ÅのアモルファスFeTbCo
合金層（Fe₆₉Tb₂₁Co₁₀）を堆積させ、その上に厚さが20
0〜890Åの範囲内のZnS層をコーティングした複数の２
層膜サンプルを作製した。このZnS層はZnS焼結体をター
ゲットとするスパッタリングにより形成した。また、Zn
S層の組成をエスカ（ESCA:Electrum Spectroscopy for
Chemical Analysis）によって分析した。その結果、あ
るサンプルでは原子％でZnが47％、Ｓが46％、Ｏが７
％、他のサンプルではZnが46％、Ｓが46％、Ｏが８％で
あり、不純物としてのＯが若干含まれていることが確認
された。

これらのサンプルについて、各厚みのZnS層につい
て、最大カー回転角を示す照射光の波長及びその際のカ
ー回転角θ_kを測定した。なお、この際に照射光として
のレーザビームをZnS層側から照射した。その結果を第
１図に示す。第１図は、横軸にZnS層の厚みをとり、縦
軸に照射光の波長及びカー回転角をとって、ZnS層の各
厚みについて、カー回転角が最大になる際の照射光の波
長、及びその際の最大カー回転角を示したグラフであ
る。この第１図に示すように、ZnS層の厚みが200Å付近
でカー回転角が急激に大きくなり13°にも達している。
第６図は、上記サンプルの１つであるZnSの厚みが約210
Åのサンプルにおけるカー回転各の波長分散を示したグ
ラフであり、上下のグラフは夫々磁場を反転して測定し
たものである。この図から、ZnS層の厚みが約210Åの場
合には、照射光の波長が363nmである時、カー回転角は
最大となり、正磁場で9.5°、逆磁場で13.5°、平均で1
1.5°となることが確認された。なお、比較のためにガ
ラス基板側からアモルファスFeTbCo合金膜へレーザビー
ムを照射した際のカー回転角は0.2°であった。すなわ
ち、ZnS層の存在によりカー回転角を57〜65倍にもエン
ハンスすることができた。

なお、第７図は、上述のZnSの厚みが約210Åのサンプ
ルにおいて、カー回転角が最大を示す場合のカーヒステ
リシスループを示すグラフであり、これにより、極めて
良好な角形比が得られることがわかる。

次に、ZnS層の特性をより詳細に検討するため、ZnS層
の屈折率を測定した。この測定に際しては、ガラス基板
上に波長が633nmの光が透過しない程度の厚みのSi層を
堆積させ、その上にZnS層をコーティングした積層体を
用いた。なお、Si層及びZnS層いずれもスパッタリング
により形成した。また、ZnS層には前述のように不純物
として若干量のＯが含まれていた。

第２図は、エリプソメータで測定したZnS層の屈折率
とその厚みとの関係を示すグラフであり、波長が633nm
の場合について示す。この図における層厚は、スパッタ
リングにより成膜した際の膜の質量から求めた。なお、
ZnS層の屈折率は、Si層の屈折率及び吸収係数をこのSi
層と同一条件で且つ同一厚みに堆積されたSi層のエリプ
ソメータの測定に基き、夫々4.379、及び0.9として計算
した。この図に示すように、ZnS層の厚みが約250Å以下
になると屈折率が低下している。すなわち、屈折率が低
下する際の層厚とカー回転角θ_kが急激に増大する層厚
とが一致している。

ZnS層の光透過率を測定することを目的として、石英
基板にZnS層を堆積させたサンプルを作製した。このサ
ンプルにより、照射する光の波長を850nmから200nmまで
変化させてZnS層の透過率を測定した。その結果を第３
図（ａ）〜（ｃ）に示す。なお、第３図（ａ）〜（ｃ）
におけるZnS層の厚みは、光学的な測定に基いたもので
あり、夫々74Å、173Å及び272Åである。これらの図か
ら、ZnS層の厚みにかかわらず、波長が400nm付近から透
過率が急激に低下していることが確認される。すなわ
ち、照射光の波長が400nmより小さくなると、実質的に
光の吸収が生じることを示している。急激に透過率が低
下する波長である400nmは、前述したようにカー回転角
が急激にエンハンスされる波長と一致している。しか
も、ガラス基板上に光が透過しない程度の厚みのSi層を
堆積させ、その上に膜厚が約210ÅのZnS層をコーティン
グした積層体を形成し、エリプソメータにより照射光と
ZnS層の複素屈折率との関係を測定した結果、第５図に
示すように、照射光の波長が400nmから吸収係数ｋの存
在が確認され、波長が小さくなるに従ってｋの値が大き
くなった。このことから、ｋが存在する場合にカー回転
角のエンハンスメント効果が著しく大きくなることが確
認された。

なお、前述したZnS層の厚みが約210Åのサンプル（第
６図で説明したサンプル）は、第４図に示すように、照
射光の波長と分光反射率との関係においては、波長が36
3nmにおいて反射率が最小になっており、この波長でカ
ー回転角が大きくなることが裏付けられた。

以上のようにFeTbCo層上にZnS層を形成したサンプル
においては、ZnS層の厚みを適宜調節して、光の吸収が
生じるような短波長領域の光を照射することにより極め
て大きなカーエンハンスメント効果を得ることができる
ことが確認された。

このように本願発明は、従来カー回転角のエンハンス
メントが波長830nmの光透過領域で行われていたのとは
著しく異なるものである。

なお、ZnS層をコーティングした場合に、性能指数
（反射率×カー回転角）はカー回転角が最大になる波長
で小さくなる傾向にあるが、ZnS層の厚みを調節するこ
とによりこのような場合でも性能指数を大きくすること
ができる。

以上の実施例においては、コーティング膜としてZnS
層を用いた場合について示したが、これに限らず、屈折
率が比較的大きい膜であって、照射光の波長において実
質的に吸収が生じるものであれば、膜厚等の他の条件を
適宜調節することにより、大きなカーエンハンスメント
効果を得ることができる。また、材料を選択することに
より、吸収が実質的に関与し始める波長を変化させるこ
とができ、カー回転角をエンハンスできる照射光の波長
範囲を調節することが可能となる。

なお、この発明のコーティング膜は、光熱磁気記録媒
体のみならず、磁性薄膜のカー回転角が温度や磁場の大
きさに応じて変化する特性を利用して、磁気温度センサ
ー磁場センサーのエンハンス膜として利用することがで
き、また、カー回転角をその大きさに比例する光強度に
変換することができるアナログメモリ素子等に利用する
ことができる。更に、反射率を極めて小さくすることが
できるので、短なる反射防止膜として使用することもで
きる。

［発明の効果］この発明によれば、コーティング膜を設けた磁気光学
素子において、コーティング膜が照射光の波長において
吸収が生じるようなものであるから、厚みが小さく且つ
一層であっても反射率を極めて小さくすることができ、
結果としてカー回転角をエンハンスする効果を著しく大
きくすることができるから、再生信号のS/N比を大きく
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はコーティング膜としてのZnS層の各厚みについ
て、カー回転角が最大になる際の照射光の波長、及びそ
の際の最大カー回転角を示すグラフ、第２図はZnS層の
厚みと屈折率との関係を示すグラフ、第３図は照射光の
波長と透過率との関係を示すグラフ、第４図は照射光の
波長と分光反射率との関係を示すグラフ、第５図は照射
光の波長と複素屈折率との関係を示すグラフ、第６図は
カー回転角の波長分散を示すグラフ、第７図はカーヒス
テリシスループを示すグラフである。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に形成されたアモルファス希土類・
遷移金属合金膜による磁性薄膜と、この磁性薄膜の入射
光側に形成され、誘電体で形成され、膜厚が250Å以下
であり、照射される光に対する複素屈折率Ｎ＝ｎ−ikに
おいて波長が400nm以下の領域にて吸収係数ｋが存在す
るコーティング膜と、を有することを特徴とする磁気光
学素子。
【請求項２】前記コーティング膜はZnSの薄膜であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の磁気光学素子。
【請求項３】前記基板と磁性薄膜との間に前記コーティ
ング膜と同様の材料で形成された保護膜を有することを
特徴とする請求項１に記載の磁気光学素子。
【請求項４】前記コーティング膜の上に透明材料で形成
された表面保護膜を有していることを特徴とする請求項
１に記載の磁気光学素子。