JP3072812B2 - 光磁気記録媒体及び該媒体の情報再生方法 - Google Patents

光磁気記録媒体及び該媒体の情報再生方法

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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、磁気光学効果を利用し
てレーザー光により情報の記録再生を行う光磁気記録媒
体に関し、媒体の高密度化を可能とする光磁気記録媒体
及び該媒体の情報再生方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】書き換え可能な高密度記録方式として、
半導体レーザーの熱エネルギーを用いて、磁性薄膜に磁
区を書き込んで情報を記録し、磁気光学効果を用いて、
この情報を読み出す光磁気記録媒体が注目されている。
【0003】近年、この光磁気記録媒体の記録密度を高
めて更に大容量の記録媒体とする要求が、高まってい
る。
【0004】ところで、光磁気記録媒体等の光ディスク
の線記録密度は、主として再生層のS/Nによって決め
られており、これは信号のビット列の周期と再生光学系
のレーザー波長、対物レンズの開口数に大きく依存す
る。
【0005】すなわち再生光学系のレーザー波長λと対
物レンズの開口数NAが決まると、検出限界となるビッ
トの周期fがλ/2NAに決まる。
【0006】一方、トラック密度は、主としてクロスト
ークによって制限されている。このクロストークは、主
として媒体面上でのレーザービームの分布(プロファイ
ル)で決まり、前記ビット周期と同様にλ/2NAの関
数で表される。
【0007】従って、従来の光ディスクで高密度化を実
現するためには、再生光学系のレーザー波長を短くし、
対物レンズの開口数NAを大きくする必要がある。
【0008】しかしながら、レーザー波長や対物レンズ
の開口数の改善にも限度がある。このため、記録媒体の
構成や読み取り方法を工夫し、記録密度を改善する技術
が開発されている。
【0009】たとえば、特開平3−93058において
は、再生層と記録層からなる媒体を用いて、情報の再生
前に再生層の磁化の向きを一方向に揃えた後に、記録層
に保持された情報を再生層に転写して再生時の符号間干
渉を減少させ、光の回折限界以下の周期の情報を再生可
能とし、記録度化の向上を試みている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら特開平3
−93058記載の情報再生方法では、記録層のビット
の大きさを変えずに再生層に転写して再生するため、レ
ーザースポットの大きさと比較してかなり小さい大きさ
で記録されたビットは、再生出力が大幅に劣化し、十分
な再生出力が得られない欠点を有している。
【0011】また、再生層の磁化をレーザー光が照射す
る前に一方向に揃えなけらばならない。そのため従来の
装置に再生層の初期化用磁石を追加することが必要とな
る。このため前記再生方法は、光磁気記録装置が複雑化
し、コストが高くなる、小型化が難しい等の問題点を有
している。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題に鑑み
なされたもので、情報再生時に十分な再生出力が得ら
れ、又、装置の小型化が可能な光の回折限界以下の周期
の情報を再生可能な光磁気記録媒体及び該媒体の情報再
生方法の提供を目的とする。
【0013】そして、上記目的は、室温において面内磁
化膜で昇温すると垂直磁化膜となる磁性層であって、そ
の転移温度が光入射側から膜厚方向に連続的もしくは段
階的に高温となる第一磁性層と、垂直磁化膜からなる第
二磁性層とを有する光磁気記録媒体によって達成され
る。
【0014】又、室温において面内磁化膜で昇温すると
垂直磁化膜となる磁性層であって、その転移温度が光入
射側から膜厚方向に連続的もしくは段階的に高温となる
第一磁性層と、垂直磁化膜からなる第二磁性層とを有す
る光磁気記録媒体の前記第二記録層に記録された情報を
前記第一磁性層に転写しながら、磁気光学効果により読
み取る光磁気記録媒体の情報再生方法によって達成され
る。
【0015】
【実施例】以下に本発明の光磁気記録媒体及び該媒体を
用いた情報再生方法について図面を用いて詳細に説明す
る。
【0016】本発明の光磁気記録媒体は、室温で面内磁
化膜で昇温すると垂直磁化膜となる磁性層であって、そ
の転移温度(面内磁化膜が垂直磁化膜となる温度)が光
入射側から膜厚方向に連続的もしくは段階的に高温とな
る積層膜からなる第一磁性層と、室温時、昇温時におい
て垂直磁化膜からなる第二磁性層とを少なくとも有す
る。
【0017】<媒体の構成及び組成>第一磁性層として
は、例えば希土類−鉄族非晶質合金、例えば、GdCo,GdF
eCo,GdTbFeCo,GdDyFeCo,NdGdFeCoなどが望ましい。好ま
しくは、磁気異方性が小さいもの、室温とキュリー温度
の間に補償温度があるものが望ましい。
【0018】第二磁性層としては、垂直磁気異方性が大
きく安定に磁化状態が保持できるもの、例えば希土類−
鉄族非晶質合金、例えば、TbFeCo,DyFeCo,TbDyFeCoな
ど、もしくはガーネット、あるいは、白金族ー鉄族周期
構造膜、例えば、Pt/Co,Pd/Co白金族−鉄族合金、例え
ばPtCo,PdCoなどが望ましい。
【0019】又、これらの磁性層には、Cr,Al,Ti,Pt,Nb
などの耐食性改善のための元素添加を行なっても良い。
【0020】更に、上記磁性層に、干渉効果を高めるた
めにSiN,AlNx,AlOx,TaOx,SiOx 等からなる誘電体層を隣
接して設けてもよい。
【0021】又、熱伝導性改良のためにAl,AlTa,AlTi,A
lCr,Cuなどを設けても良い。
【0022】又、交換結合力または静磁結合力を調節す
るための中間層、記録補助、再生補助のための補助層を
設けても良い。更に保護膜として前記誘電体層や高分子
樹脂からなる保護コートを付与しても良い。
【0023】次に、本発明の光磁気記録媒体への情報の
記録方法及び再生方法について説明する。
【0024】(尚、以下の説明では第一磁性層が異なる
転移温度を持つ3つの層から形成されており(光入射側
から再生層、中間層1、中間層2と呼ぶこととする)、
又、第二磁性層(記録層と呼ぶこととする)が第一磁性
層に直接積層されている場合について述べる。)
【0025】図7に示すように、まず本発明の光磁気記
録媒体の記録層に情報を記録する。記録は記録層がキュ
リー温度以上になるようなパワーのレーザー光を照射し
ながら外部磁界を変調して行うか、もしくは、一度消去
した後に、記録方向に磁界を印加しながらレーザーパワ
ーを変調して行う。もしくは、外部磁界を印加しながら
レーザーパワーを変調して行なう。この時、光スポット
内の所定領域のみが記録層のキュリー温度近傍になる様
に記録媒体の線速度を考慮してレーザー光の強度を決定
すれば、光スポットの径以下の記録磁区が形成でき、そ
の結果、光の回折限界以下の周期の情報を記録できる。
【0026】次に、情報再生時には、媒体に再生レーザ
ー光を照射するが、このとき照射部分の温度が上昇す
る。媒体は一定の速さで移動するため、媒体上の温度分
布は図2に示す様に媒体の移動方向に延びた形状とな
り、光スポット内の一部が高温となった温度分布とな
る。
【0027】ところで単層の磁性薄膜について、飽和磁
化をMS 、垂直磁気異方性定数をKuとした時、 K⊥=Ku−2πMS 2 で定義される実効的垂直磁気異方性定数K⊥により、磁
化の主な向きが決定されることが知られている。K⊥が
正の場合には垂直磁化膜、負の場合には面内磁化膜とな
る。
【0028】ここで2πMs 2は反磁界エネルギーであ
る。図4で示されるような温度と飽和磁化MS 、垂直磁
気異方性定数Kuとの関係にしておけば、室温(RT)
では、 Ku<2πMS 2,K⊥<0 のため面内磁化膜となり、又、再生時には温度上昇する
ため、第一磁性層の各磁性層のMsが小さくなり、その
結果2πMs2 は急激に小さくなって垂直磁気異方性定
数Kuとの大小関係が逆転し、 Ku>2πMS 2,K⊥>0 となって垂直磁化膜とすることが可能となる。
【0029】即ち、図2で示される様に光スポット内の
温度分布に従って再生層、中間層1、中間層2の磁化が
夫々垂直磁化膜となる様に、再生時のレーザー光の強度
及び線速度を考慮して再生層、中間層1、中間層2の飽
和磁化MS 、垂直磁気異方性定数Kuを設定しておけ
ば、夫々の層が光スポット内の所望の温度領域で垂直磁
化膜となり、他の部分は面内磁化膜という状態が実現で
きる。又、垂直磁化膜となると再生層、中間層1、中間
層2は夫々隣接する各層と交換結合によって磁気的に結
合されるので、再生層、中間層1、中間層2の磁化方向
は隣接する各層の情報に基づく磁化方向に対して安定な
方向に揃えられる。即ち、記録層に記録された情報が再
生層に転写されることとなる。そして、転写されている
情報は、再生層の磁気光学効果(詳しくは再生層から反
射されたレーザー光の磁気光学効果)によって光学信号
に変換されて検出される。この場合、光スポット内の再
生層が面内磁化膜の部分は磁気光学効果が生じない。
【0030】尚、第一磁性層に垂直磁化膜を直接もしく
は中間層等を介して積層する場合、垂直磁化膜からの交
換結合力、静磁結合力などが働き、見かけ上Kuが増加
するため、垂直磁化となる温度領域は、積層しない場合
と比較して低温側にシフトする。しかし、単層膜での垂
直磁化温度領域をやや高めに設定しておけば、垂直磁化
膜と積層した場合にも、室温において面内磁化膜で、昇
温すると垂直磁化膜となる状況が成立可能である。
【0031】尚、第一磁性層における、再生層及び中間
層1、2は、面内磁化膜から垂直磁化膜へと転移する温
度(磁化方向転移温度)が、夫々異なり、再生層、中間
層1、中間層2の順に磁化方向転移温度が、高くなる様
(中間層2が最も高い。)に設定してある。
【0032】この様に設定すると、再生時(図2)にお
いて、再生層、中間層1、中間層2は光スポット内の一
部が垂直磁化膜となるが、その垂直磁化膜部分は、中間
層2、中間層1、再生層の順に大きくなる状況が成立す
る。
【0033】即ち、再生時に記録層と隣接する中間層2
の磁化の一部(光スポット内の高温領域)が垂直磁化膜
となって、記録層と交換結合し、その部分の磁化が記録
層に記録された情報に基づく磁化の方向に対して安定な
方向に揃えられる。そして、その時同時に中間層1の磁
化の一部(光スポット内の前記高温領域と前記高温領域
より温度の低い領域。)も垂直磁化膜部分となってお
り、中間層1と交換結合し、その部分の磁化が中間層2
の垂直磁化膜部分の磁化の方向に対して安定な方向に揃
えられる。更に、同時に再生層の一部(光スポット内の
前記高温領域と前記温度の低い領域と前記温度の低い領
域より更に温度の低い領域。)も垂直磁化膜となってお
り、中間層2と交換結合し、その部分の磁化が中間層1
の垂直磁化膜部分の磁化の方向に対して安定な方向に揃
えられる。結果として、記録層のビットが拡大して再生
層に転写される。
【0034】この様にして、再生時のC/Nに最も寄与
する再生層には記録層の微小ビットが拡大した大きなビ
ットとなって現れる。このため、従来の磁気超解像と比
較して格段にC/N比が向上する。
【0035】又、本発明の情報再生方法では、トラック
方向及び半径方向の隣接ビットの影響を受けずに再生で
きるため、線記録密度及びトラック密度の両方を向上す
ることができ、飛躍的な記録密度の向上が実現できる。
【0036】上述では、第一磁性層が転移温度が異なる
3層(再生層と中間層2層)から構成されている場合を
述べたが、第一磁性層が、ある転移温度を持つ再生層と
転移温度が連続的に変調されている中間層の積層から構
成されているか(図3)、もしくは、組成を連続的に変
化させた組成変調膜の一層(図1)などとしても良い。
【0037】又、上述では各磁性層が交換相互作用によ
り磁気的に結合する場合を述べたが、静磁結合によって
磁気的に結合されるとしてもよい。
【0038】
【0039】以下に実験例をもって本発明を詳細に説明
するが、本発明はその要旨を越えない限り以下の実験例
に限定されるものではない。
【0040】(実施例1)直流マグネトロンスパッタリ
ング装置に、Si、Tb,Gd,Fe,Coの各ターゲ
ットを取り付け、ポリカーボネイト基板を基板ホルダー
に固定した後、1×10-5Pa以下の高真空になるまで
チャンバー内をクライオポンプで真空排気した。
【0041】真空排気をしながらArガスを0.3Pa
となるまでチャンバー内に導入した後、干渉層であるS
iN層を700Å成膜し、ついで再生層であるGdFe
Co層を400Å成膜し、次いで中間層1であるGdF
eCo層を50Å成膜し、中間層2であるGdFeCo
層を50Å成膜し、記録層であるTbFeCo層を30
0Å成膜し、次いで保護層としてSiN層を700Å成
膜した積層膜構成の光磁気記録媒体(図6a参照)を作
成した。
【0042】SiN層成膜時にはArガスに加えてN2
ガスを導入し、直流反応性スパッタにより成膜した。G
dFeCo層、TbFeCo層は、Gd,Fe,Co,
Tbの各ターゲットに直流パワーを印加して成膜した。
【0043】GdFeCo再生層の組成は、補償温度が
150℃でキュリー温度は350℃以上となるように設
定した。
【0044】GdFeCo中間層1の組成は、補償温度
が220℃でキュリー温度は350℃以上となるように
設定した。
【0045】GdFeCo中間層2の組成は、補償温度
が280℃でキュリー温度は350℃以上となるように
設定した。
【0046】TbFeCo第2記録層の組成は、室温で
TMリッチで補償温度が室温以下でキュリー温度は20
0℃となる様に設定した。
【0047】次に、この光磁気記録媒体を用いて、記録
再生特性を測定した。
【0048】測定装置の対物レンズのN.A.は0.5
5,レーザー波長は780nmとした。記録パワーは8
〜10mW、線速度9m/s(回転速度2400rp
m,半径36mm)として、記録層に5.8〜18MH
zのキャリア信号を磁界変調方式で書き込み、C/N比
の記録周波数依存性を調べた。印加磁界は、±150O
eとした。
【0049】再生パワーは、C/N比がmaxとなる値
に設定した。
【0050】結果を図5に示した。
【0051】(実験例2)実験例1と同様の成膜機、成
膜方法で、同様にポリカーボネイト上に薄膜を成膜して
光磁気記録媒体を作成し、同様の条件で評価した。
【0052】干渉層としてSiN層を820Å成膜し、
ついで再生層としてGdFeCo層400Å成膜し、次
いで組成変調中間層としてGdFeCo層を100Å成
膜し、次いで記録層としてTbFeCo層を400Å、
保護層としてSiN層を700Å成膜した積層膜構成の
光磁気記録媒体(図6b参照)を作成した。
【0053】GdFeCo再生層の組成は、補償温度が
280℃でキュリー温度は350℃以上となる様に設定
した。
【0054】GdFeCo組成変調中間層の組成は、再
生層の隣接した側が補償温度が170℃でキュリー温度
が350℃以上、記録層に隣接した側が290℃でキュ
リー温度が350℃以上とし、補償温度が膜厚方向に連
続的に変化する様に設定した。
【0055】TbFeCo記録層の組成は、室温でTM
リッチで補償温度が室温以下でキュリー温度が200℃
となる様に設定した。
【0056】結果を図5に示した。
【0057】(比較実験例)実験例1と同様の成膜機、
成膜方法で、同様にポリカーボネイト上に薄膜を成膜し
て光磁気記録媒体を作成し、同様の条件で評価した。
【0058】干渉層としてSiN層を850Å成膜し、
ついで再生層としてGdFeCo層400Å成膜し、次
いで記録層としてTbFeCo層を400Å成膜し、次
いで保護層としてSiN層を700Å成膜した積層膜構
成の光磁気記録媒体を作成した。GdFeCo再生層の
組成は、補償温度が280℃でキュリー温度は350℃
以上となる様に設定した。TbFeCo記録層の組成
は、室温でTMリッチで補償温度が室温以下でキュリー
温度が200℃となる様に設定した。
【0059】結果を図5に示した。
【0060】
【発明の効果】本発明の光磁気記録媒体及び該媒体の情
報再生方法を用いれば、初期化磁石が不要な簡素な装置
(従来の装置)を用いて、ビームスポット径より小さい
磁区を拡大して再生することが可能となり、線記録密度
及びトラック密度をさらに向上した高密度記録の達成が
可能となり、C/Nが向上した。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)(b)本発明の光磁気記録媒体の再生原
理の概略を示す図。
【図2】図1(a)で示される光磁気記録媒体の情報再
生方法の詳細を示す図。
【図3】図1(b)で示される光磁気記録媒体の情報再
生方法の詳細を示す図。
【図4】(a)(b)(c)は第一磁性層が再生層、中
間層二層から構成されている場合の各層の飽和磁化、垂
直磁化異方性と温度との関係を示す図。
【図5】本発明の光磁気記録媒体のC/Nを示す図。
【図6】(a)(b)は本発明の膜構成を示す模式図。
【図7】本発明の光磁気記録媒体に情報の記録を行った
状態を示す図。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 室温において面内磁化膜で昇温すると垂
    直磁化膜となる磁性層であって、その転移温度が光入射
    側から膜厚方向に連続的もしくは段階的に高温となる第
    一磁性層と、垂直磁化膜からなる第二磁性層とを有する
    ことを特徴とする光磁気記録媒体。
  2. 【請求項2】 室温において面内磁化膜で昇温すると垂
    直磁化膜となる磁性層であって、その転移温度が光入射
    側から膜厚方向に連続的もしくは段階的に高温となる第
    一磁性層と、垂直磁化膜からなる第二磁性層とを有する
    光磁気記録媒体の前記第二記録層に記録された情報を前
    記第一磁性層に転写しながら、磁気光学効果により読み
    取ることを特徴とする光磁気記録媒体の情報再生方法。
JP05081962A 1993-04-08 1993-04-08 光磁気記録媒体及び該媒体の情報再生方法 Expired - Fee Related JP3072812B2 (ja)

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