JP3184273B2 - 光磁気記録方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は外部磁界を用いないでオ
ーバーライトを可能とする光磁気記録方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
書き換え可能な光記録媒体として、磁気光学効果を利用
した光磁気記録媒体が精力的に研究開発され、既に実用
化されるに至っている。この光磁気記録媒体は大容量高
密度記録、非接触記録再生、アクセスの容易さ等の利点
に加え、オーバーライト（重ね書き）が可能という点で
文書情報ファイル、ビデオ・静止画ファイル、コンピュ
ータ用メモリ等への利用が期待されている。光磁気記録
媒体を磁気ディスクと同等もしくはそれ以上の性能を持
った記録媒体とするためには、いくつかの技術的課題が
あり、その中の主要なものの１つに、オーバーライト技
術がある。現在提案されているオーバーライト技術は、
記録の方法により磁界変調方式と光変調方式（マルチビ
ーム方式、２層膜方式等）に大別される。

【０００３】磁界変調方式は記録情報に応じて印加磁界
の極性を反転させて記録を行う方式である。この方式で
は、磁界の反転を高速で行わなくてはならないため、浮
上タイプの磁気ヘッドを用いる必要があり、媒体交換が
困難である。

【０００４】一方、光変調方式は記録情報に応じて照射
レーザビームをオン・オフあるいは強度変調させて記録
を行う方式である。この方式のうちマルチビーム方式
は、２〜３個のレーザビームを用い、磁界の方向を１回
転毎に反転させてトラック毎に記録／消去を行う擬似オ
ーバーライト方式であるが、装置構成が複雑化し、コス
トアップを招くなどの欠点を有している。また、２層膜
方式は光磁気記録媒体の記録層を２層膜とし、オーバー
ライトを達成しようとするもので、例えば特開昭６２−
１７５９４８号公報等に開示されている。同公報に記載
されている方式は、例えばＴｂＦｅからなるメモリ層と
ＴｂＦｅＣｏからなる補助層との２層膜の記録層を備え
た光磁気記録媒体を用い、初期化を行った後、外部磁界
の印加とパワーの異なるレーザビームの照射によりオー
バーライトを実現しようとするものである。すなわち、
この方式では、記録に先立ち予め初期化用磁界により補
助層の磁化を一方向に揃え、高出力レーザビームを照射
して媒体温度ＴをＴ＞Ｔｃ₂（Ｔｃ₂は補助層のキュリー
温度）なる温度迄昇温させ、記録用磁界（初期化用磁界
と反対方向）を印加して補助層の磁化を反転させ、媒体
が冷却される際にその磁化をメモリ層に転写させること
により記録を行い、また、低出力レーザビームを照射し
て媒体温度をＴｃ₁＜Ｔ＜Ｔｃ₂（Ｔｃ₁はメモリ層のキ
ュリー温度）なる温度迄昇温させ、補助層の磁化方向を
メモリ層に転写させることにより消去を行う。そのた
め、この方式では、初期化用磁石が必要になる、Ｔ
ｃ₁、Ｔｃ₂付近の温度を記録、消去に用いるので記録感
度が悪くなるなどの問題があった。

【０００５】また、反磁界を利用してオーバーライトを
行なう方式も提案されている（Han-Ping D. Shieh and
Mark H. Kryder;Appl. Phys. Lett. 49(1986)473、Han-
PingD. Shieh and Mark H. Kryder;IEEE Trans. Magn.
Vol.MAG-23(1987)171、M. D. Schultz, H-P D. Shieh,
and M. H. Kryder;J. Appl. Phys. 63(1988)3844)。と
ころが、この方式では、以前に記録されていたビットと
同じ場所にレーザパルスを照射する必要があるためレー
ザパルス照射位置の制御が困難であり、またビットポジ
ション記録しかできない等の問題がある。

【０００６】そこで、本出願人はこれらの問題点を解決
すべく特願平２−６４９５９号明細書において新規な光
磁気記録方法を提案した。この方法は、光磁気記録媒体
の垂直磁化膜に光を照射することによって磁気記録パタ
ーンを形成する光磁気記録方法であって、光を照射して
記録を行う際に、記録を行おうとする磁化の方向を媒体
面に対して下向きから上向き、若しくは、上向きから下
向きに切替えるときに、照射光のスポット径、パルス
幅、照射パワー、単パルスか連続パルスか等の光の照射
方法を他の時とは変えることにより信号を記録するもの
である。この方式によれば、前述の反磁界を利用した方
式とは異なり、以前書き込まれていた信号とは無関係に
新しい信号を書き込むことができるので装置構成が複雑
化することもなく、有利である。

【０００７】しかしながら、外部磁界を用いる必要があ
り、装置を小型化・薄型化するという点で問題であっ
た。

【０００８】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あって、高速で信頼性が高く、複雑な構成の記録装置を
必要とせず、しかも外部磁界なしで安定したダイレクト
・オーバーライトが行える光磁気記録方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するため、本発明によれば、補償温度が室温以上にある
垂直磁気異方性を示す強磁性膜から成るメモリ層と、キ
ュリー温度付近以外で温度に対する磁化の変化が小さ
く、メモリ層のキュリー温度より５０〜２００℃高いキ
ュリー温度を持ち垂直磁気異方性を示す強磁性膜から成
る補助層と、メモリ層と補助層との間に介在する中間層
とから成る記録層を有する光磁気記録媒体を用い、外部
磁界を用いないで、該光磁気記録媒体に照射する光のパ
ルス幅を変化させて、該光磁気記録媒体温度をメモリ層
のキュリー温度付近迄昇温させ、記録、消去を行なうこ
とを特徴とするオーバーライト可能な光磁気記録方法が
提供される。

【００１０】以下本発明を図面に基づき詳述する。本発
明の方法は、本出願人らが先に提案した方法と同様に、
光磁気記録媒体に照射する光の照射条件のみを変化させ
ることによりオーバーライト可能な光磁気記録を行なう
ものであるが、外部磁界を用いないようにするために、
特定の３層構造記録層を有する光磁気記録媒体を使用す
る。

【００１１】本発明においては、光磁気記録媒体とし
て、記録層が、補償温度が室温以上にある垂直磁気異方
性を示す強磁性膜から成るメモリ層と、温度に対して磁
化の変化が小さく、メモリ層のキュリー温度より高いキ
ュリー温度を持つ垂直磁気異方性を示す強磁性膜からな
る補助層と、メモリ層と補助層との間の磁気的相互作用
を調整するために両層間に介在する中間層とを積層して
なるものを用いる。図１にこのような光磁気記録媒体の
一構成例を示す。

【００１２】この記録媒体は、ガラス、プラスチック、
セラミックスなどから成る透明基板１上にＳｉＯ₂、Ｓ
ｉＯ、Ｓｉ₃Ｎ₄などから成る保護層２（膜厚１００〜５
０００Å）を設け、その上に垂直磁気異方性を示す強磁
性膜からなるメモリ層３を設ける。メモリ層３は、Ｔｂ
−Ｆｅ，Ｇｄ−Ｆｅ，Ｇｄ−Ｔｂ−Ｆｅ，Ｔｂ−Ｄｙ−
Ｆｅ，Ｇｄ−Ｄｙ−Ｆｅ，Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏ，Ｇｄ−Ｆ
ｅ−Ｃｏ，Ｄｙ−Ｆｅ−Ｃｏ，Ｔｂ−Ｄｙ−Ｆｅ−Ｃ
ｏ，Ｇｄ−Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏ，Ｇｄ−Ｄｙ−Ｆｅ−Ｃｏ
などの希土類−遷移金属系アモルファス膜、Ｃｏ−Ｐ
ｔ，Ｃｏ−Ｃｒなどの多結晶膜などを用いて構成される
が、その補償温度Ｔcomp₁は室温以上であり、好ましく
は７０〜２００℃である。また、膜厚は１００Å〜５０
００Åとする。メモリ層３の上には中間層４を設ける
が、この中間層４はメモリ層３と補助層５との間の磁気
的相互作用をコントロールする役目をもち、ＳｉＯ₂，
ＳｉＯ，Ｓｉ₃Ｎ₄，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｆｅ−Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃ
ｒ，Ｔｂ，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｔｂ−Ｆｅ，Ｇｄ−Ｆｅ，Ｄｙ
−Ｆｅ，Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏ，Ｇｄ−Ｆｅ−Ｃｏ，Ｄｙ−
Ｆｅ−Ｃｏなどを用いて構成することができる。膜厚は
数Å〜５０００Åが適当である。中間層４の上には補助
層５を設ける。この補助層５は温度に対する磁化の変化
が小さく（キュリー温度Ｔｃ₂付近以外で)、キュリー温
度Ｔｃ₂がメモリ層３のキュリー温度Ｔｃ₁より高く（５
０〜２００℃程度高い）、メモリ層３の磁化により磁化
反転しないような保磁力の大きい(１．５〜５ｋＯｅで
あるのが望ましい）、垂直磁気異方性をもつ強磁性膜か
らなる。補助層５はＴｂ−Ｆｅ，Ｇｄ−Ｆｅ，Ｄｙ−Ｆ
ｅ，Ｇｄ−Ｔｂ−Ｆｅ，Ｔｂ−Ｄｙ−Ｆｅ，Ｇｄ−Ｄｙ
−Ｆｅ，Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏ，Ｇｄ−Ｆｅ−Ｃｏ，Ｄｙ−
Ｆｅ−Ｃｏ，Ｔｂ−Ｄｙ−Ｆｅ−Ｃｏ，Ｇｄ−Ｔｂ−Ｆ
ｅ−Ｃｏ，Ｇｄ−Ｄｙ−Ｆｅ−Ｃｏなどの希土類−遷移
金属系アモルファス膜、Ｃｏ−Ｐｔ，Ｃｏ−Ｃｒなどの
多結晶膜などを用いて構成され、膜厚は１００Å〜５０
００Åが適当である。補助層５の上にはＳｉ₃Ｎ₄、Ｓｉ
Ｏ、ＳｉＯ₂などからなる保護層６（膜厚１００Å〜５
０００Å）が形成される。各膜はスパッタ法、蒸着法、
イオンプレーティング法等により形成することができ
る。

【００１３】なお、本発明の光磁気記録媒体の層構成は
図１に示すものに限定されるものでなく種々の変形、変
更が可能であり、例えば保護層６の上に反射膜を設けて
も良いし、保護層２、６を適当に除いても良い。

【００１４】メモリ層３と補助層５の磁気特性の温度変
化の一例を図２に示す。この図の例ではメモリ層３は補
償温度Ｔcomp₁が室温Ｔroom以上にあるが、補助層５に
ついては補償温度Ｔcomp₂を持たないか、持っていても
室温Ｔroom以下にあるように設定する。補助層５の磁化
の温度変化は上述のようにキュリー温度Ｔｃ₂付近を除
いて小さく（２emu/cc・℃以下)なるようにする。ま
た、メモリ層３の磁化をＭ₁、保磁力をＨｃ₁、キュリー
温度をＴｃ₁とし、補助層５の磁化をＭ₂、保磁力をＨｃ
₂、キュリー温度をＴｃ₂とすると、各々の層の磁化によ
り相手側の層の磁化が反転しないように、次のような関
係が成立している。 Ｔｃ₁＜Ｔｃ₂ Ｈｃ₁＞４πＭ₂（室温） Ｈｃ₂＞４πＭ₁（室温）

【００１５】また、記録及び消去の過程で媒体温度をＴ
ｃ₁ 付近迄上げたときに補助層５の磁化が反転しないよ
うに次の条件も満たしている。 補助層５がＴｃ₁ 付近のとき Ｈｃ₂ ＞４πＭ₂

【００１６】なお、本媒体は作製後、メモリ層３と補助
層５の磁化を同じ方向にそれえる初期化が必要である。

【００１７】次に本発明の光磁気記録方法について説明
する。本発明の光磁気記録方法は、上記光磁気記録媒体
を用い、外部磁界を加えないで照射光のパルス幅を変化
させることによりオーバーライトを実現するものであ
る。照射条件としては、照射光のスポット径、照射パワ
ー、単パルスか連続パルスか等も変化させてもよい。

【００１８】ここで、照射条件を変化させる方法の具体
例を述べるが、もちろん本発明はここに例示のものに限
定されない。先ず、第１の例として、記録を行おうとす
る部分の磁区の方向を上向きから下向きに、あるいは、
下向きから上向きに切り替える時に、照射光のパルス幅
を他の時とは変える方法がある。以下この方法を用いた
場合の記録、消去動作について述べる。

【００１９】図３は本発明者らによる実験結果を示すも
ので、補償温度Ｔcompが室温以上にある希土類−遷移金
属系非晶質磁性膜にパルス幅を変えて（照射エネルギー
は一定になるようにレーザパワーも変化させている）レ
ーザ照射を行なったときの反転した磁区の半径（室温に
もどったときの）とキュリー温度Ｔｃ以上に昇温された
エリアの半径の変化を表わしている。このように、レー
ザ照射条件を変えることにより、書込まれた磁区の大き
さが異なることが分かる。また、書込みができない照射
条件も存在することが分かる。本発明はこのような現象
を利用するもので、バイアス磁界なしで図３におけるＡ
という照射条件（反転磁区が大きくなる条件）とＢとい
う条件（反転磁区が小さくなる条件）を組み合わせて記
録、消去を行う。その原理を図４に示す。図４では磁壁
を作る場合を“１”、前の磁区を伸ばして新たなる磁壁
を作らない場合を“０”と表わしている。まず、最初に
（ａ）に示すようにＡ照射条件でレーザ光を照射し、大
きい反転磁区を作り、“１”の記録を行なう。そのあと
“０”の記録を行なうときには、（ｂ），（ｃ）に示す
ように前の磁区の一部が照射スポットとオーバーラップ
するようにしてＢ照射条件でレーザ光を照射する。その
とき、前の磁区の小さい反転磁区が中央部にできるとと
もにその小さい反転磁区の部分迄、前の磁区が伸びて
“０”記録が行なえる。これをくり返してＢ照射条件で
連続的にレーザ光を照射すると前の磁区がどんどん伸び
る。そして、磁区を切断したい、つまり新しく磁壁を作
って“１”記録をしたいというときは、（ｄ）のように
前の磁区の一部がオーバーラップするようにしてＡ照射
条件で照射する。すると、前の磁区の大きい反転磁区が
できるため、前の磁区は伸びることができず、そこで止
まり、“１”記録が行なえる。なお、図４においてはバ
イアス磁界Ｈexが印加されているように記載されている
が、これは補助層５の磁化によるもので、本発明の方法
においては外部磁界は不要である。

【００２０】上記では記録を行おうとする部分の磁区の
方向を切り替える時に、照射光のパルス幅を他の時とは
変える場合について述べたが、この場合も含めて磁区の
方向を切り替える時に照射条件を変える方法のいくつか
の例を図５に示す。図中（ａ）記録情報信号、（ｂ）〜
（ｋ）がそれぞれ照射方法の例、（ｌ）は記録媒体上に
記録された磁化反転パターンをそれぞれ示している。

【００２１】図６は照射条件を変化させる別の方法（３
値オーバライト）の説明図である。この方法では上記第
１の例のＡとＢの照射条件の他に、反転磁区を完全に消
去する照射条件のＡ′条件を用いて、Ａ，Ｂの照射条件
で記録を行ない、Ａ′、Ｂの照射条件で消去を行なう。

【００２２】図７は照射条件を変化させる更に別の方法
（２値オーバーライト）の説明図である。この方法では
図６の方法における条件ＡとＡ′つまり反転磁区を作る
照射条件Ａと反転磁区を消去する照射条件Ａ′を用い、
Ａ照射条件で記録を行ない、Ａ′照射条件で消去を行な
う。

【００２３】本発明の方法では、他にもパルス幅と照射
パワーを変化させたり、単パルスと連続パルスとを組合
せたり、ＤＣとパルスとを組合せたりすることによって
もオーバーライトを実現できる。

【００２４】これらの記録及び消去方法において、上記
光磁気記録媒体を用いると、図４において補助層５の磁
化がバイアス磁界Ｈexの機能を持つためバイアス磁界Ｈ
exが必要なくなり、外部磁界なしで光変調のみでオーバ
ーライトできるようになる。そのため、ドライブのコス
トダウン、小型化・薄型化及び低消費電力化に大きく貢
献できる。

【００２５】

【実施例】次に本発明を実施例により更に詳細に説明す
るが、本発明はここに例示の実施例に限定されるもので
はない。 実施例 グルーブ付きポリカーボネート基板（１３０ｍｍφ）の
上にｒｆマグネトロンスパッタ法にて下記の膜を真空中
で連続的に積層し、記録媒体を得た。 保護層：Ｓｉ₃Ｎ₄（１０００Å） メモリ層：Ｔｂ₀.₂₃(Ｆｅ₀.₉₅Ｃｏ₀.₀₅)₀.₇₇（１０００
Å） 中間層：Ｓｉ₃Ｎ₄（２０００Å） 補助層：Ｔｂ₀.₂₀（Ｆｅ₀.₈₀Ｃｏ₀.₂₀)₀.₈₀（１０００
Å） 保護層：Ｓｉ₃Ｎ₄（１０００Å） メモリ層の補償温度Ｔcomp₁、キュリー温度Ｔｃ₁、及び
補助層のキュリー温度Ｔｃ₂は次の通りであった。 Ｔcomp₁＝１００℃ Ｔｃ₁＝１６０℃ Ｔｃ₂＝２６０℃ また、補助層の磁化の温度変化は１ｅｍｕ／ｃｃ・℃で
あった。

【００２７】以上のようにして得た記録媒体を線速１０
ｍ／秒で駆動させ、外部磁界は印加しないで、記録時、
消去時及び再生時で以下のように照射レーザパワー、パ
ルス幅を変化させて１ＭＨｚの信号を記録再生し、記録
／再生特性の評価を行った。 記録時のレーザパワー： ８ｍＷ パルス幅：１００ｎｓ 消去時のレーザパワー：１３ｍＷ パルス幅： ５０ｎｓ 再生時のレーザパワー： １ｍＷ その結果、Ｃ／Ｎ比は４８ｄＢであった。さらに、同記
録媒体上に同一条件で２ＭＨｚの記録周波数でオーバー
ライトを実施したところ、Ｃ／Ｎ比４７ｄＢで、補助層
を設けないときと差はなかった。

【００２８】

【発明の効果】本発明では、メモリ層に隣接して中間層
を介して磁化の温度変化が小さくメモリ層のキュリー温
度より高いキュリー温度を持つ強磁性膜から成る補助層
を設けた記録層を有する媒体を用いることにより、外部
磁界を印加せずに照射光の照射条件の変化のみでオーバ
ーライトすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光磁気記録媒体の層構成を示す断
面図である。

【図２】本発明の光磁気記録媒体のメモリ層及び補助層
の磁気特性の温度変化を示す図である。

【図３】特定の磁気特性を持つ磁性膜にパルス幅を変え
てレーザ照射を行ったときの反転した磁区の半径とキュ
リー温度以上に昇温されたエリアの半径の変化を表す図
である。

【図４】本発明による一例の記録方法における記録、消
去の原理を説明する図である。

【図５】磁区の方向を切り替える時に照射条件を他の時
とは変える方法の例を示す図である。

【図６】照射光の照射条件を変える別の例の説明図であ
る。

【図７】照射光の照射条件を変える更に別の例の説明図
である。

【符号の説明】

１ 基板 ２、５ 保護層 ３ メモリ層 ４ 中間層 ５ 補助層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒沢 美子 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 平１−133242（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 11/105

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 補償温度が室温以上にある垂直磁気異方
   性を示す強磁性膜から成るメモリ層と、キュリー温度付
   近以外で温度に対する磁化の変化が小さく、メモリ層の
   キュリー温度より５０〜２００℃高いキュリー温度を持
   ち垂直磁気異方性を示す強磁性膜から成る補助層と、メ
   モリ層と補助層との間に介在する中間層とから成る記録
   層を有する光磁気記録媒体を用い、外部磁界を用いない
   で、該光磁気記録媒体に照射する光のパルス幅を変化さ
   せて、該光磁気記録媒体温度をメモリ層のキュリー温度
   付近迄昇温させ、記録、消去を行なうことを特徴とする
   オーバーライト可能な光磁気記録方法。