JP3272539B2 - 光磁気記録媒体 - Google Patents
光磁気記録媒体Info
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Description
ク、光磁気テープ、光磁気カード等の光磁気記録媒体に
関するものである。
層として基板上に設けられた光磁気ディスクでは、以下
の方法で情報の記録・再生が行われる。記録の際には、
まず、強力な外部磁場によって記録層の磁化の方向を一
方向(上向き、または下向き)に揃えて初期化した後、
記録したいエリアにレーザ光を照射し、照射部分の温度
を記録層のキュリー点近傍以上、もしくは補償点近傍以
上の温度まで昇温させる。これにより、その部分の保磁
力をゼロ、または、ほとんどゼロとした上で、初期化時
とは逆向きの外部磁場(バイアス磁場)を印加して磁化
の向きを反転させる。レーザ光の照射を止めると記録層
の温度は常温に戻るので、反転した磁化が固定される。
このようにして、情報が熱磁気的に記録される。
ィスクに照射し、その反射光や透過光の偏光面が記録層
の磁化の向きに応じて回転する現象(磁気カー効果、磁
気ファラデー効果)を利用して、光学的な情報の読み出
しが行われる。
の記録が行われる光磁気ディスクは、書き換え可能な大
容量記憶素子としても注目されているが、この場合に、
比較的強度の小さな初期化磁界により初期化を行った
後、記録磁界を印加しながら光強度を変調して情報の書
き換えを行い得る光磁気ディスク、いわゆる光変調オー
バーライト可能な光磁気ディスクとして、記録層を交換
結合二層膜で構成したものが従来提案されている。
は、初期化磁界をより小さくし、かつ、記録ビットの安
定性を向上するために、図8に示すように、第1〜第3
磁性層11・12・13の三層の磁性層を設けて構成し
た光磁気ディスクが開示されている。記録層としての第
1磁性層11、および、記録補助層としての第3磁性層
13は、それぞれ室温から各キュリー点まで垂直磁化を
示す一方、両層11・13間に設けられた中間層として
の第2磁性層12は、室温で面内磁化を示すと共に温度
の上昇に伴って垂直磁化を示す特性を備えている。ま
た、図9に示すように、第3磁性層13は、その室温で
の保磁力HL が第1磁性層11の保磁力HHよりも小さ
く、キュリー点TH は、第1磁性層11のキュリー点T
L よりも高いものが選定されている。なお、図示しては
いないが、第2磁性層12は、そのキュリー点TM が、
第1・第3磁性層11・13の各キュリー点TL ・TH
の間のものが選定されている。
ーライトの手順につき簡単に説明すると、図8に示すよ
うに、まず、室温状態で、第1・第3磁性層11・13
の各室温での保磁力HH ・HL の間の大きさの初期化磁
界Hinitが印加される。これにより、第1磁性層11は
それまでの磁化方向のまま保持され、第3磁性層13の
磁化のみが初期化磁界Hinitに沿って一方向に揃えられ
る。なお、同図において、各磁性層11〜13中の矢印
は、各磁性層11〜13における遷移金属副格子磁化の
方向を示している。
化を示すため、第1磁性層11と第3磁性層13との磁
気的結合力(交換力)による結合を妨げ、これにより、
初期化磁界Hinitの大きさをより小さくして、上記のよ
うに第3磁性層13の磁化方向のみを一方向に揃えるこ
とが可能となっている。
かつ、方向が反対の記録磁界Hw を印加しながら、記録
しようとする情報に応じて高レベルIと低レベルIIに強
度変調されたレーザ光が照射される。
射部分は、第1・第2磁性層11・12のキュリー点T
L ・TM を超え、第3磁性層13のキュリー点TH 付近
となる温度まで上昇する。これにより、第3磁性層13
の磁化は、記録磁界Hw に沿って反転し、そして、室温
へと降温する過程で、垂直磁化を示す第2磁性層12
に、第3磁性層13の磁化方向が界面に作用する交換力
により転写され、さらに第1磁性層11に転写される。
と、照射部分は第1磁性層11のキュリー点TL 付近の
温度までしか昇温せず、このとき、第3磁性層13は、
その保磁力が記録磁界Hw より大きいために、その磁化
方向の反転は生じず、初期化時の磁化方向で保持され
る。そして、室温へと降温する過程で、上記と同様に、
界面に作用する交換力により、第3磁性層13の磁化の
方向が、第2磁性層12を介して第1磁性層11に転写
される。
ザ光に応じた新たな記録情報が、第1磁性層11に書き
込まれる。なお、記録情報の再生は、上記した低レベル
IIよりもさらに小さいレベルに強度設定されたレーザ光
を照射することによって行われる。
光磁気ディスクは、温度の上昇に伴って面内磁化から垂
直磁化を示す第2磁性層12のキュリー点TM と、第1
・第3磁性層11・13の各キュリー点TL ・TH と
が、TL <TM <TH となる関係を有するように構成さ
れているために、TM をTH に近づけて構成した場合、
円滑な光変調オーバーライトができなくなるという問題
を有している。
照射した場合のカー回転角等がより大きくなるようにし
て再生信号特性を向上するためには、第1磁性層11と
してそのキュリー点TL の高いものを選定することが有
効である。このとき、上記の関係を満足するような第2
磁性層12を選定すると、そのキュリー点TM が第3磁
性層13のキュリー点TH に近づいたものとなる。実
際、上記公報記載の光磁気ディスクでは、例えば第3磁
性層13のキュリー点TH =180℃に対し、第2磁性
層12のキュリー点TM =170℃とした構成が例示さ
れている(特公平5−22303号公報第9欄第42行
〜第10欄第12行参照)。
いる構成では、TH 付近となる温度まで上昇させようと
して前記高レベルIのレーザ光を照射したときに、例え
ば雰囲気温度の変化等に応じた昇温温度のばらつきによ
り、第2磁性層12のキュリー点TM 以下の温度状態
で、第3磁性層13の磁化を記録磁界Hw に沿って反転
させることが必要な状態となる。このとき、第2磁性層
12は垂直磁化を示すので、この第2磁性層12からの
交換力が第3磁性層13に作用し、このため、第3磁性
層13における保磁力のみを見込んで設定した記録磁界
Hw では、第3磁性層13の磁化方向の反転が確実には
生じないおそれがある。この結果、上記したように、光
変調オーバーライトが円滑には行われないものとなって
しまう。
されたものであり、その目的は、光変調オーバーライト
をより円滑に行うことが可能であり、また、再生信号特
性を向上することができると共に、さらに、作製の容易
な光磁気記録媒体を提供することにある。
めに、本発明の請求項1記載の光磁気記録媒体は、室温
からキュリー点まで垂直磁化を示す記録層と、室温から
キュリー点まで垂直磁化を示すと共に室温での保磁力が
記録層よりも小さく、かつ、キュリー点が記録層よりも
高い記録補助層との間に、記録層の保磁力が記録補助層
の保磁力よりも小さくなる温度領域で垂直磁化を示すと
共に、この温度領域よりも室温側、およびこの温度領域
よりも高温側で面内磁化を示す中間層が設けられている
ことを特徴としている。
1記載の光磁気記録媒体において、上記中間層が、GdFe
Co系の希土類金属−遷移金属合金薄膜から成っているこ
とを特徴としている。
来同様の手順にて、光変調オーバーライトを行うことが
できる。すなわち、まず室温状態で、記録層と記録補助
層との各保磁力の間の大きさの初期化磁界を印加し、記
録補助層の磁化方向のみを初期化磁界の方向に揃える。
このとき、室温で面内磁化を示す中間層が間に設けられ
ているので、記録層と記録補助層との交換力による結合
が妨げられ、より小さな初期化磁界で上記の初期化を行
わせることができる。
調されたレーザ光を照射する。高レベルのレーザ光が照
射され、照射部が記録層のキュリー点を超えて記録補助
層近傍の温度まで昇温すると、この記録補助層の磁化方
向は記録磁界の方向に沿って反転する。その後、室温ま
で温度が低下するが、この降温の過程における記録層の
キュリー点近傍の温度域では、記録層の保磁力が記録補
助層の保磁力よりも小さく、このような温度領域で中間
層が垂直磁化を示すようになっている。このため、この
中間層を介して、記録補助層の磁化方向が、界面に作用
する交換力により記録層に転写される。
射部が記録層のキュリー点近傍の温度に昇温する場合に
は、記録補助層の磁化方向は初期化時の方向で維持され
ると共に、記録層の保磁力が低下するので、このとき
も、上記同様に、記録補助層の磁化方向が中間層を介し
て記録層に転写されることになる。このように、強度変
調されたレーザ光に応じて記録層に新たな情報の書き込
みが行われる。
度領域、すなわち、記録層のキュリー点近傍の温度領域
を超えると面内磁化を示すようになっているので、高レ
ベルのレーザ光照射時における中間層と記録補助層との
交換力による結合も従来同様に生じず、これによって、
このときの記録補助層の保磁力に応じた記録磁界を印加
しておくことで、上記した磁化方向の反転を安定して行
わせることができる。しかも、この場合には、中間層の
キュリー点に対し、これを従来のように記録層と記録補
助層との間に設定する必要はなく、例えば中間層を、そ
のキュリー点が記録補助層よりも高くした構成とするこ
とも可能である。
昇温温度にばらつきが生じる場合でも、中間層と記録補
助層との交換力による結合が確実に抑制されるので、光
変調オーバーライトを安定して行わせることが可能にな
る。
補助層との間に設定する必要がないため、記録層を、そ
のキュリー点が従来よりも高いもので構成することが可
能ともなり、これにより、再生時におけるレーザ光照射
時のカー回転角等がより大きくなるようにすることがで
きるので、再生信号特性が向上する。
面内磁化を示し、温度の上昇と共に一旦垂直磁化を示し
た後、再度面内磁化となる特性を示す中間層が、GdFeCo
系の希土類金属−遷移金属合金から成っている。この材
料は、図7(a)に示すように、補償温度Tcompを示す
曲線が、組成の変化に対して緩やかに変化する。したが
って、補償温度Tcompの曲線を挟んで両側の垂直磁化に
なる範囲も、組成の変化に対して緩やかに変化する材料
であり、ある組成Xを定めて中間層を実際に作製する場
合、その組成変動に対する許容範囲がより広くなる。こ
の結果、上記の磁気特性を備えた中間層の作製が容易に
なる。
し図5に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実
施例における光磁気記録媒体としての光磁気ディスク
は、図2に示すように、透光性の基板1上に、誘電体層
2と、記録層としての第1磁性層3と、中間層としての
第2磁性層4と、記録補助層としての第3磁性層5と、
保護層6と、オーバーコート層7とを順次積層して構成
されている。
mm、厚さ1.2mmの円盤状のガラス板からなってお
り、この基板1の片側の面(図において下側の面)に
は、図示してはいないが、光ビーム案内用の凹凸状のガ
イドトラックが反応性イオンエッチング法により形成さ
れている。トラックピッチは1.6μm、グルーブ(凹
部)の幅は0.8μm、ランド(凸部)の幅は0.8μmで
ある。この基板1のガイドトラック形成面上に、膜厚8
0nmのAlNからなる透光性を有する誘電体層2が、反
応性スパッタリングにより形成されている。
属−遷移金属合金であるDyFeCoからなっており、Dy、F
e、Coターゲットの同時スパッタリングによって膜厚5
0nmで形成されている。その組成はDy0.21(Fe0.81Co
0.19)0.79で、遷移金属リッチである。また、図3に示
すように、後述する第2・第3磁性層4・5と比較し
て、室温で高い保磁力HC1(=1200kA/m)と、
低いキュリー点TC1(=180℃)とを有しており、室
温からTC1まで垂直磁化を示す特性を備えている。
記第2磁性層4は、希土類金属−遷移金属合金であるGd
FeCoからなっており、Gd、Fe、Coターゲットの同時スパ
ッタリングにより膜厚50nmで形成されている。その
組成はGd0.27(Fe0.60Co0.40)0.73で、希土類金属リッチ
であり、キュリー点TC2は第1磁性層3のキュリー点T
C1よりも高く、300℃以上である。また、補償温度T
comp2 は120℃であり、室温での保磁力HC2はほぼゼ
ロである。室温では面内磁化となる特性を示し、温度の
上昇に伴って、約80℃で垂直磁化となり、さらに約1
60℃で面内磁化となる特性を備えている。なお、図3
では、この面内磁化となる範囲を破線で示している。
土類金属−遷移金属合金であるGdDyFeCoからなり、Gd、
Dy、Fe、Coターゲットの同時スパッタリングにより膜厚
50nmで形成されている。その組成は(Gd0.40Dy0.60)
0.27(Fe0.70Co0.30)0.73で、希土類金属リッチである。
キュリー点TC3は、第1磁性層3のキュリー点TC1より
も高く、250℃である。また、補償温度TCOMP3 は2
00℃であり、室温での保磁力HC3は、第1磁性層3の
保磁力HC1よりも小さく、64kA/mである。この第
3磁性層5は、室温からTC3まで垂直磁化を示す特性を
備えている。
のキュリー点TC1近傍の温度領域で垂直磁化を示すよう
になっている。すなわち、この垂直磁化を示す温度範囲
は、少なくとも、温度の上昇と共に低下する第1磁性層
3の保磁力を示す特性曲線と、第3磁性層5の保磁力の
特性曲線とが交差するときの温度をやや超えた温度か
ら、第1磁性層3のキュリー点TC1までを含む範囲であ
り、第1磁性層3の保磁力が第3磁性層5の保磁力より
も大きな室温側の温度領域、および第3磁性層5におけ
る補償温度TCOMP3 近傍の温度よりも高温側の温度領域
で、それぞれ面内磁化を示すようになっている。
保護層6が膜厚80nmで形成されている。さらにこの
保護層6上に、アクリレート系紫外線硬化樹脂をコーテ
ィングし、紫外線照射により硬化させることによって前
記オーバーコート層7が形成されて、図2に示す断面構
造の光磁気ディスクが構成されている。
のスパッタリング条件は、到達真空度2.0×10-4Pa
以下、Arガス圧6.5×10-1Pa、放電電力300Wで
ある。また、誘電体層2および保護層6の各成膜時のス
パッタリング条件は、到達真空度2.0×10-4Pa以
下、N2ガス圧3.0×10-1Pa、放電電力800Wであ
る。
記録を行う場合、図4に示すように、まず、例えば図の
ように上向きの初期化磁界Hinitが印加され、初期化が
行われる。その後、初期化磁界Hinitと同一方向で、か
つ、Hinitより充分に小さな記録磁界Hw を印加しなが
ら、図5に示すように、高レベルIと低レベルIIに強度
変調されたレーザ光を照射することによって、情報の記
録が行われる。
磁化状態の変化について、図1を参照して説明する。同
図において横軸は温度を示し、この温度が室温状態で初
期化磁界Hinitが印加されたときと、記録磁界Hw を印
加しながら高レベルIおよび低レベルIIのレーザ光が各
々照射されて温度上昇を生じたときの各磁性層3〜5の
各磁化状態の変化を示している。なお、各磁性層3〜5
はそれぞれ希土類遷移金属合金からなっており、この場
合、トータル磁化と、希土類金属副格子磁化および遷移
金属副格子磁化とのいずれかで、各磁性層3〜5の磁化
方向を示すことが可能であるが、図中、各磁性層3〜5
の矢印は、それぞれ遷移金属副格子磁化の向きを示して
いる。
が印加されると、各磁性層3〜5の磁化方向は、図中S
1とS2との二つの安定な状態のいずれかとなる。ここ
で、初期化磁界Hinitは、第1磁性層3と第3磁性層5
との各室温での保磁力HC1(=1200kA/m)・H
C3(=64kA/m)の間の値、例えば80kA/mに
設定されている。このため、この初期化によって、第3
磁性層5の磁化だけが、初期化磁界Hinitに沿って一方
向に揃えられる。すなわち、初期化磁界Hinitが例えば
図のように上向きに印加され、第3磁性層5におけるト
ータル磁化が初期化磁界Hinitの方向に向くと、この第
3磁性層5は希土類金属リッチであるので、その遷移金
属副格子磁化の方向は、初期化磁界Hinitの方向とは逆
に下向きに揃えられる。
initよりも充分に大きく、また、第2磁性層4は室温で
面内磁化を示すため、第3磁性層5の磁化の向きが第2
磁性層4を通して第1磁性層3に転写されることはな
く、第1磁性層3の磁化の反転は生じない。したがっ
て、この第1磁性層3の磁化方向は、それまでの記録状
態に応じた向きで維持され、この向きに応じて、上記し
たS1とS2とのいずれかの状態となる。
に永久磁石を組み込んでこの磁石により初期化磁界H
initを印加する構成では、光磁気ディスクの回転駆動中
に常時行われることになる。また、例えば電磁石で初期
化磁界Hinitを印加するようにした装置では、記録時に
のみ行われるように構成される。
ように、記録磁界Hw (例えば16kA/m)を印加し
ながら、新たに記録しようとする情報に応じて、高レベ
ルIと低レベルIIに強度変調されたレーザ光が照射され
る。
た領域を、第1磁性層3のキュリー点Tc1を超え、さら
に、第3磁性層5のキュリー点Tc3(=250℃)付
近、またはそれ以上の温度まで昇温させるようなレーザ
パワーに設定されている。一方、低レベルIIのレーザ光
は、その照射領域を、第1磁性層3のキュリー点Tc
1(=180℃)近傍まで昇温させるようなレーザパワ
ーに設定されている。
が照射され、その照射領域が上記のように昇温する過程
で、前記の状態S1・S2は、図中S3およびS4を経
て、S5の状態となる。すなわち、S3は、昇温の過程
で第2磁性層4が一旦垂直磁化を示すことにより、この
第2磁性層4を介して第1磁性層3に第3磁性層5から
の磁気的結合力(交換力)が作用し、これにより、第1
磁性層3の磁化方向が第3磁性層5の方向に一致した状
態を示している。このS3の状態を一旦経由して、第1
磁性層3は、そのキュリー点Tc1を超えるまで温度が上
昇することにより、S4およびS5に示すように、磁化
がゼロになる。
の過程で、面内磁化から、S3に示すように、一旦垂直
磁化に移行した後、S4およびS5に示すように、面内
磁化に移行する。
程でのS3の状態では、前記初期化により強制的に揃え
られた磁化方向を維持したまま、キュリー点Tc3付近ま
で温度上昇を生じた段階で、その保磁力が低下し、これ
によって、S4からS5への変化状態で示すように、こ
のときに印加されている記録磁界Hw により、この記録
磁界Hw に沿う方向に反転する。
磁性層5は、S3からS4に移行する過程で、その補償
温度Tcomp3 (=200℃)を超える。この時点で、第
3磁性層5における希土類金属と遷移金属との各副格子
磁化の大小関係が逆転する。このため、S4およびS5
の状態では、第3磁性層5の遷移金属副格子磁化の方向
は、室温状態のときとは逆に、トータル磁化の方向と一
致するものとなっている。したがって、図のように、前
記初期化磁界Hinitと同方向の記録磁界Hw によって、
第3磁性層5の遷移金属副格子磁化の方向が、S4から
S5に示すように反転する。
性層4は面内磁化であるため、この第2磁性層4からの
交換力が第3磁性層5には作用せず、これによって、第
3磁性層5に反転を生じさせるための記録磁界Hw をよ
り小さくして行うことが可能となる。
記録磁界Hw に沿って反転した後、光磁気ディスクの回
転によってレーザ光の照射部が移行すると、上記のレー
ザ光照射部の温度は室温へと降温する。この冷却の過程
で、第2磁性層4は一旦垂直磁化になり、このとき、そ
の磁化方向は、第3磁性層5との界面に作用する交換力
によって、S6に示すように、第3磁性層5の磁化の向
きに揃う。さらに、第1磁性層3と第2磁性層4との界
面に作用する交換力によって、第1磁性層3の磁化方向
も、第2磁性層4の磁化方向に沿うものとなる。
すように、第2磁性層4は再び面内磁化に移行し、第1
磁性層3と第3磁性層5の間には交換力は作用しなくな
る。この状態では、光磁気ディスクが回転して室温で初
期化磁界Hinitが印加されても、保磁力が大きい第1磁
性層3の磁化方向は変化せず、保磁力が小さい第3磁性
層5の磁化方向のみが、前記同様に反転し、状態S7は
状態S2に移行する。これによって、第1磁性層3に
は、初期化時の磁化方向を反転させた情報、すなわち、
高レベルIに変調されたレーザ光に応じて新たに書き込
まれた情報が保持されることになる。
印加しながら低レベルIIのレーザ光が照射されたときの
各磁性層3〜5の各磁化状態の変化について説明する。
磁性層3のキュリー点Tc1付近までしか温度の上昇を生
じない。この温度は、第3磁性層5の補償温度Tcomp3
よりも低く、また、この温度状態での第3磁性層5の保
磁力は記録磁界HW よりも大きいため、第3磁性層5の
磁化の向きは、S3に示すように、記録磁界HW によっ
て反転することはない。そして、この温度近傍で、第2
磁性層4が垂直磁化を示すため、第1磁性層3の磁化方
向は、前記と同様に、第3磁性層5の磁化方向に沿うも
のとなる。つまり、初期化後の状態S1、S2は、いず
れも状態S3に移行する。
ーザ光の照射部が移行し、室温まで降温すると、第2磁
性層4は面内磁化に移行し、第1磁性層3と第3磁性層
5の間に交換力は作用しなくなり、状態S3は状態S1
に移行する。これにより、第1磁性層3には、初期化時
の磁化の方向がそのまま維持される。すなわち、低レベ
ルIIに変調されたレーザ光に応じた新たな記録情報が保
持される。
れた情報は、図5に示すように、記録時よりもさらに低
いレベルIII のレーザ光を照射し、その反射光における
偏光面の回転を検出することにより再生される。
果について、さらに、具体的な数値例を挙げて以下に説
明する。まず、初期化磁界Hinit=80kA/m、記録
磁界Hw =16kA/m、高レベルIのレーザパワー
(PH )=8mW、低レベルIIのレーザパワー(PL )
=4mW、記録ビット長=0.78μmに設定して記録を
行った。その結果、消し残りのない光変調オーバーライ
トを行うことができた。そして、レベルIII の再生レー
ザパワー(PR )=1mWで再生を行ったところ、信号
対雑音比(C/N)=47dBが得られた。
れていない従来の交換結合二層膜を有する光磁気ディス
クでは、初期化磁界Hinitを240kA/mにすること
が必要であった。したがって、この場合には、より大き
な初期化磁界の発生装置が必要であり、装置全体の小型
化や省電力化を充分には図れないものとなっている。
録時の高レベルIのレーザパワーPH として10mW以
上に設定した上で、記録磁界Hw を16〜40kA/m
とすることが必要であったのに対し、本実施例では、上
記のように、PH =8mWの設定で、記録磁界Hw 16
〜40kA/mの条件下で光変調オーバーライトが可能
であった。すなわち、本実施例では、高レベルIのレー
ザ光の照射により高温状態となったとき、第2磁性層4
が面内磁化であることから、記録磁界Hw による第3磁
性層5の磁化の反転が、第2磁性層4からの交換力が作
用しない状態で生じるものとなる。
性層4からの交換力を考慮することなく、第3磁性層5
における高レベルIのレーザ光照射時の高温状態での保
磁力よりも大きければ、高レベルIのレーザパワーをよ
り小さく設定しても、或いは、記録磁界Hw の大きさを
より小さくしても、第3磁性層5における上記のような
磁化の反転を確実に生じさせることができるものとなっ
ている。
ンプル#1と称する)における第1〜第3磁性層3〜5
の組成や膜厚はこれらに限定されるものではなく、種々
異ならせて構成することが可能である。以下には、この
ように組成等を異ならせて作製した26種の光磁気ディ
スク(以下、サンプル#2〜#27と称する)につい
て、表1〜表4にサンプル#1とは相違する磁性層の組
成と磁気特性を、また、表4に、サンプル#2〜#27
における再生動作特性の測定結果をそれぞれ示す。な
お、これらの表1〜4には、サンプル#1についての前
述の説明の中から、それぞれ該当事項を選んで再掲して
いる。
し、第2磁性層4の組成が異なるのみで、他の構成はサ
ンプル#1と同一である。それらの第2磁性層4の組成
および磁気特性は表1に示す通りである。これらサンプ
ル#2〜#8における第2磁性層4は、サンプル#1と
同様に、いずれも希土類金属リッチであり、また、室温
での保磁力HC2はほぼゼロである。
対し、第1磁性層3の組成が異なるのみであり、それら
の第1磁性層3の組成および磁気特性は表2に示す通り
である。これらサンプル#9〜#12の第1磁性層3
は、サンプル#1と同様に、いずれも室温からキュリー
点TC1まで垂直磁気異方性を示し、また、サンプル#9
および#12は、サンプル#1と同様に遷移金属リッ
チ、サンプル#10および#11は補償組成である。
に対し、第3磁性層5の組成が異なるのみであり、それ
らの第3磁性層5の組成および磁気特性は表3に示す通
りである。これらサンプル#13〜#26の第3磁性層
5は、サンプル#1と同様に、いずれも希土類金属リッ
チであり、室温からキュリー点TC3まで垂直磁気異方性
を示す。
磁性層4の膜厚が50nmであるのに対し、これが30
nmである点のみが異なっている。
のいずれに対しても、同表中に示す記録条件の下で、消
し残りのない光変調オーバーライトができ、信号対雑音
比(C/N)=47dBが得られた。
よりも薄くしたサンプル#27では、同表中に示す記録
条件の下で消し残りのない光変調オーバーライトを行え
ると共に、さらに、記録パルスのデューティーを40%
にしても充分に記録を行うことが可能であった。サンプ
ル#1の記録パルスのデューティーが60%であったこ
とを考慮すると、サンプル#1よりも記録感度の向上し
た光磁気ディスクを得ることができた。
図6に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、
説明の便宜上、前記の実施例の図面に示したものと同一
の機能を有する部分には同一の符号を付記し、その説明
を省略する。
磁気ディスクは、図6に示すように、誘電体層2と第1
磁性層3との間に、さらに第4磁性層8を設けた点で前
記実施例と異なっている。
金属合金であるGdFeCoからなっており、Gd、Fe、Coター
ゲットの同時スパッタリングにより膜厚30nmで形成
されている。その組成はGd0.25(Fe0.80Co0.20)0.75で、
希土類金属リッチであり、補償点なしで、キュリー点
(TC4)は第1磁性層3のキュリー点TC1よりも高く、
300℃である。また、室温での保磁力(HC4)はほぼ
ゼロであり、室温で面内磁化を示し、約100℃で垂直
磁化を示す特性を有している。
ク(以下、サンプル#28と称する)に対し、表5に示
す記録条件の下で、消し残りのない光変調オーバーライ
トができた。なお、同表には、比較のため、前記サンプ
ル#1での記録条件も再掲している。
が47dBであるのに対し、本実施例でのC/Nは49
dBであり、信号品質が向上した。これは、TC4>TC1
に設定したので、カー回転角が大きくなったためと考え
られる。
ル#1ではC/Nが急激に低下したが、サンプル#28
ではC/Nがあまり低下しなかった。これは、第4磁性
層8が室温で面内磁化を示し、レベルIII の再生レーザ
パワーのレーザ光を照射すると垂直磁化を示すようにな
るので、短い記録ビットであっても、隣接記録ビットか
らの影響を受けずに再生できたためである。
光が照射されると、照射された部位の温度分布はほぼガ
ウス分布になる。このとき、スポット径よりも小さい中
心近傍領域の昇温温度が、第4磁性層8における垂直磁
化を示す温度を超えるようにレーザ光の強度が設定され
ている。このとき、第4磁性層8における上記中心近傍
領域のみの磁化が、面内磁化から垂直磁化に移行する。
この垂直磁化に移行した部分の第4磁性層8および第1
磁性層3の二層間の交換力により、第4磁性層8の磁化
の向きが第1磁性層3の磁化の向きに従う。
のみが極カー効果を示すようになり、該部位からの反射
光に基づいて情報が再生される。
録ビットを再生するときは、先の再生部位の温度は低下
し、垂直磁化から面内磁化に移行するため、極カー効果
を示さなくなる。このことは、第1磁性層3に記録され
た磁化が第4磁性層8の面内磁化によりマスクされて読
み出されないということを意味している。これにより、
雑音の原因となり、再生の分解能を低下させる隣接ビッ
トからの信号混入がなくなる。こうして、レーザ光のス
ポット径よりも小さな領域のみを再生に関与させる読み
出しを行えるので、従来より小さな記録ビットの再生が
行え、記録密度を向上し得るようになっている。
気ディスクにおいては、記録層としての第1磁性層3と
記録補助層としての第3磁性層5との間に、室温でほぼ
面内磁化を示し、室温以上の温度で面内磁化から垂直磁
化に移行し、さらに高温で面内磁化を示す第2磁性層4
が設けられているので、初期化後に記録磁界HW を印加
しながら、高レベルIと低レベルIIとに強度変調された
レーザ光を照射することにより、重ね書きによる情報の
書き換え、すなわち、光変調オーバーライトを行うこと
が可能である。
時と共に、高レベルIのレーザ光を照射して第3磁性層
5の磁化方向を初期化時の方向から反転させるときの温
度状態時にも、面内磁化を示すようになっているので、
初期化磁界Hinitを低減することが可能であると共に、
さらに、記録時のレーザ光のパワーの低減、或いは、記
録磁界HW の低減が可能であり、ひいては、安定した光
変調オーバーライトを行うことが可能となっている。
が室温とキュリー点Tc3の間に補償温度Tcomp3 を有す
るので、初期化磁界Hinitと記録磁界HW とを互いに同
一方向に設定することができる。このため、例えば両磁
界の発生部を互いに近接させて装置内に設けたり、或い
は両発生部による磁界の組合わせで初期化磁界H
initと記録磁界HW とを設定すること等が可能に
なるので、装置の小型化や省電力化を図ることができ
る。
のではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能であ
る。例えば第1〜第4磁性層3〜5・8の材料や組成
は、上記の各実施例に挙げたもの以外のものとすること
が可能である。例えば、上記各磁性層3〜5・8の材料
として、Gd、Tb、Dy、Ho、Ndから選ばれた少なくとも1
種の希土類金属と、Fe、Coから選ばれた少なくとも1種
の遷移金属からなる合金を使用しても、同様の効果が得
られる。
と共に一旦垂直磁化を示した後、再度面内磁化となる特
性を示す第2磁性層4を構成する材料としては、上記各
実施例で挙げたように、GdFeCoが好適である。この材料
と、例えばGdTbFeとの各磁気状態図とを、それぞれ図7
に示している。同図(a)に示すように、GdFeCoの補償
温度(Tcomp2)を示す曲線の方が、同図(b)に示すGd
TbFe等のそれに比べて、組成の変化に対して緩やかに変
化している。
んで両側の垂直磁化となる範囲も、組成の変化に対して
緩やかに変化する。このため、図7(a)中、破線で示
すように、ある組成Xが定められ、その組成Xに合わせ
て作製される第2磁性層4の実際の組成が変動する場合
でも、その許容範囲がより広くなる。この結果、上記の
磁気特性を備えた第2磁性層4の作製が容易になり、ひ
いては、上記磁気特性を有する第2磁性層4をより確実
に作製することができるので、前記した記録条件での記
録の安定性が向上する。
に、さらに、Cr、V、Nb、Mn、Be、Ni、Ti、Pt、Rh、Cu
のうち、少なくとも1種類の元素を添加すると、第1〜
第3磁性層3〜5自体の耐環境性を向上させることがで
きる。すなわち、水分や酸素侵入による酸化による特性
の劣化が少なくなり、長期信頼性に優れた光磁気ディス
クとして提供することができる。
00℃未満の場合、C/Nがディジタル記録再生で最低
限必要とされている45dBを下まわる。また、キュリ
ー点TC1が250℃を超える場合、記録感度が悪くな
る。このため、第1磁性層3のキュリー点TC1は100
〜250℃が適当である。さらに、第1磁性層3の室温
での保磁力HC1が400kA/m未満の場合、初期化磁
界Hinitにより一部が初期化される恐れがある。このた
め、第1磁性層3の室温での保磁力HC1は400kA/
m以上が適当である。
が80℃未満の場合、室温と、レベルIII の再生レーザ
パワーPR のレーザ光が照射されたときの温度との間の
温度で、第3磁性層5から第2磁性層4への磁化の転
写、第2磁性層4から第1磁性層3への磁化の転写を生
じるおそれがある。この場合、初期化磁界Hinitにより
第3磁性層5だけでなく第1磁性層3も初期化される結
果となるので、第1磁性層3に記録された情報が保持さ
れなくなる。このため、第2磁性層4の垂直磁気異方性
を示す温度は80℃以上が適当である。
50℃未満の場合、低レベルIIのレーザパワーPL と再
生レーザパワーPR との差が小さくなるので、うまく光
変調オーバーライトが行われない。一方、キュリー点T
C3が400℃を超える場合には記録感度が悪くなる。こ
のため、第3磁性層5のキュリー点TC3は150〜40
0℃が適当である。
が240kA/mを超える場合、初期化磁界Hinitの発
生装置が大型になり、好ましくない。このため、第3磁
性層5の室温での保磁力HC3は240kA/m以下が適
当である。
第1〜第3磁性層3〜5の材料や組成との兼ね合いで決
まるものである。第1磁性層3の膜厚は、20nm以
上、より好ましくは30nm以上であり、あまり厚すぎ
ると第3磁性層5の情報が転写されなくなるので、10
0nm以下が好適である。第2磁性層4の膜厚は、5n
m以上、より好ましくは10〜50nmであり、あまり
厚すぎると第3磁性層5の情報が転写されなくなるの
で、100nm以下が好適である。第3磁性層5の膜厚
は、20nm以上、より好ましくは30〜100nmで
あり、あまり厚すぎると記録感度が悪くなるので、20
0nm以下が好適である。
として通常の板ガラスを用いたが、これ以外にも、化学
強化されたガラス、これらのガラス基板上に紫外線硬化
型樹脂層を形成した、いわゆる2P層付きガラス基板、
ポリカーボネート(PC)、ポリメチルメタクリレート
(PMMA)、アモルファスポリオレフィン(AP
O)、ポリスチレン(PS)、ポリ塩化ビフェニール
(PVC)、エポキシ等の基板を使用することが可能で
ある。
厚は、上記各実施例における80nmに限定されるもの
ではない。この誘電体層2の膜厚は、光磁気ディスクを
再生する際、第1磁性層3あるいは第4磁性層8からの
極カー回転角を光の干渉効果を利用して増大させる、い
わゆるカー効果エンハンスメントを考慮して決定され
る。再生時のC/Nをできるだけ大きくさせるには、極
カー回転角を大きくさせることが必要であり、このた
め、誘電体層2の膜厚は、極カー回転角が最も大きくな
るように設定される。
体層2の屈折率により変化する。上記各実施例の場合の
AlNの屈折率は2.0であるので、再生光の波長が780
nmの場合、誘電体層2のAlNの膜厚を30〜120n
m程度にすると、カー効果エンハンスメントの効果が大
きくなる。なお、好ましくは、誘電体層2のAlNの膜厚
は、70〜100nmであり、この範囲であれば極カー
回転角がほぼ最大になる。
上記誘電体層2の膜厚を半分(=400/780)にす
れば良い。さらに、材料の違い、あるいは、製法により
誘電体層2の屈折率が上記とは異なる場合、屈折率と膜
厚を乗じた値(光路長)が同じになるように、誘電体層
2の膜厚を設定すれば良い。
その膜厚は少なくて済む。また、屈折率が大きいほど、
極カー回転角のエンハンス効果も大きくなる。AlNは、
スパッタ時のスパッタガスであるArとN2の比率、ガス圧
力等を変えることにより、その屈折率が変わるが、おお
むね、1.8〜2.1程度と屈折率が比較的大きな材料であ
り、誘電体層2の材料として好適である。
ハンスメントだけでなく、保護層6と共に、第1〜第3
磁性層3〜5、あるいは、第1〜第4磁性層3〜5・8
の希土類金属−遷移金属合金磁性層の酸化を防止する役
割がある。
は非常に酸化されやすく、特に、希土類金属が酸化され
やすい。このため外部からの酸素、水分侵入を極力防止
しなければ、酸化によりその特性が著しく劣化してしま
う。
磁性層3〜5、あるいは、第1〜第4磁性層3〜5・8
の両側をAlNで挟み込む形の構成を採っている。AlN
は、その成分に酸素を含まない窒化膜であり、非常に耐
湿性に優れた材料である。さらに、AlNは、Alターゲッ
トを用いて、N2ガス、もしくはArとN2との混合ガスを導
入して反応性DC(直流電流)スパッタリングを行うこ
とが可能であり、RF(高周波)スパッタに比べて成膜
速度が大きい点でも有利である。
N、AlSiN、AlTaN、SiAlON、TiN、TiON、BN、
ZnS、TiO2、BaTiO3、SrTiO3等が好適である。このう
ち、特に、SiN、AlSiN、AlTaN、TiN、BN、ZnS
は、その成分に酸素を含まず、耐湿性に優れた光磁気デ
ィスクを提供することができる。
施例では80nmとしたが、これに限定されるものでは
ない。保護層6の膜厚の範囲としては、1〜200nm
が好適である。
層3〜5、あるいは、第1〜第4磁性層3〜5・8を合
わせた膜厚は100nm以上であり、この膜厚になると
光ピックアップから入射した光はほとんど磁性層を透過
しない。したがって、保護層6の膜厚に特に制限はな
く、磁性層の酸化を長期にわたって防止するに必要な膜
厚であれば良い。酸化防止能力が低い材料であれば膜厚
を厚く、高ければ薄くすれば良い。
の熱伝導率が光磁気ディスクの記録感度特性に影響を及
ぼす。記録感度特性とは、記録、あるいは消去に必要な
レーザパワーがどの程度必要かを意味する。光磁気ディ
スクに入射された光は、そのほとんどが、透明誘導体層
2を通過し、吸収膜である第1〜第3磁性層3〜5、あ
るいは、第1〜第4磁性層3〜5・8に吸収されて熱に
変わる。このとき、第1〜第3磁性層3〜5、あるい
は、第1〜第4磁性層3〜5・8の熱が透明誘導体層
2、保護層6に熱伝導により移動する。したがって、透
明誘導体層2、保護層6の熱伝導率および熱容量(比
熱) が記録感度に影響を及ぼす。
保護層6の膜厚で、ある程度制御できるということを意
味し、例えば、記録感度を上げる( 低いレーザパワーで
記録消去を行える) 目的であれば保護層6の膜厚を薄く
すれば良い。通常は、レーザ寿命を延ばすため、記録感
度はある程度高い方が有利であり、保護層6の膜厚は薄
い方が良い。
るので、保護層6として用いた場合、膜厚を薄くするこ
とができ、記録感度の高い光磁気ディスクを提供するこ
とができる。
層2と同じAlNとすることで、耐湿性に優れた光磁気デ
ィスクを提供でき、かつ保護層6と透明誘導体層2とを
同じ材料で形成することで、生産性も向上する。
に、前述の目的、効果を考慮すれば、上述の透明誘導体
層2の材料として用いられるSiN、AlSiN、AlTaN、Si
AlON、TiN、TiON、BN、ZnS、TiO2、BaTiO3、Sr
TiO3が好適である。このうち特に、SiN、AlSiN、AlTa
N、TiN、BN、ZnSは、その成分に酸素を含まず、耐
湿性に優れた光磁気ディスクを提供することができる。
スクは、一般には片面タイプと呼ばれる。誘電体層2、
第1〜第3磁性層3〜5(あるいは、第1〜第4磁性層
3〜5・8)、保護層6の薄膜部分を総じて記録媒体層
と称することにすると、片面タイプの光磁気ディスク
は、基板1、記録媒体層、オーバーコート層7の構造と
なる。これに対して、基板1の上に記録媒体層を形成し
たものを二枚、記録媒体層が対向するように接着層で接
着した光磁気ディスクは、両面タイプと呼ばれている。
アクリレート系接着剤が特に良い。この接着剤は、紫外
線、熱及び嫌気性の3タイプの硬化機能が組み合わされ
たものであり、紫外線が透過しない記録媒体層の影にな
る部分の硬化が、熱および嫌気性硬化機能により硬化さ
れるという利点を持っており、極めて高い耐湿性を有
し、長期安定性に極めて優れた両面タイプの光磁気ディ
スクを提供することができる。
素子の厚みが半分で済むため、例えば小型化が要求され
る記録再生装置に有利である。両面タイプは、両面再生
が可能なため、例えば大容量を要求される記録再生装置
に有利である。
光磁気記録媒体は、室温からキュリー点まで垂直磁化を
示す記録層と、室温からキュリー点まで垂直磁化を示す
と共に室温での保磁力が記録層よりも小さく、かつ、キ
ュリー点が記録層よりも高い記録補助層との間に、記録
層の保磁力が記録補助層の保磁力よりも小さくなる温度
領域で垂直磁化を示すと共に、この温度領域よりも室温
側、およびこの温度領域よりも高温側で面内磁化を示す
中間層が設けられている構成である。
後、記録磁界を印加しながら、強度が高レベルと低レベ
ルとに強度変調されたレーザ光を照射することにより、
記録層に新たな情報の書き込みを行うことができる。こ
のとき、中間層が高温側で面内磁化を示すようになって
いるので、高レベルのレーザ光照射時の昇温温度にばら
つきが生じる場合でも、中間層と記録補助層との交換力
による結合を確実に抑制することができ、これによっ
て、光変調オーバーライトを安定して行わせることが可
能になる。
補助層との間に設定する必要がないため、記録層を、そ
のキュリー点が従来よりも高いもので構成することが可
能ともなり、これにより、再生時におけるレーザ光照射
時のカー回転角等がより大きくなるようにすることがで
きるので、再生信号特性を向上することができるという
効果を奏する。
間層が、GdFeCo系の希土類金属−遷移金属合金薄膜から
成っている構成である。
めて実際に作製する場合、その組成が定められた組成に
対して変動する場合でも、その許容範囲がより広くな
る。この結果、室温で面内磁化を示し、温度の上昇に伴
って一旦垂直磁化を示した後、再度面内磁化を示すとい
う特性を備えた中間層の作製が容易になるという効果を
奏する。
記録動作時の磁化状態の変化を示す説明図である。
式図である。
の保磁力の温度依存性を示すグラフである。
す説明図である。
度を示す説明図である。
概略の構成を示す断面模式図である。
び温度変化に対する磁気状態を示すものであって、同図
(a)はGdFeCo系希土類金属−遷移金属合金の磁気状態
図、同図(b)はGdTbFe系希土類金属−遷移金属合金の
磁気状態図である。
スを示す説明図である。
力の温度依存性を示すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項1】室温からキュリー点まで垂直磁化を示す記
録層と、室温からキュリー点まで垂直磁化を示すと共に
室温での保磁力が記録層よりも小さく、かつ、キュリー
点が記録層よりも高い記録補助層との間に、記録層の保
磁力が記録補助層の保磁力よりも小さくなる温度領域で
垂直磁化を示すと共に、この温度領域よりも室温側、お
よびこの温度領域よりも高温側で面内磁化を示す中間層
が設けられていることを特徴とする光磁気記録媒体。 - 【請求項2】上記中間層が、GdFeCo系の希土類金属−遷
移金属合金薄膜から成っていることを特徴とする請求項
1記載の光磁気記録媒体。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10994894A JP3272539B2 (ja) | 1994-05-24 | 1994-05-24 | 光磁気記録媒体 |
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DE19516983A DE19516983C2 (de) | 1994-05-24 | 1995-05-09 | Magnetooptisches Aufzeichnungsmedium |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10994894A JP3272539B2 (ja) | 1994-05-24 | 1994-05-24 | 光磁気記録媒体 |
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JPH07320315A JPH07320315A (ja) | 1995-12-08 |
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ID=14523182
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JP (1) | JP3272539B2 (ja) |
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- 1994-05-24 JP JP10994894A patent/JP3272539B2/ja not_active Expired - Fee Related
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