JP3277245B2 - 光磁気記録媒体及びその再生方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁性層にレーザ光を照
射し、情報の記録・再生・消去を磁気的に行う光磁気記
録媒体及びその再生方法に関する。
射し、情報の記録・再生・消去を磁気的に行う光磁気記
録媒体及びその再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光ディスクの約 100倍の高密度記
録が可能な光磁気記録媒体は既に商品化されつつある。
また例えば特開昭62−184644号公報には、反強磁性体の
記録層と、強磁性体の読み出し層とからなる交換結合二
層膜を基本構造とした光磁気メモリ媒体が開示されてい
る。この光磁気記録媒体は、書き込まれた記録が外部磁
界に対して非常に安定であり、また書き換えは容易に行
える。しかしながら 3.5インチ光磁気ディスクの記録容
量は 128ＭＢ又は 230ＭＢであり、大容量であるとはい
い難い。また動画像を初めとするマルチメディアの記録
に対応するにはさらなる大容量化が必要である。この光
磁気ディスクの大容量化の方法として、マーク長を短く
する方法があるが、再生レーザ光の検出限界が存在する
ために、マーク長の短縮化には限界がある。
録が可能な光磁気記録媒体は既に商品化されつつある。
また例えば特開昭62−184644号公報には、反強磁性体の
記録層と、強磁性体の読み出し層とからなる交換結合二
層膜を基本構造とした光磁気メモリ媒体が開示されてい
る。この光磁気記録媒体は、書き込まれた記録が外部磁
界に対して非常に安定であり、また書き換えは容易に行
える。しかしながら 3.5インチ光磁気ディスクの記録容
量は 128ＭＢ又は 230ＭＢであり、大容量であるとはい
い難い。また動画像を初めとするマルチメディアの記録
に対応するにはさらなる大容量化が必要である。この光
磁気ディスクの大容量化の方法として、マーク長を短く
する方法があるが、再生レーザ光の検出限界が存在する
ために、マーク長の短縮化には限界がある。
【０００３】そこで再生レーザ光の検出限界に対処する
方法として、磁気超解像（ＭＳＲ：magnetic super res
olution)方式という短マーク長信号の記録方式が提案さ
れている。磁気超解像には磁性層間に働く交換結合力又
は静磁結合力を利用する。磁気超解像方式による一般的
な光磁気ディスク装置の構成を図９に示す。光磁気ディ
スク30は、透明な基板11上に３層膜の磁性層31を積層し
てなり、スピンドルモータ32にて回転せしめられる。電
磁石34は電磁石駆動回路36により駆動されて、所定方向
のバイアス磁界を光磁気ディスク30に印加する。バイア
ス磁界の方向は電磁石34に流す電流の方向によって上向
き又は下向きに切り替えられる。
方法として、磁気超解像（ＭＳＲ：magnetic super res
olution)方式という短マーク長信号の記録方式が提案さ
れている。磁気超解像には磁性層間に働く交換結合力又
は静磁結合力を利用する。磁気超解像方式による一般的
な光磁気ディスク装置の構成を図９に示す。光磁気ディ
スク30は、透明な基板11上に３層膜の磁性層31を積層し
てなり、スピンドルモータ32にて回転せしめられる。電
磁石34は電磁石駆動回路36により駆動されて、所定方向
のバイアス磁界を光磁気ディスク30に印加する。バイア
ス磁界の方向は電磁石34に流す電流の方向によって上向
き又は下向きに切り替えられる。
【０００４】書き込むべきデータ信号は信号発生回路38
で発生され、レーザ駆動回路33へ入力される。そうする
とレーザ駆動回路33はレーザダイオード35をデータ信号
に応じて変調駆動する。レーザダイオード35で発生され
たレーザビームはコリメータレンズ37でコリメートされ
てから、ビームスプリッタ39を透過して対物レンズ40に
より光磁気ディスク30の磁性層31上にフォーカスされ
る。電磁石34により所定方向にバイアス磁界を印加しな
がら、レーザダイオード35を駆動してレーザビームを光
磁気ディスク30の磁性層31に照射することにより、デー
タ信号が光磁気ディスク30に書き込まれる。
で発生され、レーザ駆動回路33へ入力される。そうする
とレーザ駆動回路33はレーザダイオード35をデータ信号
に応じて変調駆動する。レーザダイオード35で発生され
たレーザビームはコリメータレンズ37でコリメートされ
てから、ビームスプリッタ39を透過して対物レンズ40に
より光磁気ディスク30の磁性層31上にフォーカスされ
る。電磁石34により所定方向にバイアス磁界を印加しな
がら、レーザダイオード35を駆動してレーザビームを光
磁気ディスク30の磁性層31に照射することにより、デー
タ信号が光磁気ディスク30に書き込まれる。
【０００５】一方、光磁気ディスク30に記録された情報
（データ信号）を再生する場合には、電磁石34で所定方
向にバイアス磁界を印加しながら、レーザダイオード35
を駆動して記録時のレーザビームよりも弱い再生ビーム
パワーを光磁気ディスク30に照射する。光磁気ディスク
30からの反射光は対物レンズ40でコリメートされてか
ら、ビームスプリッタ39で反射され、検光子41を通過し
てレンズ42により光検出器43に集光される。光検出器43
にて光磁気ディスク30に記録された情報が電気信号に変
換され再生される。
（データ信号）を再生する場合には、電磁石34で所定方
向にバイアス磁界を印加しながら、レーザダイオード35
を駆動して記録時のレーザビームよりも弱い再生ビーム
パワーを光磁気ディスク30に照射する。光磁気ディスク
30からの反射光は対物レンズ40でコリメートされてか
ら、ビームスプリッタ39で反射され、検光子41を通過し
てレンズ42により光検出器43に集光される。光検出器43
にて光磁気ディスク30に記録された情報が電気信号に変
換され再生される。
【０００６】図10は、磁気超解像に使用される光磁気デ
ィスク30の代表例を示す模式的断面図である。この従来
の光磁気ディスクは、基板11上に、誘電体層12と、再生
層13，中間層14，及び記録層15の３層からなる磁性層
と、保護層16とを有する。中間層14は再生層13と記録層
15との交換結合力又は静磁結合力を制御する層である。
中間層14に磁性体が使用されている場合、中間層14は以
下のように作用する。即ち中間層14のキュリー温度より
低いとき再生層13，記録層15間に交換結合力が働き、キ
ュリー温度より高いと交換結合力は働かなくなる。また
中間層14に非磁性体が使用されている場合は、再生層1
3，記録層15間に静磁結合力が働く。各層の一般的材料,
膜厚及びキュリー温度を表１に示す。なお中間層14が
非磁性体からなる場合については( )内に示す。
ィスク30の代表例を示す模式的断面図である。この従来
の光磁気ディスクは、基板11上に、誘電体層12と、再生
層13，中間層14，及び記録層15の３層からなる磁性層
と、保護層16とを有する。中間層14は再生層13と記録層
15との交換結合力又は静磁結合力を制御する層である。
中間層14に磁性体が使用されている場合、中間層14は以
下のように作用する。即ち中間層14のキュリー温度より
低いとき再生層13，記録層15間に交換結合力が働き、キ
ュリー温度より高いと交換結合力は働かなくなる。また
中間層14に非磁性体が使用されている場合は、再生層1
3，記録層15間に静磁結合力が働く。各層の一般的材料,
膜厚及びキュリー温度を表１に示す。なお中間層14が
非磁性体からなる場合については( )内に示す。
【０００７】
【表１】
【０００８】中間層14が交換結合力を制御する交換結合
型の磁気超解像方式の再生時の動作原理について説明す
る。図11は各磁性層（再生層13，中間層14，記録層15）
の磁化状態を示す模式図である。光磁気ディスクは白抜
き矢符で示す方向に移動し、再生時には再生層13側から
再生レーザ光が照射される。そうすると再生レーザ光の
照射領域において光磁気ディスクの進行方向の前方部分
17が高温になり、中間層14のキュリー温度以上にまで加
熱される。そして電磁石(34)により矢符19で示す方向の
再生磁界を外部から印加することにより、高温部分(17)
における再生層13の磁化が一方向（矢符19の方向）に揃
う。磁化が一方向に揃った再生層13の前方部分17はマス
クの役割を果たすので、ここに存在するマークは検出さ
れない。従って再生レーザ光の照射領域のうち低温であ
る後方部分18が開口部となり、この後方部分18の再生層
13に記録されているマークが検出され再生される。開口
部分では各磁性層間に界面磁壁は生成されておらず、磁
化は安定に保たれる。このように再生レーザ光の照射領
域のうちの開口部分（後方部分18）のみのマークを検出
することができるので、従来より小さいマークを読み取
ることが可能である。
型の磁気超解像方式の再生時の動作原理について説明す
る。図11は各磁性層（再生層13，中間層14，記録層15）
の磁化状態を示す模式図である。光磁気ディスクは白抜
き矢符で示す方向に移動し、再生時には再生層13側から
再生レーザ光が照射される。そうすると再生レーザ光の
照射領域において光磁気ディスクの進行方向の前方部分
17が高温になり、中間層14のキュリー温度以上にまで加
熱される。そして電磁石(34)により矢符19で示す方向の
再生磁界を外部から印加することにより、高温部分(17)
における再生層13の磁化が一方向（矢符19の方向）に揃
う。磁化が一方向に揃った再生層13の前方部分17はマス
クの役割を果たすので、ここに存在するマークは検出さ
れない。従って再生レーザ光の照射領域のうち低温であ
る後方部分18が開口部となり、この後方部分18の再生層
13に記録されているマークが検出され再生される。開口
部分では各磁性層間に界面磁壁は生成されておらず、磁
化は安定に保たれる。このように再生レーザ光の照射領
域のうちの開口部分（後方部分18）のみのマークを検出
することができるので、従来より小さいマークを読み取
ることが可能である。
【０００９】また特開平５-89536号公報には、基板と記
録層との間に、温度が上昇すると反強磁性に相転移する
材料を使用した再生層を有する光磁気記録媒体が開示さ
れている。この光磁気記録媒体では、安定した再生磁区
形状が得られ、また広い動作温度マージンで安定したＭ
ＳＲ再生が可能である。
録層との間に、温度が上昇すると反強磁性に相転移する
材料を使用した再生層を有する光磁気記録媒体が開示さ
れている。この光磁気記録媒体では、安定した再生磁区
形状が得られ、また広い動作温度マージンで安定したＭ
ＳＲ再生が可能である。
【００１０】上述の光磁気記録媒体は既に記録されてい
る情報を書き換える場合は、電磁石により消去用磁界を
印加して旧情報を一旦消去してから、磁界を記録用磁界
に転じて新情報を記録する必要がある。従って書き換え
に時間がかかるという欠点を有する。この動作を除去し
転送速度を向上させることを目的として、レーザ光の強
度変調を利用したオーバーライト可能な光磁気記録媒体
が種々提案されている。
る情報を書き換える場合は、電磁石により消去用磁界を
印加して旧情報を一旦消去してから、磁界を記録用磁界
に転じて新情報を記録する必要がある。従って書き換え
に時間がかかるという欠点を有する。この動作を除去し
転送速度を向上させることを目的として、レーザ光の強
度変調を利用したオーバーライト可能な光磁気記録媒体
が種々提案されている。
【００１１】図12にオーバーライト可能な光磁気記録媒
体の構造を示す。この光磁気記録媒体は、基板21上に、
（下地）誘電体層22と、信号再生を司るメモリ層23と、
メモリ層23，記録層25間の交換結合力を制御する中間層
24と、情報を記録又は消去するための記録層25と、記録
層25，初期化層27間の交換結合力を制御するスイッチ層
26と、消去時の磁化方向を保持する初期化層27と、（上
地）保護層28とがこの順に積層された構造をなす。この
ような光磁気記録媒体の代表的な材料，膜厚，キュリー
温度及び製膜条件を表２に示す。この例での磁性体（メ
モリ層23, 中間層24, 記録層25, スイッチ層26, 初期化
層27）の膜厚の総和は 150nmである。
体の構造を示す。この光磁気記録媒体は、基板21上に、
（下地）誘電体層22と、信号再生を司るメモリ層23と、
メモリ層23，記録層25間の交換結合力を制御する中間層
24と、情報を記録又は消去するための記録層25と、記録
層25，初期化層27間の交換結合力を制御するスイッチ層
26と、消去時の磁化方向を保持する初期化層27と、（上
地）保護層28とがこの順に積層された構造をなす。この
ような光磁気記録媒体の代表的な材料，膜厚，キュリー
温度及び製膜条件を表２に示す。この例での磁性体（メ
モリ層23, 中間層24, 記録層25, スイッチ層26, 初期化
層27）の膜厚の総和は 150nmである。
【００１２】
【表２】
【００１３】記録時には、レーザ光の照射によりスイッ
チ層26のキュリー温度以上に上昇し記録層25，初期化層
27間の交換結合力は働かない。ここで消去用磁界と反対
方向の磁界を印加することにより、記録層25に情報が記
録される。そして中間層24のキュリー温度以下になると
メモリ層23，記録層25間に交換結合力が働き、この情報
はメモリ層23へ転写される。その後、降温しスイッチ層
26のキュリー温度以下になると、記録層25，初期化層27
間に交換結合力が働き記録層25の磁化が消去方向（初期
化層27の磁化方向）に揃えられる。このように記録層25
は、記録された情報が中間層24を介してメモリ層23へ転
写されると消去状態に戻るため、消去動作が不要となり
オーバーライトが実現する。従ってオーバーライト動作
における記録層25は必要不可欠である。
チ層26のキュリー温度以上に上昇し記録層25，初期化層
27間の交換結合力は働かない。ここで消去用磁界と反対
方向の磁界を印加することにより、記録層25に情報が記
録される。そして中間層24のキュリー温度以下になると
メモリ層23，記録層25間に交換結合力が働き、この情報
はメモリ層23へ転写される。その後、降温しスイッチ層
26のキュリー温度以下になると、記録層25，初期化層27
間に交換結合力が働き記録層25の磁化が消去方向（初期
化層27の磁化方向）に揃えられる。このように記録層25
は、記録された情報が中間層24を介してメモリ層23へ転
写されると消去状態に戻るため、消去動作が不要となり
オーバーライトが実現する。従ってオーバーライト動作
における記録層25は必要不可欠である。
【００１４】上述のように表２に示す膜構成の光磁気記
録媒体では中間層24及びスイッチ層26がその両側にある
層間の交換結合力を制御する層としての機能を有する。
ここで室温付近においてはスイッチ層26により制御され
る交換結合力が、中間層24により制御される交換結合力
よりも大きくなければならない。この理由は以下の通り
である。即ちスイッチ層26のキュリー温度以上で記録層
25の情報がメモリ層23へ転写され、スイッチ層26が降温
しキュリー温度以下になった時点で初期化層27の磁化方
向に記録層25の磁化方向を強制的に揃え消去状態を保持
しなければならないからである。従って中間層24により
制御される交換結合力は、スイッチ層26のキュリー温度
以上では転写が確実に行われる程度に強く、スイッチ層
26のキュリー温度以下ではスイッチ層26により制御され
る交換結合力より十分小さい（例えば 1/2以下）ことが
必要である。
録媒体では中間層24及びスイッチ層26がその両側にある
層間の交換結合力を制御する層としての機能を有する。
ここで室温付近においてはスイッチ層26により制御され
る交換結合力が、中間層24により制御される交換結合力
よりも大きくなければならない。この理由は以下の通り
である。即ちスイッチ層26のキュリー温度以上で記録層
25の情報がメモリ層23へ転写され、スイッチ層26が降温
しキュリー温度以下になった時点で初期化層27の磁化方
向に記録層25の磁化方向を強制的に揃え消去状態を保持
しなければならないからである。従って中間層24により
制御される交換結合力は、スイッチ層26のキュリー温度
以上では転写が確実に行われる程度に強く、スイッチ層
26のキュリー温度以下ではスイッチ層26により制御され
る交換結合力より十分小さい（例えば 1/2以下）ことが
必要である。
【００１５】以下にオーバーライト可能な従来の光磁気
記録媒体を列挙する。特開平３-93056号公報に開示され
ている光磁気記録媒体は、基板上に光磁気記録層と磁気
記録用垂直磁化膜とが積層されている。光磁気記録層
は、垂直磁化膜の記録信号が転写される転写層と、転写
層と磁気的に結合された磁気光学効果により記録信号を
光学信号に変換する再生層とを有する。書き込みは磁気
ヘッドによって垂直磁化膜に対して行われ、垂直磁化膜
に記録された信号は、レーザ光の照射により垂直磁化膜
と交換結合又は静磁結合された転写層に転写される。さ
らに転写層と磁気的に結合された再生層には転写層に対
応した磁区パターンが形成される。再生時にはレーザ光
を照射することで再生層に記録された磁化信号が光学信
号に変換されて読み出される。この光磁気記録媒体は、
磁気ヘッドによるオーバーライトが可能である。
記録媒体を列挙する。特開平３-93056号公報に開示され
ている光磁気記録媒体は、基板上に光磁気記録層と磁気
記録用垂直磁化膜とが積層されている。光磁気記録層
は、垂直磁化膜の記録信号が転写される転写層と、転写
層と磁気的に結合された磁気光学効果により記録信号を
光学信号に変換する再生層とを有する。書き込みは磁気
ヘッドによって垂直磁化膜に対して行われ、垂直磁化膜
に記録された信号は、レーザ光の照射により垂直磁化膜
と交換結合又は静磁結合された転写層に転写される。さ
らに転写層と磁気的に結合された再生層には転写層に対
応した磁区パターンが形成される。再生時にはレーザ光
を照射することで再生層に記録された磁化信号が光学信
号に変換されて読み出される。この光磁気記録媒体は、
磁気ヘッドによるオーバーライトが可能である。
【００１６】特開平３−156751号公報に開示されている
光磁気記録媒体は、記録層，記録補助層，制御層及び配
向層の４層構造をなしている。隣接する磁性層は交換力
で結合されており、記録層（第１磁性層）は垂直磁気異
方性を有する。そしてその強度が２値に変調されたレー
ザビームを照射する。配向層（第４磁性層）は静磁結合
力と拮抗する交換力を有しており、外部磁界の機能を第
４磁性層に付加しているので外部磁界は不要である。特
開平３−156752号公報に開示されている光磁気記録媒体
は、同じく４層構造をなしている。制御層（第３磁性
層）は膜厚が非常に薄くキュリー温度が低い。従って交
換結合力の影響を強く受け、第４磁性層からの交換結合
力は第３磁性層を介して第２磁性層に働く。これにより
極めて小さい初期化磁界でも円滑にオーバーライト動作
を達成する。
光磁気記録媒体は、記録層，記録補助層，制御層及び配
向層の４層構造をなしている。隣接する磁性層は交換力
で結合されており、記録層（第１磁性層）は垂直磁気異
方性を有する。そしてその強度が２値に変調されたレー
ザビームを照射する。配向層（第４磁性層）は静磁結合
力と拮抗する交換力を有しており、外部磁界の機能を第
４磁性層に付加しているので外部磁界は不要である。特
開平３−156752号公報に開示されている光磁気記録媒体
は、同じく４層構造をなしている。制御層（第３磁性
層）は膜厚が非常に薄くキュリー温度が低い。従って交
換結合力の影響を強く受け、第４磁性層からの交換結合
力は第３磁性層を介して第２磁性層に働く。これにより
極めて小さい初期化磁界でも円滑にオーバーライト動作
を達成する。
【００１７】さらに特開平３−230339号公報には、第１
磁性層，第２磁性層間の交換結合力を制御する中間層を
備える光磁気記録媒体が開示されている。この中間層
は、その製膜時に不純物を混入させ見かけのカー回転角
を増加させて交換結合力を減少させている。さらに特開
平４−192135号公報に開示されている光磁気記録媒体
は、第１磁性層，第２磁性層間に希土類副格子磁化優勢
の層を備えるので、これらの間の交換結合力が減少し、
また安定に作成することができる。
磁性層，第２磁性層間の交換結合力を制御する中間層を
備える光磁気記録媒体が開示されている。この中間層
は、その製膜時に不純物を混入させ見かけのカー回転角
を増加させて交換結合力を減少させている。さらに特開
平４−192135号公報に開示されている光磁気記録媒体
は、第１磁性層，第２磁性層間に希土類副格子磁化優勢
の層を備えるので、これらの間の交換結合力が減少し、
また安定に作成することができる。
【００１８】特開平５−6588号公報に開示されている光
磁気記録媒体は、垂直磁気異方性を示す強磁性膜からな
るメモリ層と、室温で反強磁性相を示し室温より高い、
メモリ層のキュリー温度付近の温度で磁気相転移を生じ
て強磁性相を示す反強磁性膜からなる補助層とを積層し
てなる記録層を有する。ここで反強磁性膜からなる補助
層は記録補助を司る層として使用されている。
磁気記録媒体は、垂直磁気異方性を示す強磁性膜からな
るメモリ層と、室温で反強磁性相を示し室温より高い、
メモリ層のキュリー温度付近の温度で磁気相転移を生じ
て強磁性相を示す反強磁性膜からなる補助層とを積層し
てなる記録層を有する。ここで反強磁性膜からなる補助
層は記録補助を司る層として使用されている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】交換結合力を利用する
磁気超解像方式の場合は、通常、希土類−遷移金属アモ
ルファス合金膜からなる磁性層を中間層14に使用する。
希土類−遷移金属アモルファス合金膜はフェリ磁性体で
あり、強磁性体の一種である。従って再生層13と中間層
14との間、又は中間層14と記録層15との間で界面磁壁が
現れ、このような多層膜媒体は図13(a) に示す如き原点
に関し対称であるヒステリシスループを有する。しかし
ながら再生層13, 記録層15間の交換結合力に基づく界面
磁壁の有無で、図13(b) に示す如き、交換結合力による
ヒステリシスループの非対称性、いわゆるヒステリシス
ループシフトが生じる。図14は希土類−遷移金属アモル
ファス合金を中間層14に使用した場合のヒステリシスル
ープシフトの温度特性を示す。室温からある温度まで
は、理論上の値より実際の値の方が磁界が大きいため
に、マスク形成のための再生層13の磁化反転を行うには
大きな再生磁界が必要である。従って低パワーの再生レ
ーザ光では超解像を行うことができない。
磁気超解像方式の場合は、通常、希土類−遷移金属アモ
ルファス合金膜からなる磁性層を中間層14に使用する。
希土類−遷移金属アモルファス合金膜はフェリ磁性体で
あり、強磁性体の一種である。従って再生層13と中間層
14との間、又は中間層14と記録層15との間で界面磁壁が
現れ、このような多層膜媒体は図13(a) に示す如き原点
に関し対称であるヒステリシスループを有する。しかし
ながら再生層13, 記録層15間の交換結合力に基づく界面
磁壁の有無で、図13(b) に示す如き、交換結合力による
ヒステリシスループの非対称性、いわゆるヒステリシス
ループシフトが生じる。図14は希土類−遷移金属アモル
ファス合金を中間層14に使用した場合のヒステリシスル
ープシフトの温度特性を示す。室温からある温度まで
は、理論上の値より実際の値の方が磁界が大きいため
に、マスク形成のための再生層13の磁化反転を行うには
大きな再生磁界が必要である。従って低パワーの再生レ
ーザ光では超解像を行うことができない。
【００２０】また静磁結合を利用した磁気超解像方式の
場合は、結合が弱いために記録層15から再生層13への転
写が十分に行われない。特にマークの周囲が不安定にな
るために記録信号のノイズレベルが増大するという問題
がある。
場合は、結合が弱いために記録層15から再生層13への転
写が十分に行われない。特にマークの周囲が不安定にな
るために記録信号のノイズレベルが増大するという問題
がある。
【００２１】図12に示す如きオーバーライト可能な光磁
気記録媒体においても中間層24に使用する材料は希土類
−遷移金属アモルファス合金である。従ってメモリ層2
3, 記録層25間の交換結合力は、必要以上に強くなるこ
とがある。交換結合力（界面磁壁エネルギともいう）σ
は、 σ ＝ ＨS ×（２ＭS ｄ） 但し、ＨS ：シフト量 ＭS ：飽和磁化 ｄ ：膜厚 で与えられ、表２に示す膜構成での交換結合力σは、１
〜２erg/cm2 である。膜厚ｄを厚くすればシフト量ＨS
は小さくなるが、膜厚ｄが厚くなった分、記録感度が悪
くなるという問題がある。
気記録媒体においても中間層24に使用する材料は希土類
−遷移金属アモルファス合金である。従ってメモリ層2
3, 記録層25間の交換結合力は、必要以上に強くなるこ
とがある。交換結合力（界面磁壁エネルギともいう）σ
は、 σ ＝ ＨS ×（２ＭS ｄ） 但し、ＨS ：シフト量 ＭS ：飽和磁化 ｄ ：膜厚 で与えられ、表２に示す膜構成での交換結合力σは、１
〜２erg/cm2 である。膜厚ｄを厚くすればシフト量ＨS
は小さくなるが、膜厚ｄが厚くなった分、記録感度が悪
くなるという問題がある。
【００２２】また従来の光磁気記録媒体においては、再
生パワーが大きい（例えば 1.5mW以上）場合に、メモリ
層23の情報が記録層25の磁化方向（消去方向）にならっ
て消え始めることがある。このような現象はメモリ層2
3, 記録層25間の交換結合力が強く、ヒステリシスルー
プのシフト量が大きい場合に現れる。即ちこのシフト量
が大きいと、再生レーザ光の照射により光磁気記録媒体
の温度が上昇し保持力が低下するので、交換結合力が大
きくなり、無磁場で磁化反転が起こり消去時の磁化方向
に転じるのである。このような現象によりＣ／Ｎが低下
し、再生安定性の劣化の要因となっている。
生パワーが大きい（例えば 1.5mW以上）場合に、メモリ
層23の情報が記録層25の磁化方向（消去方向）にならっ
て消え始めることがある。このような現象はメモリ層2
3, 記録層25間の交換結合力が強く、ヒステリシスルー
プのシフト量が大きい場合に現れる。即ちこのシフト量
が大きいと、再生レーザ光の照射により光磁気記録媒体
の温度が上昇し保持力が低下するので、交換結合力が大
きくなり、無磁場で磁化反転が起こり消去時の磁化方向
に転じるのである。このような現象によりＣ／Ｎが低下
し、再生安定性の劣化の要因となっている。
【００２３】本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたも
のであり、中間層に反強磁性体を使用することにより、
記録感度及び再生安定性が向上し、低パワー再生が可能
な光磁気記録媒体及び再生方法を提供することを目的と
する。
のであり、中間層に反強磁性体を使用することにより、
記録感度及び再生安定性が向上し、低パワー再生が可能
な光磁気記録媒体及び再生方法を提供することを目的と
する。
【００２４】
【課題を解決するための手段】第１発明に係る光磁気記
録媒体は、相互に交換結合される第１，第２磁性層間に
この結合を制御する中間層を備える光磁気記録媒体にお
いて、中間層は反強磁性体からなることを特徴とする。
録媒体は、相互に交換結合される第１，第２磁性層間に
この結合を制御する中間層を備える光磁気記録媒体にお
いて、中間層は反強磁性体からなることを特徴とする。
【００２５】第２発明に係る光磁気記録媒体は、情報の
記録・保持を担う第１磁性層と、該第１磁性層と交換結
合することにより、第１磁性層に記録されている情報が
転写される第２磁性層と、第１磁性層への情報の記録又
は消去を制御する第３磁性層と、消去時の磁化方向を保
持する第４磁性層と、第１，第２磁性層間に設けられ、
この結合を制御する中間層とを備える光磁気記録媒体に
おいて、中間層は反強磁性体からなることを特徴とす
る。
記録・保持を担う第１磁性層と、該第１磁性層と交換結
合することにより、第１磁性層に記録されている情報が
転写される第２磁性層と、第１磁性層への情報の記録又
は消去を制御する第３磁性層と、消去時の磁化方向を保
持する第４磁性層と、第１，第２磁性層間に設けられ、
この結合を制御する中間層とを備える光磁気記録媒体に
おいて、中間層は反強磁性体からなることを特徴とす
る。
【００２６】第３発明に係る光磁気記録媒体は、第１又
は第２発明において、前記中間層のネール温度は転写時
の温度より高いことを特徴とする。
は第２発明において、前記中間層のネール温度は転写時
の温度より高いことを特徴とする。
【００２７】第４発明に係る光磁気記録媒体の再生方法
は、請求項１記載の光磁気記録媒体に記録された情報を
再生する方法であって、前記中間層を介した交換結合に
より、第２磁性層の磁化方向にならって垂直磁化を示し
ている第１磁性層に再生光を照射し、且つ再生バイアス
磁界を印加することにより、再生光の照射領域のうち所
定温度より高温である領域で第１磁性層の磁化方向を前
記再生バイアス磁界の方向に揃えてマスクを形成し、前
記所定温度より低くマスクが形成されていない再生光の
照射領域において第２磁性層の情報を中間層を介して第
１磁性層に転写することを特徴とする。
は、請求項１記載の光磁気記録媒体に記録された情報を
再生する方法であって、前記中間層を介した交換結合に
より、第２磁性層の磁化方向にならって垂直磁化を示し
ている第１磁性層に再生光を照射し、且つ再生バイアス
磁界を印加することにより、再生光の照射領域のうち所
定温度より高温である領域で第１磁性層の磁化方向を前
記再生バイアス磁界の方向に揃えてマスクを形成し、前
記所定温度より低くマスクが形成されていない再生光の
照射領域において第２磁性層の情報を中間層を介して第
１磁性層に転写することを特徴とする。
【００２８】
【作用】本発明にあっては、中間層に反強磁性体を使用
することにより、従来の交換結合より弱く静磁結合より
大きい交換結合力を、再生時の第１，第２磁性層間に働
かせることができる。図15は中間層にフェリ磁性体を使
用した場合と反強磁性体を使用した場合とのループシフ
トを示す。反強磁性体を使用した場合のループシフト(
図15(a))は、フェリ磁性体を使用した場合のループシフ
ト( 図15(b))に比べ小さい磁界で現れている。反強磁性
体を使用した場合は、反強磁性体のネール温度以下でも
ループシフトを小さくすることができ、強（フェリ）磁
性体の場合よりも小さい再生磁界で磁化反転が行われマ
スクを形成することができる。またネール温度以下でも
マスクを形成することができるので、強（フェリ）磁性
体を使用した場合より低い再生パワーで超解像再生を行
うことができる。また交換結合力が従来より弱いので他
の磁性層の膜厚を従来より薄くすることができる。これ
により記録感度が向上する。
することにより、従来の交換結合より弱く静磁結合より
大きい交換結合力を、再生時の第１，第２磁性層間に働
かせることができる。図15は中間層にフェリ磁性体を使
用した場合と反強磁性体を使用した場合とのループシフ
トを示す。反強磁性体を使用した場合のループシフト(
図15(a))は、フェリ磁性体を使用した場合のループシフ
ト( 図15(b))に比べ小さい磁界で現れている。反強磁性
体を使用した場合は、反強磁性体のネール温度以下でも
ループシフトを小さくすることができ、強（フェリ）磁
性体の場合よりも小さい再生磁界で磁化反転が行われマ
スクを形成することができる。またネール温度以下でも
マスクを形成することができるので、強（フェリ）磁性
体を使用した場合より低い再生パワーで超解像再生を行
うことができる。また交換結合力が従来より弱いので他
の磁性層の膜厚を従来より薄くすることができる。これ
により記録感度が向上する。
【００２９】前記中間層のネール温度は、転写時の温度
より高いので、レーザ光の照射により磁相転移を行って
確実に情報を第１磁性層から第２磁性層へ転写すること
ができる。
より高いので、レーザ光の照射により磁相転移を行って
確実に情報を第１磁性層から第２磁性層へ転写すること
ができる。
【００３０】また情報の再生に際しては、再生光の照射
領域のうち、中間層のネール温度以下の所定温度を越え
た領域にマスクを形成する。このマスクは、再生バイア
ス磁界で第１磁性層の磁化反転が起これば、ネール温度
を越えた部分、及び冷却され始め且つ前記所定温度より
高い部分にも形成される。前記所定温度より低くマスク
が形成されていない領域のみの情報を第１磁性層に転写
することにより、再生光照射領域より小さい領域の情報
を再生することができる。
領域のうち、中間層のネール温度以下の所定温度を越え
た領域にマスクを形成する。このマスクは、再生バイア
ス磁界で第１磁性層の磁化反転が起これば、ネール温度
を越えた部分、及び冷却され始め且つ前記所定温度より
高い部分にも形成される。前記所定温度より低くマスク
が形成されていない領域のみの情報を第１磁性層に転写
することにより、再生光照射領域より小さい領域の情報
を再生することができる。
【００３１】
【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
き具体的に説明する。 実施例１．図１は、本発明に係る光磁気記録媒体の実施
例１における膜構成を示す模式的断面図である。図中１
は、ポリカーボネイト，アモルファスポリオレフィン，
ガラス，又はフォトポリマー（２Ｐ）ガラス等の透明な
材料からなり、トラッキング，フォーカシング用の案内
溝が形成された基板である。基板１上には、誘電体層２
と、再生層３，中間層４，記録層５の３層からなる磁性
層と、保護層６とを有する。再生層３，記録層５には希
土類−遷移金属アモルファス合金からなるフェリ磁性体
を使用する。中間層４は、再生層３と記録層５との交換
結合力を制御する層であり、転写時の温度（80〜120
℃）より高いネール温度を有する反強磁性体、例えばCu
O, NiO, CoNiO, CrMn, AuCr, MnFe 等の材料を使用する
ことができる。 CuOを使用した場合、そのネール温度は
約 180℃である。各層の材料, 膜厚，キュリー温度又は
ネール温度，及び製膜条件の一例を表３に示す。
き具体的に説明する。 実施例１．図１は、本発明に係る光磁気記録媒体の実施
例１における膜構成を示す模式的断面図である。図中１
は、ポリカーボネイト，アモルファスポリオレフィン，
ガラス，又はフォトポリマー（２Ｐ）ガラス等の透明な
材料からなり、トラッキング，フォーカシング用の案内
溝が形成された基板である。基板１上には、誘電体層２
と、再生層３，中間層４，記録層５の３層からなる磁性
層と、保護層６とを有する。再生層３，記録層５には希
土類−遷移金属アモルファス合金からなるフェリ磁性体
を使用する。中間層４は、再生層３と記録層５との交換
結合力を制御する層であり、転写時の温度（80〜120
℃）より高いネール温度を有する反強磁性体、例えばCu
O, NiO, CoNiO, CrMn, AuCr, MnFe 等の材料を使用する
ことができる。 CuOを使用した場合、そのネール温度は
約 180℃である。各層の材料, 膜厚，キュリー温度又は
ネール温度，及び製膜条件の一例を表３に示す。
【００３２】
【表３】
【００３３】以上の如き構成の光磁気記録媒体の再生方
法について述べる。中間層４を介した交換結合により、
記録層５の磁化方向にならって垂直磁化を示している再
生層３に再生光ビームを照射し、且つ再生バイアス磁界
を印加する。そうすると前述した如く照射領域のうち光
磁気記録媒体の進行方向の前方部分は、高温であるた
め、再生層３の磁化方向が再生バイアス磁界に揃う。こ
れがマスクとなる。中間層４のネール温度以下であって
も、再生バイアス磁界で再生層３の磁化反転が起こる所
定温度より高ければマスク領域となる。マスク領域の中
には、再生光の照射温度によってはネール温度を越える
部分もある。後方部分は、中間層４のネール温度以下で
あり、且つ再生バイアス磁界で再生層３の磁化反転が起
こらないような低温であるため開口部となり、記録層５
の磁化方向が中間層４を介して再生層３に転写され、再
生される。従って再生光ビームの照射領域より小さい領
域の情報を再生することができる。
法について述べる。中間層４を介した交換結合により、
記録層５の磁化方向にならって垂直磁化を示している再
生層３に再生光ビームを照射し、且つ再生バイアス磁界
を印加する。そうすると前述した如く照射領域のうち光
磁気記録媒体の進行方向の前方部分は、高温であるた
め、再生層３の磁化方向が再生バイアス磁界に揃う。こ
れがマスクとなる。中間層４のネール温度以下であって
も、再生バイアス磁界で再生層３の磁化反転が起こる所
定温度より高ければマスク領域となる。マスク領域の中
には、再生光の照射温度によってはネール温度を越える
部分もある。後方部分は、中間層４のネール温度以下で
あり、且つ再生バイアス磁界で再生層３の磁化反転が起
こらないような低温であるため開口部となり、記録層５
の磁化方向が中間層４を介して再生層３に転写され、再
生される。従って再生光ビームの照射領域より小さい領
域の情報を再生することができる。
【００３４】図２は本実施例及び従来例（交換結合型及
び静磁型）におけるＣ／Ｎを示すグラフであり、図３は
本実施例及び従来例（交換結合型及び静磁型）における
Ｃ，Ｎレベルを示すグラフである。本実施例における光
磁気記録媒体は、交換結合力を使用した従来の光磁気記
録媒体よりも低い再生パワーで超解像再生が起こり、ま
た静磁結合力又は交換結合力を使用した従来の光磁気記
録媒体よりもノイズレベルが大幅に低下している。従っ
て特に1.8mＷ以下の再生パワーにおけるＣ／Ｎが改善さ
れている。
び静磁型）におけるＣ／Ｎを示すグラフであり、図３は
本実施例及び従来例（交換結合型及び静磁型）における
Ｃ，Ｎレベルを示すグラフである。本実施例における光
磁気記録媒体は、交換結合力を使用した従来の光磁気記
録媒体よりも低い再生パワーで超解像再生が起こり、ま
た静磁結合力又は交換結合力を使用した従来の光磁気記
録媒体よりもノイズレベルが大幅に低下している。従っ
て特に1.8mＷ以下の再生パワーにおけるＣ／Ｎが改善さ
れている。
【００３５】実施例２．図４は、本発明に係る光磁気記
録媒体の実施例２における膜構成を示す模式的断面図で
ある。本実施例では磁性層の記録層５と保護層６との間
にスイッチ層７，初期化層８をこの順に備えるオーバー
ライト可能な光磁気記録媒体を示す。実施例２において
再生を司る層はメモリ層９と称している。その他の構成
は実施例１と同様である。各層の材料, 膜厚，キュリー
温度又はネール温度，及び製膜条件の一例を表４に示
す。
録媒体の実施例２における膜構成を示す模式的断面図で
ある。本実施例では磁性層の記録層５と保護層６との間
にスイッチ層７，初期化層８をこの順に備えるオーバー
ライト可能な光磁気記録媒体を示す。実施例２において
再生を司る層はメモリ層９と称している。その他の構成
は実施例１と同様である。各層の材料, 膜厚，キュリー
温度又はネール温度，及び製膜条件の一例を表４に示
す。
【００３６】
【表４】
【００３７】図５は本実施例及び従来例（中間層にGd25
Fe75を使用した交換結合型）におけるＣ／Ｎを示すグラ
フである。本実施例における再生層３，記録層５間の交
換結合力は、希土類−遷移金属アモルファス合金を中間
層に使用した従来例より小さい値に制御されているの
で、高再生パワーの照射に対してもＣ／Ｎが低下しにく
い。従って再生安定性が向上しているといえる。
Fe75を使用した交換結合型）におけるＣ／Ｎを示すグラ
フである。本実施例における再生層３，記録層５間の交
換結合力は、希土類−遷移金属アモルファス合金を中間
層に使用した従来例より小さい値に制御されているの
で、高再生パワーの照射に対してもＣ／Ｎが低下しにく
い。従って再生安定性が向上しているといえる。
【００３８】実施例３．図６は、本発明に係る光磁気記
録媒体の実施例３における膜構成を示す模式的断面図で
ある。本実施例は実施例２と同様、オーバーライト可能
な光磁気記録媒体に適用した実施例であり、実施例２の
構成より磁性体の膜厚を薄くしている。各層の材料, 膜
厚，キュリー温度又はネール温度，及び製膜条件の一例
を表５に示す。
録媒体の実施例３における膜構成を示す模式的断面図で
ある。本実施例は実施例２と同様、オーバーライト可能
な光磁気記録媒体に適用した実施例であり、実施例２の
構成より磁性体の膜厚を薄くしている。各層の材料, 膜
厚，キュリー温度又はネール温度，及び製膜条件の一例
を表５に示す。
【００３９】
【表５】
【００４０】80,100,120℃での本実施例（表５の膜構
成）及び従来例（表２の膜構成）の光磁気記録媒体にお
けるメモリ層，記録層間の交換結合力σW 及びメモリ層
の保持力の変化ＨC - ( ＝ＨC −ＨS ）を表６に示す。
成）及び従来例（表２の膜構成）の光磁気記録媒体にお
けるメモリ層，記録層間の交換結合力σW 及びメモリ層
の保持力の変化ＨC - ( ＝ＨC −ＨS ）を表６に示す。
【００４１】
【表６】
【００４２】表６より本実施例における交換結合力σW
は従来例よりも小さく、本実施例におけるメモリ層の保
持力の変化ＨC - は従来例と同程度であることが判る。
本実施例の磁性層の全膜厚は90nmであり、従来(150nm）
の 2/3である。本実施例においては磁性層の膜厚をこの
ように薄くしても交換結合力が従来より小さくなってい
るので、メモリ層９の保持力の変化を維持することがで
きる。
は従来例よりも小さく、本実施例におけるメモリ層の保
持力の変化ＨC - は従来例と同程度であることが判る。
本実施例の磁性層の全膜厚は90nmであり、従来(150nm）
の 2/3である。本実施例においては磁性層の膜厚をこの
ように薄くしても交換結合力が従来より小さくなってい
るので、メモリ層９の保持力の変化を維持することがで
きる。
【００４３】図７は、本実施例及び従来例における記録
感度，Ｃ／Ｎと周速との関係を示すグラフである。記録
感度はハイパワーの立ち上がりパワーＰW で示す。図７
に示す如く、本実施例では従来例に比べて、どの周速に
おいても立ち上がりパワーＰ W が４割程度低くなってお
り、記録感度が４割程度上昇しているといえる。またＣ
／Ｎはどの周速においても従来例と同程度に維持されて
いる。
感度，Ｃ／Ｎと周速との関係を示すグラフである。記録
感度はハイパワーの立ち上がりパワーＰW で示す。図７
に示す如く、本実施例では従来例に比べて、どの周速に
おいても立ち上がりパワーＰ W が４割程度低くなってお
り、記録感度が４割程度上昇しているといえる。またＣ
／Ｎはどの周速においても従来例と同程度に維持されて
いる。
【００４４】図８は、実施例３及び従来例における再生
パワーとＣ／Ｎ低下率との関係（再生安定性）を示すグ
ラフである。本実施例におけるＣ／Ｎ低下率は従来例と
同程度である。これはメモリ層の保持力の変化ＨC - が
変わらずメモリ層の記録マークが消え始める温度が変わ
らないためである。このように中間層４に反強磁性体を
用いることにより、メモリ層９と記録層５との交換結合
力を従来より弱めることができるので、各磁性体の膜厚
を薄くしても再生安定性は劣化しない。また薄膜化によ
り記録感度は改善される。
パワーとＣ／Ｎ低下率との関係（再生安定性）を示すグ
ラフである。本実施例におけるＣ／Ｎ低下率は従来例と
同程度である。これはメモリ層の保持力の変化ＨC - が
変わらずメモリ層の記録マークが消え始める温度が変わ
らないためである。このように中間層４に反強磁性体を
用いることにより、メモリ層９と記録層５との交換結合
力を従来より弱めることができるので、各磁性体の膜厚
を薄くしても再生安定性は劣化しない。また薄膜化によ
り記録感度は改善される。
【００４５】
【発明の効果】以上のように本発明に係る光磁気記録媒
体は、中間層に反強磁性体を使用することにより、従来
の交換結合より弱く静磁結合より大きい交換結合力を第
１，第２磁気層間に働かせることができる。従って従来
より小さい再生磁界で磁化反転が行われ、低パワーの再
生レーザ光で超解像を行うことができ、また再生安定性
も向上する。またオーバーライト媒体においては交換結
合力が従来の交換結合型のそれより弱いので、記録感度
向上のために他の磁性層の膜厚を従来より薄くしても再
生安定性が劣化しない。また再生光の照射領域の一部に
マスクを形成してマスクされていない領域の情報を第２
磁性層から第１磁性層へ転写すると、再生光の照射領域
より小さい領域の情報を再生することができる等、本発
明は優れた効果を奏する。
体は、中間層に反強磁性体を使用することにより、従来
の交換結合より弱く静磁結合より大きい交換結合力を第
１，第２磁気層間に働かせることができる。従って従来
より小さい再生磁界で磁化反転が行われ、低パワーの再
生レーザ光で超解像を行うことができ、また再生安定性
も向上する。またオーバーライト媒体においては交換結
合力が従来の交換結合型のそれより弱いので、記録感度
向上のために他の磁性層の膜厚を従来より薄くしても再
生安定性が劣化しない。また再生光の照射領域の一部に
マスクを形成してマスクされていない領域の情報を第２
磁性層から第１磁性層へ転写すると、再生光の照射領域
より小さい領域の情報を再生することができる等、本発
明は優れた効果を奏する。
【図１】本発明に係る光磁気記録媒体の実施例１におけ
る膜構成を示す模式的断面図である。
る膜構成を示す模式的断面図である。
【図２】本実施例及び従来例におけるＣ／Ｎを示すグラ
フである。
フである。
【図３】本実施例及び従来例におけるＣ，Ｎレベルを示
すグラフである。
すグラフである。
【図４】本発明に係る光磁気記録媒体の実施例２におけ
る膜構成を示す模式的断面図である。
る膜構成を示す模式的断面図である。
【図５】本実施例及び従来例におけるＣ／Ｎを示すグラ
フである。
フである。
【図６】本発明に係る光磁気記録媒体の実施例３におけ
る膜構成を示す模式的断面図である。
る膜構成を示す模式的断面図である。
【図７】本実施例及び従来例における記録感度，Ｃ／Ｎ
と周速との関係を示すグラフである。
と周速との関係を示すグラフである。
【図８】本実施例及び従来例における再生パワーとＣ／
Ｎ低下率との関係を示すグラフである。
Ｎ低下率との関係を示すグラフである。
【図９】磁気超解像方式を利用した一般的な光磁気ディ
スク装置の構成を示す模式図である。
スク装置の構成を示す模式図である。
【図１０】従来の光磁気ディスクを示す模式的断面図で
ある。
ある。
【図１１】各磁性層の磁化状態を示す模式図である。
【図１２】オーバーライト可能な光磁気記録媒体を示す
模式的断面図である。
模式的断面図である。
【図１３】交換結合力によるヒステリシスループの非対
称性を示すグラフである。
称性を示すグラフである。
【図１４】ヒステリシスループシフトの温度特性を示す
グラフである。
グラフである。
【図１５】フェリ磁性体，反強磁性体を中間層に使用し
た場合のヒステリシスループシフトを示すグラフであ
る。
た場合のヒステリシスループシフトを示すグラフであ
る。
１ 基板 ２ 誘電体層 ３ 再生層 ４ 中間層 ５ 記録層 ６ 保護層 ７ スイッチ層 ８ 初期化層 ９ メモリ層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−63810（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−139639（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−311993（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−93056（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G11B 11/105
Claims (4)
- 【請求項１】 相互に交換結合される第１，第２磁性層
間にこの結合を制御する中間層を備える光磁気記録媒体
において、中間層は反強磁性体からなることを特徴とす
る光磁気記録媒体。 - 【請求項２】 情報の記録・保持を担う第１磁性層と、
該第１磁性層と交換結合することにより、第１磁性層に
記録されている情報が転写される第２磁性層と、第１磁
性層への情報の記録又は消去を制御する第３磁性層と、
消去時の磁化方向を保持する第４磁性層と、第１，第２
磁性層間に設けられ、この結合を制御する中間層とを備
える光磁気記録媒体において、中間層は反強磁性体から
なることを特徴とする光磁気記録媒体。 - 【請求項３】 前記中間層のネール温度は前記転写時の
温度より高いことを特徴とする請求項１又は２記載の光
磁気記録媒体。 - 【請求項４】 請求項１記載の光磁気記録媒体に記録さ
れた情報を再生する方法であって、前記中間層を介した
交換結合により、第２磁性層の磁化方向にならって垂直
磁化を示している第１磁性層に再生光を照射し、且つ再
生バイアス磁界を印加することにより、再生光の照射領
域のうち所定温度より高温である領域で第１磁性層の磁
化方向を前記再生バイアス磁界の方向に揃えてマスクを
形成し、前記所定温度より低くマスクが形成されていな
い再生光の照射領域において第２磁性層の情報を中間層
を介して第１磁性層に転写することを特徴とする光磁気
記録媒体の再生方法。
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