JP3332913B2 - 磁性記録媒体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁性材料の磁化の
配向状態によって情報を記録する磁性記録媒体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】書き換え可能な高密度記録方式として、
磁気記録媒体や光磁気記録媒体等、磁性材料の磁化の配
向状態によって情報を記録する磁性記録媒体及びその記
録再生装置が注目されている。近年これらの磁性記録媒
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。

【０００３】このうち光磁気記録方式では、半導体レー
ザの熱エネルギーを利用して磁性薄膜に磁区を書き込ん
で情報を記録し、磁気光学効果を使って記録情報を読み
出す。一般に、光記録媒体の線記録密度は、再生光学系
のレーザ波長及び対物レンズの開口数ＮＡに大きく依存
する。すなわち、再生光学系のレーザ波長λと対物レン
ズの開口数ＮＡが決まるとビームウェストの径が決まる
ため、信号再生可能な記録ピットの空間周波数は２ＮＡ
／λ程度が限界となってしまう。

【０００４】したがって、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波長を短くす
るか対物レンズの開口数を大きくする必要がある。しか
しながら、レーザ波長を短くするのは素子の効率、発熱
などの問題で容易ではなく、また対物レンズの開口数を
大きくすると、焦点深度が浅くなるなどして機械的精度
に対する要求が厳しくなるという問題が生じる。

【０００５】このため、レーザ波長や対物レンズの開口
数を変えずに、記録媒体の構成や再生方法を工夫して記
録密度を改善する、いわゆる超解像技術が種々開発され
ている。

【０００６】例えば、特開平３−９３０５８号において
は、磁気的に結合される再生層と記録保持層とを有して
なる多層膜の、記録保持層に信号記録を行うとともに、
再生層の磁化の向きを揃えた後、レーザー光を照射して
加熱し、再生層の昇温領域に、記録保持層に記録された
信号を転写しながら読み取る信号再生方法が提案されて
いる。

【０００７】この方法によれば、再生用のレーザーのス
ポット径に対して、このレーザーによって加熱されて転
写温度に達し信号が検出される領域は、より小さな領域
に限定できるため、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信号が再生可能となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の超
解像方式は、いずれの方式も再生光の一部をマスクし、
実質的にピットを読み取るアパーチャを小さな領域に制
限する事により解像能力を上げるという方法をとってい
たため、マスクした部分の光は無駄になり、再生信号振
幅が小さくなるという問題があった。つまり、マスクし
た部分の光は再生信号に寄与しないため、分解能を上げ
ようとしてアパーチャを狭めるほど有効に使われる光が
減少し、信号レベルが下がるという問題があった。

【０００９】かかる問題点に鑑みて、本発明者は既に、
特開平６−２９０４９６において、特殊な磁性記録媒体
を用いて、記録マークの境界部に存在する磁壁を温度勾
配によって移動させ、この磁壁移動を検出することによ
り、高密度記録信号を再生する方法を提案している。

【００１０】しかし、この方法は従来の再生方式とは全
く異なる新規な再生方法であるため、その詳細な条件等
については未知な部分が多かった。

【００１１】本発明者は、上記の磁性記録媒体並びにそ
の再生方法について鋭意検討を重ねた結果、記録媒体の
材料物性並びにその再生条件等に関してより詳細な知見
を得るに至った。本発明は、上記特開平６−２９０４９
６に示された機能を安定に実現するためのより適正化さ
れた条件を開示することにより、高密度記録再生が可能
な磁性記録媒体並びにその再生方法を提供することを目
的とする。

【００１２】本発明は、情報の再生に寄与し、磁壁が移
動可能な移動層と、情報に応じた記録磁区を保持するメ
モリ層と、前記移動層とメモリ層の間に配置され、これ
ら両層よりキュリー温度が低い遮断層とを備え、前記遮
断層のキュリー温度以上の領域において前記メモリ層か
ら移動層に転写された記録磁区の磁壁を移動させて前記
記録磁区を拡大させることにより前記情報の再生を行う
磁性記録媒体において、前記移動層は希土類−鉄族元素
非晶質合金で構成され、室温における組成が磁壁が移動
する温度領域内で希土類元素副格子磁化と鉄族元素副格
子磁化とが補償される組成であることを特徴とする磁性
記録媒体に関する。

【００１３】以下の本出願の説明において、第１の磁性
層は移動層、第２の磁性層は遮断層、第３の磁性層はメ
モリ層に対応する。

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【００３０】

【００３１】

【００３２】

【００３３】

【００３４】

【００３５】

【００３６】

【００３７】

【００３８】

【００３９】

【００４０】

【００４１】

【００４２】

【００４３】

【００４４】

【００４５】

【００４６】

【００４７】

【００４８】

【００４９】

【００５０】

【００５１】

【００５２】

【００５３】

【００５４】

【００５５】

【００５６】

【００５７】

【００５８】

【００５９】

【００６０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の磁性記録媒体に
おける作用を説明するため模式図である。

【００６１】図１（ａ）は、本発明の磁性記録媒体の模
式的断面図である。この媒体の磁性層は、第１の磁性層
１１、第２の磁性層１２、第３の磁性層１３が順次積層
されてなる。各層中の矢印１４は原子スピンの向きを表
している。スピンの向きが相互に逆向きの領域の境界部
には磁壁１５が形成されている。

【００６２】図１（ｂ）は、本発明の磁性記録媒体に形
成される温度分布を示すグラフである。この温度分布
は、再生用に照射される光ビーム自身によって媒体上に
誘起されるものでもよいが、望ましくは別の加熱手段を
併用して、再生用の光ビームのスポットの手前側から温
度を上昇させ、スポットの後方に温度のピークが来るよ
うな温度分布を形成する。ここで、位置Ｘｓにおいて、
媒体温度がＴｓに達しており、位置Ｘｓより後方（図で
は左側）のＴｓより高温側の領域では、第１の磁性層と
第３の磁性層との間の界面磁壁エネルギー密度σｗ１３
が０ｅｒｇ／ｃｍ ²になっている。この温度Ｔｓは、第
２の磁性層のキュリー温度や膜厚を調整することで制御
され、一般的には第２の磁性層のキュリー温度近傍の温
度になる。

【００６３】図１（ｃ）は、図１（ｂ）の温度分布に対
応する第１の磁性層の磁壁エネルギー密度σ１の分布を
示すグラフである。この様にＸ方向に磁壁エネルギー密
度σ１の勾配があると、位置Ｘに存在する第１の磁性層
の磁壁に対して下記式から求められる“磁壁駆動力”Ｆ
１が作用する。

【００６４】 Ｆ１＝｜ｄσ１／ｄＸ｜＝｜ｄσ１／ｄＴ｜＊｜ｄＴ／ｄＸ｜（式１） 同様に、第２の磁性層及び第３の磁性層の磁壁エネルギ
ー密度をσ２及びσ３とすると、これらの磁性層の磁壁
に対しても、下記式から求められる磁壁駆動力Ｆ２及び
Ｆ３が作用する。

【００６５】 Ｆ２＝｜ｄσ２／ｄＸ｜＝｜ｄσ２／ｄＴ｜＊｜ｄＴ／ｄＸ｜（式２） Ｆ３＝｜ｄσ３／ｄＸ｜＝｜ｄσ３／ｄＴ｜＊｜ｄＴ／ｄＸ｜（式３） これらの力は、磁壁エネルギーの低い方に磁壁を移動さ
せるように作用する。

【００６６】ここで、温度勾配｜ｄＴ／ｄＸ｜を、位置
Ｘにおける温度の関数としてＧ（Ｔ）と表した時、 Ｇ（Ｔ）＜ｋ３（Ｔ）（式４） を満たし、かつ、少なくともＴｓ以上の所定の温度範囲
において、 Ｇ（Ｔ）＞ｋ１（Ｔ）（式５） を満たすように温度分布を形成しておく。但し、ｃｇｓ
単位系で表された温度Ｔにおける第１の磁性層の飽和磁
化、磁壁抗磁力、及び膜厚を、それぞれＭｓ１、Ｈｗ
１、及びｈ１とし、同じく第３の磁性層の飽和磁化、磁
壁抗磁力、及び膜厚を、それぞれＭｓ３、Ｈｗ３、及び
ｈ３とし、該第１の磁性層と該第３の磁性層との間の界
面磁壁エネルギー密度をσｗ１３として、 ｋ１（Ｔ）＝（２Ｍｓ１＊Ｈｗ１＋σｗ１３／ｈ１）／｜ｄσ１／ｄＴ｜（ 式６） ｋ３（Ｔ）＝（２Ｍｓ３＊Ｈｗ３−σｗ１３／ｈ３）／｜ｄσ３／ｄＴ｜（ 式７） である。ｋ１（Ｔ）は、第１の磁性層の磁壁を移動させ
るのに必要な最小の温度勾配であり、ｋ３（Ｔ）は、第
３の磁性層の磁壁が移動せずにいられる最大の温度勾配
である。

【００６７】この時、（式１）〜（式７）より、 Ｆ３＋σｗ１３／ｈ３＜２Ｍｓ３＊Ｈｗ３（式８） かつ、少なくともＴｓ以上の所定の温度範囲において、 Ｆ１＞２Ｍｓ１＊Ｈｗ１＋σｗ１３／ｈ１（式９） となる。（式８）の右辺、及び（式９）の右辺第１項
は、磁壁の移動を妨げる“摩擦力”である。

【００６８】（式８）の左辺第２項は、第１の磁性層と
の交換相互作用により第３の磁性層が受ける力、（式
９）の右辺第２項は、第３の磁性層との交換相互作用に
より第１の磁性層が受ける力である。

【００６９】（式８）より、第３の磁性層は、付与した
温度分布のいかなる温度範囲においても摩擦力が支配的
であるため、磁壁は終始固定されている。

【００７０】第１の磁性層中の磁壁も、Ｔｓ（厳密には
Ｔｓより僅かに低い温度）以下の温度範囲、即ち位置Ｘ
ｓより後方（図では右側）の領域では、第３の磁性層と
の交換相互作用により第１の磁性層が受ける力（（式
９）の右辺第２項）が大きいため、第３の磁性層中の磁
壁と同じ位置に固定されたままでる。

【００７１】ところが、温度がＴｓに近づくと、第３の
磁性層との交換相互作用により第１の磁性層が受ける力
が弱まり、Ｔｓ以上の所定の温度範囲では、第１の磁性
層は磁壁駆動力が支配的になって（式９）が成立し、第
１の磁性層中の磁壁が高温側の磁壁エネルギーの低い領
域に向かって移動する。

【００７２】第２の磁性層は、Ｔｓ以上の温度範囲で概
ねキュリー温度以上になるので、磁壁自体が存在しなく
なる。

【００７３】少なくとも室温において、 ２Ｍｓ１＊Ｈｗ１＜σｗ１３／ｈ１ かつ、 ２Ｍｓ３＊Ｈｗ３＞σｗ１３／ｈ３ を満たすようにしておくことにより、少なくとも室温ま
で冷却された後には、第３の磁性層に保存されていた磁
化状態が、第１の磁性層に再転写され、情報の保存と繰
り返し再生が可能になる。

【００７４】上述のような温度分布が存在し得るために
は、媒体条件として、少なくとも温度Ｔｓ以上の所定の
温度範囲において、ｋ１（Ｔ）＜ｋ３（Ｔ）を満たす必
要がある。

【００７５】第１の磁性層を、第３の磁性層よりも磁壁
抗磁力の小さな材料で構成し、第２の磁性層を、第１及
び第３の磁性層よりもキュリー温度の低い材料で構成す
ることにより、容易に上記条件を満足する磁性記録媒体
を得ることができる。

【００７６】しかし、第１の磁性層の磁壁移動に要する
温度勾配ｋ１（Ｔ）の値として、無制限に大きな値を許
容することはできない。ｋ１（Ｔ）が大きいと、磁壁を
僅かに移動させるだけで第１の磁性層のキュリー温度ま
で昇温させてしまうことになり、検出するのに充分な距
離にわたって磁壁を移動させられないからである。

【００７７】磁壁の移動を検出する方法として磁気光学
効果を利用する場合、照射する再生用の光ビームスポッ
ト１６のサイズが現行の通常技術では最小で１μｍ程度
であるから、少なくとも０．２μｍ程度の距離にわたっ
て磁壁を移動させないと、検出するのが困難である。
（将来的に、より微小な光スポットを形成できる技術が
確立された場合や、磁壁の移動を検出する方法として磁
気誘導等を利用する場合には、この限りではない。） ０．２μｍ以上の距離にわたって磁壁を移動させるため
には、温度Ｔｓ以上の適当な温度Ｔｐを選んだ時に、少
なくともＴｓ以上、Ｔｐ以下の温度範囲において、 ｋ１（Ｔ）＜ｋ３（Ｔ） かつ、

【００７８】

【数５】

【００７９】を満たす媒体である必要がある。

【００８０】そして、この媒体に対して、温度分布に関
する前述の条件に加えて、温度Ｔｓ以上の適当な温度Ｔ
ｐ’を選んだ時に、少なくともＴｓ以上、Ｔｐ’以下の
温度範囲において、 Ｇ（Ｔ）＞ｋ１（Ｔ） かつ、

【００８１】

【数６】

【００８２】を満たす温度勾配Ｇ（Ｔ）をなす温度分布
を付与すれば、０．２μｍ以上の距離にわたって磁壁が
移動する。

【００８３】一般的に、キュリー温度に近づくほど磁壁
は動きやすくなるので、緩い温度勾配で長い距離にわた
って磁壁を移動させることが可能になる。しかし、キュ
リー温度近傍の温度では磁性が弱まるので、磁壁がいく
ら移動しても検出するのが困難である。

【００８４】このため、第１の磁性層のキュリー温度よ
りも少なくとも１０℃程度低い温度範囲で上記の条件が
満たされる必要がある。検出レベルを向上させるために
は、望ましくは第１の磁性層のキュリー温度よりも２０
℃程度、更に望ましくは３０℃程度以上低い温度範囲で
上記の条件が満たされるのがよい。

【００８５】さて、この磁性記録媒体面上で前記のよう
な温度分布を走査すると、図１（ａ）に示す様に、情報
に対応した間隔で形成されている各磁壁１５が、位置Ｘ
ｓに到達する度に、破線矢印１７で示した様に、高温領
域ヘの磁壁移動が起こる。この磁壁の移動を検出するこ
とにより、情報を再生することができる。但し、温度分
布の走査速度は、磁壁が移動する速度に比べて充分に遅
くしておく。

【００８６】温度Ｔｓの等温線が記録パターンを分解し
て行くので、磁壁の移動距離を再生スポットサイズと同
等以上にしておくだけで、分解能は再生スポットサイズ
と無関係に向上させることが可能であり、光学的回折限
界の制約から完全に解放される。

【００８７】以上、第１の磁性層が均一単層の磁性膜で
構成される本発明の磁性記録媒体について説明したが、
以下に述べるように、第１の磁性層を、第２の磁性層に
近づくほどキュリー温度が低くなるような膜厚方向のキ
ュリー温度勾配を有する磁性層で構成してもよい。

【００８８】即ち、第１の磁性層を、第２の磁性層に近
い側から順に第１１構成層、第１２構成層・・・、第１
ｎ構成層よりなるｎ層の構成層で構成する。第１ｉ構成
層のキュリー温度をＴｃｌｉ、膜厚をｈｌｉ、磁壁エネ
ルギー密度、飽和磁化、及び磁壁抗磁力を、それぞれσ
ｌｉ、Ｍｓｌｉ、及びＨｗｌｉとする。Ｔｃ１１＜Ｔｃ
１２＜・・・＜Ｔｃｌｎであるから、第１の磁性層は、
キュリー温度に達した構成層によって構成層間の交換結
合が分断されることはない。従って、安定な結合状態が
維持される限りは、第１の磁性層は単一の磁性層とみな
すことができる。

【００８９】そしてこの仮想的に単一の磁性層の磁壁エ
ネルギー密度、飽和磁化、磁壁抗磁力、及び膜厚を、そ
れぞれσ１、Ｍｓ１、Ｈｗ１、及びｈ１とすると、下式
が成り立つ。

【００９０】

【数７】

【００９１】以下、第１の磁性層が均一単層の磁性膜で
構成される場合と同様にして、作用を説明することがで
きる。

【００９２】一般的に、キュリー温度に近づくほど、磁
壁駆動力が摩擦力に対して支配的になる。第１の磁性層
を上述のような構成にすると、第１ｎ構成層のキュリー
温度に対して充分に低い温度で磁壁駆動力が摩擦力を上
回るようにすることができるので、媒体の設計が容易に
なり、動作も安定化させることができるのである。

【００９３】ここまでは、磁壁エネルギーの勾配によっ
て発生する磁壁駆動力と、磁壁抗磁力による摩擦力と、
磁性層間の交換相互作用による力との三者の間の支配関
係のみで、磁壁の挙動を説明してきたが、実際には、反
磁界や外部磁界による影響がある。また、磁区が閉じた
磁壁で囲まれている場合には、磁壁の移動方向が磁区拡
大方向か縮小方向かによって、磁壁が生成したり消滅し
たりするため、これが磁壁の挙動に影響を及ぼす。

【００９４】反磁界や外部磁界による影響は、飽和磁化
を調整することで抑制することができる。また、磁壁の
生成／消滅の影響は、記録マークの前後の磁壁が独立し
て形成されるようにすれば排除できる。そのためには、
例えば、記録トラックの両側部において、第１の磁性層
の膜面方向の交換相互作用による結合が切断もしくは低
減されている媒体を用いて、記録トラックの両側部に跨
って記録マークを形成すればよい。

【００９５】以下、本発明を適用した実施形態について
図面を参照しながら説明する。

【００９６】図２は、本発明の磁性記録媒体の層構成の
一実施態様を示す模式的断面図である。この態様におい
ては、基板２６上に、下地層２５、第１の磁性層２１、
第２の磁性層２２、第３の磁性層２３、上地層２４が順
次積層されている。基板２６としては、例えば、ポリカ
ーボネート、アクリル、ガラス等を用いることができ
る。下地層２５や上地層２４としては、例えば、Ｓｉ
Ｎ、ＡｉＮ、ＳｉＯ、ＺｎＳ、ＭｇＦ、ＴａＯなどの誘
電体材料が使用できる。磁壁の移動を光学的に検出する
のでなければ、必ずしも透光性材料である必要はない。
磁性層以外の層は必須のものではない。磁性層の積層順
序を逆にしてもよい。また、この構成に、更にＡｌ、Ａ
ｌＴａ、ＡｌＴｉ、ＡｌＣｒ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕなどか
らなる金属層を付加して、熱的な特性を調整してもよ
い。また、高分子樹脂からなる保護コートを付与しても
よい。あるいは、成膜後の基板を貼り合わせてもよい。

【００９７】これら各層は、例えばマグネトロンスパッ
タ装置による連続スパッタリング、または連続蒸着など
によって被着形成できる。特に各磁性層は、真空を破る
ことなく連続成膜されることで、互いに交換結合をして
いる。

【００９８】上記媒体において、第１〜第３の各磁性層
２１〜２３は、磁気記録媒体や光磁気記録媒体に一般的
に用いられている材料の他、磁気バブル材料や反強磁性
材料等、種々の磁性材料によって構成することができ
る。

【００９９】例えば、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、
Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒなどの希土類金属元素の一種類
あるいは二種類以上が１０〜４０原子％と、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｎｉなどの鉄族元素の一種類あるいは二種類以上が
９０〜６０原子％とで構成される希土類―鉄族非晶質合
金によって構成し得る。また、耐食性向上などのため
に、これらの合金にＣｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓ
ｉ、Ｐｔ、Ｉｎなどの元素を少量添加してもよい。

【０１００】また、Ｐｔ／Ｃｏ、Ｐｄ／Ｃｏなどの白金
族−鉄族周期構造膜や、白金族―鉄族合金膜、Ｃｏ−Ｎ
ｉ−ＯやＦｅ−Ｒｈ系合金等の反強磁性材料、磁性ガー
ネット等の材料も使用可能である。

【０１０１】重希土類−鉄族非晶質合金の場合、飽和磁
化は、希土類元素と鉄族元素との組成比により制御する
ことが可能である。補償組成にすれば、室温での飽和磁
化を０ｅｍｕ／ｃｃにできる。

【０１０２】キュリー温度も、組成比により制御するこ
とが可能である。飽和磁化と独立に制御するためには、
鉄族元素として、Ｆｅの一部をＣｏで置き換えた材料を
用い、置換量を制御する方法がより好ましく利用でき
る。即ち、Ｆｅ１原子％をＣｏで置換することにより、
６℃程度のキュリー温度上昇が見込めるので、この関係
を用いて所望のキュリー温度となるようにＣｏの添加量
を調整する。Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌなどの非磁性元素を微量
添加することにより、逆にキュリー温度を低下させるこ
とも可能である。また、二種類以上の希土類元素を用い
てそれらの組成比を調整することでもキュリー温度を制
御できる。

【０１０３】磁壁抗磁力や磁壁エネルギー密度は、主と
して材料元素の選択によって制御するが、下地の状態
や、スパッタガス圧等の成膜条件によっても調整可能で
ある。ＴｂやＤｙ系の材料は磁壁抗磁力や磁壁エネルギ
ー密度が大きく、Ｇｄ系材料は小さい。不純物の添加等
によって調整することもできる。

【０１０４】膜厚は、成膜速度と成膜時間で制御でき
る。

【０１０５】本発明の磁性記録媒体へのデータ信号の記
録は、磁気記録もしくは熱磁気記録によって、第３の磁
性層の磁化配向状態をデータ信号に対応させることによ
って行う。熱磁気記録には、媒体を移動させながら、第
３の磁性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する方式と、一
定方向の磁界を印加しながらレーザーパワーを変調する
方式とがある。後者の場合、光スポット内の所定領域の
みが第３の磁性層のキュリー温度以上になる様にレーザ
ー光の強度を調整すれば、光スポットの径以下の記録磁
区が形成でき、光の回折限界以上の周期の信号も記録で
きる。

【０１０６】

【実施例】以下に具体的な例をもって本発明を更に詳細
に説明するが、本発明はその主旨を逸脱しない限りにお
いて以下の例に限定されるものではない。以下の例にお
いて、本発明を具体的に示す実施例は例４であり、その
他の例は参考例である。

【０１０７】［例１］（参考例） 直流マグネトロンスパッタリング装置に、Ｂドープした
Ｓｉ、及びＧｄ、Ｔｂ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒの各ターゲッ
トを取り付け、トラッキング用の案内溝（案内帯）が形
成された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。真空排気をした
ままＡｒガスを０．５Ｐａとなるまでチャンバー内に導
入し、基板を回転させながら、ターゲットをスパッタし
て各層を成膜した。

【０１０８】まず最初に、下地層としてＳｉＮ層を８０
ｎｍ成膜した。引き続き、第１の磁性層としてＧｄＦｅ
Ｃｒ層を膜厚（ｈ１）３０ｎｍ、第２の磁性層としてＴ
ｂＦｅＣｒ層を膜厚（ｈ２）１０ｎｍ、第３の磁性層と
してＴｂＦｅＣｏＣｒ層を膜厚（ｈ３）８０ｎｍに順次
成膜した。最後に、保護層としてＳｉＮ層を６０ｎｍ成
膜した。

【０１０９】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。各
磁性層は、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒの各ターゲッ
トに投入するパワーの比によって組成比を制御した。

【０１１０】組成比は、各磁性層とも補償組成近傍の組
成になるように調整し、また、第１の磁性層のキュリー
温度（Ｔｃ１）が２２０℃、第２の磁性層のキュリー温
度（Ｔｃ２）が１６０℃、第３の磁性層のキュリー温度
（Ｔｃ３）が２９０℃程度となるように調整した。

【０１１１】静特性測定用に、同一の層構成のサンプル
を作製して、第１の磁性層と第３の磁性層との間の界面
磁壁エネルギー密度σｗ１３の温度依存性を測定した。
σｗ１３が０ｅｒｇ／ｃｍ²になる最低温度Ｔｓは１６
０℃であった。

【０１１２】次に、各磁性層単層構成のサンプルを作製
して、第１の磁性層の飽和磁化Ｍｓ１、磁壁抗磁力Ｈｗ
１、及び、同じく第３の磁性層の飽和磁化Ｍｓ３、磁壁
抗磁力Ｈｗ３の温度依存性を測定した。

【０１１３】更に、各磁性層ごとに同一材料で極性の異
なる磁性層との交換結合二層膜を作製し、この二層膜間
の界面磁壁エネルギーの実測結果から、第１及び第３の
磁性層の磁壁エネルギー密度（ブロッホ磁壁エネルギー
密度）σ１、及びσ３を求めた。

【０１１４】これらの測定結果から、 ｋ１（Ｔ）＝（２＊Ｍｓ１＊Ｈｗ１＋σｗ１３／ｈ１）
／｜ｄσ１／ｄＴ｜ 、及び ｋ３（Ｔ）＝（２＊Ｍｓ３＊Ｈｗ３−σｗ１３／ｈ３）
／｜ｄσ３／ｄＴ｜ を導出した。

【０１１５】この逆数をとって、１／ｋ１（Ｔ）及び１
／ｋ３（Ｔ）の温度依存性を図３に示す。図３より、例
えば温度Ｔｐを２００℃に選んだ時、少なくともＴｓ以
上、Ｔｐ以下の温度範囲において、 ｋ１（Ｔ）＜ｋ３（Ｔ） かつ、

【０１１６】

【数８】

【０１１７】を充分満たしていることが分かる。

【０１１８】また、少なくとも室温において、 ２Ｍｓ１＊Ｈｗ１＜σｗ１３／ｈ１ かつ、 ２Ｍｓ３＊Ｈｗ３＞σｗ１３／ｈ３ を満たしていた。

【０１１９】即ち本例の磁性記録媒体は、開示事項１の
磁性記録媒体の条件を満足している。

【０１２０】さて、この媒体面上に、 Ｇ（Ｔ）＜ｋ３（Ｔ） を満たし、かつ、温度Ｔｓ以上で、第１の磁性層のキュ
リー温度よりも１０℃以上低い温度範囲に、適当な温度
Ｔｐ’（上述のＴｐとは異なる温度でよい）を選んだ時
に、少なくともＴｓ以上、Ｔｐ’以下の温度範囲におい
て、 Ｇ（Ｔ）＞ｋ１（Ｔ） かつ、

【０１２１】

【数９】

【０１２２】を満たす温度勾配Ｇ（Ｔ）をなす温度分布
を付与すれば、温度Ｔｓの等温線上に存在する磁壁が、
高温領域に向かって０．２μｍ以上移動する。しかも、
第１の磁性層のキュリー温度よりも１０℃以上低い温度
範囲で０．２μｍ以上の移動距離を確保できる。

【０１２３】開示事項１の規定は、このような温度分布
が存在し得るために媒体に要求される必要条件である。
逆に、この条件を満たしている媒体であれば、適切な温
度分布さえ与えれば、上述の動作が実現する。しかし、
録再システムとしての動作マージンを確保するために
は、許容される温度分布の範囲が広い媒体の方がよい。

【０１２４】本例の磁性記録媒体においては、例えば図
４中の４１〜４３に示したような温度分布を形成すれば
上述の条件を満たし得る。このようなレベルの温度勾配
とガウシアンライクな形状を有する温度分布は、例えば
集光したレーザービームの照射によって容易に形成し得
る。

【０１２５】図４中の４１、４２、及び４３の温度分布
を、温度勾配の逆数１／Ｇ（Ｔ）の温度に対する関数で
表現し直して、それぞれ図３中の破線３１、３２、及び
３３に示す。これらの温度分布が上述の条件を満たして
いることが分かる。

【０１２６】ここでは、ピーク温度が第３の磁性層のキ
ュリー温度よりも低い例を示したが、データを破壊しな
がら読み出すのであれば、第３の磁性層のキュリー温度
以上の高温領域を有する温度分布にしても、読み出し自
体は可能である。

【０１２７】許容される温度分布の範囲が広い媒体とす
るためには、Ｔｓ以上の所定の温度範囲において１／ｋ
１（Ｔ）ができる限り大きい方が望ましい。また、ｋ１
（Ｔ＜Ｇ（Ｔ）＜ｋ３（Ｔ）を満たすＴｓ以上の温度範
囲として、できる限り広い温度範囲をとれる方が望まし
く、そのためにＴｃ１及びＴｃ３がＴｓよりも充分高い
ことが望ましい。

【０１２８】具体的には、

【０１２９】

【数１０】

【０１３０】更に望ましくは、

【０１３１】

【数１１】

【０１３２】を満たしうる媒体とするのがよい。

【０１３３】また、Ｔｃ１，Ｔｃ３＞Ｔｓ＋５０℃、更
に望ましくはＴｃ１，Ｔｃ３＞Ｔｓ＋８０℃を満たす媒
体とするのがよい。

【０１３４】１／ｋ１（Ｔ）を大きくするためには、Ｍ
ｓ１＊Ｈｗ１を小さくし、σ１の温度依存性を急峻にす
ればよい。σ１の温度依存性を急峻にするためには、σ
１を大きくすればよいが、そのためには、異方性や交換
スティフネスを大きくする必要があり、Ｍｓ１＊Ｈｗ１
を小さくしたいという要請と相反する傾向がある。

【０１３５】そこで、σ１の温度依存性を、Ｔｓ以下の
温度範囲では変化が小さく、Ｔｓ以上の所定の温度範囲
において急激に低下するようにするとよい。例えば、第
１の磁性層を、室温において希土類元素副格子磁化優勢
な組成にしておくと、σ１の温度依存性を上述のように
することができる。

【０１３６】また、磁壁を安定に移動させ、更に磁壁移
動速度を向上させて高速再生を可能にするためには、磁
壁駆動力が摩擦力に対して充分大きいことが望ましい。
そのために、付与する温度分布の１／Ｇ（Ｔ）が、媒体
の特性値である１／ｋ１（Ｔ）よりも充分小さいことが
望ましい。

【０１３７】具体的には、１／Ｇ（Ｔ）＜（１／（２＊
ｋ１（Ｔ））、更に望ましくは、１／Ｇ（Ｔ）＜１／
（４＊ｋ１（Ｔ））とするのがよい。そして、このよう
な温度分布が存在し得るために、媒体の必要条件とし
て、

【０１３８】

【数１２】

【０１３９】更に望ましくは、

【０１４０】

【数１３】

【０１４１】を満たす媒体が望まれ、前述の許容される
温度分布のマージンを考慮すると、

【０１４２】

【数１４】

【０１４３】更に望ましくは、

【０１４４】

【数１５】

【０１４５】を満たす媒体が望まれる。

【０１４６】更に、磁壁移動検出用のレーザースポット
のサイズが、現行の通常技術では、１μｍ程度であるか
ら、このスポットの全体を使用して最大の振幅を得るた
めには、磁壁移動距離が１μｍ以上確保できることが望
ましい。このためには、上記各式の右辺の値に５倍（１
μｍ／０．２μｍ＝５）を乗じた式を満足する媒体であ
ることが、上述の各々の観点から望まれる。

【０１４７】また、同じ媒体を再生するのであれば、付
与する温度分布を媒体の特性値に合わせて、Ｔｓ以上の
温度範囲においてＧ（Ｔ）／ｋ１（Ｔ）がなるべく一定
になるようにした方が、必要な大きさの磁壁駆動力を維
持しつつ、長い距離にわたって磁壁を移動させることが
でき、良好な再生特性が得られる。

【０１４８】一般に、媒体の物性値である１／ｋ１
（Ｔ）は、図３に見られるように、第１の磁性層のキュ
リー温度に近づくと増大する傾向がある。そこで、付与
する温度分布の１／Ｇ（Ｔ）を、この特性にならって、
温度上昇に伴って急激に増大させるようにしておけば、
摩擦力に対して充分大きな磁壁駆動力を維持したまま、
比較的長い距離にわたって磁壁を移動させることが可能
になる。１／Ｇ（Ｔ）が、温度上昇に伴って急激に増大
する温度分布とは、僅かな距離進むと温度勾配が急激に
緩くなる温度分布のことで、ガウシアンライクな形状を
台形に潰したような温度分布になる。そしてこのような
温度分布の、温度勾配が最も急になる温度をＴｓに合わ
せるのがよい。複数の強度ピークを有するレーザービー
ムの照射などによって、このような温度分布も形成可能
である。また、通常のガウシアンライクな形状の温度分
布であっても、図３中の３３のように、ピーク温度を、
第１の磁性層のキュリー温度近傍の温度に合わせると、
１／Ｇ（Ｔ）を、媒体の特性値１／ｋ１（Ｔ）に比較的
マッチさせることができる。

【０１４９】しかし、キュリー温度近傍の温度では磁性
が弱まるので、この温度領域で磁壁がいくら移動しても
検出するのが困難である。このため、Ｔｐ＜Ｔｃ１−２
０℃、更に望ましくは、Ｔｐ＜Ｔｃ−３０℃を満たす媒
体とするのがよく、付与する温度分布も、Ｔｐ’＜Ｔｃ
１−２０℃、更に望ましくは、Ｔｐ’＜Ｔｃ１−３０℃
を満たす範囲内で、０．２μｍ以上の移動距離を稼げる
ような温度分布にするのが望ましい。更にこの意味から
も、ＴｓがＴｃ１よりも充分低いことが望ましく、Ｔｃ
１＞Ｔｓ＋７０℃、更に望ましくはＴｃ１＞Ｔｓ＋１０
０℃を満たす媒体とするのがよい。

【０１５０】本例の磁性記録媒体において、第１の磁性
層の磁壁が、温度勾配によって移動する様子は、以下に
述べるように、偏光顕微鏡による直接観察で確認でき
た。

【０１５１】まず、本例の磁性記録媒体と同一の構成
で、磁性層の積層順を逆にしたサンプルを作製した。こ
のサンプルを、光磁気ディスクの記録再生用に一般的に
用いられているドライブ装置にかけて、マーク長０．７
５μｍの繰り返し磁区パターンを記録した。このサンプ
ルを取り出して、膜面側、即ち第１の磁性層側から偏光
顕微鏡で観察した。

【０１５２】サンプルに加熱用の集光レーザーを照射し
て、偏光顕微鏡の視野内で、図４中の４１に示した温度
分布とほぼ同様の温度分布を形成した後、トラック方向
にサンプルをゆっくりと走査した。

【０１５３】この結果、トラック上に形成されている磁
区の境界部が、Ｔｓ以上の温度に達していると想定され
る半径１μｍ程度の円形領域に入る度に、円形領域の中
心方向に向かって瞬時に移動するのが観察された。ま
た、加熱用のレーザーの照射を停止すると、第３の磁性
層に保存されていた磁区パターンが第１の磁性層に転写
され、初期状態に戻るのが観察された。

【０１５４】以上より、Ｔｓ以上の温度に達して第３の
磁性層との結合が切断された領域において、第１の磁性
層の磁壁が、温度勾配によって高温側へｌμｍ程度移動
することが確認された。

【０１５５】つぎに、本例の磁性記録媒体の記録再生特
性を測定した。

【０１５６】測定に用いた記録再生装置には、図８に示
すように、一般的な光磁気ディスク記録再生装置の光学
系に、加熱用のレーザーが付加されている。８１は、記
録再生用のレーザー光源で、波長は７８０ｎｍで、記録
媒体に対してＰ偏向が入射する様に配置されている。８
２は、加熱用のレーザー光源で、波長は１．３μｍで、
同じく記録媒体に対してＰ偏向が入射する様に配置され
ている。８３は、７８０ｎｍ光を１００％透過し、１．
３μｍ光を１００％反射するように設計されたダイクロ
イックミラーである。８４は、偏向ビームスプリッタ
で、７８０ｎｍ光、１．３μｍ光、各々のＰ偏向は７０
〜８０％透過し、Ｓ偏向は１００％反射するよう設計さ
れている。１．３μｍ光の光束径は、対物レンズ８５の
開口径よりも小さくなるようにしてあり、全開口部を通
過して集光される７８０ｎｍ光に比べて、ＮＡが小さく
なるようにしてある。また、８７は、１．３μｍ光が、
信号検出系に漏れ込まないようにするために設けるもの
で、７８０ｎｍ光を１００％透過し、１．３μｍ光を１
００％反射するように設計されたダイクロイックミラー
である。

【０１５７】この光学系により、記録媒体８６の記録面
上に、図９（ａ）に示すように、案内溝９４間のランド
９５上において、記録再生用のスポット９１と、加熱用
のスポット９２とを結像させることができる。加熱用の
スポット９２は、波長が長くＮＡが小さいので、記録再
生用のスポット９１よりも径が大きくなる。これによ
り、移動している媒体の記録面上の記録再生用のスポッ
ト９１の領域に、図９（ｂ）に示してあるような所望の
温度勾配を容易に形成することができる。

【０１５８】記録再生は媒体を線速１．５ｍ／ｓｅｃで
駆動して行った。

【０１５９】まず、記録再生用レーザーを４ｍＷでＤＣ
照射しながら磁界を±２００Ｏｅで変調することによ
り、第３の磁性層のキュリー温度以上に加熱した後の冷
却過程で、磁界の変調に対応した上向き磁化と下向き磁
化との繰り返しパターンを形成した。尚、この時、加熱
用のレーザーを合わせて照射して、記録再生用レーザー
の記録パワーを低減させることも可能である。

【０１６０】記録磁界の変調周波数は５．０ＭＨｚと
し、０．１５μｍのマーク長の繰り返しパターンを記録
した。

【０１６１】さて、再生は、加熱用のレーザーで形成し
た温度分布により磁壁を移動させ、この磁壁の移動を、
磁気光学効果を利用して記録再生用レーザーの反射光の
偏光面の変化によって検出した。

【０１６２】再生時の記録再生用のレーザーのパワーは
０．５ｍＷとし、加熱用のレーザーを２５〜５０ｍＷの
パワーで同時に照射しながらＣ／Ｎを測定した。

【０１６３】この結果、加熱用レーザーのパワーによら
ず、４８ｄＢのＣ／Ｎが得られた。

【０１６４】本例の媒体は、

【０１６５】

【数１６】

【０１６６】を満たしており、前述の許容される温度分
布の範囲が充分広い媒体である。このため、加熱用のレ
ーザーのパワーや強度分布、形状に対するマージンが十
分確保できている。また、再生用レーザーと加熱用レー
ザーとの位置関係に対するマージンも広い。

【０１６７】尚、加熱用レーザーを照射せずに同様の再
生を行ったときには、再生信号は全く検出できなかっ
た。０．５ｍＷの再生用レーザー自身による加熱では、
媒体温度はほとんど上昇せず、磁壁移動開始可能な温度
Ｔｓに達しない。このため、従来の再生方式と全く同様
の再生を行っていることになる。この場合、再生光学系
の回折限界の約３倍の高密度信号である０．１５μｍの
マーク長の繰り返しパターンは全く検出できないのであ
る。

【０１６８】また、例えば特開平３−９３０５８号等に
提案されているような従来の超解像方式による再生で
は、０．１５μｍのマーク長の繰り返しパターンの信号
を読み出すためには、同等レベルまでアパーチャーを制
限する必要があり、有効に使用される光量が大幅に低下
するため、３０ｄＢ以下のＣ／Ｎしか得られなかった。

【０１６９】［例２］（参考例） まず最初に、基板表面を高周波スパッタによりパワー１
００Ｗで５分間逆スパッタした。次に、下地層としてＡ
ｌＮ層を７０ｎｍ成膜した。この後再びパワー１００Ｗ
で５分間逆スパッタして下地層表面を平滑化した。引き
続き、第１の磁性層としてＧｄＦｅＣｏＣｒ層を膜厚
（ｈ１）５０ｎｍ、第２の磁性層としてＤｙＦｅＣｏ層
を膜厚（ｈ２）５ｎｍ、第３の磁性層としてＴｂＤｙＦ
ｅＣｏ層を膜厚（ｈ３）４０ｎｍに順次成膜した。この
後、保護層としてＡｌＮ層を３０ｎｍ成膜し、最後に、
放熱層としてＡｌを５０ｎｍ成膜した。第１の磁性層成
膜時のＡｒガス圧は０．１Ｐａとし、第３の磁性層成膜
時のＡｒガス圧は１．１Ｐａとした。この他の構成、製
法は、例１と同様にした。

【０１７０】組成比は、各磁性層とも補償組成近傍の組
成になるように調整し、また、第１の磁性層のキュリー
温度（Ｔｃ１）が２５０℃、第２の磁性層のキュリー温
度（Ｔｃ２）が１００℃、第３の磁性層のキュリー温度
（Ｔｃ３）が２２０℃程度となるように調整した。

【０１７１】第１の磁性層と該第３の磁性層との間の界
面磁壁エネルギー密度σｗ１３の温度依存性を測定した
結果、σｗ１３が０ｅｒｇ／ｃｍ²になる最低温度Ｔｓ
は１１０℃であった。

【０１７２】第１の磁性層の飽和磁化Ｍｓ１、磁壁抗磁
力Ｈｗ１、磁壁エネルギー密度σ１及び、同じく第３の
磁性層の飽和磁化Ｍｓ３、磁壁抗磁力Ｈｗ３、磁壁エネ
ルギー密度σ３の温度依存性を測定し、これらの測定結
果から、 ｋ１（Ｔ）＝（２＊Ｍｓ１＊Ｈｗ１＋σｗ１３／ｈ１）
／｜ｄσ１／ｄＴ｜ 、及び ｋ３（Ｔ）＝（２＊Ｍｓ３＊Ｈｗ３−σｗ１３／ｈ３）
／｜ｄσ３／ｄＴ｜ を導出した。

【０１７３】この逆数をとって、１／ｋ１（Ｔ）及び１
／ｋ３（Ｔ）の温度依存性を図５に示す。図５より、例
えば温度Ｔｐを１８０℃に選んだ時、少なくともＴｓ以
上、Ｔｐ以下の温度範囲において、 ｋ１（Ｔ）＜ｋ３（Ｔ） かつ、

【０１７４】

【数１７】

【０１７５】を充分満たしていることが分かる。

【０１７６】また、少なくとも室温において、 ２Ｍｓ１＊Ｈｗ１＜σｗ１３／ｈ１ かつ、 ２Ｍｓ３＊Ｈｗ３＞σｗ１３／ｈ３ を満たしていた。

【０１７７】即ち本例の磁性記録媒体は、開示事項１の
磁性記録媒体の条件を満足している。

【０１７８】本例の磁性記録媒体では、ＴｓがＴｃ１よ
りも充分に低く、ＴｐもＴｃ１よりも充分に低い温度に
とれるので、充分に磁性の強い状態で磁壁移動させるこ
とができる。このため、磁気光学効果を利用して磁壁の
移動を検出する場合、カー回転角が充分大きく、大きな
再生信号振幅が得られる。

【０１７９】また、Ｔｃ３はＴｃ１とは逆に充分低く設
定しており、放熱層を付加して熱的な特性を調整したに
もかかわらず、良好な記録感度が保たれている。

【０１８０】但し、キュリー温度よりも充分低い温度で
磁壁移動させるために、第１の磁性層の材料や成膜条
件、下地の表面状態等に対する制約は厳しくなる。

【０１８１】本例の磁性記録媒体の記録再生特性を、例
１と同様の方法で測定した結果、５０ｄＢのＣ／Ｎが得
られた。

【０１８２】［例３］（参考例） 下地層を成膜した後、第１の磁性層を以下のような３層
で構成して順次成膜した。まず、第１３構成層としてキ
ュリー温度（Ｔｃ１３）が２６０℃のＧｄＦｅＣｒ層を
膜厚（ｈ１３）１０ｎｍ、次に第１２構成層としてキュ
リー温度（Ｔｃ１２）が２１０℃のＧｄＦｅＣｒ層を膜
厚（ｈ１２）１０ｎｍ、次に第１１構成層としてキュリ
ー温度（Ｔｃ１１）が１６５℃のＧｄＦｅＣｒ層を膜厚
（ｈ１１）１０ｎｍに順次成膜した。引き続き、第２の
磁性層と第３の磁性層とを例１と同様の材料で同様の膜
厚に成膜した。第２の磁性層及び第３の磁性層成膜時に
は、Ａｒガス圧を１．２Ｐａとし、また、基板回転数を
調整して、一周期あたりのＴｂの膜厚が単原子層厚（約
３．７Å）程度になるようにして、希土類元素主体の領
域と鉄族元素主体の領域とが膜厚方向に周期的に繰り返
す構造を形成した。この他の構成、製法は、例１と同様
にした。

【０１８３】組成比は、各磁性層とも補償組成近傍の組
成になるように調整した。第２の磁性層のキュリー温度
（Ｔｃ２）は１４５℃、第３の磁性層のキュリー温度
（Ｔｃ３）は２９０℃に調整した。

【０１８４】第１の磁性層と該第３の磁性層との間の界
面磁壁エネルギー密度σｗ１３の温度依存性を測定した
結果、σｗ１３が０ｅｒｇ／ｃｍ²になる最低温度Ｔｓ
は１４５℃であった。

【０１８５】第１ｉ構成層の飽和磁化Ｍｓ１ｉ、磁壁抗
磁力Ｈｗ１ｉ、磁壁エネルギー密度σ１ｉ及び、同じく
第３の磁性層の飽和磁化Ｍｓ３、磁壁抗磁力Ｈｗ３、磁
壁エネルギー密度σ３の温度依存性を測定し、これらの
測定結果から、

【０１８６】

【数１８】

【０１８７】を算出し、 ｋ１（Ｔ）＝（２＊Ｍｓ１＊Ｈｗ１＋σｗ１３／ｈ１）
／｜ｄσ１／ｄＴ｜ 、及び ｋ３（Ｔ）＝（２＊Ｍｓ３＊Ｈｗ３−σｗ１３／ｈ３）
／｜ｄσ３／ｄＴ｜ を導出した。

【０１８８】この逆数をとって、１／ｋ１（Ｔ）及び１
／ｋ３（Ｔ）の温度依存性を図６に示す。図６より、例
えば温度Ｔｐを２２０℃に選んだ時、少なくともＴｓ以
上、Ｔｐ以下の温度範囲において、 ｋ１（Ｔ）＜ｋ３（Ｔ） かつ、

【０１８９】

【数１９】

【０１９０】を充分満たしていることが分かる。

【０１９１】また、少なくとも室温において、 ２Ｍｓ１＊Ｈｗ１＜σｗ１３／ｈ１ かつ、 ２Ｍｓ３＊Ｈｗ３＞σｗ１３／ｈ３ を満たしており、 Ｔｃ１１＜Ｔｃ１２＜Ｔｃ１３ を満たしている。

【０１９２】即ち本例の磁性記録媒体は、開示事項３に
規定した磁性記録媒体の条件を満足している。

【０１９３】本例の磁性記録媒体の記録再生特性を、例
１と同様の方法で測定した結果、５２ｄＢのＣ／Ｎが得
られた。

【０１９４】本例の磁性記録媒体では、ＴｓがＴｃ１ｎ
よりも充分に低く、ＴｐもＴｃ１ｎよりも充分に低い温
度にとれるので、磁気光学効果を利用して磁壁の移動を
検出する場合、カー回転角が充分大きく、大きな再生信
号振幅が得られる。また、第１の磁性層の材料や成膜条
件、下地の表面状態等に対しても、大きな制約を受け
ず、生産性がよい。

【０１９５】更に、例えば、第１３構成層の膜厚は１０
ｎｍにしたまま、第１２構成層の膜厚を１５ｎｍ、第１
１構成層の膜厚を２０ｎｍとして、第１の磁性層の各構
成層の膜厚を第２の磁性層に近づくほど厚くなるように
構成すれば、低温側での１／ｋ１（Ｔ）をより大きくす
ることができる。その結果、再生時に許容される温度分
布のマージンを拡大したり、磁壁をより高速で移動させ
たり、あるいは、磁壁の移動距離を増長して検出レベル
を向上させたりすることができる。

【０１９６】また、第２の磁性層と第３の磁性層は、希
土類元素単原子層と鉄族元素層との周期構造を形成し
た。一般的に、このような構造にすることで垂直磁気異
方性が増大することが知られている。第２の磁性層の垂
直磁気異方性が増大すると、磁壁エネルギーが増大し、
第２の磁性層のキュリー温度近傍でのσｗ１３も増大す
るため、後に述べるように信号特性が向上する。第３の
磁性層の垂直磁気異方性が増大すると、磁区の保存性が
向上し、より高密度の記録が可能になる。

【０１９７】［例４］（実施例） 第１の磁性層の鉄族元素と希土類元素との組成比を変化
させて、室温における飽和磁化を、鉄族元素副格子磁化
優勢２００ｅｍｕ／ｃｃのものから希土類元素副格子磁
化優勢３００ｅｍｕ／ｃｃのものまで種々変化させた他
は、例１と同様の磁性記録媒体を作製した。

【０１９８】上記各磁性記録媒体の記録再生特性を、例
１と同様の方法で測定した結果、鉄族元素副格子磁化優
勢５０ｅｍｕ／ｃｃのものから希土類元素副格子磁化優
勢２００ｅｍｕ／ｃｃのものまでの範囲で比較的良好な
Ｃ／Ｎが得られた。特に、希土類元素副格子磁化優勢５
０ｅｍｕ／ｃｃから１００ｅｍｕ／ｃｃのものまでの範
囲で５０ｄＢ以上のＣ／Ｎが得られた。

【０１９９】これらのサンプルの第１の磁性層の飽和磁
化の温度依存性を測定し、補償温度を調べたところ、希
土類元素副格子磁化優勢５０ｅｍｕ／ｃｃのサンプルに
おいて補償温度が１００℃程度であり、室温における飽
和磁化の増大と共に急激に補償温度が上昇して、希土類
元素副格子磁化優勢１００ｅｍｕ／ｃｃのサンプルにお
いては補償温度がキュリー温度を越えているため存在し
なくなっていた。キュリー温度以上における補償温度を
仮想的に外挿して考えると、希土類元素副格子磁化優勢
５０ｅｍｕ／ｃｃから１００ｅｍｕ／ｃｃのものまでの
範囲のサンプルの補償温度は、１００℃から２５０℃程
度と考えられる。

【０２００】ところで、上述のサンプルのＴｓは、全て
例１と同様１６０℃であり、第１の磁性層のキュリー温
度化Ｔｃ１も、鉄族元素と希土類元素との組成比の変化
に伴ってＣｒ添加量を調整して、例１と同様にほぼ２２
０℃に合わせるようにしてある。

【０２０１】上述の補償温度の範囲は、ＴｓからＴｃ１
までの範囲とほぼオーバーラップする。補償温度におい
ては飽和磁化は０ｅｍｕ／ｃｃであり、その前後の温度
においても鉄族元素副格子磁化と希土類元素副格子磁化
とがほぼ補償されて、飽和磁化は極小さな大きさに抑制
される。

【０２０２】このことから、上述の組成範囲では、磁壁
が移動するＴｓからＴｃ１までの温度範囲における飽和
磁化が小さく、そのために磁壁の挙動が外部磁界や反磁
界の影響を受けにくく、ノイズが抑制されて良好なＣ／
Ｎが得られるものと考えられる。

【０２０３】実測結果では、５０ｄＢ以上のＣ／Ｎが得
られたサンプルのＴｓからＴｃ１までの温度範囲におけ
る飽和磁化は、少なくとも２０ｅｍｕ／ｃｃ以下であっ
た。

【０２０４】［例５］（参考例） 第１の磁性層をＣｏ−Ｎｉ−Ｏからなる反強磁性材料で
構成した他は、例１と同様の磁性記録媒体を作製した。

【０２０５】本例の磁性記録媒体は、第１の磁性層の飽
和磁化が、動作温度範囲で常に０ｅｍｕ／ｃｃであるの
で、磁壁の挙動が外部磁界や反磁界の影響を全く受けな
い。このため、±４００Ｏｅの再生磁界印加の下でも常
に安定して良好な再生信号が得られた。

【０２０６】［例６］（参考例） 第１の磁性層をＧｄＦｅＣｏＣｒで構成した他は、例１
と同様の磁性記録媒体を作製した。第１の磁性層の室温
における飽和磁化は希土類元素副格子磁化優勢２５０ｅ
ｍｕ／ｃｃとし、キュリー温度は３００℃以上である。

【０２０７】本例の磁性記録媒体は、第１の磁性層が、
室温においては面内に磁化配向しており、温度上昇に伴
ってＴｓ近傍の温度から高温側で垂直に配向する。

【０２０８】第１の磁性層の垂直磁気異方性が小さいの
で、磁壁が移動し易く、良好な信号特性が得られた。

【０２０９】［例７］（参考例） 例１の磁性記録媒体の第１の磁性層に隣接して、第２の
磁性層とは逆側に、再生層として第４の磁性層ＮｄＦｅ
Ｃｏを１０ｎｍ付加した他は、例１と同様の磁性記録媒
体を作製した。

【０２１０】本例の磁性記録媒体は、磁壁の移動をカー
効果を利用して検出する際、再生時のレーザー入射側
に、短波長でのカー回転角が大きな材料からなる磁性層
を付加したので、将来的にブルーレーザー等の短波長レ
ーザーを用いて、トラック密度を向上させたりする場合
に、検出レベルが向上する。

【０２１１】尚、再生層として付加する第４の磁性層
は、上記のものに限らず、磁気光学効果の優れた、Ｎ
ｄ、Ｐｒ、Ｓｍ等の軽希土類金属を添加した希土類元素
−鉄元素非晶質合金膜、Ｐｔ／Ｃｏ、Ｐｄ／Ｃｏ等の白
金族−鉄族周期構造膜、ＰｔＭｎＳｂ、ＭｎＢｉ、磁性
ガーネット、またはフェライト等の磁性酸化物等を用い
てもよい。

【０２１２】また、同様の効果を得るために、このよう
な第４の磁性層として適用可能な材料を第１の磁性層自
体として用いてもよい。

【０２１３】［例８］（参考例） 第２の磁性層の鉄族元素と希土類元素との組成比を変化
させて、室温における飽和磁化を、鉄族元素副格子磁化
優勢３００ｅｍｕ／ｃｃのものから希土類元素副格子磁
化優勢３００ｅｍｕ／ｃｃのものまで種々変化させた他
は、例１と同様の磁性記録媒体を作製した。

【０２１４】上記各磁性記録媒体の記録再生特性を、例
１と同様の方法で測定した結果、鉄族元素副格子磁化優
勢２００ｅｍｕ／ｃｃのものから希土類元素副格子磁化
優勢２００ｅｍｕ／ｃｃのものまでの範囲で良好なＣ／
Ｎが得られた。

【０２１５】即ち、第２の磁性層の飽和磁化が２００ｅ
ｍｕ／ｃｃ以下であると良好なＣ／Ｎが得られる。

【０２１６】［例９］（参考例） 第２の磁性層を（ＧｄＴｂ）（ＦｅＣｏＣｒ）で構成
し、（ＧｄＴｂ）中のＧｄ組成比を０〜１００原子％ま
で変化させた他は、例１と同様とし、第２の磁性層の磁
壁エネルギー密度が種々変化している磁性記録媒体を作
製した。（ＧｄＴｂ）（ＦｅＣｏＣｒ）中の（ＧｄＴ
ｂ）組成比は、補償組成近傍の組成になるように調整
し、（ＦｅＣｏＣｒ）中のＣｏ及びＣｒ組成比を調整し
て、キュリー温度が各サンプルとも１６０℃になるよう
にした。

【０２１７】第２の磁性層の室温における磁壁エネルギ
ー密度は、（ＧｄＴｂ）中のＧｄ組成比が増大するほど
減少し、Ｇｄ組成比が０原子％の時６ｅｒｇ／ｃｍ²、
１００原子％の時１ｅｒｇ／ｃｍ²であった。

【０２１８】上記各磁性記録媒体の記録再生特性を、例
１と同様の方法で測定した結果、室温における磁壁エネ
ルギー密度が４ｅｒｇ／ｃｍ²以上（Ｇｄ組成比が約４
０原子％以下）のサンプルにおいて 良好なＣ／Ｎが得
られた。

【０２１９】第２の磁性層の磁壁エネルギー密度が大き
いと、第２の磁性層のキュリー温度近傍でのσｗ１３も
大きくなり、第２の磁性層のキュリー温度に向かってσ
ｗ１３が急激に低下するようになる。この結果、第１の
磁性層に作用する磁壁駆動力が、摩擦力とσｗ１３／ｈ
１との和を上回る温度、即ち磁壁移動開始温度の揺らぎ
が抑制される。このため、ノイズが低減し、Ｃ／Ｎが向
上するものと考えられる。

【０２２０】［例１０］（参考例） 第３の磁性層の鉄族元素と希土類元素との組成比を変化
させて、室温における飽和磁化を、鉄族元素副格子磁化
優勢３００ｅｍｕ／ｃｃのものから希土類元素副格子磁
化優勢３００ｅｍｕ／ｃｃのものまで種々変化させた他
は、例１と同様の磁性記録媒体を作製した。

【０２２１】上記各磁性記録媒体の記録再生特性を、例
１と同様の方法で測定した結果、鉄族元素副格子磁化優
勢１５０ｅｍｕ／ｃｃのものから希土類元素副格子磁化
優勢１５０ｅｍｕ／ｃｃのものまでの範囲で良好なＣ／
Ｎが得られた。

【０２２２】即ち、第３の磁性層の飽和磁化が１５０ｅ
ｍｕ／ｃｃ以下であると良好なＣ／Ｎが得られる。

【０２２３】［例１１］（参考例） 第３の磁性層のＣｏ含有率を１０〜３０原子％まで種々
変化させた他は、例１と同様の磁性記録媒体を作製し
た。

【０２２４】上記各磁性記録媒体の記録再生特性を、例
１と同様の方法で測定した結果、Ｃｏ含有率が２０原子
％以下の範囲で良好なＣ／Ｎが得られたが、Ｃｏ含有率
を２０原子％より増大させると、マークの欠落ないしは
磁区形状の乱れが生じ、Ｃ／Ｎが低下した。但し、再生
劣化を起こさないように特に適切なキュリー温度を得る
ためには、Ｃｏ含有率は５原子％以上であることが好ま
しい。

【０２２５】［例１２］（参考例） 第３の磁性層の膜厚を３０〜１００ｎｍまで種々変化さ
せた他は、例１と同様の磁性記録媒体を作製した。

【０２２６】上記各磁性記録媒体の記録再生特性を、例
１と同様の方法で測定した結果、膜厚５０ｎｍ以上で良
好なＣ／Ｎが得られた。膜厚７０ｎｍ以上では、マーク
長０．１０μｍで記録しても、マークの欠落や磁区形状
の乱れが生じず、さらに良好なＣ／Ｎが得られた。

【０２２７】但し、厚すぎるのも実際的ではなく、特に
適切な記録感度を得るためには、通常２００ｎｍ以下で
ある。

【０２２８】［例１３］（参考例） 第３の磁性層の成膜時のスパッタガス圧を０．１〜１．
２Ｐａまで種々変化させた他は、例１と同様の磁性記録
媒体を作製した。

【０２２９】上記各磁性記録媒体の記録再生特性を、例
１と同様の方法で測定した結果、スパッタガス圧０．５
Ｐａ以上で良好なＣ／Ｎが得られた。スパッタガス圧
１．０Ｐａ以上では、マーク長０．１０μｍで記録して
も、マークの欠落や磁区形状の乱れが生じず、さらに良
好なＣ／Ｎが得られた。

【０２３０】但し、スパッタガス圧が高すぎると膜質が
劣化しやすく、特性や構造安定性が低下する場合もあ
る。そこで、３Ｐａ以下とすると特に特性の優れたもの
が安定して得られる。

【０２３１】［例１４］（参考例） 図７（ａ−１）に断面形状で示した様に、案内帯として
案内溝７５を深さ０．１μｍの矩形に形成した基板を使
用した他は、例１と同様の磁性記録媒体を作製した。

【０２３２】この矩形の案内溝７５は、基板面に対して
略垂直に切り立って成形されている。このため、この基
板上に通常のスパッタリングや蒸着などの成膜工程で成
膜された磁性層７３は、案内溝７５の側面部で図のよう
にほぼ分離される。実際には、段差部にも多少膜が堆積
して磁性層が繋がってしまうことも考えられるが、他の
部分と比較して膜厚が非常に薄くなるので、段差部での
結合は無視できる。

【０２３３】尚、例１で使用した従来の基板は、図７
（ａ−２）に示すように、案内溝７５とランド７６との
間で磁性層７３が連続的に一様に堆積するため、各トラ
ック間で磁性層が繋がってしまう。

【０２３４】本例の磁性記録媒体のランド７６を記録ト
ラックとして、ランド幅いっぱいに反転磁区を形成する
と、図７（ｂ）に示す様に、ランド７６上の磁区の境界
部に、閉じていない磁壁７７が形成される。このような
磁壁７７は、トラック方向に移動させても、トラック側
部で磁壁の生成・消滅が生じないので、安定して容易に
移動させることができる。この結果、再生時のノイズが
低減し、良好なＣ／Ｎが得られた。

【０２３５】尚、本例の磁性記録媒体は、ランド７６に
加えて、案内溝７５も記録トラックとして使用すること
も可能である。

【０２３６】［例１５］（参考例） 図１０に断面形状で示した様に、案内帯として案内溝１
０１を、深さ０．４μｍ、基板表面上での幅０．３μｍ
に形成した基板を使用した他は、例１と同様の磁性記録
媒体を作製した。

【０２３７】この案内溝は、幅に対して深さが非常に深
い。このため、この基板上に通常のスパッタリングや蒸
着などの成膜工程で成膜された記録膜１０３は、図のよ
うにこの案内溝の底部にはほとんど堆積しない。

【０２３８】本例の磁性記録媒体のランド１０２を記録
トラックとして、記録トラックと両側の案内帯に跨っ
て、情報に対応した記録マークを形成した後、例１と同
様にして再生した結果、再生時のノイズが低減し、良好
なＣ／Ｎが得られた。

【０２３９】［例１６］（参考例） 例１の磁性記録媒体の案内溝（案内帯）上にトラッキン
グサーボをかけて、線速１．５ｍ／ｓｅｃで媒体を駆動
しながら、記録再生用の集光されたレーザービームをｌ
４ｍＷで連続照射して、案内溝上の磁性膜のみを局所ア
ニール処理した。

【０２４０】本例の磁性記録媒体の記録トラックと両側
の案内帯に跨って、情報に対応した記録マークを形成し
た後、例１と同様にして再生した結果、再生時のノイズ
が低減し、良好なＣ／Ｎが得られた。

【０２４１】ガラス基板上に成膜した磁性膜を、加熱炉
で全面アニール処理したサンプルで、磁性膜の磁気的な
特性の変化を調べた結果、高温のアニール処理により、
磁壁エネルギー密度が大幅に低下した。

【０２４２】この結果より、本例の磁性記録媒体におい
ては、案内溝上の磁性膜の磁壁エネルギー密度は、記録
トラック上の磁性膜の磁壁エネルギー密度よりも大幅に
低下しているものと考えられる。

【０２４３】尚、例１４〜１６においては、第１の磁性
層と同時に、第３の磁性層にも閉じていない磁壁が形成
され、記録マークの前後の磁壁が独立して形成される。
このため、磁区をシュリンクさせる作用がなくなり、微
小な磁区を保存でき、より高密度の記録マークを形成で
きるという効果も認められた。

【０２４４】［例１７］（参考例） 例１の磁性記録媒体を用いて、従来の光磁気ディスク評
価装置を用いて記録再生特性を測定した。加熱用のレー
ザーがない他は、例１の測定条件と同等である。

【０２４５】０．１５μｍのマーク長の繰り返しパター
ンを記録して、再生用レーザー自身で加熱して再生し
た。再生用レーザーのパワーを、０．５ｍＷから３．０
ｍＷまで変化させたところ、１．２ｍＷから信号波形が
現れ、２．０ｍＷ以上の範囲で４０ｄＢ以上のＣ／Ｎが
得られた。２．６ｍＷ以上ではデータが破壊された。

【０２４６】再生用レーザー自身で加熱した場合、通
常、媒体面上の照射スポットの内部に温度分布のピーク
が形成される。そして、照射スポットの前方と後方とに
温度Ｔｓの等温線が形成される。この結果、前後の温度
Ｔｓの等温線からのピーク温度位置ヘの磁壁の移動が重
畳されて、再生スポットで検出されることになる。この
ため再生信号のノイズが高くなる。

【０２４７】ところが、再生パワーを上昇させて、形成
される温度分布のピーク周辺領域の温度を、第１の磁性
層のキュリー温度近傍の温度以上にしてやると、ピーク
周辺領域までは磁壁が移動してこないか、あるいは、移
動してきたとしても磁性がほとんどなくなっているので
検出にかからないようにすることができる。

【０２４８】そして、加熱再生スポットが媒体に対して
相対的に移動していると、熱は加熱再生スポットの後方
により多く蓄積される。このため、温度分布のピーク
は、加熱再生スポット内部の、中心より後方に偏った位
置に形成される。

【０２４９】これにより、図１１のように、第１の磁性
層のキュリー温度近傍の温度以上に加熱したピーク周辺
領域により、再生スポット後方の温度Ｔｓの等温線から
の磁壁移動をマスクし、前方の温度Ｔｓの等温線からの
磁壁移動のみを検出することができる。

【０２５０】この結果、本例においては、再生パワー
２．０ｍＷ以上の範囲で、比較的良好な再生信号が得ら
れた。

【０２５１】本例において、再生パワー２．０ｍＷ以上
の範囲で上述のようなマスク機能が作用していること
は、以下のような孤立マークの再生によって、より明確
に検証できる。

【０２５２】０．７５μｍのマークを４．５μｍ周期で
記録して、再生用レーザーのパワーを、１．０ｍＷから
２．２ｍＷまで変化させて再生した。この時オシロスコ
ープ上で観察された信号波形を図１２に示す。

【０２５３】再生パワー１．０ｍＷでは、磁壁移動開始
可能な温度Ｔｓに達しておらず、従来の再生方式と同様
の再生が行われている。図１２（ａ）のように、４．５
μｍ周期の孤立マークは従来の再生方式でも充分再生可
能であるから、通常の再生波形が観察されている。

【０２５４】再生パワーを１．４ｍＷまで上昇させる
と、温度Ｔｓ以上に達する領域ができ、図１２（ｂ）の
ように磁壁移動による、本発明の再生方式に特有の矩形
波形が現れた。この時、振幅の異なる二つの矩形波形
が、同時に一定の遅延を持って観察された。振幅の大き
な矩形波形が、再生スポット進行方向前方に形成される
温度Ｔｓの等温線からの磁壁移動による信号波形であ
り、振幅の小さな矩形波形が、後方の温度Ｔｓの等温線
からの磁壁移動による信号波形である。磁壁移動の終着
点となる温度分布のピークが、再生スポットの中心より
後方に偏った位置に形成されるため、後方の温度Ｔｓの
等温線からの磁壁移動による信号波形は振幅が小さくな
る。各信号波形の立ち上がりは記録マークの前部の磁壁
の移動による信号レベルの変化であり、立ち下がりは記
録マークの後部の磁壁の移動による信号レベルの変化で
ある。前方からの信号の立ち上がりと立ち下がりがなま
っているのは、前方の温度Ｔｓの等温線が、再生スポッ
トの内部に形成されているため、磁壁移動開始前の磁化
状態も検出されるためである。

【０２５５】さて、再生パワーを１．８ｍＷまで上昇さ
せると、温度Ｔｓ以上に達する領域が拡大し、前後のＴ
ｓ等温線間の距離が伸びるため、各々の位置に移動前の
磁壁が到達する時間間隔も延び、図１２（ｃ）のよう
に、二つの矩形波形間の遅延時間が増大した。しかし、
依然として二つの矩形波形が観察された。

【０２５６】ところが、再生パワーを２．２ｍＷまで上
昇させると、図１２（ｄ）のように、振幅の小さな矩形
波形は全く見られなくなり、前方のＴｓ等温線からの磁
壁移動のみを検出できるようになった。

【０２５７】以上のように、第１の磁性層のキュリー温
度近傍の温度以上に加熱した領域を形成することによ
り、レーザースポット後方の温度Ｔｓの等温線からの磁
壁移動がマスクされ、この結果として、再生用レーザー
と加熱用レーザーとを同一のレーザービームで兼用して
１ビームで再生しても、良好な再生信号を得ることがで
きた。

【０２５８】但し、この場合、データを破壊しないため
には、第３の磁性層のキュリー温度が第１の磁性層のキ
ュリー温度よりも高い磁性記録媒体を使用する必要があ
る。

【０２５９】本発明の磁性記録媒体の各磁性層の界面は
必ずしも明瞭急峻である必要はなく、膜厚方向に徐々に
特性の変化している構成であってもよい。

【０２６０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、光学的な回折限界による制約を受けることなく、
高密度の信号を再生できる。また、媒体を適切に規定し
たことにより、録再システムとしての動作マージンを拡
大することができる。

【０２６１】また、本発明によれば、動作を安定化させ
てノイズを抑制し、検出レベルを増大させ、再生信号品
質を向上させることができる。

【０２６２】さらに、磁壁を高速で移動させることを可
能とし、記録再生速度を向上させることができる。

【０２６３】更にまた本発明によれば、媒体並びにその
記録再生装置の生産性を向上させ、低コスト化すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１〜第３の磁性層を有する磁性記録媒体を使
用した場合の本発明の再生方法の概念を模式的に示した
図である。（ａ）は、再生状態における媒体の断面を示
し、各磁性層のスピンの配向状態を模式的に示してあ
る。（ｂ）は、（ａ）に示されている位置における媒体
上の温度分布を示している。（ｃ）は、同様の位置にお
ける磁壁エネルギー密度の分布及びそれに伴って磁壁に
作用する力の分布を模式的に示している。

【図２】本発明の磁性記録媒体の層構成の一例を示す模
式的断面図である。

【図３】例における第１及び第３の磁性層の磁壁の移動
開始に関わる臨界温度勾配の逆数の温度依存性を示す図
である。合わせて、例における温度分布の温度勾配の逆
数の温度依存性を示してある。

【図４】例における温度分布を示す図である。

【図５】例における第１及び第３の磁性層の磁壁の移動
開始に関わる臨界温度勾配の逆数の温度依存性を示す図
である。

【図６】例における第１及び第３の磁性層の磁壁の移動
開始に関わる臨界温度勾配の逆数の温度依存性を示す図
である。

【図７】例における磁性記録媒体の断面形状を示す図で
ある。

【図８】例において用いた記録再生装置を示す模式図で
ある。

【図９】例における再生状態を示す模式図である。

【図１０】例における磁性記録媒体の断面形状を示す図
である。

【図１１】例における再生状態を示す模式図である。

【図１２】例における再生信号波形を示す模式図であ
る。

【符号の説明】

１１ 第１の磁性層 １２ 第２の磁性層 １３ 第３の磁性層 １４ 原子スピンの向き １５ 磁壁 １６ 再生用の光ビームスポット １７ 磁壁の移動方向 １８ 媒体の移動方向

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 情報の再生に寄与し、磁壁が移動可能な
   移動層と、情報に応じた記録磁区を保持するメモリ層
   と、前記移動層とメモリ層の間に配置され、これら両層
   よりキュリー温度が低い遮断層とを備え、前記遮断層の
   キュリー温度以上の領域において前記メモリ層から移動
   層に転写された記録磁区の磁壁を移動させて前記記録磁
   区を拡大させることにより前記情報の再生を行う磁性記
   録媒体において、 前記移動層は希土類−鉄族元素非晶質合金で構成され、
   室温における組成が磁壁が移動する温度領域内で希土類
   元素副格子磁化と鉄族元素副格子磁化とが補償される組
   成であることを特徴とする磁性記録媒体。