JP3559206B2 - 光磁気記録媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、光磁気記録媒体に関し、より詳しくは、記録磁界感度の向上ないしは記録磁界の低減、ならびに、再生Ｃ／Ｎ特性の改善を図ることができる光磁気記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
記録・再生が可能な光磁気記録媒体の一例としての光磁気ディスクの大容量化を可能とするために、再生方式として、再生用光ビームのスポット径よりも小さなピッチでトラック方向に配列された微小な記録マークからの信号の再生が可能な磁気超解像（ＭＳＲ：Ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ−Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｓｕｐｅｒ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）方式と呼ばれる技術が提案されている。
【０００３】
本願の出願人はすでに、ＭＳＲ方式のうち、より微小な記録マークからの信号の再生を隣接トラックからのクロストークを低減しつつ可能とする方式として、ダブルマスクＲＡＤ（Ｒｅａｒ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）方式と呼ばれる再生方式を提案している（たとえば特開平７−２４４８７７号公報）。
【０００４】
以下、ダブルマスクＲＡＤ方式による代表的な膜構成をもつ光磁気ディスクの動作原理を簡単に説明する。図８は、この光磁気ディスクの膜構成および再生時での磁化方向を示す模式図、図９は消去時での磁化状態を示す模式図、図１０は記録時での磁化状態を示す模式図である。
【０００５】
図８に示すように、この光磁気ディスク１０は、ポリカーボネートなどでできた樹脂製の透明基板２０の上に、ＳｉＮなどからなる下地層２０ａ、希土類−遷移金属非晶質合金からなる再生層３１、中間層３２および記録層３３、ならびに、ＳｉＮなどからなる保護層２０ｂが順次形成されており、消去、記録および再生用レーザ光は、透明基板側から照射される。再生層３１は遷移金属磁化優勢（以下、ＴＭ−ｒｉｃｈという。）な組成を有しており、垂直方向の磁化容易軸を有している。中間層３２は希土類磁化優勢（以下、ＲＥ−ｒｉｃｈという。）な組成を有しており、室温では面内方向に磁化容易軸を有しているが、室温より高い所定温度以上になると磁化容易軸が面内方向から垂直方向に変化する。記録層３３はＴＭ−ｒｉｃｈな組成を有しており、垂直方向に磁化容易軸を有している。そして、再生層３１、中間層３２および記録層３３のキュリー温度をそれぞれＴｃ１、Ｔｃ２およびＴｃ３とした場合に、Ｔｃ２＜Ｔｃ１，Ｔｃ２＜Ｔｃ３の関係を満たしている。また、再生層３１および記録層３３の室温での保磁力をそれぞれＨｃ１およびＨｃ３とした場合に、Ｈｃ３＞Ｈｃ１の関係を満たしている。
【０００６】
この光磁気ディスク１０の記録マークを消去する際には、図９に示すように、たとえば下向きの消去磁界を印加しつつ、消去用レーザ光を照射する。このとき、レーザ光が照射された領域はＴｃ３以上に昇温され、記録層の磁化方向が消去磁界と同じ向きに揃う。レーザ光から遠ざかり、室温まで降温された領域では中間層３２は面内磁化膜となり、再生層３１と記録層３３は磁気的に弱い結合を維持した状態となる。したがって、再生層３１の記録層３３と同じ方向に揃う。
【０００７】
次に、この光磁気ディスク１０に光変調記録方式によって情報を記録する際には、図１０に示すように、たとえば上向きの記録用磁界を印加しつつ、記録用レーザ光を照射する。この光変調記録方式とは、記録用磁界を常時印加しつつレーザ光の強度を情報に対応させて変調させるものであり、高強度のレーザ光が照射された領域のみが記録用磁界の向きに反転し、記録マークが形成される。記録用レーザ光から遠ざかり、室温まで降温された領域では中間層３２は面内磁化膜となり、再生層３１と記録層３３とは磁気的に弱い結合を維持した状態となる。したがって、この再生層３１の磁化方向は、たとえば上記の磁気的に弱い結合以上の磁界を印加することによってその磁化方向に揃えることができる。なお、この光磁気ディスク１０は、磁界変調記録方式によって情報を記録することもできる。磁界変調記録方式とは、記録用レーザ光を常時照射しつつ磁界の方向を情報に対応させて上下に変調させて印加する方式であり、レーザ光が照射された領域の磁化方向が印加された磁界の向きになる。
【０００８】
上記のようにして記録された光磁気ディスク１０の再生時の状態を図８に基づいて説明する。光磁気ディスク１０には、再生用のレーザ光Ｓが照射されるとともに、このレーザ光の照射領域にたとえば下向きの再生磁界が印加される。レーザ光に対して前方側となる低温領域（ハッチングを付した領域）では中間層３２と記録層３３との交換結合力は弱く、中間層３２の磁化が再生磁界の方向に揃う。そして、中間層３２と再生層３１との交換結合力により再生層３１の磁化方向は上向きに揃って記録層３３の磁化方向をマスクするはたらきをする（フロントマスク）。また、レーザ光Ｓに対して後方側となる高温領域（クロスハッチングを付した領域）では中間層３２のキュリー温度を超えた領域であり、中間層３２と再生層３１との交換結合力が切れている。これにより、再生層３１の磁化方向は再生磁界の方向に揃い、記録層３３の磁化方向をマスクするはたらきをする（リアマスク）。低温領域と高温領域との間の中間温度領域（ハッチングを付した領域とクロスハッチングを付した領域との間の領域）では、中間層３２を介して記録層３３と再生層３１との交換結合力により、記録層３３の磁化方向が再生層３１に転写される。したがって、磁気光学的出力を検出した場合、レーザスポットＳ内において、その前方側の低温領域と後方側の高温領域の双方がマスクされ、それらの中間の領域が信号検出可能なアパーチャとなる。このアパーチャのトラック方向の幅は、レーザスポットＳの径よりも小さいので、スポット径よりも小さなピッチでトラック方向に配列された微小な記録マークからの信号の再生が可能となる。また、中間温度領域の幅は、レーザスポットＳの幅（径）よりも小となるので、隣接トラックからのクロストークも低減される。レーザスポットＳの前方側の低温領域と後方側の高温領域の双方がマスクされるのが、ダブルマスクＲＡＤ方式と呼ばれる所以である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなＭＳＲ方式の光磁気ディスクの性能向上には、記録磁界感度の向上と、再生Ｃ／Ｎ特性の向上が求められる。
【００１０】
記録磁界感度が向上すれば、光変調方式で記録または消去する場合には、外部磁界をより小さなものとすることができて装置の小型化やエネルギ効率の向上を図ることができる。また、磁界変調方式で記録する場合には、高周波損失に起因した実効電流の低下により発生する磁界が弱められても適正な記録マークの形成が可能となるため、記録磁界の周波数をより高めて高密度記録を行なうことが可能となる。
【００１１】
たとえば、特開平５−２９８７６４号公報には、ＦＡＤ（Ｆｒｏｎｔ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ） 方式のＭＳＲ光磁気ディスクにおいて、記録層として室温でＲＥ−ｒｉｃｈな組成の磁性膜を用いる一方、記録層のどちらかの側に、記録層に記録マークを形成する温度においてＴＭ−ｒｉｃｈとなる組成の磁化膜を形成することにより記録磁界感度を向上させたものが提案されている。
【００１２】
しかしながら、上記公報に提案されたものは、ＦＡＤ方式であるが故にトラック方向のアパーチャの幅を所定以下に狭めることができず、したがって、仮に記録磁界感度が向上して磁界変調方式による高密度の記録マークの形成が可能であるとしても、これを適正に再生することができず、記録磁界感度が向上することの適用上の意義が低いといわざるをえない。
【００１３】
また、上記公報に提案されたものは、再生Ｃ／Ｎ特性の向上はみられない。
【００１４】
したがって、本願発明の目的は、磁界変調方式によるさらなる高密度な記録マークの形成およびこの記録マークからのＭＳＲ方式による信号再生が可能であるとともに、再生Ｃ／Ｎ特性をも向上させることができる光磁気記録媒体を提供することである。
【００１５】
【発明の開示】
上記の目的を達成するため、本願発明では、次の各技術的手段を採用した。
【００２０】
本願発明によって提供される光磁気記録媒体は、再生層としての第１磁性層、中間層としての第２磁性層、記録層としての第３磁性層をこの順に少なくとも有するとともにこれら第１、第２および第３磁性層は希土類−遷移金属非晶質磁性膜によって形成されており、かつ、ダブルマスクＲＡＤ方式によって超解像再生が可能な光磁気記録媒体であって、
第３磁性層上には、この第３磁性層に対して直接形成された、少なくともＧｄを含む希土類−遷移金属非晶質磁性膜からなる第４磁性層をさらに有し、
第３磁性層は室温で遷移金属磁化優勢な組成または補償組成を有しており、
第２磁性層は希土類金属磁化優勢な組成を有する一方、室温で面内方向に磁化容易軸を有するとともにキュリー温度まで補償温度をもたない磁気特性を有しており、
第４磁性層は室温で遷移金属磁化優勢な組成を有するとともに垂直方向に磁化容易軸を有する一方、キュリー温度に近付くにしたがい磁化容易軸が垂直方向から面内方向に変化する磁気特性を有している、
ことを特徴としている。
【００２２】
好ましい実施の形態においては、
Ｔｃ２≦Ｔｃ４，Ｔｃ４≦Ｔｃ３＜Ｔｃ１，Ｔｃ２＜Ｔｃ３
の関係を満たしている。
【００２３】
他の好ましい実施の形態においては、
Ｔｃ２＜Ｔｃ３≦Ｔｃ４≦Ｔｃ１，Ｔｃ３＜Ｔｃ１
の関係を満たしている。
【００２４】
なお、本願発明に係る光磁気記録媒体において、第４磁性層のＧｄ組成は、好ましくは、２０〜２５at％である。
【００２５】
本願発明に係る光磁気記録媒体は、基本的に、ダブルマスクＲＡＤ方式によって超解像再生が可能なように第１磁性層、第２磁性層および第３磁性層のそれぞれの磁気特性が選ばれている。そして、本願発明では、第３磁性層を挟んで基板と反対側に、上記の磁気特性をもつ第４磁性層を設けている。これにより、記録磁界感度が向上するだけではなく、再生Ｃ／Ｎ特性の向上も見られた。
【００２８】
本願発明に係る光磁気記録媒体において、記録磁界感度が向上するのは、第３磁性層（記録層）を記録磁界の方向に磁化する際に、第４磁性層の磁化容易軸が所定の温度付近で面内方向の成分を有することにより、第４磁性層の磁区が安定するため、より小さな記録磁界によって第３磁性層が飽和磁化されるためであると考えられる。
【００２９】
そして、本願発明に係る光磁気記録媒体において、再生Ｃ／Ｎ特性が向上するのは、Ｔｃ４を適正に選択することにより、再生時における中間温度領域において、第４磁性層の磁化容易軸が面内方向を向くことにより、第４磁性層の磁区が強化され、このことが第２磁性層を介した第３磁性層と第１磁性層との間の交換結合力を助成し、第３磁性層の磁化方向の第１磁性層への転写がより確実に行なわれるためであると考えられる。
【００３０】
このように、本願発明に係る光磁気記録媒体は、記録磁界感度が向上するため、ダブルマスクＲＡＤ方式で超解像再生することと相まって、より高周波での磁界変調方式による高密度記録が達成されるとともに、再生Ｃ／Ｎ特性が向上することによる高品位な再生が可能となる。もちろん、光変調方式で記録・消去を行なう場合においても、より小さな記録磁界での記録が可能となるため、光磁気ディスク装置の小型化や省電力化をより促進することができる。
【００３１】
本願発明のその他の特徴および利点は、以下に行なう詳細な説明からより明らかとなろう。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００３３】
図７は、本願発明の評価に用いた光磁気記録媒体１０の厚み方向（垂直方向）の構成を模式的に示す断面図である。光学的に透明でランド部とグルーブ部に記録領域をもつポリカーボネート基板２０の一面には、基板２０に近い方から、下地誘電体層２０ａ、第１磁性層３１、第２磁性層３２、第３磁性層３３、第４磁性層３４および保護層２０ｂが形成されている。下地誘電体層２０ａは、その上層の各層を適正にスパッタリングによって形成するために設けられるものであって、ここでは、ＳｉＮをスパッタリングすることにより形成されている。第１磁性層３１は、超解像再生のための再生層として機能する。第３磁性層３３は記録層として機能する。第２磁性層３２は第３磁性層３３に記録された記録マークを磁気交換結合によって再生層としての第１磁性層３１に転写するための中間層として機能する。これら、第１磁性層３１、第２磁性層３２および第３磁性層３３は、ダブルマスクＲＡＤ方式で磁気超解像再生が可能となるように、それぞれ磁気特性が与えられる。保護層２０ｂは、上記の磁性層３１，３２，３３を保護するためのものであり、ここでは、ＳｉＮをスパッタリングすることによって形成されている。
【００３４】
第１磁性層（再生層）３１は、垂直磁化が可能で、高いキュリー温度を有し、低い保磁力をもつ希土類−遷移金属非晶質合金が用いられ、ここではＧｄ２３Ｆｅ６５Ｃｏ１２を用いた。第３磁性層（記録層）３３は、記録情報を保持するために、多少の外部磁界にも影響されないように低いキュリー温度と高い保磁力をもつ垂直磁化膜とされ、記録特性の良好な、すなわち室温においてＴＭ−ｒｉｃｈな組成あるいは補償組成を有する希土類−遷移金属非晶質合金によって形成され、ここでは、Ｔｂ２３Ｆｅ６１Ｃｏ１６によって形成した。第２磁性層（中間層）３２は、第１磁性層（再生層）３１と第３磁性層（記録層）３３のキュリー温度よりも低いキュリー温度をもち、ＲＥ−ｒｉｃｈであり、室温で面内方向に磁化容易軸を有するとともにキュリー温度まで補償温度をもたないＴｂＦｅやＧｄＦｅＣｏなどの希土類−遷移金属非晶質合金によって形成され、ここではキュリー温度を調整するためにＳｉを添加したＧｄ３１Ｆｅ６７Ｃｏ２ によって形成した。また、各層の厚みは、下地層２０ａ：７０ｎｍ、第１磁性層（再生層）３１：４０ｎｍ、第２磁性層（中間層）３２：４０ｎｍ、第３磁性層（記録層）３３：５０ｎｍ、保護層２０ｂ：６０ｎｍとした。また、第１磁性層（再生層）３１のキュリー温度Ｔｃ１は３００℃程度、第２磁性層（中間層）３２のキュリー温度Ｔｃ２は１７０℃、第３磁性層（記録層）３３のキュリー温度Ｔｃ３は２５０℃であった。
【００３５】
そして、上記の構成を基本とし、第３磁性層３３と保護層２０ｂとの間に、種々の磁気特性、組成、厚みおよびキュリー温度Ｔｃ４を与えた希土類−遷移金属非晶質合金からなる第４磁性層３４を形成し、その評価を行なった。評価は、再生時の線速を７．５ｍ／ｓとし、記録マーク長を０．３１または０．３０μｍとし、記録は、光変調記録（ＬＩＭ）方式と磁界変調記録（ＭＦＭ）方式で行なった。なお、本願発明に係る光磁気記録媒体は、基本的にはダブルマスクＲＡＤ方式の磁気超解像再生が可能な媒体であるから、その動作原理は、基本的に図８ないし図１０を参照してすでに説明したのと同様である。
【００３６】
評価に供した各第４磁性層３４の組成および磁気特性を表１に示す。「１」〜「３」は、いずれもキューリー温度Ｔｃ４がＴｃ３よりも高く、「４」〜「９」はいずれもキュリー温度Ｔｃ４がＴｃ３よりも低い。「７」〜「９」は組成にＳｉが添加されている。表中、「面内→垂直」は、室温で磁化容易軸が面内方向を向き、キュリー温度に近付くにつれて磁化容易軸が垂直方向に変化する遷移温度を示す。また、「垂直→面内」は、室温で磁化容易軸が垂直方向を向き、キュリー温度に近付くにつれて磁化容易軸が面内方向に変化する遷移温度を示す。
【００３７】
【表１】
【００３８】
図１は、第４磁性層３４として、表１中「４」のものを１０ｎｍの厚みで形成した場合と第４磁性層を形成しない場合とのＬＩＭ（光変調記録）による記録磁界特性を示している。第４磁性層を形成しない場合に比較し、第４磁性層３４を形成した場合には、記録開始磁界が約−３００Ｏｅから約−２００Ｏｅまで向上するとともにキャリアの変化が急峻となっており、記録磁界に対する応答が改善されているのが判る。また、記録方向の飽和時点での再生Ｃ／Ｎの向上が観測される。
【００３９】
図２は、記録開始磁界（Ｈｗｔｈ）について、表１中の第４磁性層３４のＧｄの組成をパラメータとし、第４磁性層を形成しない場合と併せ示している。Ｇｄ組成が低いものがＴＭ−ｒｉｃｈの傾向をもち、Ｇｄ組成が高いものがＲＥ−ｒｉｃｈの傾向をもっている。この図２から判るように、いずれの場合にも、第４磁性層なしのときに比較して記録磁界の低減が見られる。また、Ｇｄ組成が２５ａｔ％付近が最も効果が小さく、それぞれ、ＲＥ−Ｒｉｃｈ、ＴＭ−ｒｉｃｈとなるほど記録磁界感度改善効果が顕著となっている。なお、第４磁性層のＧｄ組成が３５ａｔ％を超えた場合、および、２０ａｔ％より少ない場合は、いずれも磁化率の評価から、この層は室温からキュリー温度まで面内磁化膜であった。したがって、この場合、記録磁界特性および再生Ｃ／Ｎ特性の向上は見られなかった。
【００４０】
図３は、第４磁性層３４として、表１中「７」のものを７ｎｍの厚みで形成した場合と第４磁性層を形成しない場合とのＭＦＭ（磁界変調記録）による記録磁界特性を示している。記録磁界が１００Ｏｅ以上低減されているのみならず、再生Ｃ／Ｎが１ｄＢ以上改善されているのが判る。
【００４１】
図４は、第４磁性層３４として、表１中「４」「５」「６」のものを厚み１０ｎｍで形成した場合のそれぞれについての再生Ｃ／Ｎを示した。これは、Ｔｃ４がＴｃ３よりも低い場合におけるＧｄ組成の変化に対応する再生Ｃ／Ｎの変化を示していることになる。この図から判るように、Ｇｄ組成が増加し、ＲＥ−ｒｉｃｈになるほど再生Ｃ／Ｎが改善されている。
【００４２】
図５は、第４磁性層３４として、表１中「７」に近いのものを厚みを変えて形成した場合のそれぞれについてのＬＩＭ（光変調記録）による記録磁界特性を、第４磁性層を形成しない場合と併せ示している。また、図６は、図５に示される結果につき、第４磁性層３４の膜厚を横軸にとり、記録開始磁界（Ｈｗｔｈ）と飽和磁界（Ｈｗ）の変化を示している。この図から、第４磁性層３４の膜厚が増加するほどＨｗｔｈが低下し、記録磁界感度が改善されることが判る。また、第４磁性層３４の膜厚が増加するほど再生Ｃ／Ｎが改善することも観測された。ただし、図示は省略するが、第４磁性膜３４の厚みを２０ｎｍにすると、ノイズが増加してＣ／Ｎが低下した。
【００４３】
以上のことから、次のことが言える。すなわち、第４磁性層３４として、室温でＲＥ−ｒｉｃｈな組成を有するとともに面内方向に磁化容易軸を有する一方、キュリー温度に近付くにしたがい磁化容易軸が面内方向から垂直方向に変化する傾向の特性をもつもの（たとえば「１」「４」「７」）、および、室温でＴＭ−ｒｉｃｈな組成を有するとともに垂直方向に磁化容易軸を有する一方、キュリー温度に近付くにしたがい磁化容易軸が垂直方向から面内方向に変化する傾向の特性をもつもの（たとえば「３」「８」「９」）のいずれについても、Ｔｃ３とＴｃ４との大小関係にかかわりなく、記録磁化感度および再生Ｃ／Ｎの改善を期待することができる。
【００４４】
ただし、Ｔｃ３とＴｃ４との大小関係は問われないとはいえ、光磁気記録媒体として、ダブルマスクＲＡＤ方式で超解像再生を可能とする条件を考慮すると、Ｔｃ１、Ｔｃ２、Ｔｃ３およびＴｃ４の間には、
Ｔｃ２≦Ｔｃ４，Ｔｃ４≦Ｔｃ３＜Ｔｃ１，Ｔｃ２＜Ｔｃ３
または、
Ｔｃ２＜Ｔｃ３≦Ｔｃ４≦Ｔｃ１，Ｔｃ３＜Ｔｃ１
の関係を満足する必要がある。
【００４５】
そして、本願発明において、記録磁界感度および再生Ｃ／Ｎの双方が改善できる理由については、すでに説明したことが考えられる。
【００４６】
もちろん、この発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内でのあらゆる変更は、すべて本願発明の範囲に含まれる。とくに、第１ないし第４磁性層に加えて、第４磁性層を付加したことによる作用を補強ないし補完するために他の磁性層を付加することもまた、当然に本願発明の範囲に含まれる。
【００４７】
【発明の効果】
このように、本願発明に係る光磁気記録媒体は、記録磁界感度が向上するため、ダブルマスクＲＡＤ方式で超解像再生することと相まって、より高周波での磁界変調方式による高密度記録が達成されるとともに、再生Ｃ／Ｎ特性が向上することによる高品位な再生が可能となる。もちろん、光変調方式で記録・消去を行なう場合においても、より小さな記録磁界での記録が可能となるため、光磁気ディスク装置の小型化や省電力化をより促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第４磁性層による記録磁界特性の変化を示すグラフ。
【図２】第４磁性層のＧｄ組成に対する記録磁界感度の変化を示すグラフ。
【図３】磁界変調記録による記録磁界特性と再生Ｃ／Ｎ特性の変化を示すグラフ。
【図４】第４磁性層のＧｄ組成に対する再生Ｃ／Ｎ特性の変化を示すグラフ。
【図５】第４磁性層の膜厚による記録磁界特性の変化を示すグラフ。
【図６】第４磁性層の膜厚による記録磁界特性の変化を示すグラフ。
【図７】本願発明に係る光磁気記録媒体の基本構成を示す模式的断面図。
【図８】ダブルマスクＲＡＤ方式によるＭＳＲ媒体の代表的な膜構成および再生時での磁化方向を示す模式図。
【図９】ダブルマスクＲＡＤ方式によるＭＳＲ媒体の消去時での磁化状態を示す模式図。
【図１０】ダブルマスクＲＡＤ方式によるＭＳＲ媒体の記録時での磁化状態を示す模式図。
【符号の説明】
１０ 光磁気記録媒体
２０ 基板
２０ａ 下地層
２０ｂ 保護層
３１ 第１磁性層（再生層）
３２ 第２磁性層（中間層）
３３ 第３磁性層（記録層）
３４ 第４磁性層
【発明の属する技術分野】
本願発明は、光磁気記録媒体に関し、より詳しくは、記録磁界感度の向上ないしは記録磁界の低減、ならびに、再生Ｃ／Ｎ特性の改善を図ることができる光磁気記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
記録・再生が可能な光磁気記録媒体の一例としての光磁気ディスクの大容量化を可能とするために、再生方式として、再生用光ビームのスポット径よりも小さなピッチでトラック方向に配列された微小な記録マークからの信号の再生が可能な磁気超解像（ＭＳＲ：Ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ−Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｓｕｐｅｒ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）方式と呼ばれる技術が提案されている。
【０００３】
本願の出願人はすでに、ＭＳＲ方式のうち、より微小な記録マークからの信号の再生を隣接トラックからのクロストークを低減しつつ可能とする方式として、ダブルマスクＲＡＤ（Ｒｅａｒ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）方式と呼ばれる再生方式を提案している（たとえば特開平７−２４４８７７号公報）。
【０００４】
以下、ダブルマスクＲＡＤ方式による代表的な膜構成をもつ光磁気ディスクの動作原理を簡単に説明する。図８は、この光磁気ディスクの膜構成および再生時での磁化方向を示す模式図、図９は消去時での磁化状態を示す模式図、図１０は記録時での磁化状態を示す模式図である。
【０００５】
図８に示すように、この光磁気ディスク１０は、ポリカーボネートなどでできた樹脂製の透明基板２０の上に、ＳｉＮなどからなる下地層２０ａ、希土類−遷移金属非晶質合金からなる再生層３１、中間層３２および記録層３３、ならびに、ＳｉＮなどからなる保護層２０ｂが順次形成されており、消去、記録および再生用レーザ光は、透明基板側から照射される。再生層３１は遷移金属磁化優勢（以下、ＴＭ−ｒｉｃｈという。）な組成を有しており、垂直方向の磁化容易軸を有している。中間層３２は希土類磁化優勢（以下、ＲＥ−ｒｉｃｈという。）な組成を有しており、室温では面内方向に磁化容易軸を有しているが、室温より高い所定温度以上になると磁化容易軸が面内方向から垂直方向に変化する。記録層３３はＴＭ−ｒｉｃｈな組成を有しており、垂直方向に磁化容易軸を有している。そして、再生層３１、中間層３２および記録層３３のキュリー温度をそれぞれＴｃ１、Ｔｃ２およびＴｃ３とした場合に、Ｔｃ２＜Ｔｃ１，Ｔｃ２＜Ｔｃ３の関係を満たしている。また、再生層３１および記録層３３の室温での保磁力をそれぞれＨｃ１およびＨｃ３とした場合に、Ｈｃ３＞Ｈｃ１の関係を満たしている。
【０００６】
この光磁気ディスク１０の記録マークを消去する際には、図９に示すように、たとえば下向きの消去磁界を印加しつつ、消去用レーザ光を照射する。このとき、レーザ光が照射された領域はＴｃ３以上に昇温され、記録層の磁化方向が消去磁界と同じ向きに揃う。レーザ光から遠ざかり、室温まで降温された領域では中間層３２は面内磁化膜となり、再生層３１と記録層３３は磁気的に弱い結合を維持した状態となる。したがって、再生層３１の記録層３３と同じ方向に揃う。
【０００７】
次に、この光磁気ディスク１０に光変調記録方式によって情報を記録する際には、図１０に示すように、たとえば上向きの記録用磁界を印加しつつ、記録用レーザ光を照射する。この光変調記録方式とは、記録用磁界を常時印加しつつレーザ光の強度を情報に対応させて変調させるものであり、高強度のレーザ光が照射された領域のみが記録用磁界の向きに反転し、記録マークが形成される。記録用レーザ光から遠ざかり、室温まで降温された領域では中間層３２は面内磁化膜となり、再生層３１と記録層３３とは磁気的に弱い結合を維持した状態となる。したがって、この再生層３１の磁化方向は、たとえば上記の磁気的に弱い結合以上の磁界を印加することによってその磁化方向に揃えることができる。なお、この光磁気ディスク１０は、磁界変調記録方式によって情報を記録することもできる。磁界変調記録方式とは、記録用レーザ光を常時照射しつつ磁界の方向を情報に対応させて上下に変調させて印加する方式であり、レーザ光が照射された領域の磁化方向が印加された磁界の向きになる。
【０００８】
上記のようにして記録された光磁気ディスク１０の再生時の状態を図８に基づいて説明する。光磁気ディスク１０には、再生用のレーザ光Ｓが照射されるとともに、このレーザ光の照射領域にたとえば下向きの再生磁界が印加される。レーザ光に対して前方側となる低温領域（ハッチングを付した領域）では中間層３２と記録層３３との交換結合力は弱く、中間層３２の磁化が再生磁界の方向に揃う。そして、中間層３２と再生層３１との交換結合力により再生層３１の磁化方向は上向きに揃って記録層３３の磁化方向をマスクするはたらきをする（フロントマスク）。また、レーザ光Ｓに対して後方側となる高温領域（クロスハッチングを付した領域）では中間層３２のキュリー温度を超えた領域であり、中間層３２と再生層３１との交換結合力が切れている。これにより、再生層３１の磁化方向は再生磁界の方向に揃い、記録層３３の磁化方向をマスクするはたらきをする（リアマスク）。低温領域と高温領域との間の中間温度領域（ハッチングを付した領域とクロスハッチングを付した領域との間の領域）では、中間層３２を介して記録層３３と再生層３１との交換結合力により、記録層３３の磁化方向が再生層３１に転写される。したがって、磁気光学的出力を検出した場合、レーザスポットＳ内において、その前方側の低温領域と後方側の高温領域の双方がマスクされ、それらの中間の領域が信号検出可能なアパーチャとなる。このアパーチャのトラック方向の幅は、レーザスポットＳの径よりも小さいので、スポット径よりも小さなピッチでトラック方向に配列された微小な記録マークからの信号の再生が可能となる。また、中間温度領域の幅は、レーザスポットＳの幅（径）よりも小となるので、隣接トラックからのクロストークも低減される。レーザスポットＳの前方側の低温領域と後方側の高温領域の双方がマスクされるのが、ダブルマスクＲＡＤ方式と呼ばれる所以である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなＭＳＲ方式の光磁気ディスクの性能向上には、記録磁界感度の向上と、再生Ｃ／Ｎ特性の向上が求められる。
【００１０】
記録磁界感度が向上すれば、光変調方式で記録または消去する場合には、外部磁界をより小さなものとすることができて装置の小型化やエネルギ効率の向上を図ることができる。また、磁界変調方式で記録する場合には、高周波損失に起因した実効電流の低下により発生する磁界が弱められても適正な記録マークの形成が可能となるため、記録磁界の周波数をより高めて高密度記録を行なうことが可能となる。
【００１１】
たとえば、特開平５−２９８７６４号公報には、ＦＡＤ（Ｆｒｏｎｔ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ） 方式のＭＳＲ光磁気ディスクにおいて、記録層として室温でＲＥ−ｒｉｃｈな組成の磁性膜を用いる一方、記録層のどちらかの側に、記録層に記録マークを形成する温度においてＴＭ−ｒｉｃｈとなる組成の磁化膜を形成することにより記録磁界感度を向上させたものが提案されている。
【００１２】
しかしながら、上記公報に提案されたものは、ＦＡＤ方式であるが故にトラック方向のアパーチャの幅を所定以下に狭めることができず、したがって、仮に記録磁界感度が向上して磁界変調方式による高密度の記録マークの形成が可能であるとしても、これを適正に再生することができず、記録磁界感度が向上することの適用上の意義が低いといわざるをえない。
【００１３】
また、上記公報に提案されたものは、再生Ｃ／Ｎ特性の向上はみられない。
【００１４】
したがって、本願発明の目的は、磁界変調方式によるさらなる高密度な記録マークの形成およびこの記録マークからのＭＳＲ方式による信号再生が可能であるとともに、再生Ｃ／Ｎ特性をも向上させることができる光磁気記録媒体を提供することである。
【００１５】
【発明の開示】
上記の目的を達成するため、本願発明では、次の各技術的手段を採用した。
【００２０】
本願発明によって提供される光磁気記録媒体は、再生層としての第１磁性層、中間層としての第２磁性層、記録層としての第３磁性層をこの順に少なくとも有するとともにこれら第１、第２および第３磁性層は希土類−遷移金属非晶質磁性膜によって形成されており、かつ、ダブルマスクＲＡＤ方式によって超解像再生が可能な光磁気記録媒体であって、
第３磁性層上には、この第３磁性層に対して直接形成された、少なくともＧｄを含む希土類−遷移金属非晶質磁性膜からなる第４磁性層をさらに有し、
第３磁性層は室温で遷移金属磁化優勢な組成または補償組成を有しており、
第２磁性層は希土類金属磁化優勢な組成を有する一方、室温で面内方向に磁化容易軸を有するとともにキュリー温度まで補償温度をもたない磁気特性を有しており、
第４磁性層は室温で遷移金属磁化優勢な組成を有するとともに垂直方向に磁化容易軸を有する一方、キュリー温度に近付くにしたがい磁化容易軸が垂直方向から面内方向に変化する磁気特性を有している、
ことを特徴としている。
【００２２】
好ましい実施の形態においては、
Ｔｃ２≦Ｔｃ４，Ｔｃ４≦Ｔｃ３＜Ｔｃ１，Ｔｃ２＜Ｔｃ３
の関係を満たしている。
【００２３】
他の好ましい実施の形態においては、
Ｔｃ２＜Ｔｃ３≦Ｔｃ４≦Ｔｃ１，Ｔｃ３＜Ｔｃ１
の関係を満たしている。
【００２４】
なお、本願発明に係る光磁気記録媒体において、第４磁性層のＧｄ組成は、好ましくは、２０〜２５at％である。
【００２５】
本願発明に係る光磁気記録媒体は、基本的に、ダブルマスクＲＡＤ方式によって超解像再生が可能なように第１磁性層、第２磁性層および第３磁性層のそれぞれの磁気特性が選ばれている。そして、本願発明では、第３磁性層を挟んで基板と反対側に、上記の磁気特性をもつ第４磁性層を設けている。これにより、記録磁界感度が向上するだけではなく、再生Ｃ／Ｎ特性の向上も見られた。
【００２８】
本願発明に係る光磁気記録媒体において、記録磁界感度が向上するのは、第３磁性層（記録層）を記録磁界の方向に磁化する際に、第４磁性層の磁化容易軸が所定の温度付近で面内方向の成分を有することにより、第４磁性層の磁区が安定するため、より小さな記録磁界によって第３磁性層が飽和磁化されるためであると考えられる。
【００２９】
そして、本願発明に係る光磁気記録媒体において、再生Ｃ／Ｎ特性が向上するのは、Ｔｃ４を適正に選択することにより、再生時における中間温度領域において、第４磁性層の磁化容易軸が面内方向を向くことにより、第４磁性層の磁区が強化され、このことが第２磁性層を介した第３磁性層と第１磁性層との間の交換結合力を助成し、第３磁性層の磁化方向の第１磁性層への転写がより確実に行なわれるためであると考えられる。
【００３０】
このように、本願発明に係る光磁気記録媒体は、記録磁界感度が向上するため、ダブルマスクＲＡＤ方式で超解像再生することと相まって、より高周波での磁界変調方式による高密度記録が達成されるとともに、再生Ｃ／Ｎ特性が向上することによる高品位な再生が可能となる。もちろん、光変調方式で記録・消去を行なう場合においても、より小さな記録磁界での記録が可能となるため、光磁気ディスク装置の小型化や省電力化をより促進することができる。
【００３１】
本願発明のその他の特徴および利点は、以下に行なう詳細な説明からより明らかとなろう。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００３３】
図７は、本願発明の評価に用いた光磁気記録媒体１０の厚み方向（垂直方向）の構成を模式的に示す断面図である。光学的に透明でランド部とグルーブ部に記録領域をもつポリカーボネート基板２０の一面には、基板２０に近い方から、下地誘電体層２０ａ、第１磁性層３１、第２磁性層３２、第３磁性層３３、第４磁性層３４および保護層２０ｂが形成されている。下地誘電体層２０ａは、その上層の各層を適正にスパッタリングによって形成するために設けられるものであって、ここでは、ＳｉＮをスパッタリングすることにより形成されている。第１磁性層３１は、超解像再生のための再生層として機能する。第３磁性層３３は記録層として機能する。第２磁性層３２は第３磁性層３３に記録された記録マークを磁気交換結合によって再生層としての第１磁性層３１に転写するための中間層として機能する。これら、第１磁性層３１、第２磁性層３２および第３磁性層３３は、ダブルマスクＲＡＤ方式で磁気超解像再生が可能となるように、それぞれ磁気特性が与えられる。保護層２０ｂは、上記の磁性層３１，３２，３３を保護するためのものであり、ここでは、ＳｉＮをスパッタリングすることによって形成されている。
【００３４】
第１磁性層（再生層）３１は、垂直磁化が可能で、高いキュリー温度を有し、低い保磁力をもつ希土類−遷移金属非晶質合金が用いられ、ここではＧｄ２３Ｆｅ６５Ｃｏ１２を用いた。第３磁性層（記録層）３３は、記録情報を保持するために、多少の外部磁界にも影響されないように低いキュリー温度と高い保磁力をもつ垂直磁化膜とされ、記録特性の良好な、すなわち室温においてＴＭ−ｒｉｃｈな組成あるいは補償組成を有する希土類−遷移金属非晶質合金によって形成され、ここでは、Ｔｂ２３Ｆｅ６１Ｃｏ１６によって形成した。第２磁性層（中間層）３２は、第１磁性層（再生層）３１と第３磁性層（記録層）３３のキュリー温度よりも低いキュリー温度をもち、ＲＥ−ｒｉｃｈであり、室温で面内方向に磁化容易軸を有するとともにキュリー温度まで補償温度をもたないＴｂＦｅやＧｄＦｅＣｏなどの希土類−遷移金属非晶質合金によって形成され、ここではキュリー温度を調整するためにＳｉを添加したＧｄ３１Ｆｅ６７Ｃｏ２ によって形成した。また、各層の厚みは、下地層２０ａ：７０ｎｍ、第１磁性層（再生層）３１：４０ｎｍ、第２磁性層（中間層）３２：４０ｎｍ、第３磁性層（記録層）３３：５０ｎｍ、保護層２０ｂ：６０ｎｍとした。また、第１磁性層（再生層）３１のキュリー温度Ｔｃ１は３００℃程度、第２磁性層（中間層）３２のキュリー温度Ｔｃ２は１７０℃、第３磁性層（記録層）３３のキュリー温度Ｔｃ３は２５０℃であった。
【００３５】
そして、上記の構成を基本とし、第３磁性層３３と保護層２０ｂとの間に、種々の磁気特性、組成、厚みおよびキュリー温度Ｔｃ４を与えた希土類−遷移金属非晶質合金からなる第４磁性層３４を形成し、その評価を行なった。評価は、再生時の線速を７．５ｍ／ｓとし、記録マーク長を０．３１または０．３０μｍとし、記録は、光変調記録（ＬＩＭ）方式と磁界変調記録（ＭＦＭ）方式で行なった。なお、本願発明に係る光磁気記録媒体は、基本的にはダブルマスクＲＡＤ方式の磁気超解像再生が可能な媒体であるから、その動作原理は、基本的に図８ないし図１０を参照してすでに説明したのと同様である。
【００３６】
評価に供した各第４磁性層３４の組成および磁気特性を表１に示す。「１」〜「３」は、いずれもキューリー温度Ｔｃ４がＴｃ３よりも高く、「４」〜「９」はいずれもキュリー温度Ｔｃ４がＴｃ３よりも低い。「７」〜「９」は組成にＳｉが添加されている。表中、「面内→垂直」は、室温で磁化容易軸が面内方向を向き、キュリー温度に近付くにつれて磁化容易軸が垂直方向に変化する遷移温度を示す。また、「垂直→面内」は、室温で磁化容易軸が垂直方向を向き、キュリー温度に近付くにつれて磁化容易軸が面内方向に変化する遷移温度を示す。
【００３７】
【表１】
図１は、第４磁性層３４として、表１中「４」のものを１０ｎｍの厚みで形成した場合と第４磁性層を形成しない場合とのＬＩＭ（光変調記録）による記録磁界特性を示している。第４磁性層を形成しない場合に比較し、第４磁性層３４を形成した場合には、記録開始磁界が約−３００Ｏｅから約−２００Ｏｅまで向上するとともにキャリアの変化が急峻となっており、記録磁界に対する応答が改善されているのが判る。また、記録方向の飽和時点での再生Ｃ／Ｎの向上が観測される。
【００３９】
図２は、記録開始磁界（Ｈｗｔｈ）について、表１中の第４磁性層３４のＧｄの組成をパラメータとし、第４磁性層を形成しない場合と併せ示している。Ｇｄ組成が低いものがＴＭ−ｒｉｃｈの傾向をもち、Ｇｄ組成が高いものがＲＥ−ｒｉｃｈの傾向をもっている。この図２から判るように、いずれの場合にも、第４磁性層なしのときに比較して記録磁界の低減が見られる。また、Ｇｄ組成が２５ａｔ％付近が最も効果が小さく、それぞれ、ＲＥ−Ｒｉｃｈ、ＴＭ−ｒｉｃｈとなるほど記録磁界感度改善効果が顕著となっている。なお、第４磁性層のＧｄ組成が３５ａｔ％を超えた場合、および、２０ａｔ％より少ない場合は、いずれも磁化率の評価から、この層は室温からキュリー温度まで面内磁化膜であった。したがって、この場合、記録磁界特性および再生Ｃ／Ｎ特性の向上は見られなかった。
【００４０】
図３は、第４磁性層３４として、表１中「７」のものを７ｎｍの厚みで形成した場合と第４磁性層を形成しない場合とのＭＦＭ（磁界変調記録）による記録磁界特性を示している。記録磁界が１００Ｏｅ以上低減されているのみならず、再生Ｃ／Ｎが１ｄＢ以上改善されているのが判る。
【００４１】
図４は、第４磁性層３４として、表１中「４」「５」「６」のものを厚み１０ｎｍで形成した場合のそれぞれについての再生Ｃ／Ｎを示した。これは、Ｔｃ４がＴｃ３よりも低い場合におけるＧｄ組成の変化に対応する再生Ｃ／Ｎの変化を示していることになる。この図から判るように、Ｇｄ組成が増加し、ＲＥ−ｒｉｃｈになるほど再生Ｃ／Ｎが改善されている。
【００４２】
図５は、第４磁性層３４として、表１中「７」に近いのものを厚みを変えて形成した場合のそれぞれについてのＬＩＭ（光変調記録）による記録磁界特性を、第４磁性層を形成しない場合と併せ示している。また、図６は、図５に示される結果につき、第４磁性層３４の膜厚を横軸にとり、記録開始磁界（Ｈｗｔｈ）と飽和磁界（Ｈｗ）の変化を示している。この図から、第４磁性層３４の膜厚が増加するほどＨｗｔｈが低下し、記録磁界感度が改善されることが判る。また、第４磁性層３４の膜厚が増加するほど再生Ｃ／Ｎが改善することも観測された。ただし、図示は省略するが、第４磁性膜３４の厚みを２０ｎｍにすると、ノイズが増加してＣ／Ｎが低下した。
【００４３】
以上のことから、次のことが言える。すなわち、第４磁性層３４として、室温でＲＥ−ｒｉｃｈな組成を有するとともに面内方向に磁化容易軸を有する一方、キュリー温度に近付くにしたがい磁化容易軸が面内方向から垂直方向に変化する傾向の特性をもつもの（たとえば「１」「４」「７」）、および、室温でＴＭ−ｒｉｃｈな組成を有するとともに垂直方向に磁化容易軸を有する一方、キュリー温度に近付くにしたがい磁化容易軸が垂直方向から面内方向に変化する傾向の特性をもつもの（たとえば「３」「８」「９」）のいずれについても、Ｔｃ３とＴｃ４との大小関係にかかわりなく、記録磁化感度および再生Ｃ／Ｎの改善を期待することができる。
【００４４】
ただし、Ｔｃ３とＴｃ４との大小関係は問われないとはいえ、光磁気記録媒体として、ダブルマスクＲＡＤ方式で超解像再生を可能とする条件を考慮すると、Ｔｃ１、Ｔｃ２、Ｔｃ３およびＴｃ４の間には、
Ｔｃ２≦Ｔｃ４，Ｔｃ４≦Ｔｃ３＜Ｔｃ１，Ｔｃ２＜Ｔｃ３
または、
Ｔｃ２＜Ｔｃ３≦Ｔｃ４≦Ｔｃ１，Ｔｃ３＜Ｔｃ１
の関係を満足する必要がある。
【００４５】
そして、本願発明において、記録磁界感度および再生Ｃ／Ｎの双方が改善できる理由については、すでに説明したことが考えられる。
【００４６】
もちろん、この発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内でのあらゆる変更は、すべて本願発明の範囲に含まれる。とくに、第１ないし第４磁性層に加えて、第４磁性層を付加したことによる作用を補強ないし補完するために他の磁性層を付加することもまた、当然に本願発明の範囲に含まれる。
【００４７】
【発明の効果】
このように、本願発明に係る光磁気記録媒体は、記録磁界感度が向上するため、ダブルマスクＲＡＤ方式で超解像再生することと相まって、より高周波での磁界変調方式による高密度記録が達成されるとともに、再生Ｃ／Ｎ特性が向上することによる高品位な再生が可能となる。もちろん、光変調方式で記録・消去を行なう場合においても、より小さな記録磁界での記録が可能となるため、光磁気ディスク装置の小型化や省電力化をより促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第４磁性層による記録磁界特性の変化を示すグラフ。
【図２】第４磁性層のＧｄ組成に対する記録磁界感度の変化を示すグラフ。
【図３】磁界変調記録による記録磁界特性と再生Ｃ／Ｎ特性の変化を示すグラフ。
【図４】第４磁性層のＧｄ組成に対する再生Ｃ／Ｎ特性の変化を示すグラフ。
【図５】第４磁性層の膜厚による記録磁界特性の変化を示すグラフ。
【図６】第４磁性層の膜厚による記録磁界特性の変化を示すグラフ。
【図７】本願発明に係る光磁気記録媒体の基本構成を示す模式的断面図。
【図８】ダブルマスクＲＡＤ方式によるＭＳＲ媒体の代表的な膜構成および再生時での磁化方向を示す模式図。
【図９】ダブルマスクＲＡＤ方式によるＭＳＲ媒体の消去時での磁化状態を示す模式図。
【図１０】ダブルマスクＲＡＤ方式によるＭＳＲ媒体の記録時での磁化状態を示す模式図。
【符号の説明】
１０ 光磁気記録媒体
２０ 基板
２０ａ 下地層
２０ｂ 保護層
３１ 第１磁性層（再生層）
３２ 第２磁性層（中間層）
３３ 第３磁性層（記録層）
３４ 第４磁性層
Claims (5)
- 再生層としての第１磁性層、中間層としての第２磁性層、記録層としての第３磁性層をこの順に少なくとも有するとともにこれら第１、第２および第３磁性層は希土類−遷移金属非晶質磁性膜によって形成されており、かつ、ダブルマスクＲＡＤ方式によって超解像再生が可能な光磁気記録媒体であって、
第３磁性層上には、この第３磁性層に対して直接形成された、少なくともＧｄを含む希土類−遷移金属非晶質磁性膜からなる第４磁性層をさらに有し、
第３磁性層は室温で遷移金属磁化優勢な組成または補償組成を有しており、
第２磁性層は希土類金属磁化優勢な組成を有する一方、室温で面内方向に磁化容易軸を有するとともにキュリー温度まで補償温度をもたない磁気特性を有しており、
第４磁性層は室温で遷移金属磁化優勢な組成を有するとともに垂直方向に磁化容易軸を有する一方、キュリー温度に近付くにしたがい磁化容易軸が垂直方向から面内方向に変化する磁気特性を有している、
ことを特徴とする、光磁気記録媒体。 - 第１磁性層、第２磁性層、第３磁性層および第４磁性層のキュリー温度をそれぞれＴｃ１、Ｔｃ２、Ｔｃ３およびＴｃ４とした場合に、
Ｔｃ２≦Ｔｃ４，Ｔｃ４≦Ｔｃ３＜Ｔｃ１，Ｔｃ２＜Ｔｃ３
の関係を満たしている、請求項１に記載の光磁気記録媒体。 - 第１磁性層、第２磁性層、第３磁性層および第４磁性層のキュリー温度をそれぞれＴｃ１、Ｔｃ２、Ｔｃ３およびＴｃ４とした場合に、
Ｔｃ２＜Ｔｃ３≦Ｔｃ４≦Ｔｃ１，Ｔｃ３＜Ｔｃ１
の関係を満たしている、請求項１に記載の光磁気記録媒体。 - 第４磁性層のＧｄ組成は、２０〜２５at％以下である、請求項１ないし３のいずれかに記載の光磁気記録媒体。
- 第４磁性層の膜厚は、３〜２０ｎｍである、請求項１ないし３のいずれかに記載の光磁気記録媒体。
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