JP3580830B2 - 磁気光学記録媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、基板を有し、この基板の一方の面上に第１のキュリー温度を有する第１磁気光学記録層と、第２のキュリー温度を有する第２磁気光学記録層とが設けられている消去可能な磁気光学記録媒体であって、前記の第１及び第２磁気光学記録層はこれらの層の平面に垂直な磁化容易軸を有し、重なり磁区の形態の情報ビットをレーザ光と変調磁界との組合せ照射によりこれらの双方の層に書込みうるようになっている磁気光学記録媒体に関するものである。ここに、重なり磁区の形態の情報ビットとは、互いに重なり合っている第１及び第２磁気光学記録層にある磁区より成る情報を意味するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＯ（磁気光学）記録媒体では、データが磁区すなわちビットで表わされる。磁区の磁化方向はＭＯ記録層の平面に対し垂直に延在する。ビットは、偏光光が反射する（カー効果）か又は透過する（ファラデー効果）場合に偏光光の偏光方向が磁区の磁化方向の関数として変化するＭＯ効果により検出しうる。
【０００３】
ＭＯ記録層を、集束させたレーザ光ビームによりこのＭＯ記録層の材料のキュリー温度よりも高い温度に局部的に加熱することにより磁区が得られる。キュリー温度よりも低い温度への冷却中、磁化は局部的に外部から与える磁界の方向に応じた向きとなり、次に凍結される。この方法は熱磁気記録とも称される。ＭＯ記録層に情報を書込む一般的な方法では、ディスク状の記録媒体を回転させ、その間に、永久外部磁界と記録すべき情報に応じて変調されたレーザ光とにより磁区をＭＯ記録層に形成する。このレーザ変調方法の場合、現存の情報に新たな情報を直接的にオーバライト（重ね書き）することができず、まず最初に永久磁界と連続的なレーザ光ビームとにより現存の情報を消去する必要があるという欠点がある。現存の情報に新たな情報をオーバライト（直接的なオーバライトと称する）するのに適した方法は、磁界変調（ＭＦＭ）である。ＭＦＭでは、外部磁界が記録すべき情報に応じて変調され、使用する集束レーザ光ビームは一定のパワーを有する。外部磁界は磁気コイルにより発生される。
【０００４】
ＭＦＭを用いたＭＯ記録の場合、磁化方向を弱い磁界で変えうるＭＯ記録層が望ましい。その理由は、このようにすることにより、磁気コイルのエネルギー消費量を低くできるか又はＭＯ記録層に対する磁気コイルの距離を大きくとることができ或いはこれらの双方を行なうことができる為である。技術的には、高周波（10 MHz程度）の強い磁界を発生させるのは極めて困難である。
【０００５】
欧州特許出願公開第ＥＰ−Ａ−２２５１４１号明細書には、直接的なオーバライトに適した上述した磁気光学記録媒体が記載されている。この欧州特許出願公開明細書では、室温とキュリー温度との間の温度で互いに逆の磁化を有する２つの“交換”結合ＭＯ層を用いており、従って対向する減磁磁界は小さく、小さな外部磁界によりＭＯ層に記録を行なうことができる。この既知のＭＯ記録媒体では、双方のＭＯ層が互いに逆の磁化方向を有している。又、重なり磁区も互いに逆の磁化方向を有している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
既知のＭＯ記録媒体の欠点は、交換結合されたＭＯ層の製造を制御するのが困難であるという事実にある。前記のＭＯ層は真空蒸着又はスパッタリングにより基板上に設けられる。交換結合は数個の原子間距離のみに亘ってしか作用しない為、第１ＭＯ層のいかなる汚染又は酸化によっても第２ＭＯ層との交換結合を著しく減少させる。
【０００７】
本発明の目的は特に、情報の“直接的オーバライト”に適し、交換結合の困難な技術に基づかず、それにもかかわらず磁気的に感応する、すなわち小さな外部磁界を用いることにより書込み及び消去を行ないうるＭＯ記録媒体を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板を有し、この基板の一方の面上に第１のキュリー温度を有する第１磁気光学記録層と、第２のキュリー温度を有する第２磁気光学記録層とが設けられている消去可能な磁気光学記録媒体であって、前記の第１及び第２磁気光学記録層はこれらの層の平面に垂直な磁化容易軸を有し、重なり磁区の形態の情報ビットをレーザ光と変調磁界との組合せ照射によりこれらの双方の層に書込みうるようになっている磁気光学記録媒体において、
前記の第１及び第２磁気光学記録層が、熱伝達の為の金属層を有する中間層により互いに分離され、前記の第１及び第２のキュリー温度が互いに等しく、前記の第１及び第２磁気光学記録層が前記の基板と、この基板の熱伝導度とは異なる熱伝導度を有する材料との間に位置しており、これら磁気光学記録層の重なり磁区の平均の磁化方向が同じ方向に向くようになっていることを特徴とする。
【０００９】
双方の磁気光学記録層（ＭＯ層）間の交換結合を防止するためにこれらＭＯ層を分離する中間層は熱を伝達するための適切な熱伝導度を有し、例えばアルミニウムのような金属層とする。すなわち、一方のＭＯ層が加熱された際に、この一方のＭＯ層の熱が他方のＭＯ層に容易に伝達されて他方のＭＯ層の温度を上昇させて、双方のＭＯ層を外部磁界により容易に磁化しうるようにする。双方のＭＯ層のキュリー温度を異ならせることは既知である。レーザ光ビームによる記録中、双方のＭＯ層が互いに異なる時間で磁気的に凍結し、これは、ＭＯ層間のキュリー温度差により達成される。高い方のキュリー温度を有する第１ＭＯ層はバイアス層として作用し、第２ＭＯ層はこれよりも０〜25℃だけ低いキュリー温度を有するようにする。集束されたレーザ光ビームを用いてビットすなわち磁区を記録するに際し、双方のＭＯ層をこれらのキュリー温度よりも高い温度に局部的に加熱する。この加熱された領域では磁化が消滅する。一方、この加熱領域をこの加熱領域の付近の磁気コイルから生じる磁界に当てる。ＭＯ記録媒体はレーザ光ビームに対し移動（ディスク状媒体の場合回転移動）している為、加熱領域はバイアス層のキュリー温度よりも低い温度まで冷却され、磁化は外部磁界の方向に応じて配向され、その後凍結される。キュリー温度が低い方の第２ＭＯ層における対応する領域は磁気コイルの外部磁界と磁化が凍結されている領域から生じる磁界との双方を受ける。第２ＭＯ層におけるこの領域がキュリー温度よりも低い温度に更に冷却されると、この領域の磁化も凍結される。従って磁化方向が外部磁界の方向に等しい双方のＭＯ層における重なり領域が得られる。このようにして比較的弱い外部磁界を用いることにより第２ＭＯ層に情報を書込むことができる。その理由は、この第２ＭＯ層は丁度凍結されたバイアス層（第１ＭＯ層）の磁化による磁界をも受ける為である。
【００１０】
弱い外部磁界を用いる利点は、磁気コイルを小型にでき、これにより磁気コイルのエネルギー消費量を減少させるとともにこの磁気コイルを高周波で動作せしめうるということである。更に、磁気コイルとＭＯ層との間の距離を長くしうる為、プレーヤの構造が簡単となる。外部磁界は比較的弱い為、バイアス層における磁気スピンは必ずしも磁界の方向に向くものではない、すなわち磁気スピンの一部は依然として逆方向に向いているが、磁化の平均の方向は外部磁界の方向に等しい。情報を記録した後は、これらＭＯ層は、第２ＭＯ層の磁区に隣接する第１ＭＯ層（バイアス層）の磁区が同じ磁化方向を有するような磁区を含む。双方のＭＯ層は同一の情報を含む。このようなＭＯ記録媒体は両側から、すなわち基板が使用するレーザ光の波長を透過する場合に基板側からと、それとは反対側（いわゆる空気入射側）からとから読取ることができる。
【００１１】
ＭＯ層に対する材料としてはGdTbFe及びTbTeCoのような希土類遷移金属を用いうる。キュリー温度の差は、例えばこれらの層のスパッタリング中に組成又は窒素分圧を変えることにより容易に達成しうる。このようなＭＯ材料のキュリー温度は150 〜250 ℃の温度範囲で選択するのが好ましい。
中間層の必要な厚さは特に使用する材料の熱伝導率に依存する。アルミニウムを用いる場合には、適切な厚さは約20 nm である。
【００１２】
バイアス層に対する材料を選択する場合で、このバイアス層に補償点がある場合、第２ＭＯ層を凍結する前にこの補償点を超えないようにすることが重要である。ＭＯ材料の補償点は、磁化が零となる温度であり、この温度よりも上と下とで磁化方向は異なる。双方のＭＯ層に対し補償点は室温近くに選択するのが好ましく、この場合、温度の関数としての磁化曲線がキュリー温度のすぐ下で急激な変化を呈し、その結果バイアス層の磁界が比較的大きくなるという追加の利点が得られる。
【００１３】
ＭＯ記録媒体の構造が熱的に非対称に作用する場合には、同じキュリー温度を有する２つのＭＯ層を用いることもできる。この場合、ＭＯ層は最高の熱伝導を有する側で最も早急に冷却し、従ってバイアス層として作用する。熱的に対称的なＭＯ記録媒体でさえも熱的に非対称に作用する。その理由は、レーザ光は主として１つのＭＯ層に吸収される為である。ＭＯ層は通常基板及び保護ラッカー（保護層）のような互いに異なる熱伝導度を有する材料の間に位置される。
【００１４】
本発明の着想は２つのＭＯ層に限定されるものではない。バイアス層をこのバイアス層のキュリー温度よりも低いキュリー温度を有する２つのＭＯ層間に入れる場合には、このバイアス層が双方のＭＯ層に対する必要な磁界を減少させる。
例えばキュリー温度が順次に増大する３つのＭＯ層を用いることにより磁気感度を更に増大させることもできる。この場合、最大キュリー温度を有する層が中間のキュリー温度を有する層に対するバイアス層として作用し、その後これらの双方の層が最低のキュリー温度を有する層に対するバイアス層として作用する。２つよりも多いＭＯ層を用いる場合、層が一層複雑となり、熱的には感度が悪くなる。
【００１５】
本発明には含まれない参考例では、キュリー温度の適切な差は例えば８℃である。25℃を超える差の場合、最低のキュリー温度を有するＭＯ層にスポットが広がるという悪影響が生じる。その理由は、バイアス層に書込まれたある磁区の寸法が最低のキュリー温度を有する層中の磁区寸法を大きくする為である。
【００１６】
集束レーザ光ビームをＭＯ層に当てるのは基板を介して行なうのが好ましい。この場合、通常ディスク状である基板が、使用するレーザ光の波長を透過するようにする必要がある。この場合、基板の表面上に存在するいかなるちり粒子又は他の不純物によっても記録及び読取りに悪影響を及ぼさないようになる。その理由は、光ビームをＭＯ層に集束させるのに用いる対物レンズの焦点からこれらの不純物が遠く離れる為である。透明基板は例えばガラス、石英或いはポリカーボネート又はポリメチルメタクリレートのような透明合成樹脂から造る。ＭＯ層の側の基板の表面には一般にらせん形状で光学的に走査しうる溝、いわゆるサーボトラック又は案内トラックを設けることができる。或いは、基板に被着した別個の合成樹脂層に溝を設ける複製処理を用いることもでき、この層は例えばアクリル酸のＵＶ光硬化層を以って構成する。この層の上面上にＭＯ層を被着する。最上側のＭＯ層は例えばＵＶ光で硬化させたアクリル酸より成る保護層により周囲から遮蔽する。
【００１７】
ＭＯ層と基板との間や、（第２）ＭＯ層と保護層との間には無機誘電体層、いわゆる同調用の層を存在させることができる。使用する層の多くは窒化アルミニウムのような金属窒化物や窒化珪素を以って構成される。このような層はＭＯ層を保護する作用もする。
【００１８】
ＭＯ層に対する材料として用いられるGdTbFeやTbFeCoのような非晶質の希土類遷移金属合金は、真空蒸着、ＲＦ及びＤＣダイオードスパッタリングやマグネトロンスパッタリングのような種々の方法で得ることができる。好ましくは、不活性ガスを用いたスパッタリング中に約10ー 6ミリバールよりも低い初期値から10ー 3ミリバールへ圧力を増大させるスパッタ処理を用いる。堆積処理中は、堆積平面に対し垂直に延在する例えば160 KA／m （2000 Oe ）の磁界強度を有する磁界を用いることができる。
【００１９】
記録された磁区すなわちビットはＭＯ層上に集束させた低強度の連続的な直線偏光レーザ光により磁気光学的に読取られる。光ビームの偏光面は磁化の結果としてビットの位置である角度に亘って回転し、この角度は検出器により測定し確認しうる。偏光面の回転は反射ビームと透過ビームとの双方に対し行なわれ、前者の回転をカー回転、後者の回転をファラデー回転と称する。
【００２０】
本発明は更に、前述したディスク状ＭＯ記録媒体において現存の情報を消去するのと新たな情報を書込むのとを同時に行なう（直接オーバライトと称する）方法にも関するものでこの記録媒体がこの発明の一部を成す。
本発明方法は、磁気光学記録媒体を回転させ、磁気光学記録層を、これら磁気光学記録層上に集束されるレーザ光ビームから生じ磁気光学記録媒体を径方向に横切って移動する連続書込みスポットに当てることにより局部的に加熱し、一方、記録すべき情報に応じて変調された外部磁界を書込みスポットの位置に存在させ且つ磁気光学記録層に対し垂直に優勢配向させ、これにより最大キュリー温度を有する第１磁気光学記録層の磁化を局部的に外部磁界の方向に向け、一方、最低キュリー温度を有する第２磁気光学記録層の隣接領域では磁化を零とし、その後第１磁気光学記録層中の磁化を冷却により凍結して第１情報ビットを形成し、これに続き第２磁気光学記録層の前記の隣接領域の磁化を外部磁界と第１磁気光学記録層の隣接する第１情報ビットの凍結磁化との影響の下で配向させ、この第２磁気光学記録層の磁化を冷却により凍結して第１磁気光学記録層中の前記の隣接する第１情報ビットの磁化方向に等しい磁化方向を有する第２情報ビットを形成することを特徴とする。
【００２１】
ＭＯ記録媒体の直線速度は、オーディオ、ビデオ又はデータ情報のような記録される情報の種類によって決まり、例えば１〜20 m／s である。記録中、ＭＯ記録層の露光領域はキュリー温度よりも上又はこれに近い温度に加熱され、その後磁区すなわちビットが冷却により双方のＭＯ記録層中に形成され、この磁区すなわちビットが外部磁界に対応する磁化方向を有するようになる。この外部磁界は磁気コイルから生じるもので、記録すべき情報に応じてMHz 範囲の周波数で変調されている。形成されるビットは直径寸法が最大１又は数μm と小さく、情報密度が高くなる。
【００２２】
記録された情報は前述したように、パワーの低い直線偏光したレーザ光を用いることにより読出され、この読出しは磁気光学効果（カー効果又はファラデー効果）に基づいている。前述したように、双方のＭＯ記録層が同一の情報、すなわち磁気的に等しく配向された重なり磁区を含んでいる為、記録媒体を両面から（いわゆる空気入射側及び基板入射側から）読取ることができる。
【００２３】
欧州特許出願公開第ＥＰ−Ａ−３０４２８８号明細書には、直接的オーバライトに適したＭＯ記録媒体に関する説明があることに注意すべきである。記録及びこれと同時の消去はレーザが２つのパワーレベル間で切換わるレーザ変調により行なわれる。記録及び消去中にバイアス層の温度がこのバイアス層の補償点を超える。バイアス層の補償点は室温よりも高い為、室温への冷却後バイアス層の磁化は再び記録処理前と同じ方向を有するようになる。従ってバイアス層の磁化は記録前後で均一に配向され、従って情報を全く含まない。この場合、このような記録媒体の両面読取りは不可能である。バイアス層のキュリー温度は極めて高い。欧州特許出願公開明細書の２Ｂ図を参照することから明らかなようにバイアス層の磁化は300 ℃で依然として100 Ｇである。
【００２４】
【実施例】
本発明による記録媒体を示す図１において、１はガラス基板を示す。この基板は直径が12cmで厚さが1.2 mmのディスク状をしている。基板１の表面には紫外線（ＵＶ光）硬化されたアクリル酸合成樹脂の層２が設けられており、この層２にそれ自体既知の複写処理によりらせん状の溝（図示せず）が形成されている。層２上には厚さが80nmの誘電体AlN 層３がスパッタリングされている。この層３上にはGdTbFeのスパッタターゲットを用いて厚さが45nmの第１ＭＯ記録層４がスパッタリングされている。得たこの層４は組成Gdx Tby Fez （ここにｘ＝17；ｙ＝８及びｚ＝75原子％である）。この層のキュリー温度は約180 ℃である。この層４上には厚さが20nmのアルミニウム層５がスパッタリングされている。この層５上には他のGdTbFeターゲットを用いて厚さが45nmの第２ＭＯ記録層６がスパッタリングされている。得たこの層６は、参考例では、ｘ＝15；ｙ＝10及びｚ＝75原子％とした組成を有している。この層６のキュリー温度は層４のキュリー温度よりも８℃低い。この層６上には厚さが80nmの誘電体AlN 層７がスパッタリングされている。この層７は紫外線により硬化されたアクリル酸保護層８で被覆されている。
【００２５】
図２は参考例による直接的なオーバライト（重ね書き）の原理を示す。層４は最大キュリー温度を有するＭＯ記録層の一部であり、層６は最低キュリー温度を有するＭＯ記録層の一部である。層５はアルミニウム中間層の一部である。層中の矢印は、これらの層中の磁化方向を示す。図２ａでは層４及び６の双方が予め記録した情報を含んでいる。破線11及び11′はそれぞれ磁壁を示す。情報ビットの部分部分をこれら磁壁の左側及び右側に示してある。これに続き、一定周波数でパルス化され集束されたレーザ光ビームをＭＯ記録層に当てると、温度は局部的に層４のキュリー温度に近く層６のキュリー温度よりも高いレベルまで上昇する。その結果、層６の磁化が局部的に消滅する（図２ｂ）。この瞬時に比較的弱い外部磁界Ｈを、記録すべき情報に応じて変調した磁気コイルにより発生させて例えば下方に向ける。層４では、この比較的弱い外部磁界Ｈにより磁化が局部的に大きく下方に向く（図２ｂ参照）。層４中の磁化は冷却により凍結され、その後更に冷却することにより層６の温度をこの層のキュリー温度よりも低減させる。従って、この層６中の領域は外部磁界Ｈと層４の凍結磁化の双方を受ける。これらの双方の磁化方向は下方に向いている。従って、層６中の磁化は下方に向くようになる。層６の磁化方向は局部的に層４の平均の磁化方向に一致する。記録後は、ＭＯ層４及びＭＯ層６は同じ情報を含む為、ＭＯ記録媒体を両側から読取ることができる。外部磁界Ｈは弱い為、層４の情報ビットの磁化は完全には外部磁界に応じた方向を向かず、従って前記のＭＯ層４は読取り中多くの雑音を呈する。このことは一般にはデータ記録にとって解決できない問題ではない。直接的なオーバライト処理中、（最大キュリー温度を有する）ＭＯ層４はバイアス層として作用する。
【００２６】
このＭＯ記録媒体は、これが極めて満足なＣＮＲ（搬送波対雑音比）を有するように製造しうるということを確かめた。ＣＮＲはＭＯ記録媒体の品質の目安となる。データ記録の分野では、１MHz の搬送周波数、５ m／s の直線ディスク速度及び30 KHzの帯域幅で測定して48 dB のＣＮＲで充分である。ビデオ情報は55dBを必要とする。
【００２７】
図３には、上述した種類のＭＯ記録媒体に対しＣＮＲを外部磁界Ｈの関数としてプロットしてある。曲線Ａは（最低キュリー温度を有する）ＭＯ層６に関するもので、曲線Ｂは（最高キュリー温度を有する）ＭＯ層４に関するものである。参考例では、キュリー温度差は８℃である。図３から明らかなように、（最低キュリー温度を有する）ＭＯ層６はＭＯ層４よりも著しく早く最大値に達する。層４は 50 KA／m (600 Oe)の外部磁界で最大のＣＮＲに達し、一方、層６は約 25 KA／m (300 Oe)で既に最大のＣＮＲに達する。このことは、ＭＯ層６が外部磁界とＭＯ層４の磁界との双方を受けるという事実によって生じるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるＭＯ記録媒体を示す線図的断面図である。
【図２】参考例による直接的なオーバライトの原理を示す線図である。
【図３】最大キュリー温度を有するＭＯ記録層のＣＮＲ（曲線Ｂ）と最低キュリー温度を有するＭＯ記録層のＣＮＲ（曲線Ａ）とを外部磁界の関数として示す線図である。
【符号の説明】
１ ガラス基板
２ アクリル酸合成樹脂層
３ AlN 層
４ 第１ＭＯ記録層
５ アルミニウム層
６ 第２ＭＯ記録層
７ AlN 層
８ アクリル酸保護層
【産業上の利用分野】
本発明は、基板を有し、この基板の一方の面上に第１のキュリー温度を有する第１磁気光学記録層と、第２のキュリー温度を有する第２磁気光学記録層とが設けられている消去可能な磁気光学記録媒体であって、前記の第１及び第２磁気光学記録層はこれらの層の平面に垂直な磁化容易軸を有し、重なり磁区の形態の情報ビットをレーザ光と変調磁界との組合せ照射によりこれらの双方の層に書込みうるようになっている磁気光学記録媒体に関するものである。ここに、重なり磁区の形態の情報ビットとは、互いに重なり合っている第１及び第２磁気光学記録層にある磁区より成る情報を意味するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＯ（磁気光学）記録媒体では、データが磁区すなわちビットで表わされる。磁区の磁化方向はＭＯ記録層の平面に対し垂直に延在する。ビットは、偏光光が反射する（カー効果）か又は透過する（ファラデー効果）場合に偏光光の偏光方向が磁区の磁化方向の関数として変化するＭＯ効果により検出しうる。
【０００３】
ＭＯ記録層を、集束させたレーザ光ビームによりこのＭＯ記録層の材料のキュリー温度よりも高い温度に局部的に加熱することにより磁区が得られる。キュリー温度よりも低い温度への冷却中、磁化は局部的に外部から与える磁界の方向に応じた向きとなり、次に凍結される。この方法は熱磁気記録とも称される。ＭＯ記録層に情報を書込む一般的な方法では、ディスク状の記録媒体を回転させ、その間に、永久外部磁界と記録すべき情報に応じて変調されたレーザ光とにより磁区をＭＯ記録層に形成する。このレーザ変調方法の場合、現存の情報に新たな情報を直接的にオーバライト（重ね書き）することができず、まず最初に永久磁界と連続的なレーザ光ビームとにより現存の情報を消去する必要があるという欠点がある。現存の情報に新たな情報をオーバライト（直接的なオーバライトと称する）するのに適した方法は、磁界変調（ＭＦＭ）である。ＭＦＭでは、外部磁界が記録すべき情報に応じて変調され、使用する集束レーザ光ビームは一定のパワーを有する。外部磁界は磁気コイルにより発生される。
【０００４】
ＭＦＭを用いたＭＯ記録の場合、磁化方向を弱い磁界で変えうるＭＯ記録層が望ましい。その理由は、このようにすることにより、磁気コイルのエネルギー消費量を低くできるか又はＭＯ記録層に対する磁気コイルの距離を大きくとることができ或いはこれらの双方を行なうことができる為である。技術的には、高周波（10 MHz程度）の強い磁界を発生させるのは極めて困難である。
【０００５】
欧州特許出願公開第ＥＰ−Ａ−２２５１４１号明細書には、直接的なオーバライトに適した上述した磁気光学記録媒体が記載されている。この欧州特許出願公開明細書では、室温とキュリー温度との間の温度で互いに逆の磁化を有する２つの“交換”結合ＭＯ層を用いており、従って対向する減磁磁界は小さく、小さな外部磁界によりＭＯ層に記録を行なうことができる。この既知のＭＯ記録媒体では、双方のＭＯ層が互いに逆の磁化方向を有している。又、重なり磁区も互いに逆の磁化方向を有している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
既知のＭＯ記録媒体の欠点は、交換結合されたＭＯ層の製造を制御するのが困難であるという事実にある。前記のＭＯ層は真空蒸着又はスパッタリングにより基板上に設けられる。交換結合は数個の原子間距離のみに亘ってしか作用しない為、第１ＭＯ層のいかなる汚染又は酸化によっても第２ＭＯ層との交換結合を著しく減少させる。
【０００７】
本発明の目的は特に、情報の“直接的オーバライト”に適し、交換結合の困難な技術に基づかず、それにもかかわらず磁気的に感応する、すなわち小さな外部磁界を用いることにより書込み及び消去を行ないうるＭＯ記録媒体を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板を有し、この基板の一方の面上に第１のキュリー温度を有する第１磁気光学記録層と、第２のキュリー温度を有する第２磁気光学記録層とが設けられている消去可能な磁気光学記録媒体であって、前記の第１及び第２磁気光学記録層はこれらの層の平面に垂直な磁化容易軸を有し、重なり磁区の形態の情報ビットをレーザ光と変調磁界との組合せ照射によりこれらの双方の層に書込みうるようになっている磁気光学記録媒体において、
前記の第１及び第２磁気光学記録層が、熱伝達の為の金属層を有する中間層により互いに分離され、前記の第１及び第２のキュリー温度が互いに等しく、前記の第１及び第２磁気光学記録層が前記の基板と、この基板の熱伝導度とは異なる熱伝導度を有する材料との間に位置しており、これら磁気光学記録層の重なり磁区の平均の磁化方向が同じ方向に向くようになっていることを特徴とする。
【０００９】
双方の磁気光学記録層（ＭＯ層）間の交換結合を防止するためにこれらＭＯ層を分離する中間層は熱を伝達するための適切な熱伝導度を有し、例えばアルミニウムのような金属層とする。すなわち、一方のＭＯ層が加熱された際に、この一方のＭＯ層の熱が他方のＭＯ層に容易に伝達されて他方のＭＯ層の温度を上昇させて、双方のＭＯ層を外部磁界により容易に磁化しうるようにする。双方のＭＯ層のキュリー温度を異ならせることは既知である。レーザ光ビームによる記録中、双方のＭＯ層が互いに異なる時間で磁気的に凍結し、これは、ＭＯ層間のキュリー温度差により達成される。高い方のキュリー温度を有する第１ＭＯ層はバイアス層として作用し、第２ＭＯ層はこれよりも０〜25℃だけ低いキュリー温度を有するようにする。集束されたレーザ光ビームを用いてビットすなわち磁区を記録するに際し、双方のＭＯ層をこれらのキュリー温度よりも高い温度に局部的に加熱する。この加熱された領域では磁化が消滅する。一方、この加熱領域をこの加熱領域の付近の磁気コイルから生じる磁界に当てる。ＭＯ記録媒体はレーザ光ビームに対し移動（ディスク状媒体の場合回転移動）している為、加熱領域はバイアス層のキュリー温度よりも低い温度まで冷却され、磁化は外部磁界の方向に応じて配向され、その後凍結される。キュリー温度が低い方の第２ＭＯ層における対応する領域は磁気コイルの外部磁界と磁化が凍結されている領域から生じる磁界との双方を受ける。第２ＭＯ層におけるこの領域がキュリー温度よりも低い温度に更に冷却されると、この領域の磁化も凍結される。従って磁化方向が外部磁界の方向に等しい双方のＭＯ層における重なり領域が得られる。このようにして比較的弱い外部磁界を用いることにより第２ＭＯ層に情報を書込むことができる。その理由は、この第２ＭＯ層は丁度凍結されたバイアス層（第１ＭＯ層）の磁化による磁界をも受ける為である。
【００１０】
弱い外部磁界を用いる利点は、磁気コイルを小型にでき、これにより磁気コイルのエネルギー消費量を減少させるとともにこの磁気コイルを高周波で動作せしめうるということである。更に、磁気コイルとＭＯ層との間の距離を長くしうる為、プレーヤの構造が簡単となる。外部磁界は比較的弱い為、バイアス層における磁気スピンは必ずしも磁界の方向に向くものではない、すなわち磁気スピンの一部は依然として逆方向に向いているが、磁化の平均の方向は外部磁界の方向に等しい。情報を記録した後は、これらＭＯ層は、第２ＭＯ層の磁区に隣接する第１ＭＯ層（バイアス層）の磁区が同じ磁化方向を有するような磁区を含む。双方のＭＯ層は同一の情報を含む。このようなＭＯ記録媒体は両側から、すなわち基板が使用するレーザ光の波長を透過する場合に基板側からと、それとは反対側（いわゆる空気入射側）からとから読取ることができる。
【００１１】
ＭＯ層に対する材料としてはGdTbFe及びTbTeCoのような希土類遷移金属を用いうる。キュリー温度の差は、例えばこれらの層のスパッタリング中に組成又は窒素分圧を変えることにより容易に達成しうる。このようなＭＯ材料のキュリー温度は150 〜250 ℃の温度範囲で選択するのが好ましい。
中間層の必要な厚さは特に使用する材料の熱伝導率に依存する。アルミニウムを用いる場合には、適切な厚さは約20 nm である。
【００１２】
バイアス層に対する材料を選択する場合で、このバイアス層に補償点がある場合、第２ＭＯ層を凍結する前にこの補償点を超えないようにすることが重要である。ＭＯ材料の補償点は、磁化が零となる温度であり、この温度よりも上と下とで磁化方向は異なる。双方のＭＯ層に対し補償点は室温近くに選択するのが好ましく、この場合、温度の関数としての磁化曲線がキュリー温度のすぐ下で急激な変化を呈し、その結果バイアス層の磁界が比較的大きくなるという追加の利点が得られる。
【００１３】
ＭＯ記録媒体の構造が熱的に非対称に作用する場合には、同じキュリー温度を有する２つのＭＯ層を用いることもできる。この場合、ＭＯ層は最高の熱伝導を有する側で最も早急に冷却し、従ってバイアス層として作用する。熱的に対称的なＭＯ記録媒体でさえも熱的に非対称に作用する。その理由は、レーザ光は主として１つのＭＯ層に吸収される為である。ＭＯ層は通常基板及び保護ラッカー（保護層）のような互いに異なる熱伝導度を有する材料の間に位置される。
【００１４】
本発明の着想は２つのＭＯ層に限定されるものではない。バイアス層をこのバイアス層のキュリー温度よりも低いキュリー温度を有する２つのＭＯ層間に入れる場合には、このバイアス層が双方のＭＯ層に対する必要な磁界を減少させる。
例えばキュリー温度が順次に増大する３つのＭＯ層を用いることにより磁気感度を更に増大させることもできる。この場合、最大キュリー温度を有する層が中間のキュリー温度を有する層に対するバイアス層として作用し、その後これらの双方の層が最低のキュリー温度を有する層に対するバイアス層として作用する。２つよりも多いＭＯ層を用いる場合、層が一層複雑となり、熱的には感度が悪くなる。
【００１５】
本発明には含まれない参考例では、キュリー温度の適切な差は例えば８℃である。25℃を超える差の場合、最低のキュリー温度を有するＭＯ層にスポットが広がるという悪影響が生じる。その理由は、バイアス層に書込まれたある磁区の寸法が最低のキュリー温度を有する層中の磁区寸法を大きくする為である。
【００１６】
集束レーザ光ビームをＭＯ層に当てるのは基板を介して行なうのが好ましい。この場合、通常ディスク状である基板が、使用するレーザ光の波長を透過するようにする必要がある。この場合、基板の表面上に存在するいかなるちり粒子又は他の不純物によっても記録及び読取りに悪影響を及ぼさないようになる。その理由は、光ビームをＭＯ層に集束させるのに用いる対物レンズの焦点からこれらの不純物が遠く離れる為である。透明基板は例えばガラス、石英或いはポリカーボネート又はポリメチルメタクリレートのような透明合成樹脂から造る。ＭＯ層の側の基板の表面には一般にらせん形状で光学的に走査しうる溝、いわゆるサーボトラック又は案内トラックを設けることができる。或いは、基板に被着した別個の合成樹脂層に溝を設ける複製処理を用いることもでき、この層は例えばアクリル酸のＵＶ光硬化層を以って構成する。この層の上面上にＭＯ層を被着する。最上側のＭＯ層は例えばＵＶ光で硬化させたアクリル酸より成る保護層により周囲から遮蔽する。
【００１７】
ＭＯ層と基板との間や、（第２）ＭＯ層と保護層との間には無機誘電体層、いわゆる同調用の層を存在させることができる。使用する層の多くは窒化アルミニウムのような金属窒化物や窒化珪素を以って構成される。このような層はＭＯ層を保護する作用もする。
【００１８】
ＭＯ層に対する材料として用いられるGdTbFeやTbFeCoのような非晶質の希土類遷移金属合金は、真空蒸着、ＲＦ及びＤＣダイオードスパッタリングやマグネトロンスパッタリングのような種々の方法で得ることができる。好ましくは、不活性ガスを用いたスパッタリング中に約10ー 6ミリバールよりも低い初期値から10ー 3ミリバールへ圧力を増大させるスパッタ処理を用いる。堆積処理中は、堆積平面に対し垂直に延在する例えば160 KA／m （2000 Oe ）の磁界強度を有する磁界を用いることができる。
【００１９】
記録された磁区すなわちビットはＭＯ層上に集束させた低強度の連続的な直線偏光レーザ光により磁気光学的に読取られる。光ビームの偏光面は磁化の結果としてビットの位置である角度に亘って回転し、この角度は検出器により測定し確認しうる。偏光面の回転は反射ビームと透過ビームとの双方に対し行なわれ、前者の回転をカー回転、後者の回転をファラデー回転と称する。
【００２０】
本発明は更に、前述したディスク状ＭＯ記録媒体において現存の情報を消去するのと新たな情報を書込むのとを同時に行なう（直接オーバライトと称する）方法にも関するものでこの記録媒体がこの発明の一部を成す。
本発明方法は、磁気光学記録媒体を回転させ、磁気光学記録層を、これら磁気光学記録層上に集束されるレーザ光ビームから生じ磁気光学記録媒体を径方向に横切って移動する連続書込みスポットに当てることにより局部的に加熱し、一方、記録すべき情報に応じて変調された外部磁界を書込みスポットの位置に存在させ且つ磁気光学記録層に対し垂直に優勢配向させ、これにより最大キュリー温度を有する第１磁気光学記録層の磁化を局部的に外部磁界の方向に向け、一方、最低キュリー温度を有する第２磁気光学記録層の隣接領域では磁化を零とし、その後第１磁気光学記録層中の磁化を冷却により凍結して第１情報ビットを形成し、これに続き第２磁気光学記録層の前記の隣接領域の磁化を外部磁界と第１磁気光学記録層の隣接する第１情報ビットの凍結磁化との影響の下で配向させ、この第２磁気光学記録層の磁化を冷却により凍結して第１磁気光学記録層中の前記の隣接する第１情報ビットの磁化方向に等しい磁化方向を有する第２情報ビットを形成することを特徴とする。
【００２１】
ＭＯ記録媒体の直線速度は、オーディオ、ビデオ又はデータ情報のような記録される情報の種類によって決まり、例えば１〜20 m／s である。記録中、ＭＯ記録層の露光領域はキュリー温度よりも上又はこれに近い温度に加熱され、その後磁区すなわちビットが冷却により双方のＭＯ記録層中に形成され、この磁区すなわちビットが外部磁界に対応する磁化方向を有するようになる。この外部磁界は磁気コイルから生じるもので、記録すべき情報に応じてMHz 範囲の周波数で変調されている。形成されるビットは直径寸法が最大１又は数μm と小さく、情報密度が高くなる。
【００２２】
記録された情報は前述したように、パワーの低い直線偏光したレーザ光を用いることにより読出され、この読出しは磁気光学効果（カー効果又はファラデー効果）に基づいている。前述したように、双方のＭＯ記録層が同一の情報、すなわち磁気的に等しく配向された重なり磁区を含んでいる為、記録媒体を両面から（いわゆる空気入射側及び基板入射側から）読取ることができる。
【００２３】
欧州特許出願公開第ＥＰ−Ａ−３０４２８８号明細書には、直接的オーバライトに適したＭＯ記録媒体に関する説明があることに注意すべきである。記録及びこれと同時の消去はレーザが２つのパワーレベル間で切換わるレーザ変調により行なわれる。記録及び消去中にバイアス層の温度がこのバイアス層の補償点を超える。バイアス層の補償点は室温よりも高い為、室温への冷却後バイアス層の磁化は再び記録処理前と同じ方向を有するようになる。従ってバイアス層の磁化は記録前後で均一に配向され、従って情報を全く含まない。この場合、このような記録媒体の両面読取りは不可能である。バイアス層のキュリー温度は極めて高い。欧州特許出願公開明細書の２Ｂ図を参照することから明らかなようにバイアス層の磁化は300 ℃で依然として100 Ｇである。
【００２４】
【実施例】
本発明による記録媒体を示す図１において、１はガラス基板を示す。この基板は直径が12cmで厚さが1.2 mmのディスク状をしている。基板１の表面には紫外線（ＵＶ光）硬化されたアクリル酸合成樹脂の層２が設けられており、この層２にそれ自体既知の複写処理によりらせん状の溝（図示せず）が形成されている。層２上には厚さが80nmの誘電体AlN 層３がスパッタリングされている。この層３上にはGdTbFeのスパッタターゲットを用いて厚さが45nmの第１ＭＯ記録層４がスパッタリングされている。得たこの層４は組成Gdx Tby Fez （ここにｘ＝17；ｙ＝８及びｚ＝75原子％である）。この層のキュリー温度は約180 ℃である。この層４上には厚さが20nmのアルミニウム層５がスパッタリングされている。この層５上には他のGdTbFeターゲットを用いて厚さが45nmの第２ＭＯ記録層６がスパッタリングされている。得たこの層６は、参考例では、ｘ＝15；ｙ＝10及びｚ＝75原子％とした組成を有している。この層６のキュリー温度は層４のキュリー温度よりも８℃低い。この層６上には厚さが80nmの誘電体AlN 層７がスパッタリングされている。この層７は紫外線により硬化されたアクリル酸保護層８で被覆されている。
【００２５】
図２は参考例による直接的なオーバライト（重ね書き）の原理を示す。層４は最大キュリー温度を有するＭＯ記録層の一部であり、層６は最低キュリー温度を有するＭＯ記録層の一部である。層５はアルミニウム中間層の一部である。層中の矢印は、これらの層中の磁化方向を示す。図２ａでは層４及び６の双方が予め記録した情報を含んでいる。破線11及び11′はそれぞれ磁壁を示す。情報ビットの部分部分をこれら磁壁の左側及び右側に示してある。これに続き、一定周波数でパルス化され集束されたレーザ光ビームをＭＯ記録層に当てると、温度は局部的に層４のキュリー温度に近く層６のキュリー温度よりも高いレベルまで上昇する。その結果、層６の磁化が局部的に消滅する（図２ｂ）。この瞬時に比較的弱い外部磁界Ｈを、記録すべき情報に応じて変調した磁気コイルにより発生させて例えば下方に向ける。層４では、この比較的弱い外部磁界Ｈにより磁化が局部的に大きく下方に向く（図２ｂ参照）。層４中の磁化は冷却により凍結され、その後更に冷却することにより層６の温度をこの層のキュリー温度よりも低減させる。従って、この層６中の領域は外部磁界Ｈと層４の凍結磁化の双方を受ける。これらの双方の磁化方向は下方に向いている。従って、層６中の磁化は下方に向くようになる。層６の磁化方向は局部的に層４の平均の磁化方向に一致する。記録後は、ＭＯ層４及びＭＯ層６は同じ情報を含む為、ＭＯ記録媒体を両側から読取ることができる。外部磁界Ｈは弱い為、層４の情報ビットの磁化は完全には外部磁界に応じた方向を向かず、従って前記のＭＯ層４は読取り中多くの雑音を呈する。このことは一般にはデータ記録にとって解決できない問題ではない。直接的なオーバライト処理中、（最大キュリー温度を有する）ＭＯ層４はバイアス層として作用する。
【００２６】
このＭＯ記録媒体は、これが極めて満足なＣＮＲ（搬送波対雑音比）を有するように製造しうるということを確かめた。ＣＮＲはＭＯ記録媒体の品質の目安となる。データ記録の分野では、１MHz の搬送周波数、５ m／s の直線ディスク速度及び30 KHzの帯域幅で測定して48 dB のＣＮＲで充分である。ビデオ情報は55dBを必要とする。
【００２７】
図３には、上述した種類のＭＯ記録媒体に対しＣＮＲを外部磁界Ｈの関数としてプロットしてある。曲線Ａは（最低キュリー温度を有する）ＭＯ層６に関するもので、曲線Ｂは（最高キュリー温度を有する）ＭＯ層４に関するものである。参考例では、キュリー温度差は８℃である。図３から明らかなように、（最低キュリー温度を有する）ＭＯ層６はＭＯ層４よりも著しく早く最大値に達する。層４は 50 KA／m (600 Oe)の外部磁界で最大のＣＮＲに達し、一方、層６は約 25 KA／m (300 Oe)で既に最大のＣＮＲに達する。このことは、ＭＯ層６が外部磁界とＭＯ層４の磁界との双方を受けるという事実によって生じるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるＭＯ記録媒体を示す線図的断面図である。
【図２】参考例による直接的なオーバライトの原理を示す線図である。
【図３】最大キュリー温度を有するＭＯ記録層のＣＮＲ（曲線Ｂ）と最低キュリー温度を有するＭＯ記録層のＣＮＲ（曲線Ａ）とを外部磁界の関数として示す線図である。
【符号の説明】
１ ガラス基板
２ アクリル酸合成樹脂層
３ AlN 層
４ 第１ＭＯ記録層
５ アルミニウム層
６ 第２ＭＯ記録層
７ AlN 層
８ アクリル酸保護層
Claims (5)
- 基板を有し、この基板の一方の面上に第１のキュリー温度を有する第１磁気光学記録層と、第２のキュリー温度を有する第２磁気光学記録層とが設けられている消去可能な磁気光学記録媒体であって、前記の第１及び第２磁気光学記録層はこれらの層の平面に垂直な磁化容易軸を有し、重なり磁区の形態の情報ビットをレーザ光と変調磁界との組合せ照射によりこれらの双方の層に書込みうるようになっている磁気光学記録媒体において、
前記の第１及び第２磁気光学記録層が、熱伝達の為の金属層を有する中間層により互いに分離され、前記の第１及び第２のキュリー温度が互いに等しく、前記の第１及び第２磁気光学記録層が前記の基板と、この基板の熱伝導度とは異なる熱伝導度を有する材料との間に位置しており、これら磁気光学記録層の重なり磁区の平均の磁化方向が同じ方向に向くようになっていることを特徴とする磁気光学記録媒体。 - 前記の中間層がアルミニウムであることを特徴とする請求項１に記載の磁気光学記録媒体。
- 前記の中間層を20 nm の厚さとしたことを特徴とする請求項２に記載の磁気光学記録媒体。
- 前記の磁気光学記録層の材料をTbFeCo及びGdTbFeより成る群から選択したことを特徴とする請求項１に記載の磁気光学記録媒体。
- 前記の第１磁気光学記録層のキュリー温度に等しいキュリー温度を有する第３磁気光学記録層が存在し、前記の第２磁気光学記録層が第１及び第３磁気光学記録層間に位置していることを特徴とする請求項１に記載の磁気光学記録媒体。
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