JP3711982B2 - 光磁気記録媒体と信号再生方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光磁気記録媒体、特に信号再生が磁壁移動検出（ＤＷＤＤ：Domain Wall Displacement Detection）によってなされる光記録媒体に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
近年の情報のデジタル化により、大容量のデジタルデータを記録でき、しかも単価の安い記録媒体が、市場から強く要求されている。
大容量化のための光記録媒体技術として、光磁気記録信号の再生を磁壁移動検出（ＤＷＤＤ）によって行う光磁気記録媒体は、原理的には、光学系の波長や対物レンズの開口数Ｎ．Ａ．によって決まる再生光の光学的な限界分離能に制限されることがなく、微小記録磁区から大きな再生信号を得ることができ、線記録密度をきわめて大きくできるという特徴を有する。
【０００３】
このＤＷＤＤ媒体の基本構成は、磁性層が、再生光の照射側から再生層を構成する磁性層、遮断層いわゆるスイッチング層を構成する磁性層、記録層を構成する磁性層との３層構造を有し、室温においては、遮断層を介して記録層と再生層とが磁気交換結合した状態にあって、記録層の記録磁区が、再生層に転写された状態にあり、再生光の照射によって生じる昇温によって、遮断層の磁性を消失させることによって、再生層と記録層との磁気的結合を遮断し、この昇温の温度分布によって再生光スポット内において再生層の記録磁区の拡大を発生させ、記録磁区の微細化、すなわち高密度化によっても高い再生特性を得ることができるようになすものである。
【０００４】
しかしながら、このＤＷＤＤは、後に詳細に説明する理由から、その検出原理から主信号に加えて、ゴースト信号が発生するという問題があった。
これに対して、ゴースト信号の発生を抑制する光磁気記録媒体と信号再生方法の提案がなされた（特許文献１参照）。
この光磁気記録媒体は、上述した３層構造による磁性層の再生層（ディスプレイスメント層）と遮断層（スイッチ層）との間に制御層（磁壁移動の抑制層）を追加した４層構造とするものである。
そして、この場合、遮断層と制御層とは、それぞれのキュリー温度をＴｃ2 とＴｃ3 とするとき、Ｔｃ2 ＞Ｔｃ3 とするものである。
この場合、制御層（抑制層）によって、ゴーストの発生の原因となる再生光スポットの後方からの磁壁の移動を抑制するようにして、ゴーストの発生を抑制するものである。
【０００５】
【特許文献１】
国際公開番号ＷＯ９９／３９３４２（第５頁１０行〜第１３頁６行、図１〜図１８）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特許文献１に記載の発明によれば、ゴースト信号の発生についての改善はなされるものの、磁壁移動が抑制されることから、再生出力の低下、すなわちドロップアウトが発生するおそれがあり、特に高い線密度のランド・グループ記録においては、その影響を受け易い。したがって、上記特許文献１に記載の発明を用いて記録・再生特性を向上させるために、所望の線密度でゴースト信号を効果的に抑制し、かつドロップアウトを発生させないような磁性層の構成を高度に設計する必要があった。
【０００７】
本発明においては、ゴースト信号の発生の回避と共に、ドロップアウトの改善を図ることができるようにし、磁性層の設計の容易化を図った光磁気記録媒体と信号再生方法を見出すに至ったものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による光磁気記録媒体は、再生光の照射による信号再生が、磁壁移動検出、すなわちＤＷＤＤによってなされる光記録媒体である。
そして、本発明においては、再生用レーザ光の入射側から、少なくとも再生層を構成する第１の磁性層と、制御層を構成する第２の磁性層と、遮断層を構成する第３の磁性層と、記録層を構成する第４の磁性層とを有し、これら第１の磁性層、第２の磁性層、第３の磁性層、および第４の磁性層のそれぞれのキュリー温度を、Ｔｃ1 、Ｔｃ2 、Ｔｃ3 およびＴｃ4 とするとき、
Ｔｃ1 ＞Ｔｃ3 ＞Ｔｃ2 ，
Ｔｃ4 ＞Ｔｃ3
なる関係を満たす構成とする。
同時に、第２の磁性層の磁気異方性をＫｕ2 とし、第３の磁性層の磁気異方性をＫｕ3 とするとき、
Ｋｕ3 ＞Ｋｕ2
なる関係を満たす構成とする。
そして、第１の磁性層は、その磁壁が、再生光の照射スポットの光記録媒体に対する走行方向の前方において、再生光の照射によって再生光スポットの中心近傍に生じる温度上昇部のピーク部に向かって移動して記録磁区が拡大されると共に、再生光スポットの走行方向の後方において第１の磁性層の磁壁のスポット方向の移動が抑制され、第２の磁性層および第３の磁性層は、第１の磁性層と第４の磁性層との磁気交換結合を制御する構成とするものである。
【０００９】
また、本発明による信号再生方法は、光磁気記録媒体に対し、再生光の照射による磁壁移動検出によって再生信号の検出を行う信号再生方法である。
特にこの信号再生方法にあって、その光磁気記録媒体が、再生用レーザ光の入射側から、少なくとも再生層を構成する第１の磁性層と、制御層を構成する第２の磁性層と、遮断層を構成する第３の磁性層と、記録層を構成する第４の磁性層とを有し、第１の磁性層、第２の磁性層、第３の磁性層および第４の磁性層のそれぞれのキュリー温度を、Ｔｃ1 、Ｔｃ2 、Ｔｃ3 およびＴｃ4 とするとき、
Ｔｃ1 ＞Ｔｃ3 ＞Ｔｃ2 ，
Ｔｃ4 ＞Ｔｃ3
なる関係を満たし、更に、同時に第２の磁性層の磁気異方性をＫｕ2 とし、第３の磁性層の磁気異方性をＫｕ3 とするとき、
Ｋｕ3 ＞Ｋｕ2
なる関係を満たす構成とする。
そして、第１の磁性層は、その磁壁が、再生光の照射スポットの光記録媒体に対する走行方向の前方において、再生光の照射によって再生光スポットの中心近傍に生じる温度上昇部のピーク部に向かって移動して記録磁区が拡大されると共に、再生光スポットの走行方向の後方において第１の磁性層の磁壁のスポット方向の移動が抑制され、第２の磁性層および第３の磁性層は、第１の磁性層と第４の磁性層との磁気交換結合を制御する構成とされた光磁気記録媒体を用いるものである。
【００１０】
上述したように、本発明による光磁気記録媒体、あるいは本発明による信号再生方法で特定して用いる光磁気記録媒体は、その磁性層構成を、４層構造とするものであり、その再生層（第１の磁性層）と記録層（第４の磁性層）との間に、制御層（第２の磁性層）と遮断層（第３の磁性層）とを介在するものであるが、その各磁性層のキュリー温度および磁気異方性の関係を、特に、第２の磁性層と第３の磁性層との間において、上述したように、Ｔｃ3 ＞Ｔｃ2 ，Ｋｕ3 ＞Ｋｕ2 とするものであり、このようにすることによって、ゴーストの発生の抑制がなされ、しかもドロップアウト、したがって、エラーレートの改善が図られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明による光磁気記録媒体と信号再生方法の実施の形態を例示する。
まず、本発明による光磁気記録媒体についてその実施の形態について説明する。
【００１２】
〔光磁気記録媒体の実施の形態〕
本発明による光磁気記録媒体は、例えば図１Ａに概略断面図を示すように、基板１、この例では透明基板１上に、誘電体膜２、記録再生層３、誘電体膜４、反射膜５、保護膜６を順次積層形成して成る。
【００１３】
誘電体膜２、４は、例えば窒化珪素から成る。あるいは、この誘電体膜１、４は酸化珪素、窒化アルミニウム等の他の誘電体材料によって構成することもできる。
反射膜５は、アルミニウム等によって構成するが、この反射膜５は、省略することもできるものである。
保護膜６は、例えば紫外線硬化樹脂によって構成される。
【００１４】
この光磁気記録媒体に対する記録および再生用の光照射は、透明基板１側から照射されることを前提としているが、これとは反対側の保護膜６側から照射される構成とすることできる。その場合には、反射膜５の形成位置が誘電体膜２と透明基板１との間に配置されるものであり、また、後に説明する記録再生層３を構成する各層の積層配置を逆配置とすることになる。
【００１５】
上述した光記録媒体の構成膜の膜厚は、例えば誘電体膜１の膜厚を７００Å、誘電膜４の膜厚を５００Å、反射膜５の膜厚を３００Åとすることができる。
【００１６】
一方、通常のＤＷＤＤ方式の光磁気記録媒体における記録再生層３は、基本的には、磁壁移動が生じるようになされる再生層、いわゆる移動層もしくはディスプレイスメント層と、遮断層いわゆる切断層もしくはスイッチ層、記録層いわゆるメモリ層の３層から成る。
これに対し、本発明によるＤＷＤＤ方式の光磁気記録媒体においては、その記録再生層の構成を、上述した再生層と遮断層との間に、再生層の磁壁の移動を抑制する制御層を構成する磁性層を更に配置した４層構造とする。
【００１７】
すなわち、図１Ａで示した記録再生層３を、図１Ｂに更に拡大して示すように、光磁気記録媒体に対する再生光Ｌの入射側から、すなわち、この例では、基板１側から、再生層を構成する第１の磁性層１１、上述した制御層を構成する第２の磁性層１２、遮断層を構成する第３の磁性層１３、記録層を構成する第４の磁性層１４の４層構造とする。
【００１８】
これら各磁性層は、それぞれに要求される特性を有する。
再生層（第１の磁性層）１１は、再生時の、再生光の照射による昇温温度において十分な再生信号得られる必要があることから、この温度において再生層１１のキュリー温度Ｔｃ1 が高く、カー回転角が大きいことが必要である。具体的には、少なくとも、そのキュリー温度Ｔｃ1 は、遮断層（第３の磁性層）１３のキュリー温度Ｔｃ3 よりも高くなければならない。
また、再生層１１は、再生時において遮断層１３との交換結合が切れた際に、容易に磁壁が移動できことが要求される。そのために磁壁抗磁力（保磁力）は小さくなければならなず、その磁壁抗磁力は、１ｋＯｅ以下であることが好ましい。
再生層１１の膜厚は、カー回転角が飽和するに足る膜厚以上であれば十分であり、２００Å以上、望ましくは２５０Å以上とし得る。
【００１９】
再生層１１の構成材料としては、例えばＧｄＦｅ、ＧｄＦｅＣｏが挙げられ、キュリー温度や、磁気異方性を調整するために、Ａｌ、Ｃｒなどが添加されることもある。
また、この再生層１１を、３層以上の構成とすることもできるが、２層以上の構成膜とする場合、いずれの場合も、これらのうち、最もキュリー温度の高い層を再生光の入射側に配置することが望ましい。
【００２０】
遮断層１３は、再生層１１と記録層（第４の磁性層）１４との交換結合を一定の温度で遮断する役割を担うため、その設定温度にあたる所定のキュリー温度Ｔｃ3 を有することが必要である。
また、遮断層１３の膜厚は、交換力を安定に、かつ均一に切断できる程度であればよく、５０Å以上であることが好ましく、１００Å以上であることがより好ましい。しかしながら、この遮断層１３の膜厚は、あまり厚くすると交換力を遮断する効果が不均一となり、再生信号の劣化のもととなる。そのため、上限としては２００Å程度とする。
この遮断層１３の構成材料としては、例えばＴｂＦｅ，ＴｂＦｅＣｏが挙げられ、キュリー温度や磁気異方性を調整するためのＡｌ、Ｃｒなどが添加されることもある。
【００２１】
記録層１４は、記録磁区を保持する層であり、再生時にも安定に微小記録磁区形状を保持しなければならないため、キュリー温度Ｔｃ4 は、遮断層１３のキュリー温度Ｔｃ3 以上でなければならず、さらに、微小な記録磁区が安定に保持できるよう、保磁力、垂直磁気異方性が大きいことが必要である。
この記録層１４の構成材料としては、例えばＴｂＦｅＣｏが挙げられる。
【００２２】
本発明による光磁気記録媒体おいては、制御層１２を、再生層１１と遮断層１３との間に挿入する構成とすることに特徴を有する。
この制御層１２は、再生光の照射スポットの、その走行方向の後方部において記録層１４から再生層１１への磁区の転写を抑制する機能を有するものであり、したがって、遮断層１３よりも磁壁抗磁力（磁気異方性）が小さいことが必要である。
また、制御層１２のキュリー温度Ｔｃ2 は、遮断層１３のキュリー温度Ｔｃ3 よりも小さく選定する。
【００２３】
この制御層１２の構成材料としては、磁壁移動を抑制するという機能を考えたときにＴｂを含有するものが好ましく、例えばＴｂＦｅ，ＴｂＦｅＣｏ，ＴｂＦｅＡｌ，ＴｂＦｅＣｏＡｌが挙げられる。
【００２４】
すなわち、本発明構成において、その記録再生層３を構成する上述した各磁性層１１〜１４の特性は、キュリー温度に関しては、再生層１１のキュリー温度をＴｃ1 、制御層１２のキュリー温度をＴｃ2 、遮断層１３のキュリー温度をＴｃ3 、記録層１４のキュリー温度をＴｃ4 とするとき、
Ｔｃ1 ＞Ｔｃ3 ＞Ｔｃ2 ，
Ｔｃ4 ＞Ｔｃ3
なる関係とする。
【００２５】
また、磁気異方性に関しては、制御層１２の磁気異方性をＫｕ2 とし、遮断層１３の磁気異方性をＫｕ3 とするとき、
Ｋｕ3 ＞Ｋｕ2
なる関係とする。
【００２６】
本発明による光磁気記録媒体に対する情報の記録は、通常における光磁気記録に用いられる光変調記録方法、あるいは磁界変調記録方法等によることができ、主として記録層１４に記録される。
【００２７】
次に、本発明による信号再生方法の実施の形態を説明するが、本発明による信号再生方法は、上述した本発明による光磁気記録媒体を用いたＤＷＤＤによる再生方法であって、本発明の特徴を明確にする上で、通常のＤＷＤＤによる再生方法および前記特許文献１（国際公開番号ＷＯ９９／３９３４２）と対比しながら説明する。
【００２８】
〔信号再生方法の実施の形態〕
本発明による信号再生方法は、基本的には、ＤＷＤＤ方式の基本的構成に基く３層構造光磁気記録媒体の再生層１１、遮断層１３、記録層１４は、いずれも再生温度においては垂直磁化膜であり、それらの磁化は、図２に示すように、膜面に対して垂直に揃う。
しかしながら、再生層１１および遮断層１３については、室温においては必ずしも垂直磁化膜である必要はなく、面内磁化膜であっても良い。
【００２９】
尚、図２以降の磁化状態の説明図において、各磁性層中の矢印は、各磁性層の中の副格子磁化のスピンの方向（例えば遷移金属であるＦｅあるいはＣｏ等の磁化方向）を示す。
これらの層間には、例えば交換結合が作用することによって、通常の状態では、スピンの方向は揃っている。
【００３０】
ここでは、光磁気記録媒体が、ディスク状のものを想定しており、ディスクの回転により、再生時に、この媒体は、再生光Ｌに対して相対的に、その記録磁区が、図２において、左の方向へ移行する。
【００３１】
光磁気記録媒体に対する情報の記録は、上述したように、主として記録層１４に対してなされ、記録層１４のスピンの向きが遮断層１３、再生層１１に転写されることによって記録が完結する。
この記録層１４の記録磁区ａは、再生光が照射されない状態では、記録層１４と再生層１１とは、遮断層１３を介して交換結合されていることか、再生層１１に転写されて再生層１１に記録磁区Ａが形成される。
【００３２】
そして、再生に当たっては、再生光Ｌが照射される。この照射により各磁性層の温度は上昇する。このとき、３層の磁性層のうち遮断層１３のキュリー温度Ｔｃ3 が最も低く設定されていることから、図２に示すように、再生光の照射による温度上昇によりキュリー温度Ｔｃ3 を越えた部分で、遮断層１３の磁化が消失する。すなわち、記録層１４と再生層１１との間の交換結合が遮断される。この温度Ｔが、キュリー温度Ｔｃ3 を越え、遮断層１３の磁化が消失した領域は、図２以降の磁化状態の説明図において空白で示してある。
【００３３】
ここで、記録層１４は、磁気異方性が大きく、保磁力も高い磁性材料、例えばＴｂＦｅＣｏにより構成されているため、他の磁性層との交換結合が消失しても、記録状態に変化は生じない。
【００３４】
一方、再生層１１は、記録層１４とは逆に、磁気異方性が小さく、保磁力も相対的に小さく、かつ、記録磁区の周囲に形成される磁壁が容易に移動し易い材料、例えばＧｄＦｅＣｏにより構成されているため、記録層１４との交換結合が消失すると、図３に示すように、再生光Ｌのスポットの走行方向前方位置の、再生層１１の磁壁σ1 は、磁気的なエネルギーが低くなるような方向へ移動する。ここでは、磁壁σ1 が図において左側に移動した方がエネルギーが低くなる。
【００３５】
図４は、この磁壁σ1 が移動した状態を示すものである。再生層１１において磁壁σ1 が移動することにより、記録層１４の記録磁区ａに対応する再生層１１の記録磁区Ａが再生光下で拡大されることから、再生光によって、大きな再生キャリア信号を得ることができる。
【００３６】
磁気的なエネルギー、ここでは磁壁エネルギーσw を、考慮する。再生層１１の磁化は非常に小さく、かつ、印加されている外部磁界も小さく、これらの条件により静磁気エネルギーは非常に小さいものとする。
【００３７】
一般に、再生層１１の磁壁エネルギーσw1は、交換スティフネス定数Ａ1 、および磁気異方性定数Ｋu1を用いて下記のように表される。
σw1＝４√（Ａ1 Ｋu1）
【００３８】
交換スティフネス定数Ａ1 および磁気異方性定数Ｋu1は、共に温度の関数で、温度上昇に対して単調に減少し、キュリー温度で零になる。したがって、磁壁は温度の最も高い位置にあることがエネルギー的に最も安定である。この理由により、磁壁σ1 は図中左方向へ移動する。
【００３９】
さらに、図５に示すように、記録層１４の記録磁区ａと遮断層１３との交換結合が完全に切れると、再生層１１の磁壁σ2 がエネルギー的に最も安定な最高温度位置に移動し、図６に示すように、磁区Ａは消滅する。
【００４０】
上述した図２〜図６に示す一連の磁壁移動動作、すなわち遮断層１３のキュリー温度以上の領域にある再生層１１内の磁壁が最高温度位置付近に移動する動作により、通常の光学系では再生できない程度に小さい、あるいは周期の小さい磁区からの信号を再生することが可能となる。
【００４１】
しかしながら、上述した再生層１１と記録層１４とこれら間に配置される遮断層１３との３層構造によるＤＷＤＤ方式による場合、記録磁区の周期Ｐが大きい（Ｐ／２≧σD ：磁壁幅）ときに、ゴーストと呼ばれる磁壁の移動が発生する。この磁壁の移動は、再生光スポット後方位置で発生するもので、再生光スポット前方位置での移動とは逆に、再生光Ｌの照射スポット後方位置から、温度分布のピーク部、すなわちスポット中心近傍に向かって移動するものである。
【００４２】
次に、ゴーストの発生メカニズムについて、図７〜図１５を用いて説明する。この説明では、理解を容易にするために、極めて小さい孤立記録磁区ａが１個存在する場合を例にして再生時の磁壁の動きを説明する。
ここで、図７〜図９で示す記録磁区の拡大動作については、図３〜図６と同様であるので、重複説明を省略する。
【００４３】
そして、記録磁区ａの拡大再生が終了後、再生光に対する光磁気記録媒体が相対的に移動、すなわち光ディスクの回転により、再生光の照射位置が移行して、記録層１４の記録磁区ａの左端が、遮断層１３の空白領域の右端位置を通過すると、遮断層１３中に再生層１１のスピンと記録層１４のスピンとの向きが異なることによって界面磁壁が生じる（図１０）。界面磁壁とは、反平行のスピン間の遷移領域でエネルギーが高い領域である。
ここで、記録層１４のスピンが、すぐに交換結合で再生層１１へ転写されない理由は、再生層１１に新たに磁区を生成することによって再生層１１内に磁壁を生じさせるよりも、遮断層１３内に界面磁壁を生じさせたほうが全体のエネルギーが低く抑えられるからである。
【００４４】
光ディスクの再生光の照射位置が進んで遮断層１３内の界面磁壁が、ある長さＬN に達すると、再生層１１内に磁壁を生じさせて記録層１４と再生層１１を交換結合させた方がより安定となる。したがって、図１１に示すように、遮断層１３に記録層１４の記録磁区ａと同じ方向のスピンが生じ、さらに、遮断層１３から再生層１１への交換結合により、再生層１１にも同じ方向のスピンが生じ、記録磁区Ｂが形成される。その結果、再生層１１に新たな磁壁σ1 、σ2 ができる。ここで、σ1 、σ2 は、実際には連続する１つ磁壁（磁区Ｂの外周を囲む磁壁）だか、断面図の都合上２つ見えている。
【００４５】
ここで生じた磁壁σ2 直下は、遮断層１３の磁化が非常に小さく交換結合がほとんど働かないため、磁壁σ2 は、再生層１１内を磁気的なエネルギーが最小となる位置まで移動する。このときの移動も温度の高い方向、あるいは磁区Ｂを拡大させる方向であり、図１２に示すように、磁壁σ2 がスポット中心に向かって移動し、再生層１１の記録磁区Ｂが拡大される。
【００４６】
さらに、照射光に対してディスクが移行して記録層１４内の記録磁区ａが遮断層１３の空白領域を通り過ぎると、遮断層１３内には再び界面磁壁が生じ、長さがＬN に達すると（図１３）遮断層１３と再生層１１内に記録層１４と同じ方向のスピンが生じ、再生層１１内に新たにσ3 、σ4 が生じる（図１４）。
磁壁σ4 直下は、遮断層１３の磁化が極めて小さく交換結合がほとんど働かないため、磁壁σ4 は、再生層１１内を磁気的なエネルギーが最小となる位置まで移動する。その結果磁壁σ4 とσ2 との間の磁区は消失し（図１５）、結果として記録磁区ａが再生光スポットＬ内に進入する前の磁化状態に戻る。
【００４７】
したがって、孤立記録磁区の再生の際には、始めに磁壁が図中左方向に移動し、記録磁区が拡大されて大きな信号が現れ、その後、再生層１１の磁区が消失して信号レベルが零になり、その後再び、磁壁の右方向への移動による信号が現れ、消えていく。これらの信号の時間変化を図１６に示す。
【００４８】
しかしながら、実際には、この図１６で示す信号変化において、２度目に現れる信号は、上述したゴースト現象により現れたものなのか、あるいは次に記録された記録磁区により現れたものなのかを区別することは極めて難しいものであり、再生エラーを生じてしまう。
【００４９】
このゴースト現象は、図２で示したような記録状態の場合にも起こる可能性はあるが、ゴーストの原因となるスポット走行方向後方での磁壁移動を起こすためには、記録層１４に記録されている磁区の長さが、遮断層１３で保持できる界面磁壁の長さＬN 以上でなければならない。このときのＬN がゴーストが発生する最短のマーク長である。このＬN は、遮断層１３内の磁壁エネルギーσw3の温度依存性と光磁気記録媒体の温度分布、再生層１１の磁壁エネルギーσw1によって決まる量である。記録磁区の周期が短い場合には、その長さが得られないため、ゴーストは現れない。
因みに、ゴーストを抑制する機能をもつ磁性層を有しない通常のＤＷＤＤ方式の光磁気記録媒体においては、その長さは０．２５μｍ程度とされている。このように、ゴースト発生を抑制するには、ゴースト発生の最短マーク長ＬN を長くすることが重要である。
【００５０】
これに対し、前記特許文献１（国際公開番号ＷＯ９９／３９３４２）では、上述したゴースト現象を解消するために、制御層１２を再生層１１と遮断層１３の間に挿入している。そして、この制御層１２の特性（キュリー温度、磁気異方性）は、
ＴC1＞ＴC2＞ＴC3
かつ第１の磁性層の磁気異方性をＫu1、第２の磁性層の磁気異方性をＫu2としたときに、
Ｋu2＞Ｋu1
に選定するものである。
次に、このような特性を有する制御層１２を挿入したことによるゴースト現象解消のメカニズムと、この場合の問題点について説明する。
【００５１】
この制御層１２を挿入し４層構造とした光磁気記録媒体における一連の磁壁移動動作を図１７〜図２２に示す。
ここで、図１７〜図１８で示す記録磁区の拡大動作については、図３〜図６と同様であるので、重複説明を省略する。
上述した３層構造の光磁気記録媒体では、遮断層１３のキュリー温度Ｔｃ3 以上になった領域で、再生層１１の磁壁が移動していたのに対し、この構成では、制御層１２のキュリー温度Ｔｃ2 以上になった領域で、再生層１１の磁壁の移動が生ずる。
【００５２】
遮断層１３のキュリー温度Ｔｃ3 以上の領域では、遮断層１３と制御層１２の交換結合は消失するが、制御層１２の磁気異方性が再生層１１に比べ大きいため、あるいは別の表現では、制御層１２の保磁力が高く磁壁が移動し難いため、その温度範囲では磁壁は移動しない。
【００５３】
ところが、例えば図１９に示すように、狭隘な間隔で存在する磁壁σ1 〜σ4 （この場合においても、磁壁は、言うまでもなく、説明の便宜上、断面図においてσ1 〜σ4 として示すが、実際には、磁区の境界で連続して存在している）、で示すように、記録マークすなわち記録磁区の線密度が高く磁区長が短くなると、再生光のスポット内で広がるべき磁区が、消失する現象が生じる。
【００５４】
これについて説明する。今、図１９において、磁壁σ2 とσ3 で示す磁区Ｂが特に短い磁区を形成するとして、これについて注目して説明する。
先ず、温度が制御層１２のキュリー温度Ｔｃ2 近くなる領域に、比較的長い磁区を構成する図において左端の磁壁σ1 が到来すると、制御層１２の磁化が低下することによってこれによる束縛が小さくなることから、磁壁σ1 は、図２０に左向き矢印で示すように、温度分布のピーク位置すなわち再生光のスポットの中心近傍への移動して磁壁σ1 およびσ2 間の磁区は、図２２で示すように、スポット内で広がり、大きな再生信号として検出することができる状態となる。
【００５５】
ところで、温度Ｔが、遮断層１３のキュリー温度Ｔｃ3 より大となり、記録層１４と、制御層１２との間の交換結合が絶たれた状態で、制御層１２に単独で安定に存在し得る磁区の最小磁区径Ｌmin は、制御層１２の飽和磁化をＭs2、保磁力をＨc2、磁壁エネルギーをσw2とするとき、
Ｌmin ＝σw2／Ｍs2・Ｈc2
で表わすことができる。
制御層１２のキュリー温度Ｔｃに近くでは上記σw2、Ｍｓ2 、Ｈｃ2 はともに小さくなるが、分母であるＭｓ2 、Ｈｃ2 の減少率がより大きいことから温度Ｔが、制御層１２のキュリー温度Ｔｃ2 の近くになると、安定に存在し得る磁区の最小磁区径Ｌmin は、大きくなってしまう。このため、例えば上述した短い磁区Ｂは、この安定に存在し得る磁区径Ｌmin 以下となり、図２２で示すように、本来、破線図示の位置に存在する磁区Ｂが、安定に存在し得なくなり、磁区Ｂが消失し、検出不能となる。
【００５６】
そして、更に、光ディスクが移行し、磁壁σ4 が、制御層１２のキュリー温度Ｔｃ2 近くの領域に達し、再生層１１における磁壁σ4 が、図２３中矢印をもって示すように磁壁σ1 の方向に移動する。このようにして磁壁σ4 がσ1 の位置にまで移動することによってσ1 とσ4 間の磁区が消失し、結果として図２４Ｂに示すような信号波形として検出される。
【００５７】
つまり、磁区Ｂの存在によって本来図２４Ａの波形が検出されるべきものが、磁区Ｂの消失、すなわちドロップアウトによって、図２４Ｂに示す信号波形として検出される。すなわち、ビットエラーが発生する。
【００５８】
このようなドロップアウトすなわち再生不良の発生を防ぐには、制御層１２をはじめとして、記録層１３を構成する各層の高度な設計が必要となり、ランド・グルーブ記録との組み合わせは、特に困難となるという問題がある。
【００５９】
また、再生光スポットの走行方向後方位置において、制御層１２のキュリー温度Ｔｃ2 となる位置で制御層１２に磁化が生ずるが、この温度では再生層１１からの交換結合しか働かないため、制御層１２のスピンの向きは再生層１１の方向に揃う。ここでは、再生層１１には磁壁が存在しない状態である。
【００６０】
さらに、再生光に対するディスクが移行し、温度が低下して遮断層１３のキュリー温度Ｔｃ3 になると、遮断層１３内に、図２５に斜線を付して示すように、示すように、界面磁壁が生じる。
【００６１】
ディスクの移行によって、遮断層１３内の界面磁壁がある長さＬN に達すると、制御層１２および再生層１１内に磁壁を生じさせて記録層１４と再生層１１を交換結合させた方がより安定となる。このとき制御層１２内に磁壁を生じさせるエネルギーは、再生層１１内のみに磁壁を生じさせるよりはるかに大きなエネルギーを要する。
したがって、遮断層１３内の界面磁壁の長さＬN は、磁壁膜３層構成のときよりもはるかに長くなる。これによりゴーストを発生しない最長のマーク長が長くなることで想定している変調方式の記録密度においてゴーストの影響を受けることがなくなる。
【００６２】
そして、ディスクが回転移行して、更に温度が低下すると、図２６に示すように、記録層１４からの交換結合力により記録層１４の記録磁区ａの方向に遮断層１３内のスピンが揃い、さらに交換結合によりこれが制御層１２、再生層１１に転写され、制御層１２には記録磁区ｂが、再生層１１には記録磁区Ｂが転写形成される。したがって、再生層１１には、磁壁σ2 が生ずる。制御層１２内に残る再生層１１と交換結合する領域ｃは、温度がキュリー温度に近いために磁壁エネルギーおよび保磁力が小さく容易に磁化反転を起こす。すなわち再生層１１内に生じた磁壁σ2 が磁気的なエネルギーが最小となる位置まで移動する。このときの移動も、温度の高い方向、あるいは磁区Ｂを拡大させる方向であり磁壁σ2 がスポット中心に向かって移動し、再生層１１の記録磁区Ｂが拡大される。
【００６３】
したがって、前記特許文献１に記載の発明では、きわめて長い記録マークでない限りゴーストは発生せず、主に制御層１２を最適に設計することで、想定する記録密度においてゴーストの影響を受けなくすることが可能である。
しかしながら、上述したように、マーク長が短くなった場合に、ドロップアウトが生じやすいという懸念がある。
【００６４】
これに対し、本発明では、上述したゴースト現象を解消するために、前記特許文献１に記載の発明とは異なる特性の制御層１２を、再生層１１と遮断層１３の間に挿入するものである。
すなわち、制御層１２の特性（キュリー温度Ｔｃ2 および、磁気異方性Ｋu2）は、再生層（第１の磁性層）１１および遮断層（第３の磁性層）１３の各キュリー温度Ｔｃ1 およびＴｃ3 との関係において、
Ｔｃ1 ＞Ｔｃ3 ＞Ｔｃ2
とし、かつ、第２の磁性層（制御層）の磁気異方性Ｋu2と第３の磁性層（遮断層）の磁気異方性Ｋu3との関係において、
Ｋu3＞Ｋu2
を満たす構成とする。
【００６５】
上述した本発明による光磁気記録媒体を用いたＤＷＤＤ方式による再生を行うとき、ゴーストの解消を図ることができる。
次に、制御層１２を挿入したことによるゴースト現象解消のメカニズムを、本発明の特徴を明確にするために、前記特許文献１（国際公開番号ＷＯ９９／３９３４２）におけるゴースト現象解消のメカニズムと共に説明する。
【００６６】
制御層１２を挿入し４層構造とした光磁気記録媒体における一連の磁壁移動動作を図２７〜図３０を参照して説明する。
図２７および図２８は、記録磁区の拡大動作を示し、これについては、前述した図３〜図６と同様であることから、重複説明を省略する。
しかしながら、前述の場合、遮断層１３のキュリー温度ＴC3以上になった領域で再生層１１の磁壁が移動していたのに対し、本発明構成では、制御層１２のキュリー温度Ｔｃ2 以上になった領域で再生層１１の磁壁の移動が生ずる。
そして、再生層１１の磁壁は、移動する直前まで記録層１４と交換結合されているため、短いマークにおいても記録層１４内において記録マークが保持されている限りドロップアウトを生じることはない。
【００６７】
次に、再生光スポットの走行方向後方位置において、遮断層１３のキュリー温度Ｔｃ3 以下となる位置で遮断層１３に磁化が生ずるが、この温度では記録層１４からの交換結合しか働かないため、遮断層１３のスピンの向きは記録層１４の方向に揃う。さらにディスクが進み、温度が低下して制御層１２のキュリー温度Ｔｃ2 になると、図２９に示すように、制御層１２内に、斜線を付して示すように、界面磁壁が生じる。
【００６８】
また、ディスクの移行によって制御層１２内の界面磁壁が、ある長さＬN に達すると、図３０に示すように、再生層１１内に磁壁を生じさせて遮断層１３と再生層１１を交換結合させた方がより安定となる。Ｋu3＞Ｋu2とされていることによって、制御層１２の磁壁エネルギーは遮断層１３よりも小さく、長いＬN において再生層１１内に磁壁を生じさせるよりも制御層１２内に界面磁壁を存在させたほうが有利となる。これは制御層の磁気異方性が小さいために交換結合による磁化の転写を抑制しているとも説明できる。
【００６９】
更に、本発明について説明する。
本発明構成、すなわち、制御層１２よりも遮断層１３のキュリー温度と磁気異方性が大きい構成、すなわち、Ｔｃ3 ＞Ｔｃ2 ，Ｋｕ3 ＞Ｋｕ2 とする場合について、その効果を説明する。
まず、遮断層１３が無い場合は、制御層１２が、従来の遮断層の役割を果たすので、やはり、この場合も磁壁移動検出が可能である。しかしながら、この場合は、ゴースト抑制効果が得られない。
これに対して、遮断層１３がある場合は、界面磁壁が制御層１２のみに閉じ込められるものではなく、図３１に示すように、遮断層１３内にも一部形成される。これは、制御層１２内にのみ界面磁壁を形成するよりもエネルギー的に安定するからと考えられる。
また、制御層１２のみにしてその膜厚を遮断層１３を付加する分だけ厚くした場合は、界面磁壁ＬN が伸び、ゴースト抑制効果が現れてくるが、前述したように、膜厚が大となることによる交換力を遮断する効果が不均一となることによるレーザ再生光スポット前方での磁壁移動動作において揺らぎ（ジッター）が多くなり、再生信号の劣化につながる。
すなわち、本発明の構成は、ゴースト抑制効果を得るために遮断層のキュリー温度を下げて膜厚を増加させたいが、それだけだとジッターが増加して再生信号が劣化してしまうため、遮断層をキュリー温度の高い層と低い層に分けたとも言える。すなわち、本発明の構成により、ジッターを抑制し、かつ遮断層と制御層内の膜厚方向に効果的に界面磁壁を閉じ込めることが可能になる。
【００７０】
ディスクが移行してさらに温度が低下すると、遮断層１３からの交換結合力により遮断層１３の記録磁区ａの方向に制御層１２内のスピンが揃い、さらに交換結合によりこれが再生層１１に転写され、再生層１１には記録磁区Ｂが転写形成される。したがって、再生層１１には、磁壁σ2 が生じ、磁気的なエネルギーが最小となる位置まで移動する。このときの移動も、温度の高い方向、あるいは磁区Ｂを拡大させる方向であり磁壁σ2 がスポット中心に向かって移動し、再生層１１の記録磁区Ｂが拡大される。
【００７１】
したがって、本発明においても記録マークが長くなればゴーストは発生するが、制御層１２のＫu2が小さく容易に制御層内に界面磁壁を生じさせることが可能なため、想定する記録密度においてゴーストの影響を受けなくすることが可能である。
【００７２】
次に、本発明の実施例を挙げて説明するが、本発明はこの実施例に限定されることがないことはいうまでもない。
〔実施例〕
この例では、図３２で概略断面図を示す光磁気記録媒体を構成した。記録再生層の各第１〜第４の磁性層１１〜１４、誘電体膜２、５の成膜にはマグネトロンスパッタリング装置を用いた。
この場合の材料ターゲットは、Ｇｄ，Ｔｂ，Ｆｅ，Ｆｅ：７０Ｃｏ：３０合金、Ａｌ、それにＳｉを用いた。ターゲットは、外径６インチであり、各ターゲットの中心が、ほぼ同一円周上にあるように、かつ等間隔に配置した。
この場合の基板１の、各層の被着面と、ターゲットの配置面との距離は、１５０ｍｍとした。
【００７３】
基板１は、ランドとグルーブとの双方に記録がなされるようにしたいわゆるランド・グルーブ記録用の光ディスク用基板を用意し、この基板１をパレットに装着し、マグネトロンスパッタリング装置の、チャンバー槽の中に配置し、１×１０-4パスカル（Ｐａ）以下まで排気した。
その後、アルゴンと窒素とを、ガス流量比４：１でチャンバー槽内へ供給し、Ｓｉを反応性スパッタリングして基板上に約３５ｎｍの厚さに窒化珪素膜を成膜して、誘電体膜２を形成した。
【００７４】
次にアルゴンガスを、供給してこの誘電体膜２上に、第１〜第４の磁性層１１〜１４を順次積層成膜して、記録再生層３を形成した。この第１の〜第４の磁性層１１〜１４による記録再生層３は、その合計の膜厚を、約１１０ｎｍとした。
第１の磁性層１１は、ＧｄＦｅＣｏＡｌ層、第２の磁性層は、ＴｂＦｅＣｏＡｌ層、第３の磁性層は、ＴｂＦｅＣｏ層、第４の磁性層は、ＴｂＦｅＣｏ層とした。
その後、更に窒化珪素膜を約３５ｎｍの厚さに成膜して、誘電体膜４を構成した。各層の材料組成や膜厚は、いわゆる磁壁移動検出媒体として機能するように設定した。
【００７５】
基板１におけるグルーブの深さは、１７５ｎｍとした。グルーブピッチを１．０８μｍとし、ランド・グルーブ記録を行ったため、記録時のトラックピッチは、０．５４μｍとした。この基板１は、ポリカーボネート（ＰＣ）を用いて射出成形によって形成した。
この射出成形で用いるスタンパは、ガラス原盤にリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）法でグルーブを形成し、このガラス原盤に、メタルの無電解メッキおよび電気メッキによって形成したメタルスタンパを用いた。
【００７６】
記録・再生に用いた光学系は、波長６６０ｎｍの半導体レーザと、開口数（ＮＡ）が０．６０の対物レンズとした。
記録時はパルスデューティ約３０％のパルスストローブ磁界変調で、（１，７）ＲＬＬでコーティングしたランダム信号を記録した。
また、再生時は、ビットエラーレート評価指標とした。チャンネルクロックは、１８ＭＨｚであった。ビット長は線速度で調整し、この媒体の線記録密度依存性を評価した。
【００７７】
図３３は、第２の磁性層（制御層）１２および第３の磁性層（遮断層）１３の保磁力の温度特性の測定結果であり、曲線３２および３３は、それぞれ第２および第３の温度特性でる。第１および第４の磁性層１１および１４のキュリー温度Ｔｃ1 およびＴｃ4 は、それぞれ約３００℃、約３３０℃であった。
【００７８】
この実施例では、図３３で示した温度特性を有する磁性層を用いたが、第１の磁性層１１のキュリー温度Ｔｃ1 、第２の磁性層１２のキュリー温度Ｔｃ2 、第３の磁性層１３のキュリー温度Ｔｃ3 、第４の磁性層１４のキュリー温度Ｔｃ4 とすると、
Ｔｃ1 ＞Ｔｃ3 ＞Ｔｃ2
Ｔｃ4 ＞Ｔｃ3
なる関係を満たし、
かつ第２の磁性層１２の磁気異方性をＫu2、第３の磁性層１３の磁気異方性をＫu3としたときに
Ｋu3＞Ｋu2
を満たす磁性層の組み合わせであれば自由に変更が可能である。
【００７９】
この実施例の磁壁移動検出媒体において、ゴーストが発生する最小のマーク長を測定すると、ランドで０．３２μｍ、グルーブで０．４６μｍであった。また、比較として、この実施例の遮断層１３を省略した媒体において、ゴーストが発生する最小マーク長を測定すると、ランドで０．２５μｍ、グルーブで０．３５μｍであった。
【００８０】
上述した実施例で用いた波長６６０ｎｍ、Ｎ．Ａ．＝０．６０のレーザスポットを１．５ｍＷのレーザパワーで、光磁気記録媒体（光ディスク）に照射し、この光ディスクを１．５ｍ／ｓの線速度で回転させた場合のレーザスポット走行方向の温度分布を図３４に示す。
第２の磁性層（制御層）と第３の磁性層（遮断層）のキュリー温度差が、約５０℃あった場合、レーザスポット走行方向の前方における遮断層、制御層のキュリー温度位置の距離は、約０．２〜０．３μｍになる。
【００８１】
因みに、前記特許文献１に記載の媒体構成の場合、最短マーク調を０．２〜０．３μｍ以下にしようとした場合に、前述した理由により、ドロップアウトを発生する恐れがあるため、その場合にはキュリー温度の差を５０℃以下にするか、制御層の磁気異方性Ｋu2を向上させるなどの調整をしなけれぱない。しかしながら、実際には、このような、磁気異方性の向上は、キュリー温度の向上に結びつきやすく難しいものである。
【００８２】
これに対し、本発明構成によれば、このような調整が不要となり、媒体の設計が容易となるものである。
【００８３】
図３５に、上述した本発明の実施例での評価条件でのランドおよびグルーブにおける線記録密度依存性のデータを曲線３４および３５として示す。
本発明の媒体を用いれば、９０ｎｍ／ｂｉｔ程度の非常に高い線記録密度においても、十分小さいビットエラーレートをランドおよびグルーブの双方で得ることができた。
【００８４】
【発明の効果】
上述したように、本発明による光磁気記録媒体、そしてこれを用いた、磁壁移動検出による再生方法においては、従来通常の記録再生層の３層構造による場合におけるゴーストの解消を図ることができ、また、４層構造による場合においても、その膜構成と特性の特定、すなわち第１の磁性層（再生層、磁壁移動層）、第２の磁性層（制御層）、第３の磁性層（遮断層）および第４の磁性層（記録層）のそれぞれのキュリー温度を、Ｔｃ1 、Ｔｃ2 、Ｔｃ3 およびＴｃ4 とするとき、Ｔｃ1 ＞Ｔｃ3 ＞Ｔｃ2 ，Ｔｃ4 ＞Ｔｃ3 とし、かつ第２の磁性層の磁気異方性をＫｕ2 とし、第３の磁性層の磁気異方性をＫｕ3 とするとき、Ｋｕ3 ＞Ｋｕ2 とすることによって、高線記録密度すなわち記録磁区の微小化によっても、ドロップアウト、ゴースト信号の発生を効果的に回避でき、しかも光磁気記録媒体の設計の容易化を図ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａは、本発明による光磁気記録媒体の一例の模式的断面図である。
Ｂは、Ａ図の記録再生層の模式的断面図である。
【図２】磁壁移動検出方式の動作説明の要部の一磁化状態を示す図と温度分布図である。
【図３】磁壁移動検出方式の動作説明の要部の一磁化状態を示す図である。
【図４】磁壁移動検出方式の動作説明の要部の一磁化状態を示す図である。
【図５】磁壁移動検出方式の動作説明の要部の一磁化状態を示す図である。
【図６】磁壁移動検出方式の動作説明の要部の一磁化状態を示す図である。
【図７】本発明の説明に供する記録再生層が３層構造による光磁気記録媒体におけるゴースト発生の説明のための要部の一磁化状態を示す図である。
【図８】本発明の説明に供する記録再生層が３層構造による光磁気記録媒体におけるゴースト発生の説明のための要部の一磁化状態を示す図である。
【図９】本発明の説明に供する記録再生層が３層構造による光磁気記録媒体におけるゴースト発生の説明のための要部の一磁化状態を示す図である。
【図１０】本発明の説明に供する記録再生層が３層構造による光磁気記録媒体におけるゴースト発生の説明のための要部の一磁化状態を示す図である。
【図１１】本発明の説明に供する記録再生層が３層構造による光磁気記録媒体におけるゴースト発生の説明のための要部の一磁化状態を示す図である。
【図１２】本発明の説明に供する記録再生層が３層構造による光磁気記録媒体におけるゴースト発生の説明のための要部の一磁化状態を示す図である。
【図１３】本発明の説明に供する記録再生層が３層構造による光磁気記録媒体におけるゴースト発生の説明のための要部の一磁化状態を示す図である。
【図１４】本発明の説明に供する記録再生層が３層構造による光磁気記録媒体におけるゴースト発生の説明のための要部の一磁化状態を示す図である。
【図１５】本発明の説明に供する記録再生層が３層構造による光磁気記録媒体におけるゴースト発生の説明のための要部の一磁化状態を示す図である。
【図１６】ゴースト発生を示す信号出力図である。
【図１７】本発明の説明に供する記録再生層が４層構造による光磁気記録媒体におけるゴースト発生の説明のための要部の一磁化状態を示す図である。
【図１８】本発明の説明に供する記録再生層が４層構造による光磁気記録媒体におけるゴースト発生の説明のための要部の一磁化状態を示す図である。
【図１９】微小磁区の再生不能の現象の説明に供す要部の一磁化状態を示す図であるる。
【図２０】微小磁区の再生不能の現象の説明に供する要部の一磁化状態を示す図である。
【図２１】微小磁区の再生不能の現象の説明に供する要部の一磁化状態を示す図である。
【図２２】微小磁区の再生不能の現象の説明に供する要部の一磁化状態を示す図である。
【図２３】微小磁区の再生不能の現象の説明に供する要部の一磁化状態を示す図である。
【図２４】ドロップアウト発生の説明図である。
【図２５】ゴースト発生とマーク長の関係の説明に供する要部の一磁化状態を示す図である。
【図２６】ゴースト発生とマーク長の関係の説明に供する要部の一磁化状態を示す図である
【図２７】本発明による記録再生層が４層構造による光磁気記録媒体の再生における要部の一磁化状態を示す図である。
【図２８】本発明による記録再生層が４層構造による光磁気記録媒体の再生における要部の一磁化状態を示す図である。
【図２９】本発明による記録再生層が４層構造による光磁気記録媒体の再生における要部の一磁化状態を示す図である。
【図３０】本発明による記録再生層が４層構造による光磁気記録媒体の再生における要部の一磁化状態を示す図である。
【図３１】本発明と対比する記録再生層が４層構造による光磁気記録媒体の再生における要部の一磁化状態を示す図である。
【図３２】本発明による光磁気記録媒体の一例の概略断面図である。
【図３３】本発明による光磁気記録媒体の第２および第３の磁性層の保磁力の温度特性曲線図である。
【図３４】本発明による光磁気記録媒体の一例におけるレーザスポット走行方向の温度分布を示す図である。
【図３５】本発明による光磁気記録媒体の一例のランドおよびグルーブにおける線記録密度依存性を示す図である。
【符号の説明】
１・・・基板、２，４・・・誘電体膜、３・・・記録再生膜、５・・・反射膜、６・・・保護膜、１１・・・第１の磁性層（再生層）、１２・・・第２の磁性層（制御層）、１３・・・第３の磁性層（遮断層）、１４・・・第４の磁性層（記録層
【発明の属する技術分野】
本発明は、光磁気記録媒体、特に信号再生が磁壁移動検出（ＤＷＤＤ：Domain Wall Displacement Detection）によってなされる光記録媒体に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
近年の情報のデジタル化により、大容量のデジタルデータを記録でき、しかも単価の安い記録媒体が、市場から強く要求されている。
大容量化のための光記録媒体技術として、光磁気記録信号の再生を磁壁移動検出（ＤＷＤＤ）によって行う光磁気記録媒体は、原理的には、光学系の波長や対物レンズの開口数Ｎ．Ａ．によって決まる再生光の光学的な限界分離能に制限されることがなく、微小記録磁区から大きな再生信号を得ることができ、線記録密度をきわめて大きくできるという特徴を有する。
【０００３】
このＤＷＤＤ媒体の基本構成は、磁性層が、再生光の照射側から再生層を構成する磁性層、遮断層いわゆるスイッチング層を構成する磁性層、記録層を構成する磁性層との３層構造を有し、室温においては、遮断層を介して記録層と再生層とが磁気交換結合した状態にあって、記録層の記録磁区が、再生層に転写された状態にあり、再生光の照射によって生じる昇温によって、遮断層の磁性を消失させることによって、再生層と記録層との磁気的結合を遮断し、この昇温の温度分布によって再生光スポット内において再生層の記録磁区の拡大を発生させ、記録磁区の微細化、すなわち高密度化によっても高い再生特性を得ることができるようになすものである。
【０００４】
しかしながら、このＤＷＤＤは、後に詳細に説明する理由から、その検出原理から主信号に加えて、ゴースト信号が発生するという問題があった。
これに対して、ゴースト信号の発生を抑制する光磁気記録媒体と信号再生方法の提案がなされた（特許文献１参照）。
この光磁気記録媒体は、上述した３層構造による磁性層の再生層（ディスプレイスメント層）と遮断層（スイッチ層）との間に制御層（磁壁移動の抑制層）を追加した４層構造とするものである。
そして、この場合、遮断層と制御層とは、それぞれのキュリー温度をＴｃ2 とＴｃ3 とするとき、Ｔｃ2 ＞Ｔｃ3 とするものである。
この場合、制御層（抑制層）によって、ゴーストの発生の原因となる再生光スポットの後方からの磁壁の移動を抑制するようにして、ゴーストの発生を抑制するものである。
【０００５】
【特許文献１】
国際公開番号ＷＯ９９／３９３４２（第５頁１０行〜第１３頁６行、図１〜図１８）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特許文献１に記載の発明によれば、ゴースト信号の発生についての改善はなされるものの、磁壁移動が抑制されることから、再生出力の低下、すなわちドロップアウトが発生するおそれがあり、特に高い線密度のランド・グループ記録においては、その影響を受け易い。したがって、上記特許文献１に記載の発明を用いて記録・再生特性を向上させるために、所望の線密度でゴースト信号を効果的に抑制し、かつドロップアウトを発生させないような磁性層の構成を高度に設計する必要があった。
【０００７】
本発明においては、ゴースト信号の発生の回避と共に、ドロップアウトの改善を図ることができるようにし、磁性層の設計の容易化を図った光磁気記録媒体と信号再生方法を見出すに至ったものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による光磁気記録媒体は、再生光の照射による信号再生が、磁壁移動検出、すなわちＤＷＤＤによってなされる光記録媒体である。
そして、本発明においては、再生用レーザ光の入射側から、少なくとも再生層を構成する第１の磁性層と、制御層を構成する第２の磁性層と、遮断層を構成する第３の磁性層と、記録層を構成する第４の磁性層とを有し、これら第１の磁性層、第２の磁性層、第３の磁性層、および第４の磁性層のそれぞれのキュリー温度を、Ｔｃ1 、Ｔｃ2 、Ｔｃ3 およびＴｃ4 とするとき、
Ｔｃ1 ＞Ｔｃ3 ＞Ｔｃ2 ，
Ｔｃ4 ＞Ｔｃ3
なる関係を満たす構成とする。
同時に、第２の磁性層の磁気異方性をＫｕ2 とし、第３の磁性層の磁気異方性をＫｕ3 とするとき、
Ｋｕ3 ＞Ｋｕ2
なる関係を満たす構成とする。
そして、第１の磁性層は、その磁壁が、再生光の照射スポットの光記録媒体に対する走行方向の前方において、再生光の照射によって再生光スポットの中心近傍に生じる温度上昇部のピーク部に向かって移動して記録磁区が拡大されると共に、再生光スポットの走行方向の後方において第１の磁性層の磁壁のスポット方向の移動が抑制され、第２の磁性層および第３の磁性層は、第１の磁性層と第４の磁性層との磁気交換結合を制御する構成とするものである。
【０００９】
また、本発明による信号再生方法は、光磁気記録媒体に対し、再生光の照射による磁壁移動検出によって再生信号の検出を行う信号再生方法である。
特にこの信号再生方法にあって、その光磁気記録媒体が、再生用レーザ光の入射側から、少なくとも再生層を構成する第１の磁性層と、制御層を構成する第２の磁性層と、遮断層を構成する第３の磁性層と、記録層を構成する第４の磁性層とを有し、第１の磁性層、第２の磁性層、第３の磁性層および第４の磁性層のそれぞれのキュリー温度を、Ｔｃ1 、Ｔｃ2 、Ｔｃ3 およびＴｃ4 とするとき、
Ｔｃ1 ＞Ｔｃ3 ＞Ｔｃ2 ，
Ｔｃ4 ＞Ｔｃ3
なる関係を満たし、更に、同時に第２の磁性層の磁気異方性をＫｕ2 とし、第３の磁性層の磁気異方性をＫｕ3 とするとき、
Ｋｕ3 ＞Ｋｕ2
なる関係を満たす構成とする。
そして、第１の磁性層は、その磁壁が、再生光の照射スポットの光記録媒体に対する走行方向の前方において、再生光の照射によって再生光スポットの中心近傍に生じる温度上昇部のピーク部に向かって移動して記録磁区が拡大されると共に、再生光スポットの走行方向の後方において第１の磁性層の磁壁のスポット方向の移動が抑制され、第２の磁性層および第３の磁性層は、第１の磁性層と第４の磁性層との磁気交換結合を制御する構成とされた光磁気記録媒体を用いるものである。
【００１０】
上述したように、本発明による光磁気記録媒体、あるいは本発明による信号再生方法で特定して用いる光磁気記録媒体は、その磁性層構成を、４層構造とするものであり、その再生層（第１の磁性層）と記録層（第４の磁性層）との間に、制御層（第２の磁性層）と遮断層（第３の磁性層）とを介在するものであるが、その各磁性層のキュリー温度および磁気異方性の関係を、特に、第２の磁性層と第３の磁性層との間において、上述したように、Ｔｃ3 ＞Ｔｃ2 ，Ｋｕ3 ＞Ｋｕ2 とするものであり、このようにすることによって、ゴーストの発生の抑制がなされ、しかもドロップアウト、したがって、エラーレートの改善が図られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明による光磁気記録媒体と信号再生方法の実施の形態を例示する。
まず、本発明による光磁気記録媒体についてその実施の形態について説明する。
【００１２】
〔光磁気記録媒体の実施の形態〕
本発明による光磁気記録媒体は、例えば図１Ａに概略断面図を示すように、基板１、この例では透明基板１上に、誘電体膜２、記録再生層３、誘電体膜４、反射膜５、保護膜６を順次積層形成して成る。
【００１３】
誘電体膜２、４は、例えば窒化珪素から成る。あるいは、この誘電体膜１、４は酸化珪素、窒化アルミニウム等の他の誘電体材料によって構成することもできる。
反射膜５は、アルミニウム等によって構成するが、この反射膜５は、省略することもできるものである。
保護膜６は、例えば紫外線硬化樹脂によって構成される。
【００１４】
この光磁気記録媒体に対する記録および再生用の光照射は、透明基板１側から照射されることを前提としているが、これとは反対側の保護膜６側から照射される構成とすることできる。その場合には、反射膜５の形成位置が誘電体膜２と透明基板１との間に配置されるものであり、また、後に説明する記録再生層３を構成する各層の積層配置を逆配置とすることになる。
【００１５】
上述した光記録媒体の構成膜の膜厚は、例えば誘電体膜１の膜厚を７００Å、誘電膜４の膜厚を５００Å、反射膜５の膜厚を３００Åとすることができる。
【００１６】
一方、通常のＤＷＤＤ方式の光磁気記録媒体における記録再生層３は、基本的には、磁壁移動が生じるようになされる再生層、いわゆる移動層もしくはディスプレイスメント層と、遮断層いわゆる切断層もしくはスイッチ層、記録層いわゆるメモリ層の３層から成る。
これに対し、本発明によるＤＷＤＤ方式の光磁気記録媒体においては、その記録再生層の構成を、上述した再生層と遮断層との間に、再生層の磁壁の移動を抑制する制御層を構成する磁性層を更に配置した４層構造とする。
【００１７】
すなわち、図１Ａで示した記録再生層３を、図１Ｂに更に拡大して示すように、光磁気記録媒体に対する再生光Ｌの入射側から、すなわち、この例では、基板１側から、再生層を構成する第１の磁性層１１、上述した制御層を構成する第２の磁性層１２、遮断層を構成する第３の磁性層１３、記録層を構成する第４の磁性層１４の４層構造とする。
【００１８】
これら各磁性層は、それぞれに要求される特性を有する。
再生層（第１の磁性層）１１は、再生時の、再生光の照射による昇温温度において十分な再生信号得られる必要があることから、この温度において再生層１１のキュリー温度Ｔｃ1 が高く、カー回転角が大きいことが必要である。具体的には、少なくとも、そのキュリー温度Ｔｃ1 は、遮断層（第３の磁性層）１３のキュリー温度Ｔｃ3 よりも高くなければならない。
また、再生層１１は、再生時において遮断層１３との交換結合が切れた際に、容易に磁壁が移動できことが要求される。そのために磁壁抗磁力（保磁力）は小さくなければならなず、その磁壁抗磁力は、１ｋＯｅ以下であることが好ましい。
再生層１１の膜厚は、カー回転角が飽和するに足る膜厚以上であれば十分であり、２００Å以上、望ましくは２５０Å以上とし得る。
【００１９】
再生層１１の構成材料としては、例えばＧｄＦｅ、ＧｄＦｅＣｏが挙げられ、キュリー温度や、磁気異方性を調整するために、Ａｌ、Ｃｒなどが添加されることもある。
また、この再生層１１を、３層以上の構成とすることもできるが、２層以上の構成膜とする場合、いずれの場合も、これらのうち、最もキュリー温度の高い層を再生光の入射側に配置することが望ましい。
【００２０】
遮断層１３は、再生層１１と記録層（第４の磁性層）１４との交換結合を一定の温度で遮断する役割を担うため、その設定温度にあたる所定のキュリー温度Ｔｃ3 を有することが必要である。
また、遮断層１３の膜厚は、交換力を安定に、かつ均一に切断できる程度であればよく、５０Å以上であることが好ましく、１００Å以上であることがより好ましい。しかしながら、この遮断層１３の膜厚は、あまり厚くすると交換力を遮断する効果が不均一となり、再生信号の劣化のもととなる。そのため、上限としては２００Å程度とする。
この遮断層１３の構成材料としては、例えばＴｂＦｅ，ＴｂＦｅＣｏが挙げられ、キュリー温度や磁気異方性を調整するためのＡｌ、Ｃｒなどが添加されることもある。
【００２１】
記録層１４は、記録磁区を保持する層であり、再生時にも安定に微小記録磁区形状を保持しなければならないため、キュリー温度Ｔｃ4 は、遮断層１３のキュリー温度Ｔｃ3 以上でなければならず、さらに、微小な記録磁区が安定に保持できるよう、保磁力、垂直磁気異方性が大きいことが必要である。
この記録層１４の構成材料としては、例えばＴｂＦｅＣｏが挙げられる。
【００２２】
本発明による光磁気記録媒体おいては、制御層１２を、再生層１１と遮断層１３との間に挿入する構成とすることに特徴を有する。
この制御層１２は、再生光の照射スポットの、その走行方向の後方部において記録層１４から再生層１１への磁区の転写を抑制する機能を有するものであり、したがって、遮断層１３よりも磁壁抗磁力（磁気異方性）が小さいことが必要である。
また、制御層１２のキュリー温度Ｔｃ2 は、遮断層１３のキュリー温度Ｔｃ3 よりも小さく選定する。
【００２３】
この制御層１２の構成材料としては、磁壁移動を抑制するという機能を考えたときにＴｂを含有するものが好ましく、例えばＴｂＦｅ，ＴｂＦｅＣｏ，ＴｂＦｅＡｌ，ＴｂＦｅＣｏＡｌが挙げられる。
【００２４】
すなわち、本発明構成において、その記録再生層３を構成する上述した各磁性層１１〜１４の特性は、キュリー温度に関しては、再生層１１のキュリー温度をＴｃ1 、制御層１２のキュリー温度をＴｃ2 、遮断層１３のキュリー温度をＴｃ3 、記録層１４のキュリー温度をＴｃ4 とするとき、
Ｔｃ1 ＞Ｔｃ3 ＞Ｔｃ2 ，
Ｔｃ4 ＞Ｔｃ3
なる関係とする。
【００２５】
また、磁気異方性に関しては、制御層１２の磁気異方性をＫｕ2 とし、遮断層１３の磁気異方性をＫｕ3 とするとき、
Ｋｕ3 ＞Ｋｕ2
なる関係とする。
【００２６】
本発明による光磁気記録媒体に対する情報の記録は、通常における光磁気記録に用いられる光変調記録方法、あるいは磁界変調記録方法等によることができ、主として記録層１４に記録される。
【００２７】
次に、本発明による信号再生方法の実施の形態を説明するが、本発明による信号再生方法は、上述した本発明による光磁気記録媒体を用いたＤＷＤＤによる再生方法であって、本発明の特徴を明確にする上で、通常のＤＷＤＤによる再生方法および前記特許文献１（国際公開番号ＷＯ９９／３９３４２）と対比しながら説明する。
【００２８】
〔信号再生方法の実施の形態〕
本発明による信号再生方法は、基本的には、ＤＷＤＤ方式の基本的構成に基く３層構造光磁気記録媒体の再生層１１、遮断層１３、記録層１４は、いずれも再生温度においては垂直磁化膜であり、それらの磁化は、図２に示すように、膜面に対して垂直に揃う。
しかしながら、再生層１１および遮断層１３については、室温においては必ずしも垂直磁化膜である必要はなく、面内磁化膜であっても良い。
【００２９】
尚、図２以降の磁化状態の説明図において、各磁性層中の矢印は、各磁性層の中の副格子磁化のスピンの方向（例えば遷移金属であるＦｅあるいはＣｏ等の磁化方向）を示す。
これらの層間には、例えば交換結合が作用することによって、通常の状態では、スピンの方向は揃っている。
【００３０】
ここでは、光磁気記録媒体が、ディスク状のものを想定しており、ディスクの回転により、再生時に、この媒体は、再生光Ｌに対して相対的に、その記録磁区が、図２において、左の方向へ移行する。
【００３１】
光磁気記録媒体に対する情報の記録は、上述したように、主として記録層１４に対してなされ、記録層１４のスピンの向きが遮断層１３、再生層１１に転写されることによって記録が完結する。
この記録層１４の記録磁区ａは、再生光が照射されない状態では、記録層１４と再生層１１とは、遮断層１３を介して交換結合されていることか、再生層１１に転写されて再生層１１に記録磁区Ａが形成される。
【００３２】
そして、再生に当たっては、再生光Ｌが照射される。この照射により各磁性層の温度は上昇する。このとき、３層の磁性層のうち遮断層１３のキュリー温度Ｔｃ3 が最も低く設定されていることから、図２に示すように、再生光の照射による温度上昇によりキュリー温度Ｔｃ3 を越えた部分で、遮断層１３の磁化が消失する。すなわち、記録層１４と再生層１１との間の交換結合が遮断される。この温度Ｔが、キュリー温度Ｔｃ3 を越え、遮断層１３の磁化が消失した領域は、図２以降の磁化状態の説明図において空白で示してある。
【００３３】
ここで、記録層１４は、磁気異方性が大きく、保磁力も高い磁性材料、例えばＴｂＦｅＣｏにより構成されているため、他の磁性層との交換結合が消失しても、記録状態に変化は生じない。
【００３４】
一方、再生層１１は、記録層１４とは逆に、磁気異方性が小さく、保磁力も相対的に小さく、かつ、記録磁区の周囲に形成される磁壁が容易に移動し易い材料、例えばＧｄＦｅＣｏにより構成されているため、記録層１４との交換結合が消失すると、図３に示すように、再生光Ｌのスポットの走行方向前方位置の、再生層１１の磁壁σ1 は、磁気的なエネルギーが低くなるような方向へ移動する。ここでは、磁壁σ1 が図において左側に移動した方がエネルギーが低くなる。
【００３５】
図４は、この磁壁σ1 が移動した状態を示すものである。再生層１１において磁壁σ1 が移動することにより、記録層１４の記録磁区ａに対応する再生層１１の記録磁区Ａが再生光下で拡大されることから、再生光によって、大きな再生キャリア信号を得ることができる。
【００３６】
磁気的なエネルギー、ここでは磁壁エネルギーσw を、考慮する。再生層１１の磁化は非常に小さく、かつ、印加されている外部磁界も小さく、これらの条件により静磁気エネルギーは非常に小さいものとする。
【００３７】
一般に、再生層１１の磁壁エネルギーσw1は、交換スティフネス定数Ａ1 、および磁気異方性定数Ｋu1を用いて下記のように表される。
σw1＝４√（Ａ1 Ｋu1）
【００３８】
交換スティフネス定数Ａ1 および磁気異方性定数Ｋu1は、共に温度の関数で、温度上昇に対して単調に減少し、キュリー温度で零になる。したがって、磁壁は温度の最も高い位置にあることがエネルギー的に最も安定である。この理由により、磁壁σ1 は図中左方向へ移動する。
【００３９】
さらに、図５に示すように、記録層１４の記録磁区ａと遮断層１３との交換結合が完全に切れると、再生層１１の磁壁σ2 がエネルギー的に最も安定な最高温度位置に移動し、図６に示すように、磁区Ａは消滅する。
【００４０】
上述した図２〜図６に示す一連の磁壁移動動作、すなわち遮断層１３のキュリー温度以上の領域にある再生層１１内の磁壁が最高温度位置付近に移動する動作により、通常の光学系では再生できない程度に小さい、あるいは周期の小さい磁区からの信号を再生することが可能となる。
【００４１】
しかしながら、上述した再生層１１と記録層１４とこれら間に配置される遮断層１３との３層構造によるＤＷＤＤ方式による場合、記録磁区の周期Ｐが大きい（Ｐ／２≧σD ：磁壁幅）ときに、ゴーストと呼ばれる磁壁の移動が発生する。この磁壁の移動は、再生光スポット後方位置で発生するもので、再生光スポット前方位置での移動とは逆に、再生光Ｌの照射スポット後方位置から、温度分布のピーク部、すなわちスポット中心近傍に向かって移動するものである。
【００４２】
次に、ゴーストの発生メカニズムについて、図７〜図１５を用いて説明する。この説明では、理解を容易にするために、極めて小さい孤立記録磁区ａが１個存在する場合を例にして再生時の磁壁の動きを説明する。
ここで、図７〜図９で示す記録磁区の拡大動作については、図３〜図６と同様であるので、重複説明を省略する。
【００４３】
そして、記録磁区ａの拡大再生が終了後、再生光に対する光磁気記録媒体が相対的に移動、すなわち光ディスクの回転により、再生光の照射位置が移行して、記録層１４の記録磁区ａの左端が、遮断層１３の空白領域の右端位置を通過すると、遮断層１３中に再生層１１のスピンと記録層１４のスピンとの向きが異なることによって界面磁壁が生じる（図１０）。界面磁壁とは、反平行のスピン間の遷移領域でエネルギーが高い領域である。
ここで、記録層１４のスピンが、すぐに交換結合で再生層１１へ転写されない理由は、再生層１１に新たに磁区を生成することによって再生層１１内に磁壁を生じさせるよりも、遮断層１３内に界面磁壁を生じさせたほうが全体のエネルギーが低く抑えられるからである。
【００４４】
光ディスクの再生光の照射位置が進んで遮断層１３内の界面磁壁が、ある長さＬN に達すると、再生層１１内に磁壁を生じさせて記録層１４と再生層１１を交換結合させた方がより安定となる。したがって、図１１に示すように、遮断層１３に記録層１４の記録磁区ａと同じ方向のスピンが生じ、さらに、遮断層１３から再生層１１への交換結合により、再生層１１にも同じ方向のスピンが生じ、記録磁区Ｂが形成される。その結果、再生層１１に新たな磁壁σ1 、σ2 ができる。ここで、σ1 、σ2 は、実際には連続する１つ磁壁（磁区Ｂの外周を囲む磁壁）だか、断面図の都合上２つ見えている。
【００４５】
ここで生じた磁壁σ2 直下は、遮断層１３の磁化が非常に小さく交換結合がほとんど働かないため、磁壁σ2 は、再生層１１内を磁気的なエネルギーが最小となる位置まで移動する。このときの移動も温度の高い方向、あるいは磁区Ｂを拡大させる方向であり、図１２に示すように、磁壁σ2 がスポット中心に向かって移動し、再生層１１の記録磁区Ｂが拡大される。
【００４６】
さらに、照射光に対してディスクが移行して記録層１４内の記録磁区ａが遮断層１３の空白領域を通り過ぎると、遮断層１３内には再び界面磁壁が生じ、長さがＬN に達すると（図１３）遮断層１３と再生層１１内に記録層１４と同じ方向のスピンが生じ、再生層１１内に新たにσ3 、σ4 が生じる（図１４）。
磁壁σ4 直下は、遮断層１３の磁化が極めて小さく交換結合がほとんど働かないため、磁壁σ4 は、再生層１１内を磁気的なエネルギーが最小となる位置まで移動する。その結果磁壁σ4 とσ2 との間の磁区は消失し（図１５）、結果として記録磁区ａが再生光スポットＬ内に進入する前の磁化状態に戻る。
【００４７】
したがって、孤立記録磁区の再生の際には、始めに磁壁が図中左方向に移動し、記録磁区が拡大されて大きな信号が現れ、その後、再生層１１の磁区が消失して信号レベルが零になり、その後再び、磁壁の右方向への移動による信号が現れ、消えていく。これらの信号の時間変化を図１６に示す。
【００４８】
しかしながら、実際には、この図１６で示す信号変化において、２度目に現れる信号は、上述したゴースト現象により現れたものなのか、あるいは次に記録された記録磁区により現れたものなのかを区別することは極めて難しいものであり、再生エラーを生じてしまう。
【００４９】
このゴースト現象は、図２で示したような記録状態の場合にも起こる可能性はあるが、ゴーストの原因となるスポット走行方向後方での磁壁移動を起こすためには、記録層１４に記録されている磁区の長さが、遮断層１３で保持できる界面磁壁の長さＬN 以上でなければならない。このときのＬN がゴーストが発生する最短のマーク長である。このＬN は、遮断層１３内の磁壁エネルギーσw3の温度依存性と光磁気記録媒体の温度分布、再生層１１の磁壁エネルギーσw1によって決まる量である。記録磁区の周期が短い場合には、その長さが得られないため、ゴーストは現れない。
因みに、ゴーストを抑制する機能をもつ磁性層を有しない通常のＤＷＤＤ方式の光磁気記録媒体においては、その長さは０．２５μｍ程度とされている。このように、ゴースト発生を抑制するには、ゴースト発生の最短マーク長ＬN を長くすることが重要である。
【００５０】
これに対し、前記特許文献１（国際公開番号ＷＯ９９／３９３４２）では、上述したゴースト現象を解消するために、制御層１２を再生層１１と遮断層１３の間に挿入している。そして、この制御層１２の特性（キュリー温度、磁気異方性）は、
ＴC1＞ＴC2＞ＴC3
かつ第１の磁性層の磁気異方性をＫu1、第２の磁性層の磁気異方性をＫu2としたときに、
Ｋu2＞Ｋu1
に選定するものである。
次に、このような特性を有する制御層１２を挿入したことによるゴースト現象解消のメカニズムと、この場合の問題点について説明する。
【００５１】
この制御層１２を挿入し４層構造とした光磁気記録媒体における一連の磁壁移動動作を図１７〜図２２に示す。
ここで、図１７〜図１８で示す記録磁区の拡大動作については、図３〜図６と同様であるので、重複説明を省略する。
上述した３層構造の光磁気記録媒体では、遮断層１３のキュリー温度Ｔｃ3 以上になった領域で、再生層１１の磁壁が移動していたのに対し、この構成では、制御層１２のキュリー温度Ｔｃ2 以上になった領域で、再生層１１の磁壁の移動が生ずる。
【００５２】
遮断層１３のキュリー温度Ｔｃ3 以上の領域では、遮断層１３と制御層１２の交換結合は消失するが、制御層１２の磁気異方性が再生層１１に比べ大きいため、あるいは別の表現では、制御層１２の保磁力が高く磁壁が移動し難いため、その温度範囲では磁壁は移動しない。
【００５３】
ところが、例えば図１９に示すように、狭隘な間隔で存在する磁壁σ1 〜σ4 （この場合においても、磁壁は、言うまでもなく、説明の便宜上、断面図においてσ1 〜σ4 として示すが、実際には、磁区の境界で連続して存在している）、で示すように、記録マークすなわち記録磁区の線密度が高く磁区長が短くなると、再生光のスポット内で広がるべき磁区が、消失する現象が生じる。
【００５４】
これについて説明する。今、図１９において、磁壁σ2 とσ3 で示す磁区Ｂが特に短い磁区を形成するとして、これについて注目して説明する。
先ず、温度が制御層１２のキュリー温度Ｔｃ2 近くなる領域に、比較的長い磁区を構成する図において左端の磁壁σ1 が到来すると、制御層１２の磁化が低下することによってこれによる束縛が小さくなることから、磁壁σ1 は、図２０に左向き矢印で示すように、温度分布のピーク位置すなわち再生光のスポットの中心近傍への移動して磁壁σ1 およびσ2 間の磁区は、図２２で示すように、スポット内で広がり、大きな再生信号として検出することができる状態となる。
【００５５】
ところで、温度Ｔが、遮断層１３のキュリー温度Ｔｃ3 より大となり、記録層１４と、制御層１２との間の交換結合が絶たれた状態で、制御層１２に単独で安定に存在し得る磁区の最小磁区径Ｌmin は、制御層１２の飽和磁化をＭs2、保磁力をＨc2、磁壁エネルギーをσw2とするとき、
Ｌmin ＝σw2／Ｍs2・Ｈc2
で表わすことができる。
制御層１２のキュリー温度Ｔｃに近くでは上記σw2、Ｍｓ2 、Ｈｃ2 はともに小さくなるが、分母であるＭｓ2 、Ｈｃ2 の減少率がより大きいことから温度Ｔが、制御層１２のキュリー温度Ｔｃ2 の近くになると、安定に存在し得る磁区の最小磁区径Ｌmin は、大きくなってしまう。このため、例えば上述した短い磁区Ｂは、この安定に存在し得る磁区径Ｌmin 以下となり、図２２で示すように、本来、破線図示の位置に存在する磁区Ｂが、安定に存在し得なくなり、磁区Ｂが消失し、検出不能となる。
【００５６】
そして、更に、光ディスクが移行し、磁壁σ4 が、制御層１２のキュリー温度Ｔｃ2 近くの領域に達し、再生層１１における磁壁σ4 が、図２３中矢印をもって示すように磁壁σ1 の方向に移動する。このようにして磁壁σ4 がσ1 の位置にまで移動することによってσ1 とσ4 間の磁区が消失し、結果として図２４Ｂに示すような信号波形として検出される。
【００５７】
つまり、磁区Ｂの存在によって本来図２４Ａの波形が検出されるべきものが、磁区Ｂの消失、すなわちドロップアウトによって、図２４Ｂに示す信号波形として検出される。すなわち、ビットエラーが発生する。
【００５８】
このようなドロップアウトすなわち再生不良の発生を防ぐには、制御層１２をはじめとして、記録層１３を構成する各層の高度な設計が必要となり、ランド・グルーブ記録との組み合わせは、特に困難となるという問題がある。
【００５９】
また、再生光スポットの走行方向後方位置において、制御層１２のキュリー温度Ｔｃ2 となる位置で制御層１２に磁化が生ずるが、この温度では再生層１１からの交換結合しか働かないため、制御層１２のスピンの向きは再生層１１の方向に揃う。ここでは、再生層１１には磁壁が存在しない状態である。
【００６０】
さらに、再生光に対するディスクが移行し、温度が低下して遮断層１３のキュリー温度Ｔｃ3 になると、遮断層１３内に、図２５に斜線を付して示すように、示すように、界面磁壁が生じる。
【００６１】
ディスクの移行によって、遮断層１３内の界面磁壁がある長さＬN に達すると、制御層１２および再生層１１内に磁壁を生じさせて記録層１４と再生層１１を交換結合させた方がより安定となる。このとき制御層１２内に磁壁を生じさせるエネルギーは、再生層１１内のみに磁壁を生じさせるよりはるかに大きなエネルギーを要する。
したがって、遮断層１３内の界面磁壁の長さＬN は、磁壁膜３層構成のときよりもはるかに長くなる。これによりゴーストを発生しない最長のマーク長が長くなることで想定している変調方式の記録密度においてゴーストの影響を受けることがなくなる。
【００６２】
そして、ディスクが回転移行して、更に温度が低下すると、図２６に示すように、記録層１４からの交換結合力により記録層１４の記録磁区ａの方向に遮断層１３内のスピンが揃い、さらに交換結合によりこれが制御層１２、再生層１１に転写され、制御層１２には記録磁区ｂが、再生層１１には記録磁区Ｂが転写形成される。したがって、再生層１１には、磁壁σ2 が生ずる。制御層１２内に残る再生層１１と交換結合する領域ｃは、温度がキュリー温度に近いために磁壁エネルギーおよび保磁力が小さく容易に磁化反転を起こす。すなわち再生層１１内に生じた磁壁σ2 が磁気的なエネルギーが最小となる位置まで移動する。このときの移動も、温度の高い方向、あるいは磁区Ｂを拡大させる方向であり磁壁σ2 がスポット中心に向かって移動し、再生層１１の記録磁区Ｂが拡大される。
【００６３】
したがって、前記特許文献１に記載の発明では、きわめて長い記録マークでない限りゴーストは発生せず、主に制御層１２を最適に設計することで、想定する記録密度においてゴーストの影響を受けなくすることが可能である。
しかしながら、上述したように、マーク長が短くなった場合に、ドロップアウトが生じやすいという懸念がある。
【００６４】
これに対し、本発明では、上述したゴースト現象を解消するために、前記特許文献１に記載の発明とは異なる特性の制御層１２を、再生層１１と遮断層１３の間に挿入するものである。
すなわち、制御層１２の特性（キュリー温度Ｔｃ2 および、磁気異方性Ｋu2）は、再生層（第１の磁性層）１１および遮断層（第３の磁性層）１３の各キュリー温度Ｔｃ1 およびＴｃ3 との関係において、
Ｔｃ1 ＞Ｔｃ3 ＞Ｔｃ2
とし、かつ、第２の磁性層（制御層）の磁気異方性Ｋu2と第３の磁性層（遮断層）の磁気異方性Ｋu3との関係において、
Ｋu3＞Ｋu2
を満たす構成とする。
【００６５】
上述した本発明による光磁気記録媒体を用いたＤＷＤＤ方式による再生を行うとき、ゴーストの解消を図ることができる。
次に、制御層１２を挿入したことによるゴースト現象解消のメカニズムを、本発明の特徴を明確にするために、前記特許文献１（国際公開番号ＷＯ９９／３９３４２）におけるゴースト現象解消のメカニズムと共に説明する。
【００６６】
制御層１２を挿入し４層構造とした光磁気記録媒体における一連の磁壁移動動作を図２７〜図３０を参照して説明する。
図２７および図２８は、記録磁区の拡大動作を示し、これについては、前述した図３〜図６と同様であることから、重複説明を省略する。
しかしながら、前述の場合、遮断層１３のキュリー温度ＴC3以上になった領域で再生層１１の磁壁が移動していたのに対し、本発明構成では、制御層１２のキュリー温度Ｔｃ2 以上になった領域で再生層１１の磁壁の移動が生ずる。
そして、再生層１１の磁壁は、移動する直前まで記録層１４と交換結合されているため、短いマークにおいても記録層１４内において記録マークが保持されている限りドロップアウトを生じることはない。
【００６７】
次に、再生光スポットの走行方向後方位置において、遮断層１３のキュリー温度Ｔｃ3 以下となる位置で遮断層１３に磁化が生ずるが、この温度では記録層１４からの交換結合しか働かないため、遮断層１３のスピンの向きは記録層１４の方向に揃う。さらにディスクが進み、温度が低下して制御層１２のキュリー温度Ｔｃ2 になると、図２９に示すように、制御層１２内に、斜線を付して示すように、界面磁壁が生じる。
【００６８】
また、ディスクの移行によって制御層１２内の界面磁壁が、ある長さＬN に達すると、図３０に示すように、再生層１１内に磁壁を生じさせて遮断層１３と再生層１１を交換結合させた方がより安定となる。Ｋu3＞Ｋu2とされていることによって、制御層１２の磁壁エネルギーは遮断層１３よりも小さく、長いＬN において再生層１１内に磁壁を生じさせるよりも制御層１２内に界面磁壁を存在させたほうが有利となる。これは制御層の磁気異方性が小さいために交換結合による磁化の転写を抑制しているとも説明できる。
【００６９】
更に、本発明について説明する。
本発明構成、すなわち、制御層１２よりも遮断層１３のキュリー温度と磁気異方性が大きい構成、すなわち、Ｔｃ3 ＞Ｔｃ2 ，Ｋｕ3 ＞Ｋｕ2 とする場合について、その効果を説明する。
まず、遮断層１３が無い場合は、制御層１２が、従来の遮断層の役割を果たすので、やはり、この場合も磁壁移動検出が可能である。しかしながら、この場合は、ゴースト抑制効果が得られない。
これに対して、遮断層１３がある場合は、界面磁壁が制御層１２のみに閉じ込められるものではなく、図３１に示すように、遮断層１３内にも一部形成される。これは、制御層１２内にのみ界面磁壁を形成するよりもエネルギー的に安定するからと考えられる。
また、制御層１２のみにしてその膜厚を遮断層１３を付加する分だけ厚くした場合は、界面磁壁ＬN が伸び、ゴースト抑制効果が現れてくるが、前述したように、膜厚が大となることによる交換力を遮断する効果が不均一となることによるレーザ再生光スポット前方での磁壁移動動作において揺らぎ（ジッター）が多くなり、再生信号の劣化につながる。
すなわち、本発明の構成は、ゴースト抑制効果を得るために遮断層のキュリー温度を下げて膜厚を増加させたいが、それだけだとジッターが増加して再生信号が劣化してしまうため、遮断層をキュリー温度の高い層と低い層に分けたとも言える。すなわち、本発明の構成により、ジッターを抑制し、かつ遮断層と制御層内の膜厚方向に効果的に界面磁壁を閉じ込めることが可能になる。
【００７０】
ディスクが移行してさらに温度が低下すると、遮断層１３からの交換結合力により遮断層１３の記録磁区ａの方向に制御層１２内のスピンが揃い、さらに交換結合によりこれが再生層１１に転写され、再生層１１には記録磁区Ｂが転写形成される。したがって、再生層１１には、磁壁σ2 が生じ、磁気的なエネルギーが最小となる位置まで移動する。このときの移動も、温度の高い方向、あるいは磁区Ｂを拡大させる方向であり磁壁σ2 がスポット中心に向かって移動し、再生層１１の記録磁区Ｂが拡大される。
【００７１】
したがって、本発明においても記録マークが長くなればゴーストは発生するが、制御層１２のＫu2が小さく容易に制御層内に界面磁壁を生じさせることが可能なため、想定する記録密度においてゴーストの影響を受けなくすることが可能である。
【００７２】
次に、本発明の実施例を挙げて説明するが、本発明はこの実施例に限定されることがないことはいうまでもない。
〔実施例〕
この例では、図３２で概略断面図を示す光磁気記録媒体を構成した。記録再生層の各第１〜第４の磁性層１１〜１４、誘電体膜２、５の成膜にはマグネトロンスパッタリング装置を用いた。
この場合の材料ターゲットは、Ｇｄ，Ｔｂ，Ｆｅ，Ｆｅ：７０Ｃｏ：３０合金、Ａｌ、それにＳｉを用いた。ターゲットは、外径６インチであり、各ターゲットの中心が、ほぼ同一円周上にあるように、かつ等間隔に配置した。
この場合の基板１の、各層の被着面と、ターゲットの配置面との距離は、１５０ｍｍとした。
【００７３】
基板１は、ランドとグルーブとの双方に記録がなされるようにしたいわゆるランド・グルーブ記録用の光ディスク用基板を用意し、この基板１をパレットに装着し、マグネトロンスパッタリング装置の、チャンバー槽の中に配置し、１×１０-4パスカル（Ｐａ）以下まで排気した。
その後、アルゴンと窒素とを、ガス流量比４：１でチャンバー槽内へ供給し、Ｓｉを反応性スパッタリングして基板上に約３５ｎｍの厚さに窒化珪素膜を成膜して、誘電体膜２を形成した。
【００７４】
次にアルゴンガスを、供給してこの誘電体膜２上に、第１〜第４の磁性層１１〜１４を順次積層成膜して、記録再生層３を形成した。この第１の〜第４の磁性層１１〜１４による記録再生層３は、その合計の膜厚を、約１１０ｎｍとした。
第１の磁性層１１は、ＧｄＦｅＣｏＡｌ層、第２の磁性層は、ＴｂＦｅＣｏＡｌ層、第３の磁性層は、ＴｂＦｅＣｏ層、第４の磁性層は、ＴｂＦｅＣｏ層とした。
その後、更に窒化珪素膜を約３５ｎｍの厚さに成膜して、誘電体膜４を構成した。各層の材料組成や膜厚は、いわゆる磁壁移動検出媒体として機能するように設定した。
【００７５】
基板１におけるグルーブの深さは、１７５ｎｍとした。グルーブピッチを１．０８μｍとし、ランド・グルーブ記録を行ったため、記録時のトラックピッチは、０．５４μｍとした。この基板１は、ポリカーボネート（ＰＣ）を用いて射出成形によって形成した。
この射出成形で用いるスタンパは、ガラス原盤にリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）法でグルーブを形成し、このガラス原盤に、メタルの無電解メッキおよび電気メッキによって形成したメタルスタンパを用いた。
【００７６】
記録・再生に用いた光学系は、波長６６０ｎｍの半導体レーザと、開口数（ＮＡ）が０．６０の対物レンズとした。
記録時はパルスデューティ約３０％のパルスストローブ磁界変調で、（１，７）ＲＬＬでコーティングしたランダム信号を記録した。
また、再生時は、ビットエラーレート評価指標とした。チャンネルクロックは、１８ＭＨｚであった。ビット長は線速度で調整し、この媒体の線記録密度依存性を評価した。
【００７７】
図３３は、第２の磁性層（制御層）１２および第３の磁性層（遮断層）１３の保磁力の温度特性の測定結果であり、曲線３２および３３は、それぞれ第２および第３の温度特性でる。第１および第４の磁性層１１および１４のキュリー温度Ｔｃ1 およびＴｃ4 は、それぞれ約３００℃、約３３０℃であった。
【００７８】
この実施例では、図３３で示した温度特性を有する磁性層を用いたが、第１の磁性層１１のキュリー温度Ｔｃ1 、第２の磁性層１２のキュリー温度Ｔｃ2 、第３の磁性層１３のキュリー温度Ｔｃ3 、第４の磁性層１４のキュリー温度Ｔｃ4 とすると、
Ｔｃ1 ＞Ｔｃ3 ＞Ｔｃ2
Ｔｃ4 ＞Ｔｃ3
なる関係を満たし、
かつ第２の磁性層１２の磁気異方性をＫu2、第３の磁性層１３の磁気異方性をＫu3としたときに
Ｋu3＞Ｋu2
を満たす磁性層の組み合わせであれば自由に変更が可能である。
【００７９】
この実施例の磁壁移動検出媒体において、ゴーストが発生する最小のマーク長を測定すると、ランドで０．３２μｍ、グルーブで０．４６μｍであった。また、比較として、この実施例の遮断層１３を省略した媒体において、ゴーストが発生する最小マーク長を測定すると、ランドで０．２５μｍ、グルーブで０．３５μｍであった。
【００８０】
上述した実施例で用いた波長６６０ｎｍ、Ｎ．Ａ．＝０．６０のレーザスポットを１．５ｍＷのレーザパワーで、光磁気記録媒体（光ディスク）に照射し、この光ディスクを１．５ｍ／ｓの線速度で回転させた場合のレーザスポット走行方向の温度分布を図３４に示す。
第２の磁性層（制御層）と第３の磁性層（遮断層）のキュリー温度差が、約５０℃あった場合、レーザスポット走行方向の前方における遮断層、制御層のキュリー温度位置の距離は、約０．２〜０．３μｍになる。
【００８１】
因みに、前記特許文献１に記載の媒体構成の場合、最短マーク調を０．２〜０．３μｍ以下にしようとした場合に、前述した理由により、ドロップアウトを発生する恐れがあるため、その場合にはキュリー温度の差を５０℃以下にするか、制御層の磁気異方性Ｋu2を向上させるなどの調整をしなけれぱない。しかしながら、実際には、このような、磁気異方性の向上は、キュリー温度の向上に結びつきやすく難しいものである。
【００８２】
これに対し、本発明構成によれば、このような調整が不要となり、媒体の設計が容易となるものである。
【００８３】
図３５に、上述した本発明の実施例での評価条件でのランドおよびグルーブにおける線記録密度依存性のデータを曲線３４および３５として示す。
本発明の媒体を用いれば、９０ｎｍ／ｂｉｔ程度の非常に高い線記録密度においても、十分小さいビットエラーレートをランドおよびグルーブの双方で得ることができた。
【００８４】
【発明の効果】
上述したように、本発明による光磁気記録媒体、そしてこれを用いた、磁壁移動検出による再生方法においては、従来通常の記録再生層の３層構造による場合におけるゴーストの解消を図ることができ、また、４層構造による場合においても、その膜構成と特性の特定、すなわち第１の磁性層（再生層、磁壁移動層）、第２の磁性層（制御層）、第３の磁性層（遮断層）および第４の磁性層（記録層）のそれぞれのキュリー温度を、Ｔｃ1 、Ｔｃ2 、Ｔｃ3 およびＴｃ4 とするとき、Ｔｃ1 ＞Ｔｃ3 ＞Ｔｃ2 ，Ｔｃ4 ＞Ｔｃ3 とし、かつ第２の磁性層の磁気異方性をＫｕ2 とし、第３の磁性層の磁気異方性をＫｕ3 とするとき、Ｋｕ3 ＞Ｋｕ2 とすることによって、高線記録密度すなわち記録磁区の微小化によっても、ドロップアウト、ゴースト信号の発生を効果的に回避でき、しかも光磁気記録媒体の設計の容易化を図ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａは、本発明による光磁気記録媒体の一例の模式的断面図である。
Ｂは、Ａ図の記録再生層の模式的断面図である。
【図２】磁壁移動検出方式の動作説明の要部の一磁化状態を示す図と温度分布図である。
【図３】磁壁移動検出方式の動作説明の要部の一磁化状態を示す図である。
【図４】磁壁移動検出方式の動作説明の要部の一磁化状態を示す図である。
【図５】磁壁移動検出方式の動作説明の要部の一磁化状態を示す図である。
【図６】磁壁移動検出方式の動作説明の要部の一磁化状態を示す図である。
【図７】本発明の説明に供する記録再生層が３層構造による光磁気記録媒体におけるゴースト発生の説明のための要部の一磁化状態を示す図である。
【図８】本発明の説明に供する記録再生層が３層構造による光磁気記録媒体におけるゴースト発生の説明のための要部の一磁化状態を示す図である。
【図９】本発明の説明に供する記録再生層が３層構造による光磁気記録媒体におけるゴースト発生の説明のための要部の一磁化状態を示す図である。
【図１０】本発明の説明に供する記録再生層が３層構造による光磁気記録媒体におけるゴースト発生の説明のための要部の一磁化状態を示す図である。
【図１１】本発明の説明に供する記録再生層が３層構造による光磁気記録媒体におけるゴースト発生の説明のための要部の一磁化状態を示す図である。
【図１２】本発明の説明に供する記録再生層が３層構造による光磁気記録媒体におけるゴースト発生の説明のための要部の一磁化状態を示す図である。
【図１３】本発明の説明に供する記録再生層が３層構造による光磁気記録媒体におけるゴースト発生の説明のための要部の一磁化状態を示す図である。
【図１４】本発明の説明に供する記録再生層が３層構造による光磁気記録媒体におけるゴースト発生の説明のための要部の一磁化状態を示す図である。
【図１５】本発明の説明に供する記録再生層が３層構造による光磁気記録媒体におけるゴースト発生の説明のための要部の一磁化状態を示す図である。
【図１６】ゴースト発生を示す信号出力図である。
【図１７】本発明の説明に供する記録再生層が４層構造による光磁気記録媒体におけるゴースト発生の説明のための要部の一磁化状態を示す図である。
【図１８】本発明の説明に供する記録再生層が４層構造による光磁気記録媒体におけるゴースト発生の説明のための要部の一磁化状態を示す図である。
【図１９】微小磁区の再生不能の現象の説明に供す要部の一磁化状態を示す図であるる。
【図２０】微小磁区の再生不能の現象の説明に供する要部の一磁化状態を示す図である。
【図２１】微小磁区の再生不能の現象の説明に供する要部の一磁化状態を示す図である。
【図２２】微小磁区の再生不能の現象の説明に供する要部の一磁化状態を示す図である。
【図２３】微小磁区の再生不能の現象の説明に供する要部の一磁化状態を示す図である。
【図２４】ドロップアウト発生の説明図である。
【図２５】ゴースト発生とマーク長の関係の説明に供する要部の一磁化状態を示す図である。
【図２６】ゴースト発生とマーク長の関係の説明に供する要部の一磁化状態を示す図である
【図２７】本発明による記録再生層が４層構造による光磁気記録媒体の再生における要部の一磁化状態を示す図である。
【図２８】本発明による記録再生層が４層構造による光磁気記録媒体の再生における要部の一磁化状態を示す図である。
【図２９】本発明による記録再生層が４層構造による光磁気記録媒体の再生における要部の一磁化状態を示す図である。
【図３０】本発明による記録再生層が４層構造による光磁気記録媒体の再生における要部の一磁化状態を示す図である。
【図３１】本発明と対比する記録再生層が４層構造による光磁気記録媒体の再生における要部の一磁化状態を示す図である。
【図３２】本発明による光磁気記録媒体の一例の概略断面図である。
【図３３】本発明による光磁気記録媒体の第２および第３の磁性層の保磁力の温度特性曲線図である。
【図３４】本発明による光磁気記録媒体の一例におけるレーザスポット走行方向の温度分布を示す図である。
【図３５】本発明による光磁気記録媒体の一例のランドおよびグルーブにおける線記録密度依存性を示す図である。
【符号の説明】
１・・・基板、２，４・・・誘電体膜、３・・・記録再生膜、５・・・反射膜、６・・・保護膜、１１・・・第１の磁性層（再生層）、１２・・・第２の磁性層（制御層）、１３・・・第３の磁性層（遮断層）、１４・・・第４の磁性層（記録層
Claims (2)
- 再生光の照射による信号再生が磁壁移動検出によってなされる光記録媒体であって、
再生用レーザ光の入射側から、少なくとも再生層を構成する第１の磁性層と、制御層を構成する第２の磁性層と、遮断層を構成する第３の磁性層と、記録層を構成する第４の磁性層とを有し、
上記第１の磁性層、第２の磁性層、第３の磁性層および第４の磁性層のそれぞれのキュリー温度を、Ｔｃ1 、Ｔｃ2 、Ｔｃ3 およびＴｃ4 とするとき、
Ｔｃ1 ＞Ｔｃ3 ＞Ｔｃ2 ，
Ｔｃ4 ＞Ｔｃ3
なる関係を満たし、
かつ第２の磁性層の磁気異方性をＫｕ2 とし、第３の磁性層の磁気異方性をＫｕ3 とするとき、
Ｋｕ3 ＞Ｋｕ2
なる関係を満たす構成とされ、
上記第１の磁性層は、その磁壁が、上記再生光の照射スポットの上記光記録媒体に対する走行方向の前方において、上記再生光の照射によって再生光スポットの中心近傍に生じる温度上昇部のピーク部に向かって移動して記録磁区が拡大されると共に、再生光スポットの走行方向の後方において上記第１の磁性層の磁壁のスポット方向の移動が抑制され、
上記第２の磁性層および上記第３の磁性層は、上記第１の磁性層と第４の磁性層との磁気交換結合を制御することを特徴とする光磁気記録媒体。 - 光磁気記録媒体に対し、再生光の照射による磁壁移動検出によっ再生信号の検出を行う信号再生方法であって、
上記光磁気記録媒体として、再生用レーザ光の入射側から、少なくとも再生層を構成する第１の磁性層と、制御層を構成する第２の磁性層と、遮断層を構成する第３の磁性層と、記録層を構成する第４の磁性層とを有し、
上記第１の磁性層、第２の磁性層、第３の磁性層および第４の磁性層のそれぞれのキュリー温度を、Ｔｃ1 、Ｔｃ2 、Ｔｃ3 およびＴｃ4 とするとき、
Ｔｃ1 ＞Ｔｃ3 ＞Ｔｃ2 ，
Ｔｃ4 ＞Ｔｃ3
なる関係を満たし、
かつ第２の磁性層の磁気異方性をＫｕ2 とし、第３の磁性層の磁気異方性をＫｕ3 とするとき、
Ｋｕ3 ＞Ｋｕ2
なる関係を満たす構成とされ、
上記第１の磁性層は、その磁壁が、上記再生光の照射スポットの上記光記録媒体に対する走行方向の前方において、上記再生光の照射によって再生光スポットの中心近傍に生じる温度上昇部のピーク部に向かって移動して記録磁区が拡大されると共に、再生光スポットの走行方向の後方において上記第１の磁性層の磁壁のスポット方向の移動が抑制され、
上記第２の磁性層および上記第３の磁性層は、上記第１の磁性層と第４の磁性層との磁気交換結合を制御する構成とされた光磁気記録媒体を用いたことを特徴とする信号再生方法。
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