JP3794596B2

JP3794596B2 - 光磁気記録媒体

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Publication number: JP3794596B2
Application number: JP10809197A
Authority: JP
Inventors: 次郎吉成; 真司宮崎; 弘康井上
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1997-04-10
Filing date: 1997-04-10
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2017-04-10
Also published as: JPH10289499A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光強度変調ダイレクト・オーバーライトが可能な光磁気記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光磁気記録媒体（ＭＯ）は、磁性薄膜をレーザー光等により局所的に昇温させ、外部磁界によってこの部分の磁化方向を反転させることによって記録を行い、これらの磁化方向の異なる記録ドメインをカー効果、ファラデー効果によって読み出す記録媒体である。
【０００３】
光磁気記録媒体は、記録密度を高くでき、また、大容量磁気記録媒体であるハードディスクと異なり、媒体交換が容易であるという特長がある。しかし、通常の光磁気記録媒体では、一般に書き換えの際にオーバーライトを利用することができず、記録情報を消去した後に新しい情報を記録する必要があるため、書き換えが遅いという欠点があった。
【０００４】
これに対し、光強度変調によるダイレクト・オーバーライト（以下、光変調オーバーライトともいう）が可能な光磁気記録媒体が、たとえば特開昭６２−１７５９４８号公報、特公平８−１６９９３号公報、同８−１６９９６号公報などに記載されている。これらの光磁気記録媒体は、駆動装置に初期化磁石を設けることが必要である。一方、初期化磁石を必要とせずに光変調オーバーライトが可能な光磁気記録媒体が、ＷＯ９０／０２４００、特許第２５０３７０８、特開平６−１２７１１号公報などに記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第１の目的は、光強度変調によるダイレクト・オーバーライトが可能で、オーバーライトのための初期化磁石が不要な光磁気記録媒体において、Ｃ／Ｎを向上させ、かつ繰り返しオーバーライトによるＣ／Ｎ劣化を抑えることである。本発明の第２の目的は、第１の目的を達成した上で、保存信頼性を向上させることである。本発明の第３の目的は、第１の目的および第２の目的を達成した上で、出力の向上を実現することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、下記（１）〜（１２）のいずれかの構成により達成される。
（１）基体表面側に磁性積層体を有し、この磁性積層体が、基体側から、メモリ層Ｍ1、記録層Ｗ2、スイッチング層Ｓ3および初期化層Ｉ4の４層の磁性層をこの順で含み、各磁性層がそれぞれ希土類元素と遷移元素とを含有し、室温において垂直磁気異方性を有するものであり、隣接する磁性層が互に交換力で結合されており、
メモリ層Ｍ1のキュリー温度をＴｃM1、記録層Ｗ2のキュリー温度をＴｃW2、スイッチング層Ｓ3のキュリー温度をＴｃS3、初期化層Ｉ4のキュリー温度をＴｃI4としたとき、
ＴｃI4＞ＴｃW2＞ＴｃM1かつ
ＴｃI4＞ＴｃW2＞ＴｃS3であり、
メモリ層Ｍ 1 が、Ｔｂ、ＦｅおよびＣｏを主成分とし、Ｔｂを２１〜２５原子％含有し、原子比［Ｆｅ／（Ｆｅ＋Ｃｏ）］が０．８５〜０．９５であり、
記録層Ｗ2が、Ｄｙ、ＦｅおよびＣｏを主成分とし、Ｄｙを２９〜３５原子％含有し、原子比［Ｆｅ／（Ｆｅ＋Ｃｏ）］が０．４０〜０．５８であり、
スイッチング層Ｓ 3 が、ＴｂおよびＦｅを主成分とし、Ｔｂを２３〜２９原子％含有し、
初期化層Ｉ 4 が、ＴｂおよびＣｏを主成分とし、Ｔｂを２１〜２８原子％含有し、
光強度変調方式によるダイレクト・オーバーライトが可能である光磁気記録媒体。
（２）メモリ層Ｍ 1 の厚さが１０〜４０ nm であり、記録層Ｗ 2 の厚さが１５〜４０ nm であり、スイッチング層Ｓ 3 の厚さが５〜１５ nm であり、初期化層Ｉ 4 の厚さが１５〜５０ nm である上記（１）に記載の光磁気記録媒体。
（３）メモリ層Ｍ 1 と記録層Ｗ 2 との間に、交換力制御層Ｃ 12 を有する上記（１）又は（２）に記載の光磁気記録媒体。
（４）交換力制御層Ｃ 12 が、希土類元素と遷移元素とを含有する非晶質合金から構成される磁性層である上記（３）に記載の光磁気記録媒体。
（５）室温において交換力制御層Ｃ 12 の磁化容易軸が面内方向を向いており、１００℃以上かつ交換力制御層Ｃ 12 のキュリー温度までの範囲に、交換力制御層Ｃ 12 の磁化容易軸が垂直に向く温度が存在する上記（４）に記載の光磁気記録媒体。
（６）交換力制御層Ｃ 12 が、Ｇｄ、ＦｅおよびＣｏを主成分とし、Ｇｄを２３〜３２原子％含有し、原子比［Ｆｅ／（Ｆｅ＋Ｃｏ）］が０．４０〜０．８０である上記（４）又は（５）に記載の光磁気記録媒体。
（７）交換力制御層Ｃ 12 の厚さが５〜３０ nm である上記（３）ないし（６）のいずれかに記載の光磁気記録媒体。
（８）基体とメモリ層Ｍ 1 との間に、磁性層である読み出し層Ｒ 01 を有し、この読み出し層Ｒ 01 が、Ｇｄ、ＦｅおよびＣｏを主成分とする非晶質合金から構成され、メモリ層Ｍ 1 と交換力で結合されているものである上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の光磁気記録媒体。
（９）読み出し層Ｒ 01 が、Ｇｄを２３〜２７原子％含有し、原子比［Ｆｅ／（Ｆｅ＋Ｃｏ）］が０．６５〜０．７５である上記（８）に記載の光磁気記録媒体。
（１０）読み出し層Ｒ 01 の厚さが５〜２０ nm である上記（８）又は（９）に記載の光磁気記録媒体。
（１１）メモリ層Ｍ 1 が非磁性元素を含有する上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載の光磁気記録媒体。
（１２）メモリ層Ｍ 1 が含有する非磁性元素がＣｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ又はＡｌの中から選ばれる少なくとも１種である上記（１１）に記載の光磁気記録媒体。
【０００７】
本発明の光磁気記録媒体と同様に４層の磁性層を有し、高パワープロセスと低パワープロセスとにより光変調オーバーライトを可能とした光磁気記録媒体は、上記特開平６−１２７１１号公報等により知られている。しかし、本発明では記録層Ｗ₂の希土類元素含有率を２９原子％以上に限定しているのに対し、上記特開平６−１２７１１号公報では、本発明における記録層Ｗ₂に相当する第２磁性層について、希土類元素含有率を２７原子％以下としている。同公報において第２磁性層の希土類元素含有率を２７原子％以下に限定する理由は、補償温度を転写温度よりも低く設定し、転写時に第１磁性層と第２磁性層との磁化方向を揃え、外部磁界の影響を受けないようにするためである。
【０００８】
しかし、希土類元素含有率が２７原子％以下であると、補償温度から室温にかけて保磁力の減少が小さくなるため、オーバーライト時に第２磁性層が第４磁性層（本発明における初期化層Ｉ₄に相当）から受ける交換力によって初期化されることが困難となって、オーバーライトを行ったときにＣ／Ｎが著しく低くなってしまうという問題が生じる。
【０００９】
希土類−遷移元素合金の補償温度は、希土類元素と遷移元素との比率に応じて決まるとされているが、遷移元素としてＦｅおよびＣｏが含まれる場合、補償温度およびその有無は原子比Ｆｅ／（Ｆｅ＋Ｃｏ）にも依存することがわかった。そこで本発明では、記録層Ｗ₂のＦｅ／（Ｆｅ＋Ｃｏ）を所定の範囲に限定した。これにより、希土類元素の含有率を２９原子％以上としても補償温度を転写温度よりも低くできる。そして、この組成域では補償温度から室温にかけて保磁力を大きく減少させることができるため、記録層Ｗ₂を初期化層Ｉ₄によって容易に初期化することができ、高Ｃ／Ｎを得ることができる。上記特開平６−１２７１１号公報には、第２磁性層のＦｅ／（Ｆｅ＋Ｃｏ）が本発明範囲にあるものは記載されていない。
【００１０】
なお、上記ＷＯ９０／０２４００には、本発明の記録層Ｗ₂に相当する磁性層が希土類元素としてＧｄおよびＤｙを含有し、これらの合計含有率が３０原子％である光磁気記録担体が記載されている。しかし、この磁性層では、Ｆｅ／（Ｆｅ＋Ｃｏ）が本発明範囲を上回っているため、本発明の効果は実現しない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の光磁気記録媒体の構成例を図１〜図４にそれぞれ示す。
【００１２】
図１の構成
図１の光磁気記録媒体は、基体表面側に磁性積層体が設けられている。この磁性積層体は、基体側から、メモリ層Ｍ₁、記録層Ｗ₂、スイッチング層Ｓ₃および初期化層Ｉ₄の４層の磁性層をこの順で含む。磁性積層体の裏面側、すなわち、基体と磁性積層体との間には第１誘電体層が設けられ、磁性積層体の表面側には第２誘電体層が設けられ、第２誘電体層の表面側には放熱層が設けられている。
【００１３】
図１に示す磁性積層体を構成する各磁性層は、希土類元素と遷移元素とを含有する非晶質合金から構成され、室温において垂直磁気異方性を有し、隣接する磁性層は、互いに交換力で結合されている。
【００１４】
次に説明する光変調オーバーライトを行うためには、メモリ層Ｍ₁のキュリー温度をＴｃ_M1、記録層Ｗ₂のキュリー温度をＴｃ_W2、スイッチング層Ｓ₃のキュリー温度をＴｃ_S3、初期化層Ｉ₄のキュリー温度をＴｃ_I4としたとき、
Ｔｃ_I4＞Ｔｃ_W2＞Ｔｃ_M1かつ
Ｔｃ_I4＞Ｔｃ_W2＞Ｔｃ_S3
であることが必要であり、さらに、
Ｔｃ_I4＞Ｔｃ_W2＞Ｔｃ_M1＞Ｔｃ_S3
であることが好ましい。
【００１５】
光変調オーバーライト
図１の構成を有する光磁気記録媒体を用いた光変調オーバーライトについて、図５〜図６を用いて説明する。なお、両図では、
Ｔｃ_I4＞Ｔｃ_W2＞Ｔｃ_M1＞Ｔｃ_S3
となっている。
【００１６】
各図において、記録層Ｍ₁に上向きの磁化をもつ磁区が記録されている状態を記録状態［０］とし、下向きの磁化をもつ磁区が記録されている状態を記録状態［１］とする。
【００１７】
オーバーライトを行う媒体は、記録状態［０］または記録状態［１］となっている。これにオーバーライトを行って、当初の記録状態によらず記録状態［１］とする場合の説明図が図５であり、当初の記録状態によらず記録状態［０］とする場合の説明図が図６である。
【００１８】
なお、各図において、白抜き矢印は磁性層全体の磁化の向きを表し、黒矢印は磁性層中の遷移元素副格子の磁化の向きを表す。本発明では、記録層Ｗ₂は室温より高い補償温度を有するため、記録状態［０］および記録状態［１］のときには全体磁化の向きと遷移元素副格子の磁化の向きとが逆になっている。一方、他の磁性層は、図示例では補償温度をもたないか、補償温度が室温未満であるものとしているので、両矢印の向きが一致している。
【００１９】
図５では、まず、レーザービームを照射し、照射領域の磁性積層体の温度をＴｃ_W2以上Ｔｃ_I4未満まで上昇させて、初期化層Ｉ₄以外の磁性層の磁化を消滅させる。レーザービームが移動するにしたがって磁性積層体の温度は低下し、温度がＴｃ_W2未満かつ記録層Ｗ₂の補償温度より高い状態となると、図中上向きに印加されているバイアス磁界によって記録層Ｗ₂が下向きに磁化され、記録層Ｗ₂の遷移元素副格子の磁化は下向きとなる。なお、バイアス磁界は、オーバーライトの際には常に印加されている。さらに温度が低下してＴｃ_M1未満かつ記録層Ｗ₂の補償温度より高い状態となると、メモリ層Ｍ₁の遷移元素副格子の磁化の向きは、記録層Ｗ₂との間の交換結合力によって下向きとなり、記録状態［１］となる。さらに温度が低下してＴｃ_S3未満かつ記録層Ｗ₂の補償温度未満となると、スイッチング層Ｓ₃に磁化が生じ、初期化層Ｉ₄との間の交換結合力によりスイッチング層Ｓ₃の遷移元素副格子の磁化は上向きとなり、さらに、記録層Ｗ₂の遷移元素副格子の磁化は、スイッチング層Ｓ₃との間の交換結合力により反転して上向きとなる。このときメモリ層Ｍ₁の磁化が反転しないように、この温度域ではメモリ層Ｍ₁の保磁力が記録層Ｗ₂との間の交換結合力よりも支配的となるように、各磁性層の特性を設定しておく。また、このとき、スイッチング層Ｓ₃において交換結合力がバイアス磁界の影響を上回るように、各磁性層の特性を設定しておく。
【００２０】
図６では、図５よりも低パワーのレーザービームを照射し、磁性積層体の温度をＴｃ_M1以上Ｔｃ_W2未満まで上昇させて、メモリ層Ｍ₁の磁化とスイッチング層Ｓ₃の磁化とを消滅させる。次いで、磁性積層体の温度がＴｃ_M1未満となると、メモリ層Ｍ₁の遷移元素副格子の磁化は記録層Ｗ₂との間の交換力によって上向きとなり、記録状態［０］となる。さらに温度が低下してＴｃ_S3未満となると、スイッチング層Ｓ₃に磁化が生じ、初期化層Ｉ₄との間の交換結合力および記録層Ｗ₂との間の交換結合力により、スイッチング層Ｓ₃には遷移元素副格子の上向きの磁化が生じる。図６においても図５と同様にバイアス磁界は常に印加されているが、図６のオーバーライト過程ではバイアス磁界は影響しない。
【００２１】
図５の高パワー記録の場合でも、図６の低パワー記録の場合でも、記録層Ｗ₂、スイッチング層Ｓ₃および初期化層Ｉ₄それぞれの遷移元素副格子の磁化はいずれも上向きとなり、オーバーライト前の状態に復帰することになる。すなわち、記録状態を決定するメモリ層Ｍ₁を除く記録層Ｗ₂、スイッチング層Ｓ₃および初期化層Ｉ₄の磁化の向きは、履歴（オーバーライト）に左右されないことになる。したがって、低パワーまたは高パワーのレーザービームを照射することにより、繰り返しオーバーライトが可能となる。すなわち、光変調オーバーライトが可能となる。
【００２２】
図５および図６からわかるように、各磁性層の役割は次のようになる。メモリ層Ｍ₁は、カー効果を利用して再生される情報を保持する磁性層である。記録層Ｗ₂は、交換結合力によりメモリ層Ｍ₁を磁化する役割をもち、メモリ層Ｍ₁の磁化方向を決定する磁性層である。スイッチング層Ｓ₃は、高パワー記録時に、記録層Ｗ₂と初期化層Ｉ₄との間の磁気的結合を遮断するために設けられる磁性層である。スイッチング層Ｓ₃が高パワー記録時に非磁性化することにより、記録層Ｗ₂が初期化層Ｉ₄の影響を受けずにバイアス磁界方向に磁化されることになる。初期化層Ｉ₄は、常に一方向の磁化をもち、記録層Ｗ₂を初期化するための磁性層である。
【００２３】
なお、説明を簡単にするために、図５ではＴｃ_W2以上Ｔｃ_I4未満まで磁性積層体を昇温させるとしたが、実際には、記録層Ｗ₂がバイアス磁界の方向に揃うことが可能であれば、到達温度はＴｃ_W2未満であってよい。また、図６ではＴｃ_M1以上Ｔｃ_W2未満まで磁性積層体を昇温させるとしたが、実際には、記録層Ｗ₂の磁化がメモリ層Ｍ₁に転写できれば、到達温度はＴｃ_M1未満であってよい。
【００２４】
また、図５および図６では、
Ｔｃ_I4＞Ｔｃ_W2＞Ｔｃ_M1＞Ｔｃ_S3
としてあるが、上述したようにＴｃ_M1とＴｃ_S3との高低は限定されない。すなわち、図５および図６と異なり
Ｔｃ_S3＞Ｔｃ_M1
であってもよい。この場合、記録層Ｗ₂の磁化がメモリ層Ｍ₁に転写されるまでの間、スイッチング層Ｓ₃と記録層Ｗ₂との間の交換力が小さければ、スイッチング層Ｓ₃に磁化が生じていても記録層Ｗ₂の磁化は反転しないので問題は生じない。そして、スイッチング層Ｓ₃が室温付近に補償温度をもつ組成（補償温度組成）であれば、さらに温度が下がったときにスイッチング層Ｓ₃の交換エネルギーが増大するので、スイッチング層Ｓ₃との間の交換力により記録層Ｗ₂の磁化が反転し（初期化され）、図５および図６と同様に履歴に左右されないオーバーライトが可能となる。
【００２５】
磁性積層体
本発明では、上述した過程による光変調オーバーライトが可能な光磁気記録媒体において、磁性積層体を以下のように構成する。
【００２６】
メモリ層Ｍ ₁
メモリ層Ｍ₁は、Ｔｂ、ＦｅおよびＣｏを主成分とする。メモリ層Ｍ₁のＴｂ含有率は、好ましくは２１〜２５原子％、より好ましくは２１〜２３原子％である。Ｔｂ含有率が低すぎても高すぎても、保磁力およびキュリー温度が低くなりすぎる。メモリ層Ｍ₁における原子比［Ｆｅ／（Ｆｅ＋Ｃｏ）］は、好ましくは０．８５〜０．９５、より好ましくは０．８８〜０．９２である。この原子比が小さすぎるとキュリー温度が高くなりすぎ、この原子比が大きすぎるとキュリー温度が低くなりすぎる。
【００２７】
メモリ層Ｍ₁の厚さは、好ましくは１０〜４０nm、より好ましくは１５〜３０nmである。メモリ層Ｍ₁が薄すぎると、カー回転角に対する寄与が小さくなりＣ／Ｎが低くなってしまう。また、記録層Ｗ₂との間の交換力が大きくなりすぎてオーバーライトが困難になる。メモリ層Ｍ₁が厚すぎると、記録層Ｗ₂との間の交換力が小さくなりすぎてオーバーライトが困難になる。
【００２８】
メモリ層Ｍ₁は、非磁性元素を含有することが好ましい。非磁性元素の添加により出力が向上するので、Ｃ／Ｎを向上させることができる。非磁性元素の種類は特に限定されず、例えば、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ａｌ等から選択される少なくとも１種が好ましいが、耐食性向上とコストの点から、少なくともＣｒを含むことが好ましく、Ｃｒだけを用いることがより好ましい。
【００２９】
記録層Ｗ ₂
記録層Ｗ₂は、Ｄｙ、ＦｅおよびＣｏを主成分とする。記録層Ｗ₂の希土類元素の含有率は、２９〜３５原子％、好ましくは３０〜３２原子％である。希土類元素の含有率が低すぎると、高パワー記録の際に記録層Ｗ₂の初期化が困難になるため、オーバーライトによりＣ／Ｎが著しく低くなってしまう。一方、希土類元素の含有率が高すぎると、記録層Ｗ₂が補償温度をもたなくなるため、Ｃ／Ｎが著しく低くなり、オーバーライトによりさらにＣ／Ｎが低下する。
【００３０】
記録層Ｗ₂における原子比［Ｆｅ／（Ｆｅ＋Ｃｏ）］は、０．４０〜０．５８、好ましくは０．４５〜０．５５である。この原子比が小さすぎると、Ｃ／Ｎが低くなり、この原子比が大きすぎると、オーバーライトによりＣ／Ｎが著しく低下してしまう。
【００３１】
記録層Ｗ₂は、室温より高く、メモリ層Ｍ₁へ磁化が転写される温度より低い温度域に補償温度をもつ。記録層Ｗ₂の補償温度は、好ましくは１００〜１６０℃である。
【００３２】
記録層Ｗ₂の厚さは、好ましくは１５〜４０nm、より好ましくは２０〜３５nmである。記録層Ｗ₂が薄すぎると、メモリ層Ｍ₁との間の交換力が大きくなりすぎてオーバーライトが困難になる。記録層Ｗ₂が厚すぎると、初期化層Ｉ₄との間の交換力が小さくなりすぎて、記録層Ｗ₂の初期化が困難になる。
【００３３】
スイッチング層Ｓ ₃
スイッチング層Ｓ₃は、ＴｂおよびＦｅを主成分とする。スイッチング層Ｓ₃のＴｂの含有率は、好ましくは２３〜２９原子％、より好ましくは２４〜２７原子％である。Ｔｂ含有率が低すぎても高すぎても、キュリー温度の低下と飽和磁化の上昇とにより交換結合が弱くなってしまう。
【００３４】
スイッチング層Ｓ₃の厚さは、好ましくは５〜１５nm、より好ましくは８〜１２nmである。スイッチング層Ｓ₃が薄すぎると、記録層Ｗ₂と初期化層Ｉ₄との間の交換力の遮断が不十分になる。スイッチング層Ｓ₃が厚すぎると、記録層Ｗ₂との間の交換力および初期化層Ｉ₄との間の交換力が小さくなりすぎて、記録層Ｗ₂の初期化が困難になる。
【００３５】
初期化層Ｉ ₄
初期化層Ｉ₄は、ＴｂおよびＣｏを主成分とする。初期化層Ｉ₄のＴｂ含有率は、好ましくは２１〜２８原子％、より好ましくは２３〜２７原子％である。
【００３６】
初期化層Ｉ₄の厚さは、好ましくは１５〜５０nm、より好ましくは１８〜４５nmである。初期化層Ｉ₄が薄すぎると、記録層Ｗ₂との間の交換力が大きくなりすぎてスピンが反転しやすくなり、初期化層Ｉ₄の磁化を一方向に保つことが難しくなる。初期化層Ｉ₄が厚くても特に問題はないが、成膜コストが高くなるため、５０nmを超える厚さとする必要はない。
【００３７】
図２の構成
図２に、本発明の光磁気記録媒体の他の構成例を示す。図２の光磁気記録媒体は、メモリ層Ｍ₁と記録層Ｗ₂との間に、両磁性層に接して交換力制御層Ｃ₁₂を有するほかは、図１の光磁気記録媒体と同様な構成である。
【００３８】
交換力制御層Ｃ ₁₂
交換力制御層Ｃ₁₂は、希土類元素と遷移元素とを含有する非晶質合金から構成される。
【００３９】
交換力制御層Ｃ₁₂は、メモリ層Ｍ₁と記録層Ｗ₂との間の交換力を制御するために設けられ、この効果をもつものであれば構成は特に限定されないが、例えば次に挙げるものが好ましい。
【００４０】
（１）希土類元素と遷移元素とを含み、室温において磁化容易軸が面内方向を向いており、１００℃以上かつ交換力制御層Ｃ₁₂のキュリー温度までの範囲に、磁化容易軸が垂直を向く温度が存在するもの、
（２）誘電体、例えば窒化ケイ素や窒化アルミニウム等の各種窒化物、酸化ケイ素等の各種酸化物など、
（３）希土類元素と遷移元素とを含み、酸素や窒素等の反応性ガスを用いた反応性スパッタにより形成したもの、
（４）非磁性金属から構成されるもの、
（５）磁化容易軸が面内方向を向いているもの
【００４１】
これらのうちでは、特に（１）が好ましい。（１）の交換力制御層Ｃ₁₂は、その補償温度付近において磁化容易軸の向きが変わる。図５および図６において記録層Ｗ₂からメモリ層Ｍ₁に交換力によって磁化が転写される際には、交換力制御層Ｃ₁₂の磁化容易軸は垂直方向を向いているため、磁化の転写が容易に行われる。次いで、スイッチング層Ｓ₃を介して初期化層Ｉ₄により記録層Ｗ₂の磁化を反転させる（初期化する）際には、交換力制御層Ｃ₁₂の磁化容易軸は面内方向を向いているため、メモリ層Ｍ₁と記録層Ｗ₂との間の交換力を遮断することができ、メモリ層Ｍ₁の磁化状態の変化を防ぐことができる。
【００４２】
また、上記（１）以外の交換力制御層Ｃ₁₂は、基本的に記録層Ｗ₂とメモリ層Ｍ₁との間の交換力を減少させる効果をもつ。したがって、このような交換力制御層Ｃ₁₂を設けることにより、記録層Ｗ₂の磁化を反転させる（初期化する）際にメモリ層Ｍ₁への影響を防ぐことができる。
【００４３】
交換力制御層Ｃ₁₂が希土類元素および遷移元素から構成される場合、特に上記（１）の場合には、Ｇｄ、ＦｅおよびＣｏを主成分とすることが好ましく、Ｇｄ含有率が、２３〜３２原子％、特に２４〜３０原子％であることが好ましい。Ｇｄ含有率が低すぎると、磁化容易軸が垂直を向いたときに他の磁性層との間の交換力が強くなりすぎてオーバーライトが困難になる。Ｇｄ含有率が高すぎると、磁化容易軸が垂直を向いたときに他の磁性層との間の交換力が弱くなりすぎて好ましくない。また、（１）の場合の原子比［Ｆｅ／（Ｆｅ＋Ｃｏ）］は、好ましくは０．４０〜０．８０、より好ましくは０．５０〜０．６０である。この原子比が小さすぎると、磁化容易軸が垂直を向いたときの交換力が低くなりすぎ、この原子比が大きすぎると、キュリー温度が低くなりすぎる。
【００４４】
交換力制御層Ｃ₁₂の厚さは、好ましくは５〜３０nm、より好ましくは８〜２０nmである。交換力制御層Ｃ₁₂が薄すぎると、上述した作用による交換力の制御が難しくなり、厚すぎると、他の磁性層との間の交換力が弱くなりすぎる。
【００４５】
図３の構成
図３に、本発明の光磁気記録媒体の他の構成例を示す。図３に示す光磁気記録媒体は、基体とメモリ層Ｍ₁との間に、メモリ層Ｍ₁に接して読み出し層Ｒ₀₁を有するほかは、図１に示す光磁気記録媒体と同様な構成である。
【００４６】
読み出し層Ｒ ₀₁
読み出し層Ｒ₀₁は、メモリ層Ｍ₁と交換力で結合されており、Ｃ／Ｎを向上するために設けられる。
【００４７】
読み出し層Ｒ₀₁は、Ｇｄ、ＦｅおよびＣｏを主成分とする非晶質合金から構成されることが好ましい。読み出し層Ｒ₀₁のＧｄ含有率は、好ましくは２３〜２７原子％、より好ましくは２４〜２６原子％である。Ｇｄ含有率が低すぎても高すぎても、キュリー温度低下によりＣ／Ｎが低くなってしまう。読み出し層Ｒ₀₁における原子比［Ｆｅ／（Ｆｅ＋Ｃｏ）］は、好ましくは０．６５〜０．７５、より好ましくは０．６８〜０．７３である。この原子比が小さすぎると、カー効果の減少によりＣ／Ｎが低くなってしまい、この原子比が大きすぎると、キュリー温度低下によりＣ／Ｎが低くなってしまう。
【００４８】
読み出し層Ｒ₀₁の厚さは、好ましくは５〜２０nm、より好ましくは１０〜１５nmである。読み出し層Ｒ₀₁が薄すぎるとＣ／Ｎ向上が不十分となり、厚すぎるとメモリ層Ｍ₁の保磁力が低下してオーバーライト特性が不安定になってしまう。
【００４９】
図４の構成
図４に示す光磁気記録媒体は、上記した交換力制御層Ｃ₁₂と読み出し層Ｒ₀₁とを有するほかは、図１に示す光磁気記録媒体と同様な構成である。このように交換力制御層Ｃ₁₂と読み出し層Ｒ₀₁との両方を設けた場合には、これら各磁性層を設けることによる効果が共に実現する。
【００５０】
上記各磁性層は、主成分として挙げたもの以外の希土類元素を含んでいてもよい。なお、本明細書において希土類元素とは、Ｙ、Ｓｃおよびランタニド元素である。また、上記各磁性層は、主成分として挙げたもの以外の遷移元素を含んでいてもよい。
【００５１】
基体
光磁気記録媒体に対し記録および再生を行うときには、基体の裏面側（メモリ層Ｍ₁側）からレーザー光が照射される。このため、基体はレーザー光（波長４００〜９００nm程度）に対し透明性を有することが好ましい。具体的には、ポリカーボネート、アクリル樹脂、非晶質ポリオレフィン、スチレン系樹脂等の透明樹脂や、ガラスなどを用いればよい。
【００５２】
第１、第２誘電体層
第１および第２誘電体層は、Ｃ／Ｎの向上および磁性層の腐食の防止を目的として設けられる。誘電体層は、酸化物や窒化物、これらの混合物など、例えば酸化ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、ＳｉＡｌＯＮ等から構成すればよい。第１誘電体層の厚さは、好ましくは３０〜１００nm、第２誘電体層の厚さは、好ましくは５〜８０nmである。
【００５３】
放熱層
放熱層は、Ａｌ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕやこれらの合金、あるいはこれらにＮｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｃｏなどの添加元素を適量加えた材料で構成することが好ましい。放熱層の厚さは、好ましくは２０〜８０nmである。
【００５４】
保護層
放熱層表面には、紫外線硬化型樹脂等の樹脂から構成される保護層を設けることが好ましい。保護層の厚さは、好ましくは１〜３０μmである。なお、基体の裏面側にも同様な保護層を設けてもよい。
【００５５】
【実施例】
実施例１
基体として、外径１２０mm、厚さ１．２mmのディスク状ポリカーボネート（トラックピッチ１．１μm）を用い、以下の手順で図１の構成の光磁気記録ディスクサンプルNo.１０１を作製した。
【００５６】
第１誘電体層
Ａｒ＋Ｎ₂雰囲気中において、Ｓｉをターゲットとしてスパッタ法により窒化ケイ素膜を形成し、第１誘電体層とした。厚さは６０nmとした。
【００５７】
磁性積層体の各磁性層
Ａｒ雰囲気中において、スパッタ法により形成した。
【００５８】
第２誘電体層
第１誘電体層と同様にして形成した。厚さは１０nmとした。
【００５９】
放熱層
Ａｒ雰囲気中において、Ａｌ−Ｎｉをターゲットとしてスパッタ法により形成した。厚さは４０nmとした。
【００６０】
保護層
紫外線硬化型樹脂をスピンコート法により塗布し、紫外線照射により硬化して形成した。厚さは約５μmとした。
【００６１】
各磁性層の組成、厚さおよびキュリー温度（Ｔｃ）を、表１に示す。また、補償温度を有するものについては補償温度（Ｔcomp）を表１に示す。なお、磁性層の組成は、後述する特性評価後にオージェ分析装置により測定した。また、磁性層の厚さは、スパッタレートとスパッタ時間とから算出した。スパッタレートは、実際の成膜の際の条件と同じ条件で長時間スパッタを行って厚い膜を形成し、実測により求めた膜厚とスパッタ時間とから算出した。
【００６２】
【表１】

【００６３】
次に、記録層Ｗ₂のＤｙ含有率および原子比［Ｆｅ／（Ｆｅ＋Ｃｏ）］を表２に示すものとしたほかはサンプルNo.１０１と同様にして、光磁気記録ディスクサンプルを作製した。各サンプルの記録層Ｗ₂のキュリー温度（Ｔｃ_W2）および補償温度（Ｔcomp_W2）を、表２に示す。各サンプルの記録層Ｗ₂の組成は、オージェ分析により測定した。なお、記録層Ｗ₂の組成は、ターゲット上にＤｙ、Ｆｅ、Ｃｏのチップを貼ることにより調整した。
【００６４】
特性評価
各サンプルについて、光ディスク評価装置を用いて特性評価を行った。測定条件は以下のとおりとした。
【００６５】
レーザー波長：６８０nm、
開口率ＮＡ：０．５５、
記録パワー：ハイパワー記録時１３mW、ローパワー記録時４mW、
再生パワー：１．５mW、
バイアス磁界：３００Oe、
相対線速度：７．４m/s、
記録パターン：パルス分割法［２０ns（オン）、１５２ns（オフ）］
【００６６】
この測定により得られた初期Ｃ／Ｎと、オーバーライト１万回後のＣ／Ｎとを、表２に示す。
【００６７】
【表２】

【００６８】
表２から、本発明の効果が明らかである。すなわち、記録層Ｗ₂のＤｙ含有率および原子比［Ｆｅ／（Ｆｅ＋Ｃｏ）］が本発明範囲内にあるサンプルでは、初期Ｃ／Ｎおよびオーバーライト後のＣ／Ｎが共に良好である。これに対し、Ｄｙ含有率および原子比［Ｆｅ／（Ｆｅ＋Ｃｏ）］が本発明範囲を外れるサンプルでは、初期Ｃ／Ｎが著しく悪いか、オーバーライトによりＣ／Ｎが著しく低下してしまっている。
【００６９】
実施例２
図４に示す構成の光磁気記録ディスクサンプルNo.２０１を作製した。
【００７０】
各磁性層の組成、厚さおよびキュリー温度（Ｔｃ）を、表３に示す。また、補償温度を有するものについては、補償温度を表３に示す。なお、交換力制御層Ｃ₁₂は、その補償温度付近より低温側では磁化容易軸が面内方向であり、高温側では磁化容易軸が垂直を向くものである。
【００７１】
【表３】

【００７２】
比較のために、メモリ層Ｍ₁の組成（原子比）をＴｂ₂₃Ｆｅ₆₉Ｃｏ₈として、すなわちメモリ層Ｍ₁にＣｒを添加せず、そのほかはサンプルNo.２０１と同様にしてサンプルNo.２０２を作製した。
【００７３】
これらのサンプルについて、Ｃ／Ｎを測定した。結果を表４に示す。また、表４に、各サンプルのメモリ層Ｍ₁の飽和磁化Ｍｓを示す。なお、Ｍｓは、メモリ層Ｍ₁だけを形成した測定用サンプルを作製し、これをＶＳＭにより測定することにより求めた。
【００７４】
【表４】

【００７５】
表４から、メモリ層Ｍ₁にＣｒを添加することにより、Ｃ／Ｎが向上することがわかる。このＣ／Ｎ向上は、出力の向上に起因するものである。
【００７６】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光磁気記録媒体の構成例を示す模式図である。
【図２】本発明の光磁気記録媒体の構成例を示す模式図である。
【図３】本発明の光磁気記録媒体の構成例を示す模式図である。
【図４】本発明の光磁気記録媒体の構成例を示す模式図である。
【図５】本発明の光磁気記録媒体にオーバーライトを行うときの説明図である。
【図６】本発明の光磁気記録媒体にオーバーライトを行うときの説明図である。

Claims

基体表面側に磁性積層体を有し、この磁性積層体が、基体側から、メモリ層Ｍ1、記録層Ｗ2、スイッチング層Ｓ3および初期化層Ｉ4の４層の磁性層をこの順で含み、各磁性層がそれぞれ希土類元素と遷移元素とを含有し、室温において垂直磁気異方性を有するものであり、隣接する磁性層が互に交換力で結合されており、
メモリ層Ｍ1のキュリー温度をＴｃM1、記録層Ｗ2のキュリー温度をＴｃW2、スイッチング層Ｓ3のキュリー温度をＴｃS3、初期化層Ｉ4のキュリー温度をＴｃI4としたとき、
ＴｃI4＞ＴｃW2＞ＴｃM1かつ
ＴｃI4＞ＴｃW2＞ＴｃS3であり、
メモリ層Ｍ1が、Ｔｂ、ＦｅおよびＣｏを主成分とし、Ｔｂを２１〜２５原子％含有し、原子比［Ｆｅ／（Ｆｅ＋Ｃｏ）］が０．８５〜０．９５であり、
記録層Ｗ2が、Ｄｙ、ＦｅおよびＣｏを主成分とし、Ｄｙを２９〜３５原子％含有し、原子比［Ｆｅ／（Ｆｅ＋Ｃｏ）］が０．４０〜０．５８であり、厚さが１５〜４０ nm であり、
スイッチング層Ｓ3が、ＴｂおよびＦｅを主成分とし、Ｔｂを２３〜２９原子％含有し、
初期化層Ｉ4が、ＴｂおよびＣｏを主成分とし、Ｔｂを２１〜２８原子％含有し、
光強度変調方式によるダイレクト・オーバーライトが可能である光磁気記録媒体。
メモリ層Ｍ1の厚さが１０〜４０nmであり、スイッチング層Ｓ3の厚さが５〜１５nmであり、初期化層Ｉ4の厚さが１５〜５０nmである請求項１に記載の光磁気記録媒体。
メモリ層Ｍ1と記録層Ｗ2との間に、交換力制御層Ｃ12を有する請求項１又は２に記載の光磁気記録媒体。
交換力制御層Ｃ12が、希土類元素と遷移元素とを含有する非晶質合金から構成される磁性層である請求項３に記載の光磁気記録媒体。
室温において交換力制御層Ｃ12の磁化容易軸が面内方向を向いており、１００℃以上かつ交換力制御層Ｃ12のキュリー温度までの範囲に、交換力制御層Ｃ12の磁化容易軸が垂直に向く温度が存在する請求項４に記載の光磁気記録媒体。
交換力制御層Ｃ12が、Ｇｄ、ＦｅおよびＣｏを主成分とし、Ｇｄを２３〜３２原子％含有し、原子比［Ｆｅ／（Ｆｅ＋Ｃｏ）］が０．４０〜０．８０である請求項４又は５に記載の光磁気記録媒体。
交換力制御層Ｃ12の厚さが５〜３０nmである請求項３ないし６のいずれかに記載の光磁気記録媒体。
基体とメモリ層Ｍ1との間に、磁性層である読み出し層Ｒ01を有し、この読み出し層Ｒ01が、Ｇｄ、ＦｅおよびＣｏを主成分とする非晶質合金から構成され、メモリ層Ｍ1と交換力で結合されているものである請求項１ないし７のいずれかに記載の光磁気記録媒体。
読み出し層Ｒ01が、Ｇｄを２３〜２７原子％含有し、原子比［Ｆｅ／（Ｆｅ＋Ｃｏ）］が０．６５〜０．７５である請求項８に記載の光磁気記録媒体。
読み出し層Ｒ01の厚さが５〜２０nmである請求項８又は９に記載の光磁気記録媒体。
メモリ層Ｍ1が非磁性元素を含有する請求項１ないし１０のいずれかに記載の光磁気記録媒体。
メモリ層Ｍ1が含有する非磁性元素がＣｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ又はＡｌの中から選ばれる少なくとも１種である請求項１１に記載の光磁気記録媒体。