JP4375632B2 - 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】
本発明は、再生時に記録磁区を拡大することにより再生信号を増幅できる光磁気記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光磁気記録媒体は、磁性薄膜をレーザービーム等により局所的に昇温させて保磁力を減少させ、この部分の磁化方向を外部磁界によって反転させることにより、あるいは初期磁化方向に維持することにより磁区（記録マーク）を形成し、この磁区の磁化の向きをカー効果、ファラデー効果によって読み出す記録媒体である。
【０００３】
通常の光磁気記録媒体では、再生可能な磁区の存在密度は、再生に用いるレーザービームのスポット径により制限され、スポット径の半分以下の径の磁区を再生することは不可能である。
【０００４】
レーザービームのスポット径の半分を下回る径の磁区を再生可能な光磁気記録媒体として、例えば特開平８−７３５０号公報には、記録磁区を拡大できる光磁気記録媒体が記載されている。この光磁気記録媒体は、基体側から第１磁性層、第２磁性層、第３磁性層の順に積層された３層磁性膜を記録膜として有し、この３層磁性膜は、交換結合されているものである。再生時には、基体側からレーザービームを照射し、一方、記録膜側からは再生磁界を印加する。記録磁区を保持しているのは第３磁性層であり、この記録磁区がレーザービームの照射により第１磁性層および第２磁性層に転写される。転写された磁区は、再生磁界の印加により磁性層の面内方向に拡大する。この拡大された転写磁区を、従来の光磁気記録媒体と同様にして読み出す。拡大された転写磁区の再生が完了すると、隣接する記録磁区の再生に備えて、再生磁界と逆方向の消去磁界を印加することにより転写磁区を消去する。このような過程を繰り返すことにより、従来不可能であった微小な磁区の再生が可能となっている。しかも、この方法は単に再生時の高分解能化を達成しただけでなく、磁区を実際に拡大するので、再生信号強度の本質的な増強が可能である。
【０００５】
同公報において、第２磁性層は室温以上に補償温度を有する希土類遷移金属合金であり、この第２磁性層のキュリー温度は微小磁区記録温度よりも低いものとなっている。また、第３磁性層は、希土類遷移金属合金からなり、全体の磁気モーメントが希土類の磁気モーメントと室温において同一方向を向いているものである。
【０００６】
しかし、本発明者らの研究によれば、同公報に記載された記録膜の構成では、再生信号強度の十分な向上が困難であることがわかった。これは、磁性層間の交換結合力が強すぎるためと考えられる。また、同公報では、第２磁性層を、室温以上に補償温度を有する希土類遷移金属から構成する必要があるが、補償温度は組成のわずかな違いによって大きく変動するため、補償温度を室温以上の特定の温度域に設定することは困難である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、複層構造の磁性層を有し、記録磁区を転写・拡大して再生する構成の光磁気記録媒体において、再生信号強度を十分に向上させることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、下記（１）〜（４）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、少なくとも増幅層Ａ1、交換力制御層Ｃ12および記録層Ｒ2の３層の磁性層をこの順で含み、記録時に、レーザービーム照射および記録磁界印加により記録層Ｒ2に磁区が形成され、再生時に、レーザービーム照射および再生磁界印加によって記録層Ｒ2の磁区が増幅層Ａ1に転写されて転写磁区が形成されると共に、増幅層Ａ1の転写磁区が拡大される光磁気記録媒体であり、増幅層Ａ1が室温以上の補償温度をもたず、増幅層Ａ1のキュリー温度をＴｃA1、交換力制御層Ｃ12のキュリー温度をＴｃC12及び記録層Ｒ2のキュリー温度をＴｃR2としたとき、ＴｃA1＜ＴｃC12及びＴｃA1＜ＴｃR2である光磁気記録媒体。
（２）基体表面側に磁性積層体を有し、この磁性積層体が、少なくとも増幅層Ａ1、スイッチング層Ｓ12および記録層Ｒ2の３層の磁性層をこの順で含み、記録時に、レーザービーム照射および記録磁界印加により記録層Ｒ2に磁区が形成され、再生時に、レーザービーム照射および再生磁界印加によって記録層Ｒ2の磁区が増幅層Ａ1に転写されて転写磁区が形成されると共に、増幅層Ａ1の転写磁区が拡大される光磁気記録媒体であり、増幅層Ａ1が室温以上の補償温度をもたず、スイッチング層Ｓ12のキュリー温度をＴｃS12、増幅層Ａ1のキュリー温度をＴｃA1及び記録層Ｒ2のキュリー温度をＴｃR2としたとき、ＴｃS12が室温より高く、ＴｃS12＜ＴｃA1及びＴｃA1＜ＴｃR2である光磁気記録媒体。
（３）基体表面側に磁性積層体を有し、この磁性積層体が、少なくとも増幅層Ａ1および記録層Ｒ2の２層の磁性層をこの順で含み、記録時に、レーザービーム照射および記録磁界印加により記録層Ｒ2に磁区が形成され、再生時に、レーザービーム照射および再生磁界印加によって記録層Ｒ2の磁区が増幅層Ａ1に転写されて転写磁区が形成されると共に、増幅層Ａ1の転写磁区が拡大される光磁気記録媒体であり、増幅層Ａ1が室温より高い補償温度をもたず、増幅層Ａ1のキュリー温度をＴｃA1、記録層Ｒ2のキュリー温度をＴｃR2としたとき、ＴｃA1＜ＴｃR2である光磁気記録媒体。
（４）磁性積層体が、増幅層Ａ1と基体との間に、カー効果を増強するための磁性層であるエンハンス層Ｅ01を有し、エンハンス層Ｅ01のキュリー温度をＴｃE01、増幅層Ａ1のキュリー温度をＴｃA1としたとき、ＴｃA1＜ＴｃE01である請求項１〜３のいずれかに記載の光磁気記録媒体。
【０００９】
【作用および効果】
本発明では、複層構造の磁性層を有し、記録磁区を転写・拡大することにより高密度記録の再生を行う光磁気記録媒体において、特定の性質をもつ交換力制御層またはスイッチング層を設ける。これにより、転写された磁区の拡大が容易となるので、再生信号強度を十分に大きくすることができる。本発明では、同じく記録磁区を転写・拡大して再生する従来の光磁気記録媒体と異なり、室温より高い補償温度をもつ磁性層を設ける必要がないので、磁性層の組成設計およびその形成が容易である。
【００１０】
また、本発明では、交換力制御層またはスイッチング層を設けず、かつ室温より高い補償温度をもつ磁性層を設けなくても、再生信号出力がやや低くはなるが、記録磁区の転写・拡大による再生が可能である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明は、以下に説明する構成Ｉ、構成IIおよび構成IIIからなる。以下、各構成の実施の形態について説明する。
【００１２】
構成Ｉ
構成Ｉの光磁気記録媒体は、基体表面側に磁性積層体を有し、この磁性積層体が、基体表面側から、少なくとも増幅層Ａ1、交換力制御層Ｃ12および記録層Ｒ2の３層の磁性層をこの順で含むものである。記録層Ｒ2には、光磁気記録により磁区が形成されている。この光磁気記録媒体の再生に際しては、まず、磁性積層体に垂直な方向の初期化磁界を印加する。次いで、レーザービームを照射して、記録層Ｒ2の磁区を交換力制御層Ｃ12から増幅層Ａ1へと順次転写して転写磁区を形成し、同時に、再生磁界を印加することにより増幅層Ａ1の転写磁区を拡大する。再生磁界の向きは、初期化磁界の向きと逆である。次いで、増幅層Ａ1の拡大された転写磁区を読み出す。次いで、再生が完了した転写磁区に、磁化の向きが再生磁界とは逆の消去磁界を印加することにより、増幅層Ａ1の転写磁区を縮小し、消滅させる。続いて、再生が終了した磁区に隣接する磁区の再生を行う。すなわち、この再生方法では、レーザービームを照射しながら交番磁界を印加することにより、磁区の転写、転写磁区の拡大、その再生、その消滅を連続して行う。
【００１３】
再生過程（構成Ｉ）
磁区の磁化が再生磁界と同じ向きの場合
図１は、磁性積層体中の各磁性層の磁化の向きを表す模式図である。同図では、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金属元素のスピンの向きを表す。これは、他の磁性積層体模式図においても同様である。本発明において増幅層Ａ1は、補償温度をもたないか、補償温度が室温未満なので、両矢印の向きが一致することになる。なお、記録層Ｒ2は、室温より高い補償温度をもつものであってもよい。
【００１４】
まず、記録層Ｒ2に記録された磁区のうち、再生磁界と同じ向きの磁化をもつ磁区、すなわち図１中において上向き磁化をもつ磁区の再生について説明する。
【００１５】
図１（ａ）：記録後の状態
図１（ａ）に示すように、記録層Ｒ2には光磁気記録により磁区が形成されている。増幅層Ａ1には、界面磁壁交換力により、記録層Ｒ2と同じ向きのスピンを有する磁区が形成されている。なお、交換力制御層Ｃ12は、磁壁として働くように、その組成、厚さ等が設定されている。
【００１６】
図１（ｂ）：初期化
この状態の光磁気記録媒体に対し、図１（ｂ）に示すように、初期化磁界ＨIを印加する。初期化磁界は、初期化磁気ヘッドにより印加する。初期化磁気ヘッドは、後述する再生磁気ヘッドとは離れた位置に配置する。初期化磁界ＨIの印加により、増幅層Ａ1および交換力制御層の磁化は、向きが初期化磁界と同じとなる。
【００１７】
図１（ｃ）：磁区の転写
初期化磁界印加後、再生磁界ＨRを印加しながら、媒体にレーザービームを照射する。再生磁界を印加する再生磁気ヘッドと、レーザービームを照射する光ピックアップとは、通常、媒体を挟んで対向して配置される。レーザービームは、基体側から照射される。再生磁界ＨRは、初期化磁界ＨIに対し逆向きである。
【００１８】
レーザービーム照射により各磁性層の温度は上昇し、隣接する磁性層間の界面磁壁交換力が強まる。これにより、記録層Ｒ2の記録磁区は増幅層Ａ1に転写され、転写磁区が形成される。増幅層Ａ1に形成された転写磁区の磁化の向きは、初期化磁界の向きとは逆となる。
【００１９】
図１（ｄ）：転写磁区の拡大
各磁性層には磁区の磁化と同じ向きの再生磁界ＨRが印加されているので、各磁性層の磁区は層の面内方向に拡大しようとするが、このとき、記録層Ｒ2では磁区を拡大させず、増幅層Ａ1では磁区を拡大させる。このために、例えば記録層Ｒ2では、レーザービーム照射時の温度においても高い保磁力を示すように設定することにより磁区を拡大させない。また、例えば増幅層Ａ1では、ブロッホ磁壁交換力磁界と保磁力とに打ち勝って磁区が拡大できる程度に、記録層Ｒ2との間の界面磁壁交換力が弱くなるように設定する。
【００２０】
増幅層Ａ1の転写磁区を拡大した後、これを磁気カー効果により読み出す。
【００２１】
図１（ｅ）、（ｆ）：転写磁区の縮小、消滅
磁気カー効果を利用して増幅層Ａ1の転写磁区を読み出した後、磁化の向きが再生磁界とは逆である消去磁界ＨEを印加する。転写磁区の磁化とは向きが逆の消去磁界ＨEを印加することにより、転写磁区は図１（ｅ）に示すように縮小し、さらに、図１（ｆ）に示すように消滅して、転写磁区だった領域の磁化は、周囲と同じ向き、すなわち初期化磁界ＨIの向きに戻る。この結果、図１（ｂ）の状態に復帰することになる。
【００２２】
磁区の磁化が再生磁界と逆向きの場合
次に、記録層Ｒ2に記録された磁区のうち、再生磁界と逆向きの磁化をもつ磁区、すなわち、図１中において下向き矢印で示される磁化をもつ磁区の再生について説明する。
【００２３】
この場合も、記録層Ｒ2の磁区は増幅層Ａ1に転写されるが、形成された転写磁区は初期化磁界と同じ向きの磁化をもつので、増幅層Ａ1の磁化状態は変化せず、再生過程を通じて同一の磁化状態を維持する。この状態において、増幅層Ａ1の磁化の向きを磁気カー効果により読み出す。この磁区の再生過程では、全過程を通じて転写磁区の磁化が反転しないことが必要である。
【００２４】
再生条件（構成Ｉ）
上述した過程で再生を行うためには、再生の際にレーザービームを照射したときの磁性積層体の温度において、記録層Ｒ2が影響を受けずに増幅層Ａ1に磁区が転写されることが必要である。このためには、増幅層Ａ1のキュリー温度ＴｃA1のキュリー温度ＴｃA1が、記録層Ｒ2のキュリー温度ＴｃR2よりも低いことが好ましい。また、ＴｃA1は、室温より高い必要がある。このことは、後述する構成IIおよび構成IIIにおいても同様である。
【００２５】
構成Ｉでは、増幅層Ａ1のキュリー温度をＴｃA1、交換力制御層Ｃ12のキュリー温度をＴｃC12とすると、
ＴｃA1＜ＴｃC12
である。このような特性をもつ交換力制御層Ｃ12を設けることにより、増幅層Ａ1の転写磁区の拡大が極めて容易となる。
【００２６】
転写条件Ｉ
増幅層Ａ1において保磁力をＨｃA1、反磁界をＨｄA1とし、増幅層Ａ1の記録層Ｒ2との間の界面磁壁交換力磁界をＨｗA1R2とし、転写時の再生磁界強度をＨｒとしたとき、記録層Ｒ2から増幅層Ａ1への磁区の転写が十分に行われるためには、
式（Ｉ−１） ＨｗA1R2＋Ｈｒ＞ＨｃA1−ＨｄA1
が満足される必要がある。
【００２７】
なお、再生磁界強度の時間的変化は、通常、サインカーブとなるので、本明細書に記載された各条件におけるＨｒは同じ値とは限らない。
【００２８】
界面磁壁交換力磁界は、ＨｗA1R2を例に挙げると、
ＨｗA1R2＝σｗA1R2／２ＭｓA1ｔA1
である。σｗA1R2は、増幅層Ａ1とこれに隣接する記録層Ｒ2との間の界面磁壁エネルギーであり、σｗR2A1と表示してある場合でも同義である。また、ＭｓA1は増幅層Ａ1の飽和磁化であり、ｔｓA1は増幅層Ａ1の厚さである。交換力制御層Ｃ12は磁壁として働き、σｗA1R2を制御する役割をもつ。
【００２９】
上記式（Ｉ−１）で表される条件は、磁区の磁化の向きが再生磁界と同じであっても逆であっても同様に満足される必要がある。
【００３０】
非反転条件Ｉ
増幅層Ａ1の転写磁区の磁化が再生磁界と逆向きである場合、再生磁界を印加しても転写磁区の磁化が反転しない必要がある。このための条件（非反転条件）は、再生磁界の強度をＨｒとしたとき、
式（Ｉ−２） Ｈｒ＜ＨｗA1R2＋ＨｃA1−ＨｄA1
で表される。
【００３１】
拡大条件Ｉ
増幅層Ａ1の転写磁区の磁化が再生磁界と同じ向きである場合、再生磁界の印加により、転写磁区を拡大する必要がある。増幅層Ａ1の転写磁区を拡大するための条件（拡大条件）は、増幅層Ａ1のブロッホ磁壁交換力磁界をＨｗA1として
式（Ｉ−３） Ｈｒ＞ＨｗA1R2−ＨｄA1＋ＨｗA1
で表される。
【００３２】
消滅条件Ｉ
増幅層Ａ1の転写磁区は、面内方向に隣接する磁区の再生の際には消滅していなければならない。転写磁区の磁化が再生磁界と同じ向きである場合、消去磁界ＨEの存在下で転写磁区が消滅するための条件（消滅条件）は、消去磁界の強さをＨｅとしたとき、
式（Ｉ−４） Ｈｅ＞ＨｗA1R2−ＨｄA1＋ＨｗA1
で表される。
【００３３】
非転写条件Ｉ
増幅層Ａ1の転写磁区が消滅したときに記録層Ｒ2の磁区が再び増幅層Ａ1に転写されないための条件（非転写条件）は、
式（Ｉ−５） ＨｗA1R2＜ＨｃA1−ＨｄA1＋Ｈｅ
で表される。
【００３４】
増幅層Ａ 1 の条件
増幅層Ａ1において、上記拡大条件と前記非反転条件とを同じ温度で満足するためには、
式（Ｉ−２） Ｈｒ＜ＨｗA1R2＋ＨｃA1−ＨｄA1
と、
式（Ｉ−３） Ｈｒ＞ＨｗA1R2−ＨｄA1＋ＨｗA1
とを同時に満足すること、すなわち、増幅層Ａ1の転写磁区が拡大する温度において
式（Ｉ−６） ＨｃA1＞ＨｗA1
を満足することが必要である。
【００３５】
構成 II
構成IIの光磁気記録媒体は、交換力制御層Ｃ12に替えてスイッチング層Ｓ12を設けたほかは構成Ｉと同様である。スイッチング層Ｓ12は、そのキュリー温度ＴｃS12が、室温よりも高く増幅層Ａ1のキュリー温度ＴｃA1よりも低い磁性層である。
【００３６】
以下、構成IIにおける再生過程および再生に必要な条件の詳細を説明する。
【００３７】
再生過程（構成 II ）
磁区の磁化が再生磁界と同じ向きの場合
まず、記録層Ｒ2に記録された磁区のうち、再生磁界と同じ向きの磁化をもつ磁区、すなわち図２中において上向きの白抜き矢印で示される磁化をもつ磁区の再生について説明する。
【００３８】
図２（ａ）：記録後の状態
スイッチング層Ｓ12に、界面磁壁交換力により記録層Ｒ2と同方向の磁化を有する磁区が形成されているほかは、図１（ａ）と同様である。
【００３９】
図２（ｂ）：初期化
初期化磁界ＨIの印加により、スイッチング層Ｓ12の磁化の向きも初期化磁界の方向と同じとなるほかは、図１（ｂ）と同様である。
【００４０】
図２（ｃ）：磁区の転写
図１（ｃ）と同様に、初期化磁界印加後、再生磁界ＨRを印加しながら、媒体にレーザービームを照射する。
【００４１】
レーザービーム照射により各磁性層の温度は上昇し、記録層Ｒ2とスイッチング層Ｓ12との間の界面磁壁交換力およびスイッチング層Ｓ12と増幅層Ａ1との間の界面磁壁交換力が強まる。これにより、記録層Ｒ2の記録磁区は、スイッチング層Ｓ12、増幅層Ａ1へと順次転写され、各層には転写磁区が形成される。各層の転写磁区の磁化は、初期化磁界に対し逆向きである。
【００４２】
図２（ｄ）：転写磁区の拡大
記録層Ｒ2において磁区を拡大させず、かつ、増幅層Ａ1において磁区を拡大させるということでは、図１（ｄ）と同様である。
【００４３】
スイッチング層Ｓ12のキュリー温度は、磁区転写時の温度よりは高く、かつ増幅層Ａ1において磁区拡大の力が働くときの温度未満であることが好ましい。レーザービーム照射による昇温過程において磁区転写が生じ、磁区転写後も磁性層の温度が上がって増幅層Ａ1の転写磁区が拡大することになるが、このときにスイッチング層Ｓ12の磁化が消失しているようにキュリー温度を設定してあれば、増幅層Ａ1は記録層Ｒ2との間の交換力の影響を受けなくなり、転写磁区の拡大が容易となる。
【００４４】
増幅層Ａ1の転写磁区を拡大した後、これを磁気カー効果により読み出す。
【００４５】
図２（ｅ）、（ｆ）：転写磁区の縮小、消滅
磁気カー効果を利用して増幅層Ａ1の転写磁区を読み出した後、構成Ｉと同様に消去磁界ＨEを印加する。これにより、増幅層Ａ1の転写磁区はブロッホ磁壁交換力によって縮小して消滅し、転写磁区だった領域の磁化は、周囲と同じ向き、すなわち初期化磁界ＨIの方向に戻る。一方、スイッチング層Ｓ12は、レーザービームの移動により温度が低下し、磁化が生じるが、このときの磁化は、消去磁界ＨEや、増幅層Ａ1との間の交換力により、増幅層Ａ1と同じ向き、すなわち、初期化磁界方向となる。この結果、各磁性層の磁化状態は、図２（ｂ）の状態に復帰することになる。
【００４６】
磁区の磁化が再生磁界と逆向きの場合
次に、記録層Ｒ2に記録された磁区のうち、再生磁界と逆向きの磁化をもつ磁区、すなわち、図２中において下向き矢印で示される磁化をもつ磁区の再生について説明する。
【００４７】
この場合も、記録層Ｒ2の磁区は、スイッチング層Ｓ12および増幅層Ａ1に転写されるが、転写磁区は初期化磁界と同じ向きの磁化をもつので、増幅層Ａ1の磁化状態は変化せず、再生過程を通じて同一の磁化状態を維持する。この状態において、増幅層Ａ1の磁化の向きを磁気カー効果により読み出す。この磁区の再生過程では、全過程を通じて増幅層Ａ1の転写磁区の磁化が反転しないことが必要である。
【００４８】
再生条件（構成 II ）
転写条件 II
増幅層Ａ1において保磁力をＨｃA1、反磁界をＨｄA1とし、スイッチング層Ｓ12において保磁力をＨｃS12、反磁界をＨｄS12とし、スイッチング層Ｓ12の記録層Ｒ2との間の界面磁壁交換力磁界をＨｗS12R2、増幅層Ａ1のスイッチング層Ｓ12との間の界面磁壁交換力磁界をＨｗA1S12とし、転写時の再生磁界強度をＨｒとしたとき、記録層Ｒ2からスイッチング層Ｓ12への磁区の転写が十分に行われるためには、
式（II−１−１） ＨｗS12R2＋Ｈｒ＞ＨｃS12−ＨｄS12
が満足される必要があり、スイッチング層Ｓ12から増幅層Ａ1への磁区の転写が十分に行われるためには、
式（II−１−２） ＨｗA1S12＋Ｈｒ＞ＨｃA1−ＨｄA1
が満足される必要がある。
【００４９】
なお、式（II−１−１）および式（II−１−２）で表される条件は、磁区の磁化の向きが再生磁界と同じであっても逆であっても同様に満足される必要がある。
【００５０】
非反転条件 II
転写磁区の磁化が再生磁界と逆向きである場合、再生磁界を印加しても転写磁区の磁化が反転しない必要がある。このための条件（非反転条件）は、再生磁界の強度をＨｒとしたとき、スイッチング層Ｓ12については
式（II−２−１） Ｈｒ＜ＨｗS12R2＋ＨｃS12−ＨｄS12
で表され、増幅層Ａ1については
式（II−２−２） Ｈｒ＜ＨｗA1S12＋ＨｃA1−ＨｄA1
で表される。ただし、転写磁区を拡大する際には、磁性層温度がスイッチング層Ｓ12のキュリー温度以上となってＨｗS12R2およびＨｗA1S12がゼロになるので、上記式（II−２−２）は
式（II−２−２′） Ｈｒ＜ＨｃA1−ＨｄA1
となる。
【００５１】
拡大条件 II
転写磁区の磁化が再生磁界と同じ向きである場合、再生磁界の印加により、増幅層Ａ1の転写磁区を拡大する必要がある。このための条件（拡大条件）は、スイッチング層Ｓ12がキュリー温度以上の温度となっていることを考慮すると、増幅層Ａ1のブロッホ磁壁交換力磁界をＨｗA1として
式（II−３） Ｈｒ＞ＨｗA1−ＨｄA1
で表される。
【００５２】
消滅条件 II
増幅層Ａ1の転写磁区は、面内方向に隣接する磁区の再生の際には消滅していなければならない。転写磁区の磁化が再生磁界と同じ向きである場合、消去磁界ＨEの存在下で増幅層Ａ1の転写磁区が消滅するための条件（消滅条件）は、消去磁界の強さをＨｅとしたとき、
式（II−４） Ｈｅ＞ＨｗA1S12−ＨｗA1−ＨｄA1
で表される。
【００５３】
非転写条件 II
スイッチング層Ｓ12の温度がキュリー温度未満まで下がったときに、スイッチング層Ｓ12に記録層Ｒ2の磁区が再び転写されないための条件（非転写条件）は、
式（II−５） ＨｗS12R2＜ＨｃS12−ＨｄS12＋Ｈｅ
で表される。
【００５４】
増幅層Ａ 1 の条件
上記拡大条件と前記非反転条件とを同じ温度で満足するためには、
式（II−２−２′） Ｈｒ＜ＨｃA1−ＨｄA1
と
式（II−３） Ｈｒ＞ＨｗA1−ＨｄA1
とを同時に満足すること、すなわち、増幅層Ａ1の転写磁区が拡大する温度において
式（II−６） ＨｃA1＞ＨｗA1
を満足することが必要である。
【００５５】
構成 III
構成IIIの光磁気記録媒体は、交換力制御層Ｃ12を設けないほかは構成Ｉと同様である。すなわち、増幅層Ａ1は、室温より高い補償温度をもたない組成である。
【００５６】
交換力制御層Ｃ12を設けなくても、磁区の転写からその拡大までの過程において、増幅層Ａ1の記録層Ｒ2との間の交換力がいったん高くなった後、減少するものであれば、増幅層Ａ1の転写磁区を容易に拡大することが可能である。
【００５７】
各磁性層の構成
各磁性層の構成の詳細について説明する。各磁性層の組成や厚さ等の各種構成は、上記した各条件を満足するように適宜決定すればよく、限定されるものではないが、好ましくは以下のように設定する。
【００５８】
増幅層Ａ 1
希土類金属元素および遷移金属元素を主成分とする。希土類金属元素としては、Ｇｄおよび／またはＤｙが少なくとも含まれることが好ましく、遷移金属元素としてはＦｅおよび／またはＣｏが少なくとも含まれることが好ましい。厚さは、１０〜１００nmであることが好ましい。薄すぎると、再生時に増幅層を通して他の磁性層の情報も読みとってしまい、Ｃ／Ｎが低くなってしまう。一方、厚すぎると、増幅層に関する界面磁壁交換力磁界を大きくすることができなくなり、磁区の転写が不十分となってしまう。キュリー温度は８０〜３００℃であることが好ましい。
【００５９】
記録層Ｒ 2
希土類金属元素および遷移金属元素を主成分とする。希土類金属元素としては少なくともＴｂが含まれることが好ましく、遷移金属元素としては少なくともＦｅおよびＣｏが含まれることが好ましい。厚さは、１０nm以上であることが好ましい。薄すぎると、記録磁区が不安定となるため実質的に記録が不可能となる。厚さの上限は特にないが、コストアップを招くため、１００nmを超える厚さとする必要はない。キュリー温度は８０〜４００℃であることが好ましい。
【００６０】
交換力制御層Ｃ 12
希土類金属元素および遷移金属元素を主成分とする。希土類金属元素としては、Ｇｄおよび／またはＤｙが少なくとも含まれることが好ましく、遷移金属元素としてはＦｅおよび／またはＣｏが少なくとも含まれることが好ましい。厚さは、５〜５０nmであることが好ましい。薄すぎると、前述した交換力制御効果が不十分となる。一方、厚すぎると、交換力制御層Ｃ12全体を磁壁とすることができなくなるので、前述した交換力制御効果が実現しなくなる。キュリー温度は８０℃以上であることが好ましい。
【００６１】
スイッチング層Ｓ 12
希土類金属元素および遷移金属元素を主成分とする。希土類金属元素としては、Ｇｄおよび／またはＤｙが少なくとも含まれることが好ましく、遷移金属元素としてはＦｅおよび／またはＣｏが少なくとも含まれることが好ましい。厚さは、５〜５０nmであることが好ましい。薄すぎると、交換力を遮断することが困難となる。一方、厚すぎると、界面磁壁交換力磁界が小さくなるため、磁区の転写が不十分となる。キュリー温度は８０〜３００℃であることが好ましい。
【００６２】
エンハンス層Ｅ 01
エンハンス層は、磁性積層体の最も基体に近い側、すなわち、増幅層Ａ1と基体との間に、必要に応じて設けられる磁性層である。エンハンス層は、カー効果を増強する効果をもつ。エンハンス層Ｅ01のキュリー温度をＴｃE01、増幅層Ａ1のキュリー温度をＴｃA1としたとき、
ＴｃA1＜ＴｃE01
である必要がある。この関係を満足しないと、カー効果を増強することができなくなる。キュリー温度は３００℃以上であることが好ましい。
【００６３】
エンハンス層は、希土類金属元素および遷移金属元素を主成分とする。希土類金属元素としては、Ｇｄが少なくとも含まれることが好ましく、遷移金属元素としてはＦｅおよびＣｏが少なくとも含まれることが好ましい。厚さは、５〜５０nmであることが好ましい。薄すぎると、エンハンス効果が小さくなってしまう。一方、厚すぎると、増幅層の特性に影響を及ぼし、前述した過程に沿った再生が困難となる。
【００６４】
誘電体層
本発明の光磁気記録媒体では、通常、基体と磁性積層体との間、すなわち磁性積層体の裏面側に第１誘電体層が、磁性積層体の表面側に第２誘電体層が設けられる。これらの誘電体層は、磁性積層体を保護する働きと、カー効果やファラデー効果を増強する働きとを示す。各誘電体層は、通常の光磁気記録媒体と同様に、各種金属酸化物、金属窒化物、金属硫化物、これら金属化合物の混合物などから構成すればよい。第１誘電体層の厚さは、通常、３０〜３００nm程度、第２誘電体層の厚さは、通常、１０〜１００nm程度とする。
【００６５】
反射層
第２誘電体層の表面側には、必要に応じて反射層が設けられる。反射層は、放熱層としての働きも示す。反射層の厚さは、通常、１０〜２００nm程度とする。
【００６６】
保護層
媒体の最上層として、通常、樹脂製の保護層が設けられる。保護層の厚さは、通常、１〜１００μm程度とする。
【００６７】
基体
本発明の光磁気記録媒体では、基体裏面側から再生光が入射するため、基体は再生光に対して実質的に透明である必要がある。このため、基体は、樹脂やガラスなどから構成することが好ましい。
【００６８】
【実施例】
実施例１（構成Ｉ）
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、以下の手順で光磁気記録ディスクサンプルＩを作製した。
【００６９】
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。
【００７０】
磁性積層体を構成する各磁性層
Ａｒ雰囲気中において、スパッタ法により形成した。
【００７１】
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４０nmとした。
【００７２】
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。
【００７３】
磁性積層体を構成する各磁性層の組成、厚さおよびキュリー温度（Ｔｃ）を、表１に示す。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。各磁性層のキュリー温度は、ガラス基板上に、両側を誘電体層で挟んだ各磁性層の単層膜を形成して測定用サンプルを作製し、この測定用サンプルについて、室温からキュリー温度が確認される温度までの範囲でヒステリシスループを測定することにより求めた。
【００７４】
【表１】
【００７５】
特性評価
このサンプルについて、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。
【００７６】
記録条件
レーザー波長：６８０nm、
開口率ＮＡ：０．５５、
記録パワー：８mW、
記録磁界：３００Oe、
相対線速度：８m/s、
光変調記録：周波数８MHz
【００７７】
再生条件
レーザー波長：６８０nm、
開口率ＮＡ：０．５５、
再生パワー：２．５mW、
初期化磁界：２０００Oe、
再生磁界：５００Oe、
消去磁界：５００Oe
相対線速度：８m/s、
磁界変調再生：周波数１６MHz
【００７８】
上記条件による記録・再生の結果、４４dBのＣ／Ｎが得られた。
【００７９】
実施例２（構成 II ）
磁性積層体の構成を表２に示すものとしたほかは実施例１と同様にして光磁気記録ディスクサンプルII−１を作製した。
【００８０】
【表２】
【００８１】
再生磁界および消去磁界を３００Oeとしたほかは実施例１と同様にしてこのサンプルのＣ／Ｎを測定したところ、４６dBであった。
【００８２】
実施例３（構成 II ）
磁性積層体の構成を表３に示すものとしたほかは実施例１と同様にして光磁気記録ディスクサンプルII−２を作製した。
【００８３】
【表３】
【００８４】
このサンプルのＣ／Ｎを実施例２と同様にして測定したところ、４８dBであった。
【００８５】
実施例４（構成 III ）
磁性積層体の構成を表４に示すものとしたほかは実施例１と同様にして光磁気記録ディスクサンプルIIIを作製した。
【００８６】
【表４】
【００８７】
このサンプルのＣ／Ｎを実施例１と同様にして測定したところ、４１dBであった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の再生方法を説明するための模式図である。
【図２】本発明の再生方法を説明するための模式図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、再生時に記録磁区を拡大することにより再生信号を増幅できる光磁気記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光磁気記録媒体は、磁性薄膜をレーザービーム等により局所的に昇温させて保磁力を減少させ、この部分の磁化方向を外部磁界によって反転させることにより、あるいは初期磁化方向に維持することにより磁区（記録マーク）を形成し、この磁区の磁化の向きをカー効果、ファラデー効果によって読み出す記録媒体である。
【０００３】
通常の光磁気記録媒体では、再生可能な磁区の存在密度は、再生に用いるレーザービームのスポット径により制限され、スポット径の半分以下の径の磁区を再生することは不可能である。
【０００４】
レーザービームのスポット径の半分を下回る径の磁区を再生可能な光磁気記録媒体として、例えば特開平８−７３５０号公報には、記録磁区を拡大できる光磁気記録媒体が記載されている。この光磁気記録媒体は、基体側から第１磁性層、第２磁性層、第３磁性層の順に積層された３層磁性膜を記録膜として有し、この３層磁性膜は、交換結合されているものである。再生時には、基体側からレーザービームを照射し、一方、記録膜側からは再生磁界を印加する。記録磁区を保持しているのは第３磁性層であり、この記録磁区がレーザービームの照射により第１磁性層および第２磁性層に転写される。転写された磁区は、再生磁界の印加により磁性層の面内方向に拡大する。この拡大された転写磁区を、従来の光磁気記録媒体と同様にして読み出す。拡大された転写磁区の再生が完了すると、隣接する記録磁区の再生に備えて、再生磁界と逆方向の消去磁界を印加することにより転写磁区を消去する。このような過程を繰り返すことにより、従来不可能であった微小な磁区の再生が可能となっている。しかも、この方法は単に再生時の高分解能化を達成しただけでなく、磁区を実際に拡大するので、再生信号強度の本質的な増強が可能である。
【０００５】
同公報において、第２磁性層は室温以上に補償温度を有する希土類遷移金属合金であり、この第２磁性層のキュリー温度は微小磁区記録温度よりも低いものとなっている。また、第３磁性層は、希土類遷移金属合金からなり、全体の磁気モーメントが希土類の磁気モーメントと室温において同一方向を向いているものである。
【０００６】
しかし、本発明者らの研究によれば、同公報に記載された記録膜の構成では、再生信号強度の十分な向上が困難であることがわかった。これは、磁性層間の交換結合力が強すぎるためと考えられる。また、同公報では、第２磁性層を、室温以上に補償温度を有する希土類遷移金属から構成する必要があるが、補償温度は組成のわずかな違いによって大きく変動するため、補償温度を室温以上の特定の温度域に設定することは困難である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、複層構造の磁性層を有し、記録磁区を転写・拡大して再生する構成の光磁気記録媒体において、再生信号強度を十分に向上させることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、下記（１）〜（４）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、少なくとも増幅層Ａ1、交換力制御層Ｃ12および記録層Ｒ2の３層の磁性層をこの順で含み、記録時に、レーザービーム照射および記録磁界印加により記録層Ｒ2に磁区が形成され、再生時に、レーザービーム照射および再生磁界印加によって記録層Ｒ2の磁区が増幅層Ａ1に転写されて転写磁区が形成されると共に、増幅層Ａ1の転写磁区が拡大される光磁気記録媒体であり、増幅層Ａ1が室温以上の補償温度をもたず、増幅層Ａ1のキュリー温度をＴｃA1、交換力制御層Ｃ12のキュリー温度をＴｃC12及び記録層Ｒ2のキュリー温度をＴｃR2としたとき、ＴｃA1＜ＴｃC12及びＴｃA1＜ＴｃR2である光磁気記録媒体。
（２）基体表面側に磁性積層体を有し、この磁性積層体が、少なくとも増幅層Ａ1、スイッチング層Ｓ12および記録層Ｒ2の３層の磁性層をこの順で含み、記録時に、レーザービーム照射および記録磁界印加により記録層Ｒ2に磁区が形成され、再生時に、レーザービーム照射および再生磁界印加によって記録層Ｒ2の磁区が増幅層Ａ1に転写されて転写磁区が形成されると共に、増幅層Ａ1の転写磁区が拡大される光磁気記録媒体であり、増幅層Ａ1が室温以上の補償温度をもたず、スイッチング層Ｓ12のキュリー温度をＴｃS12、増幅層Ａ1のキュリー温度をＴｃA1及び記録層Ｒ2のキュリー温度をＴｃR2としたとき、ＴｃS12が室温より高く、ＴｃS12＜ＴｃA1及びＴｃA1＜ＴｃR2である光磁気記録媒体。
（３）基体表面側に磁性積層体を有し、この磁性積層体が、少なくとも増幅層Ａ1および記録層Ｒ2の２層の磁性層をこの順で含み、記録時に、レーザービーム照射および記録磁界印加により記録層Ｒ2に磁区が形成され、再生時に、レーザービーム照射および再生磁界印加によって記録層Ｒ2の磁区が増幅層Ａ1に転写されて転写磁区が形成されると共に、増幅層Ａ1の転写磁区が拡大される光磁気記録媒体であり、増幅層Ａ1が室温より高い補償温度をもたず、増幅層Ａ1のキュリー温度をＴｃA1、記録層Ｒ2のキュリー温度をＴｃR2としたとき、ＴｃA1＜ＴｃR2である光磁気記録媒体。
（４）磁性積層体が、増幅層Ａ1と基体との間に、カー効果を増強するための磁性層であるエンハンス層Ｅ01を有し、エンハンス層Ｅ01のキュリー温度をＴｃE01、増幅層Ａ1のキュリー温度をＴｃA1としたとき、ＴｃA1＜ＴｃE01である請求項１〜３のいずれかに記載の光磁気記録媒体。
【０００９】
【作用および効果】
本発明では、複層構造の磁性層を有し、記録磁区を転写・拡大することにより高密度記録の再生を行う光磁気記録媒体において、特定の性質をもつ交換力制御層またはスイッチング層を設ける。これにより、転写された磁区の拡大が容易となるので、再生信号強度を十分に大きくすることができる。本発明では、同じく記録磁区を転写・拡大して再生する従来の光磁気記録媒体と異なり、室温より高い補償温度をもつ磁性層を設ける必要がないので、磁性層の組成設計およびその形成が容易である。
【００１０】
また、本発明では、交換力制御層またはスイッチング層を設けず、かつ室温より高い補償温度をもつ磁性層を設けなくても、再生信号出力がやや低くはなるが、記録磁区の転写・拡大による再生が可能である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明は、以下に説明する構成Ｉ、構成IIおよび構成IIIからなる。以下、各構成の実施の形態について説明する。
【００１２】
構成Ｉ
構成Ｉの光磁気記録媒体は、基体表面側に磁性積層体を有し、この磁性積層体が、基体表面側から、少なくとも増幅層Ａ1、交換力制御層Ｃ12および記録層Ｒ2の３層の磁性層をこの順で含むものである。記録層Ｒ2には、光磁気記録により磁区が形成されている。この光磁気記録媒体の再生に際しては、まず、磁性積層体に垂直な方向の初期化磁界を印加する。次いで、レーザービームを照射して、記録層Ｒ2の磁区を交換力制御層Ｃ12から増幅層Ａ1へと順次転写して転写磁区を形成し、同時に、再生磁界を印加することにより増幅層Ａ1の転写磁区を拡大する。再生磁界の向きは、初期化磁界の向きと逆である。次いで、増幅層Ａ1の拡大された転写磁区を読み出す。次いで、再生が完了した転写磁区に、磁化の向きが再生磁界とは逆の消去磁界を印加することにより、増幅層Ａ1の転写磁区を縮小し、消滅させる。続いて、再生が終了した磁区に隣接する磁区の再生を行う。すなわち、この再生方法では、レーザービームを照射しながら交番磁界を印加することにより、磁区の転写、転写磁区の拡大、その再生、その消滅を連続して行う。
【００１３】
再生過程（構成Ｉ）
磁区の磁化が再生磁界と同じ向きの場合
図１は、磁性積層体中の各磁性層の磁化の向きを表す模式図である。同図では、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金属元素のスピンの向きを表す。これは、他の磁性積層体模式図においても同様である。本発明において増幅層Ａ1は、補償温度をもたないか、補償温度が室温未満なので、両矢印の向きが一致することになる。なお、記録層Ｒ2は、室温より高い補償温度をもつものであってもよい。
【００１４】
まず、記録層Ｒ2に記録された磁区のうち、再生磁界と同じ向きの磁化をもつ磁区、すなわち図１中において上向き磁化をもつ磁区の再生について説明する。
【００１５】
図１（ａ）：記録後の状態
図１（ａ）に示すように、記録層Ｒ2には光磁気記録により磁区が形成されている。増幅層Ａ1には、界面磁壁交換力により、記録層Ｒ2と同じ向きのスピンを有する磁区が形成されている。なお、交換力制御層Ｃ12は、磁壁として働くように、その組成、厚さ等が設定されている。
【００１６】
図１（ｂ）：初期化
この状態の光磁気記録媒体に対し、図１（ｂ）に示すように、初期化磁界ＨIを印加する。初期化磁界は、初期化磁気ヘッドにより印加する。初期化磁気ヘッドは、後述する再生磁気ヘッドとは離れた位置に配置する。初期化磁界ＨIの印加により、増幅層Ａ1および交換力制御層の磁化は、向きが初期化磁界と同じとなる。
【００１７】
図１（ｃ）：磁区の転写
初期化磁界印加後、再生磁界ＨRを印加しながら、媒体にレーザービームを照射する。再生磁界を印加する再生磁気ヘッドと、レーザービームを照射する光ピックアップとは、通常、媒体を挟んで対向して配置される。レーザービームは、基体側から照射される。再生磁界ＨRは、初期化磁界ＨIに対し逆向きである。
【００１８】
レーザービーム照射により各磁性層の温度は上昇し、隣接する磁性層間の界面磁壁交換力が強まる。これにより、記録層Ｒ2の記録磁区は増幅層Ａ1に転写され、転写磁区が形成される。増幅層Ａ1に形成された転写磁区の磁化の向きは、初期化磁界の向きとは逆となる。
【００１９】
図１（ｄ）：転写磁区の拡大
各磁性層には磁区の磁化と同じ向きの再生磁界ＨRが印加されているので、各磁性層の磁区は層の面内方向に拡大しようとするが、このとき、記録層Ｒ2では磁区を拡大させず、増幅層Ａ1では磁区を拡大させる。このために、例えば記録層Ｒ2では、レーザービーム照射時の温度においても高い保磁力を示すように設定することにより磁区を拡大させない。また、例えば増幅層Ａ1では、ブロッホ磁壁交換力磁界と保磁力とに打ち勝って磁区が拡大できる程度に、記録層Ｒ2との間の界面磁壁交換力が弱くなるように設定する。
【００２０】
増幅層Ａ1の転写磁区を拡大した後、これを磁気カー効果により読み出す。
【００２１】
図１（ｅ）、（ｆ）：転写磁区の縮小、消滅
磁気カー効果を利用して増幅層Ａ1の転写磁区を読み出した後、磁化の向きが再生磁界とは逆である消去磁界ＨEを印加する。転写磁区の磁化とは向きが逆の消去磁界ＨEを印加することにより、転写磁区は図１（ｅ）に示すように縮小し、さらに、図１（ｆ）に示すように消滅して、転写磁区だった領域の磁化は、周囲と同じ向き、すなわち初期化磁界ＨIの向きに戻る。この結果、図１（ｂ）の状態に復帰することになる。
【００２２】
磁区の磁化が再生磁界と逆向きの場合
次に、記録層Ｒ2に記録された磁区のうち、再生磁界と逆向きの磁化をもつ磁区、すなわち、図１中において下向き矢印で示される磁化をもつ磁区の再生について説明する。
【００２３】
この場合も、記録層Ｒ2の磁区は増幅層Ａ1に転写されるが、形成された転写磁区は初期化磁界と同じ向きの磁化をもつので、増幅層Ａ1の磁化状態は変化せず、再生過程を通じて同一の磁化状態を維持する。この状態において、増幅層Ａ1の磁化の向きを磁気カー効果により読み出す。この磁区の再生過程では、全過程を通じて転写磁区の磁化が反転しないことが必要である。
【００２４】
再生条件（構成Ｉ）
上述した過程で再生を行うためには、再生の際にレーザービームを照射したときの磁性積層体の温度において、記録層Ｒ2が影響を受けずに増幅層Ａ1に磁区が転写されることが必要である。このためには、増幅層Ａ1のキュリー温度ＴｃA1のキュリー温度ＴｃA1が、記録層Ｒ2のキュリー温度ＴｃR2よりも低いことが好ましい。また、ＴｃA1は、室温より高い必要がある。このことは、後述する構成IIおよび構成IIIにおいても同様である。
【００２５】
構成Ｉでは、増幅層Ａ1のキュリー温度をＴｃA1、交換力制御層Ｃ12のキュリー温度をＴｃC12とすると、
ＴｃA1＜ＴｃC12
である。このような特性をもつ交換力制御層Ｃ12を設けることにより、増幅層Ａ1の転写磁区の拡大が極めて容易となる。
【００２６】
転写条件Ｉ
増幅層Ａ1において保磁力をＨｃA1、反磁界をＨｄA1とし、増幅層Ａ1の記録層Ｒ2との間の界面磁壁交換力磁界をＨｗA1R2とし、転写時の再生磁界強度をＨｒとしたとき、記録層Ｒ2から増幅層Ａ1への磁区の転写が十分に行われるためには、
式（Ｉ−１） ＨｗA1R2＋Ｈｒ＞ＨｃA1−ＨｄA1
が満足される必要がある。
【００２７】
なお、再生磁界強度の時間的変化は、通常、サインカーブとなるので、本明細書に記載された各条件におけるＨｒは同じ値とは限らない。
【００２８】
界面磁壁交換力磁界は、ＨｗA1R2を例に挙げると、
ＨｗA1R2＝σｗA1R2／２ＭｓA1ｔA1
である。σｗA1R2は、増幅層Ａ1とこれに隣接する記録層Ｒ2との間の界面磁壁エネルギーであり、σｗR2A1と表示してある場合でも同義である。また、ＭｓA1は増幅層Ａ1の飽和磁化であり、ｔｓA1は増幅層Ａ1の厚さである。交換力制御層Ｃ12は磁壁として働き、σｗA1R2を制御する役割をもつ。
【００２９】
上記式（Ｉ−１）で表される条件は、磁区の磁化の向きが再生磁界と同じであっても逆であっても同様に満足される必要がある。
【００３０】
非反転条件Ｉ
増幅層Ａ1の転写磁区の磁化が再生磁界と逆向きである場合、再生磁界を印加しても転写磁区の磁化が反転しない必要がある。このための条件（非反転条件）は、再生磁界の強度をＨｒとしたとき、
式（Ｉ−２） Ｈｒ＜ＨｗA1R2＋ＨｃA1−ＨｄA1
で表される。
【００３１】
拡大条件Ｉ
増幅層Ａ1の転写磁区の磁化が再生磁界と同じ向きである場合、再生磁界の印加により、転写磁区を拡大する必要がある。増幅層Ａ1の転写磁区を拡大するための条件（拡大条件）は、増幅層Ａ1のブロッホ磁壁交換力磁界をＨｗA1として
式（Ｉ−３） Ｈｒ＞ＨｗA1R2−ＨｄA1＋ＨｗA1
で表される。
【００３２】
消滅条件Ｉ
増幅層Ａ1の転写磁区は、面内方向に隣接する磁区の再生の際には消滅していなければならない。転写磁区の磁化が再生磁界と同じ向きである場合、消去磁界ＨEの存在下で転写磁区が消滅するための条件（消滅条件）は、消去磁界の強さをＨｅとしたとき、
式（Ｉ−４） Ｈｅ＞ＨｗA1R2−ＨｄA1＋ＨｗA1
で表される。
【００３３】
非転写条件Ｉ
増幅層Ａ1の転写磁区が消滅したときに記録層Ｒ2の磁区が再び増幅層Ａ1に転写されないための条件（非転写条件）は、
式（Ｉ−５） ＨｗA1R2＜ＨｃA1−ＨｄA1＋Ｈｅ
で表される。
【００３４】
増幅層Ａ 1 の条件
増幅層Ａ1において、上記拡大条件と前記非反転条件とを同じ温度で満足するためには、
式（Ｉ−２） Ｈｒ＜ＨｗA1R2＋ＨｃA1−ＨｄA1
と、
式（Ｉ−３） Ｈｒ＞ＨｗA1R2−ＨｄA1＋ＨｗA1
とを同時に満足すること、すなわち、増幅層Ａ1の転写磁区が拡大する温度において
式（Ｉ−６） ＨｃA1＞ＨｗA1
を満足することが必要である。
【００３５】
構成 II
構成IIの光磁気記録媒体は、交換力制御層Ｃ12に替えてスイッチング層Ｓ12を設けたほかは構成Ｉと同様である。スイッチング層Ｓ12は、そのキュリー温度ＴｃS12が、室温よりも高く増幅層Ａ1のキュリー温度ＴｃA1よりも低い磁性層である。
【００３６】
以下、構成IIにおける再生過程および再生に必要な条件の詳細を説明する。
【００３７】
再生過程（構成 II ）
磁区の磁化が再生磁界と同じ向きの場合
まず、記録層Ｒ2に記録された磁区のうち、再生磁界と同じ向きの磁化をもつ磁区、すなわち図２中において上向きの白抜き矢印で示される磁化をもつ磁区の再生について説明する。
【００３８】
図２（ａ）：記録後の状態
スイッチング層Ｓ12に、界面磁壁交換力により記録層Ｒ2と同方向の磁化を有する磁区が形成されているほかは、図１（ａ）と同様である。
【００３９】
図２（ｂ）：初期化
初期化磁界ＨIの印加により、スイッチング層Ｓ12の磁化の向きも初期化磁界の方向と同じとなるほかは、図１（ｂ）と同様である。
【００４０】
図２（ｃ）：磁区の転写
図１（ｃ）と同様に、初期化磁界印加後、再生磁界ＨRを印加しながら、媒体にレーザービームを照射する。
【００４１】
レーザービーム照射により各磁性層の温度は上昇し、記録層Ｒ2とスイッチング層Ｓ12との間の界面磁壁交換力およびスイッチング層Ｓ12と増幅層Ａ1との間の界面磁壁交換力が強まる。これにより、記録層Ｒ2の記録磁区は、スイッチング層Ｓ12、増幅層Ａ1へと順次転写され、各層には転写磁区が形成される。各層の転写磁区の磁化は、初期化磁界に対し逆向きである。
【００４２】
図２（ｄ）：転写磁区の拡大
記録層Ｒ2において磁区を拡大させず、かつ、増幅層Ａ1において磁区を拡大させるということでは、図１（ｄ）と同様である。
【００４３】
スイッチング層Ｓ12のキュリー温度は、磁区転写時の温度よりは高く、かつ増幅層Ａ1において磁区拡大の力が働くときの温度未満であることが好ましい。レーザービーム照射による昇温過程において磁区転写が生じ、磁区転写後も磁性層の温度が上がって増幅層Ａ1の転写磁区が拡大することになるが、このときにスイッチング層Ｓ12の磁化が消失しているようにキュリー温度を設定してあれば、増幅層Ａ1は記録層Ｒ2との間の交換力の影響を受けなくなり、転写磁区の拡大が容易となる。
【００４４】
増幅層Ａ1の転写磁区を拡大した後、これを磁気カー効果により読み出す。
【００４５】
図２（ｅ）、（ｆ）：転写磁区の縮小、消滅
磁気カー効果を利用して増幅層Ａ1の転写磁区を読み出した後、構成Ｉと同様に消去磁界ＨEを印加する。これにより、増幅層Ａ1の転写磁区はブロッホ磁壁交換力によって縮小して消滅し、転写磁区だった領域の磁化は、周囲と同じ向き、すなわち初期化磁界ＨIの方向に戻る。一方、スイッチング層Ｓ12は、レーザービームの移動により温度が低下し、磁化が生じるが、このときの磁化は、消去磁界ＨEや、増幅層Ａ1との間の交換力により、増幅層Ａ1と同じ向き、すなわち、初期化磁界方向となる。この結果、各磁性層の磁化状態は、図２（ｂ）の状態に復帰することになる。
【００４６】
磁区の磁化が再生磁界と逆向きの場合
次に、記録層Ｒ2に記録された磁区のうち、再生磁界と逆向きの磁化をもつ磁区、すなわち、図２中において下向き矢印で示される磁化をもつ磁区の再生について説明する。
【００４７】
この場合も、記録層Ｒ2の磁区は、スイッチング層Ｓ12および増幅層Ａ1に転写されるが、転写磁区は初期化磁界と同じ向きの磁化をもつので、増幅層Ａ1の磁化状態は変化せず、再生過程を通じて同一の磁化状態を維持する。この状態において、増幅層Ａ1の磁化の向きを磁気カー効果により読み出す。この磁区の再生過程では、全過程を通じて増幅層Ａ1の転写磁区の磁化が反転しないことが必要である。
【００４８】
再生条件（構成 II ）
転写条件 II
増幅層Ａ1において保磁力をＨｃA1、反磁界をＨｄA1とし、スイッチング層Ｓ12において保磁力をＨｃS12、反磁界をＨｄS12とし、スイッチング層Ｓ12の記録層Ｒ2との間の界面磁壁交換力磁界をＨｗS12R2、増幅層Ａ1のスイッチング層Ｓ12との間の界面磁壁交換力磁界をＨｗA1S12とし、転写時の再生磁界強度をＨｒとしたとき、記録層Ｒ2からスイッチング層Ｓ12への磁区の転写が十分に行われるためには、
式（II−１−１） ＨｗS12R2＋Ｈｒ＞ＨｃS12−ＨｄS12
が満足される必要があり、スイッチング層Ｓ12から増幅層Ａ1への磁区の転写が十分に行われるためには、
式（II−１−２） ＨｗA1S12＋Ｈｒ＞ＨｃA1−ＨｄA1
が満足される必要がある。
【００４９】
なお、式（II−１−１）および式（II−１−２）で表される条件は、磁区の磁化の向きが再生磁界と同じであっても逆であっても同様に満足される必要がある。
【００５０】
非反転条件 II
転写磁区の磁化が再生磁界と逆向きである場合、再生磁界を印加しても転写磁区の磁化が反転しない必要がある。このための条件（非反転条件）は、再生磁界の強度をＨｒとしたとき、スイッチング層Ｓ12については
式（II−２−１） Ｈｒ＜ＨｗS12R2＋ＨｃS12−ＨｄS12
で表され、増幅層Ａ1については
式（II−２−２） Ｈｒ＜ＨｗA1S12＋ＨｃA1−ＨｄA1
で表される。ただし、転写磁区を拡大する際には、磁性層温度がスイッチング層Ｓ12のキュリー温度以上となってＨｗS12R2およびＨｗA1S12がゼロになるので、上記式（II−２−２）は
式（II−２−２′） Ｈｒ＜ＨｃA1−ＨｄA1
となる。
【００５１】
拡大条件 II
転写磁区の磁化が再生磁界と同じ向きである場合、再生磁界の印加により、増幅層Ａ1の転写磁区を拡大する必要がある。このための条件（拡大条件）は、スイッチング層Ｓ12がキュリー温度以上の温度となっていることを考慮すると、増幅層Ａ1のブロッホ磁壁交換力磁界をＨｗA1として
式（II−３） Ｈｒ＞ＨｗA1−ＨｄA1
で表される。
【００５２】
消滅条件 II
増幅層Ａ1の転写磁区は、面内方向に隣接する磁区の再生の際には消滅していなければならない。転写磁区の磁化が再生磁界と同じ向きである場合、消去磁界ＨEの存在下で増幅層Ａ1の転写磁区が消滅するための条件（消滅条件）は、消去磁界の強さをＨｅとしたとき、
式（II−４） Ｈｅ＞ＨｗA1S12−ＨｗA1−ＨｄA1
で表される。
【００５３】
非転写条件 II
スイッチング層Ｓ12の温度がキュリー温度未満まで下がったときに、スイッチング層Ｓ12に記録層Ｒ2の磁区が再び転写されないための条件（非転写条件）は、
式（II−５） ＨｗS12R2＜ＨｃS12−ＨｄS12＋Ｈｅ
で表される。
【００５４】
増幅層Ａ 1 の条件
上記拡大条件と前記非反転条件とを同じ温度で満足するためには、
式（II−２−２′） Ｈｒ＜ＨｃA1−ＨｄA1
と
式（II−３） Ｈｒ＞ＨｗA1−ＨｄA1
とを同時に満足すること、すなわち、増幅層Ａ1の転写磁区が拡大する温度において
式（II−６） ＨｃA1＞ＨｗA1
を満足することが必要である。
【００５５】
構成 III
構成IIIの光磁気記録媒体は、交換力制御層Ｃ12を設けないほかは構成Ｉと同様である。すなわち、増幅層Ａ1は、室温より高い補償温度をもたない組成である。
【００５６】
交換力制御層Ｃ12を設けなくても、磁区の転写からその拡大までの過程において、増幅層Ａ1の記録層Ｒ2との間の交換力がいったん高くなった後、減少するものであれば、増幅層Ａ1の転写磁区を容易に拡大することが可能である。
【００５７】
各磁性層の構成
各磁性層の構成の詳細について説明する。各磁性層の組成や厚さ等の各種構成は、上記した各条件を満足するように適宜決定すればよく、限定されるものではないが、好ましくは以下のように設定する。
【００５８】
増幅層Ａ 1
希土類金属元素および遷移金属元素を主成分とする。希土類金属元素としては、Ｇｄおよび／またはＤｙが少なくとも含まれることが好ましく、遷移金属元素としてはＦｅおよび／またはＣｏが少なくとも含まれることが好ましい。厚さは、１０〜１００nmであることが好ましい。薄すぎると、再生時に増幅層を通して他の磁性層の情報も読みとってしまい、Ｃ／Ｎが低くなってしまう。一方、厚すぎると、増幅層に関する界面磁壁交換力磁界を大きくすることができなくなり、磁区の転写が不十分となってしまう。キュリー温度は８０〜３００℃であることが好ましい。
【００５９】
記録層Ｒ 2
希土類金属元素および遷移金属元素を主成分とする。希土類金属元素としては少なくともＴｂが含まれることが好ましく、遷移金属元素としては少なくともＦｅおよびＣｏが含まれることが好ましい。厚さは、１０nm以上であることが好ましい。薄すぎると、記録磁区が不安定となるため実質的に記録が不可能となる。厚さの上限は特にないが、コストアップを招くため、１００nmを超える厚さとする必要はない。キュリー温度は８０〜４００℃であることが好ましい。
【００６０】
交換力制御層Ｃ 12
希土類金属元素および遷移金属元素を主成分とする。希土類金属元素としては、Ｇｄおよび／またはＤｙが少なくとも含まれることが好ましく、遷移金属元素としてはＦｅおよび／またはＣｏが少なくとも含まれることが好ましい。厚さは、５〜５０nmであることが好ましい。薄すぎると、前述した交換力制御効果が不十分となる。一方、厚すぎると、交換力制御層Ｃ12全体を磁壁とすることができなくなるので、前述した交換力制御効果が実現しなくなる。キュリー温度は８０℃以上であることが好ましい。
【００６１】
スイッチング層Ｓ 12
希土類金属元素および遷移金属元素を主成分とする。希土類金属元素としては、Ｇｄおよび／またはＤｙが少なくとも含まれることが好ましく、遷移金属元素としてはＦｅおよび／またはＣｏが少なくとも含まれることが好ましい。厚さは、５〜５０nmであることが好ましい。薄すぎると、交換力を遮断することが困難となる。一方、厚すぎると、界面磁壁交換力磁界が小さくなるため、磁区の転写が不十分となる。キュリー温度は８０〜３００℃であることが好ましい。
【００６２】
エンハンス層Ｅ 01
エンハンス層は、磁性積層体の最も基体に近い側、すなわち、増幅層Ａ1と基体との間に、必要に応じて設けられる磁性層である。エンハンス層は、カー効果を増強する効果をもつ。エンハンス層Ｅ01のキュリー温度をＴｃE01、増幅層Ａ1のキュリー温度をＴｃA1としたとき、
ＴｃA1＜ＴｃE01
である必要がある。この関係を満足しないと、カー効果を増強することができなくなる。キュリー温度は３００℃以上であることが好ましい。
【００６３】
エンハンス層は、希土類金属元素および遷移金属元素を主成分とする。希土類金属元素としては、Ｇｄが少なくとも含まれることが好ましく、遷移金属元素としてはＦｅおよびＣｏが少なくとも含まれることが好ましい。厚さは、５〜５０nmであることが好ましい。薄すぎると、エンハンス効果が小さくなってしまう。一方、厚すぎると、増幅層の特性に影響を及ぼし、前述した過程に沿った再生が困難となる。
【００６４】
誘電体層
本発明の光磁気記録媒体では、通常、基体と磁性積層体との間、すなわち磁性積層体の裏面側に第１誘電体層が、磁性積層体の表面側に第２誘電体層が設けられる。これらの誘電体層は、磁性積層体を保護する働きと、カー効果やファラデー効果を増強する働きとを示す。各誘電体層は、通常の光磁気記録媒体と同様に、各種金属酸化物、金属窒化物、金属硫化物、これら金属化合物の混合物などから構成すればよい。第１誘電体層の厚さは、通常、３０〜３００nm程度、第２誘電体層の厚さは、通常、１０〜１００nm程度とする。
【００６５】
反射層
第２誘電体層の表面側には、必要に応じて反射層が設けられる。反射層は、放熱層としての働きも示す。反射層の厚さは、通常、１０〜２００nm程度とする。
【００６６】
保護層
媒体の最上層として、通常、樹脂製の保護層が設けられる。保護層の厚さは、通常、１〜１００μm程度とする。
【００６７】
基体
本発明の光磁気記録媒体では、基体裏面側から再生光が入射するため、基体は再生光に対して実質的に透明である必要がある。このため、基体は、樹脂やガラスなどから構成することが好ましい。
【００６８】
【実施例】
実施例１（構成Ｉ）
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、以下の手順で光磁気記録ディスクサンプルＩを作製した。
【００６９】
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。
【００７０】
磁性積層体を構成する各磁性層
Ａｒ雰囲気中において、スパッタ法により形成した。
【００７１】
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４０nmとした。
【００７２】
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。
【００７３】
磁性積層体を構成する各磁性層の組成、厚さおよびキュリー温度（Ｔｃ）を、表１に示す。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。各磁性層のキュリー温度は、ガラス基板上に、両側を誘電体層で挟んだ各磁性層の単層膜を形成して測定用サンプルを作製し、この測定用サンプルについて、室温からキュリー温度が確認される温度までの範囲でヒステリシスループを測定することにより求めた。
【００７４】
【表１】
特性評価
このサンプルについて、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。
【００７６】
記録条件
レーザー波長：６８０nm、
開口率ＮＡ：０．５５、
記録パワー：８mW、
記録磁界：３００Oe、
相対線速度：８m/s、
光変調記録：周波数８MHz
【００７７】
再生条件
レーザー波長：６８０nm、
開口率ＮＡ：０．５５、
再生パワー：２．５mW、
初期化磁界：２０００Oe、
再生磁界：５００Oe、
消去磁界：５００Oe
相対線速度：８m/s、
磁界変調再生：周波数１６MHz
【００７８】
上記条件による記録・再生の結果、４４dBのＣ／Ｎが得られた。
【００７９】
実施例２（構成 II ）
磁性積層体の構成を表２に示すものとしたほかは実施例１と同様にして光磁気記録ディスクサンプルII−１を作製した。
【００８０】
【表２】
再生磁界および消去磁界を３００Oeとしたほかは実施例１と同様にしてこのサンプルのＣ／Ｎを測定したところ、４６dBであった。
【００８２】
実施例３（構成 II ）
磁性積層体の構成を表３に示すものとしたほかは実施例１と同様にして光磁気記録ディスクサンプルII−２を作製した。
【００８３】
【表３】
このサンプルのＣ／Ｎを実施例２と同様にして測定したところ、４８dBであった。
【００８５】
実施例４（構成 III ）
磁性積層体の構成を表４に示すものとしたほかは実施例１と同様にして光磁気記録ディスクサンプルIIIを作製した。
【００８６】
【表４】
このサンプルのＣ／Ｎを実施例１と同様にして測定したところ、４１dBであった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の再生方法を説明するための模式図である。
【図２】本発明の再生方法を説明するための模式図である。
Claims (4)
- 基体表面側に磁性積層体を有し、この磁性積層体が、少なくとも増幅層Ａ1、交換力制御層Ｃ12および記録層Ｒ2の３層の磁性層をこの順で含み、記録時に、レーザービーム照射および記録磁界印加により記録層Ｒ2に磁区が形成され、再生時に、レーザービーム照射および再生磁界印加によって記録層Ｒ2の磁区が増幅層Ａ1に転写されて転写磁区が形成されると共に、増幅層Ａ1の転写磁区が拡大される光磁気記録媒体であり、増幅層Ａ1が室温以上の補償温度をもたず、増幅層Ａ1のキュリー温度をＴｃA1、交換力制御層Ｃ12のキュリー温度をＴｃC12及び記録層Ｒ2のキュリー温度をＴｃR2としたとき、ＴｃA1＜ＴｃC12及びＴｃA1＜ＴｃR2である光磁気記録媒体。
- 基体表面側に磁性積層体を有し、この磁性積層体が、少なくとも増幅層Ａ1、スイッチング層Ｓ12および記録層Ｒ2の３層の磁性層をこの順で含み、記録時に、レーザービーム照射および記録磁界印加により記録層Ｒ2に磁区が形成され、再生時に、レーザービーム照射および再生磁界印加によって記録層Ｒ2の磁区が増幅層Ａ1に転写されて転写磁区が形成されると共に、増幅層Ａ1の転写磁区が拡大される光磁気記録媒体であり、増幅層Ａ1が室温以上の補償温度をもたず、スイッチング層Ｓ12のキュリー温度をＴｃS12、増幅層Ａ1のキュリー温度をＴｃA1及び記録層Ｒ2のキュリー温度をＴｃR2としたとき、ＴｃS12が室温より高く、ＴｃS12＜ＴｃA1及びＴｃA1＜ＴｃR2である光磁気記録媒体。
- 基体表面側に磁性積層体を有し、この磁性積層体が、少なくとも増幅層Ａ1および記録層Ｒ2の２層の磁性層をこの順で含み、記録時に、レーザービーム照射および記録磁界印加により記録層Ｒ2に磁区が形成され、再生時に、レーザービーム照射および再生磁界印加によって記録層Ｒ2の磁区が増幅層Ａ1に転写されて転写磁区が形成されると共に、増幅層Ａ1の転写磁区が拡大される光磁気記録媒体であり、増幅層Ａ1が室温より高い補償温度をもたず、増幅層Ａ1のキュリー温度をＴｃA1、記録層Ｒ2のキュリー温度をＴｃR2としたとき、ＴｃA1＜ＴｃR2である光磁気記録媒体。
- 磁性積層体が、増幅層Ａ1と基体との間に、カー効果を増強するための磁性層であるエンハンス層Ｅ01を有し、エンハンス層Ｅ01のキュリー温度をＴｃE01、増幅層Ａ1のキュリー温度をＴｃA1としたとき、ＴｃA1＜ＴｃE01である請求項１〜３のいずれかに記載の光磁気記録媒体。
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