JP6054360B2 - ＦｅＭｎＰｔ媒体を用いる全光磁気記録システム - Google Patents

Description

本発明は、一般に、磁気記録ディスクドライブ等の磁気記録システムに関し、より詳細には、データビットの磁化を切り換えるために外部磁界を必要としない全光磁気記録システムに関する。

より近年の市販の磁気記録ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）は、磁化領域がディスクの記録層の面に垂直に配向されている垂直記録ディスクを用いている。従来の垂直磁気記録ディスクは「連続メディア」（ＣＭ）ディスクであり、ここで記録層は、書込みヘッドが磁性体上に書き込む場合に、磁気的に記録されるデータビットを含む同心円状のディスクトラックに形成される垂直磁気異方性を有する磁性体の連続層である。読み書きヘッドは、ディスクが回転する際に空気の薄膜すなわち「空気ベアリング」上で平滑なディスク面の上に支持される空気ベアリングスライダ上に位置する。

「ビットパターンドメディア」（ＢＰＭ）を有する垂直磁気記録ディスクが、データ密度を高めるために提案されている。ＢＰＭディスクにおいて、ディスク上の磁性体は、各アイランドすなわち「ビット」内に単一の磁区が存在するように、小さな孤立したデータアイランドにパターン化されている。単一の磁区は単粒であることも、または、単一の磁気容量として一斉に磁性状態を切り換える２、３の強固に結合する粒子から成っていることもできる。これは、単一「ビット」が分離体材料によって隔てられる複数の磁性粒子を有していてもよい従来のＣＭディスクとは対照的である。ＣＭおよびＢＰＭディスクの両方にとって、磁化領域すなわち個々のデータアイランドは、ディスクドライブの書込みヘッドからの外部磁界によって切り換えられる磁気を帯びている。

近年、媒体の磁化状態を切り換えるために外部磁界を必要としない全光システムが提案されている。全光システムの実現性は、フェリ磁性の希土類遷移金属（ＲＥ−ＴＭ）材料、例えば、ＧｄＦｅＣｏ合金を用いて、いくつかの研究グループによって実証されている。磁化の反転は外部磁化の無い場所に短いレーザパルスを印加することによって達成されることは知られていた。しかし、ＨＤＤにこれらのＲＥ−ＴＭ材料を用いることは、それらの限られた磁気異方性のために実用的ではない。また、これらの材料は、酸素に対する親和性が非常に強いために腐食しやすい。例えば、従来のＨＤＤ読取りヘッドの使用は、現在の面密度において、非常に接近したヘッドと媒体との間隔を必要とし、その結果、媒体上の保護オーバーコートの厚さが、ＲＥ−ＴＭ材料の酸化を防ぐには十分ではない５ｎｍ未満でなければならない。

米国特許第５，４９７，３５９号公報 米国特許第６，０５５，２２０号公報

Ｔ．Ｏｓｔｌｅｒ ｅｔ ａｌ，Ｎａｔｕｒｅ Ｃｏｍｍ．３，６６６（２０１２）

必要とされているのは、改良された磁気媒体を有する全光磁気記録システムである。

本発明の実施形態は、「全光スイッチング」（ＡＯＳ）磁気記録システム、すなわち、ＣＭディスクの領域またはＢＰＭディスクの個々のアイランドの磁化を反転させるための磁界を必要としないシステムに関する。本発明の実施形態は、磁気媒体としてＬ１_０型ＦｅＭｎＰｔ合金を用いる。ＦｅＭｎＰｔ合金は、適正な量のＭｎと共に、高い磁気結晶異方性を有するが、ＡＯＳをトリガするためのフェリ磁性スピン整列も有する。この材料において、Ｍｎは周知のＬ１_０型ＦｅＰｔ材料中のＦｅの部分的な代用となる。ＭｎスピンはＦｅと逆平行に整列し、従ってフェリ磁性相を形成する。高い磁気異方性とフェリ磁性スピン構成との組み合わせにより、ＦｅＭｎＰｔ媒体は偏光レーザパルスのみによって磁化を切り換えることのできる磁気媒体として機能できる。加えて、高いＰｔ濃度により、材料腐食耐性が得られる。ＣＭに対するＦｅＭｎＰｔ媒体は、任意の分離体を有する単一層であっても、それを持たない単一層であってもよい。代替として、ＦｅＭｎＰｔ媒体は、Ｌ１_０型ＦｅＰｔおよびＭｎＰｔ規則合金の交互層を備える積層記録層として実装されてもよい。層状実施形態において、ＦｅＰｔおよびＭｎＰｔは、添加される分離体を有していてもよい。ＣＭに用いられるＦｅＭｎＰｔ材料の分離体の無い実施形態も、連続層を個々に隔離されたデータアイランドにパターン化するための公知の手法のいずれかを用いて、ビットパターンドメディア（ＢＰＭ）を形成するようパターン化されてもよい。

本発明の本質と利点を完全に理解するために、以下の詳細な説明を添付図面と共に参照する。

ＧｄＦｅシステム等のＲＥ−ＴＭ材料のための全光スイッチングのメカニズムを説明するための図である。 ＧｄＦｅシステム等のＲＥ−ＴＭ材料のための全光スイッチングのメカニズムを説明するための図である。 ＧｄＦｅシステム等のＲＥ−ＴＭ材料のための全光スイッチングのメカニズムを説明するための図である。 ＧｄＦｅシステム等のＲＥ−ＴＭ材料のための全光スイッチングのメカニズムを説明するための図である。 ＧｄＦｅシステム等のＲＥ−ＴＭ材料のための全光スイッチングのメカニズムを説明するための図である。 本発明の実施形態による全光磁気記録システムの略図である。 本発明の実施形態による全光磁気記録システムにおけるトランスデューサへの光の円偏光の方向を切り換えるためのシステムの略図である。 本発明の実施形態による支持された読取りヘッドおよび近接場トランスデューサと共に、ディスクおよびキャリアの一部の拡大図である。 いずれの分離体も無い連続メディア（ＣＭ）の単一層としてのＦｅＭｎＰｔ記録層（ＲＬ）の断面図である。 分離体を有する連続メディア（ＣＭ）の単一層としてのＦｅＭｎＰｔのＲＬの断面図である。 いずれの分離体も無い連続メディア（ＣＭ）の積層としてのＦｅＭｎＰｔのＲＬの断面図である。 １つ以上の分離体を含むＦｅＰｔ層と分離体の無いＭｎＰｔ層とを有する連続メディア（ＣＭ）の積層としてのＦｅＭｎＰｔのＲＬの断面図である。 １つ以上の分離体を含むＦｅＰｔ層およびＭｎＰｔ層の両方を有する連続メディア（ＣＭ）の積層としてのＦｅＭｎＰｔのＲＬの断面図である。 図４ＡのＲＬから作成したビットパターンドメディア（ＢＰＭ）ディスクの断面図である。 図５Ａの積層ＲＬから作成したＢＰＭディスクの断面図である。

本発明の実施形態は、「全光スイッチング」（ＡＯＳ）磁気記録システム、すなわち、ＣＭディスクの領域またはＢＰＭディスクの個々のアイランドの磁化を反転させるための磁界を必要としないシステムに関する。光によって磁化を切り換えるメカニズムの１つは、逆ファラデー効果（ＩＦＥ）である。ファラデー効果は、材料を通って移動する光の長手偏光方向が光の伝搬方向と平行に整列する磁界において回転される磁気光学現象である。ＩＦＥでは、円偏光光線が、光の伝搬方向と平行な材料に磁界を誘導する。静磁化

は、高強度の円偏光レーザパルスにより達成できる周波数ωを有する外部回転電場によって材料に誘導される。誘導磁気は、それぞれ、光波の電場およびその複素共役である

および

のベクトル積と比例する。

光によって磁化を切り換える別のメカニズムは、反強磁性（ＡＦ）結合に関係する。このメカニズムにおいて、超高速レーザにより、スピン−スピン間相互作用／結合がアクティブで、消磁の原因となるレベルまで電子温度を上げ、その後、冷却時にＡＦ結合が磁化を反転させる。全光スイッチングの実現性は、フェリ磁性の希土類遷移金属（ＲＥ−ＴＭ）材料、例えば、ＧｄＦｅＣｏ合金を用いて、いくつかの研究グループによって実証されている。磁化の反転は外部磁化の無い場所に短いレーザパルスを印加することによって達成されることは知られていた。ＧｄＦｅ系等のＲＥ−ＴＭ材料のＡＯＳのメカニズムを、（非特許文献１）から転載した図１Ａ〜１Ｃおよび２Ａ〜２Ｂで説明する。フェリ磁性体は、逆平行に整列されたスピンを有する２つの磁気副格子を有しているが、第１の副格子の磁気モーメントの大きさは第２のものよりも大きい。従って、材料は最終的な正味の磁気モーメントを持ち、これを用いて磁性状態を読み取り、データを格納し、取得する。ＧｄＦｅは、ＦｅおよびＧｄのスピンを示すＳ１およびＳ２を有するフェリ磁性体である。図１Ａにおいて、高速レーザパルスは、材料の電子格子と相互作用し、１０〜１００フェムト秒（ｆｓ）内で、電子温度を材料のキューリー温度Ｔ_{Ｃｕｒｉｅ}（図１Ｂ）より上に上昇させる。この温度上昇により、２つのフェリ磁性的に整列された副格子同士を減結合し、それらが熱パルスに別々に応答することを可能にする。高い電子温度によって、ＦｅおよびＧｄは急速に消磁され、それにより、２つの副格子の磁気モーメントが減少する。ＦｅおよびＧｄは異なる電子構造を有しているため、これら２つの副格子種の消磁プロセス速度は異なり、磁気モーメントを失う速度も異なる。この例において、Ｆｅ副格子の磁化は図２Ａの曲線１００、１１０で示すようにＧｄ副格子の磁化よりも速く減衰する。この急速な消磁中に重要な現象が生じる。Ｆｅの磁気モーメントはこの消磁プロセスの終わりにゼロ値に近づかないどころか、その初期配向とは反対方向の小さいが有限値となる。０．１〜１ピコ秒（ｐｓ）という短時間のこの効果により、スピンＳ１およびＳ２、および、従って、双方の副格子の磁気モーメントが同じ方向に配向される（図２Ｂ、中間部分）。電子温度がＴ_{Ｃｕｒｉｅ}未満に下がると、すなわちレーザパルス後約１ｐｓ冷却すると、２つの副格子間の交換相互作用が回復し、スピンが再度互いに対して反対方向に整列し、従って、強制的にＧｄの磁化も反転させる（図２Ｂ、右側部分）。更に室温まで冷却させると、双方の副格子の磁気モーメントは完全に回復するが、ここではレーザパルスが印加される前の初期状態とは反対方向に配向される（図１Ｃ）。磁気モーメントはここでは、反強磁性に交換結合される（図１Ｃ）。従って、反転プロセスは熱パルスにより開始され、それは２つの副格子の異なる急速な消磁を誘導し、次いで、冷却プロセス中に２つの副格子の反強磁性交換結合を回復することによって完了する。

しかし、ＨＤＤにおけるＧｄＦｅＣｏ合金等のＲＥ−ＴＭ材料の使用は、以下のいくつかの理由によって実用的ではない。（ａ）ＧｄＦｅＣｏ等の合金の低い磁気異方性により、高い面密度が許容されず、（ｂ）Ｇｄ等の希土類材料は通常、酸素に対する希土類材料の強い親和性によって腐食しやすい。

本発明の実施形態は、ＡＯＳシステムにおける磁気媒体としてＦｅＭｎＰｔ合金を使用する。Ｌ１_０型に規則化された化学的規則化ＦｅＰｔは、高い磁気結晶異方性を有するが、純粋な強磁性体である。ＭｎＰｔは純粋な反強磁性体であり、これは、有限磁気モーメントを持っていない、すなわち、アップスピンおよびダウンスピンモーメントの完全補償を有していることを意味する。ＭｎＰｔはＦｅＰｔと同じＬ１_０型結晶構造を有している。この結果として、ＦｅＰｔと非常に良好に合金化されるか、良好に格子整合した多層構造でＬ１_０型ＦｅＰｔ薄膜と順次堆積される。従って、Ｌ１_０型ＦｅＰｔ合金は、適正な量のＭｎと共に、高い磁気結晶異方性を有するが、ＡＯＳをトリガするためのフェリ磁性スピン整列も有すると考えられている。この材料において、Ｍｎは、周知のＬ１_０型ＦｅＰｔ材料中のＦｅの部分的な代用となる。Ｍｎのスピンは、Ｆｅと逆平行に整列し、従ってフェリ磁性相を形成し、これにより、材料が上記のＧｄＦｅ合金系と同様に機能できる。高い磁気異方性とフェリ磁性スピン構成との組み合わせにより、ＦｅＭｎＰｔ媒体は偏光レーザパルスのみによって磁化を切り換えることのできる磁気媒体として機能できる。加えて、高いＰｔ濃度により、材料腐食耐性が得られる。この材料は、高い磁気異方性を有し、その結晶構造解析が熱補助型磁気記録（ＨＡＭＲ）に対して提案される周知のＬ１_０型ＦｅＰｔ媒体と非常に良く似ているため、非常に直接的な方法で実装できる。ＦｅＭｎＰｔ媒体は、「連続メディア」（ＣＭ）用の媒体スタックに実装できる。ＦｅＭｎＰｔのＣＭは、いずれの分離体も無い単一層であってもよい。代替として、ＣＭは、１つ以上の分離体、通常はＣ、Ｂ、ＢＮ、ＳｉＮ、およびＣｒＮ、およびＳｉＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘ、およびＣｒＯｘ等の酸化物を有するＦｅＭｎＰｔの単一層であってもよい。ＦｅＭｎＰｔ粒子は、周囲の分離体による物理的分離によって減結合され、別々に記録できる。逆平行のＭｎおよびＦｅスピンは、Ｌ１_０型ＦｅＰｔおよびＭｎＰｔ規則合金の交互層を備える多層記録層によっても達成できる。層状実施形態において、ＦｅＰｔおよびＭｎＰｔは、粒子を磁気的に減結合するよう追加される分離体を有していてもよい。ＣＭに用いられる分離体の無い実施形態も、連続層を個々に隔離されたデータアイランドにパターン化するための公知の手法のいずれかを用いて、ビットパターンドメディア（ＢＰＭ）を形成するようパターン化されてもよい。

図３Ａは、本発明の実施形態による全光磁気記録システムの略図である。システムはＣＭまたはＢＰＭを有するディスクに完全に適用できる。磁気記録媒体１０は、略平面を有する基板１１と、以下で説明するＦｅＭｎＰｔ媒体のいずれかの実施形態であってもよいＦｅＭｎＰｔ記録層１２とである。図３Ａで示すようなＨＤＤの実施形態において、媒体１０は、軸２１を中心として回転するスピンドルモータ２０上に支持される回転可能なディスク１０である。ＣＭディスクにおいて、記録層１２は、ディスク領域が偏光レーザパルスにより磁化される場合に形成される同心円状のデータトラックを含んでいる。ＢＰＭディスクにおいて、記録層１２の個々の磁気ビットすなわちアイランドは、同心円状データトラック内に配置される。

スピンドルモータ２０は、非常に低い非反復的なランアウトを有する市販のディスクドライブスピンドルモータであってもよい。キャリア３０は、ディスク１０に面し、ディスク１０の上で非常に近接して、例えば、約２〜２０ｎｍ上でキャリア３０を支持する空気ベアリング面（ＡＢＳ）３１を有している。キャリア３０は、円偏光レーザ光を記録層１２の領域またはアイランドに出力して領域またはアイランドを磁化する光チャネル５０および近接場トランスデューサ５１を支持している。また、キャリア３０は、磁化領域またはアイランドを検出するか、読み取り、リードバック信号を供給する従来の磁気抵抗効果型読取りヘッド等の読取りヘッド３５も支持している。キャリア３０は、剛体アーム４１と、ロードビーム４２およびフレキシャ４３を含むサスペンションとを含むキャリアアクチュエータ４０に接続されている。サスペンションは、磁気記録ディスクドライブに使用されるような従来のサスペンションであってもよく、ここで、フレキシャ４３は、キャリア３０がＡＢＳ３１によって回転ディスクの上に支持されている間に「ピッチ」および「ロール」することを許容している。

キャリア３０は、矢印４４によって示すような軸２１に垂直な径方向にアクチュエータ４０によって移動できる。アクチュエータ４０は、キャリア３０を完全な放物線に沿って移動させるリニアアクチュエータまたはキャリア３０を略放射状または弧状経路に沿って回転させるロータリーボイスコイルモータ（ＶＣＭ）アクチュエータ等のロータリーアクチュエータのいずれかであってもよい。アクチュエータ４０は、キャリア３０を所望の個々のデータトラックに位置決めする。

図３Ａの磁気記録システムの光学系は、レーザ６０、ミラー６２、集束レンズ６３、および円偏光子６４を含んでいる。レーザ６０は、直線偏光を生成し、特にレーザ６０がダイオードレーザの場合に平行にされてもよい。円偏光光線４９は、光チャネル５０およびトランスデューサ５１に向けられる。レーザ６０、ミラー６２、集束レンズ６３、および円偏光子６４は、キャリア３０が略放射状に移動する際にレーザ光が常にトランスデューサ５１に向けられるように、アクチュエータ４０に取り付けられてもよい。また、集束レンズ６３は、キャリア３０上に位置するか、それに組み込まれてもよい。代替として、レーザ６０からの光は、光ファイバによりトランスデューサ５１に送られてもよい。円偏光子６４は、１／４波長板から出て来る光が円偏光されるような特定配向を有する直線偏光子の裏面に接着される１／４波長板等の従来型の光デバイスであってもよい。トランスデューサ５１は近接場トランスデューサ（ＮＦＴ）であってもよい。

図３Ａにおいて、「スイッチ６５」と符号の付いた部品は、トランスデューサ５１の出力に暴露される磁化領域またはデータアイランドの垂直磁化の方向が、２つの対向する垂直方向のうちの一方に切り換えられるように、２つの反対方向のうちの一方における円偏光、すなわち、右旋または左旋偏光を有するレーザパルスを光チャネル５０に供給できるいずれのデバイスまたはシステムを示すことを意味する。

レーザ６０からの光の波長は、ある範囲の波長から選択されてもよい。レーザ６０は、約７８０ｎｍから９８０ｎｍの範囲の波長を有するＣＤ−ＲＷタイプのレーザダイオードと類似したもの等のダイオードレーザであるのが好ましい。約６５０ｎｍの波長を有するＤＶＤ−ＲＷタイプのレーザダイオード、および約４００ｎｍの波長を有するＢｌｕ−ｒａｙ（登録商標）タイプのレーザダイオード等の他のタイプのレーザを使用してもよい。必要に応じて、短い電気パルスをダイオード接点に印加することによって、１フェムト秒（ｆｓ）と同等に短いパルスが生成される。

また、図３Ａは、ＰＣ等のホストシステムとディスクドライブとの間のユーザーデータの転送を略図的に示している。ディスク１０は、記録されたユーザーデータだけでなく、キャリア３０を所望のトラック上に維持し、キャリア３０を異なるトラックに移動するようアクチュエータ４０によって用いられる予め記録された非データサーボ情報も含んでいる。ユーザーデータおよびサーボ情報の両方からの信号は読取りヘッド３５によって検出され、読取りエレクトロニクス３７によって増幅され、復号される。ユーザーデータはコントローラエレクトロニクス８０に送信され、インターフェースエレクトロニクス８１を経由してホスト８２に送信され、サーボ情報はアクチュエータ４０に結合するサーボエレクトロニクス８４に送信される。ディスクに書き込まれるデータは、ホスト８２からインターフェースエレクトロニクス８１およびコントローラエレクトロニクス８０に送信され、次いで、データ待ち行列としてパターンジェネレータ８６に、次いでスイッチ６５に送信される。スイッチ６５は、データ待ち行列のパターンに従って所望の垂直方向にＣＭディスクの領域またはＢＰＭディスクの個々のアイランドを磁化するようトランスデューサ５１に対する円偏光の方向を制御する。パターンジェネレータ８６、スイッチ６５、およびレーザ６０は、書込みクロック８８によって制御される。

図３Ｂは、全光磁気記録システムにおけるトランスデューサへの光の円偏光方向を切り換えるためのスイッチ６５（図３Ａ）として機能してもよいシステムの略図である。このシステムにおいて、コリメータ６１Ｂからの光線に対する紙面での電場Ｅおよびコリメータ６１Ａからの光線に対する紙面と直交する電場Ｅによって示すような、直交する方向で直線偏光される２つの光線を生成するそれぞれのコリメータ６１Ａ、６１Ｂを有する２つのレーザ６０Ａ、６０Ｂがある。２つの光線は、ビームスプリッタ６８に向けられ、次いで、１／４波長板等の従来型の光デバイスであってもよい円偏光子６４に向けられる。円偏光子６４からの出力は、光チャネル５０（図３Ａ）に向けられる。レーザ６０Ａ、６０Ｂは、書込みクロック８８によって制御されるパターンジェネレータ８６に応答してパルスを生成する。どちらのレーザがパルス出力されたかによって、円偏光子６４からの出力が右旋または左旋のいずれかを行うことができるように、パターンジェネレータ８６は、直交する方向で直線偏光されるレーザ６０Ａ、６０Ｂからのパルスをトリガする。これにより、データアイランドが２つの対向する垂直方向のうちの一方に磁化されることが可能になる。

図３Ｃは、ディスク１０と、読取りヘッド３５、近接場トランスデューサ５１、および光チャネル５０を示すキャリア３０の一部の拡大図である。ディスク１０は、ディスク基板１１上で非磁性の非金属間隔１３２によって隔てられる一連の代表的な磁化金属または金属合金データアイランド１３０を有するＲＬ１２内のデータトラックを備えるＢＰＭディスクとして示されている。キャリア３０は、ディスク１０に面する略平面のＡＢＳ３１を有する従来の磁気記録ディスクドライブで使用されるようなスライダであってもよい。ディスク１０上の磁化領域またはアイランドの磁化は偏光レーザ光によって単に切り換えられるため、キャリア３０は磁界を生成するための誘導書込みヘッドを支持していない。従来のトンネル磁気抵抗効果型（ＴＭＲ）読取りヘッドであってもよい読取りヘッド３５は、ＡＢＳにおいて実質的にその検知縁部を有しており、２つの磁気シールドＳ１、Ｓ２間に位置している。この実施形態において、光チャネル５０は、円偏光光線をトランスデューサ５１へ向ける薄膜導波路７０である。導波路７０は、レーザ波長において光を透過するＴａ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、またはＳｉＮ等のコア材料から形成され、コア材料よりも低い屈折率の誘電クラッド層７３（例えば、ＳｉＯ_２またはＡｌ_２Ｏ_３）によって囲まれている。レーザは、約７８０ｎｍの波長を有するＣＤ−ＲＷタイプのレーザダイオードであってもよく、図３Ａに示すようにアクチュエータ４０上に位置してもよい。代替として、レーザダイオードはキャリア３０上に位置してもよい。一実施例において、導波路７０は、直径約２５０ｎｍであってもよく、または、厚さ５００ｎｍのクラッド層７３がそれを囲む断面寸法であってもよい。導波路７０はトランスデューサ５１に当接する出口面７１を有している。トランスデューサ５１はアクティブ領域５３を有する金属（金属合金を含んでもよい）である。金属トランスデューサ５１は、導波路７０の端部の薄膜の形であってもよい。円偏光光線は、導波路７０を通って出口面７１およびアクティブ領域５３へ移動する。トランスデューサ５１のアクティブ領域５３は、波線矢印によって示すような、データアイランド１３０ｃと相互作用する近接場での回転電場を生じる。アクティブ領域５３を有するトランスデューサ５１は、本明細書中で用いるように、「近接場オプティクス」と称する「近接場」トランスデューサ（ＮＦＴ）であり、ここで、光の通路はサブ波長特徴を有する素子を通り、光は第１の素子からサブ波長距離に位置する第２の素子に結合される。

図３Ａおよび３Ｃにおいて、レーザ光をＲＬ１２へ向けるための手段はキャリア３０上の導波路である。しかし、レーザ光をＲＬへ向けるための手段は円偏光光線４９を受容するキャリア３０の光透過部であってもよい。また、光チャネルはキャリア３０の本体の開口部内に位置してもよい。また、光チャネルはキャリア３０上の固浸レンズ（ＳＩＬ）であってもよい。光データ記録のための半球型または超半球型のＳＩＬを有する空気ベアリングスライダは、（特許文献１）および（特許文献２）に記載されている。光チャネルを空気ベアリングスライダまたはキャリアへ取り付けるための他の多くの技法および構造が可能である。

図３Ａ〜３Ｃは従って、ＡＯＳシステムの１タイプ、すなわち、垂直磁化方向が２つの対向する垂直方向の一方に切り換えられるように、２つの反対方向の一方で円偏光を用いるもの、すなわち、右旋または左旋偏光を用いるものを示している。しかし、本発明のＢＰＭ実施形態も、直線偏光を用いるＡＯＳシステムに完全に適用できる。かかるシステムにおいて、磁化はパルスが特定の強度範囲で印加される度に切り換わり、そのため、最終状態は初期状態がどうであったかによって決まる。従って、各ビットに対する磁性状態を書き込む前に読み取って、それを切り換える必要があるか否かを決定することが重要である。ＢＰＭシステムにおいて、個々のデータアイランドの物理的な位置はわかっているため、個々のデータアイランドの磁性状態を決定し、次いでその磁化を確実に切り換えることが可能である。

図４Ａは、いずれの分離体も無い連続メディア（ＣＭ）の単一層としてのＦｅＭｎＰｔ媒体の断面図である。記録層（ＲＬ）は適切なディスク基板上に形成されている。ディスクは通常、ＲＬの下に１つ以上のシード層と、ＲＬの上部にアモルファスのダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等の保護オーバーコートとを含んでいてもよい。ＲＬを形成するＦｅＭｎＰｔ垂直媒体は、Ｌ１_０型ＦｅＰｔ相に基づく高Ｈ_ｋの実質的に化学的規則化されたＦｅＭｎＰｔ擬二元合金である。ＭｎはＦｅの部分的な代用であり、約１〜約１５原子％の好ましい範囲に存在する。従って、好ましい組成は（Ｆｅ_{（５０−ｘ）}Ｍｎ_ｘＰｔ_（５０））として表され、ここでｘは原子百分率であり、１〜１５にある。しかし、Ｐｔの量と組み合わせたＦｅＭｎの量は約４５および５５原子％であってもよい。従って、組成は（Ｆｅ_{（１００−ｘ）}Ｍｎ_ｘ）_ｙＰｔ_{（１００−ｙ）}として表してもよく、ここで、ｙは約４５〜５５であり、ｘは約２〜３０である。Ｍｎ濃度は、Ｆｅとの必要なＡＦ結合を提供するよう十分でなければならない。Ｍｎのこの最小量はまだ実験的に決定されていない一方で、少なくとも１原子％であると考えられている。しかし、Ｍｎ濃度が約１５原子％よりも大きければ、Ｍｎは磁気特性を低下させ、ＦｅＭｎＰｔ媒体は十分な磁気結晶異方性を持たない。Ｌ１_０型に規則化されたＦｅＰｔの合金は、高密度磁気記録材料にとって望ましい、それらの高い磁気結晶異方性および磁化特性のために公知されている。実質的に化学的規則化されたＦｅＰｔ合金は、そのバルク形態で、面心正方（ＦＣＴ）Ｌ１_０規則相材料として公知されている（ＣｕＡｕ材料とも称される）。Ｌ１_０相のｃ軸は磁化容易軸であり、ディスク基板と垂直に配向される。このＦｅＭｎＰｔ合金において、Ｍｎは、周知のＬ１_０型ＦｅＰｔ材料中のＦｅの部分的な代用となる。ＭｎスピンはＦｅと逆平行に整列し、従って、ＡＯＳに必要とされるフェリ磁性相を形成する。

図４Ｂは、分離体を有する連続メディア（ＣＭ）の単一層としてのＦｅＭｎＰｔ媒体の断面図である。ＲＬを形成するＦｅＭｎＰｔ垂直媒体は、略（Ｆｅ_{（５０−ｘ）}Ｍｎ_ｘＰｔ_（５０））−Ｍの組成を有し、ここで、ｘは原子百分率で、１〜１５にあり、要素Ｍが約５〜５０原子％の量で存在する。分離体の代表的な材料は、Ｃ、Ｂ、ＢＮ、ＳｉＮ、ＣｒＮ、およびＳｉＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘ、およびＣｒＯｘ等の酸化物を含む。図４Ａおよび４ＢのＲＬは、約４００〜７００℃の温度に維持された基板上へのスパッタ堆積によって形成されてもよい。ＲＬは、約５〜１５ｎｍの厚さまでスパッタ堆積される。ＦｅＭｎＰｔ（またはＦｅＭｎＰｔ−Ｍ）のＲＬは、所望量のＦｅ、Ｍｎ、およびＰｔ（または、所望量のＭ分離体を有するこれらの要素）を有する単一組成ターゲットからスパッタ堆積されてもよく、または、個別のターゲットから同時スパッタされてもよい。

図５Ａは、いずれの分離体も無い連続メディア（ＣＭ）の積層としてのＦｅＭｎＰｔのＲＬの断面図である。積層ＲＬは、少なくとも１つの分離体の無いＦｅＰｔ層と少なくとも１つの分離体の無いＭｎＰｔ層との交互層を含んでいる。個々の層の数および厚さは、所望の合計ＲＬ厚さ（通常、５から１５ｎｍ）およびＭｎ濃度を達成するよう選択されてもよい。例えば、Ｆｅ_４０Ｍｎ_１０Ｐｔ_５０（すなわち、ＲＬ内に約１０原子％のＭｎ）を達成するよう望まれている場合、ＦｅＰｔ層対ＭｎＰｔ層の厚さの割合は約４である。

図５Ｂは、１つ以上のＭ分離体を含むＦｅＰｔ層と分離体の無いＭｎＰｔ層とを有する連続メディア（ＣＭ）の積層としてのＦｅＭｎＰｔのＲＬの断面図である。図５Ｃは、１つ以上のＭ分離体を含むＦｅＰｔ層およびＭｎＰｔ層の両方を有する連続メディア（ＣＭ）の積層としてのＦｅＭｎＰｔのＲＬの断面図である。分離体は、同族から選択してもよく、図４Ｂの実施形態に対して上で説明したような同じ組成範囲で存在してもよい。図５Ａ〜５ＣのＲＬは、約４００〜７００℃の温度に維持された基板上へのスパッタ堆積によって形成されてもよい。

図６Ａは、図４ＡのＲＬから作成したＢＰＭディスクの断面図である。ＲＬは、非磁性空間２１０によって分離された複数のパターン化され、個々に離間されたデータアイランド２００を含んでいる。データアイランド２００は、図４ＡのＦｅＭｎＰｔのＲＬに用いられたものと同じ材料から形成される。図６Ｂは、図５Ａの積層ＲＬから作成したＢＰＭディスクの断面図である。ＲＬは、非磁性空間２６０によって分離された複数のパターン化され、個々に離間されたデータアイランド２５０を含んでいる。データアイランド２５０は、図４Ａの交互のＭｎＰｔおよびＦｅＰｔ層に用いられたものと同じ材料から形成される。図６Ａ、６Ｂの非磁性空間２１０、２６０はそれぞれ、ＳｉＯ_２、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、またはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等の非金属材料から形成されてもよい。ＢＰＭディスクにおいて、データアイランドは同心データトラックに配置される。

本発明を、好ましい実施形態を参照して特に示し、説明してきたが、形態および詳細における種々の変更を、本発明の精神および適用範囲から逸脱することなく行ってもよいことは、当該技術に精通する者によって理解されよう。従って、開示した発明は、単に例示として考え、添付の特許請求の範囲で特定するような範囲でのみ限定すべきである。

１０ 磁気記録媒体
１１ 基板
１２ 記録層
２０ スピンドルモータ
２１ 軸
３０ キャリア
３１ 空気ベアリング面
３５ 読取りヘッド
３７ 読取りエレクトロニクス
４０ キャリアアクチュエータ
４１ 剛体アーム
４２ ロードビーム
４３ フレキシャ
４９ 円偏光光線
５０ 光チャネル
５１ 近接場トランスデューサ
５３ アクティブ領域
６０ レーザ
６１Ａ、６１Ｂ コリメータ
６２ ミラー
６３ 集束レンズ
６４ 円偏光子
６５ スイッチ
６８ ビームスプリッタ
７０ 導波路
７１ 出口面
７３ 誘電クラッド層
８０ コントローラエレクトロニクス
８１ インターフェースエレクトロニクス
８２ ホスト
８４ サーボエレクトロニクス
８６ パターンジェネレータ
８８ 書込みクロック
１３０、１３０ｃ データアイランド
１３２ 非金属間隔
２００ データアイランド
２１０ 非磁性空間
２５０ データアイランド
２６０ 非磁性空間

Claims (20)

1. 全光磁気記録システムであって、
   略平面の基板と、前記基板上の連続的な磁気記録層とを備える磁気記録媒体であって、前記記録層はＭｎが１原子％以上、１５原子％以下の量で存在するＦｅＭｎＰｔ合金を備える、磁気記録媒体と、
   光を生成するレーザと、
   前記レーザ光を偏光するための偏光子と、
   前記偏光子を通過した前記レーザ光を前記記録層に向けて前記記録層の領域の磁化を切り換える手段と、を備え、
   前記システムは磁界を生成するための書込みヘッドを含まない、
   全光磁気記録システム。
2. 前記記録層は、（Ｆｅ_(100-x)Ｍｎ_x）_yＰｔ_(100-y)形式の組成を有し、下付き添字は原
   子百分率を表し、ｙは４５以上、５５以下であり、ｘは２以上、３０以下である、請求項１に記載のシステム。
3. 前記記録層は、５ｎｍ以上、１５ｎｍ以下の厚さを有する単一層である、請求項１に記載のシステム。
4. 前記記録層は更に、Ｃ、Ｂ、ＢＮ、ＳｉＮ、ＣｒＮ、ＳｉＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘ、およびＣｒＯｘから選択される１つ以上の分離体を備える、請求項１に記載のシステム。
5. 前記記録層は、ＦｅＰｔ合金を備える少なくとも１つの層とＭｎＰｔ合金を備える少なくとも１つの層との積層を備える、請求項１に記載のシステム。
6. ＦｅＰｔ合金を備える前記少なくとも１つの層は更に、Ｃ、Ｂ、ＢＮ、ＳｉＮ、ＣｒＮ、ＳｉＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘ、およびＣｒＯｘから選択される１つ以上の分離体を備える、請求項５に記載のシステム。
7. ＦｅＰｔ合金を備える前記少なくとも１つの層は更に、Ｃ、Ｂ、ＢＮ、ＳｉＮ、ＣｒＮ、ＳｉＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘ、およびＣｒＯｘから選択される１つ以上の分離体を備え、ＭｎＰｔを備える前記少なくとも１つの層は更に、Ｃ、Ｂ、ＢＮ、ＳｉＮ、ＣｒＮ、ＳｉＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘ、およびＣｒＯｘから選択される１つ以上の分離体を備える、請求項５に記載のシステム。
8. 前記記録層は、複数の個々に離間されるデータアイランドにパターン化され、前記偏光子を通過した前記レーザ光を前記記録層に向けて前記記録層の領域の磁化を切り換える前記手段は、前記偏光子を通過した前記レーザ光を個別のデータアイランドに向ける手段を備える、請求項１に記載のシステム。
9. 前記偏光子は直線偏光子である、請求項８に記載のシステム。
10. 前記偏光子は円偏光子である、請求項１に記載のシステム。
11. 前記偏光子を通過した前記レーザ光を向ける手段は光チャネルを備える、請求項１に記載のシステム。
12. 前記偏光子を通過した前記レーザ光を向ける手段は近接場トランスデューサを備える、請求項１に記載のシステム。
13. 全光磁気記録システムであって、
    略平面の基板と、前記基板上で、（Ｆｅ_(100-x)Ｍｎ_x）_yＰｔ_(100-y)形式の組成を有する連続的な記録層とを備える磁気記録媒体であって、下付き添字は原子百分率を表し、ｙは４５以上、５５以下であり、ｘは２以上、３０以下である、磁気記録媒体と、
    光を生成するレーザと、
    前記レーザ光を円偏光するための偏光子と、
    前記偏光子を通過した前記レーザ光の光線を前記記録層に向けて、磁界の補助無しで前記記録層の磁化領域を切り換えるためのトランスデューサと、を備える、
    全光磁気記録システム。
14. 前記記録層は更に、Ｃ、Ｂ、ＢＮ、ＳｉＮ、ＣｒＮ、ＳｉＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘ、およびＣｒＯｘから選択される１つ以上の分離体を備える、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記記録層は、ＦｅＰｔ合金を備える少なくとも１つの層とＭｎＰｔ合金を備える少なくとも１つの層との積層を備える、請求項１３に記載のシステム。
16. ＦｅＰｔ合金を備える前記少なくとも１つの層は更に、Ｃ、Ｂ、ＢＮ、ＳｉＮ、ＣｒＮ、ＳｉＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘ、およびＣｒＯｘから選択される１つ以上の分離体を備え、ＭｎＰｔを備える前記少なくとも１つの層は更に、Ｃ、Ｂ、ＢＮ、ＳｉＮ、ＣｒＮ、ＳｉＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘ、およびＣｒＯｘから選択される１つ以上の分離体を備える、請求項１５に記載のシステム。
17. 前記記録層は、複数の個々に離間されるデータアイランドにパターン化され、前記記録層の前記磁化領域は前記データアイランドである、請求項１３に記載のシステム。
18. 前記偏光子を通過した前記レーザ光の光線を前記トランスデューサに向けるための光チャネルを更に備える、請求項１３に記載のシステム。
19. 前記光チャネルは、キャリア上で、前記媒体基板に面する実質的に平面の表面を有する導波路を備え、前記トランスデューサは、前記実質的に平面の導波路表面上に形成される、請求項１８に記載のシステム。
20. 前記媒体は回転可能ディスクであり、前記記録層は複数のデータトラックを有し、前記トランスデューサに接続されるキャリアと、前記キャリアを選択されたデータトラックに移動させるための前記キャリアに接続されるアクチュエータとを更に備える、請求項１３に記載のシステム。

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