JPH01220239A - 光磁気記録素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光強度変調によりオーバーライトが可能となっ
た光磁気記録素子に関するものである。

［従来技術］ 光磁気ディスクを用いた記録方式によれば、集束レーザ
ー光を記録媒体に投光して局部加熱し、これによってビ
ットを書き込むことができ、そして磁気光学効果を利用
して読出しており、また、記録ビットを消去し、改めて
ビットを書き込むこともできる。

このよな書き換えを光変調記録方式で行う場合には記録
と消去を別々に行わねばならず、そのために光磁気ディ
スクを少なくとも２回転させねばならず、リアルタイム
で書き換えることができない。

これに対して、近時、キュリー温度が異なる二層の磁性
膜を積層し、そして、低キユリー点の磁性膜を記録再生
層とし、他方の高キュリー点の磁性膜を記録補助層とし
、この積層磁性体を用いて単一光ビームの光変調により
オーバーライトを可能とした光磁気記録素子が特開昭６
２−１７５９４８号公報に提案されている。

この単一光ビーム光強度変調オーバライドは以下の通り
である。

第１図によれば、光磁気ディスク１は記録再生層２と記
録補助層３が積層されて成り、しかも、記録のためのバ
イアス磁石４と初期化磁石５が設置されている。

上記両層２，３は希土類金属と遷移金属の非晶質合金か
ら成り、それぞれ膜面に垂直な方向に磁化容易軸を有す
るビットが配列されており、両層２，３のそれぞれのビ
ットは実質上ｌ：１に対応している。そして、バイアス
磁石４の配置部位に対応した記録再生層２のビットにレ
ーザービーム光６を照射して記録の読出し又は書き換え
を行うことができる。

上記の記録再生層２と記録補助層３がいずれも遷移金属
リッチの合金層により形成された場合の記録方式は次の
通りである。ここで、上記遷移金属リッチとは補償組成
よりも遷移金属含有比率が大きくなった組成を指し、こ
れに対して、補償組成よりも希土類金属含有比率が大き
くなった組成を希土類金属リッチと呼ぶ。

光磁気ディスク１が回転されると、各々のビットは初期
化磁石５の磁場旧ｎｉとバイアス磁石４の磁場）１ｂに
順次印加される。　磁場旧ｎｉは磁場Ｈｂに比べて著し
く大きく、そして、磁場Ｍｉｎｉは記録再生層２の保磁
力に比べて小さく、しかも、記録補助層３の保磁力に比
べて大きく、そのため、各々のビットが磁場旧ｎｉに印
加された場合、記録再生層２０ビツトは変化しないが、
記録補助層３０ビツトは磁界方向、即ち、同図中上向き
に揃えられる。

次に各々のビットは磁場Ｈｂに印加されるが、レーザー
ビーム光６のビーム強度の大きさにより記録再生Ｆｊ２
の磁化方向が決定される。

高レベルのビーム強度をもつ光が照射された場合には両
層２．３のビット磁化方向は磁界）１ｂの方向、即ち同
図中下向きに揃えられ、他方、低レベルのビーム強度を
もつ光が　照射された場合には記録補助Ｎ３のビット磁
化方向は変わらないが、記録再生層２０ビツト磁化方向
は磁場Ｈｂの方向に揃えられる。

上記記録方式を第２図に示された磁化（Ｍ）−印加磁界
（Ｈ）のヒステリシスループにより補足説明すると次の
通りである。

録再主層２と記録補助°層３のそれぞれの磁化を加えた
全体としてのＭ−）１ヒステリシスループであり、また
、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は記録再生層２と記
録補助Ｎ３のそれぞれのビット磁化方向を表しており、
（Ａ）はｆ−ｇ間、（Ｂ）はｈ−ｉ間、（Ｃ）はｊ−ｂ
間、（Ｄ）はｃ−ｅ間のビット磁化状態を示す。そして
、磁場旧ｎｉが印加される前は両層２，３は（Ａ）又は
（Ｃ）の磁化状態にあり、次いで磁場１旧が印加された
場合（Ａ）の磁化状態は変わらないが、（Ｃ）の磁化状
態は（Ｄ）の磁化状態に変わる。そこで、（Ａ）又は（
Ｄ）の磁化状態に低　レベルのビーム強度をもつ光を照
射した場合、（Ａ）の磁化状態は変わらないが、（Ｄ）
の磁化状態は（Ａ）の磁化状態に変わる。他方、（Ａ）
又は（Ｄ）の磁化状態に高レベルのビーム強度をもフ　
光を照射し、しかも、磁場）１ｂが第１図に示すように
下向きに加えられた場合、（Ａ）と（Ｄ）の磁化状態は
いずれも（Ｃ）の磁化状態に変わる。

以上の通り、単一光ビームのビーム強度を高レベル又は
低レベルに設定することによって記録再生層２０ビツト
が二値化され、そして、光磁気ディスクを一回転させる
だけでリアルタイムにオーバーライトができる。

ところで、上記のような単一光ビーム光強度変調オーバ
ーライトに要求される所要特性には下記の３点がある。

■・・・記録再生層のビット磁化方向が、キュリー点以
上に昇温された後の冷却過程で記録補助層のビット磁化
方向に揃う。

■・・・記録補助層のビット磁化方向が、低レベルのレ
ーザー強度では反転しないが、高レベルのレーザー強度
では乃朕場）１ｂにより反転する。

■・・・記録補助層のビット磁化方向は磁場１旧により
磁化反転され、その状態が磁場旧ｎｉが除かれても維持
される。

上記所要特性のうち、■をＭ−Ｈヒステリシスループに
より表した場合、第２図に示す通りの特性が得られる。

同図中、破線は記録補助Ｎ３のヒステリシスループを表
わし、Ｈｅは記録補助層３の保磁力、■νは両Ｎ２，３
０間で作用している　交換結合力によるヒステリシスル
ープのシフト量であり、当然、交換結合力が作用しない
場合にはＨｗ＝Ｏとなる。

また、記録補助層３を初期化磁石５によって磁化反転さ
せ、しかも、その磁場Ｈｉｎｉを取り去っても反転状態
が維持されている場合、この過程はポイントａよりポイ
ントｂ及びポイントＣを経てポイントｄに至る経路によ
り表される。

そして、上記■の所要特性は記録補助層の厚みを所定以
上に大きくした場合に得られる。

その厚みは磁性媒体の種類にもよるが、４５０Ａ以上に
設定しなければならず、４ｓｏＸ未溝の場合にはＨｗが
大きくなり、Ｈｗ＞Ｈｃとなる。

Ｈｗ　＞　Ｈｃのトロヒステリシスループは第３図に示
す通りであり、初期化磁石５により印加されるとポイン
トによりポイントＩ及びポイントｍに至るが、その印加
がなくなるとポイントｍよリポインドｎを介してポイン
トｋに戻り、結局、磁場Ｍｉｎｉが実質的に印加されな
かったことになる。

上述の通り、記録補助層の厚みは４５０λ以上必要とす
るが、実用上昇温時における記録補助層のビットの安定
性を考慮した場合、■−とＨｃＯ差を更に大きくしなけ
ればならず、その差をＨｗ−１（ｃ＜−１００００ｅに
設定しなければならない。

従ってＨｗ−Ｈｅ　＜−１００００ｅの条件が満足され
るように記録補助層の厚みを更に大きくしなければなら
ない。本発明者等は記録補助層の実用上の厚みが６００
Ａ以上であると考える。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記構成の光磁気ディスクは記録補助層
を形成したために磁性体層全体の厚みが大きくなり、そ
の結果、高レベルのビーム強度をもつ光を照射し、両層
２，３０ビツト磁化方向を同時に反転させる場合、レー
ザービーム光のパワーが大きくなる。

しかも、記録再生層と記録補助層は両層の界面を介して
交換結合により磁気的につながっており、そのため、繰
り返して書き換えが行われた場合、その昇温及び冷却に
より上記界面が変化し、その結果、光磁気特性が劣化す
る。

［発明の目的］ 従って、本発明の目的は記録補助層の厚みを小さくして
も単一光ビーム光強度変調オーバーライトが可能となっ
た光磁気記録素子を提供することにある。

本発明の他の目的は書き込みに用いられるレーザービー
ム光のパワーを小さくすることができた光磁気記録素子
を提供することにある。

本発明の更に他の目的は光磁気初期特性が長期間に亘っ
て安定に維持された光磁気記録素子を提供することにあ
る。

［問題点を解決するための手段］ 本発明によれば、膜面に垂直な方向に磁化容易軸を有す
る記録再生層と記録補助層が積層されてオーバーライト
が可能となった光磁気記録素子において、前記記録再生
層と前記記録補助層の間に該両層の構成元素と実質上固
溶しない非磁性体層を３〜１０Ａの厚みで形成したこと
を特徴と　する光磁気記録素子が提供される。

以下、本発明の詳細な説明する。

第４図は本発明光磁気記録素子の基本的層構成を示し、
図中、７はガラス又はプラスチックなどから成る被膜形
成用の基板であり、この基板７の上に記録再生層８、非
磁気性体層９及び記録補助層１０が順次形成されている
。

上記記録再生層８及び記録補助Ｎ１０はいずれも膜面に
垂直な　方向に磁化容易軸を有する磁性体層であり、こ
の両Ｆｊ　８，１０の間に非磁性体層９が形成されてい
る。

この非磁気性体Ｎ９は両層８，１００キュリー点以下の
温度範囲内で磁性体構成元素と実質上固溶しない構成元
素により形成されている。

上記磁性体層８，１０には例えば希土類金属と遷移金属
の組合わせから成る非晶質合金があり、この合金として
ＴｂＦｅ　、　Ｔ　ｂＦｅＣｏ　、　ＧｄＴｂＦｅ　、
　ＤｙＦｅＣｏ　、　ＧｄＤｙＦｅ、ＮｄＤｙＦｅＣｏ
、ＮｄＧｄＤｙＦｅ、ＮｄＴｂＦｅＣｏ、ＧｄＤｙＴｂ
Ｆｅ、ＧｄＣｏなどがある。そして、これらの磁性合金
よりキュリー温度が異なる二種類の合金を選び、或いは
同一成分の合金より組織比をかえてキュリー温度が異な
る二種類の合金とし、低キユリー点の磁性合金を用いて
記録再生層を形成し、他方、高キュリー点の磁性合金を
用いて記録補助層を形成する。

前記非磁性体Ｎ９を上記非晶質合金と固溶しない材料を
用いて形成する場合、この材料にはＣｕ、Ｍｎ、Ａｕ、
Ａｇ、Ｍｇ、Ｐｂ、Ｂｉ　、Ｂなどの金属があり、また
、ＳｉＮ、ＡＩＮ、サイアロン、　ＳｉＣ，Ｃｄ５４ｉ
Ｃ，ＴｉＮ、ＺＮＳ　！　”　ｇ　Ｆ２１　Ａ　Ｉ　２
０３１　Ｃｅ　Ｏ２１Ｚ　ｒ　０２　＊　Ｓ　ｉ　Ｏ＋
　Ｓ　ｊ　０２　＋　Ｃｄ　Ｏ＋　Ｂ　ｉ　２０３など
の誘電体があり、これらが単独で又は組合わせて用いら
れる。

非磁性体層９の厚みは３〜ＩＯＡ、好適には５〜９スの
範囲内に設定する必要があり、この厚みが３′Ａ未満の
場合には記録補助層の厚みを小さくできず、一方１０λ
を超えた場合には記録再生層と記録補助層の間の交換結
合が弱まり、低レベルのビーム強度をもつ光が照射され
た場合に記録再生層のビット磁化方向が記録補助層のビ
ット磁化方向と一致しない。

かくして本発明の光磁気記録素子によれば、上記非磁性
体層を形成したことによって記録補助層の厚みを小さく
することができ、これにより、磁性体層全体の厚みが小
さくなり、その結果、レーザビーム光のパワーが小さく
なる。

本発明者等が繰り返し行った実験によれば、非磁性体層
がない場合、記録補助層が６００人以上の厚みを必要と
したのに対し、本発明の素子においてはその厚みを１０
０〜４００Ａ、好適には１５０〜３００Ａの範囲内に設
定すことができた。

また、非磁性体層がない素子を線速４ｍ／ｓ、記録周波
数１．６ＭＨｚの条件下で記録した場合、５．０ｍ−以
上のレーザービーム光のパワーを必要としたが、これに
対して本発明の素子を用いた場合にはそのパワーを５．
０ｍＷ未満、最小４　、７ｍｗにまで設定することがで
きた。

［実施例］ 次に本発明の実施例を述べる。

（例１） 交流マグネトロンスパッタリング装置を用いてガラス基
板の上に誘導体層（窒化シリコンを主要成分とし、これ
にＹ原子、ＡＩ原子及びＯ原子が含有された層であり、
これは所謂ＹＳｉＡＩＯＮ層・・・イツトリウムサイア
ロン層と呼ばれる層である）を７２５′Ａの厚みで形成
し、この層の上にＴｂＦｅ垂直磁化膜（原子組成比Ｔｂ
＠、２２Ｆ’ｅ＠−７８）を６００人の厚みで形成して
記録再生層とした。

、ａ＞　ｓ、２ｔＦｅｓ、ｖｅ）を形成して記録補助層
とした。然る後、この記録補助層の上にＹＳｉＡＩＯＮ
　ＮをｒｏｏｏＥの厚みで形成して保護層とした。

本例においては、このようにして同一装置内で上記各層
を順次　形成するに当たフて、非磁録素子を製作した。

かくして得られた各々の光磁気記録素子について、Ｈｗ
−Ｈｃを測定したところ、第５図に示す通りの結果が得
られた。

尚、Ｈｗ−Ｈｅの測定にはカー効果測定装置及び振動試
料型磁化測定装置（Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　Ｓａｍｐｌｅ
　Ｍａ、ｇｎｅｔｏｍｅｔｅｒ）を用いた。

同図中、横軸は記録補助層の厚みてあり、縦の場合の特
性曲線を表す。

この結果より明らかな通り、非磁性体層がない場合には
Ｈｗ−Ｈｃ＜−１００００ｅを実現するために記録補助
層の厚みを６００人以上に設定する必要があった。

これに対して、非磁性体層を形成した場合、Ｈｗ−Ｈｃ
＜−１００００ｅを実現するために記録補助層の厚みを
小さくすることができ、また、非磁生体層の厚みが大き
くなるのに伴って記録補助層の厚みが小さくなる傾向に
あることが判る。

（例２） 本例においては、（例１）にて製作される光を求めた。

この結果は第６図に示す通りであり、横軸は非磁性体層
の厚み、縦軸は記録補助層の厚みであり、そして、Ｓは
その特性曲線である。

同図より明らかな通り、）Ｉｗ−Ｈｃ　を−１００００
ｅに設定した場合、非磁性体層の厚みが大きくなるのに
伴って記録補助層の厚みが小さくなることが判る。

また、本発明者等が行った実験によれば、上記非磁性体
層の厚みがＩＯＡを越えた場合には記録再生層と記録補
助層の間の交換結合が弱くなり、そのため、低レベルの
ビーム強度をもつ光を照射した場合、記録再生層と記録
補助層のそれぞれの磁化方向が一致しなくなった。

（例３） 次に本例においては、（例１）にて得られたこの素子よ
り非磁性体層が形成されていない光磁気記録素子を２０
℃及び２００℃の温度間で昇温・冷却を繰り返し行い、
Ｈｗの経時変化を追ったところ、第７図に示す通りの結
果が得られた。

同図中、横軸は温度サイクル回数であり、縦軸はテスト
開始前のＨｗに対する測定Ｈνの比率であり、そして、
・印及び×印はそれぞれ本発明及び比較例のプロットで
あり、を及びＵはそれの変化がほとんど認められないが
、然るに比較例の素子はＨ−が温度サイクルにより顕著
に低下することが判る。

本発明の素子に上記のような経時劣化が認められない理
由として、本発明者等は記録再生層と記録補助層の間で
両層の構成元素が相互に拡散しなくなったためであると
考える。

上述の通り、本実施例は記録再生層と記録補助層がいず
れも遷移金属リッチな組織である場合について述べられ
ているが、これ以外に両層の組成上の特徴に応じて第１
表に示すような８種類の組合せ（ｒ−ｖｉ１’＋）があ
り、本発明者等はいずれの組合せの素子についても本実
施例と同じ効果が得られることを確認した。

尚、第１表中Ｔｃｏｍｐは補償温度、ＲＴは室温、Ｔｃ
はキュリー温度を示す。

−以　　下　　余　　白　　− 第　　　　１　　　　表 ［発明の効果コ 以上の通り、本発明の光磁気記録素子によれば、所定の
厚みの非磁性体層を記録再生層と記録補助層の間に形成
しており、これによって磁性膜全体の厚みが小さくなり
、その結果、書込みに要するレーザービーム光のパワー
を小さくできた。

また、本発明の光磁気記録素子によれば、光

【図面の簡単な説明】

第１図は単一光ビーム光強度変調オーバーライトの説明
図、第２図及び第３図は磁化−印加磁界のヒステリシス
ループの線図、第４図は本発明光磁気記録素子の基本的
層構成を示す断面図、第５図は記録補助層の厚みと［Ｈ
ｗ−Ｈｅ］の関係を示す線図、第６図は非磁性体層の厚
みと記録補助層の厚みの関係を示す線図、第７図は規格
化されたＨｗの経時変化を表わす線図である。 ２．８・・・・・・記録再生層 ３、ｌＯ・・・・・・記録補助層 ４　　・・・・・・バイアス磁石 ５　　・・・・・・初期化磁石 ９　　・・・・・・非磁性体層 特許出願人　（６６３）京セラ株式会社代表者　　　　
安　城　欽　寿 背４１嵯Ｉ−浮屓Ａ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 膜面に垂直な方向に磁化容易軸を有する記録再生層と記
   録補助層が積層されてオーバーライトが可能となった光
   磁気記録素子において、前記記録再生層と前記記録補助
   層の間に該両層の構成元素と実質上固溶しない非磁性体
   層を３〜１０Åの厚みで形成したことを特徴とする光磁
   気記録素子。