JPH01247551A - 光磁気記録媒体およびその製造方法 - 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〕 本発明は光磁気記録に利用する。特に、光磁気記録媒体
の磁性膜およびその製造方法に関する。

〔概　要〕

本発明は、磁化の状態により磁気光学特性が変化する磁
性膜が基板上に設けられた光磁気記録媒体において、 磁性膜としてマンガンＭｎ、アンチモンＳｂおよびビス
マスＢｉの３元系合金薄膜を用いることにより、構造的
および化学的に安定でしかも特性の優れた光磁気記録媒
体を提供するものである。

本発明はさらに、この光磁気記録媒体の製造方法を提供
するものである。

〔従来の技術〕

近年、半導体レーザ光により高密度記録および再生を行
うための光磁気記録媒体に関する研究が盛んに行われて
いる。この種の記録媒体の最も基本的なものは、ガラス
またはプラスチックのような透明基板上に、スパッタリ
ング、真空蒸着その他の方法により、磁気光学特性の優
れた磁性膜が設けたものである。磁性膜としては、特に
、磁化容易軸が膜面に対して垂直方向に配向したものが
用いられる。

このような光磁気記録媒体に情報を記録するには、磁性
膜のキュリー温度（または補償温度）近傍にふける温度
変化に対応した磁気光学特性（この場合には保磁力）の
急激な変化を利用して、情報信号で変調されたレーザ光
をあらかじめ磁化された磁性膜に照射して加熱し、逆向
きの磁界を印加して磁化の向きを反転させる。また、記
録された情報を再生するには、磁化の反転により記録さ
れた磁性膜内の記録部と非記録部との磁気光学効果の差
を利用して、偏光したレーザ光により情報信号を光学的
に検知する。

このような記録および再生を行うためには、磁性膜には
１００〜３００℃程度のキュリー温度および３００〜５
０００工ルステツド程度の保磁力が必要であると考えら
れる。

これらの光磁気記録媒体用の磁性膜として従来は、ガド
リニウムＧｄ、ジスプロシウムＤｙ１テルビウムＴｂそ
の他の希土類元素と鉄Ｆｅ、コバル）Ｃｏ、ニッケルＮ
ｉその他の遷移金属とからなる非晶質合金、マンガン・
ビスマスＭｎＢｉ、マンガン銅ビスマスＭｎＣｕＢｉ．
　白金マンガン・スズＰｔＭｎＳｎその他のマンガン系
合金薄膜、またはコバルト・フェライトその他の酸化物
系薄膜が知られている。

特に希土類と遷移金属との非晶質合金薄膜は、極磁気力
−効果を有し、容易に垂直磁化膜を形成でき、さらに、
組成を変えることによりキュリー温度および保磁力を連
続的に変えることができる。

このため、半導体レーザによる記録再生に適したキュリ
ー温度および保磁力が得られ、最も実用化に適した材料
とされている。

また、マンガン系合金薄膜のうちマンガン・ビスマスＭ
ｎＢｉは、カー回転角が大きく、膜面に対してＣ軸配向
するため、磁化容易軸をＣ軸にもつこの材料は容易に垂
直磁化膜となることが知られている。

コバルト・フェライト薄膜は、酸化物のため酸化その他
の腐食の問題がなく、しかもカー回転角が大きい。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、希土類と遷移金属との非晶質合金薄膜はカー回
転角が小さく、再生時の信号強度が小さい欠点がある。

この欠点を解決するために、多層薄膜構造とし、光の反
射および干渉を利用して、みかけ上のカー回転角を増大
させることも行われている。しかし、カー回転角が太き
（なるものの、そのために光反射率が低下してしまい、
根本的に信号強度を増大させることはできない。さらに
、希土類元素を含むため高価となる欠点がある。

マタ、マンガン・ビスマス！ＪｎＢ＋は、３５０℃付近
で相転移を起こすため、レーザ光の照射加熱による書き
込み時に構造が不安定となる問題がある。

さらに、湿度その他に対して化学的に不安定である欠点
がある。この欠点を解決するため、銅Ｃｕを添加した薄
膜が開発されている。しかし、この材料は、垂直磁化膜
を形成するために基板との熱膨張差による応力を利用す
る必要があり、基板が限定され、しかも配向させること
が難しい欠点がある。

最近になってカー回転角が大きいことで注目されている
白金マンガン・スズＰｔＭｎＳｎは、垂直磁化膜を形成
することはできず、光磁気記録用としては適していない
。しかも、貴金属の白金ｐｔを用いるため高価となる欠
点がある。

コバルト・フェライト薄膜の場合には、垂直磁化膜を形
成するために、酸化マグネシウムＭｇＯその他の単結晶
基板上にエピタキシャル成長させるか、あるいは基板と
の熱膨張差による応力を利用する必要がある。このため
、基板が限定され、あるいは配向させることが難しい欠
点がある。

本発明は、以上の問題点を解決し、カー回転角が大きく
化学的に安定な磁性膜を用いた光磁気記録媒体を提供す
ることを目的とする。

本発明はさらに、このような光磁気記録媒体の製造方法
を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の光磁気記録媒体は、磁性膜として、マンガンＭ
ｎ１アンチモンＳｂおよびビスマスＢｉにより構成され
、その組成が、 Ｍｎｘ　Ｓｔｌ＋−ｘ−ｙ　Ｂｉｙ ｏ、４　　＜Ｘ＜０．７．０．０１　＜　Ｙ　＜０．１
５で表される３元系合金薄膜を用いたことを特徴とする
。

このような磁性膜を得るには、真空蒸着法、スパッタ法
、イオンブレーティング法その他の物理的な気相成長法
を用いる。例えば真空蒸着法により形成する場合には、
別々のルツボでそれぞれマンガンＭｎ１アンチモンＳｂ
およびビスマスＢ　ｉ　ヲ７５　着する。このとき、蒸
着速度の差により組成比を変化させることができる。基
板としては、ガラスや、ＰＭＭＡＳＰＣその他の透明プ
ラスチックを用いることができる。磁化膜の厚さは、１
００　人〜数μｍ程度が適している。

また、垂直磁化膜を得るためには、基板上にアンチモン
ＳｂおよびビスマスＢｉの薄膜を形成し、この薄膜の表
面にさらにマンガンＭｎの薄膜を形成し、得られた薄膜
を熱処理して磁化容易軸を膜面と垂直方向に形成させる
ことが望ましい。

アンチモンＳｂおよびビスマスＢｉの薄膜を形成するに
は、アンチモンＳｂとビスマスＢｉとを同時に気相成長
させるか、または順番に気相成長させる。

同時に成長させる場合には、アンチモンＳｂとビスマス
Ｂｉとの合金を母材として用いることが望ましい。また
、気相成長時には基板温度を１００℃以下の比較的低い
温度に保つことが望ましい。

この場合には、基板として耐熱性透明基板、例えば、石
英その他のガラス材料、ＧＧＧ　、サファイヤその他の
単結晶およびその他の耐熱性無機材料を用いる。膜の組
成は、気相成長の母材として用いるアンチモン・ビスマ
ス合金の組成比を変えること、およびアンチモン・ビス
マス合金の膜厚とマンガンの膜厚とを変えることにより
設定できる。

マンガン、アンチモンおよびビスマス合金分に均一な合
金とするには、薄膜形成後に３００〜６００℃の熱処理
を行う。さらに、熱処理中に磁化を印加すると、容易に
垂直磁化膜が得られる。熱処理のために、酸化シリコン
ＳｉＯいチッ化アルミニウム＾βＮその他の保護膜を設
けることが望ましい。

この保護膜により、熱処理中におけるアンチモン＄よび
ビスマスの蒸発を防止し、しかも形成後の化学的な安定
性を増加させることができる。

〔作　用〕

マンガン・ビスマスと同じニッケル・ヒ素ＮｉＡｓ型の
結晶構造をもつマンガン・アンチモンＭｎＳｂは、カー
回転角がマンガン・ビスマスはどには大きくないが、キ
ュリー温度が３１０℃と比較的低く、マンガン・ビスマ
スのような相転移による構造の不安定性が少なく、湿度
に対して化学的に安定である。しかし、磁化容易軸がＣ
面内にあるため垂直磁気異方性を誘導することは困難で
ある。そこで本発明者らは、マンガン・アンチモン系合
金にビスマスの元素を添加することにより種々検討した
結果、 （１）　　Ｍｎｘ　Ｓｂ＋−ｘ−ｙ　Ｂｌｖの組成式に
おいて、０．４＜Ｘ＜０．７．０．０１＜Ｙ＜０．１５
の範囲のときに、カー回転角がマンガン・アンチモンの
カー回転角（０，３°）以上になり、しかも磁化容易軸
がＣ軸方向に配向する、（２）　　レーザ光による記録
再生において重要な保磁力とキュリー温度については、 ０．５＜Ｘ＜０．７．０．０１＜Ｙ＜０．１５の範囲の
ときに、保磁力が３００工ルステツド以上となり、キュ
リー温度が１００〜３００℃となる ことを発見した。

さらに、これらの組成において、基板上にアンチモンお
よびビスマスを同時または順番に蒸着し、次いでマンガ
ンを蒸着し、その後に熱処理して３元系合金を形成する
ことにより、容易に垂直磁化膜が得られることを発見し
た。

〔実施例〕

（実施例１） 高純度のマンガンＭｎ、アンチモンＳｂおよびビスマス
Ｂｉの各金属をそれぞれ別々の蒸着用ルツボに入れ、Ｉ
　ＸＩＯ’Ｔｏｒｒの真空中でこれらのルツボを同時に
加熱することにより、ガラス基板上に膜厚約１０００人
の薄膜を形成した。このとき、マンガンの蒸着速度的１
入／秒に対し、アンチモンおよびビスマスの蒸着速度を
それぞれ０．５〜３．７　へ／秒、０．０４〜１．１　
人／秒と変化させ、これにより種々の組成の薄膜を形成
した。

得られた薄膜のカー回転角について、Ｈｅ−Ｎｅレーザ
（波長６３３１ｍ）を用い、カー回転角測定装置により
測定した。この測定値の一例を第１図に示す。

第１図において、丸印は組成（モル％）、数値はそのカ
ー回転角、破線はＭｎｘ　５Ｊ−ｘ　Ｙ　ＢＩＹの組成
式におけル０．４　＜Ｘ＜０．７．０．０１＜Ｙ＜０．
１５（７）範囲をそれぞれ示す。また、比較例として、
この範囲外の測定値についても併せて示した。また、薄
膜の成分については、分析電子顕微鏡によるＥＤＸ法に
より分析した。

（実施例２） 高純度のアンチモン・ビスマス合金および金属マンガン
を別々の蒸着用ルツボに入れ、Ｉ　Ｘｌ０−６Ｔｏｒｒ
の真空中でこれらのルツボを順番に加熱し、ガラス基板
上に、最初にアンチモン・ビスマス合金を蒸着し、これ
に続いてマンガンを蒸着した。

アンチモン・ビスマス合金については、蒸着速度を２〜
５人／秒、膜厚を約５００〜１５００八とした。

マンガンについては、蒸着速度を１〜２人／秒とし、ア
ンチモン・ビスマス合金膜との合計膜厚が約２０００八
となるように蒸着した。ここで、アンチモン・ビスマス
合金の母材組成を変化させること、およびアンチモン・
ビスマス合金膜とマンガン膜との比を変えることにより
、種々の組成の薄膜を形成した。次に、得られた試料を
Ｉ　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒの真空中で５００℃にて５時
間熱処理し、薄膜を均一化した。

得られた試料のカー回転角の測定値を第２図に示し、保
磁力の測定値を第３図に示す。これらの図において、丸
印は組成（モル％）、数値はカー回転角または保磁力、
破線はＭｎｘ　５ｂｌ−ｘ−Ｙ　Ｂｌｙの組成式におけ
る０、５　＜Ｘ＜０．７．０．０１＜Ｙ・＜０．１５の
範囲をそれぞれ示す。また、比較例として、この範囲外
の測定値についても併せて示した。

得られた薄膜の磁化特性をＶＳＭおよびトルクメータで
調べたところ、これらの薄膜は垂直磁化膜であった。さ
らに、Ｘ線解析により、この薄膜がＣ軸に配向している
ことが確認された。

第４図はＭｎｏ、８２５ｌ）ｏ、　３６　Ｂｌｏ、　０
２薄膜の面内および垂直方向の磁化曲線を示し、第５図
は同じ薄膜のＸ線回折パターンを示す。この組成は、分
析電子顕微鏡によるＥＤＸ法により分析した。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の光磁気記録媒体は、従来
から用いられていたマンガン・アンチモンを基本とし、
これにビスマスを添加したものを磁化膜として用いる。

この磁化膜の組成比により、半導体レーザ光により高密
度記録が可能な光磁気材料としての所望のカー回転角、
保磁力、キュリー温度、および垂直磁化膜として必要な
Ｃ軸方向の磁化容易軸が得られる。特に、カー回転角が
大きいことから光磁気読出しが容易となり、光磁気記憶
の信号対雑音比を高めることができる。しかも、この磁
化膜は構造的にも化学的にも安定である。したがって、
記録再生特性に優れ、構造的および化学的に安定な光磁
気記録媒体を実現できる効果がある。

また、本発明の方法により、上述した磁化膜の磁化容易
軸を容易にＣ軸に配向させることができ、優れた垂直磁
化膜が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１により得られたマンガン・アンチモン
・ビスマス薄膜のカー回転角θにの組成依存性を示す図
。 第２図は実施例２により得られたマンガン・アンチモン
・ビスマス薄膜のカー回転角θにの組成依存性を示す図
。 第３図はマンガン・アンチモン・ビスマス薄膜の保磁力
Ｈ６の組成依存性を示す図。 第４図はＭｎｏ、　６２５ｌ）ｏ、　３６　Ｂｌｏ、　
０２薄膜の磁化曲線を示す図。 第５図はＸ線回折パターンを示す図。 特許出願人　三菱鉱業セメント株式会社代理人　弁理士
　井　出　直　孝 Ｂｉ　　（＋ル’／、） 肩　１　図 Ｂｉ（モル’／、） ｂ （モル％） ８Ｉ　←ｔル０ム） 肩　３　図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．基板と、 この基板上に形成され、磁化の状態によりその磁気光学
   特性が変化する磁性膜と を備えた光磁気記録媒体において、 上記磁性膜は、マンガンＭｎ、アンチモンＳｂおよびビ
   スマスＢｉにより構成され、その組成が、Ｍｎ＿ＸＳｂ
   ＿１＿−＿Ｘ＿−＿ＹＢｉ＿Ｙ０．４＜Ｘ＜０．７、０
   ．０１＜Ｙ＜０．１５で表されること を特徴とする光磁気記録媒体。
2. ２．基板上にアンチモンＳｂおよびビスマスＢｉの薄膜
   を形成する第一工程と、 この薄膜の表面にさらにマンガンＭｎの薄膜を形成する
   第二工程と、 得られた薄膜を熱処理し、これにより磁化容易軸を膜面
   と垂直方向に形成させる第三工程とを含む光磁気記録媒
   体の製造方法。
3. ３．第一工程は、アンチモンＳｂとビスマスＢｉとを同
   時に気相成長させる工程を含む請求項２記載の光磁気記
   録媒体の製造方法。
4. ４．第一工程は、アンチモンＳｂとビスマスＢｉとの合
   金を気相成長の母材とする請求項３記載の光磁気記録媒
   体の製造方法。
5. ５．第一工程は、アンチモンＳｂとビスマスＢｉとを順
   番に気相成長させる工程を含む請求項２記載の光磁気記
   録媒体の製造方法。