JPH02126443A - 光磁気記録媒体 - Google Patents

光磁気記録媒体

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JPH02126443A
JPH02126443A JP28005888A JP28005888A JPH02126443A JP H02126443 A JPH02126443 A JP H02126443A JP 28005888 A JP28005888 A JP 28005888A JP 28005888 A JP28005888 A JP 28005888A JP H02126443 A JPH02126443 A JP H02126443A
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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、書き換えが可能な光磁気記録媒体に関し、特
に高速、高密度記録が可能な光磁気記録媒体に関するも
のである。
〔従来の技術〕
光磁気記録媒体は垂直磁気記録と磁気光学効果(カー効
果等)を利用するもので、従来の光記録媒体と同様にレ
ーザ光を用いて情報の記録、再生を行うため記録容量が
大きく、その上書き換えが可能である。さらにヘッドと
媒体が非接触で記録再生を行うことができ、!!l埃の
影響を受けないため安定性にも優れている。このため光
磁気記録媒体は、現在盛んに研究されており、文書情報
ファイル、ビデオ・静止画フィイル、音声ファイル、コ
ンピューター用メモリ等への利用あるいはフロッピーデ
ィスク、ハードディスクの代替が期待され、近い将来の
商品化段階を迎えるに至っている。
このような光磁気記録媒体の記録層として、遷移金属(
Fa、Co)と希土類金属(7b、Dy、GdJo*l
Er等)とを組合せた非晶質(アモルファス)磁性合金
膜が提案されている。遷移金属と希土類金属とをそれぞ
れ1種以上組み合せ、スパッタ法や蒸着法で基板上に作
製した磁性合金膜は、非晶質の垂直磁化膜(膜面と垂直
な方向に磁化容易軸を有する磁化膜)となり、光磁気記
録媒体に応用する事が可能となる。
上記のような磁性合金膜を光磁気記録媒体に応用する場
合には、a)再生C/Nが大きい、b)記録感度が良い
(記録時のレーザパワーが小さい)、C)記録したメモ
リが安定である、d)記録した磁区(ビット)が小さく
、高密度化できる等の条件を満足する必要がある。これ
らの特性には磁性合金膜のカー回転角θ1、キュリー温
度Tc、保磁力He、飽和磁化Ms等の物性が係わって
くるが、単一の磁性合金膜で上記特性を全て満足させる
ことは困難であったため、記録層を二層構造とし、各特
性を分離して各々の磁性合金膜に持たせるいわゆる機能
分離型二層膜構造にした光磁気記録媒体が研究されてお
り、最近では特開昭62−6217号公報、同63−1
75244号公報等に開示されたものがある。
ここで第8図及び第9図を参照しながら従来の機能分離
型二層膜構造の光磁気記録媒体について説明する。
第8図は、従来のこの種の光磁気記録媒体の断面構成を
示す図で、基板21上に設けられた記録層22は第1磁
性層22a及び第2磁性層22bの2つの層からなって
いる。第1磁性[22aはGdFaCo等のカー回転角
θ、が大きく保磁力Hcが小さくキュリー温度Tcが高
い非晶質磁性合金膜よりなり、再生層として作用する。
一方、第2磁性層22bはTbFeCo 、 TbDy
Fe等の保磁力Heが大きくキュリー温度Tcが低い非
晶質合金膜よりなり、記録層として作用する。また、耐
食性の改善のために記録層22にTi、Nb、Ta。
Zr等からなる金属層を積層したものもある。このよう
な構成の光磁気記録媒体の記録過程は第9図で説明され
る。同図は第1磁性層22aにGdFeCo膜、第2磁
性層22bにTbFeCo膜を用いた場合の例である。
TbFeCo膜(記録層)はキュリー温度Tcが低いの
で記録レーザパワーが低い■の曲線にしたがってに記録
がなされ、この場合GdFeCo膜(再生層)は保磁力
He□が十分小さいのでTbFeCo膜からの浮遊磁界
Hr。
と記録磁界Hwとの和がHtg+Hr、)He1となっ
た時に磁化反転し、記録がなされる。また記録レーザパ
ワーが高い場合はGdFeCo膜(再生層)の磁化反転
が最初に起こり、その浮遊磁界Hr□と記録磁界H%l
との和がTbFeCo膜(記録層)の保磁力He、より
大きくなった時すなわちHw+Hr、 >He2の時に
TbFeCo膜(記録層)に磁化反転が起こり、記録が
なされる。これは曲線fに示される。曲線■は曲線Iと
曲線■との間の記録磁界とした場合で、レーザパワーの
大きさによってGdFeCo膜又はTbFeCo膜より
磁化反転が起きる。
〔発明が解決しようとする課題〕
一般に光磁気記録媒体の記録磁界は、i)磁石(電磁石
)の磁界特性のバラツキ、 ii)磁石(電磁石)の半
径方向の磁界分布、i)磁石(電磁石)と光磁気記録媒
体(記録層)との距離変動(取付バラツキ、ディスク回
転時の偏心、ディスクの面傾斜等による)等により、±
2000e以上変動する。すなわち例えば記録磁界を4
000eに設定したとしても200〜6000e程度の
範囲の変動がある。
一方、光磁気記録媒体を高速アクセスするために、ディ
スクの加速度を一定とするCAV (constant
acceleration velocity)方式の
場合は半径方向の位置によって線速か変わる。例えば半
径35ma+と6゜lll11の位置では1800rp
mの回転速度で線速に約6 、6m/秒差異が生じ、こ
のため記録レーザパワーを半径方向に変動する必要があ
る。
しかしながら、前述の従来の機能分離型二層膜構造の光
磁気記録媒体の場合、第9図により説明したような原理
で記録が行われるため、上記の如き記録磁界の変動や記
録レーザパワーの変動に対してその記録、再生特性が大
きく影響され、そのうえ各磁性合金膜の特性を厳しく制
御・適正化しなければならず、実用化上難点がある。
また1機能分離型二層膜の記録層に金属層を積層した構
造の場合には、該金属層が記録層の熱を吸熱、拡散し、
このため記録レーザパワーが大きくなる。特にガラス基
板を用いた場合はポリカーボネート基板より熱伝導率が
1桁大きいため、記録レーザパワーが更に大きくなり、
高速記録(線22m1秒以上)は困難である。
一方、情報処理の高速化、ハードディスク等の代替の見
地から、光磁気記録媒体の記録速度はハードディスクと
同等以上であることが期待される。
すなわち、ディスク回転数360Orpm、線速22!
l/秒以上、記録レーザパワー(媒体面)10mW以下
での記録が望まれる。そのためには、さらに高速、高密
度化を図ることが必要となる。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって
、上記の要求を満たす高速、高密度記録が可能でかつ再
生C/Hの高い機能分離型の光磁気記録媒体を提供する
ことを目的とする。
〔課題を解決するための手段及び作用〕上記目的を達成
するため、本発明によれば、基板上に誘電層、光磁気記
録層及び断熱層を順に設け、さらに必要に応じて熱吸収
層を設けて構成され、前記光磁気記録層が少なくとも1
種以上の希土類金属と遷移金属Fe、Coを含有する非
晶質の第I及び第2の磁性合金膜を積層してなり、該第
1の磁性合金膜が再生層として作用しかつ該第2の磁性
合金膜が記録層として作用する光磁気記録媒体において
、前記第1及び第2の磁性合金膜はいずれもその希土類
金属の濃度が補償組成の近傍でかつ該補償組成に対し高
濃度(リッチ)側にあり、かつ、前記第1の磁性合金の
キュリー温度が前記第2の磁性合金層のキュリー温度よ
り大であることを特徴とする光磁気記録媒体が提供され
る。
本発明の光磁気記録媒体の光磁気記録層は第1の磁性合
金膜(以下第1磁性層という)と第2の磁性合金膜(以
下第2磁性層という)の2つの層を積層して構成され、
いずれの膜も、少なくとも1種以上の希土類金属と遷移
金属Fe 、 Coを含有し、膜面と垂直な方向に磁化
容易軸を持つ非晶質磁性合金膜であり、しかも膜中の希
土類金属の濃度が補償組成(室温における膜中の希土類
金属の磁性モーメントをMRM−遷移金属の磁気モーメ
ントをMTM”としたとき、IMRM−MTM1=oと
なる組成)の近傍でかつ希土類金属リッチ(優位)のも
のとなっている、そしてこの希土類金属の濃度z(at
om%)は、補償組成での濃度をzo(atom%)と
したとき、zo(z(zo+5であるのが好ましい、2
の値が大きくなりすぎると室温での保磁力He及びカー
回転角θ。
が急激に低下するので光磁気記録媒体の記録層には不適
となる。
第1図と第2図及び第3図に希土類金属リッチである磁
性層と、遷移金属リッチである磁性層の飽和磁化Msと
保磁力Hc及びカー回転角θい飽和)硫化Msと対応)
の温度特性を示す。これらの図から分かるように、飽和
磁化Msについては、遷移金属リッチの磁性層の場合は
キュリー温度Tc付近迄減少しないが、希土類金属リッ
チの磁性層の場合は温度上昇に対応し直線的に減少する
。また保磁力Heについても同様な傾向を示す、この現
象を第4図により考察してみる。第4図は記録ビット周
囲の磁化分布及び記録ビットの内部の浮遊磁界分布を示
すグラフである。遷移金属リッチの磁性層が示す上記傾
向は、遷移金属リッチの磁性層は第4図に示されるよう
に希土類金属リッチの磁性層に比べ、記録ビットの周辺
に飽和磁化Msが残留磁化訃として大きく残存している
ことによるものである。この残留磁化訃は記録過程ある
いは消去過程に悪い効果をもたらす。すなわち、記録過
程においては、残留磁化Mrによる浮遊磁界Hrはレー
ザ光照射記録部において記録磁界Hυと同方向に作用し
、記録ビットを拡大させるので、微小記録ビットの記録
が困難である。この場合、団w I > l Hc−H
r lの時に記録が可能となる。一方、消去過程では、
浮遊磁界Hrは消去磁界H1逆方向に作用し、I)IE
+>IHc+Hrlの時に消去が可能となる。これらの
ことより、消去時には記録時より2Hr大きす磁界が必
要となる。記録時と消去時とで印加する磁界の大きさを
変化させることは望ましくなく、特に磁界変調記録法に
は不適である。これに対し、希土類金属リッチの磁性層
では第4図に示されるように、記録ビットの周辺に残存
している飽和磁化Mrが小さく、浮遊磁界も小さいため
、上記のような不都合がなく、微小記録ビットの記録が
可能となるとともに、記録時、消去時の印加磁界の大き
さが同じにできしかも小さくすることができる。
本発明は第1磁性層と第2磁性層の双方を以上のような
性質を持った希土類金属リッチの非晶質磁性合金膜で形
成し、第1磁性層と第2磁性層を同条件すなわち同じ記
録レーザパワーと同じ記録磁界での記録を可能とする(
記録レーザパワーや記録磁界の変動を受けない)もので
ある。
また、本発明の第1磁性層のキュリー温度Tc1は第2
磁性層のキュリー温度Te、より大きく設定され。
Tc、は170−230℃1丁c2は120−170℃
であるのが望ましい。第1磁性層及び第2磁性層の室温
における飽和磁化Ms!、Ms、はいずれも150Ga
uss以下であるのが望ましく、100Gauss以下
であるのがより望ましい。第1磁性層の室温における保
磁力Ha1は5000e〜2kOeであるのが望ましく
、第2磁性層の室温における保磁力He、は2kOe以
上であるのが望ましい。
また第1磁性層のカー回転角θ、はより大きいことが望
ましい、さらに、本発明の磁性層はキュリー温度Tc近
傍において保磁力Hcの温度特性曲線の勾配が第2図に
示すように大きいことが望ましい。
この特性を持った記録層は記録ビットと非記録部の領域
の保持力HCの差が大きくデジタルに変化するので、記
録ビットの長さは短く1、その形状は第5図(a)の様
にシャープとなる。一方、第3図のようにキュリー温度
Tc近傍における保磁力Hcの温度特性曲線の勾配が小
さくしかも長く裾を引いているような磁性層では、記録
ビットと非記録部の領域の保磁力Hcの差が小さく、記
録ビットの長さは長く、その形状は第5図(b)の様に
乱れ、媒体移動方向の後端で尾引かある。また記録ビッ
トのサイズも不揃いとなり、磁性合金膜組成の小さい変
動を受けやすくなり、望ましくない。このように、キュ
リー温度Tc付近では保磁力Hcの勾配値は大きいほど
良く、しかも長く裾を引かず直線的に変化しているのが
好ましい、保磁力Heの温度特性の良否はキュリー温度
Tcから50℃低い温度(Tc−50℃)における保磁
力をHe、。とじたとき、このHCsllを50℃で割
った勾配値He5o / 50 (Oe/ ℃)で評価
できる。
本発明の磁性層の勾配値He、。150は10以上であ
るのが好ましい。
また、本発明の各磁性層の膜厚は、第1磁性層の膜厚を
to、第2磁性層の膜厚をt2としたとき、100人<
tl<300人、200人りt、5;600人で、かっ
tl<t2/2及び300人<tilt2<800人を
満足するように設定するのが望ましい、このように設定
された膜厚の磁性層は、膜厚方向に熱分布が少なく、膜
厚方向への熱拡散による熱損失が少なく、しかもキュリ
ー温度Tcの高い第1磁性層が薄層化され、第1磁性層
と第2磁性層を同条件で記録するのに最適である。この
同条件での記録という観点からすると、第1磁性層と第
2磁性層との記録開始磁界Hvに対応する保磁力となる
温度は双方でほぼ一致している事のが望ましい。第2図
の例の場合、)Iw=5000eとすると、この磁界に
対応する温度は双方で155℃とほぼ一致している。
第1磁性層と第2磁性層に適用できる非晶質磁性合金膜
としてはたとえばTbDyFeCoとGdDyFeCo
が挙げられるが、これに限定されるものではなく上記の
条件を満足するものであれば適用可能である。
次に1本発明の光磁気記録媒体の層構成について説明す
る。
第6図は本発明による光磁気記録媒体の一構成例の断面
図であり、基板ll上に誘電層12を介して、第1磁性
層13aと第2磁性層13bからなる記録層13を設け
、さらにその上に誘電層14を設けた構成となっている
。そして必要に応じて有機保護層15が形成される。な
お16はレーザ光である。
先ず、基板11の材料としてはポリカーボネート、メチ
ルメタクリレート、ポリオレフィン、エポキシ等のプラ
スチック、あるいはガラス等が使用可能である。基板1
1にあらかじめガイドトラック。
プリフォーマットを形成してもよい。
誘電層12は基板外部からH,0102が侵入して記録
層13の磁気特性が劣化するのが防止するとともに、光
の多重反射により磁気光学効果(カー回転角θ、)をエ
ンハンスメントする役割を行う、したがって、誘電層1
2には屈折率nが2.1以上の材料を膜厚400〜10
00人で使用する。また、熱伝導による熱損失という観
点から誘電層12の熱伝導率は0.05ca12/c+
++−s・℃以下であるのが好ましい。このような材料
としては、具体的には5iXNY、 AItN、5ix
OY、 ZrN、 ZrO2、Tag、、TaN、AQ
ON、1QsiN。
ZnS、 u2siNo、AQ、0.・2SiO,,5
iZrN、 Al11ZrN等が好ましく使用される。
成膜方法としてはスパッタ法、蒸着法、イオンブレーテ
ィング法等が使用される。
記録層13については、既に詳述したような各磁性合金
膜で第1磁性/1113a及び第2磁性層13bが形成
される。成膜方法としてはスパッタ法、蒸着法等が使用
される。
誘電層14は記録時にレーザ光照射により記録層13に
発生した熱を拡散させないで該記録層13内に集める役
割をするとともに、大気中の水、酸素により記録層13
が酸化、腐食するのを防止する役割を行う。このため、
誘電層14には熱伝導率が0.05cau/cm−s・
℃以下の誘電材料が好ましく用いられる。そして、その
ような誘電材料としては、誘電層12で使用したと同様
の材料を用いることができる。そして誘電層14は誘電
層12の形成と同様の成膜法により400〜1000人
の膜厚に形成される。
誘電層14の上には必要に応じて有機保護層15が設け
られるが、この有機保護M15は紫外線硬化樹脂(υV
レジン)、ホットメルト樹脂、熱可塑性樹脂、プラズマ
重合樹脂等を用いてスピナー塗布法等の方法で1−〜1
00声の膜厚に成膜される。なお、両面記録タイプの光
磁気記録媒体とするときには、有機保護層15の代わり
に接合層が設けられる。
第7図は本発明による光磁気記録媒体の別の構成例を示
す断面図であり、基板11上に誘電層12、記録lL3
、断熱層17、熱吸収層(ヒートシンク層)18を順次
積層した構成となっている。そして必要に応じて有機保
護N15又は接合層が形成される。
基板11、誘電層12、記録層13及び有機保護/11
5の必要特性等については第6図の媒体と同様である。
断熱M17は第6図の誘電層12と同様の必要特性であ
っても良く、また十分な断熱効果を得るために誘電層1
2よりさらに小さい熱伝導率の材料で形成しても良い。
熱吸収層18は断熱層17での熱拡散を防止する作用を
行う。すなわち、記録時にレーザ照射により記録/1l
13に発生した熱は、熱伝導率の小さい断熱層17に伝
導し、その断熱層17の熱が熱吸収層18に伝導するこ
とにより、断熱層17での熱拡散が防止される。その結
果、記録層13の蓄熱効果が向上し、記録ビット長がよ
り短くかつその形状もよりシャープになる。上記作用の
ため熱吸収層18には熱伝導率が0.2cal/cm−
s・℃以上の材料が使用される。このような材料として
はAfl、 Pt、Au、 Rh、 Cu、 Ag、 
Cr等又はこれらの合金が最適である。その成膜方法と
してはスパッタ法、蒸着法等の方法が使用され、 20
0〜600人の膜厚に形成される。熱吸収層18の膜厚
が600人より大きくなると熱吸収層18の横方向に熱
拡散が起こるため強い記録レーザパワーが必要となり好
ましくなく、また200人より薄いと上記のような作用
をなし得なくなる。
〔実施例〕
以下に本発明の実施例をあげるが、本発明はこれらの実
施例に限定されるものではない。
実施例1 外径130+am、内径15mm、厚さ1.2s+mの
ポリカーボネート板を基板として用い、RFマグネトロ
ンスパッタ装置において該基板上に誘電層として5iX
N。
膜をスパッタ法により700人の膜厚に形成した。
次に、同スパッタ装置において誘電層上に記録層の第1
の磁性層としてGdxs+uDYx4*5Feto+5
COx2*a磁性膜をスパッタ法により50人/分の成
膜速度で300人の膜厚に1.さらに第2の磁性層とし
てTb工2.4DYzx *sFesg 、@Co8e
3磁性膜を300人の膜厚に形成した。この第1の磁性
層の磁気特性はキュリー温度Tc=225℃、保磁力H
c:1.5kOe、飽和磁化Ms=64Gauss、第
2の磁性層の磁気特性はキュリー温度Tc=L6f1℃
、保磁力Hc:3 、7kOe、飽和磁化Ms=108
Gaussであった。
次に、その上に、同じくスパッタ法により誘電層として
5ixNY膜を700人の成膜に形成した。そして誘電
層上にスピンコードにてエポキシアクリレート(大日精
化■製のUDAL−39(K))を10−の膜厚に被着
させた後、紫外線照射により硬化させて、有機保護層を
形成し、光磁気記録媒体を得た。
実施例2〜4 各層の材料として各々表−1、表−2及び表−3に示す
ものを用い、実施例1と同様にして各層が表−1に示す
膜厚の光磁気記録媒体を得た。記録層の第1磁性層及び
第2磁性層の磁気特性は表−2に示す通りであった。な
お、ポリエステル(ケミットR−99、東し製)は熱ロ
ーラで塗布して形成した。誘電層の成膜速度は20〜5
0人1分、第1及び第2磁性層の成膜速度は30〜60
人/分とした。
実施例5,6 各層の材料として各々表−1、表−2及び表−3に示す
ものを用い、新たに熱吸収層を設けた以外は上記の実施
例と同様にして第7図の構成を有する光磁気記録媒体を
得た。熱吸収層は黒膜法により100〜200人/分の
成膜速度で誘電層(断熱層)上に形成した。
表−2 表−3 以上のようにして作製した各光磁気記録媒体の記録再生
特性の評価を下記の条件で行った。
・記録周波数 15(MHz) ・デユーティ 50% ・線速    22(m/s) ・媒体の回転数 3600 (rpm)・記録レーザ波
長 780(r+n) ・レーザスポット径 約1(p) ・バイアス磁界 400(Os) ・再生レーザ波長 780(nm) ・再生レーザパワー 2(mす) その特性評価の結果を表−4に示す。
表−4 表−4に示されるように、本発明の実施例の光磁気記録
媒体は記録レーザパワーが91以下、記録ビット長0.
8−1記録ビツト形状はシャープで。
さらに再生C/Nが50dB以上の高速、高密度記録可
能なものであった。熱吸収層を設けた実施例5及び6は
再生C/Nがより優れていた。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように、本発明によれば、第1及び
第2の磁性合金膜に補償組成に対し希土類金属リッチの
非晶質磁性合金膜を用いたので、記録レーザパワーや記
録磁界の変動に影響されず、高速、高密度記録(媒体回
転数360Orpm以上、線速22m/秒以上、記録ビ
ット長0.8−以下)が可能で。
再生C/Nが50dB以上と高品質な光磁気記録媒体を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は遷移金属リッチ及び希土類金属リッチの磁性層
の飽和磁化Msの温度特性を示すグラフ、第2図は希土
類金属リッチのTbDyFeCo磁性層及びGdDyF
aCo磁性層のカー回転角θ、及び保磁力Heの温度特
性を示すグラフ、第3図は遷移金属リッチのTdTbF
eCo磁性層のカー回転角θ、及び保磁力Heの温度特
性を示すグラフ、第4図は希土類金属リッチと遷移金属
リッチの磁性層における記録ビット周囲の磁化分布及び
ビット内部の浮遊磁界分布を示すグラフ、第5図は希土
類金属リッチと遷移金属リッチの各磁性層の記録ビット
形状を示す図、第6図は本発明による光磁気記録媒体の
一構成例の断面図、第7図は本発明による光磁気記録媒
体の別の構成例の断面図、第8図は従来の機能分離二層
膜型光磁気記録媒体の構成例を示す断面図、第9図は従
来の機能分離二層膜型光磁気記録媒体における記録層の
記録過程説明図である。 11・・・基板     12・・・誘電層13・・・
記録、/il     13a・・・第1磁性層13b
・・・第2磁性層   14・・・誘電層15・・・有
機保護層  17・・・断熱層18・・・熱吸収層 特許出願人 株式会社 リ   コ   一代 理 人
 弁理士 池浦敏明(ほか1名)わ d 彰曳3¥♀ 駕4 喰壇ムj輪℃ 工 第 5図 (a) (b) 第6図 第7図 第8図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板上に誘電層、光磁気記録層及び断熱層を順に
    設け、さらに必要に応じて熱吸収層を設けて構成され、
    前記光磁気記録層が少なくとも1種以上の希土類金属と
    遷移金属Fe、Coを含有する非晶質の第1及び第2の
    磁性合金膜を積層してなり、該第1の磁性合金膜が再生
    層として作用しかつ該第2の磁性合金膜が記録層として
    作用する光磁気記録媒体において、 前記第1及び第2の磁性合金膜はいずれもその希土類金
    属の濃度が補償組成の近傍でかつ該補償組成に対し高濃
    度(リッチ)側にあり、かつ、前記第1の磁性合金のキ
    ュリー温度が前記第2の磁性合金層のキュリー温度より
    大であることを特徴とする光磁気記録媒体。
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