JPH02273351A - 磁気光学記憶素子 - 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、レーザ光等の光で加熱した状態で磁気的に情
報の記録・消去を行うとともに、レーザ光等の光により
情報の再生を行う磁気光学記憶素子に関するものである
。

〔従来の技術〕

情報の記録、再生、消去が可能な光メモリ素子として、
磁気光学記憶素子の開発が活発に行われている。

中でも記録媒体として、希土類遷移金属非晶質合金薄膜
を用いたものは、記録ヒツトが粒界の影響を受けない点
及び記録媒体の膜を大面積にわたって作成することが比
較的容易である等の点から、特に注目を集めている。

その場合、上記の希土類遷移金属非晶質合金薄膜は、希
土類金属の磁気モーメントと遷移金属の磁気モーメント
が反平行に安定となり、かつ、記録媒体としての非晶質
、垂直磁化、カー回転角、保磁力等の要求に対し、容易
に適合しうるものが必要であるので、実用性の点からキ
ュリー点記録用記録媒体としてＧｄＴｂＦｅ、ＴｂＦｅ
Ｃｏ等のＦｅ系フェリ磁性体が最も一般的に使用されて
いる。とりわけ、Ｔｂの大きな１イオン異方性工ネルギ
ーを反映して、大きな保磁力を有することから、ＴｂＦ
ｅＣｏが最も注目され、多くの研究がなされている。

しかしながら、′Ｆｂは希土類元素の中では、最も酸素
に活性であること、又、最も高価であることから、信頼
性及びコストの点から商品性に際して問題が多いもので
ある。

そのため、近年、希土類元素として、Ｔｂに比して信頼
性及びコストの点で有利なりｙを含むＤｙＦｅＣｏを記
録媒体として使用することが検討されている。このＤｙ
Ｆｅｃｏの組成範囲は、例えば、記録の安定性等を考慮
して、下記の弐Ｄｙ＊　　（Ｆｅ＋−ｙ　Ｃｏｙ　）＋
−８中のＸ及びｙを、０．１５≦Ｘ≦０．３５．０≦ｙ
≦０．５０とすることが提案されている（特開昭５８−
７３７４６号公報参照）。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、磁気光学記憶素子における記録膜の組成の選
定に際しては、静特性、つまり、記録の安定性ばかりで
なく、動特性、すなわち、記録に必要なレーリ′光のパ
ワー、再生信号品質又は長期間、記録・消去を繰り返し
た隙の記録媒体の安定性等を考慮する必要がある。

ところが、上記の組成範囲中でもＤｙの含有量χが比較
的小さい範囲又はＣｏの含有量ｙが比較的大きい範囲で
は、記録に要するレーザ光のパワーが大きくなる、長期
間記録・消去を反復した際の記録媒体の安定性が低い等
の問題がある。一方、上記の組成範囲中でも、Ｄｙの含
有ｉ１ｘが比較的大きい範囲又はＣｏの含有ｉｔｙが比
較的小さい範囲では再生信号品質が低下する等の不具合
が生じる。従って、動特性をも考慮に入れた場合、上記
の組成範囲は実用性の点から再検討を行う必要がある。

そこで、本発明は、静特性ばかりでなく、動特性の良好
な磁気光学記憶素子用の記録媒体を提供することを１０
勺としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る磁気光学記憶素子は、上記の課題を解決す
るために、基体上に少なくとも膜面に垂直な方向に磁化
容易軸を有する非晶質磁化膜が設けられた磁気光学記憶
素子において、上記非晶質磁化膜が下記式 ％式％） を満足する組成を有することを特徴とするものである。

〔作　用〕

本発明者は、Ｄｙｘ　　（Ｆｅ＋−ｙ　Ｃｏ、）ｌ−Ｘ
におけるＸ及びｙの値を種々に変更して、動特性の測定
を行った。動特性として、具体的には、（ｉ）記録に必
要なレーザ光のパワーＷＰ（記録パワー）、（ｉｉ）再
生信号品質Ｃ／Ｎ、（ｉｉｉ　）消去劣化特性ＥＤを測
定した。以下、それぞれの測定条件について述べる。

（１）記録パワーＷＰ及び再生信号品質Ｃ／Ｎ記録パワ
ーｗｐは測定時の磁気光学記憶素子の回転の線速度、書
込み周波数、書込み時の外部磁場等により異なるもので
ある。従って、記録パワＷＰの測定に際して、磁気光学
記憶素子の回転の線速度は５．６ｍ／ｓ、書込み周波数
はｌ　Ｍ　ｔ（ｚ、外部磁場は２５００ｅにそれぞれ固
定した。

そして、第５図中（ｂ）に示す記録ピントＢの長さと隣
接する記録ビット８間の記録の行われない領域の長さと
の比であるデユーティが１：１となる時の記録パワーＷ
Ｐ、つまり、書込み周波数ｆがＩＭＨｚ、従って、書込
み周期Ｔは１０００ｎｓであるので、再生時に各記録ビ
ットＢが５００ｎｓに相当する長さしを有する時の記録
パワーＷＰを測定した。但し、デユーティが１＝１にな
る時の記録パワーＷＰは、第５図中（ａ）のレーザパル
ス幅Ｐに依存するので、レーザパルス幅Ｐは４４０ｎｓ
に固定した。なお、再生信号品質Ｃ／Ｎは、記録パワー
ＷＰの測定時に同時に測定した。又、上記の測定におい
て、第５図中（ａ）の再生パワーは１ｍＷとし、同図中
（ｃ）に示すような再生波形を得た。

（２）消去劣化特性ＥＤ 消去劣化特性ＥＤとは、多数回の記録・消去を繰り返し
た後、同一条件で書き込んだ記録ピッ１〜Ｂの長さの当
初に書き込んだ記録ピッＩ−Ｂの長さに対する変化量で
ある。これは、磁気光字配１！：！素子における記録媒
体の安定性、劣化程度を判定する項目として重要であり
、記録ヒラｌ　Ｂの長さの変化量の小さいもの程、記録
媒体の安定性は良好なものとなる。

消去劣化特性ＥＤの測定に際しては、磁気光学記憶素子
に記録とは逆方向に同一の大きさ（−２５００ｅ）の磁
場を印加して、記録時と同一パワーのレーザ光を１つの
トラックに１周分連続的に照射する消去工程を同一トラ
ックに対して１０５回反復する。その後、上記のトラッ
クに対して、記録パワーｗｐの測定時と同一条件で記録
を行い、記録ビットの長さの変化量（単位はｎｓ）を測
定する。

第１表〜第４表に、上述の条件による動特性の測定結果
及び静特性（磁気的特性）の測定結果を示す。又、第１
表〜第４表の測定値をプロットして得たグラフをそれぞ
れ第１図〜第４図に示す。

第２表 但し、 Ｈｃは室温での保磁力 第１表 但し、 Ｈｃば室温での保磁力 第３表 第４表 第１図中の（ａ）はＤＹｘ　　（Ｆ　ｅ＋　−ｙ　Ｃｏ
ｙ　）＋　−ｘのｙを０．３０　（３０ａｔｏｍＸ）に
固定し、Ｘを変化させた場合のキュリー温度Ｔｃ及び磁
気的補償温度Ｔｃ。

ｍｐの変化を示し、同図中（ｂ）は同じく室温での保磁
力Ｈｃの変化を示している。なお、ｙ＝０．３０の場合
、記録パワーが高すぎるので、動特性の測定は行ってい
ない。

次に、第２図は”／　＝０．２２（２２ａｔｏｍχ）に
固定してＸを変化させた場合のもの、第３図はｙ＝０．
１８（１８ａｔｏｍχ）に固定してＸを変化させた場合
のものであって、各図中（ａ）は消去劣化特性ＥＤを、
（ｂ）は再生信号品質Ｃ／Ｎを、（ｃ）は記録パワーＷ
Ｐを、（ｄ）はキュリー温度Ｔｃ及び磁気的補償温度Ｔ
ｃｏｍρを、（ｅ）は室温での保磁力Ｈｃを示している
。

第１図〜第３図かられかるように、ｘ　＝０．２３〜０
．２４で、磁気的補償温度Ｔ　ｃｏｍｐが室温となる補
償組成が存在し、この補償組成におけるＤｙの含有量Ｘ
はＣｏの含有量ｙの変動によって殆ど変化しない。

又、第１図〜第３図から明らかなように、Ｄｙの含有量
Ｘが少なくなるにつれて、キュリー温度Ｔｃが上昇する
。そして、第２図及び第３図かられかるように、キュリ
ー温度Ｔｃの上昇に伴って記録パワー、消去劣化特性Ｅ
　Ｄもほぼ直線的に増加する。一方、再生信号品質Ｃ／
Ｎは、室温が磁気的補償温度Ｔ　ｃｏｍｐとなる補償組
成より右側にずれるに伴って低下する。これは、主とし
て記録時に外部磁場の大きさが不足するためである。

従って、レーザ光源の耐久性を確保するために記録パワ
ーＷＰを充分に小さくし、がっ、再生信号品質Ｃ／Ｎが
良好で、消去劣化特性ＥＤの良いＤｙの含有量Ｘは、は
ぼ０．２２≦Ｘ≦０．２５であることがわかる。

次に、第４図はＤｙの含有量Ｘを動特性の良好な値であ
る０、２３５（２３，５ａｔｏｍＺ）に固定して、Ｃｏ
の含有量ｙを変化させた場合の特性図であり、同図中（
ａ）は消去劣化特性ＥＤ、（ｂ）は再生信号品質Ｃ／Ｎ
、（Ｃ）は記録パワーｗｐ、（ｄ）はキュリー温度Ｔｃ
を示している。

第４図から明らかなように、ｙが増加するに伴ってキュ
リー温度Ｔｃが上昇し、この場合も、キュリー温度Ｔｃ
の上昇に伴って記録パワーｗＰ、消去劣化特性ＥＤもほ
ぼ直線的に増加する。従って、記録パワーＷＰ及び消去
劣化特性ＥＤの許容上限値からｙの上限値が決定される
。その際、半導体レーザを使用する場合、耐久性を考慮
して記録パワーは８ｍＷ程度以下とすることが好ましい
。

一方、高温下での記録ピッＩ−の安定性を考慮に入れれ
ば、キュリー温度Ｔｃは１２０°Ｃ程度以上に設定する
ことが好ましい。従って、好適なｙの範囲は、はぼ０．
１０≦ｙ≦０．２８となる。

しかしながら、上記非晶質磁化膜の裏面に反射膜を設け
て、この反射膜の膜厚を３０ｎｍ程度の薄い値に設定す
ること及び上記基体としてポリカーボネイトからなる基
板を使用すること等の対策により、記録パワーを２ｍＷ
程度抑制できることが本発明者の実験により明らかにな
っている。この点を考慮に入れて、ｙの範囲は０．１０
≦ｙ≦０．３５とする。

従って、非晶質磁化膜Ｄ　ｙＸ　　（Ｆ　Ｑ　＋−ｙ　
ＣＯｙ）１−Ｘの好ましい組成範囲は、０．２２≦Ｘ≦
０．２５、かつ、０．１０≦ｙ≦０．３５となる。

又、上記の組成範囲中、０．２２≦Ｘ≦０．２５、かつ
、０．１６≦ｙ≦０．２２の範囲では、とりわけ好まし
い動特性が得られる。

なお、上記の第１表〜第４表に示すデータの測定に際し
ては、磁気光学記憶素子として、以下の第１実施例の欄
で詳述する膜構成（ガラス基板／ＡｆｆｉＮ膜８００人
／　Ｄ　ｙ　Ｆ　ｅ　Ｃｏ膜２００人／ＡｆｆＮ膜２５
０人／Ａｆｆｉ膜５００人）のものを採用し、光源とし
ては、波長７８（ｉｎ　ｍのレーザ光を出射する半導体
レーザを使用した。

（実施例１〕 本発明の一実施例を第６図に基づいて説明すれば、以下
の通りである。

第６図に示すように、磁気光学記憶素子はガラス製の基
板１を有し、基板１上には第１の透明誘電体膜であるＡ
ｆｆｉＮ膜２が、例えば、膜厚８００人に形成されてい
る。ＡｆｆｉＮ膜２上には、膜面に垂直な磁化容易軸を
有する非晶質磁化膜としてのＤｙＦｅＣｏ　（ディスプ
ロシウム・鉄・コバルＩ・）合金薄膜３が、例えば、膜
厚２００人に形成される。なお、ＤｙＦｅＣｏ合金薄膜
３の材料であるＤＶｘ　　（Ｆ　ｅ＋−ｙ　Ｃｏｙ）＋
−ｘ中のＤｙの含有量Ｘ及びＣｏの含有量ｙは、前述の
如（，０，２２≦χ≦０．２５．０．１０≦ｙ≦０．３
５の範囲に設定される。

ＤｙＦｅＣｏ合金薄膜３上には、第２の透明誘電体膜と
してのＡＩ！、Ｎ膜４が、例えば、膜厚２５０人に形成
され、このＡｆｆｉＮ膜４上には、反射膜としてのＡ！
膜５が、例えば、膜厚５００人に形成される。なお、各
膜２〜５は、スパッタリング法により形成することがで
きるが、それ以外に、真空蒸着法又はイオンプレーニン
グ法等を使用しても良い。

上記の構成において、図示しない半導体レーザ等のレー
ザ光源により基板１を介してレーザ光Ａを照射しながら
１．＋１膜５側から外部磁場Ｈを印加することにより、
Ｉ）ｙＦｅＣｏ合金ｉｔｌ！３への情報の記録が行われ
る。一方、再生時には、上記のレーザ光源により基板１
、ＡＩ！、Ｎ膜２を介してＤｙＦｅＣｏ合金薄膜３にレ
ーザ光Ｉ、を照射し、ＤｙＦ　ｅＣｏ合金薄膜３からの
反射光を図示しない光検出器により受光することにより
、情報の読取が行われる。

その場合、上記の構成では、ＤｙＦｅＣｏ合金薄膜３の
裏面側に反射膜としてのＡ！膜５が設りられているので
、再生時に上記反射光のカー回転角を大きくすることが
できる。すなわち、再生時には、基板１を通して入射し
、ＤｙＦｅＣｏ合金薄膜３の表面で反射される光と、Ｄ
ｙＦｅＣｏ合金薄膜３を通過し、／ｌ膜５で反射した光
とが合成されるが、これにより、入射光がＤｙＦｅＣ。

合金薄膜３の表面で反射することにより生起される通常
のカー効果に対し、入射光がＤｙＦｃＣ。

合金薄膜３を透過することにより生起されるファラデー
効果が付加されるので、見掛けのカー回転角が増加する
ものである。なお、見掛けのカー回転角は、入射光がＡ
２Ｎ膜２内で反射を繰り返し、ＤｙＦｅＣｏ合金薄膜３
の表面で反射する光と干渉することより、更に増加する
。

又、ＤｙＦｅＣｏ合金薄膜３の材料であるＤｙＦｅＣｏ
は、本発明に係る所定の組成範囲となるように形成され
ているので、レーザ光源による記録パワーＷＰ、消去劣
化特性ＥＤ等の動特性も良好な値が得られるものである
。

なお、上記の実施例では、基板１はガラス基板としたが
、基板１はポリカーボネイト、アクリル等の透光性合成
樹脂により形成することもできる。実際、基板１を、例
えば、ポリカーボネイト製とするとともに、反射膜とし
てのＡ２膜５の膜厚を３００人程度に設定すると、前述
したように、上記実施例に比して、レーザ光源による記
録パワーＷＰを２ｍＷ程度抑制できる利点がある。

又、ＡＩ！、Ｎ膜２・４に代えて、他の透明誘電体膜を
使用したり、ＡＩ！、膜５に代えて、他の反射膜を使用
することも可能である。

〔実施例２〕 次に、第２実施例を説明する。

第７図に示すように、この磁気光学記憶素子は、ガラス
製の基板１１を備え、基板１１上には、第１の誘電体膜
としてのＡ／２Ｎ膜１２が、例えば、膜厚８００人に形
成されている。ＡｆｆｉＮ膜１２上には、膜面に垂直な
磁化容易軸を有する非晶質磁化膜としてのＤｙＦｅＣｏ
合金薄膜１３が、例えば、膜厚１０００人に形成されて
いる。ＤｙＦｅＣ。

合金薄膜１３の材料であるＤｙＦｅＣｏの組成範囲は第
１実施例と共通である。ＤｙＦｅＣｏ合金薄膜１３上に
は、第２の誘電体膜としての／ＩＮ膜１４が、例えば、
膜厚１０００人に形成されている。

第２実施例において、ＤｙＦｅＣｏ合金薄膜１３に対す
る情報の記録は、第１実施例と同様にして行われる。一
方、再生時には、ＤｙＦｅＣｏ合金薄膜１３の裏面側に
反射膜が設けられていないので、第１実施例の如く、フ
ァラデー効果によるカー回転角の増加はないが、Ａ／２
Ｎ膜１２によるエンハンス効果は与えられる。この第２
実施例における、再生用のレーザ光の反則率及びカー回
転角を第１実施例と比較して示せば、第５表の如（にな
る。

第５表 第５表から明らかなように、第２実施例の磁気光学記憶
素子は、第１実施例に比して見掛けのカー回転角が減少
する一方、レーザ光の反射率は増加する。又、第２実施
例の磁気光学記憶素子における磁気的特性及び動特性を
第１実施例との比較で示せば、第６表の如くになる。

但し、Ｈｃは室温での保磁力 化を示すグラフであって、同図中（ａ）はキュリー温度
の変化を示すものであり、（ｂ）は室温での保磁力を示
すものである。

第２図及び第３図はそれぞれＤｙＦｅＣｏにおけるＣｏ
の含有量を第１図とは異なるレベルで一定としてＤｙの
含有量を変更した時の特性の変化を示すグラフであって
、各図の（ａ）は消去劣化特性の変化を示し、（ｂ）は
再生信号品質の変化を示し、（ｃ）は記録パワーの変化
を示し、（ｄ）は磁気的補償温度の変化を示し、（ｅ）
は室温での保磁力の変化を示すものである。

第４図はＤ　ｙ’Ｆ　ｅ　ＣｏにおけるＤｙの含有量を
一定としてＣｏの含有量を変更した時の特性の変化を示
すグラフであって、同図（ａ）は消去劣化特性の変化を
示し、（ｂ）は再生信号品質の変化を示し、（Ｃ）はキ
ュリー温度の変化を示し、（ｄ）は室温での保磁力の変
化を示すものである。

第５図はレーザ光源のレーザパワーと磁気光学記憶素子
上の記録ビン１〜と再生波形とを示す説明図である。

〔発明の効果〕

本発明に係る磁気光学記憶素子は、以上のように、基体
上に少なくとも膜面に垂直な方向に磁化容易軸を有する
非晶質磁化膜が設けられた磁気光学記憶素子において、 上記非晶質磁化膜が下記式 ％式％） を満足する組成を有する構成である。

これにより、上述の如く、室温での保磁力を確保するこ
と、キュリー温度を適正範囲に維持すること等、磁気的
特性を良好に維持できるばかりでなく、記録パワーの抑
制、再生信号品質の確保、消去劣化特性の改善等、動特
性をも良好なレベルに維持することができるようになる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はＤｙＦｃＣｏにおけるＣｏの含有量を一定とし
てＤｙの含有量を変更した時の特性の変第６図は本発明
の第１実施例における磁気光学記憶素子の概略断面図で
ある。 第７図は本発明の第２実施例における磁気光学記憶素子
の概略断面図である。 ３はＤｙＦｅＣｏ合金薄膜（非晶質磁化膜）である。 特許出願人　　　　　シャープ　株式会社−Ｎ（ｖ１Ｓ
ｓ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．基体上に少なくとも膜面に垂直な方向に磁化容易軸
   を有する非晶質磁化膜が設けられた磁気光学記憶素子に
   おいて、 上記非晶質磁化膜が下記式 Ｄｙ＿ｘ（Ｆｅ＿１＿−＿ｙＣｏ＿ｙ）＿１＿−＿ｘ０
   ．２２≦ｘ≦０．２５ ０．１０≦ｙ≦０．３５ を満足する組成を有することを特徴とする磁気光学記憶
   素子。