JPH0232766B2

JPH0232766B2 - Jikikogakukirokuzairyo

Info

Publication number: JPH0232766B2
Application number: JP3432383A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Sakurai; Hiroaki Tsujimoto; Masuhiro Shoji
Original assignee: Kureha Corp
Current assignee: Kureha Corp
Priority date: 1983-03-04
Filing date: 1983-03-04
Publication date: 1990-07-23
Anticipated expiration: 2003-03-04
Also published as: JPS59160164A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、磁気光学記録に使用される記録媒体
の記録層として用いるのに適した磁気光学記録材
料に関する。磁気光学記録は、フエロ磁性体やフエリ磁性体
が有する正方向と負方向の自発磁化を記録の単位
とし、磁気フアラデー効果や磁気カー効果等の磁
気光学効果を利用して記録された信号を読み出す
ことのできるものであり、信号の書き込みや読み
出しの手段としてレーザー等の光ビームが用いら
れる。一般にフエロ磁性体やフエリ磁性体はキユーリ
ー点以下の温度で強い磁性を示し、磁化を飽和さ
せるのに十分な外部磁場を印加すると一様な方向
に磁化されるが、キユーリー温度付近になると、
保磁力は小さくなり零に近づく。従つて、このよ
うな材料に外部磁場を印加し、一方向に全体を磁
化させた後、次いで逆方向の弱い磁場を加えると
同時に局所的にレーザービームを照射すると、レ
ーザービームは瞬間的に局所加熱効果を与えるた
めレーザービームが当つた箇所だけ温度が上昇
し、保磁力が小さくなるか、もしくは零になる。
そしてレーザービーム照射前の温度にもどると、
逆方向の弱い外部磁場が加えられているため、こ
の箇所だけ磁化の反転が生じ、スポツト状の反転
磁区が形成されるので、レーザービームが当てら
れたことが記録として残される。このような記録の読み出しは、記録の際に用い
たのよりも弱いレーザービームを照射して磁気カ
ー効果や磁気フアラデー効果等によつて反転磁区
とそれ以外の磁区との識別により行われる。従つて、磁気光学記録材料としては、室温より
高いキユーリー温度を持ち、磁気光学効果を有す
ることが必要となる。更に、高密度記録を可能と
するためには磁化が記録層の膜面に対して垂直な
方向に向くのが安定であること、即ち、膜面に垂
直な方向に磁化容易軸を有することが望まれる。現在、このような要請に答える磁気光学記録用
の垂直磁気記録媒体の記録層としては、MnBi等
の多結晶膜、Tb−Fe、Gd−Coに代表される非
晶質膜などがある。上記の材料の中でTb−Fe、Gd−Co等の希土
類−鉄系遷移金属からなる合金薄膜は、非晶質膜
であるために読み出し時の結晶粒界による雑音の
影響が少なく、SN比のよい信号が得られるばか
りでなく、ガラス、プラスチツクなどの任意の基
板上に蒸着、スパツタリング等の方法により容易
に作製が可能である等の利点を有している。しかしながら、上記の非晶質材料は熱的に準安
定状態であるために加熱により膜の温度上昇が生
じた場合には不可逆的に膜が結晶化を起し、記録
内容が消滅してしまうという重大な欠点がある。
例えばTb−Fe、Gd−Coにおいては300℃程度で
このような結晶化が生じる。上記の問題以外にも希土類、鉄系遷移金属とい
う化学的に活性な元素を用いている故それらの加
熱による酸化という問題がある。その故、繰り返
し安定に書込み、読み出しを行うにはより低温で
書込み、消去のできるキユーリー温度の低い材料
が望ましい。つまり、キユーリー点は室温以上で
あることを条件としつつも上記結晶化や酸化等の
生じる温度よりはできるだけ低い温度であること
が望まれることになる。一方、読み出し特性の面から見ればよりSN比
の良い信号を得るには磁気光学媒体の有する磁気
カー回転角の大きいものが望まれる。ところが一般に従来の磁気光学記録材料では記
録層のキユーリー温度を下げた場合、それに応じ
て磁気カー回転角も減少する関係にあつた。その
ためキユーリー温度が低く、大きな磁気カー回転
角を有する適当な記録材料は開発されていなかつ
た。したがつてより低いキユーリー温度で、大き
な磁気カー効果を有する記録材料、言い換えれば
同一のキユーリー温度を持つ記録材料で比較した
場合、より大きな磁気カー回転角或いは磁気フア
ラデー回転角を有する垂直磁気記録材料の出現が
望まれている。本発明はかかる材料を提供するこ
とを目的とするものである。従来の磁気光学記録媒体では遷移金属として
Fe、Co等が通常用いられ、Niは通常用いられな
い。この理由は例えばTb−Niの例において知ら
れる様にNiは膜面に垂直な磁化容易軸が得られ
にくいと考えられていたためである。ところが本
発明者等は非晶質希土類−遷移金属からなる合金
薄膜において希土類としてTb単独又はTbを主と
して含み、遷移金属としてFeのNiを特定の組成
比で共に含む場合には意外にもキユーリー温度が
低くなるにも拘らずより大きな磁気カー効果を有
する磁気光学記録材料が得られることを見い出し
て本発明に至つたのである。即ち、本発明は、一般式R_y〔M_(1-x)Ni_x〕_(1-y)で
表わされ、該式中ＲはTb単独又はTbを主として
含みTbと他の希土類元素とから構成され、Ｍは
Fe単独又はNiを除く他の遷移元素とFeとから構
成され、ｘは0.05≦ｘ＜0.8の範囲の数値であり、
ｙは0.1≦ｙ≦0.4の範囲の数値である非晶質合金
膜から成ることを特徴とする磁気光学記録材料に
関する。本発明の磁気光学記録材料を形成する非晶質合
金の一般式中中ＲはTb単独又はTbを主として含
みTbと他の希土類元素とから構成されるもので
ある。上記一般式中、ＭはFe単独又はNiを除く
他の遷移元素とFeとから構成されるものであり、
Niを除く他の遷移元素としては、Coの他には、
Ti、Ｖ、Cr、Mn、Cu、Mo、Ru、Rh、Pd、Ir、
Pt、Au、Re、Ｗ等であるが、大きな磁気カー回
転角を得るためにはCoが最も望ましい。この他
周期律表のＡ族、Ａ族、Ａ族の半金属元素
例えばＢ、Bi等を少量含めてもよい。このよう
にNiを除く他の遷移元素を加える場合には、こ
れらの元素が原子数比でFeよりも過剰となると、
磁気カー回転角が減少してしまう傾向にあるの
で、Ｍは原子数比でFeを主として構成されるこ
と、即ち、例えば他の遷移元素がCoである場合
にはFe／Coの原子数比が１又はそれ以上である
ことが望ましい。更に記録の高密度化を図るためには、磁気光学
記録層となる非晶質合金膜の膜面に垂直な方向に
磁化容易軸を持たせるようにするのが必要とな
り、そのためには、上記合金の一般式において、
Tb単独又はTbを主として含みTbと他の希土類
元素とから構成されるＲの組成比ｙとNiの組成
比ｘが重要となる。膜面に対して垂直な方向に磁
化容易軸を持たせるためには、少なくともFeを
ある量以下含まなければならず、Niの組成比ｘ
は0.95以下に抑えなければならない。また、Ｒの
組成比ｙは、非晶質合金膜の形成方法により、或
いはTbに他の希土類元素を加えて用いる場合に
は希土類元素の種類によつても、最適な数値範囲
は変動しうるが、一般にｙが0.1未満又は0.4より
大きい場合には垂直磁化膜は得られないので、ｙ
は0.1≦ｙ≦0.4の範囲の数値とすることが必要で
ある。更に磁化を出来るだけ垂直として磁気記録
媒体の記録特性、保持特性ならびに再生特性を向
上させるためには、ｙは0.15≦ｙ≦0.3の範囲の
数値とするのが望ましい。上記組成の範囲内にある材料であつても、従来
知られている同程度のキユーリー温度を有する磁
気記録材料と較べて必ずしも磁気カー回転角の増
大効果があるとは限らない。本発明者が大きな磁
気カー回転角を得ることの出来る組成範囲につい
て研究した結果、Niの組成比ｘは0.05≦ｘ≦0.8
の範囲の数値とする必要があることが判明した。
より大きな磁気カー回転角を得ためには、ｘは
0.07≦ｘ≦0.78の範囲の数値とするのが好まし
く、より好ましくは0.10≦ｘ≦0.75、更により好
ましくは0.30≦ｘ≦0.70の範囲の数値とする。本発明に係る磁気光学記録材料を作製するにつ
いては種々の方法が考えられる。一般に希土類−
鉄系非晶質合金の薄膜の製造方法としては、スパ
ツタリング法、真空蒸着法、イオンプレーテイン
グ法等が知られており、これらの方法を用いるこ
とができる。膜面に垂直な磁化容易軸を有する非晶質合金膜
を得るには、例えばGd−Co膜等では膜作製法が
重要であつて蒸着基板にDCバイアスを印加した
状態でRFスパツタリングを行うなどの方法をと
らなければならず、通常の真空蒸着法によつては
膜面に垂直な磁化容易軸が得られない。しかし本
発明になる磁気光学記録材料においてはスパツタ
リング法による他、例えばタングステンボードを
用いた抵抗加熱真空蒸着法、電子ビーム加熱によ
る蒸着法等の通常の真空蒸着法において作製した
膜においても膜面に垂直な磁化容易軸を有する合
金膜が得られるという利点を有している。特に膜
厚が100Å以上となることにより、垂直磁化膜が
得られやすい。本発明に係る合金膜を基板上に形成して磁気光
学記録媒体を製造する場合、基板としては、ガラ
スの他、金属やプラスチツクを用いることもでき
るが、表面精度を満足することが必要である。ま
た、記録媒体はデイスク、テープ、カード等各種
の形態とすることが可能であり、合金膜の厚さは
100〜3000Å程度に形成される。本発明の磁気光学記録材料は、希土類元素と遷
移元素として特定のものを含み、特定の組成から
なる非晶質合金膜で構成されることにより、キユ
ーリー温度が低いにもかかわらず、より大きな磁
気カー回転角を有する。換言すれば、同じ回転角
の材料に比較して、キユーリー温度がより低い。このため、記録の書き込み時に必要なキユーリ
ー点付近までの温度上昇が少なくてすみ、非晶質
合金膜が不可逆的に結晶化を起すおそれがないの
で、繰返し使用できる。また、大きな磁気カー回
転角を有しているので、信号読み出し時のSN比
が大きくとれるという点でも、本発明の磁気光学
記録材料は優れている。尚、磁気カー回転角が大きい材料は一般に、フ
アラデー回転角も大きいので、合金膜を非常に薄
くして下地に反射層を設けるなどすることにより
フアラデー回転を有効に利用する場合にも、本発
明に係る磁気記録材料は同様に優れた材料として
用いることができる。実験例１ Tb_y〔Fe_(1-x)Ni_x〕_(1-y)の式で表わされる非晶質合
金でｙの値が0.4であつて、ｘの値がそれぞれ０、
0.05、0.1、0.2、0.3、0.5、0.7である原子数比と
なるようにTb、Fe、Niを秤量し、７種類の組成
の配合試料を用意した。各合金組成の配合試料を
アークメルト法により溶融混合して合金を作り、
得られた各合金を破枠して真空蒸着用の母合金と
した。真空蒸着は７×10^-6Torr以下の真空中で、タ
ングステンボートを用いた抵抗加熱によるフラツ
シユ蒸着法により行つた。蒸着用の基板は充分に
洗浄したスライドガラスを用い蒸着基板温度は室
温に保持した。得られた非晶質合金膜の膜厚は1000〜2000Å程
度であつた。組成分析によれば、非晶質合金膜の
組成は、母合金と比較したとき、Tbの組成比ｙ
が減少していたがNiおよびFeの組成比はほぼ母
合金と同様であり、一般式Tb_0.18〔Fe_(1-x)Ni_x〕_0.82
で示される組成を有していた。磁気カー回転角の
挙動を、He−Neレーザー（波長λ＝633nｍ）で
極カー効果を用いて作製した薄膜のガラス基板側
より測定した。その結果として、Niの組成比ｘ
を独立変数とし、各組成比についての磁気カー回
転角の大きさの第１図に示す。また、極カー効果
により測定した各組成比についてのキユーリー温
度を第２図に示す。第２図より明らかな如く、Tb_0.18〔Fe_(1-x)Ni_x〕_0.
_８２の組成の合金膜のキユーリー温度は全体的に低
く、0.05≦ｘ≦0.3の範囲ではTbFe合金膜（ｘ＝
０の場合）よりも低い。キユーリー温度はｘ＝
0.1付近が最低値でこれよりｘの値が大きくなる
に従い、徐々に増加はするが、グラフの曲線の傾
向から、ｘ＝0.8の場合でもキユーリー温度は150
℃付近にとどまる。このようにキユーリー温度が低いにもかかわら
ず、第１図に示される如く、大きな磁気カー回転
角を有する。第１図より、磁気カー回転角はｘ＝
0.5付近が最大であり、0.07≦ｘ≦0.78で0.18゜以
上、0.10≦ｘ≦0.70で0.20゜以上で、特に0.30≦ｘ
≦0.70では0.26゜以上と非常に大きい。現在、光磁気デイスクの記録層材料として有用
とされているGd−Tb−Fe（キユーリー温度160
℃、磁気カー回転角0.24゜、但し測定波長が633n
ｍ）と比較しても0.3≦ｘ≦0.7の範囲のものは特
にキユーリー温度が低く、しかも大きな磁気カー
回転角を有し、よりすぐれた性質を具備している
ことがわかる。更に上記方法により作製した薄膜の酸化による
磁気カー回転角の室温の経時変化を検討した。測
定は、作製した膜の膜面側より行ない表１のよう
な結果を得た。

【表】磁気カー効果による記録信号強度は光反射率を
Ｒとし、磁気カー回転角をθ_kとしたときθ_k√も
しくはθ_kＲに比例する。それゆえ本発明になる非
晶質希土類−遷移金属合金薄膜は磁気カー回転角
の経時変化がTbFeに対してすぐれており、読み
出し信号強度の経時変化も少ないことが予想され
記録材料としてすぐれた性質を具備していること
がわかる。また光反射率をHe−Neレーザー（λ＝633n
ｍ）を用い測定した。表２にその結果を示す。反
射率はNiの量によらず同様の減少傾向を示した。

【表】実験例２ Tb_0.4〔Fe_0.45Co_0.45Ni_0.1〕_0.6の組成となるように
、
Tb、Fe、Co、Niを秤量し、実験例１と同様にし
て母合金を作り、真空蒸着により非晶質合金膜を
作製した。得られた非晶質合金膜の膜厚は1000〜2000Å程
度であり、非晶質合金膜の組成は分析によれば
Tb_0.21〔Fe_0.45Co_0.45Ni_0.1〕_0.79であり、Tbの組成比
が減少していた以外は母合金と同様であつた。この非晶質合金膜の磁気カー回転角θ_kならびに
キユーリー点Tcは極カー効果を用いて測定した
ところ、 θ_k＝0.43°、Tc＝240℃ であつた。比較のためにNiの組成比ｘが０の場
合として、Tb_0.21〔Fe_0.5Co_0.5〕_0.79の組成を有する
非晶質合金膜を上記と同様にして作製し、極カー
効果を用いて磁気カー回転角θ_kとキユーリー点
Tcを測定したところ、 θ_k＝0.43゜、Tc＝270℃ となつた。この例からＭがCoを含む場合、本発明に係る
非晶質合金は、TbFeCoと比較して、磁気カー回
転角θ_kが同程度でありながら、キユーリー温度が
低いものが得られることが明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は各々、Tb_0.18〔Fe_(1-x)Ni_x〕_0.
_８２の組成の非晶質合金について、Niの組成比ｘの
数値に対する磁気カー回転角の大きさ及びキユー
リー温度を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】１一般式R_y〔M_(1-x)Ni_x〕_(1-y)で表わされ、該式
中ＲはTb単独又はTbを主として含みTbと他の
希土類元素から構成され、ＭはFe単独又はNiを
除く他の遷移元素とFeから構成され、ｘは0.05≦
ｘ≦0.8の範囲の数値であり、ｙは0.1≦ｙ≦0.4の
範囲の数値である非晶質合金膜から成ることを特
徴とする磁気光学記録材料。２非晶質合金膜の膜面に対して磁化容易軸の方
向が垂直である特許請求の範囲第１項記載の磁気
光学記録材料。３Ｍが原子数比でFeを主として構成される特
許請求の範囲第１項又は第２項記載の磁気光学記
録材料。４ＭがFeとCoから構成される特許請求の範囲
第１項〜第３項のいずれかに記載の磁気光学記録
材料。５ｘが0.07≦ｘ≦0.78の範囲の数値である特許
請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載の磁
気光学記録材料。６ｘが0.10≦ｘ≦0.75の範囲の数値である特許
請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載の磁
気光学記録材料。７ｘが0.30≦ｘ≦0.70の範囲の数値である特許
請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載の磁
気光学記録材料。８ｙが0.15≦ｙ≦0.30の範囲の数値である特許
請求の範囲第１項〜第７項のいずれかに記載の磁
気光学記録材料。