JPH03102666A - 磁気記録媒体 - 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〕 本発明は磁気記録媒体に関し、詳しくは、光磁気記録方
式に特に有用であり、更には、レーザー光を利用しない
で記録・再生を行なう磁気記録方式や、その他、書換え
可能なホログラフィー用メモリとしても適用可能な磁気
記録媒体に関する．〔従来の技術〕 磁性膜（磁性体薄膜）を適当な基板（非磁性支持体）上
に形成したものは磁気記録媒体として利用されるでいる
。殊に、光磁気記録方式に採用される磁気記録媒体には
、記録感度が高いこと、磁気光学効果（ファラデー効果
、力一効果）が大きいこと、大面積のものが均質且つ安
価に製作できること、安定性にすぐれていること等が要
求される。

これに加えて、磁気光学効果の大きさは磁化の向きと光
の進行方向とが平行なとき最も大きくなり、また面に垂
直な磁化という条件は垂直磁気記録の要件も満たしてい
るため高密度記録にも適する。

従って、媒体の面に垂直に異方性をもつ材料が選択され
ねばならない。

こうした要請から５光磁気記録媒体における磁性膜の材
料として（１）垂直磁気記録媒体で採用されている磁性
材料（代表的な六方品最密充填（ｈｃｐ）構造のマグネ
トプラムバイト型Ｂａフェライト）を使用したり、（２
）ＭｎＢｉ，　ＭｎＣｕＢｉ，　ＨｎＧａＧｅ．　Ｍｎ
ＡＱＧｅ、ＰｔＣｏ　（以上多結晶）；（ＹＢｉ）．　
（ＦｅＧａ），０．ｚ　（単結晶）；ＧｄＣｏ，　Ｇｄ
Ｆｅ．ＴｂＦｅ．　ＧｄＴｂＦｅ，　ＴｂＤｙＦｅ（以
上アモルファス）などが使用されたりしている。

だが、前記（１’）（２）の磁性膜は、その材料によっ
ては、製膜が低基板温度で行ないにくかったり、半導体
レーザーの波長域（例えば７８０ｎ＠．　８３０ｎｍな
ど）では大きな磁気光学効果を得ることができなかった
り、高いＣ／Ｎ比が得られなかったり、或いは、安定性
に不安があったりする、等のいずれかの欠点を有してい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

かかる不都合な現象のない磁性材料の開発が進められて
きた結果、近時は、窒化鉄が注目されている。この窒化
鉄は錆びることなく、強磁性体であり、しかも基板に対
して垂直方向に磁気異方性を有するため録音テープ、ビ
デオテープ、コンピュータ用の大容量記憶装置などの高
密度磁気記録媒体に応用することが提案されている（特
開昭５５−３３０９３号、同５９−２２８７０５号、同
６０−７６０２１号，同６１−１１０３２８号、同６２
−１０３８２１号各公報等）。

しかし，これまで提案されてきた窒化物磁性材料は、主
として、その垂直磁気異方性に注目した垂直磁気記録媒
体に対してであって，光磁気記録媒体への応用は大方見
送られているのが実情である． 本発明者らは、こうした現状に鑑み、先に、膜構造を制
御することによって光磁気記録媒体としての特性を向上
させ、また、容易には熱分解が起らず，更には、特にフ
ァラデー効果による記録再生効率の高められた磁性膜を
提案した（特願平１−１３５５７５号）．ここに提案さ
れた磁性膜は、非磁性支持体上に形或されるＦｅ．　Ｃ
ｏ及びＮｉから選ばれる金属（Ｍ）の少なくとも１種の
窒化物〔阿ｘＮ（２＜ｘ≦３）〕を主成分とした膜であ
って、柱状構造を呈しており、且つその柱状構造内には
アモルファス状非磁性体に包囲されたＣ軸配向の該金属
酸化物を有していることを特徴としており、この特定さ
れた金属窒化物よりなる薄膜は良好な磁性膜となり得る
ものである． この磁性膜は、これら光磁気記録媒体として用いられた
場合には、当然、レーザー光により加熱・冷却が繰り返
されるので熱安定性に対する配慮は当然なされている． 本発明は、前記磁性膜を用いた磁気記録媒体の更なる改
良を目的とするものであって、特に磁性層に入射される
光量を増加させ、記録再生効率をより向上した光磁気記
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〕

本発明によれば、非磁性支持体上に磁性層及び反射防止
層を設けてなり、しかも該磁性，１１．６ｉＦｅ、Ｇｏ
及びＮｉから選ばれる金ｇ４（Ｍ）の少なくとも１種の
窒化物［ＭｘＮ（２＜ｘ≦３）］を主成分としたもので
あって、柱状構造を呈しており、且つその柱状構造内に
はアモルファス状非磁性体に包囲されたＣ軸配向の該金
属窒化物を有していることを特徴とする磁気記録媒体が
提供される。

現在、光磁気記録媒体の主流はカー効果を利用するもの
であり、この場合は光の反射を用いるので、出来るだけ
多くの光を反射させねばならず，反射防止層は全く不必
要である。また、材料の化学的安定性が悪いため，ディ
スク状基板の上に磁性層を設け、更にその上に保護層を
設けているので、構造上からも反射防止はむつかしい。

ところが，ファラデー効果を利用する光磁気記録媒体の
場合には、光（レーザー光等）は媒体表面で反射しない
でなるべく多く透過させた方が、強度をかせげてＣハが
大きくなる。しかも、同じ透過率の材料のときは膜厚を
厚くすることができ、従って回転角が大きくなり、Ｃ／
Ｎが大きくなる。

また，光は膜の加熱にも使われるが、やはり反射量は少
くして、吸収量を多くした方が効率が良い．そのため，
非磁性支持体上に，ファラデー効果を示し且つ垂直磁気
異方性を有する磁性層と反射防止層を設けた本発明の磁
気記録媒体は、このような構或としたことにより、特に
光磁気記録方式において、ファラデー効果による記録再
生効果が極めて高められたものになる。

以下に，本発明を更に詳細に説明する。本発明の磁気記
録媒体は、一般には、磁性層が直接又は反射層を介して
非磁性支持体上に設けられ、更にその上に反射防止層が
設けられる。

本発明を図面により説明すると、第１図は本発明に係る
磁気記録媒体の構或例を示す模式断面図である．第１図
において、本発明の磁気記録媒体は、非磁性支持体１、
反射層２，磁性層３及び反射防止層４から構成されてい
る．即ち、本発明の磁気記録媒体は、非磁性支持体１上
に、反射層２、ファラデー効果を示し且つ垂直磁気異方
性を有する磁性層３及び反射防止層４を、その順に積層
した構或となっている。なお，反射層２は必要に応して
設置されるものであり、また反射層に代えて、アモルフ
ァス希土類・遷移元素合金薄層を設置することもできる
． なお，本発明において、非磁性支持体１が透明である場
合は、第２図に示されるように，反射防止層４と反射層
２を逆の配置とすることもでき、支持体１側から光を入
射する光磁気記録媒体とすることができる．ただ，支持
体１側から光を入射する第２図に示される構成の場合に
は、１つの支持体に対して１つの磁性層しか設けること
ができないが、第１図で示される基本構或の場合には，
支持体の両面に記録可能な磁性層を設けることができる
． 本発明における磁性層３は，前記したように、Ｆｅ．　
Ｃｏ及びＮｉから選ばれる金ｆｆｉ　（Ｎ）の少くとも
１種の窒化物（ＮｘＮ　（２　（　ｘ≦３））を主成分
とし、しかも非磁性支持体２に対して柱状構造を呈して
おり，且つその柱状構造内にはアモルファス状非磁性体
に包囲されたＣ軸配向の該金属窒化物を有している磁性
膜からなる． ところで，先に従来技術のところで触れた特開昭５９−
２２８７０５号公報には、垂直磁気異方性を有する六方
晶系窒化鉄を主体とする磁気記録媒体が記載されている
が，そこにはＮｉ．　Ｃｏ等を１０ａｔｏｍｉｃ％以下
の範囲で含有させること、磁性膜中の窒素含有率は２０
〜３２ａｔｏ■ｉｃ％が好ましいこと，等が明らかにさ
れている．そして、後者の磁性膜中の窒素含有量が２０
〜３２ａｔｏｍｉｃ％と制限しているのは、膜全体が窒
化鉄（Ｆｅ，Ｎ及び／又はＦｅ，Ｎ）としているからに
他ならない．また、この文献には熱に対する特性やキュ
リー温度（磁化が消失する温度）についても明記されて
おらず，ただ，膜構造はＣｏ−Ｃｒ膜のように膜面に垂
直に結晶粒子が或長じた柱状構造が望ましいことの旨は
記述されている． 六方品系窒化鉄（六方品系窒化コバルト、六方晶系窒化
ニッケルについても同じ）はその膜が加熱されていくと
２００〜３００℃にキュリー温度をもつが、キュリー温
度以上に加熱すると膜中から窒素が抜け出してα一Ｆｓ
となり垂直磁化膜力冫ら水平磁化膜へと移行してゆき、
飽和磁化も２〜３倍と大きくなっていく．例えば、窒化
鉄は約２９５℃にキュリー温度（Ｔｃ）を示すが、この
窒化鉄がキュリー温度（Ｔｃ）以上に加熱されると、第
３図にみられるように、飽和磁化は著しく増大する．こ
の飽和磁化の増大した窒化鉄膜のｘ１回折を行なうと，
　ＮｘＮのＣ面である（００２）の回折ピークがなくな
り，α−Ｆｅの回折ピークが現われてくる．この状態に
ある窒化鉄膜は、磁気ヘッドを用いて加熱によらない記
録・再生・消去のための垂直磁気記録媒体には利用可能
であっても，レーザー光で加熱し記録する光磁気記録媒
体としては有用であるとはいえない．それにも拘らず、
本発明における磁性層にそうした不都合がみられないの
は、特定な膜構造が採用されたため、加熱によって膜中
がら窒素が抜けないか又は抜けにくいことを示唆してい
る。

かかる現象は強磁性金属（Ｆｅ．Ｃｏ．　Ｎｉ）の六方
品系窒化物に各種の元素を加えて飽和磁化を減少させ、
より垂直磁気異方性磁界（Ｈｋ）を高めることの検討の
上に見出されたものであり，第４図にモデル化して示し
たように、膜構造が非磁性支持体１の表面の直上から形
成された柱状構造（非磁性支持体１から垂直に上方に延
びた縦線はそれら線と線とで挾まれたところが柱状構造
を呈していることを意味している）を有し、窒化物（Ｍ
ＸＮ（２＜Ｘ≦３）〕はＣ軸配向し、更に、前記元素に
代えてアモルファス状非磁性体が採用されることによる
ものと考えられる． 第４図において、個々のまちまちの形の粒子３ａはいず
れも前記式（Ｍｘ（２＜ｘ≦３）〕で表わした窒化物を
示している．結晶子（Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｔｅ：単結晶
の粒子）の大きさは約５０λであり、柱状構造の柱の径
は約１５０〜３００入くらいである。基板１とは反対側
の頂部は′゛層表面”である。そして、個々の窒化物粒
子３ａの間の空隙にはアモルファス状非磁性元素３ｂが
充填されたかたちが採られている。

ここにおいて、個々の窒化物粒子３ａはε相窒化物の結
晶であり、Ｃ軸配向している。柱状構造内部では、窒化
物の配向結晶は磁気的には密につながっている。なお、
面間隙は、窒化鉄２．１９Ａ、窒化コバルト２．１７Ａ
、窒化ニッケル２．１４入である．実際に、膜断面を数
百万倍の倍率でＴＥＭ　（透過型電子顕＊鏡〉で見ると
柱状形状は明確に認められるが、粒子３ａの境界（粒界
）は図面（第４図）に示したほどには明確とはなってい
ない。この理由はε相窒化物中にも非磁性元素が多少入
りこむ為、結晶粒界では必ずしも充分良好ではないから
と思われる。この非磁性元素は例えばＣ，０，Ｂ，Ｆ，
Ｈ，ＳＬ，Ｓ，Ｐ等特に制限されない。また，Ｆｅ，　
Ｃｏ，　Ｎｉ等強磁性金属元素が．　Ｆｅ−０等非磁性
の結合を有して含まれていてもかまわない． この第４図（断面モデル図）↓こみられるような構造が
採用されることによって、反磁界がキャンセルされやす
くなり、レーザー光の透過性が向上し，戒長じた個々の
柱の間の界面のために熱は横方向より縦方向に広がりや
すくなって記録領域の面方向への広がりが少なくなり、
さらに高密度な記録が行なえるようになる。

ところで、第４図に示されるような構造を有する磁性層
によれば、前記ＭｘＮ（２＜ｘ≦３）で表わされる窒化
物３ａはその周囲がアモルファス状非磁性体３ｂで覆わ
れた形態を呈しているので、加熱によって層中から窒素
が抜けることがないか又は殆どなく、従って、第５図に
示されたごとき飽和磁化に大きな変化をもたらすような
キュリー温度を示さないが、加熱によって抗磁力は低下
するので，これら現象を利用してレーザー光で加熱し，
磁界を印加して書込むことができる光磁気記録材料とな
る。

また、第６図は窒化鉄の例であり、結晶部分の配向性が
より向上することにより垂直磁気異方性磁界（Ｈｋ）が
より大きくなっていることを意味している． この磁性層におけるアモルファス部３ｂは、光磁気記録
媒体として用いられるときは透光性が必要であるので、
金属より非金属元素が好ましい。また、第６図に表わさ
れた磁性層のようにＣ軸配向性が向上すると、光は層面
に対し垂直に透過しやすくなる。

垂直磁気異方性磁界（Ｈｋ）は、これまでは例えば４Ｋ
Ｏｅ程度が最大値といわれていたが，第４図及び第６図
に示したような膜構造が採用された磁性層によれば、そ
の飽和磁化は大幅に減少し、従って，垂直磁気異方性磁
界（Ｈｋ）は４ＫＯｅ以上となり、特にＭｘＮ（２＜ｘ
≦３）のうちの強磁性金属Ｍ（Ｆｅ，　Ｃｏ．　Ｎｉ）
成分の割合を多くしていけば５ＫＯｅ以上の値を容易に
得ることができる。磁性層の膜厚は５０入−１μ覆が適
当であり、好ましくは５０Ａ〜３０００入が好ましい。

製膜には各種ＰＶＤ．　ＣＶＤ法が用いられるが、特に
イオンビームスパッタ法が好ましい。

かかる磁性層は、上記のようなｉＩＩＪ戊が採用された
ことにより、熱的安定性が更に向上しているのが認めら
れる。その理由は、必ずしも明らかでな？が， （ｉ）アモルファス状非磁性体の存在の為に結品戒長が
抑えられること、 （３ｉ）高配向性をとった結晶部分は磁歪が小さくなる
こと、 （団）結晶部に入り込んだアモルファス部構成元素の存
在によること などが考えられる． 実際にこの磁性層を製膜するには、非磁性支持体上に直
接又は反射層を介して形威せしめればよい。こうした磁
性層の製膜法は前記のとおりであるが、その際、ＣＯ■
ガスを用いＮ２、Ａｒのイオン化ガスの総ガス圧力を最
適化することによって、所望の膜構造を得ることができ
る。

かくして製膜されたアモルファス性非磁性成分を含有し
たＥ相ＭｘＮ（２＜ｘ≦３，　Ｍ：Ｆｅ．　Ｃｏ又はＮ
ｉ）の柱状磁性膜は、耐熱性が大幅に向上しており、膜
は緻密で耐摩擦特性、耐蝕性が良好で、機械的にも化学
的にも安定なものとなっている。

本発明においては，前記したように，ａ性層３上に又は
非磁性支持体１と磁性Ｊｌｌ３との間に，反射防止層４
が設けられる。この反射防止層を設けることにより、光
磁気記録方式において、反射光を殆どゼロにすることが
できる。

本発明者の検討によると，ファラデー効果の大きな強磁
性金属の窒化物では、大略２０％程度、表面で光を反射
する。ファラデー効果を利用する光磁気記録媒体では、
透過光をできるだけ多くとりたいので、この２０％は大
きなロスである。本発明においては、このロスをなくな
すことができて、レーザー光等の光を有効に磁性層３に
入射させることができるので，磁性層３によるファラデ
ー回転角や光吸収を大きくすることができ、従ってＣ／
Ｎが向上し、また記録感度が向上する。

反射防止層４を形或する反応防止膜の材料としては，Ａ
ｎ２０，、Ｓｅａ．、Ｔｉｅ．、ＭｇＦ，、ＺｒＯ，、
Ｓｉｎ，等、一般的なものが用いられる。反射防止層は
単層膜であっても、また多層膜であってもよいが、反射
を無反射に近づけ，しかも反射防止の有効な波長域を広
げるため、多層膜とすることが好ましい．反射防止層の
膜厚は５０人〜ｌ一が適当であり、５０入〜３０００人
が好ましい。或膜法としては、電子ビーム蒸着法等の各
種蒸着法や，イオンプレーティング法等のＰＶＤ法や、
ＣｖＤ法等の薄膜形戊法を用いることができる。

なお、本発明においては，前記した特定構造の金属窒化
物からなる磁性層を用いるので、レーザー光の透過率や
ファラデー回転角が、波長によらずほぼ一定であるので
、記録したい波長（４００一９００ｎ鳳の範囲で任意に
選択できる）により、反射防止層の構或を任意に設定す
ることができる。（他の磁性膜はレーザー光の透過率や
ファラデー回転角の波長依存性が大きい。） 非磁性支持体１には、プラスチック、セラミック、金属
などの非磁性材料が用いられる。この場合、プラスチッ
クとしては，ポリイミド、ボリアミド，ポリエーテルサ
ルホン等の耐熱性プラスチックは勿論のこと、ポリエチ
レンテレフタレート、ポリ塩化ビニル，三酢酸セルロー
ス、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレートなど
も使用できる．また、形状としては、シート状、カード
状，ドラム状、長尺テープ状等の任意の形状をとること
ができる。

反射層２はＡｕ．　ＡＱ．　Ａｇ，　Ｐｔ，　Ｃｒ，　
Ｎｄ．　Ｇｅ，　Ｒｈ，　Ｃｕ．　ＴｉＮなどの材料を
用い、電子ビーム（ＥＢ）蒸着法等の各種蒸着法やイオ
ンプーテイング、スパッタリング、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法
などの薄膜形或法により製膜される。反射層２の厚さは
１μ以下、好ましくは５０〜３０００　Ａである。

なお、図示されていないが、磁性層３の上面又は下面に
誘電体層（Ｓｉｎ，、Ｔｉｅ２、窒化シリコン、窒化ア
ルミニウム、アモルファスＳＬなどの薄膜）を設けてエ
ンハンス効果を出すようにしてもよい．〔実施例〕 次に実施例及び比較例を示すが、本発明はこの実施例に
限られるものではない。

実施例１ ３．５”φのポリカーボネート基板上に、真空蒸着装置
を用い、周の蒸着膜を約１０００人の厚さで製膜した。

次いで、イオンビームスパツタ装置を用い、下記の条件
で上記ＡＱ膜上に厚さ約１５００入の磁性膜を製膜した
。

ターゲット材料　　Ｆｅ（９９．９９％）ターゲットと
基板との距離　　　１５ｍｍ？オン銃電圧　　９ＫＶ イオン銃電流　　２ｍＡ イオン化ガス　　Ｎ２　（２５％）＋Ａｒ（７５％）製
膜時全ガス圧力　　ｉ．ｓｘ　１０−５Ｔｏｒｒターゲ
ットへのイオン入射角　　３０度この磁性膜をＸ線回折
法で調べたところ、２０＝４２．　２ｄｅｇに強い回折
ピークが観察され、（００２）面が配向した窒化鉄膜で
あることが判った。ＴＥＭ像を調べたところ、膜面に垂
直に或長じた柱状構造を有していた。ｘＰＳ等を用いて
求めた組成は、Ｆｅ　５２．３原子＄、Ｎ　１４．０原
子％，　０　２９．９原子Ｌ　Ｃ　３．８原子％であり
、結合エネルギーより、Ｆｅ−０の結合が１１察された
。

ＶＳＭで調べた磁気特性は，抗磁力（Ｈｅ■）＝７７０
　０ｅ、抗磁力（ｎ，７）＝ｔｚｏ　Ｏｅ．角型比（Ｓ
ｑＪ＝０．　１９、角型比（ＳＱ＋）＝０．０８、垂直
磁気異方性磁界（ＨＪ＝５．３κＯｓで垂直磁化膜であ
った。なお、飽和磁化は７４０ｅａ＋ｕ／ｃＣであった
。また、波長７８０ｎｍのレーザー光で測定したファラ
デー回転角（θＦ）は！　．　４ｄｅｇ／μ柵であった
（１２　ＫＯｅ印加）， なお、ポリカーボネート基板上に、周膜を設けずに、直
接、前記の磁性膜を設けたものではλ＝８００ｎｎｉの
光の反射率は２２％であったがこの磁性膜上に先の３層
の反射防止膜を設けたもののλ＝８００ｎｍの光の反射
率は９％と大巾に低下した。

次いで、真空蒸着法により，上記磁性膜の上に約２００
ｎｍの厚さのＡＱ２０，の膜を、更にその上に約４００
ｎｍの厚さのＴｉｅ，の膜を、更にその上に約２００ｎ
ｍの淳さのＭｇＦ２の膜を連続して設け（即ち３層の反
射防止膜を設置），本発明の磁気記録媒体を作成した。

得られた磁気記録媒体を用いて．光磁気記録及び再生を
行なったところ、３１ｄＢのＣ／Ｎを得た。

比較例 実施例１において，反射防止膜を設ける前の段階での試
料について、実施例１と同様にして，光磁気記録及び再
生を行なったところ、Ｃ／Ｎは２８ｄＢであった。

〔発明の効果〕

本発明の磁気記録媒体は、前記したように，非磁性支持
体上に、ファラデー効果を示し且つ垂直磁気異方性を有
する磁性層と反射防止層とを設けた構或としたことから
，特に光磁気記録方式において、レーザー光等の光を有
効に入射させることができるので、磁性層によるファラ
デー回転角や光吸収を大きくすることができ，従ってＣ
／Ｎが向上し、また記録感度が向上するという卓越した
効果を奏する．

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は，夫々本発明に係る磁気記録媒体の
代表的な構或例の模式断面図である。第３図及び第５図
は，ともに飽和磁化と加熱温度との関連を表わしたグラ
フである。第４図及び第６図は基板（非磁性支持体）上
に本発明における柱状構造の磁性層が形成されているこ
とを説明するための模式断面図である。 １・・・非磁性支持体 ３・・・磁性層 ２・・・反射層 ４・・・反射防止層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）非磁性支持体上に磁性層及び反射防止層を設けて
   なり、しかも該磁性層がＦｅ、Ｃｏ及びＮｉから選ばれ
   る金属（Ｍ）の少なくとも１種の窒化物〔Ｍ＿ｘＮ（２
   ＜ｘ≦３）〕を主成分としたものであって、柱状構造を
   呈しており、且つその柱状構造内にはアモルファス状非
   磁性体に包囲されたＣ軸配向の該金属窒化物を有してい
   ることを特徴とする磁気記録媒体。