JPH03154245A - 光・熱磁気記録の方式及び記録膜 - 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、レーザー光を用いて記録、再生或いは消去を
行う光・熱磁気記録の方式に係り、特に超高密度記録に
有用な記録膜の構造及び記録、再生の方式に関する。

〔従来の技術〕

近年の高度情報化社会の進展に伴ない、高密度大容量で
しかもランダムアクセスや書換えが可能なファイルメモ
リーへのニーズが高まっている。

その中で、書換え可能可逆光メモリーが注目されており
、近年、光磁気記録が多くの企業より実用化され、現在
では、光磁気記録の高性能化の研究がなされている。そ
の１つとして、ディスクの記録密度の向上がある。現在
、これを実現するのに有効な手段として、記録や再生に
用いる光の波長を短くするのが有望と考えられている。

その場合。

問題となるのは、光の波長が短くなるのにつれて。

カー（Ｋｅｒｒ）回転角等の磁気光学効果が低下してし
まい、再生出力の低下であり、エラー発生の原因の１つ
となっていた。この問題を解決するための従来技術とし
てＵＳＰ　４６９５５１４　をあげることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで上記のような従来技術では、２次元的に光ディ
スクの記録密度を向上させる手法が中心であり記録密度
の飛躍的な改善は望めなかった。

本発明の目的は、光ディスクの記録密度を三次元的に向
上させる手法を提供することにより、超高密度光記録を
実現することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明においては、記録膜として、保磁力、キュリー温
度、或いは補償温度等が異る磁気的特性及びカー回転角
やファラデー回転角等の磁気光学特性、特に波長特性の
異る膜を少なくとも２層以上積層した多層構造の膜を用
いた。その場合、記録は磁気的特性の違いを利用して行
う。例えば、保磁力の異る膜を多層に積層し、記録時に
外部より印加する磁界を変化させて行なう。キュリー点
記録においては、キュリー温度の異る記録層を積層して
おき、記録時に印加するレーザーパワーを変化させて行
う。再生は、磁気光学効果の違いを利用して行う。

記録層の構造は、垂直磁気異方性を有する磁性層と無機
化合物の層とを交互に積層した多層構造である。このよ
うな多層構造記録膜のＫａｒｒ回転角の波長特性は、正
弦関数として表わされる。例えば、波長が短くなると回
転角は正弦関数に従って減少し、ある波長でゼロとなり
、そこで極性が反転して再び回転角が正弦関数に従って
増大し、ピークに達した後また再び減少してゆく。回転
角がゼロとなる波長は、磁性層と無機化合物層との各膜
厚を制御することで任意に選択できる。

記録膜形成時に回転角がゼロとなる波長が異る膜を無機
化合物層により磁気的に分離して多層に積層しておく、
その際、先に述べたように磁気光学効果だけでなく、磁
気特性例えば保磁力等を変えておくことはいうまでもな
い。

このような特性の多層構造の記録膜の各層に書かれた情
報の再生は、再生光の波長を変えて行う。

例えば、第２層目の回転角（再生信号に相当）がゼロ或
いはしきい値以下となる波長で第１層目の情報を再生し
、第１層目の回転角（再生信号に相当）がゼロ或いはし
きい値以下となる波長で第２層目の情報を読み出す。第
３層目についても同様で、第１層目及び第２層目の回転
角が一定しきい値以下となる波長にて再生する。ところ
で、この手法での再生は、再生信号の絶対値だけでなく
、偏光面の回転の方向（極性）を利用すると同じ位置へ
複数の情報を記録することができる。しかし、読出す情
報が格納されている記録層が基板から離れるほど途中の
記録層に光の一部が吸収されるためカー回転角が減少、
する場合がある。これを防ぐには、記録層と記録層の間
に設ける無機化合物の磁気的遮断層の膜厚を制御し、磁
気光学効果の改善をはかれば良い。また、各記録層の分
光特性を制御して再生光の吸収の少ない波長を選択して
も良い。このように磁気光学効果および磁気特性の異な
る記録膜を無機化合物層を介して積層することにより多
重記録が可能となる。再生出力のさらなる増大のために
、光の入射する側と反対の側に光を反射するための層を
設けても良い。

用いる材料として垂直磁気異方性を有する層には、希土
類元素と鉄族元素よりなる合金もしくは、希土類元素と
鉄族元素とを交互に積層した膜、さらに具体的には希土
類元素として、’ｒｂ、ＤｙｔＨｏ、Ｇｄ等の重希土類
元素の内の少なくとも１種類を、鉄族元素としてＦｅ、
Ｃｏ、Ｎｉの内から選ばれる少なくとも１種類もしくは
２種類の元素をそれぞれ用いる。この他、垂直磁化膜と
して耐食性向上及び磁気的特性の制御のためにＮｂ。

Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒ、ＡＱ等の元素を１〜５％程度添加し
ても良い。この他、白金族元素（ＰＬ。

Ｐｄ、Ｒｈ、Ａｕの内の少なくとも１種類）と鉄族元素
（Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの内の少なくとも１種類）とをオン
グストロームオーダーで交互積層した膜を用いても良い
。この場合重要なのは、各層の内部応力で、異方性エネ
ルギーに影響する。また、１つの情報を記録する層を構
成する垂直磁化膜と交互に積層する無機化合物層として
、窒化シリコン、窒化アルミニウム、酸化シリコン等を
用い、その膜厚もしくは屈折率を制御して磁気光学効果
を制御する。この結果、二次元的な記録密度向上に加え
て、三次元的に記録ができるので、記録密度の向上を達
成できた。

〔作用〕

垂直磁化膜層と無機化合物層とを交互積層した多層構造
の記録膜において、磁気光学効果の波長特性及び磁気特
性の異なる記録膜を磁気遮断層を介して多層に積層した
記録媒体を形成したにの膜の各層に、外部印加磁界やレ
ーザーパワーを制御して情報を記録し、これを再生光の
波長を変えて各層の情報を読出す。ディスク上の同一位
置には複数個の情報を記録消去及び再生が可能で、用い
る光の波長を短くすると二次元的な記録密度の向上が可
能であり、加えて記録膜そのものが多層化され三次元的
にも記録密度の向上がはかれる。

〔実施例〕

以下、実施例１〜２を用いて本発明の詳細な説明する。

（実施例１） 第１図に本実施例による光磁気ディスクの断面を模式的
に示す。ディスクの作成は、案内溝を有するガラスもし
くはプラスチック製の基板１上に、無機化合物層２１と
して７５０人のＳｉＮｘ膜をスパッタ法によって形成し
た。

続いて、第１の情報記録膜３１を、全膜厚が１５０人と
なるように形成した。この情報記録膜３１は、　Ｔｂｚ
ａＦｅａｓＣｏｔｚＮｂａとＳ　ｉ　Ｎ　ｘの交互積層
膜であり、各層の膜厚は、前者が６人、後者が３人であ
る。

次いで無機化合物膜２２として１００人のＳｉＮｘを積
層した。次に第２の情報記録膜３２を積層し。

更に無機化合物膜２２を積層し、引き続き第３の情報記
録膜３３を積層した。

ここで、情報記録膜３２は、ＴｂＦｅＣｏＮｂとＳｉＮ
ｘの交互積層膜であり、各層の膜厚は、前者を８人、後
者を４人とした。また、情報記録膜３３は、ＴｂＦｅＣ
ｏＮｂとＳｉＮｘの交互積層膜の前者の膜厚を１０人、
後者を５人とした。

さらに厚さ２０ｎｍのＳｉＮｘからなる無機化合物膜２
３を形成し、最後に金属層４として、ＡＲｅｏＴｉｔｏ
膜を４００人形成した。

上記の各層は、いずれもスパッタリングによって形成さ
れ、その形成条件の一例を示すと以下のとおりである。

無機化合物（２−１）　〜（２−３）のＳ　ｉ　Ｎｘ２
１乃至２３は、ターゲットに５ｉａＮ番焼結体。

放電ガスにはＡｒをそれぞれ使用し、圧力５Ｘ１０−３
Ｔｏｒｒ、投入ＲＦ電力密度：　４．２Ｗ／ｃｄ、にて
スパッタした。また、　ＴｂＦｅＣｏＮｂ膜３１乃至３
３は、ターゲットにＴｂＦｅＣｏＮｂ合金ターゲット、
放電ガスにＡｒをそれぞれ使用し、圧力５Ｘ１０”’Ｔ
ｏｒｒ、投入ＲＦ電力密度：　４．２Ｗ／ｃｄにてスパ
ッタを行った６そして、ＡΩ−Ｔｉ膜４は、ターゲット
にＡｎ−Ｔｉ合金、放電ガスにＡｒをそれぞれ使用し、
圧力Ｉ　Ｘ　１０　”−”Ｔｏｒｒ、投入ＲＦ電力３　
、２　Ｗ／ａＪ　にてスパッタした。

まず、この記録媒体を構成している記録膜３１乃至３３
のＫｅｒｒ回転角：θ−の波長特性を第２図に示す、　
ＴｂＦｅＣｏＮｂ層とＳｉＮｘ層との膜厚の組合せが、
６人と３人の膜３１．８人と４人の膜３２゜１０人と５
人の膜３３の各々について測定したところ、記録膜■、
記録膜■、記録膜■、の曲線に示すとおりで、膜厚が変
るのにつれてにｅｒｒ回転角がピークとなる波長が長波
長側ヘシフトしている。

そして各々の膜の保磁力は、記録膜■が７ｋＯｅ。

■が１０ｋＯｅ、ｍが１４ｋＯｅである。

記録は、５′デイスクの半径４５Ｉ１１１位置にレーザ
ーパワーを６ｍＷ一定で、外部印加磁界を３０００ｅ、
４０００ｅ、５０００ｅと変化させ、保磁力の違いを利
用して行なった。記録条件は、記録周波数ＩＭＨｚデユ
ーティ（ｄｕｔｙ）比５０％である。そして、記録膜Ｉ
に対して波長：４５０ｎｍにて再生を行なったところ、
記録波形とほぼ同一の再生波形が得られた。また記録膜
■に対して５００ｎｍ、記録膜ｍに対して６５０ｎｍに
てそれぞれ再生したところ、記録波形とほぼ同一の再生
波形が得られた。記録／再生／消去を繰返したところ、
エラーは発生しなかった。４５０ｎｍの波長で記録膜■
を再生すると、記録膜■及び極性が反転した状態で記録
膜■がそれぞれ記録膜Ｉの３０％程度のレベルで信号が
検出され、エラーの原因となる場合があるのでスライス
レベルを設定する等の処置を施した。これは、他の波長
で他の記Ｂ膜を再生した場合も同様である。

（実施例２） 本実施例において製造した光磁気ディスクの構造は実施
例１と同様で、第１図に示すとおりである。ディスクの
作製は、凹凸の案内溝を有するガラスやプラスチックの
基板１上に無機化合物層２１としてＳｉＮｘを７５０人
の膜厚に形成した。

つづいて、情報記録用記録膜３１を１５０人に形成した
。この情報記録膜３１の構造は、Ｐｔ。

Ｃｏ、及びＳｉＮｘとを交互にそれぞれ４人、６人、５
人の膜厚で繰返し積層した多層構造の記録膜である。次
に無機化合物層２２のＳｉＮｘ膜を１００人形成し、再
び情報記録用記録膜３２を全膜厚が１５０人になるよう
に形成した。構造は、Ｐｔ：Ｃｏ：ＳｉＮｘが４人：５
人＝７人と繰返し積層した交互積層膜である。そして、
無機化合物ｙ８２２のＳｉＮｘ膜を１００人形成した後
に再び情報記録用記録膜３３を１５０人に形成した。

構造は、Ｐｔ　：Ｃｏ　：　Ｓ　ｉＮｘがそれぞれ４人
：５人：９人と繰返し積層した交互積層膜である。

そして、無機化合物層２３のＳｉＮｘ膜を２００人に形
成した後に、金属反射膜４のＡ　Ｑ　ｇ６Ｔ　ａ　ｔ５
膜を５００人の膜厚に形成した。ＳｉＮｘ及びＡ１１−
Ｔａ金属反射膜４のスパッタの条件は、実施例１と同様
である。情報記録用記録膜３１乃至３３は、それぞれｐ
ｔ、Ｃｏ、及び５ｉａＮａ焼結体をターゲットとし、Ａ
ｒを放電ガスに用い、放電ガス圧カニ５Ｘ１０−″”Ｔ
ｏｒｒ、投入ＲＦ電力密度は、ｐｔが０　、９　Ｗ／　
ａｌ、　Ｃｏが４　、２　Ｗ／ｃｄで、５ｉｓＮ番は４
，２Ｗ／ａ＃、　　３．６Ｗ／ａｄ、　　３．０Ｗ／ａ
ｊと一層あたりの膜厚に対応させて変化させた。

ここで、ＳｉＮｘ膜の膜厚を変化させる代りに、ＳｉＮ
ｘ膜の屈折率を変化させても同じ効果が得られる。

各記録層のＫｅｒｒ回転角の波長特性を第３図に示す。

作製したディスクの記録感度や特性は、実施例１と同じ
であるので、先のディスクと同一の条件にて半径ｒ＝４
５ｍｎ位置に記録及び再生を行なった。ここで各記録層
の保磁力は、記録膜Ｉ　（３１）が３ＫＯａ、記録膜Ｉ
Ｉ（３２）が５ＫＯｅ、記録膜ＩＩＩ（３３）が７ＫＯ
ｅであった。レーザーパワー６ｍＷ一定として、外部印
加磁界を２０００ｅ。

３０００ｅ、４０００ｅと変えて、記録周波数ＩＭ　Ｈ
ｚ　、　ｄｕｔｙ比５０％にて各記録層に情報を記録し
た。まず、記録層■に記録した情報を読出すのに波長λ
＝４５０ｎｍの光を用いて再生した。その結果、記録波
形とほぼ同一の再生波形が得られた。さらに、記録膜■
に対してはλ＝５４０ｎｍ、記録膜■に対してはえ＝６
４０ｎｍにてそれぞれ再生し、他の記録層の影響を受け
ずにエラーもなかった。特に、他の層の信号の影響を取
除くには、再生に際し、しきい値を設ければ良いことは
いうまでもない。

この他、記録層中に窒化シリコン等の無機化合物層を含
んでいるので記録層全体でみるとみかけ上の熱伝導率が
小さいので記録や消去の感度が高くなり、ディスクを高
速で回転できるのでデータの転送速度を上げることがで
きる。この他、磁区形状も改善できるので、ビットエッ
ヂ記録にも好適である。また、再生の手法として、本実
施例では、磁気光学効果の波長特性を変えて、ある波長
において１つの記録層における値が他の記録層における
値より著しく大きい等、その差を利用して再生した。こ
の他、偏光面の回転の向きの違い（極性の違い）を利用
して再生しても同様の効果が得られた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、磁気光学効果の波長特性及び磁気特性
を制御した記録層を複数層形成し、各々め層に異なる情
報の記録が可能で、三次元的に記録密度の向上がはかれ
る。しかも、本記録層中には無機化合物を含んでいるの
で層全体の熱伝導率が金属より小さく、記録磁区形状の
制御が容易で、ビットエツジ記録にも好適で、二次元的
手法による記録密度向上にも有用である。また、記録層
の磁気光学特性の波長依存性制御も容易で、用いる光の
波長も任意に選べる。その結果、短波長の光を用いてビ
ットエツジ記録による多重記録を行うことにより三次元
的な記録密度の向上を図ることができる。この他、反Ｍ
率等の光学特性の光波長依存性を利用しても良く、相転
移を利用した光記録等への適用も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例になる光ディスクの断面模式図
、第２図、第３図は本発明の実施例になる光ディスクの
記録層の磁気光学効果の波長依存性を示す特性図である
。 １・・・基板、４・・・金属反射膜、２１〜２３・・無
機化合物層、３１〜３３・・・情報記録用記録膜。 楽 図 ２２　　ｋ忙ずタ之イヒ脅す勿ノｔ ３ ３２１沈ど銖用日櫨 妬 品 液ｋ （爪光）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザー光を用いて記録、再生或いは消去を行う光
   記録において、光熱磁気記録用記録膜として磁気光学効
   果及び磁気的特性の異る膜を少なくとも２層以上積層し
   かつ各々の膜に内容の異る情報を記録し、これら膜に記
   録した情報を少なくとも異る波長のレーザー光を用いて
   再生したことを特徴とする光・熱磁気記録の方式。 ２、請求項１記載の磁気光学効果の異る膜として、記録
   膜のカー回転角或いはファラデー回転角の光波長の依存
   性を制御し、再生波長で最大のカー回転角或いはファラ
   デー回転角が得られるよう制御したことを特徴とする光
   ・熱磁気記録の方式。 ３、請求項１記載の磁気的特性の異る膜として、保磁力
   、キュリー温度或いは補償温度を制御したことを特徴と
   する光・熱磁気記録の方式。 ４、請求項１乃至３のいずれかに記載の光・熱磁気記録
   用記録膜として、垂直磁気異方性を有する材料層と無機
   化合物よりなる層とを交互に積層した多層の膜を用いた
   ことを特徴とする光・熱磁気記録の方式。 ５、請求項４記載の垂直磁気異方性を有する材料層と無
   機化合物よりなる層とを交互に積層した多層の膜におい
   て、この膜の磁気光学効果を制御するのに各層のいずれ
   か一方、或いは両方の層の膜厚を変えることで行なつた
   ことを特徴とする光・熱磁気記録の方式。 ６、請求項４乃至５のいずれかに記載の垂直磁気異方性
   を有する材料層に用いる材料として、希土類元素と鉄族
   元素とからなる合金さらに優位にはその層が非晶質であ
   ることを特徴とする光・熱磁気記録の方式。 ７、請求項６記載の希土類元素としてＴｂ、Ｇｄ、Ｄｙ
   及びＨｏの内より選ばれる少なくとも１種の元素と鉄族
   元素としてＦｅ、Ｃｏの内より選ばれる少なくとも１種
   もしくは２種の元素とからなる合金を用いさらに優位に
   はその合金が非晶質であることを特徴とする光・熱磁気
   記録の方式。 ８、請求項４乃至５のいずれかに記載の垂直磁気異方性
   を有する材料層として、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ａｕの内よ
   り選ばれる少なくとも１種類の元素とＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ
   の内より選ばれる少なくとも１種類或いは２種類の合金
   とを交互に積層した多層構造もしくは合金よりなる層を
   用いたことを特徴とする光・熱磁気記録の方式。 ９、請求項４乃至８のいずれかに記載の垂直磁気異方性
   を有する材料層において、特許請求の範囲第６項及び第
   ７項記載の材料或いは特許請求の範囲第８項記載の材料
   よりなる層と無機化合物よりなる層とを交互に積層した
   多層構造とし、さらに各層のいずれか一方或いはその両
   方の層の膜厚を制御して、特許請求の範囲第２項記載の
   磁気光学効果の光の波長に対する特性及び特許請求の範
   囲第３項記載の磁気的特性を制御したことを特徴とする
   光・熱磁気記録の方式。 １０、請求項４乃至５および９のいずれかに記載の無機
   化合物として、窒化シリコン、窒化アルミニウム或いは
   酸化シリコンの内より選ばれる少なくとも１種の元素或
   いは２種以上よりなる複合体を用いたことを特徴とする
   光・熱磁気記録の方式。 １１、請求項１、３および９のいずれかに記載の磁気特
   性の制御法として、光・熱磁気記録用記録膜の各層の組
   成、成膜時の基板温度、各膜の内部応力各層の膜厚の内
   から選ばれる少なくとも１種の手法を用いて行なつたこ
   とを特徴とする光・熱磁気記録の方式。 １２、請求項１記載の磁気光学効果及び磁気的特性の異
   る記録層の積層において、各記録層の間に磁気遮断層を
   設け、その磁気遮断層として窒化シリコン、窒化アルミ
   ニウム、或いは酸化シリコンに代表される無機化合物を
   用いたことを特徴とする光・熱磁気記録の方式。