JPH03252941A - 光磁気記録媒体 - 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〕 レーザ光を用いて記録、再生或いは消去を行う光記録に
係り、特に垂直磁気異方性エネルギーを増大させ、記録
した情報の安定保存に有効でかつ波長の短かい光に対し
て磁気光学効果が大きく超高密度記録に有効な光磁気記
録媒体に関する。

〔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でしかも大
容量のファイルメモリーに対するニーズが高まっている
。これに応えるメモリーの１つとして光メモリーが注目
されている。近年、多くの企業から書換え可能な光磁気
記録装置が製品化されでいる。さらに現在では、次期成
いは次々期の光磁気ディスクを四指して、その高性能化
に関する研究が盛んに行なわれている。その１つに記録
密度の向上があり、実現するための手法の一つとして短
波長の光を用いて、記録や再生を行うことが有効である
ことが知られている。その場合問題となるのは光の波長
が短くなるにつれて、光磁気膜の磁気光学効果が小さく
なり、安定した再生出力が得られない場合があるという
点である。これを解決するための光磁気記録材料として
、ｕｓｐ　−４６９５５１４に示されるような軽希土類
元素と鉄族元素との合金を用いることが有効であること
が知られていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術における光磁気記録材料は、大気中の水や
酸素と容易に反応し、酸化物層を形成する。そのためデ
ィスク特性の低下や、信頼性が低く保存寿命が短かいと
いった問題があった。また、成膜のためには高真空が必
要で、製造プロセス上のスループットが悪いといった問
題があった。この欠点を克服した材料として、ｐｔやＰ
ｄといった白金族元素とＦｅやＣｏといった鉄族元素と
を交互に積層した多層構造の記録膜を用いることが有効
であった。しかしこの膜の示すカー（Ｋｅｒｒ）回転角
は、０．５°〜ｏ、６°　（λ＝４００ｎｍ）であり、
超高密度光記録を行うには、その値として不十分であっ
た。そこで使用する光の波長で透明な無機化合物層を交
互積層膜の途中にはさみ込むことが有効であった。とこ
ろがその場合には、光磁気記録膜の垂直磁気異方性エネ
ルギーが１Ｏ５Ｊ／ｒｒ１′まで低下してしまい、垂直
磁化膜として安定に存在する下限であり、記録した情報
を十分に安定に存在させることができない場合があった
。

本発明では、白金族元素と鉄族元素との交互積層膜にお
いて、十分に大きな垂直磁気異方性エネルギーを有し、
がっ層途中に適宜光学的に透明な無機化合物層をそう人
し、十分大きなＫｅｒｒ回転角が得られる光磁気記録膜
の構造を提供することにより、高信頼性の超高密度光磁
気記録を得ることを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明においては、短波長の光に対しても十分大きな磁
気光学効果を示す光磁気材料について検討した。その結
果＋　ｐｔ、Ｒｈ、やＰｄ等の白金族元素とＦｅ、Ｃｏ
やＮｉ等の鉄族元素とを交互に積層した膜を用いると波
長の短い光に対して大きな磁気光学効果を示した。しか
しながら、超高密度記録を行うには、より大きなＫｅｒ
ｒ回転角を有する材料が必要とされる。

白金族元素と鉄族元素とを交互に積層した膜においてＫ
ｅｒｒ回転角を増大させるには層途中に磁気光学効果を
増大させる無機化合物層を設けるのが有効である。その
場合、無機化合物層と次の無機化合物層との間に設ける
白金族元素と鉄族元素との交互積層膜との膜厚を５ＯＡ
より厚くすると垂直磁化膜として安定に存在する。これ
より薄い場合は、異方性が十分に誘起されないからであ
る。

また、白金族元素と貴金属元素を含む鉄族元素とを交互
積層した膜の垂直磁気異方性エネルギーは、先の白金族
元素と鉄族元素の交互積層膜のそれより大きいので、垂
直磁化膜として安定に存在するのに十分な異方性が誘起
される最低限の膜厚は約３ＯＡである。このように、交
互積層膜の膜厚として、３０人〜５０久積層後に無機化
合物層を８０〜１２ＯＡ程度の膜厚に形成し、この繰返
しを光が記録膜を透過する膜厚まで（金属層の厚さで３
００〜５００Ａ、展折率による繰返し積層すれば良い。

ここで、無機化合物材料として、窒化シリコン、窒化ア
ルミニウムもしくは酸化シリコンに代表されるごとく化
学的安定性に優れた材料でかつ記録や再生に用いる光の
波長に対して吸収がないものであればこれら３種類に限
定されるものではない。例えば、異種の金属やアニオン
からなる複合体であっても良い。

これを用いたディスク構造の一例としては、凹凸の案内
溝を有するガラスまたはプラスチック環の基板上に前項
の光磁気記録膜を金属層のみの厚さが５００Å以下とな
るように積層した後に、この記録膜の温度分布を制御す
るための金属層を形成した。その材料としてＡＱ、Ａｕ
、Ｐｔ、Ｐｄ。

Ｃｒ、Ｃｕ或いはＲｈの内から選ばれる少なくとも１種
類の元素と先の元素群の内の全元素以外の元素もしくは
Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ等の元素を添加し、金属層
の熱伝導率を制御し、記録感度や消去感度を任意に選択
できる。さらには光磁気膜の構造緩和の抑制や各層間の
相互拡散を抑制できるので、磁気特性の変動、さらには
再生出力の低下を防ぐことができた。

この他、ディスク基板と光磁気記録膜との間、或いは光
磁気記録膜と金属層との間にＫｅｒｒ効果の増幅や記録
膜の保護性能の向上に効果のある無機化合物よりなる誘
電体層を形成し、さらにＫｅｒｒ回転角の増大をはかっ
た。これら誘電体材料には、窒化シリコン、窒化アルミ
ニウム或いは酸化シリコンを用いれば良い。

そして、これら４層構造ディスクにおいて２つの無機化
合物層のいずれか一方もしくは両方に光の多重干渉によ
るＫｅｒｒエンハンス効果をもたせる。

例えば、基板側の無機化合物層にエンハンス効果を持た
せない場合、この層は厚くできるので、記録膜の保護効
果を増すことができる。

これらの効果を統合すると、本発明により短波長光領域
で大きなＫｅｒｒ回転角が得られるので、超高密度記録
が実現できた。

このほか、光磁気記録膜の磁気特性（保磁力。

キュリー温度や補償温度等）を膜厚方向に変え、かつ外
部補助磁界（初期化磁界）を設け、記録時に照射するレ
ーザ光の強度をハイレベル、ローレベルの２種類設けて
、ディスクに照射することによりオーバーライドが可能
になる。この場合、レーザ出力として数ｍＷ〜十数ｍＷ
と大きいので、先の光磁気記録膜の温度分布制御のため
の金属層は膜の構造緩和に対しても有効で、記録／再生
／消去の繰返し回数向上に対して効果が多大である。

これにより超高密度記録ができ、さらにオーバーライド
可能であり、ディスクの性能を大幅に向上させることが
できた。一方、磁気特性の違いを利用して外部印加磁界
やレーザパワーの選択により多値記録も可能である。

〔作用〕

白金族元素と鉄族元素もしくは貴金属元素を含む鉄族元
素とを交互に積層した光磁気記録膜において、一群の膜
厚として３０〜５０人ごとに無機化合物層を設けること
により、垂直磁気異方性の低下をきたさず、かっＫｅｒ
ｒ回転角の増大がはかれた。その結果として、大きな再
生信号出力が得られるので、超高密度記録を実現できた
。その場合、この無機化合物層は、多重干渉効果により
ｋｅｒｒ効果やファラデー（Ｆａｒａｄａｙ）効果を増
大させる効果がある。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例１〜２を用いてさらに詳細に説明
する。

〔実施例１〕 本実施例において作製した光磁気記録膜の断面構造を示
す模式図を第１図に示す。記録膜の作製は、二元同時ス
パッタ法により作製した。ガラスまたはプラスチックの
基板１上に白金族元素層２としてｐｔを、鉄族元素層３
としてＦｅＧｏｃｏ４゜をそれぞれ使用した。スパッタ
を、放電ガスにＡｒを、ターゲットにはｐｔ及びＦ　ｅ
　Ｃｏ合金をそれぞれ使用し、放電ガス圧カニ　５　Ｘ
　１０−３Ｔｏｒｒ。

投入ＲＦ電力密度６．３Ｗ／−にて行なった。各層の膜
厚はｐｔが一層当り１０大、ＦｅＣｏＪ’ｉが６人でＰ
　ｔ　／　Ｆ　ｅ　Ｃｏの組合せを４組形成した後に、
無機誘電体膜として窒化シリコン層４を９０大の厚さに
ＲＦマグネトロンスパッタ法により形成した。その時の
条件は、放電ガスにＡｒをターゲットにＳｉ３Ｎ４をそ
れぞれ用い、放電ガス圧力５Ｘ１０−３Ｔｏｒｒ　、投
入ＲＦ電力密度４　、２　Ｗ　／　ｃＪである。

そして再び、ｐｔとＦｅＣｏ交互積層膜を二元同時スパ
ッタ法により形成した。条件は前項と同様である。さら
に、再び窒化シリコン膜を形成した。次にｐｔとＦｅＣ
ｏの交互積層膜・・・と順次繰返し形成した。ｐｔとＦ
ｅＣｏ交互積層膜の膜厚の合計が４００人を越えた所で
成膜を終了した。

最後に金属層５としてＡＱ、。Ｔ　ａ１ｏ膜を５００人
の膜厚に形成した。その時のスパッタの条件は、ターゲ
ットにＡＱＴａ合金を、放電ガスにＡｒをそれぞれ用い
、放電ガス圧力はＩ　Ｘ　１０−２Ｔｏｒｒ投入ＲＦ電
力密度は３．２Ｗ／ｃｄである。

このようにして作製した光磁気記録膜の垂直磁気異方性
エネルギーを測定したところ２×１０５Ｊ　／　ｒｎ’
であり、窒化シリコンの誘電体層４を含まないｐｔとＦ
ｅＣｏの交互積層膜のみの膜厚が同一である時のそれも
同一の値であり、垂直磁気異方性エネルギーの低下はみ
られなかった。一方、Ｋｅｒｒ回転角は、窒化シリコン
を含まない場合が０．６５°　であったのに対し、本発
明を用いた場合が１．３５°　と著しく大きくなること
がわかる。

次にこの多層膜を光磁気記録膜として用いたディスクを
作製し、その特性を調べた。第２図にディスクの断面構
造の模式図を示す。

ディスクの作製は、表面に凹凸の案内溝を有するガラス
もしくはプラスチック基板上１上に、第１誘電体膜６と
して窒化シリコン膜を５００人の膜厚に形成した。スパ
ッタの条件は、放電ガスにＡ　ｒ　／　Ｎ２　　（９０
／　１０　：分圧比）混合ガスを、ターゲットにＳｉ３
Ｎ４焼結体をそれぞれ用い、放電ガス圧力Ｉ　Ｘ　１０
−２Ｔｏｒｒ、投入ＲＦ電力４．２Ｗ／−である。ひき
つづき、光磁気記録膜７を前項と同様の成膜条件と順序
に２４００人の膜厚に形成した。次に第２誘電体膜８と
して窒化シリコン膜を５０ＯＡの膜厚に形成した。この
膜の作製条件は第１誘電体膜６と同様である。そして最
後に、金属層５としてＡｆｌ、。Ｔｉｌｏ合金膜を形成
した。膜厚は３００人とし、作製条件は前項のＡｌ２Ｔ
ａ膜の場合と同様である。このようにして作製した光磁
気ディスクのＫｅｒｒ回転角は、レーザ波長λ＝５３０
ｎｍのときθに＝１．９°で、反射率Ｒ＝５％である。

このディスクに波長５３０ｎｍのレーザ光を用い、回転
数が２４０Ｏｒｐｍ、記録レーザパワーが７　ｍ　Ｗ　
、記録周波数がＩ　Ｄ　Ｍ　Ｈｚ　＋再生レーザー出力
が２．０ｍＷ、記録位置がディスクの中心からの半径ｒ
＝３０ｍｎなる条件で情報の記録を行なった。得られた
再生出力は、４９ｄＢであった。

偏光顕微鏡により記録磁区をｗｔ察したところ、長さ０
．３μｍ２幅０．７μｍの良好形状の記録磁区が形成さ
れていた。これは、光変調記録の結果であるが、この他
、磁界変調記録においては第３図に示すように、矢羽根
型磁区の尾の長さも短かく、かつ記録感度も高く良好特
性を示した。

この効果は、Ｐ　ｔ　／　Ｆ　ｅ　Ｃｏ交互積層膜と窒
化シリコンの積層に限るものではなく、ｐｔ以外にもＰ
ｄやＲｈでも何ら違いはない。また、鉄族元素系材料に
ついていえば、ＦｅＣｏについても同様で、ＦｅＮｉ、
ＣｏＮｉ或いはＦｅ、Ｃｏ。

Ｎｉ単体でも同様の効果が得られた。単体の場合は、合
金系に比へてＫｅｒｒ回転角は小さい。また、白金族元
素と単体の鉄族元素との交互積層膜については、各層の
比が例えばＰ　ｔ　／　Ｃｏ系では７Ａ／４人のように
人オーダーが適している。

この他事実施例では、垂直磁気異方性エネルギーが２Ｘ
１０’Ｊ／ｒｎ’　と垂直磁化膜として安定に存在する
下限であるので、Ｔ　ｂ　Ｆ　ｅ　Ｃｏ系に代表される
希土類元素と鉄族元素との合金系とこの白金族元素と鉄
族元素との交互積層膜を組合せ、磁気的な交換結合を利
用して光磁気膜全体の垂直磁気異方性エネルギーを増大
させても、本発明の効果を低下させることはない。この
場合注意しなければならないのは、光学的効果を考慮し
て各層の膜厚を選択しなければならないという点である
が、この膜厚の決定は容易である。

この他、層途中に熱伝導率の小さい窒化シリコン層を設
けることにより、膜全体の熱伝導率が小さくなるので、
良好な記録磁区形状や磁区形状の制御性が良く、また低
消去レーザパワーで広い消去磁区幅が得られる等の利点
もある。これは、ピットエツジ記録にとって有利である
。また磁界変調記録方式による記録や消去を行う場合、
矢羽根型の記録磁区の″尾″の長さを短くでき、ピット
間干渉が著しく小さくなるので、超高密度記録に好適で
ある。

他に、ディスク構造として第２図に示す構造で、第１及
び第２誘電体層の両方或いはいずれか一方に光の多重干
渉作用を持たせても良い。この場合、多重干渉作用を有
していない層の膜厚を厚くすることにより、環境性能等
の信頼性向上に有効である。また、第１誘電体層及び第
２誘電体層のいずれか一方或いは両方の層を省いた簡素
化した構造のディスクでは、安価なディスク作製が可能
で、民生用の書換え型ＣＤ（コンパクトディスク）等へ
の適用も可能になる。

さらに記録膜中の窒化シリコンの膜厚の制御により、Ｋ
ｅｒｒ回転角の波長依存性において、ピークとなる波長
を任意に選択できるので、本記録膜は用いるレーザの波
長に依存せず、任意の光源を用いることが可能である。

〔実施例２〕 本実施例において作製した光磁気記録膜は、実施例１と
同様で、その断面構造は第１図に示すとおりである。光
磁気膜の作製には二元同時スパッタ法を用い、ｐｔとＰ
　ｔｘｏＦ　ｅｓｏｃ　０３０との交互積層膜を形成し
た。スパッタの条件はターゲットにＦｅＣｏの代りにＰ
ｔＦｅＣｏ合金を用いた以外は実施例１と同様である。

このようにして作製した光磁気記録膜の垂直磁気異方性
エネルギーは７Ｘ１０’Ｊ／ｒｒｉ’であった。

途中に窒化シリコン層を有していないＰｔ／ＰｔＦｅＣ
ｏのみからなる（金属層の総膜厚は同し）交互積層膜の
それは８Ｘ１０５Ｊ／ｒｒｉ’　とほとんど差がなかっ
た。また、レーザ波長λ＝４８０ｎｍにおいて、Ｋｅｒ
ｒ回転角回転角氷発明を用いた場合が１．２°　でＰ　
ｔ　／　Ｐ　ｔ　Ｆ　ｅ　Ｃｏの交互積層膜を用いた場
合が０．６０”　　と本実施例では比較例の２倍以上に
増大させることができた。このように本発明を用いると
、垂直磁気異方性エネルギーを低下させずにＫｅｒｒ回
転角を増大させることができる。

次に、この多層構造の記録膜を用いて光磁気ディスクを
作製した。その構造は実施例１と同様で。

第２図に示すとおりである。また製造方法は、記録膜の
作製に上記手法を用いた他は、実施例１と同様である。

このディスクの電気的な性能を調へた。ディスク回転数
が２４００ｒｐｍ、記録レーザパヮーが７．０ｍＷ（波
長λ＝４８０ｎｒｎ）、記録位置ｒが３０ｎｎ、の条件
にて情報記録を行ない、再生したときの再生出力は４９
ｄＢであった。ここで、ディスクでのｋｅｒｒ回転角お
よび反射率を測定したところθに＝１．８５°で、反射
率はＲ＝６％であった。先の条件にて記録した磁区を偏
光顕微鏡にて観察したところ、長さ０．３μｍ　９幅０
．５５μｍの良好形状を有する記録磁区が形成されてお
り、記録密度の向上に有効である。

また、表面を紫外線硬化型樹脂を用いて保護コートシた
ディスクに、磁界変調記録方式にて情報を記録した。そ
の結果、磁界変調記録方式特有の矢羽根型磁区の、特に
尾の長さが著しく短く、ピット間干渉を生じない磁区が
形成され、高密度記録に好適であった。また、窒化シリ
コン層を設けたことにより熱伝導率の制御が容易で、こ
れにより磁区形状の制御が容易となる。特に、エツジ制
御の精度が要求されるピットエツジ記録に対して有効で
あることはいうまでもない。

この効果は磁性材料としてＰ　ｔ　／　Ｐ　ｔ　Ｆ　ｅ
　Ｃ。

系光磁気材料に限定されずｐｔの代りに、ＰｄやＲｈを
用いても同様である。また白金族層と貴金属を含む層に
おいて、本実施例のように必ずしも同一の資金族元素を
用いる必要はない。また鉄族元素としてもＦｅＣｏに限
らず、ＦｅＮｉやＣｏＮｉを主体とした合金系でも、得
られる効果に違いはない。この他、膜厚方向に磁気特性
（例えば保磁力やキュリー温度）の分布を持たせること
により、多値記録も可能である。このような膜に対し、
数ｋ　Ｏｅの外部補助磁界を設け、レーザパワーをロー
レベル、ハイレベルの２種で適宜用い分けることにより
、光変調のオーバーライドを行うことも可能である。こ
の場合、ハイレベルのレーザパワーは１０ｍＷ前後であ
り、記録膜の構造緩和や金属層間の相互拡散が抑制でき
るので、記録／再生／消去の繰返し特性の向上も可能で
ある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、垂直磁気異方性エネルギーを低下させ
ることなく、光磁気膜のＫｅｒｒ回転角を向上させるこ
とができ、記録した情報の安定保持が可能である。この
他、光記録媒体の熱伝導率の制御が容易に行なえること
から、記録磁区形状を任意に選択できる。このことは、
波長の短い光を用いた高密度記録に対して有効である。

すなわち、微小磁区形成による高密度化とビットエツジ
記録の併用により達成されるものである。特に磁界変調
記録方式を用いるとオーバーライドも可能であり、ディ
スクのさらなる高性能化がはかれた。この他、光磁気記
録膜の膜厚方向に磁気特性の分布を持たせることにより
多値記録や光変調オーバーライドも可能で、ディスクの
高性能化がはかれた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の光磁気記録膜の断面構造を
示す模式図、第２図は本発明の一実施例の光磁気記録媒
体の断面構造を示す模式図、第３図は本発明を従来例に
おける磁界変調記録方式で記録したときの記録磁区形状
を示す平面図である。 １・基板、２・・白金族元素層、３・鉄族元素層、４　
誘電体層、５・・・金属層、６・第１誘電体膜、７・・
光磁気記録膜、８・・第２誘電体膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザ光を用いて記録、再生或いは消去を行う光記
   録において、垂直磁気異方性を有する層と用いる光の波
   長において光学的に透明な無機化合物よりなる層とを交
   互に積層した多層構造の記録膜を用いたことを特徴とす
   る光磁気記録媒体。 ２、特許請求の範囲第１項記載の垂直磁気異方性を有す
   る層として、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ａｕの内より選ばれる
   少なくとも１種類の元素よりなる層とＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ
   の内より選ばれる少なくとも１種類の元素或いはＰｔ、
   Ｐｄ、Ｒｈ、Ａｕの内より選ばれる少なくとも１種類の
   元素を含む合金よりなる層とを交互に積層し、かつその
   一群の交互積層膜の厚さが少なくとも５０Å以上である
   ことを特徴とする光磁気記録媒体。 ３、特許請求の範囲第１項記載の用いる光の波長に対し
   て光学的に透明な無機化合物として、窒化シリコン、窒
   化アルミニウム、酸化珪素の内より選ばれる少なくとも
   １種類の化合物を用いたことを特徴とする光磁気記録媒
   体。 ４、レーザ光を用いて記録、再生或いは消去を行う光記
   録において、その記録媒体の構造として凹凸の案内溝を
   有するガラスもしくはプラスチック製あるいはこれらの
   組み合わせのディスク基板上に、特許請求の範囲第３項
   記載の無機化合物よりなる層を形成した後に、特許請求
   の範囲第１項〜第２項記載の光磁気記録媒体を作製し、
   再び特許請求の範囲第３項記載の無機化合物よりなる層
   を形成し、最後に光磁気記録媒体の温度分布を制御する
   金属層を設けた４層よりなることを特徴とする光磁気記
   録媒体。 ５、レーザ光を用いて記録、再生或いは消去を行う光記
   録において、その記録媒体として凹凸の案内溝を有する
   ガラスもしくはプラスチック製あるいはこれらの組み合
   わせのディスク基板上に、少なくとも特許請求の範囲第
   １項〜第３項記載の光磁気記録媒体とその温度分布を制
   御するための金属層を有することを特徴とする光磁気記
   録媒体。 ６、特許請求の範囲第４項記載の光磁気記録媒体を形成
   する無機化合物よりなる層のいずれか一方の層か或いは
   両方の層に光の多重干渉をひきおこす層を用いたことを
   特徴とする光磁気記録媒体。 ７、特許請求の範囲第４項及び第５項記載の光磁気記録
   媒体の温度分布を制御するための金属層としてＡｌ、Ａ
   ｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｐｂ、Ｃｒ、Ｃｕ或いはＲｈ、の内か
   ら選ばれる少なくとも１種の元素を主体とする材料を用
   いたことを特徴とする光磁気記録媒体。 ８、特許請求の範囲第４項〜第５項記載の光磁気記録媒
   体の温度分布を制御するための金属層として、特許請求
   の範囲第７項記載の元素の内主体となる元素以外の元素
   或いはＮｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗの内より選ばれる少
   なくとも１種類の元素を含ませた材料薄膜を用いたこと
   を特徴とする光磁気記録媒体。 ９、特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載の
   光磁気記録媒体において、その膜厚方向に磁気的特性の
   分布を持たせ、さらに優位にはその磁気的特性として保
   磁力、キュリー温度或いは補償温度の分布を持たせたこ
   とを特徴とする光磁気記録媒体。