JPH0348582B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、強磁性体あるいはフエリ磁性体から
なる記録媒体にレーザービームを照射し、磁化反
転を惹起させることによつて情報の記録を行な
い、また該記録媒体にレーザービームを照射し、
その反射あるいは透過に伴なう、磁化方向による
偏光状態変化を検出して情報を再生する、いわゆ
る光磁気記録技術に使用する光磁気記録媒体およ
び光磁気記録媒体装置に関する。

光磁気記録媒体としては、たとえば、希土類と
還移金属との合金からなるアモルフアス垂直磁化
膜触媒を用いるものが公知である。

また、代表的な光磁気記録再生装置としては、
回転する円板状の記録触媒に、レーザービームを
照射するものが知られている。

この装置は、記録等には、記録情報に従つて変
調されたレーザービームを用いて、媒体の磁化状
態を制御し、再生時には、連続ビームを用いて記
録触媒を照射するものである。更に必要ならば、
レーザービームには、フオーカス制御と、特に再
生時に必要なトラツク制御が加えられる。

前述のような光磁気記録再生装置において、記
録時に用いられる光（例えば、レーザー）ビーム
の強度は、加熱された記録媒体が磁化反転の可能
な温度域に、確実に到達するように、十分に強い
ことが要求される。

いま、代表的に、2000Å厚みのGd−Co合金膜
に、2μｍ径のレーザービームを10μ秒間照射して
加熱した場合、磁化反転が可能となる磁化反転温
度（120℃）まで、温度上昇させるのに必要なレ
ーザー出力は50ｍＷ程度であつた。

良く知られているように、光磁気記録におけ
る、光照射による加熱域の磁化反転は、その周辺
部の非加熱域からの磁界によつて行なわれるのが
普通である。一般に、磁性層の厚みが小さくなる
につれて、磁性層のもつ磁化は小さくなる。した
がつて、加熱域へ及ぼす非加熱域からの周辺磁界
も小さくなる。

すなわち、磁性層の厚みが余りに小さいと、加
熱域に加わる磁界も小さくなり、加熱域の磁化反
転が生じなくなる。そして、前述の2000Åという
厚みは、Gd−Co合金膜において、加熱域が、そ
の周辺部からの磁界によつて磁化反転されるのに
必要なほぼ最小の値である。

また、レーザー光によるスポツト加熱により、
磁性層をキユリー温度又は補償温度まで上昇させ
ようとする場合、磁性層のミクロな特性の不均一
やレーザー光の焦点ずれなどにより、レーザー照
射部すなわち、加熱域の到達温度には違いが生じ
る。

このため、磁性層の厚みが小さくて、非加熱域
からの周辺磁界が小さい時には、レーザー照射部
が冷却する過程で、磁化反転を起こすに必要な反
転磁場が、周辺の非加熱域から供給され得ない場
合が生じてきて好ましくない。

従つて、磁性膜の膜厚がうすい時には、均一か
つ確実な記録を得るために、外部磁界印加手段が
必要となつてくるという欠点を有していた。

しかし、再生時、すなわち該記録媒体にレーザ
ービームを照射して、その反射に伴なう磁化方向
による偏光状態の変化を検出する過程では、１ｍ
Ｗのレーザー出力でも十分であつた。

このように、書き込み時に大出力レーザーを必
要とすることは光磁気記録技術の実用化を阻む大
きな原因の一つとなつていた。

もちろん、大出力レーザーを用いなくても、記
録時の走査速度を低くすれば、前例と同等の熱エ
ネルギーを付与することができ、記録自体は可能
である。しかし、この場合は、記録速度が遅くな
るという欠点があつた。あるいは、何らかの外部
磁界印加手段−たとえば、代表的には、空心コイ
ルが必要となり、装置が大がかりとなる欠点があ
つた。

本発明は、上述した従来の光磁気記録媒体およ
び光磁気記録装置の欠点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、情報書き込み時
に低いレーザーパワーで磁化反転が可能な光磁気
記録媒体および光磁気記録装置を提供することに
ある。

本発明の他の目的とするところは、記録時に付
与する熱エネルギーを減少させることによつて、
情報記録速度を高くすることのできる光磁気記録
媒体および光磁気記録装置を、提供することにあ
る。

本発明のさらに、他の目的とするところは、外
部磁界印加手段を必要としない光磁気記録媒体お
よび光磁気記録装置を提供することにある。

以下に、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。

本発明は、基板と、該基板上に積層され、予め
所定方向に磁化された強磁性薄膜と、該強磁性薄
膜上に形成され、予め前記強磁性薄膜と異なる方
向に磁化された光磁気記録媒体薄膜とを具備した
ことを特徴とする光磁気記録媒体であり、さら
に、前記強磁性薄膜および前記光磁気記録媒体薄
膜の間に断熱性非磁性薄膜を形成したことを特徴
とする光磁気記録媒体である。

また、本発明は、前記した光磁気記録媒体を用
いた光磁気記録装置に関するものであり、その構
成は、予め所定方向に磁化された強磁性薄膜、お
よび該強磁性薄膜上に形成され、予め前記強磁性
薄膜と異なる方向に磁化された光磁気記録媒体薄
膜を備えた光磁気記録媒体と、前記光磁気記録媒
体薄膜に情報に応じて変調した光を照射し、加熱
する記録手段とから成つている。

本発明による、光磁気記録装置は、第１図にそ
の断面図を示すように、ガラスなどの基板１上に
積層された強磁性薄膜２（例えば、Co−Cr磁化
膜）と、該強磁性薄膜２上に形成された断熱性非
磁性薄膜３（例えば、SiO₂膜）と、該非磁性薄
膜３上に形成された光磁気記録媒体４（例えば、
Gd−Fe−Co合金膜）とから構成される。なお、
５は記録再生用のレーザービームである。

前記光磁気記録媒体４は、代表的にTb−Fe，
Gd−Co等の希土類−還移金属アモルフアス合金
薄膜であつても良いし、Mn−Bi蒸着膜であつて
も良い。また、該光磁気記録媒体４は、磁気カー
効果によつて信号を検出できる最小の厚み（通常
は100Å〜1000Å）であれば充分であり、代表的
には数百Åで良い。

前記強磁性薄膜２は、光磁気記録媒体４と同一
材料で構成されていても良いし、異なつていても
良い。もつとも、Co−Cr垂直磁化膜のように、
飽和磁化の値が比較的大きな材料であつた方が、
光磁気記録媒体４に与える磁場が強くなるため
に、望ましい。

また、前記強磁性薄膜２の厚みが厚いほど、磁
化が強くなるので、望ましいが、厚さ1μｍ程度
の薄膜であれば充分である。もちろん、該強磁性
薄膜２は、あらかじめ、一方向あるいは二方向に
飽和磁化されていることが肝要である。

第２図に、強磁性薄膜２を二方向に磁化した本
発明の他の実施例を示す。同図において、第１図
と同一の符号は同一部分を示している。

この実施例の、記録後の磁化状態は、後述する
第４図のそれと類似である。

次に、第１図の光磁気記録装置を用いた、光磁
気記録過程を述べる。

まず、1.5μｍ径程度に集束され、かつ情報に従
つて変調を受けたレーザービーム５が、第１図に
示すように、光磁気記録媒体４上に照射される。
その結果、該光磁気記録媒体４が加熱され、その
加熱域はキユーリー点あるいは補償温度に達す
る。

この場合、キユーリー点あるいは補修温度に達
した光磁気記録媒体４から強磁性薄膜２への熱の
伝達は、断熱的性質を有する非磁性薄膜３により
妨げられる。それ故に、前記記録媒体４のみの局
所加熱が達成される。

また、光磁気記録媒体４の内部においても、従
来のように厚い記録媒体を使用する場合と比較し
て、加熱時間が短縮化されるので、記録媒体の平
面内での熱の伝達・放散が少なくなる。

このために、本発明では、記録のために必要な
レーザーパワーが小さくて済むようになるばかり
でなく、加熱領域の径が小さくなり、ビツト密度
が向上するという望ましい結果がもたらされるこ
とになる。

光磁気記録媒体４の加熱域は、冷却する過程に
おいて、外部磁場の方向に従つて再び磁化され
る。このための外部磁場は、本発明においては、
基板１上に積層された強磁性薄膜２によつて与え
られる。

すなわち、第１図の場合には、光磁気記録媒体
４のうち、レーザービーム５を照射されて加熱さ
れた部分（加熱域）の磁化は、強磁性薄膜２から
記録磁化のための磁界が印加されることにより、
図示のように反転して上向きになる。

再生時には、記録時よりも出力パワーを、減少
させたレーザービームが、記録時と同等、あるい
はそれ以上のビーム径に集束されて、光磁気記録
媒体４上に照射される。なお、このとき、レーザ
ービームは直線偏光されている。

光磁気記録媒体４は、金属光沢を有しているの
で、入射光は反射される。このとき、直線偏光
は、磁気カー効果により、その磁化状態に応じて
偏光面の回転作用を受ける。

それ故に、この反射光を検光子に入射させるこ
とにより、光磁気記録媒体４の磁化状態−すなわ
ち、記録情報に応じた光の強弱信号に変換され
る。

なお、磁気カー効果が確認できる最小の光磁気
記録媒体の膜厚は、材料によつて異なるが、前述
のように、おおむね100Å〜1000Å程度である。

次に、本発明者らが実施した光磁気記録装置に
ついて、さらに詳細に、具体的数値例などを説明
する。本発明者らが実施した光磁気記録媒体装置
は第１図に示したものと同じ構成である。

まず、ガラス基体１の上面に、Co−Cr垂直磁
化膜２をスパツタリングにより1μｍの厚みで形
成した。その上に、断熱的性質を有する非磁性薄
膜としてSiO₂膜３を同じくスパツタリングによ
り1000Åの厚みで形成した。

さらにその上に、光磁気記録媒体としてGd−
Fe−Co合金膜４を500Åの厚みで、スパツタリン
グにより形成した。また、この実験では、さらに
この上に、第１図では図示を省略しているが、第
２のSiO₂膜を、Gd−Fe−Co合金膜４の酸化防止
用として形成した。

なお、この場合、Co−Cr垂直磁化膜２の抗磁
力H^cを2000エルステツド程度以上の値に選び、
外来雑音や外部磁場などにより、その磁化が弱め
られることのないように配慮することが必要であ
る。

全ての薄膜２〜４を形成した後、外部からの適
当な磁界によつて、Co−Cr垂直磁化膜２は上向
きに、またGd−Fe−Co合金膜４は下向きに、そ
れぞれ一方向に磁化した。

このような磁化は、例えば、Co−Cr磁化膜２
の抗磁力をGd−Fe−Co合金膜４のそれよりも大
きくしておき、Co−Cr磁化膜２を比較的強い外
部磁界で上向きに磁化し、その後に、その抗磁力
よりも小さい外部磁界でGd−Fe−Co合金膜とCo
−Cr磁化膜とを下向きに磁化することによつて
達成される。

また、この実施例では光磁気記録媒体４を形成
した後に、その下の強磁性薄膜２と共に２層の磁
化をおこなつたが、あらかじめ磁化された膜をラ
ミネート等の技術により貼合わせる事も可能であ
る。

Co−Cr垂直磁化膜２は、組成比によつてその
飽和磁化Msが決まる。たとえば、25％Cr−75％
Coの組成のものでは、400emu／c.c.が得られてい
る。この値は、他の垂直磁化膜よりも大きく本発
明における光磁気記録媒体として使用されるのに
は望ましいものである。

また、Co−Cr垂直磁化膜２は、垂直方向に飽
和磁化しているために、その反磁界（場）係数−
すなわち磁極の形状により発生する反撥磁界−
は、最大値4〓（約12.56）であると考えられる。そ
れ故に、垂直方向での印加磁界(H)−保有磁界強度
(I)曲線は、第３図のようにあらわされる。

第１図において、Gd−Fe−Co合金膜４の付近
に加わるCo−Cr膜２の磁界による磁束密度は、
磁束密度Ｂと保有磁界強度との間に Ｂ＝4〓 なる関係があるところから、Co−Cr垂直磁化膜
２の上面からSiO₂膜３の上面までに磁束の減衰
が全くないと仮定すると、第３図より、4〓×1.5
×10²すなわち1500ガウス程度であると推定され
る。

以上のことから、Gd−Fe−Co合金膜４の磁気
的性質としてはつぎのような条件が必要なことが
わかる。

(1) 室温での抗磁力H^cは1500エルステツド以上
であること。（空気中では比透磁率が１であり、
ガウスとエルステツドは同じ数値であらわされ
るから） (2) 抗磁力H^cの温度依存性が大きいこと。

(3) 補償温度は、室温より20〜30℃高いこと。レ
ーザービーム５によつて、100℃〜200℃にまで
加熱された、Gd−Fe−Co合金膜４の抗磁力H^c
は、非常に小さくなる。このために、Co−Cr
垂直磁化膜２よりの磁界によつて、加熱前の磁
化の向き（下向き）にかかわらず上向きに磁化
され、冷却後も、そのまま保持される。

すなわち、この実験例の場合、Gd−Fe−Co合
金膜は、全ての個所において、情報の書き込み前
に、室温において、1500〜2000エルステツドの一
様外部磁界によつて、下向きに磁化されていた
が、レーザービーム５によつて加熱された領域だ
けは、上向きに磁化反転が起こつて、光磁気記録
が達成された。

第４図は、本発明による光磁気記録装置の、さ
らに他の実施例を示す断面図である。図におい
て、第１図および第２図と同一の符号は同一また
は同等部分をあらわしている。２Ａは強磁性薄膜
としてのγ−Fe₂O₃層である。

第４図の装置の製造工程は次のとおりである。

(1) ガラス基体１の上面に、強磁性薄膜としての
γ−Fe₂O₃膜２Ａを、スパツタリングにより、
1μｍの厚みで形成する。

(2) その上に、断熱的性質を有する非磁性薄膜と
してのSiO₂膜３を、同じくスパツタリングに
より、1000Åの厚みで形成する。

(3) さらにその上に、光磁気記録媒体としての
Gd−Fe−Co合金膜４を、500Åの厚みでスパ
ツタリングにより形成する。

(4) 望ましくは、さらにこの上に、図示していな
いSiO₂膜を、Gd−Fe−Co合金膜４の酸化防止
用として形成する。

第１，２図との対比からも明らかなように、こ
の実施例が前述の実施例と異なる点は、Gd−Fe
−Co合金膜４への記録磁界を与えるために、Co
−Cr垂直磁化膜２の代りに、γ−Fe₂O₃膜２Ａを
用いている点である。

γ−Fe₂O₃膜２Ａは面内磁化膜であるので、光
磁気記録媒体４に記録磁界を生じさせるために
は、γ−Fe₂O₃膜２Ａは、第４図に示したよう
に、その面内磁化が反転されていることが必要で
ある。すなわち、このγ−Fe₂O₃膜２Ａの磁化反
転部でのみ、上向きあるいは下向きの外部磁界が
Gd−Fe−Co合金膜４に与えられる。

γ−Fe₂O₃膜２Ａの面内磁化は、第４図のよう
に成膜した後に実行してもよく、また予め面内磁
化を施こした薄膜を接着してもよい。いずれの場
合でも、その結果生ずる外部磁界が、Gd−Fe−
Co合金膜４の抗磁力を超えることがないように
することが必要であることは明らかであろう。

本発明者らの実験においては、磁気ヘツドによ
つて波長2μｍのパルス波によつて前述の磁化反
転を行なつたところ、良い結果が得られた。第１
の実施例におけると同様にあらかじめ、Gd−Fe
−Co合金膜４は、全面で下向きに、一様磁化さ
れており、レーザービーム５で加熱された領域の
みが磁化反転された。

ここで注目すべきことは、第４図の実施例で
は、γ−Fe₂O₃膜２Ａ内の磁化のＮ極とＮ極とが
ぶつかる磁化反転部でのみ、Gd−Fe−Co合金膜
４が上向きに磁化されることである。

したがつて、前述のように、強磁性薄膜（γ−
Fe₂O₃）２Ａを、波長2μｍのパルス波で磁化反転
させた場合には、光磁気記録媒体（Gd−Fe−
Co）４の磁化反転領域は、強磁性薄膜２Ａの磁
化反転方向に沿つて4μｍの間隔で存在すること
になる。

すなわち、記録周期は、γ−Fe₂O₃膜２Ａの磁
化反転の波長によつて、あらかじめ決められてし
まうことになる。

なお、この場合、γ−Fe₂O₃膜２ＡおよびGd
−Fe−Co合金膜４の磁気的性質である抗磁力H^c
や飽和磁化などは第１の実施例の場合と同じであ
つて良い。

以上述べたところから明らかなように、本発明
によれば、光磁気記録媒体薄膜の加熱部の周辺部
からの磁界によつて該加熱部を磁化するのではな
く、光磁気記録媒体薄膜の下層に配置された、予
め所定方向に磁化された強磁性薄膜の磁界によ
り、該光磁気記録媒体薄膜の加熱部を磁化するよ
うにしたので、光磁気記録媒体薄膜を薄く形成し
ても、外部磁界を設けることなく、該光磁気記録
媒体薄膜に対して良好に磁気記録を行うことが可
能である。

したがつて、情報書き込み時に、低いレーザー
パワーで光磁気記録媒体の磁化反転を生じさせる
ことが可能となり、あるいは情報記録速度を速く
することが可能となる。

又、本発明の構成によれば、書き込み時のレー
ザー出力は10ｍＷ程度のもので良く、断熱層の効
果が確認された。なお、前記断熱層は、場合によ
つては省略することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ本発明による実
施例を示す断面図、第３図は本発明による光磁気
記録媒体のＨ−曲線を示す図、第４図は本発明
によるさらに他の実施例を示す断面図である。 １……ガラス基体、２……強磁性薄膜、３……
断熱性非磁性薄膜、４……光磁気記録媒体、５…
…レーザービーム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基板と、 前記基板上に積層され、予め所定方向に磁化さ
   れた強磁性薄膜と、 前記強磁性薄膜上に形成され、予め前記強磁性
   薄膜と異なる方向に磁化された光磁気記録媒体薄
   膜とを具備したことを特徴とする光磁気記録媒
   体。 ２ 前記強磁性薄膜および前記光磁気記録媒体薄
   膜の間に断熱性非磁性薄膜を設けたことを特徴と
   する前記特許請求の範囲第１項記載の光磁気記録
   媒体。 ３ 基板、該基板上に積層され、予め所定方向に
   磁化された強磁性薄膜、および前記強磁性薄膜上
   に形成され、予め前記強磁性薄膜と異なる方向に
   磁化された光磁気記録媒体薄膜を備えた光磁気記
   録媒体と、 前記光磁気記録媒体薄膜に情報に応じて変調し
   た光を照射し、加熱する記録手段とを具備し、 前記光磁気記録媒体薄膜の加熱領域は、前記強
   磁性薄膜から記録磁化のための磁界が印加される
   ことを特徴とする光磁気記録装置。 ４ 前記光磁気記録媒体の、前記強磁性薄膜およ
   び前記光磁気記録媒体薄膜の間に断熱性非磁性薄
   膜を設けたことを特徴とする前記特許請求の範囲
   第３項記載の光磁気記録装置。