JPH04141844A - 光磁気記録媒体及びその記録方式 - 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 本発明はレーザ光による温度上昇を利用して記録消去を
行い、磁気光学効果を利用して再生を行う光磁気記録媒
体に関するものである。

従来の技術 光磁気記録媒体ではレーザ光照射により記録膜の温度を
局部的に補償温度以上の高温あるいはキュリー温度前後
に上昇させ、レーザ光の照射された部分の記録膜を外部
磁界の向きに磁化させることによって記録消去を行う（
熱磁気記録）。また再生は記録消去時のレーザ光強度よ
り低い強度のレーザ光を照射し、記録膜の記録状態（磁
化の向き）に応じて反射光あるいは透過光の偏光面が回
転する状況を検出することによって行う。

従来オーバーライト動作を行う方法として提案されてい
るものには、　（ａ）レーザ光を照射して記録膜の温度
を局部的に上昇させながら記録信号に応じて向きの変調
された外部磁界で熱磁気記録する方法あるいは、　（ｂ
）第６図に示すように互いに交換結合している第１磁性
膜６１と第２磁性膜６２とからなる複合記録膜（ここで
第１磁性膜のキュリー温度は第２磁性膜のキュリー温度
より低い）、互いに逆向きの磁界を与える二つの外部磁
界印加装置６３．Ｅｉ４及び記録信号に応じて強度変調
されたレーザ光６５を用いて熱磁気記録する方法（例え
ば第３４回応用物理学関係連合講演会予稿集２８ｐ−２
Ｌ−３，１９８７）、さらに、（ｃ）希土類−遷移金属
系フェリ磁性膜の適当な組成の膜（室温以上において磁
区の安定性に磁壁エネルギーが主体的役割を果たす組成
）を記録膜として用い、記録信号に応じてパルス幅変調
されたレーザ光を照射してその照射領域における磁壁エ
ネルギーの変化を制御することによって記録磁区の形成
、消去を行う方法（例えば第１３回日本応用磁気学会学
術講演概要集２３ａＣ−１，１９８９）等がある。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、従来方法のうち第１の方法では外部磁界
印加装置と記録膜との間隔を数ｍｍ以上とると、メガヘ
ルプ領域の周波数では充分な交流磁界を印加し難くなる
ため両面構成の光磁気記録媒体には適用できない。また
、第２の方法では外部磁界印加装置が二つ必要であり、
かつそのうちの一つは３ＫＯｅ以上の強磁界を発生する
必要があるため装置の大型化を招く欠点がある。さらに
、第３の方法では記録された磁区の安定性と消去動作時
の消去性の両立が困難であるという問題点を有していた
。

本発明は上記問題点に鑑み、両面構成ができ、外部磁界
印加装置も数百０ｅ程度のもの一つで済み、しかも安定
性、消去性に優れたオーバーライト可能な光磁気記録媒
体及びその記録方式を提供するものである。

課題を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の光磁気記録媒体は
、記録膜を光入射側から第１磁性膜、第２磁性膜の２層
で構成し、第１磁性膜、第２磁性膜はともにフェリ磁性
であり、第１磁性膜のキュリー温度ＴＣ１は第２磁性膜
のキュリー温度ＴＣ２より高く、第１磁性膜は室温とＴ
　ｃ　＋の間に補償温度’ｆ　ＣＯｍｐ＋を有しＮ　　
Ｔｃｔ付近での第１磁性膜における優勢な副格子磁化と
ＴＣ２付近での第２磁性膜における優勢な副格子磁化と
は仮に同一膜中に存在した場合には互いに反平行に配列
するような種類のものであるという構成を備えたもので
ある。また、その記録方式は、一定の外部磁界の下で、
照射レーザ光の変調によって記録膜の到達温度を高、低
二つのレベルに設定することによってオーバーライトを
行うものである。

作用 本発明はレーザ光照射領域における磁壁エネルギーの変
化を制御して記録磁区の形成、消去を行う方法に適した
組成の第１磁性膜と記録磁区の安定性向上、消去時の消
去性向上のために作用する第２磁性膜とを組合せた上記
のような構成によって、レーザ光照射領域の記録膜の到
達温度が高レベルの時に、第１磁性膜のキュリー温度Ｔ
　ｃ　ｒ付近での第１磁性膜における優勢な副格子磁化
が外部磁界の向きに向く動作を行い、レーザ照射領域の
記録膜の到達温度が低レベルの時に、ＴＣＩ付近での第
１磁性膜における優勢な副格子磁化が外部磁界の向きと
反対に向く動作を行ってオーバーライトを実現できるも
のである。以下、具体的に説明する。

まず、レーザ光照射領域における磁壁エネルギーの変化
を制御して記録磁区の形成、消去を行う方法について説
明する。磁気バブルのモデルを用いて半径ｒの円形状の
記録磁区の全エネルギーを求めると Ｅ＝２πｒ　ｔｏｗ−Ｅｈ −４ｙｒ　ｔ　Ｈｂｆ　’Ｍ（ｒ’）ｒ　’ｄｒここで
、Ｅｈは静磁エネルギー、　　Ｈｂは外部磁界。

Ｍ（ｒ’）は記録磁区の中心から距離ｒ′の位置におけ
る磁化、σＷは単位面積当りの磁壁エネルギー、ｔは記
録膜の膜厚である。この時、記録磁区の磁壁に働く半径
方向の力Ｆｔは単位面積当り’ｆ；ｔ＝−ａｔ／ｒ−ａ
ａｗ／ｃｊｒ＋２．ＭＨｄ＋２ＭＨｂ　　　　・　・−
（１） ここで、Ｈｄは反磁界である。従って磁壁が半径方向に
移動する（磁区が膨張、収縮する）条件は、保磁力Ｈｅ
として ＩＦｔｌ≧ＦｃＥ２ＭＨＣ となる。そこで反磁界Ｈｄが小さくなる組成範囲の磁性
膜（室温とキュリー温度の間に補償温度を有する磁性膜
）を記録膜として用いれば、（１）式の磁壁エネルギー
に起因する項σｗ／　ｒ及びａσＷ／ａｒは、レーザ光
加熱によって生じる記録膜中の温度勾配が急峻であるこ
とから全体の力Ｆｔの中で中心的な役割を果たすように
なる。ここで、第４図に示すように照射レーザ光の変調
によって記録膜中の記録磁区周縁部の温度勾配の大小を
制御できるので）σｗ／、）ｒの値を変化させることに
よって記録磁区の形成、消去が可能となる。

次に、全体の動作について説明する。第２図は２層の磁
性膜からなる本発明の光磁気記録媒体のオーバーライト
動作を模式的に示したものである。

ここで、第１磁性膜中及び第２磁性膜中の実線及び破線
の矢印はそれぞれ互いに反平行に配列する副格子磁化（
例えば実線は遷移金属からなる副格子磁化、破線は希土
類金属からなる副格子磁化）を表し、その長さは磁化の
大小を、その向きは磁化の向きを表している。また、斜
線で示した部分は磁壁の存在を表している。

まず、照射レーザ光の変調によって記録膜の到達温度を
高レベルにした場合（すなわち、レーザパワーを大きく
するかパルス幅を長くする）には、レーザ光照射領域に
おける第１磁性膜の平均温度はＴＣ４以上となり（Ｃ）
、冷却過程においてこの領域の第１磁性膜の優勢な副格
子磁化は外部磁界の向きに反転し、記録磁区が発生する
（Ｄ）。さらに冷却が進む過程では熱拡散が進み、第１
磁性膜中の記録磁区の周縁部における径方向の温度勾配
は小さくなって（第４図ａに示す状態）記録磁区を収縮
消滅させる力を持たず、また第１磁性膜の温度がＴＣ２
前後になる頃には、第１磁性膜と第２磁性膜の膜厚方向
の平均温度はほぼ同一になっている。Ｔｅ２以下に冷却
する過程では第１磁性膜から第２磁性膜に同一種類の副
格子磁化の向きを揃えようとする交換結合力が働く。こ
の交換結合力に基づく第１磁性膜から第２磁性膜へ働く
転写磁界Ｈｅは、 （７ｗ’／　（２Ｍ２　ｔ２）　　Ｈｃ２と表される。

ここで、σ、＋は二つの磁性膜の界面の単位面積当りの
磁壁エネルギー＋　　Ｍ２は第２磁性膜の飽和磁化、　
　ｔ２は第２磁性膜の膜厚＋Ｈｃ２は第２磁性膜の保磁
力である。第５図にレーザ光照射による記録膜の到達温
度が高レベルの時と低レベルの時のＨｅの温度変化を示
す。記録膜の到達温度が低レベルの時には第２磁性膜の
温度はＴ０２程度までしか上昇せず、この時点では熱拡
散が不充分であるため、第１磁性膜の膜厚方向の平均温
度〉二つの磁性膜の界面の温度〉第２磁性膜の膜厚方向
の平均温度〜Ｔｅ２となる。さらに、０層゛。

Ｍ２．Ｈｅ２がＴＣ２付近では単調減少であることを考
慮すると、第５図のようにＨｅ（高レベル）〉Ｈｅ（低
レベル）となることが理解される。従って、Ｈｅ（高レ
ベル）〉外部磁界Ｈｂ＞Ｈｅ　（低レベル）であるよう
に条件を設定すれば、第２磁性膜の優勢な副格子磁化も
Ｈｅ（高レベル）によって初期の向きから反転しくＥ）
、そのまま室温まで冷却して磁化は（Ｆ）に示すように
反転状態で固定する。　（Ｆ）状態になった後は再生レ
ーザ光照射時程度の温度においては、第２磁性膜は交換
結合力を通じて第１磁性膜中の記録磁区を安定化する作
用を果たす。

さらに（Ｆ）の状態からレーザ光を照射して改めて高レ
ベルに加熱しても、　（Ｃ）の状態から前述の過程と同
じ過程をたとり（Ｆ）の状態に戻る。

次に、　（Ｆ）状態において照射レーザ光の変調によっ
て記録膜の到達温度を低レベルにした場合（すなわち、
レーザパワーを小さくするかパルス幅を短くする）には
、レーザ光照射領域における第１磁性膜の平均温度はＴ
　ｅ　＋以下で第２磁性膜の平均温度はＴＣ２程度とな
る。この時点では熱拡散が不充分であるため、第１磁性
膜中にすでに存在する記録磁区の周縁部での径方向の温
度勾配は大きく（第４図すに示す状態）、ａσｗ／ｃｊ
ｒも記録磁区を収縮させるのに充分な力を持つので記録
磁区は収縮し始める（Ｇ）。冷却過程において第１磁性
膜から第２磁性膜へ同一種類の副格子磁化の向きを揃え
ようとする交換結合力に基づく磁界Ｈｅが働くが、この
場合記録膜の到達温度が低レベルであるため第５図に示
すように 外部磁界Ｈｂ＞Ｈｅ　（低レベル） となって、第１磁性膜から第２磁性膜への転写は起こら
ない。一方、レーザ光照射領域においてＨｂ＞σｗ’／
　（２Ｍ２ｔ２）＋Ｈｃ２＝Ｈｅ’（低レベル） を満足すれば第２磁性膜の磁化が外部磁界Ｈｂの向きに
反転するので、 ＨｅＣ高レベル）＞Ｈｂ＞Ｈｅ’（低レベル）となるよ
うに条件設定すれば、冷却過程において磁化状態は（Ｈ
）から（Ｉ）へと変化していく。

また、この過程において第１磁性膜と第２磁性膜の間に
は界面磁壁が発生するため、この界面磁壁エネルギーσ
Ｗ′によるエネルギー増加分を減らすように第１磁性膜
中の記録磁区を収縮させる方向に力が働いて記録磁区の
収縮消滅を加速し、消去性を高める。その後室温まで冷
却して初期状態（Ａ）に戻る。

さらに（Ａ）の状態からレーザ光を照射して改めて低レ
ベルに加熱しても、第１磁性膜は外部磁界の向きに磁化
反転するほどに温度上昇せず（Ｊ）、第２磁性膜も磁化
反転をしない方が安定なので（Ｋ）、冷却して（Ａ）状
態に戻る。

以上説明した４つの過程を繰り返すことによってオーバ
ーライト動作が可能となり、従来のレーザ光照射領域に
おける磁壁エネルギーの変化を制御して記録磁区の形成
、消去を行う方法の欠点である記録磁区の安定性と消去
動作時の消去性の両立が困難であるという問題点を解決
することができる。

実施例 以下本発明の一実施例の光磁気記録媒体及びその記録方
式について、図面を参照しながら説明する。

第１図は、本発明の一実施例における光磁気記録媒体の
構成を示すものである。第１図に於いて、１１はポリカ
ーボネイト樹脂からなる基板、１２及び１５はＳｉＯ膜
からなる保護膜、１３は室温とキュリー温度Ｔ　ｃ　＋
の間に補償温度を有するＧｄＴｂＦｅＣｏ膜からなる第
１磁性膜、１４は室温以上に補償温度を有しない希土類
金属副格子磁化が優勢な組成であるＴｂＦ　ｅ膜からな
る第２ｒｉｉ性膜であり、第１磁性膜１３及び第２磁性
膜１４から記録膜が構成されている。ここで基板１１上
の６膜はスパッタリング法あるいは蒸着法により形成し
、各膜厚は保護膜１２及び１５を９０ｎｍ、第１磁性膜
１３及び第２磁性膜１４を１１００ｎと設定した。また
、第１磁性膜１３のキュリー温度ＴｃＩを２００℃、第
２磁性膜１４のキュリー温度ＴＣ２を１２０℃に設定し
た。

以上のように構成された光磁気記録媒体を第２図におけ
る（Ａ）の状態に着磁後、第２図に示す方向の外部磁界
Ｈｂ＝２０００ｅ下において、線速度６ｍ／ｓｅｃで移
動させ、第３図に示すようにパルス変調されたレーザ光
を照射する。第３図において１００ｎｓｅｃ周期で１０
ｍＷのレーザ光を照射している部分（ａ）では記録膜の
到達温度が低レベルとなり記録磁区の消去が行われ、ノ
クルス幅２００ｎｓｅｃて１０ｍＷのレーザ光を照射し
ている部分（ｂ）では記録膜の到達温度が高レベルとな
って記録磁区の形成が行われるという安定したオーバー
ライト動作が実現できることが確認された。

以上のように本発明によれば、簡単な構成で安定性、消
去性に優れたオーバーライトが可能となる。

なお、本実施例の光磁気記録媒体では、基板１１として
ポリカーボネイト、保護膜１２及び１５としてＳｉＯ膜
、第１磁性膜１３としてＧｄＴｂＦｅＣｏ膜、第２磁性
膜工４としてＴｂＦｅ膜を用いたが、基板１１は他のプ
ラスチックあるいはガラス、保護膜１２及び１５はＴ　
ａ　０２等の他の酸化物の膜あるいはＺｎＳ等のカルコ
ゲン化物の膜あるいはＳｉＮ等の窒化物の膜あるいはそ
れらの混合物の膜、第１磁性膜１３は室温とキュリー温
度Ｔ　ｃ　＋の間に補償温度を存する他の希土類−遷移
金属系フェリ磁性膜あるいは他のフェリ磁性材料の垂直
磁化膜、第２磁性膜は室温以上に補償温度を有しない希
土類金属副格子磁化が優勢な組成である他の希土類−遷
移金属系フェリ磁性膜あるいは他のフェリ磁性材料の垂
直磁化膜であって第１磁性膜のキュリー温度より低いキ
ュリー温度ををするものを用いてもよい。

また、本実施例の記録方式では照射レーザ光の変調法と
してパルス幅のみの変調を用いたが、強度の変調のみあ
るいはパルス幅変調と強度変調を組み合わせて用いて高
レベル時と低レベル時との記録膜中の温度勾配差を設け
てもよい。

発明の効果 以上のように本発明は、レーザ光照射領域における磁壁
エネルギーの変化を制御して記録磁区の形成、消去を行
う方法に適した組成の第１磁性膜と記録磁区の安定性向
上、消去時の消去性向上のために作用する第２磁性膜と
を組合せた構成の光磁気記録媒体に、一定の外部磁界の
下で、パルス幅変調あるいは強度変調したレーザ光を照
射することによって、安定性、消去性に優れたオーバー
ライトを実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における光磁気記録媒体の構
成図、第２図は本発明の光磁気記録媒体のオーバーライ
ト動作を模式的に示した図、第３図は本発明の一実施例
における照射レーザ光の駆動状態を示す図、第４図は本
発明の光磁気記録媒体へのレーザ光照射終了直後の第１
磁性膜における照射中心からの径方向の温度分布の模式
図、第５図は本発明の光磁気記録媒体における２つの磁
性膜の交換結合力に基づく転写磁界の温度変化と外部磁
界の関係を示す図、第６図は従来の１つのオーバーライ
ト方法の構成図である。 １１　・争・基板、　１２・　・・保護膜、　１３・・
Φ第１磁性膜、　１４・・Φ第２磁性膜、１５・・・保
護膜。 代理人の氏名　弁理士　小鍜治　明 ほか２名 第 図 第 図 第 図 弔 第 図 第 図 手続補正書 平成　２年１２月　７日 発明の名称 光磁気記録媒体及びその記録方式 補正をする者 事件との関係　　　　　　特　　　許　　　出　　　願
　　大佐　所　　大阪府門真市太字門真１００６番地名
　称　（５８２）松下電器産業株式会社代表者　　　　
谷　　井　　昭　　雄 ４代理人 住　　　所 〒　５７１ 大阪府門■市大字門真１００６番地 松下電器産業株式会社内 ６補正の対象 図面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）記録膜を光入射側から第１磁性膜，第２磁性膜の
   ２層で構成し、第１磁性膜，第２磁性膜はともにフェリ
   磁性であり、第１磁性膜のキュリー温度Ｔ＿Ｃ＿１は第
   ２磁性膜のキュリー温度Ｔ＿Ｃ＿２より高く、第１磁性
   膜は室温とＴ＿Ｃ＿１の間に補償温度を有し、Ｔ＿Ｃ＿
   １付近での第１磁性膜における優勢な副格子磁化とＴ＿
   Ｃ＿２付近での第２磁性膜における優勢な副格子磁化と
   は仮に同一膜中に存在した場合には互いに反平行に配列
   するような種類のものであることを特徴とする光磁気記
   録媒体。
2. （２）第１磁性膜及び第２磁性膜は希土類−遷移金属系
   フェリ磁性膜であり、第２磁性膜は室温以上に補償温度
   を有しない希土類金属副格子磁化が優勢な組成であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の光磁気記録媒体。
3. （３）一定の外部磁界の下で照射レーザ光の変調によっ
   てオーバーライトすることを特徴とする請求項１記載の
   光磁気記録媒体の記録方式。