JPH04179104A - 光磁気記録膜の構造 - 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、及び消去を
行う光磁気記録に係り、特に超高密度記録及びオーバー
ライド（重ね書き）が可能な情報記録層の構造に関する
。

〔従来の技術〕

近年の高度情報化社会の進展に伴い、高密度でしかも大
容量の情報記録が可能なファイルメモリ−のニーズが高
まっている。このニーズを満たすメモリーとして光記録
が注目させており、再生専用型、追記型に次いて書換え
型の光ディスクが合い次いで製品化された。書換え型の
光ディスクとして光磁気記録方式を用いたものがその主
流で、現在ではその高性能化が多くの研究機関で盛んに
研究開発がなされている。その中心が、記録密度の更な
る向上とオーバーライ１へを実現することである。記録
密度の向上に関しては、より短い波長のレーザー光を用
いて記録や再生、消去を行うのが最も有望視されている
。この手法に関する公知な例としてヨーロッパ特許公報
ＥＰ−０３０４８７３ＡＩ　をあげることができる。一
方、オーバーライ］・に関しては、磁気特性の異なる二
層の光磁気記録膜を用いた方式が考案されており、その
公知な例としては特開昭６２−１．７５９４８号をあげ
ることができる。

しかしながら、各々の手法は単独では、高密度記録やオ
ーバーライドが可能であるが、両者を同時に満たす技術
については必ずしも十分とはいえなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、高密度記録、オーバーライドと個々
の技術については示されているものの、両者を同時に満
足する技術については必ずしも十分に確立されておらず
、飛躍的な性能向上がはかれていなかった。

本発明の目的は、超高密度光磁気記録を可能にすると同
時にオーバーライ１へをも可能にし、高性能光磁気ディ
スクを提供することにある。

Ｃ課題を解決するための手段〕 本発明は、高度情報化社会の進展に伴い、高密度で大容
量を有するファイルメモリーへのニーズに応える光磁気
記録に関する。従来の技術では、記録密度の向上に関し
ては、波長の短いレーザー光を用いて記録や再生を行な
う手法が提案されていたが、現在量も広く光磁気記録材
料として用いられているＴ　ｂ　−Ｆ　ｅ　−Ｃｏに代
表される希土類元素と鉄族元素との非晶質合金は、用い
るレーザー光の波長が短くなるのにつれてＫｅｒｒ回転
角が小さくなる。そのため十分大きな再生出力が得られ
ず、エラーやノイズの原因となっていた。これを解決す
る手法として、ｐｔやＰｄ等の貴金属元素とＦｅやＣＯ
等の鉄族元素とを交互に積層した多層膜が高密度光磁気
記録用記録膜として提案されている。しかし、これら材
料を記録膜として用いるには、磁気特性の制御など実用
上解決しなければならない課題は多く存在していた。さ
らに、現在の製品の光磁気ディスクは、書換えるには消
去→記録→確認といった３段階が必要でオーバーライド
ができず、アクセスタイムが遅いという欠点があった。

この問題を解決する１つの手段として　　″磁気特性の
異なる希土類−鉄族元素合金層を交換結合させた二層構
造の記録膜と外部印加補助磁界とを用いるのが有効であ
ることが知られている。

高密度記録が可能でしかもオーバーライドができる媒体
に関してはほとんど知られていなかった。

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の内より選ばれる少なくとも
１種類の元素とを交互に積層した多層膜は、光の波長が
短くなる程Ｋｅｒｒ回転角が増大することから、短波長
光を用いた高密度光磁気記録に好適である。しかしなが
ら、各層の膜厚を変える他磁気特性（主に垂直磁気異方
性及びＫｅｒｒ回転角）の制御法が知られていなかった
。そこで、本発明にて開示するように、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒ
ｈ或いはＡｕの層或いはＦｅ或いはＧｏの層のいずれか
一方の層或いは両方の層に、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ。

Ｃｒ、Ａ、Ｑに代表される非磁性元素を添加すると垂直
磁気異方性を大きく変化させずにキュリー温度及び保磁
力を制御できる。このことから、記録膜の膜厚方向に添
加元素濃度の勾配を設けることにより、キュリー温度及
び保磁力を変えることができ、外部印加補助磁界を用い
たオーバーライドが可能になる。その場合、光の入射す
る側ではその反対側に比べ、保磁力が大きくかつキュリ
ー温度が低くなるように制御すれば良い。Ｎｂ、Ｔｉ。

Ｔａ、Ｃｒ，Ａｌ等に代表される非磁性元素の濃度を増
していくとキュリー温度は低くなる。それと同時に内部
応力が変わるので保磁力及び垂直磁気異方性エネルギー
が変化する。ここで重要なことは、光磁気記録媒体が膜
厚方向に磁気的連続性を有していることである。ここで
、各Ｍ１層当りの膜厚は記録膜として十分な垂直磁気異
方性を得るのに５０Å以下であることが望ましい。この
記録媒体を用い装置的には、先行磁界を１つ設けること
により短波長光による高密度記録ができしかもオーバー
ライドが可能となる。さらに、ディスクの性能を向上さ
せるために、記録層全体の膜厚を光が透過する膜厚とし
、具体的にはその厚さは５００Å以下であることが望ま
しい。そして、光の入射する側と反対の側に光を反射す
るための層を設けることにより、記録媒体中で多重干渉
を生じ、Ｋｅｒｒ回転角の更なる増大をはかることがで
きた。ここで、情報記録膜の全膜厚は用いる光反射膜の
複素屈折率に依存して変える必要がある。この他、記録
材料としてＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ａ、ｕの内から選ばれる
少なくとも１種類の元素よりなる層と、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒ
ｈ、Ａｕの内より選ばれる少なくとも１種類の元素とＦ
ｅ、Ｃｏの内より選ばれる少なくとも１種類の元素との
合金よりなる層とを交互に積層した多層構造を有し、各
層にＮ　ｄ　ｒ　Ｔ　ｘ　＋　Ｔ　ａ　＋　Ｃｒ　ｒ　
Ａ　Ｑの内より選ばれる少なくとも１゜種類の元素を添
加し、磁気特性、特に保磁力、キュリー温度及び飽和磁
化を制御する。

そして、添加元素の濃度を膜厚方向に勾配を設け、磁気
特性の膜厚方向の分布を形成した。ここで、光の入射側
は保磁力がその反対側より大きくキュリー温度は低くな
るよう制御し、記録媒体の外部より磁界を印加すること
でオーバーライＩ・が実現できた。このように、以」二
足してきた材料及び構造を用いることにより、超高密度
光磁気記録を実現できると同時にオーバーライドも可能
な高性能光磁気ディスクを得ることができた。

〔作用〕

貴金属元素と鉄族元素とを交互に積層した多層構造の光
磁気記録膜は、波長の短い光に対し大きな磁気光学Ｋａ
ｒｒ効果を示すので超高密度記録が可能となる。また、
非磁性元素を添加し、その際濃度を選ぶことにより、磁
気特性（保磁力、キュリー温度、飽和磁化など）の制御
が可能で、光入射側でその反対側に比ベキユリー温度を
低くするとともに保磁力を大きくした。そして、外部よ
り補助磁界を印加することによりオーバーライドを実現
できた。これにより、超高密度記録とオーバーライドを
兼ねそなえた光磁気ディスクを得ることができた。

〔実施例〕

以下、実施例を用い本発明の詳細な説明する。

まず、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。膜形成は二元同時スパ
ッタリング法を用いて行なった。光学的に透明なガラス
またはプラスチックの基板（１）上に、鉄族元素層（２
）としてＣｏ、３Ｎｂ７を、貴金属元素層（３）として
ｐｔをそれぞれ交互に積層した。各層の膜厚は、−層当
りＣｏＮｂ層が１２人、Ｐｔ層が２３人とし全膜厚が２
００人となったところで鉄族元素層（２′）をＣＯに切
り変え積層をつづけた。このように、鉄族元素層中のＮ
ｂ濃度を膜厚方向に分布をもたせた。ここでＣｏ層の一
層当りの膜厚は１２人で、全膜厚が４００人となったと
ころでスパッタを終了した。

そして最後に、スパッタ法を用いてＡＱ９ｏＴｊ、ｓａ
層を光反射層（４）として５００人の膜厚に形成した。

このようにして形成した光磁気記録膜のＫｅｒｒ回転角
の波長依存性を第２図に示す。用いる光の波長が短くな
るのにつれて、Ｋｅｒｒ回転角は増大し、λ＝４００ｎ
ｍで０．７２°　であった。次に、Ｐ　ｔ　／　Ｃｏ　
Ｎ　ｂ及びＰ　ｔ　／　Ｃｏ交互積層膜各々の保磁力の
温度変化を第３図にまとめて示す。その時の記録膜の膜
厚は、３００人である。まず、Ｐ　ｔ　／　Ｃｏ　Ｎ　
ｂ交互積層膜は室温で保磁力は約９に、　Ｏｅであり、
温度の上昇に伴い減少し、１６０℃で磁性を示さなくな
った。また、Ｐ　Ｌ／　Ｃｏ交互積層膜は室温で保磁力
は約４ｋＯｅで、温度の」二昇に伴い徐々に減少してい
き、２５０　’Ｃで磁性を失った。このようにＮｂを０
０層中を添加することにより磁気特性の制御が可能であ
る。

次に、このような磁気特性が膜厚方向に分布をもった第
１図のような構造の光磁気記録膜を用い、第４図に示す
ような構造の光磁気ディスクを作製した。ガラスやプラ
スチック等の基板（１）上に窒化シリコンの誘電体層（
５）を５００人の膜厚にスパッタ法により形成した。ひ
きつづき、第１−図に示す構造の情報記録膜（６）を３
００人の膜厚にスパッタ法により形成した。そして、再
び窒化シリコンよりなる誘電体層（５′）を１００人の
膜厚に形成した。そして最後にＡＱ９．、Ｔｊ、。光反
射層を５００人の膜厚に形成した。そしてこの光磁気デ
ィスタを、現製品の光磁気ディスクドライブに先行補助
磁界を付加した装置により記録や再生を試みた。その時
の先行補助磁界は３　、５　ｋ、　Ｏｅ　で、光ヘッド
と同期している外部印加磁界は最大±６０００ｅであり
、磁界の向きは先行補助磁界と逆向きである。レーザー
は、波長は５３０　ｎ　ｒｎで、出力はローレベル（４
，，５ｍＷ）とハイレベル（７，５ｍＷ）の光強度を変
調させて記録した。その結果、旧データの有無にかかわ
らず８　Ｍ　Ｈｚで記録したところ５２ｄＢ、１．５Ｍ
Ｈｚで記録したところ５０ｄＢ、２５ＭＨｚで４．８　
ｄ　Ｂとコードデータ記録を行うのに十分な再生信号出
力か得られた。ここで、２５　Ｍ　Ｈｚで記録したとき
の磁区サイズは偏光顕微鏡観察より約０．４μｍで、微
小ではあるが良好形状を有していた。以」二は、光強度
変調方式を用いた超高密度記録を行うと同時にオーバー
ライＩ〜を実現した手法について示したが、この方式以
外に先行補助磁界及び外部印加磁界に変えて浮上型に代
表される磁気ヘッドを用いても同様の効果が得られた。

さらに、ピットポジション記録方式以外にピントエツジ
記録を組合わせることにより、さらに記録密度の向−１
−がはかれた。

本実施例では（Ｐｔ／ＣｏＮｂ）ｎ／（Ｐｔ／Ｃｏ）ｎ
’の材料系について示したが、Ｎｂ以外にＴｊ。

Ｔａ、Ｃｒ，Ａｌを用いても同様の効果が得られた。さ
らに、Ｃｏ以外ＦｅやＦ　ｅ　Ｃｏ合金を用いても良く
、ＰｔＣｏ、ＰｄＣｏ、ＲｈＣｏ、ＡｕＣｏ。

ＰｔＦｅ、ＰｄＦｅ、ＲｈＦｅ、ＡｕＦｅ。

ＰｄＣｏＦｅ　、　ＰｔＣｏＦｅ　、　ＰｄＣｏＦｅ　
、　ＡｕＣｏＦｅ　、　ＲｈＣｏＦｅ等の合金を用いる
と更なる垂直磁気異方性エネルギー（：ｋｕ）が増大し
た。後者の系では一層当りの膜厚を２０人前後とした場
合が最もにυが増大した。また貴金属−鉄族元素合金系
で貴金属濃度を５〜２０％の範囲が最も磁気的に優れた
特性を示した。また、これらの多層膜系では、全膜厚を
５００人とすることが良く、それは、千）ＫＬＩが大と
なる、２）光が透過する最大の膜厚である、という２点
からである。特に、第４図の反射層（４）は、単なる光
の反射膜としての効果以外に、熱拡散層としての効果も
あり、これは磁区形状及び記録／消去の繰返し回数に影
響を及ぼす。特に、エツジ部分の精密制御が必要である
ピットエツジ記録には、反射層の熱伝導率の制御が重要
である。

ＡＱ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ｃｖ、Ｐｂ。

Ａｕ等の反射率の高い材料は、熱伝導率が大きく記録や
消去には高パワーのレーザー出力が必要である。しかし
、これら材料にＴｉ、Ｔａ、Ｎｂ、或いは母金属以外の
反射層材料とを合金化することにより熱伝導率の制御が
可能である。特に多層構造や超構造の光磁気記録膜に対
しては記録や消犬侍に記録膜の温度が高くならないよう
制御しなければならない。これは、各層間の相互拡散に
よる磁気特性の変化を抑制しなければならないからであ
る。これにより、記録−消去を１０７回以上繰返しても
再生出力に変化はみられなかった。

〔発明の効果〕

本発明によれば、短い波長のレーザー光に対し十分大き
な磁気光学効果を示すので、超高密度光磁気記録を実現
することができた。さらに、記録膜の膜厚方向に磁気特
性を制御することにより、光強度変調方式によるオーバ
ーライドができる。

このように本発明の材料及び記録膜の構造を用いること
により、オーバーライドと超高密度記録を同時に実現で
き、光磁気ディスクの高性能化を図ることができた。

【図面の簡単な説明】

第１−図は情報記録膜の断面構造を示す模式図、第２図
はＫｅｒｒ回転角の波長依存性を示す図、第３図は光磁
気記録膜の保磁力の温度変化を示す図、第４図は光磁気
ディスタの断面構造を示す模式図である。 ］　・基板、２，２′・貴金属元素層、３・・・鉄族元
素層、４・・光反射層、５，５′　・・誘電体層、６・
情報記録層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．レーザー光を用いて記録，消去或いは再生を行う光
   記録において、少なくとも基板と情報を記録するための
   層を有し、その情報を記録するための層としてＰｔ，Ｐ
   ｄ，Ｒｈ，Ａｕの内から選ばれる少なくとも１種類の元
   素よりなる層とＦｅ，Ｃｏの内から選ばれる少なくとも
   １種類の元素よりなる層とを交互に積層した多層構造を
   有し、各層のいずれか一方或いは両方にＮｄ，Ｔｉ，Ｔ
   ａ，Ｃｒ，Ａｌの内より選ばれる少なくとも１種類の元
   素を含みかつ膜厚方向にその濃度に分布を設けたことを
   特徴とする光磁気記録膜の構造。２．特許請求の範囲第
   １項記載の多層構造を有する情報記録層において、各層
   の１層の厚さが５０Å以下であり、かつ記録層の全膜厚
   が５００Å以下であり、さらに優位には、光の入射方向
   と反対側の面に光を反射するための層を設けたことを特
   徴とする光磁気記録膜の構造。 ３．特許請求の範囲第１項及び第２項記載の情報記録層
   において各層の両方或いはいずれか一方にＮｂ，Ｔｉ，
   Ｔａ，Ｃｒ，Ａｌの内から選ばれる少なくとも１種類の
   元素を添加するのにその膜厚方向に濃度勾配を持たせる
   ことにより磁気特性を制御し、さらに優位には保磁力、
   キュリー温度、を制御したことを特徴とする光磁気記録
   膜の構造。 ４．特許請求の範囲第３項記載の磁気特性の制御におい
   て、情報を記録するための層の膜厚方向に磁気特性の分
   布をもたせ、さらに優位にはその磁気特性の分布がキュ
   リー温度は記録や消去のための光の入射する面で、その
   反対方向に比べ低くなるよう、保磁力は光の入射する面
   でその反対方向に比べ大きくなるようそれぞれ勾配もし
   くは段階的に変化させたことを特徴とする光磁気記録膜
   の構造。 ５．特許請求の範囲第１項及び第２項記載の情報を記録
   するための層として、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Ｐｔ，Ｐ
   ｄ，Ｒｈ，Ａｕの内より選ばれる少なくとも１種類の元
   素とＦｅ，Ｃｏの内より選ばれる少なくとも１種類の元
   素との合金よりなる層とを交互に積層した多層構造を有
   し、各層のいずれか一方或いは両方の層にＮｂ，Ｔｉ，
   Ｔａ，Ｃｒ，Ａｌの内より選ばれる少なくとも１種類の
   元素を含みかつ膜厚方向にその濃度分布を設けたことを
   特徴とする光磁気記録膜の構造。