JPH04186545A - 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、少なくともレーザー光を用いて情報の記録、
再生、或いは消去を行う光磁気記録媒体に係り、特に短
波長光を用いた高密度記録に有効な光磁気記録媒体の構
造に関する。

〔従来の技術〕

近年の高度情報化社会の進展により高密度大容量のファ
イルメモリーへのニーズが高まっている。

その中にあって光記録はこれに応えるメモリーとして注
目されている。再生専用型にはじまり、−度だけ記録で
きる追記型、そして最近では何度でも書換え可能な光磁
気ディスクが実用化された。

そして、さらにその記録密度の向上をめざし、多くの研
究機関において研究が活性化している。

高密度記録を実現する手法として波長の短い光を用いて
記録や再生を行うのが最も有望視されており、高密度記
録の研究の中心にある。しかし、従来の希土類元素と鉄
族元素を主体とした光磁気記録膜は、波長の短い光に対
して十分大きな磁気光学効果を示さないので十分な再生
信号出力が得られず、エラーやノイズの原因となってい
た。これを解決した公知な例として特開昭６４−３５７
４７号をあげることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、短波長光に対して十分大きな磁気光
学効果は有しているものの記録膜のもつ磁気特性が必ず
しも十分に光磁気記録膜に適しているとはいえなかった
。磁気特性側えば保磁力の温度依存性が強く、情報を再
生するための光を記録膜に照射することにより記録した
情報が破壊されたりする場合があり、光磁気ディスクと
して十分高い信頼性を有しているとは必ずしもいえなか
った・ 本発明の目的は、超高密度光磁気ディスクに好適な光磁
気記録膜の構造を提供することにより、高信頼性を有し
しかも高性能を有する光磁気ディスクを提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

近年の高度情報化社会の進展に適応した高密度大容量の
ファイルメモリーの１つとして注目されている光磁気記
録は、第１世代ディスクが製品化され、ひきつづき、記
録密度の向上などの高性能化に関する研究が多くの研究
機関で行なわれている。それを実現する有望な手段とし
て、波長の短い光を用いることが考えられている。その
場合、従来の希土類元素と鉄族元素を主体とした非晶質
合金は用いる光の波長が短くなるのに伴ない磁気光学効
果が小さくなり、再生時にエラーを生じたりノイズが上
昇したりした。これを解決するのにＰｔとＣｏを交互に
積層した多層膜を記録膜として用いる手法が有効である
が、光磁気記録膜として十分な特性を有しておらず、情
報を再生するための光を照射しただけでデータ破壊をお
こす場合があった。この課題を解決することが、超高密
度光記録の実用化に望まれていた。

これを解決するために、短波長光に対し十分大きな磁気
光学効果を示す光磁気記録膜と、十分大きな垂直磁気異
方性を有する光磁気記録膜とを磁気的に結合させた。大
きな磁気光学効果を示す光磁気記録膜はＰｔ、Ｐｄ、Ｒ
ｈの内より選ばれる少なくとも１種類の元素とＦｅ、Ｃ
ｏの内より選ばれる少なくとも１種類の元素とを交互に
積層した多層膜である。また、大きな垂直磁気異方性を
有する光磁気記録膜としてＴｂ、Ｄｙ、Ｈｏ。

Ｇｄ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
が有効であり、さらにそれが非晶質であることが望まし
い。そして、この磁気特性の異なる２種類の記録膜同志
を磁気的に結合させることにより、両者の持つ欠点を補
かんできる。

サラに詳しくは、多層膜においては、白金族元素と鉄族
元素との各層の比は２：１〜Ｓ：１の範囲が垂直磁気異
方性エネルギーは大きく、かつ短波長光における磁気光
学効果も同時に大きい。中でも、各膜厚比を４：１とし
た場合が最も優れていた。ここで、１層当りの鉄族元素
層の厚さは２０Å以下であることが望ましい。さらに磁
気光学効果の波長特性を改善するために、鉄族元素層に
、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍなどの希土類元素を添加すると良い
。また、垂直磁気異方性エネルギーを増大させるために
は、鉄族元素層中にＰｔ、Ｐｄ。

Ｒｈ、Ａｕ等の元素やＴｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｇｄなどの元
素を添加したり、鉄族元素を主体とする層の膜厚を１５
Å以下と薄くするのが効果があった。

また、各層のストレスを制御しても同様の効果が得られ
た。

次に、希土類元素と鉄族元素との合金層については、希
土類元素としてＴ　ｂ　、Ｄ　ｙ　＊　ＨＯＴ　Ｇ　ｄ
の内より選ばれる少なくとも１種類の元素と、鉄族元素
としてＦｅ、Ｃｏの内より少なくとも１種類の元素を主
体とする合金で、さらに優位にはその合金が非晶質であ
ることが好適である。この系に、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｎ
ｂの内より選ばれる少なくとも１種類の元素を添加する
ことにより耐食性及び耐熱性が向上する。この合金層に
要求される磁気特性としては、希土類元素の副格子磁化
が優勢となるよう希土類元素と鉄族元素との組成。

作製法２作製条件を選択しなければならない。ま、た、
熱磁気特性としては良好形状の記録磁区が得られる条件
として、先の希土類元素の副格子磁化優勢側であること
を基本に、キュリー温度：Ｔｃが１７０℃＜Ｔｃ　＜　
２３０℃の範囲にあり、かつ補償温度：Ｔｃｏ＋ｍｐが
６０　℃＜　Ｔ　ｃｏ−ｐ　４１００℃の範囲にあり、
かつまたキュリー温度と補償温度との差が５０ｄｅｇ＜
　ｌ　Ｔｃ　　Ｔｃｏｍｐ　Ｉ　＜　１５０ｄｅｇであ
る必要がある。

このような磁気的特性或いは磁気光学特性を有する光磁
気記録膜を用いたディスクにおいて最大の再生品力が得
られる構造について次に述べる。

光磁気記録膜のにｅｒｒ効果及びＦａｒａｄａｙ効果の
両効果を利用するのが最も効果的であり、そのためには
光磁気記録膜の膜厚を光が透過できる膜厚とし、その最
大値は５００人である。さらに、磁気光学効果を最大限
に増幅するためには、光が入射する面と反対の面にＰｔ
、Ｐｄ、Ｒｈ、Ａｕ、Ａｇ。

ＡＱ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｃｒ、Ｎｉを主体とする光反射膜を
形成し、光の利用率を向上させれば良い。

また、光磁気記録膜の膜厚をこの膜中で多重干渉を生じ
る厚さとすることによりその効果は大きい。

或いは、白金族元素と鉄族元素との交互積層多層膜部分
と希土類元素と鉄族元素の合金層との複素屈折率の違い
を利用して、交互積層部分で多重干渉を生じさせても良
い。その場合、多層膜部分の最大は、垂直磁気異方性を
考慮すると３００人である。また、これら構造の光磁気
記録膜を用いる場合、光は白金属元素と鉄族元素との交
互積層多層膜側から入射させることが望ましい。また、
この光反射層は光磁気記録膜を透過してきた光を反射さ
せて再び記録膜に入射させるだけではなく、記録−消去
特性の制御すなわち光磁気記録膜の温度分布を制御でき
る。その場合、重要なのは光磁気記録膜の熱伝導率であ
る。それをコントロールするには光反射層の主元素以外
のＰｔ、Ｐｄ。

Ｒｈ、Ａｕ、Ａｇ，Ａｌ，Ｃｕ，ｐｂ、Ｃｒ。

Ｎｉ等の反射膜材料の内より選ばれる少なくとも１種類
の元素もしくは、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｗ。

Ｍｎの内より選ばれる少なくとも１種類の元素を添加し
、その濃度を制御すれば良い。また、熱伝導率はこの層
の“かさ密度”にも依存しており、それは作製法により
変わるので注意しなければならない。具体的な添加元素
の濃度は、０％を越え３０％以下が最も好ましい。

〔作用〕

短波長光に対し大きな磁気光学効果を示すが垂直磁気異
方性が小さい白金族元素と鉄族元素とを交互に積層した
多層膜と磁気的に結合するように設けた、垂直磁気異方
性は大きいが、短波長光に対し磁気光学効果が小さい希
土類元素と鉄族元素を主体とする合金層の２つの部分よ
りなる光磁気記録膜を用いることにより、互いの長所を
生かしたまま欠点を補完できる。これにより、記録した
情報を安定に保存できるとともに、短波長光に対して十
分大きな磁気光学効果が得られる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明する。

［実施例１］ 本実施例において作製した光磁気ディスクの断面構造を
示す模式図を第１図に示す。プラスチックもしくはガラ
ス製の基板（１）上に、窒化シリコンの無機誘電体膜（
２）を５００人の膜厚にスパッタ法により形成した。タ
ーゲットにＳｉを、放電ガスにＡｒ／Ｎ２（＝９０／１
０）標準混合ガスをそれぞれ使用し、投入ＲＦ電圧密度
：　７．３Ｗ／ｄ、放電ガス圧カニ　ｌ　Ｘ　１０−”
Ｔｏｒｒにてスパッタした。得られた膜の屈折率はｎ＝
２．１０　である。

ひきつづき、二元同時スパッタ法を用いて記録層■（３
）を形成した。ターゲットにＰｔとＣＯを用い、放電ガ
スに高純度Ａｒを使用し、投入電力密度は、ｐｔが９．
８Ｗ／ａ＋ｔ　、Ｃｏが７　、３　Ｗ　／　ａ！、放電
ガス圧カニ　Ｉ　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒにてスパッタし
た。

ここで、膜形成にはＤＣスパッタ法を用いた。膜厚比は
Ｐｔ　：Ｃｏ＝３２人＝７人で、Ｐ　ｔ　／　Ｃ。

交互積層多層膜の膜厚は１５０人であった。その上に記
録層■（４）として、Ｔｂ２．Ｆｅ、。ＣＱ１□Ｎｂ３
膜を２５０人の膜厚に形成した。ターゲットにはＴｂＦ
ｅＣｏＮｂ合金を放電ガスにＡｒをそれぞれ使用し、放
電ガス圧カニ　５　Ｘ　１０　’−３Ｔｏｒｒ、投入Ｒ
Ｆ電カニ　４．９Ｗ／ａ＃　、にてスパッタした。次に
、無機誘電体層（２′）として窒化シリコン膜を１００
人の膜厚に形成した。作製条件は、先の窒化シリコン層
と同様とした。そして最後に、光反射層（５）としてＡ
ｌ２ｇ、Ｔｉ工。層を４００人の膜厚に形成した。ター
ゲットにＡΩＴｉ合金を、放電ガスにＡｒをそれぞれ使
用し、放電ガス圧カニＩＸ　１０−”Ｔｏｒｒ、投入Ｒ
Ｆ電カニ　３．７Ｗ／ａａ　にてスパッタした。

このようにして作製した光磁気ディスクのＫｅｒｒ回転
角の波長依存性を第２図に示した。Ｋｅｒｒ回転角：θ
、は、λ＝５００ｎｍ〜６００ｎｍの間で最大となり、
その時の値はθに＝ｏ、ｓ５°であった。そして、この
記録膜の磁気特性は、Ｋｅｒｒ回転角：θに＝０．８５
°　（λ＝５００ｎｍ）　、保磁カニ　Ｈｃ　”　９　
ＫＯｅ、キュリー温度：Ｔｃ＝２００℃、補償温度：　
Ｔ　ｃｏ−ｐ　”　８０℃であり、希土類元素副格子磁
化が優勢となる組成であった。この記録膜を用いたディ
スクの動特性を測定した。ディスク回転数：２４０Ｏｒ
ｐｍ、記録周波数：ｆ＝２０ＭＨｚ、外部印加磁界：　
Ｈ，ｅｘ　＝　４０００　ｅ、レーザー光（波長：λ＝
５５０ｎｍ）、出カニ６．０ｍＷ、記録ディスク位置：
　ｒ＝３０ｍ、パルス４１ｊ：５０層ｍなる条件にて記
録した。このようにして記録した情報を再生パワー２ｍ
Ｗにて読出したところ、搬送波対雑音比（Ｃ／Ｎ）で５
１ｄＢが得られた。偏光顕微鏡にて記録した磁区の形状
をｉ察したところ、円形の良好形状をした記録磁区が形
成されていることがわかった。この効果は、Ｔｃ＝１７
０〜２３０℃、Ｔ　ｃｏ−ｐ　＝　６０〜１００℃の間
では差がなかった。ここで、記録層■（４）が鉄族元素
の副格子磁化優勢側としたり、或いは、補償温度を１０
０℃より高くし、キュリー温度との差を５０ｄｅｇ以下
とすると、得らする磁区形状は不定形となり、磁区サイ
ズも定まらないのでそれを反映して著しくエラーやノイ
ズの増加が観測された。また、Ｐ　ｔ　／　Ｃｏ交互積
層多層膜において、１層当りの００層の膜厚を２０人よ
り厚くすると、垂直磁化膜となりにくく、超高密度光磁
気記録膜としては好適であるとはいい難い。

また、Ｐ　ｔ　／　Ｃｏ交互積層多層膜において、この
部分の膜厚が３００人を超えるとＫｅｒｒヒステリシス
の角形性が低下することから垂直磁気異方性が低下して
いることがわかる。このことから、交互積層膜の最大の
膜厚は３００人であることがわかる。また、このディス
クは、記録層Ｉ、■全体で多重干渉させると同時に２つ
の無機誘電体層でも多重干渉しており、両者の効果によ
りＫｅｒｒ回転角の増大をはかっている。また、Ｐ　ｔ
　／　Ｃｏ交互積層多層膜は反射率：Ｒも高いので、Ｃ
／Ｎと比例する性能指数ｆ［・θｋが大きいので十分な
Ｃ／Ｎが得られた。

以上の効果は、無機誘電体層にＳｉＮｘを用いたが屈折
率が１．９〜２．２の間にあり、化学的に安定で光学的
に透明であれば良く（吸収係数、ｚＯ）。

材質に依存するものではない。また、記録層Ｉのｐｔの
代りにＰｄやＲｈを用いても同様である。

また、ＣＯにかえてＦｅを用いてもよく、またこれら元
素にＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ａｕ、Ｎｄ、Ｐｒ。

Ｓｍ等を添加しても良い。Ｐｔ、Ｐｄ、’Ｒｈを添加す
ると垂直磁気異方性の更なる増大を、Ｎｄ。

Ｐｒ、Ｓｍを添加するとＫｅｒｒ回転角の波長特性が改
善され、さらに大きな回転角が得られた。また、記録層
■においてＴｂの代りに、Ｄｙ、Ｈｏ。

Ｇｄを添加しても同様である。ＦｅＣｏの両方を含まず
いずれか一方でも良い。その場合、ＦｅＣ。

両方を含む場合よりＫｅｒｒ回転角は０．０５°　はど
小さくなる。また、耐食性及び耐熱性向上のために添加
したＮｂのかわりに、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒのいずれを添加
しても同様の効果が得られた。また、光反射層において
は、本実施例ではＡＱを主体としたが、この他にＰｔ、
Ｐｄ、Ｒｈ、Ａｇ、Ａｕ。

Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｐｂを主体としても同様で、記録−
消去特性制御のために添加したＴｉにかえて、主元素以
外の先に列挙した元素もしくはＴａ。

Ｎｂ、Ｗ、Ｍｎを添加しても同様である。ここで、添加
する元素濃度が高くなると熱伝導率は低くなり、ディス
クの感度は高くなる。しかし、感度が高くなりすぎると
再生光を照射しただけで記録した情報が消去されるいわ
ゆるデータ破壊が生じることがあるので注意しなければ
ならない。

最後に、本実施例のディスクの書換え特性を調べた。す
なわち、最内周位置で記録レーザーパワ：６．０ｍＷ（
パルス幅５ｏｎｓ、ディスク回転数：２４０Ｏｒｐｍ）
、消去レーザーパワー：６．５ｍＷ　、再生レーーザー
パワー：２ｍＷ、（レーザー光の波長は５５０ｎｍ）に
て記録−再生−消去を繰返した。その結果、１０７回以
上繰返しても、再生信号８力は低下せずかつまた記録−
消去特性にも変動は生じなかった。

〔発明の効果〕

本発明によれば、垂直磁化膜として安定に存在し、波長
の短い光に対して十分大きな磁気光学効果を示し、かつ
形成される記録磁区形状及びサイズの制御が容易に行な
えるので、超高密度光磁気記録を実現できた。さらに、
本発明の構造の記録膜さらにこの膜を用いた光磁気ディ
スクは、高耐食性を有し、しかも熱磁気的にも安定であ
り高信頼性を有するディスクを得た。

【図面の簡単な説明】

第１図は光磁気ディスクの断面構造を示す模式図、第２
図はＫｅｒｒ回転角の光の波長に対する特性図である。 １・・・基板、２，２′・・・無機誘電体層、３・・・
記録層重　１　図 ４　貧鈴１１ ５　九反射１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくともレーザー光を用いて情報の記録，再生或
   いは消去を行う光磁気記録媒体において、該記録媒体の
   記録膜が磁気的特性の異なる少なくとも２種類の層より
   なり、各層が互いに磁気的に結合しており、一方の層が
   Ｄｙ，Ｔｂ，Ｈｏ，Ｇｄなる希土類元素の内より選ばれ
   る少なくとも１種類の元素とＦｅ，Ｃｏなる鉄族元素の
   内より選ばれる少なくとも１種類の元素を主体とした合
   金であり、もう一方の層がＰｔ，Ｐｄ，Ｒｈなる白金族
   元素の内より選ばれる少なくとも１種類の元素とＦｅ，
   Ｃｏなる鉄族元素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であることを特徴とする
   光磁気記録膜の構造。 ２．特許請求の範囲第１項記載の記録膜を構成する磁気
   的に結合した磁気的特性の異なる少なくとも２種類の層
   において、少なくとも各層ごとに垂直磁気異方性エネル
   ギーが異なる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項記載のＤｙ，Ｔｂ，Ｈｏ，Ｇ
   ｄなる希土類元素の内より選ばれる少なくとも１種類の
   元素とＦｅ，Ｃｏなる鉄族元素の内より選ばれる少なく
   とも１種類の元素よりなる合金層において、該磁気的特
   性として希土類元素の副格子磁化が優勢であることを特
   徴とする光磁気記録膜の構造。 ４．特許請求の範囲第３項記載の合金層の熱磁気的特性
   としてキュリー温度：Ｔｃが１７０℃≦Ｔｃ≦２３０℃
   の範囲であり、また補償温度：Ｔｃｏｍｐが６０℃≦Ｔ
   ｃｏｍｐ≦１００℃であり、かつ５０ｄｅｇ≦｜Ｔｃ−
   Ｔｃｏｍｐ｜≦１５０ｄｅｇである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３項記載のＤｙ，Ｔｂ
   ，Ｈｏ，Ｇｄなる希土類元素の内より選ばれる少なくと
   も１種類の元素とＦｅ，Ｃｏなる鉄族元素の内より選ば
   れる少なくとも１種類の元素よりなる合金層において、
   この合金層がＮｂ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｃｒの内より選ばれる
   少なくとも１種類の元素を含みかつ特許請求の範囲第２
   項及び第４項の条件を満たした磁気的特性を有すること
   を特徴とする光磁気記録膜の構造。 ６．特許請求の範囲第１項記載のＰｔ，Ｐｄ，Ｒｈなる
   白金族元素の内より選ばれる少なくとも１種類の元素と
   Ｆｅ，Ｃｏなる鉄族元素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において、白金族
   元素層と鉄族元素層との膜厚比が２：１〜５：１の範囲
   にあり、さらに優位には、その比が４：１であることを
   特徴とする光磁気記録膜の構造。 ７．特許請求の範囲第１項及び第６項記載の白金族元素
   と鉄族元素との交互積層多層膜において、該鉄族元素層
   の膜厚が１５Å以下であることを特徴とする光磁気記録
   膜の構造。８．特許請求の範囲第１項記載の磁気的特性
   の異なる少なくとも２種類の層が磁気的に結合した構造
   よりなる光磁気記録膜において、該の２種類の層の全膜
   厚が光が透過する膜厚であり、さらに優位にはその膜厚
   が５００Å以下であることを特徴とする光磁気記録膜の
   構造。 ９．特許請求の範囲第８項記載の光磁気記録膜において
   、光磁気記録膜全体もしくは少なくとも白金族元素と鉄
   族元素とを交互に積層した多層部分において光の多重干
   渉を生じさせる構造としたことを特徴とする光磁気記録
   膜の構造。 １０．特許請求の範囲第８項及び第９項記載の光磁気記
   録膜において、磁気的特性が異なる磁気的に結合した少
   なくとも２種類の層が複素屈折率が異なり特許請求の範
   囲第９項の光の多重干渉効果を増大したことを特徴とす
   る光磁気記録膜の構造。 １１．特許請求の範囲第１項から第１０項記載の光磁気
   記録膜において、少なくとも記録した情報を再生するた
   めの光を白金族元素と鉄族元素とを交互に積層した多層
   膜側から入射したことを特徴とする光磁気記録膜の構造
   。 １２．特許請求の範囲第９項記載の光の多重干渉による
   磁気光学効果を増大させるのに、光の入射側と反対の側
   に光を反射するための層を設け、光磁気記録膜を透過し
   た光が反射し、再び記録膜に入射する構造としたことを
   特徴とする光磁気記録膜の構造。 １３．特許請求の範囲第１２項記載の光を反射するため
   の層として、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ａｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ｃ
   ｕ，Ｐｂ，Ｃｒ，Ｎｉを主体とし、これに母元素以外の
   先に示した元素或いはＴｉ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｗ，Ｍｎの内
   より選ばれる少なくとも１種類の元素を添加したことを
   特徴とする光磁気記録膜の構造。 １４．特許請求の範囲第１２項及び第１３項記載の光を
   反射するための層の熱伝導率を制御することにより光磁
   気記録膜の温度分布をコントロールしたことを特徴とす
   る光磁気記録膜の構造。 １５．特許請求の範囲第１４項記載の熱伝導率の制御す
   るのに特許請求の範囲第１３項記載の母元素に添加する
   元素の濃度を変えることにより所望の記録や消去感度を
   得たことを特徴とする光磁気記録膜の構造。 １６．特許請求の範囲第１項，第２項，第６項及び第７
   項記載の白金族元素と鉄族元素とを交互に積層した多層
   膜の厚さが３００Å以下でありかつ特許請求の範囲第７
   項，第８項及び第９項記載の範囲にある光磁気記録膜の
   構造。 １７．特許請求の範囲第１項記載の光磁気記録膜として
   磁気的特性の異なる磁気的に結合した少なくとも２種類
   の層として、波長の短い光に対して大きな磁気光学効果
   を示す層と大きな垂直磁気異方性エネルギーを有する層
   とを磁気的に結合させたことを特徴とする光磁気記録膜
   の構造。 １８．特許請求の範囲第１５項記載の熱伝導率の制御を
   行うのに、添加元素の濃度を０％を越え３０％以下とし
   たことを特徴とする光磁気記録膜の構造。