JPH0453044A - 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１ 本発明は、レーザ光を用いて記録・再生あるいは消去を
行う光記録において、特に超高密度記録に有用な光磁気
記録膜の構造および記録・再生の方式に関する。 【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
容量のファイルメモリに対するニーズが高まっている。 これに応えるメモリの一つとして光メモリが注目されて
いる。近年、多くの企業から書き換え可能な光磁気記録
装置が製品化されている。更に現在では、次期あるいは
次々期の製品化を日桁して、その高性能化に関する研究
が盛んに行われている。その＝一つに記録密度の向ｊ−
があり、実現するための一手法として、短波長の光（現
製品の８３ＯｎＩＩ＋より短い波長で、例えば６００ｎ
ｍ台以下）を用いて記録や再生を行うのが有効であるこ
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。こオｔを解決した手段として、Ｕ　Ｓ　Ｐ　−
Ｊ　６９５５１４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２ようとする課題】 上記従来技術では、光デイスクメモリの高密度化の一つ
の手法であるレーザ光を短波長化した場合、十分な再生
高力が得られるだけの磁気光学効果を有する膜は得られ
なかった。一方、白金族元素あるいはＡｕと鉄族元素と
を交互に積層した膜が短波長において大きなカー効果を
有していることが知られている。しかし、この膜は磁気
光学的特性は優れているが保磁力は小さく、記録した情
報を安定に保持できない場合があった。そこで本発明で
は、この交互積層多層膜と希土類−鉄族元素系の合金膜
とを交換結合させた膜において、交換結合力を交互積層
多層膜の各々の膜厚比に勾配を持たせることにより制御
した。本発明の目的は、短波長領域で最大の磁気光学効
果が得られ、かつ優れた磁気特性を持った光磁気記録媒
体を提供することにより、超高密度光記録を実現するこ
とにある。 ［課題を解決するための手段］ Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ等に代表される白金族元素やＡｕとＦ
ｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等に代表される鉄族元素とを交互に積層
した膜を記録膜どして用いると、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、この交互積層多
層膜の保磁力は１　ｋＯｅ以下と非常に小さく、保磁力
増大という課題を持っていた。これを解決するために、
磁気光学効果を示しかつ大きな垂直磁気異方性を有する
層とこの交互積層膜とを交換結合させた記録膜を用いる
ことにより保磁力の増大を図ることができた。 具体的には、磁気光学効果を示し、かつ大きな垂直磁気
異ノフ性を有する層どして希土類元素と鉄族）［二素の
合名、さらにはＮ　ｂ　＋　Ｔ　１１　Ｔ　ａ　ｔ　Ｃ
ｒの内より選は扛る少なくとも一種の元素を含む合金１
用いた。この時、交互積層多層膜の短波長における十分
な磁気光学効果を得るには、交互積層膜の厚さは５０Å
以上必要であった。さらに、交互積層多層膜する際に、
各層の膜厚比に勾配包持たせるごとにより交換結合力が
強くなることを見出した。そして、同時に保磁力も増大
させることができた。 この記録膜の上にさらに金属膜を設けた。これにより記
録膜の温度分布が制御できるので耐熱性の向上、および
磁区形状の制御ができた。特に、磁界変調記録方式につ
いては、磁区の後端の”尾”を短くすることができ、ピ
ット間干渉を除去できるので、高密度記録にとって有利
となる６さらにこの金属膜の存在により先の効果に加え
て記録膜の酸化も防ぐことができ、ディスクの信頼性向
」−がはか第１だ。 この金属、膜の材料として、Ａｇ、Ｐｂ、Ｐｄ、。 Ｃｕ、ＡＱ、Ｆ’ｔ、Ａ１、、Ｒｈｌ　Ｃｒより選ばれ
る少なくとも一種の元素を主体どし、これに主几素以外
の先の元素或いは、１′ｊ１丁’ａ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｗ、
Ｍｏの内より選ばれる少なくとも一種の元素シ含有させ
ることで、記録膜の熱分布を制御することができ、記録
感度や消去感度を任意に選択できる。 また、これらの元素には、金属膜自身の耐食性を向上さ
せる効果もあり、さらにディスク信頼性の向Ｊ二を図る
ことができる。さらには、この金属膜の存在により、光
磁気膜の構造緩和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などを防ぐ
ことができた。 また、短波長での磁気光学効果をさらに増大させるには
、記録膜の膜厚を光が透過する厚さとし、記録膜内や或
いは磁気光学効果増大膜を設けるなどして、光多重干渉
を利用すれば良い。その場合、金属膜は反射膜としても
作用する。

【作用］ 白金族元素あるいはＡｕと鉄族元素との交互積層多層膜
を希土類−鉄族元素系合金と交換結合させた複層構造を
持つ光磁気記録膜において、交互積層多層膜の各層のい
ずれか一方あるいは両方の層の膜厚を徐々に変え、膜厚
方向に膜厚比の勾配を持たせることにより交換結合力が
増大した。さらに記録膜全体として記録や再生に１分な
保磁力を得ることができた。また、波長の短い領域で大
きなカー回転角を持つという白金族元素あるいはＡｕと
鉄族元素との交互積層多層膜の特性を生かすことができ
、大きな再生信号出力が得られ、超高密度記録を実現で
きた。 （実施例］ 〔実施例　１〕 第１図に、本実施例において作製した光記録膜の断面構
造１示す。 凹凸の案内溝を有するプラスチックまたはガラス等の基
板１上にスパッタリング法により情報記録膜各形成した
。この情報記録膜は交互積層膜２として、白金族元素２
−２としてｐｔを鉄族元素２−１としてＣｏを交互に積
層した多層膜の上に希土類−鉄族元素系合金膜３として
Ｔ　ｂ　ｚ４Ｆ　ｅ　ｇ６Ｃ０１０を連続積層した。交
互積層多層膜２は二元同時スパッタ法により作製した。 −１−記二元同時スバッタは、放電ガスにＡｒを、ター
ゲットにはＰ　ｔおよびＣＯを使用し、放電ガス圧力５
　ｍＴｏｒｒ、投入電力密度６．３Ｗ／ａＪにて実施し
た。 また、Ｔ　ｂ　Ｆ　ｅ　Ｃｏ膜３の作製もスパッタリン
グ法により行った。ターゲラｌ−にＴｂＦｅＣｏ合金を
用い、放電ガスはＡｒとし、スパッタ条件は放電ガス圧
力５　ｉｍＴｏｒｒ　、投入ＲＦ電力密度４．３Ｗ／ｄ
である。なお、本実施例ではガラスやプラスチックの基
板１を用いたが、本発明の効果は基板１の材質に依存す
るものではない。また、第４図に示したように、基板１
と記録膜２の間に下地膜５を設けた場合も、本発明の効
果は変わらない。 まず、基板」−にＰ　ｔ　／　Ｃｏの組み合オ）せを１
０組形成した。各層の膜厚は、最初はＰｔが一層あたり
１８人、Ｃｏ層が５人で、途中からｐ　ｔ、層のみを薄
くして最終的に１２人になるようにした。 この制御は投入する電力を変化させることにより行う。 続いてＴ　ｂ　２４　Ｆ　ｅ　ｓａｃ　０１０を９００
人積層した。さらにその上に金属膜としてＡ　Ｑ　ｓｏ
　Ｔ　ｊ、　１０膜を５００人の膜厚に形成した。その
時のスパッタ条件はターゲットにＡ　Ｑ　Ｔ　ｉ合金を
、放電ガスにＡｒをそれぞれ用い、放電ガス圧力は１０
ｍＴｏｒｒ、投入ＲＦ電力密度は３．２Ｗ／ａＪとした
。 このようにして作製した記録膜の磁気光学効果の波長依
存性を第２図に示す、従来使用していた希土類−鉄族元
素系合金は、波長８００ｒ＋ｍ付近において０．３°以
上のカー回転角を有しているが、短い光の波長に対して
はこの値の約半分になっていた。この合金に白金族元素
あるいはＡｕと鉄族元素あるいはその合金の多層膜を交
換結合させた本発明では、波長４００ｎｍでのカー回転
角は０゜５５°と、８００ｎｗ＊での値の、５倍以上も
増大した。また、Ｐｔ／Ｃｏ交互積層膜での保磁力は５
０００ｅと非常に小さかったが、Ｔ　ｂ　Ｆ　ｅ　Ｃｏ
との交換結合膜にすることにより、４　ｋＯｅの保磁力
を得ることができた。この磁気特性や磁気光学効果は、
交互積層膜と合金の内部応力、各膜厚、あるいは記録膜
成膜時の基板温度を変化させることにより、制御するこ
とができる。 このディスクに、波長５３０ｒｕａのレーザ光を用い、
回転数；　２４００　ｒｐｍ　を記録レーザパワー；７
＋＋Ｗ、記録周波数；　ｌ　５ＭＨｚ、再生レーザ出力
；２．０−一、記録位置；ｒ＝３０ｍｍなる条件で記録
した。得られた再生出力は搬送波対雑音比で５０ｄＢで
あった。さらに偏光顕微鏡により形成された記録磁区を
観察したところ、長さ０．３μｍ９幅０゜７μ鳳の良好
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。 この他、磁界変調記録方式を用いて記録したときの磁区
形状の模式図を第３図に示す。同図（ａ）は従来の記録
膜の磁区形状を示し、（ｂ）は本発明での記録磁区を示
している。この図より明らかなように、本発明の実施例
では、矢羽根型磁区の尾の長さが従来例に比して極めて
短い。このことはピット間干渉を著しく小さくできるこ
とを意味し、ピットエツジ記録にとって好適であり、超
高密度記録に有利である。 この効果は、Ｐｔ／Ｃｏ交互積層膜とＴｂＦｅＣｏの交
換結合膜に限定されるものではなく、Ｐｔ以外にもＰｄ
やＲｈでも違いはない。また、ＣＯについても同様で、
Ｆｅ、ＮｉあるいはＦｅＣ０，ＦｅＮｉ、ＮｉＣｏ等の
合金でも同様の効果が得られた。希土類−鉄族元素系合
金についていえば、Ｔｂ以外にもＨｏ、Ｄｙでも同様の
効果があり、希土類−鉄族元素合金にさらにＮｂ、Ｔｉ
。 Ｔａ、Ｃｒなどの元素を含有した合金を用いても同じで
ある。 さらに、これらの元素を含むと膜の耐食性は著しく向上
した。さらに、Ｐｔ；／ＣｏをＰｔ／ＰｔＣ０にかえた
交換結合膜を作製したところ、ｐｔ／　Ｇ　ｏを用いた
ディスクと同様の効果があり、さらに垂直磁気異方性が
増大する傾向がみられた。 〔実施例２〕 本実施例において製造した光ディスクの構造は実施例１
と同様で、断面構造は第１図に示す通りである。凹凸の
案内溝を有するプラスチックあるいはガラス基板】上に
スパッタリング法により情報記録膜を形成した。その条
件は、ターゲットにＴ　ｂ　Ｆ　ｅ　Ｃｏ　、　Ｐ　ｔ
　、　Ｆ　ｅ　Ｃｏを用いた以外は実施例１と同様であ
る。 まず、基板１上にＰ　ｔ　／　Ｆ　ｅ　Ｃｏの交互積層
多層膜２を９組積層した。各層の膜厚は、最初はＰｔが
一層あたり１５人、ＦｅＣｏ層が３人で、途中からＦｅ
Ｃｏ層のみを厚くして最終的に６人になるようにした。 この部分の膜厚は１５０人である。続いてＴｂｘａＦｅ
ｓｓＣｏｅ３を１５０人積層し、さらにその上に、金属
膜としてＡ　Ｑ　＊ｏＴ　ａ　ｔ。 膜４を５００人形成した。その時のスパッタ条件は実施
例１と同様である。この場合、記録膜の全膜厚が３５０
Å以下であると光が透過する膜厚であるので、ＡＱＴａ
膜は反射膜としての効果も合わせもつ。 このようにして作製した記録膜の磁気光学効果の波長依
存性を第５図に示す。 この膜と同様な構造の膜で、Ｔ　ｂ　Ｆ　ｅ　Ｃｏ膜厚
を９００人にした時の磁気光学効果と比較すると、反射
構造でのカー回転角は波長によってわずかに差はあるが
、約０．１５°増大した。また、保磁力はＰ　ｔ、　／
　Ｆ　ｅ　Ｃｏ交互積層多層膜のみでは１に、Ｏｅ以下
であったものが、交換結合膜では３　、５　ｋＯｅと大
きく増大した。交互積層多層膜の各膜厚比に勾配をつけ
、交換結合力を強めたことにより、カー回転角の温度依
存性の測定結果から交換結合エネルギーが他の静磁エネ
ルギーより小さくなるのは、６０〜１８０℃の間であり
、記録・再生に十分であった。 このディスクに、実施例１で作製したディスクと同様の
条件にて、半径ｒ＝３０ｍｍ位置に記録および再生を行
った。記録感度や特性は実施例１と同様で、得られた再
生出力は５２ｄＢであった。偏光顕微鏡の観察により、
長さ０．３μｍ１幅０．６μｍの良好形状を有する磁区
が確認された。 また、この記録膜の温度分布は、金属層の熱伝導率を選
ぶことにより容易に制御できることから、磁区形状を任
意に選択できる。それにより、ビットエツジ記録に好適
であり、磁界変調記録方式を用いた場合にも有効な記録
膜を形成できる。 また、本実施例のディスクに最適記録パワーより］、ｍ
Ｗ大きなパワーを用いて記録、消去を行ったところ、記
録／再生／消去を１０’回以上繰り返してもＣ／Ｎの劣
化は見られなかった。さらに。 これらの効果はＰ　ｔ　／　Ｆ　ｅ　Ｃｏ交互積層膜と
ＴｂＦｅＣｏの交換結合膜に限るものではなく、Ｐｔ以
外のＰｄやＲｈを用いてもなんら違いはない。 また、ＦｅＣｏについても同様で、ＦｅＮｉ、ＮｉＣｏ
の合金あるいはＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ単体でも同様の効果が
得られた。 希土類−鉄族元素系合金として、Ｔｂ以外の希土類元素
、例えばＤｙやＨｏでも同様の効果があり、希土類−鉄
族元素合金にさらにＮｂ、Ｔｉ。 Ｔａ、Ｃｒなどの元素を含有した合金を用いると、磁気
特性を低下させずに膜の耐食性を増すことができた。さ
らにＴｂＦｅＣｏにＮｄやＰｒを５〜１５ａｔ％添加す
ると短波長領域の光に対してＴｂＦｅＣｏのみの場合よ
りさらに大きなカー回転角が得られた。この効果はＮｄ
やＰｒの他にＣｅやＳｍを添加しても同様である。この
他ＴｂＦｅＣ０にＧｄを加えてもカー回転角の増大の効
果が見られた。

【発明の効果】 本発明によれば、特に短波長領域の光でのカー回転角が
得られ、さらに、十分な保磁力を有していることから、
記録した情報を安定に保持できる。 また、光の多重干渉を利用すると磁気光学効果をさらに
増大できた。この他、金属膜を記録膜上に形成すること
により、光記録媒体の温度分布を容易に制御でき、記録
磁区形状を任意に選択できる。 この膜はビットエツジ記録にも好適な記録膜構造である
。また、磁界変調記録を行うと矢羽根型記録磁区の“尾
”の長さを短くすることができるので、ピット間干渉を
抑制でき、高密度記録を可能にした。ゆえに、本発明の
光磁気記録媒体を用いることにより、波長の短い光を用
いて微小磁区を形成し、さらにビットエツジ記録方法を
用い、およびディスクのトラックピッチをつめる等を併
用することにより超高密度記録が達成されるものである
。

【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、第５図はカー回転角の波長依存性を示す図、第３図
は磁界変調記録方式により記録した場合に得られる記録
磁区形状を示す模式図、第４図は下地膜を設けた光磁気
ディスクの断面構造を示す模式図である。 符号の説明 １・・・ディスク基板、 ２・・・交互積層多層膜。 ２−１・・・鉄族元素、あるいは白金族、Ａｕ−鉄族元
素合金層 ２−２・・・白金族元素あるいはＡｕ層３・・・希土類
−鉄族元素系合金膜 ４・・・金属膜、 χ 図 叢 囁 浦長ｊ λ（７を町

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザ光を用いて記録、再生あるいは消去を行う光
   記録において、カー（Ｋｅｒｒ）効果を示しかつ大きな
   垂直磁気異方性を有する層と、カー効果を示しかつ垂直
   磁気異方性を有する層とを少なくとも一組磁気的に結合
   するように積層した構造を持つ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、カー効果を示しかつ
   垂直磁気異方性を有する層として、白金族元素あるいは
   Ａｕと鉄族元素あるいは鉄族元素系合金とを交互に積層
   し、この膜の各層のいずれか一方あるいは両方の層の膜
   厚を厚さ方向に変えた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項および第２項記載のカー効果
   を示しかつ垂直磁気異方性を有する層として、まず白金
   族元素のＰｔ、Ｐｄ、ＲｈとＡｕの内より選ばれる少な
   くとも一種類の元素と、鉄族元素のＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉの
   内より選ばれる少なくとも一種類の元素とを交互に積層
   するか、あるいは白金族元素のＰｔ、Ｐｄ、ＲｈとＡｕ
   の内より選ばれる少なくとも一種類の元素と、Ｐｔ、Ｐ
   ｄ、Ｒｈ、Ａｕの内より選ばれる少なくとも１種類の元
   素と鉄族元素とから成る合金層とを交互に積層し、かつ
   各層の厚さ方向に膜厚の勾配を持たせたことを特徴とす
   る光磁気記録媒体。 ４、特許請求の範囲第１項記載のカー効果を示しかつ大
   きな垂直磁気異方性を有する層として、希土類元素と、
   鉄族元素の合金、さらにＮｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒの内よ
   り選ばれる少なくとも一種の元素を含む合金を用いたこ
   とを特徴とする光磁気記録媒体。 ５、特許請求の範囲第４項記載の希土類元素として、Ｇ
   ｄ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍの内よ
   り選ばれる少なくとも一種類の元素を、鉄族元素として
   Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの内より選ばれる少なくとも１種類の
   元素とからなる合金を用いたことを特徴とする光磁気記
   録媒体。 ６、特許請求の範囲第１項記載の記録膜において、磁気
   特性あるいは磁気光学特性を、記録膜成膜時の基板温度
   、各層の内部応力、記録膜の膜厚の中から選ばれる少な
   くとも一種の手法により磁気特性あるいは磁気光学特性
   を制御し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１項から第６項記載の記録膜にお
   いてその膜厚を、用いる光の波長でその一部が透過する
   厚さとし、かつレーザ光入射方向と反対の側に金属膜を
   設け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７項記載の金属膜において、その
   金属膜の膜厚、熱伝導率等を変えることにより、記録膜
   の温度分布を制御し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７項および第８項記載の金属膜と
   して、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｃｒ、Ａ
   ｇ、Ｐｂより選ばれる少なくとも一種の元素を主体とし
   、これに主元素以外の先に示した元素あるいはＴｉ、Ｔ
   ａ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏの内より選ばれる少なくとも
   一種の元素を含有したことを特徴とする光磁気記録媒体
   。