JPH0467334A - 光磁気記録素子 - 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】 ［発明の利用分野］ この発明は書き換え型の光磁気記録素子に関し、特にこ
の種の素子に用いる光磁気記録材料に関する。この発明
は例えば、磁界変調記録に適した光磁気記録材料に関す
る。

［従来技術１ 発明者らは、ＧｄＤｙＦｅ合金を光磁気記録材料とした
、光磁気記録素子を提案した（特開昭６２−１４９．０
５７号）。この記録材料は希土類元素として比較的安価
なＧｄとＤＶとを用い、カーヒステリシスループにおけ
る核発生磁界、保磁力、飽和磁界がキュリー温度までほ
ぼ一定で、優れた記録の消去・再生特性を有している。

ＧｄＤｙＦｅ１：Ｃｏ元素を添加し、キュリー温度を増
加させることも公知である（特開昭６４−２３゜４４５
号等）　。ＧｄＤｙＦｅ１：：Ｃｏを添加すると、キュ
リー温度が増加するだけでなく、カー回転角（θＫ）や
垂直異方性エネルギー（Ｋｕ）が増加する。カー回転角
の増加は読み出し時の特性を改善し、垂直異方性エネル
ギーの増加は保磁力を増加させて微小ビットの安定性を
高める。

しかしながら、保磁力の増加は記録の消去に要する磁界
を増加させ、光磁気記録素子の駆動に強い外部磁界を必
要とさせることになった。一般に存在可能な最小磁区径
ｄは、 ｄｅｃσｙ／（Ｍｓ−Ｈｅ） で与えられる。ここにσ冒は界面磁壁エネルギーＭｓは
飽和磁化、Ｈｅは保磁力である。存在可能な最小磁区径
ｄが小さいことは微小なビットまで安定に存在し得るこ
とを意味するが、逆に記録の安定性が過剰で、消去に大
きな外部磁界を要することを意味する。即ちＣｏの添加
はキュリー温度を高め、読み出し特性を改善するが、同
時に保磁力を高め記録の消去を困難にする。

［発明の課題〕 この発明は、Ｇｄ［）ｙＦｅ、Ｃｏ材料のキュリー温度
を保ったまま、保磁力を低下させることを課題とする。

また請求項２での課題は、これに加えて、光磁気記録材
料の耐食性を向上させることに有る。

［発明の構成］ この発明では、ＧｄＤｙＦｅＣｏ系光磁気記録層を設け
た光磁気記録素子において、光磁気記録層に０．４５〜
７原子％の酸素原子を含有させる。

ＱｄＤｙＦｅＣｏ材料に酸素原子を添加すると、０゜３
原子％まではキュリー温度も消去に要する外部磁界（以
下単に消去磁界とする）もほとんど変化しない。酸素添
加の効果は０．３原子％と０．５原子％との間で発現し
、０．５Ｗ子％ではキュリー温度がほとんど低下しない
まま消去磁界が激減する（第１図参照）。これは保磁力
が、０．３Ｗ子％と０．５原子％の酸素添加の間で激減
するためである（第２図参照）。このことから、酸素含
有量の下限を０．４５原子％とじた。酸素添加量を増す
と、キュリー温度と消去磁界は７原子％までなだらかに
減少するが、７Ｊ［千％と８原子％との添加量の間でキ
ュリー温度が激減し、ｃｏ添加の意義が失われる（第１
図参照）。このことから酸素含有量の上限を７原子％と
した。

Ｃ／Ｎ比についてみると、酸素の添加でＣ／Ｎ比は徐々
に低下する。ｌ原子％の添加でＣ／Ｎ比はある程度減少
し、以後７Ｗ子％まではなだらかに僅かずつ減少する。

７原子％を越えるとＣ／Ｎ比の減少が再び著しくなり、
７原子％と８Ｊ［子％との間でＣ／Ｎ比は大きく低下す
る（第３図参照）。

酸素の添加は、Ｃ／Ｎ比の立ち上がり磁界やＣ／Ｎ比の
飽和磁界、あるいは印加上限磁界にも影響する。立ち上
がり磁界はｌＪ［子％までの添加の間著しく減少し、以
後なだらかに低下する。印加上限磁界も同様の挙動を示
す。Ｃ／Ｎ比の飽和磁界も同様にＩＮ子％までの添加の
間急減するが、１〜３Ｍ子％の添加で最低値を示す（第
４図参照）。

Ｃ／Ｎ比の立ち上がり磁界やＣ／Ｎ比の飽和磁界の絶対
値を小さくするため、酸素含有量の下限はより好ましく
は０．９原子％以上とする。一方５原子％を越える酸素
添加では、印加上限磁界が４０００ｅ近くまで低下する
ため、酸素添加量の上限はより好ましくは５．５原子％
とする。

光磁気記録素層のＧｄＤｙＦｅＣｏ材料には、より好ま
しくは酸素以外に、Ｔｉ、（１：ｒ、Ａｌからなる群の
少なくとも一員の元素を、３Ｗ子％以下、より好ましく
は０．５〜２．５１ｒ子％含有させる。これらの元素は
、光磁気記録材料の酸化を防止し、材料の耐食性を高め
る。３原子％以下の範囲であれば、これらの元素は、光
磁気記録層の保磁力や飽和磁化、保磁力と飽和磁化との
積Ｍｓ−Ｈｃｓキュリー温度、あるいはＣ／Ｎ比に殆ど
影響しない。

そしてこれらの元素を加えると、光磁気記録層の耐食性
が向上し、耐食性向上の効果は０．５原子％以上の添加
で強く現れる。Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌはほぼ同等で、これら
の元素の中での差異はほとんど見られない。

用いるＧｄＤｙＦｅＣｏ０系杆料の、組成について説明
する。組成を Ｉ（ＧｄｒＤｙｌ−Ｆ）ｊ（Ｆ６ＪＣＯ１−１）１−ｍ
］　ｌ−ｇ−ｊ”ＮＬ”ｏ＃（ＭはＴ　ｉ、　Ｃｒ、ま
たはＡ１元素を表す）とした場合に、ＧｄＤｙＦｅＣｏ
の部分については、０．７≦ｘ＜ｔ。

０．２≦ｙ≦０．７゜ ０．１５≦２≦０．３０ とすることが好ましい。ＣＯ含有量やＧｄ含有量は、素
子のキュリー温度等に影響するが、発明者は酸素やＴｉ
を添加した場合にも、この範囲でキュリー単変が高く、
消去磁界の低い材料が得られることを確認した。次にＴ
ｉ等の含有量を示すαは既に述べたように、 ０≦α≦０．０３、 が好ましく、酸素含有量を示すβは ０．００４５≦β≦０．０７ とし、より好ましくは ０．００９≦β≦０．０５５ とする。

［実施例］ 用語法 実施例では組成の単位を原子％で示すものとし、これを
単に％と標記する。

光磁気記録素子の調製 スライドガラス基板、あるいはポリカーボネート樹脂基
板に、４室のマグネトロンスパッタリング装置により、
下部誘電体層、光磁気記録層、上部誘電体層、金属反射
層を積層した。ポリカーボネート基板を用いた素子では
、金属叉射層上に紫外線硬化樹脂の保護層を設けた。ス
パッタリング雰囲気はＡｒとし、基板とターゲットとの
間隔は１２０ｍｍ、到達真空度は５　Ｘ　１０−’Ｔｏ
ｒｒ、　スパッタリング電力はＩＫＷとした。

最初に、Ｓ＋４Ｎ４：　ＡｌｚＯｘ：ＹｘＯｓのモル比
が８６：１０：４の焼結体をターゲットとし、非晶質イ
ツトリウム・アルミニウム・サイアロンの下部誘電体層
を９２０Ａ厚に形成した。次いでＡｒにニードルバルブ
で酸素を加えながら、　ＧｄＤｙＦｅＣｏＴｉターゲッ
トから、光磁気記録層を２００Ａ厚に形成した。ターゲ
ットの組成を変え、ニードルバルブで酸素混合量を変え
、光磁気記録層の組成を制御した。この後同じイツトリ
ウム・アルミニウム・サイアロン系のターゲットを用い
、上部誘電体層を３００Ａ厚に形成した。更にこの上部
に、金属Ａｌ系反射層を８００Ａに形成し、ポリカーボ
ネート基板の場合、ウレタンアクリレートとアクリル酸
エステルの共重合体からなる紫外線硬化樹脂の保護層を
１０μｍ厚に形成した。

得られた光磁気記録素子を、第６図に示す。図において
、２はスライドガラスやポリカーボネート樹脂の基板（
直径１３０ｍｍ）で、アクリル樹脂や、エポキシ樹脂、
ポリエステル賞脂等の、適宜の透明基板に変えることが
できる。４は下部誘電体層で、ここでは非晶質のイツト
リウム・アルミニウム・サイアロンとしたが、Ｓｉｎ、
、Ｓｉｎ、ＣｅＯ，、ＺｒＯ，、ＴｉＯ，、ＺｎＳ、Ｓ
ｂ、Ｓ、、Ｓｉ、Ｎ、等でも良い。６は光磁気記録層で
ＧｄＤｙＦｅＣｏ・Ｔｉ・０系のものを用いる。Ｔｉは
、Ｃ「やＡ１元素に置換しても良い。８は下部誘電体層
４と同様の上部誘電体層、ｌＯは金属反射層、１２は紫
外線硬化樹脂保護層である。誘電体層４，８は設けなく
ても良い。

調製した素子の、光磁気記録層６の組成を表１に示す。

本印は比較例である。

表　１　試料組成 （Ｇｄ４１　、Ｄｙ、、、　ａ）２ｚ （Ｇｄ４！２ＤＹｓｙ、　ｓ）ｚ□ （Ｇｄａｚ□ＤＶｓｙ、ｍ）ｚ□ ＣＧｄ４ｘ□ＤＹｓｙ、ａ）ｚ□ ５Ｆｅｙｓ、　５Ｔｉｚ、　。

５（Ｆ６ｓｓＣＯｓ）ｙｓ、　、Ｔｉ！。

５（ＦｅｓｏＣｏ＋ｏ）ｙａ、　５Ｔｉ＝。

ａ（ＦｅａｓＣｏ＋５）ｙｉ、　１Ｔｉｚ。

５本　　（Ｇｄａｚ、　５ＤＹｓ７ ６　　　（Ｇ＋Ｌｚ、　ｚＤｙｓｙ ７　　　（Ｇｄ４４．　ｚＤＶｓｙ ８　　　（Ｇｄａｚ、　２ＤＶ６７ ９　　　（Ｇｄ４ｚ、　！Ｄｙ５ｙ １０　　（Ｇｄ４ｚ２ＤＹ＊ｒ １１＊（Ｇａ、□２Ｄｙｓｙ 、）２□ 、）２゜ ８）２□ 、）２゜ ８）２゜ ８）２゜ ５（ＦｅｓｏＣＯｔｏ）ｙｓ ａ（ＦｅｓｏＣｏ＋ｏ）ｙｓ ｓ（ＦｅｓｏＣｏ＋ｏ）ｙａ ｓ（Ｆ　ｅ＊。Ｃｏ、。）、。

４（Ｆ　ｅｓｏｃＯ＋ｏ）ｙｔ ｓ（Ｆｅ＊ｏＣｏ＋ｏ）ｒ。

７（ＦｅｓｏＣＯｔｏ）ｓｓ ！Ｔ　２゜Ｏｏ　。

、Ｔ’、。０゜。

７Ｔ　２゜０、。

１Ｔ′２゜Ｏｌ。

・Ｔ　２　ロＯｓ　Ｏ 、Ｔ’、　００．０ 、Ｔ′２゜０．。

１２＊　（Ｇｄ４！、　＊Ｄｙ５７ａ）ａｘ、　５Ｆｅ
ｙｓ２Ｔｉ２．　ｏｏｏ、　５（ＧｄｚｓＤｙｒｓ）ｚ
＋ （Ｇｄ、。ＤＹｓ。）２□ （Ｇｄ、。ＤＹｓ。）２゜ （Ｇｄ、。ＤＹｍ。）２□ 、（Ｆｅ、、Ｃｏ、、）７．、　、Ｔｉ、　、○、。

１（Ｆ　ｅｓｓｃＯｓ）ｙｓｌＴ　ｉｚ、　６０３゜５
（ＦｅｓｓＣｏ＋＋）ｙｉ、ｙＴｉｚ、ｏｏ＋。

５（ＦｅａｓＣｏｔｙ）ｙｉ、　ｙＴｉｌ、　ｓｏ　、
。

表　ｌ　続き　（Ｔｉ非含有試料） １７　　ＣＧｄ４ｘ、　１ＤＹｉｙ、　ａ）２ｉ、　ｔ
ｃＦｅ＊ｏｃＯｒｏ’）ｔｓ、　ｓｏｔ。

１８　　（Ｇｄａｚ、　＊Ｄ）’ａｙ、　ａ）ｚｚ、　
５（ＦｅｓｏＣｏｔｏ）ｙｓ、　７０３゜１９　　（Ｇ
ｄａ！、ｘＤ３１ｓｔ、ｓ）ｚｔ、５（ＦｅｓｏＣｏｔ
ｏ）ｙｘ、＋ｏｓ、。

２０　　（Ｇ（Ｌｚ、＊ＤＹｓｙ、ａ）２ｚ、ｏ（Ｆｅ
ｓｏＣＯｔｏ）ｙｓ、ｏｃｒ２．ｏｏｘ。

２１　　（Ｇｄａｉ、１ＤＶｓｙ、ａ）２＋、＊（Ｆｅ
ｓｏＣＯｔｏ）ｒ＋、ａｃｒｚ、ｏｏｓ。

２２　　（Ｇ（Ｌｚ、ｚＤ３’ｓｙ、５）ｚｚ、ｏ（Ｆ
ｅｓｏＣＯｔｏ）ｙｓ、ｏＡｌｚ、ｏｏｓ。

２３　　（Ｇｄａｚ、ｘＤｙｓｙ、５）ｚｔ、５（Ｆｅ
ｓｏＣＯｔｏ）ｙｓ、１Ａ１２．ｏｏｉ。

波長８００ｎｍのレーザ光を用い、３　、７　Ｍ　Ｈｚ
の書き込み周波数で、素子の特性を評価した。キュリー
温度と消去磁界の測定は、スライドガラス基板の素子を
用い、他の測定にはポリカーボネート基板の素子を用い
た。第１図〜第４図に、（Ｇｄａｚ、　＊ＤＹｓ７．　
ａ）ｚｚ、　１Ｆｅ７Ｌ　ｌＴｉ２　ｏ糸材料に、０．
３〜８Ｊ［千％の酸素を加えた際の結果を示す（試料４
〜１１）。また試料１〜４の酸素無添加の試料について
、Ｃｏ含有量のキュリー温度や消去磁界への影響を表２
に示す。Ｃｏ含有量と共に、キュリー温度や消去磁界が
増加する。

表　２　ｃｏの影響 試料　Ｆｅ：Ｃｏ比　　消去磁界（Ｏｅ）１　　１００
：Ｏ−１５０ ２９５：５　　−２２０ ３　　　９０：１０−３００ ４　　　８５：１５−３２０ ＊　基本組成は、（Ｇｄ４１　ｔＤＹｓｙ、　ａ）ｚｚ
Ｆｅ元素を５〜１５％ＣＯ元素で置換。

キュリー温度（’Ｃ） ｅＦｅｙｓ、ｓＴｌｇ。で、 第１図に戻り、酸素含有量の効果を説明する。

０．３％の酸素添加は、キュリー温度や消去磁界（Ｅ　
ｒａｓｉｏｎ　Ｍ　ｆ）に殆ど影響しない。酸素の効果
は０．５％で発現しキュリー温度を殆ど変えないまま、
消去磁界を３０００ｅから２０００ｅに低下させる。酸
素添加量を増すと、キュリー温度や消去磁界は単調に減
少し、８原子％の添加でキュリー温度は１４５℃まで低
下する。

第２図に、酸素含有量と、保磁力Ｈｃや飽和磁化Ｍｓ、
Ｍｓ−Ｈｃとの関係を示す。既に述べたように、保磁力
と消去磁界とは密接な関係が有り、保磁力が大きい程、
消去磁界も大きくなる。酸素含有量を０．３％から０．
５％に増すと、保磁力は激減する。これが０．３％と０
．５％との間での、消去磁界の減少の主因である。飽和
磁化Ｍｓの挙動は、保磁力Ｈｃの挙動に比べ複雑である
が、その影響は小さく、ＭＳ−Ｈｃはほぼ保磁力と同様
の挙動を示す。

第３図に、酸素含有量のＣ／Ｎ比への影響を示す。Ｃ／
Ｎ比は最初１％までの添加で減少し、以後７％まで緩や
かに減少する。しかし７％を越えると、Ｃ／Ｎ比の減少
率は再び増加する。

第４図に、書き込み時の、Ｃ／Ｎ比の立ち上がり磁界（
Ｉ　ｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ）　、Ｃ／　Ｎ比の飽和磁
界（Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ　Ｐｏ１ｎｔ）　、印加上限
磁界（Ｕ　ｐｐｅｒＬ　ｉｗ＋ｉｔ）を示す。これらの
データの意味は第５図に示し、立ち上がり磁界は外部磁
界を加え書き込みを行った際のＣ／Ｎ比が０から立ち上
がる点を示す。飽和磁界はＣ／Ｎ比が最高値で飽和する
磁界を示し、印加上限磁界はＣ／Ｎ比が最高値から３ｄ
Ｂ低下する磁界を示す。立ち上がり磁界や飽和磁界の絶
対値が小さい程、弱い外部磁界で書き込むことができ、
印加上限磁界が大きい程、強い外部磁界を加えた際への
許容幅が大きい。酸素含有量を０．３％から０．５％に
増すと、立ち上がり磁界は１０００ｅ程度低下し、飽和
磁界も減少する。以後立ち上がり磁界は、酸素含有量と
共に単調に減少する。飽和磁界は１〜３％に最小値があ
り、以後体々に増加する。印加上限磁界は、立ち上がり
磁界と類似の挙動を示す。酸素含有量８％では、印加上
限磁界は３７００ｅと非実用的な程度に小さくなり、７
％では４０００ｅとなる。

印加上限磁界は一般に４０００ｅ以上とすることが求め
られるため、酸素含有量の上限は５％程度が好ましい。

そして酸素含有量が１〜５％の範囲で、消去磁界が１８
０〜１２００ｅ、キュリー温度が２００℃弱〜２１５℃
、Ｃ／Ｎ比が４９．８〜４　Ｌ２　ｄ　Ｂの好ましい値
が得られる。またこの範囲ではＣ／Ｎ比の立ち上がり磁
界が−１５０−ｌ　ＯＯＯｅ、　Ｃ／Ｎ比の飽和磁界が
１ｏ００ｅ程度であり、磁界変調記録が特に容易になる
。

表３、表４に、Ｇｄ：Ｄｙ比やＦｅ：Ｃｏ比を変えた、
試料１３〜１６の結果を示す。表５表６に、Ｔｉを無添
加あるいはＣｒやＡｌに変えた試料１７〜２３の結果を
示す。消去磁界はＯｅ単位、保磁力Ｈａは　ＫＯｅ単位
、飽和磁化Ｍｓはｅｍｕ／ｃｃ単位、ＭＳ−ＨｃはＫｏ
ｅ−ｅｍｕ／ｃｃ単位、Ｃ／Ｎ比はｄＢ単位である。ま
たキュリー点は℃単位で示す。　表４、表６のＣ／Ｎ比
の飽和磁界、Ｃ／Ｎ比の立上がり磁界、印加上限磁界は
それぞれＯｅ単位で、その意味は第５図に示したもので
ある。

表 表 （他の試料） （他の試料） （非Ｔｌ系試料） 表 （非Ｔｌ系試料） ここでは特定の実施例ついて説明したが、光磁気記録層
以外の材料や素子の構造は任意である。

［発明の効果１ この発明では、ＧｄＤｙＦｅＣｏ材料の利点である高い
キュリー温度を損なうことなく、消去磁界を小さくする
ことができる。またこれに伴って、Ｃ／Ｎ比の立ち上が
り磁界やＣ／Ｎ比の飽和磁界を小さくすることができる
。これらの結果、小さな外部磁界で記録の消去や書き込
みが可能なる。

更に酸素含有量を１〜５Ｊ［千％程度とすると、印加上
限磁界を４０００ｅよりも大きくしたまま、Ｃ／Ｎ比の
飽和磁界や立ち上がり磁界を十分に小さくすることがで
き、磁界変調記録が特に容易になる。

この発明ではまた、光磁気記録層にＴｉやＣｒ。

Ａ１元素を含有させ、素子の耐食性を向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

ｇＩ図〜＄４図は酸素含有量の効果を表す実施例の特性
図で、ｔ！ｇ１図は消去磁界とキュリー温度への影響を
示し、第２図は保磁力や飽和磁界、保磁力と飽和磁界の
積への影響を示し、第３図はＣ／Ｎ比への影響を示し、
第４図はＣ／Ｎ比の立ち上がり点やＣ／Ｎ比の飽和磁界
、印加上限磁界への影響を示す。 第５図は、第４図のデータの意味を示すための概念図で
ある。 第６図は、実施例の光磁気記録素子の断面図である。 図において、 下部誘電体層、 上部誘電体層、

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明基板上に、ＧｄＤｙＦｅＣｏ系光磁気記録層
   を設けた、光磁気記録素子において、 前記の光磁気記録層には、０．４５〜７原子％の酸素原
   子を含有させたことを特徴とする、光磁気記録素子。
2. （２）光磁気記録素層には、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌからなる
   群の少なくとも一員の元素を、３原子以下％含有させた
   ことを特徴とする、請求項１に記載の光磁気記録素子。
3. （３）酸素含有量を０．９〜５．５原子％としたことを
   特徴とする、請求項１または２に記載の光磁気記録素子
   。