JPH05258362A

JPH05258362A - 光磁気記録媒体

Info

Publication number: JPH05258362A
Application number: JP5476192A
Authority: JP
Inventors: Fumiyoshi Kirino; 文良桐野; Fumio Kugiya; 文雄釘屋
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-03-13
Filing date: 1992-03-13
Publication date: 1993-10-08

Abstract

(57)【要約】【構成】超高密度光磁気記録とオーバーライトとを同時
に行なうために外部印加磁界及びレーザ光を用いる。ま
た、これに好適な光磁気記録材料として補償温度が再生
時の記録膜の温度以上でありかつ二層目の記録膜のキュ
リー温度より低い特性とする。軽希土類元素を含む希土
類元素とＣｏの合金と磁気的に結合させたＴｂＦｅＣｏ
膜等を用いる。【効果】短波長光を用いた超高密度光記録とダイレクト
オーバーライトによるアクセスタイムの短縮化を同時に
実現でき、高性能光磁気ディスク及びシステムを得るこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光と外部印加磁
界とを用いて記録，再生、及び消去を行なう光磁気記録
に係り、特に、高密度記録及びオーバーライトに好適な
光記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の高度情報化社会の進展により、高
密度でしかも大容量なファイルメモリーへのニーズが高
まる中で、これを満たすものとして光記録が注目されて
いる。ＣＤ，ＣＤ−ＲＯＭやレーザディスクに代表され
る再生専用型，一度だけ記録ができる追記型、そして何
度でも記録ができる書換え型等があり、それぞれの特徴
を生かした用途において利用されている。書換え型の光
記録として、光磁気ディスクが最近実用化された。これ
に引続き、更に性能向上を目指して多くの研究機関で研
究開発が進められている。その一つに、オーバーライト
を可能にすること及び記録密度を更にたかめることを上
げることが出来る。

【０００３】これらの課題を解決した従来技術は、オー
バーライトを実現するために記録膜を磁気特性の異なる
２層より構成することが提唱されており、記録密度の向
上にたいしては波長の短いレーザ光を用いて記録や再生
を行なう手法が有力である。これを解決した公知な例と
して、特開昭62−175948号公報をあげることが出来る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術では記
録膜の磁気特性の制御が困難であり、量産が困難であっ
た。また、記録密度の向上のためには波長の短いレーザ
光を用いて記録や再生を行なうことが有望であるが、用
いる光の波長が短くなるのにともない記録膜が示す磁気
光学効果が小さくなり、再生信号出力が小さくなりエラ
ーやノイズの原因となる場合があった。

【０００５】本発明の目的は、超高密度光磁気記録に好
適な記録膜材料を提供するとともに、オーバーライトに
適した記録材料を提供することにある。さらに、磁気特
性の制御が容易に行なえる材料系であることから、量産
性に富んだ材料系を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第一の目的の超
高密度光磁気記録に好適な記録材料としては、Ｎｄ，Ｐ
ｒ，Ｓｍ，Ｃｅ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏの元素群の内
より選ばれる少なくとも１種類の元素とＣｏを主体とす
る合金より構成される合金を用いる。特に、希土類元素
とＣｏとの合金を用い、希土類元素としてＮｄ，Ｐｒ，
Ｓｍ，Ｃｅの内より選ばれる少なくとも１種類の元素と
Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏの元素群の内より選ばれる少な
くとも１種類の元素を含むことが望ましい。

【０００７】この膜は垂直磁化膜であり、非晶質である
ことが好ましい。ここで、Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ等の
重希土類元素とＣｏのみの合金では用いる波長が短くな
るのにつれて示す磁気光学効果は小さくなるが、Ｎｄ，
Ｐｒ，Ｓｍ，Ｃｅ等の軽希土類元素を含むＣｏ合金とす
ることにより逆に磁気光学効果の増大が図れる。また、
軽希土類元素のみでは垂直磁化膜が得にくいので、重希
土類元素と軽希土類元素の両方をバランスさせて添加し
たＣｏ合金とすることにより垂直磁気異方性と短波長領
域における磁気光学効果の両方を満足させることができ
る。このことにより、短波長光を用いた高密度記録が実
現できた。

【０００８】本発明の第二の目的のオーバーライトに好
適な記録膜構造は、磁気特性の異なる二つの部分より構
成され、第１層目がＮｄ，Ｐｒ，Ｓｍ，Ｃｅ，Ｇｄ，Ｔ
ｂ，Ｄｙ，Ｈｏの元素群の内より選ばれる少なくとも１
種類の元素とＣｏを主体とする合金よりなり、第２層目
がＧｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏの元素群の内より選ばれる少
なくとも１種類の元素とＦｅ及びＣｏを主体とする合金
よりなり、さらにこの２層が磁気的に結合している二層
の記録膜を用いることにより達成される。

【０００９】更に、これら２層膜はいずれも垂直磁化膜
であり、かつ垂直磁気異方性エネルギは第二層目の方が
第一層目より大きいことが好ましい。さらに、この２層
が磁気的に結合している結合の強度をコントロールする
ために、これらの記録層の中間に磁気的結合をコントロ
ールするための層を設けても良い。

【００１０】この記録膜の磁気特性として、まず第１層
目の部分の磁気特性としては垂直磁気異方性を有し補償
温度が情報を再生したときの記録膜の温度より高く、か
つ、第２層目の記録膜のキュリー温度より低く、その保
磁力が３ｋＯｅ以下であり、第２層目の部分の磁気特性
として第１層目より大きな垂直磁気異方性を有し、補償
温度が６０℃以上１００℃以下であり、キュリー温度が
１８０℃以上で２５０℃以下であり、かつ、保磁力が５
ｋＯｅ以上であることが好適である。

【００１１】この記録層の磁気特性を制御する方法とし
て、各層の膜厚を制御することにより各記録層の磁気特
性を制御するほうが最も精密な制御が可能である。ま
た、その記録は、４ｋＯｅの外部印加磁界と２種類の強
度のレーザ光を用いて記録及び消去を行なうことにより
オーバーライトが行なえる。つまり、弱いレーザ光の照
射では一層目の膜のみがキュリー温度に達し、外部印加
磁界により一定の方向に向けられた一層目の記録層の磁
化の向きがレーザ光照射により二層目の膜の磁化の向き
に向けられる。強いレーザ光を照射すると、一層目の膜
及び二層目の膜ともにキュリー温度に達することから、
外部の磁界の向きに向けられる。このことにより、オー
バーライトが可能になる。

【００１２】ここで、重要なのは一層目の膜と二層目の
膜の磁気的結合力で、中間層を設けることにより制御す
る他に、二層膜の間の垂直磁気異方性を制御しても良
い。例えば、高密度記録を行なうために一層目の膜にＮ
ｄやＰｒなどの軽希土類元素を含ませることが有効であ
ると述べたが、この他の効果として垂直磁気異方性の制
御が可能で、軽希土類元素を含まない場合に比べて異方
性のエネルギが減少し結合力が弱くなり、膜間の磁気的
結合力を制御できる。

【００１３】各層の膜厚を制御することにより各記録層
の磁気特性を制御することもできる。ここでいう制御で
きる磁気特性とは、垂直磁気異方性，保磁力，キュリー
温度、そして補償温度である。さらに、情報記録層の耐
食性及び耐熱性の向上のために、Ｎｂ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｃ
ｒ等の元素を数パーセント添加すると良い。耐熱性の向
上に効果があるのは、非晶質膜の安定性の向上に効果が
あるためである。

【００１４】

【作用】重希土類元素と軽希土類元素の両方をバランス
させて添加したＣｏ合金とすることにより垂直磁気異方
性と短波長領域における磁気光学効果の両方を満足させ
ることができる。このことにより、短波長光を用いた高
密度記録が実現できる。また、磁気特性特に、キュリー
温度，補償温度、そして保磁力の制御によりオーバーラ
イトを可能にした。

【００１５】その原理は以下に述べるとおりである。す
なわち、４ｋＯｅの外部印加磁界と２種類の強度のレー
ザ光を用いて記録及び消去を行なうことによりオーバー
ライトが行なえる。つまり、弱いレーザ光の照射では一
層目の膜のみがキュリー温度に達し、外部印加磁界によ
り一定の方向に向けられた一層目の記録層の磁化の向き
がレーザ光照射により二層目の膜の磁化の向きに向けら
れる。一方、強いレーザ光を照射すると、一層目の膜及
び二層目の膜ともにキュリー温度に達することから、外
部の磁界の向きに向けられる。このことにより、オーバ
ーライトが可能になる。

【００１６】以上のことより、本発明により超高密度記
録とオーバーライトの両方を実現することができた。

【００１７】

【実施例】

＜実施例１＞図１は本実施例において作製した光磁気記
録媒体の断面構造を示す。光磁気記録媒体の作製はスパ
ッタ法を用いて以下の手順で行なった。

【００１８】まず、凹凸の案内溝を有するガラスやプラ
スチックの基板１上に、窒化シリコン層２を５５０Åの
膜厚に形成した。ターゲットに純シリコンを、放電ガス
にＡｒ／Ｎ₂混合ガスをそれぞれ使用し、放電ガス圧力
１０ｍTorr，投入ＲＦ電力密度６.６Ｗ／cm²でスパッタ
を行なった。つぎに、第一情報記録層３を１５０Åの膜
厚に形成した。ターゲットに（Ｎｄ₅₀Ｔｂ₅₀)₂₅Ｃｏ₇₂
Ｎｂ₃（形成される膜の組成も同じ）を、放電ガスに純
Ａｒをそれぞれ使用し、放電ガス圧力５ｍTorr，投入Ｒ
Ｆ電力密度４.２Ｗ／cm²でスパッタを行なった。作製し
た記録膜の磁気特性は、保磁力２.５ｋＯｅ，補償温度
１６０℃，キュリー温度４００℃である。

【００１９】つづいて、第二情報記録層４を膜厚２５０
Åに形成した。ターゲットにＴｂ₂₄Ｆｅ₅₈Ｃｏ₁₅Ｎｂ₃
を、放電ガスに純Ａｒをそれぞれ使用し、放電ガス圧力
５ｍTorr，投入ＲＦ電力密度４.２Ｗ／cm²でスパッタを
行なった。作製した記録膜の磁気特性は、保磁力１０ｋ
Ｏｅ，キュリー温度２２０℃，補償温度１００℃であ
る。

【００２０】ここで、第一情報記録層３及び第二情報記
録層４にＮｂを添加したのは記録層の耐食性及び耐熱性
を向上させるためである。

【００２１】つぎに、窒化シリコン層５を１００Åの膜
厚に形成した。ターゲットに純シリコンを、放電ガスに
Ａｒ／Ｎ₂混合ガスをそれぞれ使用し、放電ガス圧力１
０ｍTorr，投入ＲＦ電力密度６.６Ｗ／cm²でスパッタを
行なった。次に、金属層６としてＡｌ₈₅Ｔｉ₁₅膜を３０
０Åの膜厚に形成した。ターゲットにＡｌＴｉ合金を、
放電ガスに純Ａｒをそれぞれ使用し、放電ガス圧力１５
ｍTorr，投入ＲＦ電力密度３.６Ｗ／cm²でスパッタを行
なった。最後に、ディスク全体を紫外線硬化樹脂で覆っ
た。これは、媒体保護はもとより記録媒体の熱の流れを
制御するためである。

【００２２】このようにして作製した光磁気ディスクの
カー（Kerr）回転角は、波長λ＝５５０ｎｍで測定した
値で１.２５°，反射率Ｒ＝１９％であった。また、各
々の膜の垂直磁気異方性エネルギは第一情報記録層３が
４×１０⁵erg／ｍｌであり、第二情報記録層４が１×１
０⁶erg／ｍｌと違いがあった。

【００２３】このディスクに、固定の永久磁石と電磁石
により印加される磁界、及びレーザ光（λ＝５５０ｎ
ｍ）を用いて情報を記録した。ディスク位置４５mmで、
低い方のレーザパワーを４.８ｍＷ，高い方のレーザパ
ワーを６.５ｍＷに設定し記録及び消去を行なった。ヘ
ッドに到達する前に固定の永久磁石により情報記録層３
の磁化の向きは、一方向を向いている。そして、レーザ
光の強度を再生光のレベルより高くかつ低レベル及び高
レベルに変調する。レーザ光のレベルが低いときは第二
情報記録層４の磁化は反転せず、冷却過程で転写作用に
より第一情報記録媒体３の磁化の向きは第二情報記録層
４と同じ向きに向く。また、レーザ光のレベルが高いと
きは第二情報記録層４の磁化の向きが反転し、情報記録
媒体３の磁化の向きも冷却過程で第二情報記録層４の磁
化と同じ向きを向く。前者により“０”及び消去の記録
が行なえ、また、後者により“１”の記録が行なえた。
また、再生信号出力Ｃ／Ｎ＝５８ｄＢが得られた。

【００２４】上述のようにして０.３５μｍサイズ記録
磁区を形成し、この情報を再生したところ、エラーなく
再生ができ、かつ再生信号出力Ｃ／Ｎ＝４８ｄＢであっ
た。このディスクで記録／再生／消去を繰り返したとこ
ろ、１０⁷以上繰り返しても信号出力に変化は見られな
かった。

【００２５】本実施例における効果は、第一情報記録層
３としてＮｄ−Ｔｂ−Ｃｏ系の内のＮｄ以外にＰｒ，Ｃ
ｅ，Ｓｍなどの軽希土類元素を用いても同じ効果が得ら
れる。すなわち、短波長領域の光に対して大きな磁気光
学効果が得られる。また、第二情報記録層４としてＴｂ
以外にＤｙやＨｏを用いても同様であった。また、磁気
光学効果の増幅（エンハンス）を目的として窒化シリコ
ンを用いていたが、この効果は窒化シリコンに限らず光
学的に透明であり光磁気記録膜と反応しないで、かつ屈
折率の制御が容易な材料であれば良く、例えば、窒化ア
ルミニウムや酸化シリコン等がある。

【００２６】＜実施例２＞図２は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。光磁気記録媒体
の作製はスパッタ法を用いて以下の手順で行なった。

【００２７】まず、凹凸の案内溝を有するガラスやプラ
スチックの基板１上に、窒化シリコン層２を５５０Åの
膜厚に形成した。その時の膜の形成条件は実施例１の場
合と同様である。次に、第一情報記録層３を３００Åの
膜厚に形成した。ターゲットに（Ｓｍ₅₀Ｄｙ₅₀)₂₅Ｃｏ
₇₂Ｔａ₃（形成される膜の組成も同じ）を、放電ガスに
純Ａｒをそれぞれ使用し、放電ガス圧力５ｍTorr，投入
ＲＦ電力密度４.２Ｗ／cm²でスパッタを行なった。作
製した記録膜の磁気特性は、保磁力２.０ｋＯｅ,補償温
度１６０℃，キュリー温度４００℃である。

【００２８】つづいて、第二情報記録層４を膜厚９００
Åに形成した。ターゲットにＴｂ₂₃Ｆｅ₅₉Ｃｏ₁₅Ｔｉ₃
を、放電ガスに純Ａｒをそれぞれ使用し、放電ガス圧力
５ｍTorr，投入ＲＦ電力密度４.２Ｗ／cm²でスパッタを
行なった。作製した記録膜の磁気特性は、保磁力１２ｋ
Ｏｅ，キュリー温度２００℃，補償温度８０℃である。

【００２９】ここで、第一情報記録層３及び第二情報記
録層４にＴａ及びＴｉをそれぞれ添加したのは記録層の
耐食性及び耐熱性を向上させるためである。

【００３０】つぎに、窒化シリコン層５を６００Åの膜
厚に形成した。その時の膜の形成条件は実施例１の場合
と同様である。最後に、ディスク全体を紫外線硬化樹脂
で覆った。これは、媒体保護はもとより記録媒体の熱の
流れを制御するためである。

【００３１】このようにして作製した光磁気ディスクの
Kerr回転角は、波長λ＝５５０ｎｍで測定した値で０.
８５°，反射率Ｒ＝２４％であった。また、各々の膜
の垂直磁気異方性エネルギは第一情報記録層３が４×１
０⁵erg／ｍｌであり、第二情報記録層４が１×１０⁶erg
／ｍｌと違いがあった。このディスクに、固定の永久磁
石と電磁石により印加される磁界、及びレーザ光（λ＝
５５０ｎｍ）を用いて情報を記録した。ディスク位置４
５mmで、低い方のレーザパワーを６.５ｍＷ，高い方の
レーザパワーを９.５ｍＷに設定し記録及び消去を行な
った。オーバーライトの原理については実施例１で述べ
たとおりである。再生信号出力Ｃ／Ｎ＝５８ｄＢが得ら
れた。

【００３２】０.３５μｍサイズ記録磁区を形成し、こ
の情報を再生したところエラーなく再生ができ、かつ再
生信号出力Ｃ／Ｎ＝４８ｄＢであった。このディスクで
記録／再生／消去を繰り返したところ、１０⁷以上繰り
返しても信号出力に変化は見られなかった。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、短波長光を用いた超高
密度光記録とダイレクトオーバーライトによるアクセス
タイムの短縮化を同時に実現でき、高性能光磁気ディス
ク及びシステムを得ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の光磁気ディスクの断面図。

【図２】本発明の他の実施例の光磁気ディスクの断面
図。

【符号の説明】

１…ディスク基板、２…窒化シリコン層、３…第一情報
記録層、４…第二情報記録層、５…窒化シリコン層、６
…金属層。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外部印加磁界とレーザ光を用いて記録，再
生、或いは消去を行なう光磁気記録において、情報を記
録するための記録層として磁気特性の異なる二つの部分
より構成され、第１層目がＮｄ，Ｐｒ，Ｓｍ，Ｃｅ，Ｇ
ｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏの元素群の内より選ばれる少なく
とも１種類の元素とＣｏを主体とする合金よりなり、第
２層目がＧｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏの元素群の内より選ば
れる少なくとも１種類の元素とＦｅ及びＣｏを主体とす
る合金よりなり、前記二つの層が磁気的に結合している
ことを特徴とする光磁気記録媒体。
【請求項２】請求項１において、その磁気特性として、
まず第１層目の部分の磁気特性として垂直磁気異方性を
有し補償温度が情報を再生したときの記録膜の温度より
高く、第２層目の記録膜のキュリー温度より低く、その
保磁力が３ｋＯｅ以下であり、第２層目の部分の磁気特
性として第１層目より大きな垂直磁気異方性を有し、補
償温度が６０℃以上１００℃以下であり、キュリー温度
が１８０℃以上２５０℃以下であり、かつ保磁力が５ｋ
Ｏｅ以上である光磁気記録媒体。
【請求項３】請求項１または２において、前記情報を記
録するための記録層として、非晶質の合金を用いる光磁
気記録媒体。
【請求項４】請求項１，２または３において、前記情報
を記録するための記録層として、各層の膜厚を制御する
ことにより各記録層の磁気特性を制御した光磁気記録媒
体。
【請求項５】請求項１，２，３または４において、前記
情報を記録するための記録層に、２種類の強度のレーザ
光を変調させて記録及び消去を行なう光磁気記録媒体。