JPH06124499A - 光磁気記録方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の光学系を用いて記録と同時に記録の確
認が行なえる光磁気記録方法の提供。 【構成】 室温において、面内磁化膜であると共にキュ
リー温度の高い第一の磁性層と、室温において垂直磁化
膜であると共に第一の磁性層に比べてキュリー温度の低
い第二の磁性層とを有してなる光磁気記録媒体を用い
て、記録時に、前記第一の磁性層をレーザー光で昇温す
ることにより垂直磁化膜とし前記第二の磁性層と交換結
合させると共に所定方向の磁界を印加して情報の記録を
行なうと同時に、前記レーザ光の反射光を用いて記録の
確認を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザー光と外部磁界
を用いて、反転磁区のビットを形成することにより情報
の記録を行い、偏光されたレーザー光を照射することに
よって磁気光学効果を利用して情報の読み出しを行う光
磁気記録方式に関する。詳しくは、情報記録と同時にそ
の確認を行うことで、データ転送速度の向上を実現する
技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、書き換え可能な高密度記録方
式として、半導体レーザーの熱エネルギーと外部磁界を
用いて磁性薄膜に磁区を書き込んで情報を記録し、磁気
光学効果を用いてこの情報を読み出す光磁気記録媒体が
注目されている。

【０００３】この光磁気記録方式は、記録媒体にディス
ク上の磁性体を用いているので、情報の書換が可能であ
り、さらに記録媒体が交換可能であるをいう特徴を有し
ている。

【０００４】光磁気記録方法において情報を書き換える
最も基本的な手法は、回転しているディスク状の記録媒
体に以下の３段階のプロセスを行なうことからなる。

【０００５】消去方向に直流外部磁界を印加し、記録
したい場所に連続光のレーザー光を照射して以前の情報
を消去する。

【０００６】次に、記録方向に直流外部磁界を印加
し、記録したい場所に記録情報に応じて変調されたレー
ザービームを照射して情報を記録する。

【０００７】最後に、記録したい場所に弱い連続光の
レーザー光を照射して記録情報を読み出し、正しく記録
できたか確認する。

【０００８】光磁気記録媒体においては、記録媒体の欠
陥、劣化、腐食、あるいは、ゴミ、光磁気記録装置の故
障等により正しく記録が行えない場合が考えられるの
で、の記録の確認は、必ず行う必要がある。

【０００９】以上の説明から明らかな様に、情報を書き
換えるためには、ディスク３回転分の時間が必要であ
り、これをディスク２回転、さらにはディスク１回転で
行えれば、情報の書換のための処理速度が非常に速くな
る。

【００１０】そのためには、種々の方法が提案されてい
る。

【００１１】とを同時に行う（すなわちディスク１
回転で行なう）ために、記録情報に応じて変調された外
部磁界のもとで、連続光のレーザー光を照射する方法、
あるいは、特殊な媒体を用いて、直流外部磁界のもと
で、記録情報に応じて強弱に変調されたレーザー光を照
射する方法などが提案されている。

【００１２】さらにを同時に行うためには、１つの光
学系の中に２つのレーザー光を組み込み、先行ビームに
よって記録を行ない、後方ビームによって記録の確認を
する方法が提案されている。以上の方法をすべて用いる
ことにより、、、のプロセスをディスク１回転で
行なうことことができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記の１つの
光学系の中に２つのレーザー光を組み込むことによる記
録の確認では、光学系が複雑になり、また、光学系の機
械精度も高いものが要求されるので、光学系が大きく複
雑になりかつコストも高いものになる欠点があった。

【００１４】

【問題点を解決するための手段及び作用】本発明の目的
は、上記の問題点を解決し、１つのレーザー光を用い
て、記録を行ないながらその反射光を用いて記録の確認
を行なう方法によりを提供することにある。

【００１５】本発明の上記目的は、室温において面内磁
化膜であると共にキュリー温度の高い第一の磁性層と、
室温において垂直磁化膜であると共に第一の磁性層に比
べてキュリー温度の低い第二の磁性層とを有してなる光
磁気記録媒体を用いて、記録時に、前記第一の磁性層を
レーザー光で昇温することにより垂直磁化膜とし前記第
二の磁性層と交換結合させると共に所定方向の磁界を印
加して情報の記録を行なうと同時に、前記レーザ光の反
射光を用いて記録の確認を行うことによって達成され
る。

【００１６】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を詳しく
説明する。

【００１７】図１，図２は、それぞれ第一磁性層、第二
磁性層の飽和磁化Ｍｓ、保磁力Ｈｃの温度依存性の一例
を示したものである。Ｔｃｏｍｐ，Ｔｃは各々補償温
度，キュリー温度を意味する。

【００１８】＜第一磁性層の補償温度が第二磁性層のキ
ュリー温度よりも低い場合＞図１、２のような磁気特性
の場合には、第一磁性層の補償温度が第二磁性層のキュ
リー温度よりも低いのでＰＡ−ＴｙｐｅとＡＰ−Ｔｙｐ
ｅ（定義は後記）の２つの場合が考えられる（図３，図
４）。

【００１９】（第一磁性層、第二磁性層ともにＴＭ副格
子磁化優勢であるか、逆にＲＥ副格子磁化優勢である場
合をＰ−Ｔｙｐｅ、第一磁性層がＴＭ（鉄族原子）副格
子磁化優勢で第二磁性層がＲＥ（希土類原子）副格子磁
化優勢、またはその逆の場合をＡ−Ｔｙｐｅとし、さら
に例えば室温でＰ−ＴＹＰＥ、高温ではＡ−Ｔｙｐｅに
なる場合をＰＡ−Ｔｙｐｅ、室温でＡ−ＴＹＰＥ、高温
ではＰ−Ｔｙｐｅになる場合をＡＰ−Ｔｙｐｅ、室温で
Ｐ−ＴＹＰＥ、高温でもＰ−Ｔｙｐｅになる場合をＰＰ
−Ｔｙｐｅ、室温でＡ−ＴＹＰＥ、高温でもＡ−Ｔｙｐ
ｅになる場合をＡＡ−Ｔｙｐｅと定義する。）

【００２０】図３、図４は、第一磁性層、第二磁性層が
図１、２の磁気特性を示し、各々ＰＡ−Ｔｙｐｅ、ＡＰ
−Ｔｙｐｅである場合について、室温（ＲＴ）から再生
時（Ｔｒ）、記録時（Ｔｗ）を経て再び再生温度に戻る
場合のＲＥとＴＭの副格子磁化の状態を模式的に表した
図である。

【００２１】本発明の光磁気記録方法において用いる記
録媒体は、再生時に、媒体の温度をＴｒ付近まで上昇さ
せると、このとき第二磁性層は、Ｍｓが十分大きく保磁
力Ｈｃも大きいため、再生時には記録ビットを保存して
いるが、第一磁性層は補償温度に近づくためＭｓは小さ
くなり、垂直磁化膜となる。そして、垂直磁化膜となる
ことによって第二磁性層との間で交換結合力が働き、第
一磁性層の磁化は第二磁性層に対して安定磁化方向に向
く。

【００２２】すなわち、再生時には第一磁性層は第二磁
性層に記録された磁化情報が転写され、記録情報を第一
磁性層から読み出すことも可能となる。

【００２３】又、記録時に、媒体の温度をＴｗ付近まで
上昇させると、このとき、第一磁性層は、補償温度以
上、キュリー温度以下であるので、磁化は小さくなるが
消失してはおらず、垂直磁化膜となって外部磁界Ｈｅｘ
によって外部磁界Ｈｅｘと同じ向きになる。第二磁性層
は、キュリー温度付近もしくはそれ以上にあり、保磁力
は十部小さくなって降温時に発生した磁化は、第二磁性
層と交換結合するか、外部磁界の向きにそろう。

【００２４】（ＰＡ−ｔｙｐｅ）（図３） 記録時にＰＡ−ｔｙｐｅでは第一磁性層と第二磁性層の
間に界面磁壁が生じる可能性がある。このため、ＰＡ−
ｔｙｐｅでは高温時にいくつかの異なる状態（図３の
（ａ）〜（ｆ））を取る可能性がある。しかし界面磁壁
エネルギー，ゼ−マンエネルギー、保磁力エネルギーの
大小関係を調節すれば、常に所望の状態を経由すること
ができる。

【００２５】より具体的に説明すると、界面磁壁エネル
ギーをσ_w とし、第一磁性層、第二磁性層の膜厚を各々
ｈ１、ｈ２、第一磁性層、第二磁性層の飽和磁化を各々
Ｍｓ１、Ｍｓ２とすると、第一磁性層、第二磁性層に各
々かかる交換相互作用による結合による実効的バイアス
磁界Ｈｗ１，Ｈｗ２は、

【００２６】

【外１】 と表され、また、第一磁性層、第二磁性層の磁化反転磁
界を各々Ｈｃ１，Ｈｃ２、外部磁界Ｈｅｘとすると、例
えば（ｂ）の経路は、 （ｂ） １→２→３→４→５→６→７→８→１１→１２ であって、途中での他の過程との分岐点は５、８にある
ので、 ５→６ Ｈｃ２＞Ｈｅｘ−Ｈｗ２・・・（３） とすれば５から６が常に生じ、

【００２７】

【外２】 とすれば８から９が常に生じるので、これらの条件を各
段階での温度で満たせば（ｂ）の経路が常に達成される
こととなる。

【００２８】同様に他の各過程は、以下の通りである。

【００２９】 （ａ） １→２→３→４→５→６→７→８→９→１０

【００３０】

【外３】 （ｄ） １→２→３→４→５→１３→１８→１９→２０
→２１ （ｅ） １→２→３→４→５→１３→１８→２３→２４
→２５ （ｆ） １→２→３→４→５→１３→２２→２３→２６
→２７ 分岐点条件は、以下の（５）〜（１３）式で表され、分
岐点で各過程での進路に応じた条件が満たされれば、そ
れぞれの経路が常に達成されることとなる。

【００３１】 ５→１３ Ｈｃ２＜Ｈｅｘ−Ｈｗ２ ・・・（５） １３→１４ Ｈｃ１＜Ｈｗ１−Ｈｅｘ ・・・（６） １３→１８ Ｈｃ２＞Ｈｅｘ−Ｈｗ２ ・・・（７） かつ Ｈｃ１＞Ｈｗ１−Ｈｅｘ ・・・（８） １３→２２ Ｈｃ２＜Ｈｗ２−Ｈｅｘ ・・・（９） １９→１６ Ｈｃ１＜Ｈｗ１＋Ｈｅｘ ・・・（１０） １９→２０ Ｈｃ１＞Ｈｗ１＋Ｈｅｘ ・・・（１１）

【００３２】

【外４】

【００３３】（ＡＰ−ｔｙｐｅ）（図４） ＡＰ−ｔｙｐｅでは（ａ）〜（ｄ）の各過程があり、そ
れぞれ次のようなステップを経る。

【００３４】 （ａ） １→２→３→４→５→６→７→８→９ （ｂ） １→２→３→４→５→６→１０→１１→１２ （ｃ） １→２→３→４→５→６→１０→１３→１４ （ｄ） １→２→３→４→５→６→１０→１５→１６ 分岐点条件は、以下の（１４）〜（１９）式で表され、
分岐点で各過程での進路に応じた条件が満たされれば、
それぞれの経路が常に達成されることとなる。

【００３５】 ６→１０ Ｈｃ１＜Ｈｅｘ−Ｈｗ１ ・・・（１４） １０→１１ Ｈｃ２＜Ｈｗ２−Ｈｅｘ ・・・（１５） １０→１３ Ｈｃ１＜Ｈｗ１−Ｈｅｘ ・・・（１６） １０→１５ Ｈｃ２＜Ｈｗ２−Ｈｅｘ ・・・（１７） かつＨｃ１＜Ｈｗ１−Ｈｅｘ ・・・（１８） ６→７ Ｈｃ１＞Ｈｅｘ−Ｈｗ１ ・・・（１９） ＜第一磁性層の補償温度が第二磁性層のキュリー温度よ
りも高い場合＞また，第一磁性層の補償温度が第二磁性
層のキュリー温度よりも高い場合には（この場合の各磁
性層の磁気特性は図示していない。）ＡＡ−Ｔｙｐｅと
ＰＰ−Ｔｙｐｅの各場合があり（図５、図６）、ＡＡ−
ＴＹＰＥには先述のように、界面磁壁ができる可能性が
あるが、以下の様に媒体特性を設定すれば常に所望の経
路をたどるようにすることができる。

【００３６】（ＡＡ−ｔｙｐｅ）（図５） ＡＰ−ｔｙｐｅでは（ａ）〜（ｄ）の各過程があり、そ
れぞれ次のようなステップを経る。

【００３７】（ａ） １→２→３→４→５→６→７→８ （ｂ） １→２→３→４→５→９→１０→１１ （ｃ） １→２→３→４→５→９→１２→１３ （ｄ） １→２→３→４→５→９→１４→１５ 分岐点条件は、以下の（２０）〜（２５）式で表され、
分岐点で各過程での進路に応じた条件が満たされれば、
それぞれの経路が常に達成されることとなる。

【００３８】 ５→９ Ｈｃ２＜Ｈｅｘ−Ｈｗ２ ・・・（２０） ９→１０ Ｈｃ１＜Ｈｗ２−Ｈｅｘ ・・・（２１） ９→１２ Ｈｃ２＜Ｈｗ２−Ｈｅｘ ・・・（２２） ９→１４ Ｈｃ１＞Ｈｗ１−Ｈｅｘ かつ ・・・（２３） Ｈｃ２＞Ｈｗ２−Ｈｅｘ ・・・（２４） ５→６ Ｈｃ２＞Ｈｅｘ−Ｈｗ２ ・・・（２５）

【００３９】ＰＰ−ｔｙｐｅでは、条件に係りなく常に
一定の経路を辿る（図６）。

【００４０】このように常に同一の経路をたどって安定
磁化状態となるように、外部磁界及び、磁化反転磁界、
交換エネルギーの値を膜の組成調節等で制御することは
容易である。そこで記録中に第一磁性層の磁化反転の確
認をすれば、記録の確認が可能となる。

【００４１】但しＰＡ−ｔｙｐｅ，ＡＰ−ｔｙｐｅ，Ａ
Ａ−ｔｙｐｅの各タイプにおいて界面磁壁の生じる過程
（ＰＡ−ｔｙｐｅの（ｃ）〜（ｆ）の過程、ＡＰ−ｔｙ
ｐｅの（ｂ）〜（ｄ）の過程、ＡＡ−ｔｙｐｅの（ｂ）
〜（ｄ）の過程）は、分岐点が多く不安定な要素が多
い。これに対し、界面磁壁の生じない過程（ＰＡ−ｔｙ
ｐｅの（ａ），（ｃ）の各過程、ＡＰ−ｔｙｐｅの
（ａ）の過程、ＡＡ−ｔｙｐｅの（ａ）の過程）は、第
一磁性層と第二磁性層との交換結合による転写が行われ
分岐点が少なくより確実な記録の確認が行われるので望
ましい。

【００４２】またＰＡ−ｔｙｐｅにおいて、記録情報を
安定に保存するため第二磁性層に室温での保磁力が大き
なものを用いる場合は、外部磁界より第二磁性層の保磁
力が大きくなって第一磁性層、第二磁性層が磁化反転し
ないため、（ａ）の過程は起きない。よってＰＡｔｙｐ
ｅでは（ｂ）の過程がより望ましい過程である。

【００４３】図７は、本発明の光磁気記録方法を実施す
る装置の一例を示す略図である。図７において、１は外
部磁界を印加するためのコイル、２は記録媒体、２１は
第一磁性層、２２は第二磁性層、３は半導体レーザー、
４はハーフプリズム、５は偏光ビームスプリッター、
６、７はフォトダイオード、８は差動増幅器である。

【００４４】この図では、記録情報９に応じて変調され
た外部磁界のもとで、連続光のレーザー光を照射する方
法に本発明を適用した例を示している。

【００４５】次に本発明の動作原理を説明する。

【００４６】記録媒体２にレーザー光を照射すると、媒
体の温度が上昇し、第二磁性層２２の磁化が消失する。
しかし、第一磁性層２１はキュリー温度が高いので磁化
は残ったままであるが、磁化が減少して垂直磁化膜とな
り、コイル１による外部磁界により、第一磁性層の磁化
が反転する。第二磁性層の磁化は、発生後に第一磁性層
の磁化と交換結合するなど、常に同一の経路をたどって
安定磁化状態となるため、第一磁性層の磁化反転の確認
ができれば、記録の確認が可能となる。

【００４７】この第一磁性層の磁化の反転は、記録時に
おいても磁化が残っているため、記録時における照射レ
ーザー光の反射光の磁気光学効果の変化として、フォト
ダイオード６、７を用いて検出され、差動増幅器８によ
って再生信号として取り出される記録媒体の欠陥、劣
化、腐食、あるいは、ゴミ、光磁気記録装置の故障等に
より正しく記録が行なえない場合には、再生信号が異常
となるので、記録と同時に記録の確認をすることができ
る。

【００４８】本発明において、少なくとも、室温におい
て、面内磁化膜である磁性膜からなる第一磁性層と、垂
直磁化膜からなる第二磁性層 とを有してなる光磁気記
録媒体を用いる理由を次に説明する。図８は、保磁力が
高く、キュリー温度が低い通常の磁性体を単層で記録媒
体として用いた場合について示している。記録媒体にレ
ーザー光を照射すると、媒体の温度が上昇し、磁性層の
磁化が消失する。磁化が消失すると磁気光学効果が無く
なり、再生信号はほとんど変化しない（レーザー光の裾
からの反射光によってごくわずかに変化する。）したが
って、通常の磁性体を単層で記録媒体として用いた場合
には、記録の確認をすることができない。

【００４９】＜記録媒体の構成＞記録媒体としては、室
温とキュリー温度の間に補償温度を有し、室温において
は面内磁化膜であり、昇温すると垂直磁化膜に変化する
第一の磁性層と、室温時、昇温時いずれの時にも垂直磁
化膜であり、第一の磁性層に比べてキュリー温度の低い
第二の磁性層とを有していれば良く、誘電体層や反射層
を積層して干渉効果を高めて再生信号を大きくしたり、
記録感度を向上したり、磁性層を保護したりしても良
い。

【００５０】＜磁性層の組成＞第一磁性層としては、希
土類−鉄族非晶質合金、例えば、GdCo,GdFeCo,TbFeCo,D
yFeCo,GdTbFeCo,GdDyFeCo,TbDyFeCo,NdFeCo,NdGdFeCo,N
dTbFeCo,NdDyFeCo、あるいは、白金族ー鉄族周期構造
膜、例えば、Pt/Co,Pd/Co 白金族−鉄族合金、例えばPt
Co，PdCoなどが望ましい。

【００５１】第二磁性層としては、希土類−鉄族非晶質
合金、例えば、TbFeCo,DyFeCo,TbDyFeCoなどが望まし
い。

【００５２】第一磁性層と第二磁性層には、Cr,Al,Ti,P
t,Nbなどの耐食性改善のための元素添加を行なっても良
い。

【００５３】（実験例）以下に実験例をもっては本発明
を更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない
限り以下の実験例に限定されるものではない。

【００５４】実験例１ φ１３０ｍｍのグルーブのあるポリカーボネイト基板上
に、マグネトロンスパッタ装置を用いて酸化防止と干渉
効果を得るために、ＳｉＮ層を９００Å成膜した後、第
一磁性層としてＧｄＴｂＣｏ層を４００Å、第二磁性層
としてＴｂＦｅＣｏ層を４００Å成膜した。その後、酸
化防止と干渉効果を高めるためにＳｉＮ層を３００Åを
真空を破ることなく連続して成膜し、本発明の光磁気記
録媒体を作成した。

【００５５】ＳｉＮ層の屈折率ｎはどちらの層も約２．
１、ＴｂＦｅＣｏ層の組成はＴｂ，Ｆｅ，Ｃｏがそれぞ
れ２１、７２、７ａｔ％の割合となるようにした。

【００５６】ＧｄＴｂＣｏ層は、補償温度が２４０℃で
キュリー温度は３５０℃以上となる様に設置した。

【００５７】この光磁気記録媒体にレーザーパワー９ｍ
Ｗで３ＭＨｚの信号を記録した。その後、１ＭＨｚの信
号を記録しながら、その反射光を検出し観察したとこ
ろ、図９に示すような信号が得られた。３ＭＨｚが混入
しているものの１ＭＨｚの信号がきれいに再生されてい
るのがわかる。次に、１ＭＨｚの信号を記録した後、３
ＭＨｚの信号を記録しながら、その反射光を検出したと
ころ、図１０に示すような信号が得られた、１ＭＨｚで
変調されているものの３ＭＨｚの信号がきれいに再生さ
れているのが分かる。

【００５８】

【発明の効果】本発明の光磁気記録方式を用いれば、記
録時に、記録用の光の反射光を用いることで、記録と同
時にデータの確認を行っているので、従来の光学系を用
いて記録の確認を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一磁性層の飽和磁化Ｍｓ、保磁力Ｈｃの温度
依存性の一例を示した図である。

【図２】第二磁性層の飽和磁化Ｍｓ、保磁力Ｈｃの温度
依存性の一例を示した図である。

【図３】磁性層構成がＰＡ−ｔｙｐｅである場合につい
て、室温（ＲＴ）、再生時、記録時の副格子磁化、正味
の磁化の状態を模式的に表した図である。

【図４】磁性層構成がＡＰ−ｔｙｐｅである場合につい
て、室温（ＲＴ）、再生時、記録時の副格子磁化、正味
の磁化の状態を模式的に表した図である。

【図５】磁性層構成がＡＡ−ｔｙｐｅである場合につい
て、室温（ＲＴ）、再生時、記録時の副格子磁化、正味
の磁化の状態を模式的に表した図である。

【図６】磁性層構成がＰＰ−ｔｙｐｅである場合につい
て、室温（ＲＴ）、再生時、記録時の副格子磁化、正味
の磁化の状態を模式的に表した図である。

【図７】本発明の光磁気記録方法を実施する装置の一例
を示す略図である。

【図８】保磁力が高く、キュリー温度が低い通常の磁性
体を単層で記録媒体として用いた場合について示した図
である。

【図９】本発明の光磁気記録方法において、記録時に、
記録用の光ビームの反射光の検出波形を示している図で
ある。

【図１０】本発明の光磁気記録方法において、記録時
に、記録用の光ビームの反射光の検出波形を示している
図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室温において面内磁化膜であると共にキ
   ュリー温度の高い第一の磁性層と、室温において垂直磁
   化膜であると共に第一の磁性層に比べてキュリー温度の
   低い第二の磁性層とを有してなる光磁気記録媒体を用い
   て、 記録時に、前記第一の磁性層をレーザー光で昇温するこ
   とにより垂直磁化膜とし前記第二の磁性層と交換結合さ
   せると共に所定方向の磁界を印加して情報の記録を行な
   うと同時に、前記レーザ光の反射光を用いて記録の確認
   を行うことを特徴とする光磁気記録方法。