JPH07225976A - 光磁気記録媒体及びその製造方法 - Google Patents

光磁気記録媒体及びその製造方法

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JPH07225976A
JPH07225976A JP3909294A JP3909294A JPH07225976A JP H07225976 A JPH07225976 A JP H07225976A JP 3909294 A JP3909294 A JP 3909294A JP 3909294 A JP3909294 A JP 3909294A JP H07225976 A JPH07225976 A JP H07225976A
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JP3909294A
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Yujiro Kaneko
裕治郎 金子
Tatsuya Sato
達哉 佐藤
Kenichi Aihara
謙一 相原
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 短波長領域でもカー回転角θkが低下せず、
かつその他の光磁気特性を満たすことのできる光磁気記
録媒体及びその製造方法を提供する。 【構成】 透明基板上に少なくとも光磁気記録層が形成
された構成を有する光磁気記録媒体において、前記光磁
気記録層が下記一般式化1で表わされる希土類−遷移金
属合金膜であり、かつ膜面に対して垂直方向に磁化容易
軸を有することを特徴とする光磁気記録媒体。 【化1】 〔Ndb(TbaDy1-a1-bc〔FedCo1-d1-c (但し、0<a≦0.5、0<b≦0.2、0.19≦
c≦0.22、0.8≦d<1である)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザー光を用いて情
報の記録、再生、消去を行う光磁気ディスク等の光磁気
記録媒体及びその製造方法に関するものであり、特に大
容量化に必要な高C/N化を目的としたものである。
【0002】
【従来の技術】光磁気ディスクはレーザー光を用いて情
報の記録、再生及び消去を行うため、従来からの光ディ
スクと同様に記憶容量が大きく、しかも記録層に磁性体
を用いているため書き換えが可能である。又非接触で記
録、再生が出来、塵埃の影響も受けないことから信頼性
にも優れている。よって現在研究開発が活発に行われて
おり、又数年前に商品化されて以来、光ファイルシステ
ム等への展開が急速に進んでいる。
【0003】この光磁気記録層(以下記録層と記すこと
もある)の材料としては、TbFeCo等の希土類−遷
移金属(RE−TM)非晶質合金が、粒界ノイズが無
く、スパッタリングを用いることによって容易に垂直磁
化膜が得られることから現在最も多く用いられている。
【0004】一方、光磁気ディスクを用いた光ファイル
システムは今後さらに大容量化が進み、そのため記録層
はC/Nを左右するカー回転角(θk)が大きく、記録
感度に影響が深いキュリー点(Tc)が低く、かつ直径
1μm以下のビット(磁区)を安定に保持するための保
磁力(Hc)が大きい材料であることが要求される。
【0005】この要求に対して、記録層を交換結合力を
利用した多層膜にすることがいろいろと提案されてい
る。例えば、記録層を二層にして記録用と再生用に機能
を分離し、記録用をキュリー点(Tc)が低くかつ保磁
力(Hc)の大きな材料とし、又再生用としてカー回転
角(θk)が大きくかつ保磁力(Hc)の小さな材料を
用い、高C/Nかつ高感度化を図ることが一般に知られ
ている。
【0005】しかし、これらの方法は製造マージンが小
さく、また設備が大がかりになるためコスト高になって
しまうという問題点がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】よって、本発明者らは
これら問題点を解決するための記録層材料として以前よ
りTbDyFeCoの使用を提案している(特開昭59
−61011号公報)、TbDyFeCoは特定の組成
領域を選ぶことによってTbFeCo等の一般的な材料
に比べて高感度かつ高C/Nが得られる記録層材料とな
るため大容量化に適している。
【0007】しかし、一方で将来のさらなる大容量化ニ
ーズに対応するためには、マーク長を小さくするための
レーザー光の短波長化や狭トラック化が行われなければ
ならない。ところが、TbFeCo、TbDyFeCo
等のRE−TM非晶質合金のカー回転角θkは波長依存
性があり、現在使われているレーザー波長780〜83
0nm付近では大きな値を示すものの、例えば680n
m位の短波長になると1〜2割位小さくなるため、ディ
スクにしたときのC/N特性は著しく悪化してしまう。
よって記録層はθkが短波長域でも低下しない材料にす
る必要がある。
【0008】本発明は、このような従来技術の実情に鑑
みてなされたもので、短波長域でもカー回転角θkが低
下せずかつその他の磁気特性を満たすことのできる光磁
気記録媒体及びその製造方法を提供することを目的とす
る。
【0009】一般にRE−TM非晶質合金はTb、G
d、Dy等の重希土類(HRE)とFe、Co等の遷移
金属(TM)の磁気モーメントが反平行に結合したフェ
リ磁性体であり、適当な組成領域を選ぶことによって前
述した記録層としての条件を満たすようになる。一方
で、HREの代わりに、Nd、Prのような軽希土類
(LRE)を用いた場合、フェロ磁性体になるため重直
磁気異方性が著しく低下し、垂直磁化膜にならないが、
短波長でのθkが大きくなることが知られている。
【0010】そこで、本発明者らが鋭意検討した結果、
以前より提案しているTbDyFeCoの特定の組成域
に適量のNdを添加することによって680nm付近で
のカー回転角θkが低下せず、かつその他記録層として
の条件を満たすことを見い出し、本発明を完成するに至
った。また、大容量化を目的とした高C/N化は短波長
域での記録層の力一回転角θkを大きくする以外に、記
録層を含めた各層の製造方法の最適化によつても達成さ
れることがわかった。
【0011】即ち、本発明によれば、透明基板上に少な
くとも光磁気記録層が形成された構成を有する光磁気記
録媒体において、前記光磁気記録層が下記一般式化1で
表わされる希土類−遷移金属合金膜であり、かつ膜面に
対して垂直方向に磁化容易軸を有することを特徴とする
光磁気記録媒体が提供される。
【化1】 〔Ndb(TbaDy1-a1-bc〔FedCo1-d1-c (但し、0<a≦0.5、0<b≦0.2、0.19≦
c≦0.22、0.8≦d<1である) また、本発明によれば、透明基板上に少なくともTb、
Dy、Fe、Coを主な構成元素とする光磁気記録層が
形成された光磁気記録媒体の製造方法において、前記光
磁気記録層を、溶解法で得られる合金ターゲットを用い
たスパッタリングによって形成することを特徴とする光
磁気記録媒体の製造方法が提供される。また、本発明に
よれば、上記において、スパッタリングによって光磁気
記録層を形成する際、基板を自公転させ、かつ公転の回
転数を20rpm以上でかつ自転と公転の比を4以上に
設定することを特徴とする光磁気記録媒体の製造方法が
提供される。また、本発明によれば、透明基板上に少な
くともSiN膜から成る干渉層、Tb、Dy、Fe、C
oを主な構成元素とする光磁気記録層、保護層が順次形
成された光磁気記録媒体の製造方法において、前記Si
N膜を250Å/分以下の堆積速度で形成することを特
徴とする光磁気記録媒体の製造方法が提供される。さら
に、本発明によれば、透明基板上に少なくともSiN膜
から成る干渉層、少なくともTb、Dy、Fe、Coを
主な構成元素とする光磁気記録層、保護層が順次形成さ
れた光磁気記録媒体の製造方法において、前記SiN膜
の形成後にArもしくはAr+N2雰囲気中で逆スパッ
タリングを行った後、光磁気記録層を形成することを特
徴とする光磁気記録媒体の製造方法が提供される。
【0012】以下、本発明の光磁気記録媒体とその製造
方法について、具体的な構成例に基づき図1に沿って説
明する。図1の構成例はプリグルーブ付き透明基板1上
に干渉層2、記録層3、保護層4及び反射層5を順次形
成した構成を有する。以下各要素ごとに材料及び製造方
法について詳述する。
【0013】(基板)本発明に用いる透明基板1として
は、ポリカーボネート(PC)、ポリメチルメタクリレ
ート(PMMA)、アモルファスポリオレフィン(AP
O)等の樹脂からなる構付き成形基板、又はアルミノケ
イ酸、バリウム硼珪酸等のガラス表面に溝付き紫外線硬
化樹脂(エポキシアクリレート等)層を形成した基板等
が挙げられる。これらの基板はディスク形状をしてお
り、厚みは0.6〜1.2mm程度である。図1の1A
はガラス基板、1Bは紫外線硬化樹脂層を示したもので
ある。
【0014】(干渉層)本発明においては、上記基板1
と記録層3との間に干渉層2を設けている。この干渉層
2には屈折率の高い(1.8以上)透明な膜を用い、こ
の層における再生光の多重反射を利用してみかけのカー
回転角(θk)を増大させ、それによってC(キャリ
ア)レベルを上げ、又反射率を小さくすることでN(ノ
イズ)レベルを下げて、トータルでC/Nを向上させる
ことを目的としている。又、RE−TM非晶質合金のよ
うに酸化等による腐食を起こしやすい材料を記録層3に
用いているため、この干渉層2は記録層3の腐食を防止
する保護膜としての役割も兼ね備えていなければならな
い。それには基板1からの水や酸素の侵入を防ぎ、それ
自身の耐食性が高く、かつ記録層3との反応性が小さい
ことが必要である。具体的な材料としては、SiO、S
iO2、Al23、Ta25等の金属酸化物、Si、A
l、Zr、Ge等との金属窒化物、ZnS等の金属硫化
物が挙げられるが、特にSiNが適している。尚、これ
らは多層膜であってもよく、膜厚は屈折率によっても異
なるが、通常トータルで500〜2000Åで好ましく
は800〜1200Åである。
【0015】この干渉層2は一般に膜質や膜厚の再現性
に優れているスパッタリング装置によって形成される。
例えば、SiNの場合、Si単結晶をターゲット材とし
てAr+N2雰囲気中でスパッタリングを行うことによ
って、基板表面でSiとNが反応してSiN膜が形成さ
れる。しかしながら、SiN膜は、図2に示したように
膜堆積速度が速すぎるとディスクにしたときのNレベル
が上昇し、C/Nが低下することがわかった。よって膜
堆積速度は250でÅ/分以下、好ましくは150Å/
分以下が良い。但し、膜堆積速度が遅くなる程生産性が
低下するため、その範囲の中で速い方を選ぶように注意
しなければならない。
【0016】また、Tb、Dy、Fe、Coを主成分と
する記録層は、ディスクにしたときのC/Nが記録及び
消去時に印加する磁界(印加磁界)に対して大きく依存
する。しかし、干渉層2であるSiN膜をスパッタリン
グによって形成した後、ArもしくはAr+N2雰囲気
中でSiN膜表面をエッチング(逆スパッタリング)す
ることによってC/Nの磁界依存性が小さくなり、その
結果、低磁界(300Oe以下)でのC/Nが向上する
ことを見い出した(図4参照)。これはSiN膜の表面
が粗いとTb、Dy、Fe、Coを主成分とする記録層
がピニング効果によって保磁力が増大し、低磁界でのN
(ノイズ)レベルが増加するが、逆スパッタリングを行
うとSiN膜の表面が平坦化され、Nレベルが低く抑え
られるためである。
【0017】(記録層)記録層3としては、請求項1の
媒体の場合、下記一般式化1で表わされ、膜面に対して
垂直方向に磁化容易軸を有するRE−TM合金膜を用い
る。
【化1】 〔Ndb(TbaDy1-a1-bc〔FedCo1-d1-c (但し、0<a≦0.5、0<b≦0.2、0.19≦
c≦0.22、0.8≦d<1である) 化1に示す組成のRE−TM合金は、TbDyFeCo
の特性の組成域に適量のNdを添加しているため680
nm付近までカー回転角θkが低下せず、しかもその他
の記録層としての条件をも満たすものである。
【0018】本発明においては、請求項2〜5で示すよ
うに、記録層を含めた各層の製造方法の最適化をする場
合には、上記化1のRE−TM合金の他、本発明者らが
特開昭59−61011号公報において提案した特定組
成のTbDyFeCoも記録層とすることができる。上
記製造方法の最適化を上記化1に示す組成のRE−TM
合金に適用した場合には、双方の効果が重量して、より
一層特性の優れた光磁気記録媒体の実現が可能となる。
【0019】尚、記録層3には耐食性を向上させるため
に、Al、Ti、Cr、Pd、Ta、Ptが少量(1〜
5原子%)含有されても良い。膜厚は図1に示したよう
な反射層5を設けた媒体構成の場合は150〜300Å
が適している。反射層5を設けた構成は、記録層3のカ
ー効果とファラデー効果の両方が利用できるためC/N
やジッター特性に優れている。
【0020】また、本発明の記録層3は多層膜であって
も適応できる。例えば、記録層が交換結合力を利用した
2層膜で、再生を担う層(再生用層)と記録を担う層
(記録用層)から成っている場合、本発明の記録層は再
生用層として十分効果を発揮できる。その場合の記録用
層として、TbFe、TbFeCo、TbDyFeCo
が用いられる。
【0021】本発明の記録層3はRFもしくはDCマグ
ネトロンスパッタリングによって形成される。一般に、
非晶質合金膜からなる記録層をスパッタリングで成膜す
る場合、RE−TMからなる合金ターゲット材が用いら
れ、その合金ターゲット材は通常、焼結法で製造された
ものと溶解法で製造されたものに分けられる。しかし、
溶解品はスパッタリング中にターゲット材から放出され
る角度がRE原子とTM原子とで大きな差があるため、
基板上に形成されるRE−TM膜に組成の不均一が生じ
易いことから、現在は焼結品が多く用いられている。と
ころがTb、Dy、Fe、Coを主成分とする記録層を
形成する場合、溶解品の合金ターゲット材を用い、か
つ、基板を自公転させることによって、組成の不均一が
なくなり、しかも記録層のθkが焼結品を用いたよりも
大きく、その結果ディスクにしたときのC/Nが高くな
る(表1参照)。但し、基板を自公転させるときの公転
の回転数は20rpm以上、好ましくは20〜40rp
mに、又自転と公転の比は4以上、好ましくは4〜5に
することが必要である。
【0022】(保護層)通常、記録層3上には保護層4
を設ける。但し、設けなくても本発明の効果は損なわれ
ない。この保護層4は空気中(片面仕様の場合)、又は
接着剤(両面仕様の場合)からの水分や酸素又はハロゲ
ン元素のように記録層3に有害な物質の侵入を防止し、
記録層3を保護する目的で設けられるため、干渉層2同
様それ自身の耐食性が高く、記録層3との反応性が小さ
いことが必要である。具体的な材料は干渉層2として挙
げたものと同様である。この保護層4の膜厚はC/Nや
記録感度にも大きな影響を及ぼすが、通常0〜600Å
が好ましい。
【0023】(反射層)記録層3上に直接もしくは保護
層4を介して反射層5を設けてもよい。記録媒体の高C
/N、高感度化のためにこの反射層5は再生光に対して
反射率が高く、熱伝導率は小さい方が良い。また、当然
耐食性がなければならない。具体的な材料として、S
i、Ti、Cr、Zr、Mo、Pd、Pt、Taの1種
以上を含むAl合金が好ましい。膜厚は薄すぎるとC/
Nが低下し、厚すぎると記録感度が悪くなるため300
〜600Åが適当である。
【0024】
【発明の効果】以上、述べたように、各層の材料組成も
しくは製造方法を本発明のように最適化することによっ
て高C/Nなディスクが得られ、その結果、680nm
程度の短波長のレーザ光にも対応できる大容量光磁気記
録媒体が実現できる。
【0025】
【実施例】以下本発明の実施例を述べるが、本発明はこ
れら実施例に限定されるものではない。
【0026】実施例1 直径86mm、厚さ1.2mmのガラス基板をスパッタ
装置の真空槽内にセットし、真空圧1×10-6Torr
以下になるまで真空排気した。その後、NdTbDyF
eCo合金をターゲットとして直流マグネトロンスパッ
タリングを行い、記録層として[Nd0.05(Tb0.3
0.70.950.21Fe0.21Co0.09膜を1000Å形
成し本発明の実施例となる試料を得た。
【0027】実施例2〜4 実施例1において、記録層をそれぞれ[Nd0.1(T
0.3Dy0.70.90.21Fe0.7Co0.09膜、[Nd0.
15(Tb0.3Dy0.70.850.21Fe0.7Co0.09膜及
び[Nd0.2(Tb0.3Dy0.70.80.21Fe0.7
0.09膜とした以外は同様な方法にて、実施例2〜4の
試料を作製した。
【0028】比較例1 実施例1において、記録層を(Tb0.3Dy0.70.21
0.7Co0.09膜とした以外は同様な方法にて、比較例
の試料を作製した。
【0029】上記で作製した実施例1〜4及び比較例1
の試料について、カー回転角θkの波長依存性を調べ
た。その結果を図2に示す。図2から明らかなように、
本発明の各実施例による光磁気記録媒体は、比較例の光
磁気記録媒体に比べ、各波長域にわたってより大きなカ
ー回転角θkを示し、特に短波長域において著しい向上
がみられる。
【0030】実施例5 直径86mm、厚さ1.2mmのプリグルーブ付ポリカ
ーボネート形成基板をスパッタ装置の真空槽内にセット
し、真空圧5mTorrに調整し、Siをターゲットし
てRFマグネトロンスパッタリングを行い、保護層とし
てSiN膜を150Å/分の堆積速度で1000Å形成
した。続いてTbDyFeCo合金をターゲットとして
直流マグネトロンスパッタリングを行い、記録層として
Tb6.3Dy14.7Fe70Co9膜を220Å形成した。更
に保護層としてSiN膜を150Å/分の堆積速度で3
00Å形成した後、反射層としてAl99Ti1膜を45
0Å形成し、最後にアクリル系紫外線硬化樹脂を10μ
m塗布して、光磁気記録媒体を作製した。
【0031】実施例6 実施例5において、SiN膜を220Å/分の堆積速度
で形成した以外は同様にして光磁気記録媒体を作製し
た。
【0032】比較例2 実施例1において、SiN膜を290Å/分の堆積速度
で形成した以外は同様にして光磁気記録媒体を作製し
た。
【0033】上記で作製した実施例5、6及び比較例2
の光磁気記録媒体について、下記の条件でC/Nを測定
した。その結果を図3に示す。 記録半径 30 mm レーザ波長 780 nm 記録周波数 4.9 MHz ディスクの回転数 2400 rpm(CA
V) 記録レーザパワー 6 mW 再生レーザパワー 1 mW 印加磁界(記録、消去) 300 Oe
【0034】実施例7 直径86mm、厚さ1.2mmのプリグルーブ付基板を
スパッタ装置の真空槽内にセットし、真空圧5×10-7
Torr以下になるまで真空排気した。その後、真空槽
内にArとN2との混合ガスを導入し、圧力を5mTo
rrに調整し、SiをターゲットしてRFマグネトロン
スパッタリングを行い、保護層としてSiN膜を100
0Å形成した。SiN膜形成後、ArとN2との混合ガ
スの雰囲気中において、スパッタ圧力3mTorr、放
電電力200W、スパッタ時間180秒の条件でSiN
膜に対し逆スパッタを行った。続いてTbDyFeCo
合金をこのターゲットとして直流マグネトロンスパッタ
リングを行い、記録層としてTb6.3Dy14.7Fe70
9膜を220Å形成した。更に、保護層としてSiN
膜を150Å/分の堆積速度で300Å形成した後、反
射層としてAl99Ti1膜を450Å形成し、最後にア
クリル系紫外線硬化樹脂を10μm塗布して光磁気記録
媒体を作製した。
【0035】比較例3 実施例7において、基板と記録層との間のSiN膜を形
成した後に逆スパッタを行わなかったこと以外は同様に
して光磁気記録媒体を作製した。
【0036】上記で作製した実施例7と比較例3の光磁
気記録媒体について、実施例5、6及び比較例2の光磁
気記録媒体の評価条件と同じ条件でC/Nを測定した。
その結果を図4に示す。
【0037】実施例8 直径86mm、厚さ1.2mmのプリグルーブ付基板を
スパッタ装置の真空槽内にセットし、真空圧5×10-7
Torr以下になるまで真空排気した。その後、真空槽
内にArとN2との混合ガスを導入し、圧力を5mTo
rrに調整し、SiをターゲットしてRFマグネトロン
スパッタリングを行い、保護層としてSiN膜を100
0Å形成した。続いて溶解法で得られたTbDyFeC
oをこのターゲットとして直流マグネトロンスパッタリ
ングを行い、記録層としてTb6.3Dy14.7Fe70Co9
膜を220Å形成した。更に保護層としてSiN膜を3
00Å形成した後、反射層としAl99Ti1膜を450
Å形成し、最後にアクリル系紫外線硬化樹脂を10μm
塗布して光磁気記録媒体を作製した。
【0038】比較例4 実施例8において、溶解法で得られたTbDyFeCo
合金の代わりに焼結法で得られたTbDyFeCo合金
を用いた以外は同様にして光磁気記録媒体を作製した。
【0039】上記で作製した実施例8及び比較例4の光
磁気記録媒体について、カー回転角θk及び実施例5、
6及び比較例2の光磁気記録媒体の評価条件と同じ条件
でC/Nを測定した。その結果を表1に示す。
【0040】
【表1】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による光磁気記録媒体の構成例を模式的
に示す断面図である。
【図2】実施例1〜4及び比較例1の光磁気記録媒体の
カー回転角θkの波長依存性を示す図である。
【図3】実施例5、6及び比較例2の光磁気記録媒体の
C/Nの測定結果を示す図である。
【図4】実施例7及び比較例3の光磁気記録媒体のC/
Nの測定結果を示す図である。
【符号の説明】
1 透明基板 2 干渉層 3 記録層 4 保護層 5 反射層

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明基板上に少なくとも光磁気記録層が
    形成された構成を有する光磁気記録媒体において、前記
    光磁気記録層が下記一般式化1で表わされる希土類−遷
    移金属合金膜であり、かつ膜面に対して垂直方向に磁化
    容易軸を有することを特徴とする光磁気記録媒体。 【化1】 〔Ndb(TbaDy1-a1-bc〔FedCo1-d1-c (但し、0<a≦0.5、0<b≦0.2、0.19≦
    c≦0.22、0.8≦d<1である)
  2. 【請求項2】 透明基板上に少なくともTb、Dy、F
    e、Coを主な構成元素とする光磁気記録層が形成され
    た光磁気記録媒体の製造方法において、前記光磁気記録
    層を、溶解法で得られる合金ターゲットを用いたスパッ
    タリングによって形成することを特徴とする光磁気記録
    媒体の製造方法。
  3. 【請求項3】 スパッタリングによって光磁気記録層を
    形成する際、基板を自公転させ、かつ公転の回転数を2
    0rpm以上でかつ自転と公転の比を4以上に設定する
    ことを特徴とする請求項2記載の光磁気記録媒体の製造
    方法。
  4. 【請求項4】 透明基板上に少なくともSiN膜から成
    る干渉層、Tb、Dy、Fe、Coを主な構成元素とす
    る光磁気記録層、保護層が順次形成された光磁気記録媒
    体の製造方法において、前記SiN膜を250Å/分以
    下の堆積速度で形成することを特徴とする光磁気記録媒
    体の製造方法。
  5. 【請求項5】 透明基板上に少なくともSiN膜から成
    る干渉層、少なくともTb、Dy、Fe、Coを主な構
    成元素とする光磁気記録層、保護層が順次形成された光
    磁気記録媒体の製造方法において、前記SiN膜の形成
    後にArもしくはAr+N2雰囲気中で逆スパッタリン
    グを行った後、光磁気記録層を形成することを特徴とす
    る光磁気記録媒体の製造方法。
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JP3909294A Pending JPH07225976A (ja) 1994-02-14 1994-02-14 光磁気記録媒体及びその製造方法

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