JPH0729231A

JPH0729231A - ５３ｄＢを越えるオーバーライト可能な光磁気記録媒体

Info

Publication number: JPH0729231A
Application number: JP4000435A
Authority: JP
Inventors: Jun Saito; 旬斎藤; Tetsuo Hosokawa; 哲夫細川; Akio Okamuro; 昭男岡室; Hiroyuki Matsumoto; 広行松本; Haruhisa Iida; 晴久飯田; Satomi Koumi; さとみ小海; Hideki Akasaka; 秀機赤坂
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1992-01-07
Filing date: 1992-01-07
Publication date: 1995-01-31
Also published as: US5389455A

Abstract

(57)【要約】【目的】Ｃ／Ｎ比が53dBを越えること。但し、Ｃ／Ｎ
比は、周期が１．６μｍのマーク^H（高レベルＰ_Hのレ
ーザービームによるもの）を書き、それを媒体ノイズが
他のノイズに比べて最大となるように再生したときの
値。【構成】再生層（Ｒ）、メモリー層（Ｍ）、交換結合
力σ_W調整層（Int.) 及びライティング層（Ｗ）の少な
くとも４層を含み、レーザービームを変調するだけでオ
ーバーライト可能な光磁気記録媒体において、Ｒ層がGd
FeCo、Ｍ層がTbFeCo、Int.層がGdFeCo、Ｗ層がDyFeCoか
らなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、記録磁界Ｈb の向き及
び強度を変調せずに、レーザービームを記録すべき２値
化情報に従いパルス変調しながら照射することにより、
オーバーライト(over write)が可能な光磁気記録媒体に
関するものである。オーバーライトとは、前の情報を
消去せずに新たな情報を記録する行為を言う。この場
合、再生したとき、前の情報は再生されてはならない。

【０００２】

【従来の技術】最近、高密度、大容量、高いアクセス速
度、並びに高い記録及び再生速度を含めた種々の要求を
満足する光学的記録再生方法、それに使用される記録装
置、再生装置及び記録媒体を開発しようとする努力が成
されている。広範囲な光学的記録再生方法の中で、光磁
気記録再生方法は、情報を記録した後、消去することが
でき、再び新たな情報を記録することが繰り返し何度も
可能であるというユニークな利点のために、最も大きな
魅力に満ちている。

【０００３】この光磁気記録再生方法で使用される記録
媒体は、記録を残す層として１層又は多層からなる垂直
磁化膜(perpendicular magnetic layer or layers) を
有する。この磁化膜は、例えばアモルファスのGdFeやGd
Co、GdFeCo、TbFe、TbCo、TbFeCoなどからなる。垂直磁
化膜は、一般に同心円状又はらせん状のトラックを有し
ており、このトラックの上に情報が記録される。トラッ
クは明示的な場合と黙示的な場合の２通りある。〔明示的なトラック〕光磁気記録媒体はディスク形状を
している。明示的なトラックを有するディスクは、ディ
スク平面に対し垂直方向から見た場合、情報を記録する
トラックが渦巻状又は同心円状に形成されている。そし
て、隣接する２つのトラック間にトラッキングのため及
び分離のための溝（グルーブ groove ）が存在する。逆
に溝と溝の間をランド(land)と呼ぶ。実際には、ディス
クの裏表でランドと溝が逆になる。そこで、ビームが入
射するのと同じにディスクを見て、手前を溝、奥をラン
ドと呼ぶ。垂直磁化膜は、溝の上にもランドの上にも一
面に形成するので、溝の部分をトラックにしてもよい
し、ランドの部分をトラックにしてもよい。溝の幅とラ
ンドの幅との間に特に大小関係はない。

【０００４】このようなランドと溝を構成するために、
一般に、基板には、表面に渦巻状又は同心円状に形成さ
れたランドと、２つの隣合うランド間に挟まれた溝が存
在する。このような基板上に薄く垂直磁化膜が形成され
る。これにより垂直磁化膜はランドと溝を持つ。〔マーク〕本明細書では、膜面に対し「上向き（upwar
d) 」又は「下向き(downward)」の何れか一方を、「Ａ
向き」、他方を「逆Ａ向き」と定義する。記録すべき
情報は、予め２値化されており、この情報が「Ａ向き」
の磁化を有するマーク（Ｂ₁)と、「逆Ａ向き」の磁化を
有するマーク（Ｂ₀)の２つの信号で記録される。これら
のマークＢ₁，Ｂ₀は、デジタル信号の１，０の何れか
一方と他方にそれぞれ相当する。しかし、一般には記録
されるトラックの磁化は、記録前に強力な外部磁場を印
加することによって「逆Ａ向き」に揃えられる。この磁
化の向きを揃える行為は、古い意味で「初期化^*（init
ialize^*）」と呼ばれる。その上でトラックに「Ａ向
き」の磁化を有するマーク（Ｂ₁)を形成する。情報は、
このマーク（Ｂ₁)の有無及び／又はマーク長によって表
現される。尚、マークは、過去にピット又はビットと呼
ばれたことがあるが、最近はマークと呼ぶ。〔マーク形成の原理〕マークの形成に於いては、レーザ
ーの特徴即ち空間的時間的に素晴らしい凝集性(coheren
ce) が有利に使用され、レーザー光の波長によって決定
される回折限界とほとんど同じ位に小さいスポットにビ
ームが絞り込まれる。絞り込まれた光はトラック表面に
照射され、垂直磁化膜に直径が１μｍ以下のマークを形
成することにより情報が記録される。光学的記録におい
ては、理論的に約10⁸マーク／cm²までの記録密度を達
成することができる。何故ならば、レーザビームはその
波長とほとんど同じ位に小さい直径を有するスポットに
まで凝縮(concentrate)することが出来るからである。

【０００５】図２に示すように、光磁気記録において
は、レーザービーム（Ｌ）を垂直磁化膜（ＭＯ）の上に
絞りこみ、それを加熱する。その間、初期化^*された向
きとは反対の向きの記録磁界（Ｈb)を加熱された部分に
外部から印加する。そうすると局部的に加熱された部分
の保磁力Ｈc(coersivity) は減少し記録磁界（Ｈb)より
小さくなる。その結果、その部分の磁化は、記録磁界
（Ｈb)の向きに並ぶ。こうして逆に磁化されたマークが
形成される。

【０００６】フェロ磁性材料とフェリ磁性材料では、磁
化及びＨc の温度依存性が異なる。フェロ磁性材料はキ
ュリー点付近で減少するＨc を有し、この現象に基づい
て記録が実行される。従って、Ｔc 書込み（キュリー点
書込み）と引用される。他方、フェリ磁性材料はキュリ
ー点より低い補償温度(compensationtemperature ) Ｔ
_comp.を有しており、そこでは磁化（Ｍ）はゼロにな
る。逆にその温度付近でＨc が非常に大きくなり、その
温度から外れるとＨc が急激に低下する。この低下した
Ｈc は、比較的弱い記録磁界（Ｈb)によって打ち負かさ
れる。つまり、記録が可能になる。この記録プロセスは
Ｔ_comp.書込み（補償点書込み）と呼ばれる。

【０００７】もっとも、キュリー点又はその近辺、及び
補償温度の近辺にこだわる必要はない。要するに、室温
より高い所定の温度に於いて、低下したＨc を有する磁
性材料に対し、その低下したＨc を打ち負かせる記録磁
界（Ｈb ）を印加すれば、記録は可能である。但し、室
温より高い所定の温度に達していない領域（この領域の
Ｈc は元の高いＨc を有する）にある垂直磁化膜（Ｍ
Ｏ）の磁化を反転するような高すぎるＨb は、不可であ
る。〔再生の原理〕図３は、光磁気効果に基づく情報再生の
原理を示す。光は、光路に垂直な平面上で全ての方向に
通常は発散している電磁場ベクトルを有する電磁波であ
る。光が直線偏光（Ｌ_p) に変換され、そして垂直磁化
膜（ＭＯ）に照射されたとき、光はその表面で反射され
るか又は垂直磁化膜（ＭＯ）を透過する。このとき、偏
光面は磁化Ｍの向きに従って回転する。この回転する現
象は、磁気カー（Kerr)効果又は磁気ファラデー(Farada
y) 効果と呼ばれる。

【０００８】例えば、もし反射光の偏光面が「Ａ向き」
磁化に対してθk 度回転するとすると、「逆Ａ向き」磁
化に対しては−θk 度回転する。従って、光アナライザ
ー（偏光子）の軸を−θk 度傾けた面に垂直にセットし
ておくと、「逆Ａ向き」に磁化されたマーク（Ｂ₀)から
反射された光はアナライザーを透過することができな
い。それに対して「Ａ向き」に磁化されたマーク（Ｂ₁)
から反射された光は、(sin2θk)²を乗じた分がアナラ
イザーを透過し、ディテクター（光電変換手段）に捕
獲される。その結果、「Ａ向き」に磁化されたマーク
（Ｂ₁)は「逆Ａ向き」に磁化されたマーク（Ｂ₀)よりも
明るく見え、ディテクターに於いて強い電気信号を発生
させる。従って、このディテクターからの電気信号は、
記録された情報に従って変調されるので、情報が再生さ
れるのである。

【０００９】ところで、記録ずみの媒体を再使用するに
は、 (１) 媒体を再び初期化^*装置で初期化^*するか、
又は (２) 記録装置に記録ヘッドと同様な消去ヘッドを
併設するか、又は (３) 予め、前段処理として記録装置
又は消去装置を用いて記録ずみ情報を消去する必要があ
る。従って、光磁気記録方式では、これまで、記録ずみ
情報の有無にかかわらず新たな情報をその場で記録でき
るオーバーライトは、不可能とされていた。

【００１０】もっとも、もし記録磁界Ｈb の向きを必要
に応じて「Ａ向き」と「逆Ａ向き」との間で自由に変調
することができれば、オーバーライトが可能になる。し
かしながら、記録磁界Ｈb の向きを高速度で変調するこ
とは不可能である。例えば、記録磁界Ｈb が永久磁石で
ある場合、磁石の向きを機械的に反転させる必要があ
る。しかし、磁石の向きを高速で反転させることは、無
理である。記録磁界Ｈbが電磁石である場合にも、大容
量の電流の向きをそのように高速で変調することは不可
能である。

【００１１】しかしながら、技術の進歩は著しく、記録
磁界Ｈb の強度を変調せずに（ON、OFF を含む) 又は記
録磁界Ｈb の向きを変調せずに、照射する光ビームの強
度を記録すべき２値化情報に従い変調するだけで、オー
バーライトが可能な光磁気記録方法と、それに使用され
るオーバーライト可能な光磁気記録媒体と、同じくそれ
に使用されるオーバーライト可能な記録装置が発明さ
れ、特許出願された（特開昭62−175948号＝DE3,619,61
8A1 ＝米国特許出願中 Ser.No453,255) 。以下、この発
明を「基本発明」と引用する。〔基本発明の説明〕基本発明では、「基本的に垂直磁化
可能な磁性薄膜からなる記録再生層recording layer
（本明細書では、この記録再生層をメモリー層 Memory
layer又はＭ層と言う）と、垂直磁化可能な磁性薄膜か
らなる記録補助層 referencelayer （本明細書では、こ
の記録補助層をライティング層 Writing layer 又はＷ
層と言う）とを含み、両層は交換結合しており、かつ、
室温でＭ層の磁化の向きは変えないでＷ層の磁化のみを
所定の向きに向けておくことができるオーバーライト可
能な多層光磁気記録媒体」を使用する。

【００１２】そして、情報をＭ層（場合によりＷ層に
も）における「Ａ向き」磁化を有するマークと「逆Ａ向
き」磁化を有するマークで表現し、記録するのである。
この媒体は、Ｗ層が外部手段（例えば初期補助磁界Hin
i. ）によって、その磁化の向きを「Ａ向き」に揃える
ことができる。しかも、そのとき、Ｍ層は、磁化の向き
は反転せず、更に、一旦「Ａ向き」に揃えられたＷ層の
磁化の向きは、Ｍ層からの交換結合力を受けても反転せ
ず、逆にＭ層の磁化の向きは、「Ａ向き」に揃えられた
Ｗ層からの交換結合力を受けても反転しない。

【００１３】そして、Ｗ層は、Ｍ層に比べて低い保磁力
Ｈ_Cと高いキュリー点Ｔ_Cを持つ。基本発明の記録方法
によれば、記録媒体は、記録前までに、外部手段により
Ｗ層の磁化の向きだけが「Ａ向き」に揃えられる。この
行為を本明細書では特別に“初期化(initialize)”と呼
ぶ。この“初期化”はオーバーライト可能な媒体に特有
なことである。

【００１４】その上で、２値化情報に従いパルス変調さ
れたレーザービームが媒体に照射される。レーザービー
ムの強度は、高レベルＰ_Hと低レベルＰ_Lがあり、これ
はパルスの高レベルと低レベルに相当する。この低レベ
ルは、再生時に媒体を照射する再生レベルＰ_Rよりも高
い。既に知られているように、記録をしない時にも、例
えば媒体における所定の記録場所をアクセスするために
レーザービームを＜非常な低レベル＞で点灯することが
ある。この＜非常な低レベル＞も、再生レベルＰ_Rと同
一又は近似のレベルである。従って、例えば、基本発明
におけるレーザービームの出力波形は、図４の通りにな
る。

【００１５】なお、基本発明の明細書には明記されてい
ないが、基本発明では、記録用のビームは、１本ではな
く近接した２本のビームを用いて、先行ビームを原則と
して変調しない低レベルのレーザービーム（消去用）と
し、後行ビームを情報に従い変調する高レベルのレーザ
ービーム（書込用）としてもよい。この場合、後行ビ
ームは、高レベルと基底レベル（低レベルと同一又はそ
れより低いレベルであり、出力がゼロでもよい）との間
でパルス変調される。この場合の出力波形は例えば図５
に示される。

【００１６】ビームが照射された部分の媒体に、向きも
強度も変調されない記録磁界Ｈb が作用する。Ｈb は、
ビームの照射された部分（スポット領域）と同じ位の寸
法に絞ることはできず、Ｈb が作用する領域は、スポッ
ト領域に比べれば、ずっと大きい。低レベルのビームが
照射されると、前のマークの磁化の向きに無関係に、Ｍ
層に「Ａ向き」のマーク（Ｂ₁)又は「逆Ａ向き」のマー
ク（Ｂ₀)の一方が形成される。

【００１７】そして、高レベルのビームが照射される
と、前のマークの磁化の向きに無関係に、Ｍ層に他方の
マークが形成される。これでオーバーライトが完了す
る。基本発明では、レーザービームは、記録すべき情報
に従いパルス状に変調される。しかし、このこと自身
は、従来の光磁気記録でも行われており、記録すべき２
値化情報に従いビーム強度をパルス状に変調する手段は
既知の手段である。例えば、THE BELL SYSTEM TECHN
ICAL JOURNAL, Vol.62(1983),1923 −1936に詳しく説
明されている。従って、ビーム強度の必要な高レベルと
低レベルが与えられれば、従来の変調手段を一部修正す
るだけで容易に入手できる。当業者にとって、そのよう
な修正は、ビーム強度の高レベルと低レベルが与えられ
れば、容易であろう。

【００１８】基本発明に於いて特徴的なことの１つは、
ビーム強度の高レベルと低レベルである。即ち、ビーム
強度が高レベルの時に、記録磁界Ｈb その他の外部手段
によりＷ層の「Ａ向き」磁化を「逆Ａ向き」に反転（re
verse)させ、このＷ層の「逆Ａ向き」磁化によってＭ層
に「逆Ａ向き」磁化〔又は「Ａ向き」磁化〕を有するマ
ークを形成する。ビーム強度が低レベルの時は、Ｗ層の
磁化の向きは、“初期化”状態と変わらず、そして、Ｗ
層の作用（この作用は交換結合力を通じてＭ層に伝わ
る）によってＭ層に「Ａ向き」磁化〔又は「逆Ａ向き」
磁化〕を有するマークを形成する。

【００１９】なお、本明細書で、○○○〔又は△△△〕
という表現は、先に〔〕の外の○○○を読んだときに
は、以下の○○○〔又は△△△〕のときにも、〔〕の
外の○○○を読むことにする。それに対して先に○○○
を読まずに〔〕内の△△△の方を選択して読んだとき
には、以下の○○○〔又は△△△〕のときにも○○○を
読まずに〔〕内の△△△を読むものとする。

【００２０】基本発明で使用される媒体は、第１実施態
様と第２実施態様とに大別される。いずれの実施態様に
おいても、記録媒体は、Ｍ層とＷ層を含む多層構造を
有する。Ｍ層は、室温で保磁力が高く磁化反転温度が低
い磁性層である。Ｗ層はＭ層に比べ相対的に室温で保磁
力が低く磁化反転温度が高い磁性層である。なお、Ｍ層
とＷ層ともに、それ自体多層膜から構成されていてもよ
い。場合によりＭ層とＷ層との間に第３の層（例え
ば、交換結合力σ_W調整層・・・・以下、この層をInt.
層と略す）が存在していてもよい。Int.層については、
特開昭64−50257号や特開平１−273248号を参照された
い。更にＭ層とＷ層との間に明確な境界がなく、一方か
ら徐々に他方に変わってもよい。

【００２１】第１実施態様では、Ｍ層の保磁力をＨ_C1、
Ｗ層のそれをＨ_C2、Ｍ層のキュリー点をＴ_C1、Ｗ層のそ
れをＴ_C2、室温をＴ_R、低レベルＰ_Lのレーザービーム
を照射した時の記録媒体の温度をＴ_L、高レベルＰ_Hの
レーザービームを照射した時のそれをＴ_H、Ｍ層が受け
る結合磁界をＨ_D1（Ｈ_D1はσ_WをＭ層飽和磁気モーメン
トＭ_SとＭ層の膜厚ｔとの積で割った商で算出され
る）、Ｗ層が受ける結合磁界をＨ_D2（Ｈ_D2はσ_WをＷ層
飽和磁気モーメントＭ_SとＷ層の膜厚ｔとの積で割った
商で算出される）とした場合、記録媒体は、下記の式１
を満足し、そして室温で式２〜５を満足するものであ
る。

【００２２】Ｔ_R＜Ｔ_C1≒Ｔ_L＜Ｔ_C2≒Ｔ_H……………式１Ｈ_C1＞Ｈ_C2＋｜Ｈ_D1−（±Ｈ_D2）｜………式２Ｈ_C1＞Ｈ_D1 …………………………………式３Ｈ_C2＞Ｈ_D2 …………………………………式４Ｈ_C2＋Ｈ_D2＜｜Hini. ｜＜Ｈ_C1±Ｈ_D1──式５上記式中、符号「≒」は、等しいか又はほぼ等しい（±
20℃位) ことを表す。また上記式中、複号±について
は、上段が後述するＡ（antiparallel) タイプの媒体の
場合であり、下段は後述するＰ(parallel)タイプの媒体
の場合である。なお、フェロ磁性体媒体はＰタイプに属
する。

【００２３】つまり、保磁力と温度との関係をグラフで
表すと、一般には図６の如くなる。細線はＭ層のそれ
を、太線はＷ層のそれを表す。従って、この記録媒体に
室温で外部手段例えば初期補助磁界(Hini.) を印加する
と、式５によれば、Ｍ層の磁化の向きは反転せずにＷ
層の磁化のみが反転する。そこで、記録前に媒体に外部
手段から作用（例えば、初期補助磁界Hini.)を及ぼす
と、Ｗ層の磁化のみを「Ａ向き」に揃えることができ
る。つまり、“初期化”である。以下の説明では、「Ａ
向き」を便宜的に本明細書紙面において上向きの矢↑で
示し、「逆Ａ向き」を下向きの矢↓で示す。そして、Hi
ni. がなくなっても、式４により、Ｗ層の磁化↑は再反
転せずにそのまま保持される。

【００２４】外部手段によりＷ層の磁化のみが、記録前
までに「Ａ向き」↑に揃えられた状態−−−−“初期
化”された状態−−−−を概念的に表すと、図７にな
る。図７でＭ層における磁化の向きは、それまでに記録
されていた情報を表わす。以下の説明においては、Ｍ層
の磁化の向きに関係がないので、これをＸで示し簡略化
すると、図７は、図８の状態１で示せる。

【００２５】ここにおいて、高レベルのレーザービーム
を照射して媒体温度をＴ_Hに上昇させる。すると、Ｔ_H
はキュリー点Ｔ_C1より高温度なのでＭ層の磁化は消失し
てしまう。更にＴ_Hはキュリー点Ｔ_C2付近なのでＷ層
の磁化も全く又はほぼ消失する。ここで、媒体の種類に
応じて「Ａ向き」又は「逆Ａ向き」の記録磁界Ｈb を印
加する。Ｈb は、媒体自身からの浮遊磁界でもよい。説
明を簡単にするために「逆Ａ向き」↓の記録磁界Ｈb を
印加したとする。媒体は移動しているので、照射された
部分は、レーザービームから直ぐに遠ざかり、冷却され
る。Ｈb の存在下で、媒体の温度が低下すると、Ｗ層の
磁化は、Ｈb に従い、反転されて「逆Ａ向き」↓の磁化
となる（図８状態２）。

【００２６】そして、さらに放冷が進み、媒体温度がＴ
_C1より少し下がると、再びＭ層の磁化が現れる。その場
合、磁気的結合（交換結合）力のために、Ｍ層の磁化の
向きは、Ｗ層の影響を受け所定の向きとなる。その結
果、媒体の種類に応じて「逆Ａ向き」↓のマーク（Ｐタ
イプの媒体の場合）又は「Ａ向き」↑のマーク（Ａタイ
プの媒体の場合）がＭ層に形成される。この状態が図８
状態３（Ｐタイプ）又は状態４（Ａタイプ）である。

【００２７】この高レベルのレーザービームによる状態
の変化をここでは高温サイクルと呼ぶことにする。次
に、低レベルＰ_Lのレーザービームを照射して媒体温
度をＴ_Lに上昇させる。Ｔ_Lはキュリー点Ｔ_C1付近なの
でＭ層の磁化は全く又はほぼ消失してしまうが、キュリ
ー点Ｔ_C2よりは低温であるのでＷ層の磁化は消失しな
い。この状態は図８状態５で示される。ここでは、記録
磁界Ｈb は、不要であるが、高速度（短時間）でＨb を
ＯＮ，ＯＦＦすることは不可能である。従って、止むを
得ず高温サイクルのときのままになっている。

【００２８】しかし、Ｈ_C2はまだ大きいままなので、Ｈ
b によってＷ層の磁化↑が反転することはない。媒体は
移動しているので、照射された部分は、レーザービーム
から直ぐに遠ざかり、冷却される。冷却が進むと、再び
Ｍ層に磁化が現れる。現れる磁化の向きは、磁気的結合
力のためにＷ層の影響を受け所定の向きとなる。その結
果、媒体の種類に応じて「Ａ向き」↑のマーク（Ｐタイ
プの媒体の場合）又は「逆Ａ向き」↓のマーク（Ａタイ
プの媒体の場合）がＭ層に形成される。この磁化は室温
でも変わらない。この状態が図８状態６（Ｐタイプ）又
は状態７（Ａタイプ）である。

【００２９】この低レベルのレーザービームによる状態
の変化をここでは低温サイクルと呼ぶことにする。以
上、説明したように、記録前のＭ層の磁化の向きがどう
であれ、高温サイクルと低温サイクルを選択することに
よって、「逆Ａ向き」↓のマークと、「Ａ向き」↑のマ
ークをＭ層に自由に形成できる。つまり、レーザービー
ムを情報に従い高レベル（高温サイクル）と低レベル
（低温サイクル）との間でパルス状に変調することによ
りオーバーライトが可能となる。図９、図１０を参照さ
れたい。図９、図１０では、それぞれＰタイプ及びＡタ
イプの媒体について、いずれも室温又は室温に戻ったと
き形成されている磁化の向きを描いてある。

【００３０】これまでの説明は、Ｍ層、Ｗ層ともに室温
とキュリー点との間に補償温度Ｔ_comp.がない磁性体組
成について説明した。しかし、補償温度Ｔ_comp.が存在
する場合には、それを越えると磁化の向きが反転する
こと−−−−実際にはＲＥ、ＴＭの各副格子磁化の向き
は変わらないが、その大小関係が逆転するので、全体
（合金）としての磁化の向きが反転する−−−−−と、
Ａ、Ｐタイプが逆になるので、説明はそれだけ複雑に
なる。この場合、記録磁界Ｈb の向きも、室温で考えた
場合、前頁の説明の向き↓と逆になる。つまり、“初期
化”されたＷ層の磁化の向き↑と同じ向きのＨb を印加
する。

【００３１】記録媒体は一般にディスク状であり、記録
時、媒体は回転される。そのため、記録された部分（マ
ーク）は、記録後に再び外部手段例えばHini. の作用
を受け、その結果、Ｗ層の磁化は元の「Ａ向き」↑に揃
えられる。つまり、Ｗ層は“初期化”される。しかし、
室温では、Ｗ層の磁化の影響がＭ層に及ぶことはなく、
そのため記録された情報は保持される。

【００３２】そこで、Ｍ層に直線偏光を照射すれば、そ
の反射光には情報が含まれているので、従来の光磁気記
録媒体と同様に情報が再生される。このようなＭ層及び
Ｗ層を構成する垂直磁化膜は、補償温度を有せずキュ
リー点を有するフェロ磁性体の非晶質或いは結晶質、
補償温度を有せずキュリー点を有する及びフェリ磁性体
の非晶質或いは結晶質、並びに補償温度、キュリー点
の双方を有するフェリ磁性体の非晶質或いは結晶質から
なる群から選択される。以上の説明は、磁化反転温度と
してキュリー点を利用した第１実施態様の説明である。
それに対して第２実施態様はキュリー点より低い温度に
於いて低下したＨc を利用するものである。第２実施態
様は、第１実施態様に於けるＴ_C1の代わりにＭ層がＷ層
に磁気結合される温度Ｔ_S1を使用し、Ｔ_C2の代わりにＷ
層がＨbで反転する温度Ｔ_S2を使用すれば、第１実施態
様と同様に説明される。

【００３３】第２実施態様では、Ｍ層の保磁力をＨ_C1、
Ｗ層のそれをＨ_C2、Ｍ層がＷ層に磁気的に結合される温
度をＴ_s1とし、Ｗ層の磁化がＨb で反転する温度を
Ｔ_S2、室温をＴ_R、低レベルＰ_Lのレーザービームを照
射した時の媒体の温度をＴ_L、高レベルＰ_Hのレーザー
ビームを照射した時のそれをＴ_H、Ｍ層が受ける結合磁
界をＨ_D1（Ｈ_D1はσ_WをＭ層の飽和磁気モーメントＭ_S
とＭ層の膜厚ｔとの積で割った商で算出される）、Ｗ層
が受ける結合磁界をＨ_D2（Ｈ_D2はσ_WをＷ層飽和磁気モ
ーメントＭ_SとＷ層の膜厚ｔとの積で割った商で算出さ
れる）とした場合、記録媒体は、下記式６を満足し、か
つ室温で式７〜10を満足するものである。

【００３４】Ｔ_R＜Ｔ_s1≒Ｔ_L＜Ｔ_s2≒Ｔ_H……………式６Ｈ_C1＞Ｈ_C2＋｜Ｈ_D1−（±Ｈ_D2）｜………式７Ｈ_C1＞Ｈ_D1 …………………………………式８Ｈ_C2＞Ｈ_D2─…………………………………式９Ｈ_C2＋Ｈ_D2＜｜Hini. ｜＜Ｈ_C1±Ｈ_D1──式10 上記式中、複号±については、上段がＡ（antiparalle
l) タイプの媒体の場合であり、下段はＰ(parallel)タ
イプの媒体の場合である。

【００３５】第２実施態様では、高温Ｔ_Hのとき、Ｗ層
の磁化は消失していないが、十分に弱く、Ｍ層の磁化は
消失しているか、又は十分に弱い。Ｍ層、Ｗ層ともに十
分に弱い磁化を残留していても、記録磁界Ｈb ↓が十分
に大きいので、Ｈb ↓がＷ層及び場合によりＭ層の磁化
の向きをＨb ↓に従わせることができる。この状態が図
１１状態２である。この後、直ちに又はレーザービ
ームの照射が無くなって放冷が進み、媒体温度がＴ_Hよ
り下がった時又はＨb から遠ざかった時、Ｗ層がσ_W
を介してＭ層に影響を及ぼしてＭ層の磁化の向きを安定
な向きに従わせる。その結果、図１１状態３（Ｐタイ
プ）又は状態４（Ａタイプ）となる。

【００３６】他方、低温Ｔ_Lのとき、Ｗ層はもちろんＭ
層も磁化を消失していない。しかし、Ｍ層のそれは比
較的小さい。この場合、マークの状態には、Ｐタイプの
場合図１１状態５と状態６の２種類あり、Ａタイプの場
合、図１１状態７と状態８の２種類ある。状態６及び状
態８では、Ｍ層とＷ層との間に界面磁壁（太線━で示
す）が生じており、やや不安定（準安定）な状態であ
る。状態１は状態５〜８のいずれかを示す。この状態の
媒体部分が、レーザービームの照射位置に来る直前に、
Ｈb ↓の印加を受ける。それでも、この状態６又は状態
８は保持される。何故ならば、Ｗ層は、室温で、十分な
磁化を有するので、磁化がＨb ↓によって反転すること
はない。また、Ｈb ↓と向きが反対の状態８のメモリー
層は、Ｈb ↓の影響より大きなＷ層からの交換結合力σ
_Wの影響を受け、Ｐタイプ故にＷ層と同じ向きに、磁化
の向きが保持される。

【００３７】その後、まもなく状態６又は状態８は低レ
ベルのレーザービームの照射を受ける。そのため、媒体
温度は上昇する。それに伴い両層の保磁力は低下する。
しかし、Ｗ層は高いキュリー点を有するので、保磁力Ｈ
_C2の低下は小さく、Ｈb ↓に負けることがなく、“初期
化”されたときの磁化の向き「Ａ向き」↑が維持され
る。他方、Ｍ層は低いキュリー点を有するものの、媒体
温度は未だＭ層のキュリー点Ｔ_c1より低いので、保磁力
Ｈ_C1は残存する。しかし、Ｈ_C1は小さいので、Ｗ層は
Ｈb ↓の影響とＷ層からの交換結合力σ_wを介した影
響（Ｐタイプの場合、同じ向きに向かせようとする力）
を受ける。この場合、後者の方が強く、式10の2 ：Ｈ_c1＋Ｈb ＜（σ_w／２Ｍ_S1ｔ₁）式10の3 ：Ｈ_c2＋Ｈb ＞（σ_w／２Ｍ_S2ｔ₂）の２つの式が同時に満足される。これらの式が同時に満
足される最も低い温度をＴ_LSと呼ぶ。換言すれば、状態
６又は状態８の磁壁が消滅する最低温度がＴ_LSである。

【００３８】その結果、状態６は状態９に移行し、状態
８は状態10に移行する。他方、磁壁が元々ない状態５は
状態９と同じであり、同じく磁壁が元々ない状態７は状
態10と同じであるから、結局、前の状態（Ｐタイプの場
合、状態５か６か、Ａタイプの場合、状態７か８か）に
関係なく、低レベルのビームの照射により状態９（Ｐタ
イプ）又は状態10（Ａタイプ）のマークが形成される。

【００３９】この状態は、その後マークがレーザービー
ムの照射が止んだり又は照射位置から外れたりすること
により、媒体温度が低下し、室温に戻った時にも、変わ
らない。この図１１状態９（Ｐタイプ）又は状態１１
（Ａタイプ）は、図８状態６（Ｐタイプ）又は状態７
（Ａタイプ）と同一である。これにより、Ｍ層のキュリ
ー点Ｔ_C1まで媒体温度を高めることなく、低温サイクル
が実現されることが理解されよう。

【００４０】実は低温サイクルをＴ_C1以上で実施する第
１実施態様の場合にも、媒体温度が室温からＴ_C1に上昇
する途中でＴ_LSを通るので、そのとき、Ｐタイプの場
合、状態６から状態９への移行が、Ａタイプの場合、状
態８から状態10への移行がそれぞれ起こるのである。そ
の後、Ｔ_C1に至り、図８状態５となるのである。以上の
説明は、Ｍ層、Ｗ層ともに室温とキュリー点との間に補
償温度Ｔ_comp.がない磁性体組成について説明した。し
かし、補償温度Ｔ_comp.が存在する場合には、それを越
えると磁化の向きが反転することとＡ、Ｐタイプが
逆になるので、説明はそれだけ複雑になる。また、記録
磁界Ｈb の向きも、室温で考えた場合の向きと逆にな
る。

【００４１】第１、第２実施態様ともに、Ｍ層及びＷ層
が遷移金属（例えばFe, Co) −重希土類金属( 例えばG
d,Tb,Dyその他) 合金組成から選択された非晶質フェリ
磁性体である記録媒体が好ましい。Ｍ層、Ｗ層の双方と
も、遷移金属(transition metal)−重希土類金属(heavy
rare earth metal）合金組成から選択された場合に
は、各合金としての外部に現れる磁化の向き及び大きさ
は、合金内部の遷移金属原子（ＴＭ）の副格子磁化の向
き及び大きさと重希土類金属原子（ＲＥ）の副格子磁化
の向き及び大きさとの関係で決まる。例えばＴＭの副格
子磁化の向き及び大きさを点線の矢印で示すベクトルで
表わし、ＲＥの副格子磁化のそれを実線の矢で示すベク
トルで表し、合金全体の磁化の向き及び大きさを白抜き
の矢で示すベクトルで表す。このとき白抜きの矢（ベク
トル）は点線の矢（ベクトル）と実線の矢（ベクトル）
との和として表わされる。ただし、合金の中ではＴＭの
副格子磁化とＲＥ副格子磁化との相互作用のために点線
の矢（ベクトル）と実線の矢（ベクトル）とは、向きが
必ず逆になっている。従って、点線の矢（ベクトル）と
実線の矢（ベクトル）との和は、両者の強度が等しいと
き、合金のベクトルはゼロ（つまり、外部に現れる磁化
の大きさはゼロ）になる。このゼロになるときの合金組
成は補償組成(compensation composition ) と呼ばれ
る。それ以外の組成のときには、合金は両方の副格子磁
化の強度差に等しい強度を有し、いずれか大きい方のベ
クトルの向きに等しい向きを有する白抜きの矢（ベクト
ル）を持つ。

【００４２】そこで、合金の磁化ベクトルを点線のベク
トルと実線のベクトルを隣接して書き、例えば図１２に
示すように書き表す。ＲＥ、ＴＭの副格子磁化の状態は
大別すると４通りあり、これらを図１２の(1A)〜(4A)に
示す。そして、各状態における合金の磁化ベクトル（白
抜きの矢）を図１３の(1B)〜(4B)に対応して示す。例え
ば、ＲＥベクトルがＴＭベクトルに比べて大きい場合、
副格子磁化の状態は(1A)に示され、合金の磁化ベクトル
は、(1B)に示される。

【００４３】ある合金組成のＴＭベクトルとＲＥベクト
ルの強度が、どちらか一方が大きいとき、その合金組成
は、強度の大きい方の名をとって○○リッチ例えばＲＥ
リッチであると呼ばれる。Ｍ層とＷ層の両方について、
ＴＭリッチな組成とＲＥリッチな組成とに分けられる。
従って、縦軸座標にＭ層の組成を横軸座標にＷ層の組成
をとると、基本発明の媒体全体としては、種類を図１４
に示す４象限に分類することができる。図１４におい
て、座標の交点は両層の補償組成を表す。先に述べたＰ
タイプは、図１４に示す１象限と３象限に属するもので
あり、Ａタイプは２象限と４象限に属するものである。

【００４４】一方、温度変化に対する保磁力の変化を見
ると、キュリー点（保磁力ゼロの温度）に達する前に保
磁力が一旦無限大に増加してまた降下すると言う特性を
持つ合金組成がある。この無限大のときに相当する温度
は補償温度（Ｔ_comp.）と呼ばれる。補償温度より低い
温度ではＲＥベクトル（実線の矢）の方がＴＭベクトル
（点線の矢) より大きく、そのためＴＭリッチと言うこ
とができ、補償温度より高い温度ではその逆になる。従
って、補償組成の合金の補償温度は、室温にあると言う
ことができる。

【００４５】逆に補償温度はＴＭリッチの合金組成にお
いては、室温からキュリー点の間には存在しない。室温
より下にある補償温度は、光磁気記録においては無意味
であるので、この明細書で補償温度とは室温からキュリ
ー点の間に存在するものを言うことにする。Ｍ層とＷ層
の補償温度の有無について分類すると、媒体はタイプ１
〜４の４つのタイプに分類される。タイプ１は、Ｍ層と
Ｗ層の両方が補償温度を持つ。タイプ２は、Ｍ層が補償
温度を持たず、Ｗ層が補償温度を持つ。タイプ３は、Ｍ
層が補償温度を持ち、Ｗ層が補償温度を持たない。タイ
プ４は、Ｍ層とＷ層の両方が補償温度を持たない。１象
限の媒体は、４つ全部のタイプを含む。そこで、Ｍ層と
Ｗ層の両方についてＲＥリッチかＴＭリッチかで分け、
かつ補償温度を持つか持たないかで分けると、記録媒体
は表１に示す９クラスに分類される。

【００４６】

【表１】

【００４７】〔クラス１−１の説明〕ここで表１に示し
たクラス１の記録媒体（Ｐタイプ・１象限・タイプ１）
に属する媒体No.1−1 を例にとり、オーバーライト原理
について詳細に説明する。この媒体No.1−1 は、次式1
1：Ｔ_R＜Ｔ_comp.1＜Ｔ_L＜Ｔ_H≦Ｔ_C1≦Ｔ_c2 及び式11の２：Ｔ_comp.2 ＜Ｔ_C1 の関係を有する。本明細書では「≦」の「＝」は等しい
か又はほぼ等しい（±20℃位) ことを意味する。説明を
簡単にする目的から、以下の説明は、Ｔ_H＜Ｔ_C1＜Ｔ_c2
の関係を有するものについて説明する。Ｔ_comp.2は、Ｔ
_Lよりも高くとも等しくとも、低くともよいが、説明を
簡単にする目的から、以下の説明では、Ｔ_L＜Ｔ_comp.2
とする。以上の関係をグラフで示すと、図１５の如くな
る。なお、細線はＭ層のグラフを示し、太線はＷ層のグ
ラフを示す。

【００４８】室温Ｔ_RでＭ層の磁界が初期補助磁界Hin
i. により反転せずにＷ層のみが反転する条件は、

【００４９】

【数１】

【００５０】として示す式12である。この媒体No.1−1
は式12を満足する。但し、Ｈ_C1：Ｍ層の保磁力Ｈ_C2：Ｗ層の保磁力Ｍ_S1：Ｍ層の飽和磁気モーメント（saturation magnet
ization) Ｍ_S2：Ｗ層の飽和磁気モーメントｔ₁：Ｍ層の膜厚ｔ₂：Ｗ層の膜厚 σ_w：界面磁壁エネルギー＝交換結合力 (interface w
all energy) このとき、Hini. の条件式は、数４に示す式15で示され
る。Hini. が無くなると、Ｍ層、Ｗ層の磁化は交換結合
力により互いに影響を受ける。それでもＭ層、Ｗ層の磁
化が反転せずに保持される条件は、式13〜14で示され
る。この媒体No.1−1 は式13〜14を満足する。

【００５１】

【数２】

【００５２】

【数３】

【００５３】室温で式12〜14の条件を満足する記録媒体
のＷ層の磁化は、記録の直前までに

【００５４】

【数４】

【００５５】に示す式15を満足するHini. により例えば
「Ａ向き」↑に揃えられる。このときＭ層は前の記録状
態のままで残る。この状態は図１６の状態１又は状態２
のいずれかで示される。これより図１６を引用して説明
する。この状態１、状態２は記録直前まで保持される。
そして、記録磁界Ｈb は「Ａ向き」↑に印加することに
する。

【００５６】記録磁界Ｈb は、一般の磁界がそうである
ように、レーザービームの照射領域（スポット領域）と
同一の範囲に絞ることは難しい。媒体がディスク状の場
合、一旦記録された情報（マーク）は、１回転した場
合、途中でHini. の影響を受け、再び状態１又は状態
２となる。その後、そのマークは、レーザービームの照
射領域（スポット領域）に近いところを通過する。この
とき、状態１、状態２のマークは、記録磁界Ｈb 印加手
段に近づくのでその影響を受ける。この場合Ｈbと反対
向きの磁化を有する状態２のマークのＭ層の磁化の向き
がＨb によって反転させられたとすると、１回転前に記
録されたばかりの情報が消失することになる。そうなっ
てはならない条件は、

【００５７】

【数５】

【００５８】に示す式15の２で表される。ディスク状媒
体No.1−1 は、室温でこの条件式15の２を満足させる必
要がある。逆に言えば、Ｈb を決定する１つの条件は、
式15の２で示される。さて、状態１、２のマークは、い
よいよレーザービームのスポット領域に到達する。レー
ザービームの強度は、基本発明と同様に、低レベルと高
レベルの２種がある。

【００５９】−−−−−低温サイクル−−−− 低レベルのレーザービームが照射されて、媒体温度が
Ｔ_comp.1以上に上昇する。そうすると、ＰタイプからＡ
タイプに移行する。そして、Ｍ層のＲＥ、ＴＭ各スピン
の方向は変わらないが、強度の大小関係が図１３の(3A)
から(4A)へと逆転する。そのため、Ｍ層の磁化は図１３
の(3B)から(4B)へと反転する。その結果、図１６状態
１のマークは状態３に移行し、状態２のマークは状態４
に移行する。

【００６０】レーザービームの照射が続いて、媒体温度
は、やがてＴ_LSになる。すると、式10の2 並びに式10の
3 が同時に満足される。その結果、Ｈb ↑が存在して
も、図１６状態４のマークは状態５に遷移する。他方、
図１６状態３のマークは、Ｈb ↑が存在しても10の2 並
びに式10の3 が同時に満足されているため、そのままの
状態を保つ。つまり、状態３から、同じ状態である図１
６状態５になるだけである。

【００６１】この状態でレーザービームのスポット領域
から外れると媒体温度は低下を始める。媒体温度がＴ
_comp.1以下に冷えると、Ａタイプから元のＰタイプに戻
る。そして、Ｍ層のＲＥスピンとＴＭスピンとの大小関
係が、図１３の(2A)から(1A)へと逆転する。そのため、
Ｍ層の磁化は図１３の(2B)から(1B)へと反転する。そ
の結果、図１６状態５のマークは状態６（Ｍ層の磁化は
「Ａ向き」↑）に移行する。この状態６は媒体温度が室
温まで下がっても保持される。こうして、Ｍ層に「Ａ向
き」↑のマークが形成される。

【００６２】−−−−−高温サイクル−−−−− 高レベルのレーザービームが照射されると、媒体温度
は、Ｔ_comp.1を経て低温Ｔ_Lに上昇する。その結果、図
１６状態５と同じ状態７になる。高レベルのレーザービ
ームの照射により、媒体温度は更に上昇する。媒体温度
がＷ層のＴ_comp.2を越えると、ＡタイプがＰタイプに移
行する。そして、Ｗ層のＲＥ、ＴＭ各スピンの方向は変
わらないが、強度の大小関係が、図１３の(1A)から(2A)
へと逆転する。そのため、Ｗ層の磁化は図１３の(1B)か
ら(2B)へと反転する。その結果、Ｗ層の磁化は、「逆Ａ
向き」↓となる。これが図１６状態８である。

【００６３】しかし、この温度ではＨ_C2がまだ大きいの
で、↑Ｈb によってＷ層の磁化が反転されることはな
い。さらに温度が上昇し、Ｔ_Hになると、Ｍ層、Ｗ層
は、その温度がキュリー点に近いので保磁力が小さくな
る。その結果、媒体は、

【００６４】

【数６】

【００６５】に示す（１）又は

【００６６】

【数７】

【００６７】に示す（２）又は

【００６８】

【数８】

【００６９】に示す（３）のいずれかに示した２つの式
を同時に満足する。そのため、両層の磁化は、ほぼ同時
に反転し、Ｈb ↑の向きに従う。この状態が状態９であ
る。この状態でレーザービームのスポット領域から外れ
ると、媒体温度は低下を始める。媒体温度がＴ_comp.2以
下になると、ＰタイプからＡタイプに移行する。そし
て、ＲＥ、ＴＭの各スピンの方向は変わらないが、強度
の大小関係が、図１３の(4A)から(3A)へと逆転する。そ
のため、Ｗ層の磁化は図１３の(4B)から(3B)へと反転す
る。その結果、Ｗ層の磁化は、「逆Ａ向き」↓となる。
これが図１６状態10である。状態10では、媒体は、

【００７０】

【数９】

【００７１】に示す式15の４を満足する。そのため、Ｗ
層にＨb ↑が作用しても反転することはない。媒体の温
度がこの状態10のときの温度から更に低下して、Ｔ
_comp.1以下になると、Ａタイプから元のＰタイプに戻
る。そして、Ｍ層のＲＥスピンとＴＭスピンの強度の大
小関係が、図１３の(4A)から(3A)へと逆転する。そのた
め、Ｍ層の磁化は図１３の(4B)から(3B)へと反転する。
その結果、Ｍ層の磁化は「逆Ａ向き」↓となる。この状
態が図１６状態11である。

【００７２】やがて媒体の温度は、状態11のときの温度
から室温まで低下する。室温でのＨ_C1は十分に大きい
（式15の５参照）ので、Ｍ層の磁化↓は、↑Ｈb によっ
て反転されることなく、状態11が保持される。

【００７３】

【数10】

【００７４】こうして、Ｍ層に「逆Ａ向き」↓のマーク
が形成される。〔選択発明の説明〕以上の説明は、Ｍ層とＷ層の２層膜
で説明した。このような２層膜を持っておれば、３層膜
以上の多層膜でもオーバーライトは可能である。特に、
基本発明の説明では、初期補助磁界（Hini. ）という外
部手段を用いた。しかし、基本発明では、外部手段はHi
ni. に限られることはない。要するに、記録の前まで
に、Ｗ層の磁化が所定の向きを向いている、つまり、
“初期化”されていればよいのである。そのため、外部
手段としてHini. に代えて初期化層(intializing laye
r)を使用する発明がなされた。和文雑誌 "OPTRONICS"
1990年No.4 第 227〜231頁を参照されたい。これより
詳しいものは、1990年３月８日に発行された国際公開特
許公報WO/90/2400(PCT/JP89/863)である。以下、この発
明を選択発明( selection invention ) と引用する。

【００７５】図１７の状態１に選択発明で使用される媒
体の構成を示す。この媒体は基板とその上に成膜された
原則的に４層構造の磁性膜からなる。この磁性膜は、順
に、垂直磁化可能な磁性薄膜からなるＭ層と、垂直磁化
可能な磁性薄膜からなるＷ層と、垂直磁化可能な磁性薄
膜からなるスイッチング層Switching layer （以下、Ｓ
層と略す）と、垂直磁化可能な磁性薄膜からなる“初期
化”層 Initializing layer（以下、Ｉ層と略す）との
原則的に４層構造（場合によりＳ層はなくともよい）か
らなる。

【００７６】尚、前記国際公開特許公報では、Ｍ層は第
１磁性層、Ｗ層は第２磁性層、Ｓ層は第３磁性層（特許
請求の範囲の第３項参照）、Ｉ層は第４磁性層（特許請
求の範囲の第３項参照）と呼ばれている。この第３項以
外の個所では第３磁性層と第４磁性層の呼び方が逆にな
っており、誤記と思われる。また、前記雑誌"OPTRONIC
S" では、Ｓ層は制御層と呼ばれている。

【００７７】この４層構造媒体では、Ｍ層とＷ層とは交
換結合しており、室温でＭ層の磁化の向きは変えないで
Ｗ層の磁化のみを所定の向きに向けておくことができ、
しかもＷ層とＩ層とはＳ層のキュリー点以下の温度でＳ
層を介して交換結合している。Ｉ層は最も高いキュリー
点を有し、高レベルのレーザービームの照射を受けても
磁化を失わない。Ｉ層は常に所定の向きの磁化を保持し
ており、これが記録の都度、次の記録に備えてＷ層の
“初期化”を繰り返し行なう手段となる。そのため、Ｉ
層は“初期化”層と呼ばれる。

【００７８】しかしながら、高温サイクルの過程（例え
ば、Ｔ_H付近）では、Ｗ層の磁化反転が必ず起こらねば
ならず、その場合には、Ｉ層からの影響が無視できるよ
うに小さくなければならない。温度が高くなると、Ｗ層
とＩ層との間の交換結合力σ_w24は小さくなるので、好
都合である。しかし、Ｔ_Hにおいても、十分なσ_w24が
残っている場合には、Ｗ層とＩ層との間にＳ層が必要に
なる。Ｓ層が非磁性体であれば、σ_w24はゼロ又は非常
に小さくなる。しかし、Ｔ_Hより低く室温までのどこか
の温度では、Ｗ層の“初期化”のためにσ_w24は大き
くなければならない。そのとき、Ｓ層はＷ層とＩ層との
間に見掛け上十分に大きな交換結合力を与えなければな
らない。それにはＳ層は磁性体である必要がある。従っ
て、Ｓ層は、相対的に低い温度では、磁性体となってＷ
層とＩ層との間に見掛け上十分に大きな交換結合力σ
_w24を与え、相対的に高い温度では、非磁性体となって
Ｗ層とＩ層との間に見掛け上ゼロ又は非常に小さな交換
結合力σ_w24を与えるものである。それ故、Ｓ層はスイ
ッチング層switching layer と呼ばれる。

【００７９】次に図１７を用いて、４層膜オーバーライ
トの原理を説明する。この説明は典型的な例であり、こ
れ以外にも例はある。例えば、各層の何れかの層が室温
とキュリー点との間にＴ_comp.を持つと説明はより複雑
になる。図１７で、白抜きの矢印は、各層の磁化の向き
を示す。記録前の状態は、状態１又は状態２のいずれか
である。Ｍ層に着目すると、状態１は「Ａ向き」のマー
ク（Ｂ₁)であり、状態２は「逆Ａ向き」のマーク（Ｂ₀)
であり、Ｍ層とＷ層との間に界面磁壁（太線━で示す）
があり、やや不安定な状態（準安定）にある。

【００８０】−−−−−−−低温サイクル−−−−−−
−− 状態１及び状態２のマークにレーザービームを照射して
温度を上昇させると、最初にＳ層の磁化が消失する。そ
のため、状態１は状態３に移行し、状態２は状態４に移
行する。更に温度が上昇してＴ_LSに達すると、Ｍ層の磁
化は弱くなり、Ｗ層からの交換結合力を介した作用が強
くなる。その結果、状態４のＭ層の磁化は反転すると同
時に層間の磁壁は消失する。これが状態５である。状態
３のマークはもともと層間の磁壁はないので、そのまま
状態５に移行する。

【００８１】ここで、レーザービームの照射が止むか又
は照射位置から遠ざかると、状態５のマークは温度が低
下を始め、やがて状態３を経て状態１になる。これが低
温サイクルである。なお、状態５から更に温度が上昇し
Ｍ層のキュリー点を越えると、磁化が消失し状態６にな
る。ここで、レーザービームの照射が止むか又は照射位
置から遠ざかると、状態６のマークは温度が低下を始
め、やがてＭ層のキュリー点を少し低い温度に至る。そ
うすると、Ｍ層に磁化が現れる。この磁化の向きは、Ｗ
層からの交換結合力を介した作用を受け、Ｗ層の磁化の
向きに対して安定な向き（層間に磁壁が生じない向き）
となる。ここではＰタイプであるので、状態５が再現す
る。温度は更に低下し、それに従い、状態３が生じ、次
いで状態１のマークが生じる。このプロセスは低温サイ
クルの別の例である。

【００８２】−−−−−−−高温サイクル−−−−−−
−− 図１７状態１及び状態２のマークにレーザービームを照
射して温度を上昇させると、既述のように状態５を経て
状態６に至る。更に温度が上昇すると、Ｗ層の保磁力は
非常に低下する。そのため、記録磁界Ｈb ↓によって磁
化が反転する。これが状態８である。

【００８３】ここで、レーザービームの照射が止むか又
は照射位置から遠ざかると、媒体温度は低下を始める。
やがて媒体温度はＭ層のキュリー点より少し下になる。
そうすると、Ｍ層に磁化が現れる。この磁化の向きは、
Ｗ層からの交換結合力を介した作用を受け、Ｗ層の磁化
の向きに対して安定な向き（層間に磁壁が生じない向
き）となる。ここではＰタイプであるので、状態９が出
現する。

【００８４】温度が更に低下すると、Ｓ層に磁化が現
れ、その結果、Ｗ層とＩ層とは磁気的に（交換結合力
で）結合される。その結果、Ｗ層の磁化の向きは、Ｉ層
の磁化の向きに対して安定な向き（層間に磁壁が生じな
い向き）となる。ここではＰタイプであるので、Ｗ層の
磁化は「Ａ向き」に反転し、その結果、Ｍ層とＷ層との
間には界面磁壁が生じる。この状態が室温でも維持さ
れ、状態２のマークが生成する。

【００８５】これが高温サイクルである。なお、記録磁
界Ｈb ↓によって状態８が出現した後、更に温度が上昇
すると、やがて温度はＷ層のキュリー点を越える。そう
すると、状態７が出現する。ここで、レーザービームの
照射が止むか又は照射位置から遠ざかると、媒体温度は
低下を始める。やがて媒体温度はＷ層のキュリー点より
少し下になる。そうすると、Ｗ層に磁化が現れる。この
磁化の向きは、記録磁界Ｈb ↓の向きに従う。その結
果、状態８が出現する。

【００８６】更に温度が低下すると、状態９を経て状態
２のマークが形成される。このプロセスは高温サイクル
の別の例である。 −−−−−−オーバーライト−−−−−−− 以上の通り、前の記録状態に無関係に、低温サイクルで
Ｍ層に状態１のマーク（Ｂ₁)が形成され、高温サイクル
でＭ層に状態２のマーク（Ｂ₀)が形成される。従っ
て、オーバーライトが可能となる。〔再生層〕Ｍ層は各種の条件を満足する必要がある。そ
のため、Ｃ／Ｎ比の観点から、Ｍ層の組成を決定するこ
とは困難である。そこで、Ｍ層の上に高いＣ／Ｎ比を与
える再生層readout layer(以下、Ｒ層と略す）を設ける
提案が成された。例えば、ニコン特開昭63−64651 号
（米国出願中 Ser. No.90973) やキヤノン特開昭63−23
7238号（ＥＰ258,978 A2の実施例34と35に相当する) を
参照されたい。後者の実施例１（ＥＰ258,978 A2の実施
例34）には、Ｒ層がGdFeCoTi、Ｍ層がTbFe、Int.層がGd
TbFe、Ｗ層がTbFeCoからなるオーバーライト可能な媒体
が記載されている。

【００８７】

【発明が解決しようとする課題】従来のＲ層を設けたオ
ーバーライト可能な光磁気記録媒体は、まだまだＣ／Ｎ
比が不満足であると言う問題点があった。特に、高レベ
ルＰ_Hによって形成されるマークを「マーク^H」とする
とき、従来の媒体は、53dBを越えるＣ／Ｎ比を示すこと
はなかった。但し、Ｃ／Ｎ比は、周期が１．６μｍのマ
ーク^Hを書き、それを媒体ノイズがリミットとなるよう
にして再生したときの値である。「リミットとなるよう
に」とは、媒体ノイズが他のノイズ（例えば、プリアン
プノイズやＰＩＮフォトダイオードのショットノイズ）
に比べて最大となる意味である。本発明の目的は、この
ような条件で測定したとき53dBを越えるＣ／Ｎ比を示す
オーバーライト可能な光磁気記録媒体を提供することに
ある。

【００８８】

【課題を解決するための手段】本発明は、「Ｒ層、Ｍ
層、Int.層及びＷ層の少なくとも４層を含み、レーザー
ビームを変調するだけでオーバーライト可能な光磁気記
録媒体において、Ｒ層がGdFeCo、Ｍ層がTbFeCo、Int.が
GdFeCo、並びにＷ層がDyFeCoからなることを特徴とす
る、上記の意味で53dBを越えるＣ／Ｎ比を与える媒体」
を提供する。

【００８９】

【作用】Ｒ層のGdFeCoを組成：Gd_a(Fe_1-bCo_b)_1-aで示
すとき、ａ＝18〜24原子％、ｂ＝10〜50原子％が好まし
い。Ｍ層のTbFeCoを組成：Tb_c(Fe_1-dCo_d)_1-cで示すと
き、ｃ＝18〜25原子％、ｄ＝０〜10原子％（０を含ま
ず）が好ましい。Int.層のGdFeCoを組成：Gd_e(Fe_1-fCo
_f)_1-eで示すとき、ｅ＝30〜40原子％、ｆ＝０〜50原子
％（０を含まず）が好ましい。Ｗ層のDyFeCoを組成：Dy
_g(Fe_1-hCo_h)_1-gで示すとき、ｇ＝25〜30原子％、ｈ＝
30〜50原子％が好ましい。

【００９０】Ｒ層の厚さは一般に 200〜600 Å、Ｍ層の
厚さは一般に 200〜600 Å、Int.層の厚さは一般に 50
〜200 Å、Ｗ層の厚さは一般に 400〜1500Å程度であ
る。本発明の媒体が何故53dBを越えるＣ／Ｎ比を与える
か、その理由は不明であるものの、Ｍ層からＲ層へマー
クがコピーされるとき、Ｒ層がノイズ減少効果を持つこ
とが、その理由の１つであろう。以下、本発明を実施例
を引用して、より具体的に説明するが、本発明はこれに
限られるものではない。

【００９１】

【実施例：クラス１（Ｐタイプ・１象限・タイプ１）の
媒体No.1−１】（１）まず、溝の幅Ｗを、溝の底での幅Ｗb と溝の上部
（開口部) での幅Ｗt との和を２で割って得られる商と
して定義する。そして、幅Ｗが0.5 μｍ、ピッチが1.6
μｍ、深さｈが 400Åの溝が多数本形成された紫外線硬
化型樹脂層（厚さ20μｍ）を有するガラス基板を用意す
る。この基板は、直径13cm、厚さ1.2mm である。（２）３元のＲＦスパッタリング装置を用意し、基板を
該装置のチャンバー内にセットする。該装置のチャンバ
ー内を一旦７×10^-7Torr. 以下の真空度に排気した後、
Arガスを５×10^-3Torr. 導入する。そして、堆積(depos
ition)速度約２Å／秒で、スパッタリングを行なう。

【００９２】最初に第１ターゲットとしてSiターゲット
を用い、Arガスに加えてＮ₂ガスをチャンバー内に導入
し、反応性スパッタリングを行い、樹脂層の上に窒化シ
リコン（第１の保護層) を 700Åの厚さに形成する。次
にＮ₂ガス導入を止め、５×10^-3Torr. のArガス中で第
２ターゲットとしてGdFeCo系合金を用いて、スパッタリ
ングを行なう。これにより、第１保護層の上に、膜厚 5
00ÅのGd₂₂(Fe₇₀Co₃₀)₇₈（注：添字の数字は、原子％；
以下同じ）の垂直磁化膜からなるＲ層を形成する。

【００９３】続いて真空状態を保持したまま、５×10^-3
Torr. のArガス中で第３ターゲットとしてTbFeCo系合金
を用いてスパッタリングを行なう。これにより、Ｒ層の
上に膜厚ｔ₁＝ 200ÅのTb₂₀(Fe₉₅Co₅)₈₀の垂直磁化膜
からなるＭ層を形成する。続いて真空状態を保持したま
ま、５×10^-3Torr. のArガス中で第４ターゲットとして
GdFeCo系合金を用いてスパッタリングを行なう。これに
より、Ｍ層の上に膜厚 100ÅのGd₃₈(Fe₈₀Co₂₀)₆₂の垂直
磁化膜からなるInt.層を形成する。

【００９４】続いて真空状態を保持したまま、５×10^-3
Torr. のArガス中で第５ターゲットとしてDyFeCo系合金
を用いてスパッタリングを行なう。これにより、Int.層
の上に膜厚ｔ₂＝ 500ÅのDy₂₈(Fe₅₀Co₅₀)₇₂の垂直磁化
膜からなるＷ層を形成する。最後に第１の保護層と同様
にして、Ｗ層の上に窒化シリコン（第２の保護層)を 70
0Åの厚さに形成する。

【００９５】こうして、オーバーライト可能な光磁気記
録媒体を得る。この媒体の断面を図１に示す。この媒体
は、21％のウインドマージンで0.54μｍ／bit 、チャン
ネルクロック15.9nsecの記録密度を達成した。〔評価試験〕「逆Ａ向き」↓の記録磁界Ｈb ＝ 300Ｏe
を与える永久磁石を備えた光磁気記録再生装置を用い
る。媒体を11ｍ／秒の一定線速度で回転させ、これに波
長 830nm、ＮＡ＝0.55、ケラレ係数＝0.85のレーザービ
ームを照射して、情報を記録した。情報は、デュティ比
＝50％、周波数７ＭHzの信号である。レーザービームの
強度は、高レベル時：Ｐ_H＝10.5 mW(on disk)とし、低
レベル時：Ｐ_L＝ 1.0 mW(on disk)とし、両者の間でパ
ルス変調した。

【００９６】こうして記録した情報を２mw(on disk) の
レーザービームを用いて、媒体ノイズリミットで再生
し、そのＣ／Ｎ比をR.B.W.＝30ＫHzで求めた。その結
果、実施例の媒体は、54.5dBのＣ／Ｎ比を示した。それ
に対して、特開昭63−237238号の実施例１に記載された
媒体は、52.0dBのＣ／Ｎ比を示したにすぎなかった。

【００９７】

【発明の効果】本発明によれば、オーバーライト可能な
光磁気記録媒体で、53dBを越えるＣ／Ｎ比が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明の実施例にかかるオーバーライト可
能な光磁気記録媒体の断面構造を示す概念図である。

【図２】は、光磁気記録方式の記録原理を説明する概念
図である。

【図３】は、光磁気記録方式の再生原理を説明する概念
図である。

【図４】は、基本発明に従いオーバーライトする場合の
レーザービームの波形図である。

【図５】は、基本発明に従い２本のビームでオーバーラ
イトする場合のレーザービームの波形図である。

【図６】は、オーバーライト可能な光磁気記録媒体のＭ
層、Ｗ層について保磁力と温度との関係を示すグラフで
ある。

【図７】は、Ｍ層とＷ層の磁化の向きを示す概念図であ
る。

【図８】は、Ｍ層とＷ層の磁化の向きの変化を示す説明
図である。

【図９】は、Ｐタイプ媒体について、低温サイクル、高
温サイクルの結果、Ｍ層とＷ層の磁化の向きがどう変化
するかを示す説明図である。いずれも室温での状態を示
す。

【図10】は、Ａタイプ媒体について、低温サイクル、高
温サイクルの結果、Ｍ層とＷ層の磁化の向きがどう変化
するかを示す説明図である。いずれも室温での状態を示
す。

【図11】は、Ｍ層とＷ層の磁化の向きの変化を示す説明
図である。

【図12】は、希土類（ＲＥ）原子の副格子磁化を示すベ
クトル（実線の矢）と遷移金属（ＴＭ）原子の副格子磁
化を示すベクトル（点線の矢）とを比較するための説明
図である。

【図13】は、副格子磁化のベクトル（実線の矢及び点線
の矢）と合金の磁化の向きを示すベクトル（白抜き矢）
との関係を示す説明図である。

【図14】は、Ｍ層とＷ層について、それぞれＲＥリッ
チ、ＴＭリッチに分けた場合、オーバーライト可能な媒
体が４つの分類（１象限〜４象限）に分けられることを
説明する説明図である。

【図15】は、オーバーライト可能な光磁気記録媒体No.
１−１のＭ層、Ｗ層について保磁力と温度との関係を示
すグラフである。

【図16】は、媒体No. １−１の媒体について、低温サイ
クルと高温サイクルの結果、Ｍ層とＷ層の磁化の向きが
どう変化するかを示す概念図である。

【図17】は、選択発明にかかる４層膜構造のオーバーラ
イト可能な光磁気記録媒体について、そのオーバーライ
ト原理を説明する説明図である。

【符号の説明】

Ｌ………レーザービームＬp ……直線偏光Ｂ₁……「Ａ向き」の磁化を有するマークＢ₀……「逆Ａ向き」の磁化を有するマークＳ………基板Ｇ………ガラス基板 PP………紫外線硬化型樹脂層ＭＯ……垂直磁化膜（光磁気記録層）Ｒ………再生層Ｍ………メモリー層 Int.……σ_w調整層Ｗ………ライティング層以上

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松本広行神奈川県横浜市栄区長尾台町471番地株式会社ニコン横浜製作所内 (72)発明者飯田晴久神奈川県横浜市栄区長尾台町471番地株式会社ニコン横浜製作所内 (72)発明者小海さとみ神奈川県横浜市栄区長尾台町471番地株式会社ニコン横浜製作所内 (72)発明者赤坂秀機神奈川県横浜市栄区長尾台町471番地株式会社ニコン横浜製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】再生層、メモリー層、交換結合力σ_W調
整層及びライティング層の少なくとも４層を含み、レー
ザービームを変調するだけでオーバーライト可能な光磁
気記録媒体において、前記再生層がGdFeCo、前記メモリー層がTbFeCo、前記交
換結合力σ_W調整層がGdFeCo、並びに前記ライティング
層がDyFeCoからなることを特徴とする、Ｃ／Ｎ比が53dB
を越える媒体。但し、Ｃ／Ｎ比は、周期が１．６μｍ
のマーク^Hを書き、それを媒体ノイズが他のノイズに比
べて最大となるように再生したときの値を言う。