JPH0785314B2 - 光磁気記録用媒体の保護膜 - Google Patents

光磁気記録用媒体の保護膜

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JPH0785314B2
JPH0785314B2 JP62022981A JP2298187A JPH0785314B2 JP H0785314 B2 JPH0785314 B2 JP H0785314B2 JP 62022981 A JP62022981 A JP 62022981A JP 2298187 A JP2298187 A JP 2298187A JP H0785314 B2 JPH0785314 B2 JP H0785314B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、光学的記録媒体における光磁気記録用媒体の
保護膜に関するものである。
(従来の技術) 従来、このような分野の技術としては、特開昭52−31
703号公報、特開昭52−109193号公報、日本応用磁
気学会誌、[2](1984)「Tb−(Fe,Co,Ni)スパッ
タ膜の光学磁気特性および耐食性」P.105−108、日本
応用磁気学会誌、[2](1985)「RE−TM膜の耐食性
に及ぼす第3元素添加効果」P.93−96、及び今村修武
監修「光磁気ディスク」(昭61−2−20)、(株)トリ
ケップスP.119−143に記載されるものがあった。以下、
その構成を説明する。
光磁気記録用媒体の最も有望なものの1つとして、希土
類−遷移金属非晶質合金(以下、RE−TM膜という)を光
磁気記録層として用い、その光磁気記録層を基板上に形
成した構造のものが知られている。
ここで、光磁気記録層を構成するRE−TM膜は、具体的に
はREとしてGd,Tb,Dy等、TMとしてFeまたはCoを主成分と
している。このRE−TM膜は膜面に対して垂直な磁気をも
つ、いわゆる垂直磁化膜である。
このようなRE−TM膜を用いた光磁気記録用媒体は、1μ
mφ程度に絞られたレーザビーム及び外部磁界を用いた
熱磁気書込み方式によって108bit/cm2というきわめて高
密度な記録が可能で、しかも原理的には無限回に近い消
去及び再書込みができるという非常に優れた特徴を有す
る。
RE−TM膜は大きく分けてRE−鉄系とRE−コバルト系に分
類される。
RE−鉄系は、優れた磁気及び光磁気特性を有し、しかも
特性の均一な膜を作成し易い。反面、耐食性悪く、特に
孔食の発生、成長が顕著であるという欠点を有する。一
方、RE−コバルト系は、耐食性の点では多少優れている
が、均一特性の膜が得にくく、またキュリー点が高いた
め、熱磁気書込み特性の点でRE−鉄系よりも劣ってい
て、RE金属の選択酸化が著しいという欠点を有する。
このようにRE−TM膜は耐食性の点で信頼性に問題があ
り、腐食防止の立場から改善が望まれる。そこで従来
は、SiO2やSiOからなる保護膜を用いてRE−TM膜を被覆
し、耐食性の改善を試みていた。
また、RE−TM膜はそれを光磁気記録層として用いる場
合、耐食性に劣るという問題の他に、カー効果あるいは
ファラデー効果といった磁気光学効果が小さい、即ちカ
ー回転角あるいはファラデー回転角が小さいという欠点
を有している。
この欠点を解決するため、従来は上記文献に記載され
ているように、光の多重反射を用いて見かけ上のカー回
転角あるいはファラデー回転角を大きくする磁気光学効
果エンハンスメントが提案されている。上記文献にお
いて磁気光学効果エンハンスメントは、RE−TM膜の片面
あるいは両面を、所定の厚さを有し透明で屈折率の高い
誘電体膜で被覆することにより、見かけ上のカー回転角
あるいはファラデー回転角を大きくしている。この磁気
光学効果エンハンスメントに用いる誘電体膜(以下、エ
ンハンス膜という)としては、ZnS膜、SiO膜、Al N膜等
が報告されている。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、従来の保護膜では、特性の優れたものが
なく、このような保護膜でRE−TM膜からなる光磁気記録
層を被覆しても信頼性の高い光磁気記録用媒体が得られ
ないという問題点があった。例えば、従来のSiOからな
る膜厚1000Åの保護膜を用いて、RE−鉄−コバルトから
なる膜厚600ÅのRE−TE膜を被覆した場合、85℃、85%
相対湿度での100時間エイジング(ageing,保持)で多数
の孔食が発生してしまい、光磁気記録用媒体として十分
な信頼性が得られなかった。
また、磁気光学効果エンハンスメントのためのZnS、SiO
膜、AlN膜にはそれぞれ次のような問題点があった。ZnS
膜は透明で屈折率が大きいものの、結晶化し易く、イオ
ウSの蒸気圧が高いため、膜形成時にそのイオウSによ
り真空装置が汚染される。さらにそのZnS膜が結晶化す
ると、多結晶化し、結晶粒界により光が散乱されてノイ
ズが生じるという問題点が起こる。SiO膜については、
半導体レーザの波長(830nm)のかなり長い波長におい
ても吸収があり、また膜形成時に酸化等の影響により屈
折率が変化し、大きな値が得られないという問題を有す
る。AlN膜については、水蒸気によりAlN膜自体が加水分
解され腐食からの保護機能に劣るという問題を有する。
さらにまた、構造の簡単化を図るために保護膜とエンハ
ンス膜を兼用させる場合に、保護機能と磁気光学効果エ
ンハンスメントの両方に優れた保護膜のないのが実情で
ある。
本発明は、前記従来技術が持っていた問題点として、腐
食防止効果及び磁気光学効果エンハンスメントに優れた
保護膜が未だ存在しないという点について解決した光磁
気記録用媒体の保護膜を提供するものである。
(問題点を解決するための手段及び作用) 本発明は前記問題点を解決するために、基板上に形成さ
れる光磁気記録層の少なくとも一面を被覆する光磁気記
録用媒体の保護膜において、この保護膜を、ケイ素Si,
アルミニウムAl,酸素O,窒素NからなるSi−Al−O,Si−A
l−O−N,Si−O−N,またはAl−O−Nのいずれかの共
有結合で構成したものである。本発明の保護膜は、孔食
の発生、成長を抑制すると共に、保磁力の変化を抑制す
るための十分な機能を有している。さらに本発明による
保護膜は、透明で屈折率も大きな値を有するため、磁気
光学効果エンハンスメントにも優れた特性を有する、従
って、前記問題点を除去できるのである。
(実施例) 第1図は本発明の実施例に係る保護膜を形成した光磁気
記録用媒体の概略断面図である。
この光磁気記録用媒体は、透明度が高く、かつ光学特性
の良いガラス板、樹脂板等からなる基板1を有し、この
基板1上には、保護膜2、光磁気記録層3、及び保護膜
4が順次積層状態に形成されている。
光磁気記録層3は、例えば膜厚120nmのTb−Fe系合金で
作られたRE−TM膜で構成されている。RE−TM膜として他
に、REはGd,Dy等で、TMはCo等でそれぞれ構成すること
もできるが、本実施例では保護膜2,4の効果が明確とな
るように、腐食の非常に起き易いTb−Fe膜を採用した。
このTb−Fe膜として、例えばTb31Fe69の組成物を使用し
ている。
光磁気記録層3を被覆する保護膜2,4の内の一方の保護
膜2は、カー効果エンハンスメントの働きも有し、例え
ば下層の保護膜2は膜厚70nmに、上層の保護膜4は膜厚
150nmに、それぞれスパッタ、蒸着等で形成されてい
る。保護膜2,4は、Si,Al,O,NからなるSi−Al−O,Si−Al
−O−N,Si−O−NまたはAl−O−Nのいずれかの共有
結合で構成され、それらはいずれも透明で屈折率が高い
という性質を有している。
ここで、Si−Al−Oでは、Si量を0〜80原子%、Al量を
0〜80原子%とする。Si−Al−O−Nでは、Si量を0〜
80原子%、Al量を0〜80原子%、O量を0〜62原子%、
N量を0〜57原子%とする。Si−O−NではSi量を0〜
80原子%、O量を0〜62原子%、N量を0〜55原子%と
する。Al−O−NではAl量を0〜80原子%、O量を0〜
55原子%、N量を0〜46原子%とする。
以上のように構成された光磁気記録用媒体を用いて光磁
気記録ディスクを作り、そのディスクの回転数を900rp
m、該ディスク面に照射する半導体レーザ光6mV以下、デ
ューティ比を50%、記録周波数を1MHZとした場合、10万
回以上の消去及び再書込みの反復に耐えることが確認で
きた。
また、Tb−Fe系合金のRE−TM膜からなる光磁気記録層3
を両面から被覆する保護膜2,4を次の表で示すような材
料及び方法で形成し、光透過率の変化の比較を行った。
なお、試料No.1及びNo.2は従来のもの、試料No.3〜No.7
は本実施例のものを示し、また保護膜形成方法における
ガスの混合比はモル%である。
試料No.1〜No.7の830nmにおける屈折率は第2図の屈折
率を示す図のようであった。試料No.2については830nm
で吸収が認められた。
第3図は試料No.1〜No.7を85℃、85%相対湿度雰囲気中
に保持した後における光透過率(波長514.5nm)の変化
を示す図である。
試料No.1〜No.7を前記雰囲気中に保持すると、孔食が発
生し、該孔食によってTb−Fe膜が貫通する。そのため、
孔食量の増加に伴ない透過率が上昇する。従って、上記
文献に記載されているように、透過率により孔食量を
定量化することができる。
第3図において透過率変化(即ち、孔食の増加)をみて
みると、従来の試料No.1であるSiO2は、孔食に対してか
なり大きな保護機能を有しているが、試料No.2のSiOで
は透過率が試料No.1の4倍にも達し、多数の孔食が発生
しそれが成長していることがわかる。ところが、本実施
例における試料No.3〜No.7では、微小な孔食がわずかに
発生するのみで、それが成長しないため、大きな透過率
の変化がない。
次に、試料No.1〜No.7における保磁力の変化を第図4を
参照しつつ説明する。
保磁力はTbの選択酸化により変化する。試料No.1〜No.7
におけるRE−TM膜は全てTb31Fe69の組成で、Tb richな
ため、上記文献に記載されたように始め保磁力が増加
する。
第4図において保磁力の変化をみてみると、従来におけ
る試料No.2のSiOは、保磁力の変化を抑える相当大きな
機能を有しているが、試料No.1のSiO2では、保磁力が大
きく変化して2倍以上の値になってしまう。ところが、
本実施例による試料No.3〜No.7では、保磁力がほとんど
変化しない。
以上説明した本実施例の保護膜2,4における保護特性の
利点をまとめれば、次のようになる。
本実施例の保護膜2,4でRE−TM膜からなる光磁気記録層
3を被覆すれば、孔食の発生と、その成長を抑制してRE
−TM膜の最大の欠点である腐食を防止でき、しかも保磁
力の変化を抑制できるため、信頼性の高い光磁気記録用
媒体が得られる。
次に、本実施例の保護膜2,4のカー効果エンハンスメン
ト特性について説明する。
第1図において基板1として1.6μmピッチの案内溝を
有するポリカーボネイト円板上に、前記試料No.1〜No.7
の保護膜2を75nm、80nm、85nmの膜厚で形成し、その上
の光磁気記録層3としてTbFeを90nm、保護膜4として前
記試料No.1〜No.7の膜を100nm形成した。以上試料No.1
〜No.7の保護膜について、保護膜2の膜厚を3種類変え
たものを合計30枚作製した。また、比較のために下方の
保護膜2がなく、上方の保護膜4にSiOを用いた光磁気
記録ディスクを作製した。
これらのディスクについてディスク回転数900rpm、記録
周波数1MHZ、デューティ比50%、記録パワー8〜12mW、
消去パワー12mW、外部磁界600Oe、読み出しパワー1〜2
mVでキャリア/ノイズ比(以下、C/N値という)の測定
を行った。その結果を第5図に示す。
第5図のC/N値特性図において、ここでのC/N値は、各種
保護膜(第1図の2)の厚さが3種類ある中で、最も大
きなC/N値を示す。また記録パワー、読み出しパワーは
前記の範囲で変えた場合に最も大きなC/N値が得られた
時のC/N値を示す。
第5図に示すように、試料No.3〜No.7の保護膜2,4につ
いては3〜5dBのC/N値の向上が認められ、カー効果エン
ハンスメントの機能が発現されていることを示してい
る。このように、Si、Al、O,Nの組合せにより得られるS
i−Al−O,Si−Al−O−N,Si−O−NまたはAl−O−N
からなる保護膜2,4は、いずれも十分な保護特性を有す
るばかりか、磁気光学効果エンハンスメント膜として十
分な機能を有しているため、ターゲットの組成や、チッ
プを置くという複合化等により、組成に自由度を持たせ
ることができ、屈折率等の制御も可能である。さらに保
護膜2,4はスパッタ、蒸着等により、簡単に形成するこ
とができる。
本実施例の保護膜2,4の構造をX線回折とX線光電子分
光(XPS)により解析した。
まず、X線回析の結果によれば、試料No.1〜No.7の保護
膜は、全て非晶質(アモルファス)であった。X線光電
子分光(XPS)により、試料No.4のSi−Al−O−N膜、N
o.5のSi−O−N膜とSi−N膜、Al−N膜とを分析し、S
i2pとAl2p(但し、添字2pは電子の軌道番号)スペクト
ルをピーク分離の手法により帰属した結果を第6図
(1),(2)に示す。Si−Al−O−N膜はSi2pに100.
8eV、Al2pに73.4eVの既存の物質の結合エネルギー値と
異なるエネルギー値を示し、Si−Al−O−N膜において
独特の結合形態を有することがわかる。
X線回析とX線光電子分光(XPS)の結果をあわせて考
えると、Si−Al−O−N膜が単なるSiN、AlN、SiO、Al2
O3等の混合物ではないことがわかる。Si−Al−O−N膜
はSi,Al,N,あるいはOが三次元的に結合した共有結合で
あると考えられる。そして試料No.3〜No.7のような共有
結合の膜は、いずれも保護膜として十分な機能を有して
いるため、組成に自由度を持たせることができ、屈折率
等の制御が可能であるという効果が期待できる。
なお、本発明は上記実施例に限定されず、種々の変形が
可能である。その変形例としては、例えば次のようなも
のがある。
(i) 上記実施例では光磁気記録層3の両面に保護膜
2,4を設けたが、この保護膜2,4は光磁気記録層3の上面
または下面のいずれか一方に設けるだけでも、相当大き
な効果が得られる。また、光磁気記録層3を構成するRE
−TM膜は、Tb−Fe系合金以外のもので形成したものであ
ってもよい。
(ii) 本発明の保護膜は、RE−TM膜ばかりでなく、Co
Fe2O4等の酸化物系、あるいはMnBi系等の材料からなる
光磁気記録層の保護、あるいは磁気光学効果エンハンス
メントのため保護膜として用いても十分な効果を発揮す
る。
(iii) 第1図に示す実施例ではカー効果を利用して
いるが、第1図の保護膜4上に反射膜を設け、カー効果
及びファラデー効果を利用する構造も当然可能である。
(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明による保護膜は、S
i,Al,O,NからなるSi−Al−O,Si−Al−O−N,Si−O−N,
またはAl−O−Nのいずれか1つの共有結合で構成した
ので、次のような効果がある。
(a) 本発明のSi−Al−O,Si−Al−O−N,Al−O−N,
Si−O−Nは、3つ以上の元素の共有結合で構成され、
いずれも透明で高屈折率である。この保護膜には、従来
から知られているSiO2やSi3N4、AlNだけの混合ではな
く、独自の3元構造が含まれている。本発明の保護膜
は、3元素以上で構成されているため、緻密な網目構造
になっており、緻密であるが故に高屈折率となる。その
ため、磁気光学効果エンハンスメント(カー効果エンハ
ンスメント)の働きが大きい。また、緻密であるが故に
酸素、水等の浸入、透過が少なく、孔食の発生や成長等
を抑制でき、高保護性能を有する。
(b) 本発明の保護膜は、3元の網目構造であるた
め、結晶化もしにくく、安定したアモルファス構造であ
る。例えば、前記のような従来のAlN等は、非常に結晶
化し易い。結晶化すると、結晶粒界ノイズや、表面の凹
凸によるノイズ等が発生し、不利となる。また、粒界や
表面の凹凸は、腐食の原因ともなる。これに対し、本発
明の保護膜は、安定したアモルファスであるため、ノイ
ズが少なく、信号特性が良好になる。その上、粒界がな
く、表面の凹凸が少ないことから、高保護性能を有す
る。
(c) 前記の3元網目構造が効果を出すためには、十
分な割合の3元構造が存在する必要がある。本発明の保
護膜において、例えば、Si−Al−O−Nでは、AlSiN構
造とSiON構造とがほとんどである。AlSiN構造とは、Al
とSiとNとがほぼこの割合で網目状に結合したものであ
り、Al−Si−Nとは意味が異なる。また、Si−O−N
は、かなりの割合のSiON構造からなる。従って、本発明
の保護膜では、十分な割合の3元構造が存在し、その結
果、安定したアモルファスで、かつ高屈折率、高保護性
能が得られる。
(d) 保護膜としての重要な要件の一つに、基板に対
する密着性がある。例え初期性能が優れていても、密着
性が悪いと、長時間の温湿度サイクルによって保護膜の
剥離等が生じ、特性が劣化してくる。光磁気記録用媒体
の基板は、例えば、ガラス、ポリカーボネート等のポリ
マーであり、酸素を構成要素とする材料であり、酸化物
との親和力が強い。従って、本発明のような酸化物保護
膜は、基板との密着性も優れる。
以上のように、本発明の保護膜では、保磁力の変化を抑
制しつつ、光磁気記録層の腐食を防止することができ
る。さらに、これらの膜は透明で、大きな屈折率を有す
るために磁気光学効果エンハンスメントにも優れ、C/N
値の大きな光磁気記録用媒体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に係る保護膜を形成した光磁気
記録用媒体の概略断面図、第2図は屈折率の特性図、第
3図は光透過率の特性図、第4図は保磁力の特性図、第
5図はC/N値の特性図、第6図(1),(2)はSi2p,Al
2pスペクトルの帰属特性図を示すもので、同図(1)は
Si2pスペクトルの帰属結果図、同図(2)はAl2pスペク
トルの帰属結果図である。 1……基板、2,4……保護膜、3……光磁気記録層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に形成される光磁気記録層の少なく
    とも一面を被覆する光磁気記録用媒体の保護膜におい
    て、 前記保護膜を、Si,Al,O,NからなるSi−Al−O,Si−Al−
    O−N,Si−O−N,またはAl−O−Nの共有結合で構成し
    たことを特徴とする光磁気記録用媒体の保護膜。
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