JPH10162440A

JPH10162440A - 光磁気記録媒体

Info

Publication number: JPH10162440A
Application number: JP31807896A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Ishii; 義伸石井
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1996-11-28
Filing date: 1996-11-28
Publication date: 1998-06-19

Abstract

(57)【要約】【課題】オーバーライトの繰返しに対する交換結合力の
経時変化を抑制し、耐久性を向上させた中間層を設け
る。【解決手段】基板１をプラスチック基板、記録層２をＴ
ｂ₂₄Ｆｅ₆₈Ｃｏ₈（約３００Å）、記録補助層４をＧｄ
₆Ｄｙ₂₄Ｆｅ₅₆Ｃｏ₁₄（約２００Å）、制御層５をＴｂ
₂₄Ｆｅ₇₆（約１００Å）、初期化層６をＴｂ₃₁Ｃｏ
₆₉（約２００Å）、中間層３を厚さ５０Åの（Ｇｄ_33.4
Ｆｅ_46.6Ｃｏ_20.0）_1-xＡ_x（０．１≦ｘ≦０．５、
Ａ；Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｍｎ又はＴｉ）として、
光磁気ディスクを作製した。この光磁気ディスクについ
て、オーバーライトを１０万回行ったが、本発明品はＨ
_W／Ｈ_W0が１．２２以下と交換結合力の経時変化が小さ
く、Ｃ／Ｎ比は４６．３ｄＢ以上の高いレベルを維持し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光強度変調方式等
の熱磁気記録によりオーバーライトする際に、記録層と
記録補助層間に働く交換結合力を利用して磁化を転写す
る光磁気記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のオーバーライトが可能な光磁気記
録媒体であって、本出願人が提案したものの基本構成を
図６に示す（特開平１−２２０２３９号参照）。同図に
おいて、１０はガラス，プラスチック等の透明材料から
なりディスク状の基板、１２は基板１０上に形成された
記録再生層、１３は中間層としての非磁性体層、１４は
記録補助層である。記録再生層１２及び記録補助層１４
はいずれも膜面に垂直な方向に磁化容易軸を有する磁性
体層で、Ｎｄ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ等の希土類金属
（Rare Earth Metal、以下ＲＥという）とＣｒ，Ｆｅ，
Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ等の遷移金属（Transition Metal、以
下ＴＭという）とから成る非晶質合金である。そして、
記録補助層１４は低キュリー点（磁化が消失する温度）
の磁性合金で、記録再生層１２は高キュリー点の磁性合
金である。

【０００３】上記非磁性体層１３は、記録再生層１２及
び記録補助層１４の非晶質合金と固溶しない材料で、Ｃ
ｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｍｇ等の金属、またはＳｉＮ，Ａｌ
Ｎ，ＳｉＣ，ＴｉＣ，Ａｌ₂Ｏ₃，ＳｉＯ，ＳｉＯ₂等
の誘電体である。この非磁性体層１３は、記録補助層１
４の厚みを薄膜化するとともに、記録再生層１２と記録
補助層１４間の交換結合力を所望の強さにするために、
３〜１０Åの厚みとしていた。また、このような非磁性
体層１３を設けることにより、記録再生層１２と記録補
助層１４間で両層の構成元素が相互に拡散しなくなり、
その結果、交換結合力が経時的に変化しないという効果
を有する。

【０００４】他の従来例として、低いキュリー点と高い
保磁力を有する第１磁性層と、それに比べて高いキュリ
ー点と低い保磁力を有する第２磁性層と、両磁性層間に
設けられた中間層とを有し、オーバーライト可能な光磁
気記録媒体であって、前記中間層がＳｉＣ，ＺｎＳ，Ｓ
ｉ，Ｃｒ等の無機の非磁性物質か、あるいは室温におい
て磁化成分が垂直よりも面内の方が大きいような、Ｆｅ
₆₀Ｇｄ₂₀Ｔｂ₂₀等の磁性材料から成るものが知られてい
た（特開昭６３−２３９６３７号参照）。この場合、第
１磁性層と第２磁性層間に働く交換結合力を所望の範囲
（２００〜８００Ｏｅ程度）に調整するために、中間層
の厚さを１０〜５０Åとしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
６の非磁性体層１３を設ける場合は、交換結合力の経時
変化の点で、消去・記録（オーバーライト）の繰返しに
対する耐久性は充分あるが、非磁性体層１３の厚さを３
〜１０Åに制御して成膜することが難しく、製造上の難
点があった。

【０００６】また、磁性材料から成る中間層を設ける場
合、中間層の上下の磁性層を構成する材料が類似してい
るため、光強度変調方式による熱磁気記録でオーバーラ
イトの熱サイクルを数万回以上繰り返すと、中間層と上
下の磁性層間で構成元素の拡散が起こり、その結果、上
下の磁性層間の交換結合力が変化していた。そのため、
光強度変調方式で光ビームの強度を変調する場合に、初
期設定の強度及び変調度が最適値からずれ、オーバーラ
イトによる記録誤り率が増大したり、オーバーライト不
能になる等の問題が発生し、オーバーライトの繰返しに
対する耐久性が低下していた。

【０００７】本来、中間層はその上下の磁性層間に働く
交換結合力をある程度弱め、所望の範囲に設定するため
に設けられるが、オーバーライトを繰返し行うと交換結
合力が増大していた。これは、中間層と上下の磁性層の
構成元素が互いに熱拡散し、これらの界面が不明確にな
るためである。

【０００８】従って、本発明は上記事情に鑑みて完成さ
れたものであり、その目的はオーバーライトの繰返しに
対する交換結合力の経時変化を抑制して耐久性を向上さ
せ、、更に製造の容易なものとすることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の光磁気記録媒体
は、膜面に垂直な方向に磁化容易軸を有し互いに交換結
合力を及ぼし合う記録層と記録補助層を有し、これらの
記録層と記録補助層との間に交換結合力の強さを調整す
る中間層が設けられた光磁気記録媒体であって、前記中
間層が、前記記録層及び記録補助層の構成元素と実質的
に固溶しない材料と磁性材料とから成ることを特徴とす
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明を図１〜図５により説明す
る。図１は光磁気記録媒体の部分断面図、図２は光強度
変調方式によるオーバーライトに用いるレーザパルスの
波形図、図３はレーザパルス照射により発生する低温部
と高温部の温度変化範囲を示すグラフ、図４は記録層
２，記録補助層４，制御層５及び初期化層６の温度によ
る保磁力の変化のグラフ、図５は記録層２〜初期化層６
の低温プロセスの冷却過程と高温プロセスの冷却過程に
おける磁化の変化を示す説明図である。

【００１１】図１において、１はガラス，プラスチック
等の透明材料からなるディスク状の基板、２は情報を記
録・再生するための記録層、３は中間層、４は記録再生
層、５は制御（スイッチング）層、６は初期化層、７は
酸化防止及び各層を保護するための保護層である。

【００１２】そして、例えば記録層２，記録補助層４，
制御層５，初期化層６は以下のような構成である。記録
層２は、補償温度を持たず、室温においてＲＥ副格子磁
化が優勢なフェリ磁性材料で、ＴｂＦｅＣｏ（以下、特
に原子比を特定しない場合同様の分子式で表す）等の非
晶質の希土類金属と遷移金属の合金（以下、ＲＥ−ＴＭ
合金と表す）層からなる。記録補助層４は、補償温度を
持ち、室温においてＴＭ副格子磁化が優勢なフェリ磁性
材料で、ＧｄＤｙＦｅＣｏ等の非晶質ＲＥ−ＴＭ合金層
からなる。制御層５は、補償温度を持たず、室温におい
てＲＥ副格子磁化が優勢なフェリ磁性材料で、ＴｂＦｅ
等の非晶質ＲＥ−ＴＭ合金層からなる。初期化層６は、
補償温度を持ち、室温においてＴＭ副格子磁化が優勢な
フェリ磁性材料で、ＴｂＣｏ，ＴｂＦｅＣｏ等の非晶質
ＲＥ−ＴＭ合金層からなる。

【００１３】前記補償温度とは、ＲＥ副格子磁化の大き
さとＴＭ副格子磁化の大きさがほぼ同じになるため、見
かけ上の正味の磁化が０になる温度をいい、その前後で
ＲＥ副格子磁化とＴＭ副格子磁化の大小関係が反転す
る。

【００１４】中間層３は、室温付近で面内方向に磁化容
易軸を有し、記録層２のキュリー温度（２００℃程度）
付近で外部磁界（記録補助層４による磁界）によって容
易に垂直磁化に変化し得るフェリ磁性材料からなる。例
えば、室温付近でＲＥ副格子磁化が優勢な面内磁化膜
で、記録層２のキュリー温度付近でＲＥ副格子磁化が優
勢な垂直磁化膜である。そして、中間層３は、Ｃｕ，Ａ
ｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｍｎ，Ｔｉ等の上記固溶しない材料を
含むＧｄＦｅＣｏ等の非晶質ＲＥ−ＴＭ合金、即ち前記
固溶しない材料と非晶質ＲＥ−ＴＭ合金との合金からな
ることが好ましい。具体的には、ＧｄＦｅＣｏＣｕ，Ｇ
ｄＦｅＣｏＡｕ，ＧｄＦｅＣｏＡｌ，ＧｄＦｅＣｏＡ
ｇ，ＧｄＦｅＣｏＭｎ，ＧｄＦｅＣｏＴｉ等であり、上
記固溶しない材料は、１種の非晶質ＲＥ−ＴＭ合金に対
して２種以上含まれていてもよい。

【００１５】また、中間層３は固溶しない材料を含んで
いればよく、前記のような合金に限らず、固溶しない材
料の粒子を分散させた混合物、あるいは固溶しない材料
と非晶質ＲＥ−ＴＭ合金との化合物（共有結合、イオン
結合、アモルファス、固溶体等の結合形態を含むもの）
であってもよい。

【００１６】更に、中間層３の厚みは５０〜４００Åが
好ましく、５０Å未満ではスパッタリング法等で成膜す
る際の膜厚の制御が難しく、４００Å超では記録層２と
記録補助層４間に働く交換結合力が弱くなり、交換結合
力により磁化方向を転写してオーバーライトすることが
できなくなる。

【００１７】本発明において、保護層７は窒化ケイ素誘
電体、窒化アルミニウム誘電体等からなる。また、基板
１と記録層２との間には、窒化ケイ素誘電体等から成り
光を多重反射させてカー回転角を増大させるカー回転角
エンハンス層を設けてもよい。更に、これら記録層２〜
初期化層６は、基板１のもう１方の基板面に設けてもよ
く、その場合両面に異なる情報を記録し再生できる。

【００１８】かくして、本発明は、特定の材料からなる
中間層を設けることにより、中間層、記録層及び記録補
助層の構成元素が互いに熱拡散するのを抑制し、その結
果、オーバーライトの繰返しに対する交換結合力の経時
変化を抑制して耐久性を向上させ、またＣ／Ｎ比の劣化
を防ぐという作用効果を有する。

【００１９】更に、本発明の光磁気記録媒体を用い、光
強度変調方式による熱磁気記録でオーバーライトする場
合について、以下に説明する。

【００２０】図２はオーバーライト記録に用いるレーザ
パルスの波形を示し、高パワー部（高温部）と低パワー
部（低温部）とからなり、高パワー部はピークパワーレ
ベルＷ_p＝１０ｍＷ程度で、低パワー部はベースパワー
レベルＷ_b＝３ｍＷ程度である。

【００２１】図３は低温部及び高温部の温度変化範囲を
示し、Ｔ_roomは室温、Ｔ_c3は制御層５の磁化が消失する
キュリー温度（約１４０℃）、Ｔ_com2は記録補助層４の
補償温度（約１６０℃）、Ｔ_c1は記録層２のキュリー温
度（約２００℃）、Ｔ_com4は初期化層６の補償温度（約
２２０℃）、Ｔ_c2は記録補助層４のキュリー温度（約２
５０℃）、Ｔ_c4は初期化層６のキュリー温度（約３２０
℃）である。低温部は、記録層２の磁化が消失する温度
Ｔ_c1付近まで加熱され、その後室温まで冷却される。高
温部は、記録層２〜制御層５の全ての磁化が消失し初期
化層６の磁化が存在する温度Ｔ_c2付近まで加熱され、そ
の後室温まで冷却される。従って、低温部の最高温度を
Ｔ_L、高温部の最高温度をＴ_Hとすると、Ｔ_room＜Ｔ_c3
＜Ｔ_com2＜Ｔ_L≒Ｔ_c1＜Ｔ_com4＜Ｔ_H≒Ｔ_c2＜Ｔ_c4とな
る。

【００２２】図４は記録層２〜初期化層６の温度による
保磁力の変化を示す。記録補助層４と初期化層６は補償
温度付近で保磁力が発散し非常に大きくなるとともに、
自発磁化は補償温度でほとんど０になり、補償温度の前
後でＲＥ副格子磁化とＴＭ副格子磁化の大小関係が反転
する。記録層２と制御層５は補償温度は持たず、制御層
５のキュリー温度Ｔ_c3が最も低い。中間層は実質的に面
内磁化膜であり、外部磁界により容易に垂直磁化に変化
するので、他の磁性層より保磁力はかなり小さく、図４
では図示していない。

【００２３】図５の（ａ）は低温プロセスの冷却過程に
おける磁化の変化、（ｂ）は高温プロセスの冷却過程に
おける磁化の変化を示し、制御層５は室温でＲＥ副格子
磁化（太線の矢印）が優勢で、記録層２と記録補助層４
と初期化層６は室温でＴＭ副格子磁化（細線の矢印）が
優勢であり、各磁性層の正味の磁化はＲＥ副格子磁化と
ＴＭ副格子磁化の差（ベクトルの和）で表される。ま
た、同図において結合は交換結合を意味し、交換結合時
には隣の層のＲＥ副格子磁化とＴＭ副格子磁化にならっ
て磁化を生じる。反転は、補償温度の前後でＲＥ副格子
磁化とＴＭ副格子磁化の大小関係が反転することを意味
し、その際正味の磁化の方向が反転する。尚、カー効果
による情報の再生にはＴＭ副格子磁化が関与する。

【００２４】図５の（ａ）において、記録層２はＴ_c1≒
Ｔ_Lで磁化が消失し、Ｔ_com2〜Ｔ_c1で自発磁化が現れる
際に記録補助層４との交換結合により磁化が転写され
る。その後、そのまま室温まで冷却され、正味の磁化は
上向き（ＴＭ副格子磁化は上向き）となる。記録補助層
４はＴ_com2で磁化が反転し、室温で正味の磁化は上向き
となる。制御層５はＴ_c3付近で初期化層６との交換結合
により磁化が転写され、正味の磁化は下向きとなる。初
期化層６の磁化は変化しない。従って、低温プロセスに
おいては、たとえ最初に記録層２の磁化が上記と逆であ
ったとしても、以前の状態に関係なく、記録補助層４と
の交換結合により（ａ）のように揃えられる。

【００２５】図５の（ｂ）において、記録補助層４がＴ
_c2付近で記録磁界Ｈｂにより正味の磁化が上向きに変化
するため、記録層２はＴ_com2〜Ｔ_c1で低温プロセスと逆
方向の磁化が転写され、室温で正味の磁化が下向き（Ｔ
Ｍ副格子磁化は下向き）となる。また、記録補助層４は
Ｔ_room付近で制御層５との交換結合により磁化が転写さ
れ、上向きの正味の磁化に戻される。従って、高温プロ
セスにおいては、たとえ最初に記録層２の磁化が上記と
逆であったとしても、以前の状態に関係なく、記録補助
層４との交換結合により（ｂ）のように揃えられる。

【００２６】このように、記録層２の磁化の向きを熱磁
気的に制御することにより、以前の情報を消去したうえ
で、磁化を上向きか下向きに自在に制御して記録でき、
そして、記録層２に照射された光ビームのカー回転角
が、上向きのＴＭ副格子磁化（例えば”１”に相当）と
下向きのＴＭ副格子磁化（例えば”０”に相当）の部分
で反対になることから、２値化されたデジタルデータと
して再生することが可能となる。

【００２７】また、記録層２と記録補助層４間に設けら
れる中間層３は、Ｔ_room付近で面内磁化を示し、記録層
２と記録補助層４が交換結合している状態ではそれをサ
ポートする垂直磁化に変化しており、記録層２と記録補
助層４が交換結合できない状態、即ち各々のＲＥ副格子
磁化とＴＭ副格子磁化の方向がそれぞれ逆の状態では、
磁化方向が上下方向で徐々に１８０°に変化している準
安定的な界面磁壁の如く機能し、記録層２と記録補助層
４の交換結合を防止する。このような中間層３の界面磁
壁エネルギーにより、交換結合力を所望の範囲に調整す
ることができ、交換結合力を６００〜２０００Ｏｅにす
るのが好適である。６００Ｏｅ未満では、記録補助層４
から記録層２へ磁化が転写されにくくなり、２０００Ｏ
ｅ超では記録層２と記録補助層４が全動作温度範囲で交
換結合したままになりやすく、いずれにしてもオーバー
ライトができなくなる。更には、１０００〜１５００Ｏ
ｅが確実なオーバーライトを行ううえでより好ましい。

【００２８】そして、中間層３はＴ_com2〜Ｔ_c1付近で垂
直磁化に変化し、そのＲＥ副格子磁化とＴＭ副格子磁化
の方向は交換結合により容易に記録補助層４にならい、
記録補助層４から記録層２へ作用する交換結合力をサポ
ートする。

【００２９】上記実施形態においては、光強度変調方式
によるオーバーライトについて述べたが、熱磁気記録に
よる交換結合力を利用してオーバーライトする光磁気記
録媒体であれば、本発明は応用できる。また、４層＋中
間層の層構成について説明したが、少なくとも記録補助
層と記録層との２層を有し、その２層間に中間層を設け
ればよい。

【００３０】なお、本発明は上記の実施形態に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種
々の変更は何等差し支えない。

【００３１】

【実施例】本発明の実施例を以下に示す。図１の層構成
とし、基板１をプラスチック基板、保護層７を窒化ケイ
素誘電体、記録層２をＴｂ₂₄Ｆｅ₆₈Ｃｏ₈（約３００
Å）、記録補助層４をＧｄ₆Ｄｙ₂₄Ｆｅ₅₆Ｃｏ₁₄（約２
００Å）、制御層５をＴｂ₂₄Ｆｅ₇₆（約１００Å）、初
期化層６をＴｂ₃₁Ｃｏ₆₉（約２００Å）、中間層３を厚
さ５０Åの（Ｇｄ_33.4Ｆｅ_46.6Ｃｏ_20.0）_1-xＡ
_x（０．１≦ｘ≦０．５、Ａ；Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌ，Ａ
ｇ，Ｍｎ又はＴｉ）として、光磁気ディスクを作製し
た。このとき、ｘが０．１未満では交換結合力が経時的
に増大し易く、ｘが０．５超では交換結合力の初期値が
小さくなり過ぎ、その結果、交換結合力を利用した磁化
の転写動作ができなくなりオーバーライト不能となる。
このような効果を確実にするうえで、０．４≦Ｘ≦０．
５とするのがより好ましい。

【００３２】上記構成の光磁気ディスクについて、回転
数３６００ｒｐｍ、磁界５ｋＯｅで、１２ｍＷのレーザ
ビームで初期化した。まず、７ＭＨｚで記録し、次いで
２ＭＨｚの信号を、ピークパワーレベルＷ_p＝１０ｍ
Ｗ、ベースパワーレベルＷ_b＝３ｍＷの光ビームを用い
て、記録磁界（バイアス磁界）Ｈｂ＝３００Ｏｅでオー
バーライトした。このオーバーライト動作を１０万回行
い、交換結合力の初期値Ｈ_W0と最終値Ｈ_Wとの比Ｈ_W／
Ｈ_W0と、オーバーライト１０万回後のＣ／Ｎ比について
下記表１に示す。尚、表１中の比較例は、中間層３をＧ
ｄ₃₃Ｆｅ₄₇Ｃｏ₂₀としたものである。

【００３３】

【表１】

【００３４】表１において、Ｈ_W／Ｈ_W0≦１．２５が許
容範囲として好適であるが、本発明品はいずれもＨ_W／
Ｈ_W0が１．２２以下と交換結合力の経時変化が小さく、
Ｃ／Ｎ比は４６．３ｄＢ以上の高いレベルを維持してい
る。

【００３５】

【発明の効果】本発明は、中間層が、記録層及び記録補
助層の構成元素と実質的に固溶しない材料を含む磁性材
料から成ることにより、光強度変調方式等による熱磁気
記録でオーバーライトを繰り返しても、中間層と記録層
及び記録補助層の構成元素が互いに拡散しにくく、その
結果、記録層と記録補助層間に働く交換結合力の経時変
化が抑制され、オーバーライトの繰返しによる熱サイク
ルに対する耐久性が向上する。また、中間層を１０Å以
下に薄膜化せずともよく、そのため成膜時の膜厚の制御
が容易になる。前記中間層は、磁性材料とは光学定数が
異なる金属、即ち、光の反射特性が良い金属が混入して
いるため、光ビームを反射しＣ／Ｎ比等の読出し特性が
向上するという効果も有する。

【００３６】また、本発明は、光磁気ディスク、光磁気
テープ、光磁気カード等の、磁気光学効果（カー効果
等）を利用して情報を読みだす媒体であれば適用でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光磁気記録媒体の部分断面図である。

【図２】本発明の光強度変調方式によるオーバーライト
に用いるレーザパルスの波形図である。

【図３】図２のレーザパルス照射により発生する低温部
と高温部の温度変化範囲を示すグラフである。

【図４】本発明の各磁性層の温度による保磁力の変化の
グラフである。

【図５】本発明の各磁性層の低温プロセスと高温プロセ
スの冷却過程における磁化の変化を示す説明図である。

【図６】従来例の光磁気記録媒体の部分断面図である。

【符号の説明】

１：基板２：記録層３：中間層４：記録補助層５：制御層６：初期化層７：保護層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】膜面に垂直な方向に磁化容易軸を有し互い
に交換結合力を及ぼし合う記録層と記録補助層を有し、
これらの記録層と記録補助層との間に交換結合力の強さ
を調整する中間層が設けられた光磁気記録媒体であっ
て、前記中間層が、前記記録層及び記録補助層の構成元
素と実質的に固溶しない材料と磁性材料とから成ること
を特徴とする光磁気記録媒体。