JPH1027392A

JPH1027392A - 光磁気記録媒体

Info

Publication number: JPH1027392A
Application number: JP18097296A
Authority: JP
Inventors: Toshio Sugimoto; 利夫杉本
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1996-07-10
Filing date: 1996-07-10
Publication date: 1998-01-27

Abstract

(57)【要約】【課題】光磁気記録媒体の再生時のマスク領域と転写
領域との境界の磁化状態を明瞭にし、再生エラーを低減
する。【解決手段】ポリカーボネート製の基板１の表面に
は、下地層２，ＧｄＦｅＣｏからなる再生層３、ＧｄＦ
ｅからなる第１の中間層４、該第１の中間層４よりも垂
直方向の磁気異方性が小さいＧｄＦｅからなる第２の中
間層５、ＴｂＦｅＣｏからなる記録層、及び保護層７と
がこの順に積層されている。第１の中間層４及び第２の
中間層５はキュリー温度まで補償温度が見られない膜で
あり、室温では面内方向の磁化容易軸を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光磁気ディスク，
光磁気テープ，光磁気カード等の光磁気記録媒体に関
し、特に磁気超解像（ＭＳＲ，Magnetically Induced S
uper Resolution ）再生が可能な光磁気記録媒体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】光磁気ディスクは、外部磁界印加とレー
ザ光照射とを用いて媒体上にサブミクロン単位の記録ビ
ットを形成し、これにより、フレキシブルディスク又は
ハードディスクと比較して記録容量を増大することがで
きる。現在実用化されている３．５インチ光磁気ディス
クは、半径２４ｍｍ〜４０ｍｍの領域に１．４μｍピッ
チのトラックを備えており、周方向に最小０．６５μｍ
の記録マークが記録されて、ディスクの片面で２３０メ
ガバイトの記録容量を有している。３．５インチフレキ
シブルディスクの１枚の記録容量が１．３メガバイトで
あるので、３．５インチ光磁気ディスクはフレキシブル
ディスクの２００枚分の記録容量を有する。このような
光磁気ディスクは、近年急速に発展するマルチメディア
の中で増大するデータを格納するメモリの中心的存在と
して位置付けられており、その大容量化の要望が高まっ
ている。

【０００３】情報信号の書換えが可能な磁気ディスク
は、光磁気記録膜に光ビームを照射して加熱することに
より、その部分の磁化の方向（記録ビット）を記録情報
に応じて外部磁界に合わせた記録を行なう。再生時には
光ビームを光磁気記録膜に照射し、その反射光の偏光面
が磁化の方向によって回転するカー効果を利用する。

【０００４】光磁気ディスクの記録容量を増大するた
め、即ち記録密度を高めるためには、現在よりも小さな
ビットを形成するとともに、ビット間隔をさらに縮める
ことが必要である。しかしながら、光磁気記録媒体への
記録，再生は媒体上のビームスポットの大きさによって
制限され、ビーム径以下の周期を有する小さなビットを
再生するためには、ビームスポットを小さく絞る必要が
ある。ところが、ビームスポットは光源の波長と対物レ
ンズの開口数とで制約されるために、その細少化には限
界があった。

【０００５】これを解決するために、ビームスポットの
大きさ以下の記録ビットを再生できる磁気超解像媒体
（ＭＳＲ媒体）と、ＭＳＲ媒体を用いた記録再生方式
が、特開平１−143041号公報，特開平３−93058 号公
報, 特開平４−271039号公報，特開平５−12731 号公報
等で提案されている。この記録再生方式では、温度によ
って磁気特性が異なる複数の磁性層を積層した記録媒体
を用い、ビームスポット内に形成される記録媒体の温度
分布を利用してビームスポットを絞った場合と同等の効
果を生ぜしめる。これにより、記録ビットをビームスポ
ットで決まる大きさよりも小さくした場合でも、情報を
確実に読出すことが可能になる。以下、このＭＳＲ媒体
とその記録再生方式との従来例について説明する。

【０００６】図４は、特開平４−271039号公報に開示さ
れている光磁気記録媒体の再生時の磁化の状態を示す模
式図である。この従来法は、ビームスポット内の低温領
域及び高温領域をマスク領域として中間温度領域から記
録ビットを読出すＲＡＤ（Rear Aperture Detection ）
ダブルマスク方式であり、記録媒体は図４に示すよう
に、図示しない基板側から再生層５１，再生補助層５
２，中間層５３，記録層５４をこの順に積層して構成さ
れている。

【０００７】記録媒体を再生する際には、再生ビーム光
の照射の直前に初期化磁石５５にて初期化磁界を印加
し、再生層５１及び再生補助層５２の磁化の向きが初期
化磁界の向きに揃うようにする。このとき、記録層５４
は記録ビットを保持している。初期化磁界の印加直後の
領域（低温領域）では、記録層５４の記録ビットを再生
層５１及び再生補助層５２が覆った状態でマスクの働き
をする。また、再生ビーム光の照射によって温度が上昇
し、再生補助層５２のキュリー温度を超えた部分（高温
領域）では、記録層５４からの交換結合が切れているの
でその部分の再生層５１の向きは、外部から印加する再
生磁界の向きに揃う。その結果、高温領域では再生層５
１が記録ビットを覆い隠すマスクとなる。このように、
低温領域と高温領域とが共にマスクを形成し、これらに
挟まれた領域（中間温度領域）が転写領域（開口部）と
なって、ここから記録ビットを読出す。

【０００８】このようにしてビーム径よりも周期が小さ
い記録ビットを再生することができるが、再生層５１及
び再生補助層５２の磁化を揃えるために、数ｋＯｅの磁
界を与える初期化磁石５５を設ける必要があり、記録再
生装置が大型化するという問題があった。この問題に対
して、本願出願人は、１ｋＯｅ以下の外部磁界の印加で
磁気超解像再生を可能にしたＭＳＲ媒体を、特開平７−
244492号公報にて提案している。

【０００９】図５は、特開平７−244492号公報にて提案
したＭＳＲ媒体の構成と再生時の磁化状態とを示した図
である。このＭＳＲ媒体は、図示しない基板上に再生層
６１，中間層６２及び記録層６３の３層を所定の組成比
又は所定の膜厚にて積層している。再生時には、再生層
６１のみの磁界を揃えるための１ｋＯｅ以下の初期磁界
を印加し、再生ビーム光を照射すると、低温領域では中
間層６２が再生磁界の磁化方向に揃ってマスクを形成
し、高温領域では中間層６２のキュリー温度以上になっ
て再生層６１がマスクを形成する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このような構成のＭＳ
Ｒ媒体では大型の初期化磁石を設ける必要がなく、記録
再生装置の大型化が防止される。しかしながら、再生時
のマスク領域と転写領域との境界部分に、磁化方向が明
瞭に定まらない遷移領域が存在する。図５に示すよう
に、高温領域において中間層６２の磁化消滅領域と磁化
残存領域との境界では磁化が完全に消滅せず、磁壁（ハ
ッチングにて示す）を含んで磁化方向が明瞭に定まらな
い遷移領域が存在する。また、再生層６１には中間層６
２の交換結合力により形成された遷移領域が存在する。

【００１１】また、低温領域において、磁化方向の遷移
金属磁化成分又は希土類金属磁化成分同士の磁化方向が
中間層６２と記録層６３とで異なる記録ビットでは、中
間層６２と記録層６３との境界に磁壁が生じる。このよ
うな遷移領域及び磁壁を有する領域では磁化方向が明瞭
に定まらず、記録ビットがゆらぎ成分を有しており、こ
れが再生信号のノイズの増大とキャリアの低下をもたら
す。この結果、再生信号のＣ／Ｎが低下するという問題
があった。

【００１２】さらにこのような遷移領域、即ちゆらぎ成
分の存在は、記録層６３から再生層６１への磁化の転写
性能を低下させるので、再生層６１に転写むらが生じ
る。この転写むらによって、記録層６３の記録ビットを
充分な再生信号として読出すことができず、再生エラー
を起こし易いという問題があった。

【００１３】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、複数の第２磁性層で垂直方向の磁気異方性の
大小関係を定めることにより、マスク領域と転写領域と
の境界の磁化状態を明瞭にし、再生エラーを低減して再
生信号の品質向上を実現する光磁気記録媒体を提供する
ことを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】第１発明に係る光磁気記
録媒体は、基板上に第１磁性層、第２磁性層及び第３磁
性層をこの順に備え、前記第２磁性層により前記第１磁
性層と第３磁性層との間の交換結合力が制御される光磁
気記録媒体において、前記第２磁性層は複数層を有し、
前記第３磁性層に近い側の層よりも前記第１磁性層に近
い側の層の方が、膜面に垂直な方向の磁気異方性が大き
いことを特徴とする。

【００１５】光磁気記録媒体にビーム光を照射した際
に、スポット内の温度分布により記録ビットの転写領域
とマスク領域とが形成され、該転写領域から記録情報が
再生される。第１発明にあっては、第２磁性層のうち第
１磁性層に近い側での垂直磁気異方性が大きいので、第
１磁性層と第２磁性層との交換結合力が強くなる。これ
により、転写領域と高温のマスク領域との境界部分の第
１磁性層の磁化方向が定まるので、転写領域と高温のマ
スク領域との境界に存在する、磁化方向が明瞭に定まら
ない遷移領域の範囲を縮小でき、再生時のノイズが低減
される。

【００１６】第２発明に係る光磁気記録媒体は、第１発
明において、前記第２磁性層は希土類磁化優勢であり、
室温で面内方向の磁気異方性を有することを特徴とす
る。

【００１７】第２磁性層が希土類磁化優勢であり、且つ
室温で面内方向の磁気異方性が垂直方向の磁気異方性よ
りも優勢である光磁気記録媒体を再生した場合には、ビ
ームスポット内に転写領域を挟んで低温及び高温のマス
ク領域が形成される。第２発明にあっては、上述した如
く高温のマスク領域において遷移領域の範囲が減少する
ことに加えて、第１磁性層と第２磁性層との交換結合力
の強化により、低温のマスク領域において、磁壁による
磁化方向のゆらぎ成分が減少され、再生時のノイズが低
減される。

【００１８】第３発明に係る光磁気記録媒体は、第１又
は第２発明において、前記第１磁性層がＧｄＦｅＣｏ、
前記第２磁性層がＧｄＦｅ、前記第３磁性層がＴｂＦｅ
Ｃｏで構成してあることを特徴とする。また、第４発明
に係る光磁気記録媒体は、第１又は第２発明において、
前記第１磁性層がＧｄＦｅＣｏ、前記第３磁性層がＴｂ
ＦｅＣｏで構成され、前記第２磁性層の第１磁性層に近
い側の層がＧｄＦｅＤｙ、第３磁性層に近い側の層がＧ
ｄＦｅで構成してあることを特徴とする。

【００１９】従って、第１磁性層と第２磁性層との交換
結合力が強化されることにより、高温のマスク領域にお
いては、転写領域と高温のマスク領域との境界部分で第
１磁性層の磁化方向が定まり、遷移領域の範囲が減少す
る。また、低温のマスク領域においては、磁壁による磁
化方向のゆらぎ成分が減少され、再生時のノイズが低減
される。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面に基づき具体的に説明する。図１は本発明の光
磁気ディスクの構成図である。図中１はポリカーボネー
ト製の基板であり、１．１μｍのトラックピッチを有し
ている。基板１の表面には、ＳｉＮからなる下地層２
（膜厚：７０ｎｍ），Ｇｄ₂₄Ｆｅ₆₆Ｃｏ₁₀（キュリー温
度：３６０℃，ドミナント：遷移金属磁化優勢（以下Ｔ
Ｍリッチという））からなる第１磁性層である再生層３
（膜厚：４０ｎｍ）、Ｇｄ₂₇Ｆｅ₇₃（キュリー温度：２
２０℃，ドミナント：希土類金属磁化優勢（以下ＲＥリ
ッチという））からなる第１の中間層４（膜厚：１５ｎ
ｍ）、Ｇｄ₃₂Ｆｅ₆₈（キュリー温度：２２０℃，ドミナ
ント：ＲＥリッチ）からなる第２の中間層５（膜厚：２
０ｎｍ）、Ｔｂ₂₄Ｆｅ₅₆Ｃｏ₂₀（キュリー温度：２６０
℃，ドミナント：ＴＭリッチ）からなる第３磁性層であ
る記録層（膜厚：４０ｎｍ）６、及びＳｉＮの保護層７
（膜厚：６０ｎｍ）とが、この順に積層されている。

【００２１】なお、再生層３及び記録層６の補償温度は
いずれも室温以下である。また、第２磁性層である第１
の中間層４及び第２の中間層５はキュリー温度まで補償
温度が見られない膜であり、室温（１５℃〜３０℃）で
面内方向の磁化容易軸を有し、垂直方向の磁気異方性は
第２の中間層５よりも第１の中間層４の方が大きい。そ
して記録層６及び再生層３夫々との交換結合力の大きさ
に応じ、所定温度以上で磁化方向が面内から垂直方向へ
変化し、記録層６及び再生層３間の交換結合力を制御す
る。このような構成のＭＳＲ媒体は、各層を構成すべき
ターゲットを有するスパッタ装置内にて所定の条件で成
膜することにより形成され、その方法は既知のものであ
り、ここではその手順を省略する。

【００２２】以上の如き構成のＭＳＲ媒体の記録再生特
性を調べた。まず、波長６８０ｎｍのレーザ光を用い
て、消去パワー８ｍＷで照射し、５００Ｏｅの下向きの
消去磁界を印加して光磁気ディスクの全面を消去する。
光磁気ディスクを線速６ｍ／ｓで回転させつつ記録パワ
ー７ｍＷでレーザ光を照射し、４００Ｏｅの上向きの記
録磁界を印加する。これにより、記録層６に周波数７．
５ＭＨｚ， duty 50％の記録を行なった。記録ビットの
周方向の長さは０．４μｍであった。

【００２３】このように記録ビットが形成された光磁気
ディスクに、再生パワー２．５ｍＷ以上のレーザ光を照
射しつつ、下向きの再生磁界を印加した。図２は、この
ときの各層の磁化状態を示す図である。基板１，下地層
２及び保護層７は省略して示している。ビームスポット
内には、低温領域，中間温度領域及び高温度領域がディ
スクの回転方向後方側から順に形成される。低温領域で
は、第１及び第２の中間層４，５の磁化方向が再生磁界
と同方向に揃い、再生層３の磁化方向が記録層６に転写
されず、マスクが形成される。このとき、第１の中間層
４の垂直方向の磁気異方性が第２の中間層５よりも大き
いために、第１の中間層４及び第２の中間層５は強い交
換結合を示す。これにより、低温領域の磁壁による再生
磁界方向の磁化のゆらぎ成分が減少して、再生時のノイ
ズが低減される。

【００２４】中間温度領域では、再生層３のマイナール
ープのシフト量（反転磁界）が再生磁界よりも大きくな
るので、記録層６の磁化方向が第１，第２の中間層４，
５を介して転写され、転写領域を形成する。このとき、
第１の中間層４の垂直方向の磁気異方性が第２の中間層
５よりも大きいので、再生層３と第１の中間層４との交
換結合力はより強くなり、これにより磁化の転写むらが
減少し、転写領域が明瞭に確定されてキャリアが増加す
る。

【００２５】高温領域では、第１，第２の中間層４，５
が温度に応じて磁気特性を変化させるに従い、再生層３
と中間層４，５との交換結合力が弱くなり、再生層の反
転磁界は再生磁界よりも小さくなる。これにより、磁化
方向が再生磁界と同方向に揃い、マスクが形成される。
高温領域では記録層６側よりも再生層３側の方が温度が
高いので、中間温度領域との境界部分で再生層３と第１
の中間層４との界面付近の交換結合力が低下する傾向に
あるが、第１の中間層４の垂直方向の磁気異方性が第２
の中間層５よりも大きいので、再生層３と第１の中間層
４との交換結合力が強くなり、上述した界面付近の交換
結合力の低下を補う。これにより遷移領域の範囲は狭く
なり、再生時のノイズを低減してキャリアが増加する。

【００２６】このように中間温度領域の前後の領域でマ
スクが形成され、中間温度領域に形成された転写領域か
ら記録ビットが再生される光磁気ディスクでは、低温領
域では記録ビットの磁化のゆらぎ成分が減少し、高温領
域では遷移領域の範囲が狭くなり、そして転写領域では
磁化の転写むらが減少するので、再生信号のノイズが減
少し、キャリアが増大する。この結果、再生信号のＣ／
Ｎを向上することができる。

【００２７】なお、上述の実施の形態では、ビームスポ
ット内に転写領域を挟んで低温側と高温側とにマスク領
域を形成するダブルマスク再生が可能な磁気ディスクに
ついて説明しているが、これに限るものではなく、ビー
ムスポット内にマスク領域を形成し、ビームスポットの
大きさ以下の記録ビットを再生する光磁気記録媒体であ
れば本発明に適用される。

【００２８】

【実施例】上述した光磁気ディスクの再生信号のＣ／Ｎ
を測定し、再生性能を調べた。レーザ光の再生パワーは
３ｍＷを用い、上述した再生条件と同様に行った。光磁
気ディスクの第１の中間層４は上述したＧｄ₂₇Ｆｅ₇₃を
含め、Ｇｄ₂₉Ｆｅ₇₁，Ｇｄ ₂₅Ｆｅ₇₅の３種類について測
定した。第２の中間層５はいずれもＧｄ₃₂Ｆｅ₆₈からな
る。また、比較のために中間層（Ｇｄ₃₂Ｆｅ₆₈）が１層
で構成された従来の光磁気ディスクについても測定し
た。実施例の光磁気ディスクの膜構成及び従来の光磁気
ディスクの膜構成を表１に示し、測定結果を表２に示し
た。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】図３はＧｄＦｅ膜（単層）の組成に対する
磁気特性の変化を示したグラフであり、縦軸は極磁気カ
ー回転角を示し、横軸は磁界強度を示している。グラフ
中、実線はＧｄ₂₄Ｆｅ₇₆を、破線はＧｄ₂₉Ｆｅ₇₁を、一
点鎖線はＧｄ₃₂Ｆｅ₆₈を示している。ＧｄＦｅ膜のＧｄ
組成が大きい方が、垂直方向の磁化異方性が大きいこと
が判る。

【００３２】表２から明らかなように、従来例に比較し
て本実施例の方が再生ノイズが低く、キャリアレベルが
高い。この結果、実施例１〜３のＣ／Ｎは従来のものよ
りも１ｄＢ以上向上している。なお、実施例３の第１の
中間層４がＧｄ₂₅Ｆｅ₇₅からなるものについては、磁気
異方性が面内方向よりも垂直方向に優勢であるために交
換結合力が強すぎて記録層６の磁化方向が転写され、マ
スクが形成されないのでＲＡＤダブルマスク再生ができ
なかった。表２に示す値はＦＡＤ（Front Aperture Det
ection）再生によるものである。

【００３３】上述した実施例１〜３は、第１，第２の中
間層４，５に同一材料を用い、キュリー温度がほぼ同程
度のものを用いているが、第１の中間層４に垂直磁気異
方性が強い希土類材料を少量添加しても良い。第１の中
間層４に、Ｇｄ₃₄Ｆｅ₆₅Ｄｙ ₁，Ｇｄ₃₄Ｆｅ₆₃Ｄｙ₃，
Ｇｄ₃₁Ｆｅ₆₄Ｄｙ₅を夫々用いた場合の光磁気ディスク
の再生信号のＣ／Ｎを調べた。また、比較のために中間
層（Ｇｄ₃₂Ｆｅ₆₈）が１層で構成された従来の光磁気デ
ィスクについても測定した。本実施例及び従来の光磁気
ディスクの膜構成を表３に示し、測定結果を表４に示し
た。

【００３４】

【表３】

【００３５】

【表４】

【００３６】表４から明らかなように、従来例に比較し
て、第１の中間層４にＤｙを少量添加した方が再生ノイ
ズが低く、キャリアレベルが高い。この結果、実施例
４，５のＣ／Ｎは従来のものよりも１ｄＢ程度向上して
いる。ＧｄＦｅにＤｙを添加することにより、磁気異方
性は垂直方向に強くなるが、キュリー温度は低下する。
第１の中間層４のキュリー温度が第２の中間層５よりも
低い場合でも、垂直方向の磁気異方性を強くすることに
より遷移領域に起因するノイズが低下できることが判っ
た。

【００３７】なお、実施例６の第１の中間層４がＧｄ₃₁
Ｆｅ₆₄Ｄｙ₅から成るものについては、磁気異方性が面
内方向よりも垂直方向に優勢であるために交換結合力が
強すぎて記録層６の磁化方向が転写され、マスクが形成
されないのでＲＡＤダブルマスク再生ができなかった。
表４に示す値はＦＡＤ（Front Aperture Detection）再
生によるものである。

【００３８】以上の如く、実施例１〜６にあっては、転
写領域と高温領域との境界の遷移領域の範囲が狭いの
で、再生信号のＣ／Ｎが向上する。また、実施例１，
２，４，５にあっては、加えて低温領域の記録ビットの
ゆらぎ成分が減少するので、さらにＣ／Ｎが向上する。

【００３９】また、高温領域，低温領域のマスク部分で
ゆらぎ成分が減少することにより、記録層６から再生層
３への磁化の転写性能が向上され、再生層３に転写むら
が生じることがない。従って、記録層６の記録ビットを
充分な再生信号として読出すことができ、再生エラーを
起こさない。

【００４０】なお、上述した本実施の形態では下向きの
再生磁界を印加する場合について説明しているが、これ
に限るものではなく、上向きの再生磁界を印加する場合
でも同様に磁気超解像が可能であり、この場合はマスク
の磁化方向が夫々逆方向になる。

【００４１】

【発明の効果】以上のように、本発明においては、ＭＳ
Ｒ媒体の再生層と記録層との交換結合を制御する第２磁
性層を複数層で構成し、垂直方向の磁気異方性が第２磁
性層の再生層に近い側で強くなるように積層してあるの
で、遷移領域の磁化方向のゆらぎ成分を減少できて、転
写領域とマスク部分との境界の磁化方向が明瞭に定ま
り、再生エラーが低減されて再生信号の品質が向上する
等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光磁気記録媒体の構成図である。

【図２】本発明のＭＳＲ媒体の再生時の磁化状態を示す
図である。

【図３】本発明の中間層の組成に応じた磁気特性を示す
グラフである。

【図４】従来のＭＳＲ媒体の再生時の磁化状態を示す図
である。

【図５】従来のＭＳＲ媒体の再生時の磁化状態を示す図
である。

【符号の説明】１基板２下地層３再生層４第１の中間層５第２の中間層６記録層７保護層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に第１磁性層、第２磁性層及び第
３磁性層をこの順に備え、前記第２磁性層により前記第
１磁性層と第３磁性層との間の交換結合力が制御される
光磁気記録媒体において、前記第２磁性層は複数層を有し、前記第３磁性層に近い
側の層よりも前記第１磁性層に近い側の層の方が、膜面
に垂直な方向の磁気異方性が大きいことを特徴とする光
磁気記録媒体。
【請求項２】前記第２磁性層は希土類磁化優勢であ
り、室温で面内方向の磁気異方性を有する請求項１記載
の光磁気記録媒体。
【請求項３】前記第１磁性層がＧｄＦｅＣｏ、前記第
２磁性層がＧｄＦｅ、前記第３磁性層がＴｂＦｅＣｏで
構成してある請求項１又は２記載の光磁気記録媒体。
【請求項４】前記第１磁性層がＧｄＦｅＣｏ、前記第
３磁性層がＴｂＦｅＣｏで構成され、前記第２磁性層の
第１磁性層に近い側の層がＧｄＦｅＤｙ、第３磁性層に
近い側の層がＧｄＦｅで構成してある請求項１又は２記
載の光磁気記録媒体。