JPH10501090A - 酸化イットリウムで分離された磁気光学フィルム層を有する磁気光学記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、透明基材（１４）およびその上に提供された磁気光学スタックを含んで成る磁気光学記録媒体（１２、１００）に関する。前記スタックは、厚さ１０ｎｍ未満の複数の磁気光学フィルム層（２０、３０、４０、５０、６０および７０）を含んでいる。隣接する磁気光学フィルム層は、Ｙ₂Ｏ₃から本質的に構成された誘電体層（２５、３５、４５、５５および６５）で分離されている。

Description

【発明の詳細な説明】 酸化イットリウムで分離された磁気光学フィルム層を有する磁気光学記録媒体発明の分野 本発明は、一般に、磁気光学記録媒体、特にそのような媒体中で使用される誘 電体に関する。発明の背景 多数の従来の磁気光学（ＭＯ）媒体構造物は、透明基材上に独立した層を連続 的に配置することによって形成された、４層（カドリ層、quadrilayer）の薄膜 スタックである。それらの層は、第１誘電体層、厚み方向の磁気異方性を表す希 土類遷移金属（ＲＥ−ＴＭ）磁気光学層、第２誘電体層、および金属反射層から 構成される。ＲＥ−ＴＭ層は、反応性が高く、安定性を得るためには周囲の環境 から保護しなければならない。２つの隣接する誘電体層の１つの機能は、ＭＯフ ィルムと周囲の環境との間のバリヤーとして役立つことである。加えて、誘電体 は、適した光学特性と、隣接するＲＥ−ＴＭ磁気光学フィルムとの容認できる低 い反応性を示さなければならない。 従来の媒体中の希土類遷移金属磁気光学層の厚さは、典型的に２０〜６０ｎｍ である。しかしながら、複数のＭＯ層を有する媒体構造は、例えばマルチレベル 記録応用やマークエッジ・ジタ（mark-edge jitter）の低減に有用であり得るこ とが提唱されている。 前記多層ＭＯ構想の機能性は、一般に、各ＭＯ層と、レーザーからの非常に僅 かな入射光学出力との相互作用に依存している。しかしながら、典型的なテルビ ウム−鉄−コバルト（Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏ）ＭＯカドリ層構造物では、厚さ３０ｎ ｍのＦｅＴｂＣｏ層と隣接する第２誘電体層の間の界面に、５％未満の入射出力 が存在する。その結果として、実際の厚さは、特定の材料や媒体構造によって変 化できるが、実際の多層構造物中の合計ＭＯ厚さは、任意に大きくなり得ないこ とが自明である。合計ＭＯ層厚さを制限する場合、独立した層の数が増加すると 、それぞれの独立した層の厚さを低減しなければならないことは明確である。多 重 磁性層構造に存する利点（例えば、増加した蓄積密度、低下したジター等）は、 一般に、層の数（Ｎ）が増えるにつれて高まり、その結果として、多数の非常に 薄いＭＯを含む構造が望ましい。発明の要旨 ＭＯ媒体のバイアス磁界応答は、薄い誘電体フィルムで分離された２つまたは それ以上のＭＯ層を有する構造物（すなわち、「離散層（broken layer）」構造 物）によって大いに改良することもできる。この改良されたバイアス応答は、書 き込み中に磁界変調を用いる記録応用に非常に望ましい。 幾つかの非常に薄いＭＯ層を有するＭＯ構造を創製するのが望ましいことがあ るが、そのような構造の構造物は、ＭＯ層の厚さが低下すると、（１）ＭＯ層お よび隣接する誘電体層と（２）ＭＯ層の体積との比が増加するという事実によっ て複雑化している。すなわち、この非常に薄いＭＯ層では、接点の反応性および ／またはＭＯ層と隣接する誘電体層との相互作用が、段々大きくなって、ＭＯ層 の磁性に悪影響を及ぼすことがある。そこで、酸化イットリウム：ＹＯ_x（例え ば、Ｙ₂Ｏ₃）から本質的に構成される誘電体の使用がこの問題を解決することを 見いだした。 従って、本発明は、透明基材上に磁気光学スタックを含んでなる磁気光学記録 媒体を提供する。スタックは、それぞれの厚さが１０ｎｍ未満のＭＯフィルムの 少なくとも２つの層を包含する。ＭＯフィルムの隣接する層は、Ｙ₂Ｏ₃を含む誘 電体層で分離されている。ＭＯ層は、例えばテルビウム−鉄−コバルト（ＴｂＦ ｅＣｏ）のような希土類遷移金属アロイであってよい。誘電体層の厚さは、好ま しくは少なくとも１ｎｍである。ＭＯフィルム層の厚さは、約４ｎｍであってよ い。磁気光学スタックは、３層程度、または６層もしくはそれ以上のＭＯフィル ム層を包含してよい。場合により、保護層を、ＭＯスタック上に提供してよい。 本発明のもう一つの態様は、透明基材上に少なくとも２つの酸化イットリウム ／ＭＯ層／酸化イットリウムサンドイッチ構造を含んで成る磁気光学記録媒体を 包含する。サンドイッチ構造は、実質上透明なスペーサー層で互いに分離されて いる。 本発明は、上記のＭＯ記録媒体、および基材を通して媒体に通過する用に配置 された集束レーザービームを含むＭＯ記録装置も包含する。レーザービームは、 少なくとも１つのＭＯ層を、ＭＯ層の磁化を反転させるのに十分な温度まで加熱 できなければならない。光検出器は、媒体から反射されたレーザービームを検出 するために配置する。 ここで開示するＹＯ_x系誘電体層は、好ましくはＹ₂Ｏ₃少なくとも５０％、特 に少なくとも７０％、最も好ましくは少なくとも９０％を含んで成る。図面の詳細な説明 図１は、本発明の一態様の磁気光学記録媒装置の側面図である。 図２は、本発明のもう一つの態様の磁気光学記録媒体の側面図である。詳細な説明 本発明の一態様の磁気光学（ＭＯ）記録装置を図１に示す。記録装置１０は、 ＭＯ記録媒体１２、レーザー８０、および光検出器９０から構成されている。媒 体１２は、透明基材１４およびその上に提供されるＭＯスタックから成る。ＭＯ スタックは、誘電体１５、２５、３５、４５、５５、６５および７５とＭＯフィ ルム層２０、３０、４０、５０、６０および７０の交互の層を包含する。反射層 ７６を包含してもよく、任意の保護層７８（例えば、シールコート）も同様に包 含し得る。 ＭＯフィルム層は、好ましくはＴｂＦｅＣｏのような希土類遷移金属アロイを 含んで成る。ＭＯフィルム層は、好ましくは厚さ約１０ｎｍ未満、特に厚さ約４ ｎｍ未満である。 誘電体層２５、３５、４５、５５および６５は、酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃） から本質的に構成され、好ましくは少なくとも厚さ１ｎｍ、特に少なくとも約３ ｎｍである。 基材１４は、非磁性で寸法安定性もあるレーザービームに対して高い透過性を 有する材料から形成されてよい。基材は、通常、ポリカーボネート、ポリメチル メタクリレート、アクリレート、またはエポキシのような優れた衝撃強度を有す るポリマー樹脂から作製される。 誘電体層１５および７５は、好ましくは誘電体材料（例えば、酸化イットリウ ム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素または二酸化ケイ素）を含んで 成るが、他の既知の誘電体材料を使用してもよい。誘電体層１５および７５の厚 さは、典型的に約５〜１００ｎｍの範囲である。 反射層７６は、典型的に、アルミニウム、金、銀、またはそれらのアロイのよ うな高い反射性金属を含む。反射層７６の厚さは、典型的に約２０〜１００ｎｍ の範囲である。任意の保護層７８は、反射体層７６上に配置して、ＭＯ層中の薄 膜材料を、周囲の環境の要素との反応からさらに保護する。保護層７８は、厚さ ３μｍ以上の光硬化性ポリマーを好ましくは含んで成る。 本発明の別の態様を図２に示す。ＭＯ記録媒体１００は、透明基材１０２およ びその上に提供されたＭＯスタックから構成される。ＭＯスタックは、ＭＯ層１ ０６および１１６、誘電体層１０４、１０８、１１４および１１８、透明スペー サー層１１０（例えば、感光性ポリマー）、任意の反射層１２０、並びに任意の 保護層１２２（例えば、シールコート）から成る。ＭＯ層、誘電体層、並びに任 意の反射層および保護層は、好ましくは図１に関しての上述のものと同じもので ある。誘電体層は、図１に関して記載したように、酸化イットリウムであるが、 好ましくは少なくとも厚さ５ｎｍ、特に少なくとも厚さ１０ｎｍである。 図２において、誘電体層１０４、ＭＯ層１０６および誘電体１０８の最初のサ ンドイッチ構造は、誘電体層１１４、ＭＯ層１１６および誘電体１１８の次のサ ンドイッチ構造から、透明スペーサー層１１０で分離されている。透明スペーサ ー層１１０の目的は、２つの誘電体−ＭＯ層−誘電体サンドイッチを、ＭＯ媒体 に記録したりそれから読み出したりするのに用いられる光学装置の焦点深さの少 なくとも数倍大きな距離分、物理的に離すことである。透明スペーサー層１１０ が十分に厚ければ、誘電体／ＭＯ層／誘電体サンドイッチのいずれかからの情報 を、他方の誘電体／ＭＯ層／誘電体サンドイッチ上のデータとは未関係に記録お よび再生でき、それによって媒体１００のデータ蓄積容量を高めることができな ければならない。透明スペーサー層１１０の厚さは、少なくとも約１０μｍであ るが、好ましくは約５０μｍ未満でなければならない。透明スペーサー層１１０ に好ましい材料としては、誘電体／ＭＯ層／誘電体サンドイッチ上の情報を記録 および再生するのに使用され得るレーザー光の４５０〜８５０ｎｍの波長範囲に 亙って実質上透明である感光性ポリマーのような材料が挙げられ、透明スペーサ ー層１１０に好ましい感光性ポリマーの１種は、光硬化性アクリレートである。 図２には、２つの誘電体／ＭＯ層／誘電体サンドイッチを分離している単一の感 光性ポリマー層のみが示されているが、サンドイッチを分離する別の感光性ポリ マー層を含むことによって、更なる誘電体／ＭＯ層／誘電体サンドイッチを付加 することができる。 以下の非限定的な実施例によって、本発明をさらに説明する。実施例１ コンピューター制御イオンビーム堆積装置を用いて、市販のシリコンウエハー （１００）上に誘電体／ＭＯフィルム／誘電体のサンドイッチ構造を配置させた 。２２５ｍＡ、９００ｅＶのＸｅ⁺第１ビームを用いて、堆積速度３〜６ｎｍ／ 分を得た。サンドイッチは、特定の誘電性の厚さ４０ｎｍの２つの薄層の間に挟 まれた厚さ〜２４ｎｍのＴｂＦｅＣｏフィルムから成る。ＴｂＦｅＣｏ ＭＯフ ィルムを、Ｆｅ−Ｃｏ５.３原子％アロイターゲットと元素Ｔｂターゲットから 交互に堆積した。所望の組成と表示繰り返し周期１ｎｍ（すなわち、２４個のＦ ｅＣｏ−Ｔｂ積層対から成るＭＯフィルム構造）を有する積層構造を製造するよ うに、Ｆｅ-ＣｏとＴｂ堆積時間をプログラムした。Ｓｉ、ＳｉＣ_x、Ｓｉ₃Ｎ₄、 ＳｉＯ、ＨｆＯ₂およびＹ₂Ｏ₃ターゲットを使用して、ＭＯフィルムと隣接する 誘電体フィルムを製造した。堆積中に反応性気体を使用しなかったため、揮発性 成分（すなわち、酸素および窒素）を含む化合物ターゲットから堆積したフィル ムは、出発ターゲット組成に比べてＯまたはＮが幾分不足しているようである。 堆積した誘電体の正確な化学量論が分からないため、表１では材料をＳｉＮ_x、 ＨｆＯ_x等と呼ぶ。Ｓｉ以外の全ての誘電体ターゲットは、ホットプレスした圧 縮粉から形成した。Ｓｉターゲットは、緻密な多結晶材料であった。ターゲット はいずれも、市販品を用いた。各誘電体／ＭＯフィルム／誘電体サンドイッチに ついてのＭＯフィルム組成は、Ｘ線蛍光法を用いて決定した。表１に記載の試料 の 平均ＭＯフィルム組成は、Ｆｅ７７.０原子％、Ｃｏ３.５原子％、およびＴｂ１ ９.５原子％であった。フィルム中のＴｂ含量の標準偏差は、約０.５原子％であ った。 試料温度制御付き振動試料磁気計を用いて、磁性を決定した。フィルム平面に 垂直な方向の飽和磁化（Ｍ_s）と磁気エネルギー生成物（Ｍ_sＨ_c）は、３０Ｃで のヒステリシスループから決定した。キュリー温度（Ｔ_c）は、温度の関数とし ての垂直磁化を測定することにより、決定した。１つの通常行われる実験は、測 定中に小さな厚さ方向（垂直）の磁界（５００〜１０００Ｏｅ）を加えて、Ｔ_c に近づくように厚さ方向の磁化を保持することである。Ｔ_dは、残留磁化（Ｍ_r） が、同じ温度でのＭ_sの半分未満となる温度と定義される。Ｔ_dは、試料を３０Ｃ で垂直方向に飽和させること、残留磁化を温度の関数としてモニターすること、 および残留磁化が突然低下する温度を記録することによって決定した。Ｔ_cを決 定するために用いた磁化温度データと比較することによって、Ｔ_dの判断が可能 となった。Ｔ_dは、自発的な抹消が磁気光学記録応用で生じる温度に相当するも のと予期される。すなわち、Ｔ_cよりも実質上低いＴ_dの値を有する構造は、常套 の媒体構造において乏しい記録性能を示すのに向いている。表１の実験は、幾ら かの差が観られるが、厚さほぼ２４ｎｍのＭＯフィルムの磁性が比較的一定であ り、かつ隣接する誘電性フィルムの組成に感受しないことを表している。実施例２ 実施例２では、厚さ３ｎｍの誘電体材料分離層で分離した６つの厚さ４ｎｍの ＴｂＦｅＣｏフィルムの光学スタックを、実施例１と同様の方法で堆積した。６ つの厚さ４ｎｍのＴｂＦｅＣｏフィルムが、実施例１の厚さ２４ｎｍの単一Ｔｂ ＦｅＣｏフィルムと等しい合計厚さを有することに注意すべきである。 表１に関する上述の幾つかの変数Ｍ_s、Ｍ_sＨ_c、Ｔ_dおよびＴ_cを、表２に示す ように、実施例２のフィルムについて測定した。幾つかの構造について、１００ ０Ｏｅの磁界では、著しく脱磁性化しないようにするのには不十分であった。そ こで、Ｔ_cは、５,０００Ｏｅの磁界を加えても決定した。表２に記載の試料のＸ 線蛍光測定は、Ｆｅ７７.１原子％、Ｃｏ３.４原子％、およびＴｂ１９.５原子 ％の平均ＭＯフィルム組成を得た。このフィルム中のＴｂ含量の標準偏差は、約 ０.８原子％であった。 表１と表２のデータを比較すると、特定の誘電体において、６つの厚さ４ｎｍ のＭＯフィルム（６×４ｎｍ）を含む試料の磁性が、一般に、厚さ２４ｎｍの単 一のＭＯフィルム（１×２４ｎｍ）を含む試料の磁性とは明らかに異なることが 分かる。例えば、ＳｉＮ_x、ＳｉＯ_x、およびＨｆＯ_x誘電体を含む試料のＭ_s値は 、６×４ｎｍ構造の試料の２倍以上に高まる。さらに、表１と表２のエネルギー 生成値を比較すると、６×４ｎｍ構造のエネルギー生成が、同じ誘電体材料を用 い た１×２４ｎｍ構造に比べて劇的に低下していることも分かる。表１および２を より綿密に調べると、この研究で評価した誘電体材料：ＹＯ_xが、１×２４ｎｍ と６×４ｎｍ構造の間の磁性に断然小さな変化を生じることが示されている。Ｙ Ｏ_xは、６×４ｎｍ構造のエネルギー生成が１×１０⁵ｅｒｇｓ／ｃｍ³以上のま まであると評価された唯一の誘電体材料であって、６×４ｎｍ構造のＴ_dが１２ ０Ｃ以上であるただ１つの材料でもある。対照して、他の誘電体材料を用いて６ ×４ｎｍ構造で示されたＭ_sＨ_cおよびＴ_dの実質上より低い値は、この構造を高 機能記録応用での使用に恐らく不向きにさせるであろう。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．透明基材（１４）およびその上に提供された磁気光学スタックを含んでな る磁気光学記録媒体（１２、１００）であって、スタックが、それぞれ厚さ１０ ｎｍ未満の磁気光学フィルムの複数の層（２０、３０、４０、５０、６０および ７０）を含んで成り、隣接する層が、ＹＯ_xから本質的に構成された誘電体層（ ２５、３５、４５、５５および６５）で分離されている磁気光学媒体。 ２．各誘電体層の厚さが少なくとも１ｎｍである請求項１記載の媒体。 ３．磁気光学フィルムがＴｂＦｅＣｏを含む請求項２記載の媒体。 ４．磁気光学フィルム層の厚さが約４ｎｍ未満である請求項２記載の媒体。 ５．磁気光学スタックが、少なくとも６つの磁気光学フィルム層を含んで成る 請求項４記載の媒体。 ６．ＹＯ_xがおおよそＹ₂Ｏ₃である請求項１記載の媒体。 ７．誘電体層（１５および７５）が、磁気光学スタックと基材の間、およびス タックの反対の端にも提供された請求項１記載の媒体。 ８．磁気光学フィルム層が、透明スペーサー層（１１０）で互いに分離されて いる請求項７記載の媒体。 ９．透明基材（１４）； ＴｂＦｅＣｏ（２０、３０および４０）を含みかつ各層の厚さが約１０ｎｍ未満 の少なくとも３つの磁気光学層を含んで成る磁気光学フィルムスタックであって 、隣接する層が、少なくとも厚さ約１ｎｍのＹ₂Ｏ₃から本質的に構成された誘電 体層（２５および３５）で分離されている磁気光学フィルムスタック；および 保護層（７８） を順に含んで成る磁気光学記録媒体（１２）。 １０．透明基材（１４）およびそのうえに提供された磁気光学スタックを含ん で成る磁気光学記録媒体（１２、１００）であって、スタックが、それぞれ厚さ １０ｎｍ未満の磁気光学フィルムの複数の層（２０および３０）を含んで成り、 隣接する層がＹ₂Ｏ₃から本質的に構成された誘電体層（２５）で分離されている 磁気光学媒体；および 基材を通して媒体に入射するように配置された集束レーザー（８０）であって、 レーザービームが、少なくとも１つの磁気光学層を、該層の磁化を反転させるの に十分な温度まで加熱し得る集束レーザー を含んで成る磁気光学記録装置（１０）。