JPH1064130A - 光磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 初期化磁石を必要としないＲＡＤ方式のＭＳ
Ｒ媒体を実現する。 【解決手段】 初期化層３は常に一定の磁化方向を有す
る。各磁性層の記録後の磁化方向は、メモリー層６を除
いて全て初期化層３の磁化方向に揃う。再生時に再生レ
ーザースポット内の高温領域が所定温度に達すると、切
断層４が磁化を失う。初期化層３と再生層５との交換結
合が切断され、メモリー層６の磁化方向が再生層５に転
写される。こうして、ＲＡＤ方式の超解像再生が実現で
きる。続いて、切断層４の温度が所定温度より低くなる
と、初期化層３と再生層５の交換結合が再び生じて、再
生層５の磁化が初期化層３の磁化方向を向く。こうし
て、初期化磁界なしで再生層５を初期化することができ
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、磁気超解像によっ
て情報を読み出すことが可能な光磁気記録媒体に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】高密度データが蓄積でき高速に情報処理
可能な光ディスクはコンピュータメモリーとして注目さ
れている。直径５．２５インチや３．５インチ等の光デ
ィスクは、情報の書換えが可能である光磁気タイプや相
変化タイプがＩＳＯ規格により標準化されており、今後
さらに広く普及するものと予想されている。この光ディ
スクには、記録再生装置のピックアップからのレーザー
スポットを情報に沿って導くための、すなわちトラッキ
ングのためのガイドが凹又は凸の溝の形で媒体の内周か
ら外周へ向けてスパイラル状に形成されている。この溝
のことを案内溝と呼ぶ。案内溝について詳しく説明する
と、ＩＳＯ規格において定義されているようにピックア
ップから見た場合に凹になる部分つまり遠方になる部分
はランドと呼ばれ、凸になる部分つまり近くになる部分
はグルーブと呼ばれる。ランドの中心から隣りのランド
の中心までをトラックピッチと呼んでいる。

【０００３】現在、市場に出ている光ディスクでは、基
板表面のグルーブの上部における幅をＷｔｏｐとし基板
表面のグルーブの底部における幅をＷｂｏｔｔｏｍとす
ると、グルーブ幅ＷはＷ＝（Ｗｔｏｐ＋Ｗｂｏｔｔｏ
ｍ）／２で定義する。また、基板表面のグルーブの底部
よりグルーブの上部までの高さ、つまり段差をグルーブ
深さと呼ぶ。このような光ディスクをさらに高データ密
度化するために、光ヘッドの光源波長を短くすることに
よって再生用光スポットを小さくし、高密度に記録した
情報の再生を可能にするという方法が試みられている
が、光ヘッドの光源に用いられる半導体レーザーの波長
は限られており、また短波長のレーザーではレーザー光
の形状や出力等が不十分という問題がある。

【０００４】そこで、光源の波長と再生用光スポットの
大きさが現状のままでも、高密度に記録された情報を読
み出すことができる磁気超解像（Magnetically Induced
Super-Resolution 、以下ＭＳＲとする）と呼ばれる技
術が提案されている。これは、再生光による媒体の温度
上昇と媒体の回転移動との組み合わせにより生ずる光ス
ポット内の媒体の温度分布を利用して、光スポット内に
入った媒体の信号の一部を再生信号として検出されない
ようにマスクするものである。この結果、信号を読み出
すことができる実効的な開口の領域は光スポットより小
さなものとなり、より高密度な情報の再生が可能とな
る。

【０００５】図６を用いてこのようなＭＳＲ光磁気記録
媒体の１例であるＲＡＤ方式を簡単に説明する。図６
（ａ）はＲＡＤ方式のＭＳＲ光磁気記録媒体の平面図、
図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。この
ＲＡＤ方式のＭＳＲ光磁気記録媒体２１は、記録層２２
とその上に形成された再生層２３の磁性２層を備えてお
り、信号再生は再生層側から行われる。そして、再生を
行う前に、図６（ｂ）のように再生層２３の磁化方向を
一定の向きに揃える初期化を行う。

【０００６】回転により媒体２１が図６（ａ）のように
移動すると、光スポット２４内に入った媒体２１の前方
領域が低温領域２５となり、後方が高温領域２６となる
温度差が生じる。スポット内の低温領域２５において、
再生層２３の磁化は記録マーク２７の有無に拘らず初期
状態のままの向きを示し、信号再生に寄与しないマスク
となる。他方、高温領域２６では、再生層２３の磁化の
向きは交換結合力により記録層２２の磁化の向きに反転
し（図６（ｂ）ではＢの位置の磁化の向きが反転す
る）、信号検出を担う開口部として機能する。これによ
り、この領域２６内の記録マークのみを読み取ることが
できる。

【０００７】ＭＳＲ光磁気記録媒体には、このようなＲ
ＡＤ方式の他に、低温領域が開口部になり高温領域がマ
スクとなるＦＡＤ（Front Aperture Detection）方式が
提案されている。ところが、ＦＡＤ方式のＭＳＲ媒体で
は、再生スポット２４内の三日月形の低温領域２５が開
口部となるため、このような開口部の形では隣接するト
ラックからの信号漏れ込みを防止することができない。
これに対してＲＡＤ方式のＭＳＲ媒体では、再生レーザ
ーの照射によって生じる温度分布の高温領域のみが開口
部となり、低温領域がマスクとなるため、小さい開口部
が形成され、隣接トラックからのクロストークの影響を
受けにくいという利点がある。

【０００８】ただし、ＲＡＤ方式のＭＳＲ媒体では、い
ったん再生ビームが照射された再生層２３の磁化は記録
層２２の磁化方向のままとなるので、これを再びマスク
として機能させるためには、再生層２３の磁化方向を揃
える初期化を行わなければならない。したがって、ＲＡ
Ｄ方式のＭＳＲ光磁気記録媒体を再生する再生装置で
は、初期化磁石の磁界によって再生層２３を初期化した
後に、再生ビームを照射して再生を行うようにしてい
た。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来のＲ
ＡＤ方式のＭＳＲ光磁気記録媒体では、再生層を初期化
する初期化磁界が必要となるため、この媒体を再生する
再生装置に初期化磁石を設ける必要があり、その結果、
再生装置が大型になると共にコストアップを引き起こす
という問題点があった。本発明は、上記課題を解決する
ためになされたもので、初期化磁石を必要としないＲＡ
Ｄ方式のＭＳＲ光磁気記録媒体を提供することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１に記
載のように、透明基板上に多層膜として、後記再生層の
磁化方向を揃えるために、垂直上向き又は下向きの一定
の磁化方向を有する初期化層と、再生光の照射によって
所定温度に達したときに、初期化層と後記再生層の結合
を切断するための切断層と、上記初期化層との結合が存
在するとき、磁化が初期化層の磁化方向を向き、初期化
層との結合が切断されたとき、磁化が後記メモリー層の
磁化方向を向く再生層と、初期化層の磁化と反対方向に
磁化が反転することにより情報を保持するメモリー層と
が順次積層されたものである。このような多層膜の構成
により、各層の記録後の磁化方向は、情報を保持してい
るメモリー層を除いて全て初期化層の磁化方向に揃う。
再生時に、再生スポット内の高温領域が所定温度に達す
ると、切断層が初期化層と再生層の結合を切断し、再生
層とメモリー層の交換結合によりメモリー層の磁化方向
が再生層に転写される。こうして、再生スポット内の高
温領域のみが開口部となるので、ＲＡＤ方式の超解像再
生が実現できる。続いて、切断層の温度が所定温度より
低くなると、初期化層と再生層の交換結合が再び生じ
て、再生層の磁化が初期化層の磁化方向を向く。

【００１１】また、請求項２に記載のように、初期化層
は、記録層のキュリー温度より高いキュリー温度を有す
るものであり、切断層は、上記所定温度より低く、かつ
初期化層、再生層及びメモリー層のキュリー温度より低
いキュリー温度を有するものである。このように初期化
層のキュリー温度を記録層のキュリー温度より高くする
ことにより、記録光が照射されて加熱された場合にも、
初期化層の磁化方向は変化しない。また、切断層のキュ
リー温度を上記所定温度より低くすることにより、再生
光の照射によって所定温度に達したときに、切断層が磁
化を失い、初期化層と再生層の結合が切断される。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施の形態
を示す光磁気記録媒体の断面図である。この光磁気記録
媒体を作製するためには、まずレーザー光の入射側（図
１下側）から見て凹となるランド及び凸となるグルーブ
（不図示）を有する円盤状のガラス又はプラスチックか
らなる案内溝付き透明基板１を用意する。そして、基板
１のランド及びグルーブが形成された面上にＳｉＮから
なる下地層２、初期化層３、切断層４、再生層５、メモ
リー層６、ＳｉＮからなる保護層７を順次スパッタリン
グによって成膜した。各層の膜厚は下地層２が７０ｎ
ｍ、初期化層３が２５ｎｍ、切断層４が２５ｎｍ、再生
層５が３００ｎｍ、メモリー層６が５００ｎｍ、保護層
７が７０ｎｍである。

【００１３】初期化層３からメモリー層６までは磁性層
であり、これらの層は磁気的な結合をしている。初期化
層３、切断層４、再生層５、メモリー層６のキュリー温
度をそれぞれＴｃ３、Ｔｃ４、Ｔｃ５、Ｔｃ６とする
と、Ｔｃ３＞Ｔｃ５＞Ｔｃ４、Ｔｃ６＞Ｔｃ４の関係を
満たす。次に、これらの磁性層について説明する。

【００１４】初期化層３は、その温度が記録光の照射に
よって局所的に上昇する媒体温度（例えば２５０〜３０
０℃、これを記録温度とする）まで上昇したとき、その
保磁力が媒体に印加される記録磁界よりも大きい垂直磁
化膜からなる。よって、少なくとも３００℃までは垂直
磁化を有することになる。

【００１５】初期化層３の材料としては、例えばＴｂ_X
（Ｆｅ_100-YＣｏ_Y）_100-Xが用いられる。元素記号の後
ろの添え字は、原子百分率であり、Ｘ＝１８〜２４、Ｙ
＝２０〜１００である。ＴｂＣｏ（つまり、Ｙ＝１００
の場合）のキュリー温度は４００℃である。また、Ｄｙ
_X（Ｆｅ_100-YＣｏ_Y）_100-Xを用いてもよく、この場合は
Ｘ＝２１〜２７、Ｙ＝３５〜８０である。なお、再生用
のレーザー光を効率よく使用し、Ｓ／Ｎ比の良い再生信
号を得るためには吸収の少ないガーネットのような透明
磁性材料の使用も効果的である。

【００１６】切断層４は、環境温度（例えば０〜５０
℃）より高く、かつ再生光の照射によって局所的に上昇
する媒体温度（例えば２００℃、これを再生温度とす
る）よりも低いキュリー温度（例えば１００〜１５０
℃、これを所定温度とする）を有する磁性層である。こ
の切断層４の材料としては、例えばＴｂ_X（Ｆｅ_100-YＣ
ｏ_Y）_100-Xが用いられる。ここでは、Ｘ＝１８〜２２、
Ｙ＝０〜５である。また、（Ｔｂ_ZＤｙ_100-Z）_X（Ｆｅ
_100-YＣｏ_Y）_100-Xを用いてもよく、この場合はＸ＝２
０〜２４、Ｙ＝０〜１０、Ｚ＝０〜１００である。

【００１７】さらに、これらの材料にＣｒ、Ａｌ、Ｓ
ｉ、Ｃｕなど他の元素を添加したものでもよい。また、
キュリー温度が、上述した範囲にある限り透明な磁性材
料を使用することも可能である。

【００１８】再生層５は、上記再生温度よりもキュリー
温度が高く、大きなカー回転角を有する垂直磁化膜から
なる。この再生層５の材料としては、例えばＧｄ_X（Ｆ
ｅ_100-YＣｏ_Y）_100-Xが用いられる。ここでは、Ｘ＝２
１〜２５、Ｙ＝１０〜６０である。再生層５は、室温か
ら少なくとも３００℃付近までの温度範囲で垂直磁化を
有する磁性材料であり、ＧｄＦｅＣｏのキュリー温度は
４００℃である。

【００１９】メモリー層６は、上記記録温度付近のキュ
リー温度を有し、かつ室温で大きな保磁力を示す垂直磁
化膜からなる。このメモリー層６の材料としては、例え
ばＴｂ_X（Ｆｅ_100-YＣｏ_Y）_100-Xが用いられる。ここで
は、Ｘ＝１８〜２２、Ｙ＝２０〜５０である。このＴｂ
ＦｅＣｏのキュリー温度は２５０℃である。

【００２０】また、Ｄｙ_X（Ｆｅ_100-YＣｏ_Y）_100-Xを用
いてもよく、この場合は、Ｘ＝２１〜２７、Ｙ＝３０〜
６０である。さらに、（Ｔｂ_ZＤｙ_100-Z）_X（Ｆｅ_100-Y
Ｃｏ_Y）_100-Xを用いてもよく、この場合はＸ＝２０〜２
５、Ｙ＝２５〜５５、Ｚ＝３０〜８０である。

【００２１】以上のような初期化層３からメモリー層６
までの磁性層の記録前の磁化方向は、図２の矢印で示す
ように垂直下向きの一定方向に揃えられている。このよ
うな初期化状態にするためには、例えば製造段階で垂直
下向きの初期化磁界を与えればよい。この光磁気記録媒
体に情報を記録するには、回転する媒体に対し、初期化
磁化と逆の垂直上向きの記録磁界を印加しながら、信号
の有無に応じてパワーを変調したレーザービームを基板
１側から照射することによって行うことができる。

【００２２】レーザービームの照射によって上記記録温
度まで加熱された箇所のメモリー層６には、記録磁界の
向きの磁化を持つ磁区が形成される。一方、切断層４
は、記録温度より低いキュリー温度を有するため、記録
レーザービームによって加熱されたときには磁化を失
う。媒体の回転移動に伴い、記録温度まで加熱された箇
所からレーザービームが遠ざかって磁性膜の温度が低下
すると、切断層４の磁化が再び現れるが、このときの磁
化方向は初期化層３との交換結合によって初期化層３の
磁化方向に従う。

【００２３】また、切断層４と再生層５の交換結合力Ｈ
１、再生層５とメモリー層６の交換結合力Ｈ２は、Ｈ１
＞Ｈ２の関係にある。したがって、再生層５も初期化層
３の磁化方向に従う。こうして、記録された情報のパタ
ーンに対応した磁化方向（例えば、信号の「１」が上向
き、「０」が下向き）を持っているのは図３に示すよう
にメモリー層６だけとなる。媒体の許容可能な環境温度
（例えば０〜５０℃）では、切断層４の磁化が失われる
ことはないので、図３の状態が維持される。

【００２４】こうして情報を記録した光磁気記録媒体か
ら情報を読み出すには、基板１側から再生レーザービー
ムを照射する。図４に示すように、媒体の回転移動によ
り、再生レーザースポット２４内に入った媒体の前方部
が低温領域２５となり、後方部が高温領域２６となる温
度差が生じる。前述した再生温度とは、この高温領域の
温度である。

【００２５】これにより、図５のように再生レーザービ
ームを照射すると、高温領域２６にある切断層４は磁化
を失い（図５の網線部）、初期化層３と再生層５との間
の磁気的な結合が失われる。初期化層３との交換結合が
失われた再生層５の磁化は、メモリー層６との交換結合
によってメモリー層６の磁化方向に従う（図５ではＣの
位置の磁化が反転している）。こうして、メモリー層６
の磁化方向が再生層５に転写されることにより、メモリ
ー層６の情報に応じた反射光が得られることになる。

【００２６】一方、低温領域２５の温度は切断層４のキ
ュリー温度より低いので、低温領域２５にある切断層４
は磁化を消失しない。よって、大きなカー回転角を有し
メモリー層６の状態が透けて見えない程度の膜厚を有す
る再生層５の磁化が、初期化層３の磁化方向を向いたま
まなので、メモリー層６の情報を読み出すことはできな
い。すなわち、この低温領域２５が信号再生に寄与しな
いマスクとなる。

【００２７】ここで、切断層４のキュリー温度以上とな
る高温領域２６の大きさは再生レーザーパワーによって
変化し、パワーを上げると、高温領域２６が広くなる。
したがって、高温領域２６の温度が切断層４のキュリー
温度以上で、かつ高温領域２６が適当な大きさになるよ
うに再生レーザーパワーを設定してやれば、開口部（ア
パーチャ）として機能する温度領域が再生レーザースポ
ット２４より狭くなるので、レーザー光の波長と対物レ
ンズの開口数（ＮＡ）によって決まる解像領域より狭い
領域での読み出しが可能となる。こうして、超解像再生
を実現することができる。

【００２８】次いで、媒体の回転移動に伴い、レーザー
ビームが遠ざかって磁性膜の温度が低下すると、切断層
４の磁化が再び現れる。このときの磁化方向は初期化層
３との交換結合によって初期化層３の磁化方向に従う。
そして、切断層４の磁化が生じたことにより、切断層４
との交換結合によって再生層５も初期化層３の磁化方向
に従う。これで、再生光の照射に応じてメモリー層６の
磁化方向に反転した再生層５の磁化が再び初期化層３の
磁化方向を向いたことになるので、再生層５が初期化さ
れたことになる。

【００２９】なお、再生層５とメモリー層６との間に
は、切断層４の磁化が消失したときに、再生層５がメモ
リー層６と同じ方向を向こうとする交換結合力が必要で
あり、かつ切断層４と再生層５の交換結合力Ｈ１、再生
層５とメモリー層６の交換結合力Ｈ２には、Ｈ１＞Ｈ２
の関係が必要である。そこで、再生層５とメモリー層６
の交換結合力を制御するために、再生層５とメモリー層
６との間に中間層を設けてもよい。この中間層の材料と
しては、例えばＧｄ_X（Ｆｅ_YＣｏ_100-Y）_100-Xが用いら
れる。ここでは、Ｘ＝２１〜２８、Ｙ＝４０〜１０であ
る。

【００３０】以上のようにして作製した光磁気記録媒体
を線速度１０ｍ／ｓで回転させながら、６ｍＷの記録パ
ワーで３００Ｏｅの磁界を印加しながら１２．５ＭＨｚ
の信号を記録した。１．５ｍＷの再生パワーで信号を再
生しようとしたところ１２．５ＭＨｚの信号は検出され
なかった。これは、媒体温度が切断層４のキュリー温度
以上に達せず、メモリー層６の磁化方向が再生層５に転
写されなかったためである。

【００３１】次に、再生パワーを２．４ｍＷとし、記録
時と同じ方向に３００Ｏｅの磁界を印加しながら再生し
たところ１２．５ＭＨｚで４２ｄＢのＣ／Ｎが得られ
た。なお、３００Ｏｅの磁界はＣ／Ｎを向上させるため
に印加したものであって、上述の再生動作から明らかな
ように必ずしも印加する必要はない。この信号を消去し
た後に１１．１ＭＨｚの信号を記録、２．４ｍＷの再生
パワーで再生したところ４３．５ｄＢのＣ／Ｎが得られ
た。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、再生層を初期化するた
めの初期化層、および初期化層と再生層の交換結合を所
定温度で切断する切断層を設けたことにより、初期化磁
界を必要としないＲＡＤ方式のＭＳＲ光磁気記録媒体を
実現することができる。その結果、媒体を再生する再生
装置に初期化磁石を設ける必要がなくなり、初期化磁石
を持たない従来の再生装置でＲＡＤ方式のＭＳＲ光磁気
記録媒体が再生できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態を示す光磁気記録
媒体の断面図である。

【図２】 記録前の初期化状態における各磁性層の磁化
の向きを示す図である。

【図３】 記録後の各磁性層の磁化の向きを示す図であ
る。

【図４】 レーザースポットの温度分布を示す図であ
る。

【図５】 再生時の各磁性層の磁化の向きを示す図であ
る。

【図６】 従来のＭＳＲ光磁気記録媒体の平面図及び断
面図である。

【符号の説明】

１…透明基板、２…下地層、３…初期化層、４…切断
層、５…再生層、６…メモリー層、７…保護層。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 遷移金属と希土類金属とからなる磁性膜
   が順次積層され、これらが互いに交換結合してなる多層
   膜を有し、磁気超解像によって情報を読み出すことが可
   能な光磁気記録媒体において、 透明基板上に前記多層膜として、後記再生層の磁化方向
   を揃えるために、垂直上向き又は下向きの一定の磁化方
   向を有する初期化層と、 再生光の照射によって所定温度に達したときに、初期化
   層と後記再生層の結合を切断するための切断層と、 前記初期化層との結合が存在するとき、磁化が初期化層
   の磁化方向を向き、初期化層との結合が切断されたと
   き、磁化が後記メモリー層の磁化方向を向く再生層と、 前記初期化層の磁化と反対方向に磁化が反転することに
   より情報を保持するメモリー層とが順次積層されたこと
   を特徴とする光磁気記録媒体。
2. 【請求項２】 請求項１記載の光磁気記録媒体におい
   て、 前記初期化層は、記録層のキュリー温度より高いキュリ
   ー温度を有するものであり、 前記切断層は、前記所定温度より低く、かつ初期化層、
   再生層及びメモリー層のキュリー温度より低いキュリー
   温度を有するものであることを特徴とする光磁気記録媒
   体。