JPH11134731A - 光磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】Ｉ層の磁化方向の反転による磁化状態の崩壊を
防止し、ＢＥＲ、Ｃ／Ｎ比等の特性を改善し、安定した
オーバーライトを実現する。 【解決手段】基板１上に、Ｍ層３、Ｗ層４、Ｓ層５及び
Ｉ層６の少なくとも４つの磁性層が順次積層され、これ
らの磁性層は垂直磁気異方性を有しＲＥとＴＭの非晶質
合金から成り、かつ少なくともＷ層４とＳ層５及びＩ層
６が室温で交換結合している光磁気記録媒体であって、
Ｉ層６のキュリー温度以上のキュリー温度を有し、かつ
Ｗ層４のキュリー温度以上でＩ層６よりも保磁力が大き
いＩａ層７をＩ層６上に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光強度変調方式等
の熱磁気記録により２値情報をオーバーライト可能で、
カー効果等の磁気光学効果により再生を行う光磁気記録
媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光変調ダイレクトオーバーライト
（以下、オーバーライトという）が可能な光磁気記録媒
体（以下、媒体と略す）Ｍ1 の磁性層構成を図２に示
す。

【０００３】同図は媒体Ｍ1 の部分断面図であり、上向
き磁化か下向き磁化とすることにより２値情報（０，
１）を記録する記録層（Memory layerで、以下、Ｍ層と
略す）１２と、Ｍ層１２よりも高いキュリー温度と室温
超の所定温度以上でＭ層１２よりも大きな保磁力を有
し、外部のバイアス磁界（記録磁界）により昇温時に磁
化方向が反転可能な記録補助層（Writing layer で、以
下、Ｗ層と略す）１３と、キュリー温度が１３０℃程度
と低く高温で磁化が消失してＷ層１３と初期化層１５間
の交換結合力を遮断する制御層（Switching layer で、
以下、Ｓ層と略す）１４と、これらの磁性層の中で最も
キュリー温度が高く降温時にＳ層１４を通じてＷ層１３
の磁化方向を初期化する初期化層（Initializing layer
で、以下、Ｉ層と略す）１５とを、基板１１上に積層し
て、オーバーライト可能としたものが提案されている。

【０００４】このような、Ｍ層１２，Ｗ層１３，Ｓ層１
４，Ｉ層１５を有するタイプの光強度変調方式によるオ
ーバーライトの基本的なメカニズムを図４により説明す
ると、各磁性層の正味の磁化方向は遷移金属元素（Tran
sition Metal elementで、以下、ＴＭという）副格子磁
化と希土類元素（Rare Earth elementで、以下、ＲＥと
いう）副格子磁化の合成ベクトルで表され、カー効果に
よる情報の読出（再生）にはＴＭ副格子磁化が関与する
（日本応用磁気学会誌 Vol.14,p165-170,NO.2,1990 参
照）。磁気的組成は、Ｍ層１２がＴＭリッチ（ＴＭ副格
子磁化が磁気的に優勢）、Ｗ層１３がＲＥリッチ（ＲＥ
副格子磁化が磁気的に優勢）、Ｓ層１４がＴＭリッチ、
Ｉ層１５がＲＥリッチで、Ｗ層１３とＩ層１５が室温Ｔ
roomよりも高温で補償温度を有する。

【０００５】Ｍ層１２のキュリー温度をＴc1、Ｗ層１３
のキュリー温度をＴc2及び補償温度をＴcomp2 、Ｓ層１
４のキュリー温度をＴc3、Ｉ層１５のキュリー温度をＴ
c4及び補償温度をＴcomp4 とすると、Ｔroom＜Ｔc3＜Ｔ
comp2 ＜Ｔc1＜Ｔcomp4 ＜Ｔc2＜Ｔc4である。また、低
温プロセスによるローパワー記録（以下、ロー記録とい
う）時の最高温度をＴL 、高温プロセスによるハイパワ
ー記録（以下、ハイ記録という）時の最高温度をＴH と
すると、ＴL ≒Ｔc1でＴH ≒Ｔc2である。尚、ロー記録
及びハイ記録は、高低の２値にパルス変調されたレーザ
ビーム等を媒体に照射することにより行われ、低レベル
のレーザビームの照射部（ピット）でロー記録、高レベ
ルのレーザビームの照射部（ピット）でハイ記録とな
る。また、Ｔroomは約２０℃〜約３０℃の室温である。

【０００６】各磁性層の保磁力と温度の関係は、室温で
はＭ層１２の保磁力が最も大きく、次いでＷ層１３，Ｉ
層１５，Ｓ層１４の順である。Ｓ層１４は、これらの磁
性層の中で最も保磁力及びキュリー温度が低く、１００
〜１３０℃程度で磁化が消失する。Ｗ層１３とＩ層１５
は補償温度付近で保磁力が発散し、非常に大きくなる。
また、Ｍ層１２とＷ層１３を比較すると、Ｍ層１２は相
対的に低いキュリー温度Ｔc1と室温で高い保磁力を有
し、Ｗ層１３はＭ層１２に比べて相対的に高いキュリー
温度Ｔc2と室温で低い保磁力を有する。

【０００７】同図において、オーバーライト前の状態は
室温Ｔroomの状態であり、Ｍ層１２のＴＭ副格子磁化が
下向き（最上段左から１番目の状態で、仮に２値情報
の”１”とする）か、若しくはＭ層１２のＴＭ副格子磁
化が上向き（最下段左から１番目の状態で、仮に２値情
報の”０”とする）の２状態のいずれかである。低温プ
ロセスでは、高低の２レベルにパルス変調されたレーザ
ビームの低レベルビームが照射されることにより、前記
２状態のいずれかから出発して昇温され、室温Ｔroomに
戻ったときには”１”状態に統一される。このとき、”
０”状態から出発した場合は、Ｗ層１３がＴcomp2 の前
後でＴＭ副格子磁化とＲＥ副格子磁化の大小関係が反転
し、Ｔcomp2 よりも高温で正味の磁化方向が下向きに変
化するため、その交換結合力によりＭ層２の磁化方向を
反転させ、”１”状態に変化する。

【０００８】また、高温プロセスでは、レーザビームの
高レベルビームが照射されることにより、前記２状態の
いずれかから出発して昇温され、Ｔroomに戻ったときに
は”０”状態に統一される。この場合、いずれの状態か
ら出発しても、Ｍ層１２とＳ層１４の磁化が消失しＷ層
１３の磁化も消失するかきわめて小さい状態（最下段右
から１番目又は２番目の状態）まで昇温される。このと
き、バイアス磁界によりＷ層１３の正味の磁化方向が反
転し、Ｔc1付近で交換結合力によりＭ層１２の磁化方向
を揃わせ、”０”状態とする。降温するにつれ、Ｗ層１
３はＴcomp2 付近でＴＭ副格子磁化とＲＥ副格子磁化の
大小関係が反転し、室温ＴroomでＳ層１４を通してＩ層
１５の交換結合力により初期化される。そして、高温プ
ロセス後の”０”状態では、Ｍ層１２とＷ層１３の各々
のＴＭ副格子磁化とＲＥ副格子磁化の方向が異なるた
め、その界面に界面磁壁が生じる。

【０００９】このようなオーバーライト動作が可能な媒
体において、これらの磁性層が基本的にＲＥと、Ｆｅ及
び／又はＣｏのＴＭとから成るオーバーライト可能なも
のであって、Ｉ層１５を磁性層面の垂直方向に組成変調
することにより、組成の均一な磁性層に比較して垂直磁
気異方性が大きく、広い範囲にわたり保磁力の大きいＩ
層１５とすることができ、その結果安定なオーバーライ
トを可能としたものが提案されている（特開平５−２９
０４３１号公報参照）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、Ｗ層１３のキュリー温度とＩ層１５のキュリ
ー温度との差が小さい場合、高温プロセスでその最高温
度ＴH が高温側に少しずれた際に、Ｉ層１５の磁化方向
が部分的に反転して磁化状態が崩れるという問題点があ
った。

【００１１】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、例えＷ層のキュリー温度
とＩ層のキュリー温度との差が小さくても、Ｉ層の磁化
方向の反転による磁化状態の崩壊を防止し、記録誤り率
（Bit Error Rateで、以下、ＢＥＲという）、Ｃ／Ｎ比
等の特性を改善し、安定したオーバーライトを実現する
ことにある。

【００１２】

【課題を解決するための手投】本発明の光磁気記録媒体
は、基板上に、記録層、記録補助層、制御層及び初期化
層の少なくとも４つの磁性層が順次積層され、これらの
磁性層は垂直磁気異方性を有し希土類元素と遷移金属元
素の非晶質合金から成り、かつ少なくとも前記記録補助
層と前記制御層及び前記初期化層が室温で交換結合して
いる光磁気記録媒体であって、前記初期化層上に、該初
期化層のキュリー温度以上のキュリー温度を有し、かつ
前記記録補助層のキュリー温度以上で前記初期化層より
も保磁力が大きい初期化補助層を設けたことを特徴と
し、このような構成により、高温プロセスで初期化層の
磁化方向が反転して磁化状態が崩壊するのを防止し、安
定したオーバーライトを実現するものである。

【００１３】また、本発明において好ましくは、前記初
期化補助層はＧｄＣｏ、ＧｄＴｂＣｏ、ＧｄＦｅＣｏ又
はＧｄＴｂＦｅＣｏからなり、そのキュリー温度は３５
０℃以上である。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の媒体Ｍの基本的な磁性層
構成の部分断面図を図１に示す。

【００１５】同図において、１はポリカーボネート等の
プラスチック，ガラス等の透明材料から成り、プリグル
ーブが形成されたディスク状の基板であり、２はサイア
ロン（Ｓｉ，Ａｌ，Ｏ，Ｎの非晶質膜），イットリウム
サイアロン（Ｙ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｏ，Ｎの非晶質膜），Ｓ
ｉ₃ Ｎ₄ ，ＳｉＯ₂ 等から成る保護層である。

【００１６】また、３は垂直磁化が上向きか下向きかに
より２値情報（０，１）を記録再生するためのＭ層、４
は高温でバイアス磁界（記録磁界）によって磁化方向が
反転可能とされたＷ層、５は低キュリー温度であり、高
温でその上下の磁性層の交換結合を遮断するＳ層、６は
Ｓ層５とＷ層４の磁化方向を降温時に初期化するＩ層、
７はこれらの磁性層の中で最もキュリー温度が高く、Ｉ
層の磁化反転を防止する（Ｉ層を初期化する）初期化補
助層（以下、Ｉａ層という）である。

【００１７】更に、Ｉａ層７の上に、サイアロン，イッ
トリウムサイアロン，Ｓｉ₃ Ｎ₄ ，ＡｌＴｉ，ＳｉＯ₂
等から成る保護層８を形成している。このような保護層
２，８は、磁性層の損傷、酸化を防止するために設けら
れる。

【００１８】そして、各磁性層は全動作温度範囲（室温
〜約３００℃）内で垂直磁気異方性を示し、少なくとも
Ｗ層４、Ｓ層５、Ｉ層６は室温（約２０℃〜約３０℃）
で交換結合しており、本発明ではＩ層６とＩａ層７も室
温で交換結合している。

【００１９】上記各磁性層は、基本的にＣｒ，Ｆｅ，Ｃ
ｏ，Ｎｉ，Ｃｕ等のＴＭと、Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，
Ｄｙ，Ｈｏ等のＲＥとの非晶質合金から成る。例えば、
各磁性層はＴｂＦｅ，ＴｂＦｅＣｏ，ＧｄＦｅＣｏ，Ｇ
ｄＴｂＦｅＣｏ等から成る。また、これらの磁性層はス
パッタリング法等の薄膜形成法により形成する。

【００２０】本発明のＩａ層７は、Ｉ層６のキュリー温
度以上のキュリー温度を有し、かつＷ層４のキュリー温
度以上でＩ層６よりも保磁力が大きいという磁気的特性
を持つ。これにより、高温プロセスで記録パワーが若干
大きくなり、Ｗ層４のキュリー温度よりも相当に高温に
なった場合、例えば上昇温度が数１０℃高温側へずれた
ときに、Ｉ層６の磁化方向が部分的に反転してその磁化
状態が崩れるのを防止する。即ち、Ｉ層６の磁化方向が
部分的に反転した場合、その反転部分をＩａ層７の交換
結合力によって再反転させ、元の磁化状態に復元すると
いう機能を有する。

【００２１】Ｉａ層７のキュリー温度がＩ層６のキュリ
ー温度未満の場合、温度がＩ層６のキュリー温度以上に
上昇しＩ層６の磁化が消失してＩ層６の磁化が現れる際
にその向きを元の状態にすることができない。Ｉａ層７
のキュリー温度は具体的には３５０℃以上が好ましい。
３５０℃未満の場合、記録パワーと初期化パワーの間の
マージンが小さくなりすぎるため、高温プロセスでＷ層
４の磁化方向が反転したときに、Ｉ層６の保磁力が小さ
くなっているためＷ層４の影響を受け、Ｗ層４の交換結
合力によりＩ層６の一部で磁化方向が反転するといった
事態が生ずる。この場合、Ｉａ層７も保磁力が小さくな
っているため、Ｉａ層７によるＩ層６の磁化方向の再反
転が困難になる。

【００２２】また、Ｉａ層７はＷ層４のキュリー温度以
上でＩ層６よりも保磁力が大きいという磁気的特性を有
する。これは、図３に示すように、Ｉ層６の保磁力はＷ
層４のキュリー温度（２００〜２５０℃程度）付近で急
激に低下しており、高温プロセスでＷ層４のキュリー温
度以上に温度が上昇した場合に、Ｉ層６の磁化方向もＷ
層４やバイアス磁界の影響で反転し易くなり、反転した
Ｉ層６の磁化方向をＩａ層７によって再反転させるため
である。

【００２３】上記の特性を得るためのＩａ層７の組成
は、（Ｇｄ_X Ｔｂ_100-X ）_Z （Ｆｅ_YＣｏ_100-Y ）
_100-Z ，５０≦Ｘ≦１００，０≦Ｙ≦５０，１５≦Ｚ≦
３０がよい。また、Ｉａ層７の厚みは５０Å以上がよ
く、５０Å未満ではＩａ層７の保磁力が小さくなり、Ｉ
層６が部分的に磁化方向が崩れた場合に再反転させるの
が困難になる。より好ましくは、５０Å〜１０００Åで
あり、１０００Åを超えると記録感度が劣化する。

【００２４】このようなＩａ層７は、以下のようにして
形成できる。例えば、スパッタリング装置を用いて、基
板１が回転しながらＧｄ，Ｔｂ，Ｆｅ，Ｃｏの各ターゲ
ット上を通過するように基板１を保持し、各ターゲット
に開口率を制御可能なシャッタ等を設け、それらの開口
率によりＧｄ，Ｔｂ，Ｆｅ，Ｃｏの組成比を自在にコン
トロールしながら成膜する。

【００２５】そして、Ｍ層３，Ｗ層４，Ｓ層５，Ｉ層６
については基本的に従来のものと同様であるが、基板１
とＭ層３との間に読取専用の再生層（Reading layer
で、以下、Ｒ層という）を設けてＣ／Ｎ比を改善した
り、Ｍ層３とＷ層４との間に両層の交換結合力を調整す
る交換結合力調整層（Inerface wall energy controlli
nglayerで、以下、ｉｎｔ層という）を形成することに
より、Ｍ層３とＷ層４間に働く交換結合力を少なくとも
室温で遮断し、Ｗ層４の初期化及び昇温時におけるＷ層
４からＭ層３への磁化方向の転写をスムーズにできる。
前記ｉｎｔ層として、非磁性層、又は温度により磁化方
向が水平磁気異方性から垂直磁気異方性に変化するよう
な層を用いてもよい。

【００２６】本発明によるオーバーライトのメカニズム
は、基本的に図４に示したものと同様であり、Ｉ層６の
下にＩａ層７が設けられている点が異なる。

【００２７】かくして、本発明の光磁気記録媒体は、例
えばＷ層４のキュリー温度とＩ層６のキュリー温度との
差が小さくても、記録パワーと初期化パワーとのマージ
ンを格段に広げることができ、Ｉ層の磁化方向の反転に
よる磁化状態の崩壊を防止し、ＢＥＲの劣化、Ｃ／Ｎ比
の低下を高い記録パワーまで防ぎ、その結果安定したオ
ーバーライトを実現するという作用効果を有する。

【００２８】本発明において、各磁性層を基板の両面に
積層するか、片面に各磁性層を積層した２枚の基板を貼
り付けることにより、２倍の記録密度としてもよい。ま
た、レーザビームをパルス変調する光強度変調方式によ
るオーバーライトに限らず、熱磁気記録によるものであ
れば他の手段によってもオーバーライトできる。

【００２９】尚、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。

【００３０】

【実施例】本発明の実施例を以下に説明する。

【００３１】（実施例）図１に示すような、ポリカーボ
ネートから成るディスク状の基板１上に、アモルファス
ＳｉＮ（厚さ９００Å）からなる保護層２をスパッタリ
ング法により成膜した。

【００３２】次いで、ＴＭリッチ，膜厚約２００Å，保
磁力１３ｋＯｅ（室温），キュリー温度約１９０℃のＴ
ｂ₂₄Ｆｅ₆₇Ｃｏ₉ から成るＭ層３、ＲＥリッチ，膜厚約
２００Å，保磁力７ｋＯｅ（室温），キュリー温度約２
４０℃，補償温度約１５０℃のＧｄ₈ Ｔｂ₁₆Ｆｅ₆₁Ｃｏ
₁₃から成るＷ層４、ＴＭリッチ，膜厚約１００Å，保磁
力４ｋＯｅ（室温），キュリー温度約１３０℃のＴｂ₂₄
Ｆｅ₇₆から成るＳ層５、ＲＥリッチ，キュリー温度約３
００℃，補償温度約１６０℃のＴｂ₃₀Ｆｅ₃₀Ｃｏ₄₀から
成るＩ層６、ＲＥリッチ，キュリー温度約３５０℃，補
償温度約２８０℃のＧｄ₁₀Ｔｂ₂₀Ｆｅ₃₀Ｃｏ₄₀から成る
Ｉａ層７を、スパッタリング法により順次積層した。

【００３３】更に、アモルファスＳｉＮ（厚さ３００
Å）とＡｌ（厚さ６００Å）からなる保護層８をスパッ
タリング法により成膜し、その上に紫外線防止用の樹脂
層をコートして光磁気ディスクを作製した。

【００３４】上記構成において、Ｉ層６とＩａ層７の膜
厚を種々に変化させた場合の、高温プロセスにおける記
録パワーＰr と初期化パワーＰi を表１に示す。

【００３５】尚、オーバーライトは以下のようにして行
った。最初に回転数３０００ｒｐｍ、初期化磁界５ｋＯ
ｅで１２ｍＷのレーザビームを基板１側から照射して初
期化し、その後、バイアス磁界３００Ｏｅの下でピーク
パワーレベル１０ｍＷ、ベースパワーレベル３ｍＷにパ
ルス変調されたレーザビームを基板１側から照射して、
５．８ＭＨｚの信号を２回オーバーライトし、１．５ｍ
Ｗの再生用レーザで再生した。

【００３６】

【表１】

【００３７】表１に示すように、Ｉａ層の膜厚が５０Å
以上で、Ｐi とＰr との差が２．５〜３．０ｍＷと大き
くなり、安定したオーバーライトが可能となった。

【００３８】

【発明の効果】本発明の光磁気記録媒体は、Ｉ層のキュ
リー温度以上のキュリー温度を有し、かつＷ層のキュリ
ー温度以上でＩ層よりも保磁力が大きいＩａ層をＩ層上
に設けることにより、例えＷ層のキュリー温度とＩ層の
キュリー温度との差が小さくても、記録パワーと初期化
パワーとのマージンを格段に広げることができ、その結
果Ｉ層の磁化方向の反転による磁化状態の崩壊を防止
し、ＢＥＲの劣化、Ｃ／Ｎ比の低下を高い記録パワーま
で防ぎ、その結果安定したオーバーライトを実現する。

【００３９】また、本発明の光磁気記録媒体はオーバー
ライト可能な媒体であればよく、光磁気ディスク、光磁
気カード、光磁気テープ等に応用可能なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光磁気記録媒体Ｍの磁性層構成の部分
断面図である。

【図２】従来の光磁気記録媒体Ｍ1 の磁性層構成の部分
断面図である。

【図３】本発明の光磁気記録媒体のＩ層とＩａ層の保磁
力特性のグラフである。

【図４】従来の光磁気記録媒体のオーバーライトのメカ
ニズムを説明する磁化の状態図である。

【符号の説明】

１：基板 ２：保護層 ３：Ｍ層 ４：Ｗ層 ５：Ｓ層 ６：Ｉ層 ７：Ｉａ層 ８：保護層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に、記録層、記録補助層、制御層及
   び初期化層の少なくとも４つの磁性層が順次積層され、
   これらの磁性層は垂直磁気異方性を有し希土類元素と遷
   移金属元素の非晶質合金から成り、かつ少なくとも前記
   記録補助層と前記制御層及び前記初期化層が室温で交換
   結合している光磁気記録媒体であって、前記初期化層上
   に、該初期化層のキュリー温度以上のキュリー温度を有
   し、かつ前記記録補助層のキュリー温度以上で前記初期
   化層よりも保磁力が大きい初期化補助層を設けたことを
   特徴とする光磁気記録媒体。
2. 【請求項２】前記初期化補助層はＧｄＣｏ、ＧｄＴｂＣ
   ｏ、ＧｄＦｅＣｏ又はＧｄＴｂＦｅＣｏからなり、その
   キュリー温度は３５０℃以上である請求項１記載の光磁
   気記録媒体。