JPH1173695A

JPH1173695A - 光磁気記録媒体

Info

Publication number: JPH1173695A
Application number: JP23354897A
Authority: JP
Inventors: Hirofumi Senda; 浩文千田; Hirotaka Tanaka; 浩貴田中
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1997-08-29
Filing date: 1997-08-29
Publication date: 1999-03-16

Abstract

(57)【要約】【課題】ロー記録時の温度マージンを大きくし、オーバ
ーライト動作を安定化し、ＢＥＲ等の信号特性を改善す
る。【解決手段】基板上に、Ｍ層、Ｗ層、Ｓ層及びＩ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ＲＥとＴＭの非晶質合金から成
り、かつＷ層、Ｓ層及びＩ層が室温で交換結合している
光磁気記録媒体であって、室温でＷ層の保磁力がＭ層の
保磁力よりも大きく、かつＷ層はＴＭリッチである。

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３に示
す。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）２
と、Ｍ層２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２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）
３と、キュリー温度が最も低く高温で磁化が消失してＷ
層３と初期化層５間の交換結合力を遮断する制御層（Sw
itching layer で、以下、Ｓ層と略す）４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４を
通じてＷ層３の磁化方向を初期化する初期化層（Initia
lizing layerで、以下、Ｉ層と略す）５とを、基板１上
に順次積層して、オーバーライト可能としたものが提案
されている。

【０００３】このような、Ｍ層２，Ｗ層３，Ｓ層４，Ｉ
層５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５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（Transition M
etal 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２がＴＭリッチ（ＴＭ副格子磁化が磁
気的に優勢）、Ｗ層３がＲＥリッチ（ＲＥ副格子磁化が
磁気的に優勢）、Ｓ層４がＴＭリッチ、Ｉ層５がＲＥリ
ッチで、Ｗ層３とＩ層５が室温Ｔroomよりも高温で補償
温度を有する。

【０００４】Ｍ層２のキュリー温度をＴc1、Ｗ層３のキ
ュリー温度をＴc2及び補償温度をＴcomp2 、Ｓ層４のキ
ュリー温度をＴc3、Ｉ層５のキュリー温度をＴc4及び補
償温度をＴcomp4 とすると、Ｔroom＜Ｔc3＜Ｔcomp2 ＜
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。

【０００５】各磁性層の保磁力と温度の関係は、室温で
はＭ層２の保磁力が最も大きく、次いでＷ層３，Ｉ層
５，Ｓ層４の順である。Ｓ層４は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３とＩ層５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２とＷ層３を比較する
と、Ｍ層２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３はＭ層２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。

【０００６】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２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２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３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、Ｔco
mp2 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。

【０００７】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２とＳ層４の磁化が消失しＷ層３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
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３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２の磁化方向を揃わせ、”
０”状態とする。降温するにつれ、Ｗ層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４を通してＩ層５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２とＷ層３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。

【０００８】このようなオーバーライト動作が可能な媒
体において、室温で記録再生層（Ｍ層）の保磁力を記録
補助層（Ｗ層）のそれよりも大きくし、Ｗ層をＲＥリッ
チ又はＴＭリッチとし、Ｗ層の組成をＴＭリッチの場合
ＴｂＦｅＣｏとしたものが提案されている（特開昭６２
−１７５９４８号公報参照）。

【０００９】

【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、図２のグラフに示すように、Ｍ層のキュリー
温度付近のロー記録時の温度マージンが小さいため、オ
ーバーライト動作が不安定になり記録誤り率（Bit Erro
r Rateで、以下、ＢＥＲという）等の信号特性が劣化す
るという問題点があった。尚、同図においてＲＴは室温
を意味し、また同図のものは表１に示すような磁性層構
成，膜厚，保磁力，磁気的組成であり、Ｇｄ：Ｔｂ＝２
４：３＝８：１である。

【００１０】

【表１】

【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、ロー記録時の温度マージ
ンを大きくし、その結果オーバーライト動作が安定にな
り、ＢＥＲ等の信号特性を改善することにある。

【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、かつ前記記録補助層、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、室温で前記記録補助層の保磁力が前
記記録層の保磁力よりも大きく、かつ前記記録補助層に
おける遷移金属元素の副格子磁化の強さが希土類元素の
副格子磁化の強さよりも優勢であることを特徴とし、こ
のような構成により、ロー記録時の温度マージンが拡が
り、オーバーライト動作が安定化する。

【００１３】好ましくは、前記記録補助層の組成がＧｄ
ＴｂＦｅＣｏであり、ＧｄとＴｂの原子比がＧｄ：Ｔｂ
＝４：１〜３：２である。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の媒体の基本的な磁性層構
成は図３のものと同様である。尚、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、また基板１とＭ層２との間に、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），Ｓｉ₃
Ｎ₄，ＳｉＯ₂等から成る保護層を設けてもよく、更に
Ｉ層５の上に、サイアロン，イットリウムサイアロン，
Ｓｉ₃Ｎ₄，ＡｌＴｉ，ＳｉＯ₂等から成る保護層を形
成してもよい。このような保護層は、磁性層の損傷、酸
化を防止するために設けられる。

【００１５】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、Ｗ層３、Ｓ
層４及びＩ層５は室温（約２０℃〜約３０℃）で交換結
合している。

【００１６】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。

【００１７】本発明のＷ層３は、室温でその保磁力がＭ
層２の保磁力よりも大きく、かつ室温でＴＭリッチであ
る。そして、Ｗ層３の保磁力をＨcw、Ｍ層２の保磁力を
Ｈcmとすると、０＜Ｈcw−Ｈcm≦８ｋＯｅとするのがよ
く、Ｈcw−Ｈcm≦０ｋＯｅでは本発明の効果が発揮され
ず、Ｈcw−Ｈcm＞８ｋＯｅでは、光磁気ディスクを作製
したときに光磁気ディスクの周方向でＨcwのばらつきが
大きくなり、Ｗ層３の磁気的組成のＴＭリッチとＲＥリ
ッチが混在し易くなる。より好ましくは、１ｋＯｅ＜Ｈ
cw−Ｈcm≦４ｋＯｅとする。

【００１８】また、Ｗ層３は室温でＴＭリッチ（遷移金
属元素の副格子磁化の強さが希土類元素の副格子磁化の
強さよりも優勢である）であり、このような特性を有す
る磁性層として、組成がＧｄＴｂＦｅＣｏであり、Ｇｄ
とＴｂの原子比がＧｄ：Ｔｂ＝４：１〜３：２であるも
のが好ましい。Ｔｂ／Ｇｄ＜１／４の場合、Ｗ層３はＲ
Ｅリッチで補償温度がないものとなり、Ｍ層２のキュリ
ー温度付近でＭ層２との温度及び保磁力のマージンが小
さくなり、またＷ層３のバイアス磁界に対する磁界依存
性も劣化する。Ｔｂ／Ｇｄ＞２／３の場合、ＲＥリッチ
で補償温度が存在するものとなるが、補償温度が低くな
りすぎて、Ｍ層２のキュリー温度付近でＭ層２との温度
及び保磁力のマージンが小さくなる。

【００１９】更に付言すれば、同一の膜厚であればＤｙ
ＦｅＣｏ，ＧｄＤｙＦｅＣｏ等から成るＷ層よりも、Ｔ
ｂＦｅＣｏ，ＧｄＴｂＦｅ，ＧｄＴｂＦｅＣｏ等の方
が、Ｍ層への転写力は強い。しかしながら、ＴｂＦｅＣ
ｏはＩ層による初期化が困難であり、ＧｄＴｂＦｅはＲ
Ｅリッチとしないと高温での保磁力が維持できず、その
結果ＴＭリッチとした場合にバイアス磁界に対する依存
性（追従性）が劣化する。従って、Ｉ層による初期化が
容易で、ＴＭリッチのままで高温での保磁力が維持でき
るＧｄＴｂＦｅＣｏが、Ｗ層の材料として好適である。

【００２０】そして、Ｍ層２，Ｗ層３，Ｓ層４，Ｉ層５
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２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２とＷ層３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２とＷ層３間に働く交換結合力を少なくとも
室温で遮断し、Ｗ層３の初期化及び昇温時におけるＷ層
３からＭ層２への磁化方向の転写をスムーズにできる。

【００２１】本発明によるオーバーライトのメカニズム
を図４に示す。Ｗ層３及びＩ層５がＴＭリッチで補償温
度がないため、これらの層において、室温とキュリー温
度との間でＲＥ副格子磁化とＴＭ副格子磁化の大小関係
が反転する温度が存在しない以外は、図５と基本的に同
様のメカニズムである。

【００２２】かくして、本発明の光磁気記録媒体は、ロ
ー記録時の温度マージンを大きくし、その結果オーバー
ライト動作が安定になり、ＢＥＲ等の信号特性を改善で
き、同時にＷ層３のキュリー温度とＩ層５のキュリー温
度との温度マージンも大きくとれるため初期化パワーに
マージンを付与することもできるという作用効果を有す
る。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】

【実施例】本発明の実施例を以下に説明する。

【００２６】（実施例）まず、本発明の基本的な磁性層
構成は図３のものと同じであり、各層の組成，厚さ，保
磁力，磁気的組成を表２に示す。全層ともスパッタリン
グ法により成膜し、基板としてディスク状のものを用い
光磁気ディスクを作製した。また、表３，表４は比較例
であり、それぞれＷ層が本発明と異なる。尚、これらの
表において、αはアモルファスを意味する。

【００２７】

【表２】

【００２８】

【表３】

【００２９】

【表４】

【００３０】このとき、比較例を含めた各磁性層の保磁
力特性を図１に示す。同図において、Ｗ1 は表３に、Ｗ
2 は表４に相当し、ＲＴは室温を意味する。Ｗ1 の場
合、Ｍ層のキュリー温度とＷ1 のそれが接近しており、
温度マージンが小さく、Ｗ2 の場合、そのキュリー温度
がＩ層のキュリー温度に接近するため、初期化パワーの
マージンが小さくなり、いずれの場合もオーバーライト
動作が不安定になる。

【００３１】そして、実際にオーバーライトしたとこ
ろ、本発明品は全動作温度範囲（室温〜約３００℃）
で、記録及び消去の繰返し耐久性に優れており、従来の
約３倍以上の耐久性を示した。

【００３２】また、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５ｋ
Ｏｅ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１０
ｍＷと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、６．９６ＭＨｚ，デューティー２０％
の信号を２回オーバーライトし、１．５ｍＷの再生用レ
ーザで再生した。

【００３３】

【発明の効果】本発明の光磁気記録媒体は、室温でＷ層
の保磁力がＭ層の保磁力よりも大きく、かつＷ層がＴＭ
リッチであることにより、ロー記録時の温度マージンを
大きくとれ、その結果オーバーライト動作が安定にな
り、ＢＥＲ等の信号特性を改善でき、同時にＷ層のキュ
リー温度とＩ層のキュリー温度との温度マージンも大き
くとれるため初期化パワーにマージンを付与することが
できる。

【００３４】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の各磁性層の保磁力特
性のグラフである。

【図２】従来の光磁気記録媒体のＭ層とＷ層の保磁力特
性のグラフである。

【図３】本発明の光磁気記録媒体の磁性層構成を示す部
分断面図である。

【図４】本発明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。

【図５】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：Ｍ層３：Ｗ層４：Ｓ層５：Ｉ層

Claims

【特許請求の範囲】

【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、かつ前記記録補助
層、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、室温で前記記録補助層の
保磁力が前記記録層の保磁力よりも大きく、かつ前記記
録補助層における遷移金属元素の副格子磁化の強さが希
土類元素の副格子磁化の強さよりも優勢であることを特
徴とする光磁気記録媒体。
【請求項２】前記記録補助層の組成がＧｄＴｂＦｅＣｏ
であり、ＧｄとＴｂの原子比がＧｄ：Ｔｂ＝４：１〜
３：２である請求項１記載の光磁気記録媒体。