JPS5833619B2 - 磁気記録媒体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、希土類金属および鉄族金族を主成分とする非
晶質磁性薄膜を有し、２値信号の熱磁気記録に用いる磁
気記録媒体に関するものである。

希土類金属と鉄属金属との組合わせからなる、例えばＧ
ｄ Ｏｏ ｔ Ｇ ｄＦ ｅなどの磁性金属の混合体を
もって組成した非晶質磁性薄膜を基体に被着して形成し
た磁気記録媒体は、膜面に垂直の方向に磁気異方性を有
し組成材料間で磁気←メントが相殺される補償湯度の近
傍における温度変化に対応して保磁力の急峻な変化を呈
するので、熱磁気記録用記録媒体として２値信号の高密
度記録に適しており、従来、この種の磁気記録媒体につ
いて種々研究が進められている。

しかして、上述した種類の非晶質磁性薄膜は、熱磁気記
録に使用する場合に、レーザビームによる書込みの感度
が高く、また、読出しのためのレーザビームによるカー
効果が大きく、さらに、非晶質であるがために粒状性ノ
イズが生じない等、熱磁気記録用材料として多くの顕著
な利点を有している。

その反面、単位の情報信号を記録するための磁区、すな
わち、書込みビットが小さい場合には、熱的および磁気
的に不安定となるために、一旦記録した情報ビットが、
作為的に消去する前に、自然に消滅してしまう、という
重大な欠点を有していた。

換言すれば、情報ヒツトの安定な記録を行なうためには
、書込みビットすなわち単位磁区の径を数μｍ以上に大
きくする必要が生ずるので、高密度記録を行なうには重
大な支障となる欠点を有していた。

かかる従来の欠点を除去するために、本発明者らは、特
開昭５４−１２１７１９号公報により、Ｇ ｄ Ｏｏ等
よりなる多層構造などの非晶質磁性薄膜について、膜厚
方向に磁性材料の組成比を変化させれば、１μｍ径程鹿
の微小ビットによっても安定な磁気記録を行ない得るこ
とを明らかにした。

しかし、その後の実験研究により、ＧｄＦｅよりなる非
晶質磁性薄膜については、Ｇ ｄ Ｏｏよりなる非晶質
磁性薄膜とは異なる構成の磁性薄膜とする必要があるこ
とが明らかとなった。

すなわち、Ｇｄ０ｏ薄膜の場合には、熱磁気記録の可能
な範囲として磁性材料が角型のヒステリシスループを呈
する範囲内でＧｄとＣｏとの組成比を膜厚方向に変化さ
せれば、微小ビットに安定な記録を行なうことができ、
例えば第１図に示すように、膜厚が等しく組成比のみが
異なる２層を積層することによっても、微小な情報ビッ
トを安定に記録し得る非晶質磁性薄膜が得られたが、Ｇ
ｄ Ｆ ｅ薄膜の場合には、かかる構成のみによって
は充分に安定な微小記録ビットを得るのが困難であった
。

しかしながら、Ｇ ｄ Ｆ ｅ薄膜については、その構
成材料であるＦｅがＧｄ０ｏ薄膜の構成材料であるＣｏ
に比して、価格が約１０分の１と格段に低摩であり、ま
た、Ｇ ｄ Ｏｏ薄膜が少なくとも従来はスパッタリン
グによってのみ製作可能であって、通常の蒸着技術によ
っては製作困難であるのに対し、Ｇ ｄ Ｆ ｅ薄膜は
、スパッタリングは勿論のこと、通常の蒸着技術によっ
ても容易に製作し得るなど、ＧｄＣｏ薄膜に比して工業
上有利な点が多いので、ＧｄＦｅを構成材料として微小
記録ビットが安定に得られる非晶質磁性薄膜を開発する
ことは、この種磁気記録媒体として極めて有利であり、
重要である。

本発明の目的は、上述した従来の問題を解決し、工業上
幾多の利点を有するＧｄＦｅなと、任意所望の稀土類金
属および鉄族金属な主成分とする非晶質磁性薄膜よりな
る高密度熱磁気記録の可能な磁気記録媒体を提供するこ
とにある。

すなわち、本発明磁気記録媒体は、それぞれ、少なくと
も希土類金属および鉄族金属を含有して膜面に垂直の方
向に磁気異方性を有する複数の層よりなる非晶質磁性薄
膜を有する磁気記録媒体において、前記非晶質磁性薄膜
のうち、垂直磁気異方性の大なる層の厚さを、熱磁気記
録が可能の範囲内において、垂直磁気異方性の小なる層
の厚さより大きくしたことを特徴とするものである。

以下に図面を参照して実施例につき本発明の詳細な説明
する。

しかして、前述したように、Ｇ ｄ Ｏｏ薄膜では膜厚
の等しい２層の組成比を異ならせて所望性能が得られた
のに反して、Ｇ ｄ Ｆ ｅ薄膜では同様の構成のみに
よっては所望性能が得られなかったので、各層の材料組
成比を異ならせたうえに、各層の膜厚も異ならせること
により、はぼ所望の性能が得られた。

よって、所望の高密度熱磁気記録に適した性能を得るに
必要な構成の非晶質磁性材料の種類による相違について
検討を試みた。

まず、第１図に示すように、膜厚が等しくて材料組成比
の異なる２層を基板に積層して被着形成した構成におけ
るＧｄ０ｏ薄膜とＧｄＦｅ薄膜との記録ビットの安定性
の相違は、これらの非晶質磁性薄膜における膜面に垂直
な方向の磁気異方性の発生原因の相違によるものと考え
られる。

すなわち、現在のところでは、Ｇｄ０ｏ薄膜の垂直磁気
異方性は、前述したようなスパッタリングによる薄膜形
成時におけるスパッタリング雰囲気中のアルゴン（Ａｒ
）のイオンによる再スパツタ効果によるものとみられ、
これに対して、ＧｄＦｅ薄膜の垂直磁気異方性は、その
非晶質磁性薄膜内における内部応力によるものとみなす
ことができ、非晶質磁性薄膜を２層構造にした場合に各
層の材料組成比を有意の差をもって異ならせると、２層
間の境界面の近傍では２層の相互間で応力を及ぼし合っ
ているはずであり、その結果、一方の層の異方性定数Ｋ
ｕが、かかる内部応力に基づき、単層の場合に比べて減
少し、異方性定数Ｋｕの大きい方の層における垂直磁気
異方性の方が大きくなるものと考えられる。

また、一般に、磁性薄膜における書込みビットは、次式
によって与えられる磁壁抗磁力Ｈｗが大きいほど安定と
なることがよく知られている。

すなわち、 えることができるのであるから、異方性定数Ｋｕが減少
すれば、磁壁抗磁力Ｈｗが減少して書込みビットが不安
定になるものとみることができる。

上述したような垂直磁気異方性の発生原因により、Ｇｄ
Ｆｅ薄膜については、その非晶質磁性薄膜を単に第１図
示のような構成の２層構造にしても、ＧｄＣｏ薄膜にお
けるとは相違して、書込みビットが所望の程度に安定に
はならないものと考えることができる。

一方、異方性定数Ｋｕは、引張り応力が作用したときに
増大するものであるか、あるいは、圧縮応力が作用した
ときに増大するものであるか、については、現在のとこ
ろ明確でないが、非晶質磁性薄膜を２層構造にした場合
には、それら２層間の境界面において、一方の層に対し
て引張り応力が作用すれば、他方の層には圧縮応力が作
用するはずであるから、一方の層における異方性定数Ｋ
ｕが減少すれば、他方の層における異方性定数Ｋｕは増
大するはずである。

したがって、第２図に示すように、異方性定数Ｋｕの増
減の程度に応じ、異方性定数Ｋｕが増大する方の層の体
積すなわち膜厚を他方の層の膜厚に対して相対的に増大
させ、もって、２層構造による２層間境界面を保持した
ままの状態で、異方性定数Ｋｕが減少する方の層におけ
る異方性定数減少の磁壁抗磁力に及ぼす影響を少なくし
てやれば、微小記録ビットの安定化を達成し得ることに
なる。

上述した異方性定数Ｋｕの増減は、上述のように書込み
ビットの安定化に重大な影響を及ぼすのみならず、レー
ザビームによりその書込みビットを読出す場合について
も、その性能を左右する重要な要素となる。

すなわち、書込みビットの読出しには通常ポーラ・カー
効果を利用するのであるから、垂直磁気異方性が大きい
磁性薄膜はど読出し出力が増大し、反対に、垂直磁気異
方性が小さくなって膜面内の異方性成分が生ずるように
なると、読出し出力は減少する。

したがって、異方性定数Ｋｕが増大する方の層の膜厚を
前述したように増大させることは、読出し出力を増大さ
せる点においても多層構造の非晶質磁性薄膜にとって極
めて有利となる。

また、かかる場合には、読出し用レーザビームにより照
射する側に異方性定数Ｋｕが増大する方の層を配置する
のが好適である。

さらに、レーザビームの照射によるカー効果を利用して
観察したところによれば、Ｇ ｄ Ｆ ｅ薄膜において
は、２層構造の非晶質磁性薄膜とした場合に、補償温度
が高い方の層の異方性定数Ｋｕが増大することが明らか
となった。

したがって、磁気記録媒体の硝子基板を介してＧ ｄ
Ｆ ｅ薄膜をレーザビームにより照射してその書込みビ
ットを読出す場合には、例えば第３図に示すように、異
方性定数Ｋｕが増大するが故に膜厚ｔ１ を相対的に太
きくし、しかも、構成材料のＧｄＦｅ中におけるＧｄの
組成比Ｘが相対的に大きいが故に補償温度も相対的に高
い方の非晶質磁性層１の方を硝子基板に直接被着した構
造とするのが好適である。

しかして、第３図に示した２層構造の非晶質磁性薄膜を
スパッタリングにより製作するにあたりては、ターゲッ
トとして鉄製円板上にガドリニウムＧｄ片を載せたもの
を使用し、放電電圧１１ＫＶ、放電電流９０ｍＡの条件
のもとに硝子基板上にスパッタして製作した。

なお、第■層目は、アルゴンガス圧を５． ＯＸ １０
−２Ｔｏｒｒとして、１４０ ｎｍの厚さに被着させ、
第■層目は、アルゴンガス圧を３．０Ｘ１０ ”Ｔｏ
ｒｒに変えて、２゜ｎｍの厚さに被着させた。

また、この製作例におけるガドリニウムＧｄの組成変化
は電子プローブマイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）を用い
た組成分析により０．３％と見積ることができた。

すなわち、画工層目におけるガドリニウムＧｄの組成比
をＸ、とし、第■層目におけるガドリニウムＧｄの組成
比をＸ２ とすると、Ｘ、−Ｘ２＝ ０．３％となっ
ている。

なお、これらの値は、本発明磁気記録媒体における組成
比の変化の程度や各層の厚さの相違の程度を示す一例で
あり、これらの値を上下に変化させても前述したて同様
の作用効果が得られる。

さらに、本発明磁気記録媒体は、上述の例に限ることな
く、３層もしくはそれ以上の多層構造とすることもでき
、その場合の構成例を第４図に示す。

第４図に示すｎ層構造の構成においては、硝子基板の側
から順次に、上述したように膜厚を大きくした異方性定
数Ｋｕが増大する方の層と膜厚を小さくした異方性定数
Ｋｕが減少する方の層とを交互に積層し、一般に、ｉを
奇数としたとき、第ｉ層におけるガドリニウムＧｄの組
成比ＸｉがＸｌ−４＜Ｘｉ ｔＸｉ−ｈ ＜Ｘｉ とな
り、ｊを偶数としたとき第５層におけるガドリニウムＧ
ｄの組成比Ｘ・がＸ・−３〉Ｘｊ、Ｘｊ＋、〉Ｘ・ と
なるＪ ように構成配置する。

また、各層間の境界における材料組成比の変化は、上述
したとおりの階段状変化とするほか、緩やかに変化させ
るようにしてもほぼ同様の作用効果を得ることができる
。

なお、本発明により安定な微小記録ビットが得られるよ
うにした非晶質磁性薄膜は、情報ビットの書換えが可能
であるという、非晶質磁性薄膜一般の利点を損なうもの
ではなく、一旦書込んだ安定な情報ビットに対しても、
バイアス磁界を逆方向に印加した状態で再度レーザビー
ムにより照射すれば、極めて確実容易にその情報ビット
を一旦消去し、しかる後に、他の情報ビットを再度書込
むことができる。

また、本発明によりＧ ｄ Ｆ ｅを構成材料として第
３図示の２層構造に構成した非晶質磁性薄膜における書
込みビットの安定化については、第５図に示す実験結果
によっても説明することができる。

すなわち、第５図に示す実験結果の特性曲線においては
、横軸にレーザビームの照射により書込んだ情報ビット
の径を示し、縦軸には、レーザビームによる情報ビット
の書込みを補助するために印加したバイアス磁界の強さ
を、その情報ビット書込みの後に徐々に減少させて書込
みビットが消滅したときにおけるそのバイアス磁界の強
さを示してあり、かかるバイアス磁界の強さが負となる
範囲は、書込み時とは反対の極性の磁界を印加してその
強さを増減させたことを示している。

したがって、第５図示の特性曲線においては、図の右上
の領域はど書込みビットが不安定であることを示し、左
下の領域はど書込みビットが安定であることを示してい
る。

しかして、図中、特性曲線Ａは膜厚１６００Ａの単一層
よりなるＧ ｄ Ｆ ｅ非晶質磁性薄膜の例を示し、特
性曲線ＢはＧｄＦｅ薄膜を第１図に示したように膜厚を
等しくし、例えばｔ１＝ｔ２＝８０ ＯＡの２層構造と
した場合の例を示し、特性曲線Ｃは本発明により第３図
に示すようにそれぞれの膜厚を異ならせ、例えばｔに１
４０ＯＡ、ｔ２＝２０ＯＡの２層構造とした場合の例を
示し、特性曲線りは、第６図に示すように、第３図示の
場合とは逆にして、異方性定数Ｋｕが減少する方の膜厚
を相対的に増大させて例えばｔ、＝２０ ＯＡ 、 ｔ
２＝１４０ ＯＡとし、さらに、その異方性定数Ｋｕが
減少する方の層を硝子基板に直接被着して硝子基板とは
反対の側からレーザビームの照射を行なった場合の例を
示している。

これらの各特性曲線Ａ、Ｂ、０．Ｄを比較すれば、特性
曲線Ｃが示す本発明のＧｄＦｅの薄膜が、従来に比して
格段に安定な書込みビットが得られるという極めて顕著
な効果を有していることは明白である。

なお、第５図示の実験結果を得るにあたっては、Ｇ ｄ
Ｆ ｅ薄膜を蒸着により形成する際に、前述したよう
に、その蒸着雰囲気中のアルゴンのガス圧を変化させる
ことにより２層構造における各層の材料組成比を変化さ
せたが、アルゴンガス圧を高くしたときに高い補償温度
を有する非晶質磁性薄膜が得られた。

以上から明らかなように、本発明による非晶質磁性薄膜
は、レーザビームの照射による熱磁気記録に使用して極
めて顕著な作用効果を示すが、本発明磁気記録媒体は、
熱磁気記録に限ることなく、一般に高密度の垂直磁気記
録、例えば針磁気記録磁気転写、熱磁気転写等にも適用
することができる。

また、本発明磁気記録媒体の磁性薄膜を構成する磁性材
料も、前述したＧｄＦｅに限ることなく、一般に多層構
造とすることにより磁気異方性の増減を呈する磁性材料
であれば、各種の磁性材料を用いて本発明磁気記録媒体
を構成することができる。

さらに、冒頭に述べたように、ＧｄＯ。を構成材料とし
た非晶質磁性薄膜においては、本発明による例えば第２
図示の構成とすることなく、第１図示の等膜厚２層構造
とすることによっても充分に安定な書込みビットが得ら
れるが、本発明を適用した多層構造とすることにより、
各層の磁気異方性が微少な変化を呈して一層安定な書込
みビットが得られるので、第２図示の構成とする方が好
適であり、したがって、本発明は２値信号の磁気記録に
使用し得るあらゆる種類の非晶質磁性薄膜に適用して顕
著な効果を得ることができる。

さらに、本発明磁気記録媒体における非晶質磁性薄膜の
構成材料は、希土録金属および鉄属金属を主成分とする
ほか、モリブデン（Ｍｏ）等の他の元素を添加して、同
様に書込みビットの安定な非晶質磁性薄膜を構成するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の非晶質磁性薄膜を用いた磁気記録媒体の
構成を示す断面図、第２図は本発明磁気記録媒体の構成
例を示す断面図、第３図は同じくその他の構成例を示す
断面図、第４図は同じくそのさらに他の構成例を示す断
面図、第５図は本発明磁気記録媒体と他の磁気記録媒体
との性能を比較して示す特性曲線図、第６図は第３図示
の本発明磁気記録媒体とは逆の構成にした磁気記録媒体
の例を示す断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ それぞれ、少なくとも希土類金属および鉄族金属を
   含有して膜面に垂直の方向に磁気異方性を有する複数の
   層よりなる非晶質磁性薄膜を有する磁気記録媒体におい
   て、前記非晶質磁性薄膜のうち、垂直磁気異方性の大な
   る層の厚さを、熱磁気記録が可能の範囲内において、垂
   直磁気異方性の小なる層の厚さより大きくしたことを特
   徴とする磁気記録媒体。