JPS62223840A - 光磁気記録素子及び光磁気記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、基板並びにその上に設けた、希土類金属、
遷移金属及びホウ素の合金の薄い記録層をそなえ、該合
金が固有の１軸磁気異方性及び該記録層の平面に垂直又
はほぼ垂直な磁化容易軸を有する光磁気記録素子に関す
る。

このような光記録素子は、本出頭人によるオランダ国公
開特許出願第７９００９２１号明細書で知られる。

既知の記録素子においては、ホウ素元素の１５〜３０原
子％の比較的高い含量を有する非晶質記録層が使用され
る。遷移金属、特にＦｅ、の含量は、約５０〜７０原子
％である。希土類金属、特にＧｄ、は１４〜２６原子％
の量で存在する。

上記オランダ国特許出願明細書によれば、Ｂの添加は、
合金がキュリ一温度より高い温度で結晶化するという利
点を与える。これにより記録層の安定性が増大され、特
に層の磁気特性を変化させる不可逆的構造変化に対する
いっそう大きな抵抗性が得られる。

この利点により、記録素子の実際的有用性が得られるけ
れども、非晶質層は、本質的に不安定な層であることを
留意すべきである。記録素子の非永続的安定性と長時間
使用に高い要求を押しつける場合、既知の素子は、十分
な満足を与えない。

長時間使用すれば、特に常に繰り返されるキュリ一温度
への局部的加熱の結果として非晶質層でどうしても構造
変化が起こる。

他の不利益点は、既知の記録朱子の非晶質層が酸化にむ
しろ敏感であることである。これも、素子の寿命に悪い
影響を及ぼす。

この発明の目的は、前記の不利益点を示さない光磁気記
録素子を提供することである。

この発明の一つの目的に従えば、安定で多年にわたり有
用な光磁気記録素子が提供される。特に、記録層で迷惑
な構造変化が起こらない。

この発明の他の目的は、光磁気記録素子の記録層が大き
な偏光カー回転、したがって大きなθよを示すことであ
る。この量は、以下に詳細に説明するように、光磁気素
子の動作に対して本質的に重要である。読み出し方法は
、これに基づく。大きなカー回転は、記録情報を読み出
す際の大きな信号対雑音比に寄与する。３０ｋＨｚの帯
域幅での、例えば、５５ｄＢ以上の大きな信号対雑音比
は、映像情報の読み出しを可能にする。

更に他の目的は、光磁気素子の記録層が有利なだ円率（
εｋ）を示すことである。これは、測定信号値がカー回
転のみに依存するのでなく、式、ｚ’＋Ｅ、’−に従う
だ円率に比例もするからである。

カー回転の値は、更に読み出し方法の間に用いる光の波
長に依存する。

この発明の別の目的は、記録層がＡ　ＲＧａＡｓレーザ
ーから発する光の極めて良好なカー回転を与える光磁気
記録朱子を提供することである。このレーザー、半導体
レーザーとも呼ばれる、は約８７０ｎｍの放出波長を有
する。半導体レーザーは、寸法が小さく、したがって光
磁気記録素子を実際に使用するのに必要な装置に容易か
つ有利に組み込むことができる。

この発明に従えば、これらの目的は、記録層が式 ％式％ （式中のＲは希土類金属の１種、又は２種以上の組合せ
であり、Ｔは遷移金属の１種、又は２種以上の組合せ、
特にＦｅ又はＣｏ又はそれらの混合物である。） を満足する化合物の結晶層であることを特徴とする冒頭
に述べた型の光磁気記録朱子によって達成される。Ｔが
金属Ｆｅ又はＣｏ又はそれらの混合物である場合、その
多くとも５０原子％を１種以上の他のｄ−遷移金属、特
にＮ１、Ｃｒ、　Ｒｕ又はＮｌｎにより置換することが
できる。

この発明に従う記録素子の有利な例において、化合物は
、式Ｒ’　２Ｆｅ、、Ｂ　（式中のＲ′は希土類金属、
特にＮｄ、　Ｇｄ及びＬａより成る群の中から選ばれた
希土類金属の１種又は２種以上の組合せである。）を満
足する。

更に有利な例において、化合物は、式Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂ
を満足する。

この発明に従う光磁気記録素子において、２進（ディジ
タル）情報は、熱磁気記録される。この目的のために、
記録層は、好ましくはＡ　Ｉ　ＧａＡｓレーザーから発
し、層上に焦点を１′、コぶ光線で照射される。光線は
、記録すべき情報に従って脈動される。パルス時間は、
低く、例えば、５０〜５００ｎＳである。レーザーのパ
ワーは、例えば、０６５〜５ｍ＋ｌｌである。光照射領
域では、記録層はキュリ一温度に加熱される。冷却時、
加熱領域の磁化方向は、記録層の隣接非加熱領域の干渉
磁界の影響下に逆転される。また、磁化方向の逆転は、
最初の磁化方向と反対の方向の外部磁界によっても起こ
すことができる。反対の磁化方向の領域（情報ビット）
は、例えば、０．５〜５μｍの小さな寸法を有する。

照射は、基板を経て行うのが好ましい。その場合には、
基板は、使用光線に透明でなければならない。これによ
り、基板表面の任意のほこり粒子又は池の汚染が読み出
し及びまた書き込みの品質に悪い影響を及ぼさないこと
が達成される。なぜかといえば、これらの不純物は、光
線に記録層上へ焦点を結ばせる対物レンズの焦点深度外
に落ちるからである。透明基板は、例えば、ガラス、石
英又は透明合成樹脂、例えば、ポリカーボネート若しく
はポリメタクリル酸メチルから製造される。

記録層の側の基板表面は、光学的走査の可能な溝、いわ
ゆるサーボトラックをそなえることができ、液溝は通常
ら旋状である。溝は、いわゆるへｙディング（ｈｅａｄ
ｉｎｇ）　、すなわち交互に高レベルと低レベルに位置
し、光学的にレーザー光により読み出すことができ、例
えば、書き込み方法を制御する情報をそなえる情報領域
をそなえることができる。情報の光磁気記録は、溝中で
起こるのが好ましい。

また、溝は、基板上に設け、例えばアクリル酸エステル
の光硬化層から成る合成樹脂の独立層中に設けることも
できる。記録層は、前記層上に設けられる。記録層は、
合成樹脂の保護層により被覆することができる。代わり
に、この発明に従う２個の素子を、記録層を互いに向か
い合わせて互いに固着することもできる。

記録情報ビットは、記録層上に焦点を結ばせる、弱い、
連続の直線偏光により磁気光学的に読み出される。情報
ビット領域では、光線の偏光面は、磁化の結果として所
定角度だけ回転され、これは検出器により確認され測定
される。偏光面の回転は、反射光線と透過光線の両方で
起こり、前者をカー回転、後者をファラデー回転という
。この発明に従う記録素子は、基板を経て反射で読み出
すのが好ましい。カー回転は、二つの仕方で示すことが
できる。磁化を有しない領域に関して測定を行う場合、
単一カー回転があり、また磁化が反対符号を有する、す
なわち、磁化方向が１８０°回転・された領域に関して
測定を行う場合、二重カー回転がある。

光磁気記録素子に記憶された情報は、情報領域の磁化方
向とは逆方向の外部磁界を使用して情報領域の磁化方向
を前の方向に逆転させることにより消去することができ
る。

この発明に従って用いられる１１２Ｔ１４Ｂの結晶記録
層は、無電解析出方法、特に蒸着方法又はスパック方法
により設けられる。蒸着方法においては、。

（超）高真空、例えば１０””〜１０−Ｉ１０−ｌ０の
真空が用いられ、個々の元素を基板表面上に所望の比率
で析出させる。例えば、スパッタガスアルゴンを用いる
スパッタ方法を用いるのが好ましい。析出の間、例えば
、１６０に八／ｍの磁界強さを有し、析出面に垂直な磁
界を用いることができる。基板は、析出中高温に保つの
が好ましい。

化合物Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂを永久磁性材料として薄膜の形
で使用することは、それ自体、例えば、エフ・ジェイ・
カディウー（Ｆ、Ｊ、（：ａｄｉｅｕ）　　らによりイ
ンターナショナル・コンフェレンス・オン・マグネテイ
ズム（Ｉｎｔ、Ｃｏｎｆ、　　ｏｎ　Ｍａｇｎｅｔｉｓ
ｍ）　、す７７ランシスコ、ペーパー４Ｇ−１０，１９
８５年８月２６〜３０日で知られることを注意すべきで
ある。ジュルナル・ド・フィジーク（Ｊｏｕｒｎａｌ　
ｄｅ　Ｐｈｙｓｉｑｕｅ）　、コロゲ（Ｃｏｌｌｏｇｕ
ｅ）　Ｃ６，１９８５年１４５〜４８頁で式Ｒ２Ｆｅ１
４Ｂの化合物の磁気記録目的への使用可能性が述べられ
る。これらの既知の使用は、前記光磁気記録とは全く異
なる現象と特性に基づく。光磁気記録に対する重要な因
子は、なかんずく記録物質のキュリ一温度、析出面に垂
直な磁化容易軸を有する物質の固有の、１軸異方性、物
質の光吸収係数、熱伝導係数及び比熱、レーザー光によ
る加熱の際の磁化方向の変化、反磁界１直並びに反射及
び透過の際物質により起こされる直線偏光の偏光面の回
転（カー及びファラデー回転）である。既知の使用にお
いては、上記現象と特性は、役割を演じなくて、例えば
、物質のエネルギー積、ＢＨ□ａ８が極めて重要なデー
タである。ここでＢは磁束密度であり、１］は磁界の強
さである。

更に、この発明は、基板及びその上に設けた薄い記録層
をそなえる記録素子、直線偏光を発生する放射源をそな
える読み出し及び書き込み手段、記録層の所望の領域に
光線の焦点を結ぶ手段並びに記録層での反射又は透過後
の光線の偏光面の回転を測定する検出器を有し、かつ記
録層に垂直な磁界を発生させる磁気コイルを有する光磁
気記録装置において、記録層が式Ｒ２Ｔｌ４Ｂ（式中の
Ｒは希土類金属の１種、又は２種以上の組合せてあり、
Ｔは遷移金属の１種、又は２種以上の組合せ、特にＦｅ
又はＣｏ又はそれらの混合物である。）の化合物の結晶
層であることを特徴とする光磁気記録装置に関する。

この発明を特定例及び図面によっていっそう詳細に説明
する。

例 第１図の符号１は、ガラスの基板を示し、該基板は光硬
化アクリル酸エステル合成樹脂の層２をそなえ、該層中
にら旋状溝３を設けである。溝は、高レベルと低レベル
に交互に位置する情報領域、いわゆるヘッディングを設
けることができ、これは基板１を経るレーザー光による
反射で位相差に基づいて読み出すことができる。層２は
、５１０２の蒸着層（図示せず）をそなえる。この上に
Ｒ２Ｔ１４Ｂの組成を有する光磁気層４を設ける。盟１
１は、０．１５ｍｂａｒのアルゴン雰囲気中、層４の表
面に垂直な磁界の存在で行う高周波スパッタ方法により
設けた多結晶層である。層４の厚さは、約１５０ｎｍで
ある。

Ｍ４の磁化容易軸は、基板１の主表面に垂直である。層
４は、合成樹脂の保護層５により被覆される。

情報は、層４の溝部に基板１を経て記録層４上に焦点を
結ぶ、矢印６で示される脈動レーザー光により記録され
る。パルス時間は、１００ｎＳである。

レーザー光は、８７０ｎｍの放出波長を有するＡβＧａ
八ｓレへザーから発する。光照射中、層４の磁化方向と
は逆方向の外部磁界を印加する。キュリ一温度゛に加熱
された層４の光照射領域７では、磁化方向の逆転が起こ
る。このようにして得られた情報ビットは、約１μｍの
直径を有する。情報ビットは、直線偏光の弱いレーザー
光により読み出される。光は、基板１を経て記録層４上
に焦点を結ばせる。情報ビットで反射されると偏光面の
回転が起こり（カー回転）、これを検出器により測定す
る（第３図参照）。情報ビット７は、情報ビットの磁化
方向とは逆方向の外部磁界により消去することができる
。

式Ｒ２Ｔｌ−８を満足する多数の多結晶化合物の磁気光
学的特性を測定した結果を表１に示す。表１において、
λはｎｍで示した光の波長であり、２θ。

は度で示した二重カー回転であり、９２５ｋＡ／ｍの磁
界で回転スペクトルの第１ネガテイブピータで測定され
、σ５は９２５ｋＡ／ｍの磁界で測定された全磁化であ
り、σ３ｄは３Ａ副格子磁化であり、２θ。

／σ３ｄは換算カー回転である。

表　　　１ 化合物　　　λ　−２θｋ　σ５　　σ３ｄ　−２θに
／σ３ｄＲ２Ｔ、、Ｂ　　　　（ｎｍ）　　（度）　　
（Ａｍ　ｋｇ）　　（Ａｍ　ｋｇ）　　（度ｋｇＡ　ｍ
）しａ２Ｆｅ１４Ｂ　　　　１１５０　　０．７６　　
　１１５　　　　１１５　　　　０．６６ｘｌＯ−２Ｃ
ｅ２Ｆｅ、、Ｂ　　１０５０　０．５０　　８８　　８
８　　０．５７Ｘ１０’Ｎｄ２Ｆｅ１４［３１１５００
，９１１４７１２５０，７３ｘｌＯ−２Ｇｃ１２Ｆｅ、
Ｂ　　１１５０　０．６７　　７６　　１１５　　０．
５８Ｘ１０”しＵ２Ｆｅ１４８　　　１５５０　　０．
４１　　　　９７　　　　　９７　　　　０．４２Ｘｌ
Ｏ−２Ｌａ２ＣｏｚＢ　　１１５０　０．４７　　８７
　　８７　　０．５４ｘｌＯ−２Ｇｄ２Ｃｏ１４［３１
０５００，５８３５８７０，６７ｘｌＯ−２第２図の縦
（Ｙ）軸上に、式Ｒ’２Ｆｅ１４Ｂの多数の結晶性化合
物の、度で示した二重カー回転（２θ、）をｎｍて表し
た波長（λ）の関数として表す。

カー回転は、室温で９２５に八／ｍの磁界で測定された
。

式Ｒ’　２Ｆｅ１４Ｂの種々の化合物を該化合物中に存
在する希土類金属を示すことにより図面中に示す。

図面力ら、化合物Ｎ６２Ｆｅ１４Ｂが２５００〜２５０
ｎｍの範囲内の全波長で最大の負のカー回転を示すこと
が分かる。また、図面からカー回転が約１６５０ｎｍ〜
８３０ｎｍの波長範囲内で最高絶対値を示ずことも導き
うる。

８７０ｎｍの放出波長を有するΔβＧａＡｓレーザーを
用いた場合、カー回転は極めて良好な値を示す。

第３ａ図の符号８は、８７０ｎｍの波長を有する脈動光
線９を発生するＡβＧａＡｓレーザーを示す。光線９は
、０．３の開口数（ＮＡ）を有する対物レンズ１０を通
過する。レーザー光の非点収差は、円柱レンズ１１の通
過により補正される。次いて、平行光線１２は、半透明
鏡１３と偏光ビームスプリッタ−１４を透過する。これ
は、レーザー光の平行偏光成分を通すが、垂直成分を反
射する。通過直線偏光は、ファラデー回転子１５を通過
し、該回転子は、偏光方向を小さい角（１／２　β）だ
け回転する（第３ｂ図も参照）。次いで、直線偏光は、
０．６の開口数（ＮＡ）を有する対物レンズ１６により
光磁気記録素子１８の記録層１７上に焦点を結ばせる。

記録層は、式Ｒ２Ｔ、、Ｂの化合物の結晶層である。記
録層は、石英基板１９上に設けられる。記録層の光照射
は、基板１９を経て行われる。光照射領域では、光吸収
によりほぼキュリ一温度に達する温度上昇が起こる。

コイル２０により発生される４　Ｘ１０’Ａ／ｍの強さ
を有する磁界の使用により光照射領域における記録層の
磁化方向が１８０°回転される。記録情報を読み出すと
きは、ＡβＧａＡｓレーザー８から発する弱い連続光線
が使用され、該光線は、前記の、第３ａ図に示すような
同一光路をたどる。直線偏光が記録層１７の情報ビット
で反射されると、偏光面が局部的に変化された磁化方向
の結果として角度θ。

（カー回転）だけ回転される（第３ｂ図参照）。

反射光線は、再び対物レンズ１６、ファラデー回転子１
５（再び１／２　β回転する。）を通り、次いで・偏光
ビームスプリッタ−１４に達し、ここで平行成分は通さ
れる。半透明鏡１３で反射後、前記平行成分２１は、情
報の書き込み時記録層１７上にレーザー光線を位置させ
該光線の焦点を結ばせる制御装置２２に戻される。垂直
な光成分は、偏光ビームスブリック−で反射される。対
物レンズ２３を経て垂直成分２４は、例えば、アバラン
シェフォトダイオードの形で検出器２５に焦点を結び検
出される。偏光面の回転（２０ｋ）の結果としての、第
３ｂ図に示す振幅ゆらぎ（Ａ−−Ａ”）　は１４分法（
ｑｕａｄｒａ−ｔａｔｉｏｎ）後の読み出し信号を提供
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に従う光磁気記録素子の断面図、 第２図は、記録素子に使用した物質の二重カー回転を使
用光の波長の関数として示すグラフ、第３ａ図は、この
発明に従う記録装置の線図、第３ｂ図は、読み出しく倹
素）方法において使用される偏光のカー回転の結Ｗとし
ての振幅変動を示す。 １・・・ガラス基板　　　　２・・・合成樹脂層３・・
・ら旋状溝　　　　　４・・・光磁気層５・・・保護層
　　　　　　７・・・光照射領域訃・・ＡβＧａＡｓレ
ーザー　　９・・・脈動光線１０・・・対物レンズ　　
　　１１・・・円柱レンズ１２・・・平行光線　　　　
　１３・・・半透明鏡１４・・・偏光ビームスプリッタ
−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板並びにその上に設けた、希土類金属、遷移金属
   及びホウ素の合金の薄い記録層をそなえ、該合金が固有
   の１軸磁気異方性及び該記録層の平面に垂直又はほぼ垂
   直な磁化容易軸を有する光磁気記録素子において、記録
   層が式 Ｒ＿２Ｔ＿１＿４Ｂ （式中のＲは希土類金属の１種、又は２種以上の組合せ
   であり、Ｔは遷移金属の１種、又は２種以上の組合せ、
   特にＦｅ又はＣｏ又はそれらの混合物である。） を満足する化合物の結晶層であることを特徴とする光磁
   気記録素子。 ２、化合物が式 Ｒ′＿２Ｆｅ＿１＿４Ｂ （式中のＲ′は希土類金属、特にＮｄ、Ｇｄ及びＬａよ
   り成る群の中から選ばれた希土類金属の１種又は２種以
   上の組合せである。） を満足する特許請求の範囲第１項記載の光磁気記録素子
   。 ３、化合物が式 Ｎｄ＿２Ｆｅ＿１＿４Ｂ を満足する特許請求の範囲第１項又は第２項記載の光磁
   気記録素子。 ４、基板及びその上に設けた薄い記録層をそなえる記録
   素子、直線偏光を発生する放射源をそなえる読み出し及
   び書き込み手段、記録層の所望の領域上に光線の焦点を
   結ぶ手段並びに記録層での反射又は透過後の光線の偏光
   面の回転を測定する検出器を有し、かつ記録層に垂直な
   磁界を発生させる磁気コイルを有する光磁気記録装置に
   おいて、記録層が式Ｒ＿２Ｔ＿１＿４Ｂ（式中のＲは希
   土類金属の１種、又は２種以上の組合せであり、Ｔは遷
   移金属の１種、又は２種以上の組合せ、特にＦｅ又はＣ
   ｏ又はそれらの混合物である。）を満足する化合物の結
   晶層であることを特徴とする光磁気記録装置。