JPS63113835A - 光磁気記録素子 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は書換え可能なディスク等に用いられる光磁気記
録素子に関し、特に耐候性及び耐環境性に優れ且つ高性
能な光磁気記録素子に関するものである。

〔従来技術及びその問題点〕

近時、書換えが可能な光磁気記録媒体が盛んに研究され
ており、その記録方式によれば、この媒体に集束し２−
デー光を投光して局部加熱し、これによってビットを書
込み、そして、磁気光学効果を利用して読出すという点
が特徴であり、この媒体として希土類元素−遷移金属元
素から成る非晶質金属垂直磁化膜が注目されている。

この希土類元素にはＧｄ、Ｔｂ、Ｄｙ等が、また、遷移
金属にはＦｅ、Ｃｏ等が提案され、それぞれの元素を少
なくとも一種選択して組合せ、これによって媒体用材料
としており、例えばＧｄＤｙＦｅ、　ＧｄＴｂＦｅ、　
ＤｙＦｅＣ等がある。

しかし乍ら、このような磁性媒体は酸化され易いという
欠点があり、この酸化が進行すると媒体が透明化し、光
磁気特性を低下させる。そのためにこの磁性媒体の上に
保護層を形成して耐酸化性及び耐食性を高めることが提
案されている。

この保護層としてＴｉ＋Ｃｒ、八１．Ｃｕなどの金属、
　ＳｉＯ、ＳｉＯ□ＪｇｈｔＳＩＪ４などの誘電体、或
いはエポキシ系、アクリル系などの樹脂が知られている
。このなかで誘電体保護層をプラスチック基板上に形成
した場合、それとの熱膨張率の差が大き過ぎ、これによ
って基板自体がもつ大きな熱膨張及び収縮に追従できな
いという欠点があり、また、樹脂保護層を形成しただけ
では酸素や水分の侵入を十分に遮断することができない
。

〔発明の目的〕

本発明者等は上記事情に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、
金属保護材料としてチタニウム（Ｔｉ）を選択し、その
チタニウム系保護層と樹脂保護層を組合せることによっ
て優れた耐食性が得られることを見い出した。

従って本発明は上記知見に基づいて完成されたものであ
り、その目的は誘電体を保護層に用いた場合に比べて記
録感度の低下をきたすことなく磁性媒体の腐蝕を防止し
、これによって耐環境性を高め、更に長期間に亘って耐
食性を維持し得る光磁気記録素子を提供することにある
。

〔問題点を解決するための手段〕 本発明によれば、基体上に少なくとも膜面に垂直な方向
に磁化容易軸を有する非晶質磁性膜を形成し、この磁性
膜の上にチタニウム金属、チタニウム金属合金又は化学
量論組成に至らないチタニウム化合物のいずれかから選
択されたチタニウム系層ＲＩＭ、並びに樹脂保護層を順
次形成したことを特徴とする光磁気記録素子が提供され
る。

本発明の光磁気記録素子は磁性媒体用保護層として金属
層を形成するという点では従来と軌を−にしているが、
この金属層にチタニウムを主成分としたチタニウム系保
護層を選択し、この保護層の上に更に樹脂保護層を形成
し、これによって耐候性及び耐環境性に優れた光磁気記
録素子となることが特徴である。

この光磁気記録素子の典型的な積層構造は第１図及び第
２図に示す通りであり、基体形状としてディスク状基板
を例にとって第１図を説明するならば、基板１上に干渉
Ｎ２を介して磁性層３を形成し、この磁性層３の上にチ
タニウム系保護層４と樹脂保護層５を順次形成する。或
いは第２図に示すように第１図の積層構成より干渉層２
を除いてもよい。

上記チタニウム系保護層４はＴｔを主成分とじており、
具体的にはチタニウム金属、或いはこの金属の一部をモ
リブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、ジルコニウム（
Ｚｒ）から選ばれる少な（とも一種で置換したチタニウ
ム金属合金であってもよく、その置換比率は全金属元素
中３０原子％以下、好適には１５原子％以下がよく、こ
れにより、耐食性が一段と向上する。

また、この保護層４はチタニウム金属化合物により形成
してもよく、この化合物には化学量論組成に至らないチ
タニウムが主成分である酸化物（ＴｉＯｘ）、炭化物（
ＴｉＣｘ）、窒化物（ＴｉＮｘ）などがある。

いずれの化合物も耐食性の向上が最も期待し得るように
その組成比が適宜法められるが、本発明者等の実験によ
れば、電気伝導度が高いというような金属的性質を保持
し得るのがよく、これを数値限定した場合、３０原子％
以下、好適には１５原子％以下の範囲内で酸素、炭素又
は窒素のいずれか少なくとも一種の元素が含まれている
のが望ましい。

尚、ここで述べている化合物の化学量論組成とは化合物
のエネルギー準位が最も小さくなって安定したＴｉ０ｚ
、ＴｉＣ，ＴｉＮなどを指す。

このようにチタニウム系保護層４を磁性層３に対する耐
食性向上材料として選択した理由は、チタニウム（Ｔｉ
）が他に金属に比べて最も熱伝導率が小さく、これによ
って記録用レーザーの出力が飛躍的に低減させることが
でき、その結果、長寿命及び低コスト並びに小型化が容
易になる等々の利点を備えた半４体レーザーを用いるこ
とができ、更にレーザーの発振ノイズを低減させられる
などの利点をもたらす。因に、アルミニウム（Ａｌ）金
属の熱伝導率が２．３５Ｗ／ｃｍ−ｄｅｇであるのに対
してＴｉ金属の熱伝導率は０．２２Ｗ／ｃｍ−ｄｅｇで
ある。

また、樹脂保護層５はチタニウム系金属層４自体がもつ
欠点を補完して金属層４の耐食性能を損なわないように
する。

部ち、第１図のなかで樹脂保護層５を除いた積層構成の
光磁気記録素子（例えば、ポリカーボネート樹脂基板（
厚み１　、２ｍｍ）の上に５ｉａＮａ系干渉層（厚み７
５０人）　、ＧｄＤｙＰｅ［性Ｎ（厚み８００人）及び
Ｔｉ金属保護層（厚み８００人）を順次積層した構成の
場合）であれば、高温高温という苛酷な環境下であって
も耐環境性に優れ、耐食性に顕著な効果が見られるが、
その反面、１規定のＮａＣ１溶液、ＫＣＩ溶液又はＮａ
ｚＳＯａ溶液などに浸漬し、これにより、電解質中又は
酸性溶液中での腐蝕試験を行った場合、磁性層とＴｉ金
属保護層の間に接触電位差が生じ、この電池効果によっ
てイオン化傾向の大きいＴｉ金属表面に急激なアノード
反応が発生し、その結果、この金属表面に不働態皮膜が
形成されず、Ｔｉがイオンとして溶出する。この表面腐
蝕反応が進行するとチタニウム金属層がもつ耐食性が劣
化したり、或いはＴｉ金属層の表面が腐蝕してその層自
体の形状が変化し、これに影響を受けて磁性層のＴｉ金
属保ｉ！ｉ層側の表面にも凹凸状に変形し、その結果、
レーザー光を投光した場合の信号検出感度が低下する。

そして、この表面腐蝕反応が適度に進行するとＴｉ金属
層の酸化に次いで磁性層自体が急激に腐蝕する。

このように保護層としてチタニウム系金属層だけで形成
した場合、酸素や水分に対する耐食性は向上したが、そ
の反面、電解質に対する耐腐蝕性には劣っている。

そこで、チタニウム系保護層の上に樹脂保８ｉ層を形成
し、電解質中での耐腐蝕性を向上させている。この樹脂
保護層にはイオン透過性が小さい材料であれば種々の材
料を用いることができ、例えば水分透過率が低い紫外線
硬化型樹脂であれば、Ｃ１−イオンやＯＨイオンなどの
侵入を阻止することができる点で望ましいと言える。こ
の紫外線硬化型樹脂にはエポキシ系、ポリエステル系、
アクリル系、アクリルウレタン系がある。

このように樹脂保護層は電解質に対して優れた耐腐蝕性
があるが、本発明者等はこの利点に加えて、更にチタニ
ウム系保８！層と樹脂保護層を組み合わせた場合、チタ
ニウム系保Ｋｔｌｉ自体がもつ耐食性に対して樹脂保護
層が有利に作用し、これにより、チタニウム系保護層の
耐食性能をそれ単独で用いた場合に比べて一段と高めて
いることを見い出した。

その理由については本発明者等は未だ解明しておらず、
推論の域を脱し得ないが、チタニウム系保護層の表面が
反応するに当たってその反応速度が樹脂保護層により減
速され、これによって緻密な反応生成物が形成されるか
、或いはその表面反応生成物の遊離を樹脂保護層が阻止
し、そのためにチタニウム系保護層の表面に、いわゆる
不働態皮膜が生成され、その結果、耐食性が一層向上す
るものと考えられる。

上記樹脂保護層の厚みは０．１乃至５０μｍ、好適には
０．５乃至１（１７１ｍの範囲内に設定するのが望まし
く、０．１　μｍ未満であると上述したような耐食性・
耐腐蝕性の向上が期待できず、５０μｍを超えるとそれ
自体の密着性が低下して剥離する傾向が顕著になる。

前記磁性Ｎ３は非晶質垂直磁性膜から成り、例えばＧｄ
ＤｙＦｅ、　ＧｄＴｂＦｅ、　ＴｂＦｅＣｏ、　ＤｙＦ
ｅＣｏ、　ＧｄＴｂＤｙＦｅ、　ＧｄＴｂＦｅＣｏ、　
ＴｂＤｙＦｅＣｏ、　ＧｄＤｙＦｅＣｏ等がある。

また、前記干渉層２は誘電体材料から成り、基板１と磁
性層３の間に介在させてエンハンスメント構成と成し、
これにより、みかけのカー回転角を増大させて性能指数
を高め、更にレーザー光による記録効率を向上させるこ
とができる。この干渉層２は５ｉＪ４．ＡＩＮ、ＳｉＣ
，ＣｄＳ、ＴｉＮ、ＺｎＳ、ＭｇＦｔ、ＡｌｚＯｚ＋　
Ｃｅ　Ｏｚ　＋　Ｚ　ｒ　Ｏｚ　＋　Ｓ　ｉ　Ｏ＋　Ｓ
　ｉ　Ｏｚ　＋　Ｃｄ　Ｏ＋　Ｂ　ｉ　ｚ　Ｏｘなどの
材料により形成される。

更に、基板１にはガラス板やプラスチック板が用いられ
、このプラスチックス基板用材料としてポリカーボネー
ト樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹
脂などがある。

本発明によれば、チタニウム系保護層４の厚みは少なく
とも４００人あれば十分に耐食性の作用をもたらすもの
であり、その厚みが大きくなるのに伴って耐食性が向上
するが、この保護層４の密着性を向上させる点で、５０
０乃至１５００人、好適には５００乃至１０００人の範
、凹円に設定するのが望ましい。即ち、干渉層２をＳｔ
　Ｊａで、磁性Ｎ３をＧｄＤｙＦｅ合金で形成した場合
、前者には約−６，５Ｘ　１０’ｄｙｎ／ｃｍ”の、後
者は約−３Ｘ　１０９ｄｙｎ／ｃｍ”の圧縮圧力が作用
し、これに対してチタニウム糸探ｉｉＪ！　４には約１
０’ｄｙｎ／ｃｍ”の引張り応力が作用し、これにより
、チタニウム系保護層４の厚みを大きくするとその層目
体にひび割れが生じ易くなり、このような理由に基づい
て上記の通りに厚みが設定される。

本発明の光磁気記録素子を製造するためには公知の薄膜
形成手段を用いることができ、例えば、真空蒸着法、ス
パッタリング法、イオンブレーティング法、イオン注入
法、メッキ法等各種の方法があり、就中、組成の均−性
及び再現性の点からスパッタリング法を用いるのが望ま
しい。

また、チタニウム系保護層はスパッタリングによっても
形成することができ、Ｔｉ金属をターゲットとしてアル
ゴン雰囲気でスパッタリングすることにより均質なＴｉ
金属膜が得られる。尚、このスバッタンリグによれば、
一般的に微量ながらＮ、０゜Ｈ，Ｃなどが不純物として
混入し易い。

また、チタニウム化合物膜はアルゴン、酸素、窒素、メ
タンなどの混合ガスによる反応性スパッタリングにより
形成することができる。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を述べる。

（例１） 直流三源マグネトロンスパッタ装置を用いてポリカーボ
ネート製ディスク基板（厚み１　、２ｍｍ）に干渉層（
ＳｉＪ、から成り、厚み７５０人）及びＧｄＤｙＦｅ垂
直磁化膜（厚み８５０人）を順次形成し、同装置内で続
けてＴｉ、ＣｒＪ１＋Ｃｕを第１表に示す通りに成膜し
、これによって試料！１１１１Ｌ１乃至６の素子の製作
し、それぞれのＣ／Ｎ比を測定したところ、第３図に示
す通りの結果が得られた。尚、このＣ／Ｎ比の測定条件
は線速４ｍ／ｓｅｃ、記録周波数１１ＭＨｚ、バイアス
磁界２００Ｇａｕｓｓとした。

第３図中の階、符号は試料隘と対応しており、また、試
料阻７はＳｔ　３Ｎ４系誘電体を８００人の厚みで形成
したものであって、これを比較例とした。

（以下余白） 第１表 ニー 第３図より明らかな通り、Ｔｉ金属は他の金属に比べて
格段に小さな記録パワーで記録でき、これによって記録
効率が著しく大きくなり、そして、このＴｉ金属層の厚
みが小さくなるのに伴ってこの傾向が顕著になっている
。

（例２） 本例によれば、　（例１）のなかの試料１１ｈｌ乃至試
料階３の素子のそれぞれの表面をエポキシ系紫外線硬化
型樹脂（大日本インキ■製）により５μｍの厚みで被覆
し、試料ｍ８（Ｔｉ金属の厚み４００人）、試料！’ｈ
９（Ｔｉ金属の厚み８００人）、試料阻９　（Ｔｉ金属
の厚み２０００人）の素子（本例において用いられる基
板サイズは１３０φとした）を製作し、耐腐蝕性試験を
行った。この試験にはＩＮのＮａＣ１水溶液中への浸漬
時間に対する素子表面の腐蝕面積比率を求めており、こ
の腐蝕面積比率は目視によって求めた。

第４図中試料患１１の素子は保護層として本例の樹脂を
５μｍの厚みで形成しただけの場合であり、試料磁１２
の素子は保護層としてＴｉ金属を８００人の厚みで形成
しただけの場合である。

第４図より明らかな通り１本発明の素子（試料Ｎ１１８
乃至Ｎａ１Ｏ）は著しく大きな耐食性を示しており、特
に試料隘９は浸漬時間が３００時間経過しても依然とし
て腐蝕しなかった。また、試料ｆｆ１ｌｏにおいては１
００時間経過して膜の一部がはがれ、そこから腐蝕が進
行するようになり、試料ｒｋ８においては浸漬開始直後
より徐々に腐蝕が進行した。

このように試料１１ｈ８及び１０は、それぞれ、チタニ
ウム系保護層の厚みにより又密着不足により未だ満足し
得ない耐腐蝕性を示しているが、比較例に比べて著しく
優れた耐腐蝕性を示している。

然るに比較例（試料隘１１及びＮ１２１　”）は浸漬が
始まると即時に腐蝕が進行した。

また、本実施例においてはチタニウム系保ｙｉ層として
Ｔｉ金属だけを示したが、Ｔｉ金属の一部を３０原子％
以内の範囲でＭｏ＋Ｔａ＋Ｚｒに置換したチタニウム金
属合金、或いは反応性スパッタリングにより形成したＴ
ｉ０ｘ（成膜条件：＾ｒガス３３ｓｃｃＭに対して０□
ガス５ｓｅｃＭ）、ＴｉＣｘ（成膜条件：Ａｒガス３３
ｓｃｃＭに対してＣＨ４ガス１　ｓｃｃＭ）、ＴｉＮｘ
（成膜条件＝Ａｒガス３３ｓｃｃＭに対してＮ２ガス５
ｓｃｃ門）についてもＴｉ金属と同程度もしくはそれ以
上の耐食性を示すことを確かめた。

（例３） 本例においては試料隘９の素子について、（例２）と同
じ浸漬試験を行い、その試料に対して２００時間の浸漬
を行い、その後、この素子より樹脂だけを除去し、再度
ｌＮ−ＮａＣ１水溶液に浸漬したところ、Ｔｉ金属層の
表面に腐蝕反応が生じなかった。

この結果より、チタニウム系保護層の表面に不動Ｂ層を
生成することに対して樹脂保ｉ１層は有利に作用し、チ
タニウム系保護層自体の耐食性を一層向上させている。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明の光磁気記録素子によれば、チタニ
ウム系保護層と樹脂保護層を組み合わせた積層型保護層
としたことによって耐食性・耐腐蝕性を著しく高めるこ
とができ、これにより、耐候性及び耐環境性に優れ且つ
高性能な光磁気記録素子が提供できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光磁気記録素子の層構成を示す断面図
、第２図は本発明に係る他の層構成を示す断面図、第３
図は保護層として各種金属を用いた場合の記録レーザー
パワーに対するＣ／Ｎ比を表わす線図、第４図は光磁気
記録素子の浸漬時間に対する腐蝕面積比を表わす線図で
ある。 １・・・基板 ２・・・干渉層 ３・・・磁性層 ４・・・チタニウム系保護層 ５・・・樹脂保護層 特許出願人（６６３）　　京セラ株式会社手続ネ甫正書
帽ム） １．事件の表示 昭和６／年特許願第２５７７５”Ｑ　　　号２、発明の
名称 事件との関係　　特許出願人 住所　京都市山科区東野北井ノ上町５番地の２２＠豹 （１）明細雪中第２頁第１０行目の「Ｃ等がある。」を
ｒＣｏ等がある」と補正する。 （２）明細雪中第５頁第２行目の「一部をモリブデン（
Ｍｏ）　Ｊを「一部をシリコン（Ｓｉ）、ニオブ（Ｎｂ
）、アンチモン（Ｓｂ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ディ
スプロシウム（Ｄｙ）、モリブデン（Ｍｏ）Ｊと補正す
る。 （３）明細雪中第７頁第１０行目の「溶出する。」を「
溶出すると考えられる。」と補正する。 （４）明細雪中第１４頁第４行目の「９」を「１０」と
補正する。 （５）明細雪中第１５頁第５行目の「隘２１」を「隘１
２」と補正する。 （６）明細雪中第１５頁第９行目のｒＭｏ、Ｔａ、Ｚｒ
Ｊを「Ｓｉ、Ｎｂ、Ｓｂ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｚ
ｒ　Ｊと補正する。 以　　　上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基体上に少なくとも膜面に垂直な方向に磁化容易軸を有
   する非晶質磁性膜を形成し、この磁性膜の上にチタニウ
   ム金属、チタニウム金属合金又は化学量論組成に至らな
   いチタニウム化合物のいずれかから選択されたチタニウ
   ム系保護層、並びに樹脂保護層を順次形成したことを特
   徴とする光磁気記録素子。