JPS63155446A

JPS63155446A - 光磁気記録媒体

Info

Publication number: JPS63155446A
Application number: JP30123186A
Authority: JP
Inventors: Shinji Takayama; 高山　新司; Fumiyoshi Kirino; 文良桐野; Yoshio Suzuki; 良夫鈴木; Norio Ota; 憲雄太田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-12-19
Filing date: 1986-12-19
Publication date: 1988-06-28
Anticipated expiration: 2011-10-16
Also published as: JP2544361B2

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、レーザーを用いて記録・再生・消去を行なう
光磁気記録媒体に係り、特にディスクの長寿命化に好適
な記録媒体に関する。

〔従来の技術〕

近年、高密度かつ大容量の情報の任意読出し書換え可能
な光磁気記録が注目されている。現在、この光磁気記録
媒体として希土類−鉄族系非晶質合金が研究の中心にあ
り、中でもＴｂＦｅＣｏ非晶質合金は大きなカー回転角
及び保磁力を有することから、最も実用化に近い階段に
ある。しかしながら光磁気ディスクが実用化できないの
は、光磁気記録材料は、大気中の酸素や水に対して活性
で、膜表面に酸化物や水酸化物を容易に生成する。この
反応は、　　　　　　　　　　媒体の表面から時間の経
過とともに膜内部へと進行してゆく、４の結果として、
記録媒体の磁気及び磁気光学特性（例えばＫ　ｅｒｒ回
転角、保磁力、飽和磁化等）が低下していた。そこで、
従来の光磁気ディスクでは、光磁気記録材料に耐食性向
上に有効な元素を添加して高耐食性を持たせるという手
法或いは光磁気うち前者の手法を用いると、保護膜形成
を省略できプロセスの簡略化が達成できる。その例とし
て、特公昭６０−２１２１７号公報、特公昭６０−２６
８２５号公報等があげられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

これまで知られている光磁気記録膜の耐食性向上に関し
ては次のような問題があった。すなわち。

希土類−鉄族元素を基体とする合金に、耐食性向°　上
のための元素を添加してゆくと、添加量の増加に伴ない
耐食性は向上するが、光磁気特性は逆に低下してしまっ
た。そこで１元素の添加による耐食性向上をめざすには
、光磁気特性を低下させずに記録膜の耐食性のみを向上
させるという条件を満足しなければならない。

本発明の目的は、光磁気記録膜の光磁気特性を低下させ
ることなく、耐食性のみを向上させることにより、長寿
命かつ高信頼性を有する光磁気ディスクを提供すること
にある。

る光磁気記録材料にＮｂを添加することにより達成され
る。Ｎｂが他の元素より有利なのは、十分に耐食性が得
られる３〜１０ａｔ＋ｉ％のＮｂヲ？１ｌｌｌした範囲
では光磁気特性（Ｋｅｒｒ回転角、保磁力及びキュリ一
温度）が低下しないためである。

尚、上記希土類−鉄族系合金の代表的な例としては、下
記のものを例示すことが出来る。

ＲＥ−ＴＭ金合金“ＲＥ”＝Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏの群から選ばれた
少なくとも一考、　　”ＴＭ”　＝　Ｆ　ｅ　、　Ｇ　
ｏの少なくとも一考）（例えば三元系合金としてはＴ　ｂ　−、Ｆ　ａ　−Ｎ
　ｂ　。

Ｔ　ｂ　−Ｇ　ｏ　−Ｎ　ｂ　、四元系合金としてはＴ
ｂ−Ｆｅ−Ｇｏ−Ｎｂ、Ｇｄ−Ｔｂ−Ｆａ−Ｎｂ。

Ｇ　ｄ　−Ｆ　ａ　−Ｇ　ｏ　−Ｎ　ｂ　、三元系合金
としてはＴｂ−Ｇｄ−Ｆｓ−Ｇｏ−Ｎｂ、Ｇｄ−Ｄｙ−
Ｆ　ｅ　−Ｇ　ｏ　−Ｎ　ｂ　、　Ｇ　ｄ　−Ｈｏ　−
Ｆ　ｅ　−Ｇ　ｏ　−Ｎ　ｂ　、　Ｄ　ｙ　−Ｈｏ　−
Ｆ　ｅ　−Ｇ　ｏ　−Ｎ　ｂ等をあげることが出来る。

〔作用〕

Ｎｂは通学表面に酸化物の不動態被膜が存在しているた
めに、腐食の進行を抑制されている。この元素を環境に
対して活性な希土類−鉄族元素を主体とした光磁気記録
膜に添加すると、膜表面に相対的にＮｂが濃縮し不動態
被膜が形成されるため、空気中の水分や酸素に対して不
活性となる。

この被膜により光磁気記録膜は外気から保護されること
になる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例１〜６により詳細に説明する。

［実施例１コ作成した光磁気ディスクの断面構造の模式図を第２図に
示す、洗浄したガラスまたは耐熱性樹脂製円形基板（１
）上にスパッタ法により膜厚１０００人のＳｉＯ膜（２
）、を作成した。その時の条件は、ターゲツト材にＳｉ
Ｏ焼結体を、放電ガスにＡｒを用い、放電ガス圧５ｍＴ
ｏｒｒ、投入ＲＦｌｔ力１ｗ／ｄ、スパッタ時間１０分
である。これにつづいて。

膜厚１０００人でＴ　ｂｚ＠Ｆ　ｅｅｚ−ｘｃ　ｏｘｘ
Ｎ　ｂｘなる組成の光磁気記録膜（３）をスパッタ法に
より形成した。ターゲットは、ＦｅＣｏ合金円板（８イ
ンチ）上にＴｂとＮｂのチップ（１０＋＋ａ角）を均一
に並　　。

べたモザイク状のものを用いた。また、スパッタの条件
は、放電ガスにＡｒを、放電ガス圧５×１０−”　（Ｔ
ｏｒｒ）　、投入ＲＦ電力２ｗ／ａＪそしてスパッタ時
間は５分である。また、スパッタに先たち、スパッタ室
内を３　Ｘ　１０−７（Ｔｏｒｒ）以下まで排気した。

また、光磁気記録膜の組成の制御は、並べるチップの枚
数により評価した。

このようにして作成した光磁気ディスクのＮｂ添加量と
磁気及び磁気光学特性（Ｋｅｒｒ回転角二〇−１保磁カ
ニ　ＨＣ，キューリ一温度：Ｔｃ）の関係を第３図に示
す。まず、Ｎｂを含まないＴｂｚｓＦｅｅｚｃｘｘ膜の
θｈ＝０．６０°、　Ｈｃ　＝　８　、０ＫＯａ、Ｔｃ
＝２００℃であった。この材料にＮｂを添加するとθ翫
は曲線４に示すように、Ｎｂ濃度の増加に伴ない減少し
てゆき、７ａｔｍ％以上でθには急激に減少する。また
、Ｔｃの変化は、曲線６に示すようにＮｂの添加量の増
加とともにゆるやかに減少してゆく、このように、Ｎｂ
添加量の増加とともにθｋｔ　Ｈａ、　Ｔｃのいずれも
減少してゆく。ここで、これら光磁気特性を実用レベル
（Ｈａ＞３ＫＯｅ、Ｔｃ＝２００℃、θｋ＞０．３）以
上にするには、ｂｏ量を増加させて、θ、及びＴｃを上
げ希土類元素と鉄族元素の比を変えてＨａを増加させる
。このことにより、Ｎｂ添加により低下した光磁気特性
は補うことができるので、実用材料設計上特性低下は大
きな問題にならない。

このようにして作成した光磁気ディスクの耐食性試験を
次の３つの手法により行なった。つまり、高温高湿度試
験、孔食試験、高温酸化試験の３つである。まず、高温
高湿度試験は、作成したディスクを温度８０℃、相対湿
度９５％の環境中に８００時間においた時の飽和磁化（
ＭＳ）の経時変化を測定した６耐食性試験の結果を第１
図に示す０曲線７は、高温高湿度試験結果で、８０℃−
９５％ＲＨ中に８００時間保存後のＭｓの変化のＮｂ濃
度依存性を示している。このグラフよりわかるように、
Ｎｂを含まないＴｂＦｅＣｏ膜のＭｓの変化率（（Ｍｘ
（’ｒ）−Ｍｓ　（ｏ）／Ｍｓ　（０））は、初期の４
３％の増加であった。そして、これにＮｂを添加してゆ
くと、Ｍｓの変化率は徐々に減少してゆき、２　、５　
ａｔｍ％付近で急激に変化し、３　ａｔｍ％以上の添加
で５％の増加とほぼ一定となった。

以上の結果を総合するとＮｂを２〜８　ａｔｍ％添加す
ると磁気及び磁気光学特性を余り低下させることなく耐
食性を向上させることができ、ディスク寿命を大きく伸
すことができた。そして、Ｎｂの添加するとＴｃが低下
するので、その分Ｇｏを増量し光磁気特性の低下分を補
うことができる。

その結果、Ｎｂの２％添加でも、先のＮｂを３％添加し
た場合より高い耐食性を有していた。

またＮｂを添加した記録膜を用いた磁気ディスクのＣ／
Ｎ　（キャリア対ノイズ比）は５５ｄＢで８０’Ｃ’−
９５％ＰＨ中に８００時間保存してもＣ／Ｎの低下はほ
とんどみられなかった。このことから、Ｎｂ添加により
著しく耐食性が向上することができた。

と同様で、第２図にその模式図を示す、光磁気ディスク
の作成は、インライン型マグネトロンスパッタ装置を用
いて行なった。まず、洗浄したガラスまたは耐熱性樹脂
基板（１）上に、光学的機能膜としてスパッタ法により
膜厚８５０人の５ｉａＮａ膜（２）を形成した。その時
の条件は、５ｉａＮａ焼結体ターゲットを用い、放電ガ
スに２０％ＮＳ　−８０％Ａｒ標準混合ガスを用い、ガ
ス圧＝５×１０″″３（Ｔｏｒｒ）　、投入ＲＦ電カニ
２ｗ／ａＪ、スパッタ時間：１０分である。つづいて、
（Ｇｄｏ、ｅＴ　ｂｏ、ａ）　ｏ、ｚｚ　（Ｆ　ｅｏ、
ａｃ　ｏｏ、ｚ）　０．７８−！Ｎ　ｂｙなる組成を有
する厚さ１０００人の光磁気記録膜（３）を形成した。

ターゲットには、１５２ＩＩＩＩＩφのＦａ−Ｃｏ合金
円板上に５＋ｌｌｌ角のＧｄＴｂ合金チップ及びＮｂチ
ップを均一になるよう配置したもざいく状の複合体を用
いた。この他の薄膜形成条件は、実施例１の場合と同様
である。

このようにして、作成した光磁気ディスクのＮｂ添加量
と磁気及び磁気光学特性（θｈ、Ｈｃ。

及びＴｃ）の関係を第４図に示す。まずＮｂを含まない
ＧｄＴｂＦｅＣｏの０１は０．８０°、Ｈｃは８　Ｗｏ
ｅ、Ｔｃは１９０℃であった。これにＮｂを添加すると
θには曲ｆｉｌｏに示すように、Ｎｂ濃度の増加ととも
に徐々に減少してゆき、８　ａｔｍ％以上の添加で急激
にθ翫は減少する。Ｈｃは、曲線１１に示すようにＮｂ
濃度の増加にともなって減少してゆき１０ａｔｍ％の添
加で２．５ＫＯｅとなった。また、Ｔｃは曲［１２に示
すように、Ｎｂ添加量を増やしてゆくとその値は減少し
、ＩＱａｔ＋ｓの添加でＴｃ＝１００℃となった。しか
し、これら光磁気特性の低下に対して、ＧｄＴｂＦｅＣ
ｏＮｂ系を実用の記録材料として用いる際に必要とする
光磁気特性（Ｔｃ＝２００℃、θｋ＞０．３２°、　Ｈ
ａ＞　２　ＫＯｅ）以上とするためｂｏ量を増加させて
θｂ　ｇ　Ｔｃを上げ、希土類元素と鉄族元素の比を変
えてＨａを増加させることにより、自分が望む特性を有
する磁気記録材料を得ることができた。このように、Ｎ
ｂの添加は、磁気特性の制御の範囲を広くすることがで
き、材料設計の自由度を大きくできるというメリットも
ある。

このようにして作成した光磁気ディスクの耐食性試験を
実施例１と同様の手法により行なった。

その結果を第５図に示す、まず、８０℃−９５％ＲＨ中
に８００時間保存したときのＭｓの変化率のＮｂ濃度依
存性を曲線に示す、これより、Ｎｂを含まない場合のＭ
ｓの変化率は４７％の増加であり、これにＮｂを添加し
てゆくと、添加量の増加にともない急激に小さくなる。

そして、２．５ａｔｍ％以上のＮｂ添加では、Ｍｓの変
化率の減少は著しく小さかった。

以上得られた結果を総合するとＮｂを２〜８　ａｔｍ％
添加すると、磁気及び磁気光学特性を大きく低下させる
ことなく、耐食性を向上させることができ、ディスク寿
命を大きく伸すことができた。そして、環境試験結果よ
り寿命を推定するとＭｓの変化が１５％となるまでの時
間を求めると５０年以上となった。

作成した光磁気ディスク（記録膜がＮｂを４　ａｔｅ％
以上含む）のＣ／Ｎ比は、５７ｄＢで８０℃−９５％Ｒ
Ｈ中に５００時間以上保存してほとんどＣ／Ｎ比の経時
変化を示さなかった。このことから、Ｎｂはディスクの
長寿命化に有用な添加元素であることがわかる。

［実施例３］作成した光磁気ディスクの断面構造は、実施例１と同様
で、第２図に示すとおりである。光磁気ディスクの作成
は、インライン型マグネトロンスパッタ装置を用い１次
の手順で°行なうた。まず。

洗浄したガラスまたは耐熱性衝脂基板（１）上に。

スパッタ法により膜厚８５０人の５ｉａＮ４薄膜（光学
機能膜（２））を作成した。この膜の作成条件は、実施
例２と同様である。つづいて、（Ｇｄｏ、ａＤ　ｙｏ、
ｘ）ｏ、＊ｚ　（Ｆ　ａ　ｏ、ｓｃ　ｏ　ｏ、ｚ）ｏ、
７ｉＮ　ｂ　ａなる組成を有する光磁気記録膜（３）を
１０００人の膜厚に形成した。ターゲットは、１５２Ｉ
ＩＩＩＩφのＦ　ｅ　Ｃｏ合金円板（純度９９．９９％
以上）上に、５＋ｍ＋角、厚さ１ａＩｔのＧｄＤｙ合金
チップ及びＮｂチップを均一に配置したもざいく状の複
合体ターゲットを用いた。′記録膜のスパッタ条件は、
実施例１と同様である。

このようにして作成した光磁気ディスクの特性は、θ、
＝Ｑ、７８”　、Ｈａ＝４ＫＯｅ、Ｔｃ＝２００℃。

Ｃ／Ｎ＝５５ｄＢであった。この値は、比較のために作
成したＮｂを含まないＧｄＤｙＦｅＣｏ系とほぼ同じ特
性である。このディスクを用いて耐食性試験を実施例１
と同様の手法、同様の条件にて行なった。その結果、高
温高湿度試験を行うと、Ｍｓの変化量は、Ｎｂを含まな
い場合が５５％の増加であったのに対し、Ｎｂを４　ａ
ｔｉ１％添加すると５％の増加と著しくＭｓの変化量が
抑制されており。

耐食性が大きく向上することがわかる。また、環境試験
の結果（高温高湿度試験）より、Ｃ／Ｎの経時変化はほ
とんどみられず、Ｎｂの添加は、光磁気記録膜の耐食性
向上のきわめて有効であることがわかった。

［実施例４］作成した光磁気ディスクの断面構造は、実施例１と同様
で、その模式図は第２図に示すとおりである。ディスク
の作成は、インライン型のマグネトロンスパッタ装置を
用い、以下に述べる手順で行なった。まず、洗浄したガ
ラスまたは耐熱樹脂のディスク基板（１）上にスパッタ
法により８５０人のＳｉＯ膜（光学的機能膜：（２））
を形成した。

その時のスパッタ条件は、実施例１と同じである。

ひきつづき、光磁気記録膜（Ｔ　ｂｚａｃ　０７ＯＮ　
ｂｓ。

ＧｄｘｓＴｂｖＣｏ７ｏＮｂ７）をスパッタ法により、
実施例１と同様の記録膜゛作成条件にて作成した。

このようにして作成した光磁気ディスクの磁気・磁気光
学特性及び耐食性を先の実施例と同様の手法で評価した
結果を表１にまとめて示す、また、比較のために、Ｎｂ
を含まない系の結果を合わせて示した。この表より、い
ずれの系ともＮｂを含まない膜では、耐食性試験の結果
大きな光磁気特性の劣化が・観測されたのに対し、記録
膜にＮｂを添加すると特性の変化が著しく抑制できるこ
とがわかる。特に、ＴｂＣｏ系及びＧ　ｄ　Ｔ　ｂ　−
Ｇ　ｏ系では、希土類元素とＣｏの酸化還元電位が大き
く表１離れており、先のＦｅを含む系より著しく希土類元素が
酸化されるため、この材料を記録材料に用いる場合、こ
の選択酸化の抑制が大きな課題であった。しかしこの問
題は、記録膜にＮｂを添加することにより解決できた。

また、このディスクを高温高湿度環境中に保存したとき
のＣ／Ｎ比の経時変化は、はとんど観測されず（初期５
０ｄＢが８０℃−９５％ＲＨ２００時間保存後４９ｄＢ
）、Ｎｂの添加は耐食性向上に著しく有効であることが
わかる。

［実施例５コ作成した光磁気ディスクの断面構造の模式図は第６図に
示すとおりである。ディスクの作成は。

多源マグネトロンスパッタ装置を用い、以下に述べる手
順にて行なった。まず、洗浄したガラスまたは耐熱性樹
脂の基板（１６）上に三瀬同時スパッタ法により光磁気
記録膜（１７）のＴ　ｂ　ａｓ　Ｆ　ｅ　ａｘ−ｘｃｏ
ｓ。

Ｎｂ、を形成した。ターゲットには、それぞれ７５＋ｍ
φのＴｂ、ＦｅＣｏ合金、Ｎｂを用いた。

スパッタに先立ち、スパッタ室内を３ＸＩＣ）’？（Ｔ
ｏｒｒ）以上の高真空に排気を行ない、その後にＡｒを
放電ガスとし、圧力５　Ｘ　１０−’　（Ｔｏｒｒ）、
基板回転数６０　ｒ　ｐ　ｍ　Ｍ　０分間のＲＦスパッ
タを行なった。投入ＲＦ出力は、Ｔｂターゲットがで１　ｗ／ａ＆、Ｆ　ｅ　Ｃｏターゲットが２　、５　ｗ
　／　ｃｉ　Ｊｌスタートし、５分後より徐々に出力を
減少してゆき８分以降は放電をとめた。これに対しＮｂ
ターゲズットは、最初の５分は、０．３ｗ／ｃｄにマスバッタを
行ない、その後スパッタスタートより８分後に３ｗ／ｃ
ｄとなるまで徐々に上げてゆき８〜１０分までは３ｗ／
ａＪ一定とした。このように、組成変調して作成した膜
の厚さは１２００人である。

この磁気ディスクの特性は、θｈ＝０．３５°。

Ｈｃ　　＝　５　ＫＯｅ　、Ｔｃ＝　２１０℃、Ｃ／Ｎ
＝５３ｄＢであった。そして、ディスクの寿命試験を実
施例１と同様の手法にて行なったところ、孔食に対して
も高い耐食性を示し、Ｍｓや光透過率ともまったく変化
を示さなかった。このように光磁気記録膜の耐食性向上
にＮｂ添加は著しく有用であることがわかる。

［実施例６］作成した光磁気ディスクの断面構造は、実施例５と同様
で、第６図に示すとおりである。ディスクの作成は、マ
グネトロンスパッタ装置を用いて以下に述べる手法によ
り行なった。まず、洗浄したガラスまたは耐熱性樹脂基
板５インチ基板（１６）上に、スパッタ法でＴｂｚａＦ
ａｇｏ−ｘｃｏｘｚＮｂｘ膜（１７）を作成した６用い
たターゲットには、ＴｂｚａＦｅｓ７ＣｏｘｚＮｂａな
る組成を有する焼結体の合金ターゲット（１５２閣φ）
上に、外径１５２ｍｍ。

内径１３２ｍｍ、厚さ１閣のリング状のＮｂ板を置いた
ものを用いた。また、スパッタに先たち、スパッタ室内
を４　Ｘ　］、　］Ｏ−７丁ｏｒｒ以の高真空に排気し
た。スパッタは、Ａｒを放電ガスに用い、投入ＲＦ出力
１ｗ／ｃｄ、放電ガス圧５×１０−δ（Ｔｏｒｒ）にて
３０分間のプリスパッタを行なった後に、メインスパッ
タを５分行ない膜厚１２００人の光磁気記録膜を作成し
た。

このディスクの特性は、θｂ”０．３５°、　Ｈｃ＝６
ＫＯｓ、Ｃ／Ｎ＝＝５２ｄＢであった。このディスクの
耐食性試験を行なったところ、ディスクのトラック部分
の耐食性路実施例１と同様であるが、ディスクの外周部
分（中心から４５閣より外側部分）での耐食性が大きく
改善できる。ディスクの外周部分は、手に触れることも
多く、また膜の希薄部分も存在していることから、この
部分から徐々に内側へと腐食が進行してゆき、ディスク
寿命が短くなるという問題があった。しかし、この構造
のディスクを形成することにより、外周部分からの腐食
を防ぐことができた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、希土類−鉄族元素よりなる合金薄膜に
Ｎｂを２〜８ａｔｍ％添加すると、記録膜表面に不動態
被膜が形成され、これにより記録膜の酸化を著しく抑制
できた。その記録膜の耐食性向上により、光磁気ディス
クの寿命を大きく伸す効果がある。ここでＮｂの添加に
より、磁気及び磁気光学特性の低下はほとんどみられず
、耐食性のみを向上させることができた。さらにＮｂ濃
度を記録膜表面に濃縮することにより、さらに記録膜の
保護効果を増大させることができる。一方、ディスク面
と平行方向にＮｂ濃度の勾配を設ける（外周へ向う程Ｎ
ｂ濃度を高くする）ことにより、外周部分からの腐食を
抑制することができる。これらの効果は、Ｎｂの不動態
被膜によるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図および第５図は耐食性試験結果を示す図、第２図
及び第６図はディスク構造の断面図、第３図および第４
図は光磁気記録膜の磁気及び磁気光学特性を示す図であ
る。１・・・基板、２・・・光学機能膜、３・・・光磁気記
録膜、４・・・θにのＮｂ濃度依存性、５・・・Ｈａの
Ｎｂ濃度依存性、６・・・’ｒｅのＮｂ濃度依存性、７
・・・８０”Ｃ−９５％ＲＨ中に８００ｈｒ保存後のＭ
ｓ変化率のＮｂ濃度依存性、１０・・・θ１のＮｂ濃度
依存性。１１・・・ＨａのＮｂ濃度依存性、１２・・・ＴｃのＮ
ｂ濃度依存性、１３−８０”Ｃ−９５％ＲＨ−８００ｈ
ｒ保存後のＭｓ変化率のＮｂ濃度依存性、１６第１図１ｂ３４ｈｏ＞ｌ、＆（ａｌ、、％）茅３砧 ’　　Ｔｃｎ　Ｎｂ４Ａ＊１１−ｒＬ革４−ｆｉＪｔｚ　　７ｃａ　７ｔ　３ＪＬｌ依存ｒ宅Ｙ５図 ′４６図

Claims

【特許請求の範囲】１、基板に対して垂直方向に磁化容易軸を有する希土類
−鉄族系元素を主体とする光磁気記録媒体において、当
該光磁気記録媒体にＮｂを２原子パーセント以上、８原
子パーセント以下添加したことを特徴とする光磁気記録
媒体。２、Ｎｂ濃度が膜厚方向に組成勾配を有することを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の光磁気記録媒体。３、Ｎｂ濃度が基板面と水平方向に組成勾配を有するこ
とを特徴とする特許請求範囲第１項の光磁気記録媒体。