JPS63237237A - 光磁気記録媒体および記録方法 - Google Patents

光磁気記録媒体および記録方法

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JPS63237237A
JPS63237237A JP62070274A JP7027487A JPS63237237A JP S63237237 A JPS63237237 A JP S63237237A JP 62070274 A JP62070274 A JP 62070274A JP 7027487 A JP7027487 A JP 7027487A JP S63237237 A JPS63237237 A JP S63237237A
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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、磁気カー効果を利用して読出しすることので
きるキュリー点書込みタイプの光磁気記録媒体及びそれ
を用いた重ね書き可能な光磁気記録方法に関する。
〔従来の技術〕
消去可能な光デイスクメモリとして光磁気ディスクが知
られている。光磁気ディスクは、従来の磁気ヘッドを使
った磁気記録媒体と比べて高密度記録、非接触での記録
再生などが可能であるとい−う長所がある反面、記録前
に一度記録部分を消去しなければならない(一方向に着
磁しなければならない)という欠点があった。この欠点
を補う為に、記録再生用ヘッドと消去用ヘッドを別々に
設ける方式、あるいは、レーザーの連続ビームを照射し
つつ、同時に印加する磁場を変調しながら記録する方式
などか提案されてい8゜ 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、これらの方法は、装置が大がかりとなり、コス
ト高になる欠点あるいは高速の変調ができないなどの欠
点を有する。
上述の公知技術の欠点を除去し、従来の装置構成にWJ
弔な構造の磁界発生手段を付設するだけで、磁気記録媒
体と同様な重ね書き(オーバーライド)を可能とした、
光磁気記録方法を本出願人は昭和61年7月8日に特願
昭61−158787号(該出願は昭和62年2月2日
の国内優先出願特願昭62−20384号の基礎出願と
なる)で提案した。
しかし、この方法は全く新しい記録法であるが故に、い
まだ多くの研究課題が残っていた。すなわち、再生時の
光磁気効果を最適にして、しかも良好な記録感度を得る
ための光磁気記録媒体の探究等である。
そこで本発明者は更に研究を進めた結果、いくつかの成
果が得られた。
本発明はこうして完成されたものであり、その目的は重
ね書き可能な記録方法を提供するだけでなく、再生時の
光磁気効果を最適にして、しかも良好な記録感度を得る
ことのできる光磁気記録媒体を提供することにある。
(問題点を解決するための手段) 上記目的達成可能な本発明は キュリー点(TI)と保磁力(H1)とを有する第1i
l性層およびキュリー点(第2)と保磁力(H2)とを
有する第2磁性層から構成される二層構造の交換結合し
ている垂直磁化膜を、基板上に有して成る光磁気記録媒
体において、次の条件を満たしていることを特徴とする
光磁気記録媒体 T1≦72 、600人<L+ +L、2<1000人
200人< L + (Msは第2磁性層の飽和磁化、L2はその膜厚、L、
は第1磁性層の膜厚、σWはニ一つの磁性層間の磁壁エ
ネルギー)、 及びこれを使用して一値のオーバーライド可能な記録を
行なうことを特徴とする記録方法である。
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図(a) 、 (b)は各々本発明の光磁気記録媒
体の一実施例を示す模式断面図である。第1図(a)の
光磁気記録媒体は、プリグループが設けられた透光性の
基板1上に、第1の磁性層2と第2の磁性層3が積層さ
れたものである。第1@性層2は低いキュリー点(T1
)と高゛い保磁力(H8)を有し、第2磁性層3は、高
いキュリー点(T2)と低い保磁力(H2)を有する。
ここでr高い」、「低い」とは両磁性層を比較した場合
の相対的な関係を表わす(保磁力は室温における比較)
。なお、T、 ′:T2でもよい。通常は第1磁性層2
(7)T、は70〜180℃、H3は、3〜l。
にOe 、第2磁性層3の12100〜400℃、H2
は0.5〜2にOe程度の範囲内から選択するとよい。
各磁性層の主成分には、垂直磁気異方性を示し且つ磁気
光学効果を呈するものが利用できるか。
布上類元素と遷移金属元素との非晶質磁性合金が好まし
い。例えば、Gd(:o、 GdFe 、 TbFe、
 DyFe。
GdTbFe、 TbDyFe、GdTbFeCo、 
TbFe(:o、 GdTb[:o等が挙げられる。
本発明の光磁気記録媒体は、第1磁性層2が主に再生に
関与する。即ち、第1Id7i性層2が呈する磁気光学
効果が主に再生に利用され、第2磁性層3は記録に重要
な役割りを果たす。
−・方、従来の光磁気記録方法における、交換結合二層
1漠では、逆に、低いキュリー点と高い保磁力とを有す
る磁性層は主に記録に関与し、高いキュリー点と低い保
磁力とを有する磁性層が主に再生に関与した。
かかる従来の交換結合二層膜では、主に再生に関与する
磁性層の飽和磁化Msと、その膜厚しと、二層間の磁壁
エネルギーσWの間に、次の様な関係があるのが望まし
かった。
H、> −□> 82 MsL しかし、本発明に使用する記録媒体の交換結合二層膜で
は、第2磁性層3の飽和磁化Msとその膜厚L2と、二
磁性層間の磁壁エネルギーOwの間に、次の関係が必要
である。
これは、記録によって最終的に完成されるビットの磁化
状態(第2<(r)に示す)を、安定にするためである
(詳しい理由は後述する)。
したがって、両磁性層2.3(垂直磁化膜)が■の関係
式を満たすように、各層の膜厚、保磁力、飽和磁化の大
きさ、磁壁エネルギーなどを適当に設定すればよい。
本発明の光磁気光学媒体では、上記要件の他に、再生時
の光磁気効果を最適にして、しかも良好な記録感度と再
生信号とを得るため、600Å<L1+L2<1000
人 200人<L。
という要件も満たしている。(このように設定した理由
も後述する) なお、両磁性層2.3は、記録時の実効的バイアス磁界
の大きさ、あるいは二値の記録ビットの安定性などを考
えると、交換結合をしていることが望ましい。
第1図(b)において、4.5は両磁性層の耐久性を向
トさせるためのあるいは光磁気効果を向卜させるための
保護膜である。
6は、貼り合わせ用基板7を貼り合わすための接着層で
ある。貼り合わせ用基板7にも、2から5までの層を積
層し、これを接着すれば両面で記録・再生が可能となる
以下、第2図〜第4図を用いて記録の過程を示すが、記
録時、両磁性層2と3の磁化の安定な向きは平行(同じ
向き)でも反平行(逆方向)でも良い。第2図では磁化
の安定な向きが平行な場合について説明する。
第3図の35は、1述したような構成を有する光磁気デ
ィスクである。例えば、この磁性層のある一部の磁化状
態が初め第2図(a)のようになフているとする。光磁
気ディスク35はスピントルモー夕により回転して、磁
界発生部34を通過する。このとき、磁界発生部34の
磁界の大きさを両磁性層2と3の保磁力の間の値に設定
すると(磁界の向きは本実施例ではF向き)、第2図(
b)に示す様に第2磁性層3は一様な方向に磁化され、
一方、第1磁性層2の磁化は初めのままである。
次に光磁気ディスク35が回転して記録・再生ヘッド3
1を通過するときに、記録信号発生器32からの信号に
従って、2種類(第1種と第214)のレーザーパワー
値を持つレーザービームをディスク面に照射する。第1
種のレーザーパワーは該ディスクを第1磁性層2のキュ
リー点付近まで昇温するだけのパワーであり、第2種の
レーザーパワーは該ディスクを第2Mi性層3のキュリ
ー点付近まで昇温可能なパワーである。即ち、両磁性層
2.3の保磁力と温度との関係の概略を示した第4図に
おいて、第1種のレーザーパワーはT、付近、第2種の
レーザーパワーはT2付近までディスクの温度を上昇で
きる。
第1種のレーザーパワーにより第1磁性層2は、キュリ
ー点付近まで昇温するが第2磁性層3はこの温度でビッ
トが安定に存在する保磁力を有しているので記録時のバ
イアス磁界を適正に設定しておくことにより、第2図(
b)のいづれからも第2図(C)のようなビットが形成
される(第1種の予備記録)。
ここでバイアス磁界を適正に設定するとは、次のような
意味である。即ち、第1種の予備記録では、第2磁性層
3の磁化の向きに対して安定な向きに(ここでは同じ方
向に)第1磁性層2の磁化が配列する力(交換力)を受
けるので9本来はバイアス磁界は必要でない。しかし、
バイアス磁界は後述する第2種のレーザーパワーを用い
た予備記録では第2磁性層3の磁化反転を補助する向き
(すなわち、第1種の予備記録を妨げる向き)に設定さ
れる。そして、このバイアス磁界は、第1種、第2種ど
ちらのレーザーパワーの予備記録でも、大きさ、方向を
同じ状態に設定しておくことが便宜上好ましい。
かかる観点からバイアス磁界の設定は次記に示す原理に
よる第2稲のレーザーパワーの予備記録に必要最小限の
大きさに設定しておくことが好ましく、これを考慮した
設定が前でいう適正な設定である。
次に第2種の予備記録について説明する。
第2種のレーザーパワーにより、第2!!性層3のキュ
リー点近くまで昇温させる(第2種の予備記録)と、上
述のように設定されたバイアス磁界により第2磁性層3
の磁化の向きが反転する。続いて第1Mi性層2の磁化
も第2磁性層3に対して安定な向きに(ここでは同じ方
向に)配列する。
即ち、第2図(b)のいづれからも第2図(d)のよう
なビットが形成される。
このように、バイアス磁界と、信号に応じて変わる第1
種及び第2種のレーザーパワーとによって、光磁気ディ
スクの各箇所は第2図(C)か(d)の状態に予備記録
されることになる。
次に光磁気ディスク35を回転させ、予備記録のビット
(c) 、 (d)が磁界発生部34を再び通過すると
、磁界発生部34の磁界の大きさは前述したように磁性
層2と3の保磁力間に設定されているので、記録ビット
(C)は、変化が起こらずに(e)の状態である(最終
的な記録状態)。一方、記録ビット(d)は第2磁性層
3が磁化反転を起こして(f)の状態になる(もう一つ
の最終的な記録状態)。
(「)の記録ビットの状態が安定に存在する為には、第
2磁性層3の飽和磁化の大きさMs、膜厚ここで0w 
/ 2 Ms L 2は第2磁性層に働く交換力の強さ
を示す。つまり、G w / 2 )As L 2の大
きさの磁界で第2磁性層3の磁化の向きを、第1磁性層
2の磁化の向きに対して安定な方向へ(この場合は同じ
方向)向けようとする。そこで第2!!性層3がこの磁
界に抗して磁化が反転しないためには第2磁性層3の保
磁力をH2としてH2>0w / 2 Ms L 2で
あればよい。
記録ビットの状態(e)と(f)は、記録時のレーザー
のパワーで制御され、記録前の状態には依存しないので
、重ね書き(オーバーライド)が可能である。記録ビッ
ト(e)と(f)は、再生用のレーザービームを照射し
、再生光を記録信号再生器33で処理することにより、
再生できる。
次に記録ビット(e)と(f)の再生について、さらに
述べる。
従来知られている交換結合2層膜の記録ビットは、2種
のビットの磁化の向きは、それぞれの記録状態により内
磁性層共に反転する。本発明においては、第1Mi性層
2(主として再生に関与する)の磁化の向きは、それぞ
れの記録に応じて反転するが、第2磁性層3(主として
記録に関する)の磁化の向きは常に磁界発生部34の磁
化方向であり、変わらない。(光磁気効果に寄与しない
>Mi磁性層厚さが大きくなるほど、光磁気記録媒体の
感度が低下するので、磁性膜の厚さり。
+L2をなるべく小さくして、再生時の光磁気効果を大
きくするようなLlとL2との膜厚を組み合わせ、最適
化することが必要である。実施例にデーターをを示して
説明するが、良好な感度を示し、光磁気効果も大きい膜
厚の組み合わせは、600 人≦1...+1,251
000人200人<L。
であった。
第2図の説明では第1磁性層2と第2磁性層3の磁化の
向きが同じときに安定な例を示したが、磁化の向きが反
平行のときに安定な磁性層についても同様に考えられる
。第5図に、この場合の記録過程の磁化状態を第2図に
対応させて示しておく。
〔実施例〕
実施例1 3元のターゲット源を備えたスパッタ装置内に、プリグ
ループ、プリフォーマット信号の刻まれたポリカーボネ
ート製のディスク状基板を、ターゲットとの間の距1!
110cmの間隔にセットし、回転させた。
アルゴン中で、第1のターゲットより、スパッタ速度1
00人/min、スパッタ圧5 X J 0−3Tor
rでZnSを保護層として800人の厚さに設けた。次
にアルゴン中で、第2のターゲットよりスパッタ速度 
100人/min、スパッタ圧5X 10’ Torr
でTbFe合金をスパッタし、膜厚300人、T、=約
140℃、H,=約8 KOeのTJq、 1ipe8
0. sの第1@性層を形成した。
次にアルゴン中でスパッタ圧5x 10’ Torrで
かTbFeCo合金をスパッタし、膜厚400人、T2
=約190℃、H2=約0.8KOeのTb24.5F
eeacO75の第2磁性層を形成した。
次にアルゴン中で第1のターゲットよりスパッタ速度1
00人/min、スパッタ圧5X 1O−3Torrで
、ZnSを保護層として3000人の厚さに設けた。
次に膜形成を終えた上記の基板を、ホットメルト接着剤
を用いて、ポリカーボネートの貼り合わせ用基板と貼り
合わせ光磁気ディスクを作成した。(600人<L、 
+t、2=700人<1000人200人<L、=30
0人) この光磁気ディスクを記録M生装置にセットし、2.5
にOCの磁界発生部を、線速度約8 m/secで通過
させつつ、約1μに集光した8:]Ommの波長のレー
ザービームを50%のデユーティで2MIIzで変調さ
せながら、4mWと8mWの2値のレーザーパワーで記
録を行なった。バイアス磁界は1000cであった。
そのtri +、5mWのレーザービームを照射して再
生を行なったところ、2値の信号の再生ができた。
次に、上記と同様の実験を、全面記録された後の光磁気
ディスクについて行なった。この結果前に記録された信
号成分は検出されず、オーバーライドが可能であること
が確認された。
実施例2 第1Mi性層の厚さと第2磁性層の厚さだけを変化させ
た以外は実施例1と同じ方法、同じ材料を用いて、光磁
気ディスクのサンプルを作製した。
各サンプルの再生信号を評価する目安としてサンプルの
830nmの波長における反射率とカー回転角を測定し
た。さらに、受光素そがフォトダイオードの場合の再生
性能指数とされている反射率の平方値とカー回転角の積
を計算した。これらの結果を表1に示す。
本発明により形成された記録ビットでは第2磁性層の磁
化は記録状態と向きが変わらず、光磁気効果には寄与し
ない。第1磁性層2の膜厚が小さい場合、第2磁性層3
が無い、あるいは膜厚が小さい場合には反射光強度が小
さくなり性能指数も小さい。
第1@、性層2と第2Ilfi性層3の膜厚の和り、+
L2が400人より大きくなると、反射光強度はほぼ一
定になる。
第1磁性層2と第2磁性層3の膜厚の和り、+L2が6
00Å以上では性能指数、カー回転角は飽和してほぼ一
定の値になるが、第1磁性層2の膜厚L1が200人よ
り小さい値では第2磁性層3のlI!2厚L2が大きく
なってもカー回転角は、第1Mi性層2の膜厚り、が2
00Å以上のときの値より小さな値で飽和することがわ
かった。この結果より600人<L、 +t、2.20
0人<L、が好ましいことが明らかとなった。
また、これらのサンプルを実施例1と同様な方法で記録
再生の実験を行なった。L r + L 2が600Å
以上のサンプルについては実施例1と同様の良好な再生
信号を得た。
また、1.、+L2が1000人の場合は第1種、第2
種それぞれの記録に必要なレーザーパワーがり、+L2
600人の場合の約2.5倍となり、L、+L2が10
00人を越える場合は記録に必要なレーザーパワーが急
増した。即ち、L、+L2<1000人が好ましいこと
が明らかとなった。
以上のように、第2磁性層3の磁化が、第1、第2種両
方の記録信号の再生中に、向きが変わらない場合(つま
り光磁気効果に寄与しない)でも、第2@性層3が設け
られていることで、見かけ上、第1磁性層2がり、+L
2のl151Nであるのと同等のカー回転角、再生性能
指数を得ることがわかった。
次に比較のために、それぞれのサンプルに第1磁性層2
の保磁力より大きな磁界を印加し、今度は第2磁性層3
の磁化を第1磁性層2の磁化と同様に第1種と第2種の
記録状態で方向を変えるように(従来の交換結合二層膜
の場合と同じ)して、反射率、カー回転角を測定し、同
様にし、て、再生性能指数も計算した。この結果を表2
に示す。
この場合は第2磁性層3の光磁気効果が現れること(記
録状態により磁化の反転があるため)、第2磁性層3の
方がキュリー温度が高く同じ膜厚の条件では、第1磁性
層2より第2磁性層3の方がカー回転角が大きいことな
どのため、第1磁性層の膜厚が200人より小さくても
、第2磁性層3の膜厚が300〜400人程度であれば
、大きな回転角、再生性能指数を示す。しかし、第1M
i性層2の膜厚が200〜250人より大きい場合は第
2磁性層3の光磁気効果の寄与はほとんど見られない。
これは表1の第26i性層3が設けられていることで、
見かけト第1M磁性層2がり、+L2の膜厚であるのと
同等のカー回転角、性能指数を示しているという結果と
一致する。
また、実施例1と同じ構成のサンプルにおいて、保護膜
の材料もZnSの代わりにSi、 N4.5iC1Si
 O,AI 、03等を用いた場合も、回転角、性能指
数が飽和するときの第1、第2磁性層の膜厚の関係は同
じであった。Si3N4、ZnSよりも屈折率の大きい
SiCの場合は性能指数が約lO%程度大きくなったが
、同じ膜厚り、+L2で記録感度は低下した。また、S
i、 N4やZnSよりも屈折率の小さい、5iO1A
A203では性能指数が約lO%程度低下した。
さらに、第1磁性層2の材料をTbFeからGdTbF
e、 TbFeCo、 GdTbFeCo、 DyTb
FeCo等に代えた場合も同様に第1、第2磁性層の厚
さの1回転角、性能指数の飽和するときの値の関係は変
わらなかった。
(発明の効果) 以ト詳細に説明したように、光磁気記録媒体として、低
いキュリー点(T1)と高い保磁力(H1)を打する第
1の磁性層と、相対的に高いキュリー点(T2)と低い
保磁力(H2)を有する第2の磁性層とを備え、その第
1磁性層の膜厚が200Å以上、第1磁性層と第2磁性
層の膜厚の和が600人と1000人との間に設定され
たものを用い、記録時に、記録ヘッドと別位置に磁界発
生部を設け、2値レーザーパワーで記録することによフ
て、良好な記録感度、再生信号を示す重ね古き(オーバ
ーライド)が可能になった。
【図面の簡単な説明】
第1図(a) 、 (b)は各々本発明で使用する光磁
気媒体の一例構成を示す図、第2図は、本発明の記録法
を実施中の、磁性層2.3の磁化の向きを示す図、第3
図は、記録・再生装置の概念図、第4図は両磁性層2と
3の保磁力と温度との関係を示す概略図である。第5図
は本発明の他の実施例における磁性層の磁化状態を示す
図である。 1ニブリグルーブ付の透光性基板、 2.3:@性層 4.5:保護層、 6:接着層、 7:貼り合わせ用基板、 31:記録・再生用ヘッド、 32:記録信号発生器、 33:記録信号再生器 34:磁界発生部 35:光磁気ディスク1、

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)キュリー点(T_1)と保磁力(H_1)とを有す
    る第1磁性層およびキュリー点(T_2)と保磁力(H
    _2)とを有する第2磁性層から構成される二層構造の
    交換結合している垂直磁化膜を、基板上に有して成る光
    磁気記録媒体において、次の条件を満たしていることを
    特徴とする光磁気記録媒体。 H_1>H_2>(σw/2M_SL_2)−T_1≦
    T_2、600Å<L_1+L_2<1000Å200
    Å<L_1 (M_Sは第2磁性層の飽和磁化、L_2はその膜厚、
    L_1は第1磁性層の膜厚、σwは二つの磁性層間の磁
    壁エネルギー) 2)キュリー点(T_1)と保磁力(H_1)とを有す
    る第1磁性層およびキュリー点(T_2)と保磁力(H
    _2)とを有する第2磁性層から構成される二層構造の
    交換結合している垂直磁化膜を、基板上に有して成る光
    磁気記録媒体において、次の条件 H_1>H_2>(σw/2M_SL_2)T_1≦T
    _2、600Å<L_1+L_2<1000Å200Å
    <L_1 (M_Sは第2磁性層の飽和磁化、そのL_2は膜厚、
    L_1は第1磁性層の膜厚、σwは二つの磁性層間の磁
    壁エネルギー) を満たしている光磁気記録媒体を使用して、次の二値の
    記録を行なうことを特徴とする記録方法。 (a)該媒体に対して、記録用ヘッドと異なる場所で、
    保磁力H_2の第2磁性層を一方向に磁化させるのに充
    分で保磁力H_1の第1磁性層の磁化の向きを反転させ
    ることのない大きさの磁界Bを加え、 (b)次に、記録ヘッドにより、バイアス磁界を印加す
    ると同時に低いキュリー点(T_1)付近まで該媒体が
    昇温するだけのレーザーパワーを照射することにより、
    第2磁性層の磁化の向きを変えないまま第1磁性層の磁
    化の向きを第2磁性層に対して安定な向きにそろえる第
    1種の予備記録か、バイアス磁界を印加すると同時に高
    いキュリー点(T_2)付近まで該媒体が昇温するだけ
    のレーザーパワーを照射することにより、第2磁性層の
    磁化の向きを反転させて同時に第1磁性層も第2磁性層
    に対して安定な向きに磁化する第2種の予備記録かを、
    信号に応じて実施し、 (c)次に、該媒体を運動させて、予備記録されたビッ
    トを前記磁界Bを通過させることにより、第1種の予備
    記録により形成されたビットについては第1磁性層、第
    2磁性層とも磁化の向きをそのまま変化させず、 第2種の予備記録により形成されたビットについては、
    第2磁性層の磁化の向きを前記磁界Bと同方向に反転さ
    せ、第1磁性層については磁化の向きをそのまま変化さ
    せないとする、二値の記録。
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