JPS63316343A - 光磁気記録媒体 - 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、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
どが提案されている。

〔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、従来の装置構成に簡単
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、記録ビットの安定性の向上、あるいは付設す
る磁界発生手段において、必要な磁界強度を減少させる
こと等である。

〔発明の概要〕

本発明の目的は、上記既出願の技術を更に改良し、小さ
なバイアス磁界で重ね書きが可能で、且つ、記録ビット
の安定性に優れた光磁気記録媒体を提供することにある
。

本発明の上記目的は、低いキュリー温度と高い保磁力を
有し垂直磁気異方性を示す第１磁性層と、この第１磁性
層に比べて相対的に高いキュリー温度と低い保磁力を有
し垂直磁気異方性を示す第３磁性層と、これら第１及び
第３磁性層の間に設けられ、室温では面内磁気異方性で
温度が上昇すると垂直磁気異方性を示す第２磁性層とか
ら成る光磁気記録媒体によって達成される。

〔実施例〕

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と第３の磁
性層４が積層されたものである。各磁性層の主成分は、
磁気光学効果を呈するものであれば良いが、特に希土類
元素と遷移金属元素との非晶質磁性合金が適している。

例えば、ＧｄＣｏ、ＧｄＦｅ、ＴｂＦ］、ＤｙＦｅ、Ｇ
ｄＴｂＦｅ　　ＴｂＤｙＦｅ、ＧｄＴｂＦｅＣｃ＞、Ｔ
ｂＦｅＣｏ、ＧｄＴｂＣｏ等が挙げられる。

第１磁性層２は、低いキュリー点（Ｔ、）と高い保磁力
（Ｈ，、）を有し、副格子磁化の大きさは、遷移金属の
方が大きい。

第３磁性層４は、高いキュリー点（Ｔ、）と低い保磁力
（ＨＬ）を有し、副格子磁化の大きさは、希土類元素の
方が大きい。

ここで「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、、＃Ｈ，でも良い。

第１．第３磁性層は、容易磁化方向が基板面に垂直であ
るが、第２磁性層は、室温において容易磁化方向が基板
面に垂直ではない。副格子磁化の大きさは希土類元素の
方が大きく、磁性層における希土類元素の割合は、原子
数比（希土類元素）／（希土類元素＋遷移金属元素）で
表わして０．２〜０．５の範囲にある。

通常は、第１磁性層２のＴＬは、７０〜１８００Ｃ，Ｈ
，は３〜１０　ｋ　Ｏｅ　、第３磁性層のＴ　１１は１
００〜４００°Ｃ，ＨＬは０．１〜２ｋＯｅ。

第２磁性層のキュリー温度はＴＬとＴ、４の間にあり、
保磁力はほぼゼロである様に選択するとよい。

第１．第３磁性層の間に設けられた第２磁性層３は、室
温において第１．第３磁性層間の交換力による結合を妨
げる効果を有する。つまり第２磁性層を設けたことによ
り、第１．第３磁性層が第２磁性層を介して交換力によ
り結合していることにより現われる実効的なバイアス磁
界の大きさＨＨ＊　ｌ　１あるいはＨＬ　＊　Ｉ　Ｉが
室温に比べて昇温時に太き（なる様に変化するという特
徴を有する。

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１磁性層２が呈する磁気光学効果が
、主に再生に利用され、第３磁性層４は、記録に重要な
役割りを果たす。

一方、従来の光磁気記録方法における、交換結合二層膜
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。この場合記録、
再生ビームは、高いキュリー点と低い保磁力とを有する
磁性層の側より入射する。

第１図（ｂ）において５．６は両磁性層の耐久性を向上
させるための保護膜である。また、７は貼り合わせ用基
板８を貼り合わすための接着層である。貼り合わせ用基
板８にも、２から６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
録時に第２磁性層３を介して強く交換結合する両磁性層
２と４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、上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）のようになっているとする。光磁
気ディスク３５は、スピンドルモータにより回転して、
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４の保磁力の間の値に設
定すると（磁界の向きは、本実施例では上向き）、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
３１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２種）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３磁性層４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２．４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、ＴＬ付近、第２
種のレーザーパワーはＴ　ＩＩ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３磁性層４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。さらにこの
温度において、第１磁性層２と第３磁性層４は、第２磁
性層３を介して強く磁気的に結合（交換結合）するので
、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）のいずれの例からも第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３磁性層
４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、本来はバイアス磁界は必要ではない。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３磁性層４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種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（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種の予備記録につりて説明する。第２種のレー
ザーパワーにより、第３磁性層４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３磁性層４の磁化の向きが
反転する。続いて第１磁性層２のキュリー点付近まで昇
温していく過程において、第２磁性層３を介して、第１
磁性層２と第３磁性層４が磁気的に強く結合（交換力よ
にる結合）する為に、続いて第１磁性層２の磁化も第３
磁性層４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）のいずれの例からも第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４の保磁力の間の大きさ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
３磁性層４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）。

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、再生パワーのレーザービームを照
射し、その反射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。

第２図（ｆ）の記録ビットの状態が安定に存在する為に
は、第１磁性層２と第３磁性層４の飽和磁化の大きさを
Ｍ　Ｓ＋、　ＭＢ２、膜厚をＬ＋、Ｌ−とじ、第２磁性
層３を介して現われる第１磁性層と第３磁性層の間の磁
壁エネルギーをσ、で現わすと、次の様な関係があれば
良い。

ＨＬ〉σＷ／２Ｍｓ、Ｌ、。

Ｈ，＞σＷ／２Ｍ、、Ｌ。

ここでσｗ／　２　Ｍ　ｓｉ　Ｌ−は第３磁性層に働く
交換力の強さを示す。つまりσｗ／２Ｍ、、Ｌ、の大き
さの磁界で第３磁性層４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３磁性層４がこの磁界に
抗して磁化が反転しないためには、第３磁性層４の保磁
力をＨＬとしてＨＬ〉σ、／２Ｍ、、Ｌ、であれば良い
。

同様にσ、／２ＭＳ、Ｌ、は、第１磁性層に働く交換力
の強さを示す。第１磁性層２が、この磁界に抗して磁化
が反転しないためには、第１磁性層２の保磁力をＨ，と
してＨＨ＞ａｗ　／２Ｍｓ＋Ｌ＋であれば良い。

この様に（ｆ）の記録ビットの状態が安定になる様にす
るには、第１磁性層と第３磁性層の間に働（交換力が小
さくなる様にすれば良い。例えば第１磁性層と第３磁性
層の間に非磁性材料がら成る中間層を設けてσ、の値を
小さくするなど、いろいろの方法がある。

また一般に、この様に交換結合している垂直磁気異方性
をもつ２層の間に働く交換力の大きさは、温度上昇と共
に減少し、第１磁性層のキュリー温度にてゼロになる。

この温度変化は、第１磁性層の磁化の温度変化にほぼ等
しい。これを第６図に示す。第６図は、第１磁性層たる
５００人のＴ　ｂ　、、Ｆ　ｅ　、、と第３磁性層たる
５００人のＴ　ｂ　、Ｇ　ｄ　１４Ｆ　ｅ　ａｓｃ　Ｏ
ａとの間に、厚さ２５人の５ｉｓＮａから成る中間層を
設けた場合、Ｓｉ、Ｎ４を３５人とした場合及び中間層
を設けない場合の実効的バイアス磁界の温度変化を示す
図である。実効的バイアス磁界の大きさは、第１磁性層
のキュリー温度（約１３０°Ｃ）においてゼロになる様
に単調に減少する。

ところが、第１種、第２種の記録はどちらも第３磁性層
の磁化に対して安定な方向に、第１磁性層が交換力によ
り配列する現象を利用するので、働いている交換力を減
少させる操作を行うことにより、記録が充分に行われな
くなる。

そこで、本発明の様な機能を有する第２磁性層を第１磁
性層と第３磁性層の間に設けることが必。

要になる。

つまり第２磁性層は、第１磁性層と第３磁性層の間に働
く交換力を調整する働きを持ち、室温と比較して、記録
が行われる温度においてより大きな交換力が働くように
する性質を持つことである。

具体的に言えば、第２磁性層の容易磁化方向が、室温に
おいては基板面内方向に向き、記録時の温度においては
基板垂直方向に向く様な材料を用いることにより上記の
交換力の制御が可能になる。これを以下に説明する。

交換力測定用のサンプルとしてスライドガラス上にスパ
ッタ法により第１磁性層としてＴｂ。

Ｆｅ８２を５００人の厚さに、次に第２磁性層としてＦ
ｅ又はＴ　ｂ４ｇ　Ｆ　ｅ　７゜Ｃｏｓをそれぞれ厚さ
を変えて積層し、次にＴ　ｂ　２２Ｆ　ｅ　ｔｏｃ　Ｏ
ｓを５００人の厚さに積層してサンプルを作成した。第
１磁検層Ｔ　ｂ　＋ｓＦ　ｅ　＋１２は、保磁力１２ｋ
Ｏｅで、鉄元素の副格子磁化が優位であった。第３磁性
層Ｔ　ｂ　２２Ｆ　８７０ＣＯｓは保磁力６ｋＯｅで、
Ｔｂ元素の副格子磁化が優位であった。

次に、それぞれのサンプルについて、ＶｓＭ（試料振動
型磁化測定機）を用いて磁界を印加しながら、第１磁性
層、第３磁性層それぞれの磁化反転の起こる印加磁界の
大きさを調べた。今回のサンプルでは、印加磁界を減少
させていくと、第３磁性層の磁化の向きが反転して、第
１磁性層に対して安定な向き（反平行）に配列した。こ
の磁化反転の起こる印加磁界から、第３磁性層に働く交
換力をを求めた。この結果を第６図に示す。

第６図のたて軸は、第３磁性層に働く交換力を現わし、
横軸は、第２磁性層（Ｆｅ又はＴｂＦｅＣｏ）の膜厚を
現わす。図から明らかな様に、磁化容易軸が基板面内方
向にあるＦｅ（鉄）を設けた場合は、７０人程度の膜厚
でも、交換力が働かなくなる。これに対して、Ｔ　ｂ　
２ｓＦ　ｅ　１゜Ｃｏｓは磁化容易軸が基板面垂直方向
であり、保磁力は約３００　０ｅであるが、この磁化容
易軸が第１゜第３磁性層と同じ（基板面に垂直な第２磁
性層を設けたサンプルは、５００Å以上の膜厚でも交換
力が働いている。

そこで室温においては、磁化容易軸が基板面内方向にあ
り、記録が行われる温度において磁化容易軸が基板に垂
直方向に変わる特性を示す材料を第２磁性層として第１
磁性層と第３磁性層の間に設けることにより、今まで述
べた記録ビットの安定性と安定な記録特性とが両立する
ことが分る。

磁化容易軸が温度によって変化する材料は、従来よりス
ピン再配列を示す材料として知られている。例えば、Ｐ
ｈｙｓｉｃａ　　８６−８８Ｂ（１９７７）１９５−１
９６にＭ、０ＨＫＯ８ＨＩとＨ，ＫＯＢＡＹＡＳＨＩに
より報告されているＤｙＣｏ、では、５０〜１００℃の
温度域で磁化容易軸が、基板面内方向から基板垂直方向
に変化する。また同様の結果がＤｙを同じ希土類元素、
Ｎｄ、Ｐｒ、−Ｔｂなどに置換した系、あるいはＣｏを
同じ遷移金属元素のＦｅ、Ｎｉなどに置換した系などで
も得られている。また応用物理第４５巻第１０号（１９
７６）９６２−９６７に対島により報告されている様に
、希土類オーツフェライトあるいは希土類オーツクロマ
イトなどの材料もスピン再配列を示す。これらの材料の
組成などを変えることにより、記録温度域において磁化
容易軸が、基板面内方向から基板垂直方向へ変化する様
に設計することが可能である。

また従来より、磁性薄膜の飽和磁化をＭｓ、膜面に垂直
な方向の一軸異方性磁界をＨｋとすると、この磁性薄膜
が膜面に垂直な磁化膜である為にはＨｋ≧４πＭｓであ
ることが必要である。そこで、第２磁性層の磁化容易軸
が室温では基板面内方向にあり、記録温度域では基板面
に垂直になる様にするには第２磁性層のキュリー温度を
この記録温度付近にするとよい。つまりキュリー温度付
近で急激なＭｓの減少があるので、室温でＨｋ〈４πＭ
　ｓであったものが、記録温度域でＨｋ≧４πＭｓとな
り得る。さらに第２磁性層の磁化で、基板面に垂直な成
分が増加すると、第１゜第３磁性層からの交換力によっ
てさらに第２磁性層の磁化は基板面に垂直に配向するこ
とになる。

第１．第３磁性層から夫々第２磁性層へ働く交換力Ｈｅ
　ｆ　ｆ　（１−２）　、　Ｈｅ　ｆ　ｆ　（２−３）
は、第２磁性層の飽和磁化をＭ　ｓ　２　、膜厚をｈ　
２　＋第１、第２磁性層の界面磁壁エネルギーをσＷ１
２゜第２．第３磁性層の界面磁壁エネルギーをσＷ０と
すると、 Ｈｅ　ｆ　ｆ　（１２）　＝ａｗ＋ｚ　／　２Ｍｓ　２
　ｈ２Ｈｅ　ｆ　ｆ　（２３）　”σｗ！ｓ　／　２Ｍ
ｓ　２’　ｈｚと表わされる。

そこで、記録温度域において第２磁性層の磁化を、この
交換力Ｈｅｆｆ　（１−２）、Ｈｅｆｆ（２−３）を利
用して膜面に垂直に向けようとするならば、第２磁性層
の飽和磁化Ｍ　ｓ　ｚと膜厚り、を室温で磁化容易方向
が基板面内方向である範囲内で、小さな値に設定してお
くと有利なことが分かる。第２図の説明では第１磁性層
２と第３磁性層４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。

以下に、本発明の更に具体的な実施例を示す。

実」Ｌ列」２ ４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離１
０ｃｍ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／　ｍ　ｉ　ｎ　、　　スパッタ圧５Ｘ１０−’
ＴｏｒｒでＳｉを保護層として５００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／　ｍ　ｉ　ｎ　、スパッタ圧５ＸＩＯ−”Ｔ
ｏｒｒでＧｄＴｂＦｅ合金をスパッタし、膜厚３００人
、’［’Ｌ＝約１５り℃、Ｈ５１＝約８ｋＯｅのＴ　ｂ
　＋ｚＧ　ｄ　＋ｏＦ　ｅ　ｔｓの第１磁性層を形成し
た。第１磁性層の副格子磁化はＦｅ原子の方が大であっ
た。

次にアルゴン中で、第３のターゲットよりスパッタ速度
１００人／　ｍ　ｉ　ｎ　、スパッタ圧５ｘ　１０−ｓ
Ｔｏ　ｒ　ｒでＴｂＦｅＣｏ合金をスパッタし、膜厚２
００人キュリー温度約１７０℃で保磁力は、はとんどゼ
ロのＴＩ）ａ６Ｆｅ６゜Ｃｏｓの第２磁性層を形成した
。第２磁性層の容易磁化方向は、基板面内方向でも、基
板垂直方向でもなかった。それぞれの方向に磁化の向き
を配向させる為に必要な外部磁界の大きさは、共に約２
．５ｋＯｅであった。

次にアルゴン中で第４のターゲットよりスパッタ速度１
００人／　ｍ　ｉ　ｎ　、スパッタ圧５Ｘ１０−１Ｔｏ
ｒｒでＴｂＦｅＣｏ合金をスパッタし、膜厚３００人、
Ｔ、＝約り８０℃、）ｌＬ＝約１．５ｋＯｅのＴ　ｂ　
２４　Ｆ　ｅ　ａｓ　ＣＯｓの第３磁性層を形成した。

第３磁性層の副格子磁化はＴｂ原子の方が大であった。

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／　ｍ　ｉ　ｎ　、スパッタ圧５Ｘ１０−”Ｔｏ
ｒｒでＳｉを保護層として１０００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ｌこ　。

次に第６図及び第７図において、第３磁性層に働く交換
力による実効的バイアス磁界を求めたのと同じ方法で、
作成した光磁気ディスクの第３磁性層に働（実効的バイ
アス磁界を測定したところほぼゼロであった。

この光磁気ディスクを記録再生装置にセットし、２．５
ｋＯｅの磁界発生部を、線速度的８ｍ／　ｓ　ｅ　ｃで
通過させつつ、約１ｍｍに集光した８３０ｎｍの波長の
レーザービームを５０％のデユーティ比で２　Ｍ　Ｈｚ
の周波数で変調させながら、４ｍＷと８ｍＷの２値のレ
ーザーパワーで記録を行った。バイアス磁界は１００　
０ｅであった。

その後１．’５ｍＷのレーザービームを照射して信号の
再生を行ったところ、２値の信号の再生ができた。

次に、上記と同様の実験を、ディスク前面に記録された
後の光磁気ディスクについて行った。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。

第２磁性層の材料と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。

次に実施例１と同じ方法により、第３磁性層に働く交換
力による実効的バイアス磁界、および記録特性を調べた
。

比較例１は、本発明の第２磁性層を設けない例である。

この場合、第１磁性層の磁化に対して安定な向きに第ｉ
磁性層を配列させる実効的バイアス磁界の大きさが第３
磁性層の保磁力ＨＬより大きい為に、安定な記録ビット
が形成されなかった。

実施例２−１に用いたＦ　ｅ　ｙ。Ｃｒｓ。薄膜層は、
キュリー温度が２００℃以下で基板面内に磁化容易軸を
もつ。膜厚が３０Å以下では、室温で第１、第３磁性層
からの交換力により、基板面に垂直方向に磁化が配向す
る為に、第３磁性層に働（実効的バイアス磁界が大きく
なり安定な記録ができなかった。また膜厚が１００Å以
上では記録温度域でも基板面に垂直方向に磁化が誘起さ
れず（垂直膜になる為には、飽和磁化Ｍ　Ｓ　２の値が
大きすぎた為）交換力が働かなかった為に記録が行われ
なかった。

実施例２−２．２−３に用いたＤｙＣ０１（磁気転移温
度５０〜８０°Ｃ）　＋　　Ｓ　ｍｏ、ｔ　Ｅ　ｒ　ｏ
３Ｆｅｅｓ（磁気転移温度〜１１０°Ｃ）は共に膜厚１
００〜４００人の範囲で良好な記録が行えた。

室温における第３磁性層に働く実効的バイアス磁界がほ
ぼゼロであるにもかかわらず良好な記録が行えたのは、
記録温度域（５０〜１５０°Ｃ）において磁化容易方向
が基板面内方向から、基板垂直方向へ変化している為で
ある。

比較例１−２．１−３に用いたＳｉは非磁性材料である
。膜厚を４０〜６０人に設定すると第１、第３磁性層間
の交換結合がＳｉ層により阻害される為、測定される第
３磁性層に働く実効的バイアス磁界も２５０〜１５０　
０ｅと小さな値になった。しかし、第６図の例で説明し
たように、この実効的バイアス磁界は温度の上昇と共に
減少する為記録の行われる温度域において、記録時のバ
イアス磁界に抗して第１磁性層の磁化を第３磁性層の磁
化に対して安定な向きに配列させる第１種の記録が不可
能になった。

第８図に、実施例１のサンプルで、第１．第３磁性層に
働く実効的バイアス磁界の大きさを温度を変えて測定し
た結果を示す。縦軸は、働く実効的バイアス磁界の大き
さを示し、横軸は測定温度を示す。

第１磁性層は、８０℃までは働く実効的バイアス磁界は
ゼロで、９０℃から約９００　０ｅの第３磁性層に対し
て安定方向へ磁化を配列させようとするバイアス磁界を
受ける様になる。

９０　’Ｃ以上では第１磁性層のキュリー温度でゼロに
なる様に単調に減少している。また第３磁性層について
は測定温度全域で働くバイアス磁界はゼロであった。こ
の結果は、実施例１の光磁気ディスクが良好な記録特性
を示す証明となる。

次に実施例１の第２磁性層Ｔ　ｂ　ｓａＦ　ｅ　ｓｏＣ
Ｏｓを１０００人スライドガラス上にスパッタし、さら
に保護膜として５ｉｓＮｎを１０００人積層したサンプ
ルを作成し、温度を変えながら基板垂直方向にＴ　ｂ　
ｓｓＦ　ｅ　ａ。Ｃｏｓ層の磁化を配列させる為に必要
な印加磁界の大きさを調べた結果を第９図に示す。

第９図において縦軸は必要な印加磁界の太きさ、横軸は
測定温度である。必要な印加磁界の大きさは、温度上昇
と共に減少する。第９図で、第１磁性層に大きなバイア
ス磁界がかかり始める８０〜９０℃においては５００　
０ｅ程度までに減少する。

実施例１のサンプルにおいては、第１磁性層と第２磁性
層との界面で働く交換力により、温度の上昇とともに第
２磁性層の磁化が界面より基板面に垂直方向に誘起され
、８０〜９０℃の温度域において第３磁性層との界面近
くの第２磁性層の磁化も基板面に垂直方向に配列し、こ
のとき第１磁性層と第３磁性層との間で第２磁性層を介
して大きな実効的なバイアス磁界がかかると考えられる
。

上記の如く、希土類−遷移金属合金を用いて形成される
第２磁性層は、更に以下のような観点より、組成の最適
化が行われる。

（ｉ）希土類−遷移金属合金において、基板面垂直方向
に磁気異方性を示すのは希土類−遷移金属元素中で希土
類元素の組成が約１２〜２８原子％の範囲である。この
範囲外で磁化容易方向が基板面内方向へ向くのは、２つ
の理由が考えられる。

その１つは飽和磁化Ｍｓが大きい為に、膜面に垂直な方
向の一軸異方性磁界をＨｋとすると、垂直膜になる為の
条件Ｈｋ≧４πＭｓが成り立たない為である。

さらに、もう一つの理由は、希土類−遷移金属合金膜の
膜面に垂直方向の磁気異方性は希土類元素と遷移金属元
素のカップリングにより発生する。希土類元素の割合が
１２〜２８原子％のときに限り膜中の希土類元素−遷移
金属元素対による磁気モーメントが垂直方向に配位しや
すい（確率が高い）からである。

（ｉ　ｉ）第２磁性層に用いる希土類元素−遷移金属合
金の組成を、補償組成に対して希土類元素に富んだ組成
のものは垂直磁気異方性を示す組成よりさらに希土類元
素の割合を増して飽和磁化を増大し面内方向に磁化しや
すい組成を選ぶ。あるいは補償組成に対して遷移金属元
素に富んだ組成のものは、垂直磁気異方性を示す組成よ
りさらに遷移金属元素の割合を増して飽和磁化を増大し
、面内方向に磁化しやすい組成を選ぶ。そこで材料のキ
ュリー温度を記録の行われる温度程度にしておけば、室
温から記録温度にかけて飽和磁化の減少が起るので（ｉ
）に述べた垂直膜になる条件Ｈｋ≧４πＭｓを満たして
室温では容易磁化方向が基板面内で記録温度では基板垂
直方向に変化することが可能である。

次に第２磁性層の磁化容易方向が基板面内方向から基板
垂直方向に変わる様子を実験で確かめた。

スパッター法により、５×１０弓Ｔｏｒｒのアルゴン圧
にてスライドガラス基板に第２磁性層として５００人の
厚さのＦｅ、Ｔｂｓ　Ｇｄ５Ｆ　ｅ　９Ｇ、　Ｔ　ｂ　
＋ａＧ　ｄ　＋６Ｆ　ｅ　ｅｓの３種の磁性膜を設けた
。次にそれぞれのサンプルに真空を破ることなく第３磁
性層としてＴ　ｂ　２４　Ｆ　ｅ　ｔｏ　ＣＯａを５０
０人の厚さに設け、さらに保護膜として８１３Ｎ４を７
００人の厚さに積層した。

次に測定温度を変化させながら基板面垂直方向に磁界を
印加して第２磁性層の磁化が基板面垂直方向へ配列する
為に必要な印加磁界の大きさを調べた。

ただし、第２磁性層に用いたＦｅ、Ｔｂ。

Ｇ　ｄ　、　Ｆ　ｅ　ｓｏ、　Ｔ　ｂ　＋ａＧ　ｄ　ｔ
ｓＦ　ｅ　ｓｓそれぞれは室温において磁化容易方向は
基板面垂直方向ではなかった。

第１０図に結果を示す。縦軸は垂直方向に配列する為に
必要な印加磁界の大きさ、横軸は測定温度を示す。

第２磁性層がＦｅであるものは、１６０℃くらいの温度
では飽和磁化の減少が小さい為、何々基板面垂直方向に
は磁化が向かない。希土類元素−遷移金属合金で面内方
向にも磁化容易方向をもつＴｂｉ　Ｇｄｓ　Ｆｅｅｓと
Ｔ　ｂ　＋ａＧ　ｄ　ｔｓＦ　ｅ　ｓｍでは、それぞれ
キュリー温度が１００〜２００℃程度であるので磁化の
減少が大きく、１００℃くらいまで温度を上げると小さ
な印加磁界で磁化が垂直方向へ配列する様になる。特に
、補償組成より希土類元素に富んだ組成であるＴ　ｂ　
＋ａＧ　ｄ　ｔｓＦ　ｅ　ｓｍでは、補償組成より遷移
金属元素に富んだ組成であるＴｂｓ　Ｇｄｓ　Ｆｅｅ。

に比べて、温度を上昇するに従ってより小さな印加磁界
で磁化が基板面垂直方向へ配列する様になる。

さらに、７０〜８０℃において必要な印加磁界が第３磁
性層の保磁力より小さくなる。第３磁性層の磁化の向き
により、第２磁性層の磁化反転に必要な印加磁界の大き
さが変化する（すなわち第２磁性層と第３磁性層の間で
交換力が働いている）かどうかをチェックすると、室温
においては交換力は働いていなかったが、９０℃と１１
０℃において約２００　０ｅの交換力によるバイアス磁
界が働いていることが分った。

ここで補償組成より希土類元素に富んだ組成であるＴ　
ｔ）　１＠Ｇ　ｄ　ｔｓＦ　ｅ　ｓｍの方が温度上昇に
従って磁化容易方向が垂直に向いてくるめは、次の２つ
の理由による。

まず第１に、経験的に交換結合している第２゜第３磁性
層において、組成が共に補償組成に対して希土類元素に
富んでいるか、遷移金属に富んでいる組み合わせの方が
、一方が希土類元素に富んでいて他方が遷移金属に富ん
でいる組み合わせに比べて、交換力が強（働き、第３磁
性層は基板面に垂直な磁気膜なので、第２磁性層も基板
面に垂直に磁化が配列し易くなる。

第２に希土類元素の方が単体ではキュリー温度が低い為
に、希土類−遷移金属合金で補償組成より希土類元素に
富んだ組成では、温度の上昇に伴う磁化の減少に希土類
元素の方が大きく寄与する。（この為に室温以上に補償
温度が存在する。） 希土類元素の磁化が大きすぎて容易磁化方向が基板面に
垂直でない組成のものは、温度上昇に伴い、希土類元素
の磁化が減少し、実質的に本来垂直磁気異方性を示す希
土類元素と遷移金属それぞれの磁化の大きさの割合に近
づくことになる。

Ｌ立見１ ４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離１０ｃ
ｍ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１０
０人／ｍｉｎ、スパッタ圧５Ｘ１０−”Ｔｏｒｒで５ｉ
ｓＮａを保護層として７００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１
００人／ｍｉｎ、　スパッタ圧５Ｘ１０−’Ｔｏｒｒで
ＴｂＤｙＦｅＣｏ合金をスパッタし、膜厚３００人＋Ｔ
Ｌ”約１５０℃、Ｈ１１＝約１０ｋｏｅのＴ　ｂ　＋ｓ
Ｄ　ｙｓ　Ｆ　ｅ　ＴＩＣＯ４の第１磁性層を形成した
。第１磁性層の副格子磁化はＦｅ。

Ｃｏ原子の方が大であった。次にアルゴン中で第３のタ
ーゲットよりスパッタ速度１００人／ｍｉｎ、スパッタ
圧５ｘｌＯ−”ＴｏｒｒでＴｂＧｄＦｅ合金をスパッタ
し、膜厚２００人、キュリー温度約１６０℃のＴ　ｂ　
＋ａＧ　ｄ　ｔｓＦ　ｅ　８ｍの第２磁性層を形成した
。第２磁性層の容易磁化方向は室温において基板面に垂
直方向ではなかった。室温において磁化を基板面に垂直
方向へ配列させる為に必要な印加磁界は約２ｋＯｅであ
っ１こ。

次にアルゴン中で第４のターゲットよりスパッタ速度１
００人／ｍｉｎ、　スパッタ圧５Ｘ１０−’Ｔｏｒｒで
ＴｂＧｄＦｅＣｏ合金をスパッタし、膜厚３００人、Ｔ
Ｉ＋＝約１９０°Ｃ，ＨＬ＝約１．８ｋＯｅのＴ　ｂ　
２ｏＧ　ｄ　ｓ　Ｆ　ｅ　６ｔｃ　ｏ　ｓの第３磁性層
を形成した。第３磁性層の副格子磁化はＴｂ、Ｇｄ原子
の方が大であった。

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５Ｘ１０−３Ｔｏｒｒで
５ｉｓＮ４を保護膜として８００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。

次にＶＳＭ　（試料振動型磁化測定器）を用いて第１．
第３磁性層の磁化反転の起こる印加磁界を測定し、第３
磁性層に働く交換力による実効的バイアス磁界を測定し
たところほぼゼロであっ１こ。

この光磁気ディスクを記録再生装置にセットし、２．５
ｋＯｅの磁界発生部を線速度約８ｍ／　ｓ　ｅ　ｃで通
過させつつ、約１μｍ直径に集光した８３０ｍｍの波長
のレーザービームを５０％のデユーティ比で２　Ｍ　Ｈ
ｚの周波数で変調させながら４ｍＷと８ｍＷの２値のレ
ーザーパワーて記録を行った。記録時のバイアス磁界は
１５０　０ｅであった。

その後、１　、　０　ｍＷのレーサービームを照射して
信号の再生を行ったところ２値の信号の再生ができた。

次に、上記と同様の実験をディスク全面に記録された後
の光磁気ディスクについて行った。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。

２　　び　　　　　　４ 第２磁性層の材料組成だけを変化させた以外は、実施例
３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。

次に実施例３と同じ方法により、第３磁性層に働く交換
力による実効的バイアス磁界、および記録特性を調べた
。

表−２において備考の項は第２磁性層の組成が補償組成
に対してＦｅ元素に富んだ組成であるか、Ｔｂ、Ｇｄ元
素に富んだ組成であるかを示す。

良好な記録特性を示したのは実施例４−１〜４−３のサ
ンプルであった。これらのサンプルは第２磁性層のＴｂ
、Ｇｄの希土類元素の組成比が原子数比で２０〜５０％
の範囲にあった。

またすべての組成が補償組成に対してＴｂ。

Ｇｄの希土類元素に富んだもので基板面内方向に磁化し
やすかった。

比較例２−１〜２−３は、第２磁性層の組成が補償組成
に対してＦｅの遷移金属元素に富んだもので、いずれも
第３磁性層に働く実効的バイアス磁界は、はぼゼロか小
さい値になった。しかし記録時に第１．第３磁性層間に
働く交換力によりそれぞれの磁化を安定な方向に配列さ
せるバイアス磁界が小さく、第１種の記録を安定に行う
ことが出来なかった。

比較例２−４〜２−７は第２磁性層が垂直磁化膜でそれ
ぞれのサンプルで第３磁性層に働く実効的バイアス磁界
は２．０〜２．５ｋＯｅで、第３磁性層の保磁力よりも
大きい。これらのサンプルでは、第３磁性層の磁化が常
に第１磁性層の磁化の向きに対して安定な方向に配列し
てしまうので、第１種の記録が行えなかった。

比較例２−８は、希土類元素の割合が最も大きいサンプ
ルで、キュリー温度が１００℃以下であった。記録温度
において第１磁性層と第３磁性層の間に交換力によるバ
イアス磁界が充分に働かなかった為に第１種の記録が充
分に行えなかった。

嵐校五ユ 実施例３．４と比較例２におけるサンプルは、第１磁性
層、第２磁性層、第３磁性層それぞれの磁性層材料の組
成が、順に遷移金属に富んだ組成、希土類元素に富んだ
組成、希土類元素に富んだ組成の組み合わせであった。

そこで、第１．第２．第３磁性層で保磁力、キュリー温
度が同じであり組成が遷移金属に富んだ組成（ＴＭ）の
材料と希土類元素に富んだ組成（ＲＥ）の材料２種を用
意し、それぞれの材料の組み合わせを変えた以外は、実
施例３と同様の膜厚、材料、構成にてサンプルを作成し
、実施例３と同様の評価を行った。

用いた材料の組成を表−３に、評価の結果を表表−３に
おいて第２磁性層の保磁力に相当する値として磁化を基
板面に垂直に配列する値に必要な印加磁界の値を示す。

表−４に示す結果で明らかな様に、比較例３−１〜３−
４は、第３磁性層の組成が遷移金属に富んでおり、実施
例３の希土類元素に富んだ組成の場合に比して温度の上
昇に伴って保磁力の低下が著しい為に、想定された第１
種の記録が行われる温度において、第３磁性層の保磁力
の値が安定なビットを形成し得る保磁力の値より小さな
値になった。この為、第１種の記録の感度の低下あるい
は記録が安定に行われないという不都合が起った。

比較例３−３〜３−６は、第１磁性層の組成が希土類元
素に富んでおり、実施例３の遷移金属元素に富んだ組成
の場合に比して、温度の上昇に伴っての保磁力の低下が
小さい為に想定された第１種の記録が行われる温度にお
いて、第１磁性層に記録が行われる条件　Ｈｏ　−Ｈｎ
　ｅ　ｆ　ｆ　＜Ｏとならずに、第１種の記録の感度の
低下、あるいは記録が行われないという不都合が起こっ
た。

また、比較例３−１．３−２．３−５．３−６は第１．
第３磁性層の組成が共に補償組成に対して希土類に富ん
だ組成が、共に遷移金属に富んだ組成であるが、媒体の
温度を上げてい（とき、低い温度から強く交換力が働く
傾向があり、すべて第１種の記録が不安定に行われた。

（第３磁性層の磁化が、第１磁性層の磁化に対して安定
な方向へ配列してしまう。） また比較例３−１．３−３．３−５．３−７は、第２磁
性層の組成が補償温度に対して遷移金属に富んだ組成で
あり、実施例３の組成が希土類元素に富んだ組成の場合
に比べて、記録温度において、第２磁性層を介して第１
．第３磁性層に働く交換力によるバイアス磁界が小さい
為に第１種の記録における感度の低下が太き（なった。

これらの結果より、第１．第２．第３磁性層の材料組成
の最適な組み合わせは、実施例３の場合に相当し、第１
磁性層は遷移金属に富んだ組成。

第２磁性層は希土類元素に富んだ組成、第３磁性層は希
土類元素に富んだ組成であることが分かる。

今までに述べた実施例は、記録層が第１．第２、第３の
３層の磁性層より成る場合を示したが、第１磁性層の基
板側に、さらに光磁気効果の大きい第４磁性層を第１磁
性層と強（交換結合する様に設けることも可能である。

この場合、第１、第４磁性層の膜厚の和は再生信号の出
力を太き（する為に２００Å以上であることが望ましい
。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、光磁気記録媒体を第１
磁性層と、この第１磁性層に比べて相対的に高いキュー
リ一温度と低い保磁力を有し垂直磁気異方性を示す第３
磁性層と、これら第１及び第３磁性層の間に設けられ、
室温では面内磁気異方性で温度が上昇すると垂直磁気異
方性を示す第２磁性層とから構成することによって、小
さなバイアス磁界で重ね書きを可能とし、また、記録ビ
ットの安定性を向上させる効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は各々本発明の光磁気媒体の一例
構成を示す図、第２図は第１図示の実施例における記録
過程の磁性層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図は第１及び第３磁性層の保磁力
と温度との関係を示す概念図、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、第６図は実効
的バイアス磁界の温度による変化を示す図、第７図は第
２磁性層の膜厚に対する交換力の変化を示す図、１０図
は夫々各種磁性層の磁化を垂直方向に向ける為に必要な
印加磁界の温度による変化を示す図である。 １・・・基板　　　　　２・・・第１磁性層３・・・第
２磁性層　　４・・・第３磁性層５．６・・・保護層　
　７・・・接着層８・・・貼り合わせ用基板 牝蕩性ＮＪ／！＜Ａ） 晶Ｎ（ｔ＞ 湛廖（Ｏｃ　１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）低いキュリー温度と高い保磁力を有し垂直磁気異
   方性を示す第１磁性層と、この第１磁性層に比べて相対
   的に高いキュリー温度と低い保磁力を有し垂直磁気異方
   性を示す第３磁性層と、これら第１及び第３磁性層の間
   に設けられ、室温では面内磁気異方性で温度が上昇する
   と垂直磁気異方性を示す第２磁性層とから成る光磁気記
   録媒体。