JPWO2002077987A1 - 光磁気記録媒体及びその再生方法 - Google Patents

Abstract

光磁気記録媒体は、記録層５、中間層４及び再生層３を備える。再生層３は希土類金属優位の希土類遷移金属合金から形成され、中間層４及び記録層５は遷移金属優位の希土類遷移金属合金から形成される。中間層４は１４０℃以上で面内磁化を示すので再生時に記録層５と再生層３の交換結合力を遮断する。中間層４の磁区と再生層の磁区の静磁的反発力により、再生層３に転写された磁区３Ａは最小磁区径の大きさに拡大する。磁区拡大再生により、ゴースト信号を発生させることなく増幅された強度の再生信号を得ることができる。

Description

技術分野
本発明は、光磁気記録媒体及びその再生方法に関し、更に詳細には、高密度記録された情報を確実に十分な再生信号強度で再生可能な光磁気記録媒体及びその再生方法に関する。
背景技術
情報化社会の進展により、膨大な情報を記憶するための外部記憶装置においては記録密度の向上が著しい。媒体可換な光磁気ディスクにおいても同様で、青色レーザー、高ＮＡレンズによる光スポットサイズを小さくすることによる高密度化の研究が盛んに行われている。しかし、青色レーザーを大量に且つ安価に供給することは現時点においては困難であるため、赤色レーザーを用いつつ別な技術で大容量化することが望まれている。このような技術は、将来青色レーザーが大量に供給可能になった際にも適応することができるため、更なる大容量記録が可能となると考えられる。このような背景から、光磁気記録においては熱と磁気の特徴を利用した大容量化技術が提案されている。かかる大容量化技術として、例えば、特開平３−９３０５６号において開示された磁気超解像技術、特開平６−２９０４９６号において開示された磁壁移動再生技術、特開平８−１８２９０１号において開示された磁区拡大再生技術、特開平１１−１６２０３０号において開示された中央開口後方拡大検出技術などがある。
記録再生に使用する光の波長をλ、対物レンズの開口数をＮＡとするとき、集光した光スポットの回折限界はλ／ＮＡで表わされ、この半分の大きさが再生可能な最小マークサイズとなる。上記青色レーザーは、赤色レーザーよりも波長λが小さいため、青色レーザーの光スポットサイズは赤色レーザーよりも小さくなる。したがって、青色レーザーを用いることにより、従来よりも狭い領域から再生信号を検出することが可能となる。これは、高密度記録された微小な磁区を再生することができることを意味する。
しかしながら、レーザー光のスポット径を小さくすることなく、信号再生領域を実効的に狭くすることも可能である。磁気超解像再生技術（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｓｕｐｅｒ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ：ＭＳＲ）では、記録膜の温度に対する磁化特性を利用して実効光スポット径を小さくしている。磁気超解像再生技術で用いられる光磁気記録媒体は、記録膜上に、キュリー温度の低い中間層と再生層が設けられている。これら３層は、いずれも遷移金属優勢な希土類遷移金属合金を用いて形成される。
磁気超解像再生技術を用いた光磁気記録媒体の磁気特性は、例えば、特開平３−９３０５６号やトリケップス超高密度光磁気記録技術５４ページに詳細に記載されているが、ここで特開平３−９３０５６号に記載された磁気超解像再生の原理について図４９を参照して簡単に説明する。図４９に、磁気超解像再生用の光磁気記録媒体の記録層、中間層及び再生層の低温時における磁区の磁化状態をそれぞれ示す。これらの３層は交換結合しているため、記録層の磁区はそのまま中間層及び再生層に順次転写されている。また、図４９に概念的に示したように、３層の磁区は互いに引き付けあっており、静磁的にも安定化している。ここで、光磁気記録媒体に大きな再生パワーの再生光を照射して、中間層がキュリー温度以上に加熱されると、中間層のキュリー温度を超えた領域（高温領域）は磁化が消失して（非磁性となり）、その領域の上下に位置する再生層と記録層の磁区間の交換結合が途絶える。そこに、再生磁界（マスク形成用再生磁界）を印加すると、交換結合力が途絶えた再生層の領域の磁化は、再生磁界の方向に揃えられて磁気的なマスクが形成される。これにより、記録層の記録マークは、中間層のキュリー温度よりも低温の領域だけ、すなわち、マスクされていない狭い領域を通じて再生されることができる。この光磁気記録媒体において、再生層に保磁力の小さな磁性膜を使用すると、再生光を照射して光スポット中心温度を中間層のキュリー温度以上にした状態で外部磁界を印加したときに、キュリー温度以上になった中間層の非磁性部分に近接している再生層に残された記録磁区は外部磁界によって容易に消去されることができる。したがって、再生層の高温部分は、記録磁区の情報が転写されておらず、磁気的なマスクとして機能する。線速を早くすると光照射による記録膜上の温度分布は光スポット進行方向と逆に流れることとなり、光スポット前方では記録磁区が再生できるが、光スポット中央部より後方では上記マスクにより情報は再生されない。このタイプの磁気超解像再生は光スポットの前方部分を開口部とするため、前方開口検出（Ｆｒｏｎｔ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）またはＦＡＤと呼ばれている。しかし、ＦＡＤでは分解能を高める（マスクを大きくする）ほど再生信号を享受できる面積が小さくなり絶対信号量が大幅に低下してしまう。これが、光磁気記録媒体を高密度化したときの問題点となり、記録密度向上の限界をもたらす原因となっていた。磁気超解像再生には、中央開口検出（Ｃｅｎｔｅｒ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）や後方開口検出（Ｒｅａｒ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）などのタイプが知られているが、どのタイプの磁気超解像再生も同様の問題を抱えている。
そこで、本発明者らは、この再生信号の低下を解決するために、特開平８−１８２９０１号において、記録層に記録した微小な記録磁区を再生層に転写するとともにして再生磁界で拡大することによって再生信号を増大させる磁区拡大再生（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ａｍｐｌｉｆｙｉｎｇ ＭＯ Ｓｙｓｔｅｍ）、すなわちＭＡＭＭＯＳを開示した。しかし、ＭＡＭＭＯＳでは磁区拡大用に再生磁界を用いるために、装置構成が複雑になるという課題があった。
一方、絶対信号量はさほど増えないが、必要最小限の信号強度を確保して分解能高く再生するための技術として、磁壁移動再生技術が特開平６−２９０４９６号公報に開示されている。磁壁移動再生技術において用いられる光磁気記録媒体の構成は、上記ＦＡＤと同様に、記録層中間層及び再生層からなる。磁壁移動再生技術では、記録層から再生層に転写した磁区の前方の磁壁が、中間層が加熱されて非磁性化した領域で記録層との結合を絶たれ、この磁壁が光スポット内に存在する熱中心（最高到達温度位置）まで移動する。この結果、再生層に転写した磁区は拡大し、すなわち実効的に微小磁区の面積が増大し、それにより再生信号がわずかに増大する。これは磁壁を移動して検出するということから磁壁移動型検出（Ｄｏｍａｉｎ Ｗａｌｌ Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）またはＤＷＤＤと呼ばれている。この技術では磁壁が磁壁エネルギーの低い位置に移動する力を利用しているため、この方法を実施可能にするには、発明者らが日本工業出版の月刊誌１９９８年光アライアンス７月号１９ページ左コラム６から１１行目に記載しているように、各層の飽和磁化を可能な限り下げて、磁壁移動に障害にならないようにすることが必要とされる。このため、ＤＷＤＤにおける、記録層、中間層及び再生層は、いずれも補償温度がキュリー温度よりも低い磁性材料から構成されている。このことは、社団法人電気学会１９９８年研究会資料ＭＡＧ９８−１８９ ４３ページ右コラム下から３行目から４４ページ左コラム上から５行目においても述べられている。
ＤＷＤＤによれば微小な磁区を再生することが可能であるが、再生信号が小さく、正確に再生できる最低限度の信号の大きさにすぎないという問題がある。また、上記原理に基づくため、中間層の非磁性化した領域の前方で磁区を拡大することは良いが、その後方でも同じように磁区が拡大するため再生信号が複雑になり実用上の大問題となった。後方からの磁区拡大は、再生信号の上で余計な拡大信号として現れ、ゴースト信号と呼ばれていた。ゴースト信号の発生は、磁区拡大の動作を磁壁エネルギーだけに委ねていることに起因している。
ＤＷＤＤのゴースト信号を解決するために、更にキュリー温度が若干高く且つ飽和磁化の小さな中間層を設けることでわずかに改善された。しかしながら、再生信号の大きさについては未だ不十分である。
また、ＤＷＤＤにおいて、再生層の磁壁がスムーズに移動できるようにするためにランドグルーブ基板のグルーブのみを高レーザーパワーで高温アニールして磁壁エネルギーを低下する方法や、ランドグルーブ基板の溝深さを極端に深くして実質的に記録膜が溝の壁部分にわずかにしか付着しないようにすることが必須である。しかしながら、これらの技術には次のような不便を伴う。すなわち、高密度化のための高密度トラックピッチでの深溝成型基板作製が難しくなる点、深溝だとＩＮＴＥＲＭＡＧ２０００で金子らが発表しているように微小磁区の正確な記録が極めて難しくなるという点である。
さらにＤＷＤＤの磁壁の移動量を多くするための技術が特開平１１−１６２０３０号に開示されている。この公報によると、面内磁化膜の中間層と、再生温度付近では面内磁化膜から垂直磁化膜に変化する再生層を用いている。このため、再生層が所定の温度以下では面内磁化膜となってマスクを形成し、所定の温度以上の光スポット中央部でのみ磁壁を移動することができる。このような構成にすると、再生層の保磁力が低下してより磁壁がスムーズに動くようになることから前述のＤＷＤＤよりも磁壁の移動量が大きくなるという特徴がある。これは、光スポット中央部分だけを開口部とした磁壁移動検出なのでＣＡＲＥＤ（Ｃｅｎｔｅｒ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒｅａｒ Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）と呼ばれている。
しかし、ＣＡＲＥＤでもＤＷＤＤと同様にゴースト信号が出るため、やはり別の磁性層を追加の中間層として加えてゴースト信号を防止しようとしている。しかしながら、追加の中間層を加えた場合に、短い磁気マークに対してはゴーストを防止することができるが、ＣＡＲＥＤの場合でもＤＷＤＤと同様に、長い磁気マークに関してはゴースト信号を防止することができなかった。したがって、記録再生装置においては、長さ制限のある信号処理系しか利用することができない。
本発明は、前述のＭＳＲ、ＭＡＭＭＯＳ、ＤＷＤＤ及びＣＡＲＥＤの持つ不便性を解消すべく達成されたものであり、その第１目的は、十分な大きさの再生信号が得られる光磁気記録媒体、その再生方法及び再生装置を提供することにある。
本発明の第２の目的は、記録マークのマーク長に拘わらず、ゴースト信号が発生しない光磁気記録媒体、その磁区拡大再生方法及び装置を提供することにある。
本発明の第３の目的は、再生磁界を印加することなく、光磁気記録媒体の磁区拡大再生を実行することができる光磁気記録媒体、その再生方法及び装置を提供することにある。
発明の開示
本発明に従えば、光磁気記録媒体であって、
磁性材料から形成されている記録層と；
磁性材料から形成され、垂直磁化を示す再生層と；
磁性材料から形成され、上記記録層と再生層との間に存在し、１６０℃以下の温度で上記記録層と再生層の交換結合力を遮断する中間層と；を備え、
上記再生層の補償温度Ｔｃｏｍｐ１、上記中間層の補償温度Ｔｃｏｍｐ２及び上記記録層の補償温度Ｔｃｏｍｐ３が、下記式（１）及び（２）：
Ｔｃｏｍｐ２＜１２０℃＜Ｔｃｏｍｐ１ ・・・（１）
Ｔｃｏｍｐ３＜１２０℃＜Ｔｃｏｍｐ２ ・・・（２）
のいずれか一方を満足することを特徴とする光磁気記録媒体が提供される。本発明において再生層は、２０℃〜キュリー温度近傍までの温度範囲において垂直磁化を示し且つ補償温度がキュリー温度以上であることが望ましい。
本発明の光磁気記録媒体では、記録層（以下、情報記録層とも言う）から中間層を介して再生層（以下、拡大再生層とも言う）に転写された磁区を外部磁界を印加することなく再生光照射により拡大させて検出することが可能である。本発明において、このような磁区拡大を可能ならしめるのは、１）拡大再生層の最小磁区径の存在、２）中間層と記録層間または中間層と再生層間の反発力の発生、３）拡大再生層と記録層間の交換結合力の制御などの因子に基づく。最初にそれらの因子について説明し、次いで、本発明の光磁気記録媒体を実現する３つのタイプの光磁気記録媒体の拡大再生原理を説明する。
［磁区拡大の因子］
１）最小磁区径の存在による磁区拡大原理
外部磁界を必要としないで再生層の磁区を拡大させるには、再生層中で安定に存在し得る最小（安定）磁区の大きさを考慮する必要がある。温度が均一な磁性層における最小磁区の磁区径をｄ、拡大再生層の磁壁のエネルギをσｗ、飽和磁化をＭｓ、保磁力をＨｃとすると、最小磁区径ｄは、ｄ＝σｗ／（Ｍｓ・Ｈｃ）と表記できる。一般に、Ｍｓが比較的小さい場合ｄは大きく、Ｍｓが大きな場合にはｄは小さくなる。
本発明では、図１（ａ）に示すように、拡大再生層３の材料として、拡大再生層３において磁気的に安定して存在し得る磁区ＳＭ１の最小径（以下、「最小磁区径」という）が比較的大きい材料、例えば、ＧｄＦｅを使用している。すなわち、拡大再生層３においては、磁区ＳＭ１より小さな磁区は磁気的に安定に存在することができない。一方、情報記録層５には図１（ｂ）に示すように磁区ＳＭ２の最小磁区径が小さくなるような磁気材料、例えば、ＴｂＦｅＣｏを使用しているために、情報記録層５に小さな記録磁区を高密度に記録することが可能になる。ここで、そのような拡大再生層３と情報記録層５が強力な交換結合力で結びついた場合には、図１（ｃ）に示すように情報記録層５に記録された磁区ＳＭ２が拡大再生層３に磁気的に転写されて磁区ＳＭ３が生じる。但し、拡大再生層３に磁気転写された磁区ＳＭ３は拡大再生層３における最小磁区径よりも小さいために不安定である。それゆえ、図１（ｄ）に示したように拡大再生層３を情報記録層５から引き離したとすると、拡大再生層３に転写されていた微小磁区は拡大して図１（ａ）に示したような最小磁区径を有する安定な磁区ＳＭ１に戻る。本発明では、図１（ｃ）から図１（ｄ）に遷移するプロセスを、後述する種々の中間層（拡大トリガー層）を用いて拡大再生層３と情報記録層５の交換結合力の大きさを制御することによって実行している。
２）磁性層の反発力と交換結合力
記録層、中間層及び再生層の磁性材料には、例えば、希土類遷移金属合金を用い得る。希土類は重希土類が用いられ、この場合には、希土類金属と遷移金属の磁気スピンは互いに反対方向を向くので、磁性層はフェリ磁性を示す。希土類金属と遷移金属の磁気スピンが同じ大きさであれば、磁化方向が互いに逆、すなわち磁化を打ち消しあうことになるため、全体の磁化（磁気スピンの和）はゼロとなる。この状態は補償状態と呼ばれ、補償状態となる温度は補償温度と呼ばれる。また、補償状態となる磁性層の組成は補償組成と呼ばれる。また、遷移金属の磁気スピンが希土類金属の磁気スピンよりも大きい場合には遷移金属リッチ（Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ Ｍｅｔａｌ ｒｉｃｈ：ＴＭリッチ）と呼ばれ、希土類金属の磁気スピンが遷移金属の磁気スピンよりも大きい場合には希土類リッチ（Ｒａｒｅ Ｅａｒｔｈ ｒｉｃｈ：ＲＥリッチ）と呼ばれる。本発明では、再生層の補償温度Ｔｃｏｍｐ１、中間層の補償温度Ｔｃｏｍｐ２及び記録層の補償温度Ｔｃｏｍｐ３が、以下の（１）式及び（２）式のいずれか一方の式を満足する。
Ｔｃｏｍｐ２＜１２０℃＜Ｔｃｏｍｐ１ ・・・（１）
Ｔｃｏｍｐ３＜１２０℃＜Ｔｃｏｍｐ２ ・・・（２）
式（１）及び（２）は、本発明において磁区の拡大が起こるためのトリガーとなる反発力の存在を条件を表している。式（１）の場合には、１２０℃より低い温度に中間層４の補償温度が存在し、１２０℃よりも高い温度に再生層の補償温度が存在する。例えば、再生層３及び中間層４がそれぞれフェリ磁性の希土類遷移金属から構成されている場合、図２（ａ）に示すように１２０℃では中間層４がＴＭリッチであり、再生層３がＲＥリッチとなる。従って、中間層４と再生層３の遷移金属の磁気スピン（副ネットワーク磁化）は同一方向を向き、磁化（全体の磁化）は互いに反対方向となり反発力が生じる。本発明では、このような反発力の発生が再生層３における磁区拡大の要件となる。ここで、記録層５が中間層４と同じくＴＭリッチな希土類遷移金属から構成されているとすると、再生層３、中間層４及び記録層５間でそれらの遷移金属の磁気スピンがつながり、再生層３と記録層５間で中間層４を介して交換結合力が働く。ここで、交換結合力には温度依存性があるので、１２０℃から温度が上昇すると、反発力が交換結合力を上回り、再生層３の磁区が反転しやすくなる。この磁区反転は磁区拡大をもたらす。
式（２）の場合には、１２０℃より低い温度に記録層５の補償温度が存在し、１２０℃よりも高い温度に中間層４の補償温度が存在する。例えば、記録層５及び中間層４がそれぞれフェリ磁性の希土類遷移金属から構成されている場合、図２（ｂ）に示すように１２０℃では記録層５がＴＭリッチであり、中間層４がＲＥリッチとなる。従って、記録層５の磁化と中間層４の磁化は互いに反対方向となり反発力が生じる。ここで、再生層３が中間層４と同じくＲＥリッチな希土類遷移金属から構成されているとすると、再生層３と記録層５には中間層４を介して交換結合力が働いている。交換結合力には温度依存性があるので、１２０℃から温度が上昇すると、再生層３及び中間層４の磁化と記録層５の磁化との反発力が記録層５と再生層３の交換結合力を上回り、中間層４及び再生層３の磁区がそれぞれ反転しやすくなる。再生層３の磁区反転は磁区拡大をもたらす。上記の式（１）あるいは式（２）のいずれか一方が満足されていれば、本発明において磁区拡大のきっかけとなる反発力が発生することになる。以下の各タイプの光磁気記録媒体の再生原理の説明では主に式（１）の条件を用いて説明するものとする。
上記のように本発明では、反発力と交換結合力の関係が磁区拡大を制御する。なお、１２０℃という温度は、再生光照射により磁区拡大が起こり始めるであろう領域の温度を想定している。すなわち、本発明では磁区拡大が起こり始める領域は、再生光が照射されて加熱された領域のうち、中央部すなわち高温部分（熱中心）ではなく周縁部すなわち低温部分である。一方、高温部分では後述するように記録層と拡大再生層の交換結合力が遮断される。この高温領域は本発明では１４０℃を超える温度であると想定している。
４）交換結合力の制御
本発明の光磁気記録媒体において、中間層はいずれのタイプの光磁気記録媒体においても記録層と拡大再生層との間に働く交換結合力と反発力の大きさを制御することによって拡大再生層における磁区拡大を最適化するとともに、ゴースト信号の発生を防止している。特に、情報再生時には、中間層により、再生光が照射されている領域内の高温領域において記録層と拡大再生層との間に働く交換結合力が遮断されて、低温領域の拡大再生層の磁区が高温領域にまで拡大する。この交換結合力が遮断される温度を交換結合力遮断温度と称する。交換結合力遮断温度は交換結合力（交換結合磁界）の温度依存性から求めることができる。交換結合力は拡大再生層側から磁気光学Ｋｅｒｒ回転角の磁界依存性から決定できる。図２５には、室温における本発明の光磁気記録媒体の磁気光学Ｋｅｒｒ回転角（θ）のヒステリシス曲線の測定例を示している。拡大再生層には、保磁力の大きな情報記録層から交換結合力（交換結合磁界）がバイアス磁界として作用している。したがって、ヒステリシス曲線はその磁界分だけ左にシフトしており、このシフト量が交換結合力である。この交換結合力の温度依存性の一例を図４４に示した。交換結合力遮断温度はこの交換結合力がほぼゼロとなる温度に相当する。
［第１のタイプの光磁気記録媒体］
拡大再生層と情報記録層の交換結合力の大きさを制御するのに、第１のタイプの光磁気記録媒体では、高温、例えば１４０℃以上で面内磁化を示し、低温、例えば１２０℃以下では垂直磁化を示すような中間層を用いる。記録層及び再生層は垂直磁化の磁性層を用い得る。この場合、中間層が垂直磁化を示すときには拡大再生層と情報記録層の中間層を介した交換結合力が強いが、中間層が高温時に面内磁化を示すときには拡大再生層と情報記録層の交換結合力は中間層により切断または遮断されて弱まる。低温での拡大再生層と情報記録層の交換結合力を大きくするためには、中間層のキュリー温度Ｔｃ２を拡大再生層のキュリー温度Ｔｃ１よりも高くすればよい。ただし、情報記録層への記録の悪影響を避けるためには、Ｔｃ２は情報記録層のキュリー温度Ｔｃ３よりも低くしておく必要がある。したがって、第１のタイプの光磁気記録媒体では、それらの磁性層のキュリー温度の関係はＴｃ１＜Ｔｃ２＜Ｔｃ３にし得る。
ここで、図３に示したように、情報記録層５と拡大再生層３の間に、高温で面内磁化を示し、低温では垂直磁化を示すような中間層、例えば拡大トリガー層４’が存在する光磁気記録媒体を考えてみる。記録層５に微小磁区が高密度に記録されているものとする。レーザー光が照射されていない場合には、情報記録層５に記録された磁区５Ａは拡大トリガー層４’を介した拡大再生層３と情報記録層５との大きな交換結合力により拡大再生層３に磁気転写されて磁区３Ａを形成している。図４に示すように、光磁気記録媒体が矢印ＤＤの方向に進行しつつレーザー光が照射されると光磁気記録媒体のレーザースポット内の領域の温度が上昇する。このとき温度上昇した領域のうち特に高温部分（例えば１４０℃以上）では拡大トリガー層４’の磁気異方性は急激に小さくなるため拡大トリガー層４’の磁化容易軸は垂直方向から膜面方向に向くことになる。このとき、拡大トリガー層４’の垂直磁化成分が減少するために拡大再生層３と情報記録層５の交換結合力は急激に低下して遮断される。この交換結合力が遮断する温度をＴｒとすると、図５に示したように、Ｔｒを超える温度領域においては、拡大再生層３と情報記録層５は磁気的に独立な状態になる。Ｔｒは、例えば、１２０℃〜１８０℃、好ましくは１４０℃〜１８０℃である。
さらに、光磁気記録媒体が矢印方向ＤＤに進行して、図６に示したように、記録磁区５Ａが温度Ｔ＞Ｔｒの領域付近に近づいてくると、情報記録層５の磁区５Ａの磁化及び拡大トリガー層４’の磁区４’Ａの磁化の合成磁化と、拡大再生層３の転写磁区３Ａの磁化との静磁気的な反発力が、拡大再生層３の磁区３Ａと拡大トリガー層４’を介した情報記録層５の磁区５Ａの交換結合力に勝ることになる。特に、拡大再生層３の磁区３Ｂは記録層５の磁区５Ｂから交換結合力により転写された磁区であるが、レーザスポット内にあるために交換結合力よりも拡大トリガー層の磁区４’Ｂとの反発力の方が強くなっている。さらに、前述のように拡大再生層３の安定磁区径は大きいので、磁区３Ａは本来の大きさに戻ろうとする力が働く。それゆえ、磁区３Ａと磁区３Ｂとの間の磁壁（３ＡＦ）には磁気的な圧力が作用して、図７に示すように、磁区３Ｂが反転した結果、磁区３Ａが拡大する。そして、この拡大した磁区３Ａは、図８に示すように交換結合力が衰弱した領域付近一杯に広がる。その拡大した領域は拡大再生層３の安定磁区径に相当する大きさと考えることもできる。このように拡大トリガー層４’は温度変化により拡大再生層３の磁区が拡大するきっかけをもたらしている。
ここで重要なことは、磁区３Ａが拡大する際、磁区３Ａの前側エッジ３ＡＦ（図６参照）がスポット中心に向かって拡大しても後側エッジ３ＡＲは動かないことである。もし、前側エッジ３ＡＦの拡大に連動して後側エッジ３ＡＲもスポット中心に向かって動いた場合には、磁区３Ａの面積は増大しないからである。したがって、磁区拡大再層３として重要な点は、前側エッジ３ＡＦは拡大しやすく、前側エッジ３ＡＦよりも若干温度の低い後側エッジ３ＡＲは動かずに記録層５の磁区が転写されたままの状態を保存していることである。これを達成するには、交換結合力の温度勾配がＴｒ近傍で急峻になるような材料を用いればよい。この温度勾配は実験的には、Ｔｒ近傍と考えられる１３０℃近傍で−１００（Ｏｅ／℃）以上であることが望ましい。また、拡大再生層３の膜厚が厚いと拡大しにくい傾向にあり、好ましくは１５〜３０ｎｍである。
図９には、光磁気記録媒体が光スポットに対して移動して、磁区５Ａに隣接する磁区５Ｃが本発明の原理に従って拡大再生される様子を示している。図１０には、さらに光磁気記録媒体が光スポットに対して移動して図９において再生された磁区５Ｃに隣接する磁区５Ｄが拡大再生される様子を示している。図１０から分るように、Ｔｒを超える温度領域内にある情報記録層５の磁区５Ａは拡大再生層３に向かって漏洩磁界を発しているが、その上に位置する拡大トリガー層４’の磁区が面内磁化を示しているためにこの漏洩磁界が遮断されている。したがって、拡大が起こっている領域内に位置する記録層５の磁区の向きがいずれであろうと拡大再生層３の拡大動作には影響を与えることはない。
さて、図１１に示したように、拡大再生して再生が終了した記録磁区５Ａは光スポットから脱出する際に冷却される。冷却が進んだ領域では拡大トリガー層４’の磁区４’Ａの垂直磁気異方性が復活するため、拡大再生層３の磁区３Ａと記録層５の磁区５Ａの交換結合が復活することになる。しかしながら、静磁気的反発力が交換結合力よりも勝っているために、磁区５Ａは拡大再生層３に転写されない。さらに、磁区３Ａがスポットから離れた図１２においては、交換結合力が大きくなるが、図１において説明したように拡大再生層３の安定磁区径からすれば微小磁区が拡大再生層３に転写されるには大きなエネルギーが必要となる。従って、この状態でもまだ記録層の磁区５Ａは拡大再生層３に転写されない。それゆえ、本発明では情報の再生が終了している記録層の磁区５Ａが拡大再生層３に再転写することによるゴースト信号は現れない。
［第２のタイプの光磁気記録媒体］
第２のタイプの光磁気記録媒体の動作原理について図面を用いて以下に説明する。このタイプの光磁気記録媒体の記録層、中間層及び再生層は、いずれも垂直磁化を示す希土類遷移金属合金を用いて形成されている。中間層は１６０℃以下のキュリー温度、室温以下の補償温度を有する。それゆえ、再生光が照射されて光磁気記録媒体が加熱されたときに、中間層における高温領域（１６０℃以上）では磁化が消失している。図１３に、再生光が照射される前の光磁気記録媒体の記録層５、中間層４及び再生層３のそれぞれの磁区の状態を示した。各層のそれぞれの磁区の大きさは、ディスク進行方向において全て同じものとする。図１３中、太い矢印（白抜き矢印）は、それぞれの層の全体の（合成）磁化を示し、太い矢印の内部に記載された細い矢印は、遷移金属（ＦｅやＣｏ）の磁気スピンを示している。このタイプの光磁気記録媒体においては、再生時に、再生光を照射して再生温度付近（例えば、１２０℃〜２００℃）に加熱したとき、図１３に示したように、再生層３はＲＥリッチであり、中間層４と記録層５はＴＭリッチであるか（前記式（１）を満足）、あるいは、再生層３及び中間層４がはＲＥリッチであり、記録層５がＴＭリッチである（前記式（２）を満足）。
記録層５、中間層４及び再生層３のそれぞれの遷移金属同士は、室温において数１０ｋＯｅ以上の強い結合力で結合しているために、図１３に示すように、記録層５、中間層４及び再生層３の遷移金属の同じ縦列の磁区では、磁気スピンを示す細い矢印は全て同じ方向を向いている。中間層４及び記録層５はＴＭリッチであるため、同じ縦列の磁区では、それらの全体の磁化は遷移金属のスピンと同じ方向を向いている。一方、再生層３はＲＥリッチであるため、全体の磁化は遷移金属のスピンと逆方向を向いている。すなわち、再生層３における磁区の全体の磁化は、その下方の中間層４及び記録層５の磁区の全体の磁化と互いに反対を向いており、記録層５の磁区が再生層３に逆向きで転写されている。ここで、再生層３及び中間層４のそれぞれの磁区を、例えば、図１３の右側に示したように概念的に磁石３ａ及び４ｂとみなせば、再生層３と中間層４の全体磁化が互いに逆向きの状態は、磁石３ａ及び４ａの同じ極同士が近接している状態と同様であり、静磁気的には極めて不安定な状態である。すなわち、中間層４と再生層３との間で働く静磁エネルギー反発力のために不安定な状態となっている。しかしながら、再生層３及び中間層４の遷移金属のスピン同士の交換結合力の方が、静磁エネルギー反発力よりも強いために、図１３に示したような、再生層３及び中間層４の全体の磁化が互いに反対を向いた状態が持続されている。
情報を再生するために、図１４（ａ）に示すように、光磁気記録媒体に再生レーザー光を対物レンズで集光させて照射して再生層３上に光スポットＳを形成すると、レーザー光の光強度分布に従って光スポットＳ内に温度分布が生じ、特に光スポットＳの中央付近の温度が高くなる。このとき、中間層４のキュリー温度以上に加熱された領域１１（以下、再生温度領域という）では磁化が消失し、中間層の再生温度領域１１の上下にそれぞれ位置する記録層５の磁区１５と再生層３の磁区１３との間の磁気的結合（交換結合）が失われる。このように、中間層４は、レーザー光照射による加熱によって記録層５と再生層３との交換結合力を遮断することから、この中間層のことを交換結合力遮断層とも呼ぶことができる。
ここで、図１４（ａ）に示すように、再生レーザー光照射による加熱で中間層４の再生温度領域１１の磁化が消失している部分と隣接している再生層３の磁区２３とその下方の中間層４の磁区２５について考える。この状況では、再生層３の再生温度領域に存在する磁区１３は、記録層５の記録磁区１５との交換結合力も失っている。このとき再生層３の光スポット内の転写磁区２３は、図１４（ｂ）に示すように拡大する場合、あるいは図１４（ｃ）に示すように縮小する場合のいずれかになると考えられる。
ここで、図１５（ａ）に示すように、再生レーザー光が照射されたときに再生層３の磁区２３の磁壁２６が移動せずに、そのままの状態になっていると仮定し、そのとき、再生層３下面に働いている静磁エネルギー反発力と交換エネルギー引力（交換結合力）との関係を図１５（ｂ）に示した。図１５（ａ）に示すように、再生光スポット内の右側の部分は、まだ温度が低い状態で、再生層３に、大きな交換エネルギー引力と比較的大きな静磁エネルギー反発力が働いている。交換エネルギー引力は、再生層３の遷移金属と中間層４の遷移金属との交換結合エネルギーに基づいて発生する引力であり、遷移金属同士は強い結合力を示すために、低温領域においては極めて大きな値を示し、静磁エネルギー反発力を上回っている。そして、低温領域から再生温度領域に近づくに従って交換エネルギー引力は急激に減少し、再生温度領域においてゼロとなる。これは、再生温度領域で中間層４の磁化が消失して、交換結合力がなくなるためである。一方、静磁エネルギー反発力は、互いに逆向きの、中間層の全体の磁化と再生層の全体の磁化との間で働く静磁気的なエネルギーに基づく反発力である。中間層４の領域４Ａでは静磁反発力が交換結合力を上回っている。静磁エネルギー反発力は、図１５（ｂ）に示すように、低温領域から再生温度領域に近づくに従って中間層４の磁化が小さくなるために減少している。しかしながら、静磁エネルギー反発力は、再生温度領域においてもゼロとはならず、所定の値を有している。すなわち、再生温度領域の再生層の磁区２７には、静磁エネルギー反発力が働いている。これは、図１５（ａ）に示すように、再生温度領域の再生層の磁区２７の磁化が、再生温度領域の記録層の磁区２８の磁化と反対向きで、それら磁区の間で反発力が働いているためである。この場合、図１６（ａ）に示すように、まず再生層３の磁区２３の左側の磁区２３’において、静磁エネルギー反発力が交換エネルギー引力を上回るため、磁区２３’が反転する。この拡大再生層の最小磁区径は記録磁区の最小磁区径よりも大きく、光スポット径と同程度になるよう磁気特性を調整（８０μｅｍｕ／ｃｍ^２＜再生層の飽和磁化×膜厚＜２２０μｅｍｕ／ｃｍ^２）してあるため、図１６（ｂ）の磁区２３Ａのように拡大再生層の磁区はほぼ光スポット径になるまで拡大する。このとき、図１６（ｂ）に示すように、再生層の拡大した磁区２３Ａの磁化が記録層の磁区２８の磁化と同方向を向くので静磁エネルギー反発力は更に減少する。すなわち、図１４（ａ）に示した拡大再生層３の光スポット内の再生温度領域の転写磁区２３は、図１４（ｂ）に示すように拡大することになる。これは、拡大再生層３の磁化が比較的小さい場合、最小磁区径の大きさにより、小さな磁区を維持することができないという磁気的な性質に起因している。このような磁区拡大を利用した場合、再生層からは、大きな再生信号を検出することができる。更にディスクが矢印方向に進んで図１６（ｂ）の記録磁区２５が光スポット内の高温部に移動した場合を図１９に示した。この場合、記録磁区２５から拡大再生層３に漏洩磁界が及んでいるが、前述したように拡大再生層３には転写可能な最小磁区径が存在するため、これより小さな磁区は転写することができない。すなわち、高温部分の記録層５の状態（記録磁区２５）は拡大再生層３に転写されることはない。
図１４（ｃ）に示すように、再生層の転写磁区が縮小する場合は、再生層内で静磁エネルギーが上昇するためにエネルギー的に不安定に状態なる。したがって、図１４（ｃ）に示すような磁区２３の縮小は起こらないと考えられる。
このような再生層における磁区拡大を、より良好に行うには、中間層が、大きな垂直磁気異方性エネルギー（Ｋｕ）を有し、キュリー温度付近まで垂直磁化膜であることが好ましい。ここで中間層のＫｕが小さい場合の例を図１７（ａ），（ｂ）に示した。中間層４のＫｕが小さい場合、中間層４のキュリー温度付近の磁区５９は、再生層３からの静磁エネルギー反発力のために面内方向を向くことになる。したがって、再生層３の磁区拡大は、図１７（ｂ）に示すように、中間層４のキュリー温度以上の非磁性領域（（Ｔｃ≦Ｔ）の直上の再生層領域２３Ｂにおいて起こるため、拡大率が小さい。また、この場合、再生層と中間層の結合の切れる場所が曖昧になりジッター量を増やす恐れがある。それゆえ、中間層４は、大きな垂直磁気異方性を有することが好ましい。しかしながら、キュリー温度が１５０度近傍で最も大きなＫｕを有するＴｂＦｅ合金を中間層に使用して実験した場合、交換エネルギー引力の温度勾配が急峻になりすぎるために、図１６（ａ）に示した静磁エネルギー反発力による磁区拡大の芽がふぞろいになる場合があった。実験結果からすると、中間層のＫｕは０．４ｅｒｇ／ｃｍ^３〜１ｅｒｇ／ｃｍ^３が好ましいことがわかった。実験結果からすると、特にエラーレートを低下させるためには、最適な中間層は、ＴｂＧｄＦｅ合金を使用したときで、Ｔｂに対するＧｄの原子比が５分の１以下の場合であった。なお、ＴｂＦｅＣｏ合金に非磁性金属等を添加してＫｕを減少させ、Ｋｕの値を上記範囲内にすることによっても比較的良好な記録再生結果が得られる。
ここで、第２のタイプの光磁気記録媒体において磁区拡大再生したときに、ＤＷＤＤやＣＡＲＥＤにおいて発生していたゴースト信号が防止される理由について図を用いて以下に説明する。
図１８（ａ）には、光スポットで媒体を走査したときに、光スポット内に存在する記録層５の記録磁区２５が、キュリー温度以下に冷却されて再び磁化を取り戻した中間層４に転写されて再転写磁区３１が生成された様子を示している。このとき中間層の再転写磁区３１の高温側、すなわち右側の領域３１Ａでは静磁エネルギー反発力が強いために、中間層の再転写磁区３１と再生層の磁区は交換結合できない。また、再転写磁区３１の左側の領域３１Ｂでは、再転写磁区３１と再生層の磁区は交換結合できる状態であるが、転写磁区サイズが小さすぎて転写できない。したがって、転写磁区が現れないからゴースト信号も現れない。更に、図１８（ｂ）に示すように、図１８（ａ）に示した状態からディスクがさらに回転移動した場合（記録磁区２５が光スポットから離れた場合）、再転写磁区３１の左側の交換結合しようとしている部分の面積が増えるために、再生層に転写磁区２３が現れる。しかしながら、再生層の転写磁区２３の右側の磁区５５（光スポット側の磁区）は、中間層４との界面３１Ａにおいて静磁エネルギー反発力が優勢であるために反転することができず、したがって、ゴースト信号も発生しない。
ＤＷＤＤでは、再生層、中間層、記録層の磁化を極めて小さく設計しているため、本発明のように再生層と中間層の静磁エネルギー反発力は作用せず、容易に再生層に磁区が再転写する。したがって、再転写磁区の高温側磁壁は温度勾配に沿って移動してゴースト信号を発生させる。また、ＣＡＲＥＤでは２０００年日本応用磁気学会学術講演会で中間層の最適化した結果として、中間層にはＫｕの小さなＧｄＦｅＣｒが良く、ＴｂＦｅＣｏＳｉでは特性が良くならないことを報告している。しかしながら、本発明では、ＴｂＧｄＦｅを中間層に用いてゴースト信号が出現しないという結果が得られた。これは、中間層の非磁性領域が高温部から再び低温部に復活する場合、ＧｄＦｅＣｒのＫｕがわずか２×１０^５ｅｒｇ／ｃｍ^３程度しかないために、再生層の静磁エネルギー反発力および交換エネルギー引力に反目しないよう面内方向を向いてそれらの力を減少させている。したがって、記録層の磁区は再生層に交換エネルギー引力で容易に転写し、ゴースト信号を発生させることとなる。しかし、後述する実施例８において使用したＴｂＧｄＦｅのＫｕは７×１０^５ｅｒｇ／ｃｍ^３と大きいために、中間層から再生層への再転写を容易に許さないためにゴースト信号は現れていないと考えられる。また、光磁気ディスクに膜面側から光を入射させて磁気光学カー効果を調べると、中間層にＧｄＦｅＣｒを用いた光磁気ディスクの場合には、カーヒステリシスループは左右どちらかにシフトして、しかも垂直磁化膜特有な急激な遷移を示さない。しかし、中間層にＴｂＧｄＦｅを用いた光磁気ディスクの場合には、外部磁界に対しシフトした部分で急峻な遷移を示す。したがって、中間層のＫｕによる影響を調べる方法として上記方法を使うことができる。
上記第２のタイプの光磁気記録媒体では、前述の式（１）に従って中間層４にＴＭリッチな希土類遷移金属を用いた例を説明した。しかし、静磁気的な反発力は拡大再生層３と記録層５の間に成り立っていてもよく、すなわち、前述の式（２）に従って中間層はＲＥリッチであってもよい。図４７には、再生温度近傍（１２０℃〜１６０℃）で中間層がＲＥリッチな状態を示した。この場合、光スポットに記録磁区５Ａが近づいた状態では交換結合力によって拡大再生層３、中間層４及び記録層５の遷移金属のスピンは同一方向（上向き）を向いており、中間層４の磁区４Ａと記録層５の磁区５Ａとの間で静磁気的な反発力が生じていることがわかる。更にディスクが回転して光スポットに近づくと、図４８に示すように、磁区４Ａに隣接する磁区４Ｂでは、その直下の磁区５Ｂとの交換結合力が衰弱してそれらの磁区間での静磁気的な反発力が交換結合力よりも勝るので、中間層の磁区４Ｂが反転する。これをきっかけとして磁区４Ｂと交換結合力によって転写されていた拡大再生層の磁区３Ｂもまた反転する。磁区３Ｂの反転は、磁区３Ａの拡大開始に相当する。磁区３Ａはこの後さらに最小磁区径までの拡大することになる。このように、静磁気的な反発力が拡大再生層３と記録層５の間に存在する場合、すなわち、前述の式（２）が成立する場合であっても本発明の磁区拡大再生の効果が得られる。なお、前述の式（２）は、上記の第１のタイプの光磁気記録媒体でも後述する第３のタイプの光磁気記録媒体にも適用可能である。
［第３のタイプの光磁気記録媒体］
第３のタイプの光磁気記録媒体は、中間層と記録層の界面または中間層と拡大再生層の界面に中間層を構成する物質とは異なる物質を介在させて有する。この物質は、それらの界面における中間層のキュリー温度を低下させるか、あるいはその物質自体のキュリー温度が中間層のキュリー温度よりも低い。そのような物質を中間層の表面または中間層と記録層若しくは拡大再生層との界面に有することにより記録層と拡大再生層の交換結合力が再生温度にて遮断される。そのような物質を導入するには、中間層またはその界面をスパッタリング、イオンエッチングまたは加熱処理すればよい。あるいは、記録層と中間層の界面または拡大再生層と中間層の界面にキュリー温度の低い物質、例えば希土類元素またはニッケルからなる層を気相法などで堆積してもよい。
第３のタイプの光磁気記録媒体では、中間層４は、再生温度以上において磁化が残っていても良い。すなわち、中間層４の材料としてそのキュリー温度が再生温度、特に１６０℃以上であってもよい。従って、第３のタイプの光磁気記録媒体では、第１のタイプの光磁気記録媒体と同様に中間層のキュリー温度は拡大再生層のキュリー温度よりも高く設定してもよい。
第１〜第３のタイプの光磁気記録媒体において、再生層に転写された磁区を、より一層容易に拡大させるためには、再生層の磁化をある程度小さくすることが望ましく、例えば再生層の飽和磁化が、１２０℃の温度で８０ｅｍｕ／ｃｍ^３以下であることが好ましい。更に、ゴースト信号の発生を防止するために、再生層の飽和磁化は、１２０℃近傍で４０ｅｍｕ／ｃｍ^３以上であることが好ましい。
第１〜第３のタイプの光磁気記録媒体において、図１５（ｂ）に示すような交換エネルギー引力（交換結合力）が再生温度領域と低温領域との境界で急激に減少するように設計することが好ましい。これにより、再生層に転写された微小磁区の光スポット中心側の磁壁が光スポット中心側に向かうことにより、再生層に転写された微小磁区が拡大しても、微小磁区の光スポット中心と反対側の磁壁は動かずに固定されている（図６の前側エッジ３ＡＦ及び後側エッジ３ＡＲ参照）ので、より安定な拡大再生が可能になる。図１５（ｂ）に示す交換エネルギー引力曲線の傾きを再生温度領域と低温領域との境界において急峻にするためには、例えば、中間層の室温での垂直磁気異方性エネルギーを０．４×１０^６ｅｒｇ／ｃｍ^３以上にすればよい。
本発明において、特に第２のタイプの光磁気記録媒体において、中間層の磁化は、ある程度大きいことが好ましく、１００℃付近での飽和磁化を５０ｅｍｕ／ｃｍ^３以上にすることが好ましい。これにより、再生層の転写磁区を容易に拡大させるための適当な静磁エネルギー反発力が得られ、また、ＤＷＤＤやＣＡＲＥＤのようなゴースト信号の発生を防止することができる。かかる特性を有する材料としては、例えば、Ｔｂに対してＧｄが５分の１以下の割合で含まれるようなＴｂＧｄＦｅ合金が好ましい。若干のＧｄのかわりに非磁性金属を添加しても良い。また、第２のタイプの光磁気記録媒体において、中間層のキュリー温度が高すぎると、情報を再生したときに、再生層からの磁区拡大信号が小さくなる恐れがあるので、中間層のキュリー温度は１６０℃以下が好ましい。
また、図１５（ｂ）に示すように適度な静磁エネルギー反発力を得るためには記録層の飽和磁化が１５０℃から２００℃の温度範囲で５０ｅｍｕ／ｃｍ^３以上であることが好ましい。
本発明の光磁気記録媒体は、再生層が２０℃からキュリー温度付近までの温度範囲において垂直磁化膜であるため、再生層に再び記録層の磁区が再転写されてゴースト信号が発生することを有効に防止している。かかる再生層としては、ＧｄＦｅ、ＧｄＦｅＣｏなどのＧｄＦｅ合金が最適である。
本発明の光磁気記録媒体の記録層は、アルゴンを主体とするスパッタガスを用いて０．４Ｐａ以上のガス圧で成膜されていることが好ましい。０．４Ｐａ以上のガス圧で成膜された記録層は、磁性粒子が微細化しているために、記録層に細かな反転磁区が存在できるようになり、微小磁区を確実に形成することが可能となる。
また、記録層に微小磁区を形成するには、情報記録時に、記録層以外の磁性層からの漏洩磁界の影響を低減することが好ましい。そのためには、例えば、再生層のキュリー温度を、記録層のキュリー温度よりも３０℃以上低くすればよい。これにより、情報記録時の記録用レーザー光の照射による加熱で再生層の磁化が消失または小さくなるため、記録層に漏洩磁界が印加されることが防止または低減される。また、記録層に微小磁区を形成することができるようにするために、記録層に、例えば、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ等の貴金属を主体とする金属、あるいはＳｉＯ_２等の誘電体からなる粒径２０ｎｍ以下のクラスターを、３０％以下の濃度で混入させればよい。記録層に混入させる物質の濃度が３０％を超えると、磁化や垂直磁気異方性エネルギーが減少して記録性能が落ちる恐れがあるため３０％以下であることが好ましい。かかる記録層は１５０℃付近で交流消磁した場合に、磁区径が５０ｎｍ以下になり、１００ｎｍ以下の磁区の記録が容易になる。
また、更に細かな微小磁区を記録層に記録するために、記録層の一部あるいは全部を、例えばＣｏを主体とする０．４ｎｍ以下の磁性層と、ＰｄあるいはＰｔを主体とする１．２ｎｍ以下、好ましくは０．８ｎｍ以下の厚さの金属層とを５組以上４０組以下で交互に積層した磁性多層膜を利用すると良い。かかる磁性多層膜は、ＴｂＦｅＣｏ単層に比べて２倍以上も垂直磁気異方性エネルギーが大きい。垂直磁気異方性エネルギーの大きな記録層は、形成される微小磁区を長期にわたって安定に保存することができる。また、磁性多層膜の大きな垂直磁気異方性エネルギーは、この磁性多層膜の下地の状態に応じて異なってくる。記録層として磁性多層膜を用いた場合、その下地層には、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ等の貴金属を主体とする金属あるいはＳｉＯ_２等の誘電体からなる粒径２０ｎｍ以下のクラスターが混入して粒径２０ｎｍ以下になっている状態が好ましい。細かな微小磁区を記録層に記録するために、記録層の一部あるいは全部をＣｏとＰｄあるいはＰｔを主体とする局所化合物合金から形成してもよい。あるいは、情報記録層に接して磁区拡大用再生層の反対側にＰｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ等貴金属を主体とする金属層あるいはこれにＳｉＯ_２等誘電体の粒径５０ｎｍ以下のクラスターが原子量比にして１０％以上混入している層を厚さ２０ｎｍ以上で形成してもよい。
本発明の光磁気記録媒体を用いて高分解能な記録再生を行った場合、再生波形に以下のような特徴が生ずる。例えば、レーザー光の波長をλ、対物レンズの開口数をＮＡとし、λ／ＮＡの２倍の長さを周期Ｌとした場合、０．２（または０．１）×Ｌの長さの最密記録磁区を最も大きな信号対雑音比（Ｃ／Ｎ）が得られる再生パワー（Ｐｒ）において、周期Ｌで０．２（または０．１）×Ｌの長さの孤立磁区を記録した時の再生波形の信号強度Ａ及び半値幅Ｂに比べて、この孤立磁区をＰｒの２分の１の再生パワーで再生した再生波形の信号強度がＡの２分の１以下、半値幅がＢの２倍以上になっている。このような条件を満たした場合、分解能、再生信号強度共に高密度記録再生を可能にすることができる。
以上述べてきたことは、線密度方向の密度向上に極めて有効な方法であるが、トラック方向に密度を詰めるには、以下の方法が有効である。例えば、基板として、ランド部、グルーブ部両方を記録エリアとする時、グルーブの半値幅をランドの半値幅よりも広くするのが有利である。これは成膜によって実効的にグルーブ幅が狭くなるためである。これにより、ランド部とグルーブ部での記録再生特性の差を解消することができる。あるいは、ランドまたはグルーブのいずれか一方に情報を記録してもよい。この場合には、情報記録する一方の面積を他方の面積よりも少なくすることができる。
また、本発明の光磁気記録媒体は、ＤＷＤＤ媒体と異なり、深溝ランドグルーブ基板を用いる必要がなく、既存の基板を用いることができる。
本発明の光磁気記録媒体が基板側から光を入射させて記録再生が行われる場合、用いられる基板は、その屈折率をｎとしたときに、基板成型の容易さから、ランドの側壁の高さ（またはグルーブ深さ）がλ／（１６ｎ）〜λ／（５ｎ）であることが好ましい。光磁気記録媒体の基板と反対側から光を入射させて記録再生が行われる場合には、ランドの側壁の高さ（またはグルーブ深さ）がλ／１６〜λ／５であることが好ましい。
本発明においては、図２１に示すように、光磁気記録媒体の基板上に形成されるグルーブの半値幅Ｇ（グルーブ深さＤの２分の１の深さにおけるグルーブ幅をいう）がランド半値幅Ｌ（グルーブ深さＤの２分の１の深さにおけるランド幅をいう）より大きく、該グルーブ部に情報を記録することにより記録再生パワー感度を向上させることができる。本発明者の実験によると、ランド記録方式媒体とグルーブ記録方式媒体とでは、記録再生パワー感度が異なることが分かった。基板の形状に起因して記録再生時の熱流の挙動がランド部とグルーブ部で異なり、特に、ランド部では熱が逃げやすく、このためパワー感度が低下すると考えられる。本発明では、光磁気記録媒体のグルーブ半値幅（Ｇ）とランド半値幅（Ｌ）との比（Ｇ／Ｌ）が１．３≦（Ｇ／Ｌ）≦４．０であることが望ましい。Ｇ／Ｌをこの範囲に維持することにより、ビットエラーレートを低減して良好なＣ／Ｎを得ることができる。また、トラッキングに必要な十分なプッシュプル信号を確保することができる。
上記のようなＧ／Ｌ比の場合、グルーブ・ランドの形成されている領域の基板グルーブ深さ（Ｄ）が３０ｎｍ〜８０ｎｍであることが望ましい。再生グルーブ深さをこの範囲にすると、トラッキングを安定して行うのに十分なプッシュプル信号を確保することができ、また、グルーブ上で記録層等の層を必要な厚みで形成することができる。
ランド側壁面の傾斜角度（θ）は４０°〜７５°であることが望ましい。傾斜角度（θ）をこの範囲にすると、隣接するトラックの影響による再生信号の劣化防ぎ、また、グルーブ上で記録層等の層形成を必要な厚みで形成することができる。
本発明に従えば、本発明の光磁気記録媒体に再生光を照射して上記記録層と再生層の交換結合力を遮断する温度以上に加熱して光磁気記録媒体から情報を再生することを特徴とする光磁気記録媒体の再生方法が提供される。この方法を用いるとゴースト信号を生じることなく、再生層に転写された磁区を確実に拡大して検出することができるので、高Ｃ／Ｎで大きな再生信号が得られる。この方法では、再生しようと記録磁区が再生光の中心に到達する前に記録磁区を検出することができる。また、この方法では、情報再生時に、外部磁界を光磁気記録媒体に印加する必要はない。
本発明に従えば、本発明の光磁気記録媒体を磁界変調記録するための光磁気記録再生装置が提供される。
本発明の光磁気記録再生装置は、本発明の光磁気記録媒体に、オーバーライト可能で、高線密度記録に優れた磁界変調記録方式により情報を記録することができる。記録再生装置は、光パルス磁界変調記録方式で光磁気記録媒体に情報を記録することができる。光パルス磁界変調記録の場合、パルスデューティーは２５％〜４５％で良好な微小磁区記録が遂行できている。これは高速な熱レスポンスを必要とするためである。本発明の光磁気記録媒体は、再生信号のＤＣ成分変動が比較的大きい。本発明の記録再生装置は、ＤＣ成分の変動を補うために、差分検出、微分検出あるいは１００ｋＨｚ以下の低域除去フィルターを用いて低域信号をカットするための信号処理装置を備え得る。更に、安定した磁区拡大再生を実現するためには、磁区拡大を積極的に誘発するトリガーが必要となる。これは、再生光パワーを一定値ではなく変調して照射することにより実現できる。より好ましくは、基板上に基準クロックを予め埋め込んでおいて、これよりＰＬＬ回路で精密なクロックを作製し、記録再生の同期精度を高める装置を用いることである。トリガーを発生させる別の方法としては、再生磁界を印加する方法や再生磁界を一定値ではなく変調して印加することが有効である。この場合も基板に埋め込んだクロックピットにより記録再生の正確な同期再生を行うことが好ましい。
発明を実施する最良の実施形態
以下、本発明に従う光磁気記録媒体、その再生方法及び記録再生装置の実施例について具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
実施例１
この実施例では、図２０に示したような構造の光磁気ディスク３００を製造する。光磁気ディスク３００は、本発明の第１のタイプの光磁気記録媒体に相当する。光磁気ディスク３００は、基板１上に、誘電体層２、拡大再生層（磁区拡大再生層）３、拡大トリガー層４’、記録層５、保護層７、ヒートシンク層８及び保護コート層９を備える。かかる光磁気記録媒体３００は、高周波スパッタ装置を用いて以下のようにして製造した。
基板１には、図２１に示したような形状のポリカーボネート基板を用いた。基板１は、トラックピッチＴＰ＝７００ｎｍ、ランド半値幅Ｌ＝２００ｎｍ、グルーブ半値幅Ｇ＝５００ｎｍ、グルーブ深さＤ＝６０ｎｍ及び厚さ０．６ｍｍを有する。なお、ランド半値幅Ｌ及びグルーブ半値幅Ｇはそれぞれグルーブ深さＤがＤ／２となる深さ位置におけるランド及びグルーブの幅を意味する。ランド側壁の傾斜角（あるいはグルーブの傾斜角）θは約６５°であった。基板１を、高周波スパッタ装置の成膜室内の基板ホルダに装着し、成膜室を到達真空度１．０×１０^−５Ｐａまで排気した後、基板１上に誘電体層２としてＳｉＮを６０ｎｍの膜厚で成膜した。
次いで、誘電体層２上に拡大再生層３として、希土類リッチなＧｄＦｅＣｏアモルファス合金を膜厚２０ｎｍで成膜した。このＧｄＦｅＣｏアモルファス合金は、キュリー温度が約２３０℃、補償温度がキュリー温度以上である。１６０℃における飽和磁化は約３０ｅｍｕ／ｃｍ^３であった。拡大再生層３を成膜する際のスパッタガス圧は０．３Ｐａに調整した。次いで、拡大再生層３上に、拡大トリガー層４’として、遷移金属リッチなＴｂＧｄＦｅＣｏアモルファス合金層を膜厚１０ｎｍで形成した。このＴｂＧｄＦｅＣｏアモルファス合金は約２４０℃のキュリー温度、室温以下の補償温度を有する。この拡大トリガー層４’は、室温から約１２０℃までは垂直磁化を示し、約１４０℃から面内磁化成分が増大し、キュリー温度までは面内磁化を示す。
次いで、拡大トリガー層４’上に記録層５としてＴｂＦｅＣｏアモルファス合金を膜厚６０ｎｍで形成した。記録層５のＣｏ量は拡大トリガー層中のＣｏ量よりも多い。このＴｂＦｅＣｏアモルファス合金は約２７０℃のキュリー温度、８０℃の補償温度を有する。記録層５の成膜時のスパッタガス圧は１Ｐａとした。このように記録層成膜時のスパッタガス圧を拡大再生層成膜時の２倍以上にするのは、スパッタガスを高くすることによって微小磁区が形成されやすくして記録密度を高くするためである。記録層成膜時のスパッタガス圧は、０．４Ｐａ以上が好ましい。一方、拡大再生層については最小磁区径を大きくするために、スパッタガス圧をそれほど上げないほうがよい。
次いで、記録層５上に、保護層７としてＳｉＮを膜厚２０ｎｍにて成膜し、保護層７上にヒートシンク層８としてＡｌを膜厚３０ｎｍにて成膜した。その後、このディスクをスパッタ装置から取り出して、紫外線硬化樹脂を約５μｍの厚みでスピンコートし、紫外線を照射して硬化させた。こうして図２０に示した積層構造を有する光磁気ディスク３００を得た。
こうして得られた光磁気ディスク３００の性能を以下のようにして評価した。評価には、波長６５０ｎｍ、対物レンズの開口数ＮＡ＝０．６０の光学ヘッドを搭載した市販テスターを用いた。光学ヘッドから照射した光ビームの光磁気ディスク上での光スポット径は約１μｍであった。ディスク線速度が３．５〜５．０ｍ／ｓｅｃになるようにディスクを回転した。最初に、光スポット径の５分の１に相当する直径０．２μｍの磁区を光パルス磁界変調記録で記録層に形成した。この際、記録クロック周期を４０ｎｓｅｃとし、光パルス幅は１８ｎｓｅｃ、記録レーザーパワーはディスク記録面で約１０ｍＷとした。この光パルスを光磁気ディスクに照射しながら、記録磁界としてパルス幅４０ｎｓｅｃの＋３００Ｏｅの正磁界と、パルス幅３６０ｎｓｅｃの−３００Ｏｅの負磁界を組み合わせてそれを繰り返し印加した。したがって、記録磁区長は、例えば、プラス磁界が記録方向（黒磁区形成）で、マイナス方向が消去方向（白磁区）であるとすると、黒磁区が２００ｎｍ、白磁区が１８００ｎｍの長さでそれぞれ形成された。
こうして光磁気ディスクに形成された繰り返し記録パターンを再生光を照射して再生した。再生光は連続光とした。再生光パワーＰｗ＝１．５ｍＷの場合、この繰り返し記録パターンはわずかな信号強度ではあるが、図２２に示すような波形として観察することができた。光スポット径は約１μｍであったので、０．２μｍの記録磁区の再生信号波形の裾野の長さは１μｍ＋０．２μｍ、すなわち１．２μｍとなっていることがわかる。半値幅は約０．６μｍであった。次いで、再生光パワーを３．０ｍＷに変更して上記繰り返し記録パターンを再生したところ、図２２に示すような再生波形が得られた。図２２からわかるように半値幅は記録磁区の長さと同じ０．２μｍであり、この半値幅は再生光パワーが１．５ｍＷのときの約３分の１と狭くなっていることがわかる。一方で、再生信号強度は再生光パワーが１．５ｍＷのときに比べて２倍以上に増大している。図２２の再生信号波形からすれば、再生光パワーが３．０ｍＷの場合には、記録磁区が再生層に転写され拡大されて再生されていることがわかる。一方、再生光パワーが１．５ｍＷの場合には拡大が起こっておらず、再生層に転写された記録磁区がそのまま再生されていると考えられる。
さらに、図２２の波形を比較すると以下の重要なことがわかる。再生光パワーが３．０ｍＷの場合のピーク中心は再生光パワーが１．５ｍＷのピーク中心に比べて時間的に早く現れている。すなわち、再生層に転写された磁区の拡大が起こるときには、転写された磁区が光スポットの中心に到達する前にこの磁区を検出することができる。これは、図５に示したように、光スポットに入りかけた記録磁区５Ａが拡大再生層３に転写されて光スポット内で拡大しているという理論説明からも分ろう。このように、記録磁区を光スポットの中心から時間的にアドバンスして検出することは、本発明の光磁気記録媒体を用いた再生方法の大きな特徴である。
次に、光スポット径の約１０分の１に相当する最短マーク長０．１２μｍのＮＲＺＩランダムパターンを記録して、このパターンを種々の再生光パワーで再生した。再生信号からエラーレートの再生パワー依存性を測定し、結果を図２３に示す。５０００個のデータを記録した場合に、エラーが一つであればエラーレートは５×１０^−４であり、実用的にはデータ修正が可能である。図２３より５×１０^−４以下のエラーレートを満足する再生パワーマージンは２０．５％であり、±１０％以上を実現していることがわかる。それゆえ、本発明の光磁気ディスクは再生パワーマージンに関して充分実用可能な媒体であるといえよう。次に、記録パワーを変化させて最短マーク長０．１２μｍのＮＲＺＩランダムパターンを記録し、これらの記録情報を再生した場合のエラーレートを求めた。記録パワーに対するエラーレートの変化を図２４に示した。再生パワーと同様に記録パワーが±１０％以上（２２．５％以上）変化しても５×１０^−４以下のエラーレートが確保できることがわかった。それゆえ、本発明の光磁気ディスクは記録パワーマージンに関しても満足している。さらに、光磁気ディスクの傾きに対する実効レーザーパワーの低下を観測したところ、実用化目標である±０．６°を満足していることがわかった。
実施例２
光磁気ディスクの拡大再生層３を１０〜５０ｎｍの種々の膜厚に変更した以外は、実施例１と同様にして複数の光磁気ディスクのサンプルを製造した。それらの光磁気ディスクについて実施例１と同様にしてビットエラーレート（ＢＥＲ）を測定した。拡大再生層３の種々の膜厚ｔと測定したビットエラーレートの関係を図３１に示す。図３１より、拡大再生層３の膜厚ｔが１５〜３０ｎｍの範囲で１×１０^−４のビットエラーレートを達成していることがわかる。これは、拡大再生層３の膜厚がこれよりも薄いと再生層を通して拡大トリガー層および記録層の記録磁区が見えるため正確な信号再生が困難になる。また、拡大再生層３の膜厚が３０ｎｍよりも厚くなると微小記録磁区の磁気転写が困難になり、微小磁区の拡大が起こり難いと考えられるからである。それゆえ、拡大再生層３の膜厚としては１５〜３０ｎｍが望ましい。
実施例３
この実施例では、実施例１で製造した光磁気ディスクの拡大再生層と記録層との間で働く交換結合磁界（交換結合力）の大きさの求め方について説明する。交換結合力は拡大再生層側から磁気光学カー（Ｋｅｒｒ）効果の磁界依存性を測定することにより求めることができる。図２５に、実施例１の光磁気ディスクの室温におけるヒステリシス曲線を示している。このヒステリシス曲線は、測定光を拡大再生層側から入射し極磁気光学Ｋｅｒｒ回転角の磁界依存性測定により求めた。拡大再生層には、保磁力の大きな情報記録層から交換結合磁界が作用しており、ヒステリシス曲線はその分左（マイナス磁界側）にシフトしている。このシフト量が交換結合磁界に相当する。
交換結合磁界（Ｈｅｘｃ）の温度依存性を図２６に示す。拡大再生層に転写された磁区を維持するのに必要な交換結合磁界の大きさとして、例えば、３ｋＯｅ程度になる温度において、交換結合磁界（交換結合力）の温度勾配を測定すると−３５０〜−１８５Ｏｅ／℃であった。この交換結合磁界は、拡大再生層の厚みが薄くなると大きくなり、拡大再生層の飽和磁化が小さくなるほど大きくなることがわかっている。そこで、拡大再生層の膜厚や飽和磁化等を変化させた種々の光磁気ディスクを作製し、これらの交換結合磁界の温度依存性を測定し、交換結合磁界が３ｋＯｅ程度になる温度における温度勾配を求めた。なお、飽和磁化は拡大再生層中のＧｄの組成を変更して調整した。これらの光磁気ディスクの最短マーク長０．１２μｍにおけるビットエラーレート（ＢＥＲ）を測定し、温度勾配とビットエラーレートの関係を調べた。記録パターンにはＮＲＺＩを用いた。この最短マーク長は光スポット径の約８分の１であり、光の分解能をはるかに越えている。絶対値で表示した温度勾配に対するビットエラーレートの変化を図４５に示した。一般に、良好なビットエラーレートは１×１０^−４あるいは５×１０^−４以下が実用的なところであり、５×１０^−４で見てみると、この温度勾配が−１００Ｏｅ／℃以上の急勾配であれば良好なビットエラーレートが得られることがわかった。
実施例４
実施例１で製造した光磁気ディスクの拡大再生層の膜厚を１０ｎｍから４０ｎｍまで変化させるとともに、拡大再生層の組成を変更することで飽和磁化（室温での飽和磁化）を種々の値に変更した拡大再生層を備えた光磁気ディスクを用意した。これらの光磁気ディスクについて実施例１と同様にしてビットエラーレート（ＢＥＲ）を測定した。最短マーク長は０．１３μｍとした。膜厚と飽和磁化の積とビットエラーレートの関係を図２７に示した。拡大再生層の膜厚ｔと飽和磁化Ｍｓの積は、磁区拡大を生じさせる磁気的なエネルギーに相当する。ビットエラーレート５×１０^−４を満足する範囲を見てみると、膜厚と飽和磁化の積が８０μｅｍｕ／ｃｍ^２〜２２０μｅｍｕ／ｃｍ^２であれば比較的良好なビットエラーレートが得られることが図２７よりわかる。
拡大再生層のＭｓ×ｔは、製造された光磁気ディスクからも測定することができる。図４６に本発明ディスクの１２０℃付近での単位面積（ｃｍ^２）あたりの磁化測定の結果を示す。拡大再生用磁性層は保磁力が小さいために比較的小さな磁界で反転させることが可能である。しかし、情報記録層は保磁力が大きく簡単には磁化反転しない。したがって、図４６中、負の低磁界側で現れるヒステリシス曲線の落下部、すなわち、外部磁界約７ｋＯｅでの磁化変化（図中、Ａ）は再生層の磁化反転に対応していると考えられる。また、更に印加磁界を大きくすると、情報記録層は外部磁界１２ｋＯｅ付近で反転し始めることがわかる。このように、磁化曲線の低磁界側のヒステリシス曲線の落下部から拡大再生層の単位面積あたりの磁化測定が可能になる。但し、光磁気ディスクには中間層も含まれているために、ヒステリシス曲線から読み取れる磁化は中間層の磁化も含まれている。
実施例５
基板のグルーブ深さを種々の深さに変更した以外は、実施例１と同様にして光磁気ディスクを作製した。作製したそれぞれの光磁気ディスクについて実施例１と同様にしてビットエラーレートを測定した。グルーブ深さＤの変化に対するビットエラーレート（ＢＥＲ）の依存性を図２８に示す。図２８より、グルーブ深さが２７ｎｍ〜８２ｎｍであると５×１０^−４以下のビットエラーレートが得られることがわかる。一般にグルーブ深さは光の反射率に基づいて光の波長の関数として決定されるので、光の波長をλ、光入射側基板あるいは保護層の屈折率をｎとすると、最適グルーブ深さはλ／１６ｎ〜λ／５ｎとなる。
実施例６
ランド半値幅Ｌに対するグルーブ半値幅Ｇの比Ｇ／Ｌを種々の値に変化させた基板を用いた以外は実施例１と同様にして光磁気ディスクを作製した。これらの光磁気ディスクについて実施例１と同様にして最短マーク長を０．１３μｍ（ＮＲＺＩ）とした場合のビットエラーレートを測定した。Ｇ／Ｌに対するビットエラーレートの変化を図２９に示す。Ｇ／Ｌが１．２〜４．５の範囲内であれば５×１０^−４以下のビットエラーレートが得られていることがわかる。
実施例７
ランド側壁の傾斜角θを種々の値に変化させた基板を用いた以外は実施例１と同様にして光磁気ディスクを作製した。これらの光磁気ディスクについて実施例１と同様にしてビットエラーレートを測定した。但し、記録したＮＲＺＩランダムパターンにおける最短マーク長は０．１３μｍとした。測定結果を図３０に示す。図３０よりランド側壁の傾斜角θが３５°〜７７°の範囲で５×１０^−４以下のエラーレートが得られることがわかる。
実施例８
図３２に、本発明に従う光磁気記録媒体の概略構成を示す。光磁気記録媒体１００は、基板１上に、誘電体層２、拡大再生層３、中間層４、記録層５、補助磁性層６、保護層７及びヒートシンク層８を備える。かかる光磁気記録媒体１００は、高周波スパッタ装置を用いて以下のようにして成膜した。
基板１には、０．６μｍのランド幅、０．６μｍのグルーブ幅、溝深さ６０ｎｍを有する厚さ０．６ｍｍのポリカーボネート基板を用いた。スパッタ装置の成膜室に基板１を装着し、成膜室を到達真空度８×１０^−５Ｐａまで排気した後、基板を８０℃で５時間真空ベークし、かかる基板１上に、誘電体層２としてＳｉＮを６０ｎｍの膜厚で成膜した。
次いで、誘電体層２上に拡大再生層３として、希土類遷移金属合金ＧｄＦｅを膜厚２０ｎｍで成膜した。ＧｄＦｅは、キュリー温度が約２４０℃、補償温度がキュリー温度以上である。１６０℃における飽和磁化は約５５ｅｍｕ／ｃｍ^３であった。次いで、拡大再生層３上に、中間層４として、室温以下に補償温度を有する希土類遷移金属合金ＴｂＧｄＦｅを膜厚１０ｎｍで成膜した。キュリー温度は約１５０℃である。ＴｂとＧｄの比率は１４％であった。次いで、中間層４上に記録層５としてキュリー温度が２８０℃で補償温度が室温付近にある希土類遷移金属合金ＴｂＦｅＣｏを膜厚６０ｎｍで成膜した。拡大再生層３、中間層４及び記録層５の３層の磁性層は全て室温からキュリー温度まで垂直磁化膜であった。
次いで、記録層５上に、小さな記録磁界で正確な記録ができるようにするために、補助磁性層６として、補償温度が室温以下で２９０℃のキュリー温度を有する希土類遷移金属合金ＧｄＦｅＣｏを膜厚１０ｎｍにて成膜した。次いで、補助磁性層６上に、保護層７としてＳｉＮを膜厚２０ｎｍにて成膜し、保護層７上にヒートシンク層８としてＡｌを膜厚３０ｎｍにて成膜した。こうして図３２に示した積層構造を有する光磁気記録媒体１００を作製した。
つぎに、光磁気記録媒体を評価機に装着して記録再生テストを行った。記録再生テストでは、波長６５０ｎｍのレーザー光と、開口数ＮＡが０．６０の対物レンズを用いた。線速度は５ｍ／ｓｅｃである。まず、磁気記録再生層における磁区拡大現象を確認するために、光磁気記録媒体に、光パルス磁界変調記録方式を用いて、レーザー光の記録パワーを１０ｍＷ、記録磁界±２００Ｏｅとして、長さ０．２０μｍの孤立磁区を記録した。光のパルスデューティーは３０％とした。記録周期は２．０μｍとした。この値は、光スポット径λ／ＮＡ（約１μｍ）の約２倍の長さである。一方、記録した孤立磁区長さは、光スポット径λ／ＮＡの約５分の１の長さに相当する。
かかる孤立磁区が形成された光磁気記録媒体を、再生パワー１．５ｍＷと３．０ｍＷの２種類の再生パワーを用いて再生した。図３３に、再生パワー１．５ｍＷにて再生した場合と、再生パワー３．０ｍＷにて再生した場合の孤立磁区再生信号を示す。ここで、３．０ｍＷの再生パワーは、予備実験によって、信号対雑音比（Ｃ／Ｎ）が最大となる最適再生パワーであることを確認した。再生パワーが１．５ｍＷの場合には、再生信号波形の半値幅が０．６６μｍ、裾野の幅が１．３４μｍ、信号振幅が約５４ｍＶである。一方、再生パワーが３．０ｍＷの場合には、再生信号波形の半値幅が０．２０μｍ、裾野の幅が０．６４μｍ、信号振幅が約１２６ｍＶである。この結果から、再生信号波形の幅が狭くなって分解能が向上し、信号振幅も増大しており、再生パワーを３．０ｍＷに調節することにより磁区拡大再生に成功していることがわかる。
一般に、信号振幅は再生パワーが高いほど増大する。しかし、再生パワーが高くなると、再生層の温度が上昇して磁気光学効果が減少してしまう。実際に、高温ではかなり磁気光学効果が減少してしまう。そこで、参考のために、拡大再生層における磁区の拡大率を算出した。拡大率は、再生パワーで上記信号振幅を規格化することにより概算した。再生パワー１．５ｍＷの時の規格化された信号振幅は３６ｍＶ／ｍＷ、３．０ｍＷの時の規格化された信号振幅は４２ｍＶ／ｍＷとなり、少なくとも１６％以上拡大していることがわかる。
つぎに、本実施例の光磁気記録媒体の信号対雑音比（Ｃ／Ｎ）のマーク長依存性を調べた。図３４に、その結果を示す。図３４には、比較として、ＤＷＤＤの報告例（Ｔ．Ｓｈｉｒａｔｏｒｉ：Ｊ．Ｍａｇｎ．Ｓｏｃ．Ｊｐｎ．，Ｖｏｌ．２２ Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ Ｎｏ．２（１９９８）ｐ５０ Ｆｉｇ．１０）の光磁気記録媒体及び通常の光磁気記録媒体の信号対雑音比（Ｃ／Ｎ）のマーク長依存性も示した。図３４のグラフから、例えば、上記０．２０μｍのＣ／Ｎは、本発明では４５．４ｄＢと極めて大きな値を示しているが、ＤＷＤＤでは４１ｄＢ程度と低い。また、ＤＷＤＤでは長いマークはゴースト信号のため測定できていないが、本発明ではマーク長が１．０μｍであっても４５ｄＢを超える再生信号が得られている。
図３５には、本発明の最短マーク長０．１２μｍのＮＲＺＩランダムパターンの再生波形を示す。本発明の光磁気記録媒体はゴースト信号が出ないために、記録マークの長さを制限する必要がなく、マーク長にかかわらず良好なアイパターンが得られた。図３５の信号の真中を単純にスライスしてビットエラーレートを測定したところ４．７×１０^−５であった。実用上の目安となる１×１０^−４を大幅にクリアしている。
実施例９
図３６に、本発明の光磁気記録媒体の記録再生に最適な記録再生装置の構成を示す。図３６に示した記録再生装置７１は、光磁気ディスク１００にコードデータと同期した一定周期でパルス化された光を照射するためのレーザー光照射部と、記録再生時に光磁気ディスク１００に制御された磁界を印加する磁界印加部と、光磁気ディスク１００からの信号を検出及び処理する信号処理系とから主に構成する。レーザー光照射部において、レーザー７２はレーザー駆動回路７３及び記録パルス幅／位相調整回路７４（ＲＣ−ＰＰＡ）に接続し、レーザー駆動回路７３は記録パルス幅位相調整回路７４からの信号を受けてレーザー７２のレーザパルス幅及び位相を制御するようにする。記録パルス幅／位相調整回路７４はＰＬＬ回路７５から後述するクロック信号を受けて記録光の位相及びパルス幅を調整するための第１同期信号を発生させる。
磁界印加部において、磁界を印加する磁気コイル７６は磁気コイル駆動回路（Ｍ−ＤＲＩＶＥ）７７と接続し、記録時には磁気コイル駆動回路７７はデータが入力される符号器７０から位相調整回路（ＲＥ−ＰＡ）７８を通じて入力データを受けて磁気コイル７６を制御する。一方、再生時には、ＰＬＬ回路７５から後述するクロック信号を受けて再生パルス幅・位相調整回路（ＲＰ−ＰＰＡ）７９を通じて位相およびパルス幅を調整するための第２同期信号を発生し、第２同期信号に基づいて磁気コイル７６を制御する。磁気コイル駆動回路７７に入力される信号を記録時と再生時で切り換えるために、記録再生切換器（ＲＣ／ＲＰＳＷ）８０を磁気コイル駆動回路７７に接続する。
信号処理系において、レーザー７２と光磁気ディスク１００との間には第１の偏光プリズム８１を配置し、その側方には第２の偏光プリズム８２及び検出器８３及び８４を配置する。検出器８３及び８４は、それぞれ、Ｉ／Ｖ変換器８５及び８６を介して、共に、減算器８７及び加算器８８に接続する。加算器８８はクロック抽出回路（ＳＣＣ）８９を介してＰＬＬ回路７５に接続する。減算器８７はクロックに同期して信号をホールドするサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路９０、同様にクロックと同期してアナログデジタル変換を行うＡ／Ｄ変換回路９１、２値化信号処理回路（ＢＳＣ）９２を介して復号器９３に接続する。
信号処理系は、図３６に示すように、Ｓ／Ｈ回路９０とＡ／Ｄ変換回路９１との間に、低域信号をカットする信号処理装置１９０を備える。信号処理装置１９０は、サンプルホールドの後、イコライジング回路で波形等価し低域のノイズを圧縮してＡ／Ｄ回路で変調信号を形成する。
上記装置構成において、レーザー７２から出射した光をコリメータレンズ９４によって平行光にし、偏光プリズム８１を通って対物レンズ９５によって光磁気ディスク１００上に集光する。ディスクからの反射光は偏光プリズム８１によって偏光プリズム８２の方向に向け、１／２波長板９６を透過した後、偏光プリズム８２で二方向に分割する。分割した光はそれぞれ検出レンズ９７で集光して光検出器８３及び８４に導く。ここで、光磁気ディスク１００上にはトラッキングエラー信号及びクロック信号生成用のビットが予め形成しておけば良い。クロック信号生成用ピットからの反射光を示す信号を検出器８３及び８４で検出した後、クロック抽出回路８９において抽出する。次いでクロック抽出回路８９に接続したＰＬＬ回路７５においてデータチャネルクロックを発生させる。
データ記録の際に、レーザー７２はレーザー駆動回路７３によってデータチャネルクロックに同期するように一定周波数で変調し、幅の狭い連続したパルス光を放射し、回転する光磁気ディスク１００のデータ記録エリアを等間隔に局部的に加熱する。また、データチャネルクロックは、磁界印加部の符号器７０を制御して、基準クロック周期のデータ信号を発生させる。データ信号は位相調整回路７８を経て磁気コイル駆動装置７７に送る。磁気コイル駆動装置７７は、磁界コイル７６を制御してデータ信号に対応した極性の磁界を光磁気ディスク１００のデータ記録エリアの加熱部分に印加する。
記録方式としては光パルス磁界変調方式を用いる。この方式は印加した記録磁界が十分な大きさに到達したところでレーザー光をパルス状に照射するため、外部磁界の切り換わる領域で記録されるのを省くことができ、その結果微小な磁区を低ノイズで記録することが可能な技術である。
情報の再生には、光磁気記録媒体に再生磁界を印加する必要はなく、光磁気記録媒体に再生光を照射し、前述の第１〜第３のタイプの光磁気記録媒体の再生原理に基づいて、記録層の微小磁区を再生層に転写して拡大させる。光磁気記録媒体からの戻り光を光検出器で検出して情報を再生する。再生光には、連続光またはパルス光を用いることができる。再生パワーが変調された再生光を用いることもできる。
光磁気記録媒体を再生する際、前述の原理に基づく再生層の磁区の拡大を容易にするために、変調された再生磁界を印加することもできる。
実施例１０
本発明に従う別の光磁気記録媒体を、図３７及び図１４を用いて説明する。図３７に示したように、光磁気ディスク２００は、基板１上に、誘電体層２、拡大再生層３、拡大トリガー層４’、記録層５、記録補助層６’、保護層７及びヒートシンク層８を備える。かかる光磁気ディスク２００は、上記各層を高周波スパッタ装置（不図示）を用いて以下のように成膜した。
基板１は、直径１２０ｍｍ、厚さ０．６ｍｍの透明なポリカーボネートである。基板１の表面には、射出成形により、図２１に示すようにランド１Ｌと、ランド１Ｌ間に画成されるグルーブ１Ｇが形成されている。図２１に示したように、ランド側壁ＬＷの傾斜角をθとし、ランド１Ｌの高さ、即ち、グルーブ１Ｇの深さＤの半分（Ｄ／２）の高さ位置におけるランド１Ｌの幅をランド半値幅Ｌとする。また、グルーブ１Ｇの深さＤの半分の高さ位置におけるグルーブの幅をグルーブ半値幅Ｇとする。グルーブ半値幅は、あるランドのランド側壁ＬＷの高さ方向の中間地点と隣接するランドのランド側壁ＬＷの高さ方向の中間地点の間の距離である。この場合、トラックピッチＴＰは、ＴＰ＝Ｇ＋Ｌで表される。
本実施例では、表１に示すような種々の形状寸法を有する基板を用意した。

上記の基板の表面に、それぞれ紫外線ランプを用いて、ピーク波長λが１８５＋２５４ｎｍの紫外線を照射した。上記ランプを基板１表面から７０ｍｍ上方に設置し、基板１を２ｒｐｍの速度で回転させることにより、表面粗さ０．３ｎｍとなるような平滑化した。
次いで、基板１のランド・グルーブ形成面上に、ターゲット材料としてＳｉを用い、Ａｒ＋Ｎ_２雰囲気中にて、誘電体層２を厚さ６０ｎｍで形成した。誘電体層２は、層内で再生用光ビームを多重干渉させ、検出されるカー回転角を実質的に増加させるための層である。
次いで、誘電体層２表面上に、Ｇｄ及びＦｅの単体ターゲットを同時スパッタし、膜厚２０ｎｍとなるように拡大再生層３を形成した。これにより、形成されたＧｄＦｅ拡大再生層３は垂直磁化膜であり、キュリー温度は約２４０℃、補償温度はキュリー温度以上であった。拡大再生層３は、記録補助層６’から転写される磁区が拡大される層である。
次いで、拡大再生層３上に、Ｔｂ、Ｇｄ及びＦｅの単体ターゲットを同時にスパッタすることにより、拡大トリガー層４’を膜厚１０ｎｍで形成した。このとき、ＴｂＧｄＦｅ拡大トリガー層４’は垂直磁化膜であり、キュリー温度が１４０℃、補償温度が室温以下であった。拡大トリガー層４’は、拡大再生層３及び記録層５とそれぞれ磁気的に交換結合している。
次いで、拡大トリガー層４’上に、Ｔｂ、Ｆｅ及びＣｏの単体ターゲットを同時にスパッタすることにより、ＴｂＦｅＣｏ記録層５を膜厚７５ｎｍで形成した。記録層５のキュリー温度が２５０℃、補償温度が約２５℃であった。記録層５は、情報が磁化として記録される層である。
次いで、記録層５上に、Ｇｄ、Ｆｅ及びＣｏの単体ターゲットを同時にスパッタすることにより、ＧｄＦｅＣｏ記録補助層６’を膜厚１０ｎｍで形成した。記録補助層６’のキュリー温度が２７０℃、補償温度が室温以下であった。記録補助層６’は、記録層５と交換結合して、より小さい変調磁界で記録層５への記録を可能とする層である。
次いで、記録補助層６’上に、Ａｒ＋Ｎ_２雰囲気中においてターゲット材料としてＳｉを用いてスパッタを行うことにより、保護層７を膜厚２０ｎｍで形成した。保護層７は、基板１上に積層された各層２〜６を保護するための層である。
また、保護層７上に、ＡｌＴｉの合金をターゲットに用いることにより、ヒートシンク層８を膜厚３０ｎｍで形成した。ヒートシンク層８は、記録時に光磁気ディスク内に発生する熱を外部に放熱するため層である。さらに、ヒートシンク層８上に、アクリル系の紫外線硬化型樹脂を塗布し、その後、紫外線を照射し、硬化させることにより、保護コート層９を膜厚１０μｍで形成した。
次に、本実施例で作製した光磁気ディスク２００を、不図示の光磁気記録再生装置を用いて情報の記録再生テストを行った。光磁気記録再生装置は、波長６４０ｎｍのレーザー光と開口数（ＮＡ）０．６の対物レンズを有する光ヘッドを備えている。記録方式として、レーザー光をパルス状に照射して、外部磁界を記録情報に応じて変調させながら印加する、光パルス磁界変調方式を用いた。記録時の線速度は３．５ｍ／ｓｅｃであり、記録磁界は±２００Ｏｅに変調した。また、記録時のパルス光のデューティを３０％とし、レーザー光の記録パワーに関しては最適化を行った。グルーブ部に最短マーク長０．１２μｍのランダムパターンを記録した後、最適化した再生パワーの再生光を用いて、ビットエラーレート（ＢＥＲ）を測定した。表１に示した種々のＧ／Ｌ比を有する光磁気ディスクについて、ビットエラーレートをそれぞれ測定し、図３８のグラフにＧ／Ｌに対するビットエラーレートの変化を表した。ビットエラーレートの閾値（上限）を５×１０^−４と定めた。図３８のグラフより、Ｇ／Ｌが１．３≦Ｇ／Ｌ≦４．０のときに、良好なビットエラーレートを示すことが分かる。
本実施例においては、光磁気ディスクとして８層（保護コート層９を除く）を有する例を示したが、基本的な層構成として、基板上に情報を保持する記録層とその保持された情報が再生時に転写される拡大再生層とを有する光磁気ディスクであれば、Ｇ／Ｌの上記範囲が有効であることが分かった。また、本実施例においては、基板表面の平滑化方法として紫外線照射法を用いたが、基板加熱法やプラズマエッチング法等を用いてもよい。
実施例１１
基板１のグルーブ及びランドの形状寸法を表２のように作製した以外は、実施例１０と同様に光磁気ディスクを作製した。

本実施例においては、グルーブの深さＤのみを変更して、複数の光磁気ディスクを作製した。実施例１０と同様にして、不図示の光磁気記録再生装置を用いて、ランダムパターンを記録再生した。各光磁気ディスクについて、グルーブ深さＤに対するビットエラーレートの変化を調べた。その結果を、図３９に示した。ビットエラーレートの閾値を１×１０^−４とした場合、図３９より、Ｄの値が３０ｎｍ〜８０ｎｍであるときに、良好なビットエラーレートを達成していることが分かる。
変形例として、拡大トリガー層として、ＴｂＧｄＦｅＣｏを膜厚１０ｎｍで形成し、基板のグルーブ深さを７０ｎｍ、６５ｎｍ、６０ｎｍ、５５ｎｍ、５０ｎｍ、４５ｎｍ、４０ｎｍ、３５ｎｍ及び３０ｎｍにした以外はこの実施例と同様にして種々の光磁気ディスクを作製した。この拡大トリガー層は、Ｔｂ、Ｇｄ、Ｆｅ、Ｃｏの単体ターゲットを同時スパッタし、補償温度が室温以下の垂直磁化膜となるよう、膜組成を調整した。拡大トリガー層４は１４０℃で再生層３と記録層５の交換結合力を遮断する働きをする。これらの光磁気ディスクについて実施例１１と同様にしてビットエラーレートを測定し、グルーブ深さＤに対するビットエラーレートの変化を調べた。その結果を、図３９に変形例として示した。最短マーク長は０．１３μｍである。Ｄの値が３５ｎｍ〜６５ｎｍであるときに、良好なビットエラーレートを達成していることが分かる。
基板のグルーブ深さが、７０ｎｍ以上に深い場合はグルーブの端が熱せられにくく記録マークの拡大再生が妨げられるからエラーレートが低下すると考えられる。一方、基板の深さが３０ｎｍ以下となるとトラッキング信号が小さくなり、グルーブを追跡することができなくなった。それゆえ、グルーブ深さは３０〜７０、特に３５ｎｍ〜６５ｎｍがこの例における光磁気ディスクに最適であることがわかる。
本実施例では、一例として波長６５０ｎｍの再生レーザ光を使用したが、一般に基板に入射する入射光と基板からの反射光の位相差は、再生レーザー光の波長と基板の屈折率と基板のグルーブ深さによって一意的に決定されるので、この例からはグルーブ深さがλ／１２ｎ〜λ／７ｎの基板を有する光磁気ディスクが望ましいことがわかる。
実施例１２
基板１のグルーブ及びランドの形状寸法を表３のように作製した以外は、実施例１０と同様に光磁気ディスクを作製した。

本実施例においては、基板のランド側壁面（グルーブを区画する壁面）の傾斜角度θのみを変更して、表３に示した基板を用いて複数の光磁気ディスクを作製した。実施例１０と同様にして、不図示の光磁気記録再生装置を用いて、ランダムパターンを記録再生した。各光磁気ディスクについて、ランド側壁面の傾斜角度θに対するビットエラーレートの変化を調べた。その結果を、図４０に示した。ビットエラーレートの閾値（上限）を５×１０^−４とした場合、図４０より、θの値３５°〜７７°が好ましく、ビットエラーレートの閾値を１×１０^−４とした場合、θの値４０°〜７５°が好ましい。
比較例（ランド記録）
基板１のグルーブ及びランドを、トラックピッチ（ＴＰ）０．７０μｍ、ランド半値幅（Ｌ）０．５０μｍ、グルーブ半値幅（Ｇ）０．２０μｍ、グルーブ深さ（Ｄ）６０ｎｍ、ランド側壁面傾斜角度（θ）が６５°となるように形成した以外は、実施例１０と同様にして光磁気ディスクを作製した。次いで、この光磁気ディスクに、実施例１０と同様にして、光磁気記録再生装置を用いて、ランダムパターンを記録再生した。但し、レーザー光の記録パワーを変化させ、ランド部に最短マーク長０．１３μｍのランダムパターンを記録した。各記録パターンを再生してビットエラーレートの記録パワー依存性を調べた。図４１にビットエラーレートの記録パワー依存性を表すグラフを示す。次いで、記録パワーを一定とし、再生パワーを変動させて再生した場合のビットエラーレートの再生パワー依存性を求めた。図４２にビットエラーレートの再生パワー依存性を表すグラフを示す。閾値の上限として、いずれの場合も１×１０^−４とした。
参考例（グルーブ記録）
基板１のグルーブ及びランドを、トラックピッチ（ＴＰ）０．７０μｍ、ランド半値幅（Ｌ）０．２０μｍ、グルーブ半値幅（Ｇ）０．５０μｍ、グルーブ深さ（Ｄ）６０ｎｍ、ランド側壁面傾斜角度（θ）６５°になるように形成した以外は、比較例１と同様に、光磁気ディスクを作製した。但し、この光磁気ディスクでは、グルーブにランダムパターンを、比較例と同様に記録した。ビットエラーレートの記録パワー依存性及び再生パワー依存性を調べた。その結果を、ランド記録と比較するために、図４１及び図４２に示す。
図４１及び図４２より、ランド部に情報を記録した場合に比べ、グルーブ部に情報記録した場合の方が、ビットエラーレートに対する記録及び再生のパワー感度を増大することができることが分かる。これにより、光磁気記録再生装置のドライブ、ひいては光磁気記録再生装置自体の消費電力の低減が可能となる。
実施例１３
この例では図４３に示すような構造の光磁気ディスク４００を製造する。光磁気ディスク４００は、拡大再生層３、中間層４及び記録層５以外は、実施例１で作製した光磁気ディスクと同様である。誘電体層２上に拡大再生層３として、希土類遷移金属合金ＧｄＦｅを膜厚２０ｎｍで成膜した。このＧｄＦｅ膜は、キュリー温度が約２００℃、補償温度がキュリー温度以上であった。拡大再生層３の１３０℃における飽和磁化は約５０ｅｍｕ／ｃｍ^３であった。
拡大再生層３上に、中間層４として、補償温度が室温以下である希土類遷移金属合金ＴｂＧｄＦｅＣｏを膜厚１０ｎｍで成膜した。このＴｂＧｄＦｅＣｏ膜のキュリー温度は、拡大再生層のキュリー温度より高く約２２０℃であった。ＴｂＧｄＦｅＣｏ膜におけるＴｂとＧｄの比率（Ｔｂ／Ｇｄ）は２０％であり、ＦｅとＣｏの比率（Ｆｅ／Ｃｏ）は１５％であった。中間層４の製膜後に、中間層の表面をわずかに窒化ないし酸化処理をする。
処理方法として、中間層４の製膜後にスパッタ装置の真空チャンバー内に窒素ないし酸素を混合したＡｒガスを導入し、積層した中間層に対してスパッタエッチングを行なうことができる。この処理により中間層４の表面に薄い、例えば、１原子から数原子層の窒化層または酸化層が形成される。あるいは、この処理により、中間層４を構成するＴｂＧｄＦｅＣｏの表面に酸素原子または窒素原子が混入される。それゆえ、中間層４の表面部分のキュリー温度が低下する。この低下したキュリー温度が再生温度より低ければ、再生光照射によりこの表面部分の磁化が消失して、記録層と拡大再生層の交換結合力が遮蔽または遮断されることになる。それゆえ、中間層の磁化の温度変化とは独立に記録層と拡大再生層の交換結合力及びその温度変化を制御することが可能となる。そして、拡大再生層と結合した中間層の磁化が消失することなく、拡大再生層では再生時のある温度で臨界的に記録層との交換結合力から解放され、磁区が急峻に拡大し始め、最小磁区径まで拡大する。この拡大した磁区から大きな再生信号が得られる。
中間層の表面処理の程度は、スパッタガスとして窒素、酸素のＡｒガスに対する分圧比や全ガス圧、投入パワー、スパッタエッチング時間などに依存するので、適宜調整することができる。重要なことは、中間層４と拡大再生層３の界面で交換結合力が遮蔽又は遮断される温度を、再生光のスポット中央部付近に発生する温度（高温）になるよう設定する。通常、この温度は１６０〜１８０℃であると考えられる。再生層及び記録層の交換結合力の温度変化は、前述のようにカーヒステリシスカーブのマイナーループの温度変化から測定することができる。
本実施例では、表面処理条件として、窒素を６％混入したＡｒガスを０．３Ｐａの圧力でチャンバー内に導入し、５０ＷのＲＦ電力を印加して３秒間のスパッタエッチングを行なった。これにより交換結合力が遮断される温度が１６０℃であった。この交換結合力遮断温度は、中間層の表面処理により中間層のキュリー温度（約２２０℃）よりも低くなる。そのため、中間層４のキュリー温度は拡大再生層３のキュリー温度に対し独立に設定することができる。一般には、中間層４の表面処理により交換結合力遮断温度は中間層のキュリー温度より低くなるので、中間層４のキュリー温度は拡大再生層３のキュリー温度よりも高く設定するほうが効果的である。
上記のように表面処理した中間層４上に、記録層５としてキュリー温度が２６０℃で補償温度が室温付近にある希土類遷移金属合金ＴｂＦｅＣｏを膜厚４０ｎｍで成膜した。拡大再生層３、中間層４及び記録層５の３層は全て室温からキュリー温度まで垂直磁化膜であった。
上記のように構成した光磁気ディスクにおいては、中間層のキュリー温度が拡大再生層より高いが、中間層と記録層の界面の交換結合力を遮断する温度が１６０℃であり、中間層のキュリー温度を１５０℃とした実施例８と同じ温度で磁区拡大がおこるため、両者の記録再生特性はほとんど同じであった。
この例では、中間層を成膜後、中間層の表面を処理したが、拡大再生層を成膜後に拡大再生層の表面を上記と同様にして処理してもよいし、記録層の中間層側の表面を処理しても良い。あるいは、中間層と記録層の界面または中間層と拡大再生層の界面にその界面近傍のキュリー温度を低下させる物質をアイランド状に分布させるか、または１〜数原子層の厚みで堆積させてもよい。キュリー温度を低下させる物質として希土類元素やニッケルを用い得る。あるいは中間層を堆積している途中で上記のような表面処理を行ってもよい。
産業上の利用可能性
本発明の光磁気記録媒体を用いると、例えば、記録層５に直径０．３マイクロメートルの円形磁区が記録されていても充分に大きな再生信号が得られる。したがって、本発明では、磁区拡大を円滑に行えるようランド部あるいはグルーブ部をレーザーアニールすることや、特殊な製膜方法を使ってランド部とグルーブ部の境界部に付着する記録膜を薄くする等の複雑な処理は不要であり、通常の基板を用いても微小磁区から増幅された再生信号を得ることが可能である。
本発明の光磁気記録媒体は、記録層に記録された微小な磁区を、再生磁界を印加することなく、再生層に逆向きの磁化で転写して再生層で拡大することができ、また、ＤＷＤＤやＣＡＲＥＤと異なり、３層構造と層数が少ないにも関わらずゴースト信号の発生もないので、次世代型大容量光磁気記録媒体として極めて有効である。
光磁気記録媒体、特に、再生磁界を印加しないタイプのＭＡＭＭＯＳを利用した光磁気記録媒体の基板溝形状を、上述の範囲における値で設計し、且つ、特に情報をグルーブに記録する方式を採用することにより、記録再生パワー感度の増大が可能となる。即ち、光磁気記録媒体への記録・再生における特性を従来のものよりも大幅に改善することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
図１は、再生層の磁区が拡大する原理を説明する図である（（ａ）〜（ｄ））。
図２は、情報記録層と拡大再生層の間に生じる交換結合力及び反発力を説明する図であり、図２（ａ）は式（１）を満足する磁気特性を示し、図２（ｂ）は式（２）を満足する磁気特性を示す。
図３は、第１のタイプの光磁気記録媒体の再生原理を説明する図である。
図４は、第１のタイプの光磁気記録媒体の再生原理を説明する図である。
図５は、第１のタイプの光磁気記録媒体の再生原理を説明する図である。
図６は、第１のタイプの光磁気記録媒体の再生原理を説明する図である。
図７は、第１のタイプの光磁気記録媒体の再生原理を説明する図である。
図８は、第１のタイプの光磁気記録媒体の再生原理を説明する図である。
図９は、第１のタイプの光磁気記録媒体の再生原理を説明する図である。
図１０は、第１のタイプの光磁気記録媒体の再生原理を説明する図である。
図１１は、第１のタイプの光磁気記録媒体の再生原理を説明する図である。
図１２は、第１のタイプの光磁気記録媒体の再生原理を説明する図である。
図１３は、第２のタイプの光磁気記録媒体の再生原理を説明する図であり、再生光が照射される前の再生層３、中間層４及び記録層５の磁化の様子を示す。
図１４は、第２のタイプの光磁気記録媒体における磁区拡大の原理について説明するための図であり、図１４（ａ）は再生光が照射されている様子を示し、図１４（ｂ）は、（ａ）の状態から再生層の磁区が拡大する場合の様子を示し、図１４（ｃ）は、（ａ）の状態から再生層の磁区が縮小する場合の様子を示す。
図１５の（ａ）及び（ｂ）は再生層の磁区が拡大していないときの静磁エネルギー反発力と交換エネルギー引力との関係を示す図である。
図１６の（ａ）及び（ｂ）は第２タイプの光磁気記録媒体の再生層の磁区が拡大する様子を説明するための図である。
図１７の（ａ）及び（ｂ）は第２タイプの光磁気記録媒体の中間層の垂直磁気異方性が小さい場合の再生層の磁区拡大の様子を説明するための図である。
図１８の（ａ）及び（ｂ）は第２タイプの光磁気記録媒体においてゴースト信号が発生しない理由を説明するための図である。
図１９は、磁区が拡大している拡大再生層の領域において記録磁区からの漏洩磁界の影響を受けないことを説明する図である。
図２０は、実施例１で製造した光磁気記録媒体の概略断面図である。
図２１は、実施例１、１０〜１３、比較例及び参考例で作製した光磁気記録媒体のランド及びグルーブの断面形状を概略的に示した図である。
図２２は、実施例１で製造した光磁気ディスクを異なる再生光パワーで再生したときの再生信号波形を示すグラフである。
図２３は、実施例１で製造した光磁気ディスクを再生したときのビットエラーレートの再生光パワー依存性を示すグラフである。
図２４は、実施例１で製造した光磁気ディスクを種々の記録光パワーで記録したときのビットエラーレートの記録光パワー依存性を示すグラフである。
図２５は、実施例１で製造した光磁気ディスクの交換結合力を求めるためのヒステリシスループを示すグラフである。
図２６は、実施例１で製造した光磁気ディスクの交換結合力の温度依存性を示すグラフである。
図２７は、実施例１で製造した光磁気ディスクの拡大再生層の厚みｔ×飽和磁化Ｍｓに対するビットエラーレートの関係を示すグラフである。
図２８は、実施例１で製造した光磁気ディスクの基板のグルーブの深さＤに対するビットエラーレートの関係を示すグラフである。
図２９は、実施例１で製造した光磁気ディスクの基板のＧ／Ｌ比に対するビットエラーレートの関係を示すグラフである。
図３０は、実施例１で製造した光磁気ディスクの基板のランド側壁の傾斜角度θに対するビットエラーレートの関係を示すグラフである。
図３１は、実施例２において製造した光磁気ディスクのビットエラーレートと拡大再生層の厚みｔの関係を示したグラフである。
図３２は、実施例８で作製した光磁気記録媒体の概略断面図である。
図３３は、実施例８の光磁気記録媒体に記録されたマーク長０．２μｍの孤立磁区を再生パワー１．５ｍＷ及び３．０ｍＷで再生したときの再生波形である。
図３４は、実施例８の光磁気記録媒体のＣ／Ｎに対するマーク長依存性を示すグラフである。
図３５は、最短マーク長０．１２μｍのＮＲＺＩランダム信号記録時のアイパターンである。
図３６は、本発明に従う記録再生装置の概略構成図である。
図３７は、実施例１０〜１２、比較例及び参考例で作製した光磁気記録媒体の概略断面図である。
図３８は、実施例１０におけるビットエラーレートとグルーブ半値幅Ｇ及びランド半値幅Ｌの比Ｇ／Ｌとの関係を示したグラフである。
図３９は、実施例１１におけるビットエラーレートとグルーブ深さＤとの関係を示したグラフである。
図４０は、実施例１２におけるビットエラーレートとランド側壁面傾斜角度θとの関係を示したグラフである。
図４１は、比較例及び参考例におけるビットエラーレートと記録パワーとの関係を示したグラフである。
図４２は、比較例及び参考例におけるビットエラーレートと再生パワーとの関係を示したグラフである。
図４３は、実施例１３の光磁気ディスクの構造を示す概略断面図である。
図４４は、交換結合力遮断温度を示すグラフである。
図４５は、交換結合力の温度勾配とビットエラーレートとの関係を示すグラフである。
図４６は、本発明の光磁気ディスクの１２０℃付近でのヒステリシス曲線を示す。
図４７は、式（２）が成立する第２のタイプの光磁気記録媒体の再生原理を説明する概念図である。
図４８は、図４７に示した状態からさらに光磁気ディスクが光スポットに対して移動した状態を示す図である。
図４９は、ＦＡＤ磁気超解像の原理を説明するための図である。

Claims (35)

1. 光磁気記録媒体であって、
   磁性材料から形成されている記録層と；
   磁性材料から形成され、垂直磁化を示す再生層と；
   磁性材料から形成され、上記記録層と再生層との間に存在し、１６０℃以下の温度で上記記録層と再生層の交換結合力を遮断する中間層と；を備え、
   上記再生層の補償温度Ｔｃｏｍｐ１、上記中間層の補償温度Ｔｃｏｍｐ２及び上記記録層の補償温度Ｔｃｏｍｐ３が、下記式（１）及び（２）：
   Ｔｃｏｍｐ２＜１２０℃＜Ｔｃｏｍｐ１ ・・・（１）
   Ｔｃｏｍｐ３＜１２０℃＜Ｔｃｏｍｐ２ ・・・（２）
   のいずれか一方を満足することを特徴とする光磁気記録媒体。
2. 上記再生層及び記録層が垂直磁化を示し、中間層は１２０℃以下で垂直磁化を示し且つ１４０℃以上では面内磁化を示すことを特徴とする請求項１に記載の光磁気記録媒体。
3. 上記中間層と上記記録層の界面または上記中間層と上記再生層の界面に、上記中間層を構成する物質とは異なる物質が介在されており、それにより該界面またはその近傍のキュリー温度が中間層のキュリー温度より低下していることを特徴とする請求項１に記載の光磁気記録媒体。
4. 上記中間層を成膜後、該中間層を表面処理することによって、上記中間層と上記記録層の界面または上記中間層と上記再生層の界面に上記中間層を構成する物質とは異なる物質が導入されていることを特徴とする請求項３に記載の光磁気記録媒体。
5. 上記中間層は、室温以下の補償温度を有し且つ１６０℃以下のキュリー温度を有することを特徴とする請求項１に記載の光磁気記録媒体。
6. 上記光磁気記録媒体の磁化測定を行ったときに、該光磁気記録媒体の室温におけるヒステリシス曲線の低磁界側の磁化変化量が光磁気記録媒体の面積１ｃｍ^２あたり８０μｅｍｕ〜２２０μｅｍｕであることを特徴とする請求項１に記載の光磁気記録媒体。
7. 上記記録層と再生層の交換結合力が急激に減衰する温度が１２０℃〜１８０℃であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光磁気記録媒体。
8. 上記再生層、中間層及び記録層のキュリー温度がそれぞれＴｃ１、Ｔｃ２及びＴｃ３であるとき、Ｔｃ１＜Ｔｃ２＜Ｔｃ３を満足することを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の光磁気記録媒体。
9. 上記記録層と再生層の交換結合磁界Ｈｅｘｃの温度変化において、１００℃以上の温度領域で、Ｈｅｘｃ＝３ｋＯｅでのＨｅｘｃの温度勾配が−１００Ｏｅ／℃以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光磁気記録媒体。
10. 情報再生時に、記録層から再生層に転写された磁区が再生光照射により拡大され、該拡大された磁区から情報が再生されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の光磁気記録媒体。
11. 上記記録層及び上記中間層が、それぞれ、再生温度近傍において遷移金属の磁化が優位の希土類遷移金属合金から形成されており、上記再生層が、再生温度近傍において遷移金属の磁化が優位の希土類遷移金属合金から形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の光磁気記録媒体。
12. 上記記録層が、再生温度近傍において遷移金属の磁化が優位の希土類遷移金属合金から形成されており、上記再生層及び上記中間層が、それぞれ、再生温度近傍において遷移金属の磁化が優位の希土類遷移金属合金から形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の光磁気記録媒体。
13. 上記再生層は、ＧｄＦｅを主体とする希土類遷移金属合金から形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光磁気記録媒体。
14. 上記中間層は、ＴｂＦｅを主体とする希土類遷移金属合金から形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光磁気記録媒体。
15. 上記記録層は、ＴｂＦｅＣｏまたはＤｙＦｅＣｏを主体とした希土類遷移金属合金から形成されており、２５０℃以上のキュリー温度及び−１００℃〜１００℃の範囲内の補償温度を有することを特徴とする請求項１〜６に記載の光磁気記録媒体。
16. 上記再生層は、１５ｎｍ〜３０ｎｍの膜厚を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光磁気記録媒体。
17. 上記中間層は、５ｎｍ〜１５ｎｍの膜厚を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光磁気記録媒体。
18. 上記再生層は、１６０℃において４０ｅｍｕ／ｃｍ^３〜８０ｅｍｕ／ｃｍ^３の飽和磁化を有し、上記中間層は、１００℃において４０ｅｍｕ／ｃｍ^３以上の飽和磁化を有し且つ室温における垂直磁気異方性エネルギーが０．４×１０^６ｅｒｇ／ｃｍ^３以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光磁気記録媒体。
19. 上記中間層は、ＴｂＧｄＦｅを主体とする希土類遷移金属合金から形成され、且つ、Ｔｂに対するＧｄの原子比が５分の１以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光磁気記録媒体。
20. 上記記録層は、１５０℃以上にて交流消磁した場合に１００ｎｍ以下の磁区径を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光磁気記録媒体。
21. レーザー光の波長をλ、対物レンズの開口数をＮＡとし、λ／ＮＡの２倍の長さを周期Ｌとした場合、０．２×Ｌの長さの記録磁区を最も大きな信号対雑音比（Ｃ／Ｎ）が確保できる再生パワー（Ｐｒ）において、周期Ｌで０．２×Ｌの長さの孤立磁区を記録した時の再生波形の信号強度Ａ、半値幅Ｂに比べて、この孤立磁区をＰｒの２分の１の再生パワーで再生した再生波形の信号強度がＡの２分の１以下、半値幅がＢの２倍以上になっていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光磁気記録媒体。
22. 上記録層のキュリー温度Ｔｃ３と再生層のキュリー温度Ｔｃ１の関係がＴｃ１＋３０℃＜Ｔｃ３を満足することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光磁気記録媒体。
23. 上記記録層は、膜厚が０．４ｎｍ以下のＣｏを主体とする磁性層と、膜厚が０．８ｎｍ以下のＰｄまたはＰｔを主体とする金属層とからなる２層構造体を５組〜４０組積層して構成された磁性多層膜を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光磁気記録媒体。
24. 上記記録層は、アルゴンを主体とするスパッタリングガスを用いて０．４Ｐａ以上のガス圧の雰囲気において形成された層であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光磁気記録媒体。
25. 上記光磁気記録媒体は、更にランド及びグルーブを有する屈折率ｎの基板を備えるとともに、波長λの光が該基板を通して照射されて情報が再生され、該グルーブ深さが、λ／（１６ｎ）〜λ／（５ｎ）の範囲であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光磁気記録媒体。
26. 上記光磁気記録媒体は、更にランド及びグルーブを有する基板を備えるとともに、該基板と反対側から波長λの光が照射されて情報が再生され、該基板のグルーブ深さが、λ／１６〜λ／５の範囲であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光磁気記録媒体。
27. 更に、ランド及びグルーブが形成された基板を備え、上記基板のグルーブ半値幅Ｇがランド半値幅Ｌより大きいことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光磁気記録媒体。
28. 上記グルーブ半値幅（Ｇ）とランド半値幅（Ｌ）との比（Ｇ／Ｌ）が１．３≦（Ｇ／Ｌ）≦４．０であることを特徴とする請求項２７に記載の光磁気記録媒体。
29. 上記再生層は、２０℃〜キュリー温度近傍までの温度範囲において垂直磁化を示し、補償温度がキュリー温度以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光磁気記録媒体。
30. 上記基板のランド側壁面の傾斜角度（θ）が４０°〜７５°であることを特徴とする請求項２７に記載の光磁気記録媒体。
31. 上記光磁気記録媒体は、更にランド及びグルーブを有する基板を備えるとともに、ランド及びグルーブ部の両方に記録が行われ、グルーブの半値幅がランドの半値幅よりも広いことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光磁気記録媒体。
32. 上記光磁気記録媒体は、更にランド及びグルーブを有する基板を備えるとともに、ランド及びグルーブの一方に記録が行われ、記録が行われる上記ランド及びグルーブの一方が他方よりも半値幅が広いことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光磁気記録媒体。
33. 請求項１に記載の光磁気記録媒体に再生光を照射して上記記録層と再生層の交換結合力を遮断する温度以上に加熱して光磁気記録媒体から情報を再生することを特徴とする光磁気記録媒体の再生方法。
34. 再生しようとする記録磁区が再生光の中心に到達する前に該記録磁区を検出することを特徴とする請求項３３に記載の光磁気記録媒体の再生方法。
35. 再生時に磁界を印加することなく記録層から再生層に転写した磁区を拡大することを特徴とする請求項３３に記載の光磁気記録媒体の再生方法。

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