KR0132392B1 - 광 자기 기록 매체 - Google Patents

광 자기 기록 매체

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KR0132392B1
KR0132392B1 KR1019940001159A KR19940001159A KR0132392B1 KR 0132392 B1 KR0132392 B1 KR 0132392B1 KR 1019940001159 A KR1019940001159 A KR 1019940001159A KR 19940001159 A KR19940001159 A KR 19940001159A KR 0132392 B1 KR0132392 B1 KR 0132392B1
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준이찌로 나까야마
히로유끼 가따야먀
아끼라 다까하시
겐지 오따
요시떼루 무라까미
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쯔지 하루오
샤프 가부시끼가이샤
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Abstract

광자기 기록 매체는 실온에서 면내 자화를 나타내는 한편, 광빔의 조사에 따라 소정 온도 이상으로 상승하면, 면내 자화로부터 수직 자화로 이행하는 독출층과, 정보를 광자기 기록하는 기록층과, 실온으로부터 큐리 온도까지 면내 자화를 나타내는 중간층과, 기록층 보다도 높은 큐리 온도를 갖고, 동시에, 실온에서의 보자력이 기록층 보다도 낮은 보조층을 구비하고 있다. 광 변조 방식에 따른 기록을 행할 때에, 중간층이 자화벽으로 되고, 기록층이나 보조층이 자화벽으로 되는 것을 방지해 양호한 기록을 행한다. 또, 재생 동작시, 광빔의 중심부 이외의 부분의 독출충이 면내 자화를 나타내고, 기록층을 마스크함으로써, 잡음의 원인인 인접의 기록 비트로 부터의 신호의 혼입을 증대시키지 않고, 기록 비트를 작게하여 기록 밀도를 향상시킬 수 있다.

Description

광 자기 기록 매체
제1도는 본 발명의 한 실시예의 광 자기 디스크의 구성을 도시하는 도면.
제2도는 상기 광 자기 디스크의 독출층(읽어냄)의 자기 상태도.
제3도는 실온으로부터 온도 T1에 있어서, 상기 독출층에 인가되는 외부 인가 자계와 자기 케르(Kerr) 회전각과의 관계를 도시하는 설명도.
제4도는 온도 T1으로부터 온도 T2에 있어서, 상기 독출층에 인가되는 외부 인가 자계와 자기 케르 회전각과의 관계를 도시하는 설명도.
제5도는 온도 T2로부터 온도 T3에 있어서, 상기 독출층에 인가되는 외부 인가 자계와 자기 케르 회전가과의 관계를 도시하는 설명도.
제6도는 온도 T3으로부터 큐리 온도 Tc에 있어서, 상기 독출층에 인가되는 외부 인가 자계와 자기 케르 회전각과의 관계를 도시하는 설명도.
제7도는 실온에서, 제2도의 독출층에 인가되는 외부 인가 자계와 자기 케르 회전각과의 관계를 측정한 그래프.
제8도는 120 에서, 제2도의 독출층에 인가되는 외부 인가 자계와 자기 케르 회전각과의 관계를 측정한 그래프.
제9도는 제2도의 특성을 갖는 독출층에 있어서, 재생광 빔 강도와 재생 신호의 진폭과의 관계를 측정한 그래프.
제10도는 제2도의 특성을 갖는 독출층에 있어서, 기록 비트 길이와 재생 신호의 신호 품질과의 관계를 측정한 그래프.
제11도는 제2도의 특성을 갖는 독출층에 있어서, 재생광 빔 강도와 크로스토크(crosstalk)량과의 관계를 측정한 그래프.
제12도는 제1도의 광 자기 디스크에 광 빔이 조사된 상태를 도시하는 설명도.
제13도는 Gdx(Fe0.82Co0.18)1-x의 큐리 온도 Tc의 조성 의존성과, 보상 온도 Tcomp의 조성 의존성을 도시하는 설명도.
제14도는 GdxFe1-x의 큐리 온도 Tc의 조성 의존성과, 보상 온도 Tcomp의 조성 의존성을 도시하는 설명도.
제15도는 GdxCo1-x의 큐리 온도 Tc의 조성 의존성과, 보상 온도 Tcomp의 조성 의존성을 도시하는 설명도.
제16(a) 및 (b)도는 광 자기 디스크의 기판 상에 형성된 랜드(LAND) 및 그루브(GROOVE)의 형상의 한 예를 도시하는 설명도.
제17(a) 및 (b)도는 광 자기 디스크의 기판 상에 형성된 랜드 및 그루브의 형상의 다른 예를 도시하는 설명도.
제18(a) 및 (b)도는 광 자기 디스크의 기판 상에 형성된 랜드 및 워블링 그루브(WOBBLING GROOVE)의 형상의 한 예를 도시하는 설명도.
제19도는 광 자기 디스크의 기판 상에 형성된 워블 비트(WOBBLE BIT)의 배치의 한 예를 도시하는 설명도.
제20도는 광 자기 디스크의 기관 상에 형성된 워블 비트의 배치의 다른 예를 도시하는 설명도.
제21(a) 및 (b)도는 광 자기 디스크의 기판 상에 형성된 랜드 및 그루브의 형상의 또 다른 예를 도시하는 설명도.
제22도는 제1도의 광 자기 디스크에 대하여, 기록 동작을 행하고 있는 것을 도시하는 설명도.
제23도는 한쪽 면형의 광 자기 디스크의 구성을 도시하는 설명도.
제24도는 양쪽 면형의 광 자기 디스크의 구성을 도시하는 설명도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 기판 2 : 투명 유전체층
3 : 독출층 4 : 기록층
5 : 보호층 6 : 오버 코우트층
7,17 : 중간층 8 : 보조층
30 : 기록 매체층 31 : 접착층
본 발명은 광 자기 기록 장치에 적용되는 광 자기 디스크, 광 자기 테이프, 광 자기 카드 등의 광 자기 기록 매체에 관한 것이다.
최근, 광 자기 디스크 등의 광 자기 기록 매체의 기록 밀도를 향상시키기 위해, 광 빔의 기록 매체 상에서의 크기(이하, 스포트(spot) 직경이라 한다)보다도 작은 기록 비트를 기록, 재생하는 방법이 제안되고 있다.
통상, 광 기록에 있어서, 광 빔은, 집광 렌즈에 의해 회절 한계까지 좁혀지고 있기 때문에, 그의 광 강도 분포가 가우스(Gauss) 분포로 되어, 기록 매체 상의 온도 분포도 거의 가우스 분포로 된다. 이 때문에, 어떤 온도 이상의 온도를 갖는 부위는 광 빔의 스포트 직경보다고 작게 된다. 따라서, 어떤 온도 이상의 부위만을 기록, 재생에 관여시킬 수 있다면, 기록 밀도는 현저하게 향상하게 된다.
그러나, 종래의 광 자기 기록 매체의 기록 밀도는, 기록·재생에 사용되는 광 빔의 스포트 직경에 의존한다. 즉, 종래의 광 자기 기록 매체에서는, 기록 비트가 광 빔의 스포트 직경보다도 작게 되면, 상기의 스포트 내에 복수의 기록 비트가 들어오게 되므로, 이들 기록 비트로부터의 신호를 개개로 분리할 수 없게 되어 버린다. 따라서, 기록 비트가 스포트 직경보다도 작게 되면, 재생시에 잡음의 원인이 되는 인접한 기록 비트로부터의 신호의 혼입, 소위 크로스토크가 크게 되어 버려, 이것이 기록 비트를 작게 하여 기록 밀도를 향상시킬 때의 제한 사항으로 되고 있다.
본 발명의 목적은, 잡음의 원인이 되는 인접한 기록 비트로부터의 신호의 혼입을 증대시키지 않고, 기록 비트를 적게하여 기록 밀도를 향상시키는 광 자기 기록 매체를 제공하는데 있다.
본 발명의 광 자기 기록 매체는, 상기의 목적을 달성하기 위해, 실온에서 면내 자화를 나타내는 한편, 광 빔의 조상에 의해 조사 부위가 소정 온도 이상으로 상승하면, 면내 자화로부터 수직 자화로 이행하는 독출층과, 정보가 광 자기 기록되는 기록층과, 실온에서 큐리 온도까지 면내 자화를 나타내는 중간층과, 상기 기록층보다도 높은 큐리 온도를 갖는 것과 동시에 실온에서의 보자력이 기록층보다도 낮은 보조츠이 설치되어 있다.
또, 본 발명의 다른 광 자기 기록 매체는, 상기한 광 자기 기록 매체의 중간층 대신에, 실온에서 면내 자화를 나타내는 한편, 온도 상승에 따라 면내 자화로부터 수직 자화로 이행하는 중간층이 설치되어 있는 것 이외에는 동일한 구성이다.
상기 두개의 본 발명의 광 자기 기록 매체에 대하여, 예를 들면 광 변조오버 라이트(over light)에 의한 기록을 행할 때에는, 먼저, 기록층의 실온에서의 보자력보다도 작은 초기화 자계를 미리 인가하여, 보조층의 자화의 방향을 한 방향으로 일치시켜 초기화한다.이 때, 기록층은 그 실온에서의 보작력이 초기화 자계보다도 크기 때문에, 자화의 반전이 생기지 않는다. 다음으로, 초기화 자계보다도 충분히 작은 기록 자계를 인가하면서, 고·저 2레벨로 강도 변조된 광 빔을 이하와 같이 조사한다.
즉, 고레벨로 강도 변조된 광 빔이 조사되면, 기록층 및 보조층의 온도가 함께 큐리 온도 부근 또는 그것 이상의 온도까지 상승하여, 자화가 일단 제로(0)가 된다. 그리고, 기록 자계에 의해 보조층의 자화가 반전한다. 그 후, 광 빔이 이동하여 냉각 과정으로 이행하면, 보조층과 기록층 사이에 작용하는 교환 결합력에 의해 보조층의 자화가 기록층에 전사되어, 기록층의 자화의 방향이 보조층의 자화의 방향과 일치하므로, 기록 자계의 방향과 동일한 방향으로 된다.
한편, 제레벨로 강도 변조된 광 빔이 조사되면, 기록층의 온도는 큐리 온도 부근 또는 그 이상의 온도까지 상승하지만, 보조층의 온도는 큐리 온도 부근까지 이르지 못한다. 따라서, 기록층의 자화는 일단 제로(0)로 되지만, 보조층의 자화는 변화하지 않는다. 그 때문에, 보조층의 자화의 방향은, 기록 자계에 의해 반전하지 않는다. 그 후, 광 빔이 이동하여 냉각 과정으로 이행하면, 상기의 교환 결합력에 의해 보조층의 자화가 기록층에 전사되고, 기록층의 자화의 방향이 보조층의 자화의 방향과 일치하므로, 기록 자계의 방향과 역방향으로 된다.
즉, 광 빔의 레벨을 조정함으로써, 기록층의 자화의 방향을 변화시킬 수 있다. 이것에 따라, 정보를 기록층의 소망의 위치에 기록할 수 있고, 광 변조 오버라이트에 의한 기록을 행할 수 있다.
또, 독출층의 부위의 자화는 면내 자화의 상태가 유지되므로 기록에는 관여하지 않는다.
또한, 기록층과 보조층은 둘다 수직 자기 이방성을 나타내므로, 특히 처리를 실시하지 않는 경우는, 자화 상태에 의해서는 어느쪽의 한쪽의 층에 자화벽을 생성시켜 기록에 지장을 초래한다. 이 때문에, 본 발명의 광 자기 기록 매체에는, 상기 기록층과 보조층과의 사이에, 실온으로부터 큐리 온도까지 면내 자화를 나타내는 중간층이 설치되어 있다. 이 때, 이 중간층이 자화벽으로 되기 때문에, 광 변조 오버 라이트에 의한 기록을 지장없이 행할 수 있다.
아울러, 본 발명의 다른 광 자기 기록 매체에서는, 상기 기록층과 보조층과의 사이에, 실온에서 면내 자화를 나타내는 한편, 온도 상승에 따라 면내 자화로부터 수직 자화로 이행하는 성질을 갖는 중간층이 설치되어 있다. 따라서, 실온시는, 상기와 같이 상기 중간층이 자화벽으로 되므로, 보다 낮은 초기화 자계에서 보조층이 초기화될 수 있게 된다. 더욱이, 고온시는 중간층의 자화가 수직 자하로 이행하므로, 그 후의 냉각 과정에서, 보조층과 기록층과의 사이에 작용하는 교환 결합력이 크게 되어 기록층에 보조층의 자화의 방향이 전사되기 쉽게 된다. 따라서, 광 변조 오버 라이트에 의한 기록을 지장없이 행할 수 있다.
상기 각각의 광 자기 기록 매체에 대하여, 재생시에는 독출층에 광 범이 조사된다. 이 광 빔의 광 강도 분포는 가우스 분포로 되므로, 조사된 부위의 온도 분포도 거의 가우스 분포로 된다. 이 때문에, 광 빔의 직경보다도 작은 부위만이 온도 상승한다. 이 온도 상승에 따라, 독출층의 온도 상승 부위는, 면내 자화로부터 수직 자화로 이행한다. 그리고 이 때, 독출층 및 기록층의 두 층간에 작용하는 교환 결합력에 의해, 독출충의 온도 상승 부위에 대응하는 기록층의 부위로부터 자화의 방향이 전사되기 때문에, 독출층의 온도 상승 부위의 자화의 방향은 대응하는 기록층의 부위의 자화의 방향과 일치한다.
그리고, 독출충의 온도 상승 부위로부터의 반사광에 따라 기록층에 기록된 정보가 재생된다.
광 빔이 이동하여 다음의 기록 비트를 재생할 때에는, 상기한 독출층의 온도 상승 부위의 온도는 저하하고, 수직 자화로부터 면내 자화로 이행한다. 그러면, 독출층의 온도 상승 부위에 대응하는 기록층에 기로된 자화는, 독출층의 면내 자화로 마스크되므로, 읽을 수 없게 된다. 이에 따라, 잡음의 원인이 되는 인접한 기록 비트로부터의 신호의 혼입, 소위 크로스토크가 없게 된다.
이상과 같이, 독출층의 소정 온도 이상의 온도를 갖는 부위만을 재생에 관여 시키므로, 스포트 직경보다도 작은 기록 비트의 재생을 행할 수 있으므로, 기록 밀도는 현저히 향상하게 된다.
본 발명의 한 실시예에 대하여 제1도 내지 제24도에 따라 설명하면, 이하와 같다. 또한, 이하의 설명에 있어서는, 광 자기 기록 매체로서 광 자기 디스크를 예로 든 것으로 한다.
본 실시예에 관한 광 자기 디스크는, 제1도에 도시한 바와 같이, 기판(1), 투명 유전체층(2), 독출층(3), 기록층(4), 중간층(7), 보조층(8), 보호층(5), 오버코우트충(6)이 순서대로 적층된 구성을 하고 있다.
상기의 독출층(3)으로서는 후술하는 조성을 갖는 회토류 천이 금속 합금이 사용된다. 먼저 그 자기적 특성을 개념적으로 설명한다.
제2도는 독출층(3)에 사용되는 회토류 천이 금속 합금의 자기 상태의 개념도이다. 횡축은 회토류 금속의 함유율울, 종축은 온도를 나타낸다. 오른쪽으로 올라가는 곡선은 보상 온도 Tcomp을, 좌측으로 내려가는 곡선은 큐리온도 Tcurie를 나타내고 있다. 각 온도에 있어서, 보상 온도 곡선 근방의 협소한 조성 범위(보상 조성)에서만 회토류 금속과 천이 금속의 자기 모멘트가 균형을 이루고, 합금 전체로서 수직 자화를 나타낸다. 그 이외의 조성에서는 면내 자화를 나타낸다. 도면에서, A는 실온에서의 보상 조성의 폭을 나탸내고 있다.
한편, 회토류 금속과 천이 금속의 자가 모멘트는, 각각 온도 특성이 달라, 고온에서는 천이 금속의 자기 모멘트가 회토류 금속에 비해 크게 된다. 이 때문에, 실온의 보상 조성보다도 회토류 금속의 함유량을 많게 하여, 실온에서는 수직 자화를 나타내지 않고, 면내 자화를 나타내도록 해둔다. 그러면, 광 빔이 조사되는 것에 의해, 조사 부위의 온도가 상승하면, 천이 금속의 자기 모멘트가 상대저으로 크게 되어, 회토류 금속의 자기 모멘트와 균형을 이루게 되어 전체적으로 수직 좌화를 나타내게 된다.
다음으로 제3도 내지 제6도에, 독출층(3)의 막면에 수직 방향으로 인가된 외부 인가 자계 Hex(횡축)과, 막면에 수직 방향으로부터 광 빔을 입사시킨 때의 자기 케르 회전각 θk(종축)과의 관계, 즉 히스테리시스 특성을 개념적으로 도시한다. 제3도는, 제2도에서의 조성 P에서의, 실온으로부터 온도 T1까지의 히스테리시스 특성을 나타내고 있고, 제4도 내지 제6도는 각각, 동일하게 온도 T1로부터 온도 T2까지의 히스테리시스 특성, 온도 T2로부터 온도 T3까지의 히스테리시스 특성, 및 온도 T3으로부터 큐리 온도 Tc까지의 히스 테리시스 특성을 나타내고 있다.
제4도 및 제5도부터 알 수 있는 바와 같이, 온도 T1에서 온도 T3까지의 범위에서는, 자기 케르 회전각 θk는 외부 인가 자계 Hex에 대하여 상승이 급격하고, 또 외부 인가 자계 Hex가 제로(0)일 때에도, 제로(0)가 아닌 어는 정도의 크기를 갖고 있다. 한편, 제3도 및 제6도부터 알수 있듯이, 실온으로부터 온도 T1까지의 범위, 및 온도 T3으로부터 큐리 온도 Tc까지의 범위에서는, 외부 인가 자계 Hex가 제로(0)일 때, 자기 케트 회전각 θk는 거의 제로(0)로 된다.
희토류 금속의 함유량이 실온에서의 보상 조성보다도 크고, 상기와 같은 자기적 특성을 갖는 독출층(3)으로서, 여기서는 예를 들면 Gd0.26(Fe0.82Co0.18)0.74를 사용함으로, 막 두께는 50nm이다. 또 그의 큐리 온도 Tc는 약 300oC 이다.
또, 기록층(4)으로서, 예를 들면Dy0.23(Fe0.78Co0.22)0.77을 사용하고 있으므로, 막 두께는 50nm이다. 또, 그의 큐리 온도 Tc는 약 200oC이다. DyFeCo는 그의 수직 자기 이방성이 작기 때문에, 기록시에 이용하는 외부 인가 자계 Hex를 낮게 할 수 있다.
이들 독축층(3) 및 기록층(4)을 조합하는 것에 의해 독출층(3)의 자화는, 실온에서는 면내 자화로 되고,100 ∼ 125oC정도의 온도에서 면내 자화로부터 수직 자화로 이행하도록 되어 있다.
또, 중간층(7)으로서, 예를 들면 Gd0.30(Fe0.78Con0.22)0.70을 사용함으로, 막 두께는 20nm이다. 또, 그의 큐리 온도 Tc는 약 200oC이다.
또한, 보조층(8)으로서, 예를 들면 (Gd0.5Dy0.5)0.25(Fe5.78Co5.22)0.75를 사용함으로, 막 두께는 50nm이다. 또, 그의 큐리 온도 Tc는 약 300oC이다.
또, 기판(1)으로서, 예를 들면 직경 86nm, 내경 15nm, 두께 1.2nm의 원반형의 유리를 사용하고 있고, 투명 유전체층(2)의 측 표면에는, 예를 들면 반응성 이온 에칭법에 의해, 광 빔 안내용의 가이드 트랙이 피치 1.6μm(그루브 폭 0.8μm, 랜드 폭 0.8μm)로 형성되어 있다.
또, 투명 유전체층(2)으로서, 굴절률 2.0의 투명한 Al을 사용하고 있어서, 막 두께는 80nm이다. 이 Al은 질화막의 일종으로, 대단히 내습성이 우수하다.
또, 보호층(5)으로서, 굴절률 2..0의 Al을 사용하고 있어서, 막 두께는 20nm이다.
또, 오버 코트층(6)으로서, 폴리우레탄 아크릴레이트계의 자외선 경화형 수지를 사용하면, 막 두께는 5μm이다. 이 자외선 경화형 수지는, 예를 들면 스핀 코터에 의해 보호층(5) 상에 도포된 후, 자외선 조사 장치에 의해 자외선이 조사되어 경화되고 있다.
또한, 투명 유전체층(2), 독출층(3), 기록층(4), 중간층(7), 보조층(8) 및 보호층(5)은 예를 들면 스퍼터링에 의해 형성되고 있다. 즉 투명 유전체층(2) 및 보호층(5)은 Al 타겟트를 N₂가스 분위기, 또는 Ar 가스와 N₂가스의 혼합 가스 분위기에서 스퍼터한다.
소위 반응성 DC 스퍼터링을 행함을 의해 형성된다. 독출층(3), 기록층(4), 중간층(7), 및 보조층(8)은 FeCo 합금 타겟트 상에 Gd 혹은 Dy의 칩을 늘어 놓은, 소위 복합 타겟트, 혹은, GdFeCo, DyFeCo 및 GdDyFeCo의 합금 타겟트를 이용하여, Ar 가스 분위기에서 스퍼터함으로써 형성된다.
이어서, 상기 구성의 광 자기 디스크를 사용하여 정보의 기록ㆍ재생을 행한 구체적인 예를 통하여, 본 실시예의 광 자기 기록 디스크의 특징을 설명한다.
먼저, 상기 구성의 광 자기 디스크의 자기 특성에 대하여 설명한다. 제7도 및 제8도는 독출층(3)의 히스케리시스 특성을, 실제로 온도를 변경해 측정한 측정 결과를 나타낸다. 이들은 각각, 개념을 도시하는 제3도 및 제6도에 대응하고 있다. 실온(25oC)에서의 히스테리시스 특성을 도시하는 제7도로부터, 이미 상술한 바와 같이, 실온에 있어서는, 외부 인가 자계 Hex가 제로(0)일 때에 자기 케르 회전각 θk가 거의 제로(0)인 것을 알았다. 이것은, 독출층(3)의 자화가, 면내 자화로 되어 있는 것을 나타내고 있다. 또, 120oC에서의 히스테리시스 특성을 나타내는 제8도로부터, 120oC에 있어서는, 외부 인가 자계 Hex가 제로(0)일때에 자기 케르 회전각 θk가 약 0.5 deg인 것을 알았다. 이것은, 독출층(3)의 자화가, 수직자화로 이행하고 있는 것을 나타내고 있다.
이것은, 상수한 측정에 의해서도 명백하다. 즉, 이하는 본 실시예의 광 자기 기록 디스크에서의 재생 광 빔 강도와 재생 신호의 진폭과의 관계에 대해서의 측정이다.
광 빔의 파장이 780nm, 광 자기 디스크의 소정 위치에 광 빔을 집광하는 대물 렌즈의 개구수(N.A.)가 0.55인 광 헤드를 사용했다. 먼저, 광 자기 디스크의 중심으로부터 26.5nm의 지점에 형성되어 있는 랜드에, 회전수 1800 rpm(선속 5 m/s)로, 길이 0.765μm의 단일 주파수 기록 비트를 미리 기록했다. 이 기록은 기록층(4)의 자화의 방향을 한 방향에 일치하여 소거 상태로 하고, 그 후, 기록용 외부 자계의 방향을 그것과는 역방향으로 고정하여, 길이 0.765μm에 상당하는 기록 주파수(약 3.3 MHZ)로, 약 8 mW의 광 빔 강도를 갖는 기록 광 빔을 변조하는 것에 의해 행해졌다. 또, 비교로서, 이하에 나타내는 비교 광 자기 기록 디스크를 이용했다.
비교 광 자기 디스크는, 기판(1)에 AIN층 80nm, DyFeCo로 구성되는 자성층 20nm, AIN층 25nm, AiNi층 30nm, 오버 코우트층(6)을 순서대로 적층한 구성으로 되어 있다. 즉, 희토류 천이 금속 합금인 DyFeCo의 박막의 양측에 유전체층인 AIN층을 형성하고, 반사층인 AINi층을 설치한, 소위 반사막 구조로 되어있다. 또, 자성층은 실온에서 고온까지의 사이에서 수직 자화를 나타내고 있다.
제9도에, 이 기록 비트 역을 여러가지 강도의 재생 광 빔으로 발생하여, 재생 신호의 진폭을 측정한 측정 결과를 나타낸다. 또, 도면에서, 재생 광 빔 강도를 횡축, 재생 신호의 진폭을 종축으로 하여, 0.5mW∼3mW의 범위의 재생 광 빔 강도로 측정하여, 0.5mW일 때의 진폭으로 규격화 했다. 동일한 도면에 있어서, 곡선 A가 본 실시예의 광 자기 디스크의 측정 결과, 곡선 B가 비교 광 자기 디스크의 측정 결과이다. 또, 곡선 C는 원점 및 0.5 mW에서의 진폭 규격값을 통하여, 재생 광 빔 강도와 재생 신호의 진폭과의 비례 관계를 나타내고 있으며, 이는 다음 식으로 표시된다. 즉, 재생 신호의 진폭매체 반사 광량 X 자기 케르 회전각 θk(단, 매체 반사 광량은 재생 광 빔 강도에 비례하여 증가하는 값이다.)
동일한 도면에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 광 자기 디스크의 재생 신호의 진폭은, 2mW∼ 2.25mW에서 최대로 될 때까지, 재생 광 빔 강도의 증가에 따라 증대하고, 또, 직선 C보다도 상측에 존재하는 것을 알았다. 이러한 것 때문에, 재생 광 빔 강도의 증가량 이상, 즉 매체 반사 광량의 증가량 이상으로 재생 신호의 진폭이 증가하고 있다고 말할 수 있다. 이것은 상기한 바와 같이, 독출층(3)이, 온도가 낮을 때에는 자기 케르 회전각 θk가 거의 제로(0)이지만, 재생 광 빔의 조사에 따른 온도의 상승에 따라 급격히 면내 자화로부터 수직 자화로 이행하는 것을 나타내고 있다.
한편, 비교 광 자기 디스크의 재생 신호의 진폭(곡선 B)은 직선 C보다도 하측에 존재하고 있다. 이것은 이하의 이유에 따른다. 즉, 재생 광 빔 강도를 증가시키면, 매체 반사 광량은 증가하지만, 자성층의 온도도 상승한다. 자성층의 자화는, 일반적으로 온도의 상승에 따라 감소하고, 큐리 온도 Tc에서 제로(0)로 되는 성질을 갖고 있다. 따라서, 비교 광 자기 디스크에 있어서는, 온도의 상승에 따라 자기 케르 회전각 θk가 작게 되어, 직선 C보다도 항상 하측의 값으로 된다.
다음으로, 이상과 같은 자기적 특성을 갖은 것을 독출층(3)에 이용하여 광 자기 기록의 기록 밀도를 향상시킬 수 있는 것을, 재생 신호의 품질을 나타내는 신호 품질 C/N 및 크로스토크량 면에서 설명한다.
먼저, 기록 비트의 길이와 재생 신호의 신호 품질 C/N과의 관계를, 전과 동일한 조건ㆍ장치에서, 기록 주파수를 변경하여 기록해 조사했다. 또, 측정의 지표로서, 광 헤드의 광학적 분해능을 기록 비트 길이로 나타내면 이하와 같이 된다. 즉, 광 헤드의 광학적 분해능을 나타내는 지표로서, 차단 공간 주파수가 있고, 이 값은 광 빔의 파장과 대물 렌즈의 개구수(N.A.)에 의해 정해진다. 상기의 측정에 이용한 파장 780 nm, 개구수(N.A.) 0.55의 광 헤드로, 차단 공간 주파수를 산출하여, 기록 비트 길이로 환산하면, 780 nm/(2 x 0.55)/2 = 0.355μm로 된다. 즉, 상기의 측정에 이용한 광 헤드의 광학적 분해능의 한계는, 기록 비트 길이가 0.355μm이다.
측정 결과를 제10도에 도시한다. 곡선 A는 재생 광 빔 강도를 2.25mW 로 한 본 실시예의 광 자기 디스크를, 곡선 B는 재생 광 빔 강도를 1mW로 한 비교 광 자기 디스크를 나타낸다. 길이가 0.6μm 이상의 기록 비트에 있어서는, 양자에 거의 차를 볼 수 없지만, 길이가 0.6μm 미만의 기록 비트에 있어서는, 곡선 A가 곡선 B보다도 상측에 존재하므로, 본 실시예의 광 자기 디스크의 재생 신호의 품질이 양호하게 되는 것을 알았다. 특히, 광학적 분해능의 한계인 0.355μm보다도 짧은 기록 비트에 있어서도, 약 30 dB의 양호한 신호 품질 C/N이 얻어졌다.
한편, 비교 광 자기 디스크와, 길이가 0.6μm 미만의 기록 비트에 있어서, 급격히 신호 품질 C/N이 저하하고 있다. 이것은, 기록 비트 길이가 작게 되는데 따라, 재생 광 빔의 스포트의 가운데에 존재하는 기록 비트의 수, 또는 면적이 증가하여, 개개외 기록 비트를 식별할 수 없게 되기 때문이다. 또한, 광학적 분해능의 한계인 기록 비트 길이 0.355μm에 있어서, 신호 품질 C/N은 약 제로(0)로 된다.
이상으로부터, 신호 품질면에서, 본 실시예의 광 자기 디스크는 광학적 회절 한계 보다도 작은 기록 비트의 재생이 가능하게 되어, 기록 밀도를 향상시키는 것이 가능하게 된다.
이어서, 기록 비트의 길이와 크로수토크량과의 관계의 측정 결과에 대하여 설명한다.
일반적으로, 그루브 및 랜드로 구성되고, 랜드 부분에서 정보의 기록 재생을 행하는 랜드 사양의 광 자기 디스크라면, 랜드의 폭을 크게 하고, 그루브의 폭을 협소하게 한 가이드 트랙을 형성한다. 그 경우, 크로스토크는 임의의 랜드의 정보를 재생하고 있을 때에 양옆의 랜드의 정보가 재생되어 혼합됨으로써 발생한다. 예를 들면, IS 10089 규격에서는 피치 1.6μm의 가이드 트랙에 있어서, 길이가 0.765μm의 기록 비트에 대한 크로스토크량이 -26 dB이하인 것이 결정되어 있다.
그래서, 상기의 IS 10089 규격에 정해진 크로스 토크 측정법에 따라, 길이가 0.765μm의 기록 비트에 대한 크로스토크량을, 그루브 폭 0.8μm, 랜드 폭 0.8μm의 기판(1)을 이용하여 측정했다.
측정 결과를 제11도에 도시했다. 동일한 도면에 있어서, 곡선 A는 본 실시예의 광 자기 디스크의 측정 결과이고, 곡선 B는 비교 광 자기 디스크의 측정 결과이다. 본 실시예의 광 자기 디스크에서는 약 -30 dB에서 상기의 IS 10089 규격을 클리어하는 값이 얻어진 것에 대하여, 비교 광 자기 디스크에서는 약 -15dB로 되며 IS 10089 규격을 클리어하는 값이 얻어지지 않았다. 그 이유를 이하에 설명한다.
광 자기 디스크에서는 제12도에 도시한 바와 같이, 랜드(71) … 및 그루브(72) … 에 각각 기록 비트(73) … 가 형성되어 있다. 여기서, 어떤 랜드(71)에 서보를 걸면, 재생 광 빔의 스포트(74)내에는 7개의 기록 비트(73) … 가 들어 오게 된다. 단, 스포트(74)의 직경을 1.73μm〔에어리 디스크(airy disc) 직경 : 1.22 × 780 nm/0.55〕, 또, 설명의 편의상, 기록 비트(73) … 의 직경을 0.355μm로 한다.
본 실시예의 광 자기 디스크에서는, 스포트(74) 중심부 부근의, 주위부다도 온도가 높은 부분(74a)에 조사되고 있는 기록 비트(73a)의 자화 만이 수직 자화로 이행하고, 스포트(74)에 있어서의 그것 이외의 부분(74b )에 조사되고 있는 기록 비트(73) … 의 자화는 면내 자화인 채로 유지된다. 따라서, 이와 같이 스포트(74) … 내에 복수의 기록 비트(73)가 들어 있어도, 재생되는 것은 기록 비트(73a)만으로 된다. 즉 스포트(74)보다도 기록 비트(73)가 작아도 크로스 토크량을 작게할 수가 있다.
한편, 비교 광 자기 디스크에서는 스포트(74)에 조사되고 있는 전체의 기록 비트(73) … 의 자화가 수직 자화를 나타내고, 자기 케르 효과를 나타내도록 이들 기록 비트(73) … 으로부터의 신호를 개개로 분리할 수 없게 된다. 즉, 스포트(74)보다도 기록 비트(73) … 이 작으면, 크로스토크량이 크게 되어 버린다.
이상에서, 크로스토크면에서 볼 때, 본 실시예의 광 자기 디스크는 비교 광 자기 기록 디스크의 2배 이상으로, 기록 밀도를 향상시킬 수 있음을 알았다.
즉, 신호 품질 및 크로스토크의 양면에서, 본 실시예의 광 자기 디스크가 비교 광 자기 기록 디스크의 2배 이상으로 기록 밀도를 향상시킬 수 있음이 표시되었다.
또, 상기 여러가지 측정에 있어서는 광 헤드의 대물 렌즈의 개구수(N.A.)0.55, 광 빔의 파장 780nm로 했으나, 개구수N.A.나 파장은 이들의 값에 한정되지 않는다. 개구수 N.A.를 0.6∼0.95로 하기도 하고, 혹은 파장 670nm∼680nm의 반도체 레이저 광이나, 파장 480nm의 Ar 레이저 광, 제2 고조파 발생 소자(SHG소자)를 이용한 파장 335nm∼600nm의 레이저 광을 이용하는 것에 의해, 광 빔의 스포트의 직경을 작게 하면, 광 자기 디스크의 기록 밀도는 더욱 향상한다.
다음으로, 본 실시예의 광 자기 디스크가 대물 렌즈에 의해 집광된 광 빔을 광 자기 디스크의 소정 위치로 인도하기 위한 여러가지 방법에 대하여, 광 자기 기록의 기록 밀도 향상에 대하여 설명한다.
상기의 방식으로서는, 나선형 또는 동심원형이 가이드 트랙을 이용한 연속 서보 방식, 혹은 나선형 또는 동심원형의 비트 열을 이용한 샘플 서보 방식이 일반적이다.
통상, 연속 서보 방식이 행하여지는 광 자기 디스크는 제16(a) 및 (b)도에 도시된 바와 같이, 기판(I) 상에, 예를 들면, 폭 0.2μm∼0.6μm, 깊이 λ/(8n)의 그루브(82) … 와, 기록 비트(73) …를 구비하는 랜드(81)로 구성되는 피치(d) 1.2μm∼1.6μm의 가이드 트랙이 형성되고 있다. 단, λ는 광 빔의 파장, n는 기판(1)의귤절률이다.
그러나, 본 실시예의 광 자기디스크는 스포트(74) 내에 있어서의 인접의 기록 비트(73) … 에 따른 크로스토크량이 작기 때문에, 그루브(82) …의 폭을 0.1μm∼0.4μm, 가이드 트랙의 피치(d)를 0.5μm∼1.2μm로 해도, 양호한 기록ㆍ재생을 행할 수 있을며, 기록 밀도를 향상시킬 수 있다.
또, 제17(a) 및 (b)도에 도시한 바와 같이, 기판(1) 상에, 예를 들면, 동일한 폭을 갖는 그루브(84) …와 랜드(83) …으로 구성된 피치(d) 0.8μm∼1.6μm의 가이드 트랙이 형성되고, 그루브(84) … 및 랜드(83) … 에 각각 기록 비트(73) …이 설치되어 있는 경우에 있어서도, 본 실시예의 광 자기 디스크는 양호한 기록ㆍ재생을 행할 수가 있고, 기록 밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 제18(a) 및 (b)도에 도시한 바와 같이, 그루브(88) …을 워블링시켜서 디스크의 위치 정보를 얻는 경우에 있어서도 본 실시예의 광 자기 디스크는 랜드(87)를 사이에 두고 워블링 상태가 역위상으로 된 인접한 그루브(88)의 기록 비트로부터의 크로스토크가 발생하지 않기 때문에, 기록 밀도를 향상시킬수 있다.
또, 통상, 샘풀서보 방식이 행해지는 광 자기 디스크는 제19도에 도시한 바와 같이, 기판(1) 상에, 예를 들면, 피치 1.2μm∼1.6μm, 깊이 λ/(4n)의 워블비트(85) …가 정극성으로 형성되어 있고, 광 빔이 도면 중의 일점쇄선 상을 항상 주사하도록 되어 있다. 그러나, 본 실시예의 광 자기 디스크는 스포트(74)내에서의 인접의 기록 비트(73)에 의한 크로스토크량이 작기 때문에, 워블 비트(85) …의 피치를 0.5μm∼1.2μm로 해도, 양호한 기록ㆍ재생을 행할 수 있으며, 기록 밀도를 향상시킬 수가 있다.
또한, 제20도에 도시한 바와 같이, 예를 들면 워블 비트(85) …의 피치가 0.8μm∼1.6μm이고, 또 워블 비트(85) …가 정극성으로 존재하는 선상 및 역극성으로 존재하는 선상의 양방향에 기록 비트(73) …가 설치되어 있는 광 자기 기록 디스크의 경우를 생각한다. 그러면, 예를 들면, 동일한 도면에서와 같이, 정극성에 위치하는 기록 비트(73) …에 광 빔을 때리면, 스포트(74)의 주변부에는 인접하는 역극성의 기록 비트(73)가 들어온다. 그러나, 이 경우에도, 상기와 같이, 본 실시예의 광 자기 디스크는 스포트(74) 내에 있어서의 인접 기록 비트(73) …에 따른 크로스토크량이 작기 때문에, 기록 밀도를 향상시킬 수 있다.
또, 본 실시예의 광 자기 디스크는 예를 들면 복수의 광 빔을 이용한 소위 다중 빔 방식의 광 픽업을 사용하여 기록ㆍ재생하는 일도 가능하다. 제21(a) 및 (b)도에 도시한 바와 같이, 이 광 픽업은 직선 상에서 나란한 복수의 광 빔 중 양단의 광 빔(74dㆍ74d)이 그루브(92ㆍ92)를 주사하여 위치 결정되고, 상기의 광 빔 (74dㆍ74d)간에 위치하는 광 빔(74e) …이 랜드(91)에 설치된 기록 비트(73) …의 기록ㆍ재생을 행하게 되어 있다. 이 경우에 있어서도, 본 실시예의 광 자기 디스크는 인접 기록 비트(73) …에 의한 크로스토크량이 작기 때문에, 광 빔(74e) …끼리의 간격, 또는 랜드(91)의 폭을 협소하게 해도 양호한 기록ㆍ재생을 행할 수 있고, 기록 밀도를 향상시킬 수 있다.
다음으로, 본 실시예의 광 자기 디스크의 기록 방법에 대하여 설명한다. 본실시 예의 광 자기 디스크는 광 변조 오버 라이트에 의해 기록된다.
제22도에 도시한 바와 같이, 먼저, 본 실시예의 광 자기 디스크에 대하여, 기록층(4)의 실온에 있어서의 보자력 Hc보다도 작은 초기화 자계 Hini를 인가함으로써, 보조층(8)의 자화의 방향을 한 방향, 예를 들면 위 방향에 맞추어 초기화한다. 이 때, 기록층(4)은 그의 실온에 있어서의 보자력 Hc가 초기화 자계 Hini보다도 크기 때문에, 자화의 반전을 발생하지 않는다.
이어서, 초기화 자계 Hini보다도 충분히 작은 기록 자계 Hw를 인가하면서, 대물 렌즈(55)에 의해 집광되어, 고ㆍ저 2레벨로 강도 변조된 광 빔을 조사한다. 그것에 따라, 이하에 기재하는 바와 같이 하여, 기록층(4)의 소망의 부위에 대한 정보의 기록이 행해진다.
즉, 고레벨로 강도 변조된 광 빔(이하, 간단히 고레벨의 광 빔이라 한다.)이 조사되면 기록층(4) 및 보조층(8)의 온도가 함께 큐리 온도 Tc 부근 또는 그 이상의 온도까지 상승하여, 자화가 일단 제로(0)로 된다. 그리고, 기록 자계 Hw에 따라 보조층(8)의 자화가 반전하여 아래로 향한다. 그 후, 광 빔이 이동하여 냉각 과장으로 이행하면, 중간층(7)을 통하여 보조층(8)과 기록층(4)과의 사이에서 작용하는 교환 결합력에 의해 보조층(8)의 자화가 기록층(4)에 전사되어, 기록층(4)의 자화 방향이 보조층(8)의 자화의 방향과 일치하여 아래로 향한다.
한편, 저레벨로 강도 변조된 광 빔(이하, 간단히 저레벨의 광 빔이라 한다.)이 조사되면, 기록층(4)의 온도는 큐리 온도 Tc 부근까지는 그것 이상의 온도까지 상승하지만, 보조층(8)의 온도는 큐리 온도Tc 부근까지 이르지 못한다. 따라서, 기록층(4)의 자화는 일단 제로(0)로 되지만, 보조층(8)의 자화는 변화하지 않는다. 그 때문에, 보조층(8)의 자화의 방향은 기록 자계Hw에 의해 반전하지 않고, 위 방향의 상태를 유지한다. 그 후, 광 빔이 이동하여 냉각 과정으로 이행하면, 상기한 바와 같이, 교환 결합력에 의해 보조층(8)의 자화가 기록층(4)에 전사되어, 기록층(4)의 자화 방향이 보조층(8)의 자화의 방향과 일치하여 위를 향한다.
즉, 광 빔의 레벨를 조정함으로써, 기록층(4)의 자화의 방향을 변화시킬 수 있다. 이것에 따라, 정보를 기록층(4)의 소망의 부위에 기록할 수 있다.
또한, 독출층(3)의 자화는 면내 자화의 상태가 유지되므로, 기록에는 관여하지 않는다.
한편, 광 변조 오버 라이트에 따른 기록은 상기와 같은 기록층(4) 및 보조층(8)의 2층에서 행해진다. 그러나, 기록층(4)과 보조층(8)은 어느 것도 수직 자기 이방성을 나타내므로, 특히 조치를 취하지 않은 경우는, 자화 상태에 따라서는 어느 쪽인가 한쪽의 층에 자화벽이 발생하여, 기록에 지장을 초래한다. 이 때문에, 본 실시예의 광 자기 디스크에서는 기록층(4)과 보조층(8)과의 사이에, 실온으로부터 큐리 온도까지 면내 자화를 나타내는 중간층(7)이 설치되고 있다. 따라서, 이 중간층(7)이 자화벽으로 되므로, 광 변조 오버 라이트에 따른 기록을 지장없이 행할 수 있도록 되어 있다.
본 발명의 광 자기 기록 디스크에 대하여, 재생시에는 독출층(3)에 재생 광 빔이 조사된다. 전술한 바와 같이, 이 재생 광 빔의 광 강도 분포는 가우스 분포로 되어 있기 때문에, 조사된 부위의 온도 분포도 거의 가우스 분포로 된다. 이 때문에, 재생 광 빔의 직경보다도 작은 부위만이 온도 상승한다. 이 온도 상승에 따라서, 독출층(3)의 온도 상승 부위는 면내 자화로부터 수직 자화로 이행한다. 그리고 이 때, 기록 자계 Hw는 인가되지 않던가, 또는 인가되어도 기록층(4)의 보자력 Hc보다도 충분히 낮기 때문에, 독출층(3) 및 기록층(4)의 2층간에 작용하는 교환 결합력에 의해 독출층(3)의 온도 상승 부위에, 대응하는 기록층(4)의 부위에서 자화 방향이 전사되기 때문에, 독출층(3)의 온도 상승 부위의 자화의 방향은 대응하는 기록층(4)의 부위의 자화의 방향과 일치한다.
그리고, 독출층(3)의 온도 상승 부위로부터의 반사광에 따라 기록층(4)에 기록된 정보가 재생된다.
재생 광 빔이 이동하여 다음의 기록 비트를 재생할 때에는 상기한 독출층(3)의 온도 상승 부위의 온도는 저하하고, 수직 자화로부터 면내 자화로 이행한다. 그러면, 독출층(3)의 온도 상승 부위에 대응하는 기록층(4)에 기록된 자화는 독출층(3)의 면내 자화로 마스크되므로, 독출되지 않게 된다. 이것에 따라, 잡음의 원인인 인접 기록 비트로부터의 신호의 혼입, 소위 크로스토크가 없게 된다.
이상과 같이, 독출층(3)의 소정 온도 이상의 온도를 갖는 부위 만을 재생에 관여시키기 때문에, 스포트 직경보다도 작은 기록 비트의 재생이 행해져서, 기록 밀도가 현저하게 향상하게 된다.
지금까지, 이상과 같이 본 실시예의 광 자기 기록 디스크의 특징을 설명해 왔지만, 각 구성은 상기에 한정되지 않는다. 이하에 여러가지 만족해야 할 조건 및 구체예에 대하여 기술한다.
독출층(3)은 상기의 Gd0.26(Fe0.82Co0.18)0.74로 한정되는 것은 아니다. 독출층(3)으로서는 실온 이상의 보상 온도를 갖고, 상기 보상 온도 부근에서 수직 자화를 나타내는 것이 좋고, 상기한 바와 같이 희토류 천이 금석 합금이 바람직하다. 소정의 조성 범위의 희토류 천이 금속 아몰퍼스 금속은 희토류의 자화와 천이 금속의 자화가 균형을 이루는 보상 온도를 갖는다. 그래서, 독출층(3)에 이용되는 여러 종류의 희토류 천이 금속 합금에 대하여 설명한다.
먼저, Gdx(Fe0.82Co0.18)1-x에 있어서, 큐리 온도 Tc와 보상 온도 Tcomp의 조성 의존성에 대하여 제13도를 참조하면서 이하에 설명한다. 단, 보상 온도 Tcomp는 보자력(Hc)이 무한대로 되는 온도이고, 큐리 온도 Tc는 보자력 Hc가 제로(0)로 되어 자화가 소실하는 온도이다.
제13도로부터 알 수 있는 바와 같이, 보상 온도 Tcomp가 실온(25oC) 이상으로 되는 조성 범위는 x≥0.18이며, 바람직하게는, 0.19〈x〈0.29이다. 이 범위이면, 독출층(3)의 자화가 면내 자화로부터 수직 자화로 이행하는 온도가 실온∼200oC로 된다. 또한, 이 온도가 높게 되면, 재생 광 빔 강도를 기록 광 빔 강도와 동일한 정도의 강도로 하지 않으면 안되며, 기록층(4)로의 기록이 이루어지는 우려가 발생하기 때문에 바람직하지 않다.
이어서, Gdx(Fe1-yCoy)1-x에 있어서, 큐리 온도 Tc의 조성 의존성과 보상 온도 Tcomp의 조성 의존성에 대하여 제14도 및 제15도를 참조하면서 이하에 설명한다.
먼저, Co의 조성비 y가 제로(0)인 경우, 즉 GdxFe1-x의 경우는, 제14도에 도시한 바와 같은 큐리 온도 Tc의 조성 의존성과 보상 온도 Tcomp의 조성 의존성을 도시한다. 동 도면으로부터 알 수 있듯이, Gd의 조성비 x가 0.20〈 x〈0.35에서 보상 온도 Tcomp가 실온 이상으로 되고, 예를 들면 Gd의 조성비 x가 0.3일 때에는 큐리 온도는 약 200oC , 보상 온도 Tcomp는 약 120oC 이다.
또한, Fe의 조성비 (1-y)가 제로(0)인 경우, 즉 GdxCo1-x의 경우는, 제15도에 도시한바와 같은 큐리 온도 Tc의 조성 의존성과 보상 온도 Tcomp의 조성 의존성을 나타낸다. 동 도면으로부터 알 수 있듯이, Gd의 조성비 x가 0.20〈x〈0.35에서 보상 온도 Tcomp가 실온 이상으로 되어, 예를 들면 Gd의 조성비 x가 0.3일 때에는 큐리 온도 Tc는 약 400oC, 보상 온도 Tcomp는 약 220oC이다.
이상으로부터, Gd의 조성비 x를 동일하게 해도, Co의 조성비 y가 크게 되면, 큐리 온도 Tc 및 보상 온도 Tcomp가 상승함을 알았다.
재생시의 자기 케르 회전각 θk가 큰 만큼, 높은 신호 품질 C/N이 얻어지기 때문에, 독출층(3)의 큐리 온도 Tc는 높은 편이 유리하게 되는 한편, Co의 조성비 y를 크게 하면 면내 자화로부터 수직 자화로 이행하는 온도가 높게 된다. 이 때문에, Gdx(Fe1-yCoy)1-x에서의 Co의 조성비 y는 0.1〈y〈0.5가 바람직하다. 단, 독출층(3)의 특성은, 독출층(3) 및 기록층(4) 간에 작용하는 교환 결합력에의해, 기록층(4)의 재료나, 조성, 막 두께 등의 영향을 받는다. 따라서, 독출층(3)은 기록층(4)에 따른 양호한 조성이나 막 두께 등이 되도록 하는 것이 바람직하다.
이와 동일하게, Tbx(FeyCo1-y)1-x는, Tb의 조성비 x가 0.20〈x〈0.30 (이 때, Fe의 조성비 y는 임의)에서 보상 온도 Tcomp가 실온 이상으로 된다. 또, Dyx(FeyCo1-y)1-y는 Dy의 조성비 x가 0.24〈x〈0.30(이 때, Fe의 조성비 y는 임의)에서 보상 온도 Tcomp가 실온 이상으로 된다. 또한 Hox(Fey Co1-y)1-x는 Ho의 조성비 x가 0.25〈x〈0.45(이 때, Fe의 조성비 y는 임의)에서 보상 온도 Tcomp가 실온 이상으로 된다.
또, 희토류 천이 금속 합금의 자기 케르 회전각 θk는, 파장 의존성을 갖고 있고, 일반적으로, 광 빔의 파장이 짧게 되면, 자기 케르 회전각 θk는 감소한다. 그러나, 상술한 각종 희토류 천이 금석 합금에, Nd, Pr, Pt 및 Pd 중 적어도 어느 한 종류의 원소를 미량으로 첨가함으로써, 희토류 천이 금속 합금의 특성을 잃는 일 없이, 광 빔의 파장이 짧은 경우에 있어서도, 자기 케르 회전각 θk의 크기를 유지할 수 있게 된다. 더욱이, 상술의 각종 희토류 천이 금속 합금에, Cr, V, Nb, Mn, Be 및 Ni 중 적어도 한 종류의 원소를 미소량으로 첨가하여, 수분이나 산소의 침입에 의한 희토류 천이 금속 합금의 산화를 저감하는 것이 가능하게 되어 희토류 천이 합금의 내환경성이 향상한다.
이와 동일하게, 기록층(4)은 상기의 DyFeCo에 한정되지는 않는다. 기록층(4)으로서는 그의 큐리 온도 Tc가 보조층(8)의 큐리 온도 Tc보다도 낮고 또한, 실온에서의 보자력 Hc가 보조층(8)의 실온에서의 보자력 Hc 및 후술하는 초기화 자계 Hini보다도 높고, 고온에서는 보조층(8)의 자화의 방향에 따른 재료이면 좋다. 예를 들면, TbFeCo, GdTbFe, NdDyFeCo, GdDyFeCo 및 GdTbFeCo 등의 희토류 천이 금속 합금이 바람직하다. 또, 상기와 동일하게, 상술의 각종 회토류 천이 금속합금에 Cr, V, Nb, Mn, Be 및 Ni 중 적어도 한 종류의 원소를 미량으로 첨가함으로써 희토류 천이 금속 합금의 내환경성이 향상된다.
이와 동일하게 중간층(7)은 상기의 GdFeCo에 한정되는 것은 아니다. 중간층(7)으로서는, 그의 큐리 온도 Tc가 기록층(4)의 큐리 온도 Tc보다도 높고, 또, 실온에서 큐리 온도 Tc까지 면내 자화를 나타내는 재료이면 좋다. 예를 들면, TbFeCo, GdTbFe , GdCo, NdDyFeCo 및 GdTbFeCo 등의 희토류 천이 금속 합금이 바람직하다. 또, 상기와 동일하게, 상술의 각종 희토류 천이 금속 합금에 Cr, V, Nb, Mn, Be 및 Ni 중 적어도 한 종류의 원소를 미량으로 첨가함으로써 희토류 천이 금속 합금의 내환경성이 향상된다.
마찬가지로, 보조층(8)은 상기의 GdDyFeCo에 한정되지 않는다. 보조층(8)로서는, 그의 큐리 온도 Tc가 기록층(4)의 큐리 온도 Tc보다도 높고, 또, 그의 실온에서의 보자력 Hc가 기록층(4)의 실온에서의 보자력 Hc 및 후술하는 초기화 자계 Hini 보다도 낮은 재료이면 좋다. 예를 들면, TbFeCo, GdTbFe, NdDyFeCo, DyFeCo 및 GdTbFeCo 등의 희토류 천이 금속 합금이 바람직하다. 또, 상기와 동일하게, 상술의 각종 희토류 천이 금속 합금에 Cr, V, Nb, Mn, Be 및 Ni 중 적어도 한 종류의 원소를 미량으로 첨가함으로써, 희토류 천이 금속 합금의 내환경성이 향상된다.
독출층(3)의 막 두께는, 50nm로 한정되지는 않고, 20nm ∼ 100nm 양호하게는, 50nm이상이면 좋다. 독출층(3)의 막 두께가 20nm보다도 얇으면, 독출층(3)의 면내 자화에 따른 기록층(4)의 마스크 효과가 작게 되기 때문에 바람직하지 않고, 또, 100nm보다도 두꺼우면, 기록충(4)의 정보가 전사되기 어렵기 때문에 바람직하지 않다.
이와 동일하게, 상기의 기록층(4)의 막 두께는 50nm로 한정되지 않고, 20nm∼100nm이면 양호하다.
또한, 투명 유전체층(2)의 굴절률은, 예를 들면 스퍼터링시의 분위기 가스의 압력, 또는 Ar 가스와 N₂가스의 혼합 비율 등을 변화시킴으로써 변화될 수 있으며 1.8 ∼ 2.1이 양호하다.
이와 동일하게, 투명 유전체층(2)의 막 두께는, 80nm에 한정되지 않고, 그의 굴절률이나, 재생 광 빔의 파장 등에 따라 적절이 설정할 수 있다. 투명 투전체층(2)의 막 두께는 독출층(3)의 자기 케르 회전각 θk를 광 빔의 간섭 효과를 이용하여 증대시키는 소의 케르 효과 향상을 고려하여 결정하면 좋고, 또, 재생시의 신호 품질 C/N을 크게 하기 위해서는 자기 케르 회전각θk를 크게 하면 좋다. 예를 들면, 파장 780nm의 재생 광 빔에 대해서는 투명 유전체층(2)의 막 두께는, 30nm ∼ 120nm, 바람직하게는 70nm ∼ 100nm로 하면 양호하다. 또, 예를 들면, 파장 400nm의 재생 광 빔에 대해서는, 투명 유전체층(2)의 막두께를 상기의 약반으로 하면 좋다. 또, 투명 유전체층(2)의 재질, 또는 굴절률이 다른 경우에는 굴절률에 막 두께를 곱한 값인 광로 길이(예를 들면, 굴절률 2.0, 막 두께80nm 때에는 160nm로 된다)가 동일하게 되도록, 상기의 막 두께를 설정하면 좋다. 그리고, 굴절률이 크면 막 두께를 엷게 할 수 있고, 또, 케르 효과 향상을 크게할 수 있다.
이와 동일하게, 보호층(5)의 막 두께는 20nm로 한정되지 않고, 1nm ∼ 200n m로 하면 좋다. 단, 보호층(5) 및 투명 유전체층(2)의 열 전달율 및 열용량(비열)이 기록층(4)의 기록 감도에 영향을 주기 때문에, 예를 들면, 기록 감도를 향상시키기 위해서는 보호층(5)의 막 두께를 얇게 하면 좋다.
투명 유전체층(2) 및 보호층(5)은, 상기의 A1N에 한정되지 않고, A1N 이외에, 예를 들면, SiN, A1SiN, A1TaN, SiA1ON, TiN, TiON, BN, ZnS, TiO2, BaTiO3, SrTio3등이 바람직하다. 투명 유전체층(2) 및 보호층(5)을 동일의 재료로 형성함으로써, 광 자기 디스크의 생산성을 향상시킬 수 있다.
마찬가지로, 기판(1)은 상기 유리에 한정되지 않으며, 예를 들면, 화학 강화된 유리, 유리 표면에 자외선 경화형 수지층을 형성했다. 소위, 2P층 부착 유리, 폴리카보네이드(PC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 아몰퍼스폴리 오레핀(APO), 폴리스틸렌(PS), 폴리염화비닐(PVC), 에폭시 수지 등을 이용할 수 있다. 그리고, 화학 강화된 유리를 기판(1)로서 사용한 경우에는,경도가 크기 때문에, 흠이나지 않고 깨지지 않음,화학적으로 안정하고 각종 용제에 불용성임,대전하기 어렵기 때문에 먼지나 티끌이 붙지 않음,면의 편차, 편심, 휨, 경사 등의 기계적 특성, 내습성, 내산화성, 내열성이 뛰어나기 때문에, 광 자기 디스크의 신뢰성이 향상함과 함께,광학 특성이 우수하므로, 높은 신호 품질 C/N을 얻을 수가 있다. 또한, 화학 강화된 유리에 가이드 트랙 및 프리피트를 형성하기 위해서, 예를 들면 반응성 드라이 에칭법을 행하면 좋다. 또, 2P층 부착 유리에 가이드 트랙 등을 형성하기 위해서, 예를 들면, 스탬퍼(stamper)를 자외선 경화형 수지층에 압압한 후, 자외선을 조사하여 수지층을 경화시키면 좋다. 또, 상기의 각종 플라스틱을 기판(1)로서, 사용한 경우에는, 이들 플라스틱은 방출 성형 가능하기 때문에 대량생산할 수가 있고, 생산성이 향상한다.
기판(1)에 사용되는 재료는 이하에 기재하는 각종 광학 특성 및 기계적특성을 만족하면, 상기의 재료에 한정되지 않는다. 즉,굴절률 : 1.44 ∼ 1.62,복굴절(평행광에서 측정된 왕복 복굴절) : 100nm 이하,투과율 : 90 % 이상,두께 변동 : ±0.1nm,경사 : 10 mrad 이하(바람직하게는 5 mrad 이하),면편차 가속도 : 10 m/s²이하,직경 방향 가속도 : 3 m/s²이하.
또한, 상기 여러가지 기록 방법은 이하에 기재한 각층을 설치한 광 자기 디스크에 대해서도 적용할 수 있다. 결국, 이것들의 광 자기 디스크는오버코트층(6) 표면에 하드 코트층이 더 적층된 구성,기판(1) 뒷면(광 빔에 조사된 면) 및 오버 코트층(6) 표면에 하드 코트층이 더 적층된 구성,상기,로 형성된 하드 코트층 표면에 대전 방지층이 더 적층된 구성,기판(1) 뒷면에 투습 방지층, 오버 코트층이 순서대로 더 적층된 구성이다.
상기의 구성의 광 자기 디스크에 있어서의 하드 코트층은 예를 들면, 막 두께 3μm의 아크릴레이트계의 자외선 경화형 수지로부터 형성되고, 고경도에서 내마모성이 뛰어나다. 이 하드 코트층을 설치함으로써, 흠이 더욱 나기 어렵다. 또한, 하드 코트층을 설치하는 대신에, 오버 코트층(6)에 하드 코트 기능을 부여시켜 1층으로 해도 좋다. 그리고, 상기의 구성의 광 자기 디스크는 상기의 광 자기 디스크의 기판(1) 뒷면에도 하드 코트층이 설치되므로, 흠이 한층 나기 어렵다.
상기의 구성이 광 자기 디스크에서의 대전 방지층은 예를 들면 막 두께2μm ∼ 3μm의 도전성 필러(filler)를 혼입한 아크릴계의 하드 코트 수지로 구성되며, 표면 저항율을 저하시킨다. 이 대전 방지층을 설치함으로써, 먼지·티끌 등이 한층 붙기 어렵게 된다. 또, 대전 방지층을 설치하는 대신에, 하드 코트층에 대전 방지 기능을 부여시켜 1층으로 해도 좋다.
상기의 구성의 광 자기 디스크에서의 투습 방지층은 투명 유전체층(2)과 동일한 재료로 되면, 예를 들면, 막 두께 5nm이다. 또, 오버 코트층은 오버 코트층(6)과 동일한 재료로 이루어진다. 투습 방지층을 설치함으로써, 기판(1)의 흡습이 없어지고, 습도의 변화에 대한 광 자기 디스크의 휘어지는 정도를 저감시킬 수 있다. 또한, 오버 코트층에 하드 코트 기능이나 대전 방지 기능을 부여하게 해도 좋다.
또한, 상기의 실시예에서는 제23도에 도시한 바와 같이, 기판(1), 기록 매체층(30)(즉, 투명 유전체층(2), 독출층(3), 기록층(4), 중간층(7), 보조층(8) 및 보호층(5)을 나타낸다), 오버 코트층(6)이 이 순서로 적층되어 구성된, 소위 한쪽 면형의 광 자기 디스크에 대하여 설명했으나, 제24도에 도시한 바와 같이, 기판(1), 기록 매체층(30), 접착층(31), 기록 매체층(30), 기판(1)이 이 순서로 적층되어 구성된, 소위 양면형의 광 자기 디스크에 대해서도 적용할 수 있다. 여기서, 기록 매체층(30)을 형성하는 각 층의 배열은 접착층(3)에 대하여 대칭으로 되어 있다.
상기의 접착층(31)은 예를 들면 폴리우레탄 아크릴레이트계의 접착제로 이루어지며, 내습성을 갖는다. 광 자기 디스크를 양면형으로 함에 따라, 한층 고밀도로 정보의 기록·재생을 행할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 대하여, 제1도에 따라 설명하면, 이하와 같다. 본 실시예의 광 자기 디스크는 제1의 실시예와 달리 중간층(7) 대신에 후술하는 중간층(17)이 설치되어 있는 것 이외에는 제1의 실시예와 동일하다.
상기의 중간층(17)로서, 예를 들면 Gd0.26(Fe0.90 Co0.10)0.74를 사용하고 있고, 막 두께는 40nm 이다. 또, 그의 큐리 온도 Tc는 약 250oC이다. 중간층(17)로서는 그의 큐리 온도 Tc가 기록층(4)의 큐리 온도 Tc보다도 높고, 또 실온에서 면내 자화를 나타내는 한편 온도 상승에 따라 면내 자화로부터 수직 자화로 이행하는 재료이면 좋다. 예를 들면 상기의 GdFeCo 이외에, TbFeCo, GdTbFe, GdCo, NdDyFeCo, GdDyFeCo 및 GdTbFeCo 등의 희토류 천이 금속 합금이 좋다. 또, 상기 실시예 1과 동일하게, 상술한 각종 희토류 천이 금속 합금에 Cr, V, Nb, Mn, Be 및 Ni중 적어도 한 종류의 원소를 미량으로 첨가함으로써 희토류 천이 금속 합금의 내환경성이 향상한다.
또한, 기판(1), 투명 유전체층(2), 독출층(3), 기록층(4), 보조층(8), 보호층(5), 및 오버 코트층(6)의 각각의 구성, 막 두께, 및 여러 가지 특성은 상기 실시예 1에서 설명한 광 자기 디스크의 각층과 동일하기 때문에, 여기에서는 설명을 생략한다. 또, 광 변조 오버 라이트에 의한 기록 방법, 혹은 재생 동작 등에 대해서도, 상기 제1의 실시예에서 설명한 광 자기 디스크와 동일함으로, 여기서는 설명을 생략한다.
상기 실시예 1과 동일하게, 기록층(4) 및 보조층(8)의 양면 모두가 수직 자기 이방성을 나타내므로, 특히 조치를 취하지 않는 경우는 자화 상태에 따라서는 어느쪽인가 한쪽의 층에 자화벽이 생긴다. 그러나, 본 실시예의 광 자기 디스크에서는 기록층(4)과 보조층(8)과의 사이에 상기와 같이, 실온에서 면내 자화를 나타내는 한편, 온도 상승에 따라 면내 자화로부터 수직 자화로 이행하는 성질을 갖는 상기 중간층(17)이 설치되고 있다. 따라서, 실온에서는 이 중간층(17)이 자화벽이되므로, 이 때문에, 보다 낮은 초기화 자계 Hini에서 보조층(8)이 초기화될 수 있게 된다. 그리고, 고온시에는, 중간층(17)의 자화가 수직 자화로 이행함으로, 그 후의 냉각 과정에 있어서, 보조층(8)과 기록층(4)와의 사이에 작용하는 교환 결합력이 크게 되고, 기록층(4)에 보조층(8)의 자화의 방향이 전사되기 쉽게 된다. 따라서, 광 변조 오버 라이트에 따른 기록이 지장없이 행해진다.
또한, 상기의 제1 및 제2 실시예에서는, 광 자기 기록 매체로서 광 자기 디스크에 대해서 설명했으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 광 자기 테이프, 광 자기 카드 등에도 절용할 수 있다.
아울러, 본 발명의 상세한 설명에 따른 구체적인 실시 형태 또는 실시예는 어디까지나 본 발명의 기술 내용을 명확히 하기 위한 것이며, 그와 같은 구체적인 예로만 한정하여 좁은 의미로 해석되어야 할 것이 아니고, 본 발명의 정신과 다음에 기재하는 특허 청구의 범위 내에서, 여러가지로 변경하여 실시할 수 있는 것이다.

Claims (20)

  1. 실온에서 면내 자화를 나타내는 한편, 소정 온도 이상에서는 수직 자화를 나타내는 독출층과, 상기 독출층의 한쪽면에 형성된, 정보가 광 자기 기록되는 기록층과, 상기 기록층의, 상기 독출층이 형성된 측과 반대측의 면에 형성된, 실온으로부터 그의 큐리 온도까지 면내 자화를 나타내는 중간층과, 상기 중간층의, 상기 기록층이 형성된 측과 반대측의 면에 형성된, 상기 기록층의 큐리 온도 보다도 높은 큐리 온도를 갖는 것과 동시에 실온에서의 보자력이 상기 기록층의 실온에서의 보자력보다도 낮은 보조층을 포함하고, 상기 독출층이 상기 기록층의 큐리점보다도 높은 큐리점을 갖고, 상기 기록층의 큐리점 이하의 온도 범위에서 수직 자화를 나타내는 것을 특징으로 하는 광 자기 기록매체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 독출층은 회토류 천이 금속 합금을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 광 자기 기록 매체.
  3. 제2항에 있어서, 상기 희토류 천이 금속 합금은 Gdx(Fe1-yCoy)1-x를 포함하고, x 및 y의 범위는 0.20x0.35, 0.1y0.5인 것을 특징으로 하는 광 자기 기록 매체.
  4. 제2항에 있어서, 상기 희토류 천이 금속 합금은 Tbx(FeyCo1-y)1-x를 포함하고, x의 범위는 0.20x0.30인 것을 특징으로 하는 광 자기 기록 매체.
  5. 제2항에 있어서, 상기 희토류 천이 금속 합금은 Dyx(FeyCo1-y)1-x를 포함하고, x의 범위는 0.24x0.33인 것을 특징으로 하는 광 자기 기록 매체.
  6. 제2항에 있어서, 상기 희토류 천이 금속 합금은 Hox(FeyCo1-y)1-x를 포함하고, x의 범위는0.25x0.45인 것을 특징으로 하는 광 자기 기록 매체.
  7. 제2항에 있어서, 상기 희토류 천이 금속 합금은 Gd0.26(Fe0.82Co0.18)0.74를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 광 자기 기록 매체.
  8. 제1항에 있어서, 상기 기록층은 DyFeCo를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 광 자기 기록 매체.
  9. 제1항에 있어서, 상기 보조층은 GdDyFeCo를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 광 자기 기록매체.
  10. 제1항에 있어서, 상기 중간층은 GdFeCo를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 광 자기 기록 매체.
  11. 실온에서 면내 자화를 나타내는 한편, 소정 온도 이상에서는 수직자화를 나타내는 독출층과, 상기 독출층의 한쪽면에 형성된, 정보를 광 자기 기록하는 기록층과, 상기 기록층의, 상기 독출층이 형성된 측과 반대측의 면에 형성된, 실온에서 면내 자화를 나타내는 한편, 온도 상승에 따라 면내 자화로부터 수직 자화로 이행하는 중간층과, 상기 중간층의, 상기 기록층이 형성된 측과 반대측의 면에 형성된, 상기 기록층의 큐리 온도 보다도 높은 큐리 온도를 갖는 것과 동시에 실온에서의 보자력이 상기 기록층의 실온에서의 보자력 보다도 낮은 보조층을 포함하고, 상기 독출층이 상기 기록층의 큐리점보다도 높은 큐리점을 갖고, 상기 기록층의 큐리점 이하의 온도 범위에서 수직 자화를 나타내는 것을 특징으로 하는 광 자기 기록 매체.
  12. 제11항에 있어서, 상기 독출층은 희토류 천이 금속 합금을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 광 자기 기록 매체.
  13. 제12항에 있어서, 상기 희토류 천이 금속 합금은 Gdx(Fe1-yCoy)1-x를 포함하고, x 및 y의 범위는 0.20x0.35, 0.1y0.5인 것을 특징으로 하는 광 자기 기록 매체.
  14. 제12항에 있어서, 상기 희토류 천이 금속 합금은 Tbx(FeyCo1-y)1-x를 포함하고, x의 범위는 0.20x0.30인 것을 특징으로 하는 광 자기 기록 매체.
  15. 제12항에 있어서, 상기 희토류 천이 금속 합금은 Dyx(FeyCo1-y)1-x를 포함하고, x의 범위는 0.24x0.33인 것을 특징으로 하는 광 자기 기록 매체.
  16. 제12항에 있어서, 상기 희토류 천이 금속 합금은 Hox(FeyCo1-y)1-x를 포함하고, x의 범위는 0.25x0.45인 것을 특징으로 하는 광 자기 기록 매체.
  17. 제12항에 있어서, 상기 희토류 천이 금속 합금은 Gd0.26(F0.82Co0.18)0.74를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 광 자기 기록 매체.
  18. 제11항에 있어서, 상기 기록층은 DyFeCo를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 광 자기 기록매체.
  19. 제11항에 있어서, 상기 보조층은 GdDyFeCo를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 광 자기 기록 매체.
  20. 제11항에 있어서, 상기 중간층은 GdFECo를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 광 자기 기록매체.
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