KR100249444B1 - 초해상을 실현한 광자기기록매체 및 그를 이용한 재생방법 - Google Patents

초해상을 실현한 광자기기록매체 및 그를 이용한 재생방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

초해상을 실현한 광자기 기록 매체 및 그를 이용한 재생 방법
제1a 내지 1c도, 제2a 내지 2c도 및 제3a 내지 3c도는 각각 종래의 초해상 방법을 나타내는 도면.
제4도는 본 발명의 제1 실시태양에 따른 광자기 기록 매체의 자성층의 기본층 구성을 나타내는 도면.
제5a 내지 5c도는 본 발명의 제1 실시태양에 따른 광자가 기록 매체에 있어서 정보 재생 방법의 한 방식을 나타내는 도면으로, 여기서
제5a도는 매체의 상부 표면 상의 광 스팟(spot) 내의 마스크 영역과 개구 영역을 나타내는 도면.
제5b도는 각 층의 자화 방향 상태를 나타내는 도면.
제5c도는 트랙 방향의 온도 분포를 나타내는 도면.
제6a 내지 6c도는 본 발명의 제1 실시태양에 따른 광자기 기록 매체에 있어서 정보 재생 방법의 다른 방식을 나타내는 도면으로, 여기서
제6a도는 매체의 상부 표면 상의 광 스팟 내의 마스크 영역과 개구 영역을 나타내는 도면
제6b도는 각 층의 자화 방향 상태를 나타내는 도면.
제6c도는 트랙 방향의 온도 분포를 나타내는 도면.
제7a 내지 7c도는 본 발명의 제1 실시태양에 따른 광자기 기록 매체에 있어서 광 스팟 내의 고온 영역이 마스킹되는 원리를 설명하는 도면.
제8도는 재생층에 전사된 기록 자기 도메인에 가해진 정자기장 Hleak, Hst 및 블로호(Bloch) 자벽 에너지에 기인한 실효 자기장 Hwb를 나타내는 도면.
제9a도는 각각 교환-결합력 및 정자 결합력이 우세한 경우의 안티(anti)-평행 타입의 층 구성에 대한 안정한 자화 상태를 나타내는 도면.
제9b도는 각각 교환-결합력 및 정자 결합력이 우세한 경우의 평행 타입의 층 구성에 대한 안정한 자화 상태를 나타내는 도면.
제10a 내지 10c도는 각각 상이한 보상 온도를 갖는 GdFeCo에 관한 포화 자화의 온도 의존성을 나타내는 도면.
제11도는 GdFeCo의 보상 온도 및 퀴리(Curie) 온도의 조성 의존성을 나타내는 도면.
제12도는 본 발명의 제1 실시태양에 따른 광자기 기록 매체의 재생층의 반자기장 에서지 2Ms2및 수직 자기 이방성 상수 Ku의 온도 특성의 한 예를 나타내는 도면.
제13a 내지 13c도는 본 발명의 제1 실시태양에 따른 광자기 기록 매체의 각 자성층의 Ms의 온도 특성의 한 예를 나타내는 도면.
제14도는 본 발명의 광자기 기록 매체의 층 구성의 한 예를 나타내는 도면.
제15a 및 15b도는 계면 자벽을 나타내는 도면.
제16도는 GdFeCo 재생층의 포화 자화의 온도 의존성을 나타내는 도면.
제16도는 TbFeCo 메모리층의 포화 자화의 온도 의존성을 나타내는 도면.
제18도는 중간층의 퀴리 온도에서 재생층의 포화 자화의 재생층 조성 x 의존성을 나타내는 도면.
제19도는 실험예 7 내지 10에 있어서 C/N 및 에너지(Ewb-Eleak-Est-Ecl)의 재생층 조성 x 의존성을 나타내는 도면.
제20도는 실험예 11 내지 14에 있어서 C/N 및 에너지(Ewb-Eleak-Est-Ecl)의 재생층 조성 x 의존성을 나타내는 도면.
제21도는 캐리어, 노이즈, 진폭 및 DC 레벨의 재생 파워 의존성을 나타내는 도면.
제22도는 C/N의 재생 자기장 의존성을 나타내는 도면.
제23도는 크로스토크(crosstalk)의 재생 파워 의존성을 나타내는 도면.
제24도는 본 발명의 제2 실시태양에 따른 광자기 기록 매체의 기본 층 구성을 나타내는 도면.
제25a도는 재생층의 막 두께에 기인한 마스크 효과를 나타내는 도면.
제25b도는 재생층의 막 두께에 기인한 개구 효과를 나타내는 도면.
제26a도는 중간층의 막 두께에 기인한 마스크 효과를 나타내는 도면.
제26b도는 중간층의 막 두께에 기인한 개구 효과를 나타내는 도면.
제27도는 C/N의 재생층 막 두께 의존성을 나타내는 도면.
제28도는 크로스토크의 재생층 막 두께 의존성을 나타내는 도면.
제29도는 C/N의 중간층 막 두께 의존성을 나타내는 도면.
제30도는 크로스토크의 중간층 막 두께 의존성을 나타내는 도면.
제31도는 본 발명의 제3 실시태양에 따른 광자기 기록 매체의 기본 구성을 나타내는 도면.
제32도는 캐리어 및 노이즈의 재생 파워 의존성을 나타내는 도면.
제33도는 C/N의 마크 길이 의존성을 나타내는 도면.
제34도는 크로스토크의 재생 파워 의존성을 나타내는 도면.
제35도는 C/N의 재생층 Gd 함량 의존성을 나타내는 도면.
제36도는 크로스토크의 재생층 Gd 함량 의존성을 나타내는 도면.
제37도는 C/N의 중간층 Gd 함량 의존성을 나타내는 도면.
제38도는 크로스토크의 중간층 Gd 함량 의존성을 나타내는 도면.
제39도는 C/N의 메모리층 Tb 함량 의존성을 나타내는 도면.
제40도는 본 발명의 제3 실시태양의 광기록 매체의 다른 구성을 나타내는 도면.
제41도는 본 발명의 제3 실시태양의 기록 매체에 대하여 자기장 변조 기록을 향하였을 때 캐리어 및 노이즈의 재생 파워 의존성을 나타내는 도면.
제42도는 본 발명의 제4 실시태양에 따른 광자기 기록 매체의 기본 구성을 나타내는 도면.
제43도는 캐리어 및 노이즈의 재생 파워 의존성을 나타내는 도면.
제44도는 캐리어, 노이즈, 진폭 및 DC 레벨의 재생 파워 의존성을 나타내는 도면.
제45도는 C/N의 재생 자기장 의존성을 나타내는 도면.
제46도는 C/N의 마크 길이 의존성을 나타내는 도면.
제47도는 크로스토크의 재생 파워 의존성을 나타내는 도면.
제48도는 C/N과 재생층의 포화 자화 사이의 관계를 나타내는 도면.
제49도는 크로스토크와 재생층의 포화 자화 사이의 관계를 나타내는 도면.
제50도는 C/N과 중간층의 포화 자화 사이의 관계를 나타내는 도면.
제51도는 크로스토크와 중간층의 포화 자화 사이의 관계를 나타내는 도면.
제52도는 재생층의 포화 자화의 보상 온도 사이의 관계를 나타내는 도면.
제53도는 중간층의 포화 자화와 퀴리 온도 사이의 관계를 나타내는 도면.
제54도는 재생층의 보상 온도와 중간층의 퀴리 온도의 차이와 C/N 사이의 관계를 나타내는 도면.
제55도는 C/N과 메모리층의 포화 자화 사이의 관계를 나타내는 도면.
제56도는 본 발명의 제4 실시태양의 광자기 기록 매체의 다른 구성을 나타내는 도면.
제57도는 본 발명의 제4 실시태양의 기록 매체에 대하여 자기장 변조 기록을 행하였을 때 캐리어 및 노이즈의 재생 파워 의존성을 나타내는 도면.
제58도는 본 발명의 제5 실시태양에 따른 광자기 기록 매체의 자성층의 기본층 구성을 나타내는 도면.
제59a 내지 59c도는 본 발명의 제5 실시태양에 따른 광자기 기록 매체에 있어서 정보 재생 방법의 한 방식을 나타내는 도면으로, 여기서
제59a도는 매체의 상부 표면 상의 광 스팟 내의 마스크 영역과 개구 영역을 나타내는 도면.
제59b도는 각 층의 자화 방향 상태를 나타내는 도면.
제59c도는 트랙 방향의 온도 분포를 나타내는 도면.
제60a 내지 60c도는 본 발명의 제5 실시태양에 따른 광자기 기록 매체에 있어서 정보 재생 방법의 다른 방식을 나타내는 도면으로, 여기서
제60a도는 매체의 상부 표면 상의 광 스팟 내의 마스크 영역과 개구 영역을 나타내는 도면.
제60b도는 각 층의 자화 방향 상태를 나타내는 도면.
제60c도는 트랙 방향의 온도 분포를 나타내는 도면.
제61도는 본 발명의 제5 실시태양에 따른 광자기 기록 매체의 층 구성의 한 예를 나타내는 도면.
제62도는 본 발명의 제5 실시태양에 따른 광자기 기록 매체의 층 구성의 다른 예를 나타내는 도면.
제63a 내지 63b도는 본 발명의 제6 실시태양에 따른 광자기 기록 매체의 자성층의 기본 층 구성을 나타내는 도면.
제64a 내지 64c도는 본 발명의 제6 실시태양에 따른 광자기 기록 매체에 있어서 정보 재생 방법의 한 방식을 나타내는 도면으로, 여기서
제64a도는 매체의 상부 표면상의 광스팟 내의 마스크영역과 개구영역을 나타내는 도면.
제64b도는 각 층의 자화 방향 상태를 나타내는 도면.
제64b도는 트랙 방향의 온도 분포를 나타내는 도면.
제65a 내지 65c도는 본 발명의 제6 실시태양에 따른 광자기 기록 매체에 있어서 광 스팟 내의 고온 영역이 마스킹되는 원리를 설명하는 도면.
제66도는 재생층에 전사된 기록 자기 도메인에 가해진 정자기장 Hleak, Hst 및 블로호 자벽 에너지에 기인한 실효 자기장 Hwb를 나타내는 도면.
제67도는 본 발명의 제6 실시태양에 따른 광자기 기록 매체의 층 구성의 한 예를 나타내는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 601 : 기록 마크 2, 602 : 스팟
3 : 개구 4, 603 : 프론트 마스크(저온영역)
5, 605 : 리어 마스크(고온 영역) 6a, 6b, 606a, 606b : 그루브
7, 607 : 랜드 8, 608 : 블로호 자벽
11, 31, 41, 111, 211, 311, 411, 511, 611 : 재생층
12, 32, 112, 212, 312, 412, 512, 612 : 중간층
13, 33, 42, 113, 213, 313, 413, 513, 613 : 메모리층
14, 34, 43, 114, 214, 314, 414, 514, 614 : 간섭층
15, 35, 44, 115, 215, 315, 415, 515, 615 : 보호층
16, 416 : 방열층
20, 120, 220, 320, 420, 520, 620 : 기판
21 : 초기화 자기장 22 : 재생 자기장
30, 630 : 전체의 자화 31, 631 : TM 부격자의 자화
5121 : 제1 중간층 5122 : 제2 중간층
본 발명은 레이저 비임을 사용하여 정보를 기록하고 재생하는 광자기 기록 매체, 보다 구체적으로는 고밀도 기록 및 초해상 재생을 실현할 수 있는 광자기 기록 매체 및 광자기 재생 방법에 관한 것이다.
고쳐쓸 수 있는 고밀도 기록 방식으로서는, 반도체 레이저 비임의 열 에너지를 이용하여 자기 박막에 자기 도메인을 써넣음으로써 정보를 기록하고 자기 광학 효과를 이용하여 기록된 정보를 읽어내는 광자기 기록 방식이 주목받고 있다. 최근에 이 광자기 기록 매체의 저장 용량을 추가로 증가시키기 위해 그의 기록 밀도를 향상시키려는 요구가 증대되고 있다.
광자기 기록 매체와 같은 광 디스크의 선 기록 밀도는 재생 광학계의 레이저 비임 파장및 대물 렌즈의 개구수 NA에 크게 의존한다. 구체적으로는, 재생 광파장 및 대물 렌즈 개구수가 결정되면 비임 웨이스트의 직경이 결정되기 때문에 재생될 수 있는 최단 마크 길이는 약/2NA에 의해 제한된다.
이와는 달리, 트랙 밀도는 주로 인접 트랙들 사이의 크로스토크(crosstalk)에 의해 제한되고, 최단 마크 길이와 같이 재생 비임 스팟의 직경에 의존한다.
따라서, 종래의 광 디스크로 보다 고밀도 기록을 실현하기 위하여 재생 광학계의 레이저 비임 파장을 단축시키거나 또는 대물 렌즈의 개구수 NA를 증가시킬 필요가 있다. 그러나, 소자의 효율, 발열 등의 면에서 레이저 비임 파장을 단축시키는 것은 쉽지 않다. 한편, 대물 렌즈의 개구수를 증가시킬 때에는 렌즈들의 가공이 곤란하게 되고, 또한 렌즈와 디스크 사이의 거리가 너무 짧아져서 디스크와 충돌하는 등의 기계적 문제가 발생한다. 이러한 면에서, 기록 매체의 구성 및 정보 판독 방법을 개선시켜 기록 밀도를 증가시키는 기술이 개발되었다.
예를 들면, 일본국 특허 공개 제3-93056호 공보에 개시되어 있는 광자기 재생 방법에서는 제1a 내지 1c도에 나타낸 바와 같은 매체 구성이 제안되었다. 제1A도는 초해상 기술의 한 예인 광 디스크의 단면도이다. 기판 (20)은 통상 유리 또는 폴리카보네이트와 같은 투명한 재료로 이루어진다. 기판(20) 상에 간섭층 (34), 재생층(31), 중간층 (32), 메모리 층 (33) 및 보호층 (35)의 순서로 적층시킨다. 간섭층 (34)는 키어(Kerr) 효과를 높이기 위해 제공되고, 보호층 (35)는 자성층을 보호하기 위해 제공된다. 자성층 중의 화살표들은 각각 자성막 중의 자화 또는 원자 자기모먼트(moment)의 방향을 나타낸다. 재생층, 중간층 및 메모리층을 갖는 매체 상에 광 스팟을 조사하여 매체 상에 온도 분포를 형성시킨다. 온도 분포에서는, 고온 영역의 재생층과 메모리층 사이의 자기적 결합을 퀴리 온도가 낮은 중간층으로 절단하고, 자기적 결합이 결단된 부분의 재생층의 자화를 외부 자기장에 의해 한 방향으로 배열하여 광 스팟 내의 메모리층의 자기 도메인 정보의 일부를 마스킹한다. 이러한 방식으로, 광의 회절 한계 이하의 주기를 갖는 신호를 재생시켜 선 기록 밀도를 향상시킬 수 있다.
이와는 달리, 일본국 특허 공개 제3-93058호 및 동 제4-255946호 공보에 개시되어 있는 초해상 재상 방법에서는, 제2a 내지 2c도에 나타낸 바와 같이 재생층(31), 중간층 (32) 및 메모리층 (33)으로 이루어진 매체를 사용하였다. 정보 재생에 앞서, 초기화 자기장(21)에 의해 재생층 (31)의 자화를 한 방향으로 배열하여 메모리층 (33)의 자기 도메인 정보를 마스킹한다. 그 후, 광 스팟(2)를 조사하여 매체 상에 온도 분포를 형성시킨다. 온도 분포에서는, 저온 영역에서 재생층 (31)의 초기화 상태를 유지시켜 프론트 마스크(front mask) (4)를 형성시킨다. 한편, 중간층 (32)의 퀴리 온도 Tc2 이상의 고온 영역에서는 재생층(31)의 자화를 강제적으로 재생 자기장의 방향으로 배향시켜 리어 마스크(rear mask) (5)를 형성시킨다. 중온 영역에서만 메모리층 (33)의 자기 도메인 정보가 전사되어 재생 광 스팟의 실효 크기를 감소시킨다. 이러한 배치에 의해 광의 회절 한계 이하의 기록된 마크(1)을 재생시켜선 기록 밀도를 향상시킬 수 있다.
한편, 일본국 특허 공개 제6-124500호 공보에서는 재생된 신호의 광학적 분해능을 초과하는 기록 밀도를 실현하는 초해상 기술을 제공하기 위하여 제3a 내지 3c도에 나타낸 바와 같은 광자기 기록 매체 구성을 제안하였다.
제3a도는 초해상 기술의 한 예인 광 디스크의 단면도이다. 자성막 중의 화살표들은 각각 막 중의 철족 원소 부격자 자화 방향을 나타낸다.
메모리층 (42)는 예를 들면, TbFeCo, DyFeCo 등과 같은 수직 자기 이방성이 큰 물질로 이루어진 막이다. 정보는 막 표면에 대해 성향 또는 하향하는 자기 도메인의 형태로 메모리층 (42) 내에 보유된다. 재생층 (41)은 실온에서는 면내 자화막이고, T1-마스크로 승온될 때 수직 자화막으로 된다.
기판 (20) 측으로부터 정보 재생광을 상기한 매체 구성을 갖는 디스크에 조사할 때, 데이타 트랙 중심에서의 온도 구배는 제3c도에 나타낸 바와 같이 된다. 기판 (20) 측으로부터 봤을 때, 제3b도에 나타낸 바와 같이 광 스팟 내에 T1-마스크의 등온선이 존재한다. 상기한 바와 같이, T1-마스크보다 낮은 온도에서 재생층 (41)이 면내 자화막이기 때문에 그 부분에서 커어 효과에 기여하지 않아(프론트 마스크 (4)를 형성) 메모리층 (42) 내에 보유된 기록 자기 도메인은 프론트 마스크 (4)에 의해 마스킹된다. 이와는 달리, 온도가 T1-마스크 이상인 부분에서는 재생층 (41)이 수직 자화막으로 되고 또한 메모리층 (42)로부터의 교환-결합력 때문에 자화 방향이 기록된 정보와 동일하게 된다. 그 결과, 메모리층 (42)의 기록된 자기 도메인은 스팟 (2)의 크기보다 작은 개구부 (3)으로만 전사되어 초해상이 실현된다.
상기한 공지된 초해상 기술에서는 저온 영역에서의 프론트 마스크 (4)가 인접트랙 쪽으로 신장되기 때문에 이들 기술은 선 기록 밀도와 함께 트랙 밀도의 향상도 또한 추구해야 한다.
그러나, 일본국 특허 공개 제3-93056호 공보에 개시된 방법에서는, 비록 신호품질을 감소시키지 않고서 해상력이 향상될 수 있지만 재생 자기장을 가할 필요가 있다. 또한, 일본국 특허 공개 제3-93058호 및 동 제4-255946호 공보에 개시된 방법에서는, 정보 재생 전에 재생층 (31)의 자화를 한 방향으로 배열해야 할 필요가 있으므로 이러한 목적을 위해 초기화 자석 (21)을 종래의 장치에 추가해야 한다. 또한, 일본국 특허 공개 제6-124500호 공보에 개시되어 있는 초해상 재생 방법에서는 단지 프론트 마스크 (4)만을 사용하기 때문에 해상도를 향상시키기 위하여 마스크 영역을 신장시킬 때 개구 (3)의 위치가 스팟의 중심으로부터 벗어나서 신호 품질을 열화시킨다.
상기한 바와 같이, 종래의 초해상 재생 방법은 해상력이 충분히 상승될 수 없고, 광자기 기록/재생 장치의 구성이 복잡하고, 비용이 많이 들고, 크기 감소가 곤란하다는 등의 문제점들을 갖고 있다.
본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해 행해진 것으로서, 재생시에 초기화 자기장 또는 재생 자기장을 필요로 하지 않는 간단한 구성으로 광의 회절 한계이하의 기록 마크를 높은 신호 품질로 재생할 수 있는 광자기 기록 매체 및 그 매체를 이용한 광자기 정보 재생 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 기판, 상기 기판 상에 적층된, 정보를 재생시키기 위한 제1 자성층, 상기 제1 자성층 상에 적층된, 정보를 축적하기 위한 제2 자성층, 및 상기 제1 자성층과 제2 자성층 사이에 위치하고, 상기 제1 및 제2 자성층의 퀴리(Curie) 온도보다 낮은 퀴리 온도를 갖는 제3 자성층을 포함하며, 상기 제3 자성층의 영역에 인접해 있으며, 온도가 상기 제3 자성층의 퀴리 온도 이상인 상기 제1 자성층 영역의 자화 방향이 상기 제1 자성층 영역 주위의 자화 방향으로 배향되는 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체가 제공된다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 기판, 상기 기판 상에 적층된, 정보를 재생시키기 위한 제1 자성층, 상기 제1 자성층 상에 적층된, 정보를 축적하기 위한 제2 자성층, 및 상기 제1 자성층과 제2 자성층 사이에 위치하고, 상기 제1 및 제2 자성층의 퀴리 온도보다 낮은 퀴리 온도를 갖는 제3 자성층을 포함하며, 상기 제3 자성층의 영역에 인접해 있으며, 온도가 상기 제3 자성층의 퀴리 온도 이상인 상기 제1 자성층 영역의 자화 방향이 상기 제1 자성층 영역 주위의 자화 방향으로 배향되는 광자기 기록 매체에 축적된 정보를 재생시키기 위한, 광 스팟(spot)을 조사시키는 단계, 상기 광 스팟 내의 고온 영역에서 상기 제3 자성층을 그의 퀴리 온도 근방까지 승온시켜 상기 고온 영역에서 상기 제1 자성층의 자화 방향을 상기 고온 영역 주위의 상기 제1 자성층의 자화 방향으로 배향시키는 단계, 상기 제2 자성층에 축적된 정보를 상기 광스팟 내의 적어도 중온영역에서 상기 제1 자성층으로 전사시키는 단계, 및 상기 광 스팟의 반사광의 자기광학 효과를 검출함으로써 상기 정보를 재생시키는 단계를 포함하는 정보 재생 방법이 또한 제공된다.
[제1 실시태양]
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 제1 실시태양에 따른 광자기 기록매체 및 그 매체를 이용한 정보 재생 방법에 관하여 상세히 설명한다.
본 발명의 광자기 기록 매체는 투광성 기판 상에, 기판 측으로부터 제1 자성층, 제1 자성층 및 제2 자성층보다 낮은 퀴리 온도를 갖는 제3 자성층, 및 수직 자화막인 제2 자성층의 3개 이상의 자성층을 갖는다 (제4도 참조). 이하, 제1 자성층을 재생층으로, 제2 자성층을 메모리층으로, 및 제3 자성층을 중간층으로 칭한다.
재생층은 메모리층에 보유된 자화 정보를 재생시키는 층이다. 재생층은 중간층 및 메모리층에 비해 광의 입사 측에 가깝게 위치하고, 그의 퀴리 온도는 재생시커어 회전각의 열화를 방지하기 위하여 중간층 및 메모리층의 퀴리 온도보다 높게 설정한다. 또한, 재생층의 보자력은 메모리층보다 작아야 한다. 바람직하게는, 재생층은 작은 자기 이방성 및 실온과 퀴리 온도 사이의 보상 온도를 갖는다. 또한, 재생층의 자화 방식은, 재생층이 실온 및 실온 내지 퀴리 온도 사이에서 수직 자화막이거나 또는 재생층이 실온에서는 면내 자화막이고 실은 내지 퀴리 온도 사이에서는 수직 자화막으로 되는 것이다. 재생층의 구체적인 재료로서는, 예를 들면 회토류-철족 비정질 합금, 예를 들면 GdFeCo, GdTbFeCo, GdDyFeCo, NdGdFeCo 등의 주로 GdFeCo를 함유하는 재료가, 높은 퀴리 온도 및 낮은 보자력을 갖고 본 매체의 주 목적인 고온 영역에서의 기록 자기 도메인의 수축이 용이하게 일어나기 때문에 바람직하다.
중간층은 주로 메모리층으로부터 재생층으로의 교환-결합력을 부분적으로 매개하고 부분적으로 감소시키거나 또는 절단하기 위해 제공된다. 따라서, 중간층은 재생층과 메모리층 사이에 위치하고, 실온보다 높고 재생층 및 메모리층의 퀴리 온도보다 낮게 설정된 퀴리 온도를 갖는다. 중간층의 퀴리 온도는 광 스팟 내의 저온부 및 중온부에서 메모리층으로부터 재생층으로 교환-결합력을 매개할 수 있도록 충분히 높게, 그러나 광 스팟 내의 최고온부에서 교환-결합력을 절단할 수 있도록 충분히 낮게 설정되므로, 바람직하게는 80 ℃ 이상 220 ℃ 이하, 보다 바람직하게는 110 ℃ 이상 180 ℃ 이하이다. 재생층이 실온과 퀴리 온도 사이의 보상 온도를 가질 경우 중간층의 퀴리 온도는 바람직하게는 보상 온도에 대해 -100 ℃ 내지 +50 ℃, 보다 바람직하게는 보상 온도에 대해 -80 ℃ 내지 +20 ℃ 범위 내의 온도로 설정한다. 중간층의 재료로서는, 예를 들면 희토류-철족 비정질 합급, 예를 들면 TbFe, TbFeCo, GdFe, GdFeCo, GdTbFeCo, GdDyFeCo, DyFe, DyFeCo, TbDyFeCo 등을 첨가할 수 있다. 퀴리 온도를 저하시키기 위해 비자성 원소, 예를 들면 Cr, Al, Si, Cu 등을 첨가할 수 있다. 또한, 재생층을 저온에서 중간층의 면내 자화막이도록 함으로써 저온 영역을 마스킹하는 경우, 저온에서의 재생층의 면내 자기 이방성을 강하게 하기 위하여 실온에서의 중간층의 면내 자기 이방성이 실온에서의 재생층의 값보다 큰, 예를 들면 실온에서의 중간층의 포화 자화 Ms가 실온에서의 재생층의 값보다 큰 것이 바람직하다.
메모리층은 기록된 정보를 축적하는 층이므로 자기 도메인을 안정하게 보유할 수 있어야 한다. 메모리층의 재료로서는, 수직 자기 이방성이 커서 자화 상태를 안정하게 유지할 수 있는 재료, 예를 들면 희토류-철족 비정질 합금, 예를 들면 TbFeCo, DyFeCo, TbDyFeCo 등, 석류석, 백금족-철족 주기 구조막, 예를 들면 Pt/Co, Pd/Co 등, 또는 백금족-철족 합금, 예를 들면 PtCo, PdCo 등이 바람직하다. 내식성을 개선시키기 위하여 Al, Ti, Pt, Nb, Cr 등과 같은 원소를 재생층, 중간층 및 메모리층에 첨가할 수 있다. 간섭 효과 및 보호 성능을 향상시키기 위하여, 상기한 재생층, 중간층 및 메모리층 외에 SiNx, AlOx, TaOx, SiOx등으로 이루어진 유전층을 제공할 수 있다. 또한, 열전도성을 개선시키기 위하여, Al, AlTa, AlTi, TlCr, Cu 등으로 이루어지고 양호한 열전도성을 갖는 층을 제공할 수 있다. 또한, 광 변조 오버라이트(overwrite)를 행하기 위해 자화를 한 방향으로 배열시킨 초기화층을 제공할 수 있다. 교환-결합력 또는 정자 결합력을 조절하기 위해 기록 보조 및 재생 보조용 보조층들을 제공할 수 있다. 게다가, 상기한 유전층 또는 중합체 수지로 이루어진 보호코트를 보호막으로서 첨가할 수 있다.
이어서, 본 발명의 기록/재생 방법을 하기한다.
먼저, 본 발명의 광자기 기록 매체의 메모리층의 데이타 신호에 따라 자기 도메인을 형성시킨다. 제1 기록 방법에서는 일단 구 정보를 소거한 후 기록 방향으로가한 자기장 하에서 레이저 파워를 변조하여 기록을 행한다. 제2 기록 방법에서는, 외부 자기장을 가하면서 레이저 파워를 변조하여 구 정보 상에 신 정보를 오버라이트 기록한다. 이들 광 변조 기록 방법에서는, 광 스팟 내의 소정 영역만이 메모리층의 퀴리 온도 근방에 도달하도록 기록 매체의 선속도를 고려하여 레이저 비임의 강도를 결정함으로써 광 스팟을 직경 이하의 기록 자기 도메인이 형성될 수 있다. 그 결과, 광의 회절 한계 이하의 주기를 갖는 신호가 기록될 수 있다. 이와는 달리, 제3 기록 방법에서는, 메모리층의 온도를 그의 퀴리 온도 이상으로 할 수 있는 파워를 갖는 레이저 비임을 조사하면서 외부 자기장을 변조하여 오버리이트 기록을 행한다. 이 경우, 변조 속도를 선속도에 따라 크게 설정함으로써 광 스팟의 직경 이하의 자기 도메인을 형성시킬 수 있다. 그 결과, 광의 회절 한계 이하의 주기를 갖는 신호가 기록될 수 있다.
후술하는 메카니즘으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 초해상이 안정하게 기능하도록 하기 위하여, 기록 마크 주위의 자화 마크의 반대 방향으로 배향되도록 할 필요가 있다.
가장 일반적인 제1 기록 방법에서는, 일정한 자기장을 가하면서 레이저 파워를 높은 파워로 일정하게 유지시켜, 기록을 행하려는 트랙의 자화를 초기화(소거 작동)시킨 후, 자기장의 방향을 반전시킨 상태로 레이저 파워를 강도 변조하여 소정의 기록 마크를 형성시킨다. 이 때, 기록 마크 주위에 자화 방향들이 랜덤한 부분이 있을 경우에는 재생시에 노이즈가 발생하게 된다. 이러한 이유로, 재생된 신호의 품질을 향상시키기 위하여 기록 마크보다 넓은 영역을 소거하는 것이 일반적으로 행해지고 있다. 따라서, 기록 자기 도메인 주위의 자화는 반드시 자기 도메인의 반대 방향으로 배열되기 때문에, 이 기록 방법에서는 본 발명의 초해상이 안정하게 작동한다.
제2 기록 방법에서는, 일본국 특허 공개 제62-175948호 공보에 개시된 바와 같은 구성을 갖는 매체 (이 매체는 기록된 정보를 보유하기 위한 메모리층 외에, 기록전에 자화가 한 방향으로 배열되어 있는 쓰기(write layer)층을 갖는다)를 사용하였다. 따라서, 기록에 앞서 행하는 소거 작동은 필요하지 않다. 한편, 이 매체에 기록을 행할 경우, 쓰기층의 반대 방향으로 일정한 자기장을 가하면서 기록된 정보에 따라 레이저 강도를 Ph와 Pl 사이에서(Ph 〉Pl) 변조한다. 매체가 Ph에 상당하는 온도 Th로 승온될 때, Th는 쓰기층의 Tc와 실질적으로 동일하게 설정되기 때문에 메모리층 및 쓰기층의 자화는 외부 자기장의 방향으로 배향되어 자기 도메인을 형성시킨다. 한편, 매체가 Pl에 상당하는 온도 Tl까지만 승온될 경우, 자화의 방향은 쓰기층의 방향과 동일하게 된다. 이과정은 미리 기록된 자기 도메인과 관계없이 일어난다. Ph의 레이저 비임을 매체에 조사하는 경우를 생각해 보자. 이 경우, 비록 기록 자기 도메인을 형성시키는 부분이 Th로 승온되더라도 이 때의 온도 분포가 2차원적으로 신장되어 비록 레이저 강도를 Ph로 증가시키더라도 자기 도메인 주위에 온도가 Tl까지만 승온되는 부분이 항상 발생한다. 따라서, 기록 자기 도메인의 주위에는 반대 방향의 자화를 갖는 부분이 존재하므로 이 기록 방법에서도 또한 본 발명의 초해상이 안정하게 작동한다.
또한, 다른 기록 방법으로서, 상기한 외부 자기장의 방향을 교대로 변화시키는 자기장 변조 기록을 들 수 있다. 이 기록 방법에서는, DC 레이저 비임을 높은 파워로 조사하면서 자기장 변조를 행한다. 이전에 기록된 자기 도메인의 이력을 남기지 않고서 신 정보를 기록하기 위해서는, 자기 도메인을 형성하는 폭을 항상 일정하게 해야 한다. 따라서, 이 경우 특정의 처지를 해야 하며, 그렇지 않을 경우에는 기록 자기 도메인의 주위 자화 방향이 랜덤한 부분이 발생하여 본 발명이 초해상이 안정하게 작동하지 못한다. 따라서, 자기장 변조 기록을 행할 경우에는 매체의 출하시 또는 1회째의 기록에 앞서 통상의 기록 파워보다 큰 파워로 초기화를 행하거나 또는 랜드(land) 및 그루브(groove) 모두에 대해 미리 전면적으로 자화의 초기화를 행할 필요가 있다.
이어서, 본 발명의 재생 방법을 후술한다.
본 발명의 방법에서는, 외부 자기장을 가하지 않고서 광 스팟 내의 일부 영역을 외관상으로 및 광학적으로 마스킹함으로써 자기 초해상을 실현하였다. 먼저, 고온 영역을 리어 마스크로 형성시키고, 나머지 영역을 개구 영역으로 한 형태, 즉 재생층의 자화 방식이 재생층이 실온에서 및 실온 내지 퀴리 온도 사이에서 수직 자화막이도록 되어 있는 광자기 기록 매체 및 광자기 재생 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 설명한다. 제7a, 7b 및 7c도는 메모리층으로부터 전사된 재생층의 기록자기 도메인 (이하, 간단히 "기록 자기 도메인"이라 칭함)이 광 스팟이 이동하는 동안에 고온 영역에서 수축하는 과정을 나타내는 도면이다. 간결하게 하기 위해, 제7a 내지 7c도에서는 단지 1개의 기록 자기 도메인의 수축 과정만을 나타냈다. 또한, 이들 도면에서는 자성 재료로서 희토류-철족 페리자성체를 사용하고, 블랭크 화살표 (30)은 전체의 자화를 나타내고, 검정 화살표(31)은 철족 부격자 자화를 나타내며, 재생층 (11)은 RE 풍부 자성층이고 메모리층 (13)은 TM 풍부 자성층이다. 한편, 제5a 내지 5c도에서는 재생시의 전체상을 온도 분포와 함께 나타냈다. 매체의 온도 분포는 열전도도의 한계 때문에 광 스팟의 중심으로부터 광 스팟의 이동방향과 반대 방향으로 변위된다. 제7a도에 나타낸 바와 같이, 광 스팟 (2)가 기록 자기 도메인 (1)에 도달한 직후에는 기록 자기 도메인 (1)은 고온 영역 (5)에 도달되지 않는다. 기록 자기 도메인 (1)에는 메모리층 (13)으로부터의 교환-결합력에 기인한 실효 자기장 Hwi 외에, 블로호 자벽 에너지에 기인한 실효 자기장 Hwb 및 매체내부로부터의 정자기장 Hd가 가해진다. Hwi는 재생층의 기록 자가 도메인 (1)을 안정하게 보유하도록 작용하는 반면, Hwb 및 Hd는 기록 자기 도메인을 신장시키고 수축시키는 방향으로 힘을 가한다. 따라서, 재생층 (11)이 메모리층 (13)의 자화와 함께 안정하게 전사되도록 하기 위하여, 기록 자기 도메인 (1)이 고온 영역 (5)에 도달하기 전에 하기 관계식 (1)로 표현되는 조건을 충족시켜야 한다.
@ (1)
재생층 (11)의 보자력 Hcl은 메모리층 (13)으로부터의 교환-결합력 때문에 두드러지게 증가된다. 따라서, 관계식 (1)은 용이하게 성립되어 메모리층 (13)의 자화 정보를 안정하게 전사시켜 기록된 정보가 정확하게 재생될 수 있다.
재생층 (11)과 메모리층 (13) 사이의 계면 에너지가 σwi이고, 재생층 (11)의 기록 자기 도메인 (1)의 포화 자화가 Msl이고, 재생층의 막 두께가 hl인 경우, Hwi는 하기 관계식 (2)로 표현된다.
@ (2)
광 스팟이 추가로 이동하여 기록 자기 도메인 (1)이 고온 영역 (5)로 들어가면, Hwi는 중간층 (12)의 퀴리 온도 부근에 도달하여 σwi는 급격하게 감소되어 Hwi를 감소시키게 된다. 따라서, 재생층 (11)은 보자력이 작은 상태로 돌아와 하기 관계식 (3)을 충족시켜 기록 자기 도메인 (1)의 블로호 자벽 (8)이 쉽게 이동하게 된다.
@ (3)
블로호 자벽 에너지가 σwb이고, 재생층 (11)의 기록 자기 도메인 (1)의 반경이 r인 경우, Hwb는 하기 관계식 (4)로 표현되고 기록 자기 도메인 (1)을 수축시키는 방향으로 작용한다 (제8도).
@ (4)
따라서, Hwb-Hd가 양 (부호가 +임)으로 우세하게 될 때, 하기 관계식 (5)를 충족시키게 되어 기록 자기 도메인 (1)이 수축된다.
@ (5)
이러한 방식으로, 제7b도에 나타낸 바와 같이, 기록 자기 도메인 (1)은 고온 영역에 들어가면 수축해서 반전하고, 제7c도에 나타낸 바와 같이 자화는 전부 소거 방향으로 배향된다.
구체적으로는, 제5a 내지 5c도에 나타낸 바와 같이, 재생층 (11)은 광 스팟 (2) 내의 고온 영역 (5)에서 항상 소거 방향으로 배향하는 수직 자화막으로 되기 때문에 광학적 마스크 (리어 마스크 (5))로서 기능한다. 따라서, 제5a도에 나타낸 바와 같이, 광 스팟 (2)는 외관상 고온 영역 (5)를 제외한 영역으로 좁아져서 개구 영역 (3)으로 기능하여 검출 한계 이하의 주기를 갖는 기록 자기 도메인 (기록 마크)이 검출될 수 있다.
이와는 달리, 종래의 초해상 방법은 일본국 특허 공개 제4-255947호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 외부 자기장 Hr을 이용하여 하기 관계식 (6)에 기초하여 마스크를 형성시킨다.
@ (6)
본 발명의 방법에서는, 외부 자기장 Hr을 사용하는 대신에 매체 내부의 실효 자기장 Hwb-Hd의 크기를 변화시킴으로써 마스크를 형성시키기 때문에, 외부 자기장은 필요하지 않다.
이어서, 고온에서 Hwb-Hd를 양으로 우세하게 제조하는 방법을 더욱 상세히 설명한다.
관계식 (5) 중의 Hd는 주위의 소거 자화로부터의 누설 자기장 Hleak, 메모리층 (13)의 자화로부터 정자기장 Hst 등에 의해 형성되고 하기 관계식 (7)에 의해 표현된다.
@ (7)
관계식 (7)에서, Hleak는 제8도에 나타낸 바와 같이, 기록 자기 도메인 (1)을 신장시키는 방향으로 작용한다. 고온 영역에서 Hwb-Hd가 양으로 우세하게 제조하는 제1 방법은 Hleak를 감소시키는, 즉 기록 자기 도메인 (1)의 반전을 막는 자기장을 감소시키는 방법이다. 소실시키는 기록 자기 도메인 주위의 재생층 (11)의 포화자화가 Msl"이고, 기록 자기 도메인 (1)의 반경이 r인 경우, Hleak는 대략 하기 관계식 (8)에 의해 표현된다.
@ (8)
관계식 (8)에서, 기록 자기 도메인의 반경 r 및 재생층의 막 두께 hl은 용이하게 변화시킬 수 없다. 따라서, Msl"을 감소시킬 필요가 있다. 이것은 실온과 퀴리 온도 사이의 보상 온도를 갖는 재생층 재료를 선택함으로써 달성된다. 보상 온도에서 자화가 감소되기 때문에 Hleak은 감소될 수 있다. GdFeCo를 재생층 (11)에 사용한 한 예를 설명한다. 제10a 내지 10c도는 각각 상이한 보상 온도를 갖는 GdFeCo의 Ms의 온도 의존성을 나타낸다. 비록 재생시의 매체 상의 최고 온도는 재생 파워에 따라 다르지만, 도면에 나타낸 최고 온도는 일반적으로 약 160 ℃ 내지 220 ℃에 이르고, 중온 영역은 최고 온도보다 약 20 ℃ 내지 60 ℃ 만큼 낮은 온도영역이다. 따라서, 제10b 및 10c도의 경우에, Msl"은 크므로 Hleak도 또한 커지게 된다. 실온과 퀴리 온도 사이에 보상 온도가 존재하는 조성을 재생충 (11)에 사용한 경우, 중온 및 고온 영역에서의 Ms는 감소되어 Hd를 감소시킨다. GdFeCo가 재생충 (11)에 사용되는 경우, 제11도에 나타낸 바와 같이, 보상 온도는 특히 희토류 원소 (Gd)의 조성에 크게 의존하기 때문에, 주로 GdFeCo를 함유하는 자성층을 재생층 (11)로서 사용하는 경우에 Gd 함량을 25 내지 35 at %로 설정하는 것이 바람직하다.
제2 방법은 Hst를 음으로 우세하게 하는, 즉 메모리층 (13)으로부터의 정자기장 Hst에 의해 기록 자기 도메인 (1)의 반전을 용이하게 하는 방법이다. 관계식 (7)에서, 교환-결합 영역으로부터 고온 영역으로 들어갈 때 Hst는 재생층 (11) 및 메모리층 (13)이 평행 타입의 것인지 또는 안티-평행 타입의 것인지에 따라 기록 자기 도메인 (1)을 수축시키는 방향으로 작용할 것인지 또는 기록 자기 도메인 (1)을 보유하도록 작용할 것인지가 결정된다. 그 이유는 다음과 같다:
제9a 및 9b도에 나타낸 바와 같이, 교환-결합력은 교환력이 강한 TM 부격자자화 방향으로 배열되고, 정자 결합력은 전체 자화 방향으로 배열된다. 제9a도는 재생층 (11)이 RE 풍부하고 메모리층 (13)이 TM 풍부한 안티-평행 타입을 나타낸다. 이 경우, 중간층 (12)가 퀴리 온도 부근에 이르어 교환-결합을 절단하는 경우, 기록 자기 도메인 (1)은 메모리층 (13)과의 정자 결합력 때문에 자화가 반전되게 된다. (Hst가 음으로 된다). 반대로, 제9B도 (이 도면에서는, 재생층 및 메모리층이 모두 TM 풍부인 것으로 나타나 있다)에 나타낸 바와 같이 평행 타입인 경우, 정자 결합력은 교환-결합 상태를 보유하는 방향으로 작용한다 (Hst가 양으로 된다). 따라서, 기록 자기 도메인 (1)을 반전시키기 위해서는, 안티-평행 타입의 조성이 바람직하다.
구체적으로, 예를 들면, 재생층 (11) 및 메모리층 (13) 모두가 페리자성으로서 설정될 수 있고, 재생층 (11)과 메모리층 (13) 중의 우세한 부격자 자화의 종류는 서로 반대가 되도록 설정될 수 있다. 예를 들면, 재생층 (11) 및 메모리층 (13)은 희토류 (RE) 철족 (TM) 원소 합금으로 이루어지고, 재생층 (11)은 실온에서 희토류 원소 부격자 자화 우세 (RE 풍부)가 되도록 배치되는 반면, 메모리층 (13)은 실온에서 철족 원소 부격자 자화 우세 (TM 풍부)가 되도록 배치된다. 이 안티-평행 조성은 적어도 기록 자기 도메인 (1)이 수축되는 온도에서 (상기 중온 영역 내지 고온 영역 (5)에서) 달성될 필요가 있다.
Hst의 값은 자기 도메인이 원통형이라고 가정할 때 기록 자기 도메인 (1), 메모리층 (13)이 자기 도메인으로부터의 거리 및 메모리층의 포화 자화 Ms2를 사용하여 대략적으로 계산할 수 있다 (나고야 대학 박사 논문, 1985년 3월, "Research about Rare Earth-Iron Family Amorphous Alloy Thin Film and Magnetism and Magneto-Optical Effect of Composite Film Thereof," 고바야시 다께시, 40 및 41 페이지 참조). Hst는 메모리층의 포화 자화 MS2에 비례한다 (관계식 (9)).
@ (9)
따라서, Ms2는 기록된 정보의 안정성을 열화시키거나 또는 소거 자화의 반전을 일으키지 않는 정도의 큰 값으로 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 메모리층(13)으로부터의 정자기장 Hst는 소거 방향의 자화에도 기여한다. 그러나, 소거 방향의 자화가 Hst에 의해 반전되는 경우, 고온 영역(5)의 광범위한 영역에 걸쳐 자벽이 형성되기 때문에 자벽 에너지가 크게 증가하게 된다. 따라서, 자화 반전은 일어나지 않고 소거 방향의 자화가 유지된다. 따라서, 고온 영역(5)에서는 항상 소거 방향으로 자화 배향한 영역이 형성된다. 이 영역은 리어 마스크(5)가 된다. 소거 자화가 반전된 경우의 블로호 자벽 에너지의 유효한 자기장 Hwb'은 반전 자기 도메인의 반경을 R로 하여 식(10)으로 표시하였다.
@ (10)
따라서, 소거 자화가 Hst에 의해 반전되지 않는 조건을 식(11)로 표시하였다.
@ (11)
상기 2가지 방법, 즉 Hleak를 감소시키는 방법 및 Hst를 음으로 증가시키는 방법 중 하나만을 이용할 수 있다. 한편, 2가지 방법을 병용한다면, 초해상 효과가 최대한도로 발휘된다. 상기한 바와 같이, 본 발명의 광자기 기록 매체를 이용함으로써 재생시에 외부 자기장을 인가하지 않고 광 스팟의 고온 영역(5)에서 균일한 방향으로 자화를 배향시킬 수 있어 메모리층(13)의 자화를 광학적으로 마스크할 수 있게 된다.
또한, 재생층이 실온 및 실온과 퀴리 온도 사이에서 수직 자화막인 형태의 매체에서는, 개구 영역(3)이 고온 영역(5) 이외의 실질적으로 모든 영역에 걸쳐 신장되기 때문에, 재생층(11)은 저온 영역에서도 충분한 정도로 수직 자화막이 되어 메모리층(13)의 자화를 안정하게 전사할 필요가 있다. 따라서 재생층(11)에 비해 더욱 수직 방향으로 자화 배향하는 재료(재생층(11)에 비해 보자력이 큰 재료), 예를 들면, TbFe, DyFe, TbFeCo 및 DyFeCo가 중간층(12)에 바람직하게 사용될 수 있다. 이와 같은 재료를 사용함으로써, 계면 자벽 에너지 σwi가 증가되어 교환-결합력으로 인해 재생층(11)이 안정하게 메모리층(13)의 자화 정보를 전사할 수 있게 된다. 또한, 수직 자기 이방성이 작은 재생층(11), 예를 들면 재생층 단독으로 면내 자화막이 되는 경우에도, 보다 수직 방향으로 자화 배향하는 중간층을 사용하면, 적층한 경우에 재생층(11)의 수직 자기 이방성이 충분히 커져서 개구 영역이 정확하게 메모리층(13)의 자화 정보를 전사할 수 있도록 한다.
마스크의 생성을 자기장의 관계식을 이용하여 설명한 바가 있다. 한편, 마스크의 생성은 또한 에너지의 관계식으로 설명될 수도 있다. 특히, Ms가 0에 가까운 경우에는 자기장이 크게 인가되어도 기록 자기 도메인에는 효과적으로 작용하지 않는다. 따라서, 에너지 면에서 기술하는 것이, 마스크의 생성을 보다 정확하게 판정할 수 있기 때문에 더욱 바람직하다. 에너지의 관계에서 설명하기 위해서, 자기장의 상기 정의 및 관계식에서 각각에 2Msl을 곱할 수 있다. 따라서, 식(1), (2), (3), (4), (5), (6), (7) 및 (8)은 각각 식(12), (13), (14), (15), (16), (17) 및 (18)이 된다. 여기서, Ewb는 블로호 자벽 에너지를 나타내며, Ed는 기록 자기 도메인의 블로호 자벽에 인가된 매체 내부로부터의 정자기장 에너지를 나타내고, Ewi는 제2 자성층과의 교환-결합 에너지를 나타내고, Ecl은 제1 자성층의 보자력 에너지를 나타낸다.
@ (12)
@ (13)
@ (14)
@ (15)
@ (16)
@ (17)
@ (18)
또한, 광 스팟 내(2)의 고온 영역(5)에서만 메모리층(13)의 자화 정보를 광학적으로 마스크하는 방법은 앞에 설명되어 있다. 이제 고온 영역(5) 이외에 저온 영역을 마스크하여 중온 영역에서만 자화 정보를 검출하는 방법, 즉, 재생층의 자화 형태가 실온에 있어서 면내 자화막이고 실온 및 실온과 퀴리 온도 사이에서 수직 자화막으로 전이하는 광자기 기록 매체 및 정보 재생 방법을 설명할 것이다. 제6a, 6b 및 6c도는 각각 본 형태의 매체에 대한 마스크 및 개구 영역의 구조, 자화 형태 및 온도 분포를 나타내는 것이다. 그 경우, 실온에서 면내 자화막이 되고 고온에서 수직 자화막이 되는 자성막을 재생층(11)에 이용하였다. 이와 같은 자성막의 예를 이하에 설명한다. 일반적으로, 단층 자성막의 경우, 포화 자화를 Ms로 하고, 수직 자기 이방성 에너지를 Ku로 하면, 그 자화의 주요 방향은 식(19)로 정의된 유효한 수직 자기 이방성 상수 K에 의해 결정되는 것으로 알려져 있다.
@ (19)
여기서, 2Ms2는 반자기장 에너지를 나타낸다.
K가 양인 경우에는, 자성막이 수직 자화막이 되고, K가 음인 경우에는 자성막이 면내 자화막이 된다. 따라서, 제12도에 나타낸 바와 같이, Ku와 2Ms2의 대소 관계가 온도에 따라 변화하는 자성막이, 면내 자화막으로부터 수직 자화막으로의 전이에 효과적이다. 이와 같은 재생층(11)에서는, 메모리층(13)의 자화 정보를 재생하는 영역(제6a도의 개구 영역(3))이 이르는 온도 T1-mask 이하의 저온 영역에서 식(20)이 성립한다. 따라서, 저온 영역은 면내 자화막(프론트 마스크(4))이 되어 메모리층(13)의 자화 정보를 마스크한다.
@ (20)
한편, 매체의 온도 T가 상승하면, Ms는 감소되어 2Ms2가 급격하게 감소한다. 따라서, 2Ms2와 Ku 사이의 대소 관계는 반전되어 식(21)을 충족시킨다.
@ (21)
따라서, 면내 자화막이 수직 자화막으로 전이하여 개구 영역(3)을 형성한다. 또한, Th-mask 온도 이상에서는 리어 마스크(5)가 상기한 바와 같이 고온 영역(5)에서 형성된다.
제6a도 내지 6c도에 나타낸 바와 같이, 이 방법에서는, 재생층(11)이 저온 영역(4)에서 면내 자화막이 되고 고온 영역(5)에서는 자화가 항상 소거 방향으로 배향한 수직 자화막이 되어 모두 광학 마스크로서 기능하게 된다. 재생층(11)의 중온 영역만이 수직 자화막이 되어 메모리층(13)의 신호가 교화-결합으로 인해 전사되어 중온 영역이 정보 검출 가능한 영역(개구 영역 3)이 된다.
이 방법에서는 저온 영역(4)가 고온 영역(5) 이외에 마스크되기 때문에 인접 트랙(제6A도에서는 그루브 6a, 6b) 상의 정보가 마스크될 수 있다. 따라서, 크로스토크가 감소되어 트랙 밀도가 증가된다. 또한, 상기한 바와 같이, 중온 영역이 검출영역으로 사용되는 방법에서는, 레이저 스팟(2)내의 개구 영역(3)이 고온 영역(5)와 저온 영역(4) 사이에 샌드위치되는 좁은 영역이 된다. 또한, 레이저 파워가 감소한다 하더라도, 개구 영역(3)의 폭은 변하지 않으며 일정하게 유지된다. 따라서, 고밀도 기록이 행해진다 하더라도 재생은 고해상도로 만족스럽게 이루어져서 레이저 피워 변화의 발생시에도 안정된 재생이 실현된다. 또한, 본 발명에서는 검출 영역이 레이저 스팟의 중심 부근에 위치하기 때문에 더욱 양호한 C/N 비가 기대될 수 있다.
상기한 바와 같이, 제10a도 내지 10c도는 각각 다른 보상 온도를 가진 GdFeCo 의 Ms의 온도 의존성을 나타낸다. 이들 중에서, 제10a도에 나타낸 바와 같이 보상 온도가 실온과 퀴리 온도 사이에 존재하는 조성에서는, 실온 보다 높고 퀴리 온도 보다 낮은 온도 범위에서 포화 자화가 0으로 감소되기 때문에 반자기장 에너지와 수직 자기 이방성 상수 사이에 교점이 생겨서 면내 자화막으로부터 수직 자화막으로의 전이가 일어난다. 한편, 제10b도 및 10c도에서는 그러한 전이가 일어나지 않는다. 따라서, 재생층(11)의 재료로서는 예를 들면, 실온과 퀴리 온도 사이에 보상 온도를 갖는 재료가 바람직하며, 또한 실온에서 반자기장 에너지 2Ms2
보다 작게 되는 정도로 자기 이방성을 갖는 재료가 바람직하다.
이러한 자성막을 메모리층(13), 중간층(12) 등을 통해 적충시킬 경우,메모리층(13)으로부터의 교환-결합력의 작용으로 인해 Ku가 분명하게 증가한다. 따라서, 수직 자화막으로의 전이가 일어나는 온도는 그렇게 적층하지 않은 경우에 비하여 저온 쪽으로 이동한다. 그러나, 단층막 상태에서 수직 자화 전이 온도를 비교적 높게 설정하면, 자성막이 메모리층(13)과 적층한 경우에도 실온에서 면내 자화막이고 온도가 증가하는 경우에는 수직 자화막이 되는 상황이 성립된다.
이 경우에, 재생층(11)이 면내 자화막이 되는 조건은 식(20')으로 표시된다.
@ (20')
여기서, Ew13은 메모리층(13)으로부터의 교환-결합력으로 인해 재생층(11)의 자화를 수직 방향으로 배향시키는 에너지를 나타낸다.
한편, 재생층(11)이 수직 자화막이 되는 조건은 식(21')으로 표시된다.
@ (21')
중간층(12)는 수직 자기 이방성이 큰 수직 자화막이 형태일 수 있다. 그러나, 수직 자기 이방성이 큰 중간층(12)가 실온에서 면내 자화막인 재생층(11)위에 적층되는 경우, 제15a도에 나타낸 바와 같이 계면 자벽이 재생층(11) 측에 침투하기 쉬워져서 메모리층(13)의 자화 정보가 충분하게 마스크될 수 없다. 이러한 면에서, 중간층(12)에서 제15b도에 나타낸 바와 같이 실온 부근의 저온 영역에서 재생층(11)과 메모리층(13) 사이의 자벽 부분으로서 작용할 수 있는 수직 자기 이방성이 작은, 즉 면내 이방성이 큰 자성층을 사용하는 것이 바람직하다. 자벽 부분으로서 작용하기 위해서는, GeFe 또는 GdFeCo와 같은 자벽 에너지가 작은 자성 재료를 중간층으로서 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 면내 이방성이 크다는 것은 식(19)의 K가 작다는 것이다(K은 음의 값이며 그의 절대치는 크다). 실온에서의 중간층의 K 값을 실온에서의 재생층(11)의 K 값 보다 작게 하기 위해서는, 예를 들면, GeFe, GdFeCo 등과 같은 희토류-철족 원소 합금을 사용한 경우, 희토류 원소(Gd)의 비율을 증가시켜 실온에서의 중간층(12)의 Ms 값을 재생층(11)의 Ms 값 보다 크게 한다. 또한, Co의 함량을 증가시켜 Ku를 감소시키는 것도 효과적이다. 이들 중에서, Ms를 증가시키는 방법이 바람직한테, 그 이유는 중간층(12)가 퀴리 온도에 이르면 Ms가 감소하여 개구 영역에서 수직 이방성이 증가하기 때문이다. 그러나, 중간층(12)의 면내 이방성이 지나치게 증가할 때 개구 영역에서 재생층(11)이 충분히 수직 자화막이 되지 않기 때문에, 신호 품질이 불량해지지 않는 정도로 그의 면내 이방성이 증가시킨다.
물론, 중간층은 재생층(11)이 수직 자화막이 되고 메모리층(13)에 교환-결합된 후에 퀴리 온도에 이르도록 배열한다. 즉, 재생층(11)이 실온에서 면내 자화막이고 적어도 실온과 중간층(12)의 퀴리 온도 사이에서 수직 자화막이 되도록 배열시킬 필요가 있다. 이와 같은 매체의 재생층(11), 중간층(12) 및 메모리층(13)의 Ms의 온도 의존성의 예는 각각 제13a도 내지 제13c도에 나타내었다. 단, 여기서, 양의 Ms는 RE가 풍부한 것을 나타내고, 음의 Ms는 TM이 풍부한 것을 나타낸다.
본 발명은 다음의 실험예에 의해 더욱 상세히 설명될 것이다. 그러나, 본 발명이 이들 실험예에 한정되는 것이 아니다.
먼저, 재생층이 실온 및 실온과 퀴리 온도 사이에서 수직 자화막인 광자기 기록 매체를 제조하고 평가하여, 이하의 실험예 1 및 2에 기재할 것이다.
[실험예 1]
DC 마그네트론 스퍼터링(sputtering) 장치에 Si, Gd, Tb, Fe 및 Co 타겟을 부착하고 직경 130 mm의 유리 기판 및 랜드와 그루브가 잇는 폴리카보네이트 기판을 각 타겟으로부터 거리가 150 mm 떨어져 있는 위치에 설치된 기판 홀더에 고정시켰다. 그후에, 1 × 10-5Pa 이하의 고진공이 될 때까지 챔버의 내부를 클라이오 펌프(cryopmp)로 진공 배기시켰다. 배기시키는 동안, Ar 가스를 0.4 Pa가 될 때까지 챔버에 도입한 후, 900 Å 두께의 SiN 간섭층, 400 Å 두께의 GdFeCo 재생층, 50 Å 두께의 TbFeCo 중간층, 350 Å 두께의 TbFeCo 메모리층 및 700 Å 두께의 SiN 보호층을 순서대로 형성하여 제14도에 나타낸 구조를 가진 본 발명의 광자기 기록 매체를 제조하였다. 각 SiN 유전층의 형성시에는, Ar 가스 이외에 N2가스를 도입하고, Ar 및 N2가스의 혼합비를 조절하면서 굴절률이 2.2가 되도록 DC 반응성 스퍼터링에 의해 SiN층을 형성하였다.
GdFeCo 재생층의 조성은 Gd30(Fe65Co35)70이고, 실온에서 RE가 풍부하며, Ms는 196 emu/cc이고, 보상 온도는 240 ℃이고 퀴리 온도는 300 ℃이상이었다.
TbFeCo 메모리층의 조성은 Tb18(Fe97Co13)82이고, 실온에서 TM이 풍부하며, Ms는 -95 emu/cc이고 퀴리 온도는 135 ℃였다.
TbFeCo 메모리층의 조성은 Tb18(Fe88Co12)82이고, 실온에서 TM이 풍부하며, Ms는 -120 emu/cc이고 퀴리 온도는 220 ℃였다
광자기 기록 매체내에 0.78 μm 마크 길이의 자기 도메인을 기록한 후, 830 nm의 반도체 레이저 비임을 조사하면서 편광 현미경으로 자기 도메인을 관찰하였다. 레이저 파워를 상승시켜면, 임의의 레이저 파워에서 광 스팟의 중심부(고온 영역)에서 기록된 자기 도메인이 수축하고 소거 방향으로 자화가 배향한다는 것을 확인하였다.
이어서, 광자기 기록 매체를 사용하여 기록/재생 특성을 측정하였다. 가장 높은 C/N비를 얻기 위하여 대물 렌즈의 N.A.는 0.55, 레이저 비임 파장은 780 nm, 기록파워는 7-13 mW, 재생 파워는 2.5-3.5 mW가 되도록 하여 측정을 행하였다. 선속은 9 m/s가 되도록 정하였다. 먼저, 매체의 프론트을 소거한 후, 5.8 MHz, 11.3MHz 및 15 MHz의 캐리어 신호(각각 마크 길이 0.78 μm, 0.40 μm 및 0.30 μm에 해당함)을 C/N의 마크 길이 의존성을 시험하기 위해 메모리층에 기록하였다.
이어서, 인접 트랙과의 크로스토크(이하, "크로스토크"라 칭함)을 측정하였다.
특별하게는, 랜드위에 상기 방법으로 마크 길이 0.78 μm의 신호를 기록하고, 캐리어레벨 C1을 측정한 후, 데이타가 소거된 인접 그루브에 트랙킹할 때와 동시에 캐리어레벨 C2를 측정하고, 이 크로스토크를 비(C2/C1)로 표시하였다. 랜드와 그루브의 양 방향으로 데이타가 기록된 것으로 추정하여 실험을 행하였기 때문에, 실효 트랙피치는 0.8 μm였다.
C/N 비와 크로스토크 모두에 초기화 자기장 및 재생 자기장을 인가하지 않고 측정하였다. 표1은 각 층의 조성 및 물성치 및 C/N비 및 크로스토크의 결과를 나타낸다.
[실험예 2]
실험예 1에서와 동일한 장치 및 방법을 이용하여 900 Å 두께의 SiN 간섭층, 400 Å 두께의 GdFeCo 재생층, 60 Å 두께의 DyFeCo 중간층, 350 Å 두께의 TbFeCo 메모리층 및 700 Å 두께의 SiN 보호층을 폴리카보네이트 기판 위에 순서대로 형성하여 제14도에 나타낸 구조를 가진 본 발명의 광자기 기록 매체를 제조하였다.
GdFeCo 재생층의 조성은 Gd28(Fe65Co35)72이고, 실온에서 RE가 풍부하며, Ms는 160 emu/cc이고, 보상 온도는 180 ℃이고 퀴리 온도는 300 ℃ 이상이었다.
DyFeCo 중간층의 조성은 Dy20(Fe97Co3)80이고, 실온에서 TM이 풍부하며, Ms는 -80 emu/cc이고 퀴리 온도는 128 ℃였다.
TbFeCo 메모리층의 조성은 Tb18(Fe88Co12)82이고, 실온에서 TM이 풍부하며, Ms는 -120 emu/cc이고 퀴리 온도는 220 ℃였다.
이어서, 광자기 기록 메체를 사용하여 C/N의 마크 길이 의존성 및 크로스토크를 실험예 1에서와 같이 시험하여 그 결과를 표 1에 기록하였다.
재생층이 실온에서 면내 자화막이고 실온과 퀴리 온도 사이에서 수직 자화막이 되는 광자기 기록 매체를 제조하고 평가하여, 이하는 실험예 3,4,5 및 6에 기재하였다.
[실험예 3]
실험예 1에서와 동일한 장치 및 방법을 이용하여 900 Å 두께의 SiN 간섭층, 400 Å 두께의 GdFeCo 재생층, 100 Å 두께의 GdFe 중간층, 300 Å 두께의 TbFeCo 메모리층 및 700 Å 두께의 SiN 보호층을 폴리카보네이트 기판 위에 순서대로 형성하여 제14도에 나타낸 구조를 가진 샘플을 제조하였다.
GdFeCo 재생층의 조성은 실온에서 RE가 풍부하고, Ms는 218 emu/cc가 되고, 보상 온도는 238 ℃가 되고, 퀴리 온도는 300 ℃ 이상이 되는 것으로 설정하였다.
GdFe 중간층의 조성은 실온에서 RE가 풍부하고, Ms는 475 emu/cc가 되고, 퀴리 온도는 190 ℃가 되는 것으로 설정하였다.
TbFeCo 메모리층의 조성은 실온에서 TM이 풍부하고, Ms는 -150 emu/cc가 되고, 퀴리 온도는 260 ℃가 되는 것으로 설정하였다.
이어서, 이러한 광자기 기록 매체를 사용하여 기록/재생 특성을 실험예 1에서와 같이 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[실험예 4]
실험예 1에서와 동일한 장치 및 방법을 이용하여 900 Å 두께의 SiN 간섭층, 450 Å 두께의 GdFeCo 재생층, 80 Å 두께의 GdFe 중간층, 320 Å 두께의 TbFeCo 메모리층 및 700 Å 두께의 SiN 보호층을 폴리카보네이트 기판 위에 순서대로 형성 하여 제14도에 나타낸 구조를 가진 샘플을 제조하였다.
GdFeCo 재생층의 조성은 실온에서 RE가 풍부하고, Ms는 170 emu/cc가 되고, 보상 온도는 190 ℃가 되고, 퀴리 온도는 300 ℃ 이상이 되는 것으로 설정하였다.
GdFe 중간층의 조성은 실온에서 RE가 풍부하고, Ms는 540 emu/cc가 되고, 퀴리 온도는 165 ℃가 되는 것으로 설정하였다.
TbFeCo 메모리층의 조성은 실온에서 TM이 풍부하고, Ms는 -50 emu/cc가 되고, 퀴리 온도는 240 ℃가 되는 것으로 설정하였다.
이어서, 이러한 광자기 기록 메체를 사용하여 기록/재생 특성을 실험예 1예서와 같이 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[실험예 5]
실험예 1에서와 동일한 장치 및 방법을 이용하여 900 Å 두께의 SiN 간섭층, 380 Å 두께의 GdFeCo 재생층, 120 Å 두께의 GdFe 중간층, 350 Å 두께의 TbFeCo 메모리층 및 700 Å 두께의 SiN 보호층을 폴리카보네이트 기판 위에 순서대로 형성하여 제14도에 나타낸 구조를 가진 샘플을 제조하였다.
GdFeCo 재생층의 조성은 실온에서 RE가 풍부하고, Ms는 280 emu/cc가 되고, 보상 온도는 290 ℃가 되고, 퀴리 온도는 300 ℃ 이상이 되는 것으로 설정하였다.
GdFe 중간층의 조성은 실온에서 RE가 풍부하고, Ms는 420 emu/cc가 되고, 퀴리 온도는 195 ℃가 되는 것으로 설정하였다.
TbFeCo 메모리층의 조성은 실온에서 TM이 풍부하고, Ms는 -200 emu/cc가 되고, 퀴리 온도는 220 ℃가 되는 것으로 설정하였다.
이어서, 이러한 광자기 기록 매체를 사용하여 기록/재생 특성을 실험예 1에서와 같이 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[실험예 6]
실험예 1에서와 동일한 장치 및 방법을 이용하여 900 Å 두께의 SiN 간섭층, 430 Å 두께의 GdFeCo 재생층, 130 Å 두께의 GdFeCo 중간층, 350 Å 두께의 TbFeCo 메모리층 및 700 Å 두께의 SiN 보호층을 폴리카보네이트 기판 위에 순서대로 형성하여 제14도에 나타낸 구조를 가진 샘플을 제조하였다.
GdFeCo 재생층의 조성은 실온에서 RE가 풍부하고, Ms는 250 emu/cc가 되고,
보상 온도는 260 ℃가 되고, 퀴리 온도는 300 ℃ 이상이 되는 것으로 설정하였다.
GdFeCo 중간층의 조성은 실온에서 RE가 풍부하고 Ms는 480 emu/cc가 되고, 퀴리 온도는 176 ℃가 되는 것으로 설정하였다.
TbFeCo 메모리층의 조성은 실온에서 TM이 풍부하고, Ms는 -240 emu/cc가 되고, 퀴리 온도는 270 ℃가 되는 것으로 설정하였다.
이어서, 이러한 광자기 기록 매체를 사용하여 기록/재생 특성을 실험예 1에서와 같이 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
공지된 초해상 광자기 기록 매체를 제조하여 상기 실험예들에서와 동일한 방법으로 그것을 평가하였다.
[비교 실험예 1]
먼저, 일본 특허 출원 공개 제(평)3-93056호에 기재된 것과 동일한 매체를 제조하여 평가하였다.
실험예 1에서와 동일한 장치 및 방법을 이용하여 900 Å 두께의 SiN 간섭층, 300 Å 두께의 GdFeCo 재생층, 100 Å 두께의 TbFeCoAl 중간층, 400 Å 두께의 TbFeCo 메모리층 및 700 Å 두께의 SiN 보호층을 유리 기판 위에 순서대로 형성하여 비교 실험예 1의 광자기 기록 매체를 제조하였다.
GdFeCo 재생층의 조성은 실온에서 TM이 풍부하고, Ms는 -180 emu/cc가 되고 퀴리 온도는 300 ℃ 이상이 되는 것으로 설정하였다.
TbFeCoAl 중간층의 조성은 실온에서 TM이 풍부하고, Ms는 -160 emu/cc가 되고, 퀴리 온도는 140 ℃가 되는 것으로 설정하였다.
TbFeCo 메모리층의 조성은 실온에서 TM이 풍부하고, Ms는 -150 emu/cc가 되고, 퀴리 온도는 250 ℃가 되는 것으로 설정하였다.
이어서, 이러한 광자기 기록 매체를 사용하여 기록/재생 특성을 실험예 1에서와 마찬가지로 평가하였다. 그러나, 이 경우에는 재생 중에 매체에 수직 방향으로 재생 자기장을 0, 200 및 400 Oe로 변화시켜 인가하여 측정하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[비교 실험예 2]
다음에, 일본 특허 출원 공개 제(평)3-255946호에 기재된 것과 동일한 매체를 제조하여 평가하였다.
실험예 1에서와 동일한 장치 및 방법을 이용하여 900 Å 두께의 SiN 간섭층, 300 Å 두께의 GdFeCo 재생층, 100 Å 두께의 TbFeCoAl 중간층, 160 Å 두께의 GdFeCo 보조층, 400 Å 두께의 TbFeCo 메모리층 및 700 Å 두께의 SiN 보호층을 유리 기판 위에 순서대로 형성하여 비교 실험예 2의 광자기 기록 매체를 제조하였다.
GdFeCo 재생층의 조성은 실온에서 TM이 풍부하고, Ms는 -160 emu/cc가 되고 퀴리 온도는 300 ℃ 이상이 되는 것으로 설정하였다.
TbFeCoAl 중간층의 조성은 실온에서 TM이 풍부하고, Ms는 -160 emu/cc가 되고, 퀴리 온도는 140 ℃가 되는 것으로 설정하였다.
GdFeCo 보조층의 조성은 실온에서 TM이 풍부하고, Ms는 -160 emu/cc가 되고, 퀴리 온도는 250 ℃가 되는 것으로 설정하였다.
TbFeCo 메모리층의 조성은 실온에서 TM이 풍부하고, Ms는 -150 emu/cc가 되고, 퀴리 온도는 250 ℃가 되는 것으로 설정하였다.
이어서, 이러한 광자기 기록 매체를 사용하여 기록/재생 특성을 실험예 1에서와 마찬가지로 평가하였다. 그러나, 이 경우에는 재생 전에 매체에 수직 방향으로 초기화 자기장을 0, 1,000 및 2,000 Oe로 변화시키고, 재생 자기장을 0, 200 및 400 Oe로 변화시켜 인가하여 측정하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[비교 실험예 3]
다음에, 일본 특허 출원 공개 제(평)6-124500호에 기재된 것과 동일한 매체를 제조하여 평가하였다.
실험예 1에서와 동일한 장치 및 방법을 이용하여 900 Å 두께의 SiN 간섭층, 400 Å 두께의 GdFeCo 재생층, 400 Å 두께의 TbFeCo 메모리층 및 700 Å 두께의 SiN 보호층을 유리 기판 위에 순서대로 형성하여 비교 실험예 3의 광자기 기록 매체를 제조하였다.
GdFeCo 재생층의 조성은 실온에서 RE가 풍부하고, Ms는 180 emu/cc가 되고, 보상 온도는 240 ℃가 되고 퀴리 온도는 300 ℃ 이상이 되는 것으로 설정하였다.
이어서, 이러한 광자가 기록 매체를 사용하여 기록/재생 특성을 실험예 1에서와 마찬가지로 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
상기 실험예 1 내지 6의 측정 결과, 특히 짧은 마크 길이로서의 측정 결과에 따라서, 어떠한 매체에서도 제생 자기장을 인가하지 않고 짧은 마크 길이로 높은 C/N비를 얻었다. 또한, 재생층이 실온에서 면내 자화막이고 실온과 퀴리 온도 사이에서 수직 자화막이 되는 매체에서, C/N 및 크로스토크가 개선되었다. 한편, 비교 실험예 1의 매체에서는, 400 Oe의 재생 자기장을 인가하지 않고서는 충분히 높은 C/N비를 얻지 못했다. 또한, 크로스토크는 나쁜 결과를 나타내었다. 한편, 비교 실험예2의 매체에서는 충분한 초기화 자기장 및 재생 자기장을 인가하지 않고는 C/N 및 크로스토크가 개선되지 않았다. 또한, 비교 실험예 3에서는 충분히 높은 C/N 비를 얻지 못했다.
따라서, 본 발명의 광자기 기록 매체에서는, 재생 자기장 또는 초기화 자기장 및 재생 자기장 모두를 인가하지 않고 C/N 비 또는 C/N 비 및 크로스토크 모두를 개선시킬 수 있다. 따라서, 선기록 밀도 또는 선기록 밀도 및 트랙 밀도 모두를 개선시킬 수 있다.
다음에, 상기 에너지 관계식 (12) 내지 (18)의 검증을 실시예 7 내지 10 및 11 내지 15 및 비교 실험예 4 내지 8에서 행하였다.
[실험예 7]
DC 마그네트론 스퍼터링 장치에 Si, Gd, Tb, Fe 및 Co 타겟을 부착하고 직경 130 mm의 유리 기판 및 랜드와 그루브가 있는 폴리카보네이트 기판을 각 타겟으로 부터 거리가 150 mm 떨어져 있는 위치에 설치된 기판 홀더에 고정시켰다. 그후에, 1×10-5Pa 이하의 고진공이 될 때까지 챔버의 내부를 클라이오 펌프로 진공 배기 시켰다. 배기시키는 동안, Ar 가스를 0.5 Pa가 될 때까지 챔버에 도입한 후, 900 Å두께의 SiN 간섭층, 400 Å 두께의 GdFeCo 재생층, 100 Å 두께의 TbFeCo 중간층, 350 Å 두께의 TbFeCo 메모리층 및 700 Å 두께의 SiN 보호층을 순서대로 형성하여 제14도에 나타낸 구조를 가진 본 발명의 광자기 기록 매체를 제조하였다. 각 SiN 유전층의 형성시에는, Ar 가스 이외에 N2가스를 도입하고, Ar 및 N2가스의 혼합비를 조절하면서 굴절률이 2.1이 되도록 DC 반응성 스퍼터링에 의해 SiN 층을 형성하였다.
GdFeCo 재생층의 조성은 Gdx(Fe57Co43)100-x(조성비의 숫자는 원자 비(%)를 나타내고, 이후에도 마찬가지임)로서 x가 25%가 되도록 하였다. 이후에, 포화 자화의 극성을 희토류 원소 부격자 자화가 우세한 경우에는 양으로, 철족 원소 부격자 자화가 우세한 경우에는 음으로 할 것이다.
TbFeCo 중간층의 조성은 Tb20(Fe97Co3)80이었다. 이 조성의 막은 단독으로 측정하고 설온에서의 Ms3은 -120 emu/cc이고 퀴리 온도는 155℃였다. 본 실험예의 매체가 리어 마스크만이 형성되는 프론트 개구 검출(FAD) 타입의 매체이기 때문에, 프론트 마스크가 가능한 한 형성되지 않도록 중간층에 수직 자기 이방성이 큰 TbFeCo를 사용하였다.
TbFeCo 메모리층의 조성은 Tb20(Fe80Co20)80이었다. 이 조성의 막을 단독으로 사용하여 포화 자화 Ms2의 온도 의존성을 측정하였더니 실온에서 Ms2는 -240emu/cc이고 퀴리 온도는 250 ℃였다. Ms2의 온도 의존성을 제17도에 나타내었다.
[실험예 8]
이어서, 실험예 7에서와 동일한 장치 및 방법을 이용하여 실험예 7과 같은 구조를 가진 본 발명의 광자기 기록 매체를 제조하였다. 중간층 및 메모리층 각각은 실험예 7의 것과 동일한 막 두께 및 조성을 가졌다. 재생층도 또한 실험예 7의 것과 동일한 막 두께를 가졌지만, 그의 조성은 변화시켜 Gdx(Fe57Co43)100-x중 x를 26%로 하였다. 이 조성의 막을 단독으로 사용하여 포화 자화 Ms1의 온도 의존성을 측정하였더니 실온에서 Ms1은 151 emu/cc이고, 보상 온도는 172 ℃ 이고 퀴리 온도는 300 ℃ 이상이었다. Ms1의 온도 의존성을 제16도에 나타내었다.
[실험예 9]
이어서, 재생층은 조성 만을 변화시킨 것을 재외하고는, 실험예 7에서와 동일한 장치 및 방법을 이용하여 실험예 7과 같은 구조를 가진 본 발명의 광자기 기록 매체를 제조하였다. 재생층의 조성은 Gdx(Fe57Co43)100-x중 x를 28%로 하였다. 이 조성의 막을 단독으로 사용하여 포화 자화 Ms1의 온도 의존성을 측정하였더니 실온에서 Ms1은 236 emu/cc이고, 보상 온도는 225 ℃ 이고 퀴리 온도는 300 ℃ 이상이었다. Ms1의 온도 의존성을 제16도에 나타내었다.
[실험예 10]
이어서, 재생층의 조성 만을 변화시킨 것을 재외하고는, 실험예 7에서와 동일한 장치 및 방법을 이용하여 실험예 7과 같은 구조를 가진 본 발명의 광자기 기록 매체를 제조하였다. 재생층의 조성은 Gdx(Fe57Co43)100-x중 x를 31%로 하였다. 이 조성의 막을 단독으로 사용하여 포화 자화 Ms1의 온도 의존성을 측정하였더니 실온에서 Ms1은 325 emn/cc이고, 보상 온도는 275 ℃이고 퀴리 온도는 300 ℃ 이상이었다. Ms1의 온도 의존성을 제16도에 나타내었다.
[비교 실험예 4]
이어서, 실험예 7에서와 동일한 장치 및 방법을 이용하여 실험예 7과 같은 구조를 가진 비교 실험예 4의 광자기 기록 매체를 제조하였다. 중간층 및 메모리층 각각은 실험예 7의 것과 동일한 막 두께 및 조성을 가졌다. 재생층도 또한 실험 예 7의 것과 동일한 막 두께를 가졌지만, 그의 조성은 변화시켜 Gdx(Fe57Co43)100-x중 x를 23%로 하였다.
상기 자기 특성을 가진 자성막을 적층시킨 계에서, 마스크가 고온 영역에서 형성되는 지를 시험하였다. 재생층 및 메모리층 이외의 자성층의 두께가 비교적 얇은 경우 등과 같은 매체 내부의 정자기 에너지 중에서 재생층 및 메모리층으로부터 얻은 정자기 에너지가 우세한 경우, 고온 영역에서 마스크가 형성되도록 하기 위해서 식(22)를 상기 에너지 관계식을 기준으로 작성할 필요가 있다.
Ewb - Eleak - Est ＞ Ecl + Ewi --- (22)
먼저, 재생층에 전사된 기록된 자기 도메인의 블로호 자벽에 인가된 에너지(블로호 자벽 에너지 Ewb, 재생층으로부터 얻은 장자기장 에너지 Eleak, 메모리층으로 부터 얻은 정자기장 에너지 Est)를 구하였다.
식(22)의 각 항은 온도에 좌우되기 때문에, 정확하게는 각항을 온도에 대해 표시하여 식(22)이 성립되는지를 결정하는 것이다. 한편, Ewi은 중간층이 퀴리 온도 부근이 되면 급격하게 작아지기 때문에 식(22)의 부등식은 중간층이 퀴리 온도에 도달하기 전에 성립하는 경우가 많다. 이런 면에서, 식(22)가 중간층의 퀴리 온도에서 성립되는지를 시험하였다. 이 때에 Ewi는 0으로 간주될 수 있다. 계산하기 위해서는, 재생층의 블로호 자벽 에너지 Ewb 및 중간층이 퀴리 온도에 도달하는 부근에서의 재생층과 메모리층의 포화 자화가 필요하다. 따라서, 먼저 각 물성치를 계산하였다. 재생층과 메모리층은 중간층의 퀴리 온도 부근, 즉 약 155 ℃ 부근에서 교환-결합력을 상실하는 것으로 추정된다. 이 온도에서의 값을 각 물성치로서 이용하였다. 재생층의 블로호 자벽 에너지wb는 단층막 형태의 재생층으로 측정한 경우이 실험 범위내에서 그의 조성에 좌우되지 않았으며 그 값은 약 155 ℃에서 약 1.9 erg/cc였다. 또한, 메모리층의 Ms2는 제17도로부터 -255 emu/cc로 구해졌다. 한편, 재생층의 Ms1은 재생층의 조성을 따라 다르며 표 3에 나타낸 바와 같은 값으로 구해졌다. 이러한 물성치를 이용하여 각 에너지를 계산하였다.
먼저, 식(15)에wd=1.9 erg/cc 및 r=0.2 μm를 대입하여 Ewb=9.50x104erg/cc를 구하였다. 또한, Eleak를 구하는데 필요한 Ms1은 다음 방법으로 구했다. 특별하게는, 각 재생층에 대응하는 Ms1 값을 플롯화하였다. 보상 조성 부근에서는 Ms1의 정확한 측정이 용이하지 않기 때문에, Gdx(Fe57Co43)100-x(x=21%) 만에 대응하는 값을 측정하였고 이 Ms1 및 다른 Ms1 값으로부터 x=23, 25에 대응하는 Ms1 값을 제 18도와 같이 플롯화하여 Ms1 값을 추정하였다. h1=30 nm 및 r=0.2 μm를 이용하여 Eleak를 식(18)로부터 구했다. 또한, Est는 식(23)으로 나타내었다.
Est = 2Ms1Hst --- (23)
따라서, Hst를 먼저 계산하였다. Hst는 식(24)로부터 간단히 계산될 수 있다. 식(24) 및 (25)에서, a는 메모리층의 기록 자기 도메인의 반경을 나타내고, h2는 메모리층의 막 두께를 나태내고, (r,θ, z)는 메모리층에 있는 기록 자기 도메인의 광입사 측에서, 단면의 중심을 원점으로 하는 극좌표로서 막두께 방향의 자기장 Hst를 인가한 측정점의 좌표를 나타내며, 여기서 r은 반경 방향의 거리를, θ각도를, z는 광입수 측으로 향한 거리를 나타낸다.
그림@
K(r/a, z/a,) 및 f(r, z, θ)는 각각 (25) 및 (26)에 의해 정의된다.
그림@
그림@
관찰되고 있는 재생층의 기록 자기 도메인 바로 아래 메모리층의 기록 자기 도메인 이외의 메모리층의 기록 자기 도메인으로부터의 정자기장의 영향은 그다지 크지 않다. 따라서, 간단하게 하기 위해서 식(24)는 관찰되고 있는 재생층의 기록 자기 도메인 바로 아래 메모리층의 기록된 자기 도메인 만을 대상으로 한다. 그러나, 더욱 정확하게는, 모든 메모리층에 있는 자화로부터의 정자기 에너지를 계산하는 것이 바람직하다. 이것은 또한 간단하게 식(8)로 정의된 Hleak의 계산에도 적용된다. 식(24)를 계산기를 사용하여 계산한 결과, 기록 자기 도메인의 직경이 0.4m (a=0.2m)인 경우에 Hst/(4Ns2)=0.15가 얻어졌다. 이 값과 Ms1 및 Ms2를 사용하여 Est를 계산하였다. 이 결과를 표 3에 나타내었다.
또한, 보자력 에너지 Ec를 식(27)로 표시하였다.
Ec = 2Msl·Hcl ------(27)
재생층의 포화 자화 및 보자력의 온도 의존성으로부터, 155 ℃에서의 Ec는 이이 실험예에서 재생층의 조성에 대한 의존성이 작고, 따라서 어떤 조성에 대해서도 실질적으로 6 x 104erg/cc였다.
이 에너지 값을 표 3에 나타내었다.
상기한 바와 같이, 고온 영역에서 마스크가 형성되도록 하기 위해 식(22)를 성립시켜야 한다. Ewi=0이기 때문에, 재생층의 기록 자기 도메인이 수축 및 반전되는지를 나타내는 식 Ewb-Eleak-Est-Ec를 재생층의 조성 x에 대하여 제19도에 나타내었다. 제19도에 따라서, x ≥ 25%인 경우, 식(28)이 성립되어서 재생층의 기록 자기 도메인이 수축 및 반전되어 리어 마스크가 형성되는 것이 에상된다.
Ewb-Eleak-Est-Ecl ＞ 0 --- (28)
한편, x ≤ 24%인 경우, 식(29)가 성립되어서 리어 마스크는 형성되지 않는 것이 예상된다.
Ewb-Eleak-Est-Ecl ＜ 0 --- (29)
다음에, 이 디스크 광자기 기록 매체를 사용하여 기록/재생 특성을 측정하였다. 이 측정은 대물 렌즈의 N.A는 0.55, 레이저 비임 파장은 780 nm, 기록 파워는 7-13mW, 재생 파워는 2.4 mW가 되도록 하여 행하였다. 선속은 9 m/s가 되도록 정하고 재생시에 외부 자기장은 인가하지 않았다. 먼저, 매체의 프론트을 소거한 후, 5.8MHz, 11.3 MHz 및 15 MHz의 캐리어 신호(각각 마크 길이 0.78 μm, 0.40 μm 및 0.30. μm에 해당함)를 C/N의 마크 길이 의존성을 시험하기 위해 메모리층에 기록하였다. 모든 디스크에 있어서 0.78 μm의 마크 길이 기록을 행한 경우에는 48 dB 이상의 C/N 비가 얻어졌다. 한편, 0.30 μm의 마크 길이 기록을 행한 경우에는 실험예7 내지 10의 매체에 대해서는 35 dB 이상의 C/N 비가 얻어진 반면, 비교 실험예 4의 매체에 대해서는 20 dB 이상의 C/N 비가 얻어졌다.
마크 길이 0.40 μm에서의 C/N 비를 에너지와 함께 재생층의 조성에 대하여 제19도에 나타내었다. 제19도에서 알 수 있듯이, 재생층의 조성 Gdx(Fe57Co43)100-z의 식 중 x ≥ 25%에서는 C/N 비가 40 dB 이상이어서 양호한 결과가 얻어졌다. 한편, x=23%에서는 C/N 비가 감소되었다. 이것을 상기 에너지 관계식과 비교해보면 에너지 계산 결과와 잘 일치하는 것을 알 수 있다. 이것에 의해 본 발명의 에너지 조건 식을 만족시키는 매체가 우수한 재생 특성을 나타내는 것을 알 수 있다.
[실험예 11]
다음에, 재생층이 실온에서 면내 자화막이고 실온과 퀴리 온도 사이에서 수직자화막이 되는 상기 광자기 기록 매체를 제조하였다. 먼저, DC 마그네트론 스퍼터링 장치에 Si, Gd, Tb, Fe 및 Co 타겟을 부착하고 직경 130 mm의 유리 기판 및 랜드와 그루브가 있는 폴리카보네이트 기판을 각 타겟으로부터 거리가 150 mm 떨어져 있는 위치에 설치된 기판 홀더에 고정시켰다. 그후에, 1 x 10-5Pa 이하의 고진공이 될 때까지 챔버의 내부를 클라이오 펌프로 진공 배기시켰다. 배기시키는 동안, Ar 가스를 0.5 Pa가 될 때까지 챔버에 도입한 후, 900 Å 두께의 SiN 간섭층, 400 Å 두께의 GdFeCo 재생층, 100 Å 두께의 GdFe 중간층, 350 Å 두께의 TbFeCo 메모리층 및 700 Å 두께의 SiN 보호층을 순서대로 형성하여 제14도에 나타낸 구조를 가진 본 발명의 광자기 기록 매체를 제조하였다. 각 SiN 유전층의 형성시에는, Ar 가스 이외에 N2가스를 도입하고, Ar 및 N2가스의 혼합비를 조절하면서 굴절률이 2.1이 되도록 DC 반응성 스퍼터링에 의해 SiN 층을 형성하였다.
GdFeCo 재생층의 조성은 GdX(Fe58Co42)100-x으로 하고 x를 27%가 되도록 하였다. 이 조성의 막을 단독으로 이용하여 포화 자화 Ms1(emn/cc)의 온도 의존성을 관찰하였더니 실온에서의 Ms1은 150 emu/cc이고, 보상 온도는 188 ℃이고 퀴리 온도는 300 ℃ 이상이었다.
GdFe 중간층의 조성은 Gd37Fe63이었다. 이 조성의 막을 단독으로 이용하여 측정하였더니 실온에서의 포화 자화 Ms3은 420 emu/cc이고, 퀴리 온도는 198 ℃였다.
본 발명의 매체에서는, 중간층에 작은 수직 자기 이방성 및 큰 포화 자화를 가진 GdFe를 사용하여 실온 부근에서 재생층이 프론트 마스크를 형성하기에 충분한 정도로 면내 자화막이 되도록 하였다.
TbFeCo 메모리층의 조성은 Tb20(Fe80Co20)80이었다. 이 조성의 막을 단독으로 이용하여 포화 자화 Ms2의 온도 의존성을 관찰하였더니, 실온에서의 Ms2는 -240emn/cc이고, 퀴리 온도는 250 ℃였다. Ms2의 온도 의존성을 제17도에 나타내었다.
[실험예 12]
이어서, 실험예 11에서와 동일한 장치 및 방법을 이용하여 실험예 11과 같은 구조를 가진 본 발명의 광자기 기록 매체를 제조하였다. 중간층과 메모리층은 각각 실험예 11의 중간층과 메모리층의 것과 동일한 막 두께 및 조성을 가졌다. 재생층도 또한 실험예11의 것과 동일한 막 두께를 가졌지만, 그의 조성은 변화시켜 Gdx(Fe58Co42)100-x중에서 x를 28%로 하였다. 이 조성의 막을 단독으로 사용하여 포화 자화 Ms1의 온도 의존성을 측정하였더니 실온에서 Ms1은 200 emu/cc이고, 보상 온도는 205 ℃이고 퀴리 온도는 300 ℃ 이상이었다.
[실험예 13}
이어서, 재생층의 조성을 변화시킨 것을 제외하고는, 실험예 11에서와 동일한 장치 및 방법을 이용하여 실험예 11과 같은 구조를 가진 본 발명의 광자기 기록 매체를 제조하였다. 상세하게는 재생층의 조성 Gdx(Fe58Co42)100-x중에서 xfmf 29%로 하였다. 이 조성의 막을 단독으로 사용하여 포화 자화 Ms1의 온도 의존성을 측정하였더니 실온에서 Ms1은 240 emn/cc이고, 보상 온도는 225 ℃이고 퀴리 온도는 300 ℃ 이상이었다.
[실험예 14]
이어서, 재생층의 조성을 변화시킨 것을 제외하고는, 실험예 11에서와 동일한 장치 및 방법을 이용하여 실험예 11과 같은 구조를 가진 본 발명의 광자기 기록 매체를 제조하였다. 상세하게는 재생층의 조성 Gdx(Fe58Co42)100-x중에서 x를 31%로 하였다. 이 조성의 막을 단ㄷ옥으로 사용하여 포화 자화 Ms1의 온도 의존성을 측정하였더니 실온에서 Ms1은 310 emn/cc이고, 보상 온도는 260 ℃이고 퀴리 온도는 300 ℃ 이상이었다.
[비교 실험예 5}
이어서, 실험예 11에서와 동일한 장치 및 방법을 이용하여 실험예 11과 같은 구조를 가진 비교 실험에 5의 광자기 기록 매체를 제조하였다. 중간층과 메모리층은 각각 실험예 11의 중간층과 메모리층의 것과 동일한 막 두께 및 조성을 가졌다. 재생층도 또한 실험예11의 것과 동일한 막 두께를 가졌지만, 그의 조성은 변화시켰다. 상세하게는 조성 Gdx(Fe58Co42)100-x중에서 x를 25%로 하였다. 이 조성의 막을 단독으로 사용하여 포화 자화 Ms1의 온도 의존성을 측정하였더니 실온에서 Ms1은 51 emu/cc이고, 보상 온도는 150 ℃이고 퀴리 온도는 300 ℃ 이상이었다.
[비교 실험예 6]
이어서, 실험예 11에서와 동일한 장치 및 방법을 이용하여 실험예 11과 같은 구조를 가진 비교 실험예 6의 광자기 기록 매체를 제조하였다. 중간층과 메모리층은 각각 실험예 11의 중간층과 메모리층의 것과 동일한 막 두께 및 조성을 가졌다. 재생층도 또한 실험예 11의 것과 동일한 막 두께를 가졌지만, 그의 조성은 변화 시켰다. 상세하게는 조성 Gdx(Fe58Co42)100-x중에서 x를 26%로 하였다.
상기 자기 특성을 가진 자성막을 적층시킨 계에서, 0.4 μm의 마크 길이를 기록한 경우에 메모리층으로부터의 교환-결합력을 상실한 때에 고온 영역에서의 마스크의 형성 조건을 구했다. 재생층 및 메모리층은 약 200 ℃에서 교환-결합력을 상실한 것으로 추정된다. 이 온도에서의 값을 각 물성치로서 이용하였다. 재생층의 블로호 자벽 에너지 δwb는 단일층 막 형태의 재생층으로 측정한 경우 본 실험예에서 그의 조성에 좌우되지 않았으며 그 값은 약 200 ℃에서 약 1.5 erg/cc였다. 또한, 메모리층의 포화 자화 Ms2는 -180 emn/cc로 구해졌다. 한편, 재생층의 포화 자화 Ms1은 재생층의 조성에 따라 다르며 표 4에 나타낸 바와 같은 값으로 구해졌다. 이러한 물성치를 이용하여 유효한 자기장을 계산하였다.
먼저, 식(15)에 δwb=1.5 erg/cc 및 r=0.2 μm를 대입하여 Ewb= 7.50x104erg/cc를 구하였다. Eleak는 h1=30 nm, r=0.2 μm의 값 및 실험예 7 내지 10에서와 동일한 방법으로 각 재생층에 대응하여 구한 Ms1을 이용하여 얻었다. Est는 상기한 바와 같이 Hst=0.15, Ms1 및 Ms2를 이용하여 구하였다.
재생층의 포화 자화 및 보자력의 온도 의존성으로부터, 약 200 ℃에서의 보자력 Ec는 이 실험예에서 재생층의 조성에 대한 의존성이 작고, 따라서 어떤 조성에 대해서도 실질적으로 6 x 104erg/cc였다.
이 에너지 값을 표 4에 나타내었다.
또한, 재생층의 기록된 자기 도메인이 수축 및 반전되는 지를 나타내는 식 Ewb-Eleak-Est-Ec를 재생층의 조성 x에 대하여 제20도에 나타내었다. 제20도에 따라서, x ＞ 26%인 경우, 식(28)이 성립되어서 재생층의 기록된 자기 도메인이 수축 및 반전되어 리어 마스크가 형성되는 것이 예상된다.
Ewb-Eleak-Est-Ecl ＞ 0 --- (28)
한편, x≤26%인 경우, 식(29)가 성립되어서 리어 마스크는 형성되지 않는 것으로 예상된다. 따라서, C/N 비가 감소되는 것으로 예상된다.
Ewb-Eleak-Est-Ecl ＜ 0 --- (29)
다음에, 이 광자기 기록 메체를 사용하여 기록/재생 특성을 측정하였다. 이 측정은 대물 렌즈의 N.A.는 0.55, 레이저 비임 파장은 780 nm, 기록 파워는 7-13 mW, 재생 파워는 3.4 mW가 되도록 하여 행하였다. 선속은 9 m/s가 되도록 정하고 재생시에 외부 자기장은 인가하지 않았다. 먼저, 매체의 프론트을 소거한 후, 5.8 MHz, 11.3 MHz 및 15 MHz의 캐리어 신호(각각 마크 길이 0.78 μm, 0.40 μm 및 0.30 μm에 해당함)를 C/N의 마크 길이 의존성을 시험하기 위해 메모리층에 기록하였다. 모든 디스크에 있어서 0.78 μm의 마크 길이 기록을 행한 경우에는 48 dB 이상의 C/N 비가 얻어졌다. 한편, 0.30 μm의 마크 길이 기록을 행한 경우에는 본 발명의 실험예 11내지 14의 매체에 대해서는 35 dB 이상의 C/N 비가 얻어진 반면, 비교 실험예 5 및 6의 매체에 대해서는 25 dB 이상의 C/N 비가 얻어졌다.
마크 길이 0.40 μm에서의 재생층의 조성에 대한 C/N 비를 제20도에 나타내었다. 제20도에서 알 수 있듯이, 재생층의 조성 Gdx(Fe58Co42)100-x의 식 중 x ＞ 26%에서는 C/N 비가 40 dB 이상이어서 양호한 결과가 얻어졌다. 한편, x=25%, 26%에서는 C/N 비가 감소되었다. 이것을 상기 에너지 관계식과 비교해보면 에너지 계산 결과와 잘 일치하는 것을 알 수 있다. 이것에 의해 본 발명의 에너지 조건 식을 만족시키는 매체가 우수한 재생 특성을 나타내는 것을 알 수 있다. 한편, x=26%인 디스크에 관해서는 리어 마스크의 형성 조건에 대한 변화가 비교적 적어서 초해상매체가 아닌 종래의 매체에 비해 양호한 C/N 비를 얻었다. 그러나, 충분히 높은 C/N 비를 얻기 위해서는 본 발명의 조건이 필요하다. 또한, x=31%에서는 리어 마스크가 형성 조건이 에너지 식 면에서는 만족스럽다 하더라도 C/N 비는 40 dB 이하로 다소 감소되었다. 실온으로부터 온도를 상승시켜 x=31%인 디스크에 관해서 재생층의 측면으로부터 빛을 조사하여 커어 루프(kerr loop; 샘플의 커어 회전각을 막 두께 방향에 수직으로 인가한 자기장에 대하여 플롯팅한 루프)를 측정하였더니, 온도가 상승하여 중간층의 퀴리 온도에 이르기 전에 재생층이 충분한 정도로 수직 자화막이 되지 않는 것을 알 수 있었다. 따라서, 에너지의 관계 이외에 본 발명의 매체에 필요한 조건, 즉 재생층이 적어도 중간층이 퀴리 온도에 이르기 전에 수직 자화막이 되는 자성층이어야 한다는 조건을 만족하지 않는 사실로 인해 C/N의 감소가 일어난다는 것을 발견하였다.
[실험예 15]
마지막으로, 본 발명의 광자기 기록 매체의 특성에 대하여 다양한 관점에서 고찰하여 다음 실험예 15 및 비교 실험예 7 및 8에 나타내었다.
DC 마그네트론 스퍼터링 장치에 Si, Gd, Fe 및 Co 타겟을 부착하고 직경 130 mm의 유리 기판 및 핏치 1.6 μm에서 랜드가 그루브가 있는 폴리카보네이트 기판을 각 타겟으로부터 거리가 150 mm 떨어져 있는 위치에 설치된 기판 홀더에 고정시켰다. 그후에, 1 x 10-5Pa 이하의 고진공이 될 때까지 챔버의 내부를 클라이오 펌프로 진공 배기시켰다. 배기시키는 동안, Ar 가스를 0.4 Pa가 될 때까지 챔버에 도입한 후, 900 Å 두께의 SiN 간섭층, 400 Å 두께의 Gd28(Fe60Co20)80재생층, 100 Å 두께의 Gd37Fe63중간층, 300 Å 두께의 Tb20(Fe80Co40)72메모리층 및 700 Å 두께의 SiN 보호층을 순서대로 형성하여 제14도에 나타낸 구조를 가진 본 발명의 광자기기록 매체를 제조하였다. 이 매체는 리어 마스크 및 프론트 마스크가 형성된 더블 마스크 형태의 매체이다. 각 SiN 유전층의 형성시에는, Ar 가스 이외에 N2가스를 도입하고, Ar 및 N2가스의 혼합비를 조절하면서 굴절률이 2.1이 되도록 DC 반응성스퍼터링에 의해 SiN 층이 형성하였다. Gd28(Fe60Co40)72재생층은 실온에서 희토류 원소 부격자 자화가 우세하고, 포화 자화 Ms1은 180 emu/cc이고, 보상 온도 Tcomp1은 215 ℃이고 퀴리 온도 Tcl은 300 ℃ 이상이었다. Gd37Fe63중간층은 실온에서 희토류 원소 부격자 자화가 우세하고, 포화 자화 Ms3은 450 emu/cc이고, 퀴리 온도 Tc3은 190 ℃였다. Tb20(Fe80Co20)80메모리층은 철족 원소 격자 자화가 우세하고, 포화 자화 Ms2은 -240 emu/cc이고, 퀴리 온도 Tc2는 250 ℃였다.
이 매체에 대해 상기 실험예에서와 같이 에너지 계산을 행하였더니, Ewb-Eleak-Est-Ecl=1 × 105erg/cc가 되었다. 따라서, 이 계산 결과는 리어 마스크의 형성을 나타내는 것이다.
광자기 기록 매체내에 0.78 μm 마크 길이의 자기 도메인을 기록한 후, 830 nm의 반도체 레이저 비임을 조사하면서 편광 현미경으로 자기 도메인을 관찰하였다. 레이저 파워를 상승시키면, 임의의 레이저 파워에서 광 스팟의 중심부(고온 영역)에서 기록된 자기 도메인이 수축하고 소거 방향으로 자화가 배향한다는 것을 확인하였다.
이어서, 이러한 광자기 기록 매체를 사용하여 기록/재생 특성을 측정하였다. 측정은 대물 렌즈의 N.A.는 0.53, 레이저 비임 파장은 780 nm(광학 헤드를 사용함), 선속은 9 m/s, 기록 파워는 10 mW가 되도록 하여 행하였다. 먼저, 매체의 프론트을 소거한 후, 11.3 MHz의 주파수에서 레이저 비임을 변조하여 길이 0.40 μm의 마크를 기록하였다. 이어서, C/N 비의 변화를 재생 파워를 0.8 mW로부터 4.4 mW로 변화시키며 측정하여 그 결과를 제21도에 나타내었다.
본 발명의 광자기 기록 매체에서는, 재생 파워가 1.0 mW 이하인 경우 매체의 온도가 충분히 상승하지 않기 때문에 재생층의 자화가 실질적으로 막면내로 향한다. 따라서, 메모리층에 기록된 마크가 재생층에 의해 마스크되지 않기 때문에, 실질적으로 C/N 비가 얻어지지 않는다. 한편, 재생층이 약 2.0 mW 내지 2.8 mW로 증가하는 경우, 재생 스팟 내에 중온 영역, 즉 개구 영역이 형성되어 메모리층의 자기 도메인이 재생층에 전사되어 C/N 비가 증가하게 된다. 이 떼의 개구 영역의 형상은 종래의 면내 막을 사용한 2층 구조의 초해상과 실질적으로 같다. 따라서, 초해상 현상이 발생하긴 하지만, 개구 영역의 크기 및 위치가 최적 상태가 아니기 때문에 C/N 비로서는 약 36 dB 정도만이 얻어졌다. 재생 파워를 3.2 mW 내지 4.0 mW로 다시 증가시키면, 스팟내에 중간층이 퀴리 온도에 이르는 부분이 나타난다. 즉, 리어 마스크가 형성된다. 제5a도에 나타낸 바와 같이, 개구 형상이 스팟에 대해 최적 상태가 되어 45 dB의 C/N 비가 얻어졌다. 한편, 재생 파워가 4.0 mW를 넘을 때, 최고 온고가 메모리층의 퀴리 온도를 넘기 때문에 기록된 데이타가 파괴되어 C/N비가 낮아졌다.
다음에, 본 발명의 광자가 기록 매체에서 리어 마스크의 형성을 더욱 지지하기 위해 재생 신호의 진폭 및 DC 레벨을 측정하였다. 기록된 마크의 길이가 0.40 μm인 경우에, 재생 파워가 3 mW를 넘으면 캐리어 레벨은 급격히 상승하여 리어 마스크의 형성이 확인될 수 있다.
진폭 및 DC 레벨은 동일한 매체에 0.80 μm 길이의 마크를 기록한 때의 재생신호로부터 얻어졌다. DC 레벨은 소거 측에서 양의 부호를 갖는다. 종래의 광 디스크의 경우에, 개구 형상은 재생 파워가 변화할 때에도 변화하지 않는다. 따라서, 재생 파워가 메모리층이 퀴리 온도에 이르지 않게 하는 정도이면, 재생 신호의 진폭과 재생 파워 사이의 관계는 원점을 통과하는 직선을 형성한다. 또한, 마크는 스팟광의 폭 전체에 걸쳐 기록되지 않기 때문에, 마크의 양측에 소거 상태의 부분이 남아 있게 된다. 따라서, 마크의 듀티 사이클(duty cyle)이 50%가 되도록 기록을 행할 때에도 재생 신호의 DC 레벨은 0이 되지 않지만 소거측에 오프셋하게 된다. 따라서, 진폭 및 DC 레벨 모두와 재생 파워와의 관계는 양의 기울기로 원점을 통과하는 직선을 형성한다. 별법으로, 파워 증가로 인한 재생층의 커어 회전각의 감소가 무시될 수 없을 정도의 수준으로 증가하면, 그러한 정도에 따라서 약간 오목한 형태의 커브가 형성된다. 한편, 본 발명의 초해상 디스크의 경우, 직선은 원점을 통과하지 않으며, 또한 그의 기울기는 3 mW의 재생 파워 부근으로 변화된다. 이것은 다음과 같이 고찰된다:
재생 파워가 0.5 mW 이하인 경우, 최고온 부분에서도 재생층이 면내 자화막으로부터 수직 자화막으로 전이하는 온도에 이르지 않는다. 따라서, 스팟 내의 모든 영영에서 재생층의 자화가 면내, 즉 마스크된 상태로 된다. 따라서, 진폭 및 DC 레벨 모두 0이 된다. 한편, 재생 파워가 0.5 mW를 넘으면, 스팟내의 재생층의 일부가 수직 자화막이 된다. 파워가 더욱 증가하면, 개구 영역이 신장되기 때문에, 진폭 및 DC 레벨은 재생 파워와 비례 관계 이상의 기울기로 급격하게 증가된다. 그러나, 재생 파워가 3 mW를 넘으면, 리어 마스크가 스팟내에서 형성되기 시작하여 자화의 방향이 리어 마스크 부분에서 소거 방향이 정렬된다. 이 부분은 리어 마스크 출현 전에는 신호 재생에 기여하지만, 리어 마스크가 나타날 때에는 소거 방향으로 마스크되어 신호 재생에 기여하지 않는다. 따라서, 3 mW의 재생 파워를 넘어서 DC레벨은 소거 방향으로 급격히 증가하지만 재생 신호의 진폭은 감소한다. 상기 결과로부터, 본 발명의 초해상 디스크에서 리어 마스크의 기능이 뒷받침되지 않는다.
또한, 본 발명의 초해상 효과가 외부로부터 재생 자기장을 인가하지 않고 발생된다는 것을 확인하기 위하여, 재생 자기장 의존성에 대한 시험결과를 제22도에 나타내었다. 제22도는 다음 방법으로 작성하였다. 상기와 같은 방법으로 디스크 위에 0.4㎛길이의 마크를 기록한 후에, 3.2mW의 재생 파워로 신호 재생을 행하면서 재생 자기장을 변화시키고, 이 때의 C/N 비의 변화를 플롯팅하였다. 이 도면으로부터 알 수 있듯이, 재생 자기장 ± 200 Oe의 범위에서 45 dB의 안정한 C/N 비를 얻었다.
이어서, 인접 트랙과의 크로스토크(이하, "크로스토크"라 칭함)를 측정하였다. 먼저, 랜드와 그루브에 대해 프론트 소거를 행한 후, 랜드 위에 상기 방법으로 마크길이 0.78㎛의 신호를 기록하고, 캐리어 레벨 CL을 측정하였다. 이어서, 인접 그루브에 트랙킹할 때의 캐리어 레벨 CG를 측정하였다. 이 크로스토크를 CL/CG 비로 표시하였다. 랜드와 그루브의 양 방향으로 데이타가 기록된 것으로 추정하여 실험을 행하였기 때문에, 실효 트랙 피티는 0.8㎛였다. 그 결과를 제23도에 나타내었다. 이 도면에서 알 수 있듯이, 크로스토크는 이 매체에 대해 최적 범위인 3.2mW 내지 4.0mW의 재생 파워 범위에서 약 -28dB로 억제되었다.
제23도에 나타내진 않았지만, 이 크로스토크 측정은 실험예 13의 매체에 대한 것과 동일한 방법으로 행하였다. 여기서 2.5mW 내지 4.0mW의 재생 파워의 범위에 대해서 -32dB 내지 -35dB의 크로스토크 값이 얻어졌다.
상기 데이타는 모두 초기화 자기장을 인가하지 않고 얻어진 것이며, 종래의 정보 기록/재생 장치와 같은 장치를 이용하여 고밀도로 기록된 마크에 대해 우수한 결과가 얻어졌다.
다음에, 종래의 공지된 구조의 매체에 대해서도 상기와 동일한 방법으로 실험을 하고 본 발명의 매체와 비교하였다.
[비교 실험예 7]
실험예 15에서와 동일한 장치 및 방법을 이용하여 폴리카보네이트 기판 위에 900Å 두께의 SiN간섭층, 800Å 두께의 Tb20(Fe80Co20)80메모리층 및 700Å 두께의 SiN 보호층을 순서대로 형성하였다. 즉, 실험예 15에서 사용된 메모리층 만을 자성층으로서 갖는 단층 디스크를 제조하였다. 먼저, 다양한 크기의 마크를 매체위에 기록하고, C/N 비를 실험예 15에서와 같이 측정하였다. 재생 파워는, 최고의 C/N 비를 얻기 위하여 2.0mW 내지 3.8mW로 설정하였다. 그결과, 마크 길이가 0.78㎛로 길 때 충분히 높은 C/N 비를 얻을 수 있긴 하지만, 광학계의 컷-오프(cut-off) 주파수에 가까운 짧은 마크 길이에서는 해상력이 급격하게 저하되어 마크길이가 0.40㎛인 경우 불과 26dB의 C/N 비를 얻게 된다.
또한, 크로스토크의 측정시에도 0.8㎛의 실효 트랙 피치는 재생 스팟에 대해 좁으며, 또한 단층 디스크의 경우에는 마스크 효과가 없기 때문에 제23도에 나타낸 바와 같이 약-22dB의 크로스토크가 얻어졌다.
[비교 실험예 8]
실험예 15에서와 동일한 장치 및 방법을 이용하여 폴리카보네이트 기판 위에 900Å 두께의 SiN 간섭층, 700Å 두께의 Gd28(Fe60Co40)72재생층, 300Å 두께의 Tb20(Fe80Co20)80메모리층 및 700Å 두께의 SiN 보호층을 순서대로 형성하여 비교 실험예 8의 매체를 제조하였다.
먼저, 0.40㎛ 길이의 마크를 매체위에 기록하고, 캐리어 및 노이즈의 재생 파워 의존성을 측정하였다. 본 비교 실험예의 매체에서도 저온에서 면내 자화막을 사용하여 초해상 효과를 제공하기 때문에, 재생 파워가 0.8mW 내지 2.8mW인 범위에서는 본 발명의 실험예 15의 매체에서와 마찬가지로 캐리어 레벨이 증가하였다. 그러나, 본 비교 실시예의 2층 구조의 초해상 매체에서는, 재생 파워가 3mW 이상으로 증가하여도 리어 마스크가 나타나지 않기 때문에, 본 발명의 실험예 15의 매체에서와 같이 급격한 캐리어 증가는 관찰되지 않았다. 본 비교 실험예의 매체에서는, 0.40㎛ 마크 길이에서 최고 37dB의 C/N 비가 얻어졌다.
다음에, 다양한 크기의 마크를 본 비교 실시예의 매체위에 기록하고, 공간 주파수 특성을 측정하였다. 그 결과는, 단층 디스크에 비하여 고주파수 영역에서의 해상도가 상승하긴 하지만, 리어 마스크 효과가 없고 개구 영역과 스팟 사이의 위치 관계가 최적 상태가 아니기 때문에, 해상력은 실험예 15의 디스크와 비교하여 불량한 것으로 나타났다.
또한, 크로스토크에 관해서 보면, 본 발명의 실험예 15의 매체의 것과 동등한 약 -30dB의 크로스토크가 얻어졌다. 그러나, 재생 파워가 2.0mW 내지 4.0mW 인 범위에서는, 본 비교 실험예의 크로스토크가 본 발명의 실험예 13의 매체와 비교하여 약 2dB 내지 3dB까지 약화되었다.
[표 1]
(Ms는 +가 RE 풍부, -가 TM 풍부를 나타낸다).
P63~P69
[제2 실시태양]
실온에서 면내 자기 이방성을 나타내는 자성층이 제1 실시태양의 매체 중의 재생층으로서 사용된 경우에, 광자기 기록 매체는 우수한 마스크 효과를 얻기 위하여 실온 및 재생 온도에서의 각 자성층의 광학 효과 뿐만 아니라 자기 기능을 고려하는 것으로 설계되어야 한다.
제2 실시태양에서, 이러한 면을 고려한 매체가 설명될 것이다.
이하에, 본 발명의 제2 실시태양에 따른 광자기 기록 매체 및 그 매체를 이용한 정보 재생 방법이 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 설명될 것이다.
본 발명의 광자기 기록 매체는 적어도 3개의 자성층, 즉, 수직 자화막인 제1 자성층, 퀴리 온도가 제1 및 제2 자성층 보다 더 낮은 제3 자성층 및 수직 자화막인 제2 자성층을 갖는다(제24도 참조). 이하, 제1 자성층을 재생층, 제2 자성층을 메모리층, 제3 자성층을 중간층으로 칭한다.
메모리층(113)은 기록 정보를 보존하는 층으로서 자기 도메인을 안정하게 보유하는데 필요하다. 메모리층의 재료로서는, 수직 자기 이방성이 크고 자화 상태를 안정하게 유지할 수 있는 재료, 예를 들면 TbFeCo, DyFeCo, TbDyFeCo 등과 같은 희토류-철족 비결정질 합금, 석류석, 또는 Pt/Co, Pd/Co 등과 같은 백금족-철족 주기 구조막, 또는 PtCo, PdCo 등과 같은 백금족-철족 합금 등이 바람직하다.
메모리층(113)의 막 두께는 자기 도메인을 안정하게 보유하기 위하여 10nm 이상일 필요가 있다. 실질적으로, 3개의 자성층, 즉 메모리층(113), 재생층(111) 및 중간층(112)의 총 막 두께는 기록 파워를 저하시키기 위해서는 얇은 것이 바람직하며, 바람직한 메모리층의 막 두께는 50nm 이하이다.
재생층(111)은 메모리층(113)에 보유한 자화 정보를 재생시키기 위한 층이다. 재생층(111)은 실온에서 면내 자화막이고 실온과 그의 퀴리 온도 사이의 온도 이상에서 수직 자화막이 되도록 하는 자화 특성을 갖는다. 재생층(111)은 중간층(112) 및 메모리층(113)에 비하여 빛이 입사하는 쪽에 가까운 곳에 위치하고, 그의 퀴리 온도는 재생시에 커어 회전각이 감소되는 것을 방지하기 위해 중간층(112) 및 메모리층(113) 보다 적어도 높게 한다.
재생층의 재료로서는, 희토류-철족 비결정질 합금, 예를 들면 주로 GdFeCo를 함유하는 재료가 바람직하며, Tb, Dy 등이 첨가될 수 있다. 또한, 더 짧은 파장에서 커어 회전각의 감소를 방지하기 위해 Nd, Pr, Sm 등과 같은 희토류-경금속이 첨가될 수 있다. 바람직하게는, 재생층의 자기 이방성은 작으며 실온과 퀴리 온도 사이에 보상 온도를 갖는다. 이 보상 온도는 중간층(112)의 퀴리 온도 부근, 특별하게는 중간층(112)의 퀴리 온도에 대해 -50 내지 100℃ 범위, 바람직하게는 중간층(112)의 퀴리 온도에 대해 -20 내지 80℃ 범위로 정해지며, 이에 대해서는 후에 상세히 설명될 것이다.
본 발명의 광자기 기록 매체에서, 재생층(111)의 막 두께는 20nm 이상이 되도록 선택된다. 본 발명의 광자기 기록 매체에서는, 메모리층(113)은 실온에서 수직 자기 이방성을 나타내며 재생층(111) 및 중간층(112) 각각은 실온에서 면내 자기 이방성을 나타내며, 계면 자벽이 메모리층(113) 및 재생층(111)과 중간층(112) 사이에 형성된다. 수직 자기 이방성이 큰 물질이 메모리층(113)에 사용되기 때문에, 대부분의 계면 자벽은 중간층(112)과 재생층(111) 측에서 형성된다. 따라서, 조성이 동일하다 하더라도, 재생층(111)이 얇으면, 제25a도에 나타낸 바와 같이 자벽이 중간층(112)를 통해 침투하여 실온에서 광 입사쪽에서 재생층(111)의 표면으로 신장된다. 따라서, 마스크 효과는 C/N 비를 감소시키는데 불충분하게 된다. 이러한 점에서, 재생층(111)의 막 두께는 20nm 이상일 필요가 있다.
반대로, 제25b도에 나타낸 바와 같이 재생층(111)이 너무 두꺼우면, 메모리층(113)의 교환-결합력이 재생층(111)의 광 입사 측 표면에 도달하지 않기 때문에, 자화는 재생 파워에 의한 온도에서도 수직 방향으로 배향하지 않아서 재생 신호의 레벨이 감소하게 된다. 이러한 점에서, 재생층(111)의 막 두께는 100nm 이하일 필요가 있다.
또한, 재생층(111)의 막 두께는 저온 영역에서의 매체의 온도 분포 및 마스크 효과에 영향을 미친다. 인접 트랙과의 크로스토크도 또한 막 두께에 따라 변화한다. 바람직하게는, 재생층(111)의 막 두께는 25nm 보다 두껍고 50nm 보다 얇도록 선택되어 매체가 트랙 피치를 좁히는데 효과적으로 된다.
중간층(112)는 주로 메모리층(113)으로부터 재생층(111)까지의 교환-결합력을 부분적으로 매개하고 부분적으로 절단하기 위해 제공된다. 중간층(112)는 실온에서는 면내 자화막이고 실온과 그의 퀴리 온도 사이의 온도 이상에서 수직 자화막이 되도록 하는 자화 특성을 갖는다. 중간층(112)는 재생층(111)과 메모리층(113) 사이에 위치시키고, 그의 퀴리 온도를 실온 보다 높고 재생층(111)과 메모리층 (113)의 퀴리 온도 보다 낮도록 하였다. 중간층(112)의 퀴리 온도는 광 스팟 내의 저온 부분 및 중온 부분에서 메모리층(113)으로부터 재생층(111)까지의 교환-결합력을 매개하기에 충분히 높지만, 광 스팟 내의 최고온 부분에서 교환-결합력을 절단하기에 충분히 낮아야 하며, 바람직하게는 100℃ 이상 내지 220℃ 이하이고, 더욱 바람직하게는 120℃ 이상 내지 180℃ 이하이다. 중간층(112)의 재료로서는 GdFeCo, GdCo, GdTbFeCo, GdDyFeCo, TbFeCo, DyFeCo, TbDyFeCo 등과 같은 희토류-철족 비결정질 합금 등이 바람직하다. Cr, Al, Si, Cu 등과 같은 비자성 원소가 퀴리 온도를 저하시키기 위해 첨가될 수 있다.
본 발명의 광자기 기록 매체에서, 중간층(112)의 막 두께는 3nm 이상 30nm이하가 되도록 선택된다. 중간층(112)의 막 두께가 3nm 보다 얇으면, 자성막의 자화 특성의 안정성은 열화되거나 또는 고유 자화 특성이 제조 비균일성으로 인해 얻어질 수 없다. 또한, 중간층이 핀 홀이 형성되는 퀴리 온도에 이르게 되어도 재생층(111)과 메모리층(113) 사이의 교환-결합이 절단되지 않는다는 문제가 있다.
또한, 중간층(112)의 막 두께가 얇으면, 실온에서 중간층(112)와 재생층 (111)에 형성된 자벽에 관해 제26a도에 나타낸 바와 같이, 재생층(111)을 침투하는 속도가 증가하여 재생층(111)에서의 마스크 효과는 불완전하게 된다. 이러한 점에서, 중간층(112)의 막 두께는 3nm 이상이 되도록 선택되어야 한다.
한편, 중간층(112)의 포화 자화 Ms는 재생층(111)의 것보다 크기 때문에, 중간층(112)의 막 두께가 두꺼우면, 제26b도에 나타낸 바와 같이 중간층(112)는 중온 부분에서 메모리층(113)으로부터 재생층(111)까지의 교환-결합력을 매개할 수 없어서 재생층(111)로의 자화 전사가 재생 파워에 의한 온도에서도 불완전하게 된다. 따라서, 재생 신호의 레벨이 감소하게 된다. 이러한 점에서, 중간층(112)의 막 두께는 30nm 이하일 필요가 있다.
중간층(112)의 막 두께는 저온 영역, 즉 재생층(111)이 면내 이방성을 갖는 온도 영역에서 마스크 조건에 영향을 미치며, 인접 트랙과의 크로스토크에도 영향을 미친다. 바람직하게는, 중간층(112)의 막 두께는 5nm 이상 내지 20nm 이하가 되도록 선택되어 매체가 트랙 피치를 좁히는데 효과적으로 된다.
Al, Ti, Pt, Nb, Cr 등과 같은 원소는 재생층(111), 중간층(112) 및 메모리층(113)의 내식성을 개선시키기 위해 첨가될 수 있다. 간섭 효과 및 보호 성능을 높이기 위해, SiNx, AlOx, TaOx, SiOx등으로 이루어진 유전층이 상기 재생층, 중간층 및 메모리층 이외에 제공될 수 있다. 또한, 열전도성을 향상시키기 위해, Al, AlTa, AlTi, TlCr, Cu 등으로 이루어지며, 양호한 열전도성을 갖는 층이 제공될 수 있다. 또한, 광 변조 오버라이트를 행하기 위해 자화를 한 방향으로 배열시킨 초기화층이 제공될 수 있다. 또한, 교환-결합력 또는 정자 결합력을 조절하기 위해 기록 보조 및 재생 보조를 위한 보조층이 제공될 수도 있다. 또한, 상기 유전층 또는 중합체 수지로 형성된 보호 코팅이 보호막으로서 첨가될 수 있다.
제2 실시태양의 매체에 관한 데이타 신호의 기록 및 재생이 제1 실시태양에서와 동일하기 때문에, 그 설명은 간결하게 하기 위해 생략하기로 한다.
[실험예 15]
DC 마그네트론 스퍼터링 장치에 Si, Gd, Tb, Fe 및 Co 타겟을 부착하고 직경 130mm의 유리 기판 및 랜드와 그루브가 있는 폴리카보네이트 기판을 각 타겟으로 부터 거리가 150mm 떨어져 있는 위치에 설치된 기판 홀더에 고정시켰다. 그후에, 1×10-5Pa 이하의 고진공이 될 때까지 챔버의 내부를 클라이오 펌프로 진공 배기시켰다. 배기시키는 동안, Ar 가스를 0.4Pa가 될 때까지 챔버에 도입한 후, 90nm 두께의 SiN 간섭층, 20nm 두께의 GdFeCo 재생층, 10nm 두께의 GeFe 중간층, 30nm 두께의 TbFeCo 메모리층 및 70nm 두께의 SiN 보호층을 순서대로 형성하여 제24도에 나타낸 구조를 가진 매체를 제조하였다. 각 SiN 유전층의 형성시에는, Ar가스 이외에 N2가스를 도입하고, Ar 및 N2가스의 혼합비를 조절하면서 굴절률이 2.1이 되도록 DC 반응성 스퍼터링에 의해 SiN 층을 형성하였다.
GdFeCo 재생층의 조성은 Gd28(Fe60Co40)72이고, 실온에서, RE가 풍부하며, 포화자화 Ms는 222 emu/cc이고, 보상 온도는 215℃이고 퀴리 온도는 300℃ 이상이었다.
GdFe 중간층의 조성은 Gd40Fe60이고, 실온에서 TM이 풍부하며, 포화 자화 Ms는 420 emu/cc이고 퀴리 온도는 190℃였다.
TbFeCo 메모리층의 조성은 Tb20(Fe80Co20)80이고, 실온에서 TM이 풍부하며, 포화 자화 Ms는 200 emu/cc이고 퀴리 온도는 270℃였다.
이 광자기 기록 매체를 이용하여 기록/재생 특성을 측정하였다. 가장 높은 C/N비를 얻기 위하여 대물 렌즈의 N.A.는 0.55, 레이저 비임 파장은 780nm, 기록 파워는 7-15mW, 재생 파워는 2.5-4.0 mW가 되도록 하여 측정을 행하였다. 선속은 9m/s가 되도록 정하였다. 먼저, 매체의 프론트를 소거한 후, 11.3 MHz의 캐리어 신호(마크 길이 0.40㎛에 해당함)를 C/N 비를 시험하기 위해 매모리층에 기록하였다.
이어서, 인접 트랙과의 크로스토크(이하, "크로스토크"라 칭함)를 측정하였다. 대물 렌즈의 N.A.는 0.55, 레이저 비임 파장은 780nm, 기록 파워는 7-15mW, 선속은 9m/s가 되도록 하여 측정을 행하였다. 먼저, 매체의 랜드와 그루브 프론트를 소거한 후, 5.8MHz의 캐리어 신호(마크 길이 0.78㎛에 해당함)를 캐리어 CL을 측정하기 위해 메모리층에 기록하였다. 이어서, 인접 그루브에 트랙킹할 때에 캐리어 CG를 측정하였다. 크로스토크는 차이 CL-CG로 표시하였다. 데이타가 랜드와 그루브 위에 기록된다는 가정하에 실험이 행해졌기 때문에, 실효 트랙 피치는 0.8㎛였다. 최적 조건하에 C/N 비 및 동일한 재생 파워에서의 크로스토크의 측정 결과는 표 4에 나타내었다.
[실험예 16 내지 22]
제1 자성층으로서 사용된 재생층의 막 두께를 변화시킨 것을 제외하고는, 실험예 15에서와 동일한 구조 및 재료를 이용하여 광자기 기록 매체를 제조하였다. 실험예 16 내지 22 각각의 재생층의 막 두께는 표 4에 나타내었다. 최적 조건하의 C/N비 및 동일한 재생 파워에서의 크로스토크는 실험예 15에서와 동일한 방법으로 측정하여 그 결과를 표 4에 나타내었다.
[비교 실험예 7 내지 9]
표 5에 나타낸 바와 같이, 제1 자성층으로서 사용된 재생층의 막 두께를 변화시킨 것을 제외하고는, 실험예 15에서와 동일한 구조 및 재료를 이용하여 광자기 기록 매체를 제조하였다. 마크 길이 0.40㎛에 해당하는 신호를 기록하고 C/N 비를 측정하였다. 이 측정 결과를 표 5에 나타내었다.
제27도는 재생층의 막 두께에 대한 C/N 비의 면에서 실험예 15 내지 22 및 비교 실험예 7 내지 9의 측정 결과를 나타내는 그래프이다. 재생층의 막 두께가 20nm 이상 내지 100nm 이하인 범위에서 43dB 이상의 C/N 비가 얻어졌다. 또한, 크로스토크는 재생층의 막 두께가 25nm 이상 내지 50nm 이하인 범위에서 -30dB 이하로 억제되었다. 따라서, 본 발명에 의하여, 우수한 정보 재생을 위해 충분히 높은 C/N 비가 얻어졌다. 또한, 재생층의 막 두께를 25nm 이상 내지 50nm 이하가 되도록 선택함으로써 선 기록 밀도 이외에 트랙 밀도가 개선될 수 있다.
[실험예 23 내지 30]
실험예 15에서와 동일한 장치 및 방법을 이용하여, 90nm 두께의 SiN 간섭층, 40nm 두께의 GdFeCo 재생층, 30nm 두께의 GeFe 중간층, 30nm 두께의 TbFeCo 메모리층 및 70nm 두께의 SiN 보호층을 순서대로 형성하여 제24도에 나타낸 구조를 가진 매체를 제조하였다. 실험예 23 내지 30 각각의 중간층의 막 두께는 표 6에 나타내었다. 본 발명의 이러한 매체에 대하여 실험예 15에서와 동일한 방법으로 11.3MHz의 캐리어 신호(마크 길이 0.40㎛에 해당함)를 기록하고 C/N 비를 측정하였다. 이 측정 결과를 표 6에 나타내었다. 중간층의 막 두께가 3nm 이상 내지 30nm 이하인 범위에서 40dB 이상의 C/N 비가 얻어졌다. 따라서, 우수한 정보 재생이 기대될 수 있다.
크로스토크는 중간층의 막 두께가 5nm 이상 내지 20nm 이하인 범위에서 -30dB 이하로 억제되었다. 이것은 중간층의 최적 막 두께가 트랙 피치를 좁히는 데에도 효과적이라는 것을 나타낸다.
[비교 실험예 10 및 11]
중간층의 막 두께 만을 변화시킨 것을 제외하고는, 실험예 23 내지 30에서와 동일한 장치 및 방법을 이용하여, 실험예 23 내지 30에서와 동일한 구조 및 재료를 이용하여 광자기 기록 매체를 제조하였다. 각각의 중간층의 막 두께를 표 7에 나타내었다. C/N 비 및 크로스토크를 실험예 23 내지 30에서와 동일한 방법으로 측정하였다. 그 측정 결과를 표 7에 나타내었다.
제29도는 중간층의 막 두께에 대한 C/N 비의 면에서 실험예 23 내지 30 및 비교 실험예 10 및 11의 측정 결과를 나타내는 그래프이며, 제30도는 중간층의 막 두께에 대한 크로스토크의 면에서 실험예 23 내지 30 및 비교 실험예 10 및 11의 측정 결과를 나타내는 그래프이다. 중간층의 막 두께가 3nm 이상 내지 30nm 이하인 범위에서 40dB 이상의 C/N 비가 얻어졌다. 또한, 막 두께가 5nm 이상 내지 30nm 이하인 범위에서 43dB의 C/N 비가 얻어졌다. 선 기록 밀도 뿐만 아니라 트랙 밀도를 개선시키기 위하여, 중간층의 막 두께는 크로스토크가 -30dB로 억제되는 5nm 이상 내지 20nm 이하의 범위가 되도록 선택되는 것이 바람직하다.
[표 4]
[표 5]
[표6]
[표 7]
[제3 실시태양]
제3 실시태양에서는 실온에서 면내 자기 이방성을 나타내는 자성층이 제1 실시태양의 매체 중의 재생층으로서 사용된 경우에, 우수한 마스크 효과를 얻기 위한 재생층 및 중간층의 최적 조성이 설명될 것이다.
이하에, 본 발명의 제3 실시태양이 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 설명될 것이다.
제31도는 제3 실시태양의 광 디스크의 단면도를 나타낸다. 제31도에 알 수 있는 바와 같이, 본 실시태양에 사용된 광 디스크에서 간섭층(214), 제1 자성층(211)(이하, "재생층"으로 칭함), 제3 자성층(212)(이하, "중간층"으로 칭함), 제2 자성층(213)(이하, "메모리층"으로 칭함) 및 보호층(215)이 순서대로 기판(220) 위에 적층되어 있다. 이 기판(220)은 통상적으로 유리 또는 폴리카보네이트와 같은 투명 재료로 이루어진다.
이들 각각의 층은 DC 마그네트론 스퍼터링 장치를 이용하는 연속 스퍼터링 또는 연속 증착에 의해 형성될 수 있다.
간섭층(214)는 광자기 효과를 향상시키기 위해 제공되며 예를 들면 Si3N4, A1N, SiO2, SiO, ZnS, MgF2등과 같은 투명한 유전 물질로 이루어진다.
보호층(215)는 자성층을 보호하는데 사용되며 간섭층(214)의 것과 같은 재료로 이루어진다.
간섭층(214) 및 보호층(215)는 본 발명의 핵심과는 관계가 없으므로 생략될 수 있다. 따라서, 그에 대한 상세한 설명은 하지 않을 것이다. 비록 제31도에 나타내진 않았지만, 보호층(215)는 막을 보호하고 자기장 변조 오버라이트 자기 헤드를 사용하기 위해 자외선 셋팅 수지와 같은 하드 코팅 물질로 도포할 수 있다.
재생층(211)은 메모리층(213)에 보유한 자화 정보를 재생시키기 위한 층이다. 재생층(211)은 실온에서 면내 자화막이고 실온과 그의 퀴리 온도 사이의 온도 이상에서 수직 자화막이 되도록 하는 자화 특성을 갖는다. 재생층(211)은 중간층(212) 및 메모리층(213)에 비하여 빛이 입사하는 쪽에 가까운 곳에 위치하고, 그의 퀴리 온도는 재생시에 커어 회전각이 감소하는 것을 방지하기 위해 중간층(212) 및 메모리층(213) 보다 적어도 높게 한다.
재생층(211)의 재료로서는 수직 자기 이방성이 작은 희토류-철족 비결정질 합금, 특히 GdFeCo가 바람직하다. 더 짧은 파장에서 커어 회전각을 증가시키기 위해 Nd, Pr, Sm 등과 같은 희토류-경금속이 첨가될 수 있다. 바람직하게는, 재생층은 실온과 그의 퀴리 온도 사이에 보상 온도를 갖는다. 이 보상 온도는 중간층(212)의 퀴리 온도 부근, 특별하게는 중간층(212)의 퀴리 온도에 대해 -50 내지 100℃ 범위, 바람직하게는 중간층(212)의 퀴리 온도에 -20 내지 80℃ 범위로 정해지며, 이에 대해서는 후에 상세히 설명될 것이다. 또한, 조성은 Gdx(Fe100-yCoy)100-x(여기서, 24 ≤ x ≤ 32 (원자 %) 및 20 ≤ y ≤ 50 (원자 %)로 정해진다.
중간층(212)는 다음의 3가지 목적으로 제공된다.
(1) 실온 부근의 중간층(212)는 재생층(211) 및 메모리층(213) 사이의 자벽 에너지를 조절하고 재생층(211)이 면내 자화막이 되도록 돕는다. 이 결과 재생층의 막 두께가 감소된다.
(2) 목적하는 온도 이상에 이르면, 중간층(212)은 재생층(211)과 함께 메모리층(213)으로부터 재생층(211)까지의 교환-결합을 매개하기 위하여 수직 자화막으로 전이한다.
(3) 중간층(212)의 퀴리 온도 이상에서 중간층(212)는 재생층(211)과 메모리층(213) 사이의 교환-결합을 절단한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 중간층(212)는 재생층(211)과 메모리층 (213) 사이에 위치하며 그의 퀴리 온도를 실온 보다 높고 재생층(211)과 메모리층 (213)의 퀴리 온도보다 낮도록 한다. 중간층(212)의 퀴리 온도는 광 스팟 내의 중온 부분에서 메모리층(213)으로부터 재생층(211)까지의 교환-결합력을 매개하기에 충분히 높지만, 광 스팟 내의 최고온 부분에서 교환-결합력을 절단하기에 충분히 낮아야 하며, 바람직하게는 100℃ 이상 내지 220℃ 이하이고, 더욱 바람직하게는 120℃ 이상 내지 180℃ 이하이다. 중간층(212)의 재료로서는 희토류-철족 비결정질 합금, 특히 GdFeCo가 바람직하다. Cr, Al, Si, Cu 등과 같은 비자성 원소가 퀴리 온도를 저하시키기 위해 첨가될 수 있다. 또한, 조성은 Gdp(Fe100-qCoq)100-p(여기서, 25 ≤ p ≤ 50 (원자 %) 및 0 ≤ q ≤ 20 (원자 %))로 정해진다.
메모리층(213)은 기록 정보를 보존하는 층으로서 1㎛ 이하의 매우 작은 자기도메인을 안정하게 보유하는데 필요하다. 메모리층(213)의 재료로서는, 수직 자기 이방성이 크고 자화 상태를 안정하게 유지할 수 있는 재료, 예를 들면 TbFeCo, DyFeCo, TbDyFeCo 등과 같은 희토류-철족 비결정질 합금, 석류석, 또는 Pt/Co, Pd/Co 등과 같은 백금족-철족 주기 구조막, 또는 PtCo, PdCo 등과 같은 백금족-철족 합금 등이 바람직하다.
Al, Ti, Pt, Nb, Cr 등과 같은 원소는 재생층(211), 중간층(212) 및 메모리층(213)의 내식성을 개선시키기 위해 첨가될 수 있다. 또한, 열전도성을 향상시키기 위해, Al, AlTa, AlTi, TlCr, Cu 등으로 이루어지며, 양호한 열전도성을 가진 층이 제공될 수 있다. 또한, 광 변조 오버라이트를 행하기 위해 자화를 한 방향으로 배열시킨 초기화층이 제공될 수 있다. 또한, 교환-결합력 또는 정자 결합력을 조절하기 위해 기록 보조 및 재생 보조를 위한 보조층이 제공될 수도 있다.
제3 실시태양에서의 매체에 관한 데이타 신호의 기록 및 재생이 제1 실시태양에서와 동일하기 때문에, 그 설명은 간결하게 하기 위해 생략하기로 한다.
본 발명의 제3 실시태양은 실험예에 의해 더욱 상세히 설명될 것이다. 그러나, 본 발명이 이들 실험예에 한정되는 것은 아니다.
[실험예 31]
DC 마그네트론 스퍼터링 장치에 Si, Gd, Tb, Fe 및 Co 타겟을 부착하고 직경 130mm의 유리 기판 및 핏치 1.6㎛에서 랜드와 그루브가 있는 폴리카보네이트 기판을 각 타겟으로부터 거리가 150mm 떨어져 있는 위치에 설치된 기판 홀더에 고정시켰다. 그후에, 1x10-5Pa 이하의 고진공이 될 때까지 챔버의 내부를 클라이오펌프로 진공 배기시켰다. 배기시키는 동안, Ar 가스를 0.4 Pa가 될 때까지 챔버에 도입한 후, 90nm 두께의 SiN 간섭층, 40nm 두께의 Gd28(Fe60Co40)72재생층, 10nm 두께의 Ge37Fe63중간층, 30nm 두께의 Tb20(Fe80Co20)80메모리층 및 70nm 두께의 SiN 보호층을 순서대로 형성하여 제31도에 나타낸 구조를 가진 매체를 제조하였다. 각 SiN 유전층의 형성시에는, Ar 가스 이외에 N2가스를 도입하고, Ar 및 N2가스의 혼합비를 조절하면서 굴절률이 2.1이 되도록 DC 반응성 스퍼터링에 의해 SiN 층을 형성하였다.
Gd28(Fe60Co40)72재생층은 실온에서 희토류 원소 부격자 자화가 우세하고, 포화자화 Ms는 225 emu/cc이고, 보상 온도는 217℃이고, 퀴리 300℃ 이상이었다.
Ge37Fe63중간층은 실온에서 희토류 원소 부격자 자화가 우세하고, 포화 자화 Ms는 470 emu/cc이고, 퀴리 온도는 190℃였다.
Tb20(Fe80Co20)80메모리층은 철족 원소 격자 자화가 우세하고, 포화 자화 Ms는 250 emu/cc이고, 퀴리 온도는 270℃였다.
광자기 기록 매체내에 0.78㎛ 마크 길이의 자기 도메인을 기록한 후, 830nm의 반도체 레이저 비임을 조사하면서 편광 현미경으로 자기 도메인을 관찰하였다. 레이저 파워를 상승시키면, 임의의 레이저 파워에서 광 스팟의 중심부(고온 영역)에서 기록된 자기 도메인이 수축하고 소거 방향으로 자화가 배향한다는 것을 확인하였다.
이어서, 이러한 광자기 기록 매체를 사용하여 기록/재생 특성을 측정하였다. 대물 렌즈의 N.A.는 0.53, 레이저 비임 파장은 780nm(광학 헤드를 사용함), 선속은 9m/s, 기록 파워는 10mW가 되도록 하여 측정을 행하였다. 먼저, 매체의 프론트을 소거한 후, 11.3 MHz의 주파수에서 레이저 비임을 변조하여 길이 0.40㎛의 마크를 기록하였다. 이어서, C/N 비의 변화를 재생 파워를 0.8mW로부터 4.4mW까지 변화시켜 측정하여 그 결과를 제32도에 나타내었다.
본 발명의 광자기 기록 매체에서는, 재생 파워가 1.0mW 이하인 경우 매체의 온도가 충분히 상승하지 않기 때문에 재생층의 자화가 실질적으로 막면내로 배향한다. 따라서, 메모리층에 기록된 마크가 재생층에 의해 마스크되지 않기 때문에, 실질적으로 C/N 비가 얻어지지 않는다. 한편, 재생층이 약 2.0mW 내지 2.8mW로 증가하는 경우, 재생 스팟 내에 중온 영역, 즉 개구 영역이 형성되어 메모리층의 자기 도메인이 재생층에 전사되어 C/N 비가 증가하게 된다. 이 때의 개구 영역의 형상은 제3b도에 나타낸 바와 같은 종래의 면내 막을 사용한 2층 구조의 초해상과 실질적으로 같다. 따라서, 초해상 현상이 발생하긴 하지만, 개구 영역의 크기 및 위치가 최적 상태가 아니기 때문에 C/N 비는 약 36dB 정도만이 얻어졌다. 재생 파워를 3.2mW 내지 4.0mW로 다시 증가시키면, 스팟내에 중간층이 퀴리 온도에 이르는 부분이 나타난다. 즉, 리어 마스크가 형성된다. 제6a도에 나타낸 바와 같이, 개구 형상이 스팟에 대해 최적 상태가 되어 45dB의 C/N 비가 얻어졌다. 한편, 재생파워가 4.0mW를 넘을 때, 최고 온도가 메모리층의 퀴리 온도를 넘기 때문에 기록된 데이타가 파괴되어 C/N 비가 낮아졌다.
이어서, 기록과 동시에 동일한 매체에 대하여 레이저 비임 변조 주파수를 5.8 MHz, 9.0MHz, 11.3 MHz 및 15 MHz(각각 마크 길이 0.78㎛, 0.50㎛, 0.40㎛ 및 0.30㎛에 해당함)로 변화시켜 C/N의 마크 길이 의존성을 시험하였다. 이 결과를 제33도에 나타내었다. 이 도면에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 기록 매체에서 우수한 공간 주파수 특성이 얻어졌다.
이어서, 인접 트랙과의 크로스토크(이하, "크로스토크"라 칭함)를 측정하였다. 먼저, 랜드와 그루브에 대해 프론트 소거를 행한 후, 랜드 위에 상기 방법으로 마크 길이 0.78㎛의 신호를 기록하고, 캐리어 레벨 CL을 측정하였다. 이어서, 인접 그루브에 트랙킹할 때의 캐리어 레벨 CG를 측정하였다. 이 크로스토크를 CL/CG 비로 표시하였다. 랜드와 그루브의 양 방향으로 데이타가 기록된 것으로 추정하여 실험을 행하였기 때문에, 실효 트랙 피치는 0.8㎛였다. 그 결과를 제34도에 나타내었다. 이 도면에서 알 수 있듯이, 크로스토크는 이 매체에 대해 최적 범위인 3.2mW 내지 4.0mW의 재생 파워 범위에서 약 -28dB로 억제되었다. 이것은 본 발명의 매체가 트랙 피치를 좁히는 데에도 효과적이라는 것을 나타낸다.
상기 데이타는 모두 초기화 자기장 및 재생 자기장을 인가하지 않고 얻어진 것이며, 종래의 정보 기록/재생 장치와 같은 장치를 이용하여 고밀도로 기록된 마크에 대해 우수한 결과가 얻어졌다. 최적 조건하에서의 C/N 비 및 동일한 재생 파워에서의 크로스토크의 측정 결과는 실험예 31에서 표 8에 나타내었다.
[실험예 32]
실험예 31에서와 동일한 장치 및 방법을 이용하여 90nm 두께의 SiN 간섭층, 40nm 두께의 Gdx(Fe60Co40)100-x재생층, 10nm 두께의 GepFe100-p중간층, 30nm 두께의 Tb20(Fe80Co20)80메모리층 및 70nm 두께의 SiN 보호층을 폴리카보네이트 기판위에 순서대로 형성하여 제31도에 나타낸 구조를 가진 매체를 제조하였다. 본 실험예에서는 조성에 대한 특성의 변화를 시험하기 위하여 재생층 및 중간층 각각의 Gd 함량 x 및 p를 다양하게 변화시켰다.
실험예 31에서와 동일한 조건하에서 각각의 샘플 상에 길이 0.40㎛의 마크를 기록할 때의 재생층에서의 Gd 함량 x (at%)와 C/N 사이의 관계는 제35도에 나타나있다. 예를 들면, 중간층에서의 Gd 함량 p(at%)가 30이 되는 커브를 찾았더니, 그것은 볼록한 것이었으며 약 x=30에서 최대 값을 갖고 있었다. 이것은 다음과 같은 이유에 의한 것이다. x가 작으면, 재생층의 포화 자화 Ms는 작아져서 재생층의 면내 이방성이 감소되도록 한다. 따라서, 메모리층과의 교환-결합으로 인해 자화가 수직으로 정렬하는 온도는 낮아져서 프론트 마스크 효과가 약해져서 C/N 비가 감소된다. 반대로, x가 너무 크면, 프론트 마스크 효과가 강해져서 개구가 충분히 열리기 전에 중간층이 퀴리 온도에 이르게 됨으로써 또한 C/N 비가 감소된다. 프론트 마스크 효과는 재생층 및 중간층의 면내 이방성 사이의 균형으로 인해 결정되며, 재생층의 면내 이방성이 약해질 때 중간층의 면내 이방성은 강해져야 한다. 특별하게는, 중간층에서의 Gd 함량 p가 증가하면, x의 최적 값이 감소한다. 따라서, 제35도에 나타낸 바와 같이, C/N의 피크 위치가 p의 변화로 인해 이동한다. 후술하는 바와 같이, 종래의 면내 자화막을 사용한 2층 구조의 초해상 매체에서 길이 0.40㎛의 마크에 대해 약 37dB의 C/N이 관찰되었다. 이와 비교하여, 우수한 초해상 효과가 본 발명의 매체에 의해 이루어짐을 것을 알 수 있다. 정보 재생의 높은 신뢰성을 보장하기 위해, C/N이 43dB 이상일 필요가 있다. 본 발명의 초해상 매체에서는 재생층의 Gd 함량 x (at%)가 24 ≤ x ≤ 32인 것이 바람직하다. 높은 신뢰성을 위해서는 C/N이 약 45dB인 것이 바람직하며, 따라서 Gd 함량 x (at%)가 26 ≤ x ≤ 30인 것이 더욱 바람직하다.
다음에, 실험예 31에서와 동일한 방법으로 본 실험예 각각의 매체에 대해 크로스토크를 측정하고 이 결과를 제36도에 나타내었다. 예를 들면, 중간층에서의 Gd 함량 p(at%)가 30이 되는 커브를 찾았더니, 그것은 오목한 것이었으며 약 x=30에서 최소 값을 갖는 것이었다. 이것은 다음과 같은 이유에 의한 것이다, 중간층의 동일한 조성에 대하여 x가 크면, 재생층의 면내 이방성이 커져서 프론트 마스크 효과가 너무 강해진다. 따라서, 랜드에서의 캐리어 레벨이 증가되지 않기 때문에, 그루브에서의 재생과 비교하여 차이가 분명하지 않다. 반대로 x가 너무 작으면, 프론트 마스크 효과가 작아져서 그루브에서의 재생이 크로스토크의 영향을 받기 쉬워진다. 따라서, 크로스토크에 대하여 최적 값이 또한 재생층과 중간층의 면내 이방성 사이의 가장 균형 잡힌 위치에 존재한다. 단층 TbFeCo 디스크에 관해 행해진 후술하는 측정에서 얻어진 약 -22㏈의 크로스토크를 고려하여 보면, x≥24일때 본 발명의 초해상 매체에서 프론트 마스크 효과가 나타난다. 따라서, 프론트 마스크가 C/N의 면에서 구해진 상기 Gd 함량 x(at%) 범위에서 형성됨으로써 크로스토크에 효과적이 된다.
동일한 데이타를 중간층의 Gd 함량 p(at%)에 대해서 제33도 및 34도에 나타내었다.
제 37도는 제 35도와 같은 볼록한 커브의 형태인 C/N 데이타이다, 이것은 다음과 같은 이유에 의한 것이다. 중간층의 Gd 함량이 작으면, 그의 면내 이방성이 작아지고 그 퀴리 온도는 증가한다. 따라서, 중간층이 퀴리 온도에 이를 때 까지 재생 파워가 증가한다면, 개구는 스팟내에서 극한 정도로 신장하여 해상도가 낮아지게 된다. 반대로, 중간층의 Gd함량이 크면, 중간층이 낮은 재생 파워를 가진 퀴리 온도에 이르게 되어 메모리층과의 교환-결합이 충분한 정도로 이루어지지 않는다. 상기한 바와 같이, 정보 재생의 높은 신뢰성을 보장하기 위해, C/N이 43 ㏈ 이상일 필요가 있다. 따라서 본 발명의 초해상 매체에서는 중간층의 Gd 함량 p(at%)가 20 ≤ p ≤50인 것이 바람직한다. 상기한 바와 같이, 높은 신뢰성을 위해서는 C/N이 약 45㏈인 것이 바람직하며, Gd 함량 p(at%)가 30 ≤ p ≤ 45인 것이 더욱 바람직하다.
한편, 제38도에 나타낸 크로스토크 데이타로부터 크로스토크가 중간층의 Gd 함량에 비해 크게 변화한다는 것을 알 수 있다. 그 이유는, 중간층의 Gd 함량이 면내 이방성 및 재생 파워를 모두 낮추는데 영향을 미치기 때문에, 중간층의 Gd 함량은 프론트 마스크 효과에 크게 영향을 미친다. 제38도에 나타낸 결과에 따라서, 크로스토크는 43 ㏈ 이상의 C/N을 제공하는 조성에서 반드시 개선되는 것은 아니다. 참고용으로 단층 TbFeCo 디스크에 의해 얻어진 -22 ㏈를 이용하는 경우, p ≥ 25 일 때 프론트 마스크 효과가 얻어진다.
상기 결과로부터, 본 발명의 중간층의 Gd 함량 p(at%)는 바람직하게는 25 ≤ p ≤ 50, 더욱 바람직하게는 30 ≤ p ≤ 45로 정해진다. 본 실험예로부터 얻는 데이타의 일부는 표 8에 나타내었다.
본 실험예에서, 재생층 및 중간층의 막 두께는 비교하기 위하여 각각 40㎚ 및 10㎚으로 정하였다. 그러나 재생층의 마스크 효과를 고려하여 보면, 재생층의 막 두께는 20㎚이상일 수 있다. 또한, 중간층이 퀴리 온도 이상에서 재생층과 메모리층 사이의 교환-결합을 절단하는 기능을 하는 것을 고려해 보면, 중간층의 막 두께는 3㎚ 이상일 수 있다. 또한, 메모리층의 막 두께는 자기 도메인을 안정하게 보유하기 위해 10㎚ 이상의 값을 가질 수 있으므로, 본 발명의 효과를 실현하는 매체가 얻어질 수 있다. 반대로, 정보의 기록/재생을 위해 필요한 파워를 고려해 보면, 자성층의 총 막 두께를 200㎚ 이하로 억제하는 것이 바람직하다.
따라서 막 두께가 상기 범위내에 있다면, 본 발명의 영역내에 드는 것이다.
[실험예 33]
실험예 31에서와 동일한 장치 및 방법을 이용하여 90㎚ 두께의 SiN 간섭층, 40 ㎚ 두께의 Gdx(Fe100-yCOy)100-x재생층, 10㎚ 두께의 GepFe100-p중간층, 30 ㎚ 두께의 Tb20(Fe80Co20)80메모리층 및 70㎚ 두께의 SiN 보호층을 폴리카보네이트 기판 위에 순서대로 형성하여 제31도에 나타낸 구조를 가진 매체를 제조하였다. 본 실험예에서는 재생층의 Co 함량 y(at%)를 실험예 32에서 얻어진 재생층 및 중간층의 Gd 함량 x 및 p에 대해 다양하게 변화시켰다.
GdFeCo 합금의 Co 함량은 다양한 물성치, 특히 수직 자기 이방성 Ku 및 퀴리 온도 Tc에 영향을 미친다. 본 발명의 재생층은 마스크 효과를 제공할 뿐만 아니라, 개구 영역에서 커어 회전각를 증가시킨다. 수직 자화막 상에 편광 빔을 조사하여 얻은 커어 회전각은 일반적으로 재료의 퀴리 온도가 높을 수록 더 크다. 재생 신호 품질이 커어 회전각에 따라 증가하기 때문에, 재생층의 퀴리 온도는 임의의 높은 값으로 정해지는 것이 바람직하다, GeFeCo 합금의 Co 함량이 감소되면, 퀴리 온도는 낮아져서 Co를 어느 정도로 첨가하는 것이 바람직하게 된다. 본 실험예에서, 재생층의 조성은 Gd24(Fe80Co20)76으로 하였다. 이 결과를 표 8에 나타내었으며, 여기서 0.40 ㎛ 길이의 마크에 대해서도 42 ㏈의 C/N이 얻어졌다, 따라서, 본 발명의 효과가 확인되었다. 그러나, 재생층의 Co 함량이 19 at% 이하로 감소되면, 퀴리 온도의 저하로 인해 C/N이 39 ㏈로 감소되었다.
한편, 재생층의 Co 함량이 너무 크면, 재생층의 수직 자기 이방성의 저하로 인해 레이저 비임에 의해 가열된 수직 자화막으로 전이율이 감소한다. 즉, 메모리층과의 교환-결합이 약해져서 C/N이 감소된다. 이 결과를 표 8에 나타내었으며, 재생층의 조성은 Gd32(Fe50Co50)68로 하였다. 여기에 나타낸 바와 같이, 0.40 ㎛ 길이의 마크에 대해서도 42 ㏈의 C/N이 얻어졌다. 그러나, 재생층의 Co 함량이 51at% 이상으로 증가하면, 개구 부분에서의 불충분한 교환-결합으로 인해 C/N이 38 ㏈로 낮아진다.
상기 결과로부터, 본 발명의 재생층의 Co 함량 y(at%)는 20 ≤ y ≤ 50으로 정해지는 것이 바람직하다.
[실험예 34]
실험예 31에서와 동일한 장치 및 방법을 이용하여 90 ㎚ 두께의 SiN 간섭층, 40 ㎚ 두께의 Cdx(Fe100-yCoy)100-x재생층, 10 ㎚ 두께의 Gdp(Fe100-qCoq)100-p중간층, 30 ㎚ 두께의 Tb20(Fe80Co20)80메모리 층 및 70 ㎚ 두께의 SiN 보호층을 폴리카보이네이트 기판위에 순서대로 형성하여 제31도에 나타낸 구조를 가진 매체를 제조하였다, 본 실험예에서는 중간층의 Co 함량 q(at%)를 실험예 32 및 33에서 얻어진 재생층 및 중간층의 Gd함량 x 및 p 및 Co 함량 y 에 대해 다양하게 변화시켰다.
중간층 중의 Co 함량은 퀴리 온도와 관계가 있고, 매체에 대한 재생 파워를 결정하는 중요한 인자 중 하나이다, 예를 들면, 선속이 9㎧일 때 재생 파워가 4㎽이상이라 하면, 파워 마진을 고려해서 데이타를 소거하는데 필요한 레이저 파워는 7 ㎽ 이상이 요구된다. 또한, 광 변조 기록시에 레이저 비임은 펄스 형태이기 때문에 기록 파워는 13㎽ 정도 요구되므로 드라이브 장치의 신뢰성은 극히 제한된다. 따라서 정보 재생시의 레이저 파워는 바람직하게는 4 ㎽ 이하, 및 더욱 바람직하게는 3 ㎽ 이하이다. 이를 위하여, 중간층의 퀴리 온도는 220℃ 이하이어야만 한다.
표 8에 나타낸 데이타는 중간층으로 Gd45(Fe80Co20)55를 사용하여 얻었다, 중간층 중의 Co 함량이 20at%일 때, 퀴리 온도는 220℃가 되므로, 신뢰성이 높은 정보재생이 가능하다. 그러나, Co 함량이 20at%를 초과할 때 재생 파워는 증가하여 드라이브 장치의 신뢰성이 극도로 저하된다.
본 실험예는 중간층으로 GdFeCo를 사용하여 수행하였다. 한편, 퀴리 온도만 을 고려하여 내부식성의 향상이 목적상 Al 또는 Cr과 같은 비자성 원소를 첨가함으로써 퀴리 온도가 낮아진다. 이러한 경우, Co 함량이 20at%를 초과할 때조차 비자성 원소의 첨가로 인하여 허용가능한 값의 퀴리 온도를 얻을 수 있다. 그러나 비자성 원소의 참가로 인하여 전체적인 자성체로서의 성질이 저하되며, 또한 Co의 첨가로 인하여 수직 자기 이방성이 감소된다. 따라서, 개구 부분에서 메모리층과의 교환-결합이 약해지므로 S/N이 뛰어난 재생 신호를 얻는 것이 어려워진다. 상기의 관점에서, 중간층 Gdp(Fe100-qCoq)100-p를 주성분으로 형성되며, 다른 원소가 첨가될 때조차 Co 함량 q(at%)는 0≤q≤20으로 설정되는 것이 바람직하다.
[실험예 35]
실험예 31과 동일한 장치 및 방법을 사용하여, 폴리카네이트 기판 상에 SiN 간섭층을 90 ㎚ 두께로, Gdx(Fe100-yCoy)100-x재생층을 40 ㎜ 두께로, Cdp(Fe100-qCoq)100-p중간층을 10 ㎜ 두께로, Tba(Fe100-bCob)100-a메모리층을 30 ㎜ 두께로, 및 SiN 보호층을 70 ㎜ 두께로 나열 순서대로 형성함으로써, 제31도에 도시된 구조를 갖는 매체를 얻었다. 이 실험예 32, 33 및 34에서 얻는 재생층 및 중간층의 Gd 함량 x 및 p와 Co함량 y 및 q에 대해서 메모리층 중의 Tb 함량 a(at%) 및 Co 함량 b(at%)를 다양하게 변화시켰다.
제39도는 메모리층의 Tb 함량(at%) 및 C/N 사이의 관계를 나타낸다(마크 길이: 0.40 ㎛). 한편, 메모리층 중의 Co 함량 B(at%)는 Tb 함량에 따라 조정되므로 퀴리 온도는 약 270℃로 일정하게 유지된다.
도면으로부터 알 수 있는 바와 같이. C/N의 관점에서 메모리층의 조성 마진은 충분히 넓으므로 18≤a≤31의 범위에서 C/N은 실질적으로 일정하다, Tb 함량 a가 18at% 이하일 경우, 포화 자화는 250 emu/㏄ 이상(철족 원소 부격자 자화가 우세함)이 되므로 반자기장의 영향이 커진다. 결과적으로, 자기 도메인 내부에 더 작은 자기 도메인(마이크로도메인)이 형성되거나 자기 도메인의 형상의 변형이 발생하므로 노이즈 성분이 증가하여 C/N을 악화시킨다. 반대로, Tb 함량이 31at%이상이 될 경우, 포화 자화는 200emu/㏄ 이상(회토류 부적격 자화가 우세함)이 되며, 또한 보상 온도는 200℃ 이상이 된다. 이 경우, 메모리층의 보상 온도가 중간층의 퀴리 온도 보다 높아지기 때문에, 재생층과의 교환-결합이 절단되는 온도에서 메모리층은 회토류 원소 부격자 자화가 우세하다. 이 때, 메모리층으로부터 제생층에 대해 작용하는 정자 결합력이 저온에서의 교환-결합력의 방향과 동일하게 배향되기 때문에, 재생층으로 전사되는 자기 모메인이 리어 마스크로 인하여 반전되는 것을 막기 위한 방향으로 작용한다. 따라서, 초해상 효과가 약해져서 C/N이 저하된다.
제30도에 도시된 결과 및 면내 자화막을 사용한 종래의 2층 초해상 광자기 기록매체에서 얻어진 데이타를 비교한 결과, 본 발명의 효과는 14≤a≤33의 범위내에서 얻어진다. 신뢰성을 향상시키기 위한 42㏈ 이상의 C/N을 확보하기 위하여 16≤a≤의 범위가 더욱 바람직하다. 또한, 조성 마진의 관점에서 안정한 C/N을 얻기 위하여, 18≤a≤31의 범위가 또한 바람직하다.
[실험예 36]
실험예 31과 동일한 장치 및 방법을 사용하여, 폴리카보네이트 기판 상에 SiN 간섭층을 90 ㎚ 두께로, GdX(Fe100-yCoy)100-a메모리 층을 40 ㎚ 두께로, Gdp(Fe100-qCoq)100-p중간층을 10 ㎚ 두께로, Tba(Fe100-bCob)100-a메모리층을 30 ㎚ 두께로, 및 SiN 보호층을 70 ㎚ 두께로 나열 순서대로 형성함으로써, 제31도에 도시된 구조를 갖는 매체를 얻었다. 이 실험예에서는 실험예 32, 33, 34 및 35에서 얻은 재생층 및 중간층의 Gd 함량 x 및 p와 Co 함량 y 및 q 및 메모리층의 Tb 함량 a에 대해서 메모리층 중의 Co 함량 b(at%)를 다양하게 변화시켰다. 이 결과의 한 예를 표 1에 나타낸다.
메모리층의 Co 함량은 퀴리 온도와 관련이 있고, 기록시 레이저 파워를 결정하는 중요한 파라미터이다. 매체 상에서의 정보 보유의 안정성을 고려하여, 메모리층의 퀴리 온도는 특정 높은 값으로 설정될 필요가 있다. 이 관점에서, 메모리층의 퀴리 온도는 약 180℃ 내지 280℃인 것이 바람직하다. 따라서, 실험예 35에 기재한 Tb 함량의 범위에서 이러한 퀴리 온도를 확보하기 위하여 Co 함량 b(at%)는 14≤b≤45로 설정하는 것이 바람직하다.
[실험예 37]
실험예 31과 동일한 장치 및 방법을 사용하여, 폴리카보네이트 기판 상에 SiN 간섭층을 90 ㎚ 두께로, Gd28(Fe60Co40)72재생층을 40 ㎚ 두께로, Gd37Fe63중간 층을 10 ㎚ 두께로 Tb20(Fe80Co20)80메모리층을 30 ㎚ 두께로, 및 SiN 보호층을 70 ㎚ 두께로 나열 순서대로 형성하고, 또한 열특성을 개선하기 위하여 Al 방열층을 60 ㎚ 로 형성함으로써, 제40도에 도시된 구조를 갖는 매체를 얻었다. 방열층을 첨가함으로써 열특성의 선속 의존성이 개선된다는 것이 당업계에 공지되어 있다. 또한, 본 발명에서는 방열층을 첨가함으로써 기록 파워 및 재생 파워의 선속 의존성이 개선된다.
이러한 효과는 실험예 31 내지 36에 기재된 바와 같은 광 변조 기록에서 얻어지지만, 또한 자기장 변조 기록에서도 유사한 효과가 얻어진다. 자기장 변조 기록의 경우, 기록시의 매체의 온도 분포의 형상에 따라 기록 마크는 활모양의 형상(소위 화살깃 마크)이 된다고 알려져있다. 방열층을 제공함으로써 마크의 원호 부분의 곡률이 감소될 수 있는 효과가 있다.
제41도에는 본 실험예의 매체에 대해 자기장 변조 기록이 수행되었을 경우, 캐리어 및 노이즈의 기록 파워 의존성이 도시되어 있다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실험예에 따른 자기장 변조 기록을 수행할 경우 미소 마크(0.40 ㎛)에 대해서도 C/N이 뛰어나므로(즉, 44㏈), 본 발명의 초해상 효과를 달성할 수 있었다.
[실험예 38]
실험예 31과 동일한 장치 및 방법을 사용하여, 폴리카보네이트 기판 상에 SiN 간섭층을 90 ㎚ 두께로 Gd28(Fe60Co40)72재생층을 40 ㎚ 두께로, Gd37Fe63중간층을 10 ㎚ 두께로, Dy25(Fe70Co30)75메모리층을 30 ㎚ 두께로, 및 SiN 보호층을 70 ㎚ 두께로 나열 순서대로 형성함으로써, 제31도에 도시된 구조를 갖는 매체를 얻었다.
상기 실험예에서, 메모리층에 대해 TbFeCo 대신에 DyFeCo를 사용하였다. 실험예 31에서와 같이 C/N 및 크로스스토크에 대해 양호한 결과를 얻었다. 이것은 본 발명이 TbFeCo 메모리층에만 제한되는 것이 아님을 확인시켜 준다.
다음에, 본 발명의 효과를 좀 더 명확하게 하기 위하여 종래의 매체 구조에 대해 동일한 실험을 행하여 비교하였다.
[비교 실험예 12]
실험예 31과 동일한 장치 및 방법을 사용하여, 폴리카보네이트 기판 상에 SiN 간섭층을 90 ㎚ 두께로, Tb20(Fe80Co20)80메모리층을 80 ㎚ 두께로, 및 SiN 보호층을 70 ㎚ 두께로 나열 순서대로 형성하였다. 다시 말하면, 실험예31에 사용된 메모리층만을 자성층으로서 함유하는 단층 디스크를 제조하였다. 먼저, 매체상에 0.40 ㎛ 길이의 마크를 기록하고, 캐리어 및 노이즈의 재생 파워 의존성을 측정하였다. 결과는 제32도에 나타낸다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 재생 파워의 증가에 따라 캐리어 수준도 증가하지만 본 발명의 매체에서 관찰되는 마스크 효과가 얻어질 수 없기 때문에 기울기는 완만하다.
다음에, 본 비교 실험예의 매체 상에 각종 크기의 마크를 기록하고, 공간 주파수 특성을 측정하였다. 결과는 제33도에 나타내며, 여기서 알 수 있는 바와 같이, 길이가 0.78 ㎛로 길 경우 충분히 높은 C/N 비가 얻어지지만, 광하계의 커트-오프 주파수를 초과할 경우 해상력은 급격히 감소하였다,
또한 크로스토크의 측정시 0.8 ㎛ 의 실효 트랙 피치가 재생 스팟에 비해 좁고, 단층 디스크의 경우 마스크 효과가 제공되지 않기 때문에, 제34도에서 알 수 있는 바와 같이 약 -22㏈의 크로스토크만이 얻어진다.
[비교 실험예 13]
실험예 31과 동일한 장치 및 방법을 사용하여, 폴리카보네이트 기판 상에 SiN 간섭층을 90 ㎚ 두께로, Gd28(Fe60Co40)72재생층을 70 ㎚ 두께로, Tb20(Fe80Co20)80메모리층을 30 ㎚ 두께로, 및 SiN 보호층을 70 ㎚ 두께로 나열 순서대로 형성함으로써, 제3A도에 도시된 구조를 갖는 매체를 얻었다.
먼저, 매체 상에 0.40 ㎛ 길이의 마크를 기록하고, 캐리어 및 노이즈의 재생 파워 의존성을 측정하였다. 결과는 제32도에 나타낸다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 저온에서 면내 자화막을 사용함으로써 본 비교 실험예의 매체조차 초해상 효과를 제공하기 때문에, 재생 파워가 0.8㎽ 및 2.8㎽ 사이의 범위일 때 본 발명의 실험예 31의 매체에서와 같이 캐리어 수준도 증가하였다, 그러나, 본 비교 실험예의 2층 초해상 매체에서는 재생 파워를 3㎽ 이상으로 증가시킬 때조차 리어 마스크가 나타나지 않기 때문에, 실험예 31의 본 발명의 매체에서와 같은 급격한 캐리어 증가는 관찰되지 않았다.
다음에, 비교 실험예의 매체 상에 각종 크기의 마크를 기록하고, 공간 주차수 특성을 측정하였다. 결과는 제33도에 나타내며, 여기서 알 수 있는 바와 같이, 단층 디스크와 비교하여 고주파 영역에서 해상력은 증가하지만, 리어 마스크 효과가 제공되지 않고, 개구 영역과 스팟 영역 사이의 위치 관계가 최적이 아니기 때문에 실험예 31의 디스크과 비교하여 해상력은 열세하였다.
한편, 크로스토크와 관련하여 프론트 마스크는 크게 영향을 받지만, 리어 마스크는 관계가 없다. 따라서, 제34도에서 알 수 있는 바와 같이 실험예 31의 메체에서 얻어진 것과 동일한 약 -30㏈의 크로스토크가 얻어졌다.
[표 8]
[제4 실시태양]
실온에서 면내 자기 이방성을 나타내는 자성층이 제1 실시태양의 매체에 재생층으로서 사용된 제4 실시태양에서는 중간층의 퀴리 온도와 재생층의 보상 온도 사이의 바람직한 관계를 설명할 것이다.
이하, 본 발명의 실시태양을 도면과 관련하여 상세히 설명한다.
제42도는 제4 실시태양의 광 디스크의 단면도이다. 제42도에 도시된 바와 같이 본 실시태양에 사용된 광 디스크에서는 기관 (320) 상에 간섭층 (314), 제1 자성층(이하, "재생층"이라 부름) (311), 제3 자성층(이하, "중간층"이라 부름) (312), 제2 자성층(이하, "메모리층"이라 부름) (313) 및 보호층 (315)가 나열 순서대로 적층되어 있다, 기관 (320)은 통상 유리 또는 폴리카보네이트와 같은 투명 재료로 형성된다.
이러한 각 층은 DC 마그네트론 스퍼터링 장치를 사용하여 연속 스퍼터링 또는 연속 증착에 의해 형성할 수 있다.
간섭층 (314)는 자기 광학 효과를 강화시키기 위하여 제공되며, 예를 들면 Si3N4, AIN, SiO2, SiO, ZnS, MgF2등과 같은 투명 유전체 재료로 형성된다.
보호층 (315)는 자성층을 보호하는데 사용되며, 간섭층 (314)와 동일한 재료로 형성된다.
간섭층 (314) 및 보호층 (315)는 본 발명의 본질과 무관하므로 상세한 설명은 생략한다. 제42도에 도시되지는 않았지만, 막을 보호하기 위하여 보호층 (315)에 자기장 변조 오버라이트 자기 헤드를 사용하여 자외선 경화 수지와 같은 경피재료를 도포할 수 있다.
재생층 (311)은 메모리층 (313)에 보유된 자화 정보를 재생하기 위한 층이다. 재생층 (311)은 실온에서 면내 자화막인 자화 특성을 가지며, 실온 및 퀴리 온도 사이의 소정의 온도 이상에서 수직 자화막이 된다. 재생층 (311)은 중간층 (312) 및 메모리층 (313)에 비해 광 입사면에 더 가까이 위치하여, 재생시 커어 회전각의 열화를 방지하기 위하여 퀴리 온도는 적어도 중간층 (312) 및 메모리층 (313)의 온도보다 높게 설정된다. 또한, 재생층 (311)은 실온 및 퀴리 온도 사이에 보상 온도 Tcompl을 가지며, 하기 조건을 만족한다.
-20℃≤ Tcompl-Tc3≤80℃
(여기서, Tc3은 중간층의 퀴리 온도를 나타냄)
재생층 (311)의 특정 재료로서 GdFeCo, GdTbFeCo, GdDYFeCo 등과 같은 작은 수직 자기 이방성을 갖는 회토류 철족 비정질 합금(주로, GdFeCo 함유)은 높은 퀴리 온도 및 작은 보자력을 가지며, 본 발명의 매체의 주목적인 고온 영역에서 기록된 자기 도메인의 수축을 쉽게 발생시키기 때문에 바람직하다, GdFeCo가 특히 바람직하다. 더 작은 파장에서 커어 회전각을 증가시키기 위하여 Nd, Pr, Sm 등과 같은 회토류 경금속을 첨가할 수 있다.
중간층 (312)는 하기의 3가지 목적을 위하여 제공된다.
(1) 중간층 (312)는 실온 부근에서 재생층 (311) 및 메모리층 (313) 사이의 자기 벽 에너지를 완하하며, 재생층 (311)이 면내 자화막이 되는 것을 도와준다. 이것은 결과적으로 재생층의 막 두께를 감소시키는데 기여한다.
(2) 소정의 온도 이상에 도달했을 때, 중간층 (312)는 재생층 (311)을 따라 수직 자화막으로 전사되어 메모리층 (313)로부터 재생층 (311)로의 교환-결합을 매개한다.
(3) 중간층 (312)의 퀴리 온도 이상에서 중간층 (312)는 재생층 (311) 및 메모리층 (313) 사이의 교환-결합을 절단한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 증간층 (312)는 재생층 (311) 및 메모리층 (313)의 사이에 위치하며, 실온보다 높은 제생층 (311) 및 메모리층 (313)의 퀴리 온도보다는 낮게 설정된 퀴리 온도를 갖는다. 중간층 (312)의 퀴리 온도는 광 스팟 내의 매체 온도 영역에서 메모리층 (313)으로부터 재생층 (311)으로의 교환-결합력을 매개하기에 충분히 크지만, 광 스팟 내의 최고 온도 영역에서 교환-결합력을 절단하기에 충분히 낮게 설정디므로, 바람직하게는 80℃ 이상 및 220℃ 이하, 더욱 바람직하게는 110℃ 이상 또는 180℃이하이다. 중간층 (312)의 재료로는 회토류 철족 비정질 합금, 예를 들면 TbFe, TbyFeCo, GdFe, GdFeCo, GdTbFeCo, GdDyFeCo, DyFe, DyFeCo, TbDyFeCo 등이 바람직하다. 퀴리 온도를 감소시키기 위하여 Cr, Al, Si, Cu 등과 같은 비자성 원소를 첨가할 수 있다, 또한, 저온에서 재생층을 면내 자화막이 되게 유도함으로써 저온 영역을 마스킹하는 것은 저온에서 재생층의 면내 자기 이방성을 강화하기 위하여 실온에서의 증간층의 면내 자기 이방성이 실온에서의 재생층의 이방성보다 크고, 예를 들면 실온에서 중간층의 포화 자화 Ms가 실온에서의 재생층의 포화자화 Ms보다 크므로 바람직하다.
메모리층 (313)은 기록된 정보를 저장하기 위한 층이므로, 1 ㎛ 이하의 매우 작은 자기 도메인을 안정하게 보유하기 위하여 필요하다. 메모리층 (313)의 재료로는 수직 자기 이방성이 크고 자화 상태를 안정하게 보유할 수 있는 재료, 예를 들면 회토류 철족 비정질 합금(예, TbFeCo, DyFeCo, TbDyFeCo 등), 석류석(garnet), 백금족-철족 주기 구조막(예, Pt/Co, Pd/Co 등) 또는 백금족-철족 합금(예, PtCo, PdCo 등)이 바람직하다.
내식성을 개선하기 위하여 Al, Ti, Pt, Nb, Cr 등과 같은 원소를 재생층 (311), 중간층 (312) 및 메모리층 (313)에 첨가할 수 있다. 또한, 열전도성을 개량하기 위하여, Al, AlTi, TiCr, Cu 등으로 형성되며, 양호한 열전도성을 갖는 층이 제공될 수 있다. 또한 광 변조 오버라이트를 형성하기 위하여 자화를 한 방향으로 배열시킨 초기화층을 제공할 수 있다. 또한 교환-결합력 또는 정자 결합력을 조절하기 위하여 기록 보조 및 재생 보조를 위한 보조층을 제공할 수 있다.
제4 실시태양의 매체에 대한 데이타 신호의 기록 및 재생이 제1 실시태양과 동일하기 때문에 이들의 설명은 간결을 위하여 생략한다.
제1 실시태양에 설명한 재생 과정에 있어서 스팟 내에 리어 마스크를 형성하기 위하여 중간층은 스팟 내의 최고 온도 영역에 있는 퀴리 온도에 도달하여야만 한다. 정보재생을 위한 레이저 파워는 4㎽보다 클 경우 기록시 레이저 파워에 대한 마진이 작아지기 때문에 매체 상에서 통상 약 4㎽ 이하로 설정된다. 온도가 재생파워의 조사에 의해 약 220℃에 도달한다는 것을 고려하여, 중간층의 퀴리 온도는 220℃ 이하로 설정되어야만 한다. 반대로, 리어 마스크는 스팟가 있는 영역에만 형성되어야 하기 때문에 중간층이 레이저 비임의 조사 없이 퀴리 온도에 도달할 경우 프론트 마스크 또는 개구 모두 형성되지 않아서 신호가 재생될 수 없다. 광자기 기록/재생 장치에서의 온도는 통상 50℃에서 60℃로 증가한다. 따라서, 중간층의 퀴리 온도는 80℃이상이어야만 하고, 그렇지 않다면 안정한 정보 기록이 형성될 수 없다. 이러한 관점에서, 중간층의 퀴리 온도는 80℃ 내지 220℃로 설정되어야만 한다.
중간층이 퀴리 온도 근방에 도달했을 때 리어 마스크를 안정하게 형성하는 하나의 조건은 Hleak가 제1 실시태양에 기재된 바와 같이 작은 것이다. 식 (10)에서 알 수 있는 바와 같이, Hleak는 기록된 자기 도메인 주위의 포와 자화 Msl"에 비례한다. 따라서, Msl"는 작은 것이 요구된다. 따라서, 중간층이 퀴리 온도 근방에 도달했을 때 기록층이 보상 온도 근처에 도달한다면 상기 조건은 만족된다.
다음에, 리어 마스크를 형성하는 또다른 조건을 구성하는 Hst에 대해 설명한다. Hst는 중간층이 퀴리 온도 근방에 도달했을 때 메모리층의 기록 자기 도메인으로부터 재생층 상에 작용하는 정자 결합력을 나타낸다. 메모리층 및 재생층이 역평행 형태일 경우, Hst는 전사된 자기 도메인을 반전시켜서 리어 마스크를 형성하는 방향으로 작용한다. 한편, 평형 형태일 경우, Hst는 리어 마스크가 형성되는 것을 방해하는 방향으로 작용한다. 구체적으로, 예를 들면 중간층의 퀴리 온도 Tc3 근방의 온도에서 메모리층은 철족 부격자 자화가 우세하고, 재생층은 회토류 원소 부격자 자화가 우세할 경우, Hst는 리어 마스크를 형성하는 방향으로 작용한다. 이것은 재생층의 보상 온도 Tcompl이 중간층의 퀴리 온도 Tc3보다 클 경우 리어 마스크를 형성하는 Hst의 효과가 커진다는 것을 의미한다.
상기 설명한 바와 같이, Hleak에 의한 자기 도메인 보유 효과를 감소시키고, Hst에 의한 자기 도메인 수축 효과를 증가시키기 위하여 재생층의 보상 온도 Tcompl은 중간층의 퀴리 온도 Tc3보다 약간 높게 설정되며, 여기서 리어 마스크는 가장 안정하게 형성된다. 한편, Tcompl이 낮아질 경우, Hst에 의한 자기 도메인 수축 효과가 감소되므로 리어 마스크가 안정하게 형성될 수 없고, 따라서 재생된 신호의 품질도 저하된다.반대로, Tcompl이 너무 높으면, Msl"는 증가되어 Hleak를 상승시키므로 중간층이 퀴리 온도에 도달했을 때조차 재생층의 자기 도메인이 수축하지 않고, 또한 재생 신호 품질이 저하된다. 구체적으로, Tcompl-Tc3이 약 10℃, 더욱 구체적으로 -20℃ 이상 및 80℃ 이하일 경우, 본 발명의 효과는 최대가 된다,
이하, 본 발명을 실험예에 의해 더욱 상세히 설명할 것이다. 그러나, 본 발명이 이러한 실험예에 제한되는 것은 아니다.
[실험예 37]
Si, Gd, Tb, Fe 및 Co 타겟을 DC 마그네트론 스퍼터링 장치에 부착시키고, 직경 130 ㎚의 유리 기판 및 1.6 ㎛의 피치로 랜드와 그루브를 갖는 폴리카보네이트 기판을 각각 타겟으로부터 150 ㎚ 거리의 간격으로 떨어진 위치에 설치되어 있는 기판 홀더에 고정시켰다. 다음에, 챔버의 내부를 1×10-5㎩ 이하의 고압으로 클라이오 펌프에 의해 배기시켰다. 배기시키는 동안 Ar 기체를 챔버 내에 0.4 ㎩로 도입한 후, SiN 간섭층을 90 ㎚ 두께로, Gd2(Fe60Co40)72재생층을 40㎚ 두께로, Gd37Fe63중간층을 10 ㎚ 두께로, Tb20(Fe80Co20)80메모리층을 30 ㎚ 두께로, 및 SiN 보호층을 70 ㎚ 두께로 나열 순서대로 형성함으로써, 제42도에 도시된 구조를 갖는 매체를 얻었다. 각 SiN 유전층을 형성하는 동안 Ar 기체 외에 N2기체를 도입하고, Ar 및 N2기체의 혼합 비율을 조절하여 2.1의 굴절률을 얻고, DC 반응성 스프터링법에 의해 SiN층을 형성하였다, Gd28(Fe60Co40)72재생층은 실온에서 회토류 원소 부격자 자화가 유세하며, 포화 자화 Msl이 180 eum/㏄, 보상온도 Tcompl이 215℃, 및 퀴리 온도 Tcl이 300℃ 이상을 나타내도록 설정하였다, Gd37Fe63중간층은 실온에서 회토류 원소 부격자 자화가 우세하며, 포화 자화 Ms3이 450 eum/㏄, 및 퀴리 온도 Tc3이 190℃를 나타내도록 설정하였다. Tb20(Fe80Co20)80메모리층은 철족 원소 격자 자화가 우세하며, 포화 자화가 Ms2가 -250 eum/㏄, 및 퀴리 온도 Tc2가 270℃ 를 나타내도록 설정하였다. 이하, 포화 자화의 극성을 회토류 원소 부격자 자화가 우세하면 +로, 철족 원소 부격자 자화가 우세하면 -로 기재할 것이다.
광자기 기록 매체에 0.78 ㎛ 마크 길이의 자기 도메인을 기록한 후, 830 ㎚의 반도체 레이저 비임을 조사하면서 편광 현미경을 사용하여 자기 도메인을 관찰하였다. 레이저 파워를 증가시키면 특정 레이저 파워에서의 광 스팟의 중심부(고온 영역)에서 기록 자기 도메인이 수축되며, 소거 방향에 자화가 배향된다는 것이 확인되었다.
이어서, 광자기 기록 매체를 사용하여 기록/재생 특성을 측정하였다. 측정은 대물 렌즈의 N.A.를 0.53으로, 레이저 비임 파장을 780 ㎚(광 헤드를 사용)로, 선속을 9 m/s로, 기록 파워를 10 mW로 설정하여 수행하였다. 먼저, 매체를 완전히 소거한 후, 11.3 MHz 주파수에서 레이저 비임을 변조함으로써 0.40 ㎛길이의 마크를 기록하였다. 이어서, 재생 파워를 0.8 ㎽에서 4.4 ㎽로 변화시켜서 C/N 비율의 변동을 측정하였다, 결과를 제43도에 나타낸다.
본 발명의 광자기 기록 매체에서, 재생 파워가 1.0 ㎽ 이하일 경우 매체의 온도가 충분히 증가되지 못하기 때문에, 재생층의 자화는 실질적으로 막면을 향하게 된다. 따라서, 메모리층에 기록된 마크는 재생층에 의해 마스킹되기 때문에, 실질적으로 C/N 비율은 얻어지지 않는다. 한편, 재생 파워가 약 2.0 ㎽ 내지 2.8 ㎽로 증가될 경우, 재생 스팟 내에 매체 온도 영역, 즉 개구 영역이 형성되어 메모리층의 자화 구역이 재생층으로 전사되므로 C/N 비율은 증가한다. 이 경우, 개구 영역의 형상은 제3b도에 도시된 바와 같이, 면내 막을 사용한 종래의 2층 구조의 초해상에서와 실질적으로 동일하다. 따라서, 초해상 현상은 발생하지만 개구 영역의 크기 및 위치가 최적이 아니기 때문에 C/N 비율로 약 36dB만이 얻을 수 있다. 재생 파워를 3.2mW 내지 4.0mW로 더 증가시킬 경우, 스팟 내에 중간층이 퀴리 온도에서 달성되는 부분이 나타나며, 즉 리어 마스크가 형성된다. 이때, 제6a도에 나타난 바와 같이, 개구 형상은 스팟에 대해 최적이 되므로 45dB의 C/N 비율이 얻어진다. 한편, 재생 파워가 4.0mW를 초과할 경우, 최고 온도가 메모리층의 퀴리 온도를 초과하므로, 기록 데이타가 파괴되어 C/N 비율을 감소시킨다.
다음에, 본 발명의 광자기 기록 매체에 있어서의 리어 마스크의 형성을 더욱 지지하기 위하여 재생된 신호의 진폭 및 Dc 레벨을 측정하였다. 제44도에 도시된 캐리어 및 노이즈는 상기 기재된 데이타와 동일하다. 기록 마크 길이가 0.4㎛일 경우, 재생 파워가 3mW를 초과하면, 캐리어 수준은 급속히 증가하므로 리어 마스크의 형성을 확인할 수 있다.
진폭 및 Dc 레벨을 동일한 매체에 기록된 0.8㎛의 마크에 대한 재생 신호로 부터 얻었다. DC레벨은 소거면에서 + 부호를 취한다. 종래의 광 디스크의 경우, 개구 형상은 재생 파워가 변할 때 조차 변화하지 않는다. 따라서, 메모리층이 퀴리 온도에 도달하지 못하도록 하는 범위 내에 재생 파워가 있을 경우, 재생된 신호의 진폭 및 재생 파워 사이의 관계는 원점을 통과하는 직선을 형성한다. 또한, 마크는 광 스팟 전체 폭에 걸쳐 기록되지 않으므로 소거된 상태의 영역은 마크의 양쪽 면에 남는다. 따라서, 사용율이 50%인 마크가 기록될 때조차 재생된 신호의 DC 레벨은 0이 되지 못하지만, 소거면(제44도의 +면)에 대해 오프셋이다. 따라서, 재생 파워에 대한 진폭 및 Dc 레벨의 관계는 원점을 통과하고 양의 기울기를 갖는 직선을 형성한다.
별개로, 파워 증가로 인한 재생층의 커어 회전각의 감소는 무시할 수 없는 수준이며, 이러한 수준에 따라 약간 위로 볼록한 곡선이 형성된다. 한편, 본 발명의 초해상 디스크의 경우, 직선은 원점을 통과하지 않으며, 또한 그의 기울기도 3mW의 재생 파워 근방에서 변한다. 이것은 하기와 같이 생각되어진다.
재생 파워가 0.5mW 이하일 경우, 최고 온도 영역조차 재생층이 면내 자화막으로부터 수직 자화막으로 전사되는 온도에 도달하지 못한다. 따라서, 재생층의 자화는 면내, 즉 스팟 내의 모든 영역 내에 마스킹된다. 따라서, 진폭 및 Dc 레벨 모두 0이다. 한편, 재생 파워가 0.5mW를 초과할 경우, 스팟 내의 재생층의 일부가 수직 자화막이 된다. 파워가 더 증가할 경우, 개구 영역이 신장되기 때문에 진폭 및 DC 레벨은 재생 파워와의 비례 관계를 초과하는 기울기로 급속히 증가한다. 그러나, 재생 파워가 3mW를 초과할 경우, 리어 마스크가 스팟 내에 형성되기 시작하므로, 자화 방향은 리어 마스킹된 영역 내의 소거 방향으로 배열한다. 이러한 영역은 리어 마스크가 나타나기 전에 신호 재생에 사용되지만, 리어 마스크가 나타날 때 소거 방향으로 마스킹될 때의 신호 재생에 사용되지는 않는다. 따라서, 3mW의 재생 파워를 초과하여 DC 레벨을 소거 방향에서는 급속히 증가하지만, 재생된 신호의 진폭은 감소된다. 상기 결과로부터 본 발명의 초해상 디스크에 있는 리어 마스크의 거동이 지지된다.
또한, 본 발명의 초해상 효과가 외부로부터의 재생 자기장을 적용하지 않고도 발생됨을 확인하기 위하여, 재생 자기장에서의 의존성에 대한 실험의 결과를 제45도에 나타낸다. 제45도는 하기 방법으로 얻었다. 0.4㎛의 마크를 상기한 방법으로 디스크 상에 기록한 후, 재생 파워가 3.2mW인 신호 재생을 수행하면서 재생 자기장을 변화시키고, 이때의 C/N 비율의 변동에 대한 곡선을 그렸다. 이 도면으로 부터 명백히 알 수 있는 바와 같이, 재생 자기장 ±200 Oe의 범위에서 45dB의 C/N 비율이 안정하게 얻어졌다.
이어서, 동일한 매체에 대하여 기록시 레이저 비임 변조 주파수를 5.8 MHz, 9.0 MHz, 11.3 MHz 및 15 MHz(각각 마크 길이 0.78㎛, 0.50㎛, 0.40㎛ 및 0.30㎛에 상당함) 사이에서 변화시킴으로써 C/N의 마크 길이 의존성을 조사하였다. 결과를 제46도에 나타낸다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 기록 매체에 양호한 공간 주파수 특성이 얻어졌다.
이어서, 인접 트랙과의 크로스토크(이하, "크로스토그"로 부름)를 측정하였다. 먼저, 랜드 및 그루브 상에서 완전한 소거를 수행한 후, 랜드 상에 상기한 방법으로 마크 길이 0.78㎛의 신호를 기록하여 캐리어 수준 CL을 측정하였다. 이어서, 인접 그루브를 트랙킹할 때의 캐리어 수준 CG를 측정하였다. 크로스토크를 CL/CG 비율로 나타내었다. 랜드 및 그루브 양쪽에 데이타가 기록되었다는 가정하에 실험하였기 때문에 실효 트랙 피치는 0.8㎛이었다. 결과를 제47도에 나타낸다. 도면으로부터 명백히 알 수 있는 바와 같이, 매체에 대해 최적의 범위인 3.2mW 내지 4.0mW의 재생 파워의 범위에서 크로스토크는 약 -28dB로 억제된다. 이것은 본 발명의 매체가 좁은 트랙 피치에 대해서도 효과적이라는 것은 나타낸다.
상기한 데이타는 모두 초기화 자기장을 적용하지 않고 얻었으며, 종래의 정보 기록/재생 장치와 유사한 정보 기록/재생 장치를 사용하여 고밀도로 기록한 마크에 대해 양호한 결과가 얻어졌다. 최적 조건하에서의 C/N 비율의 측정 결과 및 동일한 재생 파워에서의 크로스토크를 표 9의 실험예 37에 나타낸다.
[실험예 38]
실험예 37과 동일한 장치 및 방법을 사용하여, 폴리카보네이트 기판 상에 SiN 간섭층을 90nm 두께로, GdFeCo 재생층을 40nm 두께로, GdFeCo 중간층을 10nm 두께로, TbFeCo 메모리층을 30nm 두께로, 및 SiN 보호층을 70nm 두께로 나열 순서대로 형성함으로써, 제42도에 도시된 구조를 갖는 매체를 얻었다. 이 실험예에서, 재생층 및 중간층의 조성을 변화시킴으로써 각 층의 포화 자화, 보상 온도 및 퀴리 온도를 변화시켜서 이러한 재료성 값에 대한 특성의 변동을 시험하였다.
실험예 37과 동일한 조건하에서 개별적인 샘플 상에 0.40㎛의 마크를 기록시킬 때의 재생층의 포화 자화 Msl(emu/cc) 및 C/N 사이의 관계를 제48도에 나타낸다. 예를 들면, 중간층의 포화 자화 Ms3(emu/cc)이 100인 곡선을 볼 경우, 그것은 위로 볼록한 곡선이며, 최대값은 약 Ms1=260이다. 이것은 하기와 같이 생각되어진다. 재생층의 포화 자화 Ms1이 작을 경우, 재생층의 면내 이방성이 감소된다. 따라서, 메모리층과의 교환-결합으로 인하여 자화가 수직으로 배열되는 온도는 낮아지므로, 프론트 마스크 효과가 약해져서 C/N은 감소된다. 반대로, Ms1이 너무 크면, 프론트 마스크 효과가 너무 강해져서 중간층은 가구가 충분히 개방되기 전에 퀴리 온도에 도달하고, 그럼으로써 C/N을 저하시킨다. 재생층 및 중간층의 면내 이방성 사이의 균형으로 인하여 프론트 마스크가 측정되며, 재생층의 면내 이방성이 약해질 경우 중간층의 면내 이방성은 강해져야만 한다. 구체적으로, 중간층의 포화 자화 Ms3이 증가될 경우, Ms1의 최적치는 감소된다. 따라서, 제48도에서 알 수 있는 바와 같이, Ms3의 변화에 기인하여 C/N의 피크 위치는 이동한다. 후술되는 바와 같이, 면내 자화막을 사용한 종래의 2층 초해상 매체에서 마크 길이 0.40㎛에 대해 약 37dB의 C/N이 얻어졌다. 이에 비해, 본 발명의 매체에 의해 뛰어난 초해상 효과가 얻어진다. 정보 재생의 고신뢰성을 확보하기 위하여, C/N은 43dB이상일 필요가 있다. 실온에서 재생층의 포화 자화 Ms1은 본 발명의 초해상 매체상에서 20≤Ms1≤340의 범위(희토류 원소 부격자 자화가 우세함)인 것이 바람직하다. 고신뢰성을 확보하기 위하여, C/N은 약 45 dB인 것이 바람직하다. 따라서, Ms1을 100≤Ms1≤260의 범위로 설정하는 것이 더욱 바람직하다.
다음에, 이 실험예의 각 매체에 대해 실험예 37과 동일한 방법으로 크로스토크를 측정하였다. 결과를 제49도에 나타낸다. 예를 들면, 중간층의 포화 자화 Ms3(emu/cc)이 100인 곡선을 볼 경우, 그것은 아래로 볼록한 곡선이며, 최소값은 약 Ms1=260이다. 이것은 하기 이유에 의한 것이다. 동일한 조성의 중간층과 관련하여 Ms1이 클 경우, 재생층의 면내 이방성은 너무 커져서, 프론트 마스크 효과는 너무 강해지게 된다. 따라서, 랜드에서의 캐리어 수준이 증가되지 않기 때문에 그루브에서의 재생과의 차이가 명확하지 않다. 반대로 Ms1이 작을 경우, 프론트 마스크 효과가 작아져서 그루브에서의 재생은 크로스토크의 영향을 받기가 쉽다. 따라서, 크로스토크와 관련하여, 최적치는 또한 재생층과 중간층의 면내 이방성 사이에 가장 균형잡힌 위치에 존재한다. 단일층 TbFeCo 디스크에 대해 수행된 상기한 측정에서 얻어진 크로스토크가 약 -22dB인 것을 고려하여, 본 발명의 효과가 완전히 나타날 경우의 크로스토크의 수준은 -25dB인 것으로 추측된다. 따라서, 프론트 마스크는 C/N의 관점에서 유도된 상기 범위의 Ms1에서 얻어지며, 또한 그것이 크로스토크에 대해 효과적이다.
중간층의 포화 자화 Ms3(emu/cc)의 관점에서 동일한 데이타를 제50도 및 51도에 나타낸다. 제50도는 제48도와 유사한 위로 볼록한 형태의 C/N 데이타를 나타낸다. 이것은 하기 이유에 의한 것이다. 중간층의 포화 자화 Ms3이 작을 경우, 그의 면내 이방성도 작다. 따라서, 중간층이 퀴리 온도에 도달할 때까지 재생 파워가 증가한다면 개구는 스팟 내에서 상당한 정도로 팽창하므로 해상력이 낮아진다. 반대로, 중간층의 포화 자화 Ms3이 클 경우, 메모리층과의 교환-결합은 중간층이 퀴리 온도에 도달하기 전에 충분한 수준으로 수행하지 않는다. 상기 설명한 바와 같이, 정보 재생의 고신뢰성을 확보하기 위하여, C/N은 43dB 이상일 필요가 있다. 따라서, 중간층의 포화 자화 Ms3은 본 발명의 초해상 매체 상에서 -200≤Ms3≤700의 범위인 것이 바람직하다. 한편, 제51에 나타낸 크로스토크 데이타로부터 크로스토크는 중간층의 포화 자화 Ms3에 대해 상당히 변한다는 것을 알 수 있다. 이것은 중간층의 포화자화가 프론트 마스크 효과에 상당한 영향을 주기 때문이다. 제51도에 나타난 결과에 따라 크로스토크는 43dB이상으로 제공하는 조성에 있어서 개선될 필요가 없었다. 이전처럼, 표준으로 -25dB를 사용하여 Ms3≤-150일 때 프론트 마스크 효과가 얻어졌다. 따라서, C/N 및 크로스토크를 모두 고려하여, 중간층의 포화 자화 Ms3은 -150≤Ms3≤700의 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 더 좁은 트랙 피치를 위하여 더욱 뛰어난 크로스토크가 필요하다. 따라서, 크로스토크가 -30dB 이하일 경우, Ms3은 200≤Ms3≤700이다. 또한, 고신뢰성을 위한 약 45dB의 C/N을 확보하기 위하여 Ms3은 200≤Ms3≤550이다. 상기 결과로부터 본 발명의 중간층의 포화 자화 Ms3은 -150≤Ms3≤700의 범위로 설정하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 200≤Ms3≤700이고, 또한 더욱 바람직하게는 200≤Ms3≤500이다. 이 실험예에서 얻어진 데이타 부분은 표 9에 나타낸다.
상기한 리어 마스크 형성 메카니즘을 지지하기 위하여, 이 실험예에서 얻어진 실험 결과를 다른 관점으로 표현한다. 제52도는 재생층의 포화 자화 및 보상 온도 사이의 관계를 나타내는 도면이다. 제53도는 중간층의 포화 자화 및 퀴리 온도 사이의 관계를 나타내는 도면이다. 도시된 관계는 GdFeCo 조성의 조합에 따라 변할 것이다. 이 실험예에서, 특성은 Co 함량에 의해서는 크게 변하지 않지만, Gd 함량에 의해서는 크게 변하므로, 제52도 및 제53도에 도시된 바와 같은 곡선이 얻어졌다. 제48도에 도시된 C/N 데이타에서 피크 위치는 중간층의 포화 자화에 따라 이동하였다. 한편, C/N 데이타를 제52도 및 제53도를 기준으로 기록함으로써, 횡 좌표축은 재생층의 보상 온도 및 중간층의 퀴리 온도의 차이(△T = Tcomp1 - Tc3)를 나타내며, 피크 위치가 실질적으로 서로 일치하는 제54도에 나타낸 곡선들이 얻어진다.
상기 기재한 바와 같이, 본 발명의 리어 마스크 형성은 재생층 및 메모리층 사이의 교환-결합을 절단하기 위하여 중간층이 실질적으로 퀴리 온도에 도달할 때의 재생층 및 메모리층의 자화 방향 및 진폭에 크게 의존한다. 이 실험예에서, 메모리층의 조성은 일정하게 유지되며, 실온에서 철족 원소 부격자 자화가 우세하다. 따라서, 리어 마스크의 형성 여부는 재생층의 특성에 의존한다.
0≤△T≤60의 범위에서, 중간층이 퀴리 온도에 도달할 때 재생층은 보상 온도에 도달하지 않으므로, 이것은 희토류 원소 부격자 자화가 우세하다. 따라서, 철족 원소 부격자 자화가 우세한 메모리층으로부터의 정자 결합력은 리어 마스크의 형성을 보조하기 위한 방향으로 작용한다. 또한, 재생층의 포화 자화 자체가 작기 때문에 자기 도메인 근방의 누설 자기장은 작아지므로, 마스크가 형성되기 쉽다. 결과적으로 높은 C/N을 얻을 수 있다.
△T가 음의 값으로 감소될 경우, 중간층이 퀴리 온도에 도달할 때 재생층은 이미 보상 온도를 초과하므로, 이것은 철족 원소 부격자 자화가 우세하다. 따라서, 메모리층으로부터의 정자 결합력은 재생층으로 전사된 자기 도메인의 축소를 방해하는 방향으로 작용하므로, 마스크는 형성되지 않는다. 결과적으로 C/N은 점차적으로 감소된다. 반대로, △T가 너무 클 경우, 교환-결합을 절단할 때의 재생층의 포화 자화는 너무 크므로, 누설 자기장으로 인하여 자기 도메인이 보유된다. 결과적으로 리어 마스크는 형성되지 않으므로, C/N은 감소한다.
상기 결과로부터, 43dB 이상의 C/N은 -20≤Tcomp1-Tc3≤80일 경우 얻어지고, 45dB 이상의 C/N은 0≤Tcomp1-Tc3≤50일 경우 얻어진다.
이 실험예에서, 재생층 및 중간층의 막 두께는 비교를 위하여 각각 40nm 및 10nm로 설정하였다. 그러나, 재생층의 마스크 효과를 고려할 때, 재생층의 막 두께는 20 nm 이상의 값을 가질 것이다. 또한, 중간층이 퀴리 온도 이상에서 재생층 및 메모리층 사이의 교환-결합을 절단하는데 사용된다는 것을 고려하여 중간층의 막 두께는 3 nm 미만의 값을 가질 것이다. 또한, 자기 도메인을 안정하게 보유하기 위하여 메모리층의 막 두께는 10 nm 이상의 값을 가질 것이므로, 본 발명의 효과를 실현하는 매체를 얻을 수 있다. 반대로, 정보의 기록/재생을 위해 필요한 파워를 고려하여 자성층의 총 막 두께는 200 nm 이하로 억제되는 것이 바람직하다.
따라서, 막 두께가 상기 범위 내일 경우, 본 발명의 영역 내이다.
[실험예 39]
실험예 37과 동일한 장치 및 방법을 사용하여, 폴리카보네이트 기판 상에 SiN 간섭층을 90 nm 두께로, GdFeCo 재생층을 40 nm 두께로, GdFeCo 중간층을 10 nm 두께로, TbFeCo 메모리층을 30 nm 두께로, 및 SiN 보호층을 70 nm 두께로 나열 순서대로 형성함으로써, 제42도에 도시된 구조를 갖는 매체를 얻었다. 이 실험예에서, 메모리층의 포화 자화 Ms2(emu/cc)를 실험에 38에서 얻은 재생층 및 중간층의 최적 막 특성에 대해 다양하게 변화시켰다.
제55도는 메모리층의 포화 자화 및 C/N(마크 길이 0.40 ㎛) 사이의 관계를 나타낸다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 메모리층의 조성 마진은 C/N의 관점에서 충분히 크므로, C/N은 실질적으로 -300≤Ms2≤200의 범위에서 일정하다. 메모리층의 포화 자화가 -300 emu/cc(철족 원소 부격자 자화가 우세함)를 초과할 경우, 메모리층 자체의 반자기장 영향은 커진다. 결과적으로, 더 작은 자기 도메인(마이크로도메인)이 자기 도메인에 형성되거나 또는 자기 도메인 형상의 변형이 유발되므로, 노이즈 성분은 증가하여 C/N은 저하된다. 반대로, 메모리층의 포화 자화가 200 emu/cc(희토류 원소 부격자 자화가 우세함) 이상일 경우, 메모리층의 보상 온도는 200 ℃ 미만이 된다. 이 경우, 메모리층의 보상 온도가 중간층의 퀴리 온도보다 커지므로, 메모리층은 실온에서 희토류 원소 부격자 자화가 우세하고, 재생층의 교환-결합은 절단된다. 이때, 메모리층으로부터 재생층 상에 작용하는 정자 결합력은 저온에서의 교환-결합력과 동일한 방향으로 배향되기 때문에, 재생층으로부터 전사된 자기 도메인이 리어 마스크로 인하여 반전되는 것을 막는 방향으로 작용한다. 따라서, 초해상 효과는 약해져서 C/N은 감소된다.
제55도의 결과로부터, -350≤Ms2≤250일 경우 본 발명의 초해상 효과로 인하여 43 dB 이상의 C/N을 얻을 수 있다. 또한, 조성 마진의 관점에서 C/N의 안정성을 확보하기 위하여 -300≤Ms2≤200의 범위가 바람직하다.
[실험예 40]
실험예 37과 동일한 장치 및 방법을 사용하여, 폴리카보네이트 기판 상에 SiN 간섭층을 90 nm 두께로, Gd28(Fe60Co40)72재생층을 40 nm 두께로, Gd37Fe63중간층을 10 nm 두께로, Tb20(Fe80Co20)80메모리층을 30 nm 두께로, 및 SiN 보호층을 70 nm 두께로 나열 순서대로 형성하고, 열특성을 향상시키기 위하여 Al 방열층을 60 nm로 형성함으로써, 제56도에 도시된 구조를 갖는 매체를 얻었다. 방열층을 첨가함으로써 열특성의 선속 의존성이 개선된다는 것이 당업계에 공지되어 있다. 또한, 본 발명에서는 방열층을 첨가함으로써 기록 파워 및 재생 파워의 선속 의존성이 개선된다.
이러한 효과는 광 변조 기록에서 얻어지지만, 또한 자기장 변조 기록에서도 유사한 효과가 얻어진다. 자기장 변조 기록의 경우, 기록시의 매체의 온도 분포의 형상에 따라 기록 마크는 활모양의 형상(소위 화살깃 마크)이 된다고 알려져 있다. 방열층을 제공함으로써 마크의 원호 부분의 곡률이 감소될 수 있는 효과가 있다.
제57도에는 본 실험예의 매체에 대해 자기장 변조 기록이 수행되었을 경우, 캐리어 및 노이즈의 기록 파워 의존성이 도시되어 있다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실험에에 따라서 자기장 변조 기록을 수행할 경우 미소 마크(0.40 ㎛)에 대해서도 C/N이 뛰어나므로(즉, 44dB), 본 발명의 초해상 효과를 달성할 수 있었다.
[실험예 41]
실험예 37과 동일한 장치 및 방법을 사용하여, 폴리카보네이트 기판 상에 SiN 간섭층을 90 nm 두께로, Gd28(Fe60Co40)72재생층을 40 nm 두께로, Gd37Fe63중간층을 10 nm 두께로, Dy25(Fe70Co30)75메모리층을 30 nm 두께로, 및 SiN 보호층을 70 nm 두께로 나열 순서대로 형성함으로써, 제42도에 도시된 구조를 갖는 매체를 얻었다.
상기 실험예에서, 메모리층에 대해 TbFeCo 대신에 DyFeCo를 사용하였다. 실험예 37에서와 같이 C/N 및 크로스토크에 대해 양호한 결과를 얻었다. 이것은 본 발명이 TbFeCo 메모리층에만 제한되는 것이 아님을 확인시켜 준다.
다음에, 본 발명의 효과를 좀 더 명확하게 하기 위하여 종래의 매체 구조에 대해 동일한 실험을 행하여 비교하였다.
[비교 실험예 14]
실험예 37과 동일한 장치 및 방법을 사용하여, 폴리카보네이트 기판 상에 SiN 간섭층을 90 nm 두께로, Tb20(Fe80Co20)80메모리층을 80 nm 두께로, 및 SiN 보호층을 70 nm 두께로 나열 순서대로 형성하였다. 다시 말하면 실험에 37에 사용된 메모리층만을 자성층으로서 함유하는 단층 디스크를 제조하였다. 먼저, 매체 상에 0.40㎛ 길이의 마크를 기록하고, 캐리어 및 노이즈의 재생 파워 의존성을 측정하였다. 결과는 제43도에 나타낸다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 재생 파워의 증가에 따라 캐리어 수준도 증가하지만 본 발명의 매체에서 관찰되는 마스크 효과가 얻어질 수 없기 때문에 기울기는 완만하다.
다음에, 비교 실험예의 매체 상에 각종 크기의 마크를 기록하고, 공간 주파수 특성을 측정하였다. 결과는 제46도에 나타내며, 여기서 알 수 있는 바와 같이, 마크 길이가 0.78 ㎛로 길 경우 충분히 높은 C/N 비율이 얻어지지만, 광학계의 커트-오프 주파수를 초과할 경우 해상력은 급격히 감소하였다.
또한, 크로스토크의 측정시 0.8 ㎛의 실효 트랙 피치가 재생 스팟에 비해 좁고, 단층 디스크의 경우 마스크 효과가 제공되지 않기 때문에, 제47도에서 알 수 있는 바와 같이 약 -22dB의 크로스토크만이 얻어졌다.
[비교 실험예 15]
실험예 37과 동일한 장치 및 방법을 사용하여, 폴리카보네이트 기판 상에 SiN 간섭층을 90 nm 두께로, Gd28(Fe60Co40)72재생층을 70 nm 두께로, Tb20(Fe80Co20)80메모리층을 30 nm 두께로, 및 SiN 보호층을 70 nm 두께로 나열 순서대로 형성함으로써, 제3a도에 도시된 구조를 갖는 매체를 얻었다.
먼저, 매체 상에 0.40 ㎛ 길이의 마크를 기록하고, 캐리어 및 노이즈의 재생 파워 의존성을 측정하였다. 결과는 제43도에 나타낸다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 저온에서 면내 자화막을 사용함으로써 본 비교 실험에의 매체조차 초해상 효과를 제공하기 때문에, 재생 파워가 0.8 mW 및 2.8 mW 사이의 범위일 때 본 발명의 실험에 37의 매체에서와 같이 캐리어 수준도 증가하였다. 그러나, 본 비교 실험예의 2층 초해상 매체에서는 재생 파워를 3 mW 이상으로 증가시킬 때조차 리어마스크가 나타나지 않기 때문에, 실험예 37의 본 발명의 매체에서와 같은 급격한 캐리어 증가는 관찰되지 않았다.
다음에, 비교 실험예의 매체 상에 각종 크기의 마크를 기록하고, 공간 주파수 특성을 측정하였다. 결과는 제46도에 나타내며, 여기서 알 수 있는 바와 같이, 단층 디스크와 비교하여 고주파 영역에서 해상력은 증가하지만, 리어 마스크 효과가 제공되지 않고, 개구 영역과 스팟 영역 사이의 위치 관계가 최적이 아니기 때문에 실험예 37의 디스크와 비교하여 해상력은 열세하였다.
한편, 크로스토크와 관련하여 프론트 마스크는 크게 영향을 받지만, 리어 마스크는 관계가 없다. 따라서, 제47도에서 알 수 있는 바와 같이 실험에 37의 매체에서 얻어진 것과 동일한 약 -30dB의 크로스토크가 얻어졌다.
[표 9]
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[표 9](계속)
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[표 9](계속)
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[제5 실시태양]
제5 실시태양에서, 리어 마스크 이외에 프론트 마스크의 형성을 설명할 것이며, 실온에서 수직 자기 이방성을 나타내는 자성층을 제1 실시태양의 매체에 재생층으로 사용한다.
제5 실시태양에서, 초기화 자석을 사용하여 프론트 마스크를 형성한다. 따라서, 이러한 배치는 본 발명의 목적을 벗어나는 것으로 보인다. 그러나, 초기화 자석을 사용하여 프론트 마스크를 형성하고, 재생 자석을 사용하여 리어 마스크를 형성한 제2a 내지 2c도에 나타낸 종래 기술과 비교하여 본 실시태양은 초기화 자석만을 외부 자석으로 사용하기 때문에 광의 회절 한계 이하인 기록 마크가 단순한 구조를 갖는 고품질의 신호로 재생되므로 본 발명의 목적 내인 것으로 고려된다.
이하, 본 발명의 바람직한 제5 실시태양에 따른 광자기 기록 매체 및 상기 매체를 사용한 정보 기록 방법을 첨부된 도면과 관련하여 상세히 설명할 것이다.
본 발명의 광자기 기록 매체는 반투명 기판 상에 3개 이상의 자성층, 즉 제1 자성층, 제1 자성층과 제2 자성층의 퀴리 온도보다 낮은 퀴리 온도를 갖는 제3 자성층, 및 수직 자화막인 제2 자성층을 기판면으로부터 나열 순서대로 포함한다(제58도 참조). 이하, 제1 자성층을 재생층이라 부르며, 제2 자성층은 메모리층이라, 제3 자성층은 중간층이라 부를 것이다.
또한, 개선을 위하여 매체는 상기한 중간층을 2층으로 분리함으로써 4층 자성층 구조를 가질 수 있다. 이러한 4층 자성층 구조에서, 상기 제3 자성층은 광 입사면으로부터 제1 중간층 및 제2 중간층으로 불릴 2개의 자성층으로 나뉜다. 이하, 단순히 "중간층"으로 부를때, 이것는 3층 자성층 구조의 중간층을 나타내고, "제1 중간층" 및 "제2 중간층"으로 부를 경우, 이들은 4층 자성층 구조에 대해 각각 제1 중간층 및 제2 중간층을 나타내는 것이다.
재생층은 메모리층에 보유된 자화 정보를 재생하기 위한 층이다. 재생층은 중간층 및 메모리층에 비해 광 입사면에 더 가까이 위치하며, 재생시 커어 회전각의 저하를 막기 위하여, 퀴리 온도는 중간층 및 메모리층의 퀴리 온도보다 크게 설정된다. 또한, 재생층의 보자력은 메모리층의 보자력보다 작다. 바람직하게는 재생층은 작은 자기 이방성 및 실온과 퀴리 온도 사이의 보상 온도를 가진다. 또한, 재생층의 자화 방법은 재생층이 실온 및 실온과 퀴리 온도 상이에서 자화막에 수직이 되게 수행한다. 재생층의 특정 재료로서 예를 들면 TbFeCo, GdTbFeCo, GdDYFeCo, NdGdFeCo 등과 같은 희토류 철족 비정질 합금(주로, GdFeCo 함유)은 높은 퀴리 온도 및 작은 보자력을 가지며, 본 발명의 매체의 주목적인 고온 영역에서 기록된 자기 도메인의 수축을 쉽게 발생시키기 때문에 바람직하다.
중간층은 주로 메모리층으로부터 재생층으로의 교환-결합력을 부분적으로 완화하고, 부분적으로 매개하거나 또는 절단하기 위하여 제공된다. 더욱 구체적으로, 중간층은 더 작은 초기화 자기장을 갖고 실온에서 한 방향으로 재생층의 자화를 반전시킴으로써 광 스팟 내의 저온 영역에 마스크(프론트 마스크)의 형성을 실현하고, 자기벽이 발생할 때조차 각 층의 자화 상태를 안정하게 유지하기 위하여 재생층 및 메모리층 사이의 간섭 자벽 에너지를 완화시키는 역할을 한다. 중간층은 또한 재생층 및 메모리층 사이의 교환-결합력을 매개하여 메모리층의 자화 정보를 개구 영역(매체 저온 영역)의 재생층으로 전사시키다. 중간층은 또한 고온 영역에서 리어 마스크를 형성하기 위하여 재생층 및 메모리층 사이의 교환-결합력을 절단하는 역할을 한다. 따라서, 중간층은 재생층 및 메모리층 사이에 위치하며, 실온보다는 높고, 재생층 및 메모리층의 퀴리 온도보다는 낮게 설정된 퀴리 온도를 갖는다. 중간층의 퀴리 온도는 전온 영역 및 광 스팟 내의 매체 온도 영역에서 메모리층으로부터 재생층으로 교환-결합력을 매개하기에 충분히 높게 설정되지만, 광 스팟 내의 최고 온도, 바람직하게는 80 ℃ 이상 및 220 ℃ 이하, 더욱 바람직하게는 110 ℃ 이상 및 180 ℃ 이하에서 교환-결합력을 절단하기에 충분히 낮게 설정된다. 재생층이 실온 및 퀴리 온도 사이에 보상 온도를 가질 경우, 중간층의 퀴리 온도는 바람직하게는 보상 온도에 대해 -100 ℃ 내지 50 ℃, 더욱 바람직하게는 보상 온도에 대해 -80 ℃ 내지 +20 ℃의 범위 내의 온도로 설정된다.
실온에서 중간층의 면내 이방성이 실온에서의 재생층 및 메모리층의 이방성 보다 더 크도록 조절한다. 이것은 중간층의 자화가 재생층 및 메모리층의 자화와 비교하였을 때 더 용이하게 면내 방향으로 배향된다는 것을 의미한다.
중간층의 재료로서, 예를 들면, GdFe, GdFeCo, GdTbFeCo, GdDyFeCo 등과 같은 희토류-철족 비정질 합금이 바람직하다. 이는 포화 자화를 증가시킴으로써 면내 이방성을 증가시키는 데에 또한 유용하다. 이것은 제1 중간층 및 메모리층 사이의 게면 자벽 에너지를 감소시킬 수 있다. 퀴리 온도를 감소시키기 위하여 Cr, Al, Si, Cu 등과 같은 비자성 원소를 첨가할 수 있다.
또한, 본 발명의 매체의 재생 특성을 개선하기 위하여, 상기 중간층을 제1 중간층 및 제2 중간층과 같이 두 개의 자성층으로 구분할 수 있으며, 이들은 이어서 입사광 측으로부터 재생층에 재공된다. 이 경우에, 제1 중간층은 초기화 후의 저온 영역에서의 전방 마스크 영역에서 재생층의 자화 상태를 안정하게 유지하고 고온 영역에서의 재생층의 자기 도메인의 수축을 일으키는 역할을 한다. 이 관점에서, 제1 중간층의 수직 자기 이방성은 재생층의 이방성 보다 더 크도록 조절되는데, 다른 말로 그의 보자력이 크도록 조절된다. 제1 중간층의 퀴리 온도는 상기한 중간층의 퀴리 온도와 같도록 조절되는데, 이는 다른 자성층(재생층, 제2 중간층, 메모리층)의 퀴리 온도 보다는 낮다. 제1 중간층의 재료로서, TbFe, TbFeCo, GdTbFeCo, GdDyFeCo, DyFe, DyFeCo, TbDyFeCo 등이 바람직하다. 제2 중간층은 상기한 중간층과 같이, 실온에서 재생층의 자화를 한쪽 방향으로 전환시킴으로써 광 스팟 내의 저온 영역에서 마스크(전방 마스크) 형성을 소량의 초기화 자기장로 안정화시키고 자벽이 생성될 때에도 각 층의 자화 상태를 안정하게 유지하기 위하여 재생층 및 메모리층 사이의 게면 자벽 에너지를 조절하는 역할을 한다. 이 관점에서, 실온에서 제2 중간층의 면내 이방성이 제1 중간층 및 메모리층의 그것 보다 더 크도록 조절된다. 제2 중간층의 재료로서, GdFe, GdFeCo, GdTbFeCo, GdDyFeCo 등과 같이 주로 Gd를 함유하는 물질이 바람직하다. 또한, 포화 자화를 개선함으로써 유효면내 이방성을 증가시키는 것이 유용하다. 이는 제1 중간층 및 메모리층 사이의 계면 자벽 에너지를 감소시킬 수 있다.
메모리층은 기록 정보를 저장하는 층으로써 자기 도메인을 안정하게 유지하는 것이 요구된다. 메모리층의 재료로서, 큰 수직 자기 이방성을 갖고 자성 상태를 안정하게 유지할 수 있는 물질, 예를 들면, TbFeCo, DyFeCo, TbDyFeCo 등과 같은 희토류-철족 비정질 합금, 석류석, Pt/Co, Pd/Co 등과 같은 백금족-철족 주기적 구조 막, 또는 PtCo, PdCo 등과 같은 백금족-철족 합금이 바람직하다.
이들의 내식성을 개선하기 위하여, Al, Ti, Pt, Nb, Cr 등과 같은 원소를 재생층, 중간층 및 메모리층에 가할 수 있다. 간섭 효과 및 보호능을 개선하기 위하여, SiNx, AlOx, TaOx, SiOX등으로 이루어진 유전층을 상기의 재생층, 중간층 및 메모리층에 추가로 제공할 수 있다. 또한, 열전도성을 개선하기 위하여, Al. AlTa, TlCr, Cu 등으로 형성되고 양호한 열전도성을 갖는 층을 제공할 수 있다. 또한, 광변조 기록을 수행하기 위하여 자화가 한 방향으로 배향된 초기화층을 제공할 수 있다. 또한, 기록 보조 및 재생 보조를 위한 보조층을 제공하여 교환-결합력 또는 정자 결합력을 조정할 수 있다. 더구나, 상기 유전체층 또는 고분자 수지로 이루어진 보호 피막을 보호막으로서 가할 수 있다.
본 발명의 기록 방법이 제1 실시태양의 기록 방법과 동일하므로, 그에 대한 상세한 설명은 간략화를 위하여 생략할 것이다.
여기서는, 본 발명의 재생 방법을 하기에 설명할 것이다.
본 발명에서, 외부 자기장을 인가하지 않고 광 스팟 내의 소정 영역을 명백하게 그리고 광학적으로 마스킹함으로써 자기 초해상을 실현한다. 본 발명의 매체에서는, 광 스팟 내에 전방 마스크, 후방 마스크 및 어파쳐가 존재한다. 이하, 이들 마스크의 구조 및 어파쳐의 성질을 기술할 것이다.
본 발명에서, 세 개의 자성층으로 된 매체 및 네 개의 자성층으로 된 매체가 있다. 이들 각각에 대하여 설명할 것이다. 이하, Tml은 전방 마스크와 어파쳐 사이의 경계 온도를 나타내고, Tm2는 어파쳐와 후방 마스크 사이의 경계 온도를 나타낸다.
(A) 세 개의 자성층 구조(제59a도 및 제59c도 참조)
a) 전방 마스크 영역
먼저, 저온 영역에서 생성되는 전방 마스크를 하기에 기술할 것이다.
본 발명의 매체에서, 재생 층의 자화는 초기화 자기장에 의해 한 방향으로 배향되어 광선의 조사전에 미리 전방 마스크 영역을 형성한다.
광선의 조사전에, 즉, 한 방향으로 재생층의 자화를 배향하기 위하여, 매체 온도 T가 주변 온도 Ta(실온)일 때 관계식(30)이 성립된다.
@ 9444-26
여기서, Hcl이 재생층의 보자력을 나타내고, Hwl은 재생층 및 메모리층 사이의 계면 자벽에 의하여 재생층에 인가된 유효 자기장을 나타내며, Hini는 초기화 자기장을 나타낸다.
또한, 관계식(31)은 초기화 자기장에 의한 자성층의 자화 정보에 대한 손상을 막기 위하여 만들어졌다.
@944-27 ---(31)
여기서, Hw2는 재생층 및 메모리층 사이의 계면 자벽에 의해 메모리층에 인가된 유효 자기장을 나타낸다.
재생층 및 메모리층 사이의 계면 자벽 에너지가 σwi이고, 재생층의 포화 자화는 Msl이며, 메모리층의 포화 자화는 Ms2이고, 재생층의 막 두께는 hl이며, 메모리층의 막 두께는 h2인 경우, Hw1과 Hw2는 각각 관계식(32) 및 (33)으로 표현된다.
@---(32)
@---(33)
또한, 관계식(34)는 최기화 이후의 그리고 매체 온도가 광선의 조사 때문에 증가된 때 이후의 광 스팟 내의 마스크 형성을 보유하기 위하여 만들어졌다.
@---(34)
(b) 개구 영역
매체 온도 T가 광선의 조사에 의해 증가됨에 따라, 초기화 재생층은 Hcl을 감소시킨다. 계면 자벽에 의한 유효 자기장가 주가 되는 경우, 재생층의 자화는 반전되어 계면 자벽이 제거된다. 결과, 메모리층의 자화 정보는 재생층으로 전이된다. 이에 대한 조건은 다음 관계식(35)로 표현된다.
@---(35)
더 상세하게, 메모리층(513)으로부터의 교환-결합력에 의한 유효 자기장 Hwi에 더하여, 블로호 자벽 에너지에 의한 유효 자기장 Hwb, 매체의 내부로부터의 정자기장 Hd는 기록 자기 도메인(1)에 인가된다. Hwi는 재생층의 기록 자기 도메인(1)을 안정하게 보유하도록 작동되는 반면, Hwb 및 Hd는 기록 자기 도메인를 팽창시키고 수축하기 위한 방향으로 힘을 인가한다. 따라서, 재생층(511)을 메모리층(513)의 자화와 함께 안정하게 이동시키기 위하여, 관계식(36)에 표시한 조건은 기록 자기 도메인가 고온 영역에 도달하기 전에 만족되어야 한다.
@---(36)
재생층(511)의 보자력 Hcl은 메모리층(513)으로부터 교환-결합력 때문에 명백하게 증가된다. 따라서, 관계식(36)은 메모리 층(513)의 자화 정보가 안정하게 전사되도록 용이하게 만들어져서 자기 정보를 정확하게 재생할 수 있다.
(c) 후방 마스크 영역
후방 마스크 영역(고온 영역)의 상세는 제1 실시태양에서 기재한 바와 같기 때문에 간력화를 위하여 그의 설명은 생략할 것이다.
(B) 네 개의 자성층 구조(제60a도 내지 60c도를 참고)
상기 상세한 설명에서, 중간층은 하나의 자성층으로 형성된다. 한편, 중간층이 재생을 더 안정하게 수행하기 위한 특성을 개선하기 위하여 두 개의 자성층으로 구분 할 수 있다.
구체적으로, 중간층은 제1 중간층(5121) 및 제2 중간층(5122)로 구분된다. 관계식(34) 및 (35)를 더 확실하게 만들기 위하여, 재생층 보다 수직 자기 이방성이 크고 퀴리 온도가 낮은 제1 중간층이 재생층과 메모리층 사이에 제공되고 제2 중간층(5122)는 제1 중간층과 메모리층 사이에서 발생한 자벽을 안정화시키기 위하여 제1 중간층과 메모리층 사이에 제공된다.
이 때에, 재생층의 보자력은 제1 중간층(5121)에 의하여 명백하게 증가된다. 제1 중간층(5121)의 포화 자화가 Ms5이고, 그의 보자력이 Hc5이며, 그의 막 두께가 h5인 경우, 재생층의 외관 보자력 Hcl'는 관계식(37)로 표시된다.
@---(37)
또한, Hwl은 관계식(38)로 표시된 Hwl'가 된다.
@---(38)
따라서, 저온에서, 재생층의 보자력은 중간층이 구분되지 않은 경우와 비교하면 더 커진다. 또한, 간섭 자벽에 의한 유효 자기장는 보다 작아진다. 따라서, 관계식(34)는 보다 안정하게 만들어질 수 있다.
온도가 더 증가하는 경우에, 제1 중간층(5121)의 퀴리 온도가 낮기 때문에, 재생층의 보자력은 정상의 작은 상태로 용이하게 회복될 수 있다. 따라서, 관계식(35)는 또한 동시에 안정하게 만들어질 수 있다.
상기한 바와 같이, 네 개의 자성층 구조는 세 개의 자성층 구조와 비교하여 더 안정하게 초해상 재생층을 만들 수 있다.
본 발명을 실험예로서 더 상세하게 설명할 것이다. 그러나, 본 발명은 이들 실험예에 한정되지 않는다.
[실험예 42]
Si, Gd, Tb, Fe 및 Co를 직류 마그네트론 스퍼터링 장치에 부착하고 직경 130 mm인 유리 기판 및 랜드와 그루브가 있는 폴리카보네이트 기판을 각각의 표적으로부터 150 mm 거리로 분리된 위치에 설치된 기판 홀더에 고정시켰다. 이어서, 챔버의 내부를 클라이오 펌프로 배기시켜 고진공 1 x 10-5Pa 이하가 되도록 하였다. 배기 동안에, Ar 기체를 챔버 내에 0.4 Pa로 도입한 후에, SiN 간섭층의 두께 90 nm, GdFeCo 재생층의 두께 40 nm, GdFe 중간층의 두께 15 nm, TbFeCo 메모리층의 두께 30 nm 및 SiN 보호층의 두께 70 nm가 되도록 순서대로 기판 상에 형성시키고 이어서 제61도에 나타낸 구조를 갖는 샘플을 얻었다. 각 SiN 유전층이 형성됨에 따라, Ar 기체에 이어 N2기체를 도입하고, SiN 층을 직류 반응성 스퍼터링하여 형성하고, Ar과 N2기체의 혼합비를 조절하여 굴절률 2.1을 얻었다.
GdFeCo 재생층의 조성이 실온에서 RE가 풍부하게 존재하며, 포화 자화 Ms가 108 emu/cc이고, 보상 온도가 160 ℃이며, 퀴리 온도가 300 ℃ 이상을 나타내도록 조절하였다.
GdFe 중간층의 조성은 실온에서 RE가 풍부하게 존재하며, 포화 자화 Ms가 420 emu/cc이고 퀴리 온도가 190 ℃를 나타내도록 조절하였다.
TbFeC 메모리층의 조성은 실온에서 TM이 풍부하게 존재하도록, 포화 자화 Ms가 -240 emu/cc이고, 퀴리 온도가 270 ℃가 되도록 조절하였다.
이어서, 기록/재생 특성을 광자기 기록 매체를 사용하여 하기의 방법으로 측정하였다. 재생전에, 수직 방향의 초기화 자기장 3,000 Oe를 매체에 인가하였다. 결과를 표 10 내지 14에 나타낸다.
광작 기록 매체 내에 0.78 ㎛ 마크 길이의 자기 도메인을 기록한 다음, 830 nm의 반도체 레이저의 조사하에서 편광 현미경으로 자기 도메인을 관찰하였다. 레이저능을 증가시키는 동안, 기록된 자기 도메인는 수축되고 자화는 임의의 레이저능에서 광 스팟의 중심부(고온 영역)에서 소거 방향으로 배향된 것을 확인하였다.
이어서, 기록/재생 특성을 상기 광자기 기록 매체를 사용하여 측정하였다. 이 측정은 최고의 C/N 비를 얻기 위하여 대물 렌즈의 N.A 0.55, 레이저 비임 파장 780 nm, 기록능 7 내지 13 mW 범위 및 재생능 2.5 내지 3.5 mW 범위가 되도록 조절하여 수행하였다. 선 속도는 9 m/s로 맞추었다. 먼저, 소거는 매체 전면에서 수행하고 이어서 C/N의 마크-길이 의존성을 조사하기 위하여 메모리층에 캐리어 신호 5.8 MHz, 11.3 MHz 및 15 MHz(마크 길이 0.78 ㎛, 0.40 ㎛ 및 0.30 ㎛)를 기록하였다.
이어서, 인접 트랙의 크로스토크(이하, 크로스토크라 칭함)를 측정하였다. 특히, 상기한 방법에서와 같이 랜드 상의 0.78 ㎛ 마크 길이의 신호를 기록하고 캐리어 레벨 C1을 측정한 다음, 캐리어 레벨 C2를 데이타가 소거된 인접 그루브를 트래킹 하여 측정하고, 크로스토크를 비(C2/C1)으로 나타냈다. 실험은 데이타가 랜드 및 그루브 모두에 대하여 기록되었다는 가정하에 수행되었기 때문에, 실효 트랙 피치는 0.8 ㎛이었다. C/N 비 및 크로스토크 모두를 초기화 자기장 및 재생 자기장를 인가하지 않고 측정하였다. 표 10 내지 14는 조성물 및 각 층의 원료 값 및 C/N 비 및 크로스토크의 결과를 나타낸다.
[실험예 43]
실험예 42와 같은 장치 및 방법을 사용하고, SiN 간섭층의 두께 90 nm, GdFeCo 재생층의 두께 40 nm, TbFeCoCr 중간층의 두께 11 nm, GdFeCo 보조층의 두께 15 nm, TbFeCo 메모리층의 두께 30 nm 및 SiN 보호막의 두께 70 nm가 되도록 순서대로 폴리카보네이트 기판에 형성시키고, 제62도에 나타낸 구조를 갖는 샘플을 얻었다. 각 SiN 유전층이 형성됨에 따라 Ar 기체에 이어 N2기체를 도입하고, SiN 층을 직류 반응성 스퍼터링하여 형성하고, Ar과 N2기체의 혼합비를 조절하여 굴절률 2.1을 얻었다.
GdFeCo 재생층의 조성이 실온에서 RE가 풍부하게 존재하며, 포화 자화 Ms가 160 emu/cc이고, 보상 온도가 180 ℃이며, 퀴리 온도가 300 ℃ 이상을 나타내도록 조절하였다.
TbFeCoCr 제1 중간층의 조성은 실온에서 TM이 풍부하게 존재하여, 포화 자화 Ms가 -160 emu/cc이고, 퀴리 온도가 150 ℃를 나타내도록 조절하였다.
GdFeCo 제2 중간층의 조성은 실온에서 TM이 풍부하게 존재하며, 포화 자화 Ms가 -160 emu/cc이고, 퀴리 온도가 300 ℃ 이상을 나타내도록 조절하였다.
TbFeCo 메모리층의 조성은 실온에서 TM이 풍부하며, 포화 자화 Ms가 -240 emu/cc이고, 퀴리 온도가 270 ℃를 나타내도록 조절하였다.
이어서, 상기 광자기 기록 매체를 사용하여, 기록/재생 특성을 실험예 42에서와 같이 측정하였다. 재생 전에, 수직 방향의 초기화 자기장 3,000 Oe를 매체에 인가하였다. 결과를 표 10 내지 14에 나타낸다.
[실험예 44]
실험예 42와 같은 장치 및 방법을 사용하고, SiN 간섭층의 두께 90 nm, GdFeCo 재생층의 두께 32 nm, TbFeCo 중간층의 두께 11 nm, GdFeCo 보조층의 두께 16 nm, TbFeCo 메모리층의 두께 30 nm 및 SiN 보호층의 두께 70 nm가 되도록 순서대로 폴리카보네이트 기판에 형성시키고, 제62도에 나타낸 구조를 갖는 샘플을 얻었다.
GdFeCo 재생층의 조성이 실온에서 RE가 풍부하며, 포화 자화 Ms가 170 emu/cc이고, 보상 온도가 205 ℃이며, 퀴리 온도가 300 ℃ 이상을 나타내도록 조절하였다.
TbFeCoCr 제1 중간층의 조성은 실온에서 TM이 풍부하며, 포화 자화 Ms가 -180 emu/cc이고, 퀴리 온도가 145 ℃를 나타내도록 조절하였다.
GdFeCo 제2 중간층의 조성은 실온에서 TM이 풍부하며, 포화 자화 Ms가 -160 emu/cc이고, 퀴리 온도가 130 ℃ 이상을 나타내도록 조절하였다.
TbFeCo 메모리층의 조성은 실온에서 TM이 풍부하며, 포화 자화 Ms가 -150 emu/cc이고, 퀴리 온도가 230 ℃ 이상을 나타내도록 조절하였다.
이어서, 광자기 기록 매체를 사용하여, 기록/재생 특성을 실험예 42에서와 같이 측정하였다. 재생 전에, 수직 방향의 초기화 자기장 3,000 Oe를 매체에 인가하였다. 결과를 표 10 내지 14에 나타낸다.
공지된 초해상 광자기 기록 매체를 준비하고, 그의 평가를 상기한 실험예에서와 같은 방법으로 수행하였다.
[비교 실험예 16]
먼저, 일본국 특허 출원 공개 제3-93056호에 기재된 바와 같은 매체를 준비하고 평가하였다.
실험예 42와 같은 장치 및 방법을 사용하고, SiN 간섭층의 두께 90 nm, GdFeCo 재생층의 두께 30 nm, TbFeCoAl 중간층의 두께 10 nm, TbFeCo 메모리층의 두께 40 nm, SiN 보호층의 두께 70 nm가 되도록 순서대로 유리 기판에 형성시키고, 비교 실험예 16의 광자기 기록 매체를 얻었다.
GdFeCo 재생층의 조성이 실온에서 TM이 풍부하며, 포화 자화 Ms가 -160 emu/cc이고, 퀴리 온도가 140 ℃를 나타내도록 조절하였다.
TbFeCoAl 중간층의 조성은 실온에서 TM이 풍부하며, Ms가 -240 emu/cc이고, 퀴리 온도가 140 ℃를 나타내도록 조절하였다.
TbFeCo 메모리층의 조성은 실온에서 TM이 풍부하며, 포화 자화 Ms가 -240 emu/cc이고, 퀴리 온도가 260 ℃를 나타내도록 조절하였다.
이어서, 광자기 기록 매체를 사용하여, 기록/재생 특성을 실험에 42에서와 같이 측정하였다. 그러나, 이 경우에, 재생시에, 재생 자기장를 0 Oe, 200 Oe 및 400 Oe 사이로 재생 자기장의 크기를 변경시킴으로써 수직 방향으로 매체에 인가하였다. 이 결과를 표 10 내지 14에 나타낸다. 메모리층만을 갖는 매체와 같은 통상의 비-초해상 매체는 재생 자기장가 0일 경우 상기 비교 실험예의 매체에서 얻은 재생 특성(C/N 크로스토크)과 유사한 결과를 나타냈다.
[비교 실험예 17]
이어서, 일본국 특허 출원 공개 제3-255946호에 기재된 것과 같은 매체를 준비하고 평가하였다. 이 경우에, 중간층을 특성을 개선하기 위하여 두 개의 층으로 구분하였다.
실험예 42와 같은 막 형성 장치 및 방법을 사용하고, SiN 간섭층의 두께 90 nm, GdFeCo 재생층의 두께 30 nm, TbFeCoAl 제1 중간층의 두께 10 nm, GdFeCo 제2 중간층의 두께 16 nm, TbFeCo 메모리층의 두께 40 nm 및 SiN 보호층의 두께 70 nm가 되도록 순서대로 유리 기판에 형성시키고, 비교 실험예 17의 광자기 기록매체를 얻었다.
GdFeCo 재생층의 조성이 실온에서 TM이 풍부하며, Ms가 -160 emu/cc이고, 퀴리 온도가 300 ℃ 이상을 나타내도록 조절하였다.
TbFeCoAl 제1 중간층의 조성은 실온에서 TM이 풍부하며, Ms가 -160 emu/cc이고, 퀴리 온도가 140 ℃를 나타내도록 조절하였다.
GdFeCo 제2 중간층의 조성은 실온에서 TM이 풍부하며, Ms가 -160 emu/cc이고, 퀴리 온도가 280 ℃를 나타내도록 조절하였다.
TbFeCo 메모리층의 조성은 실온에서 TM이 풍부하며, Ms가 -240 emu/cc이고, 퀴리 온도가 260 ℃를 나타내도록 조절하였다.
이어서, 광자기 기록 매체를 사용하여, 기록/재생 특성을 실험예 42에서와 같이 측정하였다. 그러나, 이 경우에, 재생 전에, 수직 방향의 초기화 자기장가 3,000 Oe를 매체로 인가하고 재생 자기장를 0 Oe, 2000 Oe 및 400 Oe 사이의 크기로 변경시킴으로써 매체로 인가하였다. 이 결과를 10 내지 14에 나타낸다.
상기 실시예 42 내지 44의 측정 결과에 따라, 특히 임의의 매체에서의 짧은 마크 길이를 사용한 측정 결과에 따라, 고 C/N 비를 재생 자기장를 인가하지 않는 짧은 마크 길이로 얻었다. 또한, 크로스토크에 있어서의 개선 또한 C/N과 함께 관찰하였다. 한편, 비교 실험예 16의 매체에서의 충분히 높은 C/N 비는 400 Oe의 재생 자기장를 인가하지 않고 는 얻을 수 없었다. 또한, 크로스토크는 나쁜 결과를 나타냈다. 한편, 비교 실험에17의 매체에서, C/N 및 크로스토크에 있어서의 개선은 충분한 재생 자기장를 인가하지 않고는 조금도 관찰되지 않았다.
따라서, 본 발명의 광자기 기록 매체, C/N 비 및 크로스토크 모두는 재생 자기장를 인가하거나 또는 재생 자기장를 인가하지 않고도 개선될 수 있다. 따라서, 선기록 밀도 및 트랙 밀도 모두가 개선될 수 있다.
[표 10]
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[표 11]
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[표 12]
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[표 13]
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[표 14]
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[제6 실시태양]
상기 실시태양에서, 메모리층의 정보는 중온 영역에서 또는 저온 및 중온 영역에서의 재생층에 교환-결합력을 사용함으로써 전이된다. 한편, 여섯번째 실시태양에서, 메모리층에서의 정보는 정자 결합력을 사용하여 이들 영역 내의 재생층에 전이된다.
이후에, 본 발명의 바람직한 제6 실시태양에 다른 광자기 기록 매체 및 이 매체를 사용한 정보 재생 방법을 첨부하는 도면을 참고로 하여 하기에 더 상세히 설명할 것이다.
본 발명의 광자기 기록 매체는, 반투명 기판 상에서 자화막에 수직인 적어도 두개의 층, 즉 재생층과 메모리층을 갖는다(제63a도).
재생층은 메모리층에서 보유된 자기 정보를 재생하는 층이다. 재생층을 메모리층과 필적하는 바의 입사광 측에 더 가까이 두고, 그의 퀴리 온도를 재생시의 케르회전각의 열화를 막기 위하여 메모리 층의 퀴리 온도 보다 더 높도록 조정한다. 또한, 재생층의 보자력이 메모리층의 보자력 보다 더 적은 것이 필요하다. 또한, 재생층은 실온과 메모리층의 퀴리 온도 사이에 보상 온도를 갖는 것이 필요하다. 이것은 본 발명의 매체에서, 초해상 재생을 수행하기 위한 후방 마스크를 형성하기 위하여, 재생시에, 광 스팟 내의 고온 영역이 재생층의 보상 온도를 초과하는 온도까지 증가되기 때문이다. 따라서, 메모리층의 퀴리 온도가 재생층의 보상 온도와 동일하거나 또는 보다 낮은 경우, 메모리층의 자기 정보는 재생시에 손상을 입어서 본 발명의 효과를 달성할 수 없다. 메모리층의 퀴리 온도가 재생층의 보상 온도 보다, 바람직하게는 10 ℃ 이상, 더 바람직하게는 20 ℃ 이상 더 높도록 조정된다. 한편, 너무 높게 조정된 경우, 레이저 비임에 의한 기록은 용이하게 달성될 수 없다. 이점에서, 메모리층의 퀴리 온도는 바람직하게는 280 ℃ 미만, 더 바람직하게는 240 ℃ 미만으로 조정되어야 한다. 즉, 재생층의 보상 온도는 바람직하게는 270℃ 미만, 더 바람직하게는 230 ℃ 미만으로 조정되어야 한다.
한편, 재생층의 자기 방식은 재생층이 실온에서 그리고 실온과 그의 퀴리 온도 사이에서 수직의 자화막이거나 또는 재생층이 실온에서 평면내의 자화막이고 실온과 그의 보상 온도 사이에서 수직의 자화막이 되는 것이다. 재생층의 특수 물질로서, 예를 들면, 주로 GdFeCo를 함유하는 희토류-철족 비정형 합금(예, GdFeCo, GdTbFeCo, GdDyFeCo, NdGdFeCo 등)이 바람직한데, 그 이유는 이것이 본 발명의 매체의 제1 목적인 높은 퀴리 온도 및 낮은 보자력을 갖고, 고온 영역에서 기록 자기 도메인의 수축을 용이하게 일으킬 수 있기 때문이다.
재생층으로서 GdFeCo를 사용하는 경우, 보상 온도는 주로 희토류 원소(Gd)의 조성에 의존한다. 따라서, 주로 GdFeCo를 함유하는 자성층을 재생층으로서 사용하는 경우에, Gd 함량이 24 내지 35 %가 되도록 조정하는 것이 바람직하다.
재생층이 기록 정보를 저장하는 층이므로 자기 도메인을 안정하게 보유하는 것이 필요하다. 메모리층의 재료로서, 큰 수직 자기 이방성을 갖고 자성 상태를 안정하게 보유할 수 있는 물질, 예를 들면, 희토류-철족 비정형 합금(예, TbFeCo, DyFeCo, TbDyFeCo 등)이 바람직하다.
또한, 메모리층의 보상 온도는 적어도 재생층이 메모리층과 정자적으로 결합되는 경우의 온도 보다 낮도록 조정된다. 이것은 본 발명에서, 재생시에, 광 스팟 내의 고온 영역이 재생층의 보상 온도를 초과하는 온도까지 증가되어 어파쳐 영역에서 재생층과 비교하여 반대 방향에 있는 재생층의 순 자화를 반전시키고 그렇게 함으로써 재생층과 메모리층을 후방 마스크를 형성하기 위한 안티-정자 결합 상태에 두도록 하기 때문인에, 이것은 메모리층을 전이 영역 및 후방 마스크 영역 내에 동일 자성 상태로 유지하는 것이 필요하다.
예를 들어, 재생층 및 메모리층을 위한 페리자성 희토류-철족 원소 비정질 합금막을 사용하는 경우에, 재생층이 실온에서 주로 희토류 원소 부격자 자화를 일으키고, 메모리층이 실온에서 주로 철족 원소 부격자 자화를 일으키거나 또는 재생층 및 메모리층 모두 실온에서 주로 희토류 원소 부격자 자화를 일으키도록 배열될 수 있다. 페리자성 희토류-철족 원소 비정질 합금 막을 사용하여 상기한 구조를 만들기가 용이하기 때문에, 이 막은 본 발명의 매체에 바람직하다.
상기 재생 및 메모리층 사이에, 교환-결합력이 없어지고 정자 결합력이 실온 내지 고온 사이의 온도 범위에 미치게 된다. 이를 위하여, 재생층이 실온에서 주로 희토류 원소 부격자 자화를 일으키고 메모리층이 실온에서 주로 철족 원소 부격자 자화를 일으키는 것이 필요하다. 또한, 실온 내지 고온의 온도 범위에 걸쳐 재생층 및 메모리층 사이에서 발생하는 교환-결합력을 없애기 위하여, 재생층의 형성 후에 그리고 메모리층의 형성전까지 플라스마 처리함으로써 계면에서의 작동하는 것으로부터 교환-결합력을 방지하거나 또는 재생층 및 메모리층 사이에 중간층을 제공하여 교환-결합력을 없애는 것이 효과적이다(제63b도). 유전성이 있고 평면내 자화막 등으로 형성된 비-자성 금속층과 같은 비-금속층이 중간층으로서 바람직하다. 이러한 중간층을 제공하면, 교환력이 상기한 플라스마 처리 방법과 비교하여 더 용이하게 없앨 수 있다.
Al, Ti, Pt, Nb, Cr 등과 같은 원소를 그들의 내식성을 개선하기 위하여 재생층 및 메모리층에 가할 수 있다. 간섭 효과 및 보호능을 향상시키기 위하여, SiNx, AlOx,TaOx, SiOx등으로 형성된 유전층을 상기의 재생층 및 메모리층에 추가로 제공할 수 있다. 또한, 열전도성을 개선하기 위하여, Al, AlTa, AlTi, TlCr, Cu 등으로 형성되고 양호한 열전도성을 갖는 층을 제공할 수 있다. 또한, 광학 변조 기록을 수행하기 위하여 자화가 한 방향으로 배향된 초기화층을 제공할 수 있다. 또한, 교환-결합력 및 정자 결합력을 조절하기 위하여 기록 장치 및 재생 장치에 보조층을 제공할 수 있다. 또한, 상기 유전층 또는 고분자성 수지로 형성된 보호 피막을 보호막으로서 가할 수 있다.
이 실시태양의 기록 방법은 상기한 실시태양에서와 같기 때문에, 여기서는 간력화를 위하여 그의 설명을 생략할 것이다.
여기서는, 본 발명의 재생 방법을 하기에 설명할 것이다.
본 발명에서, 자기 초해상은 외부 자기장을 인가하지 않고 광 스팟 내의 일부 영역을 명백하게 그리고 광학적으로 마스킹함으로써 알 수 있다. 제65a도, 65b도 및 65c도는 방법을 나타내는 도표인데. 여기서, 메모리층으로부터 전이된 재생층의 기록 자기 도메인(이하 간단하게 "기록 자기 도메인"로 칭함)는 광 스팟이 움직이는 동안 고온 영역 내에서 수축된다. 간단하게, 제65a도 내지 65c도에 기록 자기 도매인의 수축 방법을 나타낸다. 또한, 이 도면에서, 희토류-철족 페리자성 물질을 자성 물질로서 사용하고, 블랭크 화살표(630)은 전체 자화를 나타내며, 검정 화살표(631)은 철족 부격자 자화를 나타내고, 재생층(611)는 RE가 풍부한 자성층이며, 메모리층(613)은 TM이 풍부 자성층을 나타낸다. 한편, 제64a도 내지 64c도에서, 재생시의 전체 상을 온도 분포에 따라 나타낸다. 제64b도에서, 검정 화살표는 전체 자화를 나타내고 검정 화살표는 제65a도 내지 65c도에서와 같이 철족 부격자 자화를 나타낸다.
매체의 온도 분포는 열전도성의 한계 때문에 반대 방향에 있는 광 스팟의 중심부로부터 광 스팟의 이동 방향으로 전이된다. 제65a도에 나타낸 바와 같이, 광 스팟(602)가 기록 자기 도메인(601)에 도달한 직후에, 기록 자기 도메인(601)은 고온영역(605)에 도달되지 않는다. 메모리층으로부터의 정자 결합력에 의한 자기장 Hst에 더하여, 블로호 자벽 에너지에 의한 유효 자기장 Hwb 및 재생층의 다른 영역으로부터의 정자기장 Hleak는 기록 자기 도메인(601)에 인가된다. Hst는 재생층의 기록 자기 도메인(601)을 안정하게 유지하도록 작동하는 반면, Hwb는 기록 자기 도메인을 수축하기 위한 방향으로 힘을 인가한다. 따라서, 재생층(611)이 메모리층(613)의 자화와 안정하게 전사되도록 하기 위하여, 관계식(39)로 나타낸 조건을 기록 자기 도메인(601)이 고온 영역(605)에 도달하기 전에 만족시켜야 한다.
@---(39)
블로호 자벽 에너지가 σwb이고, 재생층(611)의 기록 자기 도메인(601)의 반경이 r인 경우, Hwb는 관계식(40)으로 표현되어지고 기록 자기 도메인(601)을 수축하는 방향으로 작동한다(제66도).
@--(40)
광 스팟이 기록 자기 도메인(601)이 온도가 재생층의 보상 온도와 동일하거나 또는 보다 높은 온도까지 도달하는 경우 고온 영역에 들어가도록 이동하는 경우에, 재생층의 순 자화는 역방향으로 배향된다. 결과, 기록 자기 도메인는 재생층으로부터의 반평형의 정자력으로 적용된다. 따라서, Hst는 Hwb와 같이 기록 자기 도메인를 전환하도록 작동한다. 제66도는 수축 직전에 자기 도메인에 적용되는 자기장의 상태를 나타낸다. 실제적으로, 자벽은 고-온측으로부터 제66도에 나타낸 바와 같이 자기 도메인의 수축을 일으키도록 이동한다. 따라서, 관계식(41)은 기록 자기 도메인(601)의 블로호 자벽(608)이 자기 도메인를 수축할 수 있는 방향으로 이동되도록 성립되었다.
@--(41)
제 65b도에 나타낸 바와 같이, 고온 영역(605)에 들어가는 경우, 기록 자기 도메인(601)은 수축되고 반전되어서, 최종적으로, 제65c도에 나타낸 바와 같이, 자화는 모두 소거 방향으로 배향된다. 관계식(40) 및 (41) 및 제64c도에 나타낸 "Th - mask"는 재생층의 보상 온도와 동일하다.
또한, 메모리층(613)으로부터의 정자기장 Hst 또한 소거 방향의 자화를 수행한다. 그러나, 소거 방향의 자화가 Hst에 의하여 반전되는 경우에, 자벽 에너지가 매우 증가되도록 자벽이 고온-영역(605)의 매우 넓은 범위에 걸쳐 생성된다. 따라서, 자화 반전은 일어나지 않고, 소거 방향의 자화가 보유된다. 그리하여, 고온 영역(605)에서, 자화가 항상 소거 방향으로 배향되도록 영역이 생성된다. 이 영역은 후방 마스크(605)가 된다. 반전된 자기 도메인의 반경이 R인 경우, 소거 자화가 반전된 경우의 블로호 자벽 에너지의 유효 자기장 Hwb'는 관게식(42)로 표현된다.
@--(42)
따라서, 소거 자화가 Hst에 의해 반전되지 않은 상태는 관계식(43)으로 표현된다.
@--(43)
구체적으로, 제64a도 내지 64c도에 나타낸 바와 같이, 광 스팟(602) 내의 고온 영역(605)에서 재생층(611)이 항상 소거 방향으로 배향되는 수직 자화막이 되므로, 이는 광학적 마스크(후방 마스크(605))로서의 기능을 한다. 따라서, 제64a도에 나타낸 바와 같이, 광 스팟(602)는 명백하게 고온 영역(605)를 제외한 영역으로 협소화되고 검출 제한 기간과 동일하거나 또는 보다 적은 기간의 기록 자기 도메인(기록 마크)를 검출할 수 있도록 어파쳐 영역(603)으로서의 기능을 한다.
상기에서, 고온영역 이외의 광 스팟 영역은 모두 어파쳐 영역이 된다. 한편, 재생층이 상기한 조건에 더하여 자성층으로 생성되는 경우에, 이는 실온에서 평면내 자화막이고 실온과 보상 온도 사이에서 수직 자화막이 되며, 광 스팟 내의 고온 영역 뿐만 아니라, 광 스팟 내의 전온 영역을 마스킹할 수 있다.
구체적으로, 온도가 실온 부근인 저온 영역에서, 평면내 자화막의 형태의 재생층에 의하여 메모리층의 자화 정보가 마스킹될 수 있다. 한편, 재생층이 수직 자화막이 되는 중온 영역에서, 메모리층의 자화 정보는 정자 결합에 의하여 재생층으로 전이되어 재생된다. 또한, 고온 영역에서, 메모리층의 자화 정보는 상기한 메카니즘을 통하여 마스킹될 수 있다. 이러한 이중-마스크 형의 초해상은 선기록 밀도 뿐만 아니라 또한 트랙 밀도를 향상시킬 수 있다.
본 발명은 실험예로서 더 상세하게 설명할 것이다. 그러나, 본 발명은 이들 실험예에 한정되지 않는다.
먼저, 재생층이 실온에서 그리고 실온과 퀴리 온도에서 수직 자화막인 광자기 기록 매체를 작성하고 평가하였는데, 이를 하기의 시험예 45 및 46에서 설명할 것이다.
[실험예 45]
직류 마그네톤 스퍼터링 장치에 Si, Gd, Tb, Fe 및 Co 표적을 부착하고, 직경 130 mm인 유리 기판 및 랜드와 그루브가 있는 폴리카보네이트 기판을 각각의 표적으로부터 150 mm 거리로 분리된 위치에 설치된 기판 홀더에 고정시켰다. 이어서, 챔버의 내부를 클라이오 펌프로 배기시켜 고진공 1 x 10-5Pa 이하가 되도록 하였다. 배기 동안에, Ar 기체를 챔버 내에 0.4 Pa로 도입한 후에, SiN 간섭층의 두께 90 nm, GdFeCo 재생층의 두께 40 nm, SiN 중간층의 두께 10 nm, TbFeCo 메모리층의 두께 35 nm 및 SiN 보호층의 두께 70 nm가 되도록 순서대로 형성시키고 이어서 제67도에 나타낸 구조를 갖는 본 발명의 광자기 기록 매체를 얻었다. 각 SiN 유전층이 형성됨에 따라, Ar 기체에 이어 N2기체를 도입하고, SiN 층을 직류 반응성 스퍼터링으로 형성하고, Ar과 N2기체의 혼합비를 조절하여 굴절률 2.1이 되도록 하였다.
GdFeCo 재생층의 조성은 Gd24(Fe68Co32)76이고, 실온에서RE가 풍부하며, Ms가 120 emu/cc이고, 보상 온도가 200 ℃이며, 퀴리 온도가 300 ℃ 이상으로 나타났다. 이 재생층은 실온에서 수직 자화 막이었다.
TbFeCo 재생층의 조성은 Tb20(Fe80Co20)80이고, 실온에서 RE가 풍부하며, Ms가 -230 emu/cc이고, 퀴리 온도가 250 ℃로 나타났다.
평가를 본 발명의 매체를 사용하여 하기와 같은 방법으로 수행하였다.
먼저, 광자기 기록 매체 내에 0.78 ㎛ 마크 길이의 자기 도메인을 기록한 다음, 780 nm의 반도체 레이저 비임의 조사하에서 편광 현미경으로 자기 도메인를 관찰하였다. 레이저능을 증가시키는 동안, 전이된 기록 자기 도메인가 수축되고 자화가 임의의 레이저능에서 광 스팟의 중심부(고온 영역)에서 소거 방향으로 배향되는 것을 확인하였다.
이어서, 기록/재생 특성을 상기 광자기 기록 매체를 사용하여 측정하였다. 이 측정은 최고의 C/N 비를 얻기 위하여 대물 렌즈의 N.A 0.55, 레이저 비임 파장 780 nm, 기록능 7 내지 13 mW 범위 및 재생능 3.0 내지 4.0 mW 범위가 되도록 조절하여 수행하였다. 선 속도는 9 m/s로 조정하였다. 먼저, 소거는 매체의 전면에서 수행하였고 이어서 캐리어 신호 5.8 MHZ, 11.3 MHz 및 MHz(마크 길이 각각 0.78 ㎛, 0.40 ㎛ 및 0.30 ㎛에 해당)를 메모리층에 기록하여 C/N의 마크-길이 의존성을 조사하였다.
이어서, 인접 트랙을 사용하여 크로스토크(이하, "크로스토크"라 칭함)를 측정하였다. 특히, 상기한 방법에서와 같이 랜드 상의 0.78 ㎛ 마크 길이의 신호를 기록하고 캐리어 레벨 C1을 측정한 다음, 캐리어 레벨 C2를 데이타가 소거된 곳에서의 인접 그루브를 트랙하여 유사하게 측정하고, 크로스토크를 비(C2/C1)로 나타냈다. 실험은 데이타가 랜드 및 그루브 모두에 대하여 기록되었다는 가정하에 수행되었기 때문에, 실효 트랙 피치는 0.8 ㎛이었다.
C/N 비 및 크로스토크 모두를 초기화 자기장 및 재생 자기장의 인가없이 측정하였다. 결과를 표 15에 나타낸다. 크로스토크가 개선되지 않았더라도, 짧은 마크 길이에 대한 C/N 값을 큰 값으로 얻었다.
[실험예 46]
중간층을 생략하고, 기판을 재생층의 생성 후에 도입된 소량의 O2기체를 사용하여 플라스마 처리(기판을 RF 300 W로 역-스퍼터링함)한 후에 메모리층을 생성한다는 것을 제외하고는 실험예 45에서와 같은 광자기 기록 매체를 제조하였다. 또한, 이 매체에서, 재생층 및 메모리층 사이의 교환-결합을 제거하여 재생 자기장를 사용하지 않고도 초해상 효과가 달성되도록 하였다. 이 광자기 기록 매체를 실험예 45에서와 같이 평가하였다. 이 결과를 표 15에 나타낸다. 크로스토크가 개선되지 않았음에도, 짧은 마크 길이에 대한 C/N 값을 큰 값으로 얻었다.
[실험예 47]
실험에 45에서와 같은 장치 및 방법을 사용하여, SiN 간섭층의 두께 90 nm, GdFeCo 재생층의 두께 40 nm, SiN 중간층의 두께 10 nm, TbFeCo 메모리층의 두께 35 nm 및 SiN 보호층의 두께 70 nm가 되도록 순서대로 폴리카보네이트 기판상에 형성시키고 이어서 제67도에 나타낸 구조를 갖는 본 발명의 광자기 기록 매체를 얻었다. 각 SiN 유전층이 형성됨에 따라, Ar 기체에 이어 N2기체를 도입하고, SiN층을 직류 반응성 스퍼티링으로 형성하고, Ar과 N2기체의 혼합비를 조절하여 굴절률 2.1이 되도록 하였다.
GdFeCo 재생층의 조성은 Gd28(Fe60Co40)72이고, 실온에서 RE가 풍부하며, Ms가 220 emu/cc이고, 보상 온도가 217 ℃이며, 퀴리 온도가 300 ℃ 이상으로 나타났다. 이 재생층은 실온에서 평면내 자화막이고 약 140 ℃에서 수직 자화막이 되었다.
TbFeCo 메모리층의 조성은 Tb20(Fe80Co20)80이고, 실온에서 TM이 풍부하며, Ms가 -230 emu/cc이고, 퀴리 온도가 250 ℃로 나타났다.
이 광자기 기록 매체를 실험예 45에서와 같이 평가하였다. 결과를 표 15에 나타낸다. 저온 영역이 평면내 자화막에 의하여 마스킹되기 때문에 C/N과 함께 크로스토크 또한 개선되었다.
여기서, 공지된 초해상 광자기 기록 매체를 준비하고 상기 실험예에서와 같은 방법으로 그의 평가를 수행하였다.
[비교 실험예 18]
먼저, 일본국 특허 출원 공개 제3-93056호에 기재된 바와 같이 매체를 준비하고 평가하였다.
실험예 45에서와 같은 막 형성 장치 및 방법을 사용하여, SiN 간섭층의 두께 90 nm, GdFeCo 재생층의 두께 30 nm, TbFeCo 중간층의 두께 10 nm, TbFeCo 메모리층의 두께 40 nm 및 SiN 보호층의 두께 70 nm가 되도록 순서대로 유리 기판상에 형성시키고 이어서 비교 실험예 18의 광자기 기록 매체를 얻었다.
GdFeCo 재생층의 조성을 실온에서 TM이 풍부하며, Ms가 -180 emu/cc이고, 퀴리 온도가 300 ℃ 이상을 나타내도록 조정하였다.
TbFeCoAl 중간층의 조성을 실온에서 TM이 풍부하며, Ms가 -160 emu/cc이고, 퀴리 온도가 140 ℃ 이상을 나타내도록 조정하였다.
TbFeCo 메모리층의 조성을 실온에서 TM이 풍부하며, Ms가 -150 emu/cc이고, 퀴리 온도가 250 ℃ 이상을 나타내도록 조정하였다.
이어서, 이 광자기 기록 매체를 사용하여, 기록/재생 특성을 실험예 45와 같이 측정하였다. 그러나, 이 경우에, 재생시에, 재생 자기장를 0 Oe, 200 Oe 및 400 Oe로 크기를 변화시킴으로써 재생 자기장를 수직 방향으로 매체에 인가하였다. 이 결과를 표 15에 나타냈다.
[비교 실험예 19]
다음, 일본국 특허 출원 공개 제3-255946호에 기재된 바와 같이 매체를 준비하고 평가하였다.
실험예 45에서와 같은 막 형성 장치 및 방법을 사용하여, SiN 간섭층의 두께 90 nm, GdFeCo 재생층의 두께 3 nm, TbFeCoAl 중간층의 두께 10 nm, GdFeCo 보조층의 두께 16 nm, TbFeCo 메모리층의 두께 40 nm 및 SiN 보호층의 두께 70 nm가 되도록 순서대로 유리 기판 상에 형성시키고 이어서 비교 실험예 19의 광자기 기록 매체를 얻었다.
GdFeCo 재생층의 조성을 실온에서 TM이 풍부하며, Ms가 -160 emu/cc이고, 퀴리 온도가 300 ℃ 이상을 나타내도록 조정하였다.
TbFeCoAl 중간층의 조성을 실온에서 TM이 풍부하며, Ms가 -160 emu/cc이고, 퀴리 온도가 140 ℃ 이상을 나타내도록 조정하였다.
GdFeCo 보조층의 조성을 실온에서 TM이 풍부하며, Ms가 -160 emu/cc이고, 퀴리 온도가 280 ℃ 이상을 나타내도록 조정하였다.
TbFeCo 메모리층의 조성을 실온에서 TM이 풍부하며, Ms가 -150 emu/cc이고, 퀴리 온도가 250 ℃ 이상을 나타내도록 조정하였다.
이어서, 이 광자기 기록 매체를 사용하여, 기록/재생 특성을 실험예 45와 같이 측정하였다. 그러나, 이 경우에, 재생시에, 초기화 자기장률 0 Oe, 1,000 Oe 및 2,000 Oe 사이로 크리를 변화시킴으로써 초기화 자기장를 수직 방향으로 매체에 인가하고, 재생 자기장를 O Oe, 200 Oe 및 400 Oe 사이로 크기를 변화시킴으로써 재생 자기장를 매체에 인가하였다. 이 결과를 표 15에 나타냈다.
따라서, 본 발명의 광자기 기록 매체에서, C/N 비 또는 C/N 비 및 크로스토크 모두는 재생 자기장을 인가하지 않거나 또는 초기화 자기장 및 재생 자기장 모두를 인가하지 않고도 개선할 수 있다. 따라서, 선 기록 밀도 또는 선 기록 밀도 및 트랙 밀도 모두를 개선할 수 있다.
[표 15]

Claims (30)

  1. 기판, 상기 기판 상에 적층된, 정보의 재생에 기여하는 제1 자성층, 상기 제1 자성층 상에 적층된, 정보를 축적하기 위한 제2 자성층, 및 상기 제1 자성층과 제2 자성층 사이에 위치하고, 상기 제1 및 제2 자성층의 퀴리(Curie) 온도보다 낮은 퀴리 온도를 갖는 제3 자성층을 포함하며, 상기 제1 자성층, 제2 자성층 및 제3 자성층이 수직 자화막이고, 상기 제3 자성층의 퀴리 온도 이상의 온도에서 상기 자성층들간에 하기 관계식의 조건이 충족되는 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
    Hwb- Hd＞ Hcl+ Hwi
    (상기 식 중, Hwb는 상기 제1 자성층의 기록 도메인의 블로호 자벽 에너지에 기인한 실효 자기장이고, Hd는 상기 제1 자성층의 기록 도메인에 인가된 정자기장이며, Hcl은 상기 제1 자성층의 보자력(coercive force)이고, Hwi는 상기 제3 자성층으로부터 상기 제1 자성층의 기록 도메인에 인가된 교환 결합력이다)
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 자성층이 실온과 그의 퀴리 온도 사이의 보상 온도를 갖는 광자기 기록 매체.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2 자성층의 퀴리 온도가 상기 제1 자성층의 퀴리 온도보다 낮은 광자기 기록 매체.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제3 자성층의 퀴리 온도가 상기 제1 자성층의 보상 온도 근방인 광자기 기록 매체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 자성층의 막 두께가 20nm 내지 100nm인 광자기 기록 매체.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제3 자성층의 막 두께가 3nm 내지 30nm인 광자기 기록 매체.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 자성층이 GdFeCo를 주성분으로 하여 구성된 광자기 기록 매체.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제3 자성층이 GdFe 및 GdFeCo 중의 1종을 주성분으로 하여 구성된 광자기 기록 매체.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 자성층이 각각 페리자성 희토류-철족 원소 비정질 합금으로 구성된 광자기 기록 매체.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 자성층이 실온에서 희토류 풍부이고, 상기 제2 자성층이 실온에서 철족 원소 풍부이거나 또는 그 역의 경우인 광자기 기록 매체.
  11. 제9항에 있어서, 상기 제1 자성층이 하기의 조성을 갖는 광자기 기록 매체.
    Gdx(Fe100-yCoy)100-x
    상기 식 중, 24≤x≤32이고, 20≤y≤50이다.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제3 자성층이 하기의 조성을 갖는 광자기 기록 매체.
    Gdx(Fe100-yCoy)100-x
    상기 식 중, 25≤x≤50이고, 0≤y≤20이다.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제2 자성층이 주성분으로서 TbFe, TbFeCo, DyFe 및 DyFeCo 중의 1종을 함유하는 광자기 기록 매체.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제2 자성층이 하기의 조성을 갖는 광자기 기록 매체.
    Tbx(Fe100-yCoy)100-x
    상기 식 중, 14≤x≤33이고, 14≤y≤45이다.
  15. 제6항에 있어서, 상기 제1 자성층의 보상 온도 Tcomp 및 상기 제3 자성층의 퀴리 온도 T3이 하기 관계를 충족시키는 광자기 기록 매체.
    -20℃≤Tcomp-T3≤80℃
  16. 제1항에 있어서, 상기 제1 자성층의 포화 자화 Ms1이 실온에서 하기 관계를 충족시키는 광자기 기록 매체.
    20emu/cc≤Ms1≤340emu/cc
  17. 제1항에 있어서, 상기 제2 자성층의 포화 자화 Ms2가 실온에서 희토류 풍부일 때 하기 관계를 충족시키고,
    Ms2≤250emu/cc
    실온에서 철족 원소 풍부일 때 하기 관계를 충족시키는 광자기 기록 매체.
    Ms2≤350emu/cc
  18. 제1항에 있어서, 상기 제3 자성층의 포화 자화 Ms3이 실온에서 희토류 풍부일 때 하기 관계를 충족시키고,
    Ms3≤700emu/cc
    실온에서 철족 원소 풍부일 때 하기 관계를 충족시키는 광자기 기록 매체.
    Ms3≤150emu/cc
  19. 제1항에 있어서, 상기 제3 자성층의 퀴리 온도가 하기 관계를 충족시키는 광자기 기록 매체.
    80℃≤T3≤220℃
  20. 제1항에 있어서, 상기 제2 자성층의 보자력이 상기 제 1자성층의 보자력보다 큰 광자기 기록 매체.
  21. 제1항에 있어서, 상기 제1 자성층이 실온 내지 그의 퀴리 온도 범위에 걸쳐 수직 자화막이고, 상기 제3 자성층의 보자력이 상기 제1 자성층의 보자력보다 큰 광자기 기록 매체.
  22. 제1항에 있어서, 실온 이상의 온도에서 상기 제3 자성층이 상기 제1 및 제2 자성층들 사이에 작용하는 교환-결합력을 절단하는 광자기 기록 매체.
  23. 제1항에 있어서, 상기 제3 자성층이 실온 내지 그의 퀴리 온도 범위에 걸쳐 수직 자화막인 기록 매체.
  24. 기판, 상기 기판 상에 적층된, 정보의 재생에 기여하는 제1 자성층, 상기 제1 자성층 상에 적층된, 정보를 축적하기 위한 제2 자성층, 및 상기 제1 자성층과 제2 자성층 사이에 위치하고, 상기 제1 및 제2 자성층의 퀴리 온도보다 낮은 퀴리 온도를 갖는 제3 자성층으로 구성되며, 상기 제1 자성층, 제2 자성층 및 제3 자성층이 수직 자화막이고, 상기 제3 자성층의 퀴리 온도 이상의 온도에서 상기 자성층들간에 하기 관계식의 조건이 충족되는 광자기 기록 매체에 있어서,
    Hwb- Hd＞ Hcl+ Hwi
    (상기 식 중, Hwb는 상기 제1 자성층의 기록 도메인의 블로호 자벽 에너지에 기인한 실효 자기장이고, Hd는 상기 제1 자성층의 기록 도메인에 인가된 정자기장이며, Hc1은 상기 제1 자성층의 보자력이고, Hwi는 상기 제3 자성층으로부터 상기 제1 자성층의 기록 도메인에 인가된 교환 결합력이다)
    광 스팟(spot)을 조사시키는 단계, 상기 광 스팟 내의 고온 영역의 온도를 상기 제3 자성층의 퀴리 온도 또는 그보다 더 높은 온도까지 승온시킴으로써 제1 자성층의 고온 영역에서 자화 방향을 한 방향으로 배향시키는 단계, 상기 제2 자성층에 축적된 정보를 상기 광 스팟 내의 적어도 중온 영역에서 상기 제1 자성층으로 전사시키는 단계, 및 상기 광 스팟의 반사광의 자기광학 효과를 검출함으로써 상기 정보를 재생시키는 단계를 포함하는, 광자기 기록 매체에 축적된 정보를 재생시키기 위한 정보 재생 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 전사 단계에서, 상기 제2 자성층에 축적된 정보가 교환-결합력에 의해 상기 제3 자성층을 통해 상기 제1 자성층으로 전사되는 정보 재생방법.
  26. 제24항에 있어서, 상기 전사 단계에서, 상기 제2 자성층에 축적된 정보가 정자 결합력에 의해 상기 제1 자성층으로 전사되는 정보 재생 방법.
  27. 제28항에 있어서, 상기 광 스팟 내의 저온 영역에서 자화를 초기화시켜 한 방향으로 배열시키기 위해 외부 자기장을 가하는 단계를 추가로 포함하는 정보 재생방법.
  28. 기판, 상기 기판 상에 적층된, 정보의 재생에 기여하는 제1 자성층, 및 상기 제1 자성층 상에 적층된, 정보를 축적하기 위한, 상기 제1 자성층에 정자 기적으로 결합된 제2 자성층을 포함하며, 상기 제1 자성층은 실온과 상기 제2 자성층의 퀴리 온도 사이의 보상 온도를 갖고, 상기 제1 자성층 및 제2 자성층이 수직 자화막이며, 상기 제1 자성층의 보상온도 이상의 온도에서 상기 자성층들간에 하기 관계식의 조건이 충족되는 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
    Hwb+ Hst± Hleak＞ Hcl
    (상기 식 중, Hwb는 상기 제1 자성층의 기록 도메인의 블로호 자벽 에너지에 기인한 실효 자기장이고, Hst는 상기 제2 자성층으로부터 상기 제1 자성층의 기록 도메인에 인가된 정자기장이며, Hleak는 상기 제1 자성층의 기록 도메인 이외의 영역으로부터 기록 도메인에 인가된 정자기장이고, Hcl은 상기 제1 자성층의 보자력이다).
  29. 제28항에 있어서, 상기 제1 자성층과 상기 제2 자성층 사이에 비자성층이 제공되는 광자기 기록 매체.
  30. 기판, 상기 기판 상에 적층된, 정보의 재생에 기여하는 제1 자성층, 및 상기 제1 자성층 상에 적층된, 정보를 축적하기 위한, 상기 제1 자성층에 정자기적으로 결합된 제2 자성층을 포함하며, 상기 제1 자성층은 실온과 상기 제2 자성층의 퀴리 온도 사이의 보상 온도를 갖고, 상기 제1 자성층 및 제2 자성층이 수직 자화막이며 상기 제1 자성층의 보상 온도 이상의 온도에서 상기 자성층들간에 하기 관계식의 조건이 충족되는 광기 기록 매체에 있어서,
    Hwb+ Hst± Hleak＞ Hcl
    (상기 식 중, Hwb는 상기 제1 자성층의 기록 도메인의 블로호 자벽 에너지에 기인한 실효 자기장이고, Hst는 상기 제2 자성층으로부터 상기 제1 자성층의 기록 도메인에 인가된 정자기장이며, Hleak는 상기 제1 자성층의 기록 도메인 이외의 영역으로부터 기록 도메인에 인가된 정자기장이고, Hcl은 상기 제1 자성층의 보자력이다).
    광 스팟을 조사시키는 단계, 상기 광 스팟 내의 고온 영역의 온도를 상기 제3 자성층의 퀴리 온도 또는 그보다 더 높은 온도까지 승온시킴으로써 제1 자성층의 고온 영역에서 자화 방향을 한 방향으로 배향시키는 단계, 상기 제2 자성층에 축적된 정보를 상기 광 스팟 내의 적어도 중온 영역에서 상기 제1 자성층으로 전사시키는 단계, 및 상기 광 스팟의 반사광의 자기광학 효과를 검출함으로써 상기 정보를 재생시키는 단계를 포함하는, 광자기 기록 매체에 축적된 정보를 재생시키기 위한 정보 재생 방법.
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