KR100274179B1 - 광자기 기록 매체 - Google Patents

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마찌다 가쯔히꼬
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Abstract

광자기 기록 매체는 광 비임을 투과시키는 기판 및 기록 재생층을 포함한다. 기록 재생층은 제1 온도에서 정보에 대응한 수직 방향의 자화 성분을 가짐과 동시에 면내 자화 특성을 나타내는 한편, 상기 제1 온도보다는 높은 제2 온도 이상에서 수직 자화 특성을 나타낸다. 그래서 이러한 광자기 기록 매체는 기록 재생층에 광 비임이 조사될 때 기록 재생층의 온도 분포를 이용하여 광 비임의 광 스포트 내의 일부 영역을 제1 온도에서 제2 온도 이상으로 승온시켜 정보를 재생한다.

Description

광자기 기록 매체
제1도는 본 발명의 한 실시예의 광자기 기록 매체의 구성을 도시한 설명도.
제2도는 본 발명의 한 실시예의 자성층에 이용되는 희토류 천이 금속 합금의 자기 상태도.
제3도는 본 발명의 한 실시예의 자성층에 인가되는 외부 인가 자계와 자기 케르(Kerr) 회전각과의 관계를 도시한 설명도.
제4도는 온도 T1내지 온도 T2에서 본 발명의 한 실시예의 자성층에 인가되는 외부인가 자계와 자기 케르 회전각과의 관계를 도시한 설명도.
제5도는 광자기 기록 매체의 다른 구성을 도시한 설명도.
제6도는 종래예를 도시한 것으로, 광자기 디스크에 대한 재생 동작을 도시한 설명도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1,5 : 기판 2a,2b : 투명 유전체막
3 : 자성층 4 : 반사막
6 : 독출층 7 : 기록층
8 : 집광 렌즈 9 : 재생 광 비임
본 발명은 광자기 기록 장치에 사용되는 광자기 디스크, 광자기 테이프, 광자기 카드 등의 광자기 기록 매체에 관한 것이다.
광자기 디스크 등의 광자기 기록 매체는 기록·재생에 이용되는 광 비임의 기록 매체 상에 있어서의 광 스포트의 직경이 기록 비트의 직경으로 되어 있기 때문에 기록 밀도가 광 스포트 직경에 의해 제한되게 된다. 그러나 최근에는 광 메모리 소자의 기록 밀도를 증대시키기 위해 광 비임의 광 스포트 직경보다도 작은 비트 직경의 기록 비트를 재생할 수 있는 광자기 기록 매체가 제안되어 있다.
통상 광기록 재생을 행하는 광 비임은 집광 렌즈에 의해 회절 한계까지 수렴되어 있어서, 광 비임의 강도는 가우스 분포 상태를 갖게 된다. 따라서 가우스 분포의 광 강도를 갖는 광 비임은 기록 매체 상의 온도 분포 상태를 거의 가우스 분포에 일치시키게 되어 광 스포트보다도 작은 영역을 어떤 일정 온도 이상으로 승온시키게 된다. 따라서 어떤 온도 이상으로 승온된 영역만을 재생에 이용하는 경우에는 광 스포트 직경보다도 작은 비트 직경의 기록 비트를 기록 매체에 형성시킬 수 있기 때문에 기록 매체의 기록 밀도를 현저히 향상시킬 수 있게 된다.
즉 제6도를 참조하면서 상기 광 스포트 직경보다도 작은 비트 직경의 기록 비트를 재생할 수 있는 광자기 기록 매체를 광자기 디스크를 이용하여 이하에 설명한다. 이러한 광자기 디스크는 기판(5)의 한쪽면 상에 주로 독출층(6) 및 기록층(7)을 포함한 구성으로 되어 있다. 기록층(7)은 실온에서 높은 보자력을 지닌다. 또 독출층(6)은 실온에서의 보자력이 작아서 재생 비임에 의해 온도가 상승하면 기록층(7)의 영향을 받음으로써 자화 방향이 기록층(7)의 방향과 일치하는 특성을 갖는다. 즉 기록층(7)의 자화는 독출층(6) 및 기록층(7)의 2층간의 교환 결합력에 의해 독출층(6)으로 전사되도록 되어 있다.
광자기 디스크에의 정보 기록은 통상의 광열 자기 기록 방법으로 행해진다. 한편 광자기 디스크로부터 정보를 재생하는 경우에는 먼저 보조 자계 발생 장치(10)에 의해 광자기 디스크로 보조 자계가 인가되어 독출층(6)의 자화 방향이 소정 방향(도면 중 상향)으로 일정하게 된다(초기화). 다음에 재생 광 비임(9)가 집광 렌즈(8)을 통해 광자기 디스크로 조사된다. 따라서 재생 광 비임(9)의 광 스포트의 중심부에 위치하는 독출층(6)의 온도가 국부적으로 상승하여 기록층(7)의 자화 정보가 독출층(6)으로 전사된다. 이것에 의해 광자기 디스크는 재생 광 비임(9)의 광 스포트의 중심부에 있어서 온도가 소정 온도 이상으로 상승한 부위의 정보만이 얻어지기 때문에, 재생 광 비임(9)의 광 스포트 직경보다도 작은 비트 직경의 기록 비트를 독출할 수 있게 된다.
그러나 상기 종래의 광자기 기록 매체에서는 재생 동작 전에 보조 자계 발생 장치(10)에 의해 보조 자계를 인가하여 초기화해야 한다.
또 재생시 기록층(7)에서 독출층(6)으로 자화 정보가 전사된 기록 비트는 재생 종료 후에 온도가 내려가도 자화 정보가 전사된 채 잔류된다. 때문에 재생 광 비임(9)의 조사 위치가 다음의 기록 비트를 재생하기 위해 이동해도 자화 정보가 잔류된 재생 종료의 기록 비트가 재생 광 비임(9)의 광 스포트 중에 존재하게 된다. 따라서 이 자화 정보가 잔류된 재생 종료의 기록 비트는 재생시 재생 대상이 되는 기록 비트의 신호와 함께 재생되어 잡음의 원인이 되기 때문에 기록 밀도를 향상시키는데 있어 장애가 된다.
또 종래의 광자기 기록 매체에서는 재생시에 독출층(6) 및 기록층(7)의 두종류 이상의 자성층이 필요하기 때문에 제조 공정이 복잡해진다는 문제도 있다.
본 발명의 목적은 재생시 보조 자계가 불필요하고, 단순히 재생한 것 만큼은 자화 정보가 잔류하고 있고 몇번이라도 재생할 수 있으며, 재생을 한 종류의 자성층으로 실행함으로써 제조 공정을 단순화할 수 있는 광자기 기록 매체를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 광 비임을 투과시키는 기판 및 상기 기판 상에 형성되고 제1 온도에서 정보에 대응한 수직 방향의 자화 성분을 가짐과 동시에 면내 자화 특성을 나타내는 한편, 상기 제1 온도보다도 고온인 제2 온도 이상에서 수직 자화 특성을 나타내는 기록 재생층을 포함하고, 상기 기록 재생층에 광 비임이 조사되었을 때 기록 재생층의 온도 분포를 이용하여 광 비임의 광 스포트 내의 일부 영역을 제1 온도에서 제2 온도 이상으로 승온시킴으로써 정보가 재생되도록 되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 따르면 광자기 기록 매체의 기록 밀도는 광 비임의 광 스포트 크기가 아닌 온도 분포에 의해 결정되기 때문에 광 스포트의 직경보다도 작은 비트 직경의 기록비트를 재생할 수 있다. 따라서 광자기 기록 매체는 기록 밀도를 현저히 향상시킬 수 있다.
또 재생시에 있어서, 정보가 기록된 기록 재생층에 광 비임이 조사되면 조사에 의해 승온된 기록 재생층의 온도 분포는 광 스포트의 일부 영역이 제2 온도 이상으로 된다. 그래서 제2 온도 이상으로 승온한 일부 영역은 면내 자화 특성에서 수직 자화 특성으로 이행하고, 면내 자화 특성시 가지고 있던 수직 방향의 성분에 따르는 방향의 수직 자화 특성을 나타내게 된다. 따라서 광자기 기록 매체는 일부 영역만이 자기 광학 효과를 나타내게 되고 이 일부 영역에서의 반사광에 기초하여 기록 재생층에 기록되어 있던 기록비트의 정보를 재생할 수 있게 된다.
그후, 광 비임이 이동하여 기록 재생층에 있어서 다음의 기록 비트의 정보를 재생하는 경우, 재생 종료의 기록 비트는 온도가 제2 온도보다도 저하함으로써 수직 자화 특성에서 면내 자화 특성으로 이행하여 자기 광학 효과를 거의 나타내지 않게 된다. 따라서 광자기 기록 매체는 잡음의 원인이 되는 인접하는 기륵 비트의 정보 신호가 혼입되지 않기 때문에 광 스포트 직경보다도 작은 비트 직경의 기록 비트를 재생할 수 있게 되고, 결과적으로 기록 밀도가 현저히 향상된다.
또 광자기 기록 매체는 정보를 기록 및 재생하는 층이 기록 재생층의 1층 뿐이기 때문에 제조 공정을 단순화할 수 있을 뿐만 아니라 기록 재생층의 두께를 작게 함으로써 종래부터 이용되고 있는 반사막을 포함한 구성으로 할 수 있다. 따라서 광자기 기록 매체는 재생 신호의 품질을 향상할 수 있음과 동시에 재료 비용을 저감할 수 있는 효과도 있다.
본 발명의 또 다른 목적, 특징 및 우수한 점은 이하에 도시하는 기재에서 충분히 알 수 있고, 또 본 발명의 이점은 첨부 도면을 참조한 다음 설명으로 명백해진다.
본 발명의 실시예에 대해 제1도 내지 제5도에 기초하여 설명하면 이하와 같다.
본 실시예에 관한 광자기 디스크(광자기 기록 매체)는 제1도에 도시한 바와 같이 재생 광 비임을 투과시키는 기판(1), 이 기판(1) 상에 형성되어 기관(1)을 투과한 재생광 비임이 조사되는 기록 재생층으로 이루어지고, 기록 재생층은 투명 유전체막(2a), 자성층(3), 투명 유전체막(2b)가 이 순서로 기판(1) 상에 적층된 3층 구조로 되어 있다.
상기 광자기 디스크에는 도시하지 않은 집광 렌즈에 의해 집광된 재생 광 비임이 조사되도록 되어 있다. 이러한 재생 광 비임은 집광 렌즈에 의한 집광으로 회절 한계까지 수렴되어 있고, 재생 광 비임의 광 강도는 가우스 분포 상태를 가진다. 따라서 가우스 분포의 광 강도를 갖는 재생 광 비임은 자성층(3)의 온도 분포 상태를 거의 가우스 분포에 일치시키게 되고. 광 스포트보다도 작은 영역을 제2온도 이상으로 승온시키도록 되어 있다. 또 상기 제2 온도란 후술하는 바와 같이 자성층(3)을 수직 자화 특성으로 이행시키는 온도이다.
상기 자성층(3)은 희토류 천이 금속 합금으로 형성되고, 희토류 천이 금속 합금은 제2도의 자기 상태도에 도시된 특성을 갖는다. 즉, 이 희토류 천이 금속 합금은 희토류 금속과 천이 금속과의 전기 모멘트가 균형을 이루는 보상 조성(Tcomp)의 부근(A로 도시한 범위)에서 수직 자화 특성을 나타내는 한편 큐리 온도 이하의 영역(A로 도시한 범위외)에서 면내 자화 특성을 나타내도록 되어 있다.
상기 희토류 전이 금속 합금은 실온(제1 온도)에서의 보상 조성보다도 희토류 금속을 많이 포함한 조성(예를 들면 도면 중 점선으로 도시된 조성)으로 되어있다. 그 이유는 자기 모멘트의 온도 특성이 희토류 금속 및 전이 금속에서 다르고, 고온에서의 천이 금속의 자기 모멘트가 희토류 금속의 자기 모멘트보다 강하기 때문이다. 따라서 이러한 조성의 희토류 전이 금속 합금으로 형성된 자성층(3)은 실온(제1 온도)에서 수직 자화 특성을 나타내지 않고 면내 자화 특성을 나타내게 된다. 한편 자성층(3)은 온도가 상승함에 따라 천이 금속의 자기 모멘트가 상대적으로 강해져 천이 금속의 자기 모멘트와 희토류 금속의 자기 모멘트가 균형을 이루게 되고 또 온도가 상승하여 제2 온도 이상으로 되기 때문에 수직 자화 특성으로 이행하게 된다.
또 상기 희토류 천이 금속 합금은 실온(제1 온도)에서의 면내 자화 특성이 면내 방향의 자화 성분으로만 되어 있지 않고 약간의 수직 방향 자화 성분을 가진다. 또 이 수직 방향 자화 성분은 미리 기록된 정보에 대응하고 있다. 따라서 이 희토류 천이 금속 합금은 온도 상승에 의해 수직 자화 특성으로 이행할 때에 면내 방향의 자화 성분이 면내 자화 특성시에 존재하던 수직 방향의 자화 성분에 따르게 된다.
상기 구성의 광자기 디스크에 대해 재생할 때에는 기판(1)측에서 재생 광 비임이 자성층(3)으로 조사된다. 이때 자성층(3)에 있어서의 재생 대상으로 되는 기록 비트는 실온(제1 온도)이기 때문에 대략 면내 자화 특성을 나타낸다. 따라서 이 기록 비트는 수직 방향 성분이 근소하기 때문에 재생 광 비임에 대한 광자기 효과가 작다.
광 스포트의 중심부에 있어서의 기록 비트는 가우스 분포의 광 강도를 갖는 재생 광 비임의 조사에 의해 온도가 상승함으로써 면내 자화 특성에서 수직 자화 특성으로 이행된다. 또 재생 광 비임은 가우스 분포의 광 강도를 갖는 것이 좋으나 균일한 분포의 광 강도도 좋다. 그 이유는 재생 광 비임의 자성층(3)으로의 조사 시간이 광 스포트의 중심부를 통과하는 부위에서 가장 길어져서 이 부위에 존재하는 기록 비트의 온도가 가장 많이 상승하기 때문이다.
재생 광 비임의 조사에 의해 기록 비트의 온도가 상승하면 상기와 같이 수직 자화 특성시에 존재하는 자화 성분의 방향은 면내 자화 특성시에 존재하고 있던 수직 방향의 자화 성분(기록 정보)에 따르는 방향이 된다. 따라서 재생 광 비임의 반사광이 큰 자기 광학 케르 효과를 나타냄으로써 자성층(3)에 기록된 정보가 재생된다.
제3도 및 제4도는 온도 T1까지의 온도 범위와 온도 T1에서 온도 T2까지의 온도 범위에 있어서 자성층(3)에 인가되는 외부 인가 자계(Hex)와 자기 케르 회전각(θk)의 관계(히스테리시스 특성)를 나타낸다. 이들로부터 알 수 있는 것처럼 온도 T1내지 온도 T2의 온도 범위에 있어서는 수직 자화 특성을 나타내는 것을 의미하는 급격한 상승의 히스테리시스 특성을 나타내기 때문에 자기 광학 케르 효과를 이용함으로써 정보를 재생할 수 있다. 또 희토류 천이 금속 합금이 23% 함유율의 희토류 금속을 가지는 경우에 상기 온도 T1은 150-250℃이고, 바람직하게는 200℃ 이다. 또 온도 T2는 250-400℃이고, 바람직하게는 300℃이다.
상기 재생 광 비임의 광자기 디스크 상의 광 스포트에 있어서의 중심부 이외의 부위는 온도가 충분히 상승하지 않기 때문에 면내 자화 특성에서 수직 자화 특성으로 이행하지 않고 자기 광학 케르 효과를 거의 나타내지 않는다. 또 재생 광 비임의 조사 부위가 이동하여 다음의 기록 비트를 재생할 때에는 재생 종료인 기록 비트가 광 스포트의 중심부에서 떨어지므로써 온도가 제2 온도보다 하강하기 때문에 수직 자화 특성에서 면내 자화 특성으로 이행하여 자기 광학 케르 효과를 거의 나타내지 않게 된다. 따라서 재생되는 정보는 재생 대상인 기록 비트에 인접하는 재생 종료인 기록 비트로부터 정보 신호가 거의 혼입되지 않기 때문에 잡음이 저감된다.
상기 자성층(3)에 이용되는 희토류 천이 금속 합금으로서는 예를 들면 GdFeCo 등이 있다. 이러한 희토류 천이 금속 합금은 큐리 온도가 300℃ 이상이기 때문에 재생 광 비임의 강도를 높일 수 있다. 본 실시예에서는 자성층(3)으로서 Gdo.23Feo.64COO.13의 희토류 천이 금속 합금을 이용하고, 이 희토류 천이 금속 합금의 큐리 온도는 300℃이며, 또 자성층(3)의 막 두께는 100nm로 설정되어 있다.
또 자성층(3)에 이용되는 희토류 전이 금속 합금으로서는 상기 희토류 천이 금속합금(GdFeCo) 이외에 예를 들면 GdTbFe, TbFeCo, 또는 DyFeCo 등이 있다. GdTbFe를 자성층(3)에 사용하는 경우에는 큰 보자력을 기록 비트에 줄 수 있어서, 기록 비트의 안정성이 좋아진다. 또 TbFeCo를 자성층(3)에 사용하는 경우에는 더옥 큰 보자력을 기록 비트에 줄 수 있기 때문에 기록 비트의 안정성이 한층 양호해진다. 또 DyFeCo를 자성층(3)에 사용하는 경우에는 큰 보자력을 기록 비트에 줄 수 있음과 동시에 Dy가 Tb에 비해 저렴하고 입수가 용이하다는 이점이 있다.
다음에 상기 실시예의 구성에 추가로 기록 재생층의 상면에 반사막이 추가된 예에 대해 제5도를 참조하면서 이하에 설명한다. 또 상기 실시예와 마찬가지 기능을 갖는 부재에는 동일 번호를 부여하고 그 설명을 생략한다.
본 실시예에 관한 광자기 디스크(광자기 기록 매체)는 제5도에 도시한 바와 같이 기판(1)과 투명 유전체막(2a), 자성층(3), 투명 유전체막(2b)로 이루어지는 3층 구조의 기록 재생층과 반사막(4)가 이 순서로 적층된 구성으로 되어 있다. 즉 광자기 디스크는 기록 재생층의 자성층(3)이 1층이기 때문에 자성층(3)의 막 두께를 30nm 이하 (본 실시예에 있어서는 20nm)로 해서 종래부터 광자기 디스크로서 이용되고 있는 반사막(4)를 갖는 4층 구조로 한 것이다.
상기 구성에 따르면 정보 재생시에는 기판(1)측에서 재생 광 비임(도시되지 않음)이 자성층(3)에 조사된다. 이때, 입사된 재생 광 비임 중 자성층(3) 및 투명 유전체막(2b)를 투과한 재생 광 비임은 반사막(4)에서 반사된다. 따라서 자성층(3)은 투명 유전체막(2a)로부터의 재생 광 비임의 조사와 반사막에 의해 반사된 재생 광 비임에 의해 승온하게 된다. 그래서 상기 3층 구조의 광자기 디스크와 마찬가지로 재생 광 비임에 의해 온도가 상승한 부위의 기록 비트가 면내 자화 특성에서 수직 자화 특성으로 이행하여 자기 광학 효과를 나타내는 기록 비트로부터의 반사광에 의해 자성층(3)에 기록된 정보가 재생된다.
따라서 4층 구조의 광자기 디스크인 경우에는 반사막(5)에 의해 반사되는 재생 광비임의 자기 광학 효과를 높임으로써 자기 케르 회전각을 크게 하기 때문에 큰 재생 신호 강도를 얻을 수 있게 된다. 그 결과 광자기 디스크에 있어서 재생되는 정보의 품질이 향상됨과 동시에 정보를 정밀하게 재생가능하게 된다.
또 본 실시예에 있어서 광자기 기록 매체는 광자기 디스크를 이용하여 설명했으나, 이것에 한정되지 않고 예를 들면 광자기 테이프나 광자기 카드 등에 이용할 수도 있다.
발명의 상세한 설명에서의 구체적인 실시 양태 또는 실시예는 어디까지나 본 발명의 기술 내용을 명백히 하는 것으로 그와 같은 구체예에만 한정하여 협의로 해석할 것이 아니고, 본 발명의 정신과 다음에 기재하는 특허 청구 범위 내에서 다양하게 변경 실시가능하다.

Claims (14)

  1. 광 비임을 투과시키는 기판과, 상기 기판 상에 형성되고, 희토류 천이 금속으로 이루어지고, 정보를 기록하기 위한 기록 재생층을 포함하고, 이 기록 재생층은 제1 온도에서 주로 면내 자화 성분을 가짐과 동시에 정보를 기록재생하기 위한 수직 자화 성분을 가지는 한편, 광 비임의 조사에 따라서 제1 온도보다도 높은 제2 온도 이상으로 상승한 부위가 상기 수직 자화 성분에 따른 수직 자화를 나타내도록 희토류 금속과 천이 금속의 조성비를 갖는 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 온도가 실온인 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광 비임이 가우스 분포의 광 강도를 갖으며, 상기 기록 재생층이 이러한 광 강도에 대응한 온도 분포에 의해 일부 영역이 제1 온도에서 제2 온도 이상으로 승온되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기록 재생층이 상기 광 비임의 조사 시간에 대응한 온도 분포에 의해 일부 영역이 제1 온도에서 제2온도 이상으로 승온되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기록 재생층이 상기 제1 온도에서 희토류 금속과 천이 금속과의 자기 모멘트가 균형을 이루는 보상 조성보다도 상기 희토류 금속을 많이 함유한 조성의 희토류 전이 금속 합금에 의해 형성된 자성층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  6. 제1에 있어서, 상기 기록 재생층이 투명 유전체막, 자성층, 투명 유전체막이 이 순서로 상기 기판 상에 적층된 구조이고, 상기 자성층이 상기 제1 온도에서 희토류 금속과 천이 금속과의 자기 모멘트가 균형을 이루는 보상 조성보다도 상기 희토류 금속을 많이 함유한 조성의 희토류 천이 금속 합금으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  7. 제1항에 있어서, 상기 기록 재생층이 투명 유전체막, 자성층, 투광 유전체막, 반사막이 이 순서로 상기 기판 상에 적층된 구조로 되어 있고, 상기 자성층이 상기 제1 온도에서 희토류 금속과 전이 금속과의 자기 모멘트가 균형을 이루는 보상 조성보다도 상기 희토류 금속을 많이 함유한 조성의 희토류 천이 금속 합금으로 형성되어 있으며, 상기 반사막이 자성층을 투과한 광 비임을 해당 자성층에 반사시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  8. 제5항에 있어서, 상기 희토류 천이 금속 합금이 GdFeCo인 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  9. 제5항에 있어서, 상기 희토류 천이 금속 합금이 GdTbFe인 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  10. 제5항에 있어서, 상기 희토류 천이 금속 합금이 TbFeCo인 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  11. 제5항에 있어서, 상기 희토류 천이 금속 합금이 DyFeCo인 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  12. 제1항에 있어서, 상기 광자기 기록 매체가 광자기 디스크인 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  13. 제1항에 있어서, 상기 광자기 기록 매체가 광자기 테이프인 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  14. 제1항에 있어서, 상기 광자기 기록 매체가 광자기 카드인 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
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