KR100447159B1 - 광자기기록매체 - Google Patents

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Abstract

재생층과 기록층 사이에 중간층(intermediate layer)을 갖는 광자기 기록 매체에 관한 것으로, 전사된 정보를 확대시켜 재생신호를 크게하는 재생층과 특정온도에서 기록된 정보를 재생층에 전사하는 기록층 사이에 상온에서는 수평 자기 이방성을, 특정온도에서는 수직 자기 이방성을 가지며 기록층에 기록된 정보를 전사받아 재생층으로 전사하는 중간층이 형성함으로써, 신호의 품질을 향상시켜 해상도를 높일 수 있다. 여기서, 중간층은 Gdx(FeCo)y(여기서, x는 26∼40, y는 60∼74)으로 이루어지거나 또는 자성층과 비자성층이 적층된 초격자 다층박막으로 이루어진다.

Description

광자기 기록 매체{magneto-optical recording medium}
본 발명은 광자기 기록 매체에 관한 것으로, 특히 재생층과 기록층 사이에 중간층(intermediate layer)을 갖는 광자기 기록 매체에 관한 것이다.
일반적으로 광자기 디스크는 편광된 빛이 자성박막면에서 반사할 때, 막면에대해 수직한 방향의 자기 이방성을 갖는 자성박막인 경우는 편광면의 각도가 회전하는 현상을 이용한다.
이와 같은 자기광학 효과를 커(Kerr) 효과라 하고, 이때 회전하는 편광면의 각을 커 회전각이라 한다.
광자기 디스크의 신호대 잡음비(signal-to-noise ratio ; SNR)는 다음과 같다.
여기서, η는 포토다이오드의 양자 효율(quantum efficiency), P는 리드 파워(read power), R은 매체 반사도(reflectivity), θK는 커 회전각, e는 일렉트론 차지(electron charge), 그리고 B는 밴드 폭(band width)이다.
위의 식에서 매체의 특성을 나타내는 파라미터(parameter)인 R과 θK만을 고려하였을 때의 매체 성능지수(figure of merit)는 RθK 2에 비례한다.
따라서, R보다는 θK를 증가시키는 것이 효율적이다.
통상 광자기 기록에 이용되는 자성박막의 커 회전각은 0.3°정도의 작은 값을 갖는다.
따라서, 이 값을 증가시키기 위해서 유전체 및 반사층을 이용하여 다층화한다.
즉, 기판/무반사층/기록층/페이즈(phase)층/반사층/유브이 코팅층으로 이루어진 구조가 일반적이다.
이러한 구조의 광자기 디스크는 제 1 세대 광자기 디스크로 이용되고 있다.
기록 방법으로는, 대표적으로 마크 포지션(mark position) 기록과 마크 에지(mark edge) 기록의 두가지 방법이 있다.
마크 포지션 기록은 레이저 빔을 기록 매체에 가하면서 외부 자기장을 인가해 주면 냉각되면서 자화의 방향이 외부 자기장의 방향과 같은 방향으로 자구가 생성되어 기록 마크가 형성된다.
이때, 자구 방향에 따라 "온(on)"과 "오프(off)" 또는 "0"과 "1"을 나타내게 된다.
마크 에지 기록은 마크 포지션 기록에 비해 기록 밀도를 높일 수 있는 방법으로, 일정한 길이의 시간을 한 유닛(unit)으로 하는 내부 클락(clock)의 진행속에서 비정질에서 결정질 또는 결정질에서 비정질로 상이 변하여 마크의 에지를 형성하는 경우를 "1", 변화가 없어 에지를 형성하지 않는 경우를 "0"으로 하는 방법이다.
이 경우는 유닛 시간내에서 "1"과 "0"을 구분할 수 있어야 하기 때문에 마크 에지의 위치가 중요해진다.
이와 같은 제 1 세대 광디스크 이후, 가장 큰 관심은 기록 밀도를 높이는 데로 집중되기 시작하였다.
따라서, 디스크의 구조는 점차 다층화가 되었고, 기록 레이저 빔과 외부 자계의 형태도 점차 복잡해지게 되었다.
이와 같은 광자기 디스크의 발전과 함께 디스크에 정보를 효율적으로 기록할 수 있는 레이저-펌프 마그네틱 필드 모듈레이션(laser-pumped magnetic field modulation)이란 방법이 나타나게 되었다.
이 방법은 레이저 펄스를 가하면서 외부 자계를 동시에 가하는 방법으로 작고 안정된 자구(magnetic domain)를 형성시킬 수 있었다.
광자기 디스크의 밀도를 높이기 위해서는 고밀도의 기록과 더불어 작게 기록된 마크(mark)를 읽어낼 수 있어야 하는데, 상기의 레이저-펌프 마그네틱 필드 모듈레이션 방법은 기록시 레이저 빔 크기보다 작은 크기로 기록이 가능하였지만 기록된 신호를 읽을 때는 특별한 방법들이 필요하였다.
그 중 첫 번째 방법으로는 먼저 읽을 때, 레이저 빔의 온도가 높은 재생층의 가운데 부분에서만 창(window)을 열어 기록층의 신호를 복제하는 메카니즘(mechanism)을 이용하는 방법이었다.
이 방법에서 재생층의 자화방향은 상온에서 수평이다.
두 번째 방법으로는 더욱더 기록 밀도를 높이기 위하여 기록 마크를 작게 했을 때, 읽어내려는 신호의 크기가 작은 문제를 해결하기 위하여 기록층의 기록된 마크를 재생층에서 확대시켜서 재생 신호를 크게하는 방법이었다.
이와 같은 방법을 맴모스(Magnetic AMplifying Magneto-Optical System ; MAMMOS) 기술이라 하는데, 이 맴모스라 일컬어지는 자구확대 재생 기술은 최저 2층의 자성층이 필요하다.
맴모스 디스크의 구조는 도 1에 도시된 바와 같이, 기판/제 1 유전체층/재생층/제 2 유전체층/기록층/보호층/유브이(UV) 경화 수지층으로 이루어진다.
이와 같은 구조를 갖는 맴모스 디스크의 재생 방법은 도 2에 도시된 바와 같다.
기록층에 레이저 빔의 스팟(spot) 직경보다 작은 자구들이 기록되어 있는 경우, 그 자구들을 재생하기 위해서 재생층에 레이저 빔을 조사하면, 기록층에 기록된 작은 자구들은 레이저 빔의 스팟 중심부분만 국부적으로 열을 받아 재생층에 전사된다.
즉, 레이저 빔의 가우시안 분포 곡선에 의해 분포 곡선의 중앙부에서는 재생층이 자기 이방성을 잃게 되어 기록층의 자구가 전사된다.
그리고, 외부 자기장을 가해주면 재생층에 전사된 자구가 확대 재생된다.
이때, 재생신호의 진폭은 종래 매체의 수 배이상 혹은 포화 진폭까지 도달한다.
포화 진폭이란 확대된 복사 자구의 크기가 광 스팟의 직경을 넘는 상태를 의미한다.
재생신호의 진폭이 이 상태가 되면 다음 자구의 상태를 판별할 수 없으므로 확대 재생층에 복사되어 확대된 자구를 재생하든 재생하지 않든 외부 자기장의 극성을 반전시켜 복사된 자구를 수축 혹은 소멸시킨다.
이어, 기록층의 다음 자구도 상기와 같은 방법을 반복하여 기록층의 자구를 재생층에 전사한다.
종래 기술에 따른 광자기 기록 매체에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
기록층에 기록된 작은 자구가 재생층에 전사될 때, 전사되는 자구는 약 0.1㎛ 이하로 레이저 빔의 크기보다 상당히 작으므로 경계부분은 레이저 빔의 가우시안 분포곡선의 임계치와 맞물리게 되어 전사가 불명료하게 이루어지므로 신호의 품질이 저하되어 해상도가 낮아진다.
본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 기록층과 재생층 사이예 새로운 물질의 중간층을 삽입하여 해상도를 향상시킬 수 있는 광자기 기록 매체를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 광자기 디스크들을 보여주는 도면
도 2은 도 1에 따른 광자기 디스크의 재생 원리를 보여주는 도면
도 3는 본 발명에 따른 광자기 디스크를 보여주는 도면
도 4는 도 3에 따른 광자기 디스크의 재생 원리를 보여주는 도면
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 기판 12 : 제 1 유전체층
13 : 재생층 14 : 제 2 유전체층
15 : 중간층 16 : 제 3 유전체층
17 : 기록층 18 : 보호층
19 : 자외선 경화 수지층
본 발명에 따른 광자기 기록 매체의 특징은 전사된 정보를 확대시켜 재생신호를 크게하는 재생층과, 특정온도에서 기록된 정보를 재생층에 전사하는 기록층을 갖는 광자기 기록 매체에서, 재생층과 기록층 사이에 형성되고 상온에서는 수평 자기 이방성을, 특정온도에서는 수직 자기 이방성을 가지며 기록층에 기록된 정보를 전사받아 재생층으로 전사하는 중간층을 포함하여 구성되는데 있다.
본 발명의 다른 특징은 Gdx(FeCo)y(여기서, x는 26∼40, y는 60∼74)으로 이루어지거나 또는 자성층과 비자성층이 적층된 초격자 다층박막으로 이루어지는 중간층에 있다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 광자기 기록 매체를 첨부된 도면을참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명의 개념은 자구 확대 광자기 디스크 구조(MAMMOS)의 기록층과 재생층 사이에 중간층을 삽입하여 맴모스 기능에 자기 초해상 기능을 추가함으로써, 해상도를 높이는데 있다.
도 3은 본 발명에 따른 광자기 디스크를 보여주는 도면으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 기판(11)위에 제 1 유전체층(12), 재생층(13), 제 2 유전체층(14), 중간층(15), 제 3 유전체층(16), 기록층(17), 보호층(18), 자외선 경화 수지층(19)가 순차적으로 적층된 구조로 이루어지는데, 제 2 유전체층(14)와 제 3 유전체층(16)은 필요에 따라서 적용시키지 않을 수도 있다.
여기서, 기록층(17)은 정보를 기록하고 특정온도에서 기록된 정보를 재생층(13)에 전사하는 역할을 수행하며, TbFeCo로 이루어진다.
그리고, 중간층(15)은 상온에서는 수평 자화, 고온에서는 수직 자화를 가져 기록층(17)에 작게 기록된 자구를 전사(copy)하여 기록된 정보를 전달시키면서, 재생층에 전사되는 자구의 경계부분이 불명확하게 되는 것을 막아주는 역할을 수행한다.
이 중간층(15)은 상온에서는 수평 자기 이방성을 가지고 특정온도에서는 수직 자기 이방성을 가지도록 Gdx(FeCo)y(여기서, x는 26∼40, y는 60∼74)으로 이루어지거나 또는 자성층과 비자성층이 적층된 초격자 다층박막으로 이루어진다.
이때, 초격자 다층박막은 자성층 1층 이상이면서 비자성층 3층 이하이거나비자성층 2층 이상이면서 자성층 2층 이상의 수평 자기 이방성을 갖는데, 자성층은 Co, Fe, Ni 중 어느 하나 또는 그들의 합금이고, 비자성층은 Pt, Pd, Ag, Au 중 어느 하나 또는 그들의 합금인 것으로 한다.
그리고, 재생층(13)은 Gdx(FeCo)y(여기서, x는 20∼26, y는 74∼80)으로 이루어거나 또는 자성층과 비자성층이 적층된 초격자 다층박막으로 이루어진다.
즉, 재생층(13)은 수직 자화 재생층을 사용할 수도 있고, 수평 자화 재생층을 사용할 수도 있는 것이다.
재생층(13)의 초격자 다층박막으로 사용되는 물질은 상기 중간층(15)과 동일하다.
또한, 제 1, 제 2, 제 3 유전체층(12,14,16) 및 보호층(17)은 일반적으로 Si3N4또는 AlN 으로 이루어진다.
한편, 본 발명의 구조에서는 기록층(17)과 중간층(15) 사이의 제 3 유전체층(16)과, 중간층(15)과 재생층(13) 사이의 제 2 유전체층(14)을 생략하여도 무방하다.
도 4를 참조하여 상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 재생방법을 설명하면 다음과 같다.
일예로 기록층에 자기 방향이 윗쪽을 향하는 자구(이하, 1이라 한다)와 자기 방향이 아랫쪽을 향하는 자구(이하, 0이라 한다)가 기록되어 있다고 하자.
기록층에 기록된 "1"을 재생하기 위해 "1"이 기록된 기록층 상부에 있는 중간층에 레이저 빔을 조사하면 레이저 빔이 조사된 영역의 가운데 부분은 특정 온도로 상승되면서 기록층에 기록된 "1"이 중간층으로 전사되고 중간층의 나머지 부분은 "0"으로 된다.
이때의 "1"은 기록층에 작게 기록되었던 신호이므로 제 1 재생층에 재생된 신호 또한 미약하다.
그러므로, 재생층에서 중간층에 전사된 "1"을 다시 재생하고, "1"이 재생된 재생층에 "1"과 자기방향이 같은 자기장을 인가하면 재생신호는 크게된다.
즉, 레이저 빔의 직경보다도 작게 기록된 자구는 동일한 크기로 중간층에서 재생된 후, 다시 재생층에서 확대되어 큰 신호로 나타나게 된다.
기록층에 기록된 자구는 중간층을 거치면서 재생층에 전사되므로, 종래와 같이 재생층의 바깥 부분에서 발생하는 불명료한 전사부분이 제거되어 신호의 품질이 향상되고, 적절한 조건에서 기록층 신호를 확대 전사시키는 역할을 한다.
이어, 이렇게 재생된 재생신호를 판독한 후, 기록층의 다음 영역을 상기와 같은 방법으로 재생한다.
본 발명에 따른 광자기 기록 매체에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 상온에서 수평 자화 특성을 나타내고 온도 증가에 따라 수평 자화에서 수직 자화로 천이하는 특성을 가진 중간층을 맴모스 구조의 재생층과 기록층 사이에 추가 삽입하여 재생층의 바깥 부분에서 발생하는 불명료한 전사부분을 제거하고 신호 증대 효과도 얻음으로써, 신호의 품질을 향상시켜 해상도를 높일 수 있다.

Claims (5)

  1. 전사된 정보를 확대시켜 재생신호를 크게 하는 재생층과 특정온도에서 기록된 정보를 상기 재생층에 전사하는 기록층을 갖는 광자기 기록매체에서,
    상기 재생층과 기록층 사이에 자성층과 비자성층이 적층된 초격자 다층박막으로 중간층을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 초격자 다층박막은 자성층 1층 이상이면서 비자성층 3층 이하이거나 비자성층 2층 이상이면서 자성층 2층 이상의 수평자기 이방성을 갖는 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 자성층은 Co, Fe, Ni 중 어느 하나 또는 그들의 합금이고, 비자성층은 Pt, Pd, Ag, Au 중 어느 하나 또는 그들의 합금인 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 재생층은 자성층과 비자성층이 적층된 초격자 다층박막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 자성층은 Co, Fe, Ni 중 어느 하나 또는 그들의 합금이고, 비자성층은 Pt, Pd, Ag, Au 중 어느 하나 또는 그들의 합금인 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
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