KR100509664B1 - 광자기기록매체 - Google Patents

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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

자계 변조 기록에 있어서 작은 자계에서도 양호한 정보 기록을 가능하도록 하는 광자기 기록 매체이다. 기록층(13)과, 반강자성층(14)을 적층해서 이루어진 기록막을 광자기 기록 매체의 구성의 일부로 하고 있다. 반강자성층(14)의 막 두께는 150 옹스트롬 이하이다. 기록층(13)의 큐리 온도를 Tc1, 반강자성층(14)의 니일 온도를 Tc2로 하면, Tc2 > Tc1이다.

Description

광자기 기록 매체
본 발명은 광에 의해 기록을 행하는 광자기 기록 매체에 관한 것이다. 특히, 기록 방법으로서 자계 변조법을 이용하는 광자기 기록 매체에 관한 것이다.
광자기 기록 매체의 기록 방법에는, 크게 나누어 광변조법과 자계 변조법이 있다. 자계 변조법은 오버라이트(overwrite)가 용이하며 에지 기록(edge writing)에 적합하다. 그러나, 자계 변조법에는 자기 헤드가 필요하며, 고속으로 자계를 스위칭하기 위해서는 헤드의 인덕턴스를 작게 하여, 큰 전류를 스위칭할 필요가 있다. 또한, 자기 헤드를 기록 매체의 기록막에 극력 접근시켜, 기록막에 작용하는 자계를 가능한 한 크게 하기 위해서 일본 특개소 63-217548호에 기재되어 있는 바와 같이 부상(浮上)형 자기 헤드를 이용하는 것이 실용상 유리하다.
그러나, 어떻든 간에 기록막에 작용하는 자계가 가능한 한 작아도 되도록 자계 변조법용의 광자기 기록 매체는 저(低)자계로 기록할 수 있는 것이 바람직하다. 우선「마그네틱스 연구회 자료 MAG-86-95」제 53 면에 있는 바와 같이, 중(童)회토류-Fe-Co3 원계 기록막의 중회토류량을 최적화하여 기록에 필요한 자계의 저감을 도모하거나,「제 11회 일본 응용 자기학회 학술강연 개요집」제 268 면에 있는 바와 같이, 또한 Nd 등의 제 4 원소를 첨가하여 저자계에서의 특성 향상을 도모하거나, 일본 특개소 62-128040호에 기술된 바와 같이, 조성이 상이한 자성층을 교환 결합시켜서 부유 자계를 작게 하여 외부 자계로의 응답성을 좋게 하거나 또는 일본 특개소 61-188758 호에서 알 수 있는 바와 같이, 수직 자화막과 면내 자화막을 적층시켜서 수직 자화막에 효율적으로 자속을 집중하여 변조용 자계를 작게 하는 등의 연구가 이루어지고 있다.
그러나, 실제로는 이들 종래 기술에서는 변조 자계를 ± 100 에르스텟 이하로 하기가 곤란하며 또, 제 4 원소의 첨가나 면내(面內) 자화막과의 적층이 재생 신호 특성을 열화시킬 수 있었다. 그런데, 본 발명자는 본 발명에 앞서서 기록층에 인접해서 큐리 온도가 기록층보다도 높은 극도로 얇은 자성층을 형성함으로써 변조 자계의 저감이 가능하다는 것을 알아내어 출원하였다(일본 특개평 6-309711). 또한, 기록층의 조성에 함유되는 중회토류 금속량을 감소시킨 기록층과 극도로 얇은 자성층의 조합에 의해서 변조 자계를 더욱 더 저감시킬 수 있음을 알아내었다. 이들 발명에 의해, 기록에 필요한 변조 자계는 상당히 저감되었지만, 보다 더 변조 자계의 저감이 요망되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 보다도 더욱 작은 변조 자계로 충분한 기록이 행해지는 자계 변조용의 광자기 기록 매체를 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명의 광자기 기록 매체의 1 실시예의 단면도.
도 2는 본 명의 광자기 기록 체의 반강자성층 막 두께와 CN 비의 관계를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 광자기 기록 매체의 1 실시예의 단면도.
도 4는 본 발명의 광자기 기록 매체의 반강자성층 막 두께와 CN 비의 관계를 나타낸 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
11 : 투명 기판 12 : 제 1 유전체층
13 : 기록층 14 : 반강자성층
15 : 제 2 유전체층 16 : 반사층
발명의 개시
(1) 본 발명은 기록층과, 반강자성층을 적층해서 이루어진 기록막이, 광자기 기록 매체의 구성의 일부인 것을 특징으로 하는 것이다. 이것에 의해, 반강자성층의 효과에 의해 노이즈 자구(磁區)의 발생이 억제되기 때문에, 캐리어가 높아지고 재생 신호의 C/N이 좋아진다. 또한, 본 발명에 있어서는, 기록층과 반강자성층을 합친 부분, 또는 기록층과 반강자성층을 포함하는 기록에 관여하는 부분을 기록막이라고 한다.
(2) 상기 반강자성층의 막 두께가 150 옹스트롬 이하인 것이 바람직하다. 이에 의해, 자계 감도가 개선된다.
(3) 상기 기록층의 큐리 온도(Curie temperature)를 Tc1, 상기 반강자성층의 니일 온도(Neel temperature)를 Tc2로 하면,
Tc2>Tc1 인 것이 바람직하다. 이에 의해서 자계 감도가 개선된다.
(4) 상기 반강자성층은 FeMn 또는 NiO 인 것이 바람직하고, 또한,
(5) 상기 반강자성층이 NiMn, IrMn, PtMn, PdMn, RhMn, CrAl, CrGa 중에서 선택되는 1종류 또는 이들의 합금인 것이 바람직하다.
이상의 구성에 의해, 자계 감도가 현저히 향상되기 때문에, 약한 자계로 기록이 가능하게 된다. 그 때문에, 자기 헤드가 소형화되거나, 자기 헤드의 소비 전력을 각별히 작게 하거나, 자기 헤드의 구동 회로가 염가로 되는 효과가 있다. 또한, 자기 헤드와 광자기 기록 매체와의 거리가 변동해도 안정하게 기록이 행해지는 광자기 기록 매체를 제공할 수 있다.
발명을 실시하기 위한 최량의 형태
이하, 본 발명의 광자기 기록 매체를 첨부 도면에 도시한 양호한 실시예에 의거해서 상세히 설명한다.
(실시예 1)
도 1은 본 발명의 자계 변조에 의해 기록이 행해지는 광자기 기록 매체의 단면 구조를 도시한다. 투명 기판(11)의 표면에 제 1 유전체층(12), 기록층(13), 반강자성층(14), 제 2 유전체층(15) 및 반사층(16)이 차례로 적층되어 있다. 여기에서, 각 층의 재료의 일례를 나타내면, 투명 기판(11)은 폴리카보네이트(PC) 기판이고, 제 1 유전체층(12), 제 2 유전체층(15)은 AlSiN 층이고, 기록층(13)은 TbFeCo 층이고, 반강자성층(14)은 FeMn 층이며, 반사층(15)은 Al 층이다.
여기에서는 기록층(13)으로서 Tb0.16(Fe0.96Co0.04)0.84 의 조성을 갖는 회토류-천이 금속 합금을 이용한다. 첨자는 원자비를 나타내고 있다. 주조 합금 타겟을 이용하여 마그네트론 DC 스퍼터링에 의해 아르곤 가스압 1.2mTorr, 투입 파워 300W의 조건에서 박막 형성한다. 큐리 온도는 150℃ 이다. 또한, 반강자성층(14)으로서 Fe0.50Mn0.50 의 조성의 합금을 이용한다. 주조 합금 타겟을 이용하여 마그네트론 DC 스퍼터링에 의해서 아르곤 가스압 0.4mTorr, 투입 파워 160W의 조건에서 박막 형성한다. 그 자성이 소실하는 온도(니일)는 약 200℃이다.
도 1의 구성의 광자기 기록 매체를 제작하기 위해서는, 투명 기판(11)상에 제 1 유전체층(12), 기록층(13), 반강자성층(14), 제 2 유전체층(15) 및 반사층(16)을 차례로 적층시킨다. 이 때의 제 1 유전체층(12) 및 제 2 유전체층(15)의 재료로서는 예컨대 AlSiN이 있고, 스퍼터링법의 조건은 예컨대 스퍼터 가스가 Ar 60% + N2 40%이고 압력이 1.7mTorr, 투입 파워가 RF2500W 이다. 타겟으로서는 AlSi의 합금 타겟을 이용한다. 반사층(16)은 Al 타겟을 이용하며 아르곤 가스압 1.51mTorr, 파워 660W의 조건에서 박막 형성한다.
이상과 같은 조건에서 제 1 유전체층(12), 기록층(13), 제 2 유전체층(15) 및 반사층(16)의 막 두께를 각각 600Å, 200Å, 200Å, 600Å으로 하고, 반강자성층(14)의 막 두께를 0Å에서 150Å까지 10Å 구분으로 변화시켜서 제작한 본 발명의 광자기 기록 매체의 변조 자계에 대한 감도를 조사했다. 또, 반강자성층(14)의 막 두께는 실측한 값이 아니고 반강자성층(14)의 형성 속도를 미리 측정해 두고, 각각의 막 두께에 필요한 스퍼터링 시간을 계산해서 정한 것이다. 기록은 선속(線束) 1.4m/s, 기록 주파수 720kHz, 기록 레이저 파워 5.8mW, 변조 자계 ± 35 에르스텟으로 행한다. 반강자성층(14)의 막 두께와 재생 신호의 CN 비와의 관계를 도 2에 도시한다. 10Å이라는 매우 얇은 반강자성층(14)을 형성하는 것만으로 효과가 나타나고 있음을 알 수 있다. 변조 자계 ± 35 에르스텟으로 기록한 때의 CN 비는 반강자성층(14)의 두께에 강하게 의존하여, 10Å으로부터 150Å에서 효과가 인정되며, 특히, 30Å 내지 70Å 부근에서 현저히 큰 CN 비가 얻어진다. 80Å 이상에서는 막 두께의 증대에 따라서 CN 비가 저하된다. 반강자성층의 막 두께가 150Å인 경우에 반강자성층이 없는 것에 비해서 재생 신호의 CN 비가 향상되므로 150Å의 막 두께에서도 자계 감도가 개선됨을 알 수 있다.
본 실시예에서 나타낸 기록층과 반강자성층과의 적층막의 자계 감도 향상을 위한 기구는 다음과 같다고 생각된다. 저(低)자계로 기록이 가능하도록 하기 위해서는 자화가 큰 것이 필요하지만 그 역할을 맡는 것은 기록층이다. TMrich의 자성층은 큐리 온도의 바로 아래까지 자화의 값이 비교적 커서 자구 형성의 구동력이 된다. 다만, 이같은 조성의 기록막 단층에서는 노이즈 자구로 되기 쉬워서 양호한 기록을 할 수 없으나 반강자성층의 효과에 의해 노이즈 자구의 발생이 억제된다. 반강자성층으로서 이용되는 막은 니일 온도가 높은 막이 선택된다. 반강자성막은 자화의 값이 영이므로 단일자구 구조를 취하기 쉽다. 따라서, 기록층에 반강자성층을 적층함으로써 노이즈 자구 구조가 억제된다.
본 실시예에서는, 기록막으로서 TMrich의 TbFeCo를 나타내었지만, TMrich의 DyFeCo나 TMrich의 GdFeCo 또는 TMrich의 TbDyFeCo, TbGdFeCo, DyGdFeCo는 물론, 자화가 크기 때문에 기록 특성이 바람직하지 않았던 Pd/Co, Pt/Co 등의 귀금속/천이 금속 인공 격자 다층막을 기록막으로서 이용해도 자계 감도의 개선을 할 수 있음은 명백하다. 본 실시예에서는 자계 변조법에서의 자계 감도의 개선에 대해서 기술하였지만, 광변조법에 의한 기록에서도 역시 낮은 기록 자계로 높은 CN 비를 얻을 수 있다. 이러한 점에서 본 발명은 자계 변조 방식의 기록 매체에 제한하는 것은 아니다.
(실시예 2)
도 3은 본 발명의 광자기 기록 매체의 다른 실시 형태의 단면 구조를 도시한다. 투명 기판(11)의 표면에 제 1 유전체층(12), 반강자성층(14), 기록층(13), 제 2 유전체층(15) 및 반사층(16)이 차례로 적층되어 있다. 여기에서 각 층의 재료의 일례를 나타내면, 투명 기판(11)은 폴리카보네이트(PC) 기판이고, 제 1 유전체층(12) 및 제 2 유전체층(15)은 AlSiN 층이고, 반강자성층(14)은 NiO 층이고, 기록층(13)은 TbFeCo 층이며, 반사층(15)은 Al 층이다.
반강자성층(14)으로서 NiO를 이용한다. 주조 합금 타겟을 이용하여 마그네트론 RF 스퍼터링에 의해서 아르곤 가스압 0.4mTorr, 투입 파워 100W의 조건으로 박막 형성한다. 그 자성이 소실하는 온도(니일)는 약 270℃이다. 반강자성층(14)의 조성과 적층의 순서가 다른 것을 제외하면 실시예 1의 조건과 마찬가지로 광자기 기록 매체를 제작한다.
제 1 유전체층(12), 기록층(13), 제 2 유전체층(15) 및 반사층(16)의 막 두께를 각각 600Å, 200Å, 200Å, 600Å으로 하고, 반강자성층(14)의 막 두께를 0Å에서 90Å까지 10Å 구분으로 변화시켜서 제작한 본 발명의 광자기 기록 매체의 변조 자계에 대한 감도를 조사한다. 또한, 반강자성층(14)의 막 두께는 실측한 값이 아니고 반강자성층(14)의 형성 속도를 미리 측정해 두고, 각각의 막 두께에 필요한 스퍼터링 시간을 계산해서 결정한 것이다. 기록은 선속 1.4m/s, 기록 주파수 720kHz, 기록 레이저 파워 5.8mW, 변조 자계 ± 35 에르스텟으로 행한다. 반강자성층(14)의 막 두께와 재생 신호의 CN 비와의 관계를 도 4에 나타낸다. 10Å 이라는 매우 얇은 반강자성층(14)을 형성하는 것만으로 효과가 나타나고 있음을 알 수 있다. 변조 자계 ± 35 에르스텟으로 기록했을 때의 CN 비는 반강자성층(14)의 두께에 강하게 의존하며 10Å 내지 90Å에서 효과가 인정되며, 특히 20Å 내지 80Å의 부근에서 현저히 큰 CN 비를 얻을 수 있다. 70Å 이상에서는 막 두께의 증대에 따라서 CN 비가 저하된다. 반강자성층의 재료에 대해서는 FeMn 뿐만 아니라 산화물의 NiO 에서도 자계 감도의 개선에 효과가 있음을 알 수 있다.
(실시예 3)
본 실시예는 여러가지 반강자성층을 이용한 경우에 대해서 나타낸다. 반강자성층(14)의 조성을 제외하면 실시예 1의 조건과 마찬가지로 광자기 기록 매체를 제작한다. 반강자성층으로서, Ni25Mn75, Ir22Mn78, Pt50Mn50, Pd50Mn50, Pt25Pd25Mn50, Rh20Mn80, Cr70Al30, Cr70Ga30 을 이용한다. 제 1 유전체층(12), 기록층(13), 제 2 유전체층(15) 및 반사층(16)의 막 두께를 각각 600Å, 200Å, 200Å, 600Å으로 하고, 반강자성층(14)의 막 두께를 0Å에서 150Å까지 10Å 구분으로 변화시켜서 제작한 본 발명의 광자기 기록 매체의 변조 자계에 대한 감도를 조사한다. 기록은 선속 1.4m/s, 기록 주파수 720kHz, 기록 레이저 파워 5.8mW, 변조 자계 ± 35 에르스텟으로 행한다. 어느 조성의 반강자성층을 이용한 경우에 있어서도 반강자성층(14)을 부가하지 않은 매체에 비해서 높은 CN 비를 얻을 수 있다. 특히 30Å 내지 90Å 부근에서 현저히 높은 CN 비를 얻을 수 있다. 이들 CN 비의 변화는 반강자성층(14)으로서 FeMn도 이용한 경우와 거의 동일하다. 이상의 결과에서 특정 조성에 의하지 않고 극도로 얇은 반강 자성층을 적층함으로써 양호한 자계 변조 특성을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 본 발명은 이들 실시예에 한정된 것은 아니며, 기록층의 큐리 온도에 비해서 니일 온도가 높은 반강자성층을 이용하면 자계 감도가 개선될 수 있음은 명백하다.
자계 변조 기록 방식에서, 정보를 기록하기 위한 인가 자계가 작은 경우에도 사용할 수 있다. 이것은 자기 헤드의 소형화나 자기 헤드의 소비 전력을 각별히 작게 할수 있는 광자기 기록 매체로서 유용하다. 또, 자기 헤드와 광자기 기록 매체와의 거리가 변동되기 쉬운 상황에서 이용하는데 적합하다.

Claims (10)

  1. 광자기 기록 매체에 있어서,
    기판과,
    상기 기판의 위쪽에 설치된 강자성 재료를 포함하는 기록층과,
    반강자성층을 포함하고,
    상기 기록층과 상기 반강자성층은 인접하여 형성되고,
    상기 기판으로부터 상기 광자기 기록 매체 내로 입사한 광의 적어도 일부를 반사하는 것을 특징으로 하는, 광자기 기록 매체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반강자성층의 막 두께가 150 옹스트롬 이하인 것을 특징으로 하는, 광자기 기록 매체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기록층의 큐리 온도를 Tc1, 상기 반강자성층의 니일 온도를 Tc2로 하면, Tc2 > Tc1 인 것을 특징으로 하는, 광자기 기록 매체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 반강자성층이 FeMn 또는 NiO 인 것을 특징으로 하는, 광자기 기록 매체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 반강자성층이 NiMn, IrMn, PtMn, PdMn, RhMn, CrAl, CrGa 중에서 선택되는 1종류, 또는 이들의 합금인 것을 특징으로 하는, 광자기 기록 매체.
  6. 광자기 기록 매체에 있어서,
    기판과,
    상기 기판의 위쪽에 설치된 강자성 재료를 포함하는 기록층과,
    반강자성층과,
    반사층을 포함하고,
    상기 기록층과 상기 반강자성층은 상기 기판과 상기 반사층의 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  7. 제 6 항에 있어서,
    제 1 유전체층을 더 포함하고,
    상기 기록층과 상기 반강자성층은 상기 기판과 상기 제 1 유전체층의 사이에 설치된 것을 특징으로 하는, 광자기 기록 매체.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    제 2 유전체층을 더 포함하고,
    상기 제 2 유전체층은 상기 기록층과 상기 기판의 사이에 설치된 것을 특징으로 하는, 광자기 기록 매체.
  9. 광자기 기록 매체에 있어서,
    기판과,
    상기 기판의 위쪽에 설치된 강자성 재료를 포함하는 기록층과,
    반강자성층을 포함하고,
    상기 반강자성층은 상기 기록층과 상기 기판의 사이에 설치된 것을 특징으로 하는, 광자기 기록 매체.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기판 측으로부터 상기 광자기 기록 매체의 내부로 광이 입사하는 것을 특징으로 하는, 광자기 기록 매체.
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