KR102342130B1 - 기록 방법, 기록 장치, 재생 방법, 재생 장치 및 고속 응답 소자 - Google Patents

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Abstract

높은 보자력을 가진 엡실론 산화철 입자를 자기 기록 재료로서 사용한 자기 기록 매체여도, 용이하게 정보를 기록할 수 있는 기록 방법 및 기록 장치를 제안한다. 본 발명의 기록 장치 (10) 는, 엡실론 산화철 입자를 함유하는 입자 분산체 (1) 에, 엡실론 산화철 입자의 자화 (3) 를 경사지게 하는 외부 자장 (Ho) 을 인가하여, 자화 (3) 를 여기시키는 광 (L1) 을 조사하도록 하였다. 이로써, 기록 장치 (10) 는, 자화 (3) 의 경사와 자화 (3) 의 광 여기의 상승 효과에 의해, 외부 자장만으로는 반전시킬 수 없는 자화 (3) 를 반전시킬 수 있다.

Description

기록 방법, 기록 장치, 재생 방법, 재생 장치 및 고속 응답 소자
본 발명은, 기록 방법, 기록 장치, 재생 방법, 재생 장치 및 고속 응답 소자에 관한 것으로, 엡실론 산화철 입자를 사용한 자기 기록 매체 등에 적용하기에 바람직한 것이다.
자기 기록 매체에서는, 기록의 고밀도화를 지향하여 자성 입자의 미소화가 요망되고 있고, 최근, 자성 입자의 미소화가 가능한 엡실론 산화철 입자를 사용한 자기 기록 매체가 주목받고 있다. 자성 입자의 미소화에 수반하여, 신호의 S/N 비를 증대시킬 수 있는 한편으로, 열에 대한 자화의 안정성은, 자기 이방성 정수 (定數) 와 입자 체적에 비례하는 것으로 생각되고 있기 때문에, 미소화에 의해 자화의 열 안정성이 저해된다.
여기에서, 자기 이방성 정수는, 자기 기록 매체의 보자력을 높임으로써, 높일 수 있을 것으로 생각되고 있다. 따라서, 입자 체적 (입경) 이 작고 열 안정성이 높은 입자를 얻기 위해서는, 보자력이 높은 물질을 자성 재료로서 사용하는 것이 유효해진다. 예를 들어, 발명자들은 특허문헌 1 및 비특허문헌 1 ∼ 4 에 있어서, 자화 용이축의 배향 방향에 대해 평행 방향의 외부 자장을 인가함으로써 측정되는 자기 히스테리시스 루프에 있어서, 20 kOe (1.59 × 106 A/m) 를 초과하는 보자력 (Hc) 이 관측된 엡실론 산화철 입자를 개시하고 있다.
일본 특허공보 제5124825호
S. Ohkoshi, A. Namai, K. Imoto, M. Yoshikiyo, W. Tarora, K. Nakagawa, M. Komine, Y. Miyamoto, T. Nasu, S. Oka, and H. Tokoro, Scientific Reports, 5, 14414/1-9 (2015). S. Sakurai, A. Namai, K. Hashimoto, and S. Ohkoshi, J. Am. Chem. Soc., 131, 18299-18303 (2009). A. Namai, S. Sakurai, M. Nakajima, T. Suemoto, K. Matsumoto, M. Goto, S. Sasaki, and S. Ohkoshi, J. Am. Chem. Soc., 131, 1170-1173 (2009). A. Namai, M. Yoshikiyo, K. Yamada, S. Sakurai, T. Goto, T. Yoshida, T. Miyazaki, M. Nakajima, T. Suemoto, H. Tokoro, and S. Ohkoshi, Nature Communications, 3, 1035/1-6 (2012).
그러나, 자기 기록 매체의 보자력 (Hc) 을 높인 경우에는, 고레벨의 포화 자속 밀도를 갖는 자기 헤드를 사용하여 높은 외부 자장을 발생시켜, 자기 기록 매체에 정보를 기록하는 것이 필요해진다. 자기 헤드의 발생 외부 자장은, 일반적으로는, 사용되는 연자성 막의 포화 자속 밀도에 비례하는 것으로도 알려져 있고, 현재, 1.5 ∼ 4.5 kOe (1.19 ∼ 3.58 × 105 A/m) 정도의 보자력 (Hc) 을 갖는 하드 디스크가 보고되어 있는데, 이들 하드 디스크의 기록 기입용의 자기 헤드에서는, 포화 자속 밀도가 2.4 T 와 같은 높은 포화 자속 밀도를 갖는 재료가 사용되고 있다.
상기 서술한 특허문헌 1 에 개시되는 바와 같이, 20 kOe (1.59 × 106 A/m) 레벨의 거대한 보자력 (Hc) 을 갖는 엡실론 산화철 입자를 자기 기록 매체의 자기 기록 재료에 사용한 경우, 현상황보다 더욱 높은 포화 자속 밀도를 갖는 재료가 존재하지 않으면, 자기 기록 매체에 대해 정보를 기록하는 것은 어렵다는 문제가 있었다.
그래서, 본 발명은 이상의 점을 고려하여 이루어진 것으로, 높은 보자력을 가진 엡실론 산화철 입자를 자기 기록 재료로서 사용한 자기 기록 매체여도, 용이하게 정보를 기록할 수 있는 기록 방법 및 기록 장치를 제안하는 것을 목적으로 한다.
또, 엡실론 산화철 입자를 자기 기록 재료로서 사용한 자기 기록 매체에 다치적으로 정보가 기록되어 있어도, 당해 정보를 재생할 수 있는, 재생 방법 및 재생 장치를 제안하는 것을 목적으로 한다.
또, 최근에는, 엡실론 산화철 입자의 새로운 특성을 알아내어, 이 특성을 이용한 신규한 소자의 개발에 대해서도 요망되고 있다. 본 발명은 이상의 점에 대해서도 고려하여 이루어진 것으로, 엡실론 산화철 입자를 사용한 신규한 고속 응답 소자를 제안하는 것을 목적으로 한다.
이러한 과제를 해결하기 위해 본 발명에 의한 기록 방법은, 엡실론 산화철 입자를 자기 기록 재료로서 사용한 자기 기록 매체에 대해, 외부 자장의 인가와 광의 조사를 실시함으로써, 상기 엡실론 산화철 입자의 자화를 반전시키는 것이다.
또, 본 발명의 기록 장치는, 엡실론 산화철 입자를 함유하는 자기 기록 매체에 외부 자장을 인가하는 자장 인가부와, 상기 자기 기록 매체에 광을 조사하는 광 조사부를 구비하고, 상기 외부 자장과 상기 광에 의해 상기 엡실론 산화철 입자의 자화를 반전시키는 것이다.
또, 본 발명의 재생 방법은, 엡실론 산화철 입자를 자기 기록 재료로서 사용하고, 또한 다치적으로 정보가 기록 가능한 자기 기록 매체에 대해, 상기 자기 기록 매체의 자화를 검출하고, 상기 자기 기록 매체로부터 검출한 상기 자화의 강도에 기초하여, 상기 자화의 강도에 따른 정보를 재생하는 것이다.
또, 본 발명의 재생 장치는, 엡실론 산화철 입자를 자기 기록 재료로서 사용하고, 또한 다치적으로 정보가 기록 가능한 자기 기록 매체에 대해, 상기 자기 기록 매체의 자화를 검출하는 검출부와, 상기 자기 기록 매체로부터 검출한 상기 자화의 강도에 기초하여, 상기 자화의 강도에 따른 정보를 재생하는 정보 재생부를 구비하는 것이다.
또, 본 발명의 고속 응답 소자는, 엡실론 산화철 입자를 함유하고, 테라헤르츠광이 조사된 타이밍에 맞추어 자화 상태가 응답하는 것이다.
본 발명에 의하면, 엡실론 산화철 입자를 사용한 자기 기록 매체에 광을 조사함으로써, 광을 조사하지 않을 때보다, 자화를 반전시킬 때에 필요시되는 외부 자장을 낮출 수 있다. 따라서, 높은 보자력을 가진 엡실론 산화철 입자를 사용한 자기 기록 매체여도, 광을 조사함으로써, 낮은 외부 자장으로 용이하게 정보를 기록할 수 있다.
또, 본 발명의 재생 방법 및 재생 장치에 의하면, 외부 자장과 광으로 정보를 기록할 때에, 광의 강도를 바꾸어 자기 기록 매체에 다치적으로 정보가 기록되어 있어도, 자화의 강도를 검출함으로써 다치적인 정보를 재생할 수 있다.
또, 본 발명에 의하면, 테라헤르츠광이 조사된 타이밍에 맞추어 자화 상태가 고속으로 응답하는, 신규한 고속 응답 소자를 실현할 수 있다.
도 1 은, 본 발명에 의한 기록 장치의 전체 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2 는, 외부 자장이 인가되었을 때의 입자 분산체를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3 은, 광이 조사되었을 때의 입자 분산체를 설명하기 위한 개략도이다.
도 4 는, 자화가 반전되어 정보가 기록된 입자 분산체의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 5 는, 자화 반전 프로세스의 에너지 포텐셜 (광 조사 전) 을 나타내는 개략도이다.
도 6 은, 자화 반전 프로세스의 에너지 포텐셜 (외부 자장 인가시) 및 광 조사에 의한 자화 반전을 나타내는 개략도이다.
도 7 은, 분급 후의 분말 시료의 입경의 편차를 나타내는 그래프이다.
도 8 은, 입자 분산체의 X 선 회석 패턴을 나타내는 그래프이다.
도 9 는, 300 K 일 때의 입자 분산체에 있어서의 자기 히스테리시스의 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 10 은, 입자 분산체의 UV-vis 흡수 스펙트럼의 파장 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 11 은, 입자 분산체에 있어서의 자화의 외부 자장 의존성과 광 조사 후에 있어서의 자화의 변화를 나타낸 그래프로서, 도 11A 는, 외부 자장 ± 50 kOe 의 영역의 그래프이고, 도 11B 는 도 11A 의 일부를 확대한 그래프이다.
도 12 는, 입자 분산체에 있어서의 패러데이 타원율의 파장 의존성을 나타낸 그래프이다.
도 13 은, 파장 390 ㎚ 에 있어서의 패러데이 타원율의 외부 자장 의존성과, 8.1 mJ/pulse 의 광 조사 후에 있어서의 패러데이 타원율의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 14 는, 파장 390 ㎚ 에 있어서의 패러데이 타원율의 외부 자장 의존성과, 12.7 mJ/pulse 의 광 조사 후에 있어서의 패러데이 타원율의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 15 는, 파장 390 ㎚ 에 있어서의 패러데이 타원율의 외부 자장 의존성과, 16.0 mJ/pulse 의 광 조사 후에 있어서의 패러데이 타원율의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 16 은, 재생 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 17 은, 고속 응답 소자의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 18 은, 고속 응답 소자에 대해 테라헤르츠광을 조사했을 때의 모습을 나타내는 개략도이다.
도 19 는, 고속 응답 소자에 펄스 테라헤르츠광을 조사하는 검증 시험을 설명하기 위한 개략도이다.
도 20 은, 고속 응답 소자에 대해 2 개의 자화 방향으로부터 펄스 테라헤르츠광을 조사했을 때의 패러데이 회전각의 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 21 은, 펄스 테라헤르츠광에 대한 패러데이 회전각의 응답성을 나타낸 그래프이다.
이하 도면에 기초하여 본 발명의 실시형태를 상세히 서술한다.
(1) 본 발명의 기록 장치에 있어서 자기 기록 재료로서 사용하는 엡실론 산화철 입자
본 발명의 기록 장치에서는, 자기 기록 매체로서, 높은 보자력 (Hc) 을 갖는 엡실론 산화철 입자가 자기 기록 재료로서 사용되고 있는 자기 기록 매체를 적용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는, 높은 보자력 (Hc) 을 갖는 엡실론 산화철 입자를 자기 기록 재료로서 사용하고 있어도, 광을 조사함으로써, 고레벨의 포화 자속 밀도를 갖는 자기 헤드를 사용하지 않고, 낮은 외부 자장으로 자화를 반전시켜, 정보를 기록할 수 있다.
여기에서는, 처음에 본 실시형태에서 사용하는, 높은 보자력 (Hc) 을 갖는 엡실론 산화철 입자에 대해 이하 설명한다. 엡실론 산화철 입자로는, 일반식이 ε-Fe2O3, ε-AxFe2-xO3 (A 는 Fe 를 제외한 원소, x 는 0 ＜ x ＜ 2 의 범위), ε-B yCzFe2-y-zO3 (여기에서의 B 및 C 는, A 및 Fe 를 제외한 원소이고, 또한 서로 상이한 원소, y 는 0 ＜ y ＜ 1 의 범위, z 는 0 ＜ z ＜ 1 의 범위), ε-DUEVFWFe2-U-V-WO3 (여기에서의 D, E 및 F 는, A 및 Fe 를 제외한 원소이고, 또한 서로 상이한 원소, U 는 0 ＜ U ＜ 1 의 범위, V 는 0 ＜ V ＜ 1 의 범위, W 는 0 ＜ W ＜ 1 의 범위) 으로 나타내는 결정 중 어느 것인 것이 바람직하다.
ε-AxFe2-xO3 은, 결정계와 공간군이 ε-Fe2O3 과 동일하고, ε-Fe2O3 결정의 Fe 사이트의 일부가 Fe 이외의 원소 A 로 치환된 것이다. ε-Fe2O3 의 결정 구조를 안정적으로 유지하기 위해, A 로는, 3 가의 원소를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, A 로는, Al, Sc, Ti, V, Cr, Ga, In, Y, Rh 에서 선택되는 1 종의 원소를 들 수 있다.
ε-ByCzFe2-y-zO3 은, 결정계와 공간군이 ε-Fe2O3 과 동일하고, ε-Fe2O3 결정의 Fe 사이트의 일부가, Fe 이외의 2 종의 원소 B, C 로 치환된 것이다. ε-Fe2O3 의 결정 구조를 안정적으로 유지하기 위해, B 로는 4 가의 원소, C 로는 2 가의 원소를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, B 로는 Ti, C 로는, Co, Ni, Mn, Cu 및 Zn 에서 선택되는 1 종의 원소를 들 수 있다.
ε-DUEVFWFe2-U-V-WO3 은, 결정계와 공간군이 ε-Fe2O3 과 동일하고, ε-Fe2O3 결정의 Fe 사이트의 일부가, Fe 이외의 3 종의 원소 D, E, F 로 치환된 것이다. ε-Fe2O3 의 결정 구조를 안정적으로 유지하기 위해, D 로는 3 가의 원소, E 로는 4 가의 원소, F 로는 2 가의 원소를 사용하는 것이 바람직하다. D 로는, Al, Sc, Ti, V, Cr, Ga, In, Y, Rh 에서 선택되는 1 종의 원소를 들 수 있다. 또, E 로는 Ti, F 로는, Co, Ni, Mn, Cu 및 Zn 에서 선택되는 1 종의 원소를 들 수 있다.
또한, 상기 서술한 A, B, C, D, E 및 F 로부터 Fe 를 제외하는 것은, ε-Fe2O3 의 Fe3＋ 이온 사이트의 일부를, 1 종류, 또는, 서로 상이한 2 종류, 3 종류의 원소로 치환하기 위함이다. 여기에서 엡실론 산화철 입자의 입경은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, TEM (투과형 전자 현미경) 사진으로부터 계측한 평균 입경이 5 ∼ 200 ㎚ 의 범위인 것이 바람직하고, 자기 기록 매체의 기록 밀도를 높이기 위해서는, 평균 입경이 100 ㎚ 이하인 것이 보다 바람직하고, 50 ㎚ 이하인 것이 보다 바람직하고, 20 ㎚ 이하인 것이 보다 바람직하다.
이들 엡실론 산화철 입자는 공지된 것이다. Fe 사이트의 일부가 Fe 이외의 1 종의 원소 A, 2 종류의 원소 B, C, 3 종의 원소 D, E, F 로 각각 치환된 ε-AxFe2-xO3, ε-ByCzFe2-y-zO3, 또는 ε-DUEVFWFe2-U-V-WO3 중 어느 결정으로 이루어지는 엡실론 산화철 입자는, 예를 들어, 역 (逆) 미셀법 및 졸-겔법을 조합한 공정과 소성 공정에 의해 합성할 수 있다. 또, 일본 공개특허공보 2008-174405호에 개시되는 바와 같이, 직접 합성법 및 졸-겔법을 조합한 공정과 소성 공정에 의해 합성할 수 있다.
또한, 보다 구체적인 제조 방법에 대해서는, 예를 들어, 공지 문헌인 「Jian Jin, Shinichi Ohkoshi and Kazuhito Hashimoto, ADVANCED MATERIALS 2004, 16, No.1, January 5, p. 48-51」이나, 「Shin-ichi Ohkoshi, Shunsuke Sakurai, Jian Jin, Kazuhito Hashimoto, JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, 97, 10K312 (2005)」에 개시되어 있기 때문에, 여기에서는 그 설명은 생략한다.
(2) 엡실론 산화철 입자를 함유한 입자 분산체
본 실시형태의 기록 장치에 사용하는 입자 분산체는, 예를 들어 하기와 같이 하여 제조한다. 상기 서술한 엡실론 산화철 입자를 소정의 용매에 분산시켜 얻어진 분산액을 기체 상에 형성한다. 예를 들어, 유리 기판 상에 폴리에스테르 필름을 첩부하고, 당해 필름 상에 분산액을 적하한다. 기체 상에 형성된 분산액을, 배향의 확실성을 높이는 관점에서 2 테슬라 이상의 자속 밀도하에 두고, 분산액을 경화시킴으로써 필름상의 입자 분산체를 얻을 수 있다. 또한, 이와 같은 필름상의 입자 분산체의 상세한 제조 방법은, 일본 공개특허공보 2016-135737호에 개시되어 있기 때문에, 여기에서는 그 설명은 생략한다.
이와 같이 하여 제조되는 입자 분산체는, 예를 들어, 배향도 = SQ (자화 용이축 방향)/SQ (자화 곤란축 방향) 에 의해 정의되는 자성 입자의 배향도의 값이, 0.6 을 초과하는 것이 바람직하다. 또, 엡실론 산화철 입자의 자화 용이축을 소정 방향을 향하여 배향시킨 입자 분산체는, 실온에서의 보자력 (Hc) 이 3 kOe (2.39 × 105 A/m) 이상인 것이 바람직하다.
(3) 광을 이용한 기록 장치
(3-1) 광을 이용한 기록 장치의 구성
다음으로, 상기 서술한, 높은 보자력 (Hc) 을 가진 입자 분산체에 대해 정보를 기록 가능한 기록 장치에 대해 이하 설명한다. 도 1 은 본 발명에 의한 기록 장치 (10) 를 나타낸다. 기록 장치 (10) 는, 자장 인가부 (11) 와 광 조사부 (12) 를 구비하고 있고, 이들 자장 인가부 (11) 및 광 조사부 (12) 를 사용하여, 입자 분산체 (1) 의 자화 방향을 바꾸어 정보를 기록할 수 있다.
자장 인가부 (11) 는, 제 1 코일부 (11a) 및 제 2 코일부 (11b) 를 갖고 있고, 제 1 코일부 (11a) 및 제 2 코일부 (11b) 에 전류를 흘림으로써, 예를 들어, 제 1 코일부 (11a) 로부터 제 2 코일부 (11b) 를 향하는 외부 자장 (Ho) 을 형성한다. 또, 본 실시형태의 경우, 제 1 코일부 (11a) 및 제 2 코일부 (11b) 에는, 기록면과 대향하는 대향면에 두께를 관통한 관통공 (13) 을 갖고 있고, 제 1 코일부 (11a) 의 관통공 (13) 과 제 2 코일부 (11b) 의 관통공 (13) 이 대향 배치되어 있다.
제 1 코일부 (11a) 및 제 2 코일부 (11b) 의 사이에는, 입자 분산체 (1) 에 있어서의 기록면의 면 방향이 외부 자장 (Ho) 의 외부 자장 방향 (x) 과 수직으로 위치하도록 배치된다. 이로써, 입자 분산체 (1) 에는, 기록면에 대해 수직으로 외부 자장 (Ho) 이 인가된다. 또, 본 실시형태의 경우, 입자 분산체 (1) 는, 제 1 코일부 (11a) 및 제 2 코일부 (11b) 의 대향하는 관통공 (13) 사이에 배치된다.
광 조사부 (12) 는, 자기 기록 재료로서 사용하는 엡실론 산화철 입자가 흡수 가능한 파장의 광 (L1) 을 조사한다. 광 조사부 (12) 로부터 출사되는 광 (L1) 은, 연속적인 레이저광 외에, 펄스 레이저광이어도 되고, 또 자외선 (280 ㎚ 이상 400 ㎚ 미만) 또는 가시광선 (400 ㎚ 이상 780 ㎚ 이하) 이어도 된다.
광 조사부 (12) 는, 제 1 코일부 (11a) 및 제 2 코일부 (11b) 의 관통공 (13) 을 향하여 광 (L1) 을 조사하고, 제 1 코일부 (11a) 의 관통공 (13) 을 통하여 입자 분산체 (1) 의 기록면에 광 (L1) 을 조사한다. 제 1 코일부 (11a) 의 관통공 (13) 을 통하여 입자 분산체 (1) 의 기록면에 조사된 광 (L1) 은, 기록면을 투과하여, 제 2 코일부 (11b) 의 관통공 (13) 으로부터 외측으로 출사된다.
이와 같이, 기록 장치 (10) 에서는, 입자 분산체 (1) 의 기록면에 조사된 광 (L1) 이, 그대로 제 2 코일부 (11b) 의 관통공 (13) 으로부터 외측으로 통과함으로써, 제 1 코일부 (11a) 및 제 2 코일부 (11b) 사이에서의 광 (L1) 의 난반사가 억제되어, 조사 지점 이외에 광 (L1) 의 영향이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 광 조사부 (12) 는, 입자 분산체 (1) 의 기록면에 대해, 기록면의 필요 지점에만 광 (L1) 을 조사할 수 있다. 이와 같이, 기록 장치 (10) 에서는, 자장 인가부 (11) 에 의해 외부 자장 (Ho) 을 인가하면서, 외부 자장 (Ho) 을 인가하고 있는 입자 분산체 (1) 의 소정 영역에 광 (L1) 을 조사할 수 있다.
또한, 도 1 에 있어서는, 사변상의 입자 분산체 (1) 로 하고 있지만, 예를 들어, 띠상의 입자 분산체 (1) 를 사용해도 된다. 이 경우, 외부 자장 방향 (x) 과 직교하는 소정 방향 (y) 으로, 입자 분산체 (1) 의 길이 방향을 반송시킴으로써, 입자 분산체 (1) 에 대해 정보의 연속적인 기록을 실시할 수 있다.
(3-2) 광을 이용한 입자 분산체에 대한 정보의 기록 방법의 개요
다음으로, 엡실론 산화철 입자를 함유하는 입자 분산체 (1) 에 대해 정보를 기록하는 기록 방법의 개요에 대해, 입자 분산체 (1) 내의 자화 (3) 의 배향 상태도 포함시켜, 이하 설명한다. 도 1 의 에어리어 (ER) 는, 입자 분산체 (1) 의 일부 영역을 발출한 단면 구성을 나타내고, 단면에 자화 (3) 를 간략적으로 나타낸 모식도이다. 도 1 의 에어리어 (ER) 내에 나타내는 바와 같이, 외부 자장 (Ho) 이 인가되고 있지 않을 때, 엡실론 산화철 입자의 자화 (3) 는, 예를 들어, 자화 방향이 외부 자장 방향 (x) 과 역방향 (이하, 초기 배향 방향이라고 칭한다) (x1) 으로 배향되어 있다.
이어서, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 외부 자장 방향 (x) 을 향하여 외부 자장 (Ho) 이 인가되면, 입자 분산체 (1) 에서는, 외부 자장 (Ho) 이 인가된 영역 (ER1) 에 있어서의 자화 (3) 가, 외부 자장 (Ho) 의 영향을 받아, 입자 분산체 (1) 의 두께 방향에 대해 소정 각도 경사진다. 본 실시형태의 경우, 자기 기록 재료로서 사용하는 엡실론 산화철 입자는 높은 보자력 (Hc) 을 갖고 있기 때문에, 자장 인가부 (11) 에 의해 인가되는 외부 자장 (Ho) 에 의해서만은 자화 (3) 를 180 도 반전시키기 어렵고, 자화 (3) 가 경사지는 데에 그쳐, 정보를 기록할 수 없다.
본 실시형태의 경우, 외부 자장 (Ho) 의 인가 뿐만 아니라, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 외부 자장 방향 (x) 으로 외부 자장 (Ho) 이 인가된 상태에서, 입자 분산체 (1) 에 대해 광 조사부 (12) 로부터 광 (L1) 이 조사된다. 광 (L1) 의 조사 영역 (ER2) 내에 있어서 외부 자장 (Ho) 에 의해 경사져 있는 자화 (3) 는, 광 (L1) 에 의해 여기된다. 이와 같이 하여, 기록 장치 (10) 는, 외부 자장 (Ho) 을 인가하여 자화 (3) 의 방향을 경사시켜 두고, 광 (L1) 의 조사에 의해 자화 (3) 를 여기시킴으로써, 광 (L1) 이 자화 반전을 어시스트하여, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 자화 방향이 초기 배향 방향 (x1) 으로부터 180 도 반전된다.
이렇게 하여, 외부 자장 (Ho) 이 인가되고, 또한 광 (L1) 이 조사된 영역 (ER3) 내에 있어서의 자화 (3) 는, 초기 배향 방향 (x1) 으로부터 180 도 반전된 반전 방향 (x2) 으로 자화 방향이 향하여, 정보가 기록된 상태가 된다.
여기에서, 외부 자장 (Ho) 의 인가와 광 (L1) 의 조사에 의해 자화 (3) 를 반전시키는 현상 (이하, 자화 반전 프로세스라고도 칭한다) 에 대해, 도 5 및 도 6 을 사용하여 포텐셜 에너지의 관점에서 이하 설명한다.
도 5 는, 외부 자장 (Ho) 이 인가되고 있지 않고, 또한 광 (L1) 이 조사되고 있지 않을 때의 에너지 포텐셜을 나타낸다. 도 5 에서는, 초기 배향 방향 (x1) 을 향하고 있는 자화 안정 위치에서의 자화 방향을 0 도로 하고, 자화 반전된 자화 안정 위치에서의 자화 방향을 180 도로 하여 가로축에 나타낸다. 이 경우, 에너지 최소부 지점이 0 도 부근과 180 도 부근에 나타나고 있고, 이들 0 도와 180 도 사이에 자화 반전의 에너지 장벽이 나타난다.
0 도 부근의 자화는 에너지 장벽에 의해 반전될 수 없다. 그 후, 외부 자장 (Ho) 이 인가되면, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 에너지 포텐셜이 변화되어, 0 도 부근의 에너지 포텐셜이 올라감과 함께, 180 도 부근의 에너지 포텐셜이 내려가, 180 도 부근에 에너지 최소부 지점이 나타난다. 그러나, 0 도와 180 도 사이에 여전히 자화 반전의 에너지 장벽이 존재하고 있어, 0 도의 자화 방향이 유지된다.
이 상태에 있어서, 광 (L1) 이 조사되면, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 자화 반전의 에너지 장벽을 넘는 에너지가 부여되므로, 자화 반전되어 반전 방향 (x2) 인 180 도 부근이 자화 안정 위치가 된다.
또한, 상기 서술한 실시형태에 있어서는, 입자 분산체 (1) 에 외부 자장 (Ho) 을 인가하면서, 당해 입자 분산체 (1) 에 광 (L1) 을 조사하도록 한 경우에 대해 서술했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 입자 분산체 (1) 에 외부 자장 (Ho) 을 다 인가한 직후, 입자 분산체 (1) 내의 자화 (3) 가 경사져 있는 동안에 광 (L1) 을 조사함으로써, 자화 (3) 의 반전을 광 (L1) 으로 어시스트할 수 있다.
또, 상기 서술한 실시형태에 있어서는, 입자 분산체 (1) 에 대해 처음에 외부 자장 (Ho) 을 인가하고, 외부 자장 (Ho) 을 인가하고 있는 입자 분산체 (1) 에 광 (L1) 을 조사하도록 한 경우에 대해 서술했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 입자 분산체 (1) 에 대해 처음에 광 (L1) 을 조사하고, 광 (L1) 을 조사하고 있는 입자 분산체 (1) 에 외부 자장 (Ho) 을 인가함으로써, 자화 (3) 의 반전을 외부 자장 (Ho) 으로 어시스트하도록 해도 된다. 이와 같이, 외부 자장 (Ho) 의 인가와 광 (L1) 의 조사의 순서를 반대로 해도, 자화 (3) 를 반전시킬 때에 필요시되는 외부 자장 (Ho) 의 값을 낮출 수 있다.
또한, 외부 자장 (Ho) 의 인가와 광 (L1) 의 조사의 순서를 반대로 한 경우에도, 예를 들어, 입자 분산체 (1) 에 광 (L1) 을 다 조사한 직후, 입자 분산체 (1) 내에서 자화 (3) 가 광 여기되고 있는 동안에 외부 자장 (Ho) 을 인가함으로써, 자화 (3) 의 반전을 외부 자장 (Ho) 으로 어시스트할 수도 있다.
(3-3) 작용 및 효과
이상의 구성에 있어서, 기록 장치 (10) 에서는, 엡실론 산화철 입자를 자기 기록 재료로서 사용한 입자 분산체 (1) 에 정보를 기록할 때, 입자 분산체 (1) 에 대해, 엡실론 산화철 입자의 자화 (3) 를 경사지게 하는 외부 자장 (Ho) 을 인가하고, 추가로 광 (L1) 을 조사한다. 이로써, 기록 장치 (10) 는, 자화 (3) 의 경사와 자화 (3) 의 광 여기의 상승 효과에 의해, 외부 자장만으로는 반전시킬 수 없는 자화 (3) 를 반전시킬 수 있다.
이와 같이, 기록 장치 (10) 에서는, 엡실론 산화철 입자를 사용한 입자 분산체 (1) 에 광 (L1) 을 조사함으로써, 광 (L1) 을 조사하지 않을 때보다, 자화 (3) 를 반전시킬 때에 필요시되는 외부 자장 (Ho) 의 값을 낮출 수 있다. 따라서, 높은 보자력 (Hc) 을 가진 엡실론 산화철 입자를 사용한 입자 분산체 (1) 여도, 낮은 외부 자장 (Ho) 에 의해 용이하게 정보를 기록할 수 있다.
(3-4) 검증 시험
다음으로, 높은 보자력 (Hc) 을 가진 엡실론 산화철 입자를 자기 기록 재료로서 사용한 필름상의 입자 분산체를 제작하고, 광을 조사함으로써, 자화 반전시킬 때에 필요시되는 외부 자장 (Ho) 을 낮출 수 있는지 여부의 검증 시험을 실시하였다. 여기에서, 우선은, 다음의 순서에 의해, ε-Ga0.27Ti0.05Co0.07Fe1.61O3 의 결정으로 이루어지는 엡실론 산화철 입자를 제작하였다.
(3-4-1) 분말 시료
이미 알려진 방법에 의해 합성된 ε-Ga0.27Ti0.05Co0.07Fe1.61O3 의 결정으로 이루어지는 엡실론 산화철 입자를, 수산화테트라메틸암모늄 (TMAH : tetramethyl ammonium hydroxide) 으로 이루어지는 분산액 중에 분산시키고, 원심 분리 처리에 의해 분급을 실시하여, 입경을 일정하게 한 분말 시료를 얻었다. 이 분말 시료에 대해 투과형 전자 현미경 (TEM) 으로 관찰한 결과, 구상 입자인 것을 확인할 수 있었다.
또, 이 분말 시료의 입경을 조사한 결과, 도 7 에 나타내는 바와 같은 결과가 얻어졌다. 도 7 에 나타내는 바와 같이, 분말 시료의 평균 입경은 19.2 ± 4.2 ㎚ 로, 양호한 균일 입경 분포인 것을 확인할 수 있었다.
(3-4-2) 입자 분산체의 제작
다음으로, 분급한 분말 시료를 사용하여, 검증 시험에 사용하는 입자 분산체 (1) 를 제작하였다. 입자 분산체 (1) 의 제작에는, 입자 분산체용의 수지로서, 우레탄 수지와 염화비닐 수지를 혼합시킨 혼합물을 준비하고, 이 혼합물과 분급한 분말 시료를 소정 용매 중에 분산시킨 분산액을 제작하였다. 이어서, 폴리에스테르 필름 (간단히, 필름이라고도 칭한다) 에 분산액을 적하시켜 가, 2 T 의 자속 밀도하에 두고, 분산액을 건조시킴으로써, 분산액이 경화된 투명한 입자 분산체 (1) 를 얻었다. 또한, 이 때, 필름은, 자속 밀도가 수직 방향으로 가해지도록 배치하였다.
얻어진 입자 분산체 (1) 의 X 선 회석 패턴을 조사한 결과, 도 8 에 나타내는 바와 같은 결과가 얻어졌다. 도 8 에 나타내는 바와 같이, 200 반사에 귀속되는 피크가 검출되었다. 또, 얻어진 입자 분산체 (1) 에 대해 배향도를 조사한 결과, 로트게링값으로 0.84 라는 높은 값으로서, 우수한 배향성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
다음으로, 300 K 에서, 외부 자장 (H0) 을 입자 분산체 (1) 의 기록면에 대해 수직 방향으로 인가하여, 입자 분산체 (1) 의 자기 히스테리시스를 측정한 결과, 도 9 에 나타내는 바와 같은 결과가 얻어졌다. 입자 분산체 (1) 의 보자력 (Hc) 은 3.3 kOe (2.63 × 105 A/m) 이고, 각형 히스테리시스비는 0.737 이라는 높은 값을 나타내었다.
다음으로, 입자 분산체 (1) 의 자외선 및 가시광선의 흡수 스펙트럼을, 니혼 분광 주식회사 제조, 자외가시 근적외 분광 광도계 JASCO V-670 을 사용하여 측정한 결과, 도 10 에 나타내는 바와 같은 결과가 얻어졌다. 도 10 으로부터, 이 입자 분산체 (1) 는 자외선으로부터 파장 약 600 ㎚ 의 가시광선까지의 광을 흡수하는 것을 확인할 수 있었다.
(3-4-3) 초전도 간섭 소자계 (SQUID) 를 사용한 레이저광 조사 실험
다음으로, 얻어진 입자 분산체 (1) 에 대해, SQUID 를 사용한 레이저광 조사 실험을 실시하였다. 여기에서는, 도 10 에서 입자 분산체 (1) 가 흡수하는 것이 확인된 파장 410 ㎚ 의 CW 레이저광을, 광 파이버를 사용하여 SQUID 에 도입하였다. 이 광 파이버의 선단에는 입자 분산체 (1) 를 장착하여, CW 레이저광을 입자 분산체 (1) 에 조사 가능한 구성으로 하였다.
우선은, CW 레이저광을 조사하기 전의 300 K 에 있어서의 입자 분산체 (1) 의 자기 히스테리시스를 측정한 결과, 도 11A 및 도 11B 에 나타내는 바와 같은 결과가 얻어졌다. 도 11B 는, 도 11A 의 일부를 확대한 것이다. 도 11A 및 도 11B 에서는, CW 레이저광의 조사 전의 측정 결과를 흑점으로 나타낸다. 도 11A 및 도 11B 에서는, 일부 백색 동그라미에 의해 가려져 있지만, 각형의 자기 히스테리시스가 측정되었다.
계속해서, 외부 자장 (Ho) 을 ＋50 kOe (＋3.98 × 106 A/m) 까지 인가한 후, ＋50 kOe (＋3.98 × 106 A/m) 로부터 -2 kOe (-1.59 × 105 A/m) 까지 소인 (掃引) 하고, -2 kOe (-1.59 × 105 A/m) 의 외부 자장 (Ho) 을 인가한 상태에서 파장 410 ㎚ 의 CW 레이저광을 입자 분산체 (1) 에 조사하였다. 그 결과, 도 11A 및 도 11B 에 나타내는 바와 같이, 자화가 감소하기 시작하여, 자화가 반전된 것을 확인할 수 있었다. 그리고, 자화 반전된 상태로부터, 외부 자장 (Ho) 을 -2 kOe (-1.59 × 105 A/m) 로부터 -50 kOe (-3.98 × 106 A/m) 까지 소인한 후, 다시 외부 자장 (Ho) 을 올려 가면, 광 조사 전과 거의 동일한 자기 히스테리시스가 측정되었다. 또한, 도 11A 및 도 11B 중, 백색 동그라미는 광 조사 후의 측정 결과를 나타낸다.
이상의 결과로부터, 광 조사 전에서는, 약 -4 kOe (-3.2 × 105 A/m) 부근의 외부 자장 (Ho) 으로 얻어지는 자화 반전이, 약 -2 kOe (-1.59 × 105 A/m) 의 외부 자장 (Ho) 으로 얻어지는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 외부 자장 (Ho) 의 절대값을 낮춰도, 광 조사를 실시함으로써, CW 레이저광에 의해 자화 반전이 어시스트되어 자화 반전시킬 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 이상으로부터, 열 어시스트 자기 기록 (HAMR : Heat Assisted Magnetic Recording) 의 유효성을, 높은 보자력 (Hc) 을 가진 엡실론 산화철 입자를 사용한 입자 분산체 (1) 에서도 확인할 수 있었다고 할 수 있다.
(3-4-4) 패러데이 효과 측정 장치를 사용한 레이저광 조사 실험
여기에서, 입자 분산체 (1) 를 사용한 일반적인 기록 방식에서는, 입자 분산체 (1) 를 활주시키면서 정보의 기록이 실시된다. 이 때문에, 입자 분산체 (1) 에 대한 기록 속도도 중요해진다. 예를 들어, 입자 분산체 (1) 의 활주 속도를 생각하면, 입자 분산체 (1) 에 20 ns 이내로 정보를 기록할 수 있는 것이 요망된다.
그래서, 여기에서는, 펄스 레이저광을 사용하여 입자 분산체 (1) 의 자화 반전의 검증 시험을 실시하였다. 펄스 레이저광으로서, 펄스 폭이 10 ns 이고 파장 532 ㎚ 의 YAG 레이저광을 사용하고, YAG 레이저광을 입자 분산체 (1) 에 대해 조사하도록 하였다. 먼저, YAG 레이저광을 입자 분산체 (1) 에 조사하고, 패러데이 효과 측정 장치를 사용하여 실온에서의 입자 분산체 (1) 에 있어서의 패러데이 타원율의 파장 의존성을 조사하였다. 그 결과, 도 12 에 나타내는 바와 같은 결과가 얻어졌다.
도 12 로부터, 패러데이 타원율은 파장 390 ㎚ 부근이 가장 큰 것이 확인되었다. 이어서, 이 파장 390 ㎚ 에 있어서, 패러데이 타원율의 히스테리시스를 측정한 결과, 도 13 에 나타내는 바와 같은 결과가 얻어졌다. 또한, 파장 390 ㎚ 에서는 패러데이 타원율의 값이 부이기 때문에, 히스테리시스는, 도 13 에 나타내는 바와 같이, SQUID 로 측정한 도 11A 및 도 11B 의 자기 히스테리시스와는 루프가 상하 반대로 된 형태가 된다. 도 14 에 나타내는 바와 같이, 패러데이 타원율의 히스테리시스의 루프 형상은, SQUID 로 측정한 도 11A 및 도 11B 의 자기 히스테리시스의 루프 형상과도 대응이 취해지고 있었다.
이어서, 외부 자장 (Ho) 을 ＋2.5 kOe (＋1.99 × 105 A/m) 인 채로 하고, 8.1 mJ/pulse 의 펄스상의 YAG 레이저광을 입자 분산체 (1) 에 조사한 결과, 입자 분산체 (1) 의 자화 반전이 확인되었다. 이로써, 10 나노초의 펄스 광에 의해서도, 엡실론 산화철 입자의 자화 반전이 어시스트되어, 외부 자장 (Ho) 을 낮춰도 자화 반전시킬 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
이어서, 광 조사 전과 동일하게 하여 외부 자장 (Ho) 을 올린 후에 다시 낮춰 가, 히스테리시스를 측정한 결과, 광 조사 전의 히스테리시스와 동일한 루프로 초기화할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
다음으로, 다시, 외부 자장 (Ho) 을 ＋2.5 kOe (＋1.99 × 105 A/m) 인 채로 하고, 12.7 mJ/pulse 의 펄스상의 YAG 레이저광을 입자 분산체 (1) 에 조사한 결과, 도 14 에 나타내는 바와 같이, 입자 분산체 (1) 의 자화 반전이 확인되었다. 또, 외부 자장 (Ho) 을 변화시켜, 광 조사 전의 초기의 히스테리시스로 하고, 다시, 외부 자장 (Ho) 을 ＋2.5 kOe (＋1.99 × 105 A/m) 인 채로 하고, 16.0 mJ/pulse 의 펄스상의 YAG 레이저광을 입자 분산체 (1) 에 조사한 결과, 도 15 에 나타내는 바와 같이, 입자 분산체 (1) 의 자화 반전이 확인되었다.
도 13, 도 14 및 도 15 의 결과로부터, 1 펄스 당의 광 강도를 올려 가면, 자화 반전량도 증가해 가는 것을 확인할 수 있었다.
이상으로부터, 상기 서술한 실시형태에 있어서, 자기 기록 매체에 대한 정보의 기록으로서, 외부 자장의 인가와 소정 강도의 광의 조사에 의해, 입자 분산체 (1) 에 정보를 기록하는 경우에 대해 서술했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 상기 서술한 도 13, 도 14 및 도 15 에 나타내는 바와 같이, 외부 자장의 인가와 광의 조사에 의해 입자 분산체 (1) 에 정보를 기록할 때, 기록하는 정보에 따라 광의 강도를 바꾸어 가, 입자 분산체 (1) 에 대해 다치적 (다단계의 자화 상태에 의해 2 값 이상의 다수의 값이 식별 가능한 상태) 으로 정보를 기록하도록 해도 된다.
(4) 재생 장치에 대해
다음으로, 다치적으로 정보가 기록된 입자 분산체 (1) 의 정보를 재생 가능한 재생 장치에 대해 이하 설명한다. 도 16 에 나타내는 바와 같이, 재생 장치 (15) 는, 검출부 (16) 와 정보 재생부 (17) 와 표시부 (18) 를 구비하고 있다. 검출부 (16) 는, 예를 들어, 자기 헤드이고, 입자 분산체 (1) 의 기록면에 근접 또는 접촉하여 배치된다. 검출부 (16) 는, 입자 분산체 (1) 상을 주사하여, 입자 분산체 (1) 의 자화를 검출하고, 얻어진 검출 결과를 정보 재생부 (17) 에 출력한다.
정보 재생부 (17) 는, 입자 분산체 (1) 로부터 검출한 자화의 강도에 기초하여, 자화의 강도에 따른 정보를 재생하고, 표시부 (18) 에 표시시킨다. 여기에서, 광을 조사함과 함께, 외부 자장을 인가하여 입자 분산체 (1) 에 정보를 기록할 때, 광의 강도를 작게 한 경우, 자화 반전량도 그것에 수반하여 작아진다. 그 결과, 재생 장치 (15) 에 의한 재생시, 입자 분산체 (1) 로부터 검출되는 자화의 강도도 작아진다.
한편, 광을 조사함과 함께, 외부 자장을 인가하여 입자 분산체 (1) 에 정보를 기록할 때, 광의 강도를 크게 한 경우, 자화 반전량도 그것에 수반하여 커진다. 그 결과, 재생 장치 (15) 에 의한 재생시, 입자 분산체 (1) 로부터 검출되는 자화의 강도도 커진다.
이와 같이, 입자 분산체 (1) 에 대한 정보 기록시에 광의 강도를 조정함으로써, 입자 분산체 (1) 에 대해 다치적인 정보의 기록을 실시할 수 있다. 또, 외부 자장과 광으로 정보를 기록할 때에, 광의 강도를 바꾸어 입자 분산체 (1) 에 다치적으로 정보가 기록되어 있어도, 재생 장치 (15) 에 의해 입자 분산체 (1) 의 자화를 검출함으로써, 검출시의 자화의 강도의 차이로부터 다치적인 정보를 재생할 수 있다.
(5) 테라헤르츠광을 이용한 고속 응답 소자
(5-1) 테라헤르츠광을 이용한 본 발명에 의한 고속 응답 소자의 구성
상기 서술한 실시형태에 있어서는, 광에 응답하여 자화 (3) 가 반전되는 경우에 대해 서술했지만, 여기에서는, 테라헤르츠광을 이용하여 자화를 고속으로 응답시키는 고속 응답 소자에 대해 설명한다.
본 발명에 있어서, 자성 재료로서 사용하는 엡실론 산화철 입자는, 자화의 공명 현상에 의해, 밀리파 (30 ∼ 300 ㎓) 영역의 테라헤르츠광을 흡수 가능하다. 엡실론 산화철 입자는 테라헤르츠광을 조사함으로써, 자화의 고속 운동이 야기된다.
도 17 은, 테라헤르츠광의 조사에 따라 자화 상태가 고속으로 응답하는 고속 응답 소자 (25) 를 나타낸다. 고속 응답 소자 (25) 는, 도 17 에 나타내는 바와 같이, 예를 들어, 테라헤르츠광이 조사되고 있지 않을 때, 초기 배향 방향 (x1) 으로 자화 (3) 가 향하고 있다. 도 18 에 나타내는 바와 같이, 고속 응답 소자 (25) 는, 테라헤르츠광 (L2) 이 조사되면, 테라헤르츠광 (L2) 이 조사된 영역 (ER2) 에 있어서의 자화 (3) 의 세차 (歲差) 운동이 야기되어, 자화 상태가 변화된다.
이와 같은 자화 상태의 변화는, 테라헤르츠광 (L2) 이 조사되고 있는 타이밍에 맞추어 발생한다. 구체적으로는, 테라헤르츠광 (L2) 이 고속 응답 소자 (25) 에 대해 조사되기 시작한 직후에, 자화 (3) 의 세차 운동이 야기되어, 즉시 자화 상태가 변화되기 시작한다. 또, 고속 응답 소자 (25) 에 대한 테라헤르츠광 (L2) 의 조사가 종료되면, 즉시 자화 (3) 가 세차 운동하지 않게 되어, 자화 상태가 초기 상태로 되돌아온다.
이상의 구성에 있어서, 이 고속 응답 소자 (25) 에서는, 엡실론 산화철 입자를 함유하고, 테라헤르츠광 (L2) 이 조사된 타이밍에 맞추어 자화 상태가 응답한다. 따라서, 고속 응답 소자 (25) 는, 테라헤르츠광 (L2) 이 조사 타이밍에 맞추어 자화 상태가 고속으로 응답하기 때문에, 고속 응답을 필요로 하는 여러 가지의 회로 소자에 적용할 수 있다. 또한, 여기에서는, 테라헤르츠광으로는, 펄스상의 테라헤르츠광 (이하, 펄스 테라헤르츠광으로 칭한다) 외에, 고속 응답 소자 (25) 에 연속적으로 조사되는 테라헤르츠광이어도 된다.
(5-2) 펄스 테라헤르츠광의 조사에 의한 자화의 응답성에 관한 검증 시험
다음으로, 고속 응답 소자 (25) 에 대해 펄스 테라헤르츠광 (L2) 을 조사했을 때에, 펄스 테라헤르츠광 (L2) 에 대한 자화의 응답성에 대해 조사하였다. 이 검증 시험에서는, ε-Fe2O3 의 결정으로 이루어지는 엡실론 산화철 입자를 자기 재료로서 사용하고, 상기 서술한 「(2) 엡실론 산화철 입자를 함유한 입자 분산체」와 동일한 순서로 고속 응답 소자 (25) 를 제작하였다.
또, 이 검증 시험에서는, 도 19 에 나타내는 바와 같이, 고속 응답 소자 (25) 의 일면을 향하여 펄스 테라헤르츠광 (L2) 을 조사하도록 하였다. 또한, 고속 응답 소자 (25) 에 조사하는 펄스 테라헤르츠광 (L2) 은, 펄스상의 신호 S1 로 하였다.
여기에서는, 펄스 테라헤르츠광 (L2) 으로서, 고강도의 펄스 테라헤르츠광 (L2) 을 사용하고, 자화의 응답에 대해 패러데이 효과 측정 장치를 사용하여 관측하였다. 측정에 사용한 펄스 테라헤르츠광 (L2) 은, 최대로 피크 진폭이 400 ㎸/㎝ 였다.
도 20 에 나타내는 바와 같이, 펄스 테라헤르츠광 (L2) 의 조사 방향과는 역방향으로 자화가 향하도록 고속 응답 소자 (31a) 를 설치한 경우와, 펄스 테라헤르츠광 (L2) 의 조사 방향으로 자화가 향하도록 고속 응답 소자 (31b) 를 설치한 경우에 대해, 각각 패러데이 회전각을 조사하였다. 구체적으로는, 테라헤르츠 여기·광 패러데이 검출에 의한 펌프 프로브법에 의해, 패러데이 회전각의 고속 분광 측정을 실시하였다.
도 20 에 나타내는 바와 같이, 펄스 테라헤르츠광 (L2) 의 조사 시간의 원점에 있어서, 어느 경우에 있어서도 큰 피크가 나타나, 패러데이 회전각이 크게 변화되는 것을 확인할 수 있어, 자화의 고속 응답이 관측되었다. 이와 같은 변화는, 펄스 테라헤르츠광 (L2) 의 자장 성분에 의해, 배향된 자화가, 고속 응답 소자 (31a, 31b) 의 두께 방향에 대해 약간 쓰러짐으로써, 고속 응답 소자 (31a, 31b) 의 두께 방향에서의 자화의 감소를 검출한 것이다. 또, 자화의 방향을 바꿈으로써, 나타나는 신호 S2, S3 이 정부 (正負) 반대가 되는 것도 확인되었다.
다음으로, 펄스 테라헤르츠광 (L2) 의 신호 S1 과, 펄스 테라헤르츠광 (L2) 의 전기장을 제곱한 신호 S4 와, 이 때 얻어진 고속 응답 소자 (31a) 의 패러데이 신호 S5 와, 고속 응답 소자 (31b) 의 패러데이 신호 S6 을 시간축에서 나열한 결과, 도 21 에 나타내는 바와 같은 결과가 얻어졌다.
패러데이 신호 S5, S6 은 자기 모멘트가 경사짐으로써, 수직 방향 (고속 응답 소자 (31a, 31b) 에 있어서의 조사면의 면 방향) 에서의 자화의 크기가 감소하는 것이고, 펄스 테라헤르츠광 (L2) 의 펄스 폭과 동등한 시간에서 발생하고 있는 것을 확인할 수 있었다. 또, 자화 감소의 완화 시간도 빨라, 자화의 감소와 동등한 시간인 수 100 펨토초 (패러데이 신호 S5, S6 의 최대 피크로부터 되돌아올 때까지 400 fs) 에서 자화가 회복되는 것도 알 수 있었다. 이렇게 하여, 펄스 테라헤르츠광 (L2) 에 대해 고속으로 응답하여 수직 방향에 있어서의 자화의 증감을 야기시킬 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
(6) 다른 실시형태
또한, 본 발명은, 본 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 요지의 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 예를 들어, 자기 기록 매체로서 입자 분산체를 적용하여 설명했지만, 예를 들어, 자기 테이프나, 자기 디스크 등의 다양한 자기 기록 매체를 적용해도 된다.
또, 상기 서술한 실시형태에 있어서는, 전류를 흘림으로써 외부 자장 (Ho) 을 발생시키는 제 1 코일부 (11a) 및 제 2 코일부 (11b) 로 이루어지는 자장 인가부 (11) 를 적용했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 자석 등을 자장 인가부로 해도 된다. 또한, 전자파는, 자기 기록 매체의 기록면에 대해 수직으로 조사할 필요는 없고, 다양한 각도로부터 조사하도록 해도 된다.
또, 상기 서술한 실시형태에 있어서는, 자기 기록 매체에 대해, 외부 자장의 인가와 광의 조사를 실시하는 순서로서, 외부 자장을 인가한 후에 광을 조사하는 경우와, 광을 조사한 후에 외부 자장을 인가하는 경우에 대해 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 외부 자장의 인가와 광의 조사를 동시에 실시해도 된다.
1 : 입자 분산체 (자기 기록 매체)
10 : 기록 장치
11 : 자장 인가부
12 : 광 조사부
15 : 재생 장치
16 : 검출부
17 : 정보 재생부

Claims (12)

  1. 엡실론 산화철 입자를 자기 기록 재료로서 사용한 자기 기록 매체에 대해, 외부 자장의 인가와 펄스 레이저광의 조사를 실시함으로써, 상기 엡실론 산화철 입자의 자화를 반전시키는, 기록 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 자기 기록 매체에 상기 외부 자장을 인가한 후, 상기 펄스 레이저광을 조사하는, 기록 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 자기 기록 매체에 상기 펄스 레이저광을 조사한 후, 상기 외부 자장을 인가하는, 기록 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펄스 레이저광은, 상기 엡실론 산화철 입자가 갖는 흡수 스펙트럼 내의 파장인, 기록 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    기록하는 정보에 따라 상기 펄스 레이저광의 강도를 바꾸어, 상기 자기 기록 매체에 대해, 다단계의 자화 상태에 의해 다치적으로 정보를 기록하는, 기록 방법.
  6. 엡실론 산화철 입자를 함유하는 자기 기록 매체에 외부 자장을 인가하는 자장 인가부와,
    상기 자기 기록 매체에 펄스 레이저광을 조사하는 광 조사부를 구비하고,
    상기 외부 자장과 상기 펄스 레이저광에 의해 상기 엡실론 산화철 입자의 자화를 반전시키는, 기록 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 자장 인가부는, 상기 자기 기록 매체의 기록면과 대향 배치되는 대향면에 두께를 관통하는 관통공을 구비하고,
    상기 광 조사부는, 상기 관통공을 통해서 상기 자기 기록 매체에 상기 펄스 레이저광을 조사하는, 기록 장치.
  8. 엡실론 산화철 입자를 자기 기록 재료로서 사용하고, 또한 기록하는 정보에 따라 광의 강도를 바꾸어, 다단계의 자화 상태에 의해 다치적으로 정보가 기록 가능한 자기 기록 매체에 대해, 상기 자기 기록 매체의 자화를 검출하고, 상기 자기 기록 매체로부터 검출한 상기 자화의 강도에 기초하여, 상기 자화의 강도에 따른 정보를 재생하는, 재생 방법.
  9. 엡실론 산화철 입자를 자기 기록 재료로서 사용하고, 또한 기록하는 정보에 따라 광의 강도를 바꾸어, 다단계의 자화 상태에 의해 다치적으로 정보가 기록 가능한 자기 기록 매체에 대해, 상기 자기 기록 매체의 자화를 검출하는 검출부와,
    상기 자기 기록 매체로부터 검출한 상기 자화의 강도에 기초하여, 상기 자화의 강도에 따른 정보를 재생하는 정보 재생부를 구비하는, 재생 장치.
  10. 엡실론 산화철 입자를 함유하고, 테라헤르츠광이 조사된 타이밍에 맞추어 자화 상태가 응답하는, 고속 응답 소자.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기록은, 20 ns 이내에서 실시되는, 기록 방법.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 자장 인가부는, 제 1 코일부와 제 2 코일부를 갖고, 상기 제 1 코일부와 상기 제 2 코일부 사이에 상기 자기 기록 매체가 배치되고,
    상기 제 1 코일부 및 상기 제 2 코일부는, 각각 상기 자기 기록 매체의 기록면과 대향 배치되는 대향면에 두께를 관통하는 관통공을 구비하고,
    상기 제 1 코일부의 관통공을 통하여 상기 기록면에 조사된 펄스 레이저광은, 상기 기록면을 투과하여, 상기 제 2 코일부의 관통공으로부터 외측으로 출사되는, 기록 장치.
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