KR19980703114A - 광자기 기록 매체 - Google Patents

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KR19980703114A
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마사야 이시다
다케오 가와세
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야스카와 히데아키
세코 에푸손 주식회사
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Abstract

개시된 광자기 기록 매체는 자계변조 기록에 있어서, 작은 자계에서 양호한 기록을 가능하게 한다. 이 기록매체는 기록층(13)과 100옹스트롬 이하의 막 두께를 갖는 기록 보조층(14)과의 적층을 가진다. 기록층(13)은 실온에서의 자화 값이 적어도 150emu/cc인 수직 자화막으로, 예컨대 중희토류-천이 금속 합금, 귀금속을 이용한 자화 인공 격자막, 가닛이라든지 스피널계 페라이트와 같은 산화물, 또는 그 밖의 자성합금이 이용된다. 기록 보조층(14)은 전형적으로는 중희토류-천이 금속 합금이고, 기록층(13)보다 높은 퀴리온도를 가진다(바람직하게는 30K이상 높다). 또한, 기록층(13)에 그 기록층(13)보다도 퀴리온도가 낮으며, 또한 실온에서의 보자력이 큰 안전층을 적층시키더라도 좋다. 기록층(13)에 HREx(Fe1-yCoy)1-x를 이용한 경우(여기에, HRE는 중희토류 금속)에는 0.08≤x≤0.20 또한 0.0≤y≤0.3인 것이 바람직하다.

Description

광자기 기록 매체
광자기 기록 매체의 기록방법에는 대별하여 광변조법과 자계 변조법이 있다. 광변조법은 매체에 대하여 일정한 자장을 인가하면서, 기록하는 레이저를 점멸시켜서 기록 마크(자구)를 형성하는 방법이다. 자계 변조법은 기록 레이저를 일정 파워로 조사하거나 혹은 일정주기 일정폭의 펄스상으로 조사하면서, 자계를 변화시켜서 기록 마크를 형성하는 방법이다.
자계 변조법은 오버라이트가 용이하며 에지 기록에 적합하다. 여기에서, 에지 기록이란, 광자기 기록 매체상에 형성되는 기록 마크(자구) 양단의 위치에 채널 비트를 대응시키는 기록 방식이다. 에지 기록에 대한 것으로서 포지션 기록이 있다. 포지션 기록은 기록 마크 중심 위치에 채널 비트를 대응시키는 기록 방식이다. 에지 기록은 포지션 기록과 비교하여 보다 고밀도의 기록에 적합하지만, 포지션 기록보다도 정밀한 기록 마크의 제어가 필요하다. 자계 변조법에서는 대부분 자계의 반전 타이밍만으로 기록 마크의 에지가 결정되기 때문에, 정밀한 기록 마크의 제어가 용이하다. 따라서, 자계 변조법은 에지 기록에 적합하다. 이것에 대하여, 광변조법에서는 레이저의 온오프 타이밍으로 기록 마크의 에지가 결정되기 때문에, 매체의 온도 및 기록 마크의 길이(즉, 기록 마크의 축열량)에 따라서 에지 위치가 변동한다. 따라서, 광변조법은 정밀한 기록 마크의 제어가 곤란한다.
그러나, 자계 변조법에는 자기 헤드가 필요하고, 또한, 고속으로 자계를 스위칭하기 위해서, 헤드의 인덕턴스를 작게 하여 큰 전류를 스위칭할 필요가 있다. 또한, 자기 헤드를 기록매체의 기록막에 최대한 접근시켜서 기록막에 작용하는 자계를 가능한 한 크게 하기 위해서, 일본 특허공개공보 소63-217548호에 기재되어 있는 바와 같이, 부상형 자기 헤드를 이용하는 것이 실용상 유리하다.
결국, 자계 변조법에서는 필요한 자계 강도가 가능한 한 작아도 되므로, 광자기 기록 매체가 저자계에서 기록 가능한 특성을 갖는 것이 바람직하다. 기록에 필요한 자계를 감소시키기 위해서, 「마그네틱스 연구회 시료 MAG-86-95」 제 53페이지는 중희토류-Fe-Co3 원소계 기록막의 중희토류량을 최적화하는 것을 개시하고 있다. 「제 11회 일본응용자기학회 학술강연 개요집」 제 268페이지는 저자계에서의 특성을 향상시키기 위해서, 또한 Nd와 같은 제 4 원소를 첨가하는 것을 서술하고 있다. 일본 특허공개공보 소62-128040호는 외부자계로의 응답성을 개량하기 위해서, 조성이 다른 자기층을 교환 결합시켜서 부유 자계를 작게 하는 것을 교시하고 있다. 또한, 일본 특허공개공보 소61-188758호는 필요한 변조용 자계를 작게 하기 위해서, 수직 자화막과 면내 자화막을 적층시키고, 수직 자화막에 효율적으로 자속을 집중시키는 연구를 개시하고 있다.
이들 종래 기술을 이용하더라도, 필요한 변조자계를 100에르스테드 이하로 낮추는 것은 실제상 곤란한다. 또한, 제 4 원소의 첨가라든지 면내 자화막과의 적층이, 재생 신호 특성을 열화시키는 부작용을 발생하는 경우가 있다. 이러한 문제를 감안하여, 일본 특허공개공보 소6-309711호는 광자기 기록 매체의 기록층에 인접하여, 기록층보다 높은 퀴리온도를 갖는 매우 얇은 자성층을 설치하는 것을 교시하고 있다. 이 층 구조에 의해 기록에 필요한 변조 자계가 상당히 감소한다. 그러나, 한층 더 변조 자계의 감소가 요망된다.
본 발명은 광자기 기록 매체에 관한 것으로, 특히, 기록방법으로서 자계 변조법을 이용하기에 적합한 광자기 기록 매체에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 이러한 광자기 기록 매체의 단면도.
도 2는 제 1 실시예의 기록 보조층 막 두께와 CN비의 관계를 나타내는 도면.
도 3은 광자기 기록의 모식도로서, 도 3(a)는 기록전의 상태를 나타내며, 도 3(b)는 기록후의 상태를 나타내고, 도 3(c)은 메이즈 자구 구조를 나타내며, 도 3(c)에서 사선부는 특정한 방향으로 자화된 영역을 나타내고, 그 이외는 반대 방향으로 자화된 영역을 나타내는 도면.
도 4는 제 1 실시예에서 이용한 Tb0.14(Fe0.96Co0.04) 0.86의 기록층의 단층에서의 카히스테리시스루프를 나타내는 도면.
도 5는 제 1 실시예에 이러한 Tb0.21(Fe0.91Co0.09) 0.79의 기록층을 이용한 매체의 기록 보조층 막 두께와 CN비의 관계를 나타내는 도면.
도 6은 제 1 실시예에 이러한 Tb0.17(Fe0.91Co0.09) 0.83의 기록층을 이용한 매체의 기록 보조층 막 두께와 CN비의 관계를 나타내는 도면.
도 7은 제 1 실시예에 이러한 Tb0.13(Fe0.92Co0.08) 0.87의 기록층을 이용한 매체의 기록 보조층 막 두께와 CN비의 관계를 나타내는 도면.
도 8은 제 1 실시예에 이러한 Tb0.08(Fe0.93Co0.07) 0.92의 기록층을 이용한 매체의 기록 보조층 막 두께와 CN비의 관계를 나타내는 도면.
도 9는 제 1 실시예에서의 기록층의 Tb 함유량과 CN비의 관계를 나타내는 도면.
도 10은 제 1 실시예에서의 기록층의 Tb 함유량과 CN비의 관계를 나타내는 도면.
도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 이러한 광자기 기록 매체의 단면도.
도 12는 제 2 실시예에서의 기록 보조층 막 두께와 CN비의 관계를 나타내는 도면.
도 13은 본 발명의 제 3 실시예에 이러한 광자기 기록 매체의 단면도.
도 14는 제 3 실시예의 기록 보조층 막 두께와 CN비의 관계를 나타내는 도면.
도 15는 본 발명의 제 5 실시예에서의 기록 보조층 막 두께와 CN비의 관계를 나타내는 도면.
도 16은 본 발명의 제 6 실시예에서의 기록층의 천이 금속중에 차지하는 Co의 비율과 CN비의 관계를 나타내는 도면.
도 17은 본 발명의 제 7 실시예에 이러한 광자기 기록 매체의 단면도.
도 18은 제 7 실시예에서의 기록 보조층 막 두께와 CN비의 관계를 나타내는 도면.
도 19는 제 7 실시예에서의 안정층의 유무에 의한 카히스테리스루프의 차이를 나타내는 도면.
도 20은 본 발명의 제 8 실시예에서의 기록 보조층 막 두께와 CN비의 관계를 나타내는 도면.
도 21은 제 8 실시예에 있어서 별도의 자화 인공 격자막을 기록층에 이용한 경우의 기록 보조층 막 두께와 CN비의 관계를 나타내는 도면.
도 22는 본 발명의 제 9 실시예에서의 기록 보조층 막 두께와 CN비의 관계를 나타내는 도면.
도 23은 제 9 실시예에서의 기록층의 Cr 함유율과 CN비의 관계를 나타내는 도면.
도 24는 본 발명의 제 10 실시예에서의 기록층의 Ti 함유율과 CN비의 관계를 나타내는 도면.
도 25는 본 발명의 제 11 실시예에서의 기록층의 Al 함유량과 CN비의 관계를 나타내는 도면.
도 26은 본 발명의 제 12 실시예에서의 기록 보조층 막 두께와 CN비의 관계를 나타내는 도면.
도 27은 제 12 실시예에서의 기록층의 Nd 함유량과 CN비의 관계를 나타내는 도면.
도 28은 본 발명의 제 13 실시예에서의 기록층의 Pr 함유량과 CN비의 관계를 나타내는 도면.
도 29는 본 발명의 제 14 실시예에서의 기록층의 Sm 함유량과 CN비의 관계를 나타내는 도면.
도 30은 본 발명의 제 15 실시예에 이러한 광자기 기록 매체의 단면도.
도 31은 제 15 실시예에서의 기록 보조층 막 두께와 CN비의 관계를 나타내는 도면.
도 32는 본 발명의 제 16 실시예에 이러한 광자기 기록 매체의 구조를 나타내는 단면도.
도 33은 제 16 실시예에 있어서의 기록 보조층 두께와 CN비의 관계를 도시한 도면.
도 34는 본 발명의 제 17 실시예에 있어서의 기록 보조층 막 두께와 CN비의 관계를 도시한 도면.
도 35는 본 발명의 제 18 실시예에 있어서의 기록 보조층 막 두께와 CN비의 관계를 도시한 도면.
본 발명의 목적은 종래부터 더 작은 변조 자계에서 충분히 기록을 행할 수 있는 자계 변조법에 적절한 광자기 기록 매체를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 광자기 기록 매체는 기록층과, 100옹스트롬 이하의 막 두께를 갖는 기록 보조층을 갖는다. 이 매우 얇은 기록 보조층은 기록층의 자화 특성을 개선하고, 매체의 자계 감도를 향상시킨다. 즉, 기록 보조층이 기록층의 자화 특성을 개선하므로, 자화의 값이 커서 단층에서는 수직 자화막으로 되기 어려운 재료를 기록막으로서 이용할 수 있게 된다. 따라서, 매체의 자계 감도가 향상하고, 결과로, 약한 자계에서 기록하더라도 충분한 CN비를 얻을 수 있다. 이러한 매체는 자계 변조법에 의한 기록 방법에 적합하다. 물론, 다른 변조법에 의한 기록 방법도 적용할 수 있다.
기록층에는 전형적으로는 중희토류-천이 금속 합금을 이용할 수 있다. HRE를 중희토류 금속으로서, HREx (Fe1-yCoy) 1-x으로 나타나는 조성의 합금을 기록층에 이용한 경우, 0.08≤x≤0.20인 것이 필요하다. 바람직하게는 0.08≤x≤0.20 또한 0.0≤y≤0.3이고, 더욱 바람직하게는 0.11≤x≤0.16 또한 0.0≤y≤0.3이다. 여기에서, 중희토류 금속 HRE에는 예를 들면, Tb, Dy, Gd의 내에서 1종 또는 복수종 이상 원소를 선택할 수 있다.
기록층에는 상술한 중희토류-천이 금속 합금에 한정되지 않고, 그 외의 재료를 이용하는 것도 가능하다. 예를 들면, Pt/Co, Pd/Co, Au/Co 또는 Au/Fe의 자화 인공 격자막을 이용해도 되고, PtMnSb, CuCrSeBr, PtCo 및 PdCo와 같은 합금이라도 되며, 혹은 스피넬계 페라이트(spinel ferrite) 및 가닛과 같은 산화물막을 이용하는 것도 가능하며, 어떻든간에, 기록층에는 실온에서의 자화의 값이 적어도 150emu/cc인 자성 재료를 이용하는 것이 바람직하다.
기록 보조층은 기록층보다도 높은 퀴리 온도를 갖는 것이 필요하다. 바람직하게는 기록 보조층의 퀴리온도는 기록층의 퀴리온도보다 30K이상 높다. 기록 보조층에는 전형적으로는 중희토류-천이 금속 합금을 이용할 수 있다. 기록 보조층에 HREv (Fe1-wCow) 1-v로 나타나는 조성의 합금을 이용한 경우, 0.25≤v≤0.35 또는 0.2≤w≤1.0인 것이 바람직하다.
기록층과 기록 보조층의 2층 구조 뿐만 아니라, 안정층, 기록층 및 기록 보조층의 3층 구조를 채용하는 것도 가능하다. 안정층은 기록층보다 두께가 얇고, 또한 기록층보다도 낮은 퀴리온도와, 기록층보다도 높은 실온에서 보자력을 가진다.
기록층에 Al, Ti 또는 Cr을 첨가함으로써, 매체의 자기 특성의 경시적인 열화를 억제할 수 있다. 예를 들면, A를 Al, Ti 또는 Cr로서, 기록층의 조성을 HREx (Fe1-yCoy) 1-x-zAz와 나타내었을 때, 0.0≤z≤0.12인 것이 바람직하고, 더욱 바람직한 것은 0.11≤x≤0.16 또한 0.0≤z≤0.08이다.
기록층에 Pr, Nd, Sm을 첨가함으로써, 단파장 영역에서의 카회전각을 증대시킬 수 있다. 예를 들면, B를 Pr, Nd 또는 Sm으로서, 기록층의 조성을 HREx (Fe1-yCoy) 1-x-zBz라고 나타내었을 때, 0.0≤Z≤0.12인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.11≤x≤0.16 또한 0.0≤z≤0.08이다.
본 발명의 원리에 따른 기록층과 기록 보조층을 적층한 2층 구조의 기록막, 또는 인정층, 기록층 및 기록 보조층을 적층한 3층 구조의 기록막은 자기적 초해상법(MSR: Magnetically-induced Super-Resolution)을 이용한 재생이 가능한 광자기 기록 매체에도 적용할 수 있다. 자기적 초해상법용의 광자기 기록 매체의 구조에는 여러가지의 타입이 알려져 있으며, 예를 들면 기록막에 덧붙여 재생층을 갖는 것이라든지, 재생층에 덧붙여 제어층을 또한 가지는 것 등이 있다. 어떠한 타입의 광자기 기록 매체라도, 본 발명의 2층 또는 3층 구조의 기록막을 채용함으로써, 매체의 자계 감도가 증대한다. 결과적으로, 자기적 초해상법에 의한 재생에 적합한 고밀도의 기록을 용이하게 행할 수 있다.
1. 제 1 실시예
도1은 본 발명에 따른 자계 변조법 기록에 적합한 광자기 기록 매체의 제 1 실시예의 단면 구조를 도시한다.
투명기판(11)의 표면에, 제 1 유전체층(12), 기록층(13), 기록 보조층(14), 제 2 유전체층(15) 및 반사층(16)이 순서대로 적층되어 있다. 기록층(13)과 기록 보조층(14)은 희토류-천이 금속 합금이다. 기록 보조층(14)의 퀴리온도는 기록층(13)의 퀴리온도보다도 높다. 기록 보조층(14)의 막 두께는 100옹스트롬 이하이다. 각 층의 재료의 일예를 나타내면, 투명기판(11)은 폴리카보네이트(PC) 기판이고, 제 1 유전체층(12) 및 제 2 유전체층(15)은 AlSiN 층이며, 기록층(13)은 TbFeCo 층이고, 기록 보조층(14)은 DyFeCo 층이며, 반사층(15)은 Al 층이다.
기록 보조층(14)은 퀴리온도를 기록층(13)보다 높게 하기 위해서 희토류-천이 금속 합금중의 천이 금속, 특히 Co의 함유량을 많게 하거나, 희토류-금속인 Gd의 함유량을 많게 하면 된다. 이러한 조성의 조정에 의해 기록층(13)에 대한 기록 보조층(14)의 퀴리온도를 10도 이상 높게 하는 것이 용이하다.
본 실시예의 특성을 조사하기 위해서 이하와 같은 실험을 행하였다.
(1) 실험1 : 기록 보조층(14)의 막 두께와 자계 감도의 관계
기록층(13)으로서 Tb0.14(Fe0.96Co0.04) 0.86의 조성을 갖는 희토류-천이 금속 합금을 이용하였다. 첨자는 원자비를 나타낸다. 주조 합금 타깃을 이용하여 DC 마그네트론 스패터링에 의해서 아르곤 가스압 1.2mTorr, 투입파워 300W의 조건하에서 기록층(13)을 형성하였다. 그 퀴리온도는 150℃이다.
기록 보조층(14)으로서 Dy0.30(Fe0.50Co0.50) 0.70의 조성을 갖는 희토류-천이 금속 합금을 이용하였다. 주조 합금 타깃을 이용하여 DC 마그네트론 스패터링에 의해서 아르곤 가스압 0.4mTorr, 투입파워 100W의 조건하에서 기록 보조층(14)을 형성하였다. 그 퀴리온도는 280℃이다.
제 1 유전체층(12) 및 제 2 유전체층(15)의 재료로는 AlSiN을 이용하였다. AlSi의 합금 타깃을 이용한 스패터링법에 의해, 스팩터가스가 Ar60%+N2 40%, 가스 압력이 1.7mTorr, 투입파워가 RF2500W의 조건하에서 제 1 유전체층(12) 및 제 2 유전체층(15)을 형성하였다. 반사층(16)은 Al 타깃을 이용한 스패터링에 의해, 아르곤 가스압 1.5mTorr, 파워 660W의 조건하에서 형성하였다.
투명기판(11)상에, 제 1 유전체층(12), 기록층(13), 기록 보조층(14), 제 2 유전체층(15) 및 반사층(16)을 순서대로 적층시키는 방법으로, 제 1 유전체층(12), 기록층(13), 제 2 유전체층(15) 및 반사층(16)의 막 두께가 각각 600, 200, 200, 600 옹스트롬으로, 기록 보조층(14)의 막 두께가 0에서부터 80옹스트롬까지 5옹스트롬마다 다르게 한 시료를 제작하였다. 그리고, 그 시료의 변조 자계에 대한 감도를 조사하였다. 또, 기록 보조층(14)의 막 두께는 실측치가 아니고, 미리 측정되어 있는 기록 보조층(14)의 형성 속도와, 실측한 스패터링 시간으로 계산한 값이다. 시료로의 기록은 선속 1.4m/s, 기록주파수 720㎑, 기록 레이저파워 5.8㎽, 변조 자계 ±35 에르스테드의 조건하에서 행하였다.
기록 보조층(14)의 막 두께와 CN비의 관계를 도 2에 도시한다. 10옹스트롬이라는 극히 얇은 기록 보조층(14)을 형성하는 것만으로 CN비의 개선 효과가 나타내는 것을 알 수 있다. ±35에르스테드의 낮은 변조 자계에서 기록하였을 때의 CN비는 기록 보조층(14)의 두께에 강하게 의존하며, 15옹스트롬에서 70옹스트롬의 범위에서 효과가 인정되고, 특히 25옹스트롬에서 50옹스트롬의 부근에서 현저히 큰 CN비가 얻어졌다. 55옹스트롬 이상에서의 막 두께의 증대에 따라 CN비가 저하해간다.
(2) 이론적 고찰: 기록 보조층(14)의 역할
기록 보조층(14)을 극히 얇은 형성하면 자계 감도가 극히 양호하게 되는 현상의 원인은 아래와 같이 추측된다.
광자기 기록에 있어서의 자성막내의 자구 형성의 모양을 도 3에 도시한다. 자구 형성전의 상태를 도 3(a)에, 자구 형성후의 상태를 도 3(b)에 도시한다. 자구가 형성되면, 그 자구의 에너지는 정자에너지분만큼 저하하고, 자벽에너지분만큼 증대한다. 자화를 Ms, 외부자계를 Hex, Ms와 Hex를 이루는 각도를 θ로 하면, 정자에너지는 Ms·Hex·cos θ로 나타난다. 자벽에너지는 자벽에너지 밀도와 자벽의 면적의 곱으로 나타난다.
저자계에서 자구를 형성하기 위해서는 자구의 형성에 의한 에너지의 저하가 큰 자성막, 즉, 정자에너지의 기여가 큰 특성을 갖는 자성막이 요구된다. 그러나, 정자에너지가 큰 막, 바꿔 말하면 자화가 큰 막으로서는 개개의 기록된 자구가 도 3(c)에 도시하는 바와 같은 미세 자구의 밀집인 메이즈 자구 구조를 갖는 것이 알려져 있다. 이유는 자벽의 면적 증가에 의한 자벽에너지의 증대보다도, 메이즈 자구 형성에 의한 반자계 에너지의 저하가 크기 때문이다. 이 메이즈 자구 구조를 갖는 기록 자구로부터의 재생 신호는 상향과 하향의 미세 자구간의 카 효과는 상쇄에 의하여 캐리어 레벨이 저하하기 때문에 바람직하지 못하다. 따라서, 개개의 기록 자구가 단일 자구 구조인 것이 요구된다.
메이즈 자구 구조를 없애기 위해서는 자성막의 자화와 자벽에너지의 크기를 적당히 선택하는 것이 필요하게 된다. TbFeCo 조성계 또는 DyFeCo 조성계에서는 중희토류의 함유량 증가와 함께 자벽에너지는 증가하지만, 그 변화의 비율은 비교적 작은 것이 알려져 있다. 이것에 대하여, 자화는 조성에 의존하여 크게 변화하기 때문에, 단일 자구 구조를 얻기 위해서, 자화의 작은 조성, 결국 보상 조성 부근의 조성이 광자기 기록막으로서 즐겨 이용하고 있다. TbFeCo 조성계에 관해서는 일본 특허공개공보 소58-73746호에 보상 조성 부근의 조성을 갖는 기록막이 개시되어 있고, 또한, 일본 특허공개공보 소59-159510호에 보상 조성과 비교하여 중희토류량이 많거나 또는 적은 조성이 개시되어 있다. 실제로 광자기 기록막으로서 이용하고 있는 조성은 Tb가 19-25at%이고, 이것은 일본 특허공개공보 소58-73746호에서 개시되어 있는 조성 범위의 내에서도 보상 조성의 매우 가까이 한정된 것이다. 「마그네틱스 연구회 자료 MAG-86-95」제 55페이지에 나타내는 바와 같이, 중희토류량이 적은 조성으로서는 중희토류량의 저하와 함께 기록에 필요한 자계의 크기가 급격히 증대한다. 그 때문에, 작은 기록 자계가 바람직한 자계변조용의 기록매체로서는 중희토류의 함유량이 적은 조성은 실제상 이용할 수 없었다.
종래 알려져 있는 보상 조성 부근의 조성을 이용하더라도, 고자계 감도를 달성하는 것은 불가능하다. 실제, 그와 같은 조성으로 중희토류의 함유량을 변화시킨 시료에 대하여 자계 감도를 측정하여 본 바, 필요한 변조 자계를 ±100 에르스테드 이하로 하는 것은 곤란하였다. 그 이유는 보상 조성 부근에서는 자화와 자벽에너지 크기의 밸런스는 적당하지만, 자화의 절대값이 작기 때문에, 외부 자계에 대한 응답이 나쁘고, 낮은 변조 자계에서의 기록을 양호하게는 행할 수 없기 때문이다.
본 발명자들은 기록층에 접하여 기록 보조층을 설치함으로써 자계 감도가 개선되는 것을 발견하였다(일본 특허공개공보평 6-309711). 이 발명에 의하면, 보상 조성 부근의 기록층에 접하고, 기록층보다도 퀴리온도가 높은 매우 얇은 자성층(기록 보조층)이 형성된다. 그 결과, 자구 형성시에 기록층이 지배적으로 되는 영역과, 기록 보조층이 지배적으로 되는 영역이 혼재하며, 자계 감도가 향상한다. 본 발명의 특징은 기록 보조층이 매우 얇고, 수십 옹스트롬이라는 점에 있다. 각각의 막 두께가 100옹스트롬 이상이며, 서로 다른 자기 특성을 갖는 자성층의 적층에서는 퀴리온도가 높은 자성층에 자구가 형성된 후에, 다른 자성층에 그 자구가 전사된다. 이 결과, 이러한 적층막의 기록 특성에는 퀴리온도가 높은 자성층의 기록 특성이 반영된다. 한편, 매우 얇은 자성층과 기록층의 적층에서는 기록 온도 부근에서 기록층과 기록 보조층의 각각 특성이 반영되어 자구 형성이 행해지기 때문에, 단층의 자성층에서는 얻어지지 않는 고자계 감도를 실현할 수 있다.
발명자들은 더욱 연구를 진행시켜서, 매우 얇은 이러한 기록 보조층의 기술을 활용하여, 한층 더 고자계 감도화를 본 발명에서 달성하였다. 본 발명의 기록막의 종래 이용할 수 없었던 중희토류의 함유량이 매우 적은 조성 범위의 것이다. 이러한 기록막은 보자력이 작고, 자화의 값이 상당히 크다.
실험 1에서 이용한 기록층 Tb0.14(Fe0.96Co0.04) 0.86의 실온에서의 카히스테리시스루프를 도 4에 도시한다. 실온에서의 이 루프의 각형비는 1을 약간 하회하고, 이것은 데이터를 보존하는 기록 매체로서의 성능을 만족하는 최저의 한계이다. 이 조성의 단층막을 기록매체로 한 경우, 자화의 값이 매우 크기 때문에 기록 자구가 메이즈 자구 구조가 되며, 신호 진폭이 작은 재생 신호밖에 얻어지지 않는다. 이 기록막에 접하여, 희토류 금속의 부격자 자화가 우세(RErich: Rare Earth rich)한 조성의 DyFeCo의 매우 얇은 층을 형성하면, 도 2에 도시한 바와 같이, 저기록 자계에 있어서도 양호하게 기록이 가능하게 된다. 15옹스트롬 이상 매우 얇은 층의 적층된 기록층의 카히스테리시스는 각형이 1이고, 보자력도 1500에르스테드 이상으로 단층막과 비교하여 크고, 데이터의 보존에는 충분히 견딜 수 있는 특성을 나타낸다.
천이 금속의 부격자 자화가 우세(TMrich: Transition Metal rich)한 조성의 기록막과 매우 얇은 자성층의 적층에 있어서의 자계 감도 향상의 이유는 다음과 같이 추측된다.
저자계에서 기록이 가능하기 위해서는 자화가 큰 것이 필요하다는 것은 조금전에 서술하였다. 이렇게 큰 자화를 제공하는 것은 기록층이다. TMrich의 자성층은 퀴리온도 바로 아래까지 자화의 값이 비교적 크고, 자구 형성의 구동력이 된다. 단, 이러한 조성의 기록막은 단층에서는 메이즈 자구를 형성하기 쉽고 양호한 기록은 불가능하다. 이 메이즈 자구의 발생을 억제하는 것이 매우 얇은 자성층의 작용이다. 이와 같이 매우 얇은 자성층에는 퀴리온도가 높고, 수직자기 이방성이 큰 조성이 선택된다. 수직자기 이방성이 큰 막에서는 자벽에너지가 높기 때문에 메이즈 자구 구조가 억제된다. 또한, 매우 얇은 것도 메이즈 자구의 억제에 공헌한다. 동일한 자화 및 자기 이방성을 갖는 자성막의 두께를 감소시켜 가면, 어떤 막 두께 이하에서 단자구 구조가 얻는 것이 알려져 있고, 그 한계 막 두께를 임계막 두께라고 부른다. 즉, 막 두께가 얇을수록, 보다 단일한 자구 구조를 얻기 쉽고, 메이즈 자구 구조를 얻기 어렵다. 따라서, 기록 보조층은 매우 얇은 것이 바람직하다.
기록 보조층의 막 두께의 상한에 대해서는 다음과 같이 설명할 수 있다.
기록 보조층의 목적은 어디까지나 기록을 보조하는 것이다. 즉, 기록 보조층에 자구가 형성되어 고정된다는 것으로는 기록 보조층의 목적이 달성되지 않는다. 희토류-천이 금속 비정질 합금에서는 막 두께가 감소하면 보자력이 저하한다. 동일 조성의 자성막에 있어서, 막 두께가 두꺼운 경우에는 각형성이 좋은 히스테리시스를 나타내지만, 막 두께가 50옹스트롬 이하가 되면 히스테리시스가 거의 없는 특성을 나타낸다. 즉 매우 얇은 자성층은 자구를 유지하기 어렵다. 퀴리온도가 다른 기록층과 기록 보조층의 적층에 있어서, 기록층의 퀴리온도 이상에서는 기록층의 자성은 거의 소실하여, 매우 얇은 기록 보조층의 자성만이 남는다. 이 상태에서는 자구가 기록 보조층에 고정되는 것은 아니다. 온도가 저하하여 기록층의 보자력이 증대하였을 때에, 자구가 고정된다.
이상의 원리로부터, 기록 보조층 막 두께의 상한은 기록층의 퀴리온도 이상 온도 범위에서 자구의 고정이 발생하지 않는 막 두께로 결정된다. 실제의 값은 기록층의 퀴리온도, 기록 보조층의 조성에 따라서 다르다. 그러나, 많은 실험결과로부터 120옹스트롬 정도 이하가 바람직하다.
또한, 본 발명에서는 기록 보조층에 퀴리온도가 높은 자성층이 선택된다. 통상, 자성막의 수직 자기 이방성은 실온에서 퀴리온도를 향하여 단조롭게 저하한다. 그러나, 기록 보조층의 퀴리온도가 높기 때문에, 기록층의 퀴리온도 부근에서도 기록 보조층의 큰 수직 자기 이방성이 유지된다. 이 때문에, 기록층의 퀴리온도 부근에서는 기록층이 비교적 큰 자화와 기록 보조층이 비교적 큰 자기 이방성이 균형을 아루고, 단자구 구조를 얻는 것이 가능하게 된다. 또한, 기록층이 비교적 큰 자화를 갖기 때문에, 작은 외부 자계에서도 자구의 형성이 가능하다. 이와 같이, 매우 얇은 기록 보조층은 기록막의 기록 온도 부근에서의 자기 특성을 개량하여, 바람직한 형태의 자구 형성을 가능하게 한다.
본 발명에 의하면, 일본 특허공개공보 평6-309711호에 개시된 보상 조성 부근의 기록막과 매우 얇은 기록 보조층의 적층과 비교하여, 자계 감도가 상당히 개선된다. 이유는 기록층의 중희토류의 함유량을 저하시킴으로써, 자화의 값을 증대시켰기 때문이다. 또한, 본 발명은 종래 이용할 수 없었던 조성의 기록막 이용을 가능하게 하였다. 기록막의 재료로서, 제 1 실시예에서는 TMrich의 TbFeCo를 예시하였지만, 그 외에, TMrich의 DyFeCo라든지 TMrich의 GdFeCo 혹은 TMrich의 TbDyFeCo, TbGdFeCo, DyGdFeCo 등도 이용할 수 있다. 또한, 자화가 크기 때문에 기록 특성이 바람직하지 못했던 Pd/Co 라든지 Pt/Co 등의 귀금속/천이 금속 자화인공 격자막을 기록막으로서 이용하더라도, 자계 감도의 개선이 도모된다. 이들 자화 인공 격자막은 단파장이고 카회전각이 크기 때문에, 광원의 단파장화에 의한 광자기 고밀도화에 적합하다. 그 반면에, 자화 인공 격자막은 자화의 값이 크기 때문에, 단층에서는 양호하게 기록하는 것이 곤란하고, 특히 자계 변조법에서의 기록에는 부적합하다. 그러나, 본 발명에 의하면, 기록 보조층과의 적층에 의해, 그와 같은 자화의 큰 기록막을 이용하는 것이 가능하다. 기록 보조층의 역할은 종래 단층에서는 양호하게 기록할 수 없었던 기록 재료의 이용을 가능하게 하는 것이다.
(3) 실험2 : 기록층(13)의 조성과 자계 감도의 관계
다음에, 기록층(13)의 TbFeCo의 조성을 바꾸어 자계 감도를 제작하였다. 기록층(13)의 조성 이외에는 실험 1과 동일한 조건으로 시료를 제작하였다. 기록층(13)의 형성은 조성이 다른 주조 합금 타깃을 이용하고, DC 마그네트론 스패터링에 의해서 아르곤 가스압 1.2mTorr, 투입파워 300W의 조건하에서 행하였다. 얻어진 기록층(13)의 조성을 표 1에 나타낸다. 기록층(13)의 단층에서의 보자력도 병행하여 표 1에 나타낸다.
[표 1]
기록 보조층(14)으로서 Dy0.30(Fe0.50Co0.50) 0.70의 조성을 갖는 희토류-천이 금속 합금을 이용하였다. 기록 보조층(14)의 퀴리온도는 280℃이다. 각 기록층 조성에 대하여, 기록 보조층(14)의 막 두께를 0옹스트롬에서 80옹스트롬까지 5옹스트롬마다 다르게 한 시료를 제작하여, 그 광자기 기록 매체의 변조 자계에 대한 감도를 조사하였다. 또, 기록 보조층(14)의 막 두께는 실측치가 아니고, 미리 측정되어 있는 기록 보조층(14)의 형성 속도와, 실측한 스패터링 시간으로 계산한 값이다. 시료로의 기록은 선속1.4m/s, 기록 주파수 720㎑, 기록 레이저파워 6.0㎽, 변조 자계 ±35에르스테드의 조건하에서 행하였다.
기록층(13)으로서의 표 1중의 시료번호 1-1의 조성을 이용한 경우의, 기록 보조층(14)과 CN비의 관계를 도 5에 도시한다. 마찬가지로, 시료번호 1-4의 경우를 도 6에, 시료번호 1-7의 경우를 도 7에, 시료번호 1-9의 경우를 도 8에 도시한다.
시료번호 1-4, 1-7의 조성의 기록층인 경우, 변조 자계±에르스테드로 기록하였을 때의 CN비는 기록 보조층(14)의 두께에 강하게 의존하고 있고, 15옹스트롬으로부터 70옹스트롬에서 자계 감도 개선의 효과가 인정되고, 특히 25옹스트롬에서 55옹스트롬 부근에서 현저히 큰 CN비가 얻어졌다. 55옹스트롬 이상에서는 막 두께의 증대에 따라 CN비가 약간 저하하고 있다.
시료번호 1-1 조성의 기록층인 경우, 도 5에 도시하는 바와 같이 변조 자계±35에르스테드로 기록하였을 때의 CN비는 기록 보조층(14)의 막 두께에 거의 의존하지 않고, 매체의 자계 감도는 양호하지 않다.
시료번호 1-9의 경우, 도 8에 도시하는 바와 같이 변조 자계±35에르스테드로 기록하였을 때의 CN비는 기록 보조층(14)의 막 두께에 의존하고 있고, 막 두께의 증대에 따라 자계 감도는 개선된다. 그러나, 시료번호 1-4라든지 1-7의 적층막과 비교하여 매체의 자계 감도는 약간 나쁘다.
(4) 실험3 : 기록층(13)의 Tb의 함유량과 자계 감도의 관계
다음에, 시료번호 1-1로부터 1-9의 조성의 기록층(13)을 이용한 시료에 대하여, 기록층(13)의 Tb 함유량과 매체의 CN비의 관계를 조사하였다.
기록은 변조 자계±35에르스테드로 행하였다. 기록 보조층(14)의 막 두께에는 기록층(13)의 각 조성에 대하여 최고의 CN비를 나타내는 막 두께를 선택하였다. 선속, 기록 주파수는 실험 1과 같고, 기록 레이저파워로는 CN비가 최고가 되는 레이저파워를 선택하였다. 또한, 시료번호 1-10 조성의 기록막에 대해서는 기록 보조층을 적층하였을 때의 카히스테리시스의 각형비가 0.9이기 때문에, 기록매체로서의 특성이 충분하지 않다고 생각되어 평가를 하지 않았다.
도 9에 CN비의 측정 결과를 나타낸다(●표의 플롯). 또한, 기록층의 Tb 함유량과 단층에 있어서의 자화의 값의 관계도 도 9에 병행하여 나타내었다(×표의 플롯).
±35에르스테드와 같은 낮은 변조 자계에서 기록한 경우, Tb 함유량이 20at% 이하에서 CN비가 양호한 값을 나타내고, 18at% 이하에서 더욱 높은 값을 나타내며, 17at% 이하에서 가장 높은 값을 나타내었다. 하한에 대해서는 Tb 함유량이 13at% 이상에서는 CN비가 가장 양호한 값을 나타내고, Tb 함유량이 11at% 이상에서는 CN비는 양호한 값을 나타내며, Tb 함유량이 8at% 이상에서는 CN비의 개선은 작은 효과가 인정된다.
기록층의 조성과 자화의 값의 관계에 대해서는 종래부터 보고되어 있는 바와 같이, 보상 조성으로부터 Tb 함유량이 저하함에 따라서, 실온에서의 자화 값이 증대하고 있다. 자화의 값과 자계 감도의 관계에 대해서는 자화의 값이 150emu/cc를 초과하는 기록층을 이용함으로써, 재생 신호의 CN비가 개선되는 것을 알 수 있다. 특히, 200~300emu/cc의 자화를 갖는 기록층을 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 도 9에 도시하는 바와 같이, Tb 함유량에 대한 CN비의 피크는 13~18at% 부근에 있다. 한편, 단층 기록막의 경우에 대하여 같은 측정을 한 바, 보상 조성인 20~21at% 부근에서 CN비가 피크를 가지며, 그것보다 Tb 함유량이 낮은 범위에서는 급격히 CN비가 저하하였다. 이상 결과로부터, 기록 보조층을 설치한 기록층과 단층의 기록층에서는 그 특성의 조성 의존성이 전혀 다르다는 것을 알 수 있다. 즉, 매우 얇은 기록 보조층을 설치한 광자기 기록 매체는 종래의 단층의 기록층을 갖는 광자기 기록막과는 근본적으로 다른 특성을 가지는 것을 알 수 있다.
(5) 실험4 : Co량을 다르게 한 조성의 기록층(13)의 Tb 함유량과 자계 감도의 관계
다음에, 기록층(13)의 Co량을 상기와는 다르게 한 후에, 기록층(13)의 Tb 함유량과 자계 감도의 관계를 조사하였다. 기록층(13)과 기록 보조층(14)의 조성 이외는 실험 1과 같은 조건으로 시료를 제작하였다. 기록층(13)의 형성은 조성이 다른 주조 합금 타깃을 이용하고, DC 마그네트론 스패터링에 의해서 아르곤 가스압 1.2mTorr, 투입파워300W의 조건에서 행하였다. 얻어진 기록층의 조성을 표 2에 나타낸다. 기록층의 단층에서 보자력도 병행하여 표 2에 나타낸다.
[표 2]
기록 보조층(14)으로서 Dy0.31Co0.69의 조성을 갖는 희토류-천이 금속 합금을 이용하였다. 기록 보조층(14)의 퀴리온도는 300℃이상이다. 기록층(13)의 각 조성에 대하여, 기록 보조층(14)의 막 두께를 0옹스트롬에서 100옹스트롬까지 5옹스트롬마다 다르게 한 시료를 제작하고, 그 변조 자계에 대한 감도를 조사하였다. 또, 기록 보조층(14)의 막 두께는 실측치가 아니고, 미리 측정되어 있는 기록 보조층(14)의 형성 속도와, 실측한 스패터링 시간으로써 계산한 값이다.
표 2중의 시료번호 1-11로부터 1-19의 조성의 기록층(13)을 이용한 시료 매체에 대하여, Tb 함유량과 매체의 CN비의 관계를 도 10에 도시한다(●표 플롯). 도 10에는 기록층(13)의 Tb 함유량과 단층에서의 자화의 값과의 관계도 병행하여 나타내었다(×표 플롯).
기록 보조층(14)의 막 두께에는 기록층의 각 조성에 대하여 최고의 CN비를 나타내는 막 두께를 선택하였다. 선속, 기록 주파수는 실험 1과 같고, 기록 레이저파워는 CN비가 최고가 되는 레이저 파워를 선택하였다. 또한, 시료번호 1-20 조성의 기록막에 대해서는 기록 보조층을 적층하였을 때의 카히스테리시스가 각형비가 0.9이기 때문에, 기록매체로서의 특성이 충분하지 않다고 생각되어 평가를 하지 않았다.
±35에르스테드가 낮은 변조 자계에서 기록한 경우, Tb 함유량이 20at% 이하에서 CN비는 양호한 값을 나타내고, 17at% 이하에서 가장 높은 값을 나타내었다. 하한에 대해서는 Tb 함유량이 13at% 이상에서는 CN비는 가장 양호한 값을 나타내고, Tb 함유량이 11at% 이상에서는 CN비는 양호한 값을 나타내고, Tb 함유량이 8at% 이상에서는 CN비의 개선은 작은 효과가 인정된다.
기록층의 조성과 자화 값의 관게에 대해서는 실험 2의 결과와 같이, 보상 조성으로부터 Tb 함유량이 저하함에 따라 실온의 자화 값은 증대한다. 기록층의 자화값과 자계 감도의 관계에 대해서는 자화의 값이 150emu/cc를 초과하는 기록층을 이용함으로써 재생 신호의 CN비는 개선된다는 것을 알 수 있다. 특히, 200~400emu/cc의 자화를 갖는 기록층을 이용하는 것이 바람직하다.
(6) 실험5 : 기록 보조층의 조성(퀴리온도)와 자계 감도의 관계
여기에서는 기록층(13)으로서 Tb0.13(Fe0.93Co0.07)0.87의 조성을 갖는 희토류-천이 금속 합금을 이용하였다. 기록층(13)은 주조 합금 타깃을 이용하여 DC 마그네트론 스패터링에 의해서 아르곤 가스압 1.8mTorr, 투입파워300W의 조건으로 형성하였다. 그 퀴리온도는 175℃이다.
기록 보조층(14)으로서 Dy0.30(Fe1-xCox)0.70의 조성을 갖는 희토류-천이 금속 합금을 이용하였다. 이 층(14)은 Dy 타깃, Fe 타깃 및 Co 타깃을 이용한 3원동시 스패터링 방식의 DC 마그네트론 스패터링에 의해서, 아르곤 가스압 0.4mTorr의 조건으로 형성하였다. 타깃으로의 투입 파워를 바꿈으로써 기록 보조층(14)의 조성을 변화시켰다. 그 퀴리온도는 145℃로부터 280℃이다.
제 1 유전체층(12), 제 2 유전체층(15) 및 반사층(16)의 제작 조건은 실험 1과 같다.
기록 보조층(14)의 각 조성마다, 제 1 유전체층(12), 기록층(13), 제 2 유전체층(15) 및 반사층(16)의 막 두께가 각각 600, 200, 200 및 600옹스트롬이고, 기록 보조층의 막 두께가 0옹스트롬에서 80옹스트롬까지 5옹스트롬마다 다르게 한 시료를 작성하여, 그 자계 감도를 조사하였다. 또, 기록 보조층(14)의 막 두께는 실측치가 아니고, 미리 측정되어 있는 기록 보조층(14)의 형성 속도와, 실측한 스패터링 시간으로써 계산한 값이다. 기록은 선속 1.4m/s, 기록 주파수 720㎑, 기록 레이저 파워 6.5㎽에서 행하였다.
기록 보조층(14)의 조성과 변조 자계±35에르스테드에서의 CN비의 관계를 표 3에 나타낸다. 표 3에서는 기록 보조층(14)의 각 조성에 대하여, 최고의 CN비가 얻어지는 기록 보조층(14)의 막 두께에서의 측정 결과를 나타낸다.
[표 3]
표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 기록 보조층(14)의 퀴리온도가 기록층(13)의 퀴리온도와 같거나 낮은 온도일 때는 전혀 자계 감도의 향상이 인정되지 않았다. 또한, 기록 보조층(14)의 퀴리온도가 기록층(13)의 퀴리온도보다 높고 또한 그 차가 10K미만일 때에는 약간의 효과가 인정되었다. 이 범위에서는 ±에르스테드로 기록한 경우, 기록 보조층(14)이 없는 시료와 비교하여 1dB정도의 CN비의 향상을 보였다. 또한, 기록 보조층(14)의 퀴리온도가 기록층(13)의 퀴리온도보다 높고 또한 그 차가 10K 이상일 때에는 자계 감도가 향상이 현저하였다. 특히 온도차가 30K 이상일 때는 ±35에르스테드로 기록하였을 때에 CN비는 포화하여 50dB전후의 값이 얻어진다.
2. 제 2 실시예
도 11에, 본 실시예의 광자기 기록 매체의 단면 구조를 도시한다. 투명기판(11)상에, 제 1 유전체층(12), 기록 보조층(14), 기록층(13), 제 2 유전체층(15) 및 반사층(16)이 순서대로 형성되어 있다. 결국, 도 1에 도시한 매체와 비교하여, 기록층(13)과 기록 보조층(14)의 적층 순서가 반대인 점만이 다르다.
(1) 실험6 : 기록 보조층(14)의 막 두께와 자계 감도의 관계
여기에서는 기록층(13)으로서의 Tb0.15(Fe0.91Co0.09)0.85의 조성을 갖는 희토류-천이 금속 합금을 이용하였다. 이 층(13)은 주조 합금 타깃을 이용한 DC 마그네트론 스패터링에 의해서 아르곤 가스압 1.8mTorr, 투입파워300W의 조건으로 형성하였다. 퀴리온도는 190℃이다.
기록 보조층(14)으로서 Tb0.31(Fe0.6Co0.4)0.69의 조성을 갖는 희토류-천이 금속 합금을 이용하였다. 기록 보조층(14)은 Tb 타깃, Fe 타깃, Co 타깃을 이용한 3원 동시스패터링법의 DC 마그네트론 스패터링에 의해 아르곤 가스압 0.4mTorr, 투입파워100W의 조건으로 형성하였다. 기록 보조층(14)의 퀴리온도는 300℃이다.
제 1 유전체층(12), 제 2 유전체층(15), 반사층(16)의 제작 조건은 실험 1과 같다.
제 1 유전체층(12), 기록층(13), 제 2 유전체층(15) 및 반사층(16)의 막 두께가 각각 600, 200, 200 및 600옹스트롬이고, 기록 보조층(14)의 막 두께가 0옹스트롬에서 80옹스트롬까지 5옹스트롬마다 다른 시료를 작성하여, 그 변조 자계에 대한 감도를 조사하였다. 또, 기록 보조층(14)의 막 두께는 실측한 값이 아니고, 미리 측정되어 있는 기록 보조층(14)의 형성속도와, 실측한 스패터링 시간으로써 계산한 값이다. 시료에의 기록은 선속1.4m/s, 기록 주파수 720㎑, 기록 레이저파워 6.9㎽, 변조 자계35±에르스테드의 조건하에서 행하였다.
기록 보조층(14)의 막 두께와 CN비의 관계를 도 12에 나타낸다.
15옹스트롬과 같은 극히 얇은 기록 보조층(14)을 형성하는 것만으로 CN비 개선 효과가 나타나는 것을 알 수 있다. ±35에르스테드가 약한 변조 자계에서 기록하였을 때의 CN비는 기록 보조층(14)의 두께에 강하게 의존하여, 15옹스트롬에서 70옹스트롬에서 효과가 인정되고, 특히 20옹스트롬에서 55옹스트롬의 부근에서 현저히 큰 CN비가 얻어졌다. 65옹스트롬 이상에서는 막 두께의 증대에 수반하여 CN비가 약간 저하한다.
이와 같이, 제 1 실시예와 같이 기록 보조층(14)을 기록층(13)의 뒤에 형성한 구조뿐만 아니라, 본 실시예와 같이 기록 보조층(14)을 기록층(13)에 앞서서 형성한 구조에 있어서도, 자계 감도의 향상이 인정되었다.
3. 제 3 실시예
도 13에, 본 실시예의 광자기 기록 매체의 단면 구조를 도시한다. 본 실시예에서는 기록 보조층(14)이 2매의 기록층(13-1, 13-2)의 중간에 삽입된다. 즉, 투명기판(11)상에, 제 1 유전체층(12), 제 1 기록층(13-1), 기록 보조층(14), 제 2 기록층(13-2), 제 2 유전체층(15), 반사층(16)이 순서대로 형성된다.
(1) 실험7 : 기록 보조층(14)의 막 두께와 자계 감도의 관계
여기에서는 기록층(13-1, 13-2)으로서 Tb0.16(Fe0.8Co0.20)0.84의 조성을 갖는 희토류-천이 금속 합금을 이용하였다. 이들 층(13-1, 13-2)은 주조 합금 타깃을 이용하여 DC 마그네트론 스패터링에 의해서 아르곤 가스압 1.8mTorr, 투입파워300W의 조건으로 형성하였다. 그 퀴리온도는 240℃이다.
기록 보조층(14)으로서 Tb0.32(Fe0.50Co0.50)0.68의 조성을 갖는 희토류-천이 금속 합금을 이용하였다. 기록 보조층(14)은 Tb 타깃, Fe 타깃, Co 타깃을 이용한 3원 동시스패터링법의 DC 마그네트론 스패터링에 의해 아르곤 가스압 0.4mTorr, 투입파워100W의 조건으로 형성하였다. 기록 보조층(14)의 퀴리온도는 320℃이다.
제 1 유전체층(12), 제 2 유전체층(15), 반사층(16)의 제작 조건은 실험 1과 같다.
제 1 유전체층(12), 제 1 기록층(13-1), 제 2 기록층(13-2), 제 2 유전체층(15) 및 반사층(16)의 막 두께가 각각 600, 100, 100, 200 및 600옹스트롬이고, 기록 보조층(14)의 막 두께가 0옹스트롬에서 80옹스트롬까지 5옹스트롬마다 다른 시료를 작성하여, 그 변조 자계에 대한 감도를 조사하였다. 또, 기록 보조층(14)의 막 두께는 실측한 값이 아니고, 미리 측정되어 있는 기록 보조층(14)의 형성 속도와, 실측한 스패터링 시간으로써 계산한 값이다. 시료로의 기록은 선속 1.4m/s, 기록주파수 720㎑, 기록 레이저파워 7.4㎽, 변조 자계±35에르스테드의 조건하에서 행하였다.
기록 보조층(14)의 막 두께와 CN비의 관계를 도 14에 도시한다.
±35에르스테드의 약한 변조 자계에서 기록하였을 때의 CN비는 기록 보조층(14)의 두께에 강하게 의존하고, 20옹스트롬에서 70옹스트롬에서 효과가 인정되고, 특히 35옹스트롬에서 65옹스트롬의 부근에서 현저히 큰 CN비가 얻어졌다. 65옹스트롬 이상에서는 막 두께의 증대에 수반하여 CN비가 약간 저하해간다.
이와 같이, 기록 보조층(14)을 기록층의 중간에 형성한 구조의 광자기 기록 매체에 있어서도 자계 감도의 향상을 달성할 수 있다.
4. 제 4 실시예
상술한 제 1~제 3 실시예에서는 기록층(13)에 TbFeCo 조성계의 합금을 이용하고, 기록 보조층(14)에 DyFeCo 조성계의 합금을 이용하고 있다. 본 실시예에서는 기록층과 기록 보조층의 쌍방 또는 한쪽에, 제 1~제 3 실시예와는 다른 조성계의 합금을 이용한다. 예를 들면, 기록층(13)에 DyFeCo, GdFeCo, TbDyFeCo 또는 TbGdFeCo를 이용한다. 혹은 기록 보조층(14)에 TbFeCo, GdFeCo, TbDyFeCo 또는 TbGdFeCo를 이용한다.
본 실시예의 매체 단면 구조는 도 1에 도시하는 바와 같이, 투명기판(11)의 표면에, 제 1 유전체층(12), 기록층(13), 기록 보조층(14), 제 2 유전체층(15) 및 반사층(16)이 순서대로 적층된 것이다.
(1) 실험8 : 기록층 및 기록 보조층의 조성과 자계 감도의 관계
다음에, 여러가지의 조성의 기록층과 기록 보조층을 갖는 광자기 기록 매체의 자계 감도에 대하여 조사하였다.
기록층(13)은 다른 조성은 주조 합금 타깃을 이용하여 DC 마그네트론 스패터링에 의해서 아르곤 가스압 1.8mTorr, 투입파워300W의 조건으로 형성하였다. 기록 보조층(14)은 다른 조성의 주조 합금 타깃을 이용한 DC 마그네트론 스패터링에 의해 아르곤 가스압 0.4mTorr, 투입파워100W의 조건으로 형성하였다. 제작한 시료의 기록층(13) 및 기록 보조층(14)의 조성, 및 기록층(13)과 기록 보조층(14)의 퀴리온도차를 표 4에 나타낸다. 또한, 제 1 유전체층(12), 제 2 유전체층(15), 반사층(16)의 제작조건은 실험 1과 같다.
표 4에 나타내는 각 시료 번호마다, 제 1 유전체층(12), 기록층(13), 제 2 유전체층(15) 및 반사층(16)의 막 두께가 각각 600, 200, 200 및 600옹스트롬이고, 기록 보조층의 막 두께를 0옹스트롬에서 80옹스트롬까지 5옹스트롬마다 다르게 한 시료를 제작하였다. 또, 기록 보조층(14)의 막 두께는 실측한 값이 아니고, 미리 측정되어 있는 기록 보조층(14)의 형성속도와, 실측한 스패터링 시간으로써 계산한 값이다. 시료로의 기록은 선속 1.4m/s, 기록주파수 720㎑, 변조 자계±35에르스테드의 조건하에서 행하였다. 기록 레이저 파워에는 CN비가 최고가 되는 레이저 파워를 선택하였다.
표 4에, 각 시료 번호마다 CN비의 변화를 나타낸다. CN비의 변화란, 기록 보조층(14)을 형성함으로써 개선된 CN비의 변화분을 가리킨다. 여기에서, 기록 보조층(14)의 기록막에는 각 시료 번호마다 최고의 CN비가 얻어지는 기록 보조층(14)의 막 두께를 선택하였다.
[표 4]
시료번호 4-1에서 4-3의 결과로부터 명백한 바와 같이, 기록층(13)으로서 DyFeCo를 이용한 경우에 자계 감도의 향상이 인정된다.
시료번호 4-4에서 4-6의 결과로부터 명백한 바와 같이, 기록층(13)에 포함되는 중희토류 금속으로서, Tb와 Dy의 혼합을 이용하더라도 자계 감도의 향상이 인정된다. 또한, 이들 기록층(13)에 대하여 GdFeCo의 기록 보조층(14)을 이용하더라도, DyFeCo의 기록 보조층(14)과 같이 자계 감도의 향상이 인정된다.
시료번호 4-7에서 4-9의 결과로부터 명백한 바와 같이, 기록층(13)에 포함되는 중희토류 금속으로서, Tb와 Gd의 혼합을 이용하더라도 자계 감도의 향상이 인정된다. 이들 기록층(13)에 대하여, 중희토류 금속으로서 Tb와 Dy의 혼합을 포함하는 기록 보조층(14)을 이용하더라도, DyFeCo라든지 GdFeCo의 기록 보조층(14)과 마찬가지로 자계 감도의 향상이 인정된다.
시료번호 4-10의 결과로부터 명백한 바와 같이, 기록층(13)으로서 GdFeCo를 이용한 경우에도 자계 감도의 향상이 인정된다. 또한, TbFeCo의 기록 보조층(14)을 이용하더라도 자계 감도의 향상이 인정된다. 시료번호 4-11에서 4-13의 결과로부터 명백한 바와 같이, 중희토류 금속으로서 Tb와 Gd의 혼합을 포함하는 기록 보조층(14)을 이용하더라도, 자계 감도의 향상이 인정된다.
시료번호 4-14에서 4-19의 결과로부터 명백한 바와 같이, 기록 보조층(14)으로서 Fe를 포함하지 않는 DyCo 조성 혹은 매우 Fe가 적은 DyFeCo 조성에 있어서도 자계 감도의 향상이 인정된다. 또한, 기록 보조층중의 Dy량이 수at% 변화하더라도 자계 감도는 크게 변화하지 않는 것을 알 수 있다. 시료번호 4-20에서 4-22의 결과로부터 명백한 바와 같이, 기록 보조층(14)으로서 Fe를 포함하지 않는 TbCo, GdCo, 또는 매우 Fe가 적은 TbFeCo 조성에 있어서도 자계 감도의 향상이 인정된다.
기록 보조층(14)의 조성에 대해서는 중희토류 금속량이 25at% 이상에서 자계 감도 향상의 효과가 있다는 것을 표 4로부터 알 수 있다. 중희토류 금속량의 상한에 대해서는 기록 보조층(14)의 퀴리온도로 제한된다. 즉, 중희토류 금속량이 35at%를 초과하면, 기록 보조층(14)의 퀴리온도가 현저히 저하한다. 이러한 경우에는 천이 금속중에 차지하는 Co의 비율(이하, Co비로 한다)을 증대하더라도, 기록 보조층(14)의 퀴리온도를 상승시키는 것이 곤란하며, 기록층(13)의 퀴리온도에 대하여 기록 보조층(14)의 퀴리온도를 30K이상 높게 하는 것이 곤란하다. 이상의 사실에서, 중희토류 금속량이 25at%에서 25at%의 범위라면, 자계 감도 향상을 실현할 수 있다.
한편, 기록 보조층(14)의 Co비의 하한에 대해서는 표 4의 시료번호 4-6에서 나타나는 바와 같이 Co비가 20%에서 자계 감도 향상의 효과가 있기 때문에, 20%이상이 바람직하다는 것을 알 수 있다. 기록 보조층(14)의 Co비의 상한에 대해서는 특히 제약은 없고, 100% 즉 Fe를 포함하지 않는 조성의 기록 보조층에 있어서도 자계 감도 향상의 효과가 있다.
5. 제 5 실시예
본 실시예는 도 1에 도시한 단면 구조를 가지며, 기록층(13)에는 TbFeCo를 이용하여, 기록 보조층(14)에는 TbCo, DyCo 또는 GdCo를 이용한다.
(1) 실험9 : 기록 보조층의 막 두께와 자계 감도의 관계
기록층(13)으로서 Tb0.14(Fe0.91Co0.09)0.86의 조성을 갖는 희토류-천이 금속 합금을 이용하고, 기록 보조층(14)으로서 Tb0.31Co0.69, Dy0.31Co0.69, Gd0.31Co0.69의 3종류의 조성을 이용한 광자기 기록 매체의 재생 특성에 미치는 기록 보조층 막 두께의 영향을 조사하였다. 시료의 작성은 실시예 1과 동일한 조건으로 행하였다.
기록 보조층(14)의 각 조성마다, 제 1 유전체층(12), 기록층(13), 제 2 유전체층(15) 및 반사층(16)의 막 두께가 각각 600, 200, 200 및 600옹스트롬으로, 기록 보조층(14)의 막 두께를 0옹스트롬에 100옹스트롬까지 5옹스트롬마다 다르게 한 시료를 제작하여, 각 변조 자계에 대한 감도를 조사하였다. 또, 기록 보조층(14)의 막 두께는 실측한 값이 아니고, 미리 측정되어 있는 기록 보조층(14)의 형성속도와, 실측한 스패터링 시간으로써 계산한 값이다. 기록은 선속 1.4m/s, 기록주파수 720㎑, 기록 레이저파워 7.2㎽, 변조 자계±35에르스테드의 조건에서 행하였다.
도 15에, 상기 3종의 기록 보조층(14)을 이용한 경우의 기록 보조층(14)의 막 두께와 CN비의 관계를 나타낸다.
Tb0.31Co0.69, Dy0.31Co0.69, Gd0.31Co0.69의 어느 조성의 기록 보조층(14)을 이용한 경우에도 자계 감도가 크게 개선되는 것을 알 수 있다. 기록 보조층(14)의 막 두께를 선택함으로써, 50dB 이상 CN비를 얻을 수 있다. 단, 기록 보조층(14)내의 중희토류의 상이함에 의해, 자계 감도의 기록 보조층(14)의 막 두께에 대한 의존성이 크게 다르다. Gd0.31Co0.69인 경우는 기록 보조층(14)의 막 두께가 20옹스트롬일 때에 매우 높은 CN비가 얻어지지만, 그것보다도 막 두께가 두꺼우면 급격히 CN비가 저하한다. 이것에 대하여, Tb0.31Co0.69, Dy0.31Co0.69인 경우의 막 두께 의존성은 작다. 특히, Dy0.31Co0.69의 기록 보조층(14)인 경우는 막 두께가 80옹스트롬 정도까지 CN비의 저하가 작고, 막 두께가 15옹스트롬에서 100옹스트롬의 범위에서, CN비가 45dB이상 양호한 결과가 얻어졌다. TbCo의 기록 보조층(14)이라도, Tb와 Co의 비율이라든지 그 밖의 조건의 선택에 의해서, 100옹스트롬 정도의 막 두께라도 45dB이상 CN비가 얻어지는 것을 기대할 수 있다.
6. 제 6 실시예
본 실시예는 단면 구조 및 각 층의 기본적인 조성에 있어서, 제 1 실시예와 동일하다.
(1) 실험10 : 기록층(13)의 Co비와 자계 감도의 관계
기록층(13)의 Fe와 Co의 비율을 바꿔 자계 감도를 조사하였다. 기록층(13)의 조성 이외는 실험 1과 같은 조건으로 시료를 제작하였다. 기록층(13)은 조성이 다른 주조 합금 타깃을 이용하고, DC 마그네트론 스패터링에 의해서 아르곤 가스압 1.2mTorr, 투입파워300W의 조건으로 형성하였다. 얻어진 기록층(13)의 조성을 표 5에 나타낸다. 기록층(13)의 단층에서의 퀴리온도도 병행하여 표 5에 나타낸다. 시료번호 5-7와 5-8의 조성의 기록층(13)에 대해서는 퀴리온도가 320℃이상 이었다.
[표 5]
기록 보조층(14)으로서 Dy0.30(Fe1-xCox)0.70의 조성을 갖는 희토류-천이 금속 합금을 이용하였다. 기록 보조층(14)의 퀴리온도와 기록층(13)의 퀴리온도의 차가 거의 60K가 되도록, 기록층(13)의 조성에 따라서 기록 보조층(14)의 조성을 조정하였다. 기록 보조층(14)은 다른 조성의 주조 합금 타깃을 이용하여 DC 마그네트론 스패터링에 의해 아르곤 가스압 0.4mTorr, 투입파워100W의 조건으로 형성하였다.
표 5에 나타낸 기록층(13)의 각 조성에 대하여, 기록 보조층(14)의 막 두께를 0옹스트롬에서 80옹스트롬까지 5옹스트롬마다 다르게 한 시료를 제작하여, 그 변조 자계에 대한 감도를 조사하였다. 또, 기록 보조층(14)의 막 두께는 실측한 값이 아니고, 미리 측정되어 있는 기록 보조층(14)의 형성속도와, 실측한 스패터링 시간으로써 계산한 값이다. 기록은 선속 1.4m/s, 기록주파수 720㎑, 변조 자계 강도±35에르스테드의 조건으로 행하였다.
도 16에, 시료번호 5-1에서 5-8의 조성의 기록층(13)의 Co비(천이 금속에 차지하는 비율)와, 시료의 CN비의 관계를 나타낸다. 여기에서, 기록 보조층(14)의 막 두께는 각 기록층 조성에 대하여 최고의 CN비를 나타내는 막 두께를 선택하였다. 기록 레이저 파워에는 CN비가 최고가 되는 레이저 파워를 선택하였다.
±35에르스테드의 변조 자계에서 기록한 경우, Co비가 30% 이하에서 CN비는 양호한 값을 나타내고, 25% 이하에서 더욱 높은 값을 나타낸다. Co비의 하한에 대해서는 Co비가 6% 이상에서 CN비는 가장 양호한 값을 나타내고, Co비가 0%에서도 CN비는 양호한 값을 나타내는 것을 알 수 있다. Co비가 30% 이상인 경우, CN비가 양호하지 않을 뿐만아니라, 퀴리온도가 높기 때문에 기록에 필요한 레이저 파워도 높아진다. 따라서, Co비가 30% 이상 조성의 기록층(13)은 실제상 바람직하지 않다.
7. 제 7 실시예
본 실시예는 도 17에 도시하는 바와 같이, 기록막으로서 안정층(13a), 기록층(13b) 및 기록 보조층(14)의 3층 구조를 가진다. 즉, 투명기판(11)의 표면에, 제 1 유전체층(12), 안정층(13a), 기록층(13b), 기록 보조층(14), 제 2 유전체층(15) 및 반사층(16)이 순서대로 적층된다.
(1) 실험11 : 기록 보조층(14)의 막 두께와 자계 감도의 관계
제 1 유전체층(12), 제 2 유전체층(15), 반사층(16)의 형성 조건은 실시예 1과 동일하였다. 안정층(13a) 및 기록층(13b)은 DC 마그네트론 스패터링에 의해서 아르곤 가스압 1.2mTorr, 투입파워300W의 조건으로 형성하였다. 안정층(13a)의 조성은 Tb0.25 Fe0.75이고, 그 퀴리온도가 125℃이다. 기록층(13b)의 조성은 Tb0.09(Fe0.93Co0.07)0.91이고, 그 퀴리온도가 170℃이다. 기록 보조층(14)의 조성은 Dy0.31Co0.69이고, 그 퀴리온도는 300℃이상이다. 기록 보조층(14)은 DC 마그네트론 스패터링에 의해 아르곤 가스압 0.4mTorr, 투입파워100W의 조건으로 형성하였다.
제 1 유전체층(12), 안정층(13a), 기록층(13b), 제 2 유전체층(15) 및 반사층(16)의 막 두께가 각각 600, 20, 200, 200 및 600옹스트롬이고, 기록 보조층(14)의 막 두께를 0옹스트롬에서 100옹스트롬까지 5옹스트롬마다 다르게 한 시료를 제작하여, 그것들의 변조 자계에 대한 감도를 조사하였다. 또, 기록 보조층(14)의 막 두께는 실측한 값이 아니고, 미리 측정되어 있는 기록 보조층(14)의 형성속도와, 실측한 스패터링 시간으로써 계산한 값이다. 비교를 위해 안정층을 형성하지 않는 구성의 매체도 작성하여 특성을 조사하였다. 기록은 선속 1.4m/s, 기록주파수 720㎑, 기록파워 7.0㎽, 변조 자계±35에르스테드로 행하였다.
도 18에, 기록 보조층(14)의 막 두께와 CN비의 관계를 도시한다.
안정층(13a)이 없는 매체(○표 플롯)에서도, 기록 보조층(14)의 형성에 의해 자계 감도가 개선하는 것을 알 수 있다. 또한, 20옹스트롬의 안정층(13a)를 갖는 매체에 대해서도, 기록 보조층(14)의 형성에 의해 자계 감도가 개선하여, 안정층(13a)이 없는 매체와 비교하여 약간 CN비가 높은 것을 알 수 있다.
도 19는 안정층(13a)의 유무에 따른 카히스테리시스루프의 상이함을 나타내고 있다. 여기에서, 기록 보조층(14)의 막 두께는 동시에 50옹스트롬이다. 안정층(13a)을 형성함에 의해서 보자력이 증대하는 것을 알 수 있다.
이상 도시한 바와 같이 안정층(13a)의 형성에 의하여 보자력이 증대하고, 보다 안정한 정보의 보존이 가능하게 된다고 생각된다. 안정층(13a)로서 요망되는 특성은 실온에서의 보자력가 기록층(13b)보다 크고, 퀴리온도가 기록층(13b)보다도 낮은 것이다. 안정층(13a)의 실온에서의 보자력은 최저라도 약 3k에르스테드는 필요하다고 생각되고, 바람직하게는 약 5k에르스테드 이상이다. 이러한 특성을 만족하는 안정층(13a)은 기록에는 영향을 거의 미치지 않고 적층 기록막의 실온에서의 보자력을 증대시키는 효과를 낳는다. 안정층(13a)의 막 두께는 기록층(13b)보다 얇은 것이 필요하며, 10옹스트롬에서 수10옹스트롬 정도에서 상당한 효과가 있다고 생각된다. 도 18에 도시한 바와 같이 안정층(13a)의 유무로 CN비가 약간 변화하는 것으로, 전혀 기록에 영향을 미치게 하지 않는 것은 아니지만, 기록으로의 영향은 매우 작다고 생각된다. 안정층(13a)/기록층(13b)/기록 보조층(14)의 3층 구조를 채용함에 의해, 기록층(13b)에는 실온에서의 보자력이 작은 특성의 지닌 것을 이용하는 것이 가능하게 된다. 보다 자화가 큰 기록층(13b)의 이용도 가능하므로, 기록층(13b)의 선택의 폭을 넓히는 것이 가능하다고 생각된다.
8. 제 8 실시예
본 실시예는 기록층(13)으로서 Pt/Co 자화 인공 격자막(매우 얇은 Pt층과 Co층을 서로 다수매 적층한 것)을 이용한다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 투명기판(11)의 표면에, 제 1 유전체층(12), 기록층(13), 기록 보조층(14), 제 2 유전체층(15) 및 반사층(16)이 순서대로 적층된다.
(1) 실험12 : 기록 보조층(14)의 막 두께와 자계 감도의 관계
기록층(13)으로서, Pt 타깃과 Co 타깃을 이용하여 DC 마그네트론 스패터링에 의해서 아르곤 가스압 1.8mTorr, 투입파워300W의 조건으로, Pt 층과 Co 층의 다층막을 형성하였다. 막 두께 8옹스트롬의 Pt 층과 막 두께 3옹스트롬의 Co 층을 적층시키는 프로세스를, 14회 반복한 후, 또한 막 두께 8옹스트롬의 Pt 층을 적층하였다. 기록층(13) 단독에서의 실온의 보자력은 780에르스테드이었다.
기록 보조층(14)으로서 Tb0.34(Fe0.45Co0.55)0.66의 조성을 갖는 희토류-천이 금속 합금을 이용하였다. 기록 보조층(14)은 Tb 타깃, Fe 타깃, Co 타깃을 이용한 3원 동시스패터링법의 DC 마그네트론 스패터링에 의해서 아르곤 가스압 0.4mTorr, 투입파워100W의 조건으로 형성하였다. 기록 보조층(14)의 퀴리온도는 340℃이다. 제 1 유전체층(12), 제 2 유전체층(15), 반사층(16)의 제작 조건은 실험 1과 동일하였다.
제 1 유전체층(12), 기록층(13), 제 2 유전체층(15) 및 반사층(16)의 막 두께가 각각 600, 200, 200 및 600옹스트롬이고, 기록 보조층(14)의 막 두께를 0옹스트롬에서 80옹스트롬까지 5옹스트롬마다 다르게 한 시료를 제작하여, 그 변조 자계에 대한 감도를 조사하였다. 또, 기록 보조층(14)의 막 두께는 실측한 값이 아니고, 미리 측정되어 있는 기록 보조층(14)의 형성속도와, 실측한 스패터링 시간으로써 계산한 값이다. 기록은 선속 1.4m/s, 기록주파수 720㎑, 기록파워 8.0㎽, 변조 자계±50에르스테드로 행하였다.
도 20에, 기록 보조층(14)의 막 두께와 CN비의 관계를 도시한다.
±50에르스테드의 변조 자계에서 기록하였을 때의 CN비는 기록 보조층(14)의 두께에 강하게 의존하여, 20옹스트롬에서 70옹스트롬에서 효과가 인정되고, 특히 25옹스트롬에서 60옹스트롬의 부근에서 현저히 큰 CN비가 얻어졌다. 60옹스트롬 이상에서는 막 두께의 증대에 수반하여 CN비가 약간 저하하여간다.
(2) 실험13 : 다른 Pt/Co 자화 인공 격자막을 이용한 경우의 기록 보조층(14)의 막 두께와 자계 감도의 관계
여기에서는 다른 Pt/Co 자화 인공 격자막을 기록층(13)에 이용한다. Pt/Co 자화 인공 격자막 기록층 이외는 실험 12와 동일하다. 기록층(13)을 형성하기 위해서, 막 두께 15옹스트롬의 Pt 층과 막 두께 5옹스트롬의 Co 층을 적층시키는 프로세스를, 8회 반복한 후에, 또한 막 두께 15옹스트롬의 Pt 층을 적층하였다. 기록층(13) 단독에서의 실온의 보자력은 850에르스테드였다.
기록 보조층(14)으로서 Tb0.32Co0.68의 조성을 갖는 희토류-천이 금속 합금을 이용하였다. Tb 타깃, Co 타깃을 이용한 2원 동시스패터링법의 DC 마그네트론 스패터링에 의해서 아르곤 가스압 0.4mTorr, 투입파워100W의 조건으로 기록 보조층(14)을 형성하였다. 기록 보조층(14)의 퀴리온도 350℃ 이상이다. 제 1 유전체층(12), 제 2 유전체층(15), 반사층(16)의 제작조건은 실험 1과 동일하였다.
제 1 유전체층(12), 기록층(13), 제 2 유전체층(15) 및 반사층(16)의 막 두께가 각각 600, 175, 900 및 600옹스트롬이고, 기록 보조층(14)의 막 두께를 0옹스트롬에서 100옹스트롬까지 5옹스트롬마다 다르게 한 시료를 제작하고, 그 변조 자계에 대한 감도를 조사하였다. 또, 기록 보조층(14)의 막 두께는 실측한 값이 아니고, 미리 측정되어 있는 기록 보조층(14)의 형성속도와, 실측한 스패터링 시간으로써 계산한 값이다. 기록은 선속 1.4m/s, 기록주파수 720㎑, 기록파워 8.7㎽, 변조 자계±50에르스테드로 행하였다.
도 21에, 기록 보조층(14)의 막 두께와 CN비의 관계를 도시한다.
±50에르스테드의 변조 자계에서 기록하였을 때의 CN비는 기록 보조층(14)의 두께에 강하게 의존하여, 25옹스트롬에서 100옹스트롬에서 효과가 인정되고, 특히 35옹스트롬에서 90옹스트롬의 부근에서 현저히 큰 CN비가 얻어졌다. 80옹스트롬이 상으로서는 막 두께의 증대에 수반하여 CN비가 약간 저하하여 간다.
이상과 같이, 기록층(13)으로서 희토류-천이 금속 합금뿐만 아니라, Pt/Co 자화 인공 격자막을 이용하더라도 낮은 자계에서 기록을 행할 수 있다. 또한, Pt/Co뿐만 아니라, Pd/Co, Pt/Fe, Au/Co, Au/Fe 등의 자화 인공 격자막도, 실온에서 수직 자화막이 되고 또한 보자력도 크기 때문에, 기록층(13)으로서 이용할 수 있다.
9. 제 9 실시예
본 실시예는 도 1의 단면 구조를 갖는다. 기록층(13)과 기록 보조층(14)에는 희토류-천이 금속 합금이 이용되고, 기록층(13)에는 Cr가 미량 첨가되어 있다. Cr 첨가의 목적은 주로, 경시적인 성능 변화를 억제하여 매체 신뢰성을 향상시키는 것이다. 기록 보조층(14)의 퀴리온도는 기록층(13)의 퀴리온도보다 높다. 각 층의 재료의 일예를 나타내면, 투명기판(11)은 폴리카보네이트(PC) 기판이고, 제 1 유전체층(12), 제 2 유전체층(15)은 AlSiN 층이며, 기록층(13)은 TbFeCoCr 층이고, 기록 보조층(14)은 DyFeCo 층이며, 반사층(16)은 Al 층이다.
본 실시예의 특성을 조사하기 위해서 이하와 같이 실험을 행하였다.
(1) 실험14 : 기록 보조층(14)의 막 두께와 자계 감도의 관계
기록층(13)으로서 Tb0.14(Fe0.93Ci0.07)0.80Cr0.06의 조성을 갖는 희토류-천이 금속 합금을 이용하였다. 주조 합금 타깃을 이용하여 DC 마그네트론 스패터링에 의해서 아르곤 가스압 1.2mTorr, 투입파워300W의 조건하에서 기록층(13)을 형성하였다. 기록층(13)의 퀴리온도는 150℃이다.
기록 보조층(14)으로서 Dy0.30(Fe0.50Co0.50)0.70의 조성을 갖는 희토류-천이 금속 합금을 이용하였다. 주조 합금 타깃을 이용하여 DC 마그네트론 스패터링에 의해서 아르곤 가스압 0.4mTorr, 투입파워100W의 조건하에서 기록 보조층(14)을 형성하였다. 그 퀴리온도는 280℃이다.
제 1 유전체층(12) 및 제 2 유전체층(15)의 재료에는 AlSiN을 이용하였다. AlSi의 합금타깃을 이용한 스패터링에 의해, 스팩터가스 Ar60%+N2 40%, 가스압력 1.7mTorr, 투입파워 RF2500W의 조건하에서 제 1 유전체층(12) 및 제 2 유전체층(15)을 형성하였다. 반사층(16)은 Al 타깃을 이용한 스패터링에 의해, 아르곤 가스압 1.5mTorr, 파워660W의 조건하에서 형성하였다.
투명기판(11)상에, 제 1 유전체층(12), 기록층(13), 기록 보조층(14), 제 2 유전체층(15) 및 반사층(16)을 순서대로 적층시키는 방법으로, 제 1 유전체층(12), 기록층(13), 제 2 유전체층(15) 및 반사층(16)의 막 두께가 각각 600, 200, 200 및 600옹스트롬이고, 기록 보조층(14)의 막 두께가 0옹스트롬에서 80옹스트롬까지 5옹스트롬마다 다르게 한 본 실시예의 시료를 제작하였다. 그리고, 그 시료의 변조 자계에 대한 감도를 조사하였다. 또한, 기록 보조층(14)의 막 두께는 실측한 값이 아니고, 미리 측정되어 있는 기록 보조층(14)의 형성속도와, 실측한 스패터링 시간으로써 게산한 값이다. 시료로의 기록은 선속 1.4m/s, 기록주파수 720㎑, 기록 레이저파워 5.8㎽, 변조 자계±35에르스테드의 조건하에서 행하였다.
기록 보조층(14)의 막 두께와 CN비의 관계를 도 22에 나타낸다. 10옹스트롬이라는 극히 얇은 기록 보조층(14)을 형성하는 것만으로 CN비의 개선효과가 나타나는 것을 알 수 있다. ±35에르스테드라는 낮은 변조 자계에서 기록하였을 때의 CN비는 기록 보조층(14)의 두께에 강하게 의존하여, 막 두께가 15옹스트롬에서 70옹스트롬의 범위에서 실용에 제공하여 얻는 정도가 높은 CN비가 인정되고, 특히 25옹스트롬에서 50옹스트롬의 범위에서는 현저히 큰 CN비가 얻어졌다. 막 두께가 55옹스트롬 이상 범위에서는 막 두께의 증대에 따라 CN비가 저하하여 갔다.
(2) 실험15 : 기록층(13)의 Cr의 함유량과 자계 감도의 관계
다음에, 기록층(13)의 TbFeCoCr 중의 Cr의 함유량과 자계 감도의 관계를 조사하였다. 기록층(13)의 조성 이외에는 실험 1의 경우와 같은 조건으로 시료를 제작하였다. 기록층(13)의 제작은 조성이 다른 주조 합금 타깃을 이용하고, DC 마그네트론 스패터링에 의해서 아르곤 가스압 1.2mTorr, 투입파워300W의 조건하에서 행하였다.
제작된 기록층(13)의 조성을 표 6에 나타낸다. 기록층(13)의 퀴리온도가 일정하게 되도록 Fe와 Co의 비율을 조정하였다.
[표 6]
기록 보조층(14)으로서 Dy0.30(Fe0.50Co0.50)0.70의 조성을 갖는 희토류-천이 금속 합금을 이용하였다. 기록 보조층(14)의 퀴리온도는 280℃이다. 표 6에 나타낸 각 기록층 조성에 대하여, 기록 보조층(14)의 막 두께를 0옹스트롬에서 80옹스트롬까지 5옹스트롬마다 다르게 한 시료를 제작하여, 그 광자기 기록 매체의 변조 자계에 대한 감도를 조사하였다. 또, 기록 보조층(14)의 막 두께는 실측한 값이 아니고, 미리 측정한 기록 보조층(14)의 형성속도와, 실제의 스패터링 시간으로써 계산된 값이다. 기록은 선속 1.4m/s, 기록주파수 720㎑, 기록 레이저파워 6.0㎽, 변조 자계±35에르스테드의 조건하에서 행하였다.
도 23은 표 6에 나타낸 8종류의 기록층 조성의 Cr 함유량과 CN비의 관계를 나타낸다. 기록 보조층(14)의 막 두께는 각기록층 조성에 대하여 최고의 CN비를 나타내는 막 두께를 선택하였다. 선속, 기록 주파수는 실험 14와 같다. ±35에르스테드의 변조 자계에서 기록한 경우, Cr 함유량이 12at% 이하에서 CN비는 양호한 값을 나타내고, 10at% 이하에서 더욱 높은 값을 나타내고, 8at% 이하에서 가장 높은 값을 나타내었다.
(3) 실험16 : 기록층(13)의 Cr의 함유량과 신뢰성의 관계
다음에, 기록층(13)의 TbFeCoCr 중의 Cr의 함유량과 매체 신뢰성의 관계에 대하여 조사하였다. 표 6에 나타낸 8종류의 조성의 기록층(13)을 갖는 광자기 기록 매체의 시료를 80℃, RH80%의 분위기중에 방치하여, 100시간 걸러서 CN비를 측정하였다. 표 6에는 CN비가 제작 직후와 비교하여 3dB저하할 때까지의 경과 시간이 나타나 있다. 기록은 선속 1.4m/s, 기록주파수 720㎑, 기록 레이저파워 6.0㎽, 변조 자계±35에르스테드의 조건하에서 행하였다. 또한, 기록 보조층(14)의 막 두께는 각 기록층 조성에 대하여 최고의 CN비를 나타내는 막 두께를 선택하였다.
Cr을 첨가하고 있지 않는 시료번호 6-1의 조성에 대해서는 900시간이 경과한 부분에서 CN비가 제작 직후의 값에 대하여 3dB 이상 저하하였다. Cr 함유량이 15% 이하의 범위에서, Cr 함유량의 증대와 동시에, CN비가 저하할 때까지의 시간이 길어지는, 즉, 매체의 신뢰성이 향상한다. 다만, 도 23에 도시한 자계 감도와의 관계를 고려하면, 실용적으로는 Cr 함유량은 12at% 이하가 바람직하다고 생각된다.
10. 제 10 실시예
본 실시예는 제 9 실시예의 기록층(13)에 포함되는 Cr을 Ti로 대체하여, 기록층(13)의 조성을 TbFeCoTi로 한 것이다. 그 밖의 층의 조성, 및 각 층의 두께라든지 적층 순서 등의 구조는 실시예 1과 동일하다. Ti의 첨가의 목적도, Cr과 같이 매체 성능의 경시적 변화를 억제하는 것이다. 이 제 2 실시예의 특성을 조사하기 위해서, 이하와 같이 실험을 행하였다.
(1) 실험17 : 기록층(13)의 Ti의 함유량과 자계 감도의 관계
우선, Ti의 함유량과 자계 감도의 관계를 조사하였다. 기록층(13)의 조성이외는 제 9 실시예의 실험 15의 경우와 같은 조건으로 광자기 기록 매체의 시료를 제작하였다. 기록층(13)의 제작은 조성이 다른 주조 합금 타깃을 이용하여, DC 마그네트론 스패터링에 의해서 아르곤 가스압 1.2mTorr, 투입파워300W의 조건으로 행하였다.
시험한 기록층 조성은 표 7에 나타낸다. 기록층(13)의 퀴리온도가 일정하게 되도록 Fe와 Co의 비율을 조정하였다.
[표 7]
기록 보조층(14)으로서 Dy0.30(Fe0.50Co0.50)0.70의 조성을 갖는 희토류-천이 금속 합금을 이용하였다. 기록 보조층(14)의 퀴리온도는 280℃이다. 표 7에 나타낸 각 기록층 조성에 대하여, 기록 보조층(14)의 막 두께를 0옹스트롬에서 80옹스트롬까지 5옹스트롬마다 다르게 한 시료를 제작하여, 그것들 시료의 변조 자계에 대한 감도를 조사하였다. 또, 기록 보조층(14)의 막 두께는 실측한 값이 아니고, 미리 측정한 기록 보조층(14)의 형성속도와, 실제의 스패터링 시간으로써 계산된 값이다. 각 시료의 기록은 선속 1.4m/s, 기록주파수 720㎑, 기록 레이저파워 6.0㎽, 변조 자계±35에르스테드의 조건하에서 행하였다.
도 24는 표 7에 도시한 8종류의 기록층 조성의 Ti 함유량과 CN비의 관계를 나타낸다. 기록 보조층(14)의 막 두께는 각 기록층 조성에 대하여 최고의 CN비를 나타내는 막 두께를 선택하였다. 선속, 기록 주파수는 제 9 실시예의 실험 15의 경우와 같다.
±35에르스테드의 변조 자계에서 기록한 경우, Ti 함유량이 12at% 이하에서 CN비는 양호한 값을 나타내고, 10at% 이하에서 더욱 높은 값을 나타내고, 8at% 이하에서 가장 높은 값을 나타내었다.
(2) 실험13 : 기록층(13)의 Ti의 함유량과 신뢰성의 관계
다음에, 기록층(13)의 TbFeCoTi 중의 Ti의 함유량과 매체의 신뢰성의 관계에 대하여 조사하였다. 표 7에 나타낸 8종류의 기록층 조성을 갖는 광자기 기록 매체의 시료를 80℃, RH80%의 분위기중에 방치하고, 100시간 걸러서 CN비를 측정하였다. 표 7에는 제작 직후와 비교하여 CN비가 3dB저하할 때까지의 경과시간이 나타나 있다. 시료로의 기록은 선속 1.4m/s, 기록주파수 720㎑, 기록 레이저파워 6.0㎽, 변조 자계±35에르스테드의 조건하에서 행하였다. 또한, 기록 보조층(14)의 막 두께는 각 기록층 조성에 대하여 최고의 CN비를 나타내는 막 두께를 선택하였다.
Ti를 첨가하고 있지 않는 시료번호 7-1의 조성에 대해서는 900시간 경과한 바로, CN비가 제작 직후의 값보다 3dB이상 저하하였다. Ti 함유량이 15% 이하의 범위에서, Ti 함유량의 증대와 동시에 CN비가 저하하는 시간이 길어지는, 즉, 매체의 신뢰성이 향상하는 것을 알 수 있다. 다만, 도 24에 나타낸 자계 감도와의 관계를 고려하면 실용적으로는 Ti 함유량은 12at%까지가 바람직하다고 생각된다.
11. 제 11 실시예
본 실시예는 제 9 실시예의 기록층(13)에 포함되는 Cr을 Al로 대체하여, 기록층(13)의 조성을 TbFeCoAl로 한 것이다. 그 밖의 층의 조성, 및 각 층의 두께라든지 적층 순서 등의 구조는 제 9 실시예와 동일하다. Al의 첨가의 목적도, Cr이라든지 Ti과 같이 매체성능의 경시적 변화를 억제하는 것이다. 이 제 11 실시예의 특성을 조사하기 위하여, 이하와 같이 실험을 행하였다.
(1) 실험19 : 기록층(13)의 Al의 함유량과 자계 감도와의 관계
기록층(13)의 TbFeCoAl의 Al의 함유량과 자계 감도의 관계를 조사하였다. 기록층(13)의 조성 이외에는 제 9 실시예의 실험 15와 같은 조건으로 광자기 기록 매체의 시료를 제작하였다. 기록층(13)의 제작은 조성이 다른 주조 합금 타깃을 이용하고, DC 마그네트론 스패터링에 의해서 아르곤 가스압 1.2mTorr, 투입파워300W의 조건하에서 행하였다. 제작된 기록층 조성을 표 8에 나타낸다. 기록층(13)의 퀴리온도가 일정하게 되도록 Fe와 Co의 비율을 조정하였다.
[표 8]
기록 보조층(14)으로서 Dy0.30(Fe0.50Co0.40)0.70의 조성을 갖는 희토류-천이 금속 합금을 이용하였다. 기록 보조층(14)의 퀴리온도는 280℃이다. 각 기록층 조성에 대하여, 기록 보조층(14)의 막 두께를 0옹스트롬에서 80옹스트롬까지 5옹스트롬마다 다르게 한 시료를 제작하여, 그 변조 자계에 대한 감도를 조사하였다. 또, 기록 보조층(14)의 막 두께는 실측한 값이 아니고, 미리 측정한 기록 보조층(14)의 형성속도와, 실제의 스패터링 시간으로써 계산된 것이다. 시료의 기록은 선속 1.4m/s, 기록주파수 720㎑, 기록 레이저파워 6.0㎽, 변조 자계±35에르스테드의 조건하에서 행하였다.
도 25는 표 8에 나타낸 8종류의 기록층 조성의 Al 함유량과 CN비의 관계를 나타낸다. 기록 보조층(14)의 막 두께는 각 기록층 조성에 대하여 최고의 CN비를 나타내는 막 두께를 선택하였다. 기록시의 선속, 기록 주파수는 제 9 실시예의 실험 15와 같다. ±35에르스테드의 변조 자계에서 기록한 경우, Al 함유량이 20at% 이하에서 CN비는 양호한 값을 나타내고, 15at% 이하에서 더욱 높은 값을 나타내고, 10at% 이하에서 가장 높은 값을 나타내었다.
(2) 실험20 : 기록층(13)의 Al의 함유량과 신뢰성의 관계
다음에, 기록층(13)의 TbFeCoAl 중의 Al의 함유량과 매체의 신뢰성 관계에 대하여 조사하였다. 표 8에 나타낸 조성의 기록층(13)을 이용한 광자기 기록 매체의 시료를 80℃, RH80%의 분위기중에 방치하고, 100시간 걸러서 CN비를 측정하였다.
표 8에는 CN비가 제작 직후와 비교하여 3dB저하할 때까지의 경과 시간이 나타나고 있다. 시료의 기록은 선속 1.4m/s, 기록주파수 720㎑, 기록 레이저파워 6.0㎽, 변조 자계±35에르스테드의 조건하에서 행하였다. 또한, 기록 보조층(14)의 막 두께는 각 기록층 조성에 대하여 최고의 CN비를 나타내는 막 두께를 선택하였다.
Al을 첨가하고 있지 않는 시료번호 8-1의 조성에 대해서는 900시간이 경과한 부분에서, 제작 직후에 대하여 CN비가 3dB이상 저하하였다. Al 함유량이 15% 이하의 범위에서, Al 함유량의 증대와 동시에 CN비가 저하할 때까지의 시간이 길어지는, 즉, 매체의 신뢰성이 향상하는 것을 알 수 있다. 다만, 자계 감도를 고려하면 실용적으로는 Al 함유량은 12at%까지가 바람직하다고 생각된다.
12. 제 12 실시예
본 실시예는 희토류-천이 금속 합금인 기록층(13)에, Nd를 미량 첨가한 것이다. Nd의 첨가의 목적은 주로, 단파장 영역에서의 카회전각을 증대시키며, 매체의 재생 성능을 향상시키는 것이다. 그 밖의 층의 조성, 및 각 층의 두께라든지 적층 순서 등의 구조는 제 9 실시예와 동일하다.
본 실시예의 특성을 조사하기 위해서 이하와 같이 실험을 행하였다.
(1) 실험21 : 기록 보조층(14)의 막 두께와 자계 감도의 관계
기록층(13)으로서 Tb0.14(Fe0.93Co0.07)0.81Nd0.05의 조성을 갖는 희토류-천이 금속 합금을 이용하였다. 첨자는 원자비를 나타낸다. 주조 합금 타깃을 이용하여 DC 마그네트론 스패터링에 의해서 아르곤 가스압 1.2mTorr, 투입파워300W의 조건하에서 기록층(13)을 형성하였다. 퀴리온도는 150℃이다. 그 밖의 층(11, 12, 14, 15, 16)은 제 1 실시예의 실험 1의 경우와 동일한 방법으로 동일한 조건하에서 형성하였다.
투명기판(11)상에, 제 1 유전체층(12), 기록층(13), 기록 보조층(14), 제 2 유전체층(15) 및 반사층(16)을 순서대로 적층시키는 방법으로, 제 1 유전체층(12), 기록층(13), 제 2 유전체층(15) 및 반사층(16)의 막 두께가 각각 600, 200, 200 및 600옹스트롬이고, 기록 보조층(14)의 막 두께를 0옹스트롬에서 80옹스트롬까지 5옹스트롬마다 다르게 한 본 실시예의 시료를 제작하였다. 그리고, 그 시료의 변조 자계에 대한 감도를 조사하였다. 또, 기록 보조층(14)의 막 두께는 실측한 값이 아니고, 미리 측정되어 있는 기록 보조층(14)의 형성 속도와, 실측한 스패터링 시간으로써 계산한 값이다. 시료로의 기록은 선속 1.4m/s, 기록주파수 720㎑, 기록 레이저파워 5.8㎽, 변조 자계±35에르스테드의 조건하에서 행하였다.
기록 보조층(14)의 막 두께와 CN비의 관계를 도 26에 도시한다. 10옹스트롬이라는 극히 얇은 기록 보조층(14)을 형성하는 것만으로 CN비의 개선효과가 나타나는 것을 알 수 있다. ±35에르스테드와 같은 낮은 변조 자계에서 기록하였을 때의 CN비는 기록 보조층(14)의 두께에 강하게 의존하며, 막 두께가 15옹스트롬에서 70옹스트롬의 범위에서 실용에 제공하여 얻는 정도가 높은 CN비가 인정되고, 특히 25옹스트롬에서 50옹스트롬의 범위에서는 현저히 큰 CN비가 얻어졌다. 막 두께가 55옹스트롬 이상 범위에서는 막 두께의 증대에 따라 CN비가 저하해 갔다.
(2) 실험22 : 기록층(13)의 Nd의 함유량과 자계 감도의 관계
다음에, 기록층(13)의 TbFeCoNd 중의 Nd의 함유량과 자계 감도의 관계를 조사하였다. 기록층(13)의 조성 이외는 실험 21인 경우와 같은 조건으로 시료를 제작하였다. 기록층(13)의 제작은 조성이 다른 주조 합금 타깃을 이용하고, DC 마그네트론 스패터링에 의해서 아르곤 가스압 1.2mTorr, 투입파워300W의 조건하에서 행하였다.
제작된 기록층(13)의 조성을 표 9에 나타낸다. 기록층(13)의 퀴리온도가 일정하게 되도록 Fe와 Co의 비율을 조정하였다.
[표 9]
기록 보조층(14)으로서 Dy0.30(Fe0.50Co0.50)0.70의 조성을 갖는 희토류-천이 금속 합금을 이용하였다. 기록 보조층(14)의 퀴리온도는 280℃이다. 표 9에 나타낸 각 기록층 조성에 대하여, 기록 보조층(14)의 막 두께를 0옹스트롬에서 80옹스트롬까지 5옹스트롬마다 다르게 한 시료를 제작하여, 그 광자기 기록 매체에 변조 자계에 대한 감도를 조사하였다. 또, 기록 보조층(14)의 막 두께는 실측한 값이 아니고, 미리 측정한 기록 보조층(14)의 형성속도와, 실제의 스패터링 시간으로써 계산된 값이다. 기록은 선속 1.4m/s, 기록주파수 720㎑, 기록 레이저파워 6.0㎽, 변조 자계±35에르스테드의 조건하에서 행하였다.
도 27은 표 9에 나타낸 8종류의 기록층 조성의 Nd 함유량과 CN비의 관계를 나타낸다. 기록 보조층(14)의 막 두께는 각 기록층 조성에 대하여 최고의 CN비를 나타내는 막 두께를 선택하였다. 선속, 기록 주파수는 실험 21과 같다. ±35에르스테드의 변조 자계에서 기록한 경우, Nd 함유량이 12at% 이하에서 CN비는 양호한 값을 나타내고, 10at% 이하에서 더욱 높은 값을 나타내고, 8at% 이하에서 가장 높은 값을 나타내었다.
(3) 실험23 : 기록층(13)의 Nd의 함유량과 저파장 영역에서의 카회전각의 관계
다음에, 기록층(13)의 TbFeCoNd 중의 Nd의 함유량과 매체의 파장 400㎚에서의 카회전각(θk)과의 관계에 대하여 조사하였다. 표 9에 나타낸 8종류의 조성의 기록층(13)을 가지는 시료에 대하여, 파장 400㎚에서의 θk를 측정하였다. 여기에서 이용한 시료는 글라스기판에 직접 기록층(13)을 1000옹스트롬 형성하여, 그 위에 보호막으로서의 AlSiN을 600옹스트롬 형성한 것이다. 또한, θk의 측정은 글라스기판 측에서 파장 400㎚의 빛을 입사하여 갔다. 그 결과를 표 4와 병행하여 나타낸다.
Nd를 첨가하고 있지 않는 시료번호 9-1의 조성에 대해서는 θk은 0.26도이다. Nd의 함유량이 15% 이하의 범위에서, Nd 함유량의 증대와 동시에 파장 400㎚에서의 θk가 증대한다. 기록층(13)의 카회전각이 증대하는 것은 광자기 기록 매체의 재생 성능이 향상하는 것을 의미한다. 따라서, Nd 함유량이 15% 이하의 범위에서, Nd의 첨가에 의해 매체의 단파장역에서의 재생 성능이 향상하는 것을 알 수 있다.
13. 제 13 실시예
본 실시예는 제 12 실시예의 기록층(13)에 포함되는 Nd를 Pr로 대체하여, 기록층(13)의 조성을 TbFeCoPr로 한 것이다. 그 밖의 층의 조성, 및 각 층의 두께라든지 적층의 순서 등의 구조는 제 12 실시예와 동일하다. Pr의 첨가의 목적도, Nd와 같은 단파장 영역에서의 카회전각을 증대시키는 것이다. 이 제 13 실시예의 특성을 조사하기 위하여, 이하와 같이 실험을 행하였다.
(1) 실험24 : 기록층(13)의 Pr의 함유량과 자계 감도의 관계
기록층(13)의 TbFeCoPr의 Pr의 함유량과 자계 감도의 관계를 조사하였다. 기록층(13)의 조성 이외는 실험 21의 경우와 같은 조건으로 시료를 제작하였다. 기록층(13)의 제작은 조성이 다른 주조 합금 타깃을 이용하고, DC 마그네트론 스패터링에 의해서 아르곤 가스압 1.2mTorr, 투입파워300W의 조건하에서 행하였다.
제작된 기록층(13)의 조성을 표 10에 나타낸다. 기록층(13)의 퀴리온도가 일정하게 되도록 Fe와 Co의 비율을 조정하였다.
[표 10]
기록 보조층(14)으로서 Dy0.30(Fe0.50Co0.50)0.70의 조성을 갖는 희토류-천이 금속 합금을 이용하였다. 기록 보조층(14)의 퀴리온도는 280℃이다. 표 10에 나타낸 각 기록층 조성에 대하여, 기록 보조층(14)의 막 두께를 0옹스트롬에서 80옹스트롬까지 5옹스트롬마다 다르게 한 시료를 제작하여, 그 광자기 기록 매체의 변조 자계에 대한 감도를 조사하였다. 또, 기록 보조층(14)의 막 두께는 실측한 값이 아니고, 미리 측정한 기록 보조층(14)의 형성 속도와, 실제의 스패터링 시간으로써 게산된 값이다. 기록은 선속 1.4m/s, 기록주파수 720㎑, 기록 레이저파워 6.0㎽, 변조 자계±35에르스테드의 조건하에서 행하였다.
도 28은 표 10에 나타낸 8종류의 기록층 조성의 Pr 함유량과 CN비의 관계를 나타낸다. 기록 보조층(14)의 막 두께는 각 기록층 조성에 대하여 최고의 CN비를 나타내는 막 두께를 선택하였다. 선속, 기록 주파수는 실험 21과 같다. ±35에르스테드의 변조 자계에서 기록한 경우, Pr 함유량이 12at% 이하에서 CN비는 양호한 값을 나타내고, 10at% 이하에서 더욱 높은 값을 나타내고, 8at% 이하에서 가장 높은 값을 나타내었다.
(2) 실험25 : 기록층(13)의 Pr의 함유량과 저파장 영역에서의 카회전각의 관계
다음에, 기록층(13)의 TbFeCoPr 중의 Pr의 함유량과 매체의 파장 400㎚에서의 파회전각(θk)의 관계에 대하여 조사하였다. 표 10에 나타낸 8종류의 조성의 기록층(13)을 가지는 시료에 대하여, 파장 400㎚에서의 θk를 측정하였다. 여기에서 이용한 시료는 글라스기판에 직접 기록층(13)을 1000옹스트롬 형성하여, 그 위에 보호막으로서의 AlSiN을 600옹스트롬 형성한 것이다. 또한, θk의 측정은 글라스기판 측에서 파장 400㎚의 빛을 입사하여 행하였다. 그 결과를 표 10에 병행하여 나타낸다.
Pr을 첨가하고 있지 않은 시료번호 10-1의 조성에 대해서는 θk은 0.26번이다. Pr의 함유량이 15% 이하의 범위에서, Pr 함유량의 증대와 동시에 파장 400㎚에서의 θk가 증대하는, 즉, 매체의 단파장역에서의 재생 성능이 향상하는 것을 알 수 있다.
14. 제 14 실시예
본 실시예는 제 12 실시예의 기록층(13)에 포함되는 Nd를 Sm로 대체하여, 기록층(13)의 조성을 TbFeCoSm으로 한 것이다. 그 밖의 층의 조성 및 각 층의 두께라든지 적층의 순서등의 구조는 제 12 실시예와 동일하다. Sm의 첨가의 목적도, Nd 라든지 Pr과 같이 단파장 영역에서의 카회전각을 증대시키는 것이다. 이 제 14 실시예의 특성을 조사하기 위해서, 이하와 같이 실험을 행하였다.
(1) 실험26 : 기록층(13)의 Sm의 함유량과 자계 감도의 관계
기록층(13)의 TbFeCoSm의 Sm의 함유량과 자계 감도의 관계를 조사하였다. 기록층(13)의 조성 이외는 실험 21의 경우와 같은 조건으로 시료를 제작하였다. 기록층(13)의 제작은 조성이 다른 주조 합금 타깃을 이용하고, DC 마그네트론 스패터링에 의해서 아르곤 가스압 1.2mTorr, 투입파워300W의 조건하에서 행하였다.
제작된 기록층(13)의 조성을 표 11에 나타낸다. 기록층(13)의 퀴리온도가 일정하게 되도록 Fe와 Co의 비율을 조정하였다.
[표 11]
기록 보조층(14)으로서 Dy0.30(Fe0.50Co0.50)0.70의 조성을 갖는 희토류-천이 금속 합금을 이용하였다. 기록 보조층(14)의 퀴리온도는 280℃이다. 표 11에 나타낸 각 기록층 조성에 대하여, 기록 보조층(14)의 막 두께를 0옹스트롬에서 80옹스트롬까지 5옹스트롬마다 다르게 한 시료를 제작하여, 그 광자기 기록 매체의 변조 자계에 대한 감도를 조사하였다. 또, 기록 보조층(14)의 막 두께는 실측한 값이 아니고, 미리 측정한 기록 보조층(14)의 형성속도와, 실제의 스패터링 시간으로 써 계산된 값이다. 기록은 선속 1.4m/s, 기록주파수 720㎑, 기록 레이저파워 6.0㎽, 변조 자계±35에르스테드의 조건하에서 행하였다.
도 29는 표 11에 나타낸 8종류의 기록층 조성의 Sm 함유량과 CN비의 관계를 나타낸다. 기록 보조층(14)의 막 두께는 각 기록층 조성에 대하여 최고의 CN비를 나타내는 막 두께를 선택하였다. 선속, 기록 주파수는 실험 21과 같다. ±35에르스테드의 변조 자계에서 기록한 경우, Sm 함유량이 12at% 이하에서 CN비는 양호한 값을 나타내고, 10at% 이하에서 더욱 높은 값을 나타내고, 8at% 이하에서 가장 높은 값을 나타내었다.
(2) 실험27 : 기록층(13)의 Sm의 함유량과 저파장 영역에서의 카회전각의 관계
다음에, 기록층(13)의 TbFeCoSm 중의 Sm의 함유량과 매체의 파장 400㎚에서의 카회전각(θk)의 관계에 대하여 조사하였다. 표 11에 나타낸 8종류의 조성의 기록층(13)을 가지는 시료에 대하여, 파장 400㎚에서의 θk를 측정하였다. 여기에서 이용한 시료는 글라스기판에 직접 기록층(13)을 1000옹스트롬 형성하고, 그 위에 보호막으로서의 AlSiN을 600옹스트롬 형성한 것이다. 또한, θk의 측정은 글라스기판 측에서 파장 400㎚의 빛을 입사하여 하였다. 그 결과를 표 11에 병행하여 나타낸다.
Sm을 첨가하고 있지 않는 시료번호 11-1의 조성에 대해서는 θk은 0.26도이다. Sm의 함유량이 15at% 이하의 범위에서, Sm 함유량의 증대와 동시에 파장 400㎚에서의 θk가 증대하는, 즉, 매체의 단파장역에서의 재생 성능이 향상하는 것을 알 수 있다.
15. 제 15 실시예
본 실시예는 자기적 초해상법(MSR: Magnetically-induced Super-Resolution)에 의한 재생법을 적용할 수 있는 것이다. 실시예의 설명으로 들어가기 전에, 자기적 초해상법에 대하여 설명한다.
광자기 기록의 분해능은 레이저 빔스폿의 직경으로 제한되지만, 그것을 극복하는 기술이 자기적 초해상법이다. 빔스폿내의 온도 분포를 이용하여, 스폿내의 일부의 정보만을 재생한다. 이것에 의해, 종래와 비교하여 매우 작은 자구정보를 양호하게 재생하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 고밀도로 정보가 기록될 수 있는 대용량의 광자기 기록 매체를 실현할 수 있다.
자기적 초해상법의 실시에는 여러가지 형태가 고려된다. 예를 들면, J.Nakajima, Tech.Dig.MORIS'94 29-Q30 (1994)에는 실온에서 면내자기 이방성을 나타내고, 고온에서 수직자기 이방성을 나타내는 재생층을 가진 매체를 이용하는 방법이 개시되어 있다. K.Matsumoto, Tech.Dig.MORIS'94 29-Q07 (1994)에는 수직 자화막인 재생층과, 실온에서 면내자기 이방성을 나타내는 중간층을 가진 매체를 이용하는 방법이 개시되어 있다. N.Nishimura, Tech.Dig.MORIS'94 29-K04 (1994)에는 재생층 및 중간층의 쌍방이 실온에서 면내자기 이방성을 나타내는 자성막인 매체를 이용하는 방법이 나타나 있다. T.Kawano, Proc. MORIS'94 J.Magn.Soc.Jpn.,Vol.19, Supplement No.S1(1995), pp.326-326에는 재생층으로서 희토류 금속의 부격자 자화가 우세한 자성막을 이용하는 R-MSR라고 불리는 방법이 제안되어 있다. 이 이외에도 여러가지 형태의 자기적 초해상법이 알려져 있다.
재생법으로서 자기적 초해상법을 이용하는 경우, 기록법에는 고밀도에 자구의 기록이 행하기 쉬운 점에서, 광변조법보다 자계변조법이 적합하다고 일컬어진다. 광변조법에서는 레이저펄스의 조사시간에서 작은 자구를 안정하게 형성하는 것은 곤란하다. 이것에 대하여 자계변조법은 자계의 반전으로 자구 형성을 하기 때문에, 온도 등의 외란에 대하여 변동이 적고, 기록 자구의 에지를 정밀도 높게 형성할 수 있다.
그러나, 자기적 초해상법이 적용 가능한 상술한 공지의 광자기 기록 매체는 모두, 자계 감도가 충분히 우수하다고는 말할 수 없다. 그 속의 몇가지는 100에르스테드 이상의 변조 자계가 필요하다. 이하에 설명하는 본 발명의 자기적 초해상법에 적합한 광자기 기록 매체는 종래의 것보다 낮은 변조 자계에서 기록하는 것이 가능하다.
도 30은 자기적 초해상법에 적합한 본 발명에 따르는 광자기 기록 매체의 1 실시예의 단면 구조를 나타낸다. 투명기판 21의 표면에, 제 1 유전체층(22), 재생층(23), 기록층(24), 기록 보조층(25), 제 2 유전체층(26)이 순서대로 적층되어 있다. 각 층의 재료의 일예를 나타내면, 투명기판(21)은 폴리카보네이트(PC) 기판이고, 제 1 유전체층(22) 및 제 2 유전체층(26)은 AlSiN 층이고, 재생층(23)은 Gd0.29(Fe0.88Co0.12)0.71, 기록층(24)은 TbFeCo 층이며, 기록 보조층(25)은 DyFeCo 층이다. 기판(21)의 트랙피치는 예를 들면 1.6㎛이다. 기록 보조층(25)의 두께는 70옹스트롬 이하이다. 기록 보조층(25)의 퀴리온도는 기록층(24)보다 높다. 기록 보조층(25)의 퀴리온도를 기록층(24)보다 높게 하기 위해서, 기록 보조층(25)의 희토류-천이 금속 합금중의 천이 금속의 함유량, 특히 Co 함유량을 많게 하거나, 희토류금속으로서 Gd의 함유량을 많게 하면 좋다. 이러한 조성의 조정에 의해서 기록층(24)에 대하여 기록 보조층(25)의 퀴리온도를 10도 이상 높게 하는 것은 용이하게 행할 수 있다.
본 실시예에 대하여, 이하와 같이 실험을 행하였다.
(1) 실험27 : 기록 보조층(25)의 막 두께와 자계 감도와의 관계
기록층(24)으로서 Tb0.14(Fe0.88Co0.12)0.86의 조성을 갖는 희토류-천이 금속 합금을 이용하였다. 첨자는 원자비를 나타낸다. 주조 합금 타깃을 이용하고, DC 마그네트론 스패터링에 의해서 아르곤 가스압 1.2mTorr, 투입파워300W의 조건하에서 기록층(24)을 형성하였다. 기록층(24)의 퀴리온도는 205℃이다.
재생층(23)으로서 Gd0.29(Fe0.88Co0.12)0.71의 조성을 갖는 희토류-천이 금속 합금을 이용하였다. 첨자는 원자비를 나타낸다. 주조 합금 타깃을 이용하여 DC 마그네트론 스패터링에 의해서 아르곤 가스압 1.2mTorr, 투입파워300W의 조건하에서 재생층(23)을 형성하였다. 재생층(23)은 실온에서 면내자기 이방성을 나타내고, 고온에서 수직자기 이방성을 나타내었다. 또한, 그 퀴리온도는 230℃이다.
기록 보조층(25)으로서 Dy0.30(Fe0.45Co0.55)0.70의 조성을 갖는 희토류-천이 금속 합금을 이용하였다. 주조 합금 타깃을 이용하여 DC 마그네트론 스패터링에 의해서 아르곤 가스압 0.4mTorr, 투입파워100W의 조건하에서 기록 보조층(25)을 형성하였다. 기록 보조층(25)의 퀴리온도는 295℃이다.
제 1 유전체층(22) 및 제 2 유전체층(26)으로서 AlSiN을 이용하였다. AlSi의 합금타깃을 이용하고, 스패터링법에 의해, 스팩터가스 Ar60%+N2 40%, 가스압력 1.7mTorr, 투입파워 RF2500W의 조건하에서 제 1 및 제 2 유전체층(22, 26)을 형성하였다.
투명기판(21)상에, 제 1 유전체층(22), 재생층(23), 기록층(24), 기록 보조층(25), 제 2 유전체층(26)을 순서대로 적층시키어가는 방법에 의해, 제 1 유전체층(22), 재생층(23), 기록층(24), 제 2 유전체층(26)의 막 두께가 각각 700옹스트롬, 400옹스트롬, 400옹스트롬, 600옹스트롬이고, 기록 보조층(25)의 막 두께가 0옹스트롬에서 80옹스트롬까지 5옹스트롬마다 다른 광자기 기록 매체의 시료를 제작하여, 그 시료의 변조 자계에 대한 감도를 조사하였다. 또, 기록 보조층(25)의 막 두께는 실측한 값이 아니고, 미리 측정한 기록 보조층(25)의 형성속도와, 실제의 스패터링 시간으로써 계산된 것이다. 기록은 선속 1.4m/s, 기록주파수 1.75㎑, 기록 레이저파워 5.8㎽, 변조 자계±40에르스테드로 행하였다. 기록 영역 길이는 0.4㎛이다.
기록 보조층(25)의 막 두께와 CN비의 관계를 도 31에 도시한다. 10옹스트롬이라는 극히 얇은 기록 보조층(25)을 형성하는 것만으로, 자계 감도 향상의 효과가 나타났다. ±40에르스테드와 같은 낮은 변조 자계에서 기록하였을 때의 CN비는 기록 보조층(25)의 두께에 강하게 의존하고, 15옹스트롬에서 70옹스트롬에서 효과가 인정되며, 특히 25옹스트롬에서 50옹스트롬 부근에서 현저히 큰 CN비가 얻어졌다. 55옹스트롬 이상에서는 막 두께의 증대에 따라서 CN비가 저하하였다.
이상 결과로부터 0.4㎛의 미소한 기록 영역을 ±40에르스테드와 같은 작은 변조 자계에서 기록할 수 있고, 또한 그 자구정보를 양효하게 재생 가능한 것을 알 수 있다.
16. 제 16 실시예
도 32은 자기적 초해상법에 적합한 본 발명의 광자기 기록 매체의 다른 실시예의 단면 구조를 나타낸다. 투명기판(31)의 표면에, 제 1 유전체층(32), 재생층(33), 제어층(34), 기록층(35), 기록 보조층(36), 제 2 유전체층(37)이 순서대로 적층되어 있다. 여기에서, 각층의 재료의 일예를 나타내면, 투명기판(31)은 폴리카보네이트(PC) 기판이고, 제 1 유전체층(32), 제 2 유전체층(37)은 AlSiN 층이고, 재생층(33)은 GdFeCo 층이며, 제어층(34)는 TbFe 층이고, 기록층(35)은 TbFeCo 층이며, 기록 보조층(36)은 DyFeCo 층이다. 기록 보조층(25)의 두께는 70옹스트롬 이하이다. 기록 보조층(25)의 퀴리온도는 기록층(24)보다 높다.
본 실시예에 대하여, 이하와 같이 실험을 행하였다.
(1) 실험28 : 기록 보조층(25)의 막 두께와 자계 감도의 관계
기록층(35)으로서 Tb0.15(Fe0.88Co0.16)0.85의 조성을 갖는 희토류-천이 금속 합금을 이용하였다. 첨자는 원자비를 나타낸다. 주조 합금 타깃을 이용하여 DC 마그네트론 스패터링에 의해서 아르곤 가스압 1.2mTorr, 투입파워300W의 조건으로 기록층(35)을 형성하였다. 기록층(35)의 퀴리온도는 230℃이었다.
재생층(33)으로서 Gd0.25(Fe0.8Co0.16)0.75의 조성을 갖는 희토류-천이 금속 합금을 이용하였다. 주조 합금 타깃을 이용하여 DC 마그네트론 스패터링에 의해서 아르곤 가스압 1.2mTorr, 투입파워300W의 조건으로 재생층(33)을 형성하였다. 재생층(33)의 퀴리온도는 260℃이다.
제어층(34)으로서 Tb0.20Fe0.80의 조성을 갖는 희토류-천이 금속 합금을 이용하였다. 주조 합금 타깃을 이용하여 DC 마그네트론 스패터링에 의해서 아르곤 가스압 1.2mTorr, 투입파워300W의 조건으로 제어층(34)을 형성하였다. 제어층(34)의 퀴리온도는 120℃이었다.
기록 보조층(36)으로서 Dy0.30(Fe0.40Co0.60)0.70의 조성을 갖는 희토류-천이 금속 합금을 이용하였다. 주조 합금 타깃을 이용하여 DC 마그네트론 스패터링에 의해서 아르곤 가스압 0.4mTorr, 투입파워100W의 조건으로 기록 보조층(36)을 형성하였다. 기록 보조층(36)의 퀴리온도는 305℃이다.
제 1 유전체층(32) 및 제 2 유전체층(37)으로서는 AlSiN을 이용하였다. AlSi의 합금타깃을 이용하여 스패터링법에 의해, 스패터가스 Ar60%+N2 40%, 가스압력 1.7mTorr, 투입파워 RF2500W의 조건으로 제 1 유전체층(32) 및 제 2 유전체층(37)을 형성하였다.
투명기판(31)상에, 제 1 유전체층(32), 재생층(33), 제어층(34), 기록층(35), 기록 보조층(36), 제 2 유전체층(37)을 순서대로 적층시켜가는 방법으로, 제 1 유전체층(32), 재생층(33), 제어층(34), 기록층(35), 제 2 유전체층(37)의 막 두께가 각각 700옹스트롬, 300옹스트롬, 200옹스트롬, 400옹스트롬, 600옹스트롬이고, 기록 보조층(35)의 막 두께가 0옹스트롬에서 80옹스트롬까지 5옹스트롬마다 다르게 한 광자기 기록 매체의 시료를 제작하여, 그 시료의 변조 자계에 대한 감도를 조사하였다. 또, 기록 보조층(36)의 막 두께는 실측한 값이 아니고, 미리 측정한 기록 보조층(36)의 형성속도와, 실제의 스패터링 시간으로써 계산한 것이다. 기록은 선속 1.4m/s, 기록주파수 1.75㎑, 기록 레이저파워 6.8㎽, 변조 자계±40에르스테드로 행하였다. 기록 영역 길이는 0.4㎛이다.
기록 보조층(36)의 막 두께와 CN비의 관계를 도 33에 도시한다. 10옹스트롬과 같은 극히 얇은 기록 보조층(34)을 형성하는 것만으로 효과가 나타났다. ±40에르스테드가 약한 변조 자계에서 기록하였을 때의 CN비는 기록 보조층(36)의 두께에 강하게 의존하여, 15옹스트롬에서 70옹스트롬에서 효과가 인정되고, 특히 25옹스트롬에서 50옹스트롬의 부근에서 현저히 큰CN비가 얻어졌다. 55옹스트롬 이상으로서는 막 두께의 증대에 따라 CN비가 저하하여간다.
이상으로부터, 이 제 8 실시예에 있어서도 높은 자계 감도가 얻어지며, 자기적 초해상법의 적용에 적합하다는 것을 알 수 있다.
17. 제 17 실시예
본 실시예는 제 16 실시예에서 재생층(33)의 조성만을 변경한 것이다. 즉, 재생층(33)인 희토류-천이 금속 합금의 희토류 금속의 함유량을 증가시킨 것이다.
본 실시예에 대하여, 이하와 같이 실험을 행하였다.
(1) 실험29 : 기록 보조층(36)의 막 두께와 자계 감도의 관계
재생층(33)으로서 Gd0.33(Fe0.80Co0.20)0.67의 조성을 갖는 희토류-천이 금속 합금을 이용하였다. 주조 합금 타깃을 이용하여 DC 마그네트론 스패터링에 의해서 아르곤 가스압 1.2mTorr, 투입파워300W의 조건으로 재생층(33)을 형성하였다. 이 재생층(33)은 실온에서는 희토류 금속의 부격자 자화가 우세하고, 고온에서는 천이 금속의 부격자 자화가 우세하다. 또한, 그 퀴리온도는 260℃이었다. 제 1 유전체층(32), 제어층(34), 기록층(35), 기록 보조층(36), 제 2 유전체층(37)은 제 16 실시예의 실험시와 동일한 조건과 방법으로 형성하였다.
제 1 유전체층(32), 재생층(33), 제어층(34), 기록층(35), 기록 보조층(36), 제 2 유전체층(37)을 순서대로 적층하는 방법으로, 제 1 유전체층(32), 재생층(33), 제어층(34), 기록층(35), 제 2 유전체층(37)의 막 두께가 각각 700옹스트롬, 300옹스트롬, 100옹스트롬, 400옹스트롬, 600옹스트롬이고, 기록 보조층(36)의 막 두께를 0옹스트롬에서 80옹스트롬까지 5옹스트롬마다 다르게 한 시료를 제작하여, 그 변조 자계에 대한 감도를 조사하였다. 또, 기록 보조층(36)의 막 두께는 실측한 값이 아니고, 미리 측정한 기록 보조층(36)의 형성속도와, 실제의 스패터링 시간으로써 계산한 것이다. 기록은 선속 1.4m/s, 기록주파수 1.75㎑, 기록 레이저파워 6.8㎽, 변조 자계±40에르스테드로 행하였다. 기록 영역 길이는 0.4㎛이다.
기록 보조층(36)의 막 두께와 CN비의 관계를 도 34에 도시한다. 10옹스트롬과 같은 극히 얇은 기록 보조층(34)을 형성하는 것만으로 효과가 나타나는 것을 알 수 있다. ±40에르스테드의 변조 자계에서 기록하였을 때의 CN비는 기록 보조층(36)의 두께에 강하게 의존하여, 15옹스트롬에서 70옹스트롬에서 효과가 인정되고, 특히 25옹스트롬에서 50옹스트롬의 부근에서 현저히 큰 CN비가 얻어졌다. 55옹스트롬에서는 막 두께의 증대에 따라 CN비가 저하하여간다.
18. 제 18 실시예
본 실시예는 제 16 실시예에서 주로 제어층(34)의 조성을 변경한 것이다. 즉, 제어층(34)을 TbFe에서 GdFe에 변경할 것이다. 그 외의 점에 대해서는 제 16 실시예와 거의 동일하다.
본 실시예에 대하여, 이하와 같이 실험을 행하였다.
(1) 실험30 : 기록 보조층(36)의 막 두께와 자계 감도의 관계
기록층(35)으로서 Tb0.16(Fe0.88Co0.16)0.84의 조성을 갖는 희토류-천이 금속 합금을 이용하였다. 첨자는 원자비를 나타낸다. 주조 합금 타깃을 이용하여 DC 마그네트론 스패터링에 의해서 아르곤 가스압 1.2mTorr, 투입파워300W의 조건으로 기록층(35)을 형성하였다. 기록층(35)의 퀴리온도는 230℃이다.
재생층(33)으로서 Gd0.27(Fe0.80Co0.20)0.73의 조성을 갖는 희토류-천이 금속 합금을 이용하였다. 주조 합금 타깃을 이용하여 DC 마그네트론 스패터링에 의해서 아르곤 가스압 1.2mTorr, 투입파워300W의 조건으로 재생층(33)을 형성하였다. 재생층(33)은 실온에서 희토류 금속의 부격자 자화가 우세하고, 고온에서는 천이 금속의 부격자 자화가 우세하다. 재생층(33)의 퀴리온도는 295℃이다.
제어층(34)으로서 Gd0.28Fe0.72의 조성을 갖는 희토류-천이 금속 합금을 이용하였다. 주조 합금 타깃을 이용하여 DC 마그네트론 스패터링에 의해서 아르곤 가스압 1.2mTorr, 투입파워300W의 조건으로 제어층(34)을 형성하였다. 제어층(34)은 실온에서 희토류 금속의 부격자 자화가 우세하다. 제어층(34)의 퀴리온도는 185℃이다.
기록 보조층(36)으로서 Dy0.30(Fe0.40Co0.60)0.70의 조성을 갖는 희토류-천이 금속 합금을 이용하였다. 주조 합금 타깃을 이용하여 DC 마그네트론 스패터링에 의해서 아르곤 가스압 0.4mTorr, 투입파워100W의 조건으로 기록 보조층(36)을 형성하였다. 기록 보조층(36)의 퀴리온도는 305℃이다.
제 1 유전체층(32) 및 제 2 유전체층(37)은 AlSi의 합금타깃을 이용하고 스패터링법에 의해, 스팩터가스 Ar60%+N2 40%, 가스압력 1.7mTorr, 투입파워 RF2500W의 조건으로 형성하였다.
투명기판(31)상에, 제 1 유전체층(32), 재생층(33), 제어층(34), 기록층(35), 기록 보조층(36), 제 2 유전체층(37)을 순서대로 적층시켜가는 방법으로, 제 1 유전체층(32), 재생층(33), 제어층(34), 기록층(35), 제 2 유전체층(37)의 막 두께가 각각 700옹스트롬, 400옹스트롬, 100옹스트롬, 350옹스트롬, 600옹스트롬이고, 기록 보조층(36)의 막 두께가 0옹스트롬에서 80옹스트롬까지 5옹스트롬마다 다르게 한 광자기 기록 매체의 시료를 제작하여, 그 변조 자계에 대한 감도를 조사하였다. 또, 기록 보조층(36)의 막 두께는 실측한 값이 아니고, 미리 측정한 기록 보조층(36)의 형성속도와, 실제의 스패터링 시간으로부터 계산한 것이다. 기록은 선속 1.4m/s, 기록주파수 1.75㎑, 기록 레이저파워 6.8㎽, 변조 자계±40에르스테드로 행하였다. 기록 영역 길이는 0.4㎛이다.
기록 보조층(36)의 막 두께와 CN비의 관계를 도 35에 도시한다. 10옹스트롬이라는 극히 얇은 기록 보조층(34)을 형성하는 것만으로 효과가 나타났다. ±40에르스테드의 변조 자계에서 기록하였을 때의 CN비는 기록 보조층(36)의 두께에 강하게 의존하여, 15옹스트롬에서 70옹스트롬에서 효과가 인정되고, 특히 25옹스트롬에서 50옹스트롬의 부근에서 현저히 큰 CN비가 얻어졌다. 55옹스트롬 이상에서는 막 두께의 증대에 따라서 CN비가 저하하여간다.
따라서, 이 제 18 실시예에서도, 자기적 초해상법에 적합한 높은 자계 감도가 얻어지는 것을 알 수 있다. 또한, 상술한 몇개의 실시예 구성에 한정되지 않고, 다른 여러가지의 형태의 자기적 초해상법용의 매체에 있어서도, 본 발명의 원리에 따름으로써 자계 감도를 개선할 수 있다.
또한, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니고, 변형, 개량, 수정을 가한 다른 여러 가지 형태에서도 실시할 수 있다. 위에 예시하지 않은 다른 재료를 기록층에 이용한 경우에 대해서도 본 발명은 유효하다. 예를 들면, PtMnSb, CuCrSeBr, PtCo 및 PdCo와 같은 합금이라든지, 스피넬형 페리트(CoFe204) 및 가닛과 같은 산화물막을 기록층에 이용한 경우에도, 본 발명의 원리에 따른 기록 보조층을 설치함으로써, 광자기 기록 매체의 특성을 개선할 수 있다.
실시예에서는 자계변조 기록 방식에서의 평가에 대하여 서술하였지만, 빛과 자계를 동시에 변조하는 광자계변조 기록 방식이라든지, 종래부터의 광변조 방식에 있어서도 낮은 자계에서 높은 CN비가 얻어지고 있다. 따라서, 본 발명은 매우 광범위하게 유효하다고 생각된다.
본 발명의 광자기 기록 매체는 약한 자계에서도 기록이 가능하기 때문에, 광자기 드라이브에 있어서, 자기 헤드가 소형화되거나, 자기 헤드의 소비 전력을 현격히 작게할 수 있으며, 자기 헤드의 구동회로의 비용이 절감되는 효과가 얻어진다. 또한, 자기 헤드와 광자기 기록 매체의 거리가 변동하더라도 안정하게 기록을 행할 수 있다.

Claims (33)

  1. 기록층과, 100옹스트롬 이하의 막 두께를 갖는 기록 보조층을 가지고, HRE를 중희토류 금속으로서 상기 기록층의 조성을 HREx(Fe1-yCoy)1-x라고 나타내었을 때,
    0.08≤x≤0.20
    인 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  2. 제1항에 있어서,
    HRE가 Tb, Dy, Gd 중에서 선택된 적어도 1종류의 원소인 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  3. 제1항에 있어서,
    0.08≤x≤0.20 이며, 또한 0.0≤y≤0.3
    인 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  4. 제3항에 있어서,
    0.11≤x≤0.16이며, 또한 0.0≤y≤0.3
    인 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기록층의 퀴리온도를 Tc1, 상기 기록 보조층의 퀴리온도를 Tc2로 할 때,
    Tc2 Tc1
    인 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  6. 제5항에 있어서,
    Tc2-Tc1 30K
    인 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기록 보조층의 조성을 HREv(Fe1-wCow)1-v라고 나타내었을 때,
    0.25≤v≤0.35 이며, 또한 0.2≤w≤1.0
    인 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기록층보다도 두께가 얇은 안정층을 더 갖는 광자기 기록 매체로서, 상기 안정층은, 상기 기록층보다도 낮은 퀴리온도와, 상기 기록층보다도 큰 실온에서의 보자력을 갖는 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  9. 기록층과, 100옹스트롬 이하의 막 두께를 갖는 기록 보조층을 갖고, 상기 기록층의 실온에서의 자화의 값은 적어도 150emu/cc인 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기록 보조층은 중희토류-천이 금속 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 기록층은 중희토류-천이 금속 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 기록층은 Pt/Co, Pd/Co, Pt/Fe, Au/Co 및 Au/Fe 자화 인공 격자막의 안에서 선택한 1종류의 자화 인공 격자막을 포함하는 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  13. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 기록층은 PtMnSb, CuCrSeBr, PtCo 및 PdCo에서 선택한 1종류의 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  14. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 기록층은 스피넬계 페라이트 및 가닛중 어느 한쪽의 산화물막을 포함하는 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 기록층의 퀴리온도를 Tc1, 상기 기록 보조층의 퀴리온도 Tc2로 할 때,
    Tc2 Tc1
    인 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  16. 제15항에 있어서,
    Tc2-Tc1 30K
    인 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 기록층보다도 두께가 얇은 안정층을 더 갖는 광자기 기록 매체로서, 상기 안정층은, 상기 기록층보다도 낮은 퀴리온도와, 상기 기록층보다도 큰 실온에서의 보자력을 갖는 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  18. 기록층과, 100옹스트롬 이하의 막 두께를 갖는 기록 보조층을 가지며, 상기 기록층은 자화 인공 격자막을 포함하는 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  19. 기록층과, 100옹스트롬 이하의 막 두께를 갖는 기록 보조층을 가지며, HRE를 중희토류 금속으로 하고, Al를 Al, Ti, Cr 중에서 선택한 적어도 1종류의 원소로서, 상기 기록층의 조성을 HREx (Fe1-yCoy)1-x-zAz로 나타내었을 때,
    0.08≤x≤0.20 이며, 또한 0.0≤z≤0.12
    인 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  20. 제19항에 있어서,
    0.11≤x≤0.16 이며, 또한 0.0≤z≤0.08
    인 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  21. 제19항에 있어서,
    0.11≤x≤0.16 이며, 또한 0.0≤y≤0.3
    인 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  22. 기록층과, 100옹스트롬 이하의 막 두께를 갖는 기록 보조층을 가지며, HRE를 중희토류 금속으로 하고, B를 Pr, Nd, Sm 중에서 선택한 적어도 1종류의 원소로서, 상기 기록층의 조성을 HREx(Fe1-yCoy)1-x-zBz로 나타내었을 때,
    0.0≤Z≤0.12
    인 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  23. 제22항에 있어서,
    0.11≤x≤0.16 이며, 또한 0.0≤z≤0.08
    인 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  24. 제22항에 있어서,
    0.11≤x≤0.16 이며, 또한 0.0≤y≤0.3
    인 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  25. 기록층과, 100옹스트롬 이하의 막 두께를 갖는 기록 보조층을 가지며, 자기적 초해상법을 이용한 재생이 가능한 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  26. 제25항에 있어서,
    재생층을 더 갖는 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  27. 제26항에 있어서,
    제어층을 더 갖는 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  28. 제25항에 있어서,
    HRE를 중희토류 금속으로서 상기 기록층의 조성을 HREx(Fe1-yCoy)1-x로 나타내었을 때,
    0.8≤x≤0.20
    인 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  29. 제28항에 있어서,
    0.11≤x≤0.16 이며, 또한 0.0≤y≤0.3
    인 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  30. 제25항에 있어서,
    상기 기록층의 실온에서의 자화의 값은 적어도 150emu/cc인 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  31. 제25항에 있어서,
    상기 기록 보조층의 조성을 HREv(Fe1-wCow)1-v로 나타냈을 때,
    0.25≤v≤0.35 이며, 또한 0.2≤w≤1.0
    인 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
  32. 기록층과, 100옹스트롬 이하의 막 두께를 갖는 기록 보조층을 가지고, HRE를 중희토류 금속으로서 상기 기록층의 조성을 HREx(Fe1-yCoy)1-x로 나타내었을 때,
    0.08≤x≤0.20
    인 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체를 이용한 디스크 기억 장치.
  33. 기록층과, 100옹스트롬 이하의 막 두께를 갖는 기록 보조층을 가지며, 상기 기록층의 실온에서의 자화의 값은 적어도 150emu/cc인 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체를 이용한 디스크 기억 장치.
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