KR20030067030A - 광자기 기록매체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전사된 정보를 확대시켜 재생신호를 크게하는 재생층과 특정온도에서 기록된 정보를 상기 재생층에 전사하는 기록층을 구비한 광자기 기록매체에 있어서, 상기 재생층과 기록층 사이에 형성되고, 노블 메탈의 재질에 의해 구성된 상자성 유전체층을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광자기 기록매체를 제시함으로써, 작은 외부 자기장에 의해서도 재생층 및 기록층의 자화가 용이하게 발생하도록 하여 재생효율을 증대시킬 수 있도록 한다.

Description

광자기 기록매체{MAGNETO-OPTICAL DISK}

본 발명은 광자기 기록매체에 관한 것으로, 상세하게는, 재생층과 기록층 사이에 노블 메탈(novel metal)에 의한 상자성 유전체층(dielectric layer)을 갖는 광자기 기록매체에 관한 것이다.

일반적으로 광자기 디스크는 편광된 빛이 자성박막면에서 반사할 때, 막면에 대해 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), θ_K는 커 회전각, e는 일렉트론 차지(electron charge), 그리고 B는 밴드 폭(band width)이다.

위의 식에서 매체의 특성을 나타내는 파라미터(parameter)인 R과 θ_K만을 고려하였을 때의 피겨 오브 메리트(figure of merit)는 Rθ_K ²에 비례한다.

따라서, R보다는 θ_K를 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.

한편, 기록층과 재생층 사이에는 상기한 바와 같이 제2유전층이 형성되어, 이들 양층간의 교환결합(exchange coupling)을 차단한다.

그런데, 이와 같은 종래 기술에 따른 광자기 기록 매체에 있어서는, 상기 제2유전체층을 구성하는 물질로서 Si₃N₄, SiO₂, ZnS 등을 사용하였는바, 이들은 자기 감수율(magnetic susceptibility)이 큰 값을 갖기 때문에, 재생층 및 기록층을 자화시키는데 큰 외부 자기장이 필요하게 되어, 재생효율이 좋지 않다는 문제점이 제기되어 왔다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하여, 작은 외부 자기장에 의해서도 재생층 및 기록층의 자화가 용이하게 발생하도록 하여 재생효율을 증대시킬 수 있는 구조의 광자기 기록매체를 제공함을 그 목적으로 한다.

도 1 및 도 2는 종래의 광자기 기록매체의 구조를 도시한 것으로서,

도 1은 부분단면도

도 2는 재생과정을 도시한 모식도

도 3 및 도 4는 본 발명의 실시례를 도시한 것으로서,

도 3은 제1실시례를 도시한 부분단면도

도 4는 제2실시례를 도시한 부분단면도

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

11 : 기판 12 : 제 1 유전체층

13 : 재생층 15 : 중간층

17 : 기록층 18 : 보호층

19 : 자외선 경화 수지층 20 : 상자성 유전체층

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 전사된 정보를 확대시켜 재생신호를 크게하는 재생층과 특정온도에서 기록된 정보를 상기 재생층에 전사하는 기록층을 구비한 광자기 기록매체에 있어서, 상기 재생층과 기록층 사이에 형성되고, 노블 메탈의 재질에 의해 구성된 상자성 유전체층을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광자기 기록매체를 제시한다.

또한, 본 발명은 상기 상자성 유전체층 사이에 형성되고, 상온에서는 수평 자기 이방성을, 특정온도에서는 수직 자기 이방성을 가지며, 상기 기록층에 기록된 정보를 전사받아 상기 재생층으로 전사하는 중간층을 포함하여 구성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 중간층은 Gd_x(FeCo)_y(여기서, x는 26∼40, y는 60∼74)으로 이루어지거나 또는 자성층과 비자성층이 적층된 초격자 다층박막으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 초격자 다층박막은 자성층 1층 이상이면서 비자성층 3층 이하이거나, 비자성층 2층 이상이면서 자성층 2층 이상의 수평자기 이방성을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기 자성층은 Co, Fe, Ni 중 어느 하나 또는 그들의 합금이고, 비자성층은 Pt, Pd, Ag, Au 중 어느 하나 또는 그들의 합금인 것이 바람직하다.

또한, 상기 기록층은 TbFeCo으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광자기 기록매체.

또한, 상기 재생층은 GdFeCo으로 이루어거나 또는 자성층과 비자성층이 적층된 초격자 다층박막으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 초격자 다층박막은 자성층과 비자성층을 적층한 구조를 갖는 것으로 이들은 수평 혹은 수직 자기 이방성을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기 자성층은 Co, Fe, Ni 중 어느 하나 또는 그들의 합금이고, 비자성층은 Pt, Pd, Ag, Au 중 어느 하나 또는 그들의 합금인 것이 바람직하다.

또한, 상기 노블 메탈은 Pt, Pd, Au, Ag 중 어느 하나일 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시례에 관하여 상세히 설명한다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 실시례를 도시한 것으로서, 도 3은 제1실시례를 도시한 부분단면도, 도 4는 제2실시례를 도시한 부분단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 광자기 기록매체는 전사된 정보를 확대시켜 재생신호를 크게하는 재생층(13)과 특정온도에서 기록된 정보를 재생층(13)에 전사하는 기록층(17)을 기본적으로 구비하고, 특히, 재생층과 기록층 사이에 노블 메탈(novel metal)의 재질에 의해 구성된 상자성 유전체층(20)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 노블 메탈이란 Pt, Pd, Au, Ag 등의 비금속성 물질을 말하는 것으로서, 이들은 본래 자성을 갖지 않으나 외부에서 자기장을 걸어 주면 비로소 자화가 발생하는 상자성을 가지고 있다.

따라서, 자기 감수율(magnetic susceptibility)도 큰 값을 갖게 되므로, 이들이 재생층(13)과 기록층(17) 사이의 유전체층(20)으로 사용될 경우, 재생층(13)과 기록층(17) 사이의 교환결합(exchange coupling)을 차단한다는 본래의 역할을 만족하면서도, 재생층(13) 및 기록층(17)을 자화시키는데 작은 외부 자기장 만으로족하게 되어, 좋은 재생효율을 얻을 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 도 4에 도시된 바와 같이, 상자성 유전체층(20) 사이에 형성되고, 상온에서는 수평 자기 이방성을, 특정온도에서는 수직 자기 이방성을 가지며, 기록층(17)에 기록된 정보를 전사받아 재생층(13)으로 전사하는 중간층(15)을 포함하여 구성될 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 일실시례를 도시한 것으로서, 기판(11)위에 유전체층(12), 재생층(13), 상자성 유전체층(21), 중간층(15), 상자성 유전체층(22), 기록층(17), 보호층(18), 자외선 경화 수지층(19)이 순차적으로 적층된 구조로 이루어진다.

여기서, 기록층(17)은 정보를 기록하고 특정온도에서 기록된 정보를 재생층(13)에 전사하는 역할을 수행하며, TbFeCo로 이루어진다.

그리고, 중간층(15)은 자기 초해상을 위한 기능을 갖는 것으로 상온에서는 수평 자화, 고온에서는 수직 자화를 가져 기록층(17)에 작게 기록된 자구에 창(window)을 만들어줌으로써, 종래처럼 재생층에 전사되는 자구의 경계부분이 불명확하게 되는 것을 막아주는 역할을 수행한다.

이 중간층(15)은 상온에서는 수평 자기 이방성을 가지고 특정온도에서는 수직 자기 이방성을 가지도록 Gd_x(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 이하이거나 비자성층 2층 이상이면서 자성층 2층 이상의 수평 자기 이방성을 갖는데, 자성층은Co, 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 Gd_x(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, 유전체층(12) 및 보호층(15)은 일반적으로 Si₃N₄또는 AlN 으로 이루어진다.

도 4를 참조하여 상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 재생방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 중간층(15)이 형성되지 않은 경우, 기록층에 기록된 레이저 빔의 스팟(spot) 직경보다 작은 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 전사되는 것이다..

그리고, 외부 자기장을 가해주면 재생층에 전사된 자구가 확대 재생된다.

이때, 재생신호의 진폭은 종래 매체의 수 배이상 혹은 포화 진폭까지 도달한다.

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.

기록층과 재생층 사이에는 상기한 바와 같이 상자성 유전층(20)이 형성되어, 이들 양층간의 교환결합(exchange coupling)을 차단한다.

한편, 중간층(15)이 형성된 경우의 재생방법에 관하여 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 중간층에 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 향상된다.

이어, 이렇게 재생된 재생신호를 판독한 후, 기록층의 다음 영역을 상기와 같은 방법으로 재생한다.

본 발명은 작은 외부 자기장에 의해서도 재생층 및 기록층의 자화가 용이하게 발생하도록 하여 재생효율을 증대시킬 수 있는 구조의 광자기 기록매체를 제공한다.

Claims (10)

1. 전사된 정보를 확대시켜 재생신호를 크게하는 재생층과 특정온도에서 기록된 정보를 상기 재생층에 전사하는 기록층을 구비한 광자기 기록매체에 있어서,

   상기 재생층과 기록층 사이에 형성되고, 노블 메탈의 재질에 의해 구성된 상자성 유전체층을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광자기 기록매체.
2. 제1항에 있어서,

   상기 상자성 유전체층 사이에 형성되고, 상온에서는 수평 자기 이방성을, 특정온도에서는 수직 자기 이방성을 가지며, 상기 기록층에 기록된 정보를 전사받아 상기 재생층으로 전사하는 중간층을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광자기 기록매체.
3. 제2항에 있어서,

   상기 중간층은 Gd_x(FeCo)_y(여기서, x는 26∼40, y는 60∼74)으로 이루어지거나 또는 자성층과 비자성층이 적층된 초격자 다층박막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광자기 기록매체.
4. 제3항에 있어서,

   상기 초격자 다층박막은 자성층 1층 이상이면서 비자성층 3층 이하이거나,비자성층 2층 이상이면서 자성층 2층 이상의 수평자기 이방성을 갖는 것을 특징으로 하는 광자기 기록매체.
5. 제4항에 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.
6. 제2항에 있어서,

   상기 기록층은 TbFeCo으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광자기 기록매체.
7. 제2항에 있어서,

   상기 재생층은 GdFeCo으로 이루어거나 또는 자성층과 비자성층이 적층된 초격자 다층박막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광자기 기록매체.
8. 제7항에 있어서,

   상기 초격자 다층박막은 자성층과 비자성층을 적층한 구조를 갖는 것으로 이들은 수평 혹은 수직 자기 이방성을 갖는 것을 특징으로 하는 광자기 기록 매체.
9. 제8항에 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.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서,

    상기 노블 메탈은 Pt, Pd, Au, Ag 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 광자기 기록매체.