KR940001452B1 - 광자기 기록매체 및 이를 사용한 광자기 기록재생장치 - Google Patents

광자기 기록매체 및 이를 사용한 광자기 기록재생장치 Download PDF

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가즈히꼬 쯔쯔미
다쯔야 후까미
모또히사 다구찌
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미쯔비시덴끼 가부시끼가이샤
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Abstract

내용 없음.

Description

광자기 기록매체 및 이를 사용한 광자기 기록재생장치
제1도는 본 발명의 1실시예의 광자기 디스크매체의 구성도.
제2도 내지 제4도는 본 발명의 광자기 디스크매체의 초기화 과정을 도시한 모식도.
제5도는 저온에서의 기록동작을 설명한 설명도.
제6도는 고온에서의 기록동작을 설명한 설명도.
제7도(a)는 실온시의 자화곡선을 설명한 설명도.
제7도(b)는 Tc3근방의 자화곡선을 도시한 모식도.
제8도는 자화반전의 설명도.
제9도는 제1자성층의 막두께와 CN비의 관계를 도시한 그래프.
제10도는 제2자성층의 막두께와 소거비를 도시한 그래프.
제11도는 제2자성층의 철과 코발트의 조성비와 소거비를 도시한 그래프.
제12도는 제3자성층의 철과 코발트의 조성비와 소거비를 도시한 그래프.
제13도는 제4자성층의 철과 코발트의 조성비와 소거비를 도시한 그래프.
제14도는 반복 오버라이트 횟수와 초기값에서의 C/N비의 감소의 관계를 도시한 그래프.
제15도는 본 발명에 관한 광자기 기록매체의 히스테리시스곡선을 도시한 도면.
제16도는 최소비트지름 500Å을 존재시키기 위해 필요한 제1자성층의 특성을 도시한 특성도.
제17도는 제1자성층의 퀴리온도와 C/N의 관계를 도시한 그래프.
제18도는 제2자성층의 막두께와 C/N비의 관계를 도시한 그래프.
제19도는 실온에서의 자화곡선을 도시한 모식도.
제20도 내지 제24도는 제1도의 광자기 디스크매체를 사용한 본 발명에 관한 광자기 디스크장치의 구성도.
제25도(a),(b),(c)는 종래의 광기록 재생장치를 도시한 설명도.
제26도는 레이저빔 파워에 의한 자성막 온도변화를 도시한 특성도.
제27도는 다른 종래예의 매체구성도.
제28도, 제29도는 온도에 대한 제27도에 도시한 종래의 매체의 2종류의 상태천이도.
제30도는 종래예의 제2층의 자화 및 보자력의 온도특성을 도시한 도면.
제31도는 또 다른 종래예의 매체의 온도에 대한 상태천이도.
본 발명은 광변조 직접 오버라이트가 가능한 광자기매체 및 이를 사용한 광자기 기록재생장치에 관한 것이다.
제25도(a),(b),(c)는 각각 예를들면 간행물(제31회 응용물리학 관계 연합강연회 예비원고집 1987년 춘기, 28p-ZL-3)에 도시된 종래의 광기록 재생장치의 주요부 구성사시도, 기록체의 광기록 재생상태를 도시한 주요부 단면도 및 기록매체의 영역에서의 기록용 레이저파워 변화를 도시한 특성도이다. 도면에서, (1)은 광자기 기록매체, (2)는 유리 또는 플라스틱으로 되는 기판, (3)은 제1자성층, (4)는 제2자성층으로서, 기록매체(1)은 기판(2), 제1자성층(3) 및 제2자성층(4)로 구성되어 있으며, 또 제1자성층(3)과 제2자성층(4) 사이에는 교환력이 작용하고, 이 교환력은 양 자성층(3),(4) 각각의 자화방향을 같게 하도록 작용한다. (5)는 레이저빔을 정보매체(1)에 조사하는 대물렌즈, (6)은 대물렌즈(5)에 의해 수속된 집광스폿, (7)은 제1자성층(3)에 기록된 정보중 제1자성층(3)의 자화방향이 제25도(b)에서 위방향의 부분을, 이 경우 2진화 데이타의 ″1″로서 그 영역을 나타내고 있다. (9)는 제2자성층(4)를 초기자화하기 위한 5000e정도의 자계를 발생하는 초기화자석, (8)은 정보매체(1)을 사이에 두고 대물렌즈(5)와 대향하는 위치에 마련된 200∼600e의 자계를 발생하는 바이어스자석이다.또, 제25도(c)에서 R1은 정보 1을 기록하기 위한 레이저파워, Rn은 정보 0을 기록하기 위한 레이저파워, 종축은 레이저파워를, 횡축은영역을 나타내고 제25도(a)에서 일점쇄선에 대하여 좌측은 신데이타(DN)을, 우측은 구데이타(DO)를 나타낸다.
다음에 동작에 대해서 설명한다. 기록매체(1)은 도시하지 않은 유지구동기구에 의해 제25도(a),(b)중의 화살표 a방향으로 회전구동되고 있다. 제1자성층(3)은, 예를들면 Tb21Fe79로 되는 일반적인 광자기디스크에 사용되는 정보매체의 기록층과 같은 성질의 것으로, 여기서도 기록층 및 리드층으로서 작용한다. 제2자성층(4)는 예를들면 Gd28Tb3Fe73으로 되는 보조층이라 하는 것으로, 오버라이트성능, 즉 구데이타위에 신데이타를 실시간으로 오버라이트하는 성능을 발휘하도록 마련되어 있다. 여기서 제1자성층(3)과 제2자성층(4)의 특성은 그 퀴리온도를 각각 Tc1,Tc2, 실온부근에서의 보자력을 각각 Hc1, Hc2, 실온에서의 교환력을 각각 Hw1, Hw2로 하면 다음의 관계가 성립된다.
Tc1<Tc2
Hc1-Hw1>Hc2+Hw2
여기서 제1기록층(3)에 기록된 정보를 재생하는 경우에 대해서 설명한다. 제25도(b)에 도시한 바와 같이 제1자성층(3)은 2진코드, 즉 ″1″,″0″에 대응해서 위방향 또는 아랫방향으로 자화되어 있다. 재생시에는 집광스폿(6)의 조사부의 제1자성층(3)의 자화방향을 종래부터 널리 알려진 광커효과에 의해 광학적 정보로 변환하는 것에 의해 정보매체(1)로부터 정보를 검지하고 있다. 이때 기록매체(1)에 조사하는 레이저강도는 제26도의 레이저빔 파워에 의한 스폿내에서의 자성막 온도변화를 도시한 특성도에 나타낸 강도 A에 해당하는 강도이고, 이 강도로는 집광스폿(6)의 조사부의 제1자성층(3) 및 제2자성층(4)의 최고상승온도가 제1자성층(3) 및 제2자성층(4)의 퀴리온도 Tc1,Tc2에는 도달하지 않는다. 따라서 집광스폿 조사에 의해 자화방향, 즉 기록정보가 소거되지 않는다.
다음에 오버라이트의 동작에 대해서 설명한다. 제25도에서의 초기화자석(9)는 도면중에 도시한 화살표 b의 방향(위방향)으로 크기 Hini인 자장을 발생한다. 이 자장 Hini는 제1자성층(3) 및 제2자성층(4)의 보자력 및 교환력에 대해서
Hc1-Hw1>Hini>Hc2+Hw2
인 관계를 갖고 있다. 그 결과, 제25도(b)에 도시한 바와 같이 정보매체(1)이 화살표 a방향으로 회전했을때, 초기화자석(9)부를 통과한 제2자성층(4)의 자화방향은 제1자성층(3)의 자화방향에 관계없이 모두 위방향으로 자화된다. 이때 제1자성층(3)의 자화방향은 초기화자석의 자장 또는 제2자성층(4)에서 작용하는 교환력에 의해 실온가까이에서는 영향을 받지 않고 그대로의 상태를 유지한다.
정보 ″1″을 기록할때, 즉 제1자성층(3)의 자화방향을 위방향으로 할때의 레이저빔 강도는 제26도의 강도 B에 해당한다. 이때 집광스폿(6)내의 부분은 온도가 상승해서 제1자성층(3)의 퀴리온도 Tc1을 넘지만 제2자성층(4)의 퀴리온도 Tc에는 도달하지 않는다. 그 결과, 제1자성층(3)의 자화는 소실하지만, 제2자성층(4)의 퀴리온도 Tc2에는 도달하지 않는다. 그 결과, 제1자성층(3)의 자화는 소실하지만, 제2자성층(4)의 자화방향은 초기화자석(9)에 의해 자화된 위방향의 상태 그대로이다. 그리고, 디스크가 회전해서 집광스폿(6)에 조사되지 않게 되어 제1자성층(3)의 온도가 그 퀴리온도 Tc1보다 하강하는 단계에서 제2자성층(4)의 자화방향이 제1자성층(3)에 전사되어 제1자성층(3)의자화방향은 위방향, 즉 정보 ″1″에 해당하는 방향으로 된다.
정보 ″0″을 기록할때, 즉 제1자성층(3)의 자화방향을 아랫방향으로 할때의 레이저빔 강도는 제26도의 강도 C에 해당한다. 이때 집광스폿(6)내의 부분은 온도가 상승해서 제1자성층(3)의 퀴리온도 Tc1뿐만 아니라 제2자성층(4)의 퀴리온도 Tc2도 넘는다.
그 결과 제1자성층(3), 제2자성층(4) 모두 집광스폿(6)내의 자화는 소실된다. 그리고 디스크가 회전해서 집광스폿(6)이 조사되지 않게 되어 제2자성층(4)의 온도가 그 퀴리온도 Tc보다 하강하는 단계에서 바이어스자석(8)에 의한 제25도중의 화살표 C의 방향(아래방향)으로 인가된 약한 자장에 의해 제2자성층(4)의 자화방향은 아래방향으로 된다. 또, 제1자성층(3)의 온도가 그 퀴리온도 Tc1보다 하강하는 단계에서 제2자성층(4)의 자화방향이 제1자성층(3)에 전사되어 제1자성층(3)의 자화방향은 아래방향, 즉 정보 ″0″에 해당하는 방향으로 된다.
이상과 같은 동작에 의해 레이저빔 강도를 정보의 2진코드 ″0″,″1″에 따라서 제26도의 강도 B와 강도 C로 강도변조하는 것에 의해 오버라이트가 가능하게 된다.
또, 제27도, 제28도는 예를들면 일본국 특허공개 공보 소화 63-268103호에 실시예 1로서 기재되어 있는 광의 강약만으로 오버라이트를 실행하는 방법에 관한 기록매체의 단면도 및 자화과정의 설명도이다. 도면에서 (100)은 제1자성층, (200)은 제2자성층, (300)은 제3자성층, (400)은 제4자성층, (500)은 광투광성기판, (600)은 유전체막, (700)은 보호막, (900)은 경계면자벽, (101)은 열자기기록매체, Hex는 외부자계 인가방향을 나타내는 화살표이다. 여기서 자성박막(100)∼(400)은 페리자성의 천이금속(TM)-히토류금속(RE) 합금자성박막으로 구성되어 있다. 이 기록매체는 외부자계 Hex의 인가로 대략 제1의 자성박막(100)의 퀴리온도 Tc1이상의 온도 T1과 제2의 자성박막(200)의 천이금속의 부격자 자화의 방향을 반전할 수 있는 제2의 온도 T2로 상승하도록 해서 기록을 실행한다. 제1 및 제2의 자성박막(100) 및 (200)은 실온에서 퀼온도에 이르기가지의 온도에서 각각 TM 부격자 자화우세막이고, 제3의 자성박막(300)은 실온에서 상기 과열온도 T1까지의 RE 부격자 자화우세막이다.
퀴리온도는
으로 설정하고 있다.
실온에서 각 자성박막의 자화상태는 상태 A 또는 상태 C로 있다. 온도가 T1로 상승하면 제1의 자성박막(100)의 자화가 소실한다(제28도의 상태 E). Tc1이하로 하강하면 제1의 자성박막(100)의 TM 부격자자화방향은 제2의 자성박막(200)의 TM 부격자 자화방향과 맞추어진다. 실온까지 하강해서 초기의 상태 A로 된다. 이것에 의해 ″0″의 기록부를 형성한다. 온도가 T2로 상승하면 제1 및 제2의 자성박막(100) 및 (200)의 자화가 소실되고, 제2의 자성박막(200)은 외부자계 Hex에 의해 TM 부격자 자화가 반전하는(제28도의 상태 F) Tc1근방으로 하강하면 제1의 자성박막(100)의 TM 부격자 자화방향은 제2의 자성박막(200)의 TM 부격자 자화방향과 맞추어진다. 이 부격자 자화방향의 전사는 상기 T1로 상승하는 경우와 같은 것이다. 단, 제2의 자성박막(200)이 자화방향이 반대이고 외부자계에 의하지 않고 교환력에 의해 전사되지 않으면 안되므로, 제i의 자성박막의 막두게를 hi, 자화를 Msi, 보자력을 Hci, 제1 및 제2의 자성박막(100) 및 (200) 사이의 경계면 자벽에너지 밀도를 σW1로 하여
인 관계를 충족시키지 않으면 안된다. 이 때문에 Hex는 크게할 수가 없어 발명의 효과에서 이 부격자 자화전사에 있어서는 Hex를 크게 견적해도 1Ke 이하인 것으로 기술하고 있다. 제4의 자성박막(400)에는 제2 및 제3의 자석박막(200) 및 (300)의 부격자 자화의 방향이 서로 역방향으로 되는 것에 의해서 경계면자벽(900)이 발생한다(제28도의 상태 G). 이 상태 G에서 실온 TR까지 냉각하면 제2 및 제3의 자성박막(200) 및 (300) 사이의 경계면 자벽에너지를 σW2로 해서
인 관계식을 충족시키도록 설정해서 제2의 자성박막(200)은 제3의 자성박막(300)을 위해 초기의 상태 C로 되고, 이것에 의해 ″1″의 기록부를 형성하는 것으로 하고 있다.
제29도는 상기 공보에 실시예 2로서 기재되어 있는 방법에 관한 자화과정의 설명도, 제30도는 제2의 자성박막(200)의 자화 및 보자력의 온도특성도이다.
도면에서 점선의 화살표는 RE 부격자 자화를 나타낸다.여기서 각 자성박막은, 예를들면 표 1에 나타낸 것을 구성하고, 특히 제2의 자성박막(200)은 제30도에 도시한 자화 및 보자력의 온도특성을 갖고 있다.
외부자계는
Hc2<Hex
로 되도록 설정하고, 여기서는 1Ke이상 발생시키고 있다. 기록동작은 상기와 거의 마찬가지지만 제2의 자성박막(200)의 초기화는 그 보자력보다 외부자계를 크게 설정해서 제28도에 도시한 기록매체와 같은 조건을 충족시켜 초기화가 실행되는 것으로 하고 있다.
[표 1]
또, 일본국 특허공개공보 평성 1-241051호에 기재되어 있는 바와 같이 자성체층을 4층화하고, 광의 강약만으로 오버라이트를 가능하게 하는 기술이 제안되어 있다.
제31도에 이 오버라이트 작용을 설명하는 도면을 도시한다. 제4자성층을 예를 들면 위방향으로 자화하고, 제2자성층, 제3자성층, 제4자성층은 실온에서 부격자 자화가 맞추어지도록 구성하고 있다(제31도(a)). 제1자성층의 자화방향이 위방향, 아래방향중 어느것이라도 기록매체를 Tc1이상으로 상승시키면 제1자성층의 자화는 소실한다. 온도가 하강함에 따라 Tc1이하에서 제1자성층의 부격자 자화방향은 제2자성층의 부격자 자화방향과 맞추어지도록 자화가 발생하고(제31도(g)), 제1자성층은 위방향으로 자화된다(제31도(f)). 기록매체를 TH이상으로 상승시키면 역시 제1자성층, 제3자성층의 자화는 소실한다. 이때 제4자성층에서의 교환력은 제2자성층에는 작용하지 않고, 제2자성층은 반자계에 의해 초기화된 방향과 역방향으로 자화된다(제31도(j)). 또 하강하여 Tc1이하에서 제1자성층의 부격자 자화방향은 제2자성층의 부격자 자화방향과 맞추어져 아래방향으로 된다(제31도(i)). 다시 하강해서 실온으로 되돌아가면 제2자성층이 제3자성층에서의 교환력에 의해 초기화되어(제31도 (h)), 기록을 가능하게 하고 있다.
종래의 광자기 기록매체는 이상과 같이 구성되어 있다. 이 때문에 큰 자장을 갖는 초기화자석을 사용하지 않으면 안되고, 광디스크 기록재생장치 전체의 구성이 복잡하게 되어 동장치가 대형화되는 것등의 문제가 있었다. 또, 일본국 특허공개공보 소화 63-268103호의 실시예 1에 기재된 바와 같은 방식에 있어서, 상태 G에서 상태 C로의 천이조건은 (0-12)식에 나타내고 있는 바와 같이 Hex는 제2의 자성박막(200)의 초기화를 좀처럼 일으키지 않도록 작용하기 위해 작게 할 필요가 있었다. 그러나 Hex를 작게 설정하면 T2로 상승했을때 제2의 자성박막(200)의 Hex에 의한 라이트가 곤란하게 되어서 상태 F가 실현되지 않아 오버라이트기록이 곤란하였다. 또, (0-11)식을 충족시키도록 설정해도 열자기기록매체(101)이 이동해서 Hex가 인가되지 않는 곳에서 제3의 자성박막(300)의 부격자 자화가 반전하여 오버라이트가 불가능하게 되는 경우가 있었다.
또, 제2의 자성박막(200)이 RE 부격자 자화우세로 실온이상에서 보상온도를 갖는 예가 동 공보의 실시예 2에 기재되어 있지만, 제2의 자성방막(200)의 초기화 프로세스는 외부자계에 의해 발생시키므로 Hex는 제법 큰 자계를 필요로 하게 된다. 이때 Tc1근방에서의 제2의 자성박막(200)에서 제1의 자성박막(100)으로 부격자 자화방향의 전사가 되는 프로세스, 즉 상태 F에서 상태 G로 상태천이 프로세스가 좀처럼 일어나지 않게 되어 오버라이트 기록이 곤란하였다. 이에 부가해서 제2자성층의 단층에서의 보자력을 표 1과 같이 곤란하고, 되었다고 해도 라이트가 양호하게 되지 않는 문제가 있었다.
또, 일본국 특허공개공보 평성 1-241051호에 기재된 바와 같이 방식에서는 제2자성층으로의 라이트가 보상점 기록방식이지만 제2자성층이 실온이상, 기록시의 매체온도 이하로 보상온도를 갖기 때문에 부유자계가 유효하게는 작용하지 않아 기록이 양호하게 되지 않고, 예를들면 디지탈기록에 필요한 재생신호는 전혀 얻어지지 않아 오버라이트 기록이 곤란하였다. 또, 온도가 TL이하라도 제1자성층과의 교환력이 작용 하고 있으므로 제2자성층의 초기화가 완전하게 되지 않아 오버라이트 기록이 불가능하게 되는 등의 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 초기화자석을 필요로 하지 않으며, 또한 양호한 오버라이트 특성과 기록재생 특성을 실현할 수 있는 광자기 기록매체 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 관한 광자기 기록매체는
(1) 수직자기이방성을 갖는 제1자성층, 이 제1자성층에 마련되어 상기 제1자성층과 교환력으로 결합되고, 천이금속 부격자 자화우세막인 제2자성층, 이 제2자성층에 마련되어 상기 제2자성층과 교환력으로 결합된 제3자성층, 이 제3자성층에 마련되어 상기 제3자성층과 교환력으로 결합된 제4자성층을 마련하고,
제2자성층의 퀴리온도가 제1자성층의 퀴리온도보다 높고, 제4자성층의 퀴리온도가 제1자성층의 퀴리온도보다 높고, 제2자성층의 퀴리온도가 제3자성층의 퀴리온도보다 높고, 제4자성층의 퀴리온도가 제3자성층의 퀴리온도보다 높으며, 또한 실온에서 제1자성층의 자화는 제2자성층의 자화반전에 의해 반전되지 않고, 기록동작후에 실온에서 제2자성층, 제3자성층 및 제4자성층의 부격자 자화방향이 외방향 또는 아래방향으로 맞추어져 있고, 실온에서 제1자성층과 제3자성층의 퀴리온도가 낮은 쪽의 온도까지의 사이에서
Hc2<Hw2
를 만족시키는 온도가 존재하는 것을 특징으로 한다.
단, Hc2는 4층으로 적층되며, 또한 제1자성층과 제3자성층의 부격자 자화가 서로 역평행일 때에 얻어지는 제2자성층의 보자력이고, Hw2는 4층으로 적층되며, 또한 제1자성층과 제3자성층의 부격자 자화가 서로 역평행일때에 얻어지는 제2자성층이 인접하는 제1자성층과 제3자성층에서 받는 교환력이다.
(2) 상기 (1)에서 또 제4자성층의 퀴리온도가 제2자성층의 퀴리온도보다 높은 것을 특징으로 한다.
(3) 상기 (1) 또는 (2)에서 제1자성층의 막두께가 200Å이상 1200Å 이하인 것을 특징으로 한다.
(4) 상기 (1) 내지 (3)에서 제2자성층의 막두께가 제1자성층의 막두께보다 두꺼운 것을 특징으로 한다.
(5) 상기 (1) 내지 (4)에서 제2자성층은 철 및 코발트를 포함하고, 이 철과 코발트에 대한 코발트의 비율은 0.5보다 작은 것을 특징으로 한다.
(6) 상기 (1) 내지 (5)에서 제2자성층에 가돌리늄(Gd)과 디스프로슘(Dy)을 포함하는 희토류금속과 천이금속의 비정질자성막을 사용하는 것을 특징으로 한다.
(7) 상기 (1) 내지 (6)에서 제3자성층이 수직자기이방성을 갖는 것을 특징으로 한다.
(8) 상기 (1) 내지 (7)에서 제3자성층을 천이금속 부격자 자화우세로 하는 것을 특징으로 한다.
(9) 상기 (1) 내지 (8)에서 제3자성층이 희토류금속과 천이금속으로 되는 비정질자성막이고, 천이금속의 조성이 Fe1-xCox를 포함하며 0x0.3인 것을 특징으로 한다.
(10) 상기 (1) 내지 (9)에서 제3자성층의 막두께가 100Å보다 크고 800Å보다 작은 것을 특징으로 한다.
(11) 상기 (1) 내지 (10)에서 제4자성층은 철 및 코발트를 포함하고, 이 철과 코발트에 대한 코발트의 비율이 0.5보다 작은 것을 특징으로 한다.
(12) 상기 (1) 내지 (11)에서 제3자성층과 제4자성층에 테르븀(Tb)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
(13) 광자기 기록매체의 기록층에 대해서 정보를 위방향자화를 갖는 비트와 아래방향 자화를 갖는 비트로 기록하는 광자기 기록장치에 있어서, 매체로서 상기 (1) 내지 (12)에 기재된 광자기 기록매체를 사용하고, 레이저빔을 매체에 조사하는 수단, 상기 빔을 기록해야 할 2진화 정보에 따라서 상기 광자기매체를 2진 이상으로 온도를 상승하는 수단, 상기 빔을 조사한 매체 부분에 기록자계를 인가하는 수단으로 되는 것을 특징으로 한다.
(14) 상기 (13)에서 기록용 레이저빔에 근접한 재생용 레이저빔이 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.
(15) 상기 (14)에서 기록용 레이저빔과 재생용 레이저빔의 파장이 다른 것을 특징으로 한다. 상기와 같은 구성으로 하는 것에 의해 상기 (1)의 광자기 기록매체에 의해서 오버라이트가 가능하게 되고, 상기 (1) 내지 (12)의 광자기 기록매체에 의해서 각 층간의 상호관계를 향상시키는 것에 의해 오버라이트의 특성을 양호하게 하고, 상기 (13) 내지 (15)의 광자기 기록장치에 의해서 초기화자석을 갖지 않고 오버라이트 기록이 가능하게 된다.
이하, 본 발명의 구성에 대해서 실시예와 함께 설명한다.
[실시예 1]
제1도에 본 발명의 1실시예와 광자기 기록매체의 구성을 도시한다.
이 기록매체는, 예를들면 유리기판위에 스퍼터법 등으로 예를들면
유전체층 : SiNx 650Å
제1자성층 : Tb22Fe69Co9800Å
제2자성층 : Gd8Dy17Fc60Co151500Å
제3자성층 : Tb16Fc84200Å
제4자성층 : Tb30Co70400Å
보호층 : SiNx 700Å
을 형성하였다. 여기서 인접하는 자성층은 교환력으로 결합하고 있다. 제1자성층은 정보의 기록, 유지를 실행하는 기록층이다. 제2자성층은, 제3자성층 및 제4자성층은 정보매체의 역할을 갖지 않고 광변조 직접 오버라이트를 가능하게 하는 부가층으로서, 제4자성층은 레이저조사에 의한 온도상승에 대하여 동작법 위에서 부격자 자화의 반전을 하지 않고, 바이어스자계와 대항하는 작용을 하는 초기화층이다. 제3자성층은 제4자성층으로 부터의 교환력을 고온으로 차단하기 위한 제어층이다.
다음에 동작에 대해서 설명한다.
(0) 초기화과정
광자기 기록매체를 형성한 후, 기록매체를 제2자성층, 제3자성층, 제4자성층을 최초에 한번만 천이금속 부격자 자화는 아래방향으로 향하게 하고, 24개의 부격자 자화구성중 제2도의 2가지의 자화상태로 하게 한다. 이 2가지 상태가 기록후의 기록상태로 된다. 제2도의 굵은 화살표는 자화를, 그 속에 있는 화살표 또는 가는 화살표는 천이금속 부격자 자화를, 점선부는 자성층 사이에서 자벽이 발생하고 있는 상태를, 횡선은 퀴리온도 이상으로 온도가 상승하여 강자성이 소실되어 있는 상태를 각각 나타내고 있다.
제3도에 도시한 바와 같이 제4자성층의 천이금속 부격자 자화를 아래방향으로 향하게 하기 위해서 제4자성층이 천이금속 부격자 자화우세의 자성체로 구성되어 있는 경우에는 아래방향으로, 희토류금속 부격자 자화우세의 자성체로 구성되어 있는 경우에는 위방향으로 제4자성층의 반전자계 이상의 자계중에 노출시킨다. 단, 반전자계가 대단히 커서 초기화가 곤란한 경우에는 기록매체를 가열 또는 냉각해서 실행한다.
다음에서, 특히 명시하지 않는 경우에는 천이금속 부격자 자화를 자화로 표기한다.
초기화과정에서는 저온동작에서 제3자성층의 퀴리온도 이상으로 상승하는 경우는 제4도의 제3자성층의 자화가 제2자성층, 제4자성층과 역평행의 2상태로 초기화가 실행되고 있어도 좋고, 이 경우는 저온동작 및 고온동작중 어는 과정이 실행되어도 최종적으로는 제1도의 2상태로 된다.
상술한 바와 같이 기록전에는 제2자성층 및 제4자성층의 자화가 같은 방향으로 향하고 있는 쪽이 좋다.
예를들면, 제2자성층이 천이금속 부격자 자화우세(이하 TM-rich라 한다), 제4자성층이 희토류금속 부격자 자화우세(이하 Re-rich라 한다)라도 반전자계의 차를 이용해서 초기화는 가능하게 된다. 그러나 초기화를 실행하는 온도에서 양 층이 동일원소 우세이면 제2자성층, 제4자성층 양쪽이 1방향으로 동일하게 향하는 자계에 노출하는 것만으로 초기화가 되므로 간편하게 초기화할 수 있다. 바람직하게는 실온에서 동일원소 우세인 것이 좋다.
(1) 저온동작
제5도에 도시한 바와 같이 재생시부터 레이저출력을 상승시켜 집광스폿내의 자성층이 제1자성층의 퀴리온도 근방까지 온도가 상승했을때 제2자성층의 자화방향은 변화하지 않고, 제2자성층의 자화가 제1자성층에 전사되어 제1자성층의 자화는 아래방향으로 된다.
이때 제3자성층, 제4자성층은 동작에 대한 기여가 특히 없어, 제3자성층의 자화가 소실해도 제4자성층과의 교환력으로 재차 같은 방향으로 자화되어 초기상태 ″0″로 된다.
또, 제3자성층의 자화가 제2자성층 및 제4자성층의 자화와 역평행의 경우라도 제3자성층의 퀴리온도 이상으로 상승하는 경우에는 기록동작중에서 제3자성층의 자화가 소실하는 과정을 지나가므로 실온에서의 제3자성층의 자화상태는, 특히 문제로 되지 않고 기록과정후에도 초기상태 ″0″으로 된다.
바이어스자계는 제4자성층의 자화지향에 대해서 제2자성층의 자화지향의 퀴리온도 근방에서 대향하도록 발생시킨다. 즉, 제4자성층을 아래방향으로 향하게 하고 있는 경우에 퀴리온도 이하에서 보상온도를 갖는 자성체로 구성되어 있는 경우에는 위방향으로, 퀴리온도에서 보상온도를 갖지 않는 자성체로 구성되어 있는 경우에는 아래방향으로 발생시킨다. 이 실시예에서는 위방향으로 발생시킨다.
[고온동작]
제6도에 도시한 바와 같이 제2자성층의 퀴리온도 근방까지 온도가 상승했을때 제1자성층, 제3자성층의 자화는 소실하지만 제4자성층의 자화방향은 변하지 않는다. 제1자성층, 제3자성층에서의 교환력을 받지 않고, 외부자계에 의해 제2자성층의 자화는 위방향으로 된다.
제1자성층의 퀴리온도 Tc1보다 온도가 하강했을때 제2자성층의 자화가 제1자성층으로 전사된 제1자성층의 자화는 위방향으로 된다.
제3자성층의 퀴리온도 Tc3보다 온도가 하강했을때 제3자성층의 자화는 제4자성층과 맞추어져서 아래방향으로 되며, 또 온도가 하강하여 제2자성층의 자화는 제3자성층을 거쳐서 제4자성층의 자화가 맞추어져 아래방향으로 되어서 초기상태 ″1″로 된다.
제2자성층의 퀴리온도 Tc2근방에서는 제4자성층의 보자력이 크면, 고온동작시에 자화반전을 일으키지 않으므로, Tc2근방에 제4자성층의 보상온도가 있게 하기 위해 제4자성층이 RE-rich의 것이 바람직하다. 또, 초기화시 제2자성층의 보자력은 작은쪽이 좋고, 초기화가 일어나는 Tc3이하에서 보자력이 작도록 하기 위해 제2자성층도 RE-rich의 것이 바람직하다.
제7도(a)에 실온에서의 자화곡선을, 제7도(b)에 Tc3근방에서의 자화곡선을 도시한다. 고온동작에서 Tc3보다 온도가 하강했을때의 제2자성층의 자화지향에 대해서는 상태 1'에서 상태 1로서 상태천이가 필요하게 된다. 이때의 자화반전은 제7도(b)의 제2자성층만에 관한 2개의 자화곡선(n-loop 및 c-loop)에서, 상태 1'에서 상태 1로의 상태천이는 c-loop의 2개의 반전자계가 인가자계를 영으로 해서 같은 방향으로 존재할때 발생한다. 실온에서는 c-loop가 영을 걸치고 있지만 제7도(b)에 도시한 바와 같이 Tc3근방(Tc3보다 저온)에서 영을 걸치지 않고 상태 1'에서 상태 1로의 상태천이가 일어나고 있다.
이와 같이 고온동작시의 제2자성층이 초기화시에 제2자성층의 보자력이 단층상태의 것에 비해서 작게 되는 것을 발견하였다. 초기화를 위해서 제2자성층의 보자력은 작은 쪽이 바람직하므로 이 현상은 초기화 동작을 보조하도록 작용하고 있는 것을 알 수 있다.
Tc1를 제i자층의 퀴리온도, Hci를 제i를성층의 반전자계의 절반의 자계폭(보자력에 해당하는 것), Hwi를 인접하는 자성층으로부터 제i자성층이 받는 교환력(제i자성층의 곡선의 천이폭으로, 제2자성층, 제3자성층에는 제8도와 같은 자화반전에 대해서 정의한다)으로 해서 본 실시예에서의 자기특성은
이고, (2)는 실온에서 제1자성층의 자화가 제2자성층의 자화반전에 의해 반전되지 않고, (4), (6), (7)은 기록후에 실온에서 제2자성층, 제3자성층 및 제4자성층 및 제4자성층의 자화방향이 자화방향이 아래방향으로 맞추어져 있는 것을 나타낸다.
이상과 같은 동작에 의해 레이저광 강도만을 변조하는 것으로 광변조 직접 오버라이트가 가능하다. 1.6㎛간격의 홈을 갖는 기판에 상기 유전체층, 자성층, 보호층을 마련한 광자기 기록매체에 있어서, 비트길이 2㎛의 신호상에 비트길이 0.76㎛의 신호를 선속 11m/sec, 인가자계 300e, 레이저파워를 피크파워13mW, 보톰파워를 5mW로 강도변조해서 소거한 나머지가 없이 CN비 47dB가 얻어졌다.
상기 실시예에서는 구체적인 각 자성층의 조성, 막 두께등을 나타내고 있지만, 이들은 학실하게 오버라이트 할 수 있는 퀴리온도 및 보자력의 조건에 부가하여 오버라이트의 특성을 향상시키기 위해 결정되는 것으로, 연구의 결과 다음과 같이 구성하면 오버라이트 특성의 향상을 도모할 수가 있다.
(1) 제1자성층의 막두께(t1)에 관하여 제1자성층의 막두께 이외는 실시예 1과 같은 구성의 기록매체를 제작하여 제1자성층의 막두께를 여러가지로 변화시켰다. 그래서 비트길이 2㎛의 신호상에 비트길이 0.76㎛의 신호를 선속 11m/sec, 인가자계 300e의 조건에서 CN비를 측정한 결과 제9도와 같이 되었다.
여기서 CN비가 42dB이상 얻어지는 제1자성층의 막두께는 200Å에서 1200Å까지 이 원인은 200Å미만인 경우 레이저광의 침입깊이가 200Å이상으로 되므로 제2자성층의 표면에 레이저광이 도달하고 마는 것이고, 1200Å을 넘는 경우는 허용자계범위의 상한이 작게 되기 때문이다.
(2) 제1자성층의 막두께(t1)<제2자성층의 막두께(t2)
일본국 특허공개공보 소화 63-268103호의 실시예 2에서 제2의 자성층을 실온에서 초기화상태로 되도록 하기 위해 제1자성층을 500Å, 제2의 자성층을 300Å으로 제2의 자성층을 얇게 한 실시예가 표 1에 표시되어 있다. 그러나, 본 발명의 광자기기록매체는 제3자성층의 퀴리온도(Tc3) 이상에서는 제4자성층에서 제2자성층으로의 교환력은 차단되어 작용하지 않는다. 그 때문에 저온과 고온의 각 동작에서 제1자성층의 자화방향을 제2자성층의 자화방향에 맞추기 위해
를 만족시킬 필요가 있다. 여기서 각 층에 작용하는 교환력 Hwi는 막두께에 반비례하기 때문에 막두께에 관해서는 제1자성층은 얇게, 제2자성층은 두껍게 하는 것이 좋고, 각 동작에서 이 제1자성층의 자화방향을 제2자성층의 자화방향에 안정되게 맞추기 위해서는 제2자성층의 막두께를 제1자성층보다 두껍게 하는 것이 바람직하다. 제10도에 실시예 1의 조성으로 제1자성층과 제2자성층의 막두께를 변화시켜 소거비를 측정한 결과를 도시한다. 제1자성층의 막두께 t1을 600,800,1000Å으로 변화시킨 결과, 제2자성층의 막두께 t2에 대해 t1<t2에서 소거비 30dB 이상이 얻어졌다. 그러나, 제1자성층의 막두께 t1을 400Å으로 더욱 얇게 해도 소거비 30dB 이상을 얻기 위해서는 t2 600Å이 필요하다. 단, 교환력을 제어하기 위한 중간층(50Å정도의 자성층 또는 유전체층등)을 마련한 경우 제2자성층의 막두께는 제1자성층과 같던가 그 이하라도 좋다.
상기 구성에서 α와 소거비의 관계는 제11도와 같이 된다. 이것은 Co량이 증가하면 제2자성층의 수직 자기이방성이 증가하여 제2자성층의 초기화동작이 곤란하게 되므로 소거비가 저하한다. Gd량을 증가하면 수직 자기이방성이 감소하므로, Co량을 보다 많게 할 수 있지만 제11도에서 알 수 있는 바와같이 α=0.5에서는 실용영역의 소거비를 얻는 것은 곤란하다.
(4) 제2자성층에 Gd와 Dy를 포함하는 RE-TM 비정질자성막을 사용한다.
광자기기록막은 RE(희토류금속)과 TM(천이금속)의 페리자성 비정질합금을 일반적으로 사용하고 있는 것은 상술하였다. RE로서는 Tb,Gd,Dy등이 있지만 Gd와 Dy가 RE의 주성분인 기록막이 제2자성층으로 가장 적합한 것을 발견하였다. 그것은 다음의 여유에 의한다.
(a) 제2자성층의 초기화는 100℃전후에서 일어난다. 그 때문에 그 온도에서 제2자성층의 수직 자기이방성 정수 Ku2가 작지 않으면 안된다. Gd 및 Dy를 포함하는 자성층은 Tb를 포함하는 계통에 비해서 수직 자기이방성은 작다.
(b) Gd는 퀴리온도가 높고, Dy는 낮기 때문에 Gd와 Dy의 구성비를 변화시키는 것에 의해 자기특성의 온도특성을 자유롭게 제어할 수 있다. 제2자성층은 각 온도에서 여러가지 역할을 갖기 때문에 상기와 같은 온도특성의 제어는 중요하다.
(5) 제3자성층이 수직자기이방성을 갖는다.
인접하는 층으로의 교환력 Hw는 수직자기이방성 Ku와 상관이 있다. 즉, 교환력은 인접하는 2층간의 경계면 자벽에너지 σw에 비례하고, Ku와 σw에는
의 관계가 있고, 교환력은 포화자화 Ms와 막두께 t에 의해
에 의해 부여된다. 따라서, 제3자성층으로서 면내 자화막(면의 안쪽방향으로 자화용이축이 존재)을 사용하면, σw의 저하에 의해 제4자성층에서 제2자성층으로의 교환력 Hw2,Hw3이 작게 되어
의 자기특성을 만족시키는 것이 곤란하게 된다. 그 때문에 제3자성층에는 수직자기이방성을 갖는 자성막을 사용하는 것이 바람직하다.
(6) 제3자성층을 TM-rich로 한다.
제3자성층의 퀴리온도(Tc3)이하의 온도 범위에서
의 특성을 만족시키기 위해 제3자성층은 실온이상으로 보상온도를 갖지 않는 RE-TM막이 좋다. 즉, 제3자성층에 작용하는 교환력 Hw3은 포화자화 Ms3, 막두께 t3, 제2, 제4자성층과의 경계면자벽에너지를 σw23, σw34로 하면
으로 표현되고, 보상온도 근방에서는 보자력 Hc3의 증가에 의해 식(6)을 만족시킬 수 없게 된다. 그 때문에 제3자성층은 실온 이상으로 보상온도를 갖지 않는 RE-TM막이 좋다. 또, RE-rich에서도 실온이상으로 보상 온도를 갖지 않는 RE-TM 합금막도 있지만, 이것은 TM-rich막에 비해 수직자기이방성이 작으므로 경계면자벽에너지가 작고, 그 때문에 교환력이 저하하여 특성이 좋지 않다. 따라서 제3자성층으로서는 TM-rich의 RE-TM 합금막이 바람직하다. 또, 제2자성층으로서 필요한 특성을 만족시키는, 즉 수직 자기이방성을 갖고, TM-rich인 조성범위는넓고 생산성에서도 유효하다.
(7) 제3자성층 RE(Fe1-xCox)일 때 0x0.3
실시예 1의 공자기기록매체에 있어서, 제3자서층의 Co량 X(천이금속중의 Co량 : Co/FeCo)를 변화시켰을 때의 소거비를 제12도에 도시한다. 도면에서 X0.3에 있어서 소거비 30dB이상 얻어졌다. 따라서 제3자성층의 조성은 RE(Fe1-xCox)일때 0X0.3인 것이 좋다.
(8) 제3자성층의 막두께 100Å<t3<800Å
제3자성층의 막두께(t3)은 고온동작에서 제4자성층에서 제2자성층으로의 교환력을 충분하게 차단하므로, 100Å보다 큰 쪽이 양호한 오버라이트가 가능하고, 이것은 자성막이 섬형상이 아니라 막으로서 존재할 수 있는 막두께이다. 후술하는 실시예 3에서 제3자성층의 막두께를 변화시킨 결과, 오버라이트 동작은 800Å까지 확인할 수 있었다. t3>800Å에서는 Hw3Hc3로 될 염려가 있어 초기화동작에 지장을 초래한다.
(9) 제4자성층의 Co/(Fe+Co)>50at%
제4자성층의 조성 이외는 실시예 1과 같은 구성의 기록매체를 만들어 제4자성층의 조성을 변화시킨 조성과 소거비의 관계를 제13도에 도시한다. 즉, Fe와 Co의 비가 Co/(Fe+Co)가 50at% 미만인 경우는 소거비가 나쁘게 되어 오버라이트를 용이하게 할 수 없게 된다. 그 때문에 Co량은 50at% 이상이 좋다.
(10) 제4자성층의 막두께
다음에 제4자성층의 막두께 이외는 실시예 1과 같은 구성의 기록매체를 만들어 제4자성층의 막두께를 여러가지로 변화시켰다. 그래서 비트길이 2㎛의 신호상에 비트길이 0.76㎛의 신호를 오버라이트하는 것을 1사이클로 해서 반복 오버라이트를 실향한 결과 제14도와 같이 되었다.
여기서 초기의 CN비에서 3dB 떨어지는 곳을 수명으로 하면 105회 이상의 반복횟수를 얻기 위해서는 제4자성층의 막두께가 200Å이상이고, 또 106회 이상의 반복횟수를 얻기 위해서는 제4자성층의 막두께가 400Å이상 필요한 것을 알 수 있다.
(11) 제3자성층과 제4자성층에 사용하는 RE-TM 합금막의 희토류금속(RE)에는 Tb를 포함한다.
제3자성층과 제4자성층은 각 동작후에 자화방향을 맞추는 초기화동작을 안정하게 실행하기 위해서는 각 층간의 교환력을 크게 할 필요가 없다. 이 교환력의 Hw는
로 부여되고, 여기서 Ms,t,σw는 각각 포화자화, 막두께, 경계면자벽에너지이다. 또, σw와 수직자기이방성에너지 Ku는
의 관계가 있으므로 큰 교환력 Hw를 얻기 위해서는 수직자기이방성이 큰 재료를 사용하면 된다. 자성층의 희토류금속(RE)로서 Tb를 사용한 RE-TM 합금막을 큰 수직자기이방성을 갖는 것이 알려져 있고, 오버라이트 특성을 양호하게 하기 위해서 제3자성층과 제4자성층에는 Tb를 포함하는 계통이 적합하고, 제3자성층으로서는 TbFeCo, 제4자성층은 전체 동작온도에서 그 부격자자화의 방향이 일정한 것이 중요하므로 큰 수직 자기이방성과 높은 퀴리온도가 필요하게 되어 TbCo가 좋다. 또, 이들의 재료에 Eu,Gd,Dy,Ho중 어느 하나 이상을 소량 첨가해도 된다.
일본국 특허공개공보 소화 63-268103호의 실시예 2에서 부격자자화의 방향이 항상 일정한 제3의 자성층으로서 퀴리온도 150℃의 TbFeCo가 기재되어 있다. 여기서 제2자성층의 자화를 반전시키는 온도(제2의 온도 T2, 본 발명에서는 고온 동작온도에 해당한다)를 250℃로 하고 있지만, 이 온도에서는 제3자성층이 퀴리온도 이상으로 되기 때문에 기록바이어스자계에 의해 자화반전한다. 그 때문에 부격자자화의 방향을 일정하게 유지하기 위해서는 높은 퀴리온도가 필요하다. TbCo는 고퀴리온도임과 동시에 고보자력 재료이다.
(12) 최소비트지를 500Å을 존재시키기 위한 조건
제1자성층의 Hc1과 시프트량 H1의 관계와 최소 비트지름 dmin의 관계를 검토하였다. 제1자성층의 Hc1과 H1은 폴라 커효과에 의한 히스테리시스곡선에서 측정하였다. 제15도에 그 예를 도시한다. 또, 최소 비트지름은 소자상태를 편광현미경에 의해 관찰하여 결정하였다. 그 결과를 제16도에 도시한다. 최소비트지름으로 500Å을 존재시키기 위해서는 Hc1 1Ke 또한 H1 0.3Ke일 필요가 있다.
(13) 제1자성층의 퀴리온도와 CN비의 관계
제1자성층 이외는 실시예 1과 같은 구성의 기록매체를 만들어 제1자성층의 퀴리온도를 여러가지로 변화시켰다. 제1자성층의 퀴리온도와 0.76㎛ 비트길이에서의 CN비의 관계를 제17도에 도시한다. CN비 42dB 이상을 얻기 위해서 제1자성층의 퀴리온도가 150℃ 이상인 것이 필요하게 되는 CN비 42dB 이상에서는 지터가 5nsec 이하로 되므로 에러가 적게 된다.
이상 (1)∼(13)의 요건을 1개 이상 충족시키도록 막을 구성하는 것에 의해 오버라이트의 특성을 향상시킬 수가 있다. 후술하는 실시예 2∼9에서도 이들의 요건을 반영시키고 있다.
또한, 실시예에서는 (4)식에 나타낸 제2자성층의 초기화조건
Hw2>H12
는 Tc3부근에서 만족되고, 실온 근방에서는 만족되고 있지 않다. 그러나 다른 실시예에서는 (4)식을 실온근방에서 만족시키는 예도 있다. 예를 들면 다음의 2예는 실온에서 (4)식을 만족시킨다.
(a) SiNx /Tb22Fe69Co9/Gd8Dy17Fe60Co15
(650Å) (800Å) (800Å)
Tb16Fe84/Tb20Co70/SiNx
(200Å)(400Å)(700Å)
(b) SiNx /Gb10Tb12Fe69Co9/Gd8Dy17Fe60Co15
(650Å) (800Å) (1500Å)
Tb16Fe84/Tb30Co70/SiNx
(200Å)(400Å)(700Å)
이상에서 결과에서 실시예 1에 비해(a),(b)는 CN비가 악화되어 바이어스자계마진도 작게 되어 있다.
(a)에서는 제2자성층을 얇게(1500→800Å)했으므로 (4)식을 실온에서 만족시키도록 되어 있다. 그러나 제2자성층이 얇게 되었으므로 제2→제1자성층의 전사프로세스가 불안정하게 되어 CN비의 악화 및 바이어스자계마진의 감소를 초래하였다.
(b)에서는 제1자성층에 Gd를 가하는 것에 의해 σw12를 감소시켰다. 이것에 의해 (4)식은 실온에서 만족되었지만 제1자성층의 Tc의 상승때문에 보톰 파워가 상승하고, 피크 파워와 보톰 파워의 분리가 악화되어 CN비가 악화되었다. 이상과 같이 실온근방에서 제2자성층의 초기화조건(4)식을 만족시키도록 매체를 설계하면 다른 프로세스에 무리가 발생하여 기록재생특성이 현저하게 저하하는 것을 확인하였다.
그래서 실시예 1에서 제2층의 막두께만을 감소시켰을 때 어느 막두께에서 CN비의 감소가 일어나는 가를 확인하도록 실험을 실행하였다. 또, 각 막두께에서 (4)식을 만족시키는 최저온도를 VSM(Vibrating sample magnetmeter(진동자료형 자력계)으로 측정하였다. 그들의 결과를 제18도에 도시한다.
이 데이타에서 알 수 있는 바와같이 (4)식을 만족시키는 최저온도가 70℃전후에서 CN비가 급격하게 변화하고 있다. 이와 같이 실온을 약간 넘은 온도(약 70℃) 이상으로 (4)식을 만족시키는 최저온도가 있는 경우에 CN비는 양호한 값을 나타내고 있는 것을 알 수 있다.
[실시예 2]
기록매체는 유리기판위에 스퍼터법등으로, 예를들면
유전체층 : SiNx 650Å
제1자성층 : Tb22Fe69Co9800Å
제2자성층 : Gd12Dy13Fe60Co151200Å
제3자성층 : Tb16Fe84200Å
제4자성층 : Tb30Co70400Å
보호층 : SiNx 700Å
을 형성하였다. 여기서 인접하는 자성층은 교환력으로 결합하고 있다.
제19도에 실온에서의 자화곡선을 도시한다. 제2자성층만에 관한 2개의 자화곡선에 있어서, 상태 1'에서 상태 1로의 천이는 c-loop의 2개의 반전자계가 영에 대해서 같은 방향으로 존재할 때 발생한다. 실온에서 영을 걸치는 상태 1'에서 상태 1로의 상태천이가 일어나고 있다.
본 실시예세서의 자기특성은
Tc4>Tc2>Tc1>Tc3>(실온)…………………(1)
제1자성층 : Hw1<Hc1; ∼실온…………………(2)
Hw1>Hc1; ∼Tc1…………………(3)
제2자성층 : Hw2>Hc2; ∼실온…………………(4)
제3자성층 : Hw3>Hc3; <Tc3…………………(5)
제4자성층 : Hw4<Hc4; 동작온도범위내…………………(6)
이고, (2)는 실온에서 제1자성층의 자화가 제2자성층의 자화반전에 의해 반전되지 않고, (4)∼(6)은 기록 후에 실온에서 제2자성층, 제3자성층 및 제4자성층의 자화방향이 아래방향으로 맞추어져 있는 것을 나타낸다.
1.6㎛간격의 홈을 갖는 기판에 상기 유전체층, 자성층, 보호층을 마련한 광자기기록매체에 있어서, 비트길이 2㎛의 신호상에 비트길이 0.76㎛의 신호를 선속 11m/sec, 인가자계 350e, 레이저파워를 피크파워 15mW, 보톰 파워 6mW로 광변조해서 소거한 나머지가 없이 CN비 46dB가 얻어졌다.
[실시예 3∼9]
실시예 3∼9를 표2 및 표3에 표시한다. 4원의 RF 마그네트론 스퍼터장치를 이용해서 Tb,Co칩을 배합한 Fe 타겟, Gd,Dy,Co칩을 배합한 Fe타켓, Tb칩을 배합한 Fe타켓, Tb칩을 배합한 Co타켓을 놓는다. 두께 1.2mm, 직경 86mm에서 1.6㎛피치의 그룹이 미리 마련되어 있는 유리기판을 상기 장치의 챔버내에 세트한다. 이 장치의 챔버내를 일단 8×10-7Torr 이하의 진공으로 배기한 후 Ar가스 3mTorr를 도입한다. 퇴적속도 약 100Å/min으로 스퍼터를 실행한다. 이것에 의해 기판위에 두께 800Å인 TbFeCo의 제1자성층을 형성한다. 이어서 진공상태를 유지한 채로 마찬가지로 두께 1500Å인 GdDyFeCo의 제2자성층, 두께 100Å인 TbFe의 제3자성층, 두께 400Å인 TbCo의 제4자성층을 형성한다. 각 자성층 모두 수직자화막이고, 인접하는 각 자성층은 교환력으로 결합하고 있다. 아래표에 타겟위의 칩수 또는 스퍼터시간을 변경했을 때 비트길이 2㎛의 신호상에 비트길이 0.76㎛의 신호를 선속 11m/sec의 조건하에서의 기록, 재생 특성을 나타낸다. 이때 소거나머지신호는 보이지 않고 직접 오버라이트 동작이 확인되었다.
[표 2]
[표 3]
여기서 각 자성층 모두 그 자체의 다층막으로 구성되어 있어도 되고, 예를 들면 제1자성층을 형성하기 전에 자기광학 효과가 큰 교환결합된 자성층을 마련해도 되고, 유리기판위에 스퍼터법등으로, 예를 들면
유전체층 : SiNx 850Å
재생층 : Tb15Fe70Co15100Å
제1자성층 : Tb22Fe69Co9800Å
제2자성층 : Gd8Dy17Fe60Co151500Å
제3자성층 : Tb16Fe84200Å
제4자성층 : Tb30Co70400Å
보호층 : SiNx 700Å
을 형성하기 1dB의 CNR 향상을 볼 수 있었다.
또, 교환력을 제어하기 위한 자성층, 유전체층, 산화물층등을 자성층 사이에 형성해도 된다. 또, 각 자성층은 GdFe, GdTbFeCo, TnDyFeCo, NdDyFeCo, DyCo, TbHoFeCo, DyHoCo 등의 페리자성체로 구성해도 된다.
이 실시예에서는 기판에 기록층을 마련한 것뿐인 단일판 매체를 나타냈지만, 2매의 단일판매체를 에폭시계수지, 역가소성수지, 열경화성수지등으로 점착해도 된다. 또, 매체형상으로서 예를 들면 카드형상의 디스크형 이외라도 좋다.
[실시예 10]
제20도에 광자기기록장치의 구성도를 도시한다. 도면에서 (10)은 광자기기록매체, (20)은 외부자계발생장치, (30)은 반도체레이저, (40)은 편광빔 스플리터, (50)은 재생장치이다. 반도체레이저는 기록레이저빔을 기록 정보에 따라서 재생시의 레이저빔강도보다 큰 출력으로 2진의 레이저강도로 변조할 수 있게 하고 있다. 외부 자계발생장치는 여기서 광자기기록매체면위에서 300e의 자계를 인가하는 영구자석을 사용하지만, 전자석을 사용해도 된다. 실시예 1의 광자기기록 매체를 사용해서 비트길이 2㎛의 신호상에 비트길이 0.76㎛의 신호를 선속 11m/sec, 인가자계 350e, 레이저파워를 피크 파워 15mW, 보톰 파워 6mW로 광변조해서 소거한 나머지가 없이 CN비 46dB가 얻어졌다.
[실시예 11]
제21도에 광자기기록장치의 구성도를 도시한다. 도면에서 (10)은 광자기기록매체, (20)은 외부자계 발생장치, (30)은 반도체레이저, (40)은 편광빔 스플리터, (50)은 재생장치이다. 반도체레이저에서 사출되는 레이저빔을 기록정보의 최대주파수의 20배의 펄스열로 구성된 고온동작에 대응하는 펄스패턴과 기록정보의 최대주파수의 10배의 펄스열로 구성된 저온동작에 대응하는 펄스패턴을 발생할 수 있게 하였다. 이때의 구성 펄스폭은 각각 같은 값을 사용하였다. 실시예 1의 광자기기록매체를 사용해서 비트길이 2㎛의 신호상에 비트길이 0.76㎛의 신호를 선속 11m/sec, 인가자계 350e, 레이저파워를 피크 파워 15mW로 광변조해서 소거한 나머지가 없이 기록이 가능하였다.
[실시예 12]
제22도에 광자기기록장치의 구성도를 도시한다. 도면에서 (10)은 광자기기록매체, (20)은 외부자계 발생장치, (301),(302)는 반도체레이저, (40)은 편광빔스플리터, (50)은 재생장치이다. (60)은 빔 스플리터이다. 반도체레이저(301),(302)는 파장 830nm, 최대연속 사출출력 16mW이고, 광자기기록매체의 근접부위에 집광된다. 1개의 레이저는 저온 동작에 대응하는 정상레이저출력을 발생하고, 또, 1개의 레이저는 정보 ″1″에 대응할 때에만 고온동작에 필요한 온도에 도달하는 레이저출력을 발생한다. 이때 실시예 1의 광자기기록 매체를 사용하여 최고레이저출력은 10mW의 3mW 감소되어서 직접 오버라이트가 가능하였다.
[실시예 13]
제23도에 광자기기록장치의 구성도를 도시한다. 도면에서 (10)은 광자기기록매체, (20)은 외부자계발생장치, (301),(302)는 반도체레이저, (40)은 편광빔 스플리터, (50)은 재생장치이다. (60)은 빔스플리터이다. 반도체레이저(301)은 파장 830nm, 최대연속사출출력 20mW의 기록용이고, (302)는 파장 780nm, 최대연속 사출출력 4mW의 재생용으로서, (301)의 레이저스폿을 추종하도록 되어 있고, 오버라이트 기록과 동시에 검증을 실행할 수 있도록 되어 있다. 이것에 의해, 기록시의 데이타전송속도는 재생시와 같은 정도로 되었다.
[실시예 14]
제24도에 광자기기록장치의 구성도를 도시한다. 도면에서(10)은 광자기기록매체, (20)은 외부자계 발생장치, (301),(302)는 파장 830nm, 최대연속 사출출력 20mW의 동일한 반도체레이저, (40)은 편광빔스플리터, (50)은 재생장치이다. (60)은 빔스플리터이다. 레이저빔은 광자기기록매체의 인접트랙상에 집광되어 동시 기록을 할 수 있도록 하고 있다.
각 실시예에 있어서, 광자기기록매체를 이동하고 있지만, 레이저를 어레이 또는 매트릭스로 구성해도 되고, 광자기기록매체를 이동시키지 않고 기록, 재생해도 된다.
또, 1개의 레이저빔의 광로에 예를 들면 액정판등 공간적으로 투고율이 변화되는 광학소자를 배치해도 된다.
이상과 같이 본 발명에 의하면 초기화 자계없이 양호한 오버라이트 가능하게 한 광자기기록매체를 얻을 수 있음과 동시에 소형, 경량이고 레이저변조만으로 오버라이트가 가능하게 되는 광자기기록장치를 얻을 수 가 있다.

Claims (15)

  1. 수직자기이방성을 갖는 제1자성층, 상기 제1자성층에 마련되어 상기 제1자성층과 교환력으로 결합되고, 천이금속부격자 자화우세막인 제2자성층, 상기 제2자성층에 마련되어 상기 제2자성층과 교환력으로 결합된 제3자성층, 상기 제3자성층에 마련되어 상기 제3자성층과 교환력으로 결합된 제4자성층을 마련하고, 상기 제2자성층의 퀴리온도가 상기 제1자성층의 퀴리온도가보다 높고, 상기 제4자성층의 퀴리온도가 상기 제1자성층의 퀴리온도보다 높고, 상기 제2자성층의 퀴리온도가 상기 제3자성층의 퀴리온도보다 높고, 상기 제4자성층의 퀴리온도가 상기 제3자성층의 퀴리온도보다 높고, 또한, 실온에서 상기 제1자성층의 자화는 상기 제2자성층의 자화반전에 의해 반전되지 않고, 기록동작후에 실온에서 상기 제2자성층, 제3자성층 및 제4자성층의 부격자 자화방향이 위방향 또는 아래방향으로 맞추어져 있으며, 또한 실온으로부터 상기 제1자성층과 제3자성층의 퀴리온도가 낮은쪽의 온도까지의 사이에서
    Hc2<Hw2
    (여기서, Hc2는 4층으로 적층되며, 또한 제1자성층과 제3자성층의 부격자 자화가 서로 역평행일 때에 얻어지는 제2자성층의 보자력, Hw2는 4층으로 적층되며, 또한 제1자성층과 제3자성층의 부격자 자화가 서로 역평행일 때에 얻어지는 제2자성층이 인접하는 제1자성층과 제3자성층으로부터 받는 교환력을 만족시키는 온도가 존재하는 광자기기록매체.
  2. 특허 청구의 범위 제1항에 있어서, 상기 제4자성층의 퀴리온도가 상기 제2자성층의 퀴리온도보다 높은 광자기기록매체.
  3. 특허 청구의 범위 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1자성층의 막두께가 200Å 이상 1200Å 이하인 광자기기록매체.
  4. 특허 청구의 범위 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2자성층의 막두께가 상기 제1자성층의 막두께보다 두꺼운 광자기기록매체.
  5. 특허 청구의 범위 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2자성층은 철 및 코발트를 포함하고, 상기 철과 코발트에 대한 코발트의 비율은 0.5보다 작은 광자기기록매체.
  6. 특허 청구의 범위 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2자성층에 가돌리늄과 디스프로슘을 포함하는 희토류금속과 천이금속의 비정질자성막을 사용하는 광자기기록매체.
  7. 특허 청구의 범위 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제3자성층은 수직자기이방성을 갖는 광자기기록매체.
  8. 특허 청구의 범위 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제3자성층을 천이금속 부격자 자화우세로 하는 광자기기록매체.
  9. 특허 청구의 범위 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제3자성층은 희토류금속과 천이금속으로 되는 비정질자성막이고, 천이금속의 조성이 Fe1-xCox(여기서, x는 0x0.3의 관계를 만족함)을 포함하는 광자기기록매체.
  10. 특허 청구의 범위 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제3자성층의 막두께는 100Å 보다 크고 800Å보다 작은 광자기기록매체.
  11. 특허 청구의 범위 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제4자성층은 철 및 코발트를 포함하고, 상기 철과 코발트에 대한 코발트의 비율이 0.5보다 작은 광자기기록매체.
  12. 특허 청구의 범위 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제3자성층과 제4자성층에 테르븀을 포함하는 광자기기록매체.
  13. 광자기기록매체의 기록층에 대해서 정보를 위방향자화를 갖는 비트, 아래방향 자화를 갖는 비트로 기록하는 광자기기록재생장치에 있어서, 매체로서 특허 청구의 범위 제1항의 광자기기록매체를 사용하고, 레이저빔을 상기 매체에 조사하는 수단, 상기 빔을 기록해야 할 2진화정보에 따라서 상기 광자기기록매체를 2진이상으로 온도를 상승하는 수단, 상기 빔을 조사한 매체부분에 기록자계를 인가하는 수단을 포함하는 광자기기록장치.
  14. 특허 청구의 범위 제13항에 있어서, 기록용 레이저빔에 근접한 재생용 레이저빔이 마련되어 있는 광자기기록장치.
  15. 특허청구의 범위 제14항에 있어서, 상기 기록용 레이저빔과 재생용 레이저빔의 파장이 다른 광자기 기록장치.
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