JPH03152741A - 光記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザ光を用いて情報の記録・再生、あるい
は消去を行う光記録において、特に超高密度の記録を行
うのに有用な光記録膜の構造に関する。

〔従来の技術〕

近年の高度情報化社会の進展により、高密度。

大容量でしかもランダムアクセスや書換えが可能なファ
イルメモリへのニーズが高まっている。これに応えるも
のとして書換え可能な光記録が注目されており、光磁気
記録がその中心的存在にある。

現在これに次ぐ次世代の製品に向けて、さらに高性能化
の研究が進められている。その１つが記録密度の向上で
ある。そのために、用いるレーザー光の波長を短くシ、
さらにビットエツジ記録を用いるのが有効である。しか
しながら、光の波長が短くなると現製品に用いられてい
るＴｂ−Ｆｅ−Ｃｏ系材材では得られる磁気光学効果と
りわけ、カー（ｋｅｒｒ）回転角が小さくなる。そのた
め十分な再生出力が得られず、エラー発生要の１つとな
っていた。さらに、ピットエツジ記録を行うためには、
記録磁区のエツジ部分の形状やジッター幅を高精度に制
御しなければならなかった。特に前者のカー回転角減少
は材料の物性自身に起因している。

【発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は光デイスクメモリの高密度化の１つの手
法であるレーザ光を短波長化した場合、十分な磁気光学
効果を有しておらず、また得られる磁気光学効果が、波
長依存性を示し、その磁気光学効果が必ずしも用いる波
長に対して十分な値ではなかった。

本発明の目的は、任意の波長の光に対して最大の磁気光
学効果を得ることのできる光記録膜の構造を提供するこ
とにより、超高密度光記録を実現することにある。

〔課題を解決するための手段〕

記録密度を向上させるために、用いるレーザ光の短波長
化を実現することが１つの有用な手段である。しかし用
いる光の波長が短くなったのに対応して記録膜の磁気光
学効果、特にカー回転角の低下生ずるという問題がある
。例えば、Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏ系記録材料では、短波長化
にともないカー回転角は小さ（（８２２ｎｍで０．３２
が、４００ｎｍでは、０．２０°）なってしまい、再生
する場合に十分な信号出力が得られず、エラーが生じて
いた。

本発明においては、上記の問題を解決すべく。

本発明では、誘電体材料とカー効果を示しかつ垂直磁気
異方性を有する記録材料とを交互に積層した多層構造の
記録膜を用いる。

そのための材料として、誘電体材料には記録再生に用い
る波長で透明な無機化合物材料を用い、さらに具体的に
は、酸化シリコン、窒化シリコン、窒化アルミニウム等
を用いるのが総合的にみて有効である。また、カー効果
を示しかつ垂直磁気異方性を有する材料として、希土類
元素、鉄族元素から成る合金を用いる。具体的には希土
類元素として、Ｇｄ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｃｅ、Ｐｒ。

Ｎｄ、Ｓｍの内より選ばれる少なくとも１種の元素或い
は２種の元素と、鉄族元素として、Ｆｅ。

Ｃｏ、Ｎｉの内より選ばれる少なくとも１種或いは２種
の元素を含む。さらに磁気特性の調整及び耐食性を考慮
して、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒの内より選ばれる少なく
とも１種の元素を添加することが、信頼性の点からも有
効である。

このように記録膜を誘電体材料と金属材料の交互積層構
造にすることにより、カー回転角が大幅に増大する。こ
こで多層構造にした場合注意しなければならないのは、
多重干渉のために反射率が小さくなってしまう場合があ
るという点である。

ディスク構造設計上、この点に注意する必要がある。′
情軸の位置決めを行うのに一定量以上の反射光が必要で
、その値は少なくとも５％以上必要である。

さらにディスクの高性能化のために、記録膜のレーザ光
入射方向と反対側に金属膜を設けることにより光の利用
効率が改善される。この場合注意しなければならないの
は記録膜の全膜厚である。

膜の屈折率との関係で最適なのは５００Å以下である。

〔作用〕

このような多層とすることにより、カー効果。

ファラデー効果及び多重干渉効果の相乗効果により著し
く大きな回転角が得られる。さらに、各層の膜厚を変え
ることにより回転角の絶対値や反射率が任意に制御でき
る。これにより十分な性能指数が得られるように調整す
ればよい。

この他、干渉効果の逆用及び用いる構造の両面からディ
スクの記録密度の制御も自由にできる。

さらに、金属反射膜を有することにより、記録膜の温度
分布の制御ができるので、記録や消去時における熱を金
属膜に拡散することができる。その結果として多層構造
記ＭＷの各層の相互拡散が抑制できるので、磁気特性の
安定化がはかれる。また各層の膜の構造緩和も抑制でき
、この点からも安定したディスク特性が得られる。この
ようにして各膜厚は用いるレーザ光の波長に応じて任意
に選択すればよく、用いる光の波長に適応した記録膜を
得ることができた。

この他、データ転送速度を上げるためディスクの回転数
を上げると、記録や消去に多大のパワーを要する。しか
し誘電体層が断熱層としてはたらくため、熱が記録膜中
に蓄積するので、ディスクへの記録感度を高くすること
ができる。また誘電体材料の材質の選択により熱伝導率
が異なるので、これにより感度の制御ができる。

〔実施例〕

以下１本発明を実施例１〜２を用いて詳細に説明する。

Ｃ実施例１ゴ 第１図に本実施例で作製した光記録膜の断面構造を示す
。案内溝を有するプラスチックまたはガラス等の基板１
上にスパッタリング法により無機誘電体膜２として窒化
シリコン膜を形成した１本実施例２は、ガラスやプラス
チックの基板を用いたが、本発明の効果は、基板の材質
に依存するものではない、ａ厚は６人である。つづいて
、垂直磁化膜３としてＴｂｚｅＦｅｓａｃｏｔａＮｂａ
膜を１０人の厚さに形成した。その後、無機誘電体膜２
と垂直磁化膜３とを交互に積層し、この二層の層を１組
として４０組積層した。この交互積層膜は２元のターゲ
ットを同時放電させると同時に基板を１１００ｒｐ程度
回転させて形成した。この場合重要なのは、ターゲット
間の干渉で、特に両者のスパッタ粒子が混合しないよう
、遮へい板を設ける等の処置が重要である。ターゲット
には、Ｓ　ｉ　ｌｌＮ４焼結体およびＴｂＦｅＣｏＮｂ
合金ターゲットを使用した。放電ガス圧Ｉ　Ｘ　１０−
”Ｔｏｒｒ放電ガス：Ａｒ、投入ＲＦ電力密度４．２Ｗ
／ａｄにてスパッタを行なった。そして最後に、金属［
４としてＡ　Ｑ　ａａＴ　ａ　１５を５００人の膜厚に
形成した。

その時のスパッタの条件は、ターゲットにＡＱＴａ合金
を、放電ガスにＡｒをそれぞれ使用し、圧力１×１０″
″”Ｔｏｒｒ、投入ＲＦ電力密度：　３．６Ｗ／ｄにて
行なった。

このようにして作製した記録膜のカー回転角の波長（λ
）依存性を第２図に示した。これから。

λ＝８２２ｎｍで０．２１＠　であり、これより波長が
短くなるのにつれて、カー回転角は小さくなり６５０ｎ
ｍでぼはゼロになった。光の波長が６５０ｎｍより短く
なると、回転角が逆に増大してゆき、４５０〜５００ｎ
ｍでピークに達し、その時の回転角が０．５°　であっ
た、そして光の波長がさらに短くなると、カー回転角は
再び減少した。ところで、各層の膜厚を変化させること
により、回転角がピークとなる波長及び回転角の値が任
意に選択できる。

次に、ディスクの特性を評価した。ディスクは。

金属反射膜と記録媒体の間及び記録媒体と基板との間に
磁気光学効果増大膜を設けた。その場合のディスクの反
射率は１０％で、トラッキングは十分に確保できた。

次に、ディスク回転数を変えて再生出力の記録レーザー
パワー依存性を測定した。結果を第３図に示す、記録の
条件はディスク位置は、最外周位置のｒ＝６０閣対物レ
ンズの開口比ＮＡ＝０．５５゜記録周波数：２０ＭＨｚ
である。記録には７８０ｎｍのレーザ光を、再生には４
８０ｎｍの光をそれぞれ用いた。これによると、ディス
ク回転数２４０Ｏｒｐｍでは４　ｍＷ、　３６００ｒｐ
ｍでは５．５ｍＷ、　４８００ｒｐｉ＋では６．３ｍＷ
で記録ができた。

搬送波対雑音比（Ｃ／Ｎ）は回転数の増加に伴なって５
２ｄＢ、４８ｄＢ、４５ｄＢと減少するが。

いずれもコードデータ記録が可能であった。このように
１本発明を用いるとディスクの回転数を上げても十分な
記録感度が確保でき、しかも書き換え回数は１０７回以
上と膜の構造緩和も抑制できた。高速回転でも十分な記
録感度を有していることから、高転送レートが得られた
。

この効果は、記録膜にＴｂＦｅＣｏＮｂ以外にＤｙ。

Ｈｏ、Ｇｄ等”を用いても良く、耐食性及び磁気特性構
成の元素もＮｂ以外にＴｉ、Ｔａ、Ｃｒを用いても同様
の効果が得られた。また、無機誘電体材料もＳｉＮ、！
以外に、ｓｉｏやＡＱＮを用いても同様で１重要なのは
屈折率の制御である。

さらに１本実施例において作製したディスクに記録周波
数：ＩＭＨｚデユーティ（ｄｕｔｙ）比５ｏ％で記録し
た。通常基板／ＳｉＮｘ　（８５ｎｍ）／ＴｂＦｅＣｏ
　（１００ｎｍ）／ＳｉＮｘ　（２００ｎｍ）なる構造
のディスクでは記録磁区形状が波型であった。しかし１
本発明を用いて形成したディスクは、長円形の記録磁区
であった。このことから１本構造の記録膜はピットエツ
ジ記録にも好適である。

［実施例２コ 本実施例で作製した記録膜の断面構造を示す膜弐図は、
実施例１と同様で第１図に示すとおりである。基板１上
にスパッタリング法により無機誘電体膜２としてＳｉＯ
膜を形成した。膜厚は６人である。つづいて、垂直磁化
膜３として（Ｎ　ｄ　ｏ、ａＴ　ｂ　ｏ、ｓ）ｚフＦ　
ｅ　ｓａｃ　Ｏ１！ｌ膜を１０人の厚さに形成した。そ
してＳｉＯとＮｄＴｂＦｅＣｏの２層の膜を交互に積層
し、この２層を４０回繰り返し交互積層した。ここで交
互積層膜は２元のターゲットを同時放電させるいわゆる
二元同時スパッタ法により形成した。このようなスパッ
タリング操作においてターゲット間の干渉を避けるため
、遮へい板を設ける等の処置として両者のスパッタ粒子
が混合しないようにした。ターゲットには、ＳｉＯ及び
ＮｄＴｂＦｅＣｏとも焼結体ターゲットを用い、放電ガ
スにＡｒを用い、　Ｉ　Ｘ　１０−２Ｔｏｒｒのガス圧
にて成膜した。記録膜形成後、金属膜としてＡ　Ｑ　ａ
ａＴ　ｉ　ｔａを５００人の膜厚に形成した。スパッタ
条件は、ＡｆｌＴｉ合金ターゲットを用いた以外実施例
１と同様である。

このようにして作製した記録膜初カー回転角の波長依存
性を第４図に示す、レーザー光の波長が８２２ｎｍでは
０．２０　で、波長が短くなるにつれてカー回転角は減
少していは７００ｎｍで最小値となる。その後再びカー
回転角は増大し、４５０〜４００ｎｍでは０．６°　に
達した。このカー回転角の最大値を得る波長は、無機誘
電体膜２と垂直磁化膜３の各層厚を適当に選択すること
により任意に選べる。したがって、回転角がピークとな
る波長及び回転角の値が選択できる。

次にディスクの特性を測定した。ディスクは反′射膜と
記録膜及び記録膜と基板との間に磁気光学効果の増大膜
を形成した。この時のディスクの反射率は、５％であり
、トラッキングは十分確保できた。

次に、ディスク回転数を変えて再生出力の記録レーザパ
ワー依存性を測定した。結果を第５図に示す。記録の条
件は次の通りである。ディスク位置は最外周位置のｒ＝
６０ｏｎ、対物レンズの開ロ比ＮＡ＝０．５５．記録周
波数；ｆ＝２０ＭＨｚである。記録は７８０ｎｍのレー
ザ光を、再生には４８０ｎｍの光をそれぞれ用いた。こ
れによると、ディスク回転数２４００ｒｐｍでは３　、
５　ｍ　Ｗ　。

３６００ｒｐｉ＋では、　５．０ｍＷ、　４８００ｒｐ
ａ＋では６．０ｍＷでそれぞれ記録ができた。搬送波対
雑音比（Ｃ／Ｎ）も５３ｄＢ、５０ｄＢ、４７ｄＢと変
化するが、いずれもコードデータ記録が可能な値であっ
た。このように、本発明を用いるとディスクの回転数を
上げても十分な記録感度が確保でき、しかも書き換え回
数は１０−７回以上と、膜の構造緩和等も抑制できた。

高速回転でも十分な記録感度を有していることから、高
転送レートを有するディスクが得られた。

この効果は、記録膜にＮｄＴｂＦｅＣｏ以外にＤｙ＋Ｈ
ｏ、Ｇｄ等を用いてもよく、またＮｂ、Ｔｉ。

Ｔａ、Ｃｒなどの耐食性及び磁気特性構成の元素を記録
膜に添加しても同様の効果が得られた。また、無機誘電
体材料も酸化シリコン以外に窒化シリコン、窒化アルミ
ニウムを用いても同様で、いずれの場合も重要なのは屈
折率及び膜厚の制御である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、誘電体材料とカー効果を示しかつ垂直
磁気異方性を有する材料とを交互積層した多層記録膜を
用いることにより、カー効果、ファラデー効果及び各層
のエンハンス効果の合成により、大きな磁気光学効果が
得られた。その場合。

各層の膜厚を制御することにより、任意の波長で最大の
カー回転角及びカー楕円率を得ることができる。これに
より、任意の光の波長に対し、常に最大の磁気光学効果
が得られ、十分な再生出力を得ことができ、高密度光記
録が実現できた。

また、多層膜上に光の入射側と反対側に反射膜を設ける
ことにより、光の利用効率が向上するとともに記録や消
去時の熱による多層構造光記録媒体の各層間の相互拡散
の抑制膜の構造緩和の抑制等が可能であった。その上、
誘電体層が断熱層として作用するため記録膜の熱伝導度
を実質的に低下できるため記録や消去感度の向上をはか
れるのでディスクを高速回転でき、データ転送速度の向
上がはかれる。さらに、製型磁区の形状が改良できる等
得られる記録磁区の制御性が向上するので、ピットエツ
ジ記録方式に好適な記録膜である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のディスクの断面図、第２図、
第４図は本発明の実施例のディスクのカー回転角及びフ
ァラデー回転角の波長依存性を示す図、第３図、第５図
は本発明の実施例の再生出力信号のレーザ出力依存落を
示す図である。 １・・・基板、２・・・無機誘電体膜、３・・・垂直磁
化膜、４・・・金属膜。 ］ 力 図 ≠喀鳳護 第 ２ ／ｆＬ 玉 （雀麓〕 拓 シメｒ＆　　ｔフック９て） 第 レーザ：Ａ力Ｃ肩Ｗ） 第 レーサ′°虫ｎ　　（７１１ｗ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザ光を用いて記録、消去及び読み取りを行う光
   記録において、その光記録膜として誘電体材料とカー効
   果を示しかつ垂直磁気異方性を有する材料とを交互に多
   層に積層した構造をもち、かつ光の入射側より測定した
   媒体全体の光反射率が、装置による情報位置決めを可能
   とする値であり、さらに優位にはその値が５％以上であ
   ることを特徴とする光記録媒体。 ２、特許請求の範囲第１項記載の誘電体材料として、用
   いる光の波長で光学的に透明でかつ無機化合物よりなる
   材料を用い、さらに優位にはその材料として酸化シリコ
   ン、窒化シリコン、窒化アルミニウムの内から選ばれる
   少なくとも１種類の材料を用いたことを特徴とする光記
   録媒体。 ３、特許請求の範囲第１項記載のカー効果を示しかつ垂
   直磁気異方性を有する材料として希土類元素、鉄族元素
   さらにはＮｂ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｃｒの内より選ばれる少な
   くとも１種の元素より成る合金を用いたことを特徴とす
   る光記録媒体。 ４、特許請求の範囲第３項記載の希土類元素としてＧｄ
   ，Ｈｏ，Ｄｙ，Ｔｂ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍの内より
   選ばれる少なくとも１種の元素或いはそれ以上の元素と
   、鉄族元素としてＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉの内より選ばれる少
   なくとも１種或いはそれ以上の元素とから成る合金を用
   いたことを特徴とする光記録媒体。 ５、特許請求の範囲第１項から第４項記載の誘電体材料
   とカー効果を示しかつ垂直磁気異方性を有する材料とを
   交互に多層積層したその全膜厚はレーザ光が透過する膜
   厚とし、さらに優位には、その厚さが５００Å以下とし
   たことを特徴とする光記録媒体。 ６、特許請求の範囲第１項から第５項記載の誘電体材料
   とカー効果を示しかつ垂直磁気異方性を有する材料とを
   交互に多層積層した膜のレーザ光入射方向と反対側に金
   属膜を設けたことを特徴とする光記録媒体。 ７、特許請求の範囲第６項記載の光を反射する金属膜に
   より記録膜の温度分布を制御したことを特徴とする光記
   録媒体。 ８、特許請求の範囲第１項から第７項記載の記録膜なら
   びに反射膜を有する光記録媒体において、各記録膜厚を
   制御することにより磁気光学効果を制御することを特徴
   とする光記録媒体の構造。 ９、特許請求の範囲第７項記載の金属膜として、Ｃｕ，
   Ａｌ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ａｕ，Ｒｈ，Ｃｒより選ばれる少な
   くとも１種の元素を主体とし、これに主元素以外の元素
   として、Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｎｉ，Ｗ，Ｍｏ，の内より
   選ばれる少なくとも１種の元素を含有し、その濃度が０
   ．５ａｔ％以上３０ａｔ％以下の濃度としたことを特徴
   とする光記録媒体の構造。