JPH03235236A - 光磁気記録媒体の構造 - 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、レーザー光を用いた光記録に係り、特に、超
高密度記録に有効でかつ記録磁区の安定化に有効な光磁
気記録媒体の構造に関する。

〔従来の技術〕

近年の高度情報化社会の進展に伴い高密度大容量のファ
イルメモリーに対するニーズが高まっている。これに応
えるメモリーの１つとして、光記録が注目されている。

最近では再生専用のコンパクトディスクヤレーザーディ
スク或いは一度だけ記録できる追記型の光ディスクにつ
づいて書換えて型の光磁気ディスクが実用化された。こ
れに続いて、これらディスクの高性能化が検討されてい
る。その１つに記憶容量の増大があげられ５手法として
、用いるレーザー光を短波長化することが最も有望視さ
れている。その場合、問題となるのは、記録材料及びデ
ィスクの構造である。特に高密度記録を行うと、再生時
に信号出力が小さく、エラーを発生する場合があった。

これは、記録材料特性に起因し、用いる光の波長が短く
なると、得られるカー（Ｋｅｒｒ）効果が減少するから
である。

この問題を解決するのに、Ｕ　Ｓ　Ｐ４６９５５１４号
にみられるように、記録膜を構成する材料に種々の検討
がなされてきた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、記録膜材料にＧｄやＮｄ等の水や酸
素に対して活性な元素を用いており、記録膜が腐食する
場合があり、信頼性確保という点で問題があった。さら
に、これら材料が示すＫｅｒｒ回転角と反射率とのバラ
ンスから超高密度記録を行うのに十分な性能指数を得る
ことが困難であった。

特に超高密度記録を行うのに、短波長の光を用いて記録
を行う手法が有力と考えられている。この場合の材料と
して、公知な材料のＮｄ−Ｇｅ−Ｆｅ系以外に、ｐｔや
Ｐｄ等の白金族元素（ＮＭ）とＧｏやＦｅ等の鉄族元素
（ＴＭ）とを交互に積層した材料がある。そして、さら
にＫｅｒｒ回転角の波長特性及び回転角の増大を目的と
して、ＮＭ層とＴＭ層との間にＳｉＮｘやＳｉＯに代表
される光学的に透明な誘電体層（ＩＣ）を形成した。そ
の場合、例えばＮＭ／ＴＭ／ＩＣ／ＮＭ／ＴＭ／ＩＣ／
・・・と繰返して積層するとＮＭ／ＴＭ／ＮＭ／ＴＭ／
・・・と積層した場合より、垂直磁気異方性が減少する
ことがあり、記録した情報の安定性が問題となることが
あった。

本発明は、短波長の光に対しても十分大きな［ｅｒｒ回
転角及び垂直磁気異方性エネルギーを有し、かつ高信頼
性を有する超高密度光記録に適した構造を有する高性能
光磁気記録媒体を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

短波長の光を用いて記録や再生或いは消去を行う場合の
問題点の１つとして、短波長の光を用いると現在広く用
いられているＴｂＦｅＣｏ系材料では、得られる磁気光
学効果（例えばＫｅｒｒ回転角）が減少してしまい、大
きな再生出方が得られないという点をあげることができ
る。これを解決するのに、記録材料としてｐｔやＰｄに
代表される白金族元素（ＮＭ）とＦｅやＣＯに代表され
る鉄族元素（ＴＭ）とを−層当り数人〜数十人の厚さに
交互に積層した多層構造の記録膜を用いることが有効で
あることを見呂した。そして、この磁気光学効果と波長
特性を向上させるのに、先のＴＭ／ＮＭ・・・の繰返し
に加え、ＳｉＮｘやＳｉＯ，Ａｌ２Ｎに代表される光学
的に透明な無機化合物（Ｉ　Ｃ）の薄層を加えたＴＭ／
ＮＭ／ＩＣ／ＴＭ／ＮＭ／ＩＣ・・・の繰返しの多層構
造とすることが有効であった。しかし、この場合、垂直
磁気異方性エネルギーは垂直磁化膜として安定に存在で
きる下限値（Ｉ　Ｘ　１０’　、７　／　ｍ）程度であ
った。この問題を解決するために、積層構造をＴＭ／Ｎ
Ｍ／ＴＭ／ＩＣもしくはＮＭ／ＴＭ／ＮＭ／ＩＣを繰返
し単位とした構造をとることが有効であることを見出し
た。これにより、垂直磁気異方性エネルギーが６　Ｘ　
１０ｓ〜Ｉ　Ｘ　１０’Ｊ　／ｍ’と著しく大きく増大
することを見呂した。この値は現在広く用いられている
ＴｂＦｅＣｏ系と差がなく、垂直磁化膜として安定に存
在する。このことは、記録したデー夕が安定に存在し、
記録、再生が良好に行なえることを意味する。

用いる材料系のうち、ＴＭとしてはＦｅ、Ｃｏ。

Ｎｉの内から選ばれる１元素もしくは２種以上の合金を
用いる。また、ＮＭとしては、Ｐｔ、Ｐｄ。

Ｒｈに代表される白金族元素の内の１種もしくは２種以
上の合金を用いる。また、無機化合物（ＩＣ）としては
、窒化シリコン、窒化アルミニウム、酸化珪素の内から
選ばれる少なくとも１種の化合物を用いる。そして、多
層膜の形成法は。

真空蒸着法やスパッタリング法等を用いる。そして、特
性的にも、また量産性を考慮しても、多元同時成膜法が
有効である。また成膜において。

ＮＭ層やＴＭ層は、数人〜数十人程度が良好で、ＩＣ層
は〜１００人程度で良い。特に、ＩＣ層の膜厚を制御す
ることにより、磁気光学効果の波長特性を自由に選択で
きるので有効である。また、記録膜の内部応力を制御す
ると垂直磁気異方性エネルギーを任意に選択できる。

一方、記録方式として、外部印加磁界とレーザー光の両
方を用いた光磁気記録或いはいずれか一方のみを用いて
行なっても良い。すなわち、光磁気記録膜の磁気及び磁
気光学的性質を用いて行なっても、また磁気的性質のみ
を用いて行なっても良い。しかし、高密度記録を行うに
は、光学的性質を用いて情報の記録位置決めを行う方が
有利である。

〔作用〕

波長の短かい光に対して、大きな磁気光学的特性を示し
、かつ、垂直磁化膜として安定に存在することが超高密
度情報記録膜に要求される。

白金族元素と鉄族元素との交互積層膜を用いる場合、Ｎ
ＭとＴＭとの接触界面の数を多くすること及び各層の内
部応力を大きくすることによって垂直磁気異方性エネル
ギーが増大する。

従がってこの膜として本発明のように、白金族元素（Ｎ
Ｍ）、鉄族元素（ＴＭ）及び無機化合物（ＩＣ）とを、
例えばＮＭ／ＴＭ／ＮＭ／ＩＣ／ＮＭ／ＴＭ／ＮＭ／・
・・、或いはＴＭ／ＮＭ／ＴＭ／ＩＣ／ＴＭ／ＮＭ／Ｔ
Ｍ／・・・と繰返すことにより垂直磁気異方性エネルギ
ーを増大させることができる。これは、ＮＭとＴＭとの
接触界面が、ＮＭ／ＴＭ／ＩＣ／ＮＭ／ＴＭ／・・・の
場合より増大したことによる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例１〜２を用いて詳細に説明する。

［実施例１］ 第１図に本発明の一実施例において作製した記録媒体の
断面構造を示す。媒体の作製は、マグネトロンスパッタ
装置を使用し、４元同時スパッタ法により行なった。案
内溝を有するプラスチックやガラスの基板１上に第１層
目及び第３層目の鉄族元素膜２としてＣｏを、第２層目
の白金族元素膜３としてｐｔを、第４層目の無機化合物
膜４として５ｉＮｘ（屈折率２．０）をそれぞれ用いた
。

スパッタ条件は、ガス圧５ｍＴｏｒｒで、放電ガス：Ａ
ｒ、ターゲットはＣｏ、Ｐｔ及びＳｉ、Ｎ、を用いた。

そしてスパッタ中は基板を１２Ｏｒｐｍで回転した。各
層の膜厚の制御は投入ＲＦ電力により行ない、Ｇｏはそ
れぞれ１５人、ｐｔは８人、ＳｉＮｘは８０人の膜厚で
、Ｃｏ　／　Ｐ　ｔ　／　Ｃｏ　／ＳｉＮｘを１組とし
、１０組積層した。そして最後に反射膜５としてＡＱ、
、Ｔａ工、膜をスパッタ法により形成した。ターゲット
にはＡＱＴａ合金を、放電ガスにＡｒガスを使用し、放
電ガス圧力はＩＸ　１０　””Ｔｏｒｒである。

このようにして形成した記録媒体のＫｅｒｒ回転角回転
角波１（λ）依存性を第２図に示した。これより、λ＝
５００〜６００ｎｍで最大値を示し、θｍ＝１．１°、
反射率はＲ＝１５％であった。無機化合物４の膜厚を選
ぶことにより、上記θｋが最大となる波長を任意の値と
することができる。

従がって、用いるレーザー光の波長に合わせて最大の０
１を有する記録媒体を形成することができる。

この膜の垂直磁気異方性エネルギーを求めたところ、８
Ｘ１０’Ｊ／ｒｎ’であった。これは、同じ膜厚でＣｏ
　／　Ｐ　ｔ　／　Ｓ　ｉ　Ｎ　／　Ｃｏ　／　Ｐ　ｔ
　／　Ｓ　ｉ　Ｎ・・・と繰返して形成した記録膜の２
Ｘ１０’Ｊ／ｒｎ’に比して約４倍大きい。これにより
、垂直磁化膜としての安定度が増し、記録した情報を安
定して保持させることができ、ディスクの信頼性の向上
がはかれた。

このディスクにレーザー光（λ＝５３０ｎｍ）と電磁石
とを用いて、光変調記録方式により情報の記録を行なっ
た。その時の条件は、回転数３６００ｒｐｍ　、レーザ
ーパワー７〜９ｍＷ、パルス幅６０〜８０ｎｓで、パワ
ーとパルス幅は、ディスク位置により変化させた。５．
２５　インチディスクの最内周（ｒ＝３０ｍ）で、記録
周期１．５Ｔにて記録したところ、Ｃ／Ｎ＝５５ｄＢで
あった。

この他、記録方式に磁気ヘッドを用いた磁界変調記録方
式を用いても高密度記録を行うことができる。この際、
記録した磁区の矢羽根形のいわゆる尾が短くなり、ビッ
ト間干渉を起しに＜＜、エツジの制御性が良く、ビット
エツジ記録に向いており、微小磁区による記録密度向上
に加えて、ピットエツジ記録による密度向上の２つの作
用により著しく大きな記録の高密度化が達成できた６本
発明の記録媒体によれば、磁気ヘッドによる垂直磁気記
録膜としても用いることができるうその場合、記録媒体
の保磁力は、１ｋＯｅ以下にしなければならない。その
ためにスパッタ時のガス圧力やｐｔやＣＯの膜厚を制御
する必要がある。

さらに、鉄族元素膜２のＣＯの代りにＦｅやＮｊ、或い
はＦｅ−Ｃｏ等の鉄族元素同士の合金を用いても良い。

さらにＰ　ｔ　−Ｃｏ　、　Ｐ　ｔ　−Ｆ　ｅ　、　Ｐ
　ｄ−Ｇｏ、Ｐｄ−Ｆｅ或いはＰｔ−Ｆｅ−Ｃｏ。

Ｐｄ−Ｆｅ−Ｃｏ等の合金を鉄族元素膜２として用いて
も良い。この場合、−層の厚さを薄くするほど、記録媒
体の垂直磁気異方性エネルギーが大きくなり、２Ｘ１０
’Ｊ／ｒｎ’のものが得られた。

また、無機化合物膜４として、窒化シリコンの他に、窒
化アルミニウムや酸化シリ゛コンを用いても同様の効果
が得られる。この際重要な点は、膜の屈折率の制御であ
る。すなわち、θにの最大値が得られる波長を変えるた
めには、無機化合物膜４の膜厚の他に、その屈折率を制
御しても良い。

また、光の吸収率を可能な限り小さくすることが望まし
いことは勿論である。

［実施例２］ 第３図に本実施例において作製した光記録媒体の模式的
断面構造を示す。記録媒体の作製には、マグネトロンス
パッタ装置を使用し、４元同時スパッタ法により行なっ
た。その手順は次に述べるとおりである。

案内溝を有するガラスやプラスチックの基板１上に、第
１層目及び第３層目の白金族元素膜３としてはＰｄを、
第２層目の鉄族元素２としてＦ　ｅ　Ｂ、ｃ　ｏ　４６
合金を、そして第４層目の無機化合物膜４として酸化珪
素を用いた。各層の膜厚は、Ｐｄ膜が１０人、Ｆ　ｅ　
Ｃｏ膜が１５人、酸化珪素が１００人である。そしてこ
の４層を１組として、１２組積層した。

この時のスパッタの条件は、ターゲットにＰｄ単体、Ｆ
　ｅ　Ｃｏ合金、そしてＳｉＯ焼結体を用い、放電ガス
にＡｒを使用し、放電ガス圧力を５ｍ　Ｔｏｒｒとした
。

最後に反射膜５としてＡΩ、、Ｔｉ１゜膜をスパッタ法
により形成した。その他のスパッタの条件は、実施例１
の反射膜形成の条件と同じにした。

以上のスパッタ中は、基板を１２Ｏｒｐｍにて回転した
。

第４図に、このようにして形成した記録媒体のＫｅｒｒ
回転角回転角波長依存性を示す。この図がら、λ；４８
０〜５２０ｎｍの間でθｋが最大となることがわかる。

その時のθには、１．２″′で、反射率は２１％であっ
た。ここで、θ、が最大となる波長は、無機化合物膜４
の膜厚や屈折率を選択することにより自由に選択できる
ことは前記実施例１と同様である。このようにして得た
本実施例の記録膜の垂直磁気異方性エネルギーは７Ｘ１
０’Ｊ／ｒｎ’であり、ＦｅＣｏ／Ｐｄ／ＳｉＯ／Ｆｅ
Ｃ。

／　Ｐ　ｄ　／　Ｓ　ｉ　Ｏ／・・・と繰返して形成し
た膜の１×１０’Ｊ／ｍ’に比して約６倍に増大した。

これにより、記録した情報の安定性が増し、高い信頼性
を有する記録媒体を得ることができた。

このディスクにλ＝４８０ｎｍのレーザー光と浮上磁気
ヘッドとを用いて、磁界変調記録方式により情報記録を
行なった。その時の条件は、ディスク回転数３６００ｒ
ｐｍ、レーザーパワー７〜９ｍＷ、記録周波数２０〜２
５ＭＨｚである。レーザーパワーと記録周波数は、ディ
スク位置により変化させた。その結果、５．２５　イン
チ光磁気ディスクの最内周位置において、レーザーパワ
ーニアｍＷ、記録周波数：２０ＭＨｚにて記録したとこ
ろ、Ｃ／Ｎ＝５４ｄＢが得られた。その時の記録磁区サ
イズは０．２５μｍ、記録周期は１．５Ｔであった。

この他、磁界をスイッチングするのではなく、レーザー
光をスイッチングさせた、いわゆる光変調記録方式にお
いても、磁界変調記録と同様の記録／再生特性が得られ
た。

また、レーザー光は情報の位置決めだけに用い、磁気ヘ
ッドにより記録、消去を行う磁気記録を行なうこともで
きる。この場合重要な点は、記録膜の保磁界力で、その
値は磁気ヘッドで磁化方向をスイッチングできる大きさ
とすることである。

この他、本実施例では、鉄族元素膜２としてＦｅＣｏ合
金を用いたが、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの単体でもＣｏ−Ｎｉ
、Ｆｅ−Ｎｊの合金を用いても同様の効果が得られる。

合金を用いるとスレータ−・ポーリング曲線にのっとり
、Ｋｅｒｒ回転角が増大する領域がある。さらにＰｄ−
Ｆｅ、Ｐｔ−Ｆｅ、Ｐｔ−Ｇｏ、Ｐｄ−Ｇｏ、Ｐｔ−Ｎ
ｉ。

Ｐｄ−Ｎｉ、Ｐｔ−Ｆｅ−Ｇｏ、Ｐｄ−Ｆｅ−Ｇｏ等、
白金族元素のいずれかと鉄族元素のいずれか少なくとも
一つとの合金を用い、特にこれらの層を人オーダーから
数十人オーダーの厚さとすることにより、垂直磁気異方
性エネルギーを増大させることができる。この他Ｋｅｒ
ｒ回転角を増大させる手法として、無機化合物層の屈折
率及びその膜厚を変化させても同様の効果が得られる。

さらにこの材料の熱伝導率を変化させると、記録膜全体
の熱伝導率を変えることができるので、得られる記録磁
区の形状や位置の制御性を増すことが可能になる。これ
により、ビットエツジ記録を行うことができ、より記録
密度を増すことができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、記録膜の層構造や膜厚を選択すること
により、垂直磁気異方性エネルギーを増大させることが
できるので、記録した情報の保存の安定性を増す効果が
ある。また、得られる効果としてＮＭ／ＴＭ／ＮＭ／Ｉ
ＣもしくはＴＭ／ＮＭ／ＴＭ／ＩＣとすることは最小単
位であって、ＮＭとＴＭを数層交互積層した後にＩＣ層
をはさんでも良い。さらに、無機化合物層（Ｉ　Ｃ）の
材質の選択により、記録媒体全体の熱伝導率を制御でき
るので、ディスクへの記録密度はもとより得られる記録
磁区の制御性、（例えばエツジ部分、形状や位置等）を
増大させる効果がある。この効果は反射膜材料の熱伝導
率を制御しても同様である。これにより、単に磁区の微
小化による記録密度増大に加えて、ビットエツジ記録の
導入により、さらに記録密度を向上させることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図および第３図は本発明の実施例になる光磁気記録
媒体の構造を示す模式的断面図、第２図および第４図は
本発明の実施例になる光磁気記録媒体の記録膜のＫｅｒ
ｒ回転角の光波長依存性を示す特性図である。 １・・・基板、２・・・鉄族元素膜、３・・・白金族元
素膜、４・・・無機化合物膜、５・・・反射膜。 第 （２） 拓 殆 ン皮長 入（７を湾）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザー光や磁界により記録、再生或いは消去を行
   う光磁気記録に用いる記録媒体として、白金族元素（Ｎ
   Ｍ）と鉄族元素（ＴＭ）及び無機化合物材料（ＩＣ）と
   を交互に積層した多層構造を有し、かつその膜が垂直磁
   気異方性を有する材料を用い、さらに光の入射する側と
   反対側に光を反射する層を形成したことを特徴とする光
   磁気記録媒体の構造。２、特許請求の範囲第１項記載の
   白金族元素（ＮＭ）、鉄族元素（ＴＭ）及び無機化合物
   材料（ＩＣ）とを積層した多層構造を有する記録膜にお
   いて、その構成単位がＴＭ／ＮＭ／ＴＭ／ＩＣ、ＮＭ／
   ＴＭ／ＮＭ／ＩＣを１組とし、この組合せを少なくとも
   ２組以上有し、かつ光が透過する膜厚としたことを特徴
   とする光磁気記録媒体の構造。 ３、特許請求の範囲第１項記載の光を反射する層として
   、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈの内から
   選ばれる少なくとも１種類の元素或いはこれら元素を主
   体とし、これに母元素以外の本項記載の元素もしくはＴ
   ｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗの内から選ばれ
   る少なくとも１種類の元素を添加した合金を用いたこと
   を特徴とする光磁気記録媒体の構造。 ４、特許請求の範囲第１項及び第２項記載の白金族元素
   として、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈの内より選ばれる少なくとも
   １種類の元素を用いたことを特徴とする光磁気記録媒体
   の構造。 ５、特許請求の範囲第１項及び第２項記載の鉄族元素と
   して、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの内より選ばれる少なくとも１
   種類の元素を用いたことを特徴とする光磁気記録媒体の
   構造。 ６、特許請求の範囲第１項及び第２項記載の無機化合物
   材料として、窒化シリコン、窒化アルミニウム或いは酸
   化シリコンを用いたことを特徴とする光磁気記録媒体の
   構造。