JPH03252940A - 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、レーザー光を用いて記録、再生或いは消去を
行なう光磁気記録に係り、特に記録膜の垂直磁気異方性
エネルギーを増大させ、記録した情報の安定保持に有効
な光磁気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伴ない、高密度でしかも
大容量のファイルメモリーに対する二ズが高まっている
。これに応える１つのメモリーとして、光メモリーが注
目されている。近年多くの企業から書換え可能な光磁気
記録装置が製品化された。さらに現在では、次期成いは
次々期の光磁気ディスクを四指してその高性能化の研究
が盛んに行なわれている。その１つに記録密度の向上が
あり、短波長の光を用いて、記録や再生を行うのが有効
であることが知られている。その場合問題となるのが、
光の波長が短くなるにつれて記録膜の磁気光学効果が小
さくなってしまうという点である。これを解決するため
の光磁気記録材料として、軽希土類元素と鉄族元素との
合金を用いることが有効であることが知られている。そ
の公知な例として、Ｕ　Ｓ　Ｐ　−４６９５５］４　を
あげることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の従来技術における光磁気記録材料は、大気中の水
や酸素と容易に反応し、酸化物となるので信頼性の低下
をきたしていた。そのため、成膜のために高真空を必要
とするといった問題があつた。これに代る材料として、
ｐｔやＰｄといった白金族元素とＦｅやＣＯといった鉄
族元素とを交互に積層した多層構造の記録膜を用いるこ
とが有効であったが、垂直磁気異方性エネルギーが１０
５Ｊ　／　ｍと低く、安定に垂直磁化膜として存在しう
る下限であるため、記録した情報を保存できない場合も
あった。

本発明では、白金族元素と鉄族元素との交互積層膜にお
いて、十分に大きな垂直磁気異方性エネルギーを有する
光磁気記録膜の構造を得ることを目的としており、さら
に高信頼性を有する光磁気ディスクを提供することを目
的としている。

〔課題を解決するための手段〕

光磁気ディスクの記録・再生に用いる光の波長が短かく
なるのにつれて磁気光学効果、とりわけカー（Ｋｅｒｒ
）回転角が小さくなり、十分な再生出が得られず、エラ
ーの原因となる場合があった。

この問題を解決するために、短波長の光に対しても十分
大きな磁気光学効果を示す光磁気材料について検討した
。その結果、Ｐｔ、ＲｈやＰｄ等の白金族元素とＦｅ、
ＣｏやＮｉ等の鉄族元素とを交互に積層した膜を記録膜
として用いると、波長の短かい光に対し大きな磁気光学
効果を示した。

しかしながら、この記録膜の垂直磁気異方性エネルギー
は１０５Ｊ／ｍ　であり、垂直磁化膜として安定に存在
する下限値で、記録した情報が保存できない場合があっ
た。

この問題に対し、光磁気記録膜としてＡｕ。

Ａｇ、Ｐｔ、ＰｄやＲｈの内の少なくとも１元素を添加
したＦｅ、Ｃｏ或いはＮｉの少なくとも１元素との合金
と、Ｐｔ、Ｐｄ或いはＲｈの内から選ばれる少なくとも
１種の元素とを交互に積層することにより垂直磁気異方
性エネルギーを４×１０ＳＪ／ｒｒｉ　以上とすること
ができた。さらに鉄族元素としてＦ　ｅ　Ｃｏ　、　Ｃ
ｏ　Ｎ　ｉ　、　Ｆ　ｅ　Ｎ　ｉの二元素糸にＡｕ、Ａ
ｇ、Ｐｔ、Ｒｈ或いはＰｄの内の１種の元素１〜２０ａ
　ｔ％を添加した合金とＰｔ、Ｐｄ或いはＲｈの内から
選ばれる少なくとも１種類の元素とを交互に積層し、特
にＣｏ濃度もしくはＦｅ濃度を適宜に選択すると、より
磁気光学効果、特にＫｅｒｒ回転角を増大する最適濃度
が存在した。ここで、２０ａｔ％を超える貴金属元素の
添加は、逆に垂直磁気異方性エネルギーが小さくなるの
で、効果が少なく、８〜１５％付近が中でも最適である
。

また、貴金属元素と鉄族元素合金層はその膜厚が薄くな
るほど、垂直磁気異方性エネルギーが増大し、特に５０
Å以下では顕著で、これと白金属層とを組合せることに
より、さらに異方性を増すことができる。

この材料を光磁気記録膜として用いた場合のディスク構
造としては、次に述べる構造が最適であった。凹凸の案
内溝を有するガラスまたはプラスチックのディスク基板
上に窒化シリコン、窒化アルミニウム、或いは酸化シリ
コンの第１誘電体膜層を形成した後に、先に述べた光磁
気記録膜を形成した。次に第１誘電体膜と同一の材料で
第２誘電体膜を形成した後に、光の反射と光磁気記録膜
の温度分布を制御するためにＡ　Ｑ　＋　Ａ　ｕ　ｖ　
Ａ　ｇ　＋Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｐｂの内の１種の
元素を主体とする金属層を設けた４層よりなる構造であ
る。

ここで、上記４層目の金属層に熱伝導率制御のためにＮ
ｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ或いは先の金属材料の内母材
以外の元素を添加しても良い。

一方、Ｋｅｒｒ回転角増大のために光の多重干渉を用い
るのが有効で、第１誘電体膜もしくは第２誘電体膜のい
ずれか一方或いは両方に上記干渉効果をもたせる。

また、ディスク構造としては、先に示した４層構造以外
に、少なくとも光磁気記録膜と金属層とを有していれば
良く、第１誘電体層或いは第２誘電体層のいずれか一方
或いは両方を省いても良い。

このようにディスク構造を簡素化すると、価格も安価と
なるので、用途も広がり、民生用としても用いることも
容易となる。

第１誘電体膜もしくは第２誘電体膜のいずれか一方に多
重干渉効果をもたせる場合、多重干渉効果を有していな
い方の誘電体層の膜厚を増し、光磁気記録膜の保護効果
を増大させ、信頼性を向上させる効果がある。この他、
光磁気記録膜の磁気的特性（例えばキュリー温度、補償
温度或いは保磁力）の異なる二種類の部分より構成され
る記録膜を用い、外部補助磁界を用いると、いわゆるオ
ーバーライドが可能になり、記録密度の向上に加えてさ
らにディスクの高性能化をはかることができる。

〔作用〕

貴金属元素と鉄族元素との合金薄膜を数百人〜数大と薄
くしてゆくと膜厚に反比例して垂直磁気異方性エネルギ
ーは増大する。或いは白金族元素と鉄族元素とを交互に
積層した場合も各層の膜厚を制御することにより垂直磁
気異方性エネルギーは任意に選択できる。しかし、いず
れの場合も１０５Ｊ　／　ｔｒｉであり、この値は、垂
直磁化膜として安定に存在できる下限である。両者のこ
の性質を利用して、垂直磁気異方性エネルギーを増大さ
せることを考えた。すなわち、白金族元素と貴金属元素
を含む鉄族元素との合金とを交互に積層したところ４Ｘ
１０５Ｊ／ｍ　以上の大きな垂直磁気異方性エネルギー
を有する光磁気記録膜を得た。

これは、貴金属元素と鉄族元素との合金膜を薄膜とする
ことで垂直磁気異方性エネルギーの増大がはかれ、さら
に白金族元素と鉄族元素との交互積層により、垂直磁気
異方性の発現効果が増大したことに基づいている。

〔実施例〕

以下、本発明の詳細な説明する。

［実施例１］ まず、本実施例で作製した光磁気記録膜の断面構造の模
式図を第１図に示す。洗浄したガラス基板１上に第１の
記録層２としてＰｔ、Ｃｏ、３を８大、第２の記録層３
としてｐｔを１２人ずつ交互に積層した。成膜はスパッ
タ法にて行ない、全膜厚は４００大である。その時のス
パッタ条件は、Ａｒを放電ガスに用い、ターゲットには
ｐｔ及びＰｔＣｏ合金をそれぞれ使用し、放電ガス圧力
＝５　Ｘ　１０−３Ｔｏｒｒ、投入ＲＦ電力密度：　６
．３Ｗ／ｄにてスパッタした。スパッタ中は基板を１２
゜ｒｐｍで回転させ、形成は二元同時スパッタにて行な
った。そして最後に、金属層４としてＡ［、。Ｔｉ１゜
合金膜を５００人の膜厚に、スパッタ法にて形成した。

このとき、放電ガスにはＡｒ、ターゲットにはＡＱＴｉ
含Ｔｉそれぞれ使用し、放電ガス圧力Ｉ　Ｘ　１０−２
Ｔｏｒｒ、投入ＲＦ電力密座３．２Ｗ／−にてスパッタ
した。

このようにして作製した金属層付近の光磁気記録膜の垂
直磁気異方性エネルギーは、振動試料型磁力計（ＶＳＭ
）と磁気トルク計を用いて求めたところ、８Ｘ１０５Ｊ
／ｒｒｉ　　と、ｐｔとＣｏの垂直磁化膜或いはｐｔｌ
。Ｃｏ、。合金薄膜とＳ　ｉＮ　Ｘを交互に積層した膜
のそれがｌＸ１０５Ｊ／ｍ　であるのと比べると８倍に
増大し、垂直磁化膜としての安定性が増した。

次に、この膜のＫｅｒｒ回転角の光の波長依存性を調べ
た結果を第２図に示す。このように、用いる光の波長を
短かくしてゆくと、得られるＫｅｒｒ回転角は増大して
ゆく。特に波長λ”５５０ｎｍより短波長領域では急激
にＫｅｒｒ回転角の増大が観測されλ”４００ｎｍで、
θに＝０．５６°であった。

これは、従来のＰ　ｔ　／　Ｃｏ交互積層膜やＰｔＣ。

合金薄膜より大きなθにの値であった。

この光磁気記録膜を用いたディスクを作製した。

断面構造を示す模式図を第３図に示す。凹凸の案内溝を
有するガラスもしくはプラスチックの基板１上に、窒化
シリコン膜を５０ＯＡの膜厚にスパッタ法により形成し
た。その時の条件は、Ａｒを放電ガスに用い、Ｓｉ３Ｎ
４をターゲットに用い、放電ガス圧カニ　Ｉ　Ｘ　１０
−２Ｔｏｒｒ、投入ＲＦ＠力４．２Ｗ／ａ＆　にてスパ
ッタした。次に、光磁気記録膜６を、前項に示す手法２
条件にて多層形成した。全膜厚は４００Ａである。次に
、第２誘電体膜７を１００Ａの膜厚に形成した。その時
の手法及び条件は第１誘電体膜５と同一とした。そして
最後に、金属層４としてＡＱ、５Ｔａ１．膜を形成した
。手法及び条件は、前項のＡ　Ｑ、Ｔ　ｉ膜形成におい
て、ターゲットとしてＡＱＴａ合金を用いた他は同しと
した。

このようにして作製したディスクに、λ＝４７０ｎｍの
レーザー光を用いて記録、再生及び消去を行なった。デ
ィスク回転数２４００ｒｐｍ記録周波数１８ＭＨｚ、レ
ーザー出力６ｍＷ、周期１．５Ｔで記録した。その時の
再生信号出力を測定したところ４８ｄＢであり、コード
データ記録が可能であった。また、記録／再生／消去を
繰返したところ１０’　回以上の繰返しが可能であった
。本実施例において作製したディスクは第１及び第２誘
電体膜の両方でＫｅｒｒエンハンスをとっているが第２
誘電体膜の屈折率を本実施例の２．０　　より大きくし
、この膜のみでエンハンスをとり、第１誘電体膜の膜厚
を倍増すれば、基板側から侵入してくる水や酸素をこの
膜でプロテクトできるので、ディスクの信頼性は向上す
る。

本実施例は、添加貴金属材料にｐｔを用いているが、こ
れに限らず、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｈ等を用いても同様
の効果が得られる。また母材の鉄族元素としてＣＯ以外
にＮｉやＦｅを用いても同様の効果が得られる。さらに
この合金材料と交互に積層する白金族元素としてｐｔ以
外にＲｈやＰｄを用いても同様の効果が得られる。

また、ディスクにおいて、第１及び第２誘電体材料とし
て窒素シリコン以外に酸化珪素や窒化アルミニウムを用
いても同様の効果がある。この場合注意しなければなら
ないのは、膜の屈折率と熱伝導率で、ディスク設計にあ
たり、特に光学設計及び熱設計にあたってはこの点を考
慮に入れて行えば良い。

また、それに合わせて、金属層４の熱伝導率を考慮して
、全体の膜厚や添加元素濃度（例えばＡＱ−Ｔｉ系にお
いてはＴｉ濃度）により調節しても良い。この他、金属
層材料にＰｔ、Ｒｈ。

Ｐｄ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｂを用いても良く、これら
に母元素以外の元素もしくはＮｂ、Ｔユ。

Ｔａ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ等の元素を添加して熱伝導率を調
整しても良い。特にＡｕ、Ｃｕ、Ｒｈ。

Ｐｄ、Ｐｔ系は反射率が高いので再生出力の一層の向上
がはかれた。

［実施例２コ 本実施例で作製した光磁気記録膜の断面構造は実施例１
と同様で、その構造を示す模式図は第１図に示すとおり
である。第１の記録層２としてＰ　ｔ　１ｏ（Ｆ　ｅ　
ｌ−Ｘ　ＣＯ”）ｓ。を７Ａの膜厚に、そして、第２の
記録層３としてｐｔを１２大それぞれ交互積層した。こ
こで、第１の記録層２の形成に用いたターゲットは、Ｐ
ｔＦｅ合金にチップ状のＣ。

を均一に配置した複合体ターゲットである。そして配置
するＣＯチップの枚数を変えてＣｏ濃度を変化させた。

この意思外は実施例１と同一条件である。

第４図にＣｏ濃度と得られたＫｅｒｒ回転角（λ＝４０
０ｎｍ）の関係を示す。このように第１の記録Ｎ２のＰ
ｔ−Ｆｅ−Ｃｏ系においてＣｏ濃度を増大させてゆくと
Ｋｅｒｒ回転角は増大し、ｘ＝０．４〜０．６　で最大
０．６５°　となった。この時の垂直磁気異方性エネル
ギーも増大し、ｌＸ１０６Ｊ／ｒｎ’であった。この効
果はこの材料系に限らすＰｄ、Ｒｈ、Ａｕ、Ａｇ等の貴
金属材料を用いても同様で、鉄族元素としてＦｅ−Ｃｏ
以外にＦｅＮｉ系でＦｅを、Ｃｏ−Ｎｉ系でＣｏをそれ
ぞれ変化させても同様の結果が得られた。また第２の記
録層３としてｐｔの代りにＰｄやＲｈを用いても、その
磁気特性の差は認められなかった。

この光磁気記録膜を用いたディスクを作製した。

その構造は実施例１において作製したものと同一構造で
、断面構造の模式図は第３図に示すとおりである。ここ
で第１の記録層２の組成はＰ　ｔｌ、（Ｆ　ｅ、、、Ｃ
ｏｏ、、）、。とじた。それ以外は実施例１と同一の条
件にてディスクを作製し、その特性の測定を行なった。

その結果、最内周最密パターンにて記録した時のＣ／Ｎ
は４９．５　ｄ　Ｂ　であった。書換え回数も１０７回
の記録、再生及び消去を繰返しても再生出力に何ら変化
は認められなかった。この効果は、この系に限らず他の
貴金属元素或いは白金族元素を用いても良く、また第１
の記録層２において添加する貴金属元素と、第２の記録
層３に用いる白金族元素とは同一である必要はなく、い
ずれの材料であっても良い。また、鉄族元素についても
同様で、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｃｏ−Ｎｉでも同様の効果がみら
れ、この変化はスレータ＝ポーリング則に従ったもので
ある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、白金族元素／鉄族元素系多層膜光磁気
材料において、鉄族元素に資金族元素を添加した合金材
料と白金族元素とを交互に積層した多層構造薄膜は、垂
直磁気異方性エネルギーを４〜８Ｘ１０Ｊ／ｒｎ’と貴
金属元素を添加していない系のそれの１０ＳＪ／ｒｎ”
　と比べて大きく増大できた。これにより、この膜は垂
直磁化膜として安定に存在でき、記録した情報を安定に
存在させることができる。さらに、これら材料は、貴金
属元素を多量に含んでいるため、耐食性は高く信頼性の
向上に有効である。さらに、ＦｅＣｏ、ＣｏＮｉ。

ＦｅＮｉ系においてスレータポーリング則に従うので磁
気特性及び反射率を低下させずにＫｅｒｒ回転角を増大
できる。その結果、再生出力を大幅に向上できるので高
密度光記録が実現できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の光磁気記録膜の断面構造を
示す模式図、第２図は本発明の実施例の記録膜における
Ｋｅｒｒ回転角の波長依存特性図、第３図は本発明の一
実施例の光磁気ディスクの断面構造を示す模式図、第４
図は（Ｐｔ／ Ｐｊｘｏ（Ｆｅｌ＋、Ｃｏ、）、。）系多層膜のＫｅｒ
ｒ回転角のＣＯ濃度依存性図である。 １・・・基板、２・・・第１の記録層、３・・・第２の
記録層、４・・金属層、５・・・第１誘電体膜、６・・
・光磁気記録膜、７・・第２誘電体膜。 Ｘ−ノ 囁 図 囁 め （２） 凶 Ｃ，濃度、ズ（β）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザー光を用いて記録、再生或いは消去を行う光
   磁気記録において、その記録材料として、Ｐｔ、Ｐｄ、
   Ｒｈの内から選ばれる少なくとも１種類の元素層と、Ｐ
   ｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ａｕ、Ａｇの内から選ばれる少なくと
   も１種類の元素を１〜２０ａｔ％含みＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ
   の内から選ばれる少なくとも１種類の元素との合金層と
   を交互に積層し、かつ一層当りの膜厚が５０Å以下であ
   る多層構造の光磁気記録膜を用いたことを特徴とする光
   磁気記録媒体の構造。 ２、レーザー光を用いて記録、再生或いは消去を行う光
   磁気記録において、その光磁気ディスクの構造として、
   凹凸の案内溝をその表面に有するガラスもしくはプラス
   チックの基板上に、少なくとも、特許請求の範囲第１項
   記載の光磁気記録材料層と、光磁気記録材料層の温度分
   布を制御するためのＰｔ、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｒ
   ｈ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｐｂの内から選ばれる少なくとも１種
   の元素を主体とする金属層を有し、さらに優位には光学
   効果を増大するための多重干渉層を有することを特徴と
   する光磁気記録媒体の構造。 ３、特許請求の範囲第２項記載の金属層において、光磁
   気記録材料層の温度分布を制御するのに、Ｎｂ、Ｃｒ、
   Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、或いは主体となる元素以外の特
   許請求の範囲第２項記載の金属層を構成する元素を添加
   した金属層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項記載の多層構造の光磁気記録
   媒体において、記録膜の途中に無機化合物よりなる誘電
   体層を設け、その膜厚を選択することにより、磁気−光
   学効果の増大とその磁気−光学効果が最大となる光の波
   長を制御し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４項記載の無機化合物よりなる誘
   電体層に用いる材料として、窒化シリコン、窒化アルミ
   ニウム、或いは酸化シリコンの内から選ばれる少なくと
   も１種類の化合物もしくはその複合体を用いたことを特
   徴とする光磁気記録媒体の構造。 ６、特許請求の範囲第１項記載の多層構造の光磁気記録
   材料の形成において、その膜厚方向に磁気特性の分布、
   さらに優位にはキュリー温度、保磁力或いは補償温度の
   分布を持たせた光磁気記録膜を用いたことを特徴とする
   光磁気記録媒体の構造。