JPH04159638A - 光磁気記録媒体 - 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、大容量メモリ、電子ファイルシステム等を構
成する光磁気記録再生装置に用いられる光磁気記録媒体
に関する。

［従来の技術］ 光磁気記録媒体は、高密度で情報が記録でき、しかも、
書き換え可能な媒体として、近年盛んに開発が行われて
いる。このような媒体としては、例えば特開昭５８−７
３７４６号に記載されているように、希土類−遷移金属
非晶質合金薄膜から成る磁気記録層を備えたものが多く
用いられている。

上記光磁気記録媒体は、一定方向の磁界を印加しながら
情報に応じて強度変調された光ビームを照射する、或は
、光ビームを連続照射しながら情報に応じて変調された
磁界を印加する等の方法によって、磁化方向の変化とし
て情報が記録される。また、このように記録された情報
は、スポット状に集光された直線偏光の光ビームを媒体
に照射し、その反射光を検光子を通して光検出器で受光
することによって再生される。これは、反射光の偏光方
向が、磁気光学カー効果によって、磁気記録層の磁化方
向に応じて互いに逆回りに回転し、検光子を通すことに
よって、この回転を光強度の変化に変換して検出できる
からである。従って、磁気記録層が有するカー効果によ
る回転角（カー回転角）が大きいほど、高いＳ／Ｎ比で
情報の再生が出来ることになる。

上記媒体の記録密度は、光ビームのスポット径によって
制限を受ける。これは、記録層に形成された情報を示す
磁区（記録ピッ［・）がビームスポットよりも極端に小
さくなると、連続する記録ビットをこのビームスポット
で判別して読み出すことが出来なくなるからである。従
って、より高い記録密度を実現するためには、光ビーム
のスポット径をどんどん小さくしていく必要がある。

一方、光ビームのスポット径は、このビームを媒体上に
集光する対物レンズの有効Ｆナンバーと、光ビームの波
長とによって決まり、波長が短いほど、スポット径を小
さくすることが出来る。このため、現在は発振波長８０
０　ｎｍ程度の半導体レーザを光源として用いているが
、更に短い波長の光ビームを発する光源の開発が盛んに
行われている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記のようにより波長の短い光ビームが
用いられるようになった場合、従来の希土類−遷移金属
合金単層の記録媒体においては、カー回転角が小さくな
るといった問題があった。例えば、従来の媒体は、４０
０〜６００　ｎｍの波長域の光に対するカー回転角は、
８００　ｎｒｒｌの波長を有する光に対するカー回転角
より、３０〜５０％はど小さくなってしまう。

これに対し、日本金属学会会報第２８巻第９号第７１７
〜７２２頁　（１９８９１には、遷移金属の薄膜ト、Ｃ
ｕ、Ａｇ、Ａｕ等の金属から成る薄膜とを交互に積層し
た周期構造膜において、カー回転角が増大する現象が記
載されている。

本発明は、上記周期構造膜を更に改良することによって
、短波長域の光に対しでも大きなカー回転角を示し、Ｓ
／Ｎ比の高い情報再生が可能な光磁気記録媒体を提供す
ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の上記目的は、膜面と垂直方向に磁化容易軸を有
する磁気記録層を備えた光磁気記録媒体において、前記
磁気記録層を、Ｇｄ、Ｔｂ％Ｄｙ、Ｈｏ、Ｎｄから選択
される１種以上の元素から成る第１の薄膜層と、Ｆｅ、
Ｃｏ、Ｎｉから選択される１種以上の元素から成る第２
の薄膜層と、前記第１および第２の薄膜層を構成する元
素以外の、１００　ｎｍ−１１０００ｎの波長範囲に薄
膜における吸取端を有する１種以上の元素から成る第３
の薄膜層とを順次、夫々１層以上積層して形成すること
によって達成される。

［実施例］ 第１図は、本発明の光磁気記録媒体の一実施例を示す略
断面図である。図中、１はガラス、プラスチック等から
成る透明基板を示す。この基板１上には、第１の薄膜層
２１．２□、・・・、２ｏ、第２の薄膜層３１．３□、
・・・、３ｏおよび第３の薄膜層４＋、４ｍ、・・・、
４、が順次に積層されている。

第１の薄膜層は、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｎｄから選
択される１種以上の元素から成る。

第２の薄膜層は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉから選択される１種
以上の元素から成る。また、第３の薄膜層は、上記Ｇｄ
、Ｔｂ％Ｄｙ、Ｈｏ％Ｎｄ。

Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ以外の元素で、　１００　ｎｍ　〜１
０００　ｎｍの波長範囲に薄膜における吸取端を有する
１種以上の元素から成る。

第３の薄膜層の材料として用いられる元素は、例えば、
Ａ１、Ｚｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｇ
ｅ、Ｃｕなどが挙げられる。これらの元素の光の吸取端
（反射率、透過率の変化が起こる波長）を、表１に示す
。

表１ 前記第１および第２の薄膜層の各層は、夫々１〜２０人
の厚さに形成されるのが望ましく、更に望ましくは１〜
１０人に形成される。−方、第３の薄膜層の各層は、短
波長域の光に対するカー回転角を増大させるために、夫
々２人〜１０人の厚さに形成されるのが良い。これらの
層がこれ以上厚くなると、磁化容易軸が膜面に垂直にな
りにくい。

第１、第２および第３の薄膜層を合わせた磁気記録層の
総膜厚は、１００〜１０００人に形成されるのが良い。

ただし、この記録層の基板１と反対側に金属膜等から成
る反射層を設けた場合には、記録層の総膜厚は、１００
〜３００人とされるのが好ましい。

本発明のような薄膜層の周期的構造（超格子構造）は、
例えばマグネトロンスパッタリング装置を用いて作成す
ることが出来る。マグネトロンスパッタリング装置は、
第２図のような構成を有している。第２図において、真
空槽１０内には、回転する基台１１が設けられている。

この基台１１の下面には、記録媒体の基板１２が保持さ
れる。基台１１に対向した位置には、基台の回転軸を中
心に等間隔に複数個のスパッタ源１３，１４．１５が設
けられている。Ｉ６は、スパッタ源からの薄膜材料の放
射範囲を規制するマスクである。また、１７はスパッタ
源からの放射を制御するシャッター、１８．１９２０は
マグネットを示す。

上記のような構成において、基台１１を回転させながら
、スパッタ源１３．１４および１５より第１、第２およ
び第３の薄膜層の材料をそれぞれ放射させ、基板１２上
に交互に堆積させる。この際、真空槽１０中の残留ガス
圧は、１．０Ｘ１０−’Ｐａ以下、スパッタリング中の
Ａｒガ、ス圧は、１〜５ｘｌＯ−’Ｐａとされている。

また、スパッタ源は負極側とされている。

スパッタ源に置かれるターゲットは、単一元素のターゲ
ット、合金ターゲット或いは、これらを組み合わせたも
のなど、様々なものを用いて、薄膜層の組成を所要のも
のとすることが出来る。

以下に、本発明の更に具体的な実施例を示す。

医１目１１ 第２図々示のようなスパッタリング装置を用いて、第１
図のような光磁気記録媒体を作製した。基板１としては
、予めプリフォーマット信号および案内溝が刻まれたポ
リカーボネートディスク板を用いた。スパッタ源１３と
しては第１の薄膜層を形成するＤｙｏ、　ｅＭＯｏ、　
＋　、スパッタ源１４としては第２の薄膜層を形成する
Ｆｅｏ、　ｓｃＯ口、　４、スパッタ源１５としては第
３の薄膜層を形成するＣｕを用いた。

第１の薄膜層の厚さは各５人、第２の薄膜層の厚さは各
４人、第３の薄膜層の厚さは各３人とし、これらの薄膜
層を、記録層全体の厚さが約６００人となるように繰り
返し積層した。形成された記録層の磁化容易軸は、膜面
に垂直な方向であった。更に、この記録層の上にＳｘｍ
Ｎａから成る保護層を４００人の厚さに形成した。

Ｌｋ亘ユ 実施例１と同一の装置において、スパッタ源１３および
１４のみを用いて、これらを同時にスパッタし、実施例
１と同様の基板上に（Ｄｙｅ、　ｅＭａｏ、　ｒ　ｌ　
−（Ｆｅｏ、　５ｃＯｏ４１の単一膜を形成した。この
膜の厚さは、６００人とした。また、成膜時のスパッタ
速度はスパッタ源１３が５人／ｓｅｅ、スパッタ源１４
を４人／ＳｅＣとした。この膜の上に、５ｉｓＮ４から
成る保護層を４００人の厚さに形成した。

Ｌｌ目１ヱ 実施例１と同一の装置を用い、スパッタ源１３．１４お
よび１５を同時にスパッタし、実施例１と同様の基板上
に（Ｄｙｏ、　ｅ　Ｍｏｏ、　＋１ｆＦｅａ、　ａＣｏ
ｏ、　＜１−Ｃｕの単一膜を形成した。この膜の厚さは
、６００人とした。また、成膜時のスパッタ速度は、ス
パック源１３を５人／ｓｅｃ、スパッタ源１４を４人／
ｓｅｃ、スパッタ源１５を３人／ｓｅｅとした。この膜
の上に、　５１ｍＮ４から成る保護層を４００人の厚さ
に形成した。

上記実施例１、比較例１および比較例２のカー回転角の
波長依存性を、基板を通して測定した。この結果を第３
図に示す。第３図において、横軸は読み出し光の波長、
縦軸はその波長におけるカー回転角を示す。

第３図から、以下のことがわかる。実施例１は比較例２
と比較すると、４００〜６００　ｎｍ付近の波長域にお
いて、カー回転角の増大が見られる。これは、吸取端の
波長が５５０　ｎｍ付近にあるＣｕ膜（第３の薄膜層）
の効果と考えられる。一方、比較例２は、実施例１およ
び比較例１のいずれに対してもカー回転角が低下してい
る。これは、ＤｙＦｅＣｏＭｏ中に分散したＣｕが、こ
の膜の磁性を希釈してしまうためと考えられる。

医ｍユニュ」 第１の薄膜層および第２の薄膜層の材料を表２に示すよ
うに種々に変化させ、実施例１と同様の方法で周期構造
膜をを有する光磁気記録媒体を作製した。形成された記
録層の磁化容易軸は、いずれも膜面に垂直な方向であっ
た。

ｌｌ−３−１および３−２ 比較例２と同様にして、基板上に　＋Ｔｂ、。６Ｎｂａ
、　＋　ｓｌ　−（Ｆｅｏ、　１ｃＯａ４Ｓｂａ、　＋
　１の単層膜を成膜し、更に保護層を形成して、比較例
３−１を作製した。同様に、Ｔｂ−（Ｆｅｏ、　４ＣＯ
ｏ、　ｅｌｌの単層膜を有する比較例３−２を作製した
。

上記実施例１〜２−１１および比較例１〜３−２のＡｒ
ガスレーザ（波長４８８　ｎｍ　）とＨｅ−Ｎｅレーザ
（波長６３３　ｎｍ　）に対する夫々の性能指数を、表
２に示す。ここで、性能指数とは、その波長における磁
気光学効果の大きさを示すもので、表２において各側の
性能指数は、比較例１の性能指数を１として、これとの
比で表した。

性能指数は、第４図のような装置を用いて測定した。第
４図において、ガスレーザ２１から発したレーザ光は、
偏光子２２を通してサンプル２３に照射される。そして
、サンプル２３で反射された光は、検光子２４を通って
パワーメータ２５で検知される。測定は、次のような過
程で行われた。まず、サンプル２３を不図示の電磁石で
一方向に着磁した。次に、このサンプル２３にレーザ光
を照射した状態で、偏向子２２と検光子２４の透過軸方
位を調整して、消光状態とした。続いて、サンプル２３
を電磁石によって反対方向に磁化し、偏向子２２と検光
子２４の透過軸方位は変えずに、パワーメータ２５に入
射する光量を測定した。この測定値は、サンプルの反射
率とカー回転角にほぼ比例した値で、光磁気記録媒体の
性能を示す指数となる。例えば、基準値とした比較例１
の測定光量は、波長４８８　ｎｍにおいて５３０μＷ１
波長６３３　ｎｍにおいて４５０μＷであった。

表２において、実施例２−１〜２−４と比較例３−１、
実施例２−５と比較例３−２を夫々比較すると、本発明
のような周期構造膜を用いることによって、短波長の光
に対する磁気光学効果が大きくなることがわかる。

また、上記のサンプルを、１００’Ｃのオーブン内に５
０時間放置した後、その保磁力の低下を測定した。その
結果、実施例１．２−３．２−５などは約２０％保磁力
が低下したが、実施例２−１．２−４では、はとんど保
磁力の低下が見られなかった。このことから、第１、第
２および第３の薄膜のいずれかに、ＭＯｌＮｂ、Ｓｂ、
Ｗ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔａ等の元素が添加されている
と、高温環境下での磁気特性の変化を小さくする効果が
得られることが分かった。

本発明において、第３の薄膜層を、５００　ｎｍより短
い波長域に薄膜における吸取端を有する元素（例えばＡ
１、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｇｅ等）と、５００　ｎｍより
長い波長域に薄膜における吸取端を有する元素（例えば
Ａｕ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｃｒ、Ｃｕ等）との合金とすると、
所望の波長で大きなカー回転角を示す媒体を得ることが
出来る。これは、合金の組成を変化させることによって
、第２の薄膜層の吸取端を所望の値に調整することが出
来るからである。この例を以下に説明する。

３−１〜３−４ 実施例１と同様の方法により、光磁気記録媒体を作製し
た。この際、スパッタ源１３としては第１の薄膜層を形
成するＴｂを、スパッタ源１４として第２の薄膜層を形
成するＦ　ｅｏ、　ｇｃＱｏ、　ｓを、スパッタ源１５
として第３の薄膜層を形成するＡｌ−Ｃｕ合金を用いた
。Ａ１とＣｕとの組成比は、表３に示すように各実施例
ごとに異ならせた。

第１の薄膜層の厚さは各６人、第２の薄膜層の厚さは各
４人、第３の薄膜層の厚さは各３人とし、これらの薄膜
層を、記録層全体の厚さが約６００人となるように繰り
返し積層した。形成された記録層の磁化容易軸は、いず
れも膜面に垂直な方向であった。更に、この記録層の上
に５ｉｘＮａから成る保護層を４００人の厚さに形成し
た。

各実施例の吸取端波長は、表３に示すように変化した。

表３ 比［豆 実施例３−１〜３−４と同一の装置において、スパッタ
源１３．１４および１５を同時スパッタし、基板上に６
００人の厚さの単層のＴｂＦｅＣｏＡｌＣｕ膜を形成し
た。そして、この膜の上に、　５ｉｘＮ４から成る保護
層を４００人の厚さに形成した。

成膜時のスパッタ速度は、スパッタ源１３を６人／ｓｅ
ｃ、スパッタ源１４を４人／ｓｅｃ、スパッタ源１５を
３人／ｓｅｅとした。

上記実施例３−１〜３−４オよび比較例４のカー回転角
の波長依存性を、基板を通して測定した。この結果を第
５図に示す。第５図において、横軸は読み出し光の波長
、縦軸はその波長におけるカー回転角を示す。

第５図かられかるように、本発明のような周期構造を用
いることによって、Ａ１８よびＣｕを含む単層の磁性膜
を用いた媒体に比べ、短波長におけるカー回転角を増大
させることが出来る。また、本発明の構成において、第
３の薄膜層を合金とし、その組成を変化させることによ
って、カー回転角の波長依存性を所望のものに調整する
ことが出来る。

本発明は、以上説明した実施例の他にも様々な応用が可
能である。例えば、前述のように記録層の基板とは反対
側に反射層を設けたり、記録層と基板との間に５ｉｊＮ
４等の誘電体から成る保護層を設けても良い。また、前
述のように第１の薄膜層、第２の薄膜層および／または
第３の薄膜層にＭｏ、Ｎｂ、Ｓｂ、Ｗ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓ
ｎ、Ｔａ等の元素を添加しても構わない。ただし、この
場合に添加元素は、薄膜層の特性を損なわないように、
全体の組成に対して３０ａｔｍｉｃ％以下とされるのが
好ましい。

［発明の効果〕 以上説明したように、本発明は光磁気記録媒体の記録層
を、希土類元素から成る第１の薄膜層と、遷移金属から
成る第２の薄膜層と、１００　ｎｍ−１０００ｎｍの波
長範囲に薄膜における吸取端を有する１種以上の元素か
ら成る第３の薄膜層との周期構造としたので、短い波長
の読み出し光に対するカー回転角を増大させ、情報再生
におけるＳ／Ｎ比を向上させる効果が得られた。また、
第３の薄膜層を形成する複数の元素の組成を調整するこ
とによって、所望の波長において、大きなカー回転角を
示す媒体を作製することが出来た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光磁気記録媒体の一実施例を示す略断
面図、第２図は本発明の媒体を作製するための装置を示
す概略図、第３図は実施例と比較例のカー回転角の波長
依存性を示す図、第４図はカー回転角を測定するための
装置を示す概略図、第５図は他の実施例と比較例のカー
回転角の波長依存性を示す図である。 １　・・・　透明基板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）膜面と垂直方向に磁化容易軸を有する磁気記録層
   を備えた光磁気記録媒体において、 前記磁気記録層が、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｎｄから
   選択される１種以上の元素から成る第１の薄膜層と、Ｆ
   ｅ、Ｃｏ、Ｎｉから選択される１種以上の元素から成る
   第２の薄膜層と、前記第１および第２の薄膜層を構成す
   る元素以外の、１００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長範囲に
   薄膜における吸取端を有する１種以上の元素から成る第
   ３の薄膜層とを順次、夫々１層以上積層することによっ
   て形成されたことを特徴とする光磁気記録媒体。
2. （２）前記第３の薄膜層がＡｌ、Ｚｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｂ
   ｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｃｕから選択される１種
   以上の元素から成る特許請求の範囲第１項記載の光磁気
   記録媒体。（３）前記第３の薄膜層が、５００ｎｍより
   短い波長域に薄膜における吸取端を有する元素と、５０
   ０ｎｍより長い波長域に薄膜における吸取端を有する元
   素とを組み合わせた材料から成る特許請求の範囲第１項
   記載の光磁気記録媒体。