JPH04217306A - 分極性金属中間層を有する磁気光学記録要素 - 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】

【０００１】

【発明の分野】本発明は磁気光学記録の分野に関する。 更に詳細には、直接−重ね書き性能（ｄｉｒｅｃｔ−ｏ
ｖｅｒｗｒｉｔｅ　ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ）を有するタ
イプの磁気光学記録要素の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】慣用の磁気光学ディスクは
情報を記録するためにディスクの回転を２つ必要とする
。第１の回転は先に記録された情報を消去するのに用い
られ、一方第２の回転は新しい情報を記録するのに用い
る。情報は、磁気光学ディスク上の環状トラックに沿っ
て配置された垂直配向磁気ドメインのパターンとして保
存される。伝統的な磁気記録システムは、先に記録した
情報の消去が記録プロセスに本来備わったものであると
いう点で直接−重ね書き性能を有する。そのため、磁気
システムはデータを記録するのにただ１つの回転のみを
必要とする。その結果、磁気ディスクと比較して、磁気
光学ディスクは、実質的により長い実効アクセス時間を
必要とするという観点から不利である。

【０００３】Ｓｈｅｉｎ　及びＫｒｙｄｅｒの米国特許
第　４，８８２，７１８号には、上記の２回転の要件を
除去する方法が開示されている。ここでは、記録要素は
単一の磁気記録層を含んでなり、そして記録すべきデジ
タル情報に従ってレーザーを２個の出力レベル間にスウ
ィッチさせる。低出力レベルは、存在する磁気ドメイン
を不安定化しかつ破壊するのに十分なレベルまで記録層
の温度を高める；これは存在する情報を消去する効果を
有する。高出力レベルは、記録層に作用して記録するべ
き情報に従って新しいドメインを生じさせる。理論的に
は、２回転の要件の解決策として信頼できそうであるが
、経験的な証拠によれば、このプロセスではドメインは
良好に形成されず、それ故に雑音に対する信号比（ＳＮ
Ｒ）　が低くなる。

【０００４】Ｓａｉｔｏ　等の米国特許第　４，８５５
，９７５号には、上記の２回転要件を除去するための別
の技法が記載されている。ここでは、記録要素は一緒に
重層された２個の異なる磁気層もしくは磁気フィルムを
含んでなる。一層は参照層（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｌａ
ｙｅｒ）であり、低い室温保磁力Ｈｃ（ｒｅｆ）及び高
いキューリー温度Ｔｃ（ｒｅｆ）を有する。もう一方の
層はいわゆる記憶層　（ｍｅｍｏｒｙ　ｌａｙｅｒ）　
であり、高い室温保磁力Ｈｃ（ｍｅｍ）及び低いキュー
リー温度Ｔｃ（ｍｅｍ）を有する。ディスク形の記録要
素が回転すると、ディスクは、初期化磁石に近接して通
過し、それによりディスク表面に垂直な磁場−Ｈｉ　（
　ここでＨｃ（ｍｅｍ）＞Ｈｉ　＞Ｈｃ（ｒｅｆ．）　
）　にディスクを露出する。この初期化磁場は参照層の
すべての磁気ドメインを所定方向（例えば、“下方へ”
）へ垂直に配向するのに役立つがしかし記憶層には全く
影響を与えない。第２の磁石であるバイアス磁石は、強
度調整化レーザーにより選択的に加熱されたディスク域
を、磁場Ｈｂ　（　ここでＨｃ（ｍｅｍ．）　＞Ｈｃ（
ｒｅｆ．）　＞Ｈｂ）　に露出するように配列されてい
る。バイアス磁場Ｈｂ　はディスクに対して垂直であり
かつ−Ｈｉ　の磁場の反対方向に向いている。ディスク
の読み取りの際には、Ｈｂ　はいずれの層にも影響を与
えない。

【０００５】前記ディスクをある出力のレーザー光に露
光すると、記憶層はそのキューリー温度以上に加熱され
るが、一方参照層はキューリー温度以下のままである。 これらの条件下では、２層間に存在する磁気交換相互反
応により記憶層の磁化が引き起されて参照層の磁化と並
ぶ。ディスクを高出力の光に選択的に露光すると、両層
はそれらのそれぞれのキューリー温度以上の温度まで加
熱され、両層の加熱部分の磁化がバイアス磁場Ｈｂ　、
すなわちバイアス磁石により生じた磁場の方向に再並列
される。その結果、これらの２つの出力レベル間のレー
ザー光の強度を調整することによりデジタル情報を記録
し、同時に先に存在する情報を消去することができる。

【０００６】先に述べたように、２つの磁気層間の交換
相互反応は両層の磁化を並べるのに役立つ。層の磁化が
並列である状態からはじめる場合は、印加される磁場は
、層の１つの保磁力に交換力（ｅｘｃｈａｎｇｅ　ｆｏ
ｒｃｅ）　を加えたものを克服してそれらを非並列に並
べるようにしなければならない。同様に、各層の磁性ド
メインが反対に並んでいる状態からはじめる場合は、印
加される磁場は１層の保磁力から交換力を差引いたもの
を克服して層を並列に並べなければならない。残念なこ
とに、交換相互反応は２層の見かけの保磁力を収束させ
る効果を有し、いくら良くても、この直線−重ね書き法
に必要とされるように、１つのフィルムを他のフィルム
と独立にスウィッチさせることが困難になる。この観察
された効果について別の見方をすれば、それらの磁化が
反対方向に並んだ場合はいつでも２層間にドメイン壁を
形成しなければならないことである。この壁に貯えられ
るエネルギーは、層が独立にスウィッチするには不都合
である。

【０００７】この課題を軽減するために、ガドリニウム
−鉄−コバルト（ＧｄＦｅ　Ｃｏ）層を記憶層と参照層
の間に配置させることが提案されている。交換相互反応
は今やこの中間層を介して達成される。この中間層は２
つの磁気層の強力な垂直異方性とは反対に、固有の異方
性をほとんど有しない。これらの両状況は、参照層の磁
化が記憶層の磁化と並列でない場合のエネルギー状態を
低下させる。これにより、低出力の書き込み工程の際の
層を並列にさせるための十分なカップリング及び初期化
磁石が参照層のみをスウィッチするのを可能にすること
の間のバランスを得るのが容易になる。かかる多層記録
要素は１９８９年６月７日に公告されたヨーロッパ特許
出願第　３１９，００４号明細書に開示されている。上
記の多層直接−重ね書き磁気光学記録要素の両者におい
ては、各種層は類似の材料からなるが、成分濃度が異る
。この状況においては、一層からの成分が隣接層へ拡散
するかもしれない。この拡散は、各書き込み／消去サイ
クルの間に磁気光学層が受ける温度エクスカーションに
より加速される。時間が経過すると拡散は層の磁性特性
を変化させ、最終的に直接−重ね書きを不可能なものに
する。更に、この提案された記録要素は極めて腐蝕しや
すい希土遷移金属合金を使用する。

【０００８】

【発明の目的】上記した観点から、本発明の目的は上記
の拡散問題が実質的に除去された多層磁気光学記録要素
を提供することである。

【０００９】

【好ましい実施態様の記載】従来技術の多層磁気光学記
録要素のように、本発明の記録要素は、異なるキューリ
ー温度及び磁気保磁力を有する磁気材料から作成される
参照（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）層及び記憶　（ｍｅｍｏｒ
ｙ）　層、及びこれらの層の各保磁力を実質的に異なる
値に保つことにより参照層と記憶層の間の交換相互反応
の程度を制御するのに役立つ中間層を含んでなる。しか
しながら、従来技術とは異って、本発明の磁気光学記録
要素の中間層は容易に分極しうる金属であり、磁気モー
メントは示さないが、参照層及び記憶層を構成する磁気
材料に近接して位置すると誘導磁気モーメントを示す。 好ましい分極性金属としては、パラジウム（Ｐｄ）、バ
ナジウム（Ｖ）及び白金（Ｐｔ）が挙げられ、パラジウ
ムが特に好ましい。参照層及び記憶層の化学的構成成分
のいずれからも構成されていないので、かかる中間層は
拡散遮断材として作用して上記の問題点を防止する。ま
た、かかる分極性金属中間層が記録要素の磁気層と直接
接触すると、典型的に容易に腐蝕されうる希土遷移金属
合金フィルムを含んでなる、これらの層の腐蝕を阻止す
る。

【００１０】本発明及びその様々な利点は、添付図面を
参照にして、好ましい実施態様の詳述から当業者により
良く理解されるようになるであろう。

【００１１】図面を参照すると、図１は上記の　Ｓａｉ
ｔｏ等の特許に開示されているタイプの多層磁気光学（
ＭＯ）記録要素を具体的に説明するものである。かかる
記録要素は、その平面上に反射防止コーティングＡＲ（
例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）　の薄フィルム）
を配置せしめた比較的厚い透明基板Ｓを含んでなる。反
射防止コーティングの上には一対の接触磁気記録層、Ｒ
及びＭがあり、これらは垂直異方性を示す異なる磁性材
料から構成される。“記憶”層と呼ばれる層Ｍは、例え
ば、テルビウム−鉄（Ｔｅ　Ｆｅ）の薄フィルム（例え
ば、　５００オングストロームの厚さ）からなってもよ
く、一方“参照”層と呼ばれる層Ｒはテルビウム−鉄−
コバルト（Ｔｅ　Ｆｅ　Ｃｏ）の比較的厚い薄フィルム
からなってもよい。参照層にコバルトを添加すると、記
憶層と比較してこの層のキューリー温度の上昇効果がみ
られる。各層のテルビウム濃度が異なると、参照層に比
較して記憶層の保磁力を高めるのに役立つ。窒化アルミ
ニウム（ＡｌＮ）　等の薄層（例えば、１１００オング
ストローム）は記憶層の上に保護オーバーコートＯＣを
形成する。かかる記憶要素上へのデジタル情報の書き込
み及び直接−重ね書きは前述の方法で行う。

【００１２】図３及び図４に示したヒステリシスループ
を参照すると、記憶層材料の磁気保磁力はＨｃ（ｍｅｍ
．）　であり、参照層材料の保磁力ＨＣ（ｒｅｆ．）　
より実質的に大きいことが判る。かかる保磁力の差異は
、　Ｓａｉｔｏ等により記載された前記記録方法には、
もちろん必要である。しかし、図５及び図６を参照する
と、記憶材料及び参照材料の各々の見かけの保磁力（す
なわち、Ｈｃ（ｍｅｍ．）　及びＨＣ（ｒｅｆ．）　）
　は、接触配列層の状態で配置された場合は実質的に同
じである。上記したように、接触層間の交換相互反応は
これらの材料の見かけの保磁力を同一値に収束させる効
果を有する。多層記録要素の記憶層及び参照層のかかる
見かけの保磁力はカー（Ｋｅｒｒ）　効果を用いて基板
を介し及びオーバーコートを介して容易に測定すること
ができる。

【００１３】図２においては、中間層ＩＬが図１の記録
要素の参照層と記憶層の間に配置されている、別の従来
技術の磁気光学記録要素を具体的に説明する。図２の記
録要素は基本的に上記のＡｒａｎｔａｎｉ等の特許に開
示されているものである。この中間層の目的は、すでに
述べたように、参照層及び記憶層間の磁気交換相互反応
を仲介して達成させることであり、層ＩＬ自身は参照層
及び記憶層の異方性と比較して固有の異方性をほとんど
有しない。Ａｒａｎｔａｎｉ等の記録要素においては、
中間層は、参照層及び記憶層を構成するものと同一の成
分（例えば、Ｆｅ　及びＣｏ）のいくつかから構成され
る；従って、これらの成分は時間と共に拡散する傾向が
あり、それによりすべてのこれらの層の化学量論を変化
させる。かかる拡散の効果は、記憶層及び参照層の各々
の保磁力及びキューリー温度を共通の表示値に収束させ
ることである。

【００１４】本発明によれば、記憶層及び参照層間の交
換相互反応を制御するために図２の記録要素の中間層Ｉ
Ｌとして、容易に分極しうる非磁性金属を使用すること
ができることが判明した。好ましい材料は強磁性金属材
料に類似した電子構造を有する金属であり、例としては
パラジウム、白金、バナジウム及びかかる金属の合金で
ある。これらの金属はそれ自身は磁気モーメントを有さ
ないが、しかしそれらが磁性材料に接近した場合にモー
メントがそれらに誘導される。この誘導磁気モーメント
は記憶層及び参照層の間の交換相互反応を中介する。こ
れらの材料は記憶層及び参照層中には拡散せず、そして
実際には他の製品において拡散遮断層として使用されて
きた。本発明は、これらの材料の両性質、すなわち拡散
抵抗性及び磁気分極性を利用するものである。

【００１５】

【実施例】一連の磁気光学記録要素を製造したが、各記
録要素は図７に示したような断面図を有し、かつ異なる
厚さのパラジウム中間層ＩＬ′を有した。すべての層を
配設するために、慣用のスパタリング技法を用いた。パ
ラジウムの厚さの関数としての、参照層及び記憶層の保
磁力をプロットしたものを図８に示す。参照層及び記憶
層の見かけの保磁力Ｈ′をパラジウム層の厚さ（オング
ストロームで）の関数として図８に示す。明らかなよう
に、交換相互反応の程度がパラジウム層の厚さを変動さ
せることにより制御できる。

【００１６】２０オングストローム厚さのパラジウム中
間層を有する記録要素の直接−重ね書き性能について、
７０００エルステッドの初期化磁場Ｈｉ　及び　１００
エルステッドの書き込みバイアス磁場Ｈｂ　を用いるこ
とにより試験した。書き込みレーザー光の出力は４．９
及び１０．０ミリワット間をスウィッチさせた。１．０
ＭＨｚ　の振動数でレーザー出力を調整しながらトラッ
クに書き込んだ。回復信号のスペクトルを図９に曲線Ａ
として示す。その後、１．３ＭＨｚ　の振動数でレーザ
ー出力を調整しながら同一のトラックに重ね書きした。 回復信号のスペクトルを図９の曲線Ｂとして示す。期待
したように、第１及び第２調波（ｈａｒｍｏｎｉｃｓ）
が曲線Ａ及びＢに示されている。

【００１７】

【発明の効果】曲線Ｂから明らかなように、先に書き込
んだ１．０ＭＨｚ信号の結果としての、１．３ＭＨｚ　
信号のスペクトルに劣化（ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ）の
証拠は全くなかった。このことは、本記録要素は中間の
消去サイクルを必要とせずに直接−重ね書きができるこ
とを実証するものである。パラジウム層により与えられ
る拡散遮断材のために、参照層及び記憶層の間の保磁力
及びキューリー温度の差異が長時間保持され、それによ
り長寿命の重ね書き性能が与えられる。

【００１８】中間層としてパラジウム又は上記の他の非
磁性金属の比較的純粋な層を用いるよりむしろ、合金の
大部分の成分がかかる金属からなる、かかる金属の合金
もまた用いることができる。かかる合金層は公知の方法
、例えば、同一出願人に譲渡された米国特許第　４，８
８５，１３４号明細書に開示されている方法に従ってス
パッター付着させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の多層磁気光学記録要素の断面図である。

【図２】従来の多層磁気光学記録要素の断面図である。

【図３】図１の記録要素に取り入れる前及び後の、異な
る磁気光学材料のヒステリシスループである。

【図４】図１の記録要素に取り入れる前及び後の、異な
る磁気光学材料のヒステリシスループである。

【図５】図１の記録要素に取り入れる前及び後の、異な
る磁気光学材料のヒステリシスループである。

【図６】図１の記録要素に取り入れる前及び後の、異な
る磁気光学材料のヒステリシスループである。

【図７】本発明の磁気光学記録要素の断面図である。

【図８】中間層の厚さの関数としての、多層記録要素の
参照層及び記憶層の各保磁力の変化を示すグラフである
。

【図９】本発明の磁気光学記録要素の直接重ね書き性能
を示すスペクトル分析を示すものである。

【符号の説明】

Ｓ…基板 ＡＲ…反射防止層 Ｒ…参照層 Ｍ…記憶層 ＩＬ…中間層 ＯＣ…オーバーコート

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　異なる保磁力及びキューリー温度を有
   する磁性材料の第１層及び第２層を含んでなる磁気光学
   記録要素であって、前記両層は容易に分極される非磁性
   金属を含んでなる中間層により隔離されて位置している
   記録要素。
2. 【請求項２】　　前記中間層が、パラジウム、白金及び
   バナジウムからなる群より選択される金属を含んでなる
   請求項１記載の記録要素。
3. 【請求項３】　　前記中間層が合金を含んでなり、その
   一構成成分がパラジウム、白金及びバナジウムからなる
   群より選択される請求項１記載の記録要素。