JPH04281239A

JPH04281239A - 光磁気記録媒体

Info

Publication number: JPH04281239A
Application number: JP41811290A
Authority: JP
Inventors: Katsuhisa Araya; 勝久荒谷
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1990-12-28
Filing date: 1990-12-28
Publication date: 1992-10-06

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】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気光学効果を利用し
て情報の記録・再生を行う光磁気記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、書換え可能な高密度記録方式とし
て、半導体レーザー光等の熱エネルギーを用いて磁性薄
膜に磁区を書き込んで情報を記録し、磁気光学効果を用
いてこの情報を読み出す光磁気記録方式が注目されてい
る。

【０００３】この光磁気記録方式に使用される記録材料
としては、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ等の希土類元素とＦｅ、Ｃ
ｏ等の遷移金属とを組み合わせた非晶質合金膜（以下、
ＲＥ−ＴＭ膜と称する。）が代表的なものである。この
ＲＥ−ＴＭ膜は、垂直磁気異方性エネルギーが大きいの
で高密度記録に必要な垂直磁化膜となり易いこと、非晶
質であるため媒体ノイズが小さいこと、カー回転角が比
較的大きいこと、キュリー点が低く、市販の半導体レー
ザー（２０〜４０ｍＷ）で記録・消去を行うことができ
る等の数々の利点を有している。例えば、特公平２−３
２６９０号公報に開示されるように、希土類元素として
ＴｂやＧｄを含むＧｄＴｂＦｅＣｏ膜は特に大きなカー
回転角を有し、良好なＳＮ比が得られることが知られて
いる。

【０００４】一方、上記光磁気記録方式の記録方式には
、常に直流外部磁界を印加し、信号の有無に応じてレー
ザー光を照射する光変調方式がある。この光変調方式は
、装置構成が比較的簡単で済むため早くから研究が行わ
れてきた。しかし、この光変調方式は、既に記録されて
いる部分に対して再記録を行う際にオーバーライト（重
ね書き）ができず、磁化の向きを一定方向に揃えるため
の消去動作が必要となる分、実効的なデータ転送速度が
遅くなるという欠点を有している。

【０００５】これに対して、常に一定の強さのレーザー
光を照射して、信号の有無に応じて外部磁界を反転する
磁界変調方式は、オーバーライトが可能で、コンピュー
タ用ハードディスクに匹敵する高速記録が可能となり、
実用上の期待も大きい。この磁界変調方式においては、
通常の磁気記録の場合と比較して磁界を小さく絞り込む
必要がないためにディスク媒体表面とヘッド間のスペー
シングを１桁以上も大きくすることができるが、ディス
ク媒体表面とヘッド間の距離を離すにつれて有効記録磁
界は弱くなる。このため、媒体としては、弱い磁界中で
も良好な磁界変調記録が行えることが強く望まれている
。

【０００６】また、数ＭＨｚ以上の周波数で磁界変調を
行う場合には、コイルの有するインダクタンスＬにより
インピーダンスが増加する。このため、所望の磁界、電
流を得るためには、例えば電圧を非常に高くする等の強
力な電源が必要となり、消費電力の増加が余技無くされ
る。また、上記インダクタンスＬのために電流波形も理
想的な矩形波とはならず、ある程度のスイッチング時間
が必要となる。このような場合、記録用レーザー光を連
続的に媒体に照射すると、スイッチングの途中では磁界
が小さく、或いは零となるため、記録ノイズが増加し、
良好なＳＮ比を得ることができない。

【０００７】そこで、記録用レーザー光を連続ではなく
パルスで照射することによりこの問題を解決することが
提案されている。レーザー光をパルス照射すれば、磁界
がスイッチング状況にある時は媒体の温度がキュリー点
より低くなり、レーザー照射により媒体の温度がキュリ
ー点以上となっている間は十分な磁界が与えられている
という状態にすることが可能となる。但し、この場合に
は、レーザー光が照射されて媒体の温度がキュリー点に
到達してから冷却によりキュリー点以下となるまでの時
間内で十分な磁界が与えられなければならない。従って
、媒体としては、その記録の熱応答、即ち記録磁区が固
定されるまでの時間が変調される磁界の変化に対して十
分速いことが要求される。

【０００８】このような要請から、磁界変調方式に使用
される光磁気記録媒体の構成としては、従来より透明基
板の一主面に第１の誘電体層、磁性層、第２の誘電体層
、反射膜が順次積層された多層構造とされている。この
ような構造において、上記磁性層は例えばＴｂＦｅＣｏ
膜等のＲＥ−ＴＭ膜からなり、冷却速度を大きくする目
的からその層厚が薄いことが望まれる。更に、再生信号
の信号レベルを大きく取るためには、記録パワーに対す
る感度やカーエンハンスメントの効果を考慮すると、上
記磁性層の層厚は記録用レーザー光の波長が７８０ｎｍ
付近の場合で２００〜３００Å程度、５００ｎｍ付近の
場合で１５０〜２２０Å程度であることが望まれる。また、上記反射膜としては、信号量を多くするために反
射率が高く、且つ磁性層の熱を速やかに吸収するために
大きな熱伝導率を有する材料が好適とされ、例えばＡｌ
、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等が使用されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述の光磁気記録媒体
において、使用される電磁石の小型化や磁界変調方式に
よるオーバーライトを容易に行うことを可能にするため
には、記録に必要な磁界を低減させることが要求される
。一般に、外部磁界を決定する要因としては、反磁界、
浮遊磁界、ブロッホ磁壁エネルギー、キュリー温度にお
ける媒体の保磁力及び磁化等が挙げられるが、特に反磁
界や浮遊磁界を低減することは外部磁界の低減化に有効
である（例えば特開昭６３−２００３４３号公報参照。）。

【００１０】しかし、上述のように磁性層の層厚が３０
０Å以下とされる場合には、反磁界や浮遊磁界の寄与が
減少し、磁性層を構成する膜のミクロな構造ムラに起因
する磁壁エネルギーや保磁力、磁化の分布が記録に必要
な磁界を決定づける要因となる。例えば、膜構造が柱状
でありその直径が５００Å以下である時、膜は微粒子と
して振る舞い、また上記膜の厚さが薄いと粒子の体積が
減少する。すると、磁化に関するエネルギー、例えばゼ
ーマンエネルギーＥＺ　〔Ｅｚ　＝（磁化）×（外部磁
界）×（粒子の体積）〕は熱エネルギーｋＢ　Ｔ（ｋＢ
　はボルツマン定数、Ｔは絶対温度）と同程度になる。従って、磁化が外部磁界の方向に向く確率が低下し、記
録を行うためには大きな磁界が必要となってしまう。

【００１１】この問題を解決するためには、上記膜を均
一に形成しなければならないが、例えば基板を温める工
程や基板上に形成される第１の誘電体層の表面をエッチ
ングして平滑にする工程等が必要となるため、実用上望
ましくない。或いは、膜の垂直磁気異方性を低下させる
（例えば、ＴｂＦｅＣｏ膜に非磁性不純物を添加するか
、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｎｄ等でＴｂを置換又は代替する。）こ
とにより、下記の数１で表される最小安定磁区径ｒを大
きくする方法がある。

【数１】

【００１２】（但し、数１中、σＢ　はブロッホ磁壁エ
ネルギー密度、ＭＳ　は磁化、ＨＣ　は保磁力、ＫＵ　
は垂直磁気異方性エネルギーをそれぞれ表す。）この方
法により、何らかのムラにより微小領域が外部磁界と逆
の方向に向こうとした場合、その部分の直径が上記最小
安定磁区径ｒより小さいとその部分は消滅してしまい、
外部磁界の方向へ向く。従って、記録に必要な磁界を低
減させることができると考えられる。しかし、上記最小
安定磁区径ｒを大きくすると、微小磁区の安定性が劣化
し、記録ノイズの増加、再生ジッターの増加をもたらし
てしまう。従って、何れにしても従来の光磁気記録媒体
では、外部磁界の低減化を図ることは困難とされている
。そこで本発明は、上述の従来の実情に鑑みて提案され
たものであり、磁界の低減化を図り、弱い磁界下でも良
好に磁界変調記録を行うことが可能な光磁気記録媒体を
提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の目的を達
成するために提案されたものである。即ち、本発明は基
板上に第１の誘電体層、磁性層、第２の誘電体層及び反
射膜がこの順序に積層されてなる光磁気記録媒体におい
て、上記磁性層がＧｄ、Ｆｅ及びＣｏを含む第１の希土
類−遷移金属合金膜とＴｂ、Ｆｅ及びＣｏを含む第２の
希土類−遷移金属合金膜とからなり、上記磁性層の全厚
が２００〜３００Åとされ、且つ上記第１の希土類−遷
移金属合金膜の膜厚が上記磁性層の全厚に対して２０〜
５０％とされたことを特徴とするものである。

【００１４】本発明の光磁気記録媒体において磁性層は
、第１の希土類−遷移金属合金膜と第２の希土類−遷移
金属合金膜から構成される。第１の希土類−遷移金属合
金膜の構成材料としては、希土類元素であるＧｄと遷移
金属であるＦｅ、Ｃｏが主体され、この他にＣｒ、Ａｌ
、Ｐｔ、Ｎｄ、Ｓｍ等の少量の添加元素が使用される。このような磁性材料から構成される第１の希土類−遷移
金属合金膜は、比較的小さい保磁力ＨＣ１、垂直磁気異
方性ＫＵ１を有する。従って、第１の希土類−遷移金属
合金膜の最小安定磁区径ｒは大きくなるので、記録に必
要な磁界の低減化を図る上で有効である。この第１の希
土類−遷移金属合金膜の膜厚は、５０〜１００Åである
ことが好ましい。

【００１５】第２の希土類−遷移金属合金膜の構成材料
としては、希土類元素であるＴｂと遷移金属であるＦｅ
、Ｃｏが主体され、この他にＣｒ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｄｙ等
の少量の添加元素が使用される。このような磁性材料か
ら構成される第２の希土類−遷移金属合金膜は、比較的
大きい保磁力ＨＣ２（ＨＣ２＞ＨＣ１）、垂直磁気異方
性ＫＵ２（ＫＵ２＞ＫＵ１）を有しており、微小磁区の
安定性を確保し、記録ノイズを防止することができる。この第２の希土類−遷移金属合金膜は上記第１の希土類
−遷移金属合金膜と交換結合により磁気的に結合してい
る。

【００１６】このような磁性層の全厚は、２００〜３０
０Åとされる。そして、この磁性層の全厚に対する上記
第１の希土類−遷移金属合金膜の膜厚は２０〜５０％と
される。上記第１の希土類−遷移金属合金膜の膜厚比が
上記範囲よりも小さいと、外部磁界を十分に低減させる
ことができず、逆に上記範囲よりも大きいと、記録ノイ
ズが増加するとともに、記録磁区サイズの外部磁界依存
性が強くなり、オーバーライトを行う際に消し残り等が
生ずる虞れがある。上記第１の希土類−遷移金属合金膜
及び第２の希土類−遷移金属合金膜は、スパッタリング
、分子線エピタキシー、真空蒸着等の真空薄膜形成技術
により基板上に成膜することができる。なお、第１の希
土類−遷移金属合金膜と第２の希土類−遷移金属合金膜
は、光の入射方向に対してどちらの層が先に形成されて
も良い。

【００１７】基板の材料としては、ガラス、ポリカーボ
ネート、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、セラ
ミクス、シリコンウェハ、或いはガラス２ｐ（ガラス基
板上に光重合法によりグループやピット等の凹凸を有す
る光硬化樹脂層が形成された基板）等が使用可能である
。また、第１の誘電体層、第２の誘電体層は、耐蝕性の
向上や多重反射によるカー回転角の増大（カー効果エン
ハンスメント）を目的として設けられるものであり、酸
化物、窒化物、オキシナイトライド等の材料を真空薄膜
形成技術により得られるものである。具体的に例示すれ
ばＳｉ３　Ｎ４　、ＳｉＯ、ＳｉＯ２　、ＡｌＮ、Ｚｎ
Ｓ等である。

【００１８】更に、反射膜は、上記磁性層及び各誘電体
層を透過したレーザー光をも反射させることによりカー
効果にファラデー効果を相乗させ、回転角を拡大するた
めに設けられるものである。通常、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、
Ａｕ等の金属材料を真空薄膜形成技術にて成膜すること
により得られる。このような光磁気記録媒体に対する書
き込み方法としては、光ビームの他、針型磁気ヘッド、
熱ペン、電子ビーム尚等、反転磁区を生じさせるのに必
要なエネルギーを供給できるものであれば、いかなるも
のでも良いことは言うまでもない。

【００１９】

【作用】本発明の光磁気記録媒体において磁性層は、Ｇ
ｄ、Ｆｅ及びＣｏを含む第１の希土類−遷移金属合金膜
とＴｂ、Ｆｅ及びＣｏを含む第２の希土類−遷移金属合
金膜が積層された構造とされる。かかる磁性層において
上記第１の希土類−遷移金属合金膜は、比較的小さい保
磁力ＨＣ１及び垂直磁気異方性ＫＵ１を有し、第２の希
土類−遷移金属合金膜は、比較的大きい保磁力ＨＣ２及
び垂直磁気異方性ＫＵ２を有する。

【００２０】ここで、上記第１の希土類−遷移金属合金
膜のキュリー点ＴＣ１が上記第２の希土類−遷移金属合
金膜のキュリー点ＴＣ２より高く設定されており、レー
ザー光が磁性層に照射されて媒体温度がＴＣ１より高く
なると第１の希土類−遷移金属合金膜と第２の希土類−
遷移金属合金膜の磁化は消失し、冷却により媒体温度Ｔ
がＴＣ１以下となったところで第１の希土類−遷移金属
合金膜に磁化が現れる。この時、第１の希土類−遷移金
属合金膜のある微小領域が外部磁界と反対に向こうとし
ても、第１の希土類−遷移金属合金膜の保磁力ＨＣ１は
小さい、即ち最小安定磁区径ｒが大きいため、上記微小
領域は消滅してしまう。従って、第１の希土類−遷移金
属合金膜の記録領域はきれいに外部磁界方向へ向く。

【００２１】その後、更に冷却されて上記媒体温度Ｔが
ＴＣ２以下となると第２の希土類−遷移金属合金膜に磁
化が現れるが、この方向は第１の希土類−遷移金属合金
膜との交換結合方向、即ち例えば鉄族スピンが同一方向
へ揃う方向となる。この場合、記録磁区の境界はＴＣ２
となる時点でおよそ与えられ、第２の希土類−遷移金属
合金膜は垂直磁気異方性ＫＵ２が大きいため、その境界
は明瞭であり、記録ノイズが抑えられる。従って、第１
の希土類−遷移金属合金膜により外部磁界の低減化が図
られるとともに、第２の希土類−遷移金属合金膜により
記録ノイズが防止されるので、弱い磁界下でも良好に磁
界変調記録を行うことが可能となる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について実験結
果にもとづき説明する。実施例１本実施例は、基板上に記録層として第１の誘電体層、第
１のＲＥ−ＴＭ膜であるＧｅＦｅＣｏＣｒ膜、第１のＲ
Ｅ−ＴＭ膜であるＴｂＦｅＣｏＣｒ、第２の誘電体層及
び反射膜が順次形成された光磁気ディスクの例である。先ず、本実施例において作製された光磁気記録媒体の概
略的な構成を実施例１に示す。

【００２３】この光磁気記録媒体は、記録・再生が行わ
れることを前提としており、ピッチ幅１．６μｍでガイ
ド溝（図示せず。）が形成されたポリカーボネートから
なる透明な基板１の一主面１ａ上に先ずＳｉ３　Ｎ４　
からなる第１の誘電体層２が成膜されている。この第１
の誘電体層２の膜厚は１１００Åとされる。

【００２４】この第１の誘電体層２上には情報を保持す
る磁性層３が設けられる。この磁性層３は、ＧｅＦｅＣ
ｏＣｒ膜３ａとＴｂＦｅＣｏＣｒ膜３ｂとが順次積層さ
れた２層膜からなり、その全層厚は２５０Åとされる。この磁性層３上には膜厚４５０ÅのＳｉ３　Ｎ４　膜か
らなる第２の誘電体層４が形成され、この第２の誘電体
層４上に５００Å厚のＡｌ反射膜５、紫外線硬化樹脂か
らなる保護膜６が順次積層される。

【００２５】かかる光磁気ディスクは、以下のようにし
て作製した。先ず、上記第１の誘電体層２、ＧｅＦｅＣ
ｏＣｒ膜３ａ、ＴｂＦｅＣｏＣｒ膜３ｂ、第２の誘電体
層４及びＡｌ反射膜５を連続工程により成膜するため、
スパッタリング装置のチャンバー内にＳｉ、Ｇｄ、Ｆｅ
８０Ｃｏ１０Ｃｒ１０合金（数字は原子％を表す。）、
Ｔｂ、Ａｌの各ターゲットを載置した。このスパッタリ
ング装置によれば、各ターゲットに対応して設けられた
シャッターを開閉することにより、所望の膜を成膜する
ことができる。

【００２６】そして、基板１を基板ホルダーに装着し、
チャンバー内を排気して所定の真空度に調節した後、窒
素ガスを含有するスパッタガスを導入し、所定のガス圧
を有する雰囲気中でＳｉをターゲットとして反応性スパ
ッタリングを行い、上記第１の誘電体層２を成膜した。次に、直流マグネトロンスパッタリングによりＧｅＦｅ
ＣｏＣｒ膜３ａ及びＴｂＦｅＣｏＣｒ膜３ｂを順次成膜
した。なお、上記ＧｅＦｅＣｏＣｒ膜３ａの成膜はＧｄ
とＦｅＣｏＣｒ合金を、ＴｂＦｅＣｏＣｒ膜３ｂの成膜
はＴｂとＦｅＣｏＣｒ合金をそれぞれターゲットとして
用いた。

【００２７】続いて、再びＳｉターゲットを用いて反応
性スパッタリングを行って第２の誘電体層２を成膜し、
更にＡｌターゲットを用いてスパッタによりＡｌ反射膜
５を成膜した。最後に、上記Ａｌ反射膜５の表面に紫外
線硬化樹脂を塗布することにより保護膜６を形成し、光
磁気ディスクを完成した。

【００２８】このようにして基板１上に成膜される各Ｒ
Ｅ−ＴＭ膜の磁気光学特性は、先ず上記ＧｅＦｅＣｏＣ
ｒ膜３ａの保磁力ＨＣ１が室温で１００Ｏｅ（鉄族リッ
チの組成）、垂直磁気異方性ＫＵ１が約２×１０５　ｅ
ｒｇ／ｃｍ３　である。一方、ＴｂＦｅＣｏＣｒ膜３ｂ
は保磁力ＨＣ２が室温で１０ＫＯｅ以上となる補償組成
近傍の組成を有し、垂直磁気異方性ＫＵ２は２×１０６
　ｅｒｇ／ｃｍ３　である。従って、保磁力ＨＣ２及び
垂直磁気異方性ＫＵ２は保磁力ＨＣ１及び垂直磁気異方
性ＫＵ１よりも大きい。また、上記ＧｅＦｅＣｏＣｒ膜
３ａのキュリー点ＴＣ１は２４０℃であり、ＴｂＦｅＣ
ｏＣｒ膜３ｂのキュリー点ＴＣ２は１８３℃であり、Ｇ
ｅＦｅＣｏＣｒ膜３ａの方がキュリー点が高くなるよう
に設定されている。

【００２９】このような光磁気ディスクに対して磁界変
調方式により記録を行い、出力特性を検討した。記録に
際して、磁界はフライングヘッドにより与え、スイッチ
ング時間は約２０ｎ秒であり、記録周波数は５ＭＨｚと
した。レーザー照射はパルス巾３０ｎ秒のレーザーパル
ス（１０ＭＨｚ）により行った。この時、スイッチング
領域の影響は無視することができる。また、線速度は１
０ｍ／秒、再生パワーは２．５ｍＷ、記録パワーは１８
ｍＷとした。

【００３０】図２は磁性層を構成するＧｅＦｅＣｏＣｒ
膜とＴｂＦｅＣｏＣｒ膜の膜厚比が異なる３種類の光磁
気ディスク（それぞれ実施例１〜３とする。）について
、記録時の外部磁界の大きさとＣＮ比の関係を調べた結
果を示す図である。実施例１はＧｅＦｅＣｏＣｒ膜の膜
厚ｄ１　を６０Å、ＴｂＦｅＣｏＣｒ膜の膜厚ｄ２　を
１９０Åとした場合、実施例２はｄ１　を１００Å、ｄ
２　を１５０Åとした場合、実施例３はｄ１　を１５０
Å、ｄ２　を１００Åとした場合である。なお、比較用
として磁性層がＴｂＦｅＣｏＣｒ膜の単層膜である場合
（比較例１とする。）、磁性層がＧｅＦｅＣｏＣｒ膜の
単層膜である場合（比較例２とする。）についても図２
中に併せて示した。但し、比較例２において、ＧｅＦｅ
ＣｏＣｒ膜の垂直磁気異方性は１×１０６　ｅｒｇ／ｃ
ｍ３　であり、記録パワーを２３ｍＷとした。

【００３１】図２に示すように、実施例１〜３において
は、外部磁界が７５Ｏｅ程度であってもＣＮ比は殆ど低
下しなかった。この事実から、磁性層をＧｅＦｅＣｏＣ
ｒ膜とＴｂＦｅＣｏＣｒ膜の２層構造とすることにより
、弱い磁界下でも記録ノイズが少なく、良好な磁界変調
記録が行えることが判った。また、実施例１及び実施例
２に比べて、ＧｅＦｅＣｏＣｒ膜の膜厚比が大きい実施
例３ではＣＮ比が小さくなってしまう。従って、磁性層
の全厚が２５０Åである場合に、ＧｅＦｅＣｏＣｒ膜の
膜厚は１００Å以下とされること好ましいと言える。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の光磁気記録媒体においては、磁性層が第１の希土類
−遷移金属合金膜と第２の希土類−遷移金属合金膜から
構成されるので、外部磁界を低減させても、記録ノイズ
を防止することができ、十分なＣＮ比を確保することが
できる。従って、本発明においては、弱い磁界下でも良
好な磁界変調記録を行うことが可能なオーバーライト機
能を有する光磁気記録媒体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した光磁気記録媒体の一例の構成
を示す断面図。

【図２】ＧｅＦｅＣｏＣｒ膜とＴｂＦｅＣｏＣｒ膜の膜
厚比の異なった各光磁気記録媒体の記録時の外部磁界の
大きさとＣＮ比の関係を示す特性図。

【符号の説明】

１・・・基板２・・・第１の誘電体層３・・・磁性層３ａ・・・ＧｅＦｅＣｏＣｒ膜３ｂ・・・ＴｂＦｅＣｏＣｒ膜４・・・第２の誘電体層５・・・Ａｌ反射膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に第１の誘電体層、磁性層、第２の
誘電体層及び反射膜がこの順序に積層されてなる光磁気
記録媒体において、上記磁性層がＧｄ、Ｆｅ及びＣｏを
含む第１の希土類−遷移金属合金膜とＴｂ、Ｆｅ及びＣ
ｏを含む第２の希土類−遷移金属合金膜とからなり、上
記磁性層の全厚が２００〜３００Åとされ、且つ上記第
１の希土類−遷移金属合金膜の膜厚が上記磁性層の全厚
に対して２０〜５０％とされたことを特徴とする光磁気
記録媒体。