JPH0447545A - 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、消去を行う
光磁気記録において、特に超高密度記録を行うのに好適
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大容量でしかも高密
度のファイルメモリーへのニーズが高まっている。その
ような中にあって光記録はこれに応えるメモリーとして
注目されている。情報の記録が一度だけ可能な追記型に
続き、書換えができる可塑型の光磁気ディスクが製品化
された。そして、現在ではその性能の向上が検討されて
いる。

その１つに、記録密度の向上がある。そのための１つの
手法として、短波長のレーザー光を用いて記録を行ない
、微小記録点を形成する方法がある。

特に光磁気記録において従来のＴｂＦｅＣｏに代表され
る材料では用いる光の波長が短くなると、カー（Ｋｅｒ
ｒ）回転角が小さくなり十分な再生信号出力が得られな
かった。この問題を解決した公知な手法として、ＥＰＯ
３０４８７３Ａ１　をあげることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記従来技術では、十分大きな磁気光学効果を
得る光磁気記録膜の構造になっておらず、高密度記録、
再生に必要な大きな信号出力が得られなかった。

本発明の目的は、光の多重干渉を利用して大きな磁気光
学効果が得られる光磁気記録媒体の構造を提供し、超高
密度光記録を実現することにある。

〔課題を解決するための手段〕

記録密度の向上の手法として、波長の短い光を用い微小
記録磁区を形成することで高密度化がはかられている。

その場合、Ｋｅｒｒ効果を利用して再生を行う光磁気記
録において、現在広く用いられているＴ　ｂ　Ｆ　ｅ　
Ｃｏ系記録材料は光の波長が短くなるとともにＫｅｒｒ
回転角回転角２巳射率減少した。そのため、性能指数５
・θ１が減少するのでエラーやノイズの原因となる場合
があった。この問題を解決するために、短波長の光でも
十分大きなＫｅｒｒ回転角が得られる材料の探索が行な
われている。しかしながら、エラーがなく十分な再生信
号出力が得られる材料は見出せなかった。

そこで、光磁気記録膜の構造、さらには光磁気媒体の構
造全体を改良し、磁気光学効果の増大をはかることを考
えた。そのために、光磁気記録膜や光磁気記録媒体の膜
厚方向に磁気光学効果が増大するように光学的複素屈折
率の分布を持たせた。

この膜厚方向に屈折率の分布を持たせたことにより、光
磁気記録膜中で光の多重干渉を生じ磁気光学効果が増大
できた。さらに、窒化シリコンに代表される光学的に透
明度の高い誘電体層を形成し、その膜の膜厚や屈折率を
制御することにより、先の磁気光学効果の増大を更に向
上させることができる。

具体的な構造としては、ｐｔとＣｏを交互に積層した多
層膜において、ｐｔとＧｏの各層の膜厚を変えることに
より見かけ上の屈折率を変化させることができる。記録
膜の両界面付近はｐｔを厚くし、中間位ではＣｏを厚く
することにより、記録膜内での光の多重干渉効果で磁気
光学効果の増大をはかることができた。また、Ｐ　ｔ　
／　Ｃｏ交互積層多層膜でＴｂＦｅＣｏ膜をはさみこん
だ構造も同様の効果が得られた。特にこの構造はＰｔ／
Ｃｏ層が反射膜としての効果だけではなく、この層自身
もＫｅｒｒ効果を示すもので多重干渉にて増大される磁
気光学効果も更に大きい。

また、この構造の外に、いずれか一方にＰｔ／ＣＯ交互
積層膜を設けただけでも良い。この他、先のｐｔの代り
にＰｄ、Ｒｈ、Ａｕ或いはその合金を用いても良い。ま
た、Ｃｏにかえて、ＦｅやＮｉ或いはその合金、さらに
は先の貴金属元素との合金を用いても良い。

先の手段は記録膜内に光学的複素屈折率分布を設けた場
合で、この他、記録媒体全体に光学的複素屈折率分布を
設けても良い。その具体的な例として、窒化シリコンに
代表される無機誘電体化合物で先の記録媒体をはさみこ
んだり、或いは一方の側に設けることにより、その磁気
光学効果の増大をはかることができる。

さらには記録媒体の膜厚や複素屈折率を制御することで
、光が透過し、複素屈折率（ｎ、ｋ）の内、複素数部分
（ｋ）の大きな材料、例えばＰｔ。

Ｐｄ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｐｂ等の層を最上層に
形成したディスクとすることで、複素屈折率のさらなる
増大をはかることができた。

このように、光磁気膜内、さらには光磁気記録媒体内に
光学的複素屈折率の分布を設けることにより、磁気光学
効果の増大、さらには光ディスクの高性能化をはかるこ
とができた。

〔作用〕

光磁気記録膜や光磁気記録媒体の膜厚方向に光学的複素
屈折率の分布をもたせ、その値を制御することにより膜
内或いは媒体内で光の多重干渉を生じ、磁気光学効果の
増大がはかれる。さらに、光学的複素屈折率の分布をも
たせるとともに、記録膜や記録媒体各層の膜厚を制御す
ると、多重干渉をより増大でき、さらなる磁気光学効果
の増大をはかることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の詳細を実施例１〜２を用いて説明する。

［実施例１コ 本実施例で作製した光磁気記録膜の断面構造を示す模式
図を第１図に示す。ガラスやプラスチックの基板１上に
まずｐｔとＣＯを交互に積層した多層膜層２を１００人
の膜厚にスノ（ツタ法により形成した。この時のｐｔ−
層当りの厚さは１２人、Ｃｏは５人である。この膜厚は
、作製条件、スパッタの方式、用いる薄膜形成方式、さ
らには薄膜形成法により異なるもので、その都度検討し
なければならない。ひきつづき真空を破ることなく希土
類−遷移金属元素膜３としてＴｂ２７Ｆｅ、　、　Ｃｏ
、、　Ｎｂ。

膜を１５０人の膜厚にスパッタ法により形成した。

そして再び第１層目と同じ構成のＰ　ｔ　／　Ｃｏ交互
積層多層膜２を１００人の膜厚にスパッタ法により形成
し、光磁気記録膜を構成した。

この媒体の各層の光学的複素屈折率を測定したところ、
Ｐ　ｔ　／　Ｃｏ交互積層膜の複素屈折率ｎ十に、は２
．２０−４．６０　ｉ　、　ＴｂＦｅＣｏＮｂのそれが
３．５−３．６０ｉであった。

第２図に、上述のように光学的複素屈折率に勾配を設け
た光磁気記録膜の磁気光学効果を測定した結果を示した
。また、第３図にλ”４００ｎｍにおいて測定したＫｅ
ｒｒヒステリシスを示した。

これより、この記録膜はＫｅｒｒ効果を測定するのに用
いる光の波長が短くなるにつれてＫｅｒｒ回転角は増大
し、λ＝４ＱＱｎｍで０．７°　となった。その時のＫ
ｅｒｒヒステリシスループは角形性も良く、保磁力も３
ｋＯｅと光磁気記録を行なうのに十分な大きさを有して
いた。

次に、この記録膜を用いて光磁気ディスクを形成した。

この場合も膜厚方向に光学的複素屈折率の分布をもたせ
た。その構造は第４図に示すとおりである。凹凸の案内
溝を有するプラスチックもしくはガラス製の基板１上に
誘電体層４として窒化シリコン膜（光学的複素屈折率ｎ
　＋　ｋ　、＝２．１０＋○ｌ）を５００人の膜厚に形
成した。そして先と同一構造の光磁気記録膜５を形成し
た。膜厚や屈折率は前述したとおりである。その上に再
び誘電体膜４として窒化シリコン膜を１００人の膜厚に
形成した。その時の光学定数は第１層目の場合と同じで
ある。

最後に、金属層６としてＡｌ、、Ｔｉ工、膜を５００人
の膜厚に形成した。その時の光学的複素屈折率は１．５
−７．２ｉであった。膜形成はいずれもスパッタ法を用
いて行なった。

このようにして作製したディスクに、４８０ｎｍの波長
のレーザー光を用いて記録や再生或いは消去を行なった
。まず光変調記録方式を用いてこのディスクにレーザー
パワー：６．３ｍＷ、記録周波数：２５ＭＨｚ、パルス
幅４０ｎＳで記録した。その結果、第５図（ａ）に示す
ような０．３μｍφの微小記録磁・区を形成することが
できた。

また、磁界変調方式で記録を行うと第５図（ｂ）に示す
ような三日月状の磁区が得られた。

いずれの方式で先のような高密度の記録しても搬送波対
雑音比（Ｃ／Ｎ）は５０ｄＢであった。

この記録媒体を使用し、案内溝のピッチをつめるととも
にビットエツジ記録方式を併用することにより超高密度
光記録が実現できた。

特に、ビットエツジ記録を行う場合のエツジの制御性を
向上させるには、光磁気記録膜中における熱の流れを制
御することが重要で、そのために記録膜の熱伝導率の制
御や記録媒体の構造を制御したりすることが有効である
。

この効果は、材料の磁気的特性等に依存するのではなく
光学的複素屈折率を制御することで得られる。すなわち
、誘電体層に用いる材料は、窒化シリコンに限らず、窒
化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化タンタル、ジルコニ
アやアルミナ等の、記録膜材料と反応しないものであれ
ば良く、重要な点は光の吸収係数が用いる光の波長で小
さく、かつ光学的複素屈折率の制御が容易な材料を用い
ることである。

また、光磁気記録層の内、Ｐ　ｔ　／　Ｃｏ交互積層膜
ではｐｔの代りにＰｄ、Ｒｈ、Ａｕを用いても良く、ま
たこれらの合金を用いても良い。ＣＯの代りにＦｅやＮ
ｉを用いても同様の効果が得られ。

ＦｅＣｏ、ＣｏＮｉやＦｅＮｉ等の合金を用いても同様
で、中でもＦｅＣｏ合金を用いるとＫｅｒｒ回転角の増
大効果が著しく大きかった。またＴｂＦｅＣ。

層でＴｂ以外にＤｙ、Ｈｏ、Ｇｄを用いても同様で、こ
の系においても、２元素以上の合金を希土類元素として
用いても良い。例えばＧｄＴｂＦｅＣｏがその一例であ
る。

金属層として、Ａ＋２−Ｔｉ以外に、Ａｕ、Ｃｒ＋Ａｇ
＋　ｐｂ、Ｃｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔを用いても良く、熱
伝導率や耐食性或いは結晶性制御のためにＴｉやＮｂ、
Ｔａ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏさらには先のＡｕ、Ｃｒ、Ａｇ、
Ｐｂ、Ｃｕ、Ｒｈ、Ｐｄ。

ｐｔ等の母元素以外の元素を添加しても良い。

さらにディスク構造制御としては、本実施例に示した４
層構造の各層の膜厚や熱伝導率を制御することが重要で
ある。その他に、第３層目の誘電体層を省略したり、第
３層目の誘電体層の膜厚を１０００〜２０００人とし、
第４層目の金属層を省略しても良い。また、基板上に直
接光磁気記録膜を形成した後に金属層を形成したり、誘
電体層を介して金属層を形成しても良い。ディスク構造
の設計において重要なのは、光学的設計と熱的設計の両
方のコンセンサスをとることである。

［実施例２］ 本発明で作製した光磁気記録膜の断面構造を示す模式図
を第６図に示す。プラスチックもしくはガラス基板１上
に、二元同時スパッタ法により鉄族元素層７としてＣＯ
を、貴金属元素層８としてＰＬをそれぞれ交互に積層し
た。膜厚は、初期の１３０人まではｐｔが１層当り１２
人、ＣＯが５人で、その後は、Ｐｔが９人ＣＯが５人と
し１５０人形成した。膜の光学的複素屈折率は、初期が
２．０−５．１３ｉであり後半が２．４３−４．３５１
と屈折率に分布をもたせた。これはＰｔ／Ｃ。

膜のみかけの光学的複素屈折率である。この交互積層多
層膜の形成法は、スパッタ法以外に真空蒸着法やＣＶＤ
法等いずれの手法によっても良い。

その場合、作製法や装置の違いにより膜のかさ密度（理
論密度からのずれ）が異なるので、各層の１層当りの膜
厚は異なってくる。

第７図に、このようにして作製した光磁気記録膜の磁気
光学特性を測定した結果を示す。その結果、６００−７
００　ｎ　ｍの波長域でＫｅｒｒ回転角は最小となり、
これより波長が長い領域と短い領域ではＫｅｒｒ回転角
は大きくなった。そして、超高密度光記録有利なλ＝４
００ｎｍでは、Ｋｅｒｒ回転角θ、＝０．８０°　であ
った。また、その時のＫｅｒｒヒステリシスループは、
第８図に示すとおり、角形性が良く、かつ保磁力も１　
、５　ｋｏｅと大きかった。

従来のように光学的複素屈折率を一定値とすると、λ＝
４００ｎｍでのＫｅｒｒ回転角は、ｐｔ／　Ｃｏ　＝　
１２人１５人では０．６８°、　Ｐ　ｔ　／　Ｃ。

＝９人７５人では０．５５°　であることから、屈折率
に分布を有することでＫｅｒｒ回転角増大に有効である
ことがわかった。

次に、この記録膜を用いて、ディスクを作製した。その
構造は第９図に示すとおりである。すなわち、凹凸の案
内溝を有するガラスもしくはプラスチック基板１上に、
先の構造の光磁気記録Ｖ１１５を形成した後に、Ａ（＋
、ｏＴｉ、。なる金属層６を作製しただけの単純構造と
した。このディスクに、磁界変調記録方式で記録した。

その結果、第５図（ｂ）に示す形状の記録磁区が得られ
た。Ｃ／Ｎも５０ｄＢあり、コードデータ記録を行うの
に十分であった。また、書換え型のコンパクトディスク
としても用いることができる。

本実施例は、ｐｔとＧｏの交互積層膜を用いたが、ｐｔ
以外にＰｄ、Ｒｈ、Ａｕ或いはこれらの合金を用いても
良く、またＣＯ以外にＦｅ、Ｎｉ或いはこれらの合金、
さらにはＣｏＰｔやＣｏＰｄ等責金族元素との合金を用
いても同様の効果が得られる。これは、垂直磁気異方性
の増大及びＫｅｒｒ回転角の増大に有効である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、光磁気記録膜や光磁気記録媒体におい
て、膜厚方向に複素屈折率の分布を持たせることにより
、磁気光学効果の増大がはかれる。

その結果、微小記録磁区を短波長光で再生しても十分大
きな再生出力が得られるので、記録容量の増大がはかれ
た。すなわち、超高密度光記録にとって有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第６図は本発明の実施例の光磁気記録膜の断面
図、第２図、第７図は本発明の実施例の光磁気記録膜の
Ｋｅｒｒ回転角の波長依存性を示す特性図、第３図、第
８図は本発明の実施例の光磁気記録膜のＫｅｒｒヒステ
リシスループを示す図、第４図、第９図は本発明の実施
例による光磁気ディスクの構造を示す断面図、第５図は
本発明の実施例の光磁気記録媒体上の記録磁区形状を示
す模式図である。 １・・・基板、２・・・Ｐ　ｔ　／　Ｃｏ交互積層膜、
３・・・希土類遷移金層元素膜、４・・・誘電体層、５
・・・光磁気記録膜、６・・・金属層、７・・・鉄族元
素層、８・・・貴金属図 ）−一一基慧 ２〜７ｆＫｉ妊用■ ３−　鼾瀕−遷…嘱櫨膜 巣 図 Ｌｎ瀬；入（１ｍ） 不 図 ６−Ｍ遍 亨 図 光査（ｌＩ記御方氏にＪ記金裳柿Ｉ反 （ａ−） ｏｏｏｏｏｏｏ−−−− ３−１漬りＩ ■ 図 先ｌ）！ＮＺ；入（ｎｍ） ■ 図 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザー光を用いて情報の記録、再生或いは消去を
   行う光記録媒体として、膜厚方向に光学的複素屈折率の
   分布を形成した膜を用い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項記載の光学的複素屈折率の分
   布を形成するのに、用いる記録膜の材料、組成或いは構
   造のうち少なくとも１つの要素を制御したことを特徴と
   する光磁気記録媒体の構造。 ３、特許請求の範囲第１項及び第２項記載の記録媒体と
   して、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｒｈ或いはＡｕの内から選ばれる少
   なくとも１種類の元素とＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ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た膜を用
   い、その膜厚を制御することでその膜厚方向に光学的複
   素屈折率の分布を持たせ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項記載の記録媒体と
   して、第１層目としてＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ或いはＡｕの内
   より選ばれる少なくとも１種類の元素とＦｅ、Ｃｏ、Ｎ
   ｉの内より選ばれる少なくとも１種類の元素との合金も
   しくは交互に積層した膜を形成し、その上に第２層目と
   してＴｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｇｄの内より選ばれる少なくと
   も１種類の元素とＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉの内より選ばれる少
   なくとも１種類の元素との合金もしくは交互に積層した
   膜を形成した上に、第３層目として第１層目と同様の膜
   を形成することでその膜厚方向に光学的複素屈折率の分
   布を持たせ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項記載の記録媒体と
   して、まず、用いるレーザー光の波長において多重干渉
   を生じる膜厚に窒化シリコン層を形成した後に、特許請
   求の範囲第４項記載の記録媒体を形成し、その上に用い
   るレーザー光の波長において多重干渉を生じる膜厚に窒
   化シリコン層を形成することによりその膜厚方向に光学
   的複素屈折率の分布を持たせ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項記載の記録媒体と
   して、まず第１層目として用いるレーザー光の波長にお
   いて多重干渉を生じる膜厚に窒化シリコン層を形成し、
   その上に第２層目としてＴｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｇｄの内よ
   り選ばれる少なくとも１種類の元素とＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ
   の内より選ばれる少なくとも１種類の元素とからなる合
   金もしくは交互に積層した層を形成した後に、第３層目
   としてＰｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｕの内より選ばれる少なく
   とも１種類の元素とＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉの内より選ばれる
   少なくとも１種類の元素とからなる合金もしくは交互に
   積層した膜を形成することにより、その膜厚方向に光学
   的複素屈折率の分布を持たせたことを特徴とする光磁気
   記録媒体の構造。 ７、特許請求の範囲第１項及び第２項記載の記録媒体と
   して、まず第１層目としてＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ａｕの内
   より選ばれる少なくとも１種類の元素とＦｉ、Ｃｏ、Ｎ
   ｉの内より選ばれる少なくとも１種類の元素とからなる
   合金もしくは交互に積層した膜を形成した後に、第２層
   目としてＴｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｇｄの内より選ばれる少な
   くとも１種類の元素とＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉの内から選ばれ
   る元素とを交互に積層もしくは合金を形成し、第３層目
   として窒化シリコンを用いるレーザー光の波長において
   多重干渉を生じる膜厚に形成することにより、その膜厚
   方向に光学的複素屈折率の分布を形成したことを特徴と
   する光磁気記録媒体の構造。 ８、特許請求の範囲第１項及び第２項記載の記録媒体と
   して、まず第１層目として用いるレーザー光の波長にお
   いて多重干渉を生じる膜厚に窒化シリコン層を形成し、
   第２層目として、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｇｄの内より選ば
   れる少なくとも１種類の元素とＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉの内よ
   り選ばれる少なくとも１種類の元素とを交互に積層ある
   いは合金層を形成した後に、第３層目として窒化シリコ
   ン膜をレーザー光の波長において多重干渉を生じる膜厚
   に形成することにより、その膜厚方向に光学的複素屈折
   率の分布を形成したことを特徴とする光磁気記録媒体の
   構造。 ９、特許請求の範囲第３項〜第５項、第７項〜第８項記
   載の構造を有する光磁気記録媒体において、その媒体上
   にＰｔ、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｃｒ、
   Ｐｂを主体とした金属層を設けたことを特徴とする光磁
   気記録媒体の構造。 １０、特許請求の範囲第３項〜第５項、第７項〜第８項
   記載の構造を有する光磁気記録媒体において、その媒体
   上にＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ａｕの内より選ばれる少なくと
   も１種類の元素とＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉの内より選ばれる少
   なくとも１種類の元素とを交互に積層した膜もしくは合
   金膜を設けたことを特徴とする光磁気記録媒体の構造。 １１、特許請求の範囲第９項記載の金属層において、そ
   の膜の熱伝導率を制御することで光ディスクの記録−消
   去特性を制御し、さらに優位にはその熱伝導率をコント
   ロールするのにＮｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ、の
   内から選ばれる少なくとも１種類の元素を添加して行な
   ったことを特徴とする光磁気記録媒体の構造。 １２、特許請求の範囲第４項、第６項〜第８項記載のＴ
   ｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｇｄの内より選ばれる１種類の元素の
   一部をＮｄ、Ｐｒ、Ｓｍの内から選ばれる少なくとも１
   種類の元素で置換した材料を用いたことを特徴とする光
   磁気記録媒体の構造。 １３、特許請求の範囲第１０項記載の記録媒体上に形成
   する交互積層膜もしくは合金膜において、その膜が垂直
   磁気異方性を有することを特徴とする光磁気記録媒体の
   構造。