JPH0479075B2 - - Google Patents

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JPH0479075B2
JPH0479075B2 JP57165882A JP16588282A JPH0479075B2 JP H0479075 B2 JPH0479075 B2 JP H0479075B2 JP 57165882 A JP57165882 A JP 57165882A JP 16588282 A JP16588282 A JP 16588282A JP H0479075 B2 JPH0479075 B2 JP H0479075B2
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JP
Japan
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film
refractive index
rotation angle
kerr rotation
thickness
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JP57165882A
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JPS5954056A (ja
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Akira Takahashi
Junji Hirokane
Hiroyuki Katayama
Kenji Oota
Hideyoshi Yamaoka
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Sharp Corp
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Sharp Corp
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B11/00Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor
    • G11B11/10Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor using recording by magnetic means or other means for magnetisation or demagnetisation of a record carrier, e.g. light induced spin magnetisation; Demagnetisation by thermal or stress means in the presence or not of an orienting magnetic field
    • G11B11/105Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor using recording by magnetic means or other means for magnetisation or demagnetisation of a record carrier, e.g. light induced spin magnetisation; Demagnetisation by thermal or stress means in the presence or not of an orienting magnetic field using a beam of light or a magnetic field for recording by change of magnetisation and a beam of light for reproducing, i.e. magneto-optical, e.g. light-induced thermomagnetic recording, spin magnetisation recording, Kerr or Faraday effect reproducing
    • G11B11/10582Record carriers characterised by the selection of the material or by the structure or form
    • G11B11/10586Record carriers characterised by the selection of the material or by the structure or form characterised by the selection of the material

Description

【発明の詳細な説明】 <技術分野> 本発明は情報の記録・再生・消去が可能なメモ
リ素子として期待される磁気光学記憶素子に関す
る。
<従来技術> 従来、磁気光学記憶素子をメモリ素子として用
いた場合の難点の一つは再生信号レベルが低いこ
とであつた。特に磁気光学記憶素子にレーザ光を
照射しその反射光によつて情報の再生を行なう所
謂カー効果再生方式では、一般的にカー回転角が
小さいので信号雑音比(S/N)を高める事が困
難であつた。その為従来では記録媒体である磁性
材料の改良を行なつたり、記録媒体上にSiOや
SiO2の誘電体膜を形成してカー回転角を高める
工夫をしていた。
又この手法とは別にカー効果再生方式の磁気光
学記憶素子において、記録媒体の背後に反射膜を
形成することによつて見かけのカー回転角を向上
させる手法を出願人は提案(特願昭55−85695)
している。この構造を反射膜構造という。
この構造の特徴は記録媒体面で反射されたレー
ザ光と記録媒体を透過し次に反射膜にて反射され
たレーザ光が合成される為に上記反射膜が存在し
ない構造体に比べて見かけのカー回転角が大きく
向上することである。この場合カー回転角の増大
率は使用するレーザ光の波長、磁性体膜の種類及
び膜厚、反射膜の膜厚等によつて変化することが
確認されている。
第1図に示すものは出願人が既に提案している
反射膜構造の磁気光学記憶素子の一例である。1
はガラス等の基板、2はGdTbFe非晶質薄膜、3
はSiO2透明膜、4はCu金属膜である。この構造
体においてSiO2透明膜3の膜厚を変化させると
カー回転角が大きく変化することを確認してい
る。第2図はレーザ光の波長を632.8nmとし、上
記SiO2透明膜3の膜厚を変化した時のカー回転
角の変化する様子を示したグラフ図である。同図
のカー回転角とSiO2透明膜3及びCu金属膜4が
無い時のカー回転角0.27゜とを比較すればCu金属
膜4及びSiO2透明膜3の存在の重要性が判る。
又、SiO2透明膜3が無い場合のカー回転角は他
の条件(磁性体膜厚、反射膜膜厚等)を変えても
最大で0.5゜であるからSiO2透明膜3の膜厚を適度
に調整すればカー回転角を大きく増加させること
ができるということも同図からよく判る。
<目的> 本発明は、透明誘電体膜と金属反射膜との組み
合わせによつて最適なカー回転角を得ることので
きる磁気光学記憶素子の構成を提供することを目
的とする。
<実施例> 第3図は本発明に係る磁気光学記憶素子の一実
施例の構成説明図である。同図で5は空気であり
この部分にガラス基板が配されてもよい。6は
GdTbFe、GdTbDyFe、TbDyFe、TbFe、
DyFeCoSn等の希土類−遷移金属系非晶質薄膜で
ありこの薄膜6は30nm以下の膜厚、例えば15nm
の膜厚を備える。この程度の膜厚であれば入射レ
ーザ光が薄膜6を通過でき、上述したカー回転角
の増大の効果を得ることができる。7は金属膜か
らなる反射膜若しくはSiO、SiO2、MgF2
Si3N4、Ta2O5、TiO2、CeO2、ZrO2、Al2O3等の
透明膜とその下面にCu、Ag、Au、Al等の金属
膜とが層設されてなる反射膜であつて、この反射
膜7の屈折率(上述した様に透明膜と金属膜とが
層設される場合は仮想屈折率)の実数部Aは0<
A≦0.5、虚数部Bは0≧B≧−1.5の値を有す
る。
次に上記反射膜7の屈折率の適切な値が如何程
かを理論的に解明する。空気5の屈折率をn0、希
土類−遷移金属薄膜6の屈折率をn1、反射膜7の
屈折率をn2とする。ここで希土類−遷移金属薄膜
6の屈折率n1はその膜の磁化の状態によつて右ま
わりの円偏光と左まわりの円偏光とで屈折率が相
違する。上記一方の屈折率をn1 +、他方の屈折率
をn1 -とする。この時空気5と希土類−遷移金属
薄膜6との界面Aでの左右の両円偏光の反射率を
r1 +、r1 -とすると、r1 +=n0−n1 +/n0+n1 +、r1 -= n0−n1 -/n0+n1 -である。又希土類−遷移金属薄膜6と
反 射膜7との界面Bでの左右の両円偏光の反射率を
r2 +、r2 -とすると、r2 +=n1 +−n2/n1 ++n2、r2 -= n1 -−n2/n1 -+n2である。これより希土類−遷移金属薄
膜 6内部で干渉しその後界面Aから表出する左右の
両円偏光をR+、R-とすれば、R+
r1 ++r2 +e-i+/1+r1 +r2 +e-i〓、R-=r1 -+r2 +e-i
-/1+r1 -r2 -e-i-で表わさ れる。但しδ+=4πn1 +d/λ、δ-=4πn1 -d/λ、
d:磁性膜の膜厚、λ:光の波長である。
膜面に垂直に直線偏光が入射した場合光の進行
方向をZ軸、振動面をX−Z平面にとると界面A
から表出する左右の両円偏光のx,y方向成分
Rx,RyはRx=1/2(R++R-)、Ry=i/2(R-− R+)である。ここでθx=arg(Rx)、θy=arg
(Ry)と置けばカー回転角αは次の式にて表わさ
れる。
α=1/2tan-12|Rx||Ry|/|Ry|2−|Rx|2cos
(θx−θy) このカー回転角αの数式に次の各数値を代入す
る事によつて反射膜の屈折率に対するカー回転角
の変化の状態を調べた。希土類−遷移金属膜6は
GdTbFe磁性体膜としてその屈折率n1 ±は入射レ
ーザ光の波長が6328Åの時、n1 ±=n1±δn{n1
2.3−3.0i、δn=1/2(0.05−0.02i)}とした。上
記 n1は磁性体膜の左右の円偏光に対する屈折率平均
値、δnは左右の円偏光に対する上記屈折率平均
値からのずれを示す。そして上記希土類−遷移金
属膜6の膜厚dを30nmと15nmとして夫々の膜厚
dについて調べた。以上の各数値を用いて上記カ
ー回転角αの数式より第4図に示すグラフを得
た。同図aは希土類−遷移金属膜6の膜厚dが
30nmの時のグラフであり同図bは希土類−遷移
金属膜6の膜厚dが15nmの時のグラフである。
同図に示すものは言わば反射膜の屈折率に関する
カー回転角の等高線である。横軸が屈折率の実数
部、縦軸が屈折率の虚数部である。同図から希土
類−遷移金属膜6の膜厚dが30nmの時は反射膜
7の屈折率n2の実数部Aが0<A≦0.5、虚数部
Bが0≧B≧−3の時にカー回転角が最も大き
く、希土類−遷移金属膜6の膜厚dが15nmの時
は反射膜7の屈折率n2の実数部Aが0<A≦0.3、
虚数部Bが0.2≧B≧−0.8の時にカー回転角が最
も大きい事が判る。これらの第4図に図示した結
果及び他の図示しない結果から希土類−遷移金属
膜6の膜厚が略30nm以下の時においては上記反
射膜の屈折率は実数部Aが0<A≦0.5、虚数部
Bが0≧B≧−1.5の時に実用上満足し得るカー
回転角が得られる事が判明した。
さて一般的な金属膜、例えばスパツタリングに
よつて形成されたCu膜の屈折率は大体0.25−3.1i
であつて、その値は上記結論として得られた反射
膜の好ましい屈折率の範囲内に存在しない場合が
多い。この様な場合は次の手法によつて反射膜の
屈折率を制御する事ができる。即ち金属膜の代わ
りにSiO2等の透明誘電体膜と金属膜とを層設し
てなる2層膜を反射膜とする事によつて上記金属
膜の屈折率を見かけ上大きく変化させる事ができ
る。この見かけ上の屈折率をここでは仮想屈折率
と呼称する。例えば希土類−遷移金属膜6の裏面
にSiO2透明誘電体膜とCu膜とをこの順にて層設
した構造体の素子において、上記SiO2透明誘電
体膜の膜厚を変化させた時の屈折率の変化(仮想
屈折率の変化)を第5図に示す。第5図aはその
一部拡大図である。第5図に示す様にSiO2透明
誘電体膜の膜厚が0nm、50nm、100nm、150nm、
200nmと増加していくにつれ屈折率の値は複素平
面上で円を描く。又第5図aによればSiO2透明
誘電体膜の膜厚が30乃至60nm程度で屈折率の値
が0.1−1.2i乃至0.05−0.3i程度の値を占めており、
SiO2透明誘電体膜の存在しない時即ちその膜厚
が0nmの時の屈折率の値0.25−3.1iから大きく変
化している。そして反射膜の屈折率が上記した好
ましい屈折率の範囲内に移行している事が判る。
因に原理上、屈折率n′の膜上に屈折率n″の透明
膜を層設した時その2層膜の仮想屈折率は複素平
面上においてn″(1−r2)/1+r2を中心とした半径n
″・ |2r|/|1−r2|の円を描くものである。但し|r| =n″−n′/n″+n′。従つて上記したSiO2透明誘電体
膜と Cu金属膜との2層膜に限らず、反射膜の仮想屈
折率を制御する為の透明誘電体膜としてはMgF2
膜、Si3N4膜、Ta2O5膜、TiO2膜、CeO2膜、
ZrO2膜、Al2O3膜等が使用できる。
以上の様にして反射膜の構造を変化させる事で
その屈折率を制御し得、その制御によつて実用上
満足し得るカー回転角を得る事が判明した。
磁気光学記憶素子を用いた場合読出信号の大き
さの目安となるものは反射率をR、カー回転角を
αとしてRα2である。従つて上記読出信号の大き
さは殆どカー回転角αの大きさによつて左右され
る。実験によれば上記反射率Rの値はカー回転角
αの大きくなる領域で逆に小さくなるものである
が、上記読出信号の大きさはカー回転角αの値に
よる影響が強いので上記読出信号の大なる範囲は
カー回転角の大なる範囲と略一致する。
例えば希土類−遷移金属膜の膜厚dが15nm、
反射膜の屈折率n2が0.2−0.4iの時反射率Rは
0.22、カー回転角αは0.62゜でありRα2は約0.085で
ある。一方希土類−遷移金属膜の膜厚dが100nm
と比較的に厚く反射膜効果がない時の反射率Rは
0.54、カー回転角αは0.21゜でありRα2は約0.024で
ある。以上の様に反射膜の効果がある場合は読出
信号が非常に大きいことが判る。そしてその結果
カー回転角が大きい程よい事が判る。
又、磁気光学記憶素子を用いた場合記録感度は
希土類−遷移金属膜の吸収率によつて左右され
る。そしてこの吸収率の観点からすれば希土類−
遷移金属膜の膜厚を薄く且つ反射膜構造とした方
が吸収率が大きい。例えば希土類−遷移金属膜の
膜厚dが15nm、反射膜の屈折率n2が0.2−0.4iの
時は希土類−遷移金属膜には入射光の72%が吸収
される。一方希土類−遷移金属膜の膜厚dが
100nmと比較的に厚く反射膜効果がない時は希土
類−遷移金属膜には入射光の46%だけが吸収され
るのみである。以上の様に記録感度の点において
も反射膜構造の素子が優れている事が判る。
<効果> 以上説明したように本発明によれば、透明誘電
体膜と金属反射膜との組み合わせによつて仮想屈
折率の実数部Aを0<A≦0.5、虚数部Bを0≧
B≧−1.5としたので、吸収率が大きいので記録
感度が優れているとともに、カー回転角を大きく
することができ、読出信号を大きくすることがで
きるので、優れた特性を有する磁気光学記憶素子
を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は反射膜構造の磁気光学記憶素子の構成
説明図、第2図はそのカー回転角の特性のグラフ
図、第3図は本発明に係る磁気光学記憶素子の構
成説明図、第4図はその反射膜の屈折率に対する
カー回転角の特性のグラフ図、第5図はSiO2
明誘電体膜の膜厚を変化させた時の仮想屈折率の
変化を示すグラフ図である。 図中、1:基板、2:GdTbFe非晶質薄膜、
3:SiO2透明膜、4:Cu金属膜、5:空気、
6:希土類−遷移金属系非晶薄膜、7:反射膜。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 基板と、 膜厚が30nm程度以下の、膜面に垂直な方向に
    磁化容易軸を有する希土類−遷移金属系非晶質磁
    性体薄膜と、 透明誘電体膜と、 金属反射膜とを備え、 前記透明誘電体膜と前記金属反射膜との組み合
    わせによつて仮想屈折率の実数部Aを0<A≦
    0.5、虚数部Bを0≧B≧−1.5とすることを特徴
    とする磁気光学記憶素子。
JP16588282A 1982-09-21 1982-09-21 磁気光学記憶素子 Granted JPS5954056A (ja)

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