JPH05182267A

JPH05182267A - 光磁気記録媒体およびその記録方法

Info

Publication number: JPH05182267A
Application number: JP392A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Osato; 陽一大里; Naoki Nishimura; 直樹西村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-01-04
Filing date: 1992-01-04
Publication date: 1993-07-23

Abstract

(57)【要約】【目的】光磁気記録媒体において、保磁力の小さな層の
磁化をそろえるための磁界発生部を不要とし、重ね書き
記録を可能とする。【構成】基板上に、相互に交換結合した第１〜第４の磁
性層11〜14を積層する。各磁性層11〜14のキュリー温度
と室温での保磁力をそれぞれＴ_L1〜Ｔ_L4、Ｈ_c1〜Ｈ_c4と
するとき、Ｔ_L2＜Ｔ_L3＜Ｔ_L1,Ｔ_L4、Ｈ_c1,Ｈ_c4＜Ｈ_c2で
あるようにし、第３の磁性層13の垂直磁気異方性を第２
の磁性層12よりも小さくし、さらに第１の磁性層11と第
４の磁性層14の磁化の方向が相互に反平行で安定である
ようにする。２値の記録は、一定方向のバイアス磁界Ｈ
_Bを印加しながら、レーザーパワーにより、Ｔ_L2付近の
温度まで昇温して磁化状態(a)に遷移させるか、Ｔ_L3付
近の温度まで昇温して磁化状態(g)に遷移させるかによ
って行なわれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気カー効果を利用し
て記録情報を読み出すことのできる重ね書き可能な光磁
気記録媒体と、その記録方法とに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、消去可能な光メモリとして光
磁気メモリが知られている。光磁気メモリすなわち光磁
気記録媒体は、磁気ヘッドを使用する磁気記録媒体と比
べて、高密度記録、非接触での記録再生が可能などとい
う利点を有する。しかしこのような光磁気メモリに情報
を記録するには、一般に、既記録部分を記録前に消去
（一方向に着磁）する必要があった。

【０００３】そのため、記録前の消去に要する時間を実
質的に０にすることを目的として、記録再生用ヘッドと
消去用ヘッドを別々に設ける方式、あるいはレーザーの
連続ビームを照射しながら同時に印加する磁場を変調し
ながら記録を行なう方式などが提案された。しかし、前
者の記録方式では、装置が大がかりになりコスト高にな
るという欠点がある、また、後者の記録方式では、大き
な磁界を印加するときには高速の変調ができない、高速
で変調するために磁気ヘッドを媒体面に近づけると、回
転している媒体と磁気ヘッドとが接触してヘッドクラッ
シュを起こす、あるいは媒体表面に付着したゴミの影響
を受けやすいなどの、本来の光磁気記録の長所をそこな
う欠点がある。

【０００４】そこで、保磁力が大きくキュリー温度の低
い磁性層と保磁力が小さくキュリー温度が高い磁性層か
らなる二層構造の垂直磁化膜で構成された光磁気記録媒
体を用い、比較的大きな磁界を印加して保磁力の小さな
層のみの磁化を一方向にそろえた後、大きなレーザーパ
ワーを加えてこの層の磁化を反転させる記録を行なう
か、比較的小さなレーザーパワーを加えて、保磁力の小
さなキュリー温度の高い層の磁化反転を行なわずに、保
磁力の大きなキュリー温度の低い層の磁化を保磁力の小
さな層の磁化方向にそろえる記録を行なうか、の２種の
記録より重ね書きを実現する方法が考え出された。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の二層構
造の垂直磁化膜で構成された光磁気記録媒体を用いた記
録方法では、両磁性層の間に磁壁が存在する記録状態が
存在し、このため記録ビットの安定性に問題があり、ま
た保磁力の小さな層の磁化の方向をそろえるための磁界
発生部が大がかりになるという欠点がある。

【０００６】本発明の目的は、従来の光磁気記録媒体の
欠点を除去し、保磁力の小さな層の磁化をそろえるため
の磁界発生部を不要として、磁気記録媒体と同様に重ね
書きを可能とした、光磁気記録媒体およびその記録方法
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の光磁気記録媒体
は、第１の磁性層、第２の磁性層、第３の磁性層および
第４の磁性層が順次積層されて基板上に設けられ、かつ
室温において前記第１、第２、第３および第４の磁性層
が交換相互作用によって相互に結合した光磁気記録媒体
において、前記第１の磁性層の保磁力Ｈ_c1および前記第
４の磁性層の保磁力Ｈ_c4は、前記第２の磁性層の保磁力
Ｈ_c2に比べて相対的に小さく、前記第３の磁性層のキュ
リー温度Ｔ_L3は、前記第１の磁性層のキュリー温度Ｔ_L1
および前記第４の磁性層のキュリー温度Ｔ_L4に比べて相
対的に低く、かつ、前記第２の磁性層のキュリー温度Ｔ
_L2に比べて相対的に高く、前記第３の磁性層の垂直磁気
異方性は、前記第２の磁性層の垂直磁気異方性よりも小
さく、前記第１の磁性層の磁化の方向と前記第４の磁性
層の磁化の方向とが相互に反平行である状態が安定な状
態である。

【０００８】本発明の記録方法は、本発明の光磁気記録
媒体を使用し、前記光磁気記録媒体に対し、記録用ヘッ
ドの位置において一定方向のバイアス磁界Ｈ_Bを加えな
がらレーザービームを照射することにより、次の２値、
（ａ）第２の磁性層のキュリー温度Ｔ_L2の付近まで前
記光磁気記録媒体が昇温するだけのレーザーパワーを照
射することにより、第１の磁性層の磁化の方向を前記バ
イアス磁界Ｈ_Bの方向にそろえ、かつ前記第２の磁性層
の磁化を前記第１の磁性層の磁化の方向に対し安定な向
きにそろえる、第一種の記録と、（ｂ）第３の磁性層
のキュリー温度Ｔ_L3の付近まで前記光磁気記録媒体が昇
温するだけのレーザーパワーを照射することにより、第
４の磁性層の磁化の方向を前記バイアス磁界Ｈ_Bの方向
にそろえ、かつ第２および第３の磁性層の磁化を前記第
４の磁性層の磁化の方向に対し安定な向きにそろえる、
第二種の記録、からなる２値の記録を行なう。

【０００９】

【作用】前述した従来の２層構成の垂直磁化膜による光
磁気記録媒体は、第１および第２の磁性層のそれぞれの
キュリー温度に対応する２種類のレーザーパワーを照射
することによって２値の記録を行なうための媒体であっ
たが、本発明の光磁気記録媒体は、それとは異なり、キ
ュリー温度が相対的に低い第２の磁性層、第２の磁性層
よりも小さい垂直磁気異方性を示す第３の磁性層を有
し、その両側に相対的に高いキュリー温度の第１の磁性
層および第４の磁性層を有する構成である。そのため、
第２の磁性層のキュリー温度付近であって第３の磁性層
の磁化が充分に減少する温度と、第３の磁性層のキュリ
ー温度とにそれぞれ対応する２種類のレーザーパワーを
照射すると、バイアス磁界、各磁性層間の交換結合力な
どの作用が相俟って、良好な２値記録が可能となる。こ
の２値記録の記録ビットにおいては、後に詳述するよう
に、いずれの記録状態にあっても第１の磁性層と第４の
磁性層の磁化の方向は相互に反平行であって安定な状態
にあり、界面磁壁は存在ぜず、記録を安定して保持する
ことが可能となる。また、記録過程上、従来の２層構成
の光磁気記録媒体では必要であった保磁力の小さい磁性
層の磁化を配向させるための磁界発生部を必要としない
ので、記録装置の小型化が可能となる。

【００１０】さらに本発明の光磁気記録媒体では、第４
の磁性層の上に、各磁性層よりも熱伝導率が小さい中間
層と、中間層よりも熱伝導率の大きい放熱層とを設ける
ことにより、これら中間層および放熱層の作用によって
記録時における各磁性層間の温度分布がさらに好ましい
ものとなり、再生時にノイズが少なくなって、より良好
な２値の記録が可能となる。なお中間層として透光性の
材料を選択し、放熱層として金属材料を選択すると、記
録データの再生を行なうときに、光磁気記録媒体に入射
した再生用レーザビームのうち各磁性層を透過したもの
が放熱層で反射され、再びこれら磁性層を透過してこの
光磁気記録媒体から出射することになるので、磁気カー
効果による偏光面の回転の他に、磁性層を透過するとき
のファラデー効果による偏光面の回転が再生信号に反映
し、再生信号のｃ／ｎ比（キャリア／ノイズ比）の向上
を図ることができる。

【００１１】本発明における各磁性層のキュリー温度お
よび室温での保磁力は、前記の条件を満たせばよく、最
適な値は各種条件により異なるので一概には言えない。
ただし、第１の磁性層のキュリー温度Ｔ_L1は、１００℃
以上が望ましく、２００℃以上が好ましい。第１の磁性
層の室温での保磁力Ｈ_c1は、０.０５〜３ＫＯｅ程度が
望ましく、さらには０.１〜０.５ＫＯｅが好ましい。第
２の磁性層のキュリー温度Ｔ_L2は、７０〜３００℃程度
が望ましく、さらには１００〜２５０℃が好ましい。第
２の磁性層の室温での保磁力Ｈ_c2は３ＫＯｅ以上が望ま
しく、さらには５ＫＯｅ以上が好ましい。第３の磁性層
のキュリー温度Ｔ_L3は、１５０〜２５０℃程度が好まし
い。この場合、第３の磁性層のキュリー温度Ｔ_L3が第２
の磁性層のキュリー温度Ｔ_L2よりも高く、その温度差は
１０〜１５０℃程度であることが好ましい。

【００１２】第３の磁性層は、第２の磁性層よりも垂直
磁気異方性が小さく、他の磁性層と異なり面内方向に磁
気異方性を示し、室温で磁界を印加しない状態では磁化
はほとんどが面内方向を向くようにすることが望まし
い。室温において、第３の磁性層を垂直方向に磁化配向
させるには１ＫＯｅ以上の磁界が必要であり、面内方向
に磁化配向させるには１ＫＯｅ以下の磁界でよいように
することが好ましい。第４の磁性層のキュリー温度Ｔ_L4
は１００℃以上が望ましく、２００℃以上が好ましい。
第４の磁性層の室温での保磁力Ｈ_c4は０.０５〜３ＫＯ
ｅ程度が望ましく、さらには０.１〜０.５ＫＯｅが好ま
しい。

【００１３】第２の磁性層のキュリー温度Ｔ_L2付近で行
なわれる記録（第一種の記録）、すなわち第１の磁性層
の磁化方向をバイアス磁界Ｈ_Bの方向にそろえ、かつ第
２の磁性層の磁化を第１の磁性層の磁化の方向に対し安
定な向きにそろえる記録の際には、第３の磁性層は、バ
イアス磁界Ｈ_Bにより垂直方向に磁化飽和することはな
く、第２および第４の磁性層とも強く交換結合しないの
で、第４の磁性層は第２および第１の磁性層の磁化の方
向に対し安定な向きに配向することなく、もとの磁化の
方向を保ったままである。一方、第３の磁性層のキュリ
ー温度Ｔ_L3付近で行なわれる記録（第二種の記録）、す
なわち第４の磁性層の磁化方向をバイアス磁界Ｈ_Bの方
向にそろえ、かつ第２および第３の磁性層の磁化を第４
の磁性層の磁化の方向に対し安定な向きにそろえる記録
の際には、第３の磁性層はバイアス磁界Ｈ_Bにより垂直
方向に磁化飽和して第４の磁性層と強く交換結合する。
この状態で第２の磁性層のキュリー温度Ｔ_L2以下まで温
度がさがると、磁化が現われた第２の磁性層も垂直に磁
化配向した第３の磁性層と強く交換結合し、そして最後
には第１の磁性層も、第２、第３および第４の磁性層の
磁化の方向に対し安定な向きに配向する。

【００１４】各磁性層の材料には、垂直磁気異方性を示
し、かつ比較的大きな磁気光学効果を有するものが利用
できるが、第１の磁性層、第３の磁性層および第４の磁
性層には、Ｇｄ-Ｆｅ,Ｇｄ-Ｆｅ-Ｃｏ,Ｇｄ-Ｃｏ,Ｇｄ-
Ｈｏ-Ｆｅ,Ｇｄ-Ｈｏ-Ｆｅ-Ｃｏ,Ｇｄ-Ｈｏ-Ｃｏ,Ｇｄ-
Ｄｙ-Ｆｅ,Ｇｄ-Ｄｙ-Ｆｅ-Ｃｏ,Ｇｄ-Ｄｙ-Ｃｏなどの
比較的垂直磁気異方性の小さな、希土類元素と遷移金属
元素との非晶質合金を用いることが好ましい。特に、第
３の磁性層としては、室温で面内方向に磁気異方性を示
すようにするため、希土類元素の副格子磁化が優勢であ
る希土類元素−遷移金属元素の非晶質合金を用いること
が好ましく、この場合、希土類元素の含有量を４０原子
％程度とすることが好ましい。この他、第３の磁性層と
して、白金族元素と鉄族元素との合金も良好に使用する
ことができる。

【００１５】また、第２の磁性層には、Ｔｂ-Ｆｅ,Ｔｂ
-Ｄｙ-Ｆｅ,Ｄｙ-Ｆｅ,Ｔｂ-Ｆｅ-Ｃｏ,Ｔｂ-Ｄｙ-Ｆｅ
-Ｃｏ,Ｄｙ-Ｆｅ-Ｃｏなどの比較的垂直磁気異方性の大
きな、希土類元素と遷移金属元素との非晶質合金を用い
ることが好ましい。

【００１６】この他にも各磁性層を構成する材料とし
て、ＭｎＢｉ,ＰｔＣｏなどの金属合金、金属化合物
や、またガーネット、フェライトなどの酸化物結晶を用
いても良い。

【００１７】さらに、中間層としては、記録や再生に用
いられるレーザー光に対して透光性のものが望ましく、
誘電体材料としては、ＳｉＯ,ＳｉＯ₂,ＺｎＳ,ＺｎＳ
ｅ,Ａｌ₂Ｏ₃,ＡｌＮ,Ｓｉ₃Ｎ₄,ＴｉＮなどが用いられ、
半導体材料としては、Ｓｉ,ＳｉＣなどが用いられる。
中間層の膜厚は、後述するように５０〜５０００Å程度
が好ましい。放熱層としては、主として金属材料を用い
るのが望ましく、Ａｌ,Ｃｕ,Ａｕ,Ｔｉ,Ｆｅ,Ｃｏ、あ
るいはこれらを主成分とする合金などが用いられる。放
熱層の膜厚は、後述するように２００〜１０００Å程度
が好ましい。

【００１８】以下、本発明について図面を参照しつつ詳
細に説明する。

【００１９】図１は本発明の光磁気記録媒体の構成例の
一つを示す模式断面図、図２は本発明の光磁気記録媒体
の別の構成例を示す模式断面図、図３および図４は、そ
れぞれ本発明の光磁気記録媒体に本発明の記録方法によ
って２値の記録を行なうときの記録過程を説明する図、
図５は、中間層と放熱層を有する場合における、昇温過
程にあるときと降温過程にあるときの光磁気記録媒体内
の温度分布を模式的に示す特性図である。

【００２０】図１に示す光磁気記録媒体は、透光性基板
１０の上に、第１の磁性層１１と第２の磁性層１２と第
３の磁性層１３と第４の磁性層１４とが順次積層された
ものである。この光磁気記録媒体では、各磁性層１１〜
１４は室温においては交換相互作用によって相互に結合
し、第１の磁性層１１の保磁力Ｈ_c1および第４の磁性層
１４の保磁力Ｈ_c4は、第２の磁性層１２の保磁力Ｈ_c2に
比べて相対的に小さく、第３の磁性層１３のキュリー温
度Ｔ_L3は、第１の磁性層１１のキュリー温度Ｔ _L1および
第４の磁性層１４のキュリー温度Ｔ_L4に比べて相対的に
低く、かつ、第２の磁性層１２のキュリー温度Ｔ_L2に比
べて相対的に高く、第３の磁性層１３の垂直磁気異方性
は、第２の磁性層１２の垂直磁気異方性よりも小さく、
第１の磁性層１１の磁化の方向と第４の磁性層１４の磁
化の方向とが相互に反平行である状態が安定な状態であ
るようになっている。第３の磁性層の室温での容易磁化
方向を面内方向とするため、第３の磁性層として、例え
ば、希土類元素を約４０原子％程度含む希土類−遷移金
属元素非晶質合金を用いることができる。

【００２１】また、図２に示した光磁気記録媒体は、上
述の図１に示した光磁気記録媒体の第４の磁性層１４の
上に、各磁性層１１〜１４より熱伝導率が小さく誘電体
もしくは半導体材料からなる中間層１５と、中間層１５
よりも熱伝導率の大きい材料からなる放熱層１６とが積
層された構成である。

【００２２】次に、図３を用いて磁化状態と各磁化状態
間の移行過程を説明することにより、本発明の光磁気記
録媒体に本発明の記録方法によって２値の記録を行なう
ことについて説明する。図３に示した例は、第１の磁性
層１１と第２の磁性層１２の磁化の方向が、相互に平行
である状態が安定である場合の例であり、このような光
磁気記録媒体は、例えば、第１および第２の磁性層１
１,１２を遷移金属の副格子磁化が優勢である希土類−
遷移金属非晶質合金で構成することにより達成できる。
また、第４の磁性層１４は希土類元素の副格子磁化が優
位であって、これにより第１の磁性層１１と第４の磁性
層１４の磁化の方向は相互に反平行が安定である。

【００２３】説明のため、外部から印加されるバイアス
磁界Ｈ_Bの方向は、第４の磁性層１４から第１の磁性層
１１にむかう方向であるとする。当然のことながら、バ
イアス磁界Ｈ_Bの向きが逆であれば、各磁化状態(a)〜
(g)での各磁性層１１〜１４の磁化の方向を全て逆転し
たものが、そのときの記録過程を説明するものとなる。
バイアス磁界Ｈ_Bは、後述する記録温度で、第１の磁性
層１１と第４の磁性層１４の磁化の方向をこのバイアス
磁界Ｈ_Bの向きに配向できるだけの強度を有している。

【００２４】まず、図３において(a)〜(g)により示され
る磁化状態および各磁化状態間の移行過程について説明
する。

【００２５】(a)と(g)は、それぞれ２種の記録状態に対
応する室温での磁化状態であり、交換相互作用による安
定な磁化状態である。この光磁気記録媒体は、外部から
レーザー光を照射することにより昇温させることができ
るが、ここでは、第１の磁性層１１の側からレーザー光
を照射するものとする。

【００２６】光磁気記録媒体の温度がＴ_L2よりやや低い
ときの磁化状態は(b),(f)であり、Ｔ_L2付近の温度のと
きの磁化状態は(c)であり、Ｔ_L3よりやや低いときの磁
化状態は(e)であり、Ｔ_L3付近の温度のときの磁化状態
は(d)である。各温度での磁化状態は、後述するよう
に、レーザー光が照射されて媒体の温度が昇温しつつあ
る過程か、レーザー光の照射が終って媒体の温度が降温
しつつある過程かにより、そして昇温前の室温での磁化
状態によって、ただ一つに定まる。なお以下の説明にお
いて、温度ｔのときの各磁性層１１〜１４の保磁力をそ
れぞれＨ_c1〜Ｈ_c4(t)、磁化をＭ_s1(t)〜Ｍ_s4(t)、膜厚
をｈ₁〜ｈ₄とする。

【００２７】次に、記録過程について説明する。

【００２８】室温での磁化状態(a),(g)から昇温する
と、第２の磁性層１２の保磁力は次第に減少し、キュリ
ー温度Ｔ_L2付近の温度（第一種の記録を行なう温度）に
なると、第２の磁性層１２の磁化はほぼ消失し、第１の
磁性層１１と第２の磁性層１２との間の交換相互作用も
なくなり、第１の磁性層１１と第４の磁性層１４の磁化
の方向はバイアス磁界Ｈ_Bによって上向きに向けられ、
磁化状態(c)となる。ここでは第３の磁性層１３の飽和
磁化は大きく、バイアス磁界Ｈ_Bの方向（垂直）には配
向しない。

【００２９】ここで昇温を止めて降温が始まると、第２
の磁性層１２には第１の磁性層１１の磁化に安定な向き
（図示上向き）に磁化が発生する、降温が進むと第２の
磁性層１２は磁化がより大きくなり、保磁力もより大き
くなって磁化状態(b)となる。この状態では、第１,第２
の磁性層１１,１２に対して第４の磁性層１４が非安定
な向きにあるので、第３の磁性層１３に磁壁エネルギー
σ_w(3)が蓄えられ、界面磁壁２０が形成される。第２,
第４の磁性層１２,１４は、それぞれ界面磁壁２０から
磁化を反転させる力σ_w(3)／（２・Ｍ_s2(t)・ｈ₂），σ
_W(3)／（２・Ｍ_s4(t)・ｈ₄）をうける。ここで第２の磁性
層１２の保磁力Ｈ_c2(t)は充分に大きく、第４の磁性層
１４の保磁力Ｈ_c4(t)は小さいので、Ｈ_c2(t)＞σ_w(3)／
（２・Ｍ_s2(t)・ｈ₂）、Ｈ_c4(t)＜σ_W(3)／（２・Ｍ_s4(t)・
ｈ₄）の条件を満たして第４の磁性層１４の磁化が反転
し、最終的に室温での一方の記録状態を表わす磁化状態
(a)となる。

【００３０】同様に室温での磁化状態(a),(g)から昇温
して第３の磁性層１３のキュリー温度Ｔ_L3付近の温度
（第二種の記録を行なう温度）になると、第２,第３の
磁性層１２,１３の磁化は消失し、第１,第４の磁性層１
１,１４の磁化の方向はバイアス磁界Ｈ_Bによって上向き
に向けられ、磁化状態(d)となる。ここで昇温を止めて
降温が始まると、第３の磁性層１３には第４の磁性層１
４との交換相互作用により、安定な向きに（図３では上
向き）磁化が発生する（磁化状態(e)）。

【００３１】さらに降温が進み第２の磁性層１２のキュ
リー温度Ｔ_L2よりも下がると、第２の磁性層１２でも磁
化が発生する（磁化状態(f)）。ここで第３および第４
の磁性層１３,１４と、第１の磁性層１１とは非安定な
向きにあるので、第２の磁性層１２に磁壁エネルギーσ
_w(2)が蓄えられ、界面磁壁２０が形成される。第１の磁
性層１１と、第３および第４の磁性層１３,１４とはそ
れぞれ界面磁壁２０から磁化を反転させる力σw(2)／
（２・Ｍ_s1(t)・ｈ₁）、σ_w(2)／［２（Ｍ_s3(t)・ｈ ₃＋Ｍ
_s4(t)・ｈ₄）］を受ける。ここではすでに第３および第
４の磁性層１３,１４は強く交換結合しており、Ｍ_s3(t)
がある程度大きいと、σw(2)／（２・Ｍ_s1(t)・ｈ₁）≫σ
_w(2)／［２（Ｍ_s3(t)・ｈ₃＋Ｍ_s4(t)・ｈ₄）］となるの
で、第１の磁性層１１の保磁力Ｈ_c1(t)と第４の磁性層
１４の保磁力Ｈ_c4(t)とがほぼおなじ大きさであれば第
１の磁性層１１の磁化が反転して、最終的に室温での他
方の記録状態である磁化状態(g)となる。

【００３２】以上述べてきたように、室温での安定な２
つの磁化状態(a),(g)のいずれから出発しても、キュリ
ー温度Ｔ_L2付近まで昇温しつづいて降温することにより
（第一種の記録）、室温での一方の記録状態である磁化
状態(a)になる。同じく室温で安定な磁化状態(a),(g)の
いずれから出発しても、キュリー温度Ｔ_L3付近まで昇温
しつづいて降温することにより（第二種の記録）、室温
での他方の記録状態である磁化状態(g)になる。すなわ
ち、異なるレーザーパワーを印加し、Ｔ_L2付近まで昇温
するか、Ｔ_L3付近まで昇温するかを選択することによ
り、レーザーパワーを加える前の磁化状態によらず、異
なる磁化状態に遷移させることが可能となり、２値の記
録に対応する重ね書きが実現したことになる。

【００３３】次に、磁化状態(c)と(e)について、詳細に
検討する。磁化状態(c)と(e)とは、(c)が昇温過程、(e)
が降温過程にある点で異なっている。ところで、上述の
説明から明らかなように、磁化状態(c)では第３の磁性
層１３と第４の磁性層１４との交換結合が強くはなく、
かつ磁化状態(e)ではこれらの磁性層１３,１４が相互に
強く結合していることが、安定した２値の記録のために
必要となる。

【００３４】ここで、第４の磁性層１４の上に中間層１
５と放熱層１６を積層し、第１の磁性層１１の側からレ
ーザー光を入射する場合を考える。この場合、レーザー
光が照射されているときの第１および第２の磁性層１
１,１２の温度は、第３,第４の磁性層１３,１４の温度
に比べて高くなっているが、レーザー光によって各磁性
層１１〜１４に発生した熱は、比較的熱伝導率の小さい
中間層１５を通って熱伝導率の大きい放熱層１６に、ご
く短時間のうちに流れ込むことになる。したがって、レ
ーザー光の照射が終了して降温過程にあるときには、各
磁性層１１〜１４の温度はほぼ等しくなっていると考え
られる。図５はこのときの各磁性層１１〜１４の温度分
布を模式的に示したものである。第３の磁性層１３につ
いて考えてみると、降温過程にある磁化状態(e)の方が
昇温過程にある磁化状態(c)に比べて実質的に温度が高
く第３磁性層１３の面内磁気異方性が弱まって、第３磁
性層１３と第４磁性層１４とが強く交換結合するように
なり、さらに降温して磁化状態(f)となったときにも第
３の磁性層１３が第２の磁性層１２と交換結合すること
が可能となって、室温での他方の記録状態に対応する磁
化状態(g)への遷移が確実に行なわれることになる。

【００３５】このように、第４の磁性層１４の上に中間
層１５および放熱層１６を積層する場合、中間層１５を
薄くしすぎたり、放熱層１６を厚くしすぎたりすると、
レーザー光の照射による熱が瞬間的に放熱層１６に逃げ
るため、上述の記録過程による記録が良好には行なわれ
なくなってしまう。一方、中間層１５を厚くしすぎた
り、放熱層１６を薄くしすぎたりすると、放熱層６への
熱の流入が制限されて放熱層１６を設ける効果が失われ
る結果となり、上述した昇温過程（磁化状態(c)にある
とき）と降温過程（磁化状態(g)にあるとき）とにおけ
る第３の磁性層１３の温度差が小さくなり、良好な記録
を行なうことが妨げられる。そこで、中間層の膜厚とし
ては５０〜５０００Å程度が好ましく、放熱層の膜厚と
しては２００〜１０００Å程度が好ましいということに
なる。

【００３６】上述の説明は、第２の磁性層の磁化の方向
が第１の磁性層の磁化の方向と平行であるときが安定で
ある場合についてのものであるが、本発明は、第２の磁
性層の磁化の方向と第１の磁性層の磁化の方向が相互に
反平行であるときが安定である場合にも、当然に有効で
ある。図４は、そのような場合の磁化状態と各磁化状態
間の遷移を説明する図である。この場合も上述の場合と
同様に磁化状態が遷移し、室温で安定な２つの磁化状態
(a),(g)に対応して２値の記録が定まり、上述と同様に
して重ね書き記録が行なわれることになる。

【００３７】なお、本発明においては、第１の磁性層と
第４の磁性層は入れ替え可能であり、第１および第４の
磁性層のいずれの側からレーザー光を入射して記録を行
なうことも可能である。

【００３８】

【実施例】次に、本発明による光磁気記録媒体を実際に
作成し、記録を行なった例について説明する。

【００３９】実施例１７元のターゲット源を備えたスパッタ装置内に、プリグ
ルーブ、プリフォーマット信号の刻まれたポリカーボネ
ート製の円板からなる基板をターゲットとの間の距離が
１０ｃｍとなるようにセットし、前記基板を回転させ
た。アルゴン中で、第１のターゲットより、スパッタ速
度１００Å／ｍｉｎ、スパッタ圧６×１０ ^-1Ｐａの条件
で、６００Åの厚さのＳｉ₃Ｎ₄を保護層として基板上に
設けた。次に、アルゴン中で、第２のターゲットより、
スパッタ速度１００Å／ｍｉｎ、スパッタ圧６×１０^-1
Ｐａの条件でＧｄ₂₂Ｆｅ₇₈合金（原子％、以下同じ）を
スパッタし、膜厚ｈ₁が２００Å、キュリー温度Ｔ_L1が
約２５０℃、室温での保磁力Ｈ_c1が２００Ｏｅの副格子
磁化Ｆｅ原子優位の第１の磁性層を形成した。

【００４０】次に、アルゴン中で、第３のターゲットよ
りＴｂを、第４のターゲットよりＦｅを、第５のターゲ
ットよりＣｏをアルゴン圧６×１０^-1Ｐａの条件でそれ
ぞれ同時にスパッタし、各ターゲットからのスパッタ速
度を調整することにより、Ｔｂ₂₄Ｆｅ₆₈Ｃｏ₈なる組成
の合金膜からなる第２の磁性層を形成した。膜厚ｈ₂が
２００Å、キュリー温度Ｔ_L2が約１６０℃、室温での保
磁力Ｈ_c2が１５ＫＯｅであり、副格子磁化Ｔｂ原子優位
であった。

【００４１】次に、アルゴン中で、第６のターゲットよ
り、スパッタ速度１００Å／ｍｉｎ、スパッタ圧６×１
０^-1Ｐａの条件でＰｔ₆₀Ｃｏ₄₀組成の合金膜からなる第
３の磁性層を形成した。膜厚ｈ₃が２００Å、キュリー
温度Ｔ_L3が約２５０℃であり、２００℃まで加熱すると
約２００Ｏｅの磁界で垂直方向に磁化飽和した。

【００４２】次に、アルゴン中で、第７のターゲットよ
りスパッタ速度１００Å／ｍｉｎ、スパッタ圧６×１０
^-1Ｐａの条件でＧｄ₂₅Ｆｅ₇₅合金をスパッタし、膜厚ｈ
₄が２００Å、キュリー温度Ｔ_L4が約２６０℃、室温で
の保磁力Ｈ_c4が２００Ｏｅの副格子磁化Ｇｄ原子優位の
第４の磁性層を形成した。

【００４３】最後にアルゴン中で、第１のターゲットよ
り、スパッタ速度１００Å／ｍｉｎ、スパッタ圧６×１
０^-1Ｐａの条件でスパッタを行ない、膜厚６００ÅのＳ
ｉ₃Ｎ₄を中間層として形成した。なお、この光磁気ディ
スクでは、放熱層は設けられておらず、中間層はそのま
ま保護層として機能する。

【００４４】次に、ホットメルト接着剤を用いて、上記
の膜形成を終えた基板をポリカーボネイト製の貼り合わ
せ用基板と貼り合わせ、光磁気ディスクを作製した。

【００４５】第１〜第４の磁性層はそれぞれ交換相互作
用により結合している。第１の磁性層は、第２の磁性層
と強く結合しているので安定化され、第１の磁性層を磁
化反転させるのに必要な磁界は約１ＫＯｅであった。ま
た第４の磁性層は第３の磁性層を介して第２の磁性層と
弱く結合している。第４の磁性層を磁化反転させるのに
必要な磁界は０.７ＫＯｅであった。

【００４６】この光磁気ディスクを記録再生装置（ナカ
ミチ社製ＯＭＳ−２０００）にセットし、３００Ｏｅ
のバイアス磁界Ｈ_Bを印加しつつ、線速度９ｍ／ｓｅｃ
で回転させ、約１.２μｍ直径に集光した波長７８０ｎ
ｍのレーザービームを第１の磁性層側より照射し、１Ｍ
Ｈｚ、５０％のデューティ比で変調させながら、４ｍＷ
と８ｍＷの２値のレーザーパワーで記録を行なった。そ
の後、１ｍＷのレーザービームを照射して再生を行なっ
たところ、２値の信号の再生ができ、そのｃ／ｎ比は約
５１ｄＢであった。

【００４７】次に、上記の記録再生をもう一度行なった
後、同一トラック上に１.５ＭＨｚの周波数でレーザー
ビームを変調させながら、上記と同一のレーザーパワー
条件で記録を行なった。この結果、前に記録された周波
数（１ＭＨｚ）の信号は検出されず、新たに記録した周
波数（１.５ＭＨｚ）の信号のみが検出され、重ね書き
が可能であることが確認された。この１.５ＭＨｚの信
号に対するｃ／ｎ比は約５０ｄＢであった。

【００４８】次に、再生用のレーザーパワーを増加させ
て、約５分間、上記の記録の行なわれた同一トラックを
連続して再生し、その後再生用レーザーパワーを１ｍＷ
にもどして再生信号のｃ／ｎ比の劣化を調べた。その結
果、３.３ｍＷ以上の再生用のレーザーパワーから記録
ノイズの増加とｃ／ｎ比の劣化が始まることが分かっ
た。

【００４９】実施例２各磁性層の材料組成、膜厚を変更して、実施例１と同様
にしてスパッタによりサンプルディスクを作製した。な
お、中間層の組成、膜厚については実施例１と同一にし
た。その後、各サンプルディスクについて、実施例１と
同様の方法で記録、再生の試験を行なった。これらの結
果を表１に示す。なお、レーザービームは第１の磁性層
側から入射し、ｃ／ｎ比は、線速度９ｍ／ｓｅｃにおい
て、１ＭＨｚ、デューティ比５０％で変調したレーザー
ビームで記録した信号に対するものである。

【００５０】また、以下の説明において、最大再生パワ
ーとは、実施例１において述べたように、再生用のレー
ザーパワーを増加させたときにｃ／ｎ比の劣化の始まる
再生用のレーザーパワーのことである。さらに、各表中
の第３の磁性層の項で、Ｈ_s(R)は第３の磁性層を室温で
垂直方向に磁化飽和させるのに必要な印加磁界を示し、
Ｈ_s(t)は第３の磁性層を第二種の記録温度で垂直方向に
磁化飽和させるのに必要な印加磁界を示す。

【００５１】

【表１】表１に示されるように、各磁性層の構成として種々の材
料組成、膜厚を選んでも、ほぼ安定して記録が行なわれ
ることが分かった。また、これら各実施例のｃ／ｎ比、
最大再生パワーの値は十分実用に耐えるものである。

【００５２】実施例３中間層の膜厚を４００Åとしたこと以外は実施例１と同
様にして、サンプルディスクを作成した。このサンプル
ディスクについて、実施例１と同様の方法で記録、再生
の試験を行なった。その結果を表２に示す。なお表２に
おいて、記録パワーとは２値の記録を行なうのに必要な
レーザーパワーのことであり、４.０〜８.０ｍＷとあれ
ば、第一種の記録に必要なレーザーパワーが４.０ｍＷ
であり、第二種の記録に必要なレーザーパワーが８.０
ｍＷであったことを示す。

【００５３】実施例４８元のターゲット源を備えたスパッタ装置内に、プリグ
ルーブ、プリフォーマット信号の刻まれたポリカーボネ
ート製の円板からなる基板をターゲットとの間の距離が
１０ｃｍとなるようにセットし、前記基板を回転させ、
アルゴン中において、実施例１と同様にして基板上に、
保護層、第１〜第４の磁性層を積層した。第４の磁性層
の形成後、アルゴン中で、第８のターゲットより、スパ
ッタ速度５０Å／ｍｉｎ、スパッタ圧６×１０^-1Ｐａの
条件でスパッタを行ない、膜厚６００ÅのＡｌからなる
放熱層を形成した。次に、ホットメルト接着剤を用い
て、上記の膜形成を終えた基板をポリカーボネイト製の
貼り合わせ用基板と貼り合わせ、サンプルディスクを作
製した。このサンプルディスクについて、２値の記録に
必要なレーザーパワーを求め、その結果に基づいて実施
例１と同様の方法で記録、再生の試験を行なった。その
結果を表２に示す。

【００５４】実施例５８元のターゲット源を備えたスパッタ装置内に、プリグ
ルーブ、プリフォーマット信号の刻まれたポリカーボネ
ート製の円板からなる基板をターゲットとの間の距離が
１０ｃｍとなるようにセットし、前記基板を回転させ、
アルゴン中において、実施例１と同様にして基板上に、
保護層、第１〜第４の磁性層を積層した。第４の磁性層
の形成後、アルゴン中で、第１のターゲットより、スパ
ッタ速度１００Å／ｍｉｎ、スパッタ圧６×１０^-1Ｐａ
の条件でスパッタを行ない、膜厚４００ÅのＳｉ₃Ｎ₄を
中間層として形成した。最後に、アルゴン中で、第８の
ターゲットより、スパッタ速度５０Å／ｍｉｎ、スパッ
タ圧６×１０^-1Ｐａの条件でスパッタを行ない、膜厚６
００ÅのＡｌからなる放熱層を形成した。

【００５５】次に、ホットメルト接着剤を用いて、上記
の膜形成を終えた基板をポリカーボネイト製の貼り合わ
せ用基板と貼り合わせ、光磁気ディスクを作製した。

【００５６】第１〜第４の磁性層はそれぞれ交換相互作
用により結合している。第１の磁性層は、第２の磁性層
と強く結合しているので安定化され、第１の磁性層を磁
化反転させるのに必要な磁界は約１ＫＯｅであった。ま
た第４の磁性層は第３の磁性層を介して第２の磁性層と
弱く結合している。第４の磁性層を磁化反転させるのに
必要な磁界は０.７ＫＯｅであった。

【００５７】この光磁気ディスクを記録再生装置（ナカ
ミチ社製ＯＭＳ−２０００）にセットし、３００Ｏｅ
のバイアス磁界Ｈ_Bを印加しつつ、線速度９ｍ／ｓｅｃ
で回転させ、約１.２μｍ直径に集光した波長７８０ｎ
ｍのレーザービームを第１の磁性層側より照射し、１Ｍ
Ｈｚ、５０％のデューティ比で変調させながら、４.５
ｍＷと９ｍＷの２値のレーザーパワーで記録を行なっ
た。その後、１ｍＷのレーザービームを照射して再生を
行なったところ、２値の信号の再生ができ、そのｃ／ｎ
比は約５３ｄＢであった。また、上記の記録再生をもう
一度行なった後、同一トラック上に１.５ＭＨｚの周波
数でレーザービームを変調させながら、上記と同一のレ
ーザーパワー条件で記録を行なった。この結果、前に記
録された周波数（１ＭＨｚ）の信号は検出されず、新た
に記録した周波数（１.５ＭＨｚ）の信号のみが検出さ
れ、重ね書きが可能であることが確認された。この１.
５ＭＨｚの信号に対するｃ／ｎ比は約５１ｄＢであっ
た。さらに、再生用のレーザーパワーを増加させて、約
５分間、上記の記録の行なわれた同一トラックを連続し
て再生し、その後再生用のレーザーパワーを１ｍＷにも
どして再生信号のｃ／ｎ比の劣化を調べた。その結果、
３.５ｍＷ以上の再生用レーザーパワーから記録ノイズ
の増加とｃ／ｎ比の劣化が始まることが分かった。

【００５８】実施例６各磁性層、中間層、放熱層の材料組成、膜厚を変更し
て、実施例５と同様にしてスパッタによりサンプルディ
スクを作製した。その後、各サンプルディスクについ
て、実施例５と同様の方法で記録、再生の試験を行なっ
た。これらの結果を表２に示す。

【００５９】

【表２】表２の結果から示されるように、本発明による光磁気記
録媒体のうち、第４の磁性層の上に中間層と放熱層とが
積層されたものは、これら中間層あるいは放熱層を備え
ないものに比べ、さらに良好な重ね書き記録特性を示す
ようになる。すなわち、実施例３は実施例５から放熱層
を除いた構成であり、実施例４は実施例５から中間層を
除いた構成であるが、放熱層を持たない実施例３では、
２値の記録を行なうのに必要なレーザーパワー（記録パ
ワー）の値は小さくてすんだが、良好な記録を行なうこ
とのできるレーザーパワーの範囲が狭く、またｃ／ｎ比
も実施例５に比べて小さかった。一方、実施例４では、
中間層を設けていないので放熱層への熱エネルギーの消
失速度が大きく、２値の記録を行なうのに必要なレーザ
ーパワーの値が大きくなり、また記録ビットの形状が不
安定なのか記録ノイズが大きくなってｃ／ｎ比が低下し
た。

【００６０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明の光磁
気記録媒体は、相対的に高いキュリー温度と小さい保磁
力の第１の磁性層と、相対的に低いキュリー温度と大き
い保磁力の第２の磁性層と、相対的に高いキュリー温度
と小さい保磁力の第４の磁性層と、第２の磁性層と第４
の磁性層の間に設けられ第２の磁性層よりも高いキュリ
ー温度と第２の磁性層よりも小さい垂直磁気異方性を示
す第３の磁性層とが順次積層された構成とすることによ
り、記録用ヘッドの位置において一定方向のバイアス磁
界を加えながら第２の磁性層と第３の磁性層のそれぞれ
のキュリー温度付近まで昇温するだけのレーザーパワー
を照射して２値の記録を行なうことによって良好な重ね
書き記録が可能となり、また保磁力の小さな磁性層の磁
化の方向をそろえるための磁界発生部が不要となって記
録装置の小型化が可能となり、記録ビットにおいては各
磁性層間に磁壁が存在せず、外部からの磁界、温度変化
などに対しても非常に安定なものとなるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光磁気記録媒体の構成例の一つを示す
模式断面図である。

【図２】本発明の光磁気記録媒体の別の構成例を示す模
式断面図である。

【図３】(a)〜(g)は、本発明の光磁気記録媒体に本発明
の記録方法によって２値の記録を行なうときの記録過程
を説明する図である。

【図４】(a)〜(g)は、本発明の光磁気記録媒体に本発明
の記録方法によって２値の記録を行なうときの記録過程
を説明する図である。

【図５】昇温過程にあるときと降温過程にあるときの光
磁気記録媒体内の温度分布を模式的に示す特性図であ
る。

【符号の説明】

１０透光性基板１１第１の磁性層１２第２の磁性層１３第３の磁性層１４第４の磁性層１５中間層１６放熱層２０界面磁壁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の磁性層、第２の磁性層、第３の磁
性層および第４の磁性層が順次積層されて基板上に設け
られ、かつ室温において前記第１、第２、第３および第
４の磁性層が交換相互作用によって相互に結合した光磁
気記録媒体において、前記第１の磁性層の保磁力Ｈ_c1および前記第４の磁性層
の保磁力Ｈ_c4は、前記第２の磁性層の保磁力Ｈ_c2に比べ
て相対的に小さく、前記第３の磁性層のキュリー温度Ｔ_L3は、前記第１の磁
性層のキュリー温度Ｔ _L1および前記第４の磁性層のキュ
リー温度Ｔ_L4に比べて相対的に低く、かつ、前記第２の
磁性層のキュリー温度Ｔ_L2に比べて相対的に高く、前記第３の磁性層の垂直磁気異方性は、前記第２の磁性
層の垂直磁気異方性よりも小さく、前記第１の磁性層の磁化の方向と前記第４の磁性層の磁
化の方向とが相互に反平行である状態が安定な状態であ
ることを特徴とする光磁気記録媒体。
【請求項２】第４の磁性層の上に、誘電体もしくは半
導体材料からなり第１ないし第４の磁性層の熱伝導率に
比べて小さい熱伝導率を有する中間層と、前記中間層よ
り熱伝導率の大きい材料からなる放熱層とが順次積層さ
れた請求項１記載の光磁気記録媒体。
【請求項３】第３の磁性層が、希土類元素の副格子磁
化が優位である希土類元素−遷移金属元素の非晶質合金
からなる請求項１または２記載の光磁気記録媒体。
【請求項４】請求項１ないし３いずれか１項に記載の
光磁気記録媒体を使用し、前記光磁気記録媒体に対し、
記録用ヘッドの位置において一定方向のバイアス磁界Ｈ
_Bを加えながらレーザービームを照射することにより、
次の２値、（ａ）第２の磁性層のキュリー温度Ｔ_L2の付近まで前
記光磁気記録媒体が昇温するだけのレーザーパワーを照
射することにより、第１の磁性層の磁化の方向を前記バ
イアス磁界Ｈ_Bの方向にそろえ、かつ前記第２の磁性層
の磁化を前記第１の磁性層の磁化の方向に対し安定な向
きにそろえる、第一種の記録と、（ｂ）第３の磁性層のキュリー温度Ｔ_L3の付近まで前
記光磁気記録媒体が昇温するだけのレーザーパワーを照
射することにより、第４の磁性層の磁化の方向を前記バ
イアス磁界Ｈ_Bの方向にそろえ、かつ第２および第３の
磁性層の磁化を前記第４の磁性層の磁化の方向に対し安
定な向きにそろえる、第二種の記録、からなる２値の記録を行なう記録方法。
【請求項５】第１の磁性層側からレーザービームを照
射する請求項４記載の記録方法。