JPH08106660A - 光磁気記録媒体及び該媒体を用いた情報再生方法 - Google Patents

光磁気記録媒体及び該媒体を用いた情報再生方法

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JPH08106660A
JPH08106660A JP6241096A JP24109694A JPH08106660A JP H08106660 A JPH08106660 A JP H08106660A JP 6241096 A JP6241096 A JP 6241096A JP 24109694 A JP24109694 A JP 24109694A JP H08106660 A JPH08106660 A JP H08106660A
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直樹 西村
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 光の入射側から第1磁性層、垂直磁化膜から
なる第2磁性層及び第3磁性層の順で積層されている光
磁気記録媒体であって、該第1磁性層が室温では面内磁
化膜であり、室温と第2磁性層及び第3磁性層のキュリ
ー温度との間で垂直磁化膜となり、該第2磁性層及び該
第3磁性層の同種の元素の副格子磁気モーメントが互い
に逆向きに配向しており、かつ、室温において、再生層
に浸透した記録層との磁壁部分での入射光の偏波面の回
転と、第2磁性層及び第3磁性層で生じた偏波面の回転
とが補償して相殺することを特徴とする光磁気記録媒
体。 【効果】 線記録密度または線記録密度とトラック密度
が大幅に向上して高密度記録が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザー光により情報
の記録及び再生が行われる光磁気記録媒体に関し、特に
高密度化を可能とする光磁気記録媒体及び光磁気再生方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】書き換え可能な高密度記録方式として、
半導体レーザー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媒体が注目されてきた。
近年この光磁気記録媒体の記録密度を高めて更に大容量
の記録媒体とする要求が高まっている。
【0003】この光磁気記録媒体等の光ディスクの線記
録密度は、再生光学系のレーザー波長λ、対物レンズの
開口数NAに大きく依存する。すなわち、再生光波長と
対物レンズの開口数が決まるとビームウエストの径が決
まるため、最短マーク長はλ/2NA程度が再生可能な
限界となってしまう。一方トラック密度は、主として隣
接トラック間のクロストークによって制限され、最短マ
ーク長と同様に再生ビームのスポット径に依存してい
る。従って、従来の光ディスクで高密度化を実現するた
めには、再生光学系のレーザー波長を短くするか、対物
レンズの開口数NAを大きくする必要がある。しかしな
がら、レーザーの波長を短くするのは素子の効率、発熱
などの問題で容易ではなく、又、対物レンズの開口数を
大きくするとレンズの加工が困難になるだけでなく、レ
ンズとディスクの距離が近づき過ぎてディスクと衝突す
る等の機械的問題が発生する。このため、記録媒体の構
成や読み取り方法を工夫し、記録密度を改善する技術が
開発されている。
【0004】これに対して本発明者は、先に再生磁界を
印加することなく磁気超解像が実現できる光磁気記録媒
体及び該媒体を用いた光磁気記録媒体の再生方法を試み
た。例えば、本発明者は、特開平6−124500号公
報に開示された光磁気記録媒体及び情報再生方法におい
て、再生光の光学的な分解能以上の記録密度を実現する
超解像技術として、図13に示すような媒体構成を提案
した。図13(a)は、超解像技術の一例である光ディ
スクの断面図を示している。磁性膜中の矢印は例えば膜
中の鉄族元素副格子磁化の向きを表す。記録層42は例
えばTbFeCoやDyFeCoなどの垂直磁気異方性
の大きい膜で、記録情報はこの層の磁区が膜面に対して
上向きか下向きかによって磁区を形成し保持される。再
生層41は室温では面内磁化膜であるが温度が上昇して
Tm(後述)になると垂直磁化膜となる。このような媒
体構成のディスクに基板20側から情報再生用の光を照
射すると、データトラック中心での温度勾配は図13
(c)に示すようになり、これを基板20側から見る
と、図13(b)のように光スポット22内にTmの等
温線が存在することになる。すると、先述のようにTm
以下の部分では再生層41は面内磁化膜となるため極カ
ー効果には寄与せず(フロントマスク24を形成す
る)、記録層42に保持された記録磁区はマスクされて
見えなくなる。一方、Tm以上の部分は再生層41が垂
直磁化膜になり、且つ磁化の向きは記録層42からの交
換結合により記録情報と同じ向きとなる。結果として、
光スポット22の大きさに比べて小さいアパーチャー2
3の部分だけに記録層42の記録磁区が転写されるの
で、超解像が実現する。
【0005】これらの公知の超解像方式では、低温領域
でのフロントマスク24が隣接するトラックの方向にの
びているために、線記録密度と同時にトラック密度の向
上をも試みている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな面内磁化膜を用いた2層構造の超解像光磁気記録媒
体においては、室温で面内異方性を大きくすると記録層
の磁化情報を十分マスクできるが、再生温度において完
全な垂直磁化膜とすることは難しい。逆に、室温での面
内異方性を小さくすると、再生温度において完全な垂直
磁化膜となるが、室温では、再生層と記録層の間に生じ
た界面磁壁は、図12のように主として再生層側に生じ
る。即ち、再生層のうち記録層に近い部分に記録層の磁
化情報にならった垂直方向の磁化成分ができるので、記
録層の磁化情報を再生層で完全にマスクすることは難し
い。従って、従来の面内磁化膜を用いた2層構成の超解
像光磁気記録媒体では、記録マークやトラック幅を短く
した場合に、良好な再生信号を得ることは容易ではなか
った。
【0007】また、上述の面内磁化膜を用いた2層構造
の超解像光磁気記録媒体においては、良好なS/N(C
/N)を得るために、記録層の磁区情報を十分マスクで
きる程度に再生層の膜厚を厚くする必要がある。具体的
には、特開平4−255938号公報に記載されている
とおり、再生層の膜厚が150Å以下では再生層の下の
層の影響が25%以上出るため超解像再生が不可能とな
り、実用に必要な信号を得るためには200Å〜300
Å以上の膜厚の再生層が必要となる。このように前記光
磁気記録媒体では、記録層の磁区情報をマスクする必要
があるために再生層ひいては全磁性層の膜厚を低減する
ことができない。
【0008】近年、光磁気記録媒体の線速度を上げて記
録密度を高める要求が高まっているが、磁性層の膜厚が
厚い媒体は全体の熱容量が高いため、記録に大きな光パ
ワーを要する。半導体レーザー等の光パワーの出力には
限度があるので、前記光磁気記録媒体の要求に応えるこ
とが困難である。又、反射層を設けてエンハンス構造と
してC/Nを増大することができない。さらに磁性材料
は一般にコストの高い希土類金属を材料として用いるこ
とが多く、厚膜の磁性層を用いると媒体の材料費が高く
なり安価な光磁気記録媒体を提供することが難しい。よ
って、前記光磁気記録媒体及び再生方法においては、超
解像による高密度化を高速記録と同時に実現し安価な光
磁気記録媒体で提供することが困難であった。
【0009】本発明の目的は、上記課題に鑑み、室温か
ら再生ビームスポット内の高温部に至るまでの温度にお
いて記録層の磁化情報を十分にマスクし、スポットの高
温部においては記録情報を十分に再生可能な光磁気記録
媒体を提供することである。さらに本発明は、磁気超解
像を全磁性層を薄膜化した光磁気記録媒体で実現し、高
速記録が可能な低材料コストの高密度光磁気記録媒体及
び該媒体の情報再生記録方法を提供することを目的とす
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的は、以下(1)
〜(5)記載の光磁気記録媒体及び(6)記載の情報再
生方法によって実現される。
【0011】(1)光の入射側から第1磁性層、垂直磁
化膜からなる第2磁性層及び第3磁性層の順で積層され
ている光磁気記録媒体であって、該第1磁性層が室温で
は面内磁化膜であり、室温と第2磁性層及び第3磁性層
のキュリー温度との間で垂直磁化膜となり、該第2磁性
層及び該第3磁性層の同種の元素の副格子磁気モーメン
トが互いに逆向きに配向しており、かつ、室温におい
て、再生層に浸透した記録層との磁壁部分での入射光の
偏波面の回転と、第2磁性層及び第3磁性層で生じた偏
波面の回転とが補償して相殺することを特徴とする光磁
気記録媒体。
【0012】(2)(1)の記録媒体において、第3磁
性層の膜厚が該第2磁性層の膜厚よりも厚いことを特徴
とする光磁気記録媒体。
【0013】(3)(1)の記録媒体において、第1磁
性層及び第2磁性層及び第3磁性層が希土類−鉄族合金
からなり、該第2磁性層が鉄族副格子磁化優勢で、第3
磁性層が希土類副格子磁化が優勢で構成されていること
を特徴とする光磁気記録媒体。
【0014】(4)(1)の記録媒体において、第1磁
性層及び第2磁性層及び第3磁性層が希土類−鉄族合金
からなり、該第2磁性層が希土類副格子磁化が優勢で、
第3磁性層が鉄族副格子磁化優勢で構成されていること
を特徴とする光磁気記録媒体。 (5)前記第3磁性層
の光の入射面とは反対側に金属反射層を有することを特
徴とする上記(1)〜(4)に記載の光磁気記録媒体。
【0015】(6)上記(1)〜(5)に記載の光磁気
記録媒体に、光ビームを照射して、前記第2磁性層に蓄
積された情報の再生を行う情報再生方法において、光ス
ポット内の高温部分において前記第1磁性層を垂直磁化
膜とし、前記第1磁性層と第2磁性層とを交換結合させ
ることにより、前記第2磁性層に蓄積された情報を前記
第1磁性層に転写し、前記光スポット内の低温部分にお
いては、前記第1磁性層は面内磁化膜のままとし、前記
光スポットの反射光の磁気光学効果を検出することによ
り前記情報の再生を行うことを特徴とする情報再生方
法。
【0016】以下、図面を用いて本発明の光磁気記録媒
体及び該媒体を用いた情報再生方法について詳しく説明
する。
【0017】本発明の光磁気記録媒体の前記各磁性層を
情報の記録・再生の面から見ると、再生層は第1磁性
層、記録層は第2磁性層と、第3磁性層の2層膜構成と
なっている。ここでは2層膜のうちの光入射側の層を第
1記録層、他方を第2記録層と称し、記録層と述べると
きはこれらの層をまとめて指すものとする。本発明の光
磁気記録媒体は、基本的には、再生層、第1記録層、第
2記録層を図1(a)のように積層して構成する。
【0018】はじめに各磁性層についての特性を述べ
る。
【0019】(再生層)本発明の光磁気記録媒体では、
再生層に室温で面内磁化膜であって、高温で垂直磁化膜
となる磁性膜を用いる。このような磁性膜の例を以下に
説明する。一般に単層磁性膜の場合、その磁化の主な向
きは、飽和磁化をMs、垂直磁気異方性エネルギーをK
uとした時、 K=Ku−2πMs2 で定義される実効的垂直磁気異方性定数Kにより決定す
ることが知られている。ここで2πMs2 は反磁界エネ
ルギーであり、Kが正の場合には垂直磁化膜、負の場合
には面内磁化膜となる。よって図14に示したように面
内磁化膜から垂直磁化膜への転移にはKuと2πMs2
の大小関係が温度によって変化するものが有効である。
【0020】Kuと2πMs2 が一致する温度をTmと
すると、このような再生層では、Tm未満の低温領域で
は次式が成立するため面内磁化膜となる。
【0021】Ku<2πMs2 ,K<0(T<Tm) また、媒体温度Tが上昇するとMsが小さくなるので2
πMs2 は急激に小さくなってKuとの大小関係が逆転
し、次式となって垂直磁化膜となる。
【0022】Ku>2πMs2 ,K>0(Tm<T) また、再生層は記録層に保持した磁化情報の再生を担う
層で、記録層に比べて光の入射に近い側に位置し、再生
時にカー回転角が劣化しないようにキュリー温度を記録
層より高くする。また、再生層の保磁力は記録層よりも
小さいことが必要である。これは、記録層は記録情報を
安定に保持するのに対し、再生層は面内磁化膜から垂直
磁化膜への転移が生じるようにするためである。
【0023】再生層の具体的な材料としては、例えば希
土類−鉄族非晶質合金、例えばGdFeCo,GdTb
FeCo,GdDyFeCo,NdGdFeCo,Dy
FeCoなどがよい。このなかでGdFeCoを主に含
む材料がキュリー温度が高く、保持力が低いのでより望
ましい。
【0024】再生層の厚さは、光が透過して記録層でθ
Kがキャンセルできる程度に薄くする必要があるが50
Å未満では十分な再生信号が得られなくなるので、50
Å以上が望ましく、より望ましくは80Å以上である。
又、300Åを超えると、本発明の効果が減少するの
で、300Å以下が望ましい。より望ましくは、200
Å以下である。
【0025】(記録層)記録層を構成する第1記録層、
第2記録層は、垂直磁気異方性が大きく安定に磁化状態
が保持できるもの、例えば希土類−鉄族非晶質合金、例
えばTbFeCo,DyFeCo,TbDyFeCoな
ど、もしくはガーネット、あるいは、白金族−鉄族周期
構造膜、例えば、Pt/Co,Pd/Co白金族−鉄族
合金、例えばPtCo,PdCoなどが望ましい。
【0026】再生層を透過した光は、第1記録層を透過
して第2記録層に浸透する必要がある。このため、第1
記録層は透過するに十分なだけ薄くする必要がある。し
かしあまり薄くすると、記録情報が安定に保持できなく
なる。第2記録層の膜厚は、入射光が第2記録層の表面
で反射しても本発明の効果は期待できるので、必ずしも
入射光が十分透過する程度に薄くする必要はない。しか
し、第2記録層の光入射とは反対側に反射層を設けて、
エンハンス構造とすると十分信号品質が向上するので、
第2記録層も入射光が透過するに十分なだけ薄くするこ
とが望ましい。そのため記録層の膜厚は、第1記録層及
び第2記録層それぞれ20Å以上300Å未満が望まし
く、より望ましくは、第1記録層は、20Å以上100
Å以下、第2記録層は30Å以上、150Å以下であ
る。
【0027】第2記録層で回転する入射光の偏波面の角
度θ2 は、第1記録層で回転する角度θ1 よりも大きく
なるようにする。そしてこの差(θ2 −θ1 )を、再生
層で回転する偏波面の回転角θR とほぼ等しくなるよう
に設定する。このためには、入射側に近い第1記録層
は、偏光面の回転に及ぼす影響が大きいので、第1記録
層及び第2記録層が同程度の複素屈折率を持つ場合は、
第2記録層に比べて薄くすることが必要である。
【0028】また記録層の組成は、フェリ磁性の希土類
(RE)鉄族遷移金属(TM)合金を記録層に用いる場
合には、室温で希土類元素優勢であって、室温とキュリ
ー温度の間に補償温度を持たない第1種の磁性層と、室
温で鉄族遷移金属優勢であって、室温とキュリー温度の
間に補償温度を持たない第2種の磁性層を積層した二層
からなる場合(これをAタイプと称する)と、室温で希
土類元素優勢であって、室温とキュリー温度の間に補償
温度を持つ第3種の磁性層と、室温で希土類元素優勢で
あって、室温とキュリー温度の間に補償温度を持たない
第4種の磁性層を積層した二層からなる場合(これをP
タイプと称する)の2種類の組成構成が可能である。
【0029】なお、ここで『希土類元素が優勢(REリ
ッチ)』の場合は、希土類元素の副格子磁気モーメント
が鉄族遷移金属元素の副格子磁気モーメントより大きい
ことを示し、『鉄族遷移金属が優勢(TMリッチ)』の
場合は鉄族遷移金属元素の副格子磁気モーメントが希土
類元素の副格子磁気モーメントより大きいことを示す。
【0030】またこれらAタイプ、Pタイプのいずれの
場合も、第1、2の記録層のキュリー温度は、等しい必
要はないが、好ましくはほぼ等しいものが良い。また第
1記録層の副格子磁気モーメントと第2記録層の副格子
磁気モーメントとは、互いに逆向きに配向していること
が必要である。このためには、これらがこれらの磁性層
間に生じる磁気的結合による実効的な磁界を各層の保磁
力よりも大きくすれば良い。すなわち、第1記録層の飽
和磁化をMsM1 ,膜厚をhM1 、第2記録層にかかる
磁気的結合による実行的な磁界をHwM2 、第2記録層
の飽和磁化をMsM2 、膜厚をhH2 、保磁力をHM2
とすると、外部磁界を印加しない保存状態においては、
次式が成立すればよい。
【0031】HwM1 <HcM1 HwM2 <HcM2 ここでHwM1 、HwM2 が交換相互作用によって発生
する場合は次式で表される。
【0032】
【数1】
【0033】
【数2】 σwM1 2 は第1記録層と第2記録層との間の界面磁
壁エネルギーで、切断層を挿入した場合には切断層を介
しての値となる。
【0034】ここで磁壁エネルギーσwは、TbFeC
oのような垂直磁気異方性の大きな磁性層同士では、3
〜4erg/cm2 程度の大きな値になってしまう。こ
のため各層の膜厚を大きくしなければならない。しかし
第1記録層と第2記録層間の交換結合力が十分小さくな
るように、もしくは遮断できるように、垂直磁気異方性
の小さい磁性層もしくは基板面に対して磁化成分が垂直
よりも面内成分が大きいような面内磁気異方性を持つ磁
性層や誘電体や磁性を帯びない金属などの層を第1記録
層と第2記録層の間に挿入すれば膜厚の増加を避けるこ
とができる。これが中間層(切断層)の役割である。こ
の場合の層構成の例を図1の(b)に示す。例えばGd
FeCoのような垂直磁気異方性の小さい磁性層を挿入
すれば、界面磁壁エネルギーσwは1〜2erg/cm
2 程度に小さくなる。更に第1記録層と第2記録層の間
の交換結合を切断するためにSiN,AlNx,AlO
x,TaOx,SiOxなどの誘電体を中間層に用いれ
ばよい。これらの誘電体は、10〜20Å以上で交換結
合相互作用をほぼ完全に切断することができる。第1記
録層と第2記録層との間に交換相互作用が生じる必要は
ないので、より好ましくは前記誘電体を切断層に用いる
のが良い。
【0035】また、入射光が記録層を透過する場合に
は、この光を反射させ戻光量の低下を防ぎ、また入射光
を磁性層と反射層の間でエンハンスさせるために、図1
(d)に示すように記録層の入射面とは反対側に反射層
を設けても良い。また図1(c)に示すように反射層に
加えて干渉効果を高めるために、SiN,AlNx,A
lOx,TaOx,SiOx等の誘電体を干渉層として
設けても良い。この干渉層は、記録層でのθk がキャン
セルでき、又、所望の反射率が得られるような膜厚とす
る必要がある。もしくは磁界変調オーバーライトを行う
際の磁区形状を改善するなどの目的で熱伝導性を高める
ために熱伝導層を設けても良い。これらの反射層および
熱伝導層はAl,AlTa,AlTi,AlCr,Cu
などを用いればよい。また反射層は、光を十分反射でき
る程度に又、反射層と熱伝導層は光パワーが大き過ぎな
い程度に薄くする必要がある。熱伝導と反射を一つの層
に担わせることも可能である。又、当然のことながら、
中間層と反射層を同時に設けてもよく、又加えて干渉層
を設けても良い。
【0036】再生層と記録層には、Al,Ti,Pt,
Nb,Crなどの耐食性改善のための元素添加を行なっ
ても良い。上記再生層と記録層に加えて、干渉効果や保
護性能を高めるために、SiNx,AlOx,TaO
x,SiOx等の誘電体などを設けても良い。また、熱
伝導性改良のためAl,AlTa,AlTi,AlC
r,Cuなどの熱伝導性の良い層を設けても良い。ま
た、光変調オーバーライトを行うために磁化を一方向に
揃えた初期化層、交換結合力または静磁結合力を調節す
るための記録補助、再生補助のための補助層を設けても
良い。更に保護膜として前記誘電体層や高分子樹脂から
なる保護コートを付与しても良い。
【0037】次に、本発明の光磁気記録媒体の記録の方
法について述べる。
【0038】まずAタイプの場合には、飽和磁化Ms、
保磁力Hcの一例を図4(a)、(b)、磁化状態の一
例を(c)で示すように、室温(RT)で同種の副格子
磁気モーメントが互いに逆向きになっている状態から
、キュリー温度(Tc)付近に達するまで昇温する
。その後、外部磁界Hbを印加して(もしくは初めか
ら印加して)二層の磁化を反転させる。この後、室温
まで冷却し、とは二層とも副格子磁気モーメントが逆
向きの状態で安定させる。この時、第1磁性層と第2
磁性層が磁気的に結合している場合はからに至る過
程で、磁気モーメントが再反転しないように、磁気的結
合による実効的外部磁界が磁化反転磁界(保磁力)より
も大きくならないことが必要である。なお上述のAタイ
プでは、第1記録層が室温でTMリッチ、第2記録層が
室温でREリッチであるとしたが、これとは逆に第1記
録層が、室温でREリッチ、第2記録層が室温でTMリ
ッチとしても良い。
【0039】また、Pタイプの場合には飽和磁化Ms、
保磁力Hcの一例を図5(a)、(b)、磁化状態の一
例を(c)で示すように、室温(RT)で副格子磁気モ
ーメントが互いに逆向きになっている状態から、キュ
リー温度付近に達するまで昇温する。その後、外部磁
界を印加して(もしくは初めから印加して)二層の磁化
を反転させる。この後、室温まで冷却する過程で補償
温度(Tcomp)を通過するので、室温ではとは二
層とも副格子磁気モーメントが逆向きで、全体の磁化の
向きは反平行の状態で安定する。この時からに至
る過程で、磁気モーメントが再反転しないように、磁気
的結合による実効的外部磁界が磁化反転磁界(保磁力)
よりも大きくならないことが必要である。なお上述のP
タイプでは、第1記録層が室温とキュリー温度の間に補
償温度を持つ室温でREリッチの膜、第2記録層が室温
とキュリー温度の間に補償温度を持たない室温でREリ
ッチの膜としたが、これとは逆に第1記録層が室温とキ
ュリー温度の間に補償温度を持たない室温でREリッチ
の膜、第2記録層が室温とキュリー温度の間に補償温度
を持つ室温でREリッチの膜としても良い。またPタイ
プの場合は、図5で示すように第1記録層が補償温度に
達するまでは、第1記録層と第2記録層の磁化の方向が
逆向きになっているため、記録層全体の磁化の大きさを
小さくすることもできる。それゆえ記録時に周囲の記録
層からの漏洩磁界による悪影響(例えば記録磁区形状に
乱れが生じて、ノイズの原因となるなど)を軽減するこ
とも期待できる。
【0040】以上、Aタイプ、Pタイプ共に上述の方法
は記録する前の状態と反対の向きの記録をする場合であ
るが、同じ向きに記録する場合も外部磁界が逆向きとな
る以外は上述と同様である。なお、記録方法としては、
例えば、一度消去した後に、記録方向に磁界を印加しな
がらレーザーパワーを変調して行う。または、外部磁界
を印加しながらレーザーパワーを変調して、旧データの
うえに新データをオーバーライト記録する。このオーバ
ーライト記録の場合、光スポット内の所定領域のみが記
録層のキュリー温度近傍になるように記録媒体の線速度
を考慮してレーザー光の強度を決定すれば、光スポット
の径以下の記録磁区が形成でき、その結果、光の回折限
界以下の周期の信号を記録できる。又は、記録層がキュ
リー温度以上になるようなパワーのレーザー光を照射し
ながら外部磁界を変調してオーバーライト記録をする。
この場合は変調速度を線速度に応じて高速にすれば光ス
ポットの径以下の記録磁区が形成でき、その結果、光の
回折限界以下の周期の信号を記録できる。
【0041】次に、本発明の光磁気記録媒体の再生方法
を述べる。
【0042】このように本発明では、外部磁界を印加す
ることなく光スポット内の一部の領域を見かけ上光学的
にマスクすることで磁気超解像を実現する。
【0043】図6で示すように室温及び光スポット12
内の低温部分(T<Tm)では、再生層は面内方向に配
向している。しかし高温部分(T>Tm)では、交換結
合力により再生層に第1記録層の磁化情報が転写され
る。そのため光スポット12内には図6(a)に示した
通り、記録マーク11が検出されるアパーチャー部分1
3と記録マークが検出されないマスク部分14が生じる
こととなる。このように図で示される光スポット12の
高温部の面積は、レーザー光の設定強度によって決定で
きることを考慮すれば、記録層に記録された光の検出限
界以下の周期の信号の各記録マーク単位で再生層に転写
することができ、その結果、光の検出限界以下の周期の
信号も符号間干渉なく再生できる。さらに再生に際して
再生トラックと隣接トラックとの境界での温度TrがT
r<Tthとなるような温度分布にしておけば、隣接ト
ラックの記録層に記録された信号が再生層に転写される
ことなく、クロストークは解消され、トラック密度を向
上させることができる。又、媒体の熱伝導率が比較的大
きい場合には、温度プロファイルの中心は光スポットの
中心に近づき、光スポットの中心に近い部分はアパーチ
ャー領域となる。この場合も同様に隣接トラックとのク
ロストークは解消される。
【0044】このようにマスク領域は面内磁化膜である
再生層から構成され、アパーチャー領域は、再生層が昇
温して垂直磁化膜となり記録層の磁化情報を転写するこ
とで形成される。すなわち、マスク領域において再生層
は十分な面内磁化膜でなければ記録層の磁化情報を十分
にマスクすることはできない。
【0045】本来、再生層は、他の磁性層と積層しない
単層状態においては、低温ではほぼ完全な面内磁化膜と
することができる。しかし、これを記録層と積層する
と、室温で完全に面内磁化膜とすることは難しい。これ
は再生層を垂直磁化膜である記録層と積層した場合、再
生層のうち記録層により近い部分においては、記録層か
らの交換結合力をより強くうけるため、垂直方向に磁化
成分が生じて第1記録層の磁化情報を一部転写してしま
うためである。すなわち、再生層を透過した光は、第1
記録層と同じ偏波面の回転角を有することとなる。そし
てこれが、信号品質の劣化につながる。
【0046】本発明の光磁気記録媒体では、室温を含め
た低温部分(T<Tm)で、図2(a)もしくは図2
(b)に示したように、再生層は、前述のように隣接す
る第1記録層の磁化情報を磁壁の形で一部転写している
が、第1記録層とは逆向きの副格子磁気モーメントを持
つ第2記録層で、その転写分を相殺する働きを持つ。
【0047】すなわち、第1記録層2と第2記録層3は
副格子磁気モーメントが互いに逆向きに配向しているた
め、入射光7は再生層1を透過した後、まず第1記録層
2で偏光面が回転し、次に第2記録層3で逆向きに回転
して光磁気記録装置に戻る。ここで、第2記録層3で偏
光した入射光偏向面の回転角θ2 を、第1記録層2で偏
光した偏光面の回転角θ1 よりも大きくなるようにすれ
ば、再生層で回転した偏波面は第1記録層及び第2記録
層を透過し反射するうちに、再生層で回転した向きとは
逆方向に回転するこことなる。よって、第2記録層で回
転する角度θ2と、第1記録層で回転する角度θ1 との
差(θ2 −θ1 )を、再生層で回転する偏波面の回転角
θR とほぼ等しくなるように設定すれば、媒体から戻っ
た反射光は偏波面が回転せず、記録層の磁化情報は検出
されないこととなる。
【0048】また、図3に示すように昇温して再生層が
垂直磁化膜となった際には、再生層で十分に偏波面が回
転するので、短いマーク長の記録磁区でも十分な信号品
質の出力が得られることとなる。なお、図3(a)、
(b)はそれぞれ図2(a)、(b)の状態が昇温した
場合を示す。
【0049】この際、反射層5は第2記録層3に直接積
層してもよいが、図2(b)で示したように誘電体から
なる干渉層4を第2記録層と反射層5の間にはさんで、
θkを大きくするようにエンハンス構造しても良い。ま
た反射層6を設けずに第2記録層3を多少厚膜にして第
2記録層で十分な光が反射できるようにし、かつ、カー
回転角が第1記録層と第2記録層でキャンセルするよう
にしてもよい。
【0050】本発明の光磁気記録媒体は、再生層で記録
層の磁化情報をマスクする必要がないので、再生層を再
生信号が劣化しない程度まで薄くすることができる。よ
って磁性層の膜厚を従来よりも大幅に薄くすることが可
能となる。
【0051】
【作用】本発明の光磁気記録媒体は、再生層をはじめ磁
性層各層を従来の媒体と比較してより薄膜化し、記録層
に入射光が十分浸透するようにし、該記録層を副格子磁
気モーメントが互いに逆向きである2層膜構成として、
室温において、再生層に浸透した記録層との磁壁部分で
の入射光の偏波面の回転を、記録層で生じた偏波面の回
転によって補償し、媒体全体として見かけ上偏波面の回
転が生じないようにしてある。このため、室温において
記録層の磁区情報が検出されることがない。よって、マ
スクがより完全なものとなり信号再生品質が向上する、
そしてさらに再生層しいては磁性層全体の膜厚を薄くす
ることが可能となる。このように本発明の光磁気記録媒
体及び記録再生方法では、再生特性が向上し高線速記録
が実現でき記録速度が向上し、コストが低減し、同時に
反射膜構成の膜構造にすることもできるため、エンハン
ス効果によるC/N増加も可能となる。
【0052】
【実施例】以下に実施例をもって本発明を更に詳細に説
明するが、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施
例に限定されるものではない。
【0053】実施例1 はじめに、記録層のみの磁性層の構成の膜を形成して評
価した。直流マグネトロンスパッタリング装置に、S
i,Tb,Gd,Fe,Co,Alの各ターゲットを取
り付け、直径130mmのガラス基板をターゲットから
の距離が150mmになる位置に設置された基板ホルダ
ーに固定した後、1×10-3Pa以下の高真空になるま
でチャンバー内をクライオポンプで真空排気した。真空
排気をしながらArガスを0.4Paとなるまでチャン
バー内に導入した後、SiN誘電体層を800Å、Tb
FeCo第1記録層を60Å、SiN切断層を20Å、
TbFeCo第2記録層を100Å、SiN干渉層を3
00Å、Al反射層を600Åを各々順々に成膜してサ
ンプルを得た。各SiN層成膜時にはArガスに加えて
2 ガスを導入し、直流反応性スパッタにより成膜し、
屈折率が2.1となるようにArガスとN2 ガスの混合
比を調節した。TbFeCo層は、Tb,Fe,Coの
各ターゲットに直流パワーを独立に印加することで組成
を調節して成膜した。
【0054】TbFeCo第1記録層の組成は、室温で
TMリッチでキュリー温度は220℃となるように設定
した。TbFeCo第2記録層の組成は、室温でREリ
ッチで、補償温度が室温とキュリー温度の間になく、キ
ュリー温度は220℃となるように設定した。
【0055】このサンプルを作成後に、同様にカー回転
角評価装置によりθK の磁場依存性を調べた。得られた
室温でのθK −Hexのグラフを図7(a)に示した。
図7(a)において、θK は±5kOeの範囲内で磁界
を+側から掃引した曲線と−側から掃引した曲線がわず
かにずれた。780nmでの磁気光学効果は主に鉄族元
素の磁化によって生じるため、からの遷移は第1磁
性層の磁化反転、からへの遷移は第2記録層の磁化
反転によるもので,,,の各状態は、図7
(b)に示した磁化状態であると推定される。これらに
より、互いに逆向きの副格子磁気モーメントを持つ磁性
層のθK が、完全には相殺せず、第2磁性層の寄与が、
やや大きく表れていることがわかる。
【0056】比較例1 次に比較例の媒体を作成した。実施例1と同様の成膜
機、成膜方法で、同様にポリカーボネイト基板上にSi
N誘電体層を800Å、GdFeCo再生層を400
Å、TbFeCo記録層を400Å、SiN保護層70
0Åを各々順々に成膜して図11(a)の構成のサンプ
ルを得た。なお、TbFeCo記録層の保磁力は、7k
Oeであった。GdFeCo再生層は、室温でREリッ
チで補償温度は220℃で、キュリー温度は300℃以
上となるように設定した。
【0057】このサンプルを作成後に、カー回転角評価
装置によりθK の磁場依存性を調べた。サンプルの膜側
に抵抗加熱型のヒーターを置いてサンプル温度を調節
し、ガラス基板側から780nmの半導体レーザーを照
射して、基板面と垂直に最大15kOeの外部磁界(H
ex)を掃引しながら、円偏光変調法によりθを求め
た。
【0058】これにより得られた室温でのθK −Hex
のグラフを図8に示した。図の通り、磁場0においてθ
K が0ではなく、室温においても、再生層が記録層の磁
化情報を転写しており、超解像効果には不適切であるこ
とがわかる。
【0059】実施例2 次に切断層及び反射層を設けない基本的構成の本発明の
光磁気記録媒体を作成して、本発明の意図する室温での
再生層の磁化情報の2層膜記録層によるキャンセリング
が実現するかどうか評価した。実施例1と同様の装置、
方法で、SiN誘電体層を800Å、GdFeCo再生
層を100Å、TbFeCo第1記録層を60Å、Tb
FeCo第2記録層を100Å、SiN干渉層を300
Å、Al反射層を600Åを各々順々に成膜して図11
(a)の構成のサンプルを得た。GdFeCo再生層
は、室温でREリッチで補償温度は220℃で、キュリ
ー温度は300℃以上となるように設定した。
【0060】TbFeCo第1記録層の組成は、室温で
TMリッチでキュリー温度は220℃となるように設定
した。TbFeCo第2記録層の組成は、室温でREリ
ッチで補償温度が室温とキュリー温度の間になく、キュ
リー温度は220℃となるように設定した。
【0061】このサンプルを作成後に、同様にカー回転
角評価装置によりθK の磁場依存性を調べた。得られた
室温でのθK −Hexのグラフを図9に示した。図9に
おいて、θK は±5kOeの範囲内で磁界を+側から掃
引した曲線と−側から掃引した曲線が一致し、磁場0で
はθK が0となった。よって、互いに逆向きの副格子磁
気モーメントを持つ記録層のθK (偏波面の回転角)と
再生層のθK とキャンセルして全体としてθK を見かけ
上0とすることが可能であることが判明した。次に、こ
の光磁気記録媒体を用いて、記録再生特性を測定した。
測定は、対物レンズのN.A.は0.55、レーザー波
長は780nmとし、記録パワーは7〜13mW、再生
パワーは2.5〜3.5mWの範囲内で、C/N比が最
も高くなるように設定した。線速度は9m/sとした。
初めに、媒体の全面を消去した後に記録層に5.8,1
1.3,15MHzのキャリア信号(それぞれマーク長
0.78μm、0.40μm、0.30μmに相当す
る)を記録して、C/N比のマーク長依存性を調べた。
【0062】次に、隣接トラックとのクロストーク(以
下、クロストークと称する)の測定を行なった。これ
は、ランド部に上述の方法でマーク長0.78μmの信
号を記録してキャリア信号(これをClとする)を測定
した後、消去済の隣のグループ部にトラッキングを合わ
せて同様にキャリア信号(これをC2とする)を測定し
それらの差(C2−C1)として表した。つまりラン
ド、グループの両方にデータを記録することを想定して
実験を行なっているので実効的なトラックピッチは0.
8μmである。C/N、クロストーク共に初期化磁界、
再生磁界を印加せずに測定した。結果を表1に示した。
【0063】次に線速を5m/s(回転速度1300r
pm,半径37mm),15m/s(回転速度6300
rpm,半径40mm),20m/s(回転速度360
0rpm,半径54mm),25m/s(回転速度39
80rpm,半径60mm)と段階的に変えて、マーク
長が0.78μmとなるようにそれぞれ3.2MHz,
9.6MHz,12.8MHzの信号を記録し、C/N
が48dBとなる最小記録パワーPwを求めた。再生パ
ワーは、各記録パワーにおいてC/N比がmaxとなる
値(2.5〜3.5mW)に設定した。結果を図10に
示した。
【0064】実施例3 次に反射層を設けた本発明の光磁気記録媒体を作成して
評価した。実施例2と同様の成膜機、成膜方法で、同様
にポリカーボネイト基板上にSiN誘電体層を800
Å、GdFeCo再生層を120Å、TbFeCo第1
記録層を56Å、TbFeCo第2記録層を100Å、
SiN干渉層を300Å、Al反射層を600Å、各々
順々に成膜して図11(b)の構成の本発明の光磁気記
録媒体を得た。
【0065】GdFeCo再生層は、室温でREリッチ
で補償温度は220℃で、キュリー温度は300℃以上
となるように設定した。TbFeCo第1記録層の組成
は、室温でREリッチで補償温度がキュリー温度以上で
キュリー温度は250℃となるように設定した。TbF
eCo第2記録層の組成は、室温でTMリッチでキュリ
ー温度は250℃となるように設定した。
【0066】次に、この光磁気記録媒体を用いて実施例
1と同様に記録再生特性を測定した。結果を表1および
図10に示した。
【0067】実施例4 中間層(切断層)及び反射層を設けた本発明の光磁気記
録媒体を作成して評価した。実施例2と同様の成膜機、
成膜方法で、同様にポリカーボネイト基板上にSiN誘
電体層を800Å、GdFeCo再生層を100Å、T
bFeCo第1記録層を50Å、SiN切断層を20
Å、TbFeCo第2記録層を150Å、SiN干渉層
を300Å、Al反射層を600Å、各々順々に成膜し
て図11(c)の構成の本発明の光磁気記録媒体を得
た。
【0068】GdFeCo再生層は、室温でREリッチ
で補償温度は210℃で、キュリー温度は300℃以上
となるように設定した。
【0069】TbFeCo第1記録層の組成は、室温で
REリッチで補償温度が200℃でキュリー温度は25
0℃となるように設定した。TbFeCo第2記録層の
組成は、室温でTMリッチでキュリー温度は250℃と
なるように設定した。
【0070】次に、この光磁気記録媒体を用いて実施例
1と同様に記録再生特性を測定した。結果を表1および
図10に示した。
【0071】比較例2 次に、比較例1の光磁気記録媒体を用いて実施例1と同
様に記録再生特性を測定した。結果を表1および図10
に示した。
【0072】
【表1】 測定結果を実施例2〜4と比較すると、比較例1の光磁
気記録媒体では、短いマーク長において十分なC/Nが
得られていないのに対して、本発明の光磁気記録媒体で
は磁性層の膜厚が薄くても0.4μmのマーク長でC/
Nが45dB以上と超解像の記録再生が可能であって、
かつ高線速になっても記録に必要なレーザーパワーが比
較例ほど大きくならないことがわかる。また現行の光磁
気記録装置に用いられている半導体レーザーの媒体板面
上での最大出力は約10mWであるため、比較例の従来
の光磁気記録媒体では可能な線速度が最大17m/sで
あるが、本発明の実施例では25m/s程度まで線速度
を向上させることができ、半導体レーザーの出力がさら
に向上した場合、本発明と従来例との記録感度の差はま
すます広がる傾向のあることが分かる。よって本発明の
光磁気記録媒体は従来例と比較して高速記録が達成でき
る。
【0073】
【発明の効果】本発明の光磁気記録媒体及び再生方法を
用いれば、再生磁界もしくは初期化磁石もしくはその両
方が不要な簡素な装置(従来の装置)を用いて、ビーム
スポット系より小さい磁区の再生が可能で、線記録密度
もしくは線密度とトラック密度の両方を大幅に向上して
高密度記録の達成が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光磁気記録媒体の層構成を示す図であ
り、(a)は基本構成を、(b)は記録層間に中間層を
設けた層構成、(c)は基本構成に誘電体層および反射
層を設けた層構成、(d)は基本構成に反射層を加えた
層構成を示す。
【図2】本発明の光磁気記録媒体の室温における磁化構
造の断面図で、(a)は第1記録層が上向きの磁化の場
合、(b)は第1記録層が下向きの磁化の場合を示す。
【図3】本発明の光磁気記録媒体の昇温時の磁化構造の
断面図で、(a)は第1記録層が上向きの磁化の場合、
(b)は第1記録層が下向きの磁化の場合を示す。
【図4】本発明の光磁気記録媒体の記録層がAタイプで
2層とも室温とキュリー温度との間に補償温度を持たな
い場合の特性図で (a)は、第1記録層のMs,Hcの温度依存性を示す
図 (b)は、第2記録層のMs,Hcの温度依存性を示す
図 (c)は、磁化状態の温度変化を模式的に示した図であ
る。
【図5】本発明の光磁気記録媒体の記録層がPタイプで
第1記録層が室温とキュリー温度との間に補償温度を持
つ場合の特性図で (a)は、第1記録層のMs,Hcの温度依存性を示す
図 (b)は、第2記録層のMs,Hcの温度依存性を示す
図 (c)は、磁化状態の温度変化を模式的に示した図であ
る。
【図6】本発明の光磁気記録媒体の1形態における情報
再生方法を示した図で (a)は媒体の上面の光スポット内のマスク領域とアパ
ーチャー領域を示す図 (b)は各層の磁化方向状態を示す図 (c)はトラック中心における温反分布を示す図であ
る。
【図7】本発明の光磁気記録媒体の特性を示す図で (a)は、本発明の光磁気記録媒体の記録層のカー回転
角と外部磁界Hexの関係を示す図 (b)は、(a)の図の磁化状態を示す図である。
【図8】比較例の光磁気記録媒体の室温でのカー回転角
と外部磁界Hexの関係を示す図である。
【図9】本発明の光磁気記録媒体の室温でのカー回転角
と外部磁界Hexの関係を示す図である。
【図10】本発明の実施例及び比較例の記録パワーと線
速の関係を示す図である。
【図11】本発明の実施例の膜構成を示す模式図で、
(a),(b)および(c)はそれぞれ実施例2,3お
よび4に対応する図である。
【図12】比較例の光磁気記録媒体の室温での磁化構造
の断面図である。
【図13】従来の光磁気記録媒体における情報再生方法
を示した図で (a)は媒体の上面の光スポット内のマスク領域とアパ
ーチャー領域を示す図 (b)は各層の磁化方向状態を示す図 (c)は媒体のトラック中心における温度分布を示す図
である。
【図14】本発明の光磁気記録媒体の再生層の反磁界エ
ネルギー2πMs2 と垂直磁気異方性定数Kuの温度依
存性を示す図である。
【符号の説明】
1 再生層 2 第1記録層 3 第2記録層 4 干渉層(誘電体層) 5 反射層 6 磁壁(切断層)(中間層) 7 入射光(レーザー光) 11,21 記録マーク 12,22 光スポット 13,23 アパーチャー 14,24 フロントマスク 20 基板 41 再生層 42 記録層 43 干渉層 44 保護層

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光の入射側から第1磁性層、垂直磁化膜
    からなる第2磁性層及び第3磁性層の順で積層されてい
    る光磁気記録媒体であって、該第1磁性層が室温では面
    内磁化膜であり、室温と第2磁性層及び第3磁性層のキ
    ュリー温度との間で垂直磁化膜となり、該第2磁性層及
    び該第3磁性層の同種の元素の副格子磁気モーメントが
    互いに逆向きに配向しており、かつ、室温において、再
    生層に浸透した記録層との磁壁部分での入射光の偏波面
    の回転と、第2磁性層及び第3磁性層で生じた偏波面の
    回転とが補償して相殺することを特徴とする光磁気記録
    媒体。
  2. 【請求項2】 該第3磁性層の膜厚が該第2磁性層の膜
    厚よりも厚いことを特徴とする請求項1に記載の光磁気
    記録媒体。
  3. 【請求項3】 該第1磁性層及び第2磁性層及び第3磁
    性層が希土類−鉄族合金からなり、該第2磁性層が鉄族
    副格子磁化優勢で、第3磁性層が希土類副格子磁化が優
    勢で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の
    光磁気記録媒体。
  4. 【請求項4】 該第1磁性層及び第2磁性層及び第3磁
    性層が希土類−鉄族合金からなり、該第2磁性層が希土
    類副格子磁化が優勢で、第3磁性層が鉄族副格子磁化優
    勢で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の
    光磁気記録媒体。
  5. 【請求項5】 前記第3磁性層の光の入射面とは反対側
    に金属反射層を有することを特徴とする請求項1ないし
    4に記載の光磁気記録媒体。
  6. 【請求項6】 請求項1ないし5記載の光磁気記録媒体
    に、光ビームを照射して、前記第2磁性層に蓄積された
    情報の再生を行う情報再生方法において、光スポット内
    の高温部分において前記第1磁性層を垂直磁化膜とし、
    前記第1磁性層と第2磁性層とを交換結合させることに
    より、前記第2磁性層に蓄積された情報を前記第1磁性
    層に転写し、前記光スポット内の低温部分においては、
    前記第1磁性層は面内磁化膜のままとし、前記光スポッ
    トの反射光の磁気光学効果を検出することにより前記情
    報の再生を行うことを特徴とする情報再生方法。
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