JPH0935342A - 光磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部磁界に対する感度を高くし、ＣＮ比を向
上させることにより、磁界変調記録方式によるオーバー
ライトおよび高密度記録の可能な光磁気記録媒体を提供
する。 【解決手段】 重希土類−遷移金属アモルファス合金よ
りなる磁性膜を有し、この磁性膜が、キュリー温度が低
く保磁力の高い第１磁性層と、キュリー温度が高く保磁
力が低い第２磁性層とを積層したものであって、第１磁
性層のキュリー温度以下では第１および第２磁性層は垂
直異方性を示し磁気的に交換結合しているが、第１磁性
層のキュリー温度以上では第２磁性層が面内異方性を示
す光磁気記録媒体において、第２磁性層の補償温度が８
０℃以上、１５０℃以下の範囲となるようにする。ま
た、この光磁気記録媒体において第１磁性層の膜厚が１
５０ｎｍ以上、３０ｎｍ以下の範囲となるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は集光したレーザー光
と磁界を用いて垂直磁化膜に情報の記録、再生、消去を
行う光磁気記録媒体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レーザー光を用いて基板上に設けられた
垂直磁化膜に記録を行う、いわゆる光磁気記録方式は書
き換えが可能で大容量の記録を行う方法として従来より
広く利用されている。現在この光磁気記録媒体の記録膜
に用いられる磁性膜としては膜面に垂直な磁化容易軸を
有する希土類−遷移金属アモルファス合金薄膜が最も多
く用いられている。

【０００３】上記の記録膜を用いた光磁気記録方式とし
ては２００〜４００（Ｏｅ）程度の磁界を作用させなが
ら、レーザービームを記録すべきデータに従ってパルス
変調し記録を行う光変調方式が多く用いられている。し
かしこの方式の場合、既に記録が行われている場所に新
たなデータの記録を行おうとすると、一旦、既に記録さ
れているデータの消去を行ってから新しいデータの記録
を行わなければならず、これが光磁気記録媒体のデータ
転送速度向上の障害となっていた。

【０００４】これに対し、上記光変調方式とは逆に、一
定の強さのレーザービームを連続照射しつつ、外部磁界
の磁界の方向を記録すべきデータに従って高速で変調し
て記録を行う磁界変調方式が知られている。この方式は
旧データが記録されている部分に直接新しいデータの記
録を行うこと（ダイレクト・オーバーライト）ができる
ため、光磁気記録媒体のデーター転送速度を向上させる
方法として近年特に注目されている。

【０００５】この磁界変調方式の場合、外部磁界を発生
させる電磁石を高速でスイッチングさせなければなら
ず、磁気ヘッドのインダクタンスを小さくする必要があ
る。そのため浮上ヘッド方式に見られるように、小型の
ヘッドを記録層に近接した位置に配置し、これにより記
録を行う方法が一般に用いられるが、その発生磁界は小
さくなるという欠点がある。一方、従来の光変調方式で
は比較的大きな磁界を印加して記録を行うことができる
ため、２００（Ｏｅ）程度の磁界で記録を行うことがで
きる光磁気記録媒体であれば十分であったが、磁界変調
方式に用いられる記録媒体の場合、上記の理由で記録磁
界に対する感度がさらに高い媒体が求められている。

【０００６】このような磁界変調方式において、記録、
消去時の磁界を低減させるためには、次のような特性が
求められている。図１は一般的な光磁気記録媒体の記録
特性を示す。これは予め消去方向に磁化の向きを揃えた
媒体に光変調方式で記録を行った場合のＣＮ比の記録磁
界依存性である。ここで負が消去方向、正が記録方向の
磁界である。磁界変調方式での記録、消去磁界を低減さ
せ、かつ高いＣＮ比の記録を行うためには、図における
ＣＮ比が飽和する磁界（飽和磁界、Ｈｓ）と記録が始ま
る磁界（記録開始磁界、Ｈｏ）の絶対値を小さくする必
要がある。具体的には、このＨｏおよびＨｓの絶対値は
２００（Ｏｅ）以下が好ましい。ところが従来より光変
調記録方式に用いられている光磁気記録媒体は、このＨ
ｏとＨｓの絶対値がいずれも大きく、磁界変調方式で高
速にデータの記録を行うためには不十分であった。

【０００７】この記録、消去時の磁界を低減させるため
に、種々の方法が提案されている。例えば、光磁気記録
媒体の記録膜を構成している誘電体層や磁性層をスパッ
タ法により成膜する際に成膜ガス圧を変化さえたり、逆
スパッタを行う等、成膜条件により高磁界感度化を達成
する方法が知られているが、この方法では記録、消去磁
界を低減しようとすると、再生時のノイズが増加し、そ
の結果ＣＮ比が低下するという欠点があった。

【０００８】一方、磁性層を保磁力が大きくキュリー温
度が比較的低い第１の磁性層と、保磁力が小さくキュリ
ー温度が高い第２の磁性層の２層を磁気的に交換結合さ
せることにより、記録、消去時の磁界を低減する方法
が、例えば特開昭６４−３２４４１号、特開平２−２３
０５３５号、特開平４−７４３２８号、特開平６−４４
６２６号、または特開平６−１０３６２０号公報等で知
られている。しかし、これらに示されているような磁性
層の二層化では微小磁区の形成が不安定であるため高い
ＣＮ比が得られず、特に高密度記録に対応するためには
未だ不十分であった。

【０００９】これに対し、各々の層のキュリー温度未満
の温度範囲では互いに交換結合している二層からなる磁
性膜で、キュリー温度が比較的高い層がキュリー温度の
比較的低い層のキュリー温度以上で面内磁気異方性を示
すようにすると上記ような欠点を改善し、高いＣＮ比が
得られることが特願平７−９６７６９に記載されてい
る。しかしこの方法の場合、キュリー温度が高い層の組
成の変化によりＨｏ、Ｈｓの値が変化し、組成によって
は磁界変調記録に不適当なＣＮ比の外部磁界依存性を示
す場合もあった。一方、この記録媒体に光変調方式によ
り高密度の記録を行うと、小さな外部磁界で記録を行っ
た場合は高いＣＮ比が得られるものの、比較的大きな外
部磁界で記録を行うとＣＮ比が低下するといった問題が
あった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、記
録、消去に必要な外部磁界を低減すると同時に、記録時
の外部磁界が小さい場合から比較的大きい場合まで高い
ＣＮ比が得られ、記録磁界の小さな磁界変調方式でも、
又、比較的記録磁界の大きな光変調方式に於いても良好
な特性で記録を行うことができ、高密度の記録を行うの
に適した光磁気記録媒体を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく鋭
意検討を行った結果、本発明に至った。すなわち本発明
の第一は、基板上にフェリ磁性の希土類−遷移金属アモ
ルファス合金を主とする第１の磁性層および第２の磁性
層を有し、第２の磁性層のキュリー温度が第１の磁性層
のキュリー温度より高く、第１の磁性層のキュリー温度
未満の温度範囲において、この第１の磁性層と第２の磁
性層がいずれも垂直磁気異方性を示し、磁気的に交換結
合をしているのに対し、第１の磁性層のキュリー温度以
上、第２の磁性層のキュリー温度未満の温度範囲におい
ては、第２の磁性層が面内磁気異方性を示す光磁気記録
媒体において、第２の磁性層の補償温度が８０℃以上、
１５０℃以下の範囲にあることを特徴とする。さらに、
本発明の第二は、以上の光磁気記録媒体において、第１
の磁性層の膜厚が１５ｎｍ以上、３０ｎｍ以下の範囲に
あることを特徴とするものである。

【００１２】この２層よりなる磁性膜の記録メカニズム
を図２に示す。磁性膜にレーザー光を照射すると磁性膜
の照射部分は第１の磁性層のキュリー温度以上にまで加
熱される。この温度において第２の磁性層は面内磁気異
方性を示す。続いて加熱後に第１、第２の磁性層の温度
が第１の磁性層のキュリー温度にまで低下すると、第１
の磁性層に磁化が現れ、外部磁場によりまず第１の磁性
層に記録が行われる。この際、磁気的な交換相互作用に
より第１の磁性層の各副格子磁化の方向が第２の磁性層
に転写されることにより記録が終了する。

【００１３】このようなメカニズムで記録が行われる光
磁気記録媒体は、従来の交換結合２層磁性膜とは異な
り、まず保磁力および垂直異方性の大きい第１の磁性層
に記録が行われるため、安定な記録ビットが形成され
る。さらにこれがキュリー温度が高く、カー回転角の大
きい第２の磁性層に転写されるという記録過程を経るた
め、再生時に第２の磁性層の側から読み出しを行うと高
いＣＮ比が得られる。

【００１４】ところが、このような記録媒体の記録時に
は、図３のように記録レーザー光により加熱された部分
の周囲の第２の磁性層からの漏洩磁界が第１の磁性層の
加熱された部分に作用する。この漏洩磁界は第２の磁性
層が補償組成よりも希土類過剰の場合は第１の磁性層に
対して消去方向に作用するが、その大きさは室温での第
２の磁性層の磁化の大きさに依存し、補償組成から希土
類過剰になるに従って大きくなる。

【００１５】以上のように記録開始磁界Ｈｏ、飽和磁界
Ｈｓは第２の磁性層の組成によって変化する。ここで、
ＨｏおよびＨｓの絶対値を共に小さくし、外部磁界に対
する感度の良好な記録媒体を得るためには、第２の磁性
層の組成を調整し、その補償温度が８０℃以上、１５０
℃以下の範囲になるように設定することが好ましい。

【００１６】この範囲を外れ、第２の磁性層の補償温度
が８０℃未満となると、第１の磁性層に対し第２の磁性
層から記録磁区を収縮させる方向に働いていた漏洩磁界
が小さくなるため、Ｈｏが図１における負の方向に大き
くなるばかりか、高磁界により記録を行った場合に記録
磁区が拡大し、高密度記録時に記録マーク間の干渉によ
るＣＮ比の低下が現れる。

【００１７】一方、第２の磁性層の補償温度が１５０℃
を超えると、第１の磁性層のキュリー温度以上となって
も第２の磁性層が垂直異方性を示し、まず第２の磁性層
に記録磁区が形成され、これが第１の磁性層に転写され
るというメカニズムで記録が行われるため、本発明によ
るＣＮ比向上の効果が見られない。

【００１８】本発明の光磁気記録媒体は前記のように第
１の磁性層から第２の磁性層に交換相互作用により記録
状態が転写されることにより記録が行われる。従って、
まず、第１の磁性層に安定な記録磁区が形成されること
が必要である。ここで第１の磁性層の膜厚が薄いと第１
の磁性層の垂直異方性および保磁力が小さくなり、微小
な記録磁区は不安定となるため、この記録磁区が第２の
磁性層に転写されても高いＣＮ比は得られない。

【００１９】一方、第１の磁性層の膜厚が大きいと磁性
層面内の熱伝導が大きくなり、記録時の記録マーク間の
熱干渉が大きくなるため、やはり高密度記録時に高いＣ
Ｎ比は得られない。以上の理由により高いＣＮ比を得る
ためには、本発明における第１の磁性層の膜厚が１５ｎ
ｍ以上、３０ｎｍ以下の範囲であることが好ましい。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明において、第１の磁性層と
しては例えば、ＴｂＦｅＣｏ、ＤｙＦｅＣｏ、ＴｂＤｙ
ＦｅＣｏ、ＤｙＧｄＦｅＣｏ等のように大きな垂直異方
性と高い保磁力を有するフェリ磁性の重希土類−遷移金
属アモルファス合金薄膜が挙げられる。具体的には、こ
の第１の磁性層はキュリー温度が１７０℃以上、２５０
℃以下であることが、レーザーパワーに対する記録感度
や繰り返し消去・記録時の熱安定性の点で好ましい。

【００２１】一方、第２の磁性層としては第１の磁性層
のキュリー温度以上で面内磁気異方性を示すようにする
ために、垂直磁気異方性が比較的小さく、かつ垂直磁化
膜となる温度範囲が比較的狭いこと、また再生時に高い
ＣＮを得るために、キュリー温度が比較的高く、大きな
カー回転角が得られることが好ましい。これらの条件を
満足するものとしては、例えばＧｄＦｅ、ＧｄＦｅＣ
ｏ、ＧｄＣｏ、ＧｄＴｂＦｅＣｏのようなフェリ磁性の
希土類−遷移金属アモルファス合金薄膜が挙げられる。

【００２２】また、前記したメカニズムで記録が行われ
るためには第１の磁性層のキュリー温度に対し、第２の
磁性層のキュリー温度が十分高いことが好ましく、具体
的にはその差が５０℃以上となるように組成を選択する
ことが望ましい。また、第２の磁性層は第１の磁性層の
キュリー温度以上で面内磁気異方性を示すように組成、
膜厚を選択することが必要である。

【００２３】さらに、これらの第１および第２の磁性層
には短波長領域でのカー回転角の向上や、耐酸化性の向
上等の目的で、Ｐｒ、Ｎｄ等の軽希土類やＴｉ、Ｃｒ、
Ｔａ等の元素を添加しても良い。

【００２４】本発明における記録媒体の具体的な構成の
例としては、ガラス、プラスチック等の透明な基板上に
誘電体膜、上記の二層よりなる磁性膜、誘電体膜、反射
膜の順に積層したものが挙げられる。この場合、前記の
理由で第２の磁性層は第１の磁性層よりもレーザー光が
照射される側に配置するのが好ましい。一方、上記の誘
電体膜としては磁性体膜を酸化から保護する目的の他
に、磁性体膜によるカー回転角を大きくする目的を有
し、例えばＡｌＮ、ＳｉＮ、ＳｉＡｌＮ、ＳｉＡｌＯＮ
等の窒化物やＳｉＯ、ＴａＯ等の酸化物、ＺｎＳ等の硫
化物が挙げられる。さらに、反射層は、再生時のカー回
転角を増加させる作用を有すると共に、記録レーザーパ
ワーに対する感度を調節したり、記録時の磁性体膜内の
熱伝導を制御し、高いＣＮ比を得るために有効である。
この反射層としては、例えば、Ａｌ、ＡｌＴｉ、ＡｌＴ
ａ等よりなる薄膜が用いられる。図４に本発明における
光磁気記録媒体の断面の一例を示す。

【００２５】

【実施例】以下に本発明について実施例、比較例により
詳細に説明する。

【００２６】〔実施例１〜３、比較例１、２〕４個のタ
ーゲットを備えたスパッタ装置内に、グルーブおよびプ
リフォーマット信号が刻まれたポリカーボネート製のデ
ィスク状基板およびカー効果測定用のガラス基板を配置
した。次にこのスパッタ装置内を５×１０^-7Ｔｏｒｒ以
下にまで排気した後、ＡｒとＮ₂ の混合ガスをスパッタ
ガスとし、１×１０^-2Ｔｏｒｒのスパッタガス圧でＳｉ
ターゲットにより厚さ１００ｎｍのＳｉＮ誘電体膜を成
膜した。次に、３×１０^-3ＴｏｒｒのＡｒガス中でＧｄ
ＦｅＣｏターゲットにより、厚さ７ｎｍの第２の磁性層
を、続いてＴｂＦｅＣｏターゲットにより、厚さ１５ｎ
ｍの第１の磁性層を積層した。さらに、厚さ２５ｎｍの
ＳｉＮ誘電体層を最初の誘電体層と同じ条件で積層し、
さらに１．５×１０^-3ＴｏｒｒのＡｒ中でＡｌ₉₆Ｔｉ₄
の組成のターゲットにより厚さ７０ｎｍの反射層を成膜
することにより光磁気記録膜を作製した。

【００２７】本実施例では成膜の際に第２の磁性層の組
成をＧｄＦｅＣｏターゲット上にＧｄのチップを置き、
その数を変化させることにより第２の磁性層の組成を変
化させた。この第２の磁性層であるＧｄＦｅＣｏ層はい
ずれもキュリー温度が約３５０℃であるが、その補償温
度は、２０℃、８０℃、１１０℃、１５０℃、２００℃
であるものをそれぞれ作成した。この時、第１の磁性層
であるＴｂＦｅＣｏ層のキュリー温度は２００℃、室温
での保磁力は８（ｋＯｅ）であった。これらの光磁気記
録膜のカーヒステリシスループ測定の結果、補償温度が
１５０℃以下の第２の磁性層を用いた記録膜の場合、第
１の磁性層のキュリー温度以上で第２の磁性層が面内異
方性を示すのに対し、補償温度が２００℃の第２の磁性
層を用いた記録膜の場合、第１の磁性層のキュリー温度
以上で第２の磁性層が垂直異方性を示すことが分かっ
た。

【００２８】これらの記録膜を有する光磁気ディスクを
８３０ｎｍの半導体レーザーを有する記録再生特性評価
装置に取り付け、基板側よりレーザー光を入射し、まず
消去を行った後、線速度６．０３ｍ／ｓｅｃ、記録周波
数３．９ＭＨｚ、記録レーザーパワー７ｍＷ、記録パル
ス幅６０ｎｓｅｃの条件でＣＮ比の記録磁界依存性の測
定を行った。この測定結果を表１に示す。この結果よ
り、補償温度が８０、１１０、および１５０℃である第
２の磁性層を有する光磁気ディスクの場合は、Ｈｏ、Ｈ
ｓ共にその絶対値が小さく、外部磁界に対する感度が良
好であると言える。またこれらの光磁気ディスクは良好
なＣＮ比が得られることが分かる。

【００２９】一方、図５に実施例１の補償温度が８０℃
である第２の磁性層を有するディスクと比較して示した
が、比較例１の補償温度が２０℃である第２の磁性層を
有するディスクの場合、Ｈｏの値がマイナスの側に大き
くなり、外部磁界に対する感度が低いとともに、高磁界
側でのＣＮ比の低下が見られ、高いＣＮ比が得られる磁
界の範囲が狭いことが分かる。また、第１の磁性層のキ
ュリー温度以上の温度範囲において第２の磁性層が垂直
磁化膜となる比較例２のディスクの場合、他のディスク
に比べ、ＣＮ比が低いことが分かる。

【００３０】以上の結果より、第２の磁性層の補償温度
が８０℃以上、１５０℃以下の範囲であれば、外部磁界
に対する感度が高く、磁界の強さの広い範囲でＣＮ比の
高い光磁気記録媒体が得られることが分かる。

【００３１】〔実施例４〜６、比較例３、４〕第２の磁
性層の補償温度を１５０℃とし、基板上に前記実施例、
比較例と同様の方法でＳｉＮ誘電体層、第２の磁性層、
第１の磁性層、ＳｉＮ誘電体層、ＡｌＴｉ反射層を順次
形成した。この際第２の磁性層の膜厚を７ｎｍ、その他
の第１の磁性層以外各層の膜厚は前記実施例、比較例と
同一とし、第１の磁性層の膜厚のみを１１、１５、２
０、３０、４０ｎｍと変化させた。これらの記録膜を有
する光磁気ディスクを前記実施例と同様の方法で、ＣＮ
比の記録バイアス磁界依存性の測定を行った。これらの
測定結果を表２に示す。

【００３２】表から分かるように、これらの記録磁界感
度はほとんど変化がない。しかし、第１の磁性体層の膜
厚が１５、２０、３０ｎｍの場合は高いＣＮ比が得られ
るのに対し、１１、４０ｎｍの場合はＣＮ比が前者に比
べて低くなっていることが分かる。以上の結果より、本
実施例、比較例の条件で光磁気記録膜の成膜を行った場
合、第１の磁性層の膜厚は１５ｎｍ以上、３０ｎｍ以下
の範囲であれば磁界感度が高く、かつＣＮ比の高い光磁
気記録媒体が得られることが分かる。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】

【発明の効果】以上のように磁性層を磁気的に交換結合
した第１の磁性層および第２の磁性層の二層とし、第２
の磁性層が第１の磁性層のキュリー温度以上で面内磁化
膜となるようにした光磁気記録膜において、第２の磁性
層の補償温度を８０℃以上、１５０℃以下の範囲とする
一方、第１の磁性層の膜厚を１５ｎｍ以上、３０ｎｍ以
下の範囲とすることにより、記録、消去の際の磁界感度
が高く、かつ外部磁界強度の広い範囲でＣＮ比の高い光
磁気記録媒体が得られ、記録磁界の小さな磁界変調方式
でも、比較的記録磁界の大きな光変調方式でも良好な記
録特性での高密度記録が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的な光磁気記録媒体の記録バイアス磁界に
よるＣＮ比の変化を示す特性図である。

【図２】本発明による光磁気記録媒体の記録メカニズム
を示す説明図である。

【図３】本発明による光磁気記録媒体における記録部分
の周囲の第２の磁性層からの漏洩磁界の様子を示す説明
図である。

【図４】本発明による光磁気記録媒体の一例を示す断面
図である。

【図５】本発明における実施例１および比較例１におけ
る光磁気記録媒体のＣＮ比の記録磁界依存性を示す特性
図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 誘電体層 ３ 第２の磁性層 ４ 第１の磁性層 ５ 誘電体層 ６ 反射層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上にフェリ磁性の希土類−遷移金属
   アモルファス合金を主とする第１の磁性層および第２の
   磁性層を有し、第２の磁性層のキュリー温度が第１の磁
   性層のキュリー温度より高く、第１の磁性層のキュリー
   温度未満の温度範囲において、この第１の磁性層と第２
   の磁性層がいずれも垂直磁気異方性を示し、磁気的に交
   換結合をしているのに対し、第１の磁性層のキュリー温
   度以上、第２の磁性層のキュリー温度未満の温度範囲に
   おいては、第２の磁性層が面内磁気異方性を示す光磁気
   記録媒体において、第２の磁性層の補償温度が８０℃以
   上、１５０℃以下の範囲にあることを特徴とする光磁気
   記録媒体。
2. 【請求項２】 第１の磁性層の膜厚が１５ｎｍ以上、３
   ０ｎｍ以下である請求項１に記載の光磁気記録媒体。