JPH0935343A - 光磁気記録媒体及び該媒体の情報再生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 面内磁化膜を用いた超解像型光磁気記録媒体
において、再生パワーの低減を図る。 【解決手段】 基板側誘電体層の膜厚、屈折率を使用す
るレーザー光の波長により調整することによって再生パ
ワーを低減する。 波長５００ｎｍ〜６００ｎｍの場合、 屈折率２．０以上２．３以下 膜厚４０ｎｍ以上６０ｎｍ以下 波長６００ｎｍ〜７３０ｎｍの場合、 屈折率２．０以上２．３以下 膜厚４０ｎｍ以上７０ｎｍ以下 波長７３０ｎｍ〜８５０ｎｍの場合、 屈折率２．１以上２．３以下 膜厚５０ｎｍ以上９０ｎｍ以下

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気光学効果を利
用してレーザー光により情報の記録再生を行う光磁気記
録媒体に関し、媒体の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媒体として、
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いる。
又、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。即ち、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。

【０００４】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。

【０００５】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レーザー素
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。

【０００６】例えば、特開平3-93056号公報に開示され
た光磁気再生方法では、図１４に示すような媒体構成が
提案されている。図１４(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。基板20は通常ガラ
スあるいはポリカーボネートの様な透明な材料であり、
基板20上に干渉層34、再生層31、中間層32、メモリ層3
2、保護層35の順に積層する。干渉層34はカー効果を高
めるため、保護層35は磁性層の保護のために用いられる
ものである。磁性層中の矢印は、膜中の磁化もしくは原
子磁気モーメントの向きを表す。再生層、中間層、メモ
リ層の構成の媒体に光スポットを照射し、その際に生じ
る媒体の温度分布のうち、高温部分（Tth以上の温度領
域）の再生層とメモリ層の磁気的結合をキュリー温度の
低い中間層により切断し、外部磁界により前記磁気的結
合が切断された部分の再生層の磁化を一方向にそろえ
て、光スポット内のメモリ層の磁区情報を一部マスクす
ることにより、光の回折限界以下の周期の信号を再生可
能とし、線記録密度の向上を試みている。

【０００７】又、特開平3-93058号公報及び特開平4-255
946号公報に開示された超解像再生方法では、第15図に
示すように再生層31、中間層32とメモリ層33からなる媒
体を用いる。情報再生に先立って初期化磁界21により再
生層31の磁化の向きを一方向に揃えてメモリ層33の磁区
情報をマスクした後に光スポット2を照射し、その際に
生じる媒体の温度分布のうち、低温領域（Tth以下の温
度領域）では再生層31に初期化状態を維持させ（フロン
トマスク4を形成する）、中間層32のキュリー温度Tc2以
上の高温領域では再生層31を再生磁界22の方向に強制的
に配向させ（リアマスク5を形成する）、中温領域のみ
でメモリ層33の磁区情報が転写されるようにして再生ス
ポットの実効的な大きさを小さくすることにより、光の
回折限界以下の記録マーク1を再生可能とし、線密度の
向上を図っている。

【０００８】又、特開平6-124500号公報に開示された光
磁気記録媒体では、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１６に示すような
媒体構成が提案されている。

【０００９】図１６(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。磁性膜中の矢印は膜中
の鉄族元素副格子磁化の向きを表す。

【００１０】メモリ層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だが温度が
上昇してTl-maskになると垂直磁化膜となる。

【００１１】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１６(c)に示すようになり、これを基
板２０側から見ると、図１６（ｂ）の様にスポット内に
Tl-maskの等温線が存在することになる。すると、先述
のようにTl-mask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4
を形成する）、メモリ層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、Tl-mask以上の部分は再
生層41が垂直磁化膜になり、且つ磁化の向きはメモリ層
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、スポット2の大きさに比べて小さいアパーチ
ャ3の部分だけにメモリ層42の記録磁区が転写されるの
で、超解像が実現する。

【００１２】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4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
を図れる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
3-93056号公報に開示された方法では信号品質を落とさ
ずに解像力を上げられる反面、再生磁界を印加する必要
があり、さらに特開平3-93058号公報及び特開平4-25594
6号公報に開示された方法では情報再生に先立って再生
層31の磁化を一方向に揃えなければならず、そのための
初期化磁石21を従来の装置に追加することが必要とな
る。又、特開平6-124500号公報に開示された超解像再生
方法ではフロントマスク4のみを用いるために、解像度
を上げるためにマスクの領域を広げるとアパーチャ3の
位置がスポット中心から外れ、信号品質が劣化するなど
の問題があった。

【００１４】以上のように、従来の超解像再生方法は、
解像力が十分上げられなかったり、光磁気記録再生装置
が複雑化し、コストが高くなる、小型化が難しい等の問
題点を有していた。

【００１５】また、これらの超解像技術を用いる再生方
法では、再生時に温度勾配を用いて、情報の再生を行う
ため、超解像技術を用いずに再生を行う場合に比べて、
再生パワーが高くなるという問題がある。再生パワーが
高くなると再生耐久性の悪化、消費電力の上昇、記録感
度の上限は半導体レーザのパワーの上限で決まるため、
再生パワーのマージンが狭くなるなどの問題が生じるこ
とから再生パワーは低く抑えることが望ましい。

【００１６】本発明は、このような問題点の解決を図る
ものとして、光の回折限界以下の記録マークを、低い再
生パワーで高い信号品質で再生可能とする光磁気記録媒
体及び該媒体を用いた光学的情報再生方法の提供を目的
とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、第１の誘電
体層と、室温で面内磁化膜で、室温とキュリー温度の間
で垂直磁化膜となる第１磁性層と、前記第１磁性層より
大きな保磁力と低いキュリー温度を有する記録情報が蓄
積される垂直磁化膜からなる第２磁性層と、前記第１磁
性層及び第２磁性層間に設けられ、それらの磁性層のキ
ュリー温度より低いキュリー温度を有する第３磁性層
と、第２の誘電体層とを順次透明基板上に積層してなる
光磁気記録媒体において、前記媒体に記録された情報を
再生するために用いるレーザー光の波長を５００ｎｍ以
上６００ｎｍ未満とした場合、第１の誘電体層の屈折率
を２．０以上２．３以下、膜厚を４０ｎｍ以上６０ｎｍ
以下としたことによって達成される。

【００１８】又、第１の誘電体層と、室温で面内磁化膜
で、室温とキュリー温度の間で垂直磁化膜となる第１磁
性層と、前記第１磁性層より大きな保磁力と低いキュリ
ー温度を有する記録情報が蓄積される垂直磁化膜からな
る第２磁性層と、前記第１磁性層及び第２磁性層間に設
けられ、それらの磁性層のキュリー温度より低いキュリ
ー温度を有する第３磁性層と、第２の誘電体層とを順次
透明基板上に積層してなる光磁気記録媒体において、前
記媒体に記録された情報を再生するために用いるレーザ
ー光の波長を６００ｎｍ以上７３０ｎｍ未満とした場
合、第１の誘電体層の屈折率を２．０以上２．３以下、
膜厚を４０ｎｍ以上７０ｎｍ以下としたことによって達
成される。

【００１９】又、第１の誘電体層と、室温で面内磁化膜
で、室温とキュリー温度の間で垂直磁化膜となる第１磁
性層と、前記第１磁性層より大きな保磁力と低いキュリ
ー温度を有する記録情報が蓄積される垂直磁化膜からな
る第２磁性層と、前記第１磁性層及び第２磁性層間に設
けられ、それらの磁性層のキュリー温度より低いキュリ
ー温度を有する第３磁性層と、第２の誘電体層とを順次
透明基板上に積層してなる光磁気記録媒体において、前
記媒体に記録された情報を再生するために用いるレーザ
ー光の波長を７３０ｎｍ以上８５０ｎｍ未満とした場
合、第１の誘電体層の屈折率を２．１以上２．３以下、
膜厚を５０ｎｍ以上９０ｎｍ以下としたことによって達
成される。

【００２０】又、上記各媒体にレーザー光を照射し、レ
ーザー光照射によって生ずる温度分布により、光スポッ
ト内に、主に面内に磁化が配向してメモリ層の磁化情報
を光学的にマスクする部分と、第１磁性層をレーザー光
照射で昇温することにより垂直磁化膜とし前記第２磁性
層に記録された磁気信号を第１磁性層に転写する部分
と、垂直磁化膜となった第１磁性層の記録磁区が反転し
て磁化が消去方向に配向する部分とを生ぜしめ、前記レ
ーザー光の反射光を検出することにより前記媒体に記録
された情報を再生することによって達成される。

【００２１】詳しくは御述の実施例にて説明する。

【００２２】

【発明の実施の形態】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。本発明の光磁気記録媒体の基本構成は、
図１に示されるように第１、第２の保護誘電体層、第１
磁性層、及び第１磁性層より保磁力の大きい垂直磁化膜
である第２磁性層、キュリー温度が第１、第２磁性層よ
りも低い第３磁性層とからなる。以下、この媒体を用い
て説明を行う。尚、第１磁性層を再生層、第２磁性層を
メモリ層、第３磁性層を中間層と称する。

【００２３】再生層は、メモリ層に保持した磁化情報の
再生を担う層で中間層、メモリ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
キュリー温度を中間層、メモリ層より高くする。また再
生層の保磁力はメモリ層よりも小さいことが必要であ
る。好ましくは、磁気異方性が小さいもの、室温で面内
磁化膜で、高温で垂直磁化膜となり、室温とキュリー温
度の間に補償温度があるものが良い。再生層の材料とし
ては、例えば希土類−鉄族非晶質合金、例えばGdFeCo,G
dTbFeCo,GdDyFeCo,NdGdFeCoなどGdFeCoを主に含む材料
がキュリー温度が高く、保持力が低く、高温領域での記
録磁区の収縮が容易に起きるので望ましい。

【００２４】中間層は主にメモリ層から再生層への交換
結合力を、部分的に媒介し部分的に低減もしくは切断す
る目的で設けている。そこで中間層は、再生層とメモリ
層の間に位置し、キュリー温度を室温より高く、再生層
及びメモリ層のキュリー温度より低くする。中間層のキ
ュリー温度は、光スポット内の中温部、高温部で再生層
にメモリ層からの交換結合力を媒介できる程度に大き
く、最高温度部で交換結合力を切断できる程度に小さ
く、具体的には８０℃以上で２２０℃以下が良く、より
望ましくは１１０℃以上で１８０℃以下が良い。中間層
の材料としては、例えば希土類−鉄族非晶質合金、例え
ば、GdFe,GdFeCo,GdTbFeCo,GdDyFeCoなどが良い。

【００２５】メモリ層は、記録情報を保存する層で、磁
区を安定に保持できることが必要である。記録の材料と
しては、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TbFeCo,DyFeCo,TbDyFeCoなどの希土
類ー鉄族非晶質合金、ガーネット、あるいは、白金族ー
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などであっても良い。

【００２６】再生層と中間層とメモリ層には、Al,Ti,P
t,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。

【００２７】第1、第2の誘電体層は光の干渉効果、及び
保護性能を高めるために設けられている。誘電体層とし
てはＳｉＮｘ、ＡｌＯｘ，ＴａＯｘ、ＢｉＯｘ、ＳｉＯ
ｘ等が適している。保護性能とは化学的な防食効果で、
膜厚が厚いほど効果的であり、４０ｎｍ未満の膜厚では
不十分である。そこで本発明の超解像媒体においては第
１誘電体層は４０ｎｍ以上であることが望ましい。

【００２８】次に、本発明の主眼である再生パワーの低
減について説明する。再生パワーを低減するためには、
磁性層の物性すなわち中間層のキュリー温度や再生層が
メモリ層の磁化を転写する温度および、再生層がメモリ
層の磁化をマスクする温度を変化させることにより、再
生パワーを低減することも可能であるが、その場合に
は、図２に示すように再生層の磁化がメモリ層に転写す
る温度Ｔｌ−ｍａｓｋが低下し、温度勾配の緩やかな部
分で転写が生じることとなる。そのため、アパーチャ領
域とフロントマスク領域との間に生じる磁化遷移領域
（面内磁化から垂直磁化に磁化が遷移する領域）が大き
くなり、その結果、その部分が再生信号のノイズ成分と
なり信号品位の低下、クロストークの増加などの問題を
生じる。

【００２９】本発明ではこのため媒体の反射率を調整す
ることによって媒体上の温度分布を変えずに再生パワー
を低減している。尚、媒体の反射率を下げることによ
り、メモリ層がキュリー温度に達し、磁化情報が破壊さ
れる再生パワー限界も低くなり、再生パワーマージンが
小さくなることも考えられるが、その場合にはメモリ層
の組成を変化させることによりメモリ層のキュリー温度
を上げることによりその問題は解決できる。

【００３０】光磁気記録媒体において、実用的な再生パ
ワーとなりなおかつ安定なトラッキングが行えるように
するには光磁気記録媒体の盤面内の平坦部において透明
基板側からの入射光に対する反射率が15〜22％であるよ
うに、第1誘電体層の屈折率及び膜厚が選ばれなければ
ならない。

【００３１】図９〜１１はポリカーボネイト基板上に第
1誘電体層としてＳｉＮｘ、再生層としてＧｄＦｅＣ
ｏ、中間層としてＧｄＦｅＣｏ、メモリ層としてＴｂＦ
ｅＣｏ、第２誘電体層として、ＳｉＮｘとした場合のポ
リカーボネイト側から入射した光に対する反射率の第１
誘電体層の膜厚依存性を示した図である。レーザーの波
長および第1誘電体層のＳｉＮｘの屈折率を変化させて
いる。

【００３２】このとき、反射率の測定には、溝のないデ
ィスク上に上述の誘電体層と磁性層を成膜し、その反射
率を光度計等で測定しても良い。あるいは、溝付ディス
ク上に上述の誘電体層と磁性層を成膜し、そのディスク
の鏡面部における反射率を測定しても良い。鏡面部を持
たないディスクで測定する場合には、案内溝部による反
射率の低下を考慮して設計する必要がある。

【００３３】再生に使用するレーザーの波長が730nm以
上850nm未満の場合、屈折率は2.1以上でないと反射率を
22％以下にすることができない（図１１参照）。逆に前
述した材料について屈折率を2.3より大きくした場合、
膜質、製造マージン、保護性能等に問題が生じるため、
屈折率は2.3以下にすることが望ましい。また、反射率
が極小値となる膜厚付近にすることにより再生パワーが
低減し、なおかつ、θｋが大きくなることから膜厚は５
０ｎｍ以上９０ｎｍ以下にする。特に、屈折率が2.1以
上2.3以下の範囲において、常に反射率が極小となる６
０ｎｍ以上８０ｎｍ以下にすることにより第1誘電体層
の製造マージンが広がる。

【００３４】同様にレーザー波長600nm以上730nm未満の
範囲では図１０より屈折率は２．０以上２．３以下であ
って、膜厚が４０ｎｍ以上７０ｎｍ以下であることによ
り再生パワーの低減が実現する。より望ましくは膜厚は
５０ｎｍ以上６０ｎｍ以下とすることにより保護性能も
十分に得られ、θｋ増大によりＣ／Ｎも増加する。

【００３５】500nm以上600nm未満の範囲では図９より屈
折率は２．０以上２．３以下であって、膜厚が４０ｎｍ
以上６０ｎｍ以下であることにより再生パワーの低減が
実現する。より望ましくは膜厚は５０ｎｍ以上６０ｎｍ
以下とすることにより保護性能も十分に得られる。

【００３６】熱伝導性改良のためAl,AlTa,AlTi,AlCr,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な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】次に上記媒体の記録、再生プロセスを説明
する。

【００３８】先ず、本発明の光磁気記録媒体のメモリ層
にデータ信号に応じて記録磁区を形成する記録プロセス
についていくつか説明する。

【００３９】第１の記録方法として、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。第２の記録方法として、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。これらの光変調記録の
場合、光スポット内の所定領域のみがメモリ層のキュリ
ー温度近傍になる様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、第３の記録方法として、メモ
リ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。ま
た、後述のメカニズムから明らかなように、本発明の超
解像が安定して機能するためには、記録マークの周囲の
磁化がマークと逆の方向を向いている必要がある。

【００４０】最も一般的な第１の記録方法では、まず一
定の磁界を印加した状態でレーザパワーをハイパワーで
一定とし、記録しようとするトラックの磁化を初期化
（消去動作）し、その後磁界の向きを反転した状態でレ
ーザパワーを強度変調して所望の記録マークを形成す
る。その時、記録マークの周囲に磁化の向きがランダム
な部分があると、再生の際ノイズの原因となるため、再
生信号品質を上げるためには記録マークよりも広い幅で
消去しておくことが一般に行われている。したがって、
記録された磁区の周囲の磁化は必ず磁区と逆を向いてい
ることになるため、この記録方法においては、本発明の
超解像は安定に動作する。

【００４１】また、第２の記録方法では、特開昭６２−
１７５９４８に記載されているような構成の媒体（この
媒体は記録情報を保持するメモリ層の他に、記録に先立
って磁化が一方向に向けられている、メモリ層よりキュ
リー温度が高く、保磁力の小さな磁性層を備えてい
る。）を用い、記録に先立つ消去動作を必要としないが
この媒体に記録を行う場合には、書き込み層とは逆向き
の一定の磁界を印加しながら記録情報に応じてレーザ強
度をＰｈ，Ｐｌ（Ｐｈ＞Ｐｌ）の間で変調する。媒体が
Ｐｈに相当する温度Ｔｈまで昇温すると、Ｔｈは書き込
み層のＴｃとほぼ等しく設定されているのでメモリ層と
書き込み層の磁化は外部磁界の方向を向いて磁区を形成
し、媒体がＰｌ相当の温度Ｔｌまでしか昇温しないと磁
化の向きは書き込み層と同じ向きとなる。このプロセス
はあらかじめ記録されていた磁区とは無関係に起こる。
ここで、媒体にＰｈのレーザを照射した時を考えると、
記録磁区を形成する部分はＴｈに昇温しているが、この
時の温度分布は２次元的に広がった形となっているの
で、レーザをＰｈまで上げたとしても磁区の周囲には必
ずＴｌまでしか昇温しない部分が生じる。したがって記
録磁区の周囲には反対向きの磁化を持った部分が存在す
ることになる。即ち、この記録方法においても本発明の
超解像は安定に動作する。

【００４２】さらに別の記録方法として先述の外部磁界
の向きを交番状に変化させる磁界変調記録が挙げられ
る。これは、レーザをハイパワーでＤＣ照射しながら磁
界変調するものであるが、前に記録されていた磁区の履
歴を残さずに新たな情報を記録するためには、磁区を形
成する幅は常に一定にしなければならない。従って、こ
の場合は何らかの処置を施さなければ記録磁区の周囲に
磁化の向きがランダムな領域が存在してしまい、本発明
の超解像は安定に動作しないことになる。従って、磁界
変調記録を行う場合には、媒体の出荷時あるいは一回目
の記録に先立って、通常の記録パワーよりも大きいパワ
ーで初期化動作を行っておくか、ランド、グルーブの両
方に対して予め全面的に磁化の初期化を行う必要があ
る。

【００４３】次に本発明の媒体の再生プロセスについて
説明する。

【００４４】図２は本発明の光ディスクにレーザ光を照
射しながら、向かって右にディスクが移動したときのス
ポットの様子及び各磁性層の磁化状態を示している。こ
の時ディスクはおよそ９ｍ／ｓ程度で移動しており、レ
ーザ照射による熱の蓄積があるために、膜温度が最大と
なる位置はレーザスポットの中心よりも後ろ側になる。

【００４５】先ず、スポット２の進行方向に対して前縁
側では、媒体の温度は室温からそれほど上がっていな
い。再生層１１と中間層１２の飽和磁化Ｍｓは、スポッ
ト中の低温領域ではどちらの層も飽和磁化Ｍｓが大きく
垂直磁気異方性Ｋｕが小さい。この時、再生層１１の垂
直磁気異方性Ｋｕ１ 、飽和磁化Ｍｓ１ 、中間層１２
を介してメモリ層１３からの交換結合力によって再生層
１１の磁化を垂直方向に向けるエネルギーをＥｗ１３と
すると、 （数１）２πＭｓ２＞Ｋｕ＋Ｅｗ１３ が成り立つ場合には、再生層１１の磁化は膜面内を向く
ことになる。特に、中間層１２の飽和磁化は再生層１１
よりもさらに大きく面内異方性が強いので、垂直磁化膜
であるメモリ層１３と面内磁化膜である再生層１１の間
の界面磁壁エネルギーを中間層１２で吸収する作用があ
る。従って中間層１２を入れることにより、中間層１２
がない場合に比べて、再生層１１の膜厚を薄くした場合
でも磁化の向きが膜面内になり、メモリ層１３の磁化は
転写されずにフロントマスク４を形成する。

【００４６】次に、スポット２ の照射により媒体温度
が上がってくると、再生層１１、中間層１２の飽和磁化
Ｍｓは次第に小さくなっていく。そこで、図８に示すよ
うに媒体が所定温度Ｔl-maskに到達し、 （数２）２πＭｓ２＜Ｋｕ＋Ｅｗ１３ になると、再生層１１は垂直磁化膜となると同時にメモ
リ層１３と交換結合するので、メモリ層１３に保持され
た磁区が再生層１１に転写されてアパーチャ３を形成す
る。さらに温度が上がって中間層１２のキュリー温度Ｔ
ｃ２よりも高くなると、再生層１１とメモリ層１３との
間の交換結合力がなくなる。この温度で再生層１１は希
土類元素副格子磁化優勢であり、メモリ層１３が鉄族元
素副格子磁化優勢になるようにあらかじめ組成を調整し
ておく（即ち、アンチパラレル）と、Ｔｃ２以下の温度
で再生層１１に転写されていた磁区は、磁区を保持して
いたメモリ層１３からの交換結合力がなくなると同時
に、メモリ層１３からの静磁結合力が逆の方向に加わる
ことになる。また再生層１１も補償温度に近いために再
生層１１自身の反磁界の影響も少ないので、メモリ層１
３から転写されていた再生層１１の磁区はブロッホ磁壁
エネルギーに抵抗しきれずに収縮して反転してしまう。
即ち、スポット２内において中間層１２のキュリー温度
Ｔｃ２以上に昇温した部分では、再生層に磁区が存在で
きずに同一方向に揃ってしまう領域が生じる。この部分
が即ち、リアマスク５である。このリアマスク５の形成
過程は、各磁性層間の相互作用に関するエネルギーのバ
ランス変化から生じるものなので、特に再生用に外部磁
界を加えずともマスクが形成される。

【００４７】このアパーチャ部からリアマスクに移る過
程での、再生層１１に転写された磁区の振る舞いについ
てさらに詳細に述べる。

【００４８】図３は、メモリ層１３から転写された再生
層１１の記録磁区（以下、単に記録磁区と称する）が、
光スポットが移動する際に高温領域で収縮する過程を示
した平面図と断面図である。簡便のため図３では１つの
記録磁区の収縮過程を図示している。

【００４９】又、図３では磁性材料に希土類鉄族フェリ
磁性体を想定しており、白抜き矢印３０は全体の磁化
を、黒矢印３１は鉄族副格子磁化を示し、再生層１１は
ＲＥリッチの磁性層、メモリ層１３はＴＭリッチの磁性
層を例として記載した。媒体の温度分布は熱伝導度に限
界があるため、光スポット中心から光スポットの移動と
反対方向にずれる。

【００５０】図３（ａ）は、記録磁区１がアパーチャ領
域にある状態を示している。この記録磁区１には、メモ
リ層１３からの交換結合力による実効的磁界Ｈｗｉ以外
に、ブロッホ磁壁エネルギーによる実効的磁界Ｈｗｂ、
媒体内部からの静磁界Ｈｄが印加されている。Ｈｗｉは
再生層の記録磁区１を安定に保持するように働くが、Ｈ
ｗｂ、Ｈｄは記録磁区を広げたり収縮させる方向に力が
働く。よって再生層１１が安定的にメモリ層１３の磁化
を転写するためには、記録磁区１が高温領域５に達する
までに、（数３）の条件が必要である。 （数３） ｜Ｈｗｂ−Ｈｄ｜＜Ｈｃ１＋Ｈｗｉ （Ｔ＜Ｔｈ−ｍａｓｋ） 再生層１１の保磁力Ｈｃ１ は、メモリ層１３からの交
換結合力によって、見かけ上大きくなるため、容易に
（数３）は成立し、安定的にメモリ層１３の磁化情報を
転写して正確に記録情報を再生することが可能となる。
Ｈｗｉは、再生層１１とメモリ層１３の界面磁壁エネル
ギーをσｗｉ、再生層１１の記録磁区１の飽和磁化をＭ
ｓ１、再生層の膜厚をｈ１とすると（数４）で表される
が、さらに光スポット （数４） Ｈｗｉ＝σｗｉ／２Ｍｓ１ｈ１ が移動して高温領域５に入ると、Ｈｗｉは中間層１２の
キュリー温度付近に到達してσｗｉは急激に小さくなり
Ｈｗｉは減少する。よって再生層１１が本来の保磁力の
小さい状態に戻って（数５）となり、記録磁区１のブロ
ッホ磁壁８は容易に移動するようになる。 （数５） ｜Ｈｗｂ−Ｈｄ｜＞Ｈｃ１＋Ｈｗｉ （Ｔ＞Ｔｈ−ｍａｓｋ） Ｈｗｂは再生層１１のブロッホ磁壁エネルギーをσｗ
ｂ、再生層１１の記録磁区１の半径をｒとすると（数
６）で表され、記録磁区１を収縮させる方向に働く（図
４）。 （数６）Ｈｗｂ＝σｗｂ／２Ｍｓ１ｒ よってＨｗｂーＨｄが正（符号が＋ ）に優勢となって
（数７）となれば、記録磁区１は収縮する。 （数７）Ｈｗｂ−Ｈｄ＞Ｈｃ１＋Ｈｗｉ （Ｔ＞Ｔｈ−ｍａｓｋ） こうして、図３（ｂ）に示すように記録磁区１は高温領
域５にはいると収縮して反転し、最終的に図３（ｃ）に
示すように、磁化はすべて消去方向に配向する。

【００５１】即ち、図２に示すように、光スポット２内
の高温領域５においては、再生層１１は常に消去方向に
配向した垂直磁化膜となるので、光学的なマスク（リア
マスク５）として機能する。よって図２に示したように
光スポット２は、見かけ上、高温領域５および低温の面
内磁化膜の領域（フロントマスク）を除いた狭い領域に
絞られることとなり、それ以外の領域では、アパーチャ
ー領域３となり、検出限界以下の周期の記録磁区（記録
マーク）が検出可能となる。

【００５２】尚、従来の超解像方法は、特開平４−２５
５９４７に記載されているように外部磁界Ｈｒを用いて
（数８）の関係によってマスクを形成する。 （数８）Ｈｒ＞Ｈｃ１＋Ｈｗｉ 本発明では外部磁界Ｈｒの代わりに媒体内部の実効的磁
界Ｈｗ−Ｈｄの大きさを変化させることによってマスク
を形成するため外部磁界が不要となる。

【００５３】次に、高温で実効的磁界Ｈｗ−Ｈｄを正に
優勢とさせる、即ち、記録磁区１を収縮させる方法につ
いてさらに具体的に述べる。（数７）のＨｄは周囲の消
去磁化からの漏洩磁界Ｈｌｅａｋ、メモリ層１３の磁化
からの静磁界Ｈｓｔなどからなり（数９）で表される。 （数９） Ｈｄ＝Ｈｌｅａｋ±Ｈｓｔ このうちＨｌｅａｋは図４で示すように記録磁区１を拡
大させる方向に働く。高温領域で記録磁区１をより容易
に収縮させる第１の方法は、Ｈｌｅａｋを小さくして記
録磁区１の反転を妨げる磁界を減少させる方法である。
Ｈｌｅａｋは消失させる記録磁区周辺の再生層１１の飽
和磁化をＭｓ１”、記録磁区１の半径をｒとするとおお
まかに（数１０）で表される。 （数１０）Ｈｌｅａｋ＝４πＭｓ１”ｈ１／（ｈ１＋３／２ｒ） （数１０）のうち記録磁区半径ｒと再生層膜厚ｈ１は、
容易には変更できないのでＭｓ１”を小さくすることが
必要となる。このような場合、再生層に室温とキュリー
温度の間に補償温度のある材料を選択すればよい。補償
温度では磁化が小さくなるので、Ｈｌｅａｋを小さくす
ることができる。

【００５４】例として再生層１１にＧｄＦｅＣｏを用い
た場合について述べる。図６は、それぞれ補償温度の異
なるＧｄＦｅＣｏのＭｓの温度依存性であるが、再生時
の媒体上の最高温度は再生パワーによって異なるが一般
的に図に示した最高温度はおおよそ１６０〜２２０℃に
達し、中温領域はそれより２０〜６０℃程度低い領域で
あるので図６のＸ＝21のような場合にはＭｓ１”は大き
い。このため、Ｈｌｅａｋは大きくなってしまう。図８
（ａ）のように補償温度が室温とキュリー温度の間にあ
る組成を再生層１１に用いると、中温および高温領域の
Ｍｓが低減してＨｄを減少させることができる。ＧｄＦ
ｅＣｏを再生層１１に用いた場合、補償温度は図７のよ
うに特に希土類元素（Ｇｄ）の組成に強く依存するの
で、主にＧｄＦｅＣｏを含む磁性層を再生層１１に用い
た場合、Ｇｄ量を２５〜３５ａｔ％に設定するのが望ま
しい。

【００５５】第２の方法は、メモリ層１３からの静磁界
Ｈｓｔを負に大きくして記録磁区１の反転を促す方法で
ある。（数７）のうちＨｓｔは、交換結合領域から高温
領域に入った時点で再生層１１とメモリ層１３がパラレ
ルタイプかアンチパラレルタイプかによって記録磁区１
が収縮する方向に働くかそのまま保たれるように働くか
が決まる。これは以下の理由による。

【００５６】図５に示したように交換結合力は交換力の
強いＴＭ副格子磁化の向きにならい、静磁結合力は全体
の磁化の向きにならう。図５（ａ）は再生層１１がＲＥ
リッチでメモリ層１３がＴＭリッチであるアンチパラレ
ルタイプを示しているが、この場合、中間層１２がキュ
リー温度付近に達して交換結合が切断するとメモリ層１
３との静磁結合力によって記録磁区１は磁化反転しよう
とする（Ｈｓｔは負となる）。逆に図５（ｂ）に示した
ようにパラレルタイプ（図では両層ともＴＭリッチの場
合を示している）の場合には静磁結合力は交換結合状態
を持続する方向に働く（Ｈｓｔは正となる）。よって記
録磁区１を反転させるためには、アンチパラレルタイプ
の構成にすることが望ましい。

【００５７】具体的には、例えば再生層１１とメモリ層
１３をフェリ磁性として、優勢な副格子磁化の種類をお
互いに逆にすれば良い。例えば再生層１１及びメモリ層
１３を希土類（ＲＥ）鉄族（ＴＭ）元素合金から構成
し、再生層１１が希土類元素副格子磁化優勢（ＲＥリッ
チ）な磁性層で、メモリ層１３が室温で鉄族元素副格子
磁化優勢（ＴＭリッチ）の構成とする。尚このアンチパ
ラレルの構成は少なくとも記録磁区１が収縮する時点の
温度（上述の中温〜高温領域５において）で達成される
ことが必要である。

【００５８】又、Ｈｓｔの値は、円筒形磁区を想定し記
録磁区１の半径、メモリ層１３の磁区からの距離、メモ
リ層の磁化Ｍｓ２を用いて大まかに、計算することがで
きる（名古屋大学博士論文、１９９３．３月．”希土類
−鉄族非晶質合金薄膜及びその複合膜の磁性と磁気光学
効果に関する研究”小林正のＰ４０〜４１参照）。Ｈｓ
ｔは、メモリ層の飽和磁化Ｍｓ２に比例する（数１
１）。 （数１１） Ｈｓｔ ∝ Ｍｓ２

【００５９】そのため、Ｍｓ２は記録情報の安定性が悪
化しない程度、消去磁化が反転しない程度に大きくする
のが望ましい。

【００６０】又、上述のメモリ層１３からの静磁界Ｈｓ
ｔは、消去方向の磁化にも働く。しかし消去方向の磁化
は、Ｈｓｔによって反転した場合、高温領域５の広範囲
にわたって磁壁が形成されるため磁壁エネルギーが大き
く上昇する。従って磁化反転せずに同じ消去方向の磁化
を保つ。このため高温領域５においては常に消去方向に
磁化配向した領域が生成し、ここがリアマスク５とな
る。消去磁化が反転した場合のブロッホ磁壁エネルギー
の実効的磁界Ｈｗｂ’は、反転磁区半径をＲとすると
（数１２）で表される。 （数１２）Ｈｗｂ’＝σｗｂ／２Ｍｓ１Ｒ よって消去磁化がＨｓｔによって反転しない条件は（数
１３）となる。 （数１３）Ｈｗｂ’＞Ｈｓｔ 以上の記録磁区１を容易に反転させて消去状態にする２
つの方法―Ｈｌｅａｋを低減する方法及びＨｓｔを負に
大きくする方法―は、どちらか片方の方法のみを用いて
も良いが、２つの方法を併用する場合に最もよく超解像
効果を発揮する。以上のように本発明の光磁気記録媒体
を用いれば 再生時に外部磁界を印加せずに光スポット
の高温領域５で一様な方向に磁化配向させることがで
き、メモリ層１３の磁化を光学的にマスクすることがで
きる。

【００６１】以上説明したようなメカニズムにより、本
発明の光磁気記録媒体においては最も効率の良い超解
像、即ち、情報再生用スポットの中心付近のみが情報再
生に寄与するため高い再生信号品質が期待でき、又さら
に膜特性を最適化することでフロントマスクが形成で
き、隣接トラックからのクロストークにも強い超解像方
式が、外部磁界など従来の再生装置に新たな部品を加え
ることなしに実現できるものである。

【００６２】以上、アパーチャ部において、再生層とメ
モリ層が交換結合する超解像媒体について説明したが、
本発明は再生層３が垂直磁化膜に遷移する際の、メモリ
層５との静磁結合による磁区の転写を利用してアパーチ
ャを形成するタイプの媒体にも適用できる。その際のフ
ロントマスク、リアマスクの生成のメカニズムは交換結
合によりアパーチャを形成するタイプの場合と同じであ
る。

【００６３】以下に実験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
験例に限定されるものではない。

【００６４】（実験例１〜１０）直流マグネトロンスパ
ッタリング装置に、Ｓｉ、Ｇｄ，Ｔｂ，Ｆｅ，Ｃｏの各
タ−ゲットを取り付け、直径１３０ｍｍのガラス基板及
びプリグルーブ付きのポリカーボネイト基板をタ−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ー５Ｐａ以下の高真空
になるまでチャンバ−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−内に導入した後、ＳｉＮ干渉層、ＧｄＦｅ
Ｃｏ再生層、ＧｄＦｅ中間層、ＴｂＦｅＣｏメモリ層
を、ＳｉＮ保護層を７０ｎｍを、各々順々に成膜して図
１の構成の本発明の光磁気記録媒体を得た。各ＳｉＮ誘
電体層成膜時には、Ａｒガスに加えてＮ2 ガスを導入
し、その混合比を調節しながら屈折率を表１に示すよう
に変化させて、反応性スパッタにより成膜した。ＧｄＦ
ｅ中間層のキュリー温度を表１に示す。

【００６５】この光磁気記録媒体を用いて、キャリア及
びノイズの再生パワー依存性を測定し、リアマスクが生
成し、キャリアが急峻に立ち上がるパワーを最小再生パ
ワーＰｒｍｉｎ、メモリ層がキュリー温度に達し、磁化
情報が破壊され、キャリアが低下する再生パワーを最大
再生パワーＰｒｍａｘと定義する。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１０Ｍ
Ｈｚのキャリア信号（マーク長０．４０μｍに相当す
る）を記録して、Ｃ／Ｎ比の再生パワー依存性を調べ
た。図１２にその一例を示す。

【００６６】尚、実験例１〜５で中間層のキュリー温度
を異ならせている。表１にＰｒｍｉｎ，Ｐｒｍａｘを測
定した結果を示す。Ｐｒｍｉｎは中間層のＴｃが上昇す
るに従い、増加しているが中間層のＴｃが２１０℃で
も、Ｐｒｍｉｎは２．２ｍＷに抑えられている。中間層
のＴｃと再生パワーの関係を図１３に示す。

【００６７】実験例６〜７では中間層のＴｃは１８５℃
とし、メモリ層のＴｃをそれぞれ２９０℃、３１０℃と
した。Ｐｒｍｉｎは変わらず、Ｐｒｍａｘのみがメモリ
層のＴｃが高くなるに従い、増加するため、再生パワー
マージンが広くなった。

【００６８】実験例８〜９では第一誘電体層の膜厚を変
化させることにより、Ｐｒｍｉｎの変化を調べた。

【００６９】実験例１０では第１誘電体層としてＴａＯ
ｘを用いて、ディスクを作成した。

【００７０】屈折率と膜厚が本発明の範囲であれば、再
生パワーはいずれの場合にも低く抑えられ、２．２ｍＷ
以下となり実用に供されるレベルである。

【００７１】（比較例１〜５）比較例１〜５は実験例と
同様に中間層のキュリー温度が異なる再生磁界、初期化
磁界を必要としないタイプの超解像媒体である。屈折
率、膜厚及び反射率を表１に示す。実験例と同様に中間
層のＴｃが上昇するに従い、Ｐｒｍｉｎは増加してい
る。中間層のＴｃを１５５℃にしても、Ｐｒｍｉｎは
２．３ｍＷ以上必要となる。又、中間層のＴｃを下げる
と低温部のマスクが不完全となるため、クロストークも
悪化する。

【００７２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の光
磁気記録媒体及び該媒体の情報再生方法を用いれば、光
の回折限界以下の記録マークを、低い再生パワーで高い
信号品質で再生することが可能となる。

【００７３】

【表１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光磁気記録媒体の磁性層の基本構成を
示す図。

【図２】本発明の光磁気記録媒体の他の形態における情
報再生方法を示した図。（ａ）は媒体の板面上の光スポ
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
ク方向の温度分布を示す図

【図３】（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の光磁気記録媒体
における光スポット内の高温領域がマスクされる原理を
説明する図。

【図４】再生層に転写された記録磁区にかかる静磁界Ｈ
ｌｅａｋ，Ｈｓｔ及びブロッホ磁壁エネルギーによる実
効的磁界Ｈｗｂを示した図。

【図５】（ａ）はアンチパラレルタイプの層構成につい
て交換結合力及び静磁結合力夫々が支配的な時の安定な
磁化状態を示す図。（ｂ）はパラレルタイプの層構成に
ついて交換結合力、静磁結合力が支配的な時の安定な磁
化状態を示す図。

【図６】磁化の温度変化を補償温度の異なるＧｄＦｅＣ
ｏについて示した図。

【図７】ＧｄＦｅＣｏの補償温度とキュリー温度の組成
依存性を示した図。

【図８】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の温度特性
の例を示す図。

【図９】第1誘電体層の膜厚と反射率の関係を示した図
（波長５３０ｎｍ）。

【図１０】第1誘電体層の膜厚と反射率の関係を示した
図（波長６８０ｎｍ）。

【図１1】第1誘電体層の膜厚と反射率の関係を示した図
（波長７８０ｎｍ）。

【図１２】Ｃ，Ｎの再生パワー依存性を本発明実験例4
と比較例4について比較した図。

【図１３】再生パワーと中間層のＴｃ，メモリ層のＴｃ
との関係を示した図。

【図１４】公知例の超解像方法を示した図。

【図１５】公知例の超解像方法を示した図。

【図１６】公知例の超解像方法を示した図。

【符号の説明】

１ 記録磁区 ２ 光スポット ３ アパーチャ ４ フロントマスク ５ 高温領域 ６ａ，ｂ グルーブ ７ ランド ８ ブロッホ磁壁 １１ 再生層 １２ 中間層 １３ メモリ層

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の誘電体層と、室温で面内磁化膜
   で、室温とキュリー温度の間で垂直磁化膜となる第１磁
   性層と、前記第１磁性層より大きな保磁力と低いキュリ
   ー温度を有する記録情報が蓄積される垂直磁化膜からな
   る第２磁性層と、前記第１磁性層及び第２磁性層間に設
   けられ、それらの磁性層のキュリー温度より低いキュリ
   ー温度を有する第３磁性層と、第２の誘電体層とを順次
   透明基板上に積層してなる光磁気記録媒体において、 前記媒体に記録された情報を再生するために用いるレー
   ザー光の波長を５００ｎｍ以上６００ｎｍ未満とした場
   合、第１の誘電体層の屈折率を２．０以上２．３以下、
   膜厚を４０ｎｍ以上６０ｎｍ以下としたことを特徴とす
   る光磁気記録媒体。
2. 【請求項２】 第１の誘電体層と、室温で面内磁化膜
   で、室温とキュリー温度の間で垂直磁化膜となる第１磁
   性層と、前記第１磁性層より大きな保磁力と低いキュリ
   ー温度を有する記録情報が蓄積される垂直磁化膜からな
   る第２磁性層と、前記第１磁性層及び第２磁性層間に設
   けられ、それらの磁性層のキュリー温度より低いキュリ
   ー温度を有する第３磁性層と、第２の誘電体層とを順次
   透明基板上に積層してなる光磁気記録媒体において、 前記媒体に記録された情報を再生するために用いるレー
   ザー光の波長を６００ｎｍ以上７３０ｎｍ未満とした場
   合、第１の誘電体層の屈折率を２．０以上２．３以下、
   膜厚を４０ｎｍ以上７０ｎｍ以下としたことを特徴とす
   る光磁気記録媒体。
3. 【請求項３】 第１の誘電体層と、室温で面内磁化膜
   で、室温とキュリー温度の間で垂直磁化膜となる第１磁
   性層と、前記第１磁性層より大きな保磁力と低いキュリ
   ー温度を有する記録情報が蓄積される垂直磁化膜からな
   る第２磁性層と、前記第１磁性層及び第２磁性層間に設
   けられ、それらの磁性層のキュリー温度より低いキュリ
   ー温度を有する第３磁性層と、第２の誘電体層とを順次
   透明基板上に積層してなる光磁気記録媒体において、 前記媒体に記録された情報を再生するために用いるレー
   ザー光の波長を７３０ｎｍ以上８５０ｎｍ未満とした場
   合、第１の誘電体層の屈折率を２．１以上２．３以下、
   膜厚を５０ｎｍ以上９０ｎｍ以下としたことを特徴とす
   る光磁気記録媒体。
4. 【請求項４】 請求項１、２、３において、 前記第１、第２、第３磁性層は、室温と第３磁性層のキ
   ュリー温度の間の一部の温度領域で交換結合すると共に
   前記第１磁性層の磁化は、前記第３磁性層のキュリー温
   度以上の温度領域では一方向に揃えられる。
5. 【請求項５】 請求項１、２、３において、 前記媒体の盤面内の平坦部において、透明基板側から入
   射した光の反射率が１５〜２２％である。
6. 【請求項６】 請求項１、２、３に記載された光磁気記
   録媒体にレーザー光を照射し、レーザー光照射によって
   生ずる温度分布により、光スポット内に、主に面内に磁
   化が配向してメモリ層の磁化情報を光学的にマスクする
   部分と、第１磁性層をレーザー光照射で昇温することに
   より垂直磁化膜とし前記第２磁性層に記録された磁気信
   号を第１磁性層に転写する部分と、垂直磁化膜となった
   第１磁性層の記録磁区が反転して磁化が消去方向に配向
   する部分とを生ぜしめ、前記レーザー光の反射光を検出
   することにより前記媒体に記録された情報を再生するこ
   とを特徴とする情報再生方法。