JPH10106058A - 光磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 媒体の作成が容易でしかも、光変調ダイレク
トオーバーライトの記録特性が向上した光磁気記録媒体
を提供する。 【解決手段】 少なくとも、磁性薄膜４〜６が三層に積
層された光磁気記録媒体であって、磁性薄膜４，６は垂
直磁気異方性又は室温で面内磁気異方性を有する希土類
−３ｄ遷移金属から成るアモルファス膜から構成され、
かつ磁性薄膜５を介して磁気的に結合しており、磁性薄
膜５は、希土類−３ｄ遷移金属との交換エネルギーが小
さくかつ面内方向に磁気異方性を有する希土類金属優勢
膜から構成され、かつ磁性薄膜４，６の磁気的な結合状
態を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザー光等の光
を照射することにより情報の記録再生を行う光磁気記録
媒体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光磁気相互作用によって情報マーク（磁
区）の読み出しを行う記録媒体に対する情報の記録方法
においては、垂直磁化膜の磁性薄膜を有する記録媒体に
対し、その磁化の方向を膜面に垂直な一方向に予め揃え
るいわゆる初期化を施しておき、この磁化方向と反対向
きの垂直磁化を有する磁区を、レーザー光照射等の局部
加熱により形成することによって、２値化された情報マ
ークとして情報を記録保存している。かかる記録方法に
おいては、情報の書き換えに先立って、記録された情報
の消去（あるいは初期化）の過程、即ちイニシャライズ
のための時間を要し、情報の高転送レートでの記録を実
現できない。

【０００３】そこでこの問題に対処すべく、このような
独立のイニシャライズ過程の時間が不要となる重ね書
き、いわゆるオーバーライト方式による記録方法が種々
提案され、実現されている。これら種々のオーバーライ
ト方式による記録方法の中で将来の高密度化のための磁
気超解像技術との融合技術として有望視されているもの
に光変調ダイレクトオーバーライト技術がある。これ
は、レーザー光等による媒体の加熱温度を切替制御する
のみで容易に書き換え、即ちオーバーライトが可能とな
る。この光変調ダイレクトオーバーライトを実現するた
めの記録媒体基本技術として、特開昭６２−１７５９４
８号公報に開示されているものがある。

【０００４】即ち、この出願で開示されている光磁気記
録方法は、第１及び第２の希土類−遷移金属磁性薄膜の
積層構造による記録媒体を用い、所要の第１の外部磁界
印加の下に第２の磁性薄膜の副格子磁化の反転が生じな
い温度で、かつ第１の磁性薄膜のキュリー温度Ｔ_c 以上
の温度Ｔ₁ に加熱する第１の昇温状態と、温度Ｔ₁ 以上
でかつ第２の磁性薄膜の副格子磁化を反転させるに充分
な第２の温度Ｔ₂ に加熱する第２の昇温状態とを、記録
する情報”０”，”１”に対応させて変調し、冷却過程
で、第１及び第２の磁性薄膜の交換相互作用による交換
結合力により、第１の磁性薄膜の副格子磁化の向きを第
２の磁性薄膜の副格子磁化の向きに揃えて、情報”
０”，”１”の記録マーク（磁区）を第１の磁性薄膜に
形成すると共に、第２の外部磁界によって、室温で第２
の磁性薄膜の副格子磁化のみ一方向に反転するようにし
て、ダイレクトオーバーライトが可能となるようにする
もので、それに使用される光磁気記録媒体は、上記の状
態を実現し得るように作成された垂直磁気二層膜によっ
て提供されるものである。図１０は室温から記録温度に
おける光磁気記録媒体の磁化状態を説明するための図で
ある。

【０００５】この光磁気記録媒体において、その積層さ
れた第１の磁性薄膜と第２の磁性薄膜の界面には、交換
エネルギーが働いており、このため室温（例えば３００
Ｋ）の状態Ｂ（図１０）では、界面磁壁が生成する。こ
のときの界面磁壁エネルギーσ_w は、 Ｈ_wi＝σ_w ／２Ｍ_siｈ_i ・・・・・・・・・・・・・・（１） 但し、Ｈ_wi： i層が隣接した磁性層から受ける実効的バ
イアス磁界 Ｍ_si： i番目の磁性層の飽和磁化 ｈ_i ： i番目の磁性層の膜厚 とあらわされ、 σ_w ＝約２｛（Ａ₁ Ｋ₁ ）^1/2 ＋（Ａ₂ Ｋ₂ ）^1/2 ｝ ・・（２） 但し、Ａ₁ ：第１の磁性薄膜の交換スティフネス定数 Ａ₂ ：第２の磁性薄膜の交換スティフネス定数 Ｋ₁ ：第１の磁性薄膜の実効的異方性定数 Ｋ₂ ：第２の磁性薄膜の実効的異方性定数 であると考えられる。

【０００６】そして、オーバーライトのための条件は、
室温において状態Ｂから状態Ａへの移行が生じないよう
にするために、次の条件を満たすことが必要である。 Ｈ_c1＞Ｈ_w1＝σ_w ／２Ｍ_s1ｈ₁ ・・・・・・・・・・・（３） 但し、Ｈ_c1：第１の磁性薄膜の保磁力 Ｈ_w1：第１の磁性薄膜が隣接した磁性層から受ける実効
的バイアス磁界 Ｍ_s1：第１の磁性薄膜の飽和磁化 ｈ₁ ：第１の磁性薄膜の膜厚

【０００７】また、室温において状態Ｂから状態Ｅへの
移行が生じないようにするためには、次の条件を満たす
ことが必要である。 Ｈ_c2＞Ｈ_w2＝σ_w ／２Ｍ_s2ｈ₂ ・・・・・・・・・・・（４） 但し、Ｈ_c2：第２の磁性薄膜の保磁力 Ｈ_w2：第２の磁性薄膜が隣接した磁性層から受ける実効
的バイアス磁界 Ｍ_s2：第２の磁性薄膜の飽和磁化 ｈ₂ ：第２の磁性薄膜の膜厚

【０００８】さらにまた、状態Ｅにおいて、第１の磁性
薄膜が外部初期化補助磁界Ｈ_ini によって反転してしま
うことがないようにするためには、次の条件を満たすこ
とが必要である。 Ｈ_c1±Ｈ_w1＞Ｈ_ini ・・・・・・・・・・・・・・・・（５） ここで左辺の”±”は、第１の磁性薄膜が希土類優勢膜
であり、第２の磁性薄膜が遷移金属優勢薄膜である（ま
たは、その逆の）場合（即ちアンチパラレル結合である
場合）は、”＋”となり、第１及び第２の磁性薄膜が共
に遷移金属（あるいは、共に希土類金属）優勢膜である
場合（即ちパラレル結合である場合）は、”−”とな
る。

【０００９】他方、状態Ｅから状態Ｂへの移行を可能と
するためには、次の条件を満たすことが必要である。 Ｈ_c2＋Ｈ_w2＜Ｈ_ini ・・・・・・・・・・・・・・・・（６）

【００１０】さらに、昇温状態が第１の磁性薄膜のキュ
リー温度Ｔ_c1近傍において、状態Ｃから状態Ａへの移
行、即ち第１の磁性薄膜の磁化の向きが第２の磁性薄膜
の磁化の向きに揃えられるためには、次の条件を満たす
ことが必要である。 Ｈ_w1＞Ｈ_c1＋Ｈ_ex ・・・・・・・・・・・・・・・・・（７） 但し、Ｈ_ex：記録外部磁界

【００１１】さらにまた、状態Ｃから状態Ｅへの移行が
生じないようにするために、次の条件を満たすことが必
要である。 Ｈ_c2−Ｈ_w2＞Ｈ_ex ・・・・・・・・・・・・・・・・・（８）

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】以上より明らかなよう
に、室温においては、上記（３）及び（４）式を満足す
るために界面磁壁エネルギーσ_w は、小さいほうが望ま
しく、第１の磁性薄膜の磁化の向きが第２の磁性薄膜の
磁化の向きに揃う温度近傍では、交換相互作用を強く働
かせるために、界面磁壁エネルギーσ_w は、上記（７）
及び（８）式を満たす状態で、ある程度の大きさ、即ち
室温でのσ_w の大きさが変化しないか、あるいは、変化
したとしても、その減少度合いが少ない状態を保持して
いる必要がある。しかしながら、これらを全てを満足す
る状態を、第１及び第２の磁性薄膜の保磁力、飽和磁
化、膜厚の制御のみで実現することは極めて困難であっ
た。

【００１３】本発明は、前記した第１及び第２の磁性薄
膜間の交換相互作用による交換結合力によって発生する
磁気特性を制御する希土類金属優勢膜である第３の磁性
薄膜を、第１及び第２の磁性薄膜の中間に設け、かつ、
その磁性膜の組成制御又は他の金属元素の添加を行うこ
とにより、特性の優れた媒体作成を容易ならしめるのみ
ならず、記録特性の向上、さらには、交換結合多層膜全
般における有効な制御層を備えた光磁気記録媒体を提供
することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明は下記する（１）〜（３）の構成の光磁
気記録媒体を提供する。

【００１５】（１） 図１に示すように、少なくとも、
第１、第２、第３の磁性薄膜４〜６が順次積層された光
磁気記録媒体１であって、前記第１及び第３の磁性薄膜
４，６は，垂直磁気異方性又は室温で面内磁気異方性を
有する希土類金属−３ｄ遷移金属から成るアモルファス
薄膜から構成され，かつ前記第２の磁性薄膜５を介して
磁気的に結合しており，前記第２の磁性薄膜５は，前記
希土類金属−３ｄ遷移金属との交換エネルギーが小さく
かつ面内方向に磁気異方性を有する希土類金属優勢（Ｒ
Ｅ−ｒｉｃｈ）膜から構成されることを特徴とする光磁
気記録媒体１。

【００１６】（２） 前記第２の磁性薄膜５は、面内方
向に磁気異方性をもつアモルファス薄膜で、希土類にＥ
ｒ（エルピウム）又はＨｏ（ホルミウム）を、３ｄ遷移
金属にＦｅ（鉄）又はＦｅＣｏ（鉄・コバルト合金）を
用いた膜であることを特徴とする上記した（１）記載の
光磁気記録媒体。

【００１７】（３） 前記第２の磁性薄膜５は、面内方
向に磁気異方性をもつアモルファス薄膜で、ＨｏＦｅ
（ホルミウム・鉄合金）、ＨｏＦｅＣｏ（ホルミウム・
鉄・コバルト合金）、ＥｒＦｅ（エルピウム・鉄合金）
又はＥｒＦｅＣｏ（エルピウム・鉄・コバルト合金）の
いずれかをベースとして、さらに他の金属としてＢｉ
（ビスマス）、Ｓｎ（スズ）又はＬｕ（ルテチウム）の
いずれかを添加した膜であることを特徴とする上記した
（１）記載の光磁気記録媒体。

【００１８】

【発明の実施の態様】以下、本発明の光磁気記録媒体を
［実施例１］、［実施例２］の順に、図１〜図９に沿っ
て説明する。

【００１９】［実施例１］本発明の光磁気記録媒体１
は、図１に示すように、ガラス板またはポリカーボネイ
ト等の光透過性基板２上（同図中ではその下面）に、保
護膜または多重干渉膜となる透明な誘電体膜３を介して
第１から第３の磁性薄膜を、真空中で例えば連続スパッ
タリング等により順次積層した三層磁性膜（第１、第
２、第３の磁性薄膜）４，５，６を形成し、さらにこの
第３の磁性薄膜６上（同図中ではその下面）に非磁性金
属膜あるいは誘電体膜より成る保護膜７を形成してなる
ものである。レーザー光等の照射は光透過性基板２側か
ら行われる。第１及び第３の磁性薄膜４，６は垂直磁気
異方性又は室温で面内磁気異方性を有する希土類−３ｄ
遷移金属から成るアモルファス薄膜で構成されている。
第２の磁性薄膜５は希土類−３ｄ遷移金属との交換エネ
ルギーが小さくかつ面内方向に磁気異方性を有する希土
類金属優勢（ＲＥ−ｒｉｃｈ）膜から成る。

【００２０】第１の磁性薄膜４は、例えばＴｂＦｅ（テ
ルビウム・鉄合金）またはＴｂＦｅＣｏ（テルビウム・
鉄・コバルト合金）によって構成する。第３の磁性薄膜
６は、例えばＤｙＦｅＣｏ（ディスプロシウム・鉄・コ
バルト合金）によって構成する。

【００２１】中間層である第２の磁性薄膜５は、希土類
金属優勢の例えばＨｏＦｅ（ホルミウム・鉄合金）また
はＨｏＦｅＣｏ（ホルミウム・鉄・コバルト合金）、Ｅ
ｒＦｅ（エルピウム・鉄合金）、ＥｒＦｅＣｏ（エルピ
ウム・鉄・コバルト合金）のいずれかの薄膜によって構
成する。具体的には、Ｅｒ_x （Ｆｅ_1-y Ｃｏ_y ）_1-x に
おいて、 ０．２６≦x ≦０．５０， ０≦y ≦０．３ （x ，y
は原子含有量比） の組成で、ＨｏＦｅまたはＨｏＦｅＣｏ、ＥｒＦｅ、Ｅ
ｒＦｅＣｏのいずれかをベースに、他の金属としてＢｉ
（ビスマス）、Ｓｎ（スズ）又はＬｕ（ルテチウム）と
いった元素を添加することにより、希土類金属と３ｄ遷
移金属との交換エネルギーを小さくしたものによって構
成する。

【００２２】以下、本発明で重要となる界面磁壁エネル
ギーの温度特性とその有効な制御方法について述べる。

【００２３】図２は光磁気記録媒体１を構成する各層
（第１の磁性薄膜４〜第３の磁性薄膜６）の磁化の温度
特性、実効的異方性（Ｋｕ−２πＭｓ² ）の温度特性を
それぞれ実測して分子場理論のパラメータを決定し計算
した界面磁壁エネルギーの温度依存性を、第２の磁性層
５に希土類金属優勢（ＲＥ−ｒｉｃｈ）膜を用いた場合
と遷移金属優勢（ＴＭ−ｒｉｃｈ）膜を用いた場合とで
比較したグラフである。

【００２４】図２中、「Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｗａｌｌ
ｅｎｅｒｇｙ」（単位：ｅｒｇ／ｃｍ² ）は界面磁壁
エネルギー、「Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ」（単位：Ｋ）
は絶対温度をそれぞれ示している。

【００２５】また、図２中、細線で示す「σ_B ｏｆ ３
ｒｄ Ｌａｙｅｒ（ＤｙｆｅＣｏ）」はＤｙＦｅＣｏ膜
を用いた第３の磁性薄膜６のブロッホ磁壁エネルギーの
温度依存性、細線で示す「σ_B ｏｆ １ｓｔ Ｌａｙｅ
ｒ（ＴｂＦｅ）」はＴｂＦｅ膜を用いた第１の磁性薄膜
４のブロッホ磁壁エネルギーの温度依存性、太線で示す
「ＲＥ−ｒｉｃｈ ２ｎｄ Ｌａｙｅｒ」は希土類金属
優勢（ＲＥ−ｒｉｃｈ）膜を第２の磁性薄膜５として用
いた場合の界面磁壁エネルギーの温度依存性、そして、
太線で示す「ＴＭ−ｒｉｃｈ ２ｎｄ Ｌａｙｅｒ」は
遷移金属優勢（ＴＭ−ｒｉｃｈ）膜を第２の磁性薄膜５
として用いた場合の界面磁壁エネルギーの温度依存性を
それぞれ示している。

【００２６】図２中、室温における、「ＲＥ−ｒｉｃｈ
２ｎｄ Ｌａｙｅｒ」、「ＴＭ−ｒｉｃｈ ２ｎｄ
Ｌａｙｅｒ」の各界面磁壁エネルギーは、上述した
（５），（６）式を考慮した値で、どちらの場合も約
１．２ｅｒｇ／ｃｍ² であるが、温度上昇に伴って、そ
の減少度合いに差が生じているのが分かる。

【００２７】図３は光磁気記録媒体１を構成する第２の
磁性層５の磁化の温度依存性を、希土類金優勢（ＲＥ−
ｒｉｃｈ）膜と遷移金属優勢（ＴＭ−ｒｉｃｈ）膜とを
用いた場合とで比較したグラフである。

【００２８】図３中、「Ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ」
（単位：ｅｍｕ／ｃｍ³ ）は磁化、「ＴＭ−ｒｉｃｈ」
は遷移金属優勢膜の磁化の温度依存性、「ＲＥ−ｒｉｃ
ｈ」は希土類金属優勢膜の磁化の温度依存性をそれぞれ
示している。

【００２９】図４は光磁気記録媒体１を構成する第２の
磁性層５の実効的異方性（Ｋｕ−２πＭｓ² ）の温度依
存性を、希土類金属優勢（ＲＥ−ｒｉｃｈ）膜と遷移金
属優勢（ＴＭ−ｒｉｃｈ）膜とで比較したグラフであ
る。

【００３０】図４中、「Ｋｕ」（単位：１０⁵ ｅｒｇ／
ｃｍ³ ）は真の異方性、「Ｋｕ−２πＭｓ² 」（単位：
１０⁵ ｅｒｇ／ｃｍ³ ）は実効的異方性、「Ｋｕ （Ｒ
Ｅ−ｒｉｃｈ）」は希土類金属優勢（ＲＥ−ｒｉｃｈ）
の真の異方性の温度依存性、「Ｋｕ （ＴＭ−ｒｉｃ
ｈ）」は遷移金属優勢（ＴＭ−ｒｉｃｈ）膜の真の異方
性の温度依存性、「Ｋｕ−２πＭｓ² （ＲＥ−ｒｉｃ
ｈ）」は希土類金属優勢（ＲＥ−ｒｉｃｈ）膜の実効的
異方性の温度依存性、そして、「Ｋｕ−２πＭｓ² （Ｔ
Ｍ−ｒｉｃｈ）」は遷移金属優勢（ＴＭ−ｒｉｃｈ）膜
の実効的異方性の温度依存性をそれぞれ示している。

【００３１】さて、図２には、「ＴＭ−ｒｉｃｈ ２ｎ
ｄ Ｌａｙｅｒ」の界面磁壁エネルギーは「ＲＥ−ｒｉ
ｃｈ ２ｎｄ Ｌａｙｅｒ」の界面磁壁エネルギーに比
べ、温度上昇に伴って急激に低下していることが示され
ている。

【００３２】また、図３には、「ＲＥ−ｒｉｃｈ」の磁
化の温度変化は「ＴＭ−ｒｉｃｈ」の磁化の温度変化よ
りも急激に減少することが示されている（「ＴＭ−ｒｉ
ｃｈ」の方が上に凸）。

【００３３】さらに、図４には、「Ｋｕ−２πＭｓ
² （ＲＥ−ｒｉｃｈ）」の実効的異方性の温度変化は
「Ｋｕ−２πＭｓ² （ＴＭ−ｒｉｃｈ）」の実効的異方
性の温度変化よりも急激に増加することが示されている
（「Ｋｕ−２πＭｓ² （ＴＭ−ｒｉｃｈ）」の方が下に
凸）。

【００３４】一方、第１の磁性薄膜４から第２の磁性薄
膜５への磁気転写は、上述した（７），（８）式より、
温度上昇に伴って界面磁壁エネルギーの減少度合いがよ
り少ないことが望ましいわけである。この条件に好適な
ものとしては、図２に示す「ＲＥ−ｒｉｃｈ ２ｎｄ
Ｌａｙｅｒ」の特性である。従って、希土類金属優勢
（ＲＥ−ｒｉｃｈ）膜の第２の磁性薄膜５として用いた
場合の磁気転写は、遷移金属優勢（ＴＭ−ｒｉｃｈ）膜
を第２の磁性薄膜５として用いた場合の磁気転写よりも
良好に行うことができると言える。

【００３５】他方、磁壁エネルギーσ_w は、上述した
（２）式の如くに、 σ_w ＝約２｛（Ａ₁ Ｋ₁ ）^1/2 ＋（Ａ₂ Ｋ₂ ）^1/2 ｝ ・・（２） 但し、Ａ₁ ：第１の磁性薄膜の交換スティフネス定数 Ａ₂ ：第２の磁性薄膜の交換スティフネス定数 Ｋ₁ ：第１の磁性薄膜の実効的異方性定数 Ｋ₂ ：第２の磁性薄膜の実効的異方性定数 で表すことができるため、ＡＫ積の値が小さい側に界面
磁壁はシフトすると考えられる。中間層である第２の磁
性層５の垂直磁気異方性エネルギーを下げることで、界
面磁壁の大部分は第２の磁性層５内に存在することとな
り、記録された磁区は安定に存在することになる。従っ
て、室温から記録の行われる温度（Ｔ₂ 近傍）までの全
温度領域において第２の磁性層５の垂直磁気異方性エネ
ルギーを下げることが望ましく、そのためには、室温か
ら記録の行われる温度までの全温度領域において第２の
磁性層５は面内磁気異方性を有することが良いと言え
る。

【００３６】以上より、希土類−３ｄ遷移金属から成る
アモルファス薄膜で，垂直（または室温で面内）磁気異
方性を有する第１及び第３の薄膜が、第２の磁性薄膜を
挟んで成膜された記録薄膜媒体において、第１及び第３
の磁性層が第２の磁性層を介して、順次磁気的に結合し
て積層されており、その結合状態を制御することを目的
とした第２の磁性薄膜が希土類金属優勢（ＲＥ−ｒｉｃ
ｈ）膜であって，希土類と３ｄ遷移金属の交換エネルギ
ーが小さく、面内方向に磁気異方性を有する膜となって
いることが記録特性改善に有効であると言える。

【００３７】［実施例２］上述した本発明の実施例１の
如く、界面磁壁エネルギーの温度特性は、中間層（第２
の磁性層５）の磁化の温度特性及び実効的異方性の温度
特性に大きく依存するものである。従って、これら磁化
及び実効的異方性を制御することで、界面磁壁エネルギ
ーの温度特性をさらに向上させることが可能となる。

【００３８】分子場理論における希土類金属（Ｒｅ）と
３ｄ遷移金属の間に働く交換エネルギーを制御すること
が、上記温度特性の向上に対して有効である。中間層に
Ｂｉ，Ｓｎといった元素を添加すると補償温度が下が
り、希土類金属金属と３ｄ遷移金属の間に働く交換エネ
ルギーを下げることが可能である。

【００３９】図５は第２の磁性層５における磁化の温度
依存性を、希土類金属と３ｄ遷移金属の間に働く交換エ
ネルギーを変化させた２種類の希土類金属優勢膜で比較
したグラフである。

【００４０】図５中、「Ｊ _ReFe ＝−１．７×１０^-15
erg」は第２の磁性層５のＲｅ−Ｆｅ間の交換エネルギ
ーが−１．７×１０^-15 ｅｒｇである場合の磁化の温度
依存性、「Ｊ _ReFe ＝−１．２×１０^-15 erg」は第２
の磁性層５のＲｅ−Ｆｅ間の交換エネルギーが−１．２
×１０^-15 ｅｒｇである場合の磁化の温度依存性をそれ
ぞれ示している。

【００４１】図６は第２の磁性層５における異方性の温
度依存性を、希土類金属と３ｄ遷移金属の間に働く交換
エネルギーを変化させた２種類の希土類金属優勢膜で比
較したグラフである。

【００４２】図６中、「Ｋｕ（Ｊ_ReFe ＝−１．７×１
０^-15 erg）」は第２の磁性薄膜５のＲｅ−Ｆｅ間の交
換エネルギーが−１．７×１０^-15 ｅｒｇである場合の
真の異方性の温度依存性、「Ｋｕ（Ｊ_ReFe ＝−１．２
×１０^-15 erg)」は第２の磁性薄膜５ のＲｅ−Ｆｅ間
の交換エネルギーが−１．２×１０^-15 ｅｒｇである場
合の真の異方性の温度依存性、「Ｋｕ−２πＭｓ² （Ｊ
_ReFe ＝−１．２×１０^-15 erg)」は第２の磁性薄膜５
のＲｅ−Ｆｅ間の交換エネルギーが−１．２×１０^-15
ｅｒｇである場合の実効的異方性の温度依存性、そし
て、「Ｋｕ−２πＭｓ² （Ｊ_ReFe ＝−１．７×１０
^-15 erg)」は第２の磁性薄膜５のＲｅ−Ｆｅ間の交換エ
ネルギーが−１．７×１０^-15 ｅｒｇである場合の実効
的異方性の温度依存性それぞれ示している。

【００４３】図５、図６は、希土類金属と３ｄ遷移金属
間の交換エネルギーを−１．７×１０^-15 ｅｒｇから−
１．２×１０^-15 ｅｒｇに下げた場合の磁化及び異方性
の温度特性を示したものであり、上述した図３及び図４
と比較すると分かるように、磁化及び実効的異方性が大
きく変動している。Ｒｅ−Ｆｅ間の交換エネルギーＪ
_ReFe を下げた場合では、磁化が温度上昇に対してほぼ
直線的に減少し、その結果、実効的異方性が上に凸なカ
ーブを描き、急激に増大している。

【００４４】図７は界面磁壁エネルギーの温度依存性
を、図２の比較で用いた第２磁性層５に希土類金属優勢
（ＲＥ−ｒｉｃｈ）膜を用いた場合と、第２の磁層５に
希土類金属と３ｄ遷移金属間（Ｒｅ−Ｆｅ）に働く交換
エネルギーを下げた希土類金属優勢（ＲＥ−ｒｉｃｈ）
膜とを用いた場合とで比較したグラフである。

【００４５】図７中、「２ｎｄ Ｌａｙｅｒ（Ｊ_ReFe
＝−１．７×１０^-15 erg)」は希土類金属優勢（ＲＥ−
ｒｉｃｈ）膜を用いた第２の磁性薄膜５のＲｅ−Ｆｅ間
の交換エネルギーが−１．７×１０^-15 ｅｒｇである場
合の界面磁壁エネルギーの温度依存性、「２ｎｄ Ｌａ
ｙｅｒ（Ｊ_ReFe＝−１．２×１０^-15 erg)」は希土類優
勢（ＲＥ−ｒｉｃｈ）膜を用いた第２の磁性薄膜５のＲ
ｅ−Ｆｅ間の交換エネルギーが−１．２×１０^-15 ｅｒ
ｇである場合の界面磁壁エネルギーの温度依存性をそれ
ぞれ示している。

【００４６】図７から明らかなように、希土類金属と３
ｄ遷移金属の間に働く交換エネルギーを下げた中間層
（第２の磁性薄膜５）を用いた媒体では、温度上昇に伴
う界面磁壁エネルギーの減少度合いが、さらに緩やかに
なることが分かる。その結果、磁化の転写性は、さらに
向上することになる。

【００４７】磁化の転写性の差は、上述した（７）式よ
り、（Ｈ_c1−Ｈ_w1 Ｈ_c1：第１の磁性薄膜の保磁力、
Ｈ_w1：第１の磁性薄膜が隣接した磁性層から受ける実効
的バイアス磁界）により判断できるといえるが、（Ｈ_c1
−Ｈ_w1）が負でかつその絶対値が大きい方が転写性が良
いことになる。

【００４８】磁化の転写性の差は上述した（７）式よる
（Ｈ_c1−Ｈ_w1）により判断できるといえるが、（Ｈ_c1−
Ｈ_w1）が負でかつその絶対値が大きい方が転写性が良い
ことになる。

【００４９】上述した図２の比較で用いた２種類の媒体
の（Ｈ_c1−Ｈ_w1）と希土類金属と３ｄ遷移金属の間に働
く交換エネルギーを下げた希土類金属優勢（ＲＥ−ｒｉ
ｃｈ）膜を第２の磁性層５に用いた媒体の（Ｈ_c1−
Ｈ_w1）の温度変化を比較したグラフが図８である。

【００５０】図８中、「Ｈ_c1−Ｈ_w1」（単位：ｋＯｅ）
は第１の磁性薄膜の保磁力Ｈ_c1から第１の磁性薄膜が隣
接した磁性層から受ける実効的バイアス磁界Ｈ_w1を減算
した値、「ＴＭ−ｒｉｃｈ ２ｎｄ Ｌａｙｅｒ（Ｊ
_ReFe＝−１．７×１０^-15 erg)」は遷移金属優勢（ＴＭ
−ｒｉｃｈ）膜を第２の磁性薄膜５に用いた媒体におい
てＲｅ−Ｆｅ間の交換エネルギーが−１．７×１０^-15
ｅｒｇである場合の（Ｈ_c1−Ｈ_w1）、「ＲＥ−ｒｉｃｈ
２ｎｄ Ｌａｙｅｒ（Ｊ_ReFe＝−１．７×１０^-15 er
g)」は希土類金属優勢（ＲＥ−ｒｉｃｈ）膜を第２の磁
性薄膜５に用いた媒体においてＲｅ−Ｆｅ間の交換エネ
ルギーが−１．７×１０^-15 ｅｒｇである場合の（Ｈ_c1
−Ｈ_w1）、そして、「ＲＥ−ｒｉｃｈ ２ｎｄ Ｌａｙ
ｅｒ（Ｊ_ReFe＝−１．２×１０^-15 erg)」は希土類金属
優勢（ＲＥ−ｒｉｃｈ）膜を第２の磁性薄膜５に用いた
媒体においてＲｅ−Ｆｅ間の交換エネルギーが−１．２
×１０^-15 ｅｒｇである場合の（Ｈ_c1−Ｈ_w1）をそれぞ
れ示している。

【００５１】図８から明らかなように、中間層である第
２の磁性層５に遷移金属優勢（ＴＭ−ｒｉｃｈ）膜を用
いた場合より希土類金属優勢（ＲＥ−ｒｉｃｈ）膜を用
いた場合、さらに希土類金属と３ｄ遷移金属の間に働く
交換エネルギーを下げた希土類金属優勢（ＲＥ−ｒｉｃ
ｈ）とを中間層に用いた媒体の順で（Ｈ_c1−Ｈ_w1）の負
の絶対値の最大値が増大しているので、この順で、磁化
の転写性が向上すると言える。

【００５２】上述の如く、これら特性改善は、中間層
（第２の磁性層５）の磁化の温度特性の変化によるもの
であるが、その特性を有効に変化させる方法として、Ｅ
ｒ，Ｈｏといった希土類元素を中間層に用いることが考
えられる。

【００５３】図９は異なった５種類の希土類元素（Ｇｄ
（ガドリニウム），Ｔｂ（テルビウム），Ｄｙ（ディス
プロシウム），Ｈｏ（ホルミウム），Ｅｒ（エルピウ
ム））とＦｅ（鉄）の合金薄膜の磁化の温度特性をそれ
ぞれ比較したグラフである。

【００５４】制御層としての特性改善、即ち界面磁壁エ
ネルギーの温度特性を改善するには、温度上昇に対して
磁化がより急激に減少することが望ましいと言えるわけ
であるが、図９より、ＥｒＦｅ，ＨｏＦｅを用いること
で，より良好な特性改善が行うことが可能であると言え
る。また、これらの合金薄膜に対しても、Ｂｉ，Ｓｎ，
あるいはＬｕといった元素の添加により、希土類金属と
３ｄ遷移金属の間に働く交換エネルギーを下げることは
可能であり、それにより、更に特性を改善することがで
きると言える。

【００５５】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、界面磁壁
エネルギーを制御する第２の磁性薄膜を第１と第３の磁
性薄膜の中間に設け、その第２の磁性薄膜を室温から高
温領域で面内磁気異方性を有する希土類金属優勢組成と
し、ＨｏＦｅ又はＨｏＦｅＣｏ、ＥｒＦｅ、ＥｒＦｅＣ
ｏをベースとして、Ｂｉ，Ｓｎといった金属を添加し、
ある程度の膜厚を有する膜とすることで、室温近傍での
界面磁壁エネルギーを抑え、温度Ｔ₁ 近傍での磁壁エネ
ルギーを大きく保つ効果を得ることができる。これによ
って、室温での磁壁の安定化をはかり，かつ，温度Ｔ₁
近傍で記録磁区の転写の安定性を高めることが可能とな
る。また、本発明は、情報の重ね書きダイレクトオーバ
ーライトの特性向上を実現することのできる媒体を提供
するものにとどまらず、将来の高密度化のための磁気超
解像磁性多層膜技術に於ける交換結合制御磁性層を改良
・制御する上でも利用可能で、交換結合多層膜による磁
気記録・再生機能の多様化・改良に必須な技術を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光磁気記録媒体の構造を示す図であ
る。

【図２】光磁気記録媒体を構成する第１の磁性薄膜〜第
３の磁性薄膜の磁化の温度特性、実効的異方性の温度特
性をそれぞれ実測して分子場理論のパラメータを決定し
計算した界面磁壁エネルギーの温度依存性を、第２の磁
性層に希土類金属優勢膜を用いた場合と遷移金属優勢膜
を用いた場合とで比較したグラフである。

【図３】光磁気記録媒体を構成する第２の磁性層におけ
る磁化の温度依存性を、希土類金属優勢膜と遷移金属優
勢膜とで比較したグラフである。

【図４】光磁気記録媒体を構成する第２の磁性層の実効
的異方性の温度依存性を、希土類金属優勢膜と遷移金属
優勢膜とで比較したグラフである。

【図５】第２の磁性層における磁化の温度依存性を、希
土類金属と３ｄ遷移金属の間に働く交換エネルギーを変
化させた２種類の希土類金属優勢膜で比較したグラフで
ある。

【図６】第２の磁性層５における異方性の温度依存性
を、希土類金属と３ｄ遷移金属の間に働く交換エネルギ
ーを変化させた２種類の希土類金属優勢膜で比較したグ
ラフである。

【図７】界面磁壁エネルギーの温度依存性を、図２の比
較で用いた第２磁性層５に希土類金属優勢膜を用いた場
合と、第２の磁性層５に希土類金属と３ｄ遷移金属間に
働く交換エネルギーを下げた希土類金属優勢膜とを用い
た場合とで比較したグラフである。

【図８】図２の比較で用いた２種類の媒体の（Ｈ_c1−Ｈ
_w1）と希土類金属と３ｄ遷移金属の間に働く交換エネル
ギーを下げた希土類金属優勢膜を第２の磁性層に用いた
媒体の（Ｈ_c1−Ｈ_w1）の温度変化を比較したグラフであ
る。

【図９】５種類の希土類元素と３ｄ遷移金属の合金薄膜
の磁化の温度特性を比較したグラフである。

【図１０】室温から記録温度における光磁気記録媒体の
磁化状態（パラレル結合の場合）を説明するための図で
ある。

【符号の説明】

１ 光磁気記録媒体 ２ 透明基板 ３ 誘電体膜 ４〜６ 第１の磁性薄膜〜第３の磁性薄膜 ７ 保護膜

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも、第１、第２、第３の磁性薄膜
   が順次積層された光磁気記録媒体であって、 前記第１及び第３の磁性薄膜は、 垂直磁気異方性又は室温で面内磁気異方性を有する希土
   類金属−３ｄ遷移金属から成るアモルファス薄膜から構
   成され、かつ前記第２の磁性薄膜を介して磁気的に結合
   しており、 前記第２の磁性薄膜は、前記希土類金属−３ｄ遷移金属
   との交換エネルギーが小さくかつ面内方向に磁気異方性
   を有する希土類金属優勢（ＲＥ−ｒｉｃｈ）膜から構成
   されることを特徴とする光磁気記録媒体。
2. 【請求項２】前記第２の磁性薄膜は、面内方向に磁気異
   方性をもつアモルファス薄膜で、希土類にＥｒ（エルピ
   ウム）又はＨｏ（ホルミウム）を、３ｄ遷移金属にＦｅ
   （鉄）又はＦｅＣｏ（鉄・コバルト合金）を用いた膜で
   あることを特徴とする請求項１記載の光磁気記録媒体。
3. 【請求項３】前記第２の磁性薄膜は、面内方向に磁気異
   方性をもつアモルファス薄膜で、ＨｏＦｅ（ホルミウム
   ・鉄合金）、ＨｏＦｅＣｏ（ホルミウム・鉄・コバルト
   合金）、ＥｒＦｅ（エルピウム・鉄合金）又はＥｒＦｅ
   Ｃｏ（エルピウム・鉄・コバルト合金）のいずれかをベ
   ースとして、さらに他の金属としてＢｉ（ビスマス）、
   Ｓｎ（スズ）又はＬｕ（ルテチウム）のいずれかを添加
   した膜であることを特徴とする請求項１記載の光磁気記
   録媒体。