JPH1055575A - 熱磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁界印加の簡易化、ないしは低減化を図っ
て、記録方法を実施する装置の、より簡略化をはかるこ
とができるようする。 【解決手段】 それぞれ希土類−遷移金属磁性膜からな
り互いに磁気的に結合した第１、第２及び第３の磁性薄
膜１，２及び３を有し、該第２及び第３の磁性薄膜が交
換結合力により結合されていて、上記第３の磁性膜の副
格子磁化のむきが常に一定であって、上記第２及び第３
の磁性薄膜の各膜厚をｈ₂ 及びｈ₃ とし、磁化をＭ_S2及
びＭ_S3とし、保磁力をＨ_C2及びＨ_C3Ｈ_C4とし、上記第１
及び第２の磁性薄膜間の界面磁壁エネルギー密度をσ_w1
とし、第２及び第３の磁性薄膜間の界面磁壁エネルギー
密度をσ_W2とし、外部磁場をＨ_exするとき、 σ_W2−２Ｍ_S3・ｈ₃ ・Ｈ_ex＜２Ｍ_S3・ｈ₃ ・Ｈ_C3 ‥‥
（Ａ） σ_W2−σ_W1−２Ｍ_S2・ｈ₂ ・Ｈ_ex＞２Ｍ_S2・ｈ₂ ・Ｈ_C2
‥‥（Ｂ） の条件を満たす構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱磁気記録媒体に
係わる。

【０００２】

【従来の技術】光磁気相互作用によって情報ビット（磁
区）の読み出しを行う記録媒体に対して情報の記録を行
う熱磁気記録方法においては、垂直磁化膜による磁性薄
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によるビットをレー
ザ光照射等の局部加熱により形成することによって、２
値化された情報を記録している。

【０００３】この熱磁気記録方法においては、情報の書
き換えに先立って、記録されている情報の消去（上記初
期化に相当）の過程すなわち消去を行うための時間を要
し、高転送レートでの記録を実現できない。これに対
し、このような独立の消去過程の時間が不要とされたオ
ーバーライト方式による記録方法が種々提案されてい
る。このオーバーライト方式の熱磁気記録方法の中で有
望視されている方法としては、例えば媒体に対する外部
磁場変調法と、記録用のヘッドの他に消去用のヘッドを
設ける２ヘッド法とが知られている。外部磁場変調法と
は、例えば特願昭６０−４８８０６号公報等に開示され
ているように、膜面に垂直な磁化容易磁区を有する非晶
質フェリ磁性薄膜記録媒体に対する昇温用ビームの照射
領域に入力デジタル信号電流の状態に対応する極性の磁
場を印加することにより記録を行うものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な外部磁場変調法によって情報転送レートの高い高速記
録を行おうとすると、例えばＭＨｚオーダで動作する電
磁石が必要となり、このような電磁石の作製は困難であ
り、作製できたとしても消費電力及び発熱が大きく実用
的でないという問題点がある。また、２ヘッド法では、
余分なヘッドを必要とし、２つのヘッドを離して設置し
なければならず、ドライブシステムへの負担が大きく、
経済性が悪く、量産にも向かない等の問題点を有してい
る。

【０００５】本発明は、レーザ光等による媒体の加熱温
度を切換制御するのみで容易に書き換えすなわちオーバ
ーライトが可能とされ上述した諸問題の解決をはかった
ものである。

【０００６】尚、本出願人は、先にこのような問題点の
解決をはかる熱磁気記録方法を、特願昭６１−１９４９
６１号出願、及び特願昭６１−１９４９６２号出願で提
供した。これら出願で提案された熱磁気記録方法は、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
る熱磁気記録媒体を用い、所要の第１の外部磁界の印加
の下に第１の磁性薄膜のほぼキュリー温度Ｔ_C1以上でか
つ第２の磁性薄膜の副格子磁化の反転が生じない第１の
温度Ｔ₁ に加熱する第１の加熱状態と、温度Ｔ_C1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の加熱状態とを、記録し
ようとする情報例えば“０”，“１”に応じて切換変調
し、冷却過程で、第１及び第２の磁性薄膜の交換結合力
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、例えば“０”，
“１”の記録ビット（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、或いは、第２の磁
性薄膜組成を、その補償温度が室温から第２の温度Ｔ₂
間に存在するように選定することによって、室温で第１
の外部磁界のみによって第２の磁性薄膜の副格子磁化が
反転するようにしてオーバーライトが可能な状態を得る
ようにするものである。

【０００７】この場合消去のための特別の過程（時間）
を要することがなく高転送レート化をはかることができ
るとか、上述した２ヘッド方式、或いは外部磁場変調方
式による場合の諸問題を解決できる。

【０００８】本発明においては、これら特願昭６１−１
０４９６１号出願、及び特願昭６１−１９４９６２号出
願による熱磁気記録方法における利点を生かし、更に、
これにおける上述した第２の磁界の省略、ないしは低減
化、したがって、その記録方法を実施する装置の、より
簡略化をはかることができるようにした熱磁気記録媒体
を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による熱磁気記録
媒体は、それぞれ希土類−遷移金属磁性膜からなり互い
に磁気的に結合した第１、第２及び第３の磁性薄膜を有
し、該第２及び第３の磁性薄膜が交換結合力により結合
されていて、上記第３の磁性膜の副格子磁化の向きが常
に一定であって、上記第２及び第３の磁性薄膜の各膜厚
をｈ₂ 及びｈ₃とし、磁化をＭ_S2及びＭ_S3とし、保磁力
をＨ_C2及びＨ_C3とし、上記第１及び第２の磁性薄膜間の
界面磁壁エネルギー密度をσ_w1とし、第２及び第３の磁
性薄膜間の界面磁壁エネルギー密度をσ_W2とし、外部磁
場をＨ_exするとき、 σ_W2−２Ｍ_S3・ｈ₃ ・Ｈ_ex＜２Ｍ_S3・ｈ₃ ・Ｈ_C3 ‥‥（Ａ） σ_W2−σ_W1−２Ｍ_S2・ｈ₂ ・Ｈ_ex＞２Ｍ_S2・ｈ₂ ・Ｈ_C2 ‥‥（Ｂ） の条件を満たす構成とする。

【００１０】上述の本発明による熱磁気記録媒体によれ
ば、記録しようとする情報に応じてレーザ光を変調し
て、第１及び第２の加熱状態（加熱温度）を与えるのみ
で情報の記録を行うものであり、オーバーライトが可能
となる。

【００１１】また、本発明による熱磁気記録媒体によれ
ば、１つの磁界印加手段のみで、２値の記録が可能とな
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明による熱磁気記録媒体の基
本構成は、図１に示すように、光透過性基板５上に、第
１，第２及び第３の磁性薄膜１，２及び３が積層された
構成を有してなる。この熱磁気記録媒体は、例えば、図
２にその一例の概略断面図を示すように、ガラス板や、
アクリル板等の光透過性基板５の一方の面に、保護膜ま
たは干渉膜となる透明の誘電体膜６を介して第１，第２
及び第３の磁性薄膜１，２及び３と、更にこれら第２及
び第３の磁性薄膜２及び３間に介在されこれら第２及び
第３の磁性薄膜２及び３をいわば間接的に交換結合する
第４の磁性薄膜４が介在された構成とし得る。

【００１３】第１〜第３の磁性薄膜は、それぞれ希土類
−遷移金属の垂直磁化膜によって構成する。そして、こ
れら磁性薄膜１〜４の積層による磁性層上に、誘電体膜
より成る保護膜７が被着形成される。しかしながら、こ
の熱磁気記録媒体１０において、誘電体膜６及び保護膜
７は、省略することもできる。この熱磁気記録媒体１０
における隣合う磁性薄膜１，２，４及び３間は互いに交
換結合力により磁気的に結合されて成る。

【００１４】上述の構成で、その各誘電体膜６、第１〜
第４の各磁性薄膜１〜４、保護膜７は、それぞれ蒸着、
或いはスパッタリング等によって形成し得る。

【００１５】磁性薄膜１〜４は、種々の磁性材料によっ
て構成することが考えられるが、例えば、Ｎｄ，Ｓｍ，
Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ等の希土類金属（ＲＥ）の１種
類あるいは２種類以上がｘ＝１０〜４０原子％と、Ｃ
ｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ等の遷移金属（Ｔ
Ｍ）の１種類あるいは２種類以上が１−ｘ＝９０〜６０
原子％とで構成される非晶質合金ＲＥ_X ＴＭ_1-X によっ
て構成し得る。また、この場合にこれ以外の元素を少量
添加してもよい。このＲＥ−ＴＭ非晶質合金磁性材料に
おいて、ＲＥがＮｄあるいはＳｍの場合を除いては、Ｒ
Ｅの磁気モーメントとＴＭの磁気モーメントを反平行に
結合し、その結果いわゆるフェリ磁性を示すとともに、
正味の磁化はこれらＲＥ及びＴＭの各副格子磁化の差
（磁化の向きに応じた正負を考慮するときには各副格子
磁化の和）となる。希土類金属（ＲＥ）がＮｄ，Ｓｍの
いずれか、あるいはその混合により構成される場合は、
ＲＥの磁気モーメントとＴＭの磁気モーメントは平行に
結合して、いわゆるフェロ的磁性を示し、この場合の正
味の磁化はＲＥ及びＴＭの各副格子磁化の和となる。

【００１６】このような熱磁気記録媒体１０に対して、
膜面にほぼ垂直方向の外部磁場Ｈ_exの印加の下で、第１
の磁性薄膜１のキュリー温度Ｔ_c1以上であって第２の磁
性薄膜２の遷移金属の副格子磁化の向きを所定の向き
（以下この向きを正方向という）に保持する第１の温度
Ｔ₁ による第１の加熱状態と、同様に、外部磁場Ｈ_exの
印加の下で、ほぼキュリー温度Ｔ_c1以上で第２の磁性薄
膜２の遷移金属の副格子磁化の向きを、外部磁場Ｈ_exに
よって上述の正方向とは逆向き（以下この向きを反転方
向という）に反転する第２の温度Ｔ₂ による第２の加熱
状態とを与える。そして、これら第１及び第２の温度Ｔ
₁ 及びＴ₂ による第１及び第２の加熱状態からのそれぞ
れの冷却過程で、第３の磁性薄膜３における副格子磁化
の向きは、これが反転されることなく第２の磁性薄膜２
の副格子磁化を、第３の磁性薄膜３の副格子磁化と同じ
向きに、すなわち未記録状態と同様の状態に揃える。

【００１７】これら第１及び第２の加熱状態は、熱磁気
記録媒体１０へのレーザ光の強度を、記録しようとする
情報に応じて変調することによって行い得る。

【００１８】このように、第１及び第２の加熱状態を得
るためのレーザ光の、記録する情報に応じた変調を行う
のみで、第１の磁性薄膜１における、遷移金属ＴＭの副
格子磁化の正方向部分と、反転方向部分とによって、例
えば“０”と“１”との２値の情報の記録がなされる。

【００１９】そして、このとき、上述したように、第３
の磁性薄膜３における副格子磁化の向きを反転させるこ
となく第２の磁性薄膜２の副格子磁化を、第３の磁性薄
膜３の副格子磁化と同じ向きに揃えたことにより、これ
ら２値の記録状態で、共に、第２及び第３の磁性薄膜２
及び３の副格子磁化の向きは、磁気記録媒体の情報の未
記録の初期の状態と同等の状態とされるので、次の記録
を行うに当たっては、記録情報に応じた第１及び第２の
加熱状態を与えるのみで、この記録が可能な状態、すな
わちオーバーライトが可能な状態が得られる。

【００２０】このようにして情報の記録がなされた熱磁
気記録媒体からの記録情報の読み出し、すなわち再生
は、第１の磁性薄膜１に対する直線偏光レーザビームを
照射して、この光と磁化との相互作用による例えばカー
回転角の検出によって第１の磁性薄膜の遷移金属ＴＭの
副格子磁化の正方向か反転方向かによる２値例えば
“０”及び“１”の読み出しを行う。

【００２１】上述したように熱磁気記録媒体１０に対す
る情報の記録は、第１の磁性薄膜１において、ＴＭの副
格子磁化の正方向部分と反転方向部分とによって例えば
“０”と“１”との２値の情報がなされるものである
が、この第１の磁性薄膜１と、これと交換結合状態にあ
る第２の磁性薄膜２とについての、各キュリー温度Ｔ_C1
及びＴ_C2以下の温度での磁化状態は、図３に示す状態Ａ
〜Ｄの４つの状態を採り得る。

【００２２】図３においては、第１及び第２の磁性薄膜
１及び２のみについて、各ＴＭスピンとＲＥスピンの各
向きをそれぞれ実線矢印と破線矢印とをもって模式的に
示したものである。なお、両磁性薄膜１及び２の磁化容
易軸はいずれも膜面に垂直方向いわゆる垂直磁化膜であ
るものとするが、少なくとも一方のみが垂直磁化膜であ
ればよい。

【００２３】図３において、状態Ａ及び状態Ｂは、第１
の磁性薄膜１と第２の磁性薄膜２の各ＴＭスピンすなわ
ちＴＭの磁気モーメント同士、また各ＲＥスピンすなわ
ちＲＥの磁気モーメント同士が互いに同一の向きの状態
である。これに対し、図３の状態Ｃ及び状態Ｄでは、第
１の磁性薄膜１と第２の磁性薄膜２の各ＴＭの磁気モー
メント及びＲＥの磁気モーメントがそれぞれ互いに反対
方向を向いており、層間の界面近傍において、ＴＭの磁
気モーメント、及びＲＥの磁気モーメントの各方向が１
８０°変化する領域すなわち界面磁壁９が存在すること
になり、この部分に界面磁壁エネルギ（単位面積当たり
σ_w ｅｒｇ／ｃｍ² ）が蓄えられる。

【００２４】また、この熱磁気記録を行う熱磁気記録装
置は、例えば図４に示すように、熱磁気記録媒体１０、
例えばディスク状の熱磁気記録媒体１０に対して、記録
及び再生のためのレーザ光Ｒが、図２の光透過性基板５
側から入射され、また、保護膜７側或いは基板５側か
ら、例えば磁石２１と更に必要に応じて磁石２２とが設
けられてこれらによって媒体１０に対して磁場Ｈ_ex及び
Ｈ_sub を印加する。図４において、磁石２１と磁石２２
とは互いに離れて配されているが、隣接して配すること
もできる。また後述するように磁場Ｈ_sub を不要とする
場合は、磁石２２は省略された構成となる。ディスク状
の熱磁気記録媒体１０は、駆動モータ２５の回転軸２６
により回転駆動するようにされている。そして、レーザ
光Ｒのパワーを記録しようとする情報に応じて変調し
て、熱磁気記録媒体１０のレーザ光照射部を、第１及び
第２の温度Ｔ₁ 及びＴ₂ に加熱するようになされてい
る。

【００２５】次に、本発明の実施例を挙げて説明する
が、本発明はこれら実施例に限定されるものではないこ
とは言うまでもない。

【００２６】〔実施例１〕図５を参照して説明する。図
５は、温度変化に伴う磁化状態の変化過程を模式的に示
したものである。この実施例においては、図２で説明し
たように、光透過性基板５上に、第１〜第３の磁性薄膜
１〜３が形成され、第２の磁性薄膜２と第３の磁性薄膜
３との間に第４の磁性薄膜４が設けられ、各磁性薄膜１
〜４がフェリ磁性のＴＭ−ＲＥ合金磁性薄膜によって構
成された場合である。

【００２７】これら磁性薄膜１〜４は、いわゆるＤＣマ
グネトロンスパッタリング装置を用いて光透過性基板５
上に、直接的に、すなわち誘電体膜６の形成を省略して
ＲＥ−ＴＭフェリ磁性薄膜を順次スパッタリングして形
成した。これら各磁性薄膜１〜４は、ＲＭとＴＭとを交
互に積層させるように形成した。そして、上層の第３の
磁性薄膜３上に厚さ８００Åの例えばＳｉ₃ Ｎ₄ ，Ａｌ
Ｎ，ＳｉＯ₂ ，ＳｉＯ，ＭｇＦ₂ 等より成る保護膜７を
被着形成した。

【００２８】この実施例における媒体１０の第１及び第
２の磁性薄膜１及び２は、室温からこれらの各キュリー
温度Ｔ_C1及びＴ_C2に至るまでの温度でそれぞれＴＭ副格
子磁化優勢膜いわゆるＴＭリッチ膜である場合とする。
また、第３の磁性薄膜３は、室温から上記加熱温度Ｔ₁
までＲＥ副格子磁化優勢膜いわゆるＲＥリッチ膜である
とする。

【００２９】第１〜第４の磁性薄膜１〜４は、それぞれ
のキュリー温度をＴ_C1〜Ｔ_C4とすると、 Ｔ_C1＜Ｔ_C2 ‥‥ （１） Ｔ_C4＜Ｔ_C2，Ｔ_C3 ‥‥ （２） Ｔ_C4≦Ｔ_C1 ‥‥ （３） に選定する。

【００３０】第４の磁性薄膜４は、その膜厚を、この第
４の磁性薄膜４のキュリー温度Ｔ_C4より高い温度で第２
及び第３の磁性薄膜２及び３間の交換力を充分遮断し得
る程度において薄い膜厚例えば１００Åの膜厚に選定す
る。

【００３１】この実施例１においては、図５に示すよう
に、磁気記録媒体１０に図３で示した状態Ａと、状態Ｃ
もしくはＢとによる部分すなわち、第１の磁性薄膜１の
ＴＭスピンの正方向部分と反転方向部分の形成によって
情報の記録を行う場合である。図５において各磁性薄膜
１〜３に記載された矢印は、ＴＭスピンの向きを模式的
に示したものであるが、各磁性薄膜１〜４における磁化
Ｍ_S1〜Ｍ_S4は、各薄膜１〜４がフェリ磁性薄膜である場
合各磁性薄膜１〜４におけるＴＭ磁気モーメントとＲＥ
磁気モーメントの差に相当するものとなる。

【００３２】この例では初期状態で例えば状態Ａ、すな
わち、第１及び第２の磁性薄膜１及び２のＴＭスピン方
向が共に正方向にあって、この時、第３の磁性薄膜３も
またそのＴＭスピンが、第１及び第２の磁性薄膜１及び
２のそれと同方向にあるものとする。

【００３３】今、この室温Ｔ_R における初期状態Ａから
温度Ｔを第１の温度Ｔ₁ 或いは第２の温度Ｔ₂ に昇温す
る。この第１の温度Ｔ₁ は、第１の磁性薄膜１のほぼキ
ュリー温度Ｔ_C1以上でかつ後述する外部磁場Ｈ_exにより
第２の磁性薄膜２の磁化に反転が生じることのない温度
とする。第２の温度Ｔ₂ は、第１の温度Ｔ₁ より高く、
かつ第２の磁性薄膜２のＴＭ副格子磁化を外部磁場Ｈ_ex
によって反転させるに充分な、ほぼ第２の磁性薄膜２の
キュリー温度Ｔ_C2以上の温度とする。

【００３４】このような温度Ｔ₁ 或いはＴ₂ への加熱が
終了した後には、その温度ＴがＴ_C1より下がったときに
第１の磁性薄膜１に磁化が現れるが、このときその方向
の決定に関しては、磁性薄膜１及び２間のいわゆる交換
結合力が支配的となるようにする。すなわち、第１の磁
性薄膜１の自発磁化が現れる温度Ｔ（Ｔ_C1近傍）におい
て、おおよそ σ_w1＞２｜Ｍ_S1｜ｈ₁ Ｈ_ex ‥‥（５） の条件を満足するように、外部磁場Ｈ_ex及び層間の界面
磁壁エネルギσ_w1に対する第１の磁性薄膜１の飽和磁化
Ｍ_S1及び膜厚ｈ₁ を選定する。このようにすれば、媒体
温度ＴがＴ_C1より下がったときの磁化状態としては、第
１及び第２磁性薄膜１及び２のＴＭ副格子磁化の向きは
互いに揃った図３の状態Ａあるいは状態Ｂのいずれかと
なり、その加熱時の温度がＴ₁ のとき状態Ａに、加熱時
の温度がＴ₂ のとき状態Ｂになる。

【００３５】図５において状態Ｅは、温度Ｔが第１の温
度Ｔ₁ に昇温されて第１の磁性薄膜１の磁化が消失した
状態であり、これより冷却過程で温度Ｔが、ほぼ第１の
磁性薄膜１のキュリー温度Ｔ_C1以下となると、前述した
ように第１の磁性薄膜１はＴＭ副格子磁化が第２の磁性
薄膜２の交換結合力によって第２の磁性薄膜２のそれと
同方向の磁化方向となり図５において初期の状態Ａとな
って例えば“０”の記録部を形成する。また、図５にお
いて状態Ｆは、温度Ｔが第２の温度Ｔ₂ に昇温されて第
１及び第２の磁性薄膜１及び２の磁化が一旦消失ないし
は減少して磁界Ｈ_exによって第２の磁性薄膜２のＴＭ副
格子磁化が磁界Ｈ_exによって反転された状態で、この場
合、第４の磁性薄膜４の存在によって第２及び第３の磁
性薄膜２及び３間の交換結合力が遮断されていることに
よって状態Ｆのように両磁性薄膜２及び３のＴＭ副格子
磁化の向きが互いに逆向きとなることができる。そして
更に温度Ｔが、第１の磁性薄膜１のキュリー温度Ｔ_C1近
傍に下ると、第２の磁性薄膜２による交換結合力によっ
て第１の磁性薄膜１に第２の磁性薄膜２と同方向つまり
反転方向のＴＭ副格子磁化が生じた状態Ｇが生じる。第
２及び第３の磁性薄膜２及び３間の第４の磁性薄膜４に
は第２及び第３の磁性薄膜２及び３の副格子磁化の向き
が互いに逆向きとなることによって界面磁壁９が発生す
る。そして、更に、この状態Ｇから、温度Ｔが室温Ｔ_R
まで冷却して来ると、後述する式１２及び１３の条件の
設定によって状態Ｂもしくは状態Ｃとなる。この時第１
の磁性薄膜１のＴＭ副格子磁化が反転方向になることに
よって例えば“１”の情報が記録される。

【００３６】そして、ここで状態Ｃとなるときは、第１
及び第２の磁性薄膜１及び２の界面に互いのＴＭ副格子
磁化すなわちＴＭスピンが逆向きとなることによって界
面磁壁９が生じることになる。

【００３７】ここで、状態Ｇから状態Ｂをとるか、状態
Ｃをとるか、次の条件式で決定される。ここに、第２，
第３及び第４の磁性薄膜２，３及び４の各膜厚をｈ₂ ，
ｈ₃及びｈ₄ とし、磁化をＭ_S2，Ｍ_S3及びＭ_S4とし、保
磁力をＨ_C2，Ｈ_C3及びＨ_C4とし、計算上ｈ₄ ≪ｈ₂ ，ｈ
₃ とし、Ｍ_S4・Ｈ_C4≪Ｍ_S2・Ｈ_C2，Ｈ_S3・Ｈ_C3とする。
また、第１及び第２の磁性薄膜１及び２間の界面磁壁エ
ネルギー密度をσ_w1とし、第２及び第３の磁性薄膜２及
び３間の界面磁壁エネルギー密度をσ_W2とすると、第３
の磁性薄膜３が磁化反転しない条件は、 σ_W2−２Ｍ_S3・ｈ₃ ・Ｈ_ex＜２Ｍ_S3・ｈ₃ ・Ｈ_C3 ‥‥（１１） となる。また、状態Ｇから状態Ｃへの遷移条件は、 σ_W2−σ_W1−２Ｍ_S2・ｈ₂ ・Ｈ_ex ＞２Ｍ_S2・ｈ₂ ・Ｈ_C2 ‥‥（１２） となる。更にまた、状態Ｇから状態Ｂへの遷移条件は、 σ_w2−σ_W1−２Ｍ_S2・ｈ₂ ・Ｈ_ex ＜２Ｍ_S2・ｈ₂ ・Ｈ_C2 ‥‥（１３） となる。

【００３８】したがって上記式（１１）及び（１２）が
共に満足される条件が与えられるときは、外部磁界Ｈ_ex
以外に何ら特段の外部磁界が与えられずとも、室温で状
態Ｃが得られることになる。

【００３９】一方、上記式（１１）及び（１３）が共に
満足される場合は、室温で状態Ｂから状態Ｃへの遷移を
行うには、図５に示すように、初期化状態における正方
向の他の外部磁界Ｈ_sub を必要とすることになる。この
場合、この磁界Ｈ_sub は、 ２Ｍ_S2・ｈ₂ ・Ｈ_sub ＋σ_W2−σ_W1＞ ２Ｍ_S2・ｈ₂ ・Ｈ_C2 ‥‥（１４） −２Ｍ_S3・ｈ₃ ・Ｈ_sub ＋σ_W2＜ ２Ｍ_S3・ｈ₃ ・Ｈ_C3 ‥‥（１５） を満足するように設定される。今、上記条件式（１５）
が満足されている場合において、（１４）式のみに着目
すると、 Ｈ_sub ＞Ｈ_c2＋( σ_W1／２Ｍ_S2・ｈ₂ ）−（σ_W2／２Ｍ_S2・ｈ₂ ） ‥‥（１６） となる。

【００４０】そして、上述した状態Ｃへの遷移によっ
て、第２及び第３の磁性薄膜２及び３の磁化の向き、す
なわちＴＭスピンの向きは、初期化状態の状態Ａにおけ
ると同方向の正方向となっていることによって、次の情
報の書き換えに際しての、書き込み情報に応じた温度変
調、すなわち第１及び第２の温度Ｔ₁ 及びＴ₂ への温度
上昇に当たっては、初期化状態からの場合と同様に状態
Ｅに遷移されることからオーバーライトが可能となる。

【００４１】〔実施例２〕上述の実施例１では、室温Ｔ
_R から第２の温度Ｔ₂ まで、補償点Ｔ_compが存在しない
ＴＭ−ＲＥ磁性薄膜によって各磁性薄膜１，２を構成し
た場合であるが、この実施例２では第２の磁性薄膜２が
図６に実線曲線で飽和磁化Ｍ_S を示し、破線曲線で保磁
力Ｈ_c を示すように室温と、第２の磁性薄膜２のキュリ
ー温度Ｔ_C2以下の第２の温度Ｔ₂ 以下の間で補償点Ｔ
_compを有し、Ｔ_compより低い温度でＲＥ副格子磁化優勢
膜いわゆるＲＥリッチ膜の特性を示し、Ｔ_compより高い
温度でＴＭ副格子磁化優勢膜いわゆるＴＭリッチ膜の特
性を示すような磁性膜によって構成する。この場合の熱
磁気記録媒体１０を構成する各磁性薄膜１〜４の構成例
を表１に示す。

【００４２】

【表１】

【００４３】そして、この場合の室温Ｔ_R での第１の磁
性薄膜１と第２の磁性薄膜２との間の交換力σ_W1は１．
７ｅｒｇ／ｃｍ² で、第２の磁性薄膜２と第３の磁性薄
膜３の交換力σ_W2は、２．５ｅｒｇ／ｃｍ² であった。
この構成による熱磁気記録媒体１０を用い、第１の温度
Ｔ₁ ＝１５０℃、第２の温度Ｔ₂ ＝２５０℃として実施
例１と同様の作用によって情報記録を行った。図７は、
この場合の各過程の磁化状態を示す。図７において図５
と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略す
るものであり、図７において各状態Ａ，Ｅ，Ｆ，Ｇ及び
Ｃにおける各磁性薄膜１，２，３に付した実線矢印はＴ
ＭスピンすなわちＴＭ磁気モーメントを、破線矢印はＲ
ＥスピンすなわちＴＭ磁気モーメントを示す。そして、
この実施例２によれば、第１の温度Ｔ₁ への加熱及び冷
却過程で、状態ＡもしくはＣ→状態Ｅ→状態Ａの遷移が
生じ、これによって例えば“０”のビットが第１の磁性
薄膜１に形成され、第２の温度Ｔ₂ への加熱及び冷却過
程で状態ＡもしくはＣ→状態Ｆ→状態Ｇ→状態Ｃへの遷
移が生じ、これによって例えば“１”のビットが書き込
まれることが確認された。

【００４４】すなわち、この場合においては、図６に鎖
線ａで外部磁場Ｈ_exのレベルを示すように、室温Ｔ_R で
第２の磁性薄膜２の保磁力Ｈ_C2が Ｈ_C2＜Ｈ_ex となることによって、前記（１２）式を成立させること
ができて、この場合は、図７で示されるように状態Ｇか
ら状態Ｃに、外部磁場Ｈ_ex以外の外部磁場Ｈ_subを与え
ることなく直接的に遷移させることができる。

【００４５】尚、上述した実施例１及び２の説明におい
ては、図３で説明した状態Ａ，Ｂ，Ｃ間遷移によって２
値の情報記録を行った場合であるが、図３で示す状態
Ａ，Ｂ，Ｄ間の遷移によって同様の情報の記録を行うこ
ともできる。すなわち、この場合には、図５及び図７に
おける状態Ａを状態Ｂに、状態Ｂを状態Ａに、状態Ｃを
状態Ｄに対応すればよいことになる。

【００４６】上述したように、熱磁気記録媒体１０にお
いて、その第２の磁性薄膜２と第３の磁性薄膜３との間
に第４の磁性薄膜４を配置し、この第４の磁性薄膜４に
よって記録情報に基く温度Ｔ₁ かＴ₂ において、第２の
磁性薄膜２と第３の磁性薄膜３との間の磁気的結合を、
結合した状態と、遮断した状態に切換えるようにしたこ
とから、温度Ｔ₂ における外部磁場Ｈ_exによる第２の磁
性薄膜２の反転を確実に行うことができるものである。

【００４７】〔実施例３〕この実施例においても、外部
磁界Ｈ_exのみが与えられる。ここで用いられる磁気記録
媒体１０は、第１，第２及び第３の磁性薄膜１，２及び
３を有して成り、各磁性薄膜１〜３としては、その保磁
力Ｈ_c の温度特性の関係が、図８中曲線１０１〜１０３
に示すように記録ビット保磁層となる第１の磁性薄膜１
は室温Ｔ_R で高い保磁力を示すが、そのキュリー温度Ｔ
_C1が低く、また第３の磁性薄膜３はそのキュリー温度Ｔ
_C3が最も高く、第２の磁性薄膜２のキュリー温度Ｔ_C2近
傍において高い保磁力を有するものが選ばれる。すなわ
ち、第１〜第３磁性薄膜１〜３の各キュリー温度Ｔ_C1〜
Ｔ_C3は、Ｔ_C3＞Ｔ_C2＞Ｔ_C1に選定され、第３の磁性薄膜
３は情報記録過程において磁化反転が生じない材料に選
定される。第２の磁性薄膜２は図８に示されるように、
室温Ｔ_R での保磁力が低い材料によって構成されるが、
一定の着磁状態が保磁される第３の磁性薄膜３のＴＭの
副格子磁化の向きに対し、外部磁界Ｈ_exによって反転し
たときのＴＭ副格子磁化の向きが逆になるようにＴＭリ
ッチあるいはＲＥリッチが決定される。第１の磁性薄膜
１はＲＥリッチあるいはＴＭリッチのいずれでもよいの
である。各磁性薄膜１〜３の一例の組成、膜厚、特性を
表２に示す。

【００４８】

【表２】

【００４９】この場合、第１及び第３の磁性薄膜１及び
３は、それぞれのキュリー温度以下でＦｅリッチすなわ
ちＴＭリッチであり、第２の磁性薄膜２がＴｂリッチす
なわちＲＥリッチである場合で、この場合の情報記録過
程を図９を参照して説明する。この場合においても図９
中各状態での各磁性薄膜１〜３においてＴＭスピンない
しは磁気モーメントを実線矢印で、ＲＥスピンないしは
磁気モーメントを破線矢印をもって、模式的に示す。

【００５０】この場合２値の記録のための第１及び第２
の温度Ｔ₁ 及びＴ₂ は、第１の温度Ｔ₁ については、第
１の磁性薄膜１のキュリー温度Ｔ_C1に近い温度例えばＴ
₁ ≒１３０℃とし、第２の温度Ｔ₂ については第２の磁
性薄膜２のキュリー温度Ｔ_C2に近い例えばＴ₂ ≒２００
℃とする。

【００５１】いま、室温Ｔ_R での初期化状態で、第１及
び第２の磁性薄膜１及び２が図３で説明した状態Ａにあ
り、このとき第３の磁性薄膜のＴＭスピンは第１及び第
２の磁性薄膜１及び２のＴＭスピンと同方向に選ばれて
いるものとする。そして、この実施例においても所要の
外部磁界Ｈ_exが例えば状態Ａにおける第１及び第２の磁
性薄膜１及び２のＴＭ副格子磁化と同方向に与えられ
る。

【００５２】この状態で温度Ｔを第１の温度Ｔ₁ に、昇
温して行くと、温度ＴがＴ_C1近傍で第１の磁性薄膜１の
磁化が状態Ｎに示すように消滅ないしは減少するが、こ
の状態で図８に示されるように第２及び第３の磁性薄膜
２及び３は所要の大なる保磁力を有しているので、これ
らに、外部磁界Ｈ_exによるＴＭ，ＲＥ各副格子磁化の反
転が生じることがないようにしておくことによって、こ
の昇温状態からの冷却過程で第２の磁性薄膜２との交換
結合力によって第１の磁性薄膜１に初期状態Ａと同方向
の各ＴＭ及びＲＥ副格子磁化が発生し、状態Ａに戻って
例えば情報“０”の記録部分が形成される。

【００５３】一方、温度Ｔを、第２の温度Ｔ₂ すなわち
第２の磁性薄膜２のキュリー温度Ｔ_C2近傍に昇温する
と、状態Ｏに示すように第１の磁性薄膜１の磁化はもと
より、第２の磁性薄膜２の磁化が消失するか殆ど消失す
るが、この時この温度で第３の磁性薄膜３は充分大きな
保磁力を有しているので、この温度Ｔ₂ においても外部
磁界Ｈ_exによる影響を受けることなく所定の磁化方向を
保磁している。

【００５４】しかしながら、第２の磁性薄膜２に関して
は外部磁界Ｈ_exによってその冷却過程でその磁化の向き
が外部磁界Ｈ_exに揃えられる。つまり、状態Ｐに示すよ
うにＴＭ副格子磁化については外部磁界Ｈ_exと逆向き、
したがって第２の磁性薄膜２のＴＭ副格子磁化は第３の
ＴＭ副格子磁化とは逆向きになり、両磁性薄膜２及び３
間に界面磁壁９が生じる。そしてさらに降温すなわち冷
却過程で温度Ｔが第１の磁性薄膜１のキュリー温度Ｔ_C1
に近づくと、第１の磁性薄膜１に磁化が現われるがこの
とき第１の磁性薄膜１の温度特性及び膜厚等の選定によ
って、そのＴＭ副格子磁化が第２の磁性薄膜２のＴＭ副
格子磁化の向きに揃えられて状態Ｑが得られる。さらに
温度Ｔを降温して行くと第１の磁性薄膜１はその保磁力
が高くなるのでこの磁化状態が保磁されるが、この媒体
１０の構成では第２及び第３の磁性薄膜２及び３間の交
換力が大きく、すなわち第２及び第３の磁性薄膜２及び
３間の磁壁エネルギーに比し、第１及び第２の磁壁エネ
ルギーが小さく選定されているものであり、これによっ
て第２の磁性薄膜２の副格子磁化の向きが反転して図３
で示す状態Ｃが与えられて情報“１”の記録部分が形成
される。

【００５５】そして、この情報“１”の書き込み部分を
含んで、次の情報の書き込みを行うために、温度Ｔ₁ ま
たはＴ₂ への温度上昇を行うと、状態Ａの部分も、状態
Ｃの部分も共に第２の磁性薄膜２におけるＴＭ及びＲＥ
各副格子磁化は互いに逆方向に向けられていることか
ら、何れの場合も、状態Ｎへの遷移を経ることになるの
で、前述したと同様の例えば“０”及び“１”の情報の
書き込みすなわちオーバーライトができることになる。

【００５６】なお、上述した例においては、状態Ａ及び
Ｃによる２値情報を行うようにした場合であるが、図３
に示す状態Ｂ及びＤを、図９の状態Ａ及びＣに代えて２
値情報記録を行うようにすることもできる。この場合に
おいては外部磁界Ｈ_exを図９とは逆向きに選定する。

【００５７】上述したように、第１〜第３の磁性薄膜に
よる熱磁気記録媒体を用いる場合においても、２値記録
ができるが、第４の磁性薄膜４の介在によって外部磁場
Ｈ_exによる第２の磁性薄膜の磁化の反転をより確実に行
うことあできる。

【００５８】なお、上述した各例においては、各磁性薄
膜１〜４がフェリ磁性を有する場合について示したがフ
ェロ的磁性膜によるものを用いることもできる。

【００５９】

【発明の効果】上述したところから明らかなように、本
発明方法によれば、消去過程（時間）を必要としないこ
とから高転送レート化を実現できること、消去ヘッドを
用いるような２ヘッド方式をとらないことから構造の簡
素化がはかられること、更に外部磁場変調によらず、熱
変調、例えばレーザ光の変調によって記録を行うことが
できることから高速記録化がはかられ、しかも単一レー
ザ光によって構成できることと相俟って装置の簡略化が
格段にはかられるなどの多くの利益がある。

【００６０】また、上述した各実施例によって明らかな
ように本発明において、第３の磁性薄膜３を設けたこと
によって外部磁界Ｈ_exのみを用いて他の外部磁界によら
ず２値情報記録と共にオーバーライトが可能な状態に持
ち来すことができる。

【００６１】そして、図５で説明した実施例１における
ように、状態Ｂから状態Ｃへの遷移において外部磁界Ｈ
_sub を用いる場合においても、例えば特願昭６１−１９
４９６１号出願で提案したような第１及び第２の磁性薄
膜１及び２のみによる熱磁気記録方法に比してその外部
磁場Ｈ_sub の低減化をはかることができる。すなわち、
特願昭６１−１９４９６１号出願による熱磁気記録方法
では、本発明による図５の実施例１における第１及び第
２の磁性薄膜１及び２のみを磁性層として有する構成を
採るものであるので、この場合、例えば図３に示した状
態Ｂから状態Ｃへの遷移に必要とする外部磁場Ｈ
_sub は、 Ｈ_sub ＞Ｈ_C2＋σ_W ／２Ｍ_S2ｈ₂ ‥‥（１６１） となる。これに比し実施例１においては前記条件（１
６）式によるものであるから、両式（１６１）式と（１
６）式とを比較して明らかなように（１６）式の場合
は、（１６１）式に比しσ_W2／２Ｍ_S2ｈ₂ の項の分だけ
Ｈ_sub の低減化をはかることができることになる。

【００６２】更に例えば、上述したように、磁性層が第
１及び第２の磁性薄膜１及び２のみにより、しかも第２
の磁性薄膜２において、室温Ｔ_R とそのキュリー温度Ｔ
_C2との間に補償温度Ｔ_compが存在するよう補償組成では
ない磁性薄膜によって構成する場合、第１の温度Ｔ₁ 、
すなわち第１の磁性薄膜１のキュリー温度Ｔ_C1近傍で第
２の磁性薄膜２に磁化反転が生じないようにする必要が
あり、そのため、このときの第２の磁性薄膜２の保磁力
Ｈ_C2は、実際上約１ｋＯｅ以上となる。このような条件
を満足する材料は、室温Ｔ_R での保磁力Ｈ_C2は、約２ｋ
Ｏｅ以上にもなるので、（１６１）式において更にσ_W
／２Ｍ_S2ｈ₂ の項が付加された第２の外部磁界Ｈ
_sub は、少なくとも３〜４ｋＯｅ以上の大きな磁場を必
要とすることになり、このような磁界Ｈ_sub を媒体１０
の全域に、同時的或いは順次的に与える装置は実用上難
点がある。

【００６３】また、特願昭６１−１９４９６２号出願の
もののように、第１及び第２の磁性薄膜１及び２のみに
よって、磁性層を構成するものにおいて、その第２の磁
性薄膜２を、室温Ｔ_R とキュリー温度Ｔ_C2の間に補償温
度Ｔ_compを用いるものにおいては、第２の外部磁界Ｈ
_sub を外部磁界Ｈ_exと一致させることができ、実質的に
磁界Ｈ_sub を特別に設ける必要はなくなるが、この場
合、第１の温度Ｔ₁ 、つまり第１の磁性薄膜１へキュリ
ー温度Ｔ_C1近傍で第１の磁性薄膜１が、第２の磁性薄膜
２との交換力に作用させるためには、外部磁界Ｈ_exは大
きく見積もっても１ｋＯｅ以下であるのに対し、室温Ｔ
_R で第２の磁性薄膜２に磁化反転を生じさせる磁界は、
（１６１）式により約２ｋＯｅ以上となるので、この値
を小さくさせる為には、膜厚を厚くするとか第２の磁性
薄膜２の磁化反転温度を高温側に設定し、室温Ｔ_R での
磁化Ｍ_S を大きくすることが考えられるがこの場合、記
録パワーが大きくなるなどの問題が生じる。ところが、
上述の本発明によれば第３の磁性薄膜３が配設された磁
気記録媒体１０の使用によってこのような問題の解決も
はかられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱磁気記録媒体の基本的構成図であ
る。

【図２】本発明による熱磁気記録媒体の一例の断面図で
ある。

【図３】磁化状態間の遷移の説明図である。

【図４】記録装置の概略的構成図である。

【図５】本発明による熱磁気記録媒体の一例の磁化過程
の説明図である。

【図６】磁化及び保磁力の温度特性図である。

【図７】他の例の磁化過程の説明図である。

【図８】磁性薄膜の例の保磁力の温度特性図である。

【図９】他の例の磁化過程の説明図である。

【符号の説明】

１〜４ 第１〜第４の磁性薄膜、１０ 熱磁気記録媒
体、Ｒ レーザ光、２１，２２ 磁石、２５ 駆動モー
タ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ希土類−遷移金属磁性膜からな
   り互いに磁気的に結合した第１、第２及び第３の磁性薄
   膜を有し、該第２及び第３の磁性薄膜が交換結合力によ
   り結合されていて、上記第３の磁性膜の副格子磁化の向
   きが常に一定であって、上記第２及び第３の磁性薄膜の
   各膜厚をｈ₂ 及びｈ₃ とし、磁化をＭ_S2及びＭ_S3とし、
   保磁力をＨ_C2及びＨ_C3とし、上記第１及び第２の磁性薄
   膜間の界面磁壁エネルギー密度をσ_w1とし、第２及び第
   ３の磁性薄膜間の界面磁壁エネルギー密度をσ_W2とし、
   外部磁場をＨ_exするとき、 σ_W2−２Ｍ_S3・ｈ₃ ・Ｈ_ex＜２Ｍ_S3・ｈ₃ ・Ｈ_C3 ‥‥（Ａ） σ_W2−σ_W1−２Ｍ_S2・ｈ₂ ・Ｈ_ex＞２Ｍ_S2・ｈ₂ ・Ｈ_C2 ‥‥（Ｂ） の条件を満たすようにしたことを特徴とする熱磁気記録
   媒体。