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JP2000173116A - 光磁気記録媒体及び再生装置 - Google Patents

光磁気記録媒体及び再生装置

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JP2000173116A
JP2000173116A JP10348103A JP34810398A JP2000173116A JP 2000173116 A JP2000173116 A JP 2000173116A JP 10348103 A JP10348103 A JP 10348103A JP 34810398 A JP34810398 A JP 34810398A JP 2000173116 A JP2000173116 A JP 2000173116A
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magnetic
magneto
recording medium
layer
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昇 岩田
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Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 繰り返し再生が発生しない磁区拡大再生を実
現し、再生信号振幅を低下させることなく、光の回折限
界以下の周期の信号が再生可能とし、記録密度を大幅に
向上する。 【解決手段】 第1、第2、第3磁性層1,2,3及び
非磁性中間層5、第4磁性層4は順次積層されている。
第1磁性層1は、再生温度近傍の温度において第3磁性
層3に比べて相対的に磁壁抗磁力が小さく磁壁移動度が
大きな垂直磁化膜からなる。第2磁性層2は、第1及び
第3磁性層よりもキュリー温度が低い磁性膜からなる。
第4磁性層4は、磁化方向が揃った垂直磁化膜であり、
且つ、所定温度以上において、前記第1磁性層1と静磁
結合することにより、前記第1磁性層内に磁化方向が揃
った領域を形成する。情報の再生は、光ビーム照射によ
り第4磁性層4が第1磁性層1に静磁結合する温度以上
に加熱して行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光磁気ディスク、
光磁気テープ、光磁気カード等の光磁気記録媒体及びそ
れを再生する再生装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、書き換え可能な光記録媒体と
して、光磁気記録媒体が実用化されている。このような
光磁気記録媒体では、光磁気記録媒体上に集光された半
導体レーザから出射される光ビームのビーム径に対し
て、記録用磁区である記録ビット径及び記録ビット間隔
が小さくなってくると、再生特性が劣化してくるという
欠点がある。
【0003】このような欠点は、目的とする記録ビット
上に集光された光ビームのビーム径内に隣接する記録ビ
ットが入るために、個々の記録ビットを分離して再生す
ることができなくなることが原因である。
【0004】上記の欠点を解消するために、「High
−Density Magneto−Optical
Recording with Domain Wal
lDisplacement Detection」
(Joint Magneto−Optical Re
cording International Sym
posium/International Symp
osium on Optical Memory 1
997 Technical Digest、Tu−E
−04、 p.38、39) において、第1、第2、
第3磁性層が順次積層されている光磁気記録媒体であっ
て、第1磁性層は、再生温度近傍の温度において第3磁
性層に比べて相対的に磁壁抗磁力が小さく磁壁移動度が
大きな垂直磁化膜からなり、第2磁性層のキュリー温度
が第1磁性層及び第3磁性層のキュリー温度より低い光
磁気記録媒体を用いて、光ビーム照射により温度上昇し
た領域に磁壁を移動させ、小さな記録ビット径及び記録
ビット間隔においても、再生信号強度の低下を招くこと
なく、個々の記録ビットを分離して再生する技術が記さ
れている。
【0005】図10は、この再生方法を説明する図であ
る。図10において、第1磁性層1と第2磁性層2と第
3磁性層3とが交換結合状態で積層されており、各層の
積層状態でのキュリー温度をそれぞれTc1、Tc2、
Tc3とすると、Tc1とTc2はTc2<Tc1なる
関係にある。図中、矢印は、各磁性層の遷移金属磁気モ
ーメントの向きを示している。ここで、第3磁性層3に
は、記録された磁区がすでに形成されており、上向きの
磁区及び下向きの磁区が交互に繰り返し存在している。
【0006】このような光磁気記録媒体において、第1
磁性層1側から、再生のための光ビーム6が集光照射さ
れると、第2磁性層2にキュリー温度以上に温度上昇し
た領域が発生するが、キュリー温度以下の領域において
は、交換結合により、第3磁性層3の磁区情報が第2磁
性層2を介して第1磁性層1へと転写される。すなわ
ち、光ビームが照射されている領域10の先端部分の上
向きの遷移金属磁気モーメントは、第3磁性層3から第
1磁性層1へとそのまま転写される。
【0007】一方、第2磁性層2におけるキュリー温度
以上に温度上昇した領域(ディスク基板の回転等に伴う
媒体移動により光ビーム6より後方に位置する)では、
第1磁性層1と第3磁性層3との交換結合が第2磁性層
2により遮断されるため、第1磁性層1の磁壁は、容易
に移動可能な状態となる。
【0008】第3磁性層3の情報がそのまま第1磁性層
1に転写されると、本来、磁壁7が形成されることにな
るが、第2磁性層2がキュリー温度以上になった領域に
おいて、第1磁性層1の磁壁が容易に移動するため、磁
壁7は最も安定な位置へと移動することになる。ここ
で、磁壁エネルギー密度が温度上昇とともに小さくなる
ことを考慮すると、磁壁7は、光ビーム6の照射によ
り、最も温度が上昇した位置へと移動し、磁壁8を形成
することになる。
【0009】このように、この光磁気記録媒体では、第
2磁性層2の性質によって磁壁を移動させることがで
き、これにより第3磁性層3の記録磁区を第1磁性層1
において拡大することができる。よって、記録磁区を小
さくした場合においても第1磁性層1から得られる再生
信号振幅を大きくすることができ、光の回折限界以下の
周期の信号を再生することが可能となる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
再生方法においては、先端部分からの磁壁移動と後端部
分からの磁壁移動が存在するため、一つの磁区を二度再
生するという問題がある。以下、図11及び図12を用
いて、この点について説明する。
【0011】図11は、第3磁性層3に形成された孤立
磁区9が、光ビーム6の先端部分に存在し、孤立磁区9
の位置で、第3磁性層3と第1磁性層1とが交換結合
し、上向きモーメントが第1磁性層1に転写された際の
様子を示すものである。なお、この図における第2磁性
層2中の黒塗りの部分は第2磁性層2がキュリー温度以
上に加熱される領域Xである。
【0012】この図11に示す状態では、上記したよう
に磁壁7が磁壁8の位置まで移動して磁区の拡大が実現
され、光ビーム6が照射されている領域10に対して、
上向きモーメントを有する再生磁区11が形成されるた
め、大きな再生信号振幅が得られる。
【0013】この図11の状態から媒体(光磁気記録媒
体)が光ビーム6に対して相対的に移動して、孤立磁区
9がXを通過している際には、第1磁性層1には第3磁
性層3の下向きモーメントが転写され、領域11のモー
メントも下向きとなる。
【0014】更に、媒体が移動して、図12に示すよう
な状態、すなわち、孤立磁区9が第2磁性層2の領域X
の後端部分に存在する状態となると、第3磁性層3の孤
立磁区9の上向きモーメントが第1磁性層1へと転写さ
れ、磁壁7’は、最も安定な磁壁8’の位置まで移動す
ることになる。したがって、光ビーム6が照射されてい
る領域10に対して、上向きモーメントを有する再生磁
区12が存在することになる。
【0015】以上のように、孤立磁区9は、光ビーム照
射により第2磁性層2がキュリー温度以上に加熱される
領域Xの前端部分の位置に存在する時(図11の状態)
に一度再生され、領域Xの後端部分の位置に存在する時
(図12の状態)に再度再生されることになる。この現
象については、「High−Density Magn
eto−Optical Recording wit
h Domain Wall Displacemen
t Detection」(Joint Magnet
o−Optical Recording Inter
national Symposium/Intern
ational Symposiumon Optic
al Memory 1997 Technical
Digest、 Tu−E−04、 p.38、39)
にも記載されているように、第3磁性層3と第1磁性層
1との交換結合が安定している比較的長い記録磁区で顕
著に発生するものである。
【0016】上記のように、従来の光磁気記録媒体では
比較的長い記録磁区の再生を安定に行なえず、より高密
度なマークエッジ記録方式での記録再生を行なう際に、
大きな問題となる。
【0017】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたものであり、その目的は、再生信号振幅を
低下させることなく光の回折限界以下の周期の信号を再
生するとともに、長い記録磁区においても、繰り返し再
生の発生しない光磁気記録媒体を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の光磁気
記録媒体は、少なくとも、第1,第2,第3磁性層,非
磁性中間層、第4磁性層が順次積層され、第1磁性層
は、所定温度近傍において第3磁性層に比べて相対的に
磁壁抗磁力が小さく磁壁移動度が大きな垂直磁化膜から
なり、第2磁性層は、第1及び第3磁性層よりもキュリ
ー温度が低い磁性膜からなり、第4磁性層は、磁化方向
が揃った垂直磁化膜であり、且つ、第2磁性層のキュリ
ー温度より高い所定温度以上において、前記第1磁性層
と静磁結合することにより、前記第1磁性層内に磁化方
向が揃った領域を形成するものである。
【0019】請求項2に記載の光磁気記録媒体は、請求
項1に記載の光磁気記録媒体において、第3磁性層,第
4磁性層のキュリー温度をそれぞれTc3,Tc4とし
たときに、Tc3<Tc4≦380℃なる条件を満足す
るものである。
【0020】請求項3に記載の光磁気記録媒体は、請求
項1に記載の光磁気記録媒体において、第4磁性層の補
償温度をTcomp4としたときに、−60℃≦Tco
mp4≦120℃なる条件を満足するものである。
【0021】請求項4に記載の光磁気記録媒体は、請求
項1に記載の光磁気記録媒体において、第1磁性層の磁
壁抗磁力が35kA/m以下であるものである。
【0022】請求項5に記載の再生装置は、請求項1乃
至請求項3のいずれかに記載の光磁気記録媒体を再生す
る再生装置であって、再生時に、前記光磁気記録媒体に
光ビームを照射する照射手段と、光ビームの照射光強度
を、前記光磁気記録媒体の第4磁性層が第1磁性層に静
磁結合する温度以上に加熱できる強度に制御する制御手
段と、を有してなるものである。
【0023】
【発明の実施の形態】以下、本発明の光磁気記録媒体に
ついて詳細に説明するが、まず、本発明の光磁気記録媒
体の原理について説明する。
【0024】図1は、本発明の光磁気記録媒体における
再生時の状態を示す断面図である。本発明の光磁気記録
媒体は、第1磁性層(再生層)1、第2磁性層2、第3
磁性層(記録層)3、非磁性中間層5、第4磁性層(磁
界発生層)4が順次積層されており、第1磁性層1は、
再生温度近傍の温度において第3磁性層3に比べて相対
的に磁壁抗磁力が小さく磁壁移動度が大きな垂直磁化膜
からなっている。また、第2磁性層2は、第1及び第3
磁性層よりもキュリー温度が低い磁性膜からなってい
る。第1磁性層1および第3磁性層3は、第1磁性層1
における磁壁移動がスムーズに行われるように、第2磁
性層2のキュリー温度以上において、発生する漏洩磁界
が小さくなるように磁気特性が設定されている。第4磁
性層4は、磁化方向が揃った垂直磁化膜であり、再生時
に光ビーム6が照射される領域の高温部分(少なくとも
第2磁性層のキュリー温度より高温の部分)において、
漏洩磁界を発生し、前記第1磁性層1と静磁結合するよ
うに磁気特性が設定されている。
【0025】このような光磁気記録媒体では、第3磁性
層3に上向き及び下向きの磁気モーメントとして情報が
記録される。そして、再生動作は以下のように行われ
る。
【0026】室温において第1磁性層1,第2磁性層
2,第3磁性層3は交換結合しており、第3磁性層3に
記録された情報が第2磁性層2を介して第1磁性層1に
転写されている。
【0027】再生時には、第1磁性層1側から再生装置
の光ビーム照射手段が光ビーム6を照射して、第2磁性
層2にキュリー温度以上に加熱された領域を形成する。
このとき、上記加熱領域においては第2磁性層2の磁化
が消失しているため、上記交換結合が遮断され、第1磁
性層1の上記領域に位置する部分の磁壁は容易に移動可
能な状態となる。このため、第2磁性層2がキュリー温
度以上の領域においては、磁壁7が後方へと移動し、大
きな磁区が形成されることになる。
【0028】従来例では、ここにおいて、比較的長い記
録磁区を再生する際に、第1磁性層1に照射される光ビ
ーム6の後端からも磁壁の移動が生じるため、先に示し
たような同一記録磁区の繰り返し再生を行ってしまう。
【0029】そこで、本発明では、磁化方向が揃った垂
直磁化膜であり、温度上昇時に漏洩磁界を発生する第4
磁性層4を積層している。そして、情報の再生時には、
再生装置における光ビーム照射手段が光ビームを光磁気
記録媒体に照射して、光磁気記録媒体を所定温度(再生
温度)以上に加熱する。より詳しくは、第4磁性層4が
第1磁性層1と静磁結合するのに十分な漏洩磁界を発生
できる強度に制御された光ビームを光磁気記録媒体に照
射する。なお、光ビーム強度の制御は再生装置の制御手
段が制御する。
【0030】これにより、第1磁性層1内に第4磁性層
4との静磁結合により磁化方向が揃った領域13を形成
することができ、この領域13によって、磁壁7の光ビ
ーム6の後端からの移動を抑制することができる。
【0031】図2、図3は、従来技術の説明に用いた図
11、図12と同様に、孤立磁区9が媒体移動に伴い移
動した時の様子を説明する断面模式図である。
【0032】図2に示すように、孤立磁区9が先端部分
に位置する場合、図11と同様に、磁壁5は磁化方向が
揃った領域13のエッジ14まで移動し、磁区の拡大再
生が実現する。一方、図3に示すように、孤立磁区9が
後端部分に位置する場合、磁壁7’は磁化方向が揃った
領域のエッジ14’まで移動することになる。ここで、
この後端部分において拡大された磁区は、光ビーム6の
照射領域10の範囲外に存在するため、光ビーム6によ
り再生されることはなく、図11および図12において
説明したような繰り返し再生が起こることなく、先端領
域のみからの磁区拡大再生を実現することが可能とな
る。
【0033】したがって、長い記録磁区も正確に再生す
ることが可能となり、高密度なマークエッジ記録にも対
応することができる。
【0034】〔実施の形態〕本発明の実施の形態につい
て、図面に基づいて説明すれば以下の通りである。な
お、本実施の形態では、光磁気記録媒体として光磁気デ
ィスクを適用した場合について説明する。
【0035】本発明の光磁気記録媒体は、図4に示すよ
うに、光磁気ディスク基板15上に透明誘電体保護層1
6、第1磁性層1、第2磁性層2、第3磁性層3、非磁
性中間層5、第4磁性層4、保護層17が順次形成され
た構成を有している。
【0036】このような光磁気ディスクでは、その記録
方式としてキュリー温度記録方式が用いられており、半
導体レーザから出射される光ビーム6が基板15及び透
明誘電体保護層16を通して、第1磁性層1へ絞りこま
れ、第3磁性層3をキュリー温度以上に温度上昇させる
と共に外部磁界を加えることにより、第3磁性層3の磁
化方向を制御することにより記録が行われる。また、再
生は、同一光ビーム6を記録時よりも弱いパワーに設定
し、極カー効果として知られる光磁気効果によって、情
報の再生が行われるようになっている。上記極カー効果
とは、光入射表面に垂直な磁化の向きにより、反射光の
偏光面の回転の向きが逆方向になる現象である。
【0037】基板15は、例えばポリカーボネート等の
透明な基材からなり、ディスク状に形成され、膜形成表
面に光ビーム6を導く案内溝18等を有している。本発
明において、案内溝18はランド19部分のみまたは案
内溝18部分のみに記録を行なうための案内溝18であ
っても良く、また、ランド19部分及び案内溝18部分
の両方に記録を行なうための案内溝18であっても良い
が、案内溝18の深さが第1磁性層1の膜厚の2倍以上
であることが望ましい。
【0038】図5は、本光磁気記録媒体を案内溝18を
有する基板15上に形成した際の断面図を示ものである
が、案内溝18の深さは、100nmの矩形に形成して
あり、第1磁性層1の膜厚40nmの2倍以上の深さを
有している。このため、ランド19上に積層された第1
磁性層1は、案内溝18とランド19の段差部分20で
ほぼ分離されている。なお、実際には、スパッタリング
により第1磁性膜1が形成されるため、段差部分20に
も磁性膜が形成され、第1磁性層1が繋がってしまう
が、その膜厚が極めて薄くなるため、段差部分20にお
ける磁気的結合は無視できる。
【0039】本発明においては、各情報トラック間で互
いに磁気的に分離されているとは、このような状態にあ
ることを意味している。このランド19上に溝幅いっぱ
いに反転磁区を形成すると、図6に示すように、段差部
分20における磁区の境界部には、磁壁が形成されず、
ランド19上の磁区の境界部には閉じてない磁壁21が
形成される。このような閉じてない磁壁21は、トラッ
ク方向に移動させても、段差部分20において磁壁の生
成・消滅を伴わないため、容易に移動させることができ
る。
【0040】透明誘電体保護層16は、AlN、Si
N、AlSiN、Ta23等の透明誘電体を用いること
が望ましく、その膜厚は、入射する光ビーム6に対して
良好な干渉効果が実現し、媒体の極カー回転角が増大す
べく設定される必要があり、光ビーム6の波長をλ、透
明誘電体保護層16の屈折率をnとした場合、透明誘電
体保護層16の膜厚は(λ/(4n))程度に設定され
る。例えば、光ビーム6の波長を680nmとした場
合、透明誘電体保護層16の膜厚を40nm〜100n
m程度に設定すれば良い。
【0041】第1磁性層1のキュリー温度Tc1は、1
40℃以上であることが望ましい。Tc1<140℃に
おいては、第1磁性層1のキュリー温度低下にともなう
カー回転角の低下が顕著となり、再生信号強度が低下
し、良好な再生特性が得られなくなる。
【0042】また、第1磁性層1の膜厚は、20〜80
nmの範囲に設定されていることが望ましい。第1磁性
層1の膜厚が20nmより薄くなると、透過する光量が
大きくなることにより、良好なマスク効果が得られなく
なるとともに、再生信号強度が低下し、再生特性の劣化
を招くことになる。また、第1磁性層1の膜厚が80n
mより厚くなると、膜厚増加による記録感度劣化が顕著
となってくる。
【0043】上記磁気特性を満足する第1磁性層1とし
ては、GdFe、及び、GdFeD、または、GdFe
CoD(Dは、Y、Ti、V、Cr、Pd、Cu、S
i、Alの中から選ばれる元素、または、それら2種類
以上の元素からなるもの)、及び、GdHRFe、また
は、GdHRFeCo、または、GdHRFeCoD
(HRは重希土類金属であり、Tb、Dy、Ho、Er
の中から選ばれる元素、または、それら2種類以上の元
素からなる。一方、Dは、Y、Ti、V、Cr、Pd、
Cu、Si、Alの中から選ばれる元素、または、それ
ら2種類以上の元素からなるもの)、及び、GdLRF
e、または、GdLRFeCo、または、GdLRFe
CoD(LRは軽希土類金属であり、Ce、Pr、N
d、Smの中から選ばれる元素、または、それら2種類
以上の元素からなる。一方、Dは、Y、Ti、V、C
r、Pd、Cu、Si、Alの中から選ばれる元素、ま
たは、それら2種類以上の元素からなるもの)等の材料
からなる垂直磁化膜を採用することが可能である。
【0044】第2磁性層2は、希土類遷移金属合金から
なる磁性膜からなり、そのキュリー温度が、第1磁性層
1及び第3磁性層3のキュリー温度よりも低く設定され
ている。第2磁性層2のキュリー温度Tc2は、40℃
以上220℃以下であることが望ましい。Tc2<40
℃においては、第2磁性層2のキュリー温度が低くなり
過ぎることにより、温度上昇していない部分における第
1磁性層1と第3磁性層3との交換結合状態を安定に維
持することが困難となり、再生信号品質が劣化してしま
う。Tc2>220℃においては、高い温度領域まで、
第1磁性層1と第3磁性層3とが交換結合してしまうた
め、磁区拡大する領域が狭くなり、再生信号強度が低下
し、信号品質が劣化してしまう。
【0045】また、第2磁性層2の膜厚は2nm〜80
nmの範囲に設定されていることが望ましい。第2磁性
層2の膜厚が2nmより薄くなると、第2磁性層2がキ
ュリー温度以上に温度上昇した領域において、第1磁性
層1と第3磁性層3との交換結合を遮断することができ
なくなり、第1磁性層1における磁壁移動が阻害され、
安定した磁区拡大再生を実現することが困難となる。ま
た、第2磁性層2の膜厚が80nmより厚くなると、膜
厚増加による記録感度劣化が顕著となってくる。
【0046】上記磁気特性を満足する第2磁性層2とし
ては、TbFe、TbFeCo、DyFe、DyFeC
o、TbDyFe、TbDyFeCo、TbFeD、T
bFeCoD、DyFeD、DyFeCoD、TbDy
FeD、TbDyFeCoD(Dは、Y、Ti、V、C
r、Pd、Cu、Si、Alの中から選ばれる元素、ま
たは、それら2種類以上の元素からなるもの)等の材料
からなる垂直磁化膜を採用することが可能である。
【0047】第3磁性層3は、希土類遷移金属合金から
なる垂直磁化膜からなり、そのキュリー温度が、第2磁
性層2のキュリー温度よりも高く設定されている。第3
磁性層3のキュリー温度Tc3は、180℃以上300
℃以下であることが望ましい。Tc3<180℃におい
ては、第3磁性層3のキュリー温度が低くなり過ぎるこ
とにより、再生時、わずかな温度上昇により第3磁性層
3のキュリー温度以上に媒体が加熱され、記録した情報
が消去されることになり、極めてパワーマージンが狭く
なってしまう。また、Tc3>300℃においては、記
録を行なうために、第3磁性層3を300℃以上に加熱
する必要があり、記録感度劣化が顕著となってくるとと
もに、第1磁性層1及び第2磁性層2及び第3磁性層が
300℃以上に加熱されることにより、各磁性層の磁気
特性が劣化し、記録消去にともない再生信号品質が劣化
してしまう。
【0048】また、第3磁性層3については、第4磁性
層4が第1磁性層1と静磁結合する高温領域において、
第3磁性層3から発生する漏洩磁界が、第4磁性層4と
第1磁性層1との静磁結合を妨げない程度に小さくなる
ように磁気特性を設定する必要がある。この温度領域で
第3磁性層3から発生する漏洩磁界が大きいと、第4磁
性層4と第1磁性層1との間の静磁結合が不安定にな
り、光ビーム6の後端からの磁壁移動を十分に抑制する
ことができなくなる。
【0049】また、その膜厚は5nm〜80nmの範囲
に設定することが望ましい。第3磁性層3の膜厚が5n
mより薄くなると、安定した記録を行なうことが困難と
なり、記録ノイズが上昇することにより、再生信号品質
が劣化する。また、第3磁性層3の膜厚が80nmより
厚くなると、膜厚増加による記録感度劣化が顕著となっ
てくる。
【0050】上記磁気特性を満足する第3磁性層3とし
ては、TbFe、TbFeCo、DyFe、DyFeC
o、TbDyFe、TbDyFeCo等の材料からなる
垂直磁化膜を採用することが可能である。
【0051】非磁性中間層5は、AlN、SiN、Al
SiN、Ta23等の透明誘電体、または、Al、T
i、Ta、Ni等の金属からなる非磁性金属合金からな
り、第3磁性層3と第4磁性層4との間の交換結合を遮
断する目的で形成されるものである。その膜厚は2nm
〜20nmの範囲に設定することが望ましい。非磁性中
間層5の膜厚が2nmより薄くなると、第3磁性層3と
第4磁性層4との間の交換結合を遮断することができな
くなる。また、非磁性中間層5の膜厚が20nmよりも
厚くなると、第4磁性層4と第1磁性層1との静磁結合
が弱くなるため、光ビーム6の後端からの磁壁移動を抑
制することができなくなる。
【0052】第4磁性層4は、希土類遷移金属合金から
なる垂直磁化膜からなり、予め、光ビーム6を照射する
ことで第4磁性層4をキュリー温度以上に加熱し、外部
磁場を与えることにより磁化方向を揃える初期化を行
う。第4磁性層4のキュリー温度Tc4は、第3磁性層
3のキュリー温度Tc3よりも高く、380℃以下に設
定されていることが望ましい。Tc4<Tc3において
は、記録時に第4磁性層4がキュリー温度以上に加熱さ
れ、磁化方向が一定でなくなるため、記録を行なう毎に
初期化を行なう必要が生じる。また、Tc4>380℃
においては、初期化を行なうために第4磁性層を380
℃以上に加熱する必要があり、第1磁性層1及び第2磁
性層2及び第3磁性層が380℃以上に加熱されること
により、各磁性層の磁気特性が劣化し、再生信号品質が
劣化してしまう。
【0053】また、その膜厚は10nm以上100nm
以下に設定することが望ましい。第4磁性層4の膜厚が
10nmより薄くなると、温度上昇時に、第4磁性層4
から発生する漏洩磁界が小さくなり、第4磁性層4と第
1磁性層1との静磁結合が弱くなるため、光ビーム6の
後端からの磁壁移動を抑制することができなくなる。ま
た、第4磁性層4の膜厚が100nmより厚くなると、
第4磁性層を初期化する際の光ビーム6の照射光強度が
強くなりすぎ、第4磁性層4の磁化方向を揃えることが
困難になる。
【0054】また、第4磁性層4は第2磁性層2のキュ
リー温度Tc2近傍においては第1磁性層1と静磁結合
せず、それ以上の所定温度以上において第1磁性層1と
静磁結合することが望ましい。このような第4磁性層と
しては、キュリー温度Tc2近傍において温度上昇とと
もに磁化の大きさが増大する磁性層であることが望まし
い。
【0055】上記磁気特性を満足する第4磁性層4とし
ては、TbFe、TbFeCo、DyFe、DyFeC
o、TbDyFe、TbDyFeCo等の材料からなる
垂直磁化膜を採用することが可能である。
【0056】保護層17は、AlN、SiN、AlSi
N、Ta23等の透明誘電体、または、Al、Ti、T
a、Ni等の金属からなる非磁性金属合金からなり、第
1磁性層1及び第2磁性層2及び第3磁性層3に用いる
希土類遷移金属合金の酸化を防止する目的で形成される
ものであり、その膜厚が5nm〜60nmの範囲に設定
されている。
【0057】また、この構成に、更に、保護層14の上
部にAl、AlTa、AlTi、AlCr、AlNi、
AlCo、Cu等からなる熱拡散金属層を付加すること
により、媒体の熱的特性を改善することが可能となる。
更に、場合によっては、保護層17上、または、上記熱
拡散層上に紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂または潤滑
層が形成されることもある。
【0058】また、低磁界記録を目的として、第3磁性
層3に接して、第3磁性層3の保磁力より小さな保磁力
を有し、第3磁性層3のキュリー温度よりも高いキュリ
ー温度を有する垂直磁化膜、例えば、GdFeCo、G
dTbFeCo、GdDyFeCo等の垂直磁化膜から
なる記録補助層を積層して形成しても良い。
【0059】以下、上記構成の光磁気ディスクの形成方
法及び記録再生方法の具体例を説明する。
【0060】<実施例1> (1)光磁気ディスクの形成方法 上記構成の磁気ディスクの形成方法について説明する。
まず、AlターゲットとGdFeCo合金ターゲットと
DyFe合金ターゲットとTbFeCo合金ターゲット
とをそれぞれ備えたスパッタ装置内に、深さ100nm
の案内溝を有しディスク状に形成されたポリカーボネー
ト製の基板15を配置する。そして、スパッタ装置内を
1×10-6Torrまで真空排気した後、アルゴンと窒
素の混合ガスを導入し、Alターゲットに電力を供給し
て、ガス圧4×10-3Torrの条件で、基板15上に
AlNからなる透明誘電体保護層16を膜厚80nmで
形成する。
【0061】次に、再度、スパッタ装置内を1×10-6
Torrまで真空排気した後、アルゴンガスを導入し
て、GdFeCo合金ターゲットに電力を供給して、ガ
ス圧4×10-3Torrの条件で、上記透明誘電体保護
層16上に、Gd0.27(Fe0.90Co0.100.73からな
る第1磁性層1を膜厚40nmで形成する。その第1磁
性層1は、垂直磁化膜であり、補償温度が140℃であ
り、キュリー温度が280℃であった。
【0062】次に、引き続き、DyFe合金ターゲット
に電力を供給して、ガス圧4×10-3Torrの条件
で、上記第1磁性層1上に、Dy0.25Fe0.75からなる
第2磁性層2を膜厚10nmで形成する。その第2磁性
層2は、垂直磁化膜であり、補償温度が40℃であり、
キュリー温度が80℃であった。
【0063】次に、引き続き、TbFeCo合金ターゲ
ットに電力を供給して、ガス圧4×10-3Torrの条
件で、上記第2磁性層2上に、Tb0.27(Fe0.88Co
0.120.73からなる第3磁性層3を膜厚30nmで形成
する。その第3磁性層3は、垂直磁化膜であり、補償温
度が160℃であり、キュリー温度が260℃であっ
た。
【0064】次に、引き続き、Alターゲットに電力を
供給して、ガス圧4×10-3Torrの条件で、上記第
3磁性層3上にAlからなる非磁性中間層5を10nm
形成する。
【0065】次に、引き続き、TbFeCo合金ターゲ
ットに電力を供給して、ガス圧4×10-3Torrの条
件で、上記非磁性中間層5上に、Tb0.23(Fe0.80
0.200.77からなる第4磁性層4を膜厚30nmで形
成する。その第4磁性層4は、垂直磁化膜であり、補償
温度が20℃であり、キュリー温度が300℃であっ
た。
【0066】次にアルゴンと窒素の混合ガスを導入し、
Alターゲットに電力を供給して、ガス圧4×10-3
orrの条件で、上記第4磁性層4上にAlNからなる
保護層17を膜厚20nmで形成する。
【0067】(2)記録再生特性 上記光磁気ディスクを、波長680nmの半導体レーザ
を用いた光磁気ピックアップで、線速2.5m/sの条
件で評価した結果について説明する。
【0068】まず、記録再生用レーザを7.2mWで連
続照射しながら、−15kA/mの記録磁界を連続して
加えることにより第4記録層4の初期化を行なった。次
に、記録再生用レーザを6.4mWで連続照射しなが
ら、記録磁界を±15kA/mで変調することにより第
3磁性層3に、記録磁界の向きに対応した上向き磁化と
下向き磁化との繰り返しパターンを形成した。記録磁界
の変調周波数を変えることにより、0.1〜0.5μm
の範囲のマーク長の磁区パターンを記録した。ここで、
マーク長とは、マーク長に対応する長さの記録磁区をマ
ーク長の2倍の長さのピッチで形成していることを意味
する。
【0069】次に、記録再生用レーザを2.4mWで連
続照射して測定してCNR(信号対雑音比)のマーク長
依存性を測定した。図7は、その結果を実施例1として
示す図である。なお、比較のため、実施例1において、
非磁性中間層5と第4磁性層4を除いた構成の光磁気デ
ィスクにおけるCNRを比較例1として同図に示してい
る。
【0070】実施例1と比較例1とを比べると、マーク
長0.15μm以下の範囲において両者とも40dB以
上のCNRが得られているが、比較例1のCNRは、
0.15μm以上のマーク長においてCNRが急激に減
少していることがわかる。これは、比較例1において、
マーク長が長くなることにより、後端部分からの磁壁移
動による拡大磁区が、先端部分からの磁壁移動による拡
大磁区と同時に再生されることにより、再生ノイズが上
昇したことによるものである。
【0071】一方、実施例1においては、第1磁性層1
の光ビーム6照射領域内に形成された磁化方向が揃った
部分で、後端部分からの磁壁移動が停止し、光ビームス
ポット内に後端部分からの磁壁移動による拡大磁区が侵
入してこないため、0.15μm以上のマーク長におい
てもCNRの減少が全く観測されない。このように、実
施例1記載の光磁気記録媒体は、繰り返し再生が起こる
ことなく、先端領域のみからの磁区拡大再生を実現する
ことが可能となり、マークエッジ記録に対応可能な光磁
気記録媒体であることが確認された。
【0072】<実施例2>実施例1の光磁気記録媒体に
おいて、第4磁性層4の磁気特性のみを組成調整により
変えて光磁気ディスクを作成し、記録再生特性を調査し
た。表1は、第4磁性層4の組成,キュリー温度を変化
させたときのマーク長0.1μm及びマーク長0.3μ
mにおけるCNRの測定結果を示す表である。なお、こ
の測定に際しては、各ディスクにおいて最大のCNRが
得られるように、再生パワーを調整して行なった。
【0073】
【表1】
【0074】ディスクNo.1−1〜No.1−6は第
4磁性層4の希土類金属と遷移金属との含有比率を一定
に保ち、FeとCoの比率を変えることにより、補償温
度をほぼ20℃一定として、キュリー温度を変えたもの
である。
【0075】ディスクNo.1−1においてCNRが低
くなっているが、これは、第4磁性層4のキュリー温度
が400℃と高く、第4磁性層4を初期化するために、
各磁性層が少なくとも400℃以上の温度まで上昇し、
各磁性層の磁気特性が劣化したものである。このことか
ら、第4磁性層4のキュリー温度は、380℃以下であ
ることが望ましいことがわかる。
【0076】また、ディスクNo.1−6においてCN
Rが低くなっているが、これは、第4磁性層のキュリー
温度が260℃と低くなっていることによるものであ
る。本発明の光磁気記録媒体においては、記録時に、少
なくとも第3磁性層3をキュリー温度以上に上昇させる
必要があるが、ここで、第3磁性層3,第4磁性層4の
キュリー温度が共に260℃であるため、記録時に第4
磁性層4がキュリー温度以上に上昇してしまい、第4磁
性層4の磁化方向が一定でなくなる。
【0077】このことにより、再生時、第1磁性層1内
に、磁化方向の揃った領域を形成することができなくな
り、第1磁性層1における光ビーム6の後端からの磁壁
移動を抑制することができず、マーク長0.3μmにお
いてCNRの低下が発生してしまうものである。このこ
とから、第3磁性層3のキュリー温度をTc3、第4磁
性層4のキュリー温度をTc4としたとき、少なくと
も、Tc4>Tc3であることが望ましいことがわか
る。
【0078】次にディスクNo.1−7〜ディスクN
o.1−11は、第4磁性層4のFeとCoの含有比率
を一定に保ち、希土類金属と遷移金属との含有比率を変
えることにより、補償温度を変えたものである。
【0079】ディスクNo.1−7においてCNRが低
くなっているが、これは、第4磁性層4の補償温度が1
45℃と高いため、再生温度において、第4磁性層4か
ら発生する漏洩磁界が小さく、第1磁性層1との静磁結
合が弱いために、マーク長0.3μmにおいて第1磁性
層1における光ビーム6後端からの磁壁移動を十分に抑
制できなかったことによるものである。このことから、
第4磁性層4の補償温度は120℃以下であることが望
ましいことがわかる。
【0080】また、ディスクNo.1−12においてC
NRが極めて低くなっているが、これは第4磁性層4の
補償温度が−90℃と低いため、比較的低い温度におい
ても第4磁性層4から発生する漏洩磁界が強く、再生時
に、第1磁性層1における磁壁移動が阻害されるため、
磁区拡大再生が実現しなかったことにより、マーク長
0.3μm,マーク長0.1μm共にCNRが低くなっ
たものである。この結果より、第4磁性層4の補償温度
は−60℃以上であることが望ましいことがわかる。
【0081】<実施例3>実施例1の光磁気記録媒体に
おいて、第4磁性層4の膜厚のみを変えて光磁気ディス
クを作成し、記録再生特性を調査した。図8は、マーク
長0.1μm及びマーク長0.3μmにおけるCNRと
第4磁性層4の膜厚との関係を示している。なお、この
測定に際しては、各ディスクにおいて最大のCNRが得
られるように、再生パワーを調整して行なった。
【0082】図8より、第4磁性層4の膜厚が10nm
よりも薄い場合及び100nmよりも厚い場合に、マー
ク長0.3μmにおいてCNRが低くなっていることが
わかる。
【0083】第4磁性層4の膜厚が10nmよりも薄い
場合には、再生時に、第4磁性層4から発生する漏洩磁
界が小さく、第1磁性層1との静磁結合が弱くなるた
め、第1磁性層1内に磁壁移動を抑制する磁化方向の揃
った領域13を形成することができない。このため、光
ビーム6後端からの磁壁移動を抑制することができず、
マーク長が長い0.3μmにおいては、後端部分からの
磁壁移動による拡大磁区が、先端部分からの磁壁移動に
よる拡大磁区と同時に再生されることにより、再生ノイ
ズが上昇しCNRが低下したものである。このことか
ら、第4磁性層4の膜厚は10nm以上であることが望
ましい。
【0084】また、第4磁性層4の膜厚が100nmよ
りも厚い場合には、第4磁性層4を初期化する際に、照
射可能な最大強度の光を照射しても第4磁性層4がキュ
リー温度以上に加熱されず、第4磁性層4の磁化方向を
揃えることが困難となる。このため、再生時に第4磁性
層4から発生する漏洩磁界が小さくなり、第1磁性層1
との静磁結合が弱くなることによって、CNRが低下し
たものである。このことから、第4磁性層4の膜厚は1
00nm以下であることが望ましい。
【0085】<実施例4>実施例1の光磁気記録媒体に
おいて、非磁性中間層5の膜厚のみを変えて光磁気ディ
スクを作成し、記録再生特性を調査した。図9は、マー
ク長0.1μm及びマーク長0.3μmにおけるCNR
と非磁性中間層5の膜厚との関係を示している。なお、
この測定に際しては、各ディスクにおいて最大のCNR
が得られるように、再生パワーを調整して行なった。
【0086】図9より、非磁性中間層5の膜厚が2nm
よりも薄い場合にはマーク長0.3μm及びマーク長
0.1μmにおいて、非磁性中間層5の膜厚が20nm
よりも厚い場合にはマーク長0.3μmにおいて、それ
ぞれCNRが極めて低くなっていることがわかる。
【0087】非磁性中間層5の膜厚が2nmよりも薄い
場合には、第3磁性層3と第4磁性層4との交換結合を
遮断することができず、記録時に、第3磁性層3への正
確な記録が行われなかったことによりCNRが大きく低
下したものである。このことから、非磁性中間層5の膜
厚は2nm以上であることが望ましい。
【0088】また、非磁性中間層5の膜厚が20nmよ
りも厚い場合には、第1磁性層1と第4磁性層4との距
離が大きくなり、再生時に第4磁性層4が第1磁性層1
の位置に作る磁界が小さくなるため、第4磁性層4と第
1磁性層1との静磁結合が弱くなる。このため、光ビー
ム6後端からの磁壁移動を抑制することができず、マー
ク長の長い0.3μmにおいてCNRが低下してしまう
ものである。このことから、第4磁性層4の膜厚は20
nm以下であることが望ましい。
【0089】<実施例5>実施例1の光磁気記録媒体に
おいて、第1磁性層1のGdFeCoにDyを添加し、
第1磁性層1の磁壁抗磁力を変えて光磁気ディスクを作
製した。作製したディスクにおいて、室温における保磁
力を磁壁抗磁力とし、マーク長0.1μmにおけるCN
Rと磁壁抗磁力との関係を調査した。その結果、第1磁
性層1の磁壁抗磁力が35kA/mを超えるディスクに
おいては、CNRが大きく低下することが明らかとなっ
た。このことから第1磁性層の磁壁抗磁力は35kA/
m以下であることが望ましい。
【0090】
【発明の効果】以上のように、請求項1記載の光磁気記
録媒体は、少なくとも、第1,第2,第3磁性層,非磁
性中間層、第4磁性層が順次積層され、第1磁性層は、
所定温度近傍において第3磁性層に比べて相対的に磁壁
抗磁力が小さく磁壁移動度が大きな垂直磁化膜からな
り、第2磁性層は、第1及び第3磁性層よりもキュリー
温度が低い磁性膜からなり、第4磁性層は、磁化方向が
揃った垂直磁化膜であり、且つ、所定温度以上におい
て、前記第1磁性層と静磁結合することにより、前記第
1磁性層内に磁化方向が揃った領域を形成するものであ
る。
【0091】この光磁気記録媒体及び再生方法によれ
ば、繰り返し再生が発生しない磁区拡大再生が実現し、
再生信号振幅を低下させることなく、光の回折限界以下
の周期の信号が再生可能となり、記録密度を大幅に向上
させることができる。
【0092】また、請求項2に記載の光磁気記録媒体
は、請求項1に記載の光磁気記録媒体において、第3磁
性層及び第4磁性層のキュリー温度をそれぞれTc3,
Tc4としたときに、Tc3<Tc4≦380℃なる条
件を満足することを特徴としている。
【0093】すなわち、請求項2に記載の光磁気記録媒
体は、請求項1に記載の光磁気記録媒体において、最も
効果的に光ビーム後端からの磁壁移動を抑制することが
できるキュリー温度の第4磁性層を持った構成となって
いる。したがって、第4磁性層のキュリー温度を上記範
囲に設定することで、最も良好なCNRを得ることがで
き、記録密度を大幅に向上させることができる。
【0094】また、請求項3に記載の光磁気記録媒体
は、請求項1に記載の光磁気記録媒体において、第4磁
性層の補償温度をTcomp4としたときに、−60℃
≦Tcomp4≦120℃なる条件を満足することを特
徴としている。
【0095】すなわち、請求項3に記載の光磁気記録媒
体は、請求項1に記載の光磁気記録媒体において、最も
効果的に光ビーム後端からの磁壁移動を抑制することが
できる補償温度の第4磁性層を持った構成となってい
る。したがって、第4磁性層の補償温度を上記範囲に設
定することで、最も良好なCNRを得ることができ、記
録密度を大幅に向上させることができる。
【0096】請求項4に記載の光磁気記録媒体は、請求
項1に記載の光磁気記録媒体において、第1磁性層の磁
壁抗磁力が35kA/m以下であるものである。
【0097】すなわち、請求項4に記載の光磁気記録媒
体は、光ビーム先端からの磁壁移動が効果的に行われる
磁壁抗磁力の第1磁性層を持った構成となっている。し
たがって、第1磁性層の磁壁抗磁力を上記範囲に設定す
ることにより、光の回折限界以下の周期の信号において
も高いCNRを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光磁気ディスクの再生原理を説明する
断面模式図である。
【図2】本発明の光磁気ディスクの再生原理を説明する
断面模式図である。
【図3】本発明の光磁気ディスクの再生原理を説明する
断面模式図である。
【図4】本発明の光磁気ディスクの構成を示す断面図で
ある。
【図5】本発明の光磁気ディスクの構成を示す断面図で
ある。
【図6】本発明の光磁気ディスクの磁壁を説明する平面
図である。
【図7】本発明の光磁気ディスクのCNRのマーク長依
存性を示す図である。
【図8】本発明の光磁気ディスクのCNRの第4磁性層
膜厚依存性を示す図である。
【図9】本発明の光磁気ディスクのCNRの非磁性中間
層膜厚依存性を示す図である。
【図10】従来の光磁気ディスクの再生原理を説明する
断面模式図である。
【図11】従来の光磁気ディスクの再生原理を説明する
断面模式図である。
【図12】従来の光磁気ディスクの再生原理を説明する
断面模式図である。
【符号の説明】
1 第1磁性層 2 第2磁性層 3 第3磁性層 4 第4磁性層 5 非磁性中間層 6 光ビーム

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも、第1磁性層、第2磁性層、
    第3磁性層,非磁性中間層、第4磁性層が順次積層さ
    れ、 該第1磁性層は、所定温度近傍において該第3磁性層に
    比べて相対的に磁壁抗磁力が小さく磁壁移動度が大きな
    垂直磁化膜からなり、 該第2磁性層は、該第1磁性層及び該第3磁性層よりも
    キュリー温度が低い磁性膜からなり、 該第4磁性層は、磁化方向が揃った垂直磁化膜であり、
    且つ、該第2磁性層のキュリー温度より高い所定温度以
    上において、該第1磁性層と静磁結合することにより、
    該第1磁性層内に磁化方向が揃った領域を形成すること
    を特徴とする光磁気記録媒体。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の光磁気記録媒体におい
    て、前記第3磁性層および前記第4磁性層のキュリー温
    度をそれぞれTc3およびTc4としたときに、 Tc3<Tc4≦380℃ なる条件を満足することを特徴とする光磁気記録媒体。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の光磁気記録媒体におい
    て、前記第4磁性層の補償温度をTcomp4としたと
    きに、 −60℃≦Tcomp4≦120℃ なる条件を満足することを特徴とする光磁気記録媒体。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の光磁気記録媒体におい
    て、前記第1磁性層の磁壁抗磁力が35kA/m以下で
    あることを特徴とする光磁気記録媒体。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載
    の光磁気記録媒体を再生する再生装置であって、 再生時に、該光磁気記録媒体に光ビームを照射する照射
    手段と、該光ビームの照射光強度を、該光磁気記録媒体
    の前記第4磁性層が前記第1磁性層に静磁結合する温度
    以上に加熱できる強度に制御する制御手段と、を有して
    なることを特徴とする再生装置。
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