JPS5837608B2

JPS5837608B2 - 磁気記録媒体

Info

Publication number: JPS5837608B2
Application number: JP2875678A
Authority: JP
Inventors: 雄司戸上
Original assignee: Nippon Hoso Kyokai NHK
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 1978-03-15
Filing date: 1978-03-15
Publication date: 1983-08-17
Also published as: JPS54121719A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、希土類金属および鉄族金属を主成分とする非
品質磁性薄膜を記録担体として２値信号の磁気記録に用
いる磁気記録媒体に関するものであり、特に、従来用い
た磁性材料について、その材質を選ぶことなく、その組
或比について改良を加えることにより、磁気的、熱的に
安定な２値記録を行ない得ろようにしたものである。

従来、希土類金属と鉄族金属とを主たる成分とする非品
質磁性薄膜は、２値信号の記録を行なうに好適な磁気記
録材料として種々開発が進められており、例えば、「応
用磁気」第７回学術講演会１９７５予稿集第２３、２４
頁「補償温度を有するフエリ磁性体薄膜への熱磁気書込
みについて」、ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ誌、Ｖ
ｏｌ，２２、／ｌ’６：７．１Ａｐｒｉｌ１
９７３、ｐｐ３３７〜３３９、ＩＡｍｏｒｐｈｏ
ｕｓｍｅｔｓｌｌｉｃｆｉｌｍｓｆｏｒｍａｇ
ｎｅｔｏｏｐｔｉｃａｐｐｌｉｃａｔｉｍｓＪ等に記
載されているように、ガドリニウム・コバルト（ＧｄＣ
ｏ）、ガドリニウム・鉄（ＧｄＦｅ），ホルミウム・コ
バルト（ＨｏＣｏ）等各種の磁性材料を構成する金属の
組合わせについて検討が進められている。

これらの金属の組合わせのうち、特に熱磁気記録用とし
て好適な非品質磁気記録材料であるガドリニウム・コバ
ル｝（ＧｄＣｏ）薄膜を例にとって説明すると、この種
金属の混合よりなる非品質磁気記録材の補償温度の近傍
における温度変化に対応した保磁力の異種金属の混在に
基づく急峻な変化特性を利用して、２値信号により変調
したレーザビームをその磁性材料薄膜に照射することに
より磁化の向きを反転させるなどして書き込みを行ない
、一方、かかる反転記録を行なった２値信号の読み出し
は、通常、ポーラー・力一効果を利用して行なう。

しかし、上述したガドリニウム・コバルト（ＧｄＣｏ）
をはじめとしてガドリニウム・鉄（ＧｄＦｅ）、ホフミ
ウム−＝ｒバルト（ＨｏＣｏ）等のこの種非晶質磁気記
録材料の薄膜は書き込み感度が高く、垂直の磁気異方性
を呈し、力一効果が大きく、また、非品質であるがため
に粒状性ノイズが生じない等の利点を有する反面には、
単位の情報信号を記録するための磁区、すなわち、書き
込みビットを小さくして高密度記録を行なうには、書き
込みビットが小さいために、情報信号の書き込み自体あ
るいはすでに書き込まれた情報信号の状態が変化する等
、磁気的もしくは熱的に不安定となる各種の金属の組合
わせに共通に有することが指摘されてる。

したがって、書き込みビットを、例えば直径数μｍ以上
とするなど、ある程度大きくしないと記録状態の安定性
が得られないので、高密度記録用磁気記録材料として用
いることができなかった。

本発明の目的は、上述した従来の欠点を除去し、異種金
属の混合よりなる磁性材料層に高密度記録を行なうため
に、書き込みビットを、例えば直径１μ扉以下に極めて
小さくしても、磁気的および熱的に安定な２値信号の記
録を行ない得る非品質磁性薄膜を記録担体とした磁気記
録媒体を提供することにある。

すなわち、本発明磁気記録媒体は、少なくとも希土類お
よび鉄族の両金属よりなる非品質磁性薄膜を記録担体と
して２値信号の磁気記録を行なう磁気記録媒体において
、前記磁気記録が行なわれる範囲内で前記両金属の組或
比を前記記録媒体の厚さ方向に変化させるようにしたこ
とを特徴とするものである。

以下に、図面を参照して実施例につき本発明を詳細に説
明する。

まず、２値の熱磁気記録を行なうに適した上述した種類
の異種金属の組合わせのうち、前述したガドリニウム・
コバルトを例にとってこの様非晶質磁性薄膜の磁気特性
につき説明するに、ガドリニウム・コバル｝（ＧｄＣｏ
）薄膜の補償温度はガドリニウム（Ｇｄ）とコバルト（
Ｃｏ）との組戒比によって決まるが、その補償温度を境
界にして、より高温の領域とより低温の領域とでは、ガ
ドリニウム・コバルト（ＧｄＣｏ）薄膜のヒステリシ
ス特性曲線の形態が第１図に示すように格段に変化する
。

第１図示の特性曲線は、ポーラー・力一効果を用いて測
定したものであるが、ここで角形のヒステリシス特性曲
線を示す温度領域が熱磁気記録を行ない得る温度領域で
ある。

これとは逆に、上述したとおり、補償温度が組戊比によ
って変化するのであるから、熱磁気記録に使用する温度
が決まれば、角形のヒステリシス特性曲線を呈するに要
する組成比の範囲が決まることになる。

すなわち、ガドリニウム・コバルト磁気材料の組或をＧ
ｄＸＣｏｌ一エと表わし、α、βを定数としたときにα
ζＸくβの範囲で角形のヒステリシス特性曲線が得られ
るようにして、これらの定数α、βの値を設定すること
になる。

本発明の要点とするところは、前述した種類の非品質磁
性材料薄膜を、磁気記録に使用する温度においてそれぞ
れ角形のヒステリシス特性曲線を呈する範囲内において
組或比をそれぞれ異ならせた複数種の非晶質薄膜を積層
して磁気記録担体を構戒することにあり、かかるそれぞ
れ組或比を異にする非品質磁性薄膜の種層により、微小
磁区に対して極めて安定に単位信号の記録を行ない得る
ようにすることにある。

なお、上述の要点においては、それぞれ組或比を異にす
る非品質磁性薄膜を積層する、としたが、本発明の要点
とするところは、磁気記録担体の厚さの方向に非晶質磁
記記録材料の組或比を異ならせることにあり、必ずしも
組或比を段階的に異ならせて積層構造とする必要はなく
、適切な変化特性をもって組成比を磁気記録担体の厚さ
の方向に連続的に変化させることもでき、また、段階的
変化と連続的変化とを組合わせた変化特性とすることも
できる。

かかる組戒材料の材質を特定することなく、単に非晶質
磁性材料の組成比を段階的に変化させた２層の積層構造
とした例を第２図に示し、同様にして３層以上の積層構
造とした例を第３図に示す。

一方、この種非晶質磁性材料層を、本発明により、上述
のように積層構造とはせず、非品質磁性材料の組或比を
層の厚さの方向に連続的に変化させた構或例を第４図に
示す。

つぎに、上述した第２図、第３図あるいは第４図に示し
たようにこの種非品質磁性薄膜の膜厚方向に材料組成比
を変化させた本発明磁気記録媒体を製造するには、例え
ばスパッタリングにより磁性薄膜を製造する場合には、
原理的には一定のスパッタリング条件のもとにおいて、
例えばガドリニウム（Ｇｄ）とコバルト（Ｃｏ）との組
或比をそれぞれ異ならせた複数種の磁性材料よりなる複
数個のターゲットを順次に取換えて磁気記録担体の層を
形成すればよいのであるが、工業的に簡便に製造するに
は、適切な組戒比のターゲットのみを用いて行なうスパ
ッタリングの工程中において、そのスパッタリング電流
の電流値を変化させることにより、形成される非品質磁
性薄膜の組成比をその膜厚方向に変化させるようにする
ことができる。

例えば、第２図示の例においては、最初にスパッタリン
グ電流を１０８ｍＡに設定して第１層を１ｏｏｏＡの厚
さに被着させ、引続いて、スパツタ電流を１２３７ｉＡ
Ａに設定して第２層を同じくｘｏｏｏＡの厚さに被着さ
せることにより、ガドリニウム（Ｇｄ）対コバル｝（Ｃ
ｏ）の組或比を、第１層においてはほぼ０．２１：
０．７９とし、第２層においてはほぼ０．２１２：
０．７８８にして、後述するように、微小磁区に対して
安定な信号記録を行ない得る非晶質磁性薄膜が得られた
。

また、第４図示の例においては、上述と同様のスパッタ
リング工程中において、スパッタリング電流を当初の１
１８７７ＬＡから緩慢に１１３ｍＡまで変化さ
せて材料組戒比が連続的に変化した非品質磁性薄膜を得
ることができた。

第２図および第４図に示したようにして材料組或比を膜
厚方向に変化させた膜厚２０００人のとの種非晶質磁性
薄膜について、ポーラー・力一効果を利用して測定した
ヒステリシス特性曲線を第５図ＡおよびＢにそれぞれ示
す。

第５図示のヒステリシス特性曲線から明らかなように、
本発明により材料組或比を膜摩方向に変化させた非品質
磁′性薄膜は、第１図に示したような通常の形態のヒス
テリシス特性曲線は得られず、著しく異常な形態のヒス
テリシス特性を呈するが、かかる異常な特性の呈示は、
本発明による非品質磁性薄膜の膜厚方向におげろ組或に
不均一性が生じていることを裏付けているものとみなす
ことができる。

すなわち、まだ明確ではないが、前述した従来のガドリ
ニウム・コバルト（ＧｄＣｏ）をはじめとするガドリニ
ウム・鉄（ＧｄＦｅ）、ホルミウム・コバルト（ＨｏＣ
ｏ）等の非品質磁性薄膜における微小磁区に単位情報信
号を記録した場合の磁気記録に安定性が得られないのは
、均質な非晶質磁性薄膜に形或した微小磁区を区画する
膜厚方向に円筒形状をなす磁壁が、微細均質な磁性材料
中に形或されているので、熱的あるいは磁気的な状況す
なわち外力の変化によって動き易く、信号を記録した磁
区を外力に対して安定に保ち得す、かかる従来の磁気記
録には安定性が欠けたものとみなすことができる。

これに対して、本発明により磁性材料の組成比を膜厚方
向に変化させた場合には、磁性材料を構成する異種金属
の組合わせ等により程度の差こそあれ、通例、膜厚方向
の円筒形状をなす磁壁が、不均質な磁性材料中に形戒さ
れるがために、外力を受けて円筒形状の磁壁が動こうと
しても不均質部分の磁壁は動き難く、したがって、磁壁
全体の動きが妨げられる。

すなわち、磁壁全体の磁気的抵抗が増大し、あたかも従
来の磁壁がモルタル製であるのに対してコンクリート製
にしたごとくに作用し、熱的あるいは磁気的な状況の変
化に対する抵抗力を増すことによって、微小磁区のなす
区郭を安定に保持し得るものとみなすことができる。

したがって、この種非品質磁性薄膜における本発明によ
る磁性材料組戒比の膜厚方向の変化の態様に関しては、
上述したように、非晶質磁性材料に適度の不均質性を付
与すれば足りるのであるから、第２図乃至第４図につき
前述したように、磁性材料の組戒比を、段階的もしくは
連続的に変化させ得るのみならず、変化の方向を一定と
せず、例えば適度の変化率で一方の磁性材料の組戒を膜
厚方向に繰返し増減させるようにすることもでき、また
、磁性材料組成比の変化の割合も、第２図の例につき前
述したように、微小磁区の大きさに対応させて、０．１
〜０．３％程度の微量の変化を与えて、磁性材料を不均
質にすれば足りる。

さらに、非品質磁性薄膜の磁性材質にかかる不均質性を
付与する製造方法としては、第２図乃至第４図につき前
述した方法の他にも、例えばスパッタリング電流を不安
定な状態にして緩慢に変動させるようにすることもでき
、また、かかる非晶質磁性薄膜を蒸着により製造する場
合には、その蒸着源の蒸発速度を適切に変化させるなど
、種々の製造方法を実施することができる。

つぎに、第２図につき前述した製造方法により製造した
本発明磁記記録媒体につき、ポーラー・カー効果を利用
して測定した保持力Ｈｅおよびその逆数Ｈｅ ’の温
度特性を第６図に示す。

第６図示の温度特性曲線から明らかなように、高温域お
よび低温域のＨｃ−ｌ特性から求められるＨｅ ’が
００ｅ−１となる、いわゆる補償温度が二様に得られる
ことは、試料磁性薄膜が、第２図示のように、補償温度
を異にする異質の二層からなっていることを表わすもの
である。

本発明によるこの種の磁気記録媒体のかかる温度特性の
特徴を明確にするために、スパッタリングの条件を一定
にして、スパッタリング電流値を正確に一定値に保持し
て従来どおりに製造した同じく膜厚２ｏｏｏＡの非晶質
磁性薄膜について同様に測定したヒステリシス特性曲線
を第７図ａに示し、その保持力Ｈｅおよび逆保持力Ｈｅ
’の温度特性を第７図ｂに示す。

第７図ａから明らかなように、同一スパッタリング条件
においてスパッタリング電流を一定に保持するのみで、
得られるヒステリシス特性は従来どおりの正常な形態と
なり、また、本発明による磁性薄膜の逆保持力Ｈｅ −
１の温度特性曲線が００ｅ ’軸線と二様に交叉して
いるのに対し、第７図ｂに示す従来どおりの非晶質磁性
薄膜における逆保持力Ｈｅ ’の温度特性曲線は００
ｅ”軸線と一点で交叉しており、従来どおりの非晶質磁
性薄膜が、膜厚方向に組或比が一定の均質な磁性材料よ
りなっていることを示している。

なお、以上に述べた本発明による微小記録磁区（安定化
の作用効果を奏するのは、非品質磁性薄膜中において材
料組或比が変化する部分が、その磁性薄膜に実際に磁気
的変化を生ずる程度の厚さに存在することが前提である
ことは勿論である。

以上に説明したように、本発明により磁性材料組成比の
異なる薄層を積層するなどして、非品質磁性薄膜の膜厚
方向に材料組戒比を変化させたことによる書き込みビッ
トの安定化の効果は、つぎの第１表に示す実験結果によ
っても明らかである。

第１表は、第２図につき前述した試料（Ａ、第４図につ
き前述した試刺但）および第７図につき前述した試ＩＣ
）について行なった書き込みビットの安定性に関する実
験の結果を示す。

まず、書き込みビットの形成には、適度の強度のレーザ
光を短時間照射することにより、各試料にそれぞれの磁
区を形戒し、その磁区形成を補助するためのバイアス磁
界は９００ｅに設定し、書き込みを終えた後に、そのバ
イアス磁界を緩慢に減少させた。

従来どおりに製作した試料Ｑは、３μｍ径以下の小さい
磁区における書き込みビットが９００ｅの補助磁界の印
加のもとにおいても存続し得ない程度に不安定であり、
書き込まれた約３μ祖径の書き込みビットも、外部磁界
を除去するか、あるいは、室温をわずかに変化させ、例
えば±１０℃の変化をおこさせると、その書き込みビッ
ト信号が消滅した。

一方、本発明による試料（Ａ）および試料但）について
は、１μ次径の微小磁区に対して書き込みビットを容易
に書き込むことができ、書き込まれた１μｍ径の書き込
みビットは、外部磁界を除去しても安定に存続し、逆方
向にかなりの強さの磁界を印加しない限り前滅しなかっ
た。

ただし、かかる逆方向磁界の印加に対する書き込みビッ
トの存続は、本発明によるこの種の磁気記録媒体が実用
時に記録信号の消去困難であることを意味するものでは
なく、例えば、逆方向磁界を僅かに印加した状態で再び
レーザ光の照射を行なえば、容易に書き込みビットを消
去することができる。

また、試料（Ａ）および（Ｂ）の本発明による非品質磁
性薄膜における書き込みビットは、温度変化に対しても
安定性を示し、−４０℃〜＋６０℃の範囲の温度変化に
対して、書き込みビットの消滅は皆無であった。

なお、非品質磁性薄膜に対する書き込み感度およびポー
ラー・力一効果による読み出し出力に関しては、これら
の試料Ｎ、（Ｂ）、（Ｑ間には差違が認められず、本発
明による非晶質磁性薄膜の磁性材料組成比の変化に伴な
う欠点は、少なくとも上述した熱磁気記録への応用に関
する限り認められない。

また、本発明磁気記録媒体の製作例に関しては、上述し
た試料（４）、（Ｂ）、Ｃ）についてのみ実測データを
示したが、具体的構或を異にする他の多くの製作例につ
いても、上述したと同様の実験結果が得られた。

本発明による非品質磁性薄膜の磁性材料組或比の変化の
作用効果は、例として上述した熱磁気記録のみに限るこ
となく、一般に高密度の垂直磁気記録、例えば針磁気記
録や磁気転写、熱磁気転写等にも適用して上述したと同
様の効果を得ることができる。

また、本発明は前述した希土類金属と鉄族金属とを主成
分とするのみならず、さらに、モリブテン（Ｍｏ）等他
の元素をも添加した固溶体を出発材料として、前述した
と同様に材料組戒比を変化させた非晶質磁性薄膜を形戒
し、これを記憶素子の構成に用いることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の非品質磁性材料の磁気特性を示す特性曲
線図、第２図は本発明磁気記録媒体の構成例を示す断面
図、第３図は同じくその他の構成例を示す断面図、第４
図は同じくそのさらに他の構成例を示す断面図、第５図
Ａ，Ｂぱ同じくその磁気特性の例をそれぞれ示す特性曲
線図、第６図は同じくその磁気温度特性を示す特性曲線
図、第７図ａおよびｂは従来の非品質磁性材料の磁気特
性および磁気温度特性の例をそれぞれ示す特性曲線図で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

１少なくとも希土類および鉄族の両金属よりなる非品
質磁性薄膜を記録担体として２値信号の磁気記録を行な
う磁気記録媒体において、前記磁気記録が行なわれる範
囲内で前記両金属の組或比を前記記録媒体の厚さ方向に
変化させるようにしたことを特徴とする磁気記録媒体。