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KR20000006434A - 이중마스크를갖는광자기저장매체 - Google Patents

이중마스크를갖는광자기저장매체 Download PDF

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Publication number
KR20000006434A
KR20000006434A KR1019990024078A KR19990024078A KR20000006434A KR 20000006434 A KR20000006434 A KR 20000006434A KR 1019990024078 A KR1019990024078 A KR 1019990024078A KR 19990024078 A KR19990024078 A KR 19990024078A KR 20000006434 A KR20000006434 A KR 20000006434A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
temperature
layer
layers
magnetic layer
magnetization
Prior art date
Application number
KR1019990024078A
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English (en)
Inventor
베커슈테판
Original Assignee
요트.게.아. 롤페즈
코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Filing date
Publication date
Priority claimed from DE1998130936 external-priority patent/DE19830936A1/de
Application filed by 요트.게.아. 롤페즈, 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. filed Critical 요트.게.아. 롤페즈
Publication of KR20000006434A publication Critical patent/KR20000006434A/ko

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Abstract

외부 자기장 He에서, 실온 Ta보다 높은 기록 온도 Tw또는 2가지 기록 온도 Th, Tl에서 정보를 반복적으로 기록하고, 실온 Ta보다 높은 온도 Tf에 있는 전방 마스크와 온도 Tr에 있는 후방 마스크를 사용하여 온도 Tm에서 반복적으로 판독하며, 기판과, 기판 상에 배치되고 온도에 의존하는 보자성 HC1(T), 보상 온도 Tcp1및 큐리 온도 TC1을 갖는 제 1 자기층과, 제 1 자기층 상에 배치되고 온도에 의존하는 보자성 HC2(T), 보상 온도 Tcp2및 큐리 온도 TC2를 갖는 제 2 자기층과, 제 2 자기층 상에 배치되고 온도에 의존하는 보자성 HC3(T), 보상 온도 Tcp3및 큐리 온도 TC3를 갖는 제 3 자기층을 구비하고, 이때,
Ta<Tf<Tm≤Tcp1≤Tcp2<TC2<Tr<TC1<Tcp3<TC3≤Tw이고,
Ta<T<Tm에 대해 HC1(T)<He
Ta<T< Tm에 대해 HC2(T)<He
T<Tw에 대해 HC3(T)>He
인 광자기 저장매체는, 개량된 광자기 효과의 결과로써 달성되는 높은 신호대 잡음비를 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

이중 마스크를 갖는 광자기 저장매체{MAGNETO-OPTICAL STORAGE MEDIUM WITH DOUBLE MASK}
본 발명은, 고밀도 정보를 반복적으로 기록하고 판독하며, 기판과, 정보를판독하기 위한 제 1 자기층과, 제 2 자기 중간층과, 정보를 저장하기 위한 제 3 자기층을 구비하되, 제 2 자기층의 큐리 온도(Curie temperature)가 제 1 및 제 3 층의 큐리 온도보다 낮은 광자기 저장매체에 관한 것이다.
광자기 저장매체는 대량의 데이터의 경제적인 저장과 이동을 가능하게 한다. 이러한 저장매체는, 광학 데이터 레코딩의 높은 비트 밀도 및 데이터 무결성과 자기 저장의 내구성 및 소거가능성을 결합한 것이다. 종래의 자기 저장매체에서와 같이, 정보는 서로 다르게 자화된 복수의 영역으로 구성된 시퀀스, 즉 복수의 자기 도메인(magnetic domain) 패턴으로 저장된다. 광자기 기록매체는, 그것의 매우 큰 신뢰성과 신속하며 거의 제한되지 않는 재기록성을 갖고 있다는 특징을 지니고 있다.
자기장의 효과와 레이저의 가열효과를 결합함으로써, 정보가 광자기 저장매체 상에 기록될 수 있다. 레이저 광은 저장매체의 국부적인 영역을 가열하는 한편, 자기장은 이 영역을 배향시킨다. 이때, 자화방향은 가해진 자기장의 방향에 의존한다. 판독과정은, 동일한 레이저이지만 더 낮은 강도로 작동하는 레이저를 사용하여 수행된다. 또한, 반사되거나 투과된 빛의 편광 방향은 관련된 위치의 자화에 의존한다. 이러한 편광 변화는 측정될 수 있으며, 다시 저장된 정보를 제공한다. 물리적으로 말하면, 자성 재료와 편광된 레이저 광 사이의 이와 같은 상호작용은 커 효과(Kerr effect)(반사) 또는 패러데이 효과(Faraday effect)(투과)로 불린다.
광자기 저장매체는 높은 데이터 밀도, 높은 기록 감도와 높은 판독 정밀도를 가져야 한다. 상기한 광자기 매체에 대해 얻을 수 있는 최대 데이터 밀도는, 한편으로는 자기 도메인의 최대 크기에 의해, 다른 한편으로는 레이저 광학계의 광학 분해능에 의해 제한된다. 자기 도메인의 최소 크기는 사용된 레이저의 파장에 비례하는 종래의 레이저 광학계의 광학 분해능에 비해 상당히 작기 때문에, 결국 저장밀도는 레이저 광학계의 분해능에 의해 제한된다.
광학 상변화 저장매체와 달리, 광자기 저장매체에 대해서는, 레이저 빔에 의해 저장매체 상에 발생된 온도 구배를 사용하면서 교환 결합된 레이저 시스템을 사용함으로써, 자기 초 분해능(Magnetic Super Resolution)이 얻어질 수 있다. 이와 같은 MSR 방법은, 신호처리되고 있는 현재의 비트를 제외한 모든 비트가 자기 마스크의 아래에 놓이기 때문에, 레이저 광학계의 분해능에 대응하는 데이터 밀도보다 높은 데이터 밀도로 데이터 판독을 달성할 수 있다. 그 결과, 레이저 광학계의 분해능에 대응하는 밀도보다 높은 데이터 밀도로 데이터를 판독할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 데이터 밀도를 더욱 더 증가시키고 드라이브에 필요한 하드웨어를 줄이기 위한 시도가 행해지고 있다.
예를 들면, EP 0 686 970에는, 기판과, 정보를 재생하기 위해 기판 상에 적층된 제 1 자기층과, 정보를 저장하기 위해 제 1 자기층 상에 적층된 제 2 자기층과, 제 1 및 제 2 자기층 사이에 배치되고 제 1 및 제 2 자기층의 큐리 온도보다 낮은 큐리 온도를 갖는 제 3 자기층을 구비하고, 제 3 층의 큐리 온도와 동일하거나 더 높은 온도에서 제 3 자기층 내부의 영역에 인접하는 제 1 자기층에 있는 영역의 자화 방향이 제 1 자기층 내부에 있는 영역 부근의 자화 방향으로 배향된 광자기 저장매체가 개시되어 있다.
결국, 본 발명의 목적은, 높은 데이터 밀도와 함께 높은 신호 분해능을 얻을 수 있는 광자기 저장매체를 제공함에 있다.
도 1은 "log.1" 신호의 판독과정 중의 실시예 1에 따른 광자기 저장매체의 구조를 나타낸 것이고,
도 2는 "log.0" 신호의 판독과정 중의 구조를 나타낸 것이며,
도 3은 "log.1" 신호의 기록과정 중의 실시예 2에 따른 광자기 저장매체의 구조를 나타낸 것이고,
도 4는 "log.0" 신호의 기록과정 중의 구조를 나타낸 것이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 판독층 2 : 중간층
3 : 메모리층 4 : 기준층
본 발명에 따르면, 상기한 목적은, 외부 자기장 He에서, 실온 Ta보다 높은 기록 온도 Tw또는 2가지 기록 온도 Th, Tl에서 정보를 반복적으로 기록하고, 실온 Ta보다 높은 온도 Tf에 있는 전방 마스크와 온도 Tr에 있는 후방 마스크를 사용하여 온도 Tm에서 반복적으로 판독하며, 기판과, 기판 상에 배치되고 온도에 의존하는 보자성(coercivity) HC1(T), 보상 온도 Tcp1및 큐리 온도 TC1을 갖는 제 1 자기층과, 제 1 자기층 상에 배치되고 온도에 의존하는 보자성 HC2(T), 보상 온도 Tcp2및 큐리 온도 TC2를 갖는 제 2 자기층과, 제 2 자기층 상에 배치되고 온도에 의존하는 보자성 HC3(T), 보상 온도 Tcp3및 큐리 온도 TC3를 갖는 제 3 자기층을 구비하고, 이때,
Ta<Tf<Tm≤Tcp1≤Tcp2<TC2<Tr<TC1<Tcp3<TC3≤Tw이고,
Ta<T<Tm에 대해 HC1(T)<He
Ta<T<Tm에 대해 HC2(T)<He
T<Tw에 대해 HC3(T)>He
인 광자기 저장매체를 사용하여 달성된다.
향상된 광자기 효과로 인해, 본 발명에 따른 광자기 저장매체는 높은 신호대 잡음비라는 특징을 갖는다. 판독층의 자기 특성은, 판독 스폿에서 급격하게 변화하며, 자기 초 분해능을 이용하여 판독하는 동안 다양한 자기 배치 사이에서 날카로우면서 적절히 선명한 전이를 형성한다.
본 발명에 따른 광자기 저장매체의 바람직한 실시예는, 상기 제 3 자기층 상에 배치되고 온도에 의존하는 보자성 HC4(T), 보상 온도 Tcp4, 큐리 온도 TC4및 기록 온도 Tl및 Th를갖고, 이때,
Ta<Tf<Tm≤Tcp1≤Tcp2<TC2<Tr<TC1<Tcp3≤Tcp4<TC3<T1<TC4≤Th이고,
Ta<T<Tm및 T≤Th에 대해 HC4(T)< He
인 제 4 자기층을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광자기 저장매체의 이와 같은 실시예는, 레이저 빔의 강도가 최종적인 자화 방향을 결정하는 LIMDOW(Laser Intensity Modulation Direct Overwrite)법을 사용하여 기록하는데 적합하다. 이에 따르면, 개별적인 기록 사이클 동안 오래된 데이터를 먼저 삭제할 필요가 없이, 새로운 데이터가 한번의 패스(pass)로 오래된 데이터 위에 직접 기록된다. 이에 따라, 기록 사이클이 줄어든다. 기록 및 판독 사이클에 대해 단지 1개의 외부 자기장이 필요하기 때문에, 광자기 드라이브는 상기한 두가지 실시예에 대해 간단한 구성을 가질 수 있다.
이하, 4개의 첨부도면 및 2가지 실시예에 근거하여 본 발명을 더욱 상세히설명한다.
본 발명에 광자기 저장매체의 일 실시예는, 기판과, 서로의 위에 배치된 3개의 자기층을 구비한다. 또한, 이 광자기 저장매체는, 부식 방지, 결합된 빛의 반사 또는 방열을 위한 1개 또는 그 이상의 비자기층을 구비할 수 있다.
이하에서는, 제 1 자기층을 판독층(1)으로, 제 2 자기층을 중간층(2)으로, 제 3 자기층을 메모리층(3)으로 칭한다.
상기한 판독층은 레이저 판독헤드와 마주보도록 투명 기판 위에 배치된다. 판독시에, 즉, 온도 Tm을 갖는 판독 스폿의 중심 영역과 자기장 He를 갖는 구동 자석의 영향 영역에서, 상기한 판독층은 메모리층으로부터 판독된 정보를 레이저 빔에 의해 덮인 영역의 작은 서브영역으로 전달한다. 이와 같은 작은 서브영역의 외부에, 그러나 구동 자석의 영향 영역 내부에서, 판독층은 외부 자기장 방향으로 균일하게 자화되어, 그 내부에 영구적이며 시간적으로 일정한 신호를 생성한다. 따라서, 판독층은 신호 정보를 전달하지 않는다. 구동 자석의 영향 영역의 외부에서, 자기층은 메모리층과 동일한 신호 정보를 포함한다.
판독시에, 즉, 판독 스폿의 중심 영역과 구동 자석의 영향 영역에서, 중간층은 메모리층으로부터 판독층으로 신호 정보를 전달한다. 판독 스폿의 전방 및 후방 영역에서는, 메모리층과 판독층 사이의 자기 결합이 차단된다.
상기한 메모리층은 신호 정보를 저장하는 층이다. 판독 동작 중에, 메모리층은 저장된 정보를 보관하는 반면에, 다른 층들은 온도와 외부 자기장에 의존하여그들 자신의 자기 거동을 변경한다.
본 발명에 따른 광자기 저장매체의 또 다른 제 2 실시예는, 기판과, 서로의 위에 배치된 4개의 자기층을 구비한다. 판독층, 중간층 및 메모리층에 덧붙여, 이 실시예의 저장매체는 기준층(4)을 더 구비한다.
기준층은 LIMDOW법을 사용하여 기록하는 동안 특정한 기능을 갖는다. 기준층은 매우 높은 큐리 온도 뿐만 아니라, 매우 높은 보상점을 갖는다. LIMDOW법을 사용하여 기록하는 동안, 원하는 자화가 고온에서 기준층에 주어지는데, 이 온도에서는 다른 3개의 층은 중성화되며, 기준층은 외부 자기장에 무관하게 더 낮은 온도에서 이와 같은 자화를 전달한다.
상기한 복수의 자기층은, 온도에 의존하는 보자성 HC와 포화 자화 Ms뿐만 아니라, 자기적으로 유리한 방향이 층 표면에 대해 수직으로 연장되는 단축 비등방성(unixial anisotropy)을 갖는 광자기 재료로 이루어지며, 복수의 자기 도메인으로 분할될 수 있다. 이들 층들은 서로 자기적으로 교환 결합되어 있다.
바람직한 광자기 재료로는, 예를 들어 GdCo, GdFe, TbFe, GdTbFe 또는 GdTbFeCo와 같이, 희토류 금속(RE: Gd, Tb, Dy)과 천이금속(TM: Fe, Co)의 비정질 합금을 들 수 있다. 큐리 온도의 추가적인 조정을 위해, 부가적으로 Si이 RE/TM 합금에 추가될 수 있다. 이들 RE/TM 합금은 페리자성을 갖는다. 이것들의 자기 거동은, 서로 반대 방향으로 평행하게 결합된 RE 및 TM 성분의 자기 모멘트의 벡터 합으로 설명할 수 있다. 또한, 상기한 합금의 순 자화(net magnetization)는 RE 및 TM 성분의 합으로 산출된다.
온도의 함수로써 RE 및 TM 성분의 자기 모멘트의 감소가 서로 다른데, 이것이 온도 변화에 의해 순 자화의 부호가 변경될 수 있는 원인에 해당한다. 저온에서는, RE 성분의 자화가 우세하며, 고온에서는 TM 성분의 자화가 우세하다. 소위 보상 온도 Tcp라는 특성 온도가 존재하는데, 이 온도에서는 MRE=-MTM이기 때문에 순 자화가 제로값이 된다. 이러한 보상 온도 이상에서는, 큐리 온도 TC에서 양 성분의 자기 모멘트의 배향이 열 운동으로 인해 사라질 때까지 순 자화의 부호가 변하며, 순 자화가 다시 제로값으로 줄어든다. 보상 온도에서는, 가해진 자기장이 외부의 유효 자화와 상호작용할 수 없기 때문에, 보자성 HC가 거의 무한대를 향해 진행한다. 반면에, 큐리 온도 바로 아래에서는, 자화를 역전시키는데 약한 자기장이면 충분하다. 따라서, 페리자성 RE/TM 합금은 보상 온도 부근에서 높은 보자성을 갖고, 큐리 온도 근처에서 낮은 보자성을 갖는다. 커 효과 또는 패러데이 효과는 재료의 순 자화에 의해 발생되지 않고, 오직 사용된 통상적인 레이저 파장에서 TM 성분에 의해서만 발생되기 때문에, 광자기 신호가 보상점에서도 발생된다.
그러나, 본 발명에 따른 복수의 층에 있어서, 한 개의 층에 있는 RE 및 TM 성분 사이에서 뿐만 아니라, 한쪽에 있는 RE 성분과 다른 쪽에 있는 TM 성분 사이에서 2개의 층 사이에도 결합이 존재한다. 이들 복수의 층 사이의 이와 같은 결합은 자기 교환 결합(magnetic exchange coupling)으로 불린다.
두가지 층이 일정한 온도에서 동일한 성분에 의해 자기적으로 지배되는 경우에, 두가지 순 자화 MS뿐만 아니라 이들 2가지 성분의 모멘트는 에너지적으로 가장바람직한 기저 상태에서 평행하게 향한다. 이때, 이들 층은 "평행하게 결합되었다"고 칭해진다. 한 개의 층이 일정한 온도에서 RE 성분에 의해 지배되는 한편, 다른 층이 TM 성분에 의해 지배되는 경우에는, 기저 상태에서 양 성분이 자기 모멘트는 평행하게 향하지만, 이들 2개의 층의 자화 MS는 서로에 대해 반대 방향으로 평행하게 되므로, 이들 층은 "반대 방향으로 평행하게 결합되었다"고 불린다. 반대 방향으로 평행하게 결합된 층의 경우에 2개의 층의 평행한 순 자화가 주어질 때, 이러한 두가지 성분의 자기 모멘트는 서로 반대측으로 향한다. 그 결과, 평행한 순 자화에도 불구하고, 이들 층 사이에 수평 계면 벽(수평 블로흐 벽(Bloch wall)이 생성되며, 상기한 계면 벽 내부에서 RE 및 TM 성분이 180°회전한다. 이와 같은 계면 벽은, 결합 에너지 또는 인터페이스 벽 에너지 σw로 불리는 추가적인 에너지 기여값을 포함하는데, 이때, Hw=σw/2Mst이며, Hw, M 및 t는 각각 벽 에너지에 대응하는 자기장 세기, 포화 자화 및 레이저 두께이다.
한 개의 RE/TM 층의 보상점 부근에서, 이와 같은 층은 실제로 외부 자기장에 의해 영향을 받을 수 없다. 그러나, 이 RE/TM 층과 두 번째 RE/TM 층 사이에 수평 계면 벽이 존재하는 경우에는, 자화 반전 중에 계면 벽의 소멸에 의해 방출된 에너지 양이 충분히 크면, 이들 층 중에서 한 개 층의 자화는 그것의 보상점 부근에서 그리고 외부 자기장에 대해 반전될 수 있다.
본 발명에 따른 광자기 저장매체의 복수의 자기층은 RE/TM 타켓으로부터의 RF 스퍼터링에 의해 기판 위에 적층될 수 있다. 이 층의 보상 온도와 큐리 온도는,층 내부에 있는 RE 및 TM 성분의 상대적인 양의 변화에 의해 조절된다. 결합 에너지는, 층의 조성, 보호용 가스의 부분압, 스퍼터링 공정 중의 자기장의 인가 뿐만 아니라, 플라스마 공정의 파라미터 변화에 의해 영향을 받을 수 있다.
또한, 이들 층은 용융상태로부터의 급속 냉각이나 기본 구성성분의 동시 증발에 의해서도 형성될 수 있다.
상기한 기판은, 유리, 아크릴 유리 또는 폴리카보네이트나 다른 폴리머 재료와 같은 합성재료와 같이, 빛에 투명한 유전체 재료로 구성될 수 있다. 광학 특성을 향상시키고 부식을 방지하기 위해, 상기한 광자기 저장매체는, 예를 들면 Si3N4, AlN, SiO2, SiOx, ZnS 또는 Mg2S와 같은 유전체 재료로 이루어진 추가 층을 구비할 수 있다. 또한, 상기한 저장매체는 레이저 광을 반사시키고 열을 발산시키기 위한 반사층을 구비할 수도 있다.
실시예 1
광자기 저장매체의 제 1 실시예는, 레이저와 마주보는 투명 기판을 구비하며, 이 투명 기판 위에는 3개의 자기층, 즉 판독층(1), 중간층(2) 및 메모리층(3)이 설치된다.
이들 3개의 자기층의 보상 및 큐리 온도에 대해 다음 식이 성립한다:
Ta<Tf<Tm≤Tcp1≤Tcp2<TC2<Tr<TC1<Tcp3<TC3≤Tw이고,
Ta<T<Tm에 대해 HC1(T)<He
Ta<T<Tm에 대해 HC2(T)<He
T<Tw에 대해 HC3(T)>He
이와 같은 광자기 저장매체 상의 기록과정은, 광자기 저장매체에 대해 통상적으로 사용되는 기록법에 의해 수행된다. 예를 들면, 이러한 방법으로는 레이저가 저장매체의 영역, 즉 도메인을 Tw까지 가열하도록 하는 방법이 사용될 수 있다. 모든 층의 보자성은 그들의 큐리 온도 부근에서 감소하기 때문에, 가열된 영역의 자화는 적은 자기장을 사용하여 반전될 수 있다. 첫 번째 기록 패스 동안, 현존하는 정보는 층의 평면에 수직하며 자기장에 대해 평행한 방향으로 균일한 자화에 의해 소거된다. 두 번째 기록 패스 동안, 자기장의 방향이 역전된다. 그후, 저장매체의 국부적인 영역이 레이저 펄스에 의해 가열되고, 그것의 자화가 첫 번째 자화 방향에 대해 반대 방향으로 평행한 방향으로 변화한다. 이에 따라, 저장매체는 이진 형태로 정보를 포함한다.
본 발명에 따른 광자기 저장매체 상에 저장된 정보는 MSR 판독법을 사용하여 판독되는데, 이때 판독과정 동안 레이저에 의한 적절한 가열을 이용하여, 판독 스폿의 중심에 윈도우를 갖는 전방 및 후방 마스크가 중간 온도 범위에서 실현된다. 전방 및 후방 마스크의 영역에서, 상기한 판독층은 항상 외부 자기장에 평행하게 균일하게 배향된다. 이와 같은 판독 메카니즘은, 기록 메카니즘에 대해 사용된 것과 동일한 자기장 He를 사용한다. 상기한 MSR 판독법은, 레이저 빔에 의해 저장매체 상에 또는 그 내부에 생성되고, 저장매체에 대한 판독 헤드의 상대 운동과 매체의열전도도에 의해 발생된 온도 분포를 이용한다. 이러한 2가지 메카니즘의 조합은 판독 스폿에 대해 타원형의 온도 분포를 생성하는데, 이 분포는 이송 방향에서 보았을 때 판독 스폿의 후방측에 판독 스폿에 대해 중심에 위치하지 않은 온도 최대값을 갖는다. 이 판독 스폿은, 그것의 전방에 낮은 온도 Tf, 중심 영역에 중간 온도 Tm과, 그것의 후방에 온도 Tr을 갖는다.
모든 층의 자화가 외부 자기장에 평행하게 향하는, 신호 "log.0"(백색)의 판독과정 중에, "log.0"로 기록된 도메인이 실온에서 외부 자기장 He의 영향 범위에 들어가 판독 영역에서 레이저 빔에 의해 Tf로 가열된 후 Tm으로 가열될 때, 모든 3개의 자기층의 자화 상태는 변하지 않는다. 이 상태가 전방 마스크를 구성한다.
온도 Tm에서는, 층 1 및 2의 보상점에 도달하는데, 이에 대해서는 도 2를 참조하기 바란다. 그 결과, 더욱 더 가열하는 동안, 층 1 및 2의 순 자화가 제로값이 되어 그것의 부호가 변한다. 이에 따라, 비록 층 2 및 3의 순 자화 Ms는 서로 반대 방향으로 평행하게 향하지만, RE 및 TM 성분의 자화가 서로에 대해 평행하게 향한 채로 유지되기 때문에, 그들 사이에 어떠한 수평 계면 벽도 형성되지 않는다. 그 결과, 상기한 판독층은 정보 "log.0"를 포함한다.
판독 스폿의 고온 영역에서, 층 2의 큐리 온도가 초과하여 결과적으로 얻어진 순 자화는 제로값이 된다. 그러나 이것은 여전히 인접하는 층의 자화에 영향을 미치지 않는다. 레이저 시스템의 나머지 부분과의 결합이 존재하지 않지 않기 때문에, 층 1은 단지 외부 자기장의 영향만을 받으므로, 그것의 자화가 외부 자기장의 방향으로 반전되어, 후방 마크가 형성된다.
이 도메인 판독 스폿의 고온 영역으로부터 벗어나 온도가 다시 층 2의 큐리 온도 아래로 떨어지면, 이 영역의 보자성이 그것의 큐리 온도 부근에서 작기 때문에, 그것의 순 자화 Ms가 외부 자기장에 평행하게 향한다. 따라서, 층 2의 RE 및 TM 성분의 자화는 층 3의 자화에 대해 반대 방향으로 평행하게 향한다. 이에 따라, 평행하게 배향된 순 자화에도 불구하고, 층 2와 층 3 사이에 수평 계면 벽이 형성된다. 층 1 및 2의 보상점에 도달하면, 외부 자기장은 더 이상 자화 상태에 영향을 미치지 않는다. 그러나, 층 2와 층 3 사이에 수평 계면 벽이 존재하기 때문에, 층 1과 2의 자화를 반전시키는데 충분한 에너지를 공급하면, 계면 벽이 소멸하고 이 2개 층의 자화가 반전된다. 따라서, 층 1 및 2의 보상점 아래에서는, 다시 초기 상태에 도달하여, 모든 층이 외부 자기장에 대해 평행한 배향을 갖는다.
모든 층의 자화가 외부 자기장에 대해 반대 방향으로 평행하게 향하는, 신호 "log.1"(흑색, 도 1 참조)의 판독과정 중에, 판독하려는 도메인이 외부 자기장 He의 영향의 범위에 들어가지마자, 처음에 층 1 및 2의 자화 방향은 외부 자기장에 평행하게 된다. 실제 메모리층인 층 3은, 실온에서 매우 높은 보자성을 갖기 때문에, 그것의 자화를 He에 대해 반대 방향으로 평행하게 유지한다. 그 결과, 이 층과 인접 층 2 사이에 수평 계면 벽이 형성된다. 층 3이 그것의 자화 방향을 유지하기 위해서는, 그것의 보자 에너지 EC3가 외부 자기장에서 벽 에너지 σw2,3에 그것의 제만에너지(Zeeman energy)를 더한 것보다 커야 할 필요가 있다.
Ta<T<Tm에 대해, 다음 관계가 성립한다:
EC3>2HeMs3t3+σw2,3
그리고, 다음 관계도 성립한다:
EC1+EC2+σw2,3<2HeMs1t1+2HeMs2t2
이와 같은 온도 범위 Ta<T<Tm에서, 외부 자기장에 대해 평행하게 배향된 판독층과 중간층은 메모리층의 정보를 마스킹한다.
층 1 및 2의 보상 온도 근처에서, 이들 층의 보자성은 무한대를 향해 증가하여, 외부 자기장은 이들 층의 순 자화의 배향에 영향을 미칠 수 없다. 그러나, 도 1에 도시된 것과 같이, 층 1 및 2의 자화는 인접하는 메모리층(3)과의 교환 결합에 의해 반전될 수 있으며, 이러한 목적을 위해 필요한 에너지는 소멸된 계면 벽으로부터 얻어진다. 층 1과 2 사이의 계면 벽의 형성을 수반함과 함께, 층 1의 자화 방향을 유지하면서 층 2의 단독 자화 반전을 이루는 것은, 층 1 및 2의 동시 자화 반전에 비해 더 많은 에너지를 필요로 한다. 따라서, 층 1 및 2의 순 자화는 외부 자기장에 대해 반대 방향으로 평행하게 향한다.
Tm≤Tcp2에 대해 다음 관계가 성립한다:
EC1+EC2<σw2,3및 EC1<σw1,2
층 1 및 2의 보상 온도에서, 층 1, 2 및 3의 RE 및 TM 성분의 자화는 평행하게 향한다. 따라서, 판독층은, 층 2의 보상 온도 Tcp2로부터 그것의 큐리 온도 TC2까지 확장되는 판독 스폿의 중간 온도 범위에서, 정보 "log.1"을 갖는다.
레이저의 고온 영역에서는, 층 1의 자화 상태가 변하지 않으면서, 층 2의 큐리 온도를 초과한다. 이에 따라, 외부 자기장에 평행한 자화가 후방 마스크를 형성한다. 판독 스폿의 고온 영역에 있는 후방 마스크 지역에 대해, 다음 관계가 성립한다:
Tm<T<Tr에 대해,
EC1+σw1,2< 2HeMs1t1
TC2<T<Tr에 대해, 다음 관계가 성립한다:
EC1<2HeMs1t1
동작이 더욱 더 진행되면, 도메인은 판독 스폿의 고온 영역을 벗어나 다시 냉각되므로, 층 2는 외부 자기장에 평행하게 향한다. 외부 자기장의 영향 영역 외부에서 더 냉각을 하는 동안 온도가 층 1 및 2의 보상점 아래로 떨어지면, 층 1 및 2의 순 자화의 부호가 반전된다. 그 결과, 층 1 및 2의 보상 온도 아래에서, 다시 한번 초기 상태에 도달하여, 모든 층이 외부 자기장에 대해 반대 방향으로 평행한 배향을 갖는다.
실시예 2
본 발명에 따른 광자가 저장매체의 제 2 실시예는, 기판과, 서로의 위에 배치된 4개의 자기층과, 1개 또는 그 이상의 비자기층을 구비한다. 판독층, 중간층 및 메모리층 이외에, 본 실시예의 저장매체는 기준층(4)을 구비한다. 본 실시예의 광자기 저장매체는 LIMDOW법을 사용하여 기록될 수 있다. 이와 같은 LIMDOW법에 따른 기록과정은, 자기장의 반전없이 구동 자석의 외부 자기장에서 한번의 패스로 기록을 할 수 있도록 한다. 레이저 스폿에 의해 매체 내부에 발생된 초점 스폿 내부의 온도 프로파일도 기록과정 중에 사용된다. (기록 단계에 대응하는) 원하는 자기 배치가 가장 고온 영역에서만 매번 발생하도록 레이저 출력이 조정된다.
상기한 LIMDOW법에 따른 기록 동작에 대해, 메모리층의 보자성을 제외한 모든 층의 보자성이 실온에서 구동 자석의 자기장 He보다 작기 때문에, 먼저 메모리층을 제외한 모든 층의 순 자화가 이 온도에서 He의 방향으로 배향된다.
Ta에 대해 다음 관계가 성립한다:
HC1, HC2, HC4<He<HC3
"log.0"를 기록하기 위해, 더 약한 레이저 펄스가 층 1 내지 3을 그것들의 큐리점을 넘어 온도 Tl로, 층 4를 그것의 보상점을 넘어 동일한 온도로 가열한다(도 4 참조). 이때, 층 4의 자화는 외부 자기장에 의해 반전되지 않는다.
T1에 대해 다음 관계가 성립한다:
2HeMs4t4<EC4
따라서, 층 4를 그것의 보상점을 넘어 가열한다는 것은, 층 4의 순 자화가자기장에 대해 반대 방향으로 평행하게 향한다는 것을 의미한다. 냉각시에, 먼저 제 3 층의 큐리 온도에 도달한다. 그 결과, 외부 자기장 He는 층 3을 외부 자기장 방향으로 향하게 하여, 층 3 및 4의 RE 및 TM 성분의 반대 방향으로의 평행한 배향을 일으킨다. 이것은, 2개의 층 사이에 벽 에너지 σw3,4를 갖는 수평 계면 벽이 형성된다는 것을 의미한다. 이 온도에서는 다음 사항이 필요조건에 해당한다:
T3에 대해 다음 관계가 성립한다:
σw3,4<2HeMs3t3
더욱 더 냉각하는 동안, 기본적으로 동시에 층 3 및 4의 보상 온도에 도달하며, 수평 벽의 소멸은, 보상 온도 아래에서 다시 외부 자기장에 대해 평행하게 향하는 층 4에 대해 층 3이 평행하게 향하도록 한다.
Tcp3≤Tcp4에 대해 다음 관계가 성립한다:
EC3<σw3,4<EC4
더욱 더 냉각하는 동안, 층 1의 온도는 큐리 온도 아래로 떨어진다. 이 층의 보자성은 큐리점 부근에서 작기 때문에, 층 1의 순 자화는 외부 자기장 He에 대해 평행하게 향한다.
TC1에 대해 다음 관계가 성립한다:
HC1<He
그후, 층 2의 온도가 큐리점 아래로 떨어지면, 그것의 순 자화도 외부 자기장에 평행하게 또는 층 1 및 3에 대해 평행하게 향한다.
층 1 및 2의 온도 범위는 TM 성분에 의해 자기적으로 지배되지만, 층 3 및 4는 RE 성분에 의해 자기적으로 지배되기 때문에, 층 2의 RE 및 TM 성분의 자기 모멘트는 인접한 층 1의 성분에 대해 평행하게, 그리고 층 3의 성분에 대해 반대 방향으로 평행하게 향한다. 따라서, 해당하는 양의 벽 에너지를 포함하는 수평 계면 벽이 층 2와 3 사이에 존재한다.
TC2에 대해 다음 관계가 성립한다:
σw2,3<2HeMs2t2+σw1,2
더욱 더 냉각하는 동안, 층 1 및 2의 온도가 그것의 보상점 아래로 떨어진다. 이에 따라, 층 3과의 교환 결합은, 층 2와 3 사이의 수평 계면 벽을 소멸시키면서, 층 1 및 2 사이에서 자화를 반전시킨다.
Tcp1≤Tcp2에 대해 다음 관계가 성립한다:
EC1+EC2<σw2,3
실온으로 더욱 더 냉각하는 동안, 상기한 복수의 층의 자화가 더 이상 변하지 않는다. 따라서, 더 약한 레이저 펄스를 사용한 기록과정은, 모든 층이 외부 자기장에 평행하게 향하는 자화 상태를 생성한다. 이것은 "log.0"에 해당한다.
"log.1"을 기록하기 위해서는, 더 강한 레이저 펄스를 사용하여 모든 층이 그들의 큐리점을 넘도록, 즉 Th까지 가열된다(도 3 참조). 냉각 중에, 먼저 제 4 층의 온도가 그것의 큐리점 아래로 떨어진다. 이에 따라, 제 4 층이 외부 자기장의자화 방향을 취한다.
TC4바로 아래의 온도에 대해, 다음 관계가 성립한다:
EC4<2HeMs4t4
그후, 층 3의 온도가 그것의 큐리점 아래로 떨어지며, 층 3이 외부 자기장에 평행한 자화 방향을 취한다. RE 및 TM 성분의 자기 모멘트가 평행하게 향하기 때문에, 층 3과 층 4 사이에 어떠한 인터페이스도 형성되지 않는다.
더욱 더 냉각하는 동안, 층 3 및 4는 그것들의 보상 온도에 도달한다. 이들 층의 온도가 보상 온도 아래로 떨어질 때, 이들 층의 순 자화의 방향은 외부 자기장에 대해 반대 방향으로 평행한 방향으로 반전되며, 이때 2가지 성분의 자화 방향은 동일하게 유지된다. 이들 층의 보자성은 보상점 근처에서 높기 때문에, 외부 자기장은 이 근처에 있는 층 3 및 4의 자화 방향을 반전시킬 수 없다.
T≤Tcp3≤Tcp4에 대해 다음 관계가 성립한다:
2HeMs3t3<EC3+σw3,4
2HeMs4t4<EC4+σw3,4
2HeMs3t3+2HeMs4t4<EC3+EC4
더욱 더 냉각하는 동안, 먼저 층 1의 큐리점에 다시 도달하고, 큐리점 부근의 보자성이 작기 때문에, 순 자화가 He방향으로 증가한다.
TC1에 대해 다음 관계가 성립한다:
HC1<He
그후, 층 2의 큐리점에 도달하고, 이 층은 외부 자기장의 방향으로 향한다. 이 층과 층 3의 RE 및 TM 성분의 자화가 평행하게 향하기 때문에, 이들 두 개의 층 사이에 어떠한 수평 계면 벽도 형성되지 않는다.
더욱 더 냉각하는 동안, 층 1과 2의 온도가 그들의 보상점 아래로 떨어지고 순 자화 방향이 반전되어, 순 자화 방향이 층 3 및 4에 평행하지만 외부 자기장에 대해 반대 방향으로 평행하게 향한다.
이들 층의 보자성이 보상점 부근에서 무한대를 향해 진행하기 때문에, 외부 자기장 He이 이들 층의 순 자화 방향을 반전시킬 수 없다.
T≤Tcp2≤Tcp1에 대해 다음 관계가 성립한다:
2HeMs1t1<EC1+σw1,2
2HeMs2t2<EC2+σw1,2+σw2,3
2HeMs1t1+2HeMs2t2<EC1+EC2+σw2,3
최종적으로, 모든 층은 강한 레이저 펄스를 사용하여 기록하는 동안 외부 자기장에 대해 반대 방향으로 평행하게 향한다. 이것은 "log.1"에 해당한다.
본 발명에 따른 광자기 저장매체의 제 2 실시에도, MSR법을 사용하여 판독될 수 있다. 판독 동작은 제 1 실시예에 있어서의 판독 동작과 동일한 방식으로 일어난다. 이때, 추가적인 기준층은 판독 동작에 영향을 미치지 않는다. 메모리층(3)과마찬가지로, 이 기준층은 판독 온도를 훨씬 넘는 보상 온도와 큐리 온도를 갖기 때문에, 판독 동작 중에 그것의 자기 특성이 변하지 않는다. 기준층은 실온에서 낮은 보자성을 갖기 때문에, 기준층이 판독 동작 중에 외부 자기장에 들어갈 때 기준층은 이 자기장에 대해 평행하게 향한다.
온도 범위 Ta<T<Tm에 대해 다음 관계가 성립한다:
EC3>2HeMs3t3+σw2,3+σw3,4
및
EC1+EC2+σw2,3+Ec4+σ3,4<2HeMs1t1+2HeMs2t2+2HeMs4t4
이상에서 상세히 설명한 것과 같이, 본 발명에 따른 광자기 저장매체는, 높은 데이터 밀도와 함께 높은 신호 분해능을 갖는다.

Claims (2)

  1. 외부 자기장 He에서, 실온 Ta보다 높은 기록 온도 Tw또는 2가지 기록 온도 Th, Tl에서 정보를 반복적으로 기록하고, 실온 Ta보다 높은 온도 Tf에 있는 전방 마스크와 온도 Tr에 있는 후방 마스크를 사용하여 온도 Tm에서 반복적으로 판독하며, 기판과, 기판 상에 배치되고 온도에 의존하는 보자성 HC1(T), 보상 온도 Tcp1및 큐리 온도 TC1을 갖는 제 1 자기층과, 제 1 자기층 상에 배치되고 온도에 의존하는 보자성 HC2(T), 보상 온도 Tcp2및 큐리 온도 TC2를 갖는 제 2 자기층과, 제 2 자기층 상에 배치되고 온도에 의존하는 보자성 HC3(T), 보상 온도 Tcp3및 큐리 온도 TC3를 갖는 제 3 자기층을 구비하고, 이때,
    Ta<Tf<Tm≤Tcp1≤Tcp2<TC2<Tr<TC1<Tcp3<TC3≤Tw이고,
    Ta<T<Tm에 대해 HC1(T)<He
    Ta<T<Tm에 대해 HC2(T)<He
    T<Tw에 대해 HC3(T)>He
    인 것을 특징으로 하는 광자기 저장매체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 자기층 상에 배치되고 온도에 의존하는 보자성 HC4(T), 보상 온도 Tcp4, 큐리 온도 TC4및 기록 온도 Tl및 Th를갖고, 이때,
    Ta<Tf<Tm≤Tcp1≤Tcp2<TC2<Tr<TC1<Tcp3≤Tcp4<TC3<T1<TC4≤Th이고,
    Ta<T<Tm및 T≤Th에 대해 HC4(T)<He
    인 제 4 자기층을 구비한 것을 특징으로 하는 광자기 저장매체.
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