DE3523836C2

DE3523836C2 -

Info

Publication number: DE3523836C2
Application number: DE3523836A
Authority: DE
Inventors: Fujio Tanashi Jp Tanaka; Nobutake Kamakura Jp Imamura
Original assignee: Kokusai Denshin Denwa KK
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 1984-07-09
Filing date: 1985-07-03
Publication date: 1989-06-29
Also published as: GB2162008A; GB8517174D0; GB2162008B; DE3523836A1; US4701881A; JPS6122452A

Description

Die Erfindung betrifft ein magneto-optisches Aufzeichnungsmedium gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs. Ein solches Aufzeichnungsmedium ist aus der US-PS 36 80 065 bekannt.

Bei ferromagnetischen dünnen Schichten mit einer Achse leichter Magnetisierbarkeit in Richtung senkrecht zur Schichtebene ist es möglich, einen kleinen Bereich mit umgekehrtem Magnetismus einer magnetischen Polarität zu erzeugen, der eine magnetische Polarität umgekehrt einer Polarität homogener Magnetisierung in der Filmebene besitzt, die bezüglich des magnetischen Süd- und Nordpols homogen magnetisiert ist. Wenn man die Anwesenheit bzw. die Abwesenheit eines derartigen Bereichs mit umgekehrtem Magnetismus in digitaler Form als "1" bzw. "0" festlegt, dann können solche ferromagnetischen Dünnschichten als magnetische Aufzeichnungsmedien hoher Dichte verwendet werden. Typische Beispiele solcher magnetischer, vertikal magnetisierter Dünnschichten sind beispielsweise die amorphen Übergangs- Metallegierungen der seltenen Erden, etwa Gd-Co, Gd-Fe, Tb-Fe, Dy-Fe, GdTbFe und dergleichen, die polykristallinen Metall- Dünnschichten, wie MnBi und die Einkristall-Dünnschichten wie etwa GIG.

Weil jedoch der Curie-Punkt bzw. die magnetische Kompensationstemperatur derartiger Dünnschichten hoch ist, wird eine große Aufzeichnungskraft benötigt, und derzeit ist es deshalb nicht möglich, eine Hochgeschwindigkeits-Aufzeichnung unter Verwendung eines Halbleiterlasers durchzuführen. Die eingangs erwähnte US-PS 36 80 065 beschäftigt sich mit diesen Problemen nicht sondern mit der Vermeidung von Informationsverlusten bei der Erhöhung der Temperatur des Aufzeichnungsträgers über die Curie-Temperatur für den Fall, daß die Curie-Temperatur erheblich unter Zimmertemperatur liegt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das bekannte magneto-optische Aufzeichnungsmedium so zu verbessern, daß es ein höheres Signal/Rausch-Verhältnis aufweist und damit Aufzeichnungen mit geringerer Aufzeichnungskraft und höherer Geschwindigkeit möglich sind. Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Diagramm zur Darstellung des Verhältnisses zwischen dem Curie-Punkt Tc und dem Kerr- Drehwinkel R;

Fig. 2 einen Längsschnitt zur Darstellung des Aufbaus eines magneto-optischen Aufzeichnungsmediums mit getrennter Aufzeichnungs- und Wiedergabeschicht gemäß einem internen Stand der Technik,

Fig. 3 einen Längsschnitt zur Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 4 ein Diagramm der Kennlinie des Ausführungsbeispiels von Fig. 3.

Zur Verdeutlichung der Unterschiede zwischen dem Stand der Technik und der Erfindung werden zunächst Beispiele bekannter derartiger Aufzeichnungsmedien erläutert.

Die Aufzeichnung einer Information in einer ferromagnetischen, senkrecht magnetisierten Dünnschicht wird üblicherweise dadurch bewirkt, daß die Dünnschicht auf eine Temperatur über dem Curie-Punkt bzw. der magnetischen Kompensationstemperatur erhitzt und so in der Dünnschicht an einer beliebigen Stelle ein Bereich umgekehrter Magnetisierung erzeugt wird. Die aufgezeichnete Information wird unter Anwendung des Kerr-Effekts ausgelesen, wobei linear polarisiertes Licht auf die Dünnschicht fällt und von dieser reflektiert wird, womit die Polarisationsebene sich gemäß der Richtung der Magnetisierung nach rechts oder nach links dreht (Kerr-Drehung). Das Signal/Rausch-Verhältnis (S/N) beim Auslesen des aufgezeichneten Signals mittels Lichteinfall kann dabei folgendermaßen ausgedrückt werden:

S/N = α · R _k,

wobei R das Reflexionsvermögen der magnetischen Dünnschicht und R _k (der Kerr-Drehwinkel) der Drehwinkel der Polarisationsebene, bewirkt durch den Kerr-Effekt, ist. Diese Gleichung zeigt, daß das Signal/Rausch-Verhältnis dadurch erhöht bzw. verbessert werden könnte, daß man das Reflexionsvermögen R oder den Kerr- Drehwinkel R _k erhöht. Das Reflexionsvermögen des magnetischen Mediums ist jedoch ungefähr 50% und ist im wesentlichen bei allen vorerwähnten Medien konstant. Der Kerr-Drehwinkel R _k ändert sich mit der Art des verwendeten Mediums, wie dies aus Fig. 1 hervorgeht, und man kann allgemein sagen, daß er mit einer Erhöhung des Curie-Punkts Tc ansteigt. Das Signal/Rausch- Verhältnis könnte somit dadurch verbessert werden, daß man GdFeBi oder GdCoFe verwendet, welche Stoffe einen großen Kerr-Drehwinkel R _k aufweisen, jedoch weisen gerade diese Stoffe einen hohen Curie-Punkt Tc bzw. eine hohe magnetische Kompensationstemperatur auf, so daß eine große Aufzeichnungskraft benötigt wird, mit der Folge, daß derart schnelle Aufzeichnungen unter Verwendung eines Halbleiterlasers nicht möglich sind.

Als bester Wert von C/N, wobei C/N = S/N+10 log (Verhältnis der Bandbreite des Rauschens zur Auflösungs-Bandbreite), für ein Einschicht-Medium sind bisher 42 dB angegeben worden, und zwar für eine Dünnschicht aus TdFe bei einer Aufzeichnungsfrequenz von 1 MHz in einem 30-KHz-Band. Zur Erreichung besserer C/N-Werte ist dann ein Aufbau gemäß Fig. 2 vorgeschlagen worden, bei dem die Aufzeichnungsschicht und die Wiedergabeschicht voneinander getrennt angeordnet sind. Dabei wird als Wiedergabeschicht 2 eine Schicht mit hohem Curie-Punkt und niedriger Koerzitivkraft verwendet, die sich auf einer durchsichtigen Unterlageschicht aus Glas oder Kunststoff befindet, und als Aufzeichnungsschicht 3 eine Schicht mit niedrigem Curie-Punkt und hoher Koerzitivkraft. Üblicherweise verwendet man dabei GdFe oder GdCo für die Wiedergabeschicht und TbFe oder DyFe für die Aufzeichnungsschicht. Dabei wird die Tatsache genutzt, daß ein in die Aufzeichnungsschicht eingeschriebenes Informationsbit auch in der Wiedergabeschicht ausbildet, und zwar infolge von Kopplungserscheinungen zwischen der Aufzeichnungsschicht und der Wiedergabeschicht, die auf den magnetostatischen Kräften und auf Austauschkräften zwischen den Schichten beruhen. Somit kann dann die Aufzeichnung mit vergleichsweise niedriger Aufzeichnungskraft erfolgen, und weil der Kerr-Drehwinkel R _k der Wiedergabeschicht groß ist, kann die Wiedergabe mit einem hohen C/N-Verhältnis erfolgen. So wurde bei der Aufzeichnung ein C/N-Verhältnis α 45 dB erreicht, und zwar bei einer Aufzeichnungsfrequenz von 1 MHz mit einer Aufzeichnungs-Laserleistung von 8 mW, wobei dieser Wert höher ist als der C/N-Wert von 42 dB, wie er gemäß obiger Beschreibung mit einem Einschicht-Medium aus TbFe erreichbar ist.

Nachfolgend wird nun die vorliegende Erfindung beschrieben.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung. Das Aufzeichnungsmedium besteht dabei aus einer durchsichtigen Unterschicht 1 aus Glas, Acrylharz oder dergleichen, einer im wesentlichen durchsichtigen, senkrecht magnetisierten Dünnschicht 5 aus Ferrit, Granat oder dergleichen, mit einem großen Faraday- Drehwinkel und einer Achse leichter Magnetisierbarkeit senkrecht zur Schichtebene, einer senkrecht magnetisierten Schicht 3 einer seltenen Erde - Übergangsmetall-Legierung, wie etwa TbFe, TbFeCo, GdTbFe oder dergleichen, die einen Curie-Punkt bzw. eine magnetische Kompensationstemperatur niedriger Größe, wie 50-250°C, und eine hohe Koerzitivkraft, wie 1 Koe oder höher aufweist, und einer Schutzschicht 4 aus Si, SiO₂ oder dergleichen, die zur Verhinderung einer Oxidation der vertikalmagnetisierten Schicht 3 dient. Das Aufzeichnen und das Wiedergeben werden dadurch bewirkt, daß ein Laserstrahl durch Unterschicht geleitet wird. Bei der Aufzeichnung ist es erforderlich, daß die durchsichtige magnetische Dünnschicht 5 und die senkrecht magnetisierte Schicht 3 aus einer Legierung aus einer seltenen Erde und einem Übergangsmetall durch Austauschkopplung oder magnetostatische Kopplung in der gleichen Richtung magnetisiert werden. Bei der Bestrahlung des Bereiches umgekehrter Magnetisierung durch einen Wiedergabe-Laserstrahl (Wellenlänge λ nm, linear polarisiert) wird die Polarisationsebene durch den Faraday-Effekt gedreht, wenn der Lichtstrahl die magnetische Dünnschicht 5 durchsetzt. Wenn dann der dem Faraday-Effekt unterworfene Lichtstrahl durch die Oberfläche der seltenen Erde - Übergangsmetall-Legierungsschicht 3 reflektiert wird, dann wird die Polarisationsebene durch den magnetischen Kerr-Effekt weitergedreht. Der durch die Schicht 3 zurück zur magnetischen Schicht 5 reflektierte Lichtstrahl wird dann wiederum dem Faraday-Effekt unterworfen, so daß die Polarisationsebene nochmals weitergedreht wird, so daß sich der Drehwinkel vergrößert. Der magneto-optische Drehwinkel R _k des dem erwähnten Effekt in der durchsichtigen Schicht 5 mehrmals unterworfenen, imitierten Lichts, weist, wie festgestellt wurde, einen sehr großen Wert auf. Dieser Anstieg des Drehwinkels R _k ist jedoch von periodischen Schwankungen begleitet, wie dies aus Fig. 4 hervorgeht. Dieses Phänomen ergibt sich aus den Brechungsindex-Werten und der Dicke d der im wesentlichen durchsichtigen magnetischen Dünnschicht 5 und der Wellenlänge des verwendeten Laserlichts. Das Reflexionsvermögen R und der magneto-optische Drehwinkel R _k neigen dazu, sich so zu ändern, wie dies ebenfalls in Fig. 4 dargestellt ist. Durch Wahl einer derartigen Schichtdicke d, daß die Güte · R _k während der Wiedergabe optimiert wird, kann somit das Signal/Rausch-Verhältnis der Wiedergabe wesentlich verbessert werden. Wird darüber hinaus für die Wiedergabe und die Aufzeichnung ein Laserstrahl gleicher Wellenlänge verwendet, dann ist es möglich, eine Aufzeichnung mit geringer Leistung durchzuführen, weil die Empfindlichkeit nur in dem Bereich verminderten Reflexionsvermögens groß ist.

Mit der Erfindung wird also ein magneto-optisches Aufzeichnungsmedium mit hoher Aufzeichnungsempfindlichkeit und hohem Signal/Rausch-Verhältnis der Wiedergabe erreicht.

Das Aufzeichnungsmedium kann durch Sprühverfahren, Tauchverfahren, Vakuumverdampfungsverfahren, Zerstäubungsverfahren, Plasma-CVD-Verfahren und dergleichen hergestellt werden.

Als im wesentlichen durchsichtiges magnetisches Material eignet sich Fe₃O₄, CoFe₂O₄ sowie Materialien des Granatsystems.

Claims

Magneto-optisches Aufzeichnungsmedium mit einer dünnen magnetischen Aufzeichnungsschicht aus magnetischem Material niedrigen Curie-Punkts und einer Achse leichter Magnetisierbarkeit senkrecht zur Schichtebene und mit einer der Aufzeichnungsschicht benachbarten, im wesentlichen durchsichtigen dünnen Magnetschicht einer Achse leichter Magnetisierbarkeit senkrecht zur Schichtebene, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungsschicht (3) einen Curie-Punkt zwischen 50 und 250°C hat und eine hohe Koerzitivkraft von zumindest 1 KOe aufweist, daß die im wesentlichen durchsichtige Magnetschicht (5) aus Fe₃O₄, CoFe₂O₄ oder einem Granat-Material besteht, einen großen Faraday-Drehwinkel aufweist, eine niedrigere Koerzitivkraft als die Aufzeichnungsschicht besitzt und eine Dicke hat, die innerhalb eines Bereichs gewählt ist, in dem die Güte · R ein Maximum hat, wobei R das Reflexionsvermögen der Aufzeichnungsschicht und R den magneto- optischen Drehwinkel aufgrund des Kerr- und des Faraday-Effekts bezeichnen, und daß auf der Seite des Lichteinfalls eine durchsichtige Unterschicht (1) vorgesehen ist.