JP2997493B2 - 光磁気記録媒体 - Google Patents
光磁気記録媒体Info
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- JP2997493B2 JP2997493B2 JP2036139A JP3613990A JP2997493B2 JP 2997493 B2 JP2997493 B2 JP 2997493B2 JP 2036139 A JP2036139 A JP 2036139A JP 3613990 A JP3613990 A JP 3613990A JP 2997493 B2 JP2997493 B2 JP 2997493B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、書き換え可能な光磁気媒体に関し、特に少
なくとも交換力を介して結合された２層の希土類−遷移
金属（Ｒ−Ｔ）膜を具備する光磁気媒体の交換力を制御
する技術に関するものである。
なくとも交換力を介して結合された２層の希土類−遷移
金属（Ｒ−Ｔ）膜を具備する光磁気媒体の交換力を制御
する技術に関するものである。
（従来の技術） レーザビームを照射して加熱し、加熱部の保磁力を低
下させて、保磁力が低下した部分の磁化の向きを外部磁
界の向きにそろえて情報の記録あるいは消去を行ない、
磁化の向きに応じた磁気光学カー効果を利用して情報の
再生を行なう光磁気記録媒体は、書換え可能な光ディス
クのメモリ媒体として実用化されている。光磁気媒体の
記録層には、垂直磁化膜が容易に得やすい、微小反転磁
区の安定性が良い、実用的な半導体レーザで記録と消去
が容易にできる、粒界雑音がない等の理由から、非晶質
Ｒ−Ｔ膜が用いられている。しかし、単層では高い記録
感度と高い再生信号強度比とを両立するのが難しい。そ
こで、高感度であるがカー回転角は比較的小さなＲ−Ｔ
膜（例えばTb−Fe膜）を記録層とし、カー回転角は比較
的大きいが低感度であるＲ−Ｔ膜（例えばGd−Fe膜）を
交換力を介して積層させた媒体が提案されている。ま
た、交換結合多層媒体は、Ｒ−Ｔ膜単層の媒体において
は実現が困難とされている光変調オーバライト機能を付
与する目的でも近年多数の提案がなされており次世代の
光磁気媒体としてその発展が期待されている。
下させて、保磁力が低下した部分の磁化の向きを外部磁
界の向きにそろえて情報の記録あるいは消去を行ない、
磁化の向きに応じた磁気光学カー効果を利用して情報の
再生を行なう光磁気記録媒体は、書換え可能な光ディス
クのメモリ媒体として実用化されている。光磁気媒体の
記録層には、垂直磁化膜が容易に得やすい、微小反転磁
区の安定性が良い、実用的な半導体レーザで記録と消去
が容易にできる、粒界雑音がない等の理由から、非晶質
Ｒ−Ｔ膜が用いられている。しかし、単層では高い記録
感度と高い再生信号強度比とを両立するのが難しい。そ
こで、高感度であるがカー回転角は比較的小さなＲ−Ｔ
膜（例えばTb−Fe膜）を記録層とし、カー回転角は比較
的大きいが低感度であるＲ−Ｔ膜（例えばGd−Fe膜）を
交換力を介して積層させた媒体が提案されている。ま
た、交換結合多層媒体は、Ｒ−Ｔ膜単層の媒体において
は実現が困難とされている光変調オーバライト機能を付
与する目的でも近年多数の提案がなされており次世代の
光磁気媒体としてその発展が期待されている。
交換結合媒体を用いて記録／再生／消去動作を実行す
るにあたっては、光変調オーバライト機能を発現させよ
うとする場合には特にであるが、交換力を介して結合さ
れた上下２つのＲ−Ｔ膜間に働く交換力（Hexg）コント
ロールが極めて重要である。
るにあたっては、光変調オーバライト機能を発現させよ
うとする場合には特にであるが、交換力を介して結合さ
れた上下２つのＲ−Ｔ膜間に働く交換力（Hexg）コント
ロールが極めて重要である。
Hexgは、界面磁壁エネルギー密度をEwB,各層の磁化を
Ms1,Ms2各層の厚みをd1,d2とすると、層１へは の変換力が働き、 層２へは の変換力が働くという様に表わされるので、EwB,Ms1,M
s2,d1,d2の最適設計が重要である。
Ms1,Ms2各層の厚みをd1,d2とすると、層１へは の変換力が働き、 層２へは の変換力が働くという様に表わされるので、EwB,Ms1,M
s2,d1,d2の最適設計が重要である。
交換結合２層膜を用いた光変調オーバライト方式にお
いては、記録層のキューリー点近傍では、Hexg1（記録
層を層１とすると）は記録層保磁力Hc1よりも大きく交
換力によって記録層の磁化（厳密には副格子磁化）が補
助層の磁化（これも厳密には副格子磁化）の向きにそろ
い、かつ常温（メモリ保持温度）及びに再生温度（再生
レーザ光照射時の膜温度）では、Hexg1がHc1よりも小さ
く記録ビットが安定に存在しうる事及びに常温ではHexg
2（補助層を層２とする）がHc2よりも小さく初期化磁界
印加後に補助層が一定の向きを向いている事が必須条件
となっているので、 の膜温度に対するコントロールが重要となる。従来技術
における交換結合多層膜においてはHexgに対する配慮は
必ずしも充分とはいえない。
いては、記録層のキューリー点近傍では、Hexg1（記録
層を層１とすると）は記録層保磁力Hc1よりも大きく交
換力によって記録層の磁化（厳密には副格子磁化）が補
助層の磁化（これも厳密には副格子磁化）の向きにそろ
い、かつ常温（メモリ保持温度）及びに再生温度（再生
レーザ光照射時の膜温度）では、Hexg1がHc1よりも小さ
く記録ビットが安定に存在しうる事及びに常温ではHexg
2（補助層を層２とする）がHc2よりも小さく初期化磁界
印加後に補助層が一定の向きを向いている事が必須条件
となっているので、 の膜温度に対するコントロールが重要となる。従来技術
における交換結合多層膜においてはHexgに対する配慮は
必ずしも充分とはいえない。
面内磁化中間層を用いる方法やプロセスサイドのアプ
ローチがあるものの、前者は媒体層構成を複雑化し媒体
の生産性を低下させる可能性があり、後者は製造中に界
面の状態を適確にモニターできなければ歩留りがあがら
ない等の問題を有するものである。
ローチがあるものの、前者は媒体層構成を複雑化し媒体
の生産性を低下させる可能性があり、後者は製造中に界
面の状態を適確にモニターできなければ歩留りがあがら
ない等の問題を有するものである。
（発明が解決しようとする課題） 本発明は掲記した従来技術の課題に対してなされたも
のであり、層構成が基本的には単純な交換混合２層膜で
よく、製造プロセス上特に工夫をする事なく、単に異種
遷移金属間の界面における交換力が同程遷移金属間の界
面における交換力よりも小さい事を利用して、 の値を低下させて、特に常温あるいは再生温度における
記録ビットの安定性及び補助層の磁化の安定性の良好な
光磁気記録媒体を提供する事をその目的としている。
のであり、層構成が基本的には単純な交換混合２層膜で
よく、製造プロセス上特に工夫をする事なく、単に異種
遷移金属間の界面における交換力が同程遷移金属間の界
面における交換力よりも小さい事を利用して、 の値を低下させて、特に常温あるいは再生温度における
記録ビットの安定性及び補助層の磁化の安定性の良好な
光磁気記録媒体を提供する事をその目的としている。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、膜面に対して垂直な方向に磁化容易軸を有
する非晶質希土類−遷移金属合金薄膜を複数層積層して
なる光磁気記録媒体において、複数層積層された少なく
とも１つの界面においてその界面の上下の層が層間の界
面磁壁エネルギーが3erg/cm2以下の範囲で交換力を介し
て結合されており、その上下を構成する２つの薄膜のう
ち一方の薄膜中の遷移金属元素の主成分がFeであり、他
方の薄膜中の遷移金属元素の主成分がCoであることを特
徴とする光磁気記録媒体である。ここで主成分というの
は、 RxT100-x（x:at％）で一般的に表記される（R,T以外
の添加元素が入っている場合や、Ｒとして希土類の他に
軽希土類が用いられる場合でもかまわない）組成式のＴ
成分をさらに（Fe100-yCoy）｛y:at％｝と表わすとFe主
成分の場合にはｙ50at％である事を意味し、Co主成分
というのはｙ50at％である事を意味し、Ｒや添加元素
の種類によらず単にFeとCoのみを抽出して、Ｔ成分と表
記した場合のＴ成分の組成中の主成分を意味するもので
ある。
する非晶質希土類−遷移金属合金薄膜を複数層積層して
なる光磁気記録媒体において、複数層積層された少なく
とも１つの界面においてその界面の上下の層が層間の界
面磁壁エネルギーが3erg/cm2以下の範囲で交換力を介し
て結合されており、その上下を構成する２つの薄膜のう
ち一方の薄膜中の遷移金属元素の主成分がFeであり、他
方の薄膜中の遷移金属元素の主成分がCoであることを特
徴とする光磁気記録媒体である。ここで主成分というの
は、 RxT100-x（x:at％）で一般的に表記される（R,T以外
の添加元素が入っている場合や、Ｒとして希土類の他に
軽希土類が用いられる場合でもかまわない）組成式のＴ
成分をさらに（Fe100-yCoy）｛y:at％｝と表わすとFe主
成分の場合にはｙ50at％である事を意味し、Co主成分
というのはｙ50at％である事を意味し、Ｒや添加元素
の種類によらず単にFeとCoのみを抽出して、Ｔ成分と表
記した場合のＴ成分の組成中の主成分を意味するもので
ある。
（作用） 本発明は、一般に同種Ｔ元素（Fe主成分−Fe主成分、
もしくはCo主成分−Co主成分）の２層膜を交換結合させ
た場合に大きすぎるEwBを異種Ｔ元素の２層膜を用いる
事によって低下する事ができる。このため、常温もしく
は再生温度における記録層と補助層の磁化を安定に保つ
事ができ、メモリーの信頼性を向上する事ができる。例
えば典型的な例として常温でMs1＝100ewu/cc,d1＝100nm
の記録層を用いた場合に、同種Ｔ元素からなる交換結合
媒体を用いた場合EwB5erg/cm2であるのでHexg1は、2.
5koeに達し、Hc1と同系かもしくは大きくなってしまう
のに対し、異種Ｔ元素からなる交換結合媒体を用いれば
EwB＝2erg/cm2b程度に低下できるのでHexg1は1koe程度
となってHc1よりも小さくできメモリビットの安定性は
向上する。さらにHexg1はd1に反比例するのでEwBを小さ
くする事によりd1を小さくできるので媒体の生産性が向
上する他、カーエンハンスメント膜構造の適正な設計を
行なう上でも有利である。
もしくはCo主成分−Co主成分）の２層膜を交換結合させ
た場合に大きすぎるEwBを異種Ｔ元素の２層膜を用いる
事によって低下する事ができる。このため、常温もしく
は再生温度における記録層と補助層の磁化を安定に保つ
事ができ、メモリーの信頼性を向上する事ができる。例
えば典型的な例として常温でMs1＝100ewu/cc,d1＝100nm
の記録層を用いた場合に、同種Ｔ元素からなる交換結合
媒体を用いた場合EwB5erg/cm2であるのでHexg1は、2.
5koeに達し、Hc1と同系かもしくは大きくなってしまう
のに対し、異種Ｔ元素からなる交換結合媒体を用いれば
EwB＝2erg/cm2b程度に低下できるのでHexg1は1koe程度
となってHc1よりも小さくできメモリビットの安定性は
向上する。さらにHexg1はd1に反比例するのでEwBを小さ
くする事によりd1を小さくできるので媒体の生産性が向
上する他、カーエンハンスメント膜構造の適正な設計を
行なう上でも有利である。
（実施例） 以下、図面を参照して本発明の光磁気記録媒体を詳細
に説明する。
に説明する。
第１図は本発明の光磁気記録媒体の一実施例の断面構
成図であり、１は記録層、２は交換力の作用しうる界
面、３は１に交換結合してなる補助層、4,5は保護層、
６は基板である。第１図の媒体は例えば以下の手法で形
成される。スパッタリング装置にガラス基板６をセット
し装置成膜室内を10-7Torr程度に排気した後Arガスを10
0sccm導入し成膜室内圧力を５×10-3Torrとした後、先
ずSi3N4ターゲットを装着したマグネトロンスパッタ源
に1kwのRF電力を印加し、保護膜５を形成した後に、例
えばTb20Fe80合金ターゲットにDC電力を印加し100nmの
記録層１を形成し連続して、Tb27（Fe20Co80）73合金タ
ーゲットにDC電力を印加し100nmの補助層３を形成し再
びSi3N4ターゲットにRF電力を印加し、保護層４を形成
する。Ｒ−Ｔ膜の組成は合金ターゲット組成よりも若干
Ｒ−poor側にシフトし、このようにして得られた媒体の
記録層の組成はTb18Fe82となり、一方補助層の組成はTb
25（Fe20Co80）75となった。この様にして得られた第１
図の媒体をVSMによって常温で測定した所±10kOeの外部
磁界Hexのスイープによって第２図（ａ）に示される如
くの典型的な変換結合２層膜のＭ−Ｈループが得られ
た。この場合、記録層はTb18Fe82とTM−richセンス，補
助層はTb25（Fe20Co80）75とRE−richセンスで請ゆるア
ンチパラレルタイプの変換結合膜であるので、第２図
（ａ）において、F,A,C,Dの状態においては界面磁壁が
できており、B,Eの状態においては界面磁壁ができてい
ない。Ａ→ＢもしくはＤ→Ｅの遷移は、記録層Tb18Fe82
の磁化反転に伴なうもので、記録層単層での特性は、M
s1＝125ewu/cc,Hc1＝2koeであるのでＡ→ＢもしくはＤ
→Ｅの遷移によってＭは125ewu/cc分上昇もしくは下降
し、遷移磁界はHc1−Hexg1で1.2kOeであり、Ｂ→Ｃもし
くはＥ→Ｆの遷移は補助層の反転に伴なうもので補助層
単層の特性はMs2＝100ewu/cc,Hc2＝5kOeであるので、Ｂ
→Ｃもしくは、Ｅ→Ｆの遷移はＭは100ewu/cc分だけ上
昇もしくは下降し、遷移磁界は、Hc2＋Hexg2で、6kOeで
あった。Hexg1のより正確な導出方法としては第２図
（ａ）のＢ状態からHexを低下してループを描かせる手
法があり、このようにして得られたループを第２図
（ｂ）に示した。第２図（ｂ）において、Ａ→Ｂの遷移
磁界はHc1−Hexg1であり、Ｇ→Ｆの遷移磁界はHc1＋Hex
g1であるので、両者の遷移磁界の差の1/2がHexg1を与え
それを第２図（ａ）のループもしくは記録層単層のルー
プから得られるMs1及び膜厚d1の積の２倍で割るとEwBが
算出される。補助層Tb25（Fe100-yCoy）中のｙを幾通か
に交えて上記手法でEwBを導出してプロットしたものが
第３図である。Fe主成分の記録層に対してFe主成分の補
助層を積層した場合にはEwB＞3erg/cm2であり、Hexg1＞
1.2kOeであるのに対しCo主成分の補助層を用いた場合E
wB3erg/cm2,Hexg1＜1.2kOeであり、さらに典型例とし
てFe−Feの組合せとしてTb25Fe75の補助層を用いた場合
にはEwB＝7erg/cm2でHexg1＝2.8kOeでHc1を上まわって
しまうのに対し、Fe−Coの組合せとしてTb25Fe75の補助
層を用いた場合にはEwB＝1.5erg/cm2でHexg1＝0.6kOe
で、Hc1よりも1.4kOe低く、例えば記録層に対して外部
より1kOeの磁界を印加した場合でもメモリビットは保存
されるので信頼性が向上する事が判る。
成図であり、１は記録層、２は交換力の作用しうる界
面、３は１に交換結合してなる補助層、4,5は保護層、
６は基板である。第１図の媒体は例えば以下の手法で形
成される。スパッタリング装置にガラス基板６をセット
し装置成膜室内を10-7Torr程度に排気した後Arガスを10
0sccm導入し成膜室内圧力を５×10-3Torrとした後、先
ずSi3N4ターゲットを装着したマグネトロンスパッタ源
に1kwのRF電力を印加し、保護膜５を形成した後に、例
えばTb20Fe80合金ターゲットにDC電力を印加し100nmの
記録層１を形成し連続して、Tb27（Fe20Co80）73合金タ
ーゲットにDC電力を印加し100nmの補助層３を形成し再
びSi3N4ターゲットにRF電力を印加し、保護層４を形成
する。Ｒ−Ｔ膜の組成は合金ターゲット組成よりも若干
Ｒ−poor側にシフトし、このようにして得られた媒体の
記録層の組成はTb18Fe82となり、一方補助層の組成はTb
25（Fe20Co80）75となった。この様にして得られた第１
図の媒体をVSMによって常温で測定した所±10kOeの外部
磁界Hexのスイープによって第２図（ａ）に示される如
くの典型的な変換結合２層膜のＭ−Ｈループが得られ
た。この場合、記録層はTb18Fe82とTM−richセンス，補
助層はTb25（Fe20Co80）75とRE−richセンスで請ゆるア
ンチパラレルタイプの変換結合膜であるので、第２図
（ａ）において、F,A,C,Dの状態においては界面磁壁が
できており、B,Eの状態においては界面磁壁ができてい
ない。Ａ→ＢもしくはＤ→Ｅの遷移は、記録層Tb18Fe82
の磁化反転に伴なうもので、記録層単層での特性は、M
s1＝125ewu/cc,Hc1＝2koeであるのでＡ→ＢもしくはＤ
→Ｅの遷移によってＭは125ewu/cc分上昇もしくは下降
し、遷移磁界はHc1−Hexg1で1.2kOeであり、Ｂ→Ｃもし
くはＥ→Ｆの遷移は補助層の反転に伴なうもので補助層
単層の特性はMs2＝100ewu/cc,Hc2＝5kOeであるので、Ｂ
→Ｃもしくは、Ｅ→Ｆの遷移はＭは100ewu/cc分だけ上
昇もしくは下降し、遷移磁界は、Hc2＋Hexg2で、6kOeで
あった。Hexg1のより正確な導出方法としては第２図
（ａ）のＢ状態からHexを低下してループを描かせる手
法があり、このようにして得られたループを第２図
（ｂ）に示した。第２図（ｂ）において、Ａ→Ｂの遷移
磁界はHc1−Hexg1であり、Ｇ→Ｆの遷移磁界はHc1＋Hex
g1であるので、両者の遷移磁界の差の1/2がHexg1を与え
それを第２図（ａ）のループもしくは記録層単層のルー
プから得られるMs1及び膜厚d1の積の２倍で割るとEwBが
算出される。補助層Tb25（Fe100-yCoy）中のｙを幾通か
に交えて上記手法でEwBを導出してプロットしたものが
第３図である。Fe主成分の記録層に対してFe主成分の補
助層を積層した場合にはEwB＞3erg/cm2であり、Hexg1＞
1.2kOeであるのに対しCo主成分の補助層を用いた場合E
wB3erg/cm2,Hexg1＜1.2kOeであり、さらに典型例とし
てFe−Feの組合せとしてTb25Fe75の補助層を用いた場合
にはEwB＝7erg/cm2でHexg1＝2.8kOeでHc1を上まわって
しまうのに対し、Fe−Coの組合せとしてTb25Fe75の補助
層を用いた場合にはEwB＝1.5erg/cm2でHexg1＝0.6kOe
で、Hc1よりも1.4kOe低く、例えば記録層に対して外部
より1kOeの磁界を印加した場合でもメモリビットは保存
されるので信頼性が向上する事が判る。
上記した例ではTb18Fe82記録層とTb25（Fe100-yCoy）
補助層を交換結合した例について述べたが本発明はＲ元
素の選び方に限定されるものではなく、ＲとしてはTb以
外にGd,Dy,Nd,Ho等が使え、又、R,T以外にAl,Ti,Cr,An
等の添加元素が入っていてもかまわない。又、媒体の構
成は２層以外に３層以上の多層でも構わず、その様な場
合には少くとも１つの交換結合界面を有し、そのうち少
くも１つの交換結合界面の上下をなす２つの膜のＴの主
成分が片方はFeもう一方はCoとなっていれば良い。
補助層を交換結合した例について述べたが本発明はＲ元
素の選び方に限定されるものではなく、ＲとしてはTb以
外にGd,Dy,Nd,Ho等が使え、又、R,T以外にAl,Ti,Cr,An
等の添加元素が入っていてもかまわない。又、媒体の構
成は２層以外に３層以上の多層でも構わず、その様な場
合には少くとも１つの交換結合界面を有し、そのうち少
くも１つの交換結合界面の上下をなす２つの膜のＴの主
成分が片方はFeもう一方はCoとなっていれば良い。
［発明の効果］ 本発明の光磁気記録媒体を用いれば、交換結合多層媒
体の界面磁壁エネルギー密度を所望の値に制御できるの
で、メモリ保持温度及びメモリ再生温度における６ビッ
トの安定性が向上できる。
体の界面磁壁エネルギー密度を所望の値に制御できるの
で、メモリ保持温度及びメモリ再生温度における６ビッ
トの安定性が向上できる。
第１図は本発明の光磁気記録媒体の一実施例の構成図、
第２図及び第３図は本発明の一実施例の特性を示す図で
ある。 １……記録層、２……界面、３……補助層、4,5……保
護層、６……基板
第２図及び第３図は本発明の一実施例の特性を示す図で
ある。 １……記録層、２……界面、３……補助層、4,5……保
護層、６……基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水澤 由美 神奈川県川崎市幸区柳町70番地 株式会 社東芝柳町工場内 (56)参考文献 特開 昭61−48149（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−156752（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−162742（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G11B 11/10
Claims (1)
- 【請求項１】膜面に対して垂直な方向に磁化容易軸を有
する非晶質希土類−遷移金属合金薄膜を複数層積層して
なる光磁気記録媒体において、複数層積層された少なく
とも１つの界面においてその界面の上下の層が層間の界
面磁壁エネルギーが3erg/cm2以下の範囲で交換力を介し
て結合されており、その上下を構成する２つの薄膜のう
ち一方の薄膜中の遷移金属元素の主成分がFeであり、他
方の薄膜中の遷移金属元素の主成分がCoであることを特
徴とする光磁気記録媒体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2036139A JP2997493B2 (ja) | 1990-02-19 | 1990-02-19 | 光磁気記録媒体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2036139A JP2997493B2 (ja) | 1990-02-19 | 1990-02-19 | 光磁気記録媒体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03241548A JPH03241548A (ja) | 1991-10-28 |
| JP2997493B2 true JP2997493B2 (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=12461457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2036139A Expired - Lifetime JP2997493B2 (ja) | 1990-02-19 | 1990-02-19 | 光磁気記録媒体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2997493B2 (ja) |
-
1990
- 1990-02-19 JP JP2036139A patent/JP2997493B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03241548A (ja) | 1991-10-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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