JP3666057B2 - 光磁気記録再生方法およびこれに用いる光磁気記録媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は記録情報に応じて照射する光の単位面積当たりのエネルギーを変調することによってデータの記録を行い、偏光されたレーザビームによって、磁気光学効果を用いて情報の読み出しを行う、いわゆる光変調記録方式による光磁気記録再生方法およびこれに用いる光磁気記録媒体に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば従来のＩＳＯフォーマット光磁気記録再生装置の分野においては、光源には波長が６８０ｎｍ（赤色）のレーザダイオードを用いて、記録容量を従来の４倍とするシステムの規格化が進み商品化が間近になっているとともに、さらに高転送レート化や高記録密度化の要望が高まっている。
【０００３】
上述の要望の実現のためには、光源の波長をさらに短くすることが最も効果的であり、このような光源に対応した光磁気記録媒体の開発が急がれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、短波長のレーザダイオードは原理的に波長が短くなるほど高出力化が困難になるのに対して、光検出器の感度が短波長化に伴い低下することから、短波長領域では検出器に入射する光量を従来よりも大きく、すなわち出力を大きくしないと充分なＳ／Ｎ（Ｃ／Ｎ）を得ることができない。このことに対応するために記録媒体としては、記録感度の向上と、性能指数の向上あるいは高い再生パワーでも消去されないこと、という相反する要求を満たさなければならなくなっている。
【０００５】
このような状況において、これまでは再生時の特性改善に注目し、例えばＰｔＣｏ系材料により、短波長領域における磁気光学効果の増大を図る検討が数多くなされてきた。
【０００６】
しかし、短波長領域における記録材料の磁気光学効果の増大だけでは、性能指数の向上は図ることができるが、高い記録感度と再生光による記録の書き換えの抑制とが互いに相反する要因となって残り、システム設計上充分なパワーマージンが得られないでいる。
【０００７】
本発明はこのような点を考慮してなされたもので、記録感度の向上かつ再生時の書き換えの防止をともに実現できる光磁気記録方法および光磁気記録媒体を提案し、システム設計上充分なパワーマージンを得ようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光変調による記録がなされ磁気光学効果を利用して記録情報の読み出しがなされる光磁気記録再生方法において、少なくとも２つ以上の垂直磁気異方性を有する磁性層が交換結合し、この磁性層として、情報を記録する記録層及びこの記録層に記録された情報が転写されると共に記録の際に初期化される初期化層が交換結合している磁性多層膜を有し、かつ記録層と初期化層との間に、室温から記録開始温度より低い温度の範囲で外部磁界の存在下でのみ界面磁壁が存在し、かつ、この状態において各磁性層のキュリー点よりも低く、室温より高い温度まで昇温することによって界面磁壁が消失することを特徴とする光磁気記録媒体に対して、界面磁壁が存在する状態において記録および消去を行って、記録磁区の再生は界面磁壁がない状態においてのみ行う光磁気記録再生方法である。
そして、上記磁性多層膜は、
（１）上記記録層の補償温度が室温以下であり、かつ上記初期化層の補償温度が室温以下にある構成、
（２）上記記録層の補償温度が室温から該記録層のキュリー点または上記初期化層のキュリー点のうち低い方の温度までの範囲にあり、かつ上記初期化層の補償温度が室温以下にある構成、
（３）上記記録層の補償温度が該記録層のキュリー点または上記初期化層のキュリー点のうち低い方の温度以上にあり、かつ上記初期化層の補償温度が室温以下にある構成、
（４）上記記録層の補償温度が室温以下にあり、かつ上記初期化層の補償温度が上記記録層のキュリー点または該初期化層のキュリー点のうち低い方の温度以上にある構成、
（５）上記記録層の補償温度及び上記初期化層の補償温度がいずれも上記記録層のキュリー点または該初期化層のキュリー点のうち低い方の温度以上にある構成、
の（１）〜（５）のいずれかの構成を有する。
また本発明は、上述の構成を有する光磁気記録媒体において、磁性多層膜において、基板側に相対的にキュリー点の高い磁性層が形成された構成とした光磁気記録媒体である。
【０００９】
【作用】
上述の本発明の構成によれば、記録するデータに応じてレーザの出力を変調する光変調型の光磁気記録再生方法において、少なくとも２つ以上の垂直磁気異方性を有する磁性層（記録層及び初期化層）が交換結合している磁性多層膜からなり、室温から記録開始温度（最小記録温度）までの範囲において、外部磁界の存在下でのみ界面磁壁が存在する光磁気記録媒体を用いることにより、この界面磁壁が存在するときに記録および消去を行えば、界面磁壁エネルギーを利用して、磁性層のキュリー点以下において記録や消去を行うことが可能となる。
【００１０】
記録時・消去時以外においては、界面磁壁をなくし、記録磁区の反転温度を記録時・消去時よりも高くすることによって、温度上昇などに対する記録磁区の安定化を図り、従来の場合より高い再生出力とすることができる。
【００１１】
【実施例】
次に本発明の実施例の説明に先立ち、本発明の概要について説明する。
【００１２】
１．本発明による光磁気記録再生方法の要点
本発明による光磁気記録再生方法の要点は、次の通りである。
【００１３】
１）界面磁壁エネルギーを利用して、光磁気記録媒体のキュリー点よりも低い温度で記録および記録情報の消去を可能とする。すなわち記録、消去の各プロセスが各磁性層のキュリー点以下で行われる。
【００１４】
２）記録時・消去時以外は界面磁壁を無くし、記録磁区が反転する温度を記録時や消去時の温度よりも高くすることによって、特に温度上昇に対する記録磁区の安定化を図り、従来よりも高いレーザパワーで再生可能とする。このとき消去開始パワーより高い再生パワーであってもよい。
【００１５】
３）界面磁壁のある状態および界面磁壁のない状態は、レーザ照射位置近傍に設けられた外部磁界発生装置によって得られる外部磁界の有無によって制御される。
レーザパワーの制御に比して、外部磁界の制御に要する時間は一般に長くなる可能性が高く、このために記録や消去の開始直前および終了直後は、界面磁壁が存在している可能性が高い。従って、これら記録や消去の前後の状態においては、各種サーボ信号とプリピット情報が得られるものとし、かつ消去開始パワーよりも低い再生パワーとすることによって誤消去を防止して、さらに外部磁界が０になり界面磁壁がなくなった時点で、あるいは記録されたデータの再生が必要になった時点で、前述の相対的に高い再生パワーとするという具合に、再生パワーを異なる２値に制御する。
【００１６】
図１は、本発明による光磁気記録媒体の一実施例の概略断面図を示す。本発明においては、少なくとも交換結合した２つの磁性層を有する光磁気記録媒体を構成する。
図１において、この光磁気記録媒体１４は、例えばポリカーボネート樹脂等よりなる透明な基板１１に、例えばＳｉＮよりなる誘電体層１２、第１の磁性層１、第２の磁性層２、誘電体層１２、例えばＡｌよりなる高熱伝導率層（ヒートシンク層）１３が積層された構造からなり、この第１の磁性層１と第２の磁性層２とが交換結合した構造をなす。
【００１７】
また、本発明による光磁気記録再生方法を実施する装置は、例えば図２にその要部の模式図を示すように、本発明構成の光磁気記録媒体によるディスク１５の下に外部磁界発生装置１６が配置され、上方にある光源からディスク１５にレーザ光Ｌを照射して、信号の記録及び再生が行われる構成とされる。
【００１８】
図３は、本発明の光磁気記録再生方法における光磁気記録媒体内の記録・消去の各過程の領域をＩ〜IVの領域で示した模式図である。
以下に、本発明の光磁気記録再生方法における、最も特長的で重要な部分である記録・消去の方法について、図３中のＩ〜IVの各領域に対応した各磁性層の磁化の変化に基づいて説明する。
【００１９】
図３において、ディスク１５は左方から右方に回転進行するもので、Ｉ〜IVの各領域は次に示す過程を表す。外部磁界発生装置１６からは外部磁界ＨＩＲ（図３では下向き）が発生し、ディスク１５に印加される。
Ｉは初期化過程で、外部磁界発生装置１６からの外部磁界ＨＩＲが印加され、磁性層に対して初期化（磁化の向きが揃えられる）がなされる。
IIは記録過程で、外部磁界ＨＩＲの印加の下で、レーザ光Ｌの照射により信号（記録情報）の記録がなされる。
IIIは冷却過程で、レーザ光Ｌの照射を終えて冷却される。
IVは安定化過程で、外部磁界ＨＩＲがない状態で、記録情報の転写が終了し、記録が保持されている。
【００２０】
記録を消去する場合には、外部磁界ＨＩＲの向きが反対になり、またIIの記録過程が消去過程となる他は、同様の過程を経て記録情報の消去がなされる。
【００２１】
本発明方法においては、光磁気記録媒体例えばディスク１５の各磁性層の磁気特性の組み合わせによって多くの場合が考えられる。これらの組み合わせについて詳しく述べるに先立ち、本発明の光磁気記録再生方法に好ましいと思われる磁性層の磁気特性について説明する。
【００２２】
本発明による光磁気記録方法において、情報の記録を行う際には、光磁気記録媒体の積層した磁性層の間に界面磁壁が存在していなければならない。この状態を実現するために、かなり大きい外部磁界を印加する必要がある。そこで、界面磁壁が存在する状態を実現する初期化過程と、レーザ照射により界面磁壁を消失させる記録過程のいずれの過程においても、外部磁界ＨIRが各過程において起こるべき動作を補助するように働くことが好ましい。
【００２３】
さらに以下に本発明による光磁気記録媒体に対して、上述の各過程で求められる特性について説明する。
【００２４】
初期化過程において、外部磁界ＨIRによって反転する磁性層（以後初期化層（Ｎ層）とする）は、記録時の磁化の方向の基準となる層であり、記録時には初期化層の磁化方向が温度や周囲の磁界の変動によって変化しないことが必要である。
【００２５】
磁性層を構成する希土類−遷移金属合金の組成によっては、室温とキュリー点との間に、保磁力が無限大に増加してまた降下する特性を持つ場合がある。この保磁力が無限大になる温度を補償温度（Ｔcomp. ）と呼ぶ。この補償温度においては、希土類および遷移金属それぞれの副格子磁化の大小関係で決まる磁化の向きが、補償温度を境にして反転する特性を有する。
【００２６】
従って、初期化層において、記録温度範囲に補償温度（ＴcompN）を持たないことが必要である。
もし記録温度範囲に補償温度（ＴcompN）を有するものとすると、記録温度範囲内で磁化の向きが反転し、外部磁界ＨＩＲとの相互作用によって受ける力の向きが逆になってしまうため、初期化層の磁化の向きが反転したり不安定になったりすることにより、正しい記録が困難になってしまう。
【００２７】
ところで、前述した複数の垂直磁気異方性を有する磁性層からなる積層膜を含有する光磁気記録媒体においては、室温近傍から記録温度までの温度範囲において、それぞれの磁性層における磁化の方向が同じ向きのときが安定であるパラレルタイプ（Ｐタイプ）と、磁化の方向が互いに逆向きのときが安定であるアンチパラレルタイプ（Ａタイプ）との２つのタイプがある。
【００２８】
初期化層（Ｎ層）と対向して設けられた磁性層（以後記録層（Ｒ層）という）は、初期化過程においては外部磁界ＨＩＲの存在下でも反転しない特性を有する磁性層とする。
【００２９】
この記録層は、初期化過程の行われる温度範囲で反転しなければ、その組成などを限定する必要はないが、界面磁壁が外部磁界ＨIRの存在下でより安定化するためには、初期化層と記録層のそれぞれの磁化の向きが反対であるときが安定である、アンチパラレルタイプの記録媒体となる組成であることが望ましい。
ただし、記録温度範囲になっても、引き続き初期化層と記録層の磁化の向きが反対である方が安定な状態が保持されると、今度は記録層の反転を妨げる方向に外部磁界ＨIRが作用するため、外部磁界ＨIRがない場合と比較して、相対的に記録感度が低下する。
【００３０】
これに対し、初期化層と記録層とが、室温近傍から記録温度範囲まで磁化の向きが等しいときが安定である、いわゆるパラレルタイプの組成の記録媒体となっている場合には、初期化過程での界面磁壁の安定性は劣るものの、外部磁界ＨIRが記録層の反転を助ける方向に作用するため、記録感度は相対的に向上することになる。
【００３１】
ここで記録層が室温（ＲＴ）から記録層のキュリー点（ＴｃR ）以下の範囲に補償温度（ＴcompR ）を持ち（ＲＴ＜ＴcompR ＜ＴｃR ）、かつ初期化層の補償温度（ＴcompN ）が室温以下にある（ＴcompN ＜ＲＴ）場合には、室温近傍すなわち初期化温度領域で２層の磁化が反対向きの方が安定となるため、外部磁界ＨIRの存在下で界面磁壁が安定に存在することができ、記録媒体の温度が記録層の補償温度以下（Ｔ＜ＴcompR ）であれば、この状態は常に安定に保たれる。
ここで記録媒体の温度が上昇し、記録層の補償温度（ＴcompR ）を越えると、外部磁界ＨIRは記録層を反転し、界面磁界を消失させる方向に作用するため、外部磁界ＨIRがない場合よりも記録感度は向上する。
【００３２】
これに対して、記録層が室温（ＲＴ）から記録層のキュリー点（ＴｃＲ）以下の範囲に補償温度（ＴcompR）を持ち（ＲＴ＜ＴcompR＜ＴｃR）、かつ初期化層の補償温度（ＴcompN）が記録温度範囲以上にある場合には、初期化過程と記録過程のいずれに対しても、外部磁界ＨＩＲが正常な動作を妨げる方向に作用するため好ましくない。
【００３３】
以上から、本発明の記録方法に適した特性の組み合わせは、表１に示す５通りである。
表中、ＴｃＮおよびＴｃＲはキュリー点、ＴcompN およびＴcompR は補償温度、ＲＴは室温を表し、添字のＮは初期化層、Ｒは記録層を表すものである。
【００３４】
【表１】
【００３５】
表１に示したのは、初期化層のキュリー点が記録層のキュリー点より高い（ＴｃＮ＞ＴｃＲ）場合であるが、この関係が逆の場合（ＴｃＮ＜ＴｃＲ）でもほぼ同様に光磁気記録媒体を構成しうる。
しかし、このとき記録時の基準となる初期化層が記録層よりも低温で磁気的に消滅してしまうため、安定に動作する温度範囲は狭くなる。
【００３６】
以下に記録層のキュリー点が初期化層のキュリー点より高い（ＴｃＮ＜ＴｃＲ）場合について、詳しく説明する。
【００３７】
初期化層は前述のように、磁化方向が温度や周囲の磁界の変動によって変化しないことが必要である。そのため、前述の初期化層のキュリー点が記録層より高い場合と同じく、記録温度範囲内に補償温度を持たないことが必要である。
【００３８】
初期化層のキュリー点ＴｃＮが記録層のキュリー点ＴｃＲより低くなっていることから、初期化層が記録温度範囲に補償温度を持たないとはいえ、初期化層のキュリー点ＴｃＮ近傍までを記録温度範囲とするために、初期化層の補償温度ＴcompNは、室温より低いかまたはＴｃＮより高いことが好ましい。
なぜなら、記録温度範囲に初期化層の補償温度がある場合（ＲＴ＜ＴcompN＜ＴｃＮ）には、記録パワーの上限が初期化層の補償温度（ＴcompN）で決まってしまうために、記録温度範囲に補償温度がない場合と比較して記録パワーの上限が相当低くなり、その結果記録パワーマージンが充分に取れない可能性があり、パワーマージンを拡げる本発明の目的にそぐわないからである。
従って、ＴcompN＜ＲＴまたはＴｃＮ＜Ｔ compNとなる。
【００３９】
また、記録層の磁気特性についても、前述の初期化層のキュリー点が記録層より高い場合と同じく、初期化過程の温度領域で反転しない特性を有し、外部磁界ＨIRの存在下でより界面磁壁が安定化するために、初期化層と磁化の向きが逆であるアンチパラレルタイプの記録媒体となる組成であることが望ましい。
【００４０】
ところで、垂直磁気異方性を有する磁性層が、遷移金属−希土類金属合金組成からなる場合には、磁性層全体の磁化の向きおよび大きさは、合金内部の遷移金属原子（ＴＭ）の副格子磁化の向き・大きさと希土類金属原子（ＲＥ）の副格子磁化の向き・大きさとの関係で決定される。
【００４１】
これらのＴＭおよびＲＥの副格子磁化の向きは、合金内での相互作用によって必ず逆になっている。従って、これら副格子磁化の大きさが等しいときには合金外部に現れる磁化は０となり、これら副格子磁化の大きさが異なるときには、合金外部に現れる磁化の向きは、いずれか大きい方の副格子磁化の向きに一致し、その大きさはこれら副格子磁化の大きさの差に等しい。
【００４２】
両副格子磁化の大きさが異なるとき、室温において強度の大きい副格子磁化を有する方をとって、その希土類金属の副格子磁化が優勢な合金組成をＲＥｒｉｃｈ、遷移金属の副格子磁化が優勢な合金組成をＴＭｒｉｃｈと称する。
【００４３】
補償温度は、前述のように保磁力が無限大になる温度であるが、この補償温度においては上述の遷移元素の副格子磁化の大きさと重希土類元素の副格子磁化の大きさが等しくなり、合金外部に現れる磁化が０となっている特徴を有する。
そして補償温度は、合金中の希土類金属（ＲＥ）の増加に伴い高くなるものであり、ＴＭｒｉｃｈの組成においては、補償温度が室温以下となる。ＲＥｒｉｃｈの組成においてはＲＥの比率により補償温度が決まり、補償温度がキュリー点より低い場合と、キュリー点より高い場合に分類される。
【００４４】
ここで、初期化層および記録層が共に、室温において遷移金属の副格子磁化が希土類の副格子磁化より強い、いわゆるＴＭｒｉｃｈの組成である場合について、各磁性層の磁気特性の温度依存性のグラフを図１１Ａ〜図１１Ｃに示す。
図１１Ａ中において、ＨｗＮおよびＨｗＲは、それぞれ初期化層と記録層に蓄えられたエネルギーに基づく実効的な磁界を示し、各層の磁化の大きさ、層の厚さ、及び界面磁壁エネルギーに依存するものである。また、ＨＩＲは印加する外部磁界の大きさ、ＴrthRは記録層の外部磁界ＨＩＲの印加の下での反転開始温度、ＴthRは記録層の外部磁界ＨＩＲがない状態での反転開始温度を示す。
上述のＨｗ（ＨｗＮ，ＨｗＲ）値は、磁化Ｍｓと磁性層の膜厚ｈと界面磁壁エネルギーσwから、Ｈｗ＝σw／２＊Ｍｓ＊ｈと表され、これらの値Ｍｓ，ｈ，σwおよび保磁力Ｈｃを制御することによって、ある程度反転開始温度Ｔrthを制御することが可能である。
【００４５】
図１１Ａ〜図１１Ｃより、ＴｃＮ＜ＴｃＲの場合には、ＴｃＮ＞ＴｃＲの場合と基本的には同じであるが、図１１Ｃに示すように記録温度範囲すなわちＨｃＲ−ＨｗＲ＜０（正確にはＨｃＲ−ＨｗＲ＜外部磁界ＨIR）となる範囲がより狭くなる。
これは、ＴｃＮ＞ＴｃＲの場合と比較して、レーザ照射により反転する記録層Ｒの保磁力が大きくなりやすく、その一方でＨｗＲの減少が急なために、ＨｃＲ−ＨｗＲ＜０が成立しにくくなる。この観点からキュリー点の関係は、ＴｃＮ＞ＴｃＲの方が好ましいといえる。
【００４６】
室温から初期化層のキュリー点以下の範囲に記録層が補償温度を持ち（ＲＴ＜ＴcompR ＜ＴｃＮ）、かつ初期化層の補償温度が室温以下にある（ＴcompN ＜ＲＴ）場合は、記録層はＲＥｒｉｃｈの組成で初期化層はＴＭｒｉｃｈの組成であり、室温近傍すなわち初期化温度範囲で初期化層と記録層の磁化が反対向きの状態となるので（アンチパラレルタイプ）、外部磁界ＨIRの存在下で界面磁壁が安定に存在することができ、記録層の補償温度（ＴcompR ）以下であればこの状態は常に保持される。
この記録媒体において、温度が記録層の補償温度（ＴcompR ）を越えると、外部磁界ＨIRは記録層を反転し、界面磁壁を消失させる方向に作用するため、外部磁界ＨIRがない場合よりも記録感度は向上することになる。
【００４７】
これに対して、初期化層の補償温度が記録温度範囲以上にある（ＴcompN ＞ＴｃＮ）場合は、前述のＴｃＮ＞ＴｃＲの場合と同様に初期化過程、記録過程のいずれの過程に対してもその正常な動作を妨げる方向に外部磁界ＨIRが作用するので、この組み合わせは好ましくない。
【００４８】
以上から、本発明に適した特性の組み合わせは、表２に示す５通りである。
【００４９】
【表２】
【００５０】
このように本発明に用いる媒体の構成は多様であるが、ここでは表１中の２）のケース、すなわち初期化層（Ｎ層）のキュリー点の方が記録層（Ｒ層）のキュリー点より高く（ＴｃＮ＞ＴｃＲ）、初期化層の補償温度が室温より低く（ＴcompN ＜ＲＴ）、記録層が記録温度範囲に補償温度を有し（ＲＴ＜ＴcompR ＜ＴｃＲ）、ＨｃＲ−ＨｗＲ＞０が室温近傍で成立する場合について、図４に示す各磁性層の磁気特性の温度依存性のグラフ（図４Ａ〜Ｄ）および図５に示す記録過程の模式図（図５Ａ〜Ｆ）を用いて説明する。
【００５１】
図４Ｂ〜図４Ｄにおいて、ＨｗＮとＨｗＲはそれぞれの層の界面磁壁に蓄えられたエネルギーに基づく実効的な磁界を示し、各層の磁化の大きさ、層の厚さ、及び界面磁壁エネルギーに依存するものである。
また、ＨIRは加える外部磁界の大きさ、ＴrthNとＴrthRはそれぞれの層の外部磁界ＨIRの印加の下での反転開始温度、ＴthN とＴthR はそれぞれの層の外部磁界ＨIRがない状態での反転開始温度を示す。
【００５２】
またこの図４Ａ〜Ｄの例では、記録層ＲがＲＥｒｉｃｈの組成、初期化層ＮがＴＭｒｉｃｈの組成である。この場合の記録媒体について外部磁界ＨIRのない初期化を行う前の状態は、図５Ａに示すように、記録層Ｒと初期化層Ｎとの間に界面磁壁がなく、磁化Ｍｓの向きは互いに反対で（アンチパラレルタイプ）、遷移金属の副格子磁化の向きＭｔがそろっている（図５Ａでは下向き）状態である。
【００５３】
Ｉ）初期化過程（図５Ａ→図５Ｂ）
この過程は、室温ＲＴから記録層の反転温度、すなわち記録開始温度（図４Ｄに示すＴrthR）までの温度範囲において行われ、外部磁界ＨＩＲが存在する。
外部磁界ＨＩＲの印加により、初期化層Ｎが反転し、磁化Ｍｓ、遷移金属の副格子磁化Ｍｔ共に向きが上向きに反転して、図５Ｂに示すように記録層Ｒとの間に界面磁壁Ｗが生じる。
初期化のために印加される外部磁界ＨＩＲは、この温度範囲でＨｃＮ＋ＨｗＮ＜ＨＩＲを満たすように選定される。
この場合は、図５Ａに示すように、光磁気記録媒体が室温近傍において磁化の向きが反対である方が安定なアンチパラレルタイプであるために、図５Ｂに示すように界面磁壁Ｗが存在する状態では、各磁性層の磁化の向きがいずれも外部磁界ＨＩＲと同じ向きとなる。この状態は非常に安定な状態であり、記録層Ｒが反転して界面磁壁Ｗが消失することはない。
【００５４】
II）記録過程（図５Ｂ→図５Ｃ→図５Ｄ）
この過程は、記録媒体の温度が反転温度すなわち記録開始温度（ＴrthR）近傍の範囲にあり、外部磁界ＨＩＲが存在する。
ここでは記録を行うために、記録を行う箇所の記録媒体にレーザ光Ｌが照射され、記録媒体の温度が上昇する。
記録媒体の温度の上昇に伴って、先の初期化過程からこの記録過程に移る際に記録層Ｒはその補償温度（ＴcompR）を越え、図４Ａに示すように記録層の保磁力ＨｃＲが補償温度まで無限大に上昇し補償温度を過ぎて減少する特性を有し、このとき図５Ｃに示すように記録層の磁化Ｍｓの向きが遷移金属の副格子磁化Ｍｔと同じ下向きに反転する。これにより、補償温度以下では界面磁壁Ｗを安定化する方向に作用していた外部磁界ＨＩＲは、記録層Ｒを反転して界面磁壁Ｗを消失させる方向に作用する。
従って、外部磁界ＨＩＲがなければ、図４Ｄ中のＴthRの温度になるまでは記録層Ｒの磁化反転が起こらないのであるが、外部磁界ＨＩＲのためにＴthRより低い温度ＴrthRで図５Ｄに示すように再度磁化の反転が起こり、記録が行われる。このとき、遷移金属の副格子磁化Ｍｔも反転するため、記録した部分の界面磁壁Ｗが消失している。
【００５５】
III）冷却過程（図５Ｄ→図５Ｅ）
この過程では、温度範囲が反転温度すなわち記録開始温度（ＴrthR）近傍から室温近傍の範囲にあり、外部磁界ＨＩＲが存在する。
冷却により、記録層Ｒの補償温度（ＴcompR）より下がると、図５Ｅに示すように遷移金属の副格子磁化Ｍｔの向きはそのままで、磁化Ｍｓの向きが反転する。
ここでは、記録領域の再反転が起こらないように、ＨｃＲ＋ＨｗＲ＞ＨＩＲを満たすようにする。
【００５６】
IV）安定化過程（図５Ｅ→図５Ｆ）
この過程では、温度が室温近傍にあり、外部磁界ＨIRが存在しない。
図４に示したように、室温近傍でＨｃＮ−ＨｗＮ＜０が成立するために、ここでは未記録領域の初期化層Ｎ、すなわち界面磁壁Ｗが存在する領域の初期化層Ｎが反転し図５Ｆに示すように、記録媒体全領域の界面磁壁Ｗが消失する。
図５Ｆと図５Ａを比較すると、記録が行われた磁区のみが反転されて、正しく記録が行われることがわかる。
この過程によって記録磁区は安定化され、外部磁界ＨIRが加えられない限り、高い再生パワーを照射しても、記録磁区の破壊が起こりにくくなる。
【００５７】
ただし、ここで図４Ｃおよび図４Ｄに示すように、ＨｃＲ−ＨｗＲ＜０が室温近傍で成立する場合（ＨｗＲ’の場合）には、未記録領域の記録層が反転するのを避けるために、ＨｃＮ−ＨｗＮ＝０が成立する温度ＴrthNとＨｃＲ−ＨｗＲ＝０が成立する温度ＴrthR’との間にＴrthN＞ＴrthR’の関係が成り立つ必要がある。
【００５８】
消去過程は、記録過程と反対の方向に外部磁界ＨＩＲを加えて、界面磁壁がある状態を実現し、レーザ光を連続あるいはパルス照射することにより記録情報の消去を行うもので、本質的には記録過程と同じである。
【００５９】
この例は記録層Ｒと初期化層Ｎとが図４に示すような磁気特性を有する例であったが、先に表１や表２において示した条件を満たしていれば、同様にして記録および消去ができる。
表１の場合と表２の場合では、２つの磁性層のキュリー点ＴｃＮとＴｃＲの大小が異なるが、記録は小さい方のキュリー点より低い温度で行われるため、ＴＭｒｉｃｈまたはＲＥｒｉｃｈの組成の組み合わせと、補償温度の存在範囲が同じであれば、表１の場合でも表２の場合でも、磁化Ｍｓと遷移金属の副格子磁化Ｍｔの向きが同じように変化し、同様の記録の過程を経る。
【００６０】
従って、図５に示したような記録における磁化の向きの変化のパターンは表１の１）〜５）までの５通りに分類され、表２の１）〜５）の場合も、表１の同じ番号のものと同様にして記録が行われる。
ただし、レーザ光Ｌの照射は基板側から行われるが、初期化層Ｎか記録層Ｒのいずれが基板側であるかは任意に選択可能である（好ましくは、後述のようにキュリー点の高い方の磁性層の側から照射する）ので、図５においては初期化層Ｎ側から照射される例であったが、記録層Ｒ側から照射する構成であってもよい。またＭｓ，Ｍｔ，ＨIRの向きは、これらの向きの組み合わせが合っていれば、図示した場合と全て逆方向である構成としてもよい。
【００６１】
表１の残りの場合について、図５と同様に、記録層Ｒを上に初期化層Ｎを下に書き、印加する外部磁界ＨIRを上向き、レーザ光Ｌは初期化層Ｎ側から照射するとした時の、各場合の光磁気記録媒体に対する記録過程の模式図を、図６〜図９に示す。
図６は表１中の１）、図７は表１中の３）、図８は表１中の４）、図９は表１中の５）の場合の光磁気記録媒体に対する記録過程の模式図をそれぞれ示す。
図７に示す３）の場合は、図５に示した２）の場合と組成の組み合わせが同じで、記録温度範囲での記録層Ｒ補償温度の有無の違いだけであるが、図７の場合には記録過程で補償温度を経由しないので、磁化Ｍｓと遷移金属の副格子磁化Ｍｔの向きの関係は保たれる点が異なる。従って、図５に示した場合よりＭｓとＭｔが反転する過程が除かれ過程数が少なくなる。
他の図６、図８及び図９に示す場合も、記録温度範囲に記録層Ｒの補償温度が存在しないので、図５に示す場合より過程数が少なくなっている。
【００６２】
初期化過程から安定化過程までの各過程において、初期化層Ｎおよび記録層Ｒの特性が満たす関係式は、次の通りである。
Ｉ）初期化過程
ＨｃＮ＋ＨｗＮ＜ＨIR
ただし、室温近傍でＨｃＲ−ＨｗＲ＜０が成立する場合には、
ＨｗＲ−ＨｃＲ＜ＨIR
が同時に成立していること。
II）記録過程
ＨｃＲ−ＨｗＲ＜ＨIR
III ）冷却過程
ＨｃＲ＋ＨｗＲ＞ＨIR
IV）安定化過程
ＨｃＮ−ＨｗＮ＜０
ただし、室温近傍でＨｃＲ−ＨｗＲ＜０が成立する場合には、
ＨｃＮ−ＨｗＮ＝０が成立する温度ＴrthNと、
ＨｃＲ−ＨｗＲ＝０が成立する温度ＴrthR’との間に、
ＴrthN＞ＴrthR’
の関係が同時に成立しなければならない。
【００６３】
ここまでの説明では、すべてＨｃ−Ｈｗで表される反転磁界のみを用いて説明してきたが、各磁性層の膜厚や磁化、保磁力の温度特性やそれらの大小関係によっては、Ｈｃ−Ｈｗで表すことのできない過程を経て磁化が反転する場合もある（T.Kobayashi et al.,Japanese Journal of Applied Physics,Vol.20,No.11,p2089-2095(1981)参照）。しかし、この場合にも記録過程において初期化層の磁化が外部磁界ＨIRに対して同一方向を向いてさえいれば、記録層の反転の過程によらず正しい記録がなされる。
ただし、このときの反転開始温度は、先に説明した値とは多少異なることもある。
【００６４】
次に、本発明の光磁気記録再生方法と光磁気記録媒体の具体的な一例について説明する。
【００６５】
本実施例の光磁気記録媒体は、図１０にその断面図を示すように、第１の磁性層２１、第２の磁性層２２、第３の磁性層２３の異なる３つの磁性層からなる。原理的には本発明の光磁気記録再生方法は、２つの磁性層で実現可能であるが、２つの磁性層間にさらに中間磁性層を付加することにより、界面磁壁エネルギーを制御することが可能となり、記録特性や転写特性の向上などが容易にできるものである。このような構成の光磁気記録媒体は例えば、特開昭６３−１１７３５４号、特開平４−４８４５０号、特開平４−６１０４９号等に開示されているように、光強度変調オーバーライト用の記録媒体として知られているが、本発明においては記録媒体を用いた記録再生方法が、これらの従来方法とは全く異なり、光磁気記録媒体の基本構成は類似するが、磁気特性や組成の最適な構成は異なるものである。
特に本発明においては、室温において界面磁壁が安定に存在できないことが重要であり、この点において従来例とは全く異なる記録媒体である。
【００６６】
（実施例１）
図１０に光磁気記録媒体の模式断面図を示すように、ポリカーボネート樹脂からなる基板１１上にＳｉＮ膜からなる誘電体層１２を形成した上に、ＤＣマグネトロンスパッタ法により、３層の磁性層からなる磁性層３０を、第１の磁性層２１に高保磁力層（すなわち記録層Ｒ）としてＴｂＦｅＣｏ膜を４０ｎｍの厚さに、第２の磁性層２２に中間層としてＧｄＦｅＣｏ膜を１０ｎｍの厚さに、第３の磁性層２３に低保磁力層（すなわち初期化層Ｎ）としてＧｄＴｂＦｅＣｏ膜を３０ｎｍの厚さにそれぞれ連続形成した。
さらにその上にＳｉＮ膜からなる誘電体層１２、Ａｌからなる高熱伝導率層１３を形成し光磁気記録媒体２５を作製した。
【００６７】
各磁性層３０の組成を、第１の磁性層２１の高保磁力層（記録層Ｒ）のＴｂＦｅＣｏ膜はＴｂ0.21（Ｆｅ0.7Ｃｏ0.3）0.79（キュリー点２８０℃）、第２の磁性層２２の中間層のＧｄＦｅＣｏ膜はＧｄ0.16（Ｆｅ0.9Ｃｏ0.1）0.84（キュリー点３００℃）、第３の磁性層２３の低保磁力層（初期化層Ｎ）のＧｄＴｂＦｅＣｏ膜は（Ｇｄ0.95Ｔｂ0.05）0.17（Ｆｅ0.7Ｃｏ0.3）0.83（キュリー点３８０℃）としたとき、記録開始温度（ＴＲｔｈ）は１２０℃となった。
このとき室温でのＨｃＮ＋ＨｗＮの値は２ｋＯｅであり、ＨｃＮ−ＨｗＮ＜０であった。
また室温におけるＨｃＲ−ＨｗＲおよびＨｃＲ＋ＨｗＲは、２０［ｋＯｅ］以下の外部磁界ＨIRでは測定できなかった。
【００６８】
次に本発明の実施例との比較を行うための、光磁気記録媒体の例を示す。
いずれの場合も磁性層が単層である光磁気記録媒体の例である。
【００６９】
（比較例１）
図１２に従来の光磁気記録媒体の例の断面図を示すように、ポリカーボネート基板１１上にＤＣマグネトロンスパッタ法により、ＳｉＮ膜からなる誘電体層１２、Ｔｂ0.21Ｆｅ0.79からなる磁性層２７、ＳｉＮ膜からなる誘電体層１２、Ａｌ膜からなる高熱伝導率層１３を順次形成し、光磁気記録媒体３５を作製した。磁性層（ＴｂＦｅ層）２７の厚さは、前述の実施例１おける全磁性層３０の厚さと同一（８０ｎｍ）とした。
この光磁気記録媒体の記録開始温度は、１３０℃で磁性層のＴｂ0.21Ｆｅ0.79のキュリー点とほぼ一致した。また室温での保磁力Ｈｃの値は、２０［ｋＯｅ］以上であった。
【００７０】
（比較例２）
この例は比較例１と同様に磁性層を単層とした例である。
図１２に示す光磁気記録媒体の断面図において、磁性層２７をＴｂ0.21（Ｆｅ0.7 Ｃｏ0.3 ）0.79からなる磁性層とする他は実施例１と同様にして光磁気記録媒体３５を作製した。磁性層２７の厚さも比較例１と同じく、前述の実施例における全磁性層３０の厚さと同一（８０ｎｍ）とした。
この光磁気記録媒体の記録開始温度は、２８０℃で磁性層のＴｂ0.21（Ｆｅ0.7 Ｃｏ0.3 ）0.79のキュリー点とほぼ一致した。また室温での保磁力Ｈｃの値は２０［ｋＯｅ］以上であった。
【００７１】
上述の実施例と比較例１および比較例２のそれぞれの光磁気記録媒体について、次の手法で記録特性の評価を行った。
【００７２】
光源の波長が６８０ｎｍ、開口数Ｎ．Ａ．＝０．５５である光学系を有する光磁気記録再生装置を用い、線速度１２．８ｍ／ｓでマーク長０．８２μｍの磁区を記録する実験を行い、このときの記録開始パワーＰth（パルス幅ｎｓ）、消去開始パワーＰeth、最大再生パワーＰｒｍａｘを求めた。
上述の実施例については外部磁界の大きさを２．５［ｋＯｅ］とし、各比較例については外部磁界の大きさを３００［Ｏｅ］とした。
またＰｒｍａｘの測定においては、外部磁界ＨＩＲを取り除いて行った。
結果を表３に示す。
【００７３】
【表３】
【００７４】
この結果から、本発明を適用することにより、従来の光磁気記録媒体より高い記録感度と、再生パワーに対する高い耐久性を有する光磁気記録媒体とできることがわかる。
【００７５】
また上述の実施例では界面磁壁が存在する状態の消去開始パワーＰethが非常に低いことから、記録や消去の準備段階である界面磁壁の生成の際に記録磁区を誤って消去するおそれがあるため、界面磁壁の有無に応じて再生パワーを異なる２値に制御することが不可欠である。
【００７６】
再生信号のキャリアレベルは、実施例では比較例１より５ｄＢ以上大きい。
これは実施例の場合、各比較例よりも高いパワーで再生可能であり、また読み出し側の磁性層（高保磁力層）のキュリー点が比較例の場合より高くカー回転角が大きいことによるものである。
【００７７】
また比較例２のように、単層膜の磁性層２７で実施例と同等の再生信号強度や再生パワーへの耐久性を得るためには、記録感度を大きく犠牲にしなければなさないことがわかる。
【００７８】
上述の実施例においては、各磁性層２１、２２、２３の材料をＧｄＴｂＦｅＣｏ，ＴｂＦｅＣｏ，ＧｄＦｅＣｏとしたが、磁性層を積層したことによる特性が所定の条件を満たしていれば、磁性層の材料は限定されるものではなく、既知の光磁気記録材料、例えば希土類−遷移金属アモルファス合金やＰｔＣｏ系材料等を用いてよい。また、耐食性や繰り返し記録消去に対する信頼性を向上するために、磁性層にＣｒ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｂ，Ｃ等の元素を少量添加してもよい。
基板の材料はポリカーボネート樹脂を用いたが、ポリオレフィン等の樹脂やガラス等の材料や、ガラスエッチング基板等を用いることもできる。
【００７９】
光磁気記録媒体上における記録層Ｒと初期化層Ｎの配置は、図１に示した断面構成図において、第１の磁性層１が初期化層Ｎで第２の磁性層２が記録層Ｒである構成でも、またその逆に第１の磁性層１が記録層Ｒで第２の磁性層２が初期化層Ｎである構成でもよい。
信号特性の観点から言えば、再生信号量が多くなるように、レーザ光Ｌが照射される側、すなわち図１中の基板１１側の第１の磁性層１に、キュリー点の高い磁性層を配置するのが望ましい。
従って、前述のように初期化層Ｎがキュリー点が高い（ＴｃＮ＞ＴｃＲ）場合が記録を行うのに好ましいことから、初期化層Ｎがキュリー点が高く、かつ初期化層Ｎが基板１１側の第１の磁性層１となり、記録層Ｒが第２の磁性層２となる構成が好ましい。
【００８０】
一方、レーザ光Ｌの照射による温度上昇の速度や効率という観点から言えば、記録層Ｒが基板１１側の第１の磁性層１として配置された構成が、記録層Ｒの温度上昇が速くなる。
【００８１】
尚、上述の実施例は本発明の一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。
【００８２】
【発明の効果】
上述の本発明によれば、高い記録感度および消去感度が得られる。従って、記録パワーを低く抑えることができ、これによって、光源としてより短波長のレーザダイオードの使用が可能となる。また記録の安定化が図られるので、大きな読み出しパワーでも記録の消去がされないことから、再生出力の向上が図られる。それにより、大きな光出力を得ることが困難な短波長のレーザダイオードを用いた光磁気記録再生装置においても充分な記録が可能となり、また再生パワーの向上が図られパワーマージンを確保できる。
また、記録時の線速が非常に速くデータ転送レートが大きい光磁気記録再生装置においても、充分なパワーマージンを確保できる。
従って、従来より安定して正確な光磁気記録および再生を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光磁気記録媒体の一実施例の概略断面図である。
【図２】本発明による光磁気記録媒体を適用する光磁気記録再生装置の要部の模式図である。
【図３】 本発明の光磁気記録再生方法における光磁気記録媒体内の記録・消去の各過程の領域を示す模式図である。
【図４】Ａ〜Ｄ 表１中の２）の場合の光磁気記録媒体における各磁性層の磁気特性の温度依存性のグラフである。
【図５】Ａ〜Ｆ 表１の２）の場合の光磁気記録媒体に対する記録過程の模式図である。
【図６】Ａ〜Ｅ 表１の１）の場合の光磁気記録媒体に対する記録過程の模式図である。
【図７】Ａ〜Ｅ 表１の３）の場合の光磁気記録媒体に対する記録過程の模式図である。
【図８】Ａ〜Ｅ 表１の４）の場合の光磁気記録媒体に対する記録過程の模式図である。
【図９】Ａ〜Ｅ 表１の５）の場合の光磁気記録媒体に対する記録過程の模式図である。
【図１０】本発明による光磁気記録媒体の一実施例の断面図である。
【図１１】Ａ〜Ｃ 初期化層Ｎ、記録層ＲがともにＴＭｒｉｃｈの組成である光磁気記録媒体における各磁性層の磁気特性の温度依存性のグラフである。
【図１２】従来の光磁気記録媒体の例の断面図である。
【符号の説明】
１ 第１の磁性層
２ 第２の磁性層
１１ 基板
１２ 誘電体層
１３ 高熱伝導率層
１４、２５、３５ 光磁気記録媒体
１５ ディスク
１６ 外部磁界発生装置
Ｌ レーザ光
２１ 第１の磁性層
２２ 第２の磁性層
２３ 第３の磁性層
２７、３０ 磁性層
【産業上の利用分野】
本発明は記録情報に応じて照射する光の単位面積当たりのエネルギーを変調することによってデータの記録を行い、偏光されたレーザビームによって、磁気光学効果を用いて情報の読み出しを行う、いわゆる光変調記録方式による光磁気記録再生方法およびこれに用いる光磁気記録媒体に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば従来のＩＳＯフォーマット光磁気記録再生装置の分野においては、光源には波長が６８０ｎｍ（赤色）のレーザダイオードを用いて、記録容量を従来の４倍とするシステムの規格化が進み商品化が間近になっているとともに、さらに高転送レート化や高記録密度化の要望が高まっている。
【０００３】
上述の要望の実現のためには、光源の波長をさらに短くすることが最も効果的であり、このような光源に対応した光磁気記録媒体の開発が急がれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、短波長のレーザダイオードは原理的に波長が短くなるほど高出力化が困難になるのに対して、光検出器の感度が短波長化に伴い低下することから、短波長領域では検出器に入射する光量を従来よりも大きく、すなわち出力を大きくしないと充分なＳ／Ｎ（Ｃ／Ｎ）を得ることができない。このことに対応するために記録媒体としては、記録感度の向上と、性能指数の向上あるいは高い再生パワーでも消去されないこと、という相反する要求を満たさなければならなくなっている。
【０００５】
このような状況において、これまでは再生時の特性改善に注目し、例えばＰｔＣｏ系材料により、短波長領域における磁気光学効果の増大を図る検討が数多くなされてきた。
【０００６】
しかし、短波長領域における記録材料の磁気光学効果の増大だけでは、性能指数の向上は図ることができるが、高い記録感度と再生光による記録の書き換えの抑制とが互いに相反する要因となって残り、システム設計上充分なパワーマージンが得られないでいる。
【０００７】
本発明はこのような点を考慮してなされたもので、記録感度の向上かつ再生時の書き換えの防止をともに実現できる光磁気記録方法および光磁気記録媒体を提案し、システム設計上充分なパワーマージンを得ようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光変調による記録がなされ磁気光学効果を利用して記録情報の読み出しがなされる光磁気記録再生方法において、少なくとも２つ以上の垂直磁気異方性を有する磁性層が交換結合し、この磁性層として、情報を記録する記録層及びこの記録層に記録された情報が転写されると共に記録の際に初期化される初期化層が交換結合している磁性多層膜を有し、かつ記録層と初期化層との間に、室温から記録開始温度より低い温度の範囲で外部磁界の存在下でのみ界面磁壁が存在し、かつ、この状態において各磁性層のキュリー点よりも低く、室温より高い温度まで昇温することによって界面磁壁が消失することを特徴とする光磁気記録媒体に対して、界面磁壁が存在する状態において記録および消去を行って、記録磁区の再生は界面磁壁がない状態においてのみ行う光磁気記録再生方法である。
そして、上記磁性多層膜は、
（１）上記記録層の補償温度が室温以下であり、かつ上記初期化層の補償温度が室温以下にある構成、
（２）上記記録層の補償温度が室温から該記録層のキュリー点または上記初期化層のキュリー点のうち低い方の温度までの範囲にあり、かつ上記初期化層の補償温度が室温以下にある構成、
（３）上記記録層の補償温度が該記録層のキュリー点または上記初期化層のキュリー点のうち低い方の温度以上にあり、かつ上記初期化層の補償温度が室温以下にある構成、
（４）上記記録層の補償温度が室温以下にあり、かつ上記初期化層の補償温度が上記記録層のキュリー点または該初期化層のキュリー点のうち低い方の温度以上にある構成、
（５）上記記録層の補償温度及び上記初期化層の補償温度がいずれも上記記録層のキュリー点または該初期化層のキュリー点のうち低い方の温度以上にある構成、
の（１）〜（５）のいずれかの構成を有する。
また本発明は、上述の構成を有する光磁気記録媒体において、磁性多層膜において、基板側に相対的にキュリー点の高い磁性層が形成された構成とした光磁気記録媒体である。
【０００９】
【作用】
上述の本発明の構成によれば、記録するデータに応じてレーザの出力を変調する光変調型の光磁気記録再生方法において、少なくとも２つ以上の垂直磁気異方性を有する磁性層（記録層及び初期化層）が交換結合している磁性多層膜からなり、室温から記録開始温度（最小記録温度）までの範囲において、外部磁界の存在下でのみ界面磁壁が存在する光磁気記録媒体を用いることにより、この界面磁壁が存在するときに記録および消去を行えば、界面磁壁エネルギーを利用して、磁性層のキュリー点以下において記録や消去を行うことが可能となる。
【００１０】
記録時・消去時以外においては、界面磁壁をなくし、記録磁区の反転温度を記録時・消去時よりも高くすることによって、温度上昇などに対する記録磁区の安定化を図り、従来の場合より高い再生出力とすることができる。
【００１１】
【実施例】
次に本発明の実施例の説明に先立ち、本発明の概要について説明する。
【００１２】
１．本発明による光磁気記録再生方法の要点
本発明による光磁気記録再生方法の要点は、次の通りである。
【００１３】
１）界面磁壁エネルギーを利用して、光磁気記録媒体のキュリー点よりも低い温度で記録および記録情報の消去を可能とする。すなわち記録、消去の各プロセスが各磁性層のキュリー点以下で行われる。
【００１４】
２）記録時・消去時以外は界面磁壁を無くし、記録磁区が反転する温度を記録時や消去時の温度よりも高くすることによって、特に温度上昇に対する記録磁区の安定化を図り、従来よりも高いレーザパワーで再生可能とする。このとき消去開始パワーより高い再生パワーであってもよい。
【００１５】
３）界面磁壁のある状態および界面磁壁のない状態は、レーザ照射位置近傍に設けられた外部磁界発生装置によって得られる外部磁界の有無によって制御される。
レーザパワーの制御に比して、外部磁界の制御に要する時間は一般に長くなる可能性が高く、このために記録や消去の開始直前および終了直後は、界面磁壁が存在している可能性が高い。従って、これら記録や消去の前後の状態においては、各種サーボ信号とプリピット情報が得られるものとし、かつ消去開始パワーよりも低い再生パワーとすることによって誤消去を防止して、さらに外部磁界が０になり界面磁壁がなくなった時点で、あるいは記録されたデータの再生が必要になった時点で、前述の相対的に高い再生パワーとするという具合に、再生パワーを異なる２値に制御する。
【００１６】
図１は、本発明による光磁気記録媒体の一実施例の概略断面図を示す。本発明においては、少なくとも交換結合した２つの磁性層を有する光磁気記録媒体を構成する。
図１において、この光磁気記録媒体１４は、例えばポリカーボネート樹脂等よりなる透明な基板１１に、例えばＳｉＮよりなる誘電体層１２、第１の磁性層１、第２の磁性層２、誘電体層１２、例えばＡｌよりなる高熱伝導率層（ヒートシンク層）１３が積層された構造からなり、この第１の磁性層１と第２の磁性層２とが交換結合した構造をなす。
【００１７】
また、本発明による光磁気記録再生方法を実施する装置は、例えば図２にその要部の模式図を示すように、本発明構成の光磁気記録媒体によるディスク１５の下に外部磁界発生装置１６が配置され、上方にある光源からディスク１５にレーザ光Ｌを照射して、信号の記録及び再生が行われる構成とされる。
【００１８】
図３は、本発明の光磁気記録再生方法における光磁気記録媒体内の記録・消去の各過程の領域をＩ〜IVの領域で示した模式図である。
以下に、本発明の光磁気記録再生方法における、最も特長的で重要な部分である記録・消去の方法について、図３中のＩ〜IVの各領域に対応した各磁性層の磁化の変化に基づいて説明する。
【００１９】
図３において、ディスク１５は左方から右方に回転進行するもので、Ｉ〜IVの各領域は次に示す過程を表す。外部磁界発生装置１６からは外部磁界ＨＩＲ（図３では下向き）が発生し、ディスク１５に印加される。
Ｉは初期化過程で、外部磁界発生装置１６からの外部磁界ＨＩＲが印加され、磁性層に対して初期化（磁化の向きが揃えられる）がなされる。
IIは記録過程で、外部磁界ＨＩＲの印加の下で、レーザ光Ｌの照射により信号（記録情報）の記録がなされる。
IIIは冷却過程で、レーザ光Ｌの照射を終えて冷却される。
IVは安定化過程で、外部磁界ＨＩＲがない状態で、記録情報の転写が終了し、記録が保持されている。
【００２０】
記録を消去する場合には、外部磁界ＨＩＲの向きが反対になり、またIIの記録過程が消去過程となる他は、同様の過程を経て記録情報の消去がなされる。
【００２１】
本発明方法においては、光磁気記録媒体例えばディスク１５の各磁性層の磁気特性の組み合わせによって多くの場合が考えられる。これらの組み合わせについて詳しく述べるに先立ち、本発明の光磁気記録再生方法に好ましいと思われる磁性層の磁気特性について説明する。
【００２２】
本発明による光磁気記録方法において、情報の記録を行う際には、光磁気記録媒体の積層した磁性層の間に界面磁壁が存在していなければならない。この状態を実現するために、かなり大きい外部磁界を印加する必要がある。そこで、界面磁壁が存在する状態を実現する初期化過程と、レーザ照射により界面磁壁を消失させる記録過程のいずれの過程においても、外部磁界ＨIRが各過程において起こるべき動作を補助するように働くことが好ましい。
【００２３】
さらに以下に本発明による光磁気記録媒体に対して、上述の各過程で求められる特性について説明する。
【００２４】
初期化過程において、外部磁界ＨIRによって反転する磁性層（以後初期化層（Ｎ層）とする）は、記録時の磁化の方向の基準となる層であり、記録時には初期化層の磁化方向が温度や周囲の磁界の変動によって変化しないことが必要である。
【００２５】
磁性層を構成する希土類−遷移金属合金の組成によっては、室温とキュリー点との間に、保磁力が無限大に増加してまた降下する特性を持つ場合がある。この保磁力が無限大になる温度を補償温度（Ｔcomp. ）と呼ぶ。この補償温度においては、希土類および遷移金属それぞれの副格子磁化の大小関係で決まる磁化の向きが、補償温度を境にして反転する特性を有する。
【００２６】
従って、初期化層において、記録温度範囲に補償温度（ＴcompN）を持たないことが必要である。
もし記録温度範囲に補償温度（ＴcompN）を有するものとすると、記録温度範囲内で磁化の向きが反転し、外部磁界ＨＩＲとの相互作用によって受ける力の向きが逆になってしまうため、初期化層の磁化の向きが反転したり不安定になったりすることにより、正しい記録が困難になってしまう。
【００２７】
ところで、前述した複数の垂直磁気異方性を有する磁性層からなる積層膜を含有する光磁気記録媒体においては、室温近傍から記録温度までの温度範囲において、それぞれの磁性層における磁化の方向が同じ向きのときが安定であるパラレルタイプ（Ｐタイプ）と、磁化の方向が互いに逆向きのときが安定であるアンチパラレルタイプ（Ａタイプ）との２つのタイプがある。
【００２８】
初期化層（Ｎ層）と対向して設けられた磁性層（以後記録層（Ｒ層）という）は、初期化過程においては外部磁界ＨＩＲの存在下でも反転しない特性を有する磁性層とする。
【００２９】
この記録層は、初期化過程の行われる温度範囲で反転しなければ、その組成などを限定する必要はないが、界面磁壁が外部磁界ＨIRの存在下でより安定化するためには、初期化層と記録層のそれぞれの磁化の向きが反対であるときが安定である、アンチパラレルタイプの記録媒体となる組成であることが望ましい。
ただし、記録温度範囲になっても、引き続き初期化層と記録層の磁化の向きが反対である方が安定な状態が保持されると、今度は記録層の反転を妨げる方向に外部磁界ＨIRが作用するため、外部磁界ＨIRがない場合と比較して、相対的に記録感度が低下する。
【００３０】
これに対し、初期化層と記録層とが、室温近傍から記録温度範囲まで磁化の向きが等しいときが安定である、いわゆるパラレルタイプの組成の記録媒体となっている場合には、初期化過程での界面磁壁の安定性は劣るものの、外部磁界ＨIRが記録層の反転を助ける方向に作用するため、記録感度は相対的に向上することになる。
【００３１】
ここで記録層が室温（ＲＴ）から記録層のキュリー点（ＴｃR ）以下の範囲に補償温度（ＴcompR ）を持ち（ＲＴ＜ＴcompR ＜ＴｃR ）、かつ初期化層の補償温度（ＴcompN ）が室温以下にある（ＴcompN ＜ＲＴ）場合には、室温近傍すなわち初期化温度領域で２層の磁化が反対向きの方が安定となるため、外部磁界ＨIRの存在下で界面磁壁が安定に存在することができ、記録媒体の温度が記録層の補償温度以下（Ｔ＜ＴcompR ）であれば、この状態は常に安定に保たれる。
ここで記録媒体の温度が上昇し、記録層の補償温度（ＴcompR ）を越えると、外部磁界ＨIRは記録層を反転し、界面磁界を消失させる方向に作用するため、外部磁界ＨIRがない場合よりも記録感度は向上する。
【００３２】
これに対して、記録層が室温（ＲＴ）から記録層のキュリー点（ＴｃＲ）以下の範囲に補償温度（ＴcompR）を持ち（ＲＴ＜ＴcompR＜ＴｃR）、かつ初期化層の補償温度（ＴcompN）が記録温度範囲以上にある場合には、初期化過程と記録過程のいずれに対しても、外部磁界ＨＩＲが正常な動作を妨げる方向に作用するため好ましくない。
【００３３】
以上から、本発明の記録方法に適した特性の組み合わせは、表１に示す５通りである。
表中、ＴｃＮおよびＴｃＲはキュリー点、ＴcompN およびＴcompR は補償温度、ＲＴは室温を表し、添字のＮは初期化層、Ｒは記録層を表すものである。
【００３４】
【表１】
表１に示したのは、初期化層のキュリー点が記録層のキュリー点より高い（ＴｃＮ＞ＴｃＲ）場合であるが、この関係が逆の場合（ＴｃＮ＜ＴｃＲ）でもほぼ同様に光磁気記録媒体を構成しうる。
しかし、このとき記録時の基準となる初期化層が記録層よりも低温で磁気的に消滅してしまうため、安定に動作する温度範囲は狭くなる。
【００３６】
以下に記録層のキュリー点が初期化層のキュリー点より高い（ＴｃＮ＜ＴｃＲ）場合について、詳しく説明する。
【００３７】
初期化層は前述のように、磁化方向が温度や周囲の磁界の変動によって変化しないことが必要である。そのため、前述の初期化層のキュリー点が記録層より高い場合と同じく、記録温度範囲内に補償温度を持たないことが必要である。
【００３８】
初期化層のキュリー点ＴｃＮが記録層のキュリー点ＴｃＲより低くなっていることから、初期化層が記録温度範囲に補償温度を持たないとはいえ、初期化層のキュリー点ＴｃＮ近傍までを記録温度範囲とするために、初期化層の補償温度ＴcompNは、室温より低いかまたはＴｃＮより高いことが好ましい。
なぜなら、記録温度範囲に初期化層の補償温度がある場合（ＲＴ＜ＴcompN＜ＴｃＮ）には、記録パワーの上限が初期化層の補償温度（ＴcompN）で決まってしまうために、記録温度範囲に補償温度がない場合と比較して記録パワーの上限が相当低くなり、その結果記録パワーマージンが充分に取れない可能性があり、パワーマージンを拡げる本発明の目的にそぐわないからである。
従って、ＴcompN＜ＲＴまたはＴｃＮ＜Ｔ compNとなる。
【００３９】
また、記録層の磁気特性についても、前述の初期化層のキュリー点が記録層より高い場合と同じく、初期化過程の温度領域で反転しない特性を有し、外部磁界ＨIRの存在下でより界面磁壁が安定化するために、初期化層と磁化の向きが逆であるアンチパラレルタイプの記録媒体となる組成であることが望ましい。
【００４０】
ところで、垂直磁気異方性を有する磁性層が、遷移金属−希土類金属合金組成からなる場合には、磁性層全体の磁化の向きおよび大きさは、合金内部の遷移金属原子（ＴＭ）の副格子磁化の向き・大きさと希土類金属原子（ＲＥ）の副格子磁化の向き・大きさとの関係で決定される。
【００４１】
これらのＴＭおよびＲＥの副格子磁化の向きは、合金内での相互作用によって必ず逆になっている。従って、これら副格子磁化の大きさが等しいときには合金外部に現れる磁化は０となり、これら副格子磁化の大きさが異なるときには、合金外部に現れる磁化の向きは、いずれか大きい方の副格子磁化の向きに一致し、その大きさはこれら副格子磁化の大きさの差に等しい。
【００４２】
両副格子磁化の大きさが異なるとき、室温において強度の大きい副格子磁化を有する方をとって、その希土類金属の副格子磁化が優勢な合金組成をＲＥｒｉｃｈ、遷移金属の副格子磁化が優勢な合金組成をＴＭｒｉｃｈと称する。
【００４３】
補償温度は、前述のように保磁力が無限大になる温度であるが、この補償温度においては上述の遷移元素の副格子磁化の大きさと重希土類元素の副格子磁化の大きさが等しくなり、合金外部に現れる磁化が０となっている特徴を有する。
そして補償温度は、合金中の希土類金属（ＲＥ）の増加に伴い高くなるものであり、ＴＭｒｉｃｈの組成においては、補償温度が室温以下となる。ＲＥｒｉｃｈの組成においてはＲＥの比率により補償温度が決まり、補償温度がキュリー点より低い場合と、キュリー点より高い場合に分類される。
【００４４】
ここで、初期化層および記録層が共に、室温において遷移金属の副格子磁化が希土類の副格子磁化より強い、いわゆるＴＭｒｉｃｈの組成である場合について、各磁性層の磁気特性の温度依存性のグラフを図１１Ａ〜図１１Ｃに示す。
図１１Ａ中において、ＨｗＮおよびＨｗＲは、それぞれ初期化層と記録層に蓄えられたエネルギーに基づく実効的な磁界を示し、各層の磁化の大きさ、層の厚さ、及び界面磁壁エネルギーに依存するものである。また、ＨＩＲは印加する外部磁界の大きさ、ＴrthRは記録層の外部磁界ＨＩＲの印加の下での反転開始温度、ＴthRは記録層の外部磁界ＨＩＲがない状態での反転開始温度を示す。
上述のＨｗ（ＨｗＮ，ＨｗＲ）値は、磁化Ｍｓと磁性層の膜厚ｈと界面磁壁エネルギーσwから、Ｈｗ＝σw／２＊Ｍｓ＊ｈと表され、これらの値Ｍｓ，ｈ，σwおよび保磁力Ｈｃを制御することによって、ある程度反転開始温度Ｔrthを制御することが可能である。
【００４５】
図１１Ａ〜図１１Ｃより、ＴｃＮ＜ＴｃＲの場合には、ＴｃＮ＞ＴｃＲの場合と基本的には同じであるが、図１１Ｃに示すように記録温度範囲すなわちＨｃＲ−ＨｗＲ＜０（正確にはＨｃＲ−ＨｗＲ＜外部磁界ＨIR）となる範囲がより狭くなる。
これは、ＴｃＮ＞ＴｃＲの場合と比較して、レーザ照射により反転する記録層Ｒの保磁力が大きくなりやすく、その一方でＨｗＲの減少が急なために、ＨｃＲ−ＨｗＲ＜０が成立しにくくなる。この観点からキュリー点の関係は、ＴｃＮ＞ＴｃＲの方が好ましいといえる。
【００４６】
室温から初期化層のキュリー点以下の範囲に記録層が補償温度を持ち（ＲＴ＜ＴcompR ＜ＴｃＮ）、かつ初期化層の補償温度が室温以下にある（ＴcompN ＜ＲＴ）場合は、記録層はＲＥｒｉｃｈの組成で初期化層はＴＭｒｉｃｈの組成であり、室温近傍すなわち初期化温度範囲で初期化層と記録層の磁化が反対向きの状態となるので（アンチパラレルタイプ）、外部磁界ＨIRの存在下で界面磁壁が安定に存在することができ、記録層の補償温度（ＴcompR ）以下であればこの状態は常に保持される。
この記録媒体において、温度が記録層の補償温度（ＴcompR ）を越えると、外部磁界ＨIRは記録層を反転し、界面磁壁を消失させる方向に作用するため、外部磁界ＨIRがない場合よりも記録感度は向上することになる。
【００４７】
これに対して、初期化層の補償温度が記録温度範囲以上にある（ＴcompN ＞ＴｃＮ）場合は、前述のＴｃＮ＞ＴｃＲの場合と同様に初期化過程、記録過程のいずれの過程に対してもその正常な動作を妨げる方向に外部磁界ＨIRが作用するので、この組み合わせは好ましくない。
【００４８】
以上から、本発明に適した特性の組み合わせは、表２に示す５通りである。
【００４９】
【表２】
このように本発明に用いる媒体の構成は多様であるが、ここでは表１中の２）のケース、すなわち初期化層（Ｎ層）のキュリー点の方が記録層（Ｒ層）のキュリー点より高く（ＴｃＮ＞ＴｃＲ）、初期化層の補償温度が室温より低く（ＴcompN ＜ＲＴ）、記録層が記録温度範囲に補償温度を有し（ＲＴ＜ＴcompR ＜ＴｃＲ）、ＨｃＲ−ＨｗＲ＞０が室温近傍で成立する場合について、図４に示す各磁性層の磁気特性の温度依存性のグラフ（図４Ａ〜Ｄ）および図５に示す記録過程の模式図（図５Ａ〜Ｆ）を用いて説明する。
【００５１】
図４Ｂ〜図４Ｄにおいて、ＨｗＮとＨｗＲはそれぞれの層の界面磁壁に蓄えられたエネルギーに基づく実効的な磁界を示し、各層の磁化の大きさ、層の厚さ、及び界面磁壁エネルギーに依存するものである。
また、ＨIRは加える外部磁界の大きさ、ＴrthNとＴrthRはそれぞれの層の外部磁界ＨIRの印加の下での反転開始温度、ＴthN とＴthR はそれぞれの層の外部磁界ＨIRがない状態での反転開始温度を示す。
【００５２】
またこの図４Ａ〜Ｄの例では、記録層ＲがＲＥｒｉｃｈの組成、初期化層ＮがＴＭｒｉｃｈの組成である。この場合の記録媒体について外部磁界ＨIRのない初期化を行う前の状態は、図５Ａに示すように、記録層Ｒと初期化層Ｎとの間に界面磁壁がなく、磁化Ｍｓの向きは互いに反対で（アンチパラレルタイプ）、遷移金属の副格子磁化の向きＭｔがそろっている（図５Ａでは下向き）状態である。
【００５３】
Ｉ）初期化過程（図５Ａ→図５Ｂ）
この過程は、室温ＲＴから記録層の反転温度、すなわち記録開始温度（図４Ｄに示すＴrthR）までの温度範囲において行われ、外部磁界ＨＩＲが存在する。
外部磁界ＨＩＲの印加により、初期化層Ｎが反転し、磁化Ｍｓ、遷移金属の副格子磁化Ｍｔ共に向きが上向きに反転して、図５Ｂに示すように記録層Ｒとの間に界面磁壁Ｗが生じる。
初期化のために印加される外部磁界ＨＩＲは、この温度範囲でＨｃＮ＋ＨｗＮ＜ＨＩＲを満たすように選定される。
この場合は、図５Ａに示すように、光磁気記録媒体が室温近傍において磁化の向きが反対である方が安定なアンチパラレルタイプであるために、図５Ｂに示すように界面磁壁Ｗが存在する状態では、各磁性層の磁化の向きがいずれも外部磁界ＨＩＲと同じ向きとなる。この状態は非常に安定な状態であり、記録層Ｒが反転して界面磁壁Ｗが消失することはない。
【００５４】
II）記録過程（図５Ｂ→図５Ｃ→図５Ｄ）
この過程は、記録媒体の温度が反転温度すなわち記録開始温度（ＴrthR）近傍の範囲にあり、外部磁界ＨＩＲが存在する。
ここでは記録を行うために、記録を行う箇所の記録媒体にレーザ光Ｌが照射され、記録媒体の温度が上昇する。
記録媒体の温度の上昇に伴って、先の初期化過程からこの記録過程に移る際に記録層Ｒはその補償温度（ＴcompR）を越え、図４Ａに示すように記録層の保磁力ＨｃＲが補償温度まで無限大に上昇し補償温度を過ぎて減少する特性を有し、このとき図５Ｃに示すように記録層の磁化Ｍｓの向きが遷移金属の副格子磁化Ｍｔと同じ下向きに反転する。これにより、補償温度以下では界面磁壁Ｗを安定化する方向に作用していた外部磁界ＨＩＲは、記録層Ｒを反転して界面磁壁Ｗを消失させる方向に作用する。
従って、外部磁界ＨＩＲがなければ、図４Ｄ中のＴthRの温度になるまでは記録層Ｒの磁化反転が起こらないのであるが、外部磁界ＨＩＲのためにＴthRより低い温度ＴrthRで図５Ｄに示すように再度磁化の反転が起こり、記録が行われる。このとき、遷移金属の副格子磁化Ｍｔも反転するため、記録した部分の界面磁壁Ｗが消失している。
【００５５】
III）冷却過程（図５Ｄ→図５Ｅ）
この過程では、温度範囲が反転温度すなわち記録開始温度（ＴrthR）近傍から室温近傍の範囲にあり、外部磁界ＨＩＲが存在する。
冷却により、記録層Ｒの補償温度（ＴcompR）より下がると、図５Ｅに示すように遷移金属の副格子磁化Ｍｔの向きはそのままで、磁化Ｍｓの向きが反転する。
ここでは、記録領域の再反転が起こらないように、ＨｃＲ＋ＨｗＲ＞ＨＩＲを満たすようにする。
【００５６】
IV）安定化過程（図５Ｅ→図５Ｆ）
この過程では、温度が室温近傍にあり、外部磁界ＨIRが存在しない。
図４に示したように、室温近傍でＨｃＮ−ＨｗＮ＜０が成立するために、ここでは未記録領域の初期化層Ｎ、すなわち界面磁壁Ｗが存在する領域の初期化層Ｎが反転し図５Ｆに示すように、記録媒体全領域の界面磁壁Ｗが消失する。
図５Ｆと図５Ａを比較すると、記録が行われた磁区のみが反転されて、正しく記録が行われることがわかる。
この過程によって記録磁区は安定化され、外部磁界ＨIRが加えられない限り、高い再生パワーを照射しても、記録磁区の破壊が起こりにくくなる。
【００５７】
ただし、ここで図４Ｃおよび図４Ｄに示すように、ＨｃＲ−ＨｗＲ＜０が室温近傍で成立する場合（ＨｗＲ’の場合）には、未記録領域の記録層が反転するのを避けるために、ＨｃＮ−ＨｗＮ＝０が成立する温度ＴrthNとＨｃＲ−ＨｗＲ＝０が成立する温度ＴrthR’との間にＴrthN＞ＴrthR’の関係が成り立つ必要がある。
【００５８】
消去過程は、記録過程と反対の方向に外部磁界ＨＩＲを加えて、界面磁壁がある状態を実現し、レーザ光を連続あるいはパルス照射することにより記録情報の消去を行うもので、本質的には記録過程と同じである。
【００５９】
この例は記録層Ｒと初期化層Ｎとが図４に示すような磁気特性を有する例であったが、先に表１や表２において示した条件を満たしていれば、同様にして記録および消去ができる。
表１の場合と表２の場合では、２つの磁性層のキュリー点ＴｃＮとＴｃＲの大小が異なるが、記録は小さい方のキュリー点より低い温度で行われるため、ＴＭｒｉｃｈまたはＲＥｒｉｃｈの組成の組み合わせと、補償温度の存在範囲が同じであれば、表１の場合でも表２の場合でも、磁化Ｍｓと遷移金属の副格子磁化Ｍｔの向きが同じように変化し、同様の記録の過程を経る。
【００６０】
従って、図５に示したような記録における磁化の向きの変化のパターンは表１の１）〜５）までの５通りに分類され、表２の１）〜５）の場合も、表１の同じ番号のものと同様にして記録が行われる。
ただし、レーザ光Ｌの照射は基板側から行われるが、初期化層Ｎか記録層Ｒのいずれが基板側であるかは任意に選択可能である（好ましくは、後述のようにキュリー点の高い方の磁性層の側から照射する）ので、図５においては初期化層Ｎ側から照射される例であったが、記録層Ｒ側から照射する構成であってもよい。またＭｓ，Ｍｔ，ＨIRの向きは、これらの向きの組み合わせが合っていれば、図示した場合と全て逆方向である構成としてもよい。
【００６１】
表１の残りの場合について、図５と同様に、記録層Ｒを上に初期化層Ｎを下に書き、印加する外部磁界ＨIRを上向き、レーザ光Ｌは初期化層Ｎ側から照射するとした時の、各場合の光磁気記録媒体に対する記録過程の模式図を、図６〜図９に示す。
図６は表１中の１）、図７は表１中の３）、図８は表１中の４）、図９は表１中の５）の場合の光磁気記録媒体に対する記録過程の模式図をそれぞれ示す。
図７に示す３）の場合は、図５に示した２）の場合と組成の組み合わせが同じで、記録温度範囲での記録層Ｒ補償温度の有無の違いだけであるが、図７の場合には記録過程で補償温度を経由しないので、磁化Ｍｓと遷移金属の副格子磁化Ｍｔの向きの関係は保たれる点が異なる。従って、図５に示した場合よりＭｓとＭｔが反転する過程が除かれ過程数が少なくなる。
他の図６、図８及び図９に示す場合も、記録温度範囲に記録層Ｒの補償温度が存在しないので、図５に示す場合より過程数が少なくなっている。
【００６２】
初期化過程から安定化過程までの各過程において、初期化層Ｎおよび記録層Ｒの特性が満たす関係式は、次の通りである。
Ｉ）初期化過程
ＨｃＮ＋ＨｗＮ＜ＨIR
ただし、室温近傍でＨｃＲ−ＨｗＲ＜０が成立する場合には、
ＨｗＲ−ＨｃＲ＜ＨIR
が同時に成立していること。
II）記録過程
ＨｃＲ−ＨｗＲ＜ＨIR
III ）冷却過程
ＨｃＲ＋ＨｗＲ＞ＨIR
IV）安定化過程
ＨｃＮ−ＨｗＮ＜０
ただし、室温近傍でＨｃＲ−ＨｗＲ＜０が成立する場合には、
ＨｃＮ−ＨｗＮ＝０が成立する温度ＴrthNと、
ＨｃＲ−ＨｗＲ＝０が成立する温度ＴrthR’との間に、
ＴrthN＞ＴrthR’
の関係が同時に成立しなければならない。
【００６３】
ここまでの説明では、すべてＨｃ−Ｈｗで表される反転磁界のみを用いて説明してきたが、各磁性層の膜厚や磁化、保磁力の温度特性やそれらの大小関係によっては、Ｈｃ−Ｈｗで表すことのできない過程を経て磁化が反転する場合もある（T.Kobayashi et al.,Japanese Journal of Applied Physics,Vol.20,No.11,p2089-2095(1981)参照）。しかし、この場合にも記録過程において初期化層の磁化が外部磁界ＨIRに対して同一方向を向いてさえいれば、記録層の反転の過程によらず正しい記録がなされる。
ただし、このときの反転開始温度は、先に説明した値とは多少異なることもある。
【００６４】
次に、本発明の光磁気記録再生方法と光磁気記録媒体の具体的な一例について説明する。
【００６５】
本実施例の光磁気記録媒体は、図１０にその断面図を示すように、第１の磁性層２１、第２の磁性層２２、第３の磁性層２３の異なる３つの磁性層からなる。原理的には本発明の光磁気記録再生方法は、２つの磁性層で実現可能であるが、２つの磁性層間にさらに中間磁性層を付加することにより、界面磁壁エネルギーを制御することが可能となり、記録特性や転写特性の向上などが容易にできるものである。このような構成の光磁気記録媒体は例えば、特開昭６３−１１７３５４号、特開平４−４８４５０号、特開平４−６１０４９号等に開示されているように、光強度変調オーバーライト用の記録媒体として知られているが、本発明においては記録媒体を用いた記録再生方法が、これらの従来方法とは全く異なり、光磁気記録媒体の基本構成は類似するが、磁気特性や組成の最適な構成は異なるものである。
特に本発明においては、室温において界面磁壁が安定に存在できないことが重要であり、この点において従来例とは全く異なる記録媒体である。
【００６６】
（実施例１）
図１０に光磁気記録媒体の模式断面図を示すように、ポリカーボネート樹脂からなる基板１１上にＳｉＮ膜からなる誘電体層１２を形成した上に、ＤＣマグネトロンスパッタ法により、３層の磁性層からなる磁性層３０を、第１の磁性層２１に高保磁力層（すなわち記録層Ｒ）としてＴｂＦｅＣｏ膜を４０ｎｍの厚さに、第２の磁性層２２に中間層としてＧｄＦｅＣｏ膜を１０ｎｍの厚さに、第３の磁性層２３に低保磁力層（すなわち初期化層Ｎ）としてＧｄＴｂＦｅＣｏ膜を３０ｎｍの厚さにそれぞれ連続形成した。
さらにその上にＳｉＮ膜からなる誘電体層１２、Ａｌからなる高熱伝導率層１３を形成し光磁気記録媒体２５を作製した。
【００６７】
各磁性層３０の組成を、第１の磁性層２１の高保磁力層（記録層Ｒ）のＴｂＦｅＣｏ膜はＴｂ0.21（Ｆｅ0.7Ｃｏ0.3）0.79（キュリー点２８０℃）、第２の磁性層２２の中間層のＧｄＦｅＣｏ膜はＧｄ0.16（Ｆｅ0.9Ｃｏ0.1）0.84（キュリー点３００℃）、第３の磁性層２３の低保磁力層（初期化層Ｎ）のＧｄＴｂＦｅＣｏ膜は（Ｇｄ0.95Ｔｂ0.05）0.17（Ｆｅ0.7Ｃｏ0.3）0.83（キュリー点３８０℃）としたとき、記録開始温度（ＴＲｔｈ）は１２０℃となった。
このとき室温でのＨｃＮ＋ＨｗＮの値は２ｋＯｅであり、ＨｃＮ−ＨｗＮ＜０であった。
また室温におけるＨｃＲ−ＨｗＲおよびＨｃＲ＋ＨｗＲは、２０［ｋＯｅ］以下の外部磁界ＨIRでは測定できなかった。
【００６８】
次に本発明の実施例との比較を行うための、光磁気記録媒体の例を示す。
いずれの場合も磁性層が単層である光磁気記録媒体の例である。
【００６９】
（比較例１）
図１２に従来の光磁気記録媒体の例の断面図を示すように、ポリカーボネート基板１１上にＤＣマグネトロンスパッタ法により、ＳｉＮ膜からなる誘電体層１２、Ｔｂ0.21Ｆｅ0.79からなる磁性層２７、ＳｉＮ膜からなる誘電体層１２、Ａｌ膜からなる高熱伝導率層１３を順次形成し、光磁気記録媒体３５を作製した。磁性層（ＴｂＦｅ層）２７の厚さは、前述の実施例１おける全磁性層３０の厚さと同一（８０ｎｍ）とした。
この光磁気記録媒体の記録開始温度は、１３０℃で磁性層のＴｂ0.21Ｆｅ0.79のキュリー点とほぼ一致した。また室温での保磁力Ｈｃの値は、２０［ｋＯｅ］以上であった。
【００７０】
（比較例２）
この例は比較例１と同様に磁性層を単層とした例である。
図１２に示す光磁気記録媒体の断面図において、磁性層２７をＴｂ0.21（Ｆｅ0.7 Ｃｏ0.3 ）0.79からなる磁性層とする他は実施例１と同様にして光磁気記録媒体３５を作製した。磁性層２７の厚さも比較例１と同じく、前述の実施例における全磁性層３０の厚さと同一（８０ｎｍ）とした。
この光磁気記録媒体の記録開始温度は、２８０℃で磁性層のＴｂ0.21（Ｆｅ0.7 Ｃｏ0.3 ）0.79のキュリー点とほぼ一致した。また室温での保磁力Ｈｃの値は２０［ｋＯｅ］以上であった。
【００７１】
上述の実施例と比較例１および比較例２のそれぞれの光磁気記録媒体について、次の手法で記録特性の評価を行った。
【００７２】
光源の波長が６８０ｎｍ、開口数Ｎ．Ａ．＝０．５５である光学系を有する光磁気記録再生装置を用い、線速度１２．８ｍ／ｓでマーク長０．８２μｍの磁区を記録する実験を行い、このときの記録開始パワーＰth（パルス幅ｎｓ）、消去開始パワーＰeth、最大再生パワーＰｒｍａｘを求めた。
上述の実施例については外部磁界の大きさを２．５［ｋＯｅ］とし、各比較例については外部磁界の大きさを３００［Ｏｅ］とした。
またＰｒｍａｘの測定においては、外部磁界ＨＩＲを取り除いて行った。
結果を表３に示す。
【００７３】
【表３】
この結果から、本発明を適用することにより、従来の光磁気記録媒体より高い記録感度と、再生パワーに対する高い耐久性を有する光磁気記録媒体とできることがわかる。
【００７５】
また上述の実施例では界面磁壁が存在する状態の消去開始パワーＰethが非常に低いことから、記録や消去の準備段階である界面磁壁の生成の際に記録磁区を誤って消去するおそれがあるため、界面磁壁の有無に応じて再生パワーを異なる２値に制御することが不可欠である。
【００７６】
再生信号のキャリアレベルは、実施例では比較例１より５ｄＢ以上大きい。
これは実施例の場合、各比較例よりも高いパワーで再生可能であり、また読み出し側の磁性層（高保磁力層）のキュリー点が比較例の場合より高くカー回転角が大きいことによるものである。
【００７７】
また比較例２のように、単層膜の磁性層２７で実施例と同等の再生信号強度や再生パワーへの耐久性を得るためには、記録感度を大きく犠牲にしなければなさないことがわかる。
【００７８】
上述の実施例においては、各磁性層２１、２２、２３の材料をＧｄＴｂＦｅＣｏ，ＴｂＦｅＣｏ，ＧｄＦｅＣｏとしたが、磁性層を積層したことによる特性が所定の条件を満たしていれば、磁性層の材料は限定されるものではなく、既知の光磁気記録材料、例えば希土類−遷移金属アモルファス合金やＰｔＣｏ系材料等を用いてよい。また、耐食性や繰り返し記録消去に対する信頼性を向上するために、磁性層にＣｒ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｂ，Ｃ等の元素を少量添加してもよい。
基板の材料はポリカーボネート樹脂を用いたが、ポリオレフィン等の樹脂やガラス等の材料や、ガラスエッチング基板等を用いることもできる。
【００７９】
光磁気記録媒体上における記録層Ｒと初期化層Ｎの配置は、図１に示した断面構成図において、第１の磁性層１が初期化層Ｎで第２の磁性層２が記録層Ｒである構成でも、またその逆に第１の磁性層１が記録層Ｒで第２の磁性層２が初期化層Ｎである構成でもよい。
信号特性の観点から言えば、再生信号量が多くなるように、レーザ光Ｌが照射される側、すなわち図１中の基板１１側の第１の磁性層１に、キュリー点の高い磁性層を配置するのが望ましい。
従って、前述のように初期化層Ｎがキュリー点が高い（ＴｃＮ＞ＴｃＲ）場合が記録を行うのに好ましいことから、初期化層Ｎがキュリー点が高く、かつ初期化層Ｎが基板１１側の第１の磁性層１となり、記録層Ｒが第２の磁性層２となる構成が好ましい。
【００８０】
一方、レーザ光Ｌの照射による温度上昇の速度や効率という観点から言えば、記録層Ｒが基板１１側の第１の磁性層１として配置された構成が、記録層Ｒの温度上昇が速くなる。
【００８１】
尚、上述の実施例は本発明の一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。
【００８２】
【発明の効果】
上述の本発明によれば、高い記録感度および消去感度が得られる。従って、記録パワーを低く抑えることができ、これによって、光源としてより短波長のレーザダイオードの使用が可能となる。また記録の安定化が図られるので、大きな読み出しパワーでも記録の消去がされないことから、再生出力の向上が図られる。それにより、大きな光出力を得ることが困難な短波長のレーザダイオードを用いた光磁気記録再生装置においても充分な記録が可能となり、また再生パワーの向上が図られパワーマージンを確保できる。
また、記録時の線速が非常に速くデータ転送レートが大きい光磁気記録再生装置においても、充分なパワーマージンを確保できる。
従って、従来より安定して正確な光磁気記録および再生を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光磁気記録媒体の一実施例の概略断面図である。
【図２】本発明による光磁気記録媒体を適用する光磁気記録再生装置の要部の模式図である。
【図３】 本発明の光磁気記録再生方法における光磁気記録媒体内の記録・消去の各過程の領域を示す模式図である。
【図４】Ａ〜Ｄ 表１中の２）の場合の光磁気記録媒体における各磁性層の磁気特性の温度依存性のグラフである。
【図５】Ａ〜Ｆ 表１の２）の場合の光磁気記録媒体に対する記録過程の模式図である。
【図６】Ａ〜Ｅ 表１の１）の場合の光磁気記録媒体に対する記録過程の模式図である。
【図７】Ａ〜Ｅ 表１の３）の場合の光磁気記録媒体に対する記録過程の模式図である。
【図８】Ａ〜Ｅ 表１の４）の場合の光磁気記録媒体に対する記録過程の模式図である。
【図９】Ａ〜Ｅ 表１の５）の場合の光磁気記録媒体に対する記録過程の模式図である。
【図１０】本発明による光磁気記録媒体の一実施例の断面図である。
【図１１】Ａ〜Ｃ 初期化層Ｎ、記録層ＲがともにＴＭｒｉｃｈの組成である光磁気記録媒体における各磁性層の磁気特性の温度依存性のグラフである。
【図１２】従来の光磁気記録媒体の例の断面図である。
【符号の説明】
１ 第１の磁性層
２ 第２の磁性層
１１ 基板
１２ 誘電体層
１３ 高熱伝導率層
１４、２５、３５ 光磁気記録媒体
１５ ディスク
１６ 外部磁界発生装置
Ｌ レーザ光
２１ 第１の磁性層
２２ 第２の磁性層
２３ 第３の磁性層
２７、３０ 磁性層
Claims (7)
- 光変調による記録がなされ磁気光学効果を利用して記録情報の再生がなされる光磁気記録再生方法において、
少なくとも２つ以上の垂直磁気異方性を有する磁性層が交換結合し、該磁性層として、情報を記録する記録層及び該記録層に記録された情報が転写されると共に記録の際に初期化される初期化層が交換結合している磁性多層膜を有し、
上記磁性多層膜は、
（１）上記記録層の補償温度が室温以下であり、かつ上記初期化層の補償温度が室温以下にある構成、
（２）上記記録層の補償温度が室温から該記録層のキュリー点または上記初期化層のキュリー点のうち低い方の温度までの範囲にあり、かつ上記初期化層の補償温度が室温以下にある構成、
（３）上記記録層の補償温度が該記録層のキュリー点または上記初期化層のキュリー点のうち低い方の温度以上にあり、かつ上記初期化層の補償温度が室温以下にある構成、
（４）上記記録層の補償温度が室温以下にあり、かつ上記初期化層の補償温度が上記記録層のキュリー点または該初期化層のキュリー点のうち低い方の温度以上にある構成、
（５）上記記録層の補償温度及び上記初期化層の補償温度がいずれも上記記録層のキュリー点または該初期化層のキュリー点のうち低い方の温度以上にある構成、
の（１）〜（５）のいずれかの構成を有し、
かつ上記記録層と上記初期化層との間に、室温から記録開始温度より低い温度の範囲で外部磁界の存在下でのみ界面磁壁が存在し、
上記外部磁界の存在下において各磁性層のキュリー点よりも低く、室温より高い温度まで昇温することによって上記界面磁壁が消失することを特徴とする光磁気記録媒体に対して、
上記界面磁壁が存在する状態において記録および消去を行って、
記録情報の再生は上記界面磁壁がない状態においてのみ行うことを特徴とする光磁気記録再生方法。 - 上記外部磁界が存在するときには、上記界面磁壁がない状態での上記記録情報の再生時のレーザパワーおよび最小消去パワーより低いパワーで再生を行うことを特徴とする請求項１に記載の光磁気記録再生方法。
- 上記記録及び上記消去を行う直前直後の一定時間内において、上記記録情報の再生時のレーザパワーおよび最小消去パワーより低いパワーで再生を行う過程を設けることを特徴とする請求項１に記載の光磁気記録再生方法。
- 上記記録及び上記消去を行う直前直後の一定時間内において、上記記録情報の再生時のレーザパワーおよび最小消去パワーより低いパワーで再生を行う過程を設けることを特徴とする請求項２に記載の光磁気記録再生方法。
- 上記磁性多層膜は、上記初期化層のキュリー点が上記記録層のキュリー点より高く、かつ上記記録層の保磁力が上記初期化層の保磁力より高いときに界面磁壁が存在することを特徴とする請求項１に記載の光磁気記録再生方法。
- 上記磁性多層膜は、上記記録層のキュリー点が上記初期化層のキュリー点より高く、かつ上記記録層の保磁力が上記初期化層の保磁力より高いときに界面磁壁が存在することを特徴とする請求項１に記載の光磁気記録再生方法。
- 光変調による記録がなされ磁気光学効果を利用して記録情報の読み出しがなされ、
少なくとも２つ以上の垂直磁気異方性を有する磁性層が交換結合し、該磁性層として、情報を記録する記録層及び該記録層に記録された情報が転写されると共に記録の際に初期化される初期化層が交換結合している磁性多層膜を有し、
上記磁性多層膜は、
（１）上記記録層の補償温度が室温以下であり、かつ上記初期化層の補償温度が室温以下にある構成、
（２）上記記録層の補償温度が室温から該記録層のキュリー点または上記初期化層のキュリー点のうち低い方の温度までの範囲にあり、かつ上記初期化層の補償温度が室温以下にある構成、
（３）上記記録層の補償温度が該記録層のキュリー点または上記初期化層のキュリー点のうち低い方の温度以上にあり、かつ上記初期化層の補償温度が室温以下にある構成、
（４）上記記録層の補償温度が室温以下にあり、かつ上記初期化層の補償温度が上記記録層のキュリー点または該初期化層のキュリー点のうち低い方の温度以上にある構成、
（５）上記記録層の補償温度及び上記初期化層の補償温度がいずれも上記記録層のキュリー点または該初期化層のキュリー点のうち低い方の温度以上にある構成、
の（１）〜（５）のいずれかの構成を有し、
かつ上記記録層と上記初期化層との間に、室温から記録開始温度より低い温度の範囲で外部磁界の存在下でのみ界面磁壁が存在し、
かつ、この状態において各磁性層のキュリー点よりも低く、室温より高い温度まで昇温することによって上記界面磁壁が消失し、
上記磁性多層膜において、基板側に相対的にキュリー点の高い磁性層を形成されてなることを特徴とする光磁気記録媒体。
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