JPH04142007A - 光磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、大容量メモリ、電子ファイルシステム等を構
成する光磁気記録再生装置に用いられる光磁気記録媒体
に関する。

［従来の技術］ 光磁気記録媒体は、高密度で情報が記録でき、しかも、
書き換え可能な媒体として、近年盛んに開発が行われて
いる。このような媒体としては、例えば特開昭５８−７
３７４６号に記載されているように、希土類−遷移金属
非晶質合金薄膜から成る磁気記録層を備えたものが多く
用いられている。

上記光磁気記録媒体は、一定方向の磁界を印加しなから
情報に応じて強度変調された光ビームを照射する、或は
、光ビームを連続照射しなから情報に応じて変調された
磁界を印加する等の方法によって、磁化方向の変化とし
て情報が記録される。また、このように記録された情報
は、スポット状に集光された直線偏光の光ビームを媒体
に照射し、その反射光を検光子を通して光検出器で受光
することによって再生される。これは、反射光の偏光方
向が、磁気光学カー効果によって、磁気記録層の磁化方
向に応じて互いに逆回りに回転し、検光子を通すことに
よって、この回転を光強度の変化に変換して検出できる
からである。従って、磁気記録層が有するカー効果によ
る回転角（カー回転角）が大きいほど、高いＳ／Ｎ比で
情報の再生が出来ることになる。

上記媒体の記録密度は、光ビームのスポット径によって
制限を受ける。これは、記録層に形成された情報を示す
磁区（記録ビット）がビームスポットよりも極端に小さ
くなると、連続する記録ビットをこのビームスポットで
判別して読み出すことが出来な（なるからである。従っ
て、より高い記録密度を実現するためには、光ビームの
スポット径をどんどん小さくしていく必要がある。

一方、光ビームのスポット径は、このビームを媒体上に
集光する対物レンズの有効Ｆナンバーと、光ビームの波
長とによって決まり、波長が短いほど、スポット径を小
さくすることが出来る。このため、現在は発振波長８０
０　ｎｍ程度の半導体レーザな光源として用いているが
、更に短い波長の光ビームを発する光源の開発が盛んに
行われている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしなから、上記のようにより波長の短い光ビームが
用いられるようになった場合、従来の希土類−遷移金属
合金単層の記録媒体においては、カー回転角が小さくな
るといった問題があった。例えば、従来の媒体は、４０
０〜６００　ｎｍの波長域の光に対するカー回転角は、
８００　ｎｍの波長を有する光に対するカー回転角より
、３０〜５０％はど小さくなってしまう。

これに対し、日本金属学会会報第２８巻第９号第７１７
〜７２２頁　（１９８９）には、遷移金属の薄膜と、Ｃ
ｕ、Ａｇ、Ａｕ等の金属から成る薄膜とを交互に積層し
た周期構造膜において、カー回転角が増大する現象が記
載されている。

本発明は、上記周期構造膜を更に改良することによって
、短波長域の光に対しても大きなカー回転角を示し、Ｓ
／Ｎ比の高い情報再生が可能な光磁気記録媒体を提供す
ることを目的とする。

Ｃ問題点を解決するための手段］ 本発明の上記目的は、膜面と垂直方向に磁化容易軸を有
する磁気記録層を備えた光磁気記録媒体において、Ｒを
Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｎｄから選択される１種以上
の元素、ＴをＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉから選択される１種以上
の元素、ＭをＺｒ、Ｎｂ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔａ、Ｗ
から選択される１種以上の元素、Ｎを１００　ｎｍ　−
１０００ｎｍの波長範囲に薄膜における吸収端を有する
前記Ｒ，ＴおよびＭ以外の１種以上の元素としたときに
、前記磁気記録層を、ＲｘＴ、−、で表される組成を有
する第１の薄膜層と、Ｎ　ｙ　Ｍ　、−ｙで表される組
成を有する第２の薄膜層とを交互に、夫々２層以上積層
して形成し、以下の条件 ０．１５≦Ｘ≦０３ ０３≦Ｙ≦１ を満足させることによって達成される。

［実施例］ 第１図は、本発明の光磁気記録媒体の一実施例を示す略
断面図である。図中、１はガラス、プラスチック等から
成る透明基板を示す。この基板１上には、第１の薄膜層
２．．２２．・・・２Ｉ、および第２の薄膜層３＋、３
ｉ、・・・　３゜が交互に積層されている。

第１の薄膜層は、ＲをＧｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｎｄか
ら選択される１種以上の元素、ＴをＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉか
ら選択される１種以上の元素としたときに、ＲｘＴ＋−
ｘで表される組成を有する材料から成る。ここで、Ｘは
、０．１５≦Ｘ≦０．３ の範囲に設定される。

第２の薄膜層は、ＭをＺｒ、Ｎｂ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、
Ｔａ、Ｗから選択される１種以上の元素、Ｎを　１００
　ｎｍ　−１０００ｎｍの波長範囲に薄膜における吸収
端を有する前記Ｒ，ＴおよびＭ以外の１種以上の元素と
したときに、ＮｖＭｌ−ｒで表される組成を有する材料
から成る。ここで、Ｙは、 ０．３≦Ｙ≦１ の範囲に設定される。Ｎとして用いられる元素は、例え
ば、Ａｌ、Ｚｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｉ
、Ｇｅ、Ｃｕなどが挙げられる。これらの元素の光の吸
収端（反射率、透過率の変化が起こる波長）を、表１に
示す。

表１ 前記第１の薄膜層は、各々５〜５０人の厚さに形成され
るのが望ましく、更に望ましくは５〜２０人に形成され
る。一方、第２の薄膜層は、各々１人〜５０人の厚さに
形成されるのが良い。ただし、第１の薄膜層の厚さが２
０Å以下の場合には、これら第１の薄膜層間の磁気的結
合を保つために、第２の薄膜層は、１人〜２０人の厚さ
とする必要がある。

第１の薄膜層２．．２．、・・・、２．、および第２の
薄膜層３１．３□、・・・、３、を合わせた磁気記録層
の総膜厚は、１００〜１０００人に形成されるのが良い
。ただし、この記録層の基板１と反対側に金属膜等から
成る反射層を設けた場合には、記録層の総膜厚は、１０
０〜３００人とされるのが好ましい。

本発明のような薄膜層の周期的構造（超格子構造）は、
例えばマグネトロンスパッタリング装置を用いて作成す
ることが出来る。マグネトロンスパッタリング装置は、
第２図のような構成を有している。第２図において、真
空槽ｌＯ内には、回転する基台１１が設けられている。

この基台１１の下面には、記録媒体の基板１２が保持さ
れる。基台１１に対向した位置には、基台の回転軸を中
心に等間隔に複数個のスパッタ源１３．１４が設けられ
ている。１５は、スパッタ源からの薄膜材料の放射範囲
を規制するマスクである。また、１６はスパック源から
の放射を制御するシャッター、１７．１８はマグネット
を示す。

上記のような構成において、基台１１を回転させなから
、スパッタ源１３．１４より第１の薄膜層の材料及び第
２の薄膜層の材料をそれぞれ放射させ、基板１２上に交
互に堆積させる。

この際、真空槽１０中の残留ガス圧は、１，０ＸＩＯ−
’Ｐａ以下、スパッタリング中のＡｒガス圧は、１〜５
Ｘ１０−’Ｐａとされている。また、スパッタ源は負極
側とされている。スパッタ源に置かれるターゲットは、
単一元素のターゲット、合金ターゲット或いは、これら
を組み合わせたものなど、様々なものを用いて、薄膜層
の組成を所要のものとすることが出来る。

以下に、本発明の更に具体的な実施例を示す。

実」１例」２ 第２図々示のようなスパッタリング装置を用いて、第１
図のような光磁気記録媒体を作製した。基板１としては
、予めプリフォーマット信号および案内溝が刻まれたポ
リカーボネートディスク板を用いた。スパッタ源１３と
しては第１の薄膜層を形成するＴｂｏ、　ａｓＦｅｏ、
　６ＧＯ０，１８を用い、スパッタ源１４として第２の
薄膜層を形成するＡｇを用いた。

第１の薄膜層の厚さは各５人、第２の薄膜層の厚さは各
４人とし、これらの薄膜層を、記録層全体の厚さが約６
００人となるように交互に積層した。形成された記録層
の磁化容易軸は、膜面に垂直な方向であった。更に、こ
の記録層の上に５１３Ｎ４から成る保護層を４００人の
厚さに形成した。

比１ユ 実施例１と同一の装置を用い、スパッタ源１３１４を同
時にスパッタし、実施例１と同様の基板上に　（Ｔｂｏ
、　ｚｓＦｅｏ、　５ｃｏｏ、　＋ａ］　ｓ　Ａｇ４の
単一膜を形成した。この膜の厚さは、６００人とした。

また、成膜時のスパッタ速度は、スパッタ源１３が５人
／ｓｅｃ、スパッタ源１４を４人／ｓｅｃとした。この
膜の上に、　５１３１Ｎ４から成る保護層を４００人の
厚さに形成した。

ヒ紋里ユ 実施例１と同一の装置において、スパッタ源１３のみを
用いて、実施例１と同様の基板上に６００人の厚さの単
層のＴｋ）ｏ、　ａＪｅｏ、　５ｃＯｏ、　＋ｓ膜を形
成した。そして、この膜の上に、　Ｓｉ３Ｎ４から成る
保護層を４００人の厚さに形成した。

上記実施例１、比較例１および比較例２のカー回転角の
波長依存性を、基板を通して測定した。この結果を第３
図に示す。第３図において、横軸は読み出し光の波長、
縦軸はその波長におけるカー回転角を示す。

第３図から、以下のことがわかる。実施例１は比較例２
と比較すると、４００〜６００　ｎｍ付近の波長域にお
いて、カー回転角の増大が見られる。これは、吸収端の
波長が５５０　ｎｍ付近にあるＡｇ膜（第２の薄膜層）
の効果と考えられる。一方、比較例１は、実施例１およ
び比較例２のいずれに対してもカー回転角が低下してい
る。これは、ＴｂＦｅＣｏ中に分散したＡｇが、この膜
の磁性を希釈してしまうためと考えられる。

例　２−１〜２−１１ 第１の薄膜層および第２の薄膜層の材料を表２に示すよ
うに種々に変化させ、実施例１と同様の方法で周期構造
膜をな有する光磁気記録媒体を作製した。形成された記
録層の磁化容易軸は、いずれも膜面に垂直な方向であっ
た。

比較例　３−１および３−２ 比較例２と同様にして、基板上に、Ｄｙｏ、　２□Ｆ　
ｅｏ、　ａｓｃＯｏ、　＋ａＣｒｏ、　０２単層膜を成
膜し、更に保護層を形成して、比較例３−１を作製した
。同様に、Ｇｄｏ、　＋ｚＴｂｏ、　ｔＪｅｏ、　ｇｃ
Ｏｏ、　＋ａ単層膜を有する比較例３−２を作製した。

上記実施例１〜２−１１および比較例１〜３−２のＡｒ
ガスレーザ（波長４８８　ｎｍ　）とＨｅ−Ｎｅレーザ
（波長６３３　ｎｍ　）に対する夫々の性能指数を、表
２に示す。ここで、性能指数とは、その波長における磁
気光学効果の大きさを示すもので、表２において各側の
性能指数は、比較例２の性能指数を１として、これとの
比で表した。

性能指数は、第４区のような装置を用いて測定した。第
４図において、ガスレーザ２１から発したレーザ光は、
偏光子２２を通してサンプル２３に照射される。そして
、サンプル２３で反射された光は、検光子２４を通って
パワーメータ２５で検知される。測定は、次のような過
程で行われた。まず、サンプル２３を不図示の電磁石で
一方向に着磁した。次に、このサンプル２３にレーザ光
を照射した状態で、偏向子２２と検光子２４の透過軸方
位を調整して、消光状態とした。続いて、サンプル２３
を電磁石によって反対方向に磁化し、偏向子２２と検光
子２４の透過軸方位は変えずに、パワーメータ２５に入
射する光量を測定した。この測定値は、サンプルの反射
率とカー回転角にほぼ比例した値で、光磁気記録媒体の
性能を示す指数となる。例えば、基準値とした比較例２
の測定光量は、波長４８８　ｎｍにおいて６００ｕＷ、
波長６３３　ｎｍにおいて４８０ｕ　Ｗであった。

表２において、実施例２−１〜２−４と比較例３−１、
実施例２−５と比較例３−２を夫々比較すると、本発明
のような周期構造膜を用いることによって、短波長の光
に対する磁気光学効果が大きくなることがわかる。

本発明において、第２の薄膜層中のＮで示される元素を
、５００　ｎｍより短い波長域に薄膜における吸収端を
有する元素（例えばＡ１、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｇｅ等）
と、５００　ｎｍより長い波長域に薄膜における吸収端
を有する元素（例えばＡｕ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｃｒ、Ｃｕ等
）との合金とすると、所望の波長で大きなカー回転角を
示す媒体を得ることが出来る。これは、合金の組成を変
化させることによって、第２の薄膜層の吸収端を所望の
値に調整することが出来るからである。この例を以下に
説明する。

施例３−１〜３−４ 実施例１と同様の方法により、光磁気記録媒体を作製し
た。この際、一方のスパッタ源としては、第１の薄膜層
を形成するＧｄ０゜５Ｄｙｏ１．−Ｆｅｏ、　５５ｃｏ
ｏ、　＋ｓを用い、他方のスパッタ源として第２の薄膜
層を形成するＺｎとＡｕとを用いた。ＺｎとＡｕとの組
成比は、表３に示すように各実施例ごとに異ならせた。

第１の薄膜層の厚さは各１５人、第２の薄膜層の厚さは
各４人とし、これらの薄膜層を、記録層全体の厚さが約
６００人となるように交互に積層した。形成された記録
層の磁化容易軸は、いずれも膜面に垂直な方向であった
。更に、この記録層の上にＳｉ３Ｎ４から成る保護層を
４００人の厚さに形成した。

各実施例の吸収端波長は、表３に示すように変化した。

表３ 比較例４ 実施例３−１〜３−４と同一の装置において、第１の薄
膜層を形成するためのスパック源のみを用いて、基板上
に６００人の厚さの単層のＧｄｏ、　ｏａＤｙｏ、　＋
５Ｆｅｏ、　ｅ５ｃｏｏ、　ｔｓ膜を形成した。そして
、この膜の上に、ＳｉＪ＋から成る保護層を４００人の
厚さに形成した。

上記実施例３−１〜３−４およ−び比較例４のカー回転
角の波長依存性を、基板を通して測定した。この結果を
第５図に示す。第５図において、横軸は読み出し光の波
長、縦軸はその波長におけるカー回転角を示す。

第５図かられかるように、本発明のような周期構造を用
いることによって、従来の単層の磁性膜を用いた媒体に
比べ、短波長におけるカー回転角を増大させることが出
来る。また、本発明の構成において、第２の薄膜層を合
金とし、その組成を変化させることによって、カー回転
角の波長依存性を所望のものに調整することが出来る。

本発明において、第２の薄膜層を、Ｎで示される元素の
内、耐食性および耐熱性を向上させる元素（例えばＭｏ
）を含む合金とすることによって、更に情報の保存安定
性に優れた光磁気記録媒体を実現することができる。こ
の例を以下に説明する。

前述したように、本発明において第２の薄膜層の組成は
、Ｎ、Ｍ、−Ｙで表されるものであるが、ここで、Ｍで
示される元素は、媒体の耐食性および耐熱性を同上させ
るものである。この例を以下に説明する。

１１五Ａ 第２図々示のようなスパッタリング装置を用いて、第１
区のような光磁気配録媒体を作製した。基板１としては
、予めプリフォーマット信号および案内溝が刻まれたポ
リカーボネートディスク板を用いた。スパッタ源１３と
しては第１の薄膜層を形成するＴｂｏ２Ｆｅｏ、　ｔｃ
ｏ。１を用い、スパッタ源１４として第２の薄膜層を形
成するＭｏＣｕを用いた。

第１の薄膜層の厚さは各１０人、第２の薄膜層の厚さは
各４人とし、これらの薄膜層を、記録層全体の厚さが約
１０００人となるように交互に積層した。形成された記
録層の…化容易軸は膜面に垂直な方向であった。更に、
この記録層の上にＳｉ３Ｎ、から成る保護層を６００人
の厚さに形成した。

及亘土ニ スパッタ源１４として、Ｃｕを用いた他は、実施例４と
同様の方法で周期構造の磁気記録層を有する記録媒体を
作製した。

第１の薄膜層の厚さは各５０人、第２の薄膜層の厚さは
各８人とし、これらの薄膜層を、記録層全体の厚さが約
１０００人となるように交互に積層した。この膜の上に
、　５ＩＪ４から成る保護層を６００人の厚さに形成し
た。

ヒ蚊画工 実施例４と同一の装置を用い、スパッタ源１３．１４を
同時にスパッタし、実施例４と同様の基板上に　ｔＴｂ
ｏ、　Ｊｅｏ、　７ＣＯＯ，ｌ）−ＭｏＣｕ　　の単一
膜を形成した。この膜の厚さは、１０００人とした。ま
た、成膜時のスパッタ速度は、スパッタ＃ｉ１３が１２
５人／ｓｅｃ、スパッタ源１４を２人／ｓｅｅとした。

この膜の上に、　Ｓｉ３Ｎ、から成る保護層を６００人
の厚さに形成した。

比ｔ２　ｆｆ１ｌ互 実施例４と同一の装置において、スパッタ源１３のみを
用いて、実施例４と同様の基板上に１０００人の厚さの
単層のＴｂｏ、　Ｊｅｏ、　７ＣＯＯ，ＩＩＩＩを形成
した。そして、この膜の上に、　Ｓｉ３Ｎ４から成る保
護層を６００人の厚さに形成した。

上記実施例４、実施例５、比較例５および比較例６のカ
ー回転角の波長依存性を、基板を通して測定した。この
結果を第５図に示す。第５図において、横軸は読み出し
光の波長、縦軸はその波長におけるカー回転角を示す。

第５図から、以下のことがわかる。実施例４および５は
、比較例６と比較すると、４００〜７（Ｉｎ　ｎｍの波
長域にわたって、カー回転角が増大している。これは、
吸収端の波長が５５０ｎｍ付近にあるＣｕの効果と考え
られる。一方、比較例５は、Ｃｕ元素がＴｂＦｅＣｏ層
に混在しているもので、実施例４および５のようにカー
回転角の増大は見られず、比較例６に近い特性を示す。

次に、上記サンプルの保磁力と飽和磁化を測定した。そ
して、これらのサンプルを１圓°Ｃに加熱したオーブン
の中に５０時間放置した後、再び保磁力と飽和磁化を測
定した。この測定の結果を表４に示す。表４において、
保磁力の単位はＫＯｅ、飽和磁化の単位はｅｍｕ／ｃｃ
である。

表４ 表４から、 第２の薄膜層の材料として、 Ｏ を含む合金を用いると、媒体の耐食性および耐熱性を向
上させる効果があることがわかる。

本発明においては、上記Ｎで示される元素を除いた他の
元素を第２の薄膜層に添加しても良い。例えば、第２の
薄膜層の組成をＮ、Ｍとしたとき、Ｍで示される元素と
してはＺｒ、Ｎｂ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔａ、Ｗを用い
ることが出来る。これらの元素は耐食性および耐熱性を
向上させるものである。この例を以下に説明する。

施例６−１〜６−１２ 第１および第２の薄膜層の材料、膜厚を変化させた他は
、実施例４と同様な方法および構成で、表５に示すよう
な種々の光磁気記録媒体を作製した。形成された記録層
の磁化容易軸は膜面に垂直な方向であった。

比較例７−１　　び７−２ 磁性膜の材料を異ならせた他は、比較例６と同様の方法
および構成で光磁気記録媒体を作製した。

上記実施例６−１〜６−１２及び比較例６〜７−２のサ
ンプルの保磁力および性能指数を測定した後、これらの
サンプルを１００’　Ｃに加熱したオーブンの中に５０
時間放置し、再び保磁力および性能指数の測定を行った
。その結果を表５に示す。ここで、性能指数の測定は、
実施例１において説明した方法と同一の方法で行った。

また、性能指数の表記は、比較例６の性能指数を１とし
て、これとの比で示した。

表５から、第２の薄膜層に、Ｍで示される元素を添加す
ることによって、更に媒体の耐食性および耐熱性を向上
させる効果があることがわかる。

＼Ｊ 本発明は、以上説明した実施例の他にも様々な応用が可
能である。例えば、前述のように記録層の基板とは反対
側に反射層を設けたり、記録層と基板との間にＳｉ３Ｎ
、等の誘電体から成る保護層を設けても良い。また、第
１の薄膜層および／または第２の薄膜層に、上記Ｒ１Ｔ
、ＮおよびＭで示される元素以外の元素を添加しても構
わない。ただし、この場合に添加元素は、薄膜層の特性
を損なわないように、全体の組成に対して３０ａｔｍｉ
ｃ％以下とされるのが好ましい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明は光磁気記録媒体の記録層
を、希土類−遷移金属合金から成る薄膜と、　１００〜
１０００　ｎｍの波長に吸収端を有する元素から成る薄
膜とを交互に積層することによって形成したので、短い
波長の読み出し光に対するカー回転角を増大させ、情報
再生におけるＳ／Ｎ比を向上させる効果が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光磁気記録媒体の一実施例を示す略断
面図、第２図は本発明の媒体を作製するための装置を示
す柵略図、第３図は本発明の一実施例におけるカー回転
角の波長依存性を示す区、第４図は光磁気記録媒体の性
能指数を測定するための装置を示す概略図、第５図及び
第６図は夫々本発明の他の実施例におけるカー回転角の
波長依存性を示す図である。 ｌ　・・・　透明基板 ２、．２２．・・ｌ　２ｎ・・・　第１の薄膜層３１，
３□、・・、３ｏ・・・　第２の薄膜層第２図 第３図 波長　（ｎｍ） 第５図 一トーー　　実施例３−１ 一μ−←　実施例３−２ 魚 ４（Ｘｌ ヌ幻 ■幻 １Ｘ１ 反り 慎幻 波長　（ｎｍ） 第６図 実施１１’１４

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）膜面と垂直方向に磁化容易軸を有する磁気記録層
   を備えた光磁気記録媒体において、 ＲをＧｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｎｄから選択される１種
   以上の元素、ＴをＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉから選択される１種
   以上の元素、ＭをＺｒ、Ｎｂ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔａ
   、Ｗから選択される１種以上の元素、Ｎを１００ｎｍ〜
   １０００ｎｍの波長範囲に薄膜における吸収端を有する
   前記Ｒ、ＴおよびＭ以外の１種以上の元素としたときに
   、前記磁気記録層が、Ｒ＿ｘＴ＿１＿−＿ｘで表される
   組成を有する第１の薄膜層と、Ｎ＿ＹＭ＿１＿−＿Ｙで
   表される組成を有する第２の薄膜層とを交互に、夫々２
   層以上積層して成り、以下の条件０．１５≦Ｘ≦０．３ ０．３≦Ｙ≦１ を満足することを特徴とする光磁気記録媒体。
2. （２）前記ＮがＡｌ、Ｚｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｃｒ、
   Ｍｏ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｃｕから選択される１種以上の元素
   から成る特許請求の範囲第１項記載の光磁気記録媒体。
3. （３）前記Ｎが、５００ｎｍより短い波長域に薄膜にお
   ける吸収端を有する元素と、５００ｎｍより長い波長域
   に薄膜における吸収端を有する元素とから成る特許請求
   の範囲第１項記載の光磁気記録媒体。