JPH0535498B2

JPH0535498B2 -

Info

Publication number: JPH0535498B2
Application number: JP62070274A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Oosato
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-03-26
Filing date: 1987-03-26
Publication date: 1993-05-26
Also published as: JPS63237237A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は磁気カー効果を利用して読出しするこ
とのできるキユリー点書込みタイプの光磁気記録
媒体及びそれを用いた重ね書き可能な光磁気記録
方法に関する。

〔従来の技術〕

消去可能な光デイスクメモリとして光磁気デイ
スクが知られている。光磁気デイスクは、従来の
磁気ヘツドを使つた磁気記録媒体と比べて高密度
記録、非接触での記録再生などが可能であるとい
う長所がある反面、記録前に一度記録部分を消去
しなければならない（一方向に着磁しなければな
らない）という欠点があつた。この欠点を補う為
に、記録再生用ヘツドと消去用ヘツドを別々に設
ける方法、あるいは、レーザーの連続ビームを照
射しつつ、同時に印加する磁場を変調しながら記
録する方法などが提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、これらの方法は、装置が大がかりとな
り、コスト高になる欠点あるいは高速の変調がで
きないなどの欠点を有する。

上述の公知技術の欠点を除去し、従来の装置構
成に簡単な構造の磁界発生手段を付設するだけ
で、磁気記録媒体と同様な重ね書き（オーバーラ
イト）を可能とした、光磁気記録方法を本出願人
は昭和61年７月８日に特願昭61−158787号（該出
願は昭和62年２月２日の国内優先出願特願昭62−
20384号の基礎出願となる）で提案した。

しかし、この方法は全く新しい記録法であるが
故に、いまだ多くの研究課題が残つていた。すな
わち、再生時の光磁気効果を最適にして、しかも
良好な記録感度を得るための光磁気記録媒体の探
究等である。

そこで本発明者は更に研究を進めた結果、いく
つかの成果が得られた。

本発明はこうして完成されたものであり、その
目的は重ね書き可能な記録方法を提供するだけで
なく、再生時の光磁気効果を最適にして、しかも
良好な記録感度を得ることのできる光磁気記録媒
体を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕上記目的達成可能な本発明はキユリー点T₁と保磁力H₁とを有する第１磁性
層およびキユリー点T₂と保磁力H₂とを有する第
２磁性層から構成される二層構造の交換結合して
いる垂直磁化膜を、基板上に有して成る光磁気記
録媒体において、次の条件を満たしていることを
特徴とする光磁気記録媒体 H₁＞H₂＞σw／2MsL₂ T₁＜T₂、600Å＜L₁＋L₂＜1000Å 200Å＜L₁ （Msは第２磁性層の飽和磁化、L₂はその膜厚、
L₁は第１磁性層の膜厚、σwは二つの磁性層間の
磁壁エネルギー）、及びこれを使用して二値のオーバーライト可能
な記録を行なうことを特徴とする記録方法であ
る。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。

第１図ａ，ｂは各々本発明の光磁気記録媒体の
一実施例を示す模式断面図である。第１図ａの光
磁気記録媒体は、プリグルーブが設けられた透光
性の基板１上に、第１の磁性層２と第２の磁性層
３が積層されたものである。第１磁性層２は低い
キユリー点T₁と高い保磁力H₁を有し、第２磁性
層３は、高いキユリー点T₂と低い保磁力H₂を有
する。ここで「高い」、「低い」とは両磁性層を比
較した場合の相対的な関係を表わす（保磁力は室
温における比較）。なお、T₁≒T₂でもよい。通常
は第１磁性層２のT₁は70〜180℃、H₁は、３〜
10KOe、第２磁性層３のT₂100〜400℃、H₂は0.5
〜2KOe程度の範囲内から選択するとよい。

各磁性層の主成分には、垂直磁気異方性を示し
且つ磁気光学効果を呈するものが利用できるが、
希土類元素と遷移金属元素との非晶質磁性合金が
好ましい。例えば、GdCo、GdFe、TbFe、
DyFe、GdTbFe、TbDyFe、GdTbFeCo、
TbFeCo、GdTbCo等が挙げられる。

本発明の光磁気記録媒体は、第１磁性層２が主
に再生に関与する。即ち、第１磁性層２が呈する
磁気光学効果が主に再生に利用され、第２磁性層
３は記録に重要な役割りを果たす。

一方、従来の光磁気記録方法における、交換結
合二層膜では、逆に、低いキユリー点と高い保磁
力とを有する磁性層は主に記録に関与し、高いキ
ユリー点と低い保磁力とを有する磁性層が主に再
生に関与した。

かかる従来の交換結合二層膜では、主に再生に
関与する磁性層の飽和磁化Msと、その膜厚Ｌと、
二層間の磁壁エネルギーσwの間に、次の様な関
係があるのが望ましかつた。

H₁＞σw／2MsL＞H₂ しかし、本発明に使用する記録媒体の交換結合
二層膜では、第２磁性層３の飽和磁化Msとその
膜厚L₂と、二磁性層間の磁壁エネルギーσwの間
に、次の関係が必要である。

H₁＞H₂＞σw／2MsL₂ これは、記録によつて最終的に完成されるビツ
トの磁化状態（第２図ｆに示す）を、安定にする
ためである（詳しい理由は後述する）。

したがつて、両磁性層２，３（垂直磁化膜）が
上の関係式を満たすように、各層の膜厚、保磁
力、飽和磁化の大きさ、磁壁エネルギーなどを適
当に設定すればよい。

本発明の光磁気光学媒体では、上記要件の他
に、再生時の光磁気効果を最適にして、しかも良
好な記録感度と再生信号とを得るため、 600Å＜L₁＋L₂＜1000Å 200Å＜L₁ という要件も満たしている。（このように設定し
た理由も後述する）なお、両磁性層２，３は、記録時の実効的バイ
アス磁界の大きさ、あるいは二値の記録ビツトの
安定性などを考えると、交換結合をしていること
が望ましい。

第１図ｂにおいて、４，５は両磁性層の耐久性
を向上させるためのあるいは光磁気効果を向上さ
せるための保護膜である。

６は、貼り合わせ用基板７を貼り合わすための
接着層である。貼り合わせ用基板７にも、２から
５までの層を積層し、これを接着すれば両面で記
録・再生が可能となる。

以下、第２図〜第４図を用いて記録の過程を示
すが、記録前、両磁性層２と３の磁化の安定な向
きは平行（同じ向き）でも反平行（逆方向）でも
良い。第２図では磁化の安定な向きが平行な場合
について説明する。

第３図の３５は、上述したような構成を有する
光磁気デイスクである。例えば、この磁性層のあ
る一部の磁化状態が初め第２図ａのようになつて
いるとする。光磁気デイスク３５はスピンドルモ
ータにより回転して、磁界発生部３４を通過す
る。このとき、磁界発生部３４の磁界の大きさを
両磁性層２と３の保磁力の間の値に設定すると
（磁界の向きは本実施例では上向き）、第２図ｂに
示す様に第２磁性層３は一様な方向に磁化され、
一方、第１磁性層２の磁化は初めのままである。

次に光磁気デイスク３５が回転して記録・再生
ヘツド３１を通過するときに、記録信号発生器３
２からの信号に従つて、２種類（第１種と第２
種）のレーザーパワー値を持つレーザービームを
デイスク面に照射する。第１種のレーザーパワー
は該デイスクを第１磁性層２のキユリー点付近ま
で昇温するだけのパワーであり、第２種のレーザ
ーパワーは該デイスクを第２磁性層３のキユリー
点付近まで昇温可能なパワーである。即ち、両磁
性層２，３の保磁力と温度との関係の概略を示し
た第４図において、第１種のレーザーパワーは
T₁付近、第２種のレーザーパワーはT₂付近まで
デイスクの温度を上昇できる。

第１種のレーザーパワーにより第１磁性層２
は、キユリー点付近まで昇温するが第２磁性層３
はこの温度でビツトが安定に存在する保磁力を有
しているので記録時のバイアス磁界を適正に設定
しておくことにより、第２図ｂのいづれからも第
２図ｃのようなビツトが形成される（第１種の予
備記録）。

ここでバイアス磁界を適正に設定するとは、次
のような意味である。即ち、第１種の予備記録で
は、第２磁性層３の磁化の向きに対して安定な向
きに（ここでは同じ方向に）第１磁性層２の磁化
が配列する力（交換力）を受けるので、従来はバ
イアス磁界は必要でない。しかし、バイアス磁界
は後述する第２種のレーザーパワーを用いた予備
記録では第２磁性層３の磁化反転を補助する向き
（すなわち、第１種の予備記録を妨げる向き）に
設定される。そして、このバイアス磁界は、第１
種、第２種どちらのレーザーパワーの予備記録で
も、大きさ、方向を同じ状態に設定しておくこと
が便宜上好ましい。

かかる観点からバイアス磁界の設定は次記に示
す原理による第２種のレーザーパワー予備記録に
必要最小限の大きさに設定しておくことが好まし
く、これを考慮した設定が前でいう適正な設定で
ある。

次に第２種の予備記録について説明する。

第２種のレーザーパワーにより、第２磁性層３
のキユリー点近くまで昇温させる（第２種の予備
記録）と、上述のように設定されたバイアス磁界
により第２磁性層３の磁化の向きが反転する。続
いて第１磁性層２の磁化も第２磁性層３に対して
安定な向きに（ここでは同じ方向に）配列する。
即ち、第２図ｂのいづれからも第２図ｄのような
ビツトが形成される。

このように、バイアス磁界と、信号に応じて変
わる第１種及び第２種のレーザーパワーとによつ
て、光磁気デイスクの各箇所は第２図ｃかｄの状
態に予備記録されることになる。

次に光磁気デイスク３５を回転させ、予備記録
のビツトｃ，ｄが磁界発生部３４を再び通過する
と、磁界発生部３４の磁界の大きさは前述したよ
うに磁性層２と３の保磁力間に設定されているの
で、記録ビツトｃは、変化が起こらずにｅの状態
である（最終的な記録状態）。一方、記録ビツト
ｄは第２磁性層３が磁化反転を起こしてｆの状態
になる（もう一つの最終的な記録状態）。

ｆの記録ビツトの状態が安定に存在する為に
は、第２磁性層３の飽和磁化の大きさMs、膜厚
L₂、磁性層２，３間の磁壁エネルギーσwの間に
前述したように次の様な関係があれば良い。

σw／2MsL₂＜H₂＜H₁ ここでσw／2MsL₂は第２磁性層に働く交換力
の強さを示す。つまり、σw／2MsL₂の大きさの
磁界で第２磁性層３の磁化の向きを、第１磁性層
２の磁化の向きに対して安定な方向へ（この場合
は同じ方向）向けようとする。そこで第２磁性層
３がこの磁界に抗して磁化が反転しないためには
第２磁性層３の保磁力をH₂としてH₂＞σw／
2MsL₂であればよい。

記録ビツトの状態ｅとｆは、記録時のレーザー
のパワーで制御され、記録前の状態には依存しな
いので、重ね書き（オーバーライト）が可能であ
る。記録ビツトｅとｆは、再生用のレーザービー
ムを照射し、再生光を記録信号再生器３３で処理
することにより、再生できる。

次に記録ビツトｅとｆの再生について、さらに
述べる。

従来知られている交換結合２層膜の記録ビツト
は、２種のビツトの磁化の向きは、それぞれの記
録状態により両磁性層共に反転する。本発明にお
いては、第１磁性層２（主として再生に関与す
る）の磁化の向きは、それぞれの記録に応じて反
転するが、第２磁性層３（主として記録に関す
る）の磁化の向きは常に磁界発生部３４の磁化方
向であり、変わらない。（光磁気効果に寄与しな
い）磁性層の厚さが大きくなるほど、光磁気記録
媒体の感度が低下するので、磁性膜の厚さL₁＋
L₂をなるべく小さくして、再生時の光磁気効果
を大きくするようなL₁とL₂との膜厚を組み合わ
せ、最適化することが必要である。実施例にデー
ターを示して説明するが、良好な感度を示し、光
磁気効果も大きい膜厚の組み合わせは、 600ÅL₁＋L₂1000Å 200ÅL₁ であつた。

第２図の説明では第１磁性層２と第２磁性層３
の磁化の向きが同じときに安定な例を示したが、
磁化の向きが反平行のときに安定な磁性層につい
ても同様に考えられる。第５図に、この場合の記
録過程の磁化状態を第２図に対応させて示してお
く。

〔実施例〕

実施例１３元のターゲツト源を備えたスパツタ装置内
に、プリグルーブ、プリフオーマツト信号の刻ま
れたポリカーボネート製のデイスク状基板を、タ
ーゲツトとの間の距離10cmの間隔にセツトし、回
転させた。

アルゴン中で、第１のターゲツトより、スパツ
タ速度100Å／min、スパツタ圧５×10^-3Torrで
ZnSを保護層として800Åの厚さに設けた。次に
アルゴン中で、第２のターゲツトよりスパツタ速
度100Å／min、スパツタ圧５×10^-3TorrでTbFe
合金をスパツタし、膜厚300Å、T₁＝約140℃、
H₁＝約8KOeのTb_19.5Fe_80.5の第１磁性層を形成
した。

次にアルゴン中でスパツタ圧５×10^-3Torrで
TbFeCo合金をスパツタし、膜厚400Å、T₂＝約
190℃、H₂＝約0.8KOeのTb_24.5Fe₆₈Co_7.5の第２磁
性層を形成した。

次にアルゴン中で第１のターゲツトよりスパツ
タ速度100Å／min、スパツタ圧５×10^-3Torrで、
ZnSを保護層として3000Åの厚さに設けた。

次に膜形成を終えた上記の基板を、ホツトメル
ト接着剤を用いて、ポリカーボネートの貼り合わ
せ用基板と貼り合わせ光磁気デイスクを作成し
た。（600Å＜L₁＋L₂＝700Å＜1000Å 200Å＜L₁＝300Å）この光磁気デイスクを記録再生装置にセツト
し、2.5KOeの磁界発生部を、線速度約８ｍ／sec
で通過させつつ、約1μｍに集光した830nｍの波
長のレーザービームを50％のデユーテイで2MHz
で変調させながら、４ｍＷと８ｍＷの２値のレー
ザーパワーで記録を行なつた。バイアス磁界は
100Oeであつた。

その後1.5ｍＷのレーザービームを照射して再
生を行なつたところ、２値の信号の再生ができ
た。

次に、上記と同様の実験を、全面記録された後
の光磁気デイスクについて行なつた。この結果前
に記録された信号成分は検出されず、オーバーラ
イトが可能であることが確認された。

実施例２第１磁性層の厚さと第２磁性層の厚さだけを変
化させた以外は実施例１と同じ方法、同じ材料を
用いて、光磁気デイスクのサンプルを作製した。

各サンプルの再生信号を評価する目安としてサ
ンプルの830nｍの波長における反射率とカー回
転角を測定した。さらに、受光素子がフオトダイ
オードの場合の再生性能指数とされている反射率
の平方値とカー回転角の積を計算した。これらの
結果を表１に示す。

本発明により形成された記録ビツトでは第２磁
性層の磁化は記録状態と向きが変わらず、光磁気
効果には寄与しない。第１磁性層２の膜厚が小さ
い場合、第２磁性層３が無い、あるいは膜厚が小
さい場合には反射光強度が小さくなり性能指数も
小さい。

第１磁性層２と第２磁性層３の膜厚の和L₁＋
L₂が400Åより大きくなると、反射光強度はほぼ
一定になる。

第１磁性層２と第２磁性層３の膜厚の和L₁＋
L₂が600Å以上では性能指数、カー回転角は飽和
してほぼ一定の値になるが、第１磁性層２の膜厚
L₁が200Åより小さい値では第２磁性層３の膜厚
L₂が大きくなつてもカー回転角は、第１磁性層
２の膜厚L₁が200Å以上のときの値より小さな値
で飽和することがわかつた。この結果より600Å
＜L₁＋L₂、200Å＜L₁が好ましいことが明らかと
なつた。

また、これらのサンプルを実施例１と同様な方
法で記録再生の実験を行なつた。L₁＋L₂が600Å
以上のサンプルについては実施例１と同様の良好
な再生信号を得た。

また、L₁＋L₂が1000Åの場合は第１種、第２
種それぞれの記録に必要なレーザーパワーがL₁
＋L₂600Åの場合の約2.5倍となり、L₁＋L₂が1000
Åを越える場合は記録に必要なレーザーパワーが
急増した。即ち、L₁＋L₂＜1000Åが好ましいこ
とが明らかとなつた。

以上のように、第２磁性層３の磁化が、第１、
第２種両方の記録信号の再生中に、向きが変わら
ない場合（つまり光磁気効果に寄与しない）で
も、第２磁性層３が設けられていることで、見か
け上、第１磁性層２がL₁＋L₂の膜厚であるのと
同等のカー回転角、再生性能指数を得ることがわ
かつた。

次に比較のために、それぞれのサンプルに第１
磁性層２の保磁力より大きな磁界を印加し、今度
は第２磁性層３の磁化を第１磁性層２の磁化と同
様に第１種と第２種の記録状態で方向を変えるよ
うに（従来の交換結合二層膜の場合と同じ）し
て、反射率、カー回転角を測定し、同様にして、
再生性能指数も計算した。この結果を表２に示
す。

この場合は第２磁性層３の光磁気効果が現れる
こと（記録状態により磁化の反転があるため）、
第２磁性層３の方がキユリー温度が高く同じ膜厚
の条件では、第１磁性層２より第２磁性層３の方
がカー回転角が大きいことなどのため、第１磁性
層の膜厚が200Åより小さくても、第２磁性層３
の膜厚が300〜400Å程度あれば、大きな回転角、
再生性能指数を示す。しかし、第１磁性層２の膜
厚が200〜250Åより大きい場合は第２磁性層３の
光磁気効果の寄与はほとんど見られない。

これは表１の第２磁性層３が設けられているこ
とで、見かけ上第１磁性層２がL₁＋L₂の膜厚で
あるのと同等のカー回転角、性能指数を示してい
るという結果と一致する。

また、実施例１と同じ構成のサンプルにおい
て、保護膜の材料もZnSの代わりにSi₃、N₄SiC、
SiO、Al₂O₃等を用いた場合も、回転角、性能指
数が飽和するときの第１、第２磁性層の膜厚の関
係は同じであつた。Si₃N₄、ZnSよりも屈折率の
大きいSiCの場合は性能指数が約10％程度大きく
なつたが、同じ膜厚L₁＋L₂で記録感度は低下し
た。また、Si₃N₄やZnSよりも屈折率の小さい、
SiO、Al₂O₃では性能指数が約10％程度低下した。

さらに、第１磁性層２の材料をTbFeから
GdTbFe、TbFeCo、GdTbFeCo、DyTbFeCo等
に代えた場合も同様に第１、第２磁性層の厚さ
の、回転角、性能指数の飽和するときの値の関係
は変わらなかつた。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、光磁気記録媒体と
して、低いキユリー点T₁と高い保磁力H₁を有す
る第１の磁性層と、相対的に高いキユリー点T₂
と低い保磁力H₂を有する第２の磁性層とを備え、
その第１磁性層の膜厚が200Å以上、第１磁性層
と第２磁性層の膜厚の和が600Åと1000Åとの間
に設定されたものを用い、記録時に、記録ヘツド
と別位置に磁界発生部を設け、２値レーザーパワ
ーで記録することによつて、良好な記録感度、再
生信号を示す重ね書き（オーバーライト）が可能
になつた。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは各々本発明で使用する光磁気媒
体の一例構成を示す図、第２図は、本発明の記録
法を実施中の、磁性層２，３の磁化の向きを示す
図、第３図は、記録・再生装置の概念図、第４図
は両磁性層２と３の保磁力と温度との関係を示す
概略図である。第５図は本発明の他の実施例にお
ける磁性層の磁化状態を示す図である。１：プリグルーブ付の透光性基板、２，３：磁
性層、４，５：保護層、６：接着層、７：貼り合
わせ用基板、３１：記録・再生用ヘツド、３２：
記録信号発生器、３３：記録信号再生器、３４：
磁界発生部、３５：光磁気デイスク。

Claims

【特許請求の範囲】１キユリー点T₁と保磁力H₁とを有する第１磁
性層およびキユリー点T₂と保磁力H₂とを有する
第２磁性層から構成される二層構造の交換結合し
ている垂直磁化膜を、基板上に有して成る光磁気
記録媒体において、次の条件を満たしていること
を特徴とする光磁気記録媒体。 H₁＞H₂＞σw／2MsL₂ T₁＜T₂、600Å＜L₁＋L₂＜1000Å 200Å＜L₁ （Msは第２磁性層の飽和磁化、L₂はその膜厚、
L₁は第１磁性層の膜厚、σwは二つの磁性層間の
磁壁エネルギー）。２キユリー点（T₁）と保磁力（H₁）とを有す
る第１磁性層およびキユリー点（T₂）と保磁力
（H₂）とを有する第２磁性層から構成される二層
構造の交換結合している垂直磁化膜を、基板上に
有して成る光磁気記録媒体において、次の条件 H₁＞H₂＞σw／2MsL₂ T₁＜T₂、600Å＜L₁＋L₂＜1000Å 200Å＜L₁ （Msは第２磁性層の飽和磁化、そのL₂は膜厚、
L₁は第１磁性層の膜厚、σwは二つの磁性層間の
磁壁エネルギー）を満たしている光磁気記録媒体を使用して、次の
二値の記録を行なうことを特徴とする記録方法。 (a) 該媒体に対して、記録用ヘツドと異なる場所
で、保磁力H₂の第２磁性層を一方向に磁化さ
せるのに充分で保磁力H₁の第１磁性層の磁化
の向きを反転させることのない大きさの磁界Ｂ
を加え、 (b) 次に、記録ヘツドにより、バイアス磁界を印
加すると同時に低いキユリー点T₁付近まで該
媒体が昇温するだけのレーザーパワーを照射す
ることにより、第２磁性層の磁化の向きを変え
ないまま第１磁性層の磁化の向きを第２磁性層
に対して安定な向きにそろえる第１種の予備記
録か、バイアス磁界を印加すると同時に高いキ
ユリー点T₂付近まで該媒体が昇温するだけの
レーザーパワーを照射することにより、第２磁
性層の磁化の向きを反転させて同時に第１の磁
性層も第２磁性層に対して安定な向きに磁化す
る第２種の予備記録かを、信号に応じて実施
し、 (c) 次に、該媒体を運動させて、予備記録された
ビツトを前記磁界Ｂを通過させることにより、
第１種の予備記録により形成されたビツトにつ
いては第１磁性層、第２磁性層とも磁化の向き
をそのまま変化させず、第２種の予備記録により形成されたビツトに
ついては、第２磁性層の磁化の向きを前記磁界
Ｂと同方向に反転させ、第１磁性層については
磁化の向きをそのまま変化させないとする、二
値の記録。