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発明の名称 光磁気記録媒体
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平7−192330
公開日 平成7年(1995)7月28日
出願番号 特願平5−334336
出願日 平成5年(1993)12月28日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】宮井 暎夫
発明者 工藤 嘉彦 / 尾留川 正博
要約 目的
磁気光学効果の大きいNiAs型結晶構造の磁性膜の飽和磁化を低減し、かつ温度上昇に伴う保磁力の増加を抑制して、再生S/Nの向上,消去磁界の低減を実現することと、NiAs型結晶構造の磁性膜を再生磁性膜とする超解像再生動作を可能とする。

構成
ガラス等の基板11上に、SiN膜からなる保護膜12および14で挟まれた記録層13を備えている。この記録層13は、InおよびSnのうち少なくとも一方を含むNiAs型結晶構造のMnBi系磁性膜からなる。
特許請求の範囲
【請求項1】 基板上に、InおよびSnのうち少なくとも一方を含むNiAs型結晶構造のMnBi系磁性膜を記録層として設けたことを特徴とする光磁気記録媒体。
【請求項2】 記録信号を記録磁区として記録する記録磁性膜と、前記記録磁性膜の記録磁区が転写されこの転写された記録磁区が磁気光学効果により再生信号に変換される再生磁性膜とが、基板上で交換結合している光磁気記録媒体であって、前記再生磁性膜はInおよびSnのうち少なくとも一方を含むNiAs型結晶構造のMnBi系磁性膜であることを特徴とする光磁気記録媒体。
【請求項3】 MnBi系磁性膜の組成が、{(MnX Bi(1-X) (1-Y) Y (1-Z) (InV Sn(1-V) Z(ただし、AはPt,Al,Siのうちいずれかの元素を表し、0≦V≦1,0.45≦X≦0.6,0≦Y≦0.1,0<Z≦0.1である)である請求項1または2記載の光磁気記録媒体。
【請求項4】 基板上に、InおよびSnのうち少なくとも一方を含むNiAs型結晶構造のMnSb系磁性膜を記録層として設けたことを特徴とする光磁気記録媒体。
【請求項5】 記録信号を記録磁区として記録する記録磁性膜と、前記記録磁性膜の記録磁区が転写されこの転写された記録磁区が磁気光学効果により再生信号に変換される再生磁性膜とが、基板上で交換結合している光磁気記録媒体であって、前記再生磁性膜はInおよびSnのうち少なくとも一方を含むNiAs型結晶構造のMnSb系磁性膜であることを特徴とする光磁気記録媒体。
【請求項6】 MnSb系磁性膜の組成が、{(MnX Sb(1-X) (1-Y) Y (1-Z) (InV Sn(1-V) Z(ただし、AはPt,Al,Siのうちいずれかの元素を表し、0≦V≦1,0.45≦X≦0.6,0≦Y≦0.1,0<Z≦0.1である)である請求項4または5記載の光磁気記録媒体。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はレーザ光を用い、加熱による温度上昇を利用して情報の記録および消去を行い、磁気光学効果を利用して情報の再生を行なう光磁気記録媒体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】光磁気記録媒体への記録は、レーザ光照射により記録膜を局部的に補償温度以上の保磁力の小さい温度、もしくはキュリー温度以上に加熱し、照射部の記録層を外部磁界の向きに磁化させ、記録磁区を形成することによって行う(熱磁気記録)。そして、その記録信号の再生は、記録消去不可能な低いパワーのレーザ光を照射し、記録膜の記録状態(記録磁区の磁化の向き)に応じて反射光あるいは透過光の偏光面が回転する(磁気光学効果)状況を検出することによって行う。
【0003】また、従来の光磁気記録媒体の記録層としては、TbFeCo等の希土類−遷移金属合金系磁性膜、MnBi,MnSb等のNiAs型結晶構造の磁性膜等がある。ところで、従来の一般的な光磁気記録媒体では、記録磁区が再生光スポット径以下に小さくなると、再生しようとする記録磁区の前後の記録磁区も再生光の検出範囲に含まれるようになる。その結果、それら隣接する記録磁区に基づく再生信号が、再生しようとする記録磁区に基づく再生信号に混じって検出される(再生信号が波形干渉を有する)ためにS/Nが低下するという課題を有していた。
【0004】そこで、再生光スポット径が見かけ上小さくなったような超解像効果を奏する光磁気記録媒体が提案されている(太田他,マグネトオプティカル レコーディング インターナショナル シンポジウム ’91,18−I−06,p.91)。これは磁気的に誘起された超解像再生と呼ばれているが、一例として図7に示すような構成の超解像再生用光磁気記録媒体がある。
【0005】図7において、(a)は上面図、(b)は側断面図である。71aは記録用磁界、71bは再生用磁界、72は再生光、73は再生光スポット、74は記録磁区、75は転写磁性膜77のキュリー温度Tc以上の領域、76は低い保磁力の磁性膜からなる再生磁性膜、77は低いキュリー温度Tcを有する磁性膜からなる転写磁性膜、78は高い保磁力の磁性膜からなる記録磁性膜であって、再生磁性膜76,転写磁性膜77および記録磁性膜78は交換結合していて3層で記録層を構成している。
【0006】情報は記録磁性膜78に記録磁区74として記録用磁界71aの下で熱磁気記録されているが、記録磁性膜78の記録磁区74は転写磁性膜77を介して再生磁性膜76に転写され、再生磁性膜76の磁化は記録磁性膜78の磁化の向きに揃えられている。再生時には、再生光72の照射によって転写磁性膜77の一部分の領域75の温度が、そのキュリー温度Tc以上に上昇して磁化を消失するため、その部分に対応する再生磁性膜76と記録磁性膜78の間の交換結合が遮断され、その部分に対応する再生磁性膜76の磁化は再生用磁界71bの向きに揃えられる。
【0007】したがって、キュリー温度Tc以上の部分の再生磁性膜76からは記録磁区74が消失し、再生光スポット73のうちでキュリー温度Tc以下の部分からのみ記録情報を再生信号として読み出すことができる。これで再生光スポット73の大きさよりも小さな記録磁区74を、前に位置する記録磁区74からの波形干渉なしで再生できることになる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の光磁気記録媒体において、記録層として用いるTbFeCo等の希土類−遷移金属合金系磁性膜は、磁気光学効果が充分大きいとは言えないという課題を有していた。一方、MnBi,MnSb等のNiAs型結晶構造の磁性膜は、磁気光学効果が比較的大きいものも得られるが、飽和磁化が大きく、また保磁力が温度上昇とともに急増する性質を有する。この大きな飽和磁化のため、記録動作による記録磁区形成時に記録磁区周辺からの漏洩磁界が過大となり、記録磁区を拡大しようとする力によって必要以上に大きな記録磁区となって再生S/Nが低下するという課題を有していた。また、上記大きな飽和磁化および温度上昇に伴う保磁力急増に起因して、消去動作時に上記過大な漏洩磁界および高温での大きな保磁力に対抗するために非常に大きな消去磁界を必要とするという課題を有していた。
【0009】さらに、上記超解像再生用光磁気記録媒体において、再生S/Nの向上を目的として磁気光学効果の大きいMnBi,MnSb等のNiAs型結晶構造の磁性膜を再生磁性膜76として使用する場合、以下の課題を有する。MnBi,MnSb等のNiAs型結晶構造の磁性膜では、保磁力が温度とともに急増する性質を有するため、レーザ光照射による昇温状態での保磁力が過大となり、交換結合力に基づく記録磁性膜74から再生磁性膜76への記録磁区74の転写動作が困難となる、あるいは交換結合遮断時に再生磁性膜76の磁化を一定方向に向ける動作を行うために非常に大きな再生磁界を必要とすることになる。
【0010】この発明は上記課題に鑑み、その第1の目的は、比較的大きな磁気光学効果を有するNiAs型結晶構造の磁性膜の飽和磁化を低減し、かつ温度上昇に伴う保磁力の増加を抑制して、再生S/Nの向上,消去磁界の低減を実現する光磁気記録媒体を提供することである。また、この発明の第2の目的は、NiAs型結晶構造の磁性膜を再生磁性膜とする超解像再生動作を可能とする光磁気記録媒体を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の光磁気記録媒体は、基板上に、InおよびSnのうち少なくとも一方を含むNiAs型結晶構造のMnBi系磁性膜を記録層として設けたことを特徴とする。請求項2記載の光磁気記録媒体は、記録信号を記録磁区として記録する記録磁性膜と、記録磁性膜の記録磁区が転写されこの転写された記録磁区が磁気光学効果により再生信号に変換される再生磁性膜とが、基板上で交換結合している光磁気記録媒体であって、再生磁性膜はInおよびSnのうち少なくとも一方を含むNiAs型結晶構造のMnBi系磁性膜であることを特徴とする。
【0012】請求項3記載の光磁気記録媒体は、請求項1または2記載の光磁気記録媒体において、MnBi系磁性膜の組成が、{(MnX Bi(1-X) (1-Y) Y (1-Z) (InV Sn(1-V) Z(ただし、AはPt,Al,Siのうちいずれかの元素を表し、0≦V≦1,0.45≦X≦0.6,0≦Y≦0.1,0<Z≦0.1である)である。
【0013】請求項4記載の光磁気記録媒体は、基板上に、InおよびSnのうち少なくとも一方を含むNiAs型結晶構造のMnSb系磁性膜を記録層として設けたことを特徴とする。請求項5記載の光磁気記録媒体は、記録信号を記録磁区として記録する記録磁性膜と、記録磁性膜の記録磁区が転写されこの転写された記録磁区が磁気光学効果により再生信号に変換される再生磁性膜とが、基板上で交換結合している光磁気記録媒体であって、再生磁性膜はInおよびSnのうち少なくとも一方を含むNiAs型結晶構造のMnSb系磁性膜であることを特徴とする。
【0014】請求項6記載の光磁気記録媒体は、請求項4または5記載の光磁気記録媒体において、MnSb系磁性膜の組成が、{(MnX Sb(1-X) (1-Y) Y (1-Z) (InV Sn(1-V) Z(ただし、AはPt,Al,Siのうちいずれかの元素を表し、0≦V≦1,0.45≦X≦0.6,0≦Y≦0.1,0<Z≦0.1である)である。
【0015】
【作用】この発明の構成によれば、InおよびSnのうち少なくとも一方を含むNiAs型結晶構造のMnBi系磁性膜またはMnSb系磁性膜を記録層として用いることによって、その飽和磁化を低減し、かつ温度上昇に伴う保磁力の増加を抑制して、再生S/Nの向上,消去磁界の低減を実現できる。
【0016】また、InおよびSnのうち少なくとも一方を含むNiAs型結晶構造のMnBi系磁性膜またはMnSb系磁性膜を再生磁性膜として用いることによって、超解像再生動作を可能とし、高密度記録再生を可能とする。
【0017】
【実施例】以下この発明の一実施例の光磁気記録媒体について、図面を参照しながら説明する。図1はこの発明の第1の実施例の光磁気記録媒体の構成を示す断面図である。図1において、11はガラス等の基板、12および14はSiN膜からなる保護膜、13はMnBi系磁性膜からなる記録層、15はエポキシアクリレート系樹脂からなる保護層である。ここで基板11上の各膜はスパッタ法あるいは真空蒸着法により形成し、記録層13のNiAs型結晶構造を整えるために保護膜14まで成膜後に250〜350℃で2時間の真空中熱処理を行った。保護層15は熱処理完了後にスピンコート法により形成した。各膜厚は、保護膜12を100nm、記録層13を100nm、保護膜14を100nm、保護層15を3〜6μmと設定した。
【0018】この実施例において記録層13となるMnBi系磁性膜の望ましい組成は次の式で示される。
{(MnX Bi(1-X) (1-Y) Y (1-Z) (InV Sn(1-V) Zただし、AはPt,Al,Siのうちいずれかの元素を表し、0≦V≦1,0.45≦X≦0.6,0≦Y≦0.1,0<Z≦0.1である。ここで、組成式中、0.45≦X≦0.6としているのは、この組成範囲内でMnBi膜が比較的大きいカー回転角を有するからである。
【0019】上記組成の記録層13のカー回転角と飽和磁化のInおよびSn添加量に対する変化の例を図2(a),(b)に示す。いずれの組成のMnBi系磁性膜においてもInあるいはSnの添加によって、カー回転角をほとんど劣化させずに飽和磁化を減少させ得ることが分かる。さらに、図3に記録層13の保磁力(Hc)の温度依存性のInおよびSn添加による変化の例を示す。温度上昇に伴ってMnBi膜の保磁力が急増しているのに対して、いずれの組成のMnBi系磁性膜においてもInあるいはSnの添加によって、温度上昇に伴う保磁力増加が抑制されていることが分かる。
【0020】また、この実施例の光磁気記録媒体を記録再生した結果、従来に比較して数dBの再生S/N向上と消去磁界1kOe以下での消去が確認された。なお、この実施例の光磁気記録媒体では保護膜12および14としてSiN膜を、記録層13としてMnBi系磁性膜を、保護層15としてエポキシアクリレート系樹脂層を用いたが、保護膜12および14としてSiN膜の代わりにZnS膜等のカルコゲン化物の膜,SiO膜等の酸化物の膜,AlN膜等の他の窒化物の膜あるいはそれらの混合物の膜を用いてもよく、記録層13としてMnBi系磁性膜の代わりにMnSb系磁性膜を用いてもよく、保護層15としてエポキシアクリレート系樹脂層の代わりにアクリル系等の他の樹脂層を用いてもよいし、あるいは基板11上に保護膜14まで形成したものを張り合わせた構成とする場合は張り合わせ用接着剤で兼用してもよい。
【0021】ここで、記録層13として上記のMnBi系磁性膜に代えてMnSb系磁性膜を用いる場合の望ましい組成は次の式で示される。
{(MnX Sb(1-X) (1-Y) Y (1-Z) (InV Sn(1-V) Zただし、AはPt,Al,Siのうちいずれかの元素を表し、0≦V≦1,0.45≦X≦0.6,0≦Y≦0.1,0<Z≦0.1である。ここで、組成式中、0.45≦X≦0.6としているのは、この組成範囲内でMnSb膜が比較的大きいカー回転角を有するからである。
【0022】記録層13としてMnSb系磁性膜を用いた場合のカー回転角と飽和磁化のInおよびSn添加量による変化の例を図4(a),(b)に示す。いずれの組成のMnSb系磁性膜においてもInあるいはSnの添加によって、カー回転角をほとんど劣化させずに飽和磁化を減少させ得ることが分かる。さらに、図5に記録層13としてMnSb系磁性膜を用いた場合の保磁力(Hc)の温度依存性のInおよびSn添加による変化の例を示す。温度上昇に伴ってMnSb膜の保磁力が急増しているのに対して、いずれの組成のMnSb系磁性膜においてもInあるいはSnの添加によって、温度上昇に伴う保磁力増加が抑制されていることが分かる。
【0023】以上のようにこの実施例によれば、InおよびSnのうち少なくとも一方を添加した比較的大きな磁気光学効果を有するNiAs型結晶構造の磁性膜を記録層13として用いることによって、その飽和磁化を低減し、かつ温度上昇に伴う保磁力の増加を抑制して、再生S/Nの向上,消去磁界の低減を実現することができる。
【0024】図6はこの発明の第2の実施例の光磁気記録媒体の構成を示し、(a)はその上面図、(b)は横断面図である。図6において、60aは記録用磁界、60bは再生用磁界、61は再生光、62は記録磁区、63はガラス等からなる基板、64および68はSiO膜からなる保護膜、65は保磁力0.8kOe,キュリー温度360℃の第1の実施例で説明したMnBi系磁性膜からなる再生磁性膜、66は保磁力3kOe,キュリー温度150℃のTbFeCo膜からなる転写磁性膜、67は保磁力15kOe,キュリー温度250℃のTbFeCo膜からなる記録磁性膜、69はエポキシアクリレート系樹脂からなる保護層、70は転写磁性膜66のキュリー温度以上の領域であって、再生磁性膜65,転写磁性膜66および記録磁性膜67は交換結合していて3層で記録層を構成している。
【0025】ここで基板63上の各膜はスパッタ法あるいは真空蒸着法により形成し、再生磁性膜65のNiAs型結晶構造を整えるために再生磁性膜65まで成膜後に250〜350℃で2時間の真空中熱処理をし、表面をエッチング処理で清浄化し、その後、残りの各膜の成膜を行った。保護層69は成膜完了後にスピンコート法により形成した。各膜厚は、保護膜64を90nm、再生磁性膜65を40nm、転写磁性膜66を10nm、記録磁性膜67を50nm、保護膜68を100nm、保護層69を3〜6μmと設定した。
【0026】情報は記録磁性膜67に記録磁区62として記録用磁界60aの下で熱磁気記録されているが、記録磁性膜67の記録磁区62は転写磁性膜66を介して再生磁性膜65に転写され、再生磁性膜65の磁化は記録磁性膜67の磁化の向きに揃えられている。再生時には、再生光61の照射によって転写磁性膜66の一部分の領域70の温度が、そのキュリー温度以上に上昇して磁化を消失するため、その部分に対応する再生磁性膜65と記録磁性膜67の間の交換結合が遮断される。ここで、図3に示したように、InあるいはSnの添加によりMnBi系磁性膜の温度上昇に伴う保磁力増加が抑制されるので、転写磁性膜66の一部分の領域70に対応する再生磁性膜65の磁化は、1kOe以下の再生用磁界60bの向きに揃えられる。
【0027】したがって、一部分の領域70に対応する再生磁性膜65からは記録磁区62が消失し、再生光スポットのうちで一部分の領域70以外からのみ記録情報を再生信号として読み出すことができる。これで再生磁性膜65としてMnBi系磁性膜を用いた場合でも、磁気的に誘起された超解像再生が可能となり、高密度記録再生を可能にする。
【0028】また、磁気的に誘起された超解像再生方式には、上記実施例の他に記録後の初期状態で再生磁性膜の磁化を一定方向に向けておき、再生光照射による温度上昇時に記録磁性膜から再生磁性膜への記録磁区の転写を行い、再生光スポットの一部分からのみ再生を行う方式もあるが、この場合にも再生磁性膜として、この発明によるMnBi系磁性膜を用いることができる。
【0029】なお、この実施例の光磁気記録媒体では、保護膜64および68としてSiO膜を、再生磁性膜65としてMnBi系磁性膜を、転写磁性膜66としてTbFeCo膜を、記録磁性膜67としてTbFeCo膜を、保護層69としてエポキシアクリレート系樹脂層を用いたが、保護膜64および68としてSiO膜の代わりにZnS膜等のカルコゲン化物の膜,Ta25 膜等の他の酸化物の膜,SiN膜等の窒化物の膜あるいはそれらの混合物の膜を用いてもよく、再生磁性膜65としてMnBi系磁性膜の代わりに第1の実施例で説明したMnSb系磁性膜を用いてもよく、転写磁性膜66および記録磁性膜67としてTbFeCo膜の代わりにDyFeCo膜やGdTbFeCo膜等の他の希土類−遷移金属合金系磁性膜を用いてもよく、保護層69としてエポキシアクリレート系樹脂層の代わりにアクリル系等の他の樹脂層を用いてもよいし、あるいは基板63上に保護膜68まで形成したものを張り合わせた構成とする場合は張り合わせ用接着剤で兼用してもよい。
【0030】
【発明の効果】以上のようにこの発明の光磁気記録媒体は、InおよびSnのうち少なくとも一方を含むNiAs型結晶構造のMnBi系磁性膜またはMnSb系磁性膜を記録層として用いることによって、その飽和磁化を低減し、かつ温度上昇に伴う保磁力の増加を抑制して、再生S/Nの向上,消去磁界の低減を実現できるものである。
【0031】また、InおよびSnのうち少なくとも一方を含むNiAs型結晶構造のMnBi系磁性膜またはMnSb系磁性膜を再生磁性膜として用いることによって、超解像再生動作を可能とし、高密度記録再生を可能とするものである。




 

 


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