DE4009843A1

DE4009843A1 - Magnetooptischer aufzeichnungstraeger

Info

Publication number: DE4009843A1
Application number: DE19904009843
Authority: DE
Inventors: Noriyuki Iwamuro; Keiji Ohkubo
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1989-03-28
Filing date: 1990-03-27
Publication date: 1990-10-04
Anticipated expiration: 2010-03-28
Also published as: NL9000678A; DE4009843C2; JP2550698B2; JPH02254650A

Description

Die Erfindung betrifft einen magnetooptischen Aufzeichnungsträ ger, auf dem Information mittels eines Laserstrahls magnetoop tisch aufgezeichnet werden kann, wobei auf dem Aufzeichnungsträ ger aufgezeichnete magnetische Information durch Anwendung ei nes magnetooptischen Effekts gelesen oder wiedergegeben werden kann.

Es besteht die Hoffnung, daß wiederbeschreibbare magnetoopti sche Speicher in naher Zukunft das Stadium der Realisierung er reichen. Der magnetooptische Aufzeichnungsträger, der für sol che magnetooptischen Speicher verwendet wird, weist einen magne tischen Film auf, der aus amorphen Übergangsmetall-Materialien, die Seltenerdmetall enthalten, wie z.B. TbFeCo, hergestellt ist, und wird gebildet, indem der magnetische Film auf ein Substrat, das aus Glas oder Harz hergestellt ist, derart aufgebracht wird, daß der magnetische Film ein vertikal magnetisierbarer bzw. ma gnetisierter Dünnfilm wird, der eine senkrecht zu einer Plat tenoberfläche verlaufende Achse der leichten Magnetisierbarkeit bzw. Magnetisierung hat. Auf einen solchen Aufzeichnungsträger wird Information durch thermomagnetisches Einschreiben auf den magnetischen Dünnfilm unter Anwendung eines Laserstrahls aufge zeichnet. Die Wiedergabe oder das Lesen bzw. Auslesen von ln formation wird durchgeführt, indem die Drehung der Polarisa tionsebene (Kerr-Drehung) eines von dem magnetischen Dünnfilm reflektierten Lichts, die durch den magnetooptischen Kerr-Ef fekt verursacht wird, ermittelt wird.

Der magnetische Dünnfilm, der gegenwärtig als vertikal magneti sierbarer Dünnfilm verwendet wird, hat einen Kerr-Drehwinkel R _k von 0,3° bis 0,4°, und der Modulationsfaktor eines Wiedergabe- Lichts, der durch das Aufzeichnungsbit verursacht wird, ist dem entsprechend so klein wie etwa 1%. Folglich tritt das Problem auf, daß der Lese-Störabstand bei der Wiedergabe nicht genügt. Es ist im allgemeinen bekannt, daß das Gesamt- bzw. Nutzsignal/ Störsignal-Verhältnis bzw. CN-Verhältnis (nachstehend als Stör abstand bezeichnet) bei der Wiedergabe 40 dB oder mehr betragen muß, damit die Fehlerrate eines Aufzeichnungsträgers konstant gehalten wird. Für eine höhere Zuverlässigkeit sind 45 dB oder mehr erforderlich. Zur Überwindung dieses Nachteils ist ein Ver fahren zur Verbesserung des Störabstands vorgeschlagen worden, bei dem diese Verbesserung dadurch erzielt wird, daß man die scheinbare Vergrößerung des Kerr-Drehwinkels ausnutzt, die ver ursacht wird, wenn das Reflexionsvermögen eines Aufzeichnungs trägers vermindert wird, indem zwischen dem magnetischen Dünn film und dem Substrat ein dielektrischer Film, der z.B. aus Si₃N₄ oder AlN hergestellt ist, angeordnet wird.

Im Falle der Verwendung von Si₃N₄ oder AlN für den dielektri schen Film wirkt eine innere Spannung, die während der Zerstäu bung verursacht wird, derart, daß auf dem dielektrischen Dünn film ein Riß gebildet wird, durch den Feuchtigkeit der Atmosphä re in den magnetischen Film eindringt und den magnetischen Film korrodiert. Der bekannte Aufzeichnungsträger hat demzufolge den Nachteil, daß die Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabeeigen schaften verschlechtert werden, wenn er in der Atmosphäre belas sen wird. Ferner können die Aufzeichnungs- und/oder Wieder gabeeigenschaften im Fall der Verwendung eines dielektrischen Dünnfilms mit einer ungeeigneten Dicke nicht verbessert werden, weil das Reflexionsvermögen des Aufzeichnungsträgers nicht so niedrig wird, wie es eigentlich zu erwarten wäre, und auch sein scheinbarer Kerr-Drehwinkel R _k nicht so groß wird, wie es zu er warten wäre.

Wenn wie üblich ein Halbleiterlaser angewandt wird, um Informa tion auf einem magnetooptischen Aufzeichnungsträger aufzuzeich nen oder von diesem zu löschen, wird ferner oft die Drehzahl einer Platte erhöht, um die Übertragungsgeschwindigkeit der In formation zu verbessern. Ein Laserstrahl wird auf eine Stelle, die sich auf dem Aufzeichnungsträger befindet, für eine kürzere Zeit aufgestrahlt, wenn die Drehzahl erhöht wird. Es kann in folgedessen unmöglich sein, die Temperatur des Aufzeichnungsträ gers auf eine Arbeits- bzw. Betriebstemperatur für die Aufzeich nung oder das Löschen, d.h., auf die Curie-Temperatur, zu erhö hen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen magnetoopti schen Aufzeichnungsträger bereitzustellen, der auf einem dielek trischen Film keine Risse verursacht und eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit hat und bei dem der Wiedergabe-Störab stand, der durch die Anordnung eines dielektrischen Films zwi schen einem magnetischen Film und einem Substrat verbessert ist, nie vermindert wird, wobei auf dem Aufzeichnungsträger Informa tion aufgezeichnet oder von dem Aufzeichnungsträger Information gelöscht werden kann, während im Zustand der Anwendung eines Halbleiterlasers eine hohe Drehzahl einer Platte beibehalten werden kann.

Diese Aufgabe wird durch einen magnetooptischen Aufzeichnungs träger gelöst, der
ein Substrat,
eine auf dem Substrat gebildete dielektrische Schicht, die aus SiAlNO besteht, und
einen auf der dielektrischen Schicht gebildeten magnetischen Dünnfilm, der eine senkrecht zu einer Oberfläche des Substrats verlaufende Achse der leichten Magnetisierbarkeit hat,
aufweist.

Die Dicke der dielektrischen Schicht kann 40 bis 120 nm und vor zugsweise 50 bis 100 nm betragen.

Die dielektrische Schicht kann in SiAlNO Kupfer enthalten.

Der Kupfergehalt in der dielektrischen Schicht kann 0,5 bis 4,5 Atom-% betragen.

Die dielektrische Schicht kann in SiAlNO Samarium enthalten.

Der Samariumgehalt in der dielektrischen Schicht kann 1,0 bis 5,5 Atom-% betragen.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläu tert.

Fig. 1 ist eine Schnittzeichnung, die den Aufbau einer Aus führungsform eines erfindungsgemäßen magnetooptischen Aufzeich nungsträgers zeigt.

Fig. 2 zeigt die Beziehungen zwischen einem Wiedergabe-Störab stand und der Dicke eines SiAlNO-Films und zwischen einer opti malen Aufzeichnungs-Laserleistung und der Dicke eines SiAlNO- Films einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen magnetoop tischen Aufzeichnungsträgers.

Fig. 3 zeigt die Beziehung zwischen einem Wiedergabe-Störab stand und der Verweilzeit einer Ausführungsform eines erfin dungsgemäßen magnetooptischen Aufzeichnungsträgers in einer At mosphäre mit hoher Feuchtigkeit.

Fig. 4 zeigt Beziehungen zwischen dem Cu-Gehalt in einer SiAlNO- Schicht und einem Wiedergabe-Störabstand, einer optimalen Auf zeichnungs-Laserleistung Pwopt und einer Lösch-Laserleistung P _E.

Fig. 5 zeigt Beziehungen zwischen dem Sm-Gehalt in einer SiAlNO- Schicht und einem Wiedergabe-Störabstand, einer optimalen Auf zeichnungs-Laserleistung Pwopt und einer Lösch-Laserleistung P _E.

Fig. 1 ist eine Schnittzeichnung, die den Aufbau einer Aus führungsform eines erfindungsgemäßen magnetooptischen Aufzeich nungsträgers zeigt. Der Aufzeichnungsträger besteht aus einer aus Glas oder Harz hergestellten, licht- bzw. strahlendurchläs sigen Platte oder Substrat 1, einer darauf aufgeschichteten di elektrischen Schicht 2, einem amorphen magnetischen Dünnfilm 3, der z.B. aus TbFe oder TbFeCo hergestellt und auf der dielektri schen Schicht 2 gebildet ist, und einer aus einer dielektri schen Schicht gebildeten Schutzschicht 4, die auf den magneti schen Dünnfilm 3 aufgeschichtet ist.

Bei den nachstehend erörterten Ausführungsformen wird als Sub strat 1 eine ausreichend entgaste Polycarbonatplatte, die einen Durchmesser von 13,34 cm hat, als magnetischer Dünnfilm 3 ein durch ein Zerstäubungsverfahren gebildeter Tb₂₃Fe₆₉Co₈- oder Tb₂₄Fe₇₀Co₆-Film und als Schutzschicht 4 ein Film, der aus den selben Materialien und nach demselben Verfahren wie die dielek trische Schicht 2 in einer Dicke von 100 nm gebildet wird, ver wendet.

Ausführungsform 1

Magnetooptische Aufzeichnungsträger wurden unter Verwendung von SiAlNO als dielektrischer Schicht 2 hergestellt.

Als dielektrische Schicht wurden auf dem Substrat durch das HF- Magnetron-Zerstäubungsverfahren, das unter Verwendung eines ge sinterten SiAlNO-Targets und unter den Bedingungen eines Argon- Gasdrucks von 0,6 Pa und einer Zerstäubungsleistung von 300 W durchgeführt wurde, SiAlNO-Dünnfilme mit verschiedener Dicke ge bildet. Nach der Bildung der dielektrischen Schicht 2 wurde auf der dielektrischen Schicht 2 ein Tb₂₃Fe₆₉Co₈-Film 3 mit einer Dicke von 70 nm gebildet. Der Film 3 wurde durch Zerstäuben ei nes Targets aus einer Tb-Fe-Co-Legierung unter Anwendung des Gleichstrom- bzw. DC-Magnetron-Zerstäubungsverfahrens, das un ter den Bedingungen eines Argon-Gasdrucks von 2,0 Pa und einer Zerstäubungsleistung von 300 W durchgeführt wurde, hergestellt. Ferner wurde auf dem magnetischen Film 3 eine Schutzschicht 4 gebildet. Während dieser Verfahrensschritte wurde der Aufzeich nungsträger nicht der Luft ausgesetzt.

Bei den erhaltenen magnetooptischen Aufzeichnungsträgern, deren dielektrische Schicht 2 aus einem in der vorstehend erwähnten Weise gebildeten SiAlNO-Dünnfilm bestand, dessen Filmdicke d in dem Bereich von 0 bis 170 nm variierte, wurden der Störabstand bei der Wiedergabe eines Signals und die optimale Aufzeichnungs- Laserleistung Pwopt gemessen. Je höher die Aufzeichnungslei stung wird, um so höher wird im allgemeinen die Temperatur des gesamten Aufzeichnungsträgers, und der Bereich, in dem die Tem peratur höher wird als die Arbeits- bzw. Betriebstemperatur für die Aufzeichnung (Curie-Temperatur), erweitert sich. Infolge dessen hängt das Tastverhältnis des Wiedergabesignals von der Aufzeichnungsleistung ab, wenn das Aufzeichnungssignal (Fre quenz: f; Tastverhältnis: 50%) aufgezeichnet wird. Die optima le Aufzeichnungs-Laserleistung Pwopt ist als die Aufzeichnungs leistung definiert, bei der das Tastverhältnis des Wiedergabe signals 50% wird. In diesem Fall hat das Verhältnis des Signal pegels C (der Signalbreite der Frequenz f) zu dem Pegel der zweiten Harmonischen C ₂ (der Signalbreite von 2f) den Höchst wert, wenn das Spektrum des Wiedergabesignals analysiert wird.

Der Wiedergabe-Störabstand und die optimale Aufzeichnungs-Laser leistung Pwopt wurden unter den Bedingungen eines Abtaststellen radius von 30 mm bzw. 60 mm, einer Platten-Drehzahl von 1800 min^-1, einer Aufzeichnungsfrequenz von 1,88 MHz, eines angeleg ten Magnetfelds von 31,8 kA/m und einer Wiedergabe-Laserlei stung von 1 mW gemessen. Die Wellenlänge des Laserstrahls be trug 830 nm. Das Meßergebnis ist in Fig. 2 veranschaulicht, in der Kurve 21 einen Wiedergabe-Störabstand zeigt, der bei dem Ab taststellenradius von 30 mm gemessen wurde, und Kurve 22 eine optimale Aufzeichnungs-Laserleistung Pwopt zeigt, die bei dem Abtaststellenradius von 60 mm gemessen wurde.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, überschreitet der Störabstand den für eine digitale Aufzeichnung erforderlichen Wert von 45 dB und nimmt die optimale Laserleistung Pwopt einen Wert von 8 bis 8,5 mW an, wenn die Filmdicke d des SiAlNO-Films in einem Bereich von 40 bis 120 nm liegt; diese Werte zeigen, daß der magnetooptische Aufzeichnungsträger eine hohe Aufzeichnungsemp findlichkeit hat. Insbesondere hat der magnetooptische Aufzeich nungsträger ausgezeichnete Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabeei genschaften, d.h., einen Pwopt-Wert von etwa 8 mW und einen Wie dergabe-Störabstand von wenigstens 50 dB, wenn d in dem Bereich von 50 bis 100 nm liegt.

In dem SiAlNO-Film traten im Unterschied zu dem bekannten Ver fahren, bei dem als dielektrischer Film ein Si₃N₄- oder AlN- Film verwendet wird, keine Risse auf, weil eine innere Spannung, die während der Zerstäubung in dem SiAlNO-Film hervorgerufen wird, geringer ist als die in dem Si₃N₄- oder AlN-Film hervorge rufene innere Spannung.

Ferner wurde der magnetooptische Aufzeichnungsträger dieser Aus führungsform 1000 h lang in einem Thermohygrostaten mit einer Temperatur von 60°C und einer relativen Feuchtigkeit von 90% belassen, um die Änderung seiner Eigenschaften zu untersuchen. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wurde als Ergebnis erhalten, daß sich der Wiedergabe-Störabstand nicht änderte, und es wurden we der Risse noch Korrosionsprodukte festgestellt.

Ausführungsform 2

Es wurde ein magnetooptischer Aufzeichnungsträger mit einer di elektrischen Schicht 2, die aus Kupfer (Cu) enthaltendem SiAlNO bestand, hergestellt.

Als dielektrische Schicht 2 wurde eine dielektrische SiAlNO- Schicht 2, die 2,0 Atom-% Cu enthielt und eine Dicke von 90 nm hatte, gebildet. Die Bildung der dielektrischen Schicht 2 wurde unter denselben Bedingungen wie bei Ausführungsform 1 durchge führt, wobei jedoch ein gesintertes SiAlNO-Target verwendet wur de, in dem ein Cu-Stück mit den Abmessungen 1 mm×1 mm×40 mm eingebettet war. Dann wurde durch das Gleichstrom- bzw. DC-Ma gnetron-Zerstäubungsverfahren unter denselben Bedingungen wie bei Ausführungsform 1 ein magnetischer Tb₂₄Fe₇₀Co₆-Dünnfilm 3 mit einer Dicke von 70 nm gebildet. In derselben Weise, wobei jedoch die Fläche des in dem gesinterten SiAlNO-Target einge betteten Cu-Stücks verändert wurde, wurden magnetooptische Auf zeichnungsträger mit einer dielektrischen Schicht 2, die ver schiedene Cu-Gehalte hatte, gebildet.

Der magnetooptische Aufzeichnungsträger dessen dielektrische SiAlNO-Schicht 2,0 Atom-% Cu enthielt zeigte sehr niedrige Wer te der optimalen Aufzeichnungs-Laserleistung Pwopt bei der Auf zeichnung eines Signals und der Lösch-Laserleistung P _E beim Lö schen eines Signals, wobei diese Werte jeweils so niedrig wie 4,5 mW waren. Der Wiedergabe-Störabstand erreichte 53 dB, d.h., einen weit über 45 dB liegenden Wert. Andererseits betrugen der Pwopt-Wert und der P _E-Wert bei dem magnetooptischen Aufzeich nungsträger, dessen dielektrische SiAlNO-Schicht 10,0 Atom-% Cu enthielt, 4,0 mW, jedoch lag der Wiedergabe-Störabstand in die sem Fall bei 41 dB, d.h., unterhalb von 45 dB. Die Kurven 41, 42 und 43 in Fig. 4 zeigen die Beziehung zwischen Cu-Gehalt und Wiedergabe-Störabstand, zwischen Cu-Gehalt und Pwopt bzw. zwi schen Cu-Gehalt und P _E. Wenn der Cu-Gehalt in der dielektri schen SiAlNO-Schicht 2 unter etwa 0,1 Atom-% sinkt, beginnen die Werte von Pwopt und P _E abzunehmen, während sich der Wieder gabe-Störabstand auf einen unterhalb von 45 dB liegenden Wert verschlechtert, wenn der Cu-Gehalt 6,0 Atom-% überschreitet. Be sonders in dem Fall, daß die dielektrische Schicht der Aufzeich nungsträger 0,5 bis 4,5 Atom-% Cu enthält, können im wesentli chen gleichmäßige Eigenschaften wie z.B. ein Wiedergabe-Störab stand von 52 bis 53 dB und Pwopt- und P _E-Werte von 4,5 bis 5,0 mW erzielt werden.

Ausführungsform 3

Ein magnetooptischer Aufzeichnungsträger mit einer dielektri schen Schicht 2, die aus Samarium (Sm) enthaltendem SiAlNO be stand, wurde hergestellt. Die dielektrische Schicht 2, die 1,5 Atom-% Sm enthielt, die einem SiAlNO-Film zugesetzt waren, wur de mit einer Dicke von 90 nm gebildet. Die Bildung der dielek trischen Schicht 2 wurde unter Anwendung desselben Verfahrens wie bei Ausführungsform 2 durchgeführt, wobei jedoch ein gesin tertes SiAlNO-Target verwendet wurde, in dem anstelle des Cu- Stücks ein Sm-Stück mit den Abmessungen 1 mm×1 mm×40 mm ein gebettet war. Ferner wurden in ähnlicher Weise wie bei Ausfüh rungsform 2 magnetooptische Aufzeichnungsträger mit einer di elektrischen Schicht 2, die verschiedene Sm-Gehalte hatte, ge bildet, indem die Fläche des in dem SiAlNO-Target eingebetteten Sm-Stücks verändert wurde.

Der magnetooptische Aufzeichnungsträger, dessen dielektrische SiAlNO-Schicht 1,5 Atom-% Sm enthielt, zeigte niedrige Werte der optimalen Aufzeichnungs-Laserleistung Pwopt und der Lösch- Laserleistung P _E, wobei diese Werte so niedrig wie 4,8 mW bzw. 4,0 mW waren. Der Wiedergabe-Störabstand erreichte 49 dB, d.h., einen über 45 dB liegenden Wert. Andererseits betrugen der Pwopt-Wert und der P _E-Wert bei dem magnetooptischen Aufzeich nungsträger, dessen dielektrische SiAlNO-Schicht 9,0 Atom-% Sm enthielt, 4,2 mW bzw. 3,4 mW, jedoch lag der Wiedergabe-Störab stand in diesem Fall bei 42 dB, d.h., unterhalb von 45 dB. Die Kurven 51, 52 und 53 in Fig. 5 zeigen die Beziehung zwischen Sm- Gehalt und Wiedergabe-Störabstand, zwischen Sm-Gehalt und Pwopt bzw. zwischen Sm-Gehalt und P _E. Wenn der Sm-Gehalt in der di elektrischen SiAlNO-Schicht 2 unter etwa 0,3 Atom-% sinkt, be ginnen die Werte von Pwopt und P _E abzunehmen, während sich der Wiedergabe-Störabstand auf einen bei 45 dB oder darunter lie genden Wert verschlechtert, wenn der Sm-Gehalt 7,5 Atom-% über schreitet. Besonders in dem Fall, daß die dielektrische Schicht der Aufzeichnungsträger 1,0 bis 5,5 Atom-% Sm enthält, können im wesentlichen gleichmäßige Eigenschaften wie z.B. ein Wieder gabe-Störabstand von 47 bis 49 dB, ein Pwopt-Wert von 4,4 bis 5,0 mW und ein P _E-Wert von 3,6 bis 4,4 mW erzielt werden.

Wie vorstehend beschrieben wurde, wird durch die Erfindung ein magnetooptischer Aufzeichnungsträger bereitgestellt, der wegen der Verwendung eines SiAlNO-Films oder eines zugesetztes Cu oder Sm enthaltenden SiAlNO-Films, der zwischen dem magneti schen Film und dem Substrat angeordnet ist, um das Reflexions vermögen des Aufzeichnungsträgers zu vermindern und den schein baren Kerr-Drehwinkel zu vergrößern, eine ausgezeichnete Auf zeichnungsempfindlichkeit und ausgezeichnete Löscheigenschaften hat, weil er den Wiedergabe-Störabstand bei einem Wert hält, der 45 dB oder mehr beträgt.

Claims

1. Magnetooptischer Aufzeichnungsträger, gekennzeichnet durch
ein Substrat (1),
eine auf dem Substrat gebildete dielektrische Schicht (2), die aus SiAlNO besteht, und
einen auf der dielektrischen Schicht gebildeten magnetischen Dünnfilm (3), der eine senkrecht zu einer Oberfläche des Sub strats verlaufende Achse der leichten Magnetisierbarkeit hat.

2. Magnetooptischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die dielektrische Schicht (2) eine Dicke von 40 bis 120 nm hat.

3. Magnetooptischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 2, da durch gekennzeichnet, daß die Dicke der dielektrischen Schicht (2) 50 bis 100 nm beträgt.

4. Magnetooptischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Schicht (2) in SiAlNO Kupfer enthält.

5. Magnetooptischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 4, da durch gekennzeichnet, daß der Kupfergehalt in der dielektri schen Schicht (2) 0,5 bis 4,5 Atom-% beträgt.

6. Magnetooptischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die dielektrische Schicht (2) in SiAlNO Samarium enthält.

7. Magnetooptischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 6, da durch gekennzeichnet, daß der Samariumgehalt in der dielektri schen Schicht (2) 1,0 bis 5,5 Atom-% beträgt.