DE69830549T2

DE69830549T2 - Signalwiedergabeverfahren das die Verschiebung der Wand einer magnetischen Domäne benutzt und dazugehöriges Gerät

Info

Publication number: DE69830549T2
Application number: DE69830549T
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Ohta-ku Shiratori
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-09-01
Filing date: 1998-09-01
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2018-09-02
Also published as: JPH1186372A; EP0899727A3; US6345016B1; EP0899727B1; DE69830549D1; JP3647219B2; EP0899727A2

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wiedergeben von durch magnetische Orientierungszustände in einem magnetischen Material eines magnetischen Aufzeichnungsmediums aufgezeichneten Signalen und eine Vorrichtung dafür.
Verwandter Stand der Technik
Magnetische Aufzeichnungsmedien, auf denen eine Information durch magnetische Orientierungszustände in einem magnetischen Material wie magnetische Aufzeichnungsmedien und magnetooptische Medien aufgezeichnet ist, ziehen Aufmerksamkeit als wiederbeschreibbare Aufzeichnungsmedien hoher Dichte auf sich. In den letzten Jahren wird eine noch höhere Aufzeichnungsdichte des magnetischen Aufzeichnungsmediums für eine größere Kapazität des Aufzeichnungsmediums gefordert.
In einem magnetooptischen Aufzeichnungssystem, das ein magnetooptisches Medium und eine Aufzeichnungs-Wiedergabe-Vorrichtung dafür verwendet, wird eine Information durch Ausbilden magnetischer Domänen auf einem magnetischen dünnen Film mittels thermischer Energie eines Halbleiterlasers aufgezeichnet, und die aufgezeichnete Information wird ausgelesen, indem der magnetooptische Effekt ausgenutzt wird. Im allgemeinen hängt die lineare Aufzeichnungsdichte eines optischen Aufzeichnungsmediums in hohem Maß von der Laserwellenlänge des optischen Wiedergabe-Systems und der numerischen Apertur NA der Objektivlinse ab. In spezifischer Weise bestimmen die Laserwellenlänge λ und die numerische Apertur NA der Objektivlinse des optischen Wiedergabe-Systems den Durchmesser der Strahltaille, wobei der erfaßbare Bereich der Ortsfrequenz der aufzeichnenden Pits bzw. Löcher auf ungefähr 2NA/λ beschränkt ist.
Um eine höhere Aufzeichnungsdichte mit einer herkömmlichen optischen Disk zu erzielen, sollte die Laserwellenlänge kürzer sein oder die NA der Objektivlinse sollte in dem optischen Wiedergabe-System größer sein. Jedoch kann die Laserwellenlänge λ nicht leicht verkürzt werden wegen der Effizienzgrenze und der Wärmeerzeugung des Laserelements und die Vergrößerung der numerischen Apertur NA der Objektivlinse führt zu einer kleineren Fokustiefe bzw. Brennweite, was eine höhere mechanische Genauigkeit in nachteiliger Weise erfordert.
Um die obigen Probleme zu lösen, werden Supra-Auflösungstechniken entwickelt, um die Aufzeichnungsdichte zu verbessern, indem die Zusammensetzung des Aufzeichnungsmediums geändert wird und indem das Wiedergabeverfahren geändert wird, ohne die Laserwellenlänge und die numerische Apertur der Objektivlinse zu ändern.
Die japanische Patentanmeldung, Offenlegungsnummer 3-93058, offenbart ein Signalwiedergabeverfahren. Bei diesem Verfahren ist ein Vielschichtfilm vorgesehen, der eine Verschiebungsschicht und eine Speicherschicht aufweist, die magnetisch gekoppelt sind, werden Signale auf der Speicherschicht aufgezeichnet, wird die Magnetisierungsorientierung in der Verschiebungsschicht gleichförmig gemacht, wird ein Laserlichtstrahlenbündel zum Erwärmen darauf projiziert, und werden die auf der Speicherschicht aufgezeichneten Signale auf den er wärmten Bereich der Verschiebungsschicht zum Lesen der aufgezeichneten Signale übertragen.
Bei diesem Verfahren kann die Größe des Bereichs, der durch den Laser bis hinauf zu der Signalübertragungstemperatur erwärmt bzw. erhitzt wird, zur Signalerfassung kleiner als der Laserfleckdurchmesser gemacht werden, wobei eine Interferenz zwischen den Zeichen verringert werden kann, um eine Wiedergabe von Signalen eines Zyklus, der weniger als die optische Beugungsgrenze ist, zu ermöglichen.
In jeden der bekannten Supra-Auflösungssystemen wird das Wiedergabe-Licht teilweise von einer Maske gesperrt, um die Pit-lesende bzw. Löcher-lesende Apertur auf einen kleineren Bereich zu begrenzen, um die Auflösungsgrenze zu verbessern. Dabei wird das durch die Maske gesperrte Licht nicht verwendet und die Amplitude des wiedergegebenen Signals wird in nachteiliger Weise verringert. Mit anderen Worten, trägt der Abschnitt des durch die Maske gesperrten Lichts nicht zu der Signalwiedergabe bei. Demgemäß ist, je kleiner die Apertur zur höheren Auflösung ist, das effektive Licht desto geringer, und desto niedriger ist das Signalniveau.
Um die obigen Probleme zu lösen, offenbarten die Erfinder der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Wiedergabe eines mit hoher Dichte aufgezeichneten Signals in der japanischen Patentanmeldung, Offenlegungs-Nr. 6-290496, in welcher ein spezielles magnetisches Aufzeichnungsmedium verwendet wird, eine an dem Rand der aufgezeichneten Markierung existierende magnetische Domänenwand mittels Temperaturgradient zu der höheren Temperaturseite verschoben wird, und die Domänenwandverschiebung erfaßt bzw. detektiert wird, um das mit hoher Dichte aufgezeichnete Signal wiederzugeben.
Bei diesem Verfahren wird jedoch, da der Temperaturgradient durch Erwärmen bzw. Erhitzen des Aufzeichnungsmediums mit dem Wiedergabe-Lichtstrahlenbündel selbst ausgebildet wird, die Spitze der Temperaturverteilung innerhalb des Wiedergabe-Lichtflecks ausgebildet und die Verschiebung der Domänenwand von der Stirnseite der Verschiebung des Bereichs der Domänenwandverschiebung und jene von deren Rückseite werden beide durch den Wiedergabefleck gelesen, was nicht eine befriedigende Signalwiedergabe ergibt. Demgemäß wird ein separates Mittel zum Steuern der Temperaturverteilung zusätzlich zu dem Wiedergabe-Lichtstrahlenbündel benötigt, was die Wiedergabevorrichtung kompliziert macht.
1 zeigt eine Zusammensetzung eines herkömmlichen Systems. In 1 besteht eine magnetooptische Scheibe bzw. Disk 101 aus einem Substrat 102, einem darauf ausgebildeten magnetooptischen Medium 103 und einer ferner darauf ausgebildeten Schutzschicht 104. Das Substrat 102 ist aus Glas oder einem Plastikmaterial gebildet. Das magnetooptische Medium 103 besteht aus einer vielfachen Schicht, die wenigstens eine Speicherschicht und eine Verschiebungsschicht aufweist, und ist zum Wiedergeben von Aufzeichnungsmarkierungen von weniger als der optischen Beugungsgrenze des optischen Systems fähig, indem eine Domänenwand durch Verwenden eines Temperaturgradienten verschoben wird, welcher durch Lichtstrahlenbündeleinstrahlung ohne Änderung aufgezeichneter Daten in der Speicherschicht verursacht wird, indem gleichförmig und nahezu vollständig der von dem Wiedergabe-Lichtstrahlenbündel punktbestrahlte Bereich auf der Verschiebungsschicht magnetisiert wird und indem die Änderung der Polarisationsrichtung des reflektierten Lichtstrahlenbündels detektiert wird. Die magnetooptische Disk 101 wird auf einen Spindelmotor mittels einer Magnetsaug- oder dergleichen Einrichtung gesetzt, um auf einer Rotationsachse drehbar zu sein.
Die Teile 105 bis 117 bilden einen optischen Kopf, um ein Laserstrahlenbündel auf eine magnetooptische Disk 101 zu projizieren und um Informationen von reflektiertem Licht zu empfangen. Die Teile weisen eine Kondensorlinse bzw. Feldlinse 106 als eine Objektivlinse, einen Aktuator bzw. ein Stellglied 105 zum Treiben der Kondensorlinse 106, einen Halbleiterlaser 107 einer Wellenlänge von 680 nm zur Aufzeichnung-Wiedergabe, einen Halbleiterlaser 108 einer Wellenlänge von 1.3 μm zum Erwärmen bzw. Erhitzen, Kollimatorlinsen 109, 110, einen dichroitischen Spiegel 111 zum vollständigen Transmittieren von Licht von 680 nm und zum vollständigen Reflektieren von Licht von 1.3 μm, einen Strahlteiler 112, einen dichroitischen Spiegel 113 zum Sperren von Licht von 1.3 μm und zum vollständigen Transmittieren von Licht von 680 nm, um eine Einstreuung von Licht von 1.3 μm in das Signalerfassungssystem zu verhindern, eine λ/2-Platte 114, einen polarisierten Lichtstrahlenbündelteiler 115, Photosensoren 117, Kondensorlinsen 116 für einen Photosensor, eine Differenzverstärkerschaltung 118 zum differentiellen Verstärken der gebündelten und erfaßten bzw. detektierten Signale für die jeweilige Polarisationsrichtung, einen LD-Treiber 119 und eine Steuerungseinrichtung 120 für die Aufzeichnungsleistungssteuerung auf.
Die jeweils von Halbleiterlasern 107, 108 zur Aufzeichnung Wiedergabe und zur Erwärmung bzw. Erhitzen emittierten Laserstrahlenbündel von 680 nm und 1.3 μm werden durch Kollimatorlinsen 109, 110, einen dichroitischen Spiegel 111, einen Strahlteiler 112 und eine Kondensorlinse 106 auf die magnetooptische Disk 101 eingeführt. Die Kondensorlinse 106 bewegt sich in der Fokussierungsrichtung und der Spurrichtung unter Steuerung durch ein Stellglied 105, um die Laserstrahlenbün del sukzessive auf das magnetooptische Medium 103 durch Spurverfolgung entlang einer auf der magnetooptischen Disk 101 ausgebildeten Führungsrille zu fokussieren. Der Lichtfluß von 1.3 μm wird kleiner als der Aperturdurchmesser der Kondensorlinse 106 gemacht, um die NA kleiner als jene des Lichts von 680 nm auszubilden, was durch die gesamte Fläche der Apertur gebündelt wird.
Der erwärmende Punkt bzw. Fleck, der mit einer größeren Wellenlänge und einer kleineren NA ausgebildet wird, weist einen größeren Durchmesser des erwärmenden Strahlenbündels als der Aufzeichnungs-Wiedergabefleck des Aufzeichnungs-Wiedergabe-Strahlenbündels auf, wie in 3A und 3B dargestellt ist. Dabei wird ein gewünschter Temperaturgradient in dem Aufzeichnungs-Wiedergabe-Fleckbereich auf der bewegenden Mediumsfläche erzeugt, wie in 3D dargestellt ist. Das durch die magnetooptische Disk 101 reflektierte Laserstrahlenbündel wird von dem Strahlteiler 112 auf den optischen Weg zu dem polarisierten Lichtstrahlenbündelteiler 115 hin abgelenkt und gelangt durch den dichroitischen Spiegel 113, die λ/2-Platte 114 und den polarisierten Lichtstrahlenbündelteiler 115. Die aufgeteilten Lichtstrahlenbündel werden jeweils durch Linsen 116 auf Sensoren 117 gebündelt, was der Magnetisierungspolarität des Flecks auf der magnetooptischen Schicht entspricht. Die gebündelten Lichtstrahlenbündel sind nur aus 680 nm Licht zusammengesetzt, da der dichroitische Spiegel 113 das 1.3 μm Licht sperrt. Die Ausgaben von den jeweiligen Photosensoren 117 werden differentiell von Differenzverstärkern 118 verstärkt, um die magnetooptischen Signale auszugeben. Die Steuerungseinrichtung 120 empfängt eine Information über die Rotationsrate der magnetooptischen Disk 101, den Aufzeichnungsradius, die Aufzeichnungssektoren, und so weiter und gibt die Aufzeichnungsleistung und Aufzeichnungssignale aus, um den LD-Treiber (Laserdiodentreiber) 119 und den Magnetkopftreiber 124 zu steuern. Der LD-Treiber 119 treibt die Halbleiterlaser 107, 108. In diesem Beispiel liefert der LD-Treiber 119 eine Aufzeichnungsleistung und eine Wiedergabeleistung an den Halbleiterlaser 107 und liefert eine erwärmende Strahlenbündelleistung an den Halbleiterlaser 108.
Der Magnetkopf 123 legt ein Modulationsmagnetfeld an den Lasereinstrahlungsfleck auf der magnetooptischen Disk 101 für den Aufzeichnungsbetrieb an. Der Magnetkopf 123 wird gegenüber der Kondensorlinse 106 mit Zwischenordnung der magnetooptischen Disk 101 angeordnet. Während der Aufzeichnung legt der Aufzeichnungs-Wiedergabe-Halbleiterlaser 107 eine Aufzeichnungslaserleistung mittels DC-Lichteinstrahlung unter Steuerung durch den LD-Treiber 119 an und der Magnetkopf 123 erzeugt auf synchrone Weise Magnetfelder von unterschiedlichen Polaritäten unter der Steuerung durch den Magnetkopftreiber 124 in Übereinstimmung mit den Aufzeichnungssignalen. Der Magnetkopf 123 bewegt sich mit dem optischen Kopf in einer Radius-Richtung der magnetooptischen Disk 101 und legt ein Magnetfeld sukzessive beim Aufzeichnen an den Laserbestrahlungsort des magnetooptischen Mediums 103 an. Das magnetooptische Medium 103 wird aus drei Schichten gebildet, wie in 3C dargestellt ist, die eine Speicherschicht, eine Schaltschicht und eine Verschiebungsschicht aufweisen, und weisen jeweils eine magnetische Domänenwandstruktur auf, wie durch die Pfeilmarkierungen dargestellt ist.
Der Aufzeichnungs-Wiedergabebetrieb wird unter Bezugnahme auf 2A bis 2F erläutert. 2A zeigt Aufzeichnungssignale, 2B eine Aufzeichnungsleistung, 2C modulierende Magnetfelder, 2D Aufzeichnungsmarkierungen, 2E Wiedergabesignale, und 2F binäre Signale. Beim Aufzeichnen der Aufzeichnungssignale, wie in 2A dargestellt ist, wird die Leistung des Halbleiterlasers 107 so gesteuert, das sie bei einem vorgeschriebenen Pegel während des Aufzeichnungsbetriebs ist, und ein modulierendes Magnetfeld wird in Übereinstimmung mit den Aufzeichnungssignalen angelegt. Dabei wird eine Aufzeichnungsmarkierungssequenz bei dem Kühlungsprozeß des magnetooptischen Mediums ausgebildet, wie in 2D dargestellt ist, wobei die strichschattierten Abschnitte magnetische Domänen sind, die in der Richtung magnetisiert sind, welche den Aufzeichnungsmarkierungen in der vorliegenden Erfindung entspricht, und die weißen leeren Abschnitten sind magnetische Domänen, welche in der dazu umgekehrten Richtung magnetisiert sind.
Der Wiedergabebetrieb wird unten unter Bezugnahme auf 3A bis 3D erläutert. Die Verschiebungsschicht 76 wird durch ein erwärmendes bzw. erhitzendes Strahlenbündel 74 bis auf eine Temperatur zum Bewirken der Verschiebung der Domänenwand in der Verschiebungsschicht des Mediums erwärmt. Die isotherme Linie 75 der Temperatur Ts des Aufzeichnungsmediums, welche der Hauptfaktor zum Induzieren einer Verschiebung der Domänenwand ist, kreuzt die Strahlenbündelbewegungsrichtung 71 sowohl in dem Stirnabschnitt als auch in dem Rückabschnitt des Strahlenbündelflecks. Die Domänenwände können sich rückwärts von der Stirnseite und vorwärts von der Rückseite der Strahlenbündelbewegungsrichtung verschieben, wie durch das Bezugszeichen 72 in 3A dargestellt ist. Demgemäß können die magnetischen Domänenwandverschiebungssignale von der Stirnseite nur detektiert werden, indem das Aufzeichnungswiedergabestrahlenbündel 73 nur an der Stirnseite der Strahlenbündelbewegungsrichtung positioniert wird, wie in 3A dargestellt ist. In ähnlicher Weise können die magnetischen Domänenwandverschiebungssignale von der Rückseite nur detektiert werden, indem das Aufzeichnungswiedergabestrahlenbündel 73 an der Rückseite der Strahlenbündelbewegungsrichtung posi tioniert wird, wie in 3B dargestellt ist. In 3C bezeichnet das Bezugszeichen 77 eine Schaltschicht und 78 eine Speicherschicht.
In jedem Falle wird die Aufzeichnungsmarkierungssequenz, wie in 2D dargestellt ist, durch das Aufzeichnungs-Wiedergabe-Strahlenbündel wiedergegeben, um Wiedergabesignale (2E) zu erzielen und um ferner binäre Signale (2F) zu erzielen. In dem obigen magnetooptischen Aufzeichnungswiedergabe-Verfahren wird ein Lichtstrahlenbündel projiziert, um eine Verschiebung der Domänenwände der Aufzeichnungsmarkierungen in der Verschiebungsschicht zu bewirken, indem ein Temperaturgradient verwendet wird, welcher durch das Lichtstrahlenbündel ohne Änderung der aufgezeichneten Daten in der Speicherschicht hervorgerufen wird, und die Änderung der Polarisationsrichtung des reflektierten Lichtstrahlenbündels wird detektiert, um die Aufzeichnungsmarkierungen wiederzugeben. Gemäß diesem magnetooptischen Aufzeichnungswiedergabe-Verfahren sind die durch das wiedergebende Strahlenbündel getragenen Magnetisierungszustände alle gleich, wie in 3A und 3B dargestellt ist. Demgemäß sind die wiedergegebenen Signale rechteckig und Aufzeichnungsmarkierungen von weniger als der Beugungsgrenze des optischen Systems können wiedergegeben werden, ohne die Wiedergabesignalamplitude zu verringern. Dabei können ein Medium und ein Verfahren zum magnetooptischen Aufzeichnen vorgesehen sein, welche bei der Aufzeichnungsdichte und der Übertragungsrate verbessert worden sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die vorgenannten Probleme des offenbarten Verfahrens zur Wiedergabe von Aufzeichnungssignalen hoher Dichte zu lösen.
Ein anderes ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zur Wiedergabe von Informationssignalen eines Domänenwandverschiebungsdetektionstyps vorzusehen, bei dem Aufzeichnungssignale hoher Dichte erzielt werden, indem das magnetooptische Medium mit dem Wiedergabe-Lichtstrahlenbündel selbst erwärmt wird, ohne die Wiedergabevorrichtung zu komplizieren.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Wiedergeben der Informationssignale eines Domänenwandverschiebungsdetektionstyps, welche auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet sind, vorzusehen.
Die Ansprüche der Anmeldung wurden in einer zweiteiligen Form abgefaßt, um die Inhalte der EP-A-0618572, die eine äquivalente Anmeldung zu der oben erwähnten JP-A-6-290496 ist, als vorbekannten Stand der Technik zu würdigen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dort ein Signalwiedergabeverfahren zum Wiedergeben von Information vorgesehen, wobei die Information in einer dritten magnetischen Schicht eines Speichermediums gespeichert wird, wobei das Speichermedium ferner eine zweite magnetische Schicht, welche als eine Entkopplungsschicht wirkt, und eine erste magnetische Schicht zur Informationswiedergabe aufweist, wobei die Information von der dritten Schicht in die erste Schicht des Speichermediums durch Austauschkopplung kopiert wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Wiedergeben der Information durch Projizieren eines sich relativ zu dem Speichermediums bewegenden Lichtflecks auf die erste Schicht des Speichermediums, was eine Temperaturverteilung darauf bewirkt, die eine magnetische Domänenwandver schiebung der kopierten Informationsdomäne in der ersten Schicht bewirkt; und
Erfassen der Änderung der Polarisationsrichtung des reflektierten Lichts, was durch magnetische Domänenwandverschiebung in der ersten Schicht von dem Stirnabschnitt des bewegenden Lichtflecks in dessen Innenbereich bewirkt wird;
wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, das ferner der folgende Schritt beinhaltet ist:
Anlegen eines wiedergebenden Magnetfelds an die Lichtfleckfläche auf dem Speichermedium, um die Verschiebung der magnetischen Domänenwand der ersten Schicht von dem Rückabschnitt des bewegenden Lichtflecks in dessen Innenbereich zu verhindern.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dort eine Signalwiedergabevorrichtung zur Wiedergabe von Information vorgesehen, wobei die Information in einer dritten magnetischen Schicht eines Speichermediums gespeichert wird, das Speichermedium ferner eine zweite magnetische Schicht, welche als eine Entkopplungsschicht wirkt, und eine erste magnetische Schicht zur Informationswiedergabe aufweist, wobei die Information von der dritten Schicht in die erste Schicht des Speichermediums durch Austauschkopplung kopiert wird, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:
Mittel zum Projizieren eines sich relativ zu dem Speichermedium bewegenden Lichtflecks auf die erste Schicht des Speichermediums, was eine Temperaturverteilung darauf bewirkt, die eine magnetische Domänenwandverschiebung der kopierten Informationsdomäne in der ersten Schicht bewirkt; und
Mittel zum Erfassen der Änderung der Polarisationsrichtung des reflektierten Lichts, was durch eine magnetische Domänenwandverschiebung in der ersten Schicht von dem Stirnabschnitt des bewegenden Lichtflecks in dessen Innenbereich bewirkt ist;
die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß sie ferner beinhaltet:
Mittel zum Anlegen eines wiedergebenden Magnetfelds an die Lichtfleckfläche auf dem Speichermedium, um die Verschiebung der magnetischen Domänenwand der ersten Schicht von dem Rückabschnitt des bewegenden Lichtflecks in dessen Innenbereich zu verhindern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 veranschaulicht eine Zusammensetzung einer magnetooptischen Wiedergabevorrichtung.
2A, 2B, 2C, 2D, 2E, und 2F sind Zeichnungen zum Erläutern des Betriebs der Aufnahmewiedergabe mit der in 1 dargestellten Vorrichtung.
3A, 3B, 3C und 3D sind Zeichnungen zum Erläutern eines herkömmlichen Betriebs der Aufnahmewiedergabe.
4A und 4B veranschaulichen schematisch einen Prozeß für die Informationswiedergabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5A zeigt ein Beispiel einer Temperaturverteilung in X-Richtung, die auf dem magnetooptischen Medium der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist. 5B zeigt eine Kraft, die auf eine Domänenwand an einer Position X in einer ersten magnetischen Schicht in der Temperaturverteilung ausgeübt wird, die auf dem Medium ausgebildet ist, wie in 5A dargestellt ist. In 5B zeigt das Zeichen "+" die Richtung der Kraft zu der linken Seite hin und das Zeichen "–" zeigt die Richtung der Kraft zu der rechten Seite der Zeichnung.
6A, 6B, 6C und 6D zeigen die Verschiebung der Domänenwand von der Stirnrichtung des erwärmten Bereichs.
7A, 7B, 7C und 7D zeigen die Verschiebung der Domänenwand von der Rückrichtung des erwärmten Bereichs.
8 veranschaulicht eine Schichtzusammensetzung eines in der vorliegenden Erfindung verwendeten magnetooptischen Mediums.
9A, 9B, 10, 11A und 1B zeigen wiedergegebene Signalwellenformen, die mittels Oszilloskop beobachtet wurden.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
4A und 4B veranschaulichen schematisch den Betrieb der Wiedergabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dieser Wiedergabeprozeß kann mit der in 1 dargestellten Vorrichtung ausgeübt werden. Das wiedergebende Magnetfeld bzw. Wiedergabe-Magnetfeld, das später erwähnt ist, kann mittels DC-Antrieb des magnetischen Kopfes 123 erzeugt werden.
4A ist eine schematische Schnittansicht eines bei Wiedergabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendeten magnetooptischen Mediums. Die magnetische Schicht dieses Mediums ist aus einer ersten magnetischen Schicht 11, einer zweiten magnetischen Schicht 12 und einer dritten magnetischen Schicht 13, die sukzessive laminiert sind, gebildet. Die vertikalen Pfeilmarkierungen 14 für die jeweilige Schicht zeigen die Richtungen des Atomspins an. Die Pfeilmarkierung 17 zeigt die Richtung der Domänenwandverschiebung. Die Pfeilmarkierung 18 zeigt die Richtung der Mediumbewegung. Domänenwände 15 sind an den Rändern zwischen den Bereichen umgekehrter Spinrichtungen ausgebildet. Das Bezugszeichen 16 bezeichnet ein Lichtstrahlenbündel zur Erwärmung-und-Wiedergabe.
4B zeigt eine Temperaturverteilung, die auf dem sich relativ zu dem Lichtstrahlenbündel bewegenden magnetooptischen Medium ausgebildet ist. Diese Temperaturverteilung wird auf dem Medium durch das Lichtstrahlenbündel selbst, das zur Informationswiedergabe projiziert wird, verursacht. An den Positionen X1 und X2, welche relativ zu dem Lichtstrahlenbündel fixiert sind, erreicht die Temperatur des Mediums die Curie-Temperatur Ts der zweiten magnetischen Schicht. In dem Bereich 81 zwischen Position X1 und Position X2 ist die Austauschkopplung zwischen der ersten magnetischen Schicht und der dritten magnetischen Schicht eliminiert. Dieser Bereich wird als ein Entkopplungsbereich bezeichnet.
Zu dem Zeitpunkt, wenn eine in der ersten magnetischen Schicht existierende Domänenwand zu dem Entkopplungsbereich gebracht wurde, verschiebt sich die Domänenwand in der ersten magnetischen Schicht zu der Temperaturspitze auf dem Medium. Das Prinzip dieser Verschiebung wird unten erläutert.
5B zeigt die auf die Domänenwand in der ersten magnetischen Schicht an Position X ausgeübte Kraft, wenn die Temperaturverteilung auf dem Medium ausgebildet ist, wie in 5A dargestellt ist. In 5B zeigt das Zeichen "+" die Richtung der Kraft zu der linken Seite hin und das Zeichen "–" zeigt die Richtung der Kraft zu der rechten Seite der Zeichnung hin.
In der ersten magnetischen Schicht ist die Domänenwandenergiedichte σ (nicht in der Zeichnung dargestellt) entsprechend der Temperaturverteilung verteilt. Der Gradient der Domänenwandenergiedichte σ in X-Richtung übt eine Kraft Fg, die durch die untenstehende Gleichung dargestellt ist, auf die Domänenwand der ersten magnetischen Schicht an Position X (5B) aus. Fg = |dσ/dX| = |dσ/dT| × |dT/dX| (1)wobei T die Temperatur bezeichnet. Diese Kraft treibt die Domänenwand zu dem Abschnitt eines niedrigeren Domänenwandenergieniveaus.
Zusätzlich empfängt die Domänenwand eine Kraft Fe (5B) von dem äußeren Magnetfeld und eine Kraft Fi (5B) der ersten magnetischen Schicht, was durch Austauschwechselwirkung mit der dritten magnetischen Schicht verursacht ist.
Die Kraft Fe ist durch Gleichung (2) gegeben: Fe = 2Ms × Hr (2)wobei Ms die Sättigungsmagnetisierung der ersten magnetischen Schicht bei der Temperatur T ist und Hr die Intensität des externen Magnetfelds in leichter Magnetisierungsachsenrichtung ist. Diese Kraft treibt die Domänenwand zu der Richtung, um den Bereich der magnetischen Orientierungsrichtung beständig gegenüber dem externen Magnetfeld auszudehnen.
Die Kraft Fi ist durch Gleichung (3) gegeben: Fi = σw/h (3)wobei σw die Grenzflächenwandenergiedichte zwischen der ersten magnetischen Schicht und der dritten magnetischen Schicht ist und h die Dicke der ersten magnetischen Schicht ist. Diese Kraft verschiebt die Domänenwand zu der Richtung, um die Grenzflächenwand zwischen der ersten magnetischen Schicht und der dritten magnetischen Schicht verschwinden zu lassen. Wenn keine Grenzflächenwand zwischen der ersten ma gnetischen Schicht und der dritten magnetischen Schicht existiert und die Domänenwand der ersten magnetischen Schicht und die Domänenwand der dritten magnetischen Schicht an derselben Position ausgebildet sind, verhindert diese Kraft die Verschiebung der Domänenwand.
Ferner verhindert die durch Gleichung (4) unten gegebene Kraft Fc (5B) die Verschiebung der Domänenwand unablässig. Fc = 2Ms × Hw (4)wobei Ms die Sättigungsmagnetisierung der ersten magnetischen Schicht ist und Hw die Wandkoerzitivität der Domänenwand ist.
Zusätzlich kann ein Demagnetisierungsfeld, ein floatendes bzw. schwimmendes Magnetfeld und die Domänenwand an der lateralen Seite der aufgezeichneten Domäne die Verschiebung der Domänenwand beeinflussen. Wenn die aufgezeichnete Domäne in einer geschlossenen Domänenwand eingeschlossen ist, wird das Verhalten der Domänenwand durch die Verschiebungsrichtung beeinflußt, da, falls die Richtung jene ist, um die Domäne auszuweiten, eine zusätzliche Domänenwand erzeugt wird; andererseits wird, falls die Richtung jene ist, um die Domäne zu schrumpfen, ein Teil der Domänenwand verschwinden.
Jedoch kann der Effekt des Demagnetisierungsfelds und das floatende bzw. schwimmende Magnetfeld reduziert werden, indem die Sättigungsmagnetisierung verringert wird. Der Einfluß der Erzeugung/des Verschwindens der magnetischen Domänenwand kann vermieden werden, indem in unabhängiger Weise die Domänenwände an dem Stirnabschnitt und der Rückseite des Abschnitts der Aufzeichnungsmarkierung ausgebildet werden. Beispielsweise sind Aufzeichnungsmarkierungen mit der vollen Breite der Aufzeichnungsspur durch Verwendung eines Mediums auszubilden, in welchem die Kopplung durch Austauschwechselwirkung in der Filmflächenrichtung gebrochen wird oder an den beiden Seiten der Aufzeichnungsspur verringert wird.
In dieser Offenbarung werden die Einflüsse des Demagnetisierungsfelds und des floatenden bzw. schwimmenden Magnetfelds und der Einfluß der an dem lateralen Abschnitt der Aufzeichnungsmarkierung ausgebildeten Domänenwand nicht berücksichtigt unter der Annahme daß, das Medium wie oben präpariert ist, um den Effekt auf vernachlässigbare Niveaus zu verringern.
Nunmehr wird eine Betrachtung über ein Anlegen eines externen Magnetfelds in einer nach unten weisenden Richtung senkrecht zu der Filmfläche angestellt, unter der Annahme, daß die Magnetisierung der ersten magnetischen Schicht in derselben Richtung wie der wahrgenommene Atomspin entwickelt ist. Zur Vereinfachung der Diskussion ist eine nach oben magnetisierte Fein-Domäne isoliert in einem nach unten magnetisierten Bereich ausgebildet.
6A bis 6D und 7A bis 7D zeigen die Kraft, die auf die Stirn-Domänenwand und die Rück-Domänenwand einer magnetischen Domäne und die Verschiebung der Domänenwand ausgeübt ist, wenn das Medium von rechts nach links von der Zeichnung relativ zu dem Erwärmungsbereich bewegt wird, um die isolierte magnetische Domäne zu treiben, um durch den Entkopplungsbereich zu gelangen.
6A zeigt die Kraft, die auf die Domänenwand der ersten magnetischen Schicht in dem Stirnabschnitt des Erwärmungsbereichs ausgeübt wird.
In dem Bereich, der ausreichend abseits nach rechts gerichtet von dem Entkopplungsbereich ist, wird die Kraft Fi vorherr schend auf die ersten magnetische Schicht durch Austauschwechselwirkung mit der dritten magnetischen Schicht ausgeübt. Dort ist die Domänenwand in der ersten magnetischen Schicht an derselben Position wie die Domänenwand der dritten magnetischen Schicht fixiert, wobei keine Grenzflächendomänenwand existiert. Die Kraft Fi dient dazu, eine Verschiebung der Domänenwand in dem Medium zu verhindern.
An der linken Seite der Stirn-Domänenwand 31 (6B) ist die magnetische Orientierung der ersten magnetischen Schicht nach unten gerichtet, während an deren rechten Seite die magnetische Orientierung nach oben gerichtet ist. Auf diese Domänenwand wird die Kraft –Fe mittels des externen Magnetfelds ausgeübt, um die Domänenwand zu der rechten Seite zu treiben.
Wenn diese Domänenwand nahe an den Entkopplungsbereich von der rechten Seite des Erwärmungsbereichs gebracht wurde, wird eine Kraft +Fg auf die Domänenwand ausgeübt, um die Domänenwand zu der Hoch-Temperaturseite zu treiben, nämlich zu der linken Seite mittels des Domänenwandenergiegradienten, was durch den Temperaturgradienten verursacht wird. Demgemäß wird, wie in 6B dargestellt ist, wenn die Domänenwand eine Position X3 erreicht, wobei die Beziehung (5): –Fe + Fg > Fi + Fc (5)erfüllt ist, die Domänenwand in der ersten magnetischen Schicht zu der linken Seite relativ zu dem Medium verschoben. Wenn die Domänenwand eine Position X4 erreicht, wird die Beziehung (5) nicht erfüllt (6A), um die Verschiebung der Domänenwand auf dem Medium zu stoppen. Danach wird mit der Bewegung des Mediums die Domänenwand zur Position X5 verschoben, wie in 6C dargestellt ist. An deren linken Seite wird die Verschiebung der Domänenwand verhindert und wird zur Position X5 durch die Einwirkung der Kraft zurückgebracht, um die Domänenwand zu der rechten Seite zu treiben. Dabei wird die Domänenwand an dieser Position relativ zu dem Erwärmungsbereich gestoppt und verschiebt sich kontinuierlich zu der rechten Seite relativ zu dem Medium.
Von diesem Zustand aus wird das Verhalten der nachfolgenden Domänenwand 32, welche in den Entkopplungsbereich eintritt, unten betrachtet.
In diesem Zustand ist an dem linken Seitenbereich in der ersten magnetischen Schicht die magnetische Orientierung nach oben gerichtet, während an deren rechten Seite die magnetische Orientierung nach unten gerichtet ist. Die Kraft +Fe wird auf die Domänenwand von dem externen Magnetfeld ausgeübt, um die Domänenwand zu der linken Seite zu treiben. Ferner wird die Kraft +Fg auf die Domänenwand mittels des Domänenwandenergiegradienten ausgeübt, was durch den Temperaturgradienten verursacht wird, um die Domänenwand zu der Hoch-Temperaturseite zu treiben, nämlich zu der linken Seite. Demgemäß wird, wie in 6D dargestellt ist, wenn die nachfolgende Domänenwand eine Position X6 erreicht hat, wo die Beziehung (6) erfüllt ist: +Fe + Fg > Fi + Fc (6)die Domänenwand in der ersten magnetischen Schicht zu der linken Seite relativ zu dem Medium verschoben. Die stirnseitige Domänenwand existiert bereits an Position X5. Demgemäß verschwinden, wenn die rückseitige Domänenwand Position X5 erreicht hat, die beiden Domänenwände, damit sich die magnetische Orientierung nach unten in dem gesamten Erwärmungsbereich richten kann.
Andererseits hält, da die dritte magnetische Schicht eine ausreichend hohe Domänenwand-Koerzitivkraft aufweist, die Domänenwand in der dritten magnetischen Schicht den Anfangszustand ohne Verschiebung relativ zu dem Medium aufrecht und verschiebt sich zu der linken Richtung relativ zu dem Erwärmungsbereich.
Als nächstes werden die Änderungen an der Rückseite des erwärmten Bereichs erläutert. 7A zeigt Kräfte, die auf die Domänenwand der ersten magnetischen Schicht in dem Rückabschnitt des erwärmten Bereichs einwirken.
Wenn eine Domänenwand 41 (7B) der isolierten magnetischen Domäne in dem Stirnabschnitt der dritten magnetischen Schicht in der Medium-Bewegungsrichtung die Position X2 erreicht und durch diese nach links durchläuft, erholt sich die Austauschwechselwirkung zwischen der ersten und dritten magnetischen Schicht erneut. Der Spin in der isolierten magnetischen Domäne in der dritten magnetischen Schicht ist nach oben gerichtet. An Position X2 und deren Nachbarschaft ist der Spin der ersten magnetischen Schicht nach unten gerichtet. Demgemäß wird, wenn die stirnseitige Domänenwand 41 die Position X2 (7B) erreicht, der Spin in dem Bereich der rechten Seite der Domänenwand 41 antiparallel, um eine Grenzflächendomänenwand in der ersten magnetischen Schicht auszubilden. Wenn die Grenzflächendomänenwand über eine bestimmte Reichweite ausgebildet wurde, übersteigt die akkumulierte Grenzflächendomänenwandenergie die Energie für die Kernausbildung für die Domänenwand, um die Magnetisierung der ersten magnetischen Schicht umzukehren (7B).
Bei der magnetischen Umkehrung wird eine Domänenwand um den Abschnitt des ausgebildeten Kerns ausgebildet. Unter der Annahme, daß die Domänenwand an der lateralen Seite der Aufzeichnungsspur vernachlässigt werden kann, wird die Domänenwand nur in der Spurrichtung betrachtet. Dann werden Domänenwände 43, 44 (7B) an der Stirnseite und der Rückseite des Bereichs der Grenzflächendomänenwand in der ersten magne tischen Schicht ausgebildet. Wie unten beschrieben ist, kehrt die Verschiebung der Domänenwände nach rechts und nach links instantan die Magnetisierung der ersten magnetischen Schicht um.
Die Verschiebung der Domänenwand 43 nach links wird an der Position, die der Domänenwand 41 der dritten magnetischen Schicht entspricht, durch Verschwinden der Grenzflächendomänenwand gestoppt, und danach wird die Domänenwand 43 zusammen mit der Domänenwand der dritten Schicht in der linken Richtung relativ zu dem Erwärmungsbereich verschoben, da sich das Medium bewegt. (Es kann angenommen werden, daß die linke Domänenwand 43 ursprünglich an der der Domänenwand 41 der dritten magnetischen Schicht entsprechenden Position ausgebildet ist.)
Die Stopp-Position der Domänenwand 44, die zu der rechten Richtung verschoben ist, hängt von der Beziehung der auf die Domänenwand 44 einwirkenden Kräfte ab, wie unten beschrieben ist.
Auf die Domänenwand 44 wird die Kraft +Fe mittels des externen Magnetfelds ausgeübt, um sie zu der linken Richtung zu verschieben, da die Magnetisierungsorientierung nach oben in dem Bereich der linken Seite der Domänenwand 44 gerichtet ist und nach unten in dem Bereich von ihrer rechten Seite gerichtet ist. Ferner wird auf die Domänenwand 44 die Kraft –Fg mittels eines Domänenwandenergiegradienten ausgeübt, was durch den Temperaturgradienten verursacht ist, um die Domänenwand 44 zu verschieben. Ferner wird auf die Domänenwand 44 die Kraft –Fi durch Austauschwechselwirkung mit der dritten magnetischen Schicht ausgeübt, um die Domänenwand 44 zu der rechten Richtung zu verschieben, um die Grenzflächendomänenwand 45 zwischen der ersten magnetischen Schicht und der dritten magnetischen Schicht verschwinden zu lassen. Dementsprechend wird die Verschiebung an Position X7 gestoppt werden, wo die Beziehung (7) unten erfüllt ist, wie in 7B dargestellt ist: +Fe – Fg – Fi > –Fc (7)(siehe 7A). Falls sich die Domänenwand 44 zu der linken Seite relativ zu dem Erwärmungsbereich verschiebt, wird sie erneut zur Position X7 gebracht, um die Beziehung (7) zu erhalten. Somit stoppt die Domänenwand relativ zu dem Erwärmungsbereich, um sich kontinuierlich zu der rechten Seite relativ zu dem Medium zu verschieben.
Wenn die Domänenwand 42 an der Rückseite bezüglich der Medium-Ablaufrichtung der isolierten Domänenwand in der dritten Schicht die Position X2 erreicht und sie zu der linken Seite hin durchläuft, wird die Austauschwechselwirkung erneut effektiv.
Der Spin in dem Bereich in der linken Seite der Domänenwand 42 der dritten magnetischen Schicht ist aufwärts gerichtet. Zu dem Zeitpunkt, wenn diese Domänenwand 42 eine Position 42 erreicht hat, existiert die Domänenwand 44 an Position X7 in der ersten magnetischen Schicht, während in dem Bereich an der rechten Seite der Domänenwand 44 die magnetische Orientierung der ersten magnetischen Schicht nach unten gerichtet ist. Demgemäß ist der Spin antiparallel in dem Bereich zwischen Position X2 und Position X7, um eine Grenzflächendomänenwand auszubilden (7C).
Wenn die Domänenwand der dritten magnetischen Schicht die Positionen X7 erreicht, verschwindet die Grenzflächendomänenwand, und die durch Austauschwechselwirkung hervorgerufene Kraft Fi wird wirksam, um eine Verschiebung der Domänenwand 44 auf dem Medium zu verhindern. Danach ist Fi vorherrschend, um die Verschiebung der Domänenwand 44 in der ersten magnetischen Schicht zusammen mit der Domänenwand 42 in der dritten magnetischen Schicht mit der Bewegung des Mediums zu der linken Seiten bezüglich dem Erwärmungsbereich zuzulassen (7D).
Folglich erreichen die Domänenwände, welche bei Intervallen bzw. Abständen ausgebildet sind, die der Information entsprechenden, sukzessive die Fläche des Lichtstrahlenbündelflecks für die Informationswiedergabe und jede der Domänenwände wird zu der Position X5 verschoben, welche mittels Änderung des magnetooptischen Effekts der Reflexion des Lichtstrahlenbündels erfaßt bzw. detektiert werden kann. In dem Lichtfleck ist der Abschnitt hinter Position X5 magnetisch nach unten orientiert. Demgemäß verschiebt sich die Domänenwand nicht von der Rückseite und die Signale können befriedigend wiedergegeben werden, indem ein notwendiger Temperaturgradient durch das wiedergebende Lichtstrahlenbündel selbst ohne Verwenden zusätzlicher Mittel ausgebildet wird.
In dem Fall, wo die magnetische Orientierung an dem Rückabschnitt in dem Fleck bzw. Punkt auf der ersten magnetischen Schicht gegen das externe Magnetfeld in dem Anfangszustand gerichtet ist, wird die Domänenwand von der Rückseite an dem ersten Durchlauf der Domäne verschoben, die für das externe Magnetfeld orientiert ist. Jedoch kann die Wiedergabe ohne ein Problem nach dem oben erwähnten ersten Durchlauf ausgeführt werden.
In 6A bis 6D zerlegt die isotherme Linie der Temperatur für Position X3 und Position X6 das Aufnahmemuster. Demgemäß wird die Auflösung lediglich durch Steuern des Verschiebungsabstands der magnetischen Domänenwand verbessert, um der Wiedergabefleckgröße unabhängig von der Wiedergabefleckgröße zu entsprechen, so daß die Auflösung überhaupt nicht auf die optische Beugungsgrenze begrenzt ist.
Um die Beziehungen (5) bis (7) zu erfüllen, sollte zumindest die Beziehung (8) erfüllt sein: Fg – Fe > Fc (8)an Position X1 (5A), wobei Fi = 0 (Fi ist eine Kraft, die auf die erste magnetische Schicht durch Austauschwechselwirkung mit der dritten magnetischen Schicht ausgeübt wird und gleichzeitig sollte die Beziehung (9) erfüllt sein: Fg – Fe < Fc (9)an Position X2 (5A), wobei Fi = 0.
Mit anderen Worten sollte die Beziehung unten erfüllt sein: |dσ/dT| × |G1| – 2Ms × Hr > 2Ms × Hw > |dσ/dT| × |G2| – 2Ms × Hr (10)wobei G1 der Temperaturgradient am Abschnitt X1 ist, G2 der Temperaturgradient am Abschnitt X2 ist, Hr das wiedergebende Magnetfeld ist, σ, Ms und Hw sind jeweils die Domänenwandenergiedichte, die Sättigungsmagnetisierung und die Wandkoerzitivität der ersten magnetischen Schicht und T ist die Medium-Temperatur. Dafür sollte eine Temperaturverteilung gebildet werden, welche die Beziehung erfüllt: |G1| > |G2| (11)und das Wiedergabe-Magnetfeld sollte angelegt werden, welches die Beziehung erfüllt: (|G1 × dσ/dT|/2Ms) – Hw > Hr > (|G2 × dσ/dT|/2Ms) – Hw (12)
Die obige Diskussion über den Betrieb kann lediglich auf ein vereinfachtes Modell angewandt werden. Praktischerweise wird angenommen, daß der Modus der Umkehr der Magnetisierung in der ersten magnetischen Schicht in einem Zwischenzustand ei nes Domänenwandverschiebungsmodus und eines gleichzeitigen Rotationsmodus ist. In der obigen Diskussion wird die Dicke der Domänenwand nicht in Betracht gezogen. Jedoch kann der Übergang des Zustands auftreten, indem die Dicke der Domänenwand in der ersten magnetischen Schicht ausgedehnt wird, wenn die Kopplung mit der dritten magnetischen Schicht verlorengegangen ist.
Die Richtung des Atomspins und die Richtung der erzeugten Magnetisierung, die oben erwähnt wurde, kann entweder parallel oder antiparallel sein und die Richtung des Atomspins braucht nicht notwendigerweise senkrecht zu der Filmfläche sein.
Beispiele der vorliegenden Erfindung werden unten unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
8 ist eine schematische Schnittansicht, welche eine Ausführungsform der Schichtzusammensetzung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums zur Wiedergabe der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. In dieser Ausführungsform sind eine Unterschicht 55, eine erste magnetische Schicht 51, eine zweite magnetische Schicht 52, eine dritte magnetische Schicht 53, eine Oberflächenschicht 54 sukzessive auf einem Substrat 56 laminiert. Das Substrat 56 kann aus einem Polykarbonat-Kunstharz, einem Acryl-Kunstharz, aus Glas oder dergleichen Material präpariert sein. Das Material für die Unterschicht 55 und die Oberflächenschicht 54 umfaßt dielektrische Materialien, wie SiN, AlN, SiO, ZnS, MgF und TaO. Wenn die Verschiebung der Domänenwand durch ein nicht-optisches Verfahren erfaßt bzw. detektiert wird, braucht das Material nicht lichtdurchlässig zu sein. Die Schichten, die anders als die magnetischen Schichten sind, sind nicht wesentlich. Die Reihenfolge der Laminierung der magnetischen Schichten kann umgekehrt sein. Zusätzlich kann eine Metallschicht, die aus Al, AlTa, AlTi, AlCr, Cu, Pt, Au oder dergleichen besteht, verwendet werden, um die thermischen Eigenschaften einzustellen. Eine Schutzschicht, die aus einem synthetischen Kunstharz zusammengesetzt ist, kann verwendet werden. Das Substrat nach der Filmausbildung kann miteinander verbunden werden.
Die jeweiligen Schichten können durch Beschichtung bzw. Bedeckung ausgebildet werden, beispielsweise durch kontinuierliches Sputtern bzw. Zerstäuben mittels eines Magnetron-Sputter-Systems, durch kontinuierliche Dampfabscheidung oder ein ähnliches Verfahren. Die jeweilige magnetische Schicht wird sukzessive ausgebildet, ohne das Vakuum zu brechen, um eine Austauschkopplung zu bewirken.
In dem obigen Medium konnten die jeweiligen magnetischen Schichten 51 bis 53 aus einer Vielzahl von Materialien ausgebildet werden, einschließlich von Materialien, die im allgemeinen zur Ausbildung von magnetischen Aufzeichnungsmedien und magnetooptischen Aufzeichnungsmedien verwendet werden; und von magnetischen Materialien, einschließlich von magnetischen Blasenmaterialien und antiferromagnetischen Materialien.
Beispielsweise kann das bildende Material aus einer amorphen Seltenerd-Eisengruppen-Legierung sein, die aus 10 bis 40 Atom% von einem oder mehr Seltenerdmetallelementen, wie Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho und Er, und aus 90 bis 60 Atom% von einem oder mehr Eisengruppen-Elementen, wie Fe, Co und Ni, zusammengesetzt ist. Ferner kann eine kleine Menge aus einem Element wie Cr, Mn, Cu, Ti, Al, Si, Pt und In in der Legierung zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit inkorporiert sein.
Das bildende Material umfaßt auch periodische Platingruppen-Eisengruppen Strukturfilme wie Pt/Co und Pd/Co; Platingruppen-Eisengruppen-Legierungsfilme; antiferromagnetische Materialien wie Co-Ni-O-Typ-Legierungen; und Fe-Rh-Typ-Legierungen; und magnetischen Granat.
Die Sättigungsmagnetisierung von amorphen schweren Seltenerd-Eisengruppen-Legierungen kann durch Einstellen des Zusammensetzungsverhältnisses des Seltenerd-Elements zu dem Eisengruppen-Element gesteuert werden. Durch eine Kompensationszusammensetzung kann die Sättigungsmagnetisierung auf 0 emu/cc gesteuert werden.
Die Curie-Temperatur kann auch durch das Zusammensetzungsverhältnis gesteuert werden. Um sie unabhängig von der Sättigungsmagnetisierung zu steuern, wird ein Teil des Fe als das Eisengruppen-Element vorzugsweise durch Co ersetzt. In spezifischer Weise erhöht eine Substitution von einem Atom% des Fe durch Co die Curie-Temperatur um ungefähr 6°C. Demgemäß kann die Curie-Temperatur durch Einstellung der Menge von Co, was hinzuzufügen ist, gesteuert werden. Die Curie-Temperatur kann erniedrigt werden, indem eine sehr kleine Menge von einem nicht-magnetischen Element wie Cr, Ti und Al hinzugefügt wird. Die Curie-Temperatur kann außerdem gesteuert werden, indem zwei oder mehr Arten von Seltenerd-Elementen verwendet werden und deren Verhältnis eingestellt wird.
Die Koerzitivkraft der Domänenwand und die Energiedichte der Domänenwand werden hauptsächlich gesteuert durch Selektieren der Material-bildenden Elemente, jedoch können sie auch durch den Zustand der Unterschicht und die Film-ausbildenden Bedingungen wie ein Sputter-Gas-Druck gesteuert werden. Die Tb-Typ- und Dy-Typ-Materialien weisen eine hohe Koerzitivkraft der Domänenwände und eine hohe Energiedichte der Domänenwände auf, während der Gd-Typ der Materialien eine niedrige Koerzitivkraft und eine niedrige Energiedichte davon aufweist. Sie können auch durch ein Hinzufügen einer Verunreinigung gesteuert werden.
Die Filmdicke kann durch eine Filmausbildungsgeschwindigkeit und eine Filmausbildungszeit gesteuert werden.
Datensignale werden auf dem magnetooptischen Medium aufgezeichnet, indem der magnetische Orientierungszustand der dritten magnetischen Schichten geändert wird, um den Datensignalen durch magnetische Aufzeichnung oder thermomagnetische Aufzeichnung zu entsprechen. In einem Typ des thermomagnetischen Aufzeichnungssystems wird das externe Magnetfeld moduliert, während ein Laserlichtstrahlenbündel projiziert wird, um die Temperatur der dritten magnetischen Schicht auf die Curie-Temperatur oder höher zu erhöhen. In einem anderen Typ des thermomagnetischen Aufzeichnungssystems wird die Laserleistung moduliert, während ein Magnetfeld in einer festen Richtung angelegt wird. In dem System des letzteren Typs kann eine aufzeichnende magnetische Domäne von kleinerem Durchmesser als dem Lichtfleckdurchmesser ausgebildet werden, indem die Laserlichtintensität derart justiert wird, daß lediglich ein begrenzter Bereich in dem Lichtfleck auf die Curie-Temperatur oder höher erwärmt wird.
Die vorliegende Erfindung wird unten in näheren Einzelheiten unter Bezugnahme auf Beispiele beschrieben, ohne die Erfindung zu beschränken.
Beispiel 1
In eine DC-Magnetron-Sputter-Vorrichtung wurden Targets bzw. Ziele eingesetzt, die aus B-dotiertem Si, Gd, Tb, Fe, Co und Cr jeweils zusammengesetzt sind, und ein Polykarbonat-Substrat, welches Führungsrillen zum Spurhalten aufweist, wurde auf einen Substrathalter gesetzt. Die Kammer wurde auf 1 × 10^–5 Pa oder ein höheres Vakuum mittels einer Kryopumpe evakuiert. In die evakuierte Kammer ist gasförmiges Argon bei einem Druck von 0.5 Pa eingeführt worden. Dann wurden die Targets auf dem rotierenden Substrat gesputtert bzw. zerstäubt, um die jeweiligen Schichten auszubilden.
Zuerst wurde eine SiN-Schicht in einer Dicke von 80 nm als die Unterschicht ausgebildet. Darauf wurden eine GdFeCr-Schicht als die erste magnetische Schicht in einer Filmdicke (h1) vom 30 nm, eine TbFeCr-Schicht als die zweite magnetische Schicht in einer Filmdicke (h2) von 10 nm und eine TbFeCoCr-Schicht als die dritte magnetische Schicht in einer Filmdicke (h3) von 80 nm sukzessive ausgebildet. Schließlich wurde eine SiN-Schicht als die Schutzschicht in einer Dicke von 60 nm ausgebildet. Bei Ausbilden der SiN-Schicht wurde N₂-Gas in die Kammer zusätzlich zu dem Argon-Gas eingeführt und die Filmausbildung wurde durch reaktives Sputtern ausgeführt.
Das Zusammensetzungsverhältnis der jeweiligen magnetischen Schichten wurde durch das Verhältnis der an die jeweiligen Targets von Gd, Tb, Fe, Co und Cr angelegten Leistungen gesteuert. Die Zusammensetzungsverhältnisse der jeweiligen magnetischen Schichten wurden so justiert, daß sie annähernd der Kompensationszusammensetzung entsprachen.
Die Curie-Temperatur der ersten magnetischen Schicht (Tc1) wurde auf 220°C eingestellt, jene der zweiten magnetischen Schicht (Tc2) auf 160°C und jene der dritten magnetischen Schicht (Tc3) auf 290°C.
Die Aufzeichnung und Wiedergabe wurde mit einer magnetooptischen Disk-Auswertungsvorrichtung, die einen herkömmlichen Magnetkopf zum Magnetfeld-modulierenden Aufzeichnen durch Rotation des Mediums bei einer linearen Geschwindigkeit von 1.5 m/sec verwendet, ausgeführt.
Beim Aufzeichnen wurde ein Muster von aufwärts magnetisierten Bereichen und abwärts magnetisierten Bereichen durch magnetische Modulation von ±200 Oe mittels DC-Bestrahlung des Laserstrahlenbündels mit einer Leistung von 4 mW ausgebildet.
Zuerst wurden Markierungen von 0.45 μm bei einem Zyklus von 4.5 μm aufgezeichnet. Die Aufzeichnungsmarkierungen wurden mit einer Wiedergabe-Laserleistung Pr von 0.8 mW oder 1.5 mW wiedergegeben. 9A und 9B zeigen die mittels Oszilloskop beobachteten Signalwellenformen.
In dem Fall, wo ein Erwärmen bzw. Erhitzen durch den wiedergebenden Laser selbst ausgeführt wird, wird eine Spitze der Temperaturverteilung gewöhnlich innerhalb des Bestrahlungsflecks auf der Medium-Fläche ausgebildet und eine isotherme Linie einer Temperatur Ts wird an dem Stirnabschnitt und dem Rückabschnitt des Bestrahlungsflecks ausgebildet. Folglich werden eine Verschiebung der magnetischen Domänenwände von der stirnseitigen isothermen Ts-Linie und jene der rückseitigen isothermen Ts-Linie zu der Temperaturspitzenposition kombiniert an dem Wiedergabefleck detektiert bzw. erfaßt, was zu hohem Rauschen der wiedergegebenen Signale führt.
Mit der Bewegung des Erwärmungs-Wiedergabe-Flecks bezüglich des Mediums wird die Wärme mehr in dem Rückabschnitt des Erwärmungs-Wiedergabe-Flecks akkumuliert als in dessen Stirnab schnitt, so daß die Spitze der Temperaturverteilung rückwärtig von dem Zentrum des Flecks abweicht.
Bei der Wiedergabeleistung von 0.8 mW war die Temperatur innerhalb des Flecks niedriger als die Temperatur Ts für den Beginn der Domänenwandverschiebung und die Wiedergabe wurde in einer herkömmlichen Weise ausgeführt, wie in 9A dargestellt ist, isolierte Markierungen eines 4.5 μm-Zyklus wurden in einer gewöhnlichen Wiedergabewellenform wiedergegeben, da sie mittels eines herkömmlichen Wiedergabeverfahrens reproduzibel bzw. wiedergebbar waren.
Bei der höheren Wiedergabeleistung von 1.5 mW wurde ein Bereich bei der Temperatur von Ts oder höher ausgebildet und, wie in 9B dargestellt ist, wurden Wellen mit einer rechteckigen Wellenform beobachtet, welche durch eine Domänenwandverschiebung verursacht werden. Zwei rechteckige Wellen mit unterschiedlichen Amplituden wurden gleichzeitig mit einer bestimmten Verzögerungszeit beobachtet. Die Welle mit einer größeren Amplitude ist die Signalwelle, die durch eine Domänenwandverschiebung von der isothermen Linie von Ts an dem Stirnabschnitt der bewegenden Wiedergabe verursacht ist, und die Welle mit einer kleineren Amplitude ist die Signalwelle, die durch eine Domänenwandverschiebung von der isothermen Linie von Ts an dem Rückabschnitt der bewegenden Wiedergabe verursacht ist. Da die Temperaturspitze als der Zielpunkt der Domänenwandverschiebung rückwärtig von dem Zentrum abweicht, weist die Signalwelle durch die Domänenwandverschiebung von der rückwärtigen isothermen Ts-Linie eine kleinere Amplitude auf. Der Anstieg der Signalwelle ist eine Änderung des Signalniveaus, was durch die Domänenwandverschiebung an dem Stirnabschnitt der aufgezeichneten Markierung hervorgerufen wird, und der Abfall der Signalwelle ist eine Änderung des Signalniveaus, was durch die Domänenwandver schiebung an dem Rückabschnitt der aufgezeichneten Markierung hervorgerufen wird.
Mit der unverändert bei 1.5 mW gehaltenen Wiedergabeleistung wurde ein wiedergebendes Magnetfeld von 200 Oe in einer senkrecht zu der Filmfläche verlaufenden Richtung angelegt. Dabei verschwanden die Rechteck-Wellen der kleineren Amplitude vollständig und die Domänenwandverschiebung von der stirnseitigen isothermen Ts-Linie wurde lediglich detektiert, die in 10 dargestellt ist. Mit anderen Worten, verhindert das Anlegen des wiedergebenden Magnetfelds die Domänenwandverschiebung von der isothermen Linie der Temperatur Ts in dem Rückabschnitt des Laserflecks und läßt lediglich die Domänenwandverschiebung von der isothermen Ts-Linie in dem Stirnabschnitt zu.
Die Intensität des wiedergebenden Magnetfelds wurde von 500 bis 0 Oe in der senkrecht zu der Filmfläche nach unten weisenden Richtung geändert und von 0 bis 500 Oe in der dazu senkrecht nach oben weisenden Richtung. Folglich konnten befriedigende Wiedergabesignale in dem Bereich vom 180 bis 350 Oe sowohl in der Aufwärts-Richtung als auch in der Abwärts-Richtung erzielt werden. Bei der Intensität, die niedriger als 180 Oe ist, konnte die Domänenwandverschiebung von der Rückseite nicht vollständig verhindert werden, wohingegen bei der Intensität, die höher als 350 Oe ist, die Domänenwandverschiebung von der Stirnseite nicht stabil induziert wurde.
Als nächstes wurden Zufallssignale einer Länge von 0.3 μm oder mehr der 1–7 Modulation in derselben Weise wie oben aufgezeichnet und wurden mit einer Wiedergabeleistung von 1.5 mW wiedergegeben. 11A und 11B zeigen die Augenmuster bzw. Ablesemuster, 11A zeigt das Augenmuster ohne Anlegen des wiedergebenden Magnetfelds und 11B zeigt das durch Anle gen des wiedergebenden Magnetfelds von 200 Oe in einer senkrecht zu der Filmfläche verlaufenden Richtung ausgebildete Augenmuster bzw. Ablesemuster. Der Jitter bzw. die Schwankung bzw. das Zittern wurde bei Wiedergabe durch Anlegen des wiedergebenden Magnetfelds gemessen und es wurde festgestellt, daß er ungefähr 10% der Fensterbreite in befriedigender Weise betrug.
Wie oben dargestellt ist, konnten hervorragende Wiedergabesignale durch Anlegen einer geeigneten Intensität des wiedergebenden Magnetfelds erzielt werden, auch wenn das eine und dasselbe Laserstrahlenbündel sowohl zur Wiedergabe als auch zum Erwärmen verwendet wurde.
Beispiel 2
Das Aufzeichnen wurde in ähnlicher Weise mit demselben Medium wie in Beispiel 1 ausgeführt. Die Wiedergabe wurde ausgeführt, um eine geeignete Magnetfeldintensität für die Wiedergabe bei der linearen Geschwindigkeit auf 3 m/sec oder 6 m/sec durch Ändern der Rotationsgeschwindigkeit des Mediums zu finden. Folglich wurden Signale in befriedigender Weise in dem Bereich von 160 bis 380 Oe und von 130 bis 440 Oe jeweils wiedergegeben.
Gemäß einer Simulation der Temperaturverteilung wird je höher die lineare Geschwindigkeit, desto steiler der Temperaturgradient an dem Stirnabschnitt sein und desto geringfügiger wird der Temperaturgradient an dem Rückabschnitt sein.
Diese Ergebnisse erfüllen die Beziehung: |G1| > |G2|wobei G1 der Temperaturgradient in dem Stirnabschnitt ist und G2 der Temperaturgradient in dem Rückabschnitt ist und zumin dest in der zweiten magnetischen Schicht bei der Curie-Temperatur die Beziehung unten erfüllt ist: (|G1 × dσ/dT|/2Ms) – Hw > Hr > (|G2 × dσ/dT|/2Ms) – Hwwobei Hr das wiedergebende Magnetfeld ist, G1 und G2 wie oben erwähnt sind, σ, Ms und Hw jeweils die Domänenwandenergiedichte, die Sättigungsmagnetisierung und Koerzitivkraft der Domänenwand des ersten Magnetfelds sind und T die Medium-Temperatur ist.
Typische experimentelle Daten sind wie unten:
Curie-Temperatur: 160°C
dσ/dT: –70 × 10^–3 erg/cm²·°C
Ms: 20 emu/cm³
Hw: 20 Oe
G1: –2.32 × 10⁶°C/cm (bei linearer Geschwindigkeit 3 m/sec)
G2: –1.02 × 10⁶°C/cm (bei linearer Geschwindigkeit 3 m/sec)
G1: –2.66 × 10⁶°C/cm (bei linearer Geschwindigkeit 6 m/sec)
G2: –0.85 × 10⁶°C/cm (bei linearer Geschwindigkeit 6 m/sec)
Beispiel 3
Mit demselben Medium wie jenem in Beispiel 1 wurden Zufallssignale einer Markierungslänge von 0.3 μm oder weniger der 1–7 Modulation in derselben Weise wie in Beispiel 1 aufgezeichnet und wurden mit einer Wiedergabeleistung von 1.5 mW durch Anlegen des wiedergebenden Magnetfelds, das eine senkrecht zu der Filmfläche wie in Beispiel 1 verlaufende Komponente und zusätzlich eine Komponente in der Richtung der Filmfläche aufweist, wiedergegeben. Es wurde festgestellt, daß der Jitter bzw. das Zittern bzw. die Schwankung verbessert ist und ungefähr 10% der Fensterbreite in befriedigender Weise beträgt.
Das Wiedergabeverfahren der vorliegenden Erfindung ist nicht auf diejenigen beschränkt, welche die Änderung der Polarisationsrichtung durch den magnetooptischen Effekt nutzen, sondern können diejenigen sein, welche die andere Änderung, hervorgerufen durch die Domänenwandverschiebung, detektieren. Der Aufzeichnungsfilm des magnetooptischen Mediums braucht nicht ein senkrecht magnetisierter Film zu sein, vorausgesetzt, daß er ein magnetisches Material ist. Die Grenzfläche von jeder magnetischen Schicht braucht nicht deutlich zu sein, sondern kann aus einer Zusammensetzung sein, in welcher die Eigenschaften sich allmählich in der Dickenrichtung ändern.

Claims

Signalwiedergabeverfahren zum Wiedergeben von Information, wobei die Information in einer dritten magnetischen Schicht (13) eines Speichermediums gespeichert wird, das Speichermedium ferner eine zweite magnetische Schicht (12), welche als eine Entkopplungsschicht wirkt, und eine erste magnetische Schicht zur Informationswiedergabe (11) aufweist, wobei die Information von der dritten Schicht (13) in die erste Schicht (11) des Speichermediums durch Austauschkopplung kopiert wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Wiedergeben der Information durch Projizieren eines sich relativ zu dem Speichermedium bewegenden Lichtflecks (16) auf die erste Schicht (11) des Speichermediums, was eine Temperaturverteilung darauf bewirkt, die eine magnetische Domänenwandverschiebung (17) der kopierten Informationsdomäne in der ersten Schicht (11) bewirkt; und Erfassen der Änderung der Polarisationsrichtung des reflektierten Lichts, was durch magnetische Domänenwandverschiebung in der ersten Schicht (11) von dem Stirnabschnitt des bewegenden Lichtflecks (16) in dessen Innenbereich bewirkt wird; wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß ferner der folgende Schritt beinhaltet ist: Anlegen eines wiedergebenden Magnetfelds an die Lichtfleckfläche auf dem Speichermedium, um die Verschiebung der magnetischen Domänenwand der ersten Schicht (11) von dem Rückabschnitt des bewegenden Lichtflecks (16) in dessen Innenbereich zu verhindern.
Signalwiedergabeverfahren nach Anspruch 1, wobei die Temperaturverteilung die untenstehende Beziehung erfüllt: |G1| > |G2|wobei G1 der Temperaturgradient in dem Stirnabschnitt in der Bewegungsrichtung ist und G2 der Temperaturgradient in dem Rückabschnitt in der Bewegungsrichtung ist.
Signalwiedergabeverfahren nach Anspruch 2, wobei die zwischen der ersten magnetischen Schicht (11) und der dritten magnetischen Schicht (13) vorgesehene zweite magnetische Schicht (12) eine Curie-Temperatur aufweist, die niedriger als die Curie-Temperaturen der ersten magnetischen Schicht (11) und der dritten magnetischen Schicht (13) ist.
Signalwiedergabeverfahren nach Anspruch 3, wobei das wiedergebende Magnetfeld die untenstehende Beziehung bei der Curie-Temperatur der zweiten magnetischen Schicht (12) erfüllt: (|G1 × dσ/dT|/2Ms) – Hw > Hr > (|G2 × dσ/dT|/2Ms) – Hwwobei Hr das wiedergebende Magnetfeld ist, G1 der Temperaturgradient in dem Stirnabschnitt in der Bewegungsrichtung ist, G2 der Temperaturgradient in dem Rückabschnitt in der Bewegungsrichtung ist, σ, Ms und Hw jeweils die Domänenwandenergiedichte, die Sättigungsmagnetisierung und die Wandkoerzitivität des ersten Magnetfelds sind und T die Medium-Temperatur ist.
Signalwiedergabeverfahren nach Anspruch 1, wobei das wiedergebende Magnetfeld eine senkrecht zu der Fläche des Aufzeichnungsmediums verlaufende Magnetfeldkomponente als die Hauptkomponente aufweist.
Signalwiedergabeverfahren nach Anspruch 5, wobei das wiedergebende Magnetfeld eine parallel zu der Fläche des Aufzeichnungsmediums verlaufende Magnetfeldkomponente als die Subkomponente aufweist.
Signalwiedergabevorrichtung zum Wiedergeben von Information, wobei die Information in einer dritten magnetischen Schicht (13) eines Speichermediums gespeichert wird, das Speichermedium ferner eine zweite magnetische Schicht (12), welche als eine Entkopplungsschicht wirkt, und eine erste magnetische Schicht zur Informationswiedergabe (11) aufweist, wobei die Information von der dritten Schicht (13) in die erste Schicht (11) des Speichermediums durch Austauschkopplung kopiert wird, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist: Mittel zum Projizieren eines sich relativ zu dem Speichermedium bewegenden Lichtflecks (16) auf die erste Schicht (11) des Speichermediums, was eine Temperaturverteilung darauf bewirkt, die eine magnetische Domänenwandverschiebung (17) der kopierten Informationsdomäne in der ersten Schicht (11) bewirkt; und Mittel zum Erfassen der Änderung der Polarisationsrichtung des reflektierten Lichts, was durch magnetische Domänenwandverschiebung in der ersten Schicht (11) von dem Stirnabschnitt des bewegenden Lichtflecks (16) in dessen Innenbereich bewirkt wird; wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß ferner beinhaltet ist: Mittel zum Anlegen eines wiedergebenden Magnetfelds an die Lichtfleckfläche auf dem Speichermedium, um die Verschiebung der magnetischen Domänenwand der ersten Schicht (11) von dem Rückabschnitt des bewegenden Lichtflecks (16) in dessen In nenbereich zu verhindern.