JP2002208193A

JP2002208193A - 光磁気記録媒体およびその情報再生方法

Info

Publication number: JP2002208193A
Application number: JP2001001543A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Hiroki; 知之廣木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-01-09
Filing date: 2001-01-09
Publication date: 2002-07-26
Also published as: US20020089898A1; US6795379B2

Abstract

(57)【要約】【課題】再生光スポットの後方からの磁壁移動に伴う
信号漏れ込みを防ぐ。【解決手段】室温で互いが磁気的に交換結合される少
なくとも磁壁移動層１、中間層２、メモリ層３が順次積
層されてなり、メモリ層３に形成された磁区が磁壁移動
層１に転写される光磁気記録媒体であって、中間層２
は、他の磁性層（１、３）よりもキュリー温度が低く、
かつ、垂直磁化膜から面内磁化膜へ遷移する上記室温よ
り高い境界温度を有し、磁壁移動層１は、他の磁性層
（２、３）と比べて、磁壁抗磁力が小さく、かつ、中間
層２のキュリー温度近傍で該磁壁の移動が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気光学効果を利
用してレーザー光により情報の記録／再生を行う光磁気
記録媒体およびその情報再生方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、書き換え可能な高密度記録媒体と
して、半導体レーザの熱エネルギーを利用して磁性薄膜
に磁区を書き込むことにより情報を記録し、磁気光学効
果を利用してその記録情報を読み出す光磁気記録媒体が
注目されている。また、最近では、扱うデータが音声、
画像、動画といった様々な情報に多様化し、それらの要
求するデータサイズが増え続けていることから、この光
磁気記録媒体の記録密度をさらに高めて大容量の記録媒
体とする要求が高まっている。

【０００３】一般に、光磁気ディスクなどの光磁気記録
媒体の線記録密度は、再生光学系のレーザ波長及び対物
レンズの開口数ＮＡに大きく依存する。すなわち、再生
光学系のレーザ波長λと対物レンズの開口数ＮＡが決ま
るとビームウェストの径が決まるため、信号再生可能な
記録ピットの空間周波数は２ＮＡ／λ程度が限界となっ
てしまう。したがって、従来の光ディスクで高密度化を
実現するためのには、再生光学系のレーザ波長を短くす
るか、対物レンズの開口数を大きくする必要がある。し
かしながら、レーザ波長を短くすることは素子の効率、
発熱等の問題から容易ではない。また、対物レンズの開
口数を大きくすると、レンズとディスクとの距離が近づ
きすぎて衝突などの機械的な問題を生じる。

【０００４】そこで、最近では、レーザ波長や対物レン
ズの開口数を変えずに、記録媒体の構成や再生方法を工
夫して記録密度を改善する、いわゆる超解像技術が種々
開発されている。例えば、特開平７−３３４８７７号公
報には、記録情報を保持しておくメモリ層と、再生光ス
ポット内の一部をマスクするための再生層と、これらの
層の間の交換結合力を制御するための中間層とが積層さ
れ、再生光スポットを照射することによって生じる記録
媒体上の温度分布を利用して、実質的に再生光スポット
内の一部分のみで記録情報を再生層に転写して微小磁区
の再生を行う超解像方式が提案されている。

【０００５】しかしながら、上記の方式においては、温
度勾配を利用して再生光スポットの一部をマスクする、
すなわち実質的に記録ピッチを読み取るアパーチャを小
さな領域に制限することにより解像能力を上げるという
方法を取っているため、マスクした部分の光が無駄にな
り、再生信号の振幅が小さくなってしまう。このよう
に、マスクした部分の光は再生信号に寄与しないため、
分解能を上げるようとしてアパーチャを狭めるほど有効
に使われる光が減少し、信号レベルが小さくなるという
問題がある。

【０００６】上記のような問題が生じることがなく、再
生光を有効に用いることができる方法として、特開平６
−２９０４９６号公報には、再生光が入射する側に磁壁
抗磁力の小さな磁壁移動層を設け、再生光スポット内の
温度勾配を利用して磁壁移動層の磁壁を高温側へ移動さ
せてスポット内で磁区を拡大再生する方法が開示されて
いる。この再生方法によれば、記録マーク（磁区）サイ
ズが小さくなったとしても、磁区を拡大しながら信号再
生するので、再生光を有効に使うことができ、再生信号
振幅が減少することなく解像力をあげることができる。

【０００７】以下、上記特開平６−２９０４９６号公報
に記載された再生方法について図面を参照して詳細に説
明する。

【０００８】図６は、上記公報に開示された光磁気記録
媒体およびその情報再生原理を説明するための図で、
（ａ）は光磁気記録媒体の構成および再生用の光ビーム
が照射された部分の磁化状態を示す模式的断面図、
（ｂ）はその光ビーム照射時の光磁気記録媒体に形成さ
れる温度分布を示すグラフ、（ｃ）は（ｂ）の温度分布
に対応する磁壁移動層の磁壁エネルギー密度σの分布を
示すグラフである。

【０００９】図６（ａ）に示すように、この光磁気記録
媒体の記録層は、磁壁移動層である磁性層１１１、スイ
ッチング層である磁性層１１２、記録層である磁性層１
１３が順次積層されてなる。ここでは、磁性層１１１
が、再生用光ビームが照射される面側に形成されてい
る。各層中の矢印１１４は原子スピンの向きを表してい
る。この原子スピン１１４の向きが相互に逆向きの領域
の境界部には磁壁１１５が形成されている。図６（ａ）
の下部に示す信号波形は、この記録層の磁化状態に対応
する記録信号である。

【００１０】矢印１１８は媒体移動方向を表わしてお
り、記録層が媒体移動方向１１８の方向へ移動すること
で、光ビームスポット１１６が記録層の情報トラックに
沿って移動する。この光ビームスポット１１６が照射さ
れた部分では、図６（ｂ）に示すように、ビームの移動
方向に対して、スポットの前方から温度が上昇し、スポ
ットの後方に温度のピークが来るような温度分布が生じ
る。ここでは、位置Ｘｓにおいて、媒体温度が磁性層１
１２のキュリー温度近傍の温度Ｔｓに達するようになっ
ている。

【００１１】磁性層１１１における磁壁エネルギー密度
σの分布は、図６（ｃ）に示すように、光ビームスポッ
ト１１６のスポットの後方の温度ピークの近傍において
極小となり、スポットの前方ほど大きくなる。この様
に、位置Ｘ方向に磁壁エネルギー密度σの勾配がある
と、位置Ｘに存在する各層の磁壁に対して下記式から求
められる力Ｆが作用する。

【００１２】

【数１】Ｆ＝∂σ／∂Ｘ（１）この力Ｆは、磁壁エネルギーの低い方に磁壁を移動させ
るように作用する。磁性層１１１は、磁壁抗磁力が小さ
く、磁壁移動度も大きいので、この力Ｆによって容易に
磁壁１１５が移動する。ただし、位置Ｘｓよりスポット
の前方側に位置する領域においては、媒体温度がＴｓよ
り低いために、磁壁１１５は移動せず、抗磁力の大きな
磁性層１１３中の磁壁の位置と対応する位置に固定され
ている。

【００１３】この光磁気記録媒体では、媒体移動方向１
１８の方向に媒体が移動し、磁性層１１１の磁壁１１５
が位置Ｘｓの位置に来ると、その磁壁１１５の部分にお
ける媒体温度が磁性層１１２のキュリー温度近傍の温度
Ｔｓまで上昇し、磁性層１１１と磁性層１１３との間の
交換結合が切断される。この結果、磁性層１１１の磁壁
１１５は、破線矢印１１７で示した様に、より温度が高
く、より磁壁エネルギー密度の小さな領域へと瞬間的に
移動する。光ビームスポット１６の下を磁壁１１５が通
過すると、スポット内の磁性層１１１の原子スピンは全
て一方向に揃う。

【００１４】媒体の移動に伴って磁壁１１５が位置Ｘｓ
に来る度に、スポットの下を磁壁１１５が瞬間的に移動
し、スポット内の原子スピンの向きが反転して全て一方
向に揃う。この結果、再生信号の振幅は、記録されてい
る磁壁の間隔（即ち記録マーク長）によらず、常に一定
かつ最大の振幅になり、光学的な回折限界に起因した波
形干渉等の問題から完全に解放される。

【００１５】図７に、上述の磁壁移動を伴う再生方法に
おけるスポット位置と再生信号の関係を示し、比較のた
めに、図８に、磁壁移動を伴わない再生方法におけるス
ポット位置と再生信号の関係を示す。図７および図８に
おいて、（ａ１）〜（ａ７）、および（ｂ１）〜（ｂ
７）は、記録マーク長の異なる磁区１３３が形成された
情報トラック１３６上を再生用スポット１３１が移動す
る状態を示す。また（ａ８）および（ｂ８）は、得られ
る再生信号の波形である。

【００１６】磁壁移動を伴わない場合は、図８に示すよ
うに、再生用スポット１３１自体が情報トラック１３６
上のひとつの磁区内に完全に入った状態（（ｂ２）参
照）でないと、再生信号の最大振幅が得られない（（ｂ
８）参照）。また、磁区１３３がスポット径よりも狭い
場合には、再生用スポット１３１全体が磁区内に納まり
きらず（（ｂ３〜ｂ７）参照）、得られる再生信号は不
明瞭となる（（ｂ８）参照）。

【００１７】一方、磁壁移動を伴う場合は、図７に示す
ように、再生用スポット１３１が再生用スポット移動方
向１３２の方向に移動すると、この移動に伴って、温度
プロファイルも同方向に移動する。再生用スポット１３
１の温度分布は、移動方向に対して前方部分（スポット
の直前部分）で、図６に示した磁性層１１２の臨界温度
Ｔｓとなる様にしてある。上述した磁壁移動の原理によ
り、再生用スポット１３１が磁壁１３４にさしかかる直
前において、磁壁１３４の部分の温度が臨界温度Ｔｓと
なり、磁壁１３４が再生用スポット移動方向１３２とは
逆方向である磁壁移動方向１３５の方向へ移動する。こ
の結果、再生用スポット１３１が再生用スポット１３１
が記録マーク内に完全に入った状態（（ａ２）参照）と
なり、瞬時に再生信号の最大振幅が得られる（（ａ８）
参照）。また、再生用スポット１３１が記録マークの磁
壁にほぼ差掛った段階で、磁壁が磁壁移動方向１３５の
方向へ逐次移動するので（（ａ３〜ａ７）参照）、極め
て明瞭な再生信号が得られる（（ａ８）参照）。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
特開平６−２９０４９６号公報に記載の再生方法におい
ては、以下のような問題がある。

【００１９】磁壁を移動させるための温度勾配を再生用
の光ビームのみによる媒体の加熱によって得ようとする
と、温度分布のピークが再生光スポット内部に形成され
ることとなる。例えば、図６（ｂ）に示したように、ビ
ームの移動方向に対して、スポットの前方から温度が上
昇し、スポット内の後部に温度のピークが来るような温
度分布が生じる。この場合、再生光スポットの前方から
の磁壁の移動だけでなく、再生光スポットの後方からの
磁壁の移動も生じ、これら磁壁の移動が共に再生光スポ
ットで読み出されることとなり、良好な再生信号を得ら
れなくなるという問題がある。なお、この公報には、再
生用の光ビームとは別に所望の温度分布を得るための手
段を設けることが記載されており、その手段により再生
光スポットの後方からの磁壁の移動をある程度抑制する
ことが可能であるが、この場合は、所望の温度分布を得
るための手段を設けたことで、再生装置が複雑化すると
いう問題が生じる。

【００２０】上記再生光スポットの後方からの磁壁移動
の問題を解決する手法として、特開平１１−８６３７２
号公報には、再生磁界を印加することによって後方から
の磁壁の移動を抑制する方法が開示されている。しか
し、この場合は、再生磁界発生手段を付加する必要があ
るため、これもまた再生装置が複雑化するという問題が
ある。

【００２１】本発明の目的は、上記の問題を解決し、再
生装置および記録媒体のいずれも複雑化することがな
く、光学系の分解能を超えた記録密度の信号再生を行う
ことのできる、光磁気記録媒体および情報再生方法を提
供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の光記録媒体は、室温で互いが磁気的に交換
結合される少なくとも第１、第２、第３の磁性層が順次
積層されてなり、前記第３の磁性層に形成された磁区が
磁壁と共に前記第１の磁性層に転写される光磁気記録媒
体であって、前記第２の磁性層は、前記第１および第３
の磁性層よりもキュリー温度が低く、かつ、垂直磁化膜
から面内磁化膜へ遷移する前記室温より高い境界温度を
有し、前記第１の磁性層は、前記第２の磁性層のキュリ
ー温度近傍で前記磁壁の移動が可能であることを特徴と
する。

【００２３】本発明の情報再生方法は、室温で互いが磁
気的に交換結合される少なくとも第１、第２、第３の磁
性層が順次積層されてなり、前記第３の磁性層に形成さ
れた磁区が磁壁と共に前記第１の磁性層に転写される光
磁気記録媒体において行われる情報再生方法であって、
前記光磁気記録媒体上に前記第２の磁性層のキュリー温
度を超える温度域を有する所定の温度分布を形成し、前
記第２の磁性層のキュリー温度を超える温度域において
前記第１および第３の磁性層の間の交換結合を切断する
とともに、前記第１の磁性層に形成された磁壁を前記温
度分布の温度勾配によって高温側へ移動させるステップ
と、前記第２の磁性層のキュリー温度以下への冷却過程
において、前記第１の磁性層の遷移金属副格子磁化の向
きと前記第３の磁性層の遷移金属副格子磁化の向きとが
互いに逆向きとなる領域において、該領域の媒体温度が
前記キュリー温度から前記室温より高い所定の温度に下
がるまで前記第２の磁性層を面内磁化膜とし、該所定の
温度を下回った時点で前記第２の磁性層を垂直磁化膜へ
遷移させるステップとを含むことを特徴とする。

【００２４】前述の課題で説明した再生光スポットの後
方の磁壁移動は、第３の磁性層（メモリ層）の磁区が第
１の磁性層（磁壁移動層）へ再転写され、第１の磁性層
内に磁壁が形成されることで生じるため、この再転写に
よる磁壁の形成を抑制することで、再生光スポットの後
方の磁壁移動を抑制することが可能である。本発明にお
いては、前記第２の磁性層は、垂直磁化膜から面内磁化
膜へ遷移する所定の境界温度を有し、該所定の境界温度
からキュリー温度までの温度範囲では面内磁化膜とさ
れ、これにより上記の再転写による磁壁の形成が抑制さ
れるようになっている。以下、その作用について具体的
に説明する。

【００２５】上記の本発明の構成によれば、再生光スポ
ットの後方において、媒体温度が第２の磁性層のキュリ
ー温度を下回り、所定の境界温度まで下がるまでの間
は、第２の磁性層は面内磁化膜となる。ここで、この第
２の磁性層が面内磁化膜となる領域における各磁性層の
エネルギーの関係について考える。詳しくは、後述の実
施形態の項目で説明するが、第３の磁性層から第１の磁
性層への磁区の再転写が起こるためには、第２の磁性層
と第３の磁性層との界面での交換結合エネルギーと、第
２の磁性層自身が持つ実効的な垂直磁気異方性エネルギ
ーと、第２の磁性層と第１の磁性層との界面に形成され
る界面磁壁エネルギーとの総和エネルギーが、第１の磁
性層の保磁力エネルギーより大きくなる必要がある。第
２の磁性層が面内磁化膜とされた部分では、実効的な垂
直磁気異方性エネルギーが低下するため、その分だけ総
和エネルギーは小さくなる。この結果、総和エネルギー
が第１の磁性層の保磁力エネルギーより小さくなり、第
３の磁性層から第１の磁性層への磁区の転写が抑制され
る。

【００２６】なお、上記再生光スポットの後方におい
て、媒体温度が第２の磁性層のキュリー温度を下回り、
所定の境界温度まで下がるまでの間であっても、第１の
磁性層と第３の磁性層との磁区の向きが揃っている部分
では、第２の磁性層は、第１および第３の磁性層のそれ
ぞれの層との界面に生じる交換結合力が同じ方向に働く
ため、面内磁化膜とならず、垂直磁化膜となる。言い換
えると、第２の磁性層は、第１の磁性層と第３の磁性層
との磁区の向きが逆になっている部分でのみ面内磁化膜
となる。

【００２７】上記面内磁化膜の部分は、媒体温度が所定
の境界温度を下回った時点で垂直磁化膜に遷移し、その
磁化の向きは、第２の磁性層と第３の磁性層との界面に
生じる交換結合力（第１の磁性層と第２の磁性層との界
面に生じる交換結合力より大きい）によって第３の磁性
層の磁区と同じ向きとなる。これにより、第３の磁性層
の磁区がすべて第１の磁性層へ再転写されることとな
り、次回の情報再生が可能になる。

【００２８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。

【００２９】図１は、本発明の一実施形態である光磁気
記録媒体およびその情報再生原理を説明するための図
で、（ａ）は光磁気記録媒体の構成および再生用光ビー
ム照射による磁化状態の変化を示す模式的断面図、
（ｂ）はその再生用光ビーム照射時の光磁気記録媒体に
形成される温度分布を示すグラフ、（ｃ）は（ｂ）の温
度分布に対応する磁壁移動層の磁壁エネルギー密度σの
分布を示すグラフである。

【００３０】図１（ａ）に示す光磁気記録媒体の構成
は、本形態の光磁気記録媒体の基本的な構成であって、
基板４上に干渉層５、磁壁移動層１、中間層２、メモリ
層３、保護層６が順次積層されている。基板４側から再
生光が照射され、磁壁移動層１の表面に再生光スポット
が形成される。記録媒体が矢印Ａの方向に移動すること
で、再生光スポットが情報トラック上を移動する。

【００３１】磁壁移動層１、中間層２およびメモリ層３
は磁性体よりなり、各磁性層中の矢印１１は層中に保持
された記録磁区の向きを表し、隣接する磁化が平行でな
い部分にはブロッホ磁壁１２が存在する。基板４は、通
常、ガラスあるいはポリカーボネートの様々な材料を用
いることができる。これら各層は、マグネトロンスパッ
タ装置による連続スパッタリング、あるいは連続蒸着な
どによって被着形成できる。

【００３２】干渉層５は、磁気光学効果を高めるために
設けられたものであって、例えばＳｉ₃Ｎ₄、ＡｌＮ、Ｓ
ｉＯ₂、ＺｎＳ、ＭｇＦ₂などの透明な誘電材料が用いら
れる。保護層６は、磁性層を保護するために設けられた
ものであって、干渉層５と同様の材料が用いられる。図
１（ａ）には示していないが、記録媒体全体の熱構造を
最適化するために、保護層６の上にさらにＡｌ、ＡｌＴ
ａ、ＡｌＴｉ、ＡｌＣｒ、Ｃｕなどからなる金属層を必
要に応じて設けてもよい。これら干渉層５、保護層６お
よび必要に応じて設けられる金属層に関しては、本発明
の本質とは無関係であるので、ここでは、その詳細な説
明は省略する。

【００３３】メモリ層３は、希土類−鉄族元素非結晶質
合金、例えばＴｂＦｅＣｏ、ＤｙＦｅＣｏ、ＴｂＤｙＦ
ｅＣｏなどの、微小な記録ピットを安定して保存できる
ような垂直磁気異方性の大きな材料が用いられる。この
メモリ層３では、磁区が上向きか下向きかで記録情報が
保持される。

【００３４】中間層２は、例えばＧｄＣｏ、ＧｄＦｅＣ
ｏ、ＧｄＦｅ、ＧｄＦｅＣｏＡｌ、ＴｂＤｙＦｅＣｏＡ
ｌ、ＴｂＦｅＡｌなどの希土類−鉄族非晶質合金が用い
られる。この中間層２は、室温では垂直磁化膜となって
メモリ層３と交換結合し、室温からキュリー温度Ｔｃ₂
の間に垂直磁化膜から面内磁化膜への遷移温度Ｔｔｈ₂
を有する。

【００３５】磁壁移動層１は、例えばＧｄＣｏ、ＧｄＦ
ｅＣｏ、ＧｄＦｅ、ＮｄＧｄＦｅＣｏなどの垂直磁気異
方性の小さな希土類−鉄族非晶質合金や、ガーネットな
どのバブルメモリ用材料が用いられる。

【００３６】各層の膜厚は、干渉層５が６０〜１００ｎ
ｍ、磁壁移動層１が２０〜４０ｎｍ、中間層２が５〜２
０ｎｍ、メモリ層３が４０〜１００ｎｍ、保護層６が４
０〜８０ｎｍである。

【００３７】上述した構成に加えて、更にＡｌ、ＡｌＴ
ａ、ＡｌＴｉ、ＡｌＣｒ、Ｃｕなどからなる金属層を付
加して、熱的な特性の調整ができるようにしてもよい。
さらに、高分子樹脂からなる保護コートを付与してもよ
い。さらに、各層が成膜された基板を貼り合わせた構成
としてもよい。

【００３８】次に、本形態の光磁気記録媒体における記
録情報の再生動作について説明する。

【００３９】図１（ｂ）には、光磁気記録媒体を図面に
向かって右（矢印Ａ方向）へ移動させながらレーザ光
（再生光）を照射したときのトラック中心における温度
分布を示してある。この温度プロファイルにおいて、媒
体温度が最大となる位置は、記録媒体（ディスク）の線
速度にもよるが、再生光スポット移動方向に対して、再
生光スポットの中心Ｂよりも若干後ろ側（図１（ａ）で
は右側）になる。再生光スポットの先端（再生スポット
の、移動方向に対して最も前側に位置する部分）から少
し後方（図１（ａ）では右）に位置する位置Ｘａにおい
て、媒体温度Ｔが中間層２のキュリー温度Ｔｃ₂に達
し、この位置Ｘａよりさらに後方側の領域では、媒体温
度Ｔはキュリー温度Ｔｃ₂を超える。

【００４０】上記の温度分布に対応する磁壁移動層１の
磁壁エネルギー密度σの分布は、図１（ｃ）に示すよう
に、位置Ｘ方向（再生スポットの移動方向）に勾配を有
し、図１（ｂ）に示した温度分布のピーク値の近傍に極
小値を持つ。この様に、位置Ｘ方向に磁壁エネルギー密
度σの勾配があると、位置Ｘに存在する各層の磁壁に対
して前述の式（１）から求まる力Ｆ１が作用する。この
力Ｆ１は、磁壁エネルギーの低い方（温度の高い方）に
磁壁を移動させるように作用する。磁壁移動層１は磁壁
抗磁力（層内で隣接する磁区の境界に形成される磁壁の
抗磁力）が小さく、磁壁移動度も大きいので、単独、す
なわち他の磁性層（２、３）との交換結合がなされてい
ない状態では、この力Ｆ１によって磁壁が容易に移動す
る。

【００４１】本形態の光磁気記録媒体では、上記の現象
を利用した磁区の拡大を伴う情報再生が以下のようにし
て行われる。

【００４２】位置Ｘａより前側（図１（ａ）では左側）
の領域では、媒体温度は磁性層２のキュリー温度Ｔｓ₂
に達していないため、各磁性層（１〜３）は垂直磁化膜
となっている。この領域では、磁壁移動層１は、中間層
２を介して磁壁抗磁力の大きなメモリ層３と交換結合し
ており、磁区が転写されている。各磁性層（１〜３）に
おいて、隣接磁区の間にはそれぞれ磁壁１２（ブロッホ
磁壁）が存在し、それぞれの磁壁１２はメモリ層３中の
磁壁の位置に対応した位置に固定されている。

【００４３】媒体温度Ｔが中間層２のキュリー温度Ｔｓ
₂以上の部分では、中間層２の磁化が消失して、磁壁移
動層１とメモリ層３との交換結合が切れる。この交換結
合が切れた領域では、磁壁移動層１の磁壁１２は、温度
勾配によって磁壁に加わる力Ｆ１にしたがって高温側へ
移動する。この磁壁が移動する速度は、記録媒体（ディ
スク）の移動速度に比べて十分に速いので、メモリ層３
に記録された磁区よりも大きな磁区が再生光スポット内
に得られることになる。

【００４４】ここまでの情報再生動作は、前述した特開
平６−２９０４９６号公報に記載された再生方法とほぼ
同じである。本形態では、この動作に加えて、スポット
後方からの磁壁移動に伴う不要な信号の漏れ込みを抑制
できるようになっている。

【００４５】まず、スポット後方からの磁壁移動に伴う
不要な信号の漏れ込みについて具体的に説明する。ここ
では、図１（ａ）に示した構成で、中間層２が垂直磁化
膜から面内磁化膜へ遷移するようには構成されていない
場合の、再生光スポット後方における各磁性層（１〜
３）の振る舞いについて説明する。

【００４６】再生光スポット後方で媒体温度が下がり、
中間層２における温度がキュリー温度Ｔｓ₂以下となる
と（図１に示す位置Ｘｃ）、メモリ層３と磁壁移動層１
との磁化の向きが逆になっている部分では、中間層２と
磁壁移動層１またはメモリ層３との間の界面に界面磁壁
が形成される。図２（ａ）に、磁壁移動層１と中間層２
との間に形成された界面磁壁を模式的に示す。この例で
は、再生光スポットの先端から少し後ろ側の位置（図１
のＸａの位置）で媒体温度が中間層２のキュリー温度Ｔ
ｓ₂に達し、再生光スポットの後方（図１のＸｂの位
置）で媒体温度が中間層２のキュリー温度Ｔｓ₂を下回
るようになっており、この位置Ｘｂより後方において、
中間層２と磁壁移動層１との間に界面磁壁１３が形成さ
れている。

【００４７】媒体温度がさらに温度Ｔｘまで下がって、
界面磁壁エネルギーが磁壁移動層１の保磁力エネルギー
よりも大きくなると、図２（ｂ）に示すように、メモリ
層３から磁壁移動層１への磁区の再転写が起こり、同時
に、磁壁移動層１に生じたブロッホ磁壁が高温側へ移動
する。これが、再生光スポット後方からの磁壁の移動で
ある。再生光スポットの照射により記録媒体上に生じる
温度分布における、媒体温度が最大となる位置は、その
スポット中心よりやや後方にあるが、スポット後方から
移動してくる磁壁はスポット内部まで入るため、これが
本来再生すべきスポット前方からの磁壁移動に伴う再生
信号と合成されてしまい、正確な信号再生を行えなくな
る。

【００４８】本形態では、中間層２が、上記の再生光ス
ポット後方からの磁壁移動を抑制することができるよう
に構成されている。図３は、その中間層のエネルギーの
温度依存性を示す特性図である。図３では、縦軸にエネ
ルギー、横軸に温度がとられており、温度Ｔｔｈ₂を境
界点として垂直磁化膜から面内磁化膜へ遷移するような
特性が示されている。以下、この図３を参照して、中間
層２の構成を具体的に説明する。

【００４９】一般に、飽和磁化をＭｓ、垂直磁気異方性
定数をＫｕとするとき、

【００５０】

【数２】Ｋ⊥＝Ｋｕ−２πＭｓ² （２）で定義される実効的な垂直磁気異方性定数Ｋ⊥により、
磁化の主な向きが決定されることが知られている。Ｋ⊥
が正の場合には垂直磁化膜、負の場合には面内磁化膜と
なる。ここで、「２πＭｓ²」は反磁界エネルギーであ
る。

【００５１】中間層２として室温付近に補償温度を持
ち、垂直磁気異方性が比較的小さい材料、組成を選ぶこ
とで、室温からキュリー温度Ｔｃ₂の間で「Ｋｕ」と
「２πＭｓ²」の大小関係を逆転させることができる。
すなわち、ある所定の温度Ｔｔｈ₂（０＜Ｔｔｈ₂＜Ｔｃ
₂）以下では、

【００５２】

【数３】Ｋｕ＞２πＭｓ²，Ｋ⊥＞０（３）となって垂直磁化膜となり、温度Ｔｔｈ₂以上では、

【００５３】

【数４】Ｋｕ＜２πＭｓ²，Ｋ⊥＜０（４）となって面内磁化膜となるように中間層２を構成するこ
とができる。

【００５４】中間層２が垂直磁化膜である磁壁移動層１
とメモリ層３の間に積層される構造の場合、それら垂直
磁化膜からの交換結合力が働いて見かけ上のＫｕが増加
するため、必ずしも温度Ｔｔｈ₂を境界点として中間層
２が垂直磁化膜から面内磁化膜に遷移するわけではな
い。例えば、図１（ａ）の例では、再生光スポット後方
領域において、メモリ層３と磁壁移動層１の磁化（特に
遷移金属副格子磁化）の向きが同一方向である場合は、
Ｔｔｈ₂以上であっても中間層２に対してそれらの層か
ら同一方向に交換結合力が働くため、中間層２の磁化は
垂直となる。このときのエネルギーの関係は、

【００５５】

【数５】２πＭｓ₂ ²＜Ｋｕ＋σ₁₂／（４ｈ₂）＋σ₂₃／（４ｈ₂）（５）で示される。ここで、「Ｍｓ₂」は中間層２の飽和磁
化、「ｈ₂」は中間層２の膜厚をそれぞれ表す。また、
「σ₁₂」、「σ₂₃」はそれぞれ中間層２が面内磁化膜で
あるときの、中間層２と磁壁移動層１との間、中間層２
とメモリ層３との間に生じる単位面積あたりの界面磁壁
エネルギーを表す。なお、厳密には磁壁移動層１、メモ
リ層３の両層からの静磁結合力も働くが、磁壁移動を利
用した信号再生の場合、温度Ｔｃ₂付近の温度では、浮
遊磁界の影響を受けて磁壁の移動が妨げられないように
磁壁移動層１、メモリ層３の飽和磁化は小さく設定され
るので、中間層２に働く静磁結合力は無視しても差し支
えない。

【００５６】上記式（５）を満足しない場合は、磁壁移
動層１、メモリ層３の磁化の向きに関わらず、中間層２
が面内磁化膜となるため、再生光スポット後方での磁区
の再転写は抑制される。しかし、この場合は、再生光ス
ポット前方でも中間層２が面内磁化膜となってしまうた
めに、磁壁移動直前での磁区の転写不安定となり、再生
信号のジッターが増加するなど信号品位低下の原因とな
る。

【００５７】一方、再生光スポット後方において、磁壁
移動層１とメモリ層３の磁化の向きが逆方向の場合に
は、境界温度Ｔｔｈ₂’（Ｔｃ₂＞Ｔｔｈ₂’＞Ｔｔｈ₂）
以上で、下記条件を満たし、中間層２の磁化は面内とな
る。

【００５８】

【数６】ＥＣ₁＞Ｋｕ−２πＭｓ₂ ²＋σ₂₃／（４ｈ₂）＋σ₁₂／（２Ｍｓ₁ｈ₁）（６）尚、「ＥＣ₁」は磁壁移動層１の保磁力エネルギー、
「σ₂₃／４ｈ₂」はメモリ層３と中間層２の界面での交
換結合エネルギー、「Ｋｕ−２πＭｓ₂ ²」は中間層２自
身の実効的な垂直磁気異方性エネルギー、「σ₁₂／（２
Ｍｓ₁ｈ₁）」は磁壁移動層１と中間層２の間に界面磁壁
エネルギーである。

【００５９】また、境界温度Ｔｔｈ₂’未満では、

【００６０】

【数７】ＥＣ₁＜Ｋｕ−２πＭｓ₂ ²＋σ₂₃／（４ｈ₂）＋σ₁₂／（２Ｍｓ₁ｈ₁）（７）を満足し、中間層２の磁化は垂直となり、メモリ層3の磁
区は磁壁移動層１へ再転写される。

【００６１】以上のことから、上記（５）、（６）、
（７）を満足するように膜処方を選ぶことで、再生光ス
ポット前方で中間層２が面内磁化膜となることがなく、
再生光スポット後方での磁区の再転写を抑制することが
できる。これにより、再生光スポット後方からの磁壁移
動に伴う信号の漏れ込みを抑制することができ、安定し
た信号再生を行うことができる。

【００６２】以上説明したように、本形態の光磁気記録
媒体では、中間層２はメモリ層３と磁壁移動層１の磁化
が互いに逆向きの場合には、室温よりやや高い温度から
キュリー温度Ｔｃ₂までの広い範囲で面内磁化膜となる
ように構成される。レーザ光が照射される前は、媒体温
度は室温であるため、磁壁移動層１、中間層２、メモリ
層３は互いに交換結合され、メモリ層３の磁区が磁壁移
動層１に転写される。レーザ光照射により媒体温度がキ
ュリー温度Ｔｃ₂に達すると、中間層２の磁化が消磁さ
れ、これによりメモリ層３と磁壁移動層１の間の交換結
合が切断され、磁壁移動層１において前述の磁壁移動が
生じる。

【００６３】媒体温度が下がってキュリー温度Ｔｃ₂を
下回ると、メモリ層３と磁壁移動層１の磁化の向きが逆
になっている部分において、中間層２に面内磁化膜が形
成され、この領域では、メモリ層３から磁壁移動層１へ
の磁区の再転写は生じない。これにより、再生光スポッ
トの後方の磁壁移動が抑制される。

【００６４】上記面内磁化膜の部分は、媒体温度が境界
温度を下回った時点で垂直磁化膜に遷移し、その結果、
メモリ層３から磁壁移動層１への磁区の再転写が生じ
る。これにより、メモリ層３の磁区がすべて磁壁移動層
１へ再転写されることとなり、次回の情報再生が可能に
なる。

【００６５】本形態の光磁気記録媒体によれば、再生レ
ーザ光の前縁に位置するキュリー温度Ｔｃ₂付近の磁区
をレーザスポット内に拡大して再生することができ、か
つ、レーザスポット後方からの磁壁移動に伴う信号の漏
れ込みを抑制しながら信号再生が行えるため、線記録密
度を上げた場合にも光学系の回折限界に左右されること
なく、振幅の十分に大きな再生信号を得ることができ
る。

【００６６】次に、本実施形態の光磁気記録媒体へのデ
ータ信号の記録動作について簡単に説明する。

【００６７】データ信号の記録は、記録媒体を移動させ
ながら、メモリ層３がほぼキュリー温度Ｔｃ₃になるよ
うなパワーを有するレーザ光をトラックに沿って照射し
ながら外部磁場を記録すべきデータ信号に応じて変調し
て行うか、または、一定方向の磁界を印加しながら記録
すべきデータ信号に応じてレーザパワーを変調して行
う。後者の場合は、光スポット内の所定領域のみがキュ
リー温度Ｔｃ₃になるようにレーザ光の強度を調整すれ
ば、その光スポット径より小さい記録磁区を形成するこ
とができ、その結果、光の回折限界以下の周期でデータ
信号を記録することができる。

【００６８】図４に、図１に示した光磁気記録媒体への
データ記録およびその再生が可能な記録再生装置の光学
系の一例を示す。この記録再生装置は、周知の光磁気デ
ィスク記録再生装置の光学系であって、レーザー光源８
１、偏光ビームスプリッタ８２および対物レンズ８３か
らなる。レーザー光源８１は記録再生用のもので、波長
は６８０ｎｍである。

【００６９】レーザー光源８１から出射されたレーザ光
の進行方向に、偏光ビームスプリッタ８２、対物レンズ
８３が順次配置されている。偏光ビームスプリッタ８２
は、レーザー光源８１からのレーザ光について、Ｐ偏光
成分を７０〜８０％透過し、Ｓ偏光成分を１００％反射
するよう設計されている。対物レンズ８３は、図１
（ａ）に示した構造の光磁気記録媒体８０に対向配置さ
れ、レーザー光源８１から出射したレーザ光がこの対物
レンズ８５によって記録媒体８０の記録面上に集光され
る。再生時には、レーザ光の照射により、記録媒体を図
１（ｂ）に示したような温度勾配で加熱することができ
る。この場合、光磁気記録媒体８０からの反射光は、偏
光ビームスプリッタ８２にて反射され、不図示の光検出
器にて検出される。

【００７０】

【実施例】（実施例１）周知の直流マグネトロンスパッ
タリング装置に、ＢドープしたＳｉ、及びＧｄ、Ｔｂ、
Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｌの各ターゲットを取り付け、トラッキ
ング用の案内溝が予め形成されたポリカーボネート基板
を基板ホルダーに固定した後、１×１０ ^-5Ｐａ以下の高
真空なるまでチャンバー内をクライオポンプで真空排気
した。真空排気したまま、Ａｒガスを０．５Ｐａとなる
までチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、以
下の手順でターゲットをスパッタリングして各層を形成
した。なお、ＳｉＮ層成膜時には、Ａｒガスに加えてＮ
₂ガスを導入し、直流反応性スパッタにより成膜を行っ
た。

【００７１】最初に、下地層として膜厚９０ｎｍのＳｉ
Ｎ層を成膜した。続いて、磁壁移動層として膜厚３０ｎ
ｍのＧｄ₂₇Ｆｅ₆₀Ｃｏ₁₀Ａｌ₃層、中間層として膜厚１
０ｎｍのＧｄ₂₁Ｆｅ₇₁Ａｌ₈層、メモリ層として膜厚８
０ｎｍのＴｂ₂₂Ｆｅ₅₈Ｃｏ₂₀層を順次成膜した。最後
に、保護層として膜厚５０ｎｍのＳｉＮ層を成膜した。

【００７２】各磁性層は、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａ
ｌの各ターゲットに投入するパワーの比によって組成比
を制御した。磁壁移動層のキュリー温度（Ｔｃ₁）は２
７０℃程度となるように調整し、中間層のキュリー温度
（Ｔｃ₂）は１３０℃程度、補償温度（Ｔｃｏｍｐ₂）は
４０℃、メモリ層のキュリー温度（Ｔｃ₃）は２９０℃
程度となるように調整した。

【００７３】磁性層に直線偏光のレーザ光を検出光とし
て入射し、反射の際のその磁性層の磁界の向きに応じた
偏光面の回転（カー回転角θＫ）を測定することで、垂
直磁化膜か面内磁化膜かを確認することができる。中間
層単層で、温度を上げながら磁界０のときの残留カー回
転角θＫを測定したところ、室温から８０℃の範囲で残
留カー回転角が現われ、垂直磁化膜となっていることが
確認された。また、８０℃以上では面内磁化膜となって
いることが確認された。

【００７４】本実施例の光磁気記録媒体（ディスク）を
線速５ｍ／ｓで回転させながら、波長６８０ｎｍのレー
ザ光および外部磁界を用いて情報記録再生を行ったとこ
ろ、記録マーク長（磁区長）０．１０μｍでＣ／Ｎ比
（記録周波数を中心にして、３０ｋＨｚ帯域幅で測定し
たＳＮ比）４３ｄＢが得られ、記録マーク長を１．０μ
ｍまで長くしてもレーザスポット後方からの磁壁移動に
伴う漏れ込み信号は現われなかった。

【００７５】なお、ランド、グルーブのいずれを情報ト
ラックとして用いても良いが、本実施例では、磁壁移動
をなめらかに行うため、情報記録再生に先立ってグルー
ブ部を高出力レーザでアニール処理し、情報トラック間
で磁壁が生じないような処理を施した。

【００７６】（実施例２）ランド／グルーブの段差の大
きな基板上に、上述の実施例１と同様の構成の層を同様
の手順で積層した。図５は、本実施例の光磁気記録媒体
の部分断面図である。基板２４には深さ１８０ｎｍの矩
形の案内溝が形成されており、これによりランド／グル
ーブが構成されている。この基板２４上に、干渉層２
５、磁壁移動層２１、中間層２２、メモリ層２３、保護
層２６が順次形成されている。本実施例の場合、厳密に
いうと、ランド／グルーブの段差部分（テーパ部分）に
も多少膜が堆積することになるが、ランド／グルーブの
部分と比較して、その部分の膜厚は非常に薄いため、段
差部分における磁気的な結合は無視することができる。
この構成によれば、ランド／グルーブの段差の大きくと
ったことにより、成膜と同時にトラック間を磁気的に分
断することができ、実施例１で行ったような高出力レー
ザによるアニールを省略することができる。

【００７７】上記のように構成された本実施例の光磁気
記録媒体を実施例１と同じ条件で情報記録再生を行った
ところ、実施例１と同等の再生信号を得ることができ
た。また、本実施例の場合、ランドとグルーブの双方に
データ記録を行うことができるため、トラックピッチ方
向の記録密度を実施例１のものより向上させることがで
きた。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
再生光スポットの後方からの磁壁の移動に伴う信号の漏
れ込みがなくなるので、振幅の大きい、良好な再生信号
を得ることができる。

【００７９】また、本発明によれば、中間層の組成を変
えただけであるので、従来の記録再生装置にそのまま用
いることができ、装置および記録媒体の複雑化、コスト
アップを伴わずに媒体の大容量化が図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である光磁気記録媒体およ
びその情報再生原理を説明するための図で、（ａ）は光
磁気記録媒体の構成および再生用光ビーム照射による磁
化状態の変化を示す模式的断面図、（ｂ）はその再生用
光ビーム照射時の光磁気記録媒体に形成される温度分布
を示す特性図、（ｃ）は（ｂ）の温度分布に対応する磁
壁移動層の磁壁エネルギー密度σの分布を示す特性図で
ある。

【図２】（ａ）は、磁壁移動層と中間層との間に形成さ
れる界面磁壁の模式図、（ｂ）は、再生光スポット後方
からの磁壁の移動を示す模式図である。

【図３】図１に示す中間層のエネルギーの温度依存性を
示す特性図である。

【図４】図１に示す光磁気記録媒体へのデータ記録およ
びその再生が可能な記録再生装置の光学系の一例を示す
図である。

【図５】本実施例の一実施例である光磁気記録媒体の部
分断面図である。

【図６】特開平６−２９０４９６号公報に開示された光
磁気記録媒体およびその情報再生原理を説明するための
図で、（ａ）は光磁気記録媒体の構成および再生用の光
ビームが照射された部分の磁化状態を示す模式的断面
図、（ｂ）はその光ビーム照射時の光磁気記録媒体に形
成される温度分布を示す特性図、（ｃ）は（ｂ）の温度
分布に対応する磁壁移動層の磁壁エネルギー密度σの分
布を示す特性図である。

【図７】磁壁移動を伴う従来の情報再生方法におけるス
ポット位置と再生信号の関係を示す模式図である。

【図８】磁壁移動を伴わない従来の情報再生方法におけ
るスポット位置と再生信号の関係を示す模式図である。

【符号の説明】

１、２１磁壁移動層２、２２中間層３、２３メモリ層４、２４基板５、２５干渉層６、２６保護層１１磁化の向き１２、１１５、１３４磁壁１３界面磁壁８１レーザー光源８２偏光ビームスプリッタ８３対物レンズ１１１〜１１３磁性層１１４原子スピンの向き１１６光ビームスポット１１７磁壁の移動方向１３１再生用スポット１３２再生用スポット移動方向１３５磁壁移動方向１３６情報トラック

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】室温で互いが磁気的に交換結合される少
なくとも第１、第２、第３の磁性層が順次積層されてな
り、前記第３の磁性層に形成された磁区が磁壁と共に前
記第１の磁性層に転写される光磁気記録媒体であって、前記第２の磁性層は、前記第１および第３の磁性層より
もキュリー温度が低く、かつ、垂直磁化膜から面内磁化
膜へ遷移する前記室温より高い境界温度を有し、前記第１の磁性層は、前記第２の磁性層のキュリー温度
近傍で前記磁壁の移動が可能であることを特徴とする光
磁気記録媒体。
【請求項２】前記第１の磁性層は、希土類−鉄族元素
非晶質合金よりなり、所定の温度域において希土類元素
副格子磁化が優勢となる組成であることを特徴とする請
求項１に記載の光磁気記録媒体。
【請求項３】前記第１乃至第３の磁性層からなる情報
記録領域に複数の情報トラックが形成され、これら情報
トラック間で前記第１の磁性層が互いに磁気的に分離さ
れていることを特徴とする請求項１に記載の光磁気記録
媒体。
【請求項４】前記第３の磁性層と前記第２の磁性層と
の界面での交換結合エネルギーをσ₂₃／４ｈ₂、前記第
２の磁性層の実効的な垂直磁気異方性エネルギーをＫｕ
−２πＭｓ₂ ²、前記第１の磁性層と前記第２の磁性層と
の界面に形成される界面磁壁エネルギーをσ₁₂／（２Ｍ
ｓ₁ｈ₁）、前記第１の磁性層の保磁力エネルギーをＥＣ
₁とするとき、前記第１磁性層と第２磁性層の磁化が逆
向きの場合、ＥＣ₁＞Ｋｕ−２πＭｓ₂ ²＋σ₂₃／（４ｈ₂）＋σ₁₂／
（２Ｍｓ₁ｈ₁）が満たされることを特徴とする請求項１に記載の光記磁
気録媒体。
【請求項５】室温で互いが磁気的に交換結合される少
なくとも第１、第２、第３の磁性層が順次積層されてな
り、前記第３の磁性層に形成された磁区が磁壁と共に前
記第１の磁性層に転写される光磁気記録媒体において行
われる情報再生方法であって、前記光磁気記録媒体上に前記第２の磁性層のキュリー温
度を超える温度域を有する所定の温度分布を形成し、前
記第２の磁性層のキュリー温度を超える温度域において
前記第１および第３の磁性層の間の交換結合を切断する
とともに、前記第１の磁性層に形成された磁壁を前記温
度分布の温度勾配によって高温側へ移動させるステップ
と、前記第２の磁性層のキュリー温度以下への冷却過程にお
いて、前記第１の磁性層の遷移金属副格子磁化の向きと
前記第３の磁性層の遷移金属副格子磁化の向きとが互い
に逆向きとなる領域において、該領域の媒体温度が前記
キュリー温度から前記室温より高い所定の温度に下がる
まで前記第２の磁性層を面内磁化膜とし、該所定の温度
を下回った時点で前記第２の磁性層を垂直磁化膜へ遷移
させるステップとを含むことを特徴とする情報再生方
法。
【請求項６】前記所定の温度が垂直磁化膜から面内磁
化膜へ遷移する境界温度であり、前記第３の磁性層と前記第２の磁性層との界面での交換
結合エネルギーをσ₂₃／４ｈ₂、前記第２の磁性層の実
効的な垂直磁気異方性エネルギーをＫｕ−２πＭｓ₂ ²、
前記第１の磁性層と前記第２の磁性層との界面に形成さ
れる界面磁壁エネルギーをσ₁₂／（２Ｍｓ₁ｈ₁）、前記
第１の磁性層の保磁力エネルギーをＥＣ ₁とするとき、
前記境界温度において下記条件ＥＣ₁＞Ｋｕ−２πＭｓ₂ ²＋σ₂₃／（４ｈ₂）＋σ₁₂／
（２Ｍｓ₁ｈ₁）が満たされることを特徴とする請求項５に記載の情報再
生方法。