JP2737241B2 - 光磁気記録媒体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学的記録に用いる光磁気記録媒体に関す
る。

〔従来の技術とその課題〕

光メモリー素子の中でも追加記録、消去が可能なイレ
ーザブル型メモリーとして、光磁気記録方式が実用化さ
れている。光磁気記録媒体の光磁気記録層（以下記録層
と呼ぶ場合もある）としては総合的な特性から見て、現
在の所、希土類−遷移金属薄膜が最も多く用いられてい
る。希土類−遷移金属薄膜は酸化され易いので、記録層
の両側を保護膜でサンドイッチする層構成（サンドイッ
チ構成）が通常用いられている。

この構成では反射光量をかせぐため、記録層の膜厚は10
00Å程度に設定される。

しかし、このようなサンドイッチ構成では、低磁界
（100〜300Oe）で、記録・消去が十分におこなえなかっ
た。そこで我々は層構成と記録層の物性値をある特定な
物とすることにより、低磁界で記録・消去が可能なこと
を見出した（特願昭63−53166）。

すなわち、反射膜を用いて層構成（反射膜構成）によ
る。この構成では反射光量をかせぐため光磁気記録層は
膜厚400Å程度に設定される。反射膜構成はサンドイッ
チ構成よりはるかに弱い外部磁界で記録・消去が可能で
あるが、より低磁界で記録・消去を可能とするためには
記録層の組成を限定しなければならない。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者等は、低磁界で記録・消去可能な光磁気記録
媒体を提供すべく鋭意検討した結果、光磁気記録層の物
性値をある特定の関係に制御することにより、低磁界で
記録・消去可能なこと、また、記録層の物性値をある特
定の関係に制御するためには記録層を複層化することが
有効なことを見出した。

〔発明の構成〕

本発明の要旨は、透明基板上に、干渉層、希土類と遷
移金属の合金からなる複数の光磁気記録層、AlまたはAl
合金からなる反射層を順次設けてなる光磁気記録媒体で
あって、上記複数の光磁気記録層のうち少なくとも１層
は遷移金属リッチの層であり、かつ上記複数の光磁気記
録層の各層が、磁界を加えていないとき、界面で磁壁が
生じないよう結合しており、かつ以下に定義される単位
面積あたりの磁化（ΣMidi）が下記式（Ｉ）を満足する
ことを特徴とする光磁気記録媒体。

−0.0001≦ΣMidi≦0.0008emu/cm² ……（Ｉ） Mi: 各光磁気記録層の室温における単位体積あたりの
磁化 di: 各光磁気記録層の膜厚 ここで、Miの値は その光磁気記録層が遷移金属リッチの場合は正、逆に
希土類金属リッチの場合を負とする。

以下本発明を詳細に説明する。

まず、本発明において用いられる基板としては、ガラ
ス、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等のプラスチ
ック、又はアルミニウム等の金属、ガラス上に溝つき樹
脂を形成した基板等が挙げられる。

基板の厚みは１〜2mm程度が一般的である。

干渉層としては金属酸化物や金属チッ化物、無機炭化
物などが用いられる。金属酸化物としてはAl₂O₃、Ta
₂O₅、SiO、SiO₂の金属酸化物単独あるいはこれらの混合
物、あるいはAl−Ta−Ｏの複合酸化物等が挙げられる。
また更にこれらに他の元素、例えばTi、Zr、Ｗ、Mo、Yb
等が酸化物の形で単独あるいはAl、Taと複合して酸化物
を形成していてもよい。これらの金属酸化物は緻密で外
部からの水分や酸素の侵入を防ぎ、耐食性が高く光磁気
記録層との反応性も小であり、また、基板として樹脂基
板を使用する場合にも樹脂との密着性に優れる。

金属チッ化物としては、具体的にはSi、Al、Ge等の金
属のチッ化物あるいはこれらの２種以上の複合チッ化物
又はこれらとNb、Taとの複合チッ化物（例えば、SiNbN,
SiTaN等）が挙げられる。なかでもSiを含有するチッ化
物が良好な結果をもたらす。

金属チッ化物は緻密で外部からの水分や酸素の侵入を
防ぎ、それ自身の耐食性が高く、光磁気記録層との反応
性が小である。

一方、無機酸化物としてはB₄C、SiC等があげられる。

特に、酸化タンタル（Ta₂O₅）は、内部応力が小さ
く、クラックの発生が少ないので好適に用いられる。

この干渉層の膜厚は屈折率により最適膜厚が異なる
が、通常600Å〜800Å程度が適当である。

光磁気記録層は、希土類と遷移金属との合金からな
り、少なくとも１層は遷移金属リッチの層を含む複数の
層から構成される。また各記録層の磁化の向きは、磁界
を加えていないとき界面に磁壁を生じないようにし、記
録層全体の磁化の大きさをある範囲内に制御する。

遷移金属（transition metal）−重希土類金属（heav
y rare earth metal）合金は、外部に現れる化の向き及
び大きさは、合金内部の遷移金属原子（以下、TMと略
す）のスピン（spin）の向き及び大きさと重希土類金属
原子（以下、REと略す）のスピンの向き及び大きさとの
関係で決まる。例えばTMのスピンの向き及び大きさを点
線のベクトルで表わし、REのスピンのそれを実線のベ
クトル↑とで表し、合金全体の化の向き及び大きさを二
重実線のベクトルで表す。このとき、ベクトルはベ
クトルとベクトル↑の和として表わされる。ただし、
合金の中ではTMスピンとREスピンとの相互作用のために
ベクトルとベクトル↑とは、向きが必ず逆になってい
る。従って、と↑との和或いは↑ととの和は、両者
の強度が等しいとき、合金のベクトルはゼロ（つまり、
外部に現われる磁化の大きさはゼロ）になる。このゼロ
になるときの合金組成は補償組成（compensation compo
sition）と呼ばれる。それ以外の組成のときには、合金
は両スピンの強度差に等しい強度を有し、いずれか大き
い方のベクトルの向きに等しい向きを有するベクトル
（又は）を有する。このベクトルの磁化が外部に現
れる。例えば ある合金組成のTMスピンとREスピンの各ベクトルの強
度が、どちらか一方が大きいとき、その合金組成は、強
度の大きい方のスピン名をとって○○リッチ例えばREリ
ッチであると呼ばれる。

界面に磁壁を生じないような向きとは、副格子磁化の
向きがそろうような向きであり、具体的には、界面の両
側が希土類金属リッチどうしまたは遷移金属リッチどう
しでは平行、希土類金属リッチと遷移金属リッチの組み
合わせのときは反平行となる。

ここでは２層から構成される記録層について説明する
が、３層以上の場合は２層の場合と考え方は同じであ
る。

記録層としては、例えばGdFeCo/TbFeCo,GdFeCo/DyFeC
o,NdFeCo/TbFeCo,NdFeCo/DyFeCo,TbFeCo/TbFeCo,TbFeCo
/DyFeCo等が用いられる。好ましくは、GdFeCo系/TbFe系
でその内GdFeCoはGdをGdFeCo全体量の15〜30原子％、Co
をGdFeCo全体量の10〜40原子％、TbFe系はTbをTbFeCo全
体量の13〜30原子％含有するのが良い。TbFe系磁性層に
はCo等を含有させても良く、その場合CoはTbFeCo全体量
の０〜20原子％程度含有しているのが良い。記録層の膜
厚は、（Ｉ）式の範囲内で設定されるが再生特性の影響
を考えると200〜600Å、さらには250〜400Åが好まし
い。２層の厚み比率は組成によって変るが、通常1:7〜
7:1、好ましくは1:4〜4:1、より好ましくは1:2〜2:1程
度である。（Ｉ）式を２層膜に適用すると（II）式とな
る。

−0.0001M₁d₁＋M₂d₂0.0008 ……（II） このような特性を示す記録層は、この記録層上に反射
層を設けた反射膜構成とすることにより感度、信号強度
が大きく、低磁界でノイズの増加しない記録媒体が得ら
れる。その理由は完全に明確とされていないが、上記の
ような層構成とすることにより、記録層中の反磁界の発
生が抑えられたこと、磁化反転過程が変化したこと、お
よび熱伝導の影響等が考えられる。

反射層は、AlまたはAl合金の薄膜が用いられる。特に
AlにTa、Ti、Zr、Ｖ、Pt、Mo、Cr、Pd等を15at％以下添
加した合金はC/N比感度共に良好な特性をもたらす。反
射層の厚みは250〜500Å程度が好ましい。反射層上に更
に保護膜を設けても良い。

上記干渉層、記録層および反射層の作成にはスパッタ
リング等の物理蒸着法（PVD）、プラズマCVDのような化
学蒸着法（CVD）等が適用される。

PVDによって膜の作成を行うには、所定の組成をもっ
たターゲットを用いて電子ビーム蒸着またはスパッタリ
ングにより基板上に各層を堆積するのが通常の方法であ
る。

また、イオンプレーティングを用いる方法も考えられ
る。

膜の堆積速度は早すぎると膜応力を増加させ、遅すぎ
れば生産性に影響するので通常0.1Å/sec〜100Åsec程
度とされる。

〔実施例〕

以下に実施例をもって本発明を更に詳細に説明するが
本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に限定さ
れるものではない。

実施例 ポリカーボネート基板をマグネトロンスパッタ装置に
導入し３×10^-7Torr以下まで排気した後Arを70sc cm、N
₂を9sc cm導入し、圧力を24×10^-3Torrに調整した。こ
の状態で700Wのパワーで５インチφのSiターゲットをRF
スパッタリングし１Å/secの速度で屈折率2.3の窒化シ
リコンの干渉層を700Å形成した。

チャンバーを一度排気した後Arを100sc cm、4.4×10
^-3Torrの圧力に導入しGdとFe₇₀Co₃₀のターゲットを同時
スパッタリングした。

組成を変える時はスパッタ時のGdターゲットへの投入
電力及びFe₇₀Co₃₀ターゲットへの投入電力を変える事に
よって、Gdの、GdFeCo全体量に占める割合を変えた。Gd
FeCo層の膜厚は200Åとなるように作製した。

その後すぐに、TbとFe₉₀Co₁₀のターゲットを同時スパ
ッタリングした。

GdFeCo層と同じく、組成を変える時はスパッタ時のTb
ターゲットへの投入電力及びFe₉₀Co₁₀ターゲットへの投
入電力を変える事によって、Tbの、TbFeCo全体量に占め
る割合を変えた。TbFeCo層の膜厚は200Åとなるように
作製した。

次にAlターゲット上にTaチップを配し、Al₉₇Ta₃の反
射層を400Å形成した。作成したディスク（No.1〜４）
の記録層組成・膜厚・磁化を表１に示す。単位面積あた
りの磁化は（Ｉ）式を満たしている。このディスクを光
磁気記録再生装置を用いて、以下の条件で記録・再生し
ノイズレベルを測定した。

（条件） ｒ＝30mm、CAV1800rpm ｆ＝1KHz、duty50％ 記録磁界 200Oe 再生パワー 1.4mW 同じディスクを磁界変調方式により、以下の条件で記
録し、記録・再生特性を測定した。

（条件） ｒ＝30mm、CLV4m/sec ｆ＝1MHz、duty50％ 外部磁界 200Oe 書き込みパワー 5.0mW 再生パワー 1.0mW 第１図、第２図に測定結果を示す。図中、黒丸（●）
が、実施例のものである。すべてのサンプルが、記録後
のノイズレベルが低く、200Oeの低磁界で十分な記録が
行われていることが解る。また、磁界変調方式により、
記録・再生されたときのC/Nは、すべてのサンプルにお
いて、51dB以上の良い値が得られている。

〔比較例〕

記録層の単位面積あたりの磁化が（Ｉ）式を満たして
いない事以外実施例と同じ構成であるディスクを作製し
た。作製したディスク（No.5〜８）の記録層組成・膜厚
・磁化を表１に示す。実施例と同じ条件で測定した結果
を同じく第１図、第２図に示す。図中、黒四角（■）
が、比較例のものである。いずれのサンプルも記録後の
ノイズレベルが高く、低磁界では記録できないことが解
る。また、磁界変調方式により、記録・再生されたとき
のC/Nは、すべてのサンプルにおいて、48dB以下の値し
か得られなかった。

〔発明の効果〕 本発明によれば、低磁界での消去・書き込みが可能な
光磁気記録媒体が得られる。さらに磁界変調方式による
記録に好適な媒体でもある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の実施例及び比較例による記録後のノイ
ズレベルを示したものである。黒丸……実施例、黒四角
……比較例。第２図は本発明の実施例及び比較例による
磁界変調記録によるC/N比を示したものである。黒丸…
…実施例、黒四角……比較例。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小松 昌生 神奈川県横浜市緑区鴨志田町1000番地 三菱化成株式会社総合研究所内 (72)発明者 内野 健一 神奈川県横浜市緑区鴨志田町1000番地 三菱化成株式会社総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−239349（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−191337（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−211343（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−133243（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明基板上に、干渉層、希土類と遷移金属
   の合金からなる複数の光磁気記録層、AlまたはAl合金か
   らなる反射層を順次設けてなる光磁気記録媒体であっ
   て、上記複数の光磁気記録層のうち少なくとも１層は遷
   移金属リッチの層であり、かつ上記複数の光磁気記録層
   の各層が、磁界を加えていないとき、界面で磁壁が生じ
   ないよう結合し、かつ以下に定義される単位面積あたり
   の磁化（ΣMidi）が下記式（Ｉ）を満足することを特徴
   とする光磁気記録媒体。 −0.0001≦ΣMidi≦0.0008emu/cm² ……（Ｉ） Mi: 各光磁気記録層の室温における単位体積あたりの
   磁化 di: 各光磁気記録層の膜厚 ここで、Miの値は その光磁気記録層が遷移金属リッチの場合は正、逆に希
   土類金属リッチの場合を負とする。