JPH06290496A

JPH06290496A - 光磁気記録媒体、再生方法および再生装置

Info

Publication number: JPH06290496A
Application number: JP7714193A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Shiratori; 力白鳥
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-04-02
Filing date: 1993-04-02
Publication date: 1994-10-18
Anticipated expiration: 2017-10-07
Also published as: JP3332458B2

Abstract

(57)【要約】【構成】第１の磁性層（１１）、第２の磁性層（１
２）、第３の磁性層（１３）が順次積層され、該第１の
磁性層（１１）は、第３の磁性層に比べて相対的に磁壁
抗磁力が小さく磁壁移動度大きく、第２の磁性層（１
２）は該第１の磁性層および第３の磁性層よりもキュリ
ー温度の低い光磁気記録媒体。更に第４の磁性層を第１
と第２の間に設けてもよい。磁壁（１５）は、加熱Ｔ_s
により後方に移動する。【効果】再生信号振幅を低下させることなく光の回折
限界以下の周期の信号が高速で再生可能となり、記録密
度並びに転送速度を大幅に向上でき、再生装置の小型化
も可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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
体等に関し、更に詳しくは媒体の高密度記録化を可能と
する光磁気記録媒体、再生方法および再生装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】書き換え可能な高密度記録方式として、
半導体レーザーの熱エネルギーを用いて、磁性薄膜に磁
区を書き込んで情報を記録し、磁気光学効果を用いて、
この情報を読み出す光磁気記録媒体が注目されている。
また、近年この光磁気記録媒体の記録密度を高めて更に
大容量の記録媒体とする要求が高まっている。

【０００３】光磁気記録媒体等の光ディスクの線記録密
度は、再生光学系のレーザー波長および対物レンズの開
口数に大きく依存する。すなわち、再生光学系のレーザ
ー波長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、信号再生時の空間周波数は２
ＮＡ／λ程度が検出可能な限界となってしまう。

【０００４】したがって、従来の光ディスクで高密度化
を実現するためには、再生光学系のレーザー波長を短く
し、対物レンズの開口数ＮＡを大きくする必要がある。
しかしながら、レーザー波長や対物レンズの開口数の改
善にも限度がある。このため、記録媒体の構成や読み取
り方法を工夫し、記録密度を改善する技術が開発されて
いる。

【０００５】例えば、特開平３−９３０５８号において
は、磁気的に結合される再生層と記録保持層とを有して
なる多層膜の、記録保持層に信号記録を行うとともに、
再生層の磁化の向きを揃えた後、レーザー光を照射して
加熱し、再生層の昇温領域に、記録保持層に記録された
信号を転写しながら読み取る信号再生方法が提案されて
いる。

【０００６】この方法によれば、再生用のレーザーのス
ポット径に対して、このレーザーによって加熱されて転
写温度に達し信号が検出される領域は、より小さな領域
に限定できるため、再生時の符号間干渉を減少させ、光
の回折限界以下の周期の信号が再生可能となる。

【０００７】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、特
開平３−９３０５８号記載の光磁気再生方法では、再生
用のレーザーのスポット径に対して、有効に使用される
信号検出領域が小さくなるため、再生信号振幅が大幅に
低下し、十分な再生出力が得られない欠点を有してい
る。

【０００８】また、再生層の磁化をレーザー光が照射す
る前に一方向に揃えなければならない。そのため、従来
の装置に再生層の初期化用磁石を追加することが必要と
なる。このため前記再生方法は、光磁気記録装置が複雑
化し、コストが高くなる、小型化が難しい等の問題点を
有している。

【０００９】本発明は、この様な従来技術の課題を解決
すべくなされたものである。すなわち本発明の目的は、
再生信号振幅を低下させることなく光の回折限界以下の
周期の信号が高速で再生可能となり、記録密度並びに転
送速度を大幅に向上でき、再生装置の小型化も可能な光
磁気記録媒体、再生方法および再生装置を提供すること
にある。

【００１０】

【問題点を解決するための手段】上記目的は、以下の本
発明により達成される。

【００１１】本発明の第１の光磁気記録媒体は、少なく
とも、第１、第２、第３の磁性層が順次積層されている
光磁気記録媒体であって、該第１の磁性層は、周囲温度
近傍の温度において該第３の磁性層に比べて相対的に磁
壁抗磁力が小さく磁壁移動度大きな垂直磁化膜からな
り、該第２の磁性層は、該第１の磁性層および第３の磁
性層よりもキュリー温度の低い磁性層からなり、該第３
の磁性層は垂直磁化膜であることを特徴とする光磁気記
録媒体である。

【００１２】本発明の第２の光磁気記録媒体は、少なく
とも、第１、第４、第２、第３の磁性層が順次積層され
ている光磁気記録媒体であって、該第１の磁性層は、周
囲温度近傍の温度において該第３の磁性層に比べて相対
的に磁壁抗磁力が小さな垂直磁化膜からなり、該第２の
磁性層は、該第１の磁性層および第３の磁性層よりもキ
ュリー温度の低い磁性層からなり、該第３の磁性層は垂
直磁化膜であり、該第４の磁性層は、該第２の磁性層よ
りも高く、該第１の磁性層よりも低いキュリー温度を有
し、かつ少なくとも該第２の磁性層のキュリー温度以上
の温度において、該第３の磁性層に比べて相対的に磁壁
抗磁力が小さな垂直磁化膜からなることを特徴とする光
磁気記録媒体である。

【００１３】本発明の第１の再生方法は、本発明の第１
の光磁気記録媒体から記録情報を再生する方法であっ
て、光ビームを該媒体に対して相対的に移動させながら
前記第１の磁性層の側から照射し、該媒体上に該光ビー
ムのスポットの移動方向に対して勾配を有する温度分布
を形成し、該温度分布を少なくとも前記第２の磁性層の
キュリー温度よりも高い温度領域を有する温度分布とす
ることによって該第１の磁性層に形成されていた磁壁を
移動させ、該光ビームの反射光の偏光面の変化を検出し
て記録情報を再生することを特徴とする再生方法であ
る。

【００１４】本発明の第２の再生方法は、本発明の第２
の光磁気記録媒体から記録情報を再生する方法であっ
て、光ビームを該媒体に対して相対的に移動させながら
前記第１の磁性層の側から照射し、該媒体上に該光ビー
ムのスポットの移動方向に対して勾配を有する温度分布
を形成し、該温度分布を少なくとも前記第２の磁性層の
キュリー温度よりも高くし且つ前記第４の磁性層のキュ
リー温度近傍の温度領域を有する温度分布とすることに
よって、該第１及び第４の磁性層に形成されていた磁壁
を移動させ、該光ビームの反射光の偏光面の変化を検出
して記録情報を再生することを特徴とする再生方法であ
る。

【００１５】本発明の再生装置は、本発明の光磁気記録
媒体から記録情報を再生する再生装置であって、光ビー
ムのスポットの移動方向に対して勾配を有する温度分布
を形成できる加熱手段を有することを特徴とする再生装
置である。

【００１６】

【作用】図１は、本発明の光磁気記録媒体およびその再
生方法における作用を説明するため模式図である。

【００１７】図１（ａ）は、本発明の光磁気記録媒体の
模式的断面図である。この媒体の磁性層は、第１の磁性
層１１、第２の磁性層１２、第３の磁性層１３が順次積
層されてなる。各層中の矢印１４は原子スピンの向きを
表している。スピンの向きが相互に逆向きの領域の境界
部には磁壁１５が形成されている。また、この記録層の
記録信号も下側にグラフとして表わす。

【００１８】図１（ｂ）は、本発明の光磁気記録媒体に
形成される温度分布を示すグラフである。この温度分布
は、再生用に照射されている光ビーム自身によって媒体
上に誘起されるものでもよいが、望ましくは別の加熱手
段を併用して、再生用の光ビームのスポットの手前側か
ら温度を上昇させ、スポットの後方に温度のピークが来
るような温度分布を形成する。ここで位置ｘ_s において
は、媒体温度が第２の磁性層のキュリー温度近傍の温度
Ｔ_s になっている。

【００１９】図１（ｃ）は、図１（ｂ）の温度分布に対
応する第１の磁性層の磁壁エネルギー密度σ₁ の分布を
示すグラフである。この様にｘ方向に磁壁エネルギー密
度σ ₁ 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Ｆ₁ が作用する。

【００２０】

【数１】この力Ｆ₁ 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。第１の磁性層は、磁壁抗磁力が小
さく磁壁移動度が大きいので、単独では、この力Ｆ₁ に
よって容易に磁壁が移動する。しかし、位置ｘ_s より手
前（図では右側）の領域では、まだ媒体温度がＴ_s より
低く、磁壁抗磁力の大きな第３の磁性層と交換結合して
いるために、第３の磁性層中の磁壁の位置に対応した位
置に第１の磁性層中の磁壁も固定されている。

【００２１】本発明においては、図１（ａ）に示す様
に、磁壁１５が媒体の位置ｘ_s にあると、媒体温度が第
２の磁性層のキュリー温度近傍の温度Ｔ_s まで上昇し、
第１の磁性層と第３の磁性層との間の交換結合が切断さ
れる。この結果、第１の磁性層中の磁壁１５は、破線矢
印１７で示した様に、より温度が高く磁壁エネルギー密
度の小さな領域へと”瞬間的”に移動する。

【００２２】再生用の光ビームのスポット１６の下を磁
壁１５が通過すると、スポット内の第１の磁性層の原子
スピンは全て一方向に揃う。そして、媒体の移動に伴っ
て磁壁１５が位置ｘ_s に来る度に、スポットの下を磁壁
１５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、図１（ａ）に示
す様に、再生信号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のである。

【００２３】但し、磁壁の移動速度は無限大ではないか
ら、スポットの下を磁壁が通過するのに要する時間τ
が、最短記録マーク長相当の距離を媒体が移動するのに
要する時間ｔ_min よりも長くならないようにする必要が
ある（図２参照）。

【００２４】図３は、上述の原理作用による本発明と、
通常の従来法とを比較する模式図である。この図におい
て（ａ１）〜（ａ７）、および（ｂ１）〜（ｂ７）は、
記録マーク長の異なる磁区３３が形成された情報トラッ
ク３６上を、再生用スポット３１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
のグラフである。

【００２５】従来の再生方法においては、再生用スポッ
ト３１自体が情報トラック３６上のひとつの磁区内に完
全に入った状態（ｂ２）でないと、再生信号の最大振幅
が得られない（ｂ８）。一方、本発明においては、再生
用スポット３１と温度プロファイルを同方向３２に相対
移動させ、再生用スポット３１の直前部分が第２の磁性
層の臨界温度Ｔ_s になる様にしてある。したがって、再
生用スポット３１が磁壁３４に差掛る直前において、磁
壁３４の部分の温度が臨界温度Ｔｓとなり、磁壁３４が
逆方向３５に移動し、再生用スポット３１が記録マーク
内に完全に入った状態（ａ２）となり、瞬時に再生信号
の最大振幅が得られる（ａ８）。

【００２６】また、従来の再生方法においては、磁区３
３がスポット径よりも狭い場合には、再生用スポット３
１全体が磁区内に納まらず（ｂ３〜ｂ７）、得られる再
生信号も不明瞭となる（ｂ８）。一方、本発明において
は、再生用スポット３１が記録マークの磁壁にほぼ差掛
った段階で、磁壁が逆方向後方に逐次移動するので（ａ
３〜ａ７）、極めて明瞭な再生信号が得られる（ａ
８）。

【００２７】以上、第１の磁性層〜第３の磁性層を有す
る本発明の光磁気記録媒体について説明したが、本発明
においては、図４に示す様に、第４の磁性層４４を第１
の磁性層４１と第２の磁性層４２との間に設けてもよ
い。この第４の磁性層４４は、第２の磁性層よりも高
く、該第１の磁性層よりも低いキュリー温度を有し、か
つ少なくとも該第２の磁性層のキュリー温度以上の温度
において、該第３の磁性層に比べて相対的に磁壁抗磁力
が小さな垂直磁化膜からなるものである。この第４の磁
性層は、更に第１の磁性層中の磁壁を移動させるのに充
分な力を誘発するためのものである。

【００２８】図４（ａ）（ｂ）に示す様に、この第４の
磁性層を有する光磁気記録媒体においても同様に、位置
ｘ_s で第２の磁性層のキュリー温度近傍の温度Ｔ_s とす
ることによって、第４の磁性層と第３の磁性層との間の
交換結合を切断し、第１及び第４の磁性層中の磁壁を移
動できる。

【００２９】図４（ｃ）は、上述の温度分布に対応した
第１の磁性層の磁壁エネルギー密度σ₁ および第４の磁
性層の磁壁エネルギー密度σ₄ の分布を示すグラフであ
る。この様にｘ方向に磁壁エネルギー密度σ₁ の勾配が
あると、先に説明したと同様に位置ｘに存在する各層の
磁壁に対して力Ｆ_i が作用し、この力Ｆ_i は、磁壁エネ
ルギーの低い方に磁壁を移動させるのである。

【００３０】一方、記録を高速で読み出すためには、磁
壁を高速で移動させる必要がある。そのために、磁壁に
大きな力を作用させる必要がある。一般に、磁壁エネル
ギー密度の温度依存性は、キュリー温度に近づく程大き
くなる。従って、キュリー温度近傍の温度範囲で温度勾
配を与えた方が、ｘ方向の磁壁エネルギー密度の勾配を
大きくすることができ、磁壁に大きな力を作用させるこ
とができる。しかし、第１の磁性層からの反射光の偏光
面の変化を検出するためには、再生用の光ビームのスポ
ットの照射領域においては、第１の磁性層のキュリー温
度よりも充分に低い温度になっている必要がある。

【００３１】ここで図４に示した様に、よりキュリー温
度の低い第４の磁性層４４を、第１の磁性層の光ビーム
の入射側と反対側に隣接して設ければ、再生用の光ビー
ムのスポットの照射領域において、第１の磁性層のキュ
リー温度よりは充分低く、かつ第４の磁性層のキュリー
温度近傍の温度範囲で温度勾配を与えることができる。
この結果、第４の磁性層中の磁壁に大きな力が作用し、
第１の磁性層中の磁壁にも、第４の磁性層との交換相互
作用による力が付加されて、大きな力が作用するのであ
る。

【００３２】また更に、第４の磁性層に、第２の磁性層
に近づく程キュリー温度が低くなるような膜厚方向のキ
ュリー温度の勾配をつければ、ｘ方向の温度勾配に伴っ
て、ｘ方向に順次キュリー温度直下の第４の磁性層の構
成部を形成できるので、磁壁を移動させる必要のあるｘ
方向の範囲全般に渡って、比較的大きな力を作用させる
ことが可能になる。

【００３３】

【実施例】以下、本発明を適用した実施例について図面
を参照しながら説明する。

【００３４】図５は、本発明の光磁気記録媒体の層構成
の一実施態様を示す模式的断面図である。この態様にお
いては、透明基板５６上に、誘電体層５５、第１の磁性
層５１、第２の磁性層５２、第３の磁性層５３、誘電体
層５４が順次積層されている。

【００３５】透明基板５６としては、例えば、ポリカー
ボネート、ガラス等を用いることができる。誘電体層５
５としては、例えば、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 、ＡｌＮ、ＳｉＯ₂ 、
ＳｉＯ、ＺｎＳ、ＭｇＦ₂ などの透明誘電材料が使用で
きる。最後に保護膜として再び形成される誘電体層５４
も同様のものを用いることができる。これら各層は、例
えばマグネトロンスパッタ装置による連続スパッタリン
グ、または連続蒸着等によって被着形成できる。特に各
磁性層は、真空を破ることなく連続成膜されることで、
互いに交換結合をしている。

【００３６】また、この構成に、更にＡｌ、ＡｌＴａ、
ＡｌＴｉ、ＡｌＣｒ、Ｃｕなどからなる金属層を付加し
て、熱的な特性を調整してもよい。また、高分子樹脂か
らなる保護コートを付与してもよい。あるいは、成膜後
の基板を貼り合わせてもよい。

【００３７】上記媒体において、各磁性層５１〜５３
は、種々の磁性材料によって構成することが考えられる
が、例えば、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈ
ｏなどの希土類金属元素の一種類あるいは二種類以上が
１０〜４０ａｔ％と、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉなどの鉄族元素
の一種類あるいは二種類以上が９０〜６０ａｔ％とで構
成される希土類−鉄族非晶質合金によって構成し得る。
また、耐食性向上などのために、これにＣｒ、Ｍｎ、Ｃ
ｕ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐｔ、Ｉｎなどの元素を少量添
加してもよい。

【００３８】重希土類−鉄族非晶質合金の場合、飽和磁
化は、希土類元素と鉄族元素との組成比により制御する
ことが可能である。また、キュリー温度も、組成比によ
り制御することが可能であるが、飽和磁化と独立に制御
するためには、鉄族元素として、Ｆｅの一部をＣｏで置
き換えた材料を用い、置換量を制御する方法がより好ま
しく利用できる。即ち、Ｆｅ１ａｔ％をＣｏで置換す
ることにより、６℃程度のキュリー温度上昇が見込める
ので、この関係を用いて所望のキュリー温度となるよう
にＣｏの添加量を調整する。また、Ｃｒ、Ｔｉなどの非
磁性元素を微量添加することにより、逆にキュリー温度
を低下させることも可能である。あるいはまた、二種類
以上の希土類元素を用いてそれらの組成比を調整するこ
とでもキュリー温度を制御できる。

【００３９】この他に、ガーネット、白金族−鉄族周期
構造膜、もしくは白金族−鉄族合金などの材料も使用可
能である。

【００４０】第１の磁性層としては、例えば、ＧｄＣ
ｏ、ＧｄＦｅＣｏ、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
ーネット等のバブルメモリ用材料が望ましい。

【００４１】第３の磁性層としては、例えば、ＴｂＦｅ
Ｃｏ、ＤｙＦｅＣｏ、ＴｂＤｙＦｅＣｏなどの希土類−
鉄族非晶質合金や、Ｐｔ／Ｃｏ、Ｐｄ／Ｃｏなどの白金
族−鉄族周期構造膜など、垂直磁気異方性が大きく安定
に磁化状態が保持できるものが望ましい。

【００４２】本発明の光磁気記録媒体へのデータ信号の
記録は、媒体を移動させながら、第３の磁性層がキュリ
ー温度以上になるようなパワーのレーザー光を照射しな
がら外部磁界を変調して行うか、もしくは、一定方向の
磁界を印加しながらレーザーパワーを変調して行う。後
者の場合、光スポット内の所定領域のみが第３の磁性層
のキュリー温度近傍になる様にレーザー光の強度を調整
すれば、光スポットの径以下の記録磁区が形成でき、そ
の結果、光の回折限界以下の周期の信号を記録できる。

【００４３】更に、第４の磁性層を設けた媒体の構成を
図６に示す。この態様においては、透明基板６６上に、
誘電体層６５、第１の磁性層６１、第４の磁性層６４、
第２の磁性層６２、第３の磁性層６３、誘電体層６４が
順次積層されている。各層の材料、製造法等に関して
は、図５について述べたものと同様である。

【００４４】以下に具体的な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。

【００４５】まず、図５に示した様な第１〜第３の磁性
層を有する光磁気記録媒体の実施例を以下に挙げる。

【００４６】＜実施例１＞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、Ｄｙ、Ｔ
ｂ、Ｆｅ、Ｃｏの各ターゲットを取り付け、トラッキン
グ用の案内溝の形成されたポリカーボネイト基板を基板
ホルダーに固定した後、１×１０^-5Ｐａ以下の高真空に
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。真空排気をしたままＡｒガスを０．３Ｐａ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、干渉
層であるＳｉＮ層を８００オングストローム成膜した。
引き続き、第１の磁性層としてＧｄＣｏ層を３００オン
グストローム、第２の磁性層としてＤｙＦｅ層を１００
オングストローム、第３の磁性層としてＴｂＦｅＣｏ層
を４００オングストローム順次成膜した。最後に、保護
層としてＳｉＮ層を８００オングストローム成膜した。
ＳｉＮ層成膜時にはＡｒガスに加えてＮ₂ ガスを導入
し、直流反応性スパッタにより成膜した。各磁性層は、
Ｇｄ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｆｅ、Ｃｏの各ターゲットに直流パ
ワーを印加して成膜した。

【００４７】各磁性層の組成は、全て補償組成近傍にな
るように調整し、キュリー温度は、第１の磁性層が３０
０℃以上、第２の磁性層が７０℃、第３の磁性層が２０
０℃程度となるように設定した。

【００４８】この媒体は、図７（ａ）に断面形状で示し
た様に、基板７１上に、誘電体層７２、磁性層７３、誘
電体層７４が積層され、基板７１の案内溝を深さ１００
０オングストロームの矩形に形成してある。このため、
ランド７６上に積層された磁性層７２は、案内溝７５の
部分でほぼ分離されている。なお実際には、段差部にも
多少膜が堆積して磁性層が繋がってしまうが、他の部分
と比較して膜厚が非常に薄くなるので、段差部での結合
は無視できる。本発明において、各情報トラック間で互
いに磁気的に分離されるとは、この様な状態も含まれ
る。このランド７６上に幅いっぱいに反転磁区を形成す
ると、図７（ｂ）に示す様に、ランド７６上の磁区の境
界部に、閉じていない磁壁７７が形成される。このよう
な磁壁７７は、トラック方向に移動させても、トラック
側部の磁壁７７の生成・消滅を伴わないので、容易に移
動させることができる。

【００４９】この様にして得た光磁気記録媒体につい
て、記録再生特性を測定した。

【００５０】測定に用いた記録再生装置には、図８に示
すように、一般的な光磁気ディスク記録再生装置の光学
系に、加熱用のレーザーが付加されている。８１は、記
録再生用のレーザー光源で、波長は７８０ｎｍで、記録
媒体に対してＰ偏向が入射する様に配置されている。８
２は、加熱用のレーザー光源で、波長は１．３μｍで、
同じく記録媒体に対してＰ偏向が入射する様に配置され
ている。８３は、７８０ｎｍ光を１００％透過し、１．
３μｍ光を１００％反射するように設計されたダイクロ
イックミラーである。８４は、偏向ビームスプリッタ
で、７８０ｎｍ光、１．３μｍ光、各々のＰ偏向は７０
〜８０％透過し、Ｓ偏向は１００％反射するよう設計さ
れている。１．３μｍ光の光束径は、対物レンズ８５の
開口径よりも小さくなるようにしてあり、全開口部を通
過して集光される７８０ｎｍ光に比べて、ＮＡが小さく
なるようにしてある。また、８７は、１．３μｍ光が、
信号検出系に漏れ込まないようにするために設けるもの
で、７８０ｎｍ光を１００％透過し、１．３μｍ光を１
００％反射するように設計されたダイクロイックミラー
である。

【００５１】この光学系により、記録媒体８６の記録面
上に、図９（ａ）に示すように、案内溝９４間のランド
９５上にいおいて、記録再生用のスポット９１と、加熱
用のスポット９２とを結像させることができる。加熱用
のスポット９２は、波長が長くＮＡが小さいので、記録
再生用のスポット９１よりも径が大きくなる。これによ
り、移動している媒体の記録面上の記録再生用のスポッ
ト９１の領域に、図９（ｂ）に示してあるような所望の
温度勾配を容易に形成することができる。ここで温度Ｔ
_s の等温線９６も図示する。記録再生は媒体を線速５ｍ
／ｓｅｃで駆動して行なった。

【００５２】まず、記録再生用レーザーを８ｍＷでＤＣ
照射しながら磁界を±１５０Ｏｅで変調することによ
り、第３の磁性層のキュリー温度以上に加熱した後の冷
却過程で、磁界の変調に対応した上向き磁化と下向き磁
化との繰り返しパターンを形成した。尚、この時、加熱
用のレーザーを合わせて照射して、記録再生用レーザー
の記録パワーを低減させることも可能である。

【００５３】記録磁界の変調周波数は１〜１０ＭＨｚま
で変化させ、２．５〜０．２５μｍの範囲のマーク長の
パターンを記録した。

【００５４】再生時の記録再生用のレーザーのパワーは
１ｍＷとし、加熱用のレーザーを２０ｍＷのパワーで同
時に照射しながら、各マーク長のパターンについてＣ／
Ｎを測定した。この時の媒体面上の温度分布は図９
（ｂ）に示すとおりである。

【００５５】この測定結果を図１０のグラフ線ａに示
す。また比較のため同図中の特開平３−９３０５８号に
記載の従来の超解像再生方法による測定結果をグラフ線
ｂとして示し、超解像現象の起こらない通常の再生方法
による測定結果をグラフ線ｃとして示す。

【００５６】本発明の再生方法によると、マーク長が短
くなっても再生用のスポット内の全磁化の反転が検出さ
れるので、光の回折限界以下の周期の信号が再生可能と
なるのみならず、Ｃ／Ｎのマーク長依存性がほとんどな
くなる。

【００５７】尚、本実施例の媒体において、第１の磁性
層の磁壁が、温度勾配によって移動する様子は、以下に
述べるように、偏光顕微鏡による直接観察で確認され
た。

【００５８】まず、実施例１と同様の構成で、磁性層の
積層順を逆にしたサンプルを作製した。このサンプルに
実施例１と同様の記録方法により、磁区パターンを形成
した。これを膜面側、即ち第１の磁性層側から偏光顕微
鏡で観察した。

【００５９】次に、このサンプルに加熱用の集光レーザ
ーを照射して、偏光顕微鏡の視野内で、実施例１とほぼ
同様の温度分布を形成した。

【００６０】この状態で、サンプルに５００Ｏｅ程
度の磁界を印加した。この結果、温度分布に対応した円
形の領域のみが、外部磁界の方向に配向するのが観察さ
れた。これは、この領域において、第１の磁性層と第３
の磁性層との間の交換結合が切断されていることを意味
している。

【００６１】次に、磁界の印加を停止して、トラック方
向にサンプルをゆっくりと移動させた。すると、トラッ
ク上に形成されている磁区の境界部が上述の円形の結合
切断領域に入る度に、移動してきた磁区が円形領域の中
心方向に向かって拡大するのが観察された。

【００６２】加熱用のレーザーの照射を停止すると、第
３の磁性層に保存されていた磁区パターンが第１の磁性
層に転写されるのが観察された。

【００６３】以上より、第３の磁性層との結合が切断さ
れた領域において、第１の磁性層の磁壁が、温度勾配に
よって高温側へ移動することが確認された。

【００６４】＜実施例２＞実施例１と同様の成膜機、成
膜方法で、同様にポリカーボネイト基板上に薄膜を成膜
して光磁気記録媒体を作成した。但し、本実施例におい
ては、以下の三点を変更した。

【００６５】第一に、成膜前の基板表面にＡｒイオンの
加速照射処理を加えたこと、第二に、干渉層であるＳｉ
Ｎ層を成膜した後の膜表面にＡｒイオンの加速照射処理
を加えたことである。これらの処理により、表面状態を
平滑化した。更に、第三に、第１の磁性層の膜厚を２０
００オングストロームに変更したことである。これらの
変更点は、それぞれ独立に、第１の磁性層の磁壁移動度
の向上に寄与する。

【００６６】この媒体の記録再生特性を実施例１と同様
の方法で測定したところ、実施例１と同様の良好な結果
が得られた。更に、再生時の媒体の線速度を２０ｍ／ｓ
ｅｃまで高速化して再生しても、再生特性は低下しなか
った。

【００６７】＜実施例３＞実施例１と同様の成膜機、成
膜方法で、同様にポリカーボネイト基板上に薄膜を成膜
して光磁気記録媒体を作製した。

【００６８】但し、本実施例においては、基板として、
プレピットが形成されており、案内溝の断面形状がＵ型
になっているものを用いた。このため、積層した磁性層
は、案内溝の部分で形状的に分断されていない。

【００６９】この媒体の、案内溝の部分に高出力のレー
ザーを照射し、案内溝の部分の磁性層を全面にアニール
した。この結果、案内溝の部分の磁性層が変質して面内
膜になり、案内溝を介して、互いに隣接するトラックの
磁性層の間の結合が分断された。この媒体の記録再生特
性を実施例１と同様の方法で測定したところ、実施例１
と同様の良好な結果が得られた。

【００７０】また、上述のアニール処理を施さずに、上
記の媒体の記録再生特性を実施例１と同様の方法で測定
したところ、実施例１の結果に比べてノイズが上昇した
が、光の回折限界以下の周期の信号の再生は、十分可能
であった。この媒体では、閉じた磁壁で囲まれた磁区が
存在するので、この磁区を拡大させる方向に磁壁を移動
させる時に動作が不安定になりノイズが上昇した。

【００７１】なお、隣接するトラックの磁性層との間の
結合を分断する別の方法として、エッチング処理による
パターニングを行ってもよい。

【００７２】＜実施例４＞実施例１の媒体を用いて、実
施例１とほぼ同様の記録再生装置で記録再生特性を評価
した。

【００７３】但し、記録再生用のスポットと、加熱用の
スポットとの位置関係を図１１のように変更した。即
ち、加熱用レーザーによって誘起される温度分布の、媒
体の移動方向に対して前方の斜面に、記録再生用のスポ
ットが配置されるようにした。

【００７４】媒体が移動して、図中Ｓで示した位置を通
過すると、第１の磁性層と第３の磁性層とが再び結合し
て、第１の磁性層に第３の磁性層の磁化配向状態が転写
される。第３の磁性層の磁壁がＳで示した位置を通過す
ると、第１の磁性層のＳで示した位置に磁壁が残され、
この磁壁が瞬間的に後方に移動する。記録再生用のスポ
ットを、上述のように配置しておくと、この時の磁壁の
移動が検出される。

【００７５】この配置にすると、Ｓで示した臨界温度Ｔ
_s の等温線の形状と、磁界変調方式で形成された磁区の
磁壁の形状とがほぼ整合するので、磁壁の移動がより安
定に行われるようになる。

【００７６】＜比較例１＞実施例１の媒体を用いて、加
熱用のレーザーが付加されていない通常の光磁気ディス
ク記録再生装置によって、記録再生特性を測定した。

【００７７】加熱用のレーザーが照射されていない他
は、実施例１と同様の方法で再生特性を調べたところ、
再生パワーを３ｍＷ程度まで増大させることにより、良
好なＣ／Ｎが得られた。但し、実施例１の結果と比較す
ると、各マーク長において、５ｄＢ程度Ｃ／Ｎが低かっ
た。これは、再生用スポットの前部においては媒体の温
度が上昇しないので、再生用スポットの途中から磁壁の
移動が起こり、実施例１のようには、スポット全域を有
効に使用できないためである。

【００７８】次に、図６に示した様な第１〜第４の磁性
層を有する光磁気記録媒体の実施例を以下に挙げる。

【００７９】＜実施例５＞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、Ｆ
ｅ、Ｃｏ、Ｃｒの各ターゲットを取り付け、トラッキン
グ用の案内溝の形成されたポリカーボネイト基板を基板
ホルダーに固定した後、１×１０^-5Ｐａ以下の高真空に
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。

【００８０】真空排気をしたままＡｒガスを０．３Ｐａ
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、干渉層であるＳｉＮ層を８００オングストローム成
膜した。引き続き、第１の磁性層としてＧｄＣｏＣｒ層
を３００オングストローム、第４の磁性層としてＧｄＦ
ｅＣｒ層を３００オングストローム、第２の磁性層とし
てＴｂＦｅＣｒ層を１００オングストローム、第３の磁
性層としてＴｂＦｅＣｏ層を４００オングストローム順
次成膜した。最後に、保護層としてＳｉＮ層を８００オ
ングストローム成膜した。ＳｉＮ層成膜時にはＡｒガス
に加えてＮ₂ ガスを導入し、直流反応性スパッタにより
成膜した。各磁性層は、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒ
の各ターゲットに直流パワーを印加して成膜した。

【００８１】各磁性層の組成は、全て補償組成近傍にな
るように調整し、キュリー温度は、第１の磁性層が３０
０℃以上、第４の磁性層が１７０℃、第２の磁性層が７
０℃、第３の磁性層が２００℃程度となるように設定し
た。この媒体は、実施例１と同様に、図７に示した様な
断面形状を有する。

【００８２】この様にして得た光磁気記録媒体につい
て、実施例１と同様にして記録再生特性を測定した。た
だし、記録時のＤＣ照射レーザーパワーは１０ｍＷと
し、再生時の加熱用レーザーパワーは２５ｍＷとした。
この測定結果は、実施例１と同様に、図１０のグラフ線
ａの良好な結果が得られた。

【００８３】また更に、再生時の媒体の線速度を２０ｍ
／ｓｅｃまで高速化して再生しても再生特性は低下しな
かった。

【００８４】尚、第１の磁性層の磁壁が、温度勾配によ
って移動する様子は、実施例１と同様に偏光顕微鏡によ
る直接観察で確認された。

【００８５】＜実施例６＞実施例５と同様の成膜機、成
膜方法で、同様にポリカーボネイト基板上に薄膜を成膜
して光磁気記録媒体を作成した。

【００８６】但し、本実施例においては、第４の磁性層
内を、第１の磁性層の側から順に、第１、第２、及び第
３の構成層で形成し、各構成層のキュリー温度を順に、
１８０℃、１６０℃、１４０℃とし、膜厚を順に、２０
０オングストローム、４００オングストローム、８００
オングストロームとして、第４の磁性層中で、膜厚方向
に段階的なキュリー温度の勾配を持つようにした。材料
としては、ＧｄＦｅＣｏＣｒを用いた。

【００８７】また、第１の磁性層は、キュリー温度３０
０℃のＧｄＦｅＣｏＣｒ層を２００オングストローム、
第２の磁性層は、キュリー温度１２０℃のＴｂＦｅＣｏ
Ｃｒ層を２００オングストローム、第３の磁性層は、キ
ュリー温度２００℃のＴｂＦｅＣｏＣｒ層を６００オン
グストロームとした。

【００８８】各磁性層の組成は、補償組成近傍になるよ
うに、希土類元素と鉄族元素の組成比を調整し、Ｃｏ及
びＣｒの添加量を調整して、キュリー温度を上記のよう
に設定した。

【００８９】この媒体の記録再生特性を実施例５と同様
の方法で測定したところ、実施例５と同様の良好な結果
が得られた。更に、再生時の媒体の線速度を３０ｍ／ｓ
ｅｃまで高速化して再生しても、再生特性は低下しなか
った。

【００９０】本実施例においては、再生時に、媒体の記
録面上の記録再生用のスポットの領域に、１２０℃から
１８０℃程度のトラック方向の温度勾配を形成した。こ
の場合、１２０℃から１４０℃の領域では、第４の磁性
層の第３の構成層の磁壁に大きな力が作用し、１４０℃
から１６０℃の領域では、第４の磁性層の第２の構成層
の磁壁に大きな力が作用し、１６０℃から１８０℃の領
域では、第４の磁性層の第１の構成層の磁壁に大きな力
が作用する。このため、記録再生用のスポットの領域全
域に渡って、第１の磁性層から第４の磁性層にかけて存
在している磁壁を、比較的大きな力で移動させることが
でき、本発明の再生動作を、より安定に、また高速に行
なうことができるようになった。

【００９１】＜実施例７＞実施例５と同様の成膜機、成
膜方法で、同様にポリカーボネイト基板上に薄膜を成膜
して光磁気記録媒体を作成した。

【００９２】但し、本実施例においては、基板として、
プレピットが形成されており、案内溝の断面形状がＵ型
になっているものを用いた。このため、積層した磁性層
は、案内溝の部分で形状的に分断されていない。

【００９３】磁性層その他の構成は、第４の磁性層の組
成比を次に述べるように変化させた他は、実施例５と同
様にした。

【００９４】第４の磁性層は、ＧｄＦｅＣｒのＧｄの組
成比を調整して、室温において鉄族元素副格子磁化優勢
な組成にしたサンプル（１）と、室温において希土類元
素副格子磁化優勢で、キュリー温度以下の温度に補償温
度が存在する組成にしたサンプル（２）と、室温におい
て希土類元素副格子磁化優勢で、キュリー温度以下の温
度に補償温度が存在しない組成にしたサンプル（３）と
を作製した。各サンプルのキュリー温度は、Ｃｒ添加量
を調整して、全て１７０℃に合わせた。

【００９５】これらのサンプルの、案内溝の部分に高出
力のレーザーを照射し、案内溝の部分の磁性層を全面ア
ニールした。この結果、案内溝の部分の磁性層が磁気的
に変質し、案内溝を介して互いに隣接するトラックの磁
性層の間の結合が分断された。

【００９６】次に、記録再生特性を実施例５と同様の方
法で測定したところ、線速５ｍ／ｓｅｃにおいて、各サ
ンプルとも実施例５と同様の良好な結果が得られた。

【００９７】しかし、線速を３０ｍ／ｓｅｃまで高速化
して再生すると、サンプル（１）では、Ｃ／Ｎが５ｄＢ
程度低下した。これに対し、サンプル（２）では、Ｃ／
Ｎの低下はほとんど見られず、また、サンプル（３）で
は、２ｄＢ程度しか低下しなかった。

【００９８】これは、室温において、希土類元素副格子
磁化優勢な組成のもの、中でもキュリー温度以下に補償
温度を有する組成のものの方が、キュリー温度近傍にお
ける、磁壁エネルギーの温度依存性が大きく、温度勾配
によって、より大きな力を磁壁に作用させることができ
るためであると考えられる。

【００９９】以上挙げた実施例に本発明は限定定される
ものでない。他の実施可能な例として、光ヘッドは従来
のままにして、媒体上の温度分布を別の手段でつい調整
する方法も考えられる。例えば、磁界変調記録に用いる
浮上ヘッドのコアを熱源として流用したり、その他適当
な発熱体を媒体の再生用レーザー照射領域の近くに配置
することが考えられる。但し、この場合、磁壁の移動開
始位置となる温度の位置と、再生用スポットとの位置関
係が再生信号の周波数に近い周波数で変動することがな
いように注意する必要がある。

【０１００】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の光
磁気記録媒体、再生方法、および再生装置によれば、再
生信号振幅を低下させることなく光の回折限界以下の周
期の信号が高速で再生可能となり、記録密度並びに転送
速度を大幅に向上でき、再生装置の小型化も可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１〜第３の磁性層を有する光磁気記録媒体を
使用した場合の本発明の再生方法の概念を模式的に示し
た図である。（ａ）は、再生状態における媒体の断面を
示し、各磁性層のスピンの配向状態を模式的に示してあ
る。（ｂ）は、（ａ）に示されている位置における媒体
上の温度分布を示している。（ｃ）は、同様の位置にお
ける磁壁エネルギー密度の分布及びそれに伴って磁壁に
作用する力の分布を模式的に示している。

【図２】スポットの下を磁壁が通過するのに要する時間
τと、最短記録マーク長相当の距離を媒体が移動するの
に要する時間ｔ_min との関係を示すグラフである。

【図３】本発明の方法と通常の従来法とを比較する模式
図である。

【図４】第１〜第４の磁性層を有する光磁気記録媒体を
使用した場合の本発明の再生方本発明の再生方法の概念
を模式的に示した図である。

【図５】本発明の光磁気記録媒体の層構成の一実施態様
を示す模式的断面図である。

【図６】本発明の光磁気記録媒体の層構成の一実施態様
を示す模式的断面図である。

【図７】実施例における光磁気記録媒体の断面形状を示
す図である。

【図８】実施例において用いた記録再生装置を示す模式
図である。

【図９】実施例における再生状態を示す模式図である。

【図１０】実施例において得られたＣ／Ｎを示すグラフ
である。

【図１１】実施例における再生状態を示す模式図であ
る。

【符号の説明】

１１第１の磁性層１２第２の磁性層１３第３の磁性層１４原子スピンの向き１５磁壁１６再生様の光ビームスポット１７磁壁の移動方向１８媒体の移動方向

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも、第１、第２、第３の磁性層
が順次積層されている光磁気記録媒体であって、該第１
の磁性層は、周囲温度近傍の温度において該第３の磁性
層に比べて相対的に磁壁抗磁力が小さく磁壁移動度大き
な垂直磁化膜からなり、該第２の磁性層は、該第１の磁
性層および第３の磁性層よりもキュリー温度の低い磁性
層からなり、該第３の磁性層は垂直磁化膜であることを
特徴とする光磁気記録媒体。
【請求項２】第１の磁性層が、各情報トラック間で互
いに磁気的に分離されている請求項１記載の光磁気記録
媒体。
【請求項３】少なくとも、第１、第４、第２、第３の
磁性層が順次積層されている光磁気記録媒体であって、
該第１の磁性層は、周囲温度近傍の温度において該第３
の磁性層に比べて相対的に磁壁抗磁力が小さな垂直磁化
膜からなり、該第２の磁性層は、該第１の磁性層および
第３の磁性層よりもキュリー温度の低い磁性層からな
り、該第３の磁性層は垂直磁化膜であり、該第４の磁性
層は、該第２の磁性層よりも高く、該第１の磁性層より
も低いキュリー温度を有し、かつ少なくとも該第２の磁
性層のキュリー温度以上の温度において、該第３の磁性
層に比べて相対的に磁壁抗磁力が小さな垂直磁化膜から
なることを特徴とする光磁気記録媒体。
【請求項４】第４の磁性層が、前記第２の磁性層に近
づく程キュリー温度が低くなるように膜厚方向にキュリ
ー温度の勾配を有する請求項３記載の光磁気記録媒体。
【請求項５】第４の磁性層が、希土類−鉄族元素非晶
質合金からなり、希土類元素副格子磁化優勢な組成であ
る請求項３または４記載の光磁気記録媒体。
【請求項６】第４の磁性層が、キュリー温度以下の温
度に補償温度を有する請求項５記載の光磁気記録媒体。
【請求項７】第１及び第４の磁性層が、各情報トラッ
ク間で互いに磁気的に分離されている請求項３〜６の何
れか一つの項に記載の光磁気記録媒体。
【請求項８】請求項１または２に記載の光磁気記録媒
体から記録情報を再生する方法であって、光ビームを該
媒体に対して相対的に移動させながら前記第１の磁性層
の側から照射し、該媒体上に該光ビームのスポットの移
動方向に対して勾配を有する温度分布を形成し、該温度
分布を少なくとも前記第２の磁性層のキュリー温度より
も高い温度領域を有する温度分布とすることによって該
第１の磁性層に形成されていた磁壁を移動させ、該光ビ
ームの反射光の偏光面の変化を検出して記録情報を再生
することを特徴とする再生方法。
【請求項９】請求項３〜７の何れか一つの項に記載の
光磁気記録媒体から記録情報を再生する方法であって、
光ビームを該媒体に対して相対的に移動させながら前記
第１の磁性層の側から照射し、該媒体上に該光ビームの
スポットの移動方向に対して勾配を有する温度分布を形
成し、該温度分布は少なくとも前記第２の磁性層のキュ
リー温度よりも高く且つ前記第４の磁性層のキュリー温
度近傍の温度領域を有する温度分布とすることによっ
て、該第１及び第４の磁性層に形成されていた磁壁を移
動させ、該光ビームの反射光の偏光面の変化を検出して
記録情報を再生することを特徴とする再生方法。
【請求項１０】請求項１〜７の何れか一つの項に記載
の光磁気記録媒体から記録情報を再生する再生装置であ
って、光ビームのスポットの移動方向に対して勾配を有
する温度分布を形成できる加熱手段を有することを特徴
とする再生装置。