光磁気記録媒体
【目的】 初期化磁石を必要とせずに、ディスクの半径方向、周方向の両方向に対して高密度化を行うことができる光磁気記録媒体を提供することを目的とする。
【構成】 磁性体からなる再生層１、記録層２、及びバイアス層４をレーザ入射側から再生層１、記録層２、バイアス層４の順に積層して光磁気記録媒体を構成する。再生層１と記録層２とは交換結合が主となるように積層され、記録層２とバイアス層４とは静磁結合が主となるように積層され、かつ、前記バイアス層が記録・消去・再生過程において到達する最高温度以下の温度において磁化反転しない。
【構成】 磁性体からなる再生層１、記録層２、及びバイアス層４をレーザ入射側から再生層１、記録層２、バイアス層４の順に積層して光磁気記録媒体を構成する。再生層１と記録層２とは交換結合が主となるように積層され、記録層２とバイアス層４とは静磁結合が主となるように積層され、かつ、前記バイアス層が記録・消去・再生過程において到達する最高温度以下の温度において磁化反転しない。
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、情報の記録・再生・消去が可能な光磁気記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】垂直磁気異方性を持つ磁性体薄膜にレーザを照射し、情報の記録・再生・消去を行なう光磁気記録技術は、光記録技術の有する高記録密度性や媒体の可換性といった特徴と、磁気記録技術の有するデータの書換え性とを併せ持つメモリ技術として実用化されている。
【０００３】このような光磁気記録では、レンズによって絞りこんだレーザビームスポットによって情報の記録・消去・再生を行なっているため、記録密度はレーザの波長によって上限が与えられる。現在よく使われている波長８３０〜７８０nmの半導体レーザを用いて、十分なＣ／Ｎ（キャリヤ・ノイズ比）で記録・再生ができるのはトラックピッチで１．６μm 程度の密度であり、現行のレーザ、記録媒体、記録方法を用いる限りこれ以上の記録密度を得ることはできない。
【０００４】このような問題点を解決するために、レーザの波長を短くしてビームスポット径を小さくする方法が検討されてきた。しかし、光磁気ディスクドライブに搭載できるような半導体レーザでは、十分に光磁気記録のできる出力パワーを持つものはまだ実用化されていない。また、現行の半導体レーザにＳＨＧ（Second Harmonic Generation）素子を用いて、波長を半分にする方法も検討されているが、高パワーが出ない、高速変調が困難である、といった問題点がある。
【０００５】現行の半導体レーザの波長をそのまま用いて高密度記録を行なう方法も例えばｎｉｋｋｅｉ ｅｌｅｃｔｒｏｎｃｓ １９９１．３．４No．５２１ｐ．９２に報告されている。これは、再生層・記録層の交換結合２層膜からなる記録媒体を用い、レーザを再生層側から照射する。この媒体では、まず、通常の光磁気記録媒体と同じように高パワーのビ−ムを照射しつつ記録磁界Ｈｅｘを印加して記録を行なう。この際には、記録層・再生層ともに磁化反転させる。この後、常温において媒体に初期化磁界Ｈini を印加して再生層のみ再磁化反転させて初期化する。再生は、再生パワーレベルのビ−ムを連続照射して行う。この際に、媒体のレーザが照射された部分の温度が上昇し、再生層の保磁力が低下するため、その位置で記録層に記録ビットがあると記録層からの交換力によって再生層が再び磁化反転を起こし、信号が検出される。この方法を用いれば、再生しているトラックの隣のトラックは温度上昇が小さいため、再生層は初期化されたままで信号を発生しない。従って、従来、隣接トラックからのクロストークのため制限されていた距離１．６μm よりもトラック幅を詰めて記録することができる。
【０００６】しかし、この方法では通常の記録磁石の他に初期化磁石が必要である。通常の光磁気記録材料である希土類−遷移金属磁性体薄膜同士の交換力は数kOe になるため、それに打ち勝って再生層を磁化反転させる初期化磁石は大きなものとなり、装置の小型化が困難となる。また、再生した直後は再生トラック上に再生層に転写された磁区が残っているため、高密度化はディスクの半径方向しかできないといった難点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、初期化磁石を必要とせずに、ディスクの半径方向、周方向の両方向に対して高密度化を行うことができる光磁気記録媒体を提供することを目的とする。
［発明の構成］
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様に係る光磁気記録媒体は、磁性体からなる再生層、記録層、及びバイアス層を有し、レーザ入射側から再生層、記録層、バイアス層の順に積層された光磁気記録媒体であって、再生層と記録層とが交換結合が主となるように積層され、記録層とバイアス層とが静磁結合が主となるように積層され、かつ、前記バイアス層が記録・消去・再生過程において到達する最高温度以下の温度において磁化反転しないことを特徴とする。
【０００９】第２の態様に係る光磁気記録媒体は、磁性体からなる再生層、記録層、及びバイアス層を有し、レーザ入射側から再生層、記録層、バイアス層の順に積層された光磁気記録媒体であって、再生層と記録層とが交換結合が主となるように積層され、記録層とバイアス層とが静磁結合が主となるように積層され、かつ、記録・消去・再生過程において到達する最高温度以下の温度においてバイアス層が磁化反転せず、再生時に到達する媒体の最高温度ＴR としたとき、前記バイアス層の磁化が室温からＴR に向かって減少するような特性を持つ場合に再生層の着磁方向と逆方向にバイアス層が着磁され、バイアス層の磁化が室温からＴR に向かって増加するような特性を持つ場合に再生層の着磁方向と同じ方向にバイアス層が着磁されることを特徴とする。
【００１０】図１は本発明に係る光磁気記録媒体の一実施例を示す断面図である。図１において、１は再生層、２は記録層、３は中間層、４はバイアス層、５は保護層、６は干渉層、７は基板、８はレーザビームである。
【００１１】再生層１、記録層２としては、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙを代表とする重希土類元素（ＨＲＥ）もしくはＨＲＥにＮｄ、Ｐｄ等の軽希土類（ＬＲＥ）を一部置換した希土類元素（ＲＥ）と、Ｆｅ、Ｃｏを代表とする遷移金属元素（ＴＭ）とからなる非晶質ＲＥ−ＴＭ膜、Ｂｉ置換ガーネット膜、ホイッスラー合金膜等の従来より光磁気記録媒体の記録層として用いられるものを適用することができる。また、バイアス層４としてはそれ自体が記録・消去・再生動作によって磁化反転しないような材料、たとえば記録層よりも低感度なＲＥ−ＴＭ膜、Ｂｉ置換ガーネット膜、ホイッスラー合金膜、ＦｅＢＮ膜等が用いられる。
【００１２】ここで、記録層より低感度というのは、バイアス層のキュリー温度が記録層のキュリー温度よりも大きいこと、バイアス層の膜厚が記録層よりも厚いこと、中間層が記録層、バイアス層よりも小さい熱伝導率を持ち熱絶縁機能があって、レーザ照射時に記録層ほどバイアス層の温度が上昇しないことのいずれか、又はそれらの組合せの場合を意味している。
【００１３】再生層と記録層とを合わせた厚さは記録レベルのレーザを照射したときに十分に磁化反転が起こる程度に薄いほうが好ましい。バイアス層はレーザ照射時に十分なＨｂを発生し得る程度の厚さであればよい。ここで、Ｈｂはバイアス層がレーザ照射によって局部的に加熱され、局部的な磁化分布を発生することによってバイアス層の外部に発生する漏洩磁界を意味する。
【００１４】バイアス層に隣接して交換結合が主となるように初期化層を積層してもよい。このときには、初期化層からバイアス層に作用する交換力をＨｅIB、バイアス層から初期化層に作用する交換力をＨｅBI、バイアス層の保磁力をＨｃB 、初期化層の保磁力をＨｃI 、バイアス層が感じる漏洩磁界をＨａB 、初期化層が感じる漏洩磁界をＨａI とすると、記録・消去・再生過程においてバイアス層が到達する最高温度以下の温度においてＨｅIB＋ＨａB がバイアス層の着磁の向きと同じ向きで、バイアス層において以下の式（１）が成り立ち、初期化層において以下の式（２）が成り立つようにバイアス層及び初期化層を選べばよい。
ＨｃB ＜｜ＨｅIB＋ＨａB ｜ …（１）
ＨｃI ＞｜ＨｅBI＋ＨａI ｜ …（２）
【００１５】初期化層はレーザ照射による記録媒体の温度上昇を妨げない程度に厚ければよい。また、バイアス層のキュリー温度が再生時のバイアス層の最高到達温度よりも低いほうが漏洩磁界分布の大きな変化が得られるので好ましい。
【００１６】中間層３は記録層２とバイアス層４との間の交換力を排除するために設けられる。また、保護層５は媒体に傷等が発生するために設けられるものであり、干渉層６はレ−ザ−ビ−ム照射した際に多重干渉を生じさせ、再生信号をエンハンスするために設けられるものである。これら中間層３、保護層５、干渉層６は通常の光磁気記録媒体で用いるＳｉ−Ｎ、Ｓｉ−Ｏ、Ｚｒ−Ｏ、Ａｌ−Ｏ、Ａｌ−Ｎ、Ｚｎ−Ｓ、Ｔｉ−Ｏ等の金属化合物材料や、保護機能を高めるなど本発明とは別の目的で金属元素等を添加した金属化合物材料、プラズマ重合膜等の有機物材料などの非磁性体であって、用いるレーザの波長に対して本発明を実施する上で必要な透光性を有していれば何を用いてもかまわない。また、中間層３、保護層５は必ずしも透光性を有していなくてもかまわない。
【００１７】再生層１、記録層２、バイアス層４は各々本発明の主旨を逸脱しない範囲で、それ自体単層であっても多層であってもかまわない。再生層、記録層、バイアス層よりも熱伝導率の大きい中間層を設けることによって、交換力、漏洩磁界が適切になるように各層の温度上昇をコントロールすることもできる。また、透明な誘電体層を中間層として用いることによって、カー回転角の増加、各層の吸収率のコントロールといった干渉層としての役割を担わせることもできる。
【００１８】また、本発明に最低限必要なのは再生層１、記録層２、バイアス層４であって、記録層２とバイアス層４が静磁結合が主となるように積層されていれば中間層３は必ずしも必要がなく、この中間層３は記録層の表面を酸化等で改質させたものでもかまわない。さらに、再生層１と記録層２とが交換結合が主となるように積層されていれば、これらの間に他の層があってもかまわない。また、保護層５と干渉層６も必須なものではない。
【００１９】基板７としては、ガラス、ポリカーボネイト、ポリメチルメタクリレート、ポリオレフィン等、従来より光ディスク基板として用いられている材料等の中から幅広く選択が可能である。レーザービーム８の波長、スポット径は本発明の主旨からしてミクロンサイズまたはサブミクロンサイズが好ましい。上記の光磁気記録媒体を再生する際には外部磁界Ｈｅｘを印加してもよい。Ｈｅｘの印加手段は電磁石であっても永久磁石であってもかまわない。
【００２０】この発明の第１の態様においては、再生層が感じる漏洩磁界（外部磁界Ｈｅｘを除く）をＨａｒ′、記録層から再生層に作用する交換力をＨｅｗｒと表わした場合に、Ｈｅｘ再生時に再生ビームスポット内のＨｅｗｒ＋Ｈａｒ′の最小値よりも大きく、最大値よりも小さいことが好ましい。この外部磁界は必ずしも必要ではなく、再生時のみに印加しても、記録・消去・再生全過程を通して印加してもよい。
【００２１】また、第１の態様及び第２の態様を通じて、記録層が感じる漏洩磁界（外部磁界Ｈｅｘを除く）をＨａｗ′、再生層から記録層に作用する交換力をＨｅｒｗ、記録層の保磁力をＨｃｗとした場合に、記録過程を補助するために記録ビーム照射時に、記録層において以下の式（３）を満たす外部磁界を印加してもよい。
Ｈｅｘ＋Ｈａｗ′＞Ｈｅｒｗ＋Ｈｃｗ …（３）
この外部磁界は再生動作が十分に行える範囲であるならば、記録動作時のみに印加しても、記録・再生動作中連続して印加してもかまわない。
【００２２】
【作用】本発明による光磁気記録媒体は、再生時のレーザ照射によって、所望の記録情報に従ってすでに記録してある記録層の反転磁区を再生層に転写し、再生終了後の媒体の冷却時に、バイアス層あるいはバイアス層と初期化層の両方からの漏洩磁界によって再生層の磁区を再反転させることにより、高密度の光磁気記録を行なうものである。以下、本発明の第１の態様における記録・再生過程を詳しく説明する。
【００２３】図２に本発明の記録媒体の典型的な記録層、再生層の保磁力と交換力の温度依存性を示す。図２中、Ｈｃｗは記録層の保磁力、Ｈｃｒは再生層の保磁力、Ｈｅｗｒは記録層から再生層に作用する交換力、Ｈｅｒｗは再生層から記録層に作用する交換力、Ｔａは室温、ＴR は再生時の媒体の温度、ＴWは記録時の媒体の温度を表わす。この図の場合、記録層は補償温度がないＲＥリッチ、再生層はＴＭリッチの組成である。図３に本発明の記録媒体の典型的なバイアス層の保磁力と磁化の温度依存性を示す。
【００２４】図４は、図２、３に示した磁気特性を持つ記録層、バイアス層を有し、第１の態様の動作を行う媒体において、記録層の磁化が下向きの場合の再生動作を行なっているときの媒体温度及び再生層が感じる磁界の位置分布を示したものである。図４（ａ）は媒体温度で、ＴｃB はバイアス層のキュリー温度である。レーザは図４（ａ）の上方に矢印で記した方向に移動する。図４R>４（ｄ）は各層の磁化の方向を示す。１は再生層、２は記録層、３は中間層、４はバイアス層で、矢印は各層の磁化の方向を表わす。
【００２５】図４（ｂ）は記録層から再生層に作用する交換力Ｈｅｗｒ、およびバイアス層からの漏洩磁界ＨＢと外部印加磁界Ｈｅｘの和の位置分布を示す。図４（ｃ）はＨＢ＋Ｈｅｘと再生層を磁化反転させるための磁界の大きさの位置分布を示す。（ｂ）、（ｃ）においては、再生層の磁化を図４（ｄ）の上方に反転させるようとする磁界の向きをプラスとした。記録層がＲＥリッチ、再生層がＴＭリッチのため、図４（ｄ）の場合には、再生層と記録層の間には界面磁壁が存在し、再生層には常に交換力Ｈｅｗｒが作用している。
【００２６】図３のような磁気特性を持つバイアス層を用いると、バイアス層の発生する漏洩磁界は、図４（ｂ）に示すように、温度がＴｃＢに達するあたりに肩を持つ台形状の分布になる。外部磁界ＨｅｘはＨB 分布をマイナス側にシフトさせる方向に印加する。再生ビームが媒体上を通過すると、図４（ｃ）に示すように、レーザスポットの中心部ではＨB ＋Ｈｅｘの大きさは再生層の磁化を上向きに反転させるための磁界Ｈｃｒ−Ｈｅｗｒよりも大きくなり、再生層は磁化反転する。レーザが通過した後の冷却過程では、レーザスポットの周縁部で、｜ＨB ＋Ｈｅｘ｜が再生層の磁化を下向きに再反転させるための磁界｜Ｈｃｒ＋Ｈｅｗｒ｜よりも大きくなり、再生層は再び磁化反転し、レーザが通り過ぎた後には図４（ｄ）のような状態に戻る。
【００２７】｜ＨB ＋Ｈｅｘ｜が｜Ｈｃｒ＋Ｈｅｗｒ｜よりも大きくなるという条件はレーザ進行方向の周縁部（図４（ｃ）の右側）でも成り立っているので、再生層の磁化の初期化状態がどのようなものであっても、レーザの進行にともなって、再生層の磁化は下→上→下の順に反転し、レーザが通り過ぎた後は図４（ｄ）のような状態になる。
【００２８】同様のことを、記録層の磁化が上向きの場合について図５を用いて説明する。図４と同様に、（ａ）は温度分布、（ｂ）は磁界分布、（ｃ）は各層の磁化状態である。（ｃ）のような磁化状態の場合、記録層と再生層の間に界面磁壁が存在せず、レーザスポット中心部では、ＨB ＋Ｈｅｘの大きさが再生層の磁化を上向きに反転させるための磁界Ｈｃｒ＋Ｈｅｗｒよりも大きくなるという条件は満たされず、何も起こらない（図５R>５（ｂ））。また、再生層の磁化が上向きとなっている場合には図５（ｂ）に示したように、進行方向のレーザスポット周縁部で、｜ＨＢ＋Ｈｅｘ｜が再生層の磁化を下向きに再反転させる磁界｜Ｈｃｒ＋Ｈｅｗｒ｜よりも大きくなり、スポット中心部の通過前に再生層の磁化は下向きに揃えられる。
【００２９】図４、５に示すように、本発明の光磁気記録媒体において再生を行なう場合、再生層の磁化状態がどのようであっても、再生スポットの中心部で記録層が下向きの磁化を持っている場合には再生層が上向きに磁化反転し、記録層が上向きの磁化を持っている場合には再生層の磁化は下向きになる。そして、レーザスポット通過後は常に再生層の磁化は下向きになる。
【００３０】以上の記録媒体を用いた記録過程を図６を用いて説明する。図６は、図４（ｄ）と同様に各層の磁化の様子を矢印で示したもので、それぞれの層で反転磁区ができたときには磁壁の位置に縦線を記した。１は再生層、２は記録層、３は中間層、４はバイアス層である。
【００３１】図６（ａ）は室温Ｔａでの初期着磁状態である。これに高パワーのレーザのパルス照射を行なうと、媒体温度は図２、３に示すＴｗまで上昇し、レーザスポット中心部でバイアス層、記録層の磁化が消滅し、磁化状態は（ｂ）のようになる。このとき外部磁界Ｈｅｘを（ｂ）の横に矢印で示した方向に印加すると、記録層２に反転磁区ができる。このときの各磁気特性の関係は、外部磁界Ｈｅｘを除く記録層が感じる漏洩磁界をＨａｗ′とすると、記録ビームスポット内で、記録層においてＨｅｘ＋Ｈａｗ′＞Ｈｅｒｗ＋Ｈｃｗ
【００３２】が成り立っている。レーザ照射終了後、冷却過程において媒体温度がＴR 近傍になると、図４で示したように再生層の磁化は上向きに反転し、記録層の磁区が再生層に転写される。この後、Ｔａまでの冷却過程においては、図４（ｃ）の周縁部の状態が保持されれば図５（ｄ）に示すように記録層にのみ反転磁区が形成さる磁化状態となる。
【００３３】しかし、記録過程では記録層に反転磁区が形成されればよく、再生層の磁化はどのような状態であってもかまわない。次に示すように再生層の初期磁化状態は、再生過程には影響を及ぼさないからである。また、記録層の自己漏洩磁界は図中のＨｅｘと同じ向きなので、自己漏洩磁界が大きければＨｅｘは必ずしも必要ではない。なお、消去過程についてもこの記録過程と同様に行うことができる。
【００３４】次に、再生過程を図７を用いて説明する。図７は、図４（ｄ）及び図６と同様に各層の磁化の様子を矢印で示したもので、それぞれの層で反転磁区ができたときには磁壁の位置に縦線を記した。１は再生層、２は記録層、３は中間層、４はバイアス層、８は再生ビームである。再生ビームは左から右へと移動する。
【００３５】図７（ａ）は室温での磁化の状態で、図６の過程に従って生成された反転磁区が記録層に存在している。説明上、再生層の磁化は下向きに一様に磁化されているとする。再生レベルのレーザを照射すると媒体温度はＴR まで上昇し、バイアス層ではレーザスポット中心部で磁化が消滅する（図７（ｂ））。
【００３６】記録層に反転磁区が存在しない領域を再生ビームが通っているときには、図５で示したように、レーザスポット中心では再生層の磁化は下向きのままである。再生レーザビームが記録層の反転磁区の上にさしかかると、レーザスポット中心部で、かつ、記録層の磁化が上向きの領域で、再生層の磁化が反転し、それ以外のところでは磁化の向きはそのままである（図７（ｃ））。
【００３７】再生レーザビームが記録層の反転磁区のちょうど上に来たときには、レーザスポット中心部でのみ再生層の磁化が反転する（図７（ｄ））。レーザビームが記録層の反転磁区の上を少し通り過ぎると、レーザスポットの後方部分（図６の周縁部）では再生層の磁化が再反転し始める（図７（ｅ））。レーザビームが記録層の反転磁区の上を通り過ぎてしまうと、再生層はすべて下向きの方向に磁化された状態となって初期着磁状態に戻る（図７（ｆ）、（ｇ））。
【００３８】再生層の初期磁化状態はどのようなものであっても、図４、５で示したようにレーザビームの進行方向の周縁部で一度下向きに揃えられるので、図７の（ｂ）〜（ｇ）の過程は同じである。レーザスポット中心部では、記録層に反転磁区がある領域では再生層も反転磁区があるので、以上の再生過程はレーザビーム側から見れば通常の光磁気記録媒体の再生過程と変わりはない。次に、本発明の第２の態様における記録・消去過程を詳しく説明する。第２の態様においても記録層及びバイアス層は図２及び図３の磁気特性を有している。
【００３９】図８は、図２、３に示した磁気特性を持つ記録層、バイアス層を有し、第２の態様の動作を行う媒体において、記録層の磁化が下向きの場合の再生動作を行なっているときの媒体温度及び再生層が感じる磁界の位置分布を示したものである。
【００４０】図８（ａ）は媒体温度で、ＴｃB はバイアス層のキュリー温度、実線は再生層の温度、点線はバイアス層の温度を示す。再生層、記録層、バイアス層の厚さが厚いため、あるいは、中間層の熱絶縁作用のために、再生層とバイアス層の温度分布には位相差が生じている。図８（ｂ）は記録層から再生層に作用する交換力Ｈｅｗｒ、およびバイアス層からの漏洩磁界ＨB の分布を示す。
【００４１】図８（ｄ）は各層の磁化の方向を示す。図４R>４（ｄ）と同様、１は再生層、２は記録層、３は中間層、４はバイアス層で、矢印は各層の磁化の方向を表わす。記録層がＲＥリッチ、再生層がＴＭリッチのため、図８（ｄ）の場合には、再生層と記録層の間には界面磁壁が存在し、再生層には常に交換力Ｈｅｗｒが作用している。
【００４２】図８（ｃ）はＨB ＋Ｈｅｘ、および再生層を図８（ｄ）の状態から上向きに磁化反転させるための磁界Ｈｃｒ−Ｈｅｗｒ、およびそれを再磁化反転して図８R>８（ｄ）の状態に戻すのに必要な磁界−｜Ｈｃｒ＋Ｈｅｗｒ｜の分布を示す。ここでは再生層の磁化を図８（ｄ）の上方に反転させるようとする磁界の向きをプラスとした。なお、レーザは図８（ａ）の上方に矢印で記した方向に移動する。
【００４３】図３のような磁気特性を持つバイアス層を用いると、バイアス層の発生する漏洩磁界は、図８（ｂ）に示すように、温度がＴｃB に達するあたりに肩を持つ台形状の分布になる。外部磁界Ｈｅｘを図８（ｄ）の上向きに印加すると、Ｈｅｘ＋ＨB の分布は図８R>８（ｃ）のようになる。再生ビームが媒体上を通過すると、レーザスポットの中心部では、ＨB ＋Ｈｅｘの大きさは再生層の磁化を上向きに反転させるための磁界Ｈｃｒ−Ｈｅｗｒよりも大きくなり、再生層は磁化反転する。
【００４４】しかし、レーザスポット中心が通過した後、レーザスポットの周縁部で、｜ＨＢ＋Ｈｅｘ｜が再生層の磁化を下向きに再反転させるための磁界｜Ｈｃｒ＋Ｈｅｗｒ｜よりも大きくなり、再生層は再び磁化反転し、レーザが通り過ぎた後には図８（ｄ）のような状態に戻る。
【００４５】同様のことを、記録層の磁化が上向きの場合について図９を用いて説明する。図８と同様に、（ａ）は温度分布、（ｂ）は磁界分布、（ｃ）は各層の磁化状態である。（ｃ）のような磁化状態の場合、記録層と再生層の間に界面磁壁が存在せず、レーザスポット中心部では、ＨB ＋Ｈｅｘの大きさが再生層の磁化を上向きに反転させるための磁界Ｈｃｒ＋Ｈｅｗｒよりも大きくなるという条件は満たされず、磁化反転は起こらない。ただし、レーザスポット中心が通過した後では、レーザスポット周縁部で、ＨB ＋Ｈｅｘ｜が再生層の磁化を下向きに再反転させる磁界｜Ｈｃｒ＋Ｈｅｗｒ｜よりも大きくなる条件は満たされている。
【００４６】図８、図９に示した動作を成り立たせるためには、Ｈｃｒが最も低下する付近、すなわち記録層において最高温度になっている付近よりも、ＨBのピーク付近はトラック上でレーザ進行方向に対して後方になければならない。ＨB のピークはバイアス層において最高温度になっている近傍にある場合が多いので、バイアス層において最高温度になっているトラック上の位置は、記録層において最高温度になってる位置よりも、トラック上でレーザ進行方向に対して後方にある方が好ましい。
【００４７】以上の記録媒体を用いた記録過程を図１０を用いて説明する。図１０は、図６と同様に各層の磁化の様子を矢印で示したものであり、そこに示している参照符号も図６と同様である。また、反転磁区ができたときには磁壁の位置に縦線を記した。
【００４８】図１０（ａ）は室温Ｔａでの初期着磁状態である。これに高パワーのレーザのパルス照射を行なうと、媒体温度は図２、３に示すＴｗまで上昇し、記録層、再生層ともに高温部では磁化が消滅し、最高温度Ｔmax のとき、磁化状態は（ｂ）のようになる。このとき外部磁界Ｈｅｘを（ｂ）の横に矢印で示した方向に印加すると、記録層に反転磁区ができる。このときの各磁気特性の関係は、外部磁界Ｈｅｘを除く記録層が感じる漏洩磁界をＨａｗ′とすると、記録ビームスポット内で、記録層においてＨｅｘ＋Ｈａｗ′＞Ｈｅｒｗ＋Ｈｃｗ
【００４９】が成り立っている。レーザ照射終了後、冷却過程において媒体温度がＴR 近傍になると、図８で示したように再生層の磁化は上向きに反転し、記録層の磁区が再生層に転写される。この後、Ｔａまでの冷却過程で再生層において、Ｈｅｘ＋Ｈａｒ′＞Ｈｃｒ＋Ｈｅｗｒが成立ち、再生層は再磁化反転され、室温に戻ったときには図１０（ｃ）のようになる。なお、消去過程についてもこの記録過程と同様に行うことができる。
【００５０】次に、再生過程を図１１を用いて説明する。図１１は、図７と同様に各層の磁化の様子を矢印で示したものであり、そこに示している参照符号も図７と同様である。また、反転磁区ができたときには磁壁の位置に縦線を記した。なお、再生ビームは左から右へと移動する。
【００５１】図１１（ａ）は室温での磁化の状態で、図１０１０の過程に従って生成された反転磁区が記録層に存在している。再生層の磁化は下向きに一様に磁化されている。再生レベルのレーザを照射すると媒体温度はＴR まで上昇し、バイアス層ではレーザスポット中心部より後方にずれた高温部で消滅する（図１１（ｂ））。
【００５２】記録層に反転磁区が存在しない領域を再生ビームが通っているときには、図９で示したように、レーザスポット中心部では再生層の磁化は下向きのままである。再生レーザビームが記録層の反転磁区の上にさしかかると、レーザスポット中心部で、かつ、記録層の磁化が下向きの領域でのみ、再生層の磁化が反転し、それ以外のところでは磁化の向きはそのままである（図１１（ｃ））。
【００５３】再生レーザビームが記録層の反転磁区のちょうど上に来たときには、レーザスポット中心部でのみ再生層の磁化が反転する（図１１（ｄ））。レーザビームが記録層の反転磁区の上を少し通り過ぎると、レーザスポットの後方部分では、バイアス層からの漏洩磁界のため、図９に示したように、再生層の磁化が再反転し始める（図１１（ｅ））。レーザビームが記録層の反転磁区の上を通り過ぎてしまうと、再生層はすべて下向きの方向に磁化された状態となり、室温では初期着磁状態に戻る（図１１（ｆ）、（ｇ））。レーザスポット中心部では、記録層に反転磁区がある領域では再生層も反転磁区があるので、以上の再生過程はレーザビーム側から見れば通常の光磁気記録媒体の再生過程と変わりはない。
【００５４】この記録媒体を利用すると高密度の光磁気記録が実現できる。すなわち、通常の光磁気記録ではクロストークが大きくて十分に再生信号出力が得られないようなビット密度で記録層に記録ビットを形成しても、再生するときにはレーザスポット中心部以外の領域にある磁区は再生層上には転写されず、隣接した記録ビットは信号として検出されないのでクロストークとならない。また、本発明の記録媒体は、再生レーザスポット通過後、再生層の磁化を下向きに揃える（初期化する）ので、他の高密度記録媒体（ｎｉｋｋｅｉ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ １９９１．３．４No．５２１ｐ．９２）のような、Ｈｅｘとは別の初期化用磁石を必要とせず、また、上記の高密度記録媒体ではできなかったディスクトラック方向の高密度化も実現できる。
【００５５】以上の説明では、再生層と記録層は、磁化の向きが逆の時に界面磁壁が生成されないような組成の組合せであったが、磁化の向きが同じときに界面磁壁が生成されないような組合せでも、磁区の転写の向きによってバイアス層の着磁の向きを変えてやることによって、同様な記録・再生を行なうことができる。
【００５６】図３に示すようにキュリー温度が低い磁気特性を持つバイアス層を用いた場合、再生・記録過程中に媒体がＴｃB 以上に加熱され、バイアス層が磁化反転して図５、図９に示した漏洩磁界分布が得られなくなる可能性がある。バイアス層の磁化反転を防止するには、バイアス層の膜厚を厚くして膜厚方向に温度差を設け、バイアス層の記録層と反対側の面を低温に保持する、あるいはバイアス層の記録層と反対の面に、例えばＡｌ膜等の熱拡散層の設けて、熱拡散層の設けられた面を低温に保持する、あるいはキュリー温度が高く、磁化反転がしにくい初期化層との交換結合２層膜とする、あるいは前記３手法を組合せて用いる等の方策がある。
【００５７】初期化層との交換結合２層膜による方法においては、初期化層は、記録・再生・消去の全ての過程において磁化反転せず、バイアス層に及ぼす交換力が記録、消去、再生の全ての過程においてバイアス層を磁化反転させないくらい大きくなるように積層される。
【００５８】本発明の記録媒体のバイアス層と初期化層の典型的な磁気特性を図１２、１３に示す。これらの図において、ＨｃI は初期化層の保磁力、ＨｃB はバイアス層の保磁力、ＨｅIBは初期化層からバイアス層へ作用する交換力、ＨｅBIはバイアス層から初期化層へ作用する交換力、ＴR は再生時の媒体温度、ＴW は記録時の媒体温度、ＭｓI は初期化層の磁化、ＭｓB はバイアス層の磁化である。バイアス層はＴＭリッチ組成、初期化層は補償温度を持つＲＥリッチ組成で、各層の磁化が逆向きの時が界面磁壁が生成されず安定となる。
【００５９】図１２より明らかなように、全温度においてＨｅIBはＨｃB より大きく、バイアス層の磁化の向きは初期化層の向きに揃えられるため、バイアス層に反転磁区はできない。また、外部印加磁界Ｈｅｘを含めた他の磁性層からの漏洩磁界ＨａB がバイアス層を反転させる方向であったとしても、｜ＨａＢ｜＜｜ＨｅＩＢ｜ かつＨｃＢ＜｜ＨａＢ＋ＨｅＩＢ｜
【００６０】が成り立つ限りにおいては、バイアス層は磁化反転しない。初期化層とバイアス層との間には交換力が作用すればよいので、バイアス層と初期化層は磁化が同じ向きのときに界面磁壁が存在しないような組み合せであっても、磁化が逆向きのときに界面磁壁が存在しないような組み合せであってもかまわない。
【００６１】初期化層を用いた場合の本発明の光磁気記録媒体の典型的な断面構成を図１４に示す。１は再生層、２は記録層、３は中間層、４はバイアス層、５は保護層、６は干渉層、７は基板、９は初期化層である。バイアス層と初期化層の積層順はどちらが先でもかまわない。しかし、より大きな漏洩磁界を記録層に印加する観点、及び初期化層の温度上昇を抑えてバイアス層の磁化反転を防止する効果を高める観点から、バイアス層は記録層に近い方が好ましい。
【００６２】図１５（ａ）は、第１の態様の場合の各層の着磁方向を示すものである。なお、参照符号は図１４と同様である。図１５（ｂ）のような温度分布が発生したとき、初期化層の磁化分布は（ｃ）のように、バイアス層の磁化分布は（ｄ）のようになる。このとき、初期化層の漏洩磁界はバイアス層の磁化反転を防止する向きであり、交換力による反転防止作用を助けることができる。また、初期化層は記録層までの距離が遠く、磁化分布はバイアス層よりもなだらかなので、記録層が感じる初期化層からの漏洩磁界は、大きさが小さく分布がなだらかでかつバイアス層からの漏洩磁界と逆向きとなる。
【００６３】従って、バイアス層、初期化層からの漏洩磁界は図４（ｃ）と同様なものとなり、Ｈｅｘを適切に選ぶことによって、図６、７に示したものと同様な記録・再生過程を実現できる。初期化層から記録層、再生層への漏洩磁界の大きさが充分に大きければ、図４（ｂ）のようなバイアス層からの漏洩磁界をプラス側にシフトさせる外部磁界を、初期化層から発生する漏洩磁界で置き換えることもできる。このように、初期化層はバイアス層と磁化が逆向きの時に界面磁壁が生成されないような組成の方が好ましい。
【００６４】図１６（ａ）は、第２の態様の場合の各層の着磁方向を示すものである。なお、参照符号は図１５（ａ）と同様である。図１６（ｂ）のような温度分布が発生したとき、初期化層の磁化分布は（ｃ）のように、バイアス層の磁化分布は（ｄ）のようになる。このとき、第１の態様と同様、初期化層の漏洩磁界はバイアス層の磁化反転を防止する向きであり、交換力による反転防止作用を助けることができる。また、初期化層は記録層までの距離が遠く、磁化分布はバイアス層よりもなだらかなので、記録層が感じる初期化層からの漏洩磁界は、大きさが小さく分布がなだらかでかつバイアス層からの漏洩磁界と逆向きとなる。
【００６５】従って、バイアス層、初期化層からの漏洩磁界は図８（ｃ）と同様なものとなり、Ｈｅｘを適切に選ぶことによって、図１０、１１に示したものと同様な記録・再生過程を実現できる。初期化層から記録層、再生層への漏洩磁界の大きさが充分に大きければ、図８（ｂ）のようなバイアス層からの漏洩磁界をプラス側にシフトさせる外部磁界を、初期化層から発生する漏洩磁界で置き換えることもできる。このように、初期化層はバイアス層と磁化が逆向きの時に界面磁壁が生成されないような組成の方が好ましい。
【００６６】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。
（実施例−１）
【００６７】Ｓｉウェハー上に、マグネトロンスパッタリング法によって、１００nm厚のＳｉ−Ｎ干渉層、２５nm厚のＴｂ0.29（Ｆｅ0.9 Ｃｏ0.1 ）0.71記録層、１５nm厚のＳｉ−Ｎ中間層、２００nm厚のＴｂ0.16（Ｆｅ0.95Ｃｏ0.05）0.84バイアス層、２００nm厚のＴｂ0.22（Ｆｅ0.5 Ｃｏ0.5 ）0.78初期化層、２０nm厚のＳｉ−Ｎ保護層を順次積層した。誘電体層はＳｉ3 Ｎ4 ターゲットの反応性スパッタ、磁性体層はＴｂとＦｅとＣｏの３元同時スパッタによって作成した。バイアス層はＴＭリッチ、初期化層はＲＥリッチであった。バイアス層、初期化層ともに垂直磁気異方性を持ち、その磁気特性は図１２、１３に示すような特性であった。バイアス層は室温の磁化１６０emu/cc、キュリー温度１５０℃、室温の保磁力２kOe で、初期化層は室温の磁化１００emu/cc、補償温度１２０℃、キュリー温度４００℃以上、室温の保磁力３kOe であった。記録層は発生する漏洩磁界を評価するために積層したもので、室温の保磁力５kOe 、キュリー温度１７０℃であった。このバイアス層の発生する漏洩磁界を数値計算により算出した。１．６μm に絞った波長８３０nmの６mWのレーザ光を８ｍ／ｓの線速で連続照射した場合の温度分布より記録層の位置で感じる漏洩磁界を計算したところ、バイアス層からの漏洩磁界分布は図４（ｂ）のような形状であり、肩の部分で３２５Oe、たもとの部分で６４Oe、肩の幅約２００nmであった。また、初期化層からの漏洩磁界を合わせたものは、図４（ｂ）のような分布をしているが初期化層の緩やかな磁化変化に基づく緩やかな漏洩磁界分布によって負にバイアスされたようになっており、肩の部分２０５Oe、たもとの部分−４０Oe、肩の幅約２００nmであった。また、記録層の光磁気記録特性を調べたところ、バイアス層、初期化層の存在によって記録磁界しきい値が約３００Oe変化し、ピーク値で３００Oe程度の漏洩磁界が発生していることが示された。また、初期化層からバイアス層へ作用する交換力はバイアス層のキュリー温度まで常にバイアス層の保磁力よりも大きく、バイアス層を反転させる方向の外部磁界−１kOe 〜５００Oeの範囲で１５mW、１６０nsecのパルス照射による記録動作を行なっても、バイアス層に反転磁区は形成されなかった。
（実施例−２）
【００６８】厚さ１．２mmのグルーブなしガラスディスク基板に、マグネトロンスパッタリング法によって、１００nm厚のＳｉ−Ｎ干渉層、２００nm厚のＴｂ0.195 （Ｆｅ0.9 Ｃｏ0.1）0.805 再生層、２００nm厚のＴｂ0.16（Ｆｅ0.95Ｃｏ0.05）0.84バイアス層、２００厚のＴｂ0.22（Ｆｅ0.5 Ｃｏ0.5 ）0.78初期化層、２０nm厚のＳｉ−Ｎ保護層を順次積層した。誘電体層はＳｉ3 Ｎ4 ターゲットの反応性スパッタ、磁性体層はＴｂとＦｅとＣｏの３元同時スパッタよって作成した。バイアス層、初期化層は実施例１と同じものである。記録層、再生層ともに垂直磁気異方性を持ち、その磁気特性は図２に示すような特性であった。再生層は室温の保磁力６kOe 、キュリー温度４００℃以上、記録層は室温の保磁力１５kOe 、キュリー温度２００℃、記録層から再生層に作用する交換力は室温で２．５kOe で再生層の保磁力との交点は９０℃であった。
【００６９】この記録媒体を８ｍ／ｓの線速で図６の下向きに１kOe の磁界を印加して、１０mW、１６０nsの記録パルスを照射して、記録層にビット間隔０．６μm 、トラック間隔０．６μm の記録磁区を形成した。これを、図７の下向きに１００Oeの磁界を印加して５mWのパワーで再生を行なったところ、クロストークなしに再生ができた。
（実施例−３）
【００７０】実施例２と同様の媒体構造で、再生層と記録層の厚さのみを１５０nmにした試料を作成した。記録層から再生層に作用する交換力は室温で４kOe で、再生層の保磁力との交点は１４０℃であった。この記録媒体を図７の下向きに１００Oeの印加磁界中で、８ｍ／ｓの線速で、１５mW、１６０nsで記録、同一の印加磁界中で６mWで再生した。ビット間隔０．６μm 、トラック間隔０．６μm の記録磁区がクロストークなしに再生できた。
（実施例−４）
【００７１】実施例２と同様の媒体構造でバイアス層の厚さのみを３００nmにした試料を作成した。この記録媒体を図７の上向きに８００Oeの磁界中で、８ｍ／ｓの線速で、８mWの連続照射の消去レベルに１６０ns、１５mWの記録レベルのパルス照射を重畳した信号を照射したところ、外部磁界の大きさを変えることなく、照射パワーの選択のみで記録・消去ができる光パワー変調オーバーライトが実現できた。さらに、これを、図７の下向きに２００Oeの磁界を印加して７mWのパワーで再生を行なったところ、ビット間隔０．６μm 、トラック間隔０．６μm の記録磁区がクロストークなしに再生ができた。
（実施例−５）
【００７２】厚さ１．２mmのグルーブなしガラスディスク基板に、マグネトロンスパッタリング法によって、１００nm厚のＳｉ−Ｎ干渉層、２００nm厚のＴｂ0.195 （Ｆｅ0.9 Ｃｏ0.1）0.805 記録層、２００nm厚のＴｂ0.254 （Ｆｅ0.7 Ｃｏ0.3 ）0.746 記録層、１５nm厚のＳｉ−Ｎ中間層、２００nm厚の（Ｇｄ0.5 Ｔｂ0.5 ）0.225 （Ｆｅ0.5 Ｃｏ0.5 ）0.775 バイアス層、２０nm厚のＳｉ−Ｎ保護層を順次積層した。誘電体層はＳｉ3 Ｎ4 ターゲットの反応性スパッタ、磁性体層はＴｂとＦｅとＣｏの３元同時スパッタによって作成した。再生層は室温の保磁力６kOe 、キュリー温度４００℃以上で、記録層は室温の保磁力１５kOe 、キュリー温度２００℃であった。また、記録層から再生層に作用する交換力は室温で２．５kOe で再生層の保磁力との交点は９０℃であった。バイアス層は室温の磁化１００emu/cc、補償温度１１０℃、キュリー温度４００℃以上、室温の保磁力１０kOe であった。
【００７３】図１０（ａ）のように着磁した記録媒体を、８ｍ／ｓの線速で図１０の下向きに８００Oeの磁界を印加して、１０mW、１６０nsの記録パルスを照射して、記録層にビット間隔０．６μm 、トラック間隔０．６μm の記録磁区を形成した。これを、図１１の上向きに１５０Oeの磁界を印加して５mWのパワーで再生を行なったところ、クロストークなしに再生ができた。
（実施例−６）
【００７４】厚さ１．２mmのグルーブなしガラスディスク基板に、マグネトロンスパッタリング法によって、１００nm厚のＳｉ−Ｎ干渉層、１５０nm厚のＴｂ0.195 （Ｆｅ0.9 Ｃｏ0.1）0.805 再生層、２００nm厚のＴｂ0.254 （Ｆｅ0.7 Ｃｏ0.3 ）0.746 記録層、１５nm厚のＳｉ−Ｎ中間層、２００nm厚の（Ｇｄ0.5 Ｔｂ0.5 ）0.175 （Ｆｅ0.97Ｃｏ0.03）0.825 バイアス層、２００nm厚の（Ｇｄ0.5 Ｔｂ0.5 ）0.225 （Ｆｅ0.5 Ｃｏ0.5 ）0.775 初期化層、２０nm厚のＳｉ−Ｎ保護層を順次積層した。再生層は室温の保磁力６kOe、キュリー温度４００℃以上、記録層は室温の保磁力１５kOe 、キュリー温度２００℃、であった。また、記録層から再生層に作用する交換力は室温で４kOe で、再生層の保磁力との交点は１４０℃であった。バイアス層は室温の磁化１５０emu/cc、キュリー温度２１０℃、室温の保磁力１．３kOe で、初期化層の室温の磁化１００emu/cc、補償温度１１０℃、キュリー温度４００℃以上、室温の保磁力１０kOe であった。この記録媒体を図１６（ａ）のように着磁し、図１６の下向きに５００Oeの印加磁界中で、８ｍ／ｓの線速で、１５mW、１６０nsで記録動作を行い、ビット間隔０．６μm 、トラック間隔０．６μm の記録磁区を形成した。これを、図１６の上向きに１００Oeの印加磁界中で６mWのパワーで、クロストークなしに再生ができた。
【００７５】
【発明の効果】本発明によれば、記録時の外部磁界以外の初期化磁石を必要とせずに高密度の光磁気記録が可能であり、また、ディスクトラック方向にも高密度記録ができるので、光磁気ディスクの記憶容量を容易に大きくすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光磁気記録媒体の一実施例を示す断面図。
【図２】記録層及び再生層の保磁力、並びにこれら各層の間に作用する交換力の温度依存性を示す図。
【図３】バイアス層の保磁力と磁化の温度依存性を示す図。
【図４】第１の態様において、記録層と再生層との磁化の方向が同じときの媒体温度、漏洩磁界、交換力と再生層の保磁力の和の位置分布を示す図。
【図５】第１の態様において、記録層と再生層の磁化の方向が異なるときの媒体温度、漏洩磁界、交換力と再生層の保磁力の和の位置分布を示す図。
【図６】第１の態様における記録過程での各層の磁化の状態を示す図。
【図７】第１の態様における再生過程での各層の磁化の状態を示す図。
【図８】第２の態様において、記録層と再生層との磁化の方向が同じときの媒体温度、漏洩磁界、交換力と再生層の保磁力の和の位置分布を示す図。
【図９】第２の態様において、記録層と再生層の磁化の方向が異なるときの媒体温度、漏洩磁界、交換力と再生層の保磁力の和の位置分布を示す図。
【図１０】第２の態様における記録過程での各層の磁化の状態を示す図。
【図１１】第２の態様における再生過程での各層の磁化の状態を示す図。
【図１２】バイアス層及び初期化層の保磁力、並びにこれら各層に作用する交換力の温度依存性を示す図。
【図１３】バイアス層及び初期化層の磁化の温度依存性を示す図。
【図１４】初期化層を用いた場合の光磁気記録媒体の一実施例を示す断面図。
【図１５】第１の態様における、媒体温度、初期化層の磁化、及びバイアス層の磁化の位置分布を示す図。
【図１６】第２の態様における、媒体温度、初期化層の磁化、及びバイアス層の磁化の位置分布を示す図。
【符号の説明】
１；再生層、２；記録層、３；中間層、４；バイアス層、５；保護層、６；干渉層、７；基板、８；レーザビーム、９；初期化層。
［発明の目的］
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、情報の記録・再生・消去が可能な光磁気記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】垂直磁気異方性を持つ磁性体薄膜にレーザを照射し、情報の記録・再生・消去を行なう光磁気記録技術は、光記録技術の有する高記録密度性や媒体の可換性といった特徴と、磁気記録技術の有するデータの書換え性とを併せ持つメモリ技術として実用化されている。
【０００３】このような光磁気記録では、レンズによって絞りこんだレーザビームスポットによって情報の記録・消去・再生を行なっているため、記録密度はレーザの波長によって上限が与えられる。現在よく使われている波長８３０〜７８０nmの半導体レーザを用いて、十分なＣ／Ｎ（キャリヤ・ノイズ比）で記録・再生ができるのはトラックピッチで１．６μm 程度の密度であり、現行のレーザ、記録媒体、記録方法を用いる限りこれ以上の記録密度を得ることはできない。
【０００４】このような問題点を解決するために、レーザの波長を短くしてビームスポット径を小さくする方法が検討されてきた。しかし、光磁気ディスクドライブに搭載できるような半導体レーザでは、十分に光磁気記録のできる出力パワーを持つものはまだ実用化されていない。また、現行の半導体レーザにＳＨＧ（Second Harmonic Generation）素子を用いて、波長を半分にする方法も検討されているが、高パワーが出ない、高速変調が困難である、といった問題点がある。
【０００５】現行の半導体レーザの波長をそのまま用いて高密度記録を行なう方法も例えばｎｉｋｋｅｉ ｅｌｅｃｔｒｏｎｃｓ １９９１．３．４No．５２１ｐ．９２に報告されている。これは、再生層・記録層の交換結合２層膜からなる記録媒体を用い、レーザを再生層側から照射する。この媒体では、まず、通常の光磁気記録媒体と同じように高パワーのビ−ムを照射しつつ記録磁界Ｈｅｘを印加して記録を行なう。この際には、記録層・再生層ともに磁化反転させる。この後、常温において媒体に初期化磁界Ｈini を印加して再生層のみ再磁化反転させて初期化する。再生は、再生パワーレベルのビ−ムを連続照射して行う。この際に、媒体のレーザが照射された部分の温度が上昇し、再生層の保磁力が低下するため、その位置で記録層に記録ビットがあると記録層からの交換力によって再生層が再び磁化反転を起こし、信号が検出される。この方法を用いれば、再生しているトラックの隣のトラックは温度上昇が小さいため、再生層は初期化されたままで信号を発生しない。従って、従来、隣接トラックからのクロストークのため制限されていた距離１．６μm よりもトラック幅を詰めて記録することができる。
【０００６】しかし、この方法では通常の記録磁石の他に初期化磁石が必要である。通常の光磁気記録材料である希土類−遷移金属磁性体薄膜同士の交換力は数kOe になるため、それに打ち勝って再生層を磁化反転させる初期化磁石は大きなものとなり、装置の小型化が困難となる。また、再生した直後は再生トラック上に再生層に転写された磁区が残っているため、高密度化はディスクの半径方向しかできないといった難点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、初期化磁石を必要とせずに、ディスクの半径方向、周方向の両方向に対して高密度化を行うことができる光磁気記録媒体を提供することを目的とする。
［発明の構成］
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様に係る光磁気記録媒体は、磁性体からなる再生層、記録層、及びバイアス層を有し、レーザ入射側から再生層、記録層、バイアス層の順に積層された光磁気記録媒体であって、再生層と記録層とが交換結合が主となるように積層され、記録層とバイアス層とが静磁結合が主となるように積層され、かつ、前記バイアス層が記録・消去・再生過程において到達する最高温度以下の温度において磁化反転しないことを特徴とする。
【０００９】第２の態様に係る光磁気記録媒体は、磁性体からなる再生層、記録層、及びバイアス層を有し、レーザ入射側から再生層、記録層、バイアス層の順に積層された光磁気記録媒体であって、再生層と記録層とが交換結合が主となるように積層され、記録層とバイアス層とが静磁結合が主となるように積層され、かつ、記録・消去・再生過程において到達する最高温度以下の温度においてバイアス層が磁化反転せず、再生時に到達する媒体の最高温度ＴR としたとき、前記バイアス層の磁化が室温からＴR に向かって減少するような特性を持つ場合に再生層の着磁方向と逆方向にバイアス層が着磁され、バイアス層の磁化が室温からＴR に向かって増加するような特性を持つ場合に再生層の着磁方向と同じ方向にバイアス層が着磁されることを特徴とする。
【００１０】図１は本発明に係る光磁気記録媒体の一実施例を示す断面図である。図１において、１は再生層、２は記録層、３は中間層、４はバイアス層、５は保護層、６は干渉層、７は基板、８はレーザビームである。
【００１１】再生層１、記録層２としては、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙを代表とする重希土類元素（ＨＲＥ）もしくはＨＲＥにＮｄ、Ｐｄ等の軽希土類（ＬＲＥ）を一部置換した希土類元素（ＲＥ）と、Ｆｅ、Ｃｏを代表とする遷移金属元素（ＴＭ）とからなる非晶質ＲＥ−ＴＭ膜、Ｂｉ置換ガーネット膜、ホイッスラー合金膜等の従来より光磁気記録媒体の記録層として用いられるものを適用することができる。また、バイアス層４としてはそれ自体が記録・消去・再生動作によって磁化反転しないような材料、たとえば記録層よりも低感度なＲＥ−ＴＭ膜、Ｂｉ置換ガーネット膜、ホイッスラー合金膜、ＦｅＢＮ膜等が用いられる。
【００１２】ここで、記録層より低感度というのは、バイアス層のキュリー温度が記録層のキュリー温度よりも大きいこと、バイアス層の膜厚が記録層よりも厚いこと、中間層が記録層、バイアス層よりも小さい熱伝導率を持ち熱絶縁機能があって、レーザ照射時に記録層ほどバイアス層の温度が上昇しないことのいずれか、又はそれらの組合せの場合を意味している。
【００１３】再生層と記録層とを合わせた厚さは記録レベルのレーザを照射したときに十分に磁化反転が起こる程度に薄いほうが好ましい。バイアス層はレーザ照射時に十分なＨｂを発生し得る程度の厚さであればよい。ここで、Ｈｂはバイアス層がレーザ照射によって局部的に加熱され、局部的な磁化分布を発生することによってバイアス層の外部に発生する漏洩磁界を意味する。
【００１４】バイアス層に隣接して交換結合が主となるように初期化層を積層してもよい。このときには、初期化層からバイアス層に作用する交換力をＨｅIB、バイアス層から初期化層に作用する交換力をＨｅBI、バイアス層の保磁力をＨｃB 、初期化層の保磁力をＨｃI 、バイアス層が感じる漏洩磁界をＨａB 、初期化層が感じる漏洩磁界をＨａI とすると、記録・消去・再生過程においてバイアス層が到達する最高温度以下の温度においてＨｅIB＋ＨａB がバイアス層の着磁の向きと同じ向きで、バイアス層において以下の式（１）が成り立ち、初期化層において以下の式（２）が成り立つようにバイアス層及び初期化層を選べばよい。
ＨｃB ＜｜ＨｅIB＋ＨａB ｜ …（１）
ＨｃI ＞｜ＨｅBI＋ＨａI ｜ …（２）
【００１５】初期化層はレーザ照射による記録媒体の温度上昇を妨げない程度に厚ければよい。また、バイアス層のキュリー温度が再生時のバイアス層の最高到達温度よりも低いほうが漏洩磁界分布の大きな変化が得られるので好ましい。
【００１６】中間層３は記録層２とバイアス層４との間の交換力を排除するために設けられる。また、保護層５は媒体に傷等が発生するために設けられるものであり、干渉層６はレ−ザ−ビ−ム照射した際に多重干渉を生じさせ、再生信号をエンハンスするために設けられるものである。これら中間層３、保護層５、干渉層６は通常の光磁気記録媒体で用いるＳｉ−Ｎ、Ｓｉ−Ｏ、Ｚｒ−Ｏ、Ａｌ−Ｏ、Ａｌ−Ｎ、Ｚｎ−Ｓ、Ｔｉ−Ｏ等の金属化合物材料や、保護機能を高めるなど本発明とは別の目的で金属元素等を添加した金属化合物材料、プラズマ重合膜等の有機物材料などの非磁性体であって、用いるレーザの波長に対して本発明を実施する上で必要な透光性を有していれば何を用いてもかまわない。また、中間層３、保護層５は必ずしも透光性を有していなくてもかまわない。
【００１７】再生層１、記録層２、バイアス層４は各々本発明の主旨を逸脱しない範囲で、それ自体単層であっても多層であってもかまわない。再生層、記録層、バイアス層よりも熱伝導率の大きい中間層を設けることによって、交換力、漏洩磁界が適切になるように各層の温度上昇をコントロールすることもできる。また、透明な誘電体層を中間層として用いることによって、カー回転角の増加、各層の吸収率のコントロールといった干渉層としての役割を担わせることもできる。
【００１８】また、本発明に最低限必要なのは再生層１、記録層２、バイアス層４であって、記録層２とバイアス層４が静磁結合が主となるように積層されていれば中間層３は必ずしも必要がなく、この中間層３は記録層の表面を酸化等で改質させたものでもかまわない。さらに、再生層１と記録層２とが交換結合が主となるように積層されていれば、これらの間に他の層があってもかまわない。また、保護層５と干渉層６も必須なものではない。
【００１９】基板７としては、ガラス、ポリカーボネイト、ポリメチルメタクリレート、ポリオレフィン等、従来より光ディスク基板として用いられている材料等の中から幅広く選択が可能である。レーザービーム８の波長、スポット径は本発明の主旨からしてミクロンサイズまたはサブミクロンサイズが好ましい。上記の光磁気記録媒体を再生する際には外部磁界Ｈｅｘを印加してもよい。Ｈｅｘの印加手段は電磁石であっても永久磁石であってもかまわない。
【００２０】この発明の第１の態様においては、再生層が感じる漏洩磁界（外部磁界Ｈｅｘを除く）をＨａｒ′、記録層から再生層に作用する交換力をＨｅｗｒと表わした場合に、Ｈｅｘ再生時に再生ビームスポット内のＨｅｗｒ＋Ｈａｒ′の最小値よりも大きく、最大値よりも小さいことが好ましい。この外部磁界は必ずしも必要ではなく、再生時のみに印加しても、記録・消去・再生全過程を通して印加してもよい。
【００２１】また、第１の態様及び第２の態様を通じて、記録層が感じる漏洩磁界（外部磁界Ｈｅｘを除く）をＨａｗ′、再生層から記録層に作用する交換力をＨｅｒｗ、記録層の保磁力をＨｃｗとした場合に、記録過程を補助するために記録ビーム照射時に、記録層において以下の式（３）を満たす外部磁界を印加してもよい。
Ｈｅｘ＋Ｈａｗ′＞Ｈｅｒｗ＋Ｈｃｗ …（３）
この外部磁界は再生動作が十分に行える範囲であるならば、記録動作時のみに印加しても、記録・再生動作中連続して印加してもかまわない。
【００２２】
【作用】本発明による光磁気記録媒体は、再生時のレーザ照射によって、所望の記録情報に従ってすでに記録してある記録層の反転磁区を再生層に転写し、再生終了後の媒体の冷却時に、バイアス層あるいはバイアス層と初期化層の両方からの漏洩磁界によって再生層の磁区を再反転させることにより、高密度の光磁気記録を行なうものである。以下、本発明の第１の態様における記録・再生過程を詳しく説明する。
【００２３】図２に本発明の記録媒体の典型的な記録層、再生層の保磁力と交換力の温度依存性を示す。図２中、Ｈｃｗは記録層の保磁力、Ｈｃｒは再生層の保磁力、Ｈｅｗｒは記録層から再生層に作用する交換力、Ｈｅｒｗは再生層から記録層に作用する交換力、Ｔａは室温、ＴR は再生時の媒体の温度、ＴWは記録時の媒体の温度を表わす。この図の場合、記録層は補償温度がないＲＥリッチ、再生層はＴＭリッチの組成である。図３に本発明の記録媒体の典型的なバイアス層の保磁力と磁化の温度依存性を示す。
【００２４】図４は、図２、３に示した磁気特性を持つ記録層、バイアス層を有し、第１の態様の動作を行う媒体において、記録層の磁化が下向きの場合の再生動作を行なっているときの媒体温度及び再生層が感じる磁界の位置分布を示したものである。図４（ａ）は媒体温度で、ＴｃB はバイアス層のキュリー温度である。レーザは図４（ａ）の上方に矢印で記した方向に移動する。図４R>４（ｄ）は各層の磁化の方向を示す。１は再生層、２は記録層、３は中間層、４はバイアス層で、矢印は各層の磁化の方向を表わす。
【００２５】図４（ｂ）は記録層から再生層に作用する交換力Ｈｅｗｒ、およびバイアス層からの漏洩磁界ＨＢと外部印加磁界Ｈｅｘの和の位置分布を示す。図４（ｃ）はＨＢ＋Ｈｅｘと再生層を磁化反転させるための磁界の大きさの位置分布を示す。（ｂ）、（ｃ）においては、再生層の磁化を図４（ｄ）の上方に反転させるようとする磁界の向きをプラスとした。記録層がＲＥリッチ、再生層がＴＭリッチのため、図４（ｄ）の場合には、再生層と記録層の間には界面磁壁が存在し、再生層には常に交換力Ｈｅｗｒが作用している。
【００２６】図３のような磁気特性を持つバイアス層を用いると、バイアス層の発生する漏洩磁界は、図４（ｂ）に示すように、温度がＴｃＢに達するあたりに肩を持つ台形状の分布になる。外部磁界ＨｅｘはＨB 分布をマイナス側にシフトさせる方向に印加する。再生ビームが媒体上を通過すると、図４（ｃ）に示すように、レーザスポットの中心部ではＨB ＋Ｈｅｘの大きさは再生層の磁化を上向きに反転させるための磁界Ｈｃｒ−Ｈｅｗｒよりも大きくなり、再生層は磁化反転する。レーザが通過した後の冷却過程では、レーザスポットの周縁部で、｜ＨB ＋Ｈｅｘ｜が再生層の磁化を下向きに再反転させるための磁界｜Ｈｃｒ＋Ｈｅｗｒ｜よりも大きくなり、再生層は再び磁化反転し、レーザが通り過ぎた後には図４（ｄ）のような状態に戻る。
【００２７】｜ＨB ＋Ｈｅｘ｜が｜Ｈｃｒ＋Ｈｅｗｒ｜よりも大きくなるという条件はレーザ進行方向の周縁部（図４（ｃ）の右側）でも成り立っているので、再生層の磁化の初期化状態がどのようなものであっても、レーザの進行にともなって、再生層の磁化は下→上→下の順に反転し、レーザが通り過ぎた後は図４（ｄ）のような状態になる。
【００２８】同様のことを、記録層の磁化が上向きの場合について図５を用いて説明する。図４と同様に、（ａ）は温度分布、（ｂ）は磁界分布、（ｃ）は各層の磁化状態である。（ｃ）のような磁化状態の場合、記録層と再生層の間に界面磁壁が存在せず、レーザスポット中心部では、ＨB ＋Ｈｅｘの大きさが再生層の磁化を上向きに反転させるための磁界Ｈｃｒ＋Ｈｅｗｒよりも大きくなるという条件は満たされず、何も起こらない（図５R>５（ｂ））。また、再生層の磁化が上向きとなっている場合には図５（ｂ）に示したように、進行方向のレーザスポット周縁部で、｜ＨＢ＋Ｈｅｘ｜が再生層の磁化を下向きに再反転させる磁界｜Ｈｃｒ＋Ｈｅｗｒ｜よりも大きくなり、スポット中心部の通過前に再生層の磁化は下向きに揃えられる。
【００２９】図４、５に示すように、本発明の光磁気記録媒体において再生を行なう場合、再生層の磁化状態がどのようであっても、再生スポットの中心部で記録層が下向きの磁化を持っている場合には再生層が上向きに磁化反転し、記録層が上向きの磁化を持っている場合には再生層の磁化は下向きになる。そして、レーザスポット通過後は常に再生層の磁化は下向きになる。
【００３０】以上の記録媒体を用いた記録過程を図６を用いて説明する。図６は、図４（ｄ）と同様に各層の磁化の様子を矢印で示したもので、それぞれの層で反転磁区ができたときには磁壁の位置に縦線を記した。１は再生層、２は記録層、３は中間層、４はバイアス層である。
【００３１】図６（ａ）は室温Ｔａでの初期着磁状態である。これに高パワーのレーザのパルス照射を行なうと、媒体温度は図２、３に示すＴｗまで上昇し、レーザスポット中心部でバイアス層、記録層の磁化が消滅し、磁化状態は（ｂ）のようになる。このとき外部磁界Ｈｅｘを（ｂ）の横に矢印で示した方向に印加すると、記録層２に反転磁区ができる。このときの各磁気特性の関係は、外部磁界Ｈｅｘを除く記録層が感じる漏洩磁界をＨａｗ′とすると、記録ビームスポット内で、記録層においてＨｅｘ＋Ｈａｗ′＞Ｈｅｒｗ＋Ｈｃｗ
【００３２】が成り立っている。レーザ照射終了後、冷却過程において媒体温度がＴR 近傍になると、図４で示したように再生層の磁化は上向きに反転し、記録層の磁区が再生層に転写される。この後、Ｔａまでの冷却過程においては、図４（ｃ）の周縁部の状態が保持されれば図５（ｄ）に示すように記録層にのみ反転磁区が形成さる磁化状態となる。
【００３３】しかし、記録過程では記録層に反転磁区が形成されればよく、再生層の磁化はどのような状態であってもかまわない。次に示すように再生層の初期磁化状態は、再生過程には影響を及ぼさないからである。また、記録層の自己漏洩磁界は図中のＨｅｘと同じ向きなので、自己漏洩磁界が大きければＨｅｘは必ずしも必要ではない。なお、消去過程についてもこの記録過程と同様に行うことができる。
【００３４】次に、再生過程を図７を用いて説明する。図７は、図４（ｄ）及び図６と同様に各層の磁化の様子を矢印で示したもので、それぞれの層で反転磁区ができたときには磁壁の位置に縦線を記した。１は再生層、２は記録層、３は中間層、４はバイアス層、８は再生ビームである。再生ビームは左から右へと移動する。
【００３５】図７（ａ）は室温での磁化の状態で、図６の過程に従って生成された反転磁区が記録層に存在している。説明上、再生層の磁化は下向きに一様に磁化されているとする。再生レベルのレーザを照射すると媒体温度はＴR まで上昇し、バイアス層ではレーザスポット中心部で磁化が消滅する（図７（ｂ））。
【００３６】記録層に反転磁区が存在しない領域を再生ビームが通っているときには、図５で示したように、レーザスポット中心では再生層の磁化は下向きのままである。再生レーザビームが記録層の反転磁区の上にさしかかると、レーザスポット中心部で、かつ、記録層の磁化が上向きの領域で、再生層の磁化が反転し、それ以外のところでは磁化の向きはそのままである（図７（ｃ））。
【００３７】再生レーザビームが記録層の反転磁区のちょうど上に来たときには、レーザスポット中心部でのみ再生層の磁化が反転する（図７（ｄ））。レーザビームが記録層の反転磁区の上を少し通り過ぎると、レーザスポットの後方部分（図６の周縁部）では再生層の磁化が再反転し始める（図７（ｅ））。レーザビームが記録層の反転磁区の上を通り過ぎてしまうと、再生層はすべて下向きの方向に磁化された状態となって初期着磁状態に戻る（図７（ｆ）、（ｇ））。
【００３８】再生層の初期磁化状態はどのようなものであっても、図４、５で示したようにレーザビームの進行方向の周縁部で一度下向きに揃えられるので、図７の（ｂ）〜（ｇ）の過程は同じである。レーザスポット中心部では、記録層に反転磁区がある領域では再生層も反転磁区があるので、以上の再生過程はレーザビーム側から見れば通常の光磁気記録媒体の再生過程と変わりはない。次に、本発明の第２の態様における記録・消去過程を詳しく説明する。第２の態様においても記録層及びバイアス層は図２及び図３の磁気特性を有している。
【００３９】図８は、図２、３に示した磁気特性を持つ記録層、バイアス層を有し、第２の態様の動作を行う媒体において、記録層の磁化が下向きの場合の再生動作を行なっているときの媒体温度及び再生層が感じる磁界の位置分布を示したものである。
【００４０】図８（ａ）は媒体温度で、ＴｃB はバイアス層のキュリー温度、実線は再生層の温度、点線はバイアス層の温度を示す。再生層、記録層、バイアス層の厚さが厚いため、あるいは、中間層の熱絶縁作用のために、再生層とバイアス層の温度分布には位相差が生じている。図８（ｂ）は記録層から再生層に作用する交換力Ｈｅｗｒ、およびバイアス層からの漏洩磁界ＨB の分布を示す。
【００４１】図８（ｄ）は各層の磁化の方向を示す。図４R>４（ｄ）と同様、１は再生層、２は記録層、３は中間層、４はバイアス層で、矢印は各層の磁化の方向を表わす。記録層がＲＥリッチ、再生層がＴＭリッチのため、図８（ｄ）の場合には、再生層と記録層の間には界面磁壁が存在し、再生層には常に交換力Ｈｅｗｒが作用している。
【００４２】図８（ｃ）はＨB ＋Ｈｅｘ、および再生層を図８（ｄ）の状態から上向きに磁化反転させるための磁界Ｈｃｒ−Ｈｅｗｒ、およびそれを再磁化反転して図８R>８（ｄ）の状態に戻すのに必要な磁界−｜Ｈｃｒ＋Ｈｅｗｒ｜の分布を示す。ここでは再生層の磁化を図８（ｄ）の上方に反転させるようとする磁界の向きをプラスとした。なお、レーザは図８（ａ）の上方に矢印で記した方向に移動する。
【００４３】図３のような磁気特性を持つバイアス層を用いると、バイアス層の発生する漏洩磁界は、図８（ｂ）に示すように、温度がＴｃB に達するあたりに肩を持つ台形状の分布になる。外部磁界Ｈｅｘを図８（ｄ）の上向きに印加すると、Ｈｅｘ＋ＨB の分布は図８R>８（ｃ）のようになる。再生ビームが媒体上を通過すると、レーザスポットの中心部では、ＨB ＋Ｈｅｘの大きさは再生層の磁化を上向きに反転させるための磁界Ｈｃｒ−Ｈｅｗｒよりも大きくなり、再生層は磁化反転する。
【００４４】しかし、レーザスポット中心が通過した後、レーザスポットの周縁部で、｜ＨＢ＋Ｈｅｘ｜が再生層の磁化を下向きに再反転させるための磁界｜Ｈｃｒ＋Ｈｅｗｒ｜よりも大きくなり、再生層は再び磁化反転し、レーザが通り過ぎた後には図８（ｄ）のような状態に戻る。
【００４５】同様のことを、記録層の磁化が上向きの場合について図９を用いて説明する。図８と同様に、（ａ）は温度分布、（ｂ）は磁界分布、（ｃ）は各層の磁化状態である。（ｃ）のような磁化状態の場合、記録層と再生層の間に界面磁壁が存在せず、レーザスポット中心部では、ＨB ＋Ｈｅｘの大きさが再生層の磁化を上向きに反転させるための磁界Ｈｃｒ＋Ｈｅｗｒよりも大きくなるという条件は満たされず、磁化反転は起こらない。ただし、レーザスポット中心が通過した後では、レーザスポット周縁部で、ＨB ＋Ｈｅｘ｜が再生層の磁化を下向きに再反転させる磁界｜Ｈｃｒ＋Ｈｅｗｒ｜よりも大きくなる条件は満たされている。
【００４６】図８、図９に示した動作を成り立たせるためには、Ｈｃｒが最も低下する付近、すなわち記録層において最高温度になっている付近よりも、ＨBのピーク付近はトラック上でレーザ進行方向に対して後方になければならない。ＨB のピークはバイアス層において最高温度になっている近傍にある場合が多いので、バイアス層において最高温度になっているトラック上の位置は、記録層において最高温度になってる位置よりも、トラック上でレーザ進行方向に対して後方にある方が好ましい。
【００４７】以上の記録媒体を用いた記録過程を図１０を用いて説明する。図１０は、図６と同様に各層の磁化の様子を矢印で示したものであり、そこに示している参照符号も図６と同様である。また、反転磁区ができたときには磁壁の位置に縦線を記した。
【００４８】図１０（ａ）は室温Ｔａでの初期着磁状態である。これに高パワーのレーザのパルス照射を行なうと、媒体温度は図２、３に示すＴｗまで上昇し、記録層、再生層ともに高温部では磁化が消滅し、最高温度Ｔmax のとき、磁化状態は（ｂ）のようになる。このとき外部磁界Ｈｅｘを（ｂ）の横に矢印で示した方向に印加すると、記録層に反転磁区ができる。このときの各磁気特性の関係は、外部磁界Ｈｅｘを除く記録層が感じる漏洩磁界をＨａｗ′とすると、記録ビームスポット内で、記録層においてＨｅｘ＋Ｈａｗ′＞Ｈｅｒｗ＋Ｈｃｗ
【００４９】が成り立っている。レーザ照射終了後、冷却過程において媒体温度がＴR 近傍になると、図８で示したように再生層の磁化は上向きに反転し、記録層の磁区が再生層に転写される。この後、Ｔａまでの冷却過程で再生層において、Ｈｅｘ＋Ｈａｒ′＞Ｈｃｒ＋Ｈｅｗｒが成立ち、再生層は再磁化反転され、室温に戻ったときには図１０（ｃ）のようになる。なお、消去過程についてもこの記録過程と同様に行うことができる。
【００５０】次に、再生過程を図１１を用いて説明する。図１１は、図７と同様に各層の磁化の様子を矢印で示したものであり、そこに示している参照符号も図７と同様である。また、反転磁区ができたときには磁壁の位置に縦線を記した。なお、再生ビームは左から右へと移動する。
【００５１】図１１（ａ）は室温での磁化の状態で、図１０１０の過程に従って生成された反転磁区が記録層に存在している。再生層の磁化は下向きに一様に磁化されている。再生レベルのレーザを照射すると媒体温度はＴR まで上昇し、バイアス層ではレーザスポット中心部より後方にずれた高温部で消滅する（図１１（ｂ））。
【００５２】記録層に反転磁区が存在しない領域を再生ビームが通っているときには、図９で示したように、レーザスポット中心部では再生層の磁化は下向きのままである。再生レーザビームが記録層の反転磁区の上にさしかかると、レーザスポット中心部で、かつ、記録層の磁化が下向きの領域でのみ、再生層の磁化が反転し、それ以外のところでは磁化の向きはそのままである（図１１（ｃ））。
【００５３】再生レーザビームが記録層の反転磁区のちょうど上に来たときには、レーザスポット中心部でのみ再生層の磁化が反転する（図１１（ｄ））。レーザビームが記録層の反転磁区の上を少し通り過ぎると、レーザスポットの後方部分では、バイアス層からの漏洩磁界のため、図９に示したように、再生層の磁化が再反転し始める（図１１（ｅ））。レーザビームが記録層の反転磁区の上を通り過ぎてしまうと、再生層はすべて下向きの方向に磁化された状態となり、室温では初期着磁状態に戻る（図１１（ｆ）、（ｇ））。レーザスポット中心部では、記録層に反転磁区がある領域では再生層も反転磁区があるので、以上の再生過程はレーザビーム側から見れば通常の光磁気記録媒体の再生過程と変わりはない。
【００５４】この記録媒体を利用すると高密度の光磁気記録が実現できる。すなわち、通常の光磁気記録ではクロストークが大きくて十分に再生信号出力が得られないようなビット密度で記録層に記録ビットを形成しても、再生するときにはレーザスポット中心部以外の領域にある磁区は再生層上には転写されず、隣接した記録ビットは信号として検出されないのでクロストークとならない。また、本発明の記録媒体は、再生レーザスポット通過後、再生層の磁化を下向きに揃える（初期化する）ので、他の高密度記録媒体（ｎｉｋｋｅｉ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ １９９１．３．４No．５２１ｐ．９２）のような、Ｈｅｘとは別の初期化用磁石を必要とせず、また、上記の高密度記録媒体ではできなかったディスクトラック方向の高密度化も実現できる。
【００５５】以上の説明では、再生層と記録層は、磁化の向きが逆の時に界面磁壁が生成されないような組成の組合せであったが、磁化の向きが同じときに界面磁壁が生成されないような組合せでも、磁区の転写の向きによってバイアス層の着磁の向きを変えてやることによって、同様な記録・再生を行なうことができる。
【００５６】図３に示すようにキュリー温度が低い磁気特性を持つバイアス層を用いた場合、再生・記録過程中に媒体がＴｃB 以上に加熱され、バイアス層が磁化反転して図５、図９に示した漏洩磁界分布が得られなくなる可能性がある。バイアス層の磁化反転を防止するには、バイアス層の膜厚を厚くして膜厚方向に温度差を設け、バイアス層の記録層と反対側の面を低温に保持する、あるいはバイアス層の記録層と反対の面に、例えばＡｌ膜等の熱拡散層の設けて、熱拡散層の設けられた面を低温に保持する、あるいはキュリー温度が高く、磁化反転がしにくい初期化層との交換結合２層膜とする、あるいは前記３手法を組合せて用いる等の方策がある。
【００５７】初期化層との交換結合２層膜による方法においては、初期化層は、記録・再生・消去の全ての過程において磁化反転せず、バイアス層に及ぼす交換力が記録、消去、再生の全ての過程においてバイアス層を磁化反転させないくらい大きくなるように積層される。
【００５８】本発明の記録媒体のバイアス層と初期化層の典型的な磁気特性を図１２、１３に示す。これらの図において、ＨｃI は初期化層の保磁力、ＨｃB はバイアス層の保磁力、ＨｅIBは初期化層からバイアス層へ作用する交換力、ＨｅBIはバイアス層から初期化層へ作用する交換力、ＴR は再生時の媒体温度、ＴW は記録時の媒体温度、ＭｓI は初期化層の磁化、ＭｓB はバイアス層の磁化である。バイアス層はＴＭリッチ組成、初期化層は補償温度を持つＲＥリッチ組成で、各層の磁化が逆向きの時が界面磁壁が生成されず安定となる。
【００５９】図１２より明らかなように、全温度においてＨｅIBはＨｃB より大きく、バイアス層の磁化の向きは初期化層の向きに揃えられるため、バイアス層に反転磁区はできない。また、外部印加磁界Ｈｅｘを含めた他の磁性層からの漏洩磁界ＨａB がバイアス層を反転させる方向であったとしても、｜ＨａＢ｜＜｜ＨｅＩＢ｜ かつＨｃＢ＜｜ＨａＢ＋ＨｅＩＢ｜
【００６０】が成り立つ限りにおいては、バイアス層は磁化反転しない。初期化層とバイアス層との間には交換力が作用すればよいので、バイアス層と初期化層は磁化が同じ向きのときに界面磁壁が存在しないような組み合せであっても、磁化が逆向きのときに界面磁壁が存在しないような組み合せであってもかまわない。
【００６１】初期化層を用いた場合の本発明の光磁気記録媒体の典型的な断面構成を図１４に示す。１は再生層、２は記録層、３は中間層、４はバイアス層、５は保護層、６は干渉層、７は基板、９は初期化層である。バイアス層と初期化層の積層順はどちらが先でもかまわない。しかし、より大きな漏洩磁界を記録層に印加する観点、及び初期化層の温度上昇を抑えてバイアス層の磁化反転を防止する効果を高める観点から、バイアス層は記録層に近い方が好ましい。
【００６２】図１５（ａ）は、第１の態様の場合の各層の着磁方向を示すものである。なお、参照符号は図１４と同様である。図１５（ｂ）のような温度分布が発生したとき、初期化層の磁化分布は（ｃ）のように、バイアス層の磁化分布は（ｄ）のようになる。このとき、初期化層の漏洩磁界はバイアス層の磁化反転を防止する向きであり、交換力による反転防止作用を助けることができる。また、初期化層は記録層までの距離が遠く、磁化分布はバイアス層よりもなだらかなので、記録層が感じる初期化層からの漏洩磁界は、大きさが小さく分布がなだらかでかつバイアス層からの漏洩磁界と逆向きとなる。
【００６３】従って、バイアス層、初期化層からの漏洩磁界は図４（ｃ）と同様なものとなり、Ｈｅｘを適切に選ぶことによって、図６、７に示したものと同様な記録・再生過程を実現できる。初期化層から記録層、再生層への漏洩磁界の大きさが充分に大きければ、図４（ｂ）のようなバイアス層からの漏洩磁界をプラス側にシフトさせる外部磁界を、初期化層から発生する漏洩磁界で置き換えることもできる。このように、初期化層はバイアス層と磁化が逆向きの時に界面磁壁が生成されないような組成の方が好ましい。
【００６４】図１６（ａ）は、第２の態様の場合の各層の着磁方向を示すものである。なお、参照符号は図１５（ａ）と同様である。図１６（ｂ）のような温度分布が発生したとき、初期化層の磁化分布は（ｃ）のように、バイアス層の磁化分布は（ｄ）のようになる。このとき、第１の態様と同様、初期化層の漏洩磁界はバイアス層の磁化反転を防止する向きであり、交換力による反転防止作用を助けることができる。また、初期化層は記録層までの距離が遠く、磁化分布はバイアス層よりもなだらかなので、記録層が感じる初期化層からの漏洩磁界は、大きさが小さく分布がなだらかでかつバイアス層からの漏洩磁界と逆向きとなる。
【００６５】従って、バイアス層、初期化層からの漏洩磁界は図８（ｃ）と同様なものとなり、Ｈｅｘを適切に選ぶことによって、図１０、１１に示したものと同様な記録・再生過程を実現できる。初期化層から記録層、再生層への漏洩磁界の大きさが充分に大きければ、図８（ｂ）のようなバイアス層からの漏洩磁界をプラス側にシフトさせる外部磁界を、初期化層から発生する漏洩磁界で置き換えることもできる。このように、初期化層はバイアス層と磁化が逆向きの時に界面磁壁が生成されないような組成の方が好ましい。
【００６６】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。
（実施例−１）
【００６７】Ｓｉウェハー上に、マグネトロンスパッタリング法によって、１００nm厚のＳｉ−Ｎ干渉層、２５nm厚のＴｂ0.29（Ｆｅ0.9 Ｃｏ0.1 ）0.71記録層、１５nm厚のＳｉ−Ｎ中間層、２００nm厚のＴｂ0.16（Ｆｅ0.95Ｃｏ0.05）0.84バイアス層、２００nm厚のＴｂ0.22（Ｆｅ0.5 Ｃｏ0.5 ）0.78初期化層、２０nm厚のＳｉ−Ｎ保護層を順次積層した。誘電体層はＳｉ3 Ｎ4 ターゲットの反応性スパッタ、磁性体層はＴｂとＦｅとＣｏの３元同時スパッタによって作成した。バイアス層はＴＭリッチ、初期化層はＲＥリッチであった。バイアス層、初期化層ともに垂直磁気異方性を持ち、その磁気特性は図１２、１３に示すような特性であった。バイアス層は室温の磁化１６０emu/cc、キュリー温度１５０℃、室温の保磁力２kOe で、初期化層は室温の磁化１００emu/cc、補償温度１２０℃、キュリー温度４００℃以上、室温の保磁力３kOe であった。記録層は発生する漏洩磁界を評価するために積層したもので、室温の保磁力５kOe 、キュリー温度１７０℃であった。このバイアス層の発生する漏洩磁界を数値計算により算出した。１．６μm に絞った波長８３０nmの６mWのレーザ光を８ｍ／ｓの線速で連続照射した場合の温度分布より記録層の位置で感じる漏洩磁界を計算したところ、バイアス層からの漏洩磁界分布は図４（ｂ）のような形状であり、肩の部分で３２５Oe、たもとの部分で６４Oe、肩の幅約２００nmであった。また、初期化層からの漏洩磁界を合わせたものは、図４（ｂ）のような分布をしているが初期化層の緩やかな磁化変化に基づく緩やかな漏洩磁界分布によって負にバイアスされたようになっており、肩の部分２０５Oe、たもとの部分−４０Oe、肩の幅約２００nmであった。また、記録層の光磁気記録特性を調べたところ、バイアス層、初期化層の存在によって記録磁界しきい値が約３００Oe変化し、ピーク値で３００Oe程度の漏洩磁界が発生していることが示された。また、初期化層からバイアス層へ作用する交換力はバイアス層のキュリー温度まで常にバイアス層の保磁力よりも大きく、バイアス層を反転させる方向の外部磁界−１kOe 〜５００Oeの範囲で１５mW、１６０nsecのパルス照射による記録動作を行なっても、バイアス層に反転磁区は形成されなかった。
（実施例−２）
【００６８】厚さ１．２mmのグルーブなしガラスディスク基板に、マグネトロンスパッタリング法によって、１００nm厚のＳｉ−Ｎ干渉層、２００nm厚のＴｂ0.195 （Ｆｅ0.9 Ｃｏ0.1）0.805 再生層、２００nm厚のＴｂ0.16（Ｆｅ0.95Ｃｏ0.05）0.84バイアス層、２００厚のＴｂ0.22（Ｆｅ0.5 Ｃｏ0.5 ）0.78初期化層、２０nm厚のＳｉ−Ｎ保護層を順次積層した。誘電体層はＳｉ3 Ｎ4 ターゲットの反応性スパッタ、磁性体層はＴｂとＦｅとＣｏの３元同時スパッタよって作成した。バイアス層、初期化層は実施例１と同じものである。記録層、再生層ともに垂直磁気異方性を持ち、その磁気特性は図２に示すような特性であった。再生層は室温の保磁力６kOe 、キュリー温度４００℃以上、記録層は室温の保磁力１５kOe 、キュリー温度２００℃、記録層から再生層に作用する交換力は室温で２．５kOe で再生層の保磁力との交点は９０℃であった。
【００６９】この記録媒体を８ｍ／ｓの線速で図６の下向きに１kOe の磁界を印加して、１０mW、１６０nsの記録パルスを照射して、記録層にビット間隔０．６μm 、トラック間隔０．６μm の記録磁区を形成した。これを、図７の下向きに１００Oeの磁界を印加して５mWのパワーで再生を行なったところ、クロストークなしに再生ができた。
（実施例−３）
【００７０】実施例２と同様の媒体構造で、再生層と記録層の厚さのみを１５０nmにした試料を作成した。記録層から再生層に作用する交換力は室温で４kOe で、再生層の保磁力との交点は１４０℃であった。この記録媒体を図７の下向きに１００Oeの印加磁界中で、８ｍ／ｓの線速で、１５mW、１６０nsで記録、同一の印加磁界中で６mWで再生した。ビット間隔０．６μm 、トラック間隔０．６μm の記録磁区がクロストークなしに再生できた。
（実施例−４）
【００７１】実施例２と同様の媒体構造でバイアス層の厚さのみを３００nmにした試料を作成した。この記録媒体を図７の上向きに８００Oeの磁界中で、８ｍ／ｓの線速で、８mWの連続照射の消去レベルに１６０ns、１５mWの記録レベルのパルス照射を重畳した信号を照射したところ、外部磁界の大きさを変えることなく、照射パワーの選択のみで記録・消去ができる光パワー変調オーバーライトが実現できた。さらに、これを、図７の下向きに２００Oeの磁界を印加して７mWのパワーで再生を行なったところ、ビット間隔０．６μm 、トラック間隔０．６μm の記録磁区がクロストークなしに再生ができた。
（実施例−５）
【００７２】厚さ１．２mmのグルーブなしガラスディスク基板に、マグネトロンスパッタリング法によって、１００nm厚のＳｉ−Ｎ干渉層、２００nm厚のＴｂ0.195 （Ｆｅ0.9 Ｃｏ0.1）0.805 記録層、２００nm厚のＴｂ0.254 （Ｆｅ0.7 Ｃｏ0.3 ）0.746 記録層、１５nm厚のＳｉ−Ｎ中間層、２００nm厚の（Ｇｄ0.5 Ｔｂ0.5 ）0.225 （Ｆｅ0.5 Ｃｏ0.5 ）0.775 バイアス層、２０nm厚のＳｉ−Ｎ保護層を順次積層した。誘電体層はＳｉ3 Ｎ4 ターゲットの反応性スパッタ、磁性体層はＴｂとＦｅとＣｏの３元同時スパッタによって作成した。再生層は室温の保磁力６kOe 、キュリー温度４００℃以上で、記録層は室温の保磁力１５kOe 、キュリー温度２００℃であった。また、記録層から再生層に作用する交換力は室温で２．５kOe で再生層の保磁力との交点は９０℃であった。バイアス層は室温の磁化１００emu/cc、補償温度１１０℃、キュリー温度４００℃以上、室温の保磁力１０kOe であった。
【００７３】図１０（ａ）のように着磁した記録媒体を、８ｍ／ｓの線速で図１０の下向きに８００Oeの磁界を印加して、１０mW、１６０nsの記録パルスを照射して、記録層にビット間隔０．６μm 、トラック間隔０．６μm の記録磁区を形成した。これを、図１１の上向きに１５０Oeの磁界を印加して５mWのパワーで再生を行なったところ、クロストークなしに再生ができた。
（実施例−６）
【００７４】厚さ１．２mmのグルーブなしガラスディスク基板に、マグネトロンスパッタリング法によって、１００nm厚のＳｉ−Ｎ干渉層、１５０nm厚のＴｂ0.195 （Ｆｅ0.9 Ｃｏ0.1）0.805 再生層、２００nm厚のＴｂ0.254 （Ｆｅ0.7 Ｃｏ0.3 ）0.746 記録層、１５nm厚のＳｉ−Ｎ中間層、２００nm厚の（Ｇｄ0.5 Ｔｂ0.5 ）0.175 （Ｆｅ0.97Ｃｏ0.03）0.825 バイアス層、２００nm厚の（Ｇｄ0.5 Ｔｂ0.5 ）0.225 （Ｆｅ0.5 Ｃｏ0.5 ）0.775 初期化層、２０nm厚のＳｉ−Ｎ保護層を順次積層した。再生層は室温の保磁力６kOe、キュリー温度４００℃以上、記録層は室温の保磁力１５kOe 、キュリー温度２００℃、であった。また、記録層から再生層に作用する交換力は室温で４kOe で、再生層の保磁力との交点は１４０℃であった。バイアス層は室温の磁化１５０emu/cc、キュリー温度２１０℃、室温の保磁力１．３kOe で、初期化層の室温の磁化１００emu/cc、補償温度１１０℃、キュリー温度４００℃以上、室温の保磁力１０kOe であった。この記録媒体を図１６（ａ）のように着磁し、図１６の下向きに５００Oeの印加磁界中で、８ｍ／ｓの線速で、１５mW、１６０nsで記録動作を行い、ビット間隔０．６μm 、トラック間隔０．６μm の記録磁区を形成した。これを、図１６の上向きに１００Oeの印加磁界中で６mWのパワーで、クロストークなしに再生ができた。
【００７５】
【発明の効果】本発明によれば、記録時の外部磁界以外の初期化磁石を必要とせずに高密度の光磁気記録が可能であり、また、ディスクトラック方向にも高密度記録ができるので、光磁気ディスクの記憶容量を容易に大きくすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光磁気記録媒体の一実施例を示す断面図。
【図２】記録層及び再生層の保磁力、並びにこれら各層の間に作用する交換力の温度依存性を示す図。
【図３】バイアス層の保磁力と磁化の温度依存性を示す図。
【図４】第１の態様において、記録層と再生層との磁化の方向が同じときの媒体温度、漏洩磁界、交換力と再生層の保磁力の和の位置分布を示す図。
【図５】第１の態様において、記録層と再生層の磁化の方向が異なるときの媒体温度、漏洩磁界、交換力と再生層の保磁力の和の位置分布を示す図。
【図６】第１の態様における記録過程での各層の磁化の状態を示す図。
【図７】第１の態様における再生過程での各層の磁化の状態を示す図。
【図８】第２の態様において、記録層と再生層との磁化の方向が同じときの媒体温度、漏洩磁界、交換力と再生層の保磁力の和の位置分布を示す図。
【図９】第２の態様において、記録層と再生層の磁化の方向が異なるときの媒体温度、漏洩磁界、交換力と再生層の保磁力の和の位置分布を示す図。
【図１０】第２の態様における記録過程での各層の磁化の状態を示す図。
【図１１】第２の態様における再生過程での各層の磁化の状態を示す図。
【図１２】バイアス層及び初期化層の保磁力、並びにこれら各層に作用する交換力の温度依存性を示す図。
【図１３】バイアス層及び初期化層の磁化の温度依存性を示す図。
【図１４】初期化層を用いた場合の光磁気記録媒体の一実施例を示す断面図。
【図１５】第１の態様における、媒体温度、初期化層の磁化、及びバイアス層の磁化の位置分布を示す図。
【図１６】第２の態様における、媒体温度、初期化層の磁化、及びバイアス層の磁化の位置分布を示す図。
【符号の説明】
１；再生層、２；記録層、３；中間層、４；バイアス層、５；保護層、６；干渉層、７；基板、８；レーザビーム、９；初期化層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 磁性体からなる再生層、記録層、及びバイアス層を有し、レーザ入射側から再生層、記録層、バイアス層の順に積層された光磁気記録媒体であって、再生層と記録層とが交換結合が主となるように積層され、記録層とバイアス層とが静磁結合が主となるように積層され、かつ、前記バイアス層が記録・消去・再生過程において到達する最高温度以下の温度において磁化反転しないことを特徴とする光磁気記録媒体。
【請求項２】 磁性体からなる再生層、記録層、及びバイアス層を有し、レーザ入射側から再生層、記録層、バイアス層の順に積層された光磁気記録媒体であって、再生層と記録層とが交換結合が主となるように積層され、記録層とバイアス層とが静磁結合が主となるように積層され、かつ、記録・消去・再生過程において到達する最高温度以下の温度においてバイアス層が磁化反転せず、再生時に到達する媒体の最高温度ＴR としたとき、前記バイアス層の磁化が室温からＴR に向かって減少するような特性を持つ場合に再生層の着磁方向と逆方向にバイアス層が着磁され、バイアス層の磁化が室温からＴR に向かって増加するような特性を持つ場合に再生層の着磁方向と同じ方向にバイアス層が着磁されることを特徴とする光磁気記録媒体。
【請求項１】 磁性体からなる再生層、記録層、及びバイアス層を有し、レーザ入射側から再生層、記録層、バイアス層の順に積層された光磁気記録媒体であって、再生層と記録層とが交換結合が主となるように積層され、記録層とバイアス層とが静磁結合が主となるように積層され、かつ、前記バイアス層が記録・消去・再生過程において到達する最高温度以下の温度において磁化反転しないことを特徴とする光磁気記録媒体。
【請求項２】 磁性体からなる再生層、記録層、及びバイアス層を有し、レーザ入射側から再生層、記録層、バイアス層の順に積層された光磁気記録媒体であって、再生層と記録層とが交換結合が主となるように積層され、記録層とバイアス層とが静磁結合が主となるように積層され、かつ、記録・消去・再生過程において到達する最高温度以下の温度においてバイアス層が磁化反転せず、再生時に到達する媒体の最高温度ＴR としたとき、前記バイアス層の磁化が室温からＴR に向かって減少するような特性を持つ場合に再生層の着磁方向と逆方向にバイアス層が着磁され、バイアス層の磁化が室温からＴR に向かって増加するような特性を持つ場合に再生層の着磁方向と同じ方向にバイアス層が着磁されることを特徴とする光磁気記録媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図１２】
【図１３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１０】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図１２】
【図１３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１０】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開平５−４７０５５
【公開日】平成５年（１９９３）２月２６日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平３−２０５７９５
【出願日】平成３年（１９９１）８月１６日
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【公開日】平成５年（１９９３）２月２６日
【国際特許分類】
【出願日】平成３年（１９９１）８月１６日
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
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