Brevet FR2549630A1 — publié le 19850125

La présente invention est relative à un support d'enregistrement optico- magnétique destiné à être utilisé comme mémoire optico-magnétique, à un élément d'enregistrement et d'affichage magnétique etc et, plus particu5 lièrement, à un support d'enregistrement de pellicule magnétique mince comtportant 2 un axe d'aimantation facile dans une direction perpendiculaire à la surface de la pellicule et permettant l'enregistrement d'informations, par formation d'un domaine magnétique inversé ayant une confi10 guration cylindrique ou quelconque, et la reproduction des informations par l'utilisation de l'effet magnétique Kerr. Au moyen de pellicules ferromagnétiques minces comportant un axe d'aimantation facile dans une direction perpendiculaire à leur surface de pellicule, il est possi15 ble de former un petit domaine magnétique inversé ayant une polarité magnétique inverse à partir d'une polarité d'aimantation uniforme dans la surface de pellicule aimantée uniformément vers un pôle magnétique sud ou nord En établissant une correspondance entre la présence ou l'absence 20 de ces domaines magnétiques inverses et des signaux numériques respectifs " 1 " et " O ", on peut utiliser ces pellicules ferromagnétiques minces comme supports d'enregistrement magnétique de forte densité Ces pellicules ferromagnétiques minces aimantées verticalement sont cons25 tituées en principe par des alliages de métauxdes terres rares amorphes et de métaux de transition comme, par exemple, Gd-Co, Gd-Fe, Tb-Fe, Dy-Fe, Gd Tb Fe etc; de plus, elles comprennent du Mn Bi comme pellicule mince de métal polycristallin et GIG comme pellicule mince de monocristaux 30 composés. L'enregistrement des informations dans ces pellicules minces s'effectue d'habitude en les chauffant jusqu' à une température supérieure au point de Curie ou à la température de compensation magnétique des pellicules minces de 35 manière à y former un domaine magnétique inversé à l'empla- cement voulu L'information enregistrée est reproduite par utilisation de l'effet magnétique Kerr qui consiste en ce que, lorsque de la lumière polarisée linéairement arrivant sur une pellicule magnétique mince est réfléchie par elle, 5 le plan de polarisation subit une rotation vers la droite ou vers la gauche suivant le sens de l'aimantation (rotation de Kerr). Dans ce cas, le rapport S/N obtenu lors de la lecture d'un signal enregistré au moyen de la lumière n'est pas 10 très élevé. Le but de l'invention est la réalisation d'un support d'enregistrement photomagnétique ayant un rapport S/N amélioré par rapport au type classique décrit ci-dessus. Ce but est atteint, suivant l'invention, du fait que 15 le support d'enregistrement opticomagnétique comprend: une couche d'enregistrement de pellicule magnétique mince ayant un bas point de Curie ou une basse température de compensation magnétique et une force coercitive élevée et comportant un axe d'aimantation facile dans une direction 20 perpendiculaire à la surface de pellicule; une couche de reproduction de pellicule magnétique mince contigie à la couche d'enregistrement, de grand angle de rotation magnétique Kerr, comportant un axe d'aimantation facile dans une direction perpendiculaire à la surface de pellicule; un 25 substrat transparent situé du côté o la lumière arrive; et une couche de métal réflecteur réfléchissant la lumière qui est arrivée du côté du substrat transparent et a traversé la couche d'enregistrement et la couche de reproduction Une couche diélectrique peut également être ajoutée 30 au moins d'un côté du substrat transparent ou de la couche de métal réflecteur par rapport à la couche d'enregistrement et à la couche de reproduction. L'invention est décrite ci-dessous d'une manière plus détaillée en se référant au dessin. La figure 1 est un diagramme caractéristique mettant en évidence la relation existant entre le point de Curie Tc et l'angle de rotation Kerr O La figure 2 est une coupe longitudinale représentant un exemple de réalisation d'un support d'enregistre5 ment photomagnétique classique comportant une couche d'enregistrement et une couche de reproduction séparées. La figure 3 est un diagramme indiquant les valeurs mesurées de la caractéristique C/N dans un exemple classique. La figure 4 est une coupe longitudinale représentant un mode de réalisation de l'invention. La figure 5 est un diagramme indiquant les valeurs mesurées de la caractéristique C/N dans le cas du mode de réalisation représenté par la figure 4. Les figures 6 A, 6 B et 6 C sont des coupes longitudinales représentant d'autres modes de réalisation de l'invention. Pour mettre en évidence les différences existant entre l'état de la technique antérieure et la présente invention, il y a lieu de commencer par décrire l'état de la technique antérieure La valeur du rapport S/N dans le cas de la lecture d'un signal enregistré au moyen de la lumière est: S/N i 8 k expression dans laquelle R désigne la réflectivité de la pellicule magnétique mince et ek l'angle de rotation (l'angle de rotation Kerr) du plan de polarisation dans l'effet magnétique Kerr Cette égalité indique que l'on peut augmenter la valeur du rapport S/N en augmentant la réflectivité R ou l'angle de rotation Kerr 8 k, mais la réflectivité R du support magnétique est d'environ 50 % et est constante quelle que soit le type de support L'angle de rotation Kerr 8 k varie avec le type de support, comme l'indique la figure 1, et tend généralement à augmenter 35 avec le point de Curie Tc C'est la raison pour laquelle on peut améliorer le rapport S/N par l'utilisation de Gd Fe Bi ou de Gd Tb Fe pour lesquels l'angle de rotation Kerr ek est grand, mais comme leur température de Curie Tc ou leur température de compensation magnétique sont élevées, il faut une grande énergie d'enregistrement et, à l'heure actuelle, il est impossible d'effectuer un enregistrement à grande vitesse en utilisant un laser semi-conducteur. Dans ce cas, comme valeur maximale que l'on ait pu obtenir pour le rapport C/N lC/N = S/N + 10 log du rapport: bande de bruit/largeur de bande de résolutionl avec un support à une seule couche, on indique une valeur de 42 d B obtenue 10 avec un support de Tb Fe à une fréquence d'enregistrement de 1 M Hz et dans une largeur de bande de 30 K Nz Ensuite, en tanit que procédé de perfectionnement pour obtenir une valeur de C/N plus élevée, on a proposé d'utiliser une structure comme celle représentée à la figure 2, dans la15 quelle la couche d'enregistrement et la couche de reproduction sont séparées l'une de l'autre Cette structure comprend, comme couche de reproduction 2, une couche à haut point de Curie faiblement coercitive formée sur un substrat transparent 1 en verre ou en matière plastique et, 20 comme couche d'enregistrement 3, une couche à bas point de Curie ayant une force coercitive élevée En général, on utilise Gd Fe ou Gd Co pour la première et Tb Fe ou Dy Fe pour la deuxième Ce procédé utilise le fait qu'un bit formé dans la couche d'enregistrement est également formé dans la couche de reproduction par suite d'un phénomène de couplage entre la couche d'enregistrement et la couche de reproduction dû à une force magnétostatique et à une force d'échange agissant entre ces couches Dans ces conditions, l'enregistrement peut s'effectuer même avec une faible énergie d'enregistrement et comme l'angle de rotation Kerr ek est grand, la reproduction peut s'effectuer avec un rapport C/N élevé La figure 3 représente, à titre d'exemple, déterminé par analyse spectrale, le spectre reproduit d'un signal enregistré à une fréquence d'enregistrement de 1 Fz 35 et avec une énergie laser d'enregistrement de 8 m W On a obtenu une valeur de C/N 45 d B, ce qui est supérieur à la valeur de 42 d B obtenue avec la pellicule de Tb Fe en une seule couche mentionnée antérieurement. L'invention est décrite ci-dessous en détail. La figure 4 représente la structure d'un mode de réalisation de l'invention Le substrat transparent 1 en verre ou en matière plastique porte la couche de reproduction 2, constituée par un matériau qui donne un grand angle de rotation Kerr, comme Gd Fe, Gd Fe Bi ou des substances 10 analogues, et la couche de reproduction 3, constituée par un matériau de bas point de Curie, comme Tb Fe, Dy Fe ou des substances analogues La couche de reproduction 2 et la couche d'enregistrement 3 sont formées de manière à être suffisamment minces pour que la lumière puisse les traverser c'est-à-dire que leur épaisseur est inférieure à 500 10 -m La couche supérieure est constituée par une couche réfléchissante 5 qui réfléchit la lumière qui a traversé les couches 2 et 3 Cette couche réfléchissante est constituée, par exemple, par Au, Ag, Cu ou des sub20 stances analogues La présence de cette couche réfléchissante entraîne une augmentation de l'angle de rotation Kerr apparent ek par suite de l'effet Kerr dû à la réflexion de la lumière incidente provenant du côté du substrat transparent 1 à la surface de la couche de reproduction 2 25 et par la rotation de Faraday du plan de polarisation qui résultent de l'effet Faraday lorsque la lumière incidente traverse la couche de reproduction 2 et la couche d'enregistrement 3 qui sont des couches magnétiques, et lorsque la lumière réfléchie par la couche réfléchissante 5 retra30 verse la couche d'enregistrement 3 et la couche de reproduction 2 Il en résulte une augmentation du rapport S/N. En fait-, en comparant les angles de rotation Kerr O k obtenus avec la structure de la figure 2 et avec ce mode de réalisation et mesurés en utilisant un faisceau laser à hélium-néon, on constate que le premier est de 0,55 et que le deuxième est de 0,7, c'est-à-dire dépasse le premier de % La figure 5 indique, à titre d'exemple, des valeurs de C/N mesurées dans ce mode de réalisation, pour lequelon trouve 48 d B même dans les mrmes conditions que dans le cas de la fi5 gure 3; c'est une amélioration d'environ 3 d B La structure réalisée suivant la présente invention permet donc d'obtenir un support ayant une valeur élevée du rapport S/N, ce qui permet une extension des applications de la mémoire optico-magnétique. Bien que dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, la couche de reproduction 2 soit formée sur le côté d: substrat 1, il est possible également de former une touche d'enregistrement 3 sur le côté du substrat 1 et de former sur elle la couche de reproduction 2 et la couche réfléchissante 5, dans l'ordre Dans le cas, notamment, o l'on utilise comme substrat 1 un substrat en matière plastique ayant un fort coefficient de dilatation thermique et o la couche de reproduction 2 est formée sur lui, l'axe d'aimantation facile peut quelquefois ne pas être perpen20 diculaire à la surface de pellicule de la couche de reproduction 2, comme elle doit l'être, s'il se produit une distorsion thermique au cours de la fabrication Ce phénomène est particulièrement remarquable lorsqu'on utilise Gd Fe, mais dans ce cas un procédé efficace consiste à inverser 25 l'ordre de la couche de reproduction 2 et de la couche d'enregistrement 3. La description suivante est relative à d'autres modes de réalisation de l'invention représentés par les figures 6 A, 6 B et 6 C Ces modes de réalisation sont conçus de manière à provoquer de multiples réflexions de la lumière dans le support de sorte que la lumière subit plusieurs fois la rotation de Kerr lorsqu'elle est réfléchie par la couche de reproduction 2 ou la couche d'enregistrement 3, et la rotation de Faraday, lorsqu'elle traverse ces cou35 ches Sur les figures 6 A, 6 B et 6 C, la référence 6 désigne une couche de diélectrique constituée par du Sio, de la Sio 2 ou une substance analogue et disposée de manière à introduire dans le support une différence d'indices de réfraction La figure 6 A représente une structure dans laquelle la couche de diélectrique 6 est intercalée entre la couche d'enregistrement 3 et la couche de réflexion 5, de manière à utiliser les multiples réflexions qui se produisent entre elles, et la figure 6 B représente une structure dans laquelle la couche de diélectrique 6 est intercalée entre le substrat 1 et la couche de reproduction 2, de ma10 nière à utiliser les multiples réflexions qui se produisent entre elles La figure 6 C représente une combinaison des figures représentées par la figure 6 A et la figure 6 B. Dans ces modes de réalisation également, la couche de reproduction 2 et la couche d'enregistrement 3 peuvent 15 changer de position comme dans le cas de la figure 4. Comme on l'a vu, l'insertion de la couche réflectrice 5 et de la couche de diélectrique 6 permet une utilisation avantageuse de la rotation de Faraday s'ajoutant à la rotation de Kerr, ce qui augmente l'angle de rotation de 20 Kerr apparent pour reproduire la lumière avec un rapport S/N élevé; cet effet est très sensible. Tous ces dispositifs de réalisation de l'invention peuvent être facilement fabriqués par le procédé d'évaporation sous vide, par un procédé de crépitement, par un 25 procédé de placage ionique ou par des procédés analogues. De plus, les effets de l'invention peuvent également être obtenus lorsqu'on utilise, comme substrat 1, un substrat rainuré destiné à faciliter l'enregistrement. REVENDICATIONS 1 -Support d'enregistrement optico-magnétique comprenant: une couche d'enregistrement ( 3) de pellicule magnétique mince ayant un bas point de Curie ou une basse température de compensation magnétique et une force coercitive 5 élevée et comportant un axe d'aimantation facile dans une direction perpendiculaire à la surface de pellicule; une couche de reproduction ( 2) de pellicule magnétique mince placée au contact de la couche d'enregistrement, ayant un grand angle de rotation magnétique de Kerr et comportant un 10 axe d'aimantation facile dans une direction perpendiculaire à la surface de pellicule; et un substrat transparent ( 1) situé du côté de l'arrivée de la lumière, caractérisé en ce qu'il comporte une couche de métal réflecteur ( 5) placée de manière à réfléchir la lumière qui est entrée du côté du 15 substrat transparent et a traversé la couche d'enregistrement et la couche de reproduction (figure 4). 2 Support d'enregistrement optico-magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte, en plus, une couche de diélectrique ( 6) placée au moins d'un 20 côté du substrat transparent ou de la couche de métal réflecteur par rapport à la couche d'enregistrement et à la. couche de reproduction (figures 6 A, 6 B, 6 C). 3 Support d'enregistrement optico-magnétique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que, des 25 couches, d'enregistrement ( 3) et de reproduction ( 2), c'est la dernière ( 2) qui est disposée sur le côté du substrat transparent ( 1) (figures 4, 6 A, 6 B, 6 C). 4 Support d'enregistrement optico-magnétique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que, des 30 deux couches, l'une, d'enregistrement ( 3) et l'autre, de reproduction ( 2), la première est placée du côté du substrat transparent ( 1).