(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に情報記録用磁性層と、磁性中間層と、局部磁界発生用磁性層とを順次積層して設けた光磁気記録用媒体であって、情報記録用磁性層及び局部磁界発生用磁性層に外部磁界発生用磁石によって発生される外部磁界のもとに磁区が形成される記録温度を各々Ｔｗ１及びＴｗ３とし、磁性中間層のキュリー温度をＴｃ２とするとき、
Ｔｗ１＞Ｔｃ２＞Ｔｗ３
の関係を有し、情報記録用磁性層の保磁力は局部磁界発生用磁性層の保磁力より急峻な温度勾配を有することを特徴とする光磁気記録媒体。
【請求項２】
基板上に局部磁界発生用磁性層と、磁性中間層と、情報記録用磁性層とを順次積層して設けた光磁気記録用媒体であって、情報記録用磁性層及び局部磁界発生用磁性層に印加磁界を１００Ｏｅ以下とした外部磁界のもとに磁区が形成される記録温度を各々Ｔｗ１及びＴｗ３とし、磁性中間層のキュリー温度をＴｃ２’とするとき、
Ｔｗ１＞Ｔｗ３＞Ｔｃ２’
の関係を有し、局部磁界発生用磁性層はフェリ磁性を示しその補償温度が１００℃以下であり、情報記録用磁性層の保磁力は局部磁界発生用磁性層の保磁力より急峻な温度勾配を有することを特徴とする光磁気記録媒体。
【請求項３】
基板上に局部磁界発生用磁性層と、第１の磁性中間層と、第２の磁性中間層と、情報記録用磁性層とを順次積層して設けた光磁気記録用媒体であって、情報記録用磁性層及び局部磁界発生用磁性層に外部磁界発生用磁石によって発生される外部磁界のもとに磁区が形成される記録温度を各々Ｔｗ１及びＴｗ３とし、第１の磁性中間層及び第２の磁性中間層のキュリー温度を各々Ｔｃ２及びＴｃ４とするとき、
Ｔｗ１＞Ｔｃ２＞Ｔｗ３＞Ｔｃ４
の関係を有し、情報記録用磁性層の保磁力は局部磁界発生用磁性層の保磁力より急峻な温度勾配を有することを特徴とする光磁気記録媒体。
【請求項４】
基板上に情報記録用磁性層と、非磁性中間層と、局部磁界発生用磁性層と、磁性中間層と、消去方向と同一方向の磁化を有する初期化用磁性層とを順次積層して設けた光磁気記録用媒体であって、情報記録用磁性層及び局部磁界発生用磁性層に外部磁界発生用磁石によって発生される外部磁界のもとに磁区が形成される記録温度を各々Ｔｗ１及びＴｗ３とし、磁性中間層のキュリー温度をＴｃ５とするとき、
Ｔｗ１＞Ｔｃ５＞Ｔｗ３
の関係を有し、情報記録用磁性層の保磁力は局部磁界発生用磁性層の保磁力より急峻な温度勾配を有することを特徴とする光磁気記録媒体。
【請求項５】
基板上に情報記録用磁性層と、第１の磁性中間層と、局部磁界発生用磁性層と、第２の磁性中間層と、消去方向と同一方向の磁化を有する初期化用磁性層とを順次積層して設けた光磁気記録用媒体であって、情報記録用磁性層及び局部磁界発生用磁性層に外部磁界発生用磁石によって発生される外部磁界のもとに磁区が形成される記録温度を各々Ｔｗ１及びＴｗ３、第１の磁性中間層のキュリー温度をＴｃ２、第２の磁性中間層のキュリー温度をＴｃ５とするとき、
Ｔｗ１＞Ｔｃ２≧Ｔｃ５＞Ｔｗ３
の関係を有し、情報記録用磁性層の保磁力は局部磁界発生用磁性層の保磁力より急峻な温度勾配を有することを特徴とする光磁気記録媒体。
【請求項６】
基板上に磁気超解像再生用磁性層と、第１の磁性中間層と、情報記録用磁性層と、非磁性中間層と、局部磁界発生用磁性層と、第２の磁性中間層と、消去方向と同一方向の磁化を有する初期化用磁性層とを順次積層して設けた光磁気記録用媒体であって、情報記録用磁性層及び局部磁界発生用磁性層に外部磁界発生用磁石によって発生される外部磁界のもとに磁区が形成される記録温度を各々Ｔｗ１及びＴｗ３とし、磁気超解像再生用磁性層のキュリー温度をＴｃ６、第１の磁性中間層のキュリー温度をＴｃ４、第２の磁性中間層のキュリー温度をＴｃ５とするとき、
Ｔｃ６＞Ｔｗ１＞Ｔｃ５＞Ｔｗ３＞Ｔｃ４
の関係を有し、情報記録用磁性層の保磁力は局部磁界発生用磁性層の保磁力より急峻な温度勾配を有することを特徴とする光磁気記録媒体。
【請求項７】
基板上に磁気超解像再生用磁性層と、第１の磁性中間層と、情報記録用磁性層と、第２の磁性中間層と、局部磁界発生用磁性層と、第３の磁性中間層と、消去方向と同一方向の磁化を有する初期化用磁性層とを順次積層して設けた光磁気記録用媒体であって、情報記録用磁性層及び局部磁界発生用磁性層に外部磁界発生用磁石によって発生される外部磁界のもとに磁区が形成される記録温度を各々Ｔｗ１及びＴｗ３とし、磁気超解像再生用磁性層のキュリー温度をＴｃ６、第１の磁性中間層のキュリー温度をＴｃ４、第２の磁性中間層のキュリー温度をＴｃ２、第３の磁性中間層のキュリー温度をＴｃ５とするとき、
Ｔｃ６＞Ｔｗ１＞Ｔｃ２≧Ｔｃ５＞Ｔｗ３＞Ｔｃ４
の関係を有し、情報記録用磁性層の保磁力は局部磁界発生用磁性層の保磁力より急峻な温度勾配を有することを特徴とする光磁気記録媒体。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項記載の光磁気記録媒体と、光源と、光源からの光線を光磁気記録媒体の表面に収束する手段と、光磁気記録媒体の光照射領域に磁界を印加する磁界印加手段と、光路中に挿入された偏光手段と、光検出器とを含むことを特徴とする光磁気記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、光スポット径よりも小さな記録マークを安定に形成することができる光磁気記録方法、光磁気記録媒体及び光磁気記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光磁気記録は、情報の記録・再生・消去が可能な記録方式である。磁性体からなる光磁気記録媒体に情報記録用レーザー光をスポット照射すると、記録媒体上に局部的に温度上昇した部分ができる。温度上昇した記録媒体の部分は保磁力が低下しているため、外部から磁界を印加することにより、この低保磁力部分の磁化だけを反転させることができる。このように、記録媒体を局部的に加熱して記録媒体に低保磁力部分を発生させ、その部分の磁化を外部磁界によって反転させるのが光磁気記録の原理である。
【０００３】
磁化を反転させるための磁界は、記録媒体の広範囲な領域に一様に印加する。したがって、記録マーク径となる光磁気記録媒体の保磁力低下部分の大きさは、レーザー光照射時にできる記録媒体上の温度プロファイルに強く依存する。この温度プロファイルは、光磁気記録媒体の熱構造とレーザー光の波長によって決まる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記光磁気記録において高密度記録を達成するための微小マーク記録には、光スポットの中心部分すなわち温度プロファイルの高温部分を利用している。そして、光磁気記録媒体の保磁力を低下させるために高出力のレーザーを照射するので記録位置近傍における記録媒体の温度分布の勾配は緩やかになり、この温度勾配に依存する保磁力の分布の勾配も緩やかなものになるので、光の波長の半分以下の微小磁区を安定に記録する上で不利であった。
【０００５】
すなわち、従来の微小磁区記録の場合、光磁気記録媒体の広い領域に一様磁界が印加されており、情報記録用レーザー光の温度プロファイル高温部の制御が困難であるために、レーザースポットの高温部の径の変動とともに記録磁区の大きさが容易に変化してしまうという問題があった。
【０００６】
また、レーザースポットで加熱された部分が冷却する過程で保磁力の温度勾配の緩やかな媒体では記録磁区の大きさが拡大してしまい、光の波長の半分以下の微小磁区を安定に形成することができないという問題もあった。
本発明の目的は、使用するレーザー光の波長の半分以下の大きさの微小マークを安定に記録することができる光磁気記録媒体及び光磁気記録再生装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明では、従来の一様磁界印加を局部磁界印加に変更することにより前記目的を達成する。以下、この局部磁界の発生方法について詳しく述べる。
本発明の光磁気記録媒体は図１に示すような断面構造を有し、局部磁界を発生させるために、情報記録用磁性層１の基板から遠い側に非磁性中間層２を介して情報記録用磁性層１よりも記録温度が低く磁化の大きな局部磁界発生用磁性層３を設けてある。ここで、磁性層の記録温度とは、記録の際、所定の外部磁界（図１の場合、外部磁界発生用磁石２３によって発生される外部磁界２２）の影響下において磁性層に外部磁界と同一方向の磁区が形成される温度のことである。したがって、情報記録用磁性層１及び局部磁界発生用磁性層３の記録温度をそれぞれＴｗ１及びＴｗ３とすると、Ｔｗ１＞Ｔｗ３である。また、情報記録用磁性層１の保磁力１４と局部磁界発生用磁性層３の保磁力１５は図８に示すような温度依存性を有し、情報記録用磁性層の保磁力１４の方が局部磁界発生用磁性層の保磁力１５より急峻な温度勾配を有する。
【０００８】
外部磁界発生用磁石２３によって外部記録磁界２２を印加した状態でレンズ１４によって収束した記録用レーザー光２０を光磁気記録媒体の領域２１にスポット照射したとき、図９に図示するように温度Ｔｗ１の等温線１６及び温度Ｔｗ３の等温線１８が形成されたとする。
図１０は、横軸に図９の温度プロファイルの最高温度の部分５０から光磁気記録媒体の進行方向への距離ｒをとり、縦軸に温度Ｔ及び保磁力Ｈｃをとって、温度分布及び保磁力Ｈｃの分布を示したものである。図１０（ａ）は情報記録用磁性層に対するものであり、図１０（ｂ）は局部磁界発生用磁性層に対するものである。
【０００９】
図のような温度プロファイルの時の磁壁を動かす力（磁壁抗磁力：Ｈｔｏｔａｌ  ）は、以下の式で表される。
Ｈｔｏｔａｌ  ＝Ｈｂ＋Ｈｄ−（∂σｗ  ／∂ｒ）・（１／２Ｍｓ）−（σｗ  ／２Ｍｓｒ）
ここで、Ｈｂはバイアス磁界、Ｈｄは磁壁に作用する反磁界、σｗ  は磁壁のエネルギー、Ｍｓは飽和磁化、ｒはドメイン半径である。
【００１０】
Ｈｃ＜Ｈｔｏｔａｌ  の領域では磁壁を動かす力の方が保磁力よりも大きいため、磁壁は動き、ドメイン径は広がる。しかし、Ｈｃ＝Ｈｔｏｔａｌ  と両者が等しくなると、磁壁は動けなくなる。このようにして磁壁の移動は終了し、ドメイン径が決定される。以上のドメイン形成メカニズムは、Ｂ．Ｇ．Ｈｕｔｈ，ＩＢＭ  Ｊ．Ｒｅｓ．Ｄｅｖｅｌｏｐ．１８，１００（１９７４）  に報告されている。このＨｃ＝Ｈｔｏｔａｌ  となった温度が前記した記録温度である。
【００１１】
本発明の光磁気記録媒体によると情報記録用磁性層に微小磁区を安定して記録することが可能であるが、その記録のメカニズムは上記モデルによると大略以下の通りであると推測される。
初め、光スポットの中心の高温部分を利用する従来と同様の方法によって局部磁界発生用磁性層３に記録用レーザー光の波長の半分以下の記録ドメインを形成する。このとき、図１０（ｂ）に示すように、局部磁界発生用磁性層３の温度プロファイルＴに従って曲線１５及び４７のようにＨｃ及びＨｔｏｔａｌ  が分布する。そして、Ｈｃ＝Ｈｔｏｔａｌ  となった交点５１の半径ｒ２  が局部磁界発生用磁性層３の記録ドメイン半径であり、図１に示す反転磁化９の大きさはこの様にして決まる。ここで、半径ｒ２  は図９の温度Ｔｗ３の等温線１８に相当している。
【００１２】
反転磁化９の形成前には、図１０（ａ）に実線４８で示すようにＨｔｏｔａｌ  が分布し、Ｈｃ＝Ｈｔｏｔａｌ  の交点が生じないため、情報記録用磁性層１には記録ドメインが形成されない。図９で説明すると、等温線１６の内部の温度は記録温度Ｔｗ１以上であるが、領域の大きさが小さくて最小磁区半径に達していないため等温線１６の内部の磁化は反転しない。しかし、局部磁界発生用磁性膜３に反転磁化９が生じると、この漏洩磁界のため半径ｒ２  以内でＨｄが増加し、半径ｒ２  以上ではＨｄが減少する。従って、Ｈｔｏｔａｌ  は破線４９のような分布に変化し、Ｈｃ＝Ｈｔｏｔａｌ  となる交点５２が生じて半径ｒ１  のドメインが形成される。半径ｒ１  は半径ｒ２  より大きくなることはない。
【００１３】
微小磁区形成時に問題となるのはｒが小さい領域での温度コントロールである。局部磁界発生用磁性層の場合、Ｈｃの温度依存性は傾きが緩やかであるため、温度ゆらぎによってＨｃ分布がゆらいだ場合、交点５１の位置も大きく移動する。従って、局部磁界発生用磁性層３に一定サイズのドメインを形成することは困難になる。しかし、情報記録用磁性層１の場合、Ｈｃの温度勾配が急なのでドメイン径の変動は小さい。換言すると、局部磁界発生用磁性層３に記録された磁区形状は冷却段階で変化しやすいが、情報記録用磁性層１に一度できた磁区は安定に記録される。
【００１４】
情報記録用磁性層１単層に記録しようとすると、更に高い出力のレーザーを照射し、温度Ｔを高くしてＨｃのプロフィル１４を全体的に下げてＨｔｏｔａｌ  との交点を作る必要がある。するとＨｃのプロファイルは、図１０（ａ）に示すＨｃのプロファイル１４よりも勾配が緩やかになり、安定なドメイン記録にとって不利になる。しかし、本発明による光磁気記録媒体の構成では、単層膜の場合と異なり、低温で記録できるためＨｃの勾配は急なままであり、安定なドメイン記録が可能となる。
【００１５】
このように、局部磁界発生用磁性層３に従来と同様の手法によって半径ｒ２  の微小磁区を形成すると、その漏洩磁界によって情報記録用磁性層１にｒ２  以下の半径ｒ１  を有する微小磁区が低温で書き込まれる。そして、情報記録用磁性層１に記録された半径ｒ１  の微小磁区は、その後の冷却過程で局部磁界発生用磁性層の微小磁区の大きさが変化したとしても変化することなく安定に存在するため、情報記録用磁性層に微小磁区を安定して記録できるものと考えられる。
【００１６】
これまで情報記録用磁性層と局部磁界発生用磁性層の間に非磁性中間層を介在させる例について説明してきたが、情報記録用磁性層１の記録温度よりも低い温度で情報記録用磁性層１と局部磁界発生用磁性層３の磁気的な結合（交換結合）を切断する磁性層で中間層２を構成してもよい。その場合、磁性中間層２のキュリー温度をＴｃ２とするとき、次の関係を満たすようにする。
Ｔｗ１＞Ｔｃ２＞Ｔｗ３
【００１７】
図２に、非磁性中間層に代えて磁性中間層２を使用する例を示す。レーザー光照射時の記録媒体の温度プロファイルが図９のようになった場合、温度Ｔｃ２の等温線１７の内側の高温部で磁性中間層２は磁性を失い、あたかも非磁性層となる。このため、図２に示すように、Ｔｃ２以上の温度となる部分８では、局部磁界発生用磁性層３と情報記録用磁性層１の磁気的な結合が切断される。温度Ｔｃ２での情報記録用磁性層１の保磁力は一様印加磁界２２よりも大きいが、局部磁界発生用磁性層３の保磁力は印加磁界２２と同程度になる。したがって、局部磁界発生用磁性層３の磁化９は、外部磁界２２によって反転する。この場合、温度Ｔｗ３以上Ｔｃ２以下の部分では局部磁界発生用磁性層３と情報記録用磁性層１とが磁気的に結合しているため、局部磁界発生用磁性層３の磁化が反転することはない。このように温度Ｔｗ３以上Ｔｃ２以下の部分で磁化が反転しない条件は、温度Ｔｃ２以下において以下の関係を満足することである。
【００１８】
Ｈｃ３−Ｈｅｘ＞０    かつ    Ｈｃ１−Ｈｅｘ＞０
ここで、Ｈｃ１、Ｈｃ３は各々磁性層１、３の保磁力、Ｈｅｘ〔＝σｉ  ／（２Ｍｓ・ｔ）〕は磁性層１と３の交換結合磁界、σｉ  は磁性層１と３の遷移金属のモーメントが互いに反平行になった場合の両層の界面にできる界面磁壁のエネルギー、Ｍｓは磁性層３の飽和磁化、ｔは磁性層３の膜厚である。σｉ  は、この交換結合膜のホール効果のヒステリシス曲線を測定した結果得られるダブルループにおける磁性層３のループのシフト量から見積もることができ、その計算方法はＴ．Ｋｏｂａｙａｓｈｉ  ｅｔ．ａｌ．，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，２０，２０８９（１９８１）  に詳述されている。
【００１９】
以上のような条件が満足された膜構成において、情報記録用磁性層に光の波長の半分以下の微小な記録マークを安定に記録することができる。
局部磁界発生用磁性層３の磁化が大きいために反転磁化９は、図１又は図２の下方に示したような漏洩磁界を情報記録用磁性層１に与える。この漏洩磁界は外部記録磁界２２と同一方向であり、局所記録磁界となる。この局所記録磁界のため、情報記録用磁性層１は温度が記録温度Ｔｗ１に達していなくても磁化７が反転し、微小記録マークが記録できるわけである。
【００２０】
磁性層３単層では交換結合力がないために記録マークは大きくなる、磁性層１には記録マークができない。しかし、本発明の膜構成にすることにより微小記録マークが形成できるわけである。
本発明の光磁気記録媒体に記録された記録マークを消去するには、図３に示されるように、外部磁界発生用磁石２３によって消去磁界３４を印加すればよい。消去磁界３４によって、反転磁区７及び９の磁化は消去磁界３４と同一方向の磁化３８及び３７となり初期状態に戻る。
【００２１】
次に、本発明の光磁気記録媒体の幾つかの変形例及びその記録媒体による微小マークの記録再生方法について説明する。
局部磁界発生用磁性層３は、図４に示したように情報記録用磁性層１の基板側にあってもよい。また、局部磁界発生強磁性層３に再反転磁区３９が現れるような垂直磁気異方性の小さな（５×１０５  ｅｒｇ／ｃｍ３  以下）磁性層を利用すれば、Ｋ．Ａｒａｔａｎｉ  ｅｔ．ａｌ．，Ｔ．Ｍ．ｏｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄａｔａ  Ｓｔｒａｇｅ，ＴｕＢ３（１９９１）に記載されているような磁気超解像再生特性を兼ね備えることもできる。その場合、局部磁界発生用磁性層３には、反転磁化２７とその中心に更に再反転磁区３９が現れ、この再反転磁区３９によって局部磁界が情報記録用磁性層１に与えられる。局部磁界発生用磁性層３は、再反転磁区の形成が容易になるように、フェリ磁性を示し、その補償温度が１００℃であることが好ましい〔名古屋大学、高橋正彦の博士論文「光磁気記録の高密度化に関する研究」（１９９３年）参照〕。なお、情報記録用磁性層の記録温度をＴｗ１、磁性中間層のキュリー温度をＴｃ２’、局部磁界発生用磁性層の記録温度をＴｗ３とするとき
Ｔｗ１＞Ｔｗ３＞Ｔｃ２’
の関係を満たすようにする。
【００２２】
磁性中間層２は、記録の際には、温度がＴｃ２以上の領域８で広範囲に渡って局部磁界発生用磁性層３と情報記録用磁性層１の交換結合力を切断する。照射レーザー光のエネルギーが小さな再生時には、中間層２は温度Ｔｃ２を超えている部分が少ないために交換結合切断部も狭く、再反転磁区３９は現れないため、磁気超解像再生が可能になる。ここで、局部磁界発生用磁性層３には遷移金属の磁気モーメント量の多い希土類遷移金属合金、例えばＧｄＦｅＴｂ、ＧｄＣｏ、ＧｄＦｅＣｏ等を用い、情報記録用磁性層１には希土類金属の磁気モーメント量の多い希土類遷移金属合金、例えばＴｂＦｅＣｏ、ＴｂＤｙＦｅＣｏ、ＤｙＦｅＣｏ等を用いることが好ましい。
【００２３】
図４に示した構成では、微小磁区記録のための磁性層１と３の切断温度（Ｔｃ２）と磁気超解像を起こさせるための磁性層１と３の切断温度（Ｔｃ４）が異なるため、これらを同時に満足する光磁気記録媒体の設計が困難である。そこで、自由度を増やすために図５に示すように、磁気超解像のための磁性中間層２８と、微小磁区を形成するための磁性中間層２を別々に設けた構成とするのが好ましい。この場合、情報記録用磁性層１の記録温度をＴｗ１、局部磁界発生用磁性層３の記録温度をＴｗ３、磁性中間層２のキュリー温度をＴｃ２、磁性層２８の磁気超解像を発生させる温度をＴｃ４とするとき、
Ｔｗ１＞Ｔｃ２＞Ｔｗ３＞Ｔｃ４
の関係を満たすようにする。
【００２４】
図５は再生時、磁気超解像が発生しているときの磁化の状態を示している。情報記録用磁性層１に記録された磁区４５は、Ｔｃ４以上の温度となった磁性層２８の部分（マスク領域）３１によって局部磁界発生用磁性層３の磁化３２と磁気的結合が切断され、磁化３２は再生磁界３６にしたがっている。すなわち、光のスポット内には、再生磁界３６には影響されず情報記録用磁性層１の記録マークと交換結合している磁化３５及び３０を介して記録磁区４に結合した磁区３３だけがあることとなり、磁気超解像が発生している。
【００２５】
次に、図６に微小記録が行われているときの磁化状態を示す。磁性中間層２の温度Ｔｃ２を超えた部分８は磁化を失い、磁性層２８の温度Ｔｃ４を超えた部分は更に広い領域３１で磁化を失う。局部磁界発生用磁性層３では記録温度Ｔｗ３を超えた領域で磁化９が反転して、情報記録用磁性層１に図６の下方に示した漏洩磁界を与える。この漏洩磁界の局所記録磁界により情報記録用磁性層１の磁化７が反転して微小磁区記録が行われる。
【００２６】
以上述べてきた記録方法は、孤立記録の場合である。次に、記録ピッチを詰めた場合の微小磁区記録について説明する。
図７（ｂ）は、図１に示した光磁気記録媒体を用いて記録ピッチを詰めた状態を示す。この場合、局部磁界発生用磁性層３の反転磁区９が記録後も残留し、この反転磁区９による漏洩磁界と磁区４０を挟んで次に記録された微小磁区の漏洩磁界が重ね合わされた状態で情報記録用磁性層１に印加されるため、図７（ｂ）の下方に示すように、局部磁界とならない。このため、情報記録用磁性層１には長くつながった磁区７が形成されることになる。
【００２７】
しかし、図７（ａ）に示すように、記録時にできた反転磁区９を再び反転させる初期化用磁性層１２と、記録時に初期化用磁性層１２と局部磁界発生用磁性層３との交換結合を切断する磁性層４１を設けた構成とすると、記録ピッチを詰めることが可能となる。図７（ａ）には、情報記録用磁性層１と局部磁界発生用磁性層３の間に非磁性中間層２を介在させる例を示したが、非磁性中間層はキュリー温度Ｔｃ２の磁性中間層としてもよい。初期化用磁性層１２は消去磁界３４と同一方向の磁化を有し、この初期化用磁性層の磁化は情報記録及び消去の全工程にわたって変化を起こさない。磁性層４１は、そのキュリー温度Ｔｃ５が、次の関係を満たすように選択する。
Ｔｗ１＞Ｔｃ２≧Ｔｃ５＞Ｔｗ３
【００２８】
このような構成によると、記録時には、磁性層４１の領域４２が加熱されキュリー温度を越えて非磁性化されるため、初期化用磁性層１２と局部磁界発生用磁性層３の磁気的結合が切断され、図１によって説明した原理によって記録用磁性層１に微小磁区７が記録される。そして、記録後の反転磁化９は光スポットの高温領域から外れると初期化用磁性層１２の交換結合力によって矢印３２で示すように再び初期化されるため、局部磁界発生用磁性層３中での反転磁化９は常に１ヶ所だけであり、図７（ａ）の下方に示すように、情報記録用磁性層１に印加される局部磁界も重ね合わされて広がることはない。したがって、情報記録用磁性層１に記録された微小磁区７の間の未記録部の磁区４０も安定に存在できる。初期化用磁性層１２のキュリー温度は出荷時に着磁された状態が記録時に変化しないよう十分高く、保磁力も温度Ｔｗ１で１ｋＯｅ以上にしておく必要がある。
【００２９】
また、ここで反転磁化９の直上には局所記録磁界が作用しているが、そのまわりには消去磁界が作用している。これは、仮に記録磁区７同志が重なりあっても磁区同志がつながることはなく、むしろ前の磁区を消すことになることを示している。
なお、図７（ａ）の情報記録用磁性層１の基板側にキュリー温度Ｔｃ６の磁気超解像再生用磁性層とキュリー温度Ｔｃ４の磁性中間層を、磁気超解像再生用磁性層、磁性中間層、情報記録用磁性層１の順に積層されるように付加することで磁気超解像再生も可能となる。その場合、各磁性層は、
Ｔｃ６＞Ｔｗ１＞Ｔｃ２≧Ｔｃ５＞Ｔｗ３＞Ｔｃ４
の条件を満たすように選択する。
【００３０】
【作用】
本発明の光磁気記録方法によると、光磁気記録媒体に形成される記録マークの大きさは局部印加磁界の大きさによって決まるため、光スポットよりも小さな記録マークの形成が可能となる。
また、本発明の光磁気記録媒体によると、記録部分に局部的な記録磁界を印加することが可能となり、この局部磁界によって微小な記録マークを低温書き込みすることができる。
【００３１】
局部磁界発生用磁性層に加えて磁気超解像発生用磁性層を付設すると磁気超解像再生が可能となる。更に、消去磁界と同一方向の磁化を有する初期化用磁性層を付設すると記録ピッチを詰めた記録が可能となり、光変調記録においても磁界変調記録のようなマークピッチを詰めた高密度記録が可能になる。
【００３２】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
〔実施例１〕
スパッタ法により、図１に示す構造の試料を作成した。作成条件は、到達真空度８×１０−７Ｔｏｒｒ以下、スパッタガスはＡｒ、ガス圧は５ｍＴｏｒｒ、投入電力は１００Ｗ、スパッタリングレートは０．１〜０．３ｎｍ／ｓｅｃとした。
【００３３】
ＵＶ樹脂でグルーブを形成したガラス基板上にまず窒化物を８０ｎｍ形成し、その上に情報記録用磁性層１としてＴｂ２８Ｆｅ６２Ｃｏ１０を２５ｎｍ成膜する。この膜はフェリ磁性を示し、その補償温度は８０℃、キュリー温度は２３０℃である。更に、この上に非磁性の窒化物層２を２ｎｍ積層し、局部磁界発生用磁性層３としてＧｄ１５Ｔｂ６Ｆｅ６９Ｃｏ１０を５０ｎｍ成膜した。このＧｄＴｂＦｅＣｏ層のキュリー温度は３１０℃程度である。保護膜として再びこの上に窒化物を８０ｎｍ設けた。図８に、情報記録用磁性層１の保磁力の温度依存性１４及び局部磁界発生用磁性層３の保磁力の温度依存性１５を示す。
【００３４】
記録再生は図１１に示したような装置で行う。情報記録に際しては、コントロールユニット４３によって制御されたレーザー光源４４からのレーザー光を、偏光プリズム２５、４分の１波長板２６を通して、レンズ１９によって前述の多層構造の光磁気ディスク２４にスポット照射する。記録又は消去用の外部磁界は磁石２３によって印加する。光磁気ディスク２４の表面でのレーザー光のスポット径は約１．６μｍであった。情報再生に際しては、同様にコントロールユニット４３によって制御されたレーザー光源４４からのレーザー光を光磁気ディスク２４に照射する。光磁気ディスク２４の記録磁区から反射されたレーザー光は、４分の１波長板２６によって偏光面が回転され、偏光プリズム２５で反射されて光検出器４５で検出される。
【００３５】
波長８３０ｎｍの半導体レーザーを用い、ＮＡ０．５５、線速４．２ｍ／ｓｅｃ、パルス幅５０ｎｓｅｃの条件で孤立記録を行い、波形観測を行った結果、０．２μｍ径以下の微小磁区が安定に記録できた。
なお、窒化物からなる非磁性中間層２に代えて、キュリー温度２００℃のＤｙＦｅＣｏ層を１０ｎｍ形成した磁性中間層を用いても同様の微小磁区記録ができた。
【００３６】
この場合、外部記録磁界２２の強さが４００Ｏｅのとき、情報記録用磁性層１の記録温度Ｔｗ１は約２１０℃、局部磁界発生用磁性層３の記録温度Ｔｗ３は約１８０℃であり、磁性中間層２のキュリー温度は２００℃であるから、Ｔｗ１＞Ｔｃ２＞Ｔｗ３の関係を満たす。
【００３７】
〔実施例２〕
ＵＶ樹脂でグルーブを形成したガラス基板上に窒化物を８０ｎｍ形成し、その上にキュリー温度４００℃でフェリ磁性の補償温度は室温以下である局部磁界発生用磁性層Ｇｄ２１Ｆｅ６９Ｃｏ１０層３を５０ｎｍ、キュリー温度（Ｔｃ２’）１４０℃のＴｂＦｅ中間層を１０ｎｍ、キュリー温度２３０℃の情報記録用Ｔｂ２８Ｆｅ６２Ｃｏ１０層１を２５ｎｍ、窒化物を８０ｎｍ成膜した。ＧｄＦｅＣｏの垂直磁気異方性エネルギー定数は４×１０５  ｅｒｇ／ｃｍ３  である。このＧｄＦｅＣｏ単層膜に磁区を形成すると、Ｈｂが１００Ｏｅと小さいときに逆磁区の形成が確認された。この構成は図４に相当する。
【００３８】
本実施例の光磁気記録媒体に波長８３０ｎｍ、スポット径約１．６μｍのレーザー光を用いて微小磁区記録を行ったところ、３００ｎｍ径以下の微小磁区を安定に形成することができた。更に、磁気超解像を発生させてこれを再生することも可能であった。
本実施例の場合、外部記録磁界２２の強さが１００Ｏｅのとき、情報記録用磁性層１の記録温度Ｔｗ１は約２１０℃、局部磁界発生用磁性層３の記録温度Ｔｗ３は約１８０℃であり、Ｔｗ１＞Ｔｗ３＞Ｔｃ２’の関係を満たす。
【００３９】
〔実施例３〕
ＵＶ樹脂でグルーブを形成したガラス基板上に実施例１と同様のスパッタ条件で窒化物を８０ｎｍ積層し、この上に局部磁界発生用磁性層３として記録温度約１８０℃のＧｄＴｂＦｅを５０ｎｍ積層し、更にキュリー温度（Ｔｃ２）２００℃のＤｙＦｅＣｏ層２を５ｎｍ成膜する。この上にキュリー温度（Ｔｃ４）１４０℃のＴｂＦｅ層２８を８ｎｍ、更にこの上にキュリー温度２３０℃の情報記録用磁性層１としてＴｂＦｅＣｏ層を２５ｎｍ設けてから保護層窒化物８０ｎｍを成膜した。これは図５に示した構造に相当する。
【００４０】
本実施例の光磁気記録媒体に波長８３０ｎｍ、スポット径約１．６μｍのレーザー光を用いて微小磁区記録を行ったところ、２００ｎｍ径以下の微小磁区を安定に形成することができた。磁気超解像再生も安定して行うことができた。
また、本実施例の場合、外部記録磁界２２の強さが４００Ｏｅのとき、情報記録用磁性層１の記録温度Ｔｗ１は約２１０℃、局部磁界発生用磁性層３の記録温度Ｔｗ３は約１８０℃であって、Ｔｗ１＞Ｔｃ２＞Ｔｗ３＞Ｔｃ４の関係を満たす。
【００４１】
〔実施例４〕
図７（ａ）に示した構造の光磁気記録媒体を作製した。
ＵＶ樹脂でグルーブを形成したガラス基板上に実施例１と同様のスパッタ条件で窒化物を８０ｎｍ積層し、この上に情報記録用磁性層１として実施例１で用いたのと同様のキュリー温度２３０℃のＴｂＦｅＣｏ層を２５ｎｍ積層し、更にキュリー温度（Ｔｃ２）２００℃のＤｙＦｅＣｏ層２を１０ｎｍ設け、局部磁界発生用磁性層３としてキュリー温度３１０℃のＧｄＴｂＦｅＣｏ層を５０ｎｍ成膜する。再びこの上に、キュリー温度（Ｔｃ５）２００℃のＤｙＦｅＣｏ層４１を１０ｎｍ、キュリー温度４００℃の初期化用Ｔｂ２５Ｃｏ７５層１２を５０ｎｍ設け、窒化物からなる保護層を８０ｎｍ成膜した。
【００４２】
本実施例の場合、外部記録磁界２２の強さが４００Ｏｅのとき、情報記録用磁性層１の記録温度Ｔｗ１は約２１０℃、局部磁界発生用磁性層３の記録温度Ｔｗ３は約１８０℃であって、Ｔｗ１＞Ｔｃ２≧Ｔｃ５＞Ｔｗ３の関係を満たす。
これは、図７（ａ）の中間層２としてＤｙＦｅＣｏからなる磁性中間層２を用いた膜構成であるが、孤立記録を行うと実施例１と同程度の０．２μｍの微小磁区記録ができた。更に、０．３μｍ径の記録磁区の上に孤立間隔を１．６μｍとして０．３μｍ径の磁区を記録して顕微鏡で観察したところ、磁区がつながらずに分離したままであることが分かった。比較のために初期化用磁性層ＴｂＣｏ１２を設けない点以外は同一構造の記録膜を用意し、同様の隣接記録を行ったところ、記録磁区はつながっていた。
なお、中間層２として非磁性の窒化物を５ｎｍ積層した場合にも、同様の高密度記録が可能であった。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の光磁気記録方法によると、光スポットよりも小さな記録マークの形成が可能となる。
本発明の光磁気記録媒体によると、従来の光磁気記録用磁性層に局部磁界発生用磁性層を付加することにより、微小な記録マークを低温書き込みすることができる。また、マークピッチを詰めた微小マークの記録が可能となり、記録のクロストークを大幅に改善できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による光磁気記録媒体を用いた微小マーク形成の説明図。
【図２】磁性中間層を有する光磁気記録媒体への記録時の磁化分布を示す図。
【図３】消去時の外部磁界と記録膜内の磁化状態を示す図。
【図４】局部磁界発生用磁性層と情報記録用磁性層を逆に積層した実施例の記録時における記録膜内の磁化状態を示す図。
【図５】磁気超解像読み出し用磁性層を積層した実施例の説明図。
【図６】図５に示した光磁気記録媒体の記録時の磁化状態を示す図。
【図７】初期化用磁性層を設けた実施例の説明図。
【図８】局部磁界発生用磁性層と情報記録用磁性層の保磁力の温度依存性を示す図。
【図９】光照射時の記録媒体表面の温度プロファイルの一例を示す図。
【図１０】Ｈｃ、Ｈｔｏｔａｌ  及び温度のドメイン半径依存性を説明する図。
【図１１】光磁気記録再生装置の概略図。
【符号の説明】
１…情報記録用磁性層、２…中間層、３…局部磁界発生用磁性層、４，５，６…初期状態の磁化、７…記録磁化、２…初期化用磁性層、１４…情報記録用磁性層１の保磁力の温度依存性、１５…局部磁界発生用磁性層３の保磁力の温度依存性、１６…温度Ｔｗ１の等温線、１７…温度Ｔｃ２の等温線、１８…温度Ｔｗ３の等温線、１９…レンズ、２０…レーザー光、２２…外部記録磁界、２３…記録消去用外部磁界発生磁石、２４…光磁気ディスク、２５…偏光プリズム、２６…４分の１波長板、２７…反転磁化、２８…磁性層、３１…マスク領域、３４…消去磁界、３６…再生磁界、３９…再反転磁化、４０…記録磁区間の磁化、４１…交換結合制御層、４３…コントロールユニット、４４…レーザー光源、４５…光検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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