(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも記録再生層と、前記記録再生層に近い側にから順に第二及び第一熱変化層とを備え、
第二及び第一熱変化層の熱伝導率変化が、それぞれ、金属絶縁体転移により誘起され、
第二及び第一熱変化層の熱伝導率変化が、それぞれ、閾値温度を持ち、かつ第二及び第一熱変化層の熱伝導率が金属絶縁体転移の転移温度を挟み低温側で大きく、高温側で小さくなり、
第二熱変化層の熱伝導率変化の閾値温度は、第一熱変化層の熱伝導率変化の閾値温度よりも高いことを特徴とする熱磁気記録媒体。
【請求項２】
請求項１に記載の熱磁気記録媒体に、光ピックアップから光ビームを照射し、磁気ヘッドより磁界を印加することにより情報を記録する工程を備え、
前記記録の温度は、第二熱変化層の熱伝導率変化の閾値温度である熱磁気記録方法。
【請求項３】
前記光ビームは、第二熱変化層の熱伝導率変化の閾値温度が前記光ビームの光スポット径位置での記録媒体の温度よりも高くなるように照射される請求項２に記載の方法。
【請求項４】
請求項１に記載の熱磁気記録媒体に、光ピックアップから光ビームを照射し、再生ヘッドにより磁界を読み取ることで情報の再生を行う工程を備え、
前記再生の温度は、第一熱変化層の熱伝導率変化の閾値温度である熱磁気再生方法。
【請求項５】
前記光ビームは、第一熱変化層の熱伝導率変化の閾値温度が前記光ビームの光スポット径位置での記録媒体の温度よりも高くなるように照射される請求項４に記載の方法。
【請求項６】
請求項１に記載の熱磁気記録媒体に、光ピックアップから光ビームを照射し、磁気ヘッドより磁界を印加することにより情報を記録する手段と、光ビームを照射し、再生ヘッドにより磁界を読み取ることで情報の再生を行う手段とを備え、
前記再生の温度は、第一熱変化層の熱伝導率変化の閾値温度であり、
前記記録の温度は、第二熱変化層の熱伝導率変化の閾値温度であり、
前記記録の温度は、前記再生の温度よりも高い熱磁気記録再生装置。
【請求項７】
前記記録時には、前記光ビームは、第二熱変化層の熱伝導率変化の閾値温度が前記光ビームの光スポット径位置での記録媒体の温度よりも高くなるように照射され、
前記再生時には、前記光ビームは、第一熱変化層の熱伝導率変化の閾値温度が前記光ビームの光スポット径位置での記録媒体の温度よりも高くなるように照射される請求項６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱及び磁気を用いながら情報を記録し熱を用いながら光あるいは磁気信号を再生する熱磁気記録媒体、熱磁気記録再生方法及び熱磁気記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＤＶＤ（Digital-Versatile-Disk）や光磁気ディスクに代表されるように光メモリの高密度化は著しく、既に数Ｇｂｉｔ／ｉｎ2以上の記録密度が実現されているが、動画等を収めることを目的としたいわゆるホームサーバ用ストレージデバイスとしては、更なる高密度化による大容量化が求められている。
【０００３】
これらの光メモリは、基本的にはレーザー光等を照射することにより形成される光スポット径（より正確には光スポットが形成する温度分布）により記録密度が規定されるため、より小さな光スポット径（光強度が１／ｅ2になる範囲と規定する）の形成を目指した青紫色レーザの開発による光源の短波長化やＳＩＬ（Solid-Immersion-Lens）によるＮＡ（開口数）の拡大が進められている。
【０００４】
さらに、このような光スポット径の縮小技術の他にも、光磁気メモリにおいては光スポットが形成する温度分布と磁気媒体の温度特性を巧みに利用した磁気的超解像技術により高密度化が進められている。
【０００５】
また、光磁気メモリ以外にも、光技術と磁気技術を融合した新たな高密度磁気メモリが提案されている。例えば、特許公報２６１７０２５号公報には、「室温に補償点を有するフェリ磁性体を用いて、記録再生時に光ビームを照射し昇温する」ことで、光スポット径と同等な狭いトラックの記録再生を幅の広い磁気ヘッドを用いてクロストークなく行えることが記載されている（以下、光アシスト磁気メモリと呼ぶ）。
【０００６】
上記の光磁気メモリや光アシスト磁気メモリのように記録再生において、熱と磁気をともに用いる記録（以下、熱磁気記録と呼ぶ）においては、媒体の温度分布を制御することがその高密度化において有力な手法になると考えられる。
【０００７】
このような媒体の温度分布を制御する手法としては、各層の熱伝導率自体を材料により設計する例が多数見られるが、「温度によって熱伝導率が変化する層」（以下、熱変化層と称す）を用いるという提案がなされている。
【０００８】
例えば、特開平２−３０４７５０号公報においては、光磁気媒体における例として、隣り合ったビット間の熱干渉によるＣ／Ｎ（carrier to noise ratio）の低下を防ぐために「磁気変態点温度付近で熱伝導特性が低下する」反射膜を設けると記載されており、この熱変化層として、反強磁性材料であるＣｒ膜の磁気相転移（ネール温度＝１７０℃）を用いることが開示されている。
【０００９】
同様に、光磁気媒体における例として、特開平３−２０９６４９号公報には、「温度上昇に伴って熱伝導率が低下する材料からなる記録補助膜」を用いることで「レーザ光を照射した領域の温度勾配の変化を制御する」と記載されており、この熱変化層として、ＴｉＮ膜やＺｒＮ膜やＳｎＯ2膜を用いることが開示されている。
【００１０】
また、特開平１０−４０５８０号公報においては、相変化光媒体における例ではあるが、「光強度の増加に伴って熱伝導率が変化する」熱変化層を用いることで「動作パワーマージンを確保しながら記録マークサイズを小さくして」高密度化を図ることが記載されており、この熱変化層として、「低融点金属」を用いることが開示されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術では熱変化層の「熱伝導率変化」を実現する原理自体に問題が存在することを見出した。◆
すなわち、Ｃｒ膜の磁気変態点を使う従来例では、磁気変態点近傍のみ比熱が変化することを原理としているために、熱変化層の変化温度を挟みその周辺温度で熱伝導率が高くなるため、記録時にはビット形状が変形するという問題を、再生時には磁気的超解像におけるアパーチャ形状が変形するという問題を発生させる。
【００１２】
また、ＴｉＮ膜やＺｒＮ膜やＳｎＯ2膜を使う例では、（１）熱伝導変化率が滑らかに起こりかつ変化が小さい。すなわち、光スポット内の温度分布において急峻な変化を得ることは難しい。
【００１３】
一方、低融点金属の固体−液体間の相転移を使う例では、急峻な熱伝導率変化は得られるものの材料の溶融変化を熱伝導率変化の原理とするため溶融に伴う膜厚変化、他層への拡散などから繰り返し回数に制限があり、（２）信頼性が問題となる。特に、媒体の高信頼性を特長としている光磁気メモリや熱磁気記録媒体においては、この熱変化層の繰り返し回数の問題によって著しくその信頼性が損なわれ、メディアの特長自体を否定してしまうため大きな問題である。
【００１４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、（１）急峻な温度変化が得られ、かつ（２）信頼性の高い熱変化層を用いることにより、熱磁気記録媒体の温度分布を制御し、光スポットよりも狭小なトラックでの記録再生を実現でき、光スポットを減少させずとも高密度な記録再生が可能な熱磁気記録媒体、熱磁気記録再生方法及び熱磁気記録再生装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本願発明者らは、熱伝導率変化がキャリヤー（電子や正孔）の熱伝導率と格子の熱伝導率の和で表わされることに着目し、ある種の固相−固相間相転移が熱変化層として適していることを見出し、急峻な熱伝導率変化が記録再生温度範囲において得られる信頼性の高い熱変化層を備えた熱磁気記録媒体、熱磁気記録再生方法及び熱磁気記録再生装置により高密度記録を達成する。
【００１６】
すなわち、上記目的を達成するために、本願による熱磁気記録媒体は、少なくとも記録再生層と熱変化層とを備え、該熱変化層の熱伝導率変化が金属絶縁体転移により誘起されることを特徴とする。
【００１７】
また、上記熱磁気記録媒体において、該熱変化層の熱伝導率変化が閾値を持ち、かつ該熱変化層の熱伝導率が金属絶縁体転移の転移温度を挟み低温側で大きく、高温側で小さくなることを特徴とする。
【００１８】
また、上記熱磁気記録媒体において、熱変化層が閾値温度の異なる熱変化層の積層により構成されることを特徴とする。さらに前記熱磁気記録媒体において、記録再生層に近い側に、積層された熱変化層の中で閾値温度が高い熱変化層を配置してなることを特徴とする。
【００１９】
また、少なくとも記録再生層と熱変化層とを備えた熱磁気記録媒体に、光ピックアップから光ビームを照射しながら磁気ヘッドより磁界を印加することで情報を記録するとともに、光ビームを照射しながら再生ヘッドにより光あるいは磁界を読み取ることで情報の再生を行う熱磁気記録再生方法において、磁気記録温度あるいは磁気再生温度を光スポット径位置での温度よりも高くするとともに、該熱変化層の熱伝導率変化温度以上にすることを特徴とする。
【００２０】
さらに、前記熱磁気記録再生装置に用いられる熱磁気記録媒体において、該熱変化層の熱伝導率変化の閾値温度が光スポット径位置での温度よりも高いことを特徴とする。そして、熱磁気記録再生装置を構成するにあたり、少なくとも上記熱磁気記録媒体と上記熱磁気記録再生方法と光ピックアップ及び磁気ヘッドとを備えることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る記録媒体及び記録装置について、
（ａ）金属絶縁体転移による熱伝導率変化の原理
（ｂ）熱変化層による温度分布制御
（ｃ）熱変化層積層構造
（ｄ）記録再生方法
▲１▼光アシスト磁気記録
▲２▼光磁気記録
の順に説明する。
【００２２】
（ａ）金属絶縁体転移による熱伝導率変化の原理
発明者らは、固相−固相間の相転移である金属絶縁体転移によれば、信頼性（繰り返し回数などの信頼性）が高く、急峻な熱伝導率変化が得られることを見出したことにより、本願発明を行った。
【００２３】
図２（ａ）は横軸に温度を、縦軸に抵抗率をとったものであり、金属絶縁体転移温度Ｔｃを挟み、低温側では小さい抵抗率が、高温側では大きく急峻に増大することを示したものである。
【００２４】
さらに、図２（ｂ）に、図２（ａ）に示した金属絶縁体転移を起こす材料での熱伝導率の温度依存性を示した。図２（ｂ）は横軸に温度を、縦軸に熱伝導率をとったものである。図２（ｂ）に示したように転移温度Ｔｃを境にして熱伝導率は急峻に低下する。すなわち熱伝導率に閾値温度があり、この閾値温度は金属絶縁体の転移温度Ｔｃとほぼ一致するが、この閾値温度Ｔｃを挟み、低温側では大きい熱伝導率が、高温側では大きく（１〜２桁）急峻に減少した熱伝導率が得られることになる。以下の説明において、Ｔｃを閾値温度と呼ぶ。
【００２５】
図2に示すような閾値を有し、大きな熱伝導率変化が金属絶縁体転移によって如何にして得られるかについて、キャリヤ及び格子の熱伝導率に着目しながら以下、説明する。◆
通常、金属の熱伝導率は抵抗率との間に反比例関係が成立する。これは金属の熱伝導率が主にキャリヤの熱伝導率によるためであり、ヴィーデマン・フランツ則として知られている。
【００２６】
一方、絶縁体では、金属において成立するような抵抗率と熱伝導率との関係は得られていない。これは、絶縁体においてはキャリヤによる熱伝導はほとんどなく格子による寄与が熱伝導率のほとんどを占めるためである。熱は格子の非線形性により散乱され、その伝導を妨げられることから絶縁体での熱伝導率は格子の非線形性により決まる、すなわち格子の非線形性が大きいほど熱伝導率が小さくなると考えられる。
【００２７】
しかしながら、金属絶縁体転移を示す材料では、上述のように金属相においてはキャリヤ、絶縁相においては格子非線形性が熱伝導率の要因が考えられる。金属絶縁体転移点近傍においては、金属相で電気伝導を担っていたキャリヤがその強い相互作用によって局在状態へと変化することから、抵抗率が著しく増大する。これに伴いキャリヤによる熱伝導率の寄与は急激に低下し、格子による熱伝導がそのほとんどを占めることになる。このとき、格子においてはその非線形性が大きいことから、絶縁相で熱伝導率が大きく低下することになる。
【００２８】
これは、金属絶縁体転移を示す材料が強相関電子系と呼ばれているように電子間相互作用が極めて強く（すなわち非線形性が極めて強いことから）、この非線形性の強さが格子の大きな非線形性を生み出していることによる。言い換えれば、熱伝導率変化の原理に金属絶縁体転移を用いることによって、金属相では高い熱伝導率が（図２（ｂ）でのＴｃの低温側）、転移点を挟み絶縁相において大きく低下することになる（図２（ｂ）でのＴｃの高温側）。
【００２９】
急峻な金属絶縁体転移を利用することにより急峻な熱伝導率変化が得られ、また、金属絶縁体転移における抵抗率変化が大きなものを選べば大きな熱伝導率変化が得られることになる。
【００３０】
また、金属絶縁体転移は、固相−固相間の相転移であるためその相転移において格子定数変化などは僅かなものであることから繰り返し特性において高い信頼性が得られる。◆
さらに、この金属絶縁体転移は極めて高速に（ｎｓｅｃ以下で）発生するために高速な記録再生が求められるメモリ用の熱変化層としては十分に速い応答速度が得られる。
【００３１】
以上のように、金属絶縁体転移を熱伝導率変化の原理として用いることにより熱伝導率変化が急峻かつ大きく、高速に得られ、また、繰り返し回数においても信頼性の高い熱変化層が得られることになる。
【００３２】
このような熱変化層を用いることにより、光スポット内の温度分布を急峻にすることで超解像による高密度化を可能にし、さらに、閾値温度（Ｔｃ）より高温側で熱伝導率が低く、低温側では熱伝導率が高くなるような金属絶縁体転移（即ち、図２（ａ）や図２（ｂ）で示したように低温側で金属相、高温側で絶縁相）を用いることで、同一領域における熱特性を「（閾値温度以上での）昇温時には急熱、（閾値温度以下での）降温時には急冷」といった記録再生プロセスが可能となる。
【００３３】
すなわち、記録感度の点からは熱伝導率の低い材料が求められる一方で、信頼性の点からは速やかに放熱できる熱伝導率の高い材料が求められるという熱特性を両立させることが可能となる。また、信頼性を向上させるためには、蓄熱により発生すると考えられている多数回書き換え時におけるビットエッジの拡大やジッターの問題を解消する。
【００３４】
このような転移温度（Ｔｃ）より低温側で金属相、高温側で絶縁相となる金属絶縁体転移を示す材料としては、合金材料や酸化物材料が知られている。例えば、コランダム構造として知られる酸化バナジウムに不純物としてＣｒを添加した材料（Ｖ1-xＣｒx）2Ｏ3（ｘ＝０．５１付近）では１３０℃付近の転移温度を示す。また、最近ではペロブスカイト構造の酸化物、特に、Ｌａ1-xＳｒxＭｎ1+yＯ3（ｘ＝０．２〜０．４、ｙ＝０．０１〜０．１）が知られており、この材料系ではＳｒドープ量ｘあるいはＭｎ量ｙを増加させることで室温から２５０℃付近まで連続的に転移温度を変えることが可能であり、記録再生温度範囲において転移温度を調整可能であることから、光磁気記録及び光アシスト磁気記録磁気記録用の熱変化層に用いるに好適な材料である。
【００３５】
（ｂ）熱変化層による温度分布制御
次に、熱変化層５を用いた光スポットよりも狭小な温度分布制御について説明する。◆
図３は本発明の熱磁気記録再生方法を説明する概略断面図である。図３に示すように、記録媒体（ディスク）１を挟み上部に磁気ヘッド２、下部に光ピックアップ３を配置している。
【００３６】
まず、熱変化層５を用いない場合の温度分布形成の様子を説明する。図４には、光ピックアップ３により記録媒体１上に照射された光スポットの形成する温度分布を示した。横軸にはトラック幅方向（ディスク半径方向に該当する）Ｘをとり、縦軸には温度Ｔをとっている。簡単のため光スポットは円であり、その光強度分布はガウス分布になると仮定し、光スポット径（光強度が１／ｅ2になる範囲と規定する）をＷとする。Ｔmaxは光スポット内の最高到達温度を示し、Ｔspは光スポット径位置、すなわち図４においてはＸ＝Ｗ／２、−Ｗ／２の位置における温度を示している。尚、光スポットから離れた媒体位置での温度は記録媒体１が使用される雰囲気温度Ｔatmになるとしている。
【００３７】
続いて、熱変化層を用いた場合の温度分布形成の様子を説明する。ここでは簡単のため記録再生層に熱変化層が隣接した場合を説明する。◆
図５は仮に熱変化層５がないと考えた場合に想定される、光ピックアップ３により記録媒体１上に照射された光スポットの形成する温度分布を示した。横軸にはトラック幅方向Ｘをとり、縦軸には温度Ｔをとっている。Ｔmax、Ｔspは図３と同じ意味で用いている。熱変化層５の閾値温度をＴｃと示した（Ｔmax＞Ｔｃ＞Ｔsp）。このＴｃに対応する領域の幅Ｔｗは熱変化層５において熱伝導率が低下する領域６を表わしており、光スポット中心を原点として、−Ｔｗ／２〜Ｔｗ／２の範囲に位置している。
【００３８】
この様子を図６に示した記録再生層４と熱変化層５の概略断面図を用いて再度説明する。ここでは、光照射側に熱変化層４を配置した例を示している。図５に示した、すなわち、熱変化層５がない場合の光スポットに対応する領域Ｗと閾値温度Ｔｃ以上になり熱伝導が低下する領域６の幅に対応するＴｗを示している。
【００３９】
ここで、熱変化層５を用いた場合に記録再生層４における温度分布がいかに変化するかを説明する。図７には、熱変化層５がない場合に照射したのと同じレーザーパワーを照射した際に形成される温度分布を実線にて示した。横軸にはトラック幅方向Ｘをとり、縦軸には温度Ｔをとっている。各記号は図５で用いたものと同じ意味で用いている。比較のために図５に示した熱変化層５がないと考えた時に想定される場合の温度分布を点線で示している。図中の矢印は熱変化層５による温度分布の変化した様子を示している。すなわち熱変化層を用いることで、同一パワーの光照射にて、最高到達温度Ｔｍａｘが上昇し、光スポット径位置±Ｗ／２での温度もそれに伴い上昇している。
【００４０】
図８は昇温時の記録再生層４と熱変化層５の概略断面図であるが、この図では、Ｔｃ以上に昇温され熱伝導率が低下した領域６の幅Ｔｗが拡大している様子を示した。熱変化層５の断面図には熱変化層５がない場合に想定される熱伝導率低下領域の幅を点線で示し、熱変化層５を用いた場合の熱伝導率低下領域６の幅を実線で示した。
【００４１】
熱変化層５における熱伝導率低下領域６がどのようにして形成されるかを記録再生層４と熱変化層５の概略断面図である図９を用いて詳しく説明する。光照射により光スポット内の温度が上昇し、その温度分布は中心部分の温度が最も高くなるよう形成される。最高到達温度がＴｃ以上になると、図９（ａ）に示したように熱伝導率低下領域６が発生する。続いて、この領域での熱伝導率が低くなったことから温度は上昇し、それに伴い光スポット内の温度も上昇する。この昇温による熱伝導率低下領域６の発生、熱伝導低下による温度上昇、のプロセスを繰り返しながら熱伝導率低下領域６は図９（ｂ）に示すように拡大する。最終的に温度分布は平衡状態に到達し、その温度分布に基き熱伝導率低下領域６の幅Ｔｗは図９（ｃ）に示すように決定されることになる。
【００４２】
このように熱変化層５を用いた場合は、熱伝導率低下領域６の発生とそれによる温度上昇とが繰り返されるといったフィードバックがかかりながら熱伝導率低下領域６の幅が決定され、この熱伝導率低下領域６の幅に応じた温度分布の制御が可能であることがわかる。
【００４３】
続いて、光スポット径よりも狭小な領域内に温度分布を制御する例について更に詳しく説明する。◆
図１には、熱変化層５を用いて、最高到達温度が熱変化層５なしの場合とほぼ同じになるようにレーザーパワーを調整した際に、記録媒体１上に形成される温度分布を実線にて示した。横軸にはトラック幅方向Ｘをとり、縦軸には温度Ｔをとっている。各記号は図５で用いたものと同じ意味で用いている。比較のために図５に示した熱変化層５がないと想定した場合の温度分布を点線で示した。図中の矢印は熱変化層による温度分布の変化した様子を示しており、±Ｔｗ／２の位置にて温度変化が急峻になる効果が得られる。
【００４４】
図１に示したように、熱変化層５を用いることで、低パワーの光照射にて（熱変化層５を用いない時に使用したパワーでの光照射により得られるのと）同一の最高到達温度が得られることを利用し、レーザーパワーとして熱変化層５がない場合温度上昇が小さい（例えば３０〜４０℃）ような条件を選ぶことが可能となり、光スポット内においても熱伝導が低下していない領域では温度上昇が抑えられ熱伝導率低下領域６においてのみ温度上昇が得られるという効果、すなわち光スポットよりも狭小な領域のみを昇温させることが可能になる。
【００４５】
この様子を図１０を参照しながら再度説明する。図１０は記録媒体１上に形成される温度分布を媒体面に垂直方向から見たものであり、等温線にて温度分布の急峻さを示したものである。図１０（ａ）は、熱変化層５がない場合を図１０（ｂ）は熱変化層５がある場合を示したものである。図１０（ａ）に示したように、熱変化層５がない場合は、光スポット径に対応する幅Ｗ近辺にて温度分布が急峻になることがわかる。一方、図１０（ｂ）に示したように熱変化層５がある場合には熱伝導率低下領域６の幅Ｔｗに対応して光スポット径よりも狭小な範囲で温度分布が急峻に形成されていることがわかる。
【００４６】
このように、熱変化層５を用いて光スポット径よりも狭小な領域に急峻な温度分布を形成し、記録温度あるいは再生温度をＴｃ以上にすることで光スポットよりも狭小な範囲での高密度な記録、また光スポットよりも狭小なトラックや記録マークからの信号再生がクロストークなく行えることがわかる。
【００４７】
続いて、このようにして形成された急峻な温度分布が光照射を停止した後、あるいは光照射領域を通過した後、どのようして冷却していくかについて説明する。
【００４８】
図１１（ａ）は光照射を停止した瞬間を示し、このとき光スポット内の最高到達温度Ｔｍａｘは閾値温度Ｔｃよりも高く、熱伝導率低下領域６の幅Ｔｗが保たれている状態を示している。横軸にはトラック幅方向Ｘをとり、縦軸には温度Ｔをとっている。
【００４９】
次に、光照射を停止したことから光スポットが形成されていた領域内の温度が降下していく過程を示す。図１１（ｂ）には最高到達温度ＴｍａｘがほぼＴｃと同じ程度まで低下したときの様子を示した。最高到達温度Ｔｍａｘが低下するにつれて図１１（ａ）に示した±Ｔｗ／２位置での温度も低下する。これにより、熱伝導率低下領域６の幅Ｔｗは減少しはじめる。これに伴い、熱伝導率低下領域６はその周辺領域から温度低下が促進され、熱伝導率低下領域６はさらに一層縮小する。この熱伝導率低下領域６の幅Ｔｗの縮小の様子は、図９に示した熱伝導率低下領域６が（ａ）〜（ｃ）へと形成される様子を、逆に（ｃ）〜（ａ）へとたどるものになる。最後に、図１１（ｃ）に示すように最高到達温度Ｔｍａｘが全ての領域でＴｃ以下になると、熱伝導率低下領域６は消失する。
【００５０】
この冷却過程を再度説明する。光照射停止により、光スポットが形成されていた領域内の温度が低下し閾値温度Ｔｃ以上の領域は周辺から急速に縮小し、それにともない急速に温度が低下し、さらに全領域でＴｃ以下になると、熱伝導率低下領域６が消失し一気に冷却過程が進むことになる。
【００５１】
以上、説明したように本発明の熱変化層５を用いることにより、記録感度が上がり、低パワーの光照射で昇温が可能になるため、光スポットよりも狭小な領域で急峻な温度分布を形成でき、高密度の記録再生が可能となる。更に、熱伝導率が低いままであれば、蓄熱効果のため冷却プロセスは徐冷プロセスとなってしまうのだが、光照射停止によりＴｃ以下では熱伝導が高い状態（光照射では温度がほとんど上昇しない状態）に戻るため、急冷プロセスが実現される。これにより、記録感度と蓄熱プロセスを避けるということを同時に成り立たせることが可能になり記録マークの位置ずれや変形などを抑制することができ記録再生特性に優れた高密度記録が可能になる。
【００５２】
（ｃ）熱変化層の積層構造例
続いて、閾値温度が異なる熱変化層５を積層した場合について説明する。◆
以下では、閾値温度Ｔｃ1を示す層を第一熱変化層８と呼び、閾値温度Ｔｃ２を示す層を第二熱変化層９と呼び（Ｔｃ2＞Ｔｃ1）、第二熱変化層９、すなわち閾値温度が高い層を記録再生層４の近い側に配置した例について説明する。
【００５３】
図１２は熱変化層５がない場合に光ピックアップ３により記録媒体１上に照射された光スポットの形成する温度分布を示した。横軸にはトラック幅方向Ｘをとり、縦軸には温度Ｔをとっている。記録温度としてＴｃ2、再生温度としてＴｃ1をそれぞれ光スポット径位置での温度Ｔspよりも高い温度と設定する（Ｔｃ2＞Ｔｃ1＞Ｔsp）。
【００５４】
まず、再生時の様子について説明する。光スポット内の最高到達温度がＴｃ1以上、Ｔｃ２以下になるように光照射をする。このときの記録媒体１の温度分布を図１３に示した。図１３も同様に横軸にはトラック幅方向Ｘをとり、縦軸には温度Ｔをとっている。既に説明したように第一熱変化層８の効果により光スポットよりも狭小な範囲（−Ｔｗ／２〜Ｔｗ／２）でのみ温度上昇が得られる。
【００５５】
図１４は昇温時の記録再生層４と第一熱変化層８、第二熱変化層９の概略断面図であるが、温度分布が急峻な領域は、第一熱変化層８の熱伝導率低下領域６の幅Ｔｗとほぼ一致する。このとき第二熱変化層９は閾値温度Ｔｃ2に達していないので熱伝導率低下領域６は発生せず、温度分布には寄与しない。
【００５６】
次に、記録時の様子を説明する。光スポット内の最高到達温度がＴｃ1以上になることで第一熱変化層８に熱伝導率低下領域６が生じ、Ｔｃ1以上に昇温された領域も拡大する。さらに、光スポット内の最高到達温度がＴｃ２以上になると第二熱変化層９においても熱伝導率低下領域６が生じ始める。この第二熱変化層９における熱伝導率低下領域６は第一熱変化層８における熱伝導率低下領域６よりも狭小であることを記しておく。最終的に平衡状態に到達し、第二熱変化層９の熱伝導率低下領域６の幅が決定する。
【００５７】
この様子を図１５及び図１６に示した。図１５は記録媒体１上の温度分布を示しており、横軸にはトラック幅方向Ｘをとり、縦軸には温度Ｔをとっている。図１７は昇温時の記録再生層４と第一熱変化層８、第二熱変化層９の概略断面図であるが、第一熱変化層８は最高到達温度がＴｃ1以下の（すなわち再生時よりも）熱伝導率低下領域６が拡大しているが、第二熱変化層９の熱伝導率低下領域６の幅はそれよりも狭小な範囲に収まっている。
【００５８】
ここで記録再生層４に直近の熱変化層５に閾値温度が高い第二熱変化層９を配したことにより、熱伝導率低下領域６が狭小な層が記録再生層４に近い側に位置することがわかる。熱変化層５は記録再生層４に直近の最も熱伝導率が低い層が効果的であることから、閾値温度が低い熱変化層５を記録再生層４に近い側に配置するよりも温度分布を急峻にするには好適である。
【００５９】
以上説明したように、閾値温度が異なる熱変化層５を積層することにより、記録再生温度が異なる場合においても、記録温度、再生温度において光スポットよりも狭小な範囲での急峻な温度分布がそれぞれ得られる。更に、記録温度としてＴｃ２、再生温度としてＴｃ1を選んだ時に（Ｔｃ2＞Ｔｃ1）、記録時の昇温範囲よりも再生時の昇温範囲が狭くなることからトラックエッジのノイズなく信号再生することが可能になる。
（ｄ）記録再生例
続いて、熱変化層を用いた高密度記録再生の例について説明する。◆
▲１▼光アシスト磁気記録
まず、熱磁気記録媒体の形成方法について説明する。2.5インチφ（外径６５、内径２０、厚さ０．６３５ｍｍ）のサファイア単結晶基板１０上に、閾値温度として約１５０℃を示す熱変化層５を１００ｎｍの膜厚で形成した。熱変化層５は、Ｌａ1-xＳｒxＭｎＯ3、のＭｎ量を多くしたものをスパッタ法により形成した。この上に記録再生層４として室温付近に補償点をもつＴｂＦｅＣｏ膜をスパッタ法により１００ｎｍの膜厚で形成した。上部には保護膜１１としてダイヤモンドライクカーボン膜を２０ｎｍの膜厚で形成し潤滑剤（図示せず）を塗布している。図１７にその断面図を示す。
【００６０】
記録再生層４の残留磁化は室温２５℃で１１（ｅｍｕ／ｃｃ）、閾値温度である１５０℃で１２５（ｅｍｕ／ｃｃ）、２００℃で１４８（ｅｍｕ／ｃｃ）を示し、保磁力は室温２５℃で１０ｋ（Ｏｅ）以上であり、１５０℃で３．６ｋ（Ｏｅ）、２００℃で１．８ｋ（Ｏｅ）であることをＶＳＭ（Vibrating-Sample-Magnetometer：振動試料型磁力計）により測定している。
【００６１】
評価に用いた装置は図３に示すように、記録媒体（ディスク）１を挟み上部に磁気ヘッド２、下部に光ピックアップ３を配置したものを用いた。磁気ヘッド２としては、複合ＭＲ（磁気抵抗）ヘッドを用いた。記録ヘッド幅５μｍ、再生ヘッドは場４．５μｍ、記録ギャップ長０．３５μｍ、再生ギャップ長０．２２μｍである。光ピックアップ３としては波長６５０ｎｍ、トラック幅方向のビーム径１．１μｍのものである。
【００６２】
上記の磁気ヘッド、光ピックアップを用いて上記の記録媒体に光照射を行いながら記録再生の実験を行った。このときの条件としては、ディスク回転数は３６００ｒｐｍ、線速度は１１ｍ／ｓ、記録周波数は１０ＭＨｚ、磁気ヘッドの浮上量は約５０ｎｍであった。◆
まず、光スポットにより昇温される領域が磁気ヘッド２により磁場を印加される領域と重なるように配置を調整した後、最初に、比較のために作製した熱変化層５を形成していない記録媒体１を用いて記録再生の実験を行った。記録再生時の光ビームのパワーは６ｍＷとした。
【００６３】
偏光顕微鏡により記録トラックを観察したところ、上記の記録条件では記録トラック幅は約１．０μｍであり、トラック幅はほぼ光スポット径により規定されることを確認した。◆
次いで、熱変化層５を設けた記録媒体１を用いて記録再生の実験を行った。記録パワーの条件を検討したところ、３ｍＷのパワーで０．５μｍ幅のトラックが形成されること、すなわち記録感度の向上と光スポットよりも狭小なトラックの形成が可能であることを確認した。
【００６４】
さらに偏光顕微鏡での磁区観察結果から、トラックエッジやビット端でのにじみのない鮮明な記録ビットが形成されていることを確認した。これは、ビット形成時での降温プロセスにおいて急冷されることにより磁区の乱れが抑制されたためと考えられる。
【００６５】
さらに、このようにして０．５μｍ幅のトラックを０．６μｍピッチで形成しトラックの再生を試みた。このとき、まず、記録周波数５ＭＨｚでトラックを形成し、次いで記録周波数２ＭＨｚで両サイドにトラックを形成した後、５ＭＨｚで記録したトラック上に光スポットと磁気ヘッドが重なる領域がくるように配置し信号再生を行ったところ、５ＭＨｚでの信号はＣ／Ｎ値として約３５ｄＢとシングルトラック形成時とほぼ変わらぬ値が得られ、混入信号である２ＭＨｚの信号はＣ／Ｎ値として約３ｄＢと十分に低いクロストークに抑制されることがわかった。光アシスト磁気記録方式においては、補償点温度からの温度ずれがクロストークの原因になる、すなわち、温度分布がクロストーク量の多寡を決めるため、熱変化層５の使用により急峻な温度分布変化が得られたことにより低クロストークが達成されたと考えられる。
【００６６】
以上述べたように、本発明により、光スポットよりも狭小なトラックでの記録再生が可能になり、高密度の熱磁気記録装置の開発が可能となる。◆
なお、ここでは基板として熱伝導率が約４２Ｗ／ｍ／Ｋと高く、耐熱性も高く、かつ平滑な単結晶基板であるサファイヤ基板を用いたがその他ＨＤＤで広く用いられているガラスディスク（アルミノシリケートガラスの熱伝導率は約１．３Ｗ／ｍ／Ｋ）等を用いても構わない。
【００６７】
また、記録再生層としてＴｂＦｅＣｏ合金膜を使用したが、その他にもｎ型フェリ磁性体である希土類鉄ガーネット（Ｇｄ3Ｆｅ5Ｏ12）や、リチウムフェライトなどの酸化物磁性体を用いることは、記録再生層の信頼性（熱プロセスによる酸化が引き起こす劣化等）の点から好ましい。
【００６８】
▲２▼光磁気記録
光磁気記録では記録媒体１の温度分布で記録したビットの形状が決まるが、本発明の熱変化層５を用いることで温度分布が急峻になるため小さなビットが記録できること（高密度記録）に加えて、ビットエッジが乱れなく形成されるため、ビットエッジ情報を検出するうえでも適しているといえる。
【００６９】
また、磁気的超解像技術（ＭＳＲ：Magnetic？Super-Resolution）を利用しているため再生時においても温度分布により強く影響を受ける。これは、光スポット内においては当然のことながら熱源たる光が存在するために、光スポット径内の温度分布差を利用するＭＳＲの再生マージンが狭くなるためである。
【００７０】
ここでは、熱変化層５を適用することでＭＳＲ再生にどのような効果が得られるかを光スポットの中心部に開口が発生し光スポット中央部分のみの光磁気信号が検出できるＣＡＤ（Center Aperture Detection）ディスクを例にとり簡潔に説明する。
【００７１】
まず、記録媒体１の構成について説明する。再生層１２（ＧｄＦｅＣｏ膜）／再生補助層１３／非磁性層１４／記録層１５（ＴｂＦｅＣｏ膜）からなる通常の光磁気媒体膜構成に加え、閾値温度として約１５０℃を示す熱変化層５（Ｌａ1-xＳｒxＭｎＯ3膜）からなる。図１８にこの部分の概略断面図を示した。なお、再生層１２における面内磁化から垂直磁化への遷移温度は１５０℃〜１８０℃になるように磁化を設定している。
【００７２】
光磁気記録の評価装置を用いて記録再生実験を行った。まず比較のために熱変化層５のないディスクを測定したところ、トラックピッチ０．６μｍの条件で最短マーク長が０．２μｍのときビットエラーレートは１×１０-6が得られた。
【００７３】
次に、熱変化層５を用いたディスクで測定したところ、同様の条件にてビットエラーレートは１×１０-7であった。さらに最短マーク長が０．１８μｍまで短くしたときにもビットエラーレートは１×１０-6以下であり動作マージンが拡大する効果が得られた。
【００７４】
静磁結合型ＣＡＤ−ＭＳＲは、記録層１５と再生層１２が結合する温度領域と解像度がトレードオフの関係にある。すなわち、結合する温度領域を広くすれば、再生動作マージンは大きく確保できるが解像度が低下するという問題があり、逆に結合する温度領域を狭くすれば解像度があがるものの、再生動作マージンが狭くなるという問題があるのだが、熱変化層５を用いることにより、記録層１５と再生層１２が結合する温度領域を広くとりながら、温度分布を急峻にできるため高解像度が得られることがわかった。
【００７５】
以上述べたように、光磁気記録においても、記録時には温度分布を光スポットよりも狭小にすることで小さなビットが形成でき（高密度記録）、磁気的超解像再生において、光スポットよりも狭小に温度分布を形成できることから記録層１５と再生層１２との結合温度範囲を広くとりながら高解像度を両立させることが可能となる。
【００７６】
【発明の効果】
本発明によれば、金属絶縁体転移を熱伝導率変化の原理として用いることで信頼性が高くかつ急峻な温度分布変化が得られ、光スポット内の温度分布を急峻に制御することが可能になる。◆
また、金属絶縁体の転移温度以上の温度で熱伝導率が低くなることで、熱伝導が低下した領域に応じた温度分布を得ることが可能になる。
【００７７】
さらに、熱伝導率の閾値温度以上の温度で熱伝導率が低くなることで、急熱急冷プロセスが可能となり、記録感度の向上と、蓄熱によるビットエッジの移動やジッターの問題の解消を両立することが可能となる。
【００７８】
また、閾値温度が異なる熱変化層を積層することで、記録温度と再生温度が異なる場合においても光スポット内の温度分布制御が可能になる。さらに、積層された熱変化層の中で閾値温度が高い熱変化層を記録再生層に近い側に配置することで、記録温度と再生温度が異なる場合においても温度差による温度分布の拡大などなく制御が可能になる。
【００７９】
また、磁気記録再生装置において、磁気記録温度あるいは磁気再生温度を閾値温度よりも高くすることで光スポットよりも狭小なトラックでの記録再生が可能となり、高密度記録が実現できる。また、閾値温度を光ビームの光スポット径位置での温度よりも高くすることで、光スポット内においても光スポット径周辺においてはほとんど昇温させずに光スポット中心部においてのみ昇温されるよう光スポットよりも狭小に温度分布を制御することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱変化層により得られる記録媒体上の温度分布を示す概略断面図である。
【図２】（ａ）は金属絶縁体転移を示す材料の抵抗率の温度依存性を示す図であり、（ｂ）は金属絶縁体転移に伴う熱伝導率の温度依存性を示す図である。
【図３】本発明の熱磁気記録再生方法を説明する概略断面図である。
【図４】記録媒体上に形成された温度分布を示す概略図である。
【図５】記録媒体上に形成された温度分布と閾値温度の関係を示す概略図である。
【図６】記録再生層と熱変化層の概略断面図である。
【図７】熱変化層を使用した記録媒体上に形成された温度分布を示す概略図である。
【図８】記録再生層と熱変化層の概略断面図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順に熱変化層における熱伝導率低下領域が発生する様子を示す概略断面図である。
【図１０】（ａ）は熱変化層がない場合に形成される温度分布を等温線で表わした平面図であり、（ｂ）は熱変化層を使用した場合に形成される温度分布を等温線で表わした平面図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順に熱変化層を使用した場合に、光照射停止後の冷却過程を示す概略図である。
【図１２】閾値温度が異なる熱変化層を積層した記録媒体上に形成された温度分布と閾値温度の関係を示す概略図である。
【図１３】最高到達温度がＴｃ２以下である時に記録媒体上に形成された温度分布を示す概略図である。
【図１４】記録再生層と第一熱変化層及び第二熱変化層の概略断面図である。
【図１５】最高到達温度がＴｃ２以上である時に記録媒体上に形成された温度分布を示す概略図である。
【図１６】記録再生層と第一熱変化層及び第二熱変化層の概略断面図である。
【図１７】実施形態において使用した熱磁気記録媒体の概略断面図である。
【図１８】実施形態において使用した光磁気記録媒体の概略断面図である。
【符号の説明】
１  記録媒体
２  磁気ヘッド
３  光ピックアップ
４  記録再生層
５  熱変化層
６  熱伝導率低下領域
７  急峻な温度分布が形成される領域を表わす等温線
８  第一熱変化層
９  第二熱変化層
１０  サファイア単結晶基板
１１  保護膜
１２  再生層
１３  再生補助層
１４  非磁性層
１５  記録層
【図１】
0004093681.tif 000002
【図２】
0004093681.tif 000003
【図３】
0004093681.tif 000004
【図４】
0004093681.tif 000005
【図５】
0004093681.tif 000006
【図６】
0004093681.tif 000007
【図７】
0004093681.tif 000008
【図８】
0004093681.tif 000009
【図９】
0004093681.tif 000010
【図１０】
0004093681.tif 000011
【図１１】
0004093681.tif 000012
【図１２】
0004093681.tif 000013
【図１３】
0004093681.tif 000014
【図１４】
0004093681.tif 000015
【図１５】
0004093681.tif 000016
【図１６】
0004093681.tif 000017
【図１７】
0004093681.tif 000018
【図１８】
0004093681.tif 000019