專利名稱：疇壁位移型磁光媒體及其再現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適于再現(xiàn)信息的磁光媒體，利用溫度梯度造成的疇壁位移，并且也涉及一用于這一媒體的再現(xiàn)方法。
一般地，光記錄媒體的線性記錄密度依賴于再現(xiàn)光系統(tǒng)的激光波長(zhǎng)和物鏡的數(shù)值孔徑NA。換句話說(shuō)，束腰的直徑由該再現(xiàn)光系統(tǒng)的激光波長(zhǎng)和物鏡的數(shù)值孔徑NA確定。那么，可用于信號(hào)再現(xiàn)的記錄坑的空間頻率最大是2NA/λ。所以，有必要將短激光波長(zhǎng)用于再現(xiàn)光系統(tǒng)以及增大物鏡的數(shù)值孔徑以在傳統(tǒng)的光盤(pán)中實(shí)現(xiàn)高的記錄密度。然而，從設(shè)備工作效率和產(chǎn)生熱的問(wèn)題的角度看，減小激光波長(zhǎng)不容易。另外，隨著物鏡數(shù)值孔徑的增大，因?yàn)闇\焦深及其它原因，對(duì)設(shè)備的機(jī)械精度有更多的嚴(yán)格要求。
考慮到這些問(wèn)題，人們開(kāi)發(fā)了各種各樣的所謂的超分辨技術(shù)，這些技術(shù)從記錄媒體上為信號(hào)的再現(xiàn)提供新穎的構(gòu)型，以便提高記錄密度而不改變激光波長(zhǎng)和數(shù)值孔徑。
例如，日本公開(kāi)專利申請(qǐng)第3-93058號(hào)提出一信號(hào)再現(xiàn)方法，該方法使用一多層膜，該膜含有一信號(hào)記錄在其中的記憶層和一讀出層，這兩層相互磁耦合起來(lái)，并且該方法通過(guò)首先調(diào)準(zhǔn)讀出層的磁化方向，隨后用激光束輻射加熱讀出層，能傳遞來(lái)自記憶層的被記錄的信號(hào)，以便信號(hào)可傳到讀出層的被加熱的區(qū)域，同時(shí)讀出被傳遞的信號(hào)。這一方法可以減少信號(hào)再現(xiàn)期間符號(hào)間(inter-symbol)干擾，并以大于2NA/λ的空間頻率再現(xiàn)信號(hào)，因?yàn)?，通過(guò)用激光束加熱直到該區(qū)域達(dá)到信號(hào)轉(zhuǎn)換溫度以從該區(qū)域取出記錄信號(hào)的區(qū)域可限制成一小于信號(hào)再現(xiàn)激光束的斑點(diǎn)直徑的范圍。
然而，上面提出的信號(hào)再現(xiàn)方法有一缺點(diǎn)，即有效地用于信號(hào)探測(cè)和信號(hào)檢索的區(qū)域小于信號(hào)再現(xiàn)激光束的光斑直徑，由此再現(xiàn)的信號(hào)顯示出僅僅一小的振幅和一小的輸出電平。換句話說(shuō)，有效地用于信號(hào)探測(cè)的區(qū)域相應(yīng)于光斑直徑不能過(guò)分地減小。這樣，已提出的方法不能明顯地提高相對(duì)于理論上由光系統(tǒng)的衍射所限制的記錄密度。
為了解決上面的問(wèn)題，日本公開(kāi)專利申請(qǐng)第6-290496號(hào)公開(kāi)了一方法，該方法通過(guò)將沿每一記錄標(biāo)記(磁疇)定位的疇壁沿記錄媒體中產(chǎn)生的溫度梯度移到高溫側(cè)而將以超過(guò)光學(xué)系統(tǒng)的分辨能力的高密度記錄的信號(hào)取出而不降低再現(xiàn)信號(hào)的振幅。
下面將較詳細(xì)地描述這一信號(hào)再現(xiàn)方法。
附圖的圖8A到8C示意說(shuō)明公開(kāi)在上面提到的專利文件中的磁光記錄媒體和用于這種磁光記錄媒體的信息再現(xiàn)方法。圖8A是表明磁光記錄媒體構(gòu)型和一區(qū)域的磁化情形的示意橫截面圖，該區(qū)域用一信號(hào)再現(xiàn)光束照射，圖8B是說(shuō)明當(dāng)用光束照射時(shí)產(chǎn)生在磁光記錄媒體中的溫度分布圖，而圖8C是說(shuō)明疇壁位移層的疇壁能密度σ的分布圖，其相應(yīng)于圖8B的溫度分布。
如圖8A所示，磁光記錄媒體的磁性層有一多層結(jié)構(gòu)，該多層結(jié)構(gòu)通過(guò)順次布置磁性層111 112和113形成，層111是一疇壁位移層，112是開(kāi)關(guān)層，113是記憶層，其中磁性層111安排在被信號(hào)再現(xiàn)光束照射的一側(cè)。在圖8A中，層中的箭頭114表示原子的自旋方向。每一疇壁115形成在沿兩區(qū)域的界面部分，原子自旋的各自方向114在這兩個(gè)區(qū)域正好相反。
在圖8A中，箭頭118表示記錄媒體移動(dòng)的方向。當(dāng)記錄媒體在移動(dòng)方向118移動(dòng)時(shí)，光束斑點(diǎn)116沿記錄媒體的信息軌道移動(dòng)。如圖8B所示，當(dāng)從光束移動(dòng)方向看時(shí)用光束斑點(diǎn)116照射的區(qū)域的溫度T自該斑點(diǎn)的前部升高以產(chǎn)生一溫度分布，在該溫度分布中，溫度在位置Xc到達(dá)峰值，也要注意在位置Xa該媒體達(dá)到溫度Ts，溫度Ts接近磁性層112的居里(Curie)溫度。
如圖8C所示，磁性層111的疇壁能量密度σ的分布在位于光束斑點(diǎn)116的尾端附近的溫度峰值附近到達(dá)最低值并朝著斑點(diǎn)前端方向逐漸地上升，。當(dāng)疇壁能量密度σ沿可變位置X顯示一梯度時(shí)，在位置X的每一層的疇壁受到力F的作用，力F由下面的公式(1)定義。F=∂σ/∂X---(1)]]>施加F使得朝較低的疇壁能量區(qū)域移動(dòng)疇壁。因?yàn)榇判詫?11的疇壁矯頑力很小并且疇壁容易被一大范圍移動(dòng)，所以，當(dāng)磁性層是單層結(jié)構(gòu)時(shí)，疇壁115將容易地被力F移動(dòng)。然而，媒體的溫度低于Ts，磁性層111通過(guò)交換耦合耦合到磁性層113，層113在相對(duì)于斑點(diǎn)位于位置Xa前面的區(qū)域中顯示一大的疇壁矯頑力，以致于疇壁115不能被位移，而嚴(yán)格地保持在相當(dāng)于有大矯頑力的磁性層113中疇壁的位置。
借助這種磁光記錄媒體，隨著它在適當(dāng)方向118上的移動(dòng)及磁性層111的疇壁115到達(dá)位置Xa，在疇壁115處的媒體的溫度上升到Ts，該溫度接近磁性層112的居里溫度，以打破磁性層111和113間的交換耦合。結(jié)果，磁性層111的疇壁115立即被位移向一顯示較高溫度和較小的疇壁能密度的區(qū)域，如斷續(xù)箭頭117所示。當(dāng)疇壁115在光束斑點(diǎn)116下面穿過(guò)時(shí)，磁性層111的原子自旋被強(qiáng)制指向同一方向。
由于媒體的運(yùn)動(dòng)每次疇壁到達(dá)位置Xa，它立即在光束斑點(diǎn)16下面穿過(guò)，以擴(kuò)大記錄磁疇從位置Xa伸展到位置Xc，并強(qiáng)制磁性層111的原子自旋指向同一方向。然后，被取出的信號(hào)不斷地顯示最大可能的幅值，而不被已記錄信號(hào)的疇壁間的長(zhǎng)度(或記錄痕跡的長(zhǎng)度)所限，并且完全擺脫了波形干涉的問(wèn)題，這種干涉是由光的衍射限和其它問(wèn)題引起的。
然而，借助于上面描述的根據(jù)日本公開(kāi)的專利申請(qǐng)第6-290496的信號(hào)再現(xiàn)方法，如圖8C所示在接近Ts的溫度，引起疇壁位移需要的力F不特別大。這樣，疇壁位移的起始點(diǎn)可能波動(dòng)而對(duì)取出的信號(hào)產(chǎn)生大的抖動(dòng)，這樣可能降低取出的信號(hào)的質(zhì)量。
在本發(fā)明的一個(gè)方面中，提供的磁光記錄媒體包括一疇壁位移層，用于移動(dòng)疇壁；一記錄層，用于儲(chǔ)存信息；一開(kāi)關(guān)層，該層安排在疇壁位移層和記錄層之間，并且有一低于疇壁位移層和記錄層的居里溫度。
其中疇壁位移層，開(kāi)關(guān)層和記錄層在不高于開(kāi)關(guān)層的居里溫度的溫度處，通過(guò)交換耦合耦合起來(lái)，疇壁位移層的飽和磁化和記錄層的飽和磁化，在接近開(kāi)關(guān)層的居里溫度的溫度，通過(guò)交換耦合而耦合起來(lái)的狀態(tài)中相互反平行。
在本發(fā)明的另一方面中，提供一借助于上面的磁光記錄媒體而使用的再現(xiàn)方法，包括用激光束形成預(yù)定的溫度分布，該溫度分布含有一超過(guò)磁光記錄媒體上的開(kāi)關(guān)層的居里溫度的溫度區(qū)；在一含有超過(guò)開(kāi)關(guān)層的居里溫度的溫度區(qū)的區(qū)域，打斷在疇壁位移層和記錄層之間的交換耦合，該形成在所述疇壁位移層中的疇壁沿著該溫度分布的溫度梯度朝向高溫側(cè)位移；利用從媒體上反射的激光束探測(cè)儲(chǔ)存在記錄層的信息。


圖1B是一曲線，說(shuō)明當(dāng)被信號(hào)再現(xiàn)光束照射時(shí)，產(chǎn)生在圖1A中的磁光記錄媒體上的溫度分布。
圖1C是一曲線，說(shuō)明相應(yīng)于圖1B的溫度分布的疇壁位移層的疇壁能量密度6和作用在疇壁上的力F1的分布。
圖1D是一曲線，說(shuō)明相應(yīng)于圖1B的溫度分布的疇壁位移層和記錄層飽和磁化分布。
圖1E是一曲線，說(shuō)明圖1A中的靜磁力分布。
圖2A是一典型的被記錄磁疇的示意圖解說(shuō)明，這些疇壁形成在記錄層中。
圖2B是一曲線，示意說(shuō)明基于示于圖1A到圖1E的信息再現(xiàn)原理再現(xiàn)自磁疇的信號(hào)波形。
圖2C是一曲線，示意說(shuō)明通過(guò)已知的再現(xiàn)方法再現(xiàn)自磁疇的一信號(hào)波形。
圖3是一記錄/再現(xiàn)裝置的光學(xué)系統(tǒng)示意圖解說(shuō)明，該裝置能將數(shù)據(jù)記錄在磁光記錄媒體并從磁光記錄媒體再現(xiàn)數(shù)據(jù)，該磁光記錄媒體圖解說(shuō)明在圖1A到圖1E中。
圖4是例1的磁光記錄媒體的示意橫截面圖，說(shuō)明它的多層結(jié)構(gòu)。
圖5A是比較例1的磁光記錄媒體的示意橫截面圖，說(shuō)明它的構(gòu)型和當(dāng)被信號(hào)再現(xiàn)光束照射時(shí)，磁化狀態(tài)的變化。
圖5B是一曲線，說(shuō)明疇壁位移層的飽和磁化分布和記錄層的飽和磁化分布，該分布相應(yīng)于被圖5A的信號(hào)再現(xiàn)光束照射時(shí)產(chǎn)生在記錄層的溫度分布。
圖5C是一曲線，說(shuō)明圖5A中的靜磁力分布。
圖6A是例2的磁光記錄媒體的示意橫截面圖，說(shuō)明它的構(gòu)型和磁化狀態(tài)被信號(hào)再現(xiàn)光束照射時(shí)它的變化。
圖6B是一曲線，說(shuō)明疇壁位移層的飽和磁化分布和記錄層的飽和磁化分布，該分布相應(yīng)于被圖6A中的信號(hào)再現(xiàn)光束照射時(shí)產(chǎn)生在記錄媒體中溫度分布。
圖6C是一曲線，說(shuō)明由圖6B的飽和磁化分布產(chǎn)生的靜磁力分布。
圖7是一曲線，說(shuō)明鐵磁材料的補(bǔ)償溫度。
圖8A，8B和8C示意說(shuō)明一已知的磁光記錄媒體和從這一記錄媒體再現(xiàn)信息的原理。
圖1A說(shuō)明這一磁光記錄媒體實(shí)施方案的基本構(gòu)型。參考圖1A，該實(shí)施方案包括一增強(qiáng)層9，一磁性層1，即疇壁位移層，一磁性層2，即開(kāi)關(guān)層，另一磁性層3，即記錄層，和一個(gè)保護(hù)層10，這些層依次布置在基片8上。磁性層1位于緊靠被信號(hào)再現(xiàn)光束照射的表面。信號(hào)再現(xiàn)光束，即激光束11，發(fā)自基片8的一側(cè)，以便在磁性層1的表面上產(chǎn)生一信號(hào)再現(xiàn)斑點(diǎn)。隨著媒體在圖1中的箭頭A方向的移動(dòng)，信號(hào)再現(xiàn)斑點(diǎn)在信息磁道移動(dòng)。
因?yàn)榇判詫?和3通過(guò)交換耦合耦合在一起，記錄的磁疇3a，3b，3c，3d等依次形成在磁性層3上，在媒體的溫度不高于磁性層2的居里溫度的區(qū)域中記錄了信息的磁疇無(wú)改變地被傳遞到磁性層1上。在圖1A中，由于磁性層3的記錄磁疇3a的移動(dòng)，產(chǎn)生出記錄磁疇1a。在圖1A中，每一白箭頭4表示磁疇的飽和磁化，而每一黑箭頭表示相應(yīng)磁疇中的過(guò)渡金屬子晶格磁化的方向。
如圖1B所示，被激光束11照射的區(qū)域出現(xiàn)了一溫度分布型式，該型式含有一相應(yīng)于激光束11的移動(dòng)方向的確定的溫度梯度。在圖1B的例子中，記錄媒體的溫度在位置Xa已達(dá)到磁性層2的居里溫度Ts，Xa位于激光束11的信號(hào)再現(xiàn)光斑(在信號(hào)再現(xiàn)光斑的移動(dòng)方向上觀察)的前端的稍后(圖1A的左邊)，在位于位置Xa后面的區(qū)域，記錄媒體的溫度超過(guò)居里溫度Ts以打斷磁性層1和3的交換耦合。
圖1C說(shuō)明相應(yīng)于圖1B的溫度分布，磁性層1的疇壁能量密度6的分布和作用在該疇壁上的力F1的分布。從圖1C可看出，該分布沿可變位置X方向(或信號(hào)再現(xiàn)光斑的移動(dòng)方向)顯示一梯度，并緊靠示于圖1B的溫度分布的峰值位于一最小點(diǎn)。當(dāng)疇壁能量密度6沿可變位置X顯示一梯度時(shí)，在位置X的每一層的疇壁受到力F1作用，力F1由下面的公式(2)確定。F1=∂σ/∂X---(2)]]>力F1被施加使得疇壁移向低疇壁能區(qū)。由于和開(kāi)關(guān)層2及記錄層3的疇壁矯頑力比較，磁性層1的疇壁矯頑力很小，由此疇壁易于被位移一大的范圍，疇壁6將被力F1移動(dòng)。然而，媒體的溫度在位于位置Xa的前面(相應(yīng)于Xa右面)的區(qū)域，低于磁性層2的居里溫度Ts這樣，由于和具有大矯頑力的磁性層3的交換耦合，疇壁被嚴(yán)格地保持在相應(yīng)于磁性層3的疇壁的一位置。
借助這一磁光記錄媒體，當(dāng)它在箭頭A的方向移動(dòng)并且磁性層1的疇壁6到達(dá)位置Xa時(shí)，該媒體的溫度在疇壁6的位置上升到磁性層2的居里溫度Ts，而打斷磁性層1和3的交換耦合。結(jié)果，磁性層1的疇壁6被立即移向顯示較高的溫度和較小的疇壁能密度的一區(qū)域，如斷續(xù)箭頭7示出。這樣，由于媒體的移動(dòng)，疇壁6每次到達(dá)位置Xa時(shí)，疇壁在信號(hào)再現(xiàn)光斑下面立即穿過(guò)。
由力F1引起的該疇壁移動(dòng)的原理，和公開(kāi)在上面提到的日本公開(kāi)專利申請(qǐng)第6-290496號(hào)上的磁光記錄媒體的疇壁移動(dòng)原理相同。然而，就這一磁光記錄媒體實(shí)施方案而論，疇壁除受到上面的力F1外，也受到靜磁力F2的作用，該力由磁性層1和3的飽和磁化產(chǎn)生。
在這一實(shí)施方案中，示于圖1D中的飽和磁化相應(yīng)于圖1B的溫度分布而出現(xiàn)。在圖1D中，飽和磁化Ms1是產(chǎn)生在磁性層1的飽和磁化，而飽和磁化Ms3是產(chǎn)生在磁性層3的飽和磁化。在磁性層2的居里溫度Ts及該溫度附近，稀土子晶格磁化在磁性層1中占優(yōu)勢(shì)，而過(guò)渡金屬子晶格磁化在磁性層3中占優(yōu)勢(shì)。
這樣，磁性層1的記錄磁疇受到靜磁力F2(示于圖1E中的F2b和F2c)的作用，該力和飽和磁化Ms1、Ms3成比例，飽和磁化Ms1、Ms3是由產(chǎn)生自磁性層3的記錄磁疇的泄露磁場(chǎng)引起的。當(dāng)磁性層1的被擴(kuò)展的磁疇的飽和磁化和磁性層3的相應(yīng)的記錄了信息的磁疇的飽和磁化指向同一方向時(shí)，(磁性層3的相應(yīng)的記錄了信息的磁疇位于被擴(kuò)展的磁疇經(jīng)過(guò)的位置)，靜磁力F2導(dǎo)向可靠地?cái)U(kuò)展該磁疇。借助于這一磁光記錄媒體的實(shí)施方案，利用導(dǎo)致擴(kuò)展磁疇的靜磁力F2提供一移動(dòng)該疇壁的輔助效應(yīng)。
下面將描述來(lái)自這一磁光記錄媒體實(shí)施方案的再現(xiàn)信息的操作。
如圖1D所示出及上面的描述的，借助于這一磁光記錄媒體實(shí)施方案，在磁性層2的居里溫度Ts及其附近處，在磁性層1中，稀土子晶格磁化占優(yōu)勢(shì)，而在磁性層3中，過(guò)渡金屬子晶格磁化占優(yōu)勢(shì)。所以，磁性層1的記錄了信息的疇壁1a的飽和磁化Ms1和磁性層3的記錄了信息的疇壁3a的飽和磁化Ms3，在磁性層1和3之間變成相互反平行(即指向相對(duì))，而磁性層1和3在位置Xa及其附近通過(guò)交換耦合耦合起來(lái)，在位置Xa處媒體溫度達(dá)到磁性層2的居里溫度Ts。
首先，假定疇壁6通過(guò)位置Xa(在該位置媒體的溫度達(dá)到磁性層2的居里溫度Ts)和位置Xb(磁性層3的記錄了信息的磁疇3b和3c之間的疇壁位于該位置)之間的區(qū)域。因?yàn)榇判詫?的記錄了信息的磁疇1a的飽和磁化Ms1和磁性層3的記錄了信息的磁疇3b的飽和磁化Ms3指向同一方向，所以，在這一區(qū)域產(chǎn)生了如圖1E所示的靜磁力F2b，該力產(chǎn)生的效果是擴(kuò)展磁疇。這樣，靜磁力F2b和由上面的公式(2)確定的力F1驅(qū)動(dòng)疇壁6移動(dòng)。由于導(dǎo)致磁疇擴(kuò)展的靜磁力F2b的作用，在達(dá)到溫度Ts后驅(qū)動(dòng)疇壁6的力明顯地增加從而穩(wěn)定該疇壁位移的起始點(diǎn)。
假定疇壁6通過(guò)位置Xb和位置Xc(磁性層3的記錄了信息的磁疇3c和3d之間的疇壁位于該位置)之間的區(qū)域。在這一區(qū)域，因?yàn)榇判詫?的記錄了信息的磁疇1a的飽和磁化Ms1和磁性層3的記錄了信息的磁疇3c的飽和磁化Ms3指向相反的方向，產(chǎn)生了示于圖1E的靜磁力F2c，該力所產(chǎn)生的效果不是擴(kuò)展磁疇。然而，這一區(qū)域中媒體的溫度足夠地高，所以靜磁力F2c很小。另外，由于由上面的公式(2)確定的力F1足夠大，它獨(dú)自足以驅(qū)動(dòng)疇壁6移動(dòng)。
從上面的描述將能理解，借助于這一磁光記錄媒體的實(shí)施方案，從疇壁移動(dòng)的剛開(kāi)始獲得用于驅(qū)動(dòng)疇壁的一足夠的力。圖2A是一典型記錄了信息的磁疇的示意圖解說(shuō)明，該磁疇形成在記錄層中，圖2B是一曲線，示意說(shuō)明一信號(hào)波形，該信號(hào)通過(guò)上面描述的方法再現(xiàn)自圖2A的記錄了信息的磁疇，而圖2C是一曲線，示意說(shuō)明一信號(hào)波形，該信號(hào)通過(guò)一已知的再現(xiàn)方法再現(xiàn)自該記錄了信息的磁疇。在圖2A中，每一黑箭頭表示相應(yīng)的磁疇中的過(guò)渡金屬子晶格的磁化。每一記錄了信息的磁疇的子晶格的磁化方向，和兩邊的記錄了信息的磁疇的子晶格磁化方向相反。通過(guò)比較圖2B和圖2C將理解，在這一磁光記錄媒體的實(shí)施方案中，當(dāng)一疇壁到達(dá)位置Xa后，它立即可靠地開(kāi)始移動(dòng)，并再現(xiàn)一顯示很好形狀的矩形波形的信號(hào)以抑制抖動(dòng)。
上面的磁光記錄媒體實(shí)施方案中，在磁性層2的居里溫度和該溫度附近，雖然磁性層3中過(guò)渡金屬子晶格磁化占優(yōu)勢(shì)，作為另一選擇，可這樣安排該實(shí)施方案使得稀土金屬子晶格磁化在磁性層3中占優(yōu)勢(shì)。
另外，為了用熱的方法調(diào)整該實(shí)施方案成為可能，上面描述的磁光記錄媒體實(shí)施方案可附加包括一Al，AlTa，AlTi，AlCr或Cu的金屬層。該實(shí)施方案還可另外包括一由聚合樹(shù)脂制成的保護(hù)涂層。上面的媒體可以通過(guò)粘合支撐這些分立層的基片構(gòu)成，這些分立層在基片上。
在上面描述的磁光記錄媒體實(shí)施方案中，磁性層1到3可由任意各種各樣的磁性材料制成。例如，它們可由稀土-鐵族元素非晶合金制成，該合金包含一種或多種稀土金屬元素和一種或多種鐵族元素，這些稀土金屬元素有代表性地以10at％到40at％的比例選自Pr，Nd，Sm，Gd，Tb，Dy，Ho，這些鐵族元素有代表性地以90at％到60at％的比例選自Fe，Co，Ni。為了改善磁性層的抗腐蝕效果，選自Cr，Mn，Cu，Ti，Al，Si，Pt，In的一元素可以加到一小比例。
如果使用稀土-鐵族元素非晶合金，通過(guò)控制稀土元素對(duì)鐵族元素的成份比例，可控制飽和磁化。而通過(guò)控制成份比例，也可控制居里溫度，但使用部分地用Co代替Fe得到的鐵族元素作為材料及控制替代程度的方法，可更適宜地被采用以獨(dú)立地控制飽和磁化。尤其是，由于通過(guò)以1at％的比例用Co代替Fe，居里溫度預(yù)計(jì)上升大約6C，使用這一關(guān)系，有可能調(diào)整添加Co的比率以得到希望得到的居里溫度。通過(guò)將一種或多種諸如Cr和Ti的非磁性元素加至一少量，也有可能降低居里溫度。居里溫度也可通過(guò)使用兩種或多于兩種的稀土元素和調(diào)整它們的成份比率控制。
作為另一選擇，可以使用諸如石榴石，鉑族-鐵族元素周期結(jié)構(gòu)薄膜或鉑族-鐵族合金材料。
更可取地，垂直磁各向異性很低的稀土-鐵族元素非晶合金，例如GdCo，GdFeCo，GdFe或NdGdFeCo或諸如石榴石的用于磁泡存儲(chǔ)器的材料，可用作磁性層1。另一方面，更可取地，磁性層3由諸如TbFeCo，DyFeCo，TbDyFeCo的稀土-鐵族元素非晶合金或一鉑族-鐵族元素周期結(jié)構(gòu)膜制成，該合金的垂直磁各向異性很高，諸如Pt/Co或Pd/Co的鉑族-鐵族元素周期結(jié)構(gòu)膜的垂直磁各向異性也很高，因?yàn)檫@些合金可穩(wěn)定地保持一磁化狀態(tài)。
在鄰近的信息磁軌之間，在內(nèi)層膜方向上，至少磁性層1的交換耦合被打破。結(jié)果，疇壁可沿信息磁軌平滑地移動(dòng)。通過(guò)使信息磁軌間的磁性層退火，使用一高輸出功率激光束，可以實(shí)現(xiàn)這一情況。
下面將簡(jiǎn)要地討論將一數(shù)據(jù)信號(hào)記錄到該磁光記錄媒體實(shí)施方案的操作。
通過(guò)調(diào)節(jié)作為被記錄的數(shù)據(jù)信號(hào)函數(shù)的外部磁場(chǎng)，同時(shí)用足夠的功率將磁性層3的溫度升高到高于它的居里溫度，而沿著磁軌移動(dòng)媒體和照射激光束，或者通過(guò)將一磁場(chǎng)施加在一預(yù)定的方向及調(diào)節(jié)該激光束照射磁軌的功率作為被記錄數(shù)據(jù)信號(hào)的函數(shù)，一數(shù)據(jù)信號(hào)被記錄下來(lái)。借助后者的技術(shù)，通過(guò)用這樣的一種方式，即僅該光斑的一預(yù)定的區(qū)域被升高到接近磁性層3的居里溫度的溫度，來(lái)調(diào)節(jié)激光束的密度，有可能形成一小于光斑直徑的被記錄磁疇。
圖3是一記錄/再現(xiàn)裝置的光學(xué)系統(tǒng)的示意說(shuō)明，該裝置能將數(shù)據(jù)記錄在如圖1A到1E所示的磁光記錄媒體上，或從該媒體上再現(xiàn)數(shù)據(jù)。在圖3中，激光束源81適宜用作記錄/再現(xiàn)數(shù)據(jù)及發(fā)出一波長(zhǎng)為680nm的激光束。
參考圖3，準(zhǔn)直器透鏡83，束成形分離器84，物鏡85根據(jù)發(fā)自激光束源81的激光束的移動(dòng)方向順序地安置。束成形分離器84這樣設(shè)計(jì)，使得它以70％到80％的比例，傳輸發(fā)自激光束源81的激光束(680nm)的P-偏振成份，并且以100％的比例反射該激光束的S-偏振成份。物鏡85被安排成和磁光記錄媒體86面對(duì)面，該媒體根據(jù)含有示于圖1A中的構(gòu)型的發(fā)明。發(fā)自激光束源81的激光束通過(guò)物鏡85聚焦在媒體86的記錄了信息的表面。
尤其是，借助這一記錄/再現(xiàn)裝置，發(fā)自激光束源81的激光束(680nm)聚焦在該磁光記錄媒體86的記錄表面的紋槽(或紋間表面)上，以便產(chǎn)生一信號(hào)記錄/再現(xiàn)束斑。通過(guò)使用該信號(hào)記錄/再現(xiàn)束斑，典型地通過(guò)以1.5米/秒的線性速度移動(dòng)該磁光記錄媒體86，而再現(xiàn)數(shù)據(jù)。借助于這一安排，可加熱該記錄媒體使它顯示一示于圖1B中的溫度梯度用于信號(hào)再現(xiàn)。
現(xiàn)在用例子且參考附圖進(jìn)一步描述根據(jù)本發(fā)明的磁光記錄媒體。(例1)圖4是例1的磁光記錄媒體的示意截面圖，說(shuō)明該磁光記錄媒體的基本多層結(jié)構(gòu)。和上面參考圖1A描述的磁光記錄媒體一樣，這一磁光記錄媒體包括一底層9，一磁性層1，即疇壁位移層，另一磁性層2，即開(kāi)關(guān)層，又一磁性層3，即記錄層，一表面層10，這些層順序地布置在基片8上。
基片8典型地由聚碳酸脂或玻璃制成。在這一例子中，一平區(qū)/凹槽記錄型玻璃2P基片被用作基片8，該基片含有0.6μm的軌跡間距和約180nm的槽深。底層9典型地由諸如Si3N4，AlN，SiO2，SiO，ZnS或MgF2的透明介電材料制成。一類似的介電材料可用作表面層10，形成該表面層用作保護(hù)層。通過(guò)使用磁控管濺射系統(tǒng)，連續(xù)蒸發(fā)或其它適當(dāng)?shù)募夹g(shù)連續(xù)的濺射，可形成這些層。
當(dāng)連續(xù)地形成磁性層1-3而未削弱薄膜形成系統(tǒng)的真空時(shí)，通過(guò)交換耦合磁性層1到3可耦合起來(lái)。在存在其它磁性層1和3的情況下，一稀土-鐵族元素非晶合金被用于是開(kāi)關(guān)層的磁性層2，事實(shí)上層2是一Tb0.19Fe0.81的垂直磁化膜，它的居里溫度Ts大約是150℃并且低于其它兩磁性層1和3的溫度。這一磁性層2在低于居里溫度Ts溫度下，可和其它兩磁性層1和3的每一層耦合起來(lái)。Gd0.25Fe0.60Co0.10Al0.05被用于是疇壁位移層的磁性層1，它的疇壁遷移率大于其它兩磁性層2和3，它的垂直磁各向異性小于其它兩磁性層2和3。磁性層1有一約為270℃的居里溫度，并且在磁性層1中，在磁性層2的居里溫度Ts(約150℃)溫度和該溫度附近，稀土子晶格磁化占優(yōu)勢(shì)。
在是記錄層的磁性層3中可形成非常小的記錄坑，并且這些坑可牢固地保持。具有大的矯頑力的Tb0.22Fe0.58Co0.20被用于磁性層3。磁性層3的居里溫度是大約300℃，并且在磁性層3中，在磁性層2的居里溫度Ts(大約150℃)及其附近，過(guò)渡金屬子晶格磁化占優(yōu)勢(shì)。至于磁性膜1到3的膜厚，磁性膜1(疇壁位移層)是約30nm厚，磁性層2(開(kāi)關(guān)層)是約10nm厚，而磁性層(記錄層)約是80nm厚。
對(duì)于在凹槽處的信號(hào)再現(xiàn)，對(duì)具有上面描述的構(gòu)型的磁光媒體作出評(píng)價(jià)。通過(guò)使用一記錄光學(xué)系統(tǒng)，通過(guò)5MHz調(diào)節(jié)3000Oe(奧斯忒(CGS電磁單位制)的外部磁場(chǎng)，同時(shí)發(fā)出一3mw的激光功率輸出級(jí)的激光束，將數(shù)據(jù)記錄在磁性層3中，該光學(xué)系統(tǒng)具有680nm波長(zhǎng)λ的激光束和具有0.55的數(shù)值孔徑NA、1.5m/s的線性速度移動(dòng)的物鏡。使用具有1.5mw激光功率輸出級(jí)的激光束，再現(xiàn)被記錄的數(shù)據(jù)而獲得顯示完好矩形波形的信號(hào)，該波形如圖2B所示，在位置Xa的后面立即上升。(比較例1)圖5A到5C示意說(shuō)明來(lái)自比較例1的磁光記錄的再現(xiàn)信號(hào)的原理，比較例1和例1相比較。圖5A是比較例1的磁光記錄媒體的示意截面圖，說(shuō)明當(dāng)用一信號(hào)再現(xiàn)光束照射時(shí)，它的構(gòu)型和在磁光記錄媒體磁化狀態(tài)的變化。圖5B是一曲線圖，說(shuō)明疇壁位移層的飽和磁化分布和記錄層的飽和磁化分布，該分布相應(yīng)于用信號(hào)再現(xiàn)光束照射時(shí)，產(chǎn)生在記錄媒體中的溫度分布。而圖5C是一曲線，說(shuō)明由圖5B的飽和磁化產(chǎn)生的靜磁力分布。雖然圖5A中用參考符號(hào)1′到11′表示的組成部分基本上和圖1A中的組成部分1到11相同，磁性層1′，即疇壁位移層，有不同于圖1A的磁性層1的成份。
在這一比較例的磁光記錄媒體中，Gd0.22Fe0.62Co0.10Al0.06用作磁性層1′，它的疇壁遷移率大于其它磁性層2′和3′的疇壁遷移率并且它的垂直磁各向異性小于其它層2′和3′的各向異性。磁性層1′有大約270C的居里溫度，并且磁性層1′中，在磁性層2′的居里溫度Ts(大約150C)及其附近，過(guò)渡金屬子晶格磁化占優(yōu)勢(shì)。所以，磁性層1′的記錄了信息的疇壁21a的飽和磁化Ms1和磁性層3′的記錄了信息的疇壁23a的飽和磁化Ms3，在磁性層1′和3′之間變?yōu)橄嗷テ叫?指向同一方向)，磁性層1′和3′在位置Xa及其附近通過(guò)交換耦合耦合起來(lái)，在位置Xa媒體的溫度達(dá)到磁性層2′的居里溫度Ts。
現(xiàn)在，假定疇壁6′穿過(guò)位置Xa和位置Xb之間的區(qū)域(磁性層3′的記錄了信息的磁疇23b和23c之間的疇壁位于該區(qū)域)。因?yàn)槭沟么判詫?′的記錄了信息的磁疇21a的飽和磁化Ms1和磁性層3′的記錄了信息的磁疇23b的飽和磁化Ms3相互反平行(即指向相反)，所以，在這一區(qū)域中，產(chǎn)生了示于圖5C中的靜磁力F2b，該力的作用不是伸展磁疇。因?yàn)榱1對(duì)于啟動(dòng)疇壁位移太小，另外靜磁力F2b的作用不是擴(kuò)展該磁疇，所以，疇壁6′達(dá)到溫度Ts后，難以立即移動(dòng)它。這樣，疇壁位移的起始點(diǎn)變得很不穩(wěn)定。
如同像例1情況下對(duì)于信號(hào)再現(xiàn)，對(duì)這一比較例的磁光記錄媒體作出評(píng)價(jià)。然而，發(fā)現(xiàn)該再現(xiàn)信號(hào)在位置Xa后并不立刻上升并且顯示示于圖2C的一圓形的信號(hào)波形。能夠確定這一比較例的疇壁位移，和例1相比較在位置Xa正好之后的位置被延遲。(例2)圖6A到6C示意說(shuō)明從例2的磁光記錄媒體再現(xiàn)信號(hào)的原理。圖6A是例2的磁光記錄媒體的示意截面圖，說(shuō)明它的構(gòu)型和當(dāng)用一再現(xiàn)光束照射時(shí)，在它的磁化狀態(tài)的變化，圖6B是一曲線，說(shuō)明疇壁位移層的飽和磁化分布和記錄層的飽和磁化分布，該分布相應(yīng)于用再現(xiàn)激光束照射時(shí)，產(chǎn)生在記錄層的溫度分布，而圖6C是一曲線，說(shuō)明由圖6B的飽和磁化分布產(chǎn)生的靜磁力的分布。在圖6A中，同于或類似于圖1A的組成部分的部分分別用和圖1A相同的參考符號(hào)標(biāo)出。
該例的磁光記錄媒體，除疇壁位移層的成份不同于例1的樣品的成份外，和例1的磁光記錄媒體完全相同。更特別的是，Gd0.23Fe0.61Co0.10Al0.06被用于磁性層1，它的疇壁遷移率大于其它磁性層2和3的疇壁遷移率并且它的垂直磁各向異性小于其它層2和3的疇壁遷移率，它是一疇壁位移層。磁性層1有大約260℃的居里溫度，在磁性層1中在大約150℃(是開(kāi)關(guān)層的磁性層2的居里溫度)時(shí)，稀土子晶格磁化占優(yōu)勢(shì)。另外，在150℃和居里溫度或磁性層1的260℃之間，發(fā)現(xiàn)磁性層1的補(bǔ)償溫度。
在這一例的磁光記錄媒體中，在磁性層1和3之間，磁性層1的記錄了信息的疇壁31a的飽和磁哈Ms1和磁性層3的記錄了信息的疇壁33a的飽和磁化Ms3，變?yōu)橄嗷シ雌叫?即指向相反)，磁性層1和3在位置Xa及其附近，通過(guò)交換耦合耦合起來(lái)，在位置Xa處，該媒體的溫度達(dá)到磁性層2的居里溫度Ts。
首先，假定疇壁6穿過(guò)位置Xa和位置Xb(記錄了信息的磁疇33b和33c間的疇壁位于該處)之間的區(qū)域。在這一區(qū)域中，因?yàn)榇判詫?的記錄了信息的磁疇31a的飽和磁化Ms1和磁性層3的記錄了信息的磁疇33b的飽和磁化Ms3相互平行(并且指向同一方向)，所以產(chǎn)生了示于圖6C的靜磁力F2b，它的作用是擴(kuò)展磁疇。這樣，靜磁力F2b和由上面的公式(2)確定的力F1驅(qū)動(dòng)疇壁6移動(dòng)。由于產(chǎn)生了用于擴(kuò)展磁疇的靜磁力F2b的作用，剛好到達(dá)起動(dòng)疇壁位移的溫度Ts后驅(qū)動(dòng)疇壁6的力增加，從而穩(wěn)定該疇壁位移的起始點(diǎn)。
現(xiàn)在，假定疇壁6穿過(guò)位置Xb和Xc之間的區(qū)域(疇壁位移以后疇壁6位于該區(qū)域，并且磁性層3的記錄了信息的磁疇33c，33d之間的疇壁也位于該區(qū)域)。然而，在這一區(qū)域，和例1的樣品不同，由于磁性層1的記錄了信息的疇壁31a達(dá)到補(bǔ)償溫度，磁性層1的飽和磁化Ms1減小到零(見(jiàn)圖6B)，由此，阻止疇壁位移的靜磁力F2c變得很小(見(jiàn)圖6C)。因?yàn)橛晒?2)確定的力F1足夠大，它單獨(dú)一個(gè)就足以驅(qū)動(dòng)疇壁6。
現(xiàn)在，將簡(jiǎn)要描述補(bǔ)償溫度。圖7是一曲線圖，說(shuō)明鐵磁性材料的補(bǔ)償溫度。該曲線圖的縱軸代表飽和磁化，水平橫軸代表溫度。在圖7中，白箭頭表示飽和磁化而黑箭頭表示過(guò)渡金屬子晶格磁化，用斷續(xù)線畫(huà)出的箭頭表示稀土子晶格磁化。如圖7所示，鐵磁性材料的飽和磁化隨著溫度的上升而減小，并且在一給定的溫度它的方向倒轉(zhuǎn)。飽和磁化變?yōu)榈罐D(zhuǎn)的溫度被稱為補(bǔ)償溫度。在補(bǔ)償溫度飽和磁化Ms成為零。然而，應(yīng)當(dāng)注意，如圖7所示，當(dāng)飽和磁化減小到零時(shí)子晶格仍保持磁矩。通過(guò)調(diào)節(jié)磁性層1的成份比率，可調(diào)節(jié)補(bǔ)償溫度。
為了得到一足夠強(qiáng)的信號(hào)，過(guò)渡金屬子晶格磁矩需要在位置Xa和位置Xb之間的一寬的區(qū)域上保持。在例1的樣品的情況下，因?yàn)樵谶^(guò)渡金屬子晶格磁矩存在及由此保持泄露磁場(chǎng)感應(yīng)的溫度處，得到飽和磁化Ms，所以力F2保持在一微小的范圍，該力的作用是阻止擴(kuò)展磁疇。相反，借助本例的樣品，即制出該樣品以在位置Xa和位置Xc間顯示補(bǔ)償溫度，如果允許過(guò)渡金屬子晶格磁矩在這一區(qū)域存在，可使泄露磁場(chǎng)的感應(yīng)很小。
如同例1，對(duì)于信號(hào)再現(xiàn)，對(duì)該例的磁光記錄媒體作出評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)該媒體再現(xiàn)一矩形信號(hào)波形，該波形的形狀好于在例1中得到的信號(hào)波形。(例3)這一例的磁光記錄媒體，除疇壁位移層的成份、開(kāi)關(guān)層的成份及記錄層的成份和例1的樣品的成份不同外，和例1的磁光記錄媒體完全相同。更特別地，一Tb0.19Fe0.73Al0.08的合成物被用作開(kāi)關(guān)層，以使它的居里溫度Ts等于大約130℃，一Gd0.22Fe0.61Co0.10Al0.07的合成物被用作疇壁位移層，以使它的居里溫度Ts等于大約260℃，并且使過(guò)渡金屬子晶格磁化在開(kāi)關(guān)層的居里溫度Ts(130℃)及其附近成為主導(dǎo)，而Tb0.25Fe0.52Co0.23用作記錄層，以使它的居里溫度Ts等于大約320℃，并且在開(kāi)關(guān)層的居里溫度Ts(130℃)處及其附近稀土子晶格磁化成為主導(dǎo)。
如同例1對(duì)于信號(hào)再現(xiàn)，對(duì)這一例的磁光記錄媒體作出評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)該媒體能再現(xiàn)一與例1和例2的樣品比較具有更大幅度的矩形信號(hào)波形。
權(quán)利要求
1.一磁光記錄媒體包括一疇壁位移層，用于移動(dòng)疇壁；一記錄層，用于儲(chǔ)存信息；以及一開(kāi)關(guān)層，布置在所述的疇壁位移層和所述的記錄層之間，并有低于所述的疇壁位移層和所述的記錄層的居里溫度的居里溫度，其中，所述的疇壁位移層，所述的開(kāi)關(guān)層和所述的記錄層，在不高于所述開(kāi)關(guān)層的居里溫度的溫度下，通過(guò)交換耦合而耦合，所述疇壁位移層的飽和磁化和所述記錄層的飽和磁化，在接近所述開(kāi)關(guān)層的居里溫度的溫度下由交換耦合而耦合在一起的狀態(tài)中，相互反平行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一記錄媒體，其中形成所述的疇壁位移層以使在所述的開(kāi)關(guān)層的居里溫度及其附近它的稀土子晶格磁化占主導(dǎo)地位，而形成所述的記錄層，以使在所述的開(kāi)關(guān)層的居里溫度及其附近它的過(guò)渡金屬子晶格磁化占主導(dǎo)地位。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的一記錄媒體，其中所述的疇壁位移層，在它自己的居里溫度和所述的開(kāi)關(guān)層的居里溫度之間顯示一補(bǔ)償溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的一記錄媒體，其中形成所述的疇壁位移層，以使在所述的開(kāi)關(guān)層的居里溫度及其附近它的過(guò)渡金屬子晶格磁化占主導(dǎo)地位，而形成所述的記錄層，以使在所述的開(kāi)關(guān)層的居里溫度及其附近它的稀土子晶格磁化占主導(dǎo)地位。
5.和根據(jù)權(quán)利要求1到4的任一項(xiàng)的磁光記錄媒體一起使用的一再現(xiàn)方法，所述的方法包括使用激光束在所述的磁光記錄媒體上，形成預(yù)置的溫度分布的步驟，該分布含有一超過(guò)所述開(kāi)關(guān)層的居里溫度的溫度區(qū)；在超過(guò)所述開(kāi)關(guān)層的居里溫度的溫度區(qū)的一區(qū)域，打破所述的疇壁位移層和所述的記錄層之間的交換耦合，及沿著該溫度分布的溫度梯度向著高溫側(cè)移動(dòng)形成在所述的疇壁位移層中的疇壁的步驟；利用從所述的媒體反射的激光束探測(cè)貯存在所述的記錄層中的信息的步驟。
全文摘要
一磁光記錄媒體包括一移動(dòng)疇壁的疇壁位移層(1),存儲(chǔ)信息的記錄層(3)和一開(kāi)關(guān)層(2),該開(kāi)關(guān)層布置在所述的疇壁位移層和所述的記錄層之間,并顯示低于所述的疇壁位移層和所述的記錄層的居里溫度的居里溫度。疇壁位移層,開(kāi)關(guān)層和記錄層,在不高于開(kāi)關(guān)層的居里溫度的溫度處,由交換耦合耦合起來(lái)。疇壁位移層的飽和磁化和記錄層的飽和磁化,在緊靠開(kāi)關(guān)層的居里溫度的溫度通過(guò)交換耦合耦合起來(lái)的狀態(tài)中,相互反平行。該磁光記錄媒體可以再現(xiàn)信號(hào),消除疇壁位移的起動(dòng)點(diǎn)的波動(dòng)并抑制抖動(dòng)。
文檔編號(hào)G11B11/00GK1366305SQ02101809
公開(kāi)日2002年8月28日 申請(qǐng)日期2002年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月12日
發(fā)明者青木由香里 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社