专利名称：畴壁位移磁光记录介质、及用于其的复制方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用来借助于激光束根据磁光效应记录和复制信息的磁光记录介质。更具体地说，本发明涉及利用DWDD(畴壁位移检测)技术的磁光记录介质。
至今，作为一种用来以可重写方式实现高密度记录的方法，注意力一直集中在一种磁光记录介质上，在其上通过用半导体激光器的热能在磁性薄膜中写磁畴而记录信息，而从其根据磁光效应读记录的信息。在最近几年，因为处理以各种形式包含在组织中的数据，如声音、静止图象及运动图象，的必要性；并且因为要处理的这种数据的不断增大的尺寸，所以对增大磁光记录介质的记录密度和提供具有较大容量的记录介质的需要一直在增长。
一般地，诸如磁光(光)盘之类的磁光记录介质的记录密度大大地取决于复制光学系统的激光波长和物镜的数值孔径NA。换句话说，一旦决定复制光学系统的激光波长λ和物镜的数值孔径NA，也就决定了束宽的直径。因此，能作为一个信号复制的记录凹坑的间隙频率具有约2NA/λ的上限。
因此，为了在常规光盘中实现较高密度，需要缩短复制光学系统的激光波长或者增大物镜的数值孔径。然而，因为诸如激光器件的效率和热产生之类的问题，缩短激光波长是困难的。而且，如果增大物镜的数值孔径，则在透镜与盘之间的距离变得如此之小，以致于引起其中盘可能撞击透镜的机械问题。
同时，已经开发了所谓的磁性超高分辨率技术，打算通过改进记录介质的结构和复制方法而增大记录密度。例如，日本专利公开No.7-334877提出了一个超高分辨率方法。根据这种提出的方法，一个用来保持记录信息的存储层、一个用来掩蔽一个复制光点的一部分的复制层、及一个用来控制在存储层与复制层之间的交换耦合力的断开层，以多层结构形成。通过利用在光点照射时在介质中产生的温度分布把记录信息转移到基本上在复制光点部分中的复制层，由此从小磁畴复制记录信息。
然而，以上常规超高分辨率方法具有这样一个问题，浪费在掩蔽部分中的光，并且减小复制信号的振幅，因为当根据温度分布而掩蔽复制光点的一部分时，增大分辨率功率；即通过基本上把用来读一个凹坑的孔径限制到较小面积。换句话说，由于在掩蔽部分中的光不会贡献给产生复制信号，所以随着使孔径变窄改进分辨率而减小有效适用的光量。这导致一个降低的信号电平。
而且，日本专利公开No.6-290496公开了一种方法，其中一个具有小畴壁矫磁力的位移层提供在复制光相对于一个存储层的入射侧，并且在位移层中的畴壁根据在复制光点中产生的温度梯度向较高温度侧移动。这从磁畴复制信息，同时在光点内放大磁畴。根据这种公开的方法，由于在放大磁畴的同时复制信号，所以即使当记录标记具有较小尺寸时，也能有效地使用复制光。因此，能增大分辨功率而不损坏复制信号的振幅。
对于在信息处理技术方面的最近改进，不仅需要大容量，而也在大容量复制介质的场中需要高速记录/复制技术。在上述日本专利公开No.6-290496中公开的方法提出一种通过经一个根据在复制光点中产生温度梯度移动畴壁和在光点内放大磁畴的同时从它复制信息的过程增大介质容量的新颖方法。然而，公开的方法没有考虑其对传输速率的影响。该方法引起这样一个问题，其中根据记录介质的结构，当以高线性速度运动介质时，复制信号的质量大大地变坏。
而且，当试图通过用复制激光束本身加热记录介质来产生用来移动一个畴壁的温度梯度时，温度分布的波峰形成在复制光点内。因此，这样一种偿试产生畴壁在记录介质相对于复制光点的运动方向上分别从上游(向前)和下游(向后)侧向复制光点移动并且对于光点读作泄漏信号的问题。为了克服该问题，已经提出，提供一种分别从复制激光束来产生一种希望温度分布的装置。然而，这种解决方案产生使复制设备复杂的另一个问题。
日本专利公开No.11-86372公开了一种通过施加一个复制磁场限制畴壁离开下游侧的位移的方法。然而，公开的方法需要一种用来分别添加复制磁场的装置，并且也使复制设备复杂。
为了克服上述问题，本发明的一个目的在于，提供一种磁光记录介质和一种复制方法及设备，借此能以高速复制一个具有超过光学系统分辨率的记录密度的信号而不使复制设备和介质结构复杂。
以上目的借助于一种按如下建造的本发明的一种磁光记录介质实现。
在其中在通过根据由光束形成的且具有最大温度Tr的温度分布移动畴壁而放大记录磁畴的同时复制信息的磁光记录介质中，记录介质包括一个复制层，其中移动畴壁；一个记录层，用来保持与信息相对应的记录磁畴；及一个截断层，布置在复制层与记录层之间，并且具有比复制层和记录层低的居里温度，其中记录介质满足如下条件(Tr-RT)/(Tc2-RT)≥1.8其中Tc2截断层的居里温度，以及RT室温。
而且，以上目的借助于一种复制方法和用来从以上叙述的磁光记录介质复制记录信息的设备实现。具体地说，该复制方法包括从在记录层上包括记录信息的磁光记录介质复制记录的信息、和此后在通过放大记录磁畴的光束而移动畴壁的同时复制信息；而该设备包括一个光盘，该光盘包括一个带有跟踪引导槽的基片和其上形成的本发明的磁光记录介质。
参照附图由最佳实施例的如下描述，将明白本发明的另外目的、特征及优点。
图1A是一种光盘的示意剖视图，而图1B和1C是用来解释本发明中的畴壁的位移的原理。
图2A、2B和2C是示意剖视图，用来解释幻影信号的发生。
图3是曲线图，表示在本发明的例子和比较例中在1.5m/s的线性速度下CNR和σ/Tw对复制激光功率的依赖性。
图4是用在本发明的例4中的基片的剖视图。
参照附图下面详细描述本发明的一个实施例。
图1A是根据本发明一个实施例的一种光盘(记录介质)的示意剖视图。如图1A中所示，本实施例的光盘具有一种多层结构，包括一个干涉层102、一个复制或位移层1、一个截断层2、一个用来保持一个记录磁畴的记录或存储层3、及一个保护层103，这些层按提到的顺序依次形成在基片101上。在每个磁性物质层中的箭头11表示在保持在膜中的记录磁畴中过渡金属亚晶格(交错的)磁化方向。一个布洛磁壁12存在于在其中磁化不平行的相邻磁畴之间的界面处。基片101通常由诸如玻璃或聚碳酸酯之类的透明材料形成。上述诸层能通过使用一种磁控管溅射设备的依次溅射或依次蒸汽沉积形成。提供干涉层102以增大磁光效应，并且由诸如Si3N4、AlN、SiO2、SiO、ZnS或MgF2之类的透明介电材料形成。提供保护层103以保护其他磁性层，并且由与干涉层102相同的材料形成。为了优化介质的整体热结构，由例如Al、AlTa、AlTi、AlCr或Cu形成的金属层可以另外提供在保护层103上。按要求提供的干涉层102、保护层103、及金属层是对于熟悉本专业的技术人员熟知的常规层。
记录或存储层3由稀土-诸如TbFeCo、DyFeCo或TbDyFeCo之类的铁族元素非晶体合金形成；即一种具有较大垂直磁性各向异性并且能够稳定地保持一个小型记录凹坑的材料。依据在存储层3中的磁畴是向上还是向下磁化存储记录信息。要不然，可以使用由例如石榴石、Pt/Co或Pd/Co形成的垂直磁化膜，从而信息可以磁化地转移到另一层。
截断层2由稀土-诸如GdCo、GdFeCo、GdFe、GdFeCoAl、DyFeCoAl、TbDyFeCoAl或TbFeAl之类的铁族元素非晶体合金形成。把截断层2的居里温度Tc2设置为比位移层1和存储层3的低。
复制或位移层1由稀土-具有诸如GdCo、GdFeCo、GdFe或NdGdFeCo之类的小垂直磁性各向异性的铁族元素非晶体合金；或用于磁泡存储的材料，如石榴石；形成。当使用稀土-铁族元素非晶体合金时，它最好具有一种其中稀土元素的亚晶格(交错的)磁化在室温下普遍的成分。原因如下。
如果位移层的饱和磁化在移动畴壁的温度下是一个较大值，则畴壁的位移是不稳定的，因为它容易受从外部磁场或存储层产生的浮动磁场的影响。相反，当位移层具有一种其中稀土元素的亚晶格磁化在室温下普遍的成分时，能减小位移层在移动畴壁的温度下的饱和磁化，并因此能稳定畴壁的位移。
按下面给出构成层每一个的膜厚度。干涉层102是60-100nm，位移层1是20-40nm，截断层2是5-20nm，存储层3是40-100nm，及保护层103是40-80nm。
除上述结构之外，可以采用一个高聚物树脂的保护涂层。作为一个选择例，可以把其上具有形成成分层的一个基片101粘结到类似的一个上。
通过在照射具有足以把记录或存储层3加热接近居里温度Tc3值的功率的激光束的同时运动介质和调制一个外部磁场、或者通过在把一个磁场施加在恒定方向上的同时运动介质和调制激光功率，把一个数据信号记录在本实施例的光盘(记录介质)上。在后一种情况下，通过把激光束的强度调节成仅在一个激光束光点内的预定区域达到Tc3，能形成比激光束光点直径小的记录磁畴。结果，能记录一个具有比激光束的衍射极限小的周期的信号。
图1B表示在把激光束照射到盘的同时当光盘向图中的右侧运动时生成的在轨道中心处的温度分布。在这样一种温度轮廓中，部分根据盘的线性速率把在使膜温度最大处的波峰定位成稍微向下游(向后)离开激光束光点中心。图1C表示在位移层1中的畴壁能量密度σ1的分布。如从图1C看到的那样，畴壁能量密度σ1随温度升高而减小。因而，如果在盘的运动方向有温度梯度，则畴壁能量密度σ1向最大温度位置逐渐减小。因此，由如下公式表示的力F1作用在每层中一个位置x处存在的畴壁上F1＝dσ1/dx力F1作用在畴壁上以把它向其中畴壁能量较低的侧移动。由于位移层1具有一个小畴壁矫磁力和一个较大畴壁可动性，所以当它单独在脱开状态时，畴壁在位移层1中在力F1下容易移动。
在图1A中，在把复制激光束照射到盘上之前，即在盘在室温下的部分中，由于相应磁性层每一个由垂直的磁化膜形成，所以记录在存储层3中的磁畴对于位移层1通过截断层2处于一种交换耦合关系中，并且磁畴转移到位移层1。在这时，磁壁12存在于在每层中的相邻磁畴之间的界面处，其中由箭头11指示的磁化彼此相对着。在其中膜温度比居里温度Tc2高的截断层2的一部分中，截断层2中的磁化消失，并且在截断层2与存储层3之间的交换耦合脱开。
在这种条件下，由于位移层1具有较小的畴壁矫磁力，所以在位移层1中的畴壁在施加到畴壁上的力F1下根据温度梯度向较高温度侧移动。在其下畴壁此时移动的速度比盘的运动速度足够快。这意味着，在激光束光点中能得到比记录在存储层3中的大的畴壁。在复制光点中、有助于移动畴壁的孔径区域，能认为在几乎从Tc2的一条等温线到靠近温度分布中的最大温度的一个点的范围内，并且光点不会完全参加移动畴壁。
在介质中的温度分布不仅取决于介质的热结构，而且也取决于其线性速度。随着线性速度增大，最大温度的位置向下游侧移动，并且一个具有比Tc2低的温度的区域在相对于光点中心的上游侧增大。如果热结构不满意，则孔径位置可能依据线性速度大大地偏离光点中心，因而导致增强的有害抖动。为此原因，最好把在其下畴壁开始移动的温度Tc2设置成稍低于某一值，从而提供较大误差余量。
而且，当介质温度在光点下游侧逐渐降低时，磁畴再次从存储层3向位移动1移动，并且在磁畴重新转移时产生的磁壁可能向较高温度侧，即向光点中心，移动。如果移动离开下游侧的畴壁进入光点中，则噪声出现在复制信号中，并且已不能保证信息的精确复制。参照图2将更详细地描述这点。
在图2A中，在其中温度比在光点下游侧的Tc2稍低的一个位置处，由于位移层1和存储层3在相反方向磁化，所以一个畴壁存在于在截断层2中或在截断层2与位移层1或存储层3之间的界面处。当介质进一步运动，并且在界面畴壁的位置处的温度向某一值Tx降低时，界面畴壁能量克服位移层1的矫磁力能量，并且畴壁从存储层3向位移层1的转移再次发生，如图2B中所示。然后，强迫在这时在位移层1中产生Bloch畴壁向较高温度侧，即向光点中心，移动，并且作为在复制信号中的幻影信号混合。
然而，如图2C中所示，即使当畴壁再次从存储层3向在Tx处的位移层1转移时，移动离开Tx的畴壁也停止在Tc2位置处，并且如果以后的畴壁接近Tc2位置，且交换耦合建立在存储层3与位移层1之间，则能避免幻影信号在复制信号中的混合。换句话说，一个从Tc2至Tx的距离LN确定能记录的最大标记长度。
当把标记位置记录用作一种用来把数据记录在介质上的方法时，通过把向上和向下磁畴之一设置为一个短标记消除考虑幻影信号影响的必要性。然而，标记位置记录是不便利的，不能够增大记录密度超越某一值。为实现具有较高容量的记录介质的目的，因此最好在抑制幻影信号的同时采用标记长度记录。
作为在改变截断层2的居里温度Tc2的同时进行关于畴壁位移介质的研究和估计介质特性的结果，获得如下结论。假定在记录信息的复制期间在温度分布中的最大温度是Tr而室温是RT，当介质满足如下公式(Tr-RT)/Tc2-RT)≥1.8时，不管介质以高线性速度运动，能稳定地复制一个信号而没有信号质量变坏。同时，由于Tc2能设置到一个比最大温度Tr足够低的值，则在其中温度梯度适当的光点的下游区域中能设置与幻影信号的出现有关的Tc2和Tx。结果能增大最大标记长度LN。
如上所述，通过采用该实施例的光盘，即使当介质以高速运动时，也有可能在放大在一个激光束光点内的磁畴并且同时防止无用信号从其下游(向后)侧泄漏到光点中的同时，从位于靠近与温度Tc2相对应的一个位置的复制激光束上游(向前)的磁畴，稳定地复制一个信号。因此，即使在增大线性记录密度的情况下，也能得到足够大振幅的复制信号而不受光学衍射极限的影响，同时利用较简单的复制设备和介质结构。
(例1)把搀杂有B、Gd、Dy、Tb、Fe及Co的Si靶安装在直流磁控管溅射设备中，并且把一个其中有跟踪引导槽形成的聚碳酸酯基片固定到一个基片支架上。然后，由一个深冷泵抽空一个腔室空间，以建立一个不高于1×10-5Pa的真空。在继续真空抽空的同时，把Ar气体引入到腔室中，直到压力达到0.5Pa。在转动基片的同时，在其上如下所述通过靶的溅射形成成分层。注意，当形成一个SiN层时，除Ar气体之外引入N2气体，并且通过直流活性溅射形成膜。
首先，形成一个SiN层作为一个下部层，具有90nm的膜厚度。然后，形成一个GdFeCoAl层作为位移层，具有30nm的膜厚度。此后，形成一个TbFeAl层作为截断层，具有10nm的膜厚度，并且依次形成一个TbFeCo层作为存储层，具有80nm的膜厚度。最后，形成一个SiN层作为保护层，具有50nm的膜厚度。
通过调节施加功率与Gd、Tb、Fe、Co及Al的比值控制每个磁性层的成分比值。这样进行调节，从而位移层的居里温度Tc1是约250℃，截断层的居里温度Tc2是约120℃，及存储层的居里温度Tc3是约290℃。
在盘以1.5m/s的线性速度转动的同时，通过经一个NA 0.60的物镜把680nm波长的激光束会聚到记录膜上并且然后施加一个外部磁场，在如此构造的盘上进行具有0.15μm标记长度的信号记录和复制。指示复制信号对于复制激光功率的稳定性的CNR和σ/Tw的生成关系表示在图3中。这里，σ/Tw表示通过正规化具有记录标记时间宽度Tw(在这种情况下为100ns)的复制信号的脉冲宽度变化的标准偏差，即抖动，得到的一个值。
一般地，需要不高于1E-4的误差率作为用来以高可靠性复制信息的准则。为了满足这样一种要求，抖动相对于窗口宽度必须在14％内。在采用称作高密度记录调制方法的(1-7)RLL调制的情况下，例如，最小标记长度是2T，并因此窗口宽度是最小标记长度的1/2。换句话说，为了得到在把最小标记长度设置为0.15μm时的满意差错率，σ/Tw希望不大于7％。
当畴壁基于在激光束光点内的温度在0.70mW的复制功率下达到Tc2已经开始位移，并且在光点内的最大温度与室温(25℃)之间的温度差与复制功率成比例时，估计在其下最小化σ/Tw的1.6mW复制功率下在光点内的最大温度Tr是240℃。当在(1-7)RLL调制中例如把最小标记长度设置到0.15μm时，在该例子中得到的σ/Tw＝6.6％的数据表示一个保证满意差错率的值。
表1表示在不同线性速度下按上述进行相同测量得到的结果。如从表1看到的那样，对于从低到高线性速度范围的σ/Tw＝6.6至6.7％，即对于从信息记录观点在一个值满意下的稳定性，能进行信号复制。
然后，在逐渐改变标记长度的同时把一个信号记录在该例子的盘上，并且测量没有幻影信号的最大标记长度。测量结果也表示在表1中。如从表1看到的那样，对于相应线性速度在0.80至1.00μm的最大标记长度下能进行没有幻影信号的稳定记录和复制。尽管最大记录标记长度依据要记录的代码种类而不同，但最小标记长度与最大标记长度之比是4，例如在(1-7)RLL调制中。因此，当把最小标记长度设置到0.15μm时，最大标记长度是0.6μm。这意味着，在该例子中构造的盘具有一个足够的余量。
另外，为了实现畴壁较平滑的位移，在该例子中在信号记录和复制开始之前使用大功率激光束退火槽部分，从而没有畴壁出现在轨道的侧部。
(例2)在与例1中所使用的相同的基片上，以与例1中相同的方式准确地形成多层膜，不同之处在于，把截断层2的居里温度Tc2设置到130℃。
首先，在1.5m/s线性速度下在该例子中得到的数据表示在图3中。由于位移层1由与例1中相同的膜形成，所以最佳复制功率和在最佳复制功率下的最大温度Tr不变。然而，因为把截断层2的居里温度Tc2设置到130℃，所以在其下畴壁开始位移的最小复制功率稍微增大到0.80mW。然后，在变化线性速度的同时，对于的σ/Tw的一个最佳值和没有幻影信号的一个最大标记长度，测量该例子的盘。测量结果也表示在表1中。如从表1看到的那样，如对于例1那样在例2中得到满意的结果。特别是，在采用(1-7)RLL调制的情况下，以足够的余量进行信号复制。
(例3)在与例1中所使用的相同的基片上，以与例1中相同的方式准确地形成多层膜，不同之处在于，把截断层2的居里温度Tc2设置到145℃。
首先，在1.5m/s线性速度下在该例子中得到的数据表示在图3中。由于位移层1由与例1和2中相同的膜形成，所以最佳复制功率和在最佳复制功率下的最大温度Tr不变。然而，因为把截断层2的居里温度Tc2设置到145℃，所以在其下畴壁开始位移的最小复制功率进一步增大到0.90mW。然后，在变化线性速度的同时，对于的σ/Tw的一个最佳值和没有幻影信号的一个最大标记长度，测量该例子的盘。测量结果表示在表1中。如从表1看到的那样，在例3中，σ/Tw的最佳值可与例1和2中的那些相比较，但当线性速度较低时，没有幻影信号的最大标记长度减小到0.6μm。最大标记长度的该值表示这样一个值，在其下在采用(1-7)RLL调制的情况下，能紧密地使用盘而几乎没有余量。
(比较例)在与例1中所使用的相同的基片上，以与例1中相同的方式准确地形成多层膜，不同之处在于，把截断层2的居里温度Tc2设置到160℃。
首先，在1.5m/s线性速度下在该比较中得到的数据表示在图3中。由于位移层1由与例子每一个中相同的膜形成，所以最佳复制功率和在最佳复制功率下的最大温度Tr不变。然而，因为把截断层2的居里温度Tc2设置到160℃，所以在其下畴壁开始位移的最小复制功率进一步增大到0.95mW。然后，在变化线性速度的同时，对于的σ/Tw的一个最佳值和没有幻影信号的一个最大标记长度，测量该比较例的盘。测量结果表示在表1中。如从表1看到的那样，在该比较例中，σ/Tw随线性速度增大突然变坏。这些结果意味着，基于调制方法的选择施加较大约束，并且高速复制非常难以实现。
(例4)与例1中那些相同的多层膜形成在一个在纹间表面与凹槽之间有一个深台阶(高度差)的基片上。借助于该结构，在形成膜的同时在轨道侧部处脱开磁性耦合。因此，省去在例1中使用大功率激光进行的退火。
图4是该例子的光盘的剖视图。一个具有180nm深度的矩形引导槽形成在基片101中。相应的膜以与例1中相同的方式形成在基片上。尽管膜稍微沉积在锥形部分上，但在锥形部分中的膜厚度比纹间表面和槽部分中的薄得多。因此，在台阶部分中的磁耦合是可忽略的。
在该例子的盘上使用与用在例1中相同的光学头进行信息记录和复制。结果，得到一个可与例1中的相比较的复制信号。而且，通过纹间表面/凹槽记录的使用，改进在轨道间距方向上的记录密度。
表1
如上所述，通过采用本发明的磁光记录介质，能显著改进在介质上的信息记录密度，并且从一个小型记录磁畴能得到一个复制信号，具有与从较大磁畴得到的相同的振幅。而且，即使当以高速运动时，本发明的介质也能复制一个具有稳定性的信号。而且，由于防止幻影信号从复制光点的下游侧泄漏，所以能实现具有较大容量的介质而不会使记录和复制设备复杂和升高成本，同时设备的构造保持与常规设备的相同。
尽管参照当前认为是最佳实施例的例子描述了本发明，但要理解，本发明不限于公开的实施例。相反，本发明打算覆盖包括在附属书的精神和范围内的各种修改和等效布置。如下权利要求书的范围要给予最广泛的解释，从而包括所有这样的修改和等效结构与功能。
权利要求
1.一种磁光记录介质，其中在通过根据由光束形成的且具有最大温度Tr的温度分布移动畴壁而放大记录磁畴的同时，复制信息，该记录介质包括一个复制层，其中移动畴壁；一个记录层，用来保持与信息相对应的一个记录磁畴；及一个截断层，布置在所述复制层与所述记录层之间，并且具有比所述复制层和所述记录层都低的居里温度，其中记录介质满足如下条件(Tr-RT)/(Tc2-RT)≥1.8其中Tc2所述截断层的居里温度，以及RT室温。
2.根据权利要求1所述的磁光记录介质，其中所述复制层、所述记录层、及所述截断层每一个由一种稀土-铁族元素非晶体合金形成，并且所述复制层具有一种其中稀土元素的亚晶格磁化在室温下普遍的成分。
3.根据权利要求1所述的磁光记录介质，其中所述复制层在相邻信息轨道之间磁性分离。
4.一种用来从根据权利要求1所述的磁光记录介质复制记录信息的复制方法，该复制方法包括把信息记录在所述记录层上，并且此后复制所述信息，同时通过光束移动畴壁以放大记录磁畴。
5.一种用来复制记录信息的光盘，包括一个基片，带有跟踪引导槽的和一种在其上形成的根据权利要求1所述的磁光记录介质。
全文摘要
一种磁光记录介质,其中在通过根据由光束形成的且具有最大温度Tr的温度分布移动畴壁而放大记录磁畴的同时,复制信息。该记录介质包括:一个复制层,其中移动畴壁;一个记录层,用来保持与信息相对应的一个记录磁畴;及一个截断层,布置在复制层与记录层之间,并且具有比复制层和记录层低的居里温度。记录介质满足如下条件:(Tr－RT)/(Tc
文档编号G11B11/105GK1355527SQ0113743
公开日2002年6月26日 申请日期2001年11月13日 优先权日2000年11月15日
发明者广木知之 申请人:佳能株式会社