专利名称：磁光记录媒体及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种磁光记录媒体，比如磁光盘、磁光带和磁光卡，其尤其涉及一种能够磁感应超高分辨率再现的磁光记录媒体，以及一种制造磁光记录媒体的方法。
在即将到来的多媒体时代，磁光盘被视为存储大批量数据的主导存储媒体，并希望进一步提高其记录容量。为了提高磁光盘的记录密度，需要使记录标记(recording mark)的长度比激光束的光点直径小，并需要减小记录标记之间的间隔。要形成这样的小记录标记相对而言容易一些。但是，在再现小记录标记的信息时，可再现的记录标记长度受到限制，这是因为再现时所使用的激光束的波长λ以及物镜的数值孔径NA的限制。
因此，已有人提出了用来再现比激光点直径小的记录标记的磁感应超高分辨率(MSR)再现方法。按照该方法，对除使用初始磁场和再现磁场再现的标记以外的标记进行磁掩码。
作为对策，本申请人在公开号为7-244877的日本专利申请(美国专利第5 623 458号)中提出了一种比上述方法有新改进的MSR再现方法。在这种再现方法中，在一个几百奥斯特的再现磁场的作用下，从中温区读取数据，也就是说，在低温区和高温区形成双掩码(doublemask)，从而不使用初始磁体而实现高分辨率的再现。这种再现方法中所使用的磁光盘包括一个再现层、一个中间层和一个稀土-过渡金属合金的记录层。利用通过旋转记录媒体并用再现激光束照射而在激光点范围内形成的温度分布，在低温区形成前掩码(front mask)，在高温区形成后掩码(rear mask)。在所述中温区中，所述记录层的磁化方向被传递到所述再现层。
当在所述磁光盘中探测到磁光输出时，由于在其中形成的所述掩码的原因，不能够从激光点中的低温区和高温区读取磁光信号，而能单从所述中温区读出信号。这样，在本申请人所提出的这种磁光盘中，就能够在再现时应用几百奥斯特的磁场而不使用巨大的初始磁体，从比激光点窄得多的区域中高分辨率地读记录标记。
磁性膜，比如所述再现层、中间层和记录层，是基于所述稀土-过渡金属合金的先已确定的元素组成而溅射形成的。但是，即使要形成的所述磁性膜的元素组成是固定的，当成膜设备的型号和成膜条件发生变化时，所述磁性膜的磁特性也会发生变化。这会导致前文所述的问题，使得不能生产出具有理想的磁特性比如产品所需的波动的，并具有良好的再现性的磁光盘。而且，即使是使用相同的设备在相同的条件下形成所述磁性膜，由于成膜设备中的靶在连续处理大量的磁光盘的过程中会有磨损，所述磁性膜的组成也会发生变化。这也妨碍了制造出具有产品所需各种特性且具有良好再现性的磁光盘。
在当前使用的一种单面记录容量为640MB的磁光盘中，道间距为1.1μm，其中所记录的记录标记的最小标记长度为0.64μm。为了进一步提高记录容量，使得可以在3.5英寸盘的单面记录1.0GB以上的数据，就需要进一步收窄所述道间距，并需要再现更小的记录标记。例如，为了得到1.3GB的记录容量，道间距应当为0.9μm，且应当能够再现长度为0.38μm的最小记录标记。
在上述能够MSR再现的磁光盘中记录1.0GB以上的数据并再现时，所述道间距如此之窄，令所述掩码的形成不稳定，并使得取决于所述记录层、中间层和再现层的磁特性的记录功率的容许波动范围(margin of jitter)也减小。而且，尽管现有的磁光驱动器的最大输出由于减小尺寸和节约能源的考虑而限于约300奥斯特，但在某些情形下，基于所述记录层、中间层和再现层的磁特性，需要有大于300奥斯特的再现磁场。另外，当不断地重复进行高密度数据的记录/再现时，基于所述记录层、中间层和再现层的磁特性的不同，再现信号的品质容易衰减，使用寿命也会降低。
本发明就是要克服传统上存在的前述问题。本发明的一个目的是，通过以饱和磁化强度而不是元素组成来确定所述磁性膜的规格，来提供一种具有理想的磁特性且具有良好的再现性的磁光记录媒体。
本发明的另一个目的是提供一种饱和磁化强度在一预定范围内的磁性膜，或者是一种居里温度在预定范围内的磁性膜，从而提供一种能够磁感应超高分辨率再现以1.0GB以上的高密度记录在3.5英寸盘单面上的数据的磁光记录媒体，再现时，施加不超过300奥斯特的再现磁场，并使记录功率的容许波动范围保持在一个实际可行的水平上。
本发明的再一个目的是提供一种磁光记录媒体，其中的数据以高密度记录，且具有对重复记录/再现的高耐受性。
本发明的所述磁光记录媒体具有一种磁性膜层叠结构，该结构至少包括一个再现层、一个中间层和一个记录层，所述再现层和记录层是沿着层叠方向具有易磁化特性的磁性膜，所述中间层则是在室温下具有沿着面内方向的易磁化特性的磁性膜，而且，在室温下，所述再现层、中间层和记录层的饱和磁化强度分别为8emu/cc到100emu/cc、140emu/cc到250emu/cc和50emu/cc到150emu/cc。
按照本发明，规定了所述再现层、中间层和记录层的饱和磁化强度范围，使得记录在所述MSR媒体中的高密度数据能够用不超过300奥斯特的再现磁场而得以再现。再现时，在低温区形成的前掩码与所述中间层和记录层的饱和磁化强度有关，在高温区形成的后掩码则与所述再现层的饱和磁化强度有关。在每一磁性膜中，在不超过300奥斯特的再现磁场的作用下所述相应区域的两个掩码均能形成的那个饱和磁化强度值被设定为下限。并且，再现品质不会因重复记录/再现而衰减的饱和磁化强度值被设定为上限。
另外，用来在再现时形成前掩码的再现磁场的强度与所述记录层的饱和磁化强度有关。按照本发明，如此确定所述记录层的饱和磁化强度，使得用较小的磁场就可以形成前掩码。另外，由于前掩码的形成大大影响小记录标记的再现，对所述记录层的饱和磁化强度加以控制，从而控制用于MSR再现的再现磁场的强度。
在本发明的所述磁光记录媒体中，所述再现层、中间层和记录层的居里温度分别为240℃到350℃，160℃到220℃，和240℃到350℃。
按照本发明，规定了所述再现层、中间层和记录层的居里温度范围，从而可以使用当前所使用的磁光驱动器来再现记录在所述MSR媒体中的高密度数据。所述各磁性层的居里温度范围的确定考虑了下述因素光源包括所述磁光驱动器的功率限制；在不超过300奥斯特的再现磁场作用下形成双掩码；获得充分大的再现功率容限(margin)。
在本发明的磁光记录媒体中，所述再现层和记录层分别是用稀土过渡金属GdFeCo和TbFeCo制成的；所述中间层则是由稀土过渡金属GdFeCo制成的，并包括一种从Si、Al和Cr中选取的无磁性金属。
在本发明中，由于向所述中间层中添加了所述无磁性金属，所述中间层的居里温度被降低了，而同时保留了其他的磁性特征。
本发明的所述磁光记录媒体还可以包括一个基底、一个树脂保护层和一个导热层。所述再现层、中间层和记录层和所述导热层按所述顺序层叠在所述基底上，这样形成的磁光记录媒体的各裸露表面则由所述树脂保护层所覆盖。
在本发明的磁光记录媒体中，数据是通过用一个光束透过所述基底照射所述媒体而被记录/再现的。这样，由于所述导热层的作用，热量可在面内方向被扩散，从而可以提高所述磁光记录媒体的使用寿命。另外，由于所述媒体的表面覆盖有所述树脂保护层比如经过紫外线(UV)处理的树脂层，所述基底和所述磁性层可以受到保护而不被外界损伤和磨损，从而也提高了使用寿命。
本发明的所述磁光记录媒体还可以包括一个基底、一个树脂保护层和一个导热层。所述再现层、中间层、记录层和所述导热层按所述顺序层叠在所述基底上，这样形成的磁光记录媒体的各裸露表面则由所述树脂保护层所覆盖。
在本发明中，数据是通过用一个光束透过所述基底的另一侧照射所述磁光记录媒体而被记录/再现的。这样，由于所述导热层的作用，热量可在面内方向被扩散，从而可以提高所述磁光记录媒体的使用寿命。另外，由于所述媒体的表面覆盖有所述树脂保护层比如UV处理树脂层，所述基底和所述磁性层可以受到保护而不被外界损伤和磨损，从而也提高了使用寿命。
在本发明的所述磁光记录媒体中，所述导热层的厚度为5nm到25nm。
本发明的所述导热层的厚度最好为5nm到25nm。在例如由AlTi制成的导热膜中，当厚度小于5nm时，不能够获得足够的信号质量。在由AlCr制成的导热层中，如果厚度大于25nm，就会削弱记录功率敏感度。
在本发明的所述磁光记录媒体中，在所述基底和所述再现层之间形成有一个厚度为65nm到110nm的第一介电层，在所述记录层和所述导热层之间，形成有一个厚度为20nm到60nm的第二介电层。
按照本发明，所述第一介电层的厚度最好为65nm到110nm，所述第二介电层的厚度最好为20nm到60nm。在例如由AlCr制成的导热层中，如果所述第一介电层的厚度小于65nm，就不能获得足够的信号质量。在由AlTi制成的导热层中，如果所述第一介电层的厚度大于110nm，就会削弱记录功率敏感度。无论所述导热层用的是AlCr还是AlTi，如果所述第二介电层的厚度小于20nm，就不能获得足够的对环境的耐受性，而如果其厚度大于60nm，就会削弱记录功率敏感度。
在所述磁光记录媒体中，每一磁性膜都形成在一个基底上，该基底包括一个平区(land portion)和一个槽区(groove portion)，记录标记形成于所述平区中。
按照本发明，在所述平区中形成记录标记，所述槽区则用于跟踪控制。在具有这样的平区记录体系(land recording system)的磁光记录媒体中，即使所述道间距小至0.85μm到0.9μm，都可以利用不超过300奥斯特的小再现磁场形成前掩码和后掩码，并能够从所述MSR媒体中再现高密度的记录数据。
或者，本发明的所述磁光记录媒体具有一种磁性膜层叠结构，该结构至少包括一个再现层、一个中间层和一个记录层，所述再现层和记录层是磁性膜，形成于一个包括一个平区和一个槽区的基底上，具有沿着层叠方向的易磁化特性，所述中间层则是具有沿着面内方向的易磁化特性的磁性膜，所述平区的宽度为0.72μm到0.76μm，道间距约为0.9μm，所述再现层、中间层和记录层在室温下的饱和磁化强度分别为8emu/cc到100emu/cc、140emu/cc到250emu/cc和50emu/cc到150emu/cc，所述再现层、中间层和记录层的居里温度分别为240℃到350℃，160℃到220℃，和240℃到350℃。
按照本发明，规定了所述再现层、中间层和记录层的饱和磁化强度范围和居里温度范围。因此，记录标记可以以这样高的密度进行记录，使得能够以约0.9μm的间距，也就是以约0.9μm的道间距形成宽为0.72μm到0.76μm的所述平区，并能对这样的记录标记进行再现，同时维持一个实际可行的记录功率容许波动范围。
本发明的具有磁性膜层叠结构的所述磁光记录媒体的制造方法包括下列步骤在一个基底上形成一个具有沿着层叠方向的易磁化特性的再现层，使之具有室温下从8emu/cc到100emu/cc的饱和磁化强度；在所述再现层上形成一个在室温下具有沿着面内方向的易磁化特性的中间层，使之具有室温下从140emu/cc到250emu/cc的饱和磁化强度；在所述中间层上形成一个具有沿着层叠方向的易磁化特性的记录层，使之具有室温下从50emu/cc到150emu/cc的饱和磁化强度。
本发明的具有一种磁性膜层叠结构的磁光记录媒体的制造方法包括下列步骤在一个基底上形成一个具有沿着层叠方向的易磁化特性的记录层，使之具有室温下从50emu/cc到150emu/cc的饱和磁化强度；在所述记录层上形成一个在室温下具有沿着面内方向的易磁化特性的中间层，使之具有室温下从140emu/cc到250emu/cc的饱和磁化强度；在所述中间层上形成一个具有沿着层叠方向的易磁化特性的再现层，使之具有室温下从8emu/cc到100emu/cc的饱和磁化强度。
在本发明的所述磁光记录媒体制造方法中，所述再现层是用稀土过渡金属GdFeCo制成的；所述记录层是用稀土过渡金属TbFeCo制成的；所述中间层则是由稀土过渡金属GdFeCo制成的，并包括一种从Si、Al和Cr中选取的无磁性金属。
在本发明中，由于使所述再现层、中间层和记录层的饱和磁化强度确定为特定值，因此确然能够获得一种用于高密度记录和再现的具有理想磁特性的磁光记录媒体，并可以降低所述中间层的居里温度。另外，由于所述导热层的存在，所述磁光记录媒体的使用寿命也得到了提高。由于所述媒体的两侧表面都覆盖有所述树脂保护层比如UV处理树脂层，所述基底和所述磁性层可以受到保护而不被外界损伤和磨损，从而也提高了使用寿命。
在下文结合附图所作的详细说明中，本发明的上述及其他目的和特征将得到更为充分的展示。
图面简要说明
图1是一个剖面图，示出了本发明的一个磁光盘的膜结构；图2是一个示意图，示出了本发明的一个磁光盘的膜结构，以及再现时在该磁光盘中所获得的磁化状态；图3是一个曲线图，示出了本发明实施例1的磁光盘中的记录功率容许波动范围；图4是一个曲线图，示出了本发明中再现层的饱和磁化强度和形成掩码所需的再现磁场之间的关系；图5是一个曲线图，示出了本发明中所述再现层的饱和磁化强度和再现信号品质之间的关系；图6是一个曲线图，示出了本发明中中间层的饱和磁化强度和形成掩码所需的再现磁场之间的关系；图7是一个曲线图，示出了本发明中所述中间层的饱和磁化强度和再现信号品质之间的关系；图8是一个曲线图，示出了本发明中记录层的饱和磁化强度和形成掩码所需的再现磁场之间的关系；图9是一个曲线图，示出了本发明中所述记录层的饱和磁化强度和再现信号品质之间的关系；
图10是一个曲线图，示出了本发明中所述记录层的居里温度和记录功率之间的关系；图11是一个曲线图，示出了本发明中所述磁光盘的环境温度和所述记录功率之间的关系；图12是一个曲线图，示出了本发明中所述中间层的居里温度和所述再现功率之间的关系；图13是一个曲线图，示出了本发明中所述中间层的易磁化轴和再现磁场之间的关系；图14是一个曲线图，示出了本发明中所述中间层的居里温度和易磁化轴之间的关系；图15是一个曲线图，示出了本发明中所述记录层的居里温度和激光束功率之间的关系；图16是一个曲线图，示出了一比较例中记录功率容许波动范围和所需的再现磁场之间的关系；图17是一个曲线图，示出了实施例2中再现特性与道间距的关系，以及在具有平区记录体系的磁光盘中所需的再现磁场；图18是一个曲线图，示出了实施例2中再现特性与道间距的关系，以及在具有槽区记录体系的磁光盘中所需的再现磁场；图19是一个曲线图，示出了实施例2中道间距和形成掩码所需的再现磁场之间的关系；图20是一个曲线图，示出了实施例2中记录层和形成掩码所需的再现磁场之间的关系；图21是一个曲线图，示出了实施例5的磁光盘中的记录功率容许波动范围；图22是一个剖面图，示出了实施例6的磁光盘的膜结构。
下面基于图示本发明的最佳实施例的附图对本发明加以说明。
实施例1图1是一个剖面图，示出了本发明的磁光盘的膜结构。所述磁光盘1包括一个SiN的下部介电层13、一个GdFeCo的再现层14、一个GdFeCoSi的中间层15、一个TbFeCo的记录层16、一个SiN的上部介电层17，以及一个AlCr的导热层18，前述各层按所述顺序层叠在一个聚碳酸酯的基底12上。所述磁光盘1两侧表面的最外层，也就是所述基底12和所述导热层18的裸露表面，分别覆盖有UV处理膜11和19。
所述基底12是具有用于跟踪的槽的平基底(land substrate)，直径为3.5英寸，厚为1.2mm。所述槽的深度为67nm，以0.9μm的道间距形成一个平区，该平区宽度为0.73μm。这里，所述槽的深度是由λ/(6.5n)nm给出的，其中λ是激光束的波长，具体为685nm，n为所述基底的折射率，且n＝1.58。所述平区的宽度是这样确定的为所述槽的深度的半带宽(half bandwidth)。
所述再现层14是厚为41nm的Gd24.6Fe61.8Co13.6膜，其中，过渡金属的磁化强度占优势(这种情形此后称为“富过渡金属”)，其易磁化轴在垂直方向，也就是所述层叠方向。所述再现层14的饱和磁化强度在室温(10℃到35℃)下低于100emu/cc，其随着温度的升高而升高，直到温度到达约170℃。该再现层14的居里温度大体上为270℃，其在室温下的矫顽力小于1.5kOe。
所述中间层15是厚为41nm的(Gd33.8Fe62.4Co3.8)92Si8膜，其中，稀土金属的磁化强度占优势(这种情形此后称为“富稀土金属”)，其在居里温度以下无补偿温度，其易磁化轴在室温(10℃到35℃)下在面内方向。当温度变化超过预定温度也就是所述室温时，所述易磁化轴就从所述面内方向变为所述垂直方向。所述中间层15的饱和磁化强度在室温下低于250emu/cc，其随着温度的升高而简单递减，直到温度到达约180℃的居里温度。该中间层15中有Si--Si是一种无磁性元素——以使居里温度降低。该中间层15也可以包括另一种元素比如Al和Cr，以代替Si。
所述记录层16是厚为50nm的Tb22.2Fe60.3Co17.5膜，其富过渡金属，易磁化轴在垂直方向。该记录层16的饱和磁化强度在室温下低于150emu/cc，其随着温度的升高而升高，直到温度到达约150℃。该记录层16的居里温度大体上为270℃，其在室温下的矫顽力大于10kOe。以Tc1、Tc2和Tc3分别表示所述再现层14、中间层15和记录层16的居里温度，则有Tc2＜Tc1，且Tc2＜Tc3。另外，如果以Hc1和Hc3分别表示所述再现层14和所述记录层16在室温下的矫顽力，则有Hc3＞Hc1。
所述下部介电层13的厚度为70nm，所述上部介电层的厚度为25nm，所述导热层18的厚度为15nm。这些层叠的膜在表1所列的条件下以直流溅射法依次形成。所述成膜设备和成膜条件要事先如此设定，使得所述再现层14、中间层15和记录层16具有前述饱和磁化强度值。另外，靶的寿命也要通过事先测试而确定下来，以便确实形成具有前述饱和磁化强度值的磁性膜。
在具有前述膜结构的所述磁光盘中，通过光调制记录而用0.38μm的最小标记长度记录随机数据，然后以7.5m/s的线速率再现，以对所述磁光盘进行评估。在再现时，以与记录所述记录标记时相同的方向施加一个300奥斯特的再现磁场。再现激光束透过所述磁光盘1的所述基底12进行照射。图2是一个示意图，示出了图1所示的磁光盘的膜结构和再现时在其中获得的磁化状态。该图仅示出了所述再现层、中间层和记录层，而省略了其他膜层。如图2所示，在所述磁光盘旋转的同时用所述再现激光束照射所述磁性层，从而在所述磁性层中形成温度的分布。在低温区，当所述再现磁场大于在所述中间层15和所述记录层16之间起作用的交换耦合力时，所述中间层15的磁化方向就变得与所述再现磁场的方向一致。此前与所述中间层15交换耦合的所述再现层14的磁化方向则与所述再现磁场的反方向相一致，而不管所述记录标记的存在，这样就形成了一个前掩码。在高温区，在所述再现层14和所述中间层15之间起作用的所述交换耦合力被切断，所述再现层14的磁化方向变为与所述再现磁场的方向一致，从而形成一个后掩码。在中温区，在所述再现层14、中间层15和记录层16之间存在比所述再现磁场更强的交换耦合力。这样，所述记录层16的磁化方向就传递到了所述再现层14。
当在所述磁光盘1中探测到磁光输出时，由于在其中形成的所述掩码的原因，不能够从激光点中的低温区和高温区读取磁光信号，而能单从所述中温区读出信号。
图3是一个曲线图，示出了所述磁光盘1的记录功率容许波动范围。其中，纵坐标是随机波动，横坐标是激光束的记录功率。在实际应用中，随机波动最好不超过12.5％。从图中可以看到，所述磁光盘1的记录功率容许波动范围是±11％，是相当切实可行的。
这样，在实施例1的所述磁光盘1中，所述道间距为0.9μm，所述最小记录标记长度为0.38μm。因而可以再现记录容量为1.3GB的高密度记录磁光盘，同时有充分大的记录功率容许波动范围。
在具有前述膜结构的所述磁光盘中，要对可用来实现高密度记录数据的MSR再现的磁性膜的磁特性进行检测。首先，检测可通过施加300奥斯特的再现磁场而用于再现的磁性层的饱和磁化强度的范围。图4是一个曲线图，示出了形成后掩码所需的再现磁场随着再现层的组成而变化的情况。其中，纵坐标是形成所述后掩码所需的再现磁场Hrear，横坐标表示所述再现层的饱和磁化强度Ms1。从图中可以看出，为了能够用不超过300奥斯特的磁场再现数据，所述再现层14的饱和磁化强度Ms1应当不低于8emu/cc。
随着所述再现层的饱和磁化强度变大，再现信号的品质会衰减。图5是一个曲线图，示出了所述再现层的饱和磁化强度与信号品质之间的关系。图中，纵坐标表示ΔCNR，也就是再现信号品质与基准CNR之间的差值。横坐标表示所述再现层的饱和磁化强度Ms1。ΔCNR是通过测量用比最佳记录功率大大约13％的擦除功率重复擦写100000次而导致的信号品质衰减程度而获得的。从图中可以看出，当ΔCNR在可接受的范围内时，也就是说小于1dB时，所述再现层14的饱和磁化强度Ms1不超过100emu/cc。
图6是一个曲线图，示出了形成前掩码所需的再现磁场随着所述中间层的组成而变化的情况。纵轴表示形成所述前掩码所需的再现磁场Hfront，横轴表示所述中间层的饱和磁化强度Ms2。从图中可以看出，为了用不超过300奥斯特的磁场再现数据，所述中间层15的饱和磁化强度Ms2应当不低于140emu/cc。图7是一个曲线图，示出了所述中间层的饱和磁化强度和再现信号品质之间的关系。纵轴表示ΔCNR，也就是再现信号品质与基准CNR之间的差值。横坐标表示所述中间层的饱和磁化强度Ms2。ΔCNR是通过测量用比最佳记录功率大大约13％的擦除功率重复擦写100 000次而导致的信号品质衰减程度而获得的。从图中可以看出，当ΔCNR在可接受的范围内时，也就是说小于1dB时，所述中间层15的饱和磁化强度Ms2不超过250emu/cc。
图8是一个曲线图，示出了形成所述前掩码所需的磁场随着所述记录层的组成而变化的情况。纵轴表示形成所述前掩码所需的再现磁场Hfront，横轴表示所述记录层的饱和磁化强度Ms3。从图中可以看出，为了用不超过300奥斯特的磁场再现数据，所述记录层16的饱和磁化强度Ms3应当不低于50emu/cc。图9是一个曲线图，示出了所述记录层的饱和磁化强度和再现信号品质之间的关系。纵轴表示ΔCNR，也就是再现信号品质与基准CNR之间的差值。横坐标表示所述记录层的饱和磁化强度Ms3。ΔCNR是通过测量用比最佳记录功率大大约13％的擦除功率重复擦写100 000次而导致的信号品质衰减程度而获得的。从图中可以看出，当ΔCNR在可接受的范围内时，也就是说小于1dB时，所述记录层16的饱和磁化强度Ms3不超过150emu/cc。
根据前述检测结果，为了通过施加不超过300奥斯特的再现磁场而从具有约为1.3GB的记录容量的磁光盘中再现数据，所述再现层14的饱和磁化强度范围在8emu/cc到100emu/cc之间，所述中间层15的饱和磁化强度范围在140emu/cc到250emu/cc之间，所述记录层16的饱和磁化强度范围在50emu/cc到150emu/cc之间。在实施例1的磁光盘1中，这些条件都得到了满足。
下面，对可使用目前所用的磁光驱动器进行再现的磁性层的居里温度范围进行检测。图10是一个曲线图，示出了在室温下所述记录功率敏感度随所述记录层居里温度的变化，其中示出的是在3.5英寸盘的最外层圆周区所获得的值。纵轴表示激光束的记录功率，横轴表示所述记录层16的居里温度Tc3。作为所述记录功率敏感度，图中示出了两种功率值，即信号开始出现的功率Pwth，和能够充分获取信号的功率Pw。图11是一个曲线图，示出了在所述磁光盘中环境温度和所述记录功率之间的关系。纵轴表示记录功率，横轴表示环境温度，图中所示的值是在线速率为12.6m/s的条件下获得的。从图11可以看出，当环境温度升高时，需要有更高的记录功率。
如图10所示，当所述磁光驱动器的激光二极管的功率极限约为13mW时，对于所述记录功率Pwth，所述居里温度Tc3可高达450℃。但是，由于实际使用的是可充分获取信号的记录功率，并需要有更高的记录功率以保障在直至0℃的低环境温度下的正常工作，所述记录层16的居里温度Tc3的上限为350℃。
图12是一个曲线图，示出了再现功率敏感度随所述中间层的居里温度的变化。纵轴表示激光束的记录功率，横轴表示所述中间层15的居里温度Tc2。作为再现功率敏感度，图中示出了三个功率值，即在0℃和25℃的环境温度下信号开始出现的功率Prth，和在0℃能够充分获取信号的功率Pr。从图中可以看出，在0℃比在25℃需要更高的再现功率。能够充分获取信号的再现功率Pr具有更高的值。当高频叠加极限为6.4mW时，所述中间层15的居里温度Tc2上限为220℃。
图13是一个曲线图，示出了所述中间层的易磁化轴的特性和所述再现磁场之间的关系。纵轴表示所述再现磁场，横轴表示所述中间层15的磁化从面内方向变为垂直方向时的温度。从图中可以看出，所述中间层的磁化变化到垂直方向时的温度越高，所述再现磁场强度值就越小。为了使用不超过300奥斯特的再现磁场再现数据，所述磁化转变为垂直方向的温度需要不低于130℃。另外，图14的曲线图示出了所述中间层的居里温度和易磁化轴特性之间的关系。纵轴表示所述中间层15的磁化从面内方向变为垂直方向的温度，横轴表示所述中间层15的居里温度Tc2。从图中可以看出，其中的磁化在不低于130℃的温度变为垂直磁化的所述中间层15的居里温度Tc2不低于160℃。
当所述中间层15的居里温度Tc2不低于160℃时，如图12所示，所述再现功率Prth不低于约4.1mW。为了确保再现信号的出现到开始擦除之间有充分大的约为±20％的再现功率余量(margin)，假如再现信号在4.1mW出现，则开始擦除再现信号的再现功率Peth为6.2mW。图15是一个曲线图，示出了所述记录层的居里温度和激光束功率之间的关系。纵轴表示所述激光束的功率，横轴表示所述记录层16的居里温度Tc3。从图中可以看出，当所述再现功率Peth不低于6.2mW时，所述记录层16的居里温度需要不低于140℃。
由于需要所述再现层14来再现形成于所述记录层16中的记录标记，所述再现层14的居里温度Tc1的范围与所述记录层16是一样的，具体来说是在240℃到350℃之间。
因此，为了使用目前所使用的磁光驱动器来从具有约1.3GB的记录容量的磁光盘中再现数据，所述再现层14的居里温度范围在240℃到350℃之间，所述中间层15的居里温度范围在160℃到220℃之间，所述记录层16的居里温度范围在240℃到350℃之间。在实施例1的前述磁光盘1中，这些条件都得到了满足。
为了评估的目的，在一比较例中的一种磁光盘中，以与实施例1同样的方式形成记录标记，然后对所述记录标记进行再现。该磁光盘的磁性层的饱和磁化强度和居里温度均在前述范围之外。在该磁光盘中，基底与实施例1的相同；再现层14和记录层16具有补偿组分，也就是说，其自发磁化Ms基本上为0；中间层15的居里温度Tc2为150℃。图16的曲线图示出了该比较例的所述磁光盘中记录功率容许波动范围和所需的再现磁场之间的关系。纵轴表示随机波动，横轴表示激光束的记录功率。在该图中，300奥斯特的再现磁场所获得的结果以符号“○”示出，350奥斯特的再现磁场所获得的结果以符号“△”示出，400奥斯特的再现磁场所获得的结果以符号“□”示出。
在连续重复擦写时，该比较例中的磁光盘具有较高的使用寿命，经过100 000次擦写，信号品质基本上没有衰减。但是，与实施例1中的磁光盘(示于图3中)相比，下部波动更大。而且，获得不超过12.5％的随机波动的记录功率容许波动范围为±8.3％，该范围比实施例1中的所述磁光盘1的范围要更窄。另外，这里的记录标记不能用300奥斯特的再现磁场得以再现，而需要用350奥斯特以上的再现磁场。
实施例2利用具有不同的道间距的基底制造具有与实施例1同样的膜结构的磁光盘，并在每个盘中记录0.4μm的2T记录标记。对各个磁光盘所需的再现磁场和所述CNR加以检测。图17的曲线图示出了检测结果，其中，纵轴表示所述CNR以及所需的再现磁场Hrth，横轴表示所述道间距。如图中所示，所述CNR随着道间距变窄而降低。特别地，当道间距小于0.9μm时，与道间距为1.1μm时相比，所述CNR将降低1.5dB或更多。所需的再现磁场并不随着道间距的变化而有大的变化。
下面，利用具有不同的道间距的槽基底制造具有与实施例1同样的膜结构的磁光盘，然后对其所需的再现磁场和所述CNR进行类似的检测。图18的曲线图示出了检测结果，其中，纵轴表示所述CNR以及所需的再现磁场Hath，横轴表示所述道间距。在使用槽基底的所述磁光盘中，当所述道间距从1.1μm到0.85μm时，所述CNR并不降低，但当所述道间距小于0.9μm时，如图所示，所需的再现磁场急剧升高。根据图17和图18的曲线，为了使用具有前述膜结构的磁光盘实现1GB以上的记录容量，所述道间距可以小至0.9μm。另外，如果使用平基底，可以用更窄的道间距在不超过300奥斯特的再现磁场的作用下实现MSR再现。
为了用更窄的道间距实现数据的再现，利用前述槽基底分别对所述前掩码和后掩码所需的再现磁场进行检测。图19的曲线图示出了检测结果，其中，纵轴表示所需的再现磁场，横轴表示所述道间距。图中显然可以看到，当道间距小于0.9μm时，形成所述前掩码所需的再现磁场急剧升高。这意味着，是因为所述前掩码的形成，所需的再现磁场才随着道间距的减小而升高。因此，为了减小形成所述前掩码所需的再现磁场，对所述记录层16的组成进行试验。图20的曲线图示出了试验结果，其中，纵轴表示形成所述前掩码所需的再现磁场，横轴表示Tb在所述记录层16中的含量。在该图中，从平基底获得的结果以符号“○”示出，从槽基底获得的结果以符号“×”示出。从图中可以看出，用不超过300奥斯特的再现磁场可再现的记录层16的组分范围，使用槽基底时比使用平基底更窄。
这样，根据图18到图20所示的曲线，以约0.9μm那样窄的道间距要在不超过300奥斯特的再现磁场中实现MSR再现，平基底比槽基底更为适合。另外，即使通过调整所述记录层16中的Tb含量使得槽基底也可用于MSR再现，其仍有这样的不足在槽基底的情况下，记录层16的组分范围比平基底情况下要小。而且我们知道，无论是在平基底还是在槽基底的情况下，所需的再现磁场都是可以通过调整记录层16的饱和磁化强度而得到调整的。换句话说，可以这样实现MSR再现依据基底的道间距确定记录层16的组成，并施加一个预定的再现磁场。
实施例3制造具有与实施例1的磁光盘相同的结构、仅有AlCr导热层18的厚度不同的磁光盘，然后测量其记录功率敏感度和作为信号品质的SNR。结果是，所述导热层18厚8nm时，所述SNR比该厚度为20nm时低大约2dB，因此所述波动的最小值不可能足够小。另外，当所述导热层18的厚度不小于10nm时，波动与实施例1(见图3)一样低。而且，当所述导热层18的厚度为30nm时，所述记录功率敏感度比该厚度为8nm时低大约2mW，因此数据难以利用目前所使用的磁光驱动器得以再现。这些事实表明，所述AlCr导热层18的厚度最好为10nm到25nm。
另外，当所述导热层18是AlTi膜时，所制得的磁光盘表现出了与实施例1的磁光盘相同的再现特性。同样，仅对该AlTi膜的厚度加以变化而制造若干磁光盘，然后测量其记录功率敏感度和SNR。结果是，所述导热层18厚3nm时，所述SNR比该厚度为15nm时低大约2dB，因此所述波动的最小值不可能足够小。当所述导热层18的厚度为25nm时，所述记录功率敏感度比该厚度为3nm时低大约2mW，因此数据难以利用目前所使用的磁光驱动器得以再现。这些事实表明，所述AlTi导热层18的厚度最好为5nm到20nm。因此，在本发明的磁光盘中，导热层18的最佳厚度为5nm到25nm。
实施例4制造具有与实施例1的磁光盘相同的结构、仅有SiN下部介电层13的厚度不同的磁光盘，然后测量其反射率、记录功率敏感度和SNR。结果是，具有厚约75nm的下部介电层13的磁光盘表现出的反射率最低。当所述下部介电层厚60nm时，所述SNR比其厚90nm时降低约1.6dB，当所述下部介电层13厚为98nm时，所述记录功率敏感度比其厚60nm时降低约1.5mW。这些事实表明，所述磁光盘1的下部介电层13的厚度最好为65nm到95nm，同时用AlCr膜制造所述导热层18。如果所述导热层18是AlTi膜，当所述下部介电层13厚为103nm时可获得充分大的记录功率，而下部介电层厚为115nm时所获得的记录功率就在可接受的范围之外。因此，本发明的磁光盘的所述下部介电层13的最佳厚度为65nm到110nm。
下面，制造具有与实施例1的磁光盘相同的结构、仅有SiN上部介电层17的厚度不同的磁光盘，然后测量其记录功率敏感度和环境温度耐受性。结果是，在具有厚15nm的上部介电层17的磁光盘中，当将其在温度为80℃、温度为85％的环境下放置200小时时，会形成一些缺陷比如腐蚀。另外，当所述上部介电层17厚65nm时，所述记录功率敏感度比其厚20nm时降低约2mW。这些事实表明，本发明的所述磁光盘的上部介电层17的厚度最好为20nm到60nm。
实施例5制造具有与实施例1的磁光盘相同的结构、仅有基底12不同的磁光盘。用于实施例5的所述基底是具有深为93nm的槽(λ/(4.4n))、宽为0.75μm的平区的聚碳酸酯平基底。其他的尺寸和结构与实施例1相同，在此省略其说明。检测该磁光盘的随机波动。结果示于图21的曲线图中。纵轴表示所述随机波动，横轴表示激光束的记录功率。从图中可以看出，获得不超过12.5％的随机波动的记录功率容许波动范围为±11％。因此，要高密度记录数据的所述磁光盘具有±11％的记录功率容许波动范围，这个范围是充分可行的。
实施例6图22是一个剖面图，示出了实施例6的磁光盘的膜结构。所述磁光盘2包括一个AlCr的导热层18、一个SiN的下部介电层13、一个TbFeCo的记录层16、一个GdFeCoSi的中间层15、一个GdFeCo的再现层14和一个SiN的上部介电层17，前述各层层叠在一个聚碳酸酯的基底12上。所述磁光盘2的最外层，也就是所述基底12和所述上部介电层17的表面，分别覆盖有UV处理膜11和19。除了所述各层膜的层叠顺序之外，该磁光盘2与图1所示的磁光盘1是相同的。所以，关于所述磁性膜的磁特性，比如饱和磁化强度和居里温度等，的描述，还有关于膜厚度以及所述基底的规格的描述，在此就都省略了。
在具有前述膜结构的所述磁光盘2中，通过光调制记录而用0.38μm的最小标记长度记录随机数据，然后以7.5m/s的线速率再现，以对所述磁光盘进行评估。在再现时，以与记录所述记录标记时相同的方向施加一个300奥斯特的再现磁场。再现激光束从远离所述基底12的一侧，也就是透过接近所述再现层14的那一侧进行照射。结果表明，同实施例1一样，可以再现记录容量为1.3GB的高密度记录磁光盘，同时有充分大的记录功率容许波动范围。
本发明中的磁光盘的所述再现层、中间层和记录层不限于实施例1到实施例6的磁光盘所用的磁性膜。只要所使用的磁性膜具有前述磁特性，在3.5英寸的直径上单面记录1.3GB的高密度数据的记录媒体就能够进行MSR再现。
如前所述，本发明的磁光记录媒体所使用的磁性膜各自的饱和磁化强度均在一预定范围内。从而能够用不超过300奥斯特的再现磁场对道间距为0.9μm、最小标记长度约为0.38μm的高密度记录媒体进行MSR再现。另外，本发明的磁光记录媒体使用的磁性膜各自的居里温度均在一预定范围内。从而，所述磁光记录媒体能够使用目前所用的磁光驱动器再现，并与目前所用的记录媒体兼容。而且，本发明的磁光记录媒体对重复记录/再现具有优良的耐受性。另外，本发明的具有理想的磁特性的磁光记录媒体可以通过形成具有预定的饱和磁化强度的膜而制造出来并具有良好的再现性，从而确保实现高密度的记录和再现。
由于本发明可以以多种形式实现而不脱离本发明的基本特征，所举实施例均是说明性的而非限制性的。本发明的范围由所附权利要求限定而不是由前述说明书限定。任何落在所述权利要求范围或其等同范围内的变化的实施方式，均涵盖在所述权利要求之内。
权利要求
1.一种具有磁性膜层叠结构的磁光记录媒体，它包括一个由一磁性膜构成的记录层，其沿着层叠方向具有易磁化特性，并具有室温下从50emu/cc到150emu/cc的饱和磁化强度；一个由一磁性膜构成的再现层，其沿着层叠方向具有易磁化特性，并具有室温下从8emu/cc到100emu/cc的饱和磁化强度；一个形成于所述记录层和再现层之间的磁性膜中间层，其在室温下沿着面内方向具有易磁化特性，并具有室温下从140emu/cc到250emu/cc的饱和磁化强度。
2.如权利要求1所述的磁光记录媒体，其中，所述记录层、再现层和中间层的居里温度分别为240℃到350℃、240℃到350℃和160℃到220℃。
3.如权利要求1所述的磁光记录媒体，其中，所述再现层是由稀土过渡金属GdFeCo制成的，所述记录层是用稀土过渡金属TbFeCo制成的，所述中间层是由稀土过渡金属GdFeCo制成的，并包括一种从Si、Al和Cr中选取的无磁性金属。
4.如权利要求2所述的磁光记录媒体，其中，所述再现层是由稀土过渡金属GdFeCo制成的，所述记录层是用稀土过渡金属TbFeCo制成的，所述中间层是由稀土过渡金属GdFeCo制成的，并包括一种从Si、Al和Cr中选取的无磁性金属。
5.如权利要求1所述的磁光记录媒体，其还包括一个基底、一个树脂保护层和一个导热层，其中所述再现层、中间层和记录层和所述导热层按所述顺序层叠在所述基底上，并且所述磁光记录媒体的各裸露表面由所述树脂保护层所覆盖。
6.如权利要求2所述的磁光记录媒体，其还包括一个基底、一个树脂保护层和一个导热层，其中所述再现层、中间层和记录层和所述导热层按所述顺序层叠在所述基底上，并且所述磁光记录媒体的各裸露表面由所述树脂保护层所覆盖。
7.如权利要求3所述的磁光记录媒体，其还包括一个基底、一个树脂保护层和一个导热层，其中所述再现层、中间层和记录层和所述导热层按所述顺序层叠在所述基底上，并且所述磁光记录媒体的各裸露表面由所述树脂保护层所覆盖。
8.如权利要求1所述的磁光记录媒体，其还包括一个基底、一个树脂层和一个导热层，其中所述导热层、记录层、中间层和再现层按所述顺序层叠在所述基底上，并且所述磁光记录媒体的各裸露表面由所述树脂层所覆盖。
9.如权利要求2所述的磁光记录媒体，其还包括一个基底、一个树脂层和一个导热层，其中所述导热层、记录层、中间层和再现层按所述顺序层叠在所述基底上，并且所述磁光记录媒体的各裸露表面由所述树脂层所覆盖。
10.如权利要求3所述的磁光记录媒体，其还包括一个基底、一个树脂层和一个导热层，其中所述导热层、记录层、中间层和再现层按所述顺序层叠在所述基底上，并且所述磁光记录媒体的各裸露表面由所述树脂层所覆盖。
11.如权利要求5所述的磁光记录媒体，其中，所述导热层的厚度为5nm到25nm。
12.如权利要求5所述的磁光记录媒体，其还包括一个形成于所述基底和所述再现层之间的厚为65nm到110nm的第一介电层；和一个形成于所述记录层和所述导热层之间的厚为20nm到60nm的第二介电层。
13.如权利要求11所述的磁光记录媒体，其还包括一个形成于所述基底和所述再现层之间的厚为65nm到110nm的第一介电层；和一个形成于所述记录层和所述导热层之间的厚为20nm到60nm的第二介电层。
14.如权利要求1所述的磁光记录媒体，其中，所述各层磁性膜形成于一个包括一平区和一槽区的基底上，在所述平区中形成记录标记。
15.如权利要求2所述的磁光记录媒体，其中，所述各层磁性膜形成于一个包括一平区和一槽区的基底上，在所述平区中形成记录标记。
16.一种具有磁性膜层叠结构的磁光记录媒体，它包括一个由一磁性膜构成的记录层，其沿着层叠方向具有易磁化特性，并具有室温下从50emu/cc到150emu/cc的饱和磁化强度，其居里温度为240℃到350℃；一个由一磁性膜构成的再现层，其沿着层叠方向具有易磁化特性，并具有室温下从8emu/cc到100emu/cc的饱和磁化强度，其居里温度为240℃到350℃；一个形成于所述记录层和再现层之间的磁性膜中间层，其在室温下沿着面内方向具有易磁化特性，并具有室温下从140emu/cc到250emu/cc的饱和磁化强度，其居里温度为160℃到220℃，其中，各层磁性膜形成于包括一平区和一槽区的基底上，并且所述平区的宽度为0.72μm到0.76μm，其所形成的道间距约为0.9μm。
17.具有磁性膜层叠结构的磁光记录媒体的制造方法，包括下列步骤在一个基底上形成一个具有沿着层叠方向的易磁化特性的再现层，使之具有室温下从8emu/cc到100emu/cc的饱和磁化强度；在所述再现层上形成一个在室温下具有沿着面内方向的易磁化特性的中间层，使之具有室温下从140emu/cc到250emu/cc的饱和磁化强度；在所述中间层上形成一个具有沿着层叠方向的易磁化特性的记录层，使之具有室温下从50emu/cc到150emu/cc的饱和磁化强度。
18.具有磁性膜层叠结构的磁光记录媒体的制造方法，包括下列步骤在一个基底上形成一个具有沿着层叠方向的易磁化特性的记录层，使之具有室温下从50emu/cc到150emu/cc的饱和磁化强度；在所述记录层上形成一个在室温下具有沿着面内方向的易磁化特性的中间层，使之具有室温下从140emu/cc到250emu/cc的饱和磁化强度；在所述中间层上形成一个具有沿着层叠方向的易磁化特性的再现层，使之具有室温下从8emu/cc到100emu/cc的饱和磁化强度。
19.如权利要求17所述的制造磁光记录媒体的方法，其中，所述再现层是用稀土过渡金属GdFeCo制成的，所述记录层是用稀土过渡金属TbFeCo制成的，所述中间层是由稀土过渡金属GdFeCo制成的，并包括一种从Si、Al和Cr中选取的无磁性金属。
20.如权利要求18所述的制造磁光记录媒体的方法，其中，所述再现层是用稀土过渡金属GdFeCo制成的，所述记录层是用稀土过渡金属TbFeCo制成的，所述中间层是由稀土过渡金属GdFeCo制成的，并包括一种从Si、Al和Cr中选取的无磁性金属。
全文摘要
本发明公开了一种具有良好再现性的磁光记录媒体。其中,由一记录层、一中间层和一再现层共同构成一种磁性膜层叠结构。通过将所述各层的饱和磁化强度和居里温度设定在特定范围内,可以从所述磁光记录媒体中再现以不低于1.0GB的高密度记录在3.5英寸直径的单面上的数据。
文档编号G11B11/105GK1253357SQ99123620
公开日2000年5月17日 申请日期1999年10月29日 优先权日1998年10月30日
发明者玉野井健, 武藤良弘 申请人:富士通株式会社, 索尼株式会社