磁光記錄介質、信息記錄/讀出方法和磁記錄裝置的製作方法
2023-12-02 07:56:51
專利名稱：磁光記錄介質、信息記錄/讀出方法和磁記錄裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及磁光記錄介質，所述磁光記錄介質在襯底上具有記錄層並且在記錄層側被記錄光照射並被施加磁場，其中通過記錄光的照射和磁場的施加，數據被記錄在記錄層上，本發明還涉及用於在磁光記錄介質上記錄和讀出信息的信息記錄/讀出方法，以及在磁光記錄介質上記錄和讀出信息的磁記錄裝置。
背景技術：
大多數商業化的磁光記錄介質具有多個層，例如記錄層、具有比記錄層更高的導熱率的散熱層以及保護這些被堆疊在透明襯底上的層的保護層，透過襯底，該磁光記錄介質被記錄光束照射並受到磁場作用，以將信息記錄在其上。為了讀出記錄在記錄層上的信息，利用穿過襯底的讀出光束對其進行照射。
為了高密度地在磁光記錄介質上光學地並和磁力地記錄信息，已經進行了研究，以通過由物鏡聚焦被施加到記錄層的光束，來減小光束的斑點尺寸φ的。斑點尺寸φ、物鏡的數值孔徑NA以及光束的波長λ之間的關係通常被表示為φ＝λ/2NA。因此，通過減小光束的波長λ或者通過增大物鏡的數值孔徑NA，可以減小斑點尺寸φ，以提高密度。然而，增大物鏡的數值孔徑NA將減小焦距，因此如像過去一樣利用穿過襯底的光束進行照射會帶來這樣的問題，即由於襯底厚度不均勻或者襯底的翹曲，導致畸變將增大。一種這樣的技術是公知的，在該技術中，為了規避該問題，通過從記錄層側而不是從襯底側(例如，見專利文獻1)施加光束，來增大物鏡的數值孔徑NA。從記錄層側施加光束的方案在下文中被稱為前照射法。在支持前照射法的磁光記錄介質上，因為光束被從記錄層側施加，所以散熱層被設置得比記錄層更靠近襯底。
為了減小波長λ，可以使用藍色雷射代替傳統上已經被用作光束的紅色雷射。但是，驅動磁光記錄介質的具有藍色雷射光源和光電探測器的驅動器的電路噪聲大於具有用於紅色雷射束的雷射光源和光電探測器的驅動器的電路噪聲。此外，藍色雷射光電探測器的轉換效率低於紅色雷射光電探測器的轉換效率，並且在讀出期間信號強度(載波)減小。因此，使用藍色雷射具有這樣的問題，即與使用傳統的紅色雷射的情況相比，CNR(載噪比)較低。為了相對地減小電路噪聲並增大載波，可以使用具有儘可能高的讀出功率的藍色雷射束。但是，當記錄層在讀取期間由於雷射照射被加熱並且記錄層的溫度超出其居裡溫度時，其矯頑磁力喪失而記錄的信息被刪除。因此，在記錄介質上，應該提高散熱層的消散由雷射照射而在記錄層中產生的熱的能力。以前已經通過增大散熱層的厚度提高散熱層的能力。
磁光記錄介質的襯底的表面通常被形成為具有凸起和凹入的圖案。岸(凸起)和溝(凹入)沿著圖案被形成在設置在襯底上的記錄層中。在前照射磁光記錄介質的情形中，散熱層被設置在襯底的凸起-凹入圖案化的表面上，並且記錄層被形成使得記錄層的下表面接觸散熱層的表面。通常，散熱層是金屬層，並且隨著散熱層厚度增大，散熱層表面往往變得呈粒狀並且不均勻。如果前照射磁光記錄介質的散熱層表面粗糙，則在記錄層中出現表面粗糙，並且岸溝圖案發生變形。在信息被高密度記錄於其上的磁光記錄介質中，岸和溝兩者都沿著軌道布置，並且在根據所施加的磁場的方向上被磁化的標記被形成在岸和溝中。如果岸/溝的形狀發生變形，則標記也發生變形，結果介質的噪聲增大。此外，在磁光記錄介質上進行記錄期間，記錄層被記錄雷射束的照射加熱，並且磁場是在記錄層的矯頑磁力減小的情況下施加的。雖然通過增大散熱層的厚度，在讀出期間可以提高散熱能力並且可以應用高功率雷射束，但是在記錄期間不能向記錄層提供由高功率雷射束的照射產生的足以減小矯頑磁力的熱。
日本專利早期公開No.2000-306271(圖1)。
發明內容
針對上述的情況，本發明的目的是提供一種磁光記錄介質，該磁光記錄介質能夠在讀出操作期間用高功率雷射束進行照射且當用該雷射束進行照射時不會增大噪聲，並且具有在記錄操作期間利用中等功率雷射束可以被充分加熱以減小其矯頑磁力的記錄層；提供一種用於在磁光記錄介質上記錄和讀出信息的信息記錄/讀出方法；和用於在磁光記錄介質上記錄和讀出信息的磁記錄裝置。
本發明的實現上述目的的磁光記錄介質的特徵在於包括襯底；第一散熱層，該第一散熱層形成在襯底上，並具有預定的高導熱率；分隔層，該分隔層形成在第一散熱層上，並具有比所述高導熱率低的低導熱率；第二散熱層，該第二散熱層形成在分隔層上，並具有比所述低導熱率高但比所述高導熱率低的預定導熱率；和記錄層，該記錄層形成在散熱層的上方，並且數據通過記錄光的照射和磁場的施加被記錄到該記錄層上。
本發明的磁光記錄介質具有支持前照射法的分層結構。因為該磁光記錄介質具有被分隔層所分隔的兩個散熱層，即第一和第二散熱層，並且不需要厚得使其表面變粗糙的散熱層，所以作為整體的磁光記錄介質可以提供足夠的散熱能力，使得其可以在讀出期間被大功率雷射束照射，而不增大介質噪聲。
在讀出期間，記錄層通常被雷射束以DC方式持續地照射並且連續被加熱。另一方面，在記錄過程中通過用雷射束以脈衝方式間歇地照射記錄層，記錄了被良好形成的標記，這是公知的。在此情況下，記錄層被短暫地加熱。在本發明的磁光記錄介質中，分隔層被設置在兩個散熱層之間，所述分隔層具有比這兩個散熱層更低的導熱率，並且處在記錄層側的第二散熱層具有比處在襯底側的第一散熱層更低的導熱率。因此，在讀出期間，記錄層保持被光束照射的同時，在本發明的磁光記錄介質的記錄層中持續產生的熱從記錄層到第二散熱層到分隔層到第一散熱層被釋放。另一方面，在記錄期間，在記錄層中利用光束的照射所短暫地產生的熱傳導至第二散熱層，併到此為止，因此，利用中等功率的記錄光束可以足夠地加熱記錄層，以減小其矯頑磁力。
此外，本發明可以應用於所謂的「硬碟型」磁光記錄介質，其中，在讀出操作期間，通過探測記錄層的磁通量而不是利用光束進行照射，從所述磁光記錄介質讀出信息。如果本發明被應用於這樣的硬碟型磁光記錄介質，則在記錄期間，利用中等功率的雷射光束可以足夠地加熱記錄層，以減小其矯頑磁力。
優選地，磁光記錄介質的第一和第二散熱層中的每一個由這樣的材料製成，所述材料具有一種選自由Al、Ag、Au和Pt組成的組的元素作為主要組分，並且其中添加了至少一種選自由Cu、Pd、Si、Cr、Ti和Co組成的組的元素。
Al、Ag、Au和Pt具有高散熱能力，而Cu、Pd、Si、Cr、Ti和Co限制Al、Ag、Au和Pt粒子直徑的膨脹。此外，將Cu、Pd、Si、Cr、Ti和Co中的任何一種添加到具有一種選自由Al、Ag、Au和Pt組成的組的元素作為主要組分的材料，減小了導熱率。
優選地，本發明的磁光記錄介質的第一和第二散熱層都由非磁性材料製成。還優選的是，分隔層由這樣的材料製成，所述材料包括至少一種選自由Si元素、Al元素和C元素組成的組的元素，或者所述分隔層由一種選自由Si氮化物、Si氧化物、Si碳化物、Al氮化物、Al氧化物、Fe碳化物、Zn硫化物和Zn氧化物組成的組中的化合物製成。
本發明的磁光記錄介質的第二散熱層的表面優選地比第一散熱層的表面更光滑。
因為第二散熱層的表面粗糙度最終會影響記錄層，所以第二散熱層的光滑表面允許形成具有良好形狀的記錄層。
本發明的磁光記錄介質的分隔層的表面優選地比第二散熱層的表面更光滑。
在分隔層上形成具有比分隔層更低的表面粗糙度的第二散熱層是極困難的。因此，通過使分隔層光滑來保證具有良好形狀的記錄層的形成。
本發明的實現上述目的的信息記錄/讀出方法包括記錄步驟，該記錄步驟通過記錄光的照射和磁場的施加，將信息記錄在磁光記錄介質上，所述磁光記錄介質具有襯底、形成在襯底上並具有預定的高導熱率的第一散熱層、形成在第一散熱層上並具有比所述高導熱率低的低導熱率的分隔層、形成在分隔層上並具有比所述低導熱率高但比所述高導熱率低的預定導熱率的第二散熱層，以及記錄層，所述記錄層形成在散熱層的上方，並且數據通過記錄光的照射和磁場的施加被記錄在記錄層上；以及讀出步驟，所述讀出步驟通過探測記錄層的磁通量，從與襯底相對的記錄層的一側磁性地讀出信息。
實現上述目的的第一磁光記錄介質包括記錄部分，所述記錄部分通過記錄光的照射和磁場的施加，將信息記錄在磁光記錄介質上，所述磁光記錄介質具有襯底、形成在襯底上並具有預定的高導熱率的第一散熱層、形成在第一散熱層上並具有比所述高導熱率低的低導熱率的分隔層、形成在分隔層上並具有比所述低導熱率高但比所述高導熱率低的預定導熱率的第二散熱層，和記錄層，所述記錄層形成在散熱層的上方，並且數據通過記錄光的照射和磁場的施加被記錄在記錄層上；和讀出部分，所述讀出部分通過探測記錄層的磁通量，從與襯底相對的記錄層的一側磁性地讀出信息。
實現上述目的的第二磁光記錄介質包括單個滑塊，所述單個滑塊包括光照射元件，所述光照射元件用光照射磁光記錄介質，以加熱磁光記錄介質的記錄層，所述磁光記錄介質具有襯底、形成在襯底上並具有預定的高導熱率的第一散熱層、形成在第一散熱層上並具有比所述高導熱率低的低導熱率的分隔層、形成在分隔層上並具有比所述低導熱率高但比所述高導熱率低的預定導熱率的第二散熱層；和記錄層，所述記錄層形成在散熱層的上方，並且數據通過記錄光的照射和磁場的施加被記錄在記錄層上；磁場施加元件，所述磁場施加元件將磁場施加到記錄層；和磁通量探測元件，所述磁通量探測元件探測記錄層的磁通量。
如上面已經描述的，本發明可以提供一種磁光記錄介質，該磁光記錄介質能夠在讀出期間用高功率雷射束進行照射而不會增大噪聲，並且其記錄層在記錄期間可以被中等功率雷射束充分加熱以減小其矯頑磁力；提供一種用於在磁光記錄介質上記錄和讀出信息的信息記錄/讀出方法；以及提供一種在磁光記錄介質上記錄和讀出信息的磁記錄裝置。
圖1是示意性地示出了根據本發明的第一實施例的磁光記錄介質的分層結構的示圖。
圖2是示意性地示出了傳統的磁光記錄介質的分層結構的示圖。
圖3是示出了對於根據示於圖1的第一實施例的磁光記錄介質，CNR與讀出光束的功率的相關性的圖形。
圖4是示出了在具有不同厚度的散熱層的許多樣品中，CNR與讀出光束的功率的相關性的圖形。
圖5是示出了擦除噪聲的測量結果的圖形。
圖6是示出了對於示於圖1的磁光記錄介質，CNR與記錄光束的功率的相關性的圖形。
圖7是示出了在具有不同厚度的散熱層的許多樣品中，CNR與記錄光束的功率的相關性的圖形。
圖8是示出了在每一個用讀出光束照射的記錄層中，在光束的束斑點中的溫度分布的圖形。
圖9是示意性地示出了根據第二實施例的磁光記錄介質的分層結構的示圖。
圖10是示意性地示出了作為傳統的磁光記錄介質的RAD介質的分層結構的示例的示圖。
圖11是示出了對於示於圖9和10的磁光記錄介質中的每一個，CNR與讀出光束的功率的相關性的圖形。
圖12是示出了對於示於圖9和10的磁光記錄介質中的每一個，CNR與記錄光束的功率的相關性的圖形。
圖13是示出了示於圖9和10的磁光記錄介質中的每一個的擦除噪聲的測量結果的圖形。
圖14是示意性地示出了根據第三實施例的磁光記錄介質的分層結構的示圖。
圖15是示意性地示出了作為傳統磁光記錄介質的DWDD介質的分層結構的示例的示圖。
圖16是示出了對於示於圖14和15的磁光記錄介質中的每一個，CNR與讀出光束的功率的相關性的圖形。
圖17是示出了對於示於圖14和15的磁光記錄介質中的每一個，CNR與記錄光束的功率的相關性的圖形。
圖18是示出了示於圖14和15的磁光記錄介質中的每一個的擦除噪聲的測量結果的圖形。
圖19是示意性地示出了磁記錄裝置的一個實施例的構造的示圖，所述磁記錄裝置將信息記錄在硬碟型磁光記錄介質上並且讀出所記錄的信息。
圖20示出了對於示於圖19的磁光記錄介質，矯頑磁力和飽和磁化強度隨溫度的變化的示例的圖形。
圖21是示出了根據本發明的信息記錄/讀出方法的一個實施例的流程圖。
圖22是示出了示於圖19的磁光記錄介質的CNR隨雷射記錄功率的變化的示例的圖形。
圖23是示意性地示出了具有組合滑塊的磁記錄裝置的組合滑塊的構造的示圖。
圖24是示出了示於圖23的磁光記錄介質上的CNR隨記錄電流的變化的示例的圖形。
具體實施例方式
下面將描述本發明的實施例。
首先將描述本發明的磁光記錄介質的實施例。
圖1是示意性地示出了根據本發明的第一實施例的磁光記錄介質的分層結構的示圖。
示於圖1的磁光記錄介質1是這樣一種記錄介質，其中通過記錄光束R的照射和磁場的施加，信息被記錄到其上，並且通過讀出光束P的照射，信息被從該記錄介質讀出。磁光記錄介質1包括襯底10，並且在襯底上具有支持前照射法的分層結構。就是說，示於圖1的磁光記錄介質1具有按以下次序堆疊在襯底10上的第一散熱層11、分隔層12、第二散熱層13、記錄促進層14、記錄層15、保護層16以及覆蓋層17。襯底10是直徑為120mm且厚度為1.2mm的玻璃2P盤。襯底10的表面10a被形成為具有凸起和凹入的圖案，其被從該圖中省略了。每個凸起和凹入具有0.25μm的寬度和30nm的深度。DUV(深紫外線)照射已經被施加到襯底10和具有約0.25nm的表面粗糙度Ra的極光滑的表面10a。這裡所提到的表面粗糙度Ra是指在1994年修訂的日本工業標準(通常稱為JIS)中的B0601中所規定的中心線平均粗糙度。就是說，如果從粗糙度曲線(75％)沿其中心線方向提取等於測量長度L的部分，被提取部分的中心線被用作x軸，而豎軸方向被用作y軸，並且粗糙度曲線(75％)被表示為y＝f(x)，則表面粗糙度可以以納米為單位由下面的式(1)表示Ra=1L0L|f(x)|dx---(1)]]>在下面的描述中，由式(1)表示的表面粗糙度被簡稱為表面粗糙度Ra。
示於圖1的第一散熱層11、分隔層12以及第二散熱層13是非磁性層，在它們當中，第一散熱層11是Ag作為主要組分並包含Pd、Cu和Si的10nm厚的合金膜。第一散熱層11通過利用合金靶和Si靶的共濺射被形成在襯底10的表面10a上，其中所述合金靶具有Ag作為主要組分，並且添加了Pd以及Cu。共濺射在下面的條件下進行氣壓為0.5Pa，向合金靶的放電功率為500W，向Si靶的放電功率為320W。第一散熱層11的具體組成為96at％的Ag、1at％的Pd、1at％的Cu和2at％的Si。
分隔層12是厚度為5nm的SiN膜。通過在氣壓為0.3Pa的N2氣中利用摻雜有B的Si作為靶進行濺射，在第一散熱層11的表面上形成分隔層12。
第二散熱層13是30nm厚的合金膜，該合金膜具有Ag作為主要組分並且添加了Pd、Cu和Si。第二散熱層11通過利用合金靶和Si靶的共濺射被形成在分隔層12的表面上，其中所述合金靶具有Ag作為主要組分，並且添加了Pd以及Cu。在用於形成第二散熱層13的共濺射中，氣壓為0.5Pa，向合金靶的放電功率為500W，向Si靶的放電功率為320W。第二散熱層11的具體組成為94at％的Ag、1at％的Pd、1at％的Cu和4at％的Si。第二散熱層13的Si含量高於第一散熱層11。散熱層的導熱率隨著Si含量的增加而降低。因此，第二散熱層13的導熱率低於第一散熱層11的導熱率。
記錄促進層14是5nm厚的GdFeCo磁性膜，它起到功能使得在施加小磁場的情況下可以進行記錄。記錄促進層14通過利用GdFeCo合金作為靶，在放電功率為500W並且氣壓為0.5Pa的情況下進行濺射，被形成在第二散熱層13的表面上。記錄層15是厚度為25nm的TbFeCo磁性層。記錄層15通過利用TbFeCo合金作為靶，在放電功率為500W並且氣壓為1.0Pa的情況下進行濺射，被形成在記錄促進層14的表面上。岸(凸起)和溝(凹入)與襯底表面10a中的凸起和凹入圖案一致地形成在記錄層15上。在磁光記錄介質1中，岸和溝兩者都沿著軌道布置，並且在根據所施加的磁場的方向上被磁化的標記被形成在岸和溝中，以便高密度地記錄信息。記錄促進層14和記錄層15的組合對應於本發明的記錄層。
保護層16是50nm厚的SiN電介質膜，其具有保護記錄層和其他層不受溼氣等的影響的功能。保護層16通過在N2氣中利用摻雜B的Si作為靶，在放電功率為800W並且氣壓為0.3Pa的情況下進行濺射，被形成在記錄層15的表面上。
覆蓋層17用作支持前照射法的分層結構的襯底，並且是15微米厚的透明UV固化樹脂層。通過旋塗塗敷15微米厚的UV固化樹脂塗層，然後利用紫外線照射該塗層約30秒以將其固化，從而在保護層16的表面上形成覆蓋層17。
利用圖2，下面將描述傳統的磁光記錄介質的示例作為參考。
圖2是示意性地示出了傳統磁光記錄介質的分層結構的示例的示圖。
示於圖2的磁光記錄介質7也是支持前照射法的記錄介質，其中通過記錄光束R的照射和磁場的施加，信息被記錄到該記錄介質上，而通過讀出光束P的照射，信息被從該記錄介質讀出。磁光記錄介質7不具有在圖1中示出的分隔層12。磁光記錄介質7具有按如下次序被堆疊在襯底70上的第一散熱層71、記錄促進層72、記錄層73、保護層74以及覆蓋層75。就是說，磁光記錄介質7包括單個散熱層。該單個散熱層71的具體組成為95at％的Ag、1at％的Pd、1at％的Cu和3at％的Si。為了進行比較，提供了該單個散熱層71厚度不同的若干樣品磁光記錄介質，並且對於其CNR(載噪比)與讀出光束的功率的相關性進行了實驗。下面將描述實驗結果。
圖3是示出了示於圖1的第一實施例的磁光記錄介質的CNR與讀出光束的功率的相關性的圖形。圖4是示出了具有不同散熱層厚度的樣品的CNR與讀出光束的功率的相關性的圖形。
在這些實驗中，在旋轉各個磁光記錄介質的同時，透過其覆蓋層，其記錄層被記錄光束照射，並且被施加了磁場，以記錄表示信息的標記。然後，在旋轉磁光記錄介質的同時，其記錄層被穿過其覆蓋層的讀出光束照射，以根據記錄標記讀出信息，從而得到CNR。在讀出光束的照射期間，其功率水平在若干水平上變化。記錄標記的長度為0.25μm，並且在讀出期間，磁光記錄介質的圓周速率為7.5m/s。
在圖3和4中示出的圖形的橫軸表示讀出光束的功率Pr(單位為mW)，而縱軸表示CNR(單位為dB)。在圖4中連接所繪製的實心圓的實線表示在圖2中示出的散熱層71厚度為5nm的樣品的結果。連接所繪製的空心三角形的實線表示散熱層71厚度為20nm的樣品的結果；連接所繪製的空心圓的實線表示散熱層71厚度為45nm的樣品的結果；連接所繪製的實心三角形的實線表示散熱層71厚度為50nm的樣品的結果。
如圖4所示，在樣品磁光記錄介質具有僅僅一層散熱層的情況下，散熱層越厚，提供最大CNR的讀出光束的功率(此後稱為最佳Pr)越高，在最佳Pr處的CNR值越高。作為實際使用的介質性能的一個指標，理想的是CNR的值大於或者等於45dB。然而，在具有僅僅一層散熱層的磁光記錄介質，包括具有50nm厚的散熱層的磁光記錄介質中，沒有一個提供達到45dB的CNR。這可能是因為，在具有50nm厚的散熱層的磁光記錄介質中，散熱層的過大的厚度導致散熱層表面粗糙，這妨礙了岸/溝精確地與襯底表面中的凸起和凹入的圖案一致地形成在記錄層上，於是標記發生變形並且導致高的噪聲。
另一方面，如圖3所示，與具有50nm厚的散熱層的樣品介質相比，在圖1中示出的磁光記錄介質中，在最佳Pr處的CNR值提高了2dB或者更多，增大到了45dB或者更大，這對於實際使用足夠了。對此的一個貢獻因素可能是因為第一散熱層11的厚度為10nm並且第二散熱層13的厚度為30nm，就是說散熱層11、13兩者的厚度都小於使得難以在記錄層上形成精確的凸起和凹入圖案的50nm，所以精確地與形成在襯底表面10a上的凸起和凹入圖案相一致的凸起和凹入圖案被首先形成在第一散熱層11的表面上，然後，凸起和凹入的精確圖案通過分隔層12也被形成在第二散熱層13的表面上，並且最終，精確地與形成在襯底表面10a上的凸起和凹入圖案相一致的岸/溝被形成在記錄層15中。就是說，因為所形成的精確的岸溝，在岸和溝中形成了精確的標記，並因此導致了低的噪聲。另一個因素可能是圖1中示出的磁光記錄介質的最佳Pr大於具有50nm厚的散熱層的樣品介質的最佳Pr，因此載波(信號強度)增大。
在一個方向上DC擦除圖1中示出的磁光記錄介質之後，測量不同頻率的噪聲水平(擦除噪聲)。結果將被描述。對於所述測量，除了圖1中示出的磁光記錄介質之外，還提供了另外兩個樣品，並且它們的擦除噪聲水平也被測量以進行比較。所述兩個樣品中的一個是具有圖2中所示的分層結構的磁光記錄介質，在其中不存在圖1中示出的分隔層。在此樣品中設置的單個散熱層的具體組成為95at％的Ag、1at％的Pd、1at％的Cu和3at％的Si。該散熱層的厚度為40nm。另一個樣品具有分隔層，以及被分隔層所分隔的第一和第二散熱層。但是，與圖1中示出的磁光記錄介質不同，在該磁光記錄介質中，記錄層側的第二散熱層具有比襯底側的第一散熱層更高的導熱率。在該樣品中，通過降低Si的含量，第二散熱層的導熱率與第一散熱層相比被增大了；第二散熱層的組成為97at％的Ag、1at％的Pd、1at％的Cu和1at％的Si。
圖5是示出了擦除噪聲的測量結果的圖形。
圖5中示出的圖形的橫軸表示頻率(單位為MHz)，而縱軸表示擦除噪聲水平。在具有40nm厚的散熱層的樣品中的最大擦除噪聲水平被歸一化為1，並且各個噪聲水平被表示為對其的比值。在圖5中示出的實線51表示圖1中示出的磁光記錄介質的擦除噪聲，實線52表示具有40nm厚的散熱層的樣品的擦除噪聲，實線53表示其第二散熱層具有比第一散熱層更高的導熱率的樣品的擦除噪聲。由實線以及橫軸和縱軸所包圍的面積等於磁光記錄介質在所有被測量的頻率下的擦除噪聲水平。從圖5中的圖形可以看出，通過設置分隔層來將散熱層分成兩層，並且使得襯底側的第一散熱層具有比記錄層側的第二散熱層更高的導熱率，可以減小擦除噪聲。
如表1所示，利用第一和第二散熱層的其他組成，也可以減小擦除噪聲。
表1
在表1中，第一和第二散熱層的組成被示於上部，而具有擁有示於上部的組成的層的磁光記錄介質在所測量的所有頻率下的擦除噪聲水平被示於下部。在此示出的擦除噪聲水平被表示為對1的比值，其中的1是具有單個50nm厚散熱層的樣品在被測量的所有頻率下的歸一化擦除噪聲水平，所述樣品被用於實驗，其結果被示於圖4中。具有50nm厚散熱層的樣品的擦除噪聲在表1的最左邊被表示為1。對於此樣品的第二散熱層的示於表1上部的「Ag95Pd1Cu1Si3」表示95at％的Ag、1at％的Pd、1at％的Cu和3at％的Si。在表1的上部中的其他類似的表達中的各個數字表示其前面的元素的原子百分比。緊靠此樣品的右邊示出的是圖1中示出的磁光記錄介質的擦除噪聲水平。
在圖1的磁光記錄介質的右側指示出的所有六個磁光記錄介質具有在襯底側的10nm厚的第一散熱層和在記錄層側的30nm厚的第二散熱層，並且第一散熱層具有比第二散熱層更高的導熱率。可以看出，這六個磁光記錄介質的擦除噪聲比具有50nm厚的散熱層的樣品低大致一半，並且第一和第二散熱層中的每一個不限於被設置在針對圖1所描述的磁光記錄介質中的被添加了Si、Pd和Cu的Al合金膜，而可以替代的是這樣的合金膜該合金膜具有一種從由Al、Ag、Au和Pt組成的組中選擇的元素作為主要組分，並且其中添加從由Si、Cr、Ti和Co組成的組中選擇的元素。Al、Ag、Au和Pt具有良好的散熱能力，並且可以通過添加從由Cu、Pd、Si、Cr、Ti和Co組成的組中選擇的至少一種元素來控制它們的導熱率。就是說，具有從由Al、Ag、Au和Pt組成的組中選擇的一種元素作為主要組分並包含更多Cu、Pd、Si、Cr、Ti或者Co含量的金屬膜將具有更低的導熱率。因此，第二散熱層應該比第一散熱層包含更大量的這些摻雜劑元素。此外，Cu、Pd、Si、Cr、Ti和Co都具有限制Al、Ag、Au和Pt的粒子尺寸膨脹的能力。因此，添加這些元素可以防止散熱層的表面變得呈粒狀並且不均勻，由此防止噪聲的增大。
還進行了關於CNR與記錄光束的功率的相關性的實驗，其結果將在下面被說明。除了圖1中示出的磁光記錄介質之外，還提供了與在關於CNR與讀出光束的功率的相關性的實驗中所使用的相同的樣品，並被用於該實驗以進行比較，其中所述樣品具有不同厚度的散熱層。
圖6是示出了圖1中示出的磁光記錄介質的CNR與記錄光束的功率的相關性的圖形；圖7是示出了具有不同厚度的散熱層的樣品的CNR與記錄光束的功率的相關性的圖形。
在此實驗中，記錄光束的功率在若干水平上變化，並且以與關於CNR與讀出光束的功率的相關性的實驗中相似的方式測量CNR。就是說，記錄標記的長度為0.25μm，並且在讀出期間磁光記錄介質的圓周速率為7.5m/s。
在圖6和圖7中示出的圖形的橫軸表示記錄光束的功率Pw(單位為mW)，縱軸表示CNR(單位為dB)。如圖3中一樣，在圖7中連接所繪製的實心圓的實線表示包括具有5nm厚度的散熱層的樣品的結果；連接所繪製的空心三角形的實線表示包括具有20nm厚度的散熱層的樣品的結果；連接所繪製的空心圓的實線表示包括具有45nm厚度的散熱層的樣品的結果；連接所繪製的實心三角形的實線表示包括具有50nm厚度的散熱層的樣品的結果。
如圖7所示，在樣品磁光記錄介質具有僅僅一層散熱層的情況下，散熱層越厚，提供最大CNR的記錄光束的功率(此後稱為最佳Pw)越高。在最佳Pw處進行記錄的CNR值與在最佳Pr處進行記錄的CNR值相當。具有僅僅一層散熱層的樣品磁光記錄介質的CNR值低於45dB。
另一方面，如圖6所示，圖1中示出的磁光記錄介質在最佳Pw處的CNR值也與在最佳Pr處進行記錄的CNR值相當，其達到了足夠實際應用的45dB或者更大。此外，該最佳Pw的值比具有50nm厚的散熱層的樣品的值低2mW或者更多。通常，在讀取光束照射中，記錄層被雷射束以DC方式持續地照射並被不斷加熱。另一方面，在記錄光束照射中，記錄層被雷射束以脈衝方式間歇照射，並被短暫加熱。在圖1示出的磁光記錄介質1中，分隔層12被設置在第一散熱層11和第二散熱層13之間，所述分隔層12具有比散熱層11和13更低的導熱率，並且處在記錄層側的第二散熱層13具有比處在襯底側的第一散熱層11更低的導熱率。因此，考慮在此磁光記錄介質1中，在記錄層15中由於讀出期間的雷射束的持續照射而產生的熱通過記錄層15，到記錄促進層14，到第二散熱層13，到分隔層12，到第一散熱層11，這樣被釋放，而在記錄層15中由於用於記錄的雷射束的間歇照射而短暫產生的熱被傳導直到第二散熱層13，併到此為止。就是說，在圖1所示的磁光記錄介質1中，對由讀出光束的照射而在記錄層15中產生的熱的消散，處在記錄層側的第二散熱層13和處在襯底側的第一散熱層11兩者都有貢獻，而對由記錄光束的照射在記錄層15中產生的熱的消散，只有第二散熱層13有貢獻。因此，考慮在圖1中示出的磁光記錄介質1中，利用中等功率的記錄光束可以提供足夠減小記錄層15的矯頑磁力的熱，並且因此可以增大最佳Pr的值，而減小最佳Pw的值，如圖6所示。在記錄操作期間利用具有超高功率的雷射束的照射會使標記變形並且會增大噪聲。
下面將進一步詳細地描述在示於圖1中的磁光記錄介質中處在記錄層側的第二散熱層13具有比襯底側的第一散熱層11更低的導熱率的意義。除了圖1中所示的其中第一散熱層11的導熱率σ1＞第二散熱層13的導熱率σ2的磁光記錄介質之外，其中第一散熱層11的導熱率σ1＜第二散熱層13的導熱率σ2(該關係與前者中的相反)的磁光記錄介質被提供作為用於比較的樣品。各個磁光記錄介質的記錄層從覆蓋層側被讀出光束照射，並且光束的束斑點中的溫度分布被檢測。
圖8是示出了在讀出光束所照射的各個記錄層中的光束的束斑點中的溫度分布的圖形。
圖8中的圖形的橫軸表示離讀出光束的束斑點的中心的距離。從束斑點中心0沿磁光記錄介質的旋轉前進方向到束斑點端部的距離被表示為+1.0，而到另一個端部的距離被表示為-1.0。因此，束斑點朝向負側移動。這裡，對於束斑點的移動方向，負側被稱為「向前」，而正側被稱為「向後」。圖8中的圖形的縱軸表示記錄層中在讀出光束的束斑點內的溫度。這裡的溫度由對束斑點中的被歸一化為1的最高溫度的比值來表示。在圖8中，實線表示圖1中所示的其中第一散熱層11的導熱率σ1＞第二散熱層13的導熱率σ2的磁光記錄介質的溫度分布，而虛線表示其中第一散熱層11的導熱率σ1＜第二散熱層13的導熱率σ2(該關係與前者中的相反)的樣品磁光記錄介質的溫度分布。
在讀出期間，當束斑點內的峰值溫度的位置到達從讀出光束的束斑點中心稍微向後的位置時，可以在磁光記錄介質上獲得理想的信號，這是公知的。這對於涉及諸如低溫掩模、中溫讀出部分和高溫掩模之類的溫度分布區域的規定的超高解析度介質(例如，RADRear Aperture Detection(後孔徑探測))和擴展系統介質(例如，DWDDDomain Wall DisplacementDetection(磁疇壁移動探測))是尤其重要的。如圖8所示，在樣品磁光記錄介質中，讀出光束的束斑點中的峰值溫度位置在讀出光束的束斑點中心的前方，而在圖1所示的磁光記錄介質中，峰值溫度位置在束斑點中心的稍微後方。考慮到雖然當由於讀出光束的照射而被加熱的記錄層15超出居裡溫度時，處在記錄層側的第二散熱層13必須具有足夠維持矯頑磁力的散熱能力，以便獲得高的載波，但是太高的散熱能力將導致讀出光束的束斑點中的峰值溫度位置到達讀出光束的束斑點中心的前方的位置。
第一散熱層11、分隔層12和第二散熱層13的表面粗糙度Ra之間的關係被研究了，這將在下面描述。
在此研究中，提供了具有圖1所示的分層結構的五個樣品磁光記錄介質，這些磁光記錄介質具有三個層的表面粗糙度Ra的不同組合。所有樣品的第一散熱層11和第二散熱層13都是合金膜。第一散熱層11的厚度為10nm，第二散熱層13的厚度為30nm。所有樣品的分隔層12為厚度5nm的SiN膜。在製造樣品時，這些層通過濺射被沉積。三個層的表面粗糙度Ra通過改變濺射氣體的壓力和放電功率來控制。為了進行評價，計算了最佳Pw和Pr處的CNR。在CNR計算中，記錄標記的長度為0.3μm，讀出期間的磁光記錄介質的圓周速率為7.5m/s。
表2示出了這些樣品(介質A到E)的CNR。
表2
在表2中，各個樣品的第一散熱層的表面粗糙度Ra(Ra1)、分隔層的表面粗糙度Ra(Ra0)、第二散熱層的表面粗糙度Ra(Ra2)以及在讀出操作期間的CNR(單位為dB)被示於其各列中。在CNR列的右側，示出了用於計算CNR而被測量的噪聲值(單位為dB)和載波值(單位為dB)。
在介質A和B中，第一散熱層的表面粗糙度Ra1＞第二散熱層的表面粗糙度Ra2。在介質C、D和E中，第一散熱層的表面粗糙度Ra1＜第二散熱層的表面粗糙度Ra2。其中Ra1＞Ra2的介質A和B都提供了足夠實際使用的大於或者等於45dB的CNR，而其中Ra1＜Ra2(與前者中的關係相反的關係)的介質C到E提供了小於45dB的CNR。這可能是因為在其上沉積記錄層的記錄促進層被形成在第二散熱層上，因此第二散熱層的較低的表面粗糙度使得在記錄層上精確地與襯底表面中的凸起和凹入圖案一致地形成了的岸/溝，這導致了低的噪聲。因此，優選的是，第二散熱層的表面應該比第一散熱層的表面更光滑。
因為難以通過濺射形成是合金膜的、具有低於或者等於分隔層表面粗糙度Ra0的表面粗糙度Ra1的第二散熱層，所以五個介質中的任何一個的分隔層的表面粗糙度Ra低於第二散熱層的表面粗糙度Ra，其中分隔層是SiN膜，其與第二散熱層的下表面相接觸。
分隔層的材料也被研究，並將被描述。
圖1所示的磁光記錄介質的分隔層12為SiN膜。在此研究中，提供了具有圖1所示的分層結構的磁光記錄介質的一些樣品，其中這些樣品的分隔層12為C膜、Si膜、SiO2膜、SiC膜、Al膜、AlN膜、Al2O3膜、FeC膜、ZnS膜以及ZnO膜，而不是SiN膜，並且計算了它們在最佳Pw和Pr處的CNR。在CNR計算中，記錄標記的長度為0.3μm，讀出期間的磁光記錄介質的圓周速率為7.5m/s。
表3示出了對於每個樣品所計算出的CNR以及用於計算CNR的最佳Pr和Pw。
表3
在表3中，頂行包含分隔層12的膜，而其下面的行包含各個樣品的分隔層的厚度(單位為nm)、最佳Pr(單位為mW)、最佳Pw(單位為mW)和CNR(單位為dB)。示於表3的左側的SiN膜分隔層12的列指示了圖1中示出的磁光記錄介質的最佳Pr和Pw以及CNR。
如圖3所示，所有樣品磁光記錄介質的最佳Pr值為2.8mW，這與圖1所示的磁光記錄介質的最佳Pr值相同。因此，可以看出，獲得了高的最佳Pr值。此外，所有樣品的CNR值高於或者等於足夠實際應用的45dB。樣品磁光記錄介質提供了7.6mW的最佳Pw值，這與圖1所示的磁光記錄介質的最佳Pw值相同，或者提供了7.4mW的最佳Pw值，這低於圖1所示的磁光記錄介質的最佳Pw值。因此，可以看出，獲得了低的最佳Pw值。因而，分隔層不限於SiN膜。其可以由這樣的材料製成，所述材料包含從由元素Si、元素Al和元素C組成的組中選擇的至少一種元素，或者可以由從Si氧化物、Si碳化物、Al氮化物、Al氧化物、Fe碳化物、Zn硫化物和Zn氧化物所組成的組中選擇的一種化合物製成。
通過由具有比構成第一散熱層的粒子更小直徑的粒子的膜(例如Si膜或者SiN膜)形成分隔層，其中所述分隔層接觸第一散熱層的下表面，所述膜是具有從由Al、Ag、Au和Pt組成的組中選擇的一種元素作為主要組分的合金膜，因為第一散熱層的表面中的粒子之間的間隙可以被具有更小直徑的粒子填充，所以可以改善第一散熱層的表面粗糙度。
下面將描述根據本發明的第二實施例的磁光記錄介質。
圖9是示意性地示出了根據第二實施例的磁光記錄介質的分層結構的示圖。
圖9中示出的磁光記錄介質2是RAD介質，它是一種超高解析度介質，其中通過記錄光束R的照射和磁場的施加，信息被記錄到該介質上，並且通過讀出光束P的照射和磁場的施加，信息被從該介質上讀出。類似於第一實施例的磁光記錄介質1，磁光記錄介質2具有襯底20，以及在襯底20上的前照射分層結構。但是，該分層結構是RAD介質專用結構。就是說，在圖9所示的磁光記錄介質2中，如在第一實施例的磁光記錄介質1中的那樣，第一散熱層21、分隔層22和第二散熱層23按此次序被堆疊在襯底20上，但是，堆疊在第二散熱層23上的依次是記錄層24、中間層25、讀出層26、保護層27和覆蓋層28。磁光記錄介質2的襯底20與第一實施例的磁光記錄介質1的襯底10的材料和形狀相同。雖然被從圖中省略了，但襯底的表面具有凸起和凹入圖案。在設置在磁光記錄介質2中的層21到28之中，除了中間層25、讀出層26和保護層27之外，層21到24以及層28的厚度、組成和沉積條件都與第一實施例的磁光記錄介質1的層11到13、15和17的與它們有相同名稱的那些層相同。因此，同樣在磁光記錄介質2中，保持了這種關係，即處在襯底20側的第一散熱層21的導熱率＞處在記錄層24側的第二散熱層23的導熱率＞分隔層22的導熱率。
圖9中示出的第一散熱層21和第二散熱層23不限於其中添加了Si、Pd和Cu的Al合金膜，而是可以具有在表1中所示出的組成。分隔層22也不限於SiN膜，而可以是在表3中示出的多種膜中的任何一種。優選地，第一散熱層21、分隔層22和第二散熱層23的表面粗糙度Ra之間的關係是第一散熱層21的表面粗糙度Ra＞第二散熱層23的表面粗糙度Ra＞分隔層22的表面粗糙度Ra。
下面將僅僅描述圖2中所示的中間層25、讀出層26和保護層27，對於其他層的描述將被省略。中間層25是GdFeCoSi磁性膜，其如下形成在記錄層24的表面上將GdFeCo合金放置在記錄層24的表面上作為靶，將Si片放置在該靶上，在500W的放電功率和0.54Pa的氣壓下進行濺射。中間層25通過在讀出光束P的照射下被加熱而形成在記錄層24上的標記的磁場所磁化。
讀出層26是GdFeCo磁性膜，其通過利用GdFeCo合金作為靶，在800W的放電功率和0.86Pa的氣體壓力下進行濺射而被形成在中間層25的表面上。被形成在讀出層26上的是一些區域，這些區域在讀出期間沿與在記錄層中所形成的標記的磁化方向相同的方向被磁化，並且比這些標記大。
圖2所示的保護層27與圖1所示的保護層16的不同在於沉積條件中的氣壓。圖1所示的保護層16通過在0.3Pa的氣壓下進行濺射而被沉積，而圖2所示的保護層27通過在0.5Pa的氣壓下進行濺射而被沉積。
作為參考，將針對圖10描述傳統的RAD介質的示例。
圖10是示意性地示出了作為傳統的RAD介質的磁光記錄介質的分層結構的示例的示圖。
圖10所示的磁光記錄介質8是一種前照射RAD介質，其中通過記錄光束R的照射和磁場的施加，信息被記錄到該RAD介質上，並且通過讀出光束P的照射和磁場的施加，信息被從該RAD介質上讀出。在該RAD介質，即磁光記錄介質8中，不存在圖9所示的分隔層22，並且散熱層81、記錄層82、中間層83、讀出層84、保護層85以及覆蓋層86按此次序被堆疊在襯底80上。就是說，磁光記錄介質8包括僅僅一層散熱層。該單個散熱層81的具體組成為95at％的Ag、1at％的Pd、1at％的Cu和3at％的Si。散熱層81的厚度為40nm。
對於圖9和10所示的磁光記錄介質的CNR與讀出光束和記錄光束的功率的相關性進行了實驗。下面將描述實驗結果。
圖11是示出了示於圖9和10的每種磁光記錄介質的CNR與讀出光束的功率的相關性的圖形。圖12是示出了這兩種磁光記錄介質中的每一個的CNR與記錄光束的功率的相關性的圖形。
在這些實驗中，在旋轉各個磁光記錄介質的同時，透過覆蓋層，通過用記錄光束照射記錄層並且施加磁場，將表示信息的標記記錄在記錄層上。在記錄光束的照射期間，其功率水平在若干水平上變化以獲得最佳Pw。然後，在旋轉磁光記錄介質的同時，透過覆蓋層，通過利用讀出光束進行照射並且施加磁場，基於記錄標記的信息被讀出，從而得到CNR。在讀出光束的照射期間，其功率水平在數個水平上變化以獲得最佳Pr。記錄標記的長度為0.20μm，並且在讀出期間，磁光記錄介質的圓周速率為7.5m/s。
圖11所示的圖形的橫軸表示讀出光束的功率Pr(單位為mW)，圖12所示的圖形的橫軸表示記錄光束的功率Pw(單位為mW)。圖11和12所示的圖形中的每一個的縱軸表示CNR(單位為dB)。在圖11和12中，連接所繪製的圓的實線表示對於圖9所示的第二實施例的磁光記錄介質2的結果，而連接所繪製的三角形的實線表示對於圖10所示的具有單個散熱層的磁光記錄介質的結果。
如圖11所示，第二實施例的磁光記錄介質2的最佳Pr比具有單個散熱層的磁光記錄介質的最佳Pr高約0.5mW。第二實施例的磁光記錄介質2在最佳Pr處的CNR值比具有單個散熱層的磁光記錄介質的高約2dB，即45dB或者更大，因此對於實際使用是足夠的。此外，如圖12所示，第二實施例的磁光記錄介質2的最佳Pw比具有單個散熱層的磁光記錄介質的最佳Pw低約1mW。
還測量了第二實施例的磁光記錄介質2和具有單個散熱層的磁光記錄介質8的擦除噪聲水平。結果將在下面描述。
圖13是示出了圖9和10所示的磁光記錄介質的擦除噪聲的測量結果的圖形。
圖13所示的圖形的橫軸表示頻率(單位為MHz)，縱軸表示擦除噪聲水平。圖10所示的具有單個散熱層的磁光記錄介質的歸一化最大擦除噪聲水平為1，各擦除噪聲水平被表示為對其的比值。在圖13中示出的實線121表示圖9中的第二實施例的磁光記錄介質的擦除噪聲，實線122表示圖10所示的具有單個散熱層的磁光記錄介質的擦除噪聲。由實線以及橫軸和縱軸所包圍的面積等價於磁光記錄介質在所有被測頻率下的擦除噪聲水平。從圖13中的圖形可以看出，通過設置分隔層來將散熱層分成兩層，可以減小RAD介質的擦除噪聲。
從上述的結果可以看出，如果本發明被應用於RAD介質，則RAD在讀出期間可以利用高功率雷射束進行照射，而不增大介質噪聲，此外，在記錄期間，通過利用中等功率雷射束進行照射，可以提供足以減小記錄層矯頑磁力的熱。應該注意，本發明不限於RAD介質，而是也可以應用於其他的超高解析度介質，例如FAD(前孔徑探測)介質和CAD(中間孔徑探測)介質。
下面將描述根據本發明的第三實施例的磁光記錄介質。
圖14是示意性地示出了根據第三實施例的磁光記錄介質3的分層結構的示圖。
圖14中示出的磁光記錄介質3是DWDD介質，該介質是一種擴展系統介質，其中通過記錄光束R的照射和磁場的施加，信息被記錄到該介質上，並且通過讀出光束P的照射和磁場的施加，信息被從該介質上讀出。類似於上述實施例的磁光記錄介質1、2，磁光記錄介質3具有襯底30，以及在襯底上的前照射分層結構。但是，該分層結構是DWDD介質專用結構。就是說，在圖14所示的磁光記錄介質3中，與第一實施例的磁光記錄介質1類似，第一散熱層31、分隔層32和第二散熱層33按此次序被堆疊在襯底30上，但是，堆疊在第二散熱層33上的依次是記錄層34、交換層35、控制層36、讀出層37、保護層38和覆蓋層39。磁光記錄介質3的襯底30的材料和形狀相同與第一實施例的磁光記錄介質1的。雖然被從圖中省略了，但是襯底表面形成有凸起和凹入圖案。在設置在磁光記錄介質3中的層31到38之中，除了交換層35和控制層36之外，層31到34以及層37到39的厚度、組成和沉積條件都與第二實施例的磁光記錄介質2的層21到24以及26到28的名稱與它們相同的那些層相同。因此，同樣在磁光記錄介質3中，保持了這種關係，即處在襯底30側的第一散熱層31的導熱率＞處在記錄層34側的第二散熱層33的導熱率＞分隔層32的導熱率。
同樣在DWDD介質中，第一散熱層31和第二散熱層33都不限於其中添加了Si、Pd和Cu的Al合金膜，而是可以具有在表1中所示出的組成。分隔層32也不限於SiN膜，而可以是在表3中示出的多種膜中的任何一種。優選地，第一散熱層31、分隔層32和第二散熱層33的表面粗糙度Ra之間的關係是第一散熱層31的表面粗糙度Ra＞第二散熱層33的表面粗糙度Ra＞分隔層32的表面粗糙度Ra。
將僅僅描述圖14中所示的交換層35和控制層36，對於其他層的描述將被省略。交換層35是TbFeAl磁性膜，其如下形成在記錄層24的表面上放置TbFe合金作為靶，將Al片放置在該靶上，在500w的放電功率和0.5Pa的氣壓下進行濺射。類似於圖9中示出的中間層25，交換層35通過在讀出光束P的照射下加熱而形成在記錄層34中的標記的磁場被磁化。
控制層36是TbFeCo磁性膜，其通過利用TbFeCo合金作為靶，在800W的放電功率和0.8Pa的氣體壓力下進行濺射而被形成在交換層35的表面上。控制層36的功能使得促進了形成在記錄層34中的標記的磁場對交換層35的磁化。
作為參考，將針對圖15描述傳統DWDD介質的示例。
圖15是示意性地示出了作為傳統DWDD介質的磁光記錄介質的分層結構的示例的示圖。
圖15所示的磁光記錄介質9是一種前照射DWDD介質，其中通過記錄光束R的照射和磁場的施加，信息被記錄到該DWDD介質上，並且通過讀出光束P的照射和磁場的施加，信息被從該DWDD介質上讀出。在該DWDD介質，即磁光記錄介質9中，不存在圖14所示的分隔層32，並且散熱層91、記錄層92、交換層93、控制層94、讀出層95、保護層96以及覆蓋層97按此次序被堆疊在襯底90上。就是說，磁光記錄介質9具有僅僅一層散熱層91。該單個散熱層91的具體組成為95at％的Ag、1at％的Pd、1at％的Cu和3at％的Si。散熱層91的厚度為40nm。
對於圖14和15所示的磁光記錄介質的CNR與讀出光束和記錄光束的功率的相關性進行了實驗。下面將描述實驗結果。
圖16是示出了示於圖14和15的每種磁光記錄介質的CNR與讀出光束的功率的相關性的圖形。圖17是示出了這兩種磁光記錄介質的CNR與記錄光束的功率的相關性的圖形。
通過進行與上述關於RAD介質的CNR的功率相關性的實驗相類似的實驗，獲得CNR。記錄標記的長度為0.20μm，並且在讀出期間，磁光記錄介質的圓周速率為7.5m/s。
圖16所示的圖形的橫軸表示讀出光束的功率Pr(單位為mW)，圖17所示的圖形的橫軸表示記錄光束的功率Pw(單位為mW)。圖16和17所示的圖形的縱軸表示CNR(單位為dB)。在圖16和17中，連接所繪製的圓的實線表示對於圖16所示的第三實施例的磁光記錄介質3的結果，連接所繪製的三角形的實線表示對於圖15所示的具有單個散熱層91的磁光記錄介質9的結果。
如圖16所示，第三實施例的磁光記錄介質3的最佳Pr比具有單個散熱層的磁光記錄介質9的最佳Pr高約1.0mW。此外，第三實施例的磁光記錄介質3在最佳Pr處的CNR值比具有單個散熱層的磁光記錄介質9的高約2dB或更多，即是45dB或者更大，因此對於實際使用是足夠高的。如圖17所示，第三實施例的磁光記錄介質3的最佳Pw比具有單個散熱層的磁光記錄介質9的最佳Pw低約1mW。
還測量了第三實施例的磁光記錄介質3和具有單個散熱層的磁光記錄介質9的擦除噪聲水平。測量結果將在下面描述。
圖18是示出了圖14所示的磁光記錄介質和圖15所示的磁光記錄介質的擦除噪聲的測量結果的圖形。
圖18所示的圖形的橫軸表示頻率(單位為MHz)，縱軸表示擦除噪聲水平。具有單個散熱層的磁光記錄介質9的歸一化最大擦除噪聲水平為1，各噪聲水平被表示為對其的比值。在圖18中示出的實線181表示圖14所示的第三實施例的磁光記錄介質3的擦除噪聲，實線182表示圖15所示的具有單個散熱層的磁光記錄介質9的擦除噪聲。由實線以及橫軸和縱軸所包圍的面積等價於磁光記錄介質在所有被測頻率下的擦除噪聲水平。從圖18中的圖形可以看出，通過設置分隔層來將散熱層分成兩層，可以減小DWDD介質的擦除噪聲。
從上述的結果可以看出，如果本發明被應用於DWDD介質，則DWDD介質在讀出期間可以利用高功率雷射束進行照射，而不增大介質噪聲，此外，在記錄期間，通過利用中等功率雷射束進行照射，可以提供足以減小記錄層矯頑磁力的熱。應該注意，本發明不限於DWDD介質，而是也可以應用於其他的擴展系統介質，例如MAMMOS(MagneticallyAmplified MO Sysytem，磁性放大MO系統)介質。
上述的本發明的三個實施例的所有記錄介質要求在讀出操作期間利用光束進行照射。但是，本發明可以應用於在讀出操作期間不需要光束照射的磁光記錄介質。例如，本發明可以應用於所謂的硬碟型磁光記錄介質，其中，在讀出期間，通過探測記錄層的磁通量而不是利用光束進行照射，從該介質讀出信息。針對磁記錄裝置的實施例將描述將本發明的磁光記錄介質應用於硬碟型磁光記錄介質的示例。
圖19是示意性地示出了磁記錄裝置的一個實施例的構造的示圖，其中該裝置將信息記錄在硬碟型磁光記錄介質上，並讀出所記錄的信息。
圖19中所示的磁光記錄介質100具有2.5英寸的盤直徑，並包括平板玻璃襯底110和在玻璃襯底110上的前照射分層結構120。分層結構120包括依次被堆疊在玻璃襯底110側上的第一散熱層、分隔層、第二散熱層、記錄層、保護層和潤滑劑層。第一散熱層是10nm厚的合金膜。其具體組成為96at％的Ag、1at％的Pd、1at％的Cu和2at％的Si。分隔層是5nm厚的SiN膜。第二散熱層是30nm厚的合金膜，具有比第一散熱層低的導熱率。其具體組成為94at％的Ag、1at％的Pd、1at％的Cu和4at％的Si。記錄層是25nm厚的TbFeCo磁性膜，其具體組成為21at％的Tb、40at％的Fe和39at％的Co。保護層包括3nm厚的SiN膜、形成在SiN膜上的1nm厚的Cr膜以及形成在Cr膜上的1nm厚的C膜。潤滑劑層是厚度約1nm層，其通過利用旋塗來塗敷碳氟樹脂而形成在保護層上。
圖19中示出的作為本發明第一磁記錄裝置示例的磁記錄裝置200藉助軸251，以預定旋轉速率旋轉磁光記錄介質100。磁光記錄介質100的記錄層被來自雷射二極體253的雷射束照射。通過準直透鏡254控制雷射束，以產生平行光束，然後使其穿過分束器255，由設置在光頭滑塊258上的物鏡256進行聚集，以聚焦在記錄層上。雷射二極體253由雷射驅動電路263進行脈衝調製，使得可以提供高水平光功率和低水平光功率輸出。
在記錄信息期間，雷射驅動電路263使得照射記錄層的雷射發生，並且發射。然後，記錄線圈259將沿該圖的向上方向的具有預定強度的直流磁場施加到雷射斑點附近，由此在磁疇中記錄來自向上的磁場的信息，其中，雷射斑點通過被控制用於記錄的雷射束的照射而形成在記錄層的表面上。同樣，通過施加向下的磁場，來自向下磁場的信息也可以被記錄在磁疇中。通過將記錄線圈259靠近記錄層放置，可以實現記錄線圈259尺寸的明顯減小。足夠小的記錄線圈259可以允許進行磁場調製記錄。記錄線圈259由記錄線圈驅動電路267控制。光頭滑塊258、記錄線圈259和其他元件構成了磁光記錄部分。
從記錄層反射的光的光路被分束器255改變至此圖的右手側，並且被光電探測器264轉換成電信號，並且聚焦信號探測電路265探測聚焦方向。在聚焦信號探測電路265中探測出的聚焦方向控制聚焦線圈驅動電路266，以饋送聚焦電流通過聚焦線圈257，其中所述聚焦線圈257沿此圖中的向上和向下方向移動物鏡256，以控制雷射斑點使其會聚在記錄層上。
在讀出期間，作為用於探測磁通量的元件而設置在磁頭滑塊261上的元件的磁讀出元件260探測磁疇中的變化(探測與磁疇的磁化強度方向相對應的磁通量)，並且讀出元件驅動探測電路262允許以高的CNR讀出被高密度記錄的信息。磁讀出元件260、磁頭滑塊261以及其他元件構成了磁讀出部分。
下面將描述圖19中所示的磁光記錄介質100的矯頑磁力和飽和磁化強度與溫度的相關性。
圖20是示出了圖19中所示的磁光記錄介質的矯頑磁力和飽和磁化強度隨溫度的變化的圖形。
圖20中示出的圖形的橫軸表示溫度(攝氏度)。圖形的縱軸表示矯頑磁力(kOe)和飽和磁化強度(emu/cc)，實線表示圖19所示的磁光記錄介質100的矯頑磁力，虛線表示磁光記錄介質100的飽和磁化強度。
如由圖中的實線所指出的，圖19所示的磁光記錄介質100的矯頑磁力在室溫下為10kOe或者更大，其隨溫度的升高而降低，並且在約350℃下達到0。通過將記錄層加熱到某個溫度可以進行記錄，在該溫度下得到使得可以利用由設置在圖19所示的光滑塊258上的記錄線圈259所產生的記錄磁場進行記錄的矯頑磁力。
圖19所示的磁光記錄介質100的飽和磁化強度的值在室溫下為大於或者等於100emu/cc。因此，藉助傳統的磁阻元件，可以讀出來自記錄標記的磁通量。
參考圖21，下面將描述用於圖19所示的磁光記錄介質100的信息記錄/讀出方法。
圖21是示出了根據本發明的信息記錄/讀出方法的一個實施例的流程圖。
為了將信息記錄在圖19所示的磁光記錄介質100上，在通過由光照射加熱磁光記錄介質100來降低記錄層的矯頑磁力的情況下，施加磁場(記錄步驟S1)。這導致磁疇被記錄在記錄層上。
為了讀出記錄在圖19所示的磁光記錄介質100上的信息，來自被記錄在記錄層上的磁疇的漏磁通量被探測(讀出步驟S2)。這允許讀出信號被獲得。
下面將描述圖19所示的磁光記錄介質100的CNR與雷射記錄功率的相關性。
圖22是示出了圖19所示的磁光記錄介質的CNR隨雷射記錄功率的變化的示例的圖形。
圖22示出的圖形的橫軸表示雷射記錄功率(mW)，縱軸表示CNR(dB)。該圖形中的實線表示圖19所示的磁光記錄介質的CNR特性。該圖形中的虛線將稍後進行描述。
此處，記錄磁場為400奧斯特。當上述的在光束照射下對其進行讀出操作的光讀出記錄介質上的記錄標記的尺寸為約0.2到0.3μm時，通過探測磁通量對其進行讀出操作的磁讀出記錄介質上的記錄標記的尺寸為50nm。
所使用的磁頭滑塊的讀出芯(reproduction core)的寬度為0.2μm，屏蔽間隙長度為0.09μm。記錄雷射的波長為405nm，物鏡的數值孔徑NA為0.85。
如圖22所示，在15mW的雷射記錄功率下，讀出特性變得幾乎飽和。磁讀出操作可以允許從小至50nm的標記進行讀出，並且與光讀出相比顯著改善了讀出特性。
下面將描述將信息記錄在磁讀出記錄介質上並且讀出被記錄信息的磁記錄裝置的其他實施例。圖19所示的磁記錄裝置200具有兩個滑塊，即光頭滑塊258和磁頭滑塊261，而下面所描述磁記錄裝置具有將這些滑塊組合在一起的一個滑塊。
圖23是示意性示出了具有組合滑塊的磁記錄裝置的組合滑塊的構造的示圖。
首先將描述磁記錄裝置對其進行記錄/讀出操作的磁光記錄介質。雖然類似於上述的介質，該磁光記錄介質具有處在玻璃襯底上的第一散熱層、分隔層、第二散熱層、記錄層、保護層以及潤滑劑層，但是其在第一和第二散熱層的材料上不同於上述的介質。就是說，圖19示出的磁光記錄介質100的第一和第二散熱層由非磁性材料製成，而此磁光記錄介質的第一和第二散熱層由提供散熱作用的軟磁材料製成。諸如AL-或Ag-基的金屬之類的金屬具有高的導熱率。即使諸如Co合金或者Fe合金之類的典型磁性材料的導熱率也遠高於用作分隔層的電介質材料。此外，因為記錄線圈的磁場可以被集中在記錄層上，所以通過使用軟磁材料，可以提供大的磁場。
厚度為20nm的FeAlC軟磁性膜被用作磁光記錄介質的第一散熱層。厚度為30nm的FeSiC軟磁性膜被用作第二散熱層。此磁光記錄介質此後被稱為具有軟磁性膜的磁光記錄介質。
類似於圖19所示的磁光記錄介質的分隔層，具有軟磁性膜的磁光記錄介質的分隔層為5nm厚的SiN膜。雖然類似於圖19所示的磁光記錄介質的記錄層，記錄層為TbFeCo磁性膜，但是1nm厚的SiN層和1nm厚的Pt層按此次序被形成在第二散熱層上，以防止交換結合力作用在是FeSiC軟磁性膜的第二散熱層與TbFeCo磁性膜之間。形成在 SiN/Pt層的表面上的是高度差小於10nm的凸起和凹入的精細圖案。第二散熱層反映該凸起和凹入的精細圖案，使其具有柱結構(column structure)，因此改善了記錄解析度。圖22中的虛線表示具有軟磁性膜的磁光記錄介質的CNR特性與雷射記錄功率的關係。CNR特性是基於這樣的測量結果，其中該測量是在與測量圖19所示的具有非磁性膜的磁光記錄介質的CNR特性與雷射記錄功率的關係的條件相同的條件下進行的。從圖22所示的虛線和實線之間的比較可以看出，由虛線指示的在具有軟磁性膜的磁光記錄介質上進行記錄所需的功率，低於由實線指示的在具有非磁性膜的磁光記錄介質100上進行記錄所需的功率。這是因為具有軟磁性膜的磁光記錄介質的第一和第二散熱層的導熱率比具有非磁性膜的磁光記錄介質100中的低。此外，具有軟磁性膜的磁光記錄介質的CNR比具有非磁性膜的磁光記錄介質100的CNR高一些。CNR的這種提高很大程度上歸因於這樣的效應具有軟磁性膜的磁光記錄介質上的磁場大於具有非磁性膜的磁光記錄介質100上的磁場。
其一部分被示於圖23的磁記錄裝置400具有滑塊470，組合頭471被設置在該滑塊470上。
圖23的(A)部分示出了滑塊470，其中組合頭471被設置在滑塊470的滑塊襯底475的一端。在此圖中，磁光記錄介質從圖中的左手側向右手側移動。
圖23的(B)部分是從圖23的(A)部分中的箭頭B的方向觀察的滑塊的示圖。就是說，其是從滑塊表面(面向記錄介質的表面)觀察的滑塊的示圖。圖23的(B)部分的下側對應於圖23的(A)部分的左手側，而圖23的(B)部分的上側對應於圖23的(A)部分的右手側。
圖23的(C)部分是從圖23的(A)部分中的箭頭C的方向觀察的滑塊的示圖。就是說，其是組合頭471的側示圖；圖23的(C)部分的下側對應於圖23的(A)部分的下側，而圖23的(C)部分的上側對應於圖23的(A)部分的上側。
圖23的(A)部分中所示的組合頭471是圖23(B)和圖23(C)所示的雷射照射部分472、記錄線圈473以及磁讀出元件(磁阻元件474)的組合。波導型光學器件被設置在雷射照射部分472中。雷射照射部分472包括雷射二極體4721、光入口4722、波導4723和光圈4724。記錄線圈473被置於光圈4724後部，要被施加到磁光記錄介質的光被發射通過所述光圈4724。被從圖23的(A)部分中省略的記錄線圈473被置於光圈4724的右側。因為在磁光記錄介質被高速旋轉時，其中的溫度實際上升的位置在斑點位置的後方(圖23的(A)部分的右側)，所以記錄線圈473被置於該位置。探測磁通量的磁阻元件474被置於光圈4724和記錄線圈473之間。
滑塊襯底475由AlTiC製成。在晶片加工時，多個組合頭可以被形成在AlTiC襯底上。這與用於製造磁碟頭的方法是相同的方法。參考圖23的(B)部分，下面將描述製造工藝。
首先，基礎層(被平坦化的層4751的一部分)被形成到圖23的(B)部分中的水平面(1)，以便平坦化滑塊襯底475的表面475a。然後，用作光屏蔽部分4752的Au被沉積到圖23的(B)部分中的水平面(3)。Au膜的厚度為100nm。然後，被沉積的Au的表面通過光刻技術(利用光刻膠和刻蝕的工藝)被圖案化到圖中的水平面(2)。在其頂面，在對應於光圈4724的部分和其他非必要部分被光刻膠掩蔽的同時，Au被再次沉積到圖中的水平面(3)。然後，通過剝離法或者其他方法去除光刻膠，以形成光圈4724和光屏蔽部分4752。在圖中，這樣形成的光圈4724具有100nm的寬度和60nm的高度，並且光屏蔽部分4752的厚度為50nm。
然後氧化鋁通過濺射被形成在光屏蔽部分4752上，並且被拋光以平坦化，來形成平坦化的層4751。200nm厚的坡莫合金(第一屏蔽層4754)被形成在平坦化的層4751上，然後利用光刻術被圖案化，以形成作為用於探測磁通量的元件的磁阻元件474。200nm厚的FeCo膜(第二屏蔽層4755)被形成在其上。然後，1微米的保護膜(resist)被形成，並且記錄線圈473和記錄磁極480被形成在其上。記錄磁極480具有100nm的寬度和50nm的高度。記錄線圈473和記錄磁極480充當用於向記錄介質施加磁場的元件。
這樣，多個組合頭471被形成在單個晶片上並且被從晶片切割，其中的每一個被用作滑塊470的部件。
圖23的(C)部分示出了記錄線圈473，所述記錄線圈473沒有在圖23的(B)部分中詳細示出。此處，第二屏蔽層4755和記錄磁極480在垂直方向上(圖23的(B)部分中的垂直方向和圖23的(C)部分中的紙平面的法向)通過FeCo連接，並且在磁路中不存在間隙。來自雷射二極體4721的雷射束從光入口4722被導入波導4723，使得光可以通過光圈4724被投射(施加)到記錄介質上。
圖25示出了這樣的組合頭471的記錄/讀出特性的研究結果。
圖24是示出了圖23所示的磁光記錄介質的CNR隨記錄電流的變化的示例的圖形。
圖24中的圖形的橫軸表示記錄電流(mA)，縱軸表示CNR(dB)。所測量的標記長度為50nm。圖中的實線表示圖19所示的具有非磁性膜的磁光記錄介質的CNR特性，虛線表示具有軟磁性膜的磁光記錄介質的CNR特性。如從圖24中的圖形可以看到的，利用軟磁性膜的磁光記錄介質具有低記錄電流的高CNR特性。對具有軟磁性膜的磁光記錄介質，來自記錄磁極480的磁通在返回到第二屏蔽層4755之前穿過軟磁性膜，因此相對於將被記錄的磁疇，磁場較大。
具有軟磁性膜的磁光記錄介質使得能夠利用低雷射記錄功率進行記錄20mA的記錄電流Iw(通過記錄線圈的電流)對於記錄來說是足夠大的。此外，通過磁阻元件177的感應電流Is為3mA。這些值在典型的磁記錄中所使用的值的數量級上。
權利要求
1.一種磁光記錄介質，包括襯底；第一散熱層，所述第一散熱層形成在所述襯底上，並具有預定的高導熱率；分隔層，所述分隔層形成在所述第一散熱層上，並具有比所述高導熱率低的低導熱率；第二散熱層，所述第二散熱層形成在所述分隔層上，並具有比所述低導熱率高但比所述高導熱率低的預定導熱率；和記錄層，所述記錄層形成在所述散熱層的上方，並且數據通過記錄光的照射和磁場的施加被記錄在所述記錄層上。
2.根據權利要求1所述的磁光記錄介質，其中，所述第一和第二散熱層中的每一個是具有從Al、Ag、Au和Pt組成的組中選擇的一種元素作為主要組分，並且被添加了從Cu、Pd、Si、Cr、Ti和Co組成的組中選擇的至少一種元素的層。
3.根據權利要求1所述的磁光記錄介質，其中，所述第一和第二散熱層中的每一個由非磁性材料製成。
4.根據權利要求1所述的磁光記錄介質，其中，所述分隔層由包含從Si元素、Al元素和C元素組成的組中選擇的至少一種元素的材料製成，或者由從Si氮化物、Si氧化物、Si碳化物、Al氮化物、Al氧化物、Fe碳化物、Zn硫化物和Zn氧化物組成的組中選擇的一種化合物製成。
5.根據權利要求1所述的磁光記錄介質，其中，所述第二散熱層的表面比所述第一散熱層的表面更光滑。
6.根據權利要求5所述的磁光記錄介質，其中，所述分隔層的表面比所述第二散熱層的表面更光滑。
7.一種信息記錄/讀出方法，包括記錄步驟，所述記錄步驟通過記錄光的照射和磁場的施加，將信息記錄在磁光記錄介質上，所述磁光記錄介質具有襯底、形成在所述襯底上並具有預定的高導熱率的第一散熱層、形成在所述第一散熱層上並具有比所述高導熱率低的低導熱率的分隔層、形成在所述分隔層上並具有比所述低導熱率高但比所述高導熱率低的預定導熱率的第二散熱層；和記錄層，所述記錄層形成在所述散熱層的上方，並且數據通過記錄光的照射和磁場的施加被記錄在所述記錄層上；以及讀出步驟，所述讀出步驟通過探測所述記錄層的磁通量，從與所述襯底相對的所述記錄層的一側磁性地讀出信息。
8.一種磁記錄裝置，包括記錄部分，所述記錄部分通過記錄光的照射和磁場的施加，將信息記錄在磁光記錄介質上，所述磁光記錄介質具有襯底、形成在所述襯底上並具有預定的高導熱率的第一散熱層、形成在所述第一散熱層上並具有比所述高導熱率低的低導熱率的分隔層、形成在所述分隔層上並具有比所述低導熱率高但比所述高導熱率低的預定導熱率的第二散熱層；和記錄層，所述記錄層形成在所述散熱層的上方，並且數據通過記錄光的照射和磁場的施加被記錄在所述記錄層上；和讀出部分，所述讀出部分通過探測所述記錄層的磁通量，從與所述襯底相對的所述記錄層的一側磁性地讀出信息。
9.一種包含單個滑塊的磁性記錄裝置，所述單個滑塊包括光照射元件，所述光照射元件用光照射磁光記錄介質，以加熱所述磁光記錄介質的記錄層，所述磁光記錄介質具有襯底、形成在所述襯底上並具有預定的高導熱率的第一散熱層、形成在所述第一散熱層上並具有比所述高導熱率低的低導熱率的分隔層、形成在所述分隔層上並具有比所述低導熱率高但比所述高導熱率低的預定導熱率的第二散熱層；和記錄層，所述記錄層形成在所述散熱層的上方，並且數據通過記錄光的照射和磁場的施加被記錄在所述記錄層上；磁場施加元件，所述磁場施加元件將磁場施加到所述記錄層；和磁通量探測元件，所述磁通量探測元件探測所述記錄層的磁通量。
全文摘要
本發明涉及具有記錄層的磁光記錄介質，該介質在記錄層側被記錄光照射並被施加磁場，其中通過記錄光的照射和磁場的施加，數據被記錄到記錄層上。本發明的目的是提供一種磁光記錄介質，它能夠在讀出期間用高功率雷射束照射而不增大噪聲，並且其記錄層在記錄期間可以用中等功率雷射束充分加熱以減小其矯頑磁力。該磁光記錄介質包括襯底；形成在襯底上並具有預定的高導熱率第一散熱層；形成在第一散熱層上並具有比所述高導熱率低的低導熱率的分隔層；形成在分隔層上並具有比所述低導熱率高但比所述高導熱率低的預定導熱率的第二散熱層；和記錄層，該記錄層形成在散熱層的上方，並且數據通過記錄光的照射和磁場的施加被記錄到所述記錄層上。
文檔編號G11B5/73GK1692419SQ20038010055
公開日2005年11月2日 申請日期2003年10月24日 優先權日2002年10月25日
發明者上村拓也, 田中努, 玉野井健, 松本幸治 申請人:富士通株式會社