DE3124573A1

DE3124573A1 - Magneto-optisches speicherelement

Info

Publication number: DE3124573A1
Application number: DE19813124573
Authority: DE
Inventors: Toshihisa Nara Deguchi; Kenji Yao Osaka Ohta; Akira Takahashi
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1980-06-23
Filing date: 1981-06-23
Publication date: 1982-03-18
Also published as: GB2081537B; FR2485241A1; DE3124573C2; FR2485241B1; GB2081537A; US4414650A

Description

M 2155 M3

Magneto-optisches Speicherelement

Die Erfindung betrifft ein magneto-optisches Speicherelement, bei dem das Schreiben, Lesen und Löschen von Information durch Anwendung eines Laserstrahlenbündels bewirkt wird.

In den letzten Jahren hat man beträchtliche Anstrengungen auf die Entwicklung eines optischen Speichermediums gerichtet, das verschiedene Anforderungen erfüllt, einschließlich hoher Dichte, großer Kapazität und hoher Zugriffsgeschwindigkeit.

Aus einem weiten Bereich verschiedener optischer Speichermedien sind magneto-optische Speicherelemente mit einer senkrechten Magnetisierungsschicht als Speichermaterial höchst attraktiv, und zwar aufgrund ihres einzigartigen Vorteils, daß Information nach ihrer Verwendung gelöscht und neue Information aufgeschrieben werden kann. Den magneto-optischen Speicherelementen haftet jedoch der Nachteil an, daß sie schwache Wiedergabesignale erzeugen und ein schlechtes Rausch/Signal-Verhältnis (S/N-Verhältnis) aufweisen. Speziell wenn die Informationswiedergabe auf von den magneto-optischen Elementen reflektiertem Licht beruht, d„h„ wenn ein Kerr-Effekt-Wiedergabesystern verwendet wird, ist der Kerr-Drehwinkel des magnetischen Materials klein und ist eine Verbesserung hinsichtlich des S/N-Verhältnisses nahezu unmöglich. Aus diesem Grund sind beim Stand der Technik

Bemühungen zu dem Versuch unternommen worden, den Kerr-Drehwinkel zu vergrößern; das magnetische Material als Aufzeichnungsmedium zu verbessern; und eine dielektrische Schicht wie SiO und SiO₂ aufzubringen. Als ein Beispiel für letzteres ist in "IEEE Trans, on Mag.", Bd. Mag-16, Nr. 5, 1980, S. 1194, beispielsweise berichtet worden, daß durch Aufbringen einer SiO-Beschichtung auf eine magnetische TbFe-Dünnschicht der Kerr-Drehwinkel von 0,15° auf 0,6° erhöht worden ist. Das Aufbringen einer solchen dielektrischen Beschichtung auf eine Magnetschicht vergrößert zwar den Kerr-Drehwinkel, verringert jedoch andererseits die Menge des reflektierten Lichtes (beispielsweise fällt bei der zuvor erwähnten Kombination von TbFe und SiO die Menge des reflektierten Lichtes von 50% auf 10% ab)ο Eine Verbesserung hinsichtlich des S/N-Verhältnisses ist daher nicht in einem theoretischen Ausmaß zu erwarten. Für den Fall, daß eine dielektrische Dünnschicht aufgebracht worden ist, die typischerweise aus SiO und SiO₂ besteht, kann sie das Magnetmaterial nicht gegen Korrosion schützen. Es ist auch unmöglich, Aufzeichnungs-Bits abzufühlen, wenn der Durchmesser der Aufzeichnungs-Bits im Größenbereich von 1um liegt und Schmutz oder andere Fremdkörper einen Durchmesser von etwa

1 μπι aufweisen. Es ist daher wünschenswert, daß die Dicke der Speicherelemente für eine praktische Anwendung zwischen 0,5 und

2 mm liegt. Diese Anforderung steht jedoch im Konflikt zu dem zuvor besprochenen Erfordernis der Erhöhung des Kerr-Drehwinkels.

Inzwischen ist folgende Lösung vorgeschlagen worden: Eine amorphe Magnetschicht wie DyFe wird auf ein Granatsubstrat aufgebracht,und auf der DyFe-Schicht aufgezeichnete Information wird zum Auslesen auf das Granatsubstrat mit gutem S/N-Verhältnis übertragen (z.B. "Digest of the Fourth Annual

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Conference on Magnetics in Japan", 5a B-4). Diese Methode scheint jedoch nicht zur Anwendung für einen Speicher großer Kapazität geeignet zu sein, und zwar aufgrund der Schwierigkeit bei der Herstellung eines Speichermediums großer Fläche.

Abgesehen von den vorausgehenden Problemen ist eine hochdichte Aufzeichnung für optische Speicherelemente unerläßlich,-Da der Durchmesser dex Aufzeichnungs-Bits im Größenbereich von 1 μΐη liegt, wie bereits erwähnt worden ist, ist während des Schreibens, Lesens und Löschens eine Servotechnik einschließlich eines Fokussier-Servomechanismus und eines Spur-Servomechanismus nötig= Sonst ist ein Aufzeichnungsmechanismus erforderlich, der dann aber für eine praktische Anwendung zu koitplex und genau sein muß. Anders als das Videoplattengerät von Philips vom Typ MCA, das lediglich zuvor aufgezeichnete Aufzeichnungsinformation wiederzugeben braucht, sollte die magneto-optische Aufzeichnungsvorrichtung neue Information an der Stelle schreiben, wo keine Information enthalten ist, wenn der Spur-Servomechanismus in Verwendung ist. Es ist daher wünschenswert, daß zur Unterstützung des Servomechanismus Führungsspuren parallel zu Signalaufzeichnungsspuren gebildet sind.

Es wird daher mit der vorliegenden Erfindung ein magneto-optischens Speichermedium verfügbar gemacht, bei dem Führungsspuren für einen Servomechanismus verfügbar sind, mit einer magnetooptischen Steigerung ohne Verringerung der Menge reflektierten Lichtes.

Im allgemeinsten Sinn betrachtet zeichnet sich die vorliegende Erfindung aus durch ein magneto-optisches Speichermedium mit einem Reflektor, der ein Reflexionsvermögen aufweist, das für zur Informationswiedergabe verwendetes Licht geeignet ist, und

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durch eine magneto-optische Magnetisierungsschicht, die auf den Reflektor aufgebracht ist. Wenn Licht zur Informationswiedergabe aufgebracht wird, trifft es auf die Magnetisierungsschicht auf und erreicht den Reflektor. Das durch den Reflektor und die Magnetisierungsschicht reflektierte Licht wird zur Informationswiedergabe verwendet. Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen magneto-optisehen Speichermediums ist auf ein transparentes Substrat eine Magnetschicht mit einer senkrecht zu ihrer Oberfläche verlaufenden Achse leichter Magnetisierbarkeit aufgebracht, über der Magnetisierungsschicht liegt eine reflektierende Beschichtung, die in Streifenform gebracht ist.

Die Erfindung und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden nun anhand von Ausführungsformen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsseitenansicht eines Teils eines magneto-optischen Speicherelements gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine grafische Darstellung der Abhängigkeit des Kerr-Drehwinkels einer GeTbFe-Schicht von der Dicke einer reflektierenden Beschichtung;

Fig. 3 eine teilweise vergrößerte Querschnittsseitenansicht .im Fall der Beleuchtung des magneto-optischen Speicherelements mit einem Laserstrahlenbündel; und

Fig. 4 eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht eines magneto-optischen Speicherelements gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine teilweise vergrößerte Querschnittsseitenansicht eines magneto-optischen Speicherelements gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Auf einem Substrat 1 aus Glas oder Kunststoff wie PMMA (Polymethylmethacrylat) ist eine Schicht 2 senkrechter Magnetisierung aus amorphem ferromagnetischen Material, das aus Seltene-Erden-Metall und einem Übergangsmetall, beispielsweise GdTbFe und TbDyFe, besteht, niedergeschlagen, und zwar durch Aufstäuben, Aufdampfen oder andere bekannte Methoden, über der amorphen Schicht 2 liegt eine transparente dielektrische Schicht 3, typischerweise aus SiO„, SiO, MgF, TiO „ oder dergleichen, über der wiederum eine Reflektorschicht liegt, die aus Cu, Au, Ag, Zn, Sn o. dgl. gemacht ist und eine streifenförmige Konfiguration aufxtfeist. Wenn sie auch von der Wellenlänge des bei der optischen Speichervorrichtung verwendeten Laserstrahlenbündels, der Art der amorphen Schicht 2 und der Art der Reflektorschicht 4 abhängt, liegt die optimale Dicke der amorphen Schicht 2 im Bereich von 50 bis 300 K (5 bis 30 nm). Bei einer GdTbFe-Schicht, einem HeNe-Laser und einer Cu-Reflektorschicht liegt sie genauer gesagt bei etwa 150 Ä (15 nm),und bei einer GeTbFe-Schicht, einem 8300 Ä-Halbleiterlaser und einer Cu-Reflektorschicht liegt sie etwa bei 200 Ä (20 nm). Fig. 2 zeigt die Beziehung zwischen der Dicke des GdTbFe und dem Kerr-Drehwinkel speziell für den Fall von Cu- und Al-Reflektorschichten. Die verwendete Wellenlänge betrug 6328 Ά (632,8 nm)„ Zieht man die Tatsache in Betracht, daß der Kerr-Drehwinkel mit lediglich der GdTbFe-Schicht 0,27° beträgt, ist es klar, daß die GdTbFe-Schicht Überlegenheit über andere amorphe Schichten aufweist. Mit Ag- und Au-Reflektorschichten ist dieselbe Kennlinie wie mit der Cu-Schicht erhältlich. Die transparente dielektrische Schicht 3 ist als eine Wärmeisolierschicht vorgesehen, um zu verhindern, daß auf die Magnetschicht 2 aufgebrachte Wärme in die Reflektorschicht 4 ent-

weicht, wenn die Curie-Punktaiifzeichnung oder die Ko^pensationspunktaufzeichnung auf der amorphen Magnetschicht 2 ausgeführt wird. Der Kerr-Drehwinkel ist stark von der Dicke der dielektrischen Schicht 3 beeinflußt. Demgemäß wird die Dicke der dielektrischen Schicht 3 geeignet ausgewählt, und zwar basierend auf der Art der Magnetschicht 2, der dielektrischen Schicht 3 und der Reflektorschicht 4, der verwendeten Wellenlänge usw. Wenn beispielsweise eine GdTbFe-Schicht, eine dielektrische SiO₂-Schicht und eine Cu-Reflektorschicht und ein HeNe-Laser mit einer Wellenlänge von 6328 Ä (63 2,8 nm) verwendet werden, ist eine Dicke der SiO₂-Schicht von etwa 2000 Ä (200 nm) zu bevorzugen. Wenn ein Halbleiterlaser mit einer Wellenlänge von 8300 Ä (830 nm) verwendet wird, ist eine Dicke von etwa 2700 A (270 nm) zu bevorzugen.

Es ist generell wesentlich, daß die Dicke der dielektrischen Schicht 3 ein ganzzahliges Vielfaches von \l2xi ist, wobei \ die Wellenlänge einer Lichtquelle und η der Brechnungsindex der dielektrischen Schicht 3 sind. In der Reflektorschicht 4 sind streifenförmige Führungsspuren gebildet. Alternativ dazu können streifenförmige Spuren gebildet werden, die in einem gegebenen Intervall Information in Verbindung mit Spur-Identifizierungszahlen und, falls erforderlich, Sektor-Identifizierungszahlen tragen. Eine Kleberschicht 5 dient zum Schutz der Reflektorschicht 4 mit den Führungsspuren und ist durch einen geeigneten Kleber gebildet, der gute Haftung zwischen einem Träger 6 und der Reflektorschicht 4 zeigt.

Fig. 3 zeigt das erfindungsgemäße magneto-optische Speichermedium im Betrieb. Ein Laserstrahlenbündel 9, das durch eine Kondensorlinse 10 fokussiert wird, wird auf die Spuren 7 mit

der Reflektorschicht 7 gerichtet, so daß das Schreiben, Lesen und Löschen von Information ausgeführt wird, während ein Teil 11 der Magnetschicht, die der Reflektorschicht 7 entspricht, als Aufzeichnungsspur dient. Dadurch, daß die Reflektorschicht 7 vorgesehen ist, ist es möglich, den Kerr-Drehwinkel mit einem verbesserten S/N-Verhältnis während des Lesens zu vergrößern, überdies kann man dadurch, daß die dielektrische Schicht 3 vorgesehen ist, verhindern, daß Wärme in die Reflektorschicht 7 entweicht, mit einer reduzierten Laserenergie während des Schreibens. Der übrige Teil 8 der Magnetschicht, der nicht dem Laserstrahlenbündel entspricht, wird zum Zweck von Führungsspuren verwendet. Da vom restlichen Teil 8 wenig Licht zurückkommt, ist es leicht festzustellen, wenn das Laserstrahlenbündel aus den Aufzeichnungsspuren 11 herausläuft.

Fig„ 4 zeigt eine teilweise vergrößerte Querschnittsseitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Der unterschied zur vorausgehenden Ausführungsform besteht darin, daß zwischen dem Substrat T aus Glas oder PMMA-Harz und der Magnetschicht 2 eine dielektrische Schicht 12 vorgesehen ist mit einem Brechungsindex, der größer ist als der Brechungsindex des Substrats 1 (beispielsweise ZnS, SiO oder TiO-). Ansonsten stimmt die zweite Ausführungsform mit der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform überein. Zweck der dielektrischen Schicht 12 ist es, den Kerr-Drehwinkel weiter zu vergrößern und das S/N-Verhältnis zu verbessern, und zwar im Vergleich zum magnetooptischen Speicherelement nach Fig. 1.

Ein signifikantes Merkmal der Erfindung beruht darin, daß die Reflektorbeschichtung vorgesehen ist zur magneto-optisehen Steigerung. Ferner ist die Reflektorbeschichtung streifenförmig, um Führungsspuren festzulegen. Im Rahmen der Erfindung sind

natürlich verschiedene Konfigurationen anwendbar. Als Materialien für die Magnetschicht können beispielsweise verwendet werden: GdBiFe, GdSnFe, GdPbFe, GdYFe, TbFe, DyFe, MnBi und MnBiCu zusätzlich zu den bereits erwähnten Materialien GdTbFe und DyTbFe. Außerdem kann man den Träger 6 weglassen, solange die Kleberschicht 5 eine ausreichende physikalische Stärke aufweist. Das magneto-optische Speichermedium kann eine Doppelseiten-Konfiguration aufweisen, die ein Paar auf dem Träger 6 angeordnete Schichtstrukturen aus den Schichten 1 bis 4 aufweist. Die Führungsspuren können durch chemisches Ätzen, Trockenätzen oder Laser-Schneiden gebildet werden. Es ist ferner zu bevorzugen, daß die Magnetschicht gegenüber der Umgebung geschützt und abgeschirmt wird, um ein Korrosionsproblem wegen der Verwendung der Kleberschicht zu vermeiden.

Leerseite

Claims

Magneto-optisches Speicherelement

Prioritäten: 55- 85695 - 23 „ Juni 1980 - Japan 55-101604 - 23. Juli 1980 - Japan 56- 70284 - 08. Mai 1981 - Japan

Patentansprüche

'\jj Magneto-optisches Speichermedium,, gekennzeichnet durch einen Reflektor (4) mit geeignetem Reflexionsvermögen für zur Informationswiedergabe verwendetes Licht und durch eine auf den Reflektor (4) aufgebrachte magneto-optische Magnetisierungsschicht (2), wobei zur Informationswiedergabe aufgestrahltes Licht auf die Magnetisierungsschicht (2) auftrifft und den Reflektor (4) erreicht und das vom Reflektor (4) und der Magnetisierüngsschicht (2) reflektierte Licht zur Informationswiedergabe genutzt wird.

POSTSCHECKKONTO; MÖNCHEN 501 75 - E03 · BANKKONTO: DEUTSCHE BANK A.G. MÖNCHEN. LEOPOLDSTRASSE 71, KONTO-NR. 60/35 7S4
2. Magneto-optisches Speichermedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Schicht (2) eine senkrecht zu ihrer Oberfläche verlaufende Achse leichter Magnetisierung aufweist.
3. Magneto-optisches Speichermedium nach Anspruch 1 oder 2/ dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Schicht (4) zur Festlegung von Führungsspuren (7) streifenförmig konfiguriert ist.