DE3421077C2 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung betrifft einen magneto-optischen Aufzeich­ nungsträger nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Schichten aus amorphen Legierungen sind bisher für magneto- optische Aufzeichnungsschichten als erfolgversprechend unter dem Gesichtspunkt des Wirkungsgrades beim Aufzeichnen und beim Auslesen angesehen worden. Besonders eine Schicht aus einer ternären amorphen Legierung, die aus dem ternären System Gd-Tb-Fe besteht, ist wegen der niedrigen Curie- Temperatur von etwa 150°C und eines großen Kerr-Drehwinkels eine gute Aufzeichnungsschicht. Sie weist jedoch die Nachteile auf, daß es schwierig ist, die Aufzeichnungs­ empfindlichkeit und das S/N-Verhältnis beim Auslesen bei alleiniger Anwendung einer magnetischen Aufzeichnungs­ schicht zu verbessern, so daß der Versuch gemacht worden ist, den Wirkungsgrad durch die Wahl einer Kombination aus einem Substratmaterial, einer Wärmeisolierschicht, einem Antireflexionsfilm und einer die Reflexion verstär­ kenden Schicht zu erhöhen.
Ein auf einer magnetischen Schicht angeordneter Einzel­ schicht-Antireflexionsfilm, ist beispielsweise aus der JP-OS 1 56 943/1981 bekannt. Er weist jedoch den Nachteil eines niedrigen Brechungsindex und des daraus resultieren­ den niedrigen Wirkungsgrades auf, der dadurch hervorgerufen wird, daß das Erhitzen beim Filmbildungsverfahren schwierig ist, wenn als äußeres Substrat an der Aufzeichnungsseite Glas oder Kunststoff verwendet wird.
Die FR-OS 21 91 197 betrifft eine Vorrichtung zum Auslesen von Informationen aus Magnetspeichern, die folgenden Schichtaufbau besitzt: Auf einer metallischen Reflexions­ schicht ist eine erste dielektrische Schicht, darüber eine Magnetspeicherschicht und darüber eine zweite di­ elektrische Schicht angeordnet. Auf der zweiten dielektri­ schen Schicht befindet sich ein Glassubstrat. In einer weiteren Ausführungsform besitzt die Vorrichtung nur eine dielektrische Schicht, die entweder auf der Magnet­ speicherschicht oder zwischen dieser und der darunter befindlichen metallischen Reflexionsschicht angeordnet ist.
Dieser Schichtaufbau besitzt den Nachteil, daß ein zu hoher Anteil des auftreffenden Lichtstrahls reflektiert wird und damit das S/N-Verhältnis beim Auslesen zu niedrig ist. Infolge der hohen Reflexion wird außerdem der Wir­ kungsgrad beim Aufzeichnen und Auslesen vermindert.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen magneto-optischen Aufzeichnungsträger zur Verfügung zu stellen, bei dem durch einen speziellen Schichtaufbau eine Reflexion des zum Aufzeichnen und Auslesen verwendeten Lichtstrahles vermindert wird und damit eine Verbesserung des Wirkungs­ grades und eine Erhöhung des S/N-Verhältnisses beim Auslesen erreicht wird.
Diese Aufgabe wird durch einen magneto-optischen Aufzeich­ nungsträger mit den im kennzeichnenden Teil des Patentan­ spruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1, 2, 3 und 4 erläutern den Aufbau des magneto-opti­ schen Aufzeichnungsträgers.
Fig. 5, 6, 7 und 8 zeigen die spektralen Kurven des Re­ flexionsvermögens erfindungsgemäßer magneto-optischer Aufzeichnungsträger.
Im Rahmen der Erfindung bedeutet eine Schicht mit hohem Brechungsindex eine Schicht, die aus einer Substanz mit einem Brechungsindex von nicht weniger als 1,80 besteht, während eine Schicht mit niedrigem Brechungsindex eine Schicht bedeutet, die aus einer Substanz mit einem Bre­ chungsindex von nicht mehr als 1,60 besteht.
Als Beispiele der im Rahmen der Erfindung verwendeten magnetischen Aufzeichnungsschicht können quaternäre amorphe Dünnschichten aus Gd-Tb-Fe-Co und ternäre amorphe Dünn­ schichten aus Gd-Tb-Fe erwähnt werden, unter denen die quaternären magnetischen Schichten wegen der großen Kerr-Drehwinkel und der zufriedenstellenden Rechteckig­ keit bevorzugt werden.
Als bevorzugte Beispiele der im Rahmen der Erfindung verwendeten Schichten mit hohem Brechungsindex können eine ZrO2-Schicht, eine Ta2O5-Schicht und eine Nb2O5-Schicht, die einen Brechungsindex von etwa 1,9, 2,0 bzw. 2,1 haben, erwähnt werden. Eine Ta2O5-Schicht und eine Nb2O5-Schicht erhalten den vorstehend erwähnten Brechungsindex, wenn sie bei Raumtemperatur aufgedampft werden. Sie sind folglich bei der Massenfertigung besonders geeignet, wenn die erwähnte magnetische Schicht nicht unter Erhitzen ge­ bildet werden kann und der Mehrschichtfilm etwa bei Raumtemperatur gebildet werden muß.
Als weiteres bevorzugtes Beispiel einer Schicht mit hohem Brechungsindex wird eine binäre, aufgedampfte Schicht erwähnt, die Ta2O5 und ZrO2 enthält und dadurch herge­ stellt wird, daß Ta2O5-Pulver und ZrO2-Pulver vermischt, erhitzt und geformt werden und die erhaltene Mischung aufgedampft wird. (Die Schicht wird nachstehend als gemisch­ te Schicht bezeichnet.) Wenn eine Ta2O5-Schicht oder eine Nb2O5-Schicht mit einer Elektronenkanone für die Bildung einer Schicht aufgedampft werden, kann die Gefahr bestehen, daß Fehler erzeugt werden, die durch Spritzen von Körn­ chen aus gesinterten Ta2O5- oder Nb2O5-Pellets beim Aufdampfen verursacht werden. Die Anwendung der vorste­ hend erwähnten gemischten Schicht, die aus den zwei Be­ standteilen Ta2O5 und ZrO2 besteht, ergibt jedoch nicht nur einen Brechungsindex, der dem Brechungsindex einer Ta2O5-Schicht äquivalent ist, sondern führt auch dazu, daß das Spritzen, das für Ta2O5-Pellets beim Aufdampfen charakteristisch ist, fast vollständig verhindert werden kann. Die bei Raumtemperatur aufgedampfte gemischte Schicht aus Ta2O5/ZrO2 = 3/1 (Molverhältnis) hat einen Brechungsindex von etwa 1,99, und das Spritzen beim Aufdampfen wird nicht beobachtet.
Als anderes bevorzugtes Beispiel der im Rahmen der Erfindung verwendeten Schicht mit hohem Brechungsindex kann eine gemischte Schicht erwähnt werden, die die zwei Bestandteile Nb2O5 und ZrO2 enthält und dadurch herge­ stellt wird, daß Nb2O5 und ZrO2 enthält und dadurch herge­ stellt wird, daß Nb2O5-Pulver und ZrO2-Pulver vermischt, erhitzt und geformt werden und die erhaltene Mischung aufgedampft wird. Diese gemischte Schicht kann ohne Sprit­ zen und mit einem in bedeutendem Ausmaß verminderten Anteil der durch verspritzte Pelletkörnchen verur­ sachten Fehler hergestellt werden, wobei ein Brechungs­ index erhalten wird, der dem Brechungsindex der Nb2O5- Schicht annähernd gleich ist. Eine gemischte Schicht aus Nb2O5/ZrO2 = 3/1 (Molverhältnis) hat beispielsweise einen Brechungsindex von 2,1 und kann fast ohne Spritzen von aufzudampfenden Material beim Aufdampfen gebildet werden.
Als Schicht mit niedrigem Brechungsindex wird im Rahmen der Erfindung eine Schicht verwendet, die als Hauptbestand­ teil SiO2 enthält. Obwohl als Schicht mit niedrigem Bre­ chungsindex im allgemeinen eine Fluoridschicht oder eine Oxidschicht verwendet wird, ruft eine MgF2-Schicht, die ein repräsentatives Beispiel der Fluoridschichten ist, eine schnelle Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften und des Aussehens der magnetischen Schicht hervor, wenn sie als Schicht mit niedrigem Brechungsindex verwendet wird, und ferner werden bei der Bildung einer an eine organische Wärmeisolierschicht angrenzende Antireflexions­ schicht eine Bildung von Rissen in der Schicht eine zu einer freien Bewegung führende Ablösung der Schicht und eine Lichtstreuung hervorgerufen. Andererseits ist die Schicht, die als Hauptbestandteil SiO2 enthält, bezüg­ lich der Oberflächenfestigkeit und der Haftung überlegen, und sie ist frei von einer Bildung von Rissen in der Schicht und frei von einer zur freien Bewegung führenden Ablösung der Schicht. Ein Beispiel der vorstehend erwähnten Schicht, die als Hauptbestandteil SiO2 enthält, ist die Schicht, die unter Verwendung eines handelsüblichen Gemischs aus etwa 70% SiO2 sowie Boroxid und Aluminiumoxid als Aufdampfsubstanz hergestellt wird.
Der im Rahmen der Erfindung verwendete Mehrschichtfilm wird dadurch gebildet, daß die vorstehend erwähnten Schichten mit hohem Brechungsindex und die vorstehend erwähn­ ten Schichten mit niedrigem Brechungsindex abwechselnd laminiert werden, wobei von der Schreibseite ausgehend mit der Schicht begonnen wird, die einen hohen Brechungs­ index hat, wobei ein Laminat aus einer ungeraden Zahl von Schichten, und zwar aus mindestens drei Schichten und vorzugsweise aus drei oder fünf Schichten, erhalten wird, das zwischen dem äußeren Substrat an der Schreib­ seite und der magnetischen Aufzeichnungsschicht angeord­ net ist.
Die optische Filmdicke der Schichten, die den im Rahmen der Erfindung verwendeten Mehrschichtfilm bilden, beträgt bei dem Laminat aus drei Schichten für die erste und für die zweite Schicht λ/4 bezüglich der Wellenlänge für das Aufzeichnen und Auslesen und für die dritte Schicht im Hinblick auf die Phasenverschiebung bei der Reflexion an der Grenzfläche der magnetischen Auf­ zeichnungsschicht weniger als λ/4 und bei dem aus 5 Schichten bestehenden Laminat für die erste bis zur vierten Schicht vorzugsweise λ/4 und für die fünfte Schicht wie bei dem aus drei Schichten bestehenden Laminat weniger als λ/4.
Der im Rahmen der Erfindung verwendete Mehrschichtfilm besteht vorteilhafterweise aus abwechselnden Schichten mit einer optischen Filmdicke von λ/4, und als Parameter für die Veränderung des Reflexionsvermögens wird vorzugs­ weise der Brechungsindex gewählt.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 1, die schematisch den Aufbau des erfindungs­ gemäßen magneto-optischen Aufzeichnungsträgers zeigt, erläutert. In Fig. 1 werden eine Schicht 2 a aus ZrO2 mit hohem Brechungsindex, eine Schicht 2 b mit niedrigem Bre­ chungsindex, die als Hauptbestandteil SiO2 enthält, und eine ZrO2-Schicht 2 c in dieser Reihenfolge von der Schreibseite ausgehend auf einem Substrat 1 a aus Glas oder Kunststoff angeordnet, und ferner wird darauf eine magnetische Aufzeichnungsschicht 3 aus der quater­ nären amorphen Legierung Gd-Tb-Fe-Ce gebildet und dann durch eine Klebeschicht 4 mit einem Substrat 1 b aus Glas oder Kunststoff verklebt, um einen erfindungsgemäßen magneto-optischen Aufzeichnungsträger zu erhalten. In Fig. 1 die drei Schichten 2 a, 2 b und 2 c einen Mehrschichtfilm. Die optischen Dicken der die erste Schicht bildenden ZrO2-Schicht 2 a und die die zweite Schicht bildende Schicht 2 b, die als Hauptbestandteil SiO2 enthält, werden so gewählt, daß sie λ/4 bezüglich der Wellenlänge des Aufzeichnungs- und Auslese-Licht­ strahls betragen, und die optische Dicke der die dritte Schicht bildenden ZrO2-Schicht 2 c wird im Hinblick auf die Phasenverschiebung durch Reflexion an der Grenzfläche der magnetischen Aufzeichnungsschicht 3 so gewählt, daß sie weniger als λ/4 beträgt. Die Brechungsindizes der Schichten 2 a, 2 b und 2 c, die den Mehrschichtfilm bilden, betragen nämlich bei einer angewandten Wellen­ länge von etwa 800 nm 1,9, 1,48 bzw. 1,9, während die optischen Filmdicken 200 nm, 200 nm bzw. 160 nm betragen.
In dem Aufbau des Aufzeichnungsträgers dieser Ausfüh­ rungsform kann zwischen einem Glassubstrat 1 a und dem aus drei Schichten gebildeten Mehrschichtfilm (2 a, 2 b und 2 c) eine aus einem organischen Harz bestehende Wärmeisolierschicht 6 vorgesehen werden, und ferner kann eine Schutzschicht 5 vorgesehen werden. Ein solcher Aufbau ist in Fig. 3 schematisch dargestellt.
Fig. 2 zeigt schematisch den Aufbau einer anderen Aus­ führungsform des erfindungsgemäßen magneto-optischen Aufzeichnungsträgers, die nachstehend erläutert wird. Ein magneto-optischer Aufzeichnungsträger wird in der gleichen Weise wie in Fig. 1 hergestellt, jedoch besteht der Mehrschichtfilm aus fünf Schichten, wozu eine ZrO2- Schicht 2 a, eine Schicht 2 b, die als Hauptbestandteil SiO2 einthält, eine ZrO2-Schicht 2 c, eine Schicht 2 d, die als Haupt­ bestandteil SiO2 enthält, und eine ZrO2-Schicht 2 e gehören. Die Brechungsindizes der Schichten 2 a, 2 b, 2 c, 2 d und 2 e betragen für die angewandte Wellenlänge von etwa 800 nm 1,9, 1,48, 1,9, 1,48 bzw. 1,9, während ihre optischen Schichtdicken 200 nm, 200 nm, 200 nm, 200 nm bzw. 160 nm betragen.
Bei dieser Ausführungsform kann zwischen dem Glassub­ strat 1 a und dem aus fünf Schichten bestehenden Mehrschichtfilm eine aus einem organischen Harz bestehende Wärmeisolierschicht 6 vorgesehen werden, und ferner kann zwischen der magnetischen Aufzeichnungsschicht 3 und der Klebeschicht 4 eine Schutzschicht 5 vorgesehen werden. Fig. 4 erläutert einen solchen Aufbau.
Bei dem erfindungsgemäßen magneto-optischen Aufzeichnungs­ träger kann mit einem aus drei oder fünf Schichten bestehenden Mehrschichtfilm auf der Basis einer optischen Dicke von λ/4, der zwischen einer magnetischen Aufzeich­ nungsschicht aus der quaternären Legierung Gd-Tb-Fe-Co und einem Substrat aus Glas oder Kunststoff vorgesehen ist, ein Reflexionsvermögen von 10% oder weniger erzielt werden, und der Wirkungsgrad beim Aufzeichnen und beim Auslesen kann verbessert werden.
Eine ZrO2-Schicht, eine Ta2O5-Schicht oder eine Nb2O5-Schicht, die als Schichten mit hohem Brechungsindex in dem erfindungs­ gemäßen magneto-optischen Aufzeichnungsträger verwendet werden, können dazu führen, daß das Reflexionsvermögen für eine optische Wellenlänge von etwa 800 nm in einem Bereich von etwa 1% bis 12% liegt, wodurch die ge­ wünschte Antireflexionswirkung erhalten wird.
Bei dem erfindungsgemäßen magneto-optischen Aufzeichnungs­ träger können durch die Verwendung einer SiO2 als Haupt­ bestandteil enthaltenden Schicht als Schicht mit niedrigem Brechungsindex die Oberflächenfestigkeit und die Haftung des Mehrschichtfilms verbessert werden, wodurch die Bildung der magnetischen Aufzeichnungsschicht auf dem Mehrschichtfilm erleichtert wird.
Bei dem erfindungsgemäßen magneto-optischen Aufzeich­ nungsträger kann die Verwendung einer zwei Bestandteile enthaltenden, gemischten Schicht, die durch Aufdampfen von Ta2O5 und ZrO2 mit einer Elektronenkanone gebildet wird, als Schicht mit hohem Brechungsindex zu einer Antireflexionswirkung führen, die der mit einer Ta2O5-Schicht erhaltenen Antireflexionswirkung äquivalent ist, und gleich­ zeitig dazu führen, daß die Fehler, die durch verspritzte Körnchen des Aufdampfmaterials beim Aufdampfen hervor­ gerufen werden, in beträchtlichem Maße vermindert werden. Eine ähnliche Wirkung kann erzielt werden, wenn anstelle einer Mischung von Ta2O5 und ZrO2 als Material für die Schicht mit hohem Brechungsindex eine Mischung von Nb2O5 und ZrO2 verwendet wird.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.
Beispiel 1
Die magneto-optischen Aufzeichnungsträger, die in Fig. 1 und 2 gezeigt werden, lieferten die in Fig. 5 gezeigten spektralen Kurven 31 bzw. 32 des Reflexionsvermögens. Ohne den Mehrschichtfilm betrugen das Reflexionsvermögen und der Kerr-Drehwinkel bei der magnetischen Aufzeich­ nungsschicht etwa 45% bzw. etwa 0,4°, wobei weder der Wirkungsgrad beim Aufzeichnen noch der Wirkungsgrad beim Auslesen zufriedenstellend waren, während mit dem in Fig. 1 und 2 gezeigten Mehrschichtfilm das Refle­ xionsvermögen bei 800 nm etwa 12% bzw. etwa 2% betrug und der Wirkungsgrad beim Aufzeichnen und beim Auslesen zufriedenstellend war.
Beispiel 2
Es wurden magneto-optische Aufzeichnungträger herge­ stellt, die den gleichen Aufbau wie die in Fig. 1 und 2 gezeigten Aufzeichnungsträger hatten, wobei jedoch anstelle der ZrO2-Schichten als Schichten mit hohem Brechungs­ index Ta2O5-Schichten verwendet wurden. Diese Aufzeichnungs­ träger lieferten die in Fig. 6 gezeigten spektralen Kurven 41 bzw. 42 des Reflexionsvermögens. Die Kurven 41 und 42 zeigen, daß das Reflexionsvermögen bei etwa 800 nm etwa 6% bzw. 1% oder weniger beträgt, was auf einen ausgezeichneten Wirkungsgrad beim Aufzeichnen und Auslesen schließen läßt.
Beispiel 3
Es wurden magneto-optische Aufzeichnungsträger herge­ stellt, die den gleichen Aufbau wie die in Fig. 1 und 2 gezeigten Aufzeichnungsträger hatten, wobei jedoch anstelle von ZrO2-Schichten Nb2O5-Schichten verwendet wurden. Diese Aufzeichnungsträger ergaben die in Fig. 7 gezeig­ ten spektralen Kurven 51 bzw. 52 des Reflexionsvermögens. Die Kurven 51 und 52 zeigen, daß das Reflexionsvermögen für die angewandte Wellenlänge von 800 nm etwa 3% bzw. 4% betrug, und der Wirkungsgrad war sowohl beim Aufzeichnen als auch beim Auslesen zufriedenstellend.
Der Vergleich der Kurven 51 und 52 in Beispiel 3 zeigt, daß das Reflexionsvermögen bei der Vergrößerung der Anzahl der Schichten auf einen über 5 liegenden Wert eher erhöht wird. Ferner zeigt der Vergleich der Kurve 42 in Beispiel 2 und der Kurve 52 in Beispiel 3, daß durch eine Erhöhung des Brechungsindex von 2,0 auf 2,1 das Reflexionsvermögen eher vergrößert wird. Folglich wird, wie es vorstehend beschrieben wurde, bei dem erfindungsgemäßen magneto-optischen Aufzeichnungsträger der Aufbau bevorzugt, bei dem das Reflexionsvermögen in einem gewünschten Bereich, d. h. in dem Bereich von etwa 1 bis 10%, gehalten wird, bei dem als Schicht mit niedrigem Brechungsindex eine Schicht verwendet wird, die als Hauptbestandteil SiO2 enthält, bei dem als Schicht mit hohem Brechungsindex eine ZrO2-Schicht, eine Ta2O5- Schicht oder eine Nb2O5-Schicht jeweils getrennt oder in Kombi­ nation, wie es vorstehend erwähnt wurde, verwendet wird und bei dem der Mehrschichtfilm eine Mehrschicht­ struktur aus drei oder fünf Schichten hat.
Beispiel 4
Der in Fig. 3 und 4 gezeigte magneto-optische Aufzeich­ nungsträger lieferte die in Fig. 8 gezeigten spektralen Kurven 61 bzw. 62 des Reflexionsvermögens. Ferner hatte die Wärmeisolierschicht 5 einen Brechungsindex von etwa 1,63 und eine Filmdicke von λ/2 bezüglich der angewandten Wellenlänge von 800 nm. Die Kurven 61 und 62 ergaben beide eine ausreichende Antireflexionswirkung.

Claims (3)

1. Magneto-optischer Aufzeichnungsträger mit
  • a) einem lichtdurchlässigen Substrat, das aus einem aus Kunststoff und Glas ausgewählten Material gebildet ist,
  • b) einem Mehrschichtfilm aus verschiedenen dielek­ trischen Schichten, der auf dem lichtdurchlässigen Substrat angeordnet ist, und
  • c) einer auf dem Mehrschichtfilm angeordneten ma­ gnetischen Aufzeichnungsschicht, wobei die Aufzeichnung mit einem durch das Substrat und den Mehrschichtfilm durch­ gelassenen Lichtstrahl durchgeführt wird,
dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Mehrschichtfilm in abwechselnder Reihenfolge eine Schicht mit hohem Brechungsindex, der aus einem Material mit hohem Brechungsindex besteht, und eine Schicht mit niedrigem Brechungsindex, der als Haupt­ bestandteil SiO2 enthält, aufweist, wobei die Anzahl der Schichten gleich 3 oder einer größeren ungeraden Zahl ist und wobei die Schicht, die mit dem lichtdurchlässigen Substrat in Berührung ist, eine Schicht mit hohem Brechungs­ index ist.
2. Magneto-optischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material mit hohem Brechungsindex aus ZrO2, Ta2O5 und Nb2O5 ausgewählt ist.
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