НОСИТЕЛЬ ДЛЯ ТЕРМОМАГНИТНОЙ ЗАПИСИ И ОПТИЧЕСКОГО ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ХРАНИМОЙ ИНФОРМАЦИИ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК G11B11/00 

Изобретение относится к накоплению и хранению информации, в частности к носителям информации, используемым в звуковых и видеосистемах, а также в вычислительной технике.

Известен носитель для термомагнитной записи, содержащий подложку с нанесенным на нее кобальтосодержащим записывающим слоем. Записывающий кобальтосодержащий слой при изготовлении носителя наносят, например, на дисковую подложку [1]
Недостатками известного носителя являются низкая коррозионная стойкость, малое время эксплуатации и малый магнитооптический эффект при воспроизведении информации оптическим излучением с длинами волн короче 820 нм.

Целью изобретения является устранение перечисленных выше недостатков.

Для достижения цели в носителе для термомагнитной записи и оптического воспроизведения хранимой информации, содержащем подложку и записывающий слой, включающий кобальт, записывающий слой выполнен в виде множества слоев, каждый из которых выполнен толщиной не более, чем 1,2 нм, а также введено множество немагнитных слоев, каждый из которых включает в себя один переходный элемент и имеет толщину не более, чем 2,4 нм, при этом магнитные и немагнитные слои нанесены попеременно и общая толщина многослойной структуры не превышает 75 нм, а многослойная структура имеет естественную ось намагничивания, перпендикулярную поверхности подложки. Переходным элементом каждого из немагнитных слоев является платина, или палладий, или золото.

Отношение общей толщины немагнитных слоев N к общей толщине магнитных слоев М определяется предпочтительно выражением
1<N/M<5
В носитель может быть введен диэлектрический слой, расположенный между записывающим слоем и подложкой.

В носитель может быть введен отражающий слой, расположенный на дальней от подложки стороне записывающего слоя. В носитель может быть введен диэлектрический слой, расположенный между записывающим и отражающим слоями.

В носитель может быть введена вторая многослойная структура, идентичная первой и отделенная от нее введенным промежуточным слоем, причем толщина по меньшей мере одного из записывающих слоев многослойной структуры меньше 40 нм. Промежуточный слой может быть выполнен из органического полимера. В носителе промежуточный слой может быть выполнен из органического полимера в виде фотополимеризующегося лака.

В способе изготовления носителя, при котором на подложку наносят записывающий слой, включающий кобальт, записывающий слой наносят в виде осаждаемой в вакууме многослойной структуры путем поочередного разогрева кобальта и немагнитного переходного элемента электронными пучками.

На фиг.1 представлен носитель, поперечный разрез; на фиг.2 носитель, выполненный по линии А-А на фиг.1; на фиг.3 носитель для пояснения способа записи информации, поперечный разрез; на фиг.4 схема устройства для записи информации на предложенный носитель на фиг.5 магнитооптические петли гистерезиса нескольких записывающих слоев в виде Со/Pt многослойной структуры; на фиг.6 зависимость Кэрр-вращения от приложенного магнитного поля к нескольким записывающим слоям в виде многослойной структуры Со/Pt; на фиг.7 зависимость Кэрр-вращения от приложенного магнитного поля к нескольким записывающим слоям различной толщины в виде многослойной структуры Со/Pt; на фиг.8 зависимость Кэрр-вращения от приложенного магнитного поля к нескольким другим записывающим слоям различных толщин в виде многослойной структуры Со/Pt; на фиг. 9 зависимость Кэрр-вращения записывающего слоя на основе GdTbFe от длины волны; на фиг.10 зависимость Кэрр-вращения от магнитного поля, приложенного к записывающему элементу, содержащему Co/Pt многослойную структуру; на фиг.11 зависимость Кэрр-вращения от приложенного магнитного поля к записывающему элементу, содержащему Со/Pt многослойную структуру; на фиг.12 зависимость Кэрр-вращения от приложенного магнитного поля к записывающему элементу, содержащему Со/Au многослойную структуру.

Класс используемых в носителе многослойных материалов имеет ряд свойств, которые с равными или значительно лучше, чем у известных записывающих слоев. Магнитные слои содержат по крайней мере 90 ат. Со. Однако может происходить некоторое взаимопроникновение Со и немагнитных переходных элементов на границах магнитных и немагнитных слоев. В этом случае более низкое итоговое содержание Со может обнаруживаться в магнитных слоях, особенно если Со-слои тоньше, чем 0,6 нм. Под переходными элементами здесь понимаются элементы колонок VIII и I Периодической системы, имеющие номер выше 44, особенно Pt, Pd, Au, Rh и Ir.

Записывающий слой многослойной структуры, используемый в термомагнитном способе записи, является очень устойчивым физически и химически. В частности, не стоит проблемы коррозии для этой многослойной структуры, так что записывающие элементы пригодны к использованию в течение длительного времени и термомагнитно сохраняемая информация не теряется. Повторные тесты записи показали, что направление намагничивания магнитных моментов записывающего материала может быть изменено по меньшей мере 1000 раз без заметных химических и/или структурных изменений в многослойной структуре.

Магнитооптический эффект термомагнитных записывающих слоев, используемый согласно изобретению, достаточно высок, так что высокое, например в 50 дБ, отношение сигнал/шум может быть достигнуто при полосе в 30 кГц, несущей 1 МГц и линейной скорости 5 м/с. Особенно многослойные структуры, содержащие Рt и/или Рd в качестве немагнитных слоев, достигают таких высоких отношений сигнал/шум. При относительно короткой длине волны воспроизводящего лазерного пучка этот эффект неожиданно возрастает еще больше, при этом он значительно больше, чем магнитооптический эффект в известных записывающих материалах. Измерения на 400 нм в многослойной структуре, образованной 0,5 нм-ми Со-слоями и 0,9 нм-ми Рt-слоями доказывают, что этот эффект приблизительно вдвое больше, чем с GdTbFe записывающим материалом.

Точка Кюри (То) носителей, используемых в изобретении, является низкой, а именно ниже 70К, поскольку Со и немагнитные материалы существуют как отдельные слои. Таким образом, можно было бы предполагать довольно высокую Т_с, характерную для Со-металла. Сравнительно низкая Т_с является преимущественной для термомагнитного способа записи, поскольку в этом процессе многослойная структура локально нагревается вблизи Т_с, что сопровождается изменением на обратное направления намагничивания в этих местах. Для магнитной многослойной структуры, имеющей такую низкую Т_с, обнаружено при повторном тесте записи (1000) раз), что на структуру и состав последней не влияет совсем или едва влияет увеличение температуры вплоть до Т_с.

Носитель имеет, кроме того, высокий магнитооптический показатель добротности, определяемый выражением R θ², в котором представляет собой отражательную способность, а θ -Кэрр-вращение многослойной структуры. Высокое значение показателя добротноси обеспечивает преимущественное использование многослойной структуры в данном случае для термомагнитной записи. Значение показателя добротности пропорционально отношению сигнал/шум, которое достигается при воспроизведении. Достигнутое отношение сигнал/шум, например, в 55 дВ и выше, обеспечивает хранение и воспроизведение видеоинформации.

Коэрцитивная сила используемой многослойной структуры при температуре окружающей среды относительно высока, а именно не меньше 35 кА/м, преимущественно не менее 80 кА/м. Эти высокие значения коэрцитивной силы обеспечивают наличие у термомагнитных доменов соответствующей стабильности при температуре окружающей среды.

Кроме того, носитель имеет перпендикулярную анизотропию. Эксперименты показали, что это достигается лишь в случае, если толщина отдельных Со-слоев меньше, чем, приблизительно, 1,2 нм.

Также было обнаружено, что толщина записывающего слоя носителя имеет большое значение. Общая толщина многослойной структуры должна быть меньше, чем 75 нм. Было показано, что при большей толщине происходит относительно быстрое тепловое рассеяние во время процедуры термомагнитной записи. Кроме того, тепловая емкость многослойной структуры возрастает с увеличением толщины. Следовательно, энергия лазера, требуемая для осуществления записи, становится относительно высокой, что представляет собой недостаток для практического применения.

Термомагнитнозаписанные домены (или биты) согласно изобретению имеют безупречный вид. Это очень важно, поскольку нерегулярности в записанных доменах вызывают так называемый шум записи. Обнаружено, что шум этого типа дает, в основном, существенный вклад в общий шум. Благодаря безупречному виду доменов (битов) измеренный шум записи используемого носителя очень низок. Было показано, что этот шум записи меньше, чем шум диска.

Запись доменов может быть осуществлена различным образом. Например, носитель удерживается в постоянном магнитном поле, которое направлено противоположно направлению намагничивания записывающего слоя носителя. Информация может быть записана путем экспонирования модулированным лазерным пучком, направление намагничивания меняется на противоположное в экспонированных местах (техника лазерной модуляции). В другом примере зона носителя подвергается экспозиции непрерывным пучком лазера. В его нагретой части при помощи внешнего магнитного поля, которое промодулировано в соответствии с сохраняемой информацией, записываются информационные биты с противоположным направлением намагничивания. Направление поля меняется с высокой скоростью. Этот способ называется техникой модуляции полем. Оба описанных способа могут быть использованы в настоящем изобретении. В основном, техника модуляции полем имеет то преимущество, что информация уже теперь может быть непосредственно записана, без необходимости предварительного стирания записывающего слоя. Кроме того, может быть использован другой способ, при котором модулируется как записывающий лазер, так и магнитное поле.

В примере согласно изобретению используется носитель, в котором немагнитные слои состоят преимущественно из Рt, т.е. эти слои имеют минимум 90% Рt. Обнаружено, что, благодаря исключительно высокой нечувствительности к окислению такого носителя, хранимые информационные биты остаются неповрежденными очень долгий период времени. Элементы, которые имеют наименьшую чувствительность, получены путем использования немагнитных слоев, полностью состоящих из Pt.

В другом примере согласно изобретению использован носитель, в котором немагнитные слои преимущественно состоят из Au, т.е. эти слои имеют минимум 90% Au. Стойкость к коррозии такого носителя является исключительной.

Еще в одном примере использован носитель, в котором немагнитные слои преимущественно состоят из Pd, т.е. эти слои имеют минимум 90 ат. Pd. Кроме исключительной стойкости к коррозии, такой носитель отличается высокой коэрцитивной силой.

Еще в одном примере использован носитель, который имеет Со-содержащие магнитные слои с максимальной толщиной 0,6 нм. Обнаружено, что если используется такой носитель, то записывающий слой имеет остаточную магнитную индукцию 100% Это особенно важно для обеспечения оптимальных переключательных характеристик.

Согласно еще одному примеру выполнения используется носитель, многослойная структура которого имеет общую толщину не более 40 нм. Показано, что эта толщина приблизительно соответствует глубине проникновения лазерного пучка (энергии ≈15 мВт). Если общая толщина М магнитных слоев и общая толщина N немагнитных слоев определены соотношением 1<N/M<5, то вычисления и эксперименты показывают очень хорошие свойства воспроизведения и записи. Обнаружено, в частности, что если N/M выбрано меньше 1, то остаточная магнитная индукция записывающего слоя относительно низка. Если N/M выбрано более 5, то Кэрр-вращение становится относительно малым.

Другой пример выполнения отличается тем, что используется записывающий элемент, в котором толщина отдельных Со-содержащих слоев достигает 0,3-0,5 нм, а толщина отдельных Рt- или Pd-содержащих слоев достигает 0,8-1,2 нм. В этом примере большое Кэрр-вращение получено в сочетании с большой остаточной магнитной индукцией.

Изобретение также касается носителя, имеющего подложку с нанесенной на нее многослойной структурой записывающего слоя, который содержит множество магнитных, преимущественно Со-содержащих слоев с максимальной толщиной 1,2 нм на слой, а также множество немагнитных слоев, каждый из которых содержит по меньшей мере один переходный элемент и имеет максимальную толщину 2,4 нм на слой, магнитные и немагнитные слои расположены попеременно, максимальная толщина многослойной структуры не более 75 нм, и в котором многослойная структура имеет естественную ось намагничивания перпендикулярно поверхности подложки.

На предложенный носитель информация преимущественно записывается и воспроизводится через подложку. В этом случае подложка должна быть прозрачной для используемого лазерного излучения. Этой формой записи и воспроизведения достигается то, что любые частицы пыли или другие загрязнения на поверхности подложки не оказывают немагнитного влияния на качество записи или воспроизведения, поскольку они находятся за пределами глубины фокуса объектива, при помощи которого пучок излучения фокусируется на записывающем слое. Прозрачная подложка выполнена, например, из стекла, кварца или прозрачных синтетических материалов, таких как, например, поликарбонат или полиметил-метакрилат.

С наружной стороны записывающего слоя поверхность положки преимущественно снабжена оптически заметной направляющей дорожкой в виде, например, канавки спирального вида или в форме окружности. Эта канавка может частично предусматривать оптически воспроизводимые информационные биты, которые управляют, например, процедурой записи и воспроизведения. Оптически воспроизводимые биты попеременно располагаются на низком и высоком уровнях так, что полученная таким образом дорожка имеет зубчатый вид. Информационные биты воспроизводятся при отражении на основе разности фаз отраженного излучения. Магнитооптическая запись может быть осуществлена в обеих канавках и в дамбовых частях, расположенных между витками канавки.

Если использована стеклянная подложка, то дорожка преимущественно изготавливается в виде отдельного слоя синтетического смольного материала, предусматриваемого на подложке и состоящего, например, из отверждающегося на свету акрилового эфира. Записывающий слой затем наносится поверх этого слоя.

Записывающий слой далее может быть покрыт защитным покрытием, например слоем отверждающегося на свету лака, изготовленного, например, из акрилового эфира. Особенностью является возможность склеить или скрепить два носителя между собой записывающими слоями наружу.

В предпочтительном пример исполнения носителя согласно изобретению диэлектрический слой расположен между записывающим слоем и подложкой.

Диэлектрический слой содержит неорганические оксиды, например нитриды, селениды и т.д. Примерами подходящих материалов слоев являются: SiNu, AlN, SiO, SiO₂, ZnO, Zn₃N₂, ZnSi₃N₂, ZnSe, ZrO₂, TiO₂ и AlZrN₂. Использование такого слоя приводит к наивысшему показателю добротности.

Другой носитель отличается тем, что имеется отражательный слой на удаленной от подложки стороне записывающего слоя. Запись и воспроизведение на таком носителе могут происходить только через подложку. При воспроизведении лазерное излучение проходит записывающий слой дважды. По сравнению с носителем без отражательного слоя носитель с таковым имеет преимущество в том, что Кэрр-вращение в воспроизводящем излучении из-за некоторых обстоятельств существенно выше. Этот эффект жестко связан зависимостью с материалом отражательного слоя и толщиной многослойной структуры. Например, применение отражательного слоя из Au на записывающем слое толщиной 40-50 нм обеспечивает значительное увеличение отношения сигнал/шум. Отражательный слой обычно образован напылением или распылением металлическим зеркалом. Подходящими металлами для этого зеркала являются Al, Au, Ag, Pt, Cu и Ti.

В другом преимущественном примере исполнения носителя диэлектрический слой предусмотрен между записывающим и отражательным слоями. Этот диэлектрический слой преимущественно содержит тот же материал, что и описанный выше диэлектрический слой, который использован между подложкой и записывающим слоем. Использование этого диэлектрического слоя дает то преимущество, что показатель добротности еще более улучшается посредством и вследствие реализации еще лучшего отношения сигнал/шум. Использование такого второго диэлектрического слоя дает преимущество лишь при тонких записывающих слоях, например тоньше 40 нм. Преимущественно записывающий слой имеет толщину 10-25 нм.

Другой модификацией является носитель, содержащий по меньше мере два записывающих слоя, каждый из которых образован многослойной структурой, записывающие слои магнитно не связаны и взаимно разделены промежуточным слоем и в котором толщина по меньшей мере одного из записывающих слоев менее 40 нм. На практике обнаружено, что записывающий слой может быть очень тонким, при этом магнитно-оптические и термомагнитные свойства остаются адекватными. Такие тонкие слои необходимы в многослойных системах, поскольку слой или слои, расположены ближе к наружной стороне, должны воспроизводиться и записываться через слой или слои, расположенные внутри. Следовательно, слой или слои, расположенные ближе к внутренней части, должны еще иметь некоторую степень прозрачности относительно используемого пучка лазера с тем, чтобы можно было достичь слоев, расположенных ближе к наружной части. С этой целью слои, расположенные ближе к внутренней части, должны быть тоньше 40 нм, в особенности предпочтительна толщина 10-30 нм. В этой связи следует отметить, что многослойный носитель на основе известных термомагнитных записывающих материалов на основе сплавов аморфных редкоземельных металлов и переходных металлов невозможен. Чувствительность к окислению этих известных материалов так высока, что тонкие слои не обладают адекватной продолжительностью жизни.

Особым преимуществом является то, что промежуточный слой содержит органический полимер, преимущественно фотополимеризующийся лак, например, на основе акриловых эфиров.

Особое значение имеет пример выполнения носителя, в котором многослойная структура записывающего слоя образована сектором записи и параллельным ему сектором воспроизведения, причем оба имеют множество магнитных и немагнитных слоев, толщина М отдельных магнитных слоев и толщина N немагнитных слоев выбраны таким образом, что выполняется N/M сектора воспроизведения < N/M сектора записи.

Использование многослойных записывающих слоев делает возможным разделение функции воспроизведения и записи в записывающем слое простым способом и отдельно их оптимизацию. Это реализовано путем увеличения Кэрр-вращения в секторе многослойный структуры, где главным образом выполняется процедура воспроизведения (сектор воспроизведения). Такое увеличение достигнуто путем увеличения относительной толщины магнитных слоев в этом секторе. В другом секторе, в котором главным образом осуществляется процедура термомагнитной записи (сектора записи), толщины отдельных магнитных и немагнитных слоев должны быть выбраны так, чтобы свойства многослойной структуры оптимально соответствовали термомагнитной записи. На практике обнаружено, что это выполняется, если содержание Со-сектора воспроизведения превосходит содержание Со-сектора записи.

Справедливо для такого носителя, что общая толщина сектора воспроизведения и общая толщина сектора записи находятся в соответствии с 1:3. Также справедливо то, что для такого носителя является преимуществом наличие отличительного признака, заключающегося в том, что N/M сектора воспроизведения равно 3/2 и что N/M сектора записи равно 9/4.

Приводится пример выполнения носителя, в котором немагнитные слои сектора воспроизведения содержат Рt и в котором немагнитные слои сектора записи содержат Рd. Этот пример позволяет оптимизировать требования к записи и воспроизведению в пределах одной многослойной записывающей структуры.

Многослойная структура, использованная в носителе, может быть получена известным путем напылением отдельных магнитных и немагнитных слоев. Обнаружено, что нанесение путем вакуумного напыления или так называемое напыление е-лучами имеет то преимущество, что наносимые многослойные структуры имеют значения Нс больше, чем полученные распылением. Предполагается, что при напылении металлические слои позволяют получить более резкий переход между различными слоями металла, чем получается при распылении благодаря более низкой кинетической энергии столкновения с поверхностью, ведущей к меньшему взаимопроникновению атомов металлов. Это справедливо, в частности, для Со-Pt-структур.

Толщина слоев может быть достигнута известным путем посредством влияния температур источников металла и/или времен нанесения отдельных элементов.

Может быть изготовлен носитель, имеющий магнитный записывающий слой, образованный посредством многослойной структуры, который магнитно взаимно связан с вторым записывающим слоем. Второй записывающий слой может быть также образован посредством многослойной структуры или состоять из известного записывающего материала, например, на основе GdTbFe или TbCoFe. Как описано в заявке на Европатент N 258978, записывающие элементы такого типа предоставляют возможности для использования в способах термомагнитной записи, известных как прямая перезапись. Использование по меньшей мере одной многослойной структуры в этом способе записи имеет преимущество в том, что общая толщина слоя может быть ограничена настолько, что требуемая энергия лазера записи невелика. Кроме того, во взаимно связанных тонких слоях, имеющих, например, толщину менее 30 нм, а преимущественно менее 20 нм, связь происходит много эффективнее, чем в случае более толстых слоев.

Носитель изготовляется следующим образом.

Стеклянная подложка 1, имеющая диаметр 5 дюймов (фиг.1), покрыта слоем 2 фотополимеризуемого лака на основе акрилатов. Незастывший лак наносится между подложкой и матрицей. Поверхность матрицы предусматривает негатив желаемой направляющей дорожки. Лак затвердевает посредством экспозиции УФ-излучением через подложку. Таким способом выполняется направляющая дорожка в виде канавки 3. Дорожка снабжена управляющей информацией, образованной посредством оптически воспроизводимых битов, которые попеременно расположены на высоком 4 и низком 5 уровнях. Биты воспроизводятся при отражении при помощи слабого лазерного пучка (не показан) на основании разности фаз отраженного излучения, приходящего от бита с высоким и низким уровнями. Слой 2 нанесен методом распыления и с диэлектрическим слоем 6, состоящим из AlN, имеет толщину 80 нм. Магнитооптический записывающий слой 7 в виде многослойной структуры (фиг.2) нанесен напылением поверх диэлектрического слоя.

С этой целью подложка 1, снабжена слоями 2 и 6, помещается в подколпачное устройство, которое после этого откачивается до давления 4х10^-8 мбар. Со-слои, имеющие толщину 0,24 нм, и Рt-слои, имеющие толщину 1,74 нм, наносятся последовательно напылением е-лучами. Слои показаны на фиг.2 и Со-слои обозначены позицией 8, а Рt-слои 9. Во время нанесения Со и Рt давление поддерживается в 5х10^-7 мбар. Скорости нанесения Со и Рt поддерживаются постоянными на уpовне между 0,1-0,2 нм/с с помощью кварцевого генератора. Поток паров металла управляется затворами. Общая толщина многослойной структуры составляет приблизительно 50 нм. Общее число слоев Рt и Со в данном случае составляет 50. Для ясности на фиг.2 показано лишь 10 слоев. В некоторых случаях отраженный слой 10 из металла, например, Al, Ag, Au, Ti, Cu или Pt, имеющий толщину 30 нм, напыляется на записывающий слой, тем самым формируя вместе с многослойной структурой 8,9 и диэлектрическим слоем 6 трехслойную структуру. В некоторых случаях второй диэлектрический слой, не показанный на фиг.2 и 1, наносится между многослойной структурой и отражательным слоем, чем достигается четырехслойная структура.

На фиг.4 показано устройство для термомагнитной записи и оптического воспроизведения информации, в котором используется вышеописанный носитель.

На фиг.4 цифровая ссылка 11 обозначает AlGaAs-лазер, который вырабатывает импульсный пучок длиной волны 820 нм. Пучок лазера прерывается (модулируется) в соответствии с записываемой информацией. Излучение 12 проходит через объектив 13, имеющий числовую апертуру NA 0,3. Астигматизм лазерного пучка корректируется при прохождении через цилиндрическую линзу 14. После этого параллельный пучок 15 проходит через полупрозрачное зеркало 16 и на куб-расщепитель 17 поляризации, который пропускает параллельную компоненту поляризации лазерного пучка, отражая перпендикулярную. Пропущенный линейно-поляризованный пучок поступает на вращатель 18 Фарадея, который сдвигает направление поляризации на небольшой угол. После этого линейно-поляризованный пучок фокусируется при помощи объектива 19, имеющего числовую апертуру NA 0,6, на записывающий слой 20 магнитно-оптического носителя 21. Этот носитель идентичен носителю, изображенному на фиг.1 и 2. Таким образом, записывающий слой 20 представляет собой многослойную структуру, образованную попеременно расположенными Со- и Pt-слоями, предусмотренными на стеклянной подложке 22. Экспонирование лазерным пучком записывающего слоя осуществляется через упомянутую подложку 22. В экспонированных местах температура возрастает приблизительно до точки Кюри за счет поглощения излучения. Посредством магнитного поля с напряженностью 2х10⁴ А/м, возбуждаемого катушкой 23, направление намагничивания записывающего слоя поворачивается в экспонированных местах на 180^о, таким образом формируя информационный бит с обратным направлением намагничивания.

Запись информации далее показана на фиг.3. Диэлектрический слой 24 нанесен на стеклянную подложку (не показана). Слой 24 снабжен многослойной структурой 25. Для ясности показано лишь четыре подслоя многослойной структуры 25. Следовательно, слой 24 снабжен напыленным слоем Со 26 Pt 27 Co 28 и Pt 29. Многослойная структура 25 экспонируется модулированным пучком лазера через слой 24, как показано при помощи стрелок 30. В экспонированном месте 31, расположенном между прерывистыми линиями границ 32, 33, температура многослойной структуры возрастает до точки Кюри (приблизительно 700^оК). Это также происходит в экспонированном месте 34, между границами 35 и 36. Направление намагничивания многослойной структуры обозначено стрелками 37 в магнитных Со-слоях 26 и 28. Внешнее магнитное поле, направление которого показано стрелкой 38 и величина которого составляет 2х10⁴ А/м, приложено поперек носителя. В экспонированных местах 31 и 34 направление намагничивания противоположно по отношению к магнитному полю 38. Это отмечено стрелками 39 в магнитных слоях Со 26 и 28. Воспроизведение хранимой информации далее показывается со ссылками на фиг.4. Непрерывный лазерный пучок со слабой энергией поступает от AlGaAs-лазера по тому же самому пути, что был описан выше для пучка 12, 15 записи. При отражении линейно-поляризованного пучка от информационного бита записывающего слоя 20 плоскость поляризации поворачивается на угол θ_к(Кэрр-вращение) в ответ на локально измененное направление намагничивания. Отраженный воспроизводящий пучок затем поступает в объектив 19, вращатель 18 Фарадея и на куб-расщепитель 17 поляризации, пропускающий параллельную компоненту. После отражения от полупрозрачного зеркала 16 параллельная компонента 40 поступает на блок 41 позиционирования и фокусировки лазерного луча при процессе записи. Перпендикулярная компонента 42 воспроизводящего пучка отражается кубом-расщепителем поляризации. Через объектив 43 перпендикулярная компонента 42 фокусируется на детектор 44 состоящий и лавинного фотодиода, с тем, чтобы обнаружить Кэрр-вращение.

В таблице показаны результаты оптических и магнитных измерений шести носителей. В таблице R обозначает номер теста; L число пар слоев, каждая из которых образована одним магнитным и одним немагнитным слоем многослойной структуры; t_Co и t_Pt соответственно толщина отдельных Со и P_t слоев, нм; θ_к Кэрр-вращение при многослойной структуре в 820 нм; К_эфф энергия анизотропии, кДж для единицы объема Со; М_r/M_s остаточная магнитная индукция, Нс коэрцитивная сила, кА/м. Таблица показывает, что перпендикулярная анизотропия в многослойной структуре достигнута при толщине отдельных Со-слоев меньше 1,2 нм. Только в этом случае Кэфф положительна. Кроме того, видно, что толщина отдельных Со-слоев менее чем 0,6 нм.

На фиг. 5 представлены магнитно-оптические петли гистерезиса для примеров, перечисленных в таблице, на которых Кэрр-вращение показано в зависимости от приложенного магнитного поля. Петли а-f измерены при соответствующих тестах 1-6. Из фиг.5 также следует, что остаточная магнитная индукция 100% достигается при толщине отдельных слоев менее чем примерно 0,6 нм.

На фиг.6 представлены кривые зависимости Кэрр-вращения θ_к от длины волны (нм) для примеров, перечисленных в таблице.

Из них видно, что Кэрр-вращение многослойной структуры возрастает с использованием лазера с относительной короткой длиной волны Это показывает, что воспроизводимость с многослойных структур согласно настоящему изобретению возрастает в случае так называемых голубых участков спектра.

На фиг. 7 представлены магнитооптические петли гистерезиса, измеренные при длине волны λ530 нм для ряда носителей, имеющих записывающие слои в виде многослойной структуры с толщиной Со-слоя 0,4 нм и с толщиной Pt-слоя 1,8 нм. Общая толщина записывающего слоя меняется с уменьшением от 55 нм (кривая а), 4 нм (кривая b), 33 нм (кривая с), 20 нм (кривая d), 11 нм (кривая е), до 6,6 нм (кривая f). Видно, что наилучшая петля гистерезиса получается при толщине многослойной структуры менее 30 нм.

На фиг. 8 представлены магнитооптические петли гистерезиса, снятые при длине волны 530 нм для разя записывающих слоев в форме многослойной структуры, толщина Со-слоев составляет 0,4 нм, толщина Pt-слоев составляет 0,9 нм. Общая толщина записывающего слоя изменяется, уменьшаясь от 52 нм (кривая а), 40,3 нм (кривая b), 30 нм (кривая с), 20 нм (кривая d) до 10 нм (кривая е). Так же видно, что остаточная индукция в процентах является оптимальной, если общая толщина слоев многослойной структуры меньше, чем, приблизительно, 40 нм. Из измерений многослойных структур, приведенных на фиг.7 и 8, также следует, что общая толщина слоев должна быть преимущественно больше 10 нм. При меньших толщинах коэрцитивная сила слоев очень быстро уменьшается.

На фиг. 9 показана зависимость Кэрр-вращения от длины волны для записывающего слоя а, описанного в предыдущем разделе, и для записывающего слоя сравнимой толщины на основе известного GdTbFr материала b. Кэрр-вращение в записывающем слое, используемом согласно настоящему изобретению, значительно выше на коротких волнах, чем вращение в известном материале.

В другом примере стеклянная подложка снабжена диэлектрическим слоем AlN с толщиной 70 нм, на которой нанесен записывающий слой толщиной 18 нм, образованный слоями Со толщиной 0,4 нм и слоями Pt толщиной 1,8 нм. Носитель покрыт диэлектрическим слоем AlN толщиной 90 нм, на который нанесен отражательный слой Al толщиной 30 нм. В нескольких экспериментах термомагнитной записи (v= 1,4 м/с; полоса 10 кГц; t_р300 нм; Р_записи=6 мВт; Н_записи 28 кА/м; f= 750 кГц) в носителе откладывались домены (биты). Визуальное наблюдение через поляризационный микроскоп подтверждает, что отложившиеся домены (размером приблизительно 1 мкм²) имеют безупречный вид. Измеренное в этих экспериментах отношение сигнал/шум составило 42,4 дВ. Дисковый шум лучше, чем 15 дВ. Шум записи оказался настолько малым, что его не смогли измерить. Из этих экспериментов следует, что может быть достигнуто соотношение сигнал/шум 65 дБ при оптимальном составе записывающего слоя.

В другом примере стеклянная подложка с лаком 2-Р снабжена диэлектрическим слоем толщиной 80 нм из AlN, на который нанесен посредством напыления е-лучами записывающий слой толщиной 23 нм, который образован Со-слоями толщиной 0,4 нм и слоями Pt толщиной 0,9 нм. Первый и последний слои состоят из Pt, так что все Со-слои помещаются между Pt-слоями. На записывающий слой не наносятся диэлектрический и отражательный слои.

На фиг. 10 показана петля Кэрр-гистерезиса многослойной структуры, измеренная через стекло подложки при длине волны 820 нм. Значение Н_с составляет 112 кА/м. В нескольких экспериментах термомагнитной записи (v=5 м/с; полоса 30 кГц; f=1 мГц; t_р=400 мнс; Р_записи=8 мВт; Н_записи=48 кА/м) в носителе откладывались домены (биты). Визуальное наблюдение через поляризационный микроскоп подтверждает, что отложившиеся домены (размером приб- лизительно 1 мкм²) имеют безупречный вид. Измеренное в этих экспериментах отношение сигнал/шум составило 53,0 дБ, дисковый шум лучше, чем 9,3 дБ. Шум записи составил 0,6 дБ.

Еще в одном примере стеклянная подложка с лаком 2-Р снабжена диэлектрическим слоем толщиной 80 нм из AlN, на которой посредством напыления е-лучами нанесен записывающий слой толщиной 23 нм, который образован Со-слоями толщиной 0,4 нм и Pd-(палладий) слоями толщиной 0,9 нм.

На фиг.11 показана петля Кэрр-гистерезиса многослойной структуры, измеренная через стекло подложки при длине волны 820 нм. Значение Н_с составляет 107 кА/м. В нескольких экспериментах термомагнитной записи (v=5 м/с; полоса 30 кГц; f=1 мГц; tр=400 нс; Р_записи=9,2 мВт, Н_записи=40 кА/м) в записывающем элементе откладываются домены (биты). Отношение сигнал/шум лучше 50,5 дБ. Дисковый шум лучше, чем 8,7 дБ. Шум записи составляет 1,0 дБ.

В следующем примере стеклянная подложка снабжается записывающим слоем толщиной 64,4 нм посредством напыления е-лучами, причем этот слой образован из слоев Со толщиной 0,5 нм и слоем Аu толщиной 2,3 нм.

На фиг.12 показана петля Кэрр-гистерезиса многослойной структуры, измеренная через стекло подложка при длине волны 530 нм. Значение Нс составляет 38,4 кА/м, остаточная магнитная индукция достигает 94%

Использование: термомагнитная запись информации и акустически воспроизводимые и записывающие носители. Сущность изобретения: носитель информации содержит записывающий слой в виде многослойной структуры, выполненной из множества магнитных кобальтосодержащих слоев и множества немагнитных слоев, содержащих переходные элементы. Магнитные и немагнитные слои наносятся попеременно. Общая толщина записывающего слоя не превышает 75 нм. 2 с. и 8 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Носитель для термомагнитной записи информации и оптического воспроизведения хранимой информации, содержащий подложку и записывающий слой, включающий кобальт, отличающийся тем, что записывающий слой выполнен в виде множества слоев, каждый из которых выполнен толщиной не более чем 1,2 нм, а также введено множество немагнитных слоев, каждый из которых включает в себя один переходный элемент и имеет толщину не более чем 2,4 нм, при этом магнитные и немагнитные слои нанесены попеременно и общая толщина многослойной структуры не превышает 75 нм, а многослойная структура имеет естественную ось намагничивания, перпендикулярную поверхности подложки. 2. Носитель по п.1, отличающийся тем, что переходным элементом каждого из немагнитных слоев является платина, или палладий, или золото. 3. Носитель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что отношение общей толщины немагнитных слоев N к общей толщине магнитных слоев М определяется выражением
1 < N / M < 5. 4. Носитель по пп.1, 2 или 3, отличающийся тем, что введен диэлектрический слой, расположенный между записывающим слоем и подложкой. 5. Носитель по пп.1, 2, 3 или 5, отличающийся тем, что введен отражающий слой, расположенный на дальней от подложки стороне записывающего слоя. 6. Носитель по п.5, отличающийся тем, что введен диэлектрический слой, расположенный между записывающим и отражающим слоями. 7. Носитель по пп.1 6, отличающийся тем, что введена вторая многослойная структура, идентичная первой, и отделенная от нее введенным промежуточным слоем, причем толщина по меньшей мере одного из записывающих слоев многослойной структуры меньше 40 нм. 8. Носитель по п.7, отличающийся тем, что промежуточный слой выполнен из органического полимера. 9. Носитель по п.8, отличающийся тем, что промежуточный слой выполнен из органического полимера в виде фотополимеризующегося лака. 10. Способ изготовления носителя, при котором на подложку наносят записывающий слой, включающий кобальт, отличающийся тем, что записывающий слой наносят в виде осаждаемой в вакууме многослойной структуры путем поочередного разогрева электронным пучком кобальта и немагнитного переходного элемента.