專利名稱：信息記錄介質(zhì)和信息存儲設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種信息記錄介質(zhì)，特別涉及具有垂直磁化膜的垂直磁性記錄介質(zhì)。
背景技術(shù)：
隨著磁盤驅(qū)動器的尺寸減小和容量增加，最近希望減小在記錄介質(zhì)中的磁粒的粒度。在被稱為平面內(nèi)(縱向)記錄方法的常規(guī)記錄方法中，由于熱不穩(wěn)定性導(dǎo)致難以減小磁粒的粒度。相應(yīng)地，最近人們已經(jīng)研究在熱磁馳豫等等方面優(yōu)于該平面內(nèi)記錄方法的垂直磁性記錄方法。一種普通的垂直磁性記錄方法采用通過在基片上形成軟磁性墊層(底層)并且在該軟磁性墊層上隔著一個非磁性層而形成一個垂直磁化膜而制造的雙層介質(zhì)。
在用于硬盤的垂直磁性記錄介質(zhì)中，已經(jīng)研究使用Co/Pd或Co/Pt的多層膜作為該垂直磁化膜的情況。該多層膜通過交替地淀積分別具有0.05至2納米的厚度的非常薄的磁性膜和分別具有0.1至5納米的厚度的非常薄的非磁性膜而形成該多層膜。與使用Co-Cr基合金的常規(guī)記錄介質(zhì)相比，該多層膜表現(xiàn)出非常強的垂直磁各向異性，因此它是用于垂直磁化膜的理想候選材料。
但是，上述多層膜具有如下問題。
(1)由于連續(xù)膜所導(dǎo)致的大介質(zhì)噪聲該介質(zhì)噪聲主要是由于伴隨著磁化反轉(zhuǎn)的過渡噪聲(transitionnoise)或反轉(zhuǎn)磁疇噪聲所造成的。過渡噪聲由在被記錄磁疇的邊界附近的磁性晶?；蛘卟痪鶆虻拇呕崔D(zhuǎn)所導(dǎo)致的晶粒邊界噪聲而產(chǎn)生。該反轉(zhuǎn)磁疇噪聲是由于磁粒、在記錄膜中的去磁化場或者從被記錄磁疇的外圍泄漏的磁場的不均勻性所造成的。防止該介質(zhì)噪聲的一般措施是形成一個薄膜結(jié)構(gòu)，從而相鄰磁粒相互之間被磁隔離。通過這種相鄰磁粒的磁隔離，介質(zhì)產(chǎn)生的噪聲(介質(zhì)噪聲)可以被減小，以提高信噪比，相應(yīng)地提高線性記錄密度。
介質(zhì)的磁特性由于相鄰磁粒的磁隔離而被大大地改變。也就是說，矯頑力增加，并且在M-H回線中的矯頑力附近的斜率α(＝4πdM/Dh)減小(在理想條件中，α＝1)。作為用于使在Co/Pd或Co/Pt多層磁性膜中的相鄰磁粒之間磁隔離的技術(shù)，已知一種在高氣壓下通過濺射而淀積薄膜的方法或者使用粒狀底層的方法。但是，盡管使用這些方法，不容易形成單個磁疇。另外，僅僅由一個記錄膜進行磁性的控制是困難的。
(2)由墊層(backing layer)增加噪聲由于墊層本身由磁性材料所形成，因此從墊層中的磁化所產(chǎn)生的磁通量疊加在被磁頭再現(xiàn)的信號上，并且相應(yīng)地變?yōu)橐环N噪聲源。該墊層是具有幾個奧斯特(Oe)的矯頑力(Hc)的軟磁性膜，并且它容易受到外部磁場的影響。相應(yīng)地，從墊層泄漏的磁場被疊加在來自記錄頭的記錄磁場上。結(jié)果，由于來自作為噪聲源的墊層的泄漏磁場導(dǎo)致不能夠獲得均勻的垂直磁性記錄。用于減小由于墊層所產(chǎn)生的噪聲的一般措施是形成與該墊層相鄰的一個磁疇控制層，作為一個反鐵磁膜(antiferromagnetic film)，從而控制在墊層中的磁疇。但是，該噪聲不能夠由該方法而充分地減小。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的一個目的是提供一種垂直磁性記錄介質(zhì)，其能夠減小由于來自磁性記錄層和墊層的泄漏磁場所導(dǎo)致的噪聲。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在此提供一種信息記錄介質(zhì)，其中包括基片；形成在所述基片的上側(cè)上的鐵磁記錄層，所述鐵磁記錄層具有垂直磁各向異性；以及形成在所述鐵磁記錄層的上側(cè)和下側(cè)中的至少一個側(cè)面上的鐵磁層，所述鐵磁層在被磁化狀態(tài)中表現(xiàn)出與所述鐵磁記錄層的磁化相反的磁化。
最好，該鐵磁層由稀土過渡金屬無定形合金膜所形成。該稀土過渡金屬無定形合金膜包含作為稀土金屬的釓(Gd)。最好，該鐵磁層具有20納米或更小的厚度。該鐵磁記錄層例如由Co/Pd、Co/Pt或CoB/PdB的多層磁性膜所形成。最好，用于控制鐵磁記錄層和鐵磁層之間的交換耦合力的交換耦合控制層被置于鐵磁記錄層和鐵磁層之間。最好，該交換耦合控制層具有10納米或更小的厚度。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，在此提供一種具有信息記錄介質(zhì)的信息存儲設(shè)備，其中包括基片；形成在所述基片的上側(cè)上的鐵磁記錄層，所述鐵磁記錄層具有垂直磁各向異性；以及形成在所述鐵磁記錄層的上側(cè)和下側(cè)中的至少一個側(cè)面上的鐵磁層，所述鐵磁層在被磁化狀態(tài)中表現(xiàn)出與所述鐵磁記錄層的磁化相反的磁化。
從下文參照示出本發(fā)明的一些優(yōu)選實施例的附圖的詳細描述和所附權(quán)利要求中，本發(fā)明的上述和其它目的、特點和優(yōu)點以及實現(xiàn)它們的方法將變得更加清楚，并且該發(fā)明本身將得到更好的理解。


圖1為示出雙層垂直磁性記錄介質(zhì)的頻率特性的曲線圖；圖2A為示出在30MHz的記錄頻率下的頻率特性和根據(jù)擦除方向的所再現(xiàn)波形；圖2B為示出在50MHz的記錄頻率下的頻率特性和根據(jù)擦除方向的所再現(xiàn)波形；圖3為示出來自記錄層的泄漏磁場的影響的示意圖；圖4A為示出來自墊層的泄漏磁場的影響的示意圖；圖4B為示出在墊層中的磁化的垂直分量和平面內(nèi)分量的示意圖；圖5為示出在來自記錄層和墊層的泄漏磁場有助于記錄磁場的情況中本發(fā)明的原理的示意圖；圖6為示出在來自記錄層的泄漏磁場抵消記錄磁場的情況中本發(fā)明的原理的示意圖；圖7為示出泄漏磁場控制層的飽和磁化Ms和矯頑力Hc的溫度相關(guān)性的示意圖，并且還示出泄漏磁場控制層的磁化狀態(tài)；圖8為示出在例子1中的記錄介質(zhì)的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖9為示出信號輸出的記錄頻率相關(guān)性的曲線圖；圖10為示出介質(zhì)噪聲基于例子2中的泄漏磁場控制層的厚度的相關(guān)性的曲線圖；圖11為示出在例子3中的記錄介質(zhì)的結(jié)構(gòu)的示意圖；以及圖12為示出介質(zhì)噪聲基于例子3中的交換耦合控制層的厚度的相關(guān)性的曲線圖。
具體實施例方式
下面首先實驗來自構(gòu)成一個雙層垂直磁性記錄介質(zhì)的磁性記錄層和軟磁性墊層的泄漏磁場的影響。圖1為示出由玻璃基片、CoZrNd(100納米)的軟磁性墊層、Pd非磁性層、CoB/PdB磁性多層膜和C(5納米)保護層所構(gòu)成的雙層垂直磁性記錄介質(zhì)的頻率特性的曲線圖。
圖1的曲線圖示出在記錄介質(zhì)被在正或負方向(初始化)中被均勻磁化的狀態(tài)中，信號輸出的電平隨著記錄頻率的改變而變化。從圖1顯然可以看出，信號輸出的頻率相關(guān)性根據(jù)初始化方面而不同。另外，如圖2A中的箭頭2和圖2B中的箭頭4和6所示，記錄頻率越高，則出現(xiàn)越多的未記錄部分。另外，圖2A中的參考標(biāo)號8和10所示，被記錄的正和負信號的時間寬度互不相同。這意味著，被記錄磁疇的尺寸根據(jù)記錄磁化的方向而不同，并且這被認為是由于來自每個磁性層的泄漏磁場的影響所造成的，這將在下文中描述。
首先，來自垂直磁性記錄層的泄漏磁場的影響將被檢測。圖3示出來自磁性記錄層的泄漏磁場對記錄磁場的影響的示意圖。非磁性層14被形成在軟磁性墊層12上，并且磁性記錄層16被形成在非磁性層14上。參考標(biāo)號18表示被記錄的磁疇，參考標(biāo)號20表示被初始化的磁疇。磁疇壁或過渡區(qū)域22被形成在被記錄磁疇18和每個被初始化磁疇20之間。參考標(biāo)號24來自磁性記錄層16的泄漏磁場。
從圖3顯然可以看出，來自被施加有向下記錄磁場(Hex)的被記錄磁疇18附近的不均勻磁化區(qū)域20的泄漏磁場24被疊加，以有助于向下記錄磁場(Hex)。在施加向上記錄磁場(Hex)的情況中，來自初始化區(qū)域20的泄漏磁場被疊加，以減小向上記錄磁場(Hex)。相應(yīng)地，記錄磁場不均勻地在向上和向下方向施加，并且向上記錄磁疇和向下記錄磁疇在形狀或尺寸方面互不相同。結(jié)果，所再現(xiàn)信號或介質(zhì)噪聲的強度增加。
圖4A示出來自墊層12的泄漏磁場26對記錄磁場的影響。作為墊層12，通常使用具有如下磁特性的薄膜。作為墊層12的薄膜為平面內(nèi)磁化膜，其是具有幾十奧斯特(Oe)或更小的矯頑力(Hc)的軟磁性膜。另外，由于墊層12不被交換耦合到磁性記錄層16，因此在外部磁場的施加方向上容易出現(xiàn)磁化反轉(zhuǎn)。
另外，由于大的記錄磁場被循環(huán)通過該記錄層，因此飽和磁化較大。對于磁通量密度(Bs)，CoZrNd墊層變成具有1.1特斯拉(T)或更大的磁通量密度，并且FeTaC墊層具有1.6特斯拉或更大的磁通量密度。假設(shè)來自墊層12的泄漏磁場26的影響可能大于來自磁性記錄層16的泄漏磁場24的影響。
相應(yīng)地，當(dāng)施加大于或等于記錄層的矯頑力(Hc)的記錄磁場(Hex)時，在墊層12中的磁化被強制定向在記錄磁場的施加方向上，但是不容易定向在垂直方向上，因為墊層12是平面內(nèi)磁化膜，從而如圖4A中所示磁化方向為傾斜。如圖4B中所示，在這種情況中，在墊層12中的磁化具有垂直分量和平面內(nèi)分量，并且垂直分量對記錄磁場具有影響。垂直分量對記錄磁場的影響的趨勢與來自上述記錄層16的泄漏磁場的影響相同。
下面將參照圖5和6描述用于減小泄漏磁場的影響的本發(fā)明原理。在本發(fā)明中，表現(xiàn)出鐵磁性的泄漏磁場控制層28被形成在磁性記錄層16上。作為泄漏磁場控制層28，例如可以采用GdFeCo的稀土過渡金屬無定形合金膜。在磁性記錄層16中的過渡金屬(例如，Co)和在泄漏磁場控制層28中的稀土金屬(例如，Gd)被相互交換耦合，從而獲得如圖5和6中所示的磁化方案。
圖5示出在來自墊層12和記錄層16的泄漏磁場26和24有助于記錄磁場的情況中的該磁化方案。在這種情況中，來自具有鐵磁功能的泄漏磁場控制層28的泄漏磁場30抵消來自墊層12和磁性記錄層16的泄漏磁場26和24。也就是說，磁性記錄層16和泄漏磁場控制層28形成鐵磁性磁化方案，從而來自泄漏磁場控制層28的泄漏磁場30抵消來自記錄層16和墊層12的泄漏磁場24和26的影響。結(jié)果，可以避免施加過量的記錄磁場。
圖6示出在來自墊層12的泄漏磁場26有助于該記錄磁場以及來自磁性記錄層16的泄漏磁場24抵消該記錄磁場的磁化方案。在這種情況中，來自泄漏磁場控制層28的泄漏磁場30抵消來自墊層12的泄漏磁場26。因此，根據(jù)本發(fā)明，具有鐵磁性的泄漏磁場控制層28被形成在磁性記錄層16上，從而獲得減小來自墊層12和磁性記錄層16的泄漏磁場的影響的效果，從而實現(xiàn)與方向無關(guān)的記錄磁場的均勻施加。
圖7示出用于泄漏磁場控制層28的稀土過渡金屬無定形合金膜的磁特性。通過使用用于泄漏磁場控制層28的稀土過渡金屬無定形合金膜，可以獲得如下效果。從圖7顯然可以看出該稀土過渡金屬無定形合金膜具有鐵磁性。在稀土磁化主導(dǎo)(dominance)(富含RE的組合物)的情況下，凈磁化在稀土金屬的磁化方向上，而在過渡金屬磁化主導(dǎo)(富含TM的組合物)的情況下，凈磁化(net magnetization)在過渡金屬的磁化方向上。
在稀土過渡金屬無定形合金膜的富含TM的組合物中，該膜被形成在磁性記錄層16上，從而在該膜中的過渡金屬和在磁性記錄層16中的過渡金屬被相互交換耦合，從而在泄漏磁場控制層28中的磁化被設(shè)置為相對于磁性記錄層16中的磁化為反鐵磁性。在這種情況中，過渡金屬的交換耦合實現(xiàn)在磁化方向上的對齊，從而沒有產(chǎn)生垂直的(界面上的)磁疇壁，因此磁疇穩(wěn)定地存在。在富含TM的組合物被改變?yōu)楦缓琑E的組合物的情況中，在由稀土過渡金屬無定形合金膜所形成的泄漏磁場控制層28中的稀土金屬(例如，Gd)和在磁性記錄層16中的過渡金屬(例如Co)被鐵磁性地交換耦合，從而可以控制在泄漏磁場控制層28中的磁特性或磁化方案。
由于無定形合金膜被用作為泄漏磁場控制層28，因此該層面28不容易受到在磁性記錄層16中的結(jié)晶度和方向的影響。由于層面28不是一個結(jié)晶膜，因此可以減小由于磁粒等等的不均勻性所造成的顆粒邊界噪聲。通過選擇最佳的元素(例如，具體)作為該稀土元素，可以減小磁性膜的過渡寬度。結(jié)果，可以減小由于磁化過渡(反轉(zhuǎn))所導(dǎo)致的過渡噪聲。該磁性膜的過渡寬度與稀土金屬和過渡金屬之間的交換耦合力以及與磁性膜的垂直磁各向異性成比例。
現(xiàn)在將描述根據(jù)本發(fā)明的一些實施例。
例子1參見圖8，參考標(biāo)號31整體表示由DC磁控管濺射處理所制造的垂直磁性記錄介質(zhì)。該垂直磁性記錄介質(zhì)31通過按次序在玻璃基片32上淀積CoZrNd墊層34、PdB非磁性層36，CoB/PdB多層記錄層38、GdFeCo泄漏磁場控制層40、以及C保護層42而形成。保護層42被涂有用于評估磁頭的記錄/再現(xiàn)特性目的的潤滑層44。如上文所述，記錄層38為垂直磁化膜，以及墊層34為平面內(nèi)磁化膜。相應(yīng)地，如果記錄層38被直接形成在墊層34上，則記錄層38可能受到墊層34的磁特性的影響，以造成介質(zhì)噪聲的增加或者容易受到溫度波動的影響。
為了把記錄層38和墊層34相互磁性分離，PdB非磁性層36被插入在記錄層38和墊層34之間。用于使記錄層38和墊層34之間磁性隔離的非磁性層的有用例子包括例如硼(B)、碳(C)和硅(Si)這樣的非金屬單元素膜、以及包含至少一種非金屬的合金膜(例如PdB)或氧化膜。在例子1中的記錄介質(zhì)具有C(5nm)/GdFeCo(5nm)/CoB/PdB多層膜/CoZrNd(100nm)/玻璃基片的特殊結(jié)構(gòu)。作為對比，準(zhǔn)備具有C(5nm)/CoB/PdB多層膜/CoZrNd(100nm)/玻璃基片的結(jié)構(gòu)的另一個記錄介質(zhì)。
在評估例子1的和作為對比的記錄介質(zhì)的電磁特性中，使用具有如下設(shè)計的磁頭。也就是說，所用的磁頭由記錄頭和再現(xiàn)頭所構(gòu)成，該記錄頭分別具有2微米和0.3微米的磁道寬度(記錄寬度)和間距長度，該再現(xiàn)頭分別具有1微米和0.2微米的磁道寬度和間距長度。用于記錄和再現(xiàn)的線速度被設(shè)置為5米/秒。
圖9示出通過使用在例子1的以及作為對比的該記錄介質(zhì)使得信號輸出電平隨著記錄頻率的改變而改變的示意圖。與圖9相比，在例子1中的記錄介質(zhì)可以提供預(yù)定電平或者比寬頻率范圍更高的信號輸出。相反，作為對比的記錄介質(zhì)具有一個缺點，使得該信號輸出在較高記錄頻率被極大地衰減。該結(jié)果表明在例子1中的記錄介質(zhì)地作為對比的記錄介質(zhì)的頻率特性具有改進。
另外，如箭頭46所示，在例子1中的記錄介質(zhì)所輸出的信號基本上等于由作為對比的記錄介質(zhì)所輸出的信號的100MHz附近評估信噪比(S/N)。作為該評估結(jié)果，確認由于介質(zhì)噪聲的減小使得在例子1中的記錄介質(zhì)的S/N比作為對比的記錄介質(zhì)的S/N約高出3dB。
例子2準(zhǔn)備具有與例子1中的記錄介質(zhì)相同結(jié)構(gòu)的記錄介質(zhì)，并且GdFeCo泄漏磁場控制層40的厚度在5至25納米的范圍內(nèi)改變。通過使用該記錄介質(zhì)的這些測試?yán)?，評估在5MHz的記錄頻率下的S/N特性。該評估結(jié)果在圖10中示出。從圖10顯然可以看出，介質(zhì)噪聲隨著GdFeCo層的厚度增加而單調(diào)遞增，并且當(dāng)GdFeCo層的厚度變?yōu)榇蠹s20納米時，該介質(zhì)噪聲基本上與作為對比的記錄介質(zhì)的噪聲相同。相應(yīng)地，最好設(shè)置GdFeCo泄漏磁場控制層40的厚度不大于20納米。
例子3準(zhǔn)備具有圖10中所示的結(jié)構(gòu)的垂直磁性記錄介質(zhì)31’，以控制圖8中所示的GdFeCo泄漏磁場控制層40和記錄層38之間的交換耦合力。也就是說，CoB交換耦合控制層48被插入在記錄層38’和泄漏磁場控制層40之間。通過使用該記錄介質(zhì)31’，評估該特性。作為記錄層38’，使用Co/Pd多層膜。GdFeCo泄漏磁場控制層40的厚度被設(shè)置為5納米。作為交換耦合控制層48，使用CoB膜，其中硼(B)的含量被設(shè)置為8at％(原子百分比)。
圖12示出介質(zhì)噪聲與交換耦合控制層48的厚度之間的相互關(guān)系。作為對比，準(zhǔn)備具有一種結(jié)構(gòu)的記錄介質(zhì)，其中缺少圖11中所示的GdFeCo泄漏磁場控制層40。從圖12顯然可以看出，當(dāng)交換耦合控制層48的厚度大約為10納米時，介質(zhì)噪聲基本上與作為對比的記錄介質(zhì)相同，并且當(dāng)層面48的厚度大于10納米時，介質(zhì)噪聲變?yōu)楸茸鳛閷Ρ鹊挠涗浗橘|(zhì)的噪聲更大。相應(yīng)地，最好把交換耦合控制層48的厚度設(shè)置為不大于10納米。作為交換耦合控制層48，可以使用例如硼(B)、碳(C)和硅(Si)這樣的非金屬的單元素膜或者包含至少一種非金屬的合金膜/氧化膜。并且在這種情況中，獲得類似的性能。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種垂直磁性記錄介質(zhì)，其能夠抑制來自墊層和記錄層的泄漏磁場的影響，從而減小介質(zhì)噪聲。
權(quán)利要求
1.一種信息記錄介質(zhì)，其中包括基片；形成在所述基片的上側(cè)上的鐵磁記錄層，所述鐵磁記錄層具有垂直磁各向異性；以及形成在所述鐵磁記錄層的上側(cè)和下側(cè)中的至少一個側(cè)面上的鐵磁層，所述鐵磁層在被磁化狀態(tài)中表現(xiàn)出與所述鐵磁記錄層的磁化相反的磁化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息記錄介質(zhì)，其中所述鐵磁層由無定型膜所形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息記錄介質(zhì)，其中所述鐵磁層由稀土過渡金屬無定形合金膜所形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的信息記錄介質(zhì)，其中所述稀土過渡金屬無定形合金膜包含作為稀土金屬的釓。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的信息記錄介質(zhì)，其中所述鐵磁層具有20納米或更小的厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息記錄介質(zhì)，其中進一步包括一個交換耦合控制層，其被置于所述鐵磁記錄層和所述鐵磁層之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的信息記錄介質(zhì)，其中所述交換耦合控制層具有10納米或更小的厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性記錄介質(zhì)，其中所述鐵磁記錄層由選自Co/Pd、Co/Pt或CoB/PdB材料的多層膜所形成，或者由所述材料的多層氧化膜所形成。
9.一種具有根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任何一項所述的信息記錄介質(zhì)的信息存儲設(shè)備。
全文摘要
一種垂直磁性記錄介質(zhì)包括基片、形成在該基片上的軟磁性墊層、形成在該墊層上的具有垂直磁各向異性的磁性記錄層、以及形成在該磁性記錄層上具有鐵磁性的泄漏磁場控制層。該泄漏磁場控制層被反鐵磁性或鐵磁性地交換耦合到該磁性記錄層，從而抑制來自墊層和磁性記錄層的泄漏磁場的影響，并且減小介質(zhì)噪聲。
文檔編號G11B5/64GK1430208SQ02160839
公開日2003年7月16日 申請日期2002年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月27日
發(fā)明者杉本利夫, 渦卷拓也 申請人:富士通株式會社