專利名稱：磁記錄介質(zhì)和磁存儲裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及磁記錄介質(zhì)和磁存儲裝置，更具體地，涉及具有晶種層和由二元合金制成的底層的磁記錄介質(zhì)，以及使用這種磁記錄介質(zhì)的磁存儲裝置。
背景技術(shù)：
一種典型的縱向磁記錄介質(zhì)包括按順序?qū)盈B的基板、晶種層、Cr或Cr合金底層、Co-Cr合金中間層、其上寫有信息的Co合金磁層、C覆蓋層(overlayer)、以及有機(jī)潤滑劑。目前使用的基板包括鍍NiP的Al-Mg合金基板和玻璃基板。玻璃基板由于其抗震性、光潔度、硬度、重量輕以及在磁盤的情況下顫動小(尤其在磁盤的邊緣處)，因而更為普及。
電鍍有NiP的Al基板對于磁記錄的目的已廣泛應(yīng)用了多年。當(dāng)在高溫Ts＞150℃下生長時，Cr合金底層形成所需的(002)取向。已經(jīng)證明在玻璃或Al基板上濺射的NiP在改善Cr底層的適當(dāng)結(jié)晶取向方面很有效，如在美國專利No.5866227中所公開的。因此，通過相同的晶種層，可以將現(xiàn)有的Al介質(zhì)技術(shù)應(yīng)用于后續(xù)層。圖1到圖3示出了傳統(tǒng)磁記錄介質(zhì)的層結(jié)構(gòu)的示例。在圖1到圖3中，相同的部分由相同的標(biāo)號表示。
在圖1所示的第一示例中，在玻璃基板1上形成由NiP制成的非晶層3。優(yōu)選地對NiP層3進(jìn)行氧化。在NiP層3上生長主要由兩個Cr底層4和5構(gòu)成的具有(002)織構(gòu)的底層，該底層上淀積有磁層7。第二Cr底層5的晶格參數(shù)通常大于第一Cr底層4的晶格參數(shù)。
磁層7具有(1120)結(jié)晶取向，并且可由單層或者直接接觸并磁性地表現(xiàn)為一個磁層的多層構(gòu)成?？梢詫⒂蒀oCr合金制成的中間層6設(shè)置在磁層7與Cr底層4和5之間。為了增強(qiáng)NiP對玻璃的粘附力，可以將諸如Cr的元素與NiP進(jìn)行熔合，或者可以采用主要由Cr制成的單獨(dú)粘合層2。但是對于類似于Al的金屬基板，不需要采用該粘合層2。在磁層7上，淀積有由C制成的保護(hù)層8和有機(jī)潤滑劑層9，以與諸如自旋閥磁頭(spin-valve head)的磁換能器一起使用。
在圖2所示的第二示例中，結(jié)構(gòu)與圖1的結(jié)構(gòu)相似。但是在圖2中，由通過由Ru制成的間隔層10反鐵磁地耦合的多個層7-a和7-b來替代磁層7，以形成所謂的合成亞鐵磁介質(zhì)(SFM)。第一層7-a用作為穩(wěn)定層，而第二層7-b用作為主記錄層。
圖3所示的第三示例使用由Ta-M制成的難熔金屬晶種層3-a，其中M為氮或氧。通過使用Ar+N2或Ar+O2進(jìn)行反應(yīng)濺射在玻璃基板1上形成Ta-M晶種層3-a，在晶種層3-a上淀積有底層4。在美國專利No.5685958中提到了(002)結(jié)晶取向，但是底層的組成限于Cr或Cr合金，而未提及例如由諸如B2結(jié)構(gòu)化材料的材料制成的底層。如在上述第一示例中所述，在具有(1120)優(yōu)選取向的中間層6或中間層5上形成磁層7。
磁層的微結(jié)構(gòu)(包括晶粒大小、晶粒大小分布、優(yōu)選取向和Cr離析)對于磁記錄介質(zhì)的記錄特性有很大影響。通常使用一個或更多個晶種層和一個或更多個底層來控制磁層的微結(jié)構(gòu)。
通常，在由玻璃或鋁制成的適當(dāng)基板上使用NiP作為晶種層。可以使用各種晶種層材料，例如CoCrZr、NiAl和RuAl，來獲得縱向記錄所需的面內(nèi)磁化。由于AlRu晶種層對后續(xù)層和磁記錄層的強(qiáng)織構(gòu)生長(strongtexture growth)的影響，使得AlRu晶種層變得更為普及。此外，還發(fā)現(xiàn)AlRu晶種層可以減小后續(xù)層和磁層的晶粒大小。
AlRu是含量范圍為50％Ru和50％Al的B2結(jié)構(gòu)化材料。雖然B2結(jié)構(gòu)化的AlRu很有用，但是尋找其它含量范圍的AlRu的需求正在增長。解決此問題的一種方法是在同一操作室中從分別純粹由Al和Ru制成的兩個不同的靶進(jìn)行濺射淀積，即，采用多陰極系統(tǒng)。通過改變兩個靶之間的功率比，可以容易地獲得大的含量范圍，而如果使用由AlRu合金制成的各種單個合金靶，則會非常昂貴。
這種多陰極系統(tǒng)提供了用于尋找提供AlRu的B2結(jié)構(gòu)的含量范圍的新方法。然而，當(dāng)由單個合金靶和多陰極系統(tǒng)制成薄膜時，薄膜生長之間會有本質(zhì)的差別。例如，當(dāng)使用AlRu50作為單個合金靶時，在常規(guī)濺射參數(shù)下很容易形成(001)織構(gòu)，在該織構(gòu)頂部上生長Cr(002)和具有(1120)織構(gòu)的Co合金磁層。然而，當(dāng)利用多陰極系統(tǒng)使用Al和Ru淀積薄膜時，實(shí)際上很難形成良好的AlRu50(002)面內(nèi)織構(gòu)。
因此，需要實(shí)現(xiàn)可用于通過使用多陰極系統(tǒng)形成AlRu的(001)織構(gòu)的另選結(jié)構(gòu)。此外，也需要將多陰極系統(tǒng)的使用擴(kuò)展到可用于獲得縱向磁記錄介質(zhì)的優(yōu)選(001)織構(gòu)的其它B2結(jié)構(gòu)化材料。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的總的目的是提供一種新穎并有用的磁記錄介質(zhì)和磁存儲裝置，其滿足上述需求。
本發(fā)明的另一更具體的目的是提供一種磁記錄介質(zhì)，其包括基板；由Co合金或CoCr合金制成的磁記錄層；設(shè)置在基板與磁記錄層之間的晶種層；以及由具有B2結(jié)構(gòu)的二元合金材料制成并設(shè)置在晶種層與磁記錄層之間的底層，其中晶種層由下述材料制成，該材料主要包括構(gòu)成底層的二元合金材料的多種元素中的一種元素。根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)，可以減小底層和磁記錄層的晶粒大小，并促進(jìn)磁記錄層的預(yù)期取向。結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)性能提高的磁記錄介質(zhì)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種磁存儲裝置，其包括至少一個磁記錄介質(zhì)，該磁記錄介質(zhì)包括基板、由Co合金或者CoCr合金制成的磁記錄層、設(shè)置在基板與磁記錄層之間的晶種層、以及由具有B2結(jié)構(gòu)的二元合金材料制成并設(shè)置在晶種層與磁記錄層之間的底層，晶種層由下述材料制成，該材料主要包括構(gòu)成底層的二元合金材料的多種元素中的一種元素；以及磁頭，該磁頭在磁記錄介質(zhì)上寫入信息和/或從磁記錄介質(zhì)再生信息。根據(jù)本發(fā)明的磁存儲裝置，由于減小了底層和磁記錄層的晶粒大小并且促進(jìn)了磁記錄介質(zhì)的磁記錄層的預(yù)期取向，所以可以實(shí)現(xiàn)一種性能提高的磁存儲裝置。
當(dāng)結(jié)合附圖閱讀以下描述時，本發(fā)明的其它目的和進(jìn)一步的特征將通過以下描述而變得明了。


圖1是表示傳統(tǒng)磁記錄介質(zhì)的第一示例的一部分的剖面圖；圖2是表示傳統(tǒng)磁記錄介質(zhì)的第二示例的一部分的剖面圖；圖3是表示傳統(tǒng)磁記錄介質(zhì)的第三示例的一部分的剖面圖；圖4是表示根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的第一實(shí)施例的重要部分的剖面圖；圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的第二實(shí)施例的重要部分的剖面圖；圖6是表示根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的第三實(shí)施例的重要部分的剖面圖；圖7是表示對于不同的AlRu厚度從Al和Ru靶共同濺射的AlRu樣本的XRD譜的簡圖；圖8是表示對于不同的基板溫度從Al和Ru靶共同濺射的AlRu樣本的XRD譜的簡圖；圖9是表示對于不同的濺射Ar壓力從Al和Ru靶共同濺射的AlRu樣本的XRD譜的簡圖；圖10是表示通過施加-150V的基板偏壓從Al和Ru靶共同濺射的AlRu樣本的XRD譜的簡圖；圖11是表示對于AlRu/CrMo/CoCrPtB結(jié)構(gòu)所獲得的垂直克爾回路(Kerr loop)的簡圖；圖12是表示基板偏壓效應(yīng)和AlRu初始薄膜生長(initial filmgrowth)的示意圖；圖13是用于說明基板偏壓效應(yīng)和AlRu初始薄膜生長的簡圖；圖14是表示AlRu的(001)織構(gòu)的簡圖，其中在同一平面內(nèi)只存在一種元素；圖15是表示玻璃/Al/AlRu/CrMo/CoCrPtB結(jié)構(gòu)的XRD譜的簡圖，其中存在AlRu的主要(001)織構(gòu)；圖16是表示玻璃/Ru/AlRu/CrMo/CoCrPtB結(jié)構(gòu)的XRD譜的簡圖，其中AlRu具有主要(001)織構(gòu)；
圖17是表示Al(或Ru)/AlRu/CrMo/CoCrPtB結(jié)構(gòu)的垂直矯頑力值的簡圖；圖18是表示磁存儲裝置的該實(shí)施例的重要部分的剖視圖；圖19是表示磁存儲裝置的該實(shí)施例的重要部分的平面圖。
具體實(shí)施例方式
圖4是表示根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的第一實(shí)施例的重要部分的剖面圖。在圖4中，在玻璃或Al基板11上淀積晶種層13和由金屬間(intermetallic)二元合金制成的底層14。晶種層13主要由二元合金底層14的多種元素中的一種元素制成。例如，可以通過N2或O2分壓(partial pressure)對晶種層13進(jìn)行反應(yīng)濺射。在底層14上淀積有由Co合金或CoCr合金制成的磁層17。磁層17具有(1120)結(jié)晶取向，并且可以由單層或者直接接觸并磁性地表現(xiàn)為一個磁層的多層構(gòu)成。在磁層17上，淀積由C制成的保護(hù)層18和有機(jī)潤滑劑層19，以與諸如自旋閥磁頭的磁換能器一起使用。
可以對玻璃或Al基板11進(jìn)行機(jī)械織構(gòu)。
底層14由諸如AlRu的二元合金(優(yōu)選地，B2結(jié)構(gòu)化的二元合金)制成。所使用的二元合金促進(jìn)了晶格匹配以及后續(xù)層的結(jié)晶取向。例如，RuAl、CoTi等對于獲得與Cr的(002)生長和磁層的后續(xù)(1120)織構(gòu)的良好晶格匹配是有用的。底層可以由諸如RuAl、NiAl、CoAl、FeAl、FeTi、CoHf、CoZr、NiTi、CuBe、CuZn、AlMn、AlRe、AgMg、MnRh、IrAl和OsAl的B2結(jié)構(gòu)化材料制成，這些材料的多種元素中的一種元素的含量范圍為大約40％到60％。通常，對于上述二元合金產(chǎn)生B2結(jié)構(gòu)的含量范圍為大約50％。但是在類似VAl的一些情況下，需要高百分比(例如，大約75％的量級)的Al來獲得類似B2結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。
可以通過從其組成物主要由一種類型的二元合金材料構(gòu)成的兩個或多個獨(dú)立金屬靶進(jìn)行濺射來淀積形成B2結(jié)構(gòu)的底層材料。例如，將底層14淀積為大約5nm到60nm的厚度。
在淀積底層14之前淀積用作為緩沖層的晶種層13，并且晶種層13由構(gòu)成底層14的二元合金的多種元素中的一種元素制成。例如，將Al或Ru晶種層13用于AlRu底層，而將Fe或Ti晶種層13用于FeTi底層14。此外，晶種層13可以主要由構(gòu)成二元合金的多種元素中的一種元素的金屬氮化物或金屬氧化物制成，該二元合金構(gòu)成底層14。換言之，可以將Al-N或Al-O晶種層13用于AlRu底層14，而可以將Ti-O或Ti-N晶種層13用于FeTi底層14。金屬氮化物或金屬氧化物晶種層13促進(jìn)了底層14的優(yōu)異結(jié)晶取向，并提供Cr基后續(xù)層的優(yōu)異(002)生長以及磁層17的非常好的(1120)織構(gòu)。
例如，將晶種層13淀積為大約0.5nm到50nm的厚度。理想地，晶種層13和底層14的總厚度為大約30nm到60nm?？梢詢H在兩個工作室中進(jìn)行淀積來獲得總厚度的該理想范圍，并且該厚度范圍減少了在淀積后續(xù)層的過程中玻璃基板溫度的下降?？梢栽诖蠹s100℃到230℃的適當(dāng)溫度范圍內(nèi)，使用大約5毫托到50毫托的壓力，在存在或不存在基板偏壓的情況下對晶種層13進(jìn)行處理。可以將基板偏壓施加給由諸如Al的材料制成的金屬基板，但是，當(dāng)使用玻璃基板時要求有由諸如Cr的材料制成的預(yù)晶種層以用于施加偏壓。
例如，保護(hù)層18由厚度為大約1nm到5nm的C制成。此外，有機(jī)潤滑劑層19的厚度為大約1nm到3nm?？梢酝ㄟ^CVD淀積的C保護(hù)層18是堅(jiān)硬的，并且不僅保護(hù)磁記錄介質(zhì)不受空氣劣化的影響，而且防止其與磁頭物理接觸。潤滑劑層19減小了磁頭與磁記錄介質(zhì)之間的摩擦。
圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的第二實(shí)施例的重要部分的剖面圖。在圖5中，與圖4中的對應(yīng)部分相同的部分由相同的標(biāo)號來表示，并省略對其的描述。
在圖5中，采用了使用N或O進(jìn)行反應(yīng)濺射而得到的晶種層13。該晶種層13顯著地提高了上述第一實(shí)施例的IPO。
圖6是表示根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的第三實(shí)施例的重要部分的剖面圖。在圖6中，與圖4中的對應(yīng)部分相同的部分由相同的標(biāo)號來表示，并省略對其的描述。
在圖6中，多個磁層17-a和17-b通過Ru間隔層20反鐵磁地耦合，以形成所謂的合成亞鐵磁介質(zhì)(SFM)。此外，在磁層結(jié)構(gòu)(17-a，17-b)與底層14之間設(shè)置晶格匹配層15，用于與磁層結(jié)構(gòu)(17-a，17-b)進(jìn)行晶格匹配并防止從底層14到磁層結(jié)構(gòu)(17-a，17-b)中的擴(kuò)散?？梢栽诖艑咏Y(jié)構(gòu)(17-a，17-b)與底層14之間插入hcp中間層16。hcp中間層16還用作為bcc底層14與hcp磁層結(jié)構(gòu)(17-a，17-b)之間的緩沖區(qū)。
晶格匹配層15可以由Cr-M層制成，并且將其淀積為大約1nm到10nm的厚度，其中M為選自包括Mo、Ti、V和W的組的材料，其原子比大于或等于10％。另選地，晶格匹配層14可以主要由Ru制成，其厚度大約為1nm到3nm。但是，由于Ru晶格匹配層15的晶格參數(shù)大于磁層17-a和17-b的Co合金或CoCr合金的晶格參數(shù)，所以Ru晶格匹配層15不能太厚。
hcp中間層16由被淀積為大約1nm到5nm厚度的微磁性或非磁性hcp結(jié)構(gòu)的CoCr合金制成。hcp結(jié)構(gòu)的CoCr合金包括CoCrPtB、CoCrPt、CoCrTa、CoCrPtTa、CoCrPtTaB等。當(dāng)在bcc Cr合金膜上直接生長hcp磁性CoCr合金時，由于晶格不匹配和/或來自晶種層13的元素的擴(kuò)散，使得與bcc底層14接觸的磁層17-a的一部分受到不利影響，在這種情況下，磁層17-a的磁各向異性以及磁層結(jié)構(gòu)(17-a，17-b)的總磁化強(qiáng)度降低。hcp非磁性中間層16的使用防止了在磁層結(jié)構(gòu)(17-a，17-b)上出現(xiàn)這種不良影響。結(jié)果，提高了磁層結(jié)構(gòu)的磁各向異性和矯頑力。此外，由于中間層16用于逐步匹配晶格參數(shù)，所以改善了磁層結(jié)構(gòu)的面內(nèi)取向，并且實(shí)現(xiàn)了磁層結(jié)構(gòu)的全磁化，即，使所謂的“失效層(deadlayer)”最小。此外，還將在磁層結(jié)構(gòu)的界面處的較小晶粒的形成降到最低。
SFM結(jié)構(gòu)可以由至少兩個反鐵磁耦合的CoCr合金磁層構(gòu)成，其中磁層的c軸與其薄膜平面基本平行，以使得比率h≤0.15，其中h＝Hc⊥/Hc，Hc⊥表示垂直矯頑力，而Hc表示沿著薄膜平面的矯頑力。SFM具有提高的熱穩(wěn)定性，但是需要由上述晶種層13和底層14的組合所提供的優(yōu)異的面內(nèi)取向。
因此，上述實(shí)施例提供了一種用于由B2結(jié)構(gòu)的合金或二元合金產(chǎn)生(001)織構(gòu)的方案。為了由B2結(jié)構(gòu)的材料獲得(001)織構(gòu)，實(shí)質(zhì)上基板11上的第一淀積晶種層13需要由構(gòu)成底層14的二元合金的多種元素中的一種元素制成。利用該事實(shí)來限定非常薄并且優(yōu)選的單層金屬膜作為晶種層13。
諸如AlRu的底層材料的淀積條件對于形成所需的織構(gòu)至關(guān)重要，尤其在使用其中以不同功率比共同濺射多個純金屬靶的多陰極系統(tǒng)進(jìn)行淀積以獲得所需的織構(gòu)時。描述適當(dāng)織構(gòu)的最重要的淀積條件是基板溫度、薄膜厚度、濺射壓力和基板偏壓。下面將針對不同的淀積條件說明AlRu生長特性。
圖7到9表示對于AlRu底層14在不同濺射條件下所淀積的AlRu/CrMo/CoCrPtB結(jié)構(gòu)的XRD譜。各個AlRu/CrMo/CoCrPtB結(jié)構(gòu)由AlRu底層14、CrMo晶格匹配層15和CoCrPtB中間層16構(gòu)成。AlRu底層14是通過從兩個不同的Al和Ru純金屬靶進(jìn)行共同濺射而形成的。通過改變施加在兩個靶之間的功率比可以容易地獲得Al50Ru50合成物。在圖7到9中，縱坐標(biāo)表示任意單位(A.U.)的強(qiáng)度，橫坐標(biāo)表示2θ(角度)。
圖7表示對于不同的AlRu厚度從Al和Ru靶共同濺射的AlRu樣本的XRD譜。換言之，圖7表示具有從3nm到100nm范圍的不同RuAl層厚度的AlRu樣本的XRD譜。曲線101、102、103分別與3nm、20nm和100nm的AlRu層厚度相對應(yīng)。從XRD譜可以清楚地知道，主峰出現(xiàn)在大約43°的2è附近。該峰與AlRu(110)相對應(yīng)，該AlRu(110)對于后續(xù)Cr和磁記錄層17并不是理想的織構(gòu)。受到關(guān)注的織構(gòu)是AlRu(002)，該織構(gòu)在大約30°的2è周圍具有XRD峰，該峰將給出Cr(002)和Co(1120)織構(gòu)。在這種情況下，對于所有的厚度范圍，AlRu(110)織構(gòu)都是主要的織構(gòu)。在這種情況下，基板溫度保持在150℃，并且使用5毫托Ar壓力來進(jìn)行濺射。
圖8表示對于不同的基板溫度從Al和Ru靶共同濺射的AlRu樣本的XRD譜。換言之，圖8表示基板溫度對AlRu層生長的影響。曲線201、202、203和204分別與基板溫度230℃、200℃、150℃和0℃相對應(yīng)。在這種情況下，用于濺射的Ar壓力保持在5毫托，并且AlRu層厚度保持為常量20nm。基板溫度從0℃變化到230℃。從圖8可以再次清楚地看到，AlRu(110)織構(gòu)是主要的織構(gòu)，并且明顯不存在AlRu(002)織構(gòu)。
另一個重要的濺射參數(shù)是用于濺射的Ar壓力。在圖9中示出了Ar壓力變化以及對應(yīng)的織構(gòu)生長。圖9表示對于不同的濺射Ar壓力從Al和Ru靶共同濺射的AlRu樣本的XRD譜。曲線301、302和303分別與5毫托的Ar壓力、20毫托的Ar壓力和50毫托的Ar壓力相對應(yīng)。在這種情況下，也明顯不存在所需的AlRu(002)織構(gòu)。
接下來，參照圖10和11說明基板偏壓對AlRu生長的影響。圖10表示通過施加-150V的基板偏壓從Al和Ru靶共同濺射的AlRu樣本的XRD譜。在圖10中，縱坐標(biāo)表示任意單位(A.U.)的強(qiáng)度，橫坐標(biāo)表示2θ(角度)。圖11表示對于AlRu/CrMo/CoCrPtB結(jié)構(gòu)所獲得的垂直克爾回路，其中AlRu底層14的厚度為100nm，CrMo晶格匹配層15的厚度為5nm，而CoCrPtB中間層16的厚度為18nm。在圖11中，縱坐標(biāo)表示克爾旋轉(zhuǎn)(Kerr rotation)(角度)，橫坐標(biāo)表示所施加的場(kOe)。
為了施加基板偏壓，必須在淀積AlRu層之前淀積Cr/NiP薄層。在這種情況下，兩個層的生長特性略有不同，但這卻暗示了是什么導(dǎo)致了沒有生長AlRu(002)?；鍦囟葹?50℃并且施加-150V的基板偏壓。在這種情況下，觀察到占優(yōu)勢的AlRu(001)生長，以及相對少很多的AlRu(110)織構(gòu)。因此，在所有濺射條件中，只有具有低濺射功率的施加了基板偏壓的樣本產(chǎn)生了具有厚度大于50nm的相對大的RuAl底層的RuAl(001)晶相。與在其它淀積條件的情況下相同，具有較高濺射功率的基板偏壓主要產(chǎn)生RuAl(110)晶相?？赡艿臋C(jī)制與諸如Cr的其中(002)面與基板11表面平行的任意bcc材料的機(jī)制正好相反。在RuAl底層14的情況下，主要是(110)面平行于基板11的表面生長，因此很容易形成該RuAl(110)晶相。但是當(dāng)施加偏壓場時，轟擊粒子(Ar+離子)的動能也增加。因此，有助于主要形成一種元素，在本示例中為Al或Ru。Al的散射概率大于Ru。由于Ru的原子半徑小于Al的原子半徑，所以通過施加偏壓，很可能最初將Ru粘附到基板11上。在圖12和13中示意性的表示了這種情況。
圖12是表示基板偏壓效應(yīng)和AlRu初始薄膜生長的簡圖。在圖12中，標(biāo)號501和502分別表示Ru靶和Al靶。此外，圖13是用于說明基板偏壓效應(yīng)和AlRu初始薄膜生長的簡圖。在圖13中，左邊的部分表示基板11上的(001)和(110)生長，右邊的部分表示使用基板偏壓濺射在基板11上的Al和Ru。
根據(jù)在此以前的說明可以理解，在淀積二元合金層(底層14)之前添加金屬薄層(晶種層13)是很重要的。如從圖14中清楚看到的那樣，這使得其表面主要由一種元素制成的(001)織構(gòu)能夠生長。
圖14是表示AlRu的(001)織構(gòu)的簡圖，其中在同一平面內(nèi)只存在一種元素。換言之，圖14表示AlRu單元結(jié)構(gòu)的織構(gòu)。應(yīng)該注意，在(001)織構(gòu)的情況下，一個表面始終含有同一元素，即，Ru或Al。通過在淀積AlRu底層14之前預(yù)淀積純Al或Ru晶種層13來形成該生長。在淀積二元合金之前，可以將該預(yù)淀積應(yīng)用于任何二元合金(優(yōu)選地，B2結(jié)構(gòu)的二元合金)，其中晶種層由主要包含該純元素之一的薄層構(gòu)成。在形成AlRu層方面將該方法作為示例進(jìn)行了嘗試。
圖15表示玻璃/Al/AlRu/CrMo/CoCrPtB結(jié)構(gòu)的XRD譜，其中主要存在AlRu的(001)織構(gòu)。換言之，圖15表示對于各種Al厚度從玻璃/Al/AlRu/CrMo/CoCrPtB結(jié)構(gòu)獲取的XRD圖案。各個玻璃/Al/AlRu/CrMo/CoCrPtB結(jié)構(gòu)由玻璃基板11、Al晶種層13、AlRu底層14、CrMo晶格匹配層15和CoCrPtB中間層16構(gòu)成。曲線401、402和403分別對應(yīng)于Al晶種層13的厚度為3nm、AlRu底層14的厚度為30nm的情況；Al晶種層13的厚度為1nm、AlRu底層14的厚度為30nm的情況；以及Al晶種層13的厚度為3nm、AlRu底層14的厚度為100nm的情況。很明顯，通過引入非常薄的Al晶種層13，容易形成AlRu(001)織構(gòu)。
類似地，由圖16可見，通過在共同濺射AlRu之前引入非常薄的Ru晶種層13可以容易地形成AlRu(001)織構(gòu)。圖16表示玻璃/Ru/AlRu/CrMo/CoCrPtB結(jié)構(gòu)的XRD譜，其中AlRu具有主要的(001)織構(gòu)。換句話說，圖16表示對于各種Ru厚度從玻璃/Ru/AlRu/CrMo/CoCrPtB結(jié)構(gòu)獲取的XRD圖案。各個玻璃/Ru/AlRu/CrMo/CoCrPtB結(jié)構(gòu)由玻璃基板11、Ru晶種層13、AlRu底層14、CrMo晶格匹配層15和CoCrPtB中間層16構(gòu)成。曲線601、602和603分別對應(yīng)于Ru晶種層13的厚度為1nm、AlRu底層14的厚度為30nm的情況；Ru晶種層13的厚度為3nm、AlRu底層14的厚度為30nm的情況；以及Ru晶種層13的厚度為3nm、AlRu底層14的厚度為100nm的情況。
比較圖15和16所示的兩種情況，可以看出，與Ru晶種層13相比，Al晶種層13具有更好的AlRu(001)織構(gòu)。但是在兩種情況下，如所期望地，對于淀積在晶種層13頂部上的AlRu底層14出現(xiàn)了強(qiáng)AlRu(001)織構(gòu)。
圖17表示Al(或Ru)/AlRu/CrMo/CoCrPtB結(jié)構(gòu)的垂直矯頑力值。換言之，圖17表示使用克爾測量所測得的Al(或Ru)/AlRu/CrMo/CoCrPtB結(jié)構(gòu)的垂直矯頑力值。在圖17中，縱坐標(biāo)表示垂直矯頑力(Oe)，橫坐標(biāo)表示Al(或Ru)晶種層13的厚度(nm)。此外，符號○表示Al/AlRu晶種層和底層的組合的矯頑力，符號●表示Ru/RuAl晶種層和底層的組合的矯頑力。晶種層13的小厚度趨向于提供較低的垂直矯頑力值，這很有用。通常，大約100℃到230℃的適當(dāng)?shù)幕鍦囟确秶梢蕴峁┝己玫慕Y(jié)晶織構(gòu)和良好的層粘合性。然而，對于不同的二元合金系統(tǒng)和不同的織構(gòu)要求，可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整基板溫度以獲得相同的效果。通常，可以使用5毫托到50毫托的寬濺射氣壓范圍，同時施加/不施加基板偏壓。這些是通常用于制造磁記錄介質(zhì)的濺射條件。可以將基板偏壓施加給由Al等制成的金屬基板，然而，如果使用玻璃基板，則由諸如Cr的材料制成的金屬預(yù)晶種層對于施加偏壓很重要。
雖然可以將上述的特定生長應(yīng)用于磁記錄介質(zhì)，但是也可將其應(yīng)用于需要從二元合金生長(001)的其它應(yīng)用領(lǐng)域，例如半導(dǎo)體器件和激光器件。例如，在現(xiàn)有材料中非常普遍地使用GaAs(100)織構(gòu)以在半導(dǎo)體器件中獲得特定取向(或織構(gòu))。通常，在這些情況下單晶基板是優(yōu)選的。然而，在濺射中，通過首先淀積Ga然后同時淀積GaAs以形成(001)織構(gòu)，可以容易地生長這種織構(gòu)。
除了該特定(001)生長之外，還可以使用本發(fā)明形成其它類型的織構(gòu)，即，在淀積二元合金或主要包括兩種物質(zhì)(species)的三元合金之前主要采用單原子物質(zhì)。能夠形成的一些織構(gòu)可以是NiAl或FeAl或類似材料的(112)織構(gòu)。也可以使Co合金磁層具有垂直各向異性以應(yīng)用于垂直磁記錄。在這種情況下，可以由薄單原子物質(zhì)層和二元(或三元)合金層的組合來形成磁層的Co(0002)織構(gòu)。
此外，雖然上述實(shí)施例使用了剛性玻璃基板，但是本發(fā)明同樣可以地應(yīng)用于其它類型的基板，例如可以是柔性或剛性的金屬、聚合物、塑料和陶瓷基板，并且仍不脫離本發(fā)明的主旨。
在磁盤的情況下，發(fā)現(xiàn)在涂有NiP的基板的頂部所采用的機(jī)械圓周織構(gòu)化(平行于磁道的織構(gòu)化)與不采用這種織構(gòu)化相比，在信噪(S/N)比和熱衰減(thermal decay)方面具有更優(yōu)越的性能。此外，由于在磁盤的情況下，具有(1120)織構(gòu)的Co晶粒的c軸(<0001>)主要沿著圓周方向取向，所以該織構(gòu)化對于磁記錄是另一優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樵诠ぷ鬟^程中磁頭場也是沿圓周方向施加的。過去曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用在涂有NiP的基板上的機(jī)械織構(gòu)化不僅使磁層結(jié)晶整齊，并且使Cr合金底層結(jié)晶整齊。在使用或不使用機(jī)械織構(gòu)化的情況下，底層都能生長有(002)織構(gòu)。然而，對于使用織構(gòu)化的情況，在磁盤的情況下Cr<110>方向也優(yōu)選地朝圓周方向?qū)R。因此，由于基板的機(jī)械織構(gòu)化或者由于諸如NiP的晶種層或根據(jù)本發(fā)明的晶種層的機(jī)械圓周織構(gòu)化，使得本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)也表現(xiàn)出優(yōu)越的底層和磁層取向。
接下來，將參照圖18和19說明根據(jù)本發(fā)明的磁存儲裝置的實(shí)施例。圖18是表示磁存儲裝置的本實(shí)施例的重要部分的剖面圖，圖19是表示磁存儲裝置的本實(shí)施例的平面圖。
如圖18和19所示，磁存儲裝置通常包括電機(jī)114、軸心115、多個磁記錄介質(zhì)116、多個記錄和再生磁頭117、多個懸置裝置(suspension)118、多個臂119、以及設(shè)置在外殼113內(nèi)的執(zhí)行器單元120。磁記錄介質(zhì)116安裝在通過電機(jī)114使其轉(zhuǎn)動的軸心115上。記錄和再生磁頭117由諸如MR或GMR磁頭的再生磁頭以及諸如感應(yīng)磁頭的記錄磁頭構(gòu)成。各個記錄和再生磁頭117通過懸置裝置118安裝在對應(yīng)的臂119的末端。通過執(zhí)行器單元120使臂119移動。該磁存儲裝置的基本構(gòu)造是公知的，并且在本說明書中省略對其的詳細(xì)說明。
磁存儲裝置的本實(shí)施例的特征在于磁記錄介質(zhì)116。各個磁記錄介質(zhì)116具有上述結(jié)合圖4到圖17所述的任一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。磁記錄介質(zhì)116的數(shù)量不限于三個，可以僅設(shè)置兩個、四個或者更多個磁記錄介質(zhì)116。
磁存儲裝置的基本結(jié)構(gòu)不限于圖18和19所示的結(jié)構(gòu)，此外，本發(fā)明中所使用的磁記錄介質(zhì)不限于磁盤，該磁記錄介質(zhì)可以采用磁帶、磁卡等的形式。
因此，根據(jù)本發(fā)明，可以通過提供晶種層來減小底層和磁記錄層的晶粒大小，并促進(jìn)磁記錄層的期望取向。結(jié)果，即使在使用多陰極系統(tǒng)形成底層時，也可以實(shí)現(xiàn)性能提高的磁記錄介質(zhì)。當(dāng)然，當(dāng)使用單陰極系統(tǒng)來形成底層時，通過提供晶種層，同樣也可以減小底層和磁記錄層的晶粒大小以促進(jìn)磁記錄層的期望取向。
此外，本發(fā)明不限于這些實(shí)施例，可以在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下進(jìn)行各種變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種磁記錄介質(zhì)，其包括基板；磁記錄層，由Co合金或CoCr合金制成；晶種層，設(shè)置在所述基板和所述磁記錄層之間；以及底層，由具有B2結(jié)構(gòu)的二元合金材料制成，并設(shè)置在所述晶種層和所述磁記錄層之間，所述晶種層由下述材料制成，該材料主要包括構(gòu)成所述底層的二元合金材料的多種元素中的一種元素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì)，其中所述磁記錄層由單個磁層或合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)構(gòu)成，所述合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)由至少兩個反鐵磁耦合的CoCr合金磁層構(gòu)成，其中CoCr合金磁層的c軸與其薄膜平面基本平行，以使得比率h≤0.15，其中h＝Hc⊥/Hc，Hc⊥表示垂直矯頑力，而Hc表示沿所述薄膜平面的矯頑力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁記錄介質(zhì)，其中所述底層由從包括RuAl、NiAl、CoAl、FeAl、FeTi、CoHf、CoZr、NiTi、CuBe、CuZn、AlMn、AlRe、AgMg、MnRh、IrAl和OsAl的組中選擇的B2結(jié)構(gòu)的二元合金材料制成，構(gòu)成所述二元合金材料的多種元素中的一種元素的含量范圍為大約40％到60％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中的任意一項(xiàng)所述的磁記錄介質(zhì)，其中如果所述底層由AlRu制成，則所述晶種層主要由Al或Ru制成，而如果所述底層由FeTi制成，則所述晶種層主要由Fe或Ti制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到3中的任意一項(xiàng)所述的磁記錄介質(zhì)，其中所述晶種層主要由構(gòu)成所述二元合金的多種元素中的一種元素的金屬氮化物或金屬氧化物制成，所述二元合金構(gòu)成所述底層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中的任意一項(xiàng)所述的磁記錄介質(zhì)，其中所述底層的厚度為大約5nm到60nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中的任意一項(xiàng)所述的磁記錄介質(zhì)，其中所述晶種層的厚度為大約0.5nm到50nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7中的任意一項(xiàng)所述的磁記錄介質(zhì)，其中所述晶種層和所述底層的總厚度在大約30nm到60nm的范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中的任意一項(xiàng)所述的磁記錄介質(zhì)，其中對所述基板進(jìn)行機(jī)械織構(gòu)化。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9中的任意一項(xiàng)所述的磁記錄介質(zhì)，還包括厚度為大約1nm到10nm的Cr-M晶格匹配層，其直接形成在所述底層上，并設(shè)置在所述底層和所述磁記錄層之間，其中M為從包括Mo、Ti、V和W的組中選擇的材料，其原子比大于或等于10％。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的磁記錄介質(zhì)，還包括由微磁性或非磁性hcp結(jié)構(gòu)的CoCr合金制成的中間層，其厚度為大約1nm到5nm，并設(shè)置在所述Cr-M晶格匹配層和所述磁記錄層之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求1到9中的任意一項(xiàng)所述的磁記錄介質(zhì)，還包括由微磁性或非磁性hcp結(jié)構(gòu)的CoCr合金制成的中間層，其厚度為大約1nm到5nm，并設(shè)置在所述底層和所述磁記錄層之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求1到9中的任意一項(xiàng)所述的磁記錄介質(zhì)，還包括主要由Ru制成的晶格匹配層，其厚度為大約1nm到3nm，并與所述磁記錄層直接接觸，并且設(shè)置在所述底層和所述磁記錄層之間。
14.一種磁存儲裝置，其包括至少一個磁記錄介質(zhì)，該磁記錄介質(zhì)包括基板、由Co合金或CoCr合金制成的磁記錄層、設(shè)置在所述基板和所述磁記錄層之間的晶種層、以及由具有B2結(jié)構(gòu)的二元合金材料制成并設(shè)置在所述晶種層和所述磁記錄層之間的底層，所述晶種層由下述材料制成，該材料主要包括構(gòu)成所述底層的二元合金材料的多種元素中的一種元素；以及磁頭，其在所述磁記錄介質(zhì)上寫入信息和/或從所述磁記錄介質(zhì)再生信息。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的磁存儲裝置，其中所述磁記錄介質(zhì)的底層由從包括RuAl、NiAl、CoAl、FeAl、FeTi、CoHf、CoZr、NiTi、CuBe、CuZn、AlMn、AlRe、AgMg、MnRh、IrAl和OsAl的組中選擇的B2結(jié)構(gòu)的二元合金材料制成，構(gòu)成所述二元合金材料的多種元素中的一種元素的含量范圍為大約40％到60％。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的磁存儲裝置，其中如果所述底層由AlRu制成，則所述磁記錄介質(zhì)的所述晶種層主要由Al或Ru制成，而如果所述底層由FeTi制成，則所述晶種層主要由Fe或Ti制成。
17.根據(jù)權(quán)利要求14到16中的任意一項(xiàng)所述的磁存儲裝置，其中所述磁記錄介質(zhì)的所述晶種層主要由構(gòu)成所述二元合金的多種元素中的一種元素的金屬氮化物或金屬氧化物制成，所述二元合金構(gòu)成所述底層。
18.根據(jù)權(quán)利要求14到17中的任意一項(xiàng)所述的磁存儲裝置，其中所述磁記錄介質(zhì)為磁盤。
全文摘要
磁記錄介質(zhì)和磁存儲裝置。一種磁記錄介質(zhì)，其包括基板、由Co合金或CoCr合金制成的磁記錄層、設(shè)置在基板和磁記錄層之間的晶種層、以及由具有B2結(jié)構(gòu)的二元合金材料制成并設(shè)置在晶種層和磁記錄層之間的底層。該晶種層由下述材料制成，該材料主要包括構(gòu)成底層的二元合金材料的多種元素中的一種元素。
文檔編號G11B5/64GK1620686SQ02828078
公開日2005年5月25日 申請日期2002年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月6日
發(fā)明者安東尼·阿揚(yáng), 豬又明大, E·諾埃爾·阿巴拉, B·拉馬穆爾蒂·阿查里雅 申請人:富士通株式會社