專利名稱：顆粒薄膜、使用該薄膜的垂直磁記錄介質(zhì)和磁記錄設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及顆粒薄膜(granular film)，具有顆粒層的垂直磁記錄介質(zhì)和使用垂直磁記錄介質(zhì)的磁記錄和再生設備。
背景技術：
硬盤驅(qū)動器(HDD)因其在數(shù)據(jù)存儲方面的低成本，高數(shù)據(jù)訪問速度和高可靠性，已經(jīng)成為各種領域中的主要記錄設備，這些領域包含家庭視頻系統(tǒng)，音頻裝置和汽車導航系統(tǒng)，而不限于例如計算機存儲器的普通應用領域。隨著HDD應用領域的擴充，實現(xiàn)更大記錄容量的HDD的要求不斷增加。為滿足這些要求，人們以非常高的速度開發(fā)出具有更大記錄密度的磁記錄盤。
對于具有更高記錄密度的HDD的磁記錄介質(zhì)，人們尋求更小的磁顆粒尺寸以獲得更小的記錄位尺寸。隨著磁層的平均磁顆粒尺寸變得更小，由于磁顆粒的更小顆粒尺寸成分，我們遇到了熱波動耐久性退化的問題。我們遇到的另一個問題是相對大尺寸的磁顆粒成分導致出現(xiàn)介質(zhì)噪聲升高和記錄缺陷，而相對大尺寸的磁顆粒成分是不令人滿意的顆粒尺寸分布控制的結(jié)果。當前，由于對磁顆粒的結(jié)晶取向(crystallographic orientation)和排列順序控制仍然不足，在降低介質(zhì)噪聲方面沒有多少余地。
在專利文獻1(日本專利申請公開說明書No.2003-36525)中，公開了具有襯底/(Ta，CoZrNb)/(NiFe合金-Cr2O3，Ru-SiO2)/RuW/CoCrPt的結(jié)構的磁記錄介質(zhì)，以作為該問題的解決方案。這種介質(zhì)結(jié)構旨在因鉻金屬隔離效果對于垂直磁記錄介質(zhì)不顯著，而利用底層獲得晶粒之間磁相互作用得到減少的分立的精細晶粒結(jié)構。盡管在這種磁記錄介質(zhì)中的磁顆粒非常小，然而由于以濺射方法簡單形成具有顆粒構造的底層，對磁顆粒的結(jié)晶取向，排列規(guī)則性和顆粒直徑分布的控制是不充分的。
在專利文獻2(日本專利申請公開說明書No.2003-77122)中，公開了具有例如襯底/(Ni-P，CoZr)/(Pt，Pd，NiFe/(Ru，Re)/CoCrPt-SiO2的構造的磁記錄介質(zhì)。在這些磁記錄介質(zhì)中，通過面心立方結(jié)構(fccface centered cubic)種子層上的六方最密堆積(hephexagonal close packed)晶體結(jié)構底層改進磁晶體微粒的結(jié)晶取向度。盡管在這些構造中獲得良好的顆粒晶體取向，然而由于通過控制純金屬或合金的濺射條件而簡單形成各層，對晶體尺寸和晶體排列的控制不充分。
在專利文獻3(日本專利申請公開說明書No.2000-327491)中公開的薄膜是攜帶具有晶體取向的顆粒的無機薄膜，和具有表現(xiàn)出對其自身的相似性的幾何分形結(jié)構的規(guī)則二維蜂巢結(jié)構。在這個專利參考文獻中，也公開了例如襯底/CoO-SiO2/(CrTi)/CoCrPt的分層結(jié)構。這種具有降低的晶體尺寸分布的介質(zhì)結(jié)構被用于通過獲得有序顆粒排列結(jié)構而減少熱波動，降低介質(zhì)噪聲，以及用于改進磁薄膜的耐蝕性。通過結(jié)合氧化物薄膜，無機薄膜得到有序顆粒排列和小顆粒尺寸分布。然而，由于CoO顆粒的結(jié)晶取向沿著(220)方向，層中磁顆粒的取向沿著共面(102)方向，而不是垂直取向。此外，由于沒有公開用于控制結(jié)晶取向和取向度分布，例如CoO-SiO2底層和部分進入底層的晶粒的形成的任何有效過程，因此不能控制結(jié)晶取向和取向度分布。
此外，在專利文獻4(日本專利申請公開說明書No.2002-163819)中，公開了具有襯底/CoTaZr/(Hf)/CoO-SiO2/(Hf)/TbFeCo的分層結(jié)構。在這種結(jié)構中，形成用于抑制記錄層中的疇壁運動的形狀規(guī)則的不均勻部分或結(jié)晶耦合部分的釘扎位置(pinning sites)。軟磁層被用于有效地向記錄層施加磁頭場。此公開的分層結(jié)構被設計成用于獲得垂直雙層介質(zhì)，其包括軟磁層，磁記錄層和具有顆粒尺寸散布良好的有序無機顆粒排列的磁記錄層。然而由于Hf，Ru，Ti Ta，Nb，Cr，Mo，W，C，Si3O4，Al2O3，Cr2O3，SiO2和NiP期望作為此公開的底層，公開的分層結(jié)構不適于得到垂直顆粒取向，顆粒尺寸分布抑制和有序顆粒排列。這些底層材料被用于其中不需要結(jié)晶取向的連續(xù)記錄層。

發(fā)明內(nèi)容
由于上述原因，需要獲得一種超過現(xiàn)有技術的新技術，用于在具有小顆粒尺寸散布的磁層中得到小磁顆粒，尤其是針對垂直方向的高結(jié)晶顆粒取向，和高顆粒排列規(guī)則性，以實現(xiàn)適于具有小介質(zhì)噪聲和針對熱波動的足夠耐久性的高密度磁記錄的垂直磁記錄介質(zhì)。
本發(fā)明旨在滿足此需求。本發(fā)明的顆粒薄膜包括襯底，襯底上的金屬底層和金屬底層上的顆粒層。顆粒層包括部分穿過體(volume)以進入金屬底層的金屬顆粒和分隔金屬顆粒的顆粒間材料。
此外，顆粒間材料包括從包括氧化物，氮化物和碳化物的組中選擇的至少一種。本發(fā)明的垂直磁記錄介質(zhì)包括襯底，襯底上的軟磁層，軟磁層上的金屬底層，軟磁層上的顆粒層，和顆粒薄膜層上的垂直磁記錄層。顆粒層包括部分穿過體以進入金屬底層的金屬顆粒和分隔金屬顆粒的顆粒間材料。此外，顆粒間材料包括從包括氧化物，氮化物和碳化物的組中選擇的至少一種。
本發(fā)明的磁記錄和再生設備包括上述垂直磁記錄介質(zhì)，驅(qū)動垂直磁記錄介質(zhì)的驅(qū)動機構，向垂直磁記錄介質(zhì)記錄信息和從垂直磁記錄介質(zhì)再生信息的記錄和再生頭，驅(qū)動記錄和再生頭的頭驅(qū)動機構，和處理記錄和再生信號的記錄和再生信號處理系統(tǒng)。
本發(fā)明的垂直記錄介質(zhì)被制造如下。首先，利用能夠形成小尺寸顆粒的規(guī)則排列的材料形成顆粒構造的底層，盡管這些顆粒的晶體取向度不是那么高。接著，從該層清除這些具有足夠取向的顆粒，并且打孔，直到孔的底部達到該層的端部。最終，用具有根據(jù)底層的結(jié)晶度的良好晶體取向的金屬填充這些孔。通過這種方式，能夠同時獲得具有規(guī)則排列，良好晶體取向和小顆粒尺寸的顆粒層。
通過在軟磁底層上形成這個顆粒層和在顆粒層上形成磁層，能夠同時獲得包括具有規(guī)則排列，良好晶體取向和小顆粒尺寸的磁顆粒的垂直磁記錄介質(zhì)。此外，減少了記錄頭和軟磁層之間的磁間隔(magnetic spacing)。
根據(jù)本發(fā)明，在垂直磁記錄介質(zhì)中能夠達到規(guī)則顆粒排列，良好晶體取向和具有小顆粒尺寸散布的精細顆粒尺寸的并存。此外，能夠減少記錄和再生頭和垂直磁性介質(zhì)之間的磁間隔。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的顆粒薄膜的實施例的剖視圖。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的垂直磁記錄介質(zhì)的實施例的剖視圖。
圖3針對根據(jù)本發(fā)明的垂直磁記錄介質(zhì)的實施例示出了垂直磁性層的共面示意剖視圖。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的垂直磁記錄和再生設備的實施例的斜視圖。
具體實施例方式
下面參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
圖1示意性示出了本發(fā)明的顆粒薄膜的實施例的剖視圖。在圖1中，顆粒薄膜11由襯底12，襯底12上的金屬底層13，和顆粒層16組成，顆粒層16包括金屬顆粒14和由例如氧化物的材料組成的顆粒間材料15。
圖2示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的垂直磁記錄介質(zhì)的實施例的剖視圖，其中使用圖1示出的顆粒薄膜。在圖2中，在襯底21上形成軟磁層22，在軟磁層22上形成顆粒薄膜23。類似于圖1的顆粒薄膜，顆粒薄膜23由金屬底層13，金屬顆粒14和具有例如氧化物或其它類似材料的顆粒間材料15組成。在顆粒薄膜層23至中間層24之上形成垂直磁記錄層25，并且在垂直磁記錄層25上形成保護層26。垂直磁記錄層25能夠形成顆粒結(jié)構，其中磁顆粒27通過顆粒間材料28彼此分隔。
能夠?qū)Υ怪贝庞涗泴?5的磁顆粒27進行規(guī)則排列。如圖3中示意性示出的，被顆粒間材料28分隔的磁顆粒27能夠排列成例如在平面中具有六邊形對稱性的結(jié)構。
于是，期望本發(fā)明的垂直磁記錄介質(zhì)的垂直磁記錄層25具有包括磁顆粒27和非磁性顆粒間材料28的顆粒薄膜結(jié)構，并且磁顆粒27被規(guī)則排列在層平面內(nèi)。
已知現(xiàn)有技術介質(zhì)的具有較小顆粒直徑的磁顆粒27具有對熱波動的耐久性較差的問題，盡管較小顆粒直徑對于獲得高記錄密度是期望的。根據(jù)本發(fā)明，即使磁顆粒27的平均直徑為20nm或更小，也能夠獲得對熱波動的良好耐久性。對于本發(fā)明的垂直磁記錄層，更加期望具有6nm或更小的平均顆粒直徑的磁顆粒27。
顆粒薄膜層23的期望金屬顆粒14是具有六方最密堆積或面心立方結(jié)構晶體結(jié)構的顆粒，并且期望的非磁性顆粒間材料15是具有非晶體結(jié)構的氧化物材料。從包括Ru，Rh，Re，pd，Pt和Ni的組中選擇的至少一種金屬的顆粒適合作為顆粒薄膜層的金屬顆粒14。
以從包括氧化硅，氧化鈦，氧化鋁，氧化鋅和氧化鉭的組中選擇的至少一種的氧化物材料作為主要成分的氧化物材料適用于顆粒薄膜層的顆粒間材料15。
以從包括Pd，pt，F(xiàn)e，Co和Ni的組中選擇的至少一種作為主要成分的金屬底層適用于金屬底層13。
在本發(fā)明的垂直磁記錄介質(zhì)中，中間層24能夠被放置在顆粒層23和垂直磁記錄層25之間。以從包括Ru，Rh和Re的組中選擇的至少一種作為主要成分的材料能夠被用作中間層24的材料。
當金屬底層13為非磁性的時，帶有金屬底層13的顆粒層23和中間層24的期望總厚度為20nm或更小。當金屬底層13為磁性的時，顆粒層23和中間層24的期望總厚度為20nm或更小。
實施例1(襯底)可用于本發(fā)明的襯底包含玻璃，Al合金，陶瓷，碳，具有氧化物表面的硅單晶和具有Ni-P鍍層的硅單晶的襯底。
玻璃襯底包含非晶體玻璃和晶體玻璃。非晶體玻璃包含堿石灰玻璃或鋁硅酸鹽玻璃。晶體玻璃包含鋰晶體玻璃。陶瓷襯底包含例如通常使用的氧化鋁，氮化鋁和氮化硅的燒結(jié)陶瓷襯底，和這些陶瓷的纖維強化陶瓷襯底。
期望使用具有通過在其表面進行濺射或電鍍而形成的Ni-P層的襯底。
實施例2(軟磁層)通過將高磁導率的軟磁層22布置為垂直磁記錄層的底層，形成垂直雙層介質(zhì)。在垂直雙層記錄介質(zhì)中，高磁導率軟磁層的作用是提高記錄頭的記錄和再生效率，該記錄頭形成例如通過單極磁記錄頭產(chǎn)生的磁通量的水平回路。
包含F(xiàn)e，Ni或Co的材料能夠被用作軟磁層22。軟磁層包含例如包含F(xiàn)eCo和FeCoV的FeCo合金，包含F(xiàn)eNi，F(xiàn)eNiMo，F(xiàn)eNiCr和FeNiSi的FeNi合金，包含F(xiàn)eAl，F(xiàn)eAlSi，F(xiàn)eAlSiCr，F(xiàn)eAlSiTiRu和FeAlO的FeAl和FeSi合金，包含F(xiàn)eTa，F(xiàn)eTaC和FeTaN的FeTa合金，和包含F(xiàn)eZrN的FeZr合金。
具有精細晶粒結(jié)構或顆粒結(jié)構(在其包含60原子％或更多的Fe的基質(zhì)相中具有分散精細晶體顆粒)的FeAlO，F(xiàn)eMnO，F(xiàn)eTaN和FeZrN薄膜適用于軟磁層22。
其它適用于軟磁層22的材料是包含Co和從Zr，Hf，Nb，Ta，Ti和Y中選擇的至少一種元素的Co合金。層的期望Co含量為80at％(原子百分數(shù))或更多。這些合金合成物容易通過濺射形成非晶體構造層。由于非晶體結(jié)構沒有晶體各向異性的限制，晶體缺陷和晶體顆粒邊界，非晶體軟磁材料顯示出極好的軟磁特性。通過使用非晶體磁層作為軟磁底層，能夠獲得低介質(zhì)噪聲特性。
CoZr，CoZrNb和CoZrTa合金能夠作為適合于軟磁層22的非晶體軟磁材料。
期望在垂直磁記錄介質(zhì)的非磁性襯底21和軟磁層22之間布置具有共面磁化的硬磁層。包含硬磁材料的Co適用于該層的材料。
軟磁層形成磁疇結(jié)構，并且由疇結(jié)構的疇壁運動產(chǎn)生尖峰噪聲。通過使用經(jīng)由在層平面徑向施加磁場而磁化的硬磁層向軟磁層施加偏置磁場，能夠抑制疇壁的出現(xiàn)。
例如CoCrPt合金和CoSm合金薄膜適合作為共面硬磁層。共面硬磁層的期望矯頑力值為39.5kA/m(0.5kOe)或更多，更加期望的矯頑力值為79kA/m(1kOe)或更多。共面硬磁層的期望厚度值為5到150nm，更加期望的厚度值為10到70nm。為了控制共面硬磁層的結(jié)晶取向，能夠在非磁性襯底和共面硬磁層之間形成Cr合金或B2結(jié)構的材料。
能夠在軟磁層22和金屬底層13之間形成氧化層。由于氧化層不具有結(jié)晶取向，對在初始生長階段在層上進行晶體顆粒生長提供了困難的結(jié)晶取向獲得條件。
通過在沉積之后向軟磁層22引入氧氣或在形成軟磁層的最終階段向該層引入氧氣，能夠形成氧化層。通過將軟磁層的表面暴露于氧氣或被例如氬或氮的惰性氣體減弱的氧氣0.3到20秒，能夠?qū)嶋H形成氧化層。通過將軟磁層表面暴露于環(huán)境空氣，也能夠形成氧化層。
實施例3(垂直磁記錄層)以Co作為主要成分，Pt作為必要成分并且氧化物材料作為附加成分的材料合成物適用于垂直磁記錄層25。氧化硅或氧化鈦適用于氧化物材料。
在垂直磁記錄層25中，期望磁顆粒27，即具有磁化的晶體顆粒以分散狀態(tài)存在。此外，期望層中的磁顆粒27形成從層的底端穿過垂直磁記錄層25到達層的頂端的柱形結(jié)構。柱形結(jié)構的形成意味著良好的顆粒取向度和良好的顆粒結(jié)晶度，并且導致適于達到高記錄密度的極好介質(zhì)信噪比。
為獲得柱形結(jié)構，層中包含的氧化物含量的控制是非常重要的。期望的氧化物含量在Co，Cr和Pt的總量的3到12mol％的范圍內(nèi)，更加期望的含量在5到10mol％的范圍內(nèi)。這些氧化物含量范圍是期望的，因為氧化物沉淀在磁顆粒27周圍，并且在產(chǎn)生該層的過程中形成非常小和隔離的磁顆粒27。
超過這些范圍的氧化物含量是不期望的，因為氧化物會保留在磁顆粒27中，并且阻止顆粒達到良好晶體取向和顆粒結(jié)晶度。此外，沉淀在磁顆粒27的頂面和底面的過多氧化物阻止形成穿過該層的柱形結(jié)構。低于上述范圍的氧化物含量是不期望的，因為鄰近磁顆粒之間的隔離效果不足，并且將顆粒尺寸控制到小尺寸的效果也不足，導致大介質(zhì)噪聲和低信噪比(S/N比)。
垂直磁性層的期望Cr含量為0到16at％，更加期望的含量為10到14at％。Cr含量范圍是期望的，因為磁顆粒27會具有適當?shù)膯屋S各向異性常數(shù)Ku值和高磁化值以獲得足夠用于達到高記錄密度的記錄和再生特性和熱波動穩(wěn)定性。超過上述范圍的Cr含量是不期望的，因為顆粒的Ku值不足以獲得熱波動穩(wěn)定性和顆粒結(jié)晶度和取向度，從而導致較低的記錄和再生特性。
期望使垂直磁記錄層的Pt含量處于10到25at％的范圍。該范圍的Pt含量適于獲得垂直磁記錄層所需的Ku值，以及良好的顆粒結(jié)晶度和取向度，從而導致適于達到高記錄密度的期望熱波動穩(wěn)定性和記錄和再生特性。
超過該范圍的Pt含量是不期望的，因為顆粒27中會出現(xiàn)fcc相(fcc phase)，并且顆粒的結(jié)晶度和取向會下降。小于該范圍的Pt含量是不期望的，因為顆粒的Ku值會不足以獲得實現(xiàn)高密度記錄所需的熱波動穩(wěn)定性。
除了Co，Cr，Pt和上述氧化物之外，垂直磁記錄層25能夠包含從包括B，Ta，Mo，Cu，ND，W，Nb，Sm，Tb，Ru和Re的組中選擇的至少一種元素。通過包含這些元素能夠獲得非常小的顆粒尺寸，極好的結(jié)晶度和良好的顆粒取向度，從而導致適于實現(xiàn)高密度記錄的期望記錄和再生特性和熱波動穩(wěn)定性。
期望這些元素的總含量為8原子％或更少。超過8原子％的含量是不期望的，因為會出現(xiàn)不同于hcp相(hcp phase)的晶相，并且此晶相擾亂磁顆粒的結(jié)晶度和結(jié)晶取向，從而導致不足以實現(xiàn)高密度記錄的記錄和再生特性和熱波動穩(wěn)定性。
CoPt合金，CoCr合金，CoPtCr合金，CoPtO，CoPtCrO，CoPtSi和CoPtCrSi能夠被用作垂直磁記錄層25。Co和包含從Pt，Pd，Rh和Ru中選擇的至少一個作為主要成分的合金的多層結(jié)構也可以被用作垂直磁記錄層。此外，被加入到CoCr/PtCr，CoB/PdB，CoO/RhO等等的這些多層中的Cr，B或O能夠被用作垂直磁記錄層。
垂直磁記錄層25的期望厚度值為5到60nm，更加期望的厚度值為10到40nm。當厚度處于這些范圍時，垂直記錄介質(zhì)能夠作為用于高密度磁記錄的介質(zhì)。當厚度小于5nm時，介質(zhì)的再生輸出與噪聲相比過低，并且往往獲得噪聲分量以作為主要輸出。當厚度超過40nm時，介質(zhì)的再生輸出過高，并且往往帶來波形畸變。
期望垂直磁記錄層25的矯頑力為237kA/m(3kOe)或更多。當矯頑力小于237kA/m(3kOe)時，熱波動耐久性往往降低。垂直磁記錄層的垂直方向的期望矩形比為0.8或更多。當矩形比小于0.8時，該層的熱波動耐久性往往降低。
實施例4(保護層)通常在垂直磁記錄層25上形成保護層26。形成保護層26以避免侵蝕垂直磁記錄層25，并且保護介質(zhì)表面免受損害，即使磁頭與介質(zhì)表面接觸。包含例如C，SiO2或ZrO2的保護材料能夠被用作保護層。
期望保護層26的厚度處于1到10nm的范圍內(nèi)。該厚度能夠使頭和介質(zhì)之間的距離保持足夠短，以實現(xiàn)高密度記錄。
潤滑層能夠被設置在保護層26上。例如現(xiàn)有技術已知的perfluoropolyether，alcohol fluorides或carbonic acid fluorides能夠被用作潤滑層的潤滑劑。
實施例5(磁記錄和再生設備)圖4示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的磁記錄和再生設備(以后簡稱為磁盤驅(qū)動器)的實施例的斜視圖。磁盤驅(qū)動器在外殼41中具有磁盤42，磁頭43，磁頭懸掛組件(懸掛和臂)44，傳動裝置45和電路板46。
安裝到主軸馬達47上的磁盤42被轉(zhuǎn)動，并且通過垂直磁記錄方法記錄各種數(shù)字數(shù)據(jù)。磁頭43是混合頭，其中具有單極結(jié)構的寫頭和具有GMR或TMR薄膜傳感器的讀頭被裝載在公共滑動機構上。讀頭通常使用屏蔽型MR頭。
磁頭懸掛組件44支持掛起在磁盤42的表面上方并且面對該表面的磁頭43。由音圈馬達(VCM)驅(qū)動的傳動裝置45通過懸掛組件44將磁頭43傳遞到磁盤42的任意徑向位置。電路板46中的頭IC產(chǎn)生和輸出用于驅(qū)動傳動裝置45的驅(qū)動信號和用于控制磁頭的讀寫功能的控制信號。
(例子1)1)顆粒薄膜的制造在這個例子中，凈化碟形玻璃襯底(由OHARA公司制造，外直徑為2.5英寸)被用于非磁性玻璃襯底。玻璃襯底被放到DC磁電管濺射設備(ANERVA公司)的室中，并且真空室被抽空到1×10-5Pa或更低，接著根據(jù)如下所述的過程在0.6PaAr氣中執(zhí)行磁電管濺射。
首先形成具有5nm的厚度的Pd底層。接著通過使用添加20mol％SiO2的CoO的燒結(jié)復合靶(composite target)進行RF濺射來形成10nm厚的CoO-SiO2層，并且接著襯底被取出到環(huán)境空氣中。
通過CoO-SiO2層的共面TEM觀察發(fā)現(xiàn)，該層具有包括以大約1nm的非晶顆粒邊界彼此分隔的直徑大約為6nm的晶體顆粒的結(jié)構，并且識別出六邊形對稱的晶體顆粒排列。通過使用具有大約1nm直徑的探針進行的nano-EDX分析發(fā)現(xiàn)，晶體顆粒內(nèi)部的主要成分是Co和O，并且邊界處的主要成分是Si和O。沒有估測氧化鈷和氧化硅的化合價，并且薄膜結(jié)構被認為是通過化合物的共晶反應而形成的，或是顆粒聚集的分形特性所導致的。針對使用二元靶(binarytargets)而不是復合靶同時濺射CoO和SiO2形成的薄膜，發(fā)現(xiàn)具有類似結(jié)構的薄膜。
通過將薄膜與襯底沉浸在HCl溶液中，對制造的薄膜執(zhí)行蝕刻。CoO被化學蝕刻。對于這個蝕刻處理，能夠應用包含例如反應離子蝕刻的物理處理，有選擇地清除CoO的任何其他蝕刻處理。在這個階段，SiO2層具有直徑幾乎相等的規(guī)則排列的孔，并且在孔的每個底部，肯定出現(xiàn)Pd底層。
襯底被再次放入濺射室，并且執(zhí)行相反濺射(reverse sputtering)，即在0.6PA Ar氣中對薄膜側(cè)進行濺射。這個處理被有效地用于凈化薄膜，和當薄膜被暴露于環(huán)境空氣時薄膜表面上形成和附著的原子。這個通過濺射進行的清洗處理對于導電Pd更加有效，因為偏置電壓被提供到襯底側(cè)。于是獲得位于SiO2層的孔的底部處的干凈Pd表面。
通過使用Ru靶在襯底上濺射沉積物并且對襯底施加偏置電壓，用Ru填充SiO2孔。施加到襯底的偏置電壓在這個步驟似乎不必要，因為濺射的Ru是中性原子顆粒，并且作為SiO2-Ru和Pd-Ru之間的鍵能差的結(jié)果，Ru能夠沉積在孔中。然而由于Ar離子對凸起部分的混合和選擇性濺射，對襯底施加偏置電壓似乎對于獲得選擇性沉積和表面平滑有效。
2)顆粒薄膜分析對通過上述方法制造的顆粒薄膜進行顆粒薄膜層的截面TEM觀察。結(jié)果發(fā)現(xiàn)其結(jié)構與圖1示出的結(jié)構幾乎相同。在顆粒層16中，在垂直于襯底12的平面的方向生長出金屬顆粒14的Ru晶體顆粒，并且每個Ru晶體顆粒被顆粒間材料15的非晶體SiO2分開。顆粒層16中的Ru晶體顆粒被形成為超出顆粒層16和底層13之間的邊界并且穿入底層13。Ru晶體顆粒14穿入底層13的估計深度為大約1到2nm。深度測量精度由TEM分辨率決定。此外，通過高放大倍率的顆粒薄膜的網(wǎng)格圖像觀察發(fā)現(xiàn)，對于Pd底層和Ru微粒發(fā)現(xiàn)了取向結(jié)晶網(wǎng)格平面，這表明Pd底層和Ru之間外延附生關系的存在。由于實際也在氧化物顆粒邊界上形成Ru層，通常通過在Ru形成之后執(zhí)行的相反濺射而進行的蝕刻處理對于獲得具有進一步的Ru顆粒分隔結(jié)構和更平滑薄膜的薄膜是有效的。
作為X射線衍射θ-2θ掃描的結(jié)果，分別從Pd(111)和Ru(00.2)平面發(fā)現(xiàn)接近2θ＝40.1°和42.2°的衍射峰，并且除了襯底反射之外沒有其它峰。通過針對Ru(00.2)峰的搖擺曲線測量(rockingcurve measurement)，獲得6.3°的完全半寬度(full half width)Δθ50，表明達到極好的結(jié)晶取向。
(對比例子1)除了無需在HCl溶液蝕刻之后執(zhí)行相反濺射處理而形成Ru層之外，使用例子1中描述的相同處理制造顆粒薄膜。
通過薄膜的截面TEM觀察發(fā)現(xiàn)，顆粒層中Ru晶體顆粒的一側(cè)端部處于顆粒層和底層之間的邊界處。Ru晶體顆粒不超出邊界。作為使用X射線衍射的θ-2θ掃描的結(jié)果，觀察到不同于Ru(00.2)平面的衍射峰。通過針對Ru(00.2)峰的搖擺曲線測量，發(fā)現(xiàn)完全半寬度Δθ50為9.7°，表明結(jié)晶取向度次于例子1中制造的樣本的取向度。
這些結(jié)果意味著沒有清除當薄膜被暴露于環(huán)境空氣時在薄膜表面上形成的污染物。在這個對比例子中，Pd和Ru之間的鍵合不足以使Ru結(jié)晶取向，即使已知Pd表面不形成氧化物。
(對比例子2)除了形成CoO-SiO2層并且在沉積Pd底層之后接著處理該層的步驟被通過使用Ru-SiO2復合靶的濺射沉積處理形成10nm厚的Ru-SiO2顆粒層的步驟所替代之外，使用例子1中描述的相同處理制造顆粒薄膜。
通過Ru-SiO2顆粒層的平面TEM觀察發(fā)現(xiàn)，層中的顆粒具有大顆粒尺寸分布，盡管平均顆粒直徑為大約6nm。形成非晶體顆粒邊界，但是邊界的厚度不均勻。此外，晶體顆粒的位置隨機，并且沒有識別出顆粒排列的規(guī)則性。通過薄膜的截面TEM觀察發(fā)現(xiàn)，顆粒層中Ru晶體顆粒的一側(cè)端部處于顆粒層和底層之間的邊界處，并且不超過邊界。
認為這些結(jié)果是這樣事實所導致的，即Ru和SiO2的組合未表現(xiàn)出共晶反應和分形特性，并且即使在Pd底層的干凈表面上形成Ru層，從Pd表面穿入和擴散到Pd層的Ru顆粒的深度小于1nm。
(例子2)通過將氧化鈷分別替代為例子1中的氧化鐵和氧化鎳，獲得與例子1類似的結(jié)果。此外，通過將氧化硅分別替代為例子1中的氧化鈦，氧化鋁，氧化鉻，氧化鋯，氧化鋅和氧化鉭，獲得類似于例子1的結(jié)果。
(例子3)1)垂直磁記錄介質(zhì)的制造在這個例子中，凈化碟形玻璃襯底(由OHARA公司制造，外直徑為2.5英寸)被用作非磁性玻璃襯底。玻璃襯底為放入DC磁電管濺射設備(ANERVA公司C-3010)室中，并且將真空室抽空到2×10-5Pa或更低。每個襯底被加熱到200℃，并且接著如下所述在Ar氣中執(zhí)行磁電管濺射。
首先將40nm厚CrMo底層形成到每個襯底，并且接著在底層上形成40nm厚硬磁CoCrPt層以作為共面硬磁層。在硬磁層上形成200nm厚CoZrNb合金軟磁層22，并且接著襯底取出一次到環(huán)境空氣中。
在環(huán)境空氣中冷卻的每個襯底再次被放到濺射室中，并且在軟磁CoZrNb層上形成類似于例子1中描述的顆粒層的顆粒層。接著在室中接連執(zhí)行以下濺射薄膜形成處理。
通過使用(Co-16at％Pt-10at％Cr)-8MO1％SiO2復合靶RF濺射沉積物，在CoZrNb軟磁層上形成15nm厚CoPtCr-SiO2垂直磁記錄層。接著形成5nm厚碳保護層。
從室中取出具有濺射沉積層的每個襯底，并且通過使用浸漬方法在保護層上形成1.3nm厚的perfluoropolyether潤滑層，獲得垂直磁記錄介質(zhì)。
通過使用特別設計的電磁體磁化裝置施加15kOe的徑向指向磁場，CoCrPt共面硬磁層被磁化到盤的徑向。如下所述的垂直磁記錄盤顯然是上述磁化盤。
2)垂直磁記錄介質(zhì)的評估通過針對制造的垂直磁記錄介質(zhì)的截面TEM觀察結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該結(jié)構與圖2中示意性示出的結(jié)構幾乎相同。對應于垂直磁記錄介質(zhì)的軟磁層22的CoZrNb層是均勻的，并且在層中沒有發(fā)現(xiàn)顆粒(顆粒)邊界。通過也考慮到適合形成非晶體結(jié)構的層的合金成分，層的結(jié)構能夠被認為是非晶體的。在軟磁層22而不是例子1中的非磁性金屬底層13上形成對應于介質(zhì)的底層13的Pd層。發(fā)現(xiàn)Ru晶體顆粒14被非晶體SiO2顆粒間材料15彼此分隔，并且如圖2所示向垂直方向生長。也發(fā)現(xiàn)晶體Ru顆粒14生長出其底部超出顆粒間材料15的邊界從而到達底層13的晶體Ru顆粒14，并且Ru顆粒14的底部被穿入到底層13。此外，發(fā)現(xiàn)Pd和Ru之間的外延附生關系。在垂直磁記錄層中，也發(fā)現(xiàn)被顆粒間材料28分隔的晶體顆粒27從Ru顆粒連續(xù)外延生長，并且在顆粒間材料15上生長出顆粒間材料28。
執(zhí)行垂直磁記錄層的TEM觀察，并且在層平面中，根據(jù)以下過程執(zhí)行顆粒直徑分布表征。首先，具有至少100或更多顆粒圖像的共面0.5×106到2×106放大倍率的TEM照片被任意選擇，并且輸入到計算機以作為圖像數(shù)據(jù)，并且使用圖像數(shù)據(jù)處理提取出其輪廓。計算每個顆粒占用的面積，以計出每個輪廓中的像素數(shù)量。接著計算每個顆粒直徑，其中假定每個顆粒輪廓為圓形的。通過統(tǒng)計處理計算的顆粒直徑的頻率分布來獲得顆粒的標準偏差，其中假定正態(tài)分布。獲得的磁顆粒的平均直徑為5.3nm，標準偏差為0.8nm。
通過處理輸入到計算機的平面TEM照片圖像數(shù)據(jù)并且執(zhí)行2維快速傅里葉變換，估計顆粒排列的周期。在變換之前的實空間圖像中清楚地識別出六邊形顆粒排列規(guī)則性。通過在變換的頻譜圖像中發(fā)現(xiàn)的4個清楚的峰確認出六邊形對稱顆粒排列。
作為使用X射線衍射的θ-2θ掃描的結(jié)果，通過CoPtCr-SiO2記錄層的(00.2)平面觀察到接近2θ＝43.5°的衍射峰，并且除了襯底衍射之外沒有觀察到其它清楚的峰。通過衍射峰的搖擺曲線測量獲得6.6°的完全半寬度Δθ50。這個結(jié)果表明獲得極好的顆粒結(jié)晶取向。
使用讀寫分析儀1632(ReadWrite公司，美國)和自旋支架(spinstand)S1701MP評估制造的垂直記錄介質(zhì)的記錄和再生特性。使用在記錄部分處具有傳遞2T的飽和磁通密度的單極頭的記錄和再生頭，和作為再生傳感器的GMR元件。為評估記錄介質(zhì)的再生信號輸出和噪聲，測量50kFCI的線性記錄密度時的再生輸出幅度S，和400kFCI的線性記錄密度時的噪聲的噪聲平方平均值Nm。結(jié)果，在盤表面上沒有觀察到尖峰形式噪聲，并且獲得21.4的極好S/Nm值。此外，具有100kFCI的線性記錄密度的信號被記錄到記錄介質(zhì)上，并且評估熱波動造成的輸出信號退化。在完成記錄操作之后100,000秒內(nèi)定期測量輸出信號。輸出信號降低在測量誤差內(nèi)，所以信號衰減率被評估為-0dB/10(decade)。
(對比例子3)(晶體取向的效果)除了在再次將襯底放入濺射室之后在每個襯底的CoZrNb軟磁層上形成類似于對比例子1中描述的顆粒層的顆粒層之外，通過例子3中描述的處理制造磁記錄介質(zhì)樣本。
通過對制造的介質(zhì)的截面TEM觀察發(fā)現(xiàn)，顆粒薄膜中Ru顆粒的底部位于底層的邊界處，并且不穿入到底層。針對垂直記錄層中的晶體生長觀察到類似于例子3的特征。
進行共面TEM觀察，并且通過處理共面TEM照片圖像數(shù)據(jù)評估顆粒直徑分布和顆粒排列規(guī)則性。通過評估的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，直徑的標準偏差和顆粒排列的規(guī)則性和對稱性類似于例子3的結(jié)果。
作為使用X射線衍射的θ-2θ掃描的結(jié)果，觀察到不同于通過CoPtCr-SiO2記錄層的(00.2)平面觀察到的峰的衍射峰。通過用(00.2)平面觀察的峰的搖擺曲線測量，獲得10.2°的完全半寬度Δθ50。結(jié)果表明顆粒結(jié)晶取向度低于例子3的取向度。
使用與例子3相同的條件評估制造的垂直記錄介質(zhì)的記錄和再生特性。結(jié)果獲得19.3的S/Nm值。對于輸出信號的熱波動降低，發(fā)現(xiàn)相對對數(shù)調(diào)整標度的線性輸出降低，并且信號衰減率為-0.04dB/10。
這個對比例子的較低S/Nm值和較次熱波動耐久性起因于較低的結(jié)晶取向散布，并且較低結(jié)晶取向散布被認為是由不完整的Pd-Ru外延附生關系導致的。
(對比例子4)(顆粒排列的效果)除了針對每個樣本在再次將襯底放入濺射室之后在CoZrNb軟磁層上的顆粒層被類似于對比例子2中描述的層的顆粒層所替代之外，通過例子3中描述的處理制造磁記錄介質(zhì)樣本。
通過對制造的介質(zhì)的截面TEM觀察發(fā)現(xiàn)，顆粒薄膜中Ru顆粒的底部位于底層的邊界處，并且不穿入到底層。針對垂直記錄層中的晶體生長觀察到類似于例子3的特征。
通過使用共面TEM觀察并且處理顆粒圖像數(shù)據(jù)，進行共面顆粒直徑分布表征。獲得的平均直徑為5.7nm，標準偏差為1.5nm。實際上TEM圖像的磁顆粒27的分布是隨機的，并且顯然不同于例子3中發(fā)現(xiàn)的顆粒排列。在快速富立葉變換的圖像中，沒有發(fā)現(xiàn)因顆粒排列的周期性而導致的清楚的峰。結(jié)果表明在層中幾乎沒有發(fā)現(xiàn)顆粒排列規(guī)則性。
作為使用X射線衍射的θ-2θ掃描的結(jié)果，觀察到不同于通過CoPtCr-SiO2記錄層的(00.2)平面得到的衍射峰的衍射峰。通過峰的搖擺曲線測量獲得6.2°的完全半寬度Δθ50。結(jié)果表明顆粒結(jié)晶取向度與例子3的顆粒結(jié)晶取向度具有幾乎相同的水平。
使用與例子3相同的條件評估制造的垂直磁記錄介質(zhì)的記錄和再生特性。結(jié)果獲得19.0的S/Nm值。評估熱波動造成的輸出信號的降低。獲得具有對數(shù)時間標度的輸出降低線性和-0.12dB/10的信號衰減率。
S/Nm和熱波動耐久性的退化被認為是顆粒排列的不規(guī)則性造成的。不規(guī)則性起因于Ru和SiO2的組合，此組合沒有顯示出一致(congruent)反應和分形特性。
(例子4)
(中間層)除了Ru金屬分別被具有類似于Ru金屬的晶體結(jié)構和晶格常數(shù)的Rh金屬和Re金屬替代之外，使用例子3中描述的處理制造磁記錄介質(zhì)。于是獲得類似于例子3的結(jié)果。
此外，除了底層的Pd被具有面心立方結(jié)構結(jié)構的Pt金屬和NiFe金屬合金替代之外，使用例子3中描述的處理制造磁記錄介質(zhì)。于是獲得類似于例子3的結(jié)果。
(例子5)(插入中間層)使用與例子3中描述的相同的處理將沉積的襯底取出到環(huán)境空氣中冷卻。每個襯底被取回到環(huán)境空氣中，并且再次沉積作為顆粒薄膜層的底層的20nm厚CoZrNb層，形成5nm厚Co-SiO2層以作為顆粒層，接著再次將襯底從室中取出到環(huán)境空氣中。這里，附加CoZrNb層形成對于獲得干凈表面是有效的。附加CoZrNb層沒有在記錄磁頭和軟磁層之間產(chǎn)生附加磁間隔。在通過使用例子1中描述的類似方法進行蝕刻而清除CoO之后，襯底被放回到室中并且進行相反濺射。接著使用Pd靶的偏置濺射形成Pd-SiO2層。接連使用Ru-5mol％SiO2復合靶形成10nm厚Ru-SiO2中間層，并且使用例子1中描述的相同過程形成CoPtCr-SiO2記錄層和碳保護層。接著在通過浸漬方法形成潤滑層之后獲得垂直磁記錄介質(zhì)。
通過針對制造的垂直磁記錄介質(zhì)的截面TEM觀察發(fā)現(xiàn)，該結(jié)構與圖2中示意性示出的結(jié)構幾乎相同。嵌入非晶體SiO2顆粒間材料15中的Pd顆粒14被形成為超出邊界并且穿入到CoZrNb底層13中。發(fā)現(xiàn)Pd，Ru組成的復合顆粒和磁顆粒27形成接連外延生長的柱形結(jié)構。此外，發(fā)現(xiàn)在顆粒層的SiO2材料上形成中間層的顆粒邊界材料，并且在中間層的顆粒邊界材料上形成磁層的中間材料。
通過在介質(zhì)的垂直磁記錄層處的共面TEM觀察圖像的圖像處理結(jié)果評估顆粒直徑分布。在平均直徑，顆粒直徑的標準偏差，顆粒排列的規(guī)則性和排列對稱性方面獲得類似于例子3的幾乎相同的良好結(jié)果。
使用X射線衍射方法評估的結(jié)晶取向度也是令人滿意的。包含S/Nm和信號衰減率的記錄和再生特性與例子3的結(jié)果幾乎相同，并且是令人滿意的。
這些結(jié)果與為和類似于對比例子3和4的條件相對比而得到的結(jié)果相比較。發(fā)現(xiàn)可通過使晶體顆粒穿入到底層中來降低介質(zhì)噪聲和提高熱波動耐久性以增加結(jié)晶取向度，并且使用CoO-SiO2組合使晶體顆粒排列規(guī)則化。
Pd顆粒生長沒有外延到底層，因為類似于底層下面的軟磁層，CoZrNb底層是非晶體的。然而干凈表面上的顆粒生長似乎對于改進結(jié)晶取向是有效的。
(例子6)除了每個樣本的Ru中間層分別被Rh層和Re層替代之外，使用如例子3中描述的相同條件制造垂直磁記錄介質(zhì)樣本，并且獲得類似于例子3的結(jié)果。
除了顆粒層中的晶體Nd顆粒分別被Pt金屬和NiFe合金替代之外，使用如例子3中描述的相同條件制造垂直磁記錄介質(zhì)，并且獲得類似于例子3的結(jié)果。
此外，除了顆粒層的底層CoZrNb分別被非磁性Pd金屬和非磁性Pt替代之外，使用如例子3中描述的相同條件制造垂直磁記錄介質(zhì)。在這種情況下，通過將CoZrNb層的厚度降低到3mm而不是10nm，獲得類似于例子3的情況的結(jié)果，因為這些底層是非磁性的，并且充當磁頭和軟磁層之間磁路的磁間隔。
當晶體顆粒和底層由Pd，Pt或NiFe的相同材料組成時，非常難以確定顆粒層的晶體顆粒是否穿入到底層中。通過根據(jù)其它材料的結(jié)果判斷，晶體顆粒能夠被認為是穿入到底層中。
(例子7)1)分開Ru層(1)應用例子3中描述的相同處理直至在環(huán)境空氣中冷卻的步驟。每個襯底被放回到室中，并且被形成5nm厚Nd底層和5nm厚CoO-SiO2層，接著再次將襯底從室中取出到環(huán)境空氣中。在使用如例子1中描述的相同蝕刻步驟進行CoO蝕刻處理之后，襯底被再次放到室中，并且通過相反濺射和對Ru靶提供偏置電壓的偏置濺射，形成Ru-SiO2層。接著使用Ru-5mol％SiO2復合靶進行5nm厚Ru-SiO2中間層的濺射沉積。在這個層上，使用例子3中描述的過程形成CoPtCr-SiO2記錄層和碳保護層，并且接著使用浸漬方法形成潤滑層。于是制造垂直磁記錄介質(zhì)。
通過制造的垂直記錄介質(zhì)的截面TEM觀察發(fā)現(xiàn)，嵌入非晶體SiO2顆粒邊界材料層中的Ru顆粒延伸通過顆粒層和底層之間的邊界并穿入到Pd底層中。此外發(fā)現(xiàn)，在各層中形成由顆粒層Ru顆粒，中間層Ru顆粒和磁顆粒組合組成的外延生長復合柱形顆粒。此外，在顆粒層的SiO2之上形成中間層的顆粒間材料，并且在中間層的顆粒間材料之上形成垂直磁記錄層的顆粒間材料。
通過在介質(zhì)的垂直磁記錄層處的共面TEM觀察圖像的圖像處理結(jié)果評估顆粒直徑分布。在平均直徑，顆粒直徑的標準偏差，顆粒排列的規(guī)則性和排列對稱性方面獲得幾乎類似于例子3的結(jié)果的令人滿意的結(jié)果。
使用X射線衍射方法評估的結(jié)晶取向度也是令人滿意的，并且包含S/Nm和信號衰減率的記錄和再生特性良好，幾乎與例子3的結(jié)果相同。
進行調(diào)節(jié)類似于對比例子3和4的條件的試驗。通過結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過將晶體顆粒延伸和穿入到底層而獲得的結(jié)晶取向度提高和使用CoO-SiO2組合的晶體顆粒排列規(guī)則化對于降低介質(zhì)噪聲和提高熱波動耐久性是有效的。當例子3中的上Ru-SiO2層被使用復合靶形成的層替代時，預計增加了處理步驟導致的結(jié)晶度退化效果。然而發(fā)現(xiàn)清潔和平滑Ru-SiO2層的效果充分補償了退化效果。
2)分開Ru層(2)應用例子3中描述的相同處理直至在環(huán)境空氣中冷卻襯底的步驟。每個襯底被放回到室中，并且被形成5nm厚Nd層，作為顆粒層的底層的5nm厚Ru層，和作為顆粒層的5nm厚CoO-SiO2層。接著再次將襯底從室中取出到環(huán)境空氣中。在使用如例子1中描述的相同蝕刻步驟進行CoO蝕刻處理之后，襯底被再次放到室中，并且在通過對Ru靶提供偏置電壓的偏置濺射而進行相反濺射之后，形成Ru-SiO2層。在這個層上，使用例子3中描述的過程形成CoPtCr-SiO2記錄層和碳保護層，并且接著使用浸漬方法形成潤滑層。于是制造垂直磁記錄介質(zhì)。
顆粒層中的Ru顆粒和Ru底層由相同元素組成。所以，通過制造的垂直記錄介質(zhì)的截面TEM觀察難以清楚顆粒層中的Ru顆粒延伸和穿入到底層中。然而通過針對具有不同材料的其它顆粒的情況的結(jié)果能夠容易地認為顆粒層中的Ru顆粒延伸到底層。此外發(fā)現(xiàn)，記錄層中的磁顆粒27在Ru顆粒上外延生長并且具有復合柱形顆粒結(jié)構，在顆粒SiO2層上形成顆粒間材料層。
通過在介質(zhì)的垂直磁記錄層處的共面TEM觀察圖像的圖像處理結(jié)果評估顆粒直徑分布。在平均直徑，顆粒直徑的標準偏差，顆粒排列的規(guī)則性和排列對稱性方面獲得與例子3幾乎相同的令人滿意的結(jié)果。
使用X射線衍射方法評估的結(jié)晶取向度也是令人滿意的，并且包含S/Nm和信號衰減率的記錄和再生特性也是令人滿意的，幾乎與例子3的結(jié)果相同。
這些結(jié)果與為和類似于對比例子3和4的條件相對比而得到的結(jié)果相比較。通過結(jié)果發(fā)現(xiàn)，由于將晶體顆粒延伸和穿入到底層而獲得的結(jié)晶取向度提高和由于CoO-SiO2組合而導致的晶體顆粒排列規(guī)則化對于降低介質(zhì)噪聲和提高熱波動耐久性是有效的。
當例子3中的下Ru-SiO2層被沒有顆?；蝾w粒邊界的Ru層替代時，需要至少一個附加步驟，并且預期處理步驟造成的顆粒直徑分布和顆粒排列規(guī)則性退化效果增加。然而發(fā)現(xiàn)，通過增加顆粒結(jié)晶度提高的效果，可一定程度上補償退化效果。
3)附加結(jié)果除了Ru金屬分別被具有類似晶體結(jié)構和晶格常數(shù)的Rh金屬和Re金屬替代之外，使用例子7中描述的處理制造垂直磁記錄介質(zhì)。于是獲得類似于例子7的結(jié)果。
(例子8)(間隔的效果)除了磁性CoZrNb合金層分別被非磁性Pd和非磁性Pt金屬替代，并且厚度分別提高到5，10或15nm之外，通過例子6的方法制造垂直磁記錄介質(zhì)。發(fā)現(xiàn)Pd和Pt層厚度的提高對于結(jié)晶取向和例如矯頑力的磁性質(zhì)沒有顯著效果，并且對記錄層的微觀結(jié)構的效果也較小。因此，這個記錄介質(zhì)系統(tǒng)適于調(diào)查磁頭和軟磁層之間間隔的效果。
通過例子3中描述的方法評估制造的介質(zhì)的磁記錄和再生特性。尤其是在這個例子中進行改寫(OW)測量，即顯示寫入到記錄層的程度的指標(先前記錄信號在改寫之后保留的量)，記錄分辨率dPW50測量，即顯示位之間磁性轉(zhuǎn)變層的清晰度的指標。發(fā)現(xiàn)隨著厚度從5nm提高到10和15nm，OW值從42.1dB退化到36.5和32.7dB，并且dPW50值從7.2ns退化到8.0和8.4ns。
根據(jù)非磁層厚度提高，即磁記錄頭和軟磁層之間間隔的提高所導致的頭記錄場的擴充效果，可預計到這些結(jié)果。當Pd和Pt厚度為10nm或更多時，與厚度為5nm時的情況相比，記錄和再生特性不足。當Pd或Pt厚度為5nm時，磁間隔為大約20nm。當記錄介質(zhì)具有20nm厚或更低的磁間隔時，獲得良好的記錄和再生特性。
在這種情況下，Pd或Pt厚度被選作用于改變間隔的參數(shù)。間隔對記錄和再生特性的影響可認為與改變?nèi)魏畏谴艑雍穸鹊挠绊憥缀跸嗤?。當顆粒層的底層為非磁性時，間隔是顆粒層(包含底層)厚度和中間層厚度的總和。當顆粒層的底層為磁性時，間隔是顆粒層(不包含底層)厚度和中間層厚度的總和。
盡管針對本發(fā)明的最優(yōu)實施方式說明和描述了本發(fā)明，然而本領域技術人員應當理解，在不偏離本發(fā)明的宗旨和范圍的前提下，可在形式和細節(jié)方面進行上述和各種其它改變。
權利要求
1.一種顆粒薄膜，包括襯底；襯底上的金屬底層；和金屬底層上的顆粒層，其中顆粒層包括部分穿過體而進入金屬底層的金屬顆粒，和分隔金屬顆粒的顆粒間材料，顆粒間材料包括從包括氧化物，氮化物和碳化物的組中選擇的至少一種。
2.一種垂直磁記錄介質(zhì)，包括襯底；襯底上的軟磁層；軟磁層上的金屬底層；金屬底層上的顆粒層；和顆粒薄膜層上的垂直磁記錄層，其中顆粒層包括部分穿過體而進入金屬底層的金屬顆粒，和分隔金屬顆粒的顆粒間材料，顆粒間材料包括從包括氧化物，氮化物和碳化物的組中選擇的至少一種。
3.如權利要求2所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其中垂直磁記錄層包括具有平均顆粒直徑d的磁顆粒，d≤6nm。
4.如權利要求2所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其中垂直磁記錄層包括在垂直磁記錄層平面規(guī)則排列的磁顆粒的顆粒結(jié)構，和分隔每個磁顆粒的非磁性顆粒間材料。
5.如權利要求2所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其中顆粒層的金屬顆粒具有從包括六方最密堆積結(jié)構和面心立方結(jié)構結(jié)構的組中選擇的晶體結(jié)構，并且顆粒層的非磁性顆粒間材料是具有非晶體結(jié)構的氧化物材料。
6.如權利要求2所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其中顆粒層的金屬顆粒包含從包括Ru，Rh，Re，Pd，Pt和Ni的組中選擇的至少一種，以作為主要成分。
7.如權利要求2所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其中顆粒層的非磁性顆粒間材料是包含從包括氧化硅，氧化鈦，氧化鋁，氧化鋅和氧化鉭的組中選擇的至少一種以作為主要成分的氧化物材料。
8.如權利要求2所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其中金屬底層包含從包括Pd，Pt，F(xiàn)e，Co和Ni的組中選擇的至少一種，以作為主要成分。
9.如權利要求2所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其中垂直磁記錄介質(zhì)還包括布置在顆粒層和垂直磁記錄層之間的中間層。
10.如權利要求9所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其中中間層包含從包括Ru，Rh和Re的組中選擇的至少一種，以作為主要成分。
11.如權利要求9所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其中垂直磁記錄介質(zhì)的金屬底層為非磁性的，并且包含顆粒薄膜，金屬底層和中間層的總厚度ttn為ttn≤20。
12.如權利要求9所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其中金屬底層為磁性的，并且顆粒薄膜和中間層的總厚度ttm為ttm≤20nm。
13.如權利要求2所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其中垂直磁記錄層包括Co以作為主要成分，并且還包括Pt和O。
14.一種垂直磁記錄和再生設備，包括垂直磁記錄介質(zhì)，包括襯底，襯底上的軟磁層，軟磁層上的金屬底層，金屬底層上的顆粒層，和顆粒薄膜層上的垂直磁記錄層，其中顆粒層包括部分穿過體而進入金屬底層的金屬顆粒，和分隔金屬顆粒的顆粒間材料，該顆粒間材料包括從包括氧化物材料，氮化物材料和碳化物材料的組中選擇的至少一種；驅(qū)動機構，用于驅(qū)動垂直磁記錄介質(zhì)；記錄和再生頭機構，用于向垂直磁記錄介質(zhì)記錄信息和從垂直磁記錄介質(zhì)再生信息；頭驅(qū)動機構，用于驅(qū)動記錄和再生頭；和記錄和再生信號處理系統(tǒng)，用于處理記錄和再生信號。
15.如權利要求14所述的垂直磁記錄和再生設備，其中記錄和再生頭機構包括單極型記錄頭。
全文摘要
獲得適于達到低噪聲高磁記錄密度的垂直磁記錄介質(zhì)。該介質(zhì)具有小平均磁顆粒直徑，小磁顆粒直徑分布，高垂直結(jié)晶磁顆粒取向和高規(guī)則性磁顆粒排列。垂直磁記錄介質(zhì)包括襯底上的軟磁層，顆粒底層和垂直磁記錄層。在金屬底層上形成顆粒底層。顆粒層中的金屬顆粒被非磁性顆粒間材料分隔，并且部分穿入到金屬底層中。在顆粒層上形成垂直磁記錄層。于是垂直磁記錄介質(zhì)表現(xiàn)出高信噪比和極好的高密度記錄特性。
文檔編號G11B5/64GK1674104SQ20051005947
公開日2005年9月28日 申請日期2005年3月25日 優(yōu)先權日2004年3月25日
發(fā)明者及川壯一, 巖崎剛之, 前田知幸, 喜喜津哲 申請人:株式會社東芝