專利名稱:磁記錄介質(zhì)和磁存儲(chǔ)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及磁記錄介質(zhì)和磁存儲(chǔ)設(shè)備,更具體而言涉及用于高密度 記錄的磁記錄介質(zhì)和磁存儲(chǔ)設(shè)備。
背景技術(shù):
伴隨著信息處理技術(shù)的發(fā)展,對(duì)用作計(jì)算機(jī)外部記錄設(shè)備的磁存儲(chǔ) 設(shè)備存在諸如大容量化和高速傳送化等高性能化的要求。為此,近來(lái)已 經(jīng)開(kāi)發(fā)了垂直記錄技術(shù)以實(shí)現(xiàn)具有高記錄密度的磁記錄。
對(duì)于垂直磁記錄介質(zhì)來(lái)說(shuō),減小由其記錄層(或磁性層)所產(chǎn)生的 噪音以實(shí)現(xiàn)縱向磁記錄層的高記錄密度也是有益的。在傳統(tǒng)方式中,噪
音已經(jīng)通過(guò)增強(qiáng)記錄層的矯頑力(coercitivity)或者將構(gòu)成磁性層的磁性 顆粒微細(xì)化而減小。
為增強(qiáng)記錄層的矯頑力或者將記錄層的磁性顆粒微細(xì)化,相對(duì)有效 的是將記錄層構(gòu)造為雙層結(jié)構(gòu);將記錄層構(gòu)造在顆粒層中;并且在記 錄層的下方形成Ru中間層。雙層結(jié)構(gòu)和顆粒層已經(jīng)在例如日本特開(kāi) 2006-309919號(hào)公報(bào)中記載。通過(guò)構(gòu)造粒狀記錄層,氧化物偏析于磁性顆 粒周?chē)纱耸勾判灶w粒彼此更好的磁分離。形成Ru中間層使得記錄層 中的磁性顆粒易于分離。
然而,構(gòu)造雙層記錄結(jié)構(gòu)或粒狀記錄層,或者在記錄層的下方形成 Ru中間層仍然存在關(guān)于進(jìn)一步改進(jìn)讀/寫(xiě)性能的問(wèn)題。這被認(rèn)為是歸因于 記錄層中的磁性顆粒的磁分離不夠充分。所述讀/寫(xiě)性能可以由信噪比 (SNR)表示,VMM2L是出錯(cuò)率和有效磁道寬度Wcw的指標(biāo)。
在磁記錄介質(zhì)上沿磁道寬度方向移動(dòng)磁頭,由讀/寫(xiě)數(shù)據(jù)得到曲線圖 (profile),由該曲線圖測(cè)定磁頭的寫(xiě)入寬度,由此確定的磁道的有效寬 度即為該有效磁道寬度Wcw。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的一個(gè)方面,磁記錄介質(zhì)具有基板、形成在所述 基板上方的非磁性顆粒層和形成在所述非磁性顆粒層上的記錄層。所述
非磁性顆粒層由具有hcp或fee晶體結(jié)構(gòu)的CoCr合金制成,其中非磁性
材料偏析于基本柱狀的磁性顆粒周?chē)?br>
因此,本發(fā)明的目的是提供其讀/寫(xiě)性能得到進(jìn)一步改進(jìn)的磁記錄介 質(zhì)和磁存儲(chǔ)設(shè)備。
下面將參考附圖解釋本發(fā)明。
圖1是描述本發(fā)明的第一實(shí)施方式中的磁記錄介質(zhì)的一部分的剖面圖。
圖2是描述本發(fā)明的第二實(shí)施方式中的磁記錄介質(zhì)的一部分的剖面圖。
圖3顯示了第一實(shí)施方式和第二實(shí)施方式中的磁記錄介質(zhì)的讀/寫(xiě)性能。
圖4是描述本發(fā)明的第三實(shí)施方式中的磁記錄介質(zhì)的一部分的剖面圖。
圖5顯示了在使中間層與非磁性顆粒層的總厚度一定時(shí)調(diào)節(jié)非磁性 顆粒層的厚度的情況中,記錄層的矯頑力。
圖6顯示了在使中間層與非磁性顆粒層的總厚度一定時(shí)調(diào)節(jié)非磁性 顆粒層的厚度的情況中,記錄層的下側(cè)顆粒層中的磁性顆粒的磁分離程度。
圖7顯示了第三實(shí)施方式中的磁記錄介質(zhì)的讀/寫(xiě)性能。
圖8顯示了第三實(shí)施方式中的磁記錄介質(zhì)的讀/寫(xiě)性能。
圖9顯示了在中間層上形成下側(cè)顆粒層的比較例。
圖10顯示了在中間層和下側(cè)粒狀磁性層之間形成非磁性顆粒層的
第三實(shí)施方式。 '圖11是描述使用本發(fā)明的實(shí)施方式之一的磁存儲(chǔ)設(shè)備的一部分的剖面圖。
圖12是描述圖11的磁存儲(chǔ)設(shè)備的一部分的平面圖。
具體實(shí)施例方式
以下參考附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
在該實(shí)施方式中,在磁記錄介質(zhì)的非磁性顆粒層上形成記錄層。形 成非磁性顆粒層改進(jìn)了磁記錄介質(zhì)的讀/寫(xiě)性能。據(jù)認(rèn)為非磁性顆粒層有 助于改進(jìn)記錄層中的磁性顆粒的磁分離。作為選擇,非磁性顆粒層也可 以形成在中間層上。當(dāng)在中間層上形成非磁性顆粒層時(shí),記錄層中的磁 性顆粒的磁分離得到進(jìn)一步的改進(jìn)。
圖1是描述本發(fā)明的第一實(shí)施方式中的磁記錄介質(zhì)的一部分的剖面 圖。在該實(shí)施方式中,本發(fā)明適用于垂直磁記錄介質(zhì)。
圖1所示的磁記錄介質(zhì)1-1具有由玻璃基板11上的由Co合金制成 的APS-SUL(反平行結(jié)構(gòu)-軟磁性底層)12、由Ni合金制成的底層13、非 磁性顆粒層15、記錄層16和保護(hù)層17構(gòu)造的結(jié)構(gòu)。保護(hù)層17可由例如 DLC(類(lèi)金剛石碳)制成,并可以在其上形成潤(rùn)滑劑層(未示出)。
APS-SUL 12和底層13的厚度此處分別大約為50 nm和5 nm。保護(hù) 層17的厚度此處大約為6 nm 10 nm。形成記錄介質(zhì)的下方部分,如基 板11、 APS-SUL 12、底層13的部件的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)并不限于如后述的實(shí) 施方式中所示的那樣。例如,底層13不一定由Ni合金制成,而可以由 諸如Ta、 Ti或Co合金等具有fee晶體結(jié)構(gòu)并可控制上層取向的其他合金 制成。
非磁性顆粒層15由具有hep晶體結(jié)構(gòu)或fee晶體結(jié)構(gòu)的CoCr合金 制成,從而使基本柱狀的磁性顆粒的周?chē)鲇蟹谴判圆牧稀7谴判灶w 粒層15的厚度此處大約為1 nm 8 nm。 CoCr合金由CoCrX,合金構(gòu)成, Xi包括選自Pt、 Ta和Ru中的一種或多種元素。所述非磁性材料含有選 自氧化物(如Si02、 Ti02、 Cr-Ox、 丁&205和Zr02)和氮化物(如SiN、 TiN、 CrN、 TaN和ZrN)中的至少一種物質(zhì)。非磁性顆粒層15用于使在其表面上沉積的記錄層16的磁性顆粒定向。
記錄層16由具有hcp晶體結(jié)構(gòu)的CO合金制成,使得基本柱狀的磁
性顆粒的周?chē)鲇蟹谴判圆牧?,其厚度此處大約為8 nm 12 nm。 Co 合金由CoFe、 CoCr、 CoCrPt和CoCrPtB構(gòu)成。所述非磁性材料含有選 自氧化物(如Si02、 Ti02、 Cr-Ox、 丁&205和Zr02)和氮化物(如SiN、 TiN、 CrN、 TaN禾PZrN)中的至少一種物質(zhì)。記錄層16可具有單層結(jié)構(gòu) 或多層結(jié)構(gòu)。
圖2是本發(fā)明的第二實(shí)施方式中的磁記錄介質(zhì)的一部分的剖面圖。 在該實(shí)施方式中,本發(fā)明適用于垂直磁記錄介質(zhì)。圖2中,與圖1中所 示的剖面圖相同的部分以相同的附圖標(biāo)記表示,并省略對(duì)它們的描述。
圖2所示的磁記錄介質(zhì)1-2具有由在玻璃基板11上的由Co合金制 成的APS-SUL12、由Ni合金制成的底層13、中間層14、非磁性顆粒層 15、記錄層16和保護(hù)層17構(gòu)造的結(jié)構(gòu)。在保護(hù)層17上,可以形成潤(rùn)滑 劑層(未示出)。中間層14由具有hcp結(jié)構(gòu)的Ru或RuX2合金制成。中 間層14的厚度大約為15 nm 21 nm。 乂2是選自Co、 Cr、 W和Re中的 至少一種元素。
圖3顯示了磁記錄介質(zhì)1-1和1-2的讀/寫(xiě)性能。圖3中,縱軸顯示 了代表出錯(cuò)率的VMM2L,橫軸顯示有效磁道寬度Wcw。圖3顯示了利 用具有200Gbp能力的磁頭的讀/寫(xiě)測(cè)定儀測(cè)定樣品SMP1、SMP2和SMP3 所得到的實(shí)測(cè)值。除了存在/不存在非磁性顆粒層15和Ru中間層之外, 諸如各樣品SMP1、 SMP2和SMP3的組成和厚度等條件均相同。樣品 SMP1是傳統(tǒng)磁記錄介質(zhì),其中圖1所示的非磁性顆粒層15用Ru中間 層替換。樣品SMP2是圖1所示的磁記錄介質(zhì)1-1。樣品SMP3是圖2所 示的磁記錄介質(zhì)l-2?;?、APS-SUL、底層、中間層、非磁性顆粒層、 記錄層和保護(hù)層分別由玻璃、Co合金、Ni合金、Ru、 CoCr-Si02、 CoCrPt-Ti02和DLC制成。此處由CoCr-Si02制成的非磁性顆粒層含有 40原子。/。以下的Cr和8摩爾X以下的SiO2,其厚度為4 nm。圖3中, 白色的X標(biāo)記(黑色方框中)表示樣品SMP1的數(shù)據(jù),白色的+標(biāo)記(黑 色方框中)表示樣品SMP2的數(shù)據(jù),圓圈表示樣品SMP3的數(shù)據(jù)。"對(duì)于樣品SMP2,與樣品1相比已確認(rèn)其有效磁道寬度Wcw可以收
窄大約8nm。對(duì)于樣品3,相比于樣品1,在有效磁道寬度Wcw相同的 情況下,VMM2L可減少0.2,而如果VMM2相同,則有效磁道寬度Wcw 可以收窄大約13nm。此外,將具有由CoCrXrSi02構(gòu)成的非磁性顆粒層 的樣品SMP2'和樣品SMP3'與樣品SMP1進(jìn)行比較,即使在X,包括選自 Pt、 Ta和Ru中的一種以上元素的情況中,也可以看到相同的改進(jìn)效果。 根據(jù)形成磁性顆粒層15改進(jìn)了讀/寫(xiě)性能這一事實(shí)判斷,非磁性顆粒層 15顯然促進(jìn)了記錄層16中的磁性顆粒的磁分離。而且,在中間層14上 形成非磁性顆粒層15時(shí),記錄層中的磁性顆粒的磁分離可得到進(jìn)一步促 進(jìn)。
圖4是描述本發(fā)明的第三實(shí)施方式中的磁記錄介質(zhì)的一部分的剖面 圖。本發(fā)明適用于垂直磁記錄介質(zhì)。
圖4中的記錄介質(zhì)1-3具有由在玻璃基板21上的晶種層22、軟磁性 底層23、取向控制層(或底層)24、中間層25、非磁性顆粒層26、記錄 層27和保護(hù)層28構(gòu)造的結(jié)構(gòu)。在保護(hù)層28上可形成潤(rùn)滑劑層(未示出)。 在該實(shí)施方式中,記錄層27具有多層結(jié)構(gòu)。
晶種層22由大約2 nm 10 nm厚的CrTi構(gòu)成。軟磁性底層23由例 如下述層構(gòu)成由大約5nm 30nm厚的CoFeZrTa制成的下側(cè)底層23-l、 由大約0.4 nm 3 nm厚的Ru制成的磁疇控制層23-2和由CoFeZrTa制 成的上側(cè)底層23-3。 CoFeZrTa上側(cè)底層23-3大約5 nm 30 nm厚,含有 40原子% 50原子% Fe、4原子% 9原子% Zr和2原子% 10原子% Ta。 取向控制層24由例如大約2nm 15nm厚的NiCr構(gòu)造。中間層25由例 如以大約3 nm 15 nm厚的Ru制成的下側(cè)非磁性層25-1和以大約3 nm 10 nm厚的Ru制成的上側(cè)非磁性層25-2構(gòu)成。非磁性顆粒層26由例如 大約0.5 nm 5 nm厚的CoCr-Si02構(gòu)成,含有30原子% 50原子% Cr 和4摩爾% 12摩爾XSi02。記錄層27由例如以CoCrPt-Ti02制成的用 作主記錄層的下側(cè)粒狀磁性層27-1和以CoCrPtB制成的用作記錄輔助層 的上側(cè)磁性層27-2構(gòu)成。CoCrPtB上側(cè)磁性層27-2例如大約3 nm 12 nm 厚,含有5原子% 25原子% Co、 5原子°/。 25原子% Pt和1原:'子% 15原子。/。B。保護(hù)層17由大約4nm厚的DLC構(gòu)成。
下面描述圖4所示的磁記錄介質(zhì)1-3的制造方法。
首先,通過(guò)化學(xué)處理提高由諸如玻璃等非磁性材料制成的基板21的 表面的剛性,然后在0.3 Pa 0.8 Pa的濺射壓力下利用濺射技術(shù)使CrTi 合金生長(zhǎng)至大約3 nm的厚度以形成晶種層22。晶種層22的生長(zhǎng)速率不 作具體限制,不過(guò),在該實(shí)施方式中,所述生長(zhǎng)速率為2nm/秒。由于具 有晶種層22,基板21的表面狀態(tài)不致影響在后續(xù)的處理中層積在其上的 各層。此外,晶種層用作使所述各層與基板21粘合的粘合層。如果在不 形成晶種層22時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)有關(guān)在后續(xù)處理中層積的各層的結(jié)晶性的問(wèn) 題,則不一定形成該層。
基板21的材料不限于玻璃。在磁記錄介質(zhì)1-3是諸如硬盤(pán)等固體介 質(zhì)時(shí),也可以使用塑料基板、鍍有NiP的Al合金基板或硅基板作為基板 21。磁記錄介質(zhì)1-3是柔軟帶狀介質(zhì)時(shí),也可以使用PET(聚對(duì)苯二甲酸 乙二醇酯)基板、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)基板或聚酰亞胺基板作為基 板21。
然后,在晶種層22上,通過(guò)在0.3 Pa 0.8 Pa的濺射壓力和5 nm/ 秒的生長(zhǎng)速率下進(jìn)行濺射使軟磁性的非晶態(tài)FeCoZrTa生長(zhǎng)至大約20 nm 的厚度以形成下側(cè)底層23-1。構(gòu)成下側(cè)底層的軟磁性的非晶態(tài)材料不限 于FeCoZrTa。也可以使用含有Fe或Co的任一種和一種以上的添加劑元 素的合金作為下側(cè)底層23-1。
利用上述的濺射方法,通過(guò)在下側(cè)底層23-1上生長(zhǎng)大約0.4 nm 3 nm 厚的Ru以形成磁疇控制層23-2。構(gòu)成磁疇控制層23-2的材料并不限于 Ru,也可以是Rh、 Ir和Cu。
之后,在與用于形成下側(cè)底層23-l相同的條件下利用濺射技術(shù)在磁 疇控制層23-2上生長(zhǎng)軟磁性的非晶態(tài)FeCoZrTa至大約20 nm厚以形成 上側(cè)底層23-3。構(gòu)成上側(cè)底層23-3的非晶態(tài)材料不限于FeCoZrTa,也可 以是其他的非晶態(tài)材料,例如含有Fe或Co的任一種和一種以上的添加 劑元素的合金。
在晶種層22上,形成具有下側(cè)底層23-1、磁疇控制層23-2和上側(cè)底層23-3的軟磁性底層23。對(duì)于具有該結(jié)構(gòu)的軟磁性底層23,磁疇控制 層23-2以反鐵磁性方式與下側(cè)底層23-1和上側(cè)底層23-3耦合。因此, 層23-1和23-3的磁化以互易反平行的狀態(tài)穩(wěn)定。即使上側(cè)底層23-3(或 下層底層23-1)的相鄰磁化在膜面內(nèi)彼此反向的指向?qū)Ψ?,換言之,"在 面對(duì)面的方向",由此流出的磁通量將回流至軟磁性底層23中,因?yàn)樯?側(cè)底層23-3的磁化和下層底層23-l的磁化處于反平行的狀態(tài)。因此,源 于磁疇壁的磁通量不太可能流至軟磁性底層23的上方,從而磁頭不會(huì)受 到磁通量的影響。因而,將減少歸因于磁通量的讀出時(shí)生成的尖峰噪音。
另外,為減少尖峰噪音,還有在反鐵磁性層上形成單層軟磁性底層 的另一種結(jié)構(gòu)。在該情況中,所述反鐵磁性層由例如IrMn或FeMn構(gòu)成。
然后,在0.3 Pa 0.8 Pa的濺射壓力和2 nm/秒的濺射速率下利用濺 射技術(shù)在軟磁性底層23上生長(zhǎng)例如軟磁性的Ni9。Cn。至大約5 nm的厚度 以形成取向控制層24。構(gòu)成取向控制層24的NiCr層可通過(guò)使用用于上 側(cè)底層23-3的FeCo合金非晶態(tài)材料而具有fcc晶體結(jié)構(gòu)。具有該fcc晶 體結(jié)構(gòu)的取向控制層24可通過(guò)使用NiCr,或NiFeCr、 Pt、 Pd、 MFe、 NiFeSi、 Al、 Cu或In中的任一種,或這樣的合金而實(shí)現(xiàn)。
構(gòu)成諸如NiFe等軟磁性材料的取向控制層24以使取向控制層24用 作上側(cè)底層23-3,其產(chǎn)生了與縮短磁頭至上側(cè)底層23-3的實(shí)際距離相同 的效果,允許磁頭以良好的靈敏度讀取在磁記錄介質(zhì)1-3上寫(xiě)入的信息。
接著,在4 Pa 10 Pa的濺射壓力和2 nm/秒 5 nm/秒的濺射速率下 利用濺射技術(shù)在取向控制層24上生長(zhǎng)Ru至大于10 nm的厚度以形成下 側(cè)非磁性層25-1 。之后,在4 Pa 10 Pa的濺射壓力和0.5 nm/秒的濺射 速率(低于用于下側(cè)非磁性層25-l的濺射速率)下利用濺射技術(shù)在下側(cè) 非磁性層25-1上生長(zhǎng)Ru至大于5 nm的厚度以形成上側(cè)非磁性層25-2。 下側(cè)非磁性層25-1和上側(cè)非磁性層25-2形成中間層25。
構(gòu)成非磁性層25-1和25-2的Ru層具有hcp晶體結(jié)構(gòu),該晶體結(jié)構(gòu) 與取向控制層24的軟磁性層的fcc晶體結(jié)構(gòu)具有良好的晶格匹配性。由 于取向控制層24的該機(jī)制,可以生長(zhǎng)具有在一個(gè)方向取向的良好的結(jié)晶 性的非磁性層25-1和25-2。構(gòu)成中間層25的非磁性層25-1和25-2可由具有hep晶體結(jié)構(gòu)的Ru 制成,也可以由具有hep晶體結(jié)構(gòu)的RuX2合金制成。在該情況中,X2 是選自Co、 Cr、 W或Re中的元素。
然后,在0.5 Pa 7 Pa的濺射壓力和相對(duì)較低的濺射速率(0.5 nm/ 秒)下利用濺射技術(shù)生長(zhǎng)(Co6oCr4。)94-(Si02)6至大約2 nm的厚度以形成非 磁性顆粒層26。非磁性顆粒層26處于這樣的狀態(tài),即由CoCr構(gòu)成的基 本柱狀的磁性顆粒從非磁性材料偏析,所述非磁性材料含有選自氧化物 (如Si。2、 Ti02、 Cr-Ox、 Ta2O^Zr02)和氮化物(如SiN、 TiN、 CrN、 TaN和ZrN)中的至少一種物質(zhì)。
然后,將混合有微量02 (例如流量比為0.2% 2。%的02)的Ar氣 導(dǎo)入濺射室中作為濺射氣體以在相對(duì)較高的壓力(大約3Pa 7Pa)下穩(wěn) 定壓力。基板的溫度保持在相對(duì)較低的約1(TC 8(TC。在該狀態(tài)下,通 過(guò)在目標(biāo)與其上具有非磁性顆粒層26的基板21之間施加大約400 W 1000 W的高頻電流以濺射Co66Cr14Pt2(^[] Ti02。此處高頻電流的頻率可 以為13.56 MHz。也可以使用量級(jí)為400 W 1000 W的直流電代替高頻 電流以在濺射室中進(jìn)行放電。
如上所述,利用具有相對(duì)高壓(大約3 Pa 7 Pa)和相對(duì)低溫(大 約1(TC 8(TC)的濺射技術(shù),與以相對(duì)低壓和相對(duì)高溫形成層的情況相 比可形成低密度的層。因此,在非磁性顆粒層26上,目標(biāo)材料,CO66Cr14Pt20 和Ti02不相互混合。然后形成主記錄層,即,下側(cè)粒狀磁性層27-l,其 具有的顆粒結(jié)構(gòu)為其中由Ti02構(gòu)成的非磁性材料偏析于由C066Cr14Pt2() 構(gòu)成的磁性顆粒的周?chē)?duì)于該下側(cè)粒狀磁性層27-1,非磁性材料的含 有率優(yōu)選為約5摩爾% 12摩爾%。在該實(shí)施方式中,含有大約8摩爾%
非磁性材料的(CO66Cn4Pt20)92(TiO2)8形成為下側(cè)粒狀磁性層27-1。下側(cè)粒
狀磁性層27-l的厚度不做特別限定。不過(guò),在該實(shí)施方式中,在3 nm/ 秒的濺射速率下所述下側(cè)粒狀磁性層27-1的厚度確定為大約12nm。
在形成于下側(cè)粒狀磁性層27-1下方的中間層25中,具有hcp晶體 結(jié)構(gòu)的上側(cè)非磁性層25-2用于在與其表面垂直的方向上使下側(cè)粒狀磁性 層27-l中的磁性顆粒定向。因此,下側(cè)粒狀磁性層27-l的磁性顆粒具有hcp晶體結(jié)構(gòu),其構(gòu)造了如同上側(cè)非磁性層25-2的情況一樣的垂直方向,
hcp晶結(jié)構(gòu)中的六角柱的高度方向與易磁化軸的方向平行。因此,下側(cè)粒 狀磁性層27-1顯示出垂直的磁各向異性。
對(duì)于由具有該顆粒結(jié)構(gòu)的下側(cè)粒狀磁性層27-l構(gòu)成的主記錄層,磁 性顆粒相互退耦,并且它們的易磁化軸為垂直的。因此,可以減少由主 記錄層產(chǎn)生的噪音。
而且,對(duì)于下側(cè)粒狀磁性層27-l的磁性顆粒,當(dāng)其Pt含有量為25原 子%以上時(shí),磁各向異性常數(shù)Ku減小。因而,磁性顆粒中含有的Pt優(yōu) 選小于25原子%。
此外,使用混有微量(0.2% 2%的流量比)02的Ai"氣作為濺射氣 促進(jìn)了下側(cè)粒狀磁性層27-l中的磁性顆粒的磁分離,改進(jìn)了電磁轉(zhuǎn)換特 性。
下側(cè)粒狀磁性層27-l中的磁性顆粒的磁分離,即,磁性顆粒之間的 間隔的擴(kuò)大可通過(guò)相對(duì)增加在下側(cè)粒狀磁性層27-1的下方的上側(cè)非磁性 層25-2的表面粗糙度的程度而實(shí)現(xiàn)。為增大上側(cè)非磁性層25-2的表面粗 糙度的程度,上側(cè)非磁性層25-2中的Ru在低濺射速率(0.5 nm/秒)下
、、、用于下側(cè)粒狀磁性層27-l的非磁性材料不限于Ti02,也可以為其他 的氧化物(例如Si02、 Cr-Ox、 Ta20s和Zr02),或者其他的氮化物(例如 SiN、 TiN、 CrN、 TaN、 ZrN)。作為選擇,用于下側(cè)粒狀磁性層27-1的 磁性顆??梢詾镃oFe或CoFe合金。當(dāng)所述磁性顆粒由CoFe合金構(gòu)成 時(shí),通過(guò)進(jìn)行熱處理而使所述磁性顆粒優(yōu)選被構(gòu)造為HCT(蜂窩狀鏈?zhǔn)饺?角形)結(jié)構(gòu)。此外,可以將Cu或Ag添加至CoFe合金中。
下面,使用Ar氣作為濺射氣進(jìn)行濺射,通過(guò)生長(zhǎng)含有Co和Cr的合 金(CoCr合金)(例如Co67Cr19Pt1()B4)至大約6 nm厚從而在下側(cè)粒狀磁性 層27-1上形成用作記錄輔助層的CoCrPtB上側(cè)磁性層27-2。 CoCrPtB上 側(cè)磁性層27-2的濺射條件不受特別限制。不過(guò),在該實(shí)施方式中,濺射 壓力和濺射速率分別限定為0.3 Pa 0.8 Pa和2 nm/秒。
用作記錄輔助層的CoCrPtB上側(cè)磁性層27-2具有與形成在該CoCrPtB上側(cè)磁性層27-2下方的、用作主記錄層的下側(cè)粒狀磁性層27-1 相同的hcp晶體結(jié)構(gòu)。因此,CoCrPtB上側(cè)磁性層27-2的磁性顆粒與下 側(cè)粒狀磁性層27-1的晶格匹配性很高,從而CoCrPtB上側(cè)磁性層27-2 可以以良好的結(jié)晶性在下側(cè)粒狀磁性層27-1上生長(zhǎng)。
之后,使用C2H2作為反應(yīng)氣通過(guò)RF-CVD(射頻化學(xué)氣相沉積)在記 錄層27(下側(cè)粒狀磁性層27-1和CoCrPtB上側(cè)磁性層27-2)上將由DLC 構(gòu)成的保護(hù)層28沉積至4 nm厚。用于沉積保護(hù)層28的沉積條件例如是, 約4 Pa的沉積壓力、1000 W的高頻電流、在具有其CoCrPtB上側(cè)磁性層 27-2的基板21與室內(nèi)的噴射頭之間施加的200 V的偏壓電流。 以這種方式,制造具有圖4所示的結(jié)構(gòu)的磁記錄介質(zhì)1-3。 圖5 圖8顯示圖4中所示的磁記錄介質(zhì)1-3的特性。 圖5顯示了記錄層27的矯頑力Hc,其中,改變CoCr-Si02非磁性顆 粒層26的厚度以將Ru中間層25與CoCr-Si02非磁性顆粒層26的總厚 度固定為8nm。圖5顯示了利用極向克爾(polar Kerr)通過(guò)磁化測(cè)定設(shè) 備測(cè)得的實(shí)測(cè)值。圖5中,縱軸表示矯頑力Hc的實(shí)測(cè)值,橫軸表示 CoCr-Si02非磁性顆粒層26的厚度。
圖6顯示記錄層27中的下側(cè)粒狀磁性層27-1的磁性顆粒的磁分離 程度a',其中,改變CoCr-Si02非磁性顆粒層26的厚度以將Ru中間層 25與CoCr-Si02非磁性顆粒層26的總厚度固定為8 nm。圖6顯示了利用 極向克爾(polar Kerr)通過(guò)磁化測(cè)定設(shè)備測(cè)得的實(shí)測(cè)值。圖6中,縱軸 表示磁性顆粒的磁分離程度(x'的實(shí)測(cè)值,橫軸表示CoCr-Si02非磁性顆粒 層26的厚度。磁性顆粒的磁分離程度越高,a'值越小,通常,oi'表示 磁化回路在Hc附近的梯度,其中,磁場(chǎng)由Oe定義,磁化由高斯定義。 oc'值表示磁化回路在Hc附近的梯度,其中將記錄層的飽和磁化限定為 500 emu/cc。
如圖5所示,矯頑力Hc在CoCr-Si02非磁性顆粒層26的厚度為大 約2nm處達(dá)到最大,并如圖6所示,(x'在所述厚度為大約3 nm處達(dá)到最小。
圖7和圖8顯示磁記錄介質(zhì)1-3的讀/寫(xiě)性能。圖7和圖8中,縱軸顯示代表出錯(cuò)率的VMM2L,橫軸顯示有效磁道寬度Wcw。
圖7顯示了利用具有200Gbp能力的磁頭的讀/寫(xiě)測(cè)定儀測(cè)定樣品 SMP4和SMP5所得到的實(shí)測(cè)值。除了存在/不存在非磁性顆粒層26之外, 在相同的條件(組成和厚度)下測(cè)定樣品SMP4和SMP5。樣品SMP4是 不具有依據(jù)圖4的非磁性顆粒層26的常用磁記錄介質(zhì)。樣品SMP5是圖 4中所示的磁記錄介質(zhì)1-3。至于由CoCr-Si02構(gòu)成的非磁性顆粒層,基 于圖5和6的實(shí)測(cè)值,0"的含有量設(shè)定為40原子%以下,Si02的含有率 設(shè)定為6摩爾%或8摩爾%以下,厚度設(shè)定為2 nm 4 nm。圖7中,白 色的X標(biāo)記(黑色方框中)表示樣品SMP4的數(shù)據(jù),白色圓圈表示關(guān)于 含有6摩爾XSi02的樣品SMP4的數(shù)據(jù),而白色三角形表示含有8摩爾% Si02的樣品SMP4的數(shù)據(jù)。圖7中的x=2、 3和4分別表示由CoCr-Si02 構(gòu)成的非磁性顆粒層的2nm、 3nm和4nm的厚度。
對(duì)于樣品SMP5,與樣品SMP4相比,有效磁道寬度Wcw收窄大約 10 nm。對(duì)于樣品SMP5,與樣品SMP4相比,VMM2L減少大約0.15。 根據(jù)形成非磁性顆粒層26改進(jìn)了讀/寫(xiě)性能這一事實(shí)判斷,非磁性顆粒層 26顯然促進(jìn)了記錄層27中的磁性顆粒的磁分離。在中間層25上形成非 磁性顆粒層26進(jìn)一步改進(jìn)了磁性顆粒的磁分離。
圖8顯示了利用具有200Gbp能力的磁頭的讀/寫(xiě)測(cè)定儀測(cè)定樣品 SMP6、 SMP7、 SMP8和SMP9的實(shí)測(cè)值。除了存在/不存在非磁性顆粒 層26之夕卜,在相同的條件(組成和厚度)下測(cè)定樣品SMP6、 SMP7、 SMP8 和SMP9。樣品SMP6是不具有依據(jù)圖4的非磁性顆粒層26的常用磁記 錄介質(zhì)。樣品SMP7、 SMP8和SMP9是圖4中所示的磁記錄介質(zhì)1-3。 至于由CoCr-Si02構(gòu)成的非磁性顆粒層,Cr的含有量設(shè)定為40原子%以 下,Ti02或Si02的含有量設(shè)定為6摩爾。/^以下,其厚度設(shè)定為2nm。樣 品SMP7的非磁性顆粒層由CoCrRu-Ti02構(gòu)成,樣品SMP8的非磁性顆 粒層由CoCrRu-Si02構(gòu)成。樣品SMP9的非磁性顆粒層由CoCr-Si02構(gòu)成。 圖8中,白色的X標(biāo)記(黑色方框中)、白色三角形、黑色的X(白色方 框中)和黑色圓圈分別表示樣品SMP6的數(shù)據(jù)、樣品SMP7的熟據(jù)、樣 品SMP8的數(shù)據(jù)和樣品SMP9的數(shù)據(jù)。對(duì)于樣品SMP7 SMP9,與樣品SMP6相比,有效磁道寬度Wcw 收窄。另外,在樣品SMP7 SMP9中,與樣品SMP6相比,VMM2L也 得到改進(jìn)。因此,使用CoCrRu作為非磁性材料可以獲得與使用CoCr相 同的改進(jìn)效果。同樣,使用諸如TiN等氮化物作為非磁性材料中的添加 劑可獲得與諸如Si02等氧化物相同的改進(jìn)效果。根據(jù)形成非磁性顆粒層 26明顯改進(jìn)了讀/寫(xiě)性能這一事實(shí)判斷,非磁性顆粒層26促進(jìn)了記錄層 27中的磁性顆粒的磁分離。在中間層25上形成非磁性顆粒層26進(jìn)一步 改進(jìn)了磁性顆粒的磁分離。圖9顯示了在由Ru構(gòu)成的中間層25 (上側(cè)非磁性層25-2)上直接 形成由CoCrPt合金構(gòu)成的下側(cè)粒狀磁性層27-1的比較例。由于Co具有 比Ru更好的潤(rùn)濕性,當(dāng)在Ru層上生長(zhǎng)其中非磁性材料(諸如氧化物或 氮化物)偏析于基本柱狀的磁性顆粒(CoCrPt合金)周?chē)牧畲判詫?時(shí),粒狀磁性層在初期生長(zhǎng)階段中如圖9所示在橫向(CL)上生長(zhǎng)???以推定,在以虛線包圍的區(qū)域MA處,磁性顆粒相互作用。因此,磁性 顆粒未完全磁分離,導(dǎo)致由介質(zhì)產(chǎn)生噪音。圖IO顯示了第三實(shí)施方式,其中在中間層25和由CoCrPt合金構(gòu)成 的下側(cè)粒狀磁性層27-1之間形成由CoPt合金制成的非磁性顆粒層26。 在第三實(shí)施方式中,初期生長(zhǎng)階段制成的部分由非磁性材料(這里,考 慮到Ru和CoCrPt合金的晶體生長(zhǎng)使用CoCr合金)構(gòu)成。結(jié)果,當(dāng)非磁 性顆粒層在初期生長(zhǎng)階段中如圖IO所示在橫向上連接時(shí),粒狀磁性層部 分(NMA:由虛線包圍)中的磁性顆粒彼此沒(méi)有相互作用。因此,磁性 顆粒充分磁分離,由此減少了由介質(zhì)產(chǎn)生的噪音。下面,參考圖11和圖12,描述本發(fā)明的磁存儲(chǔ)設(shè)備的實(shí)施方式。如圖11和圖12所示,磁存儲(chǔ)設(shè)備具有固定在外殼113中的電動(dòng)機(jī) 114、輪轂(hub) 115、多個(gè)磁記錄介質(zhì)116、多個(gè)寫(xiě)入/讀取頭117、多 個(gè)臂狀物119和致動(dòng)裝置210。磁記錄介質(zhì)116安裝在通過(guò)電動(dòng)機(jī)114旋 轉(zhuǎn)的輪轂115上。每一個(gè)寫(xiě)入/讀取頭117具有讀取頭和寫(xiě)入頭。各寫(xiě)入/ 讀取頭117經(jīng)由懸掛物118與相應(yīng)臂狀物119的一端連接。臂、狀物119 通過(guò)致動(dòng)裝置210操作。由于所述磁記錄存儲(chǔ)設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)是公知的,因而在該文獻(xiàn)中省略其詳細(xì)說(shuō)明。在該實(shí)施方式中,每一個(gè)磁記錄介質(zhì)116具有根據(jù)圖1、圖2或圖4中仟--個(gè)所描述的結(jié)構(gòu)。磁記錄介質(zhì)116的數(shù)目不限于3個(gè)。它可以是 2個(gè)或4個(gè),或者更多個(gè)。磁記錄存儲(chǔ)設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)不限于圖11和圖12中所示的結(jié)構(gòu)。此 外,用于本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)不限于磁盤(pán),也可以是其他的磁記錄介質(zhì), 例如磁帶或磁卡。而且,磁記錄介質(zhì)不一定固定在磁存儲(chǔ)設(shè)備的外殼113 內(nèi)。它們可以是安裝在外殼113中或從外殼113中取出的移動(dòng)式介質(zhì)。在上述的實(shí)施方式中,本發(fā)明適用于垂直磁記錄介質(zhì)。不過(guò),本發(fā) 明也適用于水平磁記錄介質(zhì)。同樣,對(duì)于水平磁記錄介質(zhì),正如在本發(fā) 明中所提出的通過(guò)在記錄層的下方形成非磁性顆粒層來(lái)增強(qiáng)記錄層中的 磁性顆粒的磁分離,由此改進(jìn)讀/寫(xiě)性能。根據(jù)本發(fā)明,可以獲得具有改進(jìn)的讀/寫(xiě)性能的磁記錄介質(zhì)和磁存儲(chǔ) 設(shè)備。
權(quán)利要求
1. 一種磁記錄介質(zhì),所述磁記錄介質(zhì)包括 基板;形成在所述基板上的非磁性顆粒層;和 形成在所述非磁性顆粒層上的記錄層,其中,所述非磁性顆粒層由具有hep或fee晶體結(jié)構(gòu)的CoCr合金制 成,其中非磁性材料偏析于基本柱狀的磁性顆粒周?chē)?br>
2. 如權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì),其中 所述CoCr合金由CoCrXi合金構(gòu)成; X,是選自Pt、 Ta和Ru中的元素;并且所述非磁性材料含有選自Si02、 Ti02、 Cr-Ox、 Ta2Os、 Zr02、 SiN、 TiN、 CrN、 TaN和ZrN中的至少一種材料。
3. 如權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì),其中所述記錄層由具有hep結(jié)構(gòu)的Co合金制成,其中非磁性材料偏析于 基本柱狀的磁性顆粒周?chē)?br>
4. 如權(quán)利要求2所述的磁記錄介質(zhì),其中所述記錄層由具有hep結(jié)構(gòu)的Co合金制成,其中非磁性材料偏析于 基本柱狀的磁性顆粒周?chē)?br>
5. 如權(quán)利要求3所述的磁記錄介質(zhì),其中構(gòu)成所述記錄層的Co合金是選自CoFe、 CoCr、 CoCrPt和CoCrPtB中的材料;并且構(gòu)成所述記錄層的所述非磁性材料含有選自Si02、 Ti02、 Cr-Ox、 Ta205、 Zr02、 SiN、 TiN、 CrN、 TaN和ZrN中的至少一種材料。
6. 如權(quán)利要求4所述的磁記錄介質(zhì),其中;構(gòu)成所述記錄層的Co合金是選自CoFe、 CoCr、 CoCrPt和CoCrPtB中的材料;并且構(gòu)成所述記錄層的所述非磁性材料含有選自Si02、 Ti02、 Cr-Ox、 Ta205、 Zr02、 SiN、 TiN、 CrN、 TaN和ZrN中的至少一種材料。
7. 如權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì),其中;所述記錄層是單層。
8. 如權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì),其中 所述記錄層由下側(cè)粒狀磁性層和上側(cè)磁性層構(gòu)成,所述下側(cè)粒狀磁性層由其中非磁性材料偏析于基本柱狀的磁性顆粒 周?chē)木哂衕cp晶體結(jié)構(gòu)的CO合金制成并用作主記錄層,并且在所述下側(cè)粒狀磁性層上形成由CO合金制成的所述上側(cè)磁性層,所 述上側(cè)磁性層用作記錄輔助層。
9. 如權(quán)利要求2所述的磁記錄介質(zhì),其中所述記錄層由下側(cè)粒狀磁性層和上側(cè)磁性層構(gòu)成, 所述下側(cè)粒狀磁性層由其中非磁性材料偏析于基本柱狀的磁性顆粒周?chē)木哂衕cp晶體結(jié)構(gòu)的Co合金制成并用作主記錄層,并且在所述下側(cè)粒狀磁性層上形成由Co合金制成的所述上側(cè)磁性層,所 述上側(cè)磁性層用作記錄輔助層。
10. 如權(quán)利要求8所述的磁記錄介質(zhì),其中構(gòu)成所述下側(cè)粒狀磁性層的Co合金是選自CoFe、 CoCr、 CoCrPt 和CoCrPtB中的材料;并且構(gòu)成所述下側(cè)粒狀磁性層的所述非磁性材料含有選自Si02、 Ti02、 Cr-Ox、 Ta205、 Zr02、 SiN、 TiN、 CrN、 TaN和ZrN中的至少一種材料。
11. 如權(quán)利要求9所述的磁記錄介質(zhì),其中構(gòu)成所述下側(cè)粒狀磁性層的Co合金是選自CoFe、 CoCr、 CoCrPt 和CoCrPtB中的材料;并且構(gòu)成所述下側(cè)粒狀磁性層的所述非磁性材料含有選自Si02、 Ti02、 Cr-Ox、 Ta2Os、 Zr02、 SiN、 TiN、 CrN、 TaN和ZrN中的至少一種材料。
12. 如權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì),所述磁記錄介質(zhì)還包括 非磁性中間層,其中在所述非磁性中間層上形成所述非磁性顆粒層。
13. 如權(quán)利要求12所述的磁記錄介質(zhì),其中所述中間層由具有hep晶體結(jié)構(gòu)的Ru或RuX2合金制成,X2包括選自Co、 Cr、 W和Re中的至少一種元素。
14. 如權(quán)利要求12所述的磁記錄介質(zhì),所述磁記錄介質(zhì)還包括 形成在所述基板上的軟磁性底層; 形成在所述軟磁性底層上的取向控制層,其中 在所述取向控制層上形成所述非磁性中間層。
15. 如權(quán)利要求14所述的磁記錄層介質(zhì),其中 所述取向控制層由NiCr制成。
16. 如權(quán)利要求14所述的磁記錄介質(zhì),其中所述軟磁性底層由下側(cè)底層、形成在所述下側(cè)底層上的磁疇控制層 和形成在所述磁疇控制層上的上側(cè)底層構(gòu)成, 所述下側(cè)底層由Co合金制成,所述磁疇控制層由Ru制成,并且所述上側(cè)底層由Co合金制成。
17. 如權(quán)利要求14所述的磁記錄介質(zhì),其中 所述軟磁性底層是由Co合金制成的反平行結(jié)構(gòu)-軟磁性底層。
18. 如權(quán)利要求14所述的磁記錄介質(zhì),所述磁記錄介質(zhì)還包括 形成在所述基板上的晶種層, 其中在所述晶種層上形成所述軟磁性底層。
19. 如權(quán)利要求18所述的磁記錄介質(zhì),其中所述晶種層由CrTi合金制成。
20. 如權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì),其中所述基板是選自玻璃基板、碳基板、塑料基板、鍍有NiP的Al合金 基板、硅基板、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯基板、聚萘二甲酸乙二醇酯基板 和聚酰亞胺基板中的基板。
全文摘要
本發(fā)明提供一種磁記錄介質(zhì)和磁存儲(chǔ)設(shè)備,所述磁記錄介質(zhì)具有基板、形成在所述基板上的非磁性顆粒層和形成在所述非磁性顆粒層上的記錄層。所述非磁性顆粒層由具有hcp或fcc晶體結(jié)構(gòu)的CoCr合金制成,其中非磁性材料偏析于基本柱狀的磁性顆粒周?chē)K龃庞涗浗橘|(zhì)和使用所述介質(zhì)的磁存儲(chǔ)設(shè)備具有改進(jìn)的讀/寫(xiě)性能。
文檔編號(hào)G11B5/64GK101312048SQ20081009994
公開(kāi)日2008年11月26日 申請(qǐng)日期2008年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月22日
發(fā)明者五十嵐聰志, 佐藤伸也, 佐藤賢治, 柴田壽人, 稻村良作, 菊池曉, 貝津功剛, 遠(yuǎn)藤敦, 高星英明 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社