專(zhuān)利名稱(chēng)：鈷鉻薄膜中具有高硼或高碳添加劑的多層垂直介質(zhì)的制作方法
本申請(qǐng)要求美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，序號(hào)為60/368,601，2002年3月29日申請(qǐng)。
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器存儲(chǔ)領(lǐng)域，更具體是涉及一種多層垂直磁介質(zhì)。
2.現(xiàn)有技術(shù)描述傳統(tǒng)的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器利用磁性進(jìn)行記錄、存儲(chǔ)和讀取數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。數(shù)據(jù)在一張或幾張由馬達(dá)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的磁盤(pán)進(jìn)行記錄和讀取，磁盤(pán)以每分鐘1000轉(zhuǎn)(rpm)的速度旋轉(zhuǎn)。數(shù)據(jù)通過(guò)垂直排列的讀/寫(xiě)頭組件在磁盤(pán)上進(jìn)行記錄和讀取，由執(zhí)行器組件控制其從一個(gè)數(shù)據(jù)磁道移動(dòng)到另一個(gè)數(shù)據(jù)磁道。
組成傳統(tǒng)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的三大部件是磁介質(zhì)，讀/寫(xiě)頭組件和馬達(dá)。磁介質(zhì)是用于磁性記錄數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的媒介，一般包括層狀結(jié)構(gòu)，其中至少含有一個(gè)磁性材料層，如CoCrPtB，擁有很高的矯頑磁力以及殘余力矩。讀/寫(xiě)頭組件一般包括讀傳感器和由附在執(zhí)行器上的空氣軸承滑塊支撐的寫(xiě)線(xiàn)圈。該滑塊配合薄的空氣層以流體動(dòng)力學(xué)關(guān)系動(dòng)作，該空氣層被旋轉(zhuǎn)的磁盤(pán)牽引，使頭組件靠近磁盤(pán)表面飛轉(zhuǎn)。執(zhí)行器用來(lái)將頭組件從一個(gè)磁道移動(dòng)到另一個(gè)磁道，常用的是旋轉(zhuǎn)音圈執(zhí)行器。一種典型的旋轉(zhuǎn)音圈執(zhí)行器包括回轉(zhuǎn)軸，該軸固定連接在與磁盤(pán)外徑緊密相臨的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器上。驅(qū)動(dòng)馬達(dá)用來(lái)以高于每分鐘1000轉(zhuǎn)的速度(rpm)旋轉(zhuǎn)磁介質(zhì)，一般包括無(wú)刷直流(DC)電動(dòng)機(jī)。這種磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)是被大家所熟知的。
磁介質(zhì)能被讀/寫(xiě)頭局部磁化，這樣就產(chǎn)生了高度集中的磁場(chǎng)，根據(jù)被存入的信息改變方向。假如該磁化區(qū)的磁力強(qiáng)于該磁介質(zhì)的矯頑磁力，這個(gè)由讀/寫(xiě)頭產(chǎn)生的高度集中的局部磁場(chǎng)將特定區(qū)域的磁介質(zhì)顆粒磁化。在該磁化區(qū)移除后，這些顆粒仍然留有剩磁，其指向和磁化區(qū)的方向一致。能對(duì)磁信號(hào)響應(yīng)并產(chǎn)生電信號(hào)的讀/寫(xiě)頭能夠讀出該磁介質(zhì)的磁化。
磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)一般包括一系列設(shè)置在鋁襯底、陶瓷襯底或者玻璃襯底頂面的薄膜，圖1表示一種傳統(tǒng)磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)，它含有襯底110，由CoFeB制成的第1層112，由Ta或TaOx制成的第2層114，由CoFeB制成的第3層116，由Ta或TaOx制成的第4層118，由CoFeB制成的第5層120，由Ta或TaOx制成的第6層122，由CoFeB制成的第7層124，由Ta制成的第8層126，由銦錫氧化物(ITO)制成的第9層128，由CoCrRu制成的第10層130，由硼氧化物(BOz)制成的第11層132，由硼制成的第12層134，第13層136是由19個(gè)含CoCr/Pd的雙層膜構(gòu)成的，第14層138是由經(jīng)過(guò)氫化和/或氮化過(guò)的碳(CHN)制成的。
襯底110一般是由鋁(Al)，鍍上鋁、玻璃或陶瓷的鎳磷制成。雖然所有這些層使得疊層擁有磁性，但由19個(gè)含CoCr/Pd的雙層膜構(gòu)成的第13層136，在其中起到了重要的作用，使得磁介質(zhì)疊層達(dá)到了所期望的磁記錄特性。
上述參照?qǐng)D1所示的磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)運(yùn)用傳統(tǒng)的磁介質(zhì)制造方法制成。傳統(tǒng)的介質(zhì)制造方法包括網(wǎng)紋襯底110，清洗襯底110和噴涂層112到138。噴涂方法包括噴涂通常與各自層相同的目標(biāo)材料，使得噴出的材料薄膜植在襯底上。這種噴涂方法常常在室溫和低壓噴涂室的條件下進(jìn)行。多層垂直介質(zhì)通常是在室溫下，在Co和Pd/Pt層的分界面上噴涂的。
合成的垂直或者縱向記錄介質(zhì)的磁性層，包括一個(gè)或幾個(gè)磁性層，每一層的厚度從10到幾百埃不等，磁性層通常是在加熱到高溫的襯底上進(jìn)行噴涂，例如250℃。在熱襯底植上薄膜可以通過(guò)改進(jìn)期望的結(jié)晶方向和增強(qiáng)Cr晶界分離減少噪音。在噴涂過(guò)程中，較高的襯底溫度增加了分子活性，允許向期望的結(jié)晶方向生長(zhǎng)，而且增強(qiáng)Cr晶界分離降低了晶粒的交換結(jié)合，減小了噪音。
由于晶粒間大量的磁交換結(jié)合產(chǎn)生了高噪音，圖1的磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)缺乏理想的磁特性。由Co合金和Pd或Pt構(gòu)成的分層交替的薄層結(jié)構(gòu)不同于傳統(tǒng)合金介質(zhì)，要求在不同層之間產(chǎn)生明顯分界面，這就需要尋求一種減少多層垂直介質(zhì)交換結(jié)合，并且保持Co合金和Pd或Pr薄膜間明顯分界面的方法。對(duì)于在室溫下進(jìn)行噴涂的介質(zhì)，這個(gè)要求尤其迫切。所以所需要的是一種磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)，它擁有多層介質(zhì)的高度磁各向異性，在Co合金薄膜和Pd或Pr薄膜間的明顯分界面，這可以減少噪音，能夠在室溫中進(jìn)行噴涂操作。

發(fā)明內(nèi)容
通過(guò)將碳或硼結(jié)合添加到多層垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)，克服了這個(gè)局限性。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，碳或硼添加劑被添加到該多層垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)的CoCr合金薄膜上。所得到的垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)擁有明顯的分界面并且交換結(jié)合顯著減少。一個(gè)原因可能在于Co合金薄膜的晶界的矩陣材料中比顆粒中的材料含有更高的Cr、B或C的濃度。這種富Cr、B或C的玻璃狀矩陣明顯減少了顆粒的交換結(jié)合。硼或碳的作用使得鉻分離增強(qiáng)了。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，這種具有碳或硼添加劑的垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)包括襯底、CoFeB層、Ta或TaOx層、二級(jí)CoFeB層、二級(jí)Ta或TaOx層、三級(jí)CoFeB層、三級(jí)Ta或TaOx層、四級(jí)CoFeB層、Ta層、銦錫氧化物層，CoCrRu層，硼氧化物層，硼層，一組擁有19個(gè)的CoCrB/Pd雙層的結(jié)構(gòu)以及經(jīng)過(guò)氫化和/或氮化過(guò)的碳(CHN)保護(hù)殼。
這樣的垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)為700 FeCo30.8B12/20 TaOx/700FeCo30.8B12/20 TaOx/700 FeCo30.8B12/20 TaOx/158FeCo30.8B12/17 Ta/49 ITO/33 CoCr37Ru10/2.5 COy/2.5 C/[(CoCr9)C6.8/Pd]19/50 CHN。[(CoCr9)C6.8/Pd]19表示19個(gè)雙層(CoCr9)C6.8/Pd的疊層結(jié)構(gòu)。TaOx表示表面經(jīng)過(guò)氧化處理的鉭。COy表示碳的氧化物。ITO表示銦錫氧化物，由分別80％克分子的In2O3和克分子20％的Sn2O5組成。CHN表示經(jīng)過(guò)氫化氮化處理過(guò)的碳。
其余的垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)的實(shí)施例可以包括不同的厚度和組分。


圖1表示一種現(xiàn)有技術(shù)下的傳統(tǒng)多層垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)的框圖。
圖2表示本發(fā)明實(shí)施例的一種含CoCr合金薄膜并有硼添加劑的多層垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)的框圖。
圖3表示制作磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200的較佳方法的流程圖。
圖4是圖表，表示一種光磁的克爾效應(yīng)，其作用是為CoCr/Pd多層介質(zhì)提供磁場(chǎng)，不論在CoCr層上是否含有碳添加劑。
圖5是圖表，表示對(duì)應(yīng)多層垂直媒介的硼和碳含量的媒介信噪比(SMNR)。
圖6是圖表，表示信噪比和與磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200的硼含量有關(guān)的Mrt的關(guān)系。
圖7是圖表，表示在硼含量定在6.8原子百分?jǐn)?shù)的情況下，對(duì)應(yīng)于磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200中CoCrB厚度的信噪比。
圖8是圖表，表示在硼含量定在6.8原子百分?jǐn)?shù)的情況下，對(duì)應(yīng)于磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200中CoCrB厚度的矯頑磁力(Hc)。
圖9表示條形圖，比較在三種襯底下磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200的信噪比。
具體實(shí)施例方式
通過(guò)運(yùn)用能夠明顯減少媒介噪音的多層垂直磁介質(zhì)，本發(fā)明提供了一個(gè)高表面密度磁記錄系統(tǒng)和方法。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種具有添加有硼的CoCr薄膜的多層垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200，能夠減少媒介噪音。垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200包括襯底110，第一層212由大約700的CoFeB組成，第二層214由大約20的Ta或TaOx制成，由大約700的CoFeB制成的第3層216，由大約20的Ta或TaO制成的第4層218，由大約700的CoFeB制成的第5層220，由大約20的Ta或TaOx制成的第6層222，由大約158的CoFeB制成的第7層224，由大約10的Ta制成的第8層226，由大約21的銦錫氧化物(ITO)制成的第9層228，由大約21的CoCrRu制成的第10層230，由大約2.5的硼氧化物(BOz)制成的第11層232，由大約2.5的硼制成的第12層234，第13層236是由19個(gè)含大約2.3的CoCr/12的Pd的雙層膜構(gòu)成的，第14層238是由經(jīng)過(guò)氫化和/或氮化過(guò)的大約50的碳(CHN)制成的。在另一個(gè)實(shí)施例中，硼(B)可以被碳(C)替代。垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200擁有高磁各向異性以及在Co合金薄膜和Pd或Pt薄膜間有明顯分界面，這可以減少噪音，并在室溫下進(jìn)行噴涂操作。
在一個(gè)實(shí)施例中，垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200的構(gòu)造為700 FeCo30.8B12/20TaOx/700 FeCo30.8B12/20 TaOx/700 FeCo30.8B12/20 TaOx/158 FeCo30.8B12/17 Ta/49 ITO/33 CoCr37Ru10/2.5COy/2.5 C/[(CoCr9)C6.8/Pd]19/50CHN。[(CoCr9)C6.8/Pd]19表示19個(gè)雙層疊層(CoCr9)C6.8/Pd，第一層CoCr9先于第一Pd層噴涂。TaOx表示表面經(jīng)過(guò)氧化處理的鉭。COy表示碳的氧化物。ITO表示銦錫氧化物，分別由80％克分子的In2O3和20％克分子的Sn2O5組成。CHN表示經(jīng)過(guò)氫化氮化處理過(guò)的碳。Co合金和Pd薄膜的厚度分別為2和10。雖然在這個(gè)實(shí)施例中給出了精確的原子百分含量和厚度，但實(shí)際值是可以變化的。用于制造可以使用的磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200的公差是很大的。
垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200的襯底110是一種非磁性材料，足夠的厚度提供了充足的剛性。襯底110能夠由鋁(Al)，鍍上鋁、玻璃或陶瓷的鎳磷，鋁鎂合金，其他鋁合金，其他非磁性金屬，其他非磁性合金，玻璃，陶瓷，聚合物，玻璃陶瓷以及其組合物和/或疊壓物制成。CoFeB 212層是軟磁性材料，但Ta或TaOx層214，218，222是非磁性隔離物，它可以是表面氧化的Ta或者是沒(méi)有氧化的Ta。交替設(shè)置的CoFeB和Ta或TaOx層(212-224)組成了軟磁襯層。軟磁襯層的總厚度在1000到4000的范圍之間。其他的軟磁材料如Ni，NiFe，CoFeB，CoFeC，CoFeZr，Co，CoZr，CoZrCr，CoZrNb，CoTaZr，CoFe，F(xiàn)e，F(xiàn)eTaN，F(xiàn)eAlN，F(xiàn)eTaC，F(xiàn)eSiAlN，F(xiàn)eSiAl和FeN都可以應(yīng)用。同樣，其他的現(xiàn)有技術(shù)已知的非磁性隔離物也可以應(yīng)用。硼層234，硼氧化層232，CoCrRu層230，ITO層228和Ta層226稱(chēng)為是非磁性?shī)A層，并且可以被其他現(xiàn)有技術(shù)已知的非磁性?shī)A層所替代。夾層的總厚度在10到200之間。在另一個(gè)實(shí)施例中，CoCrRu層可以包括CoCrX，其中X可以在Ru，Pt，Ta，Mo，B，Si，Ge，Nb和W中選取。該CoCrRu層一般是一種非磁性材料，具有高Cr含量，如37原子百分比。碳保護(hù)殼的厚度在20到100之間變化。
雖然垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200是現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)，這點(diǎn)已經(jīng)在圖1中可以看出，但將碳或硼附加到CoCr上，使得垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200擁有明顯的分界面并且大大減少了交換結(jié)合。雖然還不能肯定減少結(jié)合的準(zhǔn)確原因，一種理論是Co合金薄膜晶界的矩陣材料比那些顆粒中的材料擁有更高的Cr，B或C的濃度。這種富Cr、B或C的玻璃狀矩陣明顯減少了顆粒的交換結(jié)合。硼和碳的添加又使得鉻分離增強(qiáng)了，這就形成了良好的薄膜特性。
垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200的其它實(shí)施例包括CoCrC/Pd，CoCrB/Pd，CoCrC/Pt和CoCrB/Pt的雙層結(jié)構(gòu)。雙層中的任意一層都可以先進(jìn)行沉淀。另外，一旦選擇了一個(gè)雙層結(jié)構(gòu)，用“n”來(lái)表示，許多雙層結(jié)構(gòu)便相互堆積形成一個(gè)超晶格結(jié)構(gòu)。雖然除了“n”必須為一個(gè)整數(shù)外，對(duì)數(shù)字n沒(méi)有別的限制，但雙層結(jié)構(gòu)(n)的數(shù)值一般也只能在1到25之間選取。然而，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，n可以根據(jù)特定磁特性需要最優(yōu)選取。由n個(gè)雙層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的超晶格結(jié)構(gòu)是記錄層，因?yàn)樗谴怪贝沤橘|(zhì)結(jié)構(gòu)200中用于存儲(chǔ)信息的層。每個(gè)CoCrB或CoCrC層的厚度在1到4之間，每個(gè)Pd或Pt層的厚度在6到14之間。硼或碳的原子百分比在4到30之間。Cr的原子百分比在5到23之間。
圖3是流程圖，表示制作垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200的較佳方法。首先在步驟305中一個(gè)襯底110在清洗前經(jīng)過(guò)網(wǎng)紋處理。在步驟305中，玻璃襯底運(yùn)用傳統(tǒng)打磨技術(shù)被網(wǎng)紋化/打磨，使其表面粗糙低于50。下一步驟310，運(yùn)用傳統(tǒng)的玻璃清洗方法對(duì)襯底進(jìn)行清洗，包括用酸、清潔劑、酒精、溶劑和水。這個(gè)步驟將襯底110上的所有網(wǎng)紋化/打磨后的殘留物洗去，為襯底110下一步的薄膜噴涂過(guò)程做好準(zhǔn)備。在步驟320中，CoFeB被噴涂到襯底上，在襯底上形成了不定形的CoFeB層。一般運(yùn)用傳統(tǒng)的薄膜植法和一種由合適的合金CoFeB制成的目標(biāo)，將CoFeB層噴涂到襯底上。調(diào)整力度和/或調(diào)整噴涂時(shí)間可以控制其厚度，本申請(qǐng)中的厚度大約為700。由于CoFeB一般要被噴涂，經(jīng)過(guò)步驟310的清洗后，CoFeB層212進(jìn)行步驟320中的噴涂之前，襯底被放置在真空噴涂設(shè)備中。
接下來(lái)，在步驟330中Ta層214被噴涂到CoFeB層212上。這個(gè)Ta層在和噴涂CoFeB時(shí)所用的同樣的噴涂裝置中進(jìn)行噴涂處理，并且通常是只移動(dòng)Ta目標(biāo)前的襯底或是只移動(dòng)襯底前的Ta目標(biāo)，并刮平在Ta層214噴涂到CoFeB層212的過(guò)程中產(chǎn)生的漿液，來(lái)完成其噴涂處理。Ta薄膜的表面可以在氬和氧的混合氣體中被氧化，或者將樣品放置到空氣中，然后再將其放回真空室中重新噴涂CoFeB。當(dāng)使用真空噴涂裝置沒(méi)有充足的目標(biāo)/位置去噴涂CoFeB/Ta/CoFeB/Ta/CoFeB/Ta/CoFeB/Ta疊層時(shí)，就必須噴涂CoFeB/Ta層，將帶有CoFeB/Ta層的襯底卸下，然后將其放回噴涂裝置中進(jìn)行CoFeB/Ta的嵌套噴涂。當(dāng)帶有CoFeB/Ta層的襯底從真空室中取出時(shí)，Ta就被表面氧化了。從磁特性的角度來(lái)看，Ta的表面氧化是不必要的。在其它申請(qǐng)中，可以期望通過(guò)蝕刻CoFeB/Ta層的表面來(lái)控制氧化量，這一切都是在帶有CoFeB/Ta層的襯底放回真空室后在下一個(gè)CoFeB/Ta層噴涂以前完成的。
接下來(lái)，在下一個(gè)步驟335中，需要決定步驟320和步驟330是否需要重復(fù)。在這個(gè)實(shí)施例中，步驟320和330每個(gè)都被重復(fù)了兩次，用來(lái)噴涂216，218，220和222層。如果步驟335的決定是重復(fù)，那么步驟320和330則對(duì)層再次進(jìn)行噴涂，如果決定是不要重復(fù)，那么過(guò)程繼續(xù)進(jìn)行到步驟340。在步驟340和步驟350中，158的CoFeB和17的Ta運(yùn)用和步驟320和330中同樣的裝置和類(lèi)似程序被分別噴涂。接下來(lái)，在步驟360中，銦錫氧化物(ITO)層228也用類(lèi)似步驟330到340中的程序進(jìn)行噴涂。類(lèi)似地，在步驟365中，噴涂CoCrRu層230，在步驟370中噴涂BOz層232，在步驟375中噴涂硼層234。通過(guò)在含氧的環(huán)境下噴涂硼來(lái)植上BOz薄膜。
接下來(lái)，在下個(gè)步驟380中，CoCrB/Pd交替層的疊層236被噴涂上硼層234。在一個(gè)實(shí)施例中，這疊層包括19個(gè)大約2.3 CoCrB/12 Pd的雙層結(jié)構(gòu)。這個(gè)疊層能夠用不同的方法加以噴涂，包括當(dāng)進(jìn)行噴涂時(shí)，在CoCrB和Pd目標(biāo)前往復(fù)移動(dòng)襯底進(jìn)行噴涂，從而形成交替層的疊層。這個(gè)疊層還可以通過(guò)交替烘烤兩個(gè)同心圓型CoCr和Pd的目標(biāo)來(lái)進(jìn)行噴涂。在步驟385中，由CHN 238制成的保護(hù)殼層被噴涂到CoCrB/Pd 236的疊層上。當(dāng)襯底在真空環(huán)境下，被噴涂完以前的噴涂磁性層后，直接對(duì)其進(jìn)行氫化氮化過(guò)的碳組成的CHN 238層的噴涂。當(dāng)襯底在真空時(shí)，帶有薄膜的襯底被轉(zhuǎn)移到先前進(jìn)行噴涂操作旁邊的一個(gè)與之隔離的室中，CHN 238層再被噴涂上去。除此之外，之所以將CHN 238層放在隔離室進(jìn)行噴涂，是因?yàn)楹瑲浜偷幕钚詺怏w在噴涂過(guò)程中可以利用。如果步驟385在隔離室中沒(méi)有完成，那么可能有一個(gè)原因就是這些活性氣體能夠污染鄰近的目標(biāo)。最后在步驟390中，將噴涂完的垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200移入一個(gè)裝載/卸載鎖，并將垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200從真空室中移出，真空噴涂過(guò)程結(jié)束。
雖然上面提到的過(guò)程運(yùn)用的是商業(yè)單盤(pán)處理系統(tǒng)來(lái)完成，例如德國(guó)Unaxis的環(huán)形噴涂裝置，但實(shí)際上其他的一些不同的薄膜噴涂工具也可以完成該過(guò)程。其他的薄膜噴涂方法包括漿液噴涂、粒子束噴涂、化學(xué)氣相噴涂以及活性離子噴涂，這些都可用來(lái)制作垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200，但是并不局限于這些。最后，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200是在室溫下，由磁控管?chē)娡肯鄳?yīng)目標(biāo)來(lái)制成的。
圖4是圖表，表示對(duì)于垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200，有或是沒(méi)有碳添加劑，作為應(yīng)用磁場(chǎng)的函數(shù)的光磁的克爾效應(yīng)數(shù)據(jù)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)克爾數(shù)據(jù))進(jìn)行一個(gè)比較。更具體地，第一個(gè)克爾數(shù)據(jù)410對(duì)應(yīng)于當(dāng)垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200含有第13層的19個(gè)含CoCrC/Pd的碳疊層時(shí)的數(shù)據(jù)。而第二個(gè)克爾數(shù)據(jù)415則是對(duì)應(yīng)于當(dāng)垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200含有第13層的19個(gè)含CoCrC/Pd的非碳疊層時(shí)的數(shù)據(jù)。第一個(gè)克爾數(shù)據(jù)410是磁滯環(huán)，對(duì)應(yīng)與當(dāng)垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200包含一系列的CoCrC/Pd疊層時(shí)，矯頑磁力(Hc)大約為3660奧斯特，合晶場(chǎng)(Hn)大約為-1902奧斯特。第二個(gè)克爾數(shù)據(jù)415是磁滯環(huán)，對(duì)應(yīng)與當(dāng)垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200包含一系列的CoCrC/Pd疊層時(shí)，矯頑磁力(Hc)大約為4100奧斯特，合晶場(chǎng)(Hn)大約為-2521奧斯特。圖4表示了當(dāng)一個(gè)比CoCr/Pd媒介的α值還要小時(shí)，CoCrC/Pd媒介有相當(dāng)高的負(fù)合晶場(chǎng)Hn和相當(dāng)高的矯頑磁力Hc。α由下面的等式定義α＝4π(dM/dH)Hc其中，M是介質(zhì)的磁矩，H是所提供的磁場(chǎng)。α可以用來(lái)預(yù)測(cè)媒介的噪聲行為。因?yàn)橄喈?dāng)小的α值可以導(dǎo)致減少噪音，因此期望在最終的介質(zhì)中有相當(dāng)小的α值。
圖5是圖表，表示對(duì)應(yīng)垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200的硼和碳含量的媒介信噪比(SMNR)。圖5的數(shù)據(jù)顯示，改變硼和碳添加劑的濃度的垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200。在圖5中，硼信噪比數(shù)據(jù)510表示對(duì)于添加了硼添加劑的垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200的信噪比數(shù)據(jù)，而碳信噪比數(shù)據(jù)520則表示添加了碳添加劑的垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200的信噪比數(shù)據(jù)。添加了硼的垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200和添加碳的結(jié)構(gòu)相同，只是將除了CHN保護(hù)殼的所有層的硼用碳來(lái)替代。硼信噪比數(shù)據(jù)510和碳信噪比數(shù)據(jù)520顯示了添加了高硼或高碳的磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200比沒(méi)有添加劑的結(jié)構(gòu)擁有比較高的信噪比。圖5表示對(duì)于垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200的硼信噪比數(shù)據(jù)510，從沒(méi)有添加硼的大約11.3dB增加到添加了7％的硼時(shí)的13.5dB。另外，圖5還顯示了對(duì)于垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200的碳信噪比數(shù)據(jù)520，從沒(méi)有添加碳的大約11.2dB增加到添加了7％的碳時(shí)的13.8dB。圖5還表示了硼信噪比數(shù)據(jù)510在添加了大約13％的硼添加劑的時(shí)候，增加到了大約14.2dB，而碳信噪比數(shù)據(jù)520在添加了大約13％的硼添加劑的時(shí)候，增加到了大約13.5dB。
垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200的這種記錄性能用一個(gè)帶有環(huán)形寫(xiě)元件和大磁阻(GMR)的讀元件的讀寫(xiě)頭進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試是在每英寸500千磁通翻轉(zhuǎn)(kfci)的情況下進(jìn)行的。
圖6是圖表，表示媒介信噪比(SMNR)和與磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200的硼含量有關(guān)的MrT的關(guān)系。Mrt是磁殘留力矩和CoCrB/Pd多層疊層厚度的產(chǎn)物。用一個(gè)500kfci帶有單極寫(xiě)裝置和GMR讀裝置的讀寫(xiě)頭來(lái)計(jì)算信噪比。圖6的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的是具有CoCrB/Pd多層疊層的介質(zhì)中的硼(B)含量在6.8到12.8的原子百分?jǐn)?shù)之間。信噪比數(shù)據(jù)610表示隨著硼百分比含量的增加信噪比增加。特別是，信噪比從硼原子百分比大約6.8時(shí)的約10.3dB增加到硼原子百分比大約12.8時(shí)的約15.7dB。信噪比隨硼原子百分比增加的函數(shù)接近于線(xiàn)性。另一方面，Mrt數(shù)據(jù)620表示Mrt隨硼百分含量增加而下降。特別是，Mrt值從硼原子百分比大約6.8時(shí)的0.44memu/cm2減少到硼原子百分比大約12.8時(shí)的0.35memu/cm2，Mrt隨硼原子百分比的增加而減少的這種函數(shù)關(guān)系也接近線(xiàn)性。
圖7是圖表，表示在硼含量定在6.8的原子百分?jǐn)?shù)的情況下，對(duì)應(yīng)于垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200中CoCrB和Pd厚度的媒介信噪比(SMNR)，其中Pd厚度為12和10。12-Pd信噪比數(shù)據(jù)710表示對(duì)應(yīng)于垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200的CoCrB厚度為12時(shí)的信噪比，而10-Pd信噪比數(shù)據(jù)720表示對(duì)應(yīng)于垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200的CoCrB厚度為10時(shí)的信噪比。12-Pd信噪比數(shù)據(jù)710表示信噪比隨著CoCrB的厚度增加而增加。具體地，信噪比從CoCrB厚度約為2.3時(shí)的10.3dB增加到CoCrB厚度約為3時(shí)的13.2dB。在硼含量定在6.8的原子百分?jǐn)?shù)的情況下，對(duì)應(yīng)于垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200中Pd厚度為12時(shí)，信噪比隨CoCrB厚度增加而增加的函數(shù)接近線(xiàn)性。另一方面，在硼含量定在6.8的原子百分?jǐn)?shù)的情況下，對(duì)應(yīng)于垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200中Pd厚度為10時(shí)，10-Pd信噪比數(shù)據(jù)720表示信噪比隨著CoCrB的厚度增加大致不變。具體地，當(dāng)CoCrB厚度約為2.3增加到約為3時(shí)，10-Pd信噪比數(shù)據(jù)720在12.5dB到13dB之間。
圖8是圖表，表示在硼含量定在6.8的原子百分?jǐn)?shù)的情況下，對(duì)應(yīng)于垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200中CoCrB和Pd厚度的矯頑磁力(Hc)，其中包括Pd厚度為12和10的情況。12-Pd Hc數(shù)據(jù)810表示當(dāng)垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200的Pd厚度為12時(shí)，對(duì)應(yīng)CoCrB厚度的矯頑磁力(Hc)，而10-Pd Hc數(shù)據(jù)820表示當(dāng)垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200的Pd厚度為10時(shí)，對(duì)應(yīng)CoCrB厚度的矯頑磁力(Hc)。垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200的12-Pd Hc數(shù)據(jù)810和10-Pd Hc數(shù)據(jù)820表示矯頑磁力(Hc)隨著CoCrB的厚度增加而減少。具體地，10-Pd Hc數(shù)據(jù)820從CoCrB厚度約為2.3時(shí)的3900奧斯特減少到CoCrB厚度約為2.7時(shí)的3400奧斯特。
圖6-8表示的數(shù)據(jù)可以用來(lái)建立一個(gè)方法，依靠該方法可以制成滿(mǎn)足期望的信噪比、MrT、和矯頑磁力值的垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200。從圖6可以看出高硼含量可以減少M(fèi)rT，這點(diǎn)可以通過(guò)增加CoCrB層的厚度來(lái)補(bǔ)償。此外，圖7表示出信噪比可以通過(guò)增加CoCrB的厚度，保持不變或者增加。最后，圖8表示矯頑磁力能夠通過(guò)增加CoCrB的厚度來(lái)減小。這種靈活性使得我們可以通過(guò)改變硼濃度和CoCrB的厚度來(lái)得到期望的信噪比、MrT、和矯頑磁力值。
圖9表示條形圖，比較在有無(wú)硼添加劑的三種襯底110下磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200的信噪比。圖9表示CoCr/Pd噴涂在經(jīng)打磨的NiP鋁襯底上的信噪比、CoCr/Pd噴涂在經(jīng)網(wǎng)紋處理的NiP鋁襯底上的信噪比、CoCr/Pd噴涂在Nipon板玻璃(NSG)襯底上的信噪比、CoCrB/Pd噴涂在經(jīng)打磨的NiP鋁襯底上的信噪比、CoCrB/Pd噴涂在經(jīng)網(wǎng)紋處理的NiP鋁襯底上的信噪比，以及CoCrB/Pd噴涂在Nipon板玻璃(NSG)襯底上的信噪比。對(duì)于這三種不同的襯底，添加了硼的磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200比沒(méi)有添加硼的磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200擁有更高的信噪比。圖9表示出所有的三種襯底都噴涂有CoCrB/Pd的磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200的信噪比約為13.2dB，而所有的三種襯底都噴涂有CoCr/Pd的磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200的信噪比約為11.2dB。
在CoCr合金層中添加高濃度的硼或碳，在垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)200的CoCr合金層和Pd層之間，保持了明顯的分界面。添加了高硼和高碳(原子百分比多于4)的CoCr/Pd多層介質(zhì)的高矯頑磁力說(shuō)明在CoCr和Pd間有明顯的分界面。當(dāng)高濃度的硼或碳加入到CoCr/Pt多層結(jié)構(gòu)中時(shí)，可以看到同樣的效果。此外，還可以添加其它添加劑，例如磷和硅。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明通過(guò)上面的較佳實(shí)施例來(lái)說(shuō)明，但并不僅限于此。上面描述的發(fā)明的不同的特征和方面，可以單獨(dú)運(yùn)用或結(jié)合使用。而且，雖然文中描述了本發(fā)明在特定環(huán)境中的裝置和特定的運(yùn)用，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到它的適用性并不僅限于此，本發(fā)明可以在許多環(huán)境和裝置下使用。
權(quán)利要求
1.一種磁記錄介質(zhì)，包括非磁性材料的襯底；噴涂在所述襯底上的含有鈷(Co)、鉻(Cr)和硼(B)的第一層；選自鈀(Pd)和鉑(Pt)的第二層X(jué)，被噴涂到所述的第一層上，從而形成雙層結(jié)構(gòu)，所述的CoCrB層與X層接觸，所述的次級(jí)層擁有垂直的磁各向異性和低噪音。
2.如權(quán)利要求1中所述的磁記錄介質(zhì)，其特征在于，所述的雙層結(jié)構(gòu)包括CoCrB/X的結(jié)構(gòu)，其中所述的X層直接噴涂到所述CoCrB層上，并與其相接觸。
3.如權(quán)利要求1中所述的磁記錄介質(zhì)，其特征在于，所述的雙層結(jié)構(gòu)包括X/CoCrB結(jié)構(gòu)，其中所述的CoCrB層直接噴涂到所述X層上，并與其相接觸。
4.如權(quán)利要求1中所述的磁記錄介質(zhì)，還包括若干個(gè)所述的雙層結(jié)構(gòu)連續(xù)相互向上疊加，構(gòu)成低噪音的垂直磁記錄介質(zhì)。
5.如權(quán)利要求1中所述的磁記錄介質(zhì)，其特征在于所述的CoCrB層包含4到30的硼(B)原子百分?jǐn)?shù)。
6.如權(quán)利要求1中所述的磁記錄介質(zhì)，其特征在于所述的低噪音包括比11.3dB大的信噪比。
7.一種磁記錄介質(zhì)，包括非磁性材料的襯底；直接噴涂在所述襯底上的含有鈷(Co)、鉻(Cr)和碳(C)的第一層；選自鈀(Pd)和鉑(Pt)的第二層X(jué)，被噴涂到所述的第一層上，從而形成雙層結(jié)構(gòu)，所述的CoCrC層與X層接觸，所述的次級(jí)層具有垂直的磁各向異性和低噪音。
8.如權(quán)利要求7中所述的磁記錄介質(zhì)，其特征在于，所述的雙層結(jié)構(gòu)包括CoCrC/X的結(jié)構(gòu)，其中所述的X層直接噴涂到CoCrC層上，并與其相接觸。
9.如權(quán)利要求7中所述的磁記錄介質(zhì)，其特征在于，所述的雙層結(jié)構(gòu)包括X/CoCrC結(jié)構(gòu)，其中所述的CoCrC層直接噴涂到X層上，并與其相接觸。
10.如權(quán)利要求7中所述的磁記錄介質(zhì)，還包括若干個(gè)所述的雙層結(jié)構(gòu)連續(xù)相互向上疊加，構(gòu)成低噪音的垂直磁記錄介質(zhì)。
11.如權(quán)利要求7中所述的磁記錄介質(zhì)，其特征在于所述的CoCrC層包含4到30的碳(C)原子百分?jǐn)?shù)。
12.如權(quán)利要求7中所述的磁記錄介質(zhì)，其特征在于所述的低噪音包括比11.3dB大的信噪比。
13.一種磁記錄介質(zhì)，包括非磁性材料的襯底；底層，它包含軟磁材料層，或者被非磁性隔離層隔離的若干軟磁材料層；至少一個(gè)非磁性?shī)A層；垂直各向異性記錄層，由含有鈷、鉻和從硼、碳、硅、磷組成的組中選出的一種元素構(gòu)成的第一層。
14.如權(quán)利要求13所述的磁記錄介質(zhì)，其特征在于所述的軟磁材料包括鈷、鐵、硼。
15.如權(quán)利要求13所述的磁記錄介質(zhì)，其特征在于所述的非磁性隔離層由鉭或者表面氧化的鉭構(gòu)成。
16.如權(quán)利要求13所述的磁記錄介質(zhì)，其特征在于所述的非磁性?shī)A層為T(mén)a/ITO/CoCrRu/BOz/B的疊層。
17.如權(quán)利要求13所述的磁記錄介質(zhì)，其特征在于所述的垂直各向異性記錄層還包括從Pd和Pt中選取的第二層X(jué)，其中所說(shuō)的第二層直接噴涂在第一層上。
18.如權(quán)利要求13所述的磁記錄介質(zhì)，其特征在于所述的垂直各向異性記錄層包括含若干CoCrB和Pd交替層的超晶格結(jié)構(gòu)。
19.一種磁記錄介質(zhì)，包括襯底110；由CoFeB制成的第1層；由TaOx制成的第2層；由CoFeB制成的第3層；由TaOx制成的第4層；由CoFeB制成的第5層；由TaOx制成的第6層；由CoFeB制成的第7層；由Ta制成的第8層；由銦錫氧化物(ITO)制成的第9層；由CoCrRu制成的第10層；由硼氧化物制成的第11層；由硼制成的第12層；由19個(gè)含2.3的CoCrX/12的Pd的雙層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的第13層，其中所述的X從碳(C)和硼(B)中選擇；由氫化的碳制成的第14層。
20.一種磁記錄介質(zhì)，包括襯底110；由約700的CoFeB合金制成的第1層；由約20的TaOx制成的第2層；由約700的CoFeB合金制成的第3層；由約20的TaOx制成的第4層；由約700的CoFeB合金制成的第5層；由約20的TaOx制成的第6層；由約158的CoFeB合金制成的第7層；由約10的Ta制成的第8層；由約21的銦錫氧化物(ITO)制成的第9層；由約21的CoCrRu制成的第10層；由約2.5的BOz制成的第11層；由約2.5的硼制成的第12層；由19個(gè)含2.3的CoCrX/12的Pd的雙層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的第13層136，其中所述的X從碳(C)和硼(B)中選擇；由約50的氫化的碳制成的第14層。
21.一種制作磁記錄介質(zhì)的方法，包括提供襯底作為噴涂層；在所述襯底上噴涂底層；在所述底層上噴涂夾層；在所述夾層上噴涂記錄層，所述的記錄層包括雙層結(jié)構(gòu)，所述雙層具有含CoCrX的第一層，其中，X從硼、碳、硅、磷中選??；還具有從鈀(Pd)和鉑(Pt)中選出的第二層，它直接噴涂在所述的第一層上，構(gòu)成擁有垂直磁各向異性和低噪音的雙層結(jié)構(gòu)。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述的記錄層還包括連續(xù)相互向上疊加的附加雙層結(jié)構(gòu)。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述的低噪音包括比11.3dB大的信噪比。
24.一種磁記錄介質(zhì)，包括一種提供襯底的裝置；一種提供擁有高磁各向異性和低噪音的垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)的裝置。
全文摘要
將碳或硼添加到多層垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)的鈷鉻層中可以減少介質(zhì)噪音。這種垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)在Co合金層和Pd或Pt層之間擁有明顯的分界面并且明顯減少結(jié)合交換。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，添加有碳或硼的垂直磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)具體為700FeCo
文檔編號(hào)G11B5/64GK1643576SQ03806851
公開(kāi)日2005年7月20日 申請(qǐng)日期2003年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月29日
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