專利名稱：磁記錄介質(zhì)、磁存儲(chǔ)器和從磁記錄介質(zhì)中再生信息的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于高密度記錄的磁記錄介質(zhì)、磁存儲(chǔ)器和用于從磁 記錄介質(zhì)中再生信息的方法，具體而言，涉及一種磁記錄介質(zhì)、磁存儲(chǔ) 器和用于從磁記錄介質(zhì)中再生信息的方法，其中有選擇地加熱磁記錄介 質(zhì)，并進(jìn)行記錄/再生。
背景技術(shù)：
近來，高密度記錄以每年100%的速度快速增長。在主流的面內(nèi)記錄 法(in-plane method)中，假定面記錄密度的極限為跳b/in2。作出 該假定的原因在于，在高密度記錄范圍內(nèi)，出于減小介質(zhì)噪聲(medium noise)的目的，減小了在記錄層中用作磁化單元的晶粒的大小，并減少 了磁化過渡區(qū)中的曲折(即晶粒之間的邊界)。然而，當(dāng)減小晶粒的尺寸 時(shí)，會(huì)降低磁化單元的體積，從而剩余磁化強(qiáng)度(residual magnetization)會(huì)因熱擾動(dòng)而降低，降低了熱穩(wěn)定性。作為既能降低介質(zhì)噪聲又具有熱穩(wěn)定性的磁記錄介質(zhì)，已經(jīng)提出了 一種具有相互進(jìn)行反鐵磁交換耦合的兩個(gè)磁層的磁記錄介質(zhì)(所謂合成 亞鐵磁介質(zhì))，例如可以參見日本特開2001-056924號公報(bào)。在這種結(jié)構(gòu)中，晶粒的基本體積與進(jìn)行交換耦合的兩個(gè)磁層的總數(shù)相應(yīng)，從而顯著 提高了熱穩(wěn)定性，另外，由于可實(shí)現(xiàn)微晶粒，因而可以進(jìn)一步減小介質(zhì) 噪聲。然而，為了進(jìn)一步提高記錄密度，即使在上述的合成亞鐵磁介質(zhì)中，
也需要進(jìn)一步提高S/N比和熱穩(wěn)定性。例如，作為用于提高熱穩(wěn)定性的方法，在磁層中提高磁晶各向異性。 然而，當(dāng)磁晶各向異性提高時(shí)，矯頑力增大，磁頭中進(jìn)行記錄所需的磁 頭磁場增大，從而降低了重寫性能。常規(guī)地，通過尋找具有高飽和磁通 密度BS的磁性材料并將其應(yīng)用于記錄磁頭來解決這個(gè)問題。然而，很難 開發(fā)具有更高Bs的材料。另一方面，在磁光記錄領(lǐng)域中，采用所謂的熱輔助記錄方法，在該 方法中，磁光記錄介質(zhì)被有選擇地加熱，其溫度升高，并在因此而減小 了矯頑力的部分上進(jìn)行記錄。在這種方法中，可以采用磁晶各向異性大 的材料，因而提高了熱穩(wěn)定性，還可利用相對較低的磁頭磁場進(jìn)行記錄。 然而，在這種方法中，提高記錄密度所需要的增大激光功率和減小光點(diǎn) 尺寸是受到限制的。另外，即使提高溫度以實(shí)現(xiàn)高傳送速率，矯頑力的 降低也有限。因而，即使在這種方法中，即使僅僅通過提高磁晶各向異 性而提高熱穩(wěn)定性，也很難進(jìn)一步提高記錄密度。發(fā)明內(nèi)容考慮上述問題而提出了本發(fā)明。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種磁記 錄介質(zhì)、磁存儲(chǔ)器和用于從磁記錄介質(zhì)中再生信息的方法，由此獲得寫入比特的高S/N比和更好的熱穩(wěn)定性，并進(jìn)一步提高記錄密度。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種磁記錄介質(zhì)，在該磁記錄介質(zhì) 中，提供了第一磁層和在第一磁層上形成的第二磁層，第一磁層和第二 磁層相互進(jìn)行交換耦合，并且，在沒有施加外部磁場的情況下，第一磁 層中的磁化和第二磁層中的磁化是相互反平行的。另外，第一磁層和第二磁層的凈殘留面積磁化強(qiáng)度(net residual area magnetization)由 iMrlXtl—Mr2Xt2l表示，其中Mrl和Mr2分別表示第一磁層和第二磁 層的剩余磁化強(qiáng)度，tl和t2表示各自的膜厚。另外，第一溫度下的凈殘 留面積磁化強(qiáng)度大于比第一溫度低的第二溫度下的凈殘留面積磁化強(qiáng) 度。在這種結(jié)構(gòu)中，由于在比第二溫度高的第一溫度下的第一磁層和第
二磁層的凈殘留面積磁化強(qiáng)度lMrl X tl —Mr2 X t21大于第二溫度下的凈 殘留面積磁化強(qiáng)度，因此再生輸出提高，并因而可提高S/N比。另外， 可以減小第二溫度下的凈殘留面積磁化強(qiáng)度，結(jié)果，在面內(nèi)磁記錄介質(zhì) 的情況下，減小了來自相鄰比特的退磁磁場(demagnetizing field)。 另外，在垂直磁記錄介質(zhì)的情況下，可以減小退磁磁場，因而可以提高 寫入比特的熱穩(wěn)定性。第一溫度被設(shè)定得比第二溫度高，并應(yīng)該適當(dāng)?shù)剡x擇，使得在該第 一溫度下，凈殘留面積磁化強(qiáng)度I Mr 1X11 —Mr2 X t21由于第一磁層和/或 第二磁層的材料、材料的成分等而提高。另外，設(shè)定第一溫度，使得在 第一溫度下，第一磁層和第二磁層的剩余磁化強(qiáng)度都不會(huì)消失。優(yōu)選地， 考慮到基板的耐熱性，所述第一溫度從低于400t:的溫度范圍內(nèi)選取。優(yōu) 選地，在采用非晶層作為基層的情況下，考慮到結(jié)晶化，第一溫度低于 200°C。更為優(yōu)選地，第一溫度從低于15(TC的范圍內(nèi)選出。另外，優(yōu)選 地，考慮到第一磁層和/或第二磁層的熱穩(wěn)定性，所述第一溫度高于 65°C。另外，所述第二溫度是所述磁記錄介質(zhì)正常使用的溫度，即室溫。 并且，例如優(yōu)選地在0X:到65'C之間選擇。然而，第二溫度不限于這個(gè) 范圍，例如，在所述磁記錄介質(zhì)在被冷卻到低于室溫的溫度下使用或在 被冷卻到比室溫低的環(huán)境中使用時(shí)，第二溫度可以是被冷卻到的溫度。另外，凈殘留面積磁化強(qiáng)度1 Mr 1X11 —Mr2X t21與矯頑力Hc之間的 比值iMrlXtl—Mr2Xt2l/Hc降低得越多，磁化過渡寬度就可以減小得越 多。在常規(guī)的磁記錄介質(zhì)中，凈殘留面積磁化強(qiáng)度減小得越多，再生輸 出和S/N比就降低就越多。然而，根據(jù)本發(fā)明，由于可通過提高溫度來 提高凈殘留面積磁化強(qiáng)度，所以不會(huì)出現(xiàn)這樣的問題，并可提高分辨率， 并增大S/N比。在第一磁層位于基板側(cè)面上的位置的情況下，第一磁層和第二磁層 之間的殘留面積磁化強(qiáng)度的關(guān)系可以是Mr2Xt2〉MrlXtl。從而，可將信息精確地記錄到與磁頭較近的對應(yīng)于磁頭的記錄磁場反轉(zhuǎn)位置的第二磁 層上，因此在采用面內(nèi)磁記錄介質(zhì)的情況下，提高了 NLTS。在采用垂直
磁記錄介質(zhì)的情況下，由于施加于第二磁層的記錄磁場比施加于第一磁 層的記錄磁場更加集中，因此可縮小第二磁場中的磁化過渡區(qū)，從而提 高線記錄密度。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種磁存儲(chǔ)器，該磁存儲(chǔ)器包括具有包含晶體磁粒(crystalline magnetic grains)的記錄層的磁記錄 介質(zhì)、用于有選擇地加熱所述磁記錄介質(zhì)的加熱單元、以及具有記錄磁 頭的記錄單元。在這種結(jié)構(gòu)中，加熱單元加熱該磁記錄介質(zhì)，使用記錄 磁頭將信息記錄到磁記錄介質(zhì)中。在這種結(jié)構(gòu)中，有選擇地加熱磁記錄介質(zhì)的包含晶體磁粒的記錄層， 降低該記錄層中的矯頑力(具體地，為隨后描述的公式(1)所表示的動(dòng) 態(tài)矯頑力)。從而，即使在未加熱時(shí)根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的矯頑力比 常規(guī)磁記錄介質(zhì)中的高，也可以如上所述因加熱記錄層而降低該矯頑力。 從而，即使為了能夠方便記錄也無需提高磁頭的記錄磁場，同時(shí)能保持 記錄性能(如卓越的重寫性能等)，因而，可實(shí)現(xiàn)高的信噪比。另外，由 于可以提高矯頑力或磁晶各向異性常數(shù)，同時(shí)保持卓越的記錄性能，因 而可以提高熱穩(wěn)定性。結(jié)果，可獲得具有高信噪比和卓越熱穩(wěn)定性的磁 存儲(chǔ)器。另外，根據(jù)本發(fā)明可提供一種磁存儲(chǔ)器，在該存儲(chǔ)器中提供了第一 磁層和在所述第一磁層上形成的第二磁層。上述第一磁層和第二磁層相 互進(jìn)行交換耦合，并且，在沒有施加外部磁場的情況下，第一磁層內(nèi)的 磁性和第二磁層內(nèi)的磁性是相互反平行的。另外，加熱單元有選擇地加 熱上述磁記錄介質(zhì)，并在該磁存儲(chǔ)器中提供了具有磁記錄磁頭和磁再生 磁頭的記錄/再生單元。在這種結(jié)構(gòu)中，加熱單元加熱該磁記錄介質(zhì)，并 且使用記錄/再生單元將信息記錄到所述磁記錄介質(zhì)上。在這種結(jié)構(gòu)中，選擇性地加熱具有包含相互進(jìn)行反鐵磁交換耦合的 第一磁層和第二磁層的記錄層的磁記錄介質(zhì)，降低該記錄層中的矯頑力 (具體地，為隨后描述的公式(1)所表示的動(dòng)態(tài)矯頑力)。從而，即使 在未加熱時(shí)根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的矯頑力比常規(guī)磁記錄介質(zhì)中的 高，也可以如上所述通過加熱記錄層而降低該矯頑力。從而，即使為了
能夠方便記錄也無需增強(qiáng)磁頭的記錄磁場，同時(shí)能保持記錄性能(如卓 越的重寫特性等)，因而，可實(shí)現(xiàn)高的信噪比。另外，由于可提高矯頑力 或磁晶各向異性常數(shù)，同時(shí)保持卓越的記錄性能，因而可提高熱穩(wěn)定性。 結(jié)果，可獲得具有高信噪比和卓越熱穩(wěn)定性的磁存儲(chǔ)器。另外，在根據(jù)本發(fā)明的磁存儲(chǔ)器中，即使在提供給記錄磁頭的記錄 電流比提供給常規(guī)磁記錄介質(zhì)小的情況下，也可保持重寫性能和分辨率。 因而通過減小記錄電流，可很好地控制記錄磁頭的記錄磁場的分布，并 因而可將記錄磁場集中在磁記錄介質(zhì)的期望磁道上。因而，可顯著地減小側(cè)面消磁(side erase),避免增大磁化過渡區(qū)(在常規(guī)的40mA量級 的記錄電流的情況下，因記錄磁頭的記錄磁場在磁記錄介質(zhì)的平面方向 上分布很寬而出現(xiàn)這個(gè)問題)。比如，磁記錄介質(zhì)的加熱溫度應(yīng)使得第一磁層和第二磁層中的矯頑 力相對于未加熱的狀態(tài)降低，并可為上文提及的第一溫度。該溫度應(yīng)為 在該溫度下，第一磁層和第二磁層之間的交換耦合量(例如交換磁場) 降低。通過如此削弱第一磁層和第二磁層之間的交換磁場，可以很容易 地切換記錄磁場方向，以切換第一磁層和/或第二磁層中的磁場方向，并 可以提高重寫性能、分辨率以及NLTS (非線性轉(zhuǎn)換漂移)性能。另外，由于記錄的磁道寬度由記錄磁頭施加的記錄磁場的寬度(具 體地，記錄磁頭的磁芯寬度)決定，因而與常規(guī)的磁光記錄方法比較， 根據(jù)本發(fā)明，可使加熱的寬度超過磁道的寬度，并可更容易地實(shí)現(xiàn)更高 的磁道密度。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種磁存儲(chǔ)器，其包括磁記錄介質(zhì)， 該磁記錄介質(zhì)具有第一磁層和在第一磁層上形成的第二磁層，所述第一 磁層和第二磁層之間進(jìn)行交換耦合，在未施加外部磁場的情況下，所述 第一磁層和第二磁層的磁場相互反平行。另外，在該磁存儲(chǔ)器中提供了 有選擇地加熱所述磁記錄介質(zhì)的加熱單元和記錄/再生單元。在該磁存儲(chǔ) 器中，加熱單元加熱所述磁記錄介質(zhì)從而提高再生輸出，并且使用記錄/ 再生單元將信息記錄到所述磁記錄介質(zhì)上。根據(jù)本發(fā)明，選擇性地加熱具有記錄層(包含相互進(jìn)行反鐵磁交換耦合的第一磁層和第二磁層)的磁記錄介質(zhì)中記錄期望信息的部分，因 而提高了再生輸出，從而提高了信噪比。對于未加熱的部分，或在未進(jìn) 行加熱的情況下，則產(chǎn)生再生輸出很低的狀態(tài)，例如，可減小第一磁層 和第二磁層中的凈面積磁化強(qiáng)度等。結(jié)果，在采用面內(nèi)磁記錄介質(zhì)的情 況下，可減小來自相鄰比特的退磁磁場，在采用垂直磁記錄介質(zhì)的情況 下，可減小退磁磁場，從而提高了寫入比特的熱穩(wěn)定性。圖1A和圖1B部分地示出了用于說明本發(fā)明的原理的面內(nèi)磁記錄介質(zhì)。如圖所示，根據(jù)本發(fā)明的面內(nèi)磁記錄介質(zhì)10的記錄層包括第一磁層11、第二磁層12和在第一和第二磁層11和12之間形成的非磁性耦合層 13。所述第一和第二磁層11和12由非磁性耦合層13的膜厚等控制以進(jìn) 行反鐵磁交換耦合。在這種結(jié)構(gòu)中，在未施加外部磁場的情況下，第一 磁層11的磁性和第二磁層12的磁性朝向相互反平行的方向。在這種情 況下，當(dāng)磁頭從磁記錄介質(zhì)中再生信息時(shí)使用的來自第一和第二磁層11 和12的漏磁場(即漏磁場Hx)與第一磁層和第二磁層11和12的凈殘留 面積磁化強(qiáng)度!MrlXtl—Mr2Xt2l成正比，其中Mrl和Mr2分別表示第 一磁層11的剩余磁化強(qiáng)度和第二磁層12的剩余磁化強(qiáng)度，tl和t2表示 各自的膜厚。根據(jù)本發(fā)明，組合使用剩余磁化強(qiáng)度溫度特性不同的磁層作為第一 磁層11和第二磁層12。在物理學(xué)方面，剩余磁化強(qiáng)度的溫度特性不同的 情況可以是鐵磁材料中的居里溫度或亞鐵磁材料中的補(bǔ)償溫度不同的情 況。在材料方面，晶粒的大小可能不同。這種情況可以是第一磁層ll和 第二磁層12都由許多晶粒構(gòu)成，或它們都由非晶材料構(gòu)成。此處，在說 明中將假定第一磁層11的居里溫度比第二磁層12的居里溫度低。換句 話說，作為被加熱的結(jié)果，第一磁層ll中的剩余磁化強(qiáng)度降低率大于第 二磁層12中的剩余磁化強(qiáng)度降低率。圖1A示出了當(dāng)磁記錄介質(zhì)中的溫度在室溫附近(權(quán)利要求1所稱的 第二溫度的一個(gè)示例)時(shí)的磁化狀態(tài)，圖1B示出了當(dāng)磁記錄介質(zhì)中的溫 度高于室溫時(shí)，例如10(TC時(shí)(權(quán)利要求l所稱的第一溫度的一個(gè)示例)
的磁化狀態(tài)。在室溫附近以及10(TC時(shí)，殘留面積磁化強(qiáng)度為Mr2Xt2〉Mrl Xtl。由于在10(TC時(shí)，Mrl的降低率高于Mr2的降低率，因而IO(TC時(shí) 凈殘留面積磁化強(qiáng)度比室溫附近時(shí)的凈殘留面積磁化強(qiáng)度髙。也就是說， 在圖1A的室溫附近的情況下，第一磁層11的殘留面積磁化強(qiáng)度和第二 磁層12的殘留面積磁化強(qiáng)度大致相同，因而，來自第一和第二磁層11 和12的漏磁場相互抵消，從而變得更小。與此相反，在圖1B所示的 IO(TC的情況下，由于第一磁層11的凈殘留面積磁化強(qiáng)度降低，來自第 一和第二磁層11和12的漏磁場之間的抵消量減小。結(jié)果，由第一和第 二磁層11和12產(chǎn)生的漏磁場大于室溫附近的情況。因而，在IO(TC時(shí)再 生磁頭能夠檢測到的來自第一和第二磁層11和12的磁場提高，結(jié)果， 提高了再生輸出。因而，與常規(guī)合成亞鐵磁介質(zhì)相比較，提高了再生輸 出，結(jié)果可提高信噪比。另一方面，在室溫附近，在根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)中，作為在這 種條件下將第一磁層11的殘留面積磁化強(qiáng)度和第二磁層12中殘留面積 磁化強(qiáng)度設(shè)定為大致相等、或具有預(yù)定的較小差異的結(jié)果，由于第一磁 層11的磁性和第二磁層12的磁性是相互反平行的，因而第一和第二磁 層11和12中的凈殘留面積磁化強(qiáng)度相互抵消。因而，減小了第一和第 二磁層11和12產(chǎn)生的漏磁場。結(jié)果，可減小鄰近比特(磁疇)相互施 加的退磁磁場。退磁磁場減小得越多，由于可以很好地減小時(shí)效(agirig)， 而使剩余磁化強(qiáng)度減小得就越多，提高了寫入比特的熱穩(wěn)定性，并因而 可提供具有很高熱穩(wěn)定性的磁記錄介質(zhì)。下面更詳細(xì)地說明本發(fā)明的原理。圖2A和圖2B示出了根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)中的殘留面積磁化強(qiáng) 度的溫度特性。參照圖2A，在根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)中，第一磁層11和第二磁 層12之間的殘留面積磁化強(qiáng)度量和居里溫度Tcl和Tc2的關(guān)系與圖1A 和1B所示的相同。換句話說'，在溫度T1，在第二磁層12中的殘留面積 磁化強(qiáng)度大于第一磁層11中的殘留面積磁化強(qiáng)度，并且第一磁層11和 第二磁層12具有凈殘留面積磁化強(qiáng)度A。由于第一磁層11的居里溫度比
第二磁層12的居里溫度低(Tcl〈Tc2)，當(dāng)該磁記錄介質(zhì)被加熱到居里溫 度Tcl附近的溫度T2時(shí)，第一磁層11中的殘留面積磁化強(qiáng)度的降低率 很大，以至于在這種情況下，凈殘留面積磁化強(qiáng)度B從溫度T1時(shí)的凈殘 留面積磁化強(qiáng)度A顯著提高。因而，由于再生輸出與凈殘留面積磁化強(qiáng) 度B成正比，因而作為加熱到溫度T2的結(jié)果，可以顯著地提高再生輸出。 參照圖2B,根據(jù)本發(fā)明的另一示例的磁記錄介質(zhì)，第一磁層11和 第二磁層12之間的居里溫度的關(guān)系與圖2A所示的不同，也就是說，第 二磁層12的居里溫度比第一磁層11的居里溫度低(Tcl〉Tc2)。換句話 說，雖然該磁記錄介質(zhì)在溫度Tl時(shí)具有與圖2所示的凈殘留面積磁化強(qiáng) 度大致相同的凈殘留面積磁化強(qiáng)度C，但在被加熱時(shí)，第二磁層12的殘 留面積磁化強(qiáng)度降低，從而與第一磁層11的殘留面積磁化強(qiáng)度大致相同， 隨后，在進(jìn)一步加熱到T2時(shí)，第二磁層12的殘留面積磁化強(qiáng)度變得比 第一磁層11的更小。圖2B示出了在這種情況下的第一和第二磁層11和 12的漏磁場。如圖所示，與殘留面積磁化強(qiáng)度D成正比的漏磁場的方向 與溫度Tl時(shí)的方向相反。結(jié)果，可以看到，在這種情況下，與在圖2A 中的情況相同，通過將磁記錄介質(zhì)加熱到溫度T2，可顯著地提高再生輸 出。另外，不僅對如上所述的面內(nèi)磁記錄介質(zhì)，如下所述，本發(fā)明也可 適用于垂直磁記錄介質(zhì)。圖3A和圖3B部分地示出了用于說明本發(fā)明原理的垂直磁記錄介質(zhì)。 如圖所示，根據(jù)本發(fā)明的垂直磁記錄介質(zhì)14具有記錄層，所述記錄層包 含第一磁層15、第二磁層16和在其間形成的非磁性耦合層13。所述第 一和第二磁層15和16由非磁性耦合層13的膜厚等控制并在相互進(jìn)行反 鐵磁交換耦合，并且，在未施加外部磁場的情況下，第一磁層15的磁性 和第二磁層16的磁性相互反平行地垂直于薄膜表面。在這種情況下，來 自第一磁層15和第二磁層16的漏磁場，也就是利用磁頭從磁記錄介質(zhì) 14中再生信息時(shí)所使用的漏磁場Hy，與第一和第二磁層15和16的凈殘 留面積磁化強(qiáng)度lMrlXtl—Mr2Xt2l成正比，其中Mrl和Mr2分別表示 第一磁層15的剩余磁化強(qiáng)度和第二磁層16的剩余磁化強(qiáng)度，tl和t2表示各自的膜厚。在第一磁層15的居里溫度比第二磁層16的居里溫度低 的情況下，當(dāng)磁記錄介質(zhì)14被加熱時(shí)，第一磁層15中的剩余磁化強(qiáng)度 降低率大于第二磁層16中的剩余磁化強(qiáng)度降低率。結(jié)果，例如在第一磁層15的居里溫度附近的溫度下，Mrl的降低率大于Mi"2的降低率，結(jié)果， 凈殘留面積磁化強(qiáng)度提高，變得比室溫附近時(shí)的大。因而，提高了再生 輸出，并因而提高了信噪比。因而，根據(jù)本發(fā)明，在記錄時(shí)通過在對磁記錄介質(zhì)進(jìn)行加熱而降低 了矯頑力的狀態(tài)下進(jìn)行記錄，可提高重寫性能，并可以提供高的信噪比 和卓越的熱穩(wěn)定性。另外，根據(jù)本發(fā)明，與常規(guī)磁記錄介質(zhì)相比較，在 室溫附近磁記錄介質(zhì)中的凈面積磁化強(qiáng)度較小，同時(shí)隨著溫度升高，凈 面積磁化強(qiáng)度提高。因而，在再生時(shí)因加熱磁記錄介質(zhì)而提高了再生輸 出、提高了信噪比，同時(shí)，由于所記錄的信息在室溫下被有效地維持， 因而提高了熱穩(wěn)定性。


在結(jié)合下列附圖的詳細(xì)說明中，本發(fā)明的其他目的和另外的特征將 變得更顯而易見。圖1A和圖1B示出了用于說明本發(fā)明原理的面內(nèi)磁記錄介質(zhì)的一部分；圖2A和圖2B示出了在根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)中殘留面積磁化強(qiáng) 度的溫度特性；圖3A和圖3B示出了用于說明本發(fā)明原理的垂直磁記錄介質(zhì)的一部分；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的面內(nèi)磁記錄介質(zhì)的主視剖面圖；圖5示出了參考示例中的磁盤中的剩余磁化強(qiáng)度的溫度特性；圖6示出了本發(fā)明第一實(shí)施例的磁盤中的殘留面積磁化強(qiáng)度的溫度特性；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的垂直磁記錄介質(zhì)的主視剖面
圖；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的構(gòu)圖介質(zhì)的主視剖面圖；圖9示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的第一變型例的構(gòu)圖介質(zhì)的主視 剖面圖；圖10示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的第二變型例的構(gòu)圖介質(zhì)的主 視剖面圖；圖11部分示出了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的磁存儲(chǔ)器的平面圖；圖12部分地示出了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的磁存儲(chǔ)器的主視剖視圖；圖13示出了磁盤1和磁盤2的磁特性； 圖14示出了磁盤1和磁盤2的熱穩(wěn)定性；圖15A和圖15B分別示出了第一和第二磁盤中重寫性能和激光輸出 之間的關(guān)系；圖16示出了磁盤1和磁盤2的單波半值寬度(solitary wavehalf-value width)特性；圖17示出了磁盤1中激光輸出和S/N比之間的關(guān)系；圖18示出了信噪比最大時(shí)激光輸出和記錄電流之間的關(guān)系；圖19示出了磁存儲(chǔ)器的記錄元件中記錄電流和所產(chǎn)生的磁場之間的關(guān)系；圖20示出了在磁盤1中在低記錄密度下的平均輸出和記錄電流；以及圖21示出了在磁盤1中照射激光束時(shí)的歸一化平均輸出的變化。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在描述本發(fā)明的第一實(shí)施例。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的面內(nèi)磁記錄介質(zhì)的主視剖面 圖。如圖所示，根據(jù)第一實(shí)施例的面內(nèi)磁記錄介質(zhì)包括基板21以及在基 板21上依次形成的第一種晶層22，第二種晶層23，基層24，非磁性中 間層25、第一磁層26、非磁性耦合層28、第二磁層29、保護(hù)層30和潤
滑層31。該面內(nèi)磁記錄介質(zhì)20具有交換耦合結(jié)構(gòu)，其中，第一磁層26 和第二磁層29通過非磁性耦合層28相互之間進(jìn)行反鐵磁交換耦合。在 未施加外部磁場的條件下，在第一磁層26和第二磁層29的面內(nèi)定向的 磁化方向在第一和第二磁層26和29之間朝向反平行的方向。另外，如 上對本發(fā)明的原理的描述，第一磁層26和第二磁層29具有彼此不同的 磁化或剩余磁化強(qiáng)度(除非另外指明，在下文中"磁化或剩余磁化強(qiáng)度" 簡稱為"剩余磁化強(qiáng)度")溫度特性，例如，具有不同的居里溫度或補(bǔ)償 溫度(后文除非另外指明，"居里溫度或補(bǔ)償溫度"簡稱為"居里溫度")。 另外，可以存在一種情況即使它們具有大致相同的居里溫度，它們也 具有不同的自旋結(jié)構(gòu)(spin arrangement),也就是說，例如， 一種是亞 鐵磁性的， 一種是鐵磁性，等等。關(guān)于基板21，例如可采用盤狀塑料基板、玻璃基板、鍍Nip的鋁合 金基板、硅基板等。特別地，在基板21為帶狀時(shí)，可采用諸如PET、 PEN、 聚酰亞胺等塑料膜?；?1上可進(jìn)行或不進(jìn)行織構(gòu)化處理(texture treatment)。在面內(nèi)磁記錄介質(zhì)20為磁盤的情況下，在圓周方向(也就是在磁道長度方向)上進(jìn)行織構(gòu)化處理。第一種晶層22由非磁性材料(例如NiP、 CoW、 CrTi等)制成，其 上可進(jìn)行或不進(jìn)行織構(gòu)化處理。優(yōu)選地，當(dāng)?shù)谝环N晶層22由非晶材料(如 NiP等)制成時(shí)，進(jìn)行氧化處理。從而，在磁層26和磁層29中改善了沿 c軸的面內(nèi)取向。另外，可以釆用NiP之外的改善c軸取向的公知材料。第二種晶層23由例如非晶材料(如NiP、 CoW、 CrTi等)或具有B2 結(jié)構(gòu)的合金(如AlRu、 NiAl、 FeAl等)制成。在第二種晶層23由非晶 材料制成，并且其上形成的基層24由具有B2結(jié)構(gòu)的合金制成的情況下， 可改善(001)面或(112)面內(nèi)的取向?？梢赃M(jìn)行或不進(jìn)行織構(gòu)化處理。 在面內(nèi)磁記錄介質(zhì)20為磁盤的情況下，在圓周方向(也就是在磁道長度 方向)上進(jìn)行織構(gòu)化處理?；鶎?4由例如Cr、 Cr合金(如CrMo、 CrW、 CrV、 CrB、 CrMoB等) 或具有B2結(jié)構(gòu)的合金(如AlRu、 NiAl、 FeAl等)制成。如上所述，通 過在第二種晶層23上進(jìn)行外延生長形成基層24，當(dāng)基層24為B2結(jié)構(gòu)時(shí)，(001)面或(112)面在生長方向上表現(xiàn)出令人滿意的取向。在基層24由Cr或Cr合金制成的情況下，(002)面在生長方向表現(xiàn)出令人滿意的 取向?；鶎?4可由多個(gè)疊層(這些疊層由Cr合金或具有B2結(jié)構(gòu)的合金 制成)構(gòu)成。通過釆用多個(gè)層的疊層，改善了基層24自身的取向，可滿 意地進(jìn)行非磁性中間層25的外延生長，另外，可提高第一磁層26和第 二磁層29中的取向。非磁性中間層25由例如hcp結(jié)構(gòu)的非磁性合金制成，在這種合金中， 在CoCr合金中添加了元素或合金M,膜厚被設(shè)定在lnm到5nm之間。上 述'M，表示從Pt、 B、 Mo、 Nb、 Ta、 W、 Cu及其合金中選出的一種。通 過外延生長形成非磁性中間層25，使其結(jié)晶度和晶粒大小與基層24延續(xù)， 改善了通過在非磁性中間層25上外延生長而形成的第一磁層26和第二 磁層29的結(jié)晶度，減小了晶粒(磁粒)大小的分布范圍，促進(jìn)了沿面內(nèi) 方向(與基板方向平行的方向)的c軸取向。另外，非磁性中間層25可 以由上述合金制成的多個(gè)疊層構(gòu)成。從而，可以改善第一磁層26和第二 磁層29的取向。非磁性中間層25的晶格常數(shù)(grating constant)可以與第一磁層 26或第二磁層29的晶格常數(shù)相差幾個(gè)百分點(diǎn)，可在非磁性中間層25和 第一磁層26之間的界面或第一磁層26內(nèi)產(chǎn)生面內(nèi)方向的內(nèi)部應(yīng)力。從 而可提高第一磁層26中的靜態(tài)矯頑力。另外，可以提供或不提供非磁性 中間層25。第一磁層26的膜厚可以設(shè)定在0.5nm和20nm之間的范圍內(nèi)，并由 Co、 Ni、 Fe、 Co合金、Ni合金、Fe合金等制成。特別地，優(yōu)選地采用諸 如Co、 CoCr、 CoCrTa、 CoPt、 CoCrPt等，或優(yōu)選地向其中添加包括Gd、 Tb、 Dy、 Pr、 Nd、 Yb、 Sm、 Ho和Er的稀有元素中的一種。在這種合金中， 產(chǎn)生了多晶體(其中晶粒被晶界分開)，晶粒中的Co原子和Gd原子所具 有的自旋具有亞鐵磁性結(jié)構(gòu)，因而相互反平行。通過控制添加的稀有元 素量，可以控制剩余磁化強(qiáng)度的溫度特性。從而可提高第一磁層26中剩 余磁化強(qiáng)度相對于溫度的降低率，使其高于隨后描述的第二磁層29的剩 余磁化強(qiáng)度相對于溫度的降低率。通過降低晶粒直徑、減小各向異性磁
化強(qiáng)度等也可以控制第一磁層26的剩余磁化強(qiáng)度溫度特性。另外，通過使第一磁層26的成分與第二磁層29的成分稍有不同也可控制剩余磁化 強(qiáng)度的溫度特性。另外，還可通過調(diào)節(jié)材料固有的相變溫度(如居里溫 度)來控制剩余磁化強(qiáng)度的溫度特性。通過在非磁性中間層25上進(jìn)行外延生長而形成第一磁層26，其c 軸處在面內(nèi)方向中，并且該易磁化軸的方向成為面內(nèi)方向，優(yōu)選地向上 述材料中添加從B、 Mo、 Nb、 Ta、 W、 Cu和其合金中選出的材料。從而， 可控制晶粒直徑。另外，第一磁層26可包括多個(gè)層疊的層，從而可提高 第二磁層29中的取向性。非磁性耦合層28由例如Ru、 Rh、 Ir、 Ru合金、Rh合金、Ir合金等 制成。其中，Rh和Ir具有fcc結(jié)構(gòu)，同時(shí)Ru具有hcp結(jié)構(gòu)，Ru具有如 a=0. 27nm的晶格常數(shù)(與晶格常數(shù)a=0. 25nm的CoCrPt合金的晶格常 數(shù)接近)。因此，適于采用Ru或Ru合金。對于Ru合金，Co、 Cr、 Fe、 Ni和Mn的任一種或其合金與Ru的合金是優(yōu)選的。非磁性耦合層28的膜厚被設(shè)定在0. 4nm和1. 5nm之間(優(yōu)選地在 0. 6nm到0. 9nm之間，或在Ru合金的情況下，盡管取決于其中Ru的含量， 但0. 8nm和1. 4nm之間的范圍是優(yōu)選的)。第一磁層26和第二磁層29通 過插入其中的非磁性層28進(jìn)行相互交換耦合。通過在上述范圍內(nèi)設(shè)定非 磁性耦合層28的膜厚，第一磁層26中的磁化和第二薄膜29中的磁化相 互進(jìn)行反鐵磁耦合，并如圖4所示，在未施加外部磁場的情況下，它們 相互反平行。具體地，優(yōu)選地把非磁性耦合層28的膜厚確定為與取決于 非磁性耦合層的厚度的振動(dòng)型交換耦合的第一反鐵磁峰值相應(yīng)(在最薄 的膜厚一側(cè)的峰值)。第二磁層29的膜厚被設(shè)定在5nm和20nm的范圍內(nèi)，并由Co、 Ni、 Fe、 Co合金、Ni合金、Fe合金等制成。特別地，CoPt、 CoCrTa或CoCrPt 或通過向其中添加B、 Mo、 Nb、 Ta、 W、 Cu或合金而獲得的材料是優(yōu)選的。 第二磁層29被設(shè)定為具有與如上所述的第一磁層26不同的溫度特性。 另外，與第一磁層26相同，可以使用通過添加從包括Gd、 Tb、 Dy、 Pr、 Nd、 Yb、 Sm、 Ho和Er的稀有元素組中選出的至少一種元素而獲得的材料 作為第二磁層29的材料。另外，第二磁層29可由多個(gè)疊層構(gòu)成。在第一和第二磁層26和29之間的關(guān)系中，優(yōu)選地把它們設(shè)定為保 持MrlXtl〈Mr2Xt2，其中Mrl和Mr2表示第一磁層26中的剩余磁化強(qiáng) 度和第二磁層29中的剩余磁化強(qiáng)度，tl和t2表示各自的膜厚。從而， 第二磁層29具有方向與凈殘留面積磁化強(qiáng)度的方向相同的磁性，可以精 確地將信息記錄到第二磁層29上與磁頭的記錄磁場反轉(zhuǎn)的位置相應(yīng)的位 置處。也可設(shè)定為MrlXtl〉Mr2Xt2。作為第一磁層26和第二磁層29被 制成薄膜的結(jié)果，解決了上述在記錄中發(fā)生的問題。在進(jìn)行設(shè)定使得MrlXtKMr2Xt2的情況下，如上對本發(fā)明原理的 描述，第一和第二磁層26和29各自的居里溫度Tcl和Tc2可以是Tcl〈Tc2 或Tcl〉Tc2。在設(shè)定為MrlXtl〉Mr2Xt2的情況下，情況也是一樣的。由 于面內(nèi)磁記錄介質(zhì)20通常在室溫下使用或保存，因而Tcl和Tc2應(yīng)高于 室溫。通過設(shè)定第一磁層26或第二磁層29的成分，使得補(bǔ)償溫度低于室 溫，作為在此時(shí)恰當(dāng)?shù)剡x擇加熱溫度的結(jié)果，可通過加熱來提高第一磁 層16或第二磁層29中的剩余磁化強(qiáng)度，因而可提高凈殘留面積磁化強(qiáng) 度。另外，可如此設(shè)定第一磁層26和第二磁層29的殘留面積磁化強(qiáng) 度在室溫附近大致為MrlXtl二Mr2Xt2，因而，可顯著地減小來自相鄰 比特的退磁磁場，并因而可極大地提高寫入比特的熱穩(wěn)定性。在這種情 況下，優(yōu)選地先記錄飼服信號，比如在詞服內(nèi)置型介質(zhì)中。從而即使在 未加熱的條件下，也能訪問目標(biāo)磁道。然而，可如此設(shè)定MrlXtl和Mr2 Xt2之間的差值，使得可以無需加熱而再生以低記錄線密度在面內(nèi)磁記 錄介質(zhì)20中記錄的飼服信號。例如，可以進(jìn)行如下的設(shè)定凈殘留面積 磁化強(qiáng)度lMrlXtl—Mr2Xt2l可在1. 26nTm和5. 02nTm (0.1 memu/cm2 和0,4memu/cm2 )之間的范圍內(nèi)，從而，在室溫附近，輸出可比常規(guī)面 內(nèi)磁記錄介質(zhì)減小10%到80%。上述保護(hù)層30的膜厚可以設(shè)定在0. 5nm和lOmn之間(優(yōu)選地，在 0.5nm和5nm之間)，并且，例如由鉆石態(tài)的碳、氮化碳、非晶碳等制成。
上述潤滑層31由過氟聚醚(perfluoropolyether)作為主鏈、具有 -OH、苯環(huán)等端基的有機(jī)液態(tài)潤滑劑構(gòu)成。具體地，潤滑層31的厚度在 0. 5nm到3. 0nm之間的范圍，并可釆用Zdol (由Monte Fluos有限公司 提供，具有-0H端基(terminal group))、認(rèn)OOl (由AUSIM0NT KK提供， 具有苯環(huán)端基)、Z25 (由Monte Fluos有限公司提供)等。適當(dāng)?shù)剡x擇 潤滑劑以適用于保護(hù)層30的材料。上述各層，除潤滑層31夕卜，通過濺 射法、真空淀積法等制造。潤滑層31通過浸涂法、旋涂法等制造，在面 內(nèi)磁記錄介質(zhì)20為帶狀的情況下，可采用模具涂布(die coating)法 等。根據(jù)第一實(shí)施例，作為其間進(jìn)行反鐵磁交換耦合的第一磁層26和第 二磁層29被設(shè)定為具有相互不同的溫度變化的結(jié)果，可通過加熱而獲得 比室溫附近更高的凈殘留面積磁化強(qiáng)度。從而，可提高再生輸出。因而， 相對于常規(guī)面內(nèi)磁記錄介質(zhì)可顯著地提高信噪比。另外，在室溫附近， 可減小凈面積磁化強(qiáng)度，并因此可控制來自相鄰比特的退磁磁場，以提 高寫入字節(jié)的熱穩(wěn)定性。另外，在第一實(shí)施例的面內(nèi)磁記錄介質(zhì)20中，在記錄過程中，與再生過程相同，在施加記錄磁場時(shí)，加熱進(jìn)行記錄的部分。從而，第一磁 層26和第二磁層29中的矯頑力減小，因此可減小切換磁場方向所需的 記錄磁場。另外，由于第一磁層26和第二磁層29中的剩余磁化強(qiáng)度都 比室溫附近時(shí)更低，并且其間的交換耦合效果也減弱，結(jié)果，相互施加 的交換磁場減弱，從而更容易實(shí)現(xiàn)磁化方向的旋轉(zhuǎn)，因而，進(jìn)一步提高 了重寫性能。下面描述本發(fā)明的第一實(shí)施例的一個(gè)具體示例。首先，制造參考例 中的磁盤來測量第一磁層的剩余磁化強(qiáng)度的溫度變化。該參考例中的磁 盤具有下述具體結(jié)構(gòu)玻璃基板/CrTi層(25nm厚)/AlRu層(15nm厚)/CrMo層(5nm厚)/CoCrTa層(lnm厚)/作為第一磁層的CoCrTaGd層(10nm 厚)/鉆石態(tài)碳(DLC)層(4.0nm)。 CoCrTaGd層具有(Co82Cr13Ta5)咖—xGdx 的具體結(jié)構(gòu)，其中X二0、 8或16原子％。該成分中的各個(gè)數(shù)值都以原子％ 表達(dá)。使用DC磁力濺射裝置來制造這些薄膜。
圖5示出了參考例中的磁盤中的溫度特性。如圖所示，可見，相對于X二0原子y。的情況，在X^8原子y。的情況下，400K時(shí)的剩余磁化強(qiáng)度 顯著地比300K時(shí)的剩余磁化強(qiáng)度更低。換句話說，可以看出，通過使用 X=8原子％的成分的磁層作為第一磁層，并選擇第一磁層和第二磁層的厚 度，使得300K時(shí)的凈殘留面積磁化強(qiáng)度可處于期望的范圍內(nèi)，可構(gòu)成根 據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的面內(nèi)磁記錄介質(zhì)20，例如，加熱溫度被設(shè)定為 400K。 .另外，在X二16原子9&的成分中，在270K附近剩余磁化強(qiáng)度為0(補(bǔ) 償溫度)，在350K時(shí)剩余磁化強(qiáng)度高于270K時(shí)的剩余磁化強(qiáng)度。通過使 用具有X=0原子%成分的磁層作為第一磁層，同時(shí)使用具有X=16原子％ 的成分的磁層作為第二磁層，可以通過將其加熱到例如350K而提高凈殘 留面積磁化強(qiáng)度。也就是說，可以看到，通過使用具有補(bǔ)償溫度低于室 溫的鐵磁性的磁層，可提高剩余磁化強(qiáng)度，并通過將其加熱到合適的溫 度(補(bǔ)償溫度之上的溫度，在該溫度下，剩余磁化強(qiáng)度最大)可提高凈 殘留面積磁化強(qiáng)度。使用SQUID裝置進(jìn)行剩余磁化強(qiáng)度的溫度測量。以磁盤作為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的特定示例，在參考實(shí)施例中的 上述磁盤被制造成具有下面的結(jié)構(gòu)玻璃基板/CrTi層(25mn厚)/AlRu層(15nm厚)/CrMo層(5nm厚)/CoCrTa層(lnm厚)/CoCrTaGd層((Co81Cr14Ta5)92Gd8， 2nm厚)/Ru層(0. 7nm厚)/CoCrPtB層(CoCrPt14B5 層，12nm厚)/ DLC層(4.0nm厚)/潤滑層(AM3001, 1.2腿厚)。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的具體示例中的上述磁盤的殘留 面積磁化強(qiáng)度的溫度特性。如圖所示，CoCrTaGd層中的殘留面積磁化強(qiáng) 度從約350K開始急劇降低，同時(shí)，CoCrPtB層的殘留面積磁化強(qiáng)度的變 化很小?？蓮闹锌闯?，從約350K開始，凈殘留面積磁化強(qiáng)度急劇上升。因而，通過從350K和400K之間的范圍選擇加熱溫度，可獲得高的再生 輸出和高的S/N比。對上述結(jié)構(gòu)的磁盤進(jìn)行獨(dú)立的測量而獲得CoCrTaGd 層和CoCrPtB層中的殘留面積磁化強(qiáng)度數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，記錄層的數(shù)量不限于兩個(gè)，并且記錄層可多于兩層，只要提供了根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。具體地，這些層中的至少
兩層進(jìn)行交換耦合，并且，選擇磁層使得殘留面積磁化強(qiáng)度隨著加熱而 提高。下面描述本發(fā)明的第二實(shí)施例，圖7示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例 的垂直磁記錄介質(zhì)的主視剖面圖。在圖中，與上述部件相應(yīng)的部件由相 同的標(biāo)號標(biāo)出，并省略了重復(fù)的描述。如圖所示，根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的垂直記錄介質(zhì)40具有這樣的結(jié)構(gòu)在基板21上，依次層疊軟磁性背層41、種晶層42、非磁性中間層 43、第一垂直磁性膜44、非磁性耦合層28、第二垂直磁性膜45、保護(hù)層 30和潤滑層31。軟磁性背層41的厚度例如在50nm到2iam之間，并由包含F(xiàn)e、 Co、 Ni、 Al、 Si、 Ta、 Ti、 Zr、 Hf、 V、 Nb、 C和B中至少一種元素的非晶或 微晶合金制成，或由這些合金的疊層膜制成?？紤]到使記錄磁場集中， 優(yōu)選地采用飽和磁通密度超過1.0T的軟磁性材料。例如，可采用FeSi、 FeAlSi、 FeTaC、 CoNbZr、 CoCrNb、 NiF函等。軟磁性背層41由電鍍法、 濺射法、淀積法、CVD (化學(xué)汽相淀積)法等制造。軟磁性背層41用于 吸收來自記錄磁頭的幾乎所有磁通，優(yōu)選地，考慮到執(zhí)行飽和記錄，飽 和磁通密度Bs和膜厚之間的乘積較大。另外，優(yōu)選地，考慮到要能夠在 高傳送速率下寫入，軟磁性背層41具有較高的高頻磁導(dǎo)率。種晶層42的厚度例如在1. 0nm和10nm之間的范圍內(nèi)，并且其材料 選自Ta、 C、 Mo、 Ti、 W、 Re、 0s、 Hf、 Mg及其合金。因此，可提高在其 上形成的非磁性中間層43的結(jié)晶度，并可打破軟磁性背層41和非磁性 中間層43之間晶體生長和晶體取向的關(guān)系?？商峁┮部刹惶峁┓N晶層42。非磁性中間層43的厚度例如在2nm和30nm之間，并由非磁性材料， 如Co、 Cr、 Ru、 Re、 Ri、 Hf或其合金制成。例如可采用Ru薄膜、RuCo 薄膜、CoCr薄膜等，并且優(yōu)選地非磁性中間層43具有hcp結(jié)構(gòu)。結(jié)果， 在第一垂直磁性膜44和第二垂直磁性膜45具有hcp結(jié)構(gòu)的情況下，能 夠進(jìn)行外延生長，并提高結(jié)晶性。第一垂直磁性膜44和第二垂直磁性膜45是易磁化軸處于厚度方向 上的所謂垂直磁性膜，各具有3nm和30nm之間的厚度，并且各由選自Co
合金、Ni合金、Fe合金或包括CoPt、 CoCrTa、 CoCrPt、 CoPt-M或CoCrPt-M 的Co合金的組中的任何材料制成，其中W表示從B、 Mo、 Nb、 Ta、 W 和Cu中選出的一種。特別地，優(yōu)選地釆用通過向上述合金中添加包括Gd、 Tb、 Dy、 Pr、 Nd、 Yb、 Sm、 Ho和Er的稀有元素中的至少一種元素而獲得 的材料。如上面對第一實(shí)施例所描述的，在這些合金中，產(chǎn)生了多晶體(其中晶粒被晶界分開)，例如晶粒的Co原子和Gd原子所具有的自旋具 有鐵磁性結(jié)構(gòu)，因而相互反平行。通過控制這些稀有元素的添加量，可 以控制補(bǔ)償溫度或居里溫度。在這種鐵磁性合金中，晶粒具有相對于基 板平面垂直的方向(厚度方向)上的柱形結(jié)構(gòu)，在hcp結(jié)構(gòu)的情況下， 生長方向在(001)面內(nèi)，并且易磁化軸在厚度方向上(下面把這種膜簡 稱為"垂直連續(xù)膜")。第一垂直磁性膜44和第二垂直磁性膜45以利用其間形成的非磁性 耦合層28進(jìn)行交換耦合的方式相互反鐵磁耦合。在為Ru層的情況下， 非磁性耦合層28的厚度在O. 2nm和1. 5nm之間(優(yōu)選地，在0. 2nm和0. 5nm 之間)，或在Ru合金的情況下，在0.2nm和1.5nm之間，根據(jù)其中Ru的 含量而改變。通過在上述范圍內(nèi)設(shè)定非磁性耦合層28的膜厚，第一垂直 磁性膜44中的磁化和第二垂直磁性膜45中的磁化相互反鐵磁耦合，并 在未施加外部磁場的情況下相互反平行。特別地，優(yōu)選地確定非磁性耦 合層28的膜厚以與取決于該厚度的振動(dòng)型交換耦合的第一反鐵磁峰值(在最薄的薄厚一側(cè)的峰值)相應(yīng)。設(shè)定第一垂直磁性膜44和第二垂直磁性膜45中的居里溫度和殘留 面積磁化強(qiáng)度的關(guān)系，與本發(fā)明的上述第一實(shí)施例中設(shè)定的相同。選擇 材料從而當(dāng)從室溫附近開始加熱時(shí)，凈殘留面積磁化強(qiáng)度lMrlXtl—Mr2 Xt2i提高，其中Mrl和Mr2分別表示第一垂直磁性膜44中的剩余磁化 強(qiáng)度和第二垂直磁性膜45中的剩余磁化強(qiáng)度，tl和t2表示各自的膜厚。 另外，優(yōu)選地進(jìn)行設(shè)定使得MrlXtl〈Mr2Xt2。從而，第二垂直磁 性膜45的磁化方向與凈殘留面積磁化強(qiáng)度的方向相同，信息可精確地記 錄在與磁頭的記錄磁場反轉(zhuǎn)的位置相對應(yīng)的第二垂直磁性膜45上，可使 磁化過渡區(qū)的寬度變窄，并且，因?yàn)樵谠偕鷷r(shí)承載漏磁場的第二垂直磁
性膜45與磁頭靠近，因而提高了分辨率。第一和第二垂直磁性膜44和45中至少一個(gè)可以包含非磁性材料(該 非磁性材料包含從Si、 Al、 Ta、 Zr、 Y和Mg中選出的至少一種元素與從 0、 C和N中選出的至少一種元素的化合物)，并具有將上述鐵磁性合金中 的柱狀結(jié)構(gòu)晶粒與相鄰晶粒物理地分隔開(下面這種結(jié)構(gòu)簡稱為"柱狀 粒結(jié)構(gòu)")的非磁性相。例如可以采用(CoPt)-(Si。2)、 (CoCrPt)-(Si02)、 (CoCrPtB)-(MgO)等。由于磁粒形成了柱狀結(jié)構(gòu)，并產(chǎn)生了非磁性相以包 圍磁粒，因而磁粒相互分隔，從而有效減小或消除了磁粒之間的相互作 用。因而，可減小介質(zhì)噪聲。在第一垂直磁性膜44和第二垂直磁性膜45中任何一個(gè)采用柱狀粒 結(jié)構(gòu)的情況下，可采用上述垂直連續(xù)膜作為另一個(gè)。例如，采用 (CoCrTa)-(Si02)的柱狀粒結(jié)構(gòu)作為第一垂直磁性膜44，同時(shí)釆用 CoCrPtB的垂直連續(xù)膜作為第二垂直磁性膜45，同時(shí)作為選擇晶粒大小 和分隔的結(jié)果，可控制由于溫度升高產(chǎn)生的剩余磁化強(qiáng)度降低率。從而 在加熱時(shí)，可提高凈殘留面積磁化強(qiáng)度lMrlXt1—Mr2Xt2|。另外，第一垂直磁性膜44和第二垂直磁性膜45中的至少一個(gè)可由 Co/Pd、 CoB/Pd、 Co/Pt、 CoB/Pt等的人造晶格薄膜(artificial lattice film)制成?？赏ㄟ^交替地層疊CoB (0.3nm厚)/Pd (0.8nm厚)并最終 形成5層到30層而產(chǎn)生人造晶格薄膜。這種人造晶格薄膜具有大的垂直 磁各向異性，因而提供了卓越的熱穩(wěn)定性。在第二實(shí)施例中，在第一垂直磁性膜44和第二垂直磁性膜45 (其 間進(jìn)行反鐵磁交換耦合)之間進(jìn)行不同的溫度變化，并加熱該垂直磁記 錄介質(zhì)，從而，可獲得比室溫附近時(shí)大的凈殘留面積磁化強(qiáng)度，因此可 提高再生輸出。因而，相對于常規(guī)的垂直磁記錄介質(zhì)提高了 S/N比。另 夕卜，在室溫附近，可以減小凈殘留面積磁化強(qiáng)度，從而此時(shí)可控制退磁 磁場，結(jié)果，可提高寫入比特的熱穩(wěn)定性。下面描述本發(fā)明的第三實(shí)施例。圖8示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例 的構(gòu)圖介質(zhì)的主視剖面圖。與上述部件相應(yīng)的部件用相同的標(biāo)號表示， 并省略了重復(fù)的描述。22
如圖8所示，構(gòu)圖介質(zhì)50包括基板21、環(huán)形地布置在所述基板21 上的多個(gè)層疊部件51和將所述層疊部件51相互分開的非磁性部件52。 每個(gè)層疊部件51的結(jié)構(gòu)與上述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的面內(nèi)磁記錄介質(zhì) 或根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的垂磁記錄介質(zhì)中的相同。此處將面內(nèi)磁記錄 介質(zhì)用作示例。為簡化說明的目的，只示出了其第一磁層26、非磁性耦 合層28和第二磁層29，省略了其他的部件。構(gòu)圖介質(zhì)50具有這樣的結(jié)構(gòu)層疊部件51與在其間分隔的非磁性 部件52環(huán)形地排列，在每個(gè)層疊部件51中，第一磁層26和第二磁層29 相互反鐵磁耦合。每個(gè)層疊部件51的大小為例如30nmX30nm，每個(gè)非磁 性部件52的寬度例如為10nm。由于層疊部件51被非磁性部件52相互分 隔開，可減小相鄰層疊部件51之間的相互作用，從而減小介質(zhì)噪聲。然而，當(dāng)對更高記錄密度的需要導(dǎo)致了相鄰層疊部件51之間的分隔 減小，從而相互之間更加接近時(shí)，其間的靜磁相互作用變大。然而，正 如對上面第一實(shí)施例的描述，根據(jù)本發(fā)明，在構(gòu)圖介質(zhì)50中，由于在室 溫附近第一磁層26和第二磁層29之間的凈殘留面積磁化強(qiáng)度減小，因 而減小了層疊部件51的漏磁場，并因此可控制施加給相鄰層疊部件51 的退磁磁場。因而，可控制靜磁相互作用，從而提高熱穩(wěn)定性，并減小 介質(zhì)噪聲。為生產(chǎn)根據(jù)第三實(shí)施例的構(gòu)圖介質(zhì)50，在形成根據(jù)第一實(shí)施例的面 內(nèi)磁記錄介質(zhì)之后，在其第二磁層29的表面上形成氧化硅(未示出)， 隨后，再在其上形成防護(hù)膜(resist film)(未示出)，并利用光刻法或 R工E法將其磨削到第一磁層。'之后，用氧化硅、鉆石態(tài)碳等填充如此形成 的溝槽來制造非磁性部件52。最后，對該表面上如此形成的氧化硅等進(jìn) 行平坦化。在光刻法中，例如可采用電子束繪制法。從而，可在幾十納 米的量級上進(jìn)行微繪制。圖9示出了上述本發(fā)明第三實(shí)施例的第一變型例的構(gòu)圖介質(zhì)60。在 構(gòu)圖介質(zhì)60中，每個(gè)層疊部件61的第一磁層62包括以自組裝模式排列 的鐵磁材料的納米顆粒(nanoparticle) 63。納米顆粒63通過非磁性耦 合層28與第二磁層29進(jìn)行反鐵磁交換耦合。利用鐵磁材料(Co合金、
Ni合金或Fe合金等)來調(diào)節(jié)納米顆粒63的鐵磁材料中的磁化溫度特性。 具體地，可以通過調(diào)節(jié)納米顆粒63的粒度、納米顆粒63的分隔、納米 顆粒63之間的磁耦合程度、其組份、或相變溫度(如居里溫度)來控制 剩余磁化強(qiáng)度的溫度特性。通過如此利用納米顆粒63，可容易地進(jìn)行特 征值控制。從而，可提高溫度特性的控制精度。另外，雖然在圖9中示 出的是制造單層納米顆粒63的示例，但可提供多個(gè)這樣的層。在這樣的 情況下，由于相鄰納米顆粒63相互進(jìn)行鐵磁性交換耦合，因此，由這些 納米顆粒63構(gòu)成的第一磁層62與第二磁層29進(jìn)行反鐵磁交換耦合。另外，圖IO示出了本發(fā)明第三實(shí)施例的第二變型例。如圖IO所示， 在每個(gè)層疊部件71中，第一磁層72可采用晶粒73，每個(gè)晶粒73為微面 內(nèi)連續(xù)膜或垂直連續(xù)膜，或采用上述用于第二實(shí)施例的柱狀粒薄膜。在 這種情況下，通過晶粒的粒度、材料等來適當(dāng)?shù)乜刂凭永餃囟取Ｖ圃鞓?gòu)圖介質(zhì)的方法不限于上述方法，可以釆用其他眾所周知的方 法。例如，可以把上述層疊部件嵌入基板21中的環(huán)形槽中?？蛇x地，可 替代地采用飼服內(nèi)置型基板、岸溝型(land and groove type)基板等。下面描述本發(fā)明的第四實(shí)施例。圖11總體示出了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí) 施例的磁存儲(chǔ)器。如圖所示，根據(jù)本實(shí)施例的磁存儲(chǔ)器80包括一殼體81。在殼體81 中包括由主軸驅(qū)動(dòng)的轂盤82、固定在轂盤82上并通過它而旋轉(zhuǎn)的磁記錄 介質(zhì)83、致動(dòng)單元84、臂85和安裝在致動(dòng)單元84上并沿磁記錄介質(zhì)83 的徑向移動(dòng)的磁頭懸掛86、和支撐在磁頭懸掛86上的磁頭滑塊88。用 于施加激光束以加熱磁記錄介質(zhì)83的激光照射光學(xué)系統(tǒng)87與磁頭滑塊 88相連。激光照射光學(xué)系統(tǒng)87包括激光源(如半導(dǎo)體激光器、光纖)、 用于將激光束導(dǎo)向磁頭滑塊88的會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)等。圖12示出了圖11所示的磁存儲(chǔ)器的部分主視剖面圖。與上述部件 相應(yīng)的部件用相同的標(biāo)號指示，并省略了重復(fù)的描述。如圖12所示，磁頭滑塊88包括記錄元件89、 GMR再生元件90和會(huì) 聚透鏡91。在磁記錄介質(zhì)是垂直磁記錄介質(zhì)的情況下，采用環(huán)狀薄膜感 應(yīng)型記錄元件(也就是單磁極磁頭)作為記錄元件89。另外，可采用眾
所周知的GMR再生元件80?？刹捎肨MR (鐵磁隧道連接磁阻)元件、沖 擊(ballistic) MR元件等代替G服再生元件。例如采用根據(jù)本發(fā)明的面 內(nèi)磁致記錄介質(zhì)作為磁記錄介質(zhì)83。下面描述磁存儲(chǔ)器80的記錄過程。在磁存儲(chǔ)器80中，通過激光照 射光學(xué)系統(tǒng)87，在沿箭頭A移動(dòng)的磁記錄介質(zhì)83上浮動(dòng)的磁頭滑塊88 施加(例如波長為685nm的)激光束以加熱磁記錄介質(zhì)83的表面(具體 地其磁道)以進(jìn)行記錄，因而利用施加記錄磁場的記錄元件89將期望信 息記錄于其上。激光束的光點(diǎn)直徑(相對強(qiáng)度變?yōu)榉逯祻?qiáng)度的50%處的直 徑)被設(shè)定為處于例如記錄磁道寬度的0.1到20倍之間的范圍內(nèi)?？紤] 到技術(shù)實(shí)現(xiàn)的方便性，激光束的光點(diǎn)直徑優(yōu)選地在磁道寬度的5到10倍 之間的范圍內(nèi)?？紤]到對與進(jìn)行記錄的磁道相鄰的磁道的熱影響，磁道 寬度的1到5倍之間的范圍是優(yōu)選的。在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的磁存儲(chǔ)器 中，即使光束的光點(diǎn)直徑被設(shè)定得大于磁道寬度，磁道寬度也與記錄元 件89的磁芯寬度相等。換句話說，激光束的光點(diǎn)直徑可以設(shè)定得大于記 錄元件89的磁芯寬度。然而，光點(diǎn)直徑可被設(shè)定為小于記錄元件89的 磁芯寬度，從而利用熱擴(kuò)散形成與記錄元件89的磁芯寬度大致相等的磁 道寬度。激光束的輸出大致地由第一磁層26和第二磁層29的成分、預(yù)定的 光點(diǎn)直徑等確定。例如，設(shè)定在O. lmW和20mW之間的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在 lmW和5mW之間的范圍。作為被施加激光束的結(jié)果，第一磁層26和第二磁層29的溫度上升 到例如100。C到200。C，從而，磁晶各向異性常數(shù)Ku或各向異性磁場降 低。結(jié)果，即使成分在室溫附近具有大的各向異性常數(shù)Ku或各向異性磁 場，在這些系數(shù)降低的上述條件下，也可很容易地進(jìn)行記錄，而無需增 大記錄元件89的記錄磁場。因而，可很容易地保持理想的重寫性能和比 特錯(cuò)誤率。因而，可采用磁晶各向異性常數(shù)Ku大的材料作為第一磁層26 禾口/或第二磁層29。這樣的第一磁層26和/或第二磁層29在常規(guī)的不進(jìn) 行加熱的記錄方法中，由于重寫性能惡化而無法進(jìn)行記錄。例如在第一 磁層和/或第二磁層29由CoCrPt合金制成的情況下，優(yōu)選地設(shè)定Pt量 為12原子%和35原子%之間。結(jié)果，可提高由KliV/KBT表示的熱穩(wěn)定系數(shù)，從而提高熱穩(wěn)定性。特別地，采用磁晶各向異性常數(shù)Ku或各向異性磁場 較大的材料作為第二磁層29的材料比作為第一磁層26的材料更好。實(shí) 際上，由于施加到位置更靠近磁頭滑塊88的第二磁層29上的記錄磁場 比施加到第一磁層26上的記錄磁場大，把磁晶各向異性常數(shù)Ku或各向 異性磁場較大的材料用作第二磁層29的材料使得可以利用較低的記錄磁 場有效地提高熱穩(wěn)定性。另外，除提高第一磁層26和/或第二磁層29的磁晶各向異性常數(shù) Ku夕卜，還可提高飽和磁化強(qiáng)度Ms，從而減小各向異性磁場Hk(二2Ku/Ms) 的增幅。實(shí)際上，由于進(jìn)行飽和記錄所需的記錄元件89的記錄磁場與各 向異性磁場Hk接近成正比，因而可減小記錄磁場和激光輸出。具體地， 在第一磁層26和/或第二磁層29由CoCrPt合金制成的情況下，應(yīng)該在 原子濃度方面提高Pt量和Co量，并減少Pt和Co以外的元素。另外， 在第一磁層26和/或第二磁層29由包括CoCrPt合金晶粒的多晶體材料 制成的情況下，可進(jìn)行熱處理，促進(jìn)Cr隔離并提高晶粒中Co的濃度。另外，優(yōu)選地設(shè)定磁記錄介質(zhì)83的KuV/KBT，使其在加熱的狀態(tài)下、 在施加激光束的區(qū)域超過15 (更優(yōu)選地超過45)。在施加激光束的區(qū)域， 被記錄元件89施加了記錄磁場的部分中發(fā)生了反向磁化等，因而記錄了 新的信息，同時(shí)在未施加記錄磁場的部分，剩余磁化強(qiáng)度的熱穩(wěn)定性(尤 其是第二磁層29中的剩余磁化強(qiáng)度的熱穩(wěn)定性)提高。通常，在要求嚴(yán) 格的熱穩(wěn)定性的硬盤驅(qū)動(dòng)器中，在存儲(chǔ)在室溫的條件下，允許的值是10 年剩余磁化強(qiáng)度減小約10%。假定每次激光束照射10ns，如上所述，考 慮激光束照射10， 000次發(fā)生的剩余磁化強(qiáng)度減小，確定KuV/KBT=15。另外，在第一磁層26或第二磁層29是連續(xù)膜的情況下，考慮加熱 的影響(如記錄介質(zhì)中的基板21的熱變形)等，或現(xiàn)在技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)的 用于記錄元件89的磁極材料的飽和磁場密度，在加熱條件下，在施加了 激光束的區(qū)域上，磁記錄介質(zhì)83的KuV/KBT優(yōu)選地低于80。第一磁層26 或第二磁層29為連續(xù)膜的上述情況，只要其為連續(xù)膜，則不僅包括第一 磁層26或第二磁層29的情況，而且包括根據(jù)第二實(shí)施例的第一垂直磁
性膜或第二垂直磁性膜的情況、根據(jù)第三實(shí)施例的第一磁層或第二磁層 的情況、單磁層磁記錄介質(zhì)的磁層的情況。在磁層具有柱狀粒結(jié)構(gòu)的磁 粒的情況下，或磁粒有規(guī)則地布置在非磁性基板上的構(gòu)圖介質(zhì)的情況下， 在加熱的條件下，在施加激光束的區(qū)域，優(yōu)選地設(shè)定上述磁記錄介質(zhì)83的KiiV/KBT小于1500，更優(yōu)選地小于300。上述連續(xù)膜是指因晶體磁粒的 隔離等在磁粒的周圍形成了非磁性區(qū)的膜。因此，在第一磁層26或第二磁層29為連續(xù)膜的情況下，在加熱的 狀態(tài)下，在施加激光束的區(qū)域，磁記錄介質(zhì)83的KuV/KBT優(yōu)選地在15和 80之間的范圍內(nèi)。在磁層的磁粒為柱狀粒結(jié)構(gòu)的情況，或磁粒有規(guī)則地 布置在非磁性基板上的構(gòu)圖介質(zhì)的情況下，磁記錄介質(zhì)83的KuV/KbT優(yōu) 選地在15和1500之間。為如上所述地控制KuV/KBT，要合適地選擇上述磁記錄介質(zhì)的磁晶各 向異性常數(shù)Ku或激光輸出。根據(jù)隨后描述的公式(1)，通過針對各種磁 場切換間隔't'測量所謂的動(dòng)態(tài)矯頑力Hc'，來獲得KuV/KJ。通過使用 例如反向直流消磁法來測量動(dòng)態(tài)矯頑力Hc'。在反向直流消磁法中，在設(shè)定了加熱條件的上述溫度的條件下，進(jìn)行記錄。另外，由于激光束的應(yīng)用，第一磁層26和第二磁層29之間的交換 相互作用的量(交換耦合磁場)降低，可以比室溫附近的記錄過程更容 易地在第一磁層26和第二磁層29的每一個(gè)中進(jìn)行磁化旋轉(zhuǎn)，因而，進(jìn) 一步提高了重寫性能。第一磁層26和第二磁層29由于激光束照射而被加熱到的溫度不限 于100。C，可以采用其他溫度，只要其高于磁記錄介質(zhì)83通常使用的溫 度?？紤]到基板的耐熱性，加熱溫度優(yōu)選地在低于400。C的范圍內(nèi)選擇。 考慮到采用非晶層作為磁記錄介質(zhì)83的基層的材料的情況中的結(jié)晶度， 低于200'C的范圍是尤其優(yōu)選的，并且低于150'C的范圍是更為優(yōu)選的。 考慮到第一磁層26和/或第二磁層29的熱穩(wěn)定性，高于65。C的范圍是優(yōu) 選的。另外，可根據(jù)記錄頻率來改變施加給磁記錄介質(zhì)83的激光束輸出， 也就是照射(激光應(yīng)用)能量。換句話說，在高頻的情況下，采用高激
光輸出，同時(shí)在低頻的情況下，采用低的激光束輸出。例如，對隨后描述的特定示例中的磁盤1，對105KHz的記錄頻率采用lmW的激光輸出， 同時(shí)對73MHz的記錄頻率采用3mW的激光輸出，其間激光輸出被設(shè)定得 與記錄頻率成正比。通過采用這樣的設(shè)定，可獲得高分辨率，并可節(jié)約 功率。下面描述再生過程。如圖12所示，在磁存儲(chǔ)器80中，在箭頭X方 向移動(dòng)的磁記錄介質(zhì)83上浮動(dòng)的磁頭滑塊施加激光束，從而加熱磁記錄 介質(zhì)83的表面(具體地是其磁道)，以從中再生信息，并利用GMR再生 元件90再生記錄在磁記錄介質(zhì)83中的比特。將第一和第二磁層26和29 加熱到預(yù)定溫度，并且第一磁層26中的磁化Mla改變到Mlb (其剩余磁 化強(qiáng)度稍小于磁性Mla的剩余磁化強(qiáng)度)。另一方面，類似地，第二磁層 29中的磁化M2a改變?yōu)镸2b。然而，由于第一磁層26的剩余磁化強(qiáng)度降 低率大于第二磁層29的剩余磁化強(qiáng)度降低率，而且第一和第二磁層26 和29的膜厚被設(shè)定得大致相等，因而在加熱狀態(tài)下凈殘留面積磁化強(qiáng)度 大于未加熱狀態(tài)下的。因而，GMR再生元件90獲得了與因加熱而提高的 凈殘留面積磁化強(qiáng)度成正比的再生輸出，因此，提高了再生輸出，并提 高了信噪比。在再生過程中，加熱溫度被設(shè)定為這樣的溫度在該溫度下，因第 一磁層26和/或第二磁層29的材料選擇、成分等，凈殘留面積磁化強(qiáng)度 提高，并且該溫度高于磁記錄介質(zhì)83通常使用的溫度。該加熱溫度從第 一磁層26和第二磁層29的剩余磁化強(qiáng)度都不會(huì)消失的溫度中選取。優(yōu) 選地，在這樣的范圍內(nèi)選取該溫度，考慮到基板的耐熱性，優(yōu)選地在低 于40(TC的范圍內(nèi)選取。另外，考慮到釆用非晶層作為磁記錄介質(zhì)83的 基層的材料的情況中的結(jié)晶度，優(yōu)選地從低于20(TC的范圍中選取，并且 低于15(TC的范圍是更為優(yōu)選的。另外，考慮到第一磁層26和/或第二磁 層29的熱穩(wěn)定性，高于65T:的范圍是優(yōu)選的。磁記錄介質(zhì)83不限于根據(jù)第一實(shí)施例的面內(nèi)磁記錄介質(zhì)?？蛇x地， 可采用根據(jù)第二實(shí)施例的垂直磁記錄介質(zhì)或根據(jù)第三實(shí)施例的構(gòu)圖介 質(zhì)。在采用根據(jù)本實(shí)施例的記錄過程的磁存儲(chǔ)器中，磁記錄介質(zhì)83不限于根據(jù)第一到第三實(shí)施例中的任一種磁記錄介質(zhì)(在這些磁記錄介質(zhì)中， 凈殘留面積磁化強(qiáng)度因該記錄介質(zhì)加熱而提高)。也就是說，作為第一和 第二磁層26和29的材料，也可釆用例如剩余磁化強(qiáng)度溫度特性大致相 同(也就是具有類似的成分)的材料。另外，也可釆用眾所周知的合成亞鐵磁材料。例如，可以采用在日本特開2001-056924號公報(bào)中作為實(shí) 施例公開的磁記錄介質(zhì)。另外，代替根據(jù)第一實(shí)施例的第一磁層/非磁性耦合層/第二磁層或 根據(jù)第二實(shí)施例的第一垂直磁層/非磁性耦合層/第二磁層，可采用具有 面內(nèi)取向的單層磁層或具有垂直磁化膜的磁記錄介質(zhì)。除此之外，也可 采用磁層的磁化方向與基板表面大約成45度的磁記錄介質(zhì)、磁層的磁化 方向與基板表面成0度以上并低于45度的磁記錄介質(zhì)。另外，根據(jù)第一實(shí)施例的第一磁層或第二磁層、根據(jù)第二實(shí)施例的 第一垂直磁性膜或第二垂直磁性膜、根據(jù)第三實(shí)施例的第一磁層或第二 磁層中的磁粒、所述的納米顆粒、單磁層磁記錄介質(zhì)中的磁層、或磁粒 規(guī)則地布置在非磁性基板上的構(gòu)圖介質(zhì)，優(yōu)選地由CoPt制成，或由以CoPt 作為主要成分并添加了B、 Mo、 Nb、 Ta、 W、 Cu、 Cr或其合金的材料制成。 另外，在磁層為連續(xù)膜的情況下，這些材料的Pt量特別優(yōu)選地在12原 子％到35原子％之間的范圍內(nèi)。在磁層由柱狀粒結(jié)構(gòu)的磁粒、納米顆粒、 或其中磁粒規(guī)則地布置在非磁性基板上的構(gòu)圖介質(zhì)的磁粒子制成的情況 下，1原子%和35原子%之間的范圍是尤其優(yōu)選的(為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的hcp (六 方最緊密堆積)結(jié)構(gòu)，1原子%和25原子%之間的范圍是更為優(yōu)選的)。結(jié) 果，可增大由KuV/KBT表示^熱穩(wěn)定指數(shù)，并提高熱穩(wěn)定性。由于通過提 高磁晶各向異性常數(shù)Ku并提高磁粒的飽和磁化強(qiáng)度Ms可以很容易地控 制各向異性磁場Hk以及介質(zhì)噪聲的提高，因而在磁粒規(guī)則地布置在非磁 性基板上的構(gòu)圖介質(zhì)的情況下，上述設(shè)定是優(yōu)選的。雖然磁頭滑塊88是記錄元件89、 GMR再生元件和會(huì)聚透鏡91集成 在一起的透鏡集成型，但會(huì)聚透鏡91和激光照射光學(xué)系統(tǒng)87可與該磁 頭滑塊分開?？刹捎萌魏纹渌脑鏁?huì)聚透鏡91和激光照射光學(xué)系 統(tǒng)87，只要其能夠有選擇地加熱磁記錄介質(zhì)上的磁道以進(jìn)行記錄或再生下面描述本發(fā)明的上述第四實(shí)施例的特定例子。使用具有下列結(jié)構(gòu) 的磁盤作為磁記錄介質(zhì)。在磁盤1和磁盤2中，第二磁層的成分不同，而從玻璃基板到非磁性耦合層的結(jié)構(gòu)都相同。該結(jié)構(gòu)包括玻璃基板/CrTi 層(25nm厚)/AlRu層(15nm厚)/ CrMo層(5nm厚)/CoCrTa層(lnm厚) /CoCi"層(1.5nm厚)/Ru層(0. 7nm厚)。另外，在第二磁層上形成DLC 膜(4nm厚/潤滑層(1.5nm厚)。磁盤1和磁盤2分別具有下列材料的第 二磁層磁盤l: CoCrPUB層(15nm厚) 磁盤2: CoCrPtnB層(15nm厚)在磁盤1和磁盤2中，使用直流磁控管濺射法，把基板溫度設(shè)定在 24(TC或以下，形成CrTi層到DLC層，用提拉法(puling-up method)涂覆潤滑層，在涂覆之后，使用烤箱在iio'c溫度下在大氣中對潤滑層進(jìn)行1小時(shí)的熱處理。圖13示出了磁盤1和磁盤2的磁特性。如圖所示，因?yàn)镻t量的差 異，在25。C時(shí)，磁盤2的矯頑力和飽和磁通密度比磁盤1的更大。另外， 從SQID裝置測量到的10K和300K之間范圍內(nèi)的飽和磁通密度和矯頑力 的溫度特性中獲得的磁盤1和磁盤2在0K時(shí)的磁晶各向異性常數(shù)是這樣 的磁盤2的值比磁盤1的值高大約20%。另一方面，根據(jù)Bertram (H. N. Bertram, H. J. Richter， Arrhenius-Neel: J. Appl. Phys. Vol. 83， No, 8， pp. 4991 (1999))， 所謂的動(dòng)態(tài)矯頑力Hc'，即記錄磁場高速切換時(shí)磁盤的矯頑力，由下面的 公式1表示He' 二O. 474Hk {1-1. 55 [ (KBT/KuV) X In (fot/ln2) /2] }2/3 (1) 此處，Hk表示各向異性磁場，KB表示波爾茲曼(Botzmann)常數(shù)，T 表示溫度，Ku表示磁晶各向異性常數(shù)，V表示在第一和第二磁層26和29 之間交換耦合的比特的體積，'fo，表示嘗試頻率(attempt frequency), 't，表示磁場切換時(shí)間。根據(jù)公式(1)，在T二0K時(shí)，動(dòng)態(tài)矯頑力Hc， 二0.474Hk，并且，由于動(dòng)態(tài)矯頑力不取決于磁場切換時(shí)間t，因而其等 于矯頑力。如圖13所示，磁盤1和磁盤2的從0K到300K之間范圍內(nèi)的 溫度特性中獲得的OK時(shí)矯頑力大致相等。從中可以看出，磁盤l和磁盤 2的各向異性磁場Hk也大致相等。從上面可以看出，相對于磁盤1，在磁盤2中，磁晶各向異性常數(shù) Ku和飽和磁通密度都提高了，而各向異性磁場Hk沒有大的改變，因而， 實(shí)現(xiàn)了熱穩(wěn)定性的提高。參照圖14和圖17，下面對其進(jìn)行具體的說明。圖14示出了磁盤1和磁盤2的熱穩(wěn)定性。縱坐標(biāo)表示剩余磁化強(qiáng)度 降低率，其中在向下的方向上剩余磁化強(qiáng)度降低率變大。剩余磁化強(qiáng)度 降低率的單位"％/10年"由(1一M2/M1) X100表示，其中M1表示距開 始施加退磁磁場時(shí)間t時(shí)的參考剩余磁化強(qiáng)度，M2表示在時(shí)間10t (時(shí) 間t的10倍)時(shí)的剩余磁化強(qiáng)度。橫坐標(biāo)表示退磁磁場Hd。進(jìn)行如下的 熱穩(wěn)定性測量分別從磁盤1和2上切下小片(每片大小約7臓X7mm)， 隨后在一個(gè)方向上對它們進(jìn)行磁化，之后，在相反的方向上施加從0到 -謹(jǐn)0e (118.5kA/m)之間的范圍內(nèi)選擇的退磁磁場，同時(shí)由SQID裝置 測量27°C (300K)時(shí)的剩余磁化強(qiáng)度降低率。剩余磁化強(qiáng)度降低率越接 近0，即沿圖中向上的方向，熱穩(wěn)定性就提高越多。如圖14所示，例如當(dāng)退磁磁場Hd為-800 0e時(shí)，磁盤2中的剩余 磁化強(qiáng)度降低率減小到大約為磁盤1的1/6。換句話說，可看出，采用磁晶各向異性常數(shù)更大的材料作為第二磁層的材料，可提高熱穩(wěn)定性。圖15A和圖15B示出了重寫性能和激光輸出之間的關(guān)系。圖15A示 出了磁盤1的重寫性能，圖15B示出了磁盤2的重寫性能。在圖中，數(shù) 值表示激光輸出量。如圖15A和15B所示，在記錄時(shí)不施加激光束(在圖中由OmA表示) 的情況下，即使記錄電流為48mA，對各個(gè)磁盤1和磁盤2來說，重寫性 能也達(dá)不到滿意值-30dB。另一方面，當(dāng)施加了激光束時(shí)，隨激光輸出提 高，重寫性能提高，在磁盤l的情況下，在3mW時(shí)，在磁盤2的情況下， 在5mW時(shí)，重寫性能從-30dB開始提高。因而可以看出，即便對磁盤l和 磁盤2 (在不施加激光束時(shí)，即根據(jù)常規(guī)方法不能進(jìn)行記錄，從而在這種 狀態(tài)下重寫性能不能令人滿意)，可以通過施加激光束來顯著地提高重寫
性能。 -使用用于評估磁盤的自旋試驗(yàn)臺(spin stand,由Kyodo Electronic System, Co. Ltd.提供，產(chǎn)品名為LS90),在記錄元件中的磁極的飽和磁 通密度被設(shè)定為2. 4T、其鐵心寬度為0. 3,、 GMR再生元件的鐵心寬度為 0. 19^im、激光束的波長為685nm，光點(diǎn)尺寸為1. l,、記錄位置半徑二 25.5mm、轉(zhuǎn)速為2000RPM、長波長為87kfci、短波長為700kfci的條件 下進(jìn)行重寫性能的測量，并且激光輸出從OmW變化到10mW。從玻璃基板 的沒有形成膜的一側(cè)表面施加激光束，并聚焦在其上形成的第二磁層等 上。除非另外指明，隨后描述的其它特征也在相同的條件下測量。圖16示出了磁盤1和磁盤2的單波半值寬度(PW50)特性。為磁盤 l設(shè)定3mW的激光功率，為磁盤2設(shè)定5mW的激光功率。另外，要求是應(yīng) 保證圖15A和15B所示的重寫性能為-30dB。如圖16所示，在大約16mA的磁記錄電流時(shí)，磁盤1和2中的單波 半值寬度PW50接近飽和，并且至少記錄電流在20mA和40mA之間的范圍 內(nèi)時(shí)，PW50為常數(shù)值。另夕卜，可證明在超過16mA的記錄電流時(shí)輸出是飽 和的(未示出)。常規(guī)地，記錄電流被設(shè)定為40mA。與此相反，可看出根 據(jù)本發(fā)明，單波半值寬度PW50在記錄電流較低時(shí)就達(dá)到飽和，即使用較 低的記錄電流即可實(shí)現(xiàn)令人滿意的分辨率，并從中可以看出，根據(jù)本發(fā) 明可以有效地加寬可供選擇的記錄電流的范圍。另外，通過減小記錄電 流，記錄元件可提供令人滿意的記錄磁場分布，并因而可顯著地減小現(xiàn) 有技術(shù)中因使用40mA量級的記錄電流的記錄元件在記錄介質(zhì)的面內(nèi)方向 產(chǎn)生的記錄磁場擴(kuò)散而引起的側(cè)面消磁或增大磁化過渡區(qū)寬度。在單波 半值寬度PW50的記錄密度設(shè)定在24kfci的條件下進(jìn)行測量。圖17示出了磁盤1中的信噪比和激光輸出之間的關(guān)系。信噪比由平 均信號輸出S (350kfci的記彔密度下)和介質(zhì)噪聲Nm之間的比值表示。 圖中的數(shù)值表示記錄電流。在圖中，示出了第二磁層的膜厚為19nm的磁 盤l的結(jié)果。如圖所示，在記錄電流為不同于10mA的15mA、 30mA或40mA時(shí)，激 光輸出在2和4mA之間的范圍時(shí)信噪比是最大的。換句話說，可以看出， 即便激光輸出有一些改變，信噪比也不會(huì)受到太大的影響。另外，可容 易地預(yù)期對于相對弱的激光輸出也可獲得最大的信噪比，并且可減小對 磁盤的熱影響，如消磁。盡管沒有對磁盤2示出，但信噪比變?yōu)樽畲蟮?激光輸出范圍對磁盤2也大致相同。圖18示出了磁盤1和磁盤2的信噪比變?yōu)樽畲髸r(shí)激光輸出和記錄電 流之間的關(guān)系。圖18示出了如圖17所示磁盤1的信噪比變?yōu)樽畲髸r(shí)激 光輸出和記錄電流之間的關(guān)系，并對磁盤2示出了同樣的關(guān)系。如圖18所示，對于磁盤1，利用記錄元件中10mA的記錄電流，使 信噪比最大所要求的激光輸出為10mW，同時(shí)，利用15mA的記錄電流，所 要求的激光輸出減小為3mW，并且即使記錄電流繼續(xù)提高，使信噪比最大 所要求的激光輸出大致固定在3mW。對于磁盤2，使信噪比最大所要求的 激光輸出變得接近固定時(shí)的記錄電流是16mA。也就是說，在不施加激光 束的現(xiàn)有技術(shù)的磁存儲(chǔ)器中，通常，出于確保預(yù)定重寫性能等的目的， 記錄電流被設(shè)定在50raA的量級。與此相反，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中， 可以看出，即使比上述50mA的記錄電流的一半還少的16mA的記錄電流 就能使信噪比最大。如后面所描述的，使信噪比最大所要求的激光輸出 大致固定的記錄電流與這樣的記錄電流(下文稱為磁場飽和記錄電流) 相應(yīng)在該電流下，記錄元件產(chǎn)生的磁場相對于記錄電流的斜率顯著降 低。圖19示出了在記錄設(shè)備中產(chǎn)生的磁場和記錄電流之間的關(guān)系。圖 19所示的關(guān)系是通過計(jì)算獲得的產(chǎn)生磁場(最大值)和記錄元件中的記 錄間隙(recording gap)周圍的記錄電流之間的關(guān)系。如圖19所示，可以看出，在記錄元件中產(chǎn)生的記錄磁場響應(yīng)于記錄 電流從10mA開始提高而陡然提高，隨后，提高程度(也就是產(chǎn)生磁場的 斜率)在15mA的記錄電流(磁場飽和記錄電流)附近開始降低，之后， 即使記錄電流繼續(xù)提高，所產(chǎn)生的磁場的提高也很小。如上所述，在不施加激光束的常規(guī)磁存儲(chǔ)器中，為保證重寫性能等， 通常記錄電流被設(shè)定在50mA的范圍內(nèi)。在這種情況下，在超過磁場記錄 飽和電流之后，所生成磁場的空間分布擴(kuò)展，從而所生成磁場的集中度 降低。結(jié)果，在記錄元件的延伸端，磁場從面向磁盤的表面之外的部分 泄漏出去，結(jié)果導(dǎo)致記錄在相鄰磁道上的信息被擦除的問題(也就是側(cè) 面消磁的問題)。另外，由于記錄元件的鐵心(磁極)因被記錄電流加熱 而凸起，會(huì)發(fā)生磁頭碰撞等問題。為解決這些問題，優(yōu)選地，記錄電流應(yīng)該低，同時(shí)應(yīng)超過15mA。因而，優(yōu)選地，將記錄電流設(shè)定在15mA和 40mA之間的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地設(shè)定在15mA和30mA之間的范圍內(nèi)。圖19中的關(guān)系通過上述的計(jì)算獲得，并如下面所描述的，可通過測 量很容易地獲得能代替磁場飽和記錄電流的輸出飽和電流Isat。圖20示出了磁盤1中低記錄密度的平均輸出和記錄電流之間的關(guān)系。在這種情況下，在用于本示例的上述測量條件下(記錄密度被設(shè)定 在24kfci、激光輸出被設(shè)定在lmW)進(jìn)行測量。參照圖20，下面描述怎樣獲得輸出飽和電流Isat。首先，獲得平均 輸出的最大值Vmax。之后，獲得90Q/。Vmax(圖20中的0.9Vmax)下的記錄 電流I。 (12.4mA)。隨后獲得該記錄電流的150%的記錄電流(=1.5x1。) 作為輸出飽和電流Isat。如圖20所示，如此獲得的輸出飽和電流Isat 為18. 6mA,并且可以看到如此獲得的記錄電流是平均輸出達(dá)到飽和的電 流。在上述磁場飽和記錄電流和輸出飽和電流Isat之間的關(guān)系中，如上 所述由于磁場飽和記錄電流為15mA，因而可大致地說，磁場飽和記錄電 流-輸出飽和電流IsatX809()。實(shí)際上，18.6X0.8 15。因而，考慮到上 述所產(chǎn)生磁場的空間分布的問題、側(cè)面消磁問題、磁極凸出問題，優(yōu)選 地將記錄電流設(shè)定在輸出飽和電流Isat的80%和215%之間的范圍內(nèi)，更 為優(yōu)選地設(shè)定在80%和160%之間的范圍內(nèi)。下面描述在記錄時(shí)施加激光束對已經(jīng)記錄的信息的影響，也就是對 剩余磁化強(qiáng)度的影響。圖21示出了在激光束施加到磁盤1上時(shí)歸一化平均輸出的改變。在 圖中，縱坐標(biāo)表示利用以350kfci的記錄密度記錄之后測量的初始平均 輸出對平均輸出進(jìn)行歸一化獲得的歸一化平均輸出。橫坐標(biāo)表示在大致 固定激光束光點(diǎn)的同時(shí)改變激光輸出時(shí)施加的激光能量。執(zhí)行如下測量: (1)在線密度350kfci下進(jìn)行記錄；(2)測量平均輸出(即初始平均輸 出)；(3)對一圈磁道進(jìn)行預(yù)定激光束施加能量的激光束施加；(4)測量 平均輸出(也就是，施加激光束之后的平均輸出)；(5)計(jì)算歸一化平均 輸出=施加激光束后的平均輸出/初始平均輸出。隨后，針對不同的激光 束施加能量進(jìn)行上述過程(1)到(5)。如圖21所示，在激光束施加能量在210J/m2和1050J/m2之間的范圍 內(nèi)，磁盤1的歸一化平均輸出并不相對于初始平均輸出降低。使用 1260J/n/的激光束施加能量，發(fā)生了大約5%的降低。因而考慮到激光束 施加到磁記錄介質(zhì)上當(dāng)前記錄的區(qū)域之外的區(qū)域的可能性，也就是激光 束施加到應(yīng)該保持已寫入信息的區(qū)域的可能性，可以看出，在記錄時(shí)的 激光束施加能量優(yōu)選地設(shè)定為歸一化平均輸出不會(huì)降低的1050J/m2以 下。對于磁盤1，如圖15A所示，優(yōu)選地在記錄時(shí)的激光束具有超過與 3mW的激光輸出相應(yīng)的360J/m2的激光束施加能量，以保證-30dB的重寫 性能。因而，可以看出，在記錄時(shí)的激光束施加能量優(yōu)選地設(shè)定在360 J/m2 和1050 J/m2之間的范圍內(nèi)。然而，可根據(jù)具體磁盤的磁特性改變該激光 束施加能量。例如，對磁盤2，磁晶各向異性常數(shù)Ku比磁盤l的磁晶各 向異性常數(shù)Ku大，因而，可以提高激光束施加能量的優(yōu)選范圍的上限。因而，根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的該特定示例，使用磁晶各向異性常 數(shù)大、具有滿意的熱穩(wěn)定性的磁盤，通過在記錄時(shí)加熱磁盤的表面，可 獲得滿意的重寫性能和分辨率，并獲得大的信噪比，而無需增大記錄磁 場。由于與常規(guī)方法比較可減小記錄電流，因而可在令人滿意的記錄磁 場分布的條件下進(jìn)行記錄，從而進(jìn)一步提高分辨率，并解決了如側(cè)面消 磁等各種問題。另外，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例和具體示例，在不脫離權(quán)利要求所 限定的本發(fā)明基本概念的情況下，可進(jìn)行各種變化和改進(jìn)。例如在根據(jù)第四實(shí)施例的磁存儲(chǔ)器中，作為磁記錄介質(zhì)，無需將其 限定為磁盤，可采用磁帶(螺線式掃描型或螺旋型)或卡的形式。本發(fā)明基于分別于2004年3月4日和2004年1月5日提交的日本 在先申請No. 2004-061225和2004-000632，并在此以引用的方式引入其 全部內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種磁存儲(chǔ)器，其包括磁記錄介質(zhì)，其具有包含晶體磁粒的記錄層；加熱單元，其選擇性地加熱所述磁記錄介質(zhì)；以及具有磁記錄磁頭的記錄單元，其中所述加熱單元加熱所述磁記錄介質(zhì)，同時(shí)所述磁頭將信息記錄到所述記錄層上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁存儲(chǔ)器，其中所述記錄層包括多晶體、柱狀粒結(jié)構(gòu)、或者其中設(shè)置有納米顆粒的 結(jié)構(gòu)，其中該多晶體包括晶粒，該柱狀粒結(jié)構(gòu)在柱狀結(jié)構(gòu)中具有晶粒并 且在其周圍具有非磁性材料。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁存儲(chǔ)器，其中所述加熱單元包括對所述磁記錄介質(zhì)的表面施加激光束的激光照射 光學(xué)系統(tǒng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁存儲(chǔ)器，其中由所述激光束在所述磁記錄介質(zhì)的所述表面上產(chǎn)生的光點(diǎn)直徑處于 磁道寬度的0. 1和20倍之間的范圍內(nèi)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁存儲(chǔ)器，其中由所述激光束在所述磁記錄介質(zhì)的所述表面上產(chǎn)生的光點(diǎn)直徑大于 所述記錄磁頭的磁芯寬度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁存儲(chǔ)器，其中所述激光束被設(shè)定在每單位面積激光能量施加量的下述范圍內(nèi)，在 所述范圍內(nèi)，當(dāng)將激光束施加到記錄有信息的區(qū)域上時(shí)，所述區(qū)域的平 均輸出在施加光束前后大致恒定。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁存儲(chǔ)器，其中根據(jù)記錄頻率控制所述激光束的輸出，其中所述記錄磁頭以該記錄 頻率進(jìn)行記錄。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁存儲(chǔ)器，其中 所述磁記錄磁頭的記錄電流被設(shè)定在輸出飽和記錄電流的80%到215%之間的范圍內(nèi)，其中以該輸出飽和記錄電流生成的磁場相對于所述記錄電流大致飽和。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁存儲(chǔ)器，其中在所述記錄層包括連續(xù)膜的情況下，在加熱溫度下的所述磁記錄介質(zhì)的KuV/kT被設(shè)定在15到80之間的范圍內(nèi)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁存儲(chǔ)器，其中.-所述磁層包括第一磁層；和形成在所述第一磁層上的第二磁層，其中所述第一磁層和所述第二磁層之間進(jìn)行交換耦合，并且，在未施加 外部磁場的情況下，所述第一磁層的磁性和所述第二磁層的磁性相互反 平行。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的磁存儲(chǔ)器，其中 在所述第一磁層和所述第二磁層之間設(shè)置有非磁性耦合層。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的磁存儲(chǔ)器，其中 所述第一磁層和所述第二磁層包括面內(nèi)取向膜或垂直磁化膜。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的磁存儲(chǔ)器，其中所述第一磁層和所述第二磁層形成構(gòu)圖介質(zhì)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的磁存儲(chǔ)器，其中所述第一磁層和/或所述第二磁層包括從CoPt、 CoCrPt、 CoPt-M和 含有CoCrPt-M的Co合金的組中選擇的材料，其中M表示B、 Mo、 Nb、 Ta、 W和Cu或它們的合金，其中Pt量被設(shè)定在12原子％到35原子％之間。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的磁存儲(chǔ)器，其中 所述第二磁層的各向異性磁場大于所述第一磁層的各向異性磁場。
全文摘要
磁記錄介質(zhì)、磁存儲(chǔ)器和從磁記錄介質(zhì)中再生信息的方法。本發(fā)明提供了一種磁存儲(chǔ)器，其包括磁記錄介質(zhì)，其具有包含晶體磁粒的記錄層；加熱單元，其選擇性地加熱所述磁記錄介質(zhì)；以及具有磁記錄磁頭的記錄單元，其中，所述加熱單元加熱所述磁記錄介質(zhì)，同時(shí)所述磁頭將信息記錄到所述記錄層上。
文檔編號G11B5/02GK101110221SQ200610143518
公開日2008年1月23日 申請日期2004年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月5日
發(fā)明者安東尼·阿揚(yáng), 山岸亙, 松本幸治, 豬又明大, 田口潤 申請人:富士通株式會(huì)社