專(zhuān)利名稱(chēng)：磁記錄介質(zhì)和磁存儲(chǔ)單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及適合于進(jìn)行高密度記錄的磁記錄介質(zhì)和磁存儲(chǔ)單元，更具體地說(shuō)，涉及一種具有由多個(gè)磁性層形成的記錄層的磁記錄介質(zhì)，并涉及包括該磁記錄介質(zhì)的磁存儲(chǔ)單元。
背景技術(shù)：
磁記錄介質(zhì)(近年來(lái)其記錄密度已快速增大)具有100％的年增長(zhǎng)率。預(yù)期縱向記錄中的表面記錄密度(這是當(dāng)前的主流記錄方法)的極限為250Gbit/平方英寸。在進(jìn)行縱向記錄的磁記錄介質(zhì)中，試圖降低介質(zhì)噪聲，以確保高密度記錄中的信噪比(S/N比)。為了降低介質(zhì)噪聲，將形成磁化區(qū)的磁性粒子的尺寸減小，從而減小磁化區(qū)之間的邊界(即，磁過(guò)渡區(qū))的曲折。然而，使磁性粒子小型化會(huì)減小其體積，由此導(dǎo)致剩余磁化熱穩(wěn)定性問(wèn)題，即，剩余磁化由于熱漲落而減小。
為了實(shí)現(xiàn)高密度記錄，已經(jīng)提出了以降低介質(zhì)噪聲并同時(shí)確保剩余磁化的熱穩(wěn)定性為目標(biāo)的磁記錄介質(zhì)(例如，見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公報(bào)No.US2002/0098390的圖7)。根據(jù)圖1所示的磁記錄介質(zhì)100，記錄層101具有在基板(未圖示出)上依次淀積有以下層的結(jié)構(gòu)由第一磁性層103與第二磁性層105通過(guò)非磁性耦合層104反鐵磁地交換耦合而形成的交換耦合層102；間隔物層106；以及第三磁性層108。磁記錄介質(zhì)100通過(guò)包含交換耦合層102來(lái)增強(qiáng)剩余磁化的熱穩(wěn)定性。
在進(jìn)行記錄時(shí)，通過(guò)來(lái)自布置在紙面上位于第三磁性層108的上方的記錄頭(未圖示出)的記錄磁場(chǎng)，將信息記錄在圖1所示的磁記錄介質(zhì)100中。第二磁性層105距記錄頭的磁極比第三磁性層108距記錄頭的磁極更遠(yuǎn)。因此，施加于第二磁性層105的記錄磁場(chǎng)的強(qiáng)度相對(duì)較低。此外，由于第二磁性層105與第三磁性層108不是交換耦合的，因此交換耦合磁場(chǎng)不會(huì)從第三磁性層108作用于第二磁性層105。這使得難以出現(xiàn)第二磁性層105的磁化反轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致使諸如改寫(xiě)特性的寫(xiě)性能劣化的問(wèn)題。改寫(xiě)特性的劣化導(dǎo)致SN比的劣化，因而使得難以實(shí)現(xiàn)更高的記錄密度。
另一方面，可以通過(guò)減小第二磁性層105的各向異性磁場(chǎng)來(lái)改進(jìn)改寫(xiě)特性。然而，各向異性磁場(chǎng)的減小會(huì)降低剩余磁化的熱穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例可以解決或減少以上多個(gè)問(wèn)題中的一個(gè)或更多個(gè)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種消除了上述多個(gè)問(wèn)題的磁記錄介質(zhì)，和一種包括該磁記錄介質(zhì)的磁存儲(chǔ)單元。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種磁記錄介質(zhì)和包括該磁記錄介質(zhì)的磁存儲(chǔ)單元，該磁記錄介質(zhì)在確保了剩余磁化的熱穩(wěn)定性的同時(shí)具有良好的改寫(xiě)特性，并且能夠?qū)崿F(xiàn)高記錄密度。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種磁記錄介質(zhì)，該磁記錄介質(zhì)包括基板；和按下述次序疊置在該基板上的底層、第一磁性層、非磁性耦合層、第二磁性層、第三磁性層、非磁性分隔層以及第四磁性層，其中所述第一磁性層與所述第二磁性層是反鐵磁地交換耦合的，所述第二磁性層與所述第三磁性層是鐵磁地交換耦合的，并且所述第三磁性層具有比所述第二磁性層的各向異性磁場(chǎng)更小的各向異性磁場(chǎng)，并具有比所述第二磁性層的飽和磁化更大的飽和磁化。
根據(jù)本發(fā)明的上述磁記錄介質(zhì)，將具有比所述第二磁性層更小的各向異性磁場(chǎng)和更大的飽和磁化的所述第三磁性層設(shè)置在所述第二磁性層的記錄元件側(cè)(與所述基板相對(duì)的側(cè))。由于所述第三磁性層具有比所述第二磁性層更小的各向異性磁場(chǎng)，因此所述第三磁性層的磁化被較小的記錄磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)。作為所述第三磁性層的磁化的反轉(zhuǎn)的結(jié)果，向與所述第三磁性層鐵磁地交換耦合的所述第二磁性層的磁化施加了平行于所述第三磁性層的交換耦合磁場(chǎng)。結(jié)果，沿相同的方向向所述第二磁性層施加了記錄磁場(chǎng)并另外施加了交換耦合磁場(chǎng)，使得所述第二磁性層的磁化變得可易于反轉(zhuǎn)。因此，與沒(méi)有所述第三磁性層的情況相比，根據(jù)本磁記錄介質(zhì)，改進(jìn)了諸如改寫(xiě)特性的寫(xiě)性能。此外，由于設(shè)置了與所述第二磁性層反鐵磁地交換耦合的所述第一磁性層，因此確保了剩余磁化的熱穩(wěn)定性。因此，本磁記錄介質(zhì)可以享有高記錄密度。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種磁存儲(chǔ)單元，該磁存儲(chǔ)單元包括上述磁記錄介質(zhì)，以及被構(gòu)造成向該磁記錄介質(zhì)寫(xiě)入信息并從該磁記錄介質(zhì)讀取信息的記錄和再現(xiàn)部。
上述磁存儲(chǔ)單元包括在確保了剩余磁化的熱穩(wěn)定性的同時(shí)享有良好的改寫(xiě)特性的磁記錄介質(zhì)。因此，該磁存儲(chǔ)單元可以實(shí)現(xiàn)高密度記錄。
由此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以提供一種磁記錄介質(zhì)并提供一種具有該磁記錄介質(zhì)的磁存儲(chǔ)單元，該磁記錄介質(zhì)在確保了剩余磁化的熱穩(wěn)定性的同時(shí)享有良好的改寫(xiě)特性，并且可以實(shí)現(xiàn)高密度記錄。


根據(jù)結(jié)合附圖來(lái)閱讀的以下詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的其他目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)將變得明了，在附圖中圖1是常規(guī)磁記錄介質(zhì)的記錄層的剖面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的磁記錄介質(zhì)的剖面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的另一磁記錄介質(zhì)的剖面圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的示例和比較示例的磁記錄介質(zhì)的特性表；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的示例和比較示例中的每一個(gè)的改寫(xiě)特性與tBr之間的關(guān)系的曲線(xiàn)圖；以及圖6是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的磁存儲(chǔ)單元的一部分的平面圖。
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖給出對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的描述。
圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的磁記錄介質(zhì)10的剖面圖。在圖2中，每個(gè)箭頭都表示在沒(méi)有施加外部磁場(chǎng)的情況下的剩余磁化的方向。圖3也是如此。
參照?qǐng)D2，本實(shí)施例的磁記錄介質(zhì)10包括基板11、底層12、記錄層13、保護(hù)膜20以及潤(rùn)滑層21。將底層12、記錄層13、保護(hù)膜20以及潤(rùn)滑層21依次疊置在基板11上。記錄層13包括從底層12側(cè)起依次疊置的第一磁性層14、非磁性耦合層15、第二磁性層16、第三磁性層17、非磁性分隔層18以及第四磁性層19。
基板11并不受特殊限制。可以使用諸如玻璃基板、鍍NiP鋁合金基板、硅基板、塑料基板、陶瓷基板以及碳基板的基板作為基板11。
可以在基板11的表面上形成由沿記錄方向(如果磁記錄介質(zhì)10是磁盤(pán)，則該記錄方向?qū)?yīng)于周向方向)的許多槽所形成的紋理，如機(jī)械紋理。這種紋理使得可以使記錄層13的磁性層14、16、17以及19的晶體(尤其是c-軸(磁晶體容易軸))沿記錄方向取向。這改進(jìn)了磁特性，進(jìn)而改進(jìn)了磁記錄介質(zhì)10的諸如再現(xiàn)輸出和分辨率的記錄和再現(xiàn)特性。
底層12從具有體心立方(bcc)晶體結(jié)構(gòu)的Cr和Cr-M1合金中選擇，其中M1是從包括Mo、Mn、W、V以及B的組中選擇的至少一個(gè)。通過(guò)使用Cr-Ml合金，改進(jìn)了底層12與其上的記錄層13的晶格匹配，從而可以改進(jìn)記錄層13的各磁性層的結(jié)晶度和晶體取向。此外，底層12可以是Cr或Cr-M1合金的多個(gè)層。這種層結(jié)構(gòu)可以防止底層12中的晶粒的尺寸增大，進(jìn)而，可以防止記錄層13的晶粒的尺寸增大。
底層12的膜厚度并不受特殊限制。然而，從充分改進(jìn)磁性層16的面內(nèi)取向的角度來(lái)說(shuō)，底層12的膜厚度大于或等于3nm是優(yōu)選的，并且該膜厚度小于或等于30nm是優(yōu)選的，以防止磁性層16的磁性粒子的尺寸過(guò)度增大。
如上所述，記錄層13包括從底層12側(cè)起依次疊置的第一磁性層14、非磁性耦合層15、第二磁性層16、第三磁性層17、非磁性分隔層18以及第四磁性層19。第一磁性層14與第二磁性層16通過(guò)非磁性耦合層15反鐵磁地交換耦合。即，在沒(méi)有施加外部磁場(chǎng)的情況下，第一磁性層14的磁化與第二磁性層16的磁化相互反平行。此外，第二磁性層16與第三磁性層17鐵磁地交換耦合。即，在沒(méi)有施加外部磁場(chǎng)的情況下，第二磁性層16的磁化與第三磁性層17的磁化相互平行。
第一到第四磁性層14、16、17以及19中的每一個(gè)都由從包括CoCr、CoPt以及CoCr-X1合金的組中選擇的鐵磁材料形成，其中X1是從包括B、Cu、Mn、Mo、Nb、Pt、Ta、W以及Zr的組中選擇的至少一個(gè)。磁性層14、16、17以及19中的每一個(gè)的鐵磁材料都具有六角形密堆積(hcp)晶體結(jié)構(gòu)。
第一磁性層14由從包括CoCr和CoCr-X2合金的組中選擇的鐵磁材料形成是優(yōu)選的，其中X2是從包括B、Cu、Mn、Mo、Nb、Pt、Ta、W以及Zr的組中選擇的至少一個(gè)。如果第一磁性層14由此不含有Pt，則其各向異性磁場(chǎng)相對(duì)較低。因此，可以防止對(duì)改寫(xiě)特性的不利影響。適合作為第一磁性層14的鐵磁材料包括CoCr、CoCrB、CoCrTa、CoCrMn以及CoCrZr。
此外，第一磁性層14的膜厚度在0.5nm到20nm的范圍內(nèi)。如上所述，第一磁性層14與第二磁性層16反鐵磁地交換耦合，以增加與記錄在第二磁性層16(和第三磁性層17)中的數(shù)據(jù)的位相對(duì)應(yīng)的磁化區(qū)的磁化(剩余磁化)的熱穩(wěn)定性，從而有助于提高作為記錄介質(zhì)的長(zhǎng)期可靠性。
非磁性耦合層15從例如Ru、Rh、Ir、Ru基合金、Rh基合金以及Ir基合金中選擇。從與第一磁性層14和第二磁性層16的良好的晶格匹配的角度來(lái)說(shuō)，非磁性耦合層15是Ru或Ru基合金是優(yōu)選的，因?yàn)镽u具有hcp晶體結(jié)構(gòu)。Ru基合金的示例包括Ru-M2，其中M2包括從包括Co、Cr、Fe、Ni以及Mn的組中選擇的一個(gè)。此外，非磁性耦合層15的膜厚度在0.4nm到1.0nm的范圍內(nèi)。通過(guò)將非磁性耦合層15的膜厚度設(shè)置在該范圍內(nèi)，第一磁性層14與第二磁性層16通過(guò)非磁性耦合層15反鐵磁地交換耦合。
第二磁性層16由從包括CoPt、CoCrPt以及CoCrPt-X3合金的組中選擇的鐵磁材料形成是優(yōu)選的，其中X3是從包括B、Cu、Mo、Nb、Ta、W以及Zr的組中選擇的至少一個(gè)。適合作為第二磁性層16的鐵磁材料包括CoCrPt、CoCrPtB、CoCrPtTa、CoCrPtBCu、CoCrPtBTa以及CoCrPtBZr。第二磁性層16的膜厚度在0.5nm到20nm的范圍內(nèi)。第二磁性層16用于通過(guò)使得在其中形成與記錄的數(shù)據(jù)的位相對(duì)應(yīng)的磁化區(qū)來(lái)存儲(chǔ)信息。
第三磁性層17由從包括CoCr和CoCr-X1合金的組中選擇的鐵磁材料形成是優(yōu)選的，其中X1是從包括B、Cu、Mn、Mo、Nb、Pt、Ta、W以及Zr的組中選擇的至少一個(gè)。適合作為第三磁性層17的鐵磁材料包括CoCr、CoCrB、CoCrTa、CoCrPt以及CoCrPtB。此外，第三磁性層17的膜厚度在0.5nm到5nm的范圍內(nèi)是優(yōu)選的，并且該膜厚度在1.0nm到2.0nm的范圍內(nèi)是更優(yōu)選的。如果第三磁性層17的膜厚度小于0.5nm，則第三磁性層17與第二磁性層16的體積比太低。結(jié)果，由于第三磁性層17的低各向異性磁場(chǎng)而產(chǎn)生的改寫(xiě)特性改進(jìn)效果不會(huì)充分地產(chǎn)生。另一方面，如果第三磁性層17的膜厚度大于5nm，則第三磁性層17與第二磁性層16的體積比太高。結(jié)果，記錄層13的靜態(tài)矯頑力減小了。
如下所述，在進(jìn)行記錄時(shí)，第三磁性層17使其磁化被在強(qiáng)度上低于第二磁性層16的磁化的記錄磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)，以向第二磁性層16施加促進(jìn)第二磁性層16的磁化反轉(zhuǎn)的交換耦合磁場(chǎng)。
非磁性分隔層18的材料并不受特殊限制，但是從與第三磁性層17和第四磁性層19的良好的晶格匹配的角度來(lái)說(shuō)，該材料是從包括Ru、Cu、Cr、Rh、Ir、Ru基合金、Rh基合金以及Ir基合金的組中選擇的非磁性材料是優(yōu)選的。優(yōu)選的Ru基合金包括非磁性材料Ru和從包括Co、Cr、Fe、Ni以及Mn的組中選擇的至少一個(gè)。
非磁性分隔層18具有使得基本上防止第三磁性層17與第四磁性層19的交換耦合的膜厚度。具體來(lái)說(shuō)，非磁性分隔層18的膜厚度在1.0nm到3nm的范圍內(nèi)。如果非磁性分隔層18的膜厚度小于1.0nm，則反鐵磁交換耦合可能會(huì)起作用。如果非磁性分隔層18的膜厚度大于3nm，則第三磁性層17遠(yuǎn)離記錄元件，使得更不容易進(jìn)行記錄。結(jié)果，改寫(xiě)特性被劣化了。此外，非磁性分隔層18停止了第二磁性層16和第三磁性層17的晶粒的生長(zhǎng)，以防止晶粒的尺寸增大，并避免晶粒的粒度分布的寬度的增大。結(jié)果，改進(jìn)了磁記錄介質(zhì)10的SN比。
第四磁性層19是從與用于第二磁性層16的鐵磁材料相同的鐵磁材料中選擇的。此外，第四磁性層19的膜厚度在0.5nm到20nm的范圍內(nèi)。第四磁性層19用于通過(guò)使得在其中形成與記錄的數(shù)據(jù)的位相對(duì)應(yīng)的磁化區(qū)來(lái)存儲(chǔ)信息。
以下給出對(duì)在記錄層13的多層之間的關(guān)系的描述。第一到第四磁性層14、16、17以及19的各向異性磁場(chǎng)分別是Hk1、Hk2、Hk3以及Hk4。第一到第四磁性層14、16、17以及19的飽和磁化分別是Ms1、Ms2、Ms3以及Ms4。
第三磁性層17具有比第二磁性層16更小的各向異性磁場(chǎng)和更大的飽和磁化。即，將第二磁性層16和第三磁性層17的鐵磁材料確定為滿(mǎn)足以下關(guān)系Hk3＜Hk2并且Ms3＞Ms2。 …(1)結(jié)果，改進(jìn)了諸如改寫(xiě)特性的寫(xiě)性能。其作用發(fā)生。
第三磁性層17具有比第二磁性層16更小的各向異性磁場(chǎng)。因此，在進(jìn)行記錄時(shí)，由來(lái)自記錄元件的在強(qiáng)度上低于第二磁性層16的記錄磁場(chǎng)將第三磁性層17的磁化沿記錄磁場(chǎng)的方向反轉(zhuǎn)。作為第三磁性層17的磁化反轉(zhuǎn)的結(jié)果，向第二磁性層16的磁化施加了在使第二磁性層16的磁化反轉(zhuǎn)的方向上的交換耦合磁場(chǎng)，以及記錄磁場(chǎng)。因此，第二磁性層16的磁化是可易于反轉(zhuǎn)的。此外，由于第三磁性層17具有比第二磁性層16更大的飽和磁化(Ms3＞Ms2)，因此第三磁性層17具有大的交換耦合能量，使得大的交換耦合磁場(chǎng)作用在第二磁性層16上。結(jié)果，第二磁性層的磁化變得可更易于反轉(zhuǎn)。
如果第二磁性層16和第三磁性層17的鐵磁材料是CoCrPt或CoCrPt-X3合金，則在按原子濃度表示各元素的含量的情況下，第三磁性層17具有比第二磁性層16更低的Pt含量和更高的Co含量是優(yōu)選的。該選擇使得可以滿(mǎn)足上述關(guān)系Hk3＜Hk2并且Ms3＞Ms2?？梢酝ㄟ^(guò)Pt含量來(lái)控制各向異性磁場(chǎng)。例如，可以通過(guò)降低Pt含量來(lái)減小各向異性磁場(chǎng)。此外，可以通過(guò)Co含量來(lái)控制飽和磁化。例如，可以通過(guò)提高Co含量來(lái)增大飽和磁化。第三磁性層17可以由不包括Pt的混合物的鐵磁材料形成。
此外，如果第二磁性層16和第三磁性層17優(yōu)選地滿(mǎn)足以下關(guān)系Hk3+2000(Oe)≤Hk2，…(2)并且更優(yōu)選地滿(mǎn)足以下關(guān)系Hk3+5000(Oe)≤Hk2，…(3)其中Hk2和Hk3的單位是Oe，則會(huì)顯著提高改寫(xiě)特性。
此外，如果第二磁性層16和第三磁性層17優(yōu)選地滿(mǎn)足以下關(guān)系Ms3＞Ms2+200emu/cm3， …(4)其中Ms3和Ms2的單位是emu/cm3，則會(huì)充分確保第三磁性層17的各向異性能量。此外，第二磁性層16和第三磁性層17同時(shí)滿(mǎn)足上述各向異性磁場(chǎng)關(guān)系(2)或(3)和上述飽和磁化關(guān)系(4)是尤其優(yōu)選的。
在第二磁性層16和第三磁性層17中，當(dāng)可以確保各向異性磁場(chǎng)關(guān)系或飽和磁化的上述優(yōu)選差異時(shí)，應(yīng)用上述優(yōu)選的差異。
此外，第二磁性層16和第四磁性層19由相同的材料形成是優(yōu)選的。如上所述，第二磁性層16和第四磁性層19具有對(duì)記錄的數(shù)據(jù)的每個(gè)位進(jìn)行記錄的功能。因此，通過(guò)由相同的材料形成第二磁性層16和第四磁性層19，磁性層16和19均可以具有大致相同的磁特性和大致相同的磁化過(guò)渡寬度和位長(zhǎng)度。
此外，第四磁性層19可以由具有比第二磁性層16的各向異性磁場(chǎng)更大的各向異性磁場(chǎng)的鐵磁材料形成。由于不將第四磁性層19交換耦合到另一磁性層，因此通過(guò)由具有較大各向異性磁場(chǎng)的鐵磁材料形成第四磁性層19，可以增大其剩余磁化的熱穩(wěn)定性。第四磁性層19比第二磁性層16更靠近記錄元件。因此，向第四磁性層19施加了具有比向第二磁性層16施加的記錄磁場(chǎng)的強(qiáng)度更大的強(qiáng)度的記錄磁場(chǎng)。因此，可以防止改寫(xiě)特性的劣化。
第一磁性層14和第二磁性層16滿(mǎn)足關(guān)系Hk1≤Hk2是優(yōu)選的。這在以下方面是優(yōu)選的。作為由具有小于或等于第二磁性層16的各向異性磁場(chǎng)的各向異性磁場(chǎng)的鐵磁材料形成第一磁性層14的結(jié)果，第一磁性層14的磁化可易于反轉(zhuǎn)，以確保在沒(méi)有施加外部磁場(chǎng)的情況下形成與第二磁性層16的磁化反平行的磁化。
各向異性磁場(chǎng)是鐵磁材料固有的物理特性值?？梢允褂媚軌?qū)蓚€(gè)軸向上的磁化進(jìn)行檢測(cè)的轉(zhuǎn)矩磁強(qiáng)計(jì)或振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)來(lái)測(cè)量各向異性磁場(chǎng)。
令第一到第四磁性層14、16、17以及19的剩余磁化分別為Br1、Br2、Br3以及Br4，并且令第一到第四磁性層14、16、17以及19的膜厚度分別為t1、t2、t3以及t4，由于在沒(méi)有施加外部磁場(chǎng)的情況下第一磁性層14的剩余磁化的方向與其他磁性層16、17以及19的剩余磁化的方向相反，因此根據(jù)記錄層13的上述結(jié)構(gòu)將記錄層13的膜厚度-剩余磁通密度積表示為Br4×t4+Br3×t3+Br2×t2-Br1×t1。在記錄密度相對(duì)低的區(qū)域中，再現(xiàn)輸出與記錄層13的剩余磁化-膜厚度積成比例。因此，通過(guò)對(duì)Br1到Br4和t1到t4進(jìn)行設(shè)置，將記錄層13的膜厚度-剩余磁通密度積確定為使得獲得適合于磁存儲(chǔ)單元的再現(xiàn)輸出。在記錄層13中設(shè)置第一磁性層14可以增大第一到第四磁性層14、16、17以及19的總膜厚度，使得可以提高整個(gè)記錄層13的剩余磁化的熱穩(wěn)定性。
保護(hù)膜20的厚度例如是0.5nm到15nm，并由從非晶碳、氫化碳、氮化碳以及氧化鋁中選擇的材料形成。保護(hù)膜20的材料并不受特殊限制。
潤(rùn)滑層21例如由膜厚度為0.5nm到5nm的具有全氟聚醚(perfluoropolyether)的主鏈的潤(rùn)滑劑形成。例如，可以使用端羥基或端胡椒基全氟聚醚作為潤(rùn)滑劑。取決于保護(hù)膜20的材料，可以設(shè)置或不設(shè)置潤(rùn)滑層21。
接下來(lái)，參照?qǐng)D2，給出對(duì)根據(jù)第一實(shí)施例的磁記錄介質(zhì)10的制造方法的描述。
首先，在對(duì)基板11的表面進(jìn)行清潔和干燥之后，基板11經(jīng)受熱處理。通過(guò)該熱處理，在真空氣氛下用加熱器將基板11加熱到預(yù)定溫度，例如，150℃。在進(jìn)行熱處理之前，可以在基板11的表面上執(zhí)行紋理處理。如果基板11呈盤(pán)形，則該紋理處理可以是在基板11的表面上沿其周向方向形成多個(gè)槽的機(jī)械紋理處理。通過(guò)形成這種紋理，可以使記錄層13的c-軸沿周向方向取向。
接著，用諸如DC(直流)磁控管濺射設(shè)備或RF(交流)濺射設(shè)備的濺射設(shè)備使用由上述對(duì)應(yīng)材料形成的其各自的濺射對(duì)象，依次形成底層12和記錄層13的各層14到19。具體來(lái)說(shuō)，使用其中相繼設(shè)置有用于通過(guò)DC磁控管濺射形成對(duì)應(yīng)多個(gè)層的多個(gè)膜形成室的濺射設(shè)備，并向這些膜形成室中送入Ar氣，用預(yù)定輸入電源在例如0.67Pa的壓強(qiáng)下執(zhí)行膜形成。優(yōu)選的是，在進(jìn)行膜形成之前預(yù)先將濺射設(shè)備抽空到10-7Pa，其后送入諸如Ar氣的大氣氣體。
接著，利用濺射法、CVD(化學(xué)汽相淀積)法或FCA(過(guò)濾陰極弧)法在記錄層13上形成保護(hù)膜20。在形成底層12的處理與形成保護(hù)膜20的處理之間，在這兩個(gè)處理之間保持真空或惰性氣體氣氛是優(yōu)選的。這使得可以保持各已形成層的表面的清潔性。
接著，在保護(hù)膜20的表面上形成潤(rùn)滑層21。利用浸漬法或旋涂法涂敷通過(guò)用溶劑對(duì)潤(rùn)滑劑進(jìn)行稀釋而形成的稀釋溶液，從而形成潤(rùn)滑層21。由此，形成了根據(jù)本實(shí)施例的磁記錄介質(zhì)10。
如上所述，在磁記錄介質(zhì)10中，在形成記錄層13的第二磁性層16的記錄元件側(cè)(與基板11相對(duì)的側(cè))設(shè)置有具有比第二磁性層16更小的各向異性磁場(chǎng)和更大的飽和磁化的第三磁性層17。由于第三磁性層17具有比第二磁性層16更小的各向異性磁場(chǎng)，因此第三磁性層17的磁化被比獨(dú)立地使第二磁性層16的磁化反轉(zhuǎn)的記錄磁場(chǎng)更小的記錄磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)。作為第三磁性層17的磁化反轉(zhuǎn)的結(jié)果，向第二磁性層16(其與第三磁性層17鐵磁地交換耦合)的磁化施加了平行于第三磁性層17的交換耦合磁場(chǎng)。結(jié)果，在相同的方向上向第二磁性層16施加了記錄磁場(chǎng)并另外施加了交換耦合磁場(chǎng)，使得第二磁性層16的磁化變得可易于反轉(zhuǎn)。因此，與沒(méi)有第三磁性層17的情況相比，改進(jìn)了諸如改寫(xiě)特性的寫(xiě)性能。同時(shí)，設(shè)置了第二磁性層16以及與第二磁性層16反鐵磁地交換耦合的第一磁性層14，從而確保了剩余磁化的熱穩(wěn)定性。因此，本實(shí)施例的磁記錄介質(zhì)10可以享有高記錄密度。
圖3是根據(jù)第一實(shí)施例的另一磁記錄介質(zhì)30的剖面圖。在圖3中，由相同的標(biāo)號(hào)表示與上述要素相同的要素，并略去對(duì)它們的描述。
參照?qǐng)D3，磁記錄介質(zhì)30包括基板11，并具有依次疊置在基板11上的種子層31、底層12、非磁性中間層32、記錄層13、保護(hù)膜20以及潤(rùn)滑層21。
種子層31由非晶非磁性合金材料形成。種子層31從CoW、CrTi、NiP以及使用CoW、CrTi或NiP作為其主成分的三元或更多元合金中選擇是優(yōu)選的，這是因?yàn)檫@些合金在減小底層12的晶粒的粒度方面尤其優(yōu)異。此外，種子層31的膜厚度在5nm到100nm的范圍內(nèi)是優(yōu)選的。由于種子層31是非晶的，因此種子層31的表面在結(jié)晶學(xué)(crystallographically)上是均勻的。因此，與在基板11的表面上直接形成底層12的情況相比，可以避免對(duì)底層12造成結(jié)晶學(xué)各向異性。因此，底層12可能形成其自己的晶體結(jié)構(gòu)，從而改進(jìn)了可結(jié)晶性和晶體取向。此外，改進(jìn)了在底層12上外延地生長(zhǎng)的非磁性中間層32和記錄層13的可結(jié)晶性和晶體取向。結(jié)果，改進(jìn)了記錄層13的磁性層14、16、17以及19中的每一個(gè)(以下，除非另外指出，否則簡(jiǎn)稱(chēng)為“記錄層13”)的磁性粒子的c-軸面內(nèi)取向和面內(nèi)矯頑力，使得改進(jìn)了記錄和再現(xiàn)特性。
此外，由于種子層31是非晶的，因此可以縮小底層12的晶粒的大小并且使底層12的晶粒的粒度離差變窄。這減小了記錄層13到非磁性中間層32的粒度并使得其粒度離差變窄，從而改進(jìn)了SN比。此外，可以在種子層31的表面上沿周向方向形成紋理。在此情況下，可以略去基板11的表面上的紋理。
非磁性中間層32由具有hcp晶體結(jié)構(gòu)的Co-M3合金形成，其中M3是從包括Cr、Ta、Mo、Mn、Re以及Ru的組中選擇的一個(gè)。非磁性中間層32還改進(jìn)了記錄層13的c-軸面內(nèi)取向。即，非磁性中間層32協(xié)同地增強(qiáng)了對(duì)底層12的面內(nèi)取向改進(jìn)效果，以進(jìn)一步改進(jìn)記錄層13的c-軸面內(nèi)取向。
此外，在于基板11或種子層31上形成紋理的情況下，將紋理的效果與底層12和非磁性中間層32的效果結(jié)合起來(lái)，使得記錄層13在形成紋理的方向上(即，在記錄方向上)具有極好的c-軸取向。非磁性中間層32的膜厚度為0.5nm到10nm是優(yōu)選的。
如上所述，根據(jù)磁記錄介質(zhì)30，種子層31和非磁性中間層32增大了記錄層13的c-軸面內(nèi)取向和面內(nèi)矯頑力，同時(shí)，減小了記錄層13的粒度并使其粒度離差變窄了，從而改進(jìn)了SN比。
制成了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的示例的磁記錄介質(zhì)以及不根據(jù)本發(fā)明的比較示例的磁記錄介質(zhì)。
圖4是根據(jù)所述示例和所述比較示例的磁記錄介質(zhì)的特性表。圖4示出了記錄層的改寫(xiě)特性、記錄層的各磁性層的膜厚度、以及整個(gè)記錄層的膜厚度-剩余磁通密度積tBr和矯頑力。
如下地制作該示例的磁記錄介質(zhì)。首先，在盤(pán)形玻璃基板的表面上沿其周向方向形成紋理。進(jìn)而，在對(duì)玻璃基板進(jìn)行了清潔和干燥之后，使用DC磁控管濺射設(shè)備如下地形成該磁記錄介質(zhì)的各層。在真空中將玻璃基板加熱到200℃。然后，在氬氣氣氛下，按以下次序依次形成充當(dāng)?shù)讓拥腃r合金膜(7nm)、充當(dāng)記錄層的第一磁性層的CoCr膜、充當(dāng)記錄層的非磁性耦合層的Ru膜(0.7nm)、充當(dāng)記錄層的第二磁性層的CoCrPt13B膜、充當(dāng)記錄層的第三磁性層的CoCrPt5B膜、充當(dāng)記錄層的非磁性分隔層的Ru膜(1.3nm)、充當(dāng)記錄層的第四磁性層的CoCrPt13B膜以及充當(dāng)保護(hù)膜的碳膜(4nm)。此外，通過(guò)浸漬法在該保護(hù)膜的表面上形成全氟聚醚的潤(rùn)滑層(1.5nm)。由此，制成了所述示例的磁記錄介質(zhì)。第二磁性層與第四磁性層在成分上相同。以上加括弧的數(shù)值表示膜厚度。以上成分中的數(shù)值表示按原子濃度(％)的Pt含量。
第一到第四磁性層的各向異性磁場(chǎng)(Oe)和飽和磁化(emu/cm3)如下第一磁性層50Oe，600emu/cm3；第二磁性層9400Oe，260emu/cm3；第三磁性層4400Oe，480emu/cm3；以及第四磁性層9400Oe，260emu/cm3。
如下地獲得第一到第四磁性層的各向異性磁場(chǎng)(Oe)和飽和磁化(emu/cm3)。在與所述示例的磁記錄介質(zhì)相同的條件下，通過(guò)使第一到第四磁性層中的每一個(gè)獨(dú)立地淀積在底層上的單個(gè)層中來(lái)形成樣品。使用轉(zhuǎn)矩磁強(qiáng)計(jì)測(cè)得其各向異性磁場(chǎng)，并使用振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)測(cè)得其飽和磁化。
如圖4所示，所述示例的第1號(hào)樣品到第6號(hào)樣品的膜厚度-剩余磁通密度積tBr是不同的。具體來(lái)說(shuō)，第1號(hào)樣品到第6號(hào)樣品的第二磁性層和第四磁性層中的一個(gè)或二者的CoCrPt13B膜的厚度是不同的。
另一方面，除了不形成CoCrPt5B膜作為第三磁性層以外，按與所述示例的方式相同的方式制作比較示例的磁記錄介質(zhì)。比較示例的第7號(hào)樣品到第9號(hào)樣品的膜厚度-剩余磁通密度積tBr是不同的。具體來(lái)說(shuō)，第7號(hào)樣品到第9號(hào)樣品的第二磁性層和第四磁性層的厚度是不同的。
圖5是示出圖4所示的示例和比較示例中的每一個(gè)的改寫(xiě)特性與tBr之間的關(guān)系的曲線(xiàn)圖。
圖4和5表明在具有相同的膜厚度-剩余磁通密度積tBr的情況下所述示例的改寫(xiě)特性比該比較示例的改寫(xiě)特性好約5dB。這表明通過(guò)在第二磁性層與非磁性分隔層之間設(shè)置第三磁性層可以顯著改進(jìn)改寫(xiě)特性。
在將磁記錄介質(zhì)安裝在磁存儲(chǔ)單元中的情況下，膜厚度-剩余磁通密度積tBr是必要的特性。因此，基于膜厚度-剩余磁通密度積tBr對(duì)改寫(xiě)特性進(jìn)行比較是極其有效的。通過(guò)用使用了市售自旋支架(spin stand)的組合型磁頭(具有記錄元件和再現(xiàn)元件)執(zhí)行測(cè)量，來(lái)獲得改寫(xiě)特性。首先，以90kFCI的線(xiàn)記錄密度來(lái)執(zhí)行記錄和再現(xiàn)，然后以360kFCI的線(xiàn)記錄密度來(lái)執(zhí)行進(jìn)一步的記錄。然后對(duì)首先記錄的90kFCI信號(hào)的剩余電平進(jìn)行測(cè)量，從而獲得改寫(xiě)特性。
以下給出對(duì)包括根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的磁記錄介質(zhì)的磁存儲(chǔ)單元的描述。
圖6是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的磁存儲(chǔ)單元50的一部分的圖。參照?qǐng)D6，磁存儲(chǔ)單元50包括殼51。在殼51中，磁存儲(chǔ)單元50還包括由主軸(未圖示出)旋轉(zhuǎn)的轂52、可旋轉(zhuǎn)地固定于轂52的磁記錄介質(zhì)53、致動(dòng)單元54、附著于致動(dòng)單元54并可以沿磁記錄介質(zhì)53的徑向方向移動(dòng)的臂55和懸架(suspension)56、以及由懸架56支持的磁頭58。磁頭58是組合型的，包括MR元件(磁阻元件)、GMR元件(巨型磁阻元件)或TMR元件(隧道磁阻元件)的記錄頭和感應(yīng)型記錄頭。
磁存儲(chǔ)單元50的基本結(jié)構(gòu)是公知的，因此，略去對(duì)其的詳細(xì)描述。
磁記錄介質(zhì)53可以是根據(jù)第一實(shí)施例的磁記錄介質(zhì)10或30。磁記錄介質(zhì)53在諸如改寫(xiě)特性的寫(xiě)性能方面很優(yōu)異。因此，磁存儲(chǔ)單元50可以實(shí)現(xiàn)高記錄密度。
磁存儲(chǔ)單元50的基本結(jié)構(gòu)并不限于圖6所示的基本結(jié)構(gòu)。磁存儲(chǔ)單元50可以具有兩個(gè)或更多個(gè)磁記錄介質(zhì)。此外，磁頭58并不限于上述結(jié)構(gòu)，可以使用公知的磁頭作為磁頭58。
由此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種磁記錄介質(zhì)，該磁記錄介質(zhì)包括基板；和按下述次序疊置在該基板上的底層、第一磁性層、非磁性耦合層、第二磁性層、第三磁性層、非磁性分隔層以及第四磁性層，其中第一磁性層與第二磁性層是反鐵磁地交換耦合的，第二磁性層與第三磁性層是鐵磁地交換耦合的，并且第三磁性層具有比第二磁性層的各向異性磁場(chǎng)更小的各向異性磁場(chǎng)，并具有比第二磁性層的飽和磁化更大的飽和磁化。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種磁存儲(chǔ)單元，該磁存儲(chǔ)單元包括上述磁記錄介質(zhì)，和被構(gòu)造成向該磁記錄介質(zhì)寫(xiě)入信息并從該磁記錄介質(zhì)讀取信息的記錄和再現(xiàn)部。
本發(fā)明并不限于具體公開(kāi)的實(shí)施例，而是可以在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下進(jìn)行變化和修改。
例如，在對(duì)第二實(shí)施例的以上描述中，采用磁盤(pán)作為磁記錄介質(zhì)的示例。然而，磁記錄介質(zhì)可以是磁帶。該磁帶使用諸如PET、PEN或聚酰亞胺的帶形塑料膜的帶形基板來(lái)代替盤(pán)形基板。
本申請(qǐng)基于在2006年5月25日提交的日本專(zhuān)利申請(qǐng)2006-145672號(hào)的優(yōu)先權(quán)，通過(guò)引用將其全部?jī)?nèi)容合并于此。
權(quán)利要求
1.一種磁記錄介質(zhì)，該磁記錄介質(zhì)包括基板；和按下述次序疊置在該基板上的底層、第一磁性層、非磁性耦合層、第二磁性層、第三磁性層、非磁性分隔層以及第四磁性層，其中所述第一磁性層與所述第二磁性層是反鐵磁地交換耦合的，所述第二磁性層與所述第三磁性層是鐵磁地交換耦合的；并且所述第三磁性層具有比所述第二磁性層的各向異性磁場(chǎng)更小的各向異性磁場(chǎng)，并具有比所述第二磁性層的飽和磁化更大的飽和磁化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì)，其中，所述第四磁性層具有大于或等于所述第二磁性層的各向異性磁場(chǎng)的各向異性磁場(chǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì)，其中，所述第二磁性層和所述第三磁性層滿(mǎn)足Hk3+2000(Oe)≤Hk2的關(guān)系，其中Hk2是所述第二磁性層的各向異性磁場(chǎng)，Hk3是所述第三磁性層的各向異性磁場(chǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì)，其中，所述第二磁性層和所述第三磁性層滿(mǎn)足Ms3＞Ms2+200(emu/cm3)的關(guān)系，其中Ms2是所述第二磁性層的飽和磁化，Ms3是所述第三磁性層的飽和磁化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì)，其中，所述第一磁性層到第四磁性層中的每一個(gè)都由從包括CoCr、CoPt以及CoCr-X1合金的組中選擇的鐵磁材料形成，其中X1是從包括B、Cu、Mn、Mo、Nb、Pt、Ta、W以及Zr的組中選擇的至少一個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì)，其中，所述第二磁性層和第四磁性層中的每一個(gè)都由從包括CoPt、CoCrPt以及CoCrPt-X3合金的組中選擇的鐵磁材料形成，其中X3是從包括B、Mo、Nb、Ta、W、Zr以及Cu的組中選擇的至少一個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì)，其中，所述第二磁性層與所述第四磁性層由具有相同成分的鐵磁材料形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì)，其中，所述第三磁性層由從包括CoCr和CoCr-X1合金的組中選擇的鐵磁材料形成，其中X1是從包括B、Mo、Mn、Nb、Ta、W、Cu、Zr以及Pt的組中選擇的至少一個(gè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì)，其中，所述第三磁性層的膜厚度在0.5nm到5nm的范圍內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì)，其中，所述第二磁性層和所述第三磁性層由CoCrPt和CoCrPt-X3合金中的一個(gè)形成，其中X3是從包括B、Mo、Nb、Ta、W以及Cu的組中選擇的至少一個(gè)；并且所述第三磁性層具有按原子濃度比所述第二磁性層更低的Pt含量和更高的Co含量。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì)，其中，所述非磁性耦合層由從包括Ru、Rh、Ir、Ru基合金、Rh基合金以及Ir基合金的組中選擇的材料形成；并且所述非磁性耦合層的膜厚度在0.4nm到1.0nm的范圍內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì)，其中，所述非磁性分隔層由非磁性合金形成，并且所述非磁性分隔層的膜厚度在1.0nm到3nm的范圍內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì)，其中，所述底層從具有體心立方晶體結(jié)構(gòu)的Cr和Cr-M1合金中選擇，其中M1是從包括Mo、Mn、W、V以及B的組中選擇的至少一個(gè)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì)，該磁記錄介質(zhì)還包括位于所述基板與所述底層之間的種子層，其中所述種子層由非晶非磁性合金材料形成。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì)，該磁記錄介質(zhì)還包括位于所述底層與所述第一磁性層之間的非磁性中間層，其中所述非磁性中間層由具有六角形密堆積晶體結(jié)構(gòu)的Co-M3合金形成，其中M3是從包括Cr、Ta、Mo、Mn、Re以及Ru的組中選擇的至少一個(gè)。
16.一種磁存儲(chǔ)單元，該磁存儲(chǔ)單元包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì)；以及被構(gòu)造成向所述磁記錄介質(zhì)寫(xiě)入信息并從所述磁記錄介質(zhì)讀取信息的記錄和再現(xiàn)部。
全文摘要
本發(fā)明提供一種磁記錄介質(zhì)和磁存儲(chǔ)單元。所公開(kāi)的該磁記錄介質(zhì)包括基板；和按下述次序疊置在該基板上的底層、第一磁性層、非磁性耦合層、第二磁性層、第三磁性層、非磁性分隔層以及第四磁性層。所述第一磁性層與所述第二磁性層是反鐵磁地交換耦合的，并且所述第二磁性層與所述第三磁性層是鐵磁地交換耦合的。所述第三磁性層具有比所述第二磁性層的各向異性磁場(chǎng)更小的各向異性磁場(chǎng)，并具有比所述第二磁性層的飽和磁化更大的飽和磁化。
文檔編號(hào)G11B5/70GK101079269SQ20061016043
公開(kāi)日2007年11月28日 申請(qǐng)日期2006年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月25日
發(fā)明者高星英明, 遠(yuǎn)藤敦, 村尾玲子, 佐藤伸也, 菊池曉 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社