專利名稱：具有化學(xué)排序的磁性層的磁記錄介質(zhì)的制作方法
政府權(quán)利
本發(fā)明是在美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院(MST)授權(quán)第70NANB1H3056號協(xié)議的支持下完成的。美國政府在本發(fā)明中享有權(quán)利。
背景技術(shù)：
當(dāng)前的存儲系統(tǒng)包括具有襯底、下底層以及被保護/潤滑層所覆蓋的磁性層的多層結(jié)構(gòu)。通過改變磁性層的磁化方向，信息能夠被存儲在該磁性層上。具有有限的熱穩(wěn)定顆粒的高磁各向異性的磁性層是所希望的。
為了增強磁性層的磁各向異性，磁性層的顆?？梢曰瘜W(xué)排序為L10結(jié)構(gòu)。然而，室溫下所沉積的磁性層的晶胞一般為面心立方結(jié)構(gòu)。這些面心立方結(jié)構(gòu)的材料具有非常低的磁各向異性。在充足的熱處理或原位高溫沉積下，該磁性層可以生長為化學(xué)排序的L10結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生高的磁各向異性。然而，上述過程昂貴且耗時，并且對于生產(chǎn)工藝不實用。


發(fā)明內(nèi)容
提供一種具有磁性層和與該磁性層鄰接的籽晶層的薄膜結(jié)構(gòu)。該籽晶層包括L10結(jié)構(gòu)。
另外，提供一種磁記錄介質(zhì)。該記錄介質(zhì)包括襯底和位于該襯底上的下底層。籽晶層位于該下底層上并具有L10結(jié)構(gòu)。磁性層鄰接于該籽晶層。
還提供一種方法，該方法包括提供具有L10結(jié)構(gòu)的籽晶層。在該籽晶層上提供具有L10結(jié)構(gòu)的磁性層。
本發(fā)明實施方案所表現(xiàn)的其他特征和益處將在閱讀下面的詳細(xì)說明和相關(guān)附圖中變得清楚。
附圖的簡要說明

圖1是面心立方結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖2是L10結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖3是薄膜結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖4是具有兩層籽晶層的薄膜結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖5是具有三層籽晶層和兩層磁性層的薄膜的結(jié)構(gòu)圖； 圖6是用于形成薄膜結(jié)構(gòu)的方法的流程圖。

具體實施例方式 記錄介質(zhì)的磁性層可以由硬磁性金屬合金組成。例如，該磁性合金可以是鐵鉑合金(FePt)，鈷鈀合金(CoPd)，鐵鈀合金(FePd)，或鈷鉑合金(CoPt)。該磁性合金還可以是上述合金與第三種或更多的元素?fù)诫s劑的合金，所述元素?fù)诫s劑為諸如Cu，Ni，Mn，Cr等。這些合金包括兩種化學(xué)結(jié)構(gòu)的原子。圖1是面心立方結(jié)構(gòu)100的示意圖。在圖1所示的面心立方結(jié)構(gòu)100中，該磁性合金的原子隨機占據(jù)結(jié)構(gòu)100的點陣位置，例如點陣位置102。以FePt為例，位置102可以被Fe原子或Pt原子占據(jù)。
在室溫沉積時，諸如FePt，F(xiàn)ePd，CoPd和CoPt的磁性材料通常呈現(xiàn)面心立方結(jié)構(gòu)。當(dāng)處于面心立方結(jié)構(gòu)時，磁性合金具有低的磁各向異性。通過化學(xué)排序結(jié)構(gòu)100，磁性合金可以呈現(xiàn)高的磁各向異性。需要在結(jié)構(gòu)100中促使發(fā)生相變以導(dǎo)致化學(xué)排序的結(jié)構(gòu)。
圖2是相對于軸202，204和206，化學(xué)排序的L10結(jié)構(gòu)200的示意圖。該L10結(jié)構(gòu)包括原子平面208，210和212，其中該結(jié)構(gòu)中的第一類型原子占據(jù)第一平面，該結(jié)構(gòu)中的第二類型原子占據(jù)相鄰接的第二平面，以及第一類型原子占據(jù)與第二平面相鄰接的第三平面。例如，平面208(由軸204和206所設(shè)定)被第一類型原子在所示的具體位置(角和面心)占據(jù)，該第一類型原子可以為鉑或鈀。鄰接于平面208的平面210被第二類型原子在所示的具體位置(面心)占據(jù)，該第二類型原子可以為鐵或鈷。鄰接于平面210的平面212同樣被第一類型原子所占據(jù)。
化學(xué)排序的結(jié)構(gòu)，諸如所述L10結(jié)構(gòu)200，在室溫下是積極首選的。然而，除非被合適的相變另外排序，膜的沉積是無序的。為了使原子排序為L10結(jié)構(gòu)，在沉積期間或沉積后需要充足的擴散。熱能可以被施加給原子以使其來回移動直到找到優(yōu)選的能量位置?？梢允褂迷S多不同的技術(shù)在沉積期間施加熱能，諸如使用紅外碳加熱器，能量放射燈，電阻加熱器等。在相變過程中，獲得如圖2所示的L10結(jié)構(gòu)200。
在磁記錄介質(zhì)中所使用的薄膜結(jié)構(gòu)中，當(dāng)鄰接的籽晶層包括L10結(jié)構(gòu)時，磁性層將更容易達到L10相。在此情形下，該磁性層將經(jīng)受由該籽晶層所產(chǎn)生的張應(yīng)力。為了減小在該磁性層內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力，該磁性層將轉(zhuǎn)化為四方晶體形態(tài)，這將促使其L10相變。四方晶體形態(tài)所具有的高(在圖2中表示為“c”)小于寬(在圖2中表示為“a”)。在FePt的L10結(jié)構(gòu)中，“a”為0.3852nm以及“c”為0.3713nm。向四方晶體結(jié)構(gòu)的形態(tài)轉(zhuǎn)化將加速該磁性層的L10相變并使之在更低的溫度下發(fā)生。
在該相變中起輔助作用的籽晶層包括鋁鈦合金(AlTi)，銅鈦合金(CuTi)，鎂銦合金(MgIn)，鉑鋅合金(PtZn)、銅金合金(CuAu)和鎘鈀合金(CdPd)。這些合金的一個共同特征是比上述諸如FePt，F(xiàn)ePd，CoPd和CoPt的磁性合金具有更低的熔化溫度。更低的熔化溫度使得籽晶層在磁性層上更好地擴散。因此，籽晶層的原子可以更加容易地來回移動以達到L10相。該L10結(jié)構(gòu)有助于產(chǎn)生磁性層的L10相變。以上所述的籽晶層L10相的點陣參數(shù)如下 表1-籽晶層的點陣參數(shù) 上面所列出合金的另一個特征是在L10相變和熔化之間存在一個非常小或為零的溫度間隔(temperature gap)。這表明當(dāng)合金由液態(tài)相或氣態(tài)相形成時，該合金將直接形成L10結(jié)構(gòu)而不是形成面心立方或其他結(jié)構(gòu)。
圖3示出了一種薄膜結(jié)構(gòu)300，其包括襯底302，附加底層304，下底層306，籽晶層308，磁性層310以及保護/潤滑層312。襯底302形成薄膜結(jié)構(gòu)300的基底，其可以由任何合適的材料諸如陶瓷玻璃，無定形玻璃或鍍有鎳磷(NiP)的鋁鎂合金(AlMg)制成。附加底層304可以根據(jù)需要包括諸如鈦(Ti)，鉭(Ta)以及鈦鉻合金(TiCr)等的粘接層，以用于充當(dāng)襯底302和下底層306之間的界面。底層304還可以包括散熱層以控制整個介質(zhì)的熱性能?？赡艿纳岵牧习ㄣ~(Cu)，銀(Ag)，金(Au)，鋁(Al)，鎢(W)，釕(Ru)，以及它們之間的合金或與其他元素的合金。
下底層306是隨意選擇的，并且如果需要，可以包括多層。該下底層被用于改善籽晶層308的取向分布并加強其外延生長(即形成相同的結(jié)構(gòu))。一些材料可以用于下底層306，其包括氧化鎂(MgO)，或具有氯化鈉(NaCl)結(jié)構(gòu)的氧化物，等等。具有與MgO類似的點陣參數(shù)的金屬和合金可以用作位于MgO層上的第二下底層以進一步加強下底層和L10籽晶層之間的(100)取向和外延生長。這些金屬可以是鉻(Cr)，鎳鋁合金(NiAl)，釕鋁合金(RuAl)等。下底層306具有(100)取向，在下底層306上的籽晶層308沿(001)取向外延生長。此外，籽晶層308可以與諸如MgO，二氧化硅(SiO2)，二氧化鈦(TiO2)，氧化鉭(Ta2O5)或氧化鈮(Nb2O5)等氧化物一起生長以形成顆粒結(jié)構(gòu)。磁性層310在籽晶層308上生長成連續(xù)或顆粒狀的微結(jié)構(gòu)，用于形成圖案的介質(zhì)和/或熱輔助的磁記錄(HAMR)介質(zhì)。任選地，在該磁記錄介質(zhì)的外表面周圍還可以設(shè)置保護/潤滑層312。
圖4進一步展示了另一種薄膜結(jié)構(gòu)400，其包括襯底402，附加底層404，下底層406，第一籽晶層408，磁性層410，第二籽晶層412以及保護/潤滑層414。除了圖3所示的結(jié)構(gòu)300之外，結(jié)構(gòu)400包括兩層籽晶層，分別為第一籽晶層408和第二籽晶層412。磁性層410設(shè)置在第一籽晶層408和第二籽晶層412之間，用于加強磁性層410的L10相變。
圖5展示了另一種薄膜結(jié)構(gòu)500，其包括襯底502，附加底層504，下底層506，第一籽晶層508，第一磁性層510，第二籽晶層512，第二磁性層514，第三籽晶層516以及保護/潤滑層518。在圖5中，有三層籽晶層508，512和516以及兩層磁性層510和514。第一磁性層510在第一籽晶層508和第二籽晶層512之間。第二磁性層514在第二籽晶層512和第三籽晶層516之間。在所述薄膜結(jié)構(gòu)500中，所述兩層磁性層510和514有助于提供額外的磁信號強度，而籽晶層508，512和516則有助于在磁性層510和514中引起L10相變。
圖6展示了形成磁記錄介質(zhì)的流程圖。在步驟602中提供襯底，例如襯底302，402或502。在步驟604中提供鄰接于襯底的附加底層。然后在步驟606中提供下底層。在步驟608中在下底層上沉積籽晶層。該下底層可以有助于該籽晶層的外延生長和取向。在沉積過程中或沉積后，該籽晶層可相變到L10結(jié)構(gòu)。在步驟610中磁性層被生長或設(shè)置在該籽晶層上。例如，該磁性層可以為FePt，CoPd，F(xiàn)ePd或CoPt。在步驟612中引導(dǎo)L10相變。該相變是施加到磁性層上的外部熱能的結(jié)果，也受籽晶層的L10結(jié)構(gòu)所助。
如果需要，如環(huán)614所示，可以增加另外的籽晶層和/或磁性層。例如，另外的籽晶層可被設(shè)置成相鄰于該磁性層。該籽晶層可以有助于在磁性層中保持L10結(jié)構(gòu)。如果需要，第二磁性層可以被設(shè)置在第二籽晶層的上面。可以使用任意數(shù)量的籽晶層和/或磁性層。
可以理解即使本發(fā)明各種實施例中的眾多特征和優(yōu)點在上面的結(jié)合本發(fā)明各種實施例的結(jié)構(gòu)和功能的細(xì)節(jié)的描述中被闡明，這種公開僅僅是示意性的，并且具體的，特別是與本發(fā)明的原理到所附權(quán)利要求的所述術(shù)語的廣義解釋所表示的全部內(nèi)容中的部件排列和結(jié)構(gòu)相關(guān)的是可以作出改變的。例如，在不偏離本發(fā)明精神和范圍的情況下保持基本相同的功能，可以根據(jù)對記錄介質(zhì)特別的應(yīng)用而改變特別的元素。另外，雖然此處所述的具體實施例具體為薄膜結(jié)構(gòu)，然而本領(lǐng)域技術(shù)人員知道本發(fā)明的教導(dǎo)在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以用于其他磁記錄材料。
權(quán)利要求
1、一種薄膜結(jié)構(gòu)，包括
磁性層；以及
鄰接于該磁性層的籽晶層，該籽晶層具有L10結(jié)構(gòu)。
2、如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，還包括保護潤滑層，其位置使得該磁性層位于該保護潤滑層和該籽晶層之間。
3、如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，該磁性層為FePt，F(xiàn)ePd，CoPd和CoPt中的一種。
4、如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，該籽晶層為非磁性的并具有比該磁性層更低的熔化溫度。
5、如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，該籽晶層為具有L10結(jié)構(gòu)的AlTi，CuTi，MgIn，PtZn，CuAu和CdPd中的一種。
6、如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，該磁性層具有L10結(jié)構(gòu)。
7、如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，還包括下底層，其位置使得該籽晶層位于該下底層和磁性層之間。
8、如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，還包括第二籽晶層，其中該磁性層位于第一所述籽晶層和該第二籽晶層之間。
9、如權(quán)利要求8所述的結(jié)構(gòu)，還包括第二磁性層，其中該第二磁性層的位置使得第二籽晶層位于第一所述磁性層和該第二磁性層之間。
10、如權(quán)利要求9所述的結(jié)構(gòu)，還包括第三籽晶層，其位置使得該第二磁性層位于該第二籽晶層和該第三籽晶層之間。
11、一種磁記錄介質(zhì)，包括
襯底；
位于該襯底上的下底層；
位于該下底層上的籽晶層，該籽晶層具有L10結(jié)構(gòu)；以及
鄰接于該籽晶層的磁性層。
12、如權(quán)利要求11所述的磁記錄介質(zhì)，其特征在于，該磁性層為FePt，F(xiàn)ePd，CoPd和CoPt中的一種。
13、如權(quán)利要求11所述的磁記錄介質(zhì)，其特征在于，該籽晶層為AlTi，CuTi，MgIn，PtZn，CuAu和CdPd中的一種。
14、如權(quán)利要求11所述的磁記錄介質(zhì)，還包括第二籽晶層，其中該磁性層位于第一所述籽晶層和該第二籽晶層之間。
15、如權(quán)利要求14所述的磁記錄介質(zhì)，還包括第二磁性層，其中該第二磁性層的位置使得該第二籽晶層位于第一所述磁性層和該第二磁性層之間。
16、如權(quán)利要求15所述的磁記錄介質(zhì)，還包括第三籽晶層，其位置使得該第二磁性層位于該第二籽晶層和該第三籽晶層之間。
17、一種方法，包括
提供具有L10結(jié)構(gòu)的籽晶層；以及
在該籽晶層上提供具有L10結(jié)構(gòu)的磁性層。
18、如權(quán)利要求17所述的方法，還包括在下底層上外延生長該籽晶層。
19、如權(quán)利要求17所述的方法，還包括提供鄰接于第一所述磁性層的第二籽晶層。
20、如權(quán)利要求18所述的方法，還包括提供鄰接于該第二籽晶層的第二磁性層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有化學(xué)排序的磁性層的磁記錄介質(zhì)，具體地提供一種薄膜結(jié)構(gòu)，其具有磁性層和鄰接該磁性層的籽晶層。該籽晶層包括L10結(jié)構(gòu)。
文檔編號H01F10/08GK101599275SQ200810190890
公開日2009年12月9日 申請日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月28日
發(fā)明者B·盧 申請人:希捷科技有限公司