專利名稱：：磁記錄介質(zhì)和磁存儲裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明總體上涉及磁記錄介質(zhì)和磁存儲裝置，更具體地，涉及使用熱不穩(wěn)定層來使記錄磁層穩(wěn)定以提高記錄磁層的熱穩(wěn)定性的縱向磁記錄介質(zhì)，并且涉及使用這種磁記錄介質(zhì)的磁存儲裝置。
背景技術(shù)：
：對于增加磁記錄介質(zhì)的存儲容量的要求導(dǎo)致通過適當(dāng)?shù)囟?biāo)(scaling)增長和磁性來進行的磁薄膜盤的開發(fā)，還導(dǎo)致了設(shè)計方面的革新，這可以通過日本特開專利申請No.2001-56924中提出的最近開發(fā)的合成鐵磁介質(zhì)(syntheticferromagneticmedia)(SFM)以及以下文獻中所報告的研究成果中了解到Abarraetal.，“Longitudinalmagneticrecordingmediawiththermalstabilizationlayers”，AppliedPhysicsLetters，Vol.77，No.16，pp.2581-2583，October15，2000，以及Fullertonetal.，“Antiferromagneticailycoupledmagneticmedialayersforthermallystablehigh-densityrecording”，AppliedPhysicsLetter，Vol.77，No.23，PP.3806-3808，December4，2000。由于磁記錄密度變得非常高并且每單位面積所存儲的信息量變得極大，所以不可避免地需要減小磁記錄層的尺寸。使磁記錄層變得更薄對于減小晶粒大小(grainsize)以及相應(yīng)地減小過渡參數(shù)(transitionparameter)是有利的。然而，由于晶粒大小的減小以及由此而使各向異性能的降低變得太小(這可以容易地在一給定溫度(通常為室溫)下通過熱能來克服)，所以不能長期沿用這種方法。為了實現(xiàn)在設(shè)計方面的另選方法，必需進一步改進磁記錄介質(zhì)，例如日本特開專利申請No.2001-56924中所提出的合成亞鐵磁介質(zhì)。
發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的總體目的在于提供一種新穎實用的磁記錄介質(zhì)以及磁存儲裝置，其中基本上克服了上述問題。本發(fā)明的另一更加具體的目的在于提出一種不同類型的磁層，用于使具有合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)的合成鐵磁介質(zhì)(SFM)的頂部磁記錄層穩(wěn)定，并給出對該不同類型磁層的進一步的理解。使用薄超順磁層(thinsuperparamagneticlayer)替代鐵磁層來實現(xiàn)該目的。為此，通過使用適當(dāng)?shù)某槾艑樱梢酝ㄟ^適當(dāng)?shù)叵乱频捷^低的tBr(Gum)范圍來進一步提高記錄密度。本發(fā)明的另一目的在于對保持相同水平或者更高水平的磁記錄層的熱穩(wěn)定性的介質(zhì)性能加以提高。此外，通過本發(fā)明，重要的是注意與傳統(tǒng)的單層介質(zhì)相比還可以實現(xiàn)相同水平或者更高水平的信噪比(SNR)。本發(fā)明的另一目的在于使用合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)的底部磁層的耦合強度和層間特性來增強SFM的特性。本發(fā)明的另一目的在于提供一種磁記錄介質(zhì)，該磁記錄介質(zhì)包括基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)以及設(shè)置在該基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上的合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)，并形成一記錄層，其中該合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)至少包括一底部磁層和一頂部磁層，這些層通過非磁性間隔層反鐵磁地耦合，該底部磁層由超順磁層制成，該頂部磁層由鐵磁材料制成，并且在外部施加的磁場為零的剩磁狀態(tài)(remanentstate)下該底部磁層和該頂部磁層的磁矩方向為反向平行。本發(fā)明的另一目的在于提供一種磁存儲裝置，該磁存儲裝置包括至少一個磁記錄介質(zhì)，該磁記錄介質(zhì)具有基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)以及設(shè)置在該基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上的合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)，并形成一記錄層；以及換能器，該換能器在該磁記錄介質(zhì)上寫入信息以及再生信息，其中該合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)至少包括一底部磁層和一頂部磁層，這些層通過非磁性間隔層反鐵磁地耦合，該底部磁層由超順磁層制成，該頂部磁層由鐵磁材料制成，并且在外部施加的磁場為零的剩磁狀態(tài)下該底部磁層和該頂部磁層的磁矩方向為反向平行。根據(jù)本發(fā)明，可以實現(xiàn)使用超順磁層作為穩(wěn)定層的磁記錄介質(zhì)和磁存儲裝置。該穩(wěn)定層使得能夠磁化頂部磁層，以使該SFM系統(tǒng)中實現(xiàn)熱穩(wěn)定。如果對于穩(wěn)定層使用了合適的超順磁層，則其有助于提高SNR并且使得能夠?qū)崿F(xiàn)高于100G比特/平方英寸的高密度記錄，同時要求較低tBr值的熱穩(wěn)定性。保持提高的熱穩(wěn)定性和提高的SNR的該tBr的減小是本發(fā)明的關(guān)鍵因素。當(dāng)結(jié)合附圖閱讀以下詳細說明時，本發(fā)明的其他目的和特征將根據(jù)以下詳細說明而變得明了。圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的第一實施例的重要部分的剖面圖；圖2是用于說明在剩磁狀態(tài)(即所施加的外部磁場為零時)的磁矩狀態(tài)下用于兩層合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)的反鐵磁耦合方案的簡圖；圖3是用于說明在剩磁狀態(tài)(即所施加的外部磁場為零時)的磁矩狀態(tài)下用于三層合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)的反鐵磁耦合方案的簡圖；圖4是表示根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的第二實施例的重要部分的剖面圖；圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的第三實施例的重要部分的剖面圖；圖6是表示根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的第四實施例的重要部分的剖面圖；圖7A和7B是表示使用典型鐵磁材料的合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)的磁化回路和矯頑力值的簡圖；圖8A和8B是表示使用典型超順磁層的合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)的磁化回路和矯頑力值的簡圖；圖9是表示當(dāng)?shù)撞看艑訛槌槾艜r的磁化回路和矯頑力值的簡圖；圖10是表示隨著超順磁層的厚度的增加并達到鐵磁狀態(tài)Hex值的交換場值的簡圖；圖11是表示當(dāng)超順磁層的厚度增加時CCPB系統(tǒng)的磁化值的簡圖；圖12是表示當(dāng)超順磁層的厚度增加時CCPB系統(tǒng)的交換耦合強度值的簡圖；圖13是表示當(dāng)超順磁層的厚度增加時矯頑力的改善的簡圖；圖14是表示當(dāng)與超順磁層厚度的增加相對應(yīng)地增加交換耦合強度值時熱穩(wěn)定性的提高的簡圖；圖15是表示當(dāng)與超順磁層厚度的增加相對應(yīng)地增加交換耦合強度值時熱穩(wěn)定性的提高的簡圖；圖16是表示當(dāng)超順磁層的厚度增加時的總信噪比的簡圖；圖17是表示磁存儲裝置的該實施例的重要部分的剖面圖；以及圖18是表示磁存儲裝置的該實施例的重要部分的平面圖。具體實施例方式例如，將本發(fā)明應(yīng)用于通過由Ru制成的非磁性間隔層以反向平行方向耦合兩個鐵磁層的情況下的上述合成亞鐵磁介質(zhì)(SFM)。本發(fā)明有助于其中多個耦合鐵磁層的較低層由超順磁層制成的其它方式。為了提供在本公開內(nèi)的一致參考，將使用以下的定義。這些定義從“ADictionaryofPhysicalSciences”，Towman&Allanheld，1983獲得。“力矩(moment)”是指力或者力系繞一軸的轉(zhuǎn)動效應(yīng)。單個力的力矩等于該力與從軸到該力的作用線的垂直距離的乘積。“順磁性”是指磁性性能的一種類型，其中材料具有與溫度成反比的相當(dāng)?shù)偷恼呕禂?shù)。順磁性樣本趨向于朝所施加的磁場移動。該效應(yīng)是由于原子或者分子中為原子提供磁矩的未配對電子的自旋而導(dǎo)致的。該順磁性效應(yīng)對于固體的抗磁性能始終占有絕對優(yōu)勢。“鐵磁性”是指磁性性能的一種類型，其中材料具有依賴于溫度的非常高的磁化系數(shù)。如在順磁性中一樣，鐵磁性是由未配對電子引起的。這些電子用作為小的單元磁鐵，并且在鐵磁性材料中，通過稱作交換力的分子間力將這些小的單元磁鐵在稱為磁疇的固體的區(qū)域內(nèi)彼此平行排列。由此可以將各個磁疇視為一個小的磁鐵。在未磁化的樣本中，這些磁疇隨機取向，所以該樣本沒有凈磁矩。如果對其施加外部磁場，則這些單元磁鐵趨向于沿其方向和磁疇(在損耗相鄰磁疇的情況下，這些磁疇的磁矩方向沿著該外部磁場增大的方向取向)排列。當(dāng)該磁場足夠大時，所有的單元磁鐵指向該磁場的方向，并且該樣本飽和?？梢詮腂.D.Cullity，“MagnetismandMagneticMaterials”，AddisonWesleyPublishingCompanyInc.，1972中獲得“超順磁性”的定義。當(dāng)鐵磁體的晶粒大小減小到低于某一值時，由于晶粒的熱能對于晶粒中存在的任何能量(如各向異性能)占優(yōu)勢，所以矯頑力變?yōu)榱恪Ｔ摕崮茏銐驈姡允瓜惹按呕牧Ｗ咏M合自發(fā)地消磁。將這種粒子稱為超順磁性粒子?！俺槾判浴钡牟僮餍远x包括至少兩個要求。第一，由于這不是熱平衡特性，所以磁化曲線應(yīng)該沒有磁滯現(xiàn)象。第二，除粒子相互作用以外，各向同性樣本的磁化曲線必須依賴于溫度到下述程度，其中在對自發(fā)磁化的溫度依賴性進行校正之后，當(dāng)相對于H/T進行繪圖時，在不同溫度處所得到的曲線必須大致重疊，其中H表示所施加的場，而T表示溫度。根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)適合于具有提高的熱穩(wěn)定性和將當(dāng)前記錄極限優(yōu)選地擴展為超過100G比特/平方英寸的更好的記錄性能的縱向高密度記錄。更具體地，根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)使用熱不穩(wěn)定層來使記錄磁層穩(wěn)定，以提高記錄磁層的熱穩(wěn)定性?？梢栽诰哂型ǔＳ糜诳v向記錄的底層結(jié)構(gòu)的機械織構(gòu)(mechanicallytextured)或非晶玻璃基板上淀積該熱不穩(wěn)定性層(即，超順磁層)。該結(jié)構(gòu)用于其中通過由Ru等制成的非磁性間隔層來分離磁記錄介質(zhì)的兩個鐵磁層的SFM，并且在剩磁狀態(tài)下反鐵磁性地耦合其磁化。本發(fā)明引入一種超順磁層來替代鐵磁層以實現(xiàn)頂部鐵磁層的穩(wěn)定性。通過適當(dāng)?shù)剡x擇用于超順磁層的材料，可以實現(xiàn)具有高信噪比(SNR)的優(yōu)良的高密度記錄性能以及優(yōu)良的重寫特性。超順磁層的超順磁性位于273K或以上。對于一給定為超順磁的材料，必須以這種方式詳細說明測量溫度以及超順磁層的磁化的磁場依賴性。此外，在室溫下或者在室溫以上該超順磁層的矯頑力Hc為Hc＝0，并且測量時間為1秒或者更長時間。通常，為了證明特定的材料處于超順磁狀態(tài)，必需通過實驗證明矯頑力Hc為0并且具有有限的磁化強度。然而，由于矯頑力Hc是依賴于時間的參數(shù)，所以也需要詳細說明測量的時間。如果在1秒處矯頑力Hc為0，則對于所有更高的時間標(biāo)度(timescale)該矯頑力Hc將為0，其中該時間標(biāo)度是指施加到磁記錄介質(zhì)上的外部磁場變化的速率。然而，要確定的最重要的參數(shù)是超順磁層的體積(或者晶粒的大小)，稍后將對此進行說明。當(dāng)體積(晶粒大小)減小到低于一特定值時可以在任何溫度下出現(xiàn)(setin)超順磁性?？梢猿霈F(xiàn)超順磁性的體積(或者晶粒大小)取決于用于超順磁層的材料。圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的第一實施例的重要部分的剖面圖。在稍后將說明的圖1和圖4至圖6中，沒有標(biāo)度各層的厚度。圖1所示的磁記錄介質(zhì)包括基板10，由Al、玻璃或者任何合適的基板材料制成；晶種層(seedlayer)11，形成在基板10上。在本實施例中，晶種層11可以由NiP、Cr、諸如CoNiZr和CoNbZr的Co合金、或者以上材料的合金制成，優(yōu)選地，晶種層11的厚度在5nm至100nm的范圍內(nèi)。晶種層11可以由一單層形成，或者由以不同的組成彼此層疊的兩層或更多層的組合形成。在晶種層11上形成底層12。該底層12可以由Cr或者諸如CrV、CrW以及CrMo的Cr合金制成。例如，如果底層12由CrMo、CrMoW、CrV或CrW制成，則在1原子％至30原子％的范圍內(nèi)選擇Mo的含量、W的含量或V的含量，而Cr的含量構(gòu)成其余的原子百分數(shù)?？梢杂梢粏螌踊蛘哂梢圆煌慕M成彼此層疊的兩層或更多層的組合形成底層12。磁記錄介質(zhì)的本實施例的底層12和晶種層11的要求是提供后續(xù)六邊形磁層的Co(1120)取向。除了晶種層11和底層12外，優(yōu)選地提供由Cr含量為25原子％≤Cr≤原子45％的CoCr、或者諸如Cr含量為10原子％至40原子％并且Ta含量為1原子％至10原子％的CoCrTa的CoCr合金制成的中間層13，以增強底層(11、12和13)以及后續(xù)的超順磁和鐵磁記錄層14和16(由非磁性間隔層15將超順磁和鐵磁記錄層14和16分離)之間的晶格匹配。例如，該非磁性間隔層15由Ru、Rh、Ir、Cr、Mo、Nb、Ta、Cu、Re或者它們的合金制成。在磁層的頂部形成由濺射C或者化學(xué)氣相淀積C制成的保護層16(厚度為4nm至5nm)，用于對該磁層進行保護以防止化學(xué)或者機械劣化。在本實施例中，在鐵磁層16上形成保護層16。當(dāng)然，保護層16可以具有由C層和形成在該C層上的潤滑劑層制成的兩層結(jié)構(gòu)。在存在2毫托至100毫托的惰性氣體壓力(通常為Ar)的情況下，可以通過具有滿足150℃＜Ts＜300℃的基板溫度Ts、滿足0＜Vb＜-300V的基板偏壓Vb的dc濺射工藝來形成超順磁層14和鐵磁記錄層16。在涂有NiP的Al或者玻璃基板的機械織構(gòu)基板的情況下，Co的c軸和Cr<110>的優(yōu)選取向為沿圓周織構(gòu)方向。在這種情況下，提高了所記錄位的SNR和熱穩(wěn)定性。圖4是表示根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的第二實施例的重要部分的剖面圖。在圖4中，使用相同的標(biāo)號表示與圖1中的對應(yīng)部件相同的那些部件，并且省略對其的說明。如圖4中所示，在底層12或中間層13上形成第一超順磁層14-1，并且在第一超順磁層14-1上形成第一非磁性間隔層15-1。此外，在第一非磁性間隔層15-1上形成第二超順磁層14-2，并且在第二超順磁層14-2上形成第二非磁性間隔層15-2。在第二非磁性間隔層15-2上形成鐵磁層16。圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的第三實施例的重要部分的剖面圖。在圖5中，使用相同的標(biāo)號表示與圖4中的對應(yīng)部件相同的那些部件，并且省略對其的說明。如圖5所示，設(shè)置鐵磁層14-3來代替圖4中所示的第一超順磁層14-1。圖6是表示根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的第四實施例的重要部分的剖面圖。在圖6中，使用相同的標(biāo)號表示與圖4和圖5中的對應(yīng)部件相同的那些部件，并且省略對其的說明。如圖6所示，設(shè)置鐵磁層14-3來代替圖4中所示的超順磁層14-2。在圖1和圖4至圖6中，為了方便起見，假設(shè)超順磁層14和14-1由超順磁層(材料)L1制成，超順磁層14-2由超順磁層(材料)L1-1制成，鐵磁層14-3由鐵磁層(材料)L1′制成，并且鐵磁層16由鐵磁層(材料)L2制成。在上述第一至第四實施例中，發(fā)生實際磁記錄的磁結(jié)構(gòu)由多層構(gòu)成。如上所述，為了克服在磁記錄介質(zhì)中的晶粒大小變得越來越小時由熱能導(dǎo)致的記錄位的不穩(wěn)定，日本特開專利申請No.2001-56924提出了一種具有獨特多層合成鐵磁結(jié)構(gòu)的合成亞鐵磁介質(zhì)(SFM)。由于克服更高密度記錄的這種熱波動很重要，所以該SFM被證明是有效的。在日本特開專利申請NO.2001-56924中所述的具有合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)的SFM中，如圖2和圖3所示，通過例如由Ru制成的非磁性間隔層502將兩個鐵磁層501反鐵磁地耦合。圖2是用于說明在剩磁狀態(tài)(即當(dāng)所施加的外部磁場為零時)的磁矩狀態(tài)下用于兩層合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)的反鐵磁耦合方案的簡圖。類似地，圖3是用于說明在剩磁狀態(tài)(即當(dāng)所施加的外部磁場為零時)的磁矩狀態(tài)下用于三層合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)的反鐵磁耦合方案的簡圖。在圖3中，設(shè)置了附加鐵磁層503。通過采用反鐵磁耦合，可以減少剩磁和厚度積(thicknessproduct)Mrt，這對提高記錄密度很重要。通過反向平行耦合，還可以成功地產(chǎn)生克服熱波動的磁記錄介質(zhì)以很大程度地保持高的SNR。這對于具有相當(dāng)?shù)偷腗rt值的傳統(tǒng)單層磁記錄介質(zhì)是重要的改進。在上述第一實施例中，例如，在合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)中引入了圖1中所示的超順磁層14來替代圖2中所示的底部鐵磁層501?？梢酝ㄟ^考慮用于獲得特別是來自局部磁滯回線的矯頑力的磁化回路、以及磁化的溫度依賴性并且采用磁化測量的時間來區(qū)分使用超順磁層和使用鐵磁層的兩種情況。由于矯頑力是磁記錄介質(zhì)的非固有參數(shù)，所以，與鐵磁區(qū)相比，采用多種方法進行表征以識別超順磁狀態(tài)是很重要的。第一至第四實施例基本上是SFM的擴展。在這種情況下，與由層L2制成的頂部超順磁層相比，用作為穩(wěn)定層并由層L1制成的底部超順磁層在本質(zhì)上是超順磁的。超順磁層L1可以是軟磁材料或者硬磁材料。硬磁材料具有帶有相應(yīng)大磁化強度的較高矯頑力較。軟磁材料具有較高的磁化強度和非常低的矯頑力。穩(wěn)定層的超順磁性質(zhì)是由于其有限的厚度(對于CoCrPtB成分等通常低于5nm)而導(dǎo)致的。根據(jù)本發(fā)明人所進行的研究，本實施例的結(jié)構(gòu)和記錄特性都表明，該技術(shù)可以進一步擴展到由超順磁層L1制成的穩(wěn)定層，并且仍然可以獲得合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)的優(yōu)點。此外，顯現(xiàn)出該穩(wěn)定層對材料的依賴方面的兩種情況。第一種方式是使用高Co含量的材料以及對于形成穩(wěn)定層的層L1的相對很低的各向異性值來降低tBr值，其中t表示穩(wěn)定層的厚度，而Br表示剩余磁通。在這種情況下，由形成頂部鐵磁層的L2層來實現(xiàn)了高密度以及穩(wěn)定性。第二種方式是使用與層L2相比，對于層L1或者層L1和Ll-1各向異性相同或者較大的材料，來減小磁層的剩余磁化強度和厚度積Mrt。在這種情況下，使用來自穩(wěn)定層的各向異性量的影響，基本上根據(jù)僅設(shè)置了頂部鐵磁層的單層的情況來增大該結(jié)構(gòu)的KuV/kBT值，其中Ku是材料的各向異性常數(shù)，V是體積，而kB是玻爾茲曼常數(shù)。例如，如果穩(wěn)定層由具有非常少的Pt或者沒有Pt的超順磁層L1制成，則穩(wěn)定性主要來自于由層L2所制成的頂部鐵磁層。通過增大穩(wěn)定層(該穩(wěn)定層由具有8％以上至16％或者更多的適當(dāng)高的Pt的超順磁層L1制成)的厚度，可以從穩(wěn)定層中獲得實質(zhì)上的穩(wěn)定性。由于在剩磁狀態(tài)的反鐵磁耦合狀態(tài)下，穩(wěn)定層具有高的飽和反向磁化強度，所以還可以容易地實現(xiàn)剩磁和厚度積Mrt的減小。此外，有必要提及，對于頂部鐵磁層，對于剩磁和厚度積Mr1t1可以獲得確定值，而對于穩(wěn)定層，剩磁和厚度積應(yīng)為零。盡管如此，當(dāng)磁化為反向平行時，也存在剩磁和厚度積的減小，因為在剩磁狀態(tài)下，來自穩(wěn)定層的反向高包括磁矩有助于該減小。對于材料的生長，底層結(jié)構(gòu)(Cr或者其合金)具有其(002)面內(nèi)結(jié)構(gòu)(in-plane)，并且超順磁和鐵磁Co層的磁層具有(1120)面內(nèi)結(jié)構(gòu)。然而，可以存在一個以上的可能的生長工藝，其中記錄層為(1010)織構(gòu)，而對應(yīng)的底層為(112)織構(gòu)。這主要通過使用淀積在適當(dāng)?shù)幕?例如，玻璃或者鋁)上的用于晶種層的B2型材料(例如，NiAl或FeAl)來實現(xiàn)。由于穩(wěn)定層的高磁矩特性，所以易于實現(xiàn)剩磁和厚度積Mrt的減小，同時保持大的熱穩(wěn)定性。實現(xiàn)根據(jù)單層材料的熱穩(wěn)定性的提高主要是因為來自穩(wěn)定層的有限的各向異性能的貢獻，如Acharya等人在Appl.Phys.Lett.，vol.80，p.85，2002中所述。與所提出的具有鐵磁層的兩層或三層結(jié)構(gòu)類似，可以容易地實現(xiàn)使用穩(wěn)定層的兩層或者三層的合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)，如圖1和圖4至圖6所示。根據(jù)第一至第四實施例，與作為記錄層的單層材料相比提高了熱穩(wěn)定性和SNR。例如，超順磁層L1或者L1-1在室溫下將不具有矯頑力和剩磁性。然而，在高的所施加的磁場下超順磁層L1或者L1-1將具有磁化強度。換言之，當(dāng)所施加的場為零時，磁化強度變?yōu)榱?。圖10示出了超順磁層L1或L1-1的這種典型性能，這將稍后給予說明。在室溫和測量的VSM時間標(biāo)度下，在圖10中超順磁層L1或L1-1的矯頑力表現(xiàn)為0。然而，另一方面，在日本特開專利申請NO.2001-56924中，使用了具有有限矯頑力和磁化強度的鐵磁層來實現(xiàn)該結(jié)構(gòu)。圖7A和7B表示使用典型鐵磁材料的合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)的磁化回路和矯頑力值。在圖7A中，縱坐標(biāo)表示磁化強度(emu)，而橫坐標(biāo)表示所施加的場(Oe)。在圖7B中，縱坐標(biāo)表示來自局部磁滯回線的磁化強度(emu)，而橫坐標(biāo)表示所施加的場(Oe)。如在日本特開專利申請No.2001-56924中所述，在圖7A中所示的磁滯回線具有三個部分，該磁滯回線與反鐵磁耦合系統(tǒng)的磁滯回線相對應(yīng)。在使用用于底部磁層的鐵磁材料的典型合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)中，局部磁滯回線表示使用矯頑力作為底部磁層，如點20至點23所示。使用點22和點23來表征磁材料的交換場Hex和Hsw。從dM/dH曲線的峰值位置獲得交換場Hsw。另一方面，頂部磁層經(jīng)受來自底部磁層的交換場Hex，并且通過Hex＝J/M*t來計算交換場Hex，其中J表示反鐵磁耦合強度，M表示磁化強度，而t表示底部磁層的厚度。交換場Hex與Hsw不同，表示底部磁層為鐵磁性。在圖7B中將其表示為局部磁滯回線。另一方面，圖8A和8B表示使用典型的超順磁層的合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)的磁化回路和矯頑力值。在圖8A中，縱坐標(biāo)表示磁化強度(emu)，而橫坐標(biāo)表示所施加的場(Oe)。在圖8B中，橫坐標(biāo)表示來自局部磁滯回線的磁化強度(emu)，而橫坐標(biāo)表示所施加的場(Oe)。從圖8B中所示的局部磁滯回線中所獲得的交換場值表示底部磁層為超順磁性，并且具有為0的矯頑力。通過這種方式，可以容易地識別在合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)中所使用的材料類型。而且，應(yīng)該注意，超順磁層的晶粒大小足夠的小，以致于其僅包含單個磁疇。這種材料的特性將被識別為0矯頑力。由于在超順磁層中的晶粒的能壘或者晶粒的聚集非常低，所以超順磁層的KuV/kBT值低于25。由于在沒有外部磁場的情況下，熱能對于材料中存在的任何各向異性能可以容易地占有優(yōu)勢，所以將不出現(xiàn)磁化。換言之，垂直度(squareness)S變?yōu)镾＝0。圖9是表示當(dāng)?shù)撞看艑訛槌槾判詴r的磁化回路和矯頑力值。在圖9中，縱坐標(biāo)表示交換場Hex和Hsw(單位為Oe)，而橫坐標(biāo)表示底部磁層(即，超順磁層)(穩(wěn)定層)的厚度?！啊稹北硎窘粨Q場Hex，而“△”表示交換場Hsw。在圖9中，對于穩(wěn)定層為超順磁性和鐵磁性的情況顯示了交換場Hex和Hsw的典型值。從磁滯回線和局部磁滯回線測量所獲得的Hsw和Hex值表示了該性能。如果Hsw＝Hex(在點24處)，則底部磁層為超順磁層(其先前在圖8A和8B中表示為其符號)。通常使用SQUID、VSM或者任何其它磁力計根據(jù)磁滯回線測量來獲得該Hsw和Hex值。在圖9中，對于達到5nm的底部磁層厚度，粒子的大小足夠小，以致于處于單磁疇超順磁狀態(tài)。由于有限尺寸效應(yīng)，所以當(dāng)?shù)撞看艑雍穸葴p小為低于10nm時，磁化強度值減小。這種情況的發(fā)生主要是由于在磁層和非磁性間隔層的界面處的自旋密度減小的結(jié)果。因此，可以發(fā)現(xiàn)，底部磁層的厚度t優(yōu)選地在0＜t＜10nm的范圍內(nèi)。由于在單磁疇粒子中出現(xiàn)超順磁狀態(tài)，所以由于底部磁層厚度的減小也出現(xiàn)磁化強度值的下降，如圖10中所示。圖10是表示當(dāng)超順磁層的厚度增加并且隨后達到鐵磁狀態(tài)時Hex值的交換場值。如根據(jù)圖11和圖12中所示的單層磁測量所獲得的情況一樣，在上述區(qū)域中的矯頑力值也將為零。圖11是表示當(dāng)超順磁層的厚度增大時CCPB系統(tǒng)的磁化強度值。在圖11中，縱坐標(biāo)表示磁化強度Ms(emu/cc)，而橫坐標(biāo)表示底部磁層(即，超順磁層)(或穩(wěn)定層)的厚度(nm)。圖12是表示當(dāng)超順磁層的厚度增大時CCPB系統(tǒng)的交換耦合強度值。在圖12中，縱坐標(biāo)表示交換耦合強度J(erg/cm2)，而橫坐標(biāo)表示底部磁層(即，超順磁層)(或穩(wěn)定層)的厚度(nm)。在圖11中所示的磁化強度Ms的降低減小了圖12中所示的兩個磁層之間的交換耦合強度J。圖13是表示當(dāng)超順磁層的厚度增大時矯頑力的提高。在圖13中，縱坐標(biāo)表示矯頑力Hc(Oe)，而橫坐標(biāo)表示底部磁層(即，超順磁層)(或穩(wěn)定層)的厚度(nm)。即使超順磁層的剩磁性為零，在合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)的剩磁狀態(tài)下，為超順磁層并且用作為穩(wěn)定層的底部磁層仍處于反向飽和狀態(tài)。因此，將始終存在剩磁和厚度積Mrt的減小。由于對于大約6nm或者更薄的厚度的超順磁層，矯頑力Hc沒有大的變化或者僅有輕微的增加，所以通過引入這種超順磁層不會影響重寫值。圖14是表示在日本特開專利申請No.2001-56924中提出的具有合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)的SFM中，當(dāng)與鐵磁層的厚度增加相對應(yīng)地增大交換耦合強度值時熱穩(wěn)定性的提高。在圖14中，縱坐標(biāo)表示KuV/kBT值，而橫坐標(biāo)表示tBr值(Gum)?！啊瘛北硎維FM的KuV/kBT值，“▲”表示具有由單個磁層制成的記錄層的傳統(tǒng)單層介質(zhì)的KuV/kBT值。圖15表示在具有合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)的磁記錄介質(zhì)的第一實施例中，當(dāng)與超順磁層厚度的增加相對應(yīng)地增大交換耦合強度值時熱穩(wěn)定性的提高。在圖15中，縱坐標(biāo)表示KuV/kBT值，而橫坐標(biāo)表示tBr值(Gum)?！啊稹北硎敬庞涗浗橘|(zhì)的第一實施例的KuV/kBT值，并且為了進行比較，“▲”表示具有由單個磁層制成的記錄層的傳統(tǒng)單層介質(zhì)的KuV/kBT值。與在日本特開專利申請No.2001-56924中提出的SFM相比，通過適當(dāng)?shù)剡x擇超順磁層可以將SNR保持在大致相同的水平或者可以增大SNR。根據(jù)本發(fā)明人所進行的研究(包括圖14、15和16中所示的結(jié)果)，可以確定，當(dāng)?shù)撞看艑?即，超順磁層(穩(wěn)定層))由含有Pt的Cr合金(例如，CoCrPtB、CoCrPt、CoCrTa、CoCrPtTa、CoCrPtTaB以及CoCrPtBCu，其中，Cr含量為5-40原子％，Pt含量為8-16原子％，B含量為0-15原子％，Cu含量為0-6原子％，而其余含量為Co)制成時，KuV/kBT值增加。還可以確定，對于上述組成范圍，Co合金的Pt含量可以為0。換言之，該超順磁層可以由Co合金(例如，CoCrB、CoCr、CoCrTa、CoCrTaB以及CoCrBCu，其中Cr含量為5-40原子％，B含量為0-15原子％，Cu含量為0-6原子％，而其余含量為Co)制成。此外，可以確定，當(dāng)?shù)撞看艑?即，超順磁層)(穩(wěn)定層)由不含Pt或B的高磁化強度Co合金(例如，CoCr、CoCrB、CoCrTa以及CoCrTa，其中，Cr含量為5-20原子％，B含量為0-10原子％，而其余含量為Co)制成時，KuV/kBT值保持相同。在這種情況下，通過底部磁層的高磁化強度和低各向異性特性來減小剩磁和厚度積Mrt。圖16是表示在超順磁層的厚度增加時的總信噪比(SNR)的簡圖。在圖16中，縱坐標(biāo)表示總SNRS/Nt(dB)，而橫坐標(biāo)表示底部磁層(即，超順磁層)(穩(wěn)定層)的厚度。可以確定，當(dāng)超順磁層厚度增加至約6nm時，S/Nt增大，但是，此后，當(dāng)超順磁層厚度進一步增加至超過大約6nm時，S/Nt減小，并且變?yōu)殍F磁性。因此，在這種情況下，可以發(fā)現(xiàn)，超順磁層厚度大致為6nm或者更少時是理想的。合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)的磁層(用作為穩(wěn)定層)的材料可以從諸如CoCrPtB的Co合金中進行選擇。然而，如上所述通常總共存在兩種可能的穩(wěn)定層。根據(jù)穩(wěn)定層的各向異性和磁矩值，可以實現(xiàn)穩(wěn)定性和SNR的提高。接下來，將參照圖17和圖18對根據(jù)本發(fā)明的磁存儲裝置的實施例進行說明。圖17是表示磁存儲裝置的本實施例的重要部分的剖面圖，而圖18是表示磁存儲裝置的本實施例的重要部分的平面圖。如圖17和圖18中所示，磁存儲裝置通常包括電機114、軸心115、多個磁記錄介質(zhì)116、多個記錄和再生磁頭117、多個懸置裝置118、多個臂119、以及設(shè)置在外殼內(nèi)的執(zhí)行器單元120。該磁記錄介質(zhì)116安裝在通過電機114使其轉(zhuǎn)動的軸心115上。記錄和再生磁頭117由諸如MR或GMR磁頭的再生磁頭以及諸如感應(yīng)磁頭的記錄磁頭組成。各個記錄和再生磁頭117通過懸置裝置118安裝在對應(yīng)的臂119的末端。通過執(zhí)行器單元120來移動臂119。該磁存儲裝置的基本構(gòu)成是已知的，并且在本說明書中將省略對其的說明。該磁存儲裝置的本實施例的特征在于磁記錄介質(zhì)116。各個磁記錄介質(zhì)116具有以上結(jié)合圖1和圖4-6所述的實施例中的任何一個的結(jié)構(gòu)。磁記錄介質(zhì)116的數(shù)量不限于3個，并且可以僅設(shè)置2個或者4個或者更多個磁記錄介質(zhì)。磁存儲單元的基本構(gòu)成不限于圖17和圖18中所示的結(jié)構(gòu)。此外，本發(fā)明中所使用的磁記錄介質(zhì)不限于磁盤。此外，本發(fā)明不限于這些實施例，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下可以進行各種變化和改進。權(quán)利要求1.一種磁記錄介質(zhì)，其包括基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)；以及合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)，設(shè)置在所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上，并且形成一記錄層，所述合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)至少包括一底部磁層和一頂部磁層，該底部磁層和頂部磁層通過一非磁性間隔層反鐵磁地耦合，其中所述底部磁層由超順磁層制成，而所述頂部磁層由鐵磁性材料制成，并且在外部施加的磁場為零的剩磁狀態(tài)下，所述底部磁層和所述頂部磁層的磁矩方向為反向平行。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì)，其中所述合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)還包括另一磁層和另一非磁性間隔層，該另一磁層和另一非磁性間隔層連續(xù)地層疊并且插入在所述非磁性間隔層和所述頂部磁層之間，所述另一磁層由超順磁層制成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì)，其中所述合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)還包括另一磁層和另一非磁性耦合層，該另一磁層和另一非磁性耦合層連續(xù)地層疊并且插入在所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和所述底部磁層之間，所述另一磁性層由鐵磁材料制成。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì)，其中所述合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)還包括另一磁層和另一非磁性間隔層，該另一磁層和另一非磁性間隔層連續(xù)地層疊并且插入在所述非磁性間隔層和所述頂部磁層之間，所述另一磁層由鐵磁材料制成。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任何一項所述的磁記錄介質(zhì)，其中所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)包括基板；晶種層，設(shè)置在所述基板上并主要提供(002)織構(gòu)；以及非磁性底層，設(shè)置在所述晶種層上，并由BCC金屬或其合金制成。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁記錄介質(zhì)，其中所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)還包括非磁性含Co中間層，該非磁性含Co中間層設(shè)置在所述底層上并主要提供(1120)織構(gòu)。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任何一項所述的磁記錄介質(zhì)，其中從包括硬磁材料和軟磁材料的組中選擇所述超順磁層。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任何一項所述的磁記錄介質(zhì)，其中根據(jù)所使用的超順磁層，所述底部磁層的厚度t在0＜t＜10nm的范圍內(nèi)。9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任何一項所述的磁記錄介質(zhì)，其中所述底部磁層由含Pt的Co合金制成，例如CoCrPtB、CoCrPt、CoCrTa、CoCrPtTa、CoCrPtTaB以及CoCrPtBCu，其中，Cr含量為5-40原子％，Pt含量為8-16原子％，B含量為0-15原子％，Cu含量為0-6原子％，而其余含量為Co。10.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任何一項所述的磁記錄介質(zhì)，其中所述底部磁層由Co合金制成，例如CoCrB、CoCr、CoCrTa、CoCrTaB以及CoCrBCu，其中Cr含量為5-40原子％，B含量為0-15原子％，Cu含量為0-6原子％，而其余含量為Co。11.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任何一項所述的磁記錄介質(zhì)，其中所述底部磁層由不含Pt或B的高磁化強度Co合金制成，例如CoCr、CoCrBt、CoCrTa以及CoCrTa，其中Cr含量為5-20原子％，B含量為0-10原子％，而其余含量為Co。12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中的任何一項所述的磁記錄介質(zhì)，其中所述非磁性間隔層由從包括Ru、Rh、Ir、Cr、Mo、Nb、Ta、Cu、Re及其合金的組中選擇的材料制成。13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中的任何一項所述的磁記錄介質(zhì)，其中在所述頂部磁層和所述底部磁層上的超順磁晶粒和鐵磁晶粒之間存在反鐵磁耦合。14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中的任何一項所述的磁記錄介質(zhì)，其中由于反鐵磁耦合而使所述頂部磁層經(jīng)受來自所述底部磁層的幾百Oe或者更高的交換場。15.一種磁存儲裝置，其包括至少一個磁記錄介質(zhì)，這些磁記錄介質(zhì)具有基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)；以及合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)，設(shè)置在所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上，并且形成一記錄層，其中所述合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)至少包括一底部磁層和一頂部磁層，該底部磁層和頂部磁層通過一非磁性間隔層反鐵磁地耦合，所述底部磁層由超順磁層制成，而所述頂部磁層由鐵磁材料制成，并且在外部施加的磁場為零的剩磁狀態(tài)下，所述底部磁層和所述頂部磁層的磁矩方向為反向平行；以及換能器，該換能器在所述磁記錄介質(zhì)上寫入信息以及再生信息。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的磁存儲裝置，其中所述磁記錄介質(zhì)的所述合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)還包括另一磁層以及另一非磁性間隔層，該另一磁層和另一非磁性間隔層連續(xù)地層疊并且插入在所述非磁性間隔層和所述頂部磁層之間，所述另一磁層由超順磁層制成。17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的磁存儲裝置，其中所述磁記錄介質(zhì)的所述合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)還包括另一磁層以及另一非磁性耦合層，該另一磁層和另一非磁性耦合層連續(xù)地層疊并且插入在所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和所述底部磁層之間，所述另一磁層由鐵磁材料制成。18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的磁存儲裝置，其中所述磁記錄介質(zhì)的所述合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)還包括另一磁層以及另一非磁性間隔層，該另一磁層和另一非磁性間隔層連續(xù)地層疊并且插入在所述非磁性間隔層和所述頂部磁層之間，所述另一磁層由鐵磁材料制成。全文摘要磁記錄介質(zhì)和磁存儲裝置。一種磁記錄介質(zhì)，其包括基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)；以及合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)，設(shè)置在所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上，并且形成一記錄層。該合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)至少包括一底部磁層和一頂部磁層，該底部磁層和頂部磁層通過一非磁性間隔層反鐵磁地耦合。該底部磁層由超順磁層制成，而該頂部磁層由鐵磁材料制成。在外部施加的磁場為零的剩磁狀態(tài)下，所述底部磁層和所述頂部磁層的磁矩方向為反向平行。其實現(xiàn)是因為盡管矯頑力對于底部磁層為零，但是由于在剩磁狀態(tài)下的交換耦合而導(dǎo)致底部磁層處于反飽和狀態(tài)。文檔編號G11B5/73GK1620687SQ0282808公開日2005年5月25日申請日期2002年3月29日優(yōu)先權(quán)日2002年3月29日發(fā)明者安東尼·阿揚申請人:富士通株式會社