專利名稱：磁記錄媒體及使用該磁記錄媒體的磁存儲裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁記錄媒體及使用該磁記錄媒體的磁記錄裝置，更詳細地講，涉及用于快速且準確地記錄大量的信息、并且低噪音地再現(xiàn)所記錄的信息的磁記錄媒體及使用該磁記錄媒體的磁記錄裝置。
背景技術(shù)：
隨著近年來社會高度信息化的發(fā)展，對信息記錄裝置的大容量化、高密度化的需求越來越高。對應(yīng)該需求的信息記錄裝置之一，眾所周知的是磁存儲裝置。磁存儲裝置，例如，可作為大型服務(wù)器、并行型計算機、個人計算機、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、影視服務(wù)器、移動PC等大容量存儲裝置使用。磁記錄裝置具有記錄信息的磁記錄媒體和用于記錄并再現(xiàn)磁記錄媒體的信息的磁頭。磁記錄媒體是在圓板狀的底板上面通過濺射法形成鈷(Co)合金等強磁性薄膜作為記錄層，并且，為了提高耐磨性及耐腐蝕性在記錄層上形成保護層和潤滑膜。
伴隨磁存儲裝置的大容量化，追求通過在磁記錄媒體的記錄層上記錄細微的記錄磁疇而提高磁記錄媒體的記錄密度。作為使記錄磁疇細微化的方法，垂直磁記錄方式很受關(guān)注。在垂直磁記錄方式中，通過使用具有呈現(xiàn)垂直磁化的記錄層的磁記錄媒體，在記錄層上形成具有垂直磁化的磁疇來進行磁記錄。因為在該垂直磁記錄方式中，能夠在記錄層上形成細微的磁疇，所以能夠提高磁記錄媒體的記錄密度。
作為垂直磁記錄方式的磁記錄媒體的記錄層中所使用的材料，以往一直使用Co-Cr系列的多結(jié)晶膜。在該多結(jié)晶膜中，形成由具有強磁性的Co濃度高的晶粒和Cr濃度高的非磁性的晶粒邊界部分構(gòu)成的2相分離結(jié)構(gòu)，并能夠通過非磁性的晶粒邊界部將具有強磁性的晶粒間的磁性相互作用隔斷。由此，使在高密度記錄中所必須的媒體的低噪音化成為可能。
為了進一步提高磁記錄媒體的面記錄密度，就必須進一步降低媒體噪音。由此可知，磁化反轉(zhuǎn)單位的細微化、讀取頭的高敏感度化對此有效。也可知，其中對于磁通反轉(zhuǎn)單位的細微化，磁性晶粒的細微化比較有效。但是，當使磁性晶粒過于細微化時，磁性晶粒的磁化狀態(tài)會根據(jù)熱量變化而變得不穩(wěn)定，產(chǎn)生所謂的熱退磁。為了防止這種現(xiàn)象，已公開了一種在非磁性底板上逐次地疊層軟磁性層、由碳形成的第1種晶層、第2種晶層以及具有人工晶格結(jié)構(gòu)的記錄層的磁記錄媒體(例如，參考專利文獻1)。在該磁記錄媒體中，在軟磁性層上形成的由碳構(gòu)成的第1種晶層上設(shè)置由Pd或Pt構(gòu)成的第2種晶層，通過在其上形成Co/Pd或Co/Pt人工晶格膜作為記錄層，提高記錄層的結(jié)晶定向和垂直磁各向異性，提高矯頑力。
另外，還公開了在底板上使用PdBO作為種晶層、使用由CoBO層和PdBO層或PtBO層構(gòu)成的人工晶格膜作為記錄層的磁記錄媒體(例如，參考專利文獻2)。另外，還公開了在底板上使用PdB-O作為種晶層(基底層)、使用由CoB-O層和PdB-O層構(gòu)成的人工晶格膜作為記錄層的磁記錄媒體(例如，參考非專利文獻1)。進而，也公開了使用Fe-Co-B作為軟磁性層、使用Ta/CoCrRu作為種晶層，使用由CoB層和Pd層構(gòu)成的人工晶格膜作為記錄層的磁記錄媒體(例如，參考非專利文獻2)。
專利文獻1日本特開平8-30951號公報(第3-5頁、圖1)專利文獻2日本特開2002-25032號公報(第3-6頁、圖2及圖5)非專利文獻1前坂(及另1人)，《添加B、O的Co/Pd人工晶格垂直磁化膜的TEM解析》，第24回日本應(yīng)用磁學(xué)會學(xué)術(shù)講演概要集，2000年9月，宣傳會議(poster session)，P.276。
非專利文獻2久保田 由紀子(YuKiKo KuBota)及另外4人，《CoX/Pd多層垂直型媒體中的非磁性中間層的膜厚的影響(Effect ofnon-magnetic interlayer thickness in CoX/Pd multilayer perpendicularmedia)》，北美垂直磁記錄會議記要(North American PerpendicularMagnetic Recording Conference Program)，2002年1月，宣傳會議(postersession)，P.MP-05。
但是，因為人工晶格多層膜和規(guī)則晶格合金膜具有較高的磁各向異性，所以希望其作為磁記錄媒體的記錄層，會對熱噪音有較高的耐性。但是，這些膜與Co-Cr系列多結(jié)晶膜不同，因為作用于晶粒間的面內(nèi)方向(與底板表面平行的方向)的磁相互作用較強，所以不能形成較小的磁疇，并且具有轉(zhuǎn)移性的媒體噪音增大這樣的缺點。例如，在專利文獻1中所公開的使用人工晶格膜作為記錄層的磁記錄媒體中，雖然可以通過提高人工晶格膜的結(jié)晶定向來提高垂直磁各向異性并使矯頑力提高，但是作用于記錄層的晶粒間的面內(nèi)方向的磁性交換結(jié)合力就會變強。因此，在線記錄密度變大時表現(xiàn)為跳動的過渡噪音就會變大，高記錄密度的記錄再現(xiàn)就可能會變得困難。進而，在專利文獻1所公開的磁記錄媒體中，因為使用第1種晶層和第2種晶層的2個種晶層作為種晶層，所以種晶層總體的膜會變厚，來自磁頭的寫入磁場不能有效地到達軟磁性層，恐怕會使飽和記錄特性劣化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第1目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供一種作用于記錄層的晶粒間的面內(nèi)方向的磁交換結(jié)合力低，且降低了過渡噪音的磁記錄媒體。
另外，本發(fā)明的第2目的在于提供一種具備優(yōu)異的耐熱紊亂特性并且能夠?qū)⒁暂^高的面記錄密度記錄的信息以高信噪比(S/N)再現(xiàn)的磁存儲裝置。
本發(fā)明的第1方案提供一種磁記錄媒體，它具備底板；形成于上述底板上，包含由Fe、Co及Ni組成的組中選擇的至少1種元素和B的軟磁性層；鄰接形成于上述軟磁性層上，包含Pd或Pt和B的種晶層；鄰接形成于上述種晶層上的記錄層。
在本發(fā)明的磁記錄媒體中，最好是軟磁性層的B濃度為5～30at％，種晶層的B濃度為20～70at％。在本發(fā)明的磁記錄媒體中，通過使軟磁性層與種晶層兩者都含有B，從而能夠最佳地控制形成于種晶層上面的記錄層，特別是人工晶格結(jié)構(gòu)的記錄層的結(jié)晶定向性。尤其是軟磁性層最好由Fe、Co及Ni中的至少1種元素和B形成，種晶層由Pd和B的合金或者Pt和B的合金形成。例如，如果軟磁性層由Co和B形成，則B在Co中偏析存在，進一步，如果在該軟磁性層上由Pd和B形成種晶層，則反映出軟磁性層中的B的偏析結(jié)構(gòu)，種晶層的B在Pd中偏析存在。如果在偏析了B的種晶層上形成記錄層，尤其是形成人工晶格結(jié)構(gòu)的記錄層，因為人工晶格膜以種晶層中的Pd為核成長，所以能在記錄層中形成清晰的晶粒邊界。由此，減小作用于晶粒間的面內(nèi)方向的磁性交換結(jié)合力。另外，通過適當?shù)乜刂品N晶層中的Pd和B的比率，能夠使記錄層的結(jié)晶定向和作用于晶粒間的面內(nèi)方向的交換結(jié)合力達到最佳。因此，在本發(fā)明的磁記錄媒體中，能夠可靠地在記錄層上形成細微的記錄磁疇的同時，因為磁化過渡區(qū)域變得清晰而降低噪音。即，在本發(fā)明的磁記錄媒體中能夠兼具低噪音性和高分辨率的兩個相反特性。
在軟磁性層與種晶層中的任意一個未滿足本發(fā)明的要素的情況下，要在記錄層上形成細微的記錄磁疇就變得很困難。例如，在由Co和B形成軟磁性層、且僅由Pd形成種晶層的情況下，雖然軟磁性層中的B在Co中偏析存在，但是，因為沒有在種晶層中形成B的偏析結(jié)構(gòu)，所以不能使具有清晰的晶粒邊界的記錄層在種晶層上成長，作用于記錄層的晶粒間的面內(nèi)方向的磁交換結(jié)合力變強。因此，很難在記錄層上形成細微的記錄磁疇。另外，例如，在由Co-Ta-Zr形成軟磁性層、并由Pd和B形成種晶層的情況下，因為在軟磁性層上沒有形成B的偏析結(jié)構(gòu)，所以為了在種晶層上形成B的偏析結(jié)構(gòu)就必須有充分厚度的膜。如果種晶層的膜變厚，則磁頭與軟磁性層的間隔就會增加，由此，從磁頭的磁極到軟磁性層的磁場就會擴散。結(jié)果是在記錄層上磁場難以被聚集，并且難以在記錄層上形成細微的記錄磁疇。
另外，在軟磁性層和種晶層中的任意一個都不包含B的情況下也難以在記錄層上形成細微的記錄磁疇。例如，在由Co-Ta-Zr軟磁性材料形成軟磁性層、并僅由Pd結(jié)晶形成種晶層的情況下，因為在軟磁性層和種晶層上都沒有形成B的偏析結(jié)構(gòu)，所以會在種晶層上形成晶粒邊界不清晰的記錄層，作用于記錄層的晶粒間的面內(nèi)方向的磁交換結(jié)合力就會變強。因此，形成于記錄層上的記錄磁疇的尺寸變大，難以形成細微的記錄磁疇。
在本發(fā)明的磁記錄媒體中，種晶層的膜厚最好為1～20nm。當種晶層的膜厚不足1nm時，像記錄層的結(jié)晶定向控制這樣的種晶層的作用就變得不充分。另一方面，當種晶層的膜厚大于20nm時，因為記錄用磁頭的磁極與軟磁性層的距離增加，所以記錄用磁頭的記錄磁場在不能被記錄層充分地聚集而被以擴散的狀態(tài)施加，使分辨率降低等，且可能會因為磁化過渡區(qū)域紊亂的增加而成為跳動性的噪音的原因。
在本發(fā)明的磁記錄媒體中，記錄層最好具有人工晶格結(jié)構(gòu)。另外，在本說明書中，術(shù)語“人工晶格結(jié)構(gòu)”的意思是，以單個原子或幾個原子的厚度將多個不同的物質(zhì)在一個方向上周期性地相互疊層而得到的結(jié)構(gòu)。并且，將具有人工晶格結(jié)構(gòu)的膜稱作人工晶格膜或者交錯疊層多層膜。因為這樣的人工晶格膜能夠在室溫或較低的底板溫度下成膜，且具有較大的磁各向異性，所以最適合用作高密度記錄用的記錄層。在本發(fā)明的磁記錄媒體中，特別是記錄層的人工晶格膜最好具有將以Co為主體的層和以Pd為主體的層交錯地疊層而成的結(jié)構(gòu)或者具有將以Co為主體的層和以Pt為主體的層交錯地疊層而成的結(jié)構(gòu)。
作為具有人工晶格結(jié)構(gòu)的記錄層，最好是將以Co為主體的層和以Pd或Pt為主體的層分別以幾個原子或單個原子的厚度交錯地疊層而成的交錯疊層多層膜，尤其，最好是將具有選自0.05～0.5nm范圍內(nèi)的膜厚的Co層、和具有選自0.5～2nm范圍內(nèi)的膜厚的Pd層或Pt層交錯疊層而成的Co/Pd人工晶格膜或者Co/Pt人工晶格膜。很容易發(fā)現(xiàn)，具有這種膜結(jié)構(gòu)的人工晶格膜的垂直磁各向異性最強。
在本發(fā)明的磁記錄媒體中，在由Co/Pd或Co/Pt人工晶格膜所形成的記錄層中也可以含有添加元素。作為添加元素，最好是B，并且該B的密度最好是5～30at％。作為在Co/Pd或Co/Pt人工晶格膜中添加B的方法，例如有對Co靶和PdB或PtB靶交錯進行濺射的方法。如該形成方法，可以通過使B包含在Pd層或Pt層中而形成人工晶格膜，從而在記錄層內(nèi)發(fā)生結(jié)構(gòu)的改變，并降低作用于記錄層的晶粒間的面內(nèi)方向的磁交換結(jié)合力。另外，使B包含在Pd層或Pt層中而形成人工晶格膜的情況，比較使B包含在Co層中而形成人工晶格膜的情況，更能夠抑制垂直磁性各向異性的降低。
另外，在本發(fā)明的磁記錄媒體中，在Co/Pd或Co/Pt人工晶格膜形成記錄層的情況下，最好是Co在記錄層中不連續(xù)地分布在面內(nèi)方向上(Co呈島嶼(island)狀地散落或分散)。因為通過在人工晶格膜內(nèi)使Co不連續(xù)地分布在面內(nèi)方向上，能夠部分地切斷作用于晶粒間的面內(nèi)方向的磁性交換結(jié)合力，所以能夠降低記錄層的面內(nèi)方向的磁交換結(jié)合力。
在本發(fā)明的磁記錄媒體中，由人工晶格膜形成的記錄層，可以由在相對于底板表面的垂直方向上延伸為直徑2～15nm的圓柱形狀(column狀)的晶粒的集合體形成。另外，晶粒的頂端在記錄層表面上隆起，該隆起部分的高度，即，晶粒表面的最上部與表面的最下部的差最好是1～10nm。因為在具有這種結(jié)構(gòu)的記錄層中，作用于晶粒間的面內(nèi)方向的磁交換結(jié)合力降低，所以即使在記錄層上形成細微的記錄磁疇，該記錄磁疇也能穩(wěn)定地存在，磁化過渡區(qū)域的線性也會變高。因此，能夠在再現(xiàn)時進一步降低過渡噪音。
本發(fā)明的磁記錄媒體中的具有人工晶格膜的記錄層，可以使用普通的濺射裝置成膜。例如，可以通過并列設(shè)置由不同材料構(gòu)成的2個以上的靶，并相對于各個靶使底板載體交錯地相對移動來形成?；蛘撸部梢酝ㄟ^將至少2種直徑不同的環(huán)形靶配置在同一平面并且是相同的軸上，配置底板使其與這些靶相對，并且使環(huán)形靶交錯地放電來進行成膜。
作為具有人工晶格結(jié)構(gòu)的記錄層的膜厚，從磁的特性出發(fā)，最好是5～60nm。記錄層最好是，在相對于底板表面垂直的方向進行測定時的矯頑力為1.5～10kOe(kilo-oersted)，記錄層膜厚t和剩余磁化Mr的積[Mr·t]最好在0.3～1.0memu/cm2的范圍內(nèi)。如果矯頑力小于1.5kOe，則在再現(xiàn)以高記錄密度(600kFCI以上)記錄的信息時輸出會變小。另外，如果矯頑力小于1.5kOe，則還會使磁性各向異性的能量變小，容易進行熱退磁。另外，因為如果[Mr·t]的值大于1.0memu/cm2則分辨率降低，如果小于0.3memu/cm2則輸出變得過小，所以，在進行200千兆比特(G bit)/平方英寸(inch)以上的高記錄密度時，難以得到充分的記錄再現(xiàn)特性。
本發(fā)明的磁記錄媒體的底板，例如，可以使用鋁(Al)/鎂(Mg)合金底板、玻璃底板、石墨底板等非磁性底板。也可以用鎳(Ni)/磷(P)鍍在鋁(Al)/鎂(Mg)合金底板的表面。也可以通過一邊使底板旋轉(zhuǎn)，一邊將金剛石(diamond)磨粒和研磨帶按壓在底板表面，將底板表面處理平坦。由此，在使磁頭在磁記錄媒體上浮起時，能夠提高磁頭的行走特性。最好調(diào)節(jié)底板表面的中心線粗Ra，使得形成于底板上的保護層的中心線粗在1nm以下。在玻璃底板上，也可以通過強酸等藥品對表面進行化學(xué)蝕刻(etching)使其平坦化。另外，通過化學(xué)方式在表面上形成細微的高度，例如1nm以下的突起，可以在使用負壓滑行的情況下實現(xiàn)穩(wěn)定的低上浮量。
為了提高底板和軟磁性層的緊密性，也可以在本發(fā)明的磁記錄媒體的底板和軟磁性層之間，形成Ti等粘結(jié)層。
另外，本發(fā)明的磁記錄媒體可以在記錄層上具備保護層。作為保護層，例如可以適當?shù)厥褂梅蔷w碳、含硅(Si)的非晶體碳、含氮的非晶體碳、含硼(B)的非晶體碳、氧化硅、氧化鋯(Zr)及立方晶系氮化硼(B)之中的任意一種。作為該等非晶體碳保護層的形成方法有，例如通過以石墨(graphite)為靶的惰性氣體(gas)中、或在惰性氣體和甲烷(methane)等氣體碳氫化合物的混合氣體中的濺射來形成的方法，或者將氣體碳氫化合物、乙醇(alcohol)、乙酮(acetone)、金剛烷(adamantane)化合物單獨或與氫氣、惰性氣體等混合，用等離子(plasma)CVD形成的方法，或使有機化合物離子化后施加電壓加速，使其沖擊到底板上形成的方法等。進一步，也可以根據(jù)用透鏡聚焦高輸出的激光、并照射到石墨(graphite)等靶(target)的磨損(ablation)法形成保護層。
為了形成良好的耐滑動特性，可以在保護層的上面涂抹潤滑劑。作為潤滑劑，使用主鏈結(jié)構(gòu)由碳、氟、氧三種元素構(gòu)成的全氟聚醚(per fluoropoly ether)系列高分子潤滑劑?；蛘?，也可以使用烷基(alkyl)取代氟的化合物作為潤滑劑。作為具有穩(wěn)定的滑動和耐久性的材料，也可以使用其他的有機系列潤滑劑或無機系列潤滑劑。
作為這些潤滑膜的形成方法，通常有溶液涂抹法。另外，為了防止全球變暖，或為了簡化工序，也可以通過不使用溶液的光CVD法形成潤滑膜。光CVD法是通過用紫外線照射氟化烯(olefin fluoride)和氧的氣體原料來進行的。
潤滑膜厚，以平均值0.5～3nm為宜。若薄于0.5nm則潤滑特性降低，若厚于3nm則因表面擴張(meniscus)力變大，磁頭與磁盤的靜摩擦力(stiction)變大而不理想。另外，也可以在形成潤滑膜后，在氮氣中或空氣中以100℃左右加熱1～2小時。由此，可以使殘留的溶劑或低分子量成分揮發(fā)，提高潤滑膜與保護層的緊密性。除了這樣的后處理之外，例如，還可以使用在潤滑膜形成后用紫外線燈短時間照射紫外線的方法，用該方法也能夠得到同樣的效果。
本發(fā)明的第2方案提供一種磁存儲裝置，其特征在于具備本發(fā)明第1方案的磁記錄媒體；用于記錄或再現(xiàn)信息的磁頭；用于相對于上述磁頭來驅(qū)動上述磁記錄媒體的驅(qū)動裝置。
因為本發(fā)明的磁存儲裝置具備本發(fā)明第1方案的磁記錄媒體，所以能夠以高面記錄密度進行信息記錄，并且能夠以高信噪比(S/N)再現(xiàn)該信息，進而具備優(yōu)良的耐熱紊亂特性。
在本發(fā)明的磁存儲裝置中，磁頭由用于將信息記錄到磁記錄媒體上的記錄用磁頭、和用于使記錄在磁記錄媒體上的信息再現(xiàn)的再現(xiàn)用磁頭構(gòu)成。記錄用磁頭的間隙長度最好是0.2～0.02μm。如果間隙長度超過0.2μm則很難以400kFCI以上的高線記錄密度進行記錄。另外，間隙長度小于0.02μm的記錄磁頭很難制造，并且容易因靜電感應(yīng)而引起對元件的破壞。
再現(xiàn)用磁頭最好使用具有磁阻效應(yīng)的元件構(gòu)成。再現(xiàn)用磁頭的再現(xiàn)密閉間隔最好是0.2～0.02μm。再現(xiàn)密閉間隔直接關(guān)系到再現(xiàn)分辨率，越短分辨率越高。再現(xiàn)密閉間隔的下限值最好對應(yīng)元件的穩(wěn)定性、可靠性、抗電特性、輸出等在上述范圍內(nèi)適當進行選擇。
在本發(fā)明的磁存儲裝置中，驅(qū)動裝置可以用使磁記錄媒體旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的軸來構(gòu)成，軸的旋轉(zhuǎn)速度最好是每分鐘3000～20000轉(zhuǎn)。若比每分鐘3000轉(zhuǎn)慢則因數(shù)據(jù)傳送速度變低而不夠理想。另外，若超過每分鐘20000轉(zhuǎn)，則因軸的噪音和發(fā)熱變大而不夠理想。若檢測這些旋轉(zhuǎn)速度，則磁記錄媒體和磁頭的較佳相對速度為2～30m/秒。


圖1是本發(fā)明的磁盤的示意剖面圖。
圖2是本發(fā)明的磁存儲裝置的平面示意圖。
圖3是磁盤的記錄層的剖面結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖4是表示相對于在實施例1中所制作的磁盤的時間，再現(xiàn)信號輸出的變換的圖表。
具體實施例方式
下面，參照附圖對本發(fā)明的磁記錄媒體及使用該磁記錄媒體的磁存儲裝置的實施例進行具體說明，但本發(fā)明并不限定于此，還可以包含各種變形例及改良例。在下面的實施例中，雖然制作了磁盤(硬盤)作為磁記錄媒體，但是本發(fā)明也能夠適用于如軟盤、磁盤、磁卡(card)等，在記錄或再現(xiàn)時磁頭與磁記錄媒體接觸類型的記錄媒體。
實施例1圖1表示在實施例1中制作的磁盤的簡要剖面圖。如圖1所示，磁盤100具有在底板1上逐次地疊層緊密層2、軟磁性層3、種晶層4、記錄層5、保護層6及潤滑層7的結(jié)構(gòu)。通過以下方法來制造具有該層疊結(jié)構(gòu)的磁盤100。
首先，準備直徑65mm的玻璃底板1，在玻璃底板1上用連續(xù)濺射裝置形成5nm厚度的Ti膜作為緊密層2。
接下來，在緊密層2上，形成200nm厚度的Co85B15(at％)膜作為軟磁性層3。在軟磁性層3的成膜中，一邊在處理室內(nèi)通入Ar氣體，一邊使用CoB合金靶進行DC濺射。
接下來，在軟磁性層3上，形成4nm厚度的Pd66B34(at％)膜作為種晶層4。在種晶層4的成膜中，一邊在處理室內(nèi)通入Kr氣體一邊使用PdB合金靶進行DC濺射。
接下來，在種晶層4上形成人工晶格結(jié)構(gòu)的記錄層5。在記錄層5的成膜中，在Kr氣體中，一邊使Co靶和Pd85B15(at％)靶交錯放電一邊進行DC濺射，形成Co層和PdB層交錯地疊層的人工晶格結(jié)構(gòu)的記錄層5。Co層的每一層膜厚為0.14nm、PdB層的每一層膜厚為0.94nm，PdB層和Co層的疊層數(shù)是PdB層為25層，Co層為25層。
接下來，通過等離子體CVD法在記錄層5上形成3nm厚度的非晶體(amorphous)碳(C)作為保護層6。保護層6形成后，將底板從成膜裝置取出。最后，在保護層6上溶液涂抹1nm厚度的全氟聚醚系列潤滑劑而形成潤滑層7。
這樣就制作成了具有如圖1所示的疊層結(jié)構(gòu)的磁盤100。
接下來，將在該例中制作的磁盤100組裝到具有圖2中示意地表示的平面結(jié)構(gòu)的磁存儲裝置200中。如圖2所示，磁存儲裝置200具備磁盤100、用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動磁盤100的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部18、磁頭10、使磁頭10在磁盤100上移動到指定位置的磁頭驅(qū)動裝置11、記錄再現(xiàn)信號處理裝置12。
磁頭10具備單磁極型寫入元件和GMR(Giant Magneto-Resistive)讀取元件，并設(shè)置在磁頭驅(qū)動裝置11的臂的前端。磁頭10的單磁極型寫入元件可以在信息記錄時將與記錄的數(shù)據(jù)對應(yīng)的磁場施加到磁盤100上從而將信息記錄到磁盤100上。磁頭10的GMR讀取元件可以檢測出磁盤100的泄漏磁場的變化從而使記錄在磁盤100上的信息再現(xiàn)。
記錄再現(xiàn)信號處理裝置12，能夠使記錄于磁盤100上的數(shù)據(jù)符號化，并將記錄信號發(fā)送到磁頭10的單磁極型寫入元件中。另外，記錄再現(xiàn)信號處理裝置12能夠?qū)νㄟ^磁頭10的GMR讀取元件檢測出的磁盤100的再現(xiàn)信號進行解碼。
信噪比(S/N)及矯頑力的測定驅(qū)動磁存儲裝置200，將磁間距(磁頭10的主磁極表面與磁盤100的記錄層表面的距離)維持在13nm，同時在線記錄密度1000kBPI、磁道密度200kTPI的條件下，將信息記錄在磁盤100上。接下來，使記錄信息再現(xiàn)并評價記錄再現(xiàn)特性的時候，所有的信噪比(S/N)為24.5dB。由此可知，在該例子所制作的磁盤100中，即使是在面記錄密度200千兆比特/平方英寸的高記錄密度下記錄的信息也能夠以較高的信噪比(S/N)再現(xiàn)。另外，上述所有的信噪比(S/N)是通過S/N＝20log(S0-p/Nrms)求得。式中，S0-p是從零點到峰值(zero to peak)的再現(xiàn)信號振幅的一半的值，Nrms是通過頻譜分析器(spectrum analyzer)測定的噪音振幅的平方平均值。另外，對于在該例中所制作的磁盤100的記錄層的膜面測定垂直方向的磁性特性的結(jié)果是，飽和磁化為154emu/cc，矯頑力為3.8kOe。
磁頭搜索測試另外，作為磁頭搜索測試，使磁存儲裝置200的磁頭10從在該例中所制作的磁盤100上的內(nèi)周到外周搜索10萬次。在磁頭搜索測試后，測定磁盤100的比特誤差時，比特誤差數(shù)小于10比特/面，進而，能夠?qū)崿F(xiàn)30萬小時的平均故障間隔。
電磁變換特性的測定下面，用自旋臺(spin stand)記錄再現(xiàn)測試機(未圖示)對在該例中制作的磁盤的磁變換特性進行測定。作為記錄再現(xiàn)測試機的磁頭，使用單磁極型寫入元件與GMR讀取元件的復(fù)合型磁頭。單磁極型寫入元件的主磁極(main pole)的有效寫入磁道幅度設(shè)為110nm、飽和磁通密度Bs設(shè)為2.1T。另外，GMR讀取元件的有效磁道幅度設(shè)為97nm、密封間隔設(shè)為45nm。在記錄再現(xiàn)測試之際，磁頭的單磁極型寫入元件的主磁極表面和磁盤的記錄層表面的間隔設(shè)為13nm。
對在該例中制作的磁盤的電磁變換特性的測定結(jié)果，表示線記錄密度450Kfci中的信噪比的S/Nd為24.6dB，作為用孤立波輸出分割線記錄密度300kFCI中的再現(xiàn)輸出的輸出分辨率的Re為29.9％。
觀察記錄層的剖面結(jié)構(gòu)接下來，用高分辨率透射型電子顯微鏡對在該例中制作的磁盤的剖面結(jié)構(gòu)進行觀察。圖3中示意地表示以人工晶格結(jié)構(gòu)形成的記錄層5的剖面結(jié)構(gòu)的觀察結(jié)果。如圖3所示，記錄層5由圓柱形狀的晶粒31的集合體構(gòu)成，每個晶粒31的上面為半球形狀。晶粒的直徑d約為8nm，晶粒上面的半球形狀部分的最上部A與最下部B的差h為2nm。因為記錄層5由如圖3所示的圓柱形狀的晶粒構(gòu)成，所以認為作用于晶粒間的面內(nèi)方向的磁結(jié)合力降低，細微的記錄比特變得穩(wěn)定，磁化過渡區(qū)域的線性提高。
熱退磁率的測定接下來，對在該例中制作的磁盤進行熱退磁率的測定。熱退磁率，是在24℃的環(huán)境下，在使以線記錄密度100kFCI記錄的信號再現(xiàn)時的再現(xiàn)信號振幅與時間對應(yīng)的變化的比例。圖4表示熱退磁率的測定結(jié)果。圖4還表示了以后所述的比較例3的結(jié)果。如圖4所示，可知在實施例1的磁盤中，即使經(jīng)過一定時間，規(guī)格化輸出也幾乎不會降低，也不會產(chǎn)生熱退磁?？梢哉J為這是因為在該例中制作的磁盤的記錄層的磁化過渡區(qū)域清晰且線性高。另外，在導(dǎo)通磁道中用線記錄密度1000kBPI對出錯率進行測定時，結(jié)果在1×10-5以下。
比較例1在比較例1中制作了一種在種晶層中添加B、軟磁性層中不含B的磁盤。在該例子所制作的磁盤中，除了軟磁性層由Co-Ta-Zr軟磁性材料形成，種晶層的B濃度設(shè)在22at％以外，與實施例1同樣地制作磁盤。另外，對在該例子中制造的磁盤的記錄層的膜面測定垂直方向的磁特性的結(jié)果是，飽和磁化為195emu/cc，矯頑力為3.8kOe。
對在該例子中制作的磁盤，與實施例1同樣地測定了電磁變換特性。在表1中表示測定結(jié)果。另外，在表1中除了比較例1的測定結(jié)果還一并記載了實施例1及后述的實施例2～5以及比較例2的電磁變換特性的測定結(jié)果。從表1中可以明顯看出，在該例子中所制作的磁盤中可得到S/Nd＝18.2dB、Re＝27.1％，若將實施例1和比較例1作比較可知，實施例1的磁盤一方，得到了S/Nd高出6.4dB、Re高出2.8％的較高的值。從該結(jié)果可知，在實施例1所制作的磁盤中，與比較例1的磁盤相比，即使在高區(qū)域內(nèi)，也能降低過渡性噪音，可使高分辨率與高信噪比(S/N)二者兼?zhèn)洹?br> 表1

比較例2在比較例2中制作了在軟磁性層中添加B，而在種晶層上不含B的磁盤。在該例子所制作的磁盤中，除了以Pd形成種晶層以外，與實施例1同樣地制作磁盤。另外，對在該例子中所制作的磁盤的記錄層的膜面測定垂直方向的磁性特性的結(jié)果是，飽和磁化為250emu/cc，矯頑力為3.9kOe。
對在該例子中所制作的磁盤，與實施例1同樣地測定了電磁變換特性。在表1中表示出測定結(jié)果，從表1可明顯看出，在該例中所制作的磁盤中可得到S/Nd＝15.9dB、Re＝24.0％，若將實施例1與比較例2進行比較，可知在實施例1的磁盤一方得出了S/Nd高出8.7dB、Re高出5.9％的較高的值。從該結(jié)果可知，在實施例1中所制作的本發(fā)明的磁盤，與比較例2的磁盤相比可知，即使在高區(qū)域內(nèi)，也會降低過渡噪音，并能使高分辨率與高S/N二者兼?zhèn)洹?br> 比較例3
在比較例3中，除了不是以人工晶格膜而是以Co-Cr系列的多結(jié)晶材料形成記錄層以外，與實施例1同樣地制作磁盤。
對于在該例中所制作的磁盤，與實施例1同樣地測定了熱退磁率。在圖4中表示出測定結(jié)果。從圖4可以明顯了解，在該例子中所制作的磁盤經(jīng)過一段時間規(guī)格化輸出就會降低，與此相對，實施例1的磁盤即使經(jīng)過一段時間規(guī)格化輸出幾乎也不會降低，沒有產(chǎn)生熱退磁?？梢哉J為這是因為在實施例1中所制作的磁盤的記錄層的磁化過渡區(qū)域清晰且線性高。
實施例2在實施例2中，除了軟磁性層由Fe82B18形成，并將種晶層的B濃度設(shè)為39at％以外，與實施例1同樣地制作磁盤。另外，對在該例子中所制作的磁盤的記錄層的膜面測定了垂直方向的磁性特性的結(jié)果是，飽和磁化為142emu/cc，矯頑力為3.5kOe。
對在該例中所制作的磁盤與實施例1同樣地測定了電磁變換特性。測定的結(jié)果是S/Nd＝24.5dB，Re＝30.0％，從表1中可明顯看出，與比較例1及2的磁盤相比，S/Nd、Re都得到了更好的結(jié)果。
實施例3在實施例3中，除了軟磁性層由Fe65Co28B7形成、并將種晶層的B濃度設(shè)為32at％以外，與實施例1同樣地制作磁盤。另外，對在該例子中所制作的磁盤的記錄層的膜面測定了垂直方向的磁性特性的結(jié)果是，飽和磁化為168emu/cc，矯頑力為4.2kOe。
對在該例中所制作的磁盤與實施例1同樣地測定了電磁變換特性。測定的結(jié)果是S/Nd＝24.2dB，Re＝29.0％，從表1中可明顯看出，與比較例1及2的磁盤相比，S/Nd、Re都得到了更好的結(jié)果。
實施例4在實施例4中，除了軟磁性層由Ni79Fe17B4形成、并將種晶層的B濃度設(shè)為37.0at％以外，與實施例1同樣地制作磁盤。另外，對在該例子中所制作的磁盤的記錄層的膜面測定了垂直方向的磁性特性的結(jié)果是，飽和磁化為165emu/cc，矯頑力為4.1kOe。
對在該例中所制作的磁盤與實施例1同樣地測定了電磁變換特性。測定的結(jié)果是S/Nd＝23.9dB，Re＝28.8％，從表1中可明顯看出，與比較例1及2相比，S/Nd、Re都得到了更好的結(jié)果。
實施例5在實施例5中，除了種晶層由Pt76B24形成以外，與實施例1同樣地對磁盤進行了制作。另外，對在該例子中所制作的磁盤的記錄層的膜面測定了垂直方向的磁性特性的結(jié)果是，飽和磁化為206emu/cc，矯頑力為6.0kOe。
對在該例中所制作的磁盤與實施例1同樣地測定了電磁變換特性。測定所得結(jié)果，S/Nd＝22.4dB，Re＝27.5％，從表1中可明顯看出，與比較例1及2相比，S/Nd、Re都得到了更好的結(jié)果。
本發(fā)明的磁記錄媒體，因為具備由包含F(xiàn)e、Co及Ni中的至少一種和B的合金形成的軟磁性層、和由包含Pd或Pt與B的合金形成的種晶層來作為具有人工晶格結(jié)構(gòu)的記錄層的底層，所以能夠在記錄層中形成清晰的晶粒邊界，并降低記錄層的面內(nèi)方向的磁結(jié)合力。由此，因為記錄層的磁化過渡區(qū)域的紊亂降低，所以即使提高線記錄密度也能夠以較低的媒體噪音再現(xiàn)信息。另外，因為在使用磁性各向異性高的人工晶格膜作為記錄層，所以具有較高的熱穩(wěn)定性。
本發(fā)明的磁存儲裝置，因為具備本發(fā)明的磁記錄媒體，所以即使以200千兆比特/平方英寸(約31千兆比特/平方厘米)的高面記錄密度記錄信息也能夠以高信噪比再現(xiàn)信息，并同時具有較高的耐熱退磁特性。
權(quán)利要求
1.一種磁記錄媒體，其具備底板；形成于上述底板上，包含由Fe、Co及Ni組成的組中選擇的至少1種元素和B的軟磁性層；鄰接形成于上述軟磁性層上，包含Pd或Pt和B的種晶層；鄰接形成于上述種晶層上的記錄層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁記錄媒體，其特征在于，上述軟磁性層的B濃度為5～30at％，上述種晶層的B濃度為20～70at％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁記錄媒體，其特征在于，上述種晶層的膜厚為1～20nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中的任意一項所述的磁記錄媒體，其特征在于，上述記錄層具有人工晶格結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁記錄媒體，其特征在于，上述記錄層的人工晶格結(jié)構(gòu)具有將以Co為主體的層和以Pd為主體的層交錯疊層而成的結(jié)構(gòu)，或者具有將以Co為主體的層和以Pt為主體的層交錯疊層而成的結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁記錄媒體，其特征在于，上述記錄層中含有B。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁記錄媒體，其特征在于，上述記錄層中的B濃度為5～30at％。
8.根據(jù)權(quán)利要求5～7中的任意一項所述的磁記錄媒體，其特征在于，上述記錄層的以Co為主體的層的膜厚為0.05～0.5nm，并且，以Pd或Pt為主體的層的膜厚為0.5～2nm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～8中的任意一項所述的磁記錄媒體，其特征在于，上述記錄層由直徑2～15nm的圓柱形的晶粒的集合體構(gòu)成。
10.一種磁存儲裝置，其特征在于具有權(quán)利要求1中所記載的磁記錄媒體；用于記錄或再現(xiàn)信息的磁頭；用于相對于上述磁頭驅(qū)動上述磁記錄媒體的驅(qū)動裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的磁存儲裝置，其特征在于，上述磁頭包括磁阻效應(yīng)型磁頭。
全文摘要
本發(fā)明涉及磁記錄媒體以及使用該磁記錄媒體的磁記錄裝置。本發(fā)明提供一種具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，低媒體噪音的高密度記錄用的磁記錄媒體及磁存儲裝置。磁盤(100)，在底板(1)上具有軟磁性層(3)、種晶層(4)、具有人工晶格結(jié)構(gòu)的記錄層(5)，并且例如軟磁性層(3)由Co和B形成，種晶層(4)由Pd和B形成。通過該構(gòu)成能夠使作用于記錄層(5)的晶粒間的面內(nèi)方向的磁交換結(jié)合力降低。因此，能夠在記錄層(5)上形成細微的記錄磁疇，同時使磁化過渡區(qū)域變得清晰，降低媒體噪音。即，即使高密度地記錄信息也能夠以低媒體噪音再現(xiàn)。因為人工晶格結(jié)構(gòu)的記錄層(5)具有較高的磁各向異性所以也具有良好的熱穩(wěn)定性。
文檔編號G11B5/667GK1505005SQ0315595
公開日2004年6月16日 申請日期2003年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月4日
發(fā)明者小沼剛, 矢野亮, 松沼悟, 藤田鹽地, 地 申請人:日立麥克賽爾株式會社