專利名稱：磁記錄介質的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及能夠記錄大容量信息的磁記錄介質和磁記錄裝置，特別涉及適合于高密度磁記錄的磁記錄介質和使用該介質的小尺寸、大容量的磁記錄裝置。
背景技術：
隨著信息技術產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，對于磁盤裝置更大存儲容量的需求也在日益劇增。為了迎合需求，就要發(fā)展高靈敏度磁頭和高S/N比率的記錄介質。為提高磁記錄介質的S/N比率，就必須提高高密度記錄時的讀輸出量。通常情況下，記錄介質包含在基底上形成的作為籽層(seed layer)的第一底層，含有鉻合金的體心立方結構的第二底層，磁性層和碳保護層。對于磁性層，使用主要包含例如鈷鉻鉑硼或鈷鉻鉑鉭的六角密堆結構的鈷基合金。為增加讀輸出量，非常有效的手段是定向磁性層，讓(11.0)平面或者(10.0)平面基本平行于基底表面以使作為易磁化軸的c軸在平面內(nèi)方向。眾所周知，磁性層的晶體取向可以通過籽層來控制。此外，據(jù)報道前者的取向通過使用鉭(專利文獻1，專利文獻2，專利文獻3)或氧化鎂(非專利文獻1)獲得，后者的取向通過使用B2結構的鎳鋁合金(專利文獻4)或類似物獲得。此外，已知讀輸出量也可以通過在基底表面施加機械織構從而導致在圓周方向上的磁各向異性來提高。迄今為止，織構主要應用于涂了鎳磷鍍層的鋁鎂合金基底。然而，專利文獻5公開了通過對玻璃基底表面施加織構處理也可以引入磁各向異性。
另一方面，降低介質噪聲也是提高介質的S/N比率同時也提高讀輸出量的一個非常重要的課題。降低介質噪聲，有效的手段是用更加精細的顆粒形成磁性層并且降低剩余磁通密度(Br)和磁性層的膜厚(t)的乘積(Br×t)。然而，顆粒的過于精細或者Br×t乘積的過分降低會破壞熱穩(wěn)定性，因此這就給噪聲的降低加上了一個極限。近些年，反鐵磁耦介質被提議(非專利文獻2，非專利文獻3)作為協(xié)調熱穩(wěn)定性和降低噪聲的技術。在這項技術中，磁性層被形成為由釕中間過渡層反鐵磁耦合的雙層結構，與有單層磁性層的介質比較，其保持磁性層厚度的大小不變而Br×t乘積可以被設置的更低。因此，在保持熱穩(wěn)定性的同時介質噪聲被降低。
然而，即使上面所述的技術的組合也仍然不足以獲得每平方毫米(mm2)70兆比特(Mbits)或更高比特的面記錄密度，這就需要進一步提高讀輸出量和降低介質噪聲。
JP-A No.4-188427[專利文獻2]JP-A No.8-212531[專利文獻3]U.S.Patent No.3,298,893[專利文獻4]U.S.Patent No.5,693,426[專利文獻5]JP-A No.2001-209927[非專利文獻1]Appl.Phys.Lett.，Vol.67，pp 3638-3640，December(1993)[非專利文獻2]Appl.Phys.Lett.，Vol.77，pp 2581-2583，October(2000)[非專利文獻3]Appl.Phys.Lett.，Vol.77，pp 3806-3808，December(2000)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供擁有高S/N比率和對于熱擾動有足夠穩(wěn)定性的磁記錄介質，該磁記錄介質組合上優(yōu)化讀寫條件的高靈敏磁頭可以實現(xiàn)每平方毫米(mm2)70兆比特(Mbits)或更高比特面記錄密度的高可靠性的磁記錄裝置。
前述的目標可以通過具有如下結構的介質得以實現(xiàn)1.一種磁記錄介質，其中磁性層在基底上的第一、第二、第三底層之上形成，第一底層包含非晶結構的合金，第二底層包含鎢元素或含有鎢元素的合金，第三底層包含至少含有鈦或硼的體心立方結構的鉻基合金層，并且磁性層包含單層或多層六角密堆結構的鈷基合金層。
2.一種磁記錄介質，其中磁性層在基底上的第一、第二、第三底層之上形成，第一底層包含非晶結構的合金，第二底層包含鎢元素或含有鎢元素的合金，第三底層包含雙層或多層體心立方結構的鉻基合金層，并且磁性層包含單層或多層六角密堆結構的鈷基合金層。
3.一種磁記錄介質，其中磁性層在基底上的第一、第二、第三底層之上形成，第一底層包含至少含有鎳、鈷、鈦、鉭、鋁、鋯其中兩種元素的非晶合金，第二底層包含鎢元素或含有鎢元素的合金，第三底層包含體心立方結構的鉻基合金，并且磁性層包含單層或多層六角密堆結構的鈷基合金層。
4.一種磁記錄介質，其中磁性層在基底上的第一、第二、第三底層之上形成，第一底層包含鎳鉭合金、鎳鈦合金、鈷鈦合金、鎳鈦鉭合金、鈷鈦鉭合金、鉻鉭合金、鉻鈦鉭合金、鈷鉻鋯合金、鈷鋁鈦合金或者鉻鈦鋁合金，第二底層包含鎢元素或含有鎢元素的合金，第三底層包含體心立方結構的鉻基合金，并且磁性層包含單層或多層六角密堆結構的鈷基合金層。
上面所描述的磁記錄介質使用的第二底層最好以鎢元素作為主要成分并且至少含有鈷、鎳、鐵、鈦、鉻、鉭中的一種元素。特別是，第二底層最好包含鎢鈷合金、鎢鎳合金、鎢鐵合金、鎢鈦合金、鎢鉻合金或者鎢鉭合金。
如果第二底層是鎢鈷合金，第二底層的鎢的原子百分比最好大于等于30％。更合適地鎢在第二底層中的含量為原子百分比大于等于50％且小于等于70％。如果第二底層是鎢鈷合金并且鎢的原子百分含量大于等于90％，第二底層的厚度最好小于等于1納米。如果第二底層是鎢鈷合金并且鎢的原子百分含量大于等于70％且小于等于90％，第二底層的厚度最好小于等于2納米。如果第二底層是鎢鈷合金并且鎢的原子百分含量大于等于50％且小于等于70％，第二底層的厚度最好小于等于8納米。
上面描述的磁記錄介質1和2使用的第一底層最好是至少含有鎳、鈷、鉻、鈦、鉭、鋁、鋯中兩種元素的非晶合金，優(yōu)選地，第一底層為鎳鉭合金、鎳鈦合金、鈷鈦合金、鉻鈦合金、鎳鈦鉭合金、鈷鈦鉭合金、鉻鈦鉭合金、鈷鉻鋯合金、鈷鋁鈦合金、或鉻鈦鋁合金。
上面描述的磁記錄介質使用的包含體心立方結構的鉻基合金的第三底層最好是鉻鈦硼合金。作為另一種選擇，包含體心立方結構的鉻基合金的第三底層也可以是至少由鉻鈦硼合金、鉻鉬合金、鉻鈦鉬合金、鉻鈦鉬硼合金中兩種合金所形成的多層結構。特別說明的是，鉻鈦硼合金和鉻鉬合金以這種順序層疊出的雙層結構是優(yōu)選的。
磁記錄介質使用的磁性層也可以包含由非磁中間層將其相互反鐵磁耦合的六角密堆結構的多個鈷基合金層。作為另一種選擇，磁記錄介質使用的磁性層也可以包含由多個非磁中間層層疊的三層或更多層六角密堆結構的鈷基合金層。
對磁性層優(yōu)選取向以使(11.0)平面基本平行于基底表面。進一步，最好圓周方向測得的矯頑力(Hcc)與徑向方向測得的矯頑力(Hcr)的比率(Hcc/Hcr)要大于等于1.05。
當以CuKα1射線為發(fā)射源用X射線衍射儀進行測量時，介質圓周方向磁性層的(11.0)平面的搖擺曲線的半寬值Δθ50優(yōu)選地要小于等于7°。尤其優(yōu)選半寬值Δθ50小于等于5°。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)通過在基底上形成包含非晶合金層的第一底層和由鎢合金層和鉻合金層形成的磁性層可以獲得有強(11.0)取向的介質。此外，也發(fā)現(xiàn)了在圓周方向上擁有強的磁各向異性的介質可以通過將如上構成的介質形成于在其圓周方向進行了織構的基底上而獲得。作為第一底層，包含至少鎳、鈷、鈦、鉭、鋁、鋯中兩種元素的非晶合金層，尤其是鎳鉭合金、鎳鈦合金、鈷鈦合金、鎳鈦鉭合金、鈷鈦鉭合金或者鈷鋁鈦合金可以優(yōu)選使用。除上面描述的那些合金以外，鉻鉭合金、鉻鈦鉭合金、鈷鉻鋯合金或鉻鈦鋁合金等也可以使用?！胺蔷У摹痹谶@里的意思是材料在X射線衍射花樣中除了暈圈花樣(halopattern)外沒有明顯的衍射峰，或者從高分辨電子顯微鏡拍攝的點陣像得到的平均粒徑小于等于5納米。由于只要形成第一底層的材料擁有非晶結構都會得到相同的結果，所以沒有特殊的限制，除了上面描述的合金材料之外其它的合金材料也可以使用。
通過在第一底層上的第二底層使用鎢元素或含鎢元素的合金，包含體心立方結構的鉻基合金的第三底層可以擁有(100)取向。作為用于第二底層的鎢合金層，至少含有鈷、鎳、鐵、鈦、鉻、鉭中兩種元素的鎢基合金，特別是，鎢鈷合金、鎢鎳合金、鎢鐵合金、鎢鈦合金、鎢鉻合金或鎢鉭合金都能夠使用。此外，如果使用鎢鈷合金，鎢元素的原子百分含量最好大于等于30％。第三底層的(100)取向可以通過在鎢合金層形成之后在氧氣氛中或在氧氣加入到氬氣得到的混合氣體氣氛中人工氧化鎢合金表面得到加強。本發(fā)明的效果也可以由包含鎢元素作為主要成分并且至少含有鈷、鎳、鐵、鈦、鉻、鉭中兩種元素的三元或更高元的合金系統(tǒng)來實現(xiàn)，并不僅僅限于上面描述的二元合金。
作為第三底層使用的材料，應該特別優(yōu)先選擇使用至少含有鈦或硼的體心立方結構的鉻基合金，因為這樣磁性層的顆粒尺寸被微精細化了并且降低了介質噪聲。也可以使用體心立方結構的鉻基合金的多層結構。
對于磁性層沒有特殊的限制，只要是六角密堆結構的鈷基合金層就可以。磁性層也可以擁有層疊的多個鈷合金層結構或者由非磁中間層層疊的多個鈷合金層結構。例如，其結構可以包含一形成于基底一邊的磁性層(下磁層)和一形成于保護層一邊的磁性層(上磁層)，上磁層通過由釕或類似元素組成的非磁中間層與下磁層反鐵磁耦合。
玻璃基底，涂有鎳磷鍍層的鋁鎂合金基底，或者陶瓷基底都可以用做基底。如果使用表面上通過織構劃有同心紋道的基底，圓周矯頑力升高超過徑向矯頑力，則能夠改進輸出分辨率?？棙嬁梢灾苯邮┘佑诨妆砻嬉部梢栽谛纬傻谝坏讓踊蛘叩诙讓又笫┘?。
當上面所描述的磁記錄介質與擁有電磁感應型寫磁頭和自旋閥型讀磁頭的復合磁頭結合時，具有每平方毫米(mm2)70兆比特(Mbits)或更高比特的面記錄密度且高度可靠的磁記錄設備能夠成為本發(fā)明所提供的的第二個目標。
通過本發(fā)明，擁有高介質S/N比率和抗熱波動穩(wěn)定性強的磁記錄介質可以實現(xiàn)。


圖1為一示意圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質的剖面結構的一個例子。
圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的介質的磁滯回線。
圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的介質的X射線衍射譜。
圖4顯示了比較的實例的介質的X射線衍射譜。
圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的介質的X射線衍射譜。
圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的另一介質的X射線衍射譜。
圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的另一介質的X射線搖擺曲線譜。
圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的另一介質的X射線搖擺曲線譜。
圖9顯示了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的另一介質的X射線搖擺曲線譜。
圖10中的曲線圖顯示了在本發(fā)明實施例中能夠起作用的成分和厚度的范圍。
附圖標記的描述10基底11第一底層12第二底層13第三底層14下磁性層15中間層16上磁性層17保護膜18潤滑膜具體實施方式
下面參照附圖，詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的磁記錄介質的剖面結構視圖。具有化學強化表面的硅酸鋁玻璃基底10被放入堿中清洗并干燥，然后在室溫形成30納米厚的鎳鉭合金層(鉭的原子百分比占40％)作為第一底層11，1納米厚的鎢合金層作為第二底層12。用燈加熱器把基底的溫度升高至大約240℃之后，10納米厚的鉻鈦硼合金層(鈦的原子百分比占10％，硼的原子百分比占5％)形成第三底層13。進一步，含有3納米厚的鈷鉻鉑合金層(鉻原子百分比占14％，鉑原子百分比占6％)的下磁層14，0.6納米厚的釕中間層15和含有18納米厚的鈷鉻鉑硼合金層(鉻原子百分比占18％，鉑原子百分比占14％，硼原子百分比占8％)的上磁層16也接連的形成了，3.2納米厚的碳膜17也隨之形成作為保護層。對于第二底層12，使用了鎢鈷合金(鈷原子百分比占30％，樣品No.101)、鎢鎳合金(鎳原子百分比占30％，樣品No.102)、鎢鐵合金(鐵原子百分比占30％，樣品No.103)、鎢鈦合金(鈦原子百分比占30％，樣品No.104)、鎢鉻合金(鉻原子百分比占25％，樣品No.105)、鎢鉭合金(鉭原子百分比占70％，樣品No.106)。在形成碳膜17之后，涂上包含全氟烷基聚醚作為主要成分的潤滑劑形成1.8納米厚的潤滑層18。上面描述的多層膜是通過使用Intevac公司生產(chǎn)的單晶片濺射儀(MDP 250B)形成的。濺射儀的本底真空度設定為1.0至1.2×10-5帕，制程時間(tact time)設置為9秒。從第一底層11至上磁性層16的制造過程在0.93帕的氬氣氛中進行，加熱在氧占1％的氧氬混合氣中完成，碳保護膜17在氮占10％的氮氬混合氣中形成。
表1顯示了在本實施例(樣品Nos.101-106)中獲得的介質的磁性特性和讀寫特性。
表1

在室溫下沿圓周方向上提供一個最大為796kA/m的磁場，通過使用振動樣品磁強計(VSM)估測出磁性特性。進一步，通過使用復合型磁頭測出讀寫特性，該磁頭含保護隙長(Gs)為70納米、讀磁軌寬度(Twr)為110納米的GMR(巨磁電阻)磁頭和磁軌寬度(Tww)為230納米的寫磁頭。每種介質所展示出的矯頑力要大于等于300kA/m。圖2顯示了樣品No.101介質的磁化曲線。在所施加的磁場為50kA/m附近，能夠觀察到顯示了下磁層14的磁化翻轉的一個臺階。產(chǎn)生該臺階的磁場被定義為耦合磁場Hx。在本實施例中所有介質的耦合磁場Hx為正值。這表明了上磁層16和下磁層14是反鐵磁耦合的，并且在剩磁化狀態(tài)，下磁層14的磁化方向與上磁層16的磁化方向是反平行的。因此，本實施例中在上部磁層16剩磁通量密度為Br1、厚度為t1和下部磁層14剩磁通量密度為Br2、厚度為t2的基礎上，通?？梢园呀橘|的剩磁Br×t規(guī)定為Br×t＝Br1×t1-Br2×t2。進一步，在本實施例中介質的讀寫特性是極好的。任何的介質都顯示了高于等于27.5dB的介質S/N比率和大于等于51％的分辨率。特別是，在第二底層12使用鎢鈷合金和鎢鎳合金的介質(樣品Nos.101 and 102)顯示了高于等于28dB的S/N比率和高于等于52.5％的分辨率。當以31.9kFC/m(810kFCI)的最大線性記錄密度記錄時，通過使用介質噪聲(NdHF)和分離的讀脈沖輸出(So)來如下定義S/N介質S/N＝20log(SMF/NdHF)。另一方面，在16.0kFC/mm的線性記錄密度即1/2的最大線性記錄密度使用如下定義分辨率分辨率＝SMF/So。
圖3顯示了樣品No.101的介質X射線衍射曲線。使用CuKα1作為X射線源。在2θ＝73°附近可以觀察到磁性層(11.0)面的一個強衍射峰，在2θ＝64°附近可以觀察到鉻鈦硼底層的(200)衍射峰。這可能是由于磁性層沿著(100)面取向的鉻鈦硼底層外延生長的結果。進一步，在2θ＝40°至43°范圍區(qū)間可以觀察到表征第一底層11中鎳鉭合金特性的很寬的暈圈花樣，這也證明了鎳鉭合金具有非晶結構。在本實施例中可以觀察到所有其它介質都有類似的衍射花樣，并且所有介質的磁性層都顯示了(11.0)面取向。
除了上述的基底，當含有表面形成織構且涂有鎳磷鍍層的鎂鋁合金的基底被加熱到240℃時，由于與上述實施例相比較矯頑力增加了超過30kA/m，因此除了降低了基底溫度之外，磁記錄介質以與上述實施例中相同的方式形成。
制備了沒有實施例1中第二底層的記錄介質。室溫下在按照實施例1中相同的程序清潔、干燥過的硅酸鋁玻璃基底上形成均為30納米厚的鎳鉭合金層(鉭原子百分比占40％)、鎢鈷合金層(鈷原子百分比占30％)、鎢鎳合金層(鎳原子百分比占30％)、鎢鐵合金層(鐵原子百分比占30％)、鎢鈦合金層(鈦原子百分比占30％)和鎢鉻合金層(鉻原子百分比占25％)。通過燈加熱器把基底的溫度升高至大約240℃之后，依此形成鉻鈦硼底層(鈦原子百分比占10％，硼原子百分比占5％)、磁性層和碳保護層。在加熱基底之后形成的各個層的成分、厚度及其沉積過程都與實施例1中介質的相同。
表2顯示了用與實施例1中相同的方法評估的比較實例中的介質的磁性特性和讀寫特性。
表2

*樣品Nos.115和116由于輸出量不足讀寫特性無法評估。
第一底層使用鎳鉭合金(鉭原子百分比占40％)的介質(樣品No.111)能夠提供與實施例1中介質基本相同的磁性特性，但是分辨率要低2％或更多。第一底層使用鎢鈷合金(鈷原子百分比占30％)、鎢鎳合金(鎳原子百分比占30％)和鎢鐵合金(鐵原子百分比占30％)的介質(樣 Nos.112 to 114)能夠提供與實施例1中介質基本相同的磁性特性，但是S/N比率要低1dB或更多。第一底層使用鎢鈦合金(鈦原子百分比占30％)和鎢鉻合金(鉻原子百分比占25％)的介質(樣品Nos.115 and 116)，矯頑力和Br×t乘積更低并且讀輸出量特別低，以至于其讀寫特性不能評估。此外，樣品Nos.112至116存在由于脫皮導致的滑動耐久性的問題。
測量樣品No.111的X射線衍射曲線，對比于實施例1中的樣品No.111磁性層(11.0)面的衍射峰降低了50％甚至更多(圖4)。
當在玻璃基底10上分別形成厚度為1到16納米的鎳合金層(鎳原子百分比占60％)的第一底層11和鎢元素或鎢鈷合金層的第二合金層12之后，通過燈加熱器把基底溫度加熱至240℃左右，再依次形成第三底層13、磁性層(14-16)和碳保護層17。第二底層12使用的是鎢、鎢鈷合金(鈷的原子百分比分別為10％，30％，50％，70％和90％)，淀積上述金屬或合金使得第一底層11和第二底層12的總厚度為20納米、30納米和40納米。第三底層13和磁性層(14-16)擁有與實施例1中同樣的層式結構并且氣體條件和制程時間等工藝條件也與實施例1中的條件相同。
表3顯示了根據(jù)本次實施例的介質的磁性特性和讀寫特性。
表3

*樣品Nos.202，203，204，205，208，209和210由于它們的輸出量不足讀寫特性無法評估。
樣品Nos.202，203，204，205，208，209，210和215由于它們的X射線峰高度不夠Δθ50無法評估。
表3顯示了使用表面被同心織構的玻璃基底的記錄介質的測試結果，其中第一底層11和第二底層12的總厚度為30納米。第二底層12使用鎢的記錄介質(樣品Nos.201至205鎢占100％)只有在鎢層厚度為1納米時可以提供大于等于300kA/m的矯頑力、大于等于52％的分辨率和大于等于27.5dB的S/N比率。然而，隨著鎢層的厚度增至2納米或更高，Br×t乘積和矯頑力下降并且讀輸出量變的非常低，以至于讀寫特性無法評估。第二底層12使用鎢鈷合金(鈷原子百分比占10％)的記錄介質(樣品Nos.206至210鎢占90％)只有在鎢鈷合金層(鈷占10％)的厚度為1納米和2納米時可以提供大于等于300kA/m的矯頑力、大于等于53.5％的分辨率和大于等于27.5dB的S/N比率。隨著鎢鈷合金層(鈷占10％)的厚度增至4納米或更高，Br×t乘積和矯頑力下降并且讀輸出量變的非常低，以至于讀寫特性無法評估。第二底層12使用鎢鈷合金(鈷原子百分比占30％)的記錄介質(樣品Nos.211至214鎢原子百分比占70％)只有在鎢鈷合金層(鈷原子百分比占30％)的厚度為1納米至8納米時可以提供大于等于300kA/m的矯頑力、大于等于11.5％的分辨率和大于等于27.5dB的S/N比率。另一方面，介質中鎢鈷合金層(樣品No.215鎢原子百分比占70％，鈷原子百分比占30％)的厚度為16納米時S/N比率降至26.4dB。第二底層12使用鎢鈷合金(鈷原子百分比占50％)的記錄介質(樣品Nos.216至220鎢占50％)在鎢鈷合金層厚度為1納米至16納米之間時都可以提供大于等于300kA/m的矯頑力、大于等于52.5％的分辨率和大于等于27.5dB的S/N比率。第二底層12使用鎢鈷合金(鈷原子百分比占70％)的記錄介質(樣品Nos.221至225鎢原子百分比占30％)在鎢鈷合金層(鈷占70％)的厚度為1納米至16納米之間都可以提供大于等于300kA/m的矯頑力、大于等于51.5％的分辨率和大于等于27.5dB的S/N比率。特別是，在第二底層12使用鎢鈷合金(鈷原子百分比占30％)和鎢鈷合金(鈷原子百分比占50％)的記錄介質的樣品Nos.213，216，219中，可以提供高達53％或更高的分辨率和高達28dB或更高的S/N比率。然而，第二底層使用鎢鈷合金(鈷原子百分比占90％)的記錄介質在鎢鈷合金層(鈷原子百分比占90％)中表現(xiàn)出鐵磁性并且相對于上述實施例中的介質，其噪聲增加了。
綜上所述，圖10用矩形區(qū)域顯示了相關于第二底層12的鎢元素原子百分比濃度(X軸)和第二底層12的薄膜厚度(Y軸)。如果鎢元素濃度大于等于90％且小于等于100％，在第二底層12厚度為小于等于1納米(但大于0納米)的范圍內(nèi)可以得到與樣品No.201同樣的結果。如果鎢元素濃度大于等于70％且小于等于90％，在第二底層12厚度為小于等于2納米(但大于0納米)的范圍內(nèi)可以得到與樣品No.206和No.207同樣的結果。如果鎢元素濃度大于等于50％且小于等于70％，在第二底層12厚度為小于等于8納米(但大于0納米)的范圍內(nèi)可以得到與樣品No.211到No.214同樣的結果。如果鎢元素濃度大于等于30％且小于等于50％，在第二底層12厚度為小于等于16納米(但大于0納米)的范圍內(nèi)可以得到與樣品No.216到No.225同樣的結果，并且在大于等于16納米的范圍也可以獲得相同特性的磁記錄介質。
圖5和圖6給出了樣品Nos.214和215介質的X射線衍射曲線。在樣品No.214中可以觀察到磁性層的11.0衍射峰和鉻鈦硼底層的200衍射峰。另一方面，由于樣品No.215中的S/N比率降低了，除了可以觀察到磁性層11的11.0衍射峰以外還可以觀察到其002峰，同時鉻鈦硼底層的200衍射峰也減弱了，此外還可以觀察到鎢鈷層的110衍射峰、211衍射峰、220衍射峰。這可能是當鎢鈷層的厚度到16納米后，樣品No.215中鎢鈷合金結晶化了，影響了鉻鈦硼底層的(100)面和磁性層的(11.0)面的取向。同樣也可在樣品Nos.202-205，208-210中觀察到磁性層的00.2衍射峰和屬于鎢合金層的衍射峰。
表3給出了樣品X射線搖擺曲線的半寬值Δθ50。在能夠獲得上述的良好讀寫特性的介質中，獲得的小于等于7°的Δθ50值，顯示了令人滿意的面內(nèi)取向。對于第二底層使用鎢原子百分含量大于等于50％的介質，獲得的Δθ50值小于等于5°，介質顯示了極好的面內(nèi)取向。特別的，使用鎢鈷合金(鈷原子百分比占30％)或者鎢鈷合金(鈷原子百分比占50％)的介質具有極好的讀寫特性，其獲得的Δθ50值為4.5°展現(xiàn)了極好的面內(nèi)取向(樣品Nos.213，214和219)。
Δθ50值通過下面的方法測定。使用X射線儀(RINT1 400，Rigaku公司生產(chǎn))并且用CuKα1射線作為X射線源。在X射線源中采用銅制的轉動雙陰極，電壓設置為50kV，電流設置為160mA。光學系統(tǒng)包括帶1°變向光闌的曲面單色光鏡，1°的散射光闌和0.3mm的感光光闌。X射線入射方向設置為平行于介質的圓周方向。2θ的角度設置于如圖5所示通過θ-2θ掃描獲得的磁性層的11.0衍射峰的位置，并且以每0.05°一步、2°/min的速率從15°到60°掃描θ來測量反射強度(圖7)。
隨后，將固定的角度從磁性層的11.0衍射峰位改變+2°和-2°，分別以相同的方式測量搖擺曲線以得到反射強度的平均值，測量的結果被作為背景數(shù)據(jù)(圖8)。圖7中的曲線減去圖8中的背景曲線來確定磁性層(11.0)平面的搖擺曲線(圖9)。圖9中的搖擺曲線的半寬值得到并被定義為Δθ50。
在上述實施例中，只描述了第二底層12所用的鎢鈷合金的指定成分和膜厚，但是能夠取得良好讀寫特性的鎢鈷合金并不僅僅局限于上面描述的成分和厚度。對于其他成份的鎢鈷合金，至少含有鈷、鎳、鐵、鈦、鉻、鉭中一種元素的鎢基合金，特別是鎢鎳合金、鎢鐵合金、鎢鈦合金、鎢鉻合金和鎢鉭合金可以用作第二底層12的鎢合金層。此外，在本實施例中，在淀積鎢鈷合金時，小于等于1納米的膜厚無法得到充分的控制，并且鑒于沉積時電源控制能力問題而因此沒有示出結果。然而，只要對薄膜厚度獲得足夠的控制能力，把膜厚設置為小于等于1納米時也可以達到上述效果。能夠獲得良好讀寫特性的鎢鈷合金的成分和膜厚的關系在圖10中曲線A和B圍住的范圍(陰影區(qū)域)顯示出來。在圖10中，鎢鈷合金的厚度范圍超出16納米也可以獲得好的讀寫特性。然而，在鎢鈷合金膜的厚度大于等于16納米時，卻并未發(fā)現(xiàn)明顯的效果改善。
制備好在實施例1和2中第二底層使用鎳磷合金(磷原子百分比占20％)的記錄介質(樣品Nos.231-235)。在表面被同心織構的玻璃基底上，在室溫下形成28～10納米厚的鎳鉭合金層(鉭原子百分比占40％)作為第一底層和2至20納米厚的鎳磷合金層(磷原子百分比占20％)作為第二底層。在這種情況下，淀積第一底層和第二底層使得總膜厚為30納米。用燈加熱器把基底的溫度加熱至大約240℃之后，依次形成鉻鈦硼底層(鈦原子百分比占10％，硼原子百分比占5％)、磁性層和碳保護層。在基底加熱之后，所有層的成分、膜厚和沉積過程與實施例2中的介質是相同的。
表4顯示了用與實施例1相同的過程評估的比較實例中的介質的磁性特性和讀寫特性。
表4

在上述介質中，對比于例如在實施例2中的樣品Nos.213，216和219的介質，矯頑力降低了40kA/m或更多并且分辨率也降低了4％或更多。
當測量出所形成的介質的X射線搖擺曲線來確定Δθ50時，它們的所有值大于等于10°，這個值要比在實施例2中描述的介質的值大4°。
在表面有同心織構的玻璃基底上，形成25納米厚的鎳鈦合金、鈷鈦合金、鎳鈦鉭合金、鈷鈦鉭合金、鉻鈦鉭合金、鈷鋯鋅合金、鈷鋁鈦合金、鉻鈦鋁合金或者鋯鉭合金作為第一底層11。在5納米厚的鎢鈷合金層(鈷原子百分比占30％)形成作為第二底層12之后，通過燈加熱器把基底加熱至大約280℃，然后依次形成第三底層13、磁性層14-16和保護層17。在基底加熱之后，所有層的成分、膜厚和沉積過程都與實施例1中的介質的是相同的。
表5給出了本次實施例中的介質的磁性特性和讀寫特性。
表5

表5給出了使用鎳鈦合金層(樣品No.301，鈦原子百分比占50％)、鈷鈦合金層(樣品No.302，鈦原子百分比占50％)、鉻鈦合金層(樣品No.303，鈦原子百分比占50％)、鎳鈦鉭合金層(樣品No.304，鈦原子百分比占48％，鉭原子百分比占4％)、鈷鈦鉭合金層(樣品No.305，鈦原子百分比占48％，鉭原子百分比占4％)、鉻鈦鉭合金層(樣品No.306，鈦原子百分比占40％，鉭原子百分比占5％)、鈷鉻鋯合金層(樣品No.307，鉻原子百分比占30％，鋯原子百分比占10％)、鈷鋁鈦合金層(樣品No.308，鋁原子百分比占25％，鈦原子百分比占25％)、鉻鈦鋁合金層(樣品No.309，鈦原子百分比占44％，鋁原子百分比占12％)或鉻鉭合金層(樣品No.310，鉭原子百分比占70％)作為第一底層11的評估結果。HcOR為一數(shù)值，其定義為HcOR＝Hcc/Hcr，Hcc為在圓周方向上的磁場測得的矯頑力和Hcr為在徑向方向的磁場測得的矯頑力。該表顯示了每種介質的HcOR都大于等于1.05并且會在圓周方向上導致磁各項異性。此外，每種介質都顯示出了大于等于300kA/m的矯頑力、非常高的大于等于53％分辨率和大于等于27.5dB的S/N比率。特別的是，使用鎳鈦合金(鈦原子百分比占50％)和使用鈷鈦合金(鈦原子百分比占50％)作為第一底層11的介質(樣品No.301和302)顯示出了非常高的超出54％的輸出分辨率和非常高的大于等于28dB的S/N比率。
用與樣品Nos.101和214相同的方法通過X射線衍射儀分析在本次實施例中獲得的介質，只能觀察到磁性層的11.0衍射峰和鉻鈦硼底層的200衍射峰。觀察不到屬于第一底層的衍射峰，這可以證明在本實施例中所有的第一底層都是非晶的。
制備了實施例3中使用鉻、鉬、鋯、鈦或礬作為第一底層的記錄介質。在實施例3中使用的表面有同心織構的玻璃基底上，形成25納米厚的鉻、鉬、鋯、鈦或礬層作為第一底層和形成5納米厚的鎢鈷合金層(鈷原子百分比占30％)作為第二底層。其后，通過燈加熱器把基底加熱至大約280℃，然后依次形成鉻鈦硼底層(鈦原子百分比占10％，硼原子百分比占5％)、磁性層和碳保護層。在基底加熱后之后所有層的成分、膜厚和沉積工藝與實施例1中的介質的是相同的。
表6

*樣品Nos.314和315由于輸出量不足讀寫特性無法評估。
把獲得的介質(表6，樣品Nos.311-315)用X射線衍射儀分析，用鈦或礬作第一底層的介質(樣品Nos.314和315)，磁性層除了11.0衍射峰外還有00.2衍射峰和來自于10.1面的衍射峰都得到證實。另一方面，對于使用鉻、鉬、鋯的介質(樣品Nos.311-313)，只觀察到磁性層的11.0衍射峰，但是峰的強度比實施例3給出的介質的峰強減小了30％或更多。進一步，對于所有的介質都觀察到了屬于第一底層的衍射峰。在本比較實例中得到的介質的Hcc值要遠低于用非晶作為第一底層的實施例3中的介質的Hcc值。這可能是因為如上所述磁性層的(11.0)面的取向是很微弱的緣故。此外，可以看到HcOR也是小于等于1.05，這表明在圓周方向上導致的各向異性的作用是很微弱的。在獲得的介質的讀寫特性方面，與實施例3中的介質比較，分辨率減小了4％或更多而S/N比率減小了2dB或更多。由于使用鈦和礬的介質(樣品Nos.314，315)的讀輸出量非常的低，所以它們的讀寫特性無法評估。
在玻璃基底上，以15納米厚的鎳鉭合金層(鉭原子百分比占40％)作為第一底層11和以5納米厚的鎢鈷合金層(鈷原子百分比占30％)作為第二底層12。其后，用燈加熱器把基底溫度加熱至大約290℃，通過層疊擁有不同成分的兩層鉻合金層形成第三底層13。進一步，依次形成3納米厚的鈷鉻鉑合金層(鉻原子百分比占16％，鉑原子百分比占9％)，0.6納米厚的釕中間層，6納米厚的鈷鉻鉑硼合金層(鉻原子百分比占20％，鉑原子百分比占11％，硼原子百分比占7％)和10納米厚的鈷鉻鉑硼合金層(鉻原子百分比占16％，鉑原子百分比占14％，硼原子百分比占10％)作為各個磁性層(14-16)，最后在其上形成保護層17。對于第三底層13，使用的是5納米厚的鉻鈦硼合金層(鈦原子百分比占10％，硼原子百分比占5％)和2納米厚的鉻鉬合金層(鉬原子百分比占30％)的層疊膜，5納米厚的鉻鈦硼合金層(鈦原子百分比占10％，硼原子百分比占5％)和2納米厚的鉻鈦鉬合金層(鈦原子百分比占20％，鉬原子百分比占10％)的層疊膜或者是5納米厚的鉻鈦鉬硼合金層(鈦原子百分比占10％，鉬原子百分比占10％，硼原子百分比占5％)和2納米厚的鉻鉬合金層(鉬原子百分比占30％)的層疊膜。所有的工藝條件例如氣體環(huán)境或制程時間都與實施例1中的條件相同。
表7給出了本實施例的介質的磁性特性和讀寫特性。
表7

所有介質都顯示出了大于等于300kA/m的矯頑力，非常高的大于等于51％的分辨率和大于等于27.5dB的S/N比率。特別的是，在第三底層13使用鉻鈦硼合金(鈦原子百分比占10％，硼原子百分比占5％)和鉻鉬合金(鉬原子百分比占30％)的層疊膜的介質(樣品No.401)，顯示了非常高的達到53.5％的分辨率和高達28.3dB的S/N比率。
在表面形成同心織構的玻璃基底上，形成20納米厚的鈷鈦合金層(鈦原子百分比占50％)作為第一底層11和形成1至5納米厚的鎢鈷鈦合金層(鈷原子百分比占20％，鈦原子百分比占10％)、鎢鈷鉻合金層(鈷原子百分比占20％，鉻原子百分比占10％)或者鎢鈷鉭合金層(鈷原子百分比占20％，鉭原子百分比占10％)作為第二底層12。然后通過燈加熱器把基底的溫度加熱至290℃。在5納米厚的鉻鈦硼合金層(鈦原子百分比占10％，硼原子百分比占5％)和2納米厚的鉻鉬合金層(鉬原子百分比占30％)形成層疊膜作為第三底層13后，再依次形成3納米厚的鈷鉻鉑合金層(鉻原子百分比占16％，鉑原子百分比占9％)、0.6納米厚的釕中間層、3納米厚的鈷鉻鉑硼合金層(鉻原子百分比占20％，鉑原子百分比占11％，硼原子百分比占7％)和10納米厚的鈷鉻鉑硼合金層(鉻原子百分比占16％，鉑原子百分比占14％，硼原子百分比占10％)作為各個磁性層(14-16)，隨后其上形成保護層。工藝條件例如氣體環(huán)境或制程時間與實施例1的條件是相同的。
表8給出了本實施例中的介質的磁性特性和讀寫特性。
表8

所有介質都顯示了大于等于300kA/m的矯頑力，非常高的大于等于51％的分辨率和大于等于27.5dB的S/N比率。
在玻璃基底上，形成15納米厚的鎳鉭合金層(鉭占原子百分比40％)作為第一底層11和5納米厚的鎢鈷合金層(鈷原子百分比占30％)作為第二底層12之后，用燈加熱器把基底的溫度加熱至260℃。然后，形成10納米厚的鉻鈦硼合金層(鈦原子百分比占10％，硼原子百分比占3％)作為第三底層13。接著，依次形成3納米厚的鈷鉻鉑合金層(鉻原子百分比占16％，鉑原子百分比占9％)、0.6納米厚的釕中間層、11納米厚的鈷鉻鉑硼合金層(鉻原子百分比占16％，鉑原子百分比占12％，硼原子百分比占8％)、0.7納米厚的釕中間層和鈷鉻鉑硼合金層(鉻原子百分比占16％，鉑原子百分比占14％，硼原子百分比占8％)作為各個磁性層(14-16)，并且隨后在上面形成保護層。
本實施例的介質在磁性特性和讀寫特性方面顯示了8.03T·nm的Brt值和高達307kA/m的矯頑力并且顯示了與實施例1和2相比非常高的達到28.8dB的S/N比率。
本發(fā)明獲得的磁記錄介質可以應用于能夠記錄大容量信息的磁記錄設備。
權利要求
1.一種帶有磁性層的磁記錄介質，其特征在于包括基底；位于所述基底上的第一底層、第二底層和第三底層，其中，所述磁性層位于所述第三底層之上，所述第一底層包含非晶結構的合金，所述第二底層包含鎢元素或含有鎢元素的合金，所述第三底層包含至少含有鈦或硼的體心立方結構的鉻基合金，所述磁性層為六角密堆結構的單層或多層鈷基合金層。
2.一種帶有磁性層的磁記錄介質，其特征在于包括基底；位于所述基底上的第一底層、第二底層和第三底層，其中，所述磁性層位于所述第三底層之上，所述第一底層包含非晶結構的合金，所述第二底層包含鎢元素或含有鎢元素的合金，所述第三底層包含兩層或多層體心立方結構的鉻基合金層，所述磁性層為六角密堆結構的單層或多層鈷基合金層。
3.一種帶有磁性層的磁記錄介質，其特征在于包括基底；位于基底上的第一底層、第二底層和第三底層，其中，所述磁性層位于所述第三底層之上，所述第一底層包含至少含有鎳、鈷、鈦、鉭、鋁、鋯中兩種元素的非晶合金，所述第二底層包含鎢元素或含有鎢元素的合金，所述第三底層包含體心立方結構的鉻基合金，所述磁性層為六角密堆結構的單層或多層鈷基合金層。
4.一種帶有磁性層的磁記錄介質，其特征在于包括基底；位于所述基底上的第一底層、第二底層和第三底層，其中，所述磁性層位于所述第三底層之上，所述第一底層包含鎳鉭合金、鎳鈦合金、鈷鈦合金、鎳鈦鉭合金、鈷鈦鉭合金、鉻鉭合金、鉻鈦合金、鉻鈦鉭合金、鈷鉻鋯合金、鈷鋁鈦合金或者鉻鋁鈦合金，所述第二底層包含鎢元素或含有鎢元素的合金，所述第三底層包含體心立方結構的鉻基合金，所述磁性層為六角密堆結構的單層或多層鈷基合金層。
5.如權利要求1所述的磁記錄介質，其中所述第二底層基于鎢元素并且至少包含鈷、鎳、鐵、鈦、鉻、鉭中的一種元素。
6.如權利要求1所述的磁記錄介質，其中所述第二底層的鎢元素原子百分含量大于等于30％且小于等于100％。
7.如權利要求5所述的磁記錄介質，其中所述第二底層的鎢元素原子百分含量大于等于90％且小于等于100％，并且所述第二底層的厚度為小于等于1納米。
8.如權利要求5所述的磁記錄介質，其中所述第二底層的鎢元素原子百分含量大于等于70％且小于等于90％，并且所述第二底層的厚度為小于等于2納米。
9.如權利要求5所述的磁記錄介質，其中所述第二底層的鎢元素原子百分含量大于等于50％且小于等于70％，并且所述第二底層的厚度為小于等于8納米。
10.如權利要求5所述的磁記錄介質，其中所述第二底層的鎢元素原子百分含量大于等于30％且小于等于50％。
11.如權利要求2所述的磁記錄介質，其中所述第二底層基于鎢元素并且至少包含鈷、鎳、鐵、鈦、鉻、鉭中的一種元素。
12.如權利要求11所述的磁記錄介質，其中所述第二底層的鎢元素原子百分含量大于等于30％且小于等于100％。
13.如權利要求11所述的磁記錄介質，其中所述第二底層的鎢元素原子百分含量大于等于90％且小于等于100％，并且所述第二底層的厚度為小于等于1納米。
14.如權利要求11所述的磁記錄介質，其中所述第二底層的鎢元素原子百分含量大于等于70％且小于等于90％，并且所述第二底層的厚度為小于等于2納米。
15.如權利要求11所述的磁記錄介質，其中所述第二底層的鎢元素原子百分含量大于等于50％且小于等于70％，并且所述第二底層的厚度為小于等于8納米。
16.如權利要求11所述的磁記錄介質，其中所述第二底層的鎢元素原子百分含量大于等于30％且小于等于50％。
17.如權利要求2所述的磁記錄介質，其中所述第一底層包含至少含有鎳、鈷、鉻、鈦、鉭、鋁、鋯中兩種元素的非晶合金。
18.如權利要求2所述的磁記錄介質，其中所述第一底層包含鎳鉭合金、鎳鈦合金、鈷鈦合金、鉻鈦合金、鎳鈦鉭合金、鈷鈦鉭合金、鉻鈦鉭合金、鈷鉻鋯合金、鈷鋁鈦合金、鉻鈦鋁合金或者鉻鉭合金。
19.如權利要求1所述的磁記錄介質，其中所述第三底層包含鉻鈦硼合金。
20.如權利要求2所述的磁記錄介質，其中所述第三底層為至少由鉻鈦硼合金、鉻鉬合金、鉻鈦鉬合金、鉻鈦鉬硼合金中兩種合金所構成的多層結構。
21.如權利要求2所述的磁記錄介質，其中所述第三底層為鉻鈦硼合金和鉻鉬合金依次層疊的雙層結構。
22.如權利要求1所述的磁記錄介質，其中所述磁性層包含多個六角密堆結構的鈷基合金層，這些合金層通過非磁中間層而相互反鐵磁性耦合。
23.如權利要求1所述的磁記錄介質，其中所述磁性層包含三層或更多層六角密堆結構的鈷基合金層，這些合金層經(jīng)由多個非磁中間層層疊。
24.如權利要求1所述的磁記錄介質，其中所述磁性層的取向要使得其(110)平面基本平行于基底表面。
25.如權利要求1所述的磁記錄介質，其中圓周方向測的矯頑力Hcc與徑向方向測的矯頑力Hcr的比率Hcc/Hcr大于等于1.05。
26.一種帶有磁性層的磁記錄介質，其特征在于，根據(jù)介質圓周方向磁性層的(110)平面的搖擺曲線確定的的半寬值Δθ50為小于等于5°，上述結果是在使用以CuKα1射線作為射線源的X射線衍射儀且X光的入射方向平行于介質的圓周方向的條件下測得的；其中使用的是在圓周方向進行織構從而在表面形成有凹槽的玻璃基底；并且磁性層的取向使得其(110)平面基本平行于基底表面。
27.如權利要求1所述的磁記錄介質，其中在使用以CuKα1射線作為射線源的X射線衍射儀的條件下，根據(jù)介質圓周方向磁性層(110)平面的搖擺曲線確定的半寬值Δθ50為小于等于7°。
28.如權利要求1所述的磁記錄介質，其中在使用以CuKα1射線作為射線源的X射線衍射儀的條件下，根據(jù)介質圓周方向磁性層的(110)平面的搖擺曲線確定的半寬值Δθ50為小于等于5°。
全文摘要
本發(fā)明旨在為高度可靠的能高密度讀寫信息的磁記錄設備提供磁記錄介質。磁記錄設備包括磁記錄介質，在記錄方向上驅動介質的驅動器，電磁感應型寫磁頭和自旋閥型讀磁頭相接合的復合型磁頭，移動磁頭相對于介質運行的裝置和磁頭的讀寫信號處理裝置。磁記錄介質具有通過基底上的第一、第二、第三底層形成的磁性層。第一底層包含非晶結構的合金，第二底層包含鎢元素或者含有鎢元素的合金層，第三底層包含單層或多層體心立方結構的鉻基合金層，磁性層包含單層或多層六角密堆結構的鈷基合金層。
文檔編號G11B5/738GK1637867SQ20041008242
公開日2005年7月13日 申請日期2004年9月17日 優(yōu)先權日2003年12月24日
發(fā)明者檜上竜也, 鈴木博之, 神邊哲也, 阪本浩二 申請人:日立環(huán)球儲存科技荷蘭有限公司