專利名稱：磁性記錄介質、磁頭滑動器及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種磁性記錄介質和一種磁頭滑動器。
背景技術：
在通常被廣泛用作計算機和其他各種信息終端的外部存儲單元的磁性記錄裝置中，當一個配備有記錄轉換器(recording transducer)(在本發(fā)明中也被簡稱為“磁頭”)的磁頭滑動器飛(或浮動)過諸如硬盤的磁性記錄介質(在本發(fā)明中也被簡稱為“介質”)時，該磁頭滑動器就讀寫信息。
該磁頭與在硬盤上記錄(寫)和/或再現(xiàn)(讀)磁性信息的磁層之間的距離被稱為磁距(magnetic spacing)。磁距越小，就越能改進記錄密度。因此，為了滿足近年來對更高的記錄密度的強烈需求，目前磁頭浮動間隙的水平已經達到了10nm或者更小。在這種超小的浮動間隙中，僅僅少量粘附到磁頭滑動器上的污染物也可能使得磁頭的飛行穩(wěn)定性(或浮動穩(wěn)定性)極大地失去平衡。
這些污染物例如是來自外界的揮發(fā)性有機材料、碎屑等。當磁頭滑動裝置移動時，粘附到硬盤上的揮發(fā)性有機材料、碎屑等一起破碎并聚集在磁頭滑動器上，最后填入到磁頭浮動間隙中，導致與磁頭碰撞。
此外，公知的是，潤滑劑通常是通過從介質上蒸發(fā)以及與磁頭滑動器的斷續(xù)接觸等而從介質表面?zhèn)鬟f到磁頭滑動器表面?zhèn)龋Y果是，在朝向介質的最外面的滑動磁頭表面(也被稱為“ABS”，即“空氣承載面(air bearingsurface)”的簡稱)上不可避免地形成了一層厚度與介質上的潤滑劑層相同的膜。
在具有足夠寬的浮動間隙的裝置中，也就是具有低記錄密度的裝置中，這些粘附到ABS上的潤滑劑幾乎不會造成問題。但是，當浮動間隙被制造成與現(xiàn)今裝置中的浮動間隙一樣很小的時候，作為造成磁頭不穩(wěn)定飛行的因素，這種行為已經達到了不能被忽視水平?？梢岳斫獾氖?，在ABS上的潤滑劑與介質的潤滑劑接觸并形成液橋會引起飛行的不穩(wěn)定性。
作為解決上述問題的方法，建議在朝向磁性記錄介質的磁頭滑動器保護層的表面上設置由防水樹脂制成的潤滑劑層，該潤滑劑層的平均膜厚度為1.5nm或更小，以便減少磁頭滑動器表面的表面張力(日本專利申請No.16-156468)。要注意的是，從耐熱性、耐蝕性以及耐磨性的角度考慮，諸如無定形碳等碳型材料對于磁頭滑動器保護層是理想的，并且通常使用借助濺射方法和CVD(化學汽相沉積)方法來沉積碳型保護層。
這種方法的一個顯著特征在于，需要對涂覆到磁頭滑動器上的潤滑劑進行UV(紫外)照射處理，使得潤滑劑層從容易變形和移動的類似液體的狀態(tài)轉變?yōu)楹茈y變形和移動的狀態(tài)，并且還能緊密地粘附到磁頭滑動器表面上。使用這種磁頭滑動器，不僅減少了污染物的粘附，而且很難由涂覆到磁性記錄介質的潤滑劑形成液橋。
可以想到的是，上述UV射線照射的作用是通過潤滑劑和磁頭滑動器保護層之間的化學鍵接過程而產生的，該化學鍵接過程是通過在磁頭滑動器保護層中受激發(fā)并發(fā)射出的光電子而在潤滑劑中形成活性點引起的。
但是，由于被廣泛用作目前的保護層材料的無定形碳的電離電位要高到約5.8eV，所以其光電子發(fā)射效率低。因此，為了獲得足夠的粘附力，需要進行長時間的UV照射處理。這種長時間的UV照射將加速潤滑劑的沉積，同時使膜變薄且粘附力降低，這可想而知是由分子量下降造成；由此會導致這些問題，譬如潤滑劑對磁頭滑動器表面的粘附率降低，并且伴隨著粘附率的降低，粘附均勻性也降低。
在關于磁頭滑動器進行上述解釋的同時，還可以將相似的工藝應用到磁性記錄介質上的潤滑劑層，并由此存在相似的問題。盡管公開了一些關于磁性記錄介質保護層的技術，比如其中提出了使在其間放入的粘附力增強物質(adhesion force reinforcing substance)粘附到保護層表面的工藝(例如，日本待審專利申請公開No.03-25723)，但是這些技術仍然是不夠的。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的在于解決上述問題，并提供一種能夠供給極好的磁頭飛行穩(wěn)定性的磁性記錄介質和磁頭滑動器、以及一種具有一磁頭飛行穩(wěn)定性極好的磁頭的磁性記錄裝置。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種制造磁性記錄介質和磁頭滑動器的方法，其能在短時間內制造出具有極好的磁頭飛行穩(wěn)定性的磁性記錄介質和磁頭滑動器。通過下面的解釋，將闡明本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點。
根據(jù)本發(fā)明的一個方案，本發(fā)明提供一種磁性記錄介質，該磁性記錄介質通過在一襯底上依次鋪設一磁層、一磁性記錄介質保護層以及一磁性記錄介質潤滑劑層而形成，其中該磁性記錄介質保護層由兩層組成，即一與該磁層接觸的下層和一在該下層上的上層；該下層的電離電位小于該上層的電離電位，并且該上層的表面自由能為45mN/m或更小。
類似地，本發(fā)明提供一種磁頭滑動器，其具有一記錄轉換器，用以記錄和/或再現(xiàn)來自一磁性記錄介質的記錄，其中在一磁頭滑動器保護層上設置有一磁頭滑動器潤滑劑層；該磁頭滑動器保護層由兩層組成，即一下層和一在該下層上的上層；該下層的電離電位小于該上層的電離電位；并且該上層的表面自由能為45mN/m或更小。
根據(jù)這些方案中的任一個，優(yōu)選的是，該下層的電離電位為5.5eV或更??；該上層的膜厚度不小于0.5nm并且不大于1nm，該保護層的總的膜厚度不大于3nm；該上層和下層的材料的硬度分別不小于15GPa；該下層和該上層中的至少一層是通過借助過濾式陰極電弧方法進行沉積而形成的；該下層和該上層中的至少一層包含作為主要成分的碳；該下層和該上層中的至少一層包含作為主要成分的無定形碳；該上層包含氫和氟中的至少一種元素；該下層包含氮和氧中的至少一種元素；對該潤滑劑層進行活化能射線(active energy rays)的照射處理；并且該潤滑劑層是防水的。
通過本發(fā)明的這些方案，實現(xiàn)了具有極好的磁頭飛行穩(wěn)定性的磁性記錄介質和磁頭滑動器。
根據(jù)本發(fā)明的其他方案，本發(fā)明提供一種磁性記錄裝置，其設有上述磁性記錄介質、上述磁頭滑動器或兩者都有。
通過本發(fā)明的這些方案，實現(xiàn)了具有極好的磁頭飛行穩(wěn)定性的磁性記錄裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一方案，本發(fā)明提供一種制造磁性記錄介質的方法，通過在一襯底上依次鋪設一磁層、一磁性記錄介質保護層以及一磁性記錄介質潤滑劑層而形成，該方法包括使該磁性記錄介質保護層由兩層組成，即一與該磁層接觸的下層和一在該下層上的上層；以及使該下層的電離電位小于該上層的電離電位，并且使該上層的表面自由能為45mN/m或更小。
本發(fā)明還提供一種制造磁頭滑動器的方法，該磁頭滑動器具有一記錄轉換器，用以記錄和/或再現(xiàn)來自一磁性記錄介質的記錄，該方法包括在一磁頭滑動器保護層上設置一磁頭滑動器潤滑劑層；使該磁頭滑動器保護層由兩層組成，即一下層和一在該下層上的上層；以及使該下層的電離電位小于該上層的電離電位，并且該上層的表面自由能為45mN/m或更小。
根據(jù)這兩個方案中的任一個，優(yōu)選的是，使得該下層的電離電位為5.5eV或更??；使得該上層的膜厚度不小于0.5nm并且不大于1nm，使得該保護層的總的膜厚度不大于3nm；該上層和下層的材料的硬度分別不小于15GPa；該下層和該上層中的至少一層是通過借助過濾式陰極電弧方法進行沉積而形成的；該下層和該上層中的至少一層包含作為主要成分的碳；該下層和該上層中的至少一層包含作為主要成分的無定形碳；該上層包含氫和氟中的至少一種元素；該下層包含氮和氧中的至少一種元素；對該潤滑劑層進行活化能射線的照射處理；并且該潤滑劑層是防水的。
通過本發(fā)明的這些方案實現(xiàn)了在短時間內制造具有極好的磁頭飛行穩(wěn)定性的磁性記錄介質和磁頭滑動器的技術。
總而言之，本發(fā)明能夠提供具有極好的磁頭飛行穩(wěn)定性的磁性記錄介質和磁頭滑動器，以及具有極好的磁頭飛行穩(wěn)定性的磁性記錄裝置。本發(fā)明還可以在短時間內制造具有極好的磁頭飛行穩(wěn)定性的磁性記錄介質和磁頭滑動器。


圖1是示出了DOP吸收量和表面自由能之間關系的坐標圖；圖2是示出了通過TDS觀察到的吸收水的結果的圖表；圖3是示出了FCA裝置的結構示意圖；圖4是示出了潤滑劑粘附率與電離電位之間關系的坐標圖；圖5是示出了潤滑劑粘附率與借助活化能射線進行照射的持續(xù)時間之間關系的坐標圖；
圖6是示出了硬盤裝置內部結構的示意性平面圖；圖7是示出了磁頭和磁性記錄介質之間關系的示意性側面截面圖。
具體實施例方式
下面將參考附圖、表格、方程、實例等描述本發(fā)明的實施例?？梢岳斫獾氖牵@些附圖、表格、方程、實例等加上下面的解釋都是用于舉例說明本發(fā)明的目的，而并非用于限制本發(fā)明的范圍。毋庸置疑，只要符合本發(fā)明要點的其他實施例也應包含于本發(fā)明的范疇之內。在附圖中，相同的附圖標記表示相同的部件。
下面將主要針對硬盤裝置來解釋本發(fā)明。但是，各種磁頭滑動器都可以是根據(jù)本發(fā)明的“磁頭滑動器”，除了那些用于硬盤裝置的磁頭滑動器之外，其還包括借助裝載-卸載機構進行操作的磁頭滑動器、借助接觸-起動-停止機構進行操作的磁頭滑動器、通過完整的浮動方法(floating method)記錄和再現(xiàn)信息的磁頭滑動器、通過氣-液混合方法記錄和再現(xiàn)信息的磁頭滑動器、以及通過接觸方法記錄和再現(xiàn)信息的磁頭滑動器。同樣，各種記錄介質都可以是根據(jù)本發(fā)明的“磁性記錄介質”，其包括縱向記錄介質、SFM(合成亞鐵磁介質或抗鐵磁性耦合介質)、垂直記錄介質、以及用于硬盤裝置的晶格介質(patterned medium)。此外，各種使用磁頭滑動器和/或磁性記錄介質的磁性記錄裝置均包括在根據(jù)本發(fā)明的“磁性記錄裝置”中。
要注意的是，在本發(fā)明中，用于磁性記錄介質的保護層被稱為磁性記錄介質保護層或介質保護層，并且用于磁頭滑動器的保護層被稱為磁頭滑動器保護層或磁頭保護層。當談及這兩種情況的時候，則使用簡化的術語“保護層”。
同樣，用于磁性記錄介質的潤滑劑層被稱為磁性記錄介質潤滑劑層或介質潤滑劑層，并且用于磁頭滑動器的潤滑劑層被稱為磁頭滑動器潤滑劑層或磁頭潤滑劑層。當談及這兩種情況的時候，則使用簡化的術語“潤滑劑層”。
另外，對于介質和磁頭滑動器這兩者而言，當使用上層和下層這些術語時，更靠近最外層的那個層被稱為上層，而不更靠近最外層的那個層被稱為下層。
圖6是描述硬盤裝置內部結構的示意性平面圖；圖7是描述磁頭和磁性記錄介質之間關系的示意性側面截面圖(在垂直于磁性記錄介質的磁層表面垂直的方向上進行切割的截面圖)。
如圖6所示，這種硬盤裝置包括的主要部件有磁性記錄介質1；具有磁頭的磁頭滑動器2；用于該磁性記錄介質1的旋轉控制機構(例如主軸電機)3；用于磁頭的定位機構4；以及用于記錄/再現(xiàn)信號的處理電路(例如讀/寫放大器)5。
如圖7所示，磁頭滑動器2與用于磁頭的定位機構4通過懸架6和用于柔性支撐磁頭滑動器2的萬向支架7連接，并且磁頭8設置在磁頭滑動器2的尖端。在磁頭滑動器表面上形成磁頭保護層9和磁頭潤滑劑層10。
在圖7中，磁性記錄介質11從底部到頂部包括襯底12、Cr襯層13、磁層14、介質保護層15、介質潤滑劑層16等。還可以設置包括種子層的其他層，但是它們并未在該圖中示出。一般而言，對于硬盤裝置，介質潤滑劑層的厚度約為1-2nm，介質保護層的厚度約為3-5nm，磁層的厚度約為20nm，并且Cr襯層的厚度約為10nm。
在這種結構中，上述問題可以通過這種磁性記錄介質來解決，該磁性記錄介質是通過在襯底上依次鋪設磁層、介質保護層和介質潤滑劑層而形成的，其中該介質保護層由兩層組成，即與該磁層接觸的下層和在該下層上的上層；該下層的電離電位小于該上層的電離電位；并且該上層的表面自由能為45mN/m或更??；或者，上述問題可以通過這種磁頭滑動器而解決，該磁頭滑動器具有記錄轉換器，用以記錄和/或再現(xiàn)來自一磁性記錄介質的記錄，其中在一磁頭保護層上設置一磁頭潤滑劑層；該磁頭保護層由兩層組成，即下層和在該下層上的上層；該下層的電離電位小于該上層的電離電位；并且該上層的表面自由能為45mN/m或更小。
一般而言，保護層的光電子發(fā)射效率通過降低其電離電位而增加，從而，在諸如UV射線的活化能射線的照射持續(xù)時間極大地降低的同時，能夠改善潤滑劑層和保護層的粘附率。為了降低電離電位，將氧或氮摻雜到保護層中是有效的和容易的。
但是，如果在電離電位較小的時候表面自由能增加了，就會出現(xiàn)污染物容易被吸收的問題。當氧或氮被摻雜到保護層中作為降低電離電位的手段的時候，這種表面自由能的增加變得尤為顯著。
另一方面，當保護層的表面自由能變小的時候，會發(fā)生電離電位容易增加的問題。例如，當將氟和氫中的至少一種元素摻雜到保護層中來減少保護層的表面自由能是有效的時候，這種保護層中的電離電位通常會增加，由此降低光電子發(fā)射效率。
這一問題可以通過使下層的電離電位小于上層的電離電位，并且同時使上層的表面自由能為45mN/m或更小來避免。
在這種情況下，通過穿過上層并到達下層的諸如UV射線等的活化能射線來產生足夠數(shù)量的光電子，由此提高潤滑劑和保護層之間的粘附率，并且通過使上層的表面自由能為45mN/m或更小能夠防止吸收污染物。
因此，通過使用本發(fā)明可以獲得能夠供給極好的磁頭飛行穩(wěn)定性的磁性記錄介質和磁頭滑動器。還可以在短時間內，通過提高光電子照射效率來制造如上描述的、能夠供給極好的磁頭飛行穩(wěn)定性的磁性記錄介質和磁頭滑動器。
為了使上層的表面自由能為45mN/m或更小，優(yōu)選的是，該上層包括氫和氟中的至少一種元素。對于氟和氫的含量并無特別的限制。優(yōu)選的是，在上層中，尤其是在靠近上層表面的區(qū)域內，諸如金屬、氮、氧之類的元素要盡可能地少，其原因是這些元素容易吸收污染物。
此外，優(yōu)選的是，下層包括氮和氧中的至少一種元素，使得下層的電離電位小于上層的電離電位。在這種情況下，也可以存有氟和氫，只要它們不會違背本發(fā)明的要點即可。盡管對于氮和氧的含量沒有特別的限制，但優(yōu)選的是，下層的電離電位為5.5eV或更小。當電離電位超過5.5eV的時候，會出現(xiàn)產生的光電子數(shù)量不足的情況。
優(yōu)選的是，上層的膜厚度不小于0.5nm并且不大于1nm。如果其小于這個范圍，將很難形成一均勻層作為上層，由此下層會部分地暴露在外并容易吸收污染物。當其超過了這一范圍時，由于上層的膜厚度變得與在下層中產生的光電子的平均自由行程相當，所以在潤滑劑中形成活性點之前光電子被減活化的概率變得較大。要注意的是，優(yōu)選該保護層的總的膜厚度不大于3nm，以降低磁距。
此外，優(yōu)選的是，上層和下層的材料的硬度分別不小于15GPa。小于該值的硬度值容易對保護層的初始目的帶來麻煩，該初始目的就是防止磁頭和介質的磁層受到機械損壞。
上層和下層彼此不必能夠被清晰地在物理上或成分上進行辨別。當比較保護層的上層部分和下層部分時，只要能保持上述關系就足夠了?？梢源嬖跐舛忍荻取Ｌ貏e地，根據(jù)本發(fā)明的保護層可以這樣被獲得，即對于上層和下層都使用相同的無定形碳作為主要成分，在形成下層時摻雜氮和氧中的至少一種元素，接著制備上層，在上層中停止供應這些元素，然后摻雜氟和氫中的至少一種元素。并不總是必須在氮和/或氧完全從系統(tǒng)移開之后才開始供應氟和/或氫，或者它們同時存在的狀態(tài)也是可以允許的。
這種上層和下層的結合能夠很容易地通過實際上將它們形成為單層并測量電離電位和表面自由能來進行選擇。
為了根據(jù)本發(fā)明形成具有上層和下層的保護層，這里提供一種方法，具體而言，該方法中使用了例如過濾式陰極電弧方法(FCA方法)，并且當形成下層的時候，通過離子協(xié)助(ion assisting)，使用離子槍或類似方法來進行摻雜，以使下層中也具有氮或氧；并且當形成上層的時候，通過離子協(xié)助，使用離子槍或類似方法來進行摻雜，以使上層中也具有氟或氫。氮氣能夠被用作摻雜氮的原料，氧氣能夠被用作摻雜氧的原料，氫氣能夠被用作摻雜氫的原料，以及四氟甲烷能夠被用作摻雜氟的原料。
除了FCA方法之外，可以使用濺射法和CVD方法，來形成根據(jù)本發(fā)明具有上層和下層的保護層。
任何材料都可以被用作組成上層或下層的成分。優(yōu)選使用碳，尤其是無定形碳作為主要成分。例如TiO2、Cr2O3、CrN、WC、TiC、ZrC、Si、SiC、Al2O3、BN、SiN等可以作為組成的其他成分。例如Al2O3-TiC，硅、藍寶石等可以作為磁頭滑動器的材料。
除了上述的FCA方法之外，可以使用任何方法來獲得由諸如無定形碳的碳組成的層。要注意的是，根據(jù)本發(fā)明的“包括作為主要成分”的意思是該成分的原子百分含量超過了50％。對于上層的組成，更優(yōu)選的是，碳的原子百分含量不小于90％。
要注意的是，通過使該組成緊湊能夠增加膜硬度，例如通過具有更多的sp3碳結構而提高。從這一點來看，優(yōu)選的是，上層的密度不小于2.5g/cm3。無定形碳是特別優(yōu)選的。
通過下述的FCA方法能夠制備無定形碳。圖3為用以進行FCA方法的FCA沉積系統(tǒng)的示意圖。參考圖3，碳源諸如石墨被用作陰極31。在陰極31和陽極32之間形成電弧放電，以產生碳離子、電子、碳中性原子和碳的宏觀粒子，通過磁性過濾器(過濾器線圈33和34)從中將碳中性原子和碳的宏觀粒子移除，以便僅將碳離子和電子發(fā)送到襯底35。由此，在該襯底上形成DLC(類金剛石碳)層36。能夠使用離子槍37摻雜其他原子。
使用FCA方法，在沉積原理的基礎上，可以很容易地將通常被稱為金剛石鍵的sp3鍵的數(shù)量增加到總鍵數(shù)的50％或更高。因此，可以在無定形的形式下實現(xiàn)與金剛石相似的硬度和密度。
重要的是，借助活化能射線對根據(jù)本發(fā)明的形成于保護層上的潤滑劑層進行照射處理。在潤滑劑和保護層之間的化學鍵接通過在潤滑劑中形成活性點來進行改善，這些活性點是通過借助活化能射線照射而從保護層中激發(fā)并發(fā)射的光電子而產生的。
各種公知的活化能射線都可以用作該目的，只要其不違背本發(fā)明的要點即可。UV射線、受激準分子射線、X射線、電子束、聚焦離子束等都能夠使用。特別優(yōu)選的是氙受激準分子射線和電子束?？梢赃m當?shù)卮_定照射時間。當借助活化能射線進行照射處理時，潤滑劑層的狀態(tài)可以從該層容易變形和移動的類似液體的狀態(tài)轉變?yōu)樵搶雍茈y變形和移動的狀態(tài)，并且還能牢固地將該層粘附到保護層的表面上?？梢栽诮柚軇┣逑幢Ｗo層表面上的潤滑劑之后，通過估算潤滑劑層的膜厚度來確定該層被牢固地粘附到保護層的表面上。
任何材料都可以用于根據(jù)本發(fā)明的潤滑劑層，只要其不違背本發(fā)明的要點即可。優(yōu)選那些包含有氟樹脂的材料。為此目的，作為氟樹脂的材料能夠列舉有可以被支化(branched)的氟化碳氫化合物、可以被支化的氟化聚醚、或其混合物。更優(yōu)選的是，可以被支化的全氟碳氫化合物、可以被支化的全氟聚醚、或其混合物。分子中的氟含量越多，則凝固特性就越小，由此，能夠形成具有小的表面張力的均勻層。關于氟含量，在一個分子中氟的摩爾數(shù)占氟和氫的總摩爾數(shù)的比率優(yōu)選不小于80％，更優(yōu)選不小于90％，再優(yōu)選不小于95％。要注意的是，樹脂的重均分子量優(yōu)選在2000到20000的范圍內。
潤滑劑層優(yōu)選包含重量百分比不少于95％的氟樹脂。更優(yōu)選的是，除了諸如催化劑的微量成分之外，該潤滑劑層主要是由氟樹脂組成。
通過如上所述的本發(fā)明，可以實現(xiàn)這樣一種介質和磁頭滑動器，其不僅減少了粘附的污染物數(shù)量，而且很難在介質和磁頭滑動器之間出現(xiàn)液橋。因此，實現(xiàn)了能夠供給極好的磁頭飛行穩(wěn)定性的磁性記錄介質和磁頭滑動器。還可以在短時間內制造這種介質和磁頭滑動器。
此外，在使用利用有這種介質和磁頭滑動器中的至少一個的磁性記錄裝置時，很難出現(xiàn)磁頭碰撞，并且可靠性也得到了改善。因此，能夠實現(xiàn)具有極好的磁頭飛行穩(wěn)定性的磁性記錄裝置。
實例下面，將詳細描述根據(jù)本發(fā)明的實例。要注意的是，物理特性確定如下。
氟含量和氮含量氟含量和氮含量是使用X-射線光電子能譜儀(XPS)進行定量測定。
膜硬度使用納米壓痕方法來確定膜硬度。該納米壓痕方法是這樣的一種方法，即借助以接近μN級的微小載荷將金剛石壓頭壓入到材料中，以便通過測量在未加載狀態(tài)下的微小變形來計算機械性能。由于壓入量能夠被限制到幾納米，所以該方法適合于評估薄膜樣品的特性。
膜的表面自由能表面自由能是這樣被確定的，即在薄膜物體上測量純水和二碘甲烷的接觸角，隨后使用下面的公式進行計算。
當γS為固體樣品的表面自由能，γL為液體樣品的表面自由能，θSL為固體樣品/液體樣品的接觸角，并且γSL為固體樣品/液體樣品的界面自由能，則有如方程(1)所示的楊氏(Young’s)方程。
γS＝γL·cosθSL+γSL(1)另一方面，粘附功WSL，或者通過將液體粘附到固體表面的穩(wěn)定化能，遵循杜普雷(Dupre)公式(2)。
γS+γL＝WSL+γSL(2)楊式-杜普雷(Young-Dupre)公式(3)由上面的兩個公式得出，并由此能夠從液體的表面自由能和接觸角獲得粘附功。
WSL＝γL(1+cosθSL) (3)當將各表面自由能成分的幾何平均法應用到粘附功的時候，符合公式(4)。
WSL=2(γSd·γLd)+2γSh·γLh---(4)]]>在此，d和h分別是色散成分(dispersion component)和氫鍵成分。
當使用兩種不同的液體(i，j)時，關于粘附功符合下面的關系。
WSLiWSLj=2γLd,iγLh,iγLd,jγLh,jγSdγSh---(5)]]>由此，如果粘附功是通過實際測量針對兩種不同液體的接觸角進行確定的，那么通過下面的關系就能夠獲得對于各成分的液體表面自由能。這個關系被稱為是Fowkes公式。此外，從該關系就能夠獲得表面自由能γ＝γd+γh。
γSdγSh=12γLd,iγLh,iγLd,jγLh,j-1WSLiWSLj---(6)]]>電離電位電離電位是通過UPS(紫外光電子能譜儀)來進行確定的。
吸收水的量吸收水的量是通過TDS(熱脫附方法)的作為水的脫氣強度(degasification intensity)進行確定的。該方法是通過質譜儀的強度數(shù)據(jù)來估量當樣品被加熱時釋放的水。
吸收DOP的量在暴露試驗期間吸收的DOP的量是通過GC/MS(氣相色譜儀/質譜儀)進行確定的。
粘附潤滑劑的比率樣品通過2，3-二氫癸氟戊烷(2，3-dihydrodecafluoropentane)漂洗。粘附潤滑劑的比率被確定為漂洗后潤滑劑層的膜厚度與漂洗前潤滑劑層的膜厚度的百分比。膜厚度通過XPS測量。
例1在由Al2O3-TiC制成的磁頭滑動器襯底上沉積具有30nm膜厚度的無定形碳保護層，作為磁頭保護層。使用如圖3所示的FCA裝置并以石墨靶作為原料，以0.1nm/秒的沉積速度在下面的條件下沉積該無定形碳保護層，該條件是60A的電弧電流、30V的電弧電壓、以及10A的陰極線圈電流。在沉積過程中，對沉積室提供氮氣，用以在空氣中進行沉積的過程中摻雜氮。通過這些條件形成的單層膜的膜特性在表1中示出。
表1

例2在由Al2O3-TiC制成的磁頭滑動器襯底上沉積具有30nm膜厚度的無定形碳保護層，作為磁頭保護層。除了提供四氟甲烷(CF4)替代氮氣外，該磁頭保護層以與例1相同的方式制備。通過這些條件形成的單層膜的膜特性在表2中示出。
表2

例3在由Al2O3-TiC制成的磁頭滑動器襯底上沉積具有30nm膜厚度的無定形碳保護層，作為磁頭保護層。除了不提供空氣外，該磁頭保護層以與例1相同的方式制備。通過這些條件形成的單層膜的膜特性在表3中示出。
表3

例4在由Al2O3-TiC制成的磁頭滑動器襯底上沉積無定形碳保護層，作為磁頭保護層。制備三種形式的樣品樣品A，在其上以與例1相同的方式形成3nm厚的磁頭保護層；樣品B，在其上以與例2相同的方式形成3nm厚的磁頭保護層；樣品C，在其上以與例3相同的方式形成3nm厚的磁頭保護層。
通過TDS觀察將導致磁層腐蝕的這些樣品的吸收水的量，結果如圖2所示表面自由能越小，吸收水的量就越少。
其次，在使用DOP(磷酸二辛酯；dioctyl phosphate)研究粘附DOP的量，其中，DOP被包含在塑料增塑劑中，作為在介質和磁頭滑動器上的污染物的指示劑材料。
特別的是，所有的樣品和DOP都被放置在相同的干燥容器(deccicator)中，并且這些樣品都暴露在DOP蒸氣中24小時。然后使用GC/MS確定在各樣品上吸收DOP的量。其結果如圖1所示，吸收DOP的量與吸收水的量具有相同的趨勢，即表面自由能越小，粘附DOP水的量就越小。
另外，為了研究各樣品上潤滑劑的粘附率，使用全氟聚醚(分子末端為三氟甲基并且平均分子量為9500)來形成平均膜厚度為1nm的膜，在氮氣中照射氙受激準分子光(波長為172nm)30秒，然后，通過在用2，3-二氫癸氟戊烷清洗磁頭潤滑劑層前后的潤滑劑膜厚度的變化來確定粘附潤滑劑的比率。如圖4所示，潤滑劑的粘附得到了改善。這是因為當電離電位較小時，產生光電子的效率比會增加。
例5在由Al2O3-TiC制成的磁頭滑動器上沉積具有3nm膜厚度的無定形碳保護層，作為磁頭保護層。
該無定形碳保護層是這樣形成的，即通過以與例1相同的方式形成2nm厚的下層，以及以與例2相同的方式形成1nm厚的上層，由此使得總厚度為3nm。
之后，在磁頭滑動器的表面上涂覆全氟聚醚(分子末端為三氟甲基并且平均分子量為9500)來形成具有1nm平均膜厚度的膜，并且在氮氣中照射氙受激準分子光(波長為172nm)。圖5示出了粘附的潤滑劑比率隨照射時間的變化。在照射時間為15秒時，該粘附率為55％，而在照射時間為60秒時，該粘附率則達到了70％或更高。
例6如例5中一樣，在由Al2O3-TiC制成的磁頭滑動器上沉積具有3nm膜厚度的無定形碳保護層，作為磁頭保護層。以與例3相同的方式形成具有3nm厚度的無定形碳保護層。
之后，在磁頭滑動器的表面上涂覆全氟聚醚(分子末端為三氟甲基并且平均分子量為9500)來形成平均膜厚度為1nm的膜，并且在氮氣中照射氙受激準分子光(波長為172nm)。圖5示出了粘附的潤滑劑比率隨照射時間的變化。要使粘附率達到55％，需要照射90秒，而在此之后，盡管繼續(xù)進行照射，也觀察不到粘附率的增加。
權利要求
1.一種磁性記錄介質，該磁性記錄介質通過在一襯底上依次鋪設一磁層、一磁性記錄介質保護層以及一磁性記錄介質潤滑劑層而形成，其中所述磁性記錄介質保護層由兩層組成，即一與該磁層接觸的下層和一在該下層上的上層；所述下層的電離電位小于所述上層的電離電位；并且所述上層的表面自由能為45mN/m或更小。
2.根據(jù)權利要求1所述的磁性記錄介質，其中所述下層的電離電位為5.5eV或更小。
3.根據(jù)權利要求1所述的磁性記錄介質，其中所述上層的膜厚度不小于0.5nm并且不大于1nm。
4.根據(jù)權利要求1所述的磁性記錄介質，其中所述磁性記錄介質保護層的總的膜厚度不大于3nm。
5.根據(jù)權利要求1所述的磁性記錄介質，其中所述上層和下層的材料的硬度分別不小于15GPa。
6.根據(jù)權利要求1所述的磁性記錄介質，其中所述下層和所述上層中的至少一層是由借助過濾式陰極電弧方法進行沉積而形成的。
7.根據(jù)權利要求1所述的磁性記錄介質，其中所述下層和所述上層中的至少一層包含作為主要成分的碳。
8.根據(jù)權利要求1所述的磁性記錄介質，其中所述下層和所述上層中的至少一層包含作為主要成分的無定形碳。
9.根據(jù)權利要求1所述的磁性記錄介質，其中所述上層包含氫和氟中的至少一種元素。
10.根據(jù)權利要求1所述的磁性記錄介質，其中所述下層包含氮和氧中的至少一種元素。
11.一種磁頭滑動器，其具有一記錄轉換器，用以記錄和/或再現(xiàn)來自一磁性記錄介質的記錄，其中在一磁頭滑動器保護層上設置有一磁頭滑動器潤滑劑層；所述磁頭滑動器保護層由兩層組成，即一下層和一在該下層上的上層；所述下層的電離電位小于所述上層的電離電位；并且所述上層的表面自由能為45mN/m或更小。
12.根據(jù)權利要求1所述的磁頭滑動器，其中所述下層的電離電位為5.5eV或更小。
13.根據(jù)權利要求11所述的磁頭滑動器，其中所述上層的膜厚度不小于0.5nm并且不大于1nm。
14.根據(jù)權利要求11所述的磁頭滑動器，其中所述磁頭滑動器保護層的總的膜厚度不大于3nm。
15.根據(jù)權利要求11所述的磁頭滑動器，其中所述上層和下層的材料的硬度分別不小于15GPa。
16.根據(jù)權利要求11所述的磁頭滑動器，其中所述下層和所述上層中的至少一層是由借助過濾式陰極電弧方法進行沉積而形成的。
17.根據(jù)權利要求11所述的磁頭滑動器，其中所述下層和所述上層中的至少一層包含作為主要成分的碳。
18.根據(jù)權利要求11所述的磁頭滑動器，其中所述下層和所述上層中的至少一層包含作為主要成分的無定形碳。
19.根據(jù)權利要求11所述的磁頭滑動器，其中所述上層包含氫和氟中的至少一種元素。
20.根據(jù)權利要求11所述的磁頭滑動器，其中所述下層包含氮和氧中的至少一種元素。
21.一種設有根據(jù)權利要求1至10中任一項所述的磁性記錄介質的磁性記錄裝置。
22.一種設有根據(jù)權利要求11至20中任一項所述的磁頭滑動器的磁性記錄裝置。
23.一種設有根據(jù)權利要求1所述的磁性記錄介質和根據(jù)權利要求11所述的磁頭滑動器的磁性記錄裝置。
24.一種制造磁性記錄介質的方法，通過在一襯底上依次鋪設一磁層、一磁性記錄介質保護層以及一磁性記錄介質潤滑劑層而形成所述磁性記錄介質，所述方法包括使所述磁性記錄介質保護層由兩層組成，所述兩層為一與該磁層接觸的下層和一在該下層上的上層；以及使所述下層的電離電位小于所述上層的電離電位，并且使所述上層的表面自由能為45mN/m或更小。
25.一種制造磁頭滑動器的方法，所述磁頭滑動器具有一記錄轉換器，用以記錄和/或再現(xiàn)來自一磁性記錄介質的記錄，所述方法包括在一磁頭滑動器保護層上設置一磁頭滑動器潤滑劑層；使所述磁頭滑動器保護層由兩層組成，所述兩層為一下層和一在該下層上的上層；以及使所述下層的電離電位小于所述上層的電離電位，并且所述上層的表面自由能為45mN/m或更小。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠供給極好的磁頭飛行穩(wěn)定性的磁性記錄介質和磁頭滑動器、一種具有極好的磁頭飛行穩(wěn)定性的磁性記錄裝置、以及一種在短時間內制造能夠供給極好的磁頭飛行穩(wěn)定性的磁性記錄介質和磁頭滑動器的制造方法。對于該磁性記錄介質和磁頭滑動器，保護層均由兩層組成，即一下層和一在該下層上的上層；使該下層的電離電位小于該上層的電離電位；并且使該上層的表面自由能為45mN/m或更小。
文檔編號G11B5/40GK1744202SQ20051000702
公開日2006年3月8日 申請日期2005年1月31日 優(yōu)先權日2004年8月31日
發(fā)明者中村哲一, 千葉洋, 笠松祥治, 武藏貴之, 押久保由紀子, 井谷司 申請人:富士通株式會社