專(zhuān)利名稱(chēng)：熱輔助磁記錄介質(zhì)和磁存儲(chǔ)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱輔助磁記錄介質(zhì)和使用該熱輔助磁記錄介質(zhì)而成的磁存儲(chǔ)裝置。
背景技術(shù)：
通過(guò)對(duì)介質(zhì)照射近場(chǎng)光等來(lái)使表面局部受熱、降低介質(zhì)的矯頑力、從而進(jìn)行寫(xiě)入的熱輔助記錄方法，作為可以實(shí)現(xiàn)約lTbit/inch2或更高的面記錄密度的新一代記錄方式受到人們關(guān)注。在使用熱輔助記錄時(shí)，即使對(duì)于室溫下矯頑力為幾十個(gè)kOe的記錄介質(zhì)，目前也可以通過(guò)磁頭的記錄磁場(chǎng)輕松地進(jìn)行寫(xiě)入。因此，記錄層可以使用具有約106J/m3 107J/m3的高磁晶各向異性Ku的材料，可以在保持熱穩(wěn)定性的情況下使磁性粒子粒徑變細(xì)微至6nm以下。作為這種高Ku材料，已知具有Li。型結(jié)晶結(jié)構(gòu)的!^ePt合金(Ku :7X IO6J/ m3)、CoPt 合金(Ku :5X106J/m3)等。當(dāng)磁性層中使用具有Lltl型結(jié)晶結(jié)構(gòu)的!^ePt合金時(shí)，需要使該!^ePt合金采取 (001)取向。因此，優(yōu)選在基底層中使用(100)取向的MgO。為了使MgO的(100)面與Ll0 Si^Pt合金的(001)面的晶格整合性良好，可以通過(guò)在(100)取向的MgO基底層上形成Li。 型i^ePt磁性層來(lái)使該磁性層呈(001)取向。另一方面，即使是熱輔助記錄介質(zhì)，為了降低介質(zhì)噪音，提高信噪比，也需要使磁性粒子粒徑細(xì)微化。為了使磁性粒子粒徑細(xì)微化。有效的方法是在磁性層中添加作為晶界偏聚材料的Si02、TiO2等氧化物。這是由于，磁性層中的!^ePt晶體會(huì)呈被Si02、TiO2包圍起來(lái)的粒狀結(jié)構(gòu)的緣故。磁性結(jié)晶的粒徑可以通過(guò)增加晶界偏聚材料的添加量來(lái)細(xì)微化。例如，在J. Appl. Phys. 104，023904，2008中記載了，可以通過(guò)在!^ePt中添加20體積％的TW2來(lái)使磁性粒子粒徑降低到5nm。此外，在IEEE. Trans. Magn.，vol. 45，839，2008中記載了，通過(guò)在!^ePt中添加50體積％的SiO2，可以降低磁性粒子粒徑至2. 9nm。

發(fā)明內(nèi)容
熱輔助記錄介質(zhì)中希望使用具有高Ku的、Lltl結(jié)構(gòu)的!^ePt合金等。為了降低熱輔助記錄介質(zhì)的介質(zhì)噪音，需要使上述FePt合金晶粒變得細(xì)微。因此，優(yōu)選在磁性層中添加 SiO2^TiO2等氧化物和/或碳等添加材料(晶界偏聚材料)。但盡管添加晶界偏聚材料會(huì)有效使磁性晶體粒徑細(xì)微化，卻難以降低粒徑分散。如上所述，由Lltl結(jié)構(gòu)的!^ePt合金形成的磁性層，通常是在MgO基底層上形成的。 當(dāng)MgO基底層的晶體粒徑大時(shí)，會(huì)在1個(gè)MgO晶粒上生長(zhǎng)出多個(gè)!^ePt晶粒。這種情況下， 各!^ePt晶粒粒徑不均勻，粒徑分布變寬。由于粒徑均勻化是提高介質(zhì)信噪比所必需的，因此，為了實(shí)現(xiàn)高介質(zhì)信噪比，需要在使磁性晶粒細(xì)微化的同時(shí)，使MgO基底層的粒徑也細(xì)微化。鑒于上述背景技術(shù)，本發(fā)明的目的是提供，磁性晶粒均勻，并且開(kāi)關(guān)場(chǎng)分布(SFD Switching Field Distribution)窄的熱輔助記錄介質(zhì)。
本發(fā)明的另一目的是提供，包含具有上述特性的熱輔助記錄介質(zhì)，顯示出高信噪比的磁存儲(chǔ)裝置。因而，根據(jù)本發(fā)明，提供了下面的熱輔助磁記錄介質(zhì)。(1). 一種熱輔助磁記錄介質(zhì)，包含基板，在該基板上形成的多個(gè)基底層，以及含有具有Lltl結(jié)構(gòu)的合金作為主成分的磁性層，其特征在于，該基底層中的至少1層含有MgO 作為主成分，并且含有至少1種熔點(diǎn)為2000°C以上的金屬元素。(2).如上述(1)所述的熱輔助磁記錄介質(zhì)，其特征在于，熔點(diǎn)為2000°C以上的金屬元素是選自Nb、Mo、Ru、Ta和W中的至少1種。(3).如上述(1)或(2)所述的熱輔助磁記錄介質(zhì)，含有MgO作為主成分的基底層中熔點(diǎn)為2000°C以上的金屬元素的含量為該含有MgO的基底層的2 40原子％。(4).如上述(1)或(2)所述的熱輔助磁記錄介質(zhì)，含有MgO作為主成分的基底層形成在由Cr構(gòu)成的、或含有Cr作為主成分的BCC結(jié)構(gòu)基底層上。(5).如上述(1)或(2)所述的熱輔助磁記錄介質(zhì)，含有MgO作為主成分的基底層形成在由Ta構(gòu)成的基底層上。(6).如上述(1)或(2)所述的熱輔助磁記錄介質(zhì)，含有MgO作為主成分的基底層的平均粒徑為IOnm以下。(7).如上述(1)或(2)所述的熱輔助磁記錄介質(zhì)，磁性層含有Lltl結(jié)構(gòu)的!^ePt或 CoPt 合金作為主成分，并且含有選自 SiO2, TiO2, Cr2O3> A1203、Ta2O5, ZrO2, Y2O3> CeO2, MnO、 TiO、ZnO和C中的至少1種氧化物或元素。(8).如上述(7)所述的熱輔助磁記錄介質(zhì)，磁性層中該氧化物的含量為磁性層整體的10 40摩爾％。(9).如上述(7)所述的熱輔助磁記錄介質(zhì)，磁性層中C的含量為磁性層整體的 10 70原子％。進(jìn)而，本發(fā)明還提供了下述磁存儲(chǔ)裝置。(10). 一種磁存儲(chǔ)裝置，包含磁記錄介質(zhì)、用于使該磁記錄介質(zhì)轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部、 磁頭、用于使該磁頭移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部、以及記錄再生信號(hào)處理系統(tǒng)；其中，該磁頭包含用于加熱該磁記錄介質(zhì)的激光發(fā)生部、將該激光發(fā)生部產(chǎn)生的激光引導(dǎo)到頭頂端的波導(dǎo)、以及安裝在頭頂端的近場(chǎng)光發(fā)生部，其特征在于，該磁記錄介質(zhì)是權(quán)利要求1或2所述的熱輔助磁記錄介質(zhì)。


圖1是顯示本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的層構(gòu)成的一實(shí)例的圖。圖2是顯示本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的層構(gòu)成的另一實(shí)例的圖。圖3是顯示本發(fā)明所涉及的磁存儲(chǔ)裝置的一實(shí)例的立體圖。圖4是顯示本發(fā)明所涉及的磁存儲(chǔ)裝置的磁頭的一實(shí)例的圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所涉及的熱輔助磁記錄介質(zhì)，包含基板，在該基板上形成的多個(gè)基底層， 以及以具有Lltl結(jié)構(gòu)的合金作為主成分的磁性層，其特征在于，該基底層中的至少1層含有MgO作為主成分，并且含有至少1種熔點(diǎn)為2000°C以上的金屬元素。通過(guò)在含有MgO作為主成分的基底層(下文中有時(shí)簡(jiǎn)稱(chēng)為“含MgO基底層”)中添加熔點(diǎn)為2000°C以上的金屬元素，可以使該MgO基底層的粒徑變得細(xì)微。通過(guò)使MgO基底層的粒徑細(xì)微化，可以促進(jìn)“One by one式生長(zhǎng)”，即在一個(gè)MgO晶粒上生長(zhǎng)1個(gè)磁性晶粒。 由此可以使磁性粒子粒徑變得均勻，所以可以降低開(kāi)關(guān)場(chǎng)分布(SFD)。由此可以提高介質(zhì)信噪比。作為熔點(diǎn)為2000°C以上的高熔點(diǎn)金屬元素，優(yōu)選使用選自Nb、Mo、Ru、Ta、和W中的至少1種金屬元素。添加到MgO中的高熔點(diǎn)為金屬元素的添加量?jī)?yōu)選為含MgO基底層的 2 40原子％。當(dāng)少于2原子％時(shí)，粒徑細(xì)微化效果不充分，而當(dāng)大于40原子％時(shí)，NaCl 結(jié)構(gòu)會(huì)劣化，所以不優(yōu)選。更優(yōu)選的高熔點(diǎn)金屬元素的添加量為含MgO基底層的5 25原子％。構(gòu)成MgO基底層的MgO結(jié)晶的粒徑優(yōu)選為約IOnm以下。當(dāng)為約IOnm以下時(shí)，可以得到促進(jìn)磁性晶粒分離的效果。但為了實(shí)現(xiàn)約lTbit/inch2或更高的面記錄密度，需要使磁性粒子粒徑細(xì)微化到6nm以下。因此，更優(yōu)選MgO基底層的粒徑為6nm以下。磁性層中優(yōu)選使用具有Lltl結(jié)構(gòu)的!^ePt合金或具有Lltl結(jié)構(gòu)的CoPt合金。此夕卜，作為添加到磁性層中的晶界偏聚材料，可以使用Si02、TiO2, Cr2O3> A1203、 Ta2O5, ZrO2, Y2O3> Ce02、MnO、TiO、ZnO, C 或它們的混合物。晶界偏聚材料的含量?jī)?yōu)選為磁性層整體的30體積％以上，但為了使磁性粒子間的分離間隔更寬，更優(yōu)選40體積％以上。但過(guò)量添加晶界偏聚材料會(huì)使Lltl結(jié)構(gòu)劣化，所以優(yōu)選晶界偏聚材料的含量上限為60體積％。作為晶界偏聚材料使用的上述氧化物的每1摩爾％的體積，根據(jù)氧化物的種類(lèi)而異，各氧化物的摩爾比率需要以體積比率在上述范圍內(nèi)的方式來(lái)?yè)Q算。例如當(dāng)使用SiOdt 為晶界偏聚材料時(shí)，優(yōu)選添加量為磁性層整體的約10 30摩爾％。當(dāng)涉及其它氧化物時(shí)， 也優(yōu)選為磁性層整體的約10 40摩爾％。作為晶界偏聚材料使用的C的量?jī)?yōu)選為磁性層整體的10 70原子％。還可以在磁性層上形成覆蓋層。通過(guò)形成覆蓋層，可以改善寫(xiě)入特性。覆蓋層優(yōu)選使用以i^、Ni或Co作為主成分，且其磁晶各向異性比磁性層中使用的具有Li。結(jié)構(gòu)的!^ePt 合金或CoPt合金低的材料。為了使具有Li。結(jié)構(gòu)的!^ePt采取(001)取向，優(yōu)選使MgO基底層采取(100)取向。 為了使MgO基底層采取(100)取向，例如，只要在玻璃基板上形成Ta基底層，再在該Ta基底層上形成MgO即可。此外，當(dāng)在加熱的玻璃基板上形成由Cr構(gòu)成的層、或含有Cr作為主成分的BCC結(jié)構(gòu)的合金層時(shí)，該Cr或Cr合金層顯示出(100)取向。通過(guò)在該Cr或Cr合金層上形成MgO層，可以使該MgO層(100)取向。除了上述取向控制層以外，還可以作為熱沉(heat sink)層形成Cu、Ag、Al、或以它們?yōu)橹鞒煞值母邿醾鲗?dǎo)率合金材料。并且，為了改善寫(xiě)入特性，還可以設(shè)置Co或以Co為主成分的軟磁性基底層。進(jìn)而為了改善與基板的附著性，還可以形成附著層。圖1示出了本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的層構(gòu)成的一個(gè)實(shí)例，此外圖2示出了層構(gòu)成的
另一例。圖1所示的磁記錄介質(zhì)在玻璃基板(101)上依次形成了 NiTi合金基底層(102)、CrMo基底層(103)、以MgO作為主成分的基底層(104)、磁性層(105)和碳保護(hù)膜(106)。圖2所示的磁記錄介質(zhì)在玻璃基板O01)上依次形成了 NiTa粘合層Q02)、Ag 熱沉層003)、Ta基底層004)、以MgO作為主成分的基底層Q05)、磁性層006)、覆蓋層 (207)和碳保護(hù)膜(106)。本發(fā)明所涉及的磁存儲(chǔ)裝置，如圖3(立體圖)所示的實(shí)例所示，包含磁記錄介質(zhì) (301)，用于使該磁記錄介質(zhì)(301)轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部(302)、磁頭(303)、用于使該磁頭移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部(304)、以及記錄再生信號(hào)處理系統(tǒng)(305)。進(jìn)而，如圖4所示，該磁頭(303)由記錄頭001)和再生頭011)構(gòu)成，并且該記錄頭(401)包含用于加熱該磁記錄介質(zhì)的激光發(fā)生部007)，將該激光發(fā)生部(407)產(chǎn)生的激光引導(dǎo)到頭頂端的波導(dǎo)004)，以及，安裝在頭頂端的近場(chǎng)光發(fā)生部005)。具有上述構(gòu)成的本發(fā)明的磁存儲(chǔ)裝置，其特征在于，其磁記錄介質(zhì)(圖3，301)是上述本發(fā)明所涉及的熱輔助磁記錄介質(zhì)。參照?qǐng)D4來(lái)更具體地說(shuō)明在本發(fā)明所涉及的磁存儲(chǔ)裝置中使用的磁頭(圖3， 303)。磁頭由記錄頭(401)和再生頭(411)構(gòu)成。記錄頭001)由上部磁極002)、下部磁極003)、和夾在這兩者之間的PSIM(平面固體浸入鏡，Planar Solid Immersion Mirror) (404)構(gòu)成。PSIM 采取例如，Jpn.，J. Appl. Phys.，vol 145，No. 2B, ppl314_1320 (2006)中記載的結(jié)構(gòu)。在PSIM的頂端形成有近場(chǎng)光發(fā)生部005)，向PSIM的光柵部(406)照射來(lái)自激光光源G07)的波長(zhǎng)650nm的半導(dǎo)體激光008)，使激光(40 聚集在PSIM頂端的近場(chǎng)光發(fā)生部005)，通過(guò)近場(chǎng)光發(fā)生部(40 產(chǎn)生的近場(chǎng)光(409)對(duì)介質(zhì)(410)加熱。再生頭011)由上部屏障012)、下部屏障013)和夾在這兩屏障012、413)之間的TMR元件 (414)構(gòu)成。實(shí)施例通過(guò)下面的實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明所涉及的熱輔助磁記錄介質(zhì)和磁存儲(chǔ)裝置。(實(shí)施例1-1 1-7，比較例1)以下述方式制作圖1所示層構(gòu)成的熱輔助磁記錄介質(zhì)。在玻璃基板(101)上形成50nm的Ni-50原子％ Ti合金基底層(102)，加熱到250°C，然后形成IOnm的Cr_15原子％ Mo基底層(103)。然后，形成4nm的含有MgO作為主成分的基底層(104)，將基板加熱到420°C，然后依次形成6nm的(Fe_50原子％ Pt)-45原子％ C磁性層(105)、以及3nm的碳保護(hù)膜(106)。實(shí)施例1-1 實(shí)施例1-7中，作為含有MgO作為主成分的基底層分別使用了 MgO-15 原子％ Nb,MgO-12 原子％ Mo、Mg0_3 原子％ Ru、Mg0_5 原子％ Ta、Mg0_30 原子％ W、 Mg0-2原子％ Nb-2原子％ Ru、Mg0-5原子％ Mo_2原子％ Ta。此外，比較例1中使用了未添加元素的MgO基底層。對(duì)實(shí)施例介質(zhì)和比較例介質(zhì)進(jìn)行了 X射線衍射測(cè)定，對(duì)于所有介質(zhì)都觀察到了來(lái)自磁性層的較強(qiáng)Llci-FePt (001)衍射峰、以及由Llci-FePt (00 峰和FCC-FePt (200)峰形成的混合峰，前者的峰相對(duì)于后者的混合峰的積分強(qiáng)度比為1. 5 1. 7，可知，形成了有序度高的Lltl Si^ePt合金結(jié)晶。表1中示出了本實(shí)施例介質(zhì)和比較例介質(zhì)的磁性晶粒的平均粒徑<D>和以平均粒徑規(guī)格化后的標(biāo)準(zhǔn)偏差o/<D>。這里，磁性晶粒的平均粒徑和標(biāo)準(zhǔn)偏差是通過(guò)磁性層的平面透射電鏡照面估算出的。實(shí)施例介質(zhì)和比較例介質(zhì)的磁性晶粒的平均粒徑<D>，均約為5 6nm左右。另一方面，實(shí)施例介質(zhì)的o/<D>為0.23以下，而比較例介質(zhì)的o/<D>明顯高，為0.32。由此可知，通過(guò)向MgO中添加熔點(diǎn)為2000°C以上的元素(Nb、Mo、Ru、Ta、W)，可以使磁性層粒徑變得均勻。表 1為了研究本實(shí)施例介質(zhì)中使用的MgO基底層的平均粒徑，制作了在形成Mg0-15原子％ Nb, MgO-12 原子％ Mo、Mg0-3 原子％ Ru、Mg0_5 原子％ Ta、Mg0_30 原子％ W、Mg0_2 原子％ Nb-2原子％ Ru、Mg0-5原子％ Mo-2原子％ Ta或MgO基底層之后，沒(méi)形成磁性層的樣
權(quán)利要求
1.一種熱輔助磁記錄介質(zhì)，包含基板，在該基板上形成的多個(gè)基底層，以及含有具有 Ll0結(jié)構(gòu)的合金作為主成分的磁性層，其特征在于，該基底層中的至少1層含有MgO作為主成分，并且含有至少1種熔點(diǎn)為2000°C以上的金屬元素。
2.如權(quán)利要求1所述的熱輔助磁記錄介質(zhì)，其特征在于，熔點(diǎn)為2000°C以上的金屬元素是選自Nb、Mo、Ru、Ta和W中的至少1種。
3.如權(quán)利要求1或2所述的熱輔助磁記錄介質(zhì)，含有MgO作為主成分的基底層中熔點(diǎn)為2000°C以上的金屬元素的含量為該含有MgO的基底層的2 40原子％。
4.如權(quán)利要求1或2所述的熱輔助磁記錄介質(zhì)，含有MgO作為主成分的基底層形成在由Cr構(gòu)成的、或含有Cr作為主成分的BCC結(jié)構(gòu)基底層上。
5.如權(quán)利要求1或2所述的熱輔助磁記錄介質(zhì)，含有MgO作為主成分的基底層形成在由iTa構(gòu)成的基底層上。
6.如權(quán)利要求1或2所述的熱輔助磁記錄介質(zhì)，含有MgO作為主成分的基底層的平均粒徑為IOnm以下。
7.如權(quán)利要求1或2所述的熱輔助磁記錄介質(zhì)，磁性層含有Lltl結(jié)構(gòu)的!^ePt或CoPt合金作為主成分，并且含有選自 SiO2, TiO2, Cr2O3> A1203、Ta2O5, ZrO2, Y2O3> CeO2, MnO、TiO、ZnO 和C中的至少1種氧化物或元素。
8.如權(quán)利要求7所述的熱輔助磁記錄介質(zhì)，磁性層中該氧化物的含量為磁性層整體的 10 40摩爾％。
9.如權(quán)利要求7所述的熱輔助磁記錄介質(zhì)，磁性層中C的含量為磁性層整體的10 70原子％。
10.一種磁存儲(chǔ)裝置，包含磁記錄介質(zhì)、用于使該磁記錄介質(zhì)轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部、磁頭、用于使該磁頭移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部、以及記錄再生信號(hào)處理系統(tǒng)；其中，該磁頭包含用于加熱該磁記錄介質(zhì)的激光發(fā)生部、將該激光發(fā)生部產(chǎn)生的激光引導(dǎo)到頭頂端的波導(dǎo)、以及安裝在頭頂端的近場(chǎng)光發(fā)生部，其特征在于，該磁記錄介質(zhì)是權(quán)利要求1或2所述的熱輔助磁記錄介質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種熱輔助磁記錄介質(zhì)，包含基板，在該基板上形成的多個(gè)基底層，以及含有具有L10結(jié)構(gòu)的合金作為主成分的磁性層，其特征在于，該基底層中的至少1層含有MgO作為主成分，并且含有至少1種熔點(diǎn)為2000℃以上的金屬元素。該熱輔助磁記錄介質(zhì)，磁性晶體粒徑均勻，并且具有開(kāi)關(guān)場(chǎng)分布(SFD)窄的特性，包含該熱輔助磁記錄介質(zhì)的磁存儲(chǔ)裝置顯示出較高的信噪比。
文檔編號(hào)G11B5/127GK102163433SQ20111003973
公開(kāi)日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2011年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月23日
發(fā)明者橋本篤志, 神邊哲也, 福島隆之 申請(qǐng)人:昭和電工株式會(huì)社