專利名稱：磁記錄介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁記錄介質(zhì)，其中的磁層是把金屬磁薄膜以真空蒸發(fā)(即斜入射蒸發(fā))沉積于非磁性基上形成的。
近來，隨著信息記錄系統(tǒng)從模擬記錄系統(tǒng)向數(shù)字記錄系統(tǒng)過渡，對磁記錄介質(zhì)的更高密度記錄作為信息記錄手段的需求增加了。
為了通過使磁道更窄和使線記錄密度更高來實現(xiàn)更高的表面記錄密度，至關(guān)重要的是要在波長較短的區(qū)域得到磁記錄介質(zhì)的更高輸出和更低噪聲。
實現(xiàn)磁記錄介質(zhì)的更高輸出的一種嘗試是依賴于構(gòu)成磁層的鐵磁材料中固有的磁能，并已達到了技術(shù)極限，這使其進一步改進是困難的。
當利用金屬薄膜作為磁記錄介質(zhì)的磁層時，產(chǎn)生噪聲的機制存在于微觀區(qū)域(電子顯微鏡區(qū)域)中，例如磁薄膜的晶體結(jié)構(gòu)、磁相互作用或其他類似機制，實現(xiàn)更低的磁記錄介質(zhì)噪聲處于期望未來技術(shù)發(fā)展的領(lǐng)域。
特別是，實現(xiàn)更低噪聲是實現(xiàn)更高記錄密度的最重要技術(shù)問題。
在數(shù)字記錄中，由于噪聲以C/N比率的形式對誤差率有很大影響，實現(xiàn)更低噪聲以及減少數(shù)據(jù)的信息丟失是保證數(shù)據(jù)可靠性的重要技術(shù)要素。
如

圖1所示，當用真空蒸發(fā)使由金屬磁薄膜構(gòu)成的磁層24形成于非磁性基23上時，由于真空設(shè)備的結(jié)構(gòu)，使得蒸發(fā)材料或其反應(yīng)物形成的柱21(所謂柱狀晶體)沿對角線方向增長。
柱21有致密部分21a和稀疏部分21b。隨著柱21更加長大，致密部分21a變得更大，而柱21的顆粒尺寸d也變得更大。
通常都知道，柱21及柱21中晶體顆粒22的尺寸影響噪聲的產(chǎn)生。在有通過蒸發(fā)由金屬磁薄膜形成磁層的磁記錄介質(zhì)中，為實現(xiàn)更低的噪聲，重量的是抑制柱21及晶體顆粒22的增長。
柱21或柱21中晶體顆粒22的大小對產(chǎn)生噪聲的影響主要取決于所用記錄信號的波長。
現(xiàn)在所用磁記錄格式的最短記錄波長是0.3μm至1.0μm的范圍，在這一范圍中柱21的顆粒尺寸d對產(chǎn)生噪聲有更大的影響。
由于柱21的顆粒大小的分布也對噪聲有影響，重要的是使圖2所示曲線變得尖銳，該曲線盡可能地指示出柱顆粒直徑的分布。
特別是如圖2所示，必須使柱顆粒尺寸d的分散程度變小。
考慮到這些方面，本發(fā)明的一個目的是在有通過真空蒸發(fā)在非磁性基上形成的磁薄膜的磁記錄介質(zhì)中減小噪聲，從而保證數(shù)字記錄有滿意的誤差率。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，磁記錄介質(zhì)包括非磁性基膜和通過斜入射蒸發(fā)在非磁性基膜上形成的磁層。在非磁性基膜上生長的柱的平均顆粒尺寸d放置于10nm≤a≤50nm的范圍。值σ/a被設(shè)置于σ/a≤0.4的范圍，這里σ是柱的顆粒尺寸分布的離散度值。
圖1是顯示柱(即柱狀晶體)結(jié)構(gòu)的原理圖；圖2是用于解釋柱的顆粒尺寸離散度的圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)結(jié)構(gòu)的示意圖；圖4是用于以蒸發(fā)構(gòu)成磁層的蒸發(fā)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是磁記錄介質(zhì)上側(cè)看到的磁記錄介質(zhì)的柱的狀態(tài)圖；圖6是顯示柱的測量區(qū)面積與柱的平均顆粒尺寸之間關(guān)系的圖；圖7是用于解釋噪聲電平定義的圖；圖8是顯示柱的平均顆粒尺寸與噪聲電平之間關(guān)系的圖；圖9是顯示噪聲電平與隨機誤差率之間關(guān)系的圖；圖10是顯示柱的值σ/a與噪聲電平之間關(guān)系的圖。
下面將結(jié)合附圖描述根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的磁記錄介質(zhì)。
如圖3所示，磁記錄介質(zhì)1有一磁層4，磁層4是穿過底層3在非磁性基膜2上蒸發(fā)形成的。
在本實施例中，磁記錄介質(zhì)1還有底層3介于非磁性基膜2和磁層4之間，有保護膜5形成于磁層4的表面上，還有背敷層6位于非磁性基膜2的后側(cè)。
磁層4是由斜入射蒸發(fā)使金屬磁性材料沉積而形成的。如前所述，磁層4有柱21和在柱21中的晶體顆粒22(見圖1)。
由聚酯材料(如聚酯組、聚烯烴組、纖維素衍生物、乙烯系樹脂、聚酰亞銨組、聚酰銨組、聚碳酸酯等)形成的聚酯基膜用作為非磁性基膜2。
構(gòu)成磁層4的金屬磁薄膜可通過直空蒸發(fā)來形成。
作為金屬磁薄膜的材料，可以利用由諸如Fe、Co、Ni等金屬、Co-Ni系合金、Co-Ni-Pt系合金、Fe-Co-Ni系合金、Fe-Ni-B系合金、Fe-Co-B系合金以及Fe-Co-Ni-B系合金構(gòu)成的面內(nèi)磁化記錄金屬磁薄膜以及諸如Co-Cr系合金薄膜、Co-O系薄膜等垂直磁化記錄金屬磁薄膜。
底層3用于降低非磁性基膜2表面的粗糙度，從而調(diào)節(jié)磁層4的生長狀態(tài)及其表面粗糙度，因此能用碳、鈦、鉻等構(gòu)成。
保護膜5用于改善磁記錄介質(zhì)1的耐久性，由諸如C、Al2O3、Ti-N、Mo-C、Cr-C、SiO、SiO2、Si-N等構(gòu)成。然而，保護膜5的材料不限于這些，可以由其他材料構(gòu)成。構(gòu)成這一保護膜5并不是必須的，但近來，常在磁層4上形成保護膜5，以改善磁記錄介質(zhì)的耐久性。
背敷層6是使用諸如碳等非磁性顏料在非磁性基膜6的背面上形成的。
本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)結(jié)構(gòu)不限于上述結(jié)構(gòu)。如果必要的話，可以形成由潤滑劑、防銹劑等構(gòu)成的層而沒有任何問題。在這種情況下，已知的材料能用作樹脂粘合劑、潤滑劑和防銹劑中含有的材料。
有圖1所示結(jié)構(gòu)的磁記錄介質(zhì)在實線中已被制造出來并測量了它的各種特性。發(fā)明例1準備一個厚度為6.3μm的對苯二酸聚乙烯酯膜作為非磁性基膜2。
用蒸發(fā)法在非磁性基膜2上形成厚度為50nm的鉻膜作為底層3。
用電子束使磁材料Co沉積于底層3上。
圖4顯示出形成上述沉積時所用的蒸發(fā)裝置。
圖4所示蒸發(fā)裝置10在其外側(cè)有一容器罩住它的內(nèi)側(cè)。蒸發(fā)裝置10與一真空泵14相連，真空泵14有導流閥15，它能減小容器13內(nèi)的氣壓。
蒸發(fā)裝置10有一電子束槍11位于容器13的與真空泵14相對的一側(cè)。電子束槍11向坩堝19中的鈷發(fā)射電子束。這樣，便實現(xiàn)了將鈷斜入射蒸發(fā)到膜上。
蒸發(fā)裝置10作為支持和傳送一個膜(作為非磁性基膜2)的一種手段，有供給輥17、冷卻罐18、以及取出輥20。用于從外部引入氧氣的氧氣導入管16延伸到處在蒸發(fā)位置下游一側(cè)的位置。
蒸發(fā)裝置10按下述過程進行蒸發(fā)。
要用于蒸發(fā)的膜F放置于供給輥17上。真空泵14減小蒸發(fā)裝置10或者說容器13中的氣壓。通過氧氣導入管16引入氧氣。
從供給輥17饋送的膜F被冷卻罐18冷卻。
電子束槍11向坩堝19上發(fā)射電子束，以在坩堝19中蒸發(fā)磁性材料。蒸發(fā)的磁性材料達到冷卻的膜F表面，然后在其上面固化和沉積。
這樣在其上面完成蒸發(fā)的膜F被取出輥20取走。
磁層4是用蒸發(fā)裝置10通過蒸發(fā)Co而在底層3上形成的。
在蒸發(fā)裝置10中的空氣氣壓被減小到10-4pa。氧氣流量是1.25l/分鐘。冷卻罐18的溫度是-40°。電子束槍11的功率是30KW。
厚度為0.05μm的磁層由一次蒸發(fā)過程形成。這種蒸發(fā)過程重復(fù)進行4次來構(gòu)成有4層結(jié)構(gòu)的總厚度為0.2μm的磁層。在蒸發(fā)過程中被蒸發(fā)的磁性材料的入射角每次在50°至90°的范圍。
然后，用濺射形成碳保護層，從而使其厚度為大約10nm。非磁性基膜3的背面受到背敷處理以形成背敷層6。
全氟醚系潤滑劑被敷在層表面。
最后，這樣處理過的非磁性基膜2被切割和分段，每段應(yīng)有寬度6.35mm。這樣，形成了磁記錄介質(zhì)1。
對上述過程形成的磁記錄介質(zhì)1，測量其的柱21的顆粒尺寸。
圖5是當用掃描電子顯微鏡(SEM)觀測柱21時得到的圖。如圖5所示，在圓形的圓柱25的情況下，它的直徑D定義為該柱的顆粒尺寸d。在橢圓形的橢圓柱26的情況下，其長直徑D1和短直徑D2的平均值定義為該柱的顆粒尺寸d。
如圖6所示，該圖給出當在窄于1.0μm2范圍內(nèi)進行顆粒尺寸測量時測量范圍的面積與所測柱平均顆粒尺寸的分布之間的關(guān)系，所測值是離散的。所以，測量范圍的面積設(shè)置為1.0μm2。
對所有處于測量范圍內(nèi)的柱的顆粒尺寸d進行了測量。以從中計算平均顆粒尺度a和離散度值σ。
由于形成的磁層4有4層結(jié)構(gòu)，所得到的磁記錄介質(zhì)1有其柱21的平均顆粒尺寸a在10nm≤a≤30nm范圍，其柱21的顆粒尺寸分布離散度值σ在σ/a≤0.4。比較例1比較例1的磁記錄介質(zhì)1的構(gòu)成過程類似于發(fā)明例1的構(gòu)成過程，只是這里的蒸發(fā)磁性材料過程進行2次以形成總厚度為0.2μm的雙層結(jié)構(gòu)磁層4。
由于形成的磁層4有2層結(jié)構(gòu)，所得到的磁記錄介質(zhì)1有其柱21的平均顆粒尺寸a在80nm≤a≤110nm范圍，其柱21的顆粒尺寸分布離散度值σ在σ/a≤0.4范圍。比較例2用發(fā)明例中的類似蒸發(fā)過程直接在非磁性基膜2上形成磁層而不在二者之間提供底層。
用圖4所示蒸發(fā)裝置10在下列條件下形成有單層結(jié)構(gòu)的磁層4蒸發(fā)時的氧氣流量設(shè)為0.90l/分鐘，一次蒸發(fā)鈷從而使磁層4厚度應(yīng)為0.23μm。
根據(jù)比較例2的磁記錄介質(zhì)是在除上述條件外與發(fā)明例1同樣的蒸發(fā)條件下形成的。
在這種情況下，所得到的磁記錄介質(zhì)1的柱21平均顆粒尺寸a在160nm≤a≤180nm范圍內(nèi)，柱21的顆粒尺寸分布的離散度值σ在σ/a＝0.4的范圍內(nèi)。
發(fā)明人準備了根據(jù)本發(fā)明例1和比較例1和2的磁記錄介質(zhì)的多個樣品。利用這些樣品和在其他條件下制造的樣品測量了噪聲電平和隨機誤差率。
磁記錄介質(zhì)樣品噪聲電平的測量使用了市場上可以買到的由惠普(Hewlett Packard)公司制造的商品名為3585B的頻譜分析儀，其射頻(FR)信號輸出來自市場上可以買到的由索尼(Sony)公司制造的商品名為DVC-1000的數(shù)字錄象機。
噪聲電平是所謂的介質(zhì)噪聲。如圖7所示，當載波頻率為1/(4T)的矩形波(記錄波長為1.0μm)被記錄時，得到的頻譜內(nèi)在頻率為1/(3.33T)和1/(5T)處的噪聲電平的平均值用作為噪聲電平。
1/(4T)載波頻率是在利用擾頻不歸零交錯(NRZI)記錄作為調(diào)制系統(tǒng)的消費者用數(shù)字磁帶記錄器中對誤差率有最大影響的頻率。
使用原始的誤差率測量機測量隨機誤差率，信號來自市場上可買到的由索尼(Sony)公司制造的商品名為DVC-1000的數(shù)字錄象機。
由于誤差校正限是大約1.0×10-3，因此希望考慮誤差率的范圍不超過1.0×10-4。
圖8顯示出柱的顆粒尺寸與測量得到的噪聲電平之間的關(guān)系。
對圖8的研究表明，隨著柱的平均顆粒尺寸增大，噪聲電平變高。
圖9顯示出噪聲電平和誤差率之間的關(guān)系。
對圖9的研究表明，隨著噪聲電平的變高，隨機誤差率變得更加惡化，而且如果隨機噪聲率超過-120dBm，那么隨機噪聲率超過1.0×10-4。由于在1/(4T)頻率處得到的輸出對于每個樣品都處在±0.3dB范圍內(nèi)，可以判斷隨機誤差率的變化取決于噪聲電平的變化。
對圖8的研究表明，如果柱的平均顆粒尺寸a超過50nm，那么當噪聲電平變高時誤差率變得更加惡化，因此，如果柱的平均顆粒尺寸被設(shè)置成等于或小于50nm，則有可能設(shè)誤差率等于或小于1.0×10-4。
另一方面，由于柱中晶體顆粒的尺寸在幾個納米(nm)的數(shù)量級，柱變成超順磁性(super paramagnetism)區(qū)域，從而損失其磁性。所以，必須把柱的平均顆粒尺寸設(shè)成等于或大于10nm。
測量結(jié)果表明，當柱的平均顆粒尺寸設(shè)于10nm≤a≤50nm范圍內(nèi)時，有可能保證滿意的隨機誤差率1.0×10-4或更小。
圖10顯示出噪聲電平和值σ/a之間的關(guān)系，值σ/a是對柱的平均顆粒尺寸為10nm、20nm和50nm的樣品以平均顆粒尺寸除顆粒尺寸分布離散度值σ得到的。
對圖10的研究表明，在每個樣品中，隨著σ/a值變大，即隨著顆粒尺寸a變得更離散因而顆粒尺寸分布更寬，則噪聲電平變得更高。
在平均顆粒尺寸a為50nm的樣品的情況中，如果σ/a值超過0.4，則噪聲電平達到-120dBm，這時隨機誤差率超過1.0×10-4。
所以，如果柱的平均顆粒尺寸a為大約50nm，通過把σ/a值設(shè)定為0.4或更小則有可能把誤差率設(shè)為1.0×10-4或更小。
如前所述，由于在非磁性基膜上生長的柱的平均顆粒尺寸a設(shè)置在10nm≤a≤50nm范圍內(nèi)，而且用其除柱的顆粒尺寸離散度值σ得到的值σ/a設(shè)在σ/a≤0.4的范圍內(nèi)，則在1.0μm或更小的短波長區(qū)間得到較低的噪聲，因而有可能在數(shù)字信號記錄中保證有滿意的誤差率1.0×10-4。
特別是，應(yīng)用具有根據(jù)本實施例的結(jié)構(gòu)的磁記錄介質(zhì)，允許磁記錄介質(zhì)有滿意的誤差率，它適于把磁記錄介質(zhì)用作為特別需要以滿意的誤差率記錄和再生數(shù)字信號的磁記錄介質(zhì)。
盡管在上述實施例中的磁記錄介質(zhì)有底層、背敷層和保護層，即使磁記錄介質(zhì)有上述層的任何層或全部，都能達到本發(fā)明的同樣效果。
根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)，在非磁性基膜上生長的柱的平均顆粒尺寸a設(shè)置在10nm≤a≤50nm范圍內(nèi)，以其除柱的顆粒尺寸分布的離散離值σ得到的值σ/a設(shè)置在σ/a≤0.4范圍內(nèi)。所以在1.0μm或更短的短波長區(qū)域有可能達到較低的噪聲。
由于有可能保證滿意的誤差率1.0×10-4，便有可能構(gòu)成特別是適于記錄和再生數(shù)字信號記錄的磁記錄介質(zhì)。
上面參考附圖描述了本發(fā)明的一個最佳實施例，應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于上述實施例，而且本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的熟練人員能實現(xiàn)各種改變和修改而不離開所附權(quán)利要求中確定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種磁記錄介質(zhì)，包括一個非磁性基膜；以及利用斜入射蒸發(fā)在所述非磁性基膜上形成的磁層，其中所述非磁性基膜上生長的柱的平均顆粒尺寸a被設(shè)置在10nm≤a≤50nm范圍內(nèi)，而且這里的σ/a值設(shè)置在σ/a≤0.4范圍內(nèi)，這里σ是所述柱的顆粒尺寸分布的離散度值。
2.如權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì)，其中所述磁記錄介質(zhì)用于記錄和再生數(shù)字信號。
全文摘要
本發(fā)明旨在由真空蒸發(fā)在非磁性基膜上形成的磁薄膜的磁記錄介質(zhì)中能減小噪聲,從而能保證數(shù)字記錄有滿意的誤差率。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的磁記錄介質(zhì)包括一非磁性基膜及用斜入射蒸發(fā)在該非磁性基膜上形成的磁層。在非磁性基膜上生長的柱的平均顆粒尺寸a被設(shè)置在10nm≤a≤50nm范圍內(nèi)。值σ/a被設(shè)置在σ/a≤0.4范圍內(nèi),這里σ是該柱的顆粒尺寸分布的離散度值。
文檔編號G11B5/64GK1174370SQ97112789
公開日1998年2月25日 申請日期1997年6月17日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月18日
發(fā)明者立花淳一 申請人:索尼株式會社