專利名稱：層疊的磁記錄介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種磁記錄介質(zhì)，并尤其涉及熱穩(wěn)定高密度介質(zhì)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的磁記錄介質(zhì)，如硬盤驅(qū)動器中的磁記錄盤，通常使用晶粒鐵磁層(granular ferromagnetic layer)如濺射沉積的鈷鉑(Copt)合金作為記錄介質(zhì)。磁層中的每個磁疇由許多小的磁晶(magnetic grain)組成。磁疇之間的過渡區(qū)代表所記錄數(shù)據(jù)的“位”。IBM公司的美國專利US4789598和US5523173描述了這種類型的常規(guī)硬盤。
隨著磁記錄盤存儲密度的增大，剩余磁化強度Mr(每單位體積鐵磁材料的磁矩)和磁層厚度t的乘積減小。類似的，磁層的矯頑場或矯頑力(Hc)增大。這導(dǎo)致Mrt/Hc比例減小。為了實現(xiàn)Mrt的減小，可以減小磁層的厚度t，但是有一個限度，因為該層將會表現(xiàn)出增大的磁性衰退，這歸因于小磁晶的熱活化(超順磁效應(yīng))。磁晶的熱穩(wěn)定性很大程度上由KuV決定，其中Ku是該層的磁各向異性常數(shù)，V是磁晶的體積。隨著磁層厚度減小，V減小。如果磁層厚度太薄，則儲存的磁信息在通常的磁盤驅(qū)動器操作條件下將不再穩(wěn)定。
解決此問題的一種方法是采用更高的各向異性材料(更高的Ku)。但是，Ku的增大受某一點的限制，在該點處，近似等于Ku/Mr的矯頑力Hc變得過大而不能用常規(guī)的記錄頭寫入。類似的方法是減小對于固定層厚度的磁層的Mr，但這也受可以寫入的矯頑力的限制。另一種辦法是增大顆粒間的交換作用，使得磁晶的有效磁體積V增大。但是，此種方法顯現(xiàn)出對磁層的本征信噪比(SNR)不利。
GB專利申請GB2355018公開了一種作為記錄層的帶有抗磁性耦合鐵磁膜的磁記錄介質(zhì)。
具有高本征SNR(低本征介質(zhì)噪聲)的磁記錄介質(zhì)是所需的，因為在金屬合金介質(zhì)如CoPt合金中所公知的是，本征介質(zhì)噪聲隨線性記錄密度的增大而增大。介質(zhì)噪聲起源于磁過渡區(qū)的不規(guī)則性，并導(dǎo)致回讀(readback)信號峰的隨機偏移。這種隨機偏移被稱作“峰跳動”或“時間跳動”。因而，較高的介質(zhì)噪聲導(dǎo)致較高的位錯誤率。因此，希望開發(fā)出一種薄膜金屬合金磁記錄介質(zhì)，其產(chǎn)生低于最大可接受水平的噪聲，使得可以以最大的線密度記錄數(shù)據(jù)。已知可以通過用兩層(或更多層)由非磁性隔離層隔開的分離磁層構(gòu)成的層疊磁性層代替單層磁層來實現(xiàn)實質(zhì)上改進(jìn)的SNR。這一發(fā)現(xiàn)是由S.E.Lambert等人的“Reduction of Media Noise in Thin Film MetalMedia by Lamination”，IEEE Transactions on Magnetics，Vol.26，No.5，September1990，pp.2706-2709，以及隨后授予專利的IBM的美國專利US5051288提出。通過疊層減小介質(zhì)噪聲被認(rèn)為是由于磁相互作用的退耦合或疊層中磁層之間的交換耦合。已廣泛研究了疊層對于減小噪聲的作用，以發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生磁層的最佳退耦合以及因而產(chǎn)生最低的介質(zhì)噪聲的優(yōu)選間隔層材料，其包括Cr、CrV、Mo和Ru，并且間隔層厚度為5～400。這項工作反映在E.S.Murdock等人的“Noise Properties of Multilayered Co-Alloy Magnetic Recording Media”，IEEE Transaction on Magnetics，Vol.26，No.5，September 1990，pp.2700-2705；A.Murayama等人的“Interlayer Exchange Coupling in Co/Cr/Co Double-LayeredRecording Films Studied by Spin-Wave Brillouin Scattering”，IEEE Transactionon Magnetics，Vol.27，No.6，November 1991，pp.5064-5066；和S.E.Lambert等人的“Laminated Media Noise for High Density Recording”，IEEE Transactionson Magnetics，Vol.29，No.1，January 1993，pp.223-229，美國專利US 5462796和B.Teng等人的有關(guān)論文“Flash Chromium Interlayer for High PerformanceDisks with Superior Noise and Coercivity SquarenssI”，IEEE Transactions onMagnetics，Vol.29，No.6，November 1993，pp.3679-3681的文章中，描述了一種疊層的低噪盤，其使用一種不連續(xù)的Cr膜，膜足夠厚以減小疊層中兩個磁層之間的交換耦合，但也要薄到兩個磁層沒有被物理分開。
所需要的是支持非常高密度的記錄、同時保持良好的熱穩(wěn)定性和SNR的磁記錄介質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種磁記錄介質(zhì)，其中磁記錄層至少是兩個通過非磁性隔離膜反鐵磁(AF)耦合在一起的鐵磁膜。因為兩個反鐵磁耦合膜的磁矩反平行取向，所以記錄層的凈剩余磁化強度-厚度之積(Mrt)是兩層鐵電膜的Mrt值之差。實現(xiàn)這種Mrt的減小而不降低記錄介質(zhì)的熱穩(wěn)定性，因為反鐵磁耦合膜中的磁晶體積相長地(constructively)增加。該介質(zhì)還能夠以較小的退磁化場實現(xiàn)更尖銳的磁過渡區(qū)，導(dǎo)致介質(zhì)的較高的線性位密度。在一個實施例中，磁記錄介質(zhì)包括兩個鐵磁膜，每個鐵磁膜是一濺射沉積的CoPtCrB合金，由Ru隔離膜隔開，隔離膜的厚度使兩個CoPtCrB膜之間的反鐵磁交換耦合最小。一個鐵磁膜的厚度做的比另一個大，但厚度的選擇使得零外加磁場時的凈磁矩很低，但不為零。
本發(fā)明的AF耦合磁記錄層，即通過非鐵磁間隔膜反鐵磁耦合到一起的至少兩個鐵磁膜可以用作上述′288號專利中描述的疊層介質(zhì)中的各個磁性層，從而制作既具有熱穩(wěn)定性又具有低本征介質(zhì)噪聲的介質(zhì)。
為了更全面理解本發(fā)明的實質(zhì)和優(yōu)點，下面將參考附圖做詳細(xì)的描述。


圖1是記錄介質(zhì)中反鐵磁(AF)耦合的磁記錄層的示意性截面圖；圖2A是AF耦合層的示意性示意圖，示出了鐵磁膜在已記錄數(shù)據(jù)的磁性過渡區(qū)處的磁矩取向；圖2B是AF耦合層和單層(SL)介質(zhì)上的、作為距離過渡區(qū)的下方磁軌(downtrack)位置的函數(shù)的計算磁場的曲線；圖3是表示襯底、底層、AF耦合層中的膜和保護涂層的磁盤結(jié)構(gòu)截面圖；圖4是具有圖3所示AF耦合層的結(jié)構(gòu)的磁滯回線；圖5是具有作為疊層中磁性層的常規(guī)各單層的現(xiàn)有技術(shù)疊層磁盤結(jié)構(gòu)的示意性截面圖；以及圖6是具有作為疊層中各磁性層的AF耦合層的疊層磁盤結(jié)構(gòu)的示意性截面圖。
具體實施例方式
磁記錄介質(zhì)有一個由兩層或多層鐵磁膜形成的記錄層，這些鐵磁膜通過一個或多個非鐵磁間隔膜與它們的相鄰的鐵磁膜反鐵磁(AF)地交換耦合。圖1中示意性示出了一個由非鐵磁間隔膜16隔開的兩個鐵磁膜12、14組成的記錄層10。非鐵磁間隔膜16的厚度和成分的選擇使得相鄰膜12、14的磁矩22、24分別通過非鐵磁間隔膜16而AF耦合，并且在零外加磁場下反平行。
文獻(xiàn)中對鐵磁膜經(jīng)由非鐵磁過渡金屬間隔膜的AF耦合做了廣泛地研究和描述。一般地，隨著間隔膜厚度增大，交換耦合從鐵磁向反鐵磁振蕩。Parkin等人在“Oscillations in Exchange Coupling and Magnetoresistance inMetallic Superlattice StructuresCo/Ru，Co/Cr and Fe/Cr”，Phys.Rev.Lett.，Vol.64，p.2034(1990)中描述了對于所選材料組合物的這種振蕩耦合關(guān)系。該材料組合物包括由Co、Fe、Ni以及它們的合金如Ni-Fe、Ni-Co和Fe-Co制成的鐵磁膜和如釕(Ru)、鉻(Cr)、銠(Rh)、銥(Ir)、銅(Cu)以及它們的合金的非鐵磁間隔膜。對于每一個這樣的材料復(fù)合物，如果還不知道其振蕩交換耦合關(guān)系，則必須確定該關(guān)系，以便選擇非鐵磁間隔膜的厚度，以確保兩個鐵磁膜之間的反鐵磁耦合。振蕩周期取決于非鐵磁間隔物材料，但震蕩耦合的強度和相位還取決于鐵磁材料和界面質(zhì)量。鐵磁膜的振蕩反鐵磁耦合已被用在自旋開關(guān)(spin-valve)型巨磁阻(GMR)記錄頭中以構(gòu)成連續(xù)磁化的反鐵磁耦合膜，該膜的磁矩在磁頭工作期間反平行地強烈耦合。這些類型的自旋開關(guān)結(jié)構(gòu)例如在IBM公司的專利US 5,408,377和US 5,465,185中有所描述?！?85號專利描述了一種用在許多市場上可以得到的自旋開關(guān)GMR頭中的結(jié)構(gòu)，即一種具有鐵磁膜的疊層反平行釘扎式鐵磁層，其中鐵磁膜的磁矩強烈地耦合到一起，并在磁頭工作期間保持靜止。
膜12、14分別具有Mr1t1和Mr2t2的磁矩值。(因為剩余磁化強度Mr表示成單位體積鐵磁材料的磁矩，所以乘積Mrt是厚度為t的磁性層的單位面積磁矩)對于此種AF耦合結(jié)構(gòu)，相鄰膜12、14的磁矩22、24的取向分別反平行排列，并且因而相消地疊加以減小復(fù)合層10的磁矩。箭頭22、24表示彼此直接位于AF耦合膜16上和下的各個磁疇的磁矩取向。在沒有施加磁場的情況下，當(dāng)鐵磁膜14沉積在介質(zhì)襯底上時，將有一種多個相鄰的磁晶結(jié)合在一起形成各個磁疇的晶粒結(jié)構(gòu)。在沒有施加磁場的情況下，膜14中這些磁疇的磁矩基本上是隨機取向的。然后直接在鐵磁膜14上沉積間隔膜或AF耦合膜16至正確厚度。接下來，直接在AF耦合膜16上沉積第二鐵磁膜12。隨著鐵磁膜12的磁晶生長，它們將形成磁矩取向與鐵磁膜14直接穿過AF耦合膜16的磁矩取向反平行的磁疇。
將鐵磁材料的類型以及鐵磁膜12、14的厚度t2、t2選擇成在零外場下的凈磁矩很小但不為零。對于圖1所示的情形，該結(jié)構(gòu)的Mrt由Mr1t1-Mr2t2給出。Mr1t2應(yīng)該大于Mr2t2。這可以通過在兩個膜12、14中使用同樣的鐵磁材料并使t2大于t2來實現(xiàn)，或者也可以通過對兩個膜采用不同的鐵磁材料而使兩個鐵磁膜的磁化強度(單位體積材料的磁矩)不同。雖然圖1中展示的是一種帶有單層間隔膜16的雙膜結(jié)構(gòu)，但也可以采用帶有多個間隔膜和多個鐵磁膜的結(jié)構(gòu)。
上述鐵磁層與形成為單層鐵磁材料層的磁性層相比有多個優(yōu)點?？梢圆挥贸〈判詫踊虻痛呕瘡姸群辖鹁涂色@得很小的剩余磁化強度。這樣避免了上面討論的熱不穩(wěn)定和寫入困難的問題。例如，如果將圖1中的磁性層與只由膜12組成的單層相比，AF耦合鐵磁膜14的增加在既不減小膜12的厚度、也不減小膜12的磁化強度的情況下減小了復(fù)合結(jié)構(gòu)的凈磁矩。
因為兩個膜12和14中磁晶各向異性基本上為單軸的，且因而即使膜12、14的磁矩反平行也可相長地增加，所以與單層磁性層相比，復(fù)合結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性增加。偶合系統(tǒng)KuV的最終穩(wěn)定性參數(shù)由Ku1V1/KuV/(Ku1V1+Ku2V2)給出，其中Ku1V1和Ku2V2分別是膜12、14中一般磁晶的各向異性能。合成物穩(wěn)定性參數(shù)KuV＝Ku1V1+Ku2V2的上限將在膜12和14中的磁晶強烈耦合并共享共同的各向異性軸向的情形下獲得。決定熱穩(wěn)定性的復(fù)合結(jié)構(gòu)(層10)的磁化體積V近似為膜12和14中交換耦合磁晶的體積之和，而層10的磁矩是膜12、14的各自磁矩之差。兩個鐵磁膜之間的反鐵磁耦合提供這樣一種機制，其增大膜的有效厚度，同時減小復(fù)合結(jié)構(gòu)的凈Mrt值。因而，鐵磁膜可以包含極小直徑的晶粒并保持熱穩(wěn)定性。
圖2A示意性表示一種具有已記錄或?qū)懭氲拇判赃^渡區(qū)的AF耦合介質(zhì)。加號(+)和減號(-)表示從過渡區(qū)產(chǎn)生的磁極。圖2B中顯示了作為X方向或距離過渡區(qū)的下方磁軌位置的函數(shù)的AF耦合介質(zhì)表面上的計算縱向場(Hx)。兩膜12、14的磁矩和厚度值以及AF耦合層的計算Mrt列于圖2B。用于比較，圖2B還示出在具有相似Mrt的單層(SL)介質(zhì)中距離過渡區(qū)的縱向磁場的模型計算。選擇厚度值(t2和t2)，使得最大縱向磁場對于AF耦合介質(zhì)與SL介質(zhì)相比相同。AF耦合介質(zhì)中鐵磁材料的總厚度是2.7倍厚。因此，AF耦合介質(zhì)應(yīng)該比SL介質(zhì)更具熱穩(wěn)定性。對于AF耦合介質(zhì)，下方磁軌方向上的縱向磁場曲線衰減較快，導(dǎo)致一種陡峭的過渡區(qū)。這表明該過渡區(qū)可以相隔得比SL介質(zhì)中更近，導(dǎo)致介質(zhì)的更高線性位密度。雖然圖2B中未示出，但計算還表明，AF耦合介質(zhì)中過渡區(qū)的退磁場下降得也比SL介質(zhì)中的快。另外，退磁場的大小和符號取決于介質(zhì)中的Y位置(見圖2A)。因而對于介質(zhì)中特定的Y位置，退磁場減小為零。較小的退磁場是理想的，因為它們可以影響其它的過渡區(qū)并導(dǎo)致過渡區(qū)本身退磁化。
圖3表示用于鐵磁膜的常規(guī)CoPtCrB縱向記錄介質(zhì)合金的結(jié)構(gòu)實例。該結(jié)構(gòu)利用常規(guī)的濺射沉積設(shè)備和方法制得。形成該結(jié)構(gòu)的膜生長在襯底上沉積的Cr底層上，其中襯底是帶有鎳-磷(NiP)表面涂層的AlMg磁盤坯體，襯底溫度大致為200℃。鐵磁膜是CoPtCrB，其中對應(yīng)于圖1中的膜12的頂層膜比對應(yīng)于圖1中膜14的底層鐵磁膜厚(12nm比7nm)。非鐵磁間隔膜是一個0.6nm的Ru膜。如同單層介質(zhì)那樣，有利的是采用帶有孤立的磁晶的晶狀鐵磁材料，以降低介質(zhì)噪聲。Ru膜的厚度選擇來處于振蕩耦合關(guān)系曲線中的第一反鐵磁峰值處。例如，每個CoPtCrB鐵磁膜在與Ru膜的界面處包括一個主要由0.5nm的Co組成的界面膜。這些超薄的Co膜增大了鐵磁膜和Ru膜之間的邊界磁矩，導(dǎo)致增強的反鐵磁耦合。但是，已舉例說明的反鐵磁交換耦合未把Co界面膜組合到CoPtCrB鐵磁膜中。
圖4表示對于圖3的結(jié)構(gòu)在T＝350aK下測得的主磁滯回線(實線)和剩磁滯回線(虛線)。首先參見剩磁滯回線，該曲線通過在正磁場下使AF耦合層飽和、再施加以更大的反向負(fù)磁場、并測量施加負(fù)磁場之后層中的剩磁矩而獲得。剩磁滯回線是一條剩磁矩-反磁場強度曲線。對于此樣品，剩磁滯回線表明室溫下Mrt＝0.21，剩矯頑場Hcr＝3.2KOe，并且S′＝0.92，其中S′是Hcr處剩磁滯回線的斜率測量值。比較而言，類似生長的15nm單層同樣的CoPtCrB合金在室溫下有Mrt＝0.38，Hcr＝2.4KOe，S′＝0.76這樣的特性。因而AF耦合介質(zhì)能夠以較大的總磁性層厚度實現(xiàn)明顯降低的Mrt。
下面參見圖4的主磁滯回線，一對水平箭頭表示磁滯回線中不同點處AF耦合層中鐵磁膜的取向。施加的磁場在正方向(箭頭30、32)上增大。對于較大的外加磁場(＞3000Oe)，克服了反鐵磁耦合并且兩個鐵磁膜的磁矩均平行于外加磁場(箭頭42，44)。隨著外加磁場的減小(箭頭34)，較薄的底部鐵磁膜的磁矩反向并且變得反平行于較厚的頂部鐵磁膜的磁矩(箭頭52，54)和外加的磁場，并且凈磁矩減小。這種轉(zhuǎn)換大致出現(xiàn)在由穿過Ru膜的耦合引起的底層膜感受到的交換磁場(Hex2＝2000Oe)處。值Hex2＝Jex/M2t2，此處Jex為穿過Ru間隔層的反鐵磁界面交換能量密度，M2和t2分別是底層鐵磁膜的磁化強度和厚度。要實現(xiàn)鐵磁膜的反平行排列，需要Hex2超過底層鐵磁膜反向所需的矯頑場(Hc2)。Hc2是底層膜的矯頑場，假設(shè)與頂層鐵磁膜沒有交換作用。因此，底層膜以及AF耦合膜的磁化特性和厚度必須設(shè)計成保持Hex2＞Hc2。
正磁場中飽和后的剩磁狀態(tài)由平行于磁場方向的頂層鐵磁膜的磁矩和反平行于正磁場方向的底層鐵磁膜的磁矩(箭頭52，54)給出。在反向外加磁場(箭頭36)中，磁化狀態(tài)穩(wěn)定，直到頂層鐵磁膜的磁矩反向，并且在負(fù)飽和狀態(tài)下兩層膜的磁矩平行排列(箭頭62，64)。頂層鐵磁膜的磁矩轉(zhuǎn)換決定AF耦合層的矯頑力，并且由下式給出Hc＝Hex1+Hc1，其中Hex1是作用到頂層鐵磁膜上的交換磁場(Hex1＝Jex/M1t1)，Hc1是頂層鐵磁膜的矯頑場，假設(shè)不與底層鐵磁膜相互作用。因此，頂層鐵磁膜和AF耦合膜的特性必須設(shè)計成將復(fù)合結(jié)構(gòu)的Hc保持為低于磁頭的預(yù)期寫入磁場。例如，從一個剩磁狀態(tài)(箭頭52，54)到下一個剩磁狀態(tài)(箭頭72，74)的途徑經(jīng)過一個兩鐵磁膜的磁矩平行(箭頭62，64)的中間狀態(tài)。因此，與用在自旋開關(guān)GMR記錄頭中的AF耦合結(jié)構(gòu)相反，本發(fā)明介質(zhì)中的鐵磁膜的磁矩沒有通過AF耦合膜強烈耦合到一起，因為必須克服耦合以便在介質(zhì)上寫入。圖4所示的磁滯回線展示了AF耦合層的理想特征，即相對于飽和磁化強度的較低的剩余磁化強度。
利用常規(guī)的縱向記錄頭對AF耦合層進(jìn)行記錄性能的測試。信噪比的測量測得S0NR在9500磁通變化每毫米(fc/mm)時為31.9dB，其中S0是孤立的脈沖幅度，N是9500fc/mm記錄密度下的總介質(zhì)噪聲。這些結(jié)果表明了AF耦合磁性層用于數(shù)據(jù)存儲的可行性。
根據(jù)本發(fā)明的AF耦合介質(zhì)已經(jīng)相對于帶有或不帶有一個或兩個Co界面膜、帶有或不帶有一個或兩個CoCr界面層、以及帶有CoCrPtTa鐵磁膜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明。
具有AF耦合層的疊層介質(zhì)根據(jù)先前引用的′288號專利中所述的發(fā)明，疊層磁記錄介質(zhì)也以上述AF耦合(AFC)層作為疊層中各個磁性層來制造。圖5是常規(guī)的層疊磁記錄介質(zhì)的示意圖，其中磁記錄層30至少包括兩個單獨的磁性層32、34，每一層具有磁矩Mrt1(每單位面積)，兩個相鄰的層由非鐵磁間隔層36隔開。這種復(fù)合結(jié)構(gòu)對于兩層疊層具有總Mrt＝2Mrt1。(為了簡化解釋，假設(shè)所有的鐵磁層具有相同的成分，以致于Mr相同。但是，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以使用不同的鐵磁材料，在該情況下對于圖5所示的結(jié)構(gòu)總磁矩將由Mrt1+Mr2t2給出)對于具有兩個AFC層和一個非鐵磁間隔層的結(jié)構(gòu)，圖6中示意性示出了一種使用AFC層的新的層疊介質(zhì)。在圖6的層疊AFC磁性介質(zhì)中，磁記錄層30′包括由非鐵磁間隔層36′分開的AFC層32′、34′。各AFC層32′、34′分別代替對應(yīng)的磁性層32、34(圖5)。每個AFC層32′、34′做成通過反鐵磁耦合膜(分別是46，56)反鐵磁耦合的雙層膜(分別是42、44和52、54)，使得每個AFC層的凈Mrt由Mrt1-Mrt2給出。這允許獨立于Mr或t地控制Mrt。如同上面對非層疊AFC介質(zhì)所述，可以獲得熱穩(wěn)定的以及低Mrt的磁性介質(zhì)。在新的層疊結(jié)構(gòu)中，如圖6所示，復(fù)合物Mrt是2*(Mrt1-Mrt2)。通過改變Mrt1和Mrt2的相對大小，可以不缺乏熱穩(wěn)定性地調(diào)節(jié)復(fù)合層疊復(fù)合結(jié)構(gòu)的Mrt。因此，可以獲得熱穩(wěn)定的以及低Mrt的層疊介質(zhì)。當(dāng)然，雖然圖6中只顯示了兩個AFC層，但本發(fā)明的層疊AFC介質(zhì)可以有三層或多層AFC層，其中非鐵磁間隔層位于相鄰的AFC層之間。
與本征介質(zhì)的SNR相比，可在可商業(yè)提供的兩類盤基底，玻璃和NiP/AlMg金屬上制造一系列常規(guī)的單層介質(zhì)、非層疊AFC介質(zhì)和層疊的AFC介質(zhì)結(jié)構(gòu)。玻璃基底上的結(jié)構(gòu)生長在NiAl/Cr/Co63Cr37底層結(jié)構(gòu)上。NiP/AlMg基底上的結(jié)構(gòu)生長在Cr/Co63Cr37底層結(jié)構(gòu)上。
對這些測試，所有磁性膜的磁性層成分都是Co62Pt10Cr22B6。分別用于AFC層32′、34′中的反鐵磁耦合膜46、56是6埃的Ru層。非鐵磁間隔層36′也是Ru，但厚度范圍在12至48埃。在層疊AFC介質(zhì)中，將兩個AFC層32′、34′之間的非鐵磁間隔層36′選擇成具有一種成分和厚度，使得在兩個相鄰的鐵磁膜44和52之間沒有強鐵磁或反鐵磁耦合。對已知的材料，可以很容易地確定間隔層36′的厚度，因為從振蕩耦合曲線中可以知道交換耦合如何隨間隔層厚度增大而從鐵磁振蕩到非鐵磁。在所引用的′288號專利中，兩個Co合金膜之間的Cr間隔膜具有40?；蚋蟮暮穸龋@遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過振蕩耦合曲線上任何可探測的鐵磁或反鐵磁交換耦合峰。對于Co62Pt10Cr22B6合金鐵磁膜和Ru，大于約10埃的、超過振蕩耦合曲線上的第一反鐵磁峰的Ru厚度，足以確保沒有強的鐵磁或反鐵磁耦合。對間隔層的這種要求正好與對反鐵磁耦合膜46、56的相反，其每一層均被選擇來具有一與振蕩耦合曲線上的第一反鐵磁峰相應(yīng)的厚度和成分。
層疊的和非層疊的AFC介質(zhì)結(jié)構(gòu)中的AFC層設(shè)計成具有Mrt＝Mrt1-Mrt2＝0.20memu/cm2。因此，具有兩個單獨的AFC層的層疊AFC介質(zhì)(圖6)具有總的Mrt＝0.40memu/cm2。常規(guī)的具有單一CoPtCrB層的介質(zhì)做成具有Mrt＝0.38memu/cm2。對這些結(jié)構(gòu)測得的SNR列于下面的表1(玻璃基底)和表2(金屬基底)表1(玻璃基底)

表2(金屬基底)

對于兩套磁盤，與非層疊AFC介質(zhì)和常規(guī)的單層介質(zhì)相比，對層疊介質(zhì)均獲得了1-2dB的SNR增加。
權(quán)利要求
1.一種磁記錄介質(zhì)，包括一個基底；該基底上的一個磁記錄層(30′)，其包括第一(34′)和第二(32′)反鐵磁耦合(AFC)層和分隔兩個AFC層的非鐵磁間隔層(36′)，每個AFC層包括第一鐵磁膜(44，54)、第二鐵磁膜(42，52)和位于第一與第二膜之間并具有足以提供第一和第二膜的反鐵磁耦合的厚度和成分的反鐵磁耦合膜(46，56)，該非鐵磁間隔層位于第一AFC層的第二膜和第二AFC層的第一膜之間，并具有足以防止第一AFC層的第二膜和第二AFC層的第一膜之間任何顯著耦合的厚度和成分。
2.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其特征在于，還包括一個第三AFC層、以及位于第二AFC層(32′)的第二膜(54)與第三AFC層的第一膜之間并具有足以防止第二AFC層的第二膜與第三AFC層的第一膜之間任何顯著耦合的厚度和成分的第二非鐵磁間隔層。
3.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其特征在于，第一AFC層(34′)的第一鐵磁膜(44)具有厚度t1和磁化強度M1，第一AFC層的第二鐵磁膜(42)具有厚度t2和磁化強度M2，并且第一AFC層的第一和第二鐵磁膜的各自的單位面積磁矩(M1×t1)和(M2×t2)彼此不同。
4.如權(quán)利要求3所述的介質(zhì)，其特征在于，第一AFC層(32′)的第一(44)和第二(42)鐵磁膜由相同的材料形成，并且t1不同于t2。
5.如權(quán)利要求3所述的介質(zhì)，其特征在于，第一AFC層(32′)的第一(44)和第二(42)鐵磁膜由不同的材料形成，并且t1和t2是基本相同的厚度。
6.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其特征在于，AFC層中的一個的反鐵磁耦合膜(46，56)由選自釕(Ru)、鉻(Cr)、銠(Rh)、銥(Ir)、銅(Cu)以及它們的合金組成的組中的一種材料制成。
7.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其特征在于，每個AFC層(34′，32′)的第一(44)和第二(42)鐵磁膜由選自Co、Fe、Ni以及它們的合金組成的組中的一種材料制成。
8.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其特征在于，AFC層(34′，32′)中的一個的第一鐵磁膜(44，54)包括一個界面膜，該界面膜主要由位于第一鐵磁膜和反鐵磁耦合膜(46，56)的界面處的鈷組成。
9.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其特征在于，AFC層(34′，32′)中的一個的第二鐵磁膜(42，52)包括一個界面膜，該界面膜主要由位于第二鐵磁膜和反鐵磁耦合膜(46，56)的界面處的鈷組成。
10.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其特征在于，還包括一個位于基底上的、在基底和磁記錄層(30′)之間的底層。
11.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其特征在于，還包括一個形成在該磁記錄層(30′)上的保護涂層。
12.一種磁記錄盤，包括一個基底；該基底上的一個底層；該底層上的一個磁記錄層(30′)，其包括第一(34′)和第二(32′)反鐵磁耦合(AFC)層及分隔兩個AFC層的非鐵磁間隔層(36′)，每個AFC層包括第一鈷合金鐵磁膜(44，54)、第二鈷合金鐵磁膜(42，52)、以及位于第一與第二膜之間并與其接觸的且具有足以引發(fā)第二膜與第一膜反鐵磁耦合的厚度的一反鐵磁耦合膜(36′)，其中該反鐵磁耦合膜(36′)的材料選自釕(Ru)、鉻(Cr)、銠(Rh)、銥(Ir)、銅(Cu)以及它們的合金組成的組，非鐵磁間隔層位于第一AFC層的第二膜和第二AFC層的第一膜之間，且具有足以防止第一AFC層的第二膜和第二AFC層的第一膜之間任何顯著耦合的厚度和成分。
13.如權(quán)利要求12所述的盤，其特征在于，還包括第三AFC層、以及位于第二AFC層的第二膜(42)與第三AFC層(32′)的第一膜之間且具有足以防止第二AFC層的第二膜與第三AFC層的第一膜之間任何顯著耦合的厚度和成分的第二非鐵磁間隔層。
14.如權(quán)利要求12所述的盤，其特征在于，第一AFC層(34′)的第一鐵磁膜(54)具有厚度t1和磁化強度M1，第一AFC層的第二鐵磁膜(52)具有厚度t2和磁化強度M2，并且第一AFC層的第一和第二鐵磁膜各自的單位面積磁矩(M1×t1)和(M2×t2)彼此不同。
15.如權(quán)利要求14所述的盤，其特征在于，第一AFC層(34′)的第一(54)和第二(52)鐵磁膜由相同的材料形成，并且t1不同于t2。
16.如權(quán)利要求14所述的盤，其特征在于，第一AFC層(34′)的第一(54)和第二(52)鐵磁膜由不同的材料形成，并且t1和t2是基本相同的厚度。
17.如權(quán)利要求12所述的盤，其特征在于，AFC層(34′，32′)中的一個的第一鐵磁膜(54，44)包括一個界面膜，該界面膜主要由位于第一鐵磁膜和反鐵磁耦合膜(36′)的界面處的鈷組成。
18.如權(quán)利要求12所述的盤，其特征在于，AFC層(34′，32′)中的一個的第二鐵磁膜(52，42)包括一個界面膜，該界面膜主要由位于第二鐵磁膜和反鐵磁耦合膜(36′)的界面處的鈷組成。
全文摘要
一種用于數(shù)據(jù)存儲的層疊磁記錄介質(zhì)采用了一種磁記錄層，該層至少有兩個被非鐵磁間隔層分隔的反鐵磁耦合(AFC)層。每個AFC層形成為通過一個反鐵磁耦合膜反鐵磁耦合在一起的兩層鐵磁膜，該反鐵磁耦合膜具有引發(fā)第二膜與第一膜的反鐵磁耦合的成分和厚度。每個AFC層中的兩個反鐵磁耦合膜的磁矩反平行取向，并且因而每個AFC層的凈磁化強度－厚度乘積(Mrt)為兩個鐵磁膜的Mrt值之差。兩個相鄰的AFC層之間的非鐵磁間隔層具有足以防止一個AFC層的鐵磁膜與相鄰AFC層的鐵磁膜的任何反鐵磁耦合的成分和厚度。
文檔編號C23C28/02GK1444762SQ01813420
公開日2003年9月24日 申請日期2001年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月26日
發(fā)明者霍亞·范多, 埃里克·E·富勒頓, 戴維·T·馬古利斯, 哈爾·J·羅森 申請人:國際商業(yè)機器公司