專利名稱：磁記錄介質(zhì)、其制造方法及磁記錄與再現(xiàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁記錄介質(zhì)，其在非磁性基片上提供至少取向控制層，用來控制在其上直接形成的層的取向、垂直磁性層，其具有取向基本垂直于非磁性基片的易磁化軸、以及保護層，還涉及一種制造其的方法和一種磁記錄與再現(xiàn)裝置。
背景技術(shù)：
作為一種磁記錄與再現(xiàn)裝置的硬盤驅(qū)動器(HDD)的記錄密度，目前正每年增大60％或更多。并且據(jù)認為該趨勢將會持續(xù)下去。因此，正在開發(fā)適用于高密度記錄的磁記錄頭和磁記錄介質(zhì)。
現(xiàn)在，目前在市場中可獲得的磁記錄與再現(xiàn)裝置中所安裝的磁記錄介質(zhì)主要是平面磁記錄介質(zhì)，其在磁性膜中所具有的易磁化軸相對于基片水平取向。這里，所用的“易磁化軸”表示在容易發(fā)生磁化的方向上的軸線，并且在Co基合金的情況下，表示在Co的hcp結(jié)構(gòu)中的c軸。
在這種平面磁記錄介質(zhì)中，當記錄密度增加時，磁性層每記錄位的體積變得過小，從而由于熱起伏效應可能減弱讀/寫特征。另外，在記錄密度增大的期間，由于在相鄰記錄位之間的邊界區(qū)域上所生成的抗磁場的影響，容易增加介質(zhì)噪聲。
相反，所謂的垂直磁記錄介質(zhì)即使在記錄密度增大時僅受到在相鄰記錄位間的邊界區(qū)域中的抗磁場的很小的影響，并且由于形成清晰的邊界位，還可以防止噪聲的增加，所述垂直磁記錄介質(zhì)具有在磁性膜中通常垂直取向的易磁化軸。而且由于它能夠阻礙因記錄密度的增加而導致的記錄位體積的減少，從而可以抵制熱起伏的影響。在這種情況下，該垂直磁記錄已經(jīng)引起很多關(guān)注，而且近年來已經(jīng)提出一種適合垂直磁記錄的介質(zhì)結(jié)構(gòu)。
最近，響應進一步增加磁記錄介質(zhì)的記錄密度的需求，正在研究使用單磁極頭的可行性，該單磁極頭具有較好的在垂直磁性層上寫入的能力。為了實現(xiàn)該單磁極頭，已經(jīng)提出了一種磁記錄介質(zhì)，其通過在作為記錄層的垂直磁性層和基片之間插入由軟磁性材料構(gòu)成的稱為襯層的層，以提高磁通量在單磁極頭和磁記錄介質(zhì)之間的交換效率(efficiency of exchange)。
然而，當使用上述僅具有襯層的磁記錄介質(zhì)時，其在再現(xiàn)記錄期間的讀/寫特性、抗熱起伏特性以及記錄分辨率不能令人滿意。從而，已經(jīng)確認需要開發(fā)具有較好的上述特性的磁記錄介質(zhì)。
在再現(xiàn)中，隨著抗熱起伏特性的提高，對增加信號與噪聲之比(S/N比)的調(diào)節(jié)對于進一步增加記錄密度是必要的，所述調(diào)節(jié)對于讀/寫特性尤為重要。這兩個因素是矛盾的，以至于當它們之中的一個提高時另一個會過度下降。如何高水平地對其調(diào)節(jié)是一個重要的問題。
對于垂直磁性記錄介質(zhì)所面臨的一個問題，可以引用這樣的事實，使用所有記錄與再現(xiàn)磁性層所通用的CoCrPt系統(tǒng)的磁性層會導致很難獲得適當?shù)挠涗浥c再現(xiàn)特性，因為在這種磁性層中，Cr的隔離并不充分、且難以獲得對磁性顆粒的物理分離、精細劃分和磁性隔離。
同時，已經(jīng)提出將包含氧化物的材料使用在平面磁記錄介質(zhì)的磁性層的CoCrPt中(例如JP-A 2000-276729)。
通過使用氧化物來代替依靠Cr的分離，這種結(jié)構(gòu)的磁性層即使在垂直磁性介質(zhì)中也可以獲得一定程度的對顆粒的充足的分離。
上述構(gòu)成的介質(zhì)使用一種降低了將被加入其中的Cr的量并取而代之地加入氧化物的材料。從而引起這樣的問題，由于所加入的少量的Cr會增加在磁性層的磁性顆粒中Pt比率、且加大磁性顆粒的磁各向異性常數(shù)Ku，因此磁性層的矯頑力增長過快且不能使用磁頭來進行對所有數(shù)據(jù)的記錄。
因此有必要采用一種方法，用來降低磁性層的矯頑力，并且借助例如降低磁性層的厚度和增加所加入的Cr的含量來進行全部記錄。同時，減小磁性層厚度和增加Cr含量會導致降低磁性顆粒的磁各向異性常數(shù)Ku、降低成核場(nucleation)這樣的事實，引起了熱起伏特性的降低。另外，在數(shù)據(jù)再現(xiàn)期間輸出減小的事實會導致該輸出與在記錄和再現(xiàn)系統(tǒng)中固有的系統(tǒng)噪聲的比率的降低，并且可能會破壞獲得足夠的再現(xiàn)特性。因此，所獲得的特性不再適于高密度記錄。
在某些情況中，希望開發(fā)一種磁記錄介質(zhì)，其在再現(xiàn)期間具有較高的熱起伏特性，用于高密度記錄的充足的讀/寫特性、特別合適的數(shù)據(jù)記錄特性以及高信/噪比(S/N)。
本發(fā)明源于對上述實際情況的了解，旨在提供一種磁記錄介質(zhì)，其具有高讀/寫特性和高熱起伏特性，并且允許記錄和再現(xiàn)高密度的信息，以及一種制造其的方法和一種磁記錄和再現(xiàn)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種磁記錄介質(zhì)，其在非磁性基片上提供至少取向控制層，用來控制直接形成于其上的層的取向、垂直磁性層，具有取向基本垂直于非磁性基片的易磁化軸、以及保護層，該介質(zhì)的特征在于，所述垂直磁性層包括兩個或更多個磁性層，所述磁性層中的至少一個是主要成分為Co、還包含Pt且包含氧化物的層，并且所述磁性層中的至少另一個是主要成分為Co、還包含Cr且不包含氧化物的層。
在該磁記錄介質(zhì)中，所述包含氧化物的磁性層具有散布在其中的磁性晶體顆粒，且所述晶體顆粒以柱狀形式貫穿該層。
在該磁記錄介質(zhì)中，所述氧化物是選自于Cr、Si、Ta、Al和Ti中的至少一種非磁性金屬的氧化物。
在該磁記錄介質(zhì)中，所述氧化物是Cr2O3或SiO2。
在該磁記錄介質(zhì)中，所述包含氧化物的磁性層中氧化物的含量大于或等于3摩爾％且小于或等于12摩爾％。
在該磁記錄介質(zhì)中，所述包含氧化物的磁性層具有作為主要成分的Co，且Cr的含量大于或等于0原子％且小于或等于16原子％，并且Pt的含量大于或等于10原子％且小于或等于25原子％。
在該磁記錄介質(zhì)中，所述包含氧化物的磁性層包含選自于B、Ta、Mo、Cu、Nd、W、Nb、Sm、Tb、Ru和Re中的至少一種元素，且所述至少一種元素的總含量小于或等于8原子％。
在該磁記錄介質(zhì)中，所述不包含氧化物的磁性層具有作為主要成分的Co，且Cr的含量大于或等于14原子％且小于或等于30原子％。
在該磁記錄介質(zhì)中，所述不包含氧化物的磁性層具有作為主要成分的Co，并且Cr的含量大于或等于14原子％且小于或等于30原子％，Pt的含量大于或等于8原子％且小于或等于20原子％。
在該磁記錄介質(zhì)中，所述不包含氧化物的磁性層包含選自于B、Ta、Mo、Cu、Nd、W、Nb、Sm、Tb、Ru和Re中的至少一種元素，并且所述至少一種元素的總含量小于或等于8原子％。
在該磁記錄介質(zhì)中，所述垂直磁性層具有在包含氧化物的磁性層上形成的不包含氧化物的磁性層。
在該磁記錄介質(zhì)中，所述垂直磁性層包含兩個或更多個包含氧化物的層。
在該磁記錄介質(zhì)中，所述垂直磁性層包含兩個或更多個不包含氧化物的層。
在該磁記錄介質(zhì)中，所述垂直磁性層在所述磁性層之間具有非磁性層。
在該磁記錄介質(zhì)中，所述垂直磁性層包括多個磁性層，每一個磁性層由晶體顆粒構(gòu)成，其中，位于上側(cè)的晶體顆粒從位于下側(cè)的晶體顆粒外延生長。
在該磁記錄介質(zhì)中，每一個所述磁性層由至少一個晶體顆粒組成，并且在構(gòu)成上部磁性層的至少一個晶體顆粒從構(gòu)成下部磁性層的至少一個晶體顆粒外延生長的期間，第一所述至少一個晶體顆粒與第二所述至少一個晶體顆粒之間的比率是一比一、一比多或多比一。
在該磁記錄介質(zhì)中，所述垂直磁性層具有的比率為一比一、一比多或多比一，該比率為包含氧化物的磁性層的至少一個晶體顆粒與不包含氧化物的磁性層的至少一個晶體顆粒的比率，并且其中所述位于上側(cè)的至少一個晶體顆粒從所述位于下側(cè)的至少一個晶體顆粒外延生長。
本發(fā)明還提供一種用于制造磁記錄介質(zhì)的方法，該介質(zhì)在非磁性基片上提供至少取向控制層，用來控制直接形成于其上的層的取向、垂直磁性層，具有取向基本垂直于非磁性基片的易磁化軸、以及保護層，該方法的特征在于，將所述垂直磁性層形成為具有兩個或更多個磁性層，其中所述兩個或更多個磁性層中的至少一個是主要成分為Co、還包含Pt且包含一種氧化物的層，并且所述兩個或更多個磁性層中的至少另一個是主要成分為Co、還包含Cr且不包含氧化物的層。
在該方法中，所述包含氧化物的磁性層具有散布在其中的磁性晶體顆粒，且所述晶體顆粒以柱狀形式貫穿該層。
在該方法中，所述不包含氧化物的磁性層位于包含氧化物的磁性層之上。
在該方法中，所述垂直磁性層包含兩個或更多個包含氧化物的層。
在該方法中，所述垂直磁性層包含兩個或更多個不包含氧化物的層。
在該方法中，所述垂直磁性層在所述磁性層之間具有非磁性層。
在該方法中，所述垂直磁性層具有的比率為一比一、一比多或多比一，該比率為包含氧化物的磁性層的至少一個晶體顆粒與不包含氧化物的磁性層的至少一個晶體顆粒的比率，并且其中所述位于上側(cè)的至少一個晶體顆粒從所述位于下側(cè)的至少一個晶體顆粒外延生長。
在該方法中，利用其中加入氧氣的膜形成氣體來形成所述垂直磁性層。
本發(fā)明還提供一種磁記錄和再現(xiàn)裝置，其具有磁記錄介質(zhì)和用于在所述磁記錄介質(zhì)中記錄和再現(xiàn)信息的磁頭，所述裝置的特征在于，磁記錄介質(zhì)是所述的磁記錄介質(zhì)。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)一個實例的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖2示出了垂直磁性層的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖3示出了磁性顆粒沒有在磁性層中形成柱狀結(jié)構(gòu)的情況的示意圖；圖4示出了MH曲線的一個實例；圖5示出了MH曲線的另一個實例；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)另一個實例的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)又一個實例的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)再一個實例的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)另一個實例的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的另一個實例的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的又一個實例的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的磁記錄和再現(xiàn)裝置的一個實例的示意圖，圖12(a)示出了整個結(jié)構(gòu)，圖12(b)示出了磁頭。
具體實施例方式
圖1為示出根據(jù)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)的結(jié)構(gòu)的一個實例的截面圖。這里所示的磁記錄介質(zhì)具有在非磁性基片1上按所述順序依次所形成的軟磁性底涂層2、取向控制層3、垂直磁性層4、保護層5和潤滑涂層6。軟磁性底涂層2和取向控制層3組成底涂層。垂直磁性層4由磁性層4a和磁性層4b組成。
可以使用由例如鋁或鋁合金的金屬材料形成的金屬基片作為非磁性基片1。還可以使用由例如玻璃、陶瓷、硅、碳化硅以及碳的非金屬材料所形成的非金屬基片。
玻璃基片包括以例如無定形玻璃和玻璃陶瓷為材料的基片?？梢允褂猛ㄓ玫拟c鈣玻璃和硅鋁酸鹽玻璃作為無定形玻璃。而可以使用鋰基玻璃陶瓷作為玻璃陶瓷?？梢允褂弥饕煞譃橥ㄓ醚趸X、氮化鋁和氮化硅的燒結(jié)體以及該燒結(jié)體的纖維加固產(chǎn)物作為陶瓷基片。
可以使用通過鍍覆或濺射技術(shù)在上述金屬基片或非金屬基片的表面上形成NiP層或NiP合金層所獲得的復合物作為非磁性基片1。
非磁性基片1的平均表面粗糙度Ra小于或等于2nm(20)，優(yōu)選小于或等于1nm，這證明是有利的，因為該表面粗糙度適于具有較低磁頭浮動的高密度記錄的記錄。
該表面的微小隆起(Wa)小于或等于0.3nm(優(yōu)選小于或等于0.25nm)，這證明是有利的，因為它適于具有較低磁頭浮動的高密度記錄的記錄。為了磁頭的浮動穩(wěn)定性，使端面的倒角部分和側(cè)面部分的至少一部分的平均表面粗糙度Ra小于或等于10nm(優(yōu)選小于或等于9.5nm)，這證明是有利的。例如，作為在80μm的測量范圍中的平均表面粗糙度，可以利用表面粗糙度測量裝置(由美國KLA-Tencor公司制造，以產(chǎn)品編碼P-12出售)測量微小隆起(Wa)。
提供軟磁性底涂層2，以增加從磁頭產(chǎn)生的磁通量的相對于基片的垂直分量，并且固定垂直磁性層4的磁化方向，以便較穩(wěn)定地將信息記錄在垂直于非磁性基片1的方向上。該作用尤其在將用于垂直記錄的單磁極頭用作磁記錄和再現(xiàn)頭時變得更加重要。
軟磁性底涂層2由軟磁性材料形成，所述材料可以是包括Fe、Ni和Co的材料。
下面是這些材料的具體實例FeCO基合金(例如FeCO、FeCoV)、FeNi基合金(例如FeNi、FeNiMo、FeNiCr和FeNiSi)、FeAl基合金(例如FeAl、FeAlSi、FeAlSiCr、FeAlSiTiRu和FeAlO)、FeCr基合金(例如FeCr、FeCrTi和FeCrCu)、FeTa基合金(例如FeTa、FeTaC和FeTaN)、FeMg基合金(例如FeMgO)、FeZr基合金(例如FeZrN)、FeC基合金、FeN基合金、FeSi基合金、FeP基合金、FeNb基合金、FeHf基合金、以及FeB基合金。
可以使用由Fe含量大于或等于60原子％的FeAlO、FeMgO、FeTaN和FeZrN微晶結(jié)構(gòu)、或具有散布在陣列中的精細晶體顆粒的顆粒結(jié)構(gòu)的材料。
除了上面所列舉的材料，還可以使用Co合金作為軟磁性底涂層2的材料，所述Co合金具有包含大于或等于80原子％的Co、并包含選自于Zr、Nb、Ta、Cr、Mo中至少一種組分的無定形結(jié)構(gòu)。
可以引用Co合金、CoZr基合金、CoZrNb基合金、CoZrTa基合金、CoZrCr基合金和CoZrMo基合金材料作為優(yōu)選實例。
軟磁性底涂層2的矯頑力Hc優(yōu)選小于或等于200(Oe)(尤其優(yōu)選小于或等于50(Oe))。
如果矯頑力Hc超過上述界限，則不利之處在于，會過度降低軟磁性特性，并且使得再現(xiàn)波形呈現(xiàn)出從所謂的方波畸變的波形。
軟磁性底涂層2的飽和磁通密度Bs優(yōu)選大于或等于0.6T(尤其優(yōu)選大于或等于1T)。如果Bs的大小低于上述界限，則不利之處在于，會迫使再現(xiàn)波形呈現(xiàn)出從所謂的方波畸變的波形。
而且，軟磁性底涂層2的飽和磁通密度Bs(T)與厚度t(nm)的積Bs·t(T·nm)優(yōu)選大于或等于20T·nm(尤其優(yōu)選大于或等于40T·nm)。如果Bs·t的大小低于上述界限，則不利的是，會導致再現(xiàn)波形變形且降低OW(重寫)特性(寫入特性)。
優(yōu)選，可以通過部分或者全部地氧化形成軟磁性底涂層其2的材料，來形成軟磁性底涂層2的外表面(所述表面在取向控制層3的一側(cè))。優(yōu)選，例如，對形成軟磁性底涂層2的材料部分或者全部地氧化，或者將該材料的氧化物形成并置于軟磁性底涂層2的表面(所述表面在取向控制層3的一側(cè))且與其相鄰。
由于軟磁性底涂層2的表面的磁起伏因此被抑制，從而可以由于磁起伏而減少噪聲、且改善磁記錄介質(zhì)的讀/寫特性。
另外，可以通過精細劃分在軟磁性底涂層2上所形成的取向控制層3中的晶體顆粒而改善讀/寫特性。
軟磁性底涂層2表面的氧化部分可以通過一種方法來形成，該方法包括形成軟磁性底涂層2，之后將該底涂層暴露到含氧的空氣中，或者一種方法，其包括，在將軟磁性底涂層2的接近其表面的部分模制成膜的期間，將氧氣引入到軟磁性底涂層2中。具體是，通過將該表面保持在單獨由氧氣或者被例如氬氣或者氮氣的氣體所稀釋的氧氣所形成的氣態(tài)空氣中約0.3到20秒的時間，來完成所述的將軟磁性底涂層2的表面暴露到氧氣中。另外，可以將該表面暴露到空氣中。特別是，當使用通過例如氬氣或者氮氣的氣體稀釋氧氣所形成的氣體時，由于易于調(diào)節(jié)軟磁性底涂層2表面的氧化程度，因此可以穩(wěn)定地制造該產(chǎn)物。當把氧氣引入到用來將軟磁性基片1模制成膜形式的氣體中時，可以在模制膜所耗費的部分時間內(nèi)通過使用僅在其中包含氧氣的處理氣體來實施用于模制該膜所采用的濺射技術(shù)。
取向控制層3趨向控制直接位于其上的垂直磁性層4的取向和顆粒直徑。
盡管用于該層的材料不需要特別限制，但是具有hcp結(jié)構(gòu)、fcc結(jié)構(gòu)或無定形結(jié)構(gòu)的材料證明是有利的。Ru基合金、Ni基合金、Co基合金和Pt基合金證明是特別有利的。
例如，由選自于包含33-80原子％的Ni的NiTa合金、NiNb合金、NiTi合金和NiZr合金中的至少一種形成的材料作為Ni基合金，證明是有利的。同樣可以使用包含33-80原子％的Ni、并包含選自于Sc、Y、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta和Co中的一種或多種元素的材料。在這種情況下，為了使得取向控制層保持固有的效果且避免獲得磁性特性，Ni的含量優(yōu)選落入33原子％至80原子％的范圍內(nèi)。
為此，本實施例的磁記錄介質(zhì)優(yōu)選將取向控制層3的厚度限制在0.5至40nm(優(yōu)選1至20nm)的范圍內(nèi)。當取向控制層3的厚度在0.5至40nm的范圍內(nèi)時，能夠特別地加強垂直磁性層4的垂直取向、并能夠降低在記錄期間磁頭與軟磁性底涂層2之間的距離。因此，能夠提高讀/寫特性而沒有降低再現(xiàn)信號分辨率。
如果該厚度低于上述的限制，則會導致降低垂直磁性層4中的垂直取向，并降低讀/寫特性和抗熱起伏性。
如果該厚度超過上述的限制，則不利的是，會過度增加垂直磁性層4的磁性顆粒半徑、并且有可能降低噪聲特性。在磁頭和軟磁性底涂層2之間的距離會在記錄期間被擴大。該距離的增加是不利的，會降低再現(xiàn)信號分辨率和再現(xiàn)輸出。
取向控制層3的表面輪廓影響垂直磁性層4和保護層5的表面輪廓。為了在記錄和再現(xiàn)操作期間減小磁記錄介質(zhì)的表面不規(guī)則性且降低磁頭的浮動高度，取向控制層3的平均表面粗糙度Ra優(yōu)選為小于或等于2nm。
通過將平均表面粗糙度Ra控制到小于或等于2nm的程度，有可能減少磁記錄介質(zhì)的表面不規(guī)則性，在記錄和再現(xiàn)操作期間滿意地降低磁頭浮動高度，并且提高密度記錄。
用于將取向控制層3模制成膜形式的氣體可以在其中包括氧氣和氮氣。例如，當采用濺射技術(shù)作為模制膜的方法時，將通過將氬氣與大約0.05-50％(優(yōu)選0.1-20％)的氧氣以體積比例混合而得到的氣體和通過將氬氣與大約0.01-20％(優(yōu)選0.02-10％)的氮氣以體積比例混合而得到的氣體用作處理氣體是有利的。
可以將取向控制層形成為具有散布在氧化物、金屬氮化物或金屬碳化物中的金屬顆粒的結(jié)構(gòu)。通過使用包含氧化物、金屬氮化物或金屬碳化物的合金材料來形成該結(jié)構(gòu)?？梢允褂肧iO2、Al2O3、Ta2O5、Cr2O3、MgO、Y2O3和TiO2作為氧化物。使用ALN、Si3N4、TaN、和CrN作為金屬氮化物?？梢允褂肨aC、BC、SiC作為金屬碳化物?？梢粤信eNiTa-SiO2、RuCo-Ta2O5、Ru-SiO2、Pt-Si3N4和Pd-TaC作為合金的實例。
根據(jù)合金的量，在取向控制層3中的氧化物、金屬氮化物或金屬碳化物的含量優(yōu)選為大于或等于4原子％且小于或等于12原子％。如果在取向控制層3中的氧化物、金屬氮化物或金屬碳化物的含量超過上述上限，則不利的是，會讓所形成的金屬顆粒夾帶余留的氧化物、金屬氮化物或金屬碳化物，削弱金屬顆粒的結(jié)晶度和取向性，也削弱在取向控制層3上所形成的磁性層的結(jié)晶度和取向性。如果在取向控制層3中的氧化物、金屬氮化物或金屬碳化物的含量低于上述下限，則不利的是，會阻止所添加的氧化物、金屬氮化物或金屬碳化物表現(xiàn)應起的作用。
圖2示出了垂直磁性層的結(jié)構(gòu)的截面圖。垂直磁性層4具有取向垂直于非磁性基片的易磁化軸。其包括主要成分為Co、還包含至少Pt以及氧化物41的磁性層4a，以及主要成分為Co、還包含至少Cr且不包含氧化物的磁性層4b。
磁性層4a由主要成分為Co、還包含至少Pt、以及氧化物41的材料形成。該氧化物41優(yōu)選為Cr、Si、Ta、Al、Ti或Mg的氧化物。在上述所列舉的其它氧化物中，Cr2O3和SiO2證明尤其有利。另外，在本實例中的磁性層4a包括Pt。
磁性層4a優(yōu)選為具有在其中散布的磁性顆粒(具有結(jié)晶度的晶體顆粒)42。該磁性顆粒42優(yōu)選形成為柱狀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)垂直貫穿磁性層4a，如圖2所示。通過形成這種結(jié)構(gòu)，有可能提高磁性層4a中的磁性顆粒42的取向性和結(jié)晶度，且因此獲得適于高密度記錄的信噪比(S/N)。
為了獲得這種結(jié)構(gòu)，所含氧化物41的含量成為重要的因素。
基于Co、Cr和Pt的總量，氧化物41的含量優(yōu)選大于或等于3摩爾％且小于或等于12摩爾％。更優(yōu)選的是，該含量為大于或等于5摩爾％且小于或等于10摩爾％。
在磁性層4a中氧化物含量的上述特定范圍是優(yōu)選的，由于該氧化物能夠在形成層的過程中在磁性顆粒42的周圍被離析出，并且用于隔離和精細劃分磁性顆粒42(圖2)。如果氧化物的含量超出上述范圍的上限，則不利的是，會讓氧化物作為殘余物而存留在磁性顆粒中，削弱了磁性顆粒的取向性和結(jié)晶度，還促使氧化物41在磁性顆粒42的上方和下方沉積，如圖3所示，且因此阻止磁性顆粒42形成垂直貫穿磁性層4a的柱狀結(jié)構(gòu)。如果氧化物的含量低于上述范圍的下限，則不利的是，會阻礙滿意地分離和精細劃分磁性顆粒，且因此提高了在記錄和再現(xiàn)操作過程中的噪聲，并阻礙獲得適于高密度記錄的信噪比(S/N)。
在磁性層4a中Cr含量優(yōu)選為大于或等于6原子％且小于或等于16原子％(更優(yōu)選為大于或等于10原子％且小于或等于14原子％)。限定上述Cr含量范圍的原因是，在該范圍的Cr含量適于防止過于降低磁性顆粒的磁各向異性常數(shù)Ku，并適于將磁化保持在高水平，且因此能使磁性層獲得適于高密度記錄的讀/寫特性和熱起伏特性。
如果Cr的含量超過上述范圍的上限，則不利的是，會過度降低磁性顆粒的磁各向異性常數(shù)Ku，且降低熱起伏特性和磁性顆粒的結(jié)晶度和取向性，因此削弱了讀/寫特性。如果Cr的含量低于上述范圍的下限，則不利的是，會過度提高磁性顆粒的磁各向異性常數(shù)Ku，使得垂直矯頑力過度增加、并促使所產(chǎn)生的磁性層獲得一種不允許在記錄數(shù)據(jù)期間在該頭上充分寫入的記錄特性(OW)，因此不適于高密度記錄。
磁性層4a中的Pt含量優(yōu)選為大于或等于10原子％且小于或等于20原子％。限定上述Pt含量范圍的原因是因為，獲得了對于垂直磁性層所必需的磁各向異性常數(shù)Ku，且磁性顆粒呈現(xiàn)出較好的結(jié)晶度和取向性，因此所獲得的熱起伏特性和讀/寫特性適于高密度記錄。
如果Pt的含量超過上述范圍的上限，則不利的是，會使得磁性顆粒形成一層fcc結(jié)構(gòu)，且有可能削弱磁性顆粒的結(jié)晶度和取向性。如果Pt的含量低于上述范圍的下限，則不利的是，會不能得到對于獲得適于高密度記錄的熱起伏特性所必需的磁各向異性常數(shù)Ku。
除了Co、Cr、Pt和氧化物，磁性層4a還可以包含選自于B、Ta、Mo、Cu、Nd、W、Nb、Sm、Tb、Ru和Re中的至少一種元素。通過包含上述元素，可以促進對磁性顆粒的精細劃分，提高其結(jié)晶度和取向性，獲得適于高密度記錄的讀/寫特性和熱起伏特性。
上述元素的總量優(yōu)選小于或等于8原子％。如果該總量超過8原子％，則不利的是，會使得磁性顆粒在其中形成不是hcp相的相，引起磁性顆粒的結(jié)晶度和取向性的紊亂，且因此阻礙獲得適于高密度記錄的讀/寫特性和熱起伏特性。
可以列舉以下作為適于磁性層4a的材料的實例(Co14Crl8Pt)90-(SiO2)10{90摩爾％的金屬復合物，其包含14原子％的Cr含量、18原子％的Pt含量和剩余含量的Co；以及10摩爾％的氧化物復合物，其包含SiO2}、(Co10Cr16Pt)92-(SiO2)8{92摩爾％的金屬復合物，其包含10原子％的Cr含量、16原子％的Pt含量和剩余含量的Co；以及8摩爾％的氧化物復合物，其包含SiO2}、(Co8Cr14Pt4Nb)94-(Cr2O3)6{94摩爾％的金屬復合物，其包含8原子％的Cr含量、14原子％的Pt含量、4原子％的Nb含量和剩余含量的Co；以及6摩爾％的氧化物復合物，其包含Cr2O3}、以及(CoCrPt)-(Ta2O5)、(CoCrPtMo)-(TiO)、(CoCrPtW)-(TiO2)、(CoCrPtB)-(AL2O3)、(CoCrPtTaNd)-(MgO)、(CoCrPtBCu)-(Y2O3)和(CoCrPtRe)-(SiO2)。
磁性層4b由主要成分為Co并包含至少Cr的材料形成。其優(yōu)選被形成為具有從磁性層4a中的磁性顆粒42外延生長的磁性顆粒43的結(jié)構(gòu)，如圖2所示。在這種情況下，磁性層4b中的磁性顆粒42和磁性層4a中的磁性顆粒43可以形成一比一、多比一以及一比多的比率中的任何一種。
磁性層4b中的磁性顆粒43從磁性層4a中的磁性顆粒42的外延生長有利于促進對磁性層4b中的磁性顆粒43的精細劃分，并提高其結(jié)晶度和取向性。
磁性層4b中的Cr含量優(yōu)選為大于或等于14原子％且小于或等于26原子％。對于上述Cr含量范圍的限定有利的是，使得對數(shù)據(jù)的再現(xiàn)能夠產(chǎn)生足夠的輸出，并確保獲得適當?shù)臒崞鸱匦浴?br> 如果Cr含量超出上述范圍的上限，則不利的是，會過于減弱對磁性層4b的磁化。如果Cr含量低于上述范圍的下限，則不利的是，會阻止對磁性顆粒滿意地分離和精細劃分，使得在記錄和再現(xiàn)操作期間的噪聲增加，并阻礙獲得適于高密度記錄的信噪比(S/N)。
可以允許磁性層4b由除了Co和Cr還包含Pt的材料形成。在磁性層4b中的Pt含量優(yōu)選為大于或等于8原子％且小于或等于20原子％。限定上述Pt含量的范圍的原因是，可以獲得適于高密度記錄的滿意的矯頑力，并在記錄和再現(xiàn)操作期間保持再現(xiàn)的高輸出，并且從而獲得適于高密度記錄的讀/寫特性和熱起伏特性。
如果Pt含量超出上述范圍的上限，則不利的是，會使得該磁性層在其中形成fcc結(jié)構(gòu)的相，且因此削弱該磁性層的結(jié)晶度和取向性。如果Pt含量低于上述范圍的下限，則不利的是，會阻礙獲取用于獲得適于高密度記錄的讀熱起伏特性的磁各向異性常數(shù)Ku。
允許磁性層4b除了Co、Cr、Pt和氧化物還包含選自于B、Ta、Mo、Cu、Nd、W、Nb、Sm、Tb、Ru和Re中的至少一種元素。通過包含上述元素，磁性層能夠促進對磁性顆粒的精細劃分或者提高結(jié)晶度和取向性，并獲得適于高密度記錄的讀/寫特性和熱起伏特性。
上述元素的總含量優(yōu)選小于或等于8原子％。如果該總含量超過8原子％，則不利的是，會使得磁性顆粒形成不是hcp相的相，引起磁性顆粒的結(jié)晶度和取向性的紊亂，且因此阻礙獲得適于高密度記錄的讀/寫特性和熱起伏特性。
可以列舉以下作為適于磁性層4b的材料的實例，在CoCr系統(tǒng)中的Co16-28Cr{16-28原子％的Cr和剩余含量的Co}、在CoCrTa系統(tǒng)中的Co14-30Cr1-4Ta{14-30原子％的Cr含量、1-4原子％的Ta含量和剩余含量的Co}、在CoCrTaB系統(tǒng)中的Co14-26Cr1-5Ta1-4B{Cr含量為14-26原子％、Ta含量為1-5原子％、B含量為1-4原子％和剩余含量的Co}、在CoCrBNd系統(tǒng)中的Co14-30Cr1-5B1-4Nd{Cr含量為14-30原子％、B含量為1-5原子％、Nd含量為1-4原子％和剩余含量的Co}、在CoCrPtB系統(tǒng)中的Co16-24Cr10-18Pt1-6B{Cr含量為16-24原子％、Pt含量為10-18原子％、B含量為1-6原子％和剩余含量的Co }、在CoCrPtCu系統(tǒng)中的Co16-24Cr10-20Pt1-7Cu {Cr含量為16-24原子％、Pt含量為10-20原子％、Cu含量為1-7原子％和剩余含量的Co}、在CoCrPrPtTaNd系統(tǒng)中的Co16-26Cr10-20Pt1-4Ta1-4Nd{Cr含量為16-26原子％、Pt含量為10-20原子％、Ta含量為1-4原子％、Nd含量為1-4原子％和剩余含量的Co}、在CoCrPtNd系統(tǒng)中的Co16-26Cr8-18Pt1-6Nd{Cr含量為16-26原子％、Pt含量為8-18原子％、Nd含量為1-6原子％和剩余含量的Co}以及CoCrPtBNd、CoCrPtBW、CoCrPtMo、CoCrPtCuRu和CoCrPtRe。
垂直磁性層4的垂直矯頑力(Hc)優(yōu)選為大于或等于2500[Oe]。如果該矯頑力低于2500[Oe]，則不利的是，會降低讀/寫特性尤其是頻率特性，削弱熱起伏特性，并使得所產(chǎn)生的磁性層不適于作為高密度記錄介質(zhì)。
垂直磁性層4的成核場(-Hn)優(yōu)選為大于或等于1000[Oe]。如果該成核場低于1000[Oe]，則不利的是，會使得所產(chǎn)生的磁性層的熱起伏特性不足。
成核場(-Hn)由通過VSM所得的MH曲線中M軸到中點C的距離(Oe)表示，其中點a表示外部磁場在從磁化飽和的狀態(tài)被減弱的過程中到達0的點，點c表示通過在點b延伸MH曲線的切線而形成的線與飽和的磁化相交的點，其中在點b處MH曲線的磁化為0。
順便提及，當點c下降到外部磁場為負的區(qū)域時，成核場(-Hn)取正值(參考圖4)，而當點c下降到外部磁場為正的區(qū)域時成核場(-Hn)取負值(參照圖5)。
在垂直磁性層4中，磁性顆粒的平均顆粒直徑優(yōu)選落入5-15nm的范圍中。該平均顆粒直徑可以通過在TEM(透射電子顯微鏡)下觀察垂直磁性層4并處理所觀察到的圖像而獲得。
垂直磁性層4的厚度優(yōu)選落入5-40nm的范圍中。如果垂直磁性層4的厚度低于上述范圍的下限，則會導致阻礙獲得滿意的再現(xiàn)輸出并降低熱起伏特性。如果垂直磁性層4的厚度超過上述范圍的上限，則不利的是，會擴大垂直磁性層4中的磁性顆粒，增大在記錄和再現(xiàn)操作期間的噪聲，并降低由信噪比所表示的讀/寫特性和記錄特性(OW)。
保護層5可以防止對垂直磁性層4的腐蝕，同時當磁頭接觸該介質(zhì)時防止損壞該記錄介質(zhì)的表面。其可以使用目前本領(lǐng)域所公知的任何材料。例如，可以使用包含C、SiO2和ZrO2的材料。
保護層5的厚度落入1-10nm的范圍，這證明有利于高記錄密度，因為該厚度允許降低頭與介質(zhì)之間的距離。
潤滑層6優(yōu)選在其中包含潤滑劑，例如全氟聚醚、氟化乙醇或者氟化羧基酸。
本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)在非磁性基片1上提供至少取向控制層3，用來控制直接置于其上的層的取向、垂直磁性層4，具有取向基本垂直于非磁性基片1的易磁化軸、以及保護層5，其特征在于，所述垂直磁性層4包括兩個或更多個磁性層，所述磁性層中的至少一個是主要成分為Co、還包含Cr并包含氧化物的磁性層4a，其至少另一個是主要成分為Co、還包含Cr并不包含氧化物的磁性層4b。由于這種結(jié)構(gòu)，有可能獲得一種介質(zhì)，其促進了對磁性顆粒的精細劃分和磁性隔離，在再現(xiàn)過程中顯著地提高了信噪比(S/N)，通過改善成核場(-Hn)提高了熱起伏特性，并具有極好的記錄特性(OW)。
在本發(fā)明的另一個實例中，通過形成如圖6所示的不包含氧化物的磁性層4b、并在其上形成包含氧化物的磁性層4a而構(gòu)成垂直磁性層4。
本發(fā)明允許由三個或更多個磁性層形成垂直磁性層4。例如，可以在包含氧化物的磁性層4a上形成不包含氧化物的磁性層4b-1和4b-2，如圖7所示?；蛘呖梢栽诎趸锏拇判詫?a-1和4a-2上形成不包含氧化物的磁性層4b，如圖8所示。另外，可以在不包含氧化物的磁性層4b-1和4b-2之間和不包含氧化物的磁性層4b-2和4b-3之間插入包含氧化物的磁性層4a-1和4a-2，如圖9所示。尤其是，由于各種磁性材料的組合便于控制和調(diào)節(jié)各種特性，例如熱起伏特性，記錄特性(OW)和信噪比(S/N)，因此由三個或更多個層形成垂直磁性層4尤其有利。
本發(fā)明允許垂直磁性層4具有在每個其組成磁性層之間插入一個的非磁性層。該結(jié)構(gòu)會導致磁性顆粒被擴大，能夠控制顆粒直徑，并因此提高信噪比(S/N)。允許具有在不包含氧化物的磁性層4b-1和4b-2之間插入非磁性層91、并在置于其上的包含氧化物的磁性層4a-1和4a-2之間插入非磁性層92，如圖10所示。
插入垂直磁性層4的組成磁性層之間的非磁性層9優(yōu)選使用具有hcp結(jié)構(gòu)的材料。例如使用CoCr合金或者CoCrX1合金(其中X1表示選自于Pt、Ta、Zr、Re、Ru、Cu、Nb、Ni、Mn、Ge、Si、O、N、W、Mo、Ti、V、Zr和B中的至少一種元素)是有利的。
在垂直磁性層4的組成磁性層之間插入的非磁性層9中的Co含量優(yōu)選落入到30-70原子％的范圍內(nèi)。限定該范圍的原因是由于，具有該Co含量的非磁性層9呈現(xiàn)非磁性特性。
可以使用Ru，Re，Ti、Y、Hf和Zn作為具有hcp結(jié)構(gòu)且用于在垂直磁性層4的組成磁性層之間所插入的非磁性層9的合金。
而且，可以使用其量落入一個范圍中的采用其它結(jié)構(gòu)的金屬或合金，作為在垂直磁性層4的組成磁性層之間所插入的非磁性層9，在所述范圍中，不會削弱磁性層垂直貫穿插入層的結(jié)晶度和取向性?？梢粤信e例如Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Ir、Mo、W、Ta、Nb、V、Bi、Sn、Si、Al、C、B和Cr的元素及其合金作為非磁性層9的材料的實例。尤其是，CrX2合金適于用作Cr合金(其中X2表示選自于Ti、W、Mo、Nb、Ta、Si、Al、B、C和Zc中的一種或多種元素)。在這種情況下，Cr的含量優(yōu)選為大于或等于60原子％。
將被插入在構(gòu)成垂直磁性層4的組成磁性層之間的非磁性層9可以被形成為這樣的結(jié)構(gòu)，其中具有在氧化物、金屬氮化物或金屬碳化物中散布上述合金的金屬顆粒。更有利的是，金屬顆粒具有垂直貫穿非磁性層9的柱狀結(jié)構(gòu)。通過使用包含氧化物的合金材料可以形成該結(jié)構(gòu)?？梢允褂肧iO2、Al2O3、Ta2O5、Cr2O3、MgO、Y2O3和TiO2作為氧化物。使用ALN、Si3N4、TaN、和CrN作為金屬氮化物，以及使用TaC、BC和SiC作為金屬碳化物?？梢粤信eCoCr-SiO2、CoCrPt-Ta2O5、Ru-SiO2、Ru-Si3N4和Pd-TaC作為合金的實例。
根據(jù)合金的量，將被插入在垂直磁性層4的組成磁性層之間的非磁性層9中的氧化物、金屬氮化物或金屬碳化物的含量優(yōu)選為大于或等于4摩爾％且小于或等于12摩爾％。如果在非磁性層9中的氧化物、金屬氮化物或金屬碳化物的含量超過上述上限，則不利的是，使得金屬顆粒將氧化物、金屬氮化物或金屬碳化物作為殘余物保留，削弱金屬顆粒的結(jié)晶度和取向性，不可避免地導致氧化物、金屬氮化物或金屬碳化物沉淀在金屬顆粒的上下方，使得金屬顆粒難以形成垂直貫穿非磁性層9的柱狀結(jié)構(gòu)，且有可能削弱在非磁性層9上所形成的磁性層的結(jié)晶度和取向性。如果在非磁性層9中的氧化物、金屬氮化物或金屬碳化物的含量低于上述下限，則不利的是，會阻礙添加的氧化物、金屬氮化物或金屬碳化物呈現(xiàn)出應有的效果。
非磁性層9的厚度優(yōu)選為小于或等于10nm(更優(yōu)選為小于或等于5nm)，以免在再現(xiàn)過程中在垂直磁性層4中的擴大的磁性顆粒降低信噪比(S/N)、或者避免在磁頭和軟磁性底涂層2之間的增加的距離導致降低記錄特性(OW)和分辨率。
在本發(fā)明的另一個實施例中，為了提高垂直磁性層4的結(jié)晶度和取向性，在取向控制層3和垂直磁性層4之間可以插入中間層8，如圖11所示。
中間層8優(yōu)選以具有hcp結(jié)構(gòu)的材料而形成。有利的是，對于中間層8使用CoCr合金或者CrX1合金(其中X1表示選自于Pt、Ta、Zr、Re、Ru、Cu、Nb，Ni、Mn、Ge、Si、O、N、W、Mo、Ti、V、Zr和B中的一種或多種元素)。
中間層8中的Co含量優(yōu)選落入30-70原子％的范圍內(nèi)。限定該范圍的原因是，當Co含量在該范圍內(nèi)時中間層8保持非磁性特性。
中間層8可以被形成為這樣的結(jié)構(gòu)，其中具有上述散布在氧化物、金屬氮化物或金屬碳化物中的合金的金屬顆粒。更有利的是，金屬顆粒具有垂直貫穿該中間層8的柱狀結(jié)構(gòu)。通過采用該結(jié)構(gòu)，中間層8能夠使用包含氧化物的合金材料?？梢允褂肧iO2、Al2O3、Ta2O5、Cr2O3、MgO、Y2O3和TiO2作為氧化物，使用AlN、Si3N4、TaN、和CrN作為金屬氮化物，以及使用TaC、BC、SiC作為金屬碳化物?？梢粤信eCoCr-SiO2、CoCrPtCo-Ta2O5、CoCrRu-SiO2、CoCrRu-Si3N4和CoCrPt-TaC作為合金的實例。
根據(jù)合金的量，在中間層8中的氧化物、金屬氮化物或金屬碳化物的含量優(yōu)選為大于或等于4摩爾％且小于或等于12摩爾％。如果在中間層8中的氧化物、金屬氮化物或金屬碳化物的含量超過上述上限，則不利的是，使得金屬顆粒將氧化物、金屬氮化物或金屬碳化物作為殘余物保留，削弱金屬顆粒的結(jié)晶度和取向性，不可避免地導致氧化物、金屬氮化物或金屬碳化物在金屬顆粒上下方沉淀，使得金屬顆粒難以形成垂直貫穿中間層8的柱狀結(jié)構(gòu)，并可能削弱在中間層8上形成的磁性層的結(jié)晶度和取向性。如果在中間層8中的氧化物、金屬氮化物或金屬碳化物的含量低于上述下限，則不利的是，會阻礙氧化物、金屬氮化物或金屬碳化物呈現(xiàn)出應有的效果。
中間層8的厚度優(yōu)選為小于或等于20nm(更優(yōu)選為小于或等于10nm)，以免在再現(xiàn)過程中在垂直磁性層4中擴大的磁性顆粒降低信噪比(S/N)、或者避免在磁頭與軟磁性底涂層2之間增加的距離降低記錄特性(OW)和分辨率。
現(xiàn)在，下文將描述制造具有前述結(jié)構(gòu)(圖1的形式)的磁記錄介質(zhì)的方法的一個實例。
為了制造具有上述構(gòu)造的磁記錄介質(zhì)，使用濺射技術(shù)、真空蒸發(fā)技術(shù)或者離子電鍍技術(shù)在非磁性基片1上依次形成軟磁性底涂層2、取向控制層3和垂直磁性層4。之后，優(yōu)選使用等離子CVD技術(shù)、離子束技術(shù)或者濺射技術(shù)形成保護層5。
通過形成包含氧化物的磁性層4a，然后熱處理所形成的層，隨后形成不包含氧化物的磁性層4b，從而形成垂直磁性層4。因此，為了提高磁性顆粒的結(jié)晶度，可以對形成的垂直磁性層4進行退火處理。
使用由例如鋁或者鋁合金的金屬材料所形成的金屬基片作為非磁性基片1。也可以使用由非金屬材料，例如玻璃、陶瓷、硅、碳化硅或碳，所形成的非金屬基片。
眾所周知，玻璃基片是多種的，包括例如無定形玻璃和玻璃陶瓷?？梢允褂猛ㄓ玫拟c鈣玻璃和硅鋁酸鹽玻璃作為無定形玻璃。而可以使用鋰基玻璃陶瓷作為玻璃陶瓷。可以使用主要成分為通用氧化鋁、氮化鋁和氮化硅的燒結(jié)體以及該燒結(jié)體的纖維加固產(chǎn)物作為陶瓷基片。
將通過使用電鍍技術(shù)和濺射技術(shù)在上述金屬基片和非金屬基片的表面上形成NiP層而獲得產(chǎn)物作為非磁性基片1。
非磁性基片具有小于或等于2nm(20)的平均表面粗糙度Ra。這證明是有利的限制，其適于具有較低磁頭浮動的高密度的記錄。
另外，該表面的微小隆起(Wa)小于或等于0.3nm(優(yōu)選小于或等于0.25nm)。這證明是有利的限制，其適于具有較低磁頭浮動的高密度記錄的記錄。端面的倒角部分和側(cè)面部分的至少一部分的平均表面粗糙度Ra等于或小于10nm(優(yōu)選等于或小于9.5nm)。符合該限制有利于磁頭的浮動穩(wěn)定性。例如，作為實際在80μm范圍中的平均表面粗糙度，可以通過利用表面粗糙度測量裝置(由美國KLA-Tencor公司制造，以產(chǎn)品編碼P-12出售)確定微小隆起(Wa)。
必要時，清洗非磁性基片1，并將清洗后的非磁性基片1放置在膜形成裝置的室內(nèi)。
通過DC或者RF磁控管濺射技術(shù)來在非磁性基片1上形成軟磁性底涂層2、取向控制層和垂直磁性層4，所述濺射技術(shù)使用由與相關(guān)層的構(gòu)成材料相同的材料所形成的濺射靶。對于形成相關(guān)膜所需的濺射采用以下條件。將用于膜形成的室內(nèi)的空氣抽出直到真空度達到10-4-10-7帕的范圍內(nèi)一個值。該室容納非磁性基片，然后將Ar氣體引入例如作為濺射氣體，并通過濺射進行放電以促使膜形成。將在該情況下提供的功率設(shè)置在0.1-2kW范圍中的一個值。通過調(diào)節(jié)放電的時間和提供的功率大小，可以獲得具有希望厚度的膜。
優(yōu)選，通過調(diào)節(jié)放電時間和功率大小，獲得厚度在50-400nm范圍內(nèi)的軟磁性底涂層2。
在形成軟磁性底涂層2的過程中，使用由軟磁性材料制成的濺射靶有利于促進軟磁性底涂層的形成?？梢粤信e以下作為軟磁性材料的實例FeCo基合金(例如FeCo、FeCoV)、FiNi基合金(例如FeNi、FeNiMo、FeNiCr和FeNiSi)、FeAl基合金(例如FeAl、FeAlSi、FeAlSiCr、FeAlSiTiRu和FeAlO)、FeCr基合金(例如FeCr、FeCrTi和FeCrCu)、FeTa基合金(FeTa、FeTaC和FeTaN)、FeMg基合金(例如FeMgO)、FeZr基合金(例如FeZrN)、FeC基合金、FeN基合金、FeSi基合金、FeP基合金、FeNb基合金、FeHf基合金、FeB基合金、以及FeALO、FeMgO、FeTaN和FeZrN，其包含大于或等于60原子％的Fe。另外，可以列舉以下作為更優(yōu)選的合金的實例包含大于或等于80原子％Co、包含選自于Zr、Nb、Ta、Cr和Mo中的至少一種元素、并具有無定形結(jié)構(gòu)的CoZr基合金、CoZrNb基合金、CoZrTa基合金、CoZrCr基合金和CoZrMo基合金。
上述的靶是合金靶或者由熔融技術(shù)所制造的燒結(jié)合金靶。
在形成軟磁性底涂層2之后，通過調(diào)節(jié)放電時間和提供的功率大小來形成厚度在0.5-40nm(優(yōu)選為1-20nm)范圍內(nèi)的取向控制層。在形成取向控制層3的過程中，可以列舉Ru基合金、Ni基合金和Co基合金作為用于濺射靶的材料的實例。
接著，形成垂直磁性層4。
首先，通過利用濺射靶的濺射技術(shù)類似地形成包含氧化物的磁性層4a。這里可以列舉以下作為將使用的濺射靶的實例(Co14Cr18Pt)90-(SiO2)10{90摩爾％的金屬復合物，其包含14原子％的Cr含量、18原子％的Pt含量和剩余含量的Co；以及10摩爾％的氧化物復合物，其包含SiO2}、(Co10Cr16Pt)92-(SiO2)8{92摩爾％的金屬復合物，其包含10原子％的Cr含量、16原子％的Pt含量和剩余含量的Co；以及8摩爾％的氧化物復合物，其包含SiO2}、(Co8Cr14Pt4Nb)94-(Cr2O3)6{94摩爾％的金屬復合物，其包含8原子％的Cr含量、14原子％的Pt含量、4原子％的Nb含量和剩余含量的Co；以及6摩爾％的氧化物復合物，其包含Cr2O3}、以及(CoCrPt)-(Ta2O5)、(CoCrPtMo)-(TiO)、(CoCrPtW)-(TiO2)、(CoCrPtB)-(AL2O3)、(CoCrPtTaNd)-(MgO)、(CoCrPtBCu)-(Y2O3)和(CoCrPtRe)-(SiO2)。
根據(jù)Co、Cr和Pt的總量，氧化物的含量優(yōu)選大于或等于3摩爾％且小于或等于12摩爾％。更優(yōu)選，該含量大于或等于5摩爾％且小于或等于10摩爾％。
限定上述在磁性層4a中的氧化物含量的范圍的原因是由于，該特定的含量允許氧化物層圍繞磁性顆粒沉淀、并在形成相關(guān)層中獲得對磁性顆粒的隔離和精細劃分。若氧化物的含量超過上述范圍的上限，則不利的是，使得氧化物作為殘余物存留在磁性顆粒中，削弱磁性顆粒的結(jié)晶度和取向性，不可避免地導致氧化物41在磁性顆粒42的上下方的沉淀，如圖3所示，并因此阻礙磁性顆粒42形成垂直貫穿磁性層4a的柱狀結(jié)構(gòu)(圖2的結(jié)構(gòu))。如果氧化物的含量低于所述范圍的下限，則不利的是，會阻礙對磁性顆粒滿意地分離和精細劃分，因此提高了在記錄和再現(xiàn)操作期間的噪聲，且不能獲得適于高密度記錄的信噪比(S/N)。
磁性層4a優(yōu)選具有在圖2所示的層中所散布的磁性顆粒42。而且，磁性顆粒42優(yōu)選形成垂直貫穿磁性層4a的柱狀結(jié)構(gòu)(圖2的結(jié)構(gòu))。這種結(jié)構(gòu)的形成除了使用上述靶材料以外還需要以下條件。
通過使用由主要成分為Co、還包含至少Cr且包含氧化物的材料所制成的靶來實施濺射膜的形成，準備用于膜形成的室，對其抽空直到真空度達到10-4-10-7帕的范圍內(nèi)的一個值，并將Ar氣體作為濺射氣體引入該室內(nèi)，并操作該室以通過濺射形成膜。將在該情況下提供的功率設(shè)置在0.1-1kW范圍中的一個值。通過調(diào)節(jié)放電時間和提供的功率大小，可以獲得具有希望厚度的膜。
在這種情況下，濺射氣體的壓強優(yōu)選大于或等于3Pa且小于或等于20Pa。優(yōu)選，根據(jù)工藝所允許，將放電功率設(shè)置盡可能小的值，并將膜形成的時間盡量延長。采用這些條件的原因是，它們使得可以將磁性顆粒散布在氧化物中，并使得磁性顆粒易于形成垂直貫穿磁性層4a的柱狀結(jié)構(gòu)。
在形成包含氧化物的磁性層4a的過程中使用氬作為濺射氣體。可選的是，該濺射氣體可以在其中包含氮氣或氧氣或者二者。
可以通過使用包含氬氣和添加氣體的混合氣體、或者通過單獨將混合氣體的組成氣體引入到該室中并在該室內(nèi)將它們混合，來加入氮氣或氧氣或者二者。
根據(jù)氬氣的量，所加入的氮氣或氧氣或二者的量優(yōu)選小于或等于20體積％(尤其優(yōu)選小于或等于10體積％)。如果所加入的氮氣或氧氣的量超過上述限定，則不利的是，削弱了磁性顆粒的結(jié)晶度和取向性，從而可能降低讀/寫特性。
對于所采用的條件，當使用(Co14Cr18Pt)90-(SiO2)10{90摩爾％的金屬復合物，其包含14原子％的Cr含量、18原子％的Pt含量和剩余含量的Co；以及10摩爾％的氧化物復合物，其包含SiO2}用于磁性層4a時，濺射放電功率優(yōu)選為0.4kW，壓強在6-8帕的范圍內(nèi)，并且所加入的氧氣量在1-2體積％的范圍內(nèi)。
在形成磁性層4a期間，可以對非磁性基片1施加負電壓(基片偏壓)。通過施加該負電壓，可以促進對磁性顆粒和氧化物的分離，允許對磁性顆粒較大程度地精細劃分和隔離，并允許獲得更適于高密度記錄的讀/寫特性。
優(yōu)選，所施加的基片偏壓在-100V到-600V的范圍內(nèi)。如果該偏壓超過上述范圍的上限，則不利的是，可能削弱磁性顆粒的結(jié)晶度和取向性。如果該偏壓低于上述范圍的下限，則不利的是，會阻礙該偏壓的使用呈現(xiàn)應有的作用。
接著，同樣通過利用濺射靶的濺射技術(shù)形成不包含氧化物的磁性層4b?？梢粤信e以下作為適于磁性層4b的材料的實例作為CoCr系統(tǒng)的Co16-28Cr{16-28原子％的Cr含量和剩余含量的Co}、作為CoCrTa系統(tǒng)的Co14-30Cr1-4Ta{14-30原子％的Cr含量、1-4％原子的Ta含量和剩余含量的Co}、作為CoCrTaB系統(tǒng)的Co14-26Cr1-5Ta1-4B{14-26原子％的Cr含量、1-5原子％的Ta含量、1-4原子％的B含量和剩余含量的Co }、作為CoCrBNd系統(tǒng)的Co14-30Cr1-5B1-4Nd{14-30原子％的Cr含量、1-5原子％的B含量、1-4原子％的Nd含量和剩余含量的Co}、作為CoCrPtB系統(tǒng)的Co16-24Cr10-18Pt1-6B{16-24原子％的Cr含量、10-18原子％的Pt含量、1-6原子％的B含量和剩余含量的Co}、作為CoCrPtCu系統(tǒng)的Co16-24Cr10-20Pt1-7Cu{16-24原子％的Cr含量、10-20原子％的Pt含量、1-7原子％的Cu含量和剩余含量的Co}、作為CoCrPtTaNd系統(tǒng)的Co16-26Cr10-20Pt1-4Ta1-4Nd{16-26原子％的Cr含量、10-20原子％的Pt含量、1-4原子％的Ta含量、1-4原子％的Nd含量和剩余含量的Co}、作為CoCrPtNb系統(tǒng)的Co16-26Cr8-18Pt1-6Nd{16-26原子％的Cr含量、8-18原子％的Pt含量、1-6原子％的Nd含量和剩余含量的Co}以及C0CrPtBNd、CoCrPtBW、CoCrPtMo、CoCrPtCuRu和CoCrPtRe。
例如，采用以下條件形成磁性層4b。
通過使用由主要成分為Co、還包含至少Cr、并不包含氧化物的材料所制成的靶來實施濺射膜的形成，制備用于膜形成的室，對其抽空直到真空度達到10-4-10-7帕的范圍內(nèi)一個值，且將Ar氣體作為濺射氣體引入該室內(nèi)，并操作該室以通過濺射形成膜。將在該情況下提供的功率設(shè)置在0.1-2kW范圍中的一個值。通過調(diào)節(jié)放電時間和所提供的功率大小，可以獲得具有希望厚度的膜。
在這種情況下，濺射氣體的壓強優(yōu)選為小于或等于20Pa。
在形成不包含氧化物的磁性層4b的期間，使用氬氣作為濺射氣體。可選的是，該濺射氣體可以在其中結(jié)合氮氣或氧氣或者二者。
可以通過使用包含氬氣和添加氣體的混合氣體、或者通過單獨將混合氣體的組成氣體引入到該室中并在該室內(nèi)將它們混合，來加入氮氣或氧氣或者二者。
根據(jù)氬氣的量，所加入的氮氣或氧氣或二者的量優(yōu)選小于或等于20體積％(尤其優(yōu)選小于或等于10體積％)。如果所加入的氮氣或氧氣的量超過上述限定，則不利的是，削弱了磁性顆粒的結(jié)晶度和取向性，從而可能降低讀/寫特性。
可以通過施加熱處理來形成磁性層4b。在真空中進行所述熱處理。
盡管熱處理的溫度不需要特別限定，但是優(yōu)選落入這樣的范圍中，在該范圍中所施加的熱處理不會改變非磁性層1的形狀。例如，當采用無定形玻璃時，溫度優(yōu)選為小于或等于300℃。
通過在加熱狀態(tài)下形成磁性層4b，可以促使在磁性層4b中對Cr的分離，促進對磁性顆粒的更大程度地精細劃分和隔離，從而提高了讀/寫特性。由于采用加熱狀態(tài)非常有利，因此可以在需要的情況下實施。
對于所采用的條件，當使用Co16Cr12Pt4B{16原子％的Cr含量、12原子％的Pt含量、4原子％的B含量和剩余含量的Co}作為磁性層4b時，加熱溫度優(yōu)選落入180℃-220℃的近似范圍中，濺射放電功率小于或等于1kW，壓強在2-5帕的范圍內(nèi)，并不添加氣體。
在形成磁性層4b期間，可以對非磁性基片1施加負電壓(基片偏壓)。通過施加該負電壓，可以促使對磁性顆粒的精細劃分和隔離，并允許獲得更適于高密度記錄的讀/寫特性。
優(yōu)選，所施加的該基片偏壓在-100V到-600V的范圍內(nèi)。如果該偏壓超過上述范圍的上限，則不利的是，可能削弱磁性顆粒的結(jié)晶度和取向性。如果該偏壓低于上述范圍的下限，則不利的是，會阻礙該偏壓的使用呈現(xiàn)應有的作用。
在形成垂直磁性層4之后，通過濺射技術(shù)或等離子體CVD技術(shù)或者這兩個技術(shù)的結(jié)合來形成保護層5，例如主要成分為碳的保護層5。
而且，必要時，可以通過浸漬技術(shù)或者旋涂技術(shù)用基于氟的潤滑劑，例如全氟聚醚，來涂敷保護層，以便生成潤滑層6。
通過本發(fā)明形成的磁記錄介質(zhì)在非磁性基片1上提供至少取向控制層3，用來控制直接形成于其上的層的取向、垂直磁性層4，具有取向基本垂直于非磁性基片1的易磁化軸、以及保護層5，其特征在于，所述垂直磁性層包括兩個或更多個磁性層，所述磁性層中的至少一個是主要成分為Co、還包含Pt且包含氧化物的磁性層4a，以及至少另一個是主要成分為Co、還包含Cr且不包含氧化物的磁性層4b。由于這種結(jié)構(gòu)，可以促進對磁性顆粒的精細劃分和磁性隔離，在再現(xiàn)過程中顯著地提高了信/噪(S/N)比，還增大了成核場(-Hn)，從而提高了熱起伏特性，并獲得具有極好的記錄特性(OW)的介質(zhì)。
圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的磁讀記錄和再現(xiàn)裝置的一個實例的示意圖，圖12(a)示出了整個結(jié)構(gòu)，圖12(b)示出了磁頭。這里所述的磁記錄和再現(xiàn)裝置包括具有如圖1所示結(jié)構(gòu)的磁記錄介質(zhì)10、介質(zhì)驅(qū)動部分11，用于旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動磁記錄介質(zhì)10、磁頭12，用于記錄和再現(xiàn)該磁記錄介質(zhì)10中的信息、磁頭驅(qū)動部分13，用于相對于磁記錄介質(zhì)10移動磁頭12、以及記錄和再現(xiàn)信號處理系統(tǒng)14。該記錄和再現(xiàn)信號處理系統(tǒng)14適于處理來自磁頭12的再現(xiàn)信號，并將處理過的數(shù)據(jù)發(fā)送到外部。可以使用一種以利用巨磁阻(GMR)效應的GMR單元作為再現(xiàn)單元、并適于高密度記錄的頭作為用于本發(fā)明的磁記錄和再現(xiàn)裝置中的磁頭。
根據(jù)上述磁記錄和再現(xiàn)裝置，由于將本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)用于磁記錄介質(zhì)10中，因此可以促進對磁性顆粒的精細劃分和磁性隔離，在再現(xiàn)過程中顯著地提高了信/噪(S/N)比，增大了成核場(-Hn)，因此提高了熱起伏特性，并且可以獲得具有突出記錄特性(OW)的介質(zhì)，實現(xiàn)了一種極好的適于高密度記錄的磁記錄和再現(xiàn)裝置。
實例1將清洗過的玻璃基片1(外部長度為2.5英寸，日本Ohara K.K.制造)裝入DC磁控濺射裝置(由日本ANELVA公司制造，以產(chǎn)品編號C-3010出售)的膜形成室中，并對所述膜形成室抽空直到1×10-5Pa的真空度，然后利用Co4Zr7Nb{4原子％的Zr含量、7原子％的Nb含量、以及剩余含量的Co}靶在小于或等于100℃的基片溫度下進行濺射，以在玻璃基片上形成厚度為100nm的軟磁性底涂層2。通過使用振動系統(tǒng)磁特性測試裝置(VSM)的測試，確定該膜的飽和磁通量密度Bs(T)與膜厚t(nm)的積Bs·t(T·nm)為120(T·nm)。
在上述軟磁性底涂層2上，分別以5nm和20nm的厚度依次沉積Ni40Ta(40原子％的Ta含量，剩余含量的Ni)的靶和Ru的靶，以生成取向控制層3。
在取向控制層上，通過在0.7帕的壓強下濺射而沉積由(Co14Cr18Pt)90-(SiO2)10{90摩爾％的金屬復合物，其包含14原子％的Cr含量、18原子％的Pt含量和剩余含量的Co；以及10摩爾％的氧化物，其由SiO2構(gòu)成}所形成的靶，來形成厚度為10nm的磁性層4a。
接著，通過在3帕的壓強下濺射而沉積由Co16Cr12Pt4B{16原子％的Cr含量、12原子％的Pt含量、4原子％的B含量和剩余含量的Co}所形成的靶，而形成厚度為10nm的磁性層4b。
然后，通過CVD技術(shù)形成厚度為5nm的保護層5。然后，利用浸漬技術(shù)形成由全氟聚醚形成的潤滑層6，從而獲得磁記錄介質(zhì)。
通過使用Kerr效應測試裝置評估這樣獲得的磁記錄介質(zhì)的磁特性，并且測試其矯頑力(Hc)和成核場(-Hn)。
通過利用由GIZIK Co.(美國)制造的讀/寫分析器RWA1632和旋轉(zhuǎn)臺S1701MP確定讀/寫特性。這里所用的磁頭具有寫入單磁性極頭和在再現(xiàn)單元中易于工作的GMR單元。
測試出信噪比為700kFCI的記錄密度。
通過第一次寫入700kFCI的信號來確定記錄特性(OW)，然后疊加116kFCI的信號，利用高頻濾波器提取出高頻分量，然后基于剩余物的比率來評估數(shù)據(jù)寫入能力。
通過在70℃的溫度下進行50kFCI的記錄密度的寫入來確定熱起伏特性，然后根據(jù)(S0-S)×100/(S0×3)計算與在寫入1秒后的再現(xiàn)輸出相關(guān)的輸出衰減率。在該方程中，S0表示在寫入1秒后的再現(xiàn)輸出，以及S表示經(jīng)過1000秒后的再現(xiàn)輸出。該結(jié)果如表1中實例1的那欄所示。
表1-I

表1-II

表1-III

實例2-20按照實例1的步驟制造磁記錄介質(zhì)，而將磁性層4a和磁性層4b改變?yōu)樵诒?中實例2-20的欄中所示的組成和條件。對這些磁記錄介質(zhì)的評估結(jié)果如表1所示。
對比實例1-7按照實例1的步驟制造磁記錄介質(zhì)，而將磁性層4a和磁性層4b改變?yōu)楸?中對比實例1-7的欄中所示的組成的材料。對這些磁記錄介質(zhì)的評估結(jié)果如表1所示。
對比實例8將清洗過的玻璃基片(外部長度2.5英寸，日本Ohara K.K.制造)裝入DC磁控濺射裝置(由日本ANELVA公司制造，以產(chǎn)品編號C-3010出售)的膜形成室中，且將對所述膜形成室抽空直到1×10-5Pa的真空度，然后利用Co4Zr7Nb{4原子％的Zr含量、7原子％的Nb含量、以及剩余含量的Co}靶在小于或等于100℃的基片溫度下進行濺射，以在玻璃基片上形成厚度為100nm的軟磁性底涂層2。通過使用振動系統(tǒng)磁特性測試裝置(VSM)的測試，確定該膜的飽和磁通量密度Bs(T)與膜厚t(nm)的積Bs·t(T·nm)為120(T·nm)。
在上述軟磁性底涂層2上，分別以5nm和20nm的厚度依次沉積Ni40Ta(40原子％的Ta含量，剩余含量的Ni)的靶和Ru的靶，以生成取向控制層3。
在取向控制層3上，通過在8帕的壓強下濺射而沉積由(Co14Cr18Pt)90-(SiO2)10{90摩爾％的金屬復合物，其包含14原子％的Cr含量、18原子％的Pt含量和剩余含量的Co；以及10摩爾％的氧化物，其由SiO2構(gòu)成}所形成的靶，來形成厚度為10nm的磁性層4a。
然后，作為磁性層4b，以0.2nm的Co厚度和0.5nm的Pd厚度交替疊加Co和Pd的靶層，以形成層疊的[Co/Pd]膜。如此層疊的層的數(shù)量為10。濺射壓強為3帕。
然后，通過CVD技術(shù)形成厚度為5nm的保護層5。然后，利用浸漬技術(shù)形成由全氟聚醚形成的潤滑層6，從而獲得磁記錄介質(zhì)。
對比實例9和10按照對比實例8的步驟制造磁記錄介質(zhì)，而將磁性層4b的疊加的膜數(shù)變?yōu)?0。對對比實例9和10的磁記錄介質(zhì)的評估結(jié)果如上面表1所示。
實例21-39按照實例1的步驟制造磁記錄介質(zhì)，而將磁性層4a和磁性層4b改變?yōu)楸?中所示的組成和條件。對實例21-39的磁記錄介質(zhì)的評估結(jié)果如表2所示。
表2-I

表2-II

實例40-41按照實例1的步驟制造磁記錄介質(zhì)，而將垂直磁性層4的結(jié)構(gòu)改變?yōu)槟ば纬傻捻樞?磁性層4b和磁性層4a)。對實例40和41的磁記錄介質(zhì)的評估結(jié)果如表3所示。
表3

實例42-44按照實例1的步驟制造磁記錄介質(zhì)，而將垂直磁性層4的結(jié)構(gòu)改變?yōu)楸?所示的膜形成的順序(磁性層4a，磁性層4b-1和磁性層4b-2)，并將其組成改變?yōu)槿绫?中所示。對實例42-44的磁記錄介質(zhì)的評估結(jié)果如表4所示。
表4

實例46和47按照實例1的步驟制造磁記錄介質(zhì)，而將垂直磁性層4的結(jié)構(gòu)改變?yōu)楸?所示的膜形成的順序(磁性層4b-1，磁性層4a-1，磁性層4b-2，磁性層4a-2和磁性層4b-3)，并將其組成改變?yōu)槿绫?中所示。對實例46和47的磁記錄介質(zhì)的評估結(jié)果如表5所示。
表5

表6

實例48按照實例1的步驟制造磁記錄介質(zhì)，而將垂直磁性層4的結(jié)構(gòu)改變?yōu)楸?所示的膜形成的順序(磁性層4a，磁性層4b-1，非磁性層9，磁性層4b-2)，并將其組成改變?yōu)槿绫?中所示。對實例48的磁記錄介質(zhì)的評估結(jié)果如表7所示。
表7

實例49按照實例1的步驟制造磁記錄介質(zhì)，而將垂直磁性層4的結(jié)構(gòu)改變?yōu)楸?所示的膜形成的順序(磁性層4a-1，非磁性層9，磁性層4a-2和磁性層4b)，并將其組成改變?yōu)槿绫?中所示。對實例49的磁記錄介質(zhì)的評估結(jié)果如表8所示。
表8

實例50-53按照實例1的步驟制造磁記錄介質(zhì)，而將垂直磁性層4的結(jié)構(gòu)改變?yōu)楸?所示的膜形成的順序(磁性層4a-1，非磁性層9，磁性層4a-2和磁性層4b)，并將其組成改變?yōu)槿绫?中所示。對實例50-53的磁記錄介質(zhì)的評估結(jié)果如表9所示。
表9-I

表9-II

表9-III

實例54將清洗過的玻璃基片(外部長度2.5英寸，日本Ohara K.K.制造)裝入DC磁控濺射裝置(由日本ANELVA公司制造，以產(chǎn)品編號C-3010出售)的膜形成室中，且將對所述膜形成室抽空直到1×10-5Pa的真空度，然后利用Co4Zr7Nb{4原子％的Zr含量、7原子％的Nb含量、以及剩余含量的Co}靶在小于或等于100℃的基片溫度下進行濺射，以在玻璃基片上形成厚度為100nm的軟磁性底涂層2。通過使用振動系統(tǒng)磁特性測試裝置(VSM)的測試，確定該膜的飽和磁通量密度Bs(T)與膜厚t(nm)的積Bs·t(T·nm)為120(T·nm)。
在上述軟磁性底涂層2上，利用Ru靶形成厚度為20nm的膜，以生成取向控制層。
在取向控制層3上，在0.7帕的濺射壓強下沉積10nm厚度的由(Co12Cr20Pt)90-(SiO2)10{90摩爾％的金屬復合物，其包含12原子％的Cr含量、20原子％的Pt含量和剩余含量的Co；以及10摩爾％的氧化物，其由SiO2構(gòu)成}靶，以生成磁性層4a。
然后，在3帕的濺射壓強下沉積由Co20Cr13Pt3B{20原子％的Cr含量、13原子％的Pt含量、3原子％的B含量、以及剩余含量的Co}所形成的靶，以形成厚度為10nm的磁性層4b。
隨后，通過CVD技術(shù)形成厚度為5nm的保護層5。然后，利用浸漬技術(shù)形成全氟聚醚的潤滑層6，從而獲得磁記錄介質(zhì)。對實例54的磁記錄介質(zhì)的評估結(jié)果如表10所示。
表10-I

表10-II

實例55-60按照實例54的步驟制造磁記錄介質(zhì)，而將取向控制層的材料改變?yōu)楸?0所示的材料。對實例55-60的磁記錄介質(zhì)的評估結(jié)果如表10所示。
實例61將清洗過的玻璃基片(外部長度2.5英寸，日本Ohara K.K.制造)裝入DC磁控濺射裝置(由日本ANELVA公司制造，以產(chǎn)品編號C-3010出售)的膜形成室中，且將對所述膜形成室抽空直到1×10-5Pa的真空度，然后利用Co4Zr7Nb{4原子％的Zr含量、7原子％的Nb含量、以及剩余含量的Co}靶在小于或等于100℃的基片溫度下進行濺射，以在玻璃基片上形成厚度為100nm的軟磁性底涂層2。通過使用振動系統(tǒng)磁特性測試裝置(VSM)的測試，確定該膜的飽和磁通量密度Bs(T)與膜厚t(nm)的積Bs·t(T·nm)為120(T·nm)。
在上述軟磁性底涂層2上，利用Ru靶形成厚度為20nm的膜，以生成取向控制層。
在取向控制層3上，利用Co35Cr{35原子％的Cr含量和剩余含量的Co}靶形成厚度為2nm的膜，以生成中間層8。
在中間層8上，在0.7帕的濺射壓強下，利用(Co12Cr20Pt)90-(SiO2)10{90摩爾％的金屬復合物，其包含12原子％的Cr含量、20原子％的Pt含量和剩余含量的Co；以及10摩爾％的氧化物，其由SiO2構(gòu)成}靶形成厚度為10nm的磁性層4a。
隨后，在3帕的濺射壓強下，利用由Co20Cr13Pt3B{20原子％的Cr含量、13原子％的Pt含量、3原子％的B含量、以及剩余含量的Co}所形成的靶來形成厚度為10nm的磁性層4b。
然后，通過CVD技術(shù)形成厚度為5nm的保護層5。然后，利用浸漬技術(shù)形成全氟聚醚的潤滑層6，從而獲得磁記錄介質(zhì)。對實例61的磁記錄介質(zhì)的評估結(jié)果如表10所示。
實例62-66按照實例61的步驟制造磁記錄介質(zhì)，而將材料改變?yōu)楸?0中所示的材料。對實例62-66的磁記錄介質(zhì)的評估結(jié)果如表10所示。
實例67-78按照實例1的步驟制造磁記錄介質(zhì)，而將垂直磁性層4的條件，例如材料，所加入的氣體和基片偏壓，改變?yōu)楸?1中所示的條件。對實例67-68的磁記錄介質(zhì)的評估結(jié)果如表11所示。
表11-I

表11-II

表11-III

從對表1中的實例5與對比實例1、2、4、5、6、8、9和10的比較可以看出，在形成根據(jù)本發(fā)明的垂直磁性層4中，由主要成分為Co、還包含Pt并包含氧化物的磁性膜和主要成分為Co、還包含Cr并不包含氧化物的磁性層所構(gòu)成的垂直磁性層4顯示出特有的效果。注意，與只形成包含氧化物的磁性層的對比實例1和2相比，本發(fā)明的實例5很大程度地提高了成核場(-Hn)，且顯示出較好的熱起伏特性和讀/寫特性(S/N比和記錄特性)。
可以從實例5與對比實例6、7、8和9的比較中得知，對于本發(fā)明來說，磁性層4b具有主要成分Co且包含至少Cr是重要的。
可以從實例1與對比實例3的比較中得知，垂直磁性層4的形成需要具有至少一個包含氧化物的層的磁性層。
可以從實例5與9-13的比較中得知，在包含氧化物的磁性層4a中的氧化物含量優(yōu)選大于或等于3摩爾％且小于或等于12摩爾％。
可以從實例5與14-17的比較中得知，在包含氧化物的磁性層4a中的Cr含量優(yōu)選大于或等于6原子％且小于或等于16原子％。
可以從實例5與18-20的比較中得知，在包含氧化物的磁性層4a中的Pt含量優(yōu)選大于或等于10原子％且小于或等于20原子％。
然后，在表2中，可以從實例22-25的比較中得知，在不包含氧化物的磁性層4b中的Cr含量優(yōu)選大于或等于14原子％且小于或等于30原子％。
可以從實例26-30的比較中得知，在不包含氧化物的磁性層4b中的Pt含量優(yōu)選大于或等于8原子％且小于或等于20原子％。
可以從表2中得知，包含氧化物的磁性層4a中的氧化物優(yōu)選為Cr2O3、SiO2、或Ta2O5。而且可以得知，它可以是包含多種氧化物的材料。
可以得知，用于垂直磁性層4的材料除了Co、Cr和Pt以外還可以包含選自于B、Ta、Mo、Cu、Nd、W、Nb、Sm、Tb、Ru和Re中的至少一種元素。
可以從表3中得知，可以將垂直磁性層4構(gòu)成為這樣，使得不包含氧化物的磁性層4b和包含氧化物的磁性層4a以所述的順序依次設(shè)置。
可以從表4、表5和表6中得知，垂直磁性層4可以由三種磁性層構(gòu)成。
可以從表7、表8和表9中得知，可以在垂直磁性層4的任意相鄰組成層之間形成非磁性層9。
還可以得知，垂直磁性層4可以由多個包含氧化物的磁性層組成。
可以從表10中得知，除了采用Ru、Pt和Pd的hcp結(jié)構(gòu)的金屬材料以外，取向控制層3還可以使用包含氧化物、金屬氮化物和金屬碳化物的材料。
還可以得知，可以在取向控制層3和垂直磁性層4之間插入中間層8。
可以從表11中得知，在形成垂直磁性層4期間加入氣體以及基片偏壓提高了特性。
工業(yè)應用性如上所述，本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)，在非磁性基片上提供至少取向控制層3，用來控制直接形成于其上的層的取向、垂直磁性層，具有取向基本垂直于非磁性基片的易磁化軸、以及保護層，其特征在于，所述垂直磁性層包括兩個或更多個磁性層，所述磁性層中的至少一個是主要成分為Co、還包含Pt且包含氧化物的層，并且所述磁性層的至少另一個是主要成分為Co、還包含Cr且不包含氧化物的層。通過這種結(jié)構(gòu)，可以促進對磁性顆粒的精細劃分和磁性隔離，在再現(xiàn)過程中很大程度地提高了信噪比(S/N)，改善了成核場(-Hn)，因此提高了熱起伏特性，并獲得了具有適合的記錄特性(OW)的介質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種磁記錄介質(zhì)，其在非磁性基片上提供至少取向控制層，其用于控制直接形成于其上的層的取向、垂直磁性層，其具有取向基本垂直于所述非磁性基片的易磁化軸、以及保護層，所述介質(zhì)的特征在于，所述垂直磁性層包括兩個或更多個磁性層，所述磁性層中的至少一個是主要成分為Co、還包含Pt且包含氧化物的層，并且所述磁性層中的至少另一個是主要成分為Co、還包含Cr且不包含氧化物的層。
2.如權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì)，其中所述包含氧化物的磁性層具有散布在其中的磁性晶體顆粒，并且所述晶體顆粒以柱狀形式貫穿所述層。
3.如權(quán)利要求1或2所述的磁記錄介質(zhì)，其中所述氧化物是選自于Cr、Si、Ta、Al和Ti中的至少一種非磁性金屬的氧化物。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的磁記錄介質(zhì)，其中所述氧化物是Cr2O3或SiO2。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項所述的磁記錄介質(zhì)，其中所述包含氧化物的磁性層中的氧化物的含量為大于或等于3摩爾％且小于或等于12摩爾％。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項所述的磁記錄介質(zhì)，其中所述包含氧化物的磁性層具有作為主要成分的Co、大于或等于0原子％且小于或等于16原子％的Cr含量、以及大于或等于10原子％且小于或等于25原子％的Pt含量。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項所述的磁記錄介質(zhì)，其中所述包含氧化物的磁性層包含選自于B、Ta、Mo、Cu、Nd、W、Nb、Sm、Tb、Ru和Re中的至少一種元素的氧化物，并且所述至少一種元素的總含量小于或等于8原子％。
8.如權(quán)利要求1-7中任一項所述的磁記錄介質(zhì)，其中所述不包含氧化物的磁性層具有作為主要成分的Co，以及大于或等于14原子％且小于或等于30原子％的Cr含量。
9.如權(quán)利要求1-8中任一項所述的磁記錄介質(zhì)，其中所述不包含氧化物的磁性層具有作為主要成分的Co、大于或等于14原子％且小于或等于30原子％的Cr含量、以及大于或等于8原子％且小于或等于20原子％的Pt含量。
10.如權(quán)利要求1-9中任一項所述的磁記錄介質(zhì)，其中所述不包含氧化物的磁性層包含選自于B、Ta、Mo、Cu、Nd、W、Nb、Sm、Tb、Ru和Re中的至少一種元素，并且所述至少一種元素的總含量小于或等于8原子％。
11.如權(quán)利要求1-10中任一項所述的磁記錄介質(zhì)，其中所述垂直磁性層具有不包含氧化物的磁性層，其被形成在所述包含氧化物的磁性層上。
12.如權(quán)利要求1-11中任一項所述的磁記錄介質(zhì)，其中所述垂直磁性層包含兩個或更多個包含氧化物的層。
13.如權(quán)利要求1-12中任一項所述的磁記錄介質(zhì)，其中所述垂直磁性層包含兩個或更多個不包含氧化物的層。
14.如權(quán)利要求1-13中任一項所述的磁記錄介質(zhì)，其中所述垂直磁性層在所述磁性層之間具有非磁性層。
15.如權(quán)利要求1-14中任一項所述的磁記錄介質(zhì)，其中所述垂直磁性層包括多個磁性層，每個所述磁性層由晶體顆粒構(gòu)成，其中位于上側(cè)的所述晶體顆粒從位于下側(cè)的所述晶體顆粒外延生長。
16.如權(quán)利要求1-15中任一項所述的磁記錄介質(zhì)，其中每個所述磁性層由至少一個晶體顆粒構(gòu)成，并且在構(gòu)成上部磁性層的所述至少一個晶體顆粒從構(gòu)成下部磁性層的所述至少一個晶體顆粒外延生長的期間，第一所述至少一個晶體顆粒與第二所述至少一個晶體顆粒之間的比率是一比一、一比多或多比一。
17.如權(quán)利要求1-16中任一項所述的磁記錄介質(zhì)，其中所述垂直磁性層具有的比率為一比一、一比多或多比一，所述比率為所述包含氧化物的磁性層的至少一個晶體顆粒與所述不包含氧化物的磁性層的至少一個晶體顆粒的比率，并且其中所述位于上側(cè)的至少一個晶體顆粒從所述位于下側(cè)的至少一個晶體顆粒外延生長。
18.一種用于制造磁記錄介質(zhì)的方法，所述介質(zhì)在非磁性基片上提供至少取向控制層，其用于控制直接形成于其上的層的取向、垂直磁性層，其具有取向基本垂直于所述非磁性基片的易磁化軸、以及保護層，所述方法的特征在于，將所述垂直磁性層形成為具有兩個或更多個磁性層，其中所述兩個或更多個磁性層中的至少一個是主要成分為Co、還包含Pt且包含氧化物的層，并且所述兩個或更多個磁性層中的至少另一個是主要成分為Co、還包含Cr且不包含氧化物的層。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述包含氧化物的磁性層具有散布在其中的磁性晶體顆粒，并且所述晶體顆粒以柱狀形式貫穿所述層。
20.如權(quán)利要求18或19所述的方法，其中所述不包含氧化物的磁性層位于所述包含氧化物的磁性層之上。
21.如權(quán)利要求18-20中任一項所述的方法，其中所述垂直磁性層包含兩個或更多個包含氧化物的層。
22.如權(quán)利要求18-21中任一項所述的方法，其中所述垂直磁性層包含兩個或更多個不包含氧化物的層。
23.如權(quán)利要求18-22中任一項所述的方法，其中所述垂直磁性層在所述磁性層之間具有非磁性層。
24.如權(quán)利要求18-23中任一項所述的方法，其中所述垂直磁性層具有的比率為一比一、一比多或多比一，所述比率為所述包含氧化物的磁性層的至少一個晶體顆粒與所述不包含氧化物的磁性層的至少一個晶體顆粒的比率，并且其中所述位于上側(cè)的至少一個晶體顆粒從所述位于下側(cè)的至少一個晶體顆粒外延生長。
25.如權(quán)利要求18-24中任一項所述的方法，其中利用加入氧氣的膜形成氣體來形成所述垂直磁性層。
26.一種磁記錄與再現(xiàn)裝置，其具有磁記錄介質(zhì)和用于在所述磁記錄介質(zhì)中記錄和再現(xiàn)信息的磁頭，所述裝置的特征在于，所述磁記錄介質(zhì)是權(quán)利要求1-17中任一項所述的磁記錄介質(zhì)。
全文摘要
一種磁記錄介質(zhì)，其在非磁性基片1上提供至少取向控制層3，用來控制直接形成于其上的層的取向、垂直磁性層4，具有取向基本垂直于非磁性基片1的易磁化軸、以及保護層5，其特征在于，垂直磁性層4包括兩個或更多個磁性層，所述磁性層中的至少一個是主要成分為Co、還包含Pt且包含氧化物的層4a，并且所述磁性層的至少另一個是主要成分為Co、還包含Cr且不包含氧化物的層4b。
文檔編號G11B5/851GK1802697SQ20048001563
公開日2006年7月12日 申請日期2004年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月7日
發(fā)明者坂脅彰, 清水謙治, 小林一雄, 酒井浩志, 及川壯一, 巖崎剛之, 前田知幸, 中村太 申請人:昭和電工株式會社, 株式會社東芝