專利名稱：磁性記錄媒體及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁性記錄媒體及其制作方法，尤其是一種具高磁記錄密度的磁性記錄媒體及其制作方法。
背景技術(shù)：
目前，磁性記錄媒體可分為水平磁性記錄媒體、垂直磁性記錄媒體及混合式磁性記錄媒體，其廣泛應(yīng)用于個(gè)人計(jì)算機(jī)及工作站。更高容量，更低價(jià)格以及超低噪聲的磁性記錄媒體長(zhǎng)久以來一直是一重要的課題。
現(xiàn)有的磁性記錄媒體為多磁區(qū)晶粒(Multi-Domain Crystal)的集合體。對(duì)于多磁區(qū)晶粒，其具有較大的磁壁能量(Domain Wall Energy)，其總能量Emulti為其靜磁能Ems1與磁壁能量Ewall之和，而該磁壁能量Ewall＝r×L/D，其中，r為單位面積的磁壁能量，L為磁性晶粒的長(zhǎng)度，D為磁性晶粒的寬度；因此Emulti＝Ems1+Ewall＝1.7Ms2×D+r×L/D，其中Ms為磁性晶粒的飽和磁矩(SaturationMagnetization Moment)。對(duì)于多磁區(qū)晶粒，為使多磁區(qū)晶粒穩(wěn)定，上述總能量計(jì)算公式應(yīng)滿足條件∂Emulti∂D=0,]]>因此可計(jì)算得Emulti=2×1.7×Ms2×r×L.]]>而當(dāng)磁性粒子的尺寸達(dá)到納米級(jí)時(shí)，磁性記錄媒體則為單磁區(qū)晶粒(Single Domain Crystal)的集合體，由于單磁區(qū)晶粒的磁壁能量為零，單磁區(qū)晶粒的總能量Esin gle僅等于其靜磁能Ems2，即Esin gle＝Ems2＝2π×Ms2×L。
通過比較Emulti與Esin gle的大小，可以得知單磁區(qū)晶粒的總能量較多磁區(qū)晶粒的總能量大；因此，單磁區(qū)晶粒的矯頑力較多磁區(qū)晶粒的矯頑力大，進(jìn)而可使得磁記錄位的尺寸愈小，其可獲得更高的磁存儲(chǔ)密度。
然而，由于目前采用的磁性記錄媒體，大多是通過濺射沉積鐵磁粒子而形成的鐵磁層，該鐵磁層中的磁性粒子呈連續(xù)分布狀態(tài)；當(dāng)該磁性粒子的尺寸不斷減小時(shí)，甚至達(dá)到單磁區(qū)尺寸，鐵磁層中的磁性粒子間因缺乏足夠的間隔，磁性粒子間的磁交換耦合(Exchange Coupling)過強(qiáng)，從而導(dǎo)致噪聲過多以致讀取失敗。并且，晶粒尺寸的減小，將導(dǎo)致與晶粒體積相關(guān)的磁各向異性能的減小，進(jìn)而導(dǎo)致磁性記錄媒體的熱穩(wěn)定性差，也會(huì)導(dǎo)致存取失敗。因此，當(dāng)前的磁性記錄媒體的磁晶粒子的尺寸不能過小，從而導(dǎo)致其磁記錄密度難以進(jìn)一步提升，以滿足更高存儲(chǔ)容量之需求。
有鑒于此，有必要提供一磁性記錄媒體，其可具有高磁記錄密度、超低媒體噪聲及高熱穩(wěn)定性等特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容下面將以若干實(shí)施例說明一種磁性記錄媒體及其制作方法，其可具有高記錄密度、超低媒體噪聲、高熱穩(wěn)定性之特點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)上述內(nèi)容，提供一種磁性記錄媒體，其包括一非磁性基底；一位于該非磁性基底上的反鐵磁層；及一位于該反鐵磁層上的磁記錄層，其中，所述磁記錄層包含大量基本直立在該反鐵磁層上的碳納米管，且該碳納米管內(nèi)部含有磁性粒子。
所述非磁性基底包括玻璃基底及NiP/Al基底。
所述反鐵磁層的材質(zhì)為鈷氧化物、鎳氧化物、鉻氧化物、或鐵氧化物。
所述反鐵磁層的厚度為50nm～200nm。
所述碳納米管包括單壁碳納米管、多壁碳納米管、或其混合。
所述碳納米管的壁厚為2nm～20nm。
所述碳納米管的內(nèi)徑為5nm～50nm。
所述碳納米管的高度為10nm～100nm。
優(yōu)選的，所述碳納米管的高度為10nm～50nm。
所述磁性粒子的高度為10nm～100nm。
優(yōu)選的，所述磁性粒子的高度為10nm～50nm。
所述磁性粒子包括單磁區(qū)鐵磁粒子。
優(yōu)選的，所述單磁區(qū)鐵磁粒子包括CoCr單磁區(qū)晶粒、CoX單磁區(qū)晶粒、CoCrY單磁區(qū)晶粒及CoCrYZ單磁區(qū)晶粒，其中，X代表Ni、P及Fe，Y代表Ta、Pt、Pd及Mo，Z代表N、O、P及Ar。
以及，提供一種磁性記錄媒體的制作方法，其包括以下步驟提供一非磁性基底；
在上述非磁性基底上形成一反鐵磁層；以上述反鐵磁層作為催化劑層，在其上形成大量碳納米管；在上述碳納米管內(nèi)形成磁性粒子，該磁性粒子的粒徑與碳納米管的內(nèi)徑相匹配。
所述反鐵磁層的形成方法包括蒸鍍法及反應(yīng)氣體濺射沉積法。
所述碳納米管的形成方法包括化學(xué)氣相沉積法。
優(yōu)選的，所述化學(xué)氣相沉積法包括熱化學(xué)氣相沉積法、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法及微波輔助等離子體化學(xué)氣相沉積法。
所述在碳納米管內(nèi)形成磁性粒子的方法包括無電鍍法(ElectrolessPlating)、直流磁控濺射法及射頻濺射法。
所述非磁性基底包括玻璃基底及NiP/Al基底。
所述反鐵磁層的材質(zhì)為鈷氧化物、鎳氧化物、鉻氧化物、或鐵氧化物。
所述磁性粒子包括單磁區(qū)鐵磁粒子。
優(yōu)選的，所述單磁區(qū)鐵磁粒子包括CoCr單磁區(qū)晶粒、CoX單磁區(qū)晶粒、CoCrY單磁區(qū)晶粒及CoCrYZ單磁區(qū)晶粒，其中，X代表Ni、P及Fe，Y代表Ta、Pt、Pd及Mo，Z代表N、O、P及Ar。
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本技術(shù)方案所提供的磁性記錄媒體，其通過大量分立且端部基本相互平齊的內(nèi)含磁性粒子的碳納米管形成磁記錄層，因此該磁性記錄媒體的磁記錄密度更高，其密度可達(dá)1000Gbits/in2及以上；且，碳納米管的管壁使各個(gè)磁性粒子相互分離，有利于抑制該磁性記錄媒體中相鄰記錄位間的交換耦合(Exchange-Coupling)而產(chǎn)生的媒體噪聲；在該磁性記錄媒體的磁記錄層與非磁性基底間設(shè)置一反鐵磁層，其可通過磁記錄層與該反鐵磁層的耦合作用來提升該磁性記錄媒體的熱穩(wěn)定性；另外，由于碳納米管具有較佳的機(jī)械性能及熱性能，故無須在磁記錄層的上表面形成一保護(hù)層。

圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例非磁性基底的剖面示意圖。
圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例在非磁性基底上形成有反鐵磁層的剖面示意圖。
圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例在反鐵磁層上生長(zhǎng)有碳納米管的剖面示意圖。
圖4是本發(fā)明第一實(shí)施例在碳納米管內(nèi)形成磁性粒子而形成的磁性記錄媒體的剖面示意圖。
具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
參見圖4，本發(fā)明第一實(shí)施例提供一磁性記錄媒體10，其包括一非磁性基底1，一形成在磁性基底1上的反鐵磁層2，一位于反鐵磁層2上的磁記錄層3。
其中，非磁性基底1可選用玻璃基底，或表面形成有磷化鎳膜層的鋁基底(NiP/Al基底)等，本實(shí)施例中選用玻璃基底作為非磁性基底1。
反鐵磁層2的材質(zhì)可選用鈷氧化物、鎳氧化物、鉻氧化物及鐵氧化物；本實(shí)施例中選用鈷氧化物作為反鐵磁層的材質(zhì)。該反鐵磁層2的厚度可為50nm～200nm。
磁記錄層3包含大量?jī)?nèi)部含有磁性粒子32的碳納米管31，其厚度取決于碳納米管31的高度。該大量碳納米管31基本相互平行且基本直立排列在反鐵磁層2上，其兩端基本相互平齊以獲取一平整的磁記錄層上表面。碳納米管31的高度可為10nm～100nm，優(yōu)選的，其高度為10nm～50nm。碳納米管31可為單壁碳納米管、多壁碳納米管、或其混合，其管壁310的厚度為2nm～20nm，碳納米管31的內(nèi)徑為5nm～50nm；本實(shí)施例中選用單壁碳納米管。磁性粒子32的粒徑與碳納米管31的內(nèi)徑相匹配，其粒徑的范圍為5nm～50nm；該磁性粒子32可選用CoCr單磁區(qū)晶粒、CoX單磁區(qū)晶粒、CoCrY單磁區(qū)晶粒及CoCrYZ單磁區(qū)晶粒等單磁區(qū)鐵磁粒子，其中，X代表Ni、P及Fe，Y代表Ta、Pt、Pd及Mo，Z代表N、O、P及Ar；本實(shí)施例選用CoCr單磁區(qū)晶粒。
該磁性記錄媒體10可為水平磁性記錄媒體、垂直磁性記錄媒體、或混合式磁性記錄媒體。在該磁性記錄媒體10中，碳納米管31的管壁310作為磁性粒子32的晶粒分離邊界，單個(gè)內(nèi)部含有磁性粒子32的碳納米管31作為一個(gè)磁記錄位，其可有效抑制因相鄰磁記錄位間的交換耦合作用產(chǎn)生的媒體噪聲；且每個(gè)磁記錄位的大小為碳納米管31的管壁310厚度與磁性粒子32的粒徑大小之和，即單個(gè)磁記錄位的大小范圍為9nm～90nm；因此，其使得整個(gè)磁性記錄媒體10的磁記錄密度可達(dá)1000Gbits/in2(十億位每平方英寸)及以上；當(dāng)磁記錄位的大小為10nm時(shí)，其磁記錄密度甚至可達(dá)2500Gbits/in2。并且，由于非磁性基底1與磁記錄層3之間反鐵磁層2的存在，其可通過反磁鐵層與磁記錄層間的磁耦合作用，達(dá)成磁性記錄媒體10的高熱穩(wěn)定性。另外，由于碳納米管31具有較佳的機(jī)械性能及熱性能，磁記錄層3具有較佳的抗磨損性能，故無須在磁記錄層3上形成一保護(hù)層，進(jìn)而可使得讀/寫磁頭直接與磁記錄層3接觸，提高磁性記錄媒體的空間利用率。
下面將詳細(xì)描述上述磁性記錄媒體的制作方法。
參見圖1～圖4，該磁性記錄媒體10的制作方法，其包括以下步驟首先，提供一非磁性基底1，該非磁性基底1可選用玻璃基底，或表面形成有磷化鎳膜層的鋁基底(NiP/Al基底)等，本實(shí)施例中選用玻璃基底作為非磁性基底1。
接著，在上述玻璃非磁性基底1上形成一反鐵磁層2。該反鐵磁層2的材質(zhì)可選用鈷氧化物、鎳氧化物、鉻氧化物及鐵氧化物等。該反鐵磁層2可采用蒸鍍法及反應(yīng)氣體濺射沉積法等方法形成；本實(shí)施例中采用反應(yīng)氣體濺射沉積法，將上述玻璃非磁性基底1置于一真空腔室，并向該真空腔室連續(xù)充入保護(hù)氣體氬氣及反應(yīng)氣體氧氣；采用激光束轟擊置于該真空腔室的鈷基靶材，進(jìn)而在上述玻璃非磁性基底1上形成一鈷氧化合物層，該鈷氧化合物層的厚度可通過控制沉積時(shí)間來控制，可選為50nm～200nm。
然后，將上述反鐵磁層2作為催化劑層，在其上形成大量碳納米管31。具體步驟為以上述由鈷氧化合物形成的反鐵磁層2作為催化劑層，采用熱化學(xué)氣相沉積法、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法或微波輔助等離子體化學(xué)氣相沉積法等化學(xué)氣相沉積法在反鐵磁層2上生長(zhǎng)出基本相互平行排列且基本直立的大量碳納米管31；通過其生長(zhǎng)條件的控制，可使該大量碳納米管31為單壁碳納米管、多壁碳納米管、或兩者的混合，本實(shí)施例中為單壁碳納米管；且該大量碳納米管31的內(nèi)徑大小為5nm～50nm；其高度為10nm～100nm，優(yōu)選的，其高度為10nm～50nm；其管壁310的厚度范圍為2nm～20nm；該大量碳納米管31中各相鄰碳納米管的兩端部基本相互平齊，以獲取一較平滑的磁記錄層上表面。
最后，在上述碳納米管內(nèi)形成磁性粒子，該磁性粒子的粒徑與碳納米管的內(nèi)徑相匹配。具體步驟為采用無電鍍法、直流磁控濺射法或射頻濺射法等方法，在上述大量碳納米管31內(nèi)生長(zhǎng)出粒徑與該大量碳納米管31的內(nèi)徑相匹配的單磁區(qū)磁性粒子32，以充填碳納米管31，進(jìn)而獲得一磁性記錄媒體10。其中，單磁區(qū)磁性粒子32可為CoCr單磁區(qū)晶粒、CoX單磁區(qū)晶粒、CoCrY單磁區(qū)晶粒及CoCrYZ單磁區(qū)晶粒等，其中，X代表Ni、P及Fe，Y代表Ta、Pt、Pd及Mo，Z代表N、O、P及Ar。由碳納米管31的內(nèi)徑范圍為5nm～50nm；高度為10nm～100nm，優(yōu)選為10nm～50nm；因此，磁性粒子32的粒徑范圍為5nm～50nm；磁性粒子32的高度不高于碳納米管32，其范圍為10nm～100nm，優(yōu)選為10nm～50nm。
另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化，如適當(dāng)變更反鐵磁層或磁性粒子的種類、采用其它方法形成反鐵磁層、采用其它方法生長(zhǎng)碳納米管、采用其它方法在碳納米管中形成磁性粒子等等設(shè)計(jì)以用于本發(fā)明；只要其不偏離本發(fā)明的技術(shù)效果均可。這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種磁性記錄媒體，其包括一非磁性基底；一位于該非磁性基底上的反鐵磁層；及一位于該反鐵磁層上的磁記錄層；其特征在于，所述磁記錄層包含大量基本直立在該反鐵磁層上的碳納米管，且該碳納米管內(nèi)部含有磁性粒子。
2.如權(quán)利要求1所述的磁性記錄媒體，其特征在于所述非磁性基底包括玻璃基底及NiP/Al基底。
3.如權(quán)利要求1所述的磁性記錄媒體，其特征在于所述反鐵磁層的材質(zhì)為鈷氧化物、鎳氧化物、鉻氧化物、或鐵氧化物。
4.如權(quán)利要求1所述的磁性記錄媒體，其特征在于所述反鐵磁層的厚度為50nm～200nm。
5.如權(quán)利要求1所述的磁性記錄媒體，其特征在于所述碳納米管包括單壁碳納米管、多壁碳納米管、或其混合。
6.如權(quán)利要求1所述的磁性記錄媒體，其特征在于所述碳納米管的壁厚為2nm～20nm。
7.如權(quán)利要求1所述的磁性記錄媒體，其特征在于所述碳納米管的內(nèi)徑為5nm～50nm。
8.如權(quán)利要求1所述的磁性記錄媒體，其特征在于所述碳納米管的高度為10nm～100nm。
9.如權(quán)利要求8所述的磁性記錄媒體，其特征在于所述碳納米管的高度為10nm～50nm。
10.如權(quán)利要求8所述的磁性記錄媒體，其特征在于所述磁性粒子的高度為10nm～100nm。
11.如權(quán)利要求9所述的磁性記錄媒體，其特征在于所述磁性粒子的高度為10nm～50nm。
12.如權(quán)利要求1所述的磁性記錄媒體，其特征在于所述磁性粒子包括單磁區(qū)鐵磁粒子。
13.如權(quán)利要求12所述的磁性記錄媒體，其特征在于所述單磁區(qū)鐵磁粒子包括CoCr單磁區(qū)晶粒、CoX單磁區(qū)晶粒、CoCrY單磁區(qū)晶粒及CoCrYZ單磁區(qū)晶粒，其中，X代表Ni、P及Fe，Y代表Ta、Pt、Pd及Mo，Z代表N、O、P及Ar。
14.一種磁性記錄媒體的制作方法，其包括以下步驟提供一非磁性基底；在上述非磁性基底上形成一反鐵磁層；以上述反鐵磁層作為催化劑層，在其上形成大量碳納米管；在上述碳納米管內(nèi)形成磁性粒子，該磁性粒子的粒徑與碳納米管的內(nèi)徑相匹配。
15.如權(quán)利要求14所述的磁性記錄媒體的制作方法，其特征在于所述反鐵磁層的形成方法包括蒸鍍法及反應(yīng)氣體濺射沉積法。
16.如權(quán)利要求14所述的磁性記錄媒體的制作方法，其特征在于所述碳納米管的形成方法包括化學(xué)氣相沉積法。
17.如權(quán)利要求16所述的磁性記錄媒體的制作方法，其特征在于所述化學(xué)氣相沉積法包括熱化學(xué)氣相沉積法、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法及微波輔助等離子體化學(xué)氣相沉積法。
18.如權(quán)利要求14所述的磁性記錄媒體的制作方法，其特征在于所述在碳納米管內(nèi)形成磁性粒子的方法包括無電鍍法、直流磁控濺射法及射頻濺射法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種磁性記錄媒體，其包括一非磁性基底；一位于該非磁性基底上的反鐵磁層；及一位于該反鐵磁層上的磁記錄層，其中，所述磁記錄層包含大量基本直立在該反鐵磁層上的碳納米管，且該碳納米管內(nèi)部含有磁性粒子。本發(fā)明通過碳納米管的管壁使各個(gè)磁性粒子相互分離，其可具有高磁記錄密度，超低媒體噪聲；并且，反鐵磁層的設(shè)置可使其具有高熱穩(wěn)定性。本發(fā)明還提供該磁性記錄媒體的制作方法。
文檔編號(hào)G11B5/84GK1862667SQ200510034648
公開日2006年11月15日 申請(qǐng)日期2005年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月13日
發(fā)明者陳杰良 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司