專利名稱：磁記錄介質(zhì)和磁記錄設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁記錄介質(zhì)以及裝有磁記錄介質(zhì)的磁記錄設(shè)備，尤其是具有高紀(jì)錄密度的磁記錄介質(zhì)以及磁記錄設(shè)備，比如其中裝有高密度記錄介質(zhì)的硬盤驅(qū)動器。
背景技術(shù)：
硬盤驅(qū)動器(HDD)的應(yīng)用范圍已經(jīng)從最初的與計算機(jī)相關(guān)的應(yīng)用擴(kuò)展到了各種其它應(yīng)用，比如家庭錄像機(jī)和車載導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用等，在其中用作用于記錄和再現(xiàn)信息的磁記錄系統(tǒng)。這種擴(kuò)展是由于硬盤驅(qū)動器除了高記錄容量、低成本的優(yōu)勢之外，還有高數(shù)據(jù)存取速度和高度的數(shù)據(jù)存儲可靠性等優(yōu)勢。隨著HDD應(yīng)用范圍的擴(kuò)展，對具有更大記錄容量的HDD的需求增加了。作為對這種需求的回應(yīng)，通過提高磁記錄介質(zhì)的記錄密度，大容量記錄技術(shù)得到了發(fā)展。
隨著HDD的磁記錄介質(zhì)的記錄密度的提高，用于磁化翻轉(zhuǎn)單元的記錄比特(記錄位)的大小和直徑變得非常小。結(jié)果，對于非常小的磁化翻轉(zhuǎn)單元，明顯地出現(xiàn)由于熱波動而導(dǎo)致的記錄的信號磁化(磁化強(qiáng)度)以及記錄和再現(xiàn)性能的下降現(xiàn)象。另外，由于記錄位下降到非常小的尺寸的結(jié)果，在記錄位之間的邊界區(qū)出現(xiàn)的噪聲信號變得很大，噪聲對信噪比有很大的影響。為了獲得更高的記錄密度，一方面要求獲得記錄的信號磁化強(qiáng)度的熱穩(wěn)定性，另一方面要求獲得在高記錄密度下的低噪聲特性。
為了降低磁記錄介質(zhì)噪聲，迄今為止已經(jīng)制造了尺寸更小的構(gòu)成記錄層的磁性晶粒。例如，廣泛使用的磁記錄介質(zhì)的Co-Cr磁性層的磁性晶粒已經(jīng)變得很小，方法是添加少量的Ta或者B(見日本專利申請公開HEI 11-154321和2003-338029)，并通過在合適的溫度進(jìn)行熱處理來沉淀非磁性Cr(見日本專利申請公開HEI 3-235218和HEI6-259764)。最近，應(yīng)用了一種方法，通過向磁性層添加氧化物比如SiOx，獲得具有所謂的粒狀結(jié)構(gòu)的磁記錄層。在粒狀結(jié)構(gòu)磁性層中，非磁性顆粒邊界材料圍住磁性晶粒(見日本專利申請公開HEI10-92637和2001-56922)。
由于這些方法不足以將磁性層的磁性晶粒變得更小，并且不足以將每一個顆粒從磁性上分開，除了上述方法之外，還應(yīng)用了一種使用具有更小的粒徑的底層的方法來獲得更小的磁性晶粒(例如見日本專利申請公開HEI 10-92637和2000-200410)。
但是，由于底層中的晶粒較小，會出現(xiàn)這樣的問題降低了底層中晶粒的取向度(orientation degree)。隨著晶粒取向度的下降，底層晶粒取向度的降低影響磁性晶粒，導(dǎo)致重寫性能以及記錄和再現(xiàn)特性的信噪比下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是給出對上述問題的一種解決方案。本發(fā)明的目的是提供一種新穎的具有優(yōu)良的重寫性能和信噪比(SNR)的磁記錄介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)較小的平均粒徑，但是不降低晶粒取向度，并提供具有所述記錄介質(zhì)的磁記錄設(shè)備。
發(fā)明人進(jìn)行了各種探索工作，有了下面這些很重要的發(fā)現(xiàn)。這就是，當(dāng)在平均直徑為50nm或者以上、(100)晶面的取向平行于襯底表面的Cu、Ni、Rh或者Pt晶粒底層上形成磁記錄層時，可以實(shí)現(xiàn)類似于底層的良好的結(jié)晶度和取向度，以及非常小的粒徑。在對上述發(fā)現(xiàn)進(jìn)行更為詳細(xì)的工作之后，發(fā)明人完成了本發(fā)明。
本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)包括襯底、形成在襯底上的大粒徑底層、在該底層上的磁記錄層、形成在該磁記錄層上的保護(hù)層，所述大粒徑底層包括選自Cu、Ni、Rh和Pt等的至少一種的晶粒，平均粒徑dc為dc＞＝50nm，晶粒的(100)晶面取向平行于襯底表面。
所述大粒徑底層的晶粒在原子級具有更寬的平坦表面是更好的。試驗(yàn)結(jié)果表明，晶粒的理想平均粒徑是50nm或者更大，更理想的粒經(jīng)是100nm或者更大。沒有晶粒邊界的單晶膜是最為理想的。
大粒徑底層的晶粒最好具有較寬的平坦表面。理想的平均粒徑是50nm或者大于50nm。100nm或者更大的平均粒徑更好。最好是沒有晶粒邊界的單晶膜。即使膜表面不足夠均一，而具有一定程度的粗糙度，當(dāng)膜具有形成膜表面的大部分階梯面時，也可以得到所述膜。
本發(fā)明很能吸引人，因?yàn)榭梢允褂?0nm或者更大的大粒徑底層來獲得小粒徑，而不是使用過去用來獲得小粒徑的方法。實(shí)現(xiàn)小粒徑的機(jī)制目前還不清楚。據(jù)認(rèn)為，根據(jù)本發(fā)明的記錄介質(zhì)的記錄和再現(xiàn)性能的改進(jìn)好像部分地是因?yàn)?，由于?yōu)良的底層結(jié)晶度，總體的膜平坦度(包括保護(hù)層)得到了提高。
另外，本發(fā)明的磁記錄和再現(xiàn)設(shè)備包括上面所描述的磁記錄介質(zhì)，驅(qū)動所述磁記錄介質(zhì)的記錄介質(zhì)驅(qū)動機(jī)構(gòu)，在所述磁記錄介質(zhì)上記錄信息以及從所述磁記錄介質(zhì)再現(xiàn)信息的記錄和再現(xiàn)磁頭機(jī)構(gòu)，驅(qū)動所述記錄和再現(xiàn)磁頭的磁頭驅(qū)動機(jī)構(gòu)，以及處理記錄信號和再現(xiàn)信號的記錄和再現(xiàn)信號處理系統(tǒng)。
本發(fā)明提供了新的手段來獲得具有非常小的磁性晶粒的磁性層，以及用于高密度記錄的、具有優(yōu)良的重寫性能和提高的信噪比的磁記錄介質(zhì)。


圖1簡要圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的磁記錄介質(zhì)的剖面圖；圖2簡要圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，用于磁記錄介質(zhì)的磁性記錄層的俯視圖，其中圖示了按照四方晶格結(jié)構(gòu)的形式排列的磁性晶粒；圖3簡要圖示了四方晶格結(jié)構(gòu)的倒易晶格的環(huán)形圖案的一個例子；圖4簡要圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，包括一個取向控制底層的磁性記錄介質(zhì)的剖視圖；圖5簡要圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例具有中間底層的磁性記錄介質(zhì)的剖視圖；圖6簡要圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，具有軟磁底層的磁性記錄介質(zhì)的剖視圖；圖7簡要圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，具有用于軟磁底層的偏置層的磁性記錄介質(zhì)的剖視圖；圖8簡要圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的磁記錄設(shè)備的立體圖，其中圖示了去除部分部件后的結(jié)構(gòu)；圖9為例1的Cu平均直徑和重寫特性之間的關(guān)系的曲線圖；圖10為例1中氧、碳、氮和硫的總ppm和重寫特性之間的關(guān)系的曲線圖；圖11為例1的每平方厘米的平均磁性晶粒數(shù)與SNR之間的關(guān)系的曲線圖；圖12為例4的NiAl晶粒平均直徑和重寫特性之間的關(guān)系的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1簡要圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的磁記錄介質(zhì)的剖視圖。如圖1所示，在襯底11上設(shè)置從Cu、Ni、Rh和Pt中選擇的至少一種的大粒徑底層12a。在大粒徑層12a中，將晶粒定向?yàn)槭沟妹恳粋€(100)晶面平行于底層的平面，晶粒的平均直徑為50nm或者更大。在所述大晶粒層12a上設(shè)置磁記錄層14，在該磁記錄層14上形成保護(hù)層15。另外，在保護(hù)層15上形成圖中未圖示的潤滑層。
為了促進(jìn)大粒徑底層12a中晶粒的生長，如果必要，可以在進(jìn)行淀積之前、之中或者之后對襯底進(jìn)行熱處理。如果必要，熱處理可以在減壓氣體(比如氫氣)氛圍中進(jìn)行。在這種情況下，少量的氫吸收是允許的。
具有晶面取向到一個方向的晶粒的大粒徑底層12a是理想的，因?yàn)榈讓釉鰪?qiáng)了磁記錄層的磁性顆粒取向?？梢杂肵射線衍射方法來評估取向度。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)大粒徑底層包括以(100)晶面取向的Cu、Rh或者Ni晶粒時，對于磁記錄層獲得了非常小的粒徑。
為了獲得更高的SNR，希望磁性晶粒具有20nm或者更小的平均粒徑，更好的是磁性晶粒具有從7到2nm的平均粒徑。當(dāng)磁性晶粒的平均粒徑大于20nm時，SNR下降得很多，當(dāng)磁性晶粒的平均粒徑小于2nm時，對熱波動的耐久性會受到實(shí)質(zhì)性的損害。對于具有雙磁性層或者多磁性層的磁記錄介質(zhì)來說，要求無論哪一個層具有在上述范圍內(nèi)的平均直徑。
為了增進(jìn)大粒徑底層的晶粒生長，希望被包含在大粒徑底層中的碳、氮和硫原子的數(shù)量盡可能小。希望總量小于10000ppm，更好的是小于1000ppm?？梢裕?，使用奧格(俄歇)電子掃描光譜儀(augerelectron spectroscopy(AES))或者次級離子質(zhì)譜儀(SIM，secondaryion mass spectroscopy)來評估這些原子的數(shù)量。
盡管使用平均起來在粒徑控制層12a的一個晶粒上形成多個晶粒的大粒徑底層，仍然會在磁記錄層14中形成非常小的磁性晶粒。為了獲得較高的SNR，希望磁記錄層14中的磁性晶粒的平均面密度的范圍為1×1012粒/cm2到8×1012粒/cm2。當(dāng)磁性晶粒的平均面密度小于1×1012粒/cm2時，或者當(dāng)平均面密度大于8×1012粒/cm2時，SNR會下降。
發(fā)明人的試驗(yàn)結(jié)果表明，希望磁性晶粒的排列基本上是四方晶格的有序結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫@與無序排列的情況相比，記錄和再現(xiàn)特性的噪聲級別可以大大降低。圖2簡要圖示了在本發(fā)明的一個實(shí)施例的磁記錄介質(zhì)的磁記錄層中，磁性晶粒1為四方晶格排列的結(jié)構(gòu)。
可以通過對磁記錄層14的層面進(jìn)行透射電子顯微鏡(TEM)繪圖儀的圖形處理和分析，來評估磁記錄層14的磁性晶粒1的四方晶格結(jié)構(gòu)排列。使用圖像處理和分析軟件，對磁性晶粒1和晶粒邊界區(qū)域的圖像增加對比度，獲得二值圖像，對該二值圖像進(jìn)行快速傅立葉變換，得到一個頻譜。當(dāng)可以識別出圖3所示的圖案時，基本上可以認(rèn)為磁性晶粒具有四方晶格結(jié)構(gòu)的排列。在實(shí)踐中，可以通過尋找兩種類型的周期性點(diǎn)或者環(huán)(其到中心的距離比是1∶1/ (圖3中的R1和R1/ )，來確認(rèn)所述排列。可以通過對磁記錄層進(jìn)行低能電子衍射并分析衍射圖案來進(jìn)行類似的評估。
如圖4所示，最好提高將大粒徑底層12a中的晶粒的(100)晶面取向的取向控制底層12b設(shè)置在襯底11和大粒徑底層12a之間。
對于用于取向控制底層12b的實(shí)際材料，可以使用基本上選自下述材料中的至少一種NiAl，MnAI，MgO，NiO，TiN，Si和Ge。所述取向控制底層12b不需要設(shè)置得與大粒徑底層12a直接相鄰。
取向控制底層12b的晶粒最好具有(100)取向，因?yàn)樵诖罅降讓?2a中能夠獲得Cu、Rh或者Ni晶粒的更高取向度。
在此例中，取向控制底層12b的晶粒最好有更大的平均直徑，這是因?yàn)榇龠M(jìn)了Cu、Rh或者Ni晶粒的生長。晶粒的理想的平均直徑為50nm或者更大，更理想的晶粒平均直徑是100nm或者更大。最好是沒有晶粒邊界的單晶膜。當(dāng)膜某種程度上不均勻時，只要該膜的大部分階梯面形成膜表面，該膜就可用。
對于本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)，最好是用具有粒狀結(jié)構(gòu)的磁記錄層14。磁記錄層14中的粒狀結(jié)構(gòu)的非磁性顆粒邊界區(qū)域?qū)е麓判跃ЯＶg的交換相互作用下降，從而導(dǎo)致SNR增大。
作為磁記錄層14的材料，可以理想地使用無序合金比如Co-Cr和Co-Pt，有序合金比如Fe-Pt，Co-Pt和Fe-Pd，以及多層膜材料比如Co/Pt和Co/Pd。對于更好的耐熱波動性來說，最好使用這些合金和多層膜材料，因?yàn)檫@些材料具有較高的晶態(tài)各向異性能。可以按照需要通過添加某些添加劑元素比如Cu、B和Cr等，來改善這些合金和多層材料的磁特性。
磁記錄層14可以是雙結(jié)構(gòu)或者更多的多層結(jié)構(gòu)。在這些結(jié)構(gòu)中，如果至少一個多層是粒狀的，即可獲得粒狀結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。
如圖5所示，最好還可以設(shè)置一個中間底層12c，用于控制磁記錄層14的特性。
通過使用一個粒狀結(jié)構(gòu)層作為中間底層12c，可以改善結(jié)晶取向度。除了所述更小的平均晶粒尺寸和更小的粒徑分布之外，借助于得到改善的結(jié)晶取向度，可以提高記錄和再現(xiàn)性能。
對于體現(xiàn)粒狀結(jié)構(gòu)的中間底層12c的非磁性結(jié)晶材料，例如可以使用Pt，Pd，Ir，Ag，Cu，Ru和Rh。最好使用這些金屬材料，這是因?yàn)椋憩F(xiàn)出了與上述磁記錄層14的磁性晶粒的良好晶格匹配，能夠改善磁記錄層14的磁性晶粒的結(jié)晶取向度。
作為構(gòu)成粒狀結(jié)構(gòu)的晶粒邊界區(qū)域的中間底層12c的材料，最好使用化合物比如氧化物、氮化物和碳化物。這些化合物適于構(gòu)成晶粒邊界區(qū)域，這是因?yàn)樗鼈兣c形成上述磁性晶粒的材料不會形成固溶體，容易分離。作為形成所述晶粒邊界區(qū)域的材料，可以使用諸如SiOx，TiOx，CrOx，AlOx，MgOx，TaOx，SiNx，TiNx，AlNx，TaNxSiCx，TiCx和TaCx等化合物。當(dāng)?shù)讓涌傮w上為非磁性時，構(gòu)成所述底層的材料可以包括磁性元素。
當(dāng)本發(fā)明的磁記錄介質(zhì)用作垂直磁記錄介質(zhì)時，可以在大粒徑底層12a和襯底11之間設(shè)置一個軟磁性底層16，如圖6所示。
在上述磁記錄介質(zhì)中設(shè)置所述軟磁性底層16，就形成了所謂的垂直雙層介質(zhì)。軟磁性底層16完成磁頭的部分功能將來自水平通過磁記錄介質(zhì)的單極磁頭的記錄磁場產(chǎn)生的磁通量返回到磁頭。因此，設(shè)置在磁記錄介質(zhì)中的軟磁性底層16起到的作用是獲得具有足夠幅度的、銳利的垂直磁場，提高記錄和再現(xiàn)效率。
例如，可以使用CoZrNb，F(xiàn)eSiAl，F(xiàn)eTaC，CoTaC，NiFe，F(xiàn)e，F(xiàn)eCoB，F(xiàn)eCoN和FeTaN作為所述軟磁性底層16。
如圖7所示，可以在軟磁性層16和襯底11之間設(shè)置一個偏置層17。作為面內(nèi)偏置層，可以應(yīng)用硬磁膜(hard magnet film)和反鐵磁膜等。在軟磁性底層16中容易形成磁疇，磁疇壁產(chǎn)生尖峰狀噪聲。通過在偏置層17的徑向施加一個磁場，并對設(shè)置在偏置層17上的軟磁性底層施加偏置場，可以避免磁疇的形成。所述偏置層17可以是多層結(jié)構(gòu)，其中精細(xì)地分散有各向異性場，以避免形成大的磁疇。
作為構(gòu)成偏置層的材料，可以使用CoCrPt，CoCrPtB，CoCrPtTa，CoCrPtTaNd，CoSm，CoPt，F(xiàn)ePt，CoPtO，CoPtCro，CoPt-SiO2，CoCrPt-SiO2和CoCrPtO-SiO2。
對于襯底11，可以使用玻璃襯底、具有氧化物表面的Al合金襯底或者Si單晶襯底、陶瓷襯底以及塑料襯底。可以使用例如鍍有NiP的上述無機(jī)襯底。
可以在磁記錄層14上形成保護(hù)層15。對于保護(hù)層15，可以使用碳或者類金剛石碳。作為保護(hù)層材料，還可以使用其它材料，比如SiNx，SiOx和CNx。
作為淀積上述每一層的方法，可以使用真空蒸鍍方法、各種濺射方法、分子束外延附生方法、離子束蒸發(fā)方法、激光磨蝕方法以及化學(xué)蒸汽淀積方法。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的磁記錄設(shè)備的立體圖，簡要圖示了部分去除蓋子后的結(jié)構(gòu)。
在圖8中，將本發(fā)明的磁盤81連接到主軸82上，由主軸馬達(dá)(未圖示)以恒定的轉(zhuǎn)速驅(qū)動。浮動塊83具有用于記錄信息的記錄頭和再現(xiàn)記錄的信息的MR磁頭，用于訪問磁盤81的表面，被連接在由薄板形的板簧構(gòu)成的懸臂84的頂部。懸臂84被連接到臂85的一側(cè)，臂85具有一個保持圖中未圖示的驅(qū)動線圈的線圈架。
在臂85的另一側(cè)設(shè)置有音圈馬達(dá)86(一種直線電機(jī))。該音圈馬達(dá)86由一個磁路構(gòu)成，該磁路由繞在臂85的線圈架上的驅(qū)動線圈、永久磁體和相對的磁軛構(gòu)成。
臂85由圖中未圖示的滾珠軸承支承，該滾珠軸承固定在固定軸87的上下兩側(cè)。該臂由音圈馬達(dá)86驅(qū)動而成圓形地擺動。音圈馬達(dá)106控制浮動塊83在磁盤81上的位置。在圖8中，只圖示了部分蓋子88。
下面描述本發(fā)明的一些例子，以進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明。
(例1)將非磁性的2.5英寸玻璃襯底置入ANELVA公司濺射設(shè)備的真空室中。
將該濺射設(shè)備的真空室抽空到1×10-6Pa或者更低壓強(qiáng)，然后使用紅外加熱器將襯底加熱到大約300攝氏度。將每一個襯底的溫度保持在大約300攝氏度，淀積大約200nm的CoZrNb膜作為軟磁性底層，然后淀積大約30nm的Cu膜作為大粒徑底層，然后淀積5nm厚的Fe50Pt50膜作為磁記錄層，并對每一襯底形成5nm的碳膜作為保護(hù)膜。
對于CoZrNb，F(xiàn)e50Pt50和C膜的淀積，將Ar氣壓分別控制到0.7Pa、5Pa和0.7Pa。Cu膜的淀積在0.7Pa Ar-3％H2的氛圍中進(jìn)行。使用DC濺射來進(jìn)行濺射淀積，使用的濺射靶材可以是CoZrNb，F(xiàn)e50Pt50，Cu和C。輸入到靶的功率對于CoZrNb，F(xiàn)e50Pt50和C的淀積被固定在1000W，對于Cu的淀積，功率范圍為100到1000W。
基本上使用相同的淀積工序制備其它的磁記錄介質(zhì)樣品，但是取代上述Cu，分別使用Ni和Rh。使用基本上與上述相同的工序制備分別用Co50Pt50，F(xiàn)e50Pd50和Co70Cr10Pt10取代Fe50Pt50作為磁記錄層的樣品。另外，通過改變靶的輸入功率，制備分別具有各種Cu、Rh和Ni晶粒粒徑的樣品。
在完成這些淀積之后，使用浸涂法，對每一個制備的樣品的保護(hù)層涂覆約1.3nm厚的全氟聚醚(perfluoropolyether(PFPE))潤滑劑，從而完成磁記錄介質(zhì)樣品的制造。
作為比較例，用下述工序制造傳統(tǒng)的垂直磁記錄介質(zhì)。將非磁性的2.5英寸玻璃襯底置入濺射設(shè)備的真空室中。將真空室抽空到1×10-6Pa或者更低壓強(qiáng)，然后使用紅外加熱器將襯底加熱到大約300攝氏度。對每一個襯底淀積200nm的CoZrNb膜作為軟磁性底層，10nm的Ta膜作為籽晶層，20nm的Ru膜作為底層，15nm的Co65-Cr20-Pt14-Ta1作為磁記錄層，以及5nm的保護(hù)層。然后類似于上述例1涂覆潤滑劑。
對于CoZrNb、Ta、Ru和CoCrPtTa膜的淀積，Ar氣壓分別為0.7Pa、0.7Pa、0.7Pa、5Pa和0.7Pa。濺射靶材分別是CoZrNb、Ta、Ru和Co65Cr20Pt14Ta1。用DC濺射進(jìn)行淀積，輸入到靶的功率被固定在1000W。
用具有400kV加速電壓的透射電子顯微鏡(TEM)評估每一種制造出來的樣品的微結(jié)構(gòu)、晶粒直徑和粒度分布。
用使用Cs+的SIMS(次級離子質(zhì)譜法)來評估氧、碳、氮和硫含量。
使用旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)臺來評估每一種磁記錄介質(zhì)的記錄和再現(xiàn)特性(讀寫特性，或者說R/W特性)。所使用的磁頭是0.3微米磁道寬度的單極磁頭和0.2微米磁道寬度的MR磁頭的組合。使用相同的測量條件固定磁頭位置離中心20mm，磁盤轉(zhuǎn)速為4200rpm。作為微商電路(derivative circuit)的輸出，測量微商波形的信噪比(SNRm)，作為磁記錄介質(zhì)的SNR的表征。所測量的信號S用作119kfci線記錄密度的輸出，所測量的噪聲Nm是在716kfci的均方根值。另外，在用250kfci信號重寫之前和之后，對于記錄的119kfci信號，將OW評估為119kfci信號輸出比。
表1圖示了每一種磁記錄介質(zhì)的平均晶粒直徑dMag、OW和SNR的評估結(jié)果。
(表1)

與傳統(tǒng)介質(zhì)相比，例1的每一種磁記錄介質(zhì)表現(xiàn)了較小的平均粒徑，OW和SNR增加。XRD評估表明，除了大直徑顆粒底層的(100)晶面之外，沒有發(fā)現(xiàn)與大粒徑底層有關(guān)的峰，這表明大直徑顆粒底層的所有顆粒都在(100)取向。
圖9圖示了對于Fe50Pt50磁記錄層和Cu大粒徑底層，Cu的平均晶粒直徑dCu和OW之間的關(guān)系。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Cu的平均晶粒直徑為50nm或者更大時，OW得到充分的改善。對于Ni大粒徑底層，以及對于Rh大粒徑底層，獲得了類似的結(jié)果。另外，對于具有Fe50Pt50的每一種樣品，對于Fe50Pd50，以及對于Co70Cr10Pt20磁記錄層，獲得類似的結(jié)果。
圖10圖示了對于具有Fe50Pt50磁記錄層和Cu大粒徑底層的磁記錄介質(zhì)，用SIMS獲得的氧、碳、氮和硫總濃度Cimp與OW之間的關(guān)系。如圖所示，小于1000ppm的Cimp值對于獲得好的OW值來說是理想的。對Co50Pt50、Fe50Pd50以及Co70Cr10Pt20磁記錄層，獲得類似的結(jié)果。
圖11圖示了用TEM觀測獲得的磁記錄介質(zhì)的平均磁晶粒數(shù)量面積密度n和OW之間的關(guān)系。為了獲得更高的SNR值，理想的n值在1×1012粒每平方厘米到8×1012粒每平方厘米。當(dāng)n值在1×1012粒每平方厘米到8×1012粒每平方厘米的范圍時，在一個Cu晶粒上，平均來說保持了多個磁性晶粒。對于Ni和Rh大粒徑底層獲得類似的結(jié)果。另外，對具有Co50Pt50、Fe50Pd50以及Co70Cr10Pt20磁記錄層的樣品獲得類似的結(jié)果。
使用圖像處理和分析軟件″Image-Pro Plus″(Cybernetics Co.，USA)，對每一種磁記錄介質(zhì)的磁記錄層TEM圖像，檢查磁晶粒的有序排列。將每一個磁記錄層的TEM圖像修改為用兩個值表達(dá)的圖案，增加磁晶粒的區(qū)域和其它區(qū)域之間的對比度，然后將所述圖案用FFT轉(zhuǎn)換為倒易晶格圖案，并評估結(jié)果。對于傳統(tǒng)的介質(zhì)樣品，沒有找到有序排列。另一方面，n值的范圍為1×1012粒每平方厘米到8×1012粒每平方厘米、具有Ni、Rh和Cu底層的每一種磁記錄介質(zhì)表現(xiàn)出了粒狀結(jié)構(gòu)的磁記錄層。從對TEM圖像的FFT分析，通過識別出在離中心點(diǎn)的距離方面表現(xiàn)出1∶1/ 的關(guān)系的周期性圖案，確認(rèn)晶粒的基本上四方晶格的排列。
(例2)將非磁性的2.5英寸玻璃襯底置入真空室中，將真空室抽空到1×10-6Pa或者更低壓強(qiáng)，然后對每一個襯底淀積CoZrNb軟磁性底層，然后從真空室取出到環(huán)境大氣中。然后將樣品放入MBE(分子束外延)室，將該室抽空到1×10-9Pa或者更低壓強(qiáng)，然后在真空中對每一個襯底淀積30nm的Cu底層。類似地，使用基本上相同的工序，制造不具有Cu底層而具有Ni淀積底層和Rh淀積底層的樣品。將樣品從所述室中取出到環(huán)境大氣，然后再次置入濺射真空室。將該真空室抽空到2×10-6Pa或者更低壓強(qiáng)。然后使用反向?yàn)R射(reverse sputtering)蝕刻樣品。
使用Co70Cr10Pt20-10mol％SiO2復(fù)合靶對每一個襯底形成5nm厚的Co70Cr10Pt20的磁記錄層。分別淀積分別用Fe50-Pt50、Co50Pt50和Fe50Pd50替換Co70Cr10Pt20、分別用TiO，Al2O3，TiN，AIN和TaN替換SiO2的磁記錄層。使用與例1中所描述的類似的工序，淀積碳保護(hù)層并在每一個襯底上涂覆潤滑層。這樣就準(zhǔn)備了各種磁記錄介質(zhì)樣品。
表2圖示了對于使用Cu大粒徑底層的每一種磁記錄介質(zhì)，SNR和OW值。發(fā)現(xiàn)，具有化合物的復(fù)合物的磁層對于提高SNRm和OW來說是理想的。對于具有Ni和Rh大粒徑底層(而不是Cu)的樣品獲得類似的結(jié)果。復(fù)合了化合物的每一種磁記錄層表現(xiàn)出了粒狀結(jié)構(gòu)，以及磁性晶粒的有序四方晶格結(jié)構(gòu)排列。
(表2)

(例3)使用直到Cu、Ni或者Rh的淀積的、與例1中所示的工序相同的工序，準(zhǔn)備2.5英寸硬盤形狀的非磁性玻璃襯底，并進(jìn)行膜的淀積。在加熱室中，在500攝氏度下，在Ar-3％H2氛圍下對具有上述淀積膜的襯底退火10分鐘。然后使用Pt-10mol％SiO2復(fù)合靶，淀積10nmPt-SiO2，作為中間底層。使用與例2所述相同的制造條件，在Pt-SiO2層上淀積Co70Cr10Pt20-SiO2磁記錄層，以及碳保護(hù)層，并涂覆潤滑層，來制造各種磁記錄介質(zhì)。
另外，分別用Pd，Ir，Ag，Cu，Ru和Rh替換中間底層的Pt，并分別用TiO，Al2O3，TiN，AlN，TaN，TiC和TaC替換SiO2，準(zhǔn)備和使用相應(yīng)的靶，來獲得各種磁記錄介質(zhì)。
另外，淀積分別以Fe50-Pt50、Co50Pt50和Fe50Pd50取代Co70Cr10Pt20-SiO2，分別以Cr2O3，TiO，Al2O3，MgO，Ta2O5，SiN，TiN，AlN，TaN，SiC，TiC和TaC取代SiO2的磁記錄層，對每一種淀積準(zhǔn)備和使用靶。
表3表示了對于使用CoCrPt-SiO2磁記錄層和Cu大粒徑底層的每一種磁記錄介質(zhì)的SNRm和OW值。發(fā)現(xiàn)，使用化合物的復(fù)合物的中間底層作為磁記錄層的底層，SNRm和OW會增大。對于使用Ni和Rh大粒徑底層分別取代Cu底層的磁記錄介質(zhì)，獲得類似的結(jié)果。發(fā)現(xiàn)，每一個磁記錄層和中間底層為粒狀的，對于使用Ni、Cu或者Rh大粒徑底層的每一種磁記錄層，觀察到了磁晶粒的有序四方晶格結(jié)構(gòu)排列的TEM圖案。
(表3)


(例4)使用與例1的工序類似的制造工序，準(zhǔn)備2.5英寸硬盤形狀的非磁性玻璃襯底，對每一個襯底淀積軟磁性底層。然后，準(zhǔn)備和使用NiAl靶，在0.7Pa Ar氛圍下對每一個襯底淀積5nm NiAl層。類似地，分別取代NiAl層淀積MgO，NiO，MnAl，Ge，Si或者TiN層。
將經(jīng)過淀積的襯底從室中取出，進(jìn)行Cu(或者Ni、Rh)膜的MBE淀積。將襯底放回濺射室，將該濺射室抽空到2×10-6Pa或者更低壓強(qiáng)，在室的加熱取中，在Ar-3％H2氛圍下在500攝氏度退火10分鐘。在使用例3所描述的方法對每一個襯底隨后淀積了中間底層、磁記錄層和保護(hù)層，并涂覆了潤滑劑之后，獲得磁記錄介質(zhì)樣品。
表4表示了表示了使用Pt-SiO2中間底層和CoCrPt-SiO2磁記錄層的每一種磁晶粒介質(zhì)樣品的記錄和再現(xiàn)特性。發(fā)現(xiàn)，通過設(shè)置一個取向控制底層，進(jìn)一步提高了SNRm和OW值。對于中間底層和磁記錄層的其它組合，發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果。
圖12圖示了對于使用NiAl作為取向控制底層、Cu作為大粒徑底層、Pt-SiO2作為中間底層以及CoCrPt-SiO2作為記錄層的磁記錄介質(zhì)，NiAl的平均直徑dNiAl和OW之間的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)，通過將NiAl層的平均直徑dNiAl提高到50nm或者超過50nm，進(jìn)一步改善了OW。對于取向控制底層、大粒徑底層、中間底層和磁記錄層的其它組合，獲得了類似的結(jié)果。
(表4)


盡管上面對本發(fā)明的圖示和描述針對的是本發(fā)明的最佳實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員理解，在形式和細(xì)節(jié)上的各種其它變化不會超出本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍。
權(quán)利要求
1.一種磁記錄介質(zhì)，包括襯底；形成在襯底上的大粒徑底層；在該底層上的磁記錄層；以及形成在該磁記錄層上的保護(hù)層；其中，所述大粒徑底層包括選自基本上由Cu、Ni、Rh和Pt構(gòu)成的組中的至少一種的晶粒，平均粒徑dc為dc＞＝50nm，晶粒的(100)晶面取向平行于襯底表面。
2.如權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì)，其中，所述磁記錄層包括的磁性晶粒的平均直徑為dm＜＝20nm。
3.如權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì)，其中，所述大粒徑底層的潔凈度為10000ppm或者更小，所述潔凈度是包括氧、碳、氮和硫的原子總數(shù)。
4.如權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì)，其中，所述磁記錄層中的磁晶粒中，多個磁晶粒被保持在所述大粒徑底層的一個晶粒上，平均面密度為1×1012粒每平方厘米到8×1012粒每平方厘米。
5.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)包括排列為四方晶格結(jié)構(gòu)形式的磁性晶粒。
6.如權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì)，其中，所述磁記錄層包括粒狀結(jié)構(gòu)，該粒狀結(jié)構(gòu)具有磁性晶粒和包圍每一個磁性晶粒的晶粒邊界區(qū)域。
7.如權(quán)利要求1所述的磁記錄介質(zhì)，其中，所述磁記錄層包括選自基本上由Co-Cr，Co-Pt，F(xiàn)e-Pt和Fe-Pd構(gòu)成的組中的至少一種的磁性晶粒。
8.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)還包括一個粒狀結(jié)構(gòu)中間底層，其包括非磁性晶粒和包圍每一個非磁性晶粒的晶粒邊界區(qū)域，該粒狀結(jié)構(gòu)中間底層被設(shè)置在所述大粒徑底層和所述磁記錄層之間。
9.如權(quán)利要求8所述的磁記錄介質(zhì)，其中，所述粒狀結(jié)構(gòu)中間底層包括從基本上由Pt，Pd，Ir，Ag，Cu，Ru和Rh構(gòu)成的組中選擇的至少一種的非磁性晶粒。
10.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)包括設(shè)置在所述大粒徑底層和襯底之間的，具有軟磁特性的軟磁性底層。
11.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)包括在所述底層和所述軟磁性底層之間的一個晶粒取向控制底層，其主要化學(xué)組成為從基本上由NiAl，MnAl，MgO，NiO，TiN，Si和Ge構(gòu)成的組中選擇的至少一種。
12.如權(quán)利要求11所述的磁記錄介質(zhì)，其中，所述晶粒取向控制底層包括平均粒徑do＞＝50nm的晶粒，晶粒的(100)晶面的取向平行于襯底表面。
13.一種磁記錄和再現(xiàn)設(shè)備，包括磁記錄介質(zhì)，包括襯底；形成在襯底上的大粒徑底層；在該底層上的磁記錄層；以及形成在該磁記錄層上的保護(hù)層；其中，所述大粒徑底層包括選自基本上由Cu、Ni、Rh和Pt構(gòu)成的組中的至少一種的晶粒，平均粒徑為dc＞＝50nm，晶粒的(100)晶面取向平行于襯底表面；驅(qū)動所述磁記錄介質(zhì)的記錄介質(zhì)驅(qū)動機(jī)構(gòu)；在所述磁記錄介質(zhì)上記錄信息以及從所述磁記錄介質(zhì)再現(xiàn)信息的記錄和再現(xiàn)磁頭機(jī)構(gòu)；驅(qū)動所述記錄和再現(xiàn)磁頭的磁頭驅(qū)動機(jī)構(gòu)，以及處理記錄信號和再現(xiàn)信號的記錄和再現(xiàn)信號處理系統(tǒng)。
14.如權(quán)利要求13所述的磁記錄和再現(xiàn)設(shè)備，其中，所述記錄和再現(xiàn)磁頭機(jī)構(gòu)包括單極磁頭。
全文摘要
本發(fā)明涉及磁記錄介質(zhì)和磁記錄設(shè)備。在襯底上形成一個大粒徑底層，其包括選自Cu、Ni或者Rh中的至少一種，具有大于或等于50nm的較大的平均直徑的晶粒，(100)晶面的取向平行于襯底表面。然后，在該底層上淀積磁記錄層。帶有這種結(jié)構(gòu)的磁記錄介質(zhì)在磁性層中表現(xiàn)出了非常小的磁性晶粒，在高紀(jì)錄密度下具有優(yōu)良的重寫性能和信噪比。
文檔編號G11B5/65GK1674101SQ200510059290
公開日2005年9月28日 申請日期2005年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月25日
發(fā)明者前田知幸, 喜喜津哲, 及川壯一, 巖崎剛之 申請人:株式會社東芝