專(zhuān)利名稱(chēng)：垂直磁記錄介質(zhì)和磁記錄/再現(xiàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于例如使用磁記錄技術(shù)的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中的垂直磁記錄介質(zhì)和使用其的磁記錄/再現(xiàn)裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)大容量硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器受到需求，隨著記錄密度增加，介質(zhì)噪聲的增加正成為一個(gè)問(wèn)題。介質(zhì)噪聲的主要原因可能是位邊界(bitboundary)中的之字形磁疇壁。即，位(bit)形狀由諸如頭的寫(xiě)入磁場(chǎng)和形成介質(zhì)的磁晶粒(crystal grain)的大小的各種因素決定。介質(zhì)噪聲的產(chǎn)生主要因?yàn)槲贿吔绲男纬晌恢糜捎诰Я３叽绲淖兓淮_定。為了減少噪聲，必須使記錄位邊界的不勻性盡可能地低。為了降低記錄位邊界的不勻性，可以減小形成磁記錄層的磁晶粒的尺寸。
但是，如果磁晶粒的尺寸的減小，磁記錄層的熱衰減抗力(thermaldecay resistance)同時(shí)降低。為了在保持磁晶粒的熱衰減抗力的同時(shí)減小記錄位邊界的不勻性，使晶粒直徑分布均勻是有效的。但是，很難在晶粒的晶粒直徑被保持為目前水平的約10nm或更小的同時(shí)使晶粒直徑分布均勻。
并且，如果為了使磁晶粒的尺寸減小而將形成用于將磁晶粒分開(kāi)的晶界區(qū)的材料添加到磁記錄層中，那么磁晶粒的排列(alignment)會(huì)由于形成晶界區(qū)的材料的擴(kuò)散而變差。因此，為了改善磁晶粒的排列，必須增加底層(underlayer)或磁記錄層的膜厚。特別是在雙層垂直磁記錄介質(zhì)中，這會(huì)增加磁記錄頭和用于使磁頭磁場(chǎng)回流(reflux)的軟磁襯層(soft magnetic backing layer)之間的距離，并使來(lái)自磁頭的有效磁場(chǎng)弱化(產(chǎn)生間隔損失)，由此使垂直磁記錄介質(zhì)的記錄/再現(xiàn)特性變差。因此，為了使磁晶粒小而且均勻，必須減小磁記錄層的膜厚并改善磁晶粒的結(jié)晶性。
作為在諸如單電子晶體管和單電子存儲(chǔ)器的量子電子器件的場(chǎng)中得到精細(xì)均勻膜的技術(shù)，公開(kāi)了從Al和Si制成精細(xì)均勻納米結(jié)構(gòu)的技術(shù)。在該技術(shù)中，在襯底上形成擇優(yōu)生長(zhǎng)的Al的規(guī)則區(qū)域，并在此后形成主要包含Al和Si和/或Ge的混合膜。該混合膜中包含的Si和/或Ge的總量是20～70at％。這使得可以形成具有主要包含Al、直徑為1～30nm且間隔為30nm或更小的多個(gè)圓筒(cylinder)和主要包含Si和/或Ge并包圍這些圓筒的基體(matrix)區(qū)域的混合膜，例如，日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)公報(bào)No.2004-193523。但很不幸，要形成規(guī)則區(qū)域，這種技術(shù)要求通過(guò)使用基于陽(yáng)極氧化和聚焦離子束(FIB)的技術(shù)的濕處理(wet process)形成蜂窩陣列的微凹陷。該濕處理和FIB不易用于需要高制造成本并且膜形成主要在真空中在進(jìn)行的磁記錄介質(zhì)制造方法。另外，AlSi膜中包含的Si易于擴(kuò)散。因此，如果該AlSi膜被直接引入磁記錄介質(zhì)中，那么鄰近的各層會(huì)受到不利影響。并且，難以通過(guò)較小的膜厚保持良好的晶體排列。因此，上述納米結(jié)構(gòu)不能被直接應(yīng)用于磁記錄的場(chǎng)中。
并且，例如在日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)公報(bào)No.2004-30767中公開(kāi)了用于在襯底上具有軟磁襯層、排列控制層、晶粒直徑控制層、底層和垂直磁記錄層的垂直磁記錄介質(zhì)的另一技術(shù)。在該技術(shù)中，晶粒直徑控制層主要包含選自包含銀、鋁、鉭、銅和釓的組的至少一種元素。這使得可以控制該晶粒直徑控制層的磁晶粒的排列和晶粒直徑，并增加熱衰減抗力，由此增加S/N和分辨率。但是，該技術(shù)在實(shí)現(xiàn)超過(guò)例如100吉比特/英寸2的高記錄密度方面仍不滿意。因此，需要進(jìn)一步減小磁晶粒的尺寸并使其均勻化。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述情況，形成本發(fā)明，其目的在于，提供以不增加間隔損失、擴(kuò)大晶粒直徑分布或降低結(jié)晶度的方式使用精細(xì)均勻底層形成具有較小的晶粒尺寸分布和較高的結(jié)晶度的精細(xì)磁記錄層、并且具有較高的SNR并可進(jìn)行高密度記錄的磁記錄介質(zhì)。
本發(fā)明的垂直磁記錄介質(zhì)包括非磁性襯底；在非磁性襯底上形成并包含選自包含Ag、Ir、Ni、Pd、Pt、Rh、Hf、Re、Ru、Ti、Ta、Zr、Mg和Al的組的至少一種元素作為主要成分的第一底層；以與第一底層接觸的方式在第一底層上形成并包含包含Mg和Al之一作為主要成分的晶粒和包含Si作為主要成分并包圍晶粒的晶界區(qū)的第二底層；在第二底層上形成并包含選自包含Pt、Pd、Ru、Rh、Co和Ti的組的至少一種元素作為主要成分的第三底層；和在第三底層上形成的垂直磁記錄層。
并且，本發(fā)明的磁記錄/再現(xiàn)裝置包括垂直磁記錄介質(zhì)，該垂直磁記錄介質(zhì)具有非磁性襯底；在非磁性襯底上形成并包含選自包含Ag、Ir、Ni、Pd、Pt、Rh、Hf、Re、Ru、Ti、Ta、Zr、Mg和Al的組的至少一種元素作為主要成分的第一底層；以與第一底層接觸的方式在第一底層上形成并包含包含Mg和Al之一作為主要成分的晶粒和包含Si作為主要成分并包圍晶粒的晶界區(qū)的第二底層；在第二底層上形成并包含選自包含Pt、Pd、Ru、Rh、Co和Ti的組的至少一種元素作為主要成分的第三底層；和在第三底層上形成的垂直磁記錄層；和記錄/再現(xiàn)頭。
在本發(fā)明中，在不增加間隔損失、擴(kuò)大晶粒直徑分布或降低結(jié)晶度的情況下具有較小的晶粒尺寸分布和較高的結(jié)晶度的精細(xì)磁記錄層。由于可以通過(guò)以不降低熱衰減抗力的方式降低垂直磁記錄層的轉(zhuǎn)變?cè)肼晫?shí)現(xiàn)低噪聲，因此得到可以進(jìn)行高密度記錄的磁記錄介質(zhì)。
本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將在下面的說(shuō)明書(shū)中被闡述，且通過(guò)該說(shuō)明書(shū)將部分地變得明顯，或者可通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐被了解?？梢酝ㄟ^(guò)以下特別指出的手段或組合實(shí)現(xiàn)和得到本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)。


包含在說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成其一部分的

本發(fā)明的實(shí)施例，并與以上給出的一般說(shuō)明和以下給出的實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明一起用于解釋本發(fā)明的原理。
圖1是示意性表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的垂直磁記錄介質(zhì)的配置的斷面圖；圖2是示意性表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的垂直磁記錄介質(zhì)的配置的斷面圖；圖3是表示本發(fā)明的磁記錄/再現(xiàn)裝置的例子的部分放大透視圖；圖4是示意性表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的垂直磁記錄介質(zhì)的配置的斷面圖；圖5是表示作為AlSi第二底層中的Si成分比的函數(shù)的SNRm和晶粒直徑的示圖；圖6是表示作為MgSi第二底層中的Si成分比的函數(shù)的SNRm和晶粒直徑的示圖；圖7是表示作為AlSi第二底層的膜厚的函數(shù)的SNRm和平均晶粒直徑的示圖；圖8是表示作為AlSi第二底層的膜厚的函數(shù)的SNRm和平均晶粒直徑的示圖；以及圖9是示意性表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的垂直磁記錄介質(zhì)的配置的斷面圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)行了深入研究并發(fā)現(xiàn)，通過(guò)經(jīng)由至少三個(gè)底層在非磁性襯底上形成磁記錄層，可以獲得具有具有較小的晶粒直徑分布和較高的結(jié)晶性的精細(xì)磁晶粒的垂直磁記錄介質(zhì)，產(chǎn)生較小的轉(zhuǎn)變?cè)肼?transition noise)，并可以用較小的膜厚進(jìn)行高密度記錄，由此實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
本發(fā)明的垂直磁記錄介質(zhì)具有第一、第二和第三底層和磁記錄層被依次層疊在非磁性襯底上的配置。
第一底層包含選自包含Ag、Ir、Ni、Pd、Pt、Rh、Hf、Re、Ru、Ti、Ta、Zr、Mg和Al的組的至少一種元素作為主要成分。
第二底層包含晶粒和包圍晶粒的晶界區(qū)。晶粒包含Mg或Al作為主要成分。晶界區(qū)包含Si作為主要成分。
第三底層包含選自包含Pt、Pd、Ru、Rh、Co和Ti的組的至少一種元素作為主要成分。
這里提到的主要成分是具有形成材料的成分的最高成分比的元素。
在本發(fā)明中，可以通過(guò)使用第一底層改善主要(primarily)第二底層的晶粒的排列。并且，主要垂直磁記錄層的晶粒直徑和晶粒直徑分布可由長(zhǎng)成柱狀的晶粒和包圍第二底層的晶粒的晶界區(qū)決定。另外，通過(guò)使用第三底層，可以防止來(lái)自第二底層的雜質(zhì)的擴(kuò)散，并將主要第二底層的晶粒的晶粒直徑和排列傳送(transmit)給垂直磁記錄層。
在本發(fā)明中，通過(guò)在第三底層上形成垂直磁記錄層，得到具有較高的結(jié)晶性的精細(xì)均勻磁性晶粒。因此，可以在不降低熱衰減抗力的情況下降低垂直磁記錄層的轉(zhuǎn)變?cè)肼?。由于可以降低噪聲，因此可以進(jìn)行高密度垂直磁記錄。
以下參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
圖1是示意性表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的垂直磁記錄介質(zhì)的配置的斷面圖。
參照?qǐng)D1，在垂直磁記錄介質(zhì)10中，軟磁襯層2、第一底層3、第二底層4、第三底層5、垂直磁記錄層6和保護(hù)層7被依次層疊在非磁性襯底1上。還可以通過(guò)通過(guò)浸漬方法等用諸如過(guò)氟聚醚(perfluoropolyether)的潤(rùn)滑劑涂敷保護(hù)層7的表面，在該表面上形成潤(rùn)滑層(未示出)。
在本發(fā)明中，首先在非磁性襯底上形成軟磁襯層。由于形成了具有較高的磁導(dǎo)率(permeability)的軟磁襯層，因此得到在軟磁襯層上具有垂直磁記錄層的所謂的雙層垂直磁記錄介質(zhì)。在該雙層垂直磁記錄介質(zhì)中，軟磁襯層執(zhí)行例如磁化垂直磁記錄層的單極頭的磁頭的一部分功能。即，軟磁襯層沿水平方向通過(guò)來(lái)自磁頭的記錄磁場(chǎng)，并使磁場(chǎng)回流到磁頭上。這樣，軟磁襯層可通過(guò)使磁頭向磁場(chǎng)記錄層施加陡峭且足夠大的垂直磁場(chǎng)增加記錄/再現(xiàn)效率。
用作軟磁襯層的軟磁材料的例子是具有較高的飽和磁通密度和良好的軟磁特性的CoZrNb、CoTaZr、FeCoB、FeCoN、FeTaC、FeTaN、FeNi和FeAlSi。
然后，在軟磁襯層上形成用作第一底層的膜。
第一底層的形成是為了主要(primarily)改善第二底層的晶體排列。第一底層具有控制將在第一底層上形成的第二底層的晶體排列的功能，并可以改善將在第二底層上形成的第三底層和垂直磁記錄層的垂直排列。一般地，如果底層的厚度較小，那么磁記錄層的垂直排列常降低。但在本發(fā)明中，第一底層使得即使在底層的厚度相對(duì)較小的情況下也可以改善垂直磁記錄介質(zhì)的垂直排列。用作第一底層的主要成分的材料優(yōu)選即使在材料的膜厚較小時(shí)也具有較高的排列(alignment)。另外，該材料優(yōu)選與直接在第一底層上形成的第二底層的晶粒強(qiáng)烈結(jié)合。
作為用于選擇形成第一底層的材料的標(biāo)準(zhǔn)，使用合金生成熱(ΔH)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，作為第一底層的主要成分的材料和作為第二底層的晶粒的主要成分的材料的合金生成熱(heat offormation of alloy)(ΔH)是-5kJ/mol或更低。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，ΔH是-50～-300kJ/mol。因此，第一和第二底層的晶粒在它們的界面上被強(qiáng)烈結(jié)合。這使得可以減少或消除一般稱(chēng)為初始層并包含在初始晶粒生長(zhǎng)部分中發(fā)現(xiàn)的大量的晶格缺陷的層。這種初始層的減少使得具有相對(duì)較小的膜厚的第二底層具有較高的排列。如果ΔH大于-5kJ/mol，那么界面結(jié)合趨于不能令人滿意，并且這會(huì)在第二底層中產(chǎn)生初始層，并會(huì)使得排列的改善不充分。如果ΔH小于-300kJ/mol，那么界面結(jié)合趨于太強(qiáng)，因此第二底層中的晶粒的尺寸會(huì)增加。
例如當(dāng)?shù)诙讓拥木ЯＳ葾l制成時(shí)，形成第一底層的材料適當(dāng)?shù)貫榘x自Ag、Ir、Ni、Pd、Pt、Rh、Hf、Re、Ru、Ti、Ta、Zr、Mg和Al的至少一種元素作為主要成分的合金。在這種情況下，Al和這些材料的生成熱能如下。Ag(-21kJ/mol)、Hf(-150kJ/mol)、Ir(-113kJ/mol)、Ni(-96kJ/mol)、Pd(-174kJ/mol)、Pt(-164kJ/mol)、Re(-62kJ/mol)、Rh(-124kJ/mol)、Ru(-83kJ/mol)、Ti(-137kJ/mol)、Ta(-75kJ/mol)、Zr(-169kJ/mol)和Mg(-7kJ/mol)(A.R.Miedema等，CALPHAD，第1卷，第4期，第341頁(yè)，Pergamon出版社， )。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，使用包含選自Ti、Pd、Pt、Zr、Rh和Hf的至少一種元素作為主要成分的合金。
并且，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一底層的厚度是1～20nm。在本發(fā)明的其它實(shí)施例，第一底層的厚度是5～10nm。如果第一底層的膜厚小于1nm，那么第一底層的排列就不令人滿意，因此第二底層的排列常變差。如果膜厚大于20nm，那么從磁頭到軟磁襯層的距離增加，并且間隔損失常使磁記錄介質(zhì)的記錄/再現(xiàn)特性劣化。使用具有軟磁特性的膜作為第一底層具有不會(huì)產(chǎn)生間隔損失的優(yōu)點(diǎn)。
然后為了控制晶粒直徑，直接在第一底層上形成第二底層。第二底層由兩種或更多種類(lèi)型的材料制成，并包含具有面心立方結(jié)構(gòu)或密排六方結(jié)構(gòu)的晶粒和包圍這些晶粒的晶界區(qū)。第二底層優(yōu)選具有較小的晶粒直徑或較小的晶粒直徑分布。第二底層還優(yōu)選具有相對(duì)較小的膜厚和較高的結(jié)晶性。為此，第二底層優(yōu)選與作為主要成分包含于第一底層中的材料強(qiáng)烈結(jié)合。因此，在本發(fā)明中，可以使用選自Mg和Al的至少一種元素作為晶粒的主要成分，并使用Si作為包圍晶粒的晶界區(qū)。由于這些材料相互之間幾乎不形成固溶體，因此晶粒和晶界區(qū)可相對(duì)較容易地被分開(kāi)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，沿膜的縱向的晶粒的陣列具有二維規(guī)則性(regularity)。例如，在沿膜的縱向的斷面中的晶粒的陣列具有六方對(duì)稱(chēng)(hexagonal symmetry)的規(guī)則性。
并且，形成晶界區(qū)的材料優(yōu)選是基本上不與作為晶粒的主要成分的材料形成固溶體的材料。Si可用作為該材料的主要成分。另外，也可以使用諸如例如Si、Ti、Al和Mg的氧化物、氮化物、碳化物和硼化物的一種或更多種類(lèi)型的化合物。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，形成晶界區(qū)的材料的含量相對(duì)于第二底層的全量組成為20～80at％。如果含量小于20at％，那么通過(guò)晶界的晶粒之間的分離常常不充分。如果含量大于80at％，那么第二底層的晶體排列常劣化。并且，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第二底層的厚度是0.1～20nm。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第二底層的厚度是1～10nm。如果厚度小于0.1nm，那么常常難以很好地覆蓋整個(gè)膜。如果厚度大于20nm，那么磁頭和軟磁襯層之間的距離增加，并且所謂的間隔損失常使磁記錄介質(zhì)的記錄/再現(xiàn)特性劣化。
并且，作為第二底層，也可以使用兩層或更多個(gè)層被層疊的多層結(jié)構(gòu)。這些層具有兩種或更多種類(lèi)型的形成晶粒和晶界區(qū)的材料的相同組合，但具有不同的成分比。在這種情況下，通過(guò)與第一底層接觸的層和與第三底層接觸的層形成第二底層。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，與第一底層接觸的層中的形成晶界區(qū)的Si的含量和與第三底層接觸的層相比較少。在第二底層中，晶粒的排列常由于形成晶界區(qū)的材料的影響而變差。在第一底層形成的第一層與第二底層中的初始層等同。如果形成晶粒的材料的含量在該層中較大，那么整個(gè)第二底層的排列可改善。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在第一底層上形成的第一層的厚度是0.1～2nm。如果厚度小于0.1nm，那么排列常常難以改善。如果厚度大于2nm，那么晶粒的尺寸常常增加。
在第二底層中，第一層中的Si含量?jī)?yōu)選為5～30at％，并更優(yōu)選為10～15at％。
如果第一層中的Si含量大于30at％，那么與與第三底層接觸的層中的Si含量的差減小，因此排列常難以改善。如果Si含量小于5at％，那么晶粒的尺寸常會(huì)增加，并且，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第二層中的Si含量為30～80at％。如果Si含量大于80at％，那么晶體排列趨于劣化。如果Si含量小于30at％，那么與第一層中的Si含量的差趨于減小，因此排列會(huì)難以改善。
通過(guò)使第二底層中的晶粒直徑均勻且較小，可使垂直磁記錄層的晶粒均勻且較小。
在得到的第二底層上形成第三底層。
第三底層具有將第二底層的晶粒直徑和排列傳送給磁記錄層的功能。第三底層還具有防止來(lái)自第二底層的雜質(zhì)的擴(kuò)散的功能。第三底層具有磁記錄層可通過(guò)其外延生長(zhǎng)的晶面是很重要的。
作為與此類(lèi)似的材料，諸如面心立方晶格或六方密排結(jié)構(gòu)的最密排面(packed face)優(yōu)選出現(xiàn)在底層表面上。形成第三底層的材料優(yōu)選包含Pt、Pd、Ru、Rh、Co和Ti中的至少一種。這些金屬具有即使在膜厚較薄的情況下也具有較高的結(jié)晶性的優(yōu)點(diǎn)。作為具有這種優(yōu)點(diǎn)的合金，可以使用例如RuCr、包含Rh、Re和Hf的合金、CoCr、CoCrPt和CoCrPtB。這些材料具有磁記錄層易于在它們上面外延生長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。
也可以通過(guò)將氧化物、氮化物和碳化物添加到以上金屬材料中，使第三底層具有粒狀結(jié)構(gòu)。即，當(dāng)由以上金屬制成的晶粒被由氧化物、氮化物和碳化物制成的晶界區(qū)包圍時(shí)，晶界結(jié)構(gòu)變得十分清楚(distinct)，并且在第三底層中形成的磁記錄層中的晶粒的分開(kāi)可被促進(jìn)。
垂直磁記錄層在第三底層上外延生長(zhǎng)。這樣，在這些底層中得到的精細(xì)均勻晶粒直徑結(jié)構(gòu)可被引入垂直磁記錄層中。
本發(fā)明中使用的垂直磁記錄層可包含Co和Pt作為其主要成分。也可以通過(guò)層疊兩個(gè)或更多個(gè)具有不同的成分的磁記錄層，形成該垂直磁記錄層。另外，也可以在膜形成之前和之后進(jìn)行加熱和冷卻處理。
作為形成垂直磁記錄層的材料，可以使用例如CoPt合金、CoCr合金、CoCrPt合金、CoCrPtB合金、CoCrPtTa合金、CoCrPt-SiO2合金、CoCrPtO合金和CoCrPt-TiO2合金。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可以使用CoCrPt-SiO2合金、CoCrPtO合金和CoCrPt-TiO2合金。這些合金具有晶體排列較高、磁各向異性較大且熱衰減抗力較高的優(yōu)點(diǎn)。包含氧的磁記錄層具有明顯的晶界區(qū)，并可以較好地將磁相互作用分開(kāi)。
可在垂直磁記錄層上形成至少一個(gè)保護(hù)膜。該保護(hù)膜的例子是C、類(lèi)金剛石的碳(DLC)、SiNx、SiOx、CNx和CHx。
可以通過(guò)一般在磁記錄介質(zhì)的場(chǎng)中使用的諸如濺射的各種膜形成技術(shù)，形成軟磁襯層、第一、第二和第三底層、垂直磁記錄層和保護(hù)膜。例如，可以使用DC磁控管濺射、RF磁控管濺射和真空蒸鍍。
并且，當(dāng)要混合兩種或更多種類(lèi)型的材料時(shí)，可以使用使用復(fù)合靶材的單靶濺射或使用各單一材料的靶材的同步多靶濺射。
可以通過(guò)通過(guò)浸漬、旋涂等用諸如過(guò)氟醚(perfluoroether)的潤(rùn)滑劑涂敷垂直磁記錄介質(zhì)的表面(例如磁記錄層的表面或保護(hù)層的表面)，在該表面上形成潤(rùn)滑層。
圖2是示意性表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的垂直磁記錄介質(zhì)的配置的斷面圖。
除了在軟磁襯層2和非磁性襯底1之間形成諸如縱向硬磁膜或反鐵磁性層的偏置應(yīng)用層(bias application layer)8外，圖2中所示的垂直磁記錄介質(zhì)20具有與圖1中所示的配置相同的配置。
軟磁襯層2易于形成磁疇，并且尖峰噪聲從該磁疇產(chǎn)生。可以通過(guò)沿沿偏置應(yīng)用層8的徑向的一個(gè)方向施加磁場(chǎng)以向在偏置應(yīng)用層8上形成的軟磁襯層2施加偏磁場(chǎng)，防止疇壁的形成。也可以通過(guò)使偏置應(yīng)用層8具有疊層結(jié)構(gòu)以細(xì)微地分散各向異性，防止容易地形成大磁疇。
在偏置應(yīng)用層8中使用的偏置應(yīng)用層材料的例子是CoCrPt、CoCrPtB、CoCrPtTa、CoCrPtC、CoCrPtCuB、CoCrRuB、CoCrPtWC、CoCrPtWB、CoCrPtTaNd、CoSm、CoPt、CoPtO、CoCrPtO、CoPt-SiO2和CoCrPtO-SiO2。
可以通過(guò)諸如濺射的膜形成方法形成偏置應(yīng)用層。
作為在本發(fā)明中使用的非磁性襯底，可以使用例如鋁硅酸鹽玻璃、化學(xué)增強(qiáng)玻璃、諸如AlMg襯底的Al基合金襯底和諸如結(jié)晶化玻璃襯底、Si襯底、C襯底、Ti襯底、表面氧化的Si襯底、陶瓷和塑料的具有較高的熱阻溫度的非磁性襯底。即使當(dāng)這些非磁性襯底的任何一種的表面被NiP合金等電鍍，也可期望得到相同的效果。
圖3是表示本發(fā)明的磁記錄/再現(xiàn)裝置的例子的部分放大透視圖。
如圖3所示，本發(fā)明的垂直磁記錄裝置30具有具有打開(kāi)的上端的矩形箱形外殼31、和被多個(gè)螺釘旋緊固定到外殼31上以封閉外殼的打開(kāi)的上端的頂蓋(未示出)。
外殼31容納根據(jù)本發(fā)明的垂直磁記錄介質(zhì)32、作為用于支撐和旋轉(zhuǎn)垂直磁記錄介質(zhì)32的驅(qū)動(dòng)裝置的主軸馬達(dá)33、關(guān)于磁記錄介質(zhì)32記錄和再現(xiàn)磁信號(hào)的磁頭34、具有其遠(yuǎn)端上安裝磁頭32的懸架并支撐磁頭34使得它可以相對(duì)于垂直磁記錄介質(zhì)32自由移動(dòng)的頭致動(dòng)器35、可旋轉(zhuǎn)地支撐磁頭致動(dòng)器35的轉(zhuǎn)軸36、通過(guò)轉(zhuǎn)軸36旋轉(zhuǎn)磁頭致動(dòng)器35并將其定位的音圈馬達(dá)37和頭放大器電路38。
以下通過(guò)其例子更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。
(例子1)制備用于2.5英寸磁盤(pán)的由玻璃襯底制成的非磁性襯底。
將該非磁性襯底放置在真空度為1×10-5Pa的真空室中。將襯底溫度升高到250℃，并且在氣壓為0.6Pa的Ar環(huán)境中進(jìn)行DC磁控管濺射。
首先，使非磁性襯底與靶材(target)相對(duì)，并向靶材放電DC500W，以形成40nm厚的Cr層作為襯里非磁性層。
在該Cr層上，形成25nm厚的CoCrPt鐵磁性層作為偏置應(yīng)用層。
在得到的CoCrPt鐵磁性層上，形成150nm厚的CoZrNb軟磁襯層。
然后，將溫度降低到室溫，并向Ti靶放電500W，以在CoZrNb軟磁襯層上形成10nm厚的Ti第一底層。
然后，向Al-Si復(fù)合靶放電DC 500W，以在第一底層上形成膜中的成分比為Al-45at％Si的10nm厚的AlSi層作為第二底層。
可以通過(guò)例如使用透射電子顯微鏡的能量分散X射線光譜分析儀(TEM-EDX)、感應(yīng)耦合等離子-原子發(fā)射分光鏡(ICP-AES)或質(zhì)譜法(ICP-MS)檢查膜中的成分。
然后使用Ru靶，以在第二底層上形成15nm厚的Ru第三底層。
另外，制備(Co-16at％Pt-10at％Cr)-8mol％SiO2的復(fù)合靶材，以在Ru第三底層上形成15nm厚的CoPtCr-SiO2垂直磁記錄層。
最后，形成7nm厚的C保護(hù)膜。
在如上所述其上在真空室中連續(xù)形成各個(gè)膜的襯底被取出到空氣中后，通過(guò)浸漬形成1.5nm厚的過(guò)氟聚醚(perfluoropolyether)基潤(rùn)滑膜，由此得到垂直磁記錄介質(zhì)。
圖4是表示得到的垂直磁記錄介質(zhì)的配置的示意性斷面圖。
如圖4中所示，垂直磁記錄介質(zhì)40具有在非磁性襯底1上依次層疊Cr非磁性層19、CoCrPt鐵磁性層18、CoZrNb軟磁性襯層12、Ti第一底層13、Al-Si第二底層14、Ru第三底層15、CoPtCr-SiO2垂直磁記錄層16、C保護(hù)膜17、潤(rùn)滑層(未示出)的結(jié)構(gòu)。
首先，通過(guò)使用透射電子顯微鏡(TEM)對(duì)得到的垂直磁記錄介質(zhì)的垂直磁記錄層進(jìn)行測(cè)量，由此檢查第二和第三底層中和垂直磁記錄層中的晶粒的晶粒直徑分布。通過(guò)以下過(guò)程對(duì)各層中的晶粒直徑分布進(jìn)行評(píng)估。
首先，從放大倍數(shù)為×500000～×2000000的平面TEM圖像將包含至少100個(gè)晶粒的任意圖像作為圖像信息加載到計(jì)算機(jī)中。對(duì)該圖像信息進(jìn)行處理，以提取各個(gè)單個(gè)晶粒的輪廓，由此檢查由各輪廓包圍的部分中的像素的數(shù)量。通過(guò)除以單位面積的像素?cái)?shù)量，將像素?cái)?shù)量轉(zhuǎn)換成面積，由此得到各晶粒所占的面積。然后，從晶粒的面積計(jì)算在各晶粒被視為圓時(shí)的直徑作為晶粒直徑，并計(jì)算晶粒直徑的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。并且，觀察晶粒之間的厚度為約1～2nm的晶界區(qū)。通過(guò)將該晶界區(qū)厚度考慮進(jìn)去，計(jì)算晶粒的平均晶粒間距離。
結(jié)果，第二和第三底層和垂直磁記錄層的每一個(gè)由平均晶粒直徑為約4nm、晶粒直徑分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.5nm或更低的晶粒形成。第二和第三底層中的晶粒的平均晶粒間距離之間的差為±10％或更少。
然后，對(duì)以與上述同樣的方式加載到計(jì)算機(jī)中的平面TEM圖像進(jìn)行處理，以執(zhí)行二維快速傅立葉變換，由此評(píng)估第二和第三底層和垂直磁記錄層中的晶粒陣列的周期性。第二和第三底層和垂直磁記錄層的每一個(gè)的未變換的實(shí)空間圖像明顯具有六方對(duì)稱(chēng)的規(guī)則性。另外，在變換的光譜圖像中觀察到四個(gè)明顯的峰。這表明晶粒陣列具有二維規(guī)則性，并且，各個(gè)峰的排列表明晶粒陣列具有六方對(duì)稱(chēng)性。
并且，通過(guò)TEM-EDX檢測(cè)第二底層中的局部元素濃度分布。結(jié)果，可以證實(shí)包含主要包含Al的晶粒和主要包含Si并包圍各晶粒的晶界區(qū)的結(jié)構(gòu)。
當(dāng)對(duì)第二底層進(jìn)行X射線衍射測(cè)量時(shí)，觀察到Al(111)峰。當(dāng)對(duì)該Al(111)峰進(jìn)行鎖定曲線測(cè)量時(shí)，峰的半寬度是7°。另外，當(dāng)對(duì)垂直磁記錄層進(jìn)行X射線衍射測(cè)量時(shí)，觀察到CoCrPt-SiO2(00.2)峰。當(dāng)對(duì)該CoCrPt-SiO2(00.2)峰進(jìn)行鎖定曲線測(cè)量時(shí)，峰的半寬度是5°，表示垂直磁記錄層具有較高的結(jié)晶度。
通過(guò)使用具有電磁鐵的磁化設(shè)備，沿得到的垂直磁記錄介質(zhì)的圓形襯底的徑向向外施加1.185A/m(15000Oe)的磁場(chǎng)，由此沿縱向徑向(longitudinal radial direction)磁化偏置應(yīng)用層的鐵磁層。
通過(guò)使用由美國(guó)的GUZIK技術(shù)公司制造的讀寫(xiě)分析儀(Read-Write Analyzer)1632和旋座(Spinstand)S1701MP，評(píng)估磁化的垂直磁記錄介質(zhì)的記錄/再現(xiàn)特性。作為記錄/再現(xiàn)頭，使用使用單磁極作為記錄部分、利用磁阻效應(yīng)作為再現(xiàn)元素、記錄軌道寬度為0.25μm且再現(xiàn)軌道寬度為0.15μm的頭。并且，在距離沿徑向的中心22.2mm的固定位置上，以4200rpm的盤(pán)旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行測(cè)量。
結(jié)果，介質(zhì)具有27.5dB的較高的SNRm(再現(xiàn)信號(hào)輸出S以119kFCI的線性記錄密度的輸出，Nm716kFCI的rms[均方根]值)。另外，作為熱衰減抗力的指標(biāo)(index)的50kFCI的低頻輸出時(shí)的衰減值高達(dá)-0.005dB/decade。
(比較例1)作為比較性的垂直磁記錄介質(zhì)，除了沒(méi)有形成第一底層外，按照與例子1的垂直磁記錄介質(zhì)相同的過(guò)程得到垂直磁記錄介質(zhì)。
除了沒(méi)有形成第一底層外，得到的垂直磁記錄介質(zhì)具有與圖4中所示的垂直磁記錄介質(zhì)相同的配置。
對(duì)第二底層進(jìn)行X射線衍射測(cè)量，但沒(méi)有觀察到Al(111)峰。
當(dāng)對(duì)垂直磁記錄層進(jìn)行X射線衍射測(cè)量時(shí)，觀察到CoCrPt-SiO2(00.2)峰。當(dāng)對(duì)該CoCrPt-SiO2(00.2)峰進(jìn)行鎖定曲線測(cè)量時(shí)，峰的半寬度是15°并且，對(duì)得到的垂直磁記錄介質(zhì)的第二和第三底層和垂直磁記錄層進(jìn)行TEM測(cè)量，由此檢查晶粒的晶粒直徑分布。結(jié)果，第二和第三底層和垂直磁記錄層具有10～30nm的晶粒直徑分布。
當(dāng)以與例子1相同的方式對(duì)記錄/再現(xiàn)特性進(jìn)行評(píng)估時(shí)，SNRm是12.8dB。并且，50kFCL的低頻輸出時(shí)的衰減值為-0.25dB/decade。
因此，其中形成Ti第一底層的例子1的本發(fā)明的介質(zhì)與其中沒(méi)有形成第一底層的比較例1的常規(guī)介質(zhì)相比，其中的第二和第三底層和垂直磁記錄層的晶粒更細(xì)、晶粒直徑更均勻、結(jié)晶度更高。另外，例子1的本發(fā)明的介質(zhì)的記錄/再現(xiàn)特性優(yōu)于比較例1的常規(guī)介質(zhì)。
(比較例2)作為比較性的垂直磁記錄介質(zhì)，除了使用Al靶材以形成10-nm厚的Al層作為第二底層外，按照與例子1的垂直磁記錄介質(zhì)相同的過(guò)程得到垂直磁記錄介質(zhì)。
除了第二底層外，得到的垂直磁記錄介質(zhì)具有與圖4中所示的垂直磁記錄介質(zhì)相同的配置。
當(dāng)對(duì)垂直磁記錄層進(jìn)行X射線衍射測(cè)量時(shí)，觀察到CoCrPt-SiO2(00.2)峰。當(dāng)對(duì)該CoCrPt-SiO2(00.2)峰進(jìn)行鎖定曲線測(cè)量時(shí)，峰的半寬度是12°并且，對(duì)得到的垂直磁記錄介質(zhì)的第二和第三底層和垂直磁記錄層進(jìn)行TEM測(cè)量，由此檢查晶粒的晶粒直徑分布。結(jié)果，第二和第三底層和垂直磁記錄層具有15～30nm的晶粒直徑分布。
當(dāng)以與例子1相同的方式對(duì)記錄/再現(xiàn)特性進(jìn)行評(píng)估時(shí)，SNRm是11.8dB。并且，50kFCL的低頻輸出時(shí)的衰減值為-0.15dB/decade。
因此，其中形成Al-Si作為第二底層的例子1的本發(fā)明的介質(zhì)與其中使用Al作為第二底層的比較例2的常規(guī)介質(zhì)相比，其中的第二和第三底層和垂直磁記錄層的晶粒更細(xì)、晶粒直徑更均勻、結(jié)晶度更高。另外，例子l的本發(fā)明的介質(zhì)的記錄/再現(xiàn)特性優(yōu)于比較例2的常規(guī)介質(zhì)。
(例子2)制備具有各種成分比的Al-x at％Si靶(0at％≤x≤90at％)作為第二底層。
除了使用具有各種成分比的Al-x at％Si復(fù)合靶代替Al-Si復(fù)合靶外，按照與例子1相同的過(guò)程制造垂直磁記錄介質(zhì)，由此以不同的方式改變成分比。
除了第二底層外，得到的垂直磁記錄介質(zhì)具有與圖4中所示的垂直磁記錄介質(zhì)相同的配置。
按照與例子1相同的過(guò)程對(duì)得到的各種垂直磁記錄介質(zhì)的第二和第三底層和垂直磁記錄層進(jìn)行晶粒直徑測(cè)量和記錄/再現(xiàn)特性評(píng)估。
結(jié)果，第二和第三底層和垂直磁記錄層具有4～10nm的晶粒直徑分布。并且，晶粒直徑分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.5～1.5nm，表明結(jié)果良好。并且，對(duì)以與例子1同樣的方式加載到計(jì)算機(jī)中的平面TEM圖像進(jìn)行處理，以執(zhí)行二維快速傅立葉變換，由此評(píng)估第二和第三底層和垂直磁記錄層中的晶粒陣列的周期性。結(jié)果，觀察到四個(gè)明顯的峰。這表明晶粒陣列具有二維規(guī)則性，并且，各個(gè)峰的排列表明該晶粒陣列具有六方對(duì)稱(chēng)性。另外，通過(guò)TEM-EDX檢測(cè)第二底層中的局部元素濃度分布。結(jié)果，可以證實(shí)包含主要包含Al的晶粒和主要包含Si并包圍各晶粒的晶界區(qū)的結(jié)構(gòu)。
圖5是表示在Al-x at％Si第二底層中Si成分比和SNRm之間的關(guān)系以及Si成分比和晶粒直徑之間的關(guān)系的示圖。
曲線101代表當(dāng)Si成分比是xat％(0≤x≤90)時(shí)的SNRm。曲線111代表當(dāng)Si成分比是xat％(0≤x≤90)時(shí)的平均晶粒直徑。
如圖5所示，當(dāng)形成第二底層的晶界區(qū)的Si的成分比是20～80at％時(shí)，第二底層的平均晶粒直徑較小，并且，作為結(jié)果，SNRm較高。
并且，50kFCI的低頻輸出時(shí)的衰減值高達(dá)-0.005～-0.05dB/decade。
(例子3)
制備具有各種成分比的Mg-x at％Si靶(0at％≤x≤90at％)。
除了使用具有各種成分比的Mg-x at％Si復(fù)合靶代替Mg-Si復(fù)合靶外，按照與例子1相同的過(guò)程制造垂直磁記錄介質(zhì)，由此以不同的方式改變第二底層的成分比。
除了第二底層的材料和成分比外，得到的垂直磁記錄介質(zhì)具有與圖4中所示的垂直磁記錄介質(zhì)相同的配置。
按照與例子1相同的過(guò)程對(duì)得到的各種垂直磁記錄介質(zhì)的第二和第三底層和垂直磁記錄層進(jìn)行晶粒直徑測(cè)量和記錄/再現(xiàn)特性評(píng)估。結(jié)果，第二和第三底層和垂直磁記錄層具有4～10nm的晶粒直徑分布。并且，晶粒直徑分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.5～2.0nm，表明結(jié)果良好。并且，對(duì)以與例子1同樣的方式加載到計(jì)算機(jī)中的平面TEM圖像進(jìn)行處理，以執(zhí)行二維快速傅立葉變換，由此評(píng)估第二和第三底層和垂直磁記錄層中的晶粒陣列的周期性。結(jié)果，觀察到四個(gè)明顯的峰。這表明晶粒陣列具有二維規(guī)則性，并且，各個(gè)峰的排列表明該晶粒陣列具有六方對(duì)稱(chēng)性。
另外，通過(guò)TEM-EDX檢測(cè)第二底層中的局部元素濃度分布。結(jié)果，可以證實(shí)包含主要包含Mg的晶粒和主要包含Si并包圍各晶粒的晶界區(qū)的結(jié)構(gòu)。
當(dāng)對(duì)各第二底層進(jìn)行X射線衍射測(cè)量時(shí)，觀察到Mg(00.2)峰。當(dāng)對(duì)該Mg(00.2)峰進(jìn)行鎖定曲線測(cè)量時(shí)，峰的半寬度是8°。
并且，當(dāng)對(duì)垂直磁記錄層進(jìn)行X射線衍射測(cè)量時(shí)，觀察到CoCrPt-SiO2(00.2)峰。當(dāng)對(duì)該CoCrPt-SiO2(00.2)峰進(jìn)行鎖定曲線測(cè)量時(shí)，峰的半寬度是5°圖6是表示在Mg-x at％Si第二底層中Si成分比和SNRm之間的關(guān)系以及Si成分比和晶粒直徑之間的關(guān)系的示圖。
曲線121代表當(dāng)Si成分比是xat％(0≤x≤90)時(shí)的SNRm。曲線131代表當(dāng)Si成分比是xat％(0≤x≤90)時(shí)的平均晶粒直徑。
如圖6所示，當(dāng)形成第二底層的晶界區(qū)的Si的成分比是20～80at％時(shí)，第二底層的平均晶粒直徑較小，并且，作為結(jié)果，SNRm較高。并且，50kFCI的低頻輸出時(shí)的衰減值高達(dá)-0.006～-0.04dB/decade。
(例子4)制備Al-Si復(fù)合靶作為第二底層。除了使用Al-Si復(fù)合靶、膜中的成分比是Al-45at％Si以及膜厚以不同方式變化外，按照與例子1相同的過(guò)程制造垂直磁記錄介質(zhì)。
除了第二底層的膜厚外，得到的垂直磁記錄介質(zhì)具有與圖4中所示的垂直磁記錄介質(zhì)相同的配置。
按照與例子1相同的過(guò)程對(duì)得到的各種垂直磁記錄介質(zhì)的第二和第三底層和垂直磁記錄層進(jìn)行晶粒直徑測(cè)量和記錄/再現(xiàn)特性評(píng)估。結(jié)果，第二和第三底層和垂直磁記錄層具有5～10nm的晶粒直徑分布。并且，晶粒直徑分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.5～1nm，表明結(jié)果良好。并且，對(duì)以與例子1同樣的方式加載到計(jì)算機(jī)中的平面TEM圖像進(jìn)行處理，以執(zhí)行二維快速傅立葉變換，由此評(píng)估第二和第三底層和垂直磁記錄層中的晶粒陣列的周期性。結(jié)果，觀察到四個(gè)明顯的峰。這表明晶粒陣列具有二維規(guī)則性，并且，各個(gè)峰的排列表明該晶粒陣列具有六方對(duì)稱(chēng)性。另外，通過(guò)TEM-EDX檢測(cè)第二底層中的局部元素濃度分布。結(jié)果，可以證實(shí)包含主要包含Al的晶粒和主要包含Si并包圍各晶粒的晶界區(qū)的結(jié)構(gòu)。
圖7和圖8是分別表示在Al-Si第二底層中膜厚和SNRm之間的關(guān)系以及膜厚和晶粒直徑之間的關(guān)系的示圖。
圖7是當(dāng)膜厚在0～50nm變化時(shí)的示圖。圖8是更詳細(xì)地表示圖7中的0～2nm的膜厚范圍的示圖。
在圖7和圖8中，曲線141代表當(dāng)膜厚是x nm(0≤x≤30)時(shí)的SNRm。曲線151代表當(dāng)膜厚是x nm(0≤x≤30)時(shí)的平均晶粒直徑。
如圖7和圖8所示，當(dāng)?shù)诙讓拥哪ず袷?.1～20nm時(shí)，第二底層的平均晶粒直徑較小，并且，作為結(jié)果，SNRm較高。第二底層的膜厚優(yōu)選為1～10nm。并且，50kFCI的低頻輸出時(shí)的衰減值高達(dá)-0.005～-0.01dB/decade。
(例子5)
制備Pa靶作為第一底層。除了使用該P(yáng)a靶代替Ti靶外，按照與例子1相同的過(guò)程制造垂直磁記錄介質(zhì)。
除了第一底層外，得到的垂直磁記錄介質(zhì)具有與圖4中所示的垂直磁記錄介質(zhì)相同的配置。
對(duì)得到的各種垂直磁記錄介質(zhì)的第二和第三底層和垂直磁記錄層TEM觀察和圖像處理，由此檢查各層中的晶粒的晶粒直徑分布。結(jié)果，第二和第三底層和垂直磁記錄層由晶粒直徑為5～7nm的晶粒制成，并且，晶粒直徑分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.9nm或更小。并且，觀察到位于晶粒之間的厚度為1～2nm的晶界區(qū)。另外，對(duì)以與例子1同樣的方式加載到計(jì)算機(jī)中的平面TEM圖像進(jìn)行處理，以執(zhí)行二維快速傅立葉變換，由此評(píng)估第二和第三底層和垂直磁記錄層中的晶粒陣列的周期性。結(jié)果，觀察到四個(gè)明顯的峰。這表明晶粒陣列具有二維規(guī)則性，并且，各個(gè)峰的排列表明該晶粒陣列具有六方對(duì)稱(chēng)性。
然后，通過(guò)TEM-EDX檢測(cè)第二底層中的局部元素濃度分布。結(jié)果，可以證實(shí)包含主要包含Al的晶粒和主要包含Si并包圍各晶粒的晶界區(qū)的結(jié)構(gòu)。當(dāng)對(duì)第二底層進(jìn)行X射線衍射測(cè)量時(shí)，觀察到Al(111)峰。當(dāng)對(duì)該Al(111)峰進(jìn)行鎖定曲線測(cè)量時(shí)，峰的半寬度是7°。
另外，當(dāng)對(duì)垂直磁記錄層進(jìn)行X射線衍射測(cè)量時(shí)，觀察到CoCrPt-SiO2(00.2)峰。當(dāng)對(duì)該CoCrPt-SiO2(00.2)峰進(jìn)行鎖定曲線測(cè)量時(shí)，峰的半寬度是5°，表示結(jié)晶度較高。
當(dāng)以與例子1相同的方式評(píng)估記錄/再現(xiàn)特性時(shí)，SNRm為27.4dB。并且，50kFCI的低頻輸出時(shí)的衰減值高達(dá)-0.007dB/decade。
類(lèi)似地，制備Ag、Ir、Ni、Pt、Rh、Hf、Re、Ru、Ta、Zr、Mg和Al靶材作為第一底層，并且，除了使用這些靶材代替Pa靶材外，按照與例子1相同的過(guò)程制造各種垂直磁記錄介質(zhì)。
以與例子1相同的方式對(duì)各個(gè)得到的垂直磁記錄介質(zhì)進(jìn)行通過(guò)TEM進(jìn)行的第二底層的晶粒直徑觀察和記錄/再現(xiàn)特性評(píng)估。結(jié)果如下面的表1所示。
表1

表1表示，當(dāng)選自Ag、Ir、Ni、Pt、Pd、Rh、Hf、Re、Ru、Ta、Zr、Mg和Al的至少一種元素被用作形成第一底層的材料時(shí)，得到的第二底層的平均晶粒直徑為5～9nm，并且SNRm高達(dá)22.7～27.4dB。這些結(jié)果遠(yuǎn)好于比較例1和比較例2的介質(zhì)。
表1還表明，當(dāng)選自Ti、Pd、Pt、Rh、Zr和Hf的至少一種元素被用作第一底層的主要成分時(shí)，可得到更好的結(jié)果。
另外，晶粒直徑分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差是1.1nm，表明結(jié)果良好。
(例子6)制備Pt靶作為第一底層，并制備Mg-30at％Si作為第二底層。除了使用Pt靶代替Ti靶、使用Mg-30at％Si靶材代替Al-Si靶材外，按照與例子1相同的過(guò)程制造垂直磁記錄介質(zhì)。
除了第一和第二底層外，得到的垂直磁記錄介質(zhì)具有與圖4中所示的垂直磁記錄介質(zhì)相同的配置。
對(duì)得到的垂直磁記錄介質(zhì)的第二和第三底層和垂直磁記錄層TEM觀察和圖像處理，由此檢查各層中的晶粒的晶粒直徑分布。結(jié)果，第二和第三底層和垂直磁記錄層由晶粒直徑為5～8nm的晶粒制成，并且，晶粒直徑分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.2nm或更小。并且，觀察到位于晶粒之間的厚度為2nm的晶界區(qū)。另外，對(duì)以與例子1同樣的方式加載到計(jì)算機(jī)中的平面TEM圖像進(jìn)行處理，以執(zhí)行二維快速傅立葉變換，由此評(píng)估第二和第三底層和垂直磁記錄層中的晶粒陣列的周期性。結(jié)果，觀察到四個(gè)明顯的峰。這表明晶粒陣列具有二維規(guī)則性，并且，各個(gè)峰的排列表明該晶粒陣列具有六方對(duì)稱(chēng)性。
然后，通過(guò)TEM-EDX檢測(cè)第二底層中的局部元素濃度分布。結(jié)果，可以證實(shí)包含主要包含Mg的晶粒和主要包含Si并包圍各晶粒的晶界區(qū)的結(jié)構(gòu)。
當(dāng)對(duì)第二底層進(jìn)行X射線衍射測(cè)量時(shí)，觀察到Mg(00.2)峰。當(dāng)對(duì)該Mg(00.2)峰進(jìn)行鎖定曲線測(cè)量時(shí)，峰的半寬度是7°。
并且，當(dāng)對(duì)垂直磁記錄層進(jìn)行X射線衍射測(cè)量時(shí)，觀察到CoCrPt-SiO2(00.2)峰。當(dāng)對(duì)該CoCrPt-SiO2(00.2)峰進(jìn)行鎖定曲線測(cè)量時(shí)，峰的半寬度是5°，即，結(jié)晶度較高。
當(dāng)以與例子1相同的方式評(píng)估記錄/再現(xiàn)特性時(shí)，SNRm為25.6dB。并且，50kFCI的低頻輸出時(shí)的衰減值高達(dá)-0.01dB/decade。
類(lèi)似地，制備Ag、Ir、Ni、Pd、Rh、Hf、Re、Ru、Ta、Zr、Mg和Al靶材作為第一底層，并且，除了使用這些靶材代替Pt靶材外，按照與例子1相同的過(guò)程制造各種垂直磁記錄介質(zhì)。
以與例子1相同的方式對(duì)各個(gè)得到的垂直磁記錄介質(zhì)進(jìn)行通過(guò)TEM進(jìn)行的第二底層的晶粒直徑觀察和記錄/再現(xiàn)特性評(píng)估。結(jié)果如下面的表2所示。
表2

表2表示，當(dāng)選自Ag、Ir、Ni、Pt、Pd、Rh、Hf、Re、Ru、Ta、Zr、Mg和Al的至少一種元素被用作形成第一底層的材料時(shí)，得到的第二底層的平均晶粒直徑為5～9nm，并且SNRm高達(dá)21.2～26.0dB。這些結(jié)果遠(yuǎn)好于比較例1和比較例2的介質(zhì)。
(例子7)制備Al-Si復(fù)合靶，并且，除了向該靶材放電DC500W以在Ti第一底層上形成膜中的成分比為Al-10at％Si且膜厚為1nm的第一AlSi膜、并且以與例子1的第二底層相同的方式向靶材放電DC500W以在第一AlSi膜上形成膜中的成分比為Al-45at％Si且厚度為10nm的第二AlSi膜外，按照與例子1相同的過(guò)程制造垂直磁記錄介質(zhì)，由此形成第一和第二AlSi膜的層疊層作為第二底層。
圖9是表示得到的垂直磁記錄介質(zhì)的配置的示意性斷面圖。如圖9所示，除了在Ti第一底層13和Ru第三底層15之間形成由第一Al-10at％Si膜21和第二Al-45at％Si膜13制成的第二底層22外，該垂直磁記錄介質(zhì)具有與圖4中所示相同的配置。
以與例子1相同的方式對(duì)得到的垂直磁記錄介質(zhì)進(jìn)行晶粒直徑分布測(cè)量。
結(jié)果，第二和第三底層和垂直磁記錄層的每一個(gè)由晶粒直徑為約5nm的晶粒制成，并且，晶粒直徑分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.6nm或更小。另外，對(duì)以與例子1同樣的方式加載到計(jì)算機(jī)中的平面TEM圖像進(jìn)行處理，以執(zhí)行二維快速傅立葉變換，由此評(píng)估第二和第三底層和垂直磁記錄層中的晶粒陣列的周期性。結(jié)果，觀察到四個(gè)明顯的峰。這表明晶粒陣列具有二維規(guī)則性，并且，各個(gè)峰的排列表明該晶粒陣列具有六方對(duì)稱(chēng)性。
并且，通過(guò)TEM-EDX檢測(cè)第二底層中的局部元素濃度分布。結(jié)果，可以證實(shí)包含主要包含Al的晶粒和主要包含Si并包圍各晶粒的晶界區(qū)的結(jié)構(gòu)。然后，對(duì)記錄/再現(xiàn)特性進(jìn)行評(píng)估，發(fā)現(xiàn)SNRm為27.6dB，表示具有良好的特性。并且，50kFCI的低頻輸出時(shí)的衰減值高達(dá)-0.007dB/decade。
并且，即使當(dāng)Al-10at％Si膜的膜厚在0.1～0.2nm內(nèi)變化時(shí)，也可以得到等同的特性。
(例子8)制備具有各種成分比的Al-xat％Si復(fù)合靶(1at％≤x≤50at％)。
除了使用Al-xat％Si復(fù)合靶以在第一底層上形成具有各種成分比的1nm厚第一AlSi膜、并形成與例子1的第二底層相似的Al-45at％Si層作為第二AlSi膜外，按照與例子7相同的過(guò)程制造垂直磁記錄介質(zhì)。
除了第一AlSi膜中的成分比外，得到的垂直磁記錄介質(zhì)具有與圖9中所示的垂直磁記錄介質(zhì)相同的層配置。
以與例子1相同的方式，對(duì)各個(gè)得到的垂直磁記錄介質(zhì)的第二和第三底層和垂直磁記錄層進(jìn)行晶粒直徑分布測(cè)量和記錄/再現(xiàn)特性評(píng)估。
結(jié)果，第二和第三底層和垂直磁記錄層的每一個(gè)由晶粒直徑為約5nm的晶粒制成。另外，對(duì)以與例子1同樣的方式加載到計(jì)算機(jī)中的平面TEM圖像進(jìn)行處理，以執(zhí)行二維快速傅立葉變換，由此評(píng)估第二和第三底層和垂直磁記錄層中的晶粒陣列的周期性。結(jié)果，觀察到四個(gè)明顯的峰。這表明晶粒陣列具有二維規(guī)則性，并且，各個(gè)峰的排列表明該晶粒陣列具有六方對(duì)稱(chēng)性。并且，通過(guò)TEM-EDX檢測(cè)各第二底層中的局部元素濃度分布。結(jié)果，可以證實(shí)包含主要包含Al的晶粒和主要包含Si并包圍各晶粒的晶界區(qū)的結(jié)構(gòu)。然后，對(duì)得到的垂直磁記錄介質(zhì)的第二底層進(jìn)行X射線衍射測(cè)量，由此觀察Al(111)峰。當(dāng)對(duì)該Al(111)峰進(jìn)行鎖定曲線測(cè)量時(shí)，那么，當(dāng)Si成分比是5～30at％(Al70～95at％)時(shí)，峰的半寬度是4°～5°，即，發(fā)現(xiàn)提高結(jié)晶度的效果。
下面的表3表示膜中的成分比、代表晶體排列的Al(111)鎖定曲線半寬度和SNRm。
表3

表3表示，當(dāng)形成第一Al-Si膜的晶界區(qū)的Si成分比為5～30at％(Al成分比為70～95at％)并優(yōu)選為10～15at％(Al成分比為85～90at％)時(shí)，SNRm和晶粒排列得到改善。
50kFCI的低頻輸出時(shí)的衰減值高達(dá)-0.006～-0.012dB/decade。
(例子9)制備具有各種成分比的Al-x(y)at％Si復(fù)合靶(1at％≤x(y)≤80at％)。
除了使用Al-xat％Si復(fù)合靶(1at％≤x≤80at％)以形成具有各種成分比的1nm厚第一AlSi膜作為第一AlSi膜、并使用Al-yat％Si復(fù)合靶(1at％≤y≤80at％)以形成具有各種成分比的10nm厚第二AlSi膜作為第二AlSi膜外，按照與例子7相同的過(guò)程制造垂直磁記錄介質(zhì)。
除了第一和第二AlSi膜中的成分比外，得到的垂直磁記錄介質(zhì)具有與圖9中所示的垂直磁記錄介質(zhì)相同的層配置。
以與例子1相同的方式，對(duì)各個(gè)得到的垂直磁記錄介質(zhì)的第二和第三底層和垂直磁記錄層進(jìn)行晶粒直徑分布測(cè)量和記錄/再現(xiàn)特性評(píng)估。
結(jié)果，第二和第三底層和垂直磁記錄層由晶粒直徑為5～7nm的晶粒制成。另外，對(duì)以與例子1同樣的方式加載到計(jì)算機(jī)中的平面TEM圖像進(jìn)行處理，以執(zhí)行二維快速傅立葉變換，由此評(píng)估第二和第三底層和垂直磁記錄層中的晶粒陣列的周期性。結(jié)果，觀察到四個(gè)明顯的峰。這表明晶粒陣列具有二維規(guī)則性，并且，各個(gè)峰的排列表明該晶粒陣列具有六方對(duì)稱(chēng)性。
并且，通過(guò)TEM-EDX檢測(cè)各第二底層中的局部元素濃度分布。結(jié)果，可以證實(shí)包含主要包含Al的晶粒和主要包含Si并包圍各晶粒的晶界區(qū)的結(jié)構(gòu)。下面的表4表示膜中的成分比、和由Al-xat％Si代表的第一AlSi膜和由Al-yat％Si代表的第二AlSi膜的SNRm。
表4

如表4所示，當(dāng)?shù)谝籄lSi膜中的Si含量比第二AlSi膜中的Si含量少時(shí)，特性改善。
并且，當(dāng)形成第二AlSi膜的晶粒的Si的成分比為30～80at％(Al成分比為20～70at％)時(shí)，SNRm改善。
(例子10)制備Rh靶材作為第三底層，并且，除了形成15nm厚的Rh第三底層外，按照與例子1相同的過(guò)程制造垂直磁記錄介質(zhì)。
除了第三底層外，得到的垂直磁記錄介質(zhì)具有與圖4中所示的垂直磁記錄介質(zhì)相同的層配置(arrangement)。對(duì)得到的垂直磁記錄介質(zhì)進(jìn)行通過(guò)TEM進(jìn)行的垂直磁記錄層的晶粒直徑觀察和記錄/再現(xiàn)特性評(píng)估。結(jié)果如下面的表5所示。
類(lèi)似地，制備Pt、Pd、Ti和Co-40at％Cr靶材作為第三底層，并且，除了使用由這些各種材料制成的靶材代替Rh靶材外，按照與例子1相同的過(guò)程制造各種垂直磁記錄介質(zhì)。對(duì)得到的垂直磁記錄介質(zhì)進(jìn)行通過(guò)TEM進(jìn)行的垂直磁記錄層的晶粒直徑觀察和記錄/再現(xiàn)特性評(píng)估。
垂直磁記錄層的平均晶粒直徑小至5～6nm，晶粒直徑分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差是0.6nm。并且，SNRm的值高達(dá)27.0～27.4dB。
平均晶粒直徑和SNRm的值如下面的表5所示。
表5

表5表示，當(dāng)選自Pt、Pd、Ti、Rh和Co的至少一種元素被用作形成第三底層的材料時(shí)，第三底層和垂直磁記錄層中的晶粒直徑減小，并且SNRm提高。
50kFCI的低頻輸出時(shí)的衰減值高達(dá)-0.005～-0.12dB。
(例子11)除了在形成軟磁襯層后、通過(guò)使用Co-18at％Cr-16at％Pt-1at％B靶材代替CoPtCr-SiO2垂直磁記錄層并將該CoCrPtB垂直磁記錄層的厚度設(shè)置為15nm、在不將溫度降低到室溫的條件下形成第一、第二和第三底層、垂直磁記錄層和保護(hù)層外，按照與例子1相同的過(guò)程得到本發(fā)明的垂直磁記錄介質(zhì)。
除了垂直磁記錄層外，得到的垂直磁記錄介質(zhì)具有與圖4中所示的垂直磁記錄介質(zhì)相同的層配置。
以與例子1相同的方式對(duì)得到的垂直磁記錄介質(zhì)進(jìn)行記錄/再現(xiàn)特性評(píng)估。結(jié)果，SNRm為26.7dB，表示具有良好的特性。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將易于想到其它優(yōu)點(diǎn)和變更方式。因此，更寬方面的本發(fā)明不限于這里示出和說(shuō)明的特定細(xì)節(jié)和代表性實(shí)施例。因此，在不背離由所附的權(quán)利要求和它們的等同物限定的一般發(fā)明概念的精神和范圍的條件下，可以進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種垂直磁記錄介質(zhì)(10)，其特征在于包括非磁性襯底(1)；在非磁性襯底(1)上形成并包含選自包含Ag、Ir、Ni、Pd、Pt、Rh、Hf、Re、Ru、Ti、Ta、Zr、Mg和Al的組的至少一種元素作為主要成分的第一底層(3)；第二底層(4)，形成在第一底層(3)上并與第一底層(3)接觸，并包含包含Mg和Al之一作為主要成分的晶粒和包含Si作為主要成分并包圍晶粒的晶界區(qū)；在第二底層(4)上形成并包含選自包含Pt、Pd、Ru、Rh、Co和Ti的組的至少一種元素作為主要成分的第三底層(5)；和在第三底層(5)上形成的垂直磁記錄層(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的介質(zhì)(10)，其特征在于，第二底層(4)包含包含Al作為主要成分的晶粒和包含Si作為主要成分并包圍晶粒的晶界區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的介質(zhì)(10)，其特征在于，第二底層(4)中的Si的含量是20～80at％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的介質(zhì)(10)，其特征在于，在第二底層(4)中，沿第二底層(4)的縱向的晶粒的陣列具有規(guī)則性。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的介質(zhì)(10)，其特征在于，第二底層(4)具有0.1～20nm的膜厚。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的任何一個(gè)的介質(zhì)(10)，其特征在于，第二底層(4)具有1～10nm的膜厚。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的介質(zhì)(10)，其特征在于，第一底層(3)包含選自包含Ag、Ir、Ni、Pd、Pt、Rh、Hf、Re、Ru、Ti、Ta、和Zr的組的至少一種元素作為主要成分。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的介質(zhì)(10)，其特征在于，第一底層(3)包含選自包含Ti、Pd、Pt、Zr、Rh和Hf的組的至少一種元素作為主要成分。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的介質(zhì)(10)，其特征在于，第二底層(4)包含包含相同的元素組合并具有不同的成分比的兩個(gè)層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的介質(zhì)(10)，其特征在于，第二底層(4)包含Si，并且與第一底層(3)接觸的層中的Si含量小于與第三底層(5)接觸的層中的Si含量。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的介質(zhì)(10)，其特征在于，在第二底層(4)中，與第一底層(3)接觸的層中的Si含量是5～30at％。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的介質(zhì)(10)，其特征在于，在第二底層(4)中，與第一底層(3)接觸的層中的Si含量是10～15at％。
13.根據(jù)權(quán)利要求9的介質(zhì)(10)，其特征在于，在第二底層(4)中，與第一底層(3)接觸的層具有0.1～2nm的膜厚。
14.根據(jù)權(quán)利要求9的介質(zhì)(10)，其特征在于，在第二底層(4)中，與第三底層(5)接觸的層中的Si含量是30～80at％。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的介質(zhì)(10)，其特征在于，第三底層(5)的晶粒的平均晶粒間距離與第二底層(4)的晶粒的平均晶粒間距離之間的差不大于10％。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的介質(zhì)(10)，其特征在于，磁記錄層(6)包含含有CoPt合金的磁性晶粒作為主要成分。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的介質(zhì)(10)，其特征在于，在磁記錄層(6)中，沿磁記錄層(6)的縱向的磁性晶粒的陣列具有規(guī)則性。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的介質(zhì)(10)，其特征在于，在非磁性襯底(1)和第一底層(3)之間，還包括軟磁襯層(2)。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的介質(zhì)(10)，其特征在于，在磁記錄層(6)上，還包括保護(hù)層(7)。
20.一種磁記錄/再現(xiàn)裝置，其特征在于包括垂直磁記錄介質(zhì)(10)，該垂直磁記錄介質(zhì)(10)具有非磁性襯底(1)；在非磁性襯底(1)上形成并包含選自包含Ag、Ir、Ni、Pd、Pt、Rh、Hf、Re、Ru、Ti、Ta、Zr、Mg和Al的組的至少一種元素作為主要成分的第一底層(3)；第二底層(4)，形成在第一底層(3)上并與第一底層(3)接觸，并包含包含Mg和Al之一作為主要成分的晶粒和包含Si作為主要成分并包圍晶粒的晶界區(qū)；在第二底層(4)上形成并包含選自包含Pt、Pd、Ru、Rh、Co和Ti的組的至少一種元素作為主要成分的第三底層(5)；和在第三底層(5)上形成的垂直磁記錄層(6)；和記錄/再現(xiàn)頭。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的裝置，其特征在于，所述磁記錄/再現(xiàn)頭是單極磁頭。
全文摘要
提供一種垂直磁記錄介質(zhì)和磁記錄/再現(xiàn)裝置。在襯底(1)和磁記錄層(6)之間形成至少三個(gè)底層，即，包含選自Ag、Ir、Ni、Pd、Pt、Rh、Hf、Re、Ru、Ti、Ta、Zr、Mg和Al的至少一種元素作為主要成分的第一底層(3)、包含Mg或Al和Si的第二底層(4)和包含選自Pt、Pd、Ru、Rh、Co和Ti的至少一種元素作為主要成分的第三底層(5)。
文檔編號(hào)G11B5/73GK1822111SQ200510134190
公開(kāi)日2006年8月23日 申請(qǐng)日期2005年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月27日
發(fā)明者巖崎剛之, 喜喜津哲, 及川壯一, 前田知幸 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝