CN100369120C - 磁记录介质和磁存储装置 - Google Patents

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Abstract

磁记录介质和磁存储装置。一种磁记录介质，其包括基底、设置在基底上的AlFe基合金层、设置在AlFe基合金层上的底基层、以及设置在底基层上的记录层，并且当在该记录层上记录信息时，沿预定的记录方向对该记录层进行磁化。该基底具有纹理化表面，该纹理化表面具有大致沿该记录方向形成的多个沟槽。

Description

磁记录介质和磁存储装置
技术领域
本发明总体上涉及磁记录介质和磁存储装置，更具体地，涉及采用面内或纵向磁记录技术的磁记录介质，并且涉及使用这种磁记录介质的磁存储装置。
背景技术
磁存储装置(例如磁盘驱动器)普遍用于存储与动态图像相关的数字图像数据、与音乐相关的音频数据等。磁存储装置尤其越来越多地用作为家用视频录像机，以取代家用视频磁带录像机，这是由于磁存储装置的性能(例如进行高速存取的能力、装置的紧凑尺寸和装置的容量)得到了提高。因此，磁存储装置的市场正在迅速扩大。包含在动态图像数据(或视频数据)中的信息量(或信息大小)非常大，并且磁盘驱动器需要具有很大的容量，以存储动态图像数据。为此，磁记录介质的记录密度以几乎每年100％的速度增长，并且开发能够进一步增大磁记录介质的记录密度的磁记录介质和磁头的技术是很重要的。
为了实现磁记录介质上的高记录密度，也就是说，为了以高密度在磁记录介质的记录层中记录信息，需要减小最小记录单元的面积，该最小记录单元以磁性的方式与信息的一个位相对应地形成在记录层上。将孤立再现波形半宽(即，W50)用作为表示最小记录单元的面积减小的指标。W50是一个波峰(再现波形)的半宽，该波峰是通过仅逆转一次记录磁场在磁记录介质的记录层上进行记录，并随后对其进行再现而获得的。通常，记录和再现分辨率会随着W50变小而变高，并且具有较小W50的磁记录介质适于实现高的记录密度。
由2{(g/2)2+(d+e)2}1/2来描述W50，其中g表示磁头的再现元件的间隙长度，d表示记录层和磁头的再现元件之间的磁间距，而e表示记录层的磁转变宽度。可以看出，减小W50的一种方法是减小记录层的磁转变宽度e。磁转变区域形成在通过记录而沿一个方向磁化的区域与沿相对于该方向相反的方向磁化的下一区域(磁化区域)之间。换句话说，磁转变区域是逆转磁化方向所需的。磁转变宽度e是磁转变区域沿记录方向的长度。
通常，使用铁磁性CoCr合金作为磁记录介质的记录层。因此，记录层是由大量CoCr合金的晶粒构成的多晶体。在磁转变区域中，已知磁转变宽度e随着单体晶粒变小而减小，所以对减小单体晶粒进行研究，以减小磁转变宽度e。
然而，当记录层的晶粒尺寸过度减小时，磁化层的磁化随着时间的流逝而减小的现象将会变得明显。该现象的出现是由于下述原因造成的。即，用于对形成磁化区域的单体晶粒的磁化进行逆转的能垒的势垒高度随着晶粒变小而降低。此外，温度(热能)与沿和磁化相反的方向产生的反向磁场的能量的总和变得比势垒高度大，从而使晶粒的磁化逆转。因此，该现象是由热稳定性的降低而导致的。
KuV/kT用作为表示热稳定性的指标，其中Ku表示单轴各向异性常数，该单轴各向异性常数表示记录层在易磁化的轴方向上的各向异性能量的幅值，V表示记录层的晶粒的体积，k表示玻尔兹曼常数，而T表示磁记录介质的温度。因此，可以由能量KuV(其表示磁化方向固定的程度)与热能kT(其导致磁化方向不稳定)的比值来表示KuV/kT。KuV/kT的值越大，热稳定性越好。
传统上，为了增大KuV/kT的值，已经对记录层的成分进行了研究。例如，将Pt加入到形成记录层的CoCr合金中或者CoCrTa合金中，以增大单轴各向异性常数Ku，并由此增大KuV/kT的值。
另一方面，还对所谓的机械纹理化(texturing)进行了研究，该机械纹理化在基底表面等上沿记录方向以机械的方式形成大量沟槽。由于机械纹理化的波动引起的内应力，使得记录层的单体晶粒的易磁化轴变为沿着记录方向定向。结果，可以增大单轴各向异性常数Ku，从而增大了KuV/kT的值。
申请人注意到日本公开专利申请No.2002-260210提出了一种采取措施以提高热稳定性的磁记录介质。
然而，如果记录层的Pt含量过度增大，CoCr的母相的结晶度降低，结果，热稳定性降低，并且介质噪声增大。此外，表示旋转磁化方向所需的记录场的幅值的各项异性场增大，从而使诸如重写性能的记录特性劣化。
另一方面，仅通过机械纹理化来提高沿记录方向的矫顽性是有局限性的。换句话说，如果增大机械纹理化的沟槽的深度来提高矫顽性，则机械纹理化的波动增大。由于该波动被继承到磁记录介质的表面上，所以增大的波动将会增大磁记录介质的表面粗糙度。在具有增大的表面粗糙度的这种磁记录介质中，减小磁头和磁记录介质的表面之间的距离(浮动距离)变得困难。结果，减小W50变得困难，该W50取决于记录层与磁头的再现元件之间的磁间距d。
发明内容
因此，本发明的总体目的是提供一种新颖并且实用的磁记录介质和磁存储装置，其中克服了上述问题。
本发明的另一更加具体的目的是提供一种磁记录介质和磁存储装置，其能够提高沿记录方向的矫顽性和热稳定性，从而可以实现高记录密度。
本发明的另一目的是提供一种磁记录介质，该记录介质包括：基底；AlFe基合金层，设置在该基底上；底基层(underlayer)，设置在该AlFe基合金层上；以及记录层，设置在该底基层上，并且当在该记录层上记录信息时，沿预定的记录方向对该记录层进行磁化，其中该基底具有纹理化表面，该纹理化表面具有大致沿记录方向形成的多个沟槽，并且所述AlFe基合金层由具有大于或等于30原子％但小于50原子％的范围内的Fe原子浓度的AlFe制成。根据本发明的磁记录介质，可以提高沿记录方向的矫顽性和热稳定性，从而可以实现高记录密度。
本发明的另一目的是提供一种磁记录介质，该磁记录介质包括：基底；纹理化层，设置在该基底上；AlFe基合金层，设置在该纹理化层上；底基层，设置在AlFe基合金层上；以及记录层，设置在该底基层上，并且当在该记录层上记录信息时，沿预定的记录方向对该记录层进行磁化，其中该纹理化层具有纹理化表面，该纹理化表面具有大致沿记录方向形成的多个沟槽，并且所述AlFe基合金层由具有大于或等于30原子％但小于50原子％的范围内的Fe原子浓度的AlFe制成。根据本发明的磁记录介质，可以提高沿记录方向的矫顽性和热稳定性，从而可以实现高记录密度。
本发明的另一目的是提供一种磁存储装置，该磁存储装置包括：至少一个上述磁记录介质；以及读写头，被构造用来在磁记录介质上记录信息以及从磁记录介质上再现信息。根据本发明的磁存储装置，可以提高沿记录方向的矫顽性和热稳定性，从而可以实现高记录密度。
本发明的另一目的是提供一种磁盘装置，该磁盘装置包括：至少一个磁记录介质；以及读写头，被构造用来在磁记录介质上记录信息以及从该磁记录介质上再现信息，其中该磁记录介质包括盘形基底、设置在该基底上面的AlFe基合金层、设置在该AlFe基合金层上的底基层、以及设置在该底基层上的记录层，当在该记录层上记录信息时，沿预定的记录方向对该记录层进行磁化，并且该基底具有纹理化表面，该纹理化表面具有大致沿记录方向形成的多个沟槽，并且所述AlFe基合金层由具有大于或等于30原子％但小于50原子％的范围内的Fe原子浓度的AlFe制成。根据本发明的磁盘装置，可以提高沿记录方向的矫顽性和热稳定性，从而可以实现高记录密度。
本发明的另一目的是提供一种磁盘装置，该磁盘装置包括：至少一个磁记录介质；以及读写头，被构造用来在磁记录介质上记录信息以及从磁记录介质上再现信息，其中该磁记录介质包括盘形基底、设置在该基底上的纹理化层、设置在该纹理化层上的AlFe基合金层、设置在AlFe基合金层上的底基层、以及设置在该底基层上的记录层，当在该记录层上记录信息时，沿预定的记录方向对该记录层进行磁化，并且纹理化层具有纹理化表面，该纹理化表面具有大致沿记录方向形成的多个沟槽，并且所述AlFe基合金层由具有大于或等于30原子％但小于50原子％的范围内的Fe原子浓度的AlFe制成。根据本发明的磁盘装置，可以提高沿记录方向的矫顽性和热稳定性，从而可以实现高记录密度。
当结合附图阅读时，通过下面的详细说明，本发明的其它目的和进一步的特征将会变得显而易见。
附图说明
图1是表示AlFe的晶体结构的示意图；
图2是表示根据本发明的磁记录介质的第一实施例的剖面图；
图3是表示根据本发明的磁记录介质的第二实施例的剖面图；
图4是表示根据本发明的磁记录介质的第三实施例的剖面图；
图5是表示根据本发明的磁记录介质的第四实施例的剖面图；
图6表示实施例样本和比较示例的磁特性；
图7表示实施例样本和比较示例的磁特性；以及
图8是表示根据本发明的磁存储装置的实施例的主要部分的平面图。
具体实施方式
本发明人研究了由各种材料制成的非磁性层，以实现上述本发明的目的。本发明人发现，当在纹理化基底表面上形成AlFe层时，与没有形成AlFe层的情况相比，记录层的磁特性大大改善。设置AlFe层的效果可以通过KuV/kT和单轴各向异性常数Ku的增大而体现出来，KuV/kT和单轴各向异性常数Ku是用作为表示热稳定性和沿记录方向的矫顽性的指标。本发明人还发现，通过将AlFe层的理想化合成分设置为从成分Al50Fe50中减少Fe浓度而得到的成分，可以显著增大上述效果。
上述AlFe层的效果是经过实验证实的，但是也可以将这些效果看作是由于下述原因而获得的。
FeAl层具有B2晶体结构。B2晶体结构基于体心立方(bcc)晶体结构的CsCl(氯化铯)型金属有序相。图1表示了AlFe的晶体结构。如图1所示，在AlFe层为B2结构的情况下，Al和Fe的亚晶格SL-1和SL-2构成简单的立方晶格。在图1中，Fe原子由阴影线表示，Al原子没有用阴影线表示。一个Fe原子排列在由四个Al原子构成的立方晶格的亚晶格SL-1的中央。另一方面，一个Al原子排列在由四个Fe原子构成的立方晶格的亚晶格SL-2的中央。由此，AlFe层具有Al∶Fe＝l∶1的化合比，这可以通过Al50Fe50以原子浓度的方式来描述。
Al原子具有比Fe原子小的原子半径。因此，当Fe亚晶格SL-2的Fe原子由Al原子替换时，在Fe亚晶格SL-2的替换Al原子与Al亚晶格SL-1的原始Al原子之间产生了间隙。由于Fe亚晶格SL-2的替换Al原子和Al亚晶格SL-1的原始Al原子的原子位置发生位移，以填充该间隙，所以Fe亚晶格SL-2和Al亚晶格SL-1变得扭曲。换句话说，随着AlFe层的Fe浓度减小，AlFe层的Fe亚晶格SL-2和Al亚晶格SL-1中的扭曲增大。
当上述AlFe层形成在具有波动的纹理化表面上时，AlFe层的Fe亚晶格SL-2和Al亚晶格SL-1由于由该波动导致的内应力的影响而变得扭曲，从而进一步增大了内应力。因此，AlFe层的增大的内应力被继承到设置在AlFe层上的记录层，以有助于形成记录层的磁性颗粒的易磁化轴沿记录方向的取向。结果，可以认为大大提高了记录层在记录方向上的矫顽性和KuV/kT的值，即，热稳定性。
通常，纹理化表面包括沿磁记录介质的记录方向形成的大量沟槽。在磁带的情况下，如果记录方向是沿纵向方向，则沿磁带的纵向方向形成纹理化。在磁盘的情况下，如果记录方向是沿圆周方向，则沿磁盘的圆周方向形成纹理化。通过将本发明应用于诸如磁带和磁盘的磁记录介质，可以提高记录层沿记录方向的矫顽性和热稳定性，从而可以实现高的记录密度。
接下来，将通过参照图2到8，对根据本发明的磁记录介质和本发明的磁存储装置的实施例进行说明。
图2是表示根据本发明的磁记录介质的第一实施例的剖面图。
图2所示的磁记录介质10具有基底11，该基底11具有纹理化表面11a。在基底11的纹理化表面11a上连续地层叠有晶种层(seed layer)12、AlFe基合金层13、底基层14、非磁性中间层15、第一磁性层16、非磁性耦合层17、第二磁性层18、保护层20和润滑层21。
AlFe基合金层13主要基于AlFe，但是可以含有非常少量的其它元素或掺杂物。如果用于AlFe基合金层13的AlFe基合金在薄膜状态下保持B2晶体结构，则可以获得稍后描述的本实施例的效果。如果AlFe基合金层13由AlFe制成，则例如，AlFe薄膜在Al含量为23.3原子％到55原子％时保持B2晶体结构。
第一磁性层16、非磁性耦合层17和第二磁性层18构成记录层19。该记录层19具有交换耦合结构，其中第一磁性层16和第二磁性层18通过非磁性耦合层17反铁磁性地交换耦合。在没有向磁记录介质10施加外部磁场的状态下，第一磁性层16和第二磁性层18的面内磁化相互反向平行。除非另有说明，为了方便起见，将第一磁性层16和第二磁性层18简称为记录层19。
在图2中，由于纹理化表面11a的波动的影响，使得从设置在纹理化表面11a上的晶种层12到保护层20的每一层的表面上都形成了波动。然而，为了简便起见，在图2中，对于设置在纹理化表面11a上的每一层省略了波动的图示。
在该实施中，为了简便，假设将本发明应用于磁盘。因此，磁记录介质(磁盘)10的基底11具有盘形形状。沿记录方向(即，沿磁记录介质10的圆周方向)对纹理化表面11a进行纹理化。AlFe基合金层13通过晶种层12形成在纹理化表面11a上。在磁记录介质10中，由于上述机制，而有助于将构成记录层19(即，第一磁性层16和第二磁性层18)的晶粒的易磁化轴沿圆周方向进行取向。因此，记录层19沿圆周方向的矫顽力Hcc增大，并且磁记录介质10的热稳定性提高。结果，可以在磁记录介质10上实现高的记录密度。
接下来，将对磁记录介质10进行更加详细的说明。
基底11可以由任何适当的材料制成，而不局限于特定的材料。例如，可以将玻璃基底、镀NiP的Al合金基底、Si(硅)基底、塑料基底、陶瓷基底和碳基底用于基底11。
纹理化表面11a可以具有能够改善记录层19的易磁化轴沿圆周方向的取向的任何类型的纹理化。例如，可以在基底11的表面上沿圆周方向形成由大量沟槽构成的机械纹理化，以形成纹理化表面11a。机械纹理化可以通过下述方法来形成：将包含研磨剂的浆料施加到衬垫上，并且在该衬垫与基底表面接触时移动基底11和/或保持有浆料的衬垫。所获得的机械纹理化由沿预定方向(在磁盘的情况下，为圆周方向)形成在基底表面上的大量大致平行的研磨剂痕迹构成。
晶种层12可以由非磁性的非晶材料(例如CoW、CrTi和NiP)制成。晶种层12还可以由包括三种或更多种元素但主要由CoW、CrTi、NiP或它们的合金构成的合金制成。由于晶种层12的表面是非晶的并且结晶均匀，所以当AlFe基合金层13形成在晶种层12上时，该AlFe基合金层13不会受到晶体各向异性的影响。结果，AlFe基合金层13本身更加易于形成晶体结构。因此，通过上述机制，进一步促进了记录层19沿圆周方向的矫顽力的增大和热稳定性的提高。晶种层12的厚度处于5nm到30nm的范围内，并且优选地处于5nm到15nm的范围内。并非必须在磁记录介质10中设置晶种层12。
AlFe基合金层13构成了本实施例的重要部分。例如，AlFe基合金层13可以由非磁性的AlFe制成。在AlFe基合金层13是由AlFe制成的情况下，优选地，将Fe的原子浓度设定在30原子百分比(下文中简写为原子％)到60原子％的范围内。通过将AlFe基合金层13的成分设定在该范围内，可以改善磁特性，例如记录层19沿圆周方向的矫顽力、KuV/kT值以及单轴各向异性常数Ku，如稍后结合实施例所述。此外，在AlFe基合金层13由AlFe制成的情况下，进一步优选地，将Fe的原子浓度设定在30原子％到50原子％的范围内。通过将AlFe基合金层13的成分设定在该范围内，可以进一步改善磁特性。
AlFe基合金层13优选地具有2nm到100nm的范围内的厚度。如果AlFe基合金层13的厚度小于2nm，则设置AlFe基合金层13的效果会变得不明显，而如果AlFe基合金层13的厚度超过100nm，则记录层19的晶粒会变得过大，从而增大了上述W50。
底基层14可以由具有bcc晶体结构的Cr或Cr-X2合金制成，其中X2＝Mo、W、V、B、Mo或它们的合金。底基层14优选地具有2nm到10nm范围内的厚度。在底基层14由Cr-X2合金制成并且将非磁性中间层15设置在其上的情况下，可以改善非磁性中间层15的晶体匹配，并且由此改善了第一磁性层16和第二磁性层18的结晶度。此外，在底基层14由Cr-X2合金制成并且没有在其上设置非磁性中间层15的情况下，可以改善与底基层14直接接触的第一磁性层16的晶体匹配，从而改善第一磁性层16和第二磁性层18的结晶度。
底基层14可以具有由Cr或Cr-X2合金制成的多个叠层构成的多层结构。通过对底基层14采用多层结构，可以抑制底基层14自身的晶粒增大，并且还可以抑制第一磁性层16和第二磁性层18的晶粒增大。
非磁性中间层15可以由具有六方密集堆积(hexagonal closepacked)(hcp)结构的非磁性Co-X3合金制成，其中X3＝Cr、Ta、Mo、Mn、Re、Ru或它们的合金。非磁性中间层15具有0.5nm到5.0nm范围内的厚度，并且优选地在0.5nm到3.0nm范围内。在底基层14的表面上外延生长非磁性中间层15，并且继承底基层14的结晶度和晶粒的颗粒大小分布。非磁性中间层15对于在该非磁性中间层15上外延生长的第一磁性层16和第二磁性层18的结晶度和颗粒尺寸分布具有良好的影响。非磁性中间层15可以具有由Cr或Cr-X3合金制成的多个叠层构成的多层结构。并非必须在磁记录介质10中设置非磁性中间层15。
第一磁性层16由铁磁性材料制成，例如Co、Ni、Fe、Co合金、Ni合金和Fe合金。第一磁性层16优选地具有0.5nm到20nm范围内的厚度。CoCr、CoCr合金、CoCrTa、CoCrTa合金、CoCrPt和CoCrPt合金尤其适于用作为形成第一磁性层16的Co合金。从控制第一磁性层16自身的晶粒大小(或颗粒直径)的角度出发，进一步优选地，第一磁性层16由CoCr-M1合金制成，其中M1＝Pt、B、Ta、Ni、Cu、Ag、Pd、Si、C、Fe、Re、Nb、Hf或它们的合金。从改善第二磁性层18的晶体取向的角度出发，优选地，第一磁性层16具有由上述铁磁性材料制成的多个叠层构成的多层结构。
例如，非磁性耦合层17可以由Ru、Rh、Ir、Ru合金、Rh合金和Ir合金制成。Rh和Ir具有面心立方(fcc)结构，而Ru具有hcp结构。当形成在非磁性耦合层17上的第二磁性层18具有hcp结构时，非磁性耦合层17优选地由Ru或Ru合金制成。尤其是在第二磁性层18由具有hcp结构的CoCrPt合金制成的情况下，非磁性耦合层17优选地由Ru或Ru合金制成，这是因为Ru的晶格常数为a＝0.27nm，该晶格常数接近于CoCrPt合金的晶格常数a＝0.25nm。用于非磁性耦合层17的Ru合金可以包括Co、Cr、Fe、Ni、Mn或它们的合金中的至少一种。
非磁性耦合层17优选地具有设定在0.4nm到1.2nm范围内的厚度。通过将非磁性耦合层17的厚度设定为该范围，可以通过该非磁性耦合层17反铁磁性地交换耦合第一磁性层16和第二磁性层18，从而在没有向磁记录介质10施加外部磁场的状态下，第一磁性层16和第二磁性层18的磁化相互反向平行，如图2中的箭头所示。
第二磁性层18可以由Co、Ni、Fe、Co合金、Ni合金、Fe合金等制成，并且优选地具有5nm到20nm范围内的厚度。优选地，第二磁性层18由CoCr、CoCr合金、CoCrTa、CoCrTa合金、CoCrPt和CoCrPt合金制成。从控制第二磁性层18自身的晶粒大小的角度出发，进一步优选地，第二磁性层18由CoCr-M1合金制成，与第一磁性层16的情况相似。此外，从各向异性场的角度出发，第二磁性层18优选地由CoCrPt-M2合金制成，其中M2＝B、Ta、Ni、Cu、Ag、Pd、Si、C、Fe、Re、Nb、Hf或它们的合金。
优选地，第一磁性层16的剩磁Mr1和厚度t1的乘积(即，剩磁与厚度乘积Mr1×t1)以及第二磁性层18的剩磁Mr2与厚度t2的乘积(即，剩磁与厚度乘积Mr2×t2)满足关系(Mr1×t1)＜(Mr2×t2)。通过将第一磁性层16和第二磁性层18的剩磁和厚度乘积设定为满足该关系，使得记录层19实质上具有总计为{(Mr2×t2)-(Mr1×t1)}的剩磁与厚度乘积，同时其残余磁化的方向与第二磁性层18的残余磁化相同。总计为{(Mr2×t2)-(Mr1×t1)}的实际剩磁和厚度乘积优选地设定在2.0nTm到10.0nTm的范围内。
第一磁性层16和第二磁性层18可以具有不同的成分，也就是说，由具有相互不同成分的相同材料制成或由相互不同的材料制成。例如，用于第二磁性层18的材料可以从能够获得比用于第一磁性层16的材料更大的各向异性磁场的材料中选取。用于第二磁性层18的合金可以加入Pt，而对用于第一磁性层16的合金不加入Pt，或者，用于第二磁性层18的合金的Pt含量(原子％)大于用于第一磁性层16的合金。
因此，在记录层19中，第一磁性层16和第二磁性层18通过非磁性耦合层17反铁磁性地交换耦合。因此，记录层19的表观体积变得与交换耦合的第一磁性层16和第二磁性层18的体积总和基本相等，该体积与记录层由单层结构形成的情况相比较大，从而增大了KuV/kT中V的值，并且提高了磁化(或写入位)的热稳定性。
记录层19可以由具有2个以上磁性层的层叠结构形成。在这种情况下，叠层结构的磁性层交换耦合，并且至少两个磁性层反铁磁性地交换耦合。
作为该第一实施例的改进，可以由没有采用交换耦合的单个磁性层(例如，第二磁性层18)来构成记录层19，这与传统的磁记录介质的情况相似。
保护层20具有0.5nm到10nm范围内的厚度，并且优选地在0.5nm到5nm的范围内，并且该保护层20例如由金刚石状碳(DLC)、碳氮化物、非晶碳等制成。
润滑层21由有机液体润滑剂制成，该有机液体润滑剂具有作为主链的全氟代聚醚(perfluoropolyether)，以及作为末端功能基团的-OH、苯基、苯环等。形成润滑层21的润滑剂可以根据用于保护层20的材料适当地进行选择。根据所使用的保护层20的种类，可以省略润滑层21。
除了润滑层21以外，形成在基底11(纹理化表面11a)上的磁记录介质10的层12到18和20可以通过真空工艺或湿法工艺来形成。该真空工艺可以从溅射、真空淀积、化学汽相淀积(CVD)等工艺中选取。另一方面，该湿法工艺可以从电镀、非电解电镀等中选取。润滑层21可以通过诸如沉积(putting)和液体浸没、旋涂等的浸涂法来形成。
根据该第一实施例的磁记录介质10，纹理化表面11a形成在基底11上，并且AlFe基合金层13形成在纹理化表面11a上。因此，通过AlFe基合金层13，有助于由纹理化表面11a引起的记录层19的易磁化轴沿圆周方向的取向，以大大增大记录层19沿圆周方向上的矫顽力，并大大提高热稳定性。因此，可以在磁记录介质10上实现高的记录密度。此外，由于非晶的晶种层12是作为AlFe基合金层13的基础而形成，所以可以更容易地形成AlFe基合金层13本身的晶体结构，以使得可以通过磁记录介质10获得的上述效果更加显著。
图3是表示根据本发明的磁记录介质的第二实施例的剖面图。在图3中，使用相同的标号表示与图2中的对应部分相同的部分，并且省略了对其进行的说明。
图3中所示的磁记录介质30具有基底11，该基底11具有纹理化表面11a。在基底11的纹理化表面11a上连续地层叠有第一晶种层12、第二晶种层31、AlFe基合金层13、底基层14、非磁性中间层15、第一磁性层16、非磁性耦合层17、第二磁性层18、保护层20和润滑层21。除了在磁记录介质30中另外设置了第二晶种层31以外，磁记录介质30的基本结构与图2中所示的磁记录介质10的基本结构类似。磁记录介质30的第一晶种层12与磁记录介质10的晶种层12相同。
第二晶种层31由AlFe基合金以外的具有B2晶体结构的合金制成，例如AlRu基合金和NiAl基合金。第二晶种层31优选地具有5nm到30nm范围内的厚度。通过设置该第二晶种层31，使得具有相同B2晶体结构的AlFe基合金层13更容易形成其晶体结构，从而使得可以获得可以由第一实施例获得的相同效果(但是以更加明显的方式)。
因此，根据本发明的该实施例，进一步增大了记录层19沿圆周方向的矫顽力，并且进一步提高了热稳定性。
图4是表示根据本发明的磁记录介质的第三实施例的剖面图。在图4中，使用相同的标号表示与图2中的对应部分相同的部分，并且省略了对其进行的说明。
图4中所示的磁记录介质40具有基底11。在基底11上连续地层叠有具有纹理化表面41a的纹理形成层41、晶种层12、AlFe基合金层13、底基层14、非磁性中间层15、第一磁性层16、非磁性耦合层17、第二磁性层18、保护层20和润滑层21。除了在磁记录介质40中另外设置了纹理形成层41以外，磁记录介质40的基本结构与图2中所示的磁记录介质10的基本结构类似。
纹理形成层41由非磁性材料制成，例如非晶或微晶NiP、CoW和CrTi。形成在纹理形成层41上的纹理化表面41a与图2中所示的第一实施例的基底11的纹理化表面11a相似。例如，可以在纹理形成层41的表面上沿圆周方向形成由大量沟槽构成的机械纹理化，以形成纹理化表面41a。在纹理形成层41由NiP制成的情况下，优选地，对纹理形成层41的表面进行氧化。
根据磁记录介质40，纹理化表面41a形成在纹理形成层41上，并且AlFe基合金层13通过晶种层12形成在纹理化表面41a上。因此，可以获得与可以由图2中所示的第一实施例获得的效果相同的效果。此外，纹理形成层41可以由有助于在纹理化表面41a上形成机械纹理化等的材料形成，从而使得可以由从更宽范围的材料中选择的材料来制成基底11。根据该第三实施例，可以省略晶种层12，也就是说，可以设置或者不设置晶种层12，因为磁记录介质40的纹理形成层41和晶种层12由相同的材料制成。
图5表示根据本发明的磁记录介质的第四实施例的剖面图。在图5中，使用相同的标号表示与图3和4中的对应部分相同的部分，并且省略了对其进行的说明。
图5中所示的磁记录介质50具有基底11。在基底11上连续地层叠有具有纹理化表面41a的纹理形成层41、第一晶种层12、第二晶种层31、AlFe基合金层13、底基层14、非磁性中间层15、第一磁性层16、非磁性耦合层17、第二磁性层18、保护层20和润滑层21。
磁记录介质50的基本结构是图3中所示的磁记录介质30的基本结构与图4中所示的磁记录介质40的基本结构的组合。由此，可以获得与可以由第二和第三实施例获得的效果相同的效果。
接下来，将对实施例样本进行说明。
[实施例样本Emb1]
实施例样本Emb1以下述方式制成。首先，使用机械纹理化装置在玻璃基底的表面上形成机械纹理化。该机械纹理化是通过下述方法形成的：将具有0.1μm的平均颗粒直径的金刚石浆料施加到聚酯衬垫上，将保持有金刚石浆料的衬垫压在玻璃基底表面，并且使玻璃基底旋转，从而在玻璃基底的表面上形成纹理化，该纹理化具有0.4nm的平均表面粗糙度(通过原子力显微镜(AFM)测量)。
对具有纹理化表面的玻璃基底进行清洗，并通过DC磁控管溅射装置连续地形成后续的各层，以制成磁盘。
玻璃基底11：直径65mm
晶种层12：20nm厚的Cr50Ti50
AlFe基合金层13：10nm厚的Al100-xFex
底基层14：5nm厚的Cr75Mo25
非磁性中间层15：1nm厚的Co58Cr42
第一磁性层16：1.8nm厚的Co90Cr10
非磁性耦合层17：0.7nm厚的Ru
第二磁性层18：CoCrPtBCu
保护层20：4.5nm厚的C
各种元素的下标表示原子％。第二磁性层18的厚度被设定为使得记录层19的剩磁和厚度乘积为3.5nTm。对于Al100-xFex层13，以10原子％的增量来改变x的值，以获得x＝30时的实施例样本Emb1-1、x＝40时的实施例样本Emb1-2、x＝50时的实施例样本Emb1-3以及x＝60时的实施例样本Emb1-4。
在以下条件下形成玻璃基底11上的各层。首先，在形成Cr50Ti50晶种层12之前，使用热解氮化硼(PBN)加热器在真空下将玻璃基底11加热到170℃。使用DC磁控管溅射装置，在压力为0.67Pa的Ar气氛中，连续形成从Cr50Ti50晶种层12到Co80Cr10第一磁性层16的各层。此后，在形成Ru非磁性耦合层17之前，使用PBN加热器在真空下将该叠层结构加热到230℃。然后，使用DC磁控管溅射装置，在压力为0.67Pa的Ar气氛中，连续形成从Ru非磁性耦合层17到C保护层20的各层。在向DC磁控管溅射装置的真空容器中提供Ar气体之前，将该真空容器预先排空为1×10-5Pa或更小的高度真空(压力)。
[实施例样本Emb2]
除了在磁盘的Cr50T50第一晶种层12和Al100-xFex层13之间形成10nm厚的Al50R50第二晶种层31以外，与上述实施例样本Emb1相类似地制成实施例样本Emb2。对于Al100-xFex层13，以10原子％的增量来改变x的值，以获得x＝30时的实施例样本Emb2-1、x＝40时的实施例样本Emb2-2、x＝50时的实施例样本Emb2-3以及x＝60时的实施例样本Emb2-4。
[比较示例]
除了在磁盘中没有设置Al100-xFex层13以外，与实施例样本Emb1相类似地制成比较示例Cmp。
图6表示了实施例样本Emb1和比较示例Cmp的磁特性。在图6中，所示的矫顽力是记录层沿磁盘圆周方向的矫顽力，并且所示的矫顽力正方比(coercivity squareness ratio)是记录层的矫顽力正方比。此外，KuV/kT是表示热稳定性的指标，并且KuV/kT值越大，剩磁越难降低，从而使得磁盘的可靠性越高。Ku表示记录层的单轴各向异性常数，V表示带有剩磁的记录层的晶粒的实际平均体积，k表示玻尔兹曼常数，而T表示磁盘的绝对温度。单轴各向异性常数Ku越大，记录层沿圆周方向的矫顽力越大，并且KuV/kT值越大。
如从图6中可以看出，与没有设置Al100-xFex层13的比较示例Cmp相比，对于实施例样本Emb1-1、Emb1-2和Emb1-3，磁盘沿圆周方向的矫顽力、KuV/kT值和单轴各向异性常数Ku明显增大。在实施例样本Emb1-1、Emb1-2和Emb1-3中，磁盘沿圆周方向的矫顽力、KuV/kT值和单轴各向异性常数Ku增大很多，尤其是对于Al100-xFex层13中具有较小的Fe浓度的实施例样本Emb1-1。
此外，与没有设置Al100-xFex层13的比较示例Cmp相比，对于实施例样本Emb1-1和Emb1-2，矫顽力正方比增大。与Al100-xFex层13中具有40原子％的Fe浓度的实施例样本1-2相比，尤其对于Al100-xFex层13中具有30原子％的Fe浓度的实施例样本1-1，矫顽力正方比增大。
因此，根据实施例样本Emb1-1到Emb1-4和比较示例Cmp，证实了当Al100-xFex层13中的Fe浓度在30原子％到50原子％的范围内时，磁盘沿圆周方向的矫顽力、KuV/kT值和单轴各向异性常数Ku显著增大。此外，证实了当Al100-xFex层13中的Fe浓度在30原子％到50原子％的范围内时，磁盘的磁特性(包括矫顽力正方比)得到了很大改善。还证实了，对于Al100-xFex层13中的较低Fe浓度，磁盘的磁特性也得到改善。
图7表示实施例样本Emb2和比较示例Cmp的磁特性。该比较示例Cmp与图6中所示的比较示例Cmp相同。在图7中，所示的矫顽力是记录层沿磁盘圆周方向的矫顽力，而所示的矫顽力正方比是记录层的矫顽力正方比。
如从图7中可以看出，与没有设置Al100-xFex层13的比较示例Cmp相比，对于实施例样本Emb2-1、Emb2-2和Emb2-3和Emb2-4，磁盘沿圆周方向的矫顽力和矫顽力正方比显著增大。
因此，根据实施例样本Emb2-1到Emb2-4以及比较示例Cmp，证实了当Al100-xFex层13中的Fe浓度在30原子％到60原子％的范围内时，磁盘沿圆周方向的矫顽力和矫顽力正方比显著增大。
通过沿磁盘的圆周方向施加磁场(所施加的最大场为790kA/m)，由振动样品磁强计(VSM)来测量记录层沿圆周方向的矫顽力和矫顽力正方比。此外，通过使用旋转台(spin stand)和磁头获得动态矫顽力的时间相关性，根据在文献“Bertram等，J.Appl.Phys.，vol.85，No.8，pp.49-91，1991”中描述的动态矫顽力与各向异性场之间的关系，来获得实施例样本Emb1-1到Emb1-4以及比较示例的磁盘KuV/kT值。此外，通过根据Co90Cr10第一磁性层16和CoCrPtBCu第二磁性层18的厚度总和以及由CoCrPtBCu第二磁性层18的透射电子显微镜(TEM)照片获得的形成CoCrPtBCu第二磁性层18的晶粒的平均颗粒直径来获得记录层19的晶粒的平均体积V，以根据该记录层19的晶粒的平均体积V以及KuV/kT值来获得各向异性常数Ku。将玻尔兹曼常数用作为k值，并将测量动态矫顽力时的温度用作为T值。
接下来，将通过参照图8，对根据本发明的磁存储装置的实施例进行说明。图8是表示根据本发明的磁存储装置的该实施例的主要部分的平面图。
图8中所示的磁存储装置60整体上由外壳61构成。由主轴电机(未示出)驱动的盘毂(hub)62、固定在盘毂62上的一个或多个磁记录介质63、致动器单元64、安装在致动器单元64上并且可以沿磁记录介质63的径向移动的臂65、设置在臂65上的悬架66、以及支撑在悬架66上的磁头68设置在外壳61内。所设置的臂65、悬架66和磁头68的数量取决于所设置的磁记录介质63的数量。
磁头68可以通过由再现头和记录头组成的组合头形成。例如，该再现头可以由磁阻(MR)元件、大型磁阻(GMR)元件或隧穿磁阻(TMR)元件构成。该记录头例如可以由感应头构成。图8中所示的磁存储装置60的基本结构本身是公知的，因此在本说明书中省略了对其的详细说明。
在磁存储装置60中，磁记录介质63可以具有上述磁记录介质的实施例中的任何一种的结构。换句话说，磁记录介质10、30、40或50都可以用作为磁记录介质63。由于磁记录介质63具有沿圆周方向的矫顽力较高并且热稳定性优异的记录层，所以可以实现具有高记录密度的磁存储装置60。此外，由于记录层沿圆周方向的高矫顽力，所以即使减小纹理化表面的表面粗糙度(该表面粗糙度与矫顽力成正比)，并由此减小了磁记录介质63的表面粗糙度，也可以保持热稳定性，从而可以减小磁头68到磁记录介质63表面的浮动距离，以进一步增大磁存储装置60的高记录密度。
不用说，磁存储装置60的基本结构并不限于图8中所示的那样，并且磁头68也不限于上述的那样。
当然，本发明并不限于磁盘，并且根据本发明的磁记录介质和磁存储装置当然可以应用于其它的磁记录介质，例如磁带。在磁带的情况下，可以使用带形基底。带形基底可以通过由PET、PEN、聚酰亚胺等制成的带形塑料膜形成。
此外，本发明并不限于这些实施方式，而是在脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种变化和修改。

Claims (14)

1.一种磁记录介质，该磁记录介质包括基底，其特征在于：
AlFe基合金层，设置在所述基底上；
底基层，设置在所述AlFe基合金层上；以及
记录层，设置在所述底基层上，并且当在该记录层上记录信息时，沿预定的记录方向对该记录层进行磁化，
其中所述基底具有纹理化表面，该纹理化表面具有大致沿所述记录方向形成的多个沟槽，并且所述AlFe基合金层由具有大于或等于30原子％但小于50原子％的范围内的Fe原子浓度的AlFe制成。
2.根据权利要求1所述的磁记录介质，其特征还在于：
第一晶种层，由非晶材料制成，设置在所述基底和所述AlFe基合金层之间。
3.一种磁记录介质，该磁记录介质包括基底，其特征在于：
纹理化层，设置在所述基底上；
AlFe基合金层，设置在所述纹理化层上；
底基层，设置在所述AlFe基合金层上；以及
记录层，设置在所述底基层上，并且当在该记录层上记录信息时，沿预定的记录方向对该记录层进行磁化，
其中所述纹理化层具有纹理化表面，该纹理化表面具有大致沿所述记录方向形成的多个沟槽，并且所述AlFe基合金层由具有大于或等于30原子％但小于50原子％的范围内的Fe原子浓度的AlFe制成。
4.根据权利要求3所述的磁记录介质，其特征还在于：
第一晶种层，由非晶材料制成，设置在所述纹理化层和所述AlFe基合金层之间。
5.根据权利要求4所述的磁记录介质，其特征在于，所述第一晶种层由从CoW、CrTi和NiP组成的组中选择的材料制成。
6.根据权利要求2和4中的任何一项所述的磁记录介质，其特征还在于：
第二晶种层，由AlFe基合金以外的材料制成，并且具有B2晶体结构，设置在所述第一晶种层与所述AlFe基合金层之间。
7.根据权利要求6所述的磁记录介质，其特征在于，所述第二晶种层由AlRu合金或NiAl合金制成。
8.根据权利要求1到4中的任何一项所述的磁记录介质，其特征在于，所述基底具有盘形形状，并且沿该盘形形状的圆周方向对所述纹理化表面进行纹理化。
9.根据权利要求1到4中的任何一项所述的磁记录介质，其特征在于，所述AlFe基合金层的厚度在2nm到100nm的范围内。
10.根据权利要求1到4中的任何一项所述的磁记录介质，其特征还在于：
非磁性中间层，设置在所述底基层与所述记录层之间，并由Co-X3合金制成，其中X3＝Cr、Ta、Mo、Mn、Re、Ru或它们的合金。
11.根据权利要求1到4中的任何一项所述的磁记录介质，其特征在于，所述记录层包括：
第一磁性层，设置在所述底基层上；
非磁性耦合层，设置在所述第一磁性层上；以及
第二磁性层，设置在所述非磁性耦合层上，
其中所述第一磁性层和第二磁性层通过所述非磁性耦合层反铁磁性地交换耦合，以使得在没有向所述磁记录介质施加外部磁场的状态下，所述第一磁性层和第二磁性层的磁化相互反向平行。
12.根据权利要求11所述的磁记录介质，其特征在于，所述第一磁性层和/或所述第二磁性层由CoCr-M1合金制成，其中M1＝Pt、B、Ta、Ni、Cu、Ag、Pd、Si、C、Fe、Re、Nb、Hf或它们的合金。
13.一种磁盘装置，该磁盘装置包括：至少一个磁记录介质；以及读写头，被构成用来在所述磁记录介质上记录信息以及从所述磁记录介质上再现信息，该磁盘装置的特征在于：
所述磁记录介质包括盘形基底、设置在所述基底上的AlFe基合金层、设置在所述AlFe基合金层上的底基层、以及设置在所述底基层上的记录层，并且当在所述记录层上记录信息时，沿预定的记录方向对所述记录层进行磁化，
所述基底具有纹理化表面，该纹理化表面具有大致沿所述记录方向形成的多个沟槽，以及
所述AlFe基合金层由具有大于或等于30原子％但小于50原子％的范围内的Fe原子浓度的AlFe制成。
14.一种磁盘装置，该磁盘装置包括：至少一个磁记录介质；以及读写头，被构成用来在所述磁记录介质上记录信息以及从所述磁记录介质上再现信息，该磁盘装置的特征在于：
所述磁记录介质包括盘形基底、设置在所述基底上的纹理化层、设置在所述纹理化层上的AlFe基合金层、设置在所述AlFe基合金层上的底基层、以及设置在所述底基层上的记录层，并且当在所述记录层上记录信息时，沿预定的记录方向对所述记录层进行磁化，
所述纹理化层具有纹理化表面，该纹理化表面具有大致沿所述记录方向形成的多个沟槽，以及
所述AlFe基合金层由具有大于或等于30原子％但小于50原子％的范围内的Fe原子浓度的AlFe制成。
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