CN100426383C - 磁记录介质及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种磁记录介质及其制作方法。该磁记录介质包括一磁记录层，所述磁记录层包括：多个碳纳米球；及多个由该碳纳米球包覆而呈分离状态的磁性粒子，所述磁性粒子的磁场取向基本一致。该磁记录介质通过采用碳纳米球包覆的磁性粒子，使得磁性粒子呈分离状态，其有利于抑制因磁性粒子之间磁交换耦合过强而产生的媒体杂讯；并且，碳纳米球具有较小的直径，为纳米级，其可使得磁性转换区的曲折的情形非常小，有利于抑制磁转变杂讯及提升其记录密度。因此，该种磁记录介质可具有高记录密度及低媒体杂讯的特点。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种磁记录介质，尤其是关于水平磁记录介质及垂直磁记录介质及其制作方法。
【背景技术】
磁记录介质一般分为水平磁记录介质(Longitudinal Magnetic RecordingMedia)及垂直磁记录介质(Perpendicular Magnetic Recording Media)两种。
目前，广泛应用的磁记录介质为水平磁记录介质，其具有水平磁各向异性；通过磁读/写头产生的磁场形成记录位，使每一个记录位的N极与S极分别与其相邻记录位的N与S极相对；记录位以平行于记录媒体平面的方式排列；对于该种磁记录介质，为达到高记录密度，有必要减小退磁场对记录位的影响；采取的手段有减小磁记录层厚度及增加磁记录层的矫顽力。
垂直磁记录介质，具有垂直磁各向异性；通过磁读/写头产生的垂直于磁记录层平面的磁场形成记录位，使被磁化的相邻记录位呈反向平行状态；因此，一个记录位的磁极极性与其相邻记录位的磁极极性相反，使相邻记录位的磁矩相互吸引，有利于稳定记录位的磁化状态及提高其矫顽力；从而利于实现更高密度的磁记录介质。
磁记录介质被广泛应用于个人计算机及工作站，获取更高容量，更低价格以及超低杂讯的磁记录介质长久以来一直是最重要的课题。其中，媒体杂讯一直以来是限制媒体更高的记录密度的主要因素，而其来源则主要是尺寸大且非均匀的晶粒分布，以及晶粒间的磁交换耦合(Exchange Coupling)。一般的磁记录介质，如硬盘中使用的磁记录盘片，典型地，采用由晶粒构成的铁磁层(Ferromagnetic Layer)，如通过溅射沉积CoCrPtM(M＝B，Ni，Ta，W，Nb，C)系合金薄膜，其顽磁力Hc＞2800奥斯特(Oe)。磁记录层中的每一个磁域(Magnetized Domain)都由许多小磁性晶粒构成。磁域间的磁转换区表示一个记录位。然而，由于磁性转换区的大且非均匀的晶粒分布，导致磁性转换区是曲折的(ZigZag)，在曲折情形较为严重部分就会产生媒体杂讯(Media Noise)，即磁转变杂讯；从而无法完全反应出理想的写场梯度(WriteField Gradient)。另外，由于其形成磁记录介质的磁记录层的磁性粒子呈连续性分布状态，磁性粒子之间因缺乏足够的间隔，导致磁转换区中的磁性粒子之间的磁交换耦合过强，矫顽力不足，进而导致杂讯过多以致读取失败。
为适应更高磁记录密度的需求，改善现有技术中磁记录介质的磁性粒子矫顽力不足及媒体杂讯过高等缺陷，有必要提供一种磁记录介质及其制作方法，其可具有高记录密度、低媒体杂讯等特点。
【发明内容】
下面将以具体实施例说明一种磁记录介质及其制作方法，其可具有高记录密度、低媒体杂讯等特点。
为实现上述内容，提供一种磁记录介质，其包括一磁记录层，所述磁记录层包括：
多个碳纳米球；及
多个由该碳纳米球包覆而呈分离状态的磁性粒子，所述磁性粒子的磁场取向基本一致。
以及，提供一种磁记录介质制作方法，其包括以下步骤：
提供一基底；
在该基底一表面均匀分布多个由碳纳米球包覆而呈分离状态的磁性粒子，同时在该基底上施加一匀强磁场以使该磁性粒子的磁场取向基本一致，且使该多个由碳纳米球包覆的磁性粒子结合在一起，该磁性粒子因碳纳米球包覆而呈分离状态。
所述施加磁场的磁场方向平行于基底表面，其使该磁性粒子的磁场取向基本平行于该基底表面而形成一水平磁记录介质。可选的，所述施加磁场的磁场方向垂直于基底表面，其使该磁性粒子的磁场取向基本垂直于该基底表面而形成一垂直磁记录介质。
相对于现有技术，本发明实施例所提供的磁记录介质及其制作方法，其通过采用碳纳米球包覆的磁性粒子，使得位于各个碳纳米球中的磁性粒子为分离的(Isolated)，有利于抑制因磁性粒子之间磁交换耦合过强而产生的媒体杂讯；并且，碳纳米球具有较小的直径，为纳米级，其可使磁性转换区的曲折状(ZigZag)情形非常小，有利于抑制磁转变杂讯及提升其记录密度。因此，该种磁记录介质可具有高记录密度及低媒体杂讯等特点。
【附图说明】
图1是本发明第一实施例水平磁记录介质的示意图。
图2是本发明第二实施例垂直磁记录介质的示意图。
【具体实施方式】
下面将对本发明实施例作进一步的详细说明。
碳包金属纳米微粒是一种新型纳米材料，当金属为过渡金属或稀土金属时，该材料具有优越的磁学特性。由于金属纳米颗粒被碳包裹而互相隔离，因此该结构形式具有良好的磁特性及高耐蚀性；本发明是通过采用碳纳米球包覆磁性粒子形成一磁记录层来获得高记录密度、低媒体杂讯的磁记录介质。
目前，制备碳纳米球包覆磁性粒子的方法有电弧放电法、化学气相沉积法、激光蒸发法等。下面以电弧放电法为例制备碳纳米球包覆的磁性粒子以供相关本发明的实施例使用，其具体步骤为：(1)提供一电弧放电装置，将一石墨阴极及一复合石墨阳极装载于该电弧放电装置中。其中，该复合石墨阳极中添加有磁性金属，如铁、钴、镍、或其合金。(2)向电弧放电装置中以60～90立方厘米每分钟(cm3/min)的流量通入惰性气体(如，氩气等)，并控制电弧放电装置内压强约为1.2个大气压；电弧放电装置外围通有冷却水，以冷却石墨阴极。(3)以约0.01～1000赫兹(Hz)频率的脉冲电流，在10～30伏特(V)与约50～800安培(A)的条件下进行电弧放电反应，待反应约20～30分钟后停止放电反应，在石墨阴极区收集电弧放电产物，该电弧放电产物包含有填充有磁性粒子、中空纳米碳管及纳米碳管、以及少量的无碳纳米球包覆的残留磁性微粒。(4)利用磁力吸引分离出填充磁性粒子的纳米碳材，并利用酸性或碱性溶剂与醇类清洗除去残留磁性微粒；最终获取大量粒径小于100纳米(nm)的包覆有磁性粒子的碳纳米球。优选的，可以采用一纳米网筛筛选出具有不同直径尺寸分布范围的包覆有磁性粒子的碳纳米球，如5～10nm。
第一实施例
参见图1，本发明第一实施例所提供的水平磁记录介质，其包括一磁记录层10，所述磁记录层10包括：多个碳纳米球14；及多个由该碳纳米球14包覆而呈分离状态的磁性粒子12，所述磁性粒子12的磁场取向基本一致，其基本平行于磁记录层表面16。
磁性粒子12可选用现有技术中使用的铁、钴、镍、或其合金；如CoPtCr、CoCrTa、CoCrPtB、CoCrPtNi、CoCrPtTa、CoCrPtW、CoCrPtNb、CoCrPtC或CoCrPtTaNb等，其为六方晶格结构，易磁化轴为c轴(图1中以磁性粒子的长度方向代表c轴)。由图1可知，磁性粒子12的易磁化轴取向基本一致，其基本平行于磁记录层表面16，使得磁记录层10具有水平磁各向异性；进而使得具有磁记录层10的磁记录介质具有水平磁各向异性，即为水平磁记录介质。
由于碳纳米球14的直径较小，为100nm及以下，优选的，可为5～10nm；因此其可使得磁性转换区的曲折的情形非常小，有利于抑制磁转变杂讯及提升其记录密度。并且，磁性粒子12因被碳纳米球14包覆而呈相互分离状态，其有利于抑制因晶粒之间磁交换耦合过强而产生的媒体杂讯。上述磁记录层10可具有低媒体杂讯、高记录密度，其记录密度可达100千兆位每平方英寸(Gbits/in2)及以上。该种包含有磁记录层10的水平磁记录介质可用于硬盘机等磁存储设备。
该种包含有磁记录层10的水平磁记录介质的制作方法可采用如下步骤：
首先，提供一基底20，其为非磁性基底。该基底20的材质可选用铝合金、玻璃或陶瓷等非磁性材料。
然后，将上述备用的由碳纳米球14包覆的磁性粒子12均匀分布在基底表面22，同时施加一基本平行于基底表面22的匀强磁场(图未示)使由碳纳米球14包覆而呈分离状态的磁性粒子12结合成一膜结构，且其磁场取向基本一致。所述施加的匀强磁场大小一般为1×10-3～2特斯拉(T)。
在上述匀强磁场作用下，磁性粒子12的易磁化轴将基本取向于该匀强磁场方向，其磁场取向基本平行于基底表面22，也即基本平行于磁记录层表面16；进而使得该磁记录层10具有水平磁各向异性。
在碳纳米球14相互之间较强的范德华力及各磁性粒子12相互之间的磁吸引力的作用下，由碳纳米球14包覆的磁性粒子12紧密结合而形成一膜结构，即磁记录层10。其中，磁性粒子12因碳纳米球14包覆而呈分离状态。
第二实施例
参见图2，本发明第二实施例所提供的垂直磁记录介质，其包括一磁记录层100，所述磁记录层100包括：多个碳纳米球104；及多个由该碳纳米球104包覆而呈分离状态的磁性粒子102，所述磁性粒子102的磁场取向基本一致，其基本垂直于磁记录层表面106。
磁性粒子102可选用现有技术中使用的铁、钴、镍、或其合金；如CoPtCr、CoCrTa、CoCrPtB、CoCrPtNi、CoCrPtTa、CoCrPtW、CoCrPtNb、CoCrPtC或CoCrPtTaNb等，其为六方晶格结构，易磁化轴为c轴(图2中以磁性粒子的长度方向代表c轴)。由图2可知，磁性粒子102的易磁化轴取向基本一致，其基本垂直于磁记录层表面106，使得磁记录层100具有垂直磁各向异性；进而使得具有磁记录层100的磁记录介质具有垂直磁各向异性，即为垂直磁记录介质。
由于碳纳米球104的直径较小，为100nm及以下，优选的，可为5～10nm；因此其可使得磁性转换区的曲折的情形非常小，有利于抑制磁转变杂讯及提升其记录密度。并且，磁性粒子102因被碳纳米球104包覆而呈相互分离状态，其有利于抑制因晶粒之间磁交换耦合过强而产生的媒体杂讯。上述磁记录层100可具有低媒体杂讯、高记录密度，其记录密度可达100Gbits/in2及以上。该种包含有磁记录层100的垂直磁记录介质可用于硬盘机等磁存储设备。
该种包含有磁记录层100的垂直磁记录介质的制作方法可采用如下步骤：
首先，提供一基底200。该基底包括一非磁性基体210，及形成在非磁性基体210上的软磁层220(Soft Magnetic Underlayer)。该非磁性基体210的材质可选用铝合金、玻璃或陶瓷等非磁性材料；软磁层220可选用CoZrNb、FeTaC、FeZrC、FeVC等软磁性膜层，其厚度一般为300～1000nm。软磁层220的设置有利于为磁读/写头提供一磁通回路(Magnetic Flux Return Path)。
然后，将上述备用的由碳纳米球104包覆的磁性粒子102均匀分布在基底表面202，同时施加一基本垂直于基底表面202的匀强磁场(图未示)使由碳纳米球104包覆而呈分离状态的磁性粒子102结合成一膜结构，且其磁场取向基本一致。所述施加的匀强磁场大小一般为1×10-3～2T。
在上述匀强磁场作用下，磁性粒子102的易磁化轴将基本取向于该匀强磁场方向，其磁场取向基本垂直于基底表面202，也即基本垂直于磁记录层表面106；进而使得该磁记录层100具有垂直磁各向异性。
在碳纳米球104相互之间较强的范德华力及各磁性粒子102相互之间的磁吸引力的作用下，由碳纳米球104包覆的磁性粒子102紧密结合而形成一膜结构，即磁记录层100。其中，磁性粒子102因碳纳米球104包覆而呈分离状态。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，如适当变更碳纳米球包覆磁性粒子的制备方法，只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
Claims (12)
1. 一种磁记录介质，其包括一磁记录层，其特征在于，所述磁记录层包括：
多个碳纳米球；及
多个磁性粒子，每个所述磁性粒子均由一个所述碳纳米球包覆而呈分离状态，且所述多个磁性粒子的磁场取向基本一致。
2. 如权利要求1所述的磁记录介质，其特征在于所述磁性粒子为CoPtCr、CoCrTa、CoCrPtB、CoCrPtNi、CoCrPtTa、CoCrPtW、CoCrPtNb、CoCrPtC或CoCrPtTaNb。
3. 如权利要求1所述的磁记录介质，其特征在于所述磁记录介质为一水平磁记录介质，其进一步包括一非磁性基底；该磁记录层位于该非磁性基底上，该磁性粒子的磁场取向基本平行于该磁记录层的一表面。
4. 如权利要求1所述的磁记录介质，其特征在于所述磁记录介质为一垂直磁记录介质，其进一步包括一非磁性基体，及一位于该非磁性基体上的软磁层；该磁记录层位于该软磁层上，所述磁性粒子的磁场取向基本垂直于该磁记录层的一表面。
5. 如权利要求1所述的磁记录介质，其特征在于所述碳纳米球的直径大小范围为5～10纳米。
6. 一种磁记录介质制作方法，其包括以下步骤：
提供一基底；
在该基底一表面上均匀分布由碳纳米球包覆的磁性粒子，每个所述磁性粒子均由一个所述碳纳米球包覆，同时在该基底表面上施加一匀强磁场。
7. 如权利要求6所述的磁记录介质制作方法，其特征在于所述基底为一非磁性基底。
8. 如权利要求7所述的磁记录介质制作方法，其特征在于所述匀强磁场的磁场方向平行于该基底表面，以使得该磁记录介质具有水平磁各向异性。
9. 如权利要求6所述的磁记录介质制作方法，其特征在于所述基底包括一非磁性基体，及一位于该非磁性基体上的软磁层。
10. 如权利要求9所述的磁记录介质制作方法，其特征在于所述匀强磁场的磁场方向垂直于该基底表面，以使得该磁记录介质具有垂直磁各向异性。
11. 如权利要求6所述的磁记录介质制作方法，其特征在于所述碳纳米球的直径大小范围为5～10纳米。
12. 如权利要求6所述的磁记录介质制作方法，其特征在于所述匀强磁场的磁场强度为1×10-3～2特斯拉。
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