CN100440324C - 垂直磁记录介质以及磁存储装置 - Google Patents

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Abstract

垂直磁记录介质由基板和在基板上层压的各层构成，即，在基板上顺序层压软磁性内层、种子层、磁通狭缝层、非磁性中间层、记录层、保护膜、以及润滑层，磁通狭缝层13具有大致柱状结构的软磁性粒子，该软磁性粒子具有非磁性部分的边界部，使来自记录磁头的磁通只狭窄到软磁性粒子的部分，从而抑制磁通的扩散。另外，展示了将磁通狭缝层设在记录层上的垂直磁记录介质。

Description

垂直磁记录介质以及磁存储装置
技术领域
本发明涉及一种垂直磁记录介质以及磁存储装置，特别涉及一种能够高密度记录的垂直磁记录介质以及磁存储装置。
背景技术
由于磁存储装置的技术急速的发展，在向磁记录介质的面内方向记录的面内记录方式中，记录密度为100G位/平方英寸的应用机很快就要商品化。可是，以100G位/平方英寸为界，伴随着在面内记录方式中记录单位的尺寸的微小化，所记录的磁化的热稳定性逐渐成为问题。今后，虽然传言通过进一步改善而能够应用化到250G位/平方英寸，但在面记录密度的界限方面几乎已经达到了极限。
另一方面，在磁记录介质的垂直方向上进行记录的垂直记录方式中，由于即使是使记录单位的尺寸微小化也能够通过设置适当的厚度来确保热稳定性，所以可以预想能够使面记录密度提高到万亿(T)位/平方英寸的等级。
在垂直磁记录介质中，在记录层与基板之间设有软磁性内层的所谓双层垂直磁记录介质成为主流。双层垂直磁记录介质通过软磁性内层的镜像效果来增强来自记录磁头的主磁极的记录磁场，在空间上使记录磁场集中，从而有增大记录磁场梯度的作用。
然而，因为与主磁极相对向而扩大配置软磁性内层，导致从主磁极引出的磁通向软磁性内层扩展，从而在记录层表面扩散，产生了不能在记录层上形成细微的记录位的问题，从而不能实现高记录密度化。
另外，由于伴随着高记录密度化，在再现输出的低下的同时介质干扰增大，所以进行着提高S/N的探讨。具体地说，已知需要实现记录层的磁性粒子的细微化、孤立化、定向控制、结晶性的提高。记录层的磁性粒子虽然例如形成在非磁性中间层上，但由于受到非磁性中间层的结晶定向或结晶性的影响，所以非磁性中间层的设计尤为重要。
然而，当例如为了提高非磁性中间层的结晶性而增厚膜厚时，会产生这样的问题，即，虽然提高了记录层的结晶性，但从记录磁头到软磁性内层的间距增加，导致磁通扩散。
专利文献1：JP特开2002-163819号公报。
专利文献2：JP特开平3-130904号公报。
专利文献3：JP特开平6-295431号公报。
专利文献4：JP特开平10-3644号公报。
专利文献5：JP特开2001-134918号公报。
发明的公开
因此，本发明的概略课题在于提供一种解决上述课题的新的并且实用的垂直磁记录介质及其制造方法、以及磁存储装置。
本发明的进一步具体的课题在于提供一种能够抑制来自记录磁头的磁通的扩散、在增强记录磁场的同时使记录磁场的梯度变陡的、可高密度记录的垂直磁记录介质。
另外，本发明的进一步具体的其他的课题在于提供一种能够同时促进记录层的结晶粒子的细微化和孤立化并提高S/N的、可高密度记录的垂直磁记录介质。
根据本发明的第一个观点，提供一种垂直磁记录介质，具有：软磁性内层；设在上述软磁性内层上的记录层，其特征在于，
在上述软磁性内层与记录层之间具有磁通狭缝层，上述磁通狭缝层是具有向面内方向大致磁性孤立化了的大致柱状结构的软磁性层。
根据本发明，设在软磁性内层与记录层之间的磁通狭缝层，因为是具有向面内方向大致磁性孤立化了的大致柱状结构的软磁性层，所以能够抑制来自记录磁头的磁通在磁通狭缝层内向面内方向扩散，并且因为柱状结构的部分为软磁性，所以能够集中磁通。因此，能够在记录层中增强记录磁场的同时使记录磁场的梯度变陡，从而能够实现可高密度记录的垂直磁记录介质。
根据本发明的第二个观点，提供一种垂直磁记录介质的制造方法，该垂直磁记录介质具有：软磁性内层；设在上述软磁性内层上的记录层，其特征在于，具有：
形成上述软磁性内层的工序；形成记录层的工序，在上述形成软磁性内层的工序与形成记录层的工序之间，还具有在大于等于形成记录层的工序的环境气体压力下，形成由软磁性材料构成的磁通狭缝层的工序。
根据本发明，设在软磁性内层与记录层之间的磁通狭缝层，因为在大于等于成膜记录层时的环境气体压力下成膜，所以环境气体进入软磁性材料中，从而形成柱状结构。因此，能够形成具有向面内方向大致磁性孤立化了的大致柱状结构的软磁性层。因此，能够抑制来自记录磁头的磁通在磁通狭缝层内向面内方向扩散，并且因为柱状结构的部分为软磁性，所以能够集中磁通。
根据本发明的第三个观点，提供一种垂直磁记录介质，具有：软磁性内层；设在上述软磁性内层上的非磁性中间层；设在上述非磁性中间层上的记录层，其特征在于，
上述非磁性中间层由非磁性粒子与包围该非磁性粒子的非磁性的第一非固溶相构成，上述记录层由磁性粒子与包围该磁性粒子的非磁性的第二非固溶相构成，上述磁性粒子具有柱状结构，并在上述非磁性粒子上外延成长。
根据本发明，由非磁性粒子以及第一非固溶相形成设在记录层下侧的非磁性中间层，从而对非磁性粒子以自身形成的方式隔离而配置。进而记录层的磁性粒子在非磁性粒子上外延成长，所以能够控制磁性粒子的粒径以及相邻的磁性粒子间的间隙。因此，能够同时实现磁性粒子的细微化以及孤立化，能够降低介质干扰而提高S/N，能够实现高记录密度的垂直磁记录介质。
这里，本说明书中的外延成长的意思是，在成为基底层的第一层与其上结晶成长的第二层中，在针对膜的成长方向的结晶面大致得到晶格兼容(含有约10％以下的第一层与第二层的晶格不兼容)的状态下，相对第一层进行结晶成长；进而针对与成长方向相垂直的方向、即面内方向，有时具有特定的结晶方位的关系，有时不具有特定的结晶方位的关系。
根据本发明的第四个观点，提供一种垂直磁记录介质，具有：软磁性内层；设在上述软磁性内层上的记录层，其特征在于，
在上述记录层上具有软磁性遮蔽层；记录磁通通过在规定的磁通量下磁饱和了的上述软磁性遮蔽层的一部分的区域，从而磁化上述记录层。
根据本发明，在记录层上设置的软磁性遮蔽层的一部分区域，通过记录磁场来形成为饱和区域，并且磁通只通过饱和区域，从而能够磁化饱和区域的下侧的记录层。因此，能够抑制来自记录磁头的磁通的扩散，并能够防止相邻磁道消除。另外，因为集中了来自记录磁头的磁通，所以能够增强记录磁场，提高记录层的写入性能。
根据本发明的第五个观点，提供一种垂直磁记录介质，具有：软磁性内层；设在上述软磁性内层上的记录层，其特征在于，
在上述记录层上具有磁通狭缝层，上述磁通狭缝层使磁性粒子在面内方向大致磁性孤立化而配置。
根据本发明，因为在记录层上设有磁通狭缝层，并将构成上述磁通狭缝层的磁性粒子在面内方向大致磁性孤立化的配置，所以使从记录磁头通过磁通狭缝层以及记录层而流通到软磁性内层的磁通变得狭窄，在磁通狭缝层中使该磁通狭窄到可通过磁性粒子的程度，从而能够抑制从记录磁头到记录层的磁通的扩散，并能够集中磁通。因此，能够防止磁通的扩散导致的相邻磁道的消除，从而能够提高磁道密度。另外，在磁道的纵方向也能够将磁化迁移区域变窄，从而能够提高线记录密度。其结果，能够实现高记录密度的垂直磁记录介质。
根据本发明的第六个观点，提供一种垂直磁记录介质，具有：软磁性内层；设在上述软磁性内层上的记录层，其特征在于，
在上述记录层上具有磁通狭缝层；上述磁通狭缝层由强磁性材料构成的强磁性母相、和在面内方向配置的非磁性粒子构成。
根据本发明，因为在记录层上设有在强磁性母相中配置了非磁性微粒的磁通狭缝层，所以使从记录磁头通过磁通狭缝层以及记录层而流通到软磁性内层的磁通变得狭窄，在磁通狭缝层中使该磁通狭窄到可通过非磁性微粒间的强磁性母相的程度，从而能够抑制从记录磁头到记录层上的磁通的扩散，并能够集中磁通。因此，能够防止磁通的扩散导致的相邻磁道的消除，从而能够提高磁道密度。另外，在磁道的纵方向也能够将磁化迁移区域变窄，从而能够提高线记录密度。其结果，能够实现高记录密度的垂直磁记录介质。
根据本发明的第七个观点，提供一种磁存储装置，其具有上述任意一种垂直磁记录介质、和记录再现机构。
根据本发明，垂直磁记录介质将来自记录磁头的磁通集中到记录层中，能够在增强记录磁场的同时使记录磁场的梯度变陡，另外，因为能够同时促进磁性粒子的细微化以及孤立化并提高S/N，所以能够实现可高密度记录的垂直磁记录介质。
根据本发明的第八个观点，提供一种垂直磁记录介质，具有：软磁性内层；设在该软磁性内层的上方的记录层，并使来自记录磁头的磁通通过上述记录层而流通到软磁性内层，从而磁化记录层，其特征在于，
在上述软磁性内层与记录层之间具有含有超导材料的磁通控制层；在超导状态的上述磁通控制层的一部分上形成一般传导状态的区域，从而使上述磁通流通。
根据本发明，因为磁通控制层处于超导状态，并且是完全抗磁体，所以来自记录磁头的磁通在磁通控制层中能够被遮断。通过对磁通控制层的一部分的区域进行加热使其变化为一般传导状态，因为磁通只通过成为一般传导状态的区域，所以磁通被集中到该区域，从而能够使磁通集中到集为该区域的记录层。因此，能够防止磁通的扩散导致的相邻磁道的消除，从而能够提高磁道密度。另外，在磁道的纵方向也能够将磁化迁移区域变窄，从而能够提高线记录密度。其结果，能够实现高记录密度的垂直磁记录介质。
另外，本发明提供一种垂直磁记录介质，具有：软磁性内层；设在上述软磁性内层上的记录层，其特征在于，在上述软磁性内层与记录层之间具有磁通狭缝层，上述磁通狭缝层是具有在面内方向大致磁性孤立化了的大致柱状结构的软磁性层，上述磁通狭缝层具有比垂直磁各向异性大的面内磁各向异性。
另外，本发明提供一种垂直磁记录介质，具有：软磁性内层；设在上述软磁性内层上的记录层，其特征在于，在上述软磁性内层与记录层之间具有磁通狭缝层，上述磁通狭缝层是具有在面内方向大致磁性孤立化了的大致柱状结构的软磁性层，上述磁通狭缝层的面内磁各向异性大于或等于软磁性内层的面内磁各向异性。
另外，本发明提供一种磁存储装置，其具有上述任意一种垂直磁记录介质、和记录再现机构。
附图的简单说明
图1是本发明的第一实施方式涉及的垂直磁记录介质的概略剖面图。
图2是第一实施方式的变形例涉及的垂直磁记录介质的概略剖面图。
图3是第一实施方式的第二变形例涉及的垂直磁记录介质的概略剖面图。
图4是表示实施例1、2、以及比较例1涉及的垂直磁记录介质的特性的图。
图5是表示实施例3以及比较例2涉及的垂直磁记录介质的S/Nm特性的图。
图6是本发明的第二实施方式涉及的垂直磁记录介质的概略剖面图。
图7A～7C是俯视各实施例4、5、以及比较例3涉及的垂直磁记录介质的记录层的TEM照片的模式图。
图8是表示实施例4以及5涉及的垂直磁记录介质的特性的图。
图9是本发明的第三实施方式涉及的垂直磁记录介质的概略剖面图。
图10是表示第三实施方式涉及的垂直磁记录介质的记录的状况的图。
图11是俯视图10的图。
图12是表示第三实施方式涉及的垂直磁记录介质的再现的状况的图。
图13是俯视图12的图。
图14是示意性表示施加磁场而使易磁化轴定向的成膜装置的图。
图15是示意性表示倾斜入射溅射粒子而使易磁化轴定向的成膜装置的图。
图16是第一实施方式的变形例涉及的垂直磁记录介质的概略剖面图。
图17是表示实施例6的S/Nm与软磁性遮蔽层膜厚的关系的图。
图18是表示相邻磁道消除试验中的实施例6的再现输出衰减率与软磁性遮蔽层膜厚的关系的图。
图19是表示实施例6的S/Nm与记录电流的关系的图。
图20是表示实施例7的S/Nm与非磁性层膜厚的关系的图。
图21是本发明的第四实施方式涉及的垂直磁记录介质的概略剖面图。
图22是本发明的第五实施方式涉及的垂直磁记录介质的概略剖面图。
图23是第五实施方式的变形例涉及的垂直磁记录介质的概略剖面图。
图24是本发明的第六实施方式涉及的垂直磁记录介质的概略剖面图。
图25是第六实施方式涉及的垂直磁记录介质的俯视图。
图26是第六实施方式的变形例涉及的垂直磁记录介质的俯视图。
图27是本发明的第七实施方式涉及的垂直磁记录介质的概略剖面图。
图28是表示在第七实施方式涉及的垂直磁记录介质上进行记录的状况的图。
图29是用于说明从图28所示的垂直磁记录介质复合型磁头侧所见的磁通控制层的状态的图。
图30A是表示从记录磁头的主磁极向本实施方式涉及的实施例的垂直磁记录介质施加磁通的状况的图，图30B是表示从记录磁头的主磁极向比较例的垂直磁记录介质施加磁通的状况的图。
图31是第七实施方式的变形例涉及的垂直磁记录介质的概略剖面图。
图32A是本发明的第八实施方式涉及的垂直磁记录介质的概略剖面图，图32B是图32A的X-X剖视图。
图33是表示本发明的第九实施方式的磁存储装置的重要部分的图。
图34是表示垂直磁记录磁头以及垂直磁记录介质的概略剖面图。
实施发明的最佳方式
下面，根据需要参照附图对本发明进行详细说明。
(第一实施方式)
首先，针对本发明的第一实施方式涉及的垂直磁记录介质进行说明，该垂直磁记录介质在软磁性内层与记录层之间设有由软磁性材料构成的大致呈柱状结构的磁通狭缝层。
图1是本发明的第一实施方式涉及的垂直磁记录介质的概略剖面图。参照图1，本实施方式涉及的垂直磁记录介质10由基板11和在基板11上按顺序层压了软磁性内层12、种子层13、磁通狭缝层14、非磁性中间层15、记录层16、保护膜18、以及润滑层19的结构构成的。
基板11例如由结晶化玻璃基板、强化玻璃基板、Si基板、铝合金基板等构成，垂直磁记录介质10是带状时，可以使用聚酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、耐热性优良的聚酰亚胺(PI)等的薄膜。
软磁性内层12例如厚度为50nm～2μm，由含有从Fe、Co、Ni、A1、Si、Ta、Ti、Zr、Hf、V、Nb、C、B中选出的至少一种元素的非晶体或微结晶的合金、或这些合金的层压膜构成。从能够集中记录磁场这点考虑，优选饱和磁通密度Bs在1.0T以上的软磁性材料。例如，可以使用FeSi、FeAlSi、FeTaC、CoNbZr、CoCrNb、NiFeNb等。软磁性内层12通过镀法、溅射法、蒸镀法、CVD法(化学气相沉积法)等来形成。软磁性内层12为用于吸入来自记录磁头的大致全部的磁通，为了进行饱和记录而优选饱和记录密度Bs与膜厚的乘积值大的材料。另外，从高传送速率下的写入性这点考虑，软磁性内层12优选高频率透磁率的材料。
种子层13例如厚度为1.0nm～10nm，可从Ta、C、Mo、Ti、W、Re、Os、Hf、Mg、以及这些的合金中选择。在提高形成在其上的磁通狭缝层14的结晶性的同时，能够断绝磁通狭缝层14与软磁性内层12之间的结晶定向或结晶成长的关系，进而能够断绝磁相互作用。此外，设不设种子层均可。
磁通狭缝层14例如厚度为0.5nm～20nm，由软磁性材料形成。对于磁通狭缝层14，软磁性材料的软磁性粒子与相邻的软磁性粒子之间的边界部由软磁性材料的低密度体构成。软磁性粒子相对于膜面垂直的延伸，底的部分从基底的种子层成长起来，表面具有到达非磁性中间层15的大致柱状的结构。边界部在构成软磁性粒子的软磁性材料中混入He、Ne、Ar、Kr、Xe等的惰性气体，形成为非晶体状态。因此，边界部可能失去软磁性，或者饱和磁通密度与软磁性粒子比较变得较低。此外在边界部除了上述惰性气体之外还可以含有氧或氮，可以用氧或氮形成软磁性材料与化合物。
软磁性粒子的平均粒径(将与切断膜面方向的剖面图上的软磁性粒子的剖面面积相当的圆的直径作为软磁性粒子的直径)优选设定为3nm～10nm，相邻的软磁性粒子的平均间隙优选设定为0.5nm～3nm。
磁通狭缝层14所用的软磁性材料由从Co、Fe、Ni、Co类合金、Fe类合金、以及Ni类合金中选出的至少任意一种作为主成分的材料而形成。并且作为添加成分，还可以含有由Al、Ta、Ag、Cu、Pb、Si、B、Zr、Cr、Ru、Re、Nb、以及C构成的群中的任意一种。例如，软磁性材料优选CoNbZr、CoZrTa、FeC、FeC、NiFe、FeTaC、FeCoAl、FeC膜/C膜的人工晶格膜等。
后述的非磁性中间层15具有hcp结构时，磁通狭缝层14优选具有hcp结构或fcc结构，优选hcp结构的(001)面或fcc结构的(111)面成为与非磁性中间层15之间的界面。能够使磁通狭缝层14外延成长，从而能够提高结晶性。
另外，因为通过边界部分离磁通狭缝层14的相邻的软磁性粒子，所以在非磁性中间层15上形成的结晶粒子也同样被分离。其结果，因为在非磁性中间层15上形成的记录层16的磁性粒子也同样被分离而成长，所以能够促进磁性粒子的物理性分离，能够降低相邻的磁性粒子的磁相互作用。
优选磁通狭缝层14的磁各向异性是面内磁各向异性比垂直磁各向异性大。垂直磁各向异性大时，由于再现时相对于膜面而垂直方向的磁化成分会摇动，导致干扰增加。
通过溅射法、真空蒸镀法等的真空工艺来形成磁通狭缝层14。具体地说，使用溅射法，例如在He、Ne、Ar、Kr、Xe等的惰性气体单质或混合气体的环境中使用DC磁控溅射法，形成规定的膜厚。成膜时的真空度优选设定为1Pa～8Pa。在小于1Pa的压力下，难以形成由软磁性粒子与边界部构成的结构，超过8Pa则软磁性粒子的体积比例变小，不能够充分的使磁通通过。另外，从相邻的软磁性粒子更加完全磁性分离这点考虑，优选2Pa以上，从记录层16的良好的外延成长这点考虑，优选6Pa以下。另外，成膜时的基板温度优选设定为0℃～150℃(特别优选15℃～80℃)。此外，如果从边界部的形成促进这点考虑，可以在环境气体中混入不致使软磁性粒子的磁性劣化的程度的氧气或氮气。
上述非磁性中间层15例如厚度为2nm～30nm，由Co、Cr、Ru、Re、Ri、Hf、以及这些的合金等的非磁性材料构成。非磁性中间层15例如可列举出Ru膜、RuCo膜、CoCr膜等，优选具有hcp结构。记录层16具有hcp结构时能够外延成长，从而能够提高记录层16的结晶性。
上述记录层16是在膜厚方向具有易磁化轴的所谓垂直磁化膜，由厚度为3nm～30nm的Ni、Fe、Co、Ni类合金、Fe类合金、含有CoCrTa、CoCrPt、CoCrPt-M的Co类合金构成的群中任意一种材料构成。这里，M是从B、Mo、Nb、Ta、W、Cu以及这些的合金中选择出的。这种强磁性合金具有柱状结构，当是hcp结构时，膜厚方向、即成长方向成为(001)面，在膜厚方向具有易磁化轴。记录层16例如可列举出CoCrPtB、CoCrPtTa、CoCrPtTaNb等。
另外，记录层16还含有非磁性材料，该非磁性材料由从Si、Al、Ta、Zr、Y、Mg中选择出的至少任意一种元素、和从O、C、以及N中选择出的至少任意一种元素的化合物所构成，记录层16可以由将上述强磁性合金的柱状结构的结晶粒子与相邻的结晶粒子进行物理性分离的非磁性相构成。记录层16例如可列举出(CoPt)-(SiO2)、(CoCrPt)-(SiO2)、(CoCrPtB)-(MgO)等。磁性粒子形成柱状结构，因为非磁性相以包围磁性粒子的方式形成，所以能够使磁性粒子相互分离，能够有效地抑制或断绝磁性粒子间的相互作用，从而减低介质干扰。
另外，记录层16可以是Co/Pd、CoB/Pd、Co/Pt、CoB/Pt等的人工晶格膜。例如将CoB(厚度：0.3nm)/Pd(厚度：0.8nm)交互而分别层压5到30层来构成人工晶格膜。因为这些人工晶格的垂直磁各向异性较大，所以热稳定性优越。
保护膜18通过溅射法、CVD法、FCA(Filtered Cathodic Arc)法等而形成，例如由厚度为0.5nm～15nm的不定形碳、氢化碳、氮化碳、氧化铝等构成。
润滑层19是通过提拉法、旋涂法而涂敷的，厚度为0.5nm～5nm，由全氟聚醚为主链的润滑剂等构成。作为润滑剂，例如可以使用ZDo1、Z25(以上Monte Fluos公司制造)Z呋喃、AM3001(以上Ausimont公司制造)等。
在没有设置磁通狭缝层的以往的垂直磁记录介质中，在记录时来自磁头的磁通向软磁性内层扩散，与这种状况相对，在本实施方式的垂直磁记录介质中，由大致呈柱状结构的软磁性粒子与非磁性的边界部形成磁通狭缝层14，因为磁通只通过透磁率高的软磁性粒子，所以通过只使磁通狭窄到软磁性粒子的部分，则能够抑制磁通的扩散，从而能够在记录层16中集中磁通。因此，能够增强记录磁场，并且能够使磁场的空间分布变陡，所以能够以高记录密度进行记录。
另外，在本实施方式的垂直磁记录介质中，因为磁通种子层的软磁性粒子被物理性分离，所以能够促进通过非磁性中间层15形成的记录层16的磁性粒子的物理性分离。其结果，能够减低相邻的磁性粒子之间的磁相互作用，从而能够减低介质干扰。
图2是第一实施方式的第一变形例涉及的垂直磁记录介质的概略剖面图。在图中，对于与先前说明了的部分对应的部分赋予相同的附图标记，而省略说明。
参照图2，垂直磁记录介质30由基板11和在基板11上层压的各层构成，即在基板11上按顺序层压软磁性内层12、种子层13、基底层31、磁通狭缝层14、非磁性中间层15、记录层16、保护膜18、以及润滑层19。本变形例涉及的垂直磁记录介质30的特征在于，在种子层13与磁通狭缝层14之间还设有基底层31。
基底层31例如厚度为0.5nm～20nm，由将从Co、Fe、Ni、Co类合金、Fe类合金、以及Ni类合金中选出的至少任意一种作为主成分的软磁性材料形成。并且作为添加成分，还可以含有由Mo、Cr、Cu、V、Nb、Al、Si、B、C以及Zr构成的群中任意的一种元素。由于能够作为磁通狭缝层14的成长核而发挥功能，从而能够提高磁通狭缝层14的软磁性粒子的结晶性，或者能够促进孤立化。另外，由于具有软磁性，能够减小记录磁头-软磁性内层之间的间距。基底层31例如通过溅射法、真空蒸镀法等的真空工艺来形成，优选设定为比形成磁通狭缝层14时的环境气体压力小的环境气体压力、例如为2Pa以下。从而能够形成优质的成长核或初期成长层。
根据本变形例，因为可提高磁通狭缝层14的软磁性粒子的结晶性，所以能够进一步提高通过非磁性中间层15形成的记录层16的磁性粒子的结晶性。其结果，能够加强记录层16的各向异性磁场，提高顽磁力。
图3是第一实施方式的第二变形例涉及的垂直磁记录介质的概略剖面图。在图中，对于与先前说明了的部分对应的部分赋予相同的附图标记，而省略说明。
参照图3，垂直磁记录介质35由基板11和在基板11上层压的各层构成，即在基板11上按顺序层压软磁性内层12、磁通狭缝层36、种子层13、非磁性中间层15、记录层16、保护膜18、以及润滑层19。本变形例涉及的垂直磁记录介质35的特征在于，连接于软磁性内层12上而设置磁通狭缝层36。
磁通狭缝层36大致与上述图1所示的磁通狭缝层14相同。磁通狭缝层36的厚度优选设定在0.3nm～10nm的范围内，磁通狭缝层36的面内各向异性优选设定为等于或大于软磁性内层12的面内各向异性。通过使磁通狭缝层36的薄膜化来提高面内各向异性，从而能够抑制脉冲干扰等的起因子软磁性内层12的干扰。另外，因为磁通狭缝层36与软磁性内层12相接，所以能够有效地抑制在软磁性内层12表面的磁通扩散，能够进一步提高在记录层16的狭窄效果。
另外，因为磁通狭缝层36的面内磁各向异性比垂直各向异性大，所以能够进一步减低再现时由于软磁性内层12的磁化在面上垂直方向摇动而产生的脉冲干扰。
在本变形例的垂直磁记录介质中，在第一实施方式涉及的垂直磁记录介质的效果之上，如上所述，能够进一步提高记录时的磁通狭窄效果，进而能够抑制起因于软磁性内层12的干扰。
此外，也可以将第一实施方式的垂直磁记录介质或者第一变形例与第二变形例进行组合。
以下，表示本实施方式涉及的实施例以及不基于本发明的比较例。
[实施例1]
本实施例涉及的垂直磁记录介质如下所示构成。从基板侧依次为玻璃基板/软磁性内层：CoNbZr膜(180nm)/种子层：Ta膜(5nm)/磁通狭缝层：NiFe膜(5nm)/非磁性中间层：Ru膜(Xnm)/记录层：(Co76Cr9Pt15)90vol％-(SiO2)10vol％膜(10nm)/保护膜：碳膜(4nm)/润滑层：AM3001膜(1.5nm)。润滑层以外使用Ar气体环境的溅射装置来形成，将CoNbZr膜、Ta膜的成膜时的环境气体压力设为0.5Pa，将NiFe膜与Ru膜的环境气体压力设为4.0Pa。此外，上述括号内的数值表示膜厚，Ru膜的膜厚X做成X＝7、10、15、20nm这样不同的样本。
[实施例2]
在实施例1的种子层：Ta膜(5nm)与磁通狭缝层：NiFe膜(5nm)之间，进一步将环境气体压力设定为0.5Pa，从而形成基底层：NiFe膜(5nm)，除此之外与实施例1相同。
[比较例1]
将环境气体压力设定为0.5Pa而形成实施例1的磁通狭缝层：NiFe膜(5nm)，除此以外与实施例1相同。
图4是表示实施例1、2、以及比较例1涉及的垂直磁记录介质的特性的图。图中的α表示对记录层在垂直方向施加磁场而测定的磁化曲线的顽磁力附近的倾斜4π×ΔM/ΔH，α越靠近1表示磁性粒子的磁孤立化越顺利。
参照图4，关于α，在比较例1中是4.1～4.9，相对于此，实施例1以及2是1.7～3.1，所以可知实施例1以及2的磁性粒子的孤立化较为顺利。
关于规格化顽磁力，比较例1为0.23～0.31，相对于此，实施例1以及2中为0.33～0.45，有大幅度的增加。因为表明规格化顽磁力越大，磁性粒子间的磁相互作用就越小，所以可知相对于比较例1，实施例1以及2的磁相互作用力小。作为其结果可知，相对比较例1而言，实施例1以及2的介质干扰大幅度的减低，而S/N有所提高。此外，虽然没有图示，但根据实施例2的垂直磁记录介质的剖面TEM观察，在磁通狭缝层的NiFe膜上的Ru膜上形成大致柱状结构的结晶粒子，进而可以进一步确认记录层的磁性粒子是孤立形成的。
当比较实施例1与实施例2时，关于S/Nm是实施例2比实施例1大。在实施例2中考虑到，因为相对实施例1形成有将环境气体压力设定为0.5Pa而形成的NiFe膜(膜厚5nm)，所以作为在此基础上形成的磁通狭缝层的NiFe膜(环境气体压力：4.0Pa，膜厚5nm)的结晶性被提高，由于其优越的结晶性的效果而提高了记录层的磁性粒子的结晶性。
此外使用VSM对顽磁力Hc以及各向异性磁场Hk进行了测定。另外，使用悬浮量为17nm的复合型磁头(记录磁头：单磁极磁头、写磁心宽度0.5μm、再现磁头(GMR元件)：读磁心宽度0.5μm)对介质干扰以及S/Nm进行了测定，使记录密度为400kFCI。
[实施例3]
作为本实施例涉及的垂直磁记录介质，制作了以下结构的垂直磁记录介质。从基板侧依次为玻璃基板/软磁性内层：CoNbZr膜(190nm)/磁通狭缝层：CoNbZr膜(10nm)/种子层：Ta膜(2nm)/非磁性中间层：Ru膜(15nm)/记录层：(Co71Cr9Pt20)90vol％-(SiO2)10vol％膜(10nm)/保护膜：碳膜(4nm)/润滑层：AM3001膜(1.5nm)。润滑层以外使用Ar气体环境的溅射装置来形成，将软磁性内层的CoNbZr膜、Ta膜的环境气体压力设为0.5Pa，将磁通狭缝层的CoNbZr膜与Ru膜的环境气体压力设为4.0Pa。
[比较例1]
将环境气体压力设定为0.5Pa从而形成实施例3的磁通狭缝层的CoNbZr膜，除此以外与实施例1相同。
图5是表示实施例3以及比较例2涉及的垂直磁记录介质的S/Nm特性的图。参照图5可知，在200kFCI以上的记录密度下，相对比较例2而言，实施例3的S/Nm大。例如，在400kFCI下相对比较例2而言，实施例3增加了1.7dB。通过在4.0Pa的环境气体压力下成膜磁通狭缝层的CoNbZr膜，与比较例2的在0.5Pa下成膜的CoNbZr膜相比，前者能够促进磁孤立化，从而抑制来自记录磁头的磁通扩散，因此推断可减低介质干扰。此外，S/Nm特性与上述的测定条件相同。
(第二实施方式)
针对本发明的第二实施方式涉及的垂直磁记录介质进行说明，非磁性中间层以及记录层的非磁性粒子以及磁性粒子被非固溶相包围、分离，从而形成该垂直磁记录介质。
图6是本发明的第二实施方式涉及的垂直磁记录介质的概略剖面图。在图中，对于与先前说明了的部分对应的部分赋予相同的附图标记，省略说明。
参照图6，垂直磁记录介质40由基板11和在基板11上层压的各层构成，即在基板11上顺序层压软磁性内层12、种子层13、基底层31、非磁性中间层41、记录层42、保护膜18、以及润滑层19。
记录层42例如厚度为6nm～20nm，由具有柱状结构的磁性粒子42a、和包围磁性粒子42a并对相邻的磁性粒子42a进行物理性隔离的由非磁性材料构成的第二非固溶相42b构成。磁性粒子42a的柱状结构这样形成：向膜厚方向延伸，在配置在面内方向的多个磁性粒子42a的各个之间分别填充第二非固溶相42b。
磁性粒子42a是由从Ni、Fe、Co、Ni类合金、Fe类合金、含有CoCrTa、CoCrPt、CoCrPt-M的Co类合金所构成的群中的任意一种材料形成的。这里，M可从B、Mo、Nb、Ta、W、Cu以及这些的合金中选择。磁性粒子42a在膜厚方向上具有易磁化轴，在构成磁性粒子42a的强磁性合金具有hcp结构时，优选膜厚方向、即成长方向成为(001)面。
磁性粒子42a由CoCrPt合金构成时，设定Co含量为50原子％～80原子％、Cr含量为5原子％～20原子％，Pt含量为15原子％～30原子％。由于使Pt的含量比以往的垂直磁记录介质含有的多，能够增加垂直各向异性磁场，实现高顽磁力化。特别是这样的高Pt含量虽然相对Cr类基底而言，外延成长比较困难，但通过使用本实施方式的磁性粒子42a的材料，能够形成结晶性优越的磁性粒子42a。
第二非固溶相42b由形成磁性粒子42a的强磁性合金与没有形成固溶或化合物的非磁性材料构成，非磁性材料由从Si、Al、Ta、Zr、Y、Ti、以及Mg中选择的任意一种元素、和从O、N、以及C中选择的至少任意一种元素的化合物构成，例如，可列举出SiO2、Al2O3、Ta2O5、ZrO2、Y2O3、TiO2、MgO等的氧化物、或Si3N4、AlN、TaN、ZrN、TiN、Mg3N2等的氮化物、或SiC、TaC、ZrC、TiC等的碳化物。对于磁性粒子42a，因为通过由这样的非磁性材料构成的第二非固溶相42b，使相邻的磁性粒子42a被物理性隔离，所以能够减低磁相互作用，其结果是能够减低介质干扰。
构成第二非固溶相42b的非磁性材料优选绝缘材料。发挥强磁性的电子的隧道效应能够减低磁性粒子42a间相互作用。
第二非固溶相42b的体积浓度以记录层42的体积为基准，优选设定在2vol％～40vol％的范围内。当低于2vol％时，因为磁性粒子42a之间不能充分的隔离，所以不能够充分实现磁性粒子42a的孤立化；当超过40vol％时，记录层42的饱和磁化明显低下，导致再现时的输出低下。进而，从磁性粒子42a的孤立化以及垂直定向分散这点考虑，第二非固溶相42b的体积浓度特别优选设定在8vol％～30vol％的范围内。
非磁性中间层41例如厚度为3nm～40nm，由非磁性粒子41a和第一非固溶相41b构成，该非磁性粒子41a是由非磁性材料构成的结晶质的非磁性粒子，该第一非固溶相41b包围非磁性粒子41a并由与非磁性粒子41a不固溶的材料构成。
非磁性粒子41a具有hcp结构或fcc结构，由从Co、Cr、Ru、Re、Ti、Hf、以及这些的合金中选出的至少一种非磁性材料构成，例如可列举出Ru或CoCrRu。非磁性粒子41a是hcp结构时优选(001)面相对面内方向大致平行；非磁性粒子41a是fcc结构时优选(111)面相对面内方向大致平行。在非磁性中间层41与记录层42的界面上，能够使磁性粒子42a在非磁性粒子41a上外延成长，通过控制非磁性粒子41a的粒径以及与相邻的非磁性粒子41a之间的间隙，能够同时控制磁性粒子42a的粒径与相邻的磁性粒子42a的间隙。
另外，第一非固溶相41b由与上述第二非固溶相42b相同的材料构成。第一非固溶相41b的体积浓度以非磁性中间层41的体积为基准，优选设定在2vol％～40vol％的范围内。而且，特别优选第一非固溶相41b的体积浓度大于或等于第二非固溶相42b的体积浓度。格外优选具有这样的关系：第一非固溶相41b的体积浓度∶第二非固溶相42b的体积浓度＝1∶1～1.5∶1。因为磁性粒子42a在非磁性粒子41a上成长而具有粒径变大的倾向，所以通过使第一非固溶相41b的体积浓度大于或等于第二非固溶相42b的体积浓度，能够实现磁性粒子42a的孤立化。
优选通过形成在非磁性中间层41的下侧的基底层31来控制非磁性粒子41a的粒径。基底层31由在第一实施方式中说明了的基底层31的材料构成。由于基底层31作为非磁性粒子41a的成长核而发挥作用，从而能够控制非磁性粒子41a的配置，进而能够提高结晶定向性以及结晶性。
在基底层31的材料中，优选具有fcc结构而(111)面与基板面大致平行、与非磁性粒子41a的晶格不兼容比例在10％以下的材料。即，结晶学上优选基底层31：fcc结构(111)面//非磁性中间层41：fcc结构(111)面或者hcp结构(001)，并且晶格不兼容比例在10％以下。
另外，因为通过由软磁性材料来形成基底层31，从而基底层31能够作为软磁性内层12的一部分来发挥功能，所以能够减小从磁头到软磁性内层12表面的间距，从而能够提高电磁变换特性。此外，设不设基底层31均可。
此外，在本实施方式的垂直磁记录介质40中，在基底层31的下侧设有种子层。其具有在第一实施方式中说明了的功能。此外，设不设基底层31均可。
下面，说明形成非磁性中间层41以及记录层42的方法。
使用溅射法来形成非磁性中间层41以及记录层42，例如使用DC磁控溅射装置、ECR溅射装置等，在含有绝缘材料时，使用RF磁控溅射装置来形成。
形成非磁性中间层41时，可以同时对成为非磁性粒子41a的非磁性材料的溅射靶、和成为第一非固溶相41b的材料的溅射靶进行溅射，也可以使用将成为非磁性粒子41a的非磁性材料与成为第一非固溶相41b的材料复合化而成的材料。在形成记录层42时，与非磁性中间层41的情况同样，可以分别针对磁性粒子42a的磁性材料与第二非固溶相42b的非磁性材料而使用溅射靶，也可以使用复合化了的材料。
成膜时的环境气体压力优选设定在2Pa～8Pa的范围内。能够促进非磁性粒子41a或磁性粒子42a的孤立化。另外，环境气体优选使用Ar气、或添加了氧气的Ar气。
根据本实施方式，因为由非磁性粒子41a以及第一非固溶相41b来形成设在记录层42的下侧的非磁性中间层41，对非磁性粒子41a以自身形成的方式来隔离而进行配置，进而记录层42的磁性粒子42a从非磁性粒子41a的表面进行结晶成长，所以能够控制磁性粒子42a的粒径以及相邻的磁性粒子42a间的间隙。因此，能够同时实现磁性粒子42a的细微化以及孤立化。
[实施例4]
本实施例涉及的垂直磁记录介质如以下所示构成。从基板侧依次为玻璃基板/软磁性内层：CoNbZr膜(120nm)/种子层：Ta膜(5nm)/基底层：NiFe膜(5nm)/非磁性中间层：Ru86vol％-(SiO2)14vol％膜(20nm)/记录层：(Co76Cr9Pt15)76vol％-(SiO2)24vol％膜(10nm)/保护膜：碳膜(4nm)/润滑层：AM3001膜(1.5nm)。使用Ar气体环境的溅射装置来形成，CoNbZr膜、Ta膜、NiFe膜、碳膜使用DC磁控溅射装置，将Ar环境气体压力设定为0.5Pa，从而成膜。另外非磁性中间层以及记录层使用RF磁控溅射装置，将Ar环境气体压力设为4.0Pa。成膜时的温度为室温。通过浸渍法来涂敷润滑层。此外，上述括号内的数值表示膜厚。
[实施例5]
取代实施例4的非磁性中间层，使用Ru60vol％-(SiO2)35vol％膜(20nm)来形成，除此之外与实施例4相同。
[比较例3]
取代实施例4的非磁性中间层，使用Ru膜(20nm)来形成，除此之外与实施例4相同。
图7A～7C是俯视各实施例4、5、以及比较例3涉及的垂直磁记录介质的记录层的TEM照片的模式图。图中的曲线表示磁性粒子42a、42a-1的轮廓。
参照图7A～7C，将图7A以及图7B所示的实施例4以及实施例5涉及的垂直磁记录介质的记录层，与图7C所示的在非磁性中间层使用了Ru膜的比较例3相比较，可知前者促进了非磁性粒子41a的孤立化以及细微化。磁性粒子的平均粒径为，实施例4：5.6nm、实施例5：5.5nm、比较例3：7.7nm。
特别在实施例5中，相邻磁性粒子42a的间隙、即夹着由SiO2构成的第二非固溶相42b的部分的磁性粒子42a间的距离比实施例4大。另外可知，相对图7C所示的第二非固溶相42b-1，在实施例5中第二非固溶相42b均匀的包围着磁性粒子42a。将非磁性中间层的第一非固溶相的体积浓度从14vol％调至35vol％，由于比磁性层的第二非固溶相的体积浓度、即24vol％高，可知记录层的磁性粒子之间的间隙增大了。
图8是表示实施例4以及5涉及的垂直磁记录介质的特性的图。参照图8，针对α而言，实施例5比实施例4更靠近1。如上述，α越靠近1表示磁性粒子的磁孤立化越顺利，从而可知实施例5比实施例4的磁孤立化顺利。此外，可知与上述的俯视TEM照片的物理性孤立化一致。
针对S/Nm而言，相对实施例4的11dB，实施例5的18dB有大幅度的提高。可知当符合α的结果时，促进了磁性粒子的孤立化，从而减低了介质干扰而提高了S/Nm。
另外，相对实施例4，实施例5的D50也同样较大。因此可知能够进一步进行高密度记录。
因此，根据本实施例，通过将非磁性中间层做成Ru-(SiO2)膜，与Ru相比能够实现磁性粒子的孤立化以及细微化。另外，可根据非磁性中间层的第一非固溶相的体积浓度来控制磁性粒子间的间隙，从而能够实现磁性粒子的磁孤立化。进而通过使非磁性中间层的第一非固溶相的体积浓度比记录层的第二非固溶相的体积浓度高，能够进一步实现磁性粒子的孤立化，能够提高S/Nm和D50。
此外，虽然没有图示，但通过实施例4以及5的垂直磁记录介质的剖面TEM观察，可以确认在非磁性中间层41以及记录层42中，非磁性粒子与磁性粒子具有向膜厚方向延伸的柱状结构。
此外，对于平均粒径的测定方法，是提取俯视TEM照片(在照片上是200万倍)的磁性粒子的轮廓，用扫描设备读入到PC中并求出磁性粒子的面积，将与其面积相当的正圆的直径作为磁性粒子的粒径，随机选择150个磁性粒子并求出它们的粒径的平均值，作为平均粒径。
另外，以与第一实施方式涉及的实施例1以及2相同的条件测定了垂直顽磁力、饱和磁化、α。另外，使用上浮量17nm的复合型磁头(记录磁头：单磁极磁头、写磁心宽度：0.5μm、再现磁头(GMR元件)：读磁心宽度0.25μm)测定了S/Nm以及D50。
(第三实施方式)
针对本发明的第三实施方式涉及的垂直磁记录介质进行说明，其是在记录层上设有软磁性遮蔽层。
图9是本发明的第三实施方式涉及的垂直磁记录介质的概略剖面图。在图中，对于与先前说明了的部分对应的部分赋予相同的附图标记，省略说明。
参照图9，垂直磁记录介质50由基板11和在基板11上层压的各层构成，即在基板11上顺序层压软磁性内层12、种子层13、基底层31、非磁性中间层15、记录层16、软磁性遮蔽层51、保护膜18、以及润滑层19。
软磁性遮蔽层51形成在第一或第二实施方式中说明了的记录层16上，例如由厚度为2～50nm的高透磁率的软磁性材料构成。作为软磁性遮蔽层51所用的软磁性材料，由含有从Fe、Co、Ni、Al、Si、Ta、Ti、Zr、Hf、V、Nb、C、B中选出的至少一种元素的非晶体或微结晶的合金、或这些的合金的层压膜构成。例如，可以使用Ni80Fe20、Ni50Fe50、FeNi、FeAlSi、FeTaC、CoNbZr、CoCrNb、CoTaZr、NiFeNb等。
软磁性遮蔽层51优选易磁化轴方向为面内方向。进而，特别优选易磁化轴方向相对磁道的纵方向为垂直方向，即相对记录方向为垂直方向。能够尽可能的抑制在软磁性遮蔽层51中产生成为干扰源的磁壁。例如，垂直磁记录介质50为磁盘时，在半径方向设定易磁化轴；垂直磁记录介质50为横向型的磁带时，在磁带的宽方向设定易磁化轴。
软磁性遮蔽层51优选为透磁率在20～2000范围内的软磁性材料。对于高频率的记录磁场有良好的跟踪性。
另外，软磁性遮蔽层51的饱和磁化优选在0.1T～2.4T的范围。当超过2.4T时，记录磁头的磁极材料的选择范围受到了限制。
进而，对于软磁性遮蔽层51，将记录磁头的主磁极的磁性材料的饱和磁通密度设为BsH、将主磁极前端部的厚度设为tH，则软磁性遮蔽层51的饱和磁通密度BsS、厚度tS优选设定为BsS×tS＜BsH×tH。通过来自主磁极的磁场能够可靠的使软磁性遮蔽层51磁饱和。
在本实施方式的垂直磁记录介质50中，因为在记录层16上设有软磁性遮蔽层51，所以在记录磁场的强度比规定量小时，记录磁场被吸入软磁性遮蔽层51而不能到达记录层。通过使记录磁场为使软磁性遮蔽层51磁饱和的磁场的大小以上，能够使记录磁场通过软磁性遮蔽层51而磁化记录层。
图10是表示本实施方式涉及的垂直磁记录介质的记录的状况的图。此外，为了便于说明，对于图10～图12，省略保护膜18以及润滑层19的图示。
参照图10，在记录时，从磁存储装置的与垂直磁记录介质50相对向的记录磁头的主磁极55的前端部，向垂直磁记录介质50施加记录磁场Hw。当施加记录磁场时，记录磁场在使软磁性遮蔽层51磁饱和的磁场以下时，来自记录磁头的磁通会被吸入软磁性遮蔽层51，从而不会到达记录层16。进而当增加记录磁场时，与主磁极的前端部的大致中央部分相对向的软磁性遮蔽层51的区域51a磁饱和。当磁饱和时，记录磁场透过软磁性遮蔽层51而到达记录层16，进而到达软磁性内层12。这样一来，对记录层16施加记录磁场从而产生磁化Ma。这里，从主磁极55前端部的周边部泄露的磁场Hwb比中心部弱，这样的磁场Hwb被吸入软磁性遮蔽层51。因为从中心部泄露的磁场Hwa使软磁性遮蔽层51磁饱和，所以能够使软磁性遮蔽层51饱和的区域16a的面内方向的大小比主磁极前端部55小。
图11是俯视图10的图。参照图11，软磁性遮蔽层51饱和的区域形成在主磁极55前端部的大致正下方。沿着垂直磁记录介质50移动的方向(箭头所示方向Mv)，形成被对应于记录信号的磁化迁移区域16a包围的位。另一方面，对于磁道宽方向，能够形成与软磁性遮蔽层51饱和的区域大致同宽的磁道Tkn。即，通过将饱和区域51a的宽度控制在与磁道Tkn宽度同等程度，能够解决消除相邻磁道Tkn-1、Tkn+1的磁化的问题，即能够解决辅助磁道消除的问题。例如，根据记录电流值、软磁性遮蔽层51的透磁率和膜厚等来控制饱和区域51a的宽度。
图12是表示本实施方式涉及的垂直磁记录介质的再现的状况的图。参照图12，再现磁头56使用由防护罩沿着垂直磁记录介质50的移动方向夹着MR元件而构成的装置。当使再现磁头56接近垂直磁记录介质50时，由于在MR元件上流过的传感电流或软磁性遮蔽层51的磁化的影响，会在防护罩58a-软磁性遮蔽层51-防护罩58b上产生磁场，从而能够使与防护罩58a、58b相对向的软磁性遮蔽层51与其之间的区域51c磁饱和。软磁性遮蔽层51的易磁化轴在面内方向，因为在软磁性遮蔽层51中磁场的方向是面内方向，所以用弱的磁场就能够使其磁饱和。例如，使用Ni50Fe50的软磁性材料，在240A/m程度的磁场中就能够使其磁饱和。其结果，通过软磁性遮蔽层51的饱和区域51c，并透过从下侧的记录层16的磁化Ma泄露的磁场，到达再现磁头56的MR元件59。因此，能够再现记录层16的磁化状态。
图13是俯视图12的图。参照图13，软磁性遮蔽层51的饱和区域51c是与防护罩58a、58b相对向的软磁性遮蔽层51与其之间的区域，MR元件59能够对被记录层16的磁化迁移区域16a包围的磁化泄露的磁场进行再现。通过使饱和区域51c的宽度与磁道宽度相等，能够减低来自相邻磁道Tkn-1、Tkn+1的交叉干扰。另外，可以相对于饱和区域51c的宽度，减小MR元件59的宽度。
以下，对本实施方式涉及的垂直磁记录介质50的制造方法进行说明。垂直磁记录介质50从图9所示的基板11侧开始，与第一实施方式或者第二实施方式中说明的方法同样，从软磁性内层12形成到记录层16。
软磁性遮蔽层51使用溅射法，例如使用DC磁控装置来进行。作为相对垂直磁记录介质50记录时的移动方向，将易磁化轴定向在垂直方向的方法，可以使用以下两个方法。
图14是示意性表示施加磁场使易磁化轴定向的成膜装置的图。参照图14，在垂直磁记录介质50的中心配置磁极60N，在外周配置磁极60S，在半径方向施加直流磁场Hap，使垂直磁记录介质50例如沿着Rt方向旋转，同时入射软磁性遮蔽层51的溅射粒子。这里，直流磁场设定为80kA/m程度。此外，图中，虽然表示了在垂直磁记录介质50的一部分施加直流磁场的情况，但也可以在整个外周配置外周的磁极60S，并对整个垂直磁记录介质50施加直流磁场。
图15是示意性表示倾斜入射溅射粒子使易磁化轴定向的成膜装置的图。参照图15，将垂直磁记录介质50例如沿着Rt方向旋转，同时入射软磁性遮蔽层51的溅射粒子IB。相对圆周方向θr与垂直磁记录介质50面垂直的方向(Z方向)所形成的面，使入射方向朝向垂直磁记录介质50的外周方向只倾斜入射角θin。入射角θin优选设定为大于0度而在60度以下。接着，保护膜18以及润滑层19与第一实施方式同样的形成。
根据以上所述，能够形成将软磁性遮蔽层51的易磁化轴定向在相对记录时的移动方向垂直的方向上的垂直磁记录介质50。
根据本实施方式，在设在记录层16上的软磁性遮蔽层51的一部分上，由记录磁场来形成饱和区域并通过记录磁场，从而能够只磁化饱和区域的下侧的记录层16。因此，能够抑制来自记录磁头的磁通的扩散，并能够防止相邻磁道消除。另外，因为集中了来自记录磁头的磁通，所以能够增强记录磁场，提高记录层的写入性能。
图16是本实施方式的变形例涉及的垂直磁记录介质的概略剖面图。在图中，对于与先前说明了的部分对应的部分赋予相同的附图标记，省略说明。
参照图16，垂直磁记录介质55由基板11和在基板11上层压的各层构成，即在基板11上顺序层压软磁性内层12、种子层13、基底层31、非磁性中间层15、记录层16、非磁性层52、软磁性遮蔽层51、保护膜18、以及润滑层19，除在记录层16与软磁性遮蔽层51之间设有非磁性层52之外，其他和第三实施方式的垂直磁记录介质相同。
非磁性层52通过溅射法等形成，厚度设定在0.5nm～20nm的范围内，由非磁性材料构成。非磁性材料没有特别的限制，例如可使用SiO2、Al2O3、TiO2、TiC、C、氢化碳等。
根据本实施方式，通过在记录层16与软磁性遮蔽层51之间设有非磁性层，能够防止在记录层16与软磁性遮蔽层51磁性结合。
下面，表示本实施方式的实施例。
[实施例6]
本实施方式涉及的垂直磁记录介质如下所示构成。从基板侧依次为玻璃基板/软磁性内层：CoNbZr膜(200nm)/种子层：Ta膜(5nm)/基底层：NiFe膜(5nm)/非磁性中间层：Ru膜(20nm)/记录层：(Co86Cr8Pt6)90vol％-(SiO2)10vol％膜(10nm)/非磁性层：Ta膜(4nm)/软磁性遮蔽层：Ni80Fe20膜(Xnm，饱和磁密度1.1T)/保护膜：碳膜(10-Xnm)/润滑层：AM3001膜(1.5nm)。将软磁性遮蔽层的NiFe膜的膜厚X做成为0～10nm不同的样本。另外，为了使从记录磁头到记录层表面的距离一定，相对NiFe膜的膜厚Xnm，将保护膜的膜厚做成为1-Xnm。此外，使用Ar气体环境的溅射装置来形成，CoNbZr膜、非磁性膜的Ta膜、软磁性遮蔽层的NiFe膜、以及碳膜使用DC磁控溅射装置，Ar环境气体下将压力设定为0.5Pa，从而成膜。另外，种子层的Ta膜、基底层的NiFe膜、以及Ru膜使用DC磁控溅射装置，在Ar环境气体下将压力设定为4.0Pa。记录层使用RF磁控溅射装置，在Ar环境气体下将压力设为4.0Pa。成膜时的温度为室温。通过浸渍法来涂敷润滑层。此外，上述括号内的数值表示膜厚。
图17是表示实施例6的S/Nm与软磁性遮蔽层膜厚的关系的图。参照图17可知，设有软磁性遮蔽层时比没有设软磁性遮蔽层(膜厚＝0)时的S/Nm高。另外，通过增厚软磁性遮蔽层膜厚，来增加S/Nm，使膜厚变为最大8nm。由此，随着膜厚的增加，吸入来自记录磁头的磁通的磁通量变大，而透入记录层的磁通量减少，从而饱和区域的面积减少，狭窄的磁通只通过变得狭小的饱和区域来磁化记录层，其结果，可以推断能够通过强记录磁场来磁化与主磁极同等大小的狭小范围的记录层。
此外，使用上浮量8nm的复合型磁头(记录磁头：单磁极磁头、写磁心宽度0.2μm、饱和磁通密度×写磁心厚度0.4μm、记录电流5mA、再现磁头(GMR元件)：读磁心宽度0.12μm)对S/Nm进行测定，使记录密度为500kFCI。此外，后述的图19、图20的测定条件也相同。
图18是表示相邻磁道消除试验中的实施例6的再现输出衰减率与软磁性遮蔽层膜厚的关系的图。参照图18可知，设有软磁性遮蔽层时比没有设软磁性遮蔽层时(膜厚＝0)的相邻磁道的再现输出的衰减率小。另外可知，随着软磁性遮蔽层的膜厚的增加，相邻磁道的再现输出的衰减率只减少。由此可知，软磁性遮蔽层抑制了磁通向磁道宽方向泄露。
此外，这样进行相邻磁道消除试验：以100kFCI的记录密度对测定磁道进行记录，在测定初期再现输出V0后，使记录磁头偏离磁道0.25μm并重复100次DC消除动作，之后，回到测定磁道并对测定磁道的再现输出进行测定，结果再现衰减率(％)＝(V1-V0)/V0×100％。
图19是表示实施例6的S/Nm与记录电流的关系的图。此外使用了在图17中表示S/Nm为最大值的、软磁性遮蔽层膜厚为8nm的样本。
参照图19可知，相对记录电流而S/Nm表示最大值。由此可知，在软磁性遮蔽层上形成了适度大小的饱和区域时，来自记录磁头的磁通集中，从而能够进行充分的写入。
[实施例7]
本实施例涉及的垂直磁记录介质如下所示构成。从基板侧依次为玻璃基板/软磁性内层：CoTaZr膜(200nm)/非磁性中间层：Ru膜(20nm)/记录层：(Co79Cr8Pt13)90vol％-(SiO2)10vol％膜(10nm)/非磁性层：Ta膜(Xnm)/软磁性遮蔽层：Ni50Fe50膜(20nm，饱和磁密度1.3T)/保护膜：碳膜(4nm)/润滑层：AM3001膜(1.5nm)。将非磁性层的Ta膜的膜厚X做成为2～10nm不同的样本。此外，成膜条件与实施例6相同。
图20是表示实施例7的S/Nm与非磁性层膜厚的关系的图。参照图20，S/Nm在非磁性层膜厚为2nm时为最高9.6dB。可知比没有设非磁性层时(膜厚＝0)提高了1.4dB。另外，S/Nm随着非磁性层膜厚的增加而只减少。由此，通过设置非磁性，能够防止记录层与软磁性遮蔽层磁性结合，而能提高S/Nm。
(第四实施方式)
针对本发明的第四实施方式涉及的垂直磁记录介质进行说明，该垂直磁记录介质在记录层上设有在非磁性母相等上配置了半硬的或软磁性的磁性粒子的磁通狭缝层。
图21是本发明的第四实施方式涉及的垂直磁记录介质的概略剖面图。在图中，对于与先前说明了的部分对应的部分赋予相同的附图标记，省略说明。
参照图21，垂直磁记录介质50由基板11和在基板11上层压的各层构成，即在基板11上顺序层压软磁性内层12、种子层13、基底层31、非磁性中间层15、记录层16、磁通狭缝层71、保护膜18、以及润滑层19。
磁通狭缝层71形成在第一或第二实施方式中说明的记录层16上，其这样形成：厚度为2nm～20nm，半硬或者软磁性的磁性粒子被由非磁性材料构成的非磁性母相或非磁性晶界包围，在膜厚方向具有易磁化轴。磁性微粒之间由于在面内方向被非磁性母相或非磁性粒子分离，所以被磁性孤立化，因为在膜厚方向具有易磁化轴，所以来自记录磁头的磁通被具有比非磁性母相或非磁性粒子的部分高的透磁率的半硬的或软磁性的磁性粒子所吸入，特别是能够吸入到距离记录磁头最近的磁性粒子中。所吸入的磁通通过与磁通狭缝层71相接的记录层16而到达软磁性内层12。因此，具有实质将记录磁头连接到记录层16的效果，并具有增强记录磁场以及使记录磁场的空间分布变陡的效果。
具体地说，磁通狭缝层71由半硬的铁氧体膜、含有半硬的铁氧体粒子或软磁性微粒的粒状膜、或者软磁性纳米结晶膜构成。
半硬的铁氧体膜优选具有针状结构的γ氧化铁(γ-Fe2O3)、磁铁矿(Fe3O4)、六角平板状的钡铁氧体(BaFe12O19)等。将这些材料用于溅射靶，通过溅射法加热而形成基板，在形成后通过磁场中热处理在膜厚方向付与磁各向异性。
另外，对于含有半硬的铁氧体粒子或软磁性粒子的粒状膜，半硬的铁氧体粒子可以使用上述的γ-Fe2O3、Fe3O4、BaFe12O19等的粒子，另外软磁性粒子可以使用含有从Co、Fe、Ni中选择出的至少一种元素的材料。非磁性母相由从SiO2、Al2O3、C、Fe3O4中选择出的至少一种材料构成。例如γ-Fe2O3粒子或Fe3O4粒子，粒子尺寸在针形状的纵方向的长度为10nm左右，纵方向的顽磁力为15.8kA/m(200Oe)～35.6kA/m(450Oe)，饱和磁化为70emu/g～80emu/g。另外，BaFe12O19粒子的六角形的大小为数十nm程度，厚度为10nm左右，厚度方向的顽磁力为15.8kA/m(200Oe)～47.4kA/m(600Oe)，饱和磁化为50emu/g～80emu/g。
软磁性纳米结晶膜例如由FeMB(M＝Zr、Hf、Nb)膜或FeMO(M＝Zr、Hf、Nb、Y、Ce)膜等形成，由含有较多的α-Fe的磁性粒子、和含有较多的上述M以及B或O的非磁性并且非晶体的晶界部构成。磁性粒子的面内方向的粒径为10nm到100nm，在相邻的磁性粒子之间，晶界部物理性隔离磁性粒子。例如，如J.Appl.Phys.vol.81(1997)，P2736中记载的那样，通过在FeMB中添加1原子％程度的Cu(例如Fe84Nb3.5Zr3.5B8Cu1)而使化学合成最佳化，能够提高透磁率，另外有细微化结晶的效果。
对于软磁性纳米结晶膜，通过溅射法等在记录层16上形成例如厚度为8nm的FeZrB膜。在结晶化处理前通过用低温进行热处理，保持结晶粒子的大小，从而能够提高透磁率。
根据本实施方式，因为在记录层16上设有由被非磁性母相或非磁性晶界包围的磁性粒子配置而成的磁通狭缝层71，所以使从记录磁头通过磁通狭缝层71以及记录层16而流通到软磁性内层12的磁通，在磁通狭缝层71中变得狭窄到可通过磁性粒子的程度，从而能够抑制从记录磁头到记录层16上的磁通的扩散，并能够集中磁通。因此，能够防止磁通的扩散导致的相邻磁道的消除，从而能够提高磁道密度。另外，在磁道的纵方向也能够将磁化迁移区域的宽度变窄，从而能够提高线记录密度。其结果，能够实现高记录密度的垂直磁记录介质。
(第五实施方式)
针对本发明的第五实施方式涉及的垂直磁记录介质进行说明，该垂直磁记录介质在记录层上设有在非磁性母相中配置了非磁性粒子的磁通狭缝层。
图22是本发明的第五实施方式涉及的垂直磁记录介质的概略剖面图。在图中，对于与先前说明了的部分对应的部分赋予相同的附图标记，省略说明。
参照图22，垂直磁记录介质75由基板11和在基板11上层压的各层构成，即在基板11上顺序层压软磁性内层12、种子层13、基底层31、非磁性中间层15、记录层16、磁通狭缝层76、保护膜18、以及润滑层19。
磁通狭缝层76例如厚度为2nm～10nm，在由稀土金属与过度金属的合金构成的强磁性母相76a中配置非磁性微粒76b而构成。强磁性母相19的稀土金属可从Tb、Gd、以及Dy中选择，可以包含一种或两种以上。另外，过度金属可从Fe以及Co中选择，可以包含一种或两种。强磁性母相76a例如可列举出TbFeCo、GdFeCo、DyFeCo等，在稀土类与FeCo的合金时，在表示(Tb、Gd、Dy、或这些的合金)x(Fe100-yCoy)100-x时，优选设定x＝10原子％～30原子％、y＝40原子％以下。在这样的范围中，因为强磁性母相的易磁化轴在膜厚方向，所以能够对应来自记录磁头的磁通的增减来通过磁通。其结果，能够回避强磁性母相的磁饱和，从而能够使磁通变得狭窄。
非磁性微粒76b由从由Si、Al、Ta、Zr、Y、以及Mg构成的群中的任意的一种元素、和从由O、C、以及N所构成的群中的至少任意一种元素的化合物构成。具体地说，可从与第二实施方式的第二非固溶相42b大致相同的材料中选择。因为这些氧化物、氮化物、碳化物等形成共有结合性的化合物，所以易于与构成强磁性母相76a的稀土金属-过度金属合金材料分离，在强磁性母相76a中呈微粒状而析出。即，非磁性微粒76b能够在强磁性母相19中自行形成。
非磁性微粒76b优选含有Y(钇)。非磁性微粒76b含有氧时，会阻碍形成强磁性母相76a中的稀土金属与氧的选择性结合(例如Tb-O)，从而能够防止强磁性母相76a的饱和磁通密度的降低。
优选非磁性微粒76b的平均粒径设定在3nm～10nm的范围内，非磁性粒子和与其相邻的非磁性粒子的平均间隙设定在0.5nm～10nm的范围内。通过设定在这样的范围，能够相对所记录的位的大小充分的使磁通变得狭窄。
磁通狭缝层76可通过真空蒸镀法、溅射法等来形成，例如使用溅射法时，例如通过使用TbFeCo的溅射靶与YSiO2溅射靶同时进行溅射来形成磁通狭缝层76。作为本实施方式的一个实施例，使用RF磁控溅射装置，在记录层上同时对TbFeCo(20原子％Tb-72原子Fe-8原子％Co)、YSiO2的溅射靶进行溅射，以磁通狭缝层76的体积为基准，形成70体积％的YSiO2的、厚度为10nm的磁通狭缝层76。此外，在上述两种溅射靶之外，溅射靶还可以使用将TbFeCo与YSiO2混合而成的合成型的溅射靶。
根据本实施方式，因为在记录层16上设有在强磁性母相76a中配置了非磁性微粒76b的磁通狭缝层76，所以使从记录磁头通过磁通狭缝层76以及记录层16而流通到软磁性内层12的磁通，变得狭窄到在磁通狭缝层76中可通过非磁性微粒76b间的强磁性母相76a的程度，从而能够抑制从记录磁头到记录层16的磁通的扩散，并能够集中磁通。因此，能够防止磁通的扩散导致的相邻磁道的消除，从而能够提高磁道密度。另外，在磁道的纵方向也能够将磁化迁移区域变窄，从而能够提高线记录密度。其结果，能够实现高记录密度的垂直磁记录介质。
图23是第五实施方式的变形例涉及的垂直磁记录介质的概略剖面图。
本实施方式涉及的垂直磁记录介质80由基板11和在基板11上层压的各层构成，即在基板11上顺序层压软磁性内层12、种子层13、基底层31、非磁性中间层15、记录层16、磁通狭缝层81、保护膜18、以及润滑层19，取代图22所示的磁通狭缝层76而设有磁通狭缝层81，该磁通狭缝层81由在记录层16的表面形成并由非磁性材料构成的结晶成长核81b、和由填充在相邻的结晶成长核81b的间隙中的软磁性材料的软磁性母层81a构成，除此之外与第五实施方式涉及的垂直磁记录介质相同。
由从Al、Ta、Ti、Ag、Cu、Pb、Si、B、Zr、Cr、Ru、Re、以及这些的合金中选择出的非磁性材料，通过溅射法、真空蒸镀法、CVD法等，在记录层16的表面形成磁通狭缝层81的结晶成长核81b。结晶成长核81b是在成膜过程的初期形成的结晶成长的核，能够根据基板温度、蒸镀量、蒸镀速度等来控制结晶成长核81b的大小和相邻的结晶成长核81b之间的间隙。
软磁性母层81a由高饱和磁通密度的软磁性材料、例如与软磁性内层12大致相同的材料填充而成。此外，优选软磁性母层81a的厚度比结晶成长核81b的厚度薄。能够防止磁通的扩散并能够有效的使磁通变得狭窄。
根据本实施例，因为在记录层16与保护层18之间，在软磁性母层81a上隔离配置有由非磁性材料构成的结晶成长核81b，所以在记录时，填充在结晶成长核81b之间的软磁性材料能够使来自记录磁头的磁通变得狭窄，从而能够抑制磁通的扩散，能够将磁通集中到记录层16上。此外，可以在磁通狭缝层76、81与记录层16之间设置厚度为1.0～5.0nm的非磁性层。从而能够切断磁通狭缝层76、81与记录层16之间的磁相互作用。
(第六实施方式)
针对本发明的第六实施方式涉及的垂直磁记录介质进行说明，该垂直磁记录介质在软磁性内层与记录层之间配置有由软磁性材料构成的梢状磁性体。
图24是本发明的第六实施方式涉及的垂直磁记录介质的概略剖面图。在图中，对与先前说明了的部分对应的部分赋予相同的附图标记，省略说明。
参照图24，本实施方式涉及的垂直磁记录介质90由基板11和在基板11上层压的各层构成，即在基板11上顺序层压软磁性内层12、非磁性中间层15、梢状磁性体91、记录层16、保护膜18、以及润滑层19。
梢状磁性体91例如由通过溅射法形成的、顽磁力在79kA/m以下的半硬材料或软磁性材料构成，在膜厚方向具有易磁化轴。作为将易磁化轴定向在膜厚方向的方法，在膜厚方向定向易磁化轴的材料例如可以列举出：19原子％～28原子％Gd-Fe膜、20原子％～30原子％Nd-Fe膜、20原子％～30原子Nd-Co膜。通过使用溅射法、例如DC磁控溅射法形成梢状磁性体91，能够将易磁化轴定向在膜厚方向。另外，可以在非磁性中间层15中使用Ru膜或Pd膜，将梢状磁性体91做成为CoCr膜。
梢状磁性体91例如大小为0.6nm～20nm×0.6nm～20nm、厚度为2nm～10nm，相邻梢状磁性体91的间隔为0.6～20nm，并大致均匀的配置在非磁性中间层15的表面。相对形成在记录层16上的记录位的大小，梢状磁性体91优选设定为至少可以配置两个以上的梢状磁性体91的大小以及间隔。从而能够将来自记录磁头的磁通集中到记录层16。
图25是第六实施方式涉及的垂直磁记录介质90的俯视图。参照图25，在垂直磁记录介质90的表面现出梢状磁性体91的图案。作为所谓的晶体结构而发挥功能。没有图示的磁头停止在垂直磁记录介质90的表面上时，能够防止磁头的吸附。
下面表示形成梢状磁性体91的方法。
首先，在非磁性中间层15上通过溅射法、蒸镀法等形成构成梢状磁性体91的软磁性层。接着，使用旋涂机涂敷电子线抗蚀膜，在烘干处理后，通过电子线总括投影曝光法，对描绘在缩小4倍的模版掩模上的晶体结构形状图案进行转印。
接着，进行曝光后烘干处理，显影并形成抗蚀图案。将该抗蚀图案作为掩模，通过离子蚀刻法对软磁性层进行蚀刻，并进行到非磁性中间层。接着除去抗蚀图案。
通过这样的工序，目前的掩模数据的地址单元为2.5nm，因为是缩小4倍的图案化图案结构，所以能够形成最小约为0.6nm的梢状磁性体91。
此外，对于梢状磁性体91，可以取代图25所示的俯视所得的圆形的图案，而做成图26所示的矩形的图案18b。图案18b这样形成，图案18b的边相对于箭头所示的垂直磁记录介质90的移动方向Mv而垂直并相交。通过控制相对于移动方向Mv的梢状磁性体91的形状以及高度，能够使磁头与垂直磁记录介质90的表面相接触，从而能够减低碰撞可能性。
另外，可以在梢状磁性体91与记录层16之间设有将非磁性层。从而能够切断梢状磁性体91与记录层16的磁结合。另外，可以用非磁性层覆盖梢状磁性体91，并通过蚀刻法或化学性器械研磨法来进行磨削，对由梢状磁性体91形成的凹凸进行调整。从而能够减低垂直磁记录介质90的表面的粗糙度，能够进行晶体结构效果的控制。
根据本实施方式，在软磁性内层12与记录层16之间设有梢状磁性体91，因为梢状磁性体91在膜厚方向具有易磁化轴，所以可通过梢状磁性体91来集中来自记录磁头的磁通，能够将磁通集中到记录层16，并能够使磁场梯度变陡。并且，因为梢状磁性体91的形状被转印在膜厚方向，所以在垂直磁记录介质90的表面形成凹凸的晶体结构图案，从而能够防止磁头吸附在表面上。另外，能够减低磁头发生碰撞的可能性。
(第七实施方式)
针对本发明的第七实施方式涉及的垂直磁记录介质进行说明，该垂直磁记录介质在软磁性内层与记录层之间配置有由超导材料构成的磁通控制层。
图27是本发明的第七实施方式涉及的垂直磁记录介质的概略剖面图。在图中，对于与先前说明了的部分对应的部分赋予相同的附图标记，省略说明。
参照图27，垂直磁记录介质100由基板11和在基板11上层压的各层构成，即在基板11上顺序层压软磁性内层12、磁通控制层101、记录层16、保护膜18、以及润滑层19。
由厚度10nm～1000nm的超导材料，通过使用溅射法、真空蒸镀法、CVD法、激光切削法等，构成磁通控制层101。从记录磁头(没有图示)-软磁性内层12之间的间距这点考虑，厚度在上述范围中优选50nm以下，从来自磁通控制层101的磁通的泄漏的这点考虑，优选大于磁场侵入长的1/3。
虽然磁通控制层101所用的超导材料没有特别的限制，但优选超导临界温度Tc为90K～125K的YBa2Cu3O7-δ(0＜δ＜1)、Bi2Sr2CaCu2O8、Bi2Sr2Ca2Cu3O10、Ti2Ba2Ca2Cu3O10等的氧化物超导体、或Nb3Ge、Nb3Al等。
垂直磁记录介质100在超导临界温度Tc下被冷却，从而磁通控制层101成为超导状态，因为是完全抗磁性体，所以来自记录磁头的磁通不能通过磁通控制层101，从而不能到达软磁性内层12。即，来自记录磁头的磁通扩散在广阔的范围内。根据本实施方式，对磁通控制层101的一部分的区域进行加热，使其变化为一般传导状态。其结果，因为磁通只能够通过变成为一般传导状态的区域，所以能够将磁通集中到该区域，从而能够在记录层16中集中磁通。
下面，对本实施方式的垂直磁记录介质100的记录再现方法进行说明。
图28是表示对本实施方式涉及的垂直磁记录介质进行记录的状况的图。面向垂直磁记录介质100配置的复合型磁头110由记录磁头、再现磁头、以及光纤116等构成，其中记录磁头由主磁极111、对主磁极111进行励磁的记录用线圈113、与主磁极111磁连接的旁轭112构成；再现磁头由MR元件等的感磁元件115以及防护罩114等构成；光纤116连接到半导体激光器等的激光光源117，前端部缩进，并向垂直磁记录介质100的表面照射光束LB。此外，磁头110以及垂直磁记录介质100收纳在没有图示的恒温容器或恒温槽等内，保持环境在临界温度Tc以下。
在向垂直磁记录介质100记录信息时，施加记录磁场，使主磁极111以及旁轭112的下方的磁通控制层101的区域变化为一般传导状态，使来自记录磁头110的磁通在记录磁头110与软磁性内层12之间回流，从而磁化记录层16。具体地说，由光纤向沿着箭头方向Mv移动的垂直磁记录介质100的上游侧，对垂直磁记录介质100的表面照射光束，通过热传导将磁通控制层101加热到临界温度Tc以上，从而形成一般传导状态的区域101a。对于光束，可以根据垂直磁记录介质100的温度以及加热的温度等适当的选择输出以及波长，例如功率设定在数mW以下，束径设定在1μm以下。
这里，因为只用一束光进行加热，所以对于一般传导状态的区域101a，其与上游的超导状态101b之间的边界部101c的下游的区域101a成为一般传导状态。因此，因为主磁极111以及旁轭112的正下方的磁通控制层101为一般传导状态并为非磁性状态，所以例如来自主磁极111的磁通通过记录层16a-磁通控制层101-软磁性内层12-磁通控制层101-记录层16b，从而流通到旁轭112。其结果，能够磁化面向磁化主磁极111的记录层16a。
图29是用于说明从图28所示的复合型磁头侧所见的磁通控制层的状态的图。表示垂直磁记录介质100向箭头方向Mv移动，上游侧在图的右侧。另外，对应于形成在记录层16上的磁道Tkn-1～Tkn+1而表示。
参照图29，由光纤照射的光束LB对磁通控制层101进行加热，将边界部101c作为界线，在超导状态的区域101b的一部分上形成一般传导状态的区域101a。一般传导状态的区域101a这样设定：其上游侧向磁道的宽方向扩展，越向下游侧越细，在面向主磁极111的区域，其磁道宽方向的宽度与磁道宽度大致相等。因此，来自主磁极111的磁通能够限制磁道宽方向而通过记录层16，不会给相邻的磁道Tkn-1、Tkn+1的磁化带来影响。其结果，能够防止相邻磁道的消除，从而提高磁道密度。
另外，对于磁道的纵方向，在一束光时，由于向一般传导状态的区域101a扩展，所以不能够将磁通缩进到磁化迁移区域所夹的1位的磁化区域程度，但由于限制了磁道宽方向的磁通的扩散，所以能够增强磁通密度、即记录磁场，从而能够提高激光重写特性和NLTS特性等的写入性能。
此外，可以取代上述光纤而使用微型透镜来使激光聚光在垂直磁记录介质100的表面。
回到图28，对记录在垂直磁记录介质100上的信息进行再现时，与以往的垂直磁记录介质同样，由再现磁头的感磁元件检测来自磁化了的记录层16的泄漏磁场。此外，在只进行再现动作时，磁通控制层101可以为一般传导状态。
此外，可以将主磁极111与旁轭112相隔离，在主磁极111与旁轭112之间设置其它的光纤，从而照射主磁极用与旁轭用的两束光的光束。具体地说，设定旁轭用的光束，使其可形成如图29所示的较大直径的一般传导状态的区域，将由主磁极用的光束加热而形成的一般传导状态的区域的大小，设定为主磁极111的厚度×宽度。进而，通过隔离主磁极111与旁轭112，来分离旁轭用的一般传导状态的区域与主磁极用的一般传导状态的区域。通过做成这样的结构，能够进一步增强来自主磁极111的磁通密度、即记录磁场，并能够使记录磁场梯度变陡。
下面，通过计算来求出本实施方式涉及的垂直磁记录介质的效果。
图30A是表示从记录磁头的主磁极向本实施方式涉及的实施例的垂直磁记录介质施加磁通的状况的图，图30B是表示从记录磁头的主磁极向比较例的垂直磁记录介质施加磁通的状况的图。此外为了便于说明，省略图示保护层18以及润滑层19。
参照图30A，在实施例涉及的垂直磁记录介质中考虑到，在通过加热而在磁通控制层101形成的一般传导区域是与主磁极111相等或比其窄的区域时，由于磁通向一般传导区域缩进，所以在软磁性内层12的表面上形成由镜像效果形成的面向主磁极111的假想磁极MP1。因此，在记录层16中磁通MF1呈集中的状态。另外，间距为主磁极111-假想磁极MP1间的距离SP。
另一方面，参照图30B，对于比较例涉及的垂直磁记录介质，因为在软磁性内层12’与记录层16’之间没有设置磁通控制层，所以来自主磁极111的磁通向软磁性内层12’扩散，假想磁极MP2相对软磁性内层12’的表面12a’对称，并形成在表面12a’下方距表面12’的距离为主磁极111-软磁性内层表面12’间的距离SP的位置上。因此，主磁极111-假想磁极MP2间的距离为2×SP。
另外，含有线记录密度依赖性的信号对噪音比(S/Nm)与间距之间的关系假定如下表。下表中的S/Nm的变化率为负时，表示随着间距增加而S/Nm降低。
<线记录密度>    <每间距1nm的S/Nm的变化率>
200kFCI         -0.1dB/nm
370kFCI         -0.3dB/nm
480kFCI         -0.4dB/nm
由以上可知，基于主磁极111-假想磁极MP1、MP2间的距离，用S/Nm与线记录密度的关系计算而成为如下所示的结果。这里，假定SP＝50nm。下述表中S/Nm的增加量表示相对于比较例的实施例的S/Nm的增加量，正值表示实施例的S/Nm高于比较例。
<线记录密度>       <S/Nm的增加量>
200kFCI            5dB
300kFCI            10dB
400kFCI            15dB
500kFCI            20dB
600kFCI            25dB
由上述表可知，实施例大幅度的提高了S/Nm。因此，通过在软磁性内层12与记录层16之间设置磁通控制层101，能够提高S/Nm，并能够实现高密度记录化。
另外，本实施方式的记录层16虽然与第一或第二实施方式中说明的记录层16相同，但本实施方式涉及的垂直磁记录介质100是在临界温度Tc以下使用的，例如，因为现在发现的超导材料的临界温度Tc为120K或其以下的低温，所以起因于热稳定性的退磁效应较小。因此，能够放宽以往的垂直磁记录介质要求的磁性粒子的体积限制，从而能够实现构成记录层16的磁性粒子的进一步细微化，并能够进一步容易的实现介质干扰的减低。
此外，在磁通控制层101与记录层16之间，可以层压第一实施方式中说明了的图1所示的非磁性中间层15。因为构成记录层16的强磁性材料在磁通控制层101上很难外延成长，所以通过设置非磁性中间层15，能够提高记录层16的结晶性以及结晶定向性，从而能够进一步减低介质干扰。进而，可以在磁通控制层101与非磁性中间层15之间设置图1以及图2所示的种子层13、基底层31。能够进一步提高记录层16的结晶性以及结晶定向性。
作为本实施方式涉及的实施例，从基板侧依次为玻璃基板/CoNbZr膜(120nm)/YBa2Cu3O7-δ膜(20nm)/Ta膜(1nm)/Ru膜(2nm)/(Co76Cr9Pt15)90vol％-(SiO2)10vol％膜(10nm)/碳膜(4nm)/AM3001膜(1.5nm)。AM3001膜通过提拉法形成，其它的膜通过溅射法形成。上述括号内的数值表示膜厚。
作为本实施方式的变形例，针对在记录层上设有由超导材料构成的磁通控制层的垂直磁记录介质进行说明。
图31是第七实施方式的变形例涉及的垂直磁记录介质的概略剖面图。在图中，对与先前说明了的部分对应的部分赋予相同的附图标记，省略说明。
参照图31，垂直磁记录介质105由基板11和在基板11上层压的各层构成，即在基板11上顺序层压软磁性内层12、记录层16、磁通控制层106、保护膜18、以及润滑层19。
在记录层16上设置的磁通控制层106以与本实施方式的磁通控制层101相同的方式形成，关于记录方法也相同。但是，要按照磁通控制层106的超导材料的种类以及膜厚，对图28以及图29所示的光束LB的输出以及光束的大小进行适当的调整。
对本变形例涉及的垂直磁记录介质进行再现时，与图28以及图29所示的记录方法同样，照射光束而在磁通控制层106上形成一般传导状态的区域，来自记录层16的磁化的泄漏磁场通过通控制层106的一般传导状态的区域，并由没有图示的再现磁头的感磁元件来检测，从而进行再现。
根据本变形例，能够在记录磁头与记录层16之间使磁通变狭窄，能够增强磁场并增大记录磁场梯度。
此外，在本实施方式中，光束可以从垂直磁记录介质100、105的表面照射，也可以从背面照射。
(第八实施方式)
针对本发明的第八实施方式涉及的垂直磁记录介质进行说明，其在软磁性内层与记录层之间，设有由大致均匀配置的非磁性材料构成的梢状非磁性体、和填充在相邻的梢状非磁性体的间隙中的超导材料构成的磁通狭缝层。
图32A是本发明的第八实施方式涉及的垂直磁记录介质的概略剖面图，图32B是图32A的X-X剖视图。在图中，对于与先前说明了的部分对应的部分赋予相同的附图标记，省略说明。
参照图32A以及图32B，垂直磁记录介质140由基板11和在基板11上层压的各层构成，即在基板11上顺序层压软磁性内层12、磁通狭缝层141、记录层16、保护膜18、以及润滑层19。
磁通狭缝层101例如厚度为2nm～10nm，由非磁性材料构成的梢状非磁性体141a、与用超导材料填充了相邻梢状非磁性体141a的间隙而成的完全抗磁性体141b构成。梢状非磁性体141a所用的非磁性材料例如从Co、Cr、Ru、Re、Ri、Hf、以及这些的合金等的非磁性材料中选择，优选具有hcp结构。记录层16具有hcp结构时，能够使其外延成长。梢状非磁性体141a例如大小为0.6nm～20nm×0.6nm～20nm，从而相邻梢状非磁性体141a的间隙GP为0.6～20nm。
另外，作为完全抗磁性体141b所用的超导材料，例如可列举出与第七实施方式的磁通控制层所用的材料同样的材料。
梢状非磁性体101能够以与第六实施方式的梢状磁性体大致相同的方式来形成。即，在软磁性内层12上形成由梢状非磁性体141a构成的非磁性膜，然后使用电子线抗蚀膜和电子线总括投影曝光法来制作掩模并进行蚀刻，从而形成梢状非磁性体141a。接着形成覆盖梢状非磁性体141a的超导材料膜，然后使用CMP法等对其磨削到露出梢状非磁性体141a为止，然后进行平坦化处理。
本实施方式的垂直磁记录介质140与第七实施方式同样在临界温度Tc以下的环境中使用，在超导状态下使用完全抗磁性体141b。来自记录磁头的磁通不能全部通过完全抗磁性体141b，但可通过梢状非磁性体141a。因此，因为来自记录磁头的磁通被集中到梢状非磁性体141a，所以能够将磁通集中到记录层16。
此外，从使磁通进一步集中这点考虑，可以使用软磁性材料来形成梢状非磁性体141a。
另外，对于本实施方式的垂直磁记录介质140，因为与第七实施方式的垂直磁记录介质不同，可以不使用光束而进行记录再现，所以从磁头的结构简单这点考虑为最佳。
(第九实施方式)
针对具有第一～第六实施方式涉及的垂直磁记录介质的本发明的第九磁存储装置进行说明。
图33是表示本发明的实施方式的磁存储装置的重要部分的图。参照图33，磁存储装置120大致由机架121构成。在机架121内设有：中枢122，其由主轴(没有图示)驱动；垂直磁记录介质123，其固定在中枢122上并旋转；传动单元124；传动壁125以及悬架126，它们安装在传动单元124上，可在垂直磁记录介质123的半径方向移动；垂直记录磁头128，其由悬架126支撑。
图34是表示垂直磁记录磁头以及垂直磁记录介质的概略剖面图。参照图34，垂直记录磁头128大致由以下部分构成：记录磁头130，其由主磁极135以及旁轭136构成；再现磁头131，其使用了GMR(Giant MagnetoResistive：巨磁阻)元件133。记录磁头130由以下部分等构成：主磁极135，其由用于在垂直磁记录介质123上施加记录磁场的软磁性体构成；旁轭136，其与主磁极135磁连接；记录用线圈138，其用于将记录磁场引导到主磁极135等。另外，再现磁头131由GMR元件133构成，该GMR元件133被使用了旁轭136的下部防护罩与上部防护罩137夹着。
记录磁头130从主磁极的前端部135-1相对垂直磁记录介质123在垂直方向上施加记录磁场，从而对记录层(没有图示)形成垂直方向的磁化。此外，来自主磁极的前端部135-1的磁通还通过软磁性内层(没有图示)而回流到旁轭136。主磁极的前端部135-1的软磁性材料优选由饱和磁通密度高的、例如50at％Ni-50at％Fe、FeCoNi合金、FeCoAlO等构成。从而能够防止磁饱和并将高的磁通密度的磁通集中施加到在记录层130上。
另外，再现磁头131能够感知垂直磁记录介质123的磁化泄漏的磁场，能够根据与该方向对应的GMR元件133的阻抗值的变化来取得记录在记录层上的信息。此外，可以取代GMR元件133而使用TMR(FerromagneticTunnel Junction Magneto Resistive)元件、弹道(ballistic)MR元件。
本实施方式的磁存储装置120的特征在于垂直磁记录介质123。例如，垂直磁记录介质123是第一～第六实施方式以及它们的变形例涉及的垂直磁记录介质。
磁存储装置120的基本结构并不仅限定于图33所示的结构。本发明所用的垂直磁记录介质123不仅限定于磁盘，也可以是磁带。
根据本实施方式，对于磁存储装置120，垂直磁记录介质123通过使来自记录磁头130的主磁极135的磁通进一步变得狭窄，并集中在记录层上，从而能够提高窄磁道化以及线记录密度，能够实现高密度记录。
以上针对本发明的优选实施方式进行了详述，但本发明并不仅限定于所涉及的特定的实施方式，在权利要求书记载的本发明的范围内，可以有种种的变形·变更。
例如，在第九实施方式涉及的磁存储装置中，虽然作为垂直磁记录介质以磁盘为例进行了说明，但本发明的垂直磁记录介质并不仅限于磁盘，还可以是在基板上使用由PET或PEN、聚酰亚胺构成的薄膜从而实现螺旋扫描或横向行进型的磁带的方式，也可以是磁卡的方式。
工业上的可利用性
根据本发明，通过在软磁性内层与记录层之间或记录层上，设置磁通狭缝层、磁遮蔽层、或磁通控制层，从而能够抑制来自记录磁头的磁通的扩散，在增强记录磁场的同时使记录磁场的梯度变陡，从而能够实现可高密度记录的垂直磁记录介质。
另外，通过在软磁性内层与记录层之间，设置对记录层的磁性粒子的粒径以及分布进行控制的非磁性中间层，能够同时促进记录层的结晶粒子的细微化和孤立化并提高S/N，从而能够实现可高密度记录的垂直磁记录介质。

Claims (15)

1.一种垂直磁记录介质，具有：软磁性内层和设在上述软磁性内层上的记录层，其特征在于，
在上述软磁性内层与记录层之间具有磁通狭缝层，
上述磁通狭缝层是具有在面内方向大致磁性孤立化了的大致柱状结构的软磁性层，
上述磁通狭缝层具有比垂直磁各向异性大的面内磁各向异性。
2.如权利要求1所述的垂直磁记录介质，其特征在于，在上述磁通狭缝层与记录层之间还具有非磁性中间层，
上述记录层是在非磁性中间层上外延成长而形成的。
3.如权利要求2所述的垂直磁记录介质，其特征在于，非磁性中间层具有hcp结晶结构，同时使(001)面为结晶成长方向，
上述磁通狭缝层具有hcp结晶结构或fcc结晶结构。
4.如权利要求3所述的垂直磁记录介质，其特征在于，上述面内磁各向异性的各向异性磁场大于711kA/m。
5.如权利要求1所述的垂直磁记录介质，其特征在于，上述磁通狭缝层是由大致柱状的结晶粒子和在结晶粒子间形成的晶界部构成。
6.如权利要求5所述的垂直磁记录介质，其特征在于，上述结晶粒子与形成晶界部的主要成分相同。
7.如权利要求1所述的垂直磁记录介质，其特征在于，上述磁通狭缝层是以Co、Fe、Ni、Co类合金、Fe类合金以及Ni类合金的群中的至少任意一种为主要成分。
8.如权利要求7所述的垂直磁记录介质，其特征在于，上述磁通狭缝层还可以含有由Al、Ta、Ag、Cu、Pb、Si、B、Zr、Cr、Ru、Re、Nb以及C构成的群中的任意一种。
9.如权利要求1所述的垂直磁记录介质，其特征在于，上述磁通狭缝层是相接于软磁性内层上而形成的层。
10.一种垂直磁记录介质，具有：软磁性内层和设在上述软磁性内层上的记录层，其特征在于，
在上述软磁性内层与记录层之间具有磁通狭缝层，
上述磁通狭缝层是具有在面内方向大致磁性孤立化了的大致柱状结构的软磁性层，
上述磁通狭缝层的面内磁各向异性大于或等于软磁性内层的面内磁各向异性。
11.如权利要求10所述的垂直磁记录介质，其特征在于，上述记录层具备具有柱状结构的磁性粒子和包围该磁性粒子的非磁性的非固溶相；
上述非固溶相由氧化物、氮化物、碳化物构成。
12.一种垂直磁记录介质的制造方法，该垂直磁记录介质具有：软磁性内层和设在上述软磁性内层上的记录层，其特征在于，具有：
形成上述软磁性内层的工序，
形成记录层的工序，
在上述形成软磁性内层的工序与形成记录层的工序之间，还具有在大于等于形成记录层的工序的环境气体压力下，形成由软磁性材料构成的磁通狭缝层的工序。
13.如权利要求12所述的垂直磁记录介质的制造方法，其特征在于，上述环境气体压力设定在1Pa～8Pa的范围内。
14.如权利要求12所述的垂直磁记录介质的制造方法，其特征在于，在上述形成磁通狭缝层的工序中，基板温度设定在150℃以下。
15.一种磁存储装置，其特征在于，具有：
权利要求1～11中任意一项所述的垂直磁记录介质；
记录再现机构。
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