CN100517470C - 磁记录介质、磁存储装置和记录方法 - Google Patents

磁记录介质、磁存储装置和记录方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种磁记录介质、磁存储装置和记录方法。该磁记录介质具有交换层结构和在该交换层结构上提供的磁层。该交换层结构包括铁磁层和在该铁磁层上提供的非磁性耦合层，其中，该铁磁层和该磁层交换耦合并具有相互逆平行的磁化。该铁磁层和该磁层满足关系Hc1’≥Hc2’，其中Hc1’表示该铁磁层的动态矫顽力以及Hc2’表示该磁层的动态矫顽力，所述动态矫顽力Hc1’和Hc2’均指转变外部磁场的方向所需的时间在亚纳秒级至约一纳秒级的情况下的矫顽力。

Description

磁记录介质、磁存储装置和记录方法
本申请要求2003年7月14日在日本专利局提交的日本专利申请号2003-196583的优先权，其内容在此引入以供参考。
技术领域
本发明通常涉及磁记录介质、磁存储装置和记录方法，特别是涉及适合于进行高密度记录的磁记录介质、采用这种磁记录介质的磁存储装置，以及用于在这种磁记录介质上记录信息的记录方法。
背景技术
近年来，磁记录介质的记录密度甚至以达到每年100％的速率快速增长。然而，在普遍采用的纵向(或平面内)记录系统中，因为与磁记录介质的耐热性有关的问题，期望纵向记录密度的限制为约100Gb/in2。为降低高密度记录区域中的介质噪声，减小形成磁化单元的晶粒的大小，以便减少磁化单元间边界的Z字形，即磁化过渡区。然而，当减小晶粒的大小时，形成磁化单元的体积减小，由此使得磁化强度由于热不稳定性而降低。因此，为实现超出100Gb/in2的高记录密度，有必要同时降低介质噪声和提高耐热性。
在例如日本待审专利申请号2001-056921和2001-056924中已经提出了同时降低介质噪声和提高耐热性的磁记录介质。所提出的磁记录介质包括交换层结构和在交换层结构上提供的磁层，其中交换层结构由非磁性耦合层和在非磁性耦合层上提供的铁磁层构成。经该非磁性耦合层，反铁磁性地交换耦合该铁磁层和磁层。有效晶粒体积为交换耦合的铁磁层和磁层的晶粒体积之和。因此，由于能进一步减小晶粒大小，大大地提高了耐热性，且能降低介质噪声。通过使用所提出的磁记录介质，提高了记录(写入)位的耐热性，以及降低了介质噪声，从而实现高可靠性的高密度记录。
在所提出的磁记录介质中，由于磁层和铁磁层的磁化方向相互逆平行，再现输出与磁层和铁磁层的剩余磁化强度间的差值近似成比例。因此，为获得与通过具有单层结构的磁层的传统磁记录介质获得的再现输出相当的再现输出，如果具有相同成分的材料用于磁层和铁磁层，则将更接近于记录和/或再现磁头的磁层设置成厚于远离磁头的铁磁层，并且也厚于具有单层结构的传统磁层。然而，当所提出的磁记录介质具有这种厚度的磁层时，由于增加的磁层厚度，则有降低写入性能，诸如覆写性能和非线性过渡转移(nonlinear transition shift)(NLTS)性能的可能性。
另一方面，当在记录时将记录磁场从磁头应用于所提出的记录介质时，磁层和铁磁层的磁化方向与记录磁场的方向对准并相互平行。此后，当磁头移动和记录磁场变弱时，铁磁层的磁化方向响应于磁层的交换场而转变且铁磁层和磁层的磁化方向相互逆平行。然而，在沿磁头的移动方向的后缘(trailing edge)的磁头的磁极附近，由于每个磁层和铁磁层的交换场和去磁场，磁层和铁磁层的行为，诸如磁化方向的转变，在转变记录磁场的方向后，立即变复杂。对于磁层来说，特别由于铁磁层的磁性特性等等，磁化过渡区的位置、倾度等等会改变以及NLTS性能会恶化。
发明内容
因此，本发明的一般目的是提供一种新颖和有用的磁记录介质、磁存储装置和记录方法，其中消除了上述问题。
本发明的另一和更特定的目的是提供一种磁记录介质、磁存储装置和记录方法，能实现写入位的改进的热稳定性，降低介质噪声和改善写入性能。
为实现上述目的，本发明提供一种磁记录介质，包括：交换层结构；以及在所述交换层结构上提供的磁层；所述交换层结构包括铁磁层和在所述铁磁层上提供的非磁性耦合层；所述铁磁层和所述磁层交换耦合；所述铁磁层和所述磁层的每一层由主要成分为CoCrPt的合金制成，所述磁层的Pt含量的原子百分比小于或等于所述铁磁层的Pt含量的原子百分比，从而响应于记录磁场，在所述铁磁层的磁化方向转变前所述磁层的磁化方向发生转变；其中，所述铁磁层和所述磁层满足关系Hc1＜Hc2，其中Hc1表示所述铁磁层的静态矫顽力，以及Hc2表示所述磁层的静态矫顽力，所述静态矫顽力Hc1和Hc2均指转变外部磁场的方向所需的时间在几秒级或更大的情况下的矫顽力，并且其中，所述铁磁层和所述磁层满足关系(Hc1’/Hc1)＞(Hc2’/Hc2)，其中，Hc1’表示所述铁磁层的动态矫顽力，以及Hc2’表示所述磁层的动态矫顽力，所述动态矫顽力Hc1’和Hc2’均指转变外部磁场的方向所需的时间在亚纳秒级至约一纳秒级的情况下的矫顽力。
本发明还提供一种磁存储装置，包括：至少一个磁记录介质，具有交换层结构和在所述交换层结构上提供的磁层；以及磁头，将信息记录在所述磁记录介质上和/或再现来自所述磁记录介质的信息，其中所述磁记录介质为如上所述的磁记录介质。
本发明还提供一种记录方法，用于在如上所述的磁记录介质上磁性地记录信息，所述方法包括：将记录磁场施加到所述磁记录介质上，以便满足关系Hc1’-HE1＞Hh1以及Hc2’-HE2＜Hh2，从而响应于施加到所述磁记录介质上的记录磁场，在所述铁磁层的磁化方向转变前所述磁层的磁化方向发生转变，其中Hc1’表示所述铁磁层的动态矫顽力，Hc2’表示所述磁层的动态矫顽力，HE1表示施加到所述铁磁层上的交换场，HE2表示施加到所述磁层上的交换场，Hh1表示施加在所述铁磁层上的记录磁场，以及Hh2表示施加在所述磁层上的记录磁场，所述动态矫顽力Hc1’和Hc2’均指转变外部磁场的方向所需的时间在亚纳秒级至约一纳秒级的情况下的矫顽力。
本发明的另一目的是提供一种磁记录介质，包括交换层结构；以及在该交换层结构上提供的磁层，该交换层结构包括铁磁层和在该铁磁层上提供的非磁性耦合层，该铁磁层和该磁层交换耦合并具有相互逆平行的磁化(magnetization)，该铁磁层和该磁层满足关系Hc1’≥Hc2’，其中Hc1’表示该铁磁层的动态矫顽力以及Hc2’表示该磁层的动态矫顽力，动态矫顽力Hc1’和Hc2’均指转变外部磁场的方向所需的时间在亚纳秒级至约一纳秒级的情况下的矫顽力。根据本发明的磁记录介质，在该铁磁层的磁化方向转变前，在记录磁场的方向上磁层的磁化方向发生转变。为此，在相应于记录磁场的转变时间(timing)的位置形成磁层的磁化过渡区，且改善了NLTS性能。另外，由于铁磁层在与记录磁场相同的方向中将交换场施加到磁层上，更容易转变磁层的磁化方向，从而改善了覆写性能。
本发明的另一目的是提供一种磁记录介质，包括交换层结构；以及在该交换层结构上提供的磁层，该交换层结构包括铁磁层和在该铁磁层上提供的非磁性耦合层，该铁磁层和该磁层交换耦合并具有相互逆平行的磁化，该铁磁层和该磁层的每一层由主要成分为CoCrPt的合金制成并使该铁磁层的Pt含量的原子百分比大于该磁层的Pt含量的原子百分比，从而响应于记录磁场，在铁磁层的磁化方向转变前磁层的磁化方向发生转变。根据本发明的磁记录介质，可以通过设置铁磁层和磁层满足关系Hc1’≥Hc2’，来改善NLTS性能和覆写性能，其中Hc1’表示铁磁层的动态矫顽力以及Hc2’表示磁层的动态矫顽力。
本发明的另一目的是提供一种磁记录介质，包括第一交换层结构；在该第一交换层结构上提供的第二交换层结构；以及在该第二交换层结构上提供的磁层，该第一交换层结构包括第一铁磁层和在该第一铁磁层上提供的第一非磁性耦合层，该第二交换层结构包括第二铁磁层和在该第二铁磁层上提供的第二非磁性耦合层，该第一和第二铁磁层交换耦合并具有相互逆平行的磁化，该第二铁磁层和该磁层交换耦合并具有相互逆平行的磁化，该第一和第二铁磁层和该磁层满足关系Hc1’≥Hc2’以及Hc3’≤Hc2’，其中Hc3’表示该第一铁磁层的动态矫顽力，Hc1’表示该第二铁磁层的动态矫顽力，以及Hc2’表示该磁层的动态矫顽力。根据本发明的磁记录介质，当转变记录磁场的方向时，首先转变第一铁磁层的磁化方向，以及几乎同时在记录磁场的方向上磁层的磁化方向发生转变。因此，在相应于记录磁场的转变时间(Timing)的位置形成磁层的磁化过渡区。由于当转变磁层的磁化方向时，第一铁磁层在与记录磁场的方向相反的方向上将交换场施加到第二铁磁层上，在记录磁场的方向上不容易转变第二铁磁层的磁化方向以及在转变记录磁场前维持该磁化方向。因此，第二铁磁层在与记录磁场相同的方向上将交换场施加到磁层上，以便更容易转变磁层的磁化方向，从而改善NLTS性能和覆写性能。
本发明的另一目的是提供一种磁记录介质，包括交换层结构；以及在该交换层结构上提供的磁层，该交换层结构包括铁磁层和在该铁磁层上提供的非磁性耦合层，该铁磁层和该磁层交换耦合并具有相互逆平行的磁化，响应于施加到该磁层和该铁磁层上以便转变其磁化方向的记录磁场，在该铁磁层的磁化方向转变前改变该磁层的磁化方向。根据本发明的磁记录介质，当转变记录磁场的方向时，首先在记录磁场的方向上改变磁层的磁化方向。从而，在相应于记录磁场的转变时间的位置形成磁层的磁化过渡区。因此，改善了NLTS性能和覆写性能。
本发明的又一目的是提供一种磁存储装置，包括至少一个磁记录介质，该磁记录介质具有交换层结构和在该交换层结构上提供的磁层；以及磁头，将信息记录在该磁记录介质上和/或再现来自该磁记录介质的信息，其中，交换层结构包括铁磁层和在该铁磁层上提供的非磁性耦合层，该铁磁层和该磁层交换耦合并具有相互逆平行的磁化，且该铁磁层和该磁层满足关系Hc1’≥Hc2’，其中Hc1’表示该铁磁层的动态矫顽力以及Hc2’表示该磁层的动态矫顽力，动态矫顽力Hc1’和Hc2’均指转变外部磁场的方向所需的时间在亚纳秒级至约一纳秒级的情况下的矫顽力。根据本发明的磁存储装置，在铁磁层的磁化方向转变前，在记录磁场的方向上转变磁层的磁化方向。为此，在相应于记录磁场的转变时间的位置形成磁层的磁化过渡区，且改善了NLTS性能。另外，由于铁磁层在与记录磁场相同的方向上将交换场施加到磁层上，更容易转变磁层的磁化方向，从而提高改善了覆写性能。
本发明的另一目的是提供一种磁存储装置，包括至少一个磁记录介质，该磁记录介质具有交换层结构和在该交换层结构上提供的磁层；以及磁头，将信息记录在该磁记录介质上和/或再现来自该磁记录介质的信息，其中，该交换层结构包括铁磁层和在该铁磁层上提供的非磁性耦合层，该铁磁层和该磁层交换耦合并具有相互逆平行的磁化，该铁磁层和该磁层的每一层由具有作为主要成分的CoCrPt合金制成并使该铁磁层的Pt含量的原子百分比大于该磁层的Pt含量的原子百分比，从而响应于记录磁场，在铁磁层的磁化方向转变前磁层的磁化方向发生转变。根据本发明的磁存储装置，可以通过设置铁磁层和磁层满足关系Hc1’≥Hc2’来改善NLTS性能和覆写性能，其中Hc1’表示该铁磁层的动态矫顽力以及Hc2’表示该磁层的动态矫顽力。
本发明的另一目的是提供一种磁存储装置，包括至少一个磁记录介质，该磁记录介质具有第一交换层结构、在该第一交换层结构上提供的第二交换层结构，以及在该第二交换层结构上提供的磁层；以及磁头，将信息记录在该磁记录介质上和/或再现来自该磁记录介质的信息，其中，该第一交换层结构包括第一铁磁层和在该第一铁磁层上提供的第一非磁性耦合层，该第二交换层结构包括第二铁磁层和在该第二铁磁层上提供的第二非磁性耦合层，该第一和第二铁磁层交换耦合并具有相互逆平行的磁化，该第二铁磁层和该磁层交换耦合并具有相互逆平行的磁化，该第一和第二铁磁层及该磁层满足关系Hc1’≥Hc2’以及Hc3’≤Hc2’，其中Hc3’表示该第一铁磁层的动态矫顽力，Hc1’表示该第二铁磁层的动态矫顽力，以及Hc2’表示该磁层的动态矫顽力，动态矫顽力Hc1’、Hc2’以及Hc3’均指转变外部磁场的方向所需的时间在亚纳秒级至约一纳秒级的情况下的矫顽力。根据本发明的磁存储装置，当转变记录磁场的方向时，首先转变第一铁磁层的磁化方向，以及几乎同时在记录磁场的方向上转变磁层的磁化方向。因此，在相应于记录磁场的转变时间的位置处形成磁层的磁化过渡区。由于当转变磁层的磁化方向时，第一铁磁层在与记录磁场的方向相反的方向上将交换场施加到第二铁磁层上，在记录磁场的方向上不容易转变第二铁磁层的磁化方向以及在转变记录磁场前维持磁化方向。因此，第二铁磁层在与记录磁场相同的方向上将交换场施加到磁层上，以便更容易转变磁层的磁化方向，从而改善了NLTS性能和覆写性能。
本发明的又一目的是提供一种磁存储装置，包括至少一个磁记录介质，该磁记录介质具有交换层结构和在该交换层结构上提供的磁层；以及磁头，将信息记录在该磁记录介质上和/或再现来自该磁记录介质的信息，该交换层结构包括铁磁层和在该铁磁层上提供的非磁性耦合层，该铁磁层和该磁层交换耦合并具有相互逆平行的磁化，而且，响应于施加到该磁层和该铁磁层上以转变其磁化方向的记录磁场，在该铁磁层的磁化方向转变前转变该磁层的磁化方向。根据本发明的磁存储装置，当转变记录磁场的方向时，首先在记录磁场的方向上转变磁层的磁化方向。因此，在相应于记录磁场的转变时间的位置上形成磁层的磁化过渡区。因此，改善了NLTS性能和覆写性能。
本发明的另一目的是提供一种记录方法，用于通过在磁记录介质上施加记录磁场，在其上磁性地记录信息，该磁记录介质具有交换层结构和在该交换层结构上提供的磁层，该交换层结构包括铁磁层和在该铁磁层上提供的非磁性耦合层，在没有在其上施加记录磁场的情况下，该铁磁层和该磁层交换耦合并具有相互逆平行的磁化，该方法包括：将记录磁场施加到该磁记录介质上，以满足关系Hc1’-HE1＞Hh1以及Hc2’-HE2＜Hh2，其中Hc1’表示该铁磁层的动态矫顽力，HE1表示施加到该铁磁层上的交换场，HE2表示施加到该磁层上的交换场，Hh1表示施加在该铁磁层上的记录磁场，以及Hh2表示施加在该磁层上的记录磁场。根据本发明的记录方法，在记录磁场的方向上首先转变磁层的磁化方向，以及在相应于记录磁场的转变时间的位置上形成磁层的磁化过渡区，从而改善了NLTS性能。
本发明的另一目的是提供一种记录方法，用于通过在磁记录介质上施加记录磁场，在其上磁性地记录信息，该磁记录介质具有交换层结构和在该交换层结构上提供的磁层，该交换层结构包括铁磁层和在该铁磁层上提供的非磁性耦合层，在没有在其上施加记录磁场的情况下，该铁磁层和该磁层交换耦合并具有相互逆平行的磁化，该方法包括：将记录磁场施加在该磁记录介质上以便响应于该记录磁场，在该铁磁层的磁化方向转变前转变该磁层的磁化方向。根据本发明的记录方法，当转变记录磁场的方向时，在记录磁场的方向上首先转变磁层的磁化方向。因此，在相应于记录磁场的转变时间的位置上形成磁层的磁化过渡区。因此，改善了NLTS性能和覆写性能。
本发明的其他目的和另外的特征从下述结合附图的详细描述中将显而易见。
附图说明
图1是表示根据本发明的磁记录介质的静态磁特性和磁化状态的图；
图2是表示根据本发明的磁记录介质的动态矫顽力、磁场和磁化转变时间的关系的图；
图3是表示不采用本发明的磁记录介质的动态矫顽力、磁场和磁化转变时间的关系的图；
图4是用于说明根据本发明的磁记录介质的记录的图；
图5是用于说明根据本发明的磁记录介质的记录的图；
图6是用于说明根据本发明的磁记录介质的记录的图；
图7是用于说明根据本发明的磁记录介质的记录的图；
图8是用于说明根据本发明的磁记录介质的记录的图；
图9是用于说明未采用本发明的磁记录介质的记录的图；
图10是用于说明未采用本发明的磁记录介质的记录的图；
图11是用于说明未采用本发明的磁记录介质的记录的图；
图12是表示根据本发明的磁记录介质的第一实施例的重要部分的横截面图；
图13是表示铁磁层的静态矫顽力和Pt含量的关系的图；
图14是表示铁磁层的覆写性能和Pt含量的关系的图；
图15是表示铁磁层的NLTS性能和Pt含量的关系的图；
图16是表示铁磁层的信噪(S/N)比和Pt含量的关系的图；
图17是用于说明动态矫顽力测量过程的流程图；
图18是示出磁记录介质的动态矫顽力和S/Nt变化的特性的图；
图19是表示磁记录介质的第一实施例的变型的重要部分的横截面图；
图20是表示根据本发明的磁记录介质的第二实施例的重要部分的横截面图；
图21是表示磁记录介质的第二实施例的变型的重要部分的横截面图；
图22是表示根据本发明的磁存储装置的实施例的重要部分的横截面图；
图23是表示图22中所示的磁存储装置的实施例的重要部分的平面图。
具体实施方式
首先，将给出本发明的操作原理的描述。图1是表示根据本发明的磁记录介质的静态磁特性和磁化状态的图。在图1中，纵坐标表示以任意单位的磁化强度(magnetization)M，以及横坐标表示以任意单位的外部磁场H。如图1和下面将描述的图4所示，根据本发明的磁记录介质10包括由铁磁层11、非磁性耦合层13和磁层12组成的叠层结构。铁磁层11比磁层12更接近衬底(图中未示出)放置，以及磁层12比铁磁层11更接近磁头(图中未示出)放置。铁磁层11和磁层12经非磁性耦合层13交换耦合。在未施加外部磁场的状态B和D中，铁磁层11和磁层12的磁化方向相互逆平行。
更具体地说，当在图1中，外部磁场H从状态B增加到状态C，或从状态D增加到状态A时，铁磁层11和磁层12的磁化方向与施加的外部磁场H的方向对准并相互平行。接着，当降低外部磁场H时，由于磁层12的交换场，使铁磁层11的磁化方向转变，且在未施加外部磁场的状态B或D中，铁磁层11和磁层12的磁化方向相互逆平行。此外，当外部磁场H反转其方向并增加时，磁化强度M变为0，以及在这该零磁化强度M时外部磁场H的值变为矫顽力Hc。通过振动样品磁强计(VSM)等等测量静态磁特性，且一个循环的测量时间约为几分钟。转变外部磁场H的方向所需的时间为约几秒。转变外部磁场H的方向所需的时间在下文中称为“磁场转变时间”，且磁场转变时间为约几秒或更大情况下的矫顽力Hc在下文中称为静态矫顽力Hc。
另一方面，当磁头将磁场施加在磁记录介质10上时，记录时的磁场转变时间在亚纳秒至约一纳秒级。当在这么短的磁场转变时间内转变磁场时，力(例如粘性力)在防碍磁化运动的方向中起作用，需要施加大的磁场以便转变磁化方向。换句话说，矫顽力Hc增加，且用这种方式增加的矫顽力Hc被称为动态矫顽力Hc’。
图2是示出根据本发明的磁记录介质10的动态矫顽力、磁场和磁化转变时间的关系的图。另外，图3是表示下面将描述的如图9至11所示的不采用本发明并具有铁磁层16、非磁性耦合层17和磁层18的磁记录介质15的动态矫顽力、磁场和磁化转变时间的关系的图。在图2和图3中，左侧纵坐标表示以任意单位的动态矫顽力，右侧纵坐标表示以任意单位的静态矫顽力，以及横坐标表示磁场转变时间和磁化转变时间。磁化转变时间是指转变磁化方向所需的时间。图2表示施加到图1所示的铁磁层11和磁层12的记录磁场和交换场的关系，以及图3表示施加到未采用本发明的磁记录介质15的铁磁层16和磁层18的记录磁场和交换场的关系。
如图2所示，在本发明的磁记录介质10中，在约几秒的磁场转变时间tA期间，铁磁层11的静态矫顽力Hc1和磁层12的静态矫顽力Hc2满足关系Hc1＜Hc2。另一方面，在使用磁头的记录磁场记录时的磁场转变时间tB期间，铁磁层11的动态矫顽力Hc1’和磁层12的动态矫顽力Hc2’满足关系Hc1’≥Hc2’。磁头的记录磁场由离磁头的距离而定，且施加到更接近磁头的磁层12上的记录磁场Hh2大于施加到铁磁层11上的记录磁场Hh1。
因为本发明的磁记录介质10满足上述关系，当转变磁头的记录磁场的方向时，在铁磁层11的磁化方向转变前转变具有小于或等于铁磁层11的动态矫顽力Hc1’的动态矫顽力Hc2’的磁层12的磁化方向。换句话说，由于记录磁场Hh2转变磁层12的磁化方向所花的时间(磁化转变时间)tDY2短于由于记录磁场Hh1转变铁磁层11的磁化方向所花的时间(磁化转变时间)tDY1。
在转变记录磁场后，随着时间流逝，使铁磁层11的动态矫顽力Hc1’减少。当在从转变记录磁场过去时间(铁磁层尝试磁化时间)tRL后，动态矫顽力Hc1’变得小于或等于施加到铁磁层11上的交换场H’E1时，相对于磁层12的磁化方向，铁磁层11的磁化方向变为逆平行。换句话说，磁记录介质10试图到具有稳定的反铁磁性耦合的状态，通过磁层12和铁磁层11的交换耦合效应，提高了耐热性。
此外，在本发明的磁记录介质10中，铁磁层11的静态和动态矫顽力Hc1和Hc1’与磁层12的静态和动态矫顽力Hc2和Hc2’满足关系(Hc1’/Hc1)＞(Hc2’/Hc2)。
另一方面，如图3所示，在未使用本发明的磁记录介质15中，铁磁层16和磁层18的静态矫顽力Hc1和Hc2的关系与参考图2所述的本发明的磁记录介质10的相同。然而，在磁场转变时间tDY期间的铁磁层16和磁层18的动态矫顽力Hc1’和Hc2’具有关系Hc1’＜Hc2’。换句话说，当转变磁头的记录磁场的方向时，在磁层18的磁化方向转变前转变具有动态矫顽力Hc1’的铁磁层16的磁化方向，该动态矫顽力Hc1’小于磁层18的动态矫顽力Hc2’。因此，由于记录磁场Hh2转变磁层18的磁化方向所花的时间(磁化转变时间)tDY2’大于由于记录磁场Hh1转变铁磁层11的磁化方向所花的时间(磁化转变时间)tDY1’。在图3中，用tRL1表示铁磁层尝试磁化时间。
接着，通过参考由磁头引起的记录状态，将描述本发明的功能和效果，包括对铁磁层11和磁层12的磁化起作用的交换场。
图4至图8是用于说明根据本发明的磁记录介质的记录的图。图4至图8在各个点及时示出当磁记录介质10移向这些图中的每一个的左边，即，磁头14连续地移向这些图中的每一个的右边时，磁记录介质10的状态。
在图4所示的状态中，在左侧方向，将记录磁场HAP从磁极14P1通过间隙14G施加到磁极14P2，而位于更接近磁记录介质10的磁层12的磁头从左移向右。通过记录磁场HAP，在左侧方向磁化铁磁层11和磁层12，且铁磁层11的磁化强度M1A和M1B方向与磁层12的磁化强度M2A和M2B方向平行。另外，由于铁磁层11和磁层12的交换耦合，关于铁磁层11和磁层12的磁化强度M1A、M1B、M2A和M2B，在右侧方向中施加交换场HE1和HE2。
在图5所示的状态中，当磁头14移向右侧时，转变记录磁场HAP的方向。由于在如上所述的该状态中，铁磁层11和磁层12的动态矫顽力Hc1’和Hc2’满足关系Hc1’≥Hc2’，首先转变沿磁头14的移动方向，在后缘处的磁极14P2附近的磁层12的磁化强度M2B。在该状态下，来自铁磁层11的交换场HE2在与记录磁场HAP相同的方向上起作用，且将场HAP+HE2施加到磁化强度M2B上，从而使得更容易转变磁化强度M2B的方向。因此，从记录磁场HAP转变时间没有延迟地转变磁层12的磁化强度M2B的方向，以及在相应于转变时间的位置形成磁层12的磁化过渡区TA2A。因此，因为更易于转变磁化强度M2B的方向，改善了NLTS性能，以及改善了覆写性能。即使当Hc1’＝Hc2’时，施加到接近磁头14的磁层12上的记录磁场HAP大于施加到铁磁层11上的磁场，且如上所述首先转变磁层12的磁化强度M2B的方向。
图6表示从图5中所示的状态的时间稍微流逝后的状态。在图6所示的状态中，磁记录介质10和磁头14的位置关系实际上与图5所示的状态的位置关系没有变化，且记录磁场HAP的方向与图5所示的相同。为此，随着图4所示的磁层12的磁化强度M2B的方向的转变，铁磁层11的磁化强度M1B的方向也转变。
在图7所示的状态中，磁头14从图6所示的状态更移近右边，且转变记录磁场HAP的方向。因此，发生与上述参考图5所述相似的现象。由于在这种情况下，铁磁层11和磁层12的动态矫顽力Hc1’和Hc2’满足关系Hc1’≥Hc2’，首先转变磁层12的磁化强度M2C。在这种情况下，来自铁磁层11的交换场HE2在与记录磁场HAP相同的方向上起作用，从而使得更容易转变磁化强度M2C的方向。因此，在对应于记录磁场HAP的转变时间的位置形成磁化过渡区TA2。
图8表示在参考图7所述的记录后，过去约几毫秒的时间后的状态。当然，在图7所示的状态后，重复转变磁头14的记录磁场HAP的记录。如图2所示，在记录磁场HAP转变后，随着时间的流逝，铁磁层11的动态矫顽力HC1’减少。当动态矫顽力Hc1’变得小于或等于施加到铁磁层11上的交换场HE1时，铁磁层11的磁化方向相对于磁层12的磁化方向变为逆平行。换句话说，磁记录介质10试图到具有稳定的反铁磁化耦合的状态，且铁磁层11的磁化过渡区TA1A至TA1C近似与磁层12的磁化过渡区TA2A至TA2C匹配。因此，也可以通过磁层12和铁磁层11的磁耦合效应，提高耐热性。
优选地，将图2所示的时间(铁磁层尝试磁化时间)tRL1设置在1纳秒至10毫秒的范围内。在例如磁盘装置的情况下，如果时间tRL1超出10毫秒，在磁盘作一次旋转，以及铁磁层11尝试磁化之前，将由磁头14读出从磁盘漏出的磁通量，因此，磁头14将读出由铁磁层11的磁化尝试引起的再现输出中的变化。
图9至图11是用于说明未采用本发明的磁记录介质15的记录的图。在图9至图11中，与图4至图8的相应部件相同的那些部件用相同的标号表示，且将省略其描述。未采用本发明的磁记录介质15具有铁磁层16、非磁性耦合层17和磁层18。在磁记录介质15中，铁磁层16的动态矫顽力Hc1’和磁层18的动态矫顽力Hc2’满足关系Hc1’＜Hc2’。因此，当转变记录磁场HAP时，在磁层18的磁化方向转变前转变铁磁层16的磁化方向。
图9表示磁头14从类似于图4中所示的状态移向右侧以及记录磁场HAP的方向转变的状态。在这种情况下，由于铁磁层16的动态矫顽力Hc1’小于磁层18的动态矫顽力Hc2’，首先转变铁磁层16的磁化强度M1B’的方向。由于来自磁层18的交换场HE1在与记录磁场HAP相同的方向上施加到铁磁层16上，更容易转变磁化强度M1B’的方向。此外，尽管在远离记录间隙14G的附近的方向上记录磁场HAP变弱，铁磁层16的磁化强度的转变扩展到约等于记录磁场HAP与动态矫顽力Hc1’匹配的位置的大的范围，且因为铁磁层16的动态矫顽力Hc1’很小，转变磁化强度M1A’、M1B’和M1C’的方向，如图9所示。然而，来自铁磁层16、具有转变的磁化方向的交换场HE2在与记录磁场HAP的方向相反的方向上，被施加到磁场18上，且施加到磁层18上的合成场减小。因此，难以转变磁层18的磁化方向。因此，延迟磁层18的磁化方向的转变直到记录磁场HAP达到补偿交换场HE2的大小为止，或直到磁层18的动态矫顽力Hc2’减小并与施加到磁层18的合成场匹配为止。
图10表示从记录磁场HAP的转变时间经一延迟转变磁层18的磁化强度M2B’的方向，且从相应于转变时间的位置移向右边的位置上形成磁化过渡区TA2A’的状态。因此，与在本发明的磁记录介质10中形成的磁化过渡区TA2A相比，在移向右边的位置处形成磁化过渡区TA2A’。
图11表示在参考图10所述的记录后过去近似几毫秒的时间后的状态。在图11所示的状态中，在磁层18中形成的磁化过渡区TA2A’至TA2C’从在本发明的磁记录介质10的磁层12中形成的磁化过渡区TA2A至TA2C的位置移动。为作比较，图11表示与在不采用本发明的磁记录介质15中的磁化过渡区TA2A’至TA2C’的位置相比，本发明的磁记录介质10的磁化过渡区TA2A至TA2C的相应位置。因此，与本发明的磁记录介质10相比，磁记录介质15的NLTS性能恶化。另外，因为难以转变磁层18的磁化强度M2B’的方向，磁记录介质15的覆写性能也恶化。此外，由于磁层18的磁化强度M2B’的转变大大地受铁磁层16的磁特性影响，磁记录介质15的NLTS性能和覆写性能依铁磁层16的磁特性的不一致性等等而发生很大的改变。
如上所述，在本发明的磁记录介质10中，铁磁层11和磁层12的动态矫顽力Hc1’和Hc2’满足关系Hc1’≥Hc2’，且铁磁层11的交换场HE2在与记录磁场HAP相同的方向上被施加到磁层上。为此，在相应于记录磁场HAP的转变时间的位置处形成磁层12的磁化强度过渡区TA2A至TA2C，从而使得更易于转变磁层12的磁化强度M2A至M2C的方向。因此，可以改善写入性能诸如NLTS性能和覆写性能。
接着，将给出根据本发明的磁记录介质、根据本发明的磁存储装置和根据本发明的记录方法的实施例的描述。
[第一实施例]
图12是根据本发明的磁记录介质的第一实施例的重要部分的横截面图。如图12所示，磁记录介质20具有衬底21和在衬底21上提供的叠层结构。该叠层结构包括顺序层叠的第一种子层22、第二种子层23、底层24、非磁性中间层25、铁磁层26、非磁性耦合层28、磁层29、保护层30和润滑层31。磁记录介质20的特征在于交换耦合结构，其中经非磁性耦合层28，使铁磁层26和磁层29反铁磁性地交换耦合。磁记录介质的进一步的特征在于铁磁层26的动态矫顽力Hc1’和磁层29的动态矫顽力Hc2’间的关系为Hc1’≥Hc2’。
可以通过例如盘形塑料衬底、玻璃衬底、NiP-板(NiP-plated)A1合金衬底、Si衬底等等形成衬底21。衬底21也可以通过由PET、PEN、聚酰胺等等制成的带形塑料膜形成。可以使衬底21具有或没有纹理。在磁记录介质20是磁盘的情况下，在磁盘的圆周方向，即在磁盘上磁道延伸的方向上进行纹理形成过程。
第一种子层22可以由非磁性材料诸如Nip、CoW和CrTi制成。可以使第一种子层22具有或不具有纹理。在第一种子层22由非晶材料诸如Nip制成的情况下，优选为氧化第一种子层22，以便改善用于铁磁层26和磁层29的c轴平面内取向(orientation)。当然，改善c轴取向的已知材料可代替NiP用于第一种子层22。
第二种子层23可以由非晶材料诸如NiP、Cow和CrTi，或具有B2结构的合金，诸如AlRu、NiAl和FeAl制成。在第二种子层23由非晶材料制成以及底层24由具有B2结构的合金制成的情况下，改善了底层24的(001)面或(112)面的取向。第二种子层23可以具有或不具有纹理。在磁记录介质20是磁盘的情况下，在磁盘的圆周方向，即在磁盘上的磁道延伸的方向上进行纹理处理。第二种子层23不是必需的，可以省略。
底层24可以由Cr或Cr合金诸如CrMo、CrW、CrV、CrB或CrMoB，或具有B2结构的合金，诸如AlRu、NiAl和FeAl制成。当在第二种子层23上外延生长底层24时，如果具有B2结构的合金用于底层24，则底层24显示出在生长方向上(001)面或(112)面的良好取向，且如果Cr或Cr合金用于底层24，底层24显示出在生长方向上(002)面的良好取向。底层24可以具有由多个叠层形成的多层结构，该叠层由Cr或Cr合金和具有B2结构的合金形成。通过采用用于底层24的多层结构，改善了底层24本身的取向。另外，通过采用用于底层24的多层结构，能实现非磁性中间层25的良好的外延生长，以及可以进一步改善铁磁层26和磁层29的取向。
非磁性中间层25可以由具有hcp结构并通过将M加到CoCr合金中获得的非磁性合金制成，其中M表示从Pt、B、Mo、Nb、Ta、W、Cu或其合金选择的一种元素。非磁性中间层25具有在1nm至5nm范围内的厚度。使非磁性中间层25外延生长以便承袭底层24的晶体特性和晶粒大小。因此，非磁性中间层25改善了向后外延生长的铁磁层26和磁层29的晶体特性，降低了晶粒(磁粒)大小的分布宽度，以及促进了c轴平面内取向。平面内取向是指在平行于衬底表面的方向上的取向。非磁性中间层25可以具有由多个层制成的多层结构，该多个层由上述合金制成和层叠。因此，非磁性中间层25改善了铁磁层26和磁层29的取向。
可以使非磁性中间层25的晶格常数稍微不同于铁磁层26或磁层29的晶格常数，即，百分之几的差异，以便在平面内方向上，在非磁性中间层25和铁磁层26的界面或铁磁层26内生成一内应力。在这种情况下，可以增加铁磁层26的静态矫顽力。
铁磁层26可以由Co、Ni、Fe、Co合金、Ni合金、Fe合金等等制成。特别优选为使用CoCrTa、CoCrPt或其合金用于铁磁层26。可以通过增加从B、Mo、Nb、Ta、W和Cu选择的一种元素或其合金，获得优选的CoCrTa合金和CoCrPt合金。铁磁层26具有在1nm到10nm的范围内的厚度。铁磁层26在非磁层中间层25上的(11-20)方向上外延生长，其中“(11-20)”表示(“1”“1”“2bar”“0”)，且在平面内方向上对c轴取向以及易于磁化的轴与平面内方向匹配。铁磁层26可以具有由多个层制成的多层结构，该多个层由如上所述的合金制成并层叠。铁磁层26改善了磁层29的取向。
非磁性耦合层28可以由例如Ru、Rh、Ir、Ru合金、Rh合金、Ir合金等等制成。Rh和Ir具有fcc结构，而Ru具有hcp结构。晶格常数a＝0.25nm用于铁磁层26使用的CoCrPt合金，而晶格常数a＝0.27nm用于非磁性耦合层28使用的Ru。因此，优选为使用Ru或Ru合金用于非磁性耦合层28以便具有接近于铁磁层26的晶格参数a。用于非磁性耦合层28的Ru合金优选为Ru合金和从Co、Cr、Fe、Ni、Mn选择的一种元素或其合金。
非磁性耦合层28具有在0.4nm至1.5nm范围的厚度，最好在0.6nm到0.9nm的范围内。在Ru合金用于非磁性耦合层28的情况下，非磁性耦合层28具有0.8nm至1.4nm范围的厚度，尽管该厚度由Ru合金中的Ru含量而定。铁磁层26和磁层29经非磁性耦合层28交换耦合，以及，通过在如上所述的厚度范围内设置非磁性耦合层28的厚度，反铁磁性地耦合铁磁层26的磁化强度和磁层29的磁化强度。因此，在未将外磁施加到磁记录介质20上的情况下，如参考图1所述，铁磁层26的磁化方向和磁层29的磁化方向相互逆平行。
磁层29可以由Co、Ni、Fe、Co合金、Ni合金、Fe合金等等制成，与铁磁层26的情形相似。特别优选为使用CoCrTa、CoCrPt或其合金用于磁层29。可以通过增加从B、Mo、Nb、Ta、W和Cu选择的一种元素或其合金，获得优选的CoCrTa合金和CoCrPt合金。磁层29具有在5nm至30nm范围内的厚度。磁层29具有由多个叠层制成的多层结构。
如果由Mr1和t1表示铁磁层26的剩余磁化强度和厚度，以及用Mr2和t2表示磁层29的剩余磁化强度和厚度，磁层29和铁磁层26优选为满足关系Mr1t1＜Mr2t2。在这种情况下，磁层29具有净剩余磁化强度和厚度积(Mrt值)，且能根据磁头的记录磁场转变的位置，精确地在磁层29上记录信息。磁层29和铁磁层26可以满足关系Mr1t1＞Mr2t2，但在这种情况下，铁磁层26具有该净剩余磁化强度和厚度积(Mrt值)，难以根据磁头的记录磁场转变的位置，在磁层29上记录信息。此外，因为磁头和铁磁层26间的距离大于磁头和磁层29间的距离，在这种情况下再现输出降低。
在该实施例中，铁磁层26的动态矫顽力Hc1’和磁层29的动态矫顽力Hc2’间的关系满足Hc1’≥Hc2’。通过将磁层29的动态矫顽力Hc2’设置成小于或等于铁磁层26的动态矫顽力Hc1’，相对于磁头的记录磁场的转变，磁层29的磁化方向在铁磁层26的磁化方向转变前转变。为此，在磁层29中形成与记录磁场的转变时间匹配的磁化过渡区，且能降低NLTS。
为使铁磁层26的动态矫顽力Hc1’和磁层29的动态矫顽力Hc2’间的关系满足Hc1’≥Hc2’，可以将铁磁层26的各向异性场(anisotropic filed)Hk1和磁层29的各向异性场Hk2设置成满足关系Hk1＞Hk2。在H.H.Bertram etal.，J.Appl.Phys.，Vol.85，No.8，pp.4991(1999)中描述了动态矫顽力Hc’与各种异性场Hk间的下述关系，其中f0表示尝试频率，Ku表示各向异性常数，V表示磁性单元的体积，KB表示Boltzmann常数，以及T表示绝对温度。
Hc’＝0.474Hk[1-1.55{(KBT/KuV)×ln(f0t/ln2)/2}]2/3
因此，可以视为磁场转变时间t＝10-9/ln2秒和各向异性场Hk和动态矫顽力Hc’成比例。为此，通过设置铁磁层26和磁层28满足关系Hk1＞Hk2，能将铁磁层26和磁层29设置成满足关系Hc1’≥Hc2’。
另一方面，为使铁磁层26的动态矫顽力Hc1’和磁层29的动态矫顽力Hc2’间的关系满足Hc1’≥Hc2’，当将CoCrPt合金用于铁磁层26和磁层29时，将磁层29的Pt含量设置成小于铁磁层26的Pt含量。例如，在铁磁层26和磁层29由CoCrPtB制成的情况下，将铁磁层26的Pt含量设置成大于磁层29的Pt含量。换句话说，铁磁层26由CoCrPt12B制成，以及磁层29由CoCrPt9B制成，其中Pt的下标的数字表示以原子％的合金内的Pt含量，因此，通过这种成分设置，即，铁磁层26和磁层29在这种情况下的Pt含量的设置，能将铁磁层26和磁层29设置成满足关系Hc1’≥Hc2’。
保护层30可以由类金刚石碳、氮化碳、无定形碳等等制成。保护层30具有在0.5nm至10nm范围内的厚度，以及最好在0.5nm至5nm的范围内。
润滑层31可以由有机液体润滑剂制成，该润滑剂具有全氟聚醚作为主链和-OH、苯环等等作为端子功能组(terminal functional group)。更具体地说，具有在0.5nm至3.0nm范围的厚度的由Monte Fluos制造的ZDol(端子功能组：-OH)、由Ausimonoto制造的AM3001(端子功能组：苯环)、由Monte Fluos制造的Z25等等可以用于润滑层31。可以根据用于保护层30的材料，适当地选择润滑剂。
通过溅射、真空淀积等等，可以在衬底21上连续地形成层22至30。另一方面，可以通过浸渍、旋涂等等形成润滑层31。在磁记录介质20具有带形的情况下，润滑层31可以由金属型涂料(die-coating)形成。
接着，将给出将该实施例应用到磁盘上的情形的描述。首先，具有25nm厚度的NiP第一种子层22形成在玻璃衬底21上，以及使NiP第一种子层22的表面暴露到空气中并氧化。在这种特定情况下省略第二种子层23。在NiP第一种子层22上形成具有由5nm的CrMoW层和3nm的CrMo层制成的多层结构的底层24。在NiP第一种子层22上连续地形成具有1nm厚的CoCrTa非磁性中间层25、具有5nm厚的CoCrPtxB合金铁磁层26、具有0.8nm厚的Ru非磁性耦合层28、具有17nm厚的CoCrPt12B合金磁层29以及具有4.5nm厚的类金刚石碳保护层30。通过使用DC磁控溅射装置形成层22和24至30。通过浸渍在类金刚石碳保护层30上形成适合的润滑层31。CoCrPtxB合金铁磁层26的Pt含量变成x＝0，2.5，5.0，7.5，10.0和16原子％。分别将CoCrPtxB合金铁磁层26和CoCrPt12B合金磁层29的Cr和B含量设置成几乎相同的值(原子％)。
接着，在由Kyodo Electronic System制造的旋转台LS90上设置磁盘，以便由复合磁头测量覆写性能和NLTS性能。另外，使用Kerr效应测量静态矫顽力(相对于衬底21平面内方向上的矫顽力)。
图13是表示磁盘的静态矫顽力和铁磁层26的Pt含量的关系的图，以及图14是表示磁盘的覆写性能和铁磁层26的Pt含量的关系的图。在图13中，纵坐标表示静态矫顽力(kA/m)，以及横坐标表示Pt含量(原子％)。在图14中，纵坐标表示覆写性能(dB)，以及横坐标表示Pt含量(原子％)。
从图13和图14可以看出，随着铁磁层26的Pt含量增加，磁盘的静态矫顽力简单地增加，并且在10原子％的Pt含量时，近似饱和，而覆写性能随着铁磁层26的Pt含量增加，在接近5原子％的Pt含量处显示出峰值，且显示出对于大于5原子％的Pt含量的满意值。当铁磁层26的Pt含量进一步从12原子％增加到16％时，从图14中所示的接近这些点的曲线可以看出，对于12原子％的Pt含量的覆写性能上大大地改善了对于16原子％的Pt含量的覆写性能。
在具有单层结构的磁层的传统磁记录介质中，如果磁层的静态矫顽力增加，则覆写性能恶化。但根据该实施例，确认即使当通过增加铁磁层26的Pt含量而增加磁层29的静态矫顽力时，也能改善覆写性能。换句话说，通过将磁层29的Pt含量设置成小于或等于铁磁层26的Pt含量，能改善覆写性能。
从图14所示的接近这些点的曲线可以看出，当铁磁层26的Pt含量为12原子％时，覆写性能为-31.8dB，且与Pt含量为0原子％的情形相比恶化了，但可以认为这是由于46kA/m的高静态矫顽力。如果具有相同静态矫顽力的2个磁盘用具有0和12原子％的Pt含量的铁磁层26制成，很容易看出与具有0原子％Pt含量的铁磁层26的磁盘相比，具有12原子％的Pt含量的铁磁层26的磁盘具有改善的覆写性能。这是因为，与具有12原子％的Pt含量的铁磁层26的磁盘相比，改善了具有更小静态矫顽力和5原子％的Pt含量的铁磁层26的磁盘的重写性能。因此，可以看出通过将磁层29的Pt含量设置成小于或等于铁磁层26的Pt含量，改善了磁盘的写入性能。
图15是表示磁盘的NLTS性能和铁磁层26的Pt含量的关系的图。在图15中，纵坐标表示NLTS性能(％)，以及横坐标表示Pt含量(原子％)。从图15可以看出，相对于铁磁层26的Pt含量的增加，NLTS性能恶化，并在10原子％的Pt含量处接近饱和，但在16原子％的Pt含量处大大地改善。从图15所示的接近这些点的曲线可以看出，在12原子％的Pt含量处，NLTS性能为25.5％，与在0原子％的Pt含量处的NLTS性能相比，被恶化了。然而，随着铁磁层26的Pt含量进一步增加，以致Pt含量大于12原子％时，从图15可以看出NLTS性能改善，从而改善了写入性能。
图16是表示磁盘的信噪(S/N)比和铁磁层26的Pt含量的关系的图。在图16中，纵坐标表示S/N比(dB)，以及横坐标表示Pt含量(原子％)。从图16可以看出，尽管相对于铁磁层26的Pt含量增加达到10原子％的Pt含量，S/N比接近常数，S/N比从接近12原子％的Pt含量到16原子％的Pt含量得到改善。因此，可以看出能通过将磁层29的Pt含量设置成小于或等于铁磁层26的Pt含量，改善S/N比。
接着，将给出动态矫顽力的估算和再现输出-总的信噪(S/Nt)比的变化率(在下文中，简单地称为S/Nt变化)的描述。
[动态矫顽力的估算]
根据上述实施例，使用旋转台和磁头，在下述测量条件下，测量动态矫顽力。
旋转台：由Kyodo Electronic System制造的LS90
分析器：由Japan Technobute制造的DHA9701
旋转速度：5200rpm
测量位置：16mm半径
磁头的记录间隙长度：180nm
图17是用于说明用于测量动态矫顽力Hc’的动态矫顽力测量过程的流程图。首先，图17所示的步骤S102将记录电流Iwm和写入转数Tn的m和n设置成各自的初始值“1”。记录电流Iwm(m＝1至END)从大约近似10mA的小值以适当增量或级数变成接近饱和的最大值。转数Tn与写入时间有关，且磁盘的每一周旋转的写入时间相应于时间GL/V，其中GL表示磁头记录间隙长度以及v表示磁盘的周缘(或圆周)速度。转数Tn以适当的增量或级数从1圈变为约5000圈。
接着，步骤S104在预定的方向对磁盘进行DC消磁。在DC消磁期间，记录电流Iwm被设置成能使磁层29饱和的值。然后，步骤S106将记录电流Iwm施加到磁头上以便以转数T1，在与进行DC消磁的方向相反的方向上将磁场施加到磁盘上。步骤S108测量对于约10MHz到写入频率的2或3倍的频率范围的磁盘的介质噪声。
此后，步骤S110判定是否m＝END。如果步骤S110中的判定结果为否，步骤S112使记录电流Iwm的m递增到m＝m+1，且处理返回到步骤S104。另一方面，如果步骤S110中的判定结果为是，步骤S114获得使介质噪声最大的记录电流Iwp。该记录电流Iwp相应于最随机的记录状态，即，剩余磁化强度为0的状态。因此，记录电流Iwp相应于动态矫顽力，且记录电流Iwp被视为在转数T1时的动态矫顽力。
步骤S116判定是否n＝END。如果步骤S116中的判定结果为否，步骤S118使转数Tn的n递增到n＝n+1，且该处理返回到步骤S104。如果步骤S116中的判定结果为是，则处理结束。
接着，使转数Tn转换成写入时间tw(＝Tn×GL/v)，以及使记录电流Iwp转换成动态矫顽力Hc’(＝Iwp×α)，其中α表示由磁头的记录电流Iwm和记录磁场的关系确定的参数。当然，记录电流Iwp可以被转换成动态矫顽力Hc’，因为要获得磁层29和铁磁层26的动态矫顽力的大小的关系。
[S/Nt变化的估算]
与动态矫顽力的估算类似，在下述测量条件下，使用旋转台和磁头，测量对于根据如上所述的该实施例的磁盘的S/Nt变化。用于估算动态矫顽力的旋转台和分析器也用于估算S/Nt变化。
写入频率：110MHz
转速：3670rpm
测量位置：23mm半径
磁头的记录间隙长度：180nm
当磁头以上述写入频率再现在磁盘上写入的信号时，获得再现输出S。另一方面，总噪声Nt包括介质噪声、磁头噪声和设备噪声。以适当的时间间隔测量总噪声Nt。从在磁盘上写入信号的时间起的时间t1后测量的S/Nt，及更多的时间t2后测量的S/Nt，获得S/Nt变化(dB/十进制)。在这样的条件下测量S/Nt，即关于磁盘上的记录磁道的磁头的偏离磁道最小化到可能的程度。以25℃的温度进行S/Nt变化的估算。
图18是表示磁记录介质的动态矫顽力和S/N变化的特性的图。在图18中，磁盘D1对应于根据该实施例、具有16原子％的Pt含量的铁磁层26和具有12原子％的Pt含量的磁层29的磁盘。磁盘D2对应于不采用本发明的磁盘的对照例，以及磁盘D3对应于不采用本发明的磁盘的另一对照例。在磁盘D2的情况下，铁磁层16和磁层18的Pt含量分别为0原子％和12原子％。在磁盘D3的情况下，铁磁层16和磁层18的Pt含量分别为7.5原子％和12原子％。从图18可以看出，与对照例的磁盘D2和D3相比，该实施例的磁盘D1的S/Nt变化大大地改善，即大大地降低了。另外，尽管磁盘D1和D3显示出近似相同的动态矫顽力，磁盘D1的S/Nt变化为0.064dB，小于磁盘D3的S/Nt变化。
对于每一个磁盘D1、D2和D3，磁层的Pt含量为12原子％。然而，对于磁盘D1，铁磁层的Pt含量为16原子％，对于磁盘D2为0原子％，以及对于磁盘D3为7.5原子％。经各向异性场，磁层和铁磁层的Pt含量与动态矫顽力相关。因此，可以认为在磁盘D1的情况下，处于铁磁层的动态矫顽力大于磁层的动态矫顽力的关系，以及在磁盘D2和D3的情况下，处于铁磁层的动态矫顽力小于磁层的动态矫顽力的关系。因此，可以看出通过将铁磁层的动态矫顽力设置成小于磁层的动态矫顽力，确实进一步降低了S/Nt变化。
[第一实施例的改型]
图19是表示磁记录介质的第一实施例的改型的重要部分的横截面视图。在图19中，用相同的标号表示与图12中的相应部分相同的那些部分，因此省略其描述。
在该改型中，磁记录介质40具有铁磁性粘合层41和磁性粘合层42的至少一层。可以在铁磁层26和非磁性耦合层28之间提供铁磁性粘合层41。可以在非磁性耦合层28和磁层29之间提供磁性粘合层42。
铁磁性粘合层41交换耦合到相邻的铁磁层26，且铁磁性粘合层41和铁磁层26的磁化方向相互平行。磁性粘合层42交换耦合到磁层29上，且磁性粘合层42和磁层29的磁化方向相互平行。通过提供铁磁性粘合层41和/或磁性粘合层42，作用在铁磁性粘合层41和磁层29之间、和/或铁磁层26和磁性粘合层42之间、和/或铁磁性粘合层41和磁性粘合层42之间的相互交换耦合和交换场分别变为大于作用在铁磁层26和磁层29之间的相互交换耦合和交换场。因此，当转变记录磁场时，在记录磁场的方向上作用在磁层29上的交换场变大，从而使得更易于转变磁层29的磁化方向。因此，与第一实施例的磁记录介质20相比，该改型的磁记录介质40的写入性能得到进一步改善。此外，与磁记录介质20相比，因为根据该改型，相互交换耦合变大了，因此磁记录介质40的耐热性得到进一步改善。
铁磁性粘合层41和磁层42可以由Co、Ni、Fe、Co合金、Ni合金、Fe合金等等制成。当CoCrTa或CoCrPt用于铁磁性粘合层41和/或磁层42时，优选为进一步将从B、Mo、Nb、Ta、W、Cu选择的一种元素或其合金添加到CoCrTa或CoCrPt上。每一层铁磁性粘合层41和磁性粘合层42的具有例如0.2nm至5nm的厚度。在铁磁性粘合层41或磁性粘合层42、铁磁层26和磁层29由包括作为主要成分的Co或Fe合金制成时，优选为将铁磁性粘合层41或磁性粘合层42的Co含量或Fe含量设置成大于铁磁层26或磁层29的相应的Co含量或Fe含量。通过用这种方式设置Co或Fe含量，可以使铁磁性粘合层41和磁性粘合层42之间的相互交换耦合大于铁磁层26和磁层29之间的相互交换耦合。
[第二实施例]
图20是表示根据本发明的磁记录介质的第二实施例的重要部分的横截面视图。在图20中，与图12中相应的部件相同的那些部件用相同的标号表示，且将省略其描述。
如图20所示，磁记录介质50具有第一铁磁层51、第一非磁性耦合层52、第二铁磁层53和第二非磁性耦合层54。在非磁性中间层25和磁层29之间层叠这些层51至54。第一和第二铁磁层51和53由与用于第一实施例的铁磁层26的材料相似的材料制成。类似地，第一和第二非磁性耦合层52和54由与用于第一实施例的非磁性耦合层28的材料相似的材料制成。
第一和第二铁磁层51和53交换耦合，且在不将外部磁场施加到磁记录介质50的情况下，第一和第二铁磁层51和53的磁化方向相互逆平行。第二铁磁层53和磁层29交换耦合，且在没有外部磁场施加到磁记录介质50的情况下，第二铁磁层53和磁层29的磁化方向相互逆平行，与第一实施例的铁磁层26和磁层29的关系类似。
在该实施例的磁记录介质50中，第一铁磁层51的动态矫顽力Hc3’、第二铁磁层53的动态矫顽力Hc1’和磁层29的动态矫顽力Hc2’满足关系Hc1’≥Hc2’以及Hc3’≤Hc2’。因为满足这种关系，当转变记录磁场的方向时，在记录磁场的方向上首先转变第一铁磁层51的磁化方向。另外，第一铁磁层51相对于交换耦合到第一铁磁层的第二铁磁层53，在与记录磁场相反的方向上施加交换场，从而保持第二铁磁层53的磁化方向。
因此，由于磁层29的磁化强度，在记录磁场的方向上不容易转变第二铁磁层53的磁化方向，且第二铁磁层53的磁化强度稳定。此外，由于相对于磁层29，第二铁磁层53在与记录磁场相同的方向上施加交换场，在记录磁场的方向上，更容易转变磁层29的磁化方向，从而进一步改善了写入性能。此外，由于该三层，即第一铁磁层51、第二铁磁层53和磁层29均相互交换耦合，可以改善磁记录介质50的耐热性。从改善第一铁磁层51的磁化强度的下述响应的观点，相对于记录磁场的转变，动态矫顽力Hc3’优选为很小。
来自第一铁磁层51和磁层29的交换场作用在第二铁磁层53上。为此，随着记录后时间的流逝，在与磁层29的磁化方向相反的方向上，更快速地尝试第二铁磁层53的磁化方向。
优选地，第一铁磁层51的Pt含量小于磁层29的Pt含量达7原子％或更多，或第一铁磁层51的Pt含量相似于杂质的原子百分比。在这种情况下，可以相对于记录磁场的转变，改善第一铁磁层51的磁化强度的下述响应，以及更快速地转变第一铁磁层51的磁化方向，从而第一铁磁层51使得交换场在与记录磁场的方向相反的方向上作用在第二铁磁层53上。
[第二实施例的改型]
图21是表示磁记录介质的第二实施例的改型的重要部分的横截面视图。在图21中，与图19和图20中相应的部件相同的那些部件用相同的标号表示，且将省略其描述。
在该改型中，磁记录介质60具有第一铁磁性粘合层61、下部第二铁磁性粘合层62、上部第二铁磁性粘合层63和磁性粘合层42中的至少一个。在第一铁磁层51和第一非磁性耦合层52之间提供第一铁磁性粘合层61。在第一非磁性耦合层52和第二铁磁层53之间提供下部第二铁磁性粘合层62。在第二铁磁层53和第二非磁性耦合层54之间提供上部第二铁磁性粘合层63。在第二非磁性耦合层54和磁层29之间提供磁性粘合层42，且用于磁性粘合层42的材料和厚度与用于如上所述的图19所示的磁记录介质40的磁性粘合层42的类似。
该改型的磁记录介质60基本上是第二实施例的磁记录介质50和第一实施例的改型的磁记录介质40的结合。用于第一铁磁性粘合层61、下部第二铁磁性粘合层62和上部第二铁磁性粘合层63的材料和厚度可以与用于铁磁性粘合层41和磁性粘合层42的类似。
通过提供第一铁磁性粘合层61、下部第二铁磁性粘合层62、上部第二铁磁性粘合层63和磁性粘合层42中的至少一个，可以增加作用在第二铁磁层53上的交换场。因此，随着记录后时间的流逝，在与磁层29的磁化方向相反的方向上，更快速地尝试第二铁磁层53的磁化方向。换句话说，在磁记录介质60中，可以更快速地达到热稳定状态。
另外，通过提供第一铁磁性粘合层61和/或下部第二铁磁性粘合层62，当转变记录磁场的方向时，首先在记录磁场的方向上转变第一铁磁层51和第一铁磁性粘合层61的磁化方向。因此，相对于交换耦合的第二铁磁层53，可以在与记录磁场的方向相反的方向上施加更大的交换场。
[磁存储装置的实施例]
接着，将参考图22和图23，描述根据本发明的磁存储装置的实施例。图22是磁存储装置的该实施例的重要部件的横截面视图，以及图23是表示图22中所示的磁存储装置的该实施例的重要部件的平面图。
如图22和图23所示，磁存储装置70通常包括外壳73。在外壳73内提供马达74、集线器75、多个磁记录介质76、多个记录和再现磁头(复合磁头)77、多个悬架78、多个臂79和致动单元71。磁记录介质76被安装在通过马达74旋转的集线器75上。记录和再现磁头77由再现磁头77A和记录磁头77B组成。例如，磁电阻(MR)元件、巨磁电阻(GMR)元件、隧道结磁电阻(TMR)元件、垂直于膜面的电流(CPP)元件等等可以用作再现磁头77A。另一方面，感应磁头诸如薄膜磁头可以用作记录磁头77B。每个记录和再现磁头77经悬架78安装在相应的部件79的顶端上。通过致动单元71移动臂79。该磁存储装置的基本结构是已知的，因此在本说明书中省略其详细描述。
磁存储装置70的特征在于磁记录介质76。每个磁记录介质76具有参考图1至图21所述的磁记录介质的任何一个实施例或改型的叠层结构。换句话说，每个磁记录介质76可以具有如图4至图8、图12和图19至图21中所示的磁记录介质10、20、40、50和60的任何一个的结构。当然，磁记录介质76的数量不限于3，以及可以提供1、2或4或更多磁记录介质76。
磁存储装置的基本结构不限于图22和图23中所示。另外，用在本发明中的磁记录介质76不限于磁盘。
根据磁存储装置70，可以执行高可靠性的高密度记录，因为每个磁记录介质76具有写入位的良好的耐热性和低的介质噪声。
在参考图20如上所述的第二实施例的磁记录介质50中，通过第一铁磁层51和第一非磁性耦合层52，形成交换层结构。但可以在这一交换层结构下提供与这一交换层结构相似的另一交换层结构。
另外，本发明不限于这些实施例，可以在不背离本发明的范围的情况下，做出各种变化和改型。

Claims (13)

1.一种磁记录介质，包括：
交换层结构；以及
在所述交换层结构上提供的磁层(12，29)；
所述交换层结构包括铁磁层(11，26)和在所述铁磁层(11，26)上提供的非磁性耦合层(13，28)；
所述铁磁层(11，26)和所述磁层(12，29)交换耦合；
所述铁磁层和所述磁层(12，29)的每一层由主要成分为CoCrPt的合金制成，
其特征在于，所述磁层(12，29)的Pt含量的原子百分比小于或等于所述铁磁层(11，26)的Pt含量的原子百分比，从而响应于记录磁场，在所述铁磁层(11，26)的磁化方向转变前所述磁层(12，29)的磁化方向发生转变；其中，所述铁磁层(11，26)和所述磁层(12，29)满足关系Hc1＜Hc2，其中Hc1表示所述铁磁层(11，26)的静态矫顽力，以及Hc2表示所述磁层(12，29)的静态矫顽力，所述静态矫顽力Hc1和Hc2均指转变外部磁场的方向所需的时间在几秒级或更大的情况下的矫顽力，并且
其中，所述铁磁层(11，26)和所述磁层(12，29)满足关系(Hc1’/Hc1)＞(Hc2’/Hc2)，其中，Hc1’表示所述铁磁层的动态矫顽力，以及Hc2’表示所述磁层的动态矫顽力，所述动态矫顽力Hc1’和Hc2’均指转变外部磁场的方向所需的时间在亚纳秒级至约一纳秒级的情况下的矫顽力。
2.如权利要求1所述的磁记录介质，进一步包括：
铁磁性粘合层，位于所述铁磁层(11，26)和所述非磁性耦合层(13，28)之间；
所述铁磁性粘合层和所述铁磁层(11，26)交换耦合并具有相互平行的磁化。
3.如权利要求1所述的磁记录介质，进一步包括：
磁性粘合层，位于所述非磁性耦合层(13，28)和所述磁层之间；
所述磁性粘合层和所述磁层(12，29)交换耦合并具有相互平行的磁化。
4.如权利要求1所述的磁记录介质，进一步包括：
铁磁性粘合层，位于所述铁磁层(11，26)和所述非磁性耦合层之间；以及
磁性粘合层，位于所述非磁性耦合层(13，28)和所述磁层之间；
所述铁磁性粘合层和所述磁性粘合层之间的相互交换耦合大于所述铁磁层(11，26)和所述磁层间的相互交换耦合。
5.如权利要求4所述的磁记录介质，其中，所述铁磁性粘合层和所述磁性粘合层的每一层由主要成分为Co或Fe的合金制成，所述铁磁性粘合层和所述磁性粘合层的每一层的Co或Fe含量大于所述铁磁层(11，26)和所述磁层的每一层的相应的Co或Fe含量。
6.如权利要求4所述的磁记录介质，其中，所述铁磁性粘合层和所述磁性粘合层的每一层的厚度在0.2nm至5nm范围内。
7.如权利要求1所述的磁记录介质，其中，所述非磁性耦合层(13，28)由选自Ru、Rh、Ir、Ru合金、Rh合金和Ir合金组成的集合中的一种材料制成。
8.如权利要求1所述的磁记录介质，其中，所述非磁性耦合层(13，28)的厚度在0.4nm至1.5nm范围内。
9.如权利要求1所述的磁记录介质，其中，所述铁磁层(11，26)和所述磁层(12，29)满足关系Hk1≥Hk2，其中Hk1表示所述铁磁层(11，26)的各向异性场，以及Hk2表示所述磁层的各向异性场。
10.如权利要求1所述的磁记录介质，其中，所述磁层(12，29)的厚度在5nm至30nm范围内。
11.如权利要求1所述的磁记录介质，其中，所述铁磁层(11，26)的厚度在1nm至10hm范围内。
12.一种磁存储装置，包括：
至少一个磁记录介质，具有交换层结构和在所述交换层结构上提供的磁层(12，29)；以及
磁头，将信息记录在所述磁记录介质上和/或再现来自所述磁记录介质的信息，其中所述磁记录介质为权利要求1至11中任一项所述的磁记录介质。
13.一种记录方法，用于在权利要求1至11中任一项所述的磁记录介质上磁性地记录信息，所述方法包括：
将记录磁场施加到所述磁记录介质上，以便满足关系Hc1’-HE1＞Hh1以及Hc2’-HE2＜Hh2，从而响应于施加到所述磁记录介质上的记录磁场，在所述铁磁层(11，26)的磁化方向转变前所述磁层(12，29)的磁化方向发生转变，其中Hc1’表示所述铁磁层的动态矫顽力，Hc2’表示所述磁层的动态矫顽力，HE1表示施加到所述铁磁层上的交换场，HE2表示施加到所述磁层上的交换场，Hh1表示施加在所述铁磁层上的记录磁场，以及Hh2表示施加在所述磁层(12，29)上的记录磁场，
其中，所述动态矫顽力Hc1’和Hc2’均指转变外部磁场的方向所需的时间在亚纳秒级至约一纳秒级的情况下的矫顽力。
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