CN101038753A - 磁记录介质及其制造方法、以及磁记录设备 - Google Patents
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Abstract
根据本发明，提供一种磁记录介质(11)，其包括：非磁性基底构件(1)；下部软磁衬层(2)，其形成在该非磁性基底构件(1)上；非磁性层(4)，其形成在该下部软磁衬层(2)上；上部软磁衬层(6)，其形成在该非磁性层(4)上；以及记录层(9)，其具有垂直磁各向异性，并且该记录层(9)形成在该上部软磁衬层(6)上；其中，在该下部软磁衬层(2)与该非磁性层(4)之间，或在该非磁性层(4)与该上部软磁衬层(6)之间形成晶体磁性层(3)和(5)。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁记录介质、制造磁记录介质的方法以及磁记录设备。
背景技术
近年来，在诸如硬盘驱动装置之类的磁存储设备中，存储容量显著增大，并且结合在设备中的磁记录介质的表面记录密度已平稳增加。多年来作为这种磁记录介质使用的设备包括面内(in-plane)记录介质，其中记录在记录层中的磁化方向为面内方向。但是，在面内磁记录介质中，记录位(recording bit)倾向于由于记录磁场和热起伏(thermal fluctuation)而消失，从而表面记录密度的稠化(densification)将受到限制。
因此，现已开发出一种记录在记录层上的磁化方向垂直于该介质方向的垂直磁记录介质，该介质中的记录位比面内磁记录介质的更为热稳定而且可以稠化，并且已将这种垂直磁记录介质实际应用于一些产品中。
在垂直磁记录层的下方形成有软磁衬层的一种垂直磁记录介质具有软磁衬层起磁记录头的一部分的作用的特征，以使由磁记录头产生的记录磁场几乎垂直地进入软磁衬层。因此，通过将这种类型的垂直记录介质和磁记录头结合，可使记录磁场(其中磁通密度很大，而且磁场的梯度很陡)几乎垂直地引入到垂直磁记录层中，从而可以获得更稠化的表面记录密度。
在设有软磁衬层的垂直磁记录介质中，在一些情况下可能观察到很大的噪声而不是写信号。该噪声被称为尖峰噪声，其由软磁衬层的磁畴壁(magnetic wall)的漏磁通量产生。为了在磁记录介质中获得受限(certain)的误码率(bit error rate)，如何抑制这种尖峰噪声是很重要的。
由于在层中不同磁畴(magnetic domain)指向不同方向而产生软磁衬层的上述磁畴壁。
有鉴于此，在非专利文献1和2中，与软磁衬层相邻地形成反铁磁层或铁磁层，以使软磁衬层中的磁化方向在层中的所有部分均沿相同方向对齐，从而减少尖峰噪声。
但是，在这种方法中，需要诸如磁场中的热处理之类的极化过程(polarization process)以使软磁衬层的磁化方向对齐，并且磁记录介质的制造成本由于该过程而增加，此外，反铁磁材料的材料成本也很高。因此，该方法不适于批量生产。
另一方面，在专利文献1和非专利文献3和4中，通过在软磁衬层的中间高度处形成非常薄的非磁性层，将软磁衬层分成上下两层，以通过利用茹德曼-基特尔-糟谷-芳田(Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida，RKKY)交换作用使各分开的衬层的各自的磁化指向相反方向。
这使得由下衬层的磁畴产生的磁通穿过上衬层的磁畴，并再次返回下衬层，以使磁通在衬层的内部循环，因此，可以减少导致尖峰噪声产生的漏磁通量。而且，在本方法中，由于不需要类似非专利文献1和2中的极化过程，因此能够减小尖峰噪声，同时降低制造成本。
[专利文献1]日本特开2001-155321号公报。
[非专利文献1]Takenori，S.等，“用于垂直记录介质的交换耦合IrMn/CoZrNb软衬层(Exchange-coupled IrMn/CoZrNb soft underlayers forperpendicular recording media)”，IEEE Transaction on Magnetics，2002年9月，第38卷，第1991-1993页。
[非专利文献2]Ando，T.等，“用于高SN比和信号稳定性的三层垂直记录介质(Triple-layer perpendicular recording media for high SN ratio andsignal stability)”IEEE Transaction on Magnetics，1997年9月，第33卷，第2983-2985页。
[非专利文献3]Byeon，S.C.等，“用于垂直记录介质的合成反铁磁软衬层(Synthetic anti-ferromagnetic soft underlayers for perpendicular recordingmedia)”，IEEE Transactions on Magnetics，2004年7月，第40卷，第2386-2388页。
[非专利文献4]Acharya，B.R.等，“用于高密度垂直记录的反平行耦合衬层(Anti-parallel coupled soft underlayers for high-density perpendicularrecording)”，IEEE Transactions on Magnetics，2004年7月，第40卷，第2383-2385页。
发明内容
根据本发明的一个方案，提供一种磁记录介质，其包括：基底构件；下部软磁衬层，其形成在该基底构件上；非磁性层，其形成在该下部软磁衬层上；上部软磁衬层，其形成在该非磁性层上；以及记录层，其形成在该上部软磁衬层上，并具有垂直磁各向异性；其中，在该下部软磁衬层与该非磁性层之间，或在该非磁性层与该上部软磁衬层之间形成有晶体磁性层。
根据本发明，形成了与非磁性层的接触面平稳的晶体磁性层，从而可以抑制该非磁性层的组成材料由于老化损坏等扩散至该下软磁衬层或该上软磁衬层。因而，该下软磁衬层和该上软磁衬层由非磁性层明显隔开，以使这些软磁衬层能极好地彼此反铁磁性地耦合。从而，可以减少从各衬层泄漏至该磁记录介质外部的漏磁通量，因此能有效地抑制由该漏磁通量导致的尖峰噪声。
特别地，由于非晶材料和微晶材料不具有明显的磁畴结构，因此在这些材料中难以出现磁畴壁。因而，非晶材料和微晶材料适用于该下软磁衬层和该上软磁衬层的组成材料。
但是，应注意到，由于这些材料的结构处于准稳态，因此其它元素能够容易地扩散至由非晶或微晶材料制成的膜中。在本发明中，尽管使用非晶或微晶材料作为该软磁衬层，也能防止该非磁性层的组成材料通过该晶体磁性层扩散至该软磁衬层中。因此，在本发明中，即使当使用非晶或微晶材料作为软磁层时，也能抑制由材料的扩散导致的尖峰噪声的增加，同时通过非晶或微晶材料自身的性能抑制磁畴壁的产生。
根据本发明的另一个方案，提供一种制造磁记录介质的方法，该方法包括以下步骤：在基底构件上形成下部软磁衬层；在该下部软磁衬层上形成非磁性层；在该非磁性层上形成上部软磁衬层；在该上部软磁衬层上形成记录层，该记录层具有垂直磁各向异性；以及在该记录层上形成保护层，同时加热该基底构件；其中，该方法包括：在形成该非磁性层的步骤之前，在该下部软磁衬层上形成晶体磁性层的步骤；或在形成该上部软磁衬层的步骤之前，在该非磁性层上形成该晶体磁性层的步骤。
在本发明中，通过在形成该保护层的步骤中加热该基底构件，可以稠化该保护层以提高它的机械强度和HDI(头盘接口)特性。由于即使以这种方式加热该基底构件，也可以通过该晶体磁性层防止该非磁性层的组成材料扩散至该软磁衬层，因此能够同时获得该保护层的膜质量的改善以及抑制漏磁通量。
根据本发明的又一个方案，提供一种磁记录设备，其包括：磁记录介质，该磁记录介质包括：基底构件；形成在该基底构件上的下部软磁衬层；形成在该下部软磁衬层上的非磁性层；形成在该非磁性层上的上部软磁衬层；以及形成在该上部软磁衬层上的记录层，该记录层具有垂直磁各向异性；该磁记录介质还包括磁头，其设置为面向该磁记录介质；其中，在该下部软磁衬层与该非磁性层之间，或在该非磁性层与该上部软磁衬层之间形成有晶体磁性层。
附图说明
图1A-图1C是根据本发明第一实施例制造磁记录介质期间的剖视图。
图2是根据本发明第一实施例用于解释对磁记录介质进行写操作的剖视图。
图3是根据本发明第一实施例用于研究由磁记录介质得到的优点的例子的剖视图。
图4是与比较实例相关的例子的剖视图。
图5是与另一个比较实例相关的例子的剖视图。
图6是在对根据本发明第一实施例和比较实例分别执行X射线衍射测量之后得到的曲线图。
图7是在研究本发明的第一实施例和比较实例中的软磁衬层中的交换耦合磁场如何分别随衬底温度变化之后得到的曲线图。
图8是在本发明第一实施例中，在研究晶体磁性层的膜厚度与软磁衬层中的交换耦合磁场之间的关系之后得到的曲线图。
图9是在本发明第一实施例中，在研究晶体磁性层的膜厚度与S/N比之间的关系之后得到的曲线图。
图10是在本发明第一实施例中，在研究晶体磁性层的膜厚度与记录层的矫顽力之间的关系之后得到的曲线图。
图11是根据本发明第二实施例的磁记录设备的俯视图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图给出本发明的优选实施例的详细说明。
(1)第一实施例
图1A-图1C是根据本实施例制造磁记录介质过程的剖视图。
首先，描述获得图1A所示的截面结构之前的步骤。
首先，通过将NiP电镀施加至Al合金基底构件(base member)或化学强化的玻璃基底构件的表面上来制造非磁性基底构件1，并在该非磁性基底构件1上形成厚度大约为20-24nm的CoNbZr层以作为下部软磁衬层2。作为下部软磁衬层2的CoNbZr层为非晶材料，并且在输入电功率为1kW、Ar气压力为0.5Pa的情况下，通过DC溅射方法(sputtering method)形成。
注意到，可以使用微晶石或表面上形成有热氧化层的硅衬底作为非磁性基底构件1。而且，下部软磁衬层2不限于CoNbZr层。通过向Co族、Fe族和Ni族中的任意一族中添加Zr、Ta、C、Nb、Si和B中的至少任意一种元素而形成非晶区或微晶结构区中的合金层以作为下部软磁衬层2。这种材料例如包括CoNbTa、FeCoB、NiFeSiB、FeAlSi、FeTaC、FeHfC等。
而且，尽管在下文中除非另有说明，均使用DC溅射方法作为沉积方法，然而沉积膜的方法不限于DC溅射方法。还可以使用RF溅射方法、脉冲DC溅射方法、CVD(化学气相沉积)方法等也能够作为沉积方法。
接着，在输入电功率为200W、Ar气压力为0.5Pa的情况下，通过DC溅射方法在下部软磁衬层2上形成厚度为1-5nm的NiFe层以作为下部晶体磁性层3。下部晶体磁性层3不限于NiFe层。可以形成仅由Ni、Fe和Co中的任意一种元素构成的层、或由含有这些元素中的至少任意一种元素的合金构成的层，以作为下部晶体磁性层3。
而且，下部晶体磁性层3的厚度的下限设定为使晶体磁性层3可成为连续膜所需的最小厚度。如果根据材料而变化的厚度为1-3nm或更厚，则晶体磁性层3为连续膜。
另外，如果晶体磁性层3的厚度太厚，则在介质中晶体磁性层3的性能比下部软磁衬层2的性能受到的影响更强烈，从而在晶体磁性层3中形成作为尖峰噪声来源的磁畴壁。因此，优选为使晶体磁性层3形成得尽可能薄，例如厚度为10nm或更薄。
接着，通过DC溅射方法在该晶体磁性层3上形成厚度大约为0.7nm的Ru层，以作为非磁性层4。尽管没有限制此时的沉积条件，但在本实施例中应用下述条件，即输入电功率为150W，Ar气压力为0.5Pa。
另外，非磁性层4不限于Ru层。非磁性层4可以仅由Ru、Rh、Ir、Cu、Cr、Re、Mo、Nb、W、Ta和C中的任意一种元素构成，或由含有这些元素中的至少任意一种元素的合金构成，或由MgO构成。
然后，通过DC溅射方法在非磁性层4上形成厚度大约为1-5nm的NiFe层，以作为上部晶体磁性层5。作为NiFe层的沉积条件，例如可以使用输入电功率为150W，Ar气压力为0.5Pa。
接着，在上部晶体磁性层5上沉积厚度约为20-24nm的CoNbZr，以作为上部软磁衬层6，其中该CoNbZr为非晶材料。上部软磁衬层6不限于CoNbZr层。与下部软磁衬层2类似，可以通过将Zr、Ta、C、Nb、Si和B中的至少任意一种元素添加至Co族、Fe族和Ni族中的任意一族中而形成非晶区或微晶结构区中的合金层，以作为上部软磁衬层6。
通过上述步骤，可以在非磁性基底构件1上形成由各层2-6构成的衬层7。
在该衬层7中，下部软磁衬层2和上部软磁衬层6通过非磁性层4彼此隔离。因此，通过结合下部软磁衬层2和下部晶体磁性层3而得到的磁化强度Msa的方向，以及通过结合上部软磁衬层6和上部晶体磁性层5得到的磁化强度Msb的方向稳定在反向平行状态，即各软磁层2和6反铁磁性地彼此耦合的状态。这种状态随着非磁性层4的厚度的增加而周期性地出现，并且优选为在出现上述状态的情况下形成厚度最薄的非磁性层4。当形成Ru层以作为非磁性层4时，该厚度大约为0.7-1nm。
通过以这种方式使磁化强度Msa和Msb反向平行，可使衬层7中的磁通在层7中循环而难以泄漏出，因而可以减小由漏磁通量导致的尖峰噪声。
而且，可将磁通f1和f2设定为相等，其中f1是穿过下部软磁衬层2和下部晶体磁性层3的磁通，f2是穿过上部软磁衬层6和上部晶体磁性层5的磁通。通过以这种方式将磁通f1和f2设定为相等，可以确保磁通在衬层7内循环。
f1和f2的相等可以通过使t2·Ms2+t3·Ms3与t5·Ms5+t6·Ms6相等而得到，其中t2·Ms2+t3·Ms3是下部软磁衬层2和下部晶体磁性层3的各自膜厚度与磁化强度的积的和，以及t5·Ms5+t6·Ms6是上部晶体磁性层5和上部软磁衬层6的各自膜厚度与磁化强度的积的和。
而且，在衬层7的饱和磁通密度Bs为1T或更大的情况下，从易于通过磁头写入和复制的角度来看，优选为将衬层7的总厚度设定为10nm或更厚，更优选为30nm或更厚。但是，如果衬层7的总膜厚度太厚，则制造成本会提高，因此优选为将层7的总膜厚度设定为100nm或更薄，更优选为60nm或更薄。
接着，如图1B所示，在输入电功率为250W、Ar气压力为8Pa的情况下，通过DC溅射方法在衬层7上形成厚度大约为20nm的Ru层，该Ru层被用作非磁性衬层8。
应注意到，非磁性衬层8不限于这种单层的结构。非磁性衬层8可以形成为由两个或更多层组成的层。在这种情况下，优选为将由Ru合金与Co、Cr、Fe、Ni和Mn中的任意一种元素构成的层形成为用于组成非磁性衬层8的层。
而且，可以在非晶籽晶层(amorphous seed layer)形成于衬层7上之后形成非磁性衬层8，以改善非磁性衬层8的晶体取向以及对层8的晶粒直径的控制。在这种情况下，优选为形成由Ta、Ti、C、Mo、W、Re、Os、Hf、Mg和Pt中的任意一种元素构成，或由这些元素的合金层构成的籽晶层。
然后，在输入电功率为350W、Ar气压力为3Pa的情况下，通过DC溅射方法在非磁性衬层8上沉积厚度大约为10nm的粒状结构的CoCrPt-SiO2，该CoCrPt-SiO2层被用作主记录层9a。
接着，在输入电功率为400W、Ar气压力为0.5Pa的情况下，通过溅射方法在主记录层9a上沉积厚度大约为6nm的CoCrPtB层，以作为写辅助层(writing-assist layer)9b。
根据这些步骤，在非磁性衬层8上形成由主记录层9a和写辅助层9b构造的、具有垂直磁各向异性的记录层9。
在上述条件下形成的主记录层9a和写辅助层9b的各自的各向异性磁场Hk1和Hk2以及磁化翻转(magnetization reversal)参数a1和a2分别满足Hk1＞Hk2和a1＜a2。当主记录层9a的垂直磁各向异性大于写辅助层9b的垂直磁各向异性时，可以观察到这种特性。因此，在本实施例中，形成这样一种结构，即具有较大垂直磁各向异性的主记录层9a与具有较小垂直磁各向异性的写辅助层9b层叠(laminate)。
由于主记录层9a具有这种较大的垂直磁各向异性，因此仅在主记录层9a的情况下难以通过外部磁场使磁化翻转，并且难以写入磁信息。但是，当提供垂直磁各向异性较小、从而通过外部磁场易于使磁化翻转的写辅助层9b与主记录层9a接触时，主记录层9a的磁化通过这些层9a和9b的旋转(spin)之间的相互作用与写辅助层9b的磁化翻转一起翻转。因此，很容易将磁信息写入主记录层9a中。
而且，由于主记录层9a的垂直磁各向异性较大，因此主记录层9a的各磁畴中的磁化方向由于这些磁化之间的相互作用而稳定。因此，难以通过热翻转含有磁信息的磁化的方向，从而主记录层9a的抗热波动性(thermal-fluctuation resistance)提高。
在同时需要追求抗热波动性和易于写入的情况下，优选为记录层9为双层结构。但是，如果不需要同时追求抗热波动性和易于写入，则记录层9也可以具有单层结构。而且，记录层9可以具有三层或更多层的多层结构。
然后，如图1C所示，通过使用C2H2气体作为反应气体的FR-CVD(射频化学气相沉积)方法，在记录层9上形成厚度大约为4nm的DLC(类金刚石碳)层，以作为保护层10。保护层10的沉积条件例如为：沉积压力大约为4Pa，高频电功率为1000W，衬底与喷头(shower head)之间的偏压为200V，以及衬底温度为200℃。
接着，在保护层10上涂布润滑剂(未示出)至厚度大约为1nm之后，使用抛光带将保护层10上的表面的凸起和杂质移除。
这样，就完成了根据本实施例的磁记录介质11的基本结构。
图2是用于解释对该磁记录介质11进行写操作的剖视图。
如图2所示，为了对介质11进行写操作，使包括主磁极13b和旁轭(returnyoke)13a的磁头13面向磁记录介质11。因而，在截面较小的主磁极13b处产生、从而具有较高磁通密度的记录磁场H穿入记录层9中。由此，在具有垂直磁各向异性的主记录层9a的、在主磁极13b的正下方存在的磁畴中，通过该记录磁场H翻转磁化，从而写入信息。
这样，在垂直地穿过主记录层9a之后，记录磁场H沿与磁头13一起形成磁通电路(magnetic flux circuit)的衬层7的面内方向前进，并且记录磁场H再次穿过主记录层9a，然后以低磁通密度反馈至截面较大的旁轭13a。这样，衬层7起到将记录磁场H引导至膜中，从而使记录磁场H垂直地穿过记录层9的作用。
然后，通过响应于记录信号而改变记录磁场H的方向，同时沿图2的A方向相对地移动磁记录介质11和磁头13，可以沿记录介质11的轨迹方向(truck direction)形成被垂直磁化的多个磁畴，从而将记录信号记录在磁记录介质11中。
如图1C所示，在本实施例中，下部晶体磁性层3和上部晶体磁性层5分别形成在非磁性层4的上方和下方。在下文中，将描述通过这种结构得到的优点。
在形成磁记录介质11的步骤中，具有与形成图1C的保护层10的步骤类似的加热基底构件1的步骤。构成保护层10的DLC层需要具有机械上很坚固、并且HDI特性良好的金刚石结构，从而即使DLC层接触磁头，DLC层也不会损坏。因此，在使用CVD方法形成保护层100的步骤中，为了在基底构件上沉积具有金刚石结构的碳微粒，必须加热基底构件1。
但是，如果在没有形成晶体磁性层3和5的情况下对基底构件1施加热，则构成非磁性层4的Ru原子等会扩散至处于非晶材料或微晶材料的准稳态的各软磁衬层2和6中。因此，难以使衬层2和6彼此反铁磁性地耦合，从而倾向于产生尖峰噪声。
而且，即使在该过程中没有施加热，也可能由于老化损坏而产生上述扩散，从而随着记录介质11的使用时间的增加，尖峰噪声可能增加。
由于非晶材料和微晶材料不具有明显的磁畴结构，因此在这些材料中难以出现磁畴壁，从而这些材料适用于衬层2和6的组成材料。因此，当衬层2和6由非晶材料或微晶材料构成时，期望防止非磁性层4的组成原子扩散至衬层2和6中。
有鉴于此，在本实施例中，如上所述，将下部晶体磁性层3和上部晶体磁性层5分别形成在非磁性层4的上方和下方。由于晶体磁性层3和5具有稳定的晶体结构，因此它们与非磁性层4的接触面稳定，并且非磁性层4的组成原子难以扩散到各晶体磁性层3和5中。因而，即使基底构件1在该过程中被加热，或者磁记录介质11的运行时间持续一段很长的时间，也能容易地使下部软磁衬层2和上部软磁衬层6反铁磁性地彼此耦合。因而，可以确保尖峰噪声的减少。
接着，将描述由本发明人为了证实上述优点而进行的研究的结果。
图3是在本研究中使用的例子A-D的剖视图。应注意到，在图3中使用相同的附图标记来表示与图1A-图1C中描述的元件相同的元件。各例子A-D的结构如下。
例子A
在例子A中，使用与图1A-图1C中描述的材料和膜厚度相同的材料和膜厚度来形成各层2-6。而且，为了研究在形成保护层10之前与加热温度的关系，因此在室温至250℃的范围内加热基底构件1之后再形成保护层10。
例子B
在例子B中，将Ru非磁性层4的厚度设定为0.6nm，该厚度比例子A中的厚度薄，从而削弱了软磁衬层2和6的交换耦合磁场Hex。
例子C
在例子C中，形成厚度为1-5nm的Co层以作为晶体磁性层3和5。其它结构与例子A相同。
例子D
在例子D中，形成厚度为1-5nm的Fe层以作为晶体磁性层3和5。其它结构与例子A相同。
而且，为了证实本实施例的效果，还准备将在下面进行描述的比较实例A-C。图4和图5是这些实例的剖视图。在图4和图5中，使用相同的附图标记表示与图1A-图1C中的元件相同的元件，并省略对它们的描述。各比较实例A-C的结构如下。
比较实例A
图4是比较实例A的剖视图。在比较实例A中，没有形成晶体磁性层3和5。而且，为了使CoNbZr软磁衬层2和6的各自的各向异性磁场的大小相等，因此将这些层的厚度均形成为25nm。
比较实例B
图5是比较实例B的剖视图。与比较实例A类似，在比较实例B中没有形成晶体磁性层3和5。CoNbZr软磁衬层2和6的厚度均设定为25nm，以使它们的各向异性磁场的大小相等。而且，为了研究在形成保护层10之前与加热温度的关系，因此在室温至250℃的范围内加热基底构件1之后再形成保护层10。
比较实例C
在比较实例C中，在与比较实例B的层结构相同的层结构中，通过将Ru非磁性层4的厚度减小至0.6nm，削弱CoNbZr软磁衬层2和6的交换耦合磁场Hex。
以下将验证本发明的效果。
图6是在对例子A和比较实例B执行X射线衍射测量之后得到的曲线图，其中该曲线图的横轴表示两倍的衍射角θ，并且该曲线图的纵轴表示X射线的密度。
如图6所示，在例子A中，可以观察到NiFe(111)的衍射峰，从而可以证实构成上部晶体磁性层5的NiFe层具有晶体结构。
另一方面，在没有形成上部晶体磁性层5的比较实例B中没有出现衍射峰，从而可以证实CoNbZr上部软磁衬层6为非晶。
图7是在研究例子A和B、以及比较实例B和C中软磁衬层2和6中的交换耦合磁场如何分别随衬底温度变化之后得到的曲线图。
如图7所示，比较实例B和C中的交换耦合磁场Hex在衬底温度大约为170℃或更高时开始降低，而在例子A和B中，即使衬底温度升高也没有观察到交换耦合磁场Hex明显减少。
如上所述，为了形成稠化的、平滑膜质量的保护层10，保护层10的沉积温度需要为大约200℃。因此，在比较实例B和C中，保护层10的膜质量的提高以及软磁衬层2和6的漏磁通量的抑制不能协调。另一方面，在例子A和B中，在衬底温度为200℃时，交换耦合磁场Hex没有降低，从而可以以很好的膜质量形成保护层10，同时反铁磁性地耦合各软磁衬层2和6。
从图7的结果中可以证实的是，通过与本实施例类似地形成晶体磁性层3和5，可以使软磁衬层2和6比没有形成晶体磁性层3和5的情况下彼此更为坚固地耦合。
图8是在研究晶体磁性层3和5的膜厚度与软磁衬层2和6中的交换耦合磁场Hex之间的关系之后得到的曲线图。
如图8所示，可以发现，在例子C(其中形成被当作连续层的、厚度为1nm或更厚的Co层以作为晶体磁性层3和5)中，产生具有足够大小的交换耦合磁场Hex，并且软磁衬层2和6反铁磁性地彼此耦合。而且，在该例子C中，交换耦合磁场Hex的大小还根据晶体磁性层3和5的膜厚度而改变。
另一方面，在例子D(其中形成Fe层以作为晶体磁性层3和5)中，交换耦合磁场Hex非常小。这是因为如非专利文献3中所公开的，软磁衬层2和6中的交换耦合磁场Hex的大小根据晶体磁性层3和5以及非磁性层4的材料的结合而改变。
从图8的结果可以发现，为了获得不随外部环境变化的较大的交换耦合磁场Hex，充分地结合晶体磁性层3和5以及非磁性层4的材料和膜厚度是很重要的。
另外，根据本发明人进行的试验，可以证实的是，在形成NiFe层以作为下部软磁衬层2和下部晶体磁性层3的情况下，即使将衬层2和3的各厚度均设定为0.5nm，并且使这些层可以反铁磁性地彼此耦合，这些层的交换耦合磁场Hex也不会变为零。因此，优选地，下部软磁衬层2和下部晶体磁性层3的厚度的下限设定为0.5nm。
图9是在具有图1C的截面结构的本实施例中，在研究晶体磁性层3和5的膜厚度与S/N比之间的关系之后得到的曲线图。
如图9所示，可以发现，本实施例的S/N比大致等于比较实例A的S/N比，从而即使晶体磁性层3和5形成在非磁性层4的上方或下方，S/N比也不会受到太大影响。
图10是在具有图1C的截面结构的本实施例中，在研究晶体磁性层3和5的膜厚度与记录层9的矫顽力Hc(coercivity)之间的关系之后得到的曲线图。
如图10所示，随着晶体磁性层3和5的厚度的增加，矫顽力Hc稍微降低。如果晶体磁性层3和5的厚度变为10nm，则尽管该厚度超出该曲线图的范围，与晶体磁性层3和5的厚度变为1nm相比，矫顽力Hc的减少量大约为500Oe。由于矫顽力Hc的减少导致记录复制性能的降低，例如侧面消磁，因此优选地，将晶体磁性层3和5的厚度设定为10nm或更薄，更优选地，设定为5nm或更薄。
(第二实施例)
在本实施例中，将描述包含第一实施例的上述磁记录介质11的磁记录设备。
图11是磁记录设备的俯视图。该磁记录设备是待安装于个人计算机或电视机的视频记录设备中的硬盘驱动装置。
在该磁记录设备中，通过主轴电动机等将磁记录介质11可转动地安装在外壳17内以作为硬盘。而且，在外壳17中设有支架臂(carriage arm)14，该支架臂14通过致动器等可围绕轴16转动。在该支架臂14的末端设有磁头13。该磁头13从上方扫描磁记录介质11，从而执行对磁记录介质11的写入操作以及从磁记录介质11的读出操作。
应注意的是，磁头13的类型不受限制。磁头13可以由诸如GMR(巨磁阻)元件和TuMR(隧道磁阻)元件之类的磁阻元件构成。
根据以这种方式构造的磁记录设备，由于晶体磁性层3和5形成在非磁性层4的上方和下方，因此可以抑制由于老化损坏导致的非磁性层4的组成材料扩散至下部软磁衬层2或上部软磁衬层6中，从而确保信息长期保存的可靠性。
注意到，磁记录设备不限于上述硬盘装置，其可以为用于将磁信息记录至柔性带形式的磁记录介质中的任何设备。
尽管已详细描述了本发明的实施例，但本发明不限于各实施例。例如，尽管如图1C所示，在第一实施例中晶体磁性层3和5均形成在非磁性层4的上方和下方，但也可以仅形成这些膜中的其中一个膜。即使在这种情况下，也可以通过保留晶体磁性层来抑制非磁性层4的组成元件的扩散。
如上所述，根据本发明，由于晶体磁性层形成在下部软磁衬层与非磁性层之间，或非磁性层与上部软磁衬层之间，因此可以防止非磁性层的组成元件扩散至下部软磁衬层或上部软磁衬层。从而，可以极好地使各软磁衬层反铁磁性地耦合，并且可以减少由各软磁衬层的漏磁通量导致的峰值噪声。
Claims (16)
1.一种磁记录介质，其包括：
基底构件；
下部软磁衬层，其形成在该基底构件上；
非磁性层，其形成在该下部软磁衬层上；
上部软磁衬层，其形成在该非磁性层上；以及
记录层，其形成在该上部软磁衬层上，并具有垂直磁各向异性；
其中，在该下部软磁衬层与该非磁性层之间，或在该非磁性层与该上部软磁衬层之间形成有晶体磁性层。
2.如权利要求1所述的磁记录介质，其中，该下部软磁衬层和该上部软磁衬层中的至少任意一层由非晶材料和微晶材料中的任意一种材料构成。
3.如权利要求2所述的磁记录介质，其中，该下部软磁衬层和该上部软磁衬层中的至少任意一层由以下合金构成，在该合金中，Zr、Ta、C、Nb、Si和B中的至少任意一种元素添加至Co族、Fe族和Ni族中的任意一族中。
4.如权利要求1所述的磁记录介质，其中，该下部软磁衬层的磁化和与该下部软磁衬层的磁化相邻部分中的该上部软磁衬层的磁化彼此指向相反方向。
5.如权利要求1所述的磁记录介质，其中，在该记录层上形成有保护层。
6.如权利要求5所述的磁记录介质，其中，该保护层由类金刚石碳构成。
7.如权利要求1所述的磁记录介质，其中，该晶体磁性层仅由Ni、Fe和Co中的任意一种元素构成，或由含有所述元素中的任意一种元素的合金构成。
8.如权利要求1所述的磁记录介质，其中，该晶体磁性层的厚度在0.5nm-10nm的范围内。
9.如权利要求1所述的磁记录介质，其中，该非磁性层仅由Ru、Rh、Ir、Cu、Cr、Re、Mo、Nb、W、Ta和C中的任意一种元素构成，或由含有所述元素中的至少任意一种元素的合金构成，或由MgO构成。
10.一种制造磁记录介质的方法，该方法包括以下步骤：
在基底构件上形成下部软磁衬层；
在该下部软磁衬层上形成非磁性层；
在该非磁性层上形成上部软磁衬层；
在该上部软磁衬层上形成记录层，该记录层具有垂直磁各向异性；以及
在该记录层上形成保护层，同时加热该基底构件；
其中，该方法包括：在形成该非磁性层的步骤之前，在该下部软磁衬层上形成晶体磁性层的步骤；或在形成该上部软磁衬层的步骤之前，在该非磁性层上形成晶体磁性层的步骤。
11.如权利要求10所述的制造磁记录介质的方法，其中，由非晶材料和微晶材料中的任意一种材料构成的软磁层形成为该下部软磁衬层和该上部软磁衬层中的至少任意一层。
12.如权利要求10所述的制造磁记录介质的方法，其中，仅由Ni、Fe和Co中的任意一种元素构成，或由含有所述元素中的任意一种元素的合金构成的磁性层形成为该晶体磁性层。
13.如权利要求10所述的制造磁记录介质的方法，其中，类金刚石碳层形成为该保护层。
14.一种磁记录设备，其包括：
磁记录介质，其包括：
基底构件；
形成在该基底构件上的下部软磁衬层；
形成在该下部软磁衬层上的非磁性层；
形成在该非磁性层上的上部软磁衬层；以及
形成在该上部软磁衬层上的记录层，该记录层具有垂直磁各向异性；以及
磁头，其设置为面向该磁记录介质；
其中，在该下部软磁衬层与该非磁性层之间，或在该非磁性层与该上部软磁衬层之间形成有晶体磁性层。
15.如权利要求14所述的磁记录设备，其中，该下部软磁衬层和该上部软磁衬层中的至少任意一层由非晶材料和微晶材料中的任意一种材料构成。
16.如权利要求14所述的磁记录设备，其中，该晶体磁性层仅由Ni、Fe和Co中的任意一种元素构成，或由含有所述元素中的任意一种元素的合金构成。
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