CN101145351B

CN101145351B - 垂直磁性记录介质

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Publication number: CN101145351B
Application number: CN2007101528039A
Authority: CN
Inventors: 竹野入俊司; 酒井泰志
Original assignee: Fuji Electric Device Technology Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2006-09-13
Filing date: 2007-09-12
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2027-09-12
Also published as: US20080062583A1; CN101145351A; JP2008071406A; MY145525A; SG141328A1; JP4771222B2; US7781080B2

Abstract

提供一种具有改进介质性能的垂直双层磁性记录介质，并且由软磁性垫层导致的噪声被减小，以及由于外部磁场的影响而不会导致被记录磁化的擦除。垂直磁性记录介质具有按如下顺序的非磁性衬底、软磁性垫层、非磁性耦合层、硬磁性钉扎层、非磁性中间层和磁性记录层，其中软磁性垫层和硬磁性钉扎层在常温下经由非磁性耦合层反铁磁性地耦合在一起，并且硬磁性钉扎层的易磁化轴垂直于非磁性衬底的表面。

Description

垂直磁性记录介质

技术领域

本发明涉及被安装到各种磁性记录装置的任一种中的垂直磁性记录介质。

背景技术

自1997年以来，硬盘驱动器(HDD)的记录密度每年以60％到100％的速度快速增长。作为这种显著增长的结果，对于迄今为止使用的纵向记录而言，增加记录密度已接近极限。由于这种情形，近年来，其记录密度可增加的垂直记录方法越来越受到重视，并且已投入精力进行研究和开发。在2005年，使用此垂直记录方法的HDD最终以一些模型开始了商品化。

垂直磁性记录介质包括：由硬磁性材料制成的磁性记录层；以及由软磁性材料制成的垫层，当记录到记录层时该垫层执行聚集由所用磁头产生的磁通量的任务。在这些层中，软磁性垫层有时被认为是磁头的一部分，并且是用于保持垂直磁性记录介质的良好可写性的一个必要部分。

然而，已标识关于软磁性垫层的以下问题(1)到(3)。(1)产生由形成于软磁性垫层中的磁畴壁导致的称为尖峰噪声的噪声。(2)由于磁性记录层的映像被转移到软磁性垫层而产生的噪声。(3)HDD中的杂散磁场或者由写入到磁性记录层的磁化所产生的磁场经由磁头与软磁性垫层形成磁路，由此丧失被记录的磁化。

为了抑制问题(1)，迄今为止已提出例如：硬磁性钉扎层被设置在软磁性垫层与衬底之间，从而将软磁性垫层的磁化定向在一个方向上的一种方法(参见日本专利申请公开No.7-129946)；通过使用软磁性垫层与反铁磁性层之间的交换耦合来固定磁化的一种方法(参见日本专利申请公开No.6-103553)；以及制成两个软磁性垫层，并将它们反铁磁性地耦合在一起的一种方法(参见日本专利申请公开No.2001-155321)。

然而，对于使用硬磁性钉扎层的固定，极难将软磁性垫层的磁化定向在整个磁盘的一指定方向上(例如，径向向外)，并且在实际实践中已知，由磁畴壁导致的尖峰噪声出现在内外直径上。此外，为了使用采用了反铁磁性层的方法获得足够的交换耦合场，已不得不使用了一种复杂且高成本的方法，例如在薄膜形成之后必须执行耗费若干分钟到若干小时的热处理，或者必须形成多层叠层结构的软磁性层和反铁磁性层(参见K.W.ierman等人在2001年IEEE Trans.Magn.的37卷，第6号，第3956-3959页上的文章)。对于其中制成两个软磁性层并将它们反铁磁性地耦合在一起的方法，在实践中形成多畴结构，因此发现产生了尖峰噪声，虽然仅是少量的。

此外，对于问题(2)和(3)，目前的情形是尽管它们被认为是问题，但是还未找到根本的对策。

本发明的一个目的是通过同时解决以下软磁性垫层的三个问题来实现介质性能的改进：(1)产生由磁畴壁导致的称为尖峰噪声的噪声问题；(2)由于磁性记录层的映像被转移而产生的噪声问题；以及(3)HDD中的杂散磁场或者由写入到磁性记录层的磁化所产生的磁场经由磁头与软磁性垫层形成磁路、由此丧失被记录的磁化的问题。

为了解决由软磁性垫层导致的这些问题，必须考虑其机制。

对于问题(1)，长久以来就已知道这是由形成于软磁性垫层中的磁畴壁导致的，并且已设计出如上所述的各种对策。

将使用示图说明问题(2)。图1由常规垂直磁性记录介质的磁性记录层106和软磁性垫层102(仅其上部)的磁化(在示图中通过箭头示出)的示意图构成，图1A示出了低密度记录的情况，而图1B示出了高密度记录的情况。注意：为了简单起见，在图1中仅示出磁性记录层和软磁性垫层，略去了非磁性中间层等。如图1A和1B所示，磁性记录层106的磁化被转移到软磁性垫层102。如图1A中低记录密度的情况所示，噪声仅仅由软磁性垫层102被定向在垂直方向上的磁化所导致。另外，软磁性垫层102的记录分辨率很低，因此对于如图1B中所示的高密度记录，磁性记录层106的磁化方向和软磁性垫层102的磁化方向并非必需一致，由此噪声进一步增加。这是问题(2)产生噪声的机制。

对于问题(3)，HDD中的杂散磁场聚集在磁头中的问题被称为天线效应。此外，众所周知，其中由磁性记录层产生的磁通量被聚集在磁头的旁轭(或拖曳式屏蔽)中、并且该磁头返回并在写入磁极侧擦除介质上的记录数据的现象是磁极擦除(PE)的一个原因(参见A.Chekanov、E.N.Abarra和G.Choe在Digests of the INTERMAG2005，CB11，第255页(2005)上的文章)。对于天线效应和PE，已主要在磁头侧尝试进行各种改进，但目前情形是几乎未提出用于记录介质侧上的改进的方法。

所有这些问题都是由于软磁性垫层的上部(靠近磁性记录层的部分)的磁化被定向在相对于非磁性衬底的表面的垂直方向上而产生的。这种现象被认为可通过将软磁性垫层的磁化强制定向于平面(与非磁性衬底的表面平行)内来解决。然而，如果磁化被强制地定向在平面内，则软磁性垫层在由磁头产生的记录磁场中拖曳的效果被削弱，因此可写性变差。因而，“在记录期间用作软磁性垫层，但在读取期间该软磁性垫层上部的磁化消失”的情形被认为是理想的，但先前还未能实现这种结构。

发明内容

考虑到上述情形，本发明发明者进行刻苦的研究，并且通过提供具有与软磁性层上部(软磁性层相对于非磁性衬底的相反一侧)上的非磁性衬底的表面垂直的各向异性的硬磁性钉扎层，其中两层之间具有非磁性耦合层，并且将硬磁性钉扎层与软磁性垫层反铁磁性地耦合在一起，从而实现了解决软磁性垫层的所有以上三个问题的本发明。

本发明的垂直磁性记录介质具有按如下顺序的非磁性衬底、软磁性垫层、非磁性耦合层、硬磁性钉扎层、非磁性中间层和磁性记录层，其中软磁性垫层与硬磁性钉扎层经由非磁性耦合层在常温下反铁磁性地耦合在一起，并且硬磁性钉扎层的易磁化轴垂直于非磁性衬底的表面。在此，软磁性垫层可具有与非磁性衬底平行、且处于径向方向上的单轴磁各向异性。此外，非磁性耦合层可由选自由V、Cr、Cu、Nb、Mo、Ru、Rh、Ta、W、Re和Ir构成的组的一种金属、或者一种具有这种金属作为主要成分的合金制成。较佳地，非磁性耦合层的厚度不大于2nm。同时，硬磁性钉扎层可由具有Co作为其主要成分、并且还包含选自由Cr和Pt构成的组的至少一种的材料、或者具有其中磁性晶粒分散在非磁性氧化物或非磁性氮化物基质中的粒状结构材料制成。较佳地，硬磁性钉扎层的厚度不大于10nm，和/或单轴各向异性常数不小于5×10⁵尔格/cm³(5×10⁴J/m³)，并且矫顽力小于磁性记录层。此外，磁性记录层较佳地包括具有其中磁性晶粒分散在非磁性氧化物或非磁性氮化物基质中的粒状结构的材料。

如上所述，通过提供具有与软磁性层上部(软磁性层相对于非磁性衬底的相反一侧)上的非磁性衬底的表面垂直的各向异性的硬磁性钉扎层，其中两层之间具有非磁性耦合层，并且将硬磁性钉扎层与软磁性垫层反铁磁性地耦合在一起，可同时解决软磁性垫层的三个问题：(1)产生的由磁畴壁导致的称为尖峰噪声的噪声问题；(2)由于磁性记录层的映像被转移而产生的噪声问题；以及(3)HDD中的杂散磁场或者由写入到磁性记录层的磁化所产生的磁场经由磁头与软磁性垫层形成磁路、由此丧失被记录的磁化的问题。结果，可实现由于介质噪声的减少而获得记录密度的改进，以及SNR(信噪比)的改进，此外介质的可靠性也得到改进。

附图说明

图1由示出了常规垂直磁性记录介质的磁性记录层和软磁性垫层的磁化的示意图构成，图1A示出了低密度记录的情况，而图1B示出了高密度记录的情况；

图2是根据本发明的垂直双层磁性记录介质的示意性横截面视图；

图3由示出了在写入和读出时根据本发明的垂直双层磁性记录介质中的磁化的示意图构成，图3A示出了写入的情况，而图3B示出了读取的情况；

图4示出了根据示例1以及比较示例1和2的样品的OSA图像，图4A示出了示例1的样品的OSA图像，图4B示出了比较示例1的样品的OSA图像，而图4C示出了比较示例2的样品的OSA图像；

图5示出了软磁性垫层的特性评估样品的垂直方向的克尔(Kerr)回线，图5A示出了示例1的样品的克尔回线，而图5B示出了比较示例1的样品的克尔回线；以及

图6示出了示例1以及比较示例1和2的垂直磁性记录介质的信号输出，图6A示出了示例1的垂直磁性记录介质的信号输出，图6B示出了比较示例1的垂直磁性记录介质的信号输出，而图6C示出了比较示例2的垂直磁性记录介质的信号输出。

具体实施方式

图2是根据本发明的垂直双层磁性记录介质的示意性横截面视图。在此，“垂直双层磁性记录介质”表示具有硬磁性磁性记录层和软磁性垫层的垂直磁性记录介质。如图2所示，根据本发明的垂直双层磁性记录介质具有非磁性衬底1，以及按如下顺序设置于该非磁性衬底1上的软磁性垫层2、非磁性耦合层3、硬磁性钉扎层4、非磁性中间层5、磁性记录层6、保护膜7和液体润滑层8。保护膜7和液体润滑层8是按需任选地设置的，但是在实践中更倾向于设置。此外，软磁性种子层可适当地设置在软磁性垫层2与非磁性耦合层3之间。

可使用讨论中的本技术领域内公知的、具有平滑表面的各种衬底的任一种作为非磁性衬底1。例如，与用于磁性记录介质的相同的镀NiP的Al合金、强化玻璃、结晶玻璃等可被用于非磁性衬底1。

可使用诸如FeTaC或铝硅铁粉(FeSiAl)合金的结晶材料、或者比如CoZrNb或CoTaZr的Co合金的非晶态材料作为软磁性垫层2。软磁性垫层2的厚度的最佳值取决于记录中所使用磁头的结构和特性而变化，但是考虑到生产率，此厚度较佳地大致在从10到500nm的范围内。

此外，软磁性垫层2较佳地具有与非磁性衬底1的表面(即衬底平面)平行、并处于径向方向上的单轴磁各向异性。例如，当使用磁控管溅镀(参见日本专利申请公开No.2002-170216)实现薄膜形成时，通过使用从磁控管发出的漏磁场，软磁性垫层的单轴磁各向异性可被定向成例如与非磁性衬底1的表面(即衬底平面)平行、并处于径向方向上。通过设置这种单轴磁各向异性，由软磁性垫层2产生的噪声可被进一步减小。众所周知，在软磁性垫层2的磁化具有与衬底平面平行、并处于径向方向上的这种单轴磁各向异性的情形中，由软磁性垫层2导致的噪声(SUL噪声)被减小，因此介质的SNR得到改进(例如，参见Y.NaKatani等人的J.Appl.Phys.93，第7744页(2003))。在本发明没有例外的情况下，有可能通过如上所述定向软磁性垫层2的磁性各向异性减小SUL噪声，并由此进一步改进介质的SNR。

在将软磁性种子层设置于软磁性垫层2上的情形中，种子层可使用诸如NiFeAl、NiFeSi、NiFeNb、NiFeB、NiFeNbB、NiFeMo或NiFeCr的透磁合金材料，或者其中Co被进一步添加入透磁合金材料的诸如CoNiFe、CoNiFeSi、CoNiFeB或CoNiFeNb的材料来形成。软磁性种子层的厚度被较佳地调节成使磁性记录层6的磁特性和R/W(读写)性能最佳，为了介质特性与生产率之间的平衡此厚度通常较佳地在从3到50nm的范围内。

非磁性耦合层3是这样的一个层：用于增加软磁性垫层2与硬磁性钉扎层4之间的反铁磁性耦合能量，从而便于软磁性垫层2与硬磁性钉扎层4之间的反铁磁性耦合；并且还保持硬磁性钉扎层4的良好晶体取向，从而使硬磁性钉扎层4的材料的易磁化轴与非磁性衬底1的表面保持垂直。非磁性耦合层3可使用选自由V、Cr、Cu、Nb、Mo、Ru、Rh、Ta、W、Re和Ir构成的组的金属、或者一种具有这种金属作为其主要成分的合金来制成。此外，为了实现非磁性耦合层3的以上两种功能两者，非磁性耦合层3的厚度较佳地为不大于2nm，更佳地为从0.4到1.2nm。

从保持硬磁性钉扎层4的良好晶体取向并适当地将易磁化轴垂直定向的观点来看，较佳地进行以下步骤。即，在使用具有体心立方(bcc)结构的V、Cr、Nb、Mo、Ta或W形成非磁性耦合层3的情形中，较佳地是使非磁性耦合层3的厚度不大于1nm，更佳地为从0.4到0.8nm。这是因为在使用具有bcc结构的材料的情形中，厚度越小，越容易在任选种子层(具有面心立方(fcc)结构)与硬磁性钉扎层4(具有六方最密堆积(hcp)结构)之间实现外延关系，因此较容易地适当将硬磁性钉扎层4垂直定向。此外，从获得大反铁磁性耦合能量的观点来看，此厚度较佳地大致为不大于1nm。另一方面，对于具有fcc或hcp结构的Cu、Ru、Rh、Re或Ir，如果上述厚度不大于2nm，较佳地为从0.4到1.2nm，则可保持硬磁性钉扎层4的良好晶体取向，并且其易磁化轴可被适当地垂直定向。

硬磁性钉扎层4是这样一个层：用于在HDD的使用温度范围(例如-20到80℃)内经由非磁性耦合层3形成与软磁性垫层2的反铁磁性耦合，从而减小源自软磁性垫层2的噪声。硬磁性钉扎层4包括具有Co作为其主要成分的材料，并且还包含选自由Cr和Pt构成的组的至少一种，较佳地为包括至少Co和Pt的合金的铁磁性材料。此外，形成硬磁性钉扎层4的材料必须具有hcp结构，其中hcp结构的c轴被定向成与非磁性衬底1的表面垂直，即易磁化轴被定向成与非磁性衬底1的表面垂直。硬磁性钉扎层4可以是包括诸如CoPt、CoCrPt、CoCrPtB或CoCrPtTa的合金材料的单层薄膜、或者诸如[Co/Pt]_n或[Co/Pd]_n的多层叠层薄膜。通过使用这种材料，可增大硬磁性钉扎层4在垂直方向上的各向异性，并且因此可有效地减小由软磁性垫层2导致的噪声。

或者，硬磁性钉扎层4可较佳地使用具有其中磁性晶粒分散在非磁性氧化物或非磁性氮化物基质中的粒状结构的材料形成。可使用的具有粒状结构的材料包括但不限于：CoPt-SiO₂、CoCrPtO、CoCrPt-SiO₂、CoCrPt-Al₂O₃、CoPt-AlN和CoCrPt-Si₃N₄。在本发明中，通过使用具有粒状结构的材料，可增大硬磁性钉扎层4的记录分辨率，并且因此还可有效地减小由软磁性垫层2产生的噪声。此外，在用作用于确定非磁性中间层5及形成于其上的磁性记录层6的材料的晶粒尺寸的模板方面，具有粒状结构的材料也是有益的。

此外，从减小由软磁性垫层2导致的噪声、同时抑制可写性的降低的观点来看，硬磁性钉扎层4的厚度较佳地为不大于10nm，更佳地为从3到8nm。

另外，硬磁性钉扎层4的单轴各向异性常数较佳地为不小于5×10⁵尔格/cm³(5×10⁴J/m³)，从而该硬磁性钉扎层4有效地起作用。通过具有这种单轴各向异性常数，硬磁性钉扎层4可被保持为处于硬磁性，并且因此在不受到去磁场的影响的情况下，磁化可被适当地定向成与非磁性衬底1的表面垂直。

此外，硬磁性钉扎层4的矫顽力较佳地小于磁性记录层6的矫顽力，从而该硬磁性钉扎层4有效地起作用。通过这样设定矫顽力，硬磁性钉扎层4实现了帮助记录到记录层6的功能，并且因此可适当地保持本发明的磁性记录介质的可写性。

非磁性中间层5是用于保持磁性记录层6的磁特性和R/W性能的一个层。非磁性中间层5可使用选自由Ru、Pt、Ir、Re和Rh构成的组的金属、或者其中Ru被添加到选自由C、Cu、W、Mo、Cr、Ir、Pt、Re、Rh、Ta和V构成的组的一种材料或多种材料的基于Ru的合金制成，但并不限于此。为了实现高密度记录，非磁性中间层5的厚度必须被制成在一范围内尽可能地小，从而不会导致磁性记录层6的磁特性和R/W性能的退化。具体地，非磁性中间层5的厚度较佳地在从1到20nm的范围内。

磁性记录层6较佳地可使用铁磁性材料来形成，该材料是包括至少Co和Pt的合金。因为本发明的磁性记录介质被用作垂直磁性记录介质，所以磁性记录层6的材料的易磁化轴(例如hcp结构的c轴)必须被定向成与非磁性衬底1的表面垂直。用于形成磁性记录层6的铁磁性材料包括诸如CoPt、CoCrPt、CoCrPtB和CoCrPtTa的合金材料。此外，诸如[Co/Pt]_n或[Co/Pd]_n的多层叠层薄膜可被用作磁性记录层6。

或者，使用具有其中磁性晶粒分散在非磁性氧化物或非磁性氮化物基质中的粒状结构的材料形成单层或多层磁性记录层6也是较佳的。可使用的具有粒状结构的材料包括但不限于：CoPt-SiO₂、CoCrPtO、CoCrPt-SiO₂、CoCrPt-Al₂O₃、CoPt-AlN和CoCrPt-Si₃N₄。在本发明中，通过使用具有粒状结构的材料，介质特性可得到改进，即磁性记录层6中相邻磁性晶粒之间的相互作用可被抑制，噪声可被减小，SNR可得到改进，并且记录分辨率可得到改进。

任选地设置的保护膜7是用于保护从磁性记录层6开始以下的构成层的一个层；例如，可使用具有碳作为其主要成分的薄膜。除此之外，保护层7可使用公知为用作讨论中的本领域技术中的磁性记录介质保护膜的各种薄膜材料的任一种来形成。

任选地设置的液体润滑层8是当写/读磁头接触磁性记录介质时，用于进行润滑的一个层，并且例如可使用全氟聚醚液体润滑剂或讨论中的本领域技术中公知的各种液体润滑剂的任一种构成。

叠层于非磁性衬底1上的各个层可使用磁性记录介质的领域中通用的各种薄膜形成技术的任一种来形成。从软磁性垫层2到保护层7的多个层例如可使用溅镀法(包括DC磁控管溅镀、RF磁控管溅镀等)、真空沉积法或CVD法来形成。此外，液体润滑层8例如可使用浸涂法或旋涂法来形成。

现在将更详细地描述当使用根据本发明的介质进行写入或读取时软磁性垫层的磁化情况。图3A是在读出时根据本发明的垂直双层磁性记录介质中的磁化的示意图。注意：为了简单起见，在图3中略去了非磁性衬底1、保护膜7和液体润滑层8。在图3A中，当写入最右边的位时，软磁性垫层2上部的磁化被定向成顺着磁头磁场20向下。同时，由于磁头磁场20很强，因此硬磁性钉扎层4的磁化也顺着磁头磁场20。即，当写入时，在磁头正下方执行写入的部分中，硬磁性钉扎层4以及软磁性垫层2上部的磁化被定向成在相同方向顺着磁头磁场20，由此位写入所需的磁路形成于磁性记录层6中。

接着，将描述读取时的磁化情况。图3B是在读取时根据本发明的垂直双层磁性记录介质中的磁化的示意图。当读取时，磁头磁场20被移除，但是具有相对较高各向异性的硬磁性钉扎层4的磁化的定向保持不变(与写入时磁头磁场20的方向相同)。由于常温下与硬磁性钉扎层4的这种磁化的反铁磁性耦合，具有低各向异性的软磁性垫层2上部的磁化被定向成与硬磁性固定层4的磁化相反(即，在与写入时的磁头磁场20相反的方向上)。通过这种机制，在读取时，硬磁性钉扎层4以及软磁性垫层2上部的磁化可彼此抵消，并且因此软磁性垫层2上部的磁化消失，因而由软磁性垫层2导致的噪声可被抑制。

示例

示例1

使用具有平滑表面的化学强化玻璃衬底(由HOYA制成的N-5玻璃衬底)作为非磁性衬底1，该衬底被清洗，然后被引入到DC磁控管溅镀装置中，并且使用Co5Zr8Nb(由占所有原子的5％的Zr、8％的Nb和其余为Co构成；以下类似)靶，形成60nm厚的CoZrNb非晶态软磁性垫层2。接着，使用Ru靶，形成0.7nm厚的Ru非磁性耦合层3。接着，使用Co20Cr10Pt4B靶，形成6nm厚的CoCrPtB硬磁性钉扎层4。在0.67Pa压力下的Ar气中执行软磁性垫层2、非磁性耦合层3和硬磁性钉扎层4的形成。接着，使用Ru靶，在4.0Pa压力下的Ar气中形成10nm厚的Ru非磁性中间层5。接着，形成具有双层粒状结构的磁性记录层6。首先，使用90(Co12Cr16Pt)-10SiO₂靶，在5.3Pa气压下形成8nm厚的CoCrPt-SiO₂的第一磁性记录层，然后使用96(Co20Cr12Pt)-4SiO₂靶，在1.2Pa气压下形成8nm厚的CoCrPt-SiO₂的第二磁性记录层。最后，使用乙烯作为原料气，使用等离子体CVD法在约0.13Pa气压下形成4nm厚的C保护膜7，然后，从真空装置中移出这样获得的叠层制品。从磁性记录层6向下的所有层使用DC磁控管溅镀来形成。之后，使用浸涂法形成2nm厚的全氟聚醚液体润滑剂层8，由此获得垂直磁性记录介质。

此外，为了评估软磁性垫层2的特性，制造一样品，其中在不设置非磁性中间层5和磁性记录层6的情况下，在直到已形成CoCrPt硬磁性钉扎层4之后形成保护膜7。

示例2

一种垂直磁性记录介质被精确地制造成与示例1中的相同，其不同之处在于在已形成CoZrNb软磁性垫层2之后，通过DC磁控管溅镀使用Ni12FeSi靶来形成6nm厚的NiFeSi软磁性种子层。

此外，与示例1中一样，制造具有非磁性衬底1/软磁性垫层2/非磁性耦合层3/硬磁性钉扎层4/保护膜7的结构的样品以用于评估软磁性垫层2的特性。

示例3

通过重复示例1的过程来制造一种垂直磁性记录介质，其不同之处在于在形成非磁性耦合层3时使用Cu靶替代Ru靶，从而形成0.6nm厚的Cu非磁性耦合层3。此外，用于评估软磁性垫层2的特性的样品与示例1相同地制造。

示例4

通过重复示例1的过程来制造一种垂直磁性记录介质，其不同之处在于在形成硬磁性钉扎层4中使用90(Co14Cr16Pt)-10SiO₂靶替代Co20Cr10Pt4B靶，从而形成5nm厚的具有粒状结构的CoCrPt-SiO₂硬磁性钉扎层4。此外，用于评估软磁性垫层2的特性的样品与示例1相同地制造。

示例5

通过重复示例1的过程来制造一种垂直磁性记录介质，其不同之处在于在形成硬磁性钉扎层4时使用Co20Cr靶替代Co20Cr10Pt4B靶，从而形成8nm厚的CoCr硬磁性钉扎层4。此外，用于评估软磁性垫层2的特性的样品与示例1相同地制造。

比较示例1

通过重复示例2的过程来制造一种垂直磁性记录介质，其不同之处在于未形成非磁性耦合层3和硬磁性钉扎层4。此外，用于评估软磁性垫层2的特性的样品与示例2相同地制造。

比较示例2

使用具有平滑表面的化学强化玻璃衬底(由HOYA制成的N-5玻璃衬底)作为非磁性衬底，该衬底被清洗然后被引入到DC磁控管溅镀装置中，并且使用Co5Zr8Nb靶，形成30nm厚的第一CoZrNb非晶态磁性垫层。接着，使用Ru靶，形成0.7nm厚的Ru层。接着，再次使用Co5Zr8Nb靶，形成30nm厚的第二CoZrNb非晶态软磁性垫层。接着，使用Ni12Fe4Si靶，形成6nm厚的NiFeSi软磁性种子层。接着，使用Ru靶，在4.0Pa压力下的Ar气中形成10nm厚的Ru非磁性中间层。之后，形成与示例1中相同的磁性记录层、保护膜和液体润滑层，由此制造垂直磁性记录介质。

此外，为了评估软磁性垫层的特性，制造一样品，其中在不设置NiFeSi种子层、Ru非磁性中间层和磁性记录层的情况下，在直到已形成第二CoZrNb软磁性垫层之后形成保护膜。

评估

注意：对于示例1、2、3、4和5的垂直磁性记录介质，非磁性耦合层3和硬磁性钉扎层4起到类似种子层的作用，并且因此适当地垂直定向非磁性中间层5和磁性记录层6(hcp结构的晶轴C被定向成与非磁性衬底1的表面垂直)。另一方面，有了比较示例1和2的层结构，如果未使用种子层，则不能实现非磁性中间层和磁性记录层的垂直定向，因此NiFeSi种子层被用来制成与示例2的相同的结构。

对于以上示例的每一个中获得的软磁性垫层的特性评估样品，使用Candela公司的OSA(光学表面分析器)来观测磁畴结构。图4中示出了根据示例1以及比较示例1和2的介质的OSA图像。注意：示例2到5的介质的OSA图像正如示例1的一样。图像中所看到的线条图案示出了磁畴结构，并且在看到这种磁畴结构的介质中存在磁畴壁。对于图4A中所示的根据示例1的介质，完全未看到磁畴结构，而对于图4B中所示的根据比较示例1的介质，可看到清晰的磁畴结构。此外，对于图4C中所示的根据比较示例2的介质，可看到磁畴结构，尽管很模糊。

在此，比较示例2中的第一和第二软磁性垫层的磁化反平行地耦合在一起，并且0.7nm厚的Ru层夹在其间。即，第二CoZrNb软磁性垫层的磁化被定向在衬底平面。这是因为相对于去磁场(约1.4×10⁵尔格/cm³(1.4×10⁴J/m³))而言，这种情况中所使用CoZrNb的各向异性常数较小。比较示例2中的第二CoZrNb软磁性垫层的磁化状态可解释成等价于示例1到4中硬磁性钉扎层4的磁化被定向在衬底平面的情况。然而，在这种情况中不能消除磁畴结构，如从图4C中清晰可见。

根据以上结果，可发现通过使用根据本发明的介质结构，可获得不带磁畴壁的软磁性垫层。

接着，对于各个示例中获得的垂直磁性记录介质，使用克尔效应测量装置来测量矫顽力H_c。此外，对于各个示例中获得的软磁性垫层的特性评估样品，使用克尔效应测量装置来测量与非磁性衬底1垂直的方向上的克尔回线，从而研究软磁性垫层2与硬磁性钉扎层4之间的耦合状态。图5A示出了与用于根据示例1的介质的非磁性衬底1的表面垂直的方向上的克尔回线，而图5B示出了与用于根据比较示例1的介质的非磁性衬底1的表面垂直的方向上的克尔回线。在图5A中，可以看到，在零磁场强度周围存在磁化为零的区域。另一方面，对于图5B中的克尔回线，不存在这种区域。这种区域的存在表示对于根据示例1的介质而言，软磁性垫层2和硬磁性钉扎层4经由非磁性耦合层3在与非磁性衬底1的表面垂直的方向上反铁磁性地耦合在一起。对于示例2到5中获得的特性评估样品而言，类似于示例1的样品的克尔回线仍清晰可见。根据以上结果，可证实通过采用根据本发明的结构，在常温下，在与非磁性衬底1的表面垂直的方向上，软磁性垫层2和硬磁性钉扎层4反铁磁性地耦合在一起。

另外，使用读/写测试器评估垂直磁性记录介质的R/W性能。作为评估项目，使用了尖峰噪声、由软磁性层导致的噪声(SUL噪声)、磁极擦除(PE)、磁道平均信号输出(TAA)、信号输出噪声比(SNR)和记录分辨率(分辨率)。

使用软磁性垫层的特性评估样品来评估尖峰噪声和SUL噪声。对于尖峰噪声，在信号背景上可清晰看到尖峰状信号的情形被评估为“差”，未看到清晰的尖峰噪声、但基线很厚并且可看到模糊的尖峰状信号的情形被评估为“良好”，而未看到尖峰噪声的情形被评估为“优”。另外，在这种情形中，介质的从软磁性垫层输出的信号的一个循环期间的总计值被认为是SUL噪声的数值。

对于设置有非磁性中间层5和磁性记录层6的垂直磁性记录介质的每一个，根据以下过程在转速为4200rpm的介质的直径中点上评估PE。(1)在正向(DC+)或负向(DC-)执行频带擦除；(2)以53kfci的记录密度将信号记录在被擦除频带的中心的磁道上，并且测量初始磁道平均输出(TAA)；(3)被测量的磁道被划分成128个扇区，并且在每个扇区的前端处接通和切断写入电流；(4)这种接通和切断被重复成超过300次，然后测量TAA；(5)基于初始TAA，从原TAA到(4)中测量到的TAA的衰减被评估为衰减率(％)。使用易于进行PE的磁头执行上述评估。

另外，使用记录密度为510kfci的信号评估SNR。此外，使用记录密度为510kfci和146kfci的信号测量记录分辨率。记录分辨率被评估为510kfci下的TAA与146kfci下的TAA的比(％)。在表1中示出了所获得的评估结果。

表1：垂直磁性记录介质的R/W性能

		示例					比较示例
									1	2	3	4	5	1	2
		H_c	[Oe]	4566	4600	4536	4631	4511								4518	4531
[kA/m]	363.5								366.2	361.1	368.6	359.1	359.6	360.7
			尖峰噪声		优	优	优	优							优	差	良好
SUL噪声(V)		143							141	146	138	145	198	168
			TAA-1^*1(mV_p-p)		8.028	7.983	8.033	7.956							8.032	9.105	8.96
TAA-2^*2(mV_p-p)		2.195							2.186	2.196	2.172	2.199	2.344	2.268
			记录分辨率(％)		27.3	27.4	27.3	27.3							27.4	25.7	25.3
SNR^*2(dB)		9.73							10.00	9.37	10.78	9.81	6.49	8.09
			PE(％)		4.2	3.1	4.7	3.3							5.3	35	6.3

^*1记录密度为146kfci

^*2记录密度为510kfci

比较矫顽力H_c值，各个情形中垂直磁性记录介质具有从358.2到366.2A/mm(4500到4600 Oe)的范围内的值，即介质之间不存在大差异。这表示磁性记录介质之间的磁性记录层的结构中不存在大差异。因而认为以下所述的R/W性能中的差异主要取决于由软磁性垫层导致的噪声。

图6示出了示例1、比较示例1和比较示例2的每一个的软磁性垫层的特性评估样品的信号输出。对于图6A中所示示例1的样品，未看到尖峰噪声。对于示例2、3和4的样品，与图6A中所示示例的样品一样，也未看到尖峰噪声。另一方面，对于图6B所示比较示例1的样品，强烈的尖峰噪声很明显。另外，对于图6C所示比较示例2的样品，未看到清晰的尖峰噪声，但是信号输出基线较厚，可看到模糊的尖峰状噪声(约为510kfci记录密度输出的1/10，即约为0.2mV)。上述观测结果在质量上与图4中所示使用OSA的磁畴结构的观测结果一致。根据这些结果，发现通过使用根据本发明的介质结构，可获得不产生尖峰噪声的软磁性垫层。

接着，比较SUL噪声值，可看到如从图6中所示结果所预测的，示例1到5的SUL噪声小于比较示例1和2的SUL噪声。根据这些结果，发现对于根据示例1到5的具有根据本发明的介质结构的示例，不仅可抑制尖峰噪声，而且由软磁性垫层导致的噪声自身可被减小。

接着，比较TAA和SNR值，并且也考虑介质的信号输出上的由于软磁性垫层而产生的输出的叠加。根据表1，可看到示例1到5的介质的SNR比比较示例1的介质的SNR大2.9到3.5dB，并且比比较示例2的介质的SNR大1.2到2dB。SNR改进的一个原因被认为是上述SUL噪声的减小。另外，认为由于软磁性垫层而产生的输出也对SNR有影响。因而考虑由于软磁性垫层而产生的输出。比较高记录密度(510kfci)和低记录密度(146kfci)下的TAA以及表1中所示各个磁性记录介质的记录分辨率，可看到对于示例1到5的垂直磁性记录介质而言，与低记录密度(TAA-1)下的磁道平均信号输出相比，高记录密度(TAA-2)下的磁道平均信号输出较大，并且记录密度较大。根据矫顽力H_c测量，认为磁性记录层6自身不存在大差异，因此这些差异被认为是由于软磁性垫层导致的。众所周知，使用具有软磁性垫层的垂直磁性记录介质，在低密度记录期间，来自软磁性垫层的输出被叠加于来自磁性记录层的输出上，然而在高密度记录期间，因为软磁性垫层的记录分辨率较低，所以来自软磁性垫层的输出的贡献较低，结果垂直磁性记录介质的记录分辨率总体上较低。基于以上考虑，认为对于示例1到5的介质而言，信号输出和记录分辨率之间的差异归因于不仅在高密度记录期间而且在低密度记录期间由于软磁性垫层而产生的输出较小。

接着，比较PE值。如表1所示，可看到与比较示例1的垂直磁性记录介质相比，根据示例1到5以及比较示例2的垂直磁性记录介质的PE得到极大减小。另外，可看到示例1到5中在与非磁性衬底1的表面垂直的方向上经由非磁性耦合层3将软磁性垫层2和硬磁性钉扎层4反铁磁性地耦合在一起的垂直磁性记录介质的PE仍小于比较示例2中在非磁性衬底1的表面的方向上将两个软磁性垫层的磁化反平行地耦合的垂直磁性记录介质的PE。

接着，对示例1、4和5的每一个测量硬磁性钉扎层4的单轴各向异性常数。示例1、4和5中的硬磁性钉扎层4的单轴各向异性常数分别为5×10⁶尔格/cm³(5×10⁵J/m³)、3.5×10⁶尔格/cm³(3.5×10⁵J/m³)和5×10⁵尔格/cm³(5×10⁴J/m³)。根据以上研究，确定单轴各向异性常数不低于5×10⁵尔格/cm³(5×10⁴J/m³)的硬磁性钉扎层4具有适当的垂直定向，从而由软磁性垫层导致的噪声可被减小。

根据以上结果，确定通过使用根据本发明的、其中在与非磁性衬底1的表面垂直的方向上经由非磁性耦合层3将软磁性垫层2和硬磁性钉扎层4反铁磁性地耦合在一起的介质结构，抑制了SUL噪声(由软磁性垫层导致的、甚至在没有磁性记录层的情形中也存在的噪声)以及由于磁性记录层的映像被转移到软磁性垫层而产生的噪声，因此改进介质的SNR。此外，认为通过使用根据本发明的介质结构，可获得对外部磁场的抵抗力较强的垂直磁性记录介质，并且不会发生由于这种外部磁场而导致的擦除。

Claims

1.一种具有按如下顺序的非磁性衬底、软磁性垫层、非磁性耦合层、硬磁性钉扎层、非磁性中间层和磁性记录层的垂直磁性记录介质，其中所述软磁性垫层和所述硬磁性钉扎层在常温下经由所述非磁性耦合层反铁磁性地耦合在一起，并且所述硬磁性钉扎层的易磁化轴垂直于所述非磁性衬底的表面，硬磁性钉扎层和磁性记录层之间不存在磁性耦合。

2.如权利要求1所述的垂直磁性记录介质，其特征在于，所述软磁性垫层具有与所述非磁性衬底的所述表面平行、并且处于径向上的单轴磁各向异性。

3.如权利要求1所述的垂直磁性记录介质，其特征在于，所述非磁性耦合层包括选自由V、Cr、Cu、Nb、Mo、Ru、Rh、Ta、W、Re和Ir构成的组的一种金属，或者一种具有这种金属作为其主要成分的合金。

4.如权利要求1所述的垂直磁性记录介质，其特征在于，所述非磁性耦合层的厚度不大于2nm。

5.如权利要求1所述的垂直磁性记录介质，其特征在于，所述硬磁性钉扎层包括以Co作为其主要成分的材料，并且还包括选自由Cr和Pt构成的组的至少之一。

6.如权利要求1所述的垂直磁性记录介质，其特征在于，所述硬磁性钉扎层包括具有粒状结构的材料，其中磁性晶粒分散在非磁性氧化物或非磁性氮化物基质中。

7.如权利要求1所述的垂直磁性记录介质，其特征在于，所述硬磁性钉扎层的厚度不大于10nm。

8.如权利要求1所述的垂直磁性记录介质，其特征在于，所述硬磁性钉扎层具有不小于5×10⁵erg/cm³(5×10⁴J/m³)的单轴各向异性常数，以及比所述磁性记录层小的矫顽力。

9.如权利要求1所述的垂直磁性记录介质，其特征在于，所述磁性记录层包括具有粒状结构的材料，其中磁性晶粒分散在非磁性氧化物或非磁性氮化物基质中。