CN101154392A

CN101154392A - 磁记录介质和磁记录设备

Info

Publication number: CN101154392A
Application number: CNA2007101543626A
Authority: CN
Inventors: 稻村良作; 贝津功刚
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2007-09-26
Publication date: 2008-04-02

Abstract

一种磁记录介质和磁记录设备，本发明的磁记录介质包括：无磁基底材料、软磁下层、中间层、记录层和保护层，这些层堆叠在基底材料上。软磁下层由下软磁层、磁畴控制层(或无磁层)和上软磁层形成。下软磁层和上软磁层均由非晶材料制成，该非晶材料是通过向铁钴(Fe－Co)合金中加入锆(Zr)和钽(Ta)中至少一种元素而非晶化，该铁钴合金构成为形成体心立方(bcc)结构。

Description

磁记录介质和磁记录设备

技术领域

本发明涉及一种利用磁性记录信息的磁记录介质和使用该磁记录介质的磁记录设备，并且尤其涉及一种垂直磁记录型磁记录介质以及使用该磁记录介质的磁记录设备。

背景技术

计算机处理逐年日益增大的信息量，其要求记录信息的记录装置实现更高的密度。迄今为止，在磁盘上(即，记录介质)利用磁性记录信息的磁记录设备(例如，所谓硬盘驱动单元)被用作计算机的记录装置。近来，这种类型的磁记录设备(例如，硬盘驱动单元)不仅用于计算机，而且开始用于视频记录设备，例如硬盘视频录像机、便携式音乐播放器等等。

迄今，通常采用面内磁记录型记录介质(在下文中简单称为“面内磁记录介质”)作为用在磁记录设备中的记录介质。在面内磁记录介质的记录层中，磁化方向是沿着面内方向。为了使面内磁记录介质实现更高的记录密度，需要使得记录层更薄，并且还要使得记录层中的磁粒子更细，从而减少磁粒子间的相互作用。然而，记录层中磁粒子变细会导致热量损坏信息的现象。这种现象称为“热扰动”，其是阻碍磁记录介质的记录密度增大的因素。出现热扰动的可能性与磁粒子体积有关。具体而言，当磁粒子体积变得更小时，更有可能出现热扰动。

近来已经实际应用垂直磁记录型记录介质(在下文中简单称为“垂直磁记录介质”)。在垂直磁记录介质的记录层中，磁化方向与面内方向垂直。由于使用具有沿着记录层的厚度方向延伸的结构的磁粒子，垂直磁记录介质在记录层上具有较小的磁畴，这样使得可以实现比面内磁记录介质更高的记录密度。此外，由于可以增加其记录密度，而不使得磁粒子过分细，垂直磁记录介质能够抑制热扰动出现。

垂直磁记录介质通常具有层叠结构，其形成在衬底上，并且由依次堆叠的软磁下层、中间层和记录层形成。设置软磁下层是为了抑制由磁头产生的磁场变宽，从而有效地磁化记录层。提供中间层是为了将记录层和软磁下层彼此磁隔离，以及同时控制形成记录层的磁粒子的取向。

粒状结构的记录层(在下文中简单称为“粒状记录层”)通常用于垂直磁记录介质。粒状记录层由圆柱形磁粒子和无磁材料(例如，氧化物或氮化物)形成，其中圆柱形磁粒子的纵向与记录层的厚度方向一致，该无磁材料提供磁粒子之间的磁隔离。粒状记录层的磁粒子例如由CoCrPt(钴铬铂)制成，而无磁材料例如由氧化硅(SiO₂)制成。

日本专利申请特许公报No.2004-30851公开了一种包括软磁层的垂直磁记录介质，其中该软磁层由磁粒子和无磁粒间物质形成，该磁粒子由铁(Fe)和钴(Co)的合金制成，该无磁粒间物质包含硼(B)、碳(C)、氮(N)、硅(Si)、磷(P)、铅(Pb)、锡(Sn)和锗(Ge)中的至少一种元素。

日本专利申请特许公报No.2005-302238公开了一种包括软磁下层的垂直磁记录介质，其中该软磁下层由第一和第二非晶软磁层以及夹在非晶软磁层之间的无磁层形成。在本申请中，非晶软磁层均由例如Fe-Co-B合金制成，该合金具有含量为52at％(原子百分比)的Fe、含量为31at％的Co以及含量为12at％的B。

日本专利申请特许公报No.2002-25030公开了一种包括软磁下层的垂直磁记录介质，该软磁下层由FeCoB、FeCoNi(铁钴镍)或FeCo制成。日本专利申请特许公报No.2005-196813公开了一种包括记录层的磁记录介质，该记录层具有含量为5至15mol％(摩尔百分比)的氧化钛。

为了使垂直磁记录介质促进记录密度的进一步提高并且同时提高信息写入和读出的可靠性，需要增大记录层的矫顽力(Hc)。为了增大记录层的矫顽力(Hc)，最优化记录层和中间层的厚度或其材料是重要的。

在垂直磁记录介质中通常使用CoCrPt-氧化物基粒状记录层的情况下，已知减少Cr或氧化物的含量以增大矫顽力。然而，减少Cr或氧化物的含量会引起噪声增大的问题。可增大中间层和记录层的膜厚以增大矫顽力(Hc)。然而，增大中间层和记录层膜厚会使得磁头与软磁下层之间的距离变大以致信号质量降低。

如上论及，可改变记录层和中间层的厚度或其材料，以增大记录层的矫顽力，但是这些改变会引起噪声增加或信号质量降低，从而导致信息写入和读出可靠性降低的问题。

发明内容

根据本发明的一个方案，提供一种磁记录介质，包括：无磁基底材料；软磁下层，形成在无磁基底材料上；中间层，形成在软磁下层上；以及记录层，形成在中间层上，具有垂直磁各向异性。软磁下层由非晶材料制成，该非晶材料是通过向铁钴(Fe-Co)合金中加入锆(Zr)和钽(Ta)中至少一种元素而非晶化，该铁钴合金构成为形成体心立方结构。

根据本发明的另一个方案，提供一种磁记录介质，包括：无磁基底材料；软磁下层，形成在该无磁基底材料上；中间层，形成在该软磁下层上；以及记录层，形成在该中间层上并且具有垂直磁各向异性，其中，该软磁下层由非晶材料制成，该非晶材料是通过向铁钴合金中加入下列元素中至少一种元素而非晶化：铌；硅；硼；钛；钨；铬和碳，该铁钴合金构成为形成体心立方结构。

根据本发明的另一个方案，提供一种磁记录设备，包括：磁记录介质，能够利用磁性记录信息；磁头，对该磁记录介质进行信息写入和信息读出；以及移动装置，用于相对于该磁头移动该磁记录介质；其中，该磁记录介质包括：无磁基底材料；软磁下层，形成在该无磁基底材料上；中间层，形成在该软磁下层上；以及记录层，形成在该中间层上并且具有垂直磁各向异性，其中，该软磁下层由非晶材料制成，该非晶材料是通过向铁钴合金中加入锆和钽中至少一种元素而非晶化，该铁钴合金构成为形成体心立方结构。

根据本发明的另一个方案，提供一种磁记录设备，包括：磁记录介质，能够利用磁性记录信息；磁头，对该磁记录介质进行信息写入和信息读出；以及移动装置，用于相对于该磁头移动该磁记录介质；其中，该磁记录介质包括：无磁基底材料；软磁下层，形成在该无磁基底材料上；中间层，形成在该软磁下层上；以及记录层，形成在该中间层上并且具有垂直磁各向异性，其中，该软磁下层由非晶材料制成，该非晶材料是通过向铁钴合金中加入下列元素中至少一种元素而非晶化：铌；硅；硼；钛；钨；铬和碳，该铁钴合金构成为形成体心立方结构。

附图说明

图1是示出根据本发明第一实施例的磁记录介质的截面图。

图2A至图2F是示出根据第一实施例的磁记录介质制造方法的截面图。

图3是示出单个软磁下层形成在反铁磁层上的结构示例的截面图。

图4是有助于解释将信息写入到根据第一实施例磁记录介质的操作的示意性截面图。

图5是示出第一实施例测试样本的材料成分的图表，所述测试样本用于矫顽力的测量。

图6是示出Slater-Pauling曲线的坐标图。

图7是示出软磁下层的XRD(X射线衍射)测量结果的曲线图。

图8是示出于测试样本读出/写入特性的检测结果的坐标图。

图9是示出根据本发明第二实施例的磁记录介质的截面图。

图10是示出主记录层中氧化钛含量与矫顽力之间关系的坐标图。

图11是示出第二实施例测试样本的材料成分的图表，该测试样本用于矫顽力和S/N率的测量。

图12是示出根据本发明实施例的磁记录装置的平面图。

具体实施方式

为增大垂直磁记录介质中记录层的矫顽力，发明人进行了各种各样的实验研究。结果，发明人获得了如下给出的发现：当通过向具有体心立方(bcc)结构的铁钴(Fe-Co)合金中加入锆(Zr)和钽(Ta)中至少一种元素而非晶化的材料，用作磁性材料以形成软磁下层时，与常规磁记录介质相比，使用这种材料的磁记录介质可提高记录层的矫顽力。本发明是基于这样的实验研究做出的。

作为加入到Fe-Co合金中的元素，除了Zr和Ta之外，可使用下列元素中的至少一种：铌(Nb)；硅(Si)；硼(B)；钛(Ti)；钨(W)；铬(Cr)和碳(C)。此外，与常规磁记录介质相比，具有这种结构的磁记录介质可提高记录层的矫顽力。然而，发明人的实验表明，与使用加入有Nb、Si、B、Ti、W、Cr和C中任一种元素的Fe-Co合金相比，使用加入有Zr或Ta的Fe-Co合金获得矫顽力更大程度增大的记录层。

优选地，软磁下层具有如下给出的结构：软磁下层由第一和第二软磁层以及夹在所述软磁层之间的无磁层形成，所述第一和第二软磁层由前述的非晶材料制成，第一软磁层与第二软磁层反铁磁地耦合。优选地，第一和第二软磁层的厚度均介于20与30nm之间，包括20和30nm。同样，非晶材料中Fe含量优选为等于或大于30at％。

优选地，形成在软磁下层上的中间层具有层叠结构，其由具有面心立方(fcc)结构的多晶膜、以及形成在该多晶膜上并且具有六方密堆积(hcp)结构的多晶膜形成。优选地，记录层由第一记录层和第二记录层形成，该第一记录层具有粒状结构，该第二记录层形成在第一记录层上并且由Co基合金制成。可采用如下给出的这种结构：第一记录层由磁粒子和无磁材料形成，该磁粒子由钴铬铂(Co-Cr-Pt)合金制成，该无磁材料由氧化钛制成，Co-Cr-Pt合金中Cr的含量介于11与15at％之间，包括11和15at％，Co-Cr-Pt合金中Pt的含量介于11和21at％之间，包括11和21at％，而第一记录层中Co-Cr-Pt合金与氧化钛之间的摩尔比介于93∶7与91∶9之间。这种结构增大了S/N(信号/噪声)比率，从而获得具有更高性能的磁记录介质。

根据本发明，可提高垂直磁记录介质中记录层的矫顽力，因此记录层可以比迄今更高的记录密度来记录信息。此外，提高了S/N比率，从而改进磁记录介质写入和读出的可靠性。

记录层具有由Co-Cr-Pt合金和氧化钛形成的粒状结构，并且它们的成分和它们之间的摩尔比设置在各自的预定范围之内。具有这种结构的记录层能够进一步降低从磁记录介质产生的噪声，因此进一步改进磁记录装置的可靠性。

下面通过参考附图，表述本发明的优选实施例。

(磁记录介质)

(1)第一实施例

图1是示出根据本发明第一实施例的磁记录介质的截面图。根据第一实施例的磁记录介质10包括基底材料11以及形成在基底材料11上的层叠结构，该基底材料11具有例如2.5英寸直径的圆盘形状。层叠结构由依次堆叠成一系列层的籽晶层12、软磁下层13、中间层14、记录层15和保护层18形成。软磁下层13由如下给出的三层形成：下软磁层13a、磁畴控制层(或无磁层)13b和上软磁层13c。中间层14由取向控制层14a和无磁层14b形成。记录层15由主记录层(或第一记录层)16和辅助写入层(或第二记录层)17形成。

此外，主记录层16具有粒状结构，其由磁粒子16b和无磁材料16a形成，磁粒子16b的易磁化轴的取向与磁记录介质10的表面垂直，该无磁材料16a提供磁粒子16b之间的磁隔离。辅助写入层17由磁性材料组成，该磁材料由钴(Co)基合金制成，同时该磁性材料具有非粒状结构。

在根据第一实施例的磁记录介质10中，软磁层13a和13c均由软磁材料制成，该软磁材料通过向铁钴(Fe-Co)合金中加入锆(Zr)和钽(Ta)而非晶化，其中铁钴(Fe-Co)合金具有可形成体心立方(bcc)结构的成分。

图2A至图2F是示出在根据第一实施例的磁记录介质的制造方法中依次进行的工艺步骤的截面图。将参考图2A至图2F，表述根据第一实施例的磁记录介质10的细节。

首先，如图2A中所示，例如通过对玻璃衬底的表面进行化学处理以改进它的硬度，制备基底材料11。然后，在下列条件下通过溅射方法淀积约3nm厚的铬(Cr)，在基底材料11上形成籽晶层12：约0.3至0.8Pa的淀积压力。这里，对籽晶层12的生长速率不做特别限制。在第一实施例中，籽晶层12的生长速率设置为5nm/sec。籽晶层12的作用为使得基底材料11的表面状态不转移到下一个工艺步骤中将形成的下软磁层13a，籽晶层12还作为接合层。假设下软磁层13a没有结晶性和接合特性的问题存在，籽晶层12可省略。

在第一实施例中，玻璃衬底用作基底材料11。然而，值得注意的是，除玻璃衬底之外的其它材料也可用作基底材料11。除先前提到的玻璃衬底外，例如，塑胶衬底、由镀NiP铝合金制成的衬底、硅衬底或此类衬底，可用作硬磁记录介质例如硬盘的基底材料11。同样地，由诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或聚酰亚胺之类的树脂制成的带或板，可用作基底材料11来制造带或板形式的磁记录介质。

接下来，如图2B中所示，在下列条件下通过溅射方法在籽晶层12上形成例如30nm厚的软磁非晶FeCoZrTa层，而形成下软磁层13a：约0.3至0.8Pa的淀积压力和5nm/sec的生长速率。在第一实施例中，下软磁层13a由FeCoZrTa制成。下软磁层13a可由非晶材料制成，该非晶材料是通过向铁钴(Fe-Co)合金中加入下列元素中至少一种元素而得到：锆(Zr)；钽(Ta)；铌(Nb)；硅(Si)；硼(B)；钛(Ti)；钨(W)；铬(Cr)和碳(C)，其中该铁钴合金构成为形成体心立方(bcc)结构。优选地，下软磁层13a的厚度介于20与30nm之间，包括20和30nm。

然后，通过溅射方法淀积例如0.4至3nm厚的钌(Ru)，而在下软磁层13a上形成磁畴控制层(或无磁层)13b。磁畴控制层13b由铑(Rh)、铱(Ir)、铜(Cu)或此类元素制成。

然后，通过在磁畴控制层13b上形成例如30nm厚的软磁非晶FeCoZrTa层，而形成上软磁层13c。用以形成上软磁层13c的淀积条件与用以形成下软磁层13a的淀积条件相同。同样地，上软磁层13c可由非晶材料制成，该非晶材料是通过向铁钴(Fe-Co)合金中加入下列元素中至少一种元素而得到：锆(Zr)；钽(Ta)；铌(Nb)；硅(Si)；硼(B)；钛(Ti)；钨(W)；铬(Cr)和碳(C)，该铁钴合金构成为形成体心立方(bcc)结构。优选地，上软磁层13c的厚度介于20与30nm之间，包括20和30nm。

以如上面表述的方式，在籽晶层12上形成软磁下层13，该软磁下层13具有层叠结构，该层叠结构由下软磁层13a、磁畴控制层13b和上软磁层13c形成。在具有这种层叠结构的软磁下层13中，下软磁层13a与上软磁层13c之间出现反铁磁耦合且在二者之间具有磁畴控制层13b，使得软磁层13a和13c各自的磁化M₁稳定在反平行的状态。甚至在所谓的“接界物(或磁畴墙)”出现时，此时在下软磁层13a或上软磁层13c之内方向相反的磁化彼此相邻地出现，由于软磁层13a和13c处于反平行状态，因此从磁畴墙泄漏的磁通量在软磁下层13中流动(circulate)。因此，这种结构减小了从磁畴墙产生的磁通量向上泄漏出软磁下层13的可能性，因此抑制了由借助于磁头的磁通量检测引起的波尖噪声。

适合抑制波尖噪声的结构包括在反铁磁层上形成单个软磁下层的结构。在具有这种结构的情况下，反铁磁层由铱锰(IrMn)、铁锰(FeMn)或此类合金制成。如图3中示例所示，这种结构可由镍铁(NiFe)层21、IrMn层(或反铁磁层)22、NiFe层23以及软磁下层24形成，镍铁(NiFe)层21、IrMn层(或反铁磁层)22和NiFe层23形成在籽晶层12上，而软磁下层24形成在NiFe层23上并且由软磁材料形成，该软磁材料是通过向铁钴(Fe-Co)合金中加入锆(Zr)或钽(Ta)而非晶化，该铁钴合金构成为形成有bcc结构。

然后，如图2C中所示，在下列条件下通过溅射方法在上软磁层13c上形成约5nm厚的软磁NiFeCr层，而形成取向控制层14a：0.3至0.8Pa的淀积压力和2nm/sec的生长速率。

在第一实施例中，取向控制层(或NiFeCr层)14a淀积在上软磁层13c上，该上软磁层13c由Fe-Co合金基非晶材料制成，使得取向控制层14a具有极好面心立方(fcc)结构的晶体结构。除上面提及的NiFeCr外，这种fcc结构的取向控制层14a可由铂(Pt)、钯(Pd)、NiFe、NiFeSi、铝(Al)、铜(Cu)或铟(In)制成。

当取向控制层14a由例如NiFe的软磁材料制成时，取向控制层14a作为上软磁层13c的部分，因此获得从磁头到软磁下层13的明显缩短的距离，从而获得提高磁头灵敏度的效果。

然后，如图2D中所示，在4至10Pa的淀积压力下通过溅射方法淀积约10nm厚的钌(Ru)，而在取向控制层14a上形成无磁层14b。这时，优选地，无磁层14b的生长速率应该是低的。在第一实施例中，将无磁层14b的生长速率设置为0.5nm/sec。由取向控制层14a和无磁层14b形成的中间层14，以如上面表述的方式形成。

形成无磁层14b的钌(Ru)晶体结构是六方密堆积(hcp)结构。无磁层14b具有极好的结晶性是因为hcp结构与fcc结构之间具有良好的晶格匹配，其中fcc结构是取向控制层14a的晶体结构。如上面表述的，借助于取向控制层14a的作用，无磁层14b的晶体取向沿相同方向对准，从而无磁层14b具有极好的结晶度。

值得注意的是，hcp结构的无磁层14b同样可由包含钴(Co)、铬(Cr)、钨(W)或铼(Re)的钌(Ru)合金制成。

然后，如图2E所示，在无磁层14b上形成粒状结构的主记录层16。现在将要具体地给出关于主记录层16形成的表述。将上面形成有无磁层14b的基底材料11放置在溅射设备的腔中，并且将由钴铬铂(Co-Cr-Pt)合金制成的靶和由氧化硅(SiO₂)制成的靶装入腔中，其中该钴铬铂合金具有含量为66at％的Co、含量为14at％的Cr和含量为20at％的Pt。下文中，使用例如“Co₆₆Cr₁₄Pt₂₀”的表述来给出元素的各自含量。然后，将以氩气(Ar)作为主要成分并且向氩气中加入少许氧气(O₂)(例如，就流动速率而言，0.2％至2％)的溅射气体引入到腔中，其中压力稳定在比较高的压力(例如，约3至7Pa)并且衬底温度保持在比较低的温度(例如，10至80摄氏度)。

然后，在这个条件下，通过在靶与基底材料11之间施加400至1000watt(瓦)的射频(RF)功率，开始溅射。对溅射RF功率的频率不做特别限制，并且设置在例如13.56MHz。除了RF功率之外，约400至1000watt的直流(DC)功率也可以用于溅射。

当用于溅射方法的淀积条件是如上面表述的比较高的压力(例如，约3至7Pa)和比较低的温度(例如，约10至80摄氏度)时，与在低压和高温下淀积的膜相比，产生稀疏膜。因此，在无磁层14b上，靶材料Co-Cr-Pt合金和SiO₂不会彼此混合，从而产生具有粒状结构的主记录层16，其中由CoCrPt(Co₆₆Cr₁₄Pt₂₀)制成的磁粒子16b分散在由SiO₂制成的无磁材料16a中(见图1)。

优选地，主记录层16中无磁材料16a的含量百分比介于约5和15at％之间，包括5和15at％。在第一实施例中，将主记录层16中无磁材料16a的含量百分比设置为7at％。对主记录层16的厚度不做特别限制。在第一实施例中，主记录层16的厚度为12nm。将形成时主记录层16的生长速率设置在例如5nm/sec。

主记录层16之下hcp结构的无磁层14b的作用是，使磁粒子16b的取向与膜表面垂直。因此，如同无磁层14b的情况一样，磁粒子16b具有垂直延伸的hcp结构的晶体结构，此外，hcp结构的六棱柱高度方向与易磁化轴一致，从而主记录层16表现出垂直磁各向异性。

在如上表述粒状结构的主记录层16中，每个磁粒子16b彼此隔离并且具有垂直曲线的易磁化轴，因此实现由主记录层16产生的噪声降低。

另外，当磁粒子16b中Pt含量百分比等于或大于25at％时，主记录层16的磁各向异性常数Ku减小。因此，优选地，磁粒子16b中Pt含量百分比小于25at％。如上面提到的，少许O₂气，例如就流动速率而言约0.2％至2％的O₂气可混入溅射气体中，从而促进主记录层16中磁粒子16b之间的隔离，并且因此改进电磁转换的特性。

使得位于主记录层16之下的无磁层14b表面更加不平坦，以促进磁粒子16b之间的隔离，就是说，扩大磁粒子16b之间的空间距离。用于形成无磁层14b的Ru层以约0.5nm/sec的低生长速率生长，因此使表面更加不平坦。

尽管参考第一实施例，对无磁材料16a由氧化硅制成的情况给出了表述，但是其它氧化物也可用作无磁材料16a。这样的氧化物包括，例如，钛(Ti)、铬(Cr)和锆(Zr)的氧化物。此外，硅(Si)、钛(Ti)、铬(Cr)和锆(Zr)的氮化物中的任意一种可用作无磁材料16a。

使用由钴铁(Co-Fe)合金制成的粒子作为磁粒子16b。当使用Co-Fe合金时，优选的是，对主记录层16进行热处理，使得磁粒子16b具有蜂窝链三体(HCT，honeycomb chained triangle)结构的晶体结构。可将铜(Cu)或银(Ag)加入到这种Co-Fe合金中。

然后，通过使用氩气(Ar)作为溅射气体以溅射方法，在主记录层16上淀积约6nm厚的以钴(Co)和铬(Cr)作为主成分的合金(例如，Co₆₇Cr₁₉Pt₁₀B₄)，而形成辅助写入层17。用于辅助写入层17的淀积条件不做特别限制。在第一实施例中，所述淀积条件为0.3至0.8Pa的淀积压力和5nm/sec的生长速率。

形成辅助写入层17的CoCrPtB(例如，Co₆₇Cr₁₉Pt₁₀B₄)晶体，具有与主记录层16中磁粒子16b相同的hcp结构，主记录层16位于辅助写入层17之下。因此，磁粒子16b与辅助写入层17之间存在极好的晶格匹配，从而在主记录层16上生长具有极好结晶性的辅助写入层17。

然后，如图2F中所示，通过使用C₂H₂气体作为反应气体以RF-CVD(射频化学气相沉积)方法淀积约4nm厚的DLC(金刚石状碳)层，而在记录层15上形成保护层18。用于保护层18的淀积条件是，例如，约4Pa的淀积压力，1000watt的RF功率，以及基底材料与喷头之间200V的偏置电压。

根据第一实施例的磁记录介质10以如上表述的方式完成。

为了将信息写入到磁记录介质10中，如图4中所示，包括主磁极31b和旁轭(return yoke)31a的磁头(或写入头)31，在其端部面对磁记录介质10，然后磁头31根据要记录的信息接收信号的反馈。在收到信号时，具有小截面的主磁极31b产生记录磁场H，然后磁场H垂直穿过记录层15，向软磁下层13行进。当穿过记录层15时，记录磁场H实现记录层15磁畴的垂直磁化，其直接呈现在主磁极31b之下。

在垂直穿过记录层15之后，记录磁场H在软磁下层13中并沿着软磁下层13的面内方向传播，然后再次垂直穿过记录层15，然后返回到具有大截面的旁轭。这时，由于低的磁通密度，因此记录层15的磁化方向不变。

通过根据要记录的信息改变记录磁场H的方向，同时沿着图4的箭头A指示的方向相对磁头31移动磁记录介质10，由此多个磁畴被垂直磁化并且沿着磁记录介质10的磁迹连续地形成，从而在磁记录介质10上记录一连串的信息条目。

如先前提到的，在第一实施例中，形成软磁下层13的软磁层13a和13c均由非晶材料制成，该非晶材料是通过向Fe-Co合金中加入例如Zr或Ta的元素而非晶化，该Fe-Co合金构成为形成bcc结构。下面将表述软磁层13a和13c的材料与记录层的矫顽力之间关系的检测结果。

如图5中所示，分别指定为No.1至No.12的材料用于形成软磁层。如在图5中使用，术语“原始晶系”指的是除了导致非晶化的元素之外的金属晶系。对于材料No.1，也就是Co-Zr-Nb(钴锆铌)合金(Co₈₇Zr₅Nb₈)，在图5中给出单独Co的晶系，而将为非晶化加入的Zr和Nb除外。对于材料No.6至No.8，也就是Fe-Co-Zr-Ta(铁钴锆钽)合金，在图5中给出Fe-Co合金的晶系，而将为非晶化加入的Zr和Ta除外。这些合金的晶系是由形成合金的元素的百分比成分决定。顺便提及，因为这些材料在通常配置上均具有fcc结构，但是可能部分地具有不同结构，所以在图5中使用短语“主要为fcc结构”(“fcc主要”)。同样地，因为这些材料在通常配置上均具有bcc结构，但是可能部分地具有不同结构，所以在图5中使用短语“主要为bcc结构”(“bcc主要”)。

图6是示出Slater-Pauling曲线的坐标图。从图6可以看出，当Fe含量等于或大于30at％时，Fe-Co合金例如具有bcc结构。还可以看出，单独的Cr、Mn或Fe具有bcc结构，而Co、Ni或Cu单独具有fcc结构。通过这些元素的百分比成分来确定合金的晶体结构。

制造了包括由合金成分制成软磁下层的磁记录介质(或测试样本)，其中合金成分分别指定为No.1至No.12，如图5中所示，并且测量了该磁记录介质中主记录层的矫顽力(Hc)值。测量值同样在图5中给出。顺便提及，利用Kerr效应的磁化滞环跟踪器(magnetization loop tracer)用于测量矫顽力。用于矫顽力测量的测试样本中省略了辅助写入层。

如从图5看到的，均具有bcc结构原始晶系的Fe-Co合金(No.5至No.12号)具有高矫顽力(Hc)。当使用特别指定为No.6至No.8的合金中的任何一种时，其中每种包含具有bcc结构原始晶系的Fe-Co合金和加入该Fe-Co合金中的Zr和Ta，矫顽力等于或大于5000Oe。因此可以看出，这些合金(No.6至No.8)在增大记录密度以及提高写入和读出信息可靠性上是有效的。

接下来，对软磁下层进行XRD(X射线衍射)测量。图7中给出了测量结果。从图7中可以看出，对于测试样本中的任意一个没有观察到清晰的衍射射线，并且所有测试样本的软磁下层被非晶化。对于在XRD测量中使用的每个测试样本，以如先前提到的方式在玻璃衬底上形成50nm厚的单独软磁下层。

接下来，对使用软磁下层的磁记录介质的读出/写入(R/W)特性进行检测。尽管在检测中使用的测试样本基本上与在矫顽力测量中使用的测试样本相同，但是前者中使用的软磁下层材料和记录层厚度，与后者中使用的这些相比发生了一些变化。

图8示出测试样本的读出/写入特性的检测结果。在图8中，水平轴代表OW(重写)特性，该特性用作信息写入简易性的指数，而垂直轴代表S/N(信噪比)特性，该特性用作信号质量的指标。可以认为，当Ow特性的值变得更小时(即该值沿负方向变得更大)，信息写入变得更容易。可以认为，当S/N特性的值变得更大时，信号质量提高。将用于测量OW特性的写入电流设置为35mA。作为参考，使用将Fe-Co-B合金用作软磁下层的常规磁记录介质。

如从图8看到的，通常，使用具有fcc基原始晶系的合金的测试样本具有低S/N比率，而使用具有bcc基原始晶系的合金的测试样本趋向于具有高S/N比率。特别地，使用Fe-Co-Zr-Ta合金的测试样本(图8中以圆圈(“o”)标注)，在OW特性和S/N特性方面都是极好的。

(2)第二实施例

图9是示出根据本发明第二实施例的磁记录介质的截面图。在主记录层(或第一记录层)的结构上，第二实施例与第一实施例不同。由于第二实施例的其它结构部件的配置基本上与第一实施例的那些相同，因此图9中与图1所示相同的部件以相同的标号表示，并且省略相同部件的详细表述。

在第二实施例中，主记录层36具有粒状结构，其由磁粒子36b和无磁材料36a形成，其中该磁粒子36b由钴铬铂(Co-Cr-Pt)合金制成，该无磁材料36a由氧化钛(TiO₂)制成并且提供磁粒子36b之间的磁隔离。磁粒子36b中Cr的含量介于11至15at％之间，包括11和15at％，而Pt的含量介于11至21at％之间，包括11和21at％。磁粒子36b(或Co-Cr-Pt合金)与无磁材料36a(或TiO₂)之间的摩尔比介于93∶7和91∶9之间。

图10是示出主记录层36中氧化钛(TiO₂)含量与矫顽力(Hc)之间关系的检测结果的坐标图，其中水平轴代表TiO₂的含量，而垂直轴代表矫顽力。附带提及，用于矫顽力测量的测试样本中省略了辅助写入层。此外，层厚与第一实施例中已经过矫顽力测量的测试样本的层厚不同。

如从图10中看到的，当主记录层中氧化钛的含量等于或大于10mol％时，磁记录介质的矫顽力变差。出现这种情况的原因可能是10mol％或更高含量的氧化钛抑制了磁粒子(或Co-Cr-Pt合金)的外延生长，因此导致晶体取向性变差并且还导致晶粒更细。

可选择地，主记录层中6mol％或更少含量的氧化钛导致磁粒子(或Co-Cr-Pt合金)的晶粒之间不充分隔离，因此导致矫顽力变差。因此，在第二实施例中，将主记录层中氧化钛(TiO₂)的含量设置为7至9mol％。

图10中，给出了矫顽力测量的结果(图10中以“X”标注)，该测量是在相同条件下对在主记录层中使用氧化硅(SiO₂)作为无磁材料的磁记录介质做出的。如从图10中看到的，使用氧化钛作为无磁材料的磁记录介质的矫顽力，与使用氧化硅作为无磁材料的磁记录介质的矫顽力实质上相等。

图11是示出矫顽力和S/N比率测量结果的图表，该测量是对磁记录介质在以下情况下做出的：其中磁粒子36b是由成分改变的Co、Cr和Pt制成并且无磁材料是氧化硅(SiO₂)或氧化钛。附带提及，用于矫顽力和S/N比率测量的测试样本中省略了辅助写入层。此外，层厚与第一实施例中已经过矫顽力测量的测试样本的层厚不同。

从图11可以看出，与使用氧化硅(SiO₂)相比，使用氧化钛(TiO₂)作为无磁材料提高了S/N比率。然而，当磁粒子中Pt含量少于11at％或大于21at％时，各向异性磁场(Hk)变低，因此磁记录介质的磁特性变差。因此，在第二实施例中，将磁粒子中Pt含量设置为介于11与21at％之间，包括11和21at％。

此外，磁粒子中Cr含量少于11at％使得饱和磁化(Ms)和各向异性磁场(Hk)增大，因此使得标准化噪声增大，从而降低了S/N比率。磁粒子中Cr含量多于15at％使得磁特性变差，因此降低了S/N比率。因此，在第二实施例中，将磁粒子中Cr含量设置为介于11与15at％之间，包括11和15at％。

如上表述，在第二实施例中，将氧化钛用作主记录层(或粒状层)36中的无磁材料36a，并且将磁粒子36b中Cr含量和Pt含量以及磁粒子36b与无磁材料36a之间的摩尔比设置在各自的预定范围之内。因此，与第一实施例相比，第二实施例可增大S/N比率，因此获得具有更高性能的磁记录介质。

(磁记录设备)

图12是示出根据本发明实施例的磁记录介质的平面图。

磁记录设备100包括外壳、圆盘状磁记录介质(或磁盘)101、使磁记录介质101转动的主轴马达(未示出)、进行数据写入和读出的磁头102、支撑磁头102的悬架103以及沿磁记录介质101的径向驱动和调节悬架103的调节器104，所有这些部件容纳在外壳中。磁记录介质101具有参考上面第一或第二实施例表述的结构。

当磁记录介质101借助于主轴马达以高速转动时，借助于由磁记录介质101的转动产生的空气流，磁头102以微小间距悬浮在磁记录介质101上。通过调节器104沿着磁记录介质101的径向移动磁头102，磁头102对磁记录介质101进行信息写入或从磁记录介质101进行信息读出。

由于如上述配置的磁记录设备使用磁记录介质101，该磁记录介质101具有参考上面第一或第二实施例表述的结构，因此磁记录设备能够以高密度记录信息，并且还具有信息写入和读出的高度可靠性。

Claims

1.一种磁记录介质，包括：

无磁基底材料；

软磁下层，形成在该无磁基底材料上；

中间层，形成在该软磁下层上；以及

记录层，形成在该中间层上并且具有垂直磁各向异性，

其中，该软磁下层由非晶材料制成，该非晶材料是通过向铁钴合金中加入锆和钽中至少一种元素而非晶化，该铁钴合金构成为形成体心立方结构。

2.一种磁记录介质，包括：

无磁基底材料；

软磁下层，形成在该无磁基底材料上；

中间层，形成在该软磁下层上；以及

记录层，形成在该中间层上并且具有垂直磁各向异性，

其中，该软磁下层由非晶材料制成，该非晶材料是通过向铁钴合金中加入下列元素中至少一种元素而非晶化：铌；硅；硼；钛；钨；铬和碳，该铁钴合金构成为形成体心立方结构。

3.根据权利要求1或2所述的磁记录介质，其中该中间层由具有面心立方结构的多晶膜以及形成在该多晶膜上且具有六方密堆积结构的多晶膜形成。

4.根据权利要求1或2所述的磁记录介质，其中该记录层具有粒状结构。

5.根据权利要求1或2所述的磁记录介质，其中该记录层具有粒状结构，该粒状结构由钴铬铂合金制成的磁粒子和氧化钛制成的无磁层形成，该钴铬铂合金中Cr含量介于11原子％与15原子％之间且包括11原子％和15原子％，该钴铬铂合金中Pt含量介于11原子％与21原子％之间且包括11原子％和21原子％，并且该钴铬铂合金与该氧化钛之间的摩尔比介于93∶7与91∶9之间且包括93∶7和91∶9。

6.根据权利要求1或2所述的磁记录介质，其中该记录层由第一记录层和第二记录层形成，该第一记录层具有粒状结构，该第二记录层形成在该第一记录层上并且由Co基合金制成。

7.根据权利要求1或2所述的磁记录介质，其中该软磁下层由第一软磁层、无磁层和第二软磁层形成，该第一软磁层由该非晶材料制成，该无磁层形成在该第一软磁层上，该第二软磁层由该非晶材料制成且形成在该无磁层上。

8.根据权利要求7所述的磁记录介质，其中该第一软磁层和该第二软磁层的厚度均介于20nm与30nm之间且包括20nm和30nm。

9.根据权利要求7所述的磁记录介质，其中该第一软磁层与该第二软磁层反铁磁耦合。

10.根据权利要求1或2中所述的磁记录介质，其中该非晶材料中Fe含量等于或大于30原子％。

11.一种磁记录设备，包括：

磁记录介质，能够利用磁性记录信息；

磁头，对该磁记录介质进行信息写入和信息读出；以及

移动装置，用于相对于该磁头移动该磁记录介质；

其中，该磁记录介质包括：

无磁基底材料；

软磁下层，形成在该无磁基底材料上；

中间层，形成在该软磁下层上；以及

记录层，形成在该中间层上并且具有垂直磁各向异性，

12.一种磁记录设备，包括：

磁记录介质，能够利用磁性记录信息；

磁头，对该磁记录介质进行信息写入和信息读出；以及

移动装置，用于相对于该磁头移动该磁记录介质；

其中，该磁记录介质包括：

无磁基底材料；

软磁下层，形成在该无磁基底材料上；

中间层，形成在该软磁下层上；以及

记录层，形成在该中间层上并且具有垂直磁各向异性，

13.根据权利要求11或12所述的磁记录设备，其中该中间层由具有面心立方结构的多晶膜以及形成在该多晶膜上且具有六方密堆积结构的多晶膜形成。

14.根据权利要求11或12所述的磁记录设备，其中该记录层具有粒状结构。

15.根据权利要求11或12所述的磁记录设备，其中该记录层具有粒状结构，该粒状结构由钴铬铂合金制成的磁粒子和氧化钛制成的无磁层形成，该钴铬铂合金中Cr含量介于11原子％与15原子％之间且包括11原子％和15原子％，该钴铬铂合金中Pt含量介于15原子％与21原子％之间且包括15原子％和21原子％，并且该钴铬铂合金与该氧化钛之间的摩尔比介于93∶7与91∶9之间且包括93∶7和91∶9。

16.根据权利要求11或12所述的磁记录设备，其中该记录层由第一记录层和第二记录层形成，该第一记录层具有粒状结构，该第二记录层形成在该第一记录层上并且由Co基合金制成。

17.根据权利要求11或12所述的磁记录设备，其中该软磁下层由第一软磁层、无磁层和第二软磁层形成，该第一软磁层由该非晶材料制成，该无磁层形成在该第一软磁层上，该第二软磁层由该非晶材料制成且形成在该无磁层上。

18.根据权利要求17所述的磁记录介质，其中该第一软磁层和该第二软磁层的厚度均介于20nm与30nm之间且包括20和30nm。

19.根据权利要求17所述的磁记录设备，其中该第一软磁层与该第二软磁层反铁磁耦合。

20.根据权利要求11或12所述的磁记录设备，其中该非晶材料中Fe含量等于或大于30原子％。