CN101174425B - 图案化磁记录介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种包括以预定的规则间隔布置在基底上的多个磁记录层的图案化磁记录介质，其中，磁记录层为多层的并包括抑制磁记录层之间的磁相互作用的装置。磁记录层包括顺序层叠的第一铁磁层、抑制磁相互作用的装置和第二铁磁层，其中，抑制磁相互作用的装置为软磁层。

Description

图案化磁记录介质
技术领域
本发明涉及一种记录介质，更具体地讲，涉及一种相邻的磁记录层之间的相互作用减小的图案化磁记录介质。
背景技术
在使用连续磁膜作为记录层的连续磁记录介质(以下，称作“连续介质”)中，为了提高连续介质的记录密度，构成磁膜的磁颗粒的大小应该较小。然而，当磁颗粒的大小小于临界值时，发生超顺磁效应，因此磁颗粒的热稳定性降低，从而连续介质的数据存储性能劣化。因此，难以提高连续介质的记录密度。
为了克服连续介质的记录密度的局限，已经提出了这样一种图案化磁记录介质(以下，称作“图案化介质”)，在该介质中，与比特区域(bit region)对应的磁畴相互分开。第US 2002/0068195A1号和第US 2002/0154440A1号美国专利申请及第2005-0010338号韩国专利申请公开中公开了图案化介质。图案化介质的记录密度公知的为1000Gbit/in2或更大，该记录密度明显大于连续介质的记录密度。
然而，由于在传统的图案化介质中相邻磁畴之间的磁相互作用大，所以开关场分布(switching field distribution)增大。以下，将参照图1A和图1B详细描述上述问题。
图1A是传统图案化介质的剖视图。
参照图1A，传统图案化介质包括在基底10上的多个磁记录层100a至100g(100)。以规则的间隔设置磁记录层100a至100g，并且磁记录层100a至100g由铁磁材料形成。每个磁记录层为柱状，并且在磁记录层100a至100g之间形成非磁边界层150。
每个磁记录层是记录数据的比特区域。在记录头产生的磁场的作用下，每个磁记录层沿第一方向D1被磁化，或者沿与第一方向D1相反的第二方向D2被磁化。沿第一方向D1被磁化的磁记录层和沿第二方向D2被磁化的磁记录层可分别对应于比特值0(以下，称作“0”)和比特值1(以下，称作“1”)。为了将新数据记录到包含预先记录的数据的磁记录层100，磁记录层100的磁化方向需要被反向。使磁化方向反向所需的磁场称作开关磁场。
理想状态下，记录“0”的开关磁场的绝对值和记录“1”的开关磁场的绝对值相等，并且开关场分布应该为零。然而，在传统的图案化介质中，由于相邻磁畴之间的磁相互作用导致开关场分布大于零。
例如，在磁记录层100a至100g均沿第一方向D1被磁化的图1A中，使磁记录层100d的磁化方向反向的开关磁场的绝对值小于使磁记录层100d的磁化方向再次返回至第一方向D1所需的开关磁场的绝对值。原因在于从位于磁记录层100d两侧的磁记录层100a至100c和100e至100g产生的磁场Hi影响磁记录层100d。详细地讲，当磁记录层100a至100c和100e至100g具有与磁记录层100d的磁化方向相同的磁化方向(这里，为第一方向D1)时，从磁记录层100a至100c和100e至100g产生并穿过磁记录层100d的磁场Hi具有与第一方向D1相反的第二方向D2。因此，使磁记录层100d的磁化方向从第一方向D1改变为第二方向D2的开关磁场的绝对值小于使磁记录层100d的磁化方向从第二方向D2改变为第一方向D1的开关磁场的绝对值。
图1B示出了由施加到磁记录层100d的磁场H引起的磁滞特性。在图1B中，M表示磁记录层100d的磁化强度(magnetization)。
参照图1B，磁记录层100d的磁滞回线向右偏移了很多。因此，用于记录“0”的开关磁场H1的绝对值与用于记录“1”的开关磁场H2的绝对值之差大。
在记录介质的不同区域，磁记录层100a至100c和100e至100g的磁化方向可变化。因此，在记录介质的不同区域，用于记录“0”的开关磁场H1的绝对值与用于记录“1”的开关磁场H2的绝对值之差也会变化。
通过(ΔH/Hmin)×100来计算开关场分布(％)，其中，ΔH表示||H1|-|H2||，Hmin为|H1|和|H2|中较小的值。当磁记录层100的磁各向异性能(magnetic anisotropic energy)为2×106erg/cm3(尔格每立方厘米)，且4πMs是1.0特斯拉(其中，Ms表示饱和磁化强度且通过施加一次磁场来翻转(switch)一比特)时，传统图案化介质的开关场分布为70％，这相当高。
因此，难以确保传统图案化介质中的记录可靠性和数据稳定性。
发明内容
本发明提供了一种相邻磁畴之间的磁相互作用减小的图案化磁记录介质。
根据本发明的一方面，提供了一种包括以一定间隔布置在基底上的多个磁记录层的图案化磁记录介质，其中，磁记录层为相对于基底垂直设置的多层层压件，并包括抑制各磁记录层之间的磁相互作用的装置。
磁记录层均可包括两个或两个以上的铁磁层，并且抑制磁相互作用的装置置于各铁磁层之间，所述装置为软磁层。
每个磁记录层可包括顺序层叠的第一铁磁层、软磁层和第二铁磁层。
非磁层可形成在第一铁磁层和软磁层之间以及软磁层和第二铁磁层之间。
铁磁层的磁各向异性能可为106-107erg/cm3。
铁磁层的厚度可为2-10nm。
每一铁磁层可为CoCrPt层、CoPtP层、包括Co层和Pt层的多层以及包括Fe层和Pt层的另一种多层中的一种。
软磁层的磁各向异性能可为50-10000erg/cm3。
软磁层的厚度可为2-10nm。
软磁层可为CoFe层、NiFe层、CoNiFe层和Co层之一。
4πMs可为0.3-1.5特斯拉，其中，Ms为软磁层的饱和磁化强度。
非磁层的厚度可为1-5nm。
非磁层可为Cu层、Pt层、Ru层、Ta层、NiFeCr层和Cr层之一。
根据本发明，可以减小相邻的磁记录层之间的磁相互作用，从而减小图案化磁记录介质的开关场分布。因此，可以提高记录可靠性和数据稳定性。
附图说明
通过参照附图对本发明的示例性实施例进行详细地描述，本发明的以上和其它特征和优点将变得更加清楚，其中：
图1A是示出传统的图案化磁记录介质的结构及其问题的剖视图；
图1B是示出包括在图1A的图案化磁记录介质中的磁记录层的磁滞特性的曲线图；
图2是根据本发明实施例的图案化磁记录介质的剖视图；
图3A和图3B是分别示出了在包括在传统的图案化磁记录介质中的磁记录层和包括在根据本发明实施例的磁记录介质中的磁记录层中引起的磁场的剖视图；
图4是示出了图2中的图案化磁记录介质的开关场分布的仿真结果的曲线图。
具体实施方式
现在，将参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例。在附图中，为了清晰起见，夸大了层和区域的宽度或厚度。
图2是根据本发明实施例的图案化磁记录介质的剖视图。
参照图2，根据本发明当前实施例的图案化磁记录介质包括以一定间隔布置在基底20上的多个磁记录层200。在一个实施例中，以规则的间隔设置磁记录层200。磁记录层200中的每个为多层层压件(laminate)。该多层层压件具有夹层结构，在该夹层结构中，软磁层6置于第一铁磁层2a和第二铁磁层2b之间。第一非磁层4a可形成在第一铁磁层2a和软磁层6之间，第二非磁层4b可形成在软磁层6和第二铁磁层2b之间。在磁记录层200的每个之间设置非磁边界层250。第一铁磁层2a和第二铁磁层2b的磁各向异性能可为106-107erg/cm3。软磁层6的磁各向异性能可为50-10000erg/cm3，优选地为80-1000erg/cm3。
第一铁磁层2a和第二铁磁层2b可由相同的材料或不同的材料形成，并且每个可为CoCrPt层、CoPtP层、包括Co层和Pt层的多层以及包括Fe层和Pt层的另一种多层中的一种。软磁层6可为CoFe层、NiFe层、CoNiFe层和Co层中的一种。第一非磁层4a和第二非磁层4b可由相同的材料或不同的材料形成，并且每个可为Cu层、Pt层、Ru层、Ta层、NiFeCr层和Cr层中的一种。
第一铁磁层2a和第二铁磁层2b的厚度可为2-10nm，软磁层6的厚度可为2-10nm。第一非磁层4a和第二非磁层4b的厚度可为1-5nm。
非磁边界层250可利用纳米图案化法(如纳米压印)由诸如树脂、氧化硅(SiO2)或氮化硅(SixNy)的材料形成。非磁边界层250可为空层，即，空气层。当非磁边界层250由诸如树脂的材料形成时，第一铁磁层2a、第一非磁层4a、软磁层6、第二非磁层4b和第二铁磁层2b被顺序地填充在非磁边界层250之间，以形成磁记录层200。在本领域中，形成磁记录层200和非磁边界层250的各种方法和顺序为公知的，可以由本领域技术人员来确定适当的方法和顺序。
根据本发明当前实施例的图案化磁记录介质由于磁记录层200的结构特性使得相邻的磁记录层200之间的磁相互作用减小。将参照图3A和图3B来详细描述磁记录层200之间的磁相互作用减小的原因。
图3A和图3B是分别示出了在包括在传统的图案化磁记录介质中的磁记录层(以下，称作“传统磁记录层100”)和包括在根据本发明实施例的磁记录介质中的本发明的磁记录层(以下，称作“磁记录层200”)中引起的磁场的剖视图。
在图3A和图3B中，传统磁记录层100和根据本发明的磁记录层200沿第二方向D2被磁化。该磁化方向与图1A中示出的方向对应。
参照图3A和图3B，由铁磁层形成的传统磁记录层100的磁场广泛地分布在围绕传统磁记录层100的宽范围区域中。另一方面，由于置于第一铁磁层2a和第二铁磁层2b之间的软磁层6吸收了磁记录层200中间的磁场，所以根据本发明的磁记录层200的磁场仅靠近磁记录层200分布。因此，由于磁记录层200的第一铁磁层2a和第二铁磁层2b产生的磁场大部分穿过磁记录层200，所以在根据本发明的图案化磁记录介质中相邻的磁记录层200之间的磁相互作用显著降低。
另外，由于在翻转过程中软磁层6的磁化反向速度(magnetizationreversion speed)大于第一铁磁层2a和第二铁磁层2b的磁化反向速度，所以软磁层6用作磁记录层200的磁性反向(magnetic reversion)的引发剂。因此，磁记录层200的翻转速度增大。
同时，第一非磁层4a和第二非磁层4b分别防止在第一铁磁层2a和软磁层6之间以及在第二铁磁层2b和软磁层6之间形成磁畴壁，从而磁记录层200可用作单个磁畴。当磁记录层200用作单个磁畴时，防止使磁记录层200反向所需的磁场(即，开关磁场)降低过多。
图4是示出了图2中示出的根据本发明的图案化磁记录介质的仿真开关场分布的结果的曲线图，该曲线图示出了磁记录层200的开关场分布根据软磁层6的磁特性的变化的变化。在图4中，Ms表示饱和磁化强度，K表示软磁层6的磁各向异性能(erg/cm3)。
示出了当K各为80、800和16000erg/cm3时，通过将软磁层6的4πMs从0.5特斯拉变化到1.4特斯拉而计算的磁记录层200的开关场分布。
为了测试的目的，图案化磁记录介质中的所有磁记录层200沿第一方向D1被磁化，并且预定的磁记录层被反向磁化为第二方向D2。在仿真过程中，施加一次磁场翻转一比特。
参照图4，磁记录层200的最大开关场分布小于38％，并且在4πMs小于0.6特斯拉的区域中，磁记录层200的开关场分布可降低为小于20％。从图4中可以看出，根据本发明的图案化磁记录介质的软磁层6的4πMs为0.3-1.5特斯拉，优选地为0.3-0.7特斯拉。
将图4与“背景技术”中所示的传统图案化磁记录介质的开关场分布的计算结果进行比较，根据本发明实施例的图案化磁记录介质的开关场分布明显小于传统图案化磁记录介质的开关场分布。
上面已经解释了具有两个铁磁层和置于这两个铁磁层之间的软磁层的磁记录层的特定实施例。然而，根据本发明实施例的磁记录层可具有三个或三个以上的铁磁层，铁磁层被设置为在各铁磁层之间设置软磁层。
如上所述，根据本发明的图案化介质包括抑制相邻磁记录层200之间的磁相互作用的软磁层6，从而极大地降低了图案化介质的开关场分布。因此，根据本发明，可以提高图案化磁记录介质的记录可靠性和数据稳定性。
尽管已经参照本发明的示例性实施例具体地示出和描述了本发明，但是示例性实施例仅用于示出的目的，并不限制本发明的范围。例如，可在磁记录层200和非磁边界层250下方设置非磁夹层和/或软磁下垫层(underlayer)，或者可由本领域普通技术人员来改变包括在磁记录层200中的铁磁层、非磁层和软磁层的层叠数量。因此，本发明的范围不是由示例性实施例限定，而是由权利要求的技术范围限定。

Claims (12)

1.一种包括以一定间隔布置在基底上的多个磁记录层的图案化磁记录介质，其中，所述多个磁记录层中的每个为相对于基底垂直设置的多层层压件，并包括两个以上的铁磁层、置于各铁磁层之间且抑制各磁记录层之间的磁相互作用的软磁层及设置在各个铁磁层和软磁层之间的非磁层。
2.根据权利要求1所述的图案化磁记录介质，其中，磁记录层均包括顺序层叠的第一铁磁层、软磁层和第二铁磁层。
3.根据权利要求2所述的图案化磁记录介质，其中，所述非磁层包括第一非磁层和第二非磁层，所述第一非磁层设置在第一铁磁层和软磁层之间，所述第二非磁层设置在软磁层和第二铁磁层之间。
4.根据权利要求1所述的图案化磁记录介质，其中，铁磁层的磁各向异性能为106-107erg/cm3。
5.根据权利要求1所述的图案化磁记录介质，其中，铁磁层的厚度为2-10nm。
6.根据权利要求1所述的图案化磁记录介质，其中，各个铁磁层均为CoCrPt层、CoPtP层、包括Co层和Pt层的多层以及包括Fe层和Pt层的另一种多层中的一种。
7.根据权利要求1所述的图案化磁记录介质，其中，软磁层的磁各向异性能为50-10000erg/cm3。
8.根据权利要求1所述的图案化磁记录介质，其中，软磁层的厚度为2-10nm。
9.根据权利要求1所述的图案化磁记录介质，其中，软磁层为CoFe层、NiFe层、CoNiFe层和Co层中的一种。
10.根据权利要求1所述的图案化磁记录介质，其中，4πMs为0.3-1.5特斯拉，其中，Ms为软磁层的饱和磁化强度。
11.根据权利要求1所述的图案化磁记录介质，其中，非磁层的厚度为1-5nm。
12.根据权利要求1所述的图案化磁记录介质，其中，非磁层为Cu层、Pt层、Ru层、Ta层、NiFeCr层和Cr层中的一种。
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