CN101194306A - 垂直磁记录介质及其制造方法以及磁记录和再现装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于硬盘驱动器或类似装置中的垂直磁记录介质、一种制造该垂直磁记录介质的方法、和一种磁记录和再现装置。所述记录介质具有出色的记录和再现特性，它至少包括非磁性基底、对齐控制层、垂直磁性层以及保护层，其中，该垂直磁性层的易磁化轴沿着实质上是基底的法向取向。所述垂直磁性层包含Co作为主要组分，并且至少由三个磁性层构成，即，主要由至少包含Cr、Pt的材料和一种金属氧化物或半导体氧化物所构成的第一垂直磁性层、主要由CoCr合金构成的第二垂直磁性层、以及主要由CoCrPtB基合金构成的第三垂直磁性层。
Description
相关申请的交叉引用
要求获得2005年6月13日提交的日本专利申请No.2005-172201的优先权。本申请是按照35 U.S.C.§111(a)提交的申请，根据35 U.S.C.§119(e)，要求获得按照35 U.S.C.§111(b)于2005年6月23日提交的临时申请60/693,090的申请日期权益。
技术领域
本发明涉及到一种用于硬盘驱动器或类似装置中的垂直磁记录介质、一种制造该垂直磁记录介质的方法、和一种磁记录和再现装置。更具体地说，本发明涉及到具有出色的记录和再现特性的这样一种记录介质。
背景技术
目前，作为一种磁记录和再现装置的硬盘驱动器(HDD)的记录密度以每年60％或更多的速度在增加，并且这种趋势有望继续。在这一点上，适合于高记录密度的磁记录头和磁记录介质的开发在进行中。
当前用于硬盘驱动器中的磁记录介质商品通常是纵向磁记录介质，其中，磁性层中的易磁化轴沿平行于基底的方向取向。这里所用的术语“易磁化轴”是指这样一根轴，沿着这根轴磁化容易发生。在Co基合金的情形中，Co的hcp结构的C轴为易磁化轴。
在这样一种纵向磁记录介质中，在高密度记录状态中，每比特磁性层的体积过分地减小，并且由于热涨落的原因记录和再现特性会受到损害。另外，在高密度记录状态中，由于在记录位之间的边界处所形成的去磁化场的缘故，记录介质的噪声会增加。
相反，在所谓的垂直磁记录介质中，磁性层中的易磁化轴沿着实质上是垂直于基底的方向取向，这种介质能抵抗高密度记录状态中在记录位之间的边界处所形成的去磁化场的影响。因此，可以形成完全分离的磁畴，由此可以减小噪声，并且甚至在高密度记录的情形中比特体积(bit volume)也可以增加。所以，垂直磁记录介质不受热涨落的影响。由于这些特性有这样的优点，所以近年来垂直磁记录介质变得更加普遍，并且提出了适合于垂直磁记录的记录介质的结构(参见，例如，专利文件1和2)。
近年来，为了满足对更高记录密度的磁记录介质的需求，研究了单极型磁头的使用，单极型磁头在垂直磁性层上具有出色的写入性能。为了适应单极型磁头，提出了一种磁记录介质(参见，例如，专利文件3)。在这种记录介质中，在作为记录层的垂直磁性层和基底之间提供由软磁性材料构成的膜层(所谓的软磁性衬层(SUL))，由此，单极型磁头和磁记录介质之间的磁通转移可以得到增强。
专利文件1：日本专利申请特开公开No.2003-187414
专利文件2：日本专利申请特开公开No.2003-67910
专利文件3：日本专利申请特开公开No.2003-168207
发明内容
然而，上述专利文件3中所公布的具有软磁性衬层(SUL)的磁记录介质呈现出较差的记录和再现特性、热信号损失抗性(thermal signal lossresistance)以及记录分辨率。因此，需要产生一种上述这些特性都非常出色的磁记录介质。
目前使用的一种方法是，将构成磁性层的Co合金中的Pt含量增加到16到26at％，以便提高Co合金的Ku(磁性各向异性常数)。然而，当使用Pt含量很大的Co合金形成磁性层时，该磁性层中所含的磁性颗粒之间的相互作用会过分地增加，从而增加噪声，这不适合高密度记录。
因此，对在垂直方向上能增加Ku并能抑制噪声的磁性材料以及对呈现出这些特性的磁记录介质产生了需求。
在这种情形下完成了本发明。本发明的一个目标是，提供一种垂直磁记录介质，该磁记录介质能保持出色的抗热涨落性、能获得出色的记录和再现特性(特别是能减少介质噪声)、能在高信息密度下进行记录和再现。本发明的另一个目标是，提供一种制造这种记录介质的方法。本发明的再一个目标是，提供一种磁记录和再现装置。
为了解决前述的问题，本发明人进行了广泛的研究，并完成了下面的发明。
(1)为解决上述问题的第一个发明涉及一种垂直磁记录介质，至少包括
非磁性基底，
在所述基底上的对齐控制层，用来使紧接其上设置的层中的晶体取向对齐，
垂直磁性层，其中，易磁化轴沿着实质上是基底的法向取向，以及
保护层，
其特征在于，所述垂直磁性层包含Co作为主要组分，并且至少由三层构成；
第一垂直磁性层，主要由至少包含Cr、Pt的材料和一种金属氧化物或半导体氧化物构成，
第二垂直磁性层，主要由CoCr合金构成，以及
第三垂直磁性层，主要由CoCrPtB基合金构成，这三层磁性层在所述基底上按所述顺序层叠。
(2)为解决上述问题的第二个发明涉及如(1)所述的垂直磁记录介质，其中，所述第一垂直磁性层为颗粒层，而所述第二垂直磁性层和所述第三垂直磁性层都是非颗粒层。
(3)为解决上述问题的第三个发明涉及如(1)或(2)所述的垂直磁记录介质，其中， 形成所述第二垂直磁性层的CoCr合金的Cr含量为20at％到37at％。
(4)为解决上述问题的第四个发明涉及如(1)到(3)所述的垂直磁记录介质，其中，所述第一垂直磁性层是由Cr含量为5at％到28at％和Pt含量为10at％到20at％的材料构成。
(5)为解决上述问题的第五个发明涉及如(1)到(4)所述的垂直磁记录介质，其中，所述第三垂直磁性层是由Cr含量为18at％到28at％和Pt含量为10at％到20at％的材料构成。
(6)为解决上述问题的第六个发明涉及如(1)到(5)所述的垂直磁记录介质，其中，所述第一垂直磁性层是由含有从B、Ta、和Cu中选出来的总含量小于等于8at％的至少一种元素的材料构成。
(7)为解决上述问题的第七个发明涉及如(1)到(6)所述的垂直磁记录介质，其中，所述第二垂直磁性层包含从Ta、Pt、B和Cu中选出来的至少一种元素，并且Cr和这些元素的总量为20at％到37at％。
(8)为解决上述问题的第八个发明涉及如(1)到(7)所述的垂直磁记录介质，其中，所述第三垂直磁性层包含从B、Nd、Ta、和Cu中选出来的至少一种元素，并且Cr、Pt和这些元素的总量小于等于40at％。
(9)为解决上述问题的第九个发明涉及如(1)到(8)所述的垂直磁记录介质，该磁记录介质包括介于所述非磁性基底和所述对齐控制层之间由软磁性材料构成的软磁性衬层。
(10)为解决上述问题的第十个发明涉及如(9)所述的垂直磁记录介质，该磁记录介质包括介于所述非磁性基底和所述软磁性衬层之间的硬磁层，其磁性各向异性基本上沿着纵向取向。
(11)为解决上述问题的第十一个发明涉及如(10)所述的垂直磁记录介质，其中，所述硬磁层由包含CoSm合金或CoCrPtX(X：从Pt、Ta、Zr、Nb、Cu、Re、Ni、Mn、Ge、Si、O、N、和B中选出来的一种或多种元素)的材料构成，其矫顽力大于等于500 Oe(39.5kA/m)，并且磁化方向沿着所述基底的径向对齐。
(12)为解决上述问题的第十二个发明涉及如(1)到(11)所述的垂直磁记录介质，其中，在一个使用5到20Pa溅射气体压强的薄膜形成步骤中形成所述第一垂直磁性层。
(13)为解决上述问题的第十三个发明涉及如(1)到(12)所述的垂直磁记录介质，其中，在一个使用0.1到1.5Pa溅射气体压强的薄膜形成步骤中形成所述第二垂直磁性层和所述第三垂直磁性层。
(14)为解决上述问题的第十四个发明涉及一种磁记录和再现装置，包括垂直磁记录介质以及用来在所述垂直磁记录介质上记录信息和再现信息的磁头，其特征在于，所述垂直磁记录介质为(1)到(13)中的任何一项所述的垂直磁记录介质。
(15)为解决上述问题的第十五个发明涉及一种垂直磁记录介质的制造方法，所述垂直磁记录介质至少包括
非磁性基底，在所述基底上的对齐控制层，用来使紧接其上设置的层中的晶体取向对齐，
垂直磁性层，其中，易磁化轴沿着实质上是基底的法向取向，以及
保护层，其中，所述垂直磁性层包含Co作为主要组分，并且至少由三层构成；具体说这三层为，
第一垂直磁性层，主要由至少包含Cr、Pt的材料和一种金属氧化物或半导体氧化物构成，
第二垂直磁性层，主要由CoCr合金构成，以及
第三垂直磁性层，主要由CoCrPtB基合金构成，这三层磁性层在所述基底上按上述顺序层叠，其特征在于，在一个使用5到20Pa溅射气体压强的薄膜形成步骤中形成所述第一垂直磁性层。
(16)为解决上述问题的第十六个发明涉及如(15)所述的垂直磁记录介质的制造方法，其中，在一个使用0.1到1.5Pa溅射气体压强的薄膜形成步骤中形成所述第二垂直磁性层和所述第三垂直磁性层。
以前，提出了一种层叠结构，该结构由含有氧化物或氮化物的颗粒结构的垂直磁性层、以及非颗粒结构的垂直磁性层所构成，以便增强耐用性并抑制尖锐噪声(参见，例如，日本专利特开公开No.2003-168207)。
本发明的一个特征是，垂直磁性层至少由一层颗粒层和两层非颗粒层(总共三层或更多层)构成，以便进一步增强常规层叠结构垂直磁记录介质的记录和再现特性。
在由一层颗粒层和一层非颗粒层构成的双层结构的情形中，有报道表明可以抑制尖锐噪声并增强耐用性。然而，由于两个磁性层之间的磁耦合效应的缘故，记录和再现时的介质噪声并没有令人满意地减小。
根据本发明，在这两层之间插入另外一个非颗粒层，从而提供一种至少有三层的结构，该结构包括颗粒层、非颗粒层(1)和非颗粒层(2)，这些层在基底上按该顺序层叠。本发明人发现，通过使用这种结构，颗粒层和非颗粒层(2)之间本来会发生的磁性耦合会通过非颗粒层(1)而得到削弱，从而可以防止磁性晶体颗粒的群体行为，导致介质噪声减小和SNR增加。
附图说明
图1是一个剖面图，显示了本发明所述的垂直磁记录介质的第一个实施例；
图2显示了用来描述本发明所述的垂直磁记录介质的特性的MH曲线；
图3显示了用来描述本发明所述的垂直磁记录介质的特性的另一条MH曲线；
图4是一个剖面图，显示了本发明所述的垂直磁记录介质的第二个实施例；
图5是一个使用本发明所述垂直磁记录介质的示范性磁记录和再现装置的结构；
图6是一个使用本发明所述垂直磁记录介质的示范性磁记录和再现装置的示意图(显示磁头的平面图)。
具体实施方式
下面将参考附图描述本发明所述的垂直磁记录介质的实施例。
图1显示了本发明所述的垂直磁记录介质的第一个实施例。所述磁记录介质包括非磁性基底1、以及在该基底上依次层叠的软磁性衬层2、对齐控制层3、中间层4、第一垂直磁性层5、第二垂直磁性层6、第三垂直磁性层7、保护层8、润滑层9。
非磁性基底1可以是由诸如铝或铝合金等金属材料制成的金属基底，也可以是由诸如玻璃、陶瓷、硅、碳化硅、或碳等非金属材料构成的非金属基底。
可以用作基底的玻璃材料的例子有玻璃陶瓷和非晶玻璃。非晶玻璃的例子包括通常所用的钠钙玻璃、铝系玻璃(aluminocate glass)和硅铝酸盐玻璃。玻璃陶瓷的例子包括含锂玻璃陶瓷。陶瓷的例子包括主要含有氧化铝、氮化铝或氮化硅等的常用陶瓷，以及用纤维材料强化过的这种陶瓷。
非磁性基底1可以由上述任何一种金属或非金属基底构成，其中在这些基底上通过电镀或溅射形成NiP层。
在本发明所述的垂直磁记录介质中，在晶体取向对齐层3之下优选提供软磁性衬层2。软磁性衬层2使磁头所提供的磁通量相对于基底的垂直分量增加，并使信息记录层(即，第一垂直磁性层5、第二垂直磁性层6和第三磁记录层7)的磁化更强烈地固定在非磁性基底1的法向方向上。特别是当使用单极型垂直记录磁头作为记录和再现信息的磁头时，这些效应更加显著。
上述软磁性衬层2由可以包含Fe、Ni或Co的软磁性材料构成。这种材料的例子有，FeCo基合金(FeCo、FeCoV)、FeNi基合金(FeNi、FeNiMo、FeNiCr、FeNiSi)、FeAl基合金(FeAl、FeAlSi、FeAlSiCr、FeAlSiTiRu、FeAlO)、FeCr基合金(FeCr、FeCrTi、FeCrCu)、FeTa基合金(FeTa、FeTaC、FeTaN)、FeMg基合金(FeMgO)、FeZr基合金(FeZrN)、FeC基合金、FeN基合金、FeSi基合金、FeP基合金、FeNb基合金、FeHf基合金、和FeB基合金。
或者，所述软磁性材料可以是一种含有FeAlO、FeMgO、FeTaN、FeZrN等微晶结构的材料，其中Fe含量大于等于60 at％，也可以是一种具有颗粒结构的材料，其中微晶颗粒分散在基体中。
软磁性衬层2也可以由非晶Co合金构成，其中含有大于等于80at％的Co以及从Zr、Nb、Ta、Cr、Mo等元素中选出来的至少一种元素。优选的Co合金的例子有，CoZr、CoZrNb、CoZrTa、CoZrCr、以及CoZrMo基合金。
软磁性衬层2的矫顽力Hc优选小于等于200 Oe(更优选为小于等于50 Oe)。当矫顽力Hc高于这个上限时，软磁特性就会变差，并且再现信号波从方形波变为偏斜的波，这是不希望看到的。
软磁性衬层2的饱和磁通密度Bs优选大于等于0.6T(更优选为大于等于1 T)。当Bs小于这个下限时，再现信号波从方形波变为偏斜的波，这是不希望看到的。
软磁性衬层2的厚度优选为20到400nm。当厚度在这个范围内时，再现信号波就不会偏斜。
软磁性衬层2的饱和磁通密度Bs(T)和软磁性衬层2的厚度t(nm)之积Bs·t(T·nm)优选大于等于20(T·nm)(更优选为大于等于40(T·nm))。当Bs·t小于这个下限时，再现信号波是偏斜的，并且OW特性受到损害，这是不希望看到的。
对齐控制层3对其上面紧挨着的中间层4、第一垂直磁性层5、和第二垂直磁性层6的排列以及颗粒大小进行调节。
对形成对齐控制层3的材料没有特别的限制。然而，该材料优选具有hcp结构、fcc结构或非晶结构。在这些材料中，特别优选使用Ru基合金、Ni基合金、和Co基合金。
在本实施例的垂直磁记录介质中，对齐控制层3的厚度优选为0.5到40nm(更优选为1到20nm)。当对齐控制层3的厚度为0.5到40nm(更优选为1到20nm)时，垂直磁性层5中磁化沿着垂直方向高度对齐，并且在记录期间磁头和软磁性衬层2之间的距离可以被缩短，由此可以增强记录和再现特性，同时不会减小再现信号的分辨率。当厚度小于该下限时，在垂直磁性层5中磁化与垂直方向不太对齐，由此记录和再现特性以及抗热涨落性受到损害。反过来，当厚度超过所述上限时，垂直磁性层5中的磁性颗粒大小增加，这可能会损害噪声特性，这是不希望看到的。另外，在记录期间磁头和软磁性衬层2之间的距离增加，导致再现信号或再现输出的分辨率下降，这是不希望看到的。
对齐控制层3的表面形貌很大程度上会影响垂直磁性层5和保护层6的表面形貌。所以，为了减小磁记录介质的表面粗糙度以及降低磁头在记录和再现期间的飞行高度，优选将对齐控制层3的平均表面粗糙度Ra控制在2nm或更小。通过将Ra控制在2nm或更小，可以减小磁记录介质的表面粗糙度，并可以充分地降低磁头在记录和再现期间的飞行高度，由此可以提高记录密度。
用于形成对齐控制层3的气体可以含有氧气和氮气。例如，在通过溅射形成膜层的情形中，要使用的处理气体优选由含有约0.05到50％体积百分比(更优选为0.1到20％体积百分比)氧气的氩气组成，或由含有约0.01到20％体积百分比(更优选为0.02到10％体积百分比)氮气的氩气组成。
在对齐控制层3和第一垂直磁性层5之间提供中间层4。通过提供中间层4，可以增强第一垂直磁性层5和第二垂直磁性层6中的垂直对齐。因此，可以增加第一垂直磁性层5、第二垂直磁性层6和第三垂直磁性层7的矫顽力，由此可以增强记录和再现特性以及抗热涨落性。
中间层4优选由具有hcp结构的材料构成。特别是，中间层4优选由Ru、Ru合金、CoCr合金、CoCrX1合金、或CoX1合金(X1：从Pt、Ta、Zr、Ru、Nb、Cu、Re、Ni、Mn、Ge、Si、O、N、和B中选出来的一种或多种元素)构成。
为了防止第一垂直磁性层5中的磁性颗粒的粗化所导致的对记录和再现特性的损害，以及为了防止磁头和软磁性衬层2之间距离的增加所导致的记录分辨率的降低，中间层4的厚度优选小于等于20nm(更优选为小于等于10nm)。
在第一垂直磁性层5中，易磁化轴的取向实质上是基底的法向。该磁性层含有Co作为主要成份，并由一种至少含有Cr和Pt的材料构成。优选地，Cr的含量为5到28at％(更优选为19到24at％)，Pt的含量为10到20 at％(更优选为13到18 at％)。
当第一垂直磁性层5中Cr的含量小于5 at％时，磁性颗粒之间的所形成的颗粒边界层会由于Cr的偏析而变得较薄，并且颗粒之间的磁性相互作用会增加，由此容易使磁性颗粒大小增加。因此，在记录和再现期间噪声会增加，从而不能获得适合于高密度记录的信噪比(S/N)。
当第一垂直磁性层5中的Cr含量超过28 at％时，颗粒边界层中Cr的偏析是不完全的，大量的Cr留在磁性颗粒中。因此，垂直方向上的矫顽力以及残留磁化强度(Mr)与饱和磁化强度(Ms)之比(Mr/Ms)趋于下降。另外，磁性颗粒的晶体对齐受到损害，并且垂直矫顽力(Hc-v)和纵向矫顽力(Hc-i)之比(Hc-v)/(Hc-i)会减小。
当第一垂直磁性层5中Pt的含量小于10 at％时，不能获得垂直磁性层所需的磁性各向异性常数(Ku)，这导致磁化的热不稳定性，而当Pt的含量大于20at％时，磁性层中Cr的偏析受到阻碍，并且在磁性层中形成一层fcc结构，这可能会导致矫顽力的降低。所以，Pt含量优选在上述的范围内。
元素B、Ta和Cu能促进磁性层中Cr的偏析，从而减小颗粒之间的磁性相互作用以及磁性颗粒的大小，由此在记录和再现期间可以使噪声减小。这些元素优选加在第一垂直磁性层5中，总量小于等于8at％。当总量超过8at％时，这些元素会留在磁性颗粒中，从而降低垂直矫顽力以及残留磁化强度(Mr)与饱和磁化强度(Ms)之比(Mr/Ms)，这是不希望看到的。
第二垂直磁性层6可以由一种磁性材料构成，例如CoCr合金(Cr含量：20at％到37at％，优选是25 at％到35 at％)。这样一种合金可以进一步包含非常少量的第三种元素，例如Pt、B、Ta、Nb、Zr、Mo、或Mn。第二垂直磁性层在刚形成的状态中优选呈现铁磁性。前面所述的Cr含量的上限要考虑维持CoCr合金膜的铁磁性来确定。当Cr含量小于20 at％时，第二垂直磁性层的饱和磁化强度增加，从而使第一垂直磁性层和第三垂直磁性层之间磁性键合的弛豫效应不充分，这导致不能很好地改善记录和再现特性。与第一垂直磁性层不同，第二垂直磁性层优选不含有氧化物、氮化物或类似的物质。
第三垂直磁性层7可以由一种磁性材料构成，例如CoCrPt合金(Cr含量：18 at％到28 at％，Pt含量：10 at％到20 at％)。除了构成垂直磁性层的第一垂直磁性层5、第二垂直磁性层6和第三垂直磁性层7之外，还可以形成另外的垂直磁性层(4)和(5)，从而形成包含四层或更多层的层叠结构的垂直磁记录层。当垂直磁性层由四层或四层以上的磁性层构成时，至少第一垂直磁记录层(1)5、第二垂直磁性层6和第三垂直磁性层这三层优选呈现垂直磁性各向异性。
除了前述材料外，第三垂直磁性层也可以由任何下列磁性材料构成：CoCrPt基合金、CoCr基合金、CoCrPtB基合金、CoCrPtBNd基合金、CoCrPtCu基合金、Co基合金(例如CoCr或CoB)和Pd基合金(例如PdB)的叠层、非晶材料诸如TbFeCo、以及CoCrPtCu基材料。
当使用多层结构时，可以在各磁性层之间插入由非磁性材料构成的中间层。所述非磁性材料的例子包括，具有hcp结构的非磁性金属材料；以及具有bcc结构、fcc结构或非晶结构的非磁性金属材料、金属氧化物材料、和金属氮化物材料。
第一垂直磁性层5的厚度优选为3到60nm(更优选为5到40nm)。当第一垂直磁性层5的厚度小于所述下限时，不能获得足够的磁通量，从而减小了再现输出，而当该垂直磁性层5的厚度超过所述上限时，所述第一垂直磁性层5中的磁性颗粒会变粗，从而会损害记录和再现特性，这是不希望看到的。
如上所述，本发明中所用的垂直磁性层由具有颗粒结构的第一垂直磁性层、典型的合金磁性薄膜所构成的第二垂直磁性层、以及典型的合金磁性薄膜所构成的第三垂直磁性层构成，这些磁性层在基底上按所述顺序层叠。在这里所用的第一垂直磁性层的“颗粒结构”这个术语是指这样一种结构，例如，该结构由一种典型的合金(例如，CoCrPt基合金)薄膜构成，其中有氧化物的微晶颗粒或非晶微颗粒存在。通常，氧化物微颗粒分散在合金相中。根据薄膜形成条件和材料的选择，这些氧化物颗粒可以不分散，而是围绕在基合金晶体颗粒的周围。除了加入稳定的氧化物诸如SiO2外，还有另一种已知的技术。具体说，当在预定条件下，在氧气气氛中由基合金形成薄膜时，会形成金属氧化物薄膜。在这种情形中，所形成的薄膜具有一种结构，其中分散有氧化物，即形成颗粒结构。在本发明中，可以使用通过任何技术所形成的颗粒结构。
下面描述前述包括至少三层的层叠磁性层的作用，这三层为：颗粒层、非颗粒层、以及非颗粒层，这些层按此顺序层叠。
第一垂直磁性层为颗粒层，它作为磁记录介质中垂直磁记录的主要记录层。由于该薄膜具有颗粒结构，所以磁性晶体颗粒之间的交换相互作用减轻了，从而可以抑制介质噪声。另一方面，晶体颗粒的独立行为将矫顽力Hc提升到一个充分高的水平，但却趋向于降低成核磁场Hn。在垂直磁记录中，要求将Hn提升到某个水平，以便避免邻近磁道的影响。
第三垂直磁性层为非颗粒层，相对于第一垂直磁性层而言，它通常由饱和磁化强度Bs相对较高的材料构成。通过将第三垂直磁性层直接层叠在第一垂直磁性层上，可以增强磁性晶体颗粒之间的相互作用，从而增加Hn。在这种情形中，容易发生Hc的减小和介质噪声的增加。因此，在本发明中，在第一垂直磁性层和第三垂直磁性层之间插入新的第二垂直磁性层，由此可以控制第一和第三垂直磁性层(1)和(3)之间的相互作用。从本发明要旨，即控制磁性相互作用的大小来看，第二垂直磁性层的饱和磁通密度Bs优选比第三垂直磁性层的饱和磁通密度要小。通过合适地控制第二垂直磁性层的厚度，可以将磁性特性以及记录和再现特性控制到某个程度。
根据本发明，第一垂直磁性层5、第二垂直磁性层6和第三垂直磁性层7这三层在层叠状态中，残留磁化强度(Mr)与饱和磁化强度(Ms)之比(Mr/Ms)大于等于0.85(优选为大于等于0.95)。当磁记录介质的Mr/Ms小于0.85时，反转磁畴成核场会降低，导致抗热涨落性变差，这是不希望看到的。
根据本发明，第一垂直磁性层5、第二垂直磁性层6和第三垂直磁性层7这三层在层叠状态中的由活化体积(v)和饱和磁矩(Is)之积表示的活化磁矩(vIsb)为0.3×10-15emu到0.8×10-15emu(优选的是0.4×10-15emu到0.7×10-15emu)。当vIsb小于0.3×10-15emu时，磁簇大小过分减小，导致热不稳定性。在这种情形中，热信号损失容易发生，这在磁记录介质中是不希望发生的。当vIsb大于0.8×10-15emu时，在记录和再现期间噪声过分增加，从而不能获得高密度记录所需的信噪比(S/N)，这是不希望发生的。
第一垂直磁性层、第二垂直磁性层和第三垂直磁性层这三层在层叠状态中显示出的垂直矫顽力(Hc-v)优选大于等于2500 Oe。当磁记录介质的矫顽力小于2500 Oe时，该介质不适合高密度记录，并且其抗热涨落性很差。
由第一垂直磁性层、第二垂直磁性层和第三垂直磁性层构成的三层在层叠状态中显示出的由垂直矫顽力(Hc-v)和纵向矫顽力(Hc-i)之比(Hc-v)/(Hc-i)所表示的垂直磁性各向异性优选大于等于5。当Hc-v/Hc-i小于5时，磁性层的晶体对齐很差，这意味着Co的易磁化轴(即C轴)与基底的法向没有对齐。于是，矫顽力(Hc-v)、Mr/Ms比、以及反转磁畴成核场(-Hn)趋向于减小。另外，磁化状态是热不稳定的，由此导致热信号损失以及记录和再现期间的噪声增加，这是不希望看到的。
第一垂直磁性层5、第二垂直磁性层6和第三垂直磁性层7中的每一层所显示出的反转磁畴成核场(-Hn)优选为0到2000 Oe(更优选为0到1500 Oe)。反转磁畴成核场(-Hn)小于0的磁记录介质具有很差的抗热涨落性，这是不希望看到的。
如图2所示，反转磁畴成核场(-Hn)可以在通过VSM或类似方法所获得的MH曲线上来确定。具体说，当外磁场在磁化饱和的水平上减小到零处的点用点“a”来表示，MH曲线上磁化为0的点用点“b”来表示，以及点“b”处的切线延长线和饱和磁化线的交点用点“c”来表示时，反转磁畴成核场(-Hn)可以用点“c”与Y轴之间的距离(Oe)来表示。当点“c”落在外磁场为负值的区域中时，反转磁畴成核场(-Hn)呈现正值(参见图2)，而当点“c”落在外磁场为正值的区域中时，反转磁畴成核场(-Hn)呈现负值(参见图3)。
在本说明书中，“沿着实质上是基底法向的方向对齐”是指这样一种状态，其中，通过例如VSM测量到的基底法向上的矫顽力大于在基底的纵向方向上测量到的矫顽力。
保护层8能防止第一垂直磁性层5、第二垂直磁性层6和第三垂直磁性层7的腐蚀，并能防止记录介质的表面在与磁头接触时受到的损伤。保护层可以由通常已知的含有碳、SiO2、或ZrO2的材料构成。
从减小磁头与介质之间的距离以及从高密度记录的角度看，保护层8的厚度优选为1到10nm。
润滑剂9优选为全氟聚醚、乙醇氟化物(fluorinated alcohol)、羧酸氟化物(fluorinated carboxylic acid)等。
本发明所述的垂直磁记录介质至少包括非磁性基底、和在该基底上的对齐控制层(用来使紧接其上设置的层中的晶体取向对齐)、垂直磁性层(其中，易磁化轴沿着实质上是基底的法向取向)、以及保护层，其特征在于，所述垂直磁性层包含Co作为主要组分，由一种至少包含Cr和Pt的材料构成，其显示出的垂直(相对于基底)残留磁化强度(Mr)与饱和磁化强度(Ms)之比(Mr/Ms)大于等于0.85，并且其由活化体积与饱和磁矩之积所表示的活化磁矩(activation magnetic moment)为0.3×10-15emu到0.8×10-15emu。所以，磁记录介质的记录和再现特性的分辨率以及磁化的热稳定性可以得到增强，同时在记录和再现期间不增加噪声。
下面将描述具有上述层结构的垂直磁记录介质的示范性制造方法。
在具有前述层结构的垂直磁记录介质的制造中，通过溅射、真空气相沉积、离子镀等，在非磁性基底1上顺序形成软磁性衬层2、对齐控制层3、中间层4、第一垂直磁性层5、第二垂直磁性层6、第三垂直磁性层7。随后优选通过等离子体CVD、离子束方法或溅射等形成保护层8。
非磁性基底1可以是由诸如铝或铝合金等金属材料制成的金属基底，也可以是由诸如玻璃、陶瓷、硅、碳化硅、或碳等非金属材料构成的非金属基底。
可以用作基底的玻璃材料的例子有玻璃陶瓷和非晶玻璃。非晶玻璃的例子包括通常所用的钠钙玻璃、铝系玻璃(aluminocate glass)和硅铝酸盐玻璃。玻璃陶瓷的例子包括含锂玻璃陶瓷。陶瓷的例子包括主要含有氧化铝、氮化铝或氮化硅等的常用陶瓷，以及用纤维材料强化过的这种陶瓷。
非磁性基底1可以由上述任何一种金属或非金属基底构成，其中在这些基底上通过电镀或溅射形成NiP层。
从在低飞行高度下进行高密度记录的角度看，非磁性基底的平均表面粗糙度Ra优选小于等于2nm(20埃)，更优选为小于等于1nm。
从在低飞行高度下进行高密度记录的角度看，非磁性基底的表面微波纹度Wa优选小于等于0.3nm，更优选为小于等于0.25nm。从磁头的飞行稳定性的角度看，至少非磁性基底的端面和侧面之间的斜切面部分的表面粗糙度(Ra)优选小于等于10nm(更优选为小于等于9.5nm)。可以通过例如表面粗糙度计(P-12，KLM-Tencor出品)来确定微波纹度(Wa)，作为80微米测量深度内的平均表面粗糙度值。
根据需要对非磁性基底进行清洗，并将之放入薄膜形成装置的腔内。根据需要，通过例如加热器将非磁性基底加热到100到400℃。通过DC或RF磁控溅射在非磁性基底1上形成软磁性衬层2、对齐控制层3、中间层4、第一垂直磁性层5、第二垂直磁性层6和第三垂直磁性层7，溅射靶的材料和形成组分层的材料相同。例如，在下列条件下通过溅射形成各层。将形成薄膜所用的腔室抽真空到10-4到10-7Pa。将基底放入腔室中，通过对引入的溅射气体诸如Ar的放电来进行溅射以形成薄膜。将输入功率调节到0.2到2.0kW。通过控制放电时间和输入功率，可以制造出具有希望厚度的薄膜。
通过控制放电时间和输入功率，形成厚度优选为30到400nm的软磁性衬层2。
优选使用由软磁性材料构成的溅射靶来形成软磁性衬层2，因为软磁性衬层容易形成。所述软磁性材料的例子包括FeCo基合金(例如FeCo、FeCoV)、FeNi基合金(例如FeNi、FeNiMo、FeNiCr、FeNiSi)、FeAl基合金(例如FeAl、FeAlSi、FeAlSiCr、FeAlSiTiRu、FeAlO)、FeCr基合金(例如FeCr、FeCrTi、FeCrCu)、FeTa基合金(例如FeTa、FeTaC、FeTaN)、FeMg基合金(例如FeMgO)、FeZr基合金(例如FeZrN)、FeC基合金、FeN基合金、FeSi基合金、FeP基合金、FeNb基合金、FeHf基合金、FeB基合金、以及Fe含量大于等于60at％的Fe合金(FeAlO、FeMgO、FeTaN和FeZrN)。优选软磁性材料的例子包括，CoZr、CoZrNb、CoZrTa、CoZrCr以及CoZrMo基合金，这些材料具有非晶结构，Co含量大于等于80at％，并且含有从Zr、Nb、Ta、Cr、Mo等元素中选出来的至少一种元素。
上述靶为通过熔化而形成的合金靶，或者为烧结的合金靶。
在形成软磁性衬层2之后，通过控制放电时间和输入功率形成厚度为0.5到40nm(优选为1到20nm)的对齐控制层3。形成对齐控制层的溅射靶材料的例子包括Pd和Pd合金、Pt和Pt合金、Ru基合金、Ni基合金以及Co基合金。
在形成对齐控制层3之后，在同样的溅射条件下采用同样材料的溅射靶形成厚度小于等于20nm的中间层4。靶材料的例子包括Ru和Ru基合金、Ni基合金、以及Co基合金。
在形成中间层4之后，在同样的溅射条件下采用与磁性层材料同样的材料所制成的溅射靶通过溅射形成厚度为3到40nm的第一垂直磁性层5。该溅射靶材料的例子包括，由分散有氧化物颗粒的CoCrPt合金所构成的CoCrPt-SiO2基材料和CoCrPt-Cr2O3基材料；CoCrPt合金，诸如CoCrPt基合金、CoCrPtNd基合金、CoCrPtBNd基合金、CoCrPtTaNd基合金、CoCrPtCuNd基合金、CoCrPtBCuNd基合金、CoCrPt基合金、CoCrPtB基合金、以及CoCrPtCu基合金；具有Pd基合金(例如PdB或Pd-SiO2)的叠层材料；诸如TbFeCo的非晶材料；CoCrPtCu基材料。
除了Cr和Pt之外，在靶材料中优选还要加入从B、Ta和Cu中选出来的至少一种元素。
一种垂直磁性层含有Co作为主要成份，并且由至少含有Cr和Pt的材料构成，其垂直(相对于基底)残留磁化强度(Mr)与饱和磁化强度(Ms)之比(Mr/Ms)大于等于0.85，并且其由活化体积与饱和磁矩之积所表示的活化磁矩为0.3×10-15emu到0.8×10-15emu，该垂直磁性层在例如下面的溅射条件下形成。
使用含有Co作为主要成份并且由至少含有Cr和Pt的材料构成的材料作为靶。将形成薄膜所用的腔室抽真空到10-4到10-7Pa。将基底放入腔室中，通过对引入的诸如Ar的溅射气体放电来进行溅射以形成薄膜。将输入功率调节到0.2到2.0kW。通过控制放电时间和输入功率，可以制造出具有希望厚度的薄膜。
优选在5到20Pa(更优选为5到15Pa)的溅射气体压强下形成第一垂直磁性层5。
在形成第一垂直磁性层5之后，厚度小于等于10nm的第二垂直磁性层6在同样的溅射条件下采用与该磁性层材料同样的材料所制成的溅射靶通过溅射形成。溅射靶材料的例子包括CoCr基合金。该CoCr合金的Cr含量约为20at％到37at％，优选为25at％到30at％。
除了Co和Cr外，第二垂直磁性层6还可以包括非常少量的从Ta、Pt、B和Cu中选出来的元素。Cr和这些附加元素的总量约为20at％到37at％。
在形成第二垂直磁性层6之后，厚度小于等于10nm的第三垂直磁性层7在同样的溅射条件下采用与该磁性层材料同样的材料所制成的溅射靶通过溅射形成。溅射靶材料的例子包括CoCrPtB基合金。Cr含量约为18at％到28at％，Pt含量约为10at％到20at％。
第三垂直磁性层还可以包含从B、Nd、Ta和Cu中选出来的至少一种元素。Cr和这些附加元素的总量约为40at％以下。
在第二垂直磁性层6和第三垂直磁性层7的形成过程中，溅射气体压强优选为0.1Pa到1.5Pa。
在形成所述各磁性层之后，通过已知的方法，诸如溅射、等离子体CVD或其组合，形成保护膜。保护膜可以由碳作为主要成份来形成。
根据需要，通过浸蘸、旋涂或类似的方法，在保护层上施加由全氟聚醚构成的含氟润滑剂来形成润滑层。
在根据本发明所制造的垂直磁记录介质中，垂直磁性层含有Co作为主要成份，并且由至少含有Cr和Pt的材料构成，其显示出的垂直(相对于基底)残留磁化强度(Mr)与饱和磁化强度(Ms)之比(Mr/Ms)大于等于0.85，并且其由活化体积与饱和磁矩之积所表示的活化磁矩为0.3×10-15emu到0.8×10-15emu。所以，磁记录介质的记录和再现特性的分辨率以及磁化的热稳定性可以得到增强，同时在记录和再现期间不增加噪声。
根据本发明中采用前述溅射靶制造垂直磁记录介质的方法，容易制造一种磁记录介质，该磁记录介质的特征在于，第一垂直磁性层5含有Co作为主要成份，并且由至少含有Cr和Pt的材料构成，其显示出的垂直(相对于基底)残留磁化强度(Mr)与饱和磁化强度(Ms)之比(Mr/Ms)大于等于0.85，并且其由活化体积与饱和磁矩之积所表示的活化磁矩为0.3×10-15emu到0.8×10-15emu。
图5显示了使用上述垂直磁记录介质的示范性磁记录和再现装置。
图5所示的磁记录和再现装置11包括具有图1所示层结构的垂直磁记录介质20、用来转动垂直磁记录介质20的主轴电动机21、用来在垂直磁记录介质20上记录信息和再现信息的磁头22(参见图6)、用来使磁头22相对于磁记录介质20移动的磁头致动器23、记录和再现信号处理系统24。提供记录和再现信号处理系统24来处理外界输入的数据以便将记录信号传输到磁头22，以及对磁头22所获得的再现信号进行处理以便将数据传输给外界。本发明所述的垂直磁记录介质所用的磁头22可以是适合于高密度记录的磁头，该磁头具有基于巨磁阻(GMR)的GMR元件作为再现元件。
上述磁记录和再现装置11使用垂直磁记录介质20，所述垂直磁记录介质的特征在于，垂直磁性层含有Co作为主要成份，并且由至少含有Cr和Pt的材料构成，其显示出的垂直(相对于基底)残留磁化强度(Mr)与饱和磁化强度(Ms)之比(Mr/Ms)大于等于0.85，并且其由活化体积与饱和磁矩之积所表示的活化磁矩为0.3×10-15emu到0.8×10-15emu。所以，磁记录介质的记录和再现特性的分辨率以及磁化的热稳定性可以得到增强，同时在记录和再现期间不增加噪声。因此，所述磁记录和再现装置适合于高记录密度。
如上所述，垂直磁记录介质的实施例至少包括非磁性基底、以及在所述基底上的对齐控制层(用来使紧接其上设置的层中的晶体取向对齐)、垂直磁性层(其中，易磁化轴沿着实质上是基底的法向取向)、以及保护层，其中，所述垂直磁性层包含Co作为主要组分，由第一垂直磁性层(主要由至少包含Cr、Pt的材料和一种金属氧化物或半导体氧化物构成)、第二垂直磁性层(主要由CoCr合金构成)、和第三垂直磁性层(主要由CoCrPtB基合金构成)至少这三层构成，这三层磁性层在所述基底上按所述顺序层叠。
通过使用所述磁记录介质，第一垂直磁性层与第三垂直磁性层之间的磁性耦合被第二垂直磁性层所弱化，同时保持了出色的抗热涨落性。因此可以减小介质噪声，同时保持高的铁磁性。
所以，可以制造具有增强的记录和再现特性并且能够以高密度来记录和再现信息的垂直磁记录介质。
在垂直磁记录介质中，广泛地使用含有金属氧化物或半导体氧化物的材料。磁记录介质中所采用的在CoCr基合金中加入Pt可以增加各向异性磁场能。此外，所加入的氧化物相包围着磁性晶体颗粒，由此可以减小颗粒之间的交换相互作用，从而减小介质噪声。当第一垂直磁性层由这样的材料构成时，就可以保证得到记录层所需要的基本性能。当第三垂直磁性层由CoCrPtB基合金薄膜构成(已知这种薄膜在非颗粒薄膜中具有非常低的噪声)时，可以防止不希望看到的噪声的增加。第二垂直磁性层用来缓冲第一垂直磁性层和第三垂直磁性层之间的交换相互作用，要求它在磁性层中具有连续的外延晶体结构。所以，在具有Co基六角密堆积结构的Co基合金薄膜中，采用结晶性相当高的CoCr基合金薄膜，以便不损害垂直磁性层的整个晶体结构。
图4显示了本发明所述的垂直磁记录介质的第二实施例。在非磁性基底1和软磁性衬层2之间提供硬磁层10，在该硬磁层中，磁性各向异性实质上沿纵向取向。
硬磁层10优选由CoSm合金或CoCrPtX(X：从Pt、Ta、Zr、Nb、Cu、Re、Ni、Mn、Ge、Si、O、N、和B中选出来的一种或多种元素)构成。
硬磁层10的矫顽力Hc优选大于等于500 Oe(更优选为大于等于1000Oe)。
硬磁层10的厚度优选小于等于150nm(更优选为小于等于70nm)。当硬磁层10的厚度超过150nm时，对齐控制层3的平均表面粗糙度Ra会增加，这是不希望看到的。
硬磁层10的磁化方向优选通过与软磁性衬层2的交换耦合而与基底的径向对齐。于是，通过交换耦合软磁性层2中的磁化方向与所述径向对齐，并且用来进行写的磁场与该磁化方向垂直，由此，在记录和再现期间的交换耦合状态就更加稳定。于是可以防止噪声的产生，这是希望看到的。
通过提供硬磁层10，可以有效地防止在软磁性衬层2中形成巨磁畴。因此，可以防止由畴壁所引起的尖锐噪声的产生，从而充分地减小记录和再现期间的误差率。
为了调节硬磁层10中的对齐，可以在非磁性基底1和硬磁层10之间提供Cr合金材料或B2结构的材料。
可以通过下述过程来制造具有上述层结构的垂直磁记录介质。首先，在非磁性基底1上形成硬磁层10，然后通过例如溅射在硬磁层10上形成软磁性衬层2。随后，根据需要对软磁性衬层2的表面进行氧化。在所述衬层上，通过例如溅射形成对齐控制层3、中间层4、以及垂直磁性层5。随后，通过CVD、离子束方法、溅射、或类似的方法形成保护层6。最后，通过浸蘸、旋涂或类似的方法形成润滑层7。
硬磁层可以通过一种制造常规纵向各向异性介质的方法来形成。例如，可以制造一种玻璃基底/NiAl合金层/CrMo合金层/CoCr合金层/CoCrPtB合金层的层叠结构。对于已经具有了保护层的磁记录介质，在该记录介质的径向施加一个磁场，从而对硬磁层进行径向磁化。要施加的磁场的强度要使得硬磁层能充分达到磁性饱和。例如，磁场强度优选为大于等于790,000A/m(10,000Oe)。
[例子]
下面将通过例子来描述本发明的效果，不应该理解为本发明被限制到这些例子上。
(例1)
将玻璃基底(OHARA INC.出品，外径：2.5英寸)进行清洗，然后，将之放入DC磁控管溅射装置(C-3010，ANELVA出品)的薄膜形成腔内。将所述腔室抽真空到1×10-5Pa。使用由89Co4Zr7Nb(Co：89at％，Zr：4at％，Nb：7at％)所构成的靶，在基底温度小于等于100℃的情况下通过溅射在玻璃基底上形成软磁性衬层2(厚度：100nm)。
随后，使用由Pd构成的靶在软磁性衬层上形成对齐控制层3(厚度：6nm)。然后在这样形成的Pd层上顺序地使用由Ru构成的靶形成中间层4(厚度：20nm)、使用由CoCrPt-SiO2(SiO2(8mol)分散在CoCrPt合金(Co：74 at％，Cr：10 at％，Pt：16 at％)中)构成的靶形成第一垂直磁性层5(厚度：10nm)、使用由CoCr(Co：73at％，Cr：27at％)构成的靶形成第二垂直磁性层6(厚度：5nm)、使用由CoCrPtB(Cr：21at％，Pt：16at％，B：1at％)构成的溅射靶形成第三垂直磁性层7(厚度：4nm)。在上述溅射步骤中，使用Ar作为溅射气体来形成薄膜。形成第一垂直磁性层时的气体压强为10Pa，形成其它层时的气体压强为0.6Pa。随后，通过CVD在其上形成保护层6(厚度：5nm)，通过浸蘸的方法在保护层上形成全氟聚醚润滑层7，从而制备出一种垂直磁记录介质。
(例2)
除了在形成第一垂直磁性层5和第二垂直磁性层6之后使用由CoCrPtB(Cr：21at％，Pt：16at％，B：1at％)构成的溅射靶形成第三垂直磁性层(厚度：5nm)之外，重复例1中的步骤，从而制备出一种磁记录介质。
(例3和例4)
除了改变第一垂直磁性层和第二垂直磁性层的厚度外，重复例2中的步骤，从而制备出例3和例4中的磁记录介质。
(对照例1)
除了不形成第二垂直磁性层外，重复例1中的步骤，从而制备出对照例1中的磁记录介质。
(对照例2)
除了不形成第二垂直磁性层外，重复例2中的步骤，从而制备出对照例2中的磁记录介质。
(对照例3和对照例4)
制备对照例3和4中的磁记录介质，其中不形成第二垂直磁性层。其它条件与例3和4中所用的条件相同。
通过振动样品磁强计(vibrating sample magnetometer)，对例1到例4以及对照例1到对照例4中制备的磁记录介质的磁特性进行评估。
通过读写分析器RWA 1632(GUZIK出品)和旋转台S1701MP来测量记录和再现特性。由使用巨磁阻(GMR)元件作为读出部分的复合薄膜磁记录头来评估读写特性。在测量中，以500 kFCI的线性记录密度来进行记录。
表1显示了例1到例4和对照例1到对照例4中所用的条件以及结果。
表1
| 例1 | 例2 | 例3 | 例4 | 对照例1 | 对照例2 | 对照例3 | 对照例4 | |
| 第一垂直磁性层CoCrPt-SiO2 | 10nm | 10nm | 10nm | 10nm | 10nm | 10nm | 10nm | 10nm |
| 第二垂直磁性层CoCr | 5nm | 5nm | 6nm | 7nm | 无 | 无 | 无 | 无 |
| 第三垂直磁性层CoCrPtB | 4nm | 5nm | 6nm | 7nm | 无 | 5nm | 6nm | 7nm |
| Hc(Oe) | 3912 | 3937 | 4211 | 4497 | 5112 | 4539 | 4436 | 4332 |
| -Hn(Oe) | 2001 | 2066 | 2057 | 2220 | 1678 | 2130 | 2144 | 2111 |
| LF(mV) | 3.102 | 3.012 | 3.141 | 3.228 | 2.344 | 2.717 | 2.354 | 2.802 |
| SNR(dB) | 27.2 | 27.2 | 28.0 | 27.2 | 26.0 | 26.7 | 26.4 | 26.0 |
| OW(dB) | 47.6 | 48.7 | 47.0 | 45.2 | 29.0 | 27.0 | 20.8 | 28.0 |
如从表1所清楚看到的，记录和再现特性，特别是SNR和OW，相当程度上依赖于第二垂直磁性层的存在。这里所用的“SNR”是指在预定条件下进行的记录和再现期间所获得的输出/介质噪声之比。SNR值越高，记录介质的性能就越高。SNR通常用dB为单位来表示。“OW”是指初始频率成份的信号输出与覆写频率成份的信号输出之比(dB)，其中，再现信号是在以某个频率记录信息来覆盖以一个不同频率记录的信息之后获得的。OW值越高，记录介质的性能就越高。在垂直磁记录介质的情形中，当初始信号为较高的频率而覆写信号为较低的频率时，就实行了苛刻的记录条件。上述测量就是在上述条件下进行的。
(例5到8)
在例5到8中，每个样品的垂直磁性层5使用由CoCrPtCu-SiO2(SiO2(8mol)分散在CoCrPtCu合金(Co：70at％，Cr：10at％，Pt：16at％，Cu：4at％)中)构成的靶来制备。其它条件与例1到4中所使用的条件相同。以类似于例1到4中所采用的方式来评估这样制备的记录介质。结果示于表2。
表2
| 例5 | 例6 | 例7 | 例8 | |
| 第一垂直磁性层CoCrPtCu-SiO2 | 10nm | 10nm | 10nm | 10nm |
| 第二垂直磁性层CoCr | 5nm | 5nm | 6nm | 7nm |
| 第三垂直磁性层CoCrPtB | 4nm | 5nm | 6nm | 7nm |
| Hc(Oe) | 4032 | 4002 | 4189 | 4466 |
| -Hn(Oe) | 1997 | 2032 | 2044 | 2186 |
| LF(mV) | 3.002 | 2.999 | 3.044 | 3.134 |
| SNR(dB) | 27.5 | 27.1 | 28.2 | 27.5 |
| OW(dB) | 48.0 | 48.9 | 48.0 | 46.8 |
如由表2中清楚看到的，甚至在第一垂直磁性层中加入Cu时，也类似地获得了第二垂直磁性层的插入效果。
在例9到12的样品的制备中，使用由CoW(Co：50at％，W：50at％)、CrMo(Cr：80at％，Mo：20at％)和CoCrPtB(Co：64at％，Cr：21at％，Pt：16at％，B：1at％)构成的溅射靶在软磁性层下形成硬磁层(CoCrPtB/CrMo)。其它条件与例1到4中所用的条件相同。在上述样品中，硬磁层由基底上的按如下顺序的CoW(20nm)、CrMo(20nm)、和CoCrPtB(30nm)构成。
这些样品用类似于例1到4中的方式来评估。结果示于表3。
表3
| 例9 | 例10 | 例11 | 例12 | |
| 硬磁层 | CoCrPtB(30nm)/CrMo(20nm)/CoW(20nm) | CoCrPtB(30nm)/CrMo(20nm)/CoW(20nm) | CoCrPtB(30nm)/CrMo(20nm)/CoW(20nm) | CoCrPtB(30nm)/CrMo(20nm)/CoW(20nm) |
| 第一垂直磁性层CoCrPtCu-SiO2 | 10nm | 10nm | 10nm | 10nm |
| 第二垂直磁性层CoCr | 5nm | 5nm | 6nm | 7nm |
| 第三垂直磁性层CoCrPtB | 4nm | 5nm | 6nm | 7nm |
| Hc(Oe) | 4133 | 4111 | 4221 | 4478 |
| -Hn(Oe) | 2045 | 2099 | 2122 | 2155 |
| LF(mV) | 3.100 | 3.043 | 3.054 | 3.045 |
| SNR(dB) | 27.4 | 27.0 | 28.4 | 27.2 |
| OW(dB) | 47.9 | 48.0 | 46.9 | 47.1 |
从表3中清楚看到，在软磁层下形成硬磁层不会大大地影响本发明的效果。
(例13到16)
除了垂直磁性层2中的Cr含量改变为15at％、20at％、37at％和40at％之外，进行例2中的步骤，从而分别得到例13到16的样品。这些样品采用类似于例1和对照例1中的方式进行评估。结果示于表4中。
表4
| 例13 | 例14 | 例1 | 例15 | 例16 | 对照例1 | |
| 第一垂直磁性层CoCrPt-SiO2 | 10nm | 10nm | 10nm | 10nm | 10nm | 10nm |
| 第二垂直磁性层CoCr | Cr15at％5nm | Cr20at％5nm | Cr27at％5nm | Cr37at％5nm | Cr40at％5nm | 无 |
| Hc(Oe) | 4397 | 4427 | 4545 | 4554 | 4600 | 5112 |
| -Hn(Oe) | 1998 | 2054 | 2176 | 2298 | 2302 | 1678 |
| LF(mV) | 3.322 | 3.111 | 3.102 | 3.011 | 3.132 | 2.344 |
| SNR(dB) | 25.3 | 26.2 | 27.2 | 26.0 | 25.5 | 26.0 |
| OW(dB) | 41.2 | 43.3 | 47.6 | 40.3 | 40.4 | 29.0 |
从表4中清楚看到，当第二垂直磁性层的Cr含量为20at％到37at％时，记录和再现特性得到了增强。
(例17到20)
除了在形成第一垂直磁性层期间改变溅射气体压强之外，重复例2中的步骤，从而制备出例17到20的样品。这些样品采用类似于例1中的方式进行评估。这些例子中在形成第一垂直磁性层期间所使用的溅射气体压强以及评估结果示于表5。
表5
| 例17 | 例18 | 例1 | 例19 | 例20 | 对照例1 | |
| 第一垂直磁性层CoCrPt-SiO2 | 10nm3Pa | 10nm5Pa | 10nm10Pa | 10nm20Pa | 10nm25Pa | 10nm10Pa |
| 第二垂直磁性层CoCr | 5nm | 5nm | 5nm | 5nm | 5nm | 无 |
| Hc(Oe) | 4123 | 4346 | 4545 | 4555 | 4478 | 5112 |
| -Hn(Oe) | 1954 | 2034 | 2176 | 2187 | 2170 | 1678 |
| LF(mV) | 3.002 | 3.043 | 3.102 | 3.103 | 3.100 | 2.344 |
| SNR(dB) | 24.6 | 26.1 | 27.2 | 27.2 | 24.6 | 26.0 |
| OW(dB) | 46.3 | 46.3 | 47.6 | 47.0 | 44.0 | 29.0 |
从表5中清楚看到，形成第一垂直磁性层期间的溅射气体压强约为5Pa到20Pa。
(例21到24)
除了在形成第二垂直磁性层期间改变溅射气体压强之外，重复例2中的步骤，从而制备出例21到24的样品。这些样品采用类似于例1中的方式进行评估。这些例子中在形成第二垂直磁性层期间所使用的溅射气体压强以及评估结果示于表6。
表6
| 例21 | 例22 | 例1 | 例23 | 例24 | 对照例1 | |
| 第一垂直磁性层CoCrPt-SiO2 | 10nm | 10nm | 10nm | 10nm | 10nm | 10nm |
| 第二垂直磁性层CoCr | 5nm0.1Pa | 5nm0.3Pa | 5nm0.6Pa | 5nm1.5Pa | 5nm5Pa | 无 |
| Hc(Oe) | 4343 | 4409 | 4545 | 4599 | 4032 | 5112 |
| -Hn(Oe) | 2000 | 2056 | 2176 | 2199 | 1977 | 1678 |
| LF(mV) | 2.978 | 3.087 | 3.102 | 3.243 | 3.331 | 2.344 |
| SNR(dB) | 25.9 | 26.8 | 27.2 | 26.4 | 24.5 | 26.0 |
| OW(dB) | 48.0 | 48.0 | 47.6 | 47.0 | 48.7 | 29.0 |
从表6中清楚看到，形成第二垂直磁性层期间的溅射气体压强约为0.1Pa到1.5Pa。
(例25和26)
除了第一垂直磁性层中的Cr含量改变为4at％和30at％之外，重复例2中的步骤，从而得到例25到26的样品。对例2、25和26中的样品的磁性特性和读写特性进行比较。表7显示了这些结果。
表7
| 例2 | 例25 | 例26 | |
| 第一垂直磁性层CoCrPt-SiO2 | 10nmCr10at％ | 10nmCr4at％ | 10nmCr29at％ |
| 第二垂直磁性层CoCr | 5nm | 5nm | 5nm |
| 第三垂直磁性层CoCrPtB | 5nm | 5nm | 5nm |
| Hc(Oe) | 3937 | 2454 | 3021 |
| -Hn(Oe) | 2066 | 1201 | 1332 |
| LF(mV) | 3.012 | 2.648 | 2.989 |
| SNR(dB) | 27.2 | 23.3 | 24.1 |
| OW(dB) | 48.7 | 50.3 | 51.3 |
从表7中清楚看到，当第一垂直磁性层中的Cr含量为4at％和29at％时，静磁特性和读写特性受到损害。
(例27和28)
除了第三垂直磁性层中的Cr含量改变为17at％和30at％之外，重复例2中的步骤，从而得到例27到28的样品。对例2、27和28中的样品的磁性特性和读写特性进行比较。表8显示了这些结果。
表8
| 例2 | 例27 | 例28 | |
| 第一垂直磁性层CoCrPt-SiO2 | 10nm | 10nm | 10nm |
| 第二垂直磁性层CoCr | 5nm | 5nm | 5nm |
| 第三垂直磁性层CoCrPtB | 5nmCr21at％ | 5nmCr17at％ | 5nmCr29at％ |
| Hc(Oe) | 3937 | 4001 | 4109 |
| -Hn(Oe) | 2066 | 2111 | 2211 |
| LF(mV) | 3.012 | 3.110 | 3.132 |
| SNR(dB) | 27.2 | 24.4 | 25.9 |
| OW(dB) | 48.7 | 47.7 | 47.6 |
从表8中清楚看到，当第三垂直磁性层中的Cr含量为17at％和29at％时，在各个特性中，读写特性受到损害。
工业实用性
本发明提供了一种垂直磁记录介质，它至少包括：
非磁性基底、以及在所述基底上的对齐控制层(用来使紧接其上设置的层中的晶体取向对齐)、垂直磁性层(其中，易磁化轴沿着实质上是基底的法向取向)、以及保护层，其特征在于，所述垂直磁性层包含Co作为主要组分，由第一垂直磁性层(主要由至少包含Cr、Pt的材料和一种金属氧化物或半导体氧化物构成)、第二垂直磁性层(主要由CoCr合金构成)、和第三垂直磁性层(主要由CoCrPtB基合金构成)至少这三层构成，这三层磁性层在所述基底上按所述顺序层叠。
采用所述磁记录介质，第一垂直磁性层与第三垂直磁性层之间的磁性耦合被第二垂直磁性层所弱化，同时保持了出色的抗热涨落性。因此可以减小介质噪声，同时保持高的铁磁性。
所以，可以制造具有增强的记录和再现特性并且能够以高密度来记录和再现信息的垂直磁记录介质。
Claims (16)
1.一种垂直磁记录介质，包括：
非磁性基底；
在所述基底上的对齐控制层，用来使紧接其上设置的层中的晶体取向对齐；
垂直磁性层，其中，易磁化轴沿着实质上是基底的法向取向；以及
保护层，
其中，所述垂直磁性层包含Co作为主要组分，并且包括
第一垂直磁性层，主要由至少包含Cr、Pt的材料和一种金属氧化物或半导体氧化物构成，
第二垂直磁性层，主要由CoCr合金构成，以及
第三垂直磁性层，主要由CoCrPtB基合金构成，这三层磁性层按上述顺序层叠在所述基底上。
2.根据权利要求1所述的垂直磁记录介质，其中，所述第一垂直磁性层为颗粒层，而所述第二垂直磁性层和所述第三垂直磁性层都是非颗粒层。
3.根据权利要求1所述的垂直磁记录介质，其中，形成所述第二垂直磁性层的CoCr合金的Cr含量为20at％到37at％。
4.根据权利要求1所述的垂直磁记录介质，其中，所述第一垂直磁性层是由Cr含量为5at％到28at％和Pt含量为10at％到20at％的材料构成。
5.根据权利要求1所述的垂直磁记录介质，其中，所述第三垂直磁性层是由Cr含量为18at％到28at％和Pt含量为10at％到20at％的材料构成。
6.根据权利要求1所述的垂直磁记录介质，其中，所述第一垂直磁性层是由含有从B、Ta、和Cu中选出来的总含量小于等于8at％的至少一种元素的材料构成。
7.根据权利要求1所述的垂直磁记录介质，其中，所述第二垂直磁性层包含从Ta、Pt、B和Cu中选出来的至少一种元素，并且Cr和这些元素的总量为20 at％到37at％。
8.根据权利要求1所述的垂直磁记录介质，其中，所述第三垂直磁性层包含从B、Nd、Ta、和Cu中选出来的至少一种元素，并且Cr、Pt和这些元素的总量小于等于40at％。
9.根据权利要求1所述的垂直磁记录介质，还包括介于所述非磁性基底和所述对齐控制层之间由软磁性材料构成的软磁性衬层。
10.根据权利要求9所述的垂直磁记录介质，还包括介于所述非磁性基底和所述软磁性衬层之间的硬磁层，其磁性各向异性基本上沿着纵向取向。
11.根据权利要求10所述的垂直磁记录介质，其中，所述硬磁层包含CoSm合金或CoCrPtX(X：从Pt、Ta、Zr、Nb、Cu、Re、Ni、Mn、Ge、Si、O、N、和B中选出来的一种或多种元素)，具有500 Oe(39.5kA/m)或更大的矫顽力，并且其磁化方向沿着所述基底的径向对齐。
12.根据权利要求1所述的垂直磁记录介质，其中，在使用5到20Pa溅射气体压强的薄膜形成步骤中形成所述第一垂直磁性层。
13.根据权利要求1所述的垂直磁记录介质，其中，在使用0.1到1.5Pa溅射气体压强的薄膜形成步骤中形成所述第二垂直磁性层和所述第三垂直磁性层。
14.一种磁记录和再现装置，包括垂直磁记录介质以及用来在所述垂直磁记录介质上记录信息和再现信息的磁头，其中，所述垂直磁记录介质为权利要求1所述的垂直磁记录介质。
15.一种垂直磁记录介质的制造方法，所述垂直磁记录介质包括：
非磁性基底；
在所述基底上的对齐控制层，用来使紧接其上设置的层中的晶体取向对齐；
垂直磁性层，其中，易磁化轴沿着实质上是基底的法向取向；以及
保护层，
其中，所述垂直磁性层包含Co作为主要组分，并且包括
第一垂直磁性层，主要由至少包含Cr、Pt的材料和一种金属氧化物或半导体氧化物构成，
第二垂直磁性层，主要由CoCr合金构成，以及
第三垂直磁性层，主要由CoCrPtB基合金构成，这三层磁性层按上述顺序层叠在所述基底上，
其中，
在使用5到20 Pa溅射气体压强的薄膜形成步骤中形成所述第一垂直磁性层。
16.根据权利要求15所述的垂直磁记录介质的制造方法，其中，在使用0.1到1.5 Pa溅射气体压强的薄膜形成步骤中形成所述第二垂直磁性层和所述第三垂直磁性层。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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