CN101246698B - 具有交换弹簧结构的垂直磁记录介质和记录系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种垂直磁记录系统，采用了交换弹簧型垂直磁记录介质。所述介质具有包括下部介质层(ML)和位于所述ML之上的多层交换弹簧层(ESL)的记录层(RL)。高各向异性场(高Hk)下部ML和多层ESL跨越耦合层交换耦合。多层ESL具有至少两个通过耦合层分隔的ESL，每一ESL的Hk明显小于ML的Hk。具有多层ESL的交换弹簧结构利用了这样的事实，即，写入场幅度和写入场梯度作为与写入极的距离的函数而变化。可以使每一ESL的厚度和Hk值独立变化，以优化介质的总体记录性能。
Description
技术领域
本发明总体上涉及垂直磁记录介质，例如，磁记录硬盘驱动器内采用的磁盘，更具体而言，涉及具有带有多个交换弹簧层的交换弹簧结构(exchange-spring structure)的介质。
背景技术
将所记录的位以通常垂直的取向或离面取向(即不平行于盘衬底和记录层的表面)存储在基本平坦的记录层内的垂直磁记录介质是有前景的实现磁记录硬盘驱动器中的超高记录密度的途径。一种常见类型的垂直磁记录系统是采用“双层”介质的系统。图1示出了这种类型的系统，其具有单写入极型记录头。所述双层介质包括垂直磁数据记录层(RL)，其位于形成于衬底上的“软”或较低矫顽力磁导衬层(SUL)上。
一种用于RL的材料是诸如CoPtCr合金的粒状铁磁钴合金，其具有c轴取向一般垂直于所述RL的六角密堆积(hcp)晶体结构。所述粒状钴合金RL还应当具有良好隔离的细粒结构，以产生高矫顽力介质，并降低作为导致高固有介质噪声的因素的粒间交换耦合。可以通过添加氧化物，包括Si、Ta、Ti、Nb、Cr、V和B的氧化物，实现钴合金RL中的晶粒分离(grainsegregation)的增强。这些氧化物倾向于离析至晶粒边界，并连同钴合金的元素一起形成非磁粒间材料(intergranular material)。
SUL起着通量返回路径的作用，其用于使来自写入极的场抵达记录头的返回极。在图1中，示出了具有垂直记录或磁化区的RL，相邻区域具有相反的磁化方向，如箭头所示。相邻的具有相反指向的磁化区之间的磁转变可以由读取元件或读取头探测作为记录位。
图2是现有技术垂直磁记录盘的截面的示意图，其示出了作用于记录层RL上的写入场H。所述磁盘还包括硬盘衬底，其为接下来淀积的层提供了基本平坦的表面。形成于所述衬底的表面上的基本平坦的层还包括用于SUL的生长的种子层或开始层(OL)、用于中断SUL的磁导膜和RL之间的磁交换耦合并促进RL的外延生长的交换中断层(EBL)以及保护外涂层(OC)。如图2所示，RL位于“表观(apparent)”记录头(ARH)的间隙内，与纵向或平面内记录相比，这样能够容许明显更高的写入场。ARH包括位于磁盘之上的作为真实写入头(RWH)的写入极(图1)和位于RL之下的次级写入极(SWP)。SWP受到SUL的促进，SUL通过EBL与RL去耦，并在写入过程中生成RWH的磁镜像。这有效地将RL带进ARH的间隙内，并且允许在RL内具有大写入场H。但是，这一几何结构还将导致RL内的写入场H的取向几乎与衬底的表面和RL的表面正交，即沿着RL晶粒的垂直易轴，如带有易轴2的典型晶粒1所示。写入场H和RL易轴几乎平行对准的缺点在于，必须具备较高的写入场使磁化逆转，这是因为对晶粒磁化施加了最小的转矩。而且，写入场/易轴对准增加了RL晶粒的磁化反转时间，如M.Benakli等人所述，IEEE Trans.MAG 37，1564(2001)。
有人提出将尾屏蔽件应用于写入极，从而使写入场相对于介质各向异性轴倾斜，从而使RL中的磁化反转更容易。尾屏蔽件的优点还在于获得高密度记录所需的提高的写入场梯度。但是，采用尾屏蔽件的代价是降低了能够实现的有效写入场的幅度。
为了解决写入场/易轴对准的问题，有人在理论上提出了“倾斜”介质，如K.Z.Gao等人所述，IEEE Trans.MAG 39，704(2003)，其中，RL的易轴相对于表面法线以大约45度的角倾斜，由此能够以较低的电场完成磁化反转且不增加反转时间。尽管没有已知的制造工艺制造具有倾斜易轴的高质量的记录介质，但是有人提出采用与常规介质制造技术兼容的介质结构实现仿效倾斜介质的磁行为特性。在一项技术中，所述垂直记录介质是由具有充分不同的各向异性场(Hk)的两个铁磁交换耦合磁层构成的复合介质。(具有单轴磁各向异性Ku的铁磁层的各向异性场Hk是沿易轴需要施加的来切换磁化方向的磁场。)这一复合介质的磁模拟表明，在存在均匀的写入场H的情况下，较低Hk层的磁化将首先旋转并辅助较高Hk层的磁化的反转。R.H.Victora等人的“Composite Media for Perpendicular Magnetic Recording”，IEEETrans MAG 41(2)，537-542，Feb 2005以及J.P.Wang等人的“Composite media(dynamic tilted media)for magnetic recording”，Appl.Phys.Lett.86(14)Art.No.142504，Apr 42005描述了这一有时被称为“交换弹簧”的性能行为和各种类型的复合介质。
2006年8月10日作为US 2006/0177704A1公开的并且转让给了与本申请相同的受让人的待决申请11/231516描述了一种交换弹簧垂直磁记录介质，该介质具有跨越耦合层交换耦合至上部低Hk磁层(有时称为“交换弹簧”层)的下部高Hk磁层(有时称为“介质”层)。
交换弹簧介质的记录性能由交换弹簧层提供的横向和竖直交换强度、磁矩、层厚度、交换弹簧层的各向异性场和介质层的属性确定。交换弹簧层用于几个目的。交换弹簧效应降低了切换RL所必需的写入场，并且还起着通过控制横向交换而降低系统内的噪声的机构的作用。但是，难以通过独立地控制这些参数而实现预期的记录性能。
我们所需要的是一种改进的交换弹簧型垂直磁记录介质，其能够对可写性、噪声特性、热稳定性和分辨率等各种参数进行更好的控制，以实现具有所需记录性能的介质。
发明内容
本发明涉及具有多层交换弹簧层(ESL)的交换弹簧型垂直磁记录介质和结合了所述介质的记录系统。所述记录层(RL)包括高Hk下部介质层(ML)和多层交换弹簧层(ESL)，其中，所述ML和所述多层ESL跨越耦合层交换耦合。所述ESL包括至少两个通过耦合层分隔的交换弹簧层，每一ESL的Hk明显小于ML的Hk。
具有多层ESL的交换弹簧结构利用了这样的事实，即，写入场幅度和写入场梯度作为与写入极的距离的函数而变化。可以使每一ESL的厚度、横向交换和Hk值独立变化，以优化介质的总体记录性能。在具有两层ESL的介质的一个例子中，上部ESL具有比下部ESL高的Hk，从而导致了隔离转变的宽度的降低(降低的T50)。在另一个例子中，上部ESL具有比下部ESL低的Hk，其允许上部ESL在暴露至写入场时更加容易地旋转，并生成更大的转矩来辅助下部ESL和ML的磁化的反转。
为了更加充分地理解本发明的实质和优点，可以结合附图参考下述详细说明。
附图说明
图1是现有技术垂直磁记录系统的示意图。
图2是现有技术垂直磁记录盘的截面的示意图，其示出了作用于记录层(RL)上的写入场H。
图3A是具有由两个铁磁交换耦合磁层(MAG1和MAG2)构成的交换弹簧记录层(RL)的现有技术垂直磁记录盘的截面的示意图。
图3B是具有由两个通过耦合层(CL)分隔的磁层(MAG1和MAG2)构成的交换弹簧记录层(RL)的垂直磁记录盘的截面的示意图，其中场H1和H2分别作用于MAG1和MAG2上。
图4是根据本发明的垂直磁记录盘的截面的示意图。
具体实施方式
图3A是具有由两个铁磁交换耦合磁层(MAG1和MAG2)构成的交换弹簧记录层(RL)的根据现有技术的垂直磁记录盘的截面的示意图。MAG1有时被称为交换弹簧层，MAG2有时被称为介质层，它们中的每者具有垂直磁各向异性。但是，MAG1和MAG2具有不同的磁特性，因而它们对所施加的写入场的响应也不同。例如，MAG1和MAG2之一可以是较软的(低Hk)，另一个是较硬的(高Hk)。软层内的磁晶粒可以相互交换去耦，这意味着在软层内具有非常低的粒间交换耦合。借助MAG1和MAG2中的晶粒之间的适当的层间交换耦合，软晶粒将首先在所施加的写入场下发生旋转，同时向硬晶粒提供交换场，以模仿它们的易轴的有效倾斜，由此辅助硬层中的晶粒的磁化反转。在图3A的现有技术磁盘中，两个磁层MAG1和MAG2接触且在不具有中间耦合层的情况下直接交换耦合。
图3B示出了上文引用的未决申请11/231516中描述的交换弹簧介质，其中，在MAG1和MAG2之间具有耦合层(CL)。该复合RL具有至少两个通过CL分隔的交换耦合磁层(MAG1和MAG2)，每一交换耦合磁层一般具有垂直磁各向异性。交换弹簧层(MAG2)具有比介质层MAG1低的Hk。CL在磁层之间提供了适当的铁磁耦合强度。如图3B的放大图所示，MAG2中的典型晶粒10具有沿易轴12的大体垂直的或离面磁化，并且受到写入场H2的作用。位于MAG2晶粒10之下的MAG1内的典型晶粒20也具有沿易轴22的垂直磁化，并且受到小于H2的写入场H1的作用，这是因为MAG1比MAG2离写入头更远。在存在所施加的写入场H2的情况下，具有较低Hk的MAG2将首先旋转，并且通过向具有较高Hk的MAG1上施加磁转矩而起着写入辅助层的作用，其有助于反转MAG1的磁化。在MAG1和MAG2的磁化的该非一致反转(non-coherent reversal)中，MAG2响应于写入场改变了其磁化取向，并且又放大了施加在MAG1上的“转矩”或反转场，从而使MAG1响应于较弱的写入场而改变其磁化方向。
在图4的截面图中示出了根据本发明的交换弹簧型垂直磁记录介质。所述记录层(RL)包括交换弹簧结构中作为介质层(ML)的高Hk下层MAG1和多层交换弹簧层(ESL)，其中，ML和ESL跨越耦合层CL1交换耦合。ESL包括至少两个通过耦合层(CL2)分隔的交换弹簧层(ESL1和ESL2)，ESL1和ESL2中的每者具有充分小于MAG1的Hk的Hk。
现在将说明图4中所示的介质的代表性磁盘结构。硬盘衬底可以是任何商业可得的玻璃衬底，但也可以是具有NiP表面涂层的常规铝合金，或者诸如硅、硅碱钙石或碳化硅的备选衬底。
用于SUL的生长的粘附层或OL可以是厚度大约为1-10nm的AlTi合金或者类似材料。SUL可以由诸如CoNiFe、FeCoB、CoCuFe、NiFe、FeAlSi、FeTaN、FeN、FeTaC、CoTaZr、CoFeTaZr、CoFeB和CoZrNb的磁导材料形成。所述SUL还可以是通过诸如Al或CoCr导电膜的非磁膜分隔的多个软磁膜形成的层叠或多层SUL。所述SUL还可以是由通过作为引起反铁磁耦合的媒介的层间膜分离的多个软磁膜形成的层叠或多层SUL，所述层间膜可以是Ru、Ir或Cr或者其合金。
EBL位于SUL的顶部。其起着中断SUL的导磁膜和RL之间的磁交换耦合的作用，并且还起着促进RL的外延生长的作用。所述EBL可以是不必要的，但是如果采用EBL，其可以是非磁钛(Ti)层；诸如Si、Ge和SiGe的非导电材料；诸如Cr、Ru、W、Zr、Nb、Mo、V和Al的金属；诸如非晶CrTi和NiP的金属合金；诸如CNx、CHx和C的无定形碳；或者从Si、Al、Zr、Ti和B构成的集合中选出的元素的氧化物、氮化物或碳化物。如果采用了EBL，那么可以在淀积EBL之前在SUL的顶部采用种子层。例如，如果采用Ru作为EBL，那么可以在SUL的顶部淀积1-5nm厚的NiFe或NiW种子层，并继之以5-30nm厚的Ru EBL。
MAG1、ESL1和ESL2层中的每者可以由任何表现出了垂直磁各向异性的已知非晶材料或晶体材料和结构形成。因而，MAG1、ESL1和ESL2中的一个或多个可以是由诸如CoPt或CoPtCr合金的粒状多晶钴合金构成的层，所述合金具有诸如Si、Ta、Ti、Nb、Cr、V和B的氧化物的适当分离体(segregant)。而且，MAG1、ESL1和ESL2中的一个或多个可以由含有诸如上述材料的适当分离体的具有垂直磁各向异性的多层构成，例如Co/Pt、Co/Pd、Fe/Pt和Fe/Pd多层。但是，ESL1和ESL2中的每者具有充分低于MAG1的各向异性场(Hk)的Hk，以确保它们对所施加的写入场做出不同的响应，由此表现出提高可写性的交换弹簧特性。充分低的Hk意味着ESL1和ESL各自的Hk值都应当低于MAG1的Hk值的大约70％。例如，如果MAG1、ESL1和ESL2中的每者由粒状CoPtCr合金形成，那么所述磁层中的任何一个的Hk值都能够分别通过提高或降低Pt的浓度而增大或减小。
由于CL(CL1和CL2)位于磁层之下，因而它们应当能够在调节磁层之间的足够水平的铁磁交换耦合的同时支持磁层的生长。例如，六角密堆积(hcp)材料就是很好的选择，其能够调节弱铁磁耦合，并且能够为磁层的生长提供良好的模板。由于CL必须能实现适当的耦合强度，因而它们应当是非磁的或者弱铁磁的。因而，CL可以由具有充分低的Co含量(＜大约65原子百分数)的RuCo和RuCoCr合金、或者具有高Cr和/或B含量(Cr+B＞大约30原子百分数)的CoCr和CoCrB合金形成。可以向这些合金添加Si的氧化物或者Ta、Ti、Nb、Cr、V和B的氧化物等其他氧化物。所述CL可也以由诸如Pt或Pd或者基于Pt或Pd的合金的面心立方(fcc)材料形成，因为这些材料能够实现磁层之间的可调强度的铁磁耦合(即，它们通过提高厚度而降低耦合)，并且它们与介质生长兼容。此外，可以通过控制合金成分，尤其是在ESL和MAG层之间的边界处控制分离体在ESL或MAG层中的比值而实现CL的作用。还可以通过控制淀积条件从而控制边界处的一个或两个层的生长而实现对层间耦合的控制。
根据用于CL的材料的选择，更具体而言，根据CL中的钴(Co)的浓度，CL可以具有小于2.0nm的厚度，优选具有大约0.2nm到1.5nm之间的厚度。由于Co具有高磁性，因而可以通过增厚CL补偿CL中的较高的Co浓度，从而实现MAG1、ESL1和ESL2之间的最佳的层间交换耦合。可以部分地通过调整CL的材料和厚度来优化MAG1、ESL1和ESL2之间的层间交换耦合。CL所提供的耦合强度应当足以对切换场(以及切换场分布)起到显著的作用，但是其还应当小到不会将MAG1、ESL1和ESL2层严格地耦合到一起。
形成于RL的顶部的OC可以是非晶“类金刚石”碳膜或者诸如氮化硅的其他已知的保护外涂层。
已经通过微磁建模对根据本发明的介质的改善的记录特性进行了证实。将具有Hk＝14kOe的12nm的MAG1、Hk＝5kOe的4nm的ESL1和Hk＝7kOe的2nm的ESL2的测试结构(类似于图4所示)与具有Hk＝14kOe的12nm的MAG1和Hk＝5kOe的8nm的ESL(MAG2)的参考结构(类似于图3B所示)进行比较。计算了关键记录性能参数：抖动(jitter)(测量为读回电压的零交叉(zero crossing)的标准偏差的位转变定位误差)和T50(测量为信号的+50％点和-50％点之间的距离的隔离转变的宽度)。所述测试结构的抖动为1.8nm，而所述参考结构的抖动则为2.2nm。所述测试结构的T50为25.4nm，而所述参考结构的T50则为26.0nm。这一例子表明，测试结构中的多层ESL的总厚度(6nm)小于参考结构中的ESL的厚度(8nm)能够获得提高的记录性能。
具有根据本发明的多层ESL的交换弹簧结构允许改变每一ESL的厚度和Hk值以优化介质的总体记录性能。上述测试结构是这样一个例子：上部ESL(ESL2)具有比下部ESL(ESL1)更高的Hk，从而导致了提高的T50值。与ESL2的Hk值与ESL1的Hk值相同的情况相比，这要求写入头提供更大的场来切换ESL2的磁化，但是与ESL1相比，ESL2更加接近写入头，因而受到更大的磁头场的作用。作为另一个例子，ESL2可以具有比ESL1更低的Hk，例如与5kOe相比较的3kOe。这将使ESL2在暴露至磁头场时能够更容易地旋转，并生成更大的转矩来辅助ESL1和MAG1的磁化的反转。例如，这将允许介质层(MAG1)具有更大的Hk值。
尽管对本发明进行图示和文字说明的过程中所借助的RL具有仅由两个磁层(ESL1和ESL2)和一个耦合层构成的ESL，但是RL可以在ESL中具有三个或更多的磁层，并具有所需的额外的CL从而在ESL的相邻磁层之间调节最佳水平的交换耦合。
尽管已经参考优选实施例对本发明进行了具体的图示和文字描述，但是本领域技术人员应当理解，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以做出各种形式和细节上的改变。因此，应当将所公开的本发明仅视为说明性的，其范围仅由权利要求界定。
Claims (20)
1.一种垂直磁记录介质，包括：
衬底；
位于所述衬底上并且具有离面磁化易轴的第一铁磁层；
具有离面磁化易轴的第二铁磁层，所述第二铁磁层的各向异性场小于所述第一铁磁层的各向异性场的70％；
位于所述第一和第二铁磁层之间并且允许所述第一铁磁层与所述第二铁磁层的铁磁耦合的第一耦合层；
具有离面磁化易轴的第三铁磁层，所述第三铁磁层的各向异性场小于所述第一铁磁层的各向异性场的70％；以及
位于所述第二和第三铁磁层之间并且允许所述第二铁磁层与所述第三铁磁层的铁磁耦合的第二耦合层。
2.根据权利要求1所述的垂直磁记录介质，其中，所述第三铁磁层的各向异性场大于所述第二铁磁层的各向异性场。
3.根据权利要求1所述的垂直磁记录介质，其中，所述第三铁磁层的厚度小于所述第二铁磁层的厚度。
4.根据权利要求1所述的垂直磁记录介质，其中，所述衬底具有基本平坦的表面，并且其中，所述第一、第二和第三铁磁层中的每者是其c轴取向大致垂直于所述衬底表面的六角密堆积材料，且所述第一和第二耦合层中的每者是其c轴取向大致垂直于所述衬底表面的六角密堆积材料。
5.根据权利要求1所述的垂直磁记录介质，其中，所述第一和第二耦合层中的至少一个由选自下述材料构成集合中的材料形成：a)具有低于65原子百分数的Co的RuCo合金，b)具有低于65原子百分数的Co的RuCoCr合金，以及c)由Co以及Cr和B中的一者或两者构成并且Cr和B的组合含量大于30原子百分数的合金。
6.根据权利要求5所述的垂直磁记录介质，其中，所述至少一个耦合层还包括从Si、Ta、Ti、Nb、Cr、V和B构成的集合中选择的一种或多种元素的一种或多种氧化物。
7.根据权利要求1所述的垂直磁记录介质，其中，所述第一和第二耦合层中的至少一个包括选自由Pt、Pd、基于Pt的合金和基于Pd的合金构成的集合的材料。
8.根据权利要求1所述的垂直磁记录介质，还包括位于所述衬底上的由磁导材料构成的衬层以及位于所述衬层和所述第一铁磁层之间的交换中断层以用于防止所述衬层和所述第一铁磁层之间的磁交换耦合。
9.根据权利要求1所述的垂直磁记录介质，其中，所述第一、第二和第三铁磁层中的每者为粒状多晶钴合金。
10.根据权利要求9所述的垂直磁记录介质，其中，所述第一、第二和第三铁磁层中的至少一个还包括Si、Ta、Ti、Nb、Cr、V和B中的一种或多种元素的氧化物。
11.根据权利要求1所述的垂直磁记录介质，其中，所述第一、第二和第三铁磁层中的至少一个是选自由Co/Pt、Co/Pd、Fe/Pt和Fe/Pd多层构成的集合中的多层。
12.一种垂直磁记录盘，包括：
具有基本平坦表面的衬底；
位于所述衬底表面上的由磁导材料构成的衬层；
位于所述衬层上的并且具有离面磁化易轴的由粒状多晶钴合金构成的第一铁磁层；
具有离面磁化易轴的由粒状多晶钴合金构成的第二铁磁层，所述第二铁磁层的各向异性场小于所述第一铁磁层的各向异性场的70％；
位于所述第一和第二铁磁层之间并且允许所述第一铁磁层与所述第二铁磁层的铁磁耦合的第一耦合层；
具有离面磁化易轴的由粒状多晶钴合金构成的第三铁磁层，所述第三铁磁层的各向异性场小于所述第一铁磁层的各向异性场的70％；以及
位于所述第二和第三铁磁层之间并且允许所述第二铁磁层与所述第三铁磁层的铁磁耦合的第二耦合层。
13.根据权利要求12所述的垂直磁记录盘，其中，所述第三铁磁层的各向异性场大于所述第二铁磁层的各向异性场。
14.根据权利要求12所述的垂直磁记录盘，其中，所述第三铁磁层的厚度小于所述第二铁磁层的厚度。
15.根据权利要求12所述的垂直磁记录盘，其中，所述第一和第二耦合层中的至少一个由选自下述材料构成集合中的材料形成：a)具有低于65原子百分数的Co的RuCo合金，b)具有低于65原子百分数的Co的RuCoCr合金，以及c)由Co以及Cr和B中的一者或两者构成并且Cr和B的组合含量大于30原子百分数的合金。
16.根据权利要求15所述的垂直磁记录盘，其中，所述至少一个耦合层还包括选自由Si、Ta、Ti、Nb、Cr、V和B构成的集合中的一种或多种元素的一种或多种氧化物。
17.根据权利要求12所述的垂直磁记录盘，其中，所述第一和第二耦合层中的至少一个包括选自由Pt、Pd、基于Pt的合金和基于Pd的合金构成的集合中的材料。
18.根据权利要求12所述的垂直磁记录盘，还包括位于所述衬层和所述第一铁磁层之间的交换中断层以用于防止所述衬层和所述第一铁磁层之间的磁交换耦合。
19.根据权利要求12所述的垂直磁记录盘，其中，所述第一、第二和第三铁磁层中的至少一个还包括Si、Ta、Ti、Nb、Cr、V和B中的一种或多种元素的氧化物。
20.一种垂直磁记录系统，包括：
根据权利要求12所述的垂直磁记录盘；
用于使所述垂直磁记录盘的铁磁耦合的第一、第二和第三铁磁层中的区域磁化的写入头；以及
用于探测被磁化的所述区域之间的转变的读出头。
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| WO2008149812A1 (ja) * | 2007-05-30 | 2008-12-11 | Hoya Corporation | 垂直磁気記録媒体および垂直磁気記録媒体の製造方法 |
| JP4772015B2 (ja) * | 2007-09-06 | 2011-09-14 | 昭和電工株式会社 | 磁気記録媒体および磁気記録再生装置 |
| JP2009070540A (ja) * | 2007-09-12 | 2009-04-02 | Samsung Electronics Co Ltd | 垂直磁気記録媒体及びその製造方法 |
| WO2009044811A1 (ja) * | 2007-10-03 | 2009-04-09 | Showa Denko K.K. | 垂直磁気記録媒体の製造方法および磁気記録再生装置 |
| KR101196732B1 (ko) * | 2008-02-01 | 2012-11-07 | 시게이트 테크놀로지 엘엘씨 | 수직자기 기록매체 |
| US20090237835A1 (en) * | 2008-03-20 | 2009-09-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Switching field controlled (SFC) media using anti-ferromagnetic thin layer in magnetic recording |
| US8685547B2 (en) * | 2009-02-19 | 2014-04-01 | Seagate Technology Llc | Magnetic recording media with enhanced writability and thermal stability |
| US8163405B2 (en) * | 2009-03-27 | 2012-04-24 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | System, method and apparatus for multiple anisotropy layered magnetic structures for controlling reversal mechanism and tightening of switching field distribution in bit patterned media |
| US20110003175A1 (en) * | 2009-07-02 | 2011-01-06 | Seagate Technology Llc | Composite perpendicular media with graded anisotropy layers and exchange break layers |
| WO2011034499A1 (en) * | 2009-09-15 | 2011-03-24 | Agency For Science, Technology And Research | An improved exchange-coupled composite medium and a magnetic recording medium comprising the same |
| US9401170B1 (en) | 2009-11-24 | 2016-07-26 | WD Media, LLC | Perpendicular magnetic recording medium with epitaxial exchange coupling layer |
| US8173282B1 (en) | 2009-12-11 | 2012-05-08 | Wd Media, Inc. | Perpendicular magnetic recording medium with an ordering temperature reducing layer |
| JP5516283B2 (ja) * | 2010-03-17 | 2014-06-11 | 富士電機株式会社 | 垂直磁気記録媒体 |
| US8404368B2 (en) * | 2010-07-30 | 2013-03-26 | Seagate Technology Llc | Multi-layer stack adjacent to granular layer |
| US9142240B2 (en) * | 2010-07-30 | 2015-09-22 | Seagate Technology Llc | Apparatus including a perpendicular magnetic recording layer having a convex magnetic anisotropy profile |
| US8940418B1 (en) * | 2010-12-23 | 2015-01-27 | WD Media, LLC | Dynamic spring media with multiple exchange coupled hard-soft magnetic layers |
| US8460805B1 (en) * | 2010-12-23 | 2013-06-11 | Seagate Technology Llc | Magnetic layers |
| US9028985B2 (en) | 2011-03-31 | 2015-05-12 | WD Media, LLC | Recording media with multiple exchange coupled magnetic layers |
| US20130235490A1 (en) * | 2012-03-09 | 2013-09-12 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Perpendicular magnetic recording media with seed layer structure containing ruthenium (Ru) |
| JP5897399B2 (ja) * | 2012-05-02 | 2016-03-30 | 株式会社日立製作所 | マイクロ波アシスト記録用磁気記録媒体及びこれを用いた情報記録装置 |
| US9190094B2 (en) | 2013-04-04 | 2015-11-17 | Western Digital (Fremont) | Perpendicular recording media with grain isolation initiation layer and exchange breaking layer for signal-to-noise ratio enhancement |
| US9406327B2 (en) * | 2013-08-30 | 2016-08-02 | HGST Netherlands B.V. | Granular media with a high-Hk assist layer for microwave-assisted magnetic recording |
| JP6348808B2 (ja) * | 2014-09-10 | 2018-06-27 | 株式会社神戸製鋼所 | 磁気記録媒体用アルミニウム基板、およびその製造方法 |
| US9685184B1 (en) | 2014-09-25 | 2017-06-20 | WD Media, LLC | NiFeX-based seed layer for magnetic recording media |
| US9990940B1 (en) | 2014-12-30 | 2018-06-05 | WD Media, LLC | Seed structure for perpendicular magnetic recording media |
| US9990951B2 (en) * | 2016-02-23 | 2018-06-05 | Seagate Technology Llc | Perpendicular magnetic recording with multiple antiferromagnetically coupled layers |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6562481B1 (en) * | 1999-03-23 | 2003-05-13 | Fujitsu Limited | Magnetic storage medium |
| CN1802697A (zh) * | 2003-04-07 | 2006-07-12 | 昭和电工株式会社 | 磁记录介质、其制造方法及磁记录与再现装置 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5851643A (en) * | 1993-11-11 | 1998-12-22 | Hitachi, Ltd. | Magnetic recording media and magnetic recording read-back system which uses such media |
| JP3082679B2 (ja) * | 1996-08-29 | 2000-08-28 | 日本電気株式会社 | 薄膜トランジスタおよびその製造方法 |
| US6468670B1 (en) * | 2000-01-19 | 2002-10-22 | International Business Machines Corporation | Magnetic recording disk with composite perpendicular recording layer |
| JP3686929B2 (ja) | 2000-05-29 | 2005-08-24 | 株式会社日立グローバルストレージテクノロジーズ | 垂直磁気記録媒体及び磁気記録再生装置 |
| JP3701593B2 (ja) * | 2001-09-19 | 2005-09-28 | 株式会社日立グローバルストレージテクノロジーズ | 垂直磁気記録媒体及び磁気記憶装置 |
| US6890667B1 (en) * | 2001-11-09 | 2005-05-10 | Maxtor Corporation | Soft underlayer structure for magnetic recording |
| JP2003248914A (ja) * | 2002-02-26 | 2003-09-05 | Hitachi Ltd | 垂直磁気記録媒体及びその製造方法 |
| US7470474B2 (en) * | 2003-04-07 | 2008-12-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetic recording medium, production process thereof, and magnetic recording and reproducing apparatus including both oxide and non-oxide perpendicular magnetic layers |
| US7687157B2 (en) * | 2005-02-04 | 2010-03-30 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Perpendicular recording media having an exchange-spring structure |
| US20060246323A1 (en) * | 2005-04-27 | 2006-11-02 | Seagate Technology Llc | Epitaxially grown non-oxide magnetic layers for granular perpendicular magnetic recording media applications |
| US9978413B2 (en) * | 2006-06-17 | 2018-05-22 | Dieter Suess | Multilayer exchange spring recording media |
-
2007
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2008
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6562481B1 (en) * | 1999-03-23 | 2003-05-13 | Fujitsu Limited | Magnetic storage medium |
| CN1802697A (zh) * | 2003-04-07 | 2006-07-12 | 昭和电工株式会社 | 磁记录介质、其制造方法及磁记录与再现装置 |
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| US7572526B2 (en) | 2009-08-11 |
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