CN101295516A

CN101295516A - 用于垂直磁记录介质的密排六方的陶瓷种子层

Info

Publication number: CN101295516A
Application number: CNA2007101361539A
Authority: CN
Inventors: A·达斯; M·G·拉辛; M·今川
Original assignee: Heraeus Inc
Current assignee: Heraeus Inc
Priority date: 2007-04-26
Filing date: 2007-07-19
Publication date: 2008-10-29
Also published as: SG147360A1; KR20080096335A; CZ2007428A3; US20080268292A1

Abstract

提供一种磁记录介质，包含基底、沉积于基底上的密排六方种子层、沉积于种子层上的密排六方衬层和沉积于衬层上的密排六方记录层。该种子层由陶瓷构成。还提供了一种制造磁记录介质的方法，包括以下步骤：溅射第一溅射靶，将密排六方种子层沉积于基底上，溅射第二溅射靶，使密排六方的衬层沉积于种子层上，和溅射第三溅射靶，使密排六方磁记录层沉积于衬层上。该种子层由陶瓷构成。

Description

用于垂直磁记录介质的密排六方的陶瓷种子层

技术领域

[0003]本发明一般涉及磁记录介质，更具体而言，涉及具有密排六方(hexagonal close-packed(HCP))陶瓷种子层的垂直磁记录介质。

背景技术

[0004]为了满足更大数据存储容量的持续需求，需要更高密度的磁记录介质。在实现这种高数据密度的方法中，垂直磁记录技术(perpendicular magnetic recording(PMR))至今似乎是最有潜力的。为了改进PMR介质堆栈中磁记录层的性能，需要提供兼具有大的垂直磁各向异性K_u的高度分离的细粒结构。

发明内容

[0005]本发明提供一种具有密排六方的(HCP)陶瓷种子层的磁记录介质，和用于制造这种磁记录介质的溅射靶(sputter target)及制造这种磁记录介质的方法。HCP陶瓷种子层的使用促进随后沉积的HCP衬层(underlayer)和HCP磁记录层的取向附生(例如，种子层、衬层和磁记录层中的每一层将具有沿相同轴排列的圆柱颗粒)。这种取向附生改善记录层的[0002]轴的强面外取向，从而改善其磁晶的各向异性(K_u)和其面外矫顽力(H_C)。

[0006]根据本发明的一个实施方式，磁记录介质包含基底、沉积于基底之上的密排六方的种子层、沉积于种子层之上的密排六方的衬层、和沉积于衬层之上的密排六方的记录层。种子层由陶瓷构成。

[0007]根据本发明的一个方面，制造磁记录介质的方法包括以下步骤：溅射第一溅射靶，使密排六方的种子层沉积于基底上；溅射第二溅射靶，使密排六方的衬层沉积于种子层上；以及，溅射第三溅射靶，使密排六方的磁记录层沉积于衬层之上。种子层由陶瓷构成。

[0008]应该理解到的是：上文的发明概述和下文的详述均为示例性和解释性的，意在对要求保护的本发明提供进一步的解释。

附图说明

[0009]本发明中所含附图，提供对本发明的进一步理解，并入本说明书中，是本说明书的一部分，用于阐明本发明实施方式，并与具体实施方式一起用来解释本发明的原理。附图中：

[0010]图1说明根据本发明的一个实施方式的磁记录介质；

[0011]图2说明根据本发明的一个实施方式的溅射靶；和

[0012]图3是一个流程图，阐明了：根据本发明的一个方面的制造磁记录介质的方法。

具体实施方式

[0013]在下文的详述中，阐述了很多具体细节，用于更全面的理解本发明。显然，对于本领域普通技术人员来说，在应用本发明时，可没有某些这些具体细节。另一方面，对于已知的结构和技术没有进行详细展示，以避免不必要地使本发明不清楚。

[0014]图1说明基于本发明实施方式的磁记录介质堆栈100。介质堆栈100包括基底101(例如玻璃或铝)，多个薄层沉积于其上，如种子层104、衬层105和磁记录层106。磁记录层106是密排六方的(HCP)颗粒磁性介质，例如CoCrPt基-合金。磁记录层106的性能(例如，表现在磁晶各向异性K_u和面外矫顽力H_C上)强烈地依赖于其易磁化轴(magnetic easy axis)的方向，对于HCP Co基合金来说，就是[0002]晶向。通过将HCP磁记录层106沉积于HCP金属基或合金基的衬层上，实现[0002]面中平行于磁记录层106表面的清晰纹理(strong texturing)。因此，衬层105也是HCP层，例如，由钌(Ru)、铼(Re)、钛(Ti)或它们的合金构成的层。

[0015]根据本发明的一个方面，为了改善[0002]面中平行于HCP衬层105的纹理(从而改善[0002]面中平行于HCP磁记录层106表面的纹理)，HCP衬层105被沉积于种子层104上，种子层104由HCP陶瓷材料构成。种子层104中的HCP陶瓷是热力学上稳定的，且与面心立方(FCC)或体心立方(BCC)晶体金属或合金种子层相比，它与衬层105材料的反应活性更低。

[0016]根据本发明的一个方面，种子层104中的陶瓷材料可以是任何陶瓷材料，其中，“陶瓷”是指任何的无机非金属材料。例如，陶瓷材料如氧化物、硼化物、碳化物、氮化物或它们的任意组合物都可用作HCP种子层104中的陶瓷材料。其中阴离子是六方密排的常规陶瓷结构包括刚玉(Corundum)、纤锌矿(Wurtzide)和砷化镍结构。下面的表1示例性地列出了：根据本发明的多种实施方式的、适用于HCP种子层的陶瓷材料。

表1

[0017]根据本发明的一个方面，种子层104中应用HCP陶瓷材料，促进随后沉积的HCP衬层105和HCP磁记录层106的取向附生。因此，在本发明的一个实施方式中，HCP陶瓷种子层104、HCP衬层105和HCP磁记录层106是取向附生沉积的(例如，种子层、衬层和磁记录层中每一层都有沿相同轴排布的圆柱形微粒)。

[0018]根据本发明的各个方面，HCP陶瓷种子层与传统BCC或FCC金属和金属合金种子层相比，有多个优点。例如，立方钽(Ta)种子层需要约20nm厚，以避免不希望出现的无定形状态(从而减小随后沉积的衬层的[0002]方向之面外取向)。相反地，根据本发明的一个方面，本发明HCP陶瓷种子层厚度可为20nm以下，同时还可在衬层中提供[0002]方向的强面外取向。例如，根据本发明的各个方面，HCP陶瓷种子层的厚度可以是任何20nm以下的数，例如，5nm、10nm、15nm等。

[0019]根据本发明的另外方面，HCP种子层104中的陶瓷材料的a-轴晶格参数在约

至

之间，从而为衬层105提供紧密的晶格匹配(lattice matching)。例如，在一个实施方式中，衬层105是Ru HCP薄膜，衬层105的a-轴晶格参数约为

因此，a-轴晶格参数为的碳化钨(WC)种子层104将提供一个非常紧密的晶格匹配。

[0020]虽然前文示例性的实施方式描述了a-轴晶格参数为

至的HCP陶瓷种子层，但是本发明的范围并不限于此类设定。更确切地，本发明可应用具有任意a-轴晶格参数的HCP陶瓷种子层。例如，如果随后沉积的衬层的a-轴晶格参数是

那么HCP陶瓷种子层的a-轴晶格参数可以为到

对于本领域的技术人员来说，明显可以理解的是：本发明中的HCP陶瓷种子层可以具有任意a-轴晶格参数，只要能够与随后沉积的任何材料的衬层和/或具有任意a-轴晶格参数的衬层相匹配即可。

[0021]根据本发明的一个实施方式，种子层104的陶瓷材料是非磁性或弱磁性的材料。例如，根据本发明的一个方面，种子层104可以具有10^-6m³/kg以下的质量磁化率(mass susceptibility)。

[0022]介质堆栈如介质堆栈100中也可包含一个或多个软衬层，其可含有或不含有其它非磁性或磁性层，例如，处于种子层104和基底101间的层102和103。即使在这种排列方式下，种子层104仍被称作沉积在基底101“上”。相似地，介质堆栈如介质堆栈100还可包含润滑层和碳外层，其可含有或不含有其它非磁性层或磁性层，例如磁记录层106上面的层107和108。

[0023]参看图2，表示的是根据本发明的一个实施方式的溅射靶200。溅射靶200可用于溅射用于磁记录介质的薄层，如种子层104。根据本发明的一个实施方式，溅射靶200由HCP陶瓷材料(例如，表1中列出的材料)制成，用于溅射HCP陶瓷种子层，其促进随后沉积的衬层和磁记录层的取向附生。根据一个方面，溅射靶200的陶瓷材料可以是任意的无机非金属材料，如氧化物、硼化物、碳化物、氮化物或它们的任意组合。另外，根据本发明的一个方面，陶瓷材料的a-轴晶格参数约为

到

为随后沉积的Ru-、Re-或者Ti-基的衬层提供较好的晶格匹配。仍然根据本发明中的另一方面，陶瓷材料是非磁性的，且质量磁化率为10^-6m³/kg以下。

[0024]在溅射过程中，溅射靶200置于溅射室中，其中部分地充入惰性气体。溅射靶200暴露于电场中，从而激发惰性气体产生等离子体。等离子体中的离子撞击溅射靶200表面，使分子从溅射靶200表面射出。溅射靶200与欲被涂层的表面(例如，基底，如基底101)间的电压差，使射出的分子在欲被涂层的表面形成所期望的膜。

[0025]图3是一个流程图，表示根据本发明的一个方面的制造磁记录介质的方法。此方法从步骤301开始，在这一步中，溅射第一个溅射靶，将HCP陶瓷种子层沉积到基底上。HCP陶瓷种子层的陶瓷材料可以是任意的无机非金属材料，如氧化物、硼化物、碳化物、氮化物或它们的任意组合。另外，根据本发明的一个方面，陶瓷材料的a-轴晶格参数约为

到

为随后沉积的Ru-、Re-、Ti-基的衬层提供较好的晶格匹配。根据本发明的另一方面，陶瓷材料是非磁性的或弱磁性的(例如，质量磁化率为10^-6m³/kg以下)。

[0026]该方法继续步骤302，其中，溅射第二个溅射靶，将HCP衬层沉积到步骤301中沉积的HCP陶瓷种子层上。根据本发明的一个方面，第二溅射靶是HCP金属或合金溅射靶。例如，第二溅射靶(以及，相应地，HCP衬层)由Ru、Re、Ti或它们的合金组成。下一步骤是303，其中溅射第三溅射靶，将HCP磁记录层沉积到步骤302中沉积的HCP衬层上。第三溅射靶可以是Co-、CoCr-、CoPt-或CoCrPt-基的合金。根据本发明的一个方面，第三溅射靶是在氧气存在下，反应性地被溅射，形成粒状磁性介质。

[0027]尽管前文示例性的实施方式被参照由Ru、Re、Ti或其合金组成的衬层予以阐述，但本发明并不限于这些具体安排。相反，对于本领域的技术人员来说，显然，本发明可将由任何材料或组合材料组成的衬层应用于磁记录介质中。相似地，前文示例性的实施方式被参照由Co-、CoCr-、CoPt-或CoCrPt-基的合金组成的磁记录层而予以描述，但本发明并不限于这些具体安排。相反，对于本领域的技术人员来说，本发明可将任意材料或组合材料组成的磁记录层应用于磁记录介质中。

[0028]根据本发明的一个方面，种子层的陶瓷材料在第二溅射靶溅射的温度下(例如，在约20℃到400℃之间的温度下)具有负(即，＜0)吉布斯自由能。这种热力学稳定性，将阻止因磁记录介质溅射过程中种子层和衬层间界面处的界面反应而引起的不期望中间相的形成。

[0029]尽管本发明被参考多个图表和实施方式予以具体阐述，但应该理解的是：这些仅作为示例的目的，不应被看作限制本发明的范围。可通过多种途径实施本发明。在不偏离本发明的精髓和范围的情况下，本领域普通技术人员可对本发明进行诸多更改和修改。

Claims

1.一种磁记录介质，包含：

基底；

沉积于所述基底上的密排六方种子层，所述种子层由陶

瓷构成；

沉积于所述种子层上的密排六方衬层；和

沉积于所述衬层上的密排六方记录层。

2.权利要求1所述的磁记录介质，其中所述种子层、所述衬层和所述记录层是取向附生的。

3.权利要求1所述的磁记录介质，其中所述种子层、所述衬层和所述记录层中的每层包含圆柱形颗粒。

4.权利要求1所述的磁记录介质，其中所述陶瓷选自氧化物、硼化物、氮化物、碳化物及其任意组合物。

5.权利要求1所述的磁记录介质，其中所述陶瓷选自TiO₂、Al₂O₃、V₂O₃、WC、SiC、BN、AlN和TiB₂。

6.权利要求1所述的磁记录介质，其中所述陶瓷的质量磁化率为1×10^-6m³/kg以下。

7.权利要求1所述的磁记录介质，其中所述种子层的a-轴晶格参数为2至3.7埃。

8.权利要求1所述的磁记录介质，其中所述种子层的a-轴晶格参数为约2.7埃。

9.权利要求1所述的磁记录介质，其中所述种子层厚度为20nm以下。

10.权利要求1所述的磁记录介质，还包含沉积于所述基底和所述密排六方种子层之间的软衬层。

11.一种制备磁记录介质的方法，所述方法包括以下步骤：

溅射第一溅射靶，将密排六方种子层沉积于基底上，其中所述种子层包括陶瓷；

溅射第二溅射靶，将密排六方衬层沉积于所述种子层上；

和

溅射第三溅射靶，将密排六方磁记录层沉积于所述衬层上。

12.权利要求11所述的方法，其中所述种子层、所述衬层和所述记录层是取向附生的。

13.权利要求11所述的方法，其中所述陶瓷选自氧化物、硼化物、氮化物、碳化物及其任意组合物。

14.权利要求11所述的方法，其中所述陶瓷选自TiO₂、Al₂O₃、V₂O₃、WC、SiC、BN、AlN和TiB₂。

15.权利要求11所述的方法，其中所述陶瓷的质量磁化率为1×10^-6m³/kg以下。

16.权利要求11所述的方法，其中所述溅射第二溅射靶的步骤发生在20℃到400℃的溅射温度。

17.权利要求16所述的方法，其中所述陶瓷在所述溅射温度下具有负吉布斯自由能。

18.权利要求11所述的方法，其中所述种子层的a-轴晶格参数为2到3.7埃。

19.权利要求11所述的方法，其中所述种子层的a-轴晶格参数为约2.7埃。

20.权利要求11所述的方法，其中所述种子层厚度为20nm以下。