CN101752053A

CN101752053A - 磁性薄膜及其制造方法和使用其的各种应用装置

Info

Publication number: CN101752053A
Application number: CN200910252056A
Authority: CN
Inventors: 岛津武仁; 佐藤英夫; 北上修; 冈本聪; 青井基; 片冈弘康
Original assignee: Tohoku University NUC; Fuji Electric Device Technology Co Ltd
Current assignee: Tohoku University NUC; Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2008-12-05
Filing date: 2009-12-04
Publication date: 2010-06-23
Also published as: JP5550007B2; US7993762B2; US20100140727A1; JP2010135610A

Abstract

本发明涉及磁性薄膜及其制造方法和使用其的各种应用装置。本发明涉及含有其中原子有序排列的L1₁型Co-Pt-C合金的磁性薄膜，能够实现关于L1₁型Co-Pt-C合金的优良有序度，以获得磁性薄膜的优良磁各向异性。因此，在使用该磁性薄膜的各种应用装置中，可以高水平地获得其大容量化和/或高密度化。

Description

磁性薄膜及其制造方法和使用其的各种应用装置

技术领域

本发明涉及含有L1₁型原子有序结构合金的磁性薄膜。更具体地，本发明涉及由于该结构获得优良磁特性的磁性薄膜。本发明涉及制造该磁性薄膜的方法和使用该磁性薄膜的各种应用装置。

背景技术

使用磁性薄膜的各种装置包括磁记录介质、隧道磁阻元件(TMR)、磁阻式随机存取存储器(MRAM)、微机电系统(MEMS)装置等。

首先，将描述作为使用磁性薄膜的各种装置实例的磁记录介质。将磁性薄膜用于磁记录装置如硬盘、光磁记录(MO)和磁带中，并且该磁记录系统包括水平磁记录系统和垂直磁记录系统。

水平记录系统为常规系统，例如用于进行与硬盘表面水平的磁记录的系统。然而，近年来，主要使用能够通过进行与盘表面垂直的磁记录获得较高记录密度的垂直磁记录系统。已对应用垂直磁记录系统的介质(垂直磁记录介质)进行各种研究，例如公开了以下技术。

日本专利特开2006-85825公开了设置有在基体上依次形成至少底层(under layer)、磁性层和保护层的粒状结构(granularstructure)的垂直磁记录介质，其中该磁性层包含基本上由Co-Pt合金组成的铁磁性晶粒和基本上由围绕该晶粒的氧化物组成的非磁性晶粒间界，在所述垂直磁记录介质中，该底层包含由Cu、Pd和Au中的任一种或者Cu、Pd、Pt、Ir和Au中的任一种的两种以上元素的合金。该垂直磁记录介质具有优良的低噪音特性、热稳定性和写入特性，并能够进行高密度记录和以低成本制造。

目前，Co-Pt合金的结晶膜主要用于垂直磁记录介质的磁性层中。Co-Pt合金的结晶膜具有如此受控的结晶取向，以致具有六方最密堆积结构(hcp)的Co-Pt合金的C轴垂直于膜平面(即，C平面平行于膜平面)，由此能够垂直磁记录。

作为用于控制磁性层的磁特性的系统，已知用于形成粒状磁性层的系统，所述粒状磁性层具有由非磁性和非金属物质如氧化物和氮化物围绕铁磁性晶粒外周的结构。

在粒状磁性层中，非磁性和非金属物质的晶粒间界相物理地分离铁磁性晶粒。因此，由于在没有过度地增大铁磁性晶粒之间的磁相互作用的情况下，记录位的过渡区域窄，从而限制波动，因此能够获得低噪音特性。

近年来，为了在垂直磁记录介质中实现较高记录密度的目的，为了减小相邻磁道(tracks)相互之间的磁影响，已积极地进行开发在磁道之间形成沟(groove)的分离磁道介质(DTM)。另外，为了能够记录每一个磁性点(或一个磁性晶粒)的一位，已积极地进行开发其中将磁性点(或磁性晶粒)也人工有序排列的位模式介质(BPM)。

另外，为了获得能够在具有高保磁力(holding magneticforce)的磁性膜上进行记录的垂直磁记录介质，提出热辅助磁记录(HAMR或TAMR)系统、通过微波的能量辅助记录系统(MAMR)等，还积极地进行关于使用这些记录系统的磁记录介质的研究。

接下来，将描述作为应用磁性薄膜的各种装置的另一实例的隧道磁阻元件(TMR)和使用该隧道磁阻元件的磁阻式随机存取存储器(MRAM)。常规的存储器如闪速存储器和动态随机存取存储器(DRAM)使用存储单元中的电子记录信息，但MRAM是使用与记录介质中的硬盘相同的磁性元件的存储器。

MRAM具有地址存取时间为约10ns和周期时间为约20ns。因此，能够以约五倍于DRAM速度的高速度进行通过MRAM的读取和写入，即，基本上与静态随机存取存储器(SRAM)相同。另外，MRAM具有能够实现约闪速存储器1/10的低消耗电力和高累积性能的优点。

在此，用于MRAM的TMR可例如由其中在抗铁磁性薄膜上形成铁磁性薄膜的层压元件构成，并公开了与此相关的各种技术。

日本专利特开2005-333106公开了以下交换耦合元件：在所述交换耦合元件中，将抗铁磁性层和与该抗铁磁性层交换耦合的铁磁性层依次层压于基体上，并且抗铁磁性层具有Mn-Ir合金的有序相(order phase)(Mn₃Ir)。该文献中的图5公开了TMR的示意性横截面。该文献中的图4公开了配置有交换耦合元件的自旋阀型磁阻元件，该元件也是以与上述TMR相同的方式在抗铁磁性薄膜上形成铁磁性薄膜的层压元件。

另外，将描述作为应用磁性薄膜的各种装置的另一实例的微机电系统(MEMS)装置。MEMS装置是将机械元件组件、传感器、致动器和/或电子电路集成于一个硅基体、一个玻璃基体、一种有机材料等上的装置的通称。MEMS装置的应用实例可包括作为放映机中一种光学元件的数字微镜器件(DMD)，用于喷墨打印机头部中的微喷嘴，各种传感器如压力传感器、加速度传感器和流量传感器等。这些装置将有希望既应用于制造业又应用于医学领域。

在上述应用磁性薄膜的各种装置(磁记录介质、TMR、MRAM和MEMS装置)的任一种中，需要改进磁性薄膜的磁特性，特别是单轴磁各向异性(Ku)。认为开发显示该优良Ku值的磁性薄膜极大地有助于记录介质和存储器的大容量化和/或高密度化。

例如，作为垂直磁记录介质的磁记录层，提出将配置有具有如下结构的晶粒或点的记录层作为用于获得高密度化的方法：在所述结构中，层压硬磁性层和软磁性层如ECC(交换耦合复合物)、硬/软堆叠和交换弹簧(exchange spring)。

然而，为了充分地发挥这些介质的特性以实现高热稳定性和优良的饱和记录特性，使用在硬磁性层中显示10⁷erg/cm³数量级的大Ku值的垂直磁化膜是必要的。

另外，同样在预期作为将来的高密度存储器的自旋注入磁化反转型MRAM中，已通过使用显示10⁷erg/cm³数量级的大Ku值的垂直磁化膜，对实现大容量化进行了研究。

已对显示适合用于该磁记录介质和存储器中的Ku值的垂直磁化膜进行各种研究，例如公开了以下技术。

在H.Sato等人，“Fabrication of L1₁ type Co-Pt ordered alloyfilms by sputter deposition”，J.Appl.Phys.，103，07E114(2008)中，公开了通过溅射沉积制造L1₁型Co-Pt有序合金膜。另外，在S.Okamoto等人，“Chemical order-dependent magneticanisotropy and exchange stifiness constant of Fe-Pt(001)epitaxial films”，Phys.Rev.B，66，024413(2002)和日本专利特开2004-311925中，公开了L1₀型Fe-Pt有序合金膜。另外，在日本专利特开2002-208129、日本专利特开2003-173511、日本专利特开2002-216330、日本专利特开2004-311607、日本专利特开2001-101645和专利公布WO2004/034385中，公开了L1₀型Fe-Pt有序合金如Fe-Pt有序合金、Fe-Pd有序合金和Co-Pt有序合金以及使用其作为磁性层的磁记录介质。应注意，与常规合金膜相比，在H.Sato等人，“Fabrication of L1₁ type Co-Pt orderedalloy films by sputter deposition”，J.Appl.Phys.，103，07E114(2008)中公开的L1₁型Co-Pt有序合金膜能够实现更高的有序度，因此期望其显示明显大的Ku值。

然而，在最近需要各种装置的大容量化和高密度化的情况下，期望开发如下垂直磁记录层(磁性薄膜)：其具有大小等于或大于以上文献中公开的任何磁性薄膜的单轴磁各向异性，并能够通过更简单的制造技术形成。

因此，本发明的目的是提供具有大的单轴磁各向异性的磁性薄膜、制造该磁性薄膜的方法和使用该磁性薄膜的各种应用装置。

发明内容

本发明涉及含有其中原子有序排列的L1₁型Co-Pt-C有序合金的磁性薄膜。本发明的磁性薄膜能够应用于各种装置如磁记录介质中。

在该磁性薄膜中，优选磁性薄膜含有50体积％以下的C。

在以上Co-Pt-C合金中，可以含有除了Co和Pt之外的至少一种金属元素。另外，所述磁性薄膜可以由具有非磁性晶粒间界的粒状结构形成。优选在上述磁性薄膜中，易磁化轴取向垂直于膜平面。

接下来，本发明涉及制造磁性薄膜的方法，其中，为了在基体上制造磁性薄膜，将基体的温度设定为150至500℃，并且磁性薄膜通过高真空磁控溅射法形成，在所述高真空磁控溅射法中，在成膜之前的真空度为等于或小于1×10^-4Pa。在该制造方法中，优选基体温度在270至400℃的范围内，优选真空度为等于或小于7×10^-7Pa。

另外，本发明包括各自配置有以上磁性薄膜的垂直磁记录介质、隧道磁阻元件、磁阻式随机存取存储器和微机电系统装置。

通过以上结构，本发明的磁性薄膜能够实现关于L1₁型Co-Pt-C合金的优良有序度，以获得磁性薄膜的优良磁各向异性。因此，在使用该磁性薄膜的各种装置中，可以高水平地获得大容量化和/或高密度化。

从示例性实施方案(参考附图)的以下描述中，本发明的进一步特征将变得显而易见。

附图说明

图1A为示出使用根据本发明的磁性薄膜形成的垂直磁记录介质的实例的横截面，并示出垂直磁记录元件10a，其中底层14、磁性层16和保护层18依次形成于基体12上；

图1B为示出使用根据本发明的磁性薄膜形成的垂直磁记录介质的实例的横截面，并示出垂直磁记录元件10b，其中在图1A中所示的实例中，在基体12和底层14之间进一步形成晶种层(seed layer)20；

图2A为示出使用根据本发明的磁性薄膜形成的隧道磁阻元件的横截面；

图2B为示出使用图2A中所示的隧道磁阻元件形成的磁阻式随机存取存储器的横截面；

图3A为示出垂直磁记录介质中的X射线衍射图案的图，并示出实施例1中的介质；

图3B为示出垂直磁记录介质中的X射线衍射图案的图，并示出实施例2中的介质；

图3C为示出垂直磁记录介质中的X射线衍射图案的图，并示出实施例3中的介质；

图3D为示出垂直磁记录介质中的X射线衍射图案的图，并示出实施例4中的介质；和

图4为示出在由实施例1至4中各垂直记录介质的Co-Pt-C合金组成的磁性层中单轴磁各向异性Ku和Kug的图，其中Kug用通过减去磁性层中包含的C体积率得到的薄膜体积换算。

具体实施方式

<磁性薄膜(及其制造方法)>

在下文中，将说明本发明的磁性薄膜与制造方法。应注意，如下所示的实例仅指本发明的实例，本领域技术人员能够根据需要进行设计方面的改进。

本发明的磁性薄膜包括含有其中原子有序排列的L1₁型Co-Pt-C合金的磁性薄膜。

在此，本发明中的“L1₁型”是指彼此具有不同组成的两种原子的最密堆积平面在面心立方晶格中交替层压的晶体结构。

磁性薄膜优选含有50体积％以下的C，优选2-30体积％的C，进一步优选1-30体积％的C。当因此将下限值设定为1体积％以上时，能够形成磁连续性高的L1₁型Co-Pt-C合金膜，其原子有序度和Ku值高，并且还限制C析出至晶粒间界中。另一方面，当因此将上限值设定为30体积％以下时，能够获得具有高晶粒体积率的L1₁型Co-Pt-C合金的粒状薄膜，其中晶粒分离同时维持大的Ku值。

Co-Pt-C合金含有Co、Pt和C作为必需元素，另外，可以含有除了Co和Pt之外的至少一种金属元素。例如，该合金可以任意选择性地含有金属元素如Ni、Fe、Mn、Cr、V、Ti、Sc、C u、Zn、Pd、Rh、Ru、Mo、Nb、Zr、Ag、Ir、Au、Re、W、Ta、Hf、Al、Si、Ge和B。

特别地，在Co-Pt-C合金中的C含量优选在2-5体积％范围内。由此，在玻璃基体上形成磁性薄膜的情况下，形成的含有多晶L1₁型Co-Pt-C合金的磁性薄膜的单轴磁各向异性(Ku)的值最接近于在MgO单晶基体的(111)晶面表面上形成的含有单晶L1₁型Co-Pt合金的磁性薄膜的Ku值。这是因为，当多晶L1₁型Co-Pt-C合金原子排列的有序度与单晶L1₁型Co-Pt合金的有序度相比更低时，通过经由添加C至以上多晶合金中的大的差幅(margin)能够增大Ku值，考虑到用于各种装置的磁性膜的形成，这是非常重要的。

另外，即使Co-Pt-C合金中的C含量从2-5体积％增大至30体积％，也能够获得多晶L1₁型Co-Pt-C合金。因此，基于控制该组成区域中Co-Pt-C合金薄膜的结构，通过形成主要由非磁性C制成的晶粒间界相，可能获得用于能量辅助(energy assist)等的显示高Ku值的粒状膜。

该磁性薄膜可通过在Co-Pt-C合金晶粒之间插入除了主要由非磁性C等组成的晶粒间界相之外的非磁性物质，由粒状膜形成。

用于形成粒状膜的非磁性物质的实例包括SiO₂、Cr₂O₃、ZrO₂和Al₂O₃，其各自磁分离Co-Pt-C合金晶粒的性能高。其中，在磁分离Co-Pt-C合金晶粒的性能优良方面，优选SiO₂。用于形成粒状膜的非磁性物质可以为L1₁型有序结构，或者可以为其它类型的结构。

在上述任一磁性薄膜中，易磁化轴优选垂直于膜平面取向。在此，易磁化轴是指具有晶体磁各向异性的磁性薄膜可容易磁化的结晶取向。通过用X射线衍射等测量结晶取向可检测易磁化轴是否垂直于薄膜平面取向。

接下来，可以使磁性薄膜层压于其上的基体温度为150-500℃的方式获得该磁性薄膜，使用高真空磁控溅射法形成磁性薄膜，在所述高真空磁控溅射法中，在成膜之前的真空度为等于或小于1×10^-4Pa。

基体不特别限制，只要能够层压磁性薄膜即可，必要时，适当地依次形成在其上进一步层压的各层。例如，可以将玻璃基体和Si基体等用作基体。

使用磁控溅射法，特别是高真空磁控溅射法的原因是通过适于大量生产的成膜技术以促进L1₁型有序结构的形成。

形成磁性薄膜时基体的加热温度优选在150-500℃范围内。当使加热温度为150℃以上时，能够促进L1₁型有序结构的形成，另一方面，当使加热温度为500℃以下时，能够限制L1₁型有序结构的紊乱。当使加热温度为270-400℃时，能够以极高的水平获得以上效果。

考虑到促进L1₁型有序结构，优选使形成磁性薄膜时的真空度为等于或小于1×10^-4Pa。考虑到以高水平获得以上效果，更优选形成磁性薄膜时的真空度为等于或小于7×10^-7Pa。

<使用磁性薄膜的各种应用装置>

接下来，将说明使用上述磁性薄膜的各种应用装置。应注意，以下实例仅为根据本发明的实例，本领域技术人员能够根据需要进行设计方面的改变。

<磁记录介质>

图1A和图1B为示出各自显示使用磁性薄膜形成的垂直磁记录介质的两个实例的横截面，图1A示出在基体12上依次形成底层14、磁性层16和保护层18的垂直磁记录介质10a，图1B示出在基体12与底层14之间进一步形成晶种层20的垂直磁记录介质10b，其目的是适当地控制底层14的优良结晶取向和/或优良的晶粒直径。

(基体12)

基体12为在各垂直磁记录介质10a和10b的最下部配置的构成元件，其用于支承在其上依次形成的稍后将描述的其它构成元件14至20。基体12不仅可以由用于普通磁记录介质的镀有NiP的Al合金、强化玻璃和结晶化玻璃(crystallized glass)形成，还可以由硅基体形成。

(底层14)

底层14为用于改进磁性层16的取向、控制层16的晶粒直径和进一步限制形成层16时产生初始生长层而设置的构成元件。优选使用具有hcp结构的材料如Ru、Re、Ti、Zr、Nd、Tm和Hf，从而使底层14能够充分地发挥该作用。

(磁性层16)

磁性层16为用于记录信息而设置的构成元件。磁性层16为单层元件或具有两层以上层的层压层结构。在层压层结构的情况下，能够将磁性薄膜应用于其至少一层，构成和制造方法已在磁性薄膜部分详细地描述，因此省略。

(保护层18)

保护层18为用于保护在各图1A和图1B中磁记录介质10的横截面图中在层18下面设置的各层12至16和20的构成元件，在磁性层16为粒状层的情况下，用于防止Co从磁性层16溶出(elution)。保护层18可以由通常用于垂直磁记录介质的材料形成。例如，保护层18可以为主要由碳如类金刚石(DLC)或无定形碳(优选类金刚石(DLC))制成的保护层，或者由已知用作磁记录介质保护层的各种薄层材料形成的保护层。可以使保护层18的厚度等于通常用作垂直磁记录介质的构成元件的厚度。

(晶种层20)

在图1B中的垂直磁记录介质10b中，在基体12与底层14之间进一步形成晶种层20。晶种层20为用于适当控制作为晶种层20的上层形成的底层14的取向，以最终获得良好的磁性层16的垂直取向的构成元件。

(其它层)

此外，在图1A和图1B中所示的垂直磁记录介质10a和10b中，可包括除了这些图中公开的各层12至20之外的层。

例如，在基体12上能够形成软磁性底层(underlayer)(未示出)。软磁性底层为充分确保沿垂直方向的磁场以防止记录信息时从头部产生的磁通扩散的构成元件。软磁性底层材料的实例可以包括Ni合金、Fe合金和Co合金。特别地，通过使用无定形材料Co-Zr-Nb、Co-Ta-Zr、Co-Ta-Zr-Nb、Co-Fe-Nb、Co-Fe-Zr-Nb、Co-Ni-Fe-Zr-Nb和Co-Fe-Ta-Zr-Nb等作为软磁性底层材料，能够获得良好的记录性能。

底层14、磁性层16、保护层18、晶种层20及其它层如上述软磁性底层可使用相应技术中已知的任意方法和条件如溅射法(包括DC磁控溅射法和RF磁控溅射法等)和真空气相沉积法形成。

另外，可以在保护层18上形成润滑层(未示出)。润滑层为任意层，但其是为了减小在保护层18与图1A和图1B中未示出的磁头(head)之间产生的摩擦力以获得磁记录介质10的优良耐久性和可靠性的液体构成元件。润滑层材料的实例可以包括通常用于磁记录介质的材料。例如，可将全氟聚醚润滑剂用作润滑层材料。可以使润滑层的膜厚度等于通常用于垂直磁记录介质的构成元件的膜厚度。润滑层可使用在相应技术中已知的任意涂布方法如浸涂法和旋涂法形成。

[隧道磁阻元件(TMR)和磁阻式随机存取存储器(MRAM)]

图2A为示出使用以上磁性薄膜形成的根据本发明的隧道磁阻元件的横截面。图2B为示出使用图2A中所示的隧道磁阻元件形成的磁阻式随机存取存储器的横截面。

如图2A所示，根据本发明的隧道磁阻元件30为依次形成固定磁性层(pinned magnetic layer)32、势垒层(barrier layer)36和自由磁性层34的层压元件。

自由磁性层34为能够通过在隧道磁阻元件30中流动的电流或从外部给予的磁场改变磁化取向的构成元件。

势垒层36为用于在自由磁性层34与固定磁性膜32之间设置使隧道电流流动的势垒的构成元件。使用氧化物薄膜如氧化镁(MgO)和氧化铝(Al₂O₃)能够形成势垒层36。势垒层可使用相应技术中已知的任意方法和条件如溅射法(包括DC磁控溅射法和RF磁控溅射法等)和真空气相沉积法形成。

固定磁性层32为作为即使将电流或外部磁场施加于隧道磁阻元件30也不改变磁化取向的磁性层而设置的构成元件。固定磁性层32和自由磁性层34之间磁化取向的差异能够改变在势垒层36中流动的隧道电流的量。

磁性薄膜能够用于固定磁性层32和自由磁性层34的至少一层中。在磁性薄膜部分中已详细描述该构成和方法，因此在此省略。

通过改变具有供给至相同元件30的电流或外部磁场的自由磁性层34的磁化取向，具有该结构的隧道磁阻元件30工作。特别地，通过将固定磁性层32和自由磁性层34之间磁化取向的平行状态(图中左侧)可逆性地改变为固定磁性层32和自由磁性层34之间磁化取向的反平行状态(图中右侧)，隧道磁阻元件30如图2A所示工作。

沿两层32和34的面内方向，固定磁性层32和自由磁性层34的磁化取向可为如图2A所示的平行状态或反平行状态，或者沿垂直于两层32和34的方向，固定磁性层32和自由磁性层34的各磁化取向可为彼此平行的状态或反平行的状态。另外，图中所示的“0”和“1”分别指在将隧道磁阻元件30用作存储器的情况下的信号0和1。

接下来，如图2B所示，可以将磁阻元件30引入磁阻式随机存取存储器40中以使用。如该图所示，磁阻式随机存取存储器40配置有具有电源42a、栅极(gate)42b和漏极(drain)42c的MOS-FET 42，通过接触端(contact)44连接至MOS-FET 42的磁阻元件30，和在其上方形成的位线(bit lines)46。

图2B中所示的磁阻式随机存取存储器40可使用任何已知技术形成。

基于图2B中所示的构成，具有该构成的磁阻式随机存取存储器40能够用作通过磁阻元件30的以上功能用于存储数字信息的存储器。

[其它装置]

使用根据本发明的磁性薄膜的其它应用装置的实例包括微机电系统(MEMS)装置(未示出)。微机电系统装置可通过将以上磁性薄膜引入给定元件中通过任何已知技术形成。

[实施例]

在下文中，将通过实施例来例证本发明的效果。应注意，以下实施例仅为用于解释本发明的代表性实例，绝不限制本发明。

<磁记录介质的形成>

(实施例1)

磁记录介质使用超高真空(UHV)用DC磁控溅射装置(ANELVAE 8001)生产。

制备具有直径2.5英寸的玻璃圆盘作为基体，在该基体上形成5nm的Ta层，在其上形成20nm的Ru底层。

接下来，将极限真空设定为7×10^-7Pa以下，使用具有杂质浓度2至3ppb的超纯氩气，并将玻璃基体的温度设定为360℃，以通过共溅射法在Ru底层上形成10nm的Co-Pt-C合金(C含量：0体积％)。应注意，在该溅射法中，将各Co、Pt和C的成膜速度设定为1.4至4.7nm/min。该各成膜速度依赖于预期的成膜合金的组成等。

另外，在Co-Pt-C合金上形成2nm的Pt保护层(cap layer)，以获得实施例1的垂直磁记录介质。

(实施例2)

除了将C含量设定为10体积％之外，以与实施例1中相同的方式获得实施例2中的垂直磁记录介质。

(实施例3)

除了将C含量设定为20体积％之外，以与实施例1中相同的方式获得实施例3中的垂直磁记录介质。

(实施例4)

除了将C含量设定为30体积％之外，以与实施例1中相同的方式获得实施例4中的垂直磁记录介质。

<评价项目>

关于实施例1至实施例4的各垂直磁记录介质，通过观察X射线衍射图案中的超晶格衍射进行L1₁型有序结构的确认。另外，关于实施例1至实施例4的各垂直磁记录介质，通过VSM(振动样品磁强计)得到饱和磁化强度(Ms)。另外，关于实施例1至实施例4的各垂直磁记录介质，通过Sucksmith-Thompson方法(GST法)得到单轴磁各向异性(Ku)。这些结果如下。

(X射线衍射图案)

图3A至图3D为分别示出实施例1至实施例4中各垂直磁记录介质中的X射线衍射图案的图。从任一该图案发现，仅观察到来自最密堆积平面的衍射，记录介质由多晶薄膜形成，在所述多晶薄膜中最密堆积平面平行于膜平面设置。从任一该图案发现，观察到由于两原子层的原子周期性导致的L1₁-(111)平面的衍射，实现L1₁型有序结构。特别地，各自在C为10体积％的实施例2和C为20体积％的实施例3中，L1₁-(111)平面的超晶格衍射的峰值与C为0体积％的实施例1相比更大。

(饱和磁化强度和单轴磁各向异性)

图4为示出由实施例1至实施例4中各垂直磁记录介质的Co-Pt-C合金形成的磁性层的单轴磁各向异性(Ku和Kug)的图。在该图中，Ku示出在实施例1至实施例4中磁性层的实际单轴磁各向异性，Kug示出由通过减去在各实施例1至实施例4中包含的C体积率获得的薄膜体积换算的单轴磁各向异性。

另外，如图4所示，Ku示出C的添加量为5体积％时的最大值，其后，逐渐减小。在C的添加量为5体积％时，Kug达到最大值2.6×10⁷erg/cm³。在实施例1中不添加C的情况下，该值增大至约两倍Ku，并且变得接近于在MgO单晶的(111)平面基体上形成的单晶L1₁型Co-Pt薄膜的Ku(3.7×10⁷erg/cm³)。因此，发现，具有C添加量为5体积％的L 1₁型Co-Pt-C多晶薄膜显示比Co-Pt多晶薄膜的原子有序度更高的原子有序度(L1₁型原子排列规则性)。另外，即使在C的添加量为30体积％的情况下，Kug也维持1.7×10⁷erg/cm³的值。因此，发现，即使在C为30体积％的情况下，Co-Pt-C多晶薄膜的晶粒也由L1₁型晶体结构形成。

根据本发明的磁性薄膜能够获得L1₁型Co-Pt-C有序结构，实现优良的磁各向异性(Ku)。因此，根据本发明的磁性薄膜在应用于需要大容量化和/或高密度化的各种装置方面是有利的。

虽然已参考示例性实施方案描述本发明，但应理解，本发明并不限于公开的示例性实施方案。以下权利要求的范围符合最宽泛的解释，以致包含所有的该类改进和等同结构及功能。

Claims

1.一种磁性薄膜，其含有原子有序排列的L1₁型Co-Pt-C有序合金。

2.根据权利要求1所述的磁性薄膜，其中所述磁性薄膜含有50体积％以下的C。

3.根据权利要求1所述的磁性薄膜，其中在所述Co-Pt-C合金中，含有除了Co和Pt之外的至少一种金属元素。

4.根据权利要求1所述的磁性薄膜，其中所述磁性薄膜由具有非磁性晶粒间界的粒状结构形成。

5.根据权利要求1所述的磁性薄膜，其中易磁化轴垂直于膜平面取向。

6.一种在基体上制造根据权利要求1所述的磁性薄膜的方法，

其中将所述基体设定为温度150至500℃，所述磁性薄膜通过高真空磁控溅射法形成，在所述高真空磁控溅射法中，在成膜之前的真空度为等于或小于1×10^-4Pa。

7.根据权利要求6所述的制造磁性薄膜的方法，其中所述真空度为等于或小于7×10^-7Pa。

8.一种垂直磁记录介质，其设置有根据权利要求1所述的磁性薄膜。

9.一种隧道磁阻元件，其设置有根据权利要求1所述的磁性薄膜。

10.一种磁阻式随机存取存储器，其设置有根据权利要求1所述的磁性薄膜。

11.一种微机电系统装置，其设置有根据权利要求1所述的磁性薄膜。