CN101796580A - 垂直磁记录介质以及磁记录和再现装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的一个目标是，提供一种方法，能够容易地提供一种低成本的、容易设计的ECC型磁记录介质，并且本发明提供一种垂直磁记录介质，其中至少包括在非磁性基底上沉积的软磁性衬背层、衬层、中间层、垂直磁记录层，其中，所述垂直磁记录层包括至少有一层的主记录层和至少有一层的辅助记录层，所述主记录层包括具有垂直磁各向异性的层，所述辅助记录层是多层，包括三层或更多层交替形成的软磁性层和非磁性层，并且与所述非磁性基底相接触的最外的一层是所述软磁性层。
Description
技术领域
本发明涉及一种垂直磁记录介质以及使用所述垂直磁记录介质的磁记录和再现装置。
要求获得2007年9月6日提交的日本专利申请No.2007-231841的优先权，其内容通过引述全部纳入这里。
背景技术
近年来，磁记录装置(诸如磁盘装置、软盘装置、和磁带装置)的应用范围大大地增加了。随着这些磁记录装置的重要性的增加，在这些磁记录装置中使用的磁记录介质的记录密度大大地提高了。尤其是，随着MR磁头和PRML的引入，表面记录密度进一步增加了。近年来，进一步引入了GMR磁头和TuMR磁头等。由此，表面记录密度以每年100％的速度不断地增加。
因此，要求磁记录介质具有更高的记录密度。为了实现这一点，在磁记录层中要求有高的矫顽力、高的信噪比(S/N比)和高的分辨率。为了实现这一点，需要在保存信息的记录层中增进磁晶颗粒的细微度和磁隔离。
然而，当通过常规技术中的面内磁记录(in-plane magnetic recording)方法减小所述颗粒直径时，磁化反转势能(即，磁化反转体积与晶体磁性各向异性能(Ku)之积)也降低了。于是就有一个问题，即，热驰豫很容易使所述磁化反转发生。
从背景中的这些问题来看，垂直磁记录方法有望成为能够实现更高记录密度的主导技术。与所述面内磁记录方法不同，这种方法的特点是，磁晶颗粒的易磁化轴是与所述介质的表面相垂直的方向。这里，“易磁化轴”是指这样一个轴，磁化容易沿该轴排列。在Co基合金的情形中，所述易磁化轴为与Co的hcp结构中的(0001)面的法线平行的轴(c轴)。为此，原则上，在高记录密度状态中，各记录位之间的退磁场的效应很小，这就使静磁状态很稳定。
所述垂直磁记录介质通常具有衬层、中间层、磁记录层和保护层，这些层按所述顺序分层形成在非磁性基底上。通常在所述保护层上形成一层润滑层。另外，通常在所述衬层之下形成称作“软磁性衬背层”的磁性膜。所述衬层和中间层的形成用来改进所述磁记录层的特性。特别是，这些层控制所述磁记录层中的磁晶颗粒的直径和磁隔离特性，同时确定所述晶体的取向。
为了生产出具有优异特性的高密度垂直磁记录介质，需要降低噪声同时维持热稳定性。为了降低噪声，通常使用这样一种方法，在该方法中，记录层中的磁晶颗粒在所述记录层平面内是磁隔离的，并且所述磁晶颗粒之间的磁相互作用被降低，同时所述磁晶颗粒变小。
然而，当使用这种方法降低噪声时，需要降低所述磁晶颗粒的Ku以便维持热稳定性。当所述磁晶颗粒的磁各向异性能增加时，各向异性磁场、饱和场和矫顽力也增加。由此，写入时磁化反转所需要的记录场也增加。于是，当使用记录头时，可写性退化，并且记录和再现特性也下降。
为了解决这些问题，提出了所谓的ECC(Exchange CoupledComposite，交换耦合复合)介质，其中，在包含磁隔离了的铁磁颗粒并具有颗粒结构的垂直磁记录层(主记录层)上或下侧形成包含磁隔离了的软磁颗粒的层(辅助记录层)(例如，非专利文献No.1)。所述ECC介质的最大特征是，既包含铁磁颗粒也包含软磁颗粒的整个垂直磁记录层的磁化方向为所述垂直方向，同时具有剩余磁化强度，然而，当所述磁化方向反转时，磁矩并不突然反转，所述磁矩沿所述层的厚度方向发生扭转，并发生非一致反转。
具体说，在没有施加记录场的状态中，所述磁矩朝向所述垂直方向。而当施加了记录场时，在所述ECC介质中，所述辅助记录层中的磁矩比所述主记录层中的磁矩更早地开始发生磁转动，这与常规的垂直磁记录介质不同。因此，在磁化反转期间，所述主记录层中的铁磁颗粒除了受所施加的磁场和其自身的退磁场的协助外还受所述辅助记录层中的软磁颗粒之间的磁场交换的协助。所以，与常规垂直磁记录介质相比，磁化反转在低磁场下容易发生，从而可写性得到大大的提高。
非专利文献No.2和3揭示出，通过在铁磁层之间插入极薄的非磁性层，在所述铁磁层之间产生间接交换耦合能。
[非专利文献No.1]IEEE Transactions on Magnetics，vol.41，pp.537。
[非专利文献No.2]S.S.P.Parkin，Phys.Rev.Lett.，67，3598(1991)。
[非专利文献No.3]P.Bruno and C.Chappert，Phys.Rev.Lett.，67，1602(1991)。
发明内容
本发明要解决的问题
如上所述，为了发挥ECC介质的特性，需要控制磁化反转模式，即，控制所述辅助记录层和所述垂直磁记录层之间的交换耦合以及所述辅助记录层中的交换耦合。其中，所述辅助记录层和所述垂直磁记录层之间的交换耦合可以通过在这些层之间插入磁性层或非磁性层并调节所插入的层的厚度来控制。然而，当所述辅助记录层只由软磁性材料构成时，很难控制所述辅助记录层中的交换耦合，因为，该交换耦合只由所用的软磁性材料的类型来决定。
根据非专利文献No.2和3，通过在各铁磁层之间插入极薄的非磁性层，在各铁磁层之间产生间接交换耦合能。这个现象被称作RKKY相互作用，所述RKKY相互作用中的间接交换耦合被称作RKKY层间耦合。
如图2所示，通过增加所述非磁性层(隔层)的厚度，所述RKKY层间耦合从正变为负。换言之，所述RKKY层间耦合以振动形式从铁磁耦合变为反铁磁耦合。这里，“铁磁耦合”是指将铁磁层中的磁矩平行排列的能量，而“反铁磁耦合”是指将铁磁层中的磁矩反平行排列的能量。
如图3所示，所述RKKY层间耦合随着构成所述插入层的非磁性材料的种类的不同而不同。图3示出了当在包含Co和一种过渡金属的各铁磁层之间插入非磁性层时的耦合常数(J1)。具体说，很清楚，Ru、Ir和Rh的RKKY层间耦合常数很大。
从这些事实中能够明白，当利用所述RKKY相互作用耦合并且所述非磁性层的种类和厚度变化时，能够容易地控制铁磁层之间的交换耦合。就是说，可以考虑到，能够利用具有软磁性层和极薄非磁性层的多层膜作为所述辅助记录层，从而控制所述辅助记录层中的交换耦合。
通过上述考虑完成了本发明，本发明的目标是，提供一种垂直磁记录介质，该垂直磁记录介质的记录磁化的热稳定性以及可写性优秀，并且通过形成能够控制所述交换耦合的辅助记录层可以记录和再现高密度信息，还提供一种磁记录和再现装置。
解决所述问题的手段
为了实现所述目标，本发明提供下列垂直磁记录介质以及磁记录和再现装置。
(1)一种垂直磁记录介质，至少包括在非磁性基底上沉积的软磁性衬背层、衬层、中间层、垂直磁记录层，其中，所述垂直磁记录层包括至少一层主记录层和至少一层辅助记录层，所述主记录层包括具有垂直磁各向异性的层，所述辅助记录层是多层，包括三层或更多层交替层叠的软磁性层和非磁性层，并且与所述非磁性基底相接触的最外的一层是所述软磁性层。
(2)根据(1)所述的垂直磁记录介质，其中，构成所述辅助层的每层非磁性层的厚度在0.2nm到3nm的范围内。
(3)根据(1)或(2)所述的垂直磁记录介质，其中，构成所述辅助层的非磁性层包含Ru、Ir、Rh、Re、Cr、Cu、Ta、和W中的至少一种金属或合金。
(4)根据(1)到(3)中的任一项所述的垂直磁记录介质，其中，构成所述辅助层的所述软磁性层的厚度为4nm或更小，而构成所述辅助记录层的所述软磁性层的总厚度为所述主记录层的总厚度之半或更小。
(5)根据(1)到(4)中的任一项所述的垂直磁记录介质，其中，构成所述辅助记录层的所述非磁性层和所述软磁性层具有颗粒结构，其中，金属晶粒部分被非磁性氧化物颗粒边界包围，而所述氧化物包含Si、Ti、Ta、Cr、Al、W、Nb、Mg、Ru和Y中的至少一种。
(6)根据(1)到(5)中的任一项所述的垂直磁记录介质，其中，所述辅助记录层中所包含的所述氧化物的总量在2摩尔百分比到20摩尔百分比的范围内。
(7)根据(1)到(6)中的任一项所述的垂直磁记录介质，其中，所述主记录层中的至少一层具有颗粒结构，其中，磁晶颗粒部分被非磁性氧化物颗粒边界包围，而所述主记录层中所包含的所述氧化物包含Si、Ti、Ta、Cr、Al、W、Nb、Mg、Ru和Y中的至少一种。
(8)根据(1)到(7)中的任一项所述的垂直磁记录介质，其中，所述主记录层中所包含的所述氧化物的总量在2摩尔百分比到20摩尔百分比的范围内。
(9)根据(1)到(8)中的任一项所述的垂直磁记录介质，其中，所述主记录层中的所述磁晶颗粒的平均直径在3nm到12nm的范围内。
(10)根据(1)到(9)中的任一项所述的垂直磁记录介质，其中，所述主记录层的厚度在1nm到20nm的范围内，而包含所述主记录层的所述垂直磁记录层的总厚度在2nm到40nm的范围内。
(11)根据(1)到(10)中的任一项所述的垂直磁记录介质，其中，所述软磁性衬背层具有软磁性非晶态结构或软磁性细晶结构。
(12)一种垂直磁记录和再现装置，具有垂直磁记录介质和用来在垂直磁记录介质上记录和再现信息的磁头，其中，所述垂直磁记录介质为根据(1)到(11)中的任一项所述的垂直磁记录介质。
本发明的效果
根据本发明，可以提供一种垂直磁记录介质，该垂直磁记录介质具有优良的记录和再现特性，同时维持所述垂直磁记录层的高的热稳定性以及高的记录密度。
附图说明
图1示出了根据本发明所述的垂直磁记录介质的剖视图；
图2示出了作为非专利文献No.2中公布的RKKY层间耦合的指标的饱和场与所述非磁性层的厚度之间的关系；
图3示出了在使用非专利文献No.2中示出的各种非磁性层时的RKKY层间耦合常数J1；
图4示出了根据本发明所述的磁记录和再现装置的结构；
图5示出了当根据本发明所述的垂直磁记录介质中构成辅助记录层的一层软磁性层变化时所述软磁性层的总厚度与SNR之间的关系；
图6示出了当根据本发明所述的垂直磁记录介质中构成辅助记录层的一层软磁性层变化时所述软磁性层的总厚度与抗热涨落性之间的关系；
图7示出了当根据本发明所述的垂直磁记录介质中构成辅助记录层的软磁性层的层数变化时所述软磁性层的总厚度与SNR之间的关系；
图8示出了当根据本发明所述的垂直磁记录介质中构成辅助记录层的软磁性层的层数变化时所述软磁性层的总厚度与抗热涨落性之间的关系；
图9示出了在根据本发明所述的垂直磁记录介质中构成辅助记录层的一层非磁性层的厚度与SNR之间的关系；
图10示出了在根据本发明所述的垂直磁记录介质中构成辅助记录层的一层非磁性层的厚度与抗热涨落性之间的关系；
图11示出了在根据本发明所述的垂直磁记录介质中辅助记录层中的氧化物含量与SNR之间的关系；
图12示出了在根据本发明所述的垂直磁记录介质中主记录层中的氧化物含量与SNR之间的关系。
标记符号的说明
1：非磁性基底；2：软磁性衬背层；3：衬层；4：中间层；5：垂直磁记录层；6：保护层；100：垂直磁记录介质；101：介质驱动部件；102磁头；103：磁头驱动部件；104：记录和再现信号系统；
具体实施方式
下面将详细说明本发明。
图1示出了根据本发明所述的垂直磁记录介质的一个例子的剖视图。如图1所示，垂直磁记录介质10是这样一种垂直介质，它在非磁性基底1上具有软磁性衬背层2、衬层3和中间层4，这些层构成了取向控制层，用来控制在其上沉积的薄膜的取向，该垂直磁记录介质10还具有垂直磁记录层(这可以简写为“磁记录层”)5和保护层6。垂直磁记录层5具有主记录层和辅助记录层，其中，在所述主记录层中，易磁化轴(c轴)的取向垂直于非磁性基底1，而所述辅助记录层则具有软磁特性。所述层的顺序可以为中间层4-辅助记录层-主记录层，也可以为中间层4-主记录层-辅助记录层。
下面将说明所述垂直磁记录介质中的每个层。
首先说明非磁性基底1。
在本发明所述的垂直磁记录介质中使用的非磁性基底1的例子包括任何非磁性基底，诸如由铝合金(诸如包含Al作为主要成分的Al-Mg合金)构成的基底、由普通玻璃、铝硅酸盐基玻璃、非晶玻璃、硅、钛、陶瓷、蓝宝石、或石英等构成的基底、以及由树脂构成的基底。其中，通常使用Al合金基底、晶化玻璃基底和非晶玻璃基底。当使用玻璃基底时，优选使用Ra小于1埃的基底，诸如镜面抛光的玻璃基底。当含量低时，可以在所述玻璃基底中加入纺织结构。
一般地，在磁盘的制造步骤中，首先清洗所述基底并将其干燥。在本发明中，考虑各层的粘附性，优选地，在层叠各层之前清洗所述基底并将其干燥。本发明中的所述清洗不仅包括湿法清洗，而且包括刻蚀(逆溅射)。另外，不对所述基底的尺寸做特别的限制。
下面解释软磁性衬背层(这可以简写为“衬背层”)2。
在所述垂直磁记录介质中记录信号期间，衬背层2将来自磁头的记录场引入，并使所述记录场的垂直分量有效地施加在磁记录层5上。
构成衬背层2的材料的例子包括具有所谓的软磁特性的材料，诸如FeCo基合金、CoZrNb基合金和CoTaZr基合金。当软磁性衬背层2的表面粗糙度(Ra)很小时，磁头的飞行高度可以降低，这就进一步能使记录密度更高。所以，优选地，构成软磁性衬背层2的材料由非晶材料或含有细小晶体的材料制成。
也可以使用具有AFC的衬背层(其中，在两个软磁性层中插入由Ru等构成的非磁性薄膜)作为本发明中的所述衬背层。
衬背层2的总厚度在20nm到120nm的范围内，并依赖于记录和再现特性以及OW特性之间的平衡。
当软磁性衬背层2包含细小晶体或具有非晶结构时，有这样一种情况，其中Ra根据所使用的材料或薄膜形成条件而显著地增加。
在这种情形中，通过在衬背层2和衬层3之间形成非磁性非晶层，可以降低Ra并改进磁记录层5的结晶特性。
下面将说明在衬背层2上形成的衬层3和中间层4。
在本发明中，在衬背层2上形成取向控制层，用来控制磁记录层5的取向。所述取向控制层具有多层。所述多层为从所述基底一侧算起的衬层3和中间层4。
用于衬层3的材料的例子包括Ta、以及具有(111)晶面取向的fcc结构的金属或合金，诸如Ni、Ni-Nb、Ni-Ta、Ni-V、Ni-W和Pt。
一般地，构成中间层4的材料的例子包括Ru、Re、及它们的合金，其具有hcp结构，类似于磁记录层5。中间层4的形成是为了控制磁记录层5的取向。所以，当不具有hcp结构时，只要能控制磁记录层5的取向，那么任何材料都可以使用。
在本发明中，当构成垂直磁记录层5的所述主记录层具有颗粒结构时，优选地，通过在形成中间层4时增加气体压强而使中间层4具有不平滑的表面。然而，有这样一种情形，其中，增加所述气体压强会使中间层4的结晶取向变差，并且表面粗糙度变得太大。通过在形成中间层4时优化所述气体压强或将中间层4分成在低气压下形成的一层和在高气压下形成的另一层，从而平衡取向和表面不平滑性来解决这个问题。
下面说明垂直磁记录层5。垂直磁记录层5包括所述主记录层和辅助记录层。
在所述文献中，在构成垂直磁记录层5的各层中，所述主记录层是实际记录信号的层。
在本发明中，所述主记录层可以是单层，也可以是具有两层或两层以上的多层。优选地，构成所述主记录层的至少一层具有颗粒结构，包含氧化物并包含以Co作为主要成分的合金的铁磁晶粒。
在磁记录层5中优选包含的所述铁磁晶粒的例子包括CoCr、CoCrPt、CoPt、CoCrB、CoPtB、CoCrPtRu、CoCrRu、CoCrPtRuB、CoPtRu、CoPtRuB、和CoCrRuB。
作为在磁记录层5中优选包含的所述氧化物，可以使用至少包含Si、Ti、Ta、Cr、Al、W、Nb、Mg、Ru和Y之一的氧化物。
优选地，所述主记录层的厚度在1nm到20nm的范围内。优选地，所述铁磁晶体的平均颗粒直径在3nm到12nm的范围内。所述平均颗粒直径可以用平面TEM图像来测量。
如上所述，所述主记录层可以是单层。然而，在所述第一磁记录层(即，上述“磁记录层”中所说明的)上或下侧可以形成第二磁记录层，因此，所述磁记录层可以是多层。
所述第二磁记录层中的铁磁材料和氧化物可以从所述第一磁记录层中所使用的铁磁材料和氧化物中选择。此外，所述第二磁记录层可以不包含氧化物。
当所述主记录层为多层时，其总厚度优选地在2nm到40nm的范围内。
本发明中的主磁记录层可以使用以构成每层的材料作为靶通过溅射来形成。
作为用于所述主记录层的用作靶的铁磁合金材料，优选主要地包含Co，除了Co外还优选地包含Cr。所述铁磁合金的例子包括Co基合金，诸如CoCr、CoCrPt、CoCrPtRu、CoCrPtB、CoCrPtRuB、CoCrPtB-X、CoCrPtRuB-X、CoCrPtB-X-Y、和CoCrPtRuB-X-Y。此外，X和Y是指上面所述的氧化物。
在构成本发明所述的垂直磁记录层5的各个层中，所述辅助记录层是在垂直磁记录层5上施加记录场时协助所述主记录层发生磁化反转的层。
在本发明中，所述辅助记录层是包含三层或更多层的多层，其中，包含氧化物颗粒边界的非磁性层和包含氧化物颗粒边界的软磁性层交替层叠。
优选地，构成所述辅助记录层的所述非磁性层和所述软磁性层具有颗粒结构，包含金属晶粒的晶粒边界和非磁性氧化物。
所述非磁性氧化物的例子包括Si、Ti、Ta、Cr、Al、W、Nb、Mg、Ru和Y。这些氧化物可以单独使用，也可以结合使用。
可以在所述主记录层和所述辅助记录层之间形成根据情况控制所述交换耦合的层。所述交换耦合控制层可以由非磁性材料构成，但优选地使用磁性材料。
通过形成所述交换耦合控制层可以控制包含多层的所述辅助记录层中的交换耦合。当在软磁性层之间插入极薄的非磁性层时，就是说，当选择软磁性层/非磁性层/软磁性层结构时，在上下软磁性层之间会产生间接交换耦合。通过调节所述非磁性层的厚度和所述软磁性层/非磁性层/软磁性层结构的重复次数，可以很容易地控制所述间接交换耦合。
相反，当所述辅助记录层具有诸如单个软磁性层、以及非磁性层/软磁性层两层的结构时，不能控制所述辅助记录层中的交换耦合，因为所述交换耦合根据构成所述软磁性层的材料的类型而变化。就是说，当所述辅助记录层包括两层时，在软磁性层之间不插入所述非磁性层。所以，与单层辅助记录层类似，不可能控制所述交换耦合。
优选地，构成所述辅助记录层的所述非磁性层至少包括Ru、Ir、Rh、Re、Cu、Cr、Ta、W和Ti中的一种金属或它们的一种合金，更优选地，至少包括Ru、Ir和Rh中的一种金属或它们的一种合金。
当所述辅助记录层包括多个非磁性层时，优选地，每个非磁性层的厚度在0.2nm到2nm的范围内。当所述厚度小于0.2nm时，很难在整个非磁性层上维持均匀性。由于这一点，在所述上、下软磁性层之间有时出现直接交换耦合。相反，当所述厚度超过2nm时，所述上、下软磁性层之间的距离太大，间接交换耦合或许不会出现。
作为构成所述辅助记录层的所述软磁性层的磁性金属材料，可以使用诸如Co、Ni、Fe、CoB、NiFe和CoFe等晶体材料。另外，也可以使用通过将Si、B、Al、Zr、Nb、C等添加到所述晶体材料中而获得的非晶材料。
当所述辅助记录层包含多个软磁性层时，优选地，每个软磁性层的厚度为4nm或更小。当所述厚度超过4nm时，所述剩余磁化强度的主要分量在面内方向上，由此，所述垂直磁记录介质的信号强度会下降。
另外，当所述辅助记录层为多层时，优选地，所述软磁性层的总厚度为所述主记录层的总厚度的一半或更小。这是因为，当所述软磁性层的总厚度超过所述主记录层的总厚度之半时，所述剩余磁化强度的主要分量在面内方向上，由此，所述垂直磁记录介质的信号强度会下降。
一般地，可以通过DC磁控溅射过程或RF溅射过程来形成这些层。也可以使用RF偏压、DC偏压、脉冲DC、脉冲DC偏压、O2气、H2O气和N2气。
在每一层都确定溅射气体压强，使得每层都有最佳特性。然而，溅射气体压强一般在约0.1到约30Pa的范围内。所述溅射压强根据每层所希望的性能来确定。
下面说明保护层6。
保护层6保护所述介质避免因与磁头的接触而产生损伤。可以使用SiO2膜作为保护层6。然而，在许多情形中使用碳膜。所述膜通过溅射过程、等离子体CVD方法等来形成。近年来，在许多情形中使用所述等离子体CVD方法。也可以使用磁控等离子体CVD方法。所述保护层6的厚度在1nm到10nm的范围内，优选地，在2nm到6nm的范围内，更优选地，在2nm到4nm的范围内。
下面说明使用所述垂直磁记录介质的磁记录和再现装置。
图4示出了使用所述垂直磁记录介质的磁记录和再现装置的一个例子。图4所示的磁记录和再现装置包括具有图1所示结构的磁记录介质100、用来驱动磁记录介质100转动的介质驱动部件101、用来在磁记录介质100上记录或再现信息的磁头102、用来使磁头102相对于磁记录介质100移动的磁头驱动部件103、以及用于记录和再现的信号处理系统104。
信号处理系统104对从外部输入的数据进行处理以产生信号、并将所述信号发送给磁头102，或者对磁头102所再现的信号进行处理以产生数据、并将所述数据发送到外部。
作为根据本发明所述的磁记录和再现装置中所使用的磁头102，可以使用适于高记录密度的任何磁头，诸如，不仅包括使用各向异性磁阻效应(AMR)的MR(磁阻)元件而且包括使用巨磁阻(GMR)效应的GMR元件、使用隧道效应的TuMR元件等的磁头。
例子
下面将参考例子详细说明本发明。
例1-1
将用于HD的玻璃基底安放在真空腔中，将真空腔提前抽真空到1.0×10-5Pa或更低。
通过所述溅射过程在所述基底上形成一层厚度为50nm的CoNbZe从而形成软磁性衬背层2。接着，在气压为0.6Pa的Ar气氛中形成一层厚度为5nm、具有fcc结构的NiFe，从而形成衬层3。然后，在气压为0.6Pa的Ar气氛中形成一层厚度为10nm的Ru并进而将气压增至10Pa再形成一层厚度为10nm的Ru，从而形成中间层4。
在气压为2Pa的Ar气氛中依次形成主记录层和辅助记录层，从而形成垂直磁记录介质5。所述主记录层由90(Co12Cr18Pt)-10(SiO2)构成，厚度为10nm。
此外，所述化学式中的数字“90”和“10”分别是指Co12Cr18Pt和SiO2的摩尔比例。而数字“12”和“18”是指Cr的含量为12摩尔百分比，Pt的含量为18摩尔百分比。就是说，“Co12Cr18Pt”意味着按摩尔数来说Cr的含量为12％，Pt的含量为18％，Co的含量为其余的70％(下面也用这个规则)。
通过交替形成厚度为1.2nm的NiFe-10SiO2和厚度为0.6nm的Ru-10SiO2两次、并最后形成厚度为1.2nm的NiFe-8SiO2从而形成所述辅助记录层。
然后，形成碳膜作为保护膜6，并涂盖厚度为15埃的全氟聚醚(perfluoropolyether，PFPE)润滑剂。
由此，制成了本例所述的垂直磁记录介质。
例1-2
除了在所述辅助记录层中使用Ir-10SiO2作为所述非磁性层的材料之外，本例中的垂直磁记录介质与例1-1中的垂直磁记录介质的制造方法相同。
例1-3
除了在所述辅助记录层中使用Rh-10SiO2作为所述非磁性层的材料之外，本例中的垂直磁记录介质与例1-1中的垂直磁记录介质的制造方法相同。
对照例1-1
除了所述主记录层的厚度为10nm并且不形成所述辅助记录层之外，本对照例中对照用的垂直磁记录介质与例1-1中的垂直磁记录介质的制造方法相同。
对照例1-2
除了使用厚度为3.6nm的NiFe-10SiO2单层作为所述辅助记录层之外，本对照例中对照用的垂直磁记录介质与例1-1中的垂直磁记录介质的制造方法相同。
对照例1-3
除了使用通过交替层叠厚度为1.2nm的NiFe-10SiO2层和厚度为0.6nm的Co-10SiO2层两次并最后形成厚度为1.2nm的NiFe-10SiO2层而获得的多层作为所述辅助记录层之外，本对照例中对照用的垂直磁记录介质与例1-1中的垂直磁记录介质的制造方法相同。此外，由Co-10SiO2制成的层为铁磁层。
使用读-写分析仪1632和旋转台S1701MP(U.S.GUZIK TechnicalEnterprises出售)来估计所制造的垂直磁记录介质的记录和再现特性。
至于所述介质的SNR，估计信噪比(SNR)的值，其中，S是线性记录密度为119kfci时的输出，而N是线性记录密度为716kfci时通过微分电路值之后的微分波形的rms(方均根)。
介质的覆写特性基于在119kfci信号上覆写250kfci信号之前和之后的119kfci信号的再现输出比(下降比，OW)来估计。
介质的抗热涨落性是，在70℃下记录100kfci信号一次之后过了1000秒后的100kfci信号的再现输出和刚在70℃下记录100kfci信号一次之后的100kfci信号的再现输出之间的V1000/V0比。
所述介质的垂直方向上的静磁特性通过Kerr测量设备来估计。
所述主记录层和所述辅助记录层的晶体结构和晶体取向面利用X射线衍射仪使用Cu-kα射线作为辐射源通过θ-2θ方法来确认。
所述主记录层和所述辅助记录层的精细结构利用断面TEM来分析。另外，所述主记录层和所述辅助记录层中的平均晶粒直径使用平面TEM图像来计算。
XRD估计的结果证实，所有垂直磁记录介质的主记录层中的磁晶颗粒均具有hcp结构，并且取向为(0001)晶面。
另外也证实，例1-1、对照例1-2和1-3中制备的垂直磁记录介质中的所有辅助记录层的取向为hcp(0001)晶面或fcc(111)晶面。
平面TEM的观察结果证实，所有垂直磁记录介质的主记录层均具有颗粒结构，其中，磁晶颗粒的外周由所述边界区包围。所述磁晶颗粒的平均颗粒直径为7.8nm。
另外也证实，例1-1、对照例1-2和1-3中的垂直磁记录介质中的辅助记录层具有颗粒结构，其中，金属晶粒的外周由所述边界区包围，与所述主记录层类似。磁晶颗粒的平均颗粒直径为7.5nm。
断面TEM观察的结果证实，所述辅助记录层中的一个金属晶粒生长在所述主记录层中的一个磁晶颗粒之上，并且所述金属晶粒具有晶格并是外延生长的。
矫顽力Hc和矩形比RS通过所述垂直磁记录介质的静磁特性来获得，并示于表1。
表1
| 样品 | Hc(Oe) | RS |
| 例1-1 | 3583 | 1.0 |
| 例1-2 | 3622 | 1.0 |
| 例1-3 | 3691 | 1.0 |
| 样品 | Hc(Oe) | RS |
| 对照例1-1 | 4673 | 1.0 |
| 对照例1-2 | 3871 | 0.85 |
| 对照例1-3 | 3248 | 0.78 |
与对照例1-1中的垂直磁记录介质相比，例1-1到1-3以及对照例1-2和1-3中的垂直磁记录介质的Hc降低了。另外，例1-1到1-3以及对照例1-1中的RS为1，但对照例1-2和1-3中的RS退化得小于1。在对照例1-3中的垂直磁记录介质中，由于所述辅助记录层为铁磁膜，所以特性更差。
通过所述垂直磁记录介质的静磁特性而获得的覆写特性OW、SNR以及抗热涨落性V1000/V0示于表2。
表2
| 样品 | OW(dB) | SNR(dB) | V1000/V0 |
| 例1-1 | 45.0 | 18.5 | 0.9996 |
| 例1-2 | 43.8 | 18.3 | 0.9994 |
| 例1-3 | 44.9 | 18.4 | 0.9993 |
| 对照例1-1 | 36.7 | 17.0 | 0.9995 |
| 对照例1-2 | 42.2 | 15.8 | 0.5920 |
| 对照例1-3 | 45.3 | 15.2 | 0.5587 |
与对照例1-1相比，例1-1以及对照例1-2和1-3中的OW提高了。可以认为，这个提高是通过形成所述辅助记录层而获得的，并且矫顽力降低了。
另外，对照例1-1中的抗热涨落性与例1-1到1-3中的抗热涨落性实质上相同。然而，对照例1-2和1-3中的抗热涨落性下降了。可以认为，抗热涨落性的这个下降是由所述矩形比的退化引起的。
至于SNR，例1-1给出了最高水平，例1-2和1-3给出了次最高水平。可以认为，这样的高SNR是因NiFe-10SiO2层之间所引起的RKKY层间耦合强度所产生的影响而获得的。
然后，一种垂直磁记录介质，其中所述辅助记录层中的一层软磁性层的厚度和所述软磁性层的层数是变化的，以下面的方式来制备。
例2
在以与例1-1同样的方式层叠了所述中间层之后，通过层叠厚度为10nm的90(Co12Cr18Pt)-10(SiO2)来形成主记录层。通过交替层叠厚度为Xnm的NiFe-10SiO2和厚度为0.6nm的Ru-10SiO2Y次从而形成所述辅助记录层，并最后形成厚度为X nm的NiFe-10SiO2。
然后，以与例1-1同样的方式形成保护层并在所述保护层上涂盖润滑剂。
“X”是NiFe-10SiO2的厚度，它在从0nm到4nm的范围内变化。“Y”是层叠次数，它在0到8的范围内变化。此外，所述辅助记录层中的软磁性层的总厚度为X×Y+X。
所述XRD估计的结果证实，所有垂直磁记录介质的主记录层中的磁晶颗粒均具有hcp结构，并且取向为(0001)晶面。
另外也证实，所制备的垂直磁记录介质中的所有辅助记录层的取向为hcp(0001)晶面或fcc(111)晶面。
平面TEM的观察结果证实，所有垂直磁记录介质的主记录层均具有颗粒结构，其中，磁晶颗粒的外周由所述边界区包围。所述磁晶颗粒的平均颗粒直径为7.8nm。
另外也证实，与所述主记录层类似，所述垂直磁记录介质中的辅助记录层具有颗粒结构，其中，金属晶粒的外周由所述边界区包围。所述磁晶颗粒的平均颗粒直径为7.5nm。
断面TEM观察的结果证实，所述辅助记录层中的一个金属晶粒生长在所述主记录层中的一个磁晶颗粒之上，并且所述金属晶粒具有晶格并是外延生长的。
图5和6示出了当所述辅助记录层中的软磁性层的层叠次数Y被设为2，而一层软磁性层的厚度X在0nm到4nm的范围内变化时SNR或V1000/V0与所述软磁性层的总厚度3X(＝2X+X)之间的关系。
很清楚，在所述软磁性层的总厚度中，在1.2nm(X＝0.4nm)到4.8nm(X＝1.6nm)的范围内，SNR显著提高，并且高的抗热涨落性得以维持。
图7和8示出了当一层软磁性层的厚度X被设为1nm，而所述辅助记录层中的软磁性层的层叠次数Y在0到8的范围内变化时SNR或V1000/V0与所述软磁性层的总厚度Y+1(＝Y×1+1)之间的关系。
很清楚，在所述软磁性层的总厚度中，在2nm(Y＝1)到5nm(Y＝4)的范围内，SNR显著提高，并且高的抗热涨落性得以维持。
基于这些结果，很清楚，当所述辅助记录层中的软磁性层的总厚度为所述主记录层的厚度之半或更小时，可以获得优良的记录和再现特性，同时维持高的抗热涨落性。
然后，以下面的方式来制备垂直磁记录介质，该垂直磁记录介质中的辅助记录层中的一层非磁性层的厚度是变化的。
例3
在以与例1-1同样的方式形成所述中间层之后，通过形成厚度为10nm的90(Co12Cr18Pt)-10(SiO2)来形成所述主记录层。通过交替形成厚度为1.2nm的NiFe-10SiO2和厚度为Znm的Ru-10SiO2两次从而形成所述辅助记录层，并最后层叠厚度为1.2nm的NiFe-10SiO2。
然后，以与例1-1同样的方式形成保护层并在所述保护层上涂盖润滑剂。
此外，Ru-10SiO2的厚度“Z”在0nm到4nm的范围内变化。
所述XRD估计的结果证实，所有垂直磁记录介质的主记录层中的磁晶颗粒均具有hcp结构，并且取向为(0001)晶面。
另外也证实，所制备的垂直磁记录介质中的所有辅助记录层的取向为hcp(0001)晶面或fcc(111)晶面。
平面TEM的观察结果证实，所有垂直磁记录介质的主记录层均具有颗粒结构，其中，磁晶颗粒的外周由所述边界区包围。所述磁晶颗粒的平均颗粒直径为7.8nm。
另外也证实，与所述主记录层类似，所述垂直磁记录介质中的辅助记录层具有颗粒结构，其中，金属晶粒的外周由所述边界区包围。所述磁晶颗粒的平均颗粒直径为7.5nm。
断面TEM观察的结果证实，所述辅助记录层中的一个金属晶粒生长在所述主记录层中的一个磁晶颗粒之上，并且所述金属晶粒具有晶格并是外延生长的。
图9和10示出了当所述辅助记录层中的一层非磁性层的厚度Z在0nm到4nm的范围内变化时SNR或V1000/V0与一层非磁性层的厚度Z之间的关系。
很清楚，当Z在0.2nm到2nm的范围内时，SNR显著提高，并且高的抗热涨落性得以维持。当Z超过2nm时，SNR和V1000/V0都下降。可以认为，SNR和V1000/V0的下降是因为所述辅助记录层中的软磁性层之间的距离太大、RKKY层间耦合没有出现而造成的。
基于这些结果，很清楚，当所述辅助记录层中的非磁性层的厚度在0.2nm到2nm的范围内时，可以获得优良的记录和再现特性，同时维持抗热涨落性。
接着，以下面的方式来制备垂直磁记录介质，在该垂直磁记录介质，主记录层和辅助记录层中所包含的氧化物的组成和种类是变化的。
例4
在以与例1-1同样的方式形成所述中间层之后，通过形成厚度为10nm的90(Co12Cr18Pt)-a(SiO2)来形成所述主记录层。通过交替形成厚度为1.2nm的NiFe-bSiO2和厚度为0.6nm的Ru-bSiO2两次从而形成所述辅助记录层，并最后形成厚度为1.2nm的NiFe-bSiO2。
然后，以与例1-1同样的方式形成保护层并在所述保护层上涂盖润滑剂。
此外，所述主记录层中的氧化物的含量“a”和所述辅助记录层中的氧化物的含量“b”在0摩尔百分比到30摩尔百分比的范围内变化。另外，也制备了这样的垂直磁记录介质，其中，TiO、TiO2、WO3和Cr2O3替代SiO2用作所述主记录层和所述辅助记录层中的颗粒区(grain region)材料。
所述XRD估计的结果证实，所有垂直磁记录介质的主记录层中的磁晶颗粒均具有hcp结构，并且取向为(0001)晶面。
另外也证实，所制备的垂直磁记录介质中的所有辅助记录层的取向为hcp(0001)晶面或fcc(111)晶面。
平面TEM的观察结果证实，所述主记录层(其中，a为2或更大)具有颗粒结构，其中，磁晶颗粒的外周由所述边界区包围。
另外也证实，所述辅助记录层(其中，b为2或更大)具有颗粒结构，其中，金属晶粒的外周由所述边界区包围。
图11示出了当所述主记录层中的SiO2的含量a被设为10、所述辅助记录层中的SiO2的含量b在0到30的范围内变化时b与SNR之间的关系。
很清楚，当SiO2的含量在1摩尔百分比到20摩尔百分比的范围内时，SNR显著提高。类似于SiO2，在使用TiO、TiO2、和Cr2O3的垂直磁记录介质中也获得了SNR的显著提高。
图12示出了当所述辅助记录层中的SiO2的含量b被设为10、所述主记录层中的SiO2的含量a在0到30的范围内变化时a与SNR之间的关系。
很清楚，当SiO2的含量在2摩尔百分比到20摩尔百分比的范围内时，SNR显著提高。类似于SiO2，在使用TiO、TiO2、和Cr2O3的垂直磁记录介质中也获得了SNR的显著提高。
基于这些结果，很清楚，当所述辅助记录层和所述主记录层中的氧化物的含量在2摩尔百分比到20摩尔百分比的范围内时，可以获得优良的记录和再现特性，同时维持高的抗热涨落性。
工业实用性
根据本发明，可以提供一种垂直磁记录介质，它能够维持所述垂直磁记录层的高的热稳定性、具有优良的记录和再现特性和高的记录密度。
Claims (12)
1.一种垂直磁记录介质，至少包括在非磁性基底上设置的软磁性衬背层、衬层、中间层、垂直磁记录层，
其中，所述垂直磁记录层包括至少一层的主记录层和至少一层的辅助记录层，
所述主记录层包括具有垂直磁各向异性的层，
所述辅助记录层是多层，包括三层或更多层交替形成的软磁性层和非磁性层，并且与所述非磁性基底相接触的最外的一层是所述软磁性层。
2.根据权利要求1所述的垂直磁记录介质，其中，构成所述辅助层的每层非磁性层的厚度在0.2nm到3nm的范围内。
3.根据权利要求1所述的垂直磁记录介质，其中，构成所述辅助层的非磁性层包含Ru、Ir、Rh、Re、Cr、Cu、Ta、W和Ti中的至少一种金属或其合金。
4.根据权利要求1所述的垂直磁记录介质，其中，构成所述辅助层的所述软磁性层的厚度为4nm或更小，而构成所述辅助记录层的所述软磁性层的总厚度为所述主记录层的总厚度之半或更小。
5.根据权利要求1所述的垂直磁记录介质，其中，构成所述辅助记录层的所述非磁性层和所述软磁性层具有颗粒结构，其中，金属晶粒部分被非磁性氧化物颗粒边界包围，而所述氧化物包含Si、Ti、Ta、Cr、Al、W、Nb、Mg、Ru和Y中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的垂直磁记录介质，其中，所述辅助记录层中所包含的所述氧化物的总量在2摩尔百分比到20摩尔百分比的范围内。
7.根据权利要求1所述的垂直磁记录介质，其中，所述主记录层中的至少一层具有颗粒结构，其中，磁晶颗粒部分被非磁性氧化物颗粒边界包围，而所述主记录层中所包含的所述氧化物包含Si、Ti、Ta、Cr、Al、W、Nb、Mg、Ru和Y中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的垂直磁记录介质，其中，所述主记录层中所包含的所述氧化物的总量在2摩尔百分比到20摩尔百分比的范围内。
9.根据权利要求1所述的垂直磁记录介质，其中，所述主记录层中的所述磁晶颗粒的平均直径在3nm到12nm的范围内。
10.根据权利要求1所述的垂直磁记录介质，其中，所述主记录层的厚度在1nm到20nm的范围内，而包含所述主记录层的所述垂直磁记录层的总厚度在2nm到40nm的范围内。
11.根据权利要求1所述的垂直磁记录介质，其中，所述软磁性衬背层具有软磁性非晶态结构或软磁性细晶结构。
12.一种垂直磁记录和再现装置，具有垂直磁记录介质和用来在垂直磁记录介质上记录和再现信息的磁头，其中，所述垂直磁记录介质为根据权利要求1所述的垂直磁记录介质。
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