CN102356430B - 磁记录介质及存储装置 - Google Patents
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Abstract
一种磁记录介质，包括：非磁性颗粒层；记录层，设置在所述非磁性颗粒层上；其中，所述记录层具有设置在所述非磁性颗粒层上的第一颗粒磁性层和设置在所述第一颗粒磁性层上的第二颗粒磁性层，将所述非磁性颗粒层的金属粒子磁分离的非磁性材料，与将所述第一颗粒磁性层的磁性粒子磁分离的非磁性材料不同。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁记录介质及存储装置，特别是关于一种具有多层结构的磁记录介质及具有该类磁记录介质的存储装置。
背景技术
最近，在具有磁记录介质的存储装置的代表装置中，存在一种具有磁盘的磁盘装置(HDD：Hard Disk Drive)。HDD不仅限于计算机，还可以在影象记录机器或携带型音乐播放装置等中被使用。这样，由于HDD在各种各样的装置中被使用，所以存在将HDD更加大容量化及小型化的需要。
为了实现HDD的大容量化及小型化，需要提高磁盘的记录密度。过去一般是采用将记录层的易磁化轴(easy axis of magnetization)相对基板面平行取向的水平磁记录方式的磁盘。对此，最近已经将记录层的易磁化轴相对基板面垂直取向的垂直磁记录方式的磁盘实际应用。垂直磁盘由于在记录位边界(recording bit boundary)的反磁场(diamagnetic field)的影响小，可清楚地记录数据，所以能够高密度地记录数据。另外，为了进一步提高记录密度，还提出了在记录层的下方设置由软磁性体形成的衬底层的垂直磁盘(参见专利文献1、专利文献2)。
一般的垂直磁盘具有在玻璃等非磁性基板上层叠30nm～100nm厚度的软磁性衬底层、种子层(seed layer)、中间层、由Co基合金层和氧化物所形成的颗粒(granular)记录层、不包含氧化物的Co基合金层、碳保护层、润滑材料等的结构。在具有垂直磁盘的HDD中，使用磁头向垂直磁盘记录数据。由磁头产生的磁通量向着衬底层垂直通过记录层，沿垂直方向磁化记录层。
另外，在颗粒记录层中，在磁性结晶粒子的粒子界面上形成有氧化物的非磁性材料，将磁性结晶粒子磁分离或隔离化(isolation)来减低介质噪声。颗粒记录层也被称为具有颗粒结构的记录层。
为了将垂直磁盘的记录密度进一步提高，需要提高出错率或信噪比(SNR：Signal-to-Noise Ratio)等在垂直磁盘上记录数据的信号品质。为了提高在垂直磁盘上记录数据的信号品质，提高记录层的性能很重要，具体来说，需要进行形成记录层的磁性结晶粒子的微细化、均匀化及减低结晶取向分散。因此，用具有物理偏析结构的Ru层来形成中间层，用含有氧化物的颗粒记录层来形成记录层，再将中间层或记录层多层化或设置非磁性颗粒层，以力图实现磁性结晶粒子的微细化、均匀化及减低结晶取向分散。然而，为了进一步提高记录密度，渴望实现记录层的磁性结晶粒子的进一步微细化、均匀化及进一步减低结晶取向分散。
先行技术文献如下：
专利文献1：(日本)特开2002-203306号公报
专利文献2：(日本)特开昭62-239314号公报
专利文献3：(日本)特开2004-310910号公报
专利文献4：(日本)特开2006-85742号公报
专利文献5：(日本)特开2008-287771号公报
发明内容
本发明想要解决的课题如下：
在过去的磁记录介质中，由于很难实现记录层的磁性结晶粒子的进一步微细化、均匀化及进一步减低结晶取向分散，因此存在很难进一步提高记录密度的问题。
因此，本发明的目的在于提供一种能够进一步提高记录密度的磁记录介质及存储装置。
用于解决上述课题的手段如下：
由本发明的一个方案，提供一种磁记录介质，其特征在于，包括：非磁性颗粒(granular)层；记录层，设置在所述非磁性颗粒层上；其中，所述记录层具有设置在所述非磁性颗粒层上的第一颗粒磁性层和设置在所述第一颗粒磁性层上的第二颗粒磁性层，将所述非磁性颗粒层的金属粒子磁分离的非磁性材料，与将所述第一颗粒磁性层的磁性粒子磁分离的非磁性材料不同。
由本发明的另一个方案，提供一种存储装置，其特征在于，包括：至少一个磁记录介质；磁头，向所述磁记录介质写入信息和/或从所述磁记录介质读出信息；其中，所述磁记录介质具有：非磁性颗粒层；记录层，设置在所述非磁性颗粒层上；所述记录层具有设置在所述非磁性颗粒层上的第一颗粒磁性层和设置在所述第一颗粒磁性层上的第二颗粒磁性层，将所述非磁性颗粒层的金属粒子磁分离的非磁性材料，与将所述第一颗粒磁性层的磁性粒子磁分离的非磁性材料不同，所述非磁性颗粒层、所述第一颗粒磁性层和所述第二颗粒磁性层各层用于所述磁分离的非磁性材料是分别从SiO2、TiO2、Ta2O3、Cr2O3中选择的氧化物，或者是SiO2、TiO2、Cr2O3等的复合氧化物。
本发明的效果如下：
根据本发明的磁记录介质及存储装置，能够进一步提高记录密度。
附图说明
图1是表示本发明第1实施例中磁记录介质结构的剖视图。
图2是表示制作样品时非磁性颗粒层、第一及第二颗粒磁性层中使用的材料的图。
图3是表示对样品测试出的静磁特性的图。
图4是表示本发明第2实施例中磁记录介质结构的剖视图。
图5是表示本发明第3实施例中磁记录介质结构的剖视图。
图6是表示本发明一个实施例中存储装置的一部分的俯视图。
符号说明
10、20、30、600垂直磁记录介质；11基板；12软磁性衬底层；13中间层；14非磁性颗粒层；15第一颗粒磁性层；16第二颗粒磁性层；17帽层；18保护层；19润滑层；101、102、103记录层；500存储装置；503磁头
具体实施方式
本发明的磁记录介质及存储装置包括：非磁性颗粒层；记录层，设置在非磁性颗粒层上；其中，记录层具有设置在非磁性颗粒层上的第一颗粒磁性层和设置在第一颗粒磁性层上的第二颗粒磁性层。将非磁性颗粒层的金属粒子磁分离的非磁性材料，与将第一颗粒磁性层的磁性粒子磁分离的非磁性材料不同。
更优选为，将第一颗粒磁性层的磁性粒子磁分离的非磁性材料，与将第二颗粒磁性层的磁性粒子磁分离的非磁性材料不同。
通过至少使非磁性颗粒层和第一颗粒磁性层15使用的非磁性材料为相互不同的材料，能够使形成第二颗粒磁性层的磁性结晶粒子的进一步微细化、均匀化成为可能，并且使结晶取向分散的进一步减低成为可能。因此，能够进一步提高记录密度。
下面，对本发明的磁记录介质及存储装置的各实施例结合附图进行说明。
(实施例)
图1是表示本发明第1实施例中磁记录介质结构的剖视图。在本实施例中，本发明被应用在垂直磁记录介质中。
如图1所示，垂直磁记录介质10具有在基板11上层叠软磁性衬底层12、中间层13、非磁性颗粒层14、第一颗粒磁性层15、第二颗粒磁性层16、帽(cap)层17、保护层18及润滑层19的结构。颗粒磁性层15、16形成记录层101。
基板11由玻璃、铝合金等非磁性材料形成。作为基板11，需要其表面平坦，并且机械强度比较高。
软磁性衬底层12由例如CoZrNb、CoZrTa、FeCoB、FeTaC、FeTaN、FeAlSi、FeCoAlO、CoNiFeB、CoFe2O4、ZnFe2O4或CoFe等软磁性材料形成。
中间层13是为了对在中间层13上方形成的非磁性颗粒层14或颗粒磁性层15、16的结晶取向性或结晶粒径进行控制而被设置。中间层13由例如将Ta、NiW及Ru以自下而上的顺序层叠的层叠膜(Ta/NiW/Ru膜)、将Ta及Ru以自下而上的顺序层叠的层叠膜(Ta/Ru膜)或将Ta、NiWCr及Ru以自下而上的顺序层叠的层叠膜(Ta/NiWCr/Ru膜)等形成。在形成中间层13的层叠膜中也可用Ru合金代替Ru。
非磁性颗粒层14是为了促进记录层101的磁性结晶粒子的磁分离或隔离化而被设置。非磁性颗粒层14具有颗粒结构，即，将易磁化轴相对基板面垂直取向的金属结晶粒子用SiO2、TiO2、Ta2O3、Cr2O3等非磁性材料磁分离的构造。在本实施例中，非磁性材料中使用的非磁性氧化物为SiO2，但并不限定于此。
第一颗粒磁性层15及第二颗粒磁性层16均具有颗粒结构。颗粒磁性层15、16中的至少一个具有2×106erg/cc以上硬磁性的磁特性，通过由磁头(未图示)产生的磁场沿垂直方向被磁化并保持数据。颗粒磁性层15、16由CoCrPt-SiO2、CoPt-SiO2等形成。颗粒磁性层15、16均具有颗粒结构，即，磁性结晶粒子用SiO2、TiO2、Cr2O3等非磁性材料磁分离的构造。在本实施例中，非磁性材料中使用的非磁性氧化物为SiO2，但并不限定于此，还可以使用SiO2、TiO2、Cr2O3等的复合氧化物。
帽层17由具有不包含氧化物的具有非颗粒结构的磁性材料形成。保护层18由例如CN(氮化碳)、DLC(Diamond Like Carbon)或SiN(氮化硅)等硬度比较高的材料形成。润滑层19由例如氟系润滑剂形成。
下面，对图1所示的垂直磁记录介质10的制造方法进行说明。
首先，准备由例如直径为2.5英寸的玻璃或铝合金等所形成的圆盘形状的基板11。将该基板11设置在DC磁控管溅射(magnetron sputtering)装置的室内，对室内进行抽真空。之后，通过用溅射法形成例如CoZrNb等软磁性材料，而在基板11上形成30～100nm膜厚的软磁性衬底层12。在此需要说明的是，软磁性衬底层12也可以由电镀法(plating)形成。
接着，在软磁性衬底层12上，例如用通过溅射依次使Ta成膜1nm、NiWCr成膜3nm～8nm、Ru成膜10nm～20nm的层叠膜(Ta/NiWCr/Ru膜)形成中间层13。在此需要说明的是，中间层13也可以用层厚约为1nm的Ta和层厚约为10nm～20nm的Ru的层叠膜(Ta/Ru膜)、或者层厚约为3nm的Ta和层厚约为3nm～8nm的NiW和层厚约为10nm～20nm的Ru的层叠膜(Ta/NiW/Ru膜)形成。
接着，在中间层13上，通过用溅射法形成具有CoCr-SiO2颗粒结构的层，来形成例如1nm～5nm膜厚的非磁性颗粒层14。
接着，在非磁性颗粒层14上，通过用两层溅射法形成具有例如CoCrPt-SiO2颗粒结构的层，来形成例如总计膜厚为10nm～15nm的颗粒磁性层15、16。
在第二颗粒磁性层16上，通过形成具有非颗粒结构的磁性材料来形成帽层17。另外，在帽层17上，形成例如3nm～5nm膜厚的保护层18。用CN形成保护层18时，可以使用溅射法，在包含Ar气体和N气体的气氛中溅射碳来形成。另外，用DLC形成保护层18时，可以使用CVD法来形成，用SiN形成保护层18时，可以使用溅射法来形成。
接着，在保护层18上形成润滑层19。润滑层19通过涂敷例如0.5nm～5nm膜厚的例如全氟聚醚(perfluoro polyether)、氟化醇(fluorinated alcohol)或氟化香芹酮(fluorinated carboxylic acid)被形成。
通过这样，完成垂直磁记录介质10。
本发明的发明人在本实施例中，通过上述制造方法制作出未形成帽层17的垂直磁记录介质10的样品S1～S7，测试各样品S1～S7的静磁特性。
图2是表示制作样品时非磁性颗粒层14、第一颗粒磁性层15及第二颗粒磁性层16中使用的材料的图。图2所示的CoCrPt-TiO2是膜厚为10nm的Co74Cr13Pt13-8TiO2，CoCrPt-SiO2是膜厚为2.5nm的Co66Cr13Pt21-8SiO2，CoCr-Cr2O3是膜厚为8nm的Co60Cr40-6Cr2O3。另外，在样品S7中未设置非磁性颗粒层14及第一颗粒磁性层15，记录层10具有仅由CoCrPt-TiO2的第二颗粒磁性层16构成的单层结构。
图3是表示对样品测试出的静磁特性的图。图3中，Hc(Oe)是各样品S1～S7的保磁度，ΔHs(Oe)是表示记录层101中结晶取向分散的参数，α’是表示记录层101中磁性结晶粒子的磁分离或隔离化的参数。保磁度Hc的值最好尽量大，参数ΔHs(Oe)、α’的值均最好尽量小。
如图2及图3可知，邻接的非磁性颗粒层14和第一颗粒磁性层15的氧化物种类同样为Cr2O3或SiO2的样品S1、S2的情况，很清楚其保磁度Hc变小、参数ΔHs、α’变大。
另一方面，邻接的非磁性颗粒层14和第一及第二颗粒磁性层15、16的氧化物种类全部不同(或者14～16各层的最大含有量的氧化物全部不同)的样品S3、S4的情况、及邻接的非磁性颗粒层14和第一颗粒磁性层15的氧化物种类不同的样品S5、S6的情况，很清楚其保磁度Hc变大、参数ΔHs、α’变小，从垂直磁记录介质10的磁特性的观点来看，得到了期望的特性也很清楚。特别是样品S3、S4的情况，从垂直磁记录介质10的磁特性的观点来看，得到了特别期望的特性也很清楚。具有单层结构的颗粒记录层的样品S7的情况，很清楚其保磁度Hc小、参数ΔHs、α’变大。
这样，为了提高颗粒磁性层15、16中磁性结晶粒子的磁分离(或隔离化)，需要保持良好的颗粒材料与金属相(metallic phase)的磁分离状态(或隔离状态)。在Co合金相与各种氧化物相的磁分离状态中，Co-SiO2或Co-Cr2O3的磁分离状态良好，作为非磁性颗粒层14的氧化物最好是SiO2或Cr2O3。
另外，在非磁性颗粒层14中使用Cr2O3或SiO2、作为第一颗粒磁性层15的氧化物使用与非磁性颗粒层14同一种的氧化物时，很清楚参数ΔHs、α’变大。
另一方面，对于TiO2，由于很难形成其与Co合金良好的磁分离状态，因此其不适合仅作为第二颗粒磁性层16，即单层结构的颗粒记录层的氧化物种类。再有，作为单层结构的颗粒记录层的氧化物种类使用TiO2时，很难得到大的保磁度。
因此，在本实施例中，通过使非磁性颗粒层14及第一颗粒磁性层15的氧化物、优选为使非磁性颗粒层14、第一颗粒磁性层15及第二颗粒磁性层16的氧化物种类互不相同，从而能够使形成第二颗粒磁性层16的磁性结晶粒子的进一步微细化、均匀化成为可能，并且使结晶取向分散的进一步减低成为可能。
图4是表示本发明第2实施例中磁记录介质结构的剖视图。在本实施例中，本发明被应用在具有ECC(Exchange-Coupled Composite)结构的垂直磁记录介质中。对图4中与图1相同的部分附上相同的符号，并省略其说明。
如图4所示，垂直磁记录介质20的记录层102具有由第一颗粒磁性层15、第二颗粒磁性层16、耦合控制层27及第三颗粒磁性层28所形成的层叠结构。在本实施例中，也通过使非磁性颗粒层14、第一颗粒磁性层15、及第二颗粒磁性层16的氧化物种类互不相同，从而能够使形成第二颗粒磁性层16的磁性结晶粒子的进一步微细化、均匀化成为可能，并且使结晶取向分散的进一步减低成为可能。另外，通过设置耦合控制层27，从而由于磁化反转磁场被降低使得即便是在记录层102中使用磁各异性大的颗粒材料也能够实现良好的记录。
在图4中，例如非磁性颗粒层14由膜厚为3.5nm的Co6Cr40-6Cr2O3形成，第一颗粒磁性层15由膜厚为2.5nm的Co66Cr13Pt21-8SiO2形成，第二颗粒磁性层16由膜厚为8.0nm的Co73Cr9Pt18-8TiO2形成，耦合控制层27由膜厚为0.30nm的Ru65Co35形成，第三颗粒磁性层28由膜厚为5.0nm的Co70Cr19Pt11-8TiO2形成，帽层17由膜厚为7.0nm的Co70Cr19Pt8B3形成。
图5是表示本发明第3实施例中磁记录介质结构的剖视图。在本实施例中，本发明被应用在具有ESM(Element Specific Magnetization)结构的垂直磁记录介质中。对图5中与图1相同的部分附上相同的符号，并省略其说明。
如图5所示，垂直磁记录介质30的记录层103具有由第一颗粒磁性层15、第二颗粒磁性层16、第三颗粒磁性层37、第四颗粒磁性层38及第五颗粒磁性层39所形成的层叠结构。在本实施例中，也通过使非磁性颗粒层14、第一颗粒磁性层15、及第二颗粒磁性层16的氧化物种类互不相同，从而能够使形成第二颗粒磁性层16的磁性结晶粒子的进一步微细化、均匀化成为可能，并且使结晶取向分散的进一步减低成为可能。
下面，对本发明的一个实施例中的存储装置结合图6进行说明。图6是表示本发明一个实施例中存储装置的一部分的拆下上盖后的俯视图。
存储装置500具有在壳体501中设置圆盘形状的垂直磁记录介质600、使固定在轮壳(hub)502上的垂直磁记录介质600转动的主轴电动机(未图示)、进行数据写入和/或读出的磁头503、支撑磁头503的悬架504及沿垂直磁记录介质600的半径方向驱动控制悬架504的致动器507等的结构。
垂直磁记录介质600具有上述第1、第2及第3实施例中说明的垂直磁记录介质10、20及30的任一结构。通过主轴电动机使垂直磁记录介质600沿箭头R的方向转动时，通过由垂直磁记录介质600的转动所产生的气流使磁头503从垂直磁记录介质600的表面浮出一定的浮出量。由致动器507磁头503沿垂直磁记录介质600的半径方向P移动，并对垂直磁记录介质600进行数据的写入和/或读出。
存储装置500内设置的垂直磁记录介质600由于具有垂直磁记录介质10、20及30的任一结构，因此能够实现数据的高密度记录。
当然，存储装置500内设置的垂直磁记录介质600的个数可以是一个也可以是多个。
另外，上述个实施例中的垂直磁记录介质不限定于圆盘形状的所谓的磁盘，本发明还可以被应用在包括磁记录卡的各种磁记录介质中。
本国际申请以2009年3月19日向日本特许厅申请的日本专利申请2009-069062号作为主张优先权的基础，本国际申请在此援引该日本专利申请的全部内容。
本发明虽然通过以上实施例进行说明，但本发明并不限定于上述实施例，在权利要求书中记载的本发明的范围内，可进行多种的变形或改良。
Claims (12)
1.一种磁记录介质，其特征在于，包括：
非磁性颗粒层；
记录层，设置在所述非磁性颗粒层上；其中，
所述记录层具有设置在所述非磁性颗粒层上的第一颗粒磁性层和设置在所述第一颗粒磁性层上的第二颗粒磁性层，
将所述非磁性颗粒层的金属粒子磁分离的非磁性材料，与将所述第一颗粒磁性层的磁性粒子磁分离的非磁性材料不同，
所述非磁性颗粒层、所述第一颗粒磁性层和所述第二颗粒磁性层各层用于所述磁分离的非磁性材料是分别从SiO2、TiO2、Ta2O3、Cr2O3中选择的氧化物，或者是SiO2、TiO2、Cr2O3的复合氧化物。
2.根据权利要求1所述的磁记录介质，其特征在于，将所述第一颗粒磁性层的磁性粒子磁分离的非磁性材料，与将所述第二颗粒磁性层的磁性粒子磁分离的非磁性材料不同。
3.根据权利要求1所述的磁记录介质，其特征在于，所述非磁性颗粒层、所述第一颗粒磁性层及所述第二颗粒磁性层的各层在所述磁分离中使用的非磁性材料为选自SiO2、TiO2及Cr2O3的氧化物。
4.根据权利要求1所述的磁记录介质，其特征在于，所述第一颗粒磁性层及所述第二颗粒磁性层中的至少一个具有2×106erg/cc以上硬磁性的磁特性。
5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的磁记录介质，其特征在于，还包括：
软磁性衬底层，由软磁性材料形成；
中间层，由Ru或Ru合金形成，设置在所述软磁性衬底层上；其中，
所述非磁性颗粒层设置在所述中间层上。
6.根据权利要求5所述的磁记录介质，其特征在于，还包括设置在所述第二颗粒磁性层上方的一个或多个第三颗粒磁性层。
7.根据权利要求6所述的磁记录介质，其特征在于，还包括设置在所述第二颗粒磁性层和所述第三颗粒磁性层之间的耦合控制层。
8.一种存储装置，其特征在于，包括：
至少一个磁记录介质；
磁头，向所述磁记录介质写入信息和/或从所述磁记录介质读出信息；其中，
所述磁记录介质具有：
非磁性颗粒层；
记录层，设置在所述非磁性颗粒层上；
所述记录层具有设置在所述非磁性颗粒层上的第一颗粒磁性层和设置在所述第一颗粒磁性层上的第二颗粒磁性层，
将所述非磁性颗粒层的金属粒子磁分离的非磁性材料，与将所述第一颗粒磁性层的磁性粒子磁分离的非磁性材料不同，
所述非磁性颗粒层、所述第一颗粒磁性层和所述第二颗粒磁性层各层用于所述磁分离的非磁性材料是分别从SiO2、TiO2、Ta2O3、Cr2O3中选择的氧化物，或者是SiO2、TiO2、Cr2O3的复合氧化物。
9.根据权利要求8所述的存储装置，其特征在于，将所述磁记录介质的所述第一颗粒磁性层的磁性粒子磁分离的非磁性材料，与将所述第二颗粒磁性层的磁性粒子磁分离的非磁性材料不同。
10.根据权利要求8所述的存储装置，其特征在于，所述磁记录介质的所述非磁性颗粒层、所述第一颗粒磁性层及所述第二颗粒磁性层的各层在所述磁分离中使用的非磁性材料为选自SiO2、TiO2及Cr2O3的氧化物。
11.根据权利要求8所述的存储装置，其特征在于，所述磁记录介质的所述第一颗粒磁性层及所述第二颗粒磁性层中的至少一个具有2×106erg/cc以上硬磁性的磁特性。
12.根据权利要求8至11中任一权利要求所述的存储装置，其特征在于，所述磁记录介质还包括：
软磁性衬底层，由软磁性材料形成；
中间层，由Ru或Ru合金形成并设置在所述软磁性衬底层上；其中，
所述非磁性颗粒层设置在所述中间层上。
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