CN102779532A - 垂直磁记录介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种垂直磁记录介质，其不改变现有的层叠结构就能够提高磁记录层的磁各向异性，从而通过记录信号的热稳定性。一种垂直磁记录介质，是在非磁性基体上至少依次层叠有中间层、第二基底层和磁记录层的垂直记录介质，其特征在于，中间层为Ru或Ru基合金的单一层结构，或者为含有Co和Cr的非磁性合金层和Ru或者Ru基合金的层的层叠结构，该第二基底层包含30at％以上75at％以下的Co、20at％以上60at％以下的Cr和0.1at％以上10at％以下的W，第二基底层具有0.1nm以上1.0nm以下的膜厚。
Description
技术领域
本发明涉及搭载于各种磁记录装置上的垂直磁记录介质。更详细地说，涉及搭载于用作计算机、AV设备等外部存储装置的硬盘驱动器(HDD)上的垂直磁记录介质。
背景技术
1997年以后，HDD的记录密度以年利率60～100％的比例迅速地增加。这种显著成长的结果是，迄今为止所使用的面内记录方式已接近高密度化的极限。从这种状况看，近年来，能高密度化的垂直记录方式备受关注，极大地促进了其研究开发。而且，白2005年以来，在一部分机型中采用垂直记录方式的HDD的商品化终于开始。
垂直磁记录介质包含：基底层，其至少包含硬质磁性材料的磁记录层，用于任意选择性地使磁记录层在目标的方向取向；保护膜，其保护磁记录层的表面；和软磁性材料的衬里层，其承担使在向磁记录层的记录中使用的磁头所产生的磁通向磁记录层集中的作用。为了提高磁记录介质的信号输出-噪声比(S/N)，需要提高磁记录介质的基本的特性。为了进一步实现高记录密度化，就要提高被记录在垂直磁记录介质的信号的热稳定性。为了提高热稳定性，就要增大磁记录层的材料的磁各向异性Ku。为了增大磁各向异性，进行了使用以L10结构等为代表的磁晶各向异性或利用了多层膜的界面磁各向异性的研究。
已经提出通过在由Ru等非磁性金属形成的第一中间层和具有颗粒(granular：粒状)结构的磁记录层之间插入用于缓和各层材料的晶格常数的不适配的第二中间层，使该颗粒结构中的磁性晶粒的易磁化轴取向的技术(例如参照专利文献1)。在该提案中，优选使第二中间层与磁记录层的磁性晶粒的晶格常数(a轴和c轴)的不适配、和第一中间层与第二中间层的晶格常数(a轴和c轴)的不适配为3％以下。另外，作为第二中间层的材料，记载有使用向CoCr中添加了Nb、Ru、W、Pt等的合金的材料。但是，在为了提高磁记录介质的性能而减少中间层的膜厚的情况下，需要进一步的改良。
另外，提出了如下技术，即，在使用具有反铁磁性交换耦合结构的磁记录层的垂直磁记录介质中，在包含Ru的第一磁记录层的下面设置具有颗粒结构的非磁性的第二中间层，由不含Ru的CoCr合金形成非磁性粒子，用金属(Si、Cr、Ti、W等)氧化物形成粒界，由此防止第二中间层以下的结构层所包含的Ru扩散到磁记录层而打乱磁记录层的反铁磁性交换耦合结构(例如，参照专利文献2)。
现有技术文献1
专利文献
专利文献1：(日本)特开2002-208126号公报
专利文献2：(日本)特开2010-27110号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明目的在于不改变现有的层叠结构就可提高磁记录层的磁各向异性，从而提高记录信号的热稳定性。
解决问题的方法
对上述的问题进行了精心研究，结果发现通过在中间层中的Ru或者Ru基合金的层和磁记录层之间导入由CoCrW构成的薄层，能增大作为磁各向异性的指标的顽磁力，完成了本发明。本发明的垂直磁记录介质的特征为：具有在非磁性基体上至少依次层叠有中间层、第二基底层和磁记录层的结构，中间层为Ru或Ru基合金的单一层结构，或者为包含Co和Cr的非磁性合金层与Ru或Ru基合金的层的层叠结构，第二基底层包含30at％以上75at％以下的Co、20at％以上60at％以下的Cr、和0.1at％以上10at％以下的W，第二基底层具有0.1nm以上1.0nrn以下的膜厚。在此，优选中间层具有0.1nm以上30nm以下的膜厚。另外，磁记录层优选使用具有在非磁性氧化物或者非磁性氮化物的基质中分散有磁性结晶粒子的颗粒结构的材料而形成。
发明效果
在本发明的垂直磁记录介质中，通过在包含Ru或Ru基合金的层的中间层和包含具有特定的组成的CoCrW且具有特定的膜厚的第二中间层的层叠结构上形成有磁记录层，能够实现磁记录层的磁各向异性的提高和垂直磁记录介质的记录信号的热稳定性的提高。由此，本发明的垂直磁记录介质能够对应在高密度下的磁记录。
附图说明
图1是用于说明本发明的垂直磁记录介质的结构例的截面示意图；
图2是表示实施例1的第二基底层的膜厚和顽磁力的关系的图表；
图3是表示实施例4中的第二基底层形成时的氧浓度和顽磁力的关系的图表
符号说明
10非磁性基板
20软磁性衬里层
30第一基底层
40中间层
50第二基底层
60磁记录层
70保护层
80液体润滑剂层
具体实施方式
本发明的垂直磁记录介质具有在非磁性基体上至少依次层叠有中间层、第二基底层和磁记录层的结构。在此，中间层为Ru或Ru基合金的单一层结构，或者为包含Co和Cr的非磁性合金层与Ru或Ru基合金的层的层叠结构。另外，该第二基底层具有0.1nm以上1nm以下的膜厚，包含30at％以上75at％以下的Co、20at％以上60at％以下的Cr、和0.1at％以上10at％以下的W。本发明的垂直磁记录介质任意选择性地可以在非磁性基体和中间层之间包含软磁性衬里层、第一基底层等层，也可以在磁记录层上包含保护层、液体润滑剂层等层。图1表示本发明的垂直磁记录介质的一个例子。图1所示的垂直磁记录介质包含非磁性基体10、软磁性衬里层20、第一基底层30、中间层40、第二基底层50、磁记录层60、保护层70和液体润滑剂层80。
作为非磁性基体10，可以使用在该技术中已知的、表面平滑的各种各样的基体。例如可以使用现有磁记录介质所使用的、实施了Nip电镀的Al合金、强化玻璃、结晶化玻璃等作为非磁性基体10。
软磁性衬里层20为具有使向磁记录层的记录时磁头所产生的磁通向磁记录层集中的功能的层。软磁性衬里层20可以使用FeTaC、铝硅铁粉(FeSiAl)合金等结晶性材料、或者包含CoZrNb、CoTaZr等Co合金的非晶质材料来形成。软磁性衬里层20的膜厚的最恰当值根据记录所使用的磁头的结构和特性而进行变化，但从与生产性的平衡方面考虑，优选为10nm以上500nm以下左右。
第一基底层30具有对在其上形成的中间层40、第二基底层50和/或磁记录层60的晶体取向性、晶体粒径等进行控制的功能。第一基底层30能够使用至少包含Ni和Fe的具有面心立方(fcc)结构的材料来形成。考虑到伴随膜厚的增大的晶体粒径的增大、和迁移噪声等磁记录介质性能，期望第一基底层30具有1nm以上20nm以下、并且优选3nm以上10nm以下的膜厚。
中间层40具有与第二基底层50一起控制在其上形成的磁记录层60的晶体取向性、晶体粒径、粒界偏析等的功能。中间层40也可以为单一层或两层的层叠结构。由单一层构成的中间层40能够使用Ru基合金来形成，所述Ru基合金由Ru或Ru和选白C、Cu、W、Mo、Cr、Ir、Pt、Re、Rh、Ta、V构成的群中的一种或多种金属构成。为两层的层叠结构的中间层由上层和下层构成，所述上层由Ru或前述的Ru基合金形成，所述下层由包含Co和Cr的非磁性合金形成。期望中间层40具有0.1mn以上30nm以下、优选1nm以上20nm以下的范围内的膜厚(层叠结构的情况下指总膜厚)。
第二基底层50具有控制在其上形成的磁记录层60的晶体取向性、晶体粒径、粒界偏析等的功能。第二基底层50使用包含Co、Cr和W的材料形成。该材料以材料中的全原子数为基准，包含30at％以上75at％以下的Co、20at％以上60at％以下的Cr和0.1at％以上10att％以下的W。第二基底层50具有0.1nm以上1.0nm以下的膜厚。
磁记录层60能够使用具有在非磁性氧化物或非磁性氮化物的基质中分散有磁性结晶粒子的颗粒结构磁性材料而形成。磁性结晶粒子包含选自由Co、Ni和Fe构成的群中的至少一种金属，也可以还包含选自由Cr、Pt、Ta、B、Nb、N和Cu构成的群中的至少一种金属。磁性结晶粒子能够使用例如CoPt、CoCrPt、CoCrPtB、CoCrPtTa而形成。另一方面，成为颗粒结构的基质的非磁性氧化物或非磁性氮化物，包含SiO2、TiO2、Al2O3、AlN、Si3N4等。能够使用的颗粒结构磁性材料，包含CoPt-SiO2、CoCrPtO、CoCrPt-SiO2、CoCrPt-TiO2、CoCrPt-Al2O3、CoPt-AlN、CoCrPt-Si3N4等，但不限定于此。通过使用颗粒结构磁性材料，能够促进磁记录层60内的接近的磁性晶粒间的磁分离而能够实现介质特性的改善(噪声的降低、SNR的提高、记录分辨能力的提高等)。磁记录层60的膜厚不被特别限定。但是，从兼备高生产性和高记录密度的观点出发，期望磁记录层60具有30nm以下、优选15nm以下的膜厚。
保护层70为用于保护处于下面的磁记录层60以下的各结构层的层。作为保护层70，能够使用例如以碳为主成分的薄膜。除此以外，可以使用在该技术中作为磁记录介质保护层用的材料已知的各种薄膜材料，形成保护层70。
液体润滑剂层80是用于付与记录/读出用磁头浮在磁记录介质上或接触磁记录介质时的润滑的层。液体润滑剂层80能够使用例如全氟聚醚类的液体润滑剂、或在该技术中已知的各种液体润滑剂材料而形成。
在非磁性基体10上层叠的各层，能够通过在磁记录介质领域中通常用的各种成膜技术而形成。在从软磁性衬里层20到保护层70的各层的形成中，能够使用例如溅射法(包括DC磁控管溅射法、RF磁控管溅射法等)、真空蒸镀法等。另外，在以碳为主成分的保护层70的形成中，除前述的方法以外也能够使用等离子体CVD法。另一方面，在液体润滑剂层80的形成中，能够使用例如浸渍法、旋涂法等涂敷技术。
实施例
(实施例1)
作为非磁性基体10，准备表面平滑的实施了Nip电镀的Al基板(富士电机Device Technology公司制S13铝基板)，将其洗净。将洗净后的非磁性基体10导入DC磁控管溅射装置内。接着，在压力0.67Pa的Ar气中使用Co54Fe9Ta6Zr靶(以全原子为基准，由54at％的Fe、9at％的Ta、6at％的Zr和剩余的Co构成。以下相同)靶，形成膜厚30nm的Co54Fe9Ta6Zr非晶质软磁性衬里层20。接着，在压力0.67Pa的Ar气中使用Ni20Cr2Si靶形成膜厚6nm的Ni20Cr2Si第一基底层30。所获得的Ni20Cr2Si膜具有fcc结构。继续在压力4.0Pa的Ar气中，使用Ru靶形成膜厚8nm的Ru中间层40。接着，在压力0.67Pa的Ar气中，使用Co26Cr2W靶，形成Co26Cr2W第二基底层50。在此，使第二基底层50的膜厚在从膜厚0.3nm至1.5nm的范围变化。继续在压力5.3Pa下，使用90(Co12Cr16Pt)-10SiO2靶，形成膜厚5nm的CoCrPt-SiO2磁记录层60。最后，使用碳靶形成膜厚2.5nm的碳保护层70，从而获得垂直磁记录介质。
(实施例2)
除在形成第二基底层50时，将靶的组成变更为Co38Cr2W以外，通过与实施例1相同的步骤，制作垂直磁记录介质。
(实施例3)
除在形成第二基底层50时，将靶的组成变更为Co42Cr2W以外，通过与实施例1相同的步骤，制作垂直磁记录介质。
(比较例1)
除未形成第二基底层4以外，通过与实施例1相同的步骤，制作垂直磁记录介质。
(评价)
对于在实施例1和比较例1中获得的垂直磁记录介质，使用Kerr效果测定装置测定顽磁力Hc。图2中表示实施例1的第二基底层50的膜厚和所获得的垂直磁记录介质的顽磁力Hc的关系。从图2可知，与比较例1(膜厚为0nm的情况)比较可知，在实施例1中，在形成了具有0.5～1.0nm的膜厚的CoCrW第二基底层50的垂直磁记录介质中，顽磁力Hc增大17～20％(即，磁记录层的磁各向异性增大)。另外，顽磁力Hc不是伴随第二基底层50的膜厚的增加而单调地增加，而是在膜厚0.7nm中采用最大值。即，可知在用于实现最大的顽磁力Hc的第二基底层50的膜厚中存在最佳值。
对实施例2和3进行了同样的研究，结果了解到，和实施例1同样，在用于实现最大的顽磁力Hc的第二基底层50的膜厚中存在最佳值。第一表中表示第二基底层50的膜厚的最佳值和最佳膜厚中的顽磁力Hc。
【表1】
第一表
(实施例4)
将第二基底层50的膜厚固定为0.5nm，在Ar和O2的混合气体中进行第二基底层50的形成，除此以外，通过与实施例1同样的步骤制作垂直磁记录介质。此时，使O2的浓度在0.5～3％的范围变化。本例的第二基底层50包含CoCrW合金和Co、Cr和/或W的氧化物。
图3中表示第二基底层50形成时的O2浓度和所获得的垂直磁记录介质的顽磁力Hc的关系(包含实施例1的结果(O2浓度＝0％))。由图3可知，伴随第二基底层50形成时的O2浓度的上升，顽磁力Hc单调地减小。该结果意味着在第二基底层50中包含氧化物的组成(例如以氧化物为粒界的颗粒结构等)是不恰当的。
Claims (3)
1.一种垂直磁记录介质，其在非磁性基体上依次至少层叠有中间层、第二基底层和磁记录层，该垂直磁记录介质的特征在于：
该中间层为Ru或Ru基合金的单一层结构，或者为含Co和Cr的非磁性合金层与Ru或者Ru基合金的层的层叠结构，
该第二基底层包含30at％以上75at％以下的Co、20at％以上60at％以下的Cr和0.1at％以上10at％以下的W，
该第二基底层具有0.1nm以上1.0nm以下的膜厚。
2.如权利要求1所述的垂直磁记录介质，其特征在于：
该中间层具有0.1nm以上30nm以下的膜厚。
3.如权利要求1或2所述的垂直磁记录介质，其特征在于：
所述磁记录层由具有在非磁性氧化物或非磁性氮化物的基质中分散有磁性结晶粒子的颗粒结构的材料形成。
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