CN103680524B - 磁记录介质和磁记录再生装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的磁记录介质，具有在基板上形成的基底层、和在基底层上形成的以具有L10型晶体结构的合金为主成分的磁性层。基底层从基板侧起依次具有：晶格常数a为2.87埃≤a＜3.04埃的第一基底层；晶格常数a为3.04埃≤a＜3.18埃的BCC结构的第二基底层；晶格常数a为3.18埃≤a＜3.31埃的BCC结构的第三基底层；和具有NaCl型晶体结构的上层基底层。第一基底层具有B2结构、或具有以Cr为主成分的BCC结构，本发明的磁记录介质采用热辅助磁记录方式或微波辅助磁记录方式记录信息。

Description

磁记录介质和磁记录再生装置
发明领域
本发明涉及硬盘装置(HDD)等中所使用的热辅助磁记录方式或微波辅助磁记录方式的磁记录介质、以及磁记录再生装置。
本申请对在2012年8月29日申请的日本国专利申请第2012-189237号要求优先权，援引其内容。
背景技术
为了硬盘装置的记录容量增大，介质的高密度化在进展，但由于难以使粒径微细化、热稳定特性、记录特性同时成立的、所谓的被称为三难困境的问题，介质的高密度化变得困难。热辅助磁记录方式，作为解决该三难困境的方法被期待，研究开发在活跃地进行。
热辅助磁记录方式，是通过利用磁头对介质照射近场光，将介质表面局部地加热，从而使介质矫顽力降低而进行写入的记录方式。
通过在该热辅助磁记录方式的介质磁性层中使用具有高的结晶磁各向异性Ku的材料，能够在维持作为热稳定性指标的KuV/kT(Ku：磁各向异性常数、V：粒子体积、k：玻尔兹曼常数、T：温度)的状态下使磁性粒子体积较小。
作为这样的高Ku材料，已知具有L10型晶体结构的FePt(Ku约7×107erg/cm3)、CoPt(Ku约5×107erg/cm3)那样的规则(有序)化合金。
为了得到显示高的结晶磁各向异性的热辅助磁记录介质，需要使磁性层的具有L10型晶体结构的合金采取良好的(001)取向。由于磁性层的取向性被基底层控制，因此需要适当选择基底层的材料。
例如，专利文献1中记载了通过使用MgO基底层，FePt磁性层显示(001)取向。另外，非专利文献1中记载了通过组合使用RuAl基底层以及TiN基底层，FePt磁性层显示良好的(001)取向。
另外，作为下一代的记录方式受到关注的其他的技术，有微波辅助磁记录方式。微波辅助磁记录方式是对磁记录介质的磁性层照射微波，使磁化方向从易磁化轴倾斜，使磁性层的磁化局部地翻转来记录磁信息的方式。
在微波辅助磁记录方式中，也与热辅助磁记录方式同样地，作为磁性层的材料，能够使用包含具有L10型晶体结构的合金的高Ku材料。为了使记录密度进一步提高，必须使磁性层的粒径较小。因此，在微波辅助磁记录方式中，也需要即使将磁性粒子的粒径微细化也能够维持热稳定性的包含具有L10型晶体结构的合金的磁记录介质。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：特开平11-353648号公报
非专利文献
非专利文献1：J.Appl.Phys.，Vol.109，07B770(2011)
发明内容
在热辅助磁记录介质中，为了得到良好的磁记录特性，使包含具有L10型晶体结构的合金的磁性层采取良好的(001)取向是重要的。
在磁性层中使用FePt合金的情况下，Cr合金、RuAl、MgO、TiN等被广泛用作为基底层。但是，在以往的技术中，包含具有L10型晶体结构的合金的磁性层的(001)取向性不充分，为了进一步提高记录密度，需要使热辅助磁记录介质中所使用的磁性层的取向性更良好。
另外，在微波辅助磁记录介质中，也需要使包含具有L10型晶体结构的合金的磁性层的取向更良好。
本发明是鉴于上述的情况而提出的，其目的是提供通过具备包含具有L10型晶体结构的合金的磁性层，且磁性层具有良好的(001)取向，可得到高矫顽力且高的信噪比(SNR)的热辅助磁记录介质、以及具备该介质的磁记录再生装置。
另外，本发明的目的是提供具有包含具有L10型晶体结构的合金的磁性层，且磁性层具有良好的取向的微波辅助磁记录介质、以及具备该介质的磁记录再生装置。
该课题通过使用下述磁记录介质能够解决，所述磁记录介质具有：在基板上形成的基底层、和在上述基底层上形成的以具有L10型晶体结构的合金为主成分的磁性层，上述基底层，从基板侧起依次具有：晶格常数a为2.87埃≤a＜3.04埃的第一基底层、晶格常数a为3.04埃≤a＜3.18埃的BCC结构的第二基底层、晶格常数a为3.18埃≤a＜3.31埃的BCC结构的第三基底层、和具有NaCl型晶体结构的上层基底层，上述第一基底层具有B2结构、或具有以Cr为主成分的BCC结构。
本发明的一个方式提供具有以下特征的磁记录介质。
(1)一种磁记录介质，具有在基板上形成的基底层、和在上述基底层上形成的以具有L10型晶体结构的合金为主成分的磁性层，上述基底层，从基板侧起依次具有晶格常数a为2.87埃≤a＜3.04埃的第一基底层、晶格常数a为3.04埃≤a＜3.18埃的BCC结构的第二基底层、晶格常数a为3.18埃≤a＜3.31埃的BCC结构的第三基底层、和具有NaCl型晶体结构的上层基底层，上述第一基底层具有B2结构、或具有以Cr为主成分的BCC结构，所述磁记录介质是采用热辅助磁记录方式或微波辅助磁记录方式记录信息的磁记录介质。
本发明的一个方式可以是下述磁记录介质，所述磁记录介质具有在基板上形成的基底层、和在上述基底层上形成的以具有L10型晶体结构的合金为主成分的磁性层，上述基底层从基板侧起依次具有晶格常数a为2.87埃≤a＜3.04埃的、具有B2结构、或具有以Cr为主成分的BCC结构的第一基底层、晶格常数a为3.04埃≤a＜3.18埃的BCC结构的第二基底层、晶格常数a为3.18埃≤a＜3.31埃的BCC结构的第三基底层、和具有NaCl型晶体结构的上层基底层，所述磁记录介质是采用热辅助磁记录方式、或微波辅助磁记录方式记录信息的磁记录介质。
(2)根据(1)所述的磁记录介质，上述第一基底层包含Cr且具有BCC结构，或者，含有Cr作为主成分且包含Ti、V、Mo、W、Nb、Ta、Mn、Ru之中的至少1种并具有BCC结构。
(3)根据(1)所述的磁记录介质，其特征在于，上述第一基底层含有NiAl或RuAl并具有B2结构。
(4)根据(1)～(3)的任一项所述的磁记录介质，其特征在于，上述第二和第三基底层，包含Cr、Mo、Nb、Ta、V或W，或者，以Cr、Mo、Nb、Ta、V或W为主成分包含Cr、Ti、V、Mo、W、Nb、Ta、Mn、Ru之中的至少1种。
(5)根据(1)～(4)的任一项所述的磁记录介质，上述磁性层具有L10型晶体结构，以FePt合金或CoPt合金为主成分，并且，含有选自SiO2、TiO2、Cr2O3、Al2O3、Ta2O5、ZrO2、Y2O3、CeO2、MnO、TiO、ZnO、C之中的至少1种。
(6)一种磁记录再生装置，具备：(1)～(5)的任一项所述的磁记录介质；将上述磁记录介质沿记录方向驱动的介质驱动部；磁头；使上述磁头相对于上述磁记录介质相对移动的磁头移动部；和进行向上述磁头的信号输入和来自上述磁头的输出信号的再生的记录再生信号处理系统，所述磁头具有对上述磁记录介质进行加热的激光发生部、将从上述激光发生部发生的激光向顶端部引导的波导和设置于上述顶端部的近场发生元件，且进行针对上述磁记录介质的记录动作和再生动作。
(7)一种磁记录再生装置，具备：(1)～(5)的任一项所述的磁记录介质；将上述磁记录介质沿记录方向驱动的介质驱动部；对上述磁记录介质照射微波的元件；进行针对上述磁记录介质的记录动作和再生动作的磁头；使上述磁头相对于上述磁记录介质相对移动的磁头移动部；和进行向上述磁头的信号输入和来自上述磁头的输出信号的再生的记录再生信号处理系统。
根据本发明的一个方式，能够实现磁性层具有良好的(001)取向，显示高矫顽力和高的信噪比(SNR)的磁记录介质。
附图说明
图1是表示本发明的热辅助磁记录介质的一例的剖面图。
图2是表示本发明的热辅助磁记录介质的其他例的剖面图。
图3是表示本发明的热辅助磁记录介质的其他例的剖面图。
图4是表示本发明的磁记录再生装置的一例的立体图。
图5是模式地表示图4所示的磁记录再生装置中具备的磁头的构成的图。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式详细说明。再者，本发明并不只限于以下所示的例子。只要没有特别限制，就可以变更数量、构成、位置、材料等。
[热辅助磁记录介质]
图1是表示本发明的热辅助磁记录介质的一例的剖面图。
图1的热辅助磁记录介质，是在基板101上形成有密着层(粘附层)102、热沉层103、种子层(晶种层：seed layer)104，在种子层104上形成有基底层100，在该基底层100上依次形成有磁性层109、保护膜110、润滑剂层111的磁记录介质。
基底层100，具有依次层叠有第一基底层105、第二基底层106、第三基底层107、上层基底层108的结构。如后述，上层基底层108具有NaCl型晶体结构。
「基板」
在本发明的一个方式中，作为热辅助磁记录介质中所使用的基板101，能够使用圆形的非磁性基板等。作为非磁性基板，例如，能够使用玻璃、铝、陶瓷等，作为玻璃基板，能够使用结晶化玻璃、非晶质玻璃、强化玻璃等。
作为热辅助磁记录介质中所使用的基板101，优选使用玻璃化转变点高、耐热性优异的基板，可以根据在基板101上形成的各层的成膜条件、磁记录介质的使用条件等适当选择表面粗糙度、热容量、结晶化状态等而使用。
「密着层」
密着层102是用于提高热沉层103与基板101的密着性的层，作为其材料，只要是密着性(粘附性)和表面平坦性优异就没有特别限定，可例举CrTi、NiTa、AlTi、CoTi、NiTaZr等。
再者，密着层102的有无并不限制本发明的范围。
「热沉层」
热沉层103，是用于使积留于磁性层109的热在垂直方向扩散，抑制热向水平方向的扩展，使迁移宽度较窄，并且使记录后积留于磁性层109的热迅速地散逸的层，是根据需要来具备的。作为热沉层103的材料，可例举Ag、Al、Cu、W、Mo或以它们为主成分的、热传导率高的合金等。
为了使磁性层109的热有效地散逸，优选热沉层103与磁性层109的距离短，配置于热沉层103与磁性层109之间的基底层的膜厚，优选在不损害磁性层109的粒径以及取向的控制功能的范围内减薄。
图1所示的热辅助磁记录介质中，热沉层103配置于接近于基板101的位置，但热沉层103，只要能够维持磁性层109的粒径以及取向的控制功能，则可以设置于磁性层109正下方，也可以设置于从第一基底层105到上层基底层108之间的任一位置。
所谓从第一基底层105到上层基底层108之间的任一位置，是例如第一基底层105与第二基底层106之间或第三基底层107与上层基底层108之间。热沉层103也可以设置于种子层104与第一基底层105之间。再者，热沉层103的有无并不限制本发明的范围。
「种子层」
图1中的种子层104，是为了消除其下的热沉层103的(111)取向，使第一基底层105采取良好的(100)取向而设置的层。作为种子层104的材料，可列举CrTi、NiTa、AlTi等的非晶材料。另外，在种子层104中也可以使用软磁性材料。如果磁记录介质的第一基底层105的取向为(100)，并且显示充分的取向性，则种子层104不一定需要，因此种子层104的有无并不限制本发明的范围。
「第一基底层」
第一基底层105是作为用于控制位于比其靠上的上层侧的基底层106、107、108、以及磁性层109的粒径以及取向的层而形成的层。
第一基底层105，晶格常数a为2.87埃≤a＜3.04埃(0.287nm≤a＜0.304nm)，具有B2结构或具有以Cr为主成分的BCC结构。
作为第一基底层105的构成材料，可列举例如Cr、或含有Cr作为主成分并含有Ti、V、Mo、W、Nb、Ta、Mn、Ru之中的至少1种的合金。
即，第一基底层105，可以是包含Cr且具有BCC结构，或者，含有Cr作为主成分并含有Ti、V、Mo、W、Nb、Ta、Mn、Ru之中的至少1种且具有BCC结构的层。
在第一基底层105之上形成的第二基底层106，通过外延生长显示良好的(100)取向。
再者，所谓主成分是指将该成分含有例如50at％以上(或超过50at％)。
(100)取向了的第一基底层105，具体地，例如可通过在加热至250℃左右的基板101上形成Cr合金膜的方法等来形成。第一基底层105的膜厚，为了形成良好的(100)取向，优选为2nm以上。
Cr、V、Mo、W、Nb、Ta通常形成BCC结构，但Ru，单质采取HCP结构，不形成BCC结构。另外，Ti、Mn的单质也在250℃左右的加热条件下不采取BCC结构。
但是，以Cr等的具有BCC结构的元素为主成分，少量含有Ru、Ti、Mn之中的至少1种的情况下，显示良好的(100)取向。
第一基底层105的取向优选为(100)，但即使多多少少地含有(111)取向和/或(110)取向，也发挥作为第一基底层的功能。
第一基底层105也可以是含有RuAl或NiAl，具有B2结构的层。该B2结构的第一基底层105，由于与具有BCC结构的第一基底层105同样地显示(100)取向，因此作为用于其上的第二基底层106的(100)取向形成的基底层发挥功能。
本说明书中，第一～第三基底层105～107、上层基底层108等中的、各元素的晶格常数，使用了作为分别形成了BCC晶体结构的情况的晶格常数记载于日本金属学会编集的改订4版金属数据手册的Cr：2.884埃、V：3.023埃、Mo：3.147埃、W：3.165埃、Nb：3.307埃、Ta：3.298埃、Ti：3.307埃、Mn：3.081埃。另外，关于Ru，假定Ru形成了BCC结构的情况，使用了从原子半径算出的晶格常数3.072埃这一数值。
构成基底层105～108等的合金的晶格常数，是各自的构成元素的晶格常数乘以存在比而算出的加权平均值、即所谓的由Vegard定律算出的值。例如，图1中的磁记录介质的包含Cr-10at％Nb的第一基底层105的情况下，Cr的晶格常数为2.884埃、Nb的晶格常数为3.307埃，因此Cr-10at％Nb合金的晶格常数可算出为2.92埃。再者，10埃＝1nm。
「第二基底层」
第二基底层106，晶格常数a为3.04埃≤a＜3.18埃(0.304nm≤a＜0.318nm)，具有BCC结构。
作为第二基底层106的构成材料，可列举包含Cr、Mo、Nb、Ta、V或W，或者以Cr、Mo、Nb、Ta、V或W为主成分且包含Cr、Ti、V、Mo、W、Nb、Ta、Mn、Ru之中的至少1种的材料。
第二基底层106，是为了缓和第一基底层105与第三基底层107的晶格失配度而设置的层，并且是使第三基底层107的(100)取向提高的层。因此，第二基底层106的晶格常数，处于第一基底层105和第三基底层107的各自的晶格常数的中间。第二基底层106的膜厚，为了形成良好的(100)取向，优选为2nm以上。
另外，如果在第二基底层106中使用Cr合金，则认为相对于包含Cr合金的第一基底层105的润湿性变得良好。另外，如果在第二基底层106的材料中添加Ta、W、Mo等，则也能够使磁记录介质的机械特性提高。
「第三基底层」
第三基底层107，晶格常数a为3.18埃≤a＜3.31埃(0.318nm≤a＜0.331nm)，具有BCC结构。
作为第三基底层107的构成材料，可列举包含Cr、Mo、Nb、Ta、V或W，或者以Cr、Mo、Nb、Ta、V或W为主成分并包含Cr、Ti、V、Mo、W、Nb、Ta、Mn、Ru之中的至少1种的材料。
第三基底层107，使在其上形成的NaCl型的上层基底层108采取良好的(100)取向，并且导入适度的面内应力。通过增大第三基底层107的晶格常数而向NaCl型的基底层导入面内应力，能够改善SNR。作为与第二基底层106的晶格错配不变大，并且，能够向NaCl型的基底层导入适度的应力的晶格常数的值，可采用3.18埃≤a＜3.31埃这一范围。
「上层基底层」
在第三基底层107之上，能够形成具有NaCl结构(NaCl型晶体结构)的上层基底层108。作为上层基底层108的构成材料，具体地可列举MgO、TiO、NiO等氧化物；TiN、TaN、NbN、HfN等氮化物；TaC、TiC等碳化物。
由于第三基底层107显示(100)取向，因此具有NaCl结构的上层基底层108也通过外延生长而显示(100)取向。因此，通过在上层基底层108上，形成以FePt合金或CoPt合金为主成分、具有L10型晶体结构的磁性层109，能够使磁性层109采取良好的(001)取向。
上层基底层108，优选包含与磁性层109的晶格常数之差不大的材料。由于MgO和TiN的晶格常数分别为4.21埃、4.23埃，因此与以具有L10型晶体结构的FePt合金为主成分的磁性层109的a轴长(3.85埃)、以及以具有L10型晶体结构的CoPt合金为主成分的磁性层109的a轴长(3.81埃)近似。因此，作为上层基底层108的材料，特别优选MgO和TiN。
另外，上层基底层108的材料，优选是以1：1(摩尔基准)含有氧、氮、碳之中的1种、和金属的材料，但也可混合存在少量的该比率不为1：1的氧化物、氮化物。
图1所示的磁记录介质中，作为NaCl结构的上层基底层108，可例示MgO上层基底层108(包含MgO的上层基底层108)。该MgO上层基底层108的膜厚，为了得到显示均一且良好的取向性的磁性层109，优选是0.5nm～15nm。
MgO上层基底层108的膜厚低于上述范围时，不能充分得到控制磁性层109的功能，难以得到良好的磁性层109(001)取向。另外，MgO上层基底层108的厚度超过上述范围时，MgO上层基底层108的膜厚容易变得不均匀，不能充分得到磁性层109的取向控制功能，平坦性会变得不充分。
MgO上层基底层108，例如可使用采用MgO靶的RF放电成膜法、采用包含Mg的金属靶和包含O2的气体的DC放电成膜法来形成。
本发明中，为了使热辅助磁记录介质的写入特性提高，也可以在比磁性层109靠下的下层侧的任一位置形成软磁性基底层。
如果形成软磁性基底层，则能够提高对磁性层109施加的磁场梯度，在磁记录再生装置中装备的情况下，能够将来自磁头的磁场效率好地施加给磁性层109。
该软磁性基底层，可以是非晶质合金，也可以是微晶和/或多晶合金。进而，软磁性基底层可以是通过Ru进行了反铁磁性耦合的叠层结构，也可以是单层。作为软磁性基底层的材料，可列举CoFeB、CoFeZr、CoFeTa、CoFeTaZr、CoFeTaB、CoFeNi、CoNiTa、CoNiZr、CoZrB、CoTaZr、CoNbZr、FeAlSi等。
作为软磁性基底层的材料，在具体例中，作为合适的材料可例举CoFe系合金(CoFeB、CoFeTa、CoFeTaZr、CoFeZr、CoFeTaB等)、CoFeNi系合金(CoFeNi、CoNiTa、CoNiZr等)、Co系合金(CoZr、CoTa、CoW、CoTi、CoMo、CoZrB、CoZrNb、CoTaZr、CoTaMo等)、Fe系合金(FeAlSi、FeB、FeZr、FeSiB等)等。
磁性层109，是以具有L10型晶体结构的合金为主成分的磁性层。为了实现高记录密度，磁性层109优选由用晶界偏析材料分离了的数nm的磁性粒子形成，但磁性粒子的体积变小，在热学上变得不稳定。因此，本实施方式中，作为磁性层109的主成分，可使用磁各向异性能量高的L10型晶体结构的合金。
磁性层109，优选：具有L10型晶体结构，以FePt合金或CoPt合金为主成分，并且，含有选自SiO2、TiO2、Cr2O3、Al2O3、Ta2O5、ZrO2、Y2O3、CeO2、MnO、TiO、ZnO、C中的至少1种。这些氧化物(SiO2、TiO2、Cr2O3、Al2O3、Ta2O5、ZrO2、Y2O3、CeO2、MnO、TiO、ZnO)或元素(C)，可以只使用1种，也可以使用2种以上。
本实施方式中，为了控制磁性粒子的大小、粒子间的交换耦合，可使FePt或CoPt等的具有L10型晶体结构的合金含有作为偏析材料的添加物。作为添加物，优选是从SiO2、TiO2、Cr2O3、Al2O3、Ta2O5、ZrO2、Y2O3、CeO2、MnO、TiO、ZnO、C中选择的至少1种。这些氧化物(SiO2、TiO2、Cr2O3、Al2O3、Ta2O5、ZrO2、Y2O3、CeO2、MnO、TiO、ZnO)或元素(C)，可以只使用1种，也可以使用2种以上。
通过含有这样的添加物，磁性层109成为具有粒状(granular)结构的层，能够降低粒子间的交换耦合，并且能够将磁性粒子微细化，能够更加改善热辅助磁记录介质的SNR。
作为使磁性层109取得L10型晶体结构的方法，有：将形成了各种基底层的基板101加热至450～700℃，使成为磁性层109的FePt层外延生长的方法。在本实施方式中，通过基底层的取向控制效果，具有L10型晶体结构的FePt层显示良好的(001)取向。
因此，本实施方式的热辅助磁记录介质，显示高的矫顽力和高的信噪比(SNR)。
本发明中，为了进一步改善热辅助磁记录介质的写入特性，也可以在磁性层109之上形成帽层(cap layer)。作为帽层，能够使用以Co、Fe、Ni之中的至少1种为主成分的合金。帽层，可以是以在室温下不丧失铁磁性的范围含有其他的添加元素的层。帽层可以是结晶质合金，也可以使用非晶质合金。
「保护膜」
作为保护膜110，优选是包含耐热性优异的材料的保护膜，能够使用单层或多层的碳膜等。作为碳膜，可以使用添加了氢和/或氮、金属的碳膜。碳膜可采用CVD法、离子束法形成。
「润滑剂层」
作为润滑剂层111，能够使用包含全氟聚醚的液体润滑剂层等。
图1的热辅助磁记录介质，是在基板101上形成有密着层102、热沉层103、种子层104、基底层100、磁性层109、保护膜110、润滑剂层111的磁记录介质，这些层之中，为本实施方式的磁记录介质实现高的矫顽力和高的信噪比(SNR)而需要的构成要素是基底层100和磁性层109。
[微波辅助磁记录介质]
本发明的磁记录介质也能够应用于微波辅助磁记录介质。
作为本发明的一个方式的微波辅助磁记录介质，例如可列举在基板上依次层叠有具有B2结构或具有以Cr为主成分的BCC结构的第一基底层、具有BCC结构的第二和第三基底层、具有NaCl型晶体结构的上层基底层、和磁性层的磁记录介质。第一基底层优选包含具有BCC结构的Cr合金。
本实施方式的微波辅助磁记录介质，关于基底层(第一基底层、第二基底层、第三基底层、上层基底层)、和磁性层，可以使用与上述的图1所示的热辅助磁记录介质中的层同样的层。
在微波辅助磁记录介质中，可以是与图1所示的热辅助磁记录介质同样的结构，但由于不对介质表面进行加热，因此也可以没有热沉层。因此，本实施方式的微波辅助磁记录介质，能够设定为从图1所示的磁记录介质除去了热沉层103的结构。即，可以采用在基板101上形成有密着层102、种子层104、第一基底层105、第二基底层106、第三基底层107、上层基底层108、磁性层109、保护膜110、润滑剂层111的结构。
本实施方式的微波辅助磁记录介质，可以设定为从图1所示的磁记录介质除去热沉层103和种子层104，在密着层102上直接形成了BCC基底层105(BCC结构的第一基底层105)的结构。即，可以采用在基板101上形成有密着层102、第一基底层105、第二基底层106、第三基底层107、上层基底层108、磁性层109、保护膜110、润滑剂层111的结构。
在这样的微波辅助磁记录介质中，与上述的图1所示的热辅助磁记录介质同样地，以具有L10型晶体结构的合金为主成分的磁性层109具有良好的(001)取向。因此，本实施方式的微波辅助磁记录介质，成为显示高的矫顽力和高的信噪比(SNR)的磁记录介质。
再者，在基板101上形成的层之中，为本实施方式的磁记录介质实现高的矫顽力和高的信噪比(SNR)而需要的构成要素是基底层100和磁性层109。
[磁记录再生装置]
接着，对本发明的一个方式的磁记录再生装置进行说明。图4是表示本发明的磁记录再生装置的一例的立体图，图5是模式地表示图4所示的磁记录再生装置中具备的磁头的构成的剖面图。
图4所示的磁记录再生装置，由作为本发明的一个方式的热辅助磁记录介质的磁记录介质401、使磁记录介质401旋转而沿记录方向驱动的介质驱动部402、进行针对磁记录介质401的记录动作和再生动作的磁头403、使磁头403相对于磁记录介质401相对移动的磁头驱动部404、进行向磁头403的信号输入和从磁头403的输出信号的再生的记录再生信号处理系统405概略构成。
图4所示的磁记录再生装置中组入的磁头403，如图5所示，由记录磁头508和再生磁头511概略构成。记录磁头508，具备：主磁极501、辅助磁极502、用于产生磁场的线圈503、激光二极管(LD)504、和将从LD504发生的激光505向设于顶端部的近场发生元件506引导的波导507。再生磁头511具备由一对屏蔽件509夹入的TMR元件等的再生元件510。
并且，在图4所示的磁记录再生装置中，对磁记录介质401照射从磁头403的近场发生元件506发生的近场光，将其表面局部地加热，使上述磁性层的矫顽力暂时地降低到磁头磁场以下，进行磁信息的写入。
图4所示的磁记录再生装置，具备由具有高的矫顽力和高的信噪比(SNR)的本发明的一个方式的热辅助磁记录介质构成的磁记录介质401，因此误码率(error rate)低。
[磁记录再生装置(其他例)]
接着，对本发明的磁记录再生装置的其他的例子进行说明。
本发明的一个方式的磁记录再生装置，可以是具备由微波辅助磁记录介质构成的磁记录介质的磁记录再生装置。作为这样的磁记录再生装置，例如，可列举下述磁记录再生装置，其具备：由微波辅助磁记录介质构成的磁记录介质、将磁记录介质沿记录方向驱动的介质驱动部、对磁记录介质照射微波的元件、进行针对磁记录介质的记录动作和再生动作的磁头、使磁头相对于上述磁记录介质相对移动的磁头移动部、进行向磁头的信号输入和来自上述磁头的输出信号的再生的记录再生信号处理系统。
在具备由微波辅助磁记录介质构成的磁记录介质的磁记录再生装置中，通过从照射微波的元件对磁记录介质照射微波，对磁记录介质的磁性层施加微波带的交流磁场，使磁化方向从易磁化轴倾斜，使磁性层的磁化局部地翻转，通过磁头进行磁信息的写入。
这样的磁记录再生装置，具备由具有高的矫顽力和高的信噪比(SNR)的本发明的一个方式的微波辅助磁记录介质构成的磁记录介质，因此误码率低，能得到优异的记录再生特性。
实施例
以下通过实施例更详细地说明本发明的效果。再者，以下所示的实施例是用于合适地说明本发明的磁记录介质的代表例，本发明并不被这些例子限定。
(实施例1-1～1-9)
采用以下所示的方法制造了图1所示的热辅助磁记录介质。
首先，在2.5英寸玻璃基板101上，形成由Cr-50at％Ti构成的厚度40nm的密着层102、由Ag构成的厚度25nm的热沉层103，进而在该热沉层上形成了由Cr-50at％Ti构成的厚度30nm的种子层104。
将成膜直到种子层104为止的基板101加热到260℃，形成由Cr-10at％Nb构成的厚度15nm的第一基底层105、和由Cr-50at％Nb构成的厚度15nm的第二基底层106，接着，依次形成由Nb-10at％Cr构成的厚度15nm的第三基底层107、和在该第三基底层上的由MgO构成的厚度3nm的上层基底层108(具有NaCl结构)。
接着，将形成直到上层基底层108为止的基板101加热到650℃，形成由(Fe-50at％Pt)-15mol％SiO2构成的厚度8nm的磁性层109，形成由金刚石状碳(DLC(Diamond LikeCarbon))构成的厚度3.5nm的保护膜110，通过涂布形成了由全氟聚醚构成的厚度1.5nm的液体润滑剂层111。
通过以上的工序，得到了实施例1-1的热辅助磁记录介质。
接着，将实施例1-1的热辅助磁记录介质中的第一基底层105的材料分别置换成表1所示的材料，其他的层与实施例1-1同样，制作了实施例1-2～1-9的热辅助磁记录介质。
实施例1-1～1-9的第二基底层106(Cr-50at％Nb)，晶格常数a为3.10埃，在3.04埃≤a＜3.18埃的范围内。另外，第三基底层107(Nb-10at％Cr)，晶格常数a为3.26埃，在3.18埃≤a＜3.31埃的范围内。
第二基底层106(Cr-50at％Nb)和第三基底层107(Nb-10at％Cr)都具有BCC结构。
进行了所得到的实施例1-1的热辅助磁记录介质的X线衍射测定，确认到L10-FePt(001)、以及L10-FePt(002)与FCC-FePt(200)的混合峰。另外，由Cr-10at％Nb构成的第一基底层105、在其上形成的由Cr-50at％Nb构成的第二基底层106、以及由Nb-10at％Cr构成的第三基底层107分别显示(100)取向。
对实施例1-1～1-9的热辅助磁记录介质，采用以下所示的方法测定了矫顽力、电磁变换特性的信噪比(SNR)、以及表面粗糙度(Ra)。其结果示于表1。
矫顽力是利用物理特性测定装置(PPMS)在室温施加7T的磁场来测定。另外，电磁变换特性的SNR测定，是使用搭载了激光点加热机构的磁头，在旋转台测试机上进行，调整激光二极管(LD)投入电压，使得定义为磁道轮廓的半值宽度的记录磁道宽度变为70nm，确认该磁道宽度时的SNR。而且，表面粗糙度(Ra)使用Veeco公司制AFM的轻敲模式(tappingmode)以10μm视场进行测定。
第一基底层105由Cr、或以Cr为主成分的合金构成，并具有BCC结构，晶格常数a为2.87埃≤a＜3.04埃的范围的实施例1-1～1-7，显示了良好的矫顽力和高的SNR。另外，使用具有B2结构的RuAl或NiAl的实施例1-8、1-9也显示了良好的矫顽力和高的SNR。
由此来看，通过第一基底层105具有以Cr为主成分的BCC结构，或者具有B2结构，能够提供矫顽力和SNR良好的介质。
在实施例1-1～1-7中，可知：向Cr添加的元素的添加量少，但显示良好的矫顽力、SNR。认为这是由于纯Cr的取向最好的缘故。
实施例1-1～1-7之中、添加元素的添加量少的实施例，与添加量多的实施例相比，SNR稍高，但表面粗糙度Ra也有稍高的倾向。由此可相应于对磁记录介质所要求的要求特性，选择第一基底层的种类。
表1
(比较例1-1～1-7)
将实施例1-1的热辅助磁记录介质中的第一基底层置换成表2所示的材料，其他的层全部与实施例1-1同样，制作了比较例1-1～1-7的热辅助磁记录介质。对比较例1-1～1-7的热辅助磁记录介质测定矫顽力和SNR的结果示于表2。
表2
比较例1-1～1-7的矫顽力和SNR，与实施例1-1～1-9的矫顽力和SNR相比，哪一项都差得较大。比较例1-1～1-6的介质的第一基底层，不是以Cr为主成分的合金，因此第一基底层没有(100)取向，在其上形成的第二基底层、第三基底层也没有(100)取向。因此，没有充分得到由基底层带来的取向控制功能，磁性层的取向也变差。另一方面，不具备第一基底层的比较例1-7，没有由第一基底层带来的取向控制功能，第二基底层的取向控制效果也不充分，因此可以认为矫顽力和SNR都不好。
(实施例2-1～2-7)
制造了图2所示的热辅助磁记录介质。
将实施例1-1的磁记录介质中的第一基底层105置换成由Cr构成的第一基底层201，将第二基底层106置换成由Mo-30at％Cr构成的第二基底层202，将第三基底层107置换成由W-20at％Ta构成的第三基底层203。
进而，将磁性层109置换成膜厚7.5nm的由(Fe-48at％Pt)-5at％Ag-35mol％C构成的磁性层204(包含L10型晶体结构)，在该磁性层204之上，形成了膜厚1.5nm的由Co-10at％Ta-5at％B构成的帽层205。其他的层全部与实施例1-1同样，制作了实施例2-1的磁记录介质。
在图2中，将第一～第三基底层201～203和上层基底层108总称为基底层200。
将实施例2-1的热辅助磁记录介质中的第二基底层202的材料分别置换成表3所示的材料。其他的层全部与实施例2-1同样，制作了实施例2-2～2-7的磁记录介质。
实施例2-1～2-7的第一基底层201(Cr)，晶格常数a为2.88埃，在2.87埃≤a＜3.04埃的范围内。另外，第三基底层203(W-20at％Ta)，晶格常数a为3.19埃，在3.18埃≤a＜3.31埃的范围内。
实施例2-1～2-7的第一～第三基底层201、202、203都具有BCC结构。
测定这些磁记录介质的矫顽力和SNR的结果示于表3。
表3
实施例2-1～2-7所示的磁记录介质，矫顽力和SNR显示高的值。可以认为这是由于，通过使基底层的晶格常数阶段性地增加，使基底层间的错配较小，使取向更好的缘故。
(比较例2-1～2-5)
将实施例2-1中的第二基底层置换成表4所示的材料，制作了比较例2-1～2-5所示的磁记录介质。这些磁记录介质的矫顽力、SNR的值示于表4。
比较例2-1～2-5的矫顽力以及SNR，比实施例1-1～1-9的磁记录介质的值低。比较例2-1～2-3的介质中的第二基底层，由于晶格常数小，因此可以认为第二基底层和第三基底层的晶格错配变大，矫顽力和SNR降低。另一方面，比较例2-4、2-5的介质中的第二基底层，由于晶格常数大，因此可以认为第一基底层和第二基底层的晶格错配变大，矫顽力和SNR差。
表4
(实施例3-1～3-7)
通过以下所示的方法，制作了图3所示的热辅助磁记录介质。
在2.5英寸玻璃基板301上，形成由Ni-50at％Ta构成的厚度40nm的密着层302，接着，形成了由Cu构成的厚度35nm的热沉层303。进而，在热沉层303上，形成由Fe-20at％Al-5at％Si构成的厚度30nm的软磁性层304，再形成由Cr-50at％Ti构成的膜厚15nm的种子层305。
将形成从密着层302到种子层305为止的基板301加热到280℃，形成由Cr-10at％Mo构成的厚度10nm的第一基底层306、由Mo-10at％Cr构成的厚度10nm的第二基底层307，接着，依次形成由Ta-20at％Cr构成的厚度15nm的第三基底层308、以及在该第三基底层上的由TiN构成的厚度5nm的上层基底层309(具有NaCl结构)。
接着，将形成从密着层302到上层基底层309为止的基板301加热到680℃，形成由(Fe-53at％Pt)-18mol％TiO2构成的厚度9nm的磁性层310，形成由金刚石状碳(DLC(Diamond Like Carbon))构成的厚度3.5nm的保护膜311，通过涂布形成了由全氟聚醚构成的厚度1.5nm的液体润滑剂层312。
通过以上的工序，得到实施例3-1的磁记录介质。
图3中，将第一～第三基底层306～308和上层基底层309总称为基底层300。
另外，将实施例3-1的热辅助磁记录介质中的第三基底层308置换成表5所示的材料，其他的层全部与实施例3-1同样，制作了实施例3-2～3-7的磁记录介质。
实施例3-1～3-7的第一基底层306(Cr-10at％Mo)，晶格常数a为2.91埃，在2.87埃≤a＜3.04埃的范围内。第二基底层307(Mo-10at％Cr)，晶格常数a为3.12埃，在3.04埃≤a＜3.18埃的范围内。实施例3-1～3-7的第一～第三基底层306、307、308都具有BCC结构。
对实施例3-1～3-7的磁记录介质测定了矫顽力和SNR。其结果示于表5。
表5
实施例3-1～3-7的磁记录介质都显示了高的矫顽力和SNR。
由该结果可知，优选在第三基底层中使用以Ta、W、Nb等的具有比较大的晶格常数的元素为主成分，并添加了Cr、Mo、Ru、V、Mn、Ti等的合金。
(比较例3-1～3-6)
将实施例3-1中的第三基底层置换成表6所示的材料，制作比较例3-1～3-5所示的磁记录介质，确认了矫顽力、SNR的值。将其示于表4。
与实施例3相比，比较例3-1～3-5的磁记录介质中的矫顽力以及SNR变低。可以认为这是由于，形成第三基底层的合金的晶格常数小，没有对上层基底层309施加面内应力的缘故。
表6
(实施例4)
将实施例1-1～1-3、1-8、2-1、2-4～2-5、3-1～3-4、比较例1-1、1-3、1-5、2-1、2-3、3-1、3-4的热辅助磁记录介质用作为图4所示的磁记录再生装置的磁记录介质，测定了误码率。
误码率是在线记录密度1600kFCI、磁道密度500kFCI(面记录密度800Gbit/英寸2)的条件下记录并进行测定。
其结果，装有实施例1-1～1-3、1-8、2-1、2-4～2-5、3-1～3-4的磁记录介质的磁存储装置显示了1×10-6以下的低的误码率。另外，装有比较例1-1、1-3、1-5、2-1、2-3、3-1、3-4的磁记录介质的磁存储发生装置的误码率为1×10-4～1×10-3左右。
由以上可知，通过使用具有在基板上形成的基底层、和在上述基底层上形成的以具有L10型晶体结构的合金为主成分的磁性层，上述基底层从基板侧起依次具有晶格常数a为2.87埃≤a＜3.04埃的第一基底层、晶格常数a为3.04埃≤a＜3.18埃的BCC结构的第二基底层、晶格常数a为3.18埃≤a＜3.31埃的BCC结构的第三基底层、和具有NaCl结构的上层基底层，上述第一基底层具有B2结构或具有以Cr为主成分的BCC结构的磁记录介质，能够得到误码率低的磁存储再生装置。
产业上的利用可能性
根据本发明，能够提供显示高矫顽力和高的信噪比(SNR)的磁记录介质以及具备该磁记录介质的磁记录再生装置。
附图标记说明
100、200、300 基底层
101、301 基板
102 密着层
105、201、306 第一基底层
106、202、307 第二基底层
107、203、308 第三基底层
108、309 上层基底层
109、204、310 磁性层
401 磁记录介质
402 介质驱动部
403 磁头
404 磁头驱动部
405 记录再生信号处理系统
501 主磁极
502 辅助磁极
503 线圈
504 激光二极管
505 激光
506 近场发生元件
507 波导
508 记录磁头
509 屏蔽件
510 再生元件
511 再生磁头

Claims (7)

1.一种磁记录介质，其特征在于，具有：
在基板上形成的基底层；和
在所述基底层上形成的以具有L10型晶体结构的合金为主成分的磁性层，
所述基底层，从基板侧起依次具有：
晶格常数a为2.87埃≤a＜3.04埃的第一基底层；
晶格常数a为3.04埃≤a＜3.18埃的BCC结构的第二基底层；
晶格常数a为3.18埃≤a＜3.31埃的BCC结构的第三基底层；和
具有NaCl型晶体结构的上层基底层，
所述第一基底层具有B2结构、或具有以Cr为主成分的BCC结构，
所述磁记录介质是采用热辅助磁记录方式或微波辅助磁记录方式记录信息的磁记录介质，
所述磁性层具有(001)取向。
2.根据权利要求1所述的磁记录介质，其特征在于，所述第一基底层包含Cr且具有BCC结构，或者，含有Cr作为主成分且包含Ti、V、Mo、W、Nb、Ta、Mn、Ru之中的至少1种并具有BCC结构。
3.根据权利要求1所述的磁记录介质，其特征在于，所述第一基底层含有NiAl或RuAl并具有B2结构。
4.根据权利要求1所述的磁记录介质，其特征在于，所述第二和第三基底层，包含Cr、Mo、Nb、Ta、V或W，或者，以Cr、Mo、Nb、Ta、V或W为主成分包含Cr、Ti、V、Mo、W、Nb、Ta、Mn、Ru之中的至少1种。
5.根据权利要求1所述的磁记录介质，其特征在于，所述磁性层具有L10型晶体结构，以FePt合金或CoPt合金为主成分，并且，含有选自SiO2、TiO2、Cr2O3、Al2O3、Ta2O5、ZrO2、Y2O3、CeO2、MnO、TiO、ZnO、C之中的至少1种。
6.一种磁记录再生装置，具备：
权利要求1～5的任一项所述的磁记录介质；
将所述磁记录介质沿记录方向驱动的介质驱动部；
磁头，其具有对所述磁记录介质进行加热的激光发生部、将从所述激光发生部发生的激光向顶端部引导的波导和设置于所述顶端部的近场发生元件，且进行针对所述磁记录介质的记录动作和再生动作；
使所述磁头相对于所述磁记录介质相对移动的磁头移动部；和
进行向所述磁头的信号输入和来自所述磁头的输出信号的再生的记录再生信号处理系统。
7.一种磁记录再生装置，具备：
权利要求1～5的任一项所述的磁记录介质；
将所述磁记录介质沿记录方向驱动的介质驱动部；
对所述磁记录介质照射微波的元件；
进行针对所述磁记录介质的记录动作和再生动作的磁头；
使所述磁头相对于所述磁记录介质相对移动的磁头移动部；和
进行向所述磁头的信号输入和来自所述磁头的输出信号的再生的记录再生信号处理系统。
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