CN104575529A - 垂直磁记录介质及磁记录再现装置 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供可同时实现热稳定性和记录容易性、可获得高面记录密度的垂直磁记录介质。实施例的垂直磁记录介质具备：在基板上顺序设置的、晶粒间的晶界宽度小于0.5nm的基底层；及与基底层接触地形成于该基底层上的、由磁性层和非磁性层交替层叠二层以上而成的多层磁记录层。磁性层和非磁性层都是连续层。磁性层具有以Co为主成分的磁性晶粒和包括分散于磁性层全体的氧化物的多个钉扎位点。垂直磁记录介质具有顽磁力附近的磁化曲线的斜率α为5以上的磁特性。

Description

垂直磁记录介质及磁记录再现装置

相关申请

本申请以日本专利申请2013-212792号(申请日:2013年10月10日)以及2014-134349号(申请日:2014年6月30日)为基础申请，享受优先权。本申请通过参照这些基底申请，包含基底申请的全内容。

技术领域

本发明的实施例涉及垂直磁记录介质及磁记录再现装置。

背景技术

现在，HDD的介质采用CoCrPt-氧化物颗粒型的磁记录层，为了提高面记录密度，必须减小CoCrPt磁性粒子。但是，若减小磁性粒子，则热稳定性降低，数据容易消失。热稳定性能够通过提高垂直磁各向异性来改善，但是，高速磁化反转时的顽磁力也变高，若比头部的记录磁场大，则无法进行充分的记录。

虽然研究了称为BPM(Bit Patterned Media：比特格式媒体)的解决方案，但是加工磁记录层时介质表面的平坦性恶化，头部和介质容易发生接触，因此，优选是不进行表面加工的介质。另外，在BPM中进行加工时，确定了伺服和/或数据比特的位置，但是优选在介质完成后能够自由设定。

从而，提出了称为PPM(Percolated Perpendicular Media：渗出垂直媒体)的介质。PPM中，通过在磁畴壁移动型的磁性层中形成空孔和/或非磁性的钉扎位点而钉住磁畴壁，来维持比特。被磁畴壁包围的1比特成为热波动的单位，因此热稳定性高，由于磁畴壁移动，顽磁力变低，因此能够期待记录的容易性。但是，在实验方面，例如CoPt-氧化物基础的PPM存在垂直磁各向异性不足和加热的问题，为了加工基板，Co/Pt-空孔型的PPM在表面的平坦性存在问题。

发明内容

本发明的实施例的目的是提供可同时实现热稳定性和记录容易性，获得高面记录密度的垂直磁记录介质。

根据实施例，可提供一种垂直磁记录介质，其具备：

基板；

基底层，其设置在该基板上，包括晶粒，该晶粒间的晶界宽度小于0.5nm；及

多层磁记录层，其与该基底层接触地形成于该基底层上，由磁性层和非磁性层分别交替层叠二层以上而成；

上述磁性层具有，以Co为主成分的磁性晶粒，和包括分散于该磁性层全体的氧化物、能够钉住磁畴壁的多个钉扎位点；

其是在磁记录层全体的范围、在面内方向交换耦合的磁连续的膜；

具有顽磁力附近的磁化曲线的斜率α为5以上的磁特性。

附图说明

图1是表示第1实施例的垂直磁记录介质的一例的示意剖视图。

图2是表示第2实施例的垂直磁记录介质的其他一例的示意剖视图。

图3是表示从平面观察图1的多层垂直磁记录层的构造的示意图。

图4是将实施例的磁记录再现装置的一例部分分解的立体图。

图5是表示实施例中采用的基底层的平面TEM图像照片。

图6是表示实施例的磁记录介质的一例的剖面构造的DF-STEM图像照片。

图7是表示实施例的磁记录介质的磁化曲线的图。

图8是表示实施例的磁记录介质的一例的氧化物添加量和磁特性的关系的曲线图。

图9是表示实施例的磁记录介质的其他一例的剖面构造的DF-STEM图像照片。

图10是表示实施例的磁记录介质的多层磁记录层的平面构造的DF-STEM图像照片。

图11是表示实施例的磁记录介质的其他一例的氧化物添加量和磁特性的关系的曲线图。

图12是表示比较的磁记录介质的磁化曲线的图。

图13是表示实施例的磁记录介质的其他一例的氧化物添加量和磁特性的关系的曲线图。

图14是表示实施例的磁记录介质的其他一例的氧化物添加量和磁特性的关系的曲线图。

图15是表示实施例的磁记录介质的其他一例的氧化物添加量和磁特性的关系的曲线图。

图16是表示从上方观察实施例的垂直磁记录介质的一例的微磁仿真计算模型的图。

图17是表示第1实施例的垂直磁记录介质的一例的面内方向的微磁仿真计算模型的一例的图像的照片。

图18是表示第1实施例的垂直磁记录介质的其他一例的面内方向的微磁仿真计算模型的一例的图像的照片。

图19是第2实施例的垂直磁记录介质的一例的微磁仿真计算模型的立体图。

图20是表示第2实施例的垂直磁记录介质的一例的面内方向的微磁仿真计算模型的一例的图像的照片。

图21是表示第2实施例的垂直磁记录介质的一例的面内方向的微磁仿真计算模型的一例的图像的照片。

图22是表示实施例的磁记录介质的其他一例的氧化物添加量和磁特性的关系的曲线图。

图23是表示实施例的磁记录介质的其他一例的氧化物添加量和磁特性的关系的曲线图。

图24是表示实施例的磁记录介质的其他一例的氧化物添加量和磁特性的关系的曲线图。

图25是表示实施例的磁记录介质的其他一例的氧化物添加量和磁特性的关系的曲线图。

图26是表示实施例的磁记录介质的其他一例的氧化物添加量和磁特性的关系的曲线图。

图27是表示实施例的磁记录介质的其他一例的氧化物添加量和磁特性的关系的曲线图。

图28是表示实施例的磁记录介质的其他一例的氧化物添加量和磁特性的关系的曲线图。

图29是表示实施例的磁记录介质的其他一例的氧化物添加量和磁特性的关系的曲线图。

具体实施方式

以下，说明实施例。

根据实施例，提供一种垂直磁记录介质，其具备：基板；在基板上设置的基底层；与基底层接触地设置，由磁性层和非磁性层交替分别层叠二层以上而成的多层磁记录层。

基底层包括晶粒，晶粒间的晶界宽度小于0.5nm。多层磁记录层的磁性层和非磁性层都是连续层。磁性层具备：以Co为主成分的磁性晶粒；包括分散于磁性层全体的氧化物、能够钉住磁畴壁的多个钉扎位点。另外，该垂直磁记录介质具有顽磁力附近的磁化曲线的斜率α为5以上的磁特性。

另外，这里，主成分是指构成物质的材料中包含最多的成分，例如元素或者化合物等。

另外，根据实施例，提供具备上述垂直磁记录介质和磁头的磁记录再现装置。

根据实施例，通过在垂直磁记录介质的磁记录层采用具有钉扎位点的多层膜，能够同时实现高热稳定性和记录容易性，获得高面记录密度。

实施例的垂直磁记录介质中，能够以获得高垂直磁各向异性的人工晶格为基础，埋入对磁性金属为非固溶的钉扎位点。

另外，根据实施例，即使作为钉扎位点使用容易向晶界析出的氧化物，通过不采用包围磁性粒子而使其孤立化的构造、有意使晶界的厚度不均匀而集中在特定的处所，能够起到良好的钉扎位点的功能。

<基板>

作为基板，能够采用例如玻璃基板、Al系合金基板、陶瓷基板、碳基板和/或具有氧化表面的Si单结晶基板等。

作为玻璃基板的材料，可列举例如非晶质玻璃、结晶化玻璃。作为非晶质玻璃，能够采用例如通用的钠钙玻璃及铝硅酸盐玻璃等。另外，作为结晶化玻璃，能够采用例如锂系结晶化玻璃。作为陶瓷基板，能够采用例如以通用的氧化铝、氮化铝及氮化硅等为主成分的烧结体和/或它们的纤维强化物等。

或者，作为基板，也能够采用在上述金属及非金属的基板等的表面用电镀法和/或溅射法形成NiP层后的基板。

另外，作为向基板上形成薄膜的形成方法，仅仅选择了溅射法，但是真空蒸镀法和/或电解电镀法等也能够获得同样的效果。

<软磁性背衬层>

实施例中，通过在基板和垂直磁记录层之间设置高透磁率的软磁性背衬层，能够构成所谓的垂直二层介质。该垂直二层介质中，软磁性背衬层起到使来自用于磁化垂直磁记录层的磁头例如单磁极头部的记录磁场穿过水平方向向磁头侧回流的磁头的部分功能，向磁记录层急剧施加充分的垂直磁场，能够获得提高记录再现效率的效果。

软磁性背衬层能够采用例如包含Fe、Ni及Co的材料。

作为这样的材料，能够列举FeCo系合金例如FeCo、FeCoV等、FeNi系合金例如FeNi、FeNiMo、FeNiCr、FeNiSi等、FeAl系合金、FeSi系合金例如FeAl、FeAlSi、FeAlSiCr、FeAlSiTiRu、FeAlO等、FeTa系合金例如FeTa、FeTaC、FeTaN等、FeZr系合金例如FeZrN等。

另外，能够采用具有以60原子％以上含有Fe的FeAlO、FeMgO、FeTaN、FeZrN等的微结晶构造或者将微细晶粒在矩阵中分散的颗粒构造的材料。

作为软磁性背衬层的其他材料，能够采用包含Co和Zr、Hf、Nb、Ta、Ti及Y中至少1种的Co合金。Co优选包含80原子％以上。这样的Co合金在通过溅射法制膜时容易形成非晶质层，非晶质软磁性材料没有结晶磁各向异性、结晶缺陷及晶界，因此呈现非常佳的软磁性。

作为这样的非晶质软磁性材料，能够列举以钴为主成分、锆为副成分的合金例如CoZr、CoZrNb及CoZrTa等的CoZr系合金。为了容易形成非晶质等的目的，能够在以上的材料进一步添加B。

另外，在软磁性背衬层采用非晶质材料时，与非晶质系的基板同样，几乎不会对在其上形成的金属层的结晶取向造成直接的影响，因此，即使材料变更，磁记录层的构造和/或结晶性也没有大的变化，能够期待基本同样的磁特性及记录再现特性。若像CoZr系合金那样仅仅是第三种元素不同，则饱和磁化(Ms)、顽磁力(Hc)及透磁率(μ)等的差异也小，因此能够获得大致同等的磁特性及磁记录再现特性。

<基底层>

实施例的垂直磁记录介质中，能够在基板或者在基板上设置的软磁性背衬层和垂直磁记录层之间设置基底层。

作为基底层，能够采用例如hcp和/或fcc构造的金属即Ru、Rh、Pd、Pt和/或Ti。这些金属与记录层的主成分的Co和/或Pt、Pd相同，为密集结晶构造，晶格失配也不会过大，密集面容易与膜面平行成长，容易柱状成长等，因此是优选的。另外，也能够使用从包括Ru、Rh、Pd、Pt及Ti的群中选择的至少1种和从包括Co及Cr的群中选择的至少一种组成的合金。而且，能够添加从例如包括B、Ta、Mo、Nb、Hf、Ir、Cu、Nd、Zr、W及Nd的群选择的至少一种。

在使磁记录层的磁性粒子磁孤立的以往的颗粒介质中，基底层的晶粒间也在构造上分离。特别地，通过采用在高气压中制膜的Ru基底层，能够在大约1nm及其以上的比较均匀的晶界层形成包围有磁性粒子的CoPtCr-氧化物颗粒型磁性层。采用氧化物制作PPM时，氧化物虽然有向磁性晶粒的周边偏析的倾向，但是只要不成为磁孤立的粒子即可。优选的是，晶界层厚宁可不均匀，晶界层与邻接粒子部分地形成薄的磁耦合，另一方面，氧化物集中，在粒子间呈现大的块，起到磁畴壁的钉扎位点的功能。因此，PPM中，考虑通过以低气压对基底层制膜，使基底层的晶粒间不出现间隙或者减小基底层的晶界宽度。基底层成膜时的适当气压也依赖于制膜装置，但是例如优选为0.05至3Pa，气压小于0.05Pa时，有放电难以发生、溅射困难的倾向，超过3Pa时，有在基底层的粒子间出现间隙、磁性粒子容易孤立化的倾向。气压更优选为0.1至1.5Pa。晶界优选为实质上无厚度，晶界宽度优选即使厚也小于0.5nm。通常溅射中采用的过渡金属的最接近原子间距离为0.25～0.3nm，在晶粒内，以该间隔组成晶格。多结晶膜中，晶界是结晶晶格的缺陷，因此，晶界中的原子间距离虽然比最接近的情况大，但是只要小于2倍即0.5nm，则能够视为晶粒间几乎无间隙。

另外，该垂直磁记录介质能够层叠多个基底层，改善磁记录层的结晶粒径和/或结晶取向。通过这些改善若能够减薄基底层，则也能够缩短磁头和软磁性背衬层的距离(间距)而改善记录再现特性。对于靠近软磁性背衬层侧的基底层，只要能够使其具有软磁特性，则也起到背衬层的功能，因此，能够进一步缩短与磁头的距离，是优选的。

作为实施例中的基底层的材料，hcp和/或fcc的金属具有容易提高结晶取向的优点，但是，在与垂直磁记录层不接触侧的基底层能够采用bcc的金属，由于结晶构造的差异，能够期待使基底层的结晶粒径微细化的效果。多个材料的层叠不是必须的，但是如果设置，优选的材料能够包含例如从包括Ru、Pd、Pt、Cu、Ni、W、Ta、Ti、Al及其合金的群选择的至少1种。而且，为了改善特性，能够将这些材料混合，也能够混入其他元素，并将它们层叠。

特别是，采用Ru作为基底层的材料时，为了使结晶粒径微细化，作为在Ru下层叠的种子层，报告了Ti/Cu和/或AlSi/Pd。用以往的包含氧化物的CoPtCr颗粒介质在基底层的一个Ru晶粒上成长一个磁性粒子等的场合，若减小Ru的粒径，使磁性粒子微细化，则有粒径分散变大，晶界层厚变得不均匀的倾向。如上所述，在将氧化物用作钉扎位点的PPM中，可认为优选具有该倾向。另外，在实施例的PPM中，磁记录层假设为Co系的多层膜，但是材料与以往的CoPtCr记录层类似，因此，采用Ru基底层时，可认为多层膜的粒子容易以与Ru粒子为一一对应的关系成长。该场合，在容易通过基底层的粒径控制记录层的粒径的方面也是优选的。即使因种子层使粒径和/或其分布不同，可认为在采用氧化物的PPM中基底层的粒径微细化也是优选的。在多层膜的非磁性层中采用Pt和/或Pd时，基底层的材料只要能够使粒径微细化，则从晶格匹配的观点看，可认为Pt和/或Pd比Ru更优选。

基底层的厚度优选为0.1至50nm，更优选为4至30nm。不限于Ru，一般基底层厚，容易提高结晶性，因此是优选的，但即使是平均层厚为1原子层以下的岛状散落的构造，有时也能够期待改善结晶粒径和/或结晶取向的效果。但是，若小于0.1nm，则有难以改善磁性层的构造的倾向。若是基底层呈现良好特性的软磁性体，则从间距的观点看没有了最大值的限制，但是，通常在基底层的厚度超过50nm时，若在无磁性的场合过厚，则有通过间距的增加导致磁头的记录能力和/或记录分辨率的降低的倾向。

<垂直磁记录层>

图1表示实施例的垂直磁记录介质的一例的示意剖视图。

图2表示实施例的垂直磁记录介质的其他一例的示意剖视图。

图3表示从平面观察图1的多层垂直磁记录层的构造的示意图。

如图1所示，一实施例的垂直磁记录层10形成在基板1上交替层叠了非磁性层2-1、2-2、2-3、2-4、2-5和磁性层3-1、3-2、3-3、3-4的多层构造。磁性层3-1、3-2、3-3、3-4具有在磁性材料部分散的包括与上述非磁性层的主成分即非磁性材料不同的非磁性金属的多个钉扎位点。另外，非磁性层2-1、2-2、2-3、2-4、2-5包含在非磁性材料部内分散的包括与非磁性材料不同的非磁性金属的多个钉扎位点，非磁性层中的钉扎位点与邻接的磁性层中的钉扎位点相互连结，构成柱状的钉扎位点4。另外，图1中，示意表示了柱状的钉扎位点与膜面垂直地贯穿多层磁记录层，但是也可以是弯曲或者不连续的。

另外，如图2所示，其他实施例的垂直磁记录介质20形成在基板1上交替层叠非磁性层12-1、12-2、12-3、12-4、12-5和磁性层13-1、13-2、13-3、13-4的多层构造。磁性层13-1、13-2、13-3、13-4具有在磁性材料部分散的包括与上述非磁性层的主成分即非磁性材料不同的非磁性金属的多个钉扎位点14。钉扎位点14形成在磁性层13-1、13-2、13-3、13-4的膜面内分散散落的构造。

在磁性层在膜面内形成强磁耦合，磁化反转通过磁畴壁移动而进行的介质中，上述的非磁性的区域起到抑制磁畴壁移动的钉扎位点的作用。如图1，在钉扎位点为柱状的场合，能够期待更大的磁畴壁的钉住效果。如图2，在钉扎位点散落的场合，使该磁性层重叠几层而从上方观察时，在到达膜面处存在钉扎位点。该场合，磁畴壁的停止位置即记录比特的边界能够比较自由地确定，因此可认为适于高密度记录。钉扎位点优选如图3那样规则地排列，但是在通常的溅射工艺中，难以规则排列，也能够如图2那样不规则排列。

另外，磁畴壁的厚度若比钉扎位点的直径厚，则有不进行钉扎的倾向，通过微磁仿真进行计算也能够获得这样的结果，因此，磁畴壁厚需要比钉扎位点径薄。

在例如3Tbits/inch²左右的面记录密度的场合，头部行进方向的比特长(也依赖于轨迹宽度)为10nm左右，因此，可预料成为比特间的过渡区域的磁畴壁的厚度需要在5nm以下。

磁畴壁的厚度δ通过交换刚度常数A和磁各向异性常数K，由下式(1)

δ＝π√(A/K)…(1)

提供，因此，为了在例如交换耦合强的场合(A＝1μerg/cm)将磁畴壁厚设为5nm，需要K＝4×10⁷erg/cc的相当高的磁各向异性。在面记录密度低的场合，虽然通过减小A能够减小所要求的K的值，但是这里优选为例如1×10⁷erg/cc以上。

钉扎位点径取决于Ku(单轴结晶磁各向异性常数；结晶轴朝向膜面垂直方向时为垂直磁各向异性)，较大时钉扎能量高，能够提高热稳定性。另一方面，记录密度若提高，则一个比特变小，因此需要减小钉扎位点径，优选为例如1至10nm。钉扎的强度也依赖于磁畴壁的厚度，但是若面记录密度为1Tbit/inch²以上，则钉扎位点径优选为2至6nm。钉扎位点的填充密度取决于钉扎位点径和/或所要求的面记录密度，但是优选为例如10至50％，更优选为20至40％左右。

(材料)

作为多层磁记录层中的磁性层的材料，以可获得高磁各向异性Ku的Co为主成分。Co与Fe和/或稀土类比较，具有耐蚀性高的优点。Co系多层膜中的非磁性层的材料若采用Pt和/或Pd，则密集面由通常结晶质取向时，能够获得1×10⁷erg/cc以上的非常高的Ku，可沿着较薄的磁畴壁厚获得狭窄的比特间过渡区域，因此能够期待高面记录密度。Ni是磁性体，但是在非磁性层的区域也能够采用Ni。[Co/Ni]多层膜与Pt和/或Pd的场合相比，Ku变低，但是，由于层间磁耦合，能够期待高热稳定性，并且，由于是磁性体，能够期待再现输出的增加。另外，只要可通过多层构造获得高Ku，则也能够采用其他材料。

非磁性钉扎位点的材料需要不与磁性层混合。磁性粒子采用Co这样的金属时，作为容易分离的材料，一般往往选择氧化物，但是如以往的颗粒型的磁性层那样，有在晶界容易偏析的倾向。以往，利用该情况，为了切断磁性粒子间的交换耦合，目标是形成厚度均匀的氧化物晶界层。但是，PPM中，如图3，目标是形成非磁性钉扎位点散落的构造，因此，氧化物优选在特定的处所集中。将合金和氧化物组合的物质中，通过强力加热也能够制作接近图3的构造，但是，在以不进行使多层构造损毁或者介质表面的平坦性恶化程度的加热为前提的本申请中，不会极端地使氧化物固定在一处。

因而，实施例中，如基底层的段落所述，大胆地考虑将氧化物晶界层厚设为不均匀的磁记录层。使基底层微细化而堵塞晶粒的间隙，在堵塞磁性层的晶粒的间隙的状态下添加氧化物时，可认为出现磁性层的晶界层厚变薄的部分和无法进入的氧化物集中的部分。在晶界层薄的部分，粒子间的交换耦合未被切断，因此，通过这样设为膜全体在某处磁联系的构造，形成磁畴壁，磁化反转通过磁畴壁移动而进行。另一方面，氧化物集中的部分起到抑制磁畴壁的移动的作用，在磁化曲线上，顽磁力Hc增加，在头部进行记录时能够钉住磁畴壁而进行高密度记录。虽然在部分的粒子间无间隙也可，但是即使薄也有晶界层时，上述式(1)的A变小，在晶界层中磁畴壁变薄，可认为磁畴壁容易在晶界残留。根据以往的颗粒介质的经验，在邻接的磁性粒子间的最近部分，晶界层厚为1nm以上时，可认为交换耦合大致被切断。因此，优选的是，实施例中的邻接的磁性晶粒间的晶界宽度在最近部分即使厚也为0至小于1nm，在最远的部分为1nm以上。最远的部分的最大值应该为前述的钉扎位点径程度。

对于磁性晶粒，如图2，若是钉扎位点随机钉入的构造，则如前述，记录比特的边界比较不依赖于粒子形状，因此粒子的大小的制约少。相对地，钉扎位点为如图1的柱状时，比特的边界变为连接钉扎位点的线上和/或晶界层等，为了提高记录密度，优选粒径小。该场合，优选的磁性粒子径(平均直径)取决于面记录密度，例如为1Tbit/inch²以上时，优选为2至10nm，更优选为4至8nm。磁性粒子径小于2nm时，可预计粒子的结晶性降低，磁特性劣化，磁性粒子径超过8nm时，有难以实现高面记录密度的倾向。

向多层磁记录层添加的氧化物能够包含从TiO、TiO₂、SiO₂、WO₃、Ta₂O₅及CoO中选出的1种以上的元素。特别是采用Ti的氧化物时，可以获得高Hc和/或高S/N比，因此是优选的。氧化物材料在作为靶的时刻应该是化学计量组成的氧化物，但是在溅射的时刻被暂时分解，在制膜后的膜中未必成为原来的氧化物的组成的状态下，大多数存在于非晶质的晶界。多层膜中的磁性层的Co也是容易氧化的材料，可认为一部分与氧化物材料所包含的氧结合。该场合，Co的氧化物也形成晶界的一部分，起到钉扎位点的功能。

多层磁记录层除了Co、Pd、Pt及氧化物等的主成分，还能够包含从Ti、Si、Cr、Al、Mo、W、Ta、Ru、Rh、Cu、Ag及Au选出的1种以上的元素作为副成分。为与Co非固溶的非磁性材料的场合，不管其是否氧化都能够期待作为钉扎位点的功能。为与Co形成合金和/或化合物的材料的场合，还能够期待降低Co的交换耦合而减薄磁性粒子中的磁畴壁的效果。例如添加Cr时，可预料一部分与Co形成合金，一部分氧化。另外，通过包含上述元素，能够促进磁性晶粒的微细化，或者提高结晶性和/或取向性。

(磁化曲线的斜率α)

一般，磁性层的层厚越薄可获得越高的Ku，但是若比1原子层左右的约0.2nm还薄，则反之有Ku降低的倾向，因此优选为0.2至1nm。例如能够设为0.4nm。

非磁性层的层厚优选以可获得高Ku的方式优化。除了垂直磁记录层中采用的材料外，也依赖于基底层的材料等，但若是[Co/Pt]和/或[Co/Pd]多层膜，则非磁性层的层厚优选为0.2至2nm，更优选为0.4至1.2nm。若小于0.2nm，则有难以取得高Ku的倾向，若超过2nm，则垂直磁记录层的层厚过厚，有头部磁场不能充分抵达的倾向。

另外，多层磁记录层中，磁性层通过由非磁性层充分夹持而获得较大的界面磁各向异性，因此，磁性层的厚度优选小于或者等于非磁性层的厚度。

磁性层和/或非磁性层的层厚不需要从第1层到最上层全部相同，能够通过调节各层厚，使膜厚方向的Ku和/或Ms变化，适当调节各向异性磁场Hk(＝2Ku/Ms)。例如用磁头进行记录时，靠近垂直磁记录层的头部的部分的记录磁场大，随着从头部远离而变小，因此，能够相应地将记录层上部的Hk设为高，下部的Hk设为低。

多层磁记录层的层数优选为3至40层，更优选为5至20层。通过设为该范围，能够作为适于更高记录密度的磁记录再现装置而动作。多层磁记录层的层数小于3层时，磁性层的层数少，再现输出过低，有系统噪音的比率变高的倾向，多层磁记录层的层数超过40层时，再现输出过高，有波形失真的倾向。

垂直磁记录层的顽磁力Hc优选在2kOe以上。顽磁力Hc小于2kOe时，钉扎不充分，有难以获得高面记录密度的倾向。

垂直磁记录层的垂直角型比优选为0.9以上。垂直角型比小于0.9时，有可能结晶取向恶化，或者形成热稳定性部分降低的构造。

将Hc附近的磁化曲线的切线和负的饱和值的交点的磁场设为核生成磁场Hn时，Hn变得比Hc小，但是从再现输出、热波动耐性、邻接轨迹记录时的信息删除耐性等的观点看，优选尽可能大。但是，增大Hn意味着增大Hc附近的磁化曲线的斜率α，而以往的颗粒型的垂直磁记录介质中，若增大α则有S/N比降低的倾向，是不优选的。

这里，一般，顽磁力Hc附近的磁化曲线的斜率α用下式(2)表达。

α＝dM/dH|H＝Hc…(2)

实施例中，用CGS单位系的Ms(emu/cc)、Hc、Hn(Oe)定义如下式(3)。

α＝4πMs/(Hc-Hn)…(3)

另外，磁记录层为交替层叠磁性层和非磁性层的多层构造的场合，往往仅仅用磁性层的体积计算Ms，而这里，还考虑与颗粒那样的单层磁性层的比较，在显示Ms及α的数值时，基本上采用还包含非磁性层的多层磁记录层全体的体积。

已知垂直磁记录层的Hc附近的磁化曲线的斜率α在磁性粒子间的交换耦合比静磁耦合足够小的场合大致为1。若交换耦合增强，则(Hc-Hn)变小，α变得比1大。现在实用化的颗粒型的垂直磁记录介质中，增强粒子间耦合的一方可综合获得良好的记录再现特性，因此α变为2左右。但是，基本上，粒子间耦合弱的一方由于高线记录密度，有获得高S/N比的倾向，在颗粒型的垂直磁记录介质中，α比3大的较强的粒子间耦合是不优选的。α若达到5以上，则能够说磁性粒子不是分别独立的磁化反转，由邻接粒子的反转拉动而反转的倾向变强。

这里，在因磁畴壁移动型的磁化反转而被熟知的软磁性体中，Hc和/或Hn的值小，α为从1000到10000的大值。由于磁记录层中采用的硬磁性体的磁各向异性大，因此磁化旋转容易，与磁畴壁相当的过渡区域也变得相当薄，因此，可认为有在α大时也无法适当表现为磁畴壁移动型的情况，但是，α若达到5以上，则可认为磁化反转的进行过程大致与磁畴壁移动型同样。

实施例的磁记录介质不是以以往的颗粒介质的磁化旋转型、而是以磁畴壁移动型的磁化反转为前提，因此，Hc附近的磁化曲线的斜率α为5以上，能够确保增大Hn，所以是优选的。

<保护层>

保护层能够防止垂直磁记录层的腐蚀并且防止磁头与介质接触时介质表面的损伤。作为其材料，可列举例如包含C、SiO₂、ZrO₂。

保护层的厚度优选为1至6nm。从而，能够减小头部和介质的距离，因此适于高密度记录。保护层的厚度小于1nm时，有防止磁记录层的腐蚀和/或损伤效果不充分的倾向，超过6nm时，头部和磁记录层的距离远，有高密度的记录再现变得困难的倾向。

另外，能够在保护层上设置未图示润滑层。

作为在润滑层使用的润滑剂，能够采用例如全氟聚醚、氟代醇、氟代羧酸等。

<磁记录再现装置>

图4是将实施例的磁记录再现装置的一例部分分解的立体图。

如图4所示，实施例的垂直磁记录装置30具备：顶面开口的矩形箱状的壳体31；通过多个螺丝紧固到壳体31并封闭壳体的上端开口的未图示顶盖。

壳体31内容纳有：实施例的垂直磁记录介质32；作为支持及使该垂直磁记录介质32旋转的驱动单元的主轴马达33；对磁记录介质32进行磁信号的记录及再现的磁头34；具有在前端搭载磁头34的悬架且以可在垂直磁记录介质32上自由移动的方式支持磁头34的头部驱动器35；以旋转自由的方式支持头部驱动器35的旋转轴36；经由旋转轴36使头部驱动器35旋转、定位的音圈马达37；及头部放大电路38等。

磁头34是形成于未图示的大致矩形状的滑块的所谓复合型头部，具有：单磁极构造的写入头部；采用GMR膜和/或TMR膜等的读出头部；记录再现用的MR(磁阻)头部。

为磁畴壁移动型的垂直磁化膜的场合，沿着垂直方向施加磁场时，顽磁力最小，垂直方向和施加磁场的夹角越大，磁化反转所需的磁场越大。因此，采用容易沿着垂直方向施加磁场的单磁极构造的写入头部时，记录容易，因此是优选的。

实施例

【实施例1】

作为非磁性基板，准备盘状的洗净后的玻璃基板(小原公司制，外直径2.5英寸)。将该玻璃基板容纳在磁控溅射装置(佳能-安内华公司制C-3010)的制膜腔内，将制膜腔内排气达到真空度4×10^-5Pa以下后，除非另有说明，在气压约0.6Pa的Ar气氛中，如下进行DC磁控溅射。

首先，在非磁性基板上形成厚度10nm的NiTa合金，取代软磁性背衬层。

接着，在NiTa层上，依次层叠厚度8nm的Ti层、厚度1nm的Cu及作为基底层的厚度10nm的Ru层。Cu在Ti层上形成岛状散落的构造，有利于Ru层的微细化。

(基底层的平面构造)

这里，说明Ru层的构造。为了容易分析，对将Ru层的厚度设为20nm、不对磁记录层制膜的情况下形成C保护层的样本进行平面TEM分析。

削去Ru下的层、仅仅观察Ru层的平面TEM像如图5所示。

晶粒径为10nm左右，在低气压下制膜，由此在粒子间几乎无间隙，可知实质上晶界无厚度。晶粒间也有呈现白或黑的线状的晶界，但是若放大，则结晶晶格不匹配的边界形成锯齿状，不会呈现晶格间隔的2倍以上即0.5nm以上的间隙集中的处所。之后表示也包含磁记录层的剖面STEM像，但是可知至少在从厚度10nm到20nm的范围，粒子笔直成长，粒子构造无明显变化。

形成10nmRu基底层后，将Ar气压提高到3Pa后，按以下的次序进行多层磁记录层的制膜。

首先，制作厚度0.8nm的Pt非磁性层，接着同时溅射厚度0.4nm的Co和厚度0.17nm的TiO₂，形成磁性层。此时，磁性层的组成的设计值成为Co-30体积％TiO₂。

以上的次序反复12次后，在最后的磁性层上再层叠厚度2nm的Pd层，形成多层磁记录层。这样获得的多层磁记录层在这里显示为[Pt/Co-30体积％TiO₂]12。

接着，在多层磁记录层上层叠厚度6nm的C保护层。获得的垂直磁记录介质按照基板/NiTa/Ti/Cu/Ru/[Pt/Co-30体积％TiO₂]12/Pd/C的顺序层叠。

如上述那样层叠到保护层后，从制膜腔取出，通过浸渍法，在保护层上形成厚度1.5nm的包括全氟聚醚的润滑层，获得垂直磁记录介质。获得的垂直磁记录介质除了未图示润滑层以外，具有与图2同样的构成。

(介质的剖面构造)

对于实施例1的介质的剖面构造，由扫描型透射电子显微镜形成的暗视野像(DF-STEM像)如图6所示。

DF-STEM像中，平均原子序数小的原子发黑，随着变大而呈现白色。可知多层磁记录层中发黑的不连续散落的区域是含O多的氧化物，形成了呈现灰色的Co和发白的Pt的多层构造。在Ru基底层的表面可观察到凹凸，基本上凹处成为结晶晶界。Co/Pt的晶粒沿着膜厚方向成长，可见氧化物容易进入Ru的晶界的位置。剖面像中，由于分析样本在厚度方向(图的深度方向)也重叠，因此，氧化物看起来颜色的黑度在不清晰的面内方向的宽度小于1nm的区域较多，但是也可以观察到宽度1nm以上的区域。Co-Pt是全率固溶系，因此，Co层上的Pt、Pt层上的Co都不形成岛状，容易以覆盖表面的方式成长。即使相互扩散，形成进行了组成调制的层构造，也可认为Co和Pt在膜面内连续地形成层。

(磁特性)

对于获得的垂直磁记录介质，采用极Kerr效应评价装置(ネオアーク公司制)、VSM(振动试料型磁力计；理研电子公司制)及转矩磁力计(东英工业公司制)进行磁特性的测定。

极Kerr效应评价装置能够测定处于(附带软磁性背衬层的)垂直磁记录介质的表面侧的磁记录层的磁化曲线，但是无法测定其饱和磁化Ms。VSM和/或转矩磁力计中，附有软磁性背衬层时，将其和垂直磁记录层一起测定，难以熟练地分离评价。因此，用VSM测定Ms和/或用转矩磁力计测定Ku等时，采用如下的样本：不对软磁性背衬层制膜，取而代之，形成了能够获得大致同样的磁化曲线的几乎无磁性的NiTa层。

以下，只要没有特别说明，任何磁化曲线都是膜面垂直方向的测定结果，主回路测定时的标准的扫描时间在极Kerr效应评价装置设为45秒，在VSM设为3分钟。

对于实施例1的介质，由极Kerr效应评价装置测定的磁化曲线如图7所示。

这里，顽磁力Hc是与回路的横轴的交点，核生成磁场Hn是Hc中的切线和负的饱和值的交点的磁场，饱和磁场Hs是饱和值的90～95％的区域的近似直线和正的饱和值的交点。实施例1的介质中，Hc＝3.0kOe，Hn＝2.8kOe，Hs＝3.3kOe。在以往的颗粒型介质的场合，若Hc＝3kOe，则Hn≒1kOe，Hs≒5kOe。磁头中若不能产生比Hs大的记录磁场，则无法饱和记录。PPM对相同Hc能够显著减小Hs，因此能够改善记录容易性。

另外，此时Ms为410emu/cc，Hc中的磁化曲线的斜率α为约26。可知记录层的膜面内方向的磁耦合非常强，通过磁畴壁移动进行磁化反转。图6的剖面STEM像中，虽然也可见在粒子间存在间隙的部分，但是粒子不是磁孤立，在膜面内方向的任何部分都磁耦合。

(记录再现特性)

对于记录再现特性，采用日立高新技术公司制旋转台RH4160E进行评价。另外，在信息的记录再现中，采用具备形成为辅助磁极前端靠近到主磁极附近的单磁极型的记录元件和沟道磁阻效应(TMR)再现元件的垂直记录用的复合型头部。另外，对于PPM，主磁极和辅助磁极间的间隙优选设为例如100nm以上。作为记录磁极的材料，能够采用CoFeNi，也能够采用例如CoFe、CoFeN、NbFeNi、FeTaZr及FeTaN等材料。另外，也能够以这些磁性材料为主成分，进一步添加添加元素。

采用记录元件的主磁极和再现元件的轨迹方向的宽度分别为约300nm和约90nm的头部。测定当半径位置为23mm、转速为5400rpm、在圆周方向上以220kFCI(每英寸22万次磁通变化的记录密度)的密度进行记录时的再现信号输出/噪声比(以下，表示为SNR)。实施例1的介质的SNR为18.1dB时，可获得良好值。

【实施例2】

作为实施例2，除了Ru层厚设为20nm，多层磁记录层的Ar气压设为2Pa，在Co层的部分添加Cr而形成Co-10原子％Cr，层数设为8层，改变TiO₂的添加量以外，与实施例1同样地制作垂直磁记录介质。

TiO₂添加量和顽磁力Hc、核生成磁场Hn、饱和磁场Hs的关系的曲线图如图8所示。

图8中，101表示顽磁力Hc，102表示核生成磁场Hn，103表示饱和磁场Hs。

对于Ru层厚、Ar气压、Cr添加、层数的变更，虽然顽磁力Hc等的绝对值有变化，但是，在与TiO₂的添加相对的增减方面没有大的差异，能够获得与实施例1同样的效果。

从图8可知，对Co层增加TiO₂添加量的同时，Hc、Hn、Hs同样增加，在30体积％时，变为0％时的约2倍以上。此时，由于Hc、Hn、Hs的差几乎不变化，因此，可知Hc中的磁化曲线的斜率维持大值，维持磁畴壁移动型的磁化反转。维持磁畴壁移动型的情况下增加Hc，为通过TiO₂添加抑制磁畴壁的移动，可认为使多层磁记录层中形成的氧化物起到钉扎位点的功能。另外，TiO₂添加量为0体积％及30体积％时，Hc中的磁化曲线的斜率α分别为26及23。

另外，与实施例1同样进行记录再现特性的评价时，TiO₂添加量为0体积％及30体积％时，SNR分别为-17.8dB及16.8dB。TiO₂添加量为0体积％时SNR为负，这是几乎没有再现信号输出的状态，可认为不能记录或能记录但磁区不能保持而消失。从而可知，对Co层添加TiO₂的效果非常大，通过磁畴壁的钉扎可获得优良的记录再现特性。

【实施例3】

首先，在非磁性基板上，作为软磁性背衬层，依次形成厚度20nm的CoTaZr合金、厚度0.8nm的Ru及厚度20nm的CoTaZr合金。另外，这2层的CoTaZr层通过设置在其间的Ru，反强磁性地耦合。接着，在CoTaZr层上，依次形成厚度8nm的Ti层、厚度1nm的Cu及作为基底层在Ar气压保持0.6Pa的情况下形成的厚度20nm的Ru层。Cu在Ti层上形成岛状散落的构造，有利于Ru层的微细化。

另外，同样依次形成CoTaZr合金、Ru及CoTaZr合金、Ti层、Cu层及Ru层，与实施例1同样调查Ru的平面构造时，晶界的厚度几乎消失。

然后，将Ar气压提高到2Pa后，按以下的次序进行多层磁记录层的制膜。

首先，同时溅射厚度0.8nm的Pt和厚度0.2nm的TiO₂，形成非磁性层，接着同时溅射厚度0.4nm的Co和厚度0.04nm的TiO₂，形成磁性层。此时，非磁性层的组成的设计值为Pt-20体积％TiO₂，磁性层的组成的设计值为Co-10体积％TiO₂。

以上的次序反复8次后，在最后的磁性层上进一步层叠厚度2nm的Pd层，形成多层磁记录层。

接着，在多层磁记录层上层叠厚度6nm的C保护层。获得的垂直磁记录介质按照基板/CoTaZr/Ru/CoTaZr/Ti/Cu/Ru/[Pt-20体积％TiO₂/Co-10体积％TiO₂]8/Pd/C的顺序层叠。

对于实施例3的介质的剖面构造，由扫描型透射电子显微镜形成的暗视野像(DF-STEM像)如图9所示。

DF-STEM像中，平均原子序数小的原子发黑，随着变大而呈现白色。可知多层磁记录层中，发黑的沿着膜厚方向细长延伸的区域是含O多的氧化物，形成了呈现灰色的Co和发白的Pt的多层构造。在Ru基底层的表面可观察到凹凸，基本上凹处成为结晶晶界。Co/Pt的晶粒沿着膜厚方向成长，可见氧化物容易进入Ru的晶界的位置。与实施例1的图6比较，能够观察到柱状的氧化物多的情形。通过不仅在Co层而且在Pt层添加TiO₂，可认为各个层的氧化物容易相连而成长为柱状。结果，氧化物的单块的体积变大，能够期待钉扎效果提高。

对于实施例3的介质的多层磁记录层的平面构造，由扫描型透射电子显微镜形成的暗视野像(DF-STEM像)如图10所示。

DF-STEM像中，平均原子序数小的原子发黑，随着变大而呈现白色。发白的区域是包括Co和Pt的多层构造的磁性粒子，在其间隙呈现的发黑区域是含大量O的氧化物。宽度为1nm以上的氧化物虽然可认为贯穿记录层，但是，从图9的剖面可知，由于是多层构造，氧化物不仅仅是在膜厚方向贯穿。磁性粒子内呈现的裂缝状的黑线推定是在膜厚方向上将不连续的氧化物平均化的结果。

有厚度的氧化层在晶界形成，能够观察到各粒子与邻接的粒子部分地粘连的情形。可知不是像理想颗粒那样由均匀厚度的晶界层包围磁性粒的构造，而是有氧化物集中的部分和几乎没有晶界层厚的部分的不均匀构造。一般，氧化物容易在晶界偏析，但是，通过敢于将晶界宽度制成不均匀，可认为晶界的狭窄处形成磁耦合，氧化物的集中处起到钉住磁畴壁的钉扎位点的功能。

另外，虽然也有难以通过磁性粒子的粘连程度判别到何处为止看做一个粒子的部分，但是粒径大概在10nm以下，可知能够形成微细的磁性粒子。包含不均匀晶界和微细粒子的这样的记录层的构造具有使Ru粒子微细化并通过低气压堵塞晶界的基底层的效果。

对于实施例3的介质通过极Kerr效应评价装置测定磁化曲线时，Hc＝3.1kOe，Hn＝2.8kOe，Hs＝3.7kOe。在以往的颗粒型介质的场合，若Hc＝3kOe，则Hn≒1kOe，Hs≒5kOe。磁头中若不能产生比Hs大的记录磁场，则无法饱和记录。PPM对相同Hc能够显著减小Hs，因此，能够改善记录容易性。

另外，此时Ms为360emu/cc，Hc中的磁化曲线的斜率α为约14。可知记录层的膜面内方向的磁耦合非常强，由磁畴壁移动进行磁化反转。图10的平面STEM像中，粒子虽然在构造上呈现联系，但是粒子也不是磁孤立，与在膜面内方向磁耦合的情况对应。

与实施例1同样进行记录再现特性的评价时，实施例3的介质的SNR若为20.2dB，则可获得良好的值。可知通过上述的构造和磁特性，磁畴壁的钉扎有效起作用，能够记录比特间的磁化变化急剧的图形。

【实施例4】

作为实施例4，除了将Ru层厚设为10nm、改变对Pt层的TiO₂的添加量以外，与实施例3同样制作垂直磁记录介质。

顽磁力Hc、核生成磁场Hn、饱和磁场Hs的TiO₂添加量依赖性如图11所示。

图中，104表示顽磁力Hc，105表示核生成磁场Hn，106表示饱和磁场Hs。

对于Ru层厚的变更，虽然顽磁力Hc等的绝对值有变化，但是与TiO₂的添加相对的增减方面没有大的差异，可获得与实施例1同样的效果。

从图11可知，对Pt层的TiO₂添加量增加的同时，Hc、Hn、Hs同样增加，为20体积％以上时，变为0％时的约2倍。此时，由于Hc、Hn、Hs的差几乎不变化，因此，可知Hc中的磁化曲线的斜率维持大值，维持磁畴壁移动型的磁化反转。在维持磁畴壁移动型的情况下增加Hc，为通过TiO₂添加抑制磁畴壁的移动，可认为使多层磁记录层中形成的氧化物起到钉扎位点的功能。另外，TiO₂添加量为0体积％及20体积％时，Hc中的磁化曲线的斜率α分别为28及22。

另外，与实施例1同样进行记录再现特性的评价时，对Pt层的TiO₂添加量为0体积％及20体积％时，SNR分别为5.3dB及19.0dB。TiO₂添加量为20体积％时的SNR相对于0体积％，当然比实施例1和/或2高，可认为在剖面构造处，具有上述氧化物的单块的体积变大、钉扎效果提高的结果。根据这些结果，可知对Pt层的TiO₂添加对磁畴壁的钉扎改善有效，与仅仅对Co层添加相比，能够获得更佳的记录再现特性。

【比较例1】

首先，在非磁性基板上，作为软磁性背衬层，依次形成厚度20nm的CoTaZr合金、厚度0.8nm的Ru及厚度20nm的CoTaZr合金。另外，这2层的CoTaZr层通过设置在其间的Ru，反强磁性地耦合。接着，在CoTaZr层上，形成厚度8nm的Ti层、厚度1nm的Cu。接着，在保持Ar气压0.6Pa的情况下形成厚度10nm的Ru层，将Ar气压提高到6Pa后再度在其上形成厚度10nm的Ru层，形成共计20nm的Ru层作为基底层。这是与以往的颗粒介质同样的基底层的制膜方法，通过TEM分析，可观察在Ru层通过高气压制膜在Ru粒子间形成了约为0.5nm以上的宽度的晶界的情形。

然后，将Ar气压提高到3Pa后，按以下的次序进行多层磁记录层的制膜。

首先，同时溅射厚度0.54nm的Pt和厚度0.37nm的[Co-3at％Cr]-8mol％SiO₂，形成非磁性层，接着，形成厚度0.6nm的[Co-3at％Cr]-8mol％SiO₂磁性层。通过向以Pt为主成分的层和以Co为主成分的层双方添加SiO₂，使各个层的氧化物相连地成长为柱状。该比较例中，通过在基底层的Ru粒子间设置间隙及采用与以往的颗粒介质同样的CoCr-SiO₂靶的制法，形成使记录层的氧化物容易均等进入磁性粒子间而促进磁性粒子分离的构造。

以上的次序反复8次后，在最后的磁性层上进一步层叠厚度2nm的Pd层，形成多层磁记录层。接着，在多层磁记录层上，层叠厚度6nm的C保护层。

对于比较例1的介质，通过极Kerr效应评价装置测定的磁化曲线如图12所示。

磁特性中，Hc＝3.3kOe，Hn＝2.1kOe，Hs＝7.2kOe，Ms为470emu/cc，Hc中的磁化曲线的斜率α为约4.8。该程度的斜率α若变小，则还根据在Hs附近以拉下摆的方式趋向饱和的特性，能够推定磁化反转模式与磁畴壁移动型相比更接近磁化旋转型。这样的粒子间的磁耦合呈现变弱的磁化曲线可认为在构造上也是与促进磁性粒子的分离的构造对应的。但是，膜面内方向的磁耦合容易变强的磁性多层膜中，难以做成与以往的Co合金颗粒那样使磁性粒子均匀孤立的构造。另一方面，众所周知，以颗粒构造为基础，为了使得容易用头部记录而减弱饱和磁场Hs、增强粒子间的耦合时，SNR降低。粒子间的耦合的强度能够用氧化物的添加量调节，但是，氧化物容易进入晶界，所以仅仅晶界层的厚度改变。因此，难以以比较例1的构造和磁特性为基础而同时实现记录容易性和SNR改善。

【比较例2】

首先，在非磁性基板上形成厚度10nm的NiTa合金，取代软磁性背衬层。

接着，保持Ar气压0.6Pa，在NiTa层上依次层叠厚度12nm的Pd层、厚度10nm的Ru层及厚度5nm的Ti层。

然后，将Ar气压提高到2Pa后，按以下的次序进行多层磁记录层的制膜。

首先，形成厚度0.8nm的Pt非磁性层，接着，同时溅射厚度0.4nm的Co和使制膜量变化的TiO，形成磁性层。以上的次序反复8次后，在最后的磁性层上进一步层叠厚度2nm的Pd层，形成多层磁记录层。接着，在多层磁记录层上，层叠厚度6nm的C保护层。

顽磁力Hc、核生成磁场Hn、饱和磁场Hs的TiO添加量依赖性如图13所示。

图中，107表示顽磁力Hc，108表示核生成磁场Hn，109表示饱和磁场Hs。

在未添加TiO的状态下，可知Hn和Hs的差较小，Hc中的磁化曲线的斜率较大，磁性粒子间的耦合较强，形成磁畴壁移动型。相对地，若增大TiO的添加量，则Hn和Hs的差变大，Hc中的磁化曲线的斜率变小，磁性粒子间的耦合变弱，能够观察到向磁化旋转型变化的情形。一般地说，这样的变化有在以往的Co合金颗粒介质中呈现的倾向，氧化物容易以包围晶粒的方式偏析，因此可促进磁性粒子的磁孤立。

另外，通过TiO添加来降低Hc是依赖于基底层的效果，比较例2中，虽然在Ru层和多层磁记录层间夹持Ti层，但是基底层还有改善的余地。

【比较例3】

作为比较例3，除了将Pd种子层的部分置换为厚度8nm的Ti层及厚度1nm的Cu以外，与比较例2同样制作垂直磁记录介质。Cu在Ti层上形成岛状散落的构造，有利于Ru层的微细化。

顽磁力Hc、核生成磁场Hn、饱和磁场Hs的TiO添加量依赖性如图14所示。

图中，110表示顽磁力Hc，111表示核生成磁场Hn，112表示饱和磁场Hs。

与比较例2比可知，相对于TiO添加量，Hc有减少的倾向，这点相似，但虽然通过改变种子层，Hc的绝对值下降，但是即使增大氧化物的添加量，Hn和Hs的差也不扩大，维持Hc中的磁化曲线的斜率大的状态。该磁特性的变化表示记录层的粒子不是磁孤立的，氧化物未充分包围晶粒。比较例2和比较例3的差异仅仅是种子层，因此，可认为基底层的粒径微细化的结果是记录层的氧化物难以均匀进入晶界。

一般地说，这不是以往呈现的倾向，根据其结果设想，通过控制基底层的构造，有能够实现将氧化物作为钉扎位点的磁畴壁移动型的介质的可能性。为了钉扎磁畴壁，磁畴壁需要比钉扎位点薄，而[Co/Pt]这样的磁性多层膜可获得高垂直磁各向异性，所以能够使磁畴壁变薄。另外，由于膜面内方向的磁耦合强，因此，即使增大氧化物的量，磁化反转模式也难以从磁畴壁移动变化。由于将记录层较薄地分割为若干层进行制膜，因此能够期待容易控制氧化物的配置等的优点。

以比较例1的氧化物颗粒型的构造和磁特性为基础，可认为难以在同时实现记录容易性和高记录密度的同时进行改善，但是改变想法，通过将不适于颗粒的氧化物容易变得不均匀的基底层、不同于颗粒的磁畴壁移动型的磁性多层膜及相对于金属粒子容易在晶界偏析的氧化物组合，可认为实现饱和磁场Hs小且能够形成微细磁区的介质。这样，能够制作实施例1和/或3那样的介质，能够提供同时实现记录容易性和高记录密度的垂直磁记录介质及采用该垂直磁记录介质的磁记录再现装置。

另外，实施例中假定是磁畴壁移动型的介质，因此不适用于比较例1那样磁化曲线的斜率小于5的介质。

【比较例4】

如下制作比较例4。

首先，在非磁性基板上，依次形成厚度20nm的CoTaZr合金、厚度0.8nm的Ru及厚度20nm的CoTaZr合金，作为软磁性背衬层。另外，这2层的CoTaZr层通过设置在其间的Ru，反强磁性地耦合。接着，在CoTaZr层上，在保持Ar气压0.6Pa的情况下依次层叠厚度12nm的Pd层、厚度10nm的Ru层及厚度5nm的Ti层。

然后，将Ar气压提高到3Pa后，按以下的次序进行多层磁记录层的制膜。

首先，进行厚度0.4的Ag的溅射。接着，制作厚度0.8nm的Pt层，进一步层叠厚度0.4nm的Co层。以上的次序反复8次后，在最后的Co层上进一步层叠厚度2nm的Pd层，形成多层磁记录层。

接着，在多层磁记录层上，层叠厚度6nm的C保护层。

对比较例4的介质，通过极Kerr效应评价装置测定磁化曲线时，Hc＝5.8kOe，Hn＝5.5kOe，Hs＝6.7kOe。该介质也是磁畴壁移动型，尽管Hc高，但是Hs小，作为非磁性金属的Ag在记录层中分散，起到钉扎位点的功能。

与实施例1同样进行记录再现特性的评价时，比较例4的介质的SNR为13.0dB。可知实施例的实施例1和/或3的介质能够显著改善SNR。

【实施例5】

首先，在非磁性基板上，形成厚度10nm的NiTa合金，取代软磁性背衬层。接着，在NiTa层上，依次形成厚度5nm的Al-44at％Si层、厚度6nm的Pd层。接着，在保持Ar气压0.6Pa的情况下制作厚度10nm的Ru层，将Ar气压变化为0.6～2Pa后在其上再度制作厚度10nm的Ru层，形成共计20nm的Ru层作为基底层。AlSi层和Pd层反应，制成化合物，有利于Ru层的微细化。另外，通过提高Ru层的上半部分的Ar气压而制膜，可在Ru粒子间容易地形成间隙，若在其上制作包含氧化物的磁性层，则具有促进磁性粒子的分离的倾向。

然后的多层磁记录层以下，与实施例3同样地制作垂直磁记录介质。获得的垂直磁记录介质按照基板/NiTa/AlSi/Pd/Ru/[Pt-20体积％TiO₂/Co-10体积％TiO₂]8/Pd/C的顺序层叠。

顽磁力Hc、核生成磁场Hn、饱和磁场Hs的Ru基底层制膜时的Ar气压依赖性如图15所示。

图中，113表示顽磁力Hc，114表示核生成磁场Hn，115表示饱和磁场Hs。

若Ar气压逐渐提高，则Hn和Hs的差呈现拉开的倾向，但是，这与以往的Co合金颗粒介质中随着Ru粒子间的间隙变大而从记录层成长的初始阶段开始促进磁性粒子的分离的情况类似。另一方面，以往的颗粒介质中，通过孤立化从粒子间耦合强的状态进行，Hc增加，但是在实施例5的介质中反而呈现降低的倾向。这可认为与上述的多层磁记录层中氧化物不均匀地偏析的构造相关，Hc降低且斜率α减少的方向是不优选的。

与实施例1同样进行记录再现特性的评价时，Ar气压0.6Pa、1.5Pa、2Pa时的SNR分别为20.5dB、20.4dB、19.2dB。2Pa的SNR作为绝对值虽然不差，但是除了磁特性逐渐恶化的倾向外，SNR从1.5Pa开始明确下降，因此，Ru层制膜时的Ar气压优选在1.5Pa以下。

【实施例6】

作为实施例6，除了将向Co层添加的氧化物从TiO₂变更为TiO、将组成的设计值设为[Pt-20体积％TiO₂/Co-20体积％TiO]以外，与实施例3同样地制作垂直磁记录介质。由于TiO₂为绝缘体，因此RF的溅射成为必须，但是，TiO通过DC放电，因此在制造工艺上实用性佳，因此是优选的。与实施例1同样进行记录再现特性的评价时，实施例6的介质的SNR为20.0dB时，可获得良好的值。

【实施例7】

作为实施例7，除了将Ru层厚变更为10nm、将多层磁记录层中的TiO₂变更为SiO₂、改变对Co层的SiO₂的添加量以外，与实施例2同样制作垂直磁记录介质。

顽磁力Hc、核生成磁场Hn、饱和磁场Hs的SiO₂添加量依赖性如图22所示。

图中，116表示顽磁力Hc，117表示核生成磁场Hn，118表示饱和磁场Hs。

对于Ru层厚的变更，虽然顽磁力Hc等的绝对值有变化，但是与SiO₂的添加相对的增减方面没有大的差异，可获得与实施例2同样的效果。

在SiO₂的情况下，即使在设计值下添加到50体积％，Hc也继续增加，没有观察到如TiO₂那样Hc转为减少的倾向。大量添加容易增大钉扎位点，所以SiO₂可认为是优选的材料之一。

对于将多层磁记录层设为[Pt/Co-50体积％SiO₂]的垂直磁记录介质，与实施例1同样进行记录再现特性的评价时，SNR为14.0dB。与TiO₂添加相比，SNR较低，但通过对Co层的SiO₂添加，可获得更良好的记录再现特性。

另外，除了将多层磁记录层中的TiO₂变更为SiO₂、改变对Pt层的SiO₂的添加量以外，与实施例3同样制作垂直磁记录介质。

顽磁力Hc、核生成磁场Hn、饱和磁场Hs的SiO₂添加量依赖性如图23所示。

图中，119表示顽磁力Hc，120表示核生成磁场Hn，121表示饱和磁场Hs。

从图23，可观察到Hc增加到30体积％的倾向，可知在将氧化物设为SiO₂的情况下也可获得磁畴壁的钉扎效果。

对于将多层磁记录层设为[Pt-30体积％SiO₂/Co-30体积％SiO₂]的垂直磁记录介质，与实施例1同样进行记录再现特性的评价时，SNR为15.5dB。与TiO₂添加相比，SNR较低，但通过对Pt层的SiO₂添加，可获得更良好的记录再现特性。

【实施例8】

作为实施例8，除了将多层磁记录层中的TiO₂变更为WO₃、改变对Co层的WO₃的添加量以外，与实施例2同样制作垂直磁记录介质。

顽磁力Hc、核生成磁场Hn、饱和磁场Hs的WO₃添加量依赖性如图24所示。

图中，122表示顽磁力Hc，123表示核生成磁场Hn，124表示饱和磁场Hs。

从图24，通过30～40体积％的添加可观察到明确的Hc的增加，可知在将氧化物设为WO₃的情况下也可获得磁畴壁的钉扎效果。

对于将多层磁记录层设为[Pt/Co-50体积％WO₃]的垂直磁记录介质，与实施例1同样进行记录再现特性的评价时，SNR为18.9dB。通过对Co层的WO₃添加，可获得与TiO₂添加同样的优异的记录再现特性。

另外，除了将多层磁记录层中的TiO₂变更为WO₃、改变对Pt层的WO₃的添加量以外，与实施例3同样制作垂直磁记录介质。

顽磁力Hc、核生成磁场Hn、饱和磁场Hs的WO₃添加量依赖性如图25所示。

图中，125表示顽磁力Hc，126表示核生成磁场Hn，127表示饱和磁场Hs。

从图25，可观察到Hc增加到20体积％的倾向，可知在将氧化物设为WO₃的情况下也可获得磁畴壁的钉扎效果。

对于将多层磁记录层设为[Pt-20体积％WO₃/Co-30体积％WO₃]的垂直磁记录介质，与实施例1同样进行记录再现特性的评价时，SNR为19.1dB。通过对Pt层的WO₃添加，可获得与TiO₂添加同样的优异的记录再现特性。

【实施例9】

作为实施例9，除了将多层磁记录层的Ar气压设为3Pa、将多层磁记录层中的TiO₂变更为Ta₂O₅、改变对Co层的Ta₂O₅的添加量以外，与实施例2同样制作垂直磁记录介质。

顽磁力Hc、核生成磁场Hn、饱和磁场Hs的Ta₂O₅添加量依赖性如图26所示。

图中，127表示顽磁力Hc，128表示核生成磁场Hn，129表示饱和磁场Hs。

在提高Ar气压时，具有由氧化物的添加引起的Hc的增加量变小的倾向，所以观察不到明确的Hc的增加，但至少将Hc维持到20体积％，40体积％下的下降也没有那么大。

对于将多层磁记录层设为[Pt/Co-20体积％Ta₂O₅]的垂直磁记录介质，与实施例1同样进行记录再现特性的评价时，SNR为17.1dB。与添加TiO₂相比，SNR稍低，但通过对Co层的Ta₂O₅添加，可获得更良好的记录再现特性。

另外，除了将多层磁记录层中的TiO₂变更为Ta₂O₅、改变对Pt层的Ta₂O₅的添加量以外，与实施例3同样制作垂直磁记录介质。

顽磁力Hc、核生成磁场Hn、饱和磁场Hs的Ta₂O₅添加量依赖性如图27所示。

图中，130表示顽磁力Hc，131表示核生成磁场Hn，132表示饱和磁场Hs。

从图27，直到30体积％，Hc磁化曲线的斜率保持较大地增加，但若添加该量以上，则可观察到Hs与Hn的差变大即磁化曲线的斜率变小的倾向。若过量向Pt层添加Ta₂O₅，则可认为偏析以将磁性粒子间的耦合切断的方式进行。

对于将多层磁记录层设为[Pt-40体积％Ta₂O₅/Co-20体积％Ta₂O₅]的垂直磁记录介质，与实施例1同样进行记录再现特性的评价时，SNR为19.1dB。通过对Pt层的Ta₂O₅添加，可获得与TiO₂添加同样的优异的记录再现特性。

【实施例10】

作为实施例10，除了将多层磁记录层中的TiO₂变更为CoO、改变对Co层的CoO的添加量以外，与实施例2同样制作垂直磁记录介质。

顽磁力Hc、核生成磁场Hn、饱和磁场Hs的CoO添加量依赖性如图28所示。

图中，133表示顽磁力Hc，134表示核生成磁场Hn，135表示饱和磁场Hs。

从图28，可观察到Hc与添加量的增加一起增加的倾向，可知在将氧化物设为CoO的情况下也可获得磁畴壁的钉扎效果。另外，CoO通过溅射而被分解，可认为作为Co而增加Co磁性层的层厚或者将原来的Co层的Co氧化，但几乎没有由CoO的添加量引起的Ms的变化，所以可认为晶界物质与添加量相应而增加。

对于将多层磁记录层设为[Pt/Co-60体积％CoO]的垂直磁记录介质，与实施例1同样进行记录再现特性的评价时，SNR为17.7dB。通过对Co层的CoO添加，可获得与TiO₂添加同样的优异的记录再现特性。

另外，除了将多层磁记录层中的TiO₂变更为CoO、改变对Pt层的CoO的添加量以外，与实施例3同样制作垂直磁记录介质。

顽磁力Hc、核生成磁场Hn、饱和磁场Hs的CoO添加量依赖性如图29所示。

图中，136表示顽磁力Hc，137表示核生成磁场Hn，138表示饱和磁场Hs。

从图29，在40体积％，可维持磁化曲线的斜率地获得Hc的增加，然后在添加该量以上时，可观察到Hs与Hn的差变大即磁化曲线的斜率变小的倾向。若过量向Pt层添加CoO，则可认为偏析以将磁性粒子间的耦合切断的方式进行。

对于将多层磁记录层设为[Pt-40体积％CoO/Co-40体积％CoO]的垂直磁记录介质，与实施例1同样进行记录再现特性的评价时，SNR为19.3dB。通过对Pt层的CoO添加，可获得与TiO₂添加同样的优异的记录再现特性。

【实施例11】

作为实施例11，除了将多层磁记录层中的Pt变更为Pd以外，与实施例1同样制作垂直磁记录介质。与实施例1同样进行记录再现特性的评价时，实施例11的介质的SNR为16.1dB。与Pt比，SNR低，但是[Co/Pd]多层膜与[Co/Pt]相比具有可获得更高的垂直磁各向异性的倾向，可认为是优选的材料之一。

【实施例12】

(微磁仿真)

为了调查3Tbits/inch²级的比特记录及稳定性，采用市售软件“LLGMicromagnetics Simulator(M.R.Scheinfein等作)”进行微磁仿真。计算模型的尺寸设为32×32×8nm，采用将其分割为1nm/边的立方体的单元的构成。由于在面内方向应用了周期边界条件，因此实质上能够获得与膜面无限宽时同样的反磁场。一个粒子的面内的大小以4nm/边的四角形作为基础，钉扎位点形成每隔一个粒子使磁化消失的构造。

图16表示从上方俯视实施例的垂直磁记录介质的一例的微磁仿真计算模型的图。

假设21是钉扎位点，除此以外的22的部分是4nm/边的磁性粒子。各磁性粒子22的内部被分割为未图示1nm/边的立方体的单元，各单元间(与磁性粒子内对应)的交换刚度常数设为A＝0.5或1μerg/cm，在粒子间，设为A＝0.5μerg/cm。Ms＝1000emu/cc，仅仅在磁化容易轴具有分散，Δθ50＝5°。吉尔伯特衰减常数α设为1，温度考虑热波动而设为300K。头部磁场向模型的中央的用虚线表示的20×10nm的长方形的区域23施加0.1ns，然后使头部磁场消失，计算0.1ns后的磁化状态。

图17是表示具有柱状的钉扎位点的第1实施例的垂直磁记录介质的一例的面内方向的微磁仿真计算模型的一例的图像。

表示了单元间设为A＝1μerg/cm、粒子间设为A＝0.5μerg/cm、Ku＝4×10⁷erg/cc时的计算结果。

黑的部分表示钉扎位点，其周围表示呈现向上或向下旋转的磁性粒子。

与实验的对应中，虽然不清楚A的大小是否也依赖于单元尺寸，但是，采用在Co系材料中经常采用的1μerg/cm。粒子间为其一半，因此在实验上，相当于提高Ar气压、减弱粒子间耦合、提高Hc的情况。可知：域的位置从进行记录的位置偏移到容易由钉扎位点固定的位置，稳定形成长方形的域。域的尺寸为20×12nm，变得稍大，但是Ku＝4×10⁷erg/cc时，若4nm径左右的钉扎位点以25％左右的面密度配置，则可知3Tbits/inch²级的比特即使在室温下也能够稳定保持。从而，采用在磁记录层具有钉扎位点的连续膜，能够提供同时实现高面记录密度和高热稳定性的垂直磁记录介质及采用该垂直磁记录介质的磁记录再现装置。

图18是表示具有柱状的钉扎位点的第1实施例的垂直磁记录介质的一例的面内方向的微磁仿真计算模型的其他一例的图像。

图18是单元间、粒子间都设为A＝0.5μerg/cm、Ku＝3×10⁷erg/cc时的计算结果。根据几个实验和计算的比较，可认为使粒子内的A下降到0.5μerg/cm左右可以接近实验，因此也进行A＝0.5μerg/cm的计算。对于粒子间的A，可知比粒子内小可使域稳定，但是勉强在粒子间的耦合也足够强(成为磁均匀的连续膜)的严格条件下进行计算。若将域的周边与图21对照，可知虽然磁畴壁未在晶界停止，边界模糊，但是域未随着时间而缩小，可稳定保持。域的大小稍微变宽，因此可知虽然未达到3Tbits/inch²的面记录密度，但是即使在不减弱粒子间耦合的严格条件下，也能在室温下稳定保持微小的比特。从而，采用在磁记录层具有钉扎位点的连续膜，能够提供同时实现高面记录密度和高热稳定性的垂直磁记录介质及采用该垂直磁记录介质的磁记录再现装置。

接着，将8nm的层厚分为各4nm的2层，进行在上下层改变钉扎位点的位置时的计算。

图19是表示第2实施例的垂直磁记录介质的一例的微磁仿真计算模型的立体图的图像。

另外，箭头表示各单元的中心的磁矩。

图20是表示图19的上层的微磁仿真计算模型的一例的图像。

图21是表示图19的下层的微磁仿真计算模型的一例的图像。

单元间、粒子间都设为A＝0.5μerg/cm，Ku＝3×10⁷erg/cc时，基本上与图18的情况同样，但是上下层间的交换耦合设定成弱至0.2μerg/cm。该计算条件假设为下述的状态：在多层磁记录层中，磁性层夹持非磁性层而形成弱耦合，钉扎位点不是柱状而是三维地散落。

图20表示界面正上方的层厚4～5nm的层中的域，图21表示界面正下方的层厚3～4nm的层中的域。可知即使上下层的钉扎位点的位置不同，域的位置也重叠。无层间耦合时，上下层的域的位置错开，因此可知具有导入层间耦合的效果。另外，由于薄膜化，钉扎力可能减弱，但是与图18比较，未发现过渡区域的宽度明显扩大的情形。

另外，图20和图21的域的边界中，若关注在一方的钉扎位点的上或下存在膜的处所，则可知在该膜的部分，域并不是特别宽。因此可认为，仅仅在磁性层的部分形成钉扎位点时，还包含例如Co在Pt层中的扩散，使磁畴壁缠绕在钉扎位点的上下也可以。从而，如图2，即使在非磁性层没有钉扎位点、未柱状贯穿磁性层，也能够提供同时实现高面记录密度和高热稳定性的垂直磁记录介质及采用该垂直磁记录介质的磁记录再现装置。

根据实施例，通过采用在磁记录层具有钉扎位点的多层膜，作为表面平坦、头部的上浮良好的非加工型连续介质，能够提供同时实现高热稳定性和记录容易性并获得高面记录密度的垂直磁记录介质及采用该垂直磁记录介质的磁记录再现装置。

虽然说明了本发明的几个实施例，但是这些实施例只是作为例子而提出的，而不是意图限定发明的范围。这些新实施例能够以其他的各种形态实施，在不脱离发明的要旨的范围，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施例及其变形是发明的范围和要旨所包含的，也是权利要求的范围记载的发明及其均等的范围所包含的。

Claims (9)

1.一种垂直磁记录介质，其特征在于，具备：

基板；

基底层，其设置在该基板上，包括晶粒，该晶粒间的晶界宽度小于0.5nm；及

多层磁记录层，其与该基底层接触地形成在该基底层上，由磁性层和非磁性层分别交替层叠二层以上而成；

上述磁性层具有，以Co为主成分的磁性晶粒，和包括分散于该磁性层全体的氧化物、能够钉住磁畴壁的多个钉扎位点，是在磁记录层全体的范围、在面内方向交换耦合的磁连续的膜；

具有顽磁力附近的磁化曲线的斜率α为5以上的磁特性。

2.权利要求1所述的垂直磁记录介质，其特征在于，

上述非磁性层以铂或钯为主成分。

3.权利要求1所述的垂直磁记录介质，其特征在于，

上述氧化物是从包括钴氧化物、钛氧化物、硅氧化物、钨氧化物及钽氧化物的群中选择的至少1种。

4.权利要求3所述的垂直磁记录介质，其特征在于，

上述氧化物是钛氧化物。

5.权利要求1所述的垂直磁记录介质，其特征在于，

上述磁性晶粒具有2nm以上且10nm以下的平均直径。

6.权利要求1所述的垂直磁记录介质，其特征在于，

上述非磁性层包含非磁性晶粒和包括分散于非磁性层全体的氧化物的钉扎位点，该非磁性层中的钉扎位点与邻接的磁性层中的钉扎位点相互连结，形成柱状。

7.权利要求1所述的垂直磁记录介质，其特征在于，

上述基底层以钌为主成分。

8.权利要求7所述的垂直磁记录介质，其特征在于，

上述基底层的制膜时的Ar气压为0.1至1.5Pa。

9.一种磁记录再现装置，其特征在于，具备：

权利要求1至8的任一项所述的垂直磁记录介质；和

具有单磁极型的记录元件的磁头。