CN105474315B - 包含MgO-Ti(ON)中间层的磁堆 - Google Patents

包含MgO-Ti(ON)中间层的磁堆 Download PDF

Info

Publication number
CN105474315B
CN105474315B CN201480024274.2A CN201480024274A CN105474315B CN 105474315 B CN105474315 B CN 105474315B CN 201480024274 A CN201480024274 A CN 201480024274A CN 105474315 B CN105474315 B CN 105474315B
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
mgo
magnetic
heap
sputtering
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201480024274.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105474315A (zh
Inventor
Y·久保田
T·J·克莱玛
张凯杰
高利
Y·丁
彭应国
J-U·蒂勒尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seagate Technology LLC
Original Assignee
Seagate Technology LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seagate Technology LLC filed Critical Seagate Technology LLC
Publication of CN105474315A publication Critical patent/CN105474315A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105474315B publication Critical patent/CN105474315B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/62—Record carriers characterised by the selection of the material
    • G11B5/73—Base layers, i.e. all non-magnetic layers lying under a lowermost magnetic recording layer, e.g. including any non-magnetic layer in between a first magnetic recording layer and either an underlying substrate or a soft magnetic underlayer
    • G11B5/7368—Non-polymeric layer under the lowermost magnetic recording layer
    • G11B5/7375—Non-polymeric layer under the lowermost magnetic recording layer for heat-assisted or thermally-assisted magnetic recording [HAMR, TAMR]
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/62—Record carriers characterised by the selection of the material
    • G11B5/73—Base layers, i.e. all non-magnetic layers lying under a lowermost magnetic recording layer, e.g. including any non-magnetic layer in between a first magnetic recording layer and either an underlying substrate or a soft magnetic underlayer
    • G11B5/7368—Non-polymeric layer under the lowermost magnetic recording layer
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/62—Record carriers characterised by the selection of the material
    • G11B5/73—Base layers, i.e. all non-magnetic layers lying under a lowermost magnetic recording layer, e.g. including any non-magnetic layer in between a first magnetic recording layer and either an underlying substrate or a soft magnetic underlayer
    • G11B5/7368—Non-polymeric layer under the lowermost magnetic recording layer
    • G11B5/7369—Two or more non-magnetic underlayers, e.g. seed layers or barrier layers
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/62—Record carriers characterised by the selection of the material
    • G11B5/73—Base layers, i.e. all non-magnetic layers lying under a lowermost magnetic recording layer, e.g. including any non-magnetic layer in between a first magnetic recording layer and either an underlying substrate or a soft magnetic underlayer
    • G11B5/7368—Non-polymeric layer under the lowermost magnetic recording layer
    • G11B5/7377—Physical structure of underlayer, e.g. texture
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/84—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing record carriers
    • G11B5/851—Coating a support with a magnetic layer by sputtering

Landscapes

  • Manufacturing Of Magnetic Record Carriers (AREA)
  • Magnetic Record Carriers (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Magnetic Heads (AREA)
  • Recording Or Reproducing By Magnetic Means (AREA)
  • Thin Magnetic Films (AREA)

Abstract

磁堆包括基片和磁性记录层。在基片与磁性记录层之间设置有MgO‑Ti(ON)层。

Description

包含MgO-Ti(ON)中间层的磁堆
发明内容
本文讨论的实施方式涉及包含基片、磁性记录层以及所述基片与磁性记录层之间的MgO-Ti(ON)层的磁堆(magnetic stack)。
一些实施方式涉及包含基片、磁性记录层、置于所述基片与所述磁性记录层之间的散热片层以及置于所述散热片层与所述磁性记录层之间的MgO-Ti(ON)层的堆(stack)。
一些实施方式还涉及方法，所述方法包括在氮气环境中用复合溅射靶沉积MgO和TiO，形成MgO-Ti(ON)层。然后，在MgO-Ti(ON)层上外延生长FePt磁性层。
其他实施方式涉及一种装置，其包括含有MgO和TiO的溅射靶，用于在氮气溅射环境中沉积MgO-Ti(ON)层。
借助下面的详细讨论和附图，可以理解各种实施方式的上述及其他特征和方面。
附图说明
图1A和1B是根据一些实施方式包括MgO-Ti(ON)中间层的磁堆的横截面图示；
图2是说明根据一些实施方式形成MgO-Ti(ON)中间层的方法的流程图；
图3A-C显示了含氮和不含氮的中间层的M-H环；
图4显示了含有不同量的氮的中间层的X射线衍射图；
图5显示了在MgO-Ti(ON)中间层中具有不同量的氮的介质的信噪比和对应的激光功率降低情况；
图6显示了MgO-Ti(ON)层的沉积速率随溅射气体中氮的量的变化；
图7A显示了热导率随靶材组成和氮气流速的变化而发生的变化；
图7B-C是说明根据一些实施方式可用来制备MgO-Ti(ON)层的方法的图示；
图8A显示了具有MgO中间层的样品介质中的相对缺陷数量；
图8B显示了具有MgO-Ti(ON)中间层的样品介质中的相对缺陷数量；
图9A显示了介质随MgO-Ti(ON)中间层厚度变化而发生激光功率降低的情况；
图9B显示了介质随MgO-Ti(ON)中间层厚度变化的信噪比。
发明详述
由于记录层中所用材料的高磁晶各向异性，热辅助磁性记录(HAMR)能够延伸磁记录的面密度。为了形成HARM介质，可利用一个或多个亚层使高各向异性磁记录层取向和/或控制高各向异性磁记录层的粒度。例如，对于包含FePt的记录层，可利用这些亚层诱导FePt膜的L10(001)织构。FePt(或其他磁性层)的微结构取决于直接位于下方的亚层，所述亚层所起的作用是控制磁性层的微结构，如c轴分散度和粒度。例如，亚层可提供以下一种或多种性质：1)供磁性层外延生长的合适晶格结构；2)化学稳定性和扩散阻挡层；3)适合将热量快速从磁性层热传输到散热片层的热阻和/或导热性；以及4)控制将磁性层加热到所需记录温度所需的激光功率。
HAMR介质在商业上可大规模生产。除了满足上面提到的性能外，HAMR介质必须经受住大规模生产的环境。大规模生产技术的一个例子是直流(DC)溅射。DC溅射与其他溅射技术(例如射频(RF)溅射)的区别在于电压、系统压力、溅射沉积模式、靶材类型、沉积速度和低缺陷水平。传统陶瓷MgO中间层不能进行DC溅射。虽然在氧气和氩气混合气体环境中可用金属镁靶进行脉冲DC溅射，但这倾向于产生高能粒子。在实验室研究环境中开发和测试的亚层材料可满足性能，但放大规模后，这些材料未必能经受商业化大规模生产技术。例如，有人建议将包含MgO-TiO的亚层用作中间层。但在用DC溅射技术沉积时，与传统MgO中间层相比，这些MgO-TiO中间层达到的磁性不足，或者当MgO-TiO靶的组成偏向更高的MgO含量时，产生高能粒子。因此，在商业环境中生产的介质不能指望具有实验室环境里生产的介质所获得的有希望的性能测试结果。
本文所讨论的实施方式涉及使用MgO-Ti(ON)层(以下称“MTON层”)，在磁堆中将其安置在基片与磁性记录层之间。所述MTON层可为磁性记录层提供上面所列的至少一些性质。除了促进磁性层外延生长的取向[例如FePt(001)外延生长]之外，MTON层可支持磁性记录层的晶粒两相生长(granular two-phase growth)。此外，在以高沉积速度和低缺陷水平通过DC溅射法生产的同时，MTON层还可在堆中提供规定大小的热阻率和/或热导率。
图1A显示了包含MTON中间层130的磁堆100。在磁堆100中，MTON层130位于磁性记录层140下方。如图1A所示，MTON层130被置于(例如沉积于)基片110与磁性记录层140之间。在磁性记录层140上可设置保护性覆层或润滑层150。磁性记录层140是晶粒两相层。磁性记录层140的第一相包含磁性晶粒，第二相包含位于磁性晶粒的晶粒边界之间的非磁性隔离体(segregant)。非磁性隔离体可包含C、SiO2、Al2O3、Si3N4、BN或其他替代性氧化物、氮化物、硼化物或碳化物材料中的一种或多种。适用于磁性晶粒的材料包括例如FePt、FeXPt合金、FeXPd合金、CoPt、CoXPt，其中X是掺杂元素。尽管这些材料中的任何材料可以各种组合形式用于磁性层140，本文提供的例子集中于FePt作为磁性记录材料。在一些构造中，磁性记录层包含FePt磁性晶粒以及位于晶粒之间的包含SiOx和C的非磁性隔离体。磁性层可包含约35-45体积％的SiOx和约20体积％的C。
中间层130包含MgO与Ti(ON)的组合——MTON层。MgO的组成具有Mg:O＝1:1的比例，使得MgO是线性化合物，Ti:(ON)的组成约为1:1。Ti(ON)中(ON)的组成是(OyN1-y)，其中y优选0.5<y<1，得到富氧Ti(ON)。因此，MTON层可描述为(MgO)x(Ti0.5(OyN(1-y))0.5)1-x。虽然MgO与Ti(ON)的比例可以变化，MTON可具有20-25体积％MgO，优选最多20体积％的MgO。因此，MTON层可描述为(MgO)x(Ti(ON))1-x。MgO的量可通过下文进一步讨论的沉积MTON层的方法确定。
MTON层130是厚的连续层。MTON层130的各组分，MgO、TiO和TiN，具有NaCl型晶体结构，并且它们的晶体结构具有相似或者几乎相同的晶格参数。它们各自的相图数据显示，例如，MgO可具有约0.42121nm的晶胞参数；TiO可具有约0.4177的晶胞参数；TiN可具有约0.4239nm的晶胞参数。一氧化钛(TiO)的高温相具有NaCl型晶体结构，Ti:O原子比为TiO0.7至TiO1.25，晶格中具有显著量的空隙。将氮加入这些空隙中，即使在室温下也能稳定NaCl型晶格，而纯TiO在室温下失去其NaCl型有序性。对于磁性记录层而言，稳定的NaCl晶相还起生长取向模板或晶种层的作用，类似于MgO和TiN。
在一些实施方式中，磁堆105可包含MTON中间层130以及图1B所示的其他下层。图1B显示了在许多方面类似于图1A的堆，具有基片110、中间层130、磁性记录层140和覆层150。这些层110,130,140,150的特性和材料类似于结合图1A所描述的具有相同附图标记的层。图1B显示了散热片层120，作为堆中下层的一部分。散热片层，如层120，在HAMR介质中用来促进热管理，因为对HAMR介质的加热必须足够强，以达到所需的温度(至少接近居里点)，但冷却速率必须足够快，以免在介质冷却的时间里所写入的信息变得热不稳定。这两个问题，即热传递系统的效率和快冷却速率，相互竞争——冷却速率越快，需要更多的加热功率来实现一定的温度增幅。在一些配置中，散热片120可包含(200)Cu,Mo,W或其他合金如CuX。
铜(Cu)和/或CuX(例如CuX，其中X可以是任何可溶元素，比例少于约50摩尔％)提供足够高的热导率，可用于HAMR散热片层。然而，Cu和CuX层倾向于沿(111)取向生长。包含(111)散热片层的磁堆可采用一个或多个置于散热片层上的附加层，为磁堆中后续层(例如磁性记录层)提供或重置生长取向，例如在散热片层上沿(200)取向生长L10相。Cu基散热片中(200)和(111)设置混合取向晶粒会在膜堆表面产生显著的表面粗糙度，这在磁性记录介质应用中不是优选的。
从表面能考虑，体心立方(BCC)结构的散热片材料如Mo和W优选具有(110)而不是(200)取向。类似于Cu基散热片，包含(200)散热片层的磁堆可采用一个或多个沉积在散热片层上的附加层，为磁堆中后续层提供或重置生长取向。(200)和(111)混合取向晶粒带来高介质粗糙度，这在磁性记录介质中优选加以避免。
MTON中间层130与散热片层120一起提供合适的热导率，例如约80-400W/m·K，并额外提供取向模板，相比于在非(200)取向的散热片层上生长的磁性记录层，由该模板产生的磁性记录层具有更低的粗糙度。
除了散热片层120外，堆105可包括设置在基片110与散热片层120之间的晶种层和/或粘合层112。例如，可在基片上设置厚约3.5nm的粘合层112，例如钽层，以促进基片与相邻层之间的粘合。粘合层112用于减少基片从堆的余下部分上脱层的可能性。堆可包括设置在粘合层112之上的晶种层，所述晶种层为其上面的层引发合适的生长取向。
堆105还可包括软磁性衬层(SUL)118，设置该衬层的作用是，在写入操作的过程中，该衬层用作写入磁场所产生的磁通的返回路径。SUL 118设置在基片110(以及晶种层/粘合层，如果存在的话)与散热片层120之间。SUL 118可包含无定形和/或结晶材料，其厚度可约为5nm至约500nm，甚至1000nm。例如，SUL 118可由任何合适的材料制成，如CoFe,FeCoB,FeAlN,FeAlSi,NiFe,CoZrNb或FeTaN。SUL 118还可包含层合结构且/或可包含反铁磁性耦合(AFC)的SUL层。
包含MTON中间层和磁性记录层的磁堆如图2中流程图所示制备。在形成MTON层之前，加工基片，并施加任选的下层，如粘合层、软磁性衬层和/或一个或多个散热片层。这些用本领域已知的标准技术制造，不再进一步讨论。为了形成MTON层，在氮气环境中溅射沉积MgO和TiO 210。
根据本文所述的实施方式，利用升高温度(400℃或更高)下的磁电管溅射法，通过DC溅射包含MgO和TiO的复合靶来沉积MTON层。虽然也可采用多种多样的溅射技术，DC溅射是优选的，因为与例如RF溅射相比，它可达到更高的沉积速率(生产速率)。DC溅射还带来较低的室污染。对于所揭示的实施方式，不需要RF溅射。利用溅射技术，可确定复合靶中MgO的量。例如，对于DC和/或脉冲DC溅射，复合靶最多包含20-25体积％MgO。DC溅射发生在氮气环境中，因而溅射气体同时包括惰性气体(如氩气)和氮气。氮气的量随流速变化，如下文所进一步讨论。
由于MgO、TiO和TiN各自具有NaCl型晶体结构以及相近的晶胞参数，所得MTON层保持NaCl型晶体结构。该晶体结构使磁性记录层能够生长在堆220上。在沉积的MTON层上制造FePt(001)外延生长层。FePt是磁性记录层，它可直接生长在MTON层上，或者在它们之间插入附加的中间层。堆可包括更多的层，如多层磁性记录层和保护性覆层。
如上文所讨论，MTON中间层在氮气环境中制造，得到Ti(ON)形式的含氮中间层。早先的中间层不含氮，而是由MgO-TiO组成。然而，早先的这些中间层在DC溅射沉积时达不到必要的磁性。在制造介质时，含空隙的TiO倾向于解离成金属Ti和有序度更高的Ti氧化物，如TiO2和Ti2O3。金属Ti扩散到FePt记录层中，与包含陶瓷MgO中间层的介质相比，降低了磁性能。有序度更高的Ti氧化物额外杂质，如TiO2和Ti2O3，加剧了颗粒形式的缺陷的产生。复合MgO-TiO靶内部隔热杂质的存在，以及溅射气体环境内部氧气的存在，在沉积过程中进一步促进了颗粒的产生。因此，包含通过DC溅射制造的早先中间层的介质不能充分满足要求。
本文所揭示的实施方式的氮气反应性溅射通过加入TiN来形成由MgO-TiO-TiN组成的中间层，稳定了沉积层的晶相。虽然能够制造包含MgO-TiN的层，但MgO的含量须超过50体积％，因而膜的制造需要RF溅射。因此，Ti(ON)形式的氧使得能够进行DC溅射。
图3A-3C呈现了磁性因在中间层中加入氮而发生的变化，其中复合靶中的比例MgO:TiO＝1:1。首先，图3A呈现了一种介质的M-H滞后环，该介质含有仅在氩气环境中DC溅射的中间层。图3A所示介质的矫顽力经测定约为24.6kOe。而图3B呈现了在大致相同的条件下制造的介质的M-H滞后环，其区别在于中间层的溅射环境包含流速为2标准立方厘米/分钟(sccm)的氮气。氮的加入改善了FePt织构，如图3B中M-H环的硬存取开口(hard accessopening)的改进的宽度所示。图3B所示介质的矫顽力经测定约为38.6kOe。由于介质在相似条件下制造，图3C的M-H环类似于图3B，不同之处是在沉积中间层的过程中，氮气流速增加到4sccm。图3C中介质的矫顽力经测定也稍高，为38.9kOe。
在图4的X射线衍射图中还可检测到磁性和FePt织构的改善。图4是各自中间层中具有不同氮含量的样品在20-70度的常规θ-2θ扫描图，纵轴为计数/秒。24度和48度处的FePt 001和002峰强度随着样品中间层中的氮含量变化。中间层中不含氮的样品的结果用附图标记410标出。其001FePt信号与含氮样品相比稍弱。Ti(ON)中的氮的作用是稳定NaCl相，即使在用来制造垂直磁性记录介质的高速度/功率密度DC溅射条件下也是如此。沉积的中间层的氮化程度通过改变溅射环境中Ar:N2气体比例来控制。或者，所需氮中间层组成可通过MgO-Ti(ON)溅射靶控制。例如，该组成可根据TiO中的原始Ti:O比例加以优化。为了将氮加入中间层组成中，测试了溅射环境中氮气与氩气的不同比例。
图5呈现了介质样品的信噪比(eSNR)和激光功率(LP)降低的情况，其中介质样品具有在不同氮气含量的溅射环境中沉积的中间层。各介质(光盘)相对于参比介质进行评价，参比介质由左侧y轴上的零点表示。光盘测试越靠近参比介质(更偏向正数)，所得结果代表越为改善的eSNR。
右侧y轴还显示了达到最佳eSNR时激光功率降低的情况。例如，参比介质用100％激光功率表示，因而75％LP的测量结果表示激光功率可降低25％，以使样品光盘达到最佳eSNR。对于激光功率降低约25％的加氮中间层(MTON中间层)，图5显示eSNR接近或稍高于参比介质。在HAMR记录中，激光功率在写入操作中降低显示了热敏电阻的存在，它限制热量流入记录介质的膜层。降低的激光功率对于改善HAMR头的可靠性是有利因素——更低的激光功率通常会延长HAMR头的工作寿命。
将氮气引入溅射环境还降低了MTON层的沉积速率。图6显示了介质样品的中间层膜生长速率，其中介质样品具有在不同氮气含量的溅射环境中沉积的中间层。可以看出，不管靶组成如何，随着溅射环境中氮气含量的增加，沉积速率以可预见的方式变化。例如，具有比例如MgO:TiO＝40:60、50:50和20:80的靶(不同靶组成用不同形状的数据点表示)都随着氮化而经历膜生长速率下降。相比之下，在没有氮气的情况下，相同靶的膜沉积速率发生不可预见的变化。此外，在溅射气体中氮气含量高达约20％的情况下，沉积速度的变化改变中间层中的Ti(ON)氮化程度。然而，高度氧化的相如TiO2和Ti2O3不应存在于中间层TiO中。高度氧化的相是隔热的，在溅射过程中产生额外的颗粒源，在介质中造成更多的缺陷。
氮气流速的变化还会影响MTON中间层的热导率。图7A呈现了中间层的热导率随着两种不同MgO:TiO靶材比例以及反应性溅射过程中不同氮气流速而发生的变化。该层横向和纵向传导层中的热量，使热量离开磁性记录层。在具有更高的TiO组成的中间层中(图左侧)，有氮和无氮的热导率变化超过50％。因此，HAMR介质堆中的热流可通过选择溅射靶中的MgO:TiO比例和通过Ti(ON)中的含氮量来调节。这两个因素均在用DC溅射法制造MTON中间层的过程中控制。
下面结合图7B-C描述DC溅射法。沉积MTON中间层的两个主要变量是MgO-TiO靶的组成和溅射气体中的氮气含量。对于靶的组成，可以改变MgO与TiO的比例。不同样品的比例是20:80、40:60和50:50。然而，对于本文所揭示的MTON层，靶的组成优选最多包含20体积％MgO。由于TiO具有一个可提供NaCl型晶体结构的组成范围，Ti:O可以变化。Ti:O组成可因原始TiO材料和/或靶制造工艺改变。表1列出了不同MgO:TiO组成比例的样品靶的性质。
表1
基于上述性质，DC溅射可用于除最左边一栏外的每个靶。MgO不能单独进行DC溅射。虽然MgO含量较高的靶材(70％和60％的实施例)可以用于DC溅射技术，但不是优选的。
关于溅射气体中的氮气含量，如上文所讨论，该含量通过在DC溅射过程中改变氮气流速来控制。图7B呈现了根据一些实施方式生长MTON层的方法，包括在N2存在下溅射MgO-TiO，得到MTON中间层。在步骤1中，在开始溅射之前，向溅射站以24标准立方厘米/分钟(sccm)的流速通入氩气和以16sccm的流速通入N2，时间为2秒钟。在步骤2中，在0.5kW功率下对MgO-TiO进行16秒钟的DC溅射。注意，虽然在本文所讨论的实施例中采用DC溅射，AC或RF溅射也适用于沉积MTON层。在步骤2期间，氩气和N2的流速均保持与步骤1相同。在步骤3中，氩气流速减至5sccm，N2流关闭。图7B所示方法提供了包含MgO-TiO-TiN，例如(MgO)x(Ti0.5(OyN(1-y))0.5)1-x的中间层。沉积层中的含氧量影响后续FePt层的浸润性以及造成后续FePt层的取向控制。另外，与不含氮的中间层相比，向沉积层中加入氮在后续FePt层中提供了更细的晶粒。改变流速和靶组成为具有所需磁性的MTON中间层的样品介质提供了比较。例如，SNR正向偏离并且激光功率降低约25％的介质满足HAMR记录的特定要求。
图7C呈现了根据一些实施方式生长MTON层的另一种方法，包括在N2存在下溅射MgO-TiO，得到MTON中间层。在步骤1中，在开始溅射之前，向溅射站以150sccm的流速通入氩气和以10sccm的流速通入N2，时间为1秒钟。在步骤2中，在0.6kW功率下对MgO-TiO进行8.5秒钟的DC溅射。注意，虽然在本文所讨论的实施例中采用DC溅射，AC或RF溅射也适用于沉积MTON层。在步骤2期间，氩气和N2的流速均保持与步骤1相同。在步骤3中，氩气流速减至5sccm，N2流关闭。图7C所示方法提供了包含MgO-TiO-TiN，例如(MgO)x(Ti0.5(OyN(1-y))0.5)1-x的中间层。
除了沉积所需的层外，溅射过程还产生额外的晶粒。这些晶粒造成所制造的记录介质中的缺陷。随着制造方法的改进，这些缺陷减少，例如从10000个减少到少于100个。从历史上看，在样品介质中分析的大多数晶粒(90+％)来自传统MgO中间层的溅射。图8A显示了具有脉冲DC传统MgO中间层的介质样品中的晶粒数量(约100-200)。溅射方法的改进包括靶材和屏蔽的改进，以更小的批量制造(例如每次100个光盘)，以及通过工艺控制提高稳定性。然而，脉冲DC技术仍然产生约150个晶粒/数据区。相比之下，图8B显示了具有DC溅射MTON层的介质样品中的晶粒数量。利用类垂直磁性记录源和屏蔽构造，MTON层状样品产生更少的缺陷(例如，<100个晶粒)。不仅如此，所分析的大多数晶粒来自复合FePT靶，仅有少数晶粒来自MTON层的沉积。
除减少晶粒之外，DC溅射的MTON层的厚度依赖于激光功率和SNR。图9A和9B分别呈现了这些关系。例如，图9A显示，随着MTON中间层的厚度增加，激光功率进一步降低。因此，MTON层的厚度影响记录介质的热导率。图9B显示，SNR随着厚度增加而改善，至少达到一定程度的改善。相应的数据点910和920显示了在厚度约为22nm处，改善的SNR与降低的激光功率的优选组合。对于传统的MgO中间层，厚度对这些性质几乎没有依赖性；因此，这种介质至少包含第二散热片层。由于所述实施方式中MTON中间层所显示的厚度依赖性，不一定需要这种散热片层。
如上文所讨论，MTON层表现出的激光功率降低显示MTON层是热敏电阻。与陶瓷MgO中间层相反，记录所需的激光功率随着MTON厚度变化。MgO/散热片界面的存在而不是MgO厚度决定了MgO中间层中的激光功率。因此，MTON中间层显示了本体电阻而不是陶瓷MgO中间层中所见到的界面电阻。MTON层既决定了FePt层(例如晶种层)的取向，也作为第二散热片层限制了热量。MTON层可根据该层的组成和/或厚度调节。
应当理解，虽然在前文描述中给出了各种实施方式的许多特性以及各种实施方式的结构和功能的细节，但该详细描述仅仅是说明性的，对于细节，特别是有关各种实施方式所说明的各部分的结构和安排，可以在所附权利要求所要表达的广泛的、一般的意义上最大程度地作出改变。

Claims (16)

1.一种磁堆，包含：
基片；
磁性记录层；以及
设置在所述基片与所述磁性记录层之间的MgO-Ti(ON)层，
其中所述MgO-Ti(ON)层包含(MgO)x(Ti0.5(OyN(1-y))0.5)1-x和最多20体积％MgO。
2.如权利要求1所述的磁堆，其特征在于，所述MgO-Ti(ON)层具有NaCl型晶体结构。
3.如权利要求1所述的磁堆，其特征在于，所述磁性记录层的生长取向是基于所述MgO-Ti(ON)层。
4.如权利要求1所述的磁堆，其特征在于，所述MgO-Ti(ON)的厚度决定用于加热所述磁堆的激光功率的大小。
5.如权利要求1所述的磁堆，其特征在于，所述(MgO)x(Ti0.5(OyN(1-y))0.5)1-x层的组成(x)决定所述磁堆的热导率。
6.如权利要求1所述的磁堆，其特征在于，所述(MgO)x(Ti0.5(OyN(1-y))0.5)1-x层的含氮量(1-y)决定用于加热所述磁堆的激光功率的大小。
7.如权利要求1所述的磁堆，其特征在于，所述MgO-Ti(ON)层的厚度为
8.如权利要求1所述的磁堆，其特征在于，所述MgO-Ti(ON)层横向传导所述磁堆内的热量。
9.如权利要求1所述的磁堆，其特征在于，所述MgO-Ti(ON)层是连续层。
10.一种磁堆，包含：
基片；
磁性记录层；
设置在所述基片与所述磁性记录层之间的散热片层；以及
设置在所述散热片层与所述磁性记录层之间的MgO-Ti(ON)层，
其中所述MgO-Ti(ON)层包含(MgO)x(Ti0.5(OyN(1-y))0.5)1-x和最多20体积％MgO。
11.如权利要求10所述的磁堆，其特征在于，所述磁性记录层的生长取向是基于所述MgO-Ti(ON)层，且所述MgO-Ti(ON)层横向传导所述磁堆内的热量。
12.一种形成磁堆的方法，所述方法包括：
在氮气环境中用复合溅射靶沉积MgO和TiO，形成MgO-Ti(ON)层，其中所述复合溅射靶包含最多25体积％MgO，其中所述MgO-Ti(ON)层包含(MgO)x(Ti0.5(OyN(1-y))0.5)1-x和最多20体积％MgO；以及
在MgO-Ti(ON)层上外延生长FePt磁性层。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述MgO-Ti(ON)层用DC溅射法沉积。
14.如权利要求12所述的方法，所述方法还包括形成散热片层，其中所述MgO-Ti(ON)层是在散热片层上形成的热敏电阻。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述MgO-Ti(ON)层在短于10秒钟的时间内沉积。
16.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述氮气环境包含0.1-100％N2。
CN201480024274.2A 2013-09-30 2014-09-29 包含MgO-Ti(ON)中间层的磁堆 Active CN105474315B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361884960P 2013-09-30 2013-09-30
US61/884,960 2013-09-30
US14/068,871 2013-10-31
US14/068,871 US9672854B2 (en) 2013-09-30 2013-10-31 Magnetic stack including MgO-Ti(ON) interlayer
PCT/US2014/058021 WO2015048629A1 (en) 2013-09-30 2014-09-29 MAGNETIC STACK INCLUDING MgO-Ti(ON) INTERLAYER

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105474315A CN105474315A (zh) 2016-04-06
CN105474315B true CN105474315B (zh) 2019-05-14

Family

ID=52740446

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480024274.2A Active CN105474315B (zh) 2013-09-30 2014-09-29 包含MgO-Ti(ON)中间层的磁堆

Country Status (7)

Country Link
US (2) US9672854B2 (zh)
JP (1) JP6067180B2 (zh)
CN (1) CN105474315B (zh)
MY (1) MY163250A (zh)
SG (1) SG11201508534WA (zh)
TW (1) TWI629179B (zh)
WO (1) WO2015048629A1 (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9672854B2 (en) 2013-09-30 2017-06-06 Seagate Technology Llc Magnetic stack including MgO-Ti(ON) interlayer
US10276201B1 (en) 2015-11-02 2019-04-30 WD Media, LLC Dual phase MgO-X seed layers for heat assisted magnetic recording media
JP2017224371A (ja) * 2016-06-15 2017-12-21 昭和電工株式会社 磁気記録媒体及び磁気記憶装置
TWI640644B (zh) * 2017-01-19 2018-11-11 國立中興大學 Sputtering target for DC sputtering and perpendicular magnetic recording medium having the same
JP6832189B2 (ja) 2017-02-21 2021-02-24 昭和電工株式会社 磁気記録媒体及び磁気記録再生装置
JP6665963B2 (ja) * 2017-03-10 2020-03-13 富士電機株式会社 磁気記録媒体
JP7041597B2 (ja) * 2018-06-29 2022-03-24 昭和電工株式会社 熱アシスト磁気記録媒体および磁気記憶装置
JP7258275B2 (ja) * 2019-05-09 2023-04-17 株式会社レゾナック 磁気記録媒体および磁気記録再生装置
US11521648B2 (en) 2020-11-04 2022-12-06 Western Digital Technologies, Inc. Heat-assisted magnetic recording (HAMR) medium with multilayered underlayer for the recording layer
JP2022159710A (ja) * 2021-04-05 2022-10-18 昭和電工株式会社 磁気記録媒体の製造方法、磁気記録媒体及び磁気記憶装置
US11900978B1 (en) 2022-08-11 2024-02-13 Western Digital Technologies, Inc. Magnetic recording medium with underlayer configured to reduce diffusion of titanium into a magnetic recording layer

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102822892A (zh) * 2010-02-04 2012-12-12 昭和电工株式会社 热辅助磁记录介质和磁存储装置

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3370720B2 (ja) 1993-03-10 2003-01-27 株式会社日立製作所 磁気記録媒体及び磁気記録装置
JP4309979B2 (ja) 1998-09-16 2009-08-05 Ｔｄｋ株式会社 窒化アルミニウム膜の製造方法および磁気ヘッドの製造方法
JP2001291230A (ja) * 2000-03-31 2001-10-19 Sony Corp 磁気記録媒体及びその製造方法
US20020160194A1 (en) 2001-04-27 2002-10-31 Flex Products, Inc. Multi-layered magnetic pigments and foils
JP2003036525A (ja) 2001-07-25 2003-02-07 Fuji Electric Co Ltd 垂直磁気記録媒体及びその製造方法
JP2005122872A (ja) * 2003-09-22 2005-05-12 Ricoh Co Ltd ２層相変化型情報記録媒体及びその記録再生方法
JP2005276367A (ja) 2004-03-25 2005-10-06 Toshiba Corp 垂直磁気記録媒体及び磁気記録再生装置
JP4069205B2 (ja) 2004-03-29 2008-04-02 独立行政法人物質・材料研究機構 磁気記録媒体の製造方法
US7300711B2 (en) 2004-10-29 2007-11-27 International Business Machines Corporation Magnetic tunnel junctions with high tunneling magnetoresistance using non-bcc magnetic materials
US7862914B2 (en) 2005-07-26 2011-01-04 Seagate Technology Llc Heatsink films for magnetic recording media
US8576515B2 (en) 2007-02-16 2013-11-05 Seagate Technology Llc Thin film structure with controlled lateral thermal spreading in the thin film
AU2008219354B2 (en) 2007-09-19 2014-02-13 Viavi Solutions Inc. Anisotropic magnetic flakes
JP4621899B2 (ja) 2007-09-26 2011-01-26 独立行政法人物質・材料研究機構 磁気媒体
JP2009223940A (ja) 2008-03-14 2009-10-01 Tdk Corp 磁気記録媒体及び磁気記録再生装置
JP5385558B2 (ja) 2008-06-30 2014-01-08 アネスト岩田株式会社 塗装ブース用スラッジ回収装置
US8268462B2 (en) * 2008-12-22 2012-09-18 Seagate Technology Llc Hybrid grain boundary additives
JP5506604B2 (ja) 2010-08-30 2014-05-28 昭和電工株式会社 熱アシスト磁気記録媒体及び磁気記憶装置
US8599652B2 (en) 2011-07-14 2013-12-03 Tdk Corporation Thermally-assisted magnetic recording medium and magnetic recording/reproducing device using the same
US8509039B1 (en) 2012-06-28 2013-08-13 HGST Netherlands B.V. Thermally-assisted recording (TAR) disk with low thermal-conductivity underlayer
US8993134B2 (en) 2012-06-29 2015-03-31 Western Digital Technologies, Inc. Electrically conductive underlayer to grow FePt granular media with (001) texture on glass substrates
SG11201502412YA (en) * 2012-09-27 2015-05-28 Seagate Technology Llc Magnetic stack including tin-x intermediate layer
US9672854B2 (en) 2013-09-30 2017-06-06 Seagate Technology Llc Magnetic stack including MgO-Ti(ON) interlayer

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102822892A (zh) * 2010-02-04 2012-12-12 昭和电工株式会社 热辅助磁记录介质和磁存储装置

Also Published As

Publication number Publication date
US9672854B2 (en) 2017-06-06
TW201529336A (zh) 2015-08-01
SG11201508534WA (en) 2015-11-27
JP2016522957A (ja) 2016-08-04
CN105474315A (zh) 2016-04-06
JP6067180B2 (ja) 2017-01-25
MY163250A (en) 2017-08-30
US10453487B2 (en) 2019-10-22
TWI629179B (zh) 2018-07-11
US20160099016A1 (en) 2016-04-07
US20150093598A1 (en) 2015-04-02
WO2015048629A1 (en) 2015-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105474315B (zh) 包含MgO-Ti(ON)中间层的磁堆
JP6439869B2 (ja) 磁気記録媒体の製造方法
US8133332B2 (en) Method for preparing FePt media at low ordering temperature and fabrication of exchange coupled composite media and gradient anisotropy media for magnetic recording
US6777078B2 (en) Magnetic recording medium with L10 crystal grains including three or more elements
US9899050B2 (en) Multiple layer FePt structure
JP6665963B2 (ja) 磁気記録媒体
JP6447739B2 (ja) 垂直磁気記録媒体
JP2007128630A (ja) 磁気記録媒体、磁気記録媒体製造方法及びスパッタターゲット
JP2005190538A (ja) 磁気記録媒体、およびその製造方法と装置
JP2008091024A (ja) 垂直磁気記録媒体
Vladymyrskyi et al. Influence of the substrate choice on the L1 phase formation of post-annealed Pt/Fe and Pt/Ag/Fe thin films
US20110129692A1 (en) Magnetic alloy materials with hcp stabilized microstructure, magnetic recording media comprising same, and fabrication method therefor
JP6318333B2 (ja) 磁気記録媒体の製造方法及びその製造方法により製造される磁気記録媒体
TWI640644B (zh) Sputtering target for DC sputtering and perpendicular magnetic recording medium having the same
JP5981564B2 (ja) 磁気記録媒体及びその製造方法
Jeong et al. Controlling the crystallographic orientation in ultrathin L1/sub 0/FePt [111] films on MgO [111] underlayer
US20120114976A1 (en) Sputtering targets and recording materials of the magnetic recording medium formed from the same
JP2005190506A (ja) 垂直磁気記録媒体およびその製造方法
JPH0867966A (ja) 磁気抵抗効果膜
Bian et al. Synthesis and structure of isolated L1/sub 0/FePt particles
TWI778318B (zh) 垂直磁性記錄媒體
Abugri et al. Structural and Magnetic Properties of CoPd Alloys for Non-Volatile Memory Applications

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant