CN107077864A - 磁记录介质 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题是提供通过使热辅助磁记录介质的加热记录过程中的比特迁移幅度变小、从而能够实现高记录密度的磁记录介质。本发明的磁记录介质包含非磁性基板和磁记录层，磁记录层含有包含Fe、Pt和Ru的有序合金，以Fe、Pt和Ru的总原子数为基准，有序合金包含x原子％的Fe、y原子％的Pt、和z原子％的Ru，上述x、y和z满足以下的式(i)～(v)：(i)0.85≤x/y≤1.3；(ii)x≤53；(iii)y≤51；(iv)0.6≤z≤20；和(v)x+y+z＝100。

Description

磁记录介质
技术领域
本说明书中记载的发明涉及磁记录介质。详细地说，本说明书中记载的发明涉及能量辅助磁记录方式中所使用的磁记录介质。更详细地说，本说明书中记载的发明涉及在热辅助磁记录方式中所使用的磁记录介质。
背景技术
作为实现磁记录的高密度化的技术，采用了垂直磁记录方式。垂直磁记录介质至少包含非磁性基板、和由硬质磁性材料形成的磁记录层。垂直磁记录介质可任意选择地进一步包含由软磁性材料形成、起到使磁头产生的磁通量集中于磁记录层的作用的软磁性衬里层、用于使磁记录层的硬质磁性材料在目标的方向上取向的晶种层、保护磁记录层的表面的保护膜等。
近年来，以进一步提高垂直磁记录介质的记录密度为目的，迫切需要使磁记录层中的磁性晶粒的粒径缩小。另一方面，磁性晶粒的粒径的缩小使所记录的磁化(信号)的热稳定性降低。因此，为了补偿磁性晶粒的粒径的缩小引起的热稳定性的降低，需求使用具有更高的结晶磁各向异性的材料形成磁性晶粒。
作为具有所需求的高结晶磁各向异性的材料，提出了L10型有序合金。国际公开第2013/140469号公报(专利文献1)记载了包含选自由Fe、Co和Ni组成的组中的至少1种的元素、和选自由Pt、Pd、Au和Ir组成的组中的至少1种的元素的L10型有序合金。代表性的L10型有序合金包含FePt、CoPt、FePd、CoPd等。
但是，具有用具有高磁各向异性的材料形成的磁记录层的磁记录介质具有大的保磁力，磁化(信号)的记录困难。为了克服该记录困难性，提出了热辅助记录方式、微波辅助记录方式等能量辅助磁记录方式。热辅助记录方式利用了磁性材料中的磁各向异性常数(Ku)的温度依赖性、即越高温Ku越小的特性。在该方式中，使用具有磁记录层的加热功能的磁头。即，通过使磁记录层升温，暂时地使Ku降低，从而使反转磁场(反転磁界)减少，与此同时进行写入。降温后由于Ku回到原来的高值，因此能够稳定地保持记录信号(磁化)。国际公开第2013/140469号公报(专利文献1)提出了如下方法：通过使记录时的磁记录层的面内方向的温度梯度变大，从而使热辅助磁记录变得容易。
使用热辅助记录方式的情况下，必须在用于记录的磁头设置将磁记录层加热的手段。但是，从对于磁头的各种要求出发，对于能够采用的加热手段存在限制。如果考虑这点，则优选尽可能降低记录时的磁记录层的加热温度。作为加热温度的1个指标，有居里温度Tc。磁性材料的居里温度Tc意味着丧失材料的磁性的温度。通过降低磁记录层的材料的居里温度Tc，从而降低所给予的温度下的磁各向异性常数Ku，更低的加热温度下的记录成为可能。
但是，在磁性材料的居里温度Tc与磁各向异性常数Ku之间存在强的相关性。一般地，具有大的磁各向异性常数Ku的材料具有高的居里温度Tc。因此，以往进行了使加热温度的降低优先、使磁各向异性常数Ku减小、使居里温度Tc降低。关于该问题，日本特开第2009-059461号公报(专利文献2)提出了通过设置多个磁性层，在各个磁性层中设定不同的Ku和Tc，从而缓和Ku与Tc的相关性。具体地，该文献提出了一种磁记录层，其包含具有第1居里温度Tc1的第1层和具有第2居里温度Tc2的第2层，Tc1比Tc2高。在该磁记录层中，通过加热到Tc2以上的温度，从而第1层与第2层之间的交换耦合消失，在第1层的磁化的记录成为可能。
另外，为了改善其他的各性能，不断尝试在L10型有序合金中导入各种添加元素。例如，日本特开2003-313659号公报(专利文献3)提出了一种溅射用烧结靶，其包含构成L10型有序合金的元素、和添加元素，氧含量为1000ppm以下。记载了使用该靶形成的薄膜能够在更低的退火温度下实现L10型有序合金的有序化。特别地，认为在添加了Cu、Au等的情况下，进一步促进L10型有序合金的有序化。另外，日本特开2003-313659号公报公开了利用非磁性体将L10型结构的磁性晶粒之间分离有助于磁记录密度的提高。为了将磁性晶粒之间磁分离，列举出了在磁性晶粒的周围所配置的非磁性元素和非磁性化合物。作为这样的材料的例子，记载了包含Ru、Rh等的各种材料。
另一方面，美国专利申请公开第2003/0162055号说明书(专利文献4)提出了磁记录层，其具有(CoX)3Pt或(CoX)3PtY的组成，由具有与L10型不同的有序结构的多晶有序合金构成。其中，添加元素X具有移动至晶界、促进磁性晶粒间的磁分离的效果，添加材料Y具有使得到的多晶有序合金的磁特性、磁性晶粒的分布和磁分离的控制变得容易的效果。美国专利申请公开第2003/0162055号说明书记载了包含Ru、Rh等作为添加元素X的例子的各种材料。
但是，现状是有关作为添加于有序合金中的材料的Ru的研究几乎没有任何进展。对于添加了Ru的情况下的有序合金的磁特性、特别是这样的有序合金中的对于温度的各向异性磁场的梯度的研究几乎没有任何进展。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2013/140469号公报
专利文献2：日本特开2009-059461号公报
专利文献3：日本特开2003-313659号公报
专利文献4：美国专利申请公开第2003/0162055号说明书
非专利文献
非专利文献1：H.J.Richter等、“Direct Measurement of the Thermal Gradientin Heat Assisted Magnetic Recording”IEEE Transactions on Magnetics、第49卷、第10期、第5378-5381页(2013)
非专利文献2:五十岚万寿和等、“シミュレーションによる熱アシスト記録の検討:記録方式の検討”、信学技报、第104卷、第1-6页(2004)
发明内容
发明要解决的课题
本发明要解决的课题在于提供通过使热辅助磁记录介质的加热记录过程中的比特迁移幅度(ビット遷移幅)变小、从而能够实现高记录密度的磁记录介质。更具体地，本发明要解决的课题在于提供具有对于温度变化的各向异性磁场的梯度大的磁记录层的磁记录介质。
用于解决课题的方案
本发明的第1实施方式的磁记录介质的1个构成例，其特征在于，包含非磁性基板和磁记录层，上述磁记录层含有包含Fe、Pt和Ru的有序合金，以Fe、Pt和Ru的总原子数为基准，上述有序合金包含x原子％的Fe、y原子％的Pt、和z原子％的Ru，上述x、y和z满足以下的式(i)～(v)：
(i)0.85≤x/y≤1.3；
(ii)x≤53；
(iii)y≤51；
(iv)0.6≤z≤20；和
(v)x+y+z＝100。
在此，上述有序合金可以为L10型有序合金。另外，上述磁记录层可具有颗粒结构，该颗粒结构具备包含上述有序合金的磁性晶粒、和非磁性晶界。上述非磁性晶界可包含选自由碳、硼、碳化物、氧化物和氮化物组成的组中的至少1种的材料。
本发明的第2实施方式的磁记录介质的1个构成例，其特征在于，在上述的第1实施方式的构成例中，上述磁记录层包含多个磁性层，上述多个磁性层的至少1个为包含上述有序合金的磁性层。在此，上述有序合金可以为L10型有序合金。另外，包含上述有序合金的磁性层可具有颗粒结构，该颗粒结构具备包含上述有序合金的磁性晶粒、和非磁性晶界。上述非磁性晶界可包含选自由碳、硼、碳化物、氧化物和氮化物组成的组中的至少1种的材料。
发明的效果
通过采用上述的构成，能够提供具有对于温度变化的各向异性磁场的梯度大的磁记录层的磁记录介质。得到的磁记录介质的加热记录过程中的比特迁移幅度缩小，能够应对高密度的磁记录。
附图说明
图1为表示第1实施方式的磁记录介质的1个构成例的截面图。
图2为表示第2实施方式的磁记录介质的1个构成例的截面图。
图3为表示磁记录层的组成和居里温度Tc的关系的坐标图。
图4为表示比居里温度Tc低60℃的温度下的、磁记录层的组成与对于温度变化的各向异性磁场的梯度dHk/dT的关系的坐标图。
图5为表示比居里温度Tc低40℃的温度下的、磁记录层的组成与对于温度变化的各向异性磁场的梯度dHk/dT的关系的坐标图。
图6为表示比居里温度Tc低20℃的温度下的、磁记录层的组成与对于温度变化的各向异性磁场的梯度dHk/dT的关系的坐标图。
图7为表示室温下的、磁记录层的组成与各向异性磁场Hk的关系的坐标图。
具体实施方式
第1实施方式的磁记录介质的1个构成例，包含非磁性基板和磁记录层，上述磁记录层含有包含Fe、Pt和Ru的有序合金，以Fe、Pt和Ru的总原子数为基准，上述有序合金包含x原子％的Fe、y原子％的Pt、和z原子％的Ru，上述x、y和z满足以下的式(i)～(v)：
(i)0.85≤x/y≤1.3；
(ii)x≤53；
(iii)y≤51；
(iv)0.6≤z≤20；和
(v)x+y+z＝100。
例如，在图1中所示的构成例中，磁记录介质包含非磁性基板10、磁记录层30、和可任意选择地设置的晶种层20。
非磁性基板10可以为表面平滑的各种基板。例如，能够使用磁记录介质中一般使用的材料(实施了NiP镀敷的Al合金、钢化玻璃、结晶化玻璃等)、或者MgO等，形成非磁性基板10。
磁记录层30可以为单一的层。由单一的层构成的磁记录层30含有包含Fe、Pt、和Ru的有序合金。有序合金可以为L10型有序合金。用原子％单位表示的Fe、Pt、和Ru的含量x、y和z满足上述的式(i)～(v)。
在热辅助记录方式下的加热记录过程中，将磁记录层30加热到居里温度Tc附近，接着在将其冷却的过程中对磁化进行记录。以下将实际上记录磁化的温度称为“实质记录温度”。另外，磁性材料的居里温度Tc意味着磁性材料的强磁性丧失的温度。随着磁性晶粒的微细化，磁性晶粒的居里温度Tc与块状材料的居里温度Tc相比降低。此外，由于进行记录磁场的施加，因此在热辅助记录方式中，能够在比居里温度Tc低的温度下进行磁化的写入和固定。
热辅助记录方式中，采用搭载于磁头的加热手段的加热位点中心与写入磁极的中心存在于不同的位置。一般地，加热手段包含激光器。优选将加热位点中心与写入磁极的中心之间的距离设定为比特长度(ビット長)左右。因此，实际进行写入的写入磁极的中心的温度(即，实质记录温度)比加热位点中心处的最大加热温度低。实质记录温度估算为加热位点内的温度梯度与比特长度的积左右。将热辅助记录方式的磁记录介质中使用的代表性的面记录密度(Terabit米平方英寸、Tbpsi)下的温度梯度(℃/nm)与比特长度(nm)的关系示于表1。
[表1]
表1：代表性的面记录密度下的温度梯度与比特长度的关系
由以上所示的关系可知，实质记录温度比最大加热温度低约140℃。为了进行热辅助磁记录，需要使实质记录温度充分地接近居里温度Tc。因此，需要将最大加热温度设定为比居里温度Tc充分高的温度。另一方面，为了不对加热手段施加过剩的负荷，优选尽可能降低最大加热温度。例如，如H.J.Richter等的IEEE Transactions on Magnetics,第49卷,第10期,第5378-5381页(2013)(非专利文献1)中公开那样，最大加热温度通常设定为比居里温度Tc高约100℃的温度。其结果，将实质记录温度设定为比居里温度Tc低约40℃的温度。
实际的实质记录温度依赖于磁记录装置的设计思想等而变动。优选地，实质记录温度设想为在以比居里温度Tc低40℃的温度为中心、从比居里温度Tc低60℃的温度到比居里温度Tc低20℃的温度的范围内。
为了提高记录密度，需要使实质记录温度下的、对于温度变化的各向异性磁场(Hk)的梯度(dHk/dT)增大。这是因为，通过使dHk/dT增大，能够使记录比特间的比特迁移幅度变小。磁记录介质中的“记录比特间的比特迁移”例如意味着磁化朝向垂直上方的区域与磁化朝向垂直下方的区域之间的区域。根据五十岚万寿和等、“シミュレーションによる熱アシスト記録の検討:記録方式の検討”、信学技报、第104卷、第1-6页(2004)(非专利文献2)，比特迁移幅度用记录时邻接比特的磁化没有反转的长度规定，更具体地为0.5×比特长度。将记录磁场设为Hsw、将记录磁场梯度的分散(分散)设为σHsw时，如果以5σ的精度估算比特迁移幅度，则比特迁移幅度用5×(2×σHsw)/(dHsw/dT)给出。在此，记录磁场梯度为dHsw/dx＝(dHsw/dT)×(dT/dx)，另外，大约为dHsw/dT＝0.5×(dHk/dT)。在目前的热辅助磁记录中所设想的、成为温度梯度dT/dx＝5℃/nm、记录磁场Hsw＝2.5kOe(约199A/mm)、标准化的记录磁场分散σHsw/Hsw＝7％的条件下，要满足面记录密度4.0Tbpsi的比特长度8.0nm，优选dHk/dT比170Oe/℃(13.5A/mm·℃)大。因此，要求在所设想的实质记录温度的全部范围中满足dHk/dT＞170Oe/℃(13.5A/mm·℃)的条件。在热辅助磁记录中实质记录温度越降低磁记录变得越困难，因此通过在比居里温度Tc低60℃的温度下使dHk/dT比170Oe/℃(13.5A/mm·℃)大，从而能够满足上述的要求。本发明人发现：通过使用满足上述的式(i)～(v)的FePtRu有序合金，从而能够满足上述的要求。
另外，通过具有用作第3元素的Ru而构成磁记录层30的规则合金，从而能够在维持高的Ku的同时获得低的Tc。其理由目前尚未充分地弄清，另外，不应受理论约束，可以如以下所述地考虑。
熟知通过在强磁性层间夹持由Ru、Cu、Cr等非磁性过渡金属构成的薄的耦合层，从而邻接的强磁性层进行反强磁性交换耦合。反强磁性耦合能因元素的种类、夹持的层的构成等而变化。如果比较各元素中的反强磁性交换耦合能的最大值，则使用了Ru作为耦合层时变大。使用了Ru的情形的反强磁性交换耦合能特别大，得到使用了Cu等其他元素的情形的10倍以上的值。另外，已知Ru在小的膜厚下也能够发挥上述的效果。根据本发明人的实验，判明了通过对于FePt等有序合金添加Ru，与添加Cu等其他元素的情形相比，在相同的Ku中饱和磁化Ms变小。如果将这些方面综合考虑，推测发生了如下的与反强磁性耦合类似的现象：经由添加的Ru，产生自旋的方向相反的耦合。认为通过这样在有序合金的内部的一部分中产生经由用作第3元素的Ru的反强磁性的耦合，容易在比较低的温度下产生全体的自旋的紊乱，使Tc降低。
本实施方式中，就有序合金而言，可以是未必全部的原子都具有有序结构。如果表示有序结构的程度的有序度S为规定的值以上，则能够作为本实施方式的有序合金使用。有序度S是通过X射线衍射(XRD)对磁记录层进行测定、根据测定值和完全有序化时的理论值之比算出。L10型有序合金的情况下，使用来自有序合金的(001)和(002)峰的积分强度算出。通过用测定了的(002)峰积分强度对于(001)峰积分强度之比的值除以完全有序化时理论上所算出的(002)峰积分强度对于(001)峰积分强度之比，能够得到有序度S。如果这样得到的有序度S为0.5以上，则具有作为磁记录介质实用的磁各向异性常数Ku。
或者另外，由单一的层所构成的磁记录层30可具有颗粒结构，该颗粒结构由上述的有序合金所构成的磁性晶粒、和包围磁性晶粒的非磁性晶界所构成。构成非磁性晶界的材料包含碳、硼、碳化物、氧化物、和氮化物。能够用于非磁性晶界的氧化物包含SiO2、TiO2、和ZnO。能够用于非磁性晶界的氮化物包含SiN和TiN。颗粒结构中，各个磁性晶粒被非磁性晶界磁分离。该磁分离对于提高磁记录介质的SNR有效。
本实施方式中使用的有序合金中可进一步导入1种或多种的第4元素。只要不阻碍Ru的效果，能够将各种元素用作第4元素。例如，第4元素的非制限性的例子包含Ag、Cu、Co、Mn、Cr、Ti、Zr、Hf、Nb、Ts、Al、和Si。
磁记录层30优选采用伴有基板的加热的溅射法形成。形成磁记录层30时的基板温度优选为300～800℃的范围内。特别优选地，基板温度为400～500℃的范围内。通过采用该范围内的基板温度，能够提高磁记录层30中的L10型有序合金材料的有序度S。或者另外，可采用使用由Fe和Pt构成的靶、和由Ru构成的靶这2个靶的溅射法。或者另外，可采用使用由Fe构成的靶、由Pt构成的靶、和由Ru构成的靶这3个靶的溅射法。这些情况下，通过对各个靶分别地供给电力，从而能够控制磁记录层30的有序合金中的Fe、Pt和Ru的比率。
具有颗粒结构的磁记录层30的形成时，可使用将形成磁性晶粒的材料和形成非磁性晶界的材料以规定的比率混合而成的靶。或者另外，可使用由形成磁性晶粒的材料构成的靶、和由形成非磁性晶界的材料构成的靶。如上述那样，作为用于形成磁性晶粒的靶，可使用多个靶。这种情况下，能够对各个靶分别地供给电力，控制磁记录层30中的磁性晶粒与非磁性晶界的比率。
第2实施方式的磁记录介质的1个构成例在磁记录层由多个磁性层构成的这点上与第1实施方式的磁记录介质不同。本实施方式中，多个磁性层的至少1个包含第1实施方式中记载的满足式(i)～(v)的FePtRu有序合金。本说明书中，将包含第1实施方式中说明的有序合金的磁性层称为“磁性层A”。磁性层A可具有非颗粒结构，也可具有颗粒结构。磁记录层包含多个磁性层A的情况下，各个磁性层A可独立地具有颗粒结构或非颗粒结构的任一者。优选地，磁性层A具有颗粒结构。
本实施方式的磁记录层可包含不含上述的有序合金的至少1个磁性层。换言之，磁性层A以外的多个磁性层的至少1个可不含上述的有序合金。本实施方式中，将不含上述的有序合金的磁性层称为“磁性层B”。磁性层B可具有非颗粒结构，也可具有颗粒结构。磁记录层包含多个磁性层B的情况下，各个磁性层B可独立地具有颗粒结构或非颗粒结构的任一者。磁性层B例如可包含具有选自由Fe、Co和Ni组成的组中的至少1种的第1元素、和选自由Pt、Pd、Au和Ir组成的组中的至少1种的第2元素的有序合金。换言之，磁性层B可以是不含具有Ru的有序合金的层。有序合金可以为L10型有序合金。优选的L10型有序合金包含FePt、CoPt、FePd、和CoPd。特别优选的L10型有序合金为FePt。
例如，磁性层B可以是具有与磁性层A不同的居里温度Tc的、以Tc控制为目的的层。以Tc控制为目的的磁性层B优选具有颗粒结构。具有颗粒结构的磁性层B的磁性晶粒例如能够由至少包含Co、Fe中的任1个的磁性材料形成。另外，该磁性材料优选进一步包含Pt、Pd、Ni、Mn、Cr、Cu、Ag、Au中的至少任一个。例如，能够使用CoCr系合金、CoCrPt系合金、FePt系合金、FePd系合金等，形成以Tc控制为目的的磁性层B。磁性材料的结晶结构能够设为L10型、L11型、L12型等的有序结构、hcp结构、fcc结构等。另外，非磁性晶界可包含碳、硼、选自由SiO2、TiO2、和ZnO组成的组中的氧化物、或者选自由SiN和TiN组成的组中的氮化物。
或者另外，磁性层B可以为覆盖层。覆盖层可以是在磁性层的层内磁连续的层。通过配置该连续磁性层，从而能够调节作为磁记录介质的磁化反转。构成连续磁性层的材料优选设为至少包含Co、Fe中的任一个的材料，更优选包含Pt、Pd、Ni、Mn、Cr、Cu、Ag、Au、稀土元素中的至少任一个。例如，能够使用CoCr系合金、CoCrPt系合金、FePt系合金、FePd系合金、CoSm系合金等。连续磁性层可以由多晶或非晶质的任一种构成。由多晶构成的情形的结晶结构可以设为L10型、L11型、L12型等的有序结构、hcp结构(六方最密填充结构)、fcc结构(面心立方结构)等。
本实施方式的磁记录层，为了调整2个磁性层之间的磁交换耦合，可在该磁性层之间配置交换耦合控制层。通过调整记录温度下的磁交换耦合，能够调整反转磁场。交换耦合控制层根据所期望的交换耦合，可以是具有磁性的层或非磁性的层的任一个。为了提高记录温度下的反转磁场的减轻效果，优选使用非磁性层。
磁性层B具有：在将记录保存的温度下与磁性层A协作来保持与要记录的信息(例如，0、1的信息。)对应的磁化的作用、和/或、在进行记录的温度下与第1磁性层协作使记录变得容易的作用。为了有助于该目的，可以代替上述的以Tc控制为目的的磁性层、覆盖层，或者除了以Tc控制为目的的磁性层、覆盖层以外，附加其他的磁性层。例如，可附加控制磁特性的磁性层、控制面向微波辅助磁记录的强磁性共振频率的磁性层等。在此，受控的磁特性包含磁各向异性常数(Ku)、反转磁场、保磁力Hc、饱和磁化Ms等。另外，附加的磁性层可以为单层，或者也可以是将具有不同组成等不同的层层叠的构成。另外，可附加具有不同的构成的多个第2磁性层。
本实施方式的磁记录层中，优选多个磁性层的至少1个具有颗粒结构。具有颗粒结构的层可以是磁性层A，也可以是磁性层B。另外，具有颗粒结构的2个磁性层邻接的情况下，优选形成这些磁性层的非磁性晶界的材料不同。通过使用不同的材料形成邻接的磁性层的非磁性晶界，可以促进磁性层中的磁性晶粒的柱状生长，提高有序合金的有序度，以及提高磁性晶粒的磁分离。
构成本实施方式的磁记录层的多个磁性层中，不含有序合金的层能够使用溅射法(包含DC磁控管溅射法等)、真空蒸镀法等该技术中已知的任意的方法形成。在不含有序合金、具有颗粒结构的层的形成中，如第1实施方式中说明的那样，可采用使用将形成磁性晶粒的材料和形成非磁性晶界的材料以规定的比率混合的靶的溅射法。或者另外，可采用使用由形成磁性晶粒的材料构成的靶和由形成非磁性晶界的材料构成的靶的溅射法，形成具有颗粒结构的层。另一方面，多个磁性层中包含有序合金的层，如第1实施方式中说明的那样，优选采用伴有基板的加热的溅射法形成包含有序合金的层。
就第2实施方式的磁记录介质的1个构成例而言，磁记录层由第1磁性层和第2磁性层构成。在第1磁性层上形成第2磁性层。例如，在图2中所示的构成例中，磁记录介质包含非磁性基板10、由第1磁性层31和第2磁性层32构成的磁记录层30、和可任意选择地设置的保护层40。
第1磁性层31具有颗粒结构，该颗粒结构具备磁性晶粒、和非磁性晶界。第1磁性层31的磁性晶粒不含第1实施方式中说明的满足式(i)～(v)的FePtRu有序合金。具体地，第1磁性层31的磁性晶粒用由选自由Fe、Co和Ni组成的组中的至少1种的第1元素和选自由Pt、Pd、Au和Ir组成的组中的至少1种的第2元素构成的有序合金形成。有序合金可以为L10型有序合金。优选的L10型有序合金包含FePt、CoPt、FePd、和CoPd。特别优选的L10型有序合金为FePt。
另外，第1磁性层31的非磁性晶界包含碳。优选地，第1磁性层31的非磁性晶界由碳构成。使用上述的有序合金的情况下，碳为扩散性优异的材料，与氧化物、氮化物等相比，从磁性晶粒的位置迅速地移动到非磁性部。其结果，磁性晶粒与碳良好地分离，构成磁性晶粒的有序合金的有序度提高。另外，容易形成均质的磁性晶粒。
第1磁性层31优选具有0.5～4nm、优选地1～2nm的膜厚。通过使用该范围的膜厚，可以实现磁性晶粒的有序度的提高和磁分离的提高这两者。另外，为了抑制碳扩散到磁性晶粒的顶面，也希望第1磁性层31具有上述的范围内的膜厚。
第2磁性层32具有颗粒结构，该颗粒结构具备磁性晶粒、和非磁性晶界。第2磁性层32的磁性晶粒包含第1实施方式中说明的有序合金。具体地，有序合金包含Fe、Pt和Ru，具有满足上述的式(i)～(v)的组成。有序合金可具有L10型有序结构。
另外，第2磁性层32的非磁性晶界包含碳和硼的混合物、或者SiO2。优选地，第2磁性层32的非磁性晶界由碳和硼的混合物、或者SiO2构成。即，第2磁性层32的非磁性晶界由与第1磁性层31的非磁性晶界不同的材料形成。通过用不同的材料形成第1磁性层31和第2磁性层32的非磁性晶界，可以在第1磁性层31的磁性晶粒上使第2磁性层32的磁性晶粒进行柱状生长。通过在第1磁性层31的磁性晶粒上形成第2磁性层32的磁性晶粒，从而形成将第1磁性层31和第2磁性层32的膜厚贯通的磁性晶粒。这样的磁性晶粒的形成使邻接的磁性晶粒之间的交换相互作用减小。由于该效果，对于磁记录介质的高密度的磁记录成为可能。
第2磁性层32优选具有0.5～10nm、优选地3～7nm的膜厚。通过使用该范围的膜厚，能够实现磁性晶粒的有序度的提高。另外，通过使用该范围的膜厚，能够抑制第2磁性层32的磁性晶粒合体而形成巨大的晶粒，提高第2磁性层32的磁性晶粒的磁分离。
本说明书中记载的磁记录介质，在非磁性基板10与磁记录层30之间可进一步包含选自由密合层、散热层、软磁性衬里层、基底层、和晶种层20组成的组中的1个或多个的层。另外，本说明书中记载的磁记录介质在磁记录层30上可进一步包含保护层40。进而，本说明书中记载的磁记录介质在磁记录层30或保护层40上可进一步包含液体润滑剂层。
可任意选择地设置的密合层用于提高在其上所形成的层与在其下所形成的层(包含非磁性基板10)的密合性。在非磁性基板10的上面设置密合层的情况下，密合层能够使用与上述的非磁性基板10的材料的密合性良好的材料形成。这样的材料包含Ni、W、Ta、Cr、Ru等金属、包含上述的金属的合金。或者另外，可在非磁性基板10以外的2个构成层之间形成密合层。密合层可以为单一的层，也可具有多个层的层叠结构。
可任意选择地设置的软磁性衬里层控制来自磁头的磁通量，提高磁记录介质的记录·再生特性。用于形成软磁性衬里层的材料包含NiFe合金、铁硅铝(FeSiAl)合金、CoFe合金等结晶质材料、FeTaC，CoFeNi，CoNiP等微晶质材料、包含CoZrNb、CoTaZr等Co合金的非晶质材料。软磁性衬里层的膜厚的最佳值依赖于磁记录中使用的磁头的结构和特性。通过与其他层的连续成膜形成软磁性衬里层的情况下，从与生产率的兼顾出发，优选软磁性衬里层具有10nm～500nm的范围内(包含两端)的膜厚。
在热辅助磁记录方式中使用本说明书中记载的磁记录介质的情况下，可设置散热层(heat sink layer)。散热层为用于将热辅助磁记录时产生的磁记录层30的多余的热有效地吸收的层。散热层能够使用热导率和比热容高的材料形成。这样的材料包含Cu单质、Ag单质、Au单质、或者以它们为主体的合金材料。在此，所谓“以…为主体”，表示该材料的含量为50wt％以上。另外，从强度等的观点出发，能够使用Al-Si合金、Cu-B合金等来形成散热层。进而，也能够使用铁硅铝(FeSiAl)合金、软磁性的CoFe合金等形成散热层，对散热层赋予软磁性衬里层的功能(使磁头产生的垂直方向磁场集中于磁记录层30的功能)。散热层的膜厚的最佳值因热辅助磁记录时的热量和热分布、以及磁记录介质的层构成和各构成层的厚度而变化。通过与其他构成层的连续成膜形成的情形等下，从与生产率的兼顾出发，散热层的膜厚优选为10nm以上且100nm以下。散热层能够使用溅射法(包含DC磁控管溅射法等)、真空蒸镀法等在该技术中已知的任意的方法形成。通常的情况下，使用溅射法形成散热层。考虑磁记录介质所要求的特性，散热层能够设置于非磁性基板10与密合层之间、密合层与基底层之间等。
基底层是用于控制在上方所形成的晶种层20的结晶性和/或结晶取向的层。基底层可以为单层，也可以为多层。基底层优选为由Cr金属、或者在作为主成分的Cr中添加了选自由Mo、W、Ti、V、Mn、Ta、和Zr组成的组中的至少1种金属的合金形成的非磁性膜。基底层能够使用溅射法等该技术中已知的任意的方法形成。
晶种层20的功能为确保基底层等位于其下方的层与磁记录层30之间的密合性以及控制作为上层的磁记录层30的磁性晶粒的粒径和结晶取向。晶种层20优选为非磁性。此外，在热辅助磁记录方式中使用本说明书中记载的磁记录介质的情况下，优选晶种层20作为热障控制磁记录层30的温度上升和温度分布。为了控制磁记录层30的温度上升和温度分布，晶种层20优选兼具在热辅助记录时的磁记录层30的加热时使磁记录层30的温度迅速地上升的功能和磁记录层30的面内方向的传热发生前通过深度方向的传热将磁记录层30的热导入基底层等下层的功能。
为了实现上述的功能，根据磁记录层30的材料适当地选择晶种层20的材料。更具体地，根据磁记录层的磁性晶粒的材料选择晶种层20的材料。例如，磁记录层30的磁性晶粒由L10型有序合金形成的情况下，优选使用Pt金属、或者NaCl型的化合物形成晶种层。特别优选地，使用MgO、SrTiO3等氧化物、或者TiN等氮化物形成晶种层20。另外，也能够将由上述的材料构成的多个层层叠而形成晶种层20。从磁记录层30的磁性晶粒的结晶性的提高和生产率的提高的观点出发，晶种层20优选具有1nm～60nm、优选地1nm～20nm的膜厚。晶种层20能够使用溅射法(包含RF磁控管溅射法、DC磁控管溅射法等)、真空蒸镀法等该技术中已知的任意的方法形成。
保护层40能够使用磁记录介质的领域中惯用地使用的材料形成。具体地，能够使用Pt等非磁性金属、类金刚石碳等碳系材料、或者氮化硅等硅系材料形成保护层40。另外，保护层40可以为单层，也可具有层叠结构。层叠结构的保护层40例如可以是特性不同的2种的碳系材料的层叠结构、金属与碳系材料的层叠结构、或者金属氧化物膜与碳系材料的层叠结构。保护层40能够使用溅射法(包含DC磁控管溅射法等)、CVD法、真空蒸镀法等该技术中已知的任意的方法形成。
液体润滑剂层能够使用磁记录介质的领域中惯用地使用的材料(例如，全氟聚醚系的润滑剂等)形成。液体润滑剂层例如能够使用浸涂法、旋涂法等涂布法形成。
[实施例]
将具有平滑的表面的(001)MgO单晶基板洗净，准备了非磁性基板10。将洗净后的非磁性基板10导入溅射装置内。将非磁性基板10加热到350℃后，在压力0.44Pa的Ar气中，通过使用了在与非磁性基板10相距320mm的距离处配置的Pt靶的RF磁控管溅射法，形成了膜厚20nm的Pt晶种层20。
接下来，将形成了晶种层20的非磁性基板10加热到350℃后，在压力0.60Pa的Ar气中，通过使用FePt靶和Ru靶的RF磁控管溅射法，形成膜厚10nm的FePtRu磁记录层30，得到了具有图1中所示的结构的磁记录介质。在此，将FePt靶和Ru靶配置于与非磁性基板10相距320mm的距离处。另外，使用具有各种组成的FePt靶，调整了磁记录层的Fe的含量x(原子％)和Pt的含量y(原子％)。进而，将对FePt靶施加的电力固定为300W，使对Ru靶施加的电力在0～240W变化，调整了磁记录层30的Ru的含量z(原子％)。将得到的磁记录层30的组成示于表2～表6。另外，通过得到的各样品的磁记录层30的XRD，确认了磁记录层30由L10型有序合金构成。
使用振动试样型磁力计(VSM)，测定了得到的磁记录介质的饱和磁化Ms。另外，将得到的磁记录介质加热到室温(25℃)～400℃，使用振动试样型磁力计(VSM)，测定了在各温度T下的饱和磁化Ms(T)。绘制测定温度T和饱和磁化的平方Ms2(T)，采用最小二乘法得到了回归直线。将得到的回归直线外推至Ms2＝0的点，求出了居里温度Tc。将各样品的居里温度Tc示于表2～表6中。
进而，利用反常霍尔效应，求出了得到的磁记录层30的磁各向异性常数Ku。具体地，在室温(25℃)下、7T的外部磁场下测定磁矩曲线，通过得到的转矩曲线的拟合，算出了室温下的磁各向异性常数Ku(RT)。缩写“RT”意味着室温(25℃)。
接着，使用式(1)，求出了所期望的温度T下的磁各向异性常数Ku(T)。
Ku(T)＝Ku(RT)×[Tc-T]/[Tc-RT] (1)
进而，使用式(2)，由所期望的温度T下的饱和磁化Ms(T)和磁各向异性常数Ku(T)求出了温度T下的各向异性磁场Hk(T)。
Hk(T)＝2×Ku(T)/Ms(T) (2)
最后，由基准温度的附近处的Hk(T)的值，求出了对于温度变化的各向异性磁场的梯度dHk/dT。本实施例中，作为基准温度，使用了比居里温度低60℃的温度、比居里温度低40℃的温度、和比居里温度低20℃的温度。将各样品的对于温度变化的各向异性磁场的梯度dHk/dT示于表2～表6中。另外，将各样品的室温下的Hk示于表2～表6。
图3中用等高线示出了相对于磁记录层的组成的居里温度Tc的变化。图4～6中用等高线示出了相对于磁记录层的组成的dHk/dT的变化。图4表示比居里温度低60℃的温度下的dHk/dT的变化，图5表示比居里温度低40℃的温度下的dHk/dT的变化，图6表示比居里温度低20℃的温度下的dHk/dT的变化。图7中用等高线示出了室温下的、相对于磁记录层的组成的各向异性磁场Hk的变化。应予说明，图3～图7中的黑圆表示表2～表6中记载的各样品的组成。
[表2]
表2：x/y＝约0.73的磁记录介质
[表3]
表3：x/y＝约0.84的磁记录介质
[表4]
表4：x/y＝约0.97的磁记录介质
[表5]
表5：x/y＝约1.15的磁记录介质
[表6]
表6：x/y＝约1.32的磁记录介质
(评价)
如图3中所示那样，存在如下的倾向：磁记录层30中的Ru的含量越增大，磁记录层30的居里温度Tc越降低。另外，使用了相同程度的Ru的情况下，在x/y为约1.15的附近，存在磁记录层30的居里温度Tc的最大值。而且，从显示最大值的组成开始，即使Fe的含量x增加，Pt的含量y增加，居里温度Tc也会降低。应予说明，可知与用Ru置换有序合金中的Fe的情形相比，用Ru置换Pt的情形下居里温度Tc的值的变化小。
另一方面，如图7中所示那样，可知Ru的含量z越减少，Fe的含量对于Pt的含量之比x/y越接近1.0，则各向异性磁场Hk的值越增大。另外，可知与用Ru置换有序合金中的Fe的情形相比，用Ru置换Pt的情形下各向异性磁场Hk的值的变化小。
进而，在图4～图6中示出磁记录层30的组成与相对于温度变化的各向异性磁场的梯度dHk/dT的关系。图4示出比居里温度Tc低60℃的温度下的值，图5示出比居里温度Tc低40℃的温度下的值，图6示出比居里温度Tc低20℃的温度下的值。另外，在图4～图6中用虚线的六边形示出了满足式(i)～(v)的区域。
各温度下的dHk/dT的值显示出同样的倾向。具体地，z为约12、并且x/y为约0.9～1.15的情况下，各温度下的dHk/dT的值变为最大。可知即使在图4中所示的磁记录最困难的比居里温度Tc低60℃的温度下，通过具有满足式(i)～(v)的区域的组成，也能够实现比比特迁移幅度的缩小所必需的170Oe/℃(13.5A/mm·℃)大的dHk/dT。
附图标记的说明
10 非磁性基板
20 晶种层
30 磁记录层
31 第1磁性层
32 第2磁性层
40 保护层

Claims (6)

1.磁记录介质，其特征在于，包含非磁性基板和磁记录层，所述磁记录层含有包含Fe、Pt和Ru的有序合金，以Fe、Pt和Ru的总原子数为基准，所述有序合金包含x原子％的Fe、y原子％的Pt、和z原子％的Ru，所述x、y和z满足以下的式(i)～(v)：
(i)0.85≤x/y≤1.3；
(i i)x≤53；
(i i i)y≤51；
(iv)0.6≤z≤20；和
(v)x+y+z＝100。
2.根据权利要求1所述的磁记录介质，其特征在于，所述有序合金为L10型有序合金。
3.根据权利要求1所述的磁记录介质，其特征在于，所述磁记录层具有颗粒结构，该颗粒结构具备包含所述有序合金的磁性晶粒、和非磁性晶界，所述非磁性晶界包含选自由碳、硼、碳化物、氧化物和氮化物组成的组中的至少1种的材料。
4.根据权利要求1所述的磁记录介质，其特征在于，所述磁记录层包含多个磁性层，所述多个磁性层的至少1个为包含所述有序合金的磁性层。
5.根据权利要求4所述的磁记录介质，其特征在于，所述有序合金为L10型有序合金。
6.根据权利要求4所述的磁记录介质，其特征在于，包含所述有序合金的磁性层具有颗粒结构，该颗粒结构具备磁性晶粒和非磁性晶界，所述非磁性晶界包含选自由碳、硼、碳化物、氧化物和氮化物组成的组中的至少1种的材料。
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