CN109036474A - 磁记录介质和磁存储装置 - Google Patents

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Abstract

一种磁记录介质，其依次具有基板、阻挡层、结晶粒径控制层、及包含具有L10型结晶结构且平面取向为(001)的合金的磁性层，其中，所述阻挡层包含氧化物、氮化物或碳化物，所述结晶粒径控制层是含有Ag的结晶质的层，平均厚度位于0.1nm～1nm的范围内，所述阻挡层与所述结晶粒径控制层相接。

Description

磁记录介质和磁存储装置
技术领域
本发明涉及磁记录介质和磁存储装置。
背景技术
近年来，对硬盘装置的大容量化的要求日益提高。
然而，采用现有的记录方式已难以改善硬盘装置的记录密度。
热辅助磁记录方式作为下一代记录方式被进行了广泛的研究，并且是一种备受瞩目的技术。热辅助磁记录方式是一种通过磁头向磁记录介质照射近场光，以对磁记录介质的表面进行局部加热，由此降低磁记录介质的顽磁力的写入记录方式。
在热辅助磁记录方式中，作为构成磁性层的材料使用了具有L10型结晶结构的FePt(Ku～7×107erg/cm3)、CoPt(Ku～5×107erg/cm3)等的高Ku材料。作为构成磁性层的材料，若使用高Ku材料，则KuV/kT变大。这里，Ku为磁各向异性常数，V为颗粒体积，k为玻尔兹曼常数，T为温度。为此，可不使热起伏(thermal fluctuation)变大地减小磁性颗粒的体积。通过对磁性颗粒进行微细化，在热辅助磁记录方式中可减小迁移(过渡)宽度，所以可降低噪音，并可改善信噪比(SNR)。
为了获得垂直磁各向异性较高的热辅助磁记录介质，需要使作为构成磁性层的材料而使用的具有L10型结晶结构的合金的(001)配向性(orientation)良好。由于磁性层的(001)配向性是由底层控制的，所以需要适当选择构成底层的材料。
作为构成热辅助磁记录介质的底层的材料，现有技术中熟知的有MgO、CrN、TiN等。
例如，专利文献1公开了一种先制作以MgO为主成分的底层，再制作由FePt合金构成的L10型有序合金(ordered alloy)层的方法。
另外，专利文献2公开了一种先在作为底层的MgO(001)层上形成具有粒状结构并进行了(001)配向的Ag颗粒膜(膜厚为5nm)，再在其上形成具有粒状结构并进行了(001)配向的FePt磁性颗粒膜的方法。
此外，专利文献3公开一种在作为底层的MgO层和包含具有L10结构的合金为主成分的磁性层之间形成散热层的方法。这里，散热层含有Ag为主成分，并且含有从由Bi、Nd、Cu及Cr所组成的第一添加元素群中选择的一种以上的元素，另外还含有从Zn、La、Ga、Ge、Sm、Gd、Sn及In所组成的第二添加元素群中选择的至少一种元素。
[现有技术文献]
[专利文献1](日本)特开平11－353648号公报
[专利文献2](日本)特开2007－18688号公报
[专利文献3](日本)特开2012－221543号公报
发明内容
[发明要解决的课题]
在磁记录介质中，为了获得良好的磁记录特性，如前所述，需要使用特定的底层，使包含具有L10型结晶结构的合金的磁性层的(001)配向性良好。
此外，为了获得高记录密度的磁记录介质，还需要在维持(001)配向性的同时，使构成磁性层的磁性颗粒进行微细化。
然而，现有技术中，使包含具有L10型结晶结构的合金的磁性层的(001)配向性良好和对构成磁性层的磁性颗粒进行微细化这两者难以同时进行。
鉴于上述问题，本发明的目的在于，提供一种不仅可维持包含具有L10型结晶结构的合金的磁性层的良好的(001)配向性，而且还可对构成磁性层的磁性颗粒进行微细化的磁记录介质。
[用于解决课题的手段]
为了解决上述课题，本发明的发明人提出了如下技术手段。
(1)一种磁记录介质，依次具有基板、阻挡层、结晶粒径控制层、及包括具有L10型结晶结构且平面取向为(001)的合金的磁性层，其中，所述阻挡层包括氧化物、氮化物或碳化物，所述结晶粒径控制层是包含Ag的结晶质的层，平均厚度位于0.1nm～1nm的范围内，所述阻挡层与所述结晶粒径控制层相接。
(2)根据(1)所述的磁记录介质，其中，所述结晶粒径控制层具有包括Ag的结晶质的点状析出物。
(3)根据(1)或(2)所述的磁记录介质，其中，所述结晶粒径控制层还包括从由B、C、Si、Ge、Cu、Ni、Tl、Sn、BN及MgO所组成的群中选择的一种以上的物质。
(4)根据(1)～(3)的任一项所述的磁记录介质，其中，所述结晶粒径控制层还包括氧化物。
(5)根据(1)～(4)的任一项所述的磁记录介质，其中，所述结晶粒径控制层包括40mol％～95mol％的范围内的Ag。
(6)根据(1)～(5)的任一项所述的磁记录介质，其中，所述阻挡层包括40mol％以上的从由MgO、TiO、NiO、TiN、TaN、HfN、NbN、ZrC、HfC、TaC、NbC及TiC所组成的群中选择的一种以上的物质，并且具有NaCl型结构。
(7)一种磁存储装置，包括根据(1)～(6)的任一项所述的磁记录介质。
[发明效果]
根据本发明，能够提供不仅可维持包含具有L10型结晶结构的合金的磁性层的良好的(001)配向性，而且还可对构成磁性层的磁性颗粒进行微细化的磁记录介质。
附图说明
[图1]表示实施方式的磁记录介质的一例的截面模式图。
[图2]图1的磁记录介质的局部放大图。
[图3]表示实施方式的磁存储装置的一例的模式图。
[图4]表示实施方式的磁存储装置中的磁头的一例的模式图。
[符号说明]
1 基板
2 阻挡层(barrier layer)
3 结晶粒径控制层
4 磁性层
41 磁性颗粒
42 晶界部
5 碳保护层
6 润滑层
7 底层
100 磁记录介质
101 磁记录介质驱动部
102 磁头
103 磁头驱动部
104 记录再生信号处理系统
201 主磁极
202 辅助磁极
203 线圈
204 激光二极管
205 激光
206 近场光发生元件
207 波导路
208 记录磁头
209 护罩(shield)
210 再生元件
211 再生磁头
212 磁记录介质
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行详细说明。
(磁记录介质)
图1示出了本实施方式的磁记录介质的一例。
磁记录介质100依次具有基板1、底层7、阻挡层2、结晶粒径控制层3、包括具有L10型结晶结构且平面取向为(001)的合金的磁性层4、碳保护层5及润滑层6。这里，阻挡层2包括氧化物、氮化物或碳化物。结晶粒径控制层3是包括Ag的结晶质的层，平均厚度位于0.1nm～1nm的范围内。阻挡层2与结晶粒径控制层3相接。
磁记录介质100通过采用如上所述的构成不仅可维持磁性层4的良好的(001)配向性，而且还可对磁性颗粒进行微细化。
本发明的发明人认为，作为在磁记录介质100中可获得如上所述的效果的理由如下。
即，如果在包含氧化物的阻挡层2上形成较薄的含有Ag的材料的薄膜，则含有Ag的材料的相对阻挡层2的表面的润湿性(wettability)较低，所以不会发生扩散地凝集于表面，从而可进行点(dot)状析出(参照图2(a))。包含Ag的点状析出物的密度较高，粒径也基本相同，为结晶质，并且具有良好的(001)配向性。为此，可与结晶粒径控制层3上所形成的具有L10型结晶结构且平面取向为(001)的磁性层4进行良好的晶格匹配(lattice match)。此外，构成磁性层4的结晶颗粒是一对一地从构成结晶粒径控制层3的点状析出物开始成长的，据此，构成磁性层4的磁性颗粒的成核密度可变高。其结果为，不仅可维持磁性层4的良好的(001)配向性，而且还可使构成磁性层4的磁性颗粒进行微细化。
需要说明的是，在磁记录介质100中，就结晶粒径控制层3而言，含有Ag的材料也可进行层状析出。
即，构成结晶粒径控制层3的点状析出物再进行成长，与毗邻的点状析出物连结，变为层状析出物(参照图2(b)参照)。在此情况下，构成磁性层4的磁性颗粒一对一地从构成结晶粒径控制层3的层状析出物的顶部开始进行成长，据此，磁性颗粒的成核密度也可变高。
这里，磁性层4具有粒状结构，磁性层4具有磁性颗粒41和对磁性颗粒41进行分离的氧化物等的晶界部42，磁性颗粒41为沿磁记录介质100的层叠结构的厚度方向进行了延伸的柱状晶。
需要说明的是，磁性层4也可具有非粒状结构。
本实施方式中，结晶粒径控制层3的平均厚度位于0.1nm～1nm的范围内，优选位于0.1nm～0.5nm的范围内。如果结晶粒径控制层3的平均厚度小于0.1nm，则含有Ag的材料难以进行凝集，从包含Ag的点状析出物开始的磁性颗粒的成长会受到妨碍，导致磁性颗粒的成核密度降低，此外，磁性颗粒的成核密度的偏差也会变大。另一方面，如果结晶粒径控制层3的平均厚度超过1nm，则构成结晶粒径控制层3的点状析出物发生粗大化，这样，从点状析出物开始进行成长的磁性颗粒的成核密度会下降，并且磁性颗粒也会发生粗大化。
本实施方式中，结晶粒径控制层3是包含Ag的结晶质的层，但优选还包括从由B、C、Si、Ge、Cu、Ni、Tl、Sn、BN及MgO所组成的群中选择的一种以上的物质。如前所述，包含Ag的材料相对阻挡层2的表面的润湿性较低，所以可不会扩散地凝集于表面，从而容易进行点状析出，但通过使含有Ag的材料再包括上述物质，还可进一步提高该效果。即，上述物质是与Ag共晶的物质，在包含Ag的材料还含有上述物质的情况下，可阻碍Ag颗粒间发生耦合进而变为膜状，据此，包含Ag的材料可更容易地进行点状析出。
结晶粒径控制层3优选包括5mol％～60mol％的范围内的上述物质，较佳包括15mol％～55mol％的范围内的上述物质。通过使结晶粒径控制层3所包含的上述物质的量为5mol％以上，可提高添加上述物质的效果，此外，通过使其量为60mol％以下，包含Ag的材料可容易发生凝集。
本实施方式中，阻挡层2包含氧化物、氮化物或碳化物，但优选包含40mol％以上的从由MgO、TiO、NiO、TiN、TaN、HfN、NbN、ZrC、HfC、TaC、NbC及TiC所组成的群中选择的一种以上的物质，并且具有NaCl型结构。据此，可降低含有Ag的材料的相对阻挡层2的表面的润湿性，由此包含Ag的材料可更容易地进行点状析出。
此外，本实施方式中，在基板1和阻挡层2之间设置有底层7。为此，阻挡层2可抑制磁性层4和底层7之间的相互扩散。即，本实施方式中，磁性层4包括具有L10型结晶结构且平面取向为(001)的合金，但为了促进磁性层4的有序化，当形成磁性层4时存在对基板1进行加热的情况。阻挡层2可对此情况下的磁性层4和底层7之间的相互扩散进行抑制。
阻挡层2的厚度优选位于0.5nm～10nm的范围内。通过使阻挡层2的厚度为0.5nm以上，对基板1进行加热的情况下的磁性层4和底层7之间的相互扩散可容易被抑制，而通过使其厚度为10nm以下，热量沿从磁性层4至基板1的方向容易进行传递，可提高作为热辅助磁记录介质的特性。
底层7优选与其上所形成的具有L10型结晶结构的磁性层4进行晶格匹配，可为单层，也可为多层结构。
作为构成底层7的材料，例如可列举出具有BCC结构且平面取向为(001)的Cr、W及含有Cr或W的合金、具有B2结构且平面取向为(001)的RuAl、NiAl等。
这里，作为含有Cr的合金，可列举出CrMn、CrMo、CrW、CrV、CrTi、CrRu、CrVTi等。此外，作为含有W的合金，可列举出WMo、WCu、WNi、WFe、WRe、WC等。
本实施方式中，用于磁性层4的具有L10型结晶结构的合金是磁各向异性常数Ku较高的合金。
作为磁各向异性常数Ku较高的合金，例如可列举出FePt合金、CoPt合金等。
本实施方式中，当形成磁性层4时，为了促进具有L10型结晶结构的合金的有序化，优选进行加热处理。在此情况下，为了降低加热处理的温度(有序化温度)，可向具有L10型结晶结构的合金添加Ag、Au、Cu、Ni等。
此外，磁性层4所包含的具有L10型结晶结构的合金的结晶颗粒优选为磁性独立。为此，磁性层4优选还包括从由SiO2、TiO2、Cr2O3、Al2O3、Ta2O5、ZrO2、Y2O3、CeO2、MnO、TiO、ZnO、B2O3、C、B、BN及MgO所组成的群中选择的一种以上的物质。据此，可确实地切断结晶颗粒间的交换耦合，进而可进一步提高磁记录介质100的SNR。
磁性层4上设有碳保护层5和由全氟聚醚(perfluoropolyether)类氟树脂构成的润滑层6。
作为碳保护层5和润滑层6可使用公知的碳保护层和润滑层。
此外，为了改善写入特性，在磁记录介质100的磁性层4之下也可设置软磁性层。
作为构成软磁性层的材料，对其并无特别限定，但可使用CoTaZr合金、CoFeTaB合金、CoFeTaSi合金、CoFeTaZr合金等非晶质合金、FeTaC合金、FeTaN合金等微结晶合金、NiFe合金等多结晶合金。
软磁性层可为单层膜，也可为夹着适当厚度的Ru层而进行了反强磁耦合(antiferromagnetic coupling(反铁磁耦合)的层叠膜。
此外，除了上述各层之外，还可根据需要在磁记录介质100上设置种子层、黏接层等。
(磁存储装置)
下面对本实施方式的磁存储装置的构成例进行说明。
本实施方式的磁存储装置包括本实施方式的磁记录介质。
磁存储装置例如可为具有用于使磁记录介质旋转的磁记录介质驱动部和在前端部处具备近场光产生元件的磁头的结构。此外，磁存储装置还可具有用于对磁记录介质进行加热的激光产生部、用于将从激光产生部所产生的激光导引至近场光发生元件的波导路、用于使磁头移动的磁头驱动部、及记录再生信号处理系统。
图3示出了本实施方式的磁存储装置的一例。
图3所示的磁存储装置包括磁记录介质100、用于使磁记录介质100旋转的磁记录介质驱动部101、磁头102、用于使磁头移动的磁头驱动部103、及记录再生信号处理系统104。
图4示出了磁头102的一例。
磁头102具备记录磁头208和再生磁头211。
记录磁头208具有主磁极201、辅助磁极202、用于产生磁场的线圈203、作为激光产生部的激光二极管(LD)204、及用于将从LD所产生的激光205传递至近场光发生元件206的波导路207。
再生磁头211具有由护罩209所夹着的再生元件210。
[实施例]
下面基于具体实施例进行说明，但本发明并不限定于这些实施例。
(实施例1)
制作了磁记录介质100(参照图1)。下面对磁记录介质100的制造步骤进行说明。需要说明的是，就底层7而言，第1底层、第2底层及第3底层依次进行了层叠。
在外径为2.5英寸的玻璃制基板1上，作为第1底层形成了膜厚为25nm的Cr－50Ti(Cr的含量为50at％，Ti的含量为50at％)膜之后，在300℃下对基板进行了加热。接着，作为第2底层形成了膜厚为20nm的Cr－5Mn(Cr的含量为95at％，Mn的含量为5at％)膜。然后，作为第3底层形成了膜厚为20nm的W膜。
作为阻挡层2形成了膜厚为2nm的MgO膜。
作为结晶粒径控制层3形成了平均膜厚为1nm的Ag膜之后，在580℃下对基板1进行了加热。
作为磁性层4形成了膜厚为10nm的(Fe－45Pt)－12SiO2－6BN(Fe的含量为55at％且Pt的含量为45at％的合金的含量为82mol％，SiO2的含量为12mol％，BN的含量为6mol％)膜。
形成厚度为3nm的碳保护层5之后，在碳保护层5的表面上形成了由全氟聚醚类氟树脂构成的润滑层6，由此制作了磁记录介质100。
(实施例2～4)
除了将结晶粒径控制层3的平均厚度分别改变为0.5nm、0.2nm、0.1nm这点之外，与实施例1同样地制作了磁记录介质100。
(比较例1)
除了没有设置结晶粒径控制层3这点之外，与实施例1同样地制作了磁记录介质。
(比较例2、3)
除了将结晶粒径控制层3的平均厚度分别改变为0.05nm、2nm这点之外，与实施例1同样地制作了磁记录介质。
(实施例5)
除了将构成结晶粒径控制层3的材料改变为Ag－2Ge(Ag的含量为98at％，Ge的含量为2at％)这点之外，与实施例1同样地制作了磁记录介质100。
(实施例6～12)
除了将Ge的含量分别改变为5at％、10at％、20at％、30at％、50at％、60at％、70at％这点之外，与实施例5同样地制作了磁记录介质100。
(实施例13～21)
除了将构成结晶粒径控制层3的材料分别改变为Ag－20B、Ag－20C、Ag－20(BN)、Ag－10Cu、Ag－50Si、Ag－50Ni、Ag－50Tl、Ag－50Sn、Ag－20(MgO)这点之外，与实施例1同样地制作了磁记录介质100。
(比较例4)
除了将构成结晶粒径控制层3的材料改变为Cu这点之外，与实施例1同样地制作了磁记录介质。
(比较例5)
除了作为结晶粒径控制层3形成了平均膜厚为5nm的Ag－20(SiO2)膜这点之外，与实施例1同样地制作了磁记录介质。
(比较例6)
除了作为结晶粒径控制层3形成了平均膜厚为5nm的Ag－20Cu膜这点之外，与实施例1同样地制作了磁记录介质。
接下来，对磁性层4的FePt磁性颗粒的平均粒径和(001)配向性进行了评价。
(磁性层的FePt磁性颗粒的平均粒径)
使用SEM(日立High Technology公司制)，对FePt磁性颗粒的平均粒径进行了测定。
需要说明的是，在上述实施例和比较例中，磁性层4的组成(成分)相同，为此，FePt磁性颗粒的平均粒径的大小与FePt磁性颗粒的密度具有相关关系。即，在FePt磁性颗粒的平均粒径较大的情况下，FePt磁性颗粒的密度较低，而在FePt磁性颗粒的平均粒径较小的情况下，FePt磁性颗粒的密度较高。
(磁性层的(001)配向性)
使用X射线衍射装置(Philips社制)，对至磁性层4所形成的磁记录介质的中间样本的X射线衍射光谱进行了测定，并求出了FePt(200)峰值的半值幅(半值宽度)。
需要说明的是，就磁性层4的(001)配向性而言，是使用磁性层4所包含的具有L10型结晶结构的FePt合金的(200)峰值、即、FePt(200)峰值的半值幅来进行评价的。这里，FePt合金的(001)峰值、即、FePt(001)峰值的出现角度2θ并不足够大。为此，当测定摇摆曲线(rocking curve)时，即使将低角度侧扩大至测定极限，FePt(001)峰值的强度相对无峰值时也不稳定，难以对半值幅进行解析。这样的测定上的理由导致使用FePt(001)峰值的半值幅很难对磁性层4的(001)配向性进行评价。另一方面，FePt(200)峰值在FePt合金进行(001)配向时出现，但出现角度2θ的值足够大，所以适于进行磁性层4的(001)配向性的评价。
这里，就比较例4的磁记录介质的中间样本而言，没能测定出FePt(200)峰值的半值幅。
表1示出了磁性层4的FePt磁性颗粒的平均粒径和FePt(200)峰值的半值幅的评价结果。
[表1]
从表1可知，FePt颗粒的平均粒径和FePt(200)峰值的半值幅之间具有相关关系，存在FePt颗粒的平均粒径变小，则FePt(200)峰值的半值幅变大的趋势。即，提高磁性层4的(001)配向性和使构成磁性层4的磁性颗粒进行微细化这两者之间存在折衷(tradeoff)的关系。
实施例1～21的磁记录介质100不仅可维持磁性层4的良好的(001)配向性，而且还可对构成磁性层4的FePt磁性颗粒进行微细化。
然而，比较例1的磁记录介质由于没有设置结晶粒径控制层3，所以不能使构成磁性层4的FePt磁性颗粒进行微细化。
比较例2的磁记录介质由于结晶粒径控制层3的平均厚度为0.05nm，所以无法对构成磁性层4的FePt磁性颗粒进行微细化。
比较例3、5、6的磁记录介质由于结晶粒径控制层3的平均厚度为2nm或5nm，所以不能使构成磁性层4的FePt磁性颗粒进行微细化。
比较例4的磁记录介质由于构成结晶粒径控制层3的材料为Cu，所以不能维持磁性层4的良好的(001)配向性，而且也不能使构成磁性层4的FePt磁性颗粒进行微细化。
基于上述，提供一种磁记录介质，依次具有基板、阻挡层、结晶粒径控制层、及包括具有L10型结晶结构且平面取向为(001)的合金的磁性层，其中，所述阻挡层包括氧化物、氮化物或碳化物，所述结晶粒径控制层是含有Ag的结晶质的层，平均厚度位于0.1nm～1nm的范围内，所述阻挡层与所述结晶粒径控制层相接。
所述结晶粒径控制层具有含有Ag的结晶质的点状析出物。
所述结晶粒径控制层还包括从由B、C、Si、Ge、Cu、Ni、Tl、Sn、BN及MgO所组成的群中选择的一种以上的物质。
所述结晶粒径控制层包括5mol％～60mol％的范围内的所述物质。
所述阻挡层包括40mol％以上的从由MgO、TiO、NiO、TiN、TaN、HfN、NbN、ZrC、HfC、TaC、NbC及TiC所组成的群中选择的一种以上的物质，并且具有NaCl型结构。
此外，还提供一种磁存储装置，包括上述的磁记录介质。
以上对本发明的实施方式进行了说明，但是上述内容并不是对本发明的内容进行限定的内容。

Claims (6)

1.一种磁记录介质，依次具有基板、阻挡层、结晶粒径控制层、及包括具有L10型结晶结构且平面取向为(001)的合金的磁性层，其中，
所述阻挡层包括氧化物、氮化物或碳化物，
所述结晶粒径控制层是含有Ag的结晶质的层，平均厚度位于0.1nm～1nm的范围内，
所述阻挡层与所述结晶粒径控制层相接。
2.根据权利要求1所述的磁记录介质，其中，
所述结晶粒径控制层具有包含Ag的结晶质的点状析出物。
3.根据权利要求1或2所述的磁记录介质，其中，
所述结晶粒径控制层还包括从由B、C、Si、Ge、Cu、Ni、Tl、Sn、BN及MgO所组成的群中选择的一种以上的物质。
4.根据权利要求3所述的磁记录介质，其中，
所述结晶粒径控制层包括5mol％～60mol％的范围内的所述物质。
5.根据权利要求1或2所述的磁记录介质，其中，
所述阻挡层包括40mol％以上的从由MgO、TiO、NiO、TiN、TaN、HfN、NbN、ZrC、HfC、TaC、NbC及TiC所组成的群中选择的一种以上的物质，并且具有NaCl型结构。
6.一种磁存储装置，包括根据权利要求1至5的任一项所述的磁记录介质。
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