CN109979492A - 磁记录介质、溅射靶、溅射靶的制造方法、以及磁存储装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种SNR较高的磁记录介质。磁记录介质100,依次具有衬底1、基底层2、以及具有(001)取向并具有L10结构的磁性层3。磁性层3具有粒状结构,并且在磁性颗粒的晶界部存在具有亚甲基骨架或次甲基骨架的有机化合物。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁记录介质、溅射靶、溅射靶的制造方法、以及磁存储装置。
背景技术
近些年,对于硬盘驱动器(HDD)的大容量化的需求日益增强。因此,提出了热辅助磁记录方式(TAMR:Thermally-Assisted Magnetic Recording),其利用搭载有激光光源的磁头对磁记录介质进行加热并进行记录。
在热辅助磁记录方式中,通过对磁记录介质进行加热,能够大幅降低矫顽力。因此,能够将晶体磁各向异性常数Ku较高的磁性材料用于磁记录介质的磁性层。由此,能够在维持热稳定性的同时使磁性材料细微化,并且能够实现大约1Tbit/inch2的记录密度。在此,作为Ku较高的磁性材料,提出了L10型FePt合金、L10型CoPt合金、L11型CoPt合金等有序合金。
另外,已知为了分割由上述有序合金构成的晶粒,添加作为用于形成晶界相的材料的SiO2等氧化物、C等,从而形成具有粒状结构(granular structure)磁性层。由此,能够降低磁性颗粒间的交换耦合,并能够提高信噪比(SNR)。
例如,非专利文献1中记载了在FePt中添加38%的SiO2。
另外,非专利文献2中记载了具有L10结构、并且作为矫顽力较高的薄膜具有粒状结构的(FePt)Ag-C。
[现有技术文献]
[非专利文献]
非专利文献1:Journal of Applied Physics 104,023904(2008)
非专利文献2:Journal of Magnetism and Magnetic Materials 322(2010)2658-2664
发明内容
[本发明所要解决的问题]
在热辅助磁记录方式中,通过利用激光等对磁性层进行局部加热,从而使被加热部分的矫顽力降低。在该情况下,在原理上,只要仅对记录位(recording bit)进行加热,就能够实现热辅助磁记录方式的目的。
然而,在实际的磁记录介质中,热量也会在记录位相邻的磁性层的横向上扩散,与记录位相邻的位也会被加热。另外,由于在磁性层的下方存在基底层、衬底等,因此热量也会在磁性层的向下方向上扩散。特别是,如果热量在磁性层的横向上扩散,则平面方向上的磁化迁移区域会扩大,因而容易发生侧面消磁(side-erase),并且磁记录介质的SNR会降低。
鉴于上述问题,本发明的目的在于提供一种SNR较高的磁记录介质。
[用于解决问题的方案]
(1)一种磁记录介质,依次具有衬底、基底层、以及具有(001)取向并具有L10结构的磁性层,所述磁性层具有粒状结构,并且在磁性颗粒的晶界部存在具有亚甲基骨架或次甲基骨架的有机化合物。
(2)根据(1)所述的磁记录介质,其中,所述有机化合物是含氮有机化合物。
(3)根据(2)所述的磁记录介质,其中,所述含氮有机化合物是聚酰亚胺、三聚氰胺树脂、或者具有酰胺键或尿烷键的化合物。
(4)根据(1)至(3)中任一项所述的磁记录介质,其中,所述磁性层的具有亚甲基骨架或次甲基骨架的所述有机化合物的含量为0.5体积%以上40体积%以下。
(5)根据(1)至(3)中任一项所述的磁记录介质,其中,所述亚甲基骨架包括由化学式
[化1]
表示的两种骨架,所述次甲基骨架包括由化学式
[化2]
表示的两种骨架。
(6)根据(1)至(3)中任一项所述的磁记录介质,其中,所述磁性层的厚度为1nm以上7nm以下。
(7)根据(1)至(3)中任一项所述的磁记录介质,其中,所述磁性颗粒包含FePt合金或CoPt合金。
(8)一种磁存储装置,包括根据(1)至(7)中任一项所述的磁记录介质。
(9)一种用于形成磁性层的溅射靶,包括:含氮有机化合物以及磁性材料,所述含氮有机化合物是聚酰亚胺、三聚氰胺树脂、或者具有酰胺键或尿烷键的化合物,所述含氮有机化合物的含量为0.5体积%以上40体积%以下。
(10)一种用于形成磁性层的溅射靶的制造方法,包括:对包括含氮有机化合物的前驱体以及磁性粉末的组成物进行烧结的步骤,所述含氮有机化合物是聚酰亚胺、三聚氰胺树脂、或者具有酰胺键或尿烷键的化合物。
[发明的效果]
根据本发明,能够提供一种SNR较高的磁记录介质。
附图说明
图1是表示本实施方式中的磁记录介质的示例的剖面示意图。
图2是表示本实施方式中的磁存储装置的示例的示意图。
图3是表示图2的磁头的示例的示意图。
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式进行说明。本发明不限于以下实施方式,在不脱离本发明的范围的情况下,可以对以下实施方式进行各种变形和替换。
[磁记录介质]
图1示出了本实施方式中的磁记录介质的示例。
磁记录介质100中依次形成有衬底1、基底层2、具有(001)取向并具有L10结构的磁性层3、以及包含类金刚石碳(DLC:Diamond-Like Carbon)的保护层4。此时,磁性层3具有粒状结构,并且在磁性颗粒的晶界部存在具有亚甲基骨架或次甲基骨架的有机化合物。
磁性层3由于具有上述结构,因此能够提高相邻磁性颗粒间的隔热性。因此,当从磁头照射激光时,由于热量在磁性层3的横向上难以扩散,因此难以发生侧面消磁,并且SNR得到提高。
在本发明的实施方式中,亚甲基骨架是指由化学式
[化1]
表示的两种骨架。另外,次甲基骨架是指由化学式
[化2]
表示的两种骨架。
作为具有亚甲基骨架或次甲基骨架的有机化合物,并无特别限定,可举出聚酰亚胺、三聚氰胺树脂、聚乙烯等。
作为聚乙烯的具体例子,可以举出高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯等,可以组合使用两种以上的聚乙烯。
作为通过使磁性层3具有上述结构从而提高相邻磁性颗粒间的隔热性的原因,考虑如下。
在以往的具有粒状结构的磁性层中,在磁性颗粒的晶界部存在碳、碳化物、氧化物、氮化物等无机化合物。在此,例如碳(石墨)、SiO2的热导率分别为1700W/(mK)的、1.4W/(mK),相比之下,例如聚酰亚胺、三聚氰胺树脂、低密度聚乙烯热导率分别为大约0.16W/(mK)、大约0.04W/(mK)、0.33W/(mK)。换言之,与无机化合物相比,具有亚甲基骨架或次甲基骨架的有机化合物的热导率极其低。因此,认为在磁记录介质100中,热量难以在磁性层3的横向上扩散,也即难以在相邻的磁性颗粒间扩散。
对于具有亚甲基骨架或次甲基骨架的有机化合物,优选热导率较低,具体来说,优选为SiO2的热导率的一半以下,也即优选为0.7W/(mK)以下。
从熔点较高且硬度较高的观点来看,具有亚甲基骨架或次甲基骨架的有机化合物优选是含氮有机化合物,进一步优选是聚酰亚胺、三聚氰胺树脂、或者具有酰胺键或尿烷键的化合物。
作为聚酰亚胺,并无特别限定,可以举出均苯四甲酸二酐、3,3',4,4'-联苯四羧酸二酐、3,3',4,4'-二苯酮四羧酸二酐、3,3',4,4'-二苯醚四羧酸二酐等四羧酸二酐与1,4-苯二胺、4,4'-二氨基二苯醚、4,4'-二胺联苯等二胺的缩聚物,可以组合使用其两种以上。
作为三聚氰胺树脂,并无特别限定,可以举出三聚氰胺与甲醛的缩聚物、由羟甲基、烷基、苯基等取代基所取代的2-取代三聚氰胺与甲醛的缩聚物等,可以组合使用其两种以上。
作为具有酰胺键的化合物,并无特别限定,可以举出尼龙6、尼龙66等聚酰胺等,可以组合使用其两种以上。
作为具有尿烷(urethane)键的化合物,并无特别限定,可以举出作为芳香族多元醇或脂肪族多元醇与聚异氰酸酯的缩聚物的尿烷树脂,可以组合使用其两种以上。
磁性层3可以利用溅射法形成。
在用于形成磁性层3的溅射靶中,具有亚甲基骨架或次甲基骨架的有机化合物的含量为0.5体积%以上40体积%以下。
在形成磁性层3时,为了减低溅射靶的温度上升,优选利用RF溅射法。由此,能够抑制具有亚甲基骨架或次甲基骨架的有机化合物的分解。另外,还可以使用导电性较低的溅射靶。
需要说明的是,磁性层3中所包含的具有亚甲基骨架或次甲基骨架的有机化合物可以部分分解。
对于用于形成磁性层3的溅射靶,可以通过对包括具有亚甲基骨架或次甲基骨架的有机化合物(的前驱体)以及磁性粉末的组成物进行烧结来制造。此时,在使用具有亚甲基骨架或次甲基骨架的有机化合物的前驱体的情况下,由于使前驱体反应而生成具有亚甲基骨架或次甲基骨架的有机化合物,因此烧结密度得到提高。如果溅射靶的烧结密度较低,则在溅射时由于发生异常放电从而会产生溅射灰尘、或者会使磁性层的组成与溅射靶的组成的差异变大。
磁性层3中的具有亚甲基骨架或次甲基骨架的有机化合物的含量优选为0.5体积%以上40体积%以下,进一步优选为1体积%以上30体积%以下。如果磁性层3中的具有亚甲基骨架或次甲基骨架的有机化合物的含量为0.5体积%以上,则相邻的磁性颗粒间的隔热性得到提高,如果其为40体积%以下,则每1比特的磁性颗粒的体积增大,难以发生磁记录介质100的热波动。
磁性层3的厚度优选为1nm以上7nm以下,进一步优选为1.5nm以上5.5nm以下。如果磁性层3的厚度为1nm以上7nm以下,则能够提高具有L10结构的磁性层3的(001)取向性以及有序度。另外,能够提高具有粒状结构的磁性层3的相邻磁性颗粒间的隔热性。
磁性颗粒优选包含FePt合金或CoPt合金。由此,磁性颗粒的晶体磁各向异性常数Ku得到提高。
作为衬底1,可以使用公知的衬底。
在此,在制造磁记录介质100时,有时需要将衬底1加热到500℃以上的温度。因此,作为衬底1,例如可以使用软化温度为500℃以上、优选为600℃以上的耐热玻璃衬底。
作为构成基底层2的材料,只要适合使具有L10结构的磁性层3具有(001)取向,则并无特别限定,例如可以举出具有(100)取向的W、MgO等。
另外,基底层2可以具有多层结构。在该情况下,构成具有多层结构的基底层的多个层之间的晶格失配(lattice misfit)优选为10%以下。
作为具有多层结构的基底层,例如可以举出将具有(100)取向的W、MgO形成为多层结构的基底层。
另外,为了使基底层2确实地具有(100)取向,在基底层2的下方可以进一步形成包含Cr、含有Cr并具有BCC结构的合金、或者具有B2结构的合金的层。
在此,作为含有Cr并具有BCC结构的合金,例如可以举出CrMn、CrMo、CrW、CrV、CrTi、CrRu等。
另外,作为具有B2结构的合金,例如可以举出RuAl、NiAl等。
在磁记录介质100中,可以在磁性层3上形成保护层4,但也可以省略。
作为保护层4的形成方法,并无特别限定,例如可以举出利用射频等离子体对由碳化氢构成的源料气体进行分解而成膜的RF-CVD(Radio Frequency-Chemical VaporDeposition:射频化学气相沉积)法、利用从灯丝放出的电子对源料气体进行离子化而成膜的IBD(Ion Beam Deposition:粒子束沉积)法、不使用源料气体而是使用固体碳靶来成膜的FCVA(Filtered Cathodic Vacuum Arc:过滤阴极真空电弧)法等。
对于保护层4的厚度并无特别限定,例如优选为1nm以上且6nm以下。如果保护层4的厚度为1nm以上,则使磁头的浮动特性良好,如果其为6nm以下,则使磁间隔减小并使SNR得到提高。
也可以在保护层4上进一步形成包含全氟聚醚基的氟树脂的润滑剂层。
[磁存储装置]
对于本实施方式的磁存储装置,只要其包括上述本实施方式中的磁记录介质,则无特别限定。
本实施方式中的磁存储装置例如具有用于使磁记录介质旋转的磁记录介质驱动部、在顶端部设有近场光生成元件的磁头、用于使磁头移动的磁头驱动部、以及记录再生信号处理系统。另外,磁头可以具有用于加热磁记录介质的激光生成部、以及将从激光生成部所生成的激光导向近场光生成元件的波导。
图2中示出了本实施方式中的磁存储装置的示例。
图2的磁存储装置具有磁记录介质100、用于使磁记录介质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、以及记录再生信号处理系统104。
图3中示出了磁头102的示例。
磁头102具有记录磁头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、作为激光生成部的激光二极管(LD)204、以及用于将从LD204所生成的激光205传递至近场光生成元件206的波导207。
再生磁头211具有被屏蔽部209夹着的再生元件210。
[实施例]
以下,通过实施例对本发明的效果进行说明。需要说明的是,本发明不限于以下实施例。
(溅射靶1的制作)
通过如下的制造方法,制造了具有90体积%(70摩尔%(52原子%Fe-48原子%Pt)-30摩尔%C)-10体积%(聚酰亚胺)的组成的溅射靶。
首先,利用气体雾化法,得到具有52原子%Fe-48原子%Pt的组成的FePt合金粉末。FePt合金粉末的平均粒径为15μm。
将FePt合金粉末、碳颗粒(平均粒径15μm)、以及作为聚酰亚胺的前驱体的聚酰胺酸U清漆S(宇部兴产制造)按照上述比率混合后,进行混炼而得到膏料。
使用旋涂机,以厚度为2mm的方式将膏料涂布在直径200mm的铜板上后,进行真空干燥。接着,使用烘箱在200℃下加热1小时后,在270℃下加热1小时,得到溅射靶1。此时,聚酰胺酸脱水而成为聚酰亚胺。
(溅射靶2的制作)
通过如下的制造方法,制造了具有90体积%(70摩尔%(52原子%Fe-48原子%Pt)-30摩尔%C)-10体积%(三聚氰胺树脂)的组成的溅射靶。
首先,利用气体雾化法,得到具有52原子%Fe-48原子%Pt的组成的FePt合金粉末。FePt合金粉末的平均粒径为15μm。
将FePt合金粉末、碳颗粒(平均粒径15μm)、以及作为三聚氰胺树脂的前驱体的羟甲基三聚氰胺按照上述比率混合后,进行混炼而得到膏料。
使用旋涂机,以厚度为2mm的方式将膏料涂布在直径200mm的铜板上后,进行真空干燥。接着,使用烘箱在150℃下加热1小时后,在200℃下加热1小时,得到溅射靶2。此时,羟甲基三聚氰胺缩聚而成为三聚氰胺树脂。
(溅射靶3的制作)
通过如下的制造方法,制造了具有90体积%(70摩尔%(52原子%Fe-48原子%Pt)-30摩尔%C)-10体积%(聚乙烯)的组成的溅射靶。
首先,利用气体雾化法,得到具有52原子%Fe-48原子%Pt的组成的FePt合金粉末。FePt合金粉末的平均粒径为15μm。
将FePt合金粉末、碳颗粒(平均粒径15μm)、以及低密度聚乙烯高蜡410P(三井化学制造)按照上述比率混合后,在130℃下进行混炼而得到混炼物。
使用130℃的辊涂机,以厚度为2mm的方式将混炼物涂布在直径200mm的铜板上后,进行真空干燥。接着,使用烘箱在270℃下加热2小时,得到溅射靶3。
(实施例1)
首先,在2.5英寸的玻璃衬底上形成基底层。具体来说,在2.5英寸的玻璃衬底上,形成膜厚为50nm的50Co-50Ti(50原子%的Co和50原子%的Ti的合金,以下记载相同)膜作为第一基底层后,在300℃下对玻璃衬底进行加热。接着,依次形成膜厚为12nm的80Cr-20V膜作为第二基底层,形成膜厚为40nm的W膜作为第三基底层,形成膜厚为3nm的MgO膜作为第四基底层。需要说明的是,在形成基底层时,使用DC磁控溅射装置,并使用Ar作为溅射气体。
之后,在520℃下对玻璃衬底进行加热。接着,使用RF溅射装置及溅射靶1,在基底层上形成厚度为2nm的磁性层。此时,使用Ar作为溅射气体。之后,将玻璃衬底的温度设为480℃。
通过对磁性层进行傅立叶变换红外分光分析(FT-IR),在1100cm-1附近观察到因亚甲基骨架或次甲基骨架引起的信号,确认出在磁性层中包含聚酰亚胺。根据因亚甲基骨架或次甲基骨架引起的信号的强度,估计磁性层中的聚酰亚胺的含量为大约3体积%。
之后,在磁性层上形成厚度为3nm的由DLC构成的保护层。接着,在保护层的表面上形成厚度为1.2nm的由全氟聚醚基的氟树脂构成的润滑剂层,从而制造磁记录介质。
通过对磁记录介质进行X射线衍射分析,确认出基底层为具有BCC结构的(100)取向膜、并且磁性层为具有L10结构的(001)取向膜。
(实施例2)
除了使用溅射靶2来代替溅射靶1以外,与实施例1同样地制造磁记录介质。
通过对磁性层进行傅立叶变换红外分光分析(FT-IR),在1500cm-1附近观察到因三聚氰胺树脂引起的信号,确认出在磁性层中包含三聚氰胺树脂。根据因三聚氰胺树脂引起的信号的强度,估计磁性层中的三聚氰胺树脂的含量为大约2体积%。
通过对磁记录介质进行X射线衍射分析,确认出基底层为具有BCC结构的(100)取向膜、并且磁性层为具有L10结构的(001)取向膜。
(实施例3)
除了使用溅射靶3来代替溅射靶1以外,与实施例1同样地制造磁记录介质。
通过对磁性层进行傅立叶变换红外分光分析(FT-IR),在1450cm-1附近观察到因聚乙烯引起的信号,确认出在磁性层中包含聚乙烯。根据因聚乙烯引起的信号的强度,估计磁性层中的聚乙烯的含量为大约2体积%。
通过对磁记录介质进行X射线衍射分析,确认出基底层为具有BCC结构的(100)取向膜、并且磁性层为具有L10结构的(001)取向膜。
(比较例1、2)
除了将磁性层的组成设为表1所示的组成以外,与实施例1同样地制造磁记录介质。
通过对磁记录介质进行X射线衍射分析,确认出基底层为具有BCC结构的(100)取向膜、并且磁性层为具有L10结构的(001)取向膜。
接着,对磁记录介质的SNR和矫顽力进行测量。
(SNR)
使用图3的磁头,对磁记录介质的SNR进行测量。
(矫顽力)
使用利用Kerr效应的磁化曲线测量装置(Neoark制造),对磁记录介质的矫顽力(Hc)进行测量。
表1中示出了磁记录介质的SNR及Hc的测量结果。
[表1]
从表1可以看出,实施例1、2的磁记录介质的SNR和Hc较高。
相比之下,在比较例1、2的磁记录介质中,由于在磁性颗粒的晶界部不存在具有亚甲基骨架或次甲基骨架的有机化合物,因此SNR和Hc较低。
符号说明
1 衬底
2 基底层
3 磁性层
4 保护层
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(LD)
205 激光
206 近场光生成元件
207 波导
208 记录磁头
209 屏蔽部
210 再生元件
211 再生磁头
Claims (10)
1.一种磁记录介质,依次具有衬底、基底层、以及具有(001)取向并具有L10结构的磁性层,
所述磁性层具有粒状结构,并且在磁性颗粒的晶界部存在具有亚甲基骨架或次甲基骨架的有机化合物。
2.根据权利要求1所述的磁记录介质,其中,所述有机化合物是含氮有机化合物。
3.根据权利要求2所述的磁记录介质,其中,所述含氮有机化合物是聚酰亚胺、三聚氰胺树脂、或者具有酰胺键或尿烷键的化合物。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的磁记录介质,其中,所述磁性层的具有亚甲基骨架或次甲基骨架的所述有机化合物的含量为0.5体积%以上40体积%以下。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的磁记录介质,其中,
所述亚甲基骨架包括由化学式
[化1]
表示的两种骨架,
所述次甲基骨架包括由化学式
[化2]
表示的两种骨架。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的磁记录介质,其中,所述磁性层的厚度为1nm以上7nm以下。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的磁记录介质,其中,所述磁性颗粒包含FePt合金或CoPt合金。
8.一种磁存储装置,包括根据权利要求1至7中任一项所述的磁记录介质。
9.一种用于形成磁性层的溅射靶,包括:
含氮有机化合物以及磁性材料,
所述含氮有机化合物是聚酰亚胺、三聚氰胺树脂、或者具有酰胺键或尿烷键的化合物,
所述含氮有机化合物的含量为0.5体积%以上40体积%以下。
10.一种用于形成磁性层的溅射靶的制造方法,包括:
对包括含氮有机化合物的前驱体以及磁性粉末的组成物进行烧结的步骤,
所述含氮有机化合物是聚酰亚胺、三聚氰胺树脂、或者具有酰胺键或尿烷键的化合物。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: Tokyo, Japan Patentee after: Lishennoco Co.,Ltd. Address before: Tokyo, Japan Patentee before: Showa electrical materials Co.,Ltd. |
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CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20230613 Address after: Tokyo, Japan Patentee after: Showa electrical materials Co.,Ltd. Address before: Tokyo, Japan Patentee before: SHOWA DENKO Kabushiki Kaisha |
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TR01 | Transfer of patent right |