CN111971745A - 垂直磁记录介质 - Google Patents
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Abstract
本发明的垂直磁记录介质具有颗粒层(2)和盖层(3)作为构成记录层(1)的至少一部分的层，所述颗粒层(2)包含金属氧化物作为非磁性体且磁性体分散于所述非磁性体，所述盖层(3)形成于所述颗粒层(2)上且不包含金属氧化物，所述盖层(3)的正下方的颗粒层的与盖层的边界部分的氧化物相含有选自由Zn、W、Mn、Fe以及Mo构成的组中的至少一种。
Description
技术领域
本发明涉及一种垂直磁记录介质，其具有颗粒层(granular layer)和盖层(caplayer)作为构成记录层的至少一部分的层，所述颗粒层在包含金属氧化物的非磁性体中分散有磁性体，所述盖层形成于颗粒层上且不包含金属氧化物，特别是，提出一种能有助于改善高密度记录所需要的开关场分布(SFD)的技术。
背景技术
在硬盘驱动器中，在垂直于记录面的方向记录磁的垂直磁记录方式被实用化，与以前的面内磁记录方式相比，该方式能实现高密度的记录，因此被广泛采用。
垂直磁记录介质一般构成为在铝、玻璃等基板上依次层叠软磁性层、中间层、记录层等。其中，就记录层而言，在下部存在颗粒层，所述颗粒层在以Co为主要成分的Co－Pt系合金等的磁性体中分散有SiO2等金属氧化物的非磁性体。由此，在该记录层中，作为非磁性体的上述的金属氧化物向在垂直方向取向的Co合金等的磁性体的磁性粒子的晶界析出，磁性粒子间的磁性相互作用降低，由此产生的噪声特性提高并实现高记录密度。作为与此相关的技术，存在专利文献1所记载的技术等。
需要说明的是，例如，如专利文献2所记载的那样，这样的磁记录介质的各层通常使用具有与该层对应的规定组成的溅射靶，通过利用磁控溅射装置进行溅射而形成。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4021435号公报
专利文献2：日本专利第5960287号公报
发明内容
发明所要解决的问题
就如上所述的垂直磁记录介质的记录层而言，通常记录层除了颗粒层以外，还具有盖层，所述盖层形成于颗粒层上、不包含金属氧化物、主要由磁性体构成。据此，利用磁性粒子因金属氧化物而被磁性分离的颗粒层的粒子分离性而实现低噪声化，并且通过由于不存在金属氧化物而残留了磁性粒子间的相互作用的盖层，对颗粒层赋予适度的磁性粒子间的相互作用，会确保介质的写入容易性、SFD降低、热稳定性等。
再者，为了形成这样的垂直磁记录介质的记录层，当在颗粒层上通过溅射等成膜盖层时，由于颗粒层中的金属氧化物与盖层的金属之间的润湿性的不同，盖层的薄膜在颗粒层的不存在金属氧化物的部分选择性地生长。由此，盖层的薄膜的初期生长仿照包含金属氧化物的颗粒层的形态而变得不均匀，因此，存在以下问题：即使形成规定厚度的盖层，也未改善开关场分布(SFD：switching field distribution)。另一方面，若形成厚的盖层，则虽然SFD得以改善，但磁头与介质中心的距离变大，分辨率降低，此外，磁性粒子间的交换耦合因厚的盖层而变大，磁团簇尺寸增大，无法提高记录密度。
本发明的课题在于解决以往的垂直磁记录介质所具有的这样的问题，其目的在于，提供一种盖层均匀地层叠于记录层的颗粒层上，由此能高效地改善开关场分布(SFD)的垂直磁记录介质。
用于解决问题的方案
发明人进行了深入研究，结果发现了以下事实，即，通过在记录层中的位于盖层的正下方的颗粒层的与盖层的边界部分包含规定的金属的氧化物，基于该金属的氧化物与含有许多Co等的盖层的良好的润湿性，盖层从其生长初期起与颗粒层的磁性体部分上同样地也层叠于颗粒层的非磁性体部分上，其结果是，在颗粒层上形成有均匀的盖层。此外，从有效地分离磁性粒子的方面考虑，在规定的金属的氧化物用作颗粒层的边界部分的金属氧化物的情况下，能实现颗粒层中的磁性粒子所需要的磁分离性。
在所述见解下，本发明的垂直磁记录介质具有颗粒层和盖层作为构成记录层的至少一部分的层，所述颗粒层包含金属氧化物作为非磁性体且磁性体分散于所述非磁性体，所述盖层形成于所述颗粒层上且不包含金属氧化物，所述盖层的正下方的颗粒层的与盖层的边界部分的氧化物相含有选自由Zn、W、Mn、Fe以及Mo构成的组中的至少一种。
在本发明的垂直磁记录介质中，优选的是，所述颗粒层的所述边界部分的氧化物相含有上述的金属中的至少Zn。
需要说明的是，在本发明的垂直磁记录介质中，所述颗粒层的所述边界部分的氧化物相还可以含有B和Si中的至少一种，此外，所述颗粒层的所述边界部分的氧化物相还可以含有Ti。
对于本发明的垂直磁记录介质，优选的是，所述颗粒层的除所述边界部分以外的剩余部分具有不含有Zn的层。
在该情况下，更优选的是，所述颗粒层的所述剩余部分包含选自由Si、B以及Ti构成的组中的至少一种元素的氧化物作为氧化物相，所述剩余部分中的氧化物相的氧化物的合计含量为20vol.％～50vol.％。
此外，就本发明的垂直磁记录介质而言，优选的是，所述颗粒层的所述边界部分的氧化物相含有Zn，该氧化物相的Zn的含量为3at％以上。
另外，就本发明的垂直磁记录介质而言，优选的是，在记录层的层叠方向上，所述边界部分的厚度占颗粒层整体的厚度的比例为3％～50％。
需要说明的是，在此，就包含所述边界部分的颗粒层整体的磁性粒子而言，作为磁性体，以Co为主体，还可以含有选自由Pt、Ru以及Cr构成的组中的至少一种金属。该磁性体可以具有在垂直方向被以Co或Ru为主体的非磁性层截断的所谓ECL(Exchange CouplingLayer：交换耦合层)。
此外，所述盖层以Co为主体，还可以含有选自由Cr、Pt以及B构成的组中的至少一种金属。
另外，就本发明的垂直磁记录介质而言，优选的是，在记录层的层叠方向上，所述盖层的厚度为1nm～3nm。
发明效果
根据本发明的垂直磁记录介质，通过盖层的正下方的颗粒层的与盖层的边界部分的氧化物相含有上述的金属，从盖层的生长初期起，盖层也在颗粒层的包含该金属的氧化物相的非磁性部分上生长，因此，盖层均匀地层叠于颗粒层上，由此能改善开关场分布(SFD)。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的一个实施方式的垂直磁记录介质的记录层的沿记录层的层叠方向的剖视图。
图2是示意性地表示以往的垂直磁记录介质的记录层的沿记录层的层叠方向的剖视图。
图3是表示在实施例的试验例1的溅射时伴随盖层的膜厚tc的增大的Ra的变化的图表。
图4是表示在实施例的试验例1的溅射时伴随盖层的膜厚tc的增大的－Hn的变化的图表。
图5是表示实施例的试验例3中的Zn含量与盖层的Ra小于
的盖层的膜厚的关系的图表。
图6是表示实施例的试验例3中的Zn的含量与－Hn为正的盖层的膜厚的关系的图表。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行详细说明。
本发明的一个实施方式的垂直磁记录介质具有记录层，如图1所示，记录层1具有颗粒层2和盖层3作为构成该记录层1的至少一部分的层，所述颗粒层2包含金属氧化物作为非磁性体且磁性体分散于所述非磁性体，所述盖层3形成于颗粒层2上且不包含金属氧化物。因此，在本实施方式的记录层1中，颗粒层2包含由非磁性体构成的氧化物相4a和由磁性体构成的金属相4b，另一方面，盖层3不包含金属氧化物，仅由规定的金属构成。
需要说明的是，该垂直磁记录介质例如可以依次层叠基板、软磁性层、中间层以及该记录层1，其中，关于记录层1以外的部分，可以和以往相同，因此，在此省略说明。此外，本实施方式的记录层1包含颗粒层2和盖层3，但根据情况有时还包含非磁性或具有磁矩小的磁性的Onset(起始)层、ECL层等。
(盖层)
盖层3不包含金属氧化物，仅由磁性体的金属构成，作为这样的金属，具体而言，可列举出：以Co为主体，还包含选自由Cr、Pt以及B构成的组中的至少一种金属。
对于构成盖层3的金属，典型的是，主要由Co和Pt构成，根据需要有时包含选自由Cr和B构成的组中的一种以上的金属。盖层3通常是以CoCrPtB为主体的合金。
在本实施方式中，如下所述，在成膜盖层3时，可以从其成膜初期起使盖层3均匀地层叠于颗粒层2上，因此，不会使盖层3的厚度tc增厚至所需程度以上，可以高效地提高开关场分布(SFD)。盖层3的厚度tc按相对于颗粒层2的整体的厚度tg的百分率计，可以优选设为3％～30％。具体而言，盖层3的厚度tc优选设为0.5nm～3nm。
(颗粒层)
就颗粒层2而言，其整体包含由作为非磁性体的金属氧化物构成的氧化物相4a和磁性体的金属相4b，但重要的是，在记录层1的层叠方向观察该颗粒层2，如图1所示，由包含位于盖层3的正下方的边界部分2a和边界部分2a以外的、位于比该边界部分2a靠下部的剩余部分2b的至少两层构成。所述边界部分2a和剩余部分2b中构成其氧化物相4a的金属氧化物不同。
具体而言，边界部分2a的氧化物相4a含有选自由Zn、W、Mn、Fe以及Mo构成的组中的至少一种，优选含有Zn。在此，边界部分2a所包含的氧化物主要为ZnO。
据此，通过溅射在颗粒层2上成膜盖层3时，构成不包含金属氧化物的盖层3的金属与颗粒层2的边界部分2a的ZnO显示出良好的润湿性，由此，能从盖层3的生长初期起使盖层3的构成金属均匀地层叠于颗粒层2的包含边界部分2a的氧化物相4a的整体。由此，能有效地发挥由盖层3产生的功能，提高开关场分布(SFD)。此外，ZnO能有效地分离颗粒层2的金属相4b的磁性粒子，因此，即使是颗粒层2的边界部分2a，也能与剩余部分2b实质上同样地确保所需要的磁分离性。
需要说明的是，在以往的垂直磁记录介质中，如图2所示，由于颗粒层12的氧化物相14a在整个层叠方向上由上述的金属以外的金属的氧化物构成，因此，在成膜出盖层13的情况下，在其生长初期，盖层13的金属选择性地层叠于颗粒层12的不存在该金属氧化物的金属相14b上。就是说，如图2示意性地所示，在接近颗粒层12的盖层13的下部，盖层13的金属由于优异的结晶性，所谓外延生长而产生无法层叠的部分。由此，即使形成规定厚度的盖层13，也无法实现开关场分布(SFD)的改善。此外，也认为通过使盖层13足够厚，能防止无法实现开关场分布(SFD)的改善，但在该情况下，磁头与介质中心的距离变大，分辨率降低，此外，存在以下其他问题：磁性粒子间的交换耦合因厚的盖层13而变大，磁团簇尺寸增大，无法提高记录密度。
在如图1所示的本发明的实施方式中，边界部分2a的氧化物相含有容易与盖层3润湿的Zn、W、Mn、Fe和/或Mo，因此能有效地解决以往的这样的问题。
在颗粒层2的边界部分2a含有Zn的情况下，其Zn的含量优选设为3at％以上。在边界部分2a的Zn的含量少于3at％的情况下，润湿性的改善无望，有可能导致盖层在氧化物相上不易进行外延生长，此外，在边界部分2a的Zn的含量超过25at％以上的情况下，Zn会大量地进入金属相，因此，担心磁各向异性、结晶性降低。
为了改善润湿性，颗粒层2的边界部分2a的氧化物相更优选为包含选自由Zn、W、Mn、Fe以及Mo构成的组中的至少一种、改善非晶(amorphous)性的B和Si、改善分离性的Ti的金属氧化物。就是说，颗粒层2的边界部分2a的氧化物相也可以仅含有选自由Zn、W、Mn、Fe以及Mo构成的组中的至少一种，但除此以外，还可以含有B和Si中的至少一种、和/或Ti。
在记录层的层叠方向观察，颗粒层2的边界部分2a的厚度tb占颗粒层2的整体的厚度tg的比例(tb/tg)按百分率表示优选设为3％～50％。若边界部分2a的厚度tb相对于整体厚度tg的该比例(tb/tg)小于3％，则有时无法充分得到由边界部分2a的ZnO带来的盖层3的均匀成膜的效果。边界部分2a的厚度tb相对于颗粒层2的整体厚度tg的比例(tb/tg)进一步优选设为3％～30％。
另一方面，对盖层3的均匀成膜没有大的影响的颗粒层2的剩余部分2b的氧化物相可以与边界部分2a同样地含有Zn，但优选不含有Zn。此外，颗粒层2的剩余部分2b优选为不仅不含有ZnO还不含有Zn的层。这是因为：即在颗粒层2的剩余部分2b含有Zn的情况下，担心磁各向异性Ku会降低。
就颗粒层2的剩余部分2b而言，作为氧化物相，可以含有选自由Si、B以及Ti构成的组中的至少一种元素的氧化物，而不是如上所述的ZnO等规定的金属氧化物。该氧化物以外的氧化物也包含在内的该剩余部分2b的氧化物的合计含量优选为20vol.％～50vol.％。需要说明的是，在剩余部分2b的氧化物的合计含量少于20vol.％的情况下，金属相的分离不充分，磁团簇尺寸可能会变大，此外在超过50vol.％的情况下，金属相的比例少，无法得到充分的Ku和磁各向异性，热稳定性、再生信号强度有可能会不足。需要说明的是，膜中的氧化物的体积率通过TEM观察来求出。
需要说明的是，作为颗粒层2的磁性体的金属相4b以Co为主体，还含有选自由Pt、Ru以及Cr构成的组中的至少一种金属。
实施例
接着，试制本发明的垂直磁记录介质，对其性能进行评价，因此以下进行说明。但是，在此的说明只是为了例示，并不意图限定于此。
(试验例1)
作为实施例1－1，通过磁控溅射装置(CANON ANELVA制C－3010溅射系统)在玻璃基板上依次形成Cr－Ti(6nm)、Ni－W(5nm)、Ru(20nm)的膜而得到样品，在所得到的样品上形成Co－Pt－SiO2(10nm)膜作为下部颗粒层(颗粒层的剩余部分)，在下部颗粒层上，使用包含Co－Pt－ZnO的溅射靶在Ar为5.0Pa气氛下以300W进行溅射而形成膜厚为3nm的各磁性膜作为上部颗粒层(颗粒层的与盖层的边界部分)，进一步，在上部颗粒层上，形成Co－Cr－Pt－B(0～8nm)膜作为盖层，从而形成了各层。在实施例1－1中，上部颗粒层的氧化物包含ZnO。
此外，作为实施例1－2～实施例1－5，上部颗粒层的氧化物包含WO3、MnO、Fe2O3、MoO3，除此以外，形成了与实施例1同样的膜。
而且，作为比较例1，上部颗粒层的氧化物相包含SiO2，除此以外，与实施例1同样地形成了各层。
关于该实施例1－1～1－5和比较例1，测定出相对于盖层膜厚的粗糙度(Ra)和反转开始磁场(－Hn)。将它们的比较以图表示于图3和图4。在图3和图4中，SiO2是指比较例1，ZnO是指实施例1－1，WO3是指实施例1－2，MnO是指实施例1－3，Fe2O3是指实施例1－4，MoO3是指实施例1－5。
需要说明的是，在实施例1－1～1－5和比较例1中，下部颗粒层均为67Co－23Pt－10SiO2(mol％)，此外盖层均为60Co－10Cr－15Pt－5B(mol％)。
此外，在实施例1－1中，上部颗粒层为62Co－21Pt－17ZnO(mol％)(ZnO＝30vol.％)，在比较例1中，上部颗粒层为67Co－22Pt－10SiO2(mol％)(SiO2＝30vol.％)。就上部颗粒层而言，在实施例1－2中为70Co－23Pt－7WO3(mol％)(WO3＝30vol.％)，在实施例1－3中为61Co－20Pt－19MnO(mol％)(MnO＝30vol.％)，在实施例1－4中为68Co－23Pt－10Fe2O3(mol％)(Fe2O3＝30vol.％)，在实施例1－5中为62Co－21Pt－18MoO3(mol％)(MoO3＝30vol.％)。
需要说明的是，粗糙度(Ra)通过SII制的原子力显微镜(AFM)来测定，反转开始磁场(－Hn)通过玉川制作所制的振动试样磁力计(VSM：Vibrating Sample Magnetometer)来测定。
根据图3所示可知：与设为SiO2的比较例1相比，对于实施例1－1～1－5，即使盖层的膜厚(tc)薄也观察到Ra的充分降低，由此，上层的以Co为主的盖层与Zn氧化物的润湿性良好。此外，根据图4可知：在实施例1－1～1－5中，与设为SiO2的比较例1相比，在盖层更薄的范围内，d(－Hn)/dtc为正，由此会得到盖层的SFD效果。
(试验例2)
作为参考例，分别使用作为不包含Zn的溅射靶的67Co－22Pt－10SiO2(mol％)(SiO2＝30vol.％)、作为包含Zn的溅射靶的62Co－21Pt－17ZnO(mol％)(ZnO＝30vol.％)，按照与试验例1同样的方式，制作形成Ru膜之后形成了13nm单一的颗粒层的试样，测定出磁各向异性Ku。
需要说明的是，磁各向异性(Ku)通过玉川制作所制的磁扭矩计(TRQ)来测定。
在将颗粒层的氧化物设为SiO2的情况下，Ku值为6.16×106erg/cc，相对于此，在将颗粒层的氧化物设为ZnO的情况下，Ku值为5.04×106erg/cc。由此可知：当使用包含Zn的溅射靶时，Ku变低。因此，对于下部颗粒层大多使用Ku变高的组成的溅射靶，因此也可以说希望在下部颗粒层中存在不含有Zn的层。
(试验例3)
作为实施例3－1～3－22，使用Co－Pt－ZnO、Co－Pt－SiO2－ZnO、Co－Pt－B2O3－ZnO、Co－Pt－TiO2－ZnO的溅射靶制造出使Zn的含量变化的多个试制品。将各溅射靶的组成示于表1作为参考。
[表1]
使用各试制品，通过与试验例1同样的方法成膜磁性膜，测定出相对于盖层的膜厚的粗糙度(Ra)和反转开始磁场(－Hn)。需要说明的是，上述的试制品用于磁性膜的上部颗粒层的成膜。将Zn含量与盖层的Ra小于
的盖层的膜厚的关系示于图5，将Zn的含量与－Hn为正的盖层的膜厚的关系示于图6。
根据图5可知：特别是对于上部颗粒层的Zn为3at％以上的实施例3－5～3－8、实施例3－12～3－15以及实施例3－19～3－22，即使盖层薄也观察到Ra的充分降低，由此，上层的以Co为主的盖层与Zn氧化物的润湿性进一步变良好。此外，根据图6可知：特别是对于上部颗粒层的Zn为3at％以上的实施例3－5～3－8、实施例3－12～3－15以及实施例3－19～3－22，d(－Hn)/dtc为正的盖层的膜厚变得相当薄，由此通过添加Zn，利用薄的盖层会进一步改善SFD。
附图标记说明
1：记录层；2：颗粒层；2a：边界部分；2b：剩余部分；3：盖层；4a：金属相；4b：氧化物相；tg：颗粒层整体的厚度；tb：边界部分的厚度；tc：盖层的厚度。
Claims (11)
1.一种垂直磁记录介质，其具有颗粒层和盖层作为构成记录层的至少一部分的层，所述颗粒层包含金属氧化物作为非磁性体且磁性体分散于所述非磁性体，所述盖层形成于所述颗粒层上且不包含金属氧化物，所述盖层的正下方的颗粒层的与盖层的边界部分的氧化物相含有选自由Zn、W、Mn、Fe以及Mo构成的组中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的垂直磁记录介质，其中，
所述颗粒层的所述边界部分的氧化物相含有Zn。
3.根据权利要求1或2所述的垂直磁记录介质，其中，
所述颗粒层的所述边界部分的氧化物相还含有B和Si中的至少一种。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的垂直磁记录介质，其中，
所述颗粒层的所述边界部分的氧化物相还含有Ti。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的垂直磁记录介质，其中，
所述颗粒层的除所述边界部分以外的剩余部分具有不含有Zn的层。
6.根据权利要求5所述的垂直磁记录介质，其中，
所述颗粒层的所述剩余部分包含选自由Si、B以及Ti构成的组中的至少一种元素的氧化物作为氧化物相，所述剩余部分中的氧化物相的氧化物的合计含量为20vol.％～50vol.％。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的垂直磁记录介质，其中，
所述颗粒层的所述边界部分的氧化物相含有Zn，该氧化物相的Zn的含量为3at％以上。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的垂直磁记录介质，其中，
在记录层的层叠方向上，所述边界部分的厚度占颗粒层整体的厚度的比例为3％～50％。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的垂直磁记录介质，其中，
包含所述边界部分的颗粒层整体含有选自由Co、Pt、Ru以及Cr构成的组中的至少一种金属作为金属相。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的垂直磁记录介质，其中，
所述盖层含有选自由Co、Cr、Pt以及B构成的组中的至少一种金属。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的垂直磁记录介质，其中，
在记录层的层叠方向上，所述盖层的厚度为1nm～3nm。
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