CN113053422B - 磁记录介质以及磁存储装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种磁记录介质，其在形成磁记录层时，即使将基板加热至高温，也能够提高SNR以及OW特性，磁记录介质(100)在基板(1)之上依次具有软磁性基底层(2)、非晶阻挡层(3)以及磁记录层(5)，软磁性基底层包括Fe、B、Si以及从由Nb、Zr、Mo和Ta构成的组中选择的一种以上的元素，B的含量在12mol％～16mol％的范围内，Si的含量在5mol％～15mol％的范围内，非晶阻挡层包括Si、W以及从由Nb、Zr、Mo和Ta构成的组中选择的一种以上的元素，Si的含量在10mol％～30mol％的范围内，W的含量在20mol％～60mol％的范围内，磁记录层包括具有L10结构的合金。

Description

磁记录介质以及磁存储装置
技术领域
本发明涉及磁记录介质以及磁存储装置。
背景技术
近年来，对硬盘驱动器等的磁存储装置的大容量化的需求日益增大。作为满足磁存储装置的大容量化需求的手段,公知有热辅助记录方式、高频辅助记录方式。
热辅助记录方式是通过安装有激光光源的磁头加热磁记录介质来记录信息的方式。另一方面,高频辅助记录方式是施加自安装有STO(自旋转矩振荡器)的磁头产生的高频磁场来记录信息的方式。
在热辅助记录方式和高频辅助记录方式中，可以通过热或高频磁场大幅地降低反转磁场，因此，可以将具有高结晶磁各向异性常数Ku的材料(以下称为"高Ku材料")用于构成磁记录介质的磁记录层。因此，可以在维持热稳定性的状态下，将构成磁记录层的磁性粒子微细化，可以达到1Tbit/inch2级的面密度。
作为高Ku材料,公知有具有L10结构的FePt合金、具有L10结构的CoPt合金、以及具有L11结构的CoPt合金等的有序合金。
在专利文献1中，作为用于成膜热辅助磁记录介质的软磁性层的溅射靶，公开了一种原子比的组成式由Fe100-a-b-c-Cua-Sib-Mc(0.1≦a≦5.0，10.0≦b≦20.0，10.0≦c≦25.0，M为从Nb和B中选择的一种以上的元素)表示，余量由不可避免的杂质构成，抗弯强度为500MPa以上的靶。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1：日本特开2018-188726号公报
发明内容
(本发明要解决的问题)
为了提高磁记录介质的SNR和OW(重写)特性，可以考虑使软磁性层为非晶或微晶结构，减小软磁性层的矫顽力。
这里,使用具有L10结构的合金作为磁记录层的情况下,为了提高合金的有序度,在形成磁记录层的时候,将基板加热至500℃以上的高温。
但是,形成于基板之上的软磁性层被加热到高温时,软磁性层不能维持非晶或微结晶结构,结晶粒粗大化,软磁性层的矫顽力变大,其结果,存在磁记录介质的SNR和OW特性下降的问题。
本发明的目的在于，提供一种在形成磁记录层时,即使将基板加热到高温,也能够提高SNR和OW特性的磁记录介质。
(用于解决问题的手段)
(1)一种磁记录介质,其在基板上依次具有软磁性基底层、非晶阻挡层、以及磁记录层，上述软磁性基底层包括Fe、B、Si、以及从由Nb、Zr、Mo和Ta构成的组中选择的一种以上的元素，B的含量在12mol％～16mol％的范围内，Si的含量在5mol％～15mol％的范围内，上述非晶阻挡层包括Si、W、以及从由Nb、Zr、Mo和Ta构成的组中选择的一种以上的元素，Si的含量在10mol％～30mol％的范围内，W的含量在20mol％～60mol％的范围内，上述磁记录层包括具有L10结构的合金。
(2)上述非晶阻挡层的厚度为5nm～30nm的范围内的(1)中记载的磁记录介质。
(3)上述非晶阻挡层包括TaWSi合金的(1)或(2)中记载的磁记录介质。
(4)具有(1)～(3)中任一项记载的磁记录介质的磁存储装置。
(发明的效果)
根据本发明,提供一种在形成磁记录层时即使将基板加热至高温也能够提高SNR和OW特性的磁记录介质。
附图说明
图1是表示本实施方式的磁记录介质的层结构的一个例子的剖视图。
图2是表示本实施方式的磁存储装置的一个例子的立体图。
图3是表示图2的磁头的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。另外，为了容易理解特征，在以下的说明中使用的附图中为了方便有时将成为特征的部分放大表示，各构成要素的尺寸比率等不一定相同。
[磁记录介质]
图1表示本实施方式的磁记录介质的层结构的一个例子。
磁记录介质100依次具有基板1、软磁性基底层2、非晶阻挡层3、中间层4以及磁记录层5。
基板1例如可以使用玻璃基板，考虑到在形成磁记录层5的时候进行加热，优选使用耐热玻璃基板。
软磁性基底层2包括Fe、B、Si、以及从由Nb、Zr、Mo和Ta构成的组中选择的一种以上的元素。
软磁性基底层2中的B的含量在12mol％～16mol％的范围内，优选在13.5mol％～15.5mol％的范围内。软磁性基底层2中的B的含量小于12mol％的情况下，或者、大于16mol％的情况下，在形成磁记录层5时，将基板1加热至高温后，磁记录介质100的SNR以及OW特性降低。
软磁性基底层2中的Si的含量在5mol％～15mol％的范围内，优选在5mol％～10mol％的范围内。软磁性基底层2中的Si的含量小于5mol％的情况下，或者，大于15mol％的情况下，在形成磁记录层5时，将基板1加热至高温后，磁记录介质100的SNR以及OW特性降低。
由于软磁性基底层2包括作为软磁性材料的Fe，因此将软磁性基底层2设定为非晶或者微结晶结构的情况下，磁记录介质100的SNR以及OW特性提高。
这里，优选微结晶结构中的微结晶的粒径为100nm以下。
由于软磁性基底层2包括规定量的B、Si以及从由Nb、Zr、Mo和Ta构成的组中选择的一种以上的元素，因此在形成磁记录层5时，即使将基板1加热至高温，软磁性基底层2也能够维持非晶或者微结晶结构，能够抑制结晶粒的粗大化，其结果，软磁性层2的矫顽力变小。此时，构成软磁性基底层2的结晶粒粗大化时，软磁性基底层2的表面平滑性降低，从而构成磁记录层5的具有L10结构的合金的(001)取向性降低，其结果，磁记录介质100的SNR和OW特性降低。
优选软磁性基底层2中的从由Nb、Zr、Mo和Ta构成的组中选择的一种以上的元素的含量在3mol％～12mol％的范围内，更优选在5mol％～9mol％的范围内。软磁性基底层2中的从由Nb、Zr、Mo和Ta构成的组中选择的一种以上的元素的含量为3mol％以上12mol％以下时，在形成磁记录层5时，在将基板1加热至高温的情况下的磁记录介质100的SNR以及OW特性提高。
优选软磁性基底层2不包括Sc、Ti、V、Cr、Mn、Ni、Cu或者Zn。由此，在形成磁记录层5时，将基板1加热至高温的情况下的磁记录介质100的SNR以及OW特性提高。
非晶阻挡层3包括Si、W、以及从由Nb、Zr、Mo和Ta构成的组中选择的一种以上的元素。
非晶阻挡层3中的Si的含量在10mol％～30mol％的范围内，优选在15mol％～25mol％的范围内。非晶阻挡层3中的Si的含量小于10mol％的情况下，或者，大于30mol％的情况下，在形成磁记录层5时，将基板1加热至高温后，磁记录介质100的SNR以及OW特性降低。
非晶阻挡层3中的W的含量在20mol％～60mol％的范围内，优选在30mol％～50mol％的范围内。非晶阻挡层3中的W的含量小于20mol％的情况下，或者大于60mol％的情况下，在形成磁记录层5时，将基板1加热至高温后，磁记录介质100的SNR以及OW特性降低。
由于非晶阻挡层3包括规定量的Si，因此在形成磁记录层5时，即使将基板1加热至高温，也能够抑制在与软磁性基底层2的界面付近的Si的偏析。即，由于软磁性基底层2和非晶阻挡层3的组成变得均匀，磁记录层5的表面平滑性提高，因此构成磁记录层5的具有L10结构的合金的(001)取向性提高，其结果，磁记录介质100的SNR和OW特性提高。此时，Si在非晶阻挡层3和软磁性基底层2的界面付近偏析的话，构成软磁性基底层2的结晶粒会粗大化。
由于非晶阻挡层3包括规定量的W以及从由Nb、Zr、Mo和Ta构成的组中选择的一种以上的元素，因此在形成磁记录层5时，即使将基板1加热至高温，也能够抑制非晶阻挡层3的结晶化。此时，非晶阻挡层3结晶化的话，非晶阻挡层3的表面平滑性降低，构成磁记录层5的具有L10结构的合金的(001)取向性降低，其结果，磁记录介质100的SNR和OW特性降低。
另外，由于W以及从由Nb、Zr、Mo和Ta构成的组中选择的一种以上的元素的融点高，因此能够抑制非晶阻挡层3的再结晶化。
优选非晶阻挡层3中的从由Nb、Zr、Mo以及Ta构成的组中选择的一种以上的元素的含量在35mol％～65mol％的范围内，更优选在35mol％～55mol％的范围内。非晶阻挡层3中的从由Nb、Zr、Mo以及Ta构成的组中选择的一种以上的元素的含量为35mol％以上65mol％以下的话，在形成磁记录层5时，将基板1加热至高温的情况下的磁记录介质100的SNR和OW特性提高。
从抑制与软磁性基底层2的界面付近的Si的偏析的观点出发，优选使非晶阻挡层3与软磁性基底层2相接地形成。
优选非晶阻挡层3的厚度在5nm～30nm的范围内，更优选在10nm～20nm的范围内。非晶阻挡层3的厚度为5nm以上的话，在形成磁记录层5时，将基板1加热至高温的情况下的磁记录介质100的SNR和OW特性提高，非晶阻挡层3的厚度为30nm以下的话，在软磁性基底层2和磁记录层5之间的磁间隔损耗变小，磁记录介质100的OW特性提高。
优选非晶阻挡层3包括TaWSi合金。由此，能够抑制软磁性基底层2和非晶阻挡层3的再结晶化，软磁性基底层2和非晶阻挡层3能够维持非晶或者微结晶结构。
对于TaWSi合金，优选W的含量为Si的含量以上，并且Ta的含量为W的含量以上。
作为构成中间层4的材料，只要能够使构成磁记录层5的L10结构的合金外延生长即可，不特别限定，能够举出例如Cr、具有BCC结构的Cr合金等。
优选具有BCC结构的Cr合金包括从由Mn、V、Ti、Mo、W、Nb以及Ru构成的组中选择的一种以上的元素。
作为具有BCC结构的Cr合金，能够举出例如CrTi合金、CrV合金、CrMn合金、CrMo合金、CrW合金、CrRu合金等。
对于具有BCC结构的Cr合金，在构成元素之中，优选Cr的含量(mol％)最大，即，优选以Cr作为主成分。
另外，作为中间层4，也可以由多层构成。
作为上述之外的构成中间层4的材料，能够举出具有B2结构的NiAl合金或者RuAl合金、MgO等。
作为中间层4，例如也可以形成散热层、热阻挡层等。
散热层包括例如Cu、Ag、Au或者Al。
热阻挡层在通过安装有激光光源的磁头加热磁记录介质100来记录信息时，能够抑制自磁记录层5向基板1的方向的热扩散，从而能够提高磁记录层5的温度。
并且，通过形成热阻挡层，能够提高构成磁记录层5的具有L10结构的合金的(001)取向性。
作为构成热阻挡层的材料，只要是热导率较低，晶格常数与具有L10结构的合金的(001)面接近的材料，则没有特别限定。能够举出例如具有NaCl结构的TiN、TaN、TiC、MgO、NiO等。
优选热阻挡层为(100)取向。由此，可以在软磁性基底层2和热阻挡层之间进一步形成別的中间层。
另外，中间层4根据需要可以省略。
磁记录层5包括具有L10结构的合金。
作为具有L10结构的合金，能够举出例如FePt合金、CoPt合金等。
对于磁记录层5，构成材料之中，优选具有L10结构的合金的含量(mol％)最大，即，优选以具有L10结构的合金作为主成分。
在磁记录层5中，优选具有L10结构的合金的结晶粒为磁孤立的。即，优选磁记录层5包括晶界相。由此，结晶粒间的交换结合被切断，磁记录介质100的SNR提高。
作为构成晶界相的材料，能够举出例如SiO2、TiO2、Cr2O3、Al2O3、Ta2O5、ZrO2、Y2O3、CeO2、MnO、TiO、ZnO、C、B、B2O3、BN等，也可以并用两种以上。
为了促进具有L10结构的合金的有序化，优选在形成磁记录层5时，对基板1进行加热。
优选对基板1进行加热的温度为500℃以上。
并且，具有L10结构的合金可以进一步包括Ag、Au、Cu、Ge、Pd等的元素。该情况下，能够将加热基板1的温度降至300～450℃左右。
磁记录介质100也可以在磁记录层5之上形成保护层。
作为构成保护层的材料，能够举出例如DLC(类金刚石碳)等。
作为保护层的形成方法，不特别限定,例如，可以举出用高频等离子体分解由烃构成的原料气体来形成保护层的RF-CVD法、用从灯丝放出的电子使原料气体离子化来形成保护层的IBD法、使用固体C靶来形成保护层的FCVA法等。
优选保护层的厚度为1nm～6nm。保护层的厚度为1nm以上时，磁头的浮起特性提高，保护层的厚度为6nm以下时，磁间隔变小，磁记录介质100的SNR提高。
磁记录介质100也可以在保护层之上涂布润滑剂。
作为润滑剂，能够举出例如全氟聚醚等的氟树脂等。
对于磁记录介质100，可以根据需要进一步形成有种晶层、粘接层等。
[磁存储装置]
以下，作为本实施方式的磁存储装置，对热辅助记录方式的磁存储装置进行说明，但本实施方式的磁存储装置不限于热辅助记录方式的磁存储装置,也可以为微波辅助记录方式的磁存储装置。
本实施方式的磁存储装置具有本实施方式的磁记录介质。
优选本实施方式的磁存储装置还具有：磁记录介质驱动部，其用于使磁记录介质旋转；以及磁头，其在顶端部具有近场光产生元件。并且，优选本实施方式的磁存储装置进一步具有：激光产生部，其用于对磁记录介质进行加热；波导，其用于将自激光产生部产生的激光引导至近场光产生元件；磁头驱动部，其用于使磁头移动；以及记录再现信号处理系统。
图2表示本实施方式的磁存储装置的一个例子。
图2的磁存储装置具有：磁记录介质100；磁记录介质驱动部101，其用于使磁记录介质100旋转；磁头102；磁头驱动部103，其用于使磁头102移动；以及记录再现信号处理系统104。
图3表示磁头102。
磁头102包括记录头208和再现头211。记录头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；以及用于将自LD204产生的激光205引导至近场光产生元件206的波导207。
再现头211具有夹在屏蔽件209之间的再现元件210。
并且，作为磁记录介质100，使用本实施方式的磁记录介质。
记录头208通过自近场光产生元件206产生的近场光来加热磁记录介质100，通过使磁记录介质100的磁记录层5的保磁力降低至记录头208的磁场以下，能够记录信息。
(实施例)
以下，对本发明的实施例进行说明，本发明不限于实施例。
[实施例1-1]
在2.5英寸耐热玻璃基板之上形成膜厚5nm的Ti-45at％Al膜(粘接层)后，形成膜厚60nm的71.1mol％Fe-14.5mol％B-5.8mol％Nb-8.6mol％Si膜(软磁性基底层)。接下来，形成膜厚10nm的40mol％Ta-40mol％W-20mol％Si膜(非晶阻挡层)。接下来，形成膜厚10nm的Cr-30at％Mo膜(第一中间层)、膜厚30nm的100at％W膜(第二中间层；散热层)、以及膜厚4nm的TiN膜(第三中间层；热阻挡层)。接下来，将基板加热至600℃后，形成膜厚8nm的(Fe-50％Pt)-30at％C-5mol％BN膜(磁记录层)。接下来，形成膜厚3nm的DLC膜(保护层)，获得磁记录介质。
[实施例1-2～1-8]
作为软磁性基底层，分别形成70.3mol％Fe-13.8mol％B-6.9mol％Nb-9.1mol％Si膜、72.0mol％Fe-15.9mol％B-4.6mol％Nb-7.5mol％Si膜、71.8mol％Fe-14.5mol％B-4.8mol％Nb-8.8mol％Si膜、70.9mol％Fe-12.4mol％B-6.2mol％Nb-10.5mol％Si膜、67mol％Fe-12.5mol％B-7.0mol％Nb-13.5mol％Si膜、71.7mol％Fe-12.9mol％B-5.1mol％Nb-10.3mol％Si膜、以及70.5mol％Fe-12.0mol％B-5.5mol％Nb-12.0mol％Si膜，除此之外，与实施例1-1相同，获得磁记录介质。
[比较例1-1～1-7]
作为软磁性基底层，分别形成75.5mol％Fe-8.0mol％B-2.0mol％Nb-14.5mol％Si膜、73.5mol％Fe-6.0mol％B-3.0mol％Nb-17.5mol％Si膜、73.5mol％Fe-9.0mol％B-3.0mol％Nb-14.5mol％Si膜、70.5mol％Fe-17.0mol％B-5.0mol％Nb-7.5mol％Si膜、72.5mol％Fe-17.0mol％B-3.0mol％Nb-7.5mol％Si膜、71.4mol％Fe-18.0mol％B-5.1mol％Nb-5.5mol％Si膜、以及70.7mol％Fe-18.2mol％B-6.1mol％Nb-5.1mol％Si膜，除此之外，与实施例1-1相同，获得磁记录介质。
接下来，对实施例1-1～1-8、比较例1-1～1-7的磁记录介质的软磁性层的矫顽力进行评价。
[软磁性层的矫顽力]
使用振动样品磁力计(VSN)，对磁记录介质的软磁性层的矫顽力进行测定。
接下来，在实施例1-1～1-8、比较例1-1～1-7的磁记录介质的表面涂布全氟聚醚(润滑剂)后，对记录再现特性进行评价。
[记录再现特性]
使用图3的磁头，对磁记录介质的SNR以及OR特性进行评价。具体而言，将线记录密度设为1600kFCI，调整激光二极管(LD)的功率以使磁道分布的半值宽度为55nm，评价磁记录介质的SNR以及OR特性。
表1中示出了磁记录介质的软磁性层的矫顽力、记录再现特性的评价结果。
(表1)
Figure BDA0002811564760000091
由表1可知，对于实施例1-1～1-8的磁记录介质，软磁性层的矫顽力为10～40Oe，SNR为10.5～12.0dB，OW特性为36～40dB。
与此相对，对于比较例1-1～1-7的磁记录介质，软磁性层的矫顽力为50～117Oe，SNR为7.0～9.4dB，OW特性为25～35dB。
由上可知，比较例1-1～1-7的软磁性基底层作为热辅助磁记录介质的软磁性基底层是不足的。
[实施例2-1～2-5]
作为非晶阻挡层，分别形成50mol％Ta-30mol％W-20mol％Si膜、35mol％Ta-35mol％W-30mol％Si膜、40mol％Ta-40mol％W-20mol％Si膜、50mol％Ta-30mol％W-20mol％Si膜、以及30mol％Ta-50mol％W-20mol％Si膜，除此之外，与实施例1-4相同，获得磁记录介质。
[比较例2-1]
除了不形成非晶阻挡层之外，与实施例1-4相同，获得磁记录介质。
[比较例2-2～2-6]
作为非晶阻挡层，分别形成95mol％Ta-5mol％B膜、80mol％Ta-20mol％Si膜、10mol％Ta-70mol％W-20mol％Si膜、30mol％Ta-30mol％W-40mol％Si膜、以及40mol％Ta-40mol％Mo-20mol％Si膜，除此之蛙，与实施例1-4相同，获得磁记录介质。
接下来，对实施例2-1～2-5、比较例2-1～2-6的磁记录介质的软磁性层的矫顽力、算术平均粗糙度Ra进行评价。
[算术平均粗糙度]
使用原子力显微镜(AFM)，对磁记录介质的算术平均粗糙度Ra进行測定。
接下来，在实施例2-1～2-5、比较例2-1～2-6的磁记录介质的表面涂布全氟聚醚(润滑剂)后，对记录再现特性进行评价。
表2中示出了磁记录介质的软磁性层的矫顽力、表面粗糙度Ra、以及记录再现特性的评价结果。
(表2)
Figure BDA0002811564760000111
由表2可知，对于实施例2-1～2-5的磁记录介质，软磁性层的矫顽力为40～43Oe，Ra为0.212～0.256nm，SNR为10.5～10.7dB，OW特性为36dB。
与此相对，对于比较例2-1～2-3的磁记录介质，软磁性层的矫顽力为52～72Oe，Ra为0.539～0.814nm。并且，由于磁头未稳定浮起，因此未能对比较例2-1～2-3的磁记录介质的记录再现特性进行评价。
并且，对于比较例2-4～2-6的磁记录介质，软磁性层的矫顽力为56～81Oe，Ra为0.303～0.350nm，SNR为7.5～9.0dB，OW特性为26～30dB。
由以上可知，比较例2-1～2-6的非晶阻挡层作为热辅助磁记录介质的非晶阻挡层是不足的。
附图标记说明
1 基板
2 软磁性基底层
3 非晶阻挡层
4 中间层
5 磁记录层
100 磁记录介质

Claims (4)

1.一种磁记录介质，其在基板之上依次具有软磁性基底层、非晶阻挡层、以及磁记录层,
上述软磁性基底层包括Fe、B、Si、以及从由Nb、Zr、Mo和Ta构成的组中选择的一种以上的元素，B的含量在12mol％～16mol％的范围内，Si的含量在5mol％～15mol％的范围内，
上述非晶阻挡层包括Si、W、以及从由Nb、Zr、Mo和Ta构成的组中选择的一种以上的元素，Si的含量在10mol％～30mol％的范围内，W的含量在20mol％～60mol％的范围内，
上述磁记录层包括具有L10结构的合金。
2.根据权利要求1所述的磁记录介质，其中，
上述非晶阻挡层的厚度在5nm～30nm的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的磁记录介质，其中，
上述非晶阻挡层包括TaWSi合金。
4.一种磁存储装置，其具有权利要求1至3中任一项所述的磁记录介质。
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