CN113257286A - 磁记录介质及其制造方法以及磁存储装置 - Google Patents

磁记录介质及其制造方法以及磁存储装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供磁记录介质、磁记录介质的制造方法及磁存储装置。所述磁记录介质依次具有基板、底层、及磁性层，其中，所述底层具有包含由通式MgO(1‑X)表示的化合物的第1底层，该通式中，X位于0.07～0.25的范围内，所述磁性层具有包含具有L10结构的合金的第1磁性层，具有所述L10结构的合金包含从由Al、Si、Ga、及Ge组成的群中选出的1种以上的元素，所述第1底层与所述第1磁性层相接。

Description

磁记录介质及其制造方法以及磁存储装置
技术领域
本发明涉及磁记录介质、磁记录介质的制造方法及磁存储装置。
背景技术
通过向磁记录介质照射近场光等以进行表面局部加热，由此使磁记录介质的矫顽力降低，进而对磁信息进行记录的热辅助记录方式，作为一种可实现1Tbit/inch2等级的的面记录密度的下一代记录方式，受到了广泛的关注。如果使用热辅助记录方式，则藉由磁头的记录磁场，可容易地将磁信息记录至室温下的矫顽力为数十kOe的磁记录介质。为此，可将晶体磁各向异性常数(Ku)高达106J/m3左右的材料(高Ku材料)应用于磁性层。据此，不仅可维持热稳定性，而且还可将构成磁性层的磁性颗粒的粒径微细化至6nm以下。
作为高Ku材料，熟知有FePt合金(Ku～7×106J/m3)、CoPt合金(Ku～5×106J/m3)等的具有L10结构的合金。
为了提高热辅助磁记录介质的面记录密度，需要通过改善磁性层的晶体配向性(晶体取向)、对构成磁性层的磁性颗粒进行微细化、以及降低磁性颗粒间的交换耦合(exchange coupling)，由此来提高热辅助磁记录介质的电磁转换特性。
例如，在作为磁性层使用FePt合金膜的情况下，为了改善磁性层的晶体配向性，FePt合金膜需要进行(001)取向。为此，作为底层最好使用进行了(100)取向的MgO层。这里，就MgO的(100)面而言，其与具有L10结构的FePt合金的(001)面的晶格一致性(晶格匹配)较高，所以通过在MgO层上进行FePt合金膜的成膜，可使FePt合金膜成为(001)取向。
专利文献1中公开了一种依次包含基板、底层及进行了(001)取向并具有L10结构的磁性层的磁记录介质。这里，磁性层从基板侧开始包含第1磁性层和第2磁性层。此外，第1磁性层为粒状结构，其磁性颗粒的晶界部分处包含C，第2磁性层也为粒状结构，其磁性颗粒的晶界部分处包含氧化物或氮化物。另外，第2磁性层还包含从由Mg、Ni、Zn、Ge、Pd、Sn、Ag、Re、Au及Pb组成的群中选出的1种以上的元素。
[引证文件]
[专利文件]
[专利文件1]：(日本)特开2017-224371号公报
发明内容
[要解决的技术问题]
为了提高磁记录介质的面记录密度，一直在要求改善磁记录介质的电磁转换特性。为此，需要通过改善磁性层的规则性(regularity)来提高磁性层的取向性。
因此，为了提高具有L10结构的合金的(001)取向性，可考虑向磁性层添加从由Mg、Ni、Zn、Ge、Pd、Sn、Ag、Re、Au及Pb组成的群中选出的1种以上的元素。
然而，如果将这样的磁性层在MgO层上进行成膜，则MgO中的氧会与从由Mg、Ni、Zn、Ge、Pd、Sn、Ag、Re、Au及Pb组成的群中选出的1种以上的元素进行相互扩散，由此生成上述元素的氧化物，这样就会导致磁性层的(001)取向性下降。
本发明的一个形态的目的在于，提供一种可提高磁性层的(001)取向性的磁记录介质。
[技术方案]
(1)一种磁记录介质，依次具有基板、底层及磁性层，所述底层具有包含由通式
MgO(1-X)
(式中，X位于0.07～0.25的范围内)
表示的化合物的第1底层，所述磁性层具有包含具有L10结构的合金的第1磁性层，具有所述L10结构的合金包含从由Al、Si、Ga及Ge组成的群中选出的1种以上的元素，所述第1底层与所述第1磁性层相接。
(2)如上述(1)所述的磁记录介质，其中，具有所述L10结构的合金还包含Fe或Co、以及Pt。
(3)一种制造如上述(1)或(2)所述的磁记录介质的制造方法，包括：使用溅射靶和溅射气体对所述第1底层进行成膜的步骤，其中，所述溅射靶包含MgO，所述溅射气体为惰性气体中添加有位于1体积％～20体积％的范围内的氢的溅射气体。
(4)一种制造如上述(1)或(2)所述的制造磁记录介质的制造方法，包含：使用包含MgO的溅射靶在1Pa以上的溅射气体气压下进行0.5秒以下的期间的放电后，在0.5Pa以下的溅射气体气压下进行放电，以对所述第1底层进行成膜的步骤。
(5)一种磁存储装置，具有如(1)或(2)所述的磁记录介质。
[有益效果]
根据本发明的一个形态，能够提供一种可改善磁性层的(001)取向性的磁记录介质。
附图说明
[图1]本实施方式的磁记录介质的层结构的一例的剖面示意图。
[图2]本实施方式的磁存储装置的一例的斜视示意图。
[图3]图2的磁头的一例的模式图。
附图标记说明：
1 基板
2 底层
21 第1底层
22 第2底层
3 磁性层
31 第1磁性层
32 第2磁性层
100 磁记录介质
具体实施方式
以下结合附图对用于实施本发明的方式进行说明。需要说明的是，就以下的说明中使用的附图而言，为了容易理解其中的特征，存在对作为特征的部分进行放大表示的情况，另外各构成要素的尺寸比例等也不一定都相同。
[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例。
磁记录介质100依次具有基板1、底层2及包含具有L10结构的合金的磁性层3。
这里，底层2的第2底层22和第1底层21依次进行了层叠，磁性层3的第1磁性层31和第2磁性层32也依次进行了层叠。
需要说明的是，对底层2和磁性层3的层叠数量并无特别限定，分别可为3层以上。
第1底层21是底层2的最上层(离基板1最远的层，并包含由通式
MgO(1-X)…(A)
(式中，X位于0.07～0.25的范围内)
表示的化合物。
第1磁性层31是磁性层3的最下层(离基板1最近的层)である，并包含具有L10结构的合金。这里，具有L10结构的合金包括从由Al、Si、Ga及Ge组成的群中选出的1种以上的元素。
第1底层21与第1磁性层31相接，所以可降低第1底层21中的氧和第1磁性层31中的从由Al、Si、Ga及Ge组成的群中选出的1种以上的元素之间的相互扩散，由此可提高磁性层3的(001)取向性。其理由为，相对于MgO的化学计量(化学定量组成(stoichiometriccomposition))，第1底层21处于氧不足(oxygen-deficient)的状态，所以可抑制氧被供给至第1磁性层31，进而可降低第1磁性层31中所含的构成具有L10结构的合金的上述元素的氧化。
由通式(A)表示的化合物中，X位于0.07～0.25的范围内，优选位于0.10～0.20的范围内。如果X小与0.07，则第1磁性层31中所含的、构成具有L10结构的合金的、从由Al、Si、Ga及Ge组成的群中选出的1种以上的元素会发生部分氧化，导致生成上述元素的氧化物，由于上述元素的氧化物会移动至晶界部分，所以磁性层3的(001)取向性下降。另一方面，如果X大于0.25，则第1底层21中所含的由通式(A)表示的化合物的晶格常数变小，会妨碍第1磁性层31中所含的具有L10结构的合金的c轴择优取向(preferred orientation)，导致磁性层3的(001)取向性降低。
第1底层21可通过溅射法进行成膜。
当对第1底层21进行成膜时，优选使用包含MgO的溅射靶和惰性气体中添加有位于1体积％～20体积％的范围内的氢的溅射气体，对第1底层21进行成膜。据此，可对MgO进行还原，由此可对包含氧不足的氧化镁、即、由通式(A)表示的化合物的膜进行成膜。
当对第1底层21进行成膜时，使用包含MgO的溅射靶，在1Pa以上的溅射气体气压下进行0.5秒以下的期间的放电后，在0.5Pa以下的溅射气体气压下进行放电，此为优选。
MgO具有绝缘性，所以当对第1底层21进行成膜时，可使用RF溅射法，通过在1Pa以上的溅射气体气压下进行0.5秒以下的期间的放电，可在0.5Pa以下的溅射气体气压下进行稳定的放电，由此可进行结晶性较高且包含氧不足的氧化镁的膜的成膜。
此外，藉由在0.5Pa以下的溅射气体气压下进行放电，可稳定地进行包含氧不足的氧化镁的膜的成膜。可稳定地进行包含氧不足的氧化镁的膜的成膜的理由如下。随着放电的进行，从Mg分离出的氧原子与氧原子再结合(recombine)，会生成氧分子，而氧分子的一部分通常会吸附在腔室壁上。这里，如果溅射气体气压为0.5Pa以下，则从腔室壁释放出的氧分子较少，所以可使氧化镁处于氧不足的状态。
构成第1磁性层31的具有L10结构的合金优选还包含Fe或Co、以及Pt。
具有L10结构的合金中的从由Al、Si、Ga及Ge组成的群中选出的1种以上的元素的含有量优选位于2mol％～20mol％的范围内，较佳位于2.5mol％～10mol％的范围内。如果具有L10结构的合金中的上述元素的含有量为2mol％以上，则磁性层3的(001)取向性会得到提高，如果为20mol％以下，则构成第1磁性层31的磁性颗粒的磁化会获得改善，据此磁记录介质100的磁记录信号强度会得到提高。
第1磁性层31还包含晶界偏析材料，并可具有粒状结构。藉此，第1磁性层31容易进行(001)取向，进而可提高与进行了(100)取向的第1底层21之间的晶格匹配。
作为第1磁性层31中所含的晶界偏析材料，例如可列举出VN、BN、SiN、TiN等的氮化物、C、VC等的碳化物、BN等的硼化物等，也可同时使用其中的两种以上。
作为构成第2底层22的材料，只要可使第1磁性层31进行(001)取向，对其并无特别限定，例如可列举出进行了(100)取向的W、Cr、具有BCC结构的Cr合金、具有B2结构的合金等。
作为具有BCC结构的Cr合金，例如可列举出CrMn合金、CrMo合金、CrW合金、CrV合金、CrTi合金、CrRu合金等。
作为具有B2结构的合金，例如可列举出RuAl合金、NiAl合金等。
需要说明的是，在底层2的层叠数量为3层以上的情况下，第1底层21之外的底层与第2底层22相同。
第2磁性层32优选包含具有L10结构的合金。据此，可提高磁性层3的(001)取向性。即，作为第2磁性层32，可实施沿第1磁性层31的取向进行了外延生长(epitaxial growth)的磁性层的成膜。
第2磁性层32中所含的具有L10结构的合金可包含或者也可不包含从由Al、Si、Ga及Ge组成的群中选出的1种以上的元素。
构成第2磁性层32的具有L10结构的合金优选包含Fe或Co、以及Pt。
第2磁性层32还包含晶界偏析材料，并可具有粒状结构。
第2磁性层32中所含的晶界偏析材料可列举出VN、BN、SiN、TiN等的氮化物、C、VC等的碳化物、BN等的硼化物、SiO2、TiO2、Cr2O3、Al2O3、Ta2O5、ZrO2、Y2O3、CeO2、MnO、TiO、ZnO等的氧化物等，也可同时使用其中的两种以上。
需要说明的是，在磁性层3的层叠数量为3层以上的情况下，第1磁性层31之外的磁性层与第2磁性层32相同。
磁记录介质100优选在磁性层3上进行保护层的成膜。
作为保护层的成膜方法，对其并无特别限定，例如可列举出藉由高频等离子体使由碳化氢组成的原料气体分解从而进行成膜的RF-CVD(Radio Frequency-Chemical VaporDeposition)法、藉由从灯丝(filament)释放出的电子使原料气体离子化(ionization)从而进行成膜的IBD(Ion Beam Deposition)法、不使用原料气体而是使用固体碳靶来进行成膜的FCVA(Filtered Cathodic Vacuum Arc)法等。
保护层的厚度优选为1nm～6nm。如果保护层的厚度为1nm以上，则磁头的浮上(浮起)特性良好，如果为6nm以下，则磁间距(magnetic spacing)会变小，由此可提高磁记录介质100的SNR(信噪比)。
磁记录介质100还可在保护层上形成润滑剂层。
作为构成润滑剂层的材料，例如可列举出全氟聚醚(perfluoropolyether)等的氟树脂等。
[磁存储装置]
就本实施方式的磁存储装置而言，只要其具有本实施方式的磁记录介质，对其并无特别限定。
本实施方式的磁存储装置例如具有用于使本实施方式的磁记录介质进行旋转的磁记录介质驱动部、前端设置有近场光生成元件的磁头、用于使磁头进行移动的磁头驱动部、及记录再现(reproducing)信号处理系统。
此外，磁头例如具有用于对本实施方式的磁记录介质进行加热的激光生成部和用于将从激光生成部生成的激光传送至近场光生成元件的波导路。
图2示出了本实施方式的磁存储装置的一例。
图2的磁存储装置具有磁记录介质100、用于使磁记录介质100进行旋转的磁记录介质驱动部101、磁头102、用于使磁头进行移动的磁头驱动部103、及记录再现信号处理系统104。
图3示出了磁头102的一例。
磁头102具有记录头208和再现头211。
记录头208具有主磁极201、辅助磁极202、用于生成磁场的线圈203、作为激光生成部的激光二极管(LD)204、及用于将从LD 204生成的激光205传送至近场光生成元件206的波导路207。
再现头211具有被屏蔽部(shield)209夹着的再现元件210。
[实施例]
以下对本发明的实施例进行说明。需要说明的是，本发明并不限定于下述实施例，在不改变其主旨的范围内还可对其进行各种各样的变更。
(实施例1-1)
在耐热玻璃基板上依次进行了厚度为50nm的50原子％Cr-50原子％Ti合金膜(第3底层)和厚度为25nm的75原子％Co-20原子％Ta-5原子％B合金膜(软磁性底层)的成膜。接下来，将基板加热至250℃后，形成了厚度为10nm的Cr膜(第2底层)。此时，第3底层、软磁性底层及第2底层的成膜使用了DC磁控溅射装置。
接着，使用RF溅射装置进行了第1底层的成膜。具体而言，使溅射气体气压为3Pa并进行了0.3秒的期间的放电，然后，使溅射气体气压为0.1Pa并进行了12秒的期间的放电，由此形成了厚度为2nm的MgO(1-x)膜。此时，作为溅射靶，使用了MgO，作为溅射气体，使用了氩气。
之后，将基板加热至520℃，接着，依次进行了厚度为3nm的60mol％(47.5at％Fe-47.5at％Pt-5at％Ge)-40mol％C膜(第1磁性层)和厚度为5nm的82mol％(52at％Fe-48at％Pt)-18mol％SiO2膜(第2磁性层)的成膜。此时，第1磁性层和第2磁性层的成膜使用了DC磁控溅射装置。
接下来，使用离子束法形成了厚度为3nm的碳膜(保护层)后，采用涂敷法形成了全氟聚醚膜(润滑剂层)，由此获得了磁记录介质。
(实施例1-2～3-3)
除改变了第1底层和第1磁性层的成膜条件之外(参见表1)，与实施例1-1同样地制作了磁记录介质。
需要说明的是，表1中记载的实施例1-1～3-3中的溅射气体气压是指，在3Pa下进行0.3秒的期间的放电后，进行12秒的期间的放电时的溅射气体气压。
(实施例4-1)
除使用RF溅射装置如下所述对第1底层进行了成膜之外，与实施例1-1同样地制作了磁记录介质。
具体而言，使溅射气体气压为3Pa并进行12秒的期间的放电，由此形成了厚度为2nm的MgO(1-x)膜。此时，作为溅射靶，使用了MgO，作为溅射气体，使用了包含1体积％的氢的氩气。
(实施例4-2～7-4和比较例1-1～5-2)
除改变了第1底层和第1磁性层的成膜条件之外(参见表1)，与实施例4-1同样地制作了磁记录介质。
(磁性层的(001)取向性)
使用X射线衍射装置(Philips制)，对形成了第2磁性层之后的基板的X射线衍射光谱进行了测量，并求出了FePt合金的(200)峰的半宽(half width)。
需要说明的是，就磁性层的(001)取向性而言，使用磁性层中所含的具有L10结构的FePt合金的(200)峰的半宽对其进行了评价。这里，FePt合金的(001)峰在出现角(appearance angle)2θ处不够大。为此，即使当测量摇摆曲线(rocking curve)时将低角度侧扩展至测量极限，FePt合金的(001)峰的强度相对于峰不存在的情况也不稳定，难以对半宽进行分析。这样的测量上的理由导致难以使用FePt合金的(001)峰的半宽对磁性层的(001)取向性进行评价。另一方面，就FePt合金的(200)峰而言，当FePt合金进行(001)取向时会出现，并且出现角2θ处也足够大，所以适于对磁性层的(001)取向性进行评价。
表1示出了磁记录介质的磁性层的(001)取向性的评价结果。
[表1]
Figure BDA0002911173520000101
从表1可知，就实施例1-1～7-4的磁记录介质而言，FePt合金的(200)峰的半宽较小，磁性层的(001)取向性较高。
然而，比较例1-1～4-2的磁记录介质中，第1底层的x为0～0.05，所以FePt合金的(200)峰的半宽较大，磁性层的(001)取向性较低。
此外，就比较例5-1、5-2的磁记录介质而言，第1底层的x为0～0.05，并且第1磁性层不含Al、Si、Ga或Ge，所以FePt合金的(200)峰的半宽较大，磁性层的(001)取向性较低。
以上尽管根据各实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式。在本发明的技术范围内，还可对上述实施方式进行各种各样的变更和变形。

Claims (5)

1.一种磁记录介质，依次具有基板、底层、及磁性层，其中，
所述底层具有包含由通式MgO(1-X)表示的化合物的第1底层，该通式中，X位于0.07～0.25的范围内，
所述磁性层具有包含具有L10结构的合金的第1磁性层，
具有所述L10结构的合金包含从由Al、Si、Ga、及Ge组成的群中选出的1种以上的元素，
所述第1底层与所述第1磁性层相接。
2.如权利要求1所述的磁记录介质，其中，
具有所述L10结构的合金还包含Fe或Co、以及Pt。
3.一种制造如权利要求1或2所述的磁记录介质的制造方法，包括：
成膜步骤，使用溅射靶和溅射气体对所述第1底层进行成膜，其中，所述溅射靶包含MgO，所述溅射气体为惰性气体中添加有位于1体积％～20体积％的范围内的氢的溅射气体。
4.一种制造如权利要求1或2所述的磁记录介质的制造方法，包含：
成膜步骤，使用包含MgO的溅射靶，在1Pa以上的溅射气体气压下进行0.5秒以下的期间的放电后，在0.5Pa以下的溅射气体气压下进行放电，以对所述第1底层进行成膜。
5.一种磁存储装置，具有如权利要求1或2所述的磁记录介质。
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