CN1164090A - 磁盘 - Google Patents

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Abstract

一种磁盘如果磁道密度增加而具有出色的偏离磁道特性和高矫顽磁力。该磁盘包括由凹凸图形在其上形成如伺服信号这样的数据的非磁性盘片和在非磁性盘片形成的金属磁性薄膜。该金属磁性薄膜的厚度为50nm或以下。在非磁性盘片和金属磁性薄膜之间形成一由第一和第二涂层组成的主涂层。第一涂层由C，Si和Ge中任何一种形成而第二涂层以Cr为主要成分组成。第一涂层的厚度为2至80nm，第二涂层的厚度为5至108nm。

Description

磁盘
本发明涉及一种磁盘，更具体地涉及一种可以利用磁阻(magneto-resistance)效应型磁头从其上读取数据的PERM(预压纹刚性磁体)盘。
作为经常用于计算机上的磁记录介质，其上数据可以随机存取的圆片状磁盘得到了广泛的应用。在这些磁盘中，从响应性方面看，有一类磁盘(称为硬盘)被选择出得到了应用，它利用诸如玻璃片，塑料片，或AI-合金片这样的硬质材料作为其圆形盘片，在其上植有Ni-P或进行耐酸铝处理。
这类磁盘被要求使其记录密度高而又高。随着记录密度的增高，就要求将介质设计和记录与读取系统配置为与可以精确地将模拟信号转换为相应的数字信号的预编码和编码系统相符合。
为了在此类磁盘上记录数据，将用来在每一磁盘表面上记录数据的一片或多片磁盘与一环形磁头组合在一起。该环形磁头利用电磁感应现象。环形磁头安装在一滑件上因而磁头工作时在磁盘表面之上呈悬浮状态。磁头与盘面间的距离很微小并由磁盘转动形成的气流保持。
但是由于磁道宽度变窄，这种环形磁头产生的读取输出非常低，这是要保证足够的信噪比的一个障碍。这意味着在磁道宽度方向密度的增加受到了限制。
为了克服这种不利的限制，目前一种由环形磁头和磁阻效应磁头(简称MR磁头)组合成的复合磁头正在得到应用，其中环形磁头负责记录数据而MR磁头负责读取数据。用在这种复合磁头中的MR磁头产生的输出决定于每一单位圆周长度上的磁头的数量改变。磁道宽度变窄时，MR磁头基本上可以保持其输出不变。因此，MR磁头对于具有更高磁道密度的磁盘是有效的。
以上描述对于磁头如何克服由于更高的记录密度而产生的缺点指出了一个方向。另一方面，对于如何增加磁盘的磁道密度也想出了许多办法。
例如，对于使磁道宽度变窄，如果磁道宽度做得太窄，磁道就会受到由记录在邻磁道上的磁信号引起的干扰，这导致了信噪比降低。
为了克服这种干扰，提出了一种在盘片表面形成与数据磁道一致的凹凸图形的技术。
在盘片表面上形成的凹凸图形直接反映到磁性层上，因而磁性层表面也呈现同样的凹凸图形。例如当凸的部分与数据磁道相配时，凹的部分就隔在这些数据磁道之间。这种配置提供了磁隔离。因而，如果磁道被做得相对较窄，一个磁道可以被保护不受邻磁道上记录的磁信号的不利影响。因此这种配置提供了出色的偏离磁道特性。
此外，作为这种磁盘的应用，还发展了一种PERM盘(见1993年11月份电子与计算机学会的MR93-94)。这种PERM盘含有数据磁道和在盘片表面上以凹凸图形形成的伺服信号。
这种PERM盘使用以塑料成型的盘片，诸如伺服信号这样的数据是预格式化在其上的。因而，这种PERM盘消灭了在磁性层上写伺服信号这种麻烦的工作。这对于降低磁盘的成本是有利的。
如上所述，设想出这类磁盘是为了通过MR磁头或PERM盘的效果而达到更高的记录密度。
但是，为了加强磁盘的记录密度，有必要对磁盘进行更深入的研究。
这就是如上面提到的，PERM磁盘被配置为允许在相邻磁道间形成凹的部分以提供磁道间的磁隔离。但迄今为止已知的PERM判并不能提供足够的磁隔离，因而随着相邻磁道的距离变窄，干扰仍有可能发生。这意味着偏离磁道特性仍需进一步改进。
此外，PERM磁盘或MR磁头不能提供足够的磁特性。
在通过MR磁头读取磁性层上的信号时，理想地是磁通的反向过渡宽度较窄，就是保持乘积Mr·δ与矫顽磁力Hc的比值较小，其中Mr表示剩余磁场而δ表示磁性层厚度。例如，为了实现高于1G比特/平方英寸的记录密度，要求矫顽磁力Hc要大于2000Oe(约为159kA/m)。
由于MR磁头专门用于数据读取，因而设计环形磁头时仅优先考虑其记录特性。这种设计使得加强环形磁头的记录性能成为可能，而且有必要增加记录介质的矫顽磁力。
关于矫顽磁力，有报道称如果在形成金属磁性薄膜时将盘片加热到200℃以上，金属磁性薄膜的矫顽磁力就会加强。但这种技术对于用塑料盘片制成的PERM磁盘不适用，因为塑料受热会变形。
本发明是在考虑了以上情况而提出的，其目的是提供一种被配置为如果磁道密度增加仍具有出色的偏离磁道特性，更高的矫顽磁力，以及在感应信号时具有高分辨率的磁盘。
为实现这一目的，根据本发明的一个方面，一种磁盘包括有在非磁性盘片之上形成的金属磁性薄膜，至少含有一种以凹凸图形形成的伺服信号，其中金属磁性薄膜的厚度为50nm或更小。
根据本发明的另一方面，一种磁盘包括有在非磁性盘片之上形成的一主涂层和一金属磁性薄膜，至少含有一种以凹凸图形形成的伺服信号，其中主涂层的厚度为110nm或更小。
这种其金属磁性薄膜或在该薄膜以下形成的主涂层的厚度被限制为相对较薄的范围内的磁盘可以提供出色的偏离磁道特性或重写(overwrite)特性。
在金属磁性薄膜是由Co-Pt系合金组成的情况下，假设Pt含量是16原子百分比或更大且其厚度范围是8至50nm，这种磁盘可具有大于150kA/m的矫顽磁力，这使得以高分辨率感应信号成为可能。
此外，位于金属磁性薄膜以下的主涂层使得金属磁性薄膜的矫顽磁力进一步得到改进，从而加强了MR磁头的分辨率。这对于保持磁头具有更高的记录密度起了很大的贡献。
关于本发明的其他目的和优点将在以下与所附权利要求结合而进行的介绍中变得明确。
图1是表示根据本发明的一实施例的一种磁盘的基本部分的示意截面图；
图2是表示在涂在磁盘的金属磁性薄膜上形成的理想凹凸图形的模型图；
图3是表示由溅射方法在金属磁性薄膜上形成的凹凸图形的模型图；
图4是表示根据本发明的另一实施例的一种磁盘的基本部分的示意截面图；
图5是表示根据本发明的另一实施例的一种磁盘的基本部分的示意截面图；
图6是表示用来形成主涂层，金属磁性薄膜，以及保护层的直列式溅射设备的模型图；
图7A是表示一种其中的感应磁头负责记录数据而MR磁头负责读取数据的复合磁头的模型图；
图7B是表示从磁头的滑动表面看的复合磁头的放大图；
图8是表示具有相应的磁性金属薄膜的各种磁盘的偏离磁道特性的特性图；
图9是表示金属磁性薄膜的厚度与矫顽磁力Hc之间的关系的特性图；
图10是表示Co-Pt-Cr系合金薄膜的Pt含量与矫顽磁力Hc之间的关系的特性图；
图11是表示由具有单层主涂层的磁盘提供的偏离磁道特性的特性图；以及
图12是表示由具有双层主涂层的磁盘提供的偏离磁道特性的特性图。
下面，介绍将被引向根据本发明的一实施例的磁盘。
首先，图1表示根据本发明的第一实施例的磁盘。如图所示，该磁盘包括圆形的非磁性盘片1和在其上形成的金属磁性薄膜2。
在非磁性盘片1的一主表面形成有对应于记录磁道和伺服信号的凹凸图形。
这种盘片由玻璃，塑料，铝，或铝合金制成。在这些材料中，塑料对于大量生产有利，因为它可以用注模法成型为盘片。盘片的表面粗糙度为2nm或更小的Ra及25nm或更小的Rmax是理想的。为了保持更高的记录密度，必需将磁头的的悬浮距离降至50nm或更低。为了稳定地实现磁头的这样的悬浮距离，必需使Rmax和Ra保持在这样的范围内，其中表面粗糙度Ra定义为JIS BO60规定的中心线平均粗糙度Ra，而表面粗糙度Rmax定义为JIS BO601规定的最大高度Rmax。
金属磁性薄膜2是通过平面磁通反向在其上记录数据信号的记录层。例如，记录层由Co系金属磁性材料组成。作为这种Co系金属磁性材料，可以仅采用Co材料，采用CO-Pt系合金，或Co-Pd系合金。
理想地，从矫顽磁力考虑CO-Pt系合金的Pt含量为16原子百分比或更大。如果磁头与金属磁性表面的间距为90nm或更小，就必需保持矫顽磁力为150kA/m或更大以便以高分辨率感应信号。为了保持矫顽磁力为150kA/m或更大，就必需保持CO-Pt系合金的Pt含量为16原子百分比或更小。太多的Pt含量并不能产生磁性。因此，由于Pt含量不允许超过95原子百分比，实际上Pt含量为80原子百分比或更低。
另外，金属磁性薄膜2可以由在上述合金中含有Cr的三元合金组成，如Co-Pt-Cr或Co-Pd-Cr系合金。但理想的Cr含量是40原子百分比或更低。具体地，Co-Pt-Cr系合金的Pt含量为16至23原子百分比，Cr含量为20原子百分比或更低，余下的原子百分比为Co是理想的。此外，合金中可包含的元素可以是Cr，Ta，W或Si。这些元素的含量的上限是50原子百分比。
这类金属磁性薄膜2可由所谓PVD技术形成，如将铁磁性金属材料在真空中加热并蒸发并淀积在非磁性支持盘片上的真空蒸发法，将铁磁性金属材料在放电中蒸发的离子电镀法，或在含有氩作为主要成分的气体中由辉光放电产生的氩离子将靶表面的原子击出的溅射法。
金属磁性薄膜2的厚度限制为50nm或更低，这可使得偏离磁道特性和重写特性得到改善。
例如，在金属磁性薄膜2是由溅射法在具有凹凸图形的盘片上形成的情况下，溅射粒子理想地仅从凹凸图形的上方冲击。在这种情况下，金属磁性薄膜2精确地反映了盘片1的形状，如图2所示，因此在金属磁性表面上有棱角地形成凹凸图形。
但在实际溅射技术中，溅射粒子是以各个方向附着在盘片上的。如图3所示，因而金属磁性薄膜2上形成的凹凸图形以保持这些边缘为曲线状的方式呈钝的形状。在这种情况下，当磁头悬浮于磁盘表面之上时，磁头在靠近磁道边缘就与金属磁性薄膜2分离开了。这种间距的增加导致信号质量的降低，因而破坏了偏离磁道特性和重写特性。
如果金属磁性薄膜2更厚，在金属磁性薄膜2上形成的凹凸图形的形状就更钝。为克服这一缺点，根据本发明的磁盘被布置成将金属磁性薄膜2的厚度限制为50nm或更小。如果金属磁性薄膜被做得这样薄，金属磁性薄膜上形成的凹凸图形的形状就相对保持为尖锐的边缘形状，从而改进了偏离磁道特性和重写特性。
具体地，就利用Co-Pt系合金来喷涂成金属磁性薄膜2且Pt含量为16原子百分比或更大的情况而言，为了加强矫顽磁力，最好将金属磁性薄膜的厚度限制为8至50nm，理想地为15至35nm。
如上面提出的，在磁头与金属磁性薄膜2间的间距为90nm或更低的情况下，为了以高分辨率感应信号，就要求磁盘保持150kA/m或更大的矫顽磁力。另一方面，矫顽磁力随着金属磁性薄膜的厚度变化。为确保矫顽磁力为150kA/m或更大，必需将金属磁性薄膜的厚度限制为8至50nm。在磁头与金属磁性薄膜之间的间距为70nm或更低的情况下，必需将矫顽磁力限制为167kA/m或更大。167kA/m或更大的矫顽磁力又导致金属磁性薄膜的厚度保持为15至35nm。上述厚度范围就是根据这些观点而确定的。
接着，下面的介绍将指向参照图4所示根据本发明的第二实施例的磁盘。
该磁盘在圆形非磁性盘片与金属磁性薄膜2之间提供一主涂层3以增加金属磁性薄膜的矫顽磁力。在非磁性盘片1的一主表面形成对应于记录磁道和伺服信号的凹凸图形。
这种盘片可由根据介绍本发明第一实施例的磁盘时提到的任何材料组成。
在形成金属磁性薄膜时这种磁盘不需要为控制矫顽磁力而对盘片加热，因为主涂层3起加强金属磁性薄膜的矫顽磁力的作用。因而可以利用玻璃过渡温度为120℃或更低的塑料材料来组成这种磁盘。
主涂层3通过加强涂在主涂层3上的金属磁性薄膜2的平面方向性(in-plane orientation)来增加金属磁性薄膜2的矫顽磁力。本实施例的这种磁盘被布置为将主涂层3的厚度限制为110nm或更低。这种限定的厚度可使得偏离磁道特性和重写特性得到改善。
例如，在主涂层3是由溅射法在具有凹凸图形的盘片上形成的情况下，溅射粒子从各个方向冲向盘片1。随着主涂层被制得越厚，主涂层3上的凹凸图形与盘片1上的图形相比边缘形状就越钝。涂在主涂层3上的金属磁性薄膜2的凹凸图形的边缘形状就更钝。
如果主涂层3的厚度被限制为110nm或更小，在主涂层上就形成相对尖锐的凹凸图形，它又被反映到金属磁性薄膜上因而薄膜2也有尖锐的边缘形状的凹凸图形。这使得磁盘改善其偏离磁道特性和重写特性成为可能。
用于形成主涂层3的材料起改进金属磁性薄膜的平面方向性的作用。例如，可以提到含有Cr做为主要成分的主涂层。但Cr主涂层要求厚度为150nm或更大，因而主涂层仅起改进金属磁性薄膜2的平面方向性作用。
因此在如图5所示采用Cr主涂层3的情况下，理想地是利用Cr主涂层作为第二主涂层3，并且在第二主涂层3与非磁性盘片1之间安置一层由C，Si和Ge中至少一种组成的第一主涂层4。
上面介绍的这种双层主涂层5使得含有Cr作为主要成分的第二主涂层3的结晶来改进金属磁性薄膜2的平面方向性，从而增加金属磁性薄膜2的矫顽磁力。由C，Si和Ge中至少一种组成的第一主涂层4具有无结晶性表面，这对于第二主涂层3的结晶具有良好的作用。因而，第二主涂层3在相对较薄的薄膜厚度就有效，这使得矫顽磁力增加而主涂层3和4的总体厚度却被压缩为更薄。
第一主涂层4可仅由C，Si和Ge中的单一元素组成或其中两种或三种的组合而构成。理想地，第一主涂层4的厚度为2至80nm。如果第一主涂层4的厚度低于2nm，就不会对第二主涂层3的结晶性起到足够的改进作用。此外，如果第一主涂层4的厚度大于80nm，第一主涂层4可能会脱落。
第二主涂层3可仅由单一元素Cr组成或以Cr为主和另外一种金属元素如Ti一起组成。如果向Cr中加入0至20原子百分比的Ti，第二主涂层3可加强增加金属磁性薄膜2的矫顽磁力的效果。理想地，第二主涂层3的厚度为5至108nm。如果第二主涂层3的厚度低于5nm，第二主涂层3就不会对金属磁性薄膜2的矫顽磁力起到足够的加强作用。此外，如果第一主涂层4和第二主涂层3的总厚度超过110nm，这些涂层就会使得金属磁性薄膜2上的凹凸边缘变钝，这会导致偏离磁道特性和重写特性的下降。
金属磁性薄膜2在主涂层上形成。该薄膜2可由根据第一实施例介绍的合金薄膜中的任何一种组成。理想地是将金属磁性薄膜2的厚度压缩为50nm或更小。金属磁性薄膜2的50nm或更小的厚度使得凹凸边缘更钝，从而改进了偏离磁道特性和重写特性。
上面的组成是一种基本的磁记录介质。这种磁记录介质可以具有和通常给予这类磁记录介质的相同的附加组成。例如，为使薄膜具有耐久性，可在金属磁性薄膜上形成由碳等构成的硬质保护膜，或者可在薄膜上涂光滑剂。
下面的介绍将指向实验结果上的本发明的实施例。
为了研究金属磁性薄膜的厚度进行了以下实验1-1至1-14。为了研究金属磁性薄膜中Pt含量而进行了以下实验1-15至1-17。为了研究单层主涂层的厚度而进行了以下实验2-1至2-5。为了研究双层主涂层的厚度而进行了以下实验3-1至3-38。
实验1-1
在本实验1-1中生成的磁盘的构成包括在形成有凹凸图形的塑料盘片上的一主涂层，一金属磁性薄膜和一保护膜。
为产生这一磁盘，按以下介绍生成塑料盘片(聚烯烃)。
首先制备一玻璃盘片。然后将光阻蚀刻剂涂在玻璃盘片上。光阻蚀刻剂按照根据切割数据得到的凹槽图形曝光，并被显影和切割以形成抗蚀图形。然后，在抗蚀图形上淀积一镀镍薄膜，然后将该薄膜从抗蚀图形上剥离。将该镀镍薄膜的后表面打磨至期望的厚度。该电镀薄膜被用作从塑料制造盘片的模子。
结果生成的塑料盘片的直径为2.5英寸并具有同心凹槽，每一凹槽的深度为200nm。凸的部分为记录磁道，其宽度为3.2μm，间距为4.8μm。
塑料盘片的表面粗糙度被调整为平均表面粗糙度Rs为2nm或以下及最大突出高度Rmax为25nm或以下。然后，在盘片上形成一Cr主涂层，一层Co80Pt20金属磁性薄膜，和一层碳保护膜。
图6表示用来形成主涂层，金属磁性薄膜，以及保护膜的直列式溅射设备。
在这种溅射设备中，盘片42被安放在托盘43上，从而在盘片42上依次形成主涂层，金属磁性薄膜和保护膜。溅射设备包括用于形成主涂层的第一溅射室31，用于形成金属磁性薄膜的第二溅射室32，用于形成保护膜的第三溅射室33，以及用于将已经按所述顺序在其上形成了这些薄膜的盘片从托盘43中取出的取盘室34。这些室互相独立。每一室均由抽真空系统35，36，37，和38保持为真空状态。相邻室可由阀门来相互断开或连通。安装盘片42的托盘43通过该阀门送入每一室或从每一室取出。
在这些真空状态的室中，第一溅射室31，第二溅射室32，和第三溅射室33在真空室的中央具有用作阴极的靶39，40和41。安装盘片42的托盘43与每一靶相对。选择这些靶39，40和41使与这些室中形成的溅射膜相对应。第一溅射室31具有如Cr靶这样的主涂层靶。第二溅射室32具有如Co80Pt20靶这样的金属磁性薄膜靶。第三溅射室33具有碳靶。溅射室还有气体管道44，45，46和47。
在这些溅射室中，大约600至800的负电位被加至靶上，因而该负电位导致在靶和托盘间放电。放电气体使得惰性Ar气体电离并高速冲击靶表面。于是，靶粒子被从表面上击出并覆盖和淀积下来。靶粒子的淀积物形成了溅射膜。
另外，位于与第三溅射室33相邻处的取盘室34是将盘片从减压压力中取出到大气压中的出口室。当安放有盘片42的托盘43向该室传送来时该室具有减低的压力。当盘片被传送到该室以后，打开的溅射室33与取盘室34间的阀门被关闭以引入空气。当取盘室34中的压力与大气压相等时，盘片42被从室34中取出。
在任何溅射室中，溅射前的室压为2E-6Pa或以下。盘片与靶之间的距离为60mm，靶的直径为152.4mm。在溅射进行期间，托盘保持为室温。
Cr主涂层，Co-Pt金属磁性薄膜，和碳保护膜分别按以下溅射条件形成：
Cr主涂层
    厚度：100nm
    薄膜形成速度：2nm/sec
    氩压力：0.1Pa
Co80Pt20金属磁性薄膜
    厚度：15nm
    薄膜形成速度：2nm/sec
    氩压力：0.13Pa
碳保护层
   厚度：10nm
   薄膜形成速度：0.5nm/sec
   氩压力：0.5Pa
在按以上方式形成主涂层，金属磁性薄膜，和保护层后，氟润滑剂被覆盖在保护层上而生成了磁盘。
实验1-2
按与实验1-1相同的方式生成磁盘，只不过厚度为36nm的Co64Pt20Cr16合金被形成为金属磁性薄膜。
实验1-3
按与实验1-1相同的方式生成磁盘，只不过厚度为45nm的Co60Pt20Cr20合金被形成为金属磁性薄膜。
实验1-4
按与实验1-1相同的方式生成磁盘，只不过厚度为60nm的Co58Pt20Cr22合金被形成为金属磁性薄膜。
在按如上所述生成的磁盘中，利用振动样本磁力计(VSM)对饱和磁化厚度Mr·δ(Mr：剩磁化，δ：金属磁性薄膜厚度)，矫顽磁力Hc，和矫顽磁力平方比s*进行测量。测量结果为Mr·δ＝12.5mA，Hc＝150kA/m，及S*＝0.82。
然后，对上述磁盘进行数据记录和读取用来检查重写特性和偏离磁道特性。
在该实验性记录和读取中，如图7A和7B所示，采用包括一在密封膜52和53之间垂直放置的MR部件51的MR磁头(读取磁头)，和叠在MR磁头上的感应磁头(记录磁头)的复合磁头。该复合磁头安装在滑件56上因而在记录和读取数据时磁盘进入悬浮状态。复合磁头的记录磁道宽度为3.5μm，读取磁道的宽度为2.5μm。
为评价重写特性，进行了以7m/sec的线速度在凸的和凹的两部分记录1MHz的频率信号，在凸的部分记录7MHz频率信号，然后测量从凸的部分读取的7MHz频率信号的实验。重写特性的实际值为25dB或以上。
为评价偏离磁道特性，还进行了记录1MHz的频率信号，然后在该记录信号上再记录7MHz频率信号，然后使磁头扫描过记录磁道，并测量由该扫描产生的输出分布。
重写特性的测量结果列在表1中。偏离磁道特性表示在图8中。
                             表1
  金属磁性薄膜厚度(nm)     金属磁性薄膜组成     重写特性(dB)
    实验1-1     15     Co80Pt20     35.2
    实验1-2     36     Co64Pt20Cr16     31.3
    实验1-3     45     Co60Pt20Cr20     28.7
    实验1-4     60     Co58Pt20Cr22     23.5
如表1所列，由实验1-1至1-3生成的磁盘，其金属磁性薄膜的厚度为50nm或以下，产生的输出为25dB或以上。这种磁盘可提供实用的重写特性。另一方面，由实验1-4生成的磁盘，其金属磁性薄膜的厚度为60nm，产生的输出低于25dB。因此，这种磁盘不能提供必需的重写特性。
从图8中可明显看出，当磁头从磁道滑开(偏离磁道)时，由该实验1-4生成的磁盘带来很大的剩磁信号。这表明信号的流散的太多了。
根据以上介绍，对于PERM盘，为改进重写特性和偏离磁道特性，了解到要求金属磁性薄膜的厚度应为50nm或以下。
实验1-5至1-14
这些实验与实验1-1相同，只不过被形成为金属磁性薄膜的Co64Pt20Cr16合金薄膜的厚度为5至60nm。
对于由这些实验生成的磁盘，利用克尔(Kerr)效应测量设备测量矫顽磁力Hc。金属磁性薄膜的厚度与矫顽磁力Hc之间的关系如图9所示。
从图9中可明显看出，磁盘矫顽磁力Hc随着金属磁性薄膜的而变化。即在金属磁性薄膜的厚度小于20nm的范围内，矫顽磁力Hc随着厚度的增加而增大。在金属磁性薄膜的厚度大于20nm的范围内，矫顽磁力Hc随着厚度的增加而减小。大约20nm的厚度可确保最大的矫顽磁力Hc。
磁盘在线方向的记录密度取决于读取信号的隔离读取波形的半带宽PW50。为了从目前状态加强线方向的记录密度，就必需保持半带宽PW50为0.4μm或以下。
从磁头当前悬浮距离计算出的金属磁性薄膜与磁头的间距约为90nm。在这种情况下，为了实现半带宽为0.4μm或以上，就必需确保矫顽磁力为150kA/m或以上。
按照上面这点观察图9，应理解为了保证矫顽磁力为150kA/m或以上，金属磁性薄膜的厚度应为8至50nm的范围内。
通过研究上面指出的偏离磁道特性和重写特性以及该矫顽磁力，应理解金属磁性薄膜的恰当的厚度应为8至50nm。
磁头的悬浮距离倾向于更小。预计在不远的将来磁头与磁性层之间的间距将达到70nm或更小。如果间距为70nm或更小，理想地是保持PW50为0.35μm或以下。为达到该值，要求矫顽磁力为167kA/m。
从图9可见，为保证矫顽磁力为167kA/m或更大，要求金属磁性薄膜的厚度为15至35nm。在磁头与磁性层之间的间距为70nm或更小的情况下，理想地是使金属磁性薄膜的厚度保持在这一范围内。
实验1-15至1-17
这些实验与实验1-1相同，只不过被形成为金属磁性薄膜的Co80Pt10Cr10合金薄膜，Co75Pt12Cr13合金薄膜，和Co62Pt20Cr18合金薄膜的厚度为25nm。
对于由这些实验生成的磁盘，利用克尔效应测量设备测量矫顽磁力Hc。金属磁性薄膜的Pt含量与矫顽磁力Hc之间的关系如图10所示。
如图10所示，矫顽磁力Hc随金属磁性薄膜中的Pt含量呈正比增加。
如上所述，从读取信号的隔离读取波形的半带宽PW50和磁头与金属磁性薄膜的间距方面来看，要求矫顽磁力为150kA/m或更大。
从图10中显然可见，为保证矫顽磁力为150kA/m或更大，金属磁性薄膜的Pt含量是16原子百分比或以上。即使得Co-Pt系合金含有16原子百分比或更大的Pt是理想的。
实验2-1至2-5
这些实验与实验1-1相同，只不过Cr主涂层的厚度进行如表2所列的改变，且被形成为金属磁性薄膜的Co64Pt20Cr16合金薄膜的厚度为40nm。
对于根据如上所述生成的磁盘，利用振动样本磁力计(VSM)对饱和磁化厚度Mr·δ(Mr：剩磁化，δ：金属磁性薄膜厚度)，矫顽磁力Hc，和矫顽磁力平方比s*进行测量。测量结果为Mr·δ＝13mA，Hc＝150kA/m，及S*＝0.82。
对于这种磁盘，如上所述，进行了数据的记录和读取以评估重写特性和偏离磁道特性。
重写特性的测量结果及Cr主涂层的厚度列在表2中。偏离磁道特性的测量结果表示在图11中。
                          表2
    Cr主涂层厚度(nm)     重写特性(dB)
    实验2-1     50     28.3
    实验2-2     75     27.6
    实验2-3     100     26.5
    实验2-4     110     25.4
    实验2-5     130     23.0
如表2所列，由实验2-1至2-4生成的磁盘，其中每一Cr主涂层的厚度均为110nm或以下，产生的输出为25dB或以上，这是实用的重写特性。另一方面，由实验2-5生成的磁盘，其Cr主涂层的厚度为130nm，产生的输出低于25dB，这不能提供必需的重写特性。
从图11中可明显看出，当磁头从磁道滑开时，由实验2-5生成的磁盘留下大量的信号。这表明信号的流散的太多了。
根据以上介绍，对于PERM盘，为改进重写特性和偏离磁道特性，了解到要求主涂层的厚度应为110nm或以下。
实验3-1至3-4
这些实验与实验2-1相同，只不过主涂层为双层的，其中由Cr组成的第二主涂层在由碳组成的第一主涂层上形成，薄膜的组成按表3所列进行改变。
对于根据实验3-1至3-4生成的磁盘，按上面所提到的方式进行了数据的记录和读取，以便评估重写特性和偏离磁道特性。
重写特性的测量结果及Cr主涂层的厚度列在表3中。表3还列出了上面提到的实验2-3的结果。偏离磁道特性的测量结果表示在图12中。
                                    表3
    Cr主涂层厚度(nm)     C主涂层厚度(nm)     重写特性(dB)
    实验3-1     150     1     22.5
    实验3-2     200     1     21.5
    实验3-3     10     5     30.8
    实验3-4     20     10     30.6
    实验2-3     100     0     26.5
如表3所列，由实验3-3，3-4和2-3生成的磁盘，其第一主涂层和第二主涂层的组合的厚度为110nm或以下。这些磁盘产生的输出为25dB或以上，因而这种磁盘可提供实用的重写特性。另一方面，由实验3-1和3-2生成的磁盘，其主涂层的厚度大于110nm。这些磁盘产生的输出低于25dB，因此这种磁盘不能提供必需的重写特性。
从图12中可明显看出，当磁头从磁道滑开(偏离磁道)时，由这些实验3-1和3-2生成的磁盘留下很大的信号，因而信号的流散的太多了。
从以上介绍可以理解，即使双层主涂层也要求将主涂层的总厚度压缩为110nm或更小。
实验3-5至3-20
在其上形成有类似于实验1-1的凹凸图形的厚度为1.2mm的聚烯烃盘片上，在室温下并利用溅射方法形成由碳组成的第一主涂层和由Cr组成的第二主涂层。形成第一和第二主涂层的条件如下所示。第一主涂层的厚度改变为表4和表5所示。主涂层的厚度被设为100nm(对于实验3-5至3-12)或30nm(对于实验3-13至3-20)。
形成第一主涂层的条件
靶：直径6英寸的碳靶
电源：DC450W
薄膜形成速度：0.47nm/sec
形成第二主涂层的条件
靶：直径6英寸的Cr靶
电源：DC300W
薄膜形成速度：2nm/sec
接着，Co70Pt12Cr18的金属磁性薄膜被利用溅射方法形成在第二主涂层上。金属磁性薄膜的厚度为24nm。形成该薄膜的条件如下所示。
形成金属磁性薄膜的条件
靶：直径6英寸的Co70Pt12Cr18合金靶
电源：DC350W
薄膜形成速度：2nm/sec
对于按以上工况生成的磁盘进行了矫顽磁力的测量。测量结果及每一第一主涂层的厚度列在表4和表5中。
                              表4
    第二主涂层(Cr)＝100nm
    第一主涂层厚度(nm)     金属磁性薄膜的矫顽磁力(Oe)
    实验3-5     0     1750
    实验3-6     2     1760
    实验3-7     3     1850
    实验3-8     5     2000
    实验3-9     10     2100
    实验3-10     20     2130
    实验3-11     30     2150
    实验3-12     40(涂层剥落)     2150
                               表5
    第二主涂层(Cr)＝30nm
    第一主涂层厚度(nm)     金属磁性薄膜的矫顽磁力(Oe)
    实验3-13     0     1250
    实验3-14     2     1450
    实验3-15     3     1900
    实验3-16     5     2150
    实验3-17     10     2200
    实验3-18     40     2250
    实验3-19     80     2400
    实验3-20     90(涂层剥落)     2450
如表4和表5中所列的，由实验3-6至3-12和3-14至3-20生成的磁盘每个均提供有第一主涂层。由实验3-5和3-13生成的磁盘没有提供第一主涂层。前面的这些磁盘比后面的这些能产生更大的矫顽磁力。
该结果揭示出金属磁性薄膜，Cr第二主涂层，及碳第一主涂层的按从上到下范围的结合可以有效地增加金属磁性薄膜的矫顽磁力，同时使得主涂层的厚度更小。
但是如果第一主涂层的厚度小于2nm，就不能有效地充分改进矫顽磁力。
如表5所列，在第一主涂层的厚度大于80nm的情况下，如果第二主涂层的厚度为30nm这样薄，涂层可能会剥落。
因此，从矫顽磁力Hc和涂层剥落方面考虑第一主涂层最为准确的厚度范围为2至80nm。
实验3-21至3-36
这些实验与实验3-5至3-20相同，只不过使用厚度为0.899mm的玻璃盘片。进行这些实验以生成均具有相应的第一主涂层的磁盘。在实验3-21至3-28中，第二主涂层的厚度固定为100nm。在实验3-29至3-36中，第二主涂层的厚度固定为30nm。
对于生成的磁盘进行了矫顽磁力的测量。测量结果及第一主涂层的厚度列在表6和表7中。
                          表6
    第二主涂层(Cr)＝100nm
    第一主涂层厚度(nm)     金属磁性薄膜的矫顽磁力(Oe)
    实验3-21     0     1600
    实验3-22     2     1610
    实验3-23     3     1700
    实验3-24     5     1900
    实验3-25     10     2000
    实验3-26     30     2050
    实验3-27     40     2100
    实验3-28     60(涂层剥落)     2100
                                表7
    第二主涂层(Cr)＝30nm
    第一主涂层厚度(nm)     金属磁性薄膜的矫顽磁力(Oe)
    实验3-29     0     1200
    实验3-30     2     1400
    实验3-31     3     1800
    实验3-32     5     2000
    实验3-33     10     2100
    实验3-34     40     2150
    实验3-35     80     2300
    实验3-36     90(涂层剥落)     2300
如表6和表7中所列的，由实验3-22至3-28和3-30至3-36生成的磁盘每个均提供有第一主涂层。由实验3-21和3-29生成的磁盘没有提供第一主涂层。前面的这些磁盘比后面的这些能产生更大的矫顽磁力。
在采用玻璃盘片的情况下，和采用塑料盘片时类似，金属磁性薄膜，Cr第二主涂层，及碳第一主涂层的按从上到下范围的结合可以有效地增加金属磁性薄膜的矫顽磁力，同时使得主涂层的厚度更小。
但是如果第一主涂层的厚度小于2nm，主涂层就不能有效地充分改进矫顽磁力。
如表7所列，在第一主涂层的厚度大于80nm的情况下，如果第二主涂层的厚度为30nm这样薄，涂层可能会剥落。这揭示出在使用玻璃涂层的情况下，第一主涂层最为准确的厚度范围为2至80nm。
实验3-37和3-38
这些实验与实验3-8相同，只不过提供了厚度为5nm的Si薄膜和厚度为5nm的Ge薄膜。
对于由这些实验生成的磁盘进行了矫顽磁力的测量。测量结果及第一主涂层的材料列在表8中。
                             表8
    第一主涂层材料     金属磁性薄膜矫顽磁力
    实验3-37     Si     1950
    实验3-38     Ge     1900
如表8所列，由提供以Si组成的第一主涂层的实验3-37生成的磁盘，和由提供以Ge组成的第一主涂层的实验3-38生成的磁盘可获得比实验3-5生成的磁盘更大的矫顽磁力。
这揭示出和C第一主涂层类似，Si或Ge第一主涂层可有效地增加金属磁性薄膜的矫顽磁力。
对本发明进行的介绍是按解释的方式进行的。有鉴于此，对于本领域专业人员而言，一旦得知以上公开的益处，现在就可以对这里介绍的特定实施例进行修正而不背离本发明的精神。这样的修正应被认为是在本发明的范围之内，该范围由后附的权利要求唯一地限定。

Claims (12)

1.一种磁盘，包括：
其上至少由凹凸图形形成伺服信号的非磁性盘片；
在所述非磁性盘片上形成的金属磁性薄膜；及
其中所述金属磁性薄膜的厚度为50nm或更小。
2.根据权利要求1的磁盘，其中所述金属磁性薄膜由Co-Pt系合金或Co-Pd系合金组成。
3.根据权利要求2的磁盘，其中所述金属磁性薄膜由Co-Pt-Cr系合金或Co-Pd-Cr系合金组成。
4.根据权利要求2的磁盘，其中所述金属磁性薄膜由Co-Pt系合金或Co-Pt-Cr系合金组成，Pt的含量为16原子百分比或以上。
5.根据权利要求4的磁盘，其中所述非磁性盘片由玻璃过渡温度为120℃或以下的塑料材料组成。
6.根据权利要求1的磁盘，其中所述非磁性盘片的表面粗糙度Rs为2nm或以下，表面粗糙度Rmax为25nm或以下。
7.一种磁盘，包括：
其上至少由凹凸图形形成伺服信号的非磁性盘片；
在所述非磁性盘片上形成的主涂层；
在所述主涂层上形成的金属磁性薄膜；及
其中所述主涂层的厚度为50nm或更小。
8.根据权利要求7的磁盘，其中所述金属磁性薄膜的厚度为50nm或以下。
9.根据权利要求7的磁盘，其中所述主涂层由C，Si和Ge的任何一种的第一主涂层和以Cr为主要成分的第二主涂层组成。
10.根据权利要求9的磁盘，其中所述第一主涂层的厚度范围为2至80nm。
11.根据权利要求10的磁盘，其中所述第二主涂层的厚度范围为5至108nm。
12.根据权利要求7的磁盘，其中所述非磁性盘片由玻璃过渡温度为120℃或以下的塑料材料组成。
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