CN1193788A - 垂直磁性记录媒体和使用该记录媒体的磁性记录设备 - Google Patents

Abstract

一种垂直记录媒体,适用于以一个利用磁阻效应的磁头作为再现磁头。该垂直记录媒体垂直于膜表面磁化,所述膜是在一基片或一非磁性膜上形成的垂直磁性膜,其中垂直磁性膜包含钴和铬,铬含量在等于或大于22%但小于或等于30%范围内。

Description

垂直磁性记录媒体和使用该记录 媒体的磁性记录设备

本发明涉及一种磁盘垂直磁性记录媒体和使用它的一磁盘驱动器。

最近，在记录设备如硬盘驱动器的领域内，越来越需要减小硬盘驱动器的大小，并增加其记录密度。一垂直记录系统可以作为增加记录媒体的记录密度的途径之一。该系统引人注目地可用作替换纵向记录系统。

将垂直记录系统与利用磁阻效应的磁头如MR或GMR磁头结合起来的技术也已经提出了。本发明的发明人撰写的文章，“使用一单层媒体和一合并MR磁头的垂直磁性记录”，日本磁学协会学报，19卷，副刊，No.S2，1995，报导了一单层钴-铬垂直膜用作记录介质的性能，所述记录媒体经过刻痕以便在不修改其写入区时在磁头浮动垂直记录系统上施加一合并MR磁头。上述文章描述的单层钴-铬垂直膜的成分为钴含量占78％，而铬含量为22％。

然而，本发明的发明人的研究表明当MR磁头用作再现磁头时，用于上述已有技术中的包含78％的钴和22％的铬的单层钴-铬膜不能提供足够最强的垂直磁性交互作用(ΔM⊥)_max。考虑到此，本发明的发明人继续其研究，并且已发现钴-铬膜在其钴和铬的含量的一特殊范围内表现出唯一的(ΔM⊥)_max特性，在该特殊范围内该膜用作MR磁头工作的垂直磁性记录媒体时具有极佳的特性。

那么，本发明的目的是当使用一种利用磁阻效应的磁头时，提供一种具有良好的磁性特性的垂直磁性记录媒体。

考虑到上述目的，本发明的第一方面提供一种垂直磁性记录媒体，它由在一基片或一非磁性膜上成形的一垂直磁性膜组成，该垂直磁性膜的铬含量为大于等于22％但小于等于30％。

这里，垂直磁性膜的铬含量的更佳范围是大于等于26％但小于等于30％。

另外，本发明的第二方面提供一种垂直磁性记录媒体，它由在一基片或一非磁性膜上成形的一垂直磁性膜组成，该垂直磁性膜的钴含量为大于等于70％，但小于等于78％。

这里，垂直磁性膜的钴含量的更佳范围是大于等于70％，但小于等于74％。

而且，本发明的第三方面提供一种垂直磁性记录媒体，它是在一基片或一非磁性膜上成形的一垂直磁性膜，该垂直磁性膜的成分可以表示为：(Co_100-xCr_x)_100-yPt_y以百分比表示，这里22≤x≤30，5≤y≤15。

这里，该垂直磁性膜的成分的更佳范围对(Co_100-xCr_x)_100-yPt_y来说是26≤x≤30，6≤y≤10。

图1是单层结构的磁盘垂直磁性记录媒体的截面图；

图2是说明当铬含量变化时，外部磁场(H)和垂直磁性交互作用(ΔM_⊥)之间的关系图；

图3是说明铬含量和垂直磁性交互作用的最大值的关系图；

图4是铬含量与输出及S/N之间的关系图；

图5是铬含量，垂直方向上的矫顽磁力(Hc)，和饱和磁化强度(Ms)间的关系图；

图6是磁盘垂直磁性记录媒体的另一实施例的截面图；

图7是磁盘驱动器的一平面图和一剖面图；

图8是垂直磁性记录媒体和磁头截面的放大视图；

图9是表示当加入铂时，铂含量与S/N比率和输出的关系图；和

图10是表示当加入铂时，线性记录密度和再现输出间的关系图。

标号说明：

10...玻璃基片

11...底层

1 ...垂直记录膜

图1是单层结构的磁盘垂直磁性记录媒体的截面图。作为记录层的垂直磁性膜12通过一由钛组成的底层11在玻璃基片10上成形。该底层11是用来改进垂直磁性膜12的晶体取向的一层，它可以被省略。该垂直磁性膜12的厚度为3000埃。

垂直磁性膜12在图中箭头所示膜厚度方向上具有容易磁化的轴，且它是钴-铬层。这里应注意到一钴-铬层可变化为依赖铬含量的纵向记录膜。当铬含量低(如，约8％)时，易磁化轴可能是纵向被定位。由于对纵向记录进行多种研究，这里不再详述。在本实施例中，通过使用如下所述铬含量，它使钴-铬层的易磁化轴的方向定向为在垂直方向上。

作为垂直磁性层12的钴-铬层通过在基片温度为200℃，且氩压力为5×10^-3乇时利用面对目标溅射处理来形成。

图2是说明当钴-铬层中包含的铬含量变化时外部磁场(H)和垂直磁性交互作用(ΔM⊥)的关系图，所述钴-铬层是这样形成的垂直磁性层12。这里，对铬含量为15％，22％，26％，28％和30％的各种情况进行了测量。横坐标轴上的外部磁场(H)由垂直矫顽磁力(Hc⊥)来标准化。

另外，当转换时，铬含量为15％，22％，26％，28％，和30％分别相当于钴含量为85％，78％，74％，72％和70％。下述说明是基于铬含量给出的，对钴含量的说明省略，以相同方式转换成钴含量也是如此。

每个铬含量的垂直磁性交互作用(ΔM⊥)的最大值(在横坐标轴上接近1.0处的纵坐标轴上的值)随着铬含量由15％增加到28％该最大值增加，并达到最大值1.4。还发现该值随着铬含量的进一步增加，反而下降。

那么，图2表示铬含量与垂直磁性交互作用的最大值((ΔM⊥)_max)之间的关系。将会认识到，在铬含量由15％增加到22％时，垂直磁性交互作用的最大值((ΔM⊥)_max)逐渐由0.4增加到0.55，在22％时作为分界的倾角急剧陡峭。而且，在28％时达到最大值1.4，然后铬含量再增加时，该最大值反而下降。

在研究的初始阶段，在铬含量为22％或更高时，希望铬含量的增加和垂直磁性交互作用的最大值((ΔM上)_max)之间的关系，像图3的虚线所表示的那样，以铬含量由15％到22％时相同的倾斜度，逐渐地增加。然而我们发现实际上以22％为分界点，以一个较陡的倾斜度增加，以及在大于22％的一个范围内可以得到一非常大的垂直磁性交互作用的最大值((ΔM⊥)_max)。

作为垂直磁性记录媒体，较大的垂直磁性交互作用最大值((ΔM⊥)_max)是很理想的特性。当磁场在垂直方向作用在铁磁材料的膜表面上并经测量时，垂直磁性交互作用是一个参数，它表示在膜上相邻微粒间磁性交互作用的程度。较大值使得微粒在垂直方向上排列成好象一个单独的微粒一样以便容易起作用，且很容易在一区域内在垂直方向上呈一条直线地产生一磁化状态。(例如，在图1中存在一个箭头的区域)。当较大的最大值用于垂直记录媒体时，由于在垂直方向上容易磁化成一条直线，因此较大最大值十分理想。

还不清楚为什么在铬含量为22％时它急剧增加的机理。然而，不管怎样，垂直磁性交互作用的最大值((ΔM⊥)_max)在铬含量从22％至28％范围内急剧增加，以致发现当它用于垂直磁性记录媒体时表现出非常好的特性。而且发现，尽管在铬含量为30％时垂直磁性交互作用的最大值((ΔM⊥)_max)与在28％时的相比减少了，它仍大于按照图3中虚线A估计的值，并是满足垂直磁性记录媒体的特性的一合适值。因此，在铬含量大于22％(注意不包括22％)但小于等于30％的范围内，用于垂直磁性记录媒体时具有良好特性。特别是，铬含量在大于等于26％至30％之间更佳，在此处垂直磁性交互作用的最大值((ΔM⊥)_max)约为1.0。

图4表示铬含量，输出和信噪比S/N之间的关系图。在图中，左侧纵轴代表输出，而右侧纵轴代表S/N(再现信号与噪音的比率)。另外，图中10KFCI和70KFCI中的FCI表示“每英寸磁通交变数”，且表示记录密度。在测定S/N的实验中，磁盘的圆周速度为8.29m/s，数据记录密度为70KFCI，且噪音量是利用一光谱分析仪在40MHz频带时测量的总量。另外，磁道宽度和屏蔽隙长分别为2.5μm和0.3μm，此时磁头的浮动高度是62nm。

从图中看出，S/N随铬含量增加而增加，且在铬含量为28％时达到其最大值32分贝(dB)。接着，在30％时略微下降。另一方面，对于输出，在铬含量为22％以下输出增加，在22％之上输出减少。

当准备用感应式磁头作为再生磁头时，如果它的输出特性不高于图4中所示的对应输出特性则它并不适合。然而，利用磁阻效应的磁头如MR磁头，GMR磁头或旋转阀磁头都比感应式磁头具有更高灵敏度。因此，即使对于该垂直磁性记录媒体来说，该垂直磁性记录媒体的输出特性在铬含量在22％至30％时减小，也可以利用这种磁头作为再现磁头。另外，由于利用磁阻效应的磁头具有很高灵敏度，它对噪音十分敏感，尽管如此，由于在大于等于22％到小于等于30％的区间内信噪比S/N为25分贝或更高，即使利用磁阻效应的磁头也能充分被利用。特别是铬含量的范围在大于26％，但小于等于30％时是利用这种磁头的较好的范围，因为在这个范围内提供了28分贝或更高的S/N值。

图5表示铬含量，垂直方向上的矫顽磁力(Hc)和饱和磁化强度(Ms)之间的关系图。在图中，饱和磁化强度随铬含量增加而逐渐减小。且在铬含量位于大于等于26％但小于等于30％的范围该强度为大于等于100电磁单位emu，但小于等于200emu。

为了改进图4所示的S/N比率，输出从22％至接近28％减少了一半，以致当磁道宽度变窄时，不能产生足够的输出。这样，在具有许多钴含量的低噪音媒体中加入希望增加输出的铂。图9表示当铂被加入到Co₇₂Cr₂₈媒体中时的输出和S/N比。可以看到当铂被加入时，输出急剧增加。

然而，S/N比在铂接近18％时反而减少，在铂接近18％时，输出达到最大值。然而，可以看到最大S/N比在大于等于5％，但小于等于15％范围内。更好的值产生于6％至10％。当同样的磁头被用于当前使用的纵向磁性记录媒体时，其S/N比是由图中虚线表示的值表示。可以得到高于上述值约2分贝的值。另外，从一个非常厚的300毫微米的厚度得到了上述这些结果。该厚度将来有助于磁性记录的稳定。

由这些结果可知，一垂直磁性记录媒体，其成分为(Co_100-xCr_x)_100-yPt_y，以百分比计，其中22≤x≤30，5≤y≤15，且膜厚为100毫微米或更厚，将来它很有希望作为高密度记录媒体。(而且，26≤x≤30，6≤y≤10具有更突出的效果)。

图10表示线性记录密度和当加入铂时的再现输出间的关系。参见图10，可以发现当只使用钴和铬时(不加入铂)的再现输出比纵向记录系统差，加入铂后显著地增加再现输出，从而超过纵向记录系统。

另外，希望添加钽来代替铂以达到类似效果。

另外，当线性记录密度增加超过100KFCI时，纵向记录媒体和不包含铂的媒体表现出输出的早期再现性，而包含6％和17％铂的媒体由于其较高线性记录密度而保持较高输出。包含6％铂的媒体具有最佳特性。这表明包含5-15％铂的媒体可提供最高记录密度。

这样，参见图9和10，能够理解再现输出和S/N比在铂含量约在5-15％间具有最佳平衡。

另外，记录层可能是层压结构。图6是层压结构的磁盘垂直磁性记录媒体的截面图。用作记录层的镍铁层22和用作垂直磁性膜的钴-铬层23，通过一包含钛的底层21在玻璃基片20上成形。底层21有助于改进垂直磁性膜12的晶体取向，它可能不被设置。

图7是一磁盘驱动器的平面图和剖面图。该磁盘驱动器包括上述垂直磁性记录媒体71，一用于驱动垂直磁性记录媒体71的垂直磁性记录媒体驱动装置72，和一包含MR磁头的磁头部件73，该MR磁头用于再现记录在垂直磁性记录媒体71上的数据。然后，磁头73由一磁头驱动器74驱动。而且，还提供一记录再现信号处理电路75。

图8是垂直磁性记录媒体71和磁头部件73的放大视图。垂直磁性记录媒体71的垂直磁性膜81通过磁头部件73内的感应式磁头82来记录数据。另一方面，记录在垂直磁性膜81上的数据由MR磁头83再现。

如上所述，在利用钴铬层作为垂直磁性膜的垂直磁性记录媒体中，垂直记录媒体的良好垂直磁性交互作用特性在铬含量高于22％但小于等于30％(当转换为钴时，钴含量大于等于70％但小于等于78％)的范围内可以达到。而且，因为，在这个范围内，尽管输出低，却可以得到良好的S/N，这种垂直磁性记录媒体作为一种媒体当用于利用磁阻效应的再现磁头时较佳。在铬含量大于等于26％但小于等于30％的范围内(钴含量在大于等于70％且小于等于74范围内)达到很好的性能。

另外，5-15％的铂被加入到钴和铬的组成中，S/N比和再现输出这两个参数得到改进，以致磁性记录媒体产生平衡特征。特别是，当铂加入的在6-10％时产生更突出的效果。

Claims (10)

1、一种垂直于膜表面的磁化的垂直磁性记录媒体，所述膜表面是在一基片或一非磁性膜上成形的垂直磁性膜，其特征在于所述垂直磁性膜包含钴和铬，所述铬的含量在大于等于22％，但小于等于30％的范围内。

2、如权利要求1所述的垂直磁性记录媒体，其特征在于在所述垂直磁性膜中铬含量在大于等于26％但小于等于30％的范围内。

3、一种垂直于膜表面的磁化的垂直磁性记录媒体，所述膜表面是在一基片或一非磁性膜上成形的垂直磁性膜，其特征在于所述垂直磁性膜包含钴和铬，所述钴的含量在大于等于70％但小于等于78％的范围内。

4、如权利要求3所述的垂直磁性记录媒体，其特征在于在所述垂直磁性膜中钴含量在大于等于70％但小于等于74％范围内。

5、一种垂直于膜表面的磁化的垂直磁性记录媒体，所述膜表面是在一基片或一非磁性膜上成形的垂直磁性膜，其特征在于所述垂直磁性膜的成分可以表示为：(Co_100-xCr_x)_100-yPt_y，以百分比计，其中22≤x≤30，5≤y≤15。

6、一种垂直于膜表面的磁化的垂直磁性记录媒体，所述膜表面是在一基片或一非磁性膜上成形的垂直磁性膜，其特征在于所述垂直磁性膜的成分可以表示为(Co_100-xCr_x)_100-yPt_y，以百分比计，其中26≤x≤30，6≤y≤10。

7、如权利要求1至6中任一所述的垂直磁性记录媒体，其特征在于所述垂直磁性膜的厚度为100毫微米或更厚。

8、如权利要求1至6中任一所述的垂直磁性记录媒体，其特征在于所述垂直磁性膜的饱和磁化强度在大于等于100个电磁单位但小于等于200个电磁单位的范围内。

9、一种用来记录数据的，由若干层组成的多层结构的磁性记录媒体，其特征在于至少所述记录层的其中之一层包括如权利要求1至8中任一所述的垂直磁性记录媒体。

10、一种磁性记录设备，它包括一个或多个磁盘，用来转动所述磁盘的机构，当离开或接触所述表面时在所述转动磁盘记录表面写入数据或由其上读出数据的信号传感器磁头，以及用来将所述信号传感器磁头布置在所述磁盘的记录表面上的预定磁道上的机构，其特征在于，所述磁盘中的至少一个包括如权利要求1至8中任一所述的垂直磁性记录媒体。

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