CN1212610C - 垂直磁记录介质 - Google Patents
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Abstract
一种垂直磁性记录介质包括基片、形成在该基片上的软磁性垫层、形成在该垫层上的具有垂直磁各向异性的磁性记录层、以及形成在该磁性记录层上具有铁磁性的泄漏磁场控制层。该泄漏磁场控制层被反铁磁性或铁磁性地交换耦合到该磁性记录层，从而抑制来自垫层和磁性记录层的泄漏磁场的影响，并且减小介质噪声。
Description
技术领域
本发明一般涉及一种信息记录介质，特别涉及具有垂直磁化膜的垂直磁性记录介质。
背景技术
随着磁盘驱动器的尺寸减小和容量增加，最近希望减小在记录介质中的磁粒的粒度。在被称为平面内(纵向)记录方法的常规记录方法中，由于热不稳定性导致难以减小磁粒的粒度。相应地，最近人们已经研究在热磁驰豫等等方面优于该平面内记录方法的垂直磁性记录方法。一种普通的垂直磁性记录方法采用通过在基片上形成软磁性垫层(底层)并且在该软磁性垫层上隔着一个非磁性层而形成一个垂直磁化膜而制造的双层介质。
在用于硬盘的垂直磁性记录介质中，已经研究使用Co/Pd或Co/Pt的多层膜作为该垂直磁化膜的情况。该多层膜通过交替地淀积分别具有0.05至2纳米的厚度的非常薄的磁性膜和分别具有0.1至5纳米的厚度的非常薄的非磁性膜而形成该多层膜。与使用Co-Cr基合金的常规记录介质相比，该多层膜表现出非常强的垂直磁各向异性，因此它是用于垂直磁化膜的理想候选材料。
但是，上述多层膜具有如下问题。
(1)由于连续膜所导致的大介质噪声
该介质噪声主要是由于伴随着磁化反转的过渡噪声(transitionnoise)或反转磁畴噪声所造成的。过渡噪声由在被记录磁畴的边界附近的磁性晶粒或者不均匀的磁化反转所导致的晶粒边界噪声而产生。该反转磁畴噪声是由于磁粒、在记录膜中的去磁化场或者从被记录磁畴的外围泄漏的磁场的不均匀性所造成的。防止该介质噪声的一般措施是形成一个薄膜结构，从而相邻磁粒相互之间被磁隔离。通过这种相邻磁粒的磁隔离，介质产生的噪声(介质噪声)可以被减小，以提高信噪比，相应地提高线性记录密度。
介质的磁特性由于相邻磁粒的磁隔离而被大大地改变。也就是说，矫顽力增加，并且在M-H回线中的矫顽力附近的斜率α(＝4πdM/Dh)减小(在理想条件中，α＝1)。作为用于使在Co/Pd或Co/Pt多层磁性膜中的相邻磁粒之间磁隔离的技术，已知一种在高气压下通过溅射而淀积薄膜的方法或者使用粒状底层的方法。但是，尽管使用这些方法，不容易形成单个磁畴。另外，仅仅由一个记录膜进行磁性的控制是困难的。
(2)由垫层(backing layer)增加噪声
由于垫层本身由磁性材料所形成，因此从垫层中的磁化所产生的磁通量叠加在被磁头再现的信号上，并且相应地变为一种噪声源。该垫层是具有几个奥斯特(Oe)的矫顽力(Hc)的软磁性膜，并且它容易受到外部磁场的影响。相应地，从垫层泄漏的磁场被叠加在来自记录头的记录磁场上。结果，由于来自作为噪声源的垫层的泄漏磁场导致不能够获得均匀的垂直磁性记录。用于减小由于垫层所产生的噪声的一般措施是形成与该垫层相邻的一个磁畴控制层，作为一个反铁磁膜(antiferromagnetic film)，从而控制在垫层中的磁畴。但是，该噪声不能够由该方法而充分地减小。
发明内容
因此本发明的一个目的是提供一种垂直磁性记录介质，其能够减小由于来自磁性记录层和垫层的泄漏磁场所导致的噪声。
根据本发明的一个方面，在此提供一种信息记录介质，其中包括：基片；形成在所述基片的上侧上的铁磁记录层，所述铁磁记录层具有垂直磁各向异性；以及形成在所述铁磁记录层的上侧和下侧中的至少一个侧面上的铁磁层，所述铁磁层在被磁化状态中表现出与所述铁磁记录层的磁化相反的磁化。
最好，该铁磁层由稀土过渡金属无定形合金膜所形成。该稀土过渡金属无定形合金膜包含作为稀土金属的钆(Gd)。最好，该铁磁层具有20纳米或更小的厚度。该铁磁记录层例如由Co/Pd、Co/Pt或CoB/PdB的多层磁性膜所形成。最好，用于控制铁磁记录层和铁磁层之间的交换耦合力的交换耦合控制层被置于铁磁记录层和铁磁层之间。最好，该交换耦合控制层具有10纳米或更小的厚度。
根据本发明的另一个方面，在此提供一种具有信息记录介质的信息存储设备，其中包括：基片；形成在所述基片的上侧上的铁磁记录层，所述铁磁记录层具有垂直磁各向异性；以及形成在所述铁磁记录层的上侧和下侧中的至少一个侧面上的铁磁层，所述铁磁层在被磁化状态中表现出与所述铁磁记录层的磁化相反的磁化。
从下文参照示出本发明的一些优选实施例的附图的详细描述和所附权利要求中，本发明的上述和其它目的、特点和优点以及实现它们的方法将变得更加清楚，并且该发明本身将得到更好的理解。
附图说明
图1为示出双层垂直磁性记录介质的频率特性的曲线图；
图2A为示出在30MHz的记录频率下的频率特性和根据擦除方向的所再现波形；
图2B为示出在50MHz的记录频率下的频率特性和根据擦除方向的所再现波形；
图3为示出来自记录层的泄漏磁场的影响的示意图；
图4A为示出来自垫层的泄漏磁场的影响的示意图；
图4B为示出在垫层中的磁化的垂直分量和平面内分量的示意图；
图5为示出在来自记录层和垫层的泄漏磁场有助于记录磁场的情况中本发明的原理的示意图；
图6为示出在来自记录层的泄漏磁场抵消记录磁场的情况中本发明的原理的示意图；
图7为示出泄漏磁场控制层的饱和磁化Ms和矫顽力Hc的温度相关性的示意图，并且还示出泄漏磁场控制层的磁化状态；
图8为示出在例子1中的记录介质的结构的示意图；
图9为示出信号输出的记录频率相关性的曲线图；
图10为示出介质噪声基于例子2中的泄漏磁场控制层的厚度的相关性的曲线图；
图11为示出在例子3中的记录介质的结构的示意图；以及
图12为示出介质噪声基于例子3中的交换耦合控制层的厚度的相关性的曲线图。
具体实施方式
下面首先实验来自构成一个双层垂直磁性记录介质的磁性记录层和软磁性垫层的泄漏磁场的影响。图1为示出由玻璃基片、CoZrNd(100纳米)的软磁性垫层、Pd非磁性层、CoB/PdB磁性多层膜和C(5纳米)保护层所构成的双层垂直磁性记录介质的频率特性的曲线图。
图1的曲线图示出在记录介质被在正或负方向(初始化)中被均匀磁化的状态中，信号输出的电平随着记录频率的改变而变化。从图1显然可以看出，信号输出的频率相关性根据初始化方面而不同。另外，如图2A中的箭头2和图2B中的箭头4和6所示，记录频率越高，则出现越多的未记录部分。另外，图2A中的参考标号8和10所示，被记录的正和负信号的时间宽度互不相同。这意味着，被记录磁畴的尺寸根据记录磁化的方向而不同，并且这被认为是由于来自每个磁性层的泄漏磁场的影响所造成的，这将在下文中描述。
首先，来自垂直磁性记录层的泄漏磁场的影响将被检测。图3示出来自磁性记录层的泄漏磁场对记录磁场的影响的示意图。非磁性层14被形成在软磁性垫层12上，并且磁性记录层16被形成在非磁性层14上。参考标号18表示被记录的磁畴，参考标号20表示被初始化的磁畴。磁畴壁或过渡区域22被形成在被记录磁畴18和每个被初始化磁畴20之间。参考标号24来自磁性记录层16的泄漏磁场。
从图3显然可以看出，来自被施加有向下记录磁场(Hex)的被记录磁畴18附近的不均匀磁化区域20的泄漏磁场24被叠加，以有助于向下记录磁场(Hex)。在施加向上记录磁场(Hex)的情况中，来自初始化区域20的泄漏磁场被叠加，以减小向上记录磁场(Hex)。相应地，记录磁场不均匀地在向上和向下方向施加，并且向上记录磁畴和向下记录磁畴在形状或尺寸方面互不相同。结果，所再现信号或介质噪声的强度增加。
图4A示出来自垫层12的泄漏磁场26对记录磁场的影响。作为垫层12，通常使用具有如下磁特性的薄膜。作为垫层12的薄膜为平面内磁化膜，其是具有几十奥斯特(Oe)或更小的矫顽力(Hc)的软磁性膜。另外，由于垫层12不被交换耦合到磁性记录层16，因此在外部磁场的施加方向上容易出现磁化反转。
另外，由于大的记录磁场被循环通过该记录层，因此饱和磁化较大。对于磁通量密度(Bs)，CoZrNd垫层变成具有1.1特斯拉(T)或更大的磁通量密度，并且FeTaC垫层具有1.6特斯拉或更大的磁通量密度。假设来自垫层12的泄漏磁场26的影响可能大于来自磁性记录层16的泄漏磁场24的影响。
相应地，当施加大于或等于记录层的矫顽力(Hc)的记录磁场(Hex)时，在垫层12中的磁化被强制定向在记录磁场的施加方向上，但是不容易定向在垂直方向上，因为垫层12是平面内磁化膜，从而如图4A中所示磁化方向为倾斜。如图4B中所示，在这种情况中，在垫层12中的磁化具有垂直分量和平面内分量，并且垂直分量对记录磁场具有影响。垂直分量对记录磁场的影响的趋势与来自上述记录层16的泄漏磁场的影响相同。
下面将参照图5和6描述用于减小泄漏磁场的影响的本发明原理。在本发明中，表现出铁磁性的泄漏磁场控制层28被形成在磁性记录层16上。作为泄漏磁场控制层28，例如可以采用GdFeCo的稀土过渡金属无定形合金膜。在磁性记录层16中的过渡金属(例如，Co)和在泄漏磁场控制层28中的稀土金属(例如，Gd)被相互交换耦合，从而获得如图5和6中所示的磁化方案。
图5示出在来自垫层12和记录层16的泄漏磁场26和24有助于记录磁场的情况中的该磁化方案。在这种情况中，来自具有铁磁功能的泄漏磁场控制层28的泄漏磁场30抵消来自垫层12和磁性记录层16的泄漏磁场26和24。也就是说，磁性记录层16和泄漏磁场控制层28形成铁磁性磁化方案，从而来自泄漏磁场控制层28的泄漏磁场30抵消来自记录层16和垫层12的泄漏磁场24和26的影响。结果，可以避免施加过量的记录磁场。
图6示出在来自垫层12的泄漏磁场26有助于该记录磁场以及来自磁性记录层16的泄漏磁场24抵消该记录磁场的磁化方案。在这种情况中，来自泄漏磁场控制层28的泄漏磁场30抵消来自垫层12的泄漏磁场26。因此，根据本发明，具有铁磁性的泄漏磁场控制层28被形成在磁性记录层16上，从而获得减小来自垫层12和磁性记录层16的泄漏磁场的影响的效果，从而实现与方向无关的记录磁场的均匀施加。
图7示出用于泄漏磁场控制层28的稀土过渡金属无定形合金膜的磁特性。通过使用用于泄漏磁场控制层28的稀土过渡金属无定形合金膜，可以获得如下效果。从图7显然可以看出该稀土过渡金属无定形合金膜具有铁磁性。在稀土磁化主导(dominance)(富含RE的组合物)的情况下，净磁化在稀土金属的磁化方向上，而在过渡金属磁化主导(富含TM的组合物)的情况下，净磁化(net magnetization)在过渡金属的磁化方向上。
在稀土过渡金属无定形合金膜的富含TM的组合物中，该膜被形成在磁性记录层16上，从而在该膜中的过渡金属和在磁性记录层16中的过渡金属被相互交换耦合，从而在泄漏磁场控制层28中的磁化被设置为相对于磁性记录层16中的磁化为反铁磁性。在这种情况中，过渡金属的交换耦合实现在磁化方向上的对齐，从而没有产生垂直的(界面上的)磁畴壁，因此磁畴稳定地存在。在富含TM的组合物被改变为富含RE的组合物的情况中，在由稀土过渡金属无定形合金膜所形成的泄漏磁场控制层28中的稀土金属(例如，Gd)和在磁性记录层16中的过渡金属(例如Co)被铁磁性地交换耦合，从而可以控制在泄漏磁场控制层28中的磁特性或磁化方案。
由于无定形合金膜被用作为泄漏磁场控制层28，因此该层面28不容易受到在磁性记录层16中的结晶度和方向的影响。由于层面28不是一个结晶膜，因此可以减小由于磁粒等等的不均匀性所造成的颗粒边界噪声。通过选择最佳的元素(例如，具体)作为该稀土元素，可以减小磁性膜的过渡宽度。结果，可以减小由于磁化过渡(反转)所导致的过渡噪声。该磁性膜的过渡宽度与稀土金属和过渡金属之间的交换耦合力以及与磁性膜的垂直磁各向异性成比例。
现在将描述根据本发明的一些实施例。
例子1：
参见图8，参考标号31整体表示由DC磁控管溅射处理所制造的垂直磁性记录介质。该垂直磁性记录介质31通过按次序在玻璃基片32上淀积CoZrNd垫层34、PdB非磁性层36，CoB/PdB多层记录层38、GdFeCo泄漏磁场控制层40、以及C保护层42而形成。保护层42被涂有用于评估磁头的记录/再现特性目的的润滑层44。如上文所述，记录层38为垂直磁化膜，以及垫层34为平面内磁化膜。相应地，如果记录层38被直接形成在垫层34上，则记录层38可能受到垫层34的磁特性的影响，以造成介质噪声的增加或者容易受到温度波动的影响。
为了把记录层38和垫层34相互磁性分离，PdB非磁性层36被插入在记录层38和垫层34之间。用于使记录层38和垫层34之间磁性隔离的非磁性层的有用例子包括例如硼(B)、碳(C)和硅(Si)这样的非金属单元素膜、以及包含至少一种非金属的合金膜(例如PdB)或氧化膜。在例子1中的记录介质具有C(5nm)/GdFeCo(5nm)/CoB/PdB多层膜/CoZrNd(100nm)/玻璃基片的特殊结构。作为对比，准备具有C(5nm)/CoB/PdB多层膜/CoZrNd(100nm)/玻璃基片的结构的另一个记录介质。
在评估例子1的和作为对比的记录介质的电磁特性中，使用具有如下设计的磁头。也就是说，所用的磁头由记录头和再现头所构成，该记录头分别具有2微米和0.3微米的磁道宽度(记录宽度)和间距长度，该再现头分别具有1微米和0.2微米的磁道宽度和间距长度。用于记录和再现的线速度被设置为5米/秒。
图9示出通过使用在例子1的以及作为对比的该记录介质使得信号输出电平随着记录频率的改变而改变的示意图。与图9相比，在例子1中的记录介质可以提供预定电平或者比宽频率范围更高的信号输出。相反，作为对比的记录介质具有一个缺点，使得该信号输出在较高记录频率被极大地衰减。该结果表明在例子1中的记录介质地作为对比的记录介质的频率特性具有改进。
另外，如箭头46所示，在例子1中的记录介质所输出的信号基本上等于由作为对比的记录介质所输出的信号的100MHz附近评估信噪比(S/N)。作为该评估结果，确认由于介质噪声的减小使得在例子1中的记录介质的S/N比作为对比的记录介质的S/N约高出3dB。
例子2：
准备具有与例子1中的记录介质相同结构的记录介质，并且GdFeCo泄漏磁场控制层40的厚度在5至25纳米的范围内改变。通过使用该记录介质的这些测试例子，评估在5MHz的记录频率下的S/N特性。该评估结果在图10中示出。从图10显然可以看出，介质噪声随着GdFeCo层的厚度增加而单调递增，并且当GdFeCo层的厚度变为大约20纳米时，该介质噪声基本上与作为对比的记录介质的噪声相同。相应地，最好设置GdFeCo泄漏磁场控制层40的厚度不大于20纳米。
例子3：
准备具有图10中所示的结构的垂直磁性记录介质31’，以控制图8中所示的GdFeCo泄漏磁场控制层40和记录层38之间的交换耦合力。也就是说，CoB交换耦合控制层48被插入在记录层38’和泄漏磁场控制层40之间。通过使用该记录介质31’，评估该特性。作为记录层38’，使用Co/Pd多层膜。GdFeCo泄漏磁场控制层40的厚度被设置为5纳米。作为交换耦合控制层48，使用CoB膜，其中硼(B)的含量被设置为8at％(原子百分比)。
图12示出介质噪声与交换耦合控制层48的厚度之间的相互关系。作为对比，准备具有一种结构的记录介质，其中缺少图11中所示的GdFeCo泄漏磁场控制层40。从图12显然可以看出，当交换耦合控制层48的厚度大约为10纳米时，介质噪声基本上与作为对比的记录介质相同，并且当层面48的厚度大于10纳米时，介质噪声变为比作为对比的记录介质的噪声更大。相应地，最好把交换耦合控制层48的厚度设置为不大于10纳米。作为交换耦合控制层48，可以使用例如硼(B)、碳(C)和硅(Si)这样的非金属的单元素膜或者包含至少一种非金属的合金膜/氧化膜。并且在这种情况中，获得类似的性能。
根据本发明，可以提供一种垂直磁性记录介质，其能够抑制来自垫层和记录层的泄漏磁场的影响，从而减小介质噪声。
Claims (6)
1.一种垂直磁记录介质，其中包括：
基片；
提供在所述基片上的软磁性垫层；
提供在所述软磁性垫层上的铁磁记录层，所述铁磁记录层具有垂直磁各向异性；以及
提供在所述铁磁记录层上的铁磁层，所述铁磁层在被磁化状态中表现出与所述铁磁记录层的磁化相反的磁化，所述铁磁层由稀土-过渡金属无定形合金膜形成。
2.根据权利要求1所述的垂直磁记录介质，其中所述稀土-过渡金属无定形合金膜包含作为稀土金属的钆。
3.根据权利要求1所述的垂直磁记录介质，其中所述铁磁层具有20纳米或更小的厚度。
4.根据权利要求1所述的垂直磁记录介质，进一步包括一个交换耦合控制层，其被置于所述铁磁记录层和所述铁磁层之间。
5.根据权利要求4所述的垂直磁记录介质，其中所述交换耦合控制层具有10纳米或更小的厚度。
6.根据权利要求1所述的垂直磁记录介质，其中所述铁磁记录层由选自Co/Pd、Co/Pt和CoB/PdB的材料的多层膜所形成，或者由所述材料的多层氧化膜所形成。
Applications Claiming Priority (2)
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