CN1259652C - 垂直磁记录介质 - Google Patents
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Abstract
提供一种垂直磁记录介质,包括一在基材和垂直磁记录层之间的具有15nm或更大厚度的垂直磁增强层。
Description
1.发明领域
本发明涉及用于硬盘驱动器(HDDs)的磁记录介质,和特别是,涉及具有改善的记录信息的热稳定性和高的信噪(SNR)比的垂直磁记录介质。
2.现有技术的描述
在应用于硬盘驱动器(HDDs)-计算机的一种主要的外部数据存储设备-的纵向磁记录(LMR)中,在磁盘中的数据记录区域的尺寸随着微结构的增加已经被减小,该微结构是高-密度数据记录所必需的。然而,这种在尺寸上的减小使得数据记录区域对从数据记录区域中去除变得敏感,这是由于在HDD运转时产生热能比静磁能占有绝对的优势.这被称之为非常顺磁效应。为了克服非常顺磁效应,在HDD应用中,LMR技术已经被垂直磁记录(PMR)技术替代。与LMR技术相比,PMR技术使用更高的静电能和更低的退磁能,因此它在高-密度数据记录中是有优势的。结合发展的高敏感读头的制造,高-密度PMR技术也能够检测微数据区域。
单-层PMR介质的示意结构显示在图1中。单-层PMR介质包括一底层12,用于促进成形在底层12之上的垂直磁记录层13的垂直定向,一垂直磁记录层13,该层具有保持数据记录区域的垂直定向的垂直磁备向异性能,一保护层14,用于保护垂直磁记录层13免受外部的冲击,和一润滑层15,其置于玻璃或铝合金基材11之上。
由于底层12,垂直磁记录层13具有的垂直磁各向异性能具有一垂直定向于垂直磁记录层13平面的磁任意轴。
垂直磁记录层和垂直定向促进底层的特性对垂直磁记录设备中的记录密度影响很大。
在传统的PMR介质中,如图1A所示,一置于PMR层之下的用于促进PMR层垂直磁定向的底层是由钛(Ti)制成的,和PMR层是由Co合金制成的。在此情况下,Ti底层和Co-合金PMR层之间晶格常数的不匹配高达18%。当晶格常数不匹配变得更大时,在Co-合金PMR层的晶体生长中,一垂直磁退化层16,一具有较差磁特性的缓冲层,就会成形在Ti底层之上,如图1B所示。垂直磁退化层16减小了结晶PMR层的厚度。结果是,PMR层的磁特性将会降低并具有低的信噪(SNR)比。
当被沉积时,一特别是用于垂直定向促进层的Ti层显示出差的垂直定向特性,因为Δθ50的值大,该值指示的是晶体生长偏离垂直轴的角度。对PMR层而言,在底层中这种差的垂直定向度影响正在生长的晶体的垂直定向和因此增加PMR层的Δθ50。
上面所描述的一PMR层的晶粒尺寸的增加以及垂直定向的降低。会降低PMR层的SNR,因此限制了高-密度记录。
发明概述
为了解决上述问题,本发明的一个目的是提供一种垂直磁记录(PMR)介质,该介质能够降低在垂直定向促进底层和PMR层之间的晶格常数不匹配和能够提高垂直定向促进底层的垂直定向特性。
为达到本发明的目的,提供一种垂直磁记录介质,其中一具有15nm或更大厚度的垂直磁增强层被沉积在基材和垂直磁记录层之间。
优选的是垂直磁记录介质进一步包括一在基材和用于促进垂直磁记录层垂直定向的垂直磁增强层之间的垂直定向促进底层。优选的是垂直磁增强层是由选自由Pt,Au,Pd和这些材料的合金组成的组中的至少一种材料制成的。优选的是垂直定向促进底层是由Ti或Ti合金制成并且具有小于10nm的厚度。优选的是垂直磁记录层是由CoCr合金制成。优选的是垂直磁记录层进一步包括至少一种材料,该材料选自由B,Pt,Ta,V,Nb,Zr,Y和Mo组成的组。
根据本发明的PMR介质对单-层结构,双-层结构或伪双-层结构来说具有好的记录效果,该双-层结构包括一在垂直定向促进底层和基材之间的软磁层,该伪双-层结构包括一在垂直定向促进底层和垂直磁记录层之间的软磁层。根据本发明,垂直磁记录层可以由多层也可以由单层制成。
附图简述
通过详细描述优选实施例及其附图,本发明的上述目的和优点将会变得更加清晰。其中:
图1A是一剖视图,显示的是单-层垂直磁记录(PMR)盘的结构,和图1B是由于在垂直定向促进底层与垂直磁记录层之间的晶格常数不匹配造成的垂直磁退化层的示意结构;
图2A显示的是根据本发明的PMR介质的优选实施例的示意结构,其在垂直定向促进底层和PMR层之间具有一垂直磁增强层。
图2B显示的是根据本发明的PMR介质的另一个优选实施例的示意结构,其中垂直磁增强层被直接沉积在没有垂直定向促进底层的基材上;
图3是对用于PMR层,垂直定向促进底层,和垂直磁增强层的材料的包括晶格结构和常数的结晶特性的比较;
图4显示的是实施例1和比较例1到3制造的PMR盘的磁特性;
图5显示的是实施例1和比较例1和2制造的PMR盘的磁特性;
图6显示的是实施例1和比较例2和3制造的PMR盘的垂直定向特性;
图7显示的是实施例1和2和比较例4制造的PMR盘的X-射线衍射频谱。
本发明的详细描述
根据本发明的垂直磁记录(PMR)介质的优选实施例的示意结构被显示在图2A和2B中。在图2A中,一根据本发明的PMR介质的优选实施例包括一在垂直定向促进底层22和PMR层23之间的用于减少垂直磁增强层26和PMR层22之间的晶格常数不匹配的并用于提高垂直磁定向特性(Δθ50)的垂直磁增强层26。结果,PMR介质具有提高的SNR和高-密度记录特性。
在显示在图2B中的另一个根据本发明的PMR介质的优选实施例中,一垂直磁增强层26被直接沉积在没有垂直定向促进底层的基材上,和一PMR层23,一保护层24,和一润滑层25被顺序地沉积在垂直磁增强层26上。在显示在图2中的PMR介质中,在PMR层23中的垂直磁退化层的产生被抑制从而减少了其中的晶格常数的不匹配和因此提高了PMR层23的垂直定向特性(Δθ50)。结果,对PMR介质来说提高了SNR和高-密度记录特性。
垂直磁增强层26是由具有好的垂直定向特性的金属制成。和优选的是,Pt,Au,Pd或这些材料的合金并且其厚度是15nm或更大。发明人经过试验发现具有15nm或更大厚度的垂直磁增强层能够保证稳定的覆盖层和底层的沉积。对垂直磁增强层来说其厚度的上限不是特别的重要和因此垂直磁增强层能够被成型为任意厚度只要在通常PMR介质预定的范围内。
下面将详细描述通过由Pt制成的垂直磁增强层降低在底层和PMR层之间的晶格常数的不匹配及增强垂直定向特性的原理。
图3是对典型的用于垂直定向促进底层的Ti层,用于PMR层的CoCr层,和用于垂直磁增强层的Pt层的包括晶格结构和常数的结晶特性的比较。
根据本发明,垂直定向促进底层可以由Ti或Ti合金制成并且具有小于10nm的厚度。如果垂直定向促进底层的厚度不小于10nm,在生长结晶中将会出现晶粒尺寸增加的问题,这将会降低SNR。
参见图3,Ti底层以一(0001)定向的面和5.9埃的原子间隔被沉积在平面2上。CoCr PMR层以一(0001)定向的面和5.01埃的原子间隔被沉积在平面2上。在这两层之间的晶格常数的不匹配总计大约是18%。在层之间的晶格常数如此大的不同导致了一中间垂直磁退化层,因此降低了磁记录特性。
在本发明中,为避免这种磁记录特性的退化,一具有适当厚度的层被沉积在Ti底层和CoCr PMR层之间以抑制上述的中间退化层的产生,该层使用的材料是如Pt,Au,Pd或这些材料的合金且具有原子间隔范围在Ti的原子间隔和CoCr的原子间隔之间。Pt,Au,Pd和这些材料的合金也具有好的垂直定向特性和因此它们能够提高PMR层的垂直定向特性(更低的Δθ50)。
通过下述实施例将更加详细地描述本发明。下述实施例是用于说明目的的和不能理解为对本发明范围的限制。
<实施例1>
一Ti底层被沉积在具有0.635mm厚度的玻璃基材上至9.5nm厚,和一Pt垂直磁增强层被沉积在其上至30nm厚。一CoCr合金垂直磁记录(PMR)层被成型在Pt垂直磁增强层上至40nm厚。然后,一作为保护层的碳-基层被成型在CoCr合金PMR层上至10nm厚,和用Z-DOL(0.04%,可由Ausimont Co.获得)在其上成型2nm厚的润滑层,因此获得一单-层PMR盘。
<实施例2>
除了Pt垂直磁增强层被沉积至50nm厚之外,以与实施例1相同的方式制造一单-层PMR盘。
<实施例3>
除了一50nm厚的Pt垂直磁增强层被直接沉积在没有Ti底层沉积的玻璃基材上之外,以与实施例2相同的方式制造一单-层PMR盘。
<实施例4>
除了一NiFe合金软磁层被成型在玻璃基材上至400nm厚和Pt垂直磁增强层被沉积在其上至15nm厚之外,以与实施例1类似的方式制造一双-层PMR盘。
<实施例5>
除了一NiFe合金软磁层被成型在玻璃基材上至400nm厚,接着沉积一5nm厚的Ti底层和然后沉积一10nm厚的Pt垂直磁增强层之外,以与实施例1类似的方式制造一双-层PMR盘。
<实施例6>
除了一NiFe合金软磁层被成型在0.635mm厚的玻璃基材上至9.5nm厚,接着沉积一40nm厚的Ti底层和沉积一20nm厚的Pt垂直磁增强层之外,以与实施例1类似的方式制造一伪双-层PMR盘。
<实施例7>
除了一NiFe合金软磁层被成型在0.635mm厚的玻璃基材上至10nm厚,接着沉积一10nm厚的Pt垂直磁增强层之外,以与实施例1类似的方式制造一伪双-层PMR盘。
<实施例8>
一9.5nm厚的Ti底层,一30nm厚的Pt垂直磁増强层和一10nm厚的NiFe合金软磁层被顺序地成型在0.635mm厚的玻璃基材上。然后,一10nm厚的Pt垂直磁增强层被沉积在其上,接着沉积50nm厚的CoCr合金PMR层。一作为保护层的碳-基层被成型在CoCr合金PMR层上至10nm厚,和用Z-DOL(0.04%,可由Ausimont Co.获得)在其上成型2nm厚的润滑层,因此获得一伪双-层PMR盘。
<实施例9>
一30nm厚的Pt垂直磁增强层,一10nm厚的NiFe合金软磁层,和一9.5nm厚的Ti底层被顺序地成型在0.635mm厚的玻璃基材上。然后,一20nm厚的Pt垂直磁增强层被沉积在其上,接着沉积50nm厚的CoCr合金PMR层。一作为保护层的碳-基层被成型在CoCr合金PMR层上至10nm厚,和用Z-DOL(0.04%,可由Ausimont Co.获得)在其上成型2nm厚的润滑层,因此获得一伪双-层PMR盘。
<实施例10>
除了沉积50nm厚的Pt垂直磁增强层,接着沉积10nm厚的NiFe合金软磁层之外,以与实施例1类似的方式制造一伪双-层PMR盘。
<实施例11>
除了一9.5nm厚的Ti底层,一40nm厚的Pt垂直磁增强层,一10nm厚的NiFe合金软磁层和一CoCr合金PMR层被顺序地沉积之外,以与实施例10类似的方式制造一伪双-层PMR盘。
<比较例1>
一40nm厚的CoCr合金PMR层被直接沉积在0.635mm厚的玻璃基材上。接着,一作为保护层的碳-基层被成型在CoCr合金PMR层上至10nm厚,和用Z-DOL(0.04%,可由Ausimont Co.获得)在其上成型2nm厚的润滑层,因此获得一传统的单-层PMR盘。
<比较例2>
一50nm厚的Ti底层被沉积在0.635mm厚的玻璃基材上,接着沉积一40nm厚的CoCr合金PMR层。然后,一作为保护层的碳-基层被成型在CoCr合金PMR层上至10nm厚,和用Z-DOL(0.04%,可由Ausimont Co.获得)在其上成型2nm厚的润滑层,因此获得一传统的单-层PMR盘。
<比较例3>
除了使用Pt替代Ti将一40nm厚的底层沉积在0.635mm厚的玻璃基材上之外,以与比较例1相同的方式制造一单-层PMR盘。
<比较例4>
除了将Pt垂直磁增强层的厚度减少到10nm之外,以与例1相同的方式制造一单-层PMR盘。
测定在上述实例中制造的PMR盘的磁特性。结果显示在图4中。在图4中,对使用振动试样磁强计(VSM)测得的PMR层的总矫顽力Hc与使用克尔(Kerr)磁强计测得的PMR层表面矫顽力Hck之比进行比较。Hc/Hck的高值表明矫顽力均匀地贯穿PMR层。Hc/Hck的低值表明矫顽力降低,是由例如中间磁退化层的产生造成的。鉴于此,从图4中可以发现,在实施例1中制造的PMR盘的中间磁退化层的产生被有效地抑制。
在图4中,Hc(L)/Hc(P)是PMR层的纵向矫顽力与垂直矫顽力之比。较低的Hc(L)/Hc(P)之比表明PMR层具有高的有序的晶体定向和好的磁记录特性。如图4所示,根据本发明的在Ti底层之上的具有Pt垂直磁增强层的PMR盘(实施例1)显示出最好的磁特性。
图5比较地显示了在实施例1和比较例1和2中制造的PMR盘的如垂直磁各向异性能Ku,各向异性场Hk,和饱和磁化Ms的磁特性。从图5中可知,在实施例1中制造的PMR盘具有高的Ku,Hk和Ms,从而坚信具有好的垂直磁特性的PMR介质能够通过在垂直定向促进底层和PMR层之间沉积具有合适厚度的Pt层来制成。
图6是Δθ50的图表比较地显示了实施例1和比较例2和3制造的PMR盘的垂直定向特性。Δθ50指的是晶体生长与垂直轴的偏离角度。小的Δθ50导致更好的垂直晶体定向。与比较例2和3制造的PMR盘相比,实施例1制造的PMR盘具有非常小的Δθ50值。
对实施例1和2制造的PMR盘和比较例4制造的PMR盘的X-射线衍射频谱,其中Pt垂直磁增强层具有不同的厚度,被显示在图7中。对具有10nm厚度的Pt垂直磁增强层的比较例4的PMR盘来说,观察到一弱的Pt(111)衍射峰值。与具有更厚于比较例4的Pt垂直磁增强层的实施例1和2的PMR盘相比,较例4制造的PMR盘也具有相对较弱的Co(002)衍射峰值。这种结果被认为是与差的其它层的沉积有关,其它层的沉积受到这种薄的Pt垂直磁增强层的构成的影响。
如上所述,根据本发明的PMR介质包括一在PMR层和成型在基材之上的垂直定向促进底层之间的具有合适厚度的Pt,Au,或Pd垂直磁增强层。结果是,由于在PMR层和垂直定向促进底层之间的晶格不匹配而导致的中间层的产生会被有效地抑制,同时由于Pt,Au和Pd所固有的结晶生长特性而提高垂直定向特性。又,Pt,Au或Pd垂直磁增强层具有密实的结构和因此避免了从基材来的杂质的混入,导致了高-纯度的PMR层。由于上述原因,根据本发明的PMR介质具有提高了磁特性SNR,和高-密度记录特性的PMR层。
通过参照其优选的实施例,已经特别显示和描述了本发明,可以理解的是在不背离如所附的权利要求所限定的本发明精神和范围内,所属技术领域的技术人员可以进行各种形式和细节上的变化。
Claims (9)
1.一种垂直磁记录介质,其中具有15nm厚度或更大的垂直磁增强层被沉积在基材和垂直磁记录层之间,其中垂直磁增强层是由至少一种选自由Pt,Au,Pd和这些材料的合金组成的组中的材料制成的。
2.根据权利要求1的垂直磁记录介质,进一步包括一在基材和用于促进垂直磁记录层垂直定向的垂直磁增强层之间的一垂直定向促进底层。
3.根据权利要求2的垂直磁记录介质,其中垂直定向促进底层是由Ti或Ti合金制成的并且具有小于10nm的厚度。
4.根据权利要求1或2的垂直磁记录介质,其中垂直磁记录层是由CoCr合金制成的。
5.根据权利要求4的垂直磁记录介质,其中垂直磁记录层进一步包括至少一种选自由B,Pt,Ta,V,Nb,Zr,Y,和Mo组成的组中的材料。
6.根据权利要求1或2的垂直磁记录介质,进一步包括顺序地置于垂直磁记录层之上的保护层和润滑层。
7.根据权利要求1或2的垂直磁记录介质,其中垂直磁增强层是由Pt制成的并且具有不小于15nm的厚度。
8.根据权利要求2的垂直磁记录介质,其中垂直磁记录介质具有一双-层结构,该双-层结构包括一在基材和垂直定向促进底层之间的一软磁层。
9.根据权利要求2的垂直磁记录介质,其中垂直磁记录介质具有一伪双-层结构,该伪双-层结构包括一在垂直定向促进底层和垂直磁记录层之间的一软磁层。
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