CN1279514C - 多晶结构膜及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

磁性晶粒(32)位于晶体层(35、41)的表面上间隔开的位置。用第一隔离层(33)覆盖磁性晶粒(32)。晶体层(35、41)用来沿预定方向取向磁性晶粒(36、38)。在晶体层(35)与磁性晶粒(32)以及在晶体层(41)与磁性晶粒(36)之间分别插入非晶材料层(34、39)。非晶材料层(34、39)用来充分抑制磁性晶粒(32、36)与晶体层(35、41)之间的相互作用。磁性晶粒(32、36)的取向可靠地保持在预定的方向。

Description

多晶结构膜及其制造方法
技术领域
本发明涉及通常用作,例如硬盘(HD)的磁记录介质的磁记录层的多晶结构膜及其制造方法。
背景技术
在磁记录介质的技术领域中,多晶结构的连续层常常用作磁记录层。多晶结构的连续层包括在基于外延生长的基层表面上形成的微小的Co合金晶粒。多晶结构的连续层允许Cr原子沿相邻的Co合金晶粒之间的晶粒边界扩散。Cr原子在相邻的Co合金晶粒之间形成非磁性壁,从而可靠地防止相邻的Co合金晶粒之间的磁相互作用。在各个晶粒中建立磁畴。正如通常已知的,精细的Co合金晶粒用来在磁信息的读出信号中可靠地减小噪声。
例如,Fe50Pt50(原子%)等有序合金与Co合金相比表现出相当大的晶体磁各向异性能量。有序合金的晶体磁各向异性能量常常达到例如1×106J/m3以上。更大的晶体磁各向异性能量用来保持精细晶粒中的磁化。另一方面,由于热扰动(thermal agitation),较小的晶体磁各向异性能量导致精细晶粒中的磁化损失。希望利用有序合金代替Co合金,从而实现精细晶粒。但是,由有序合金制成的多晶结构的连续层容易发生非磁性原子沿晶粒边界的扩散。应当可靠地切断有序合金制成的相邻晶粒之间的磁相互作用。
发明内容
因此,本发明的目的是提供一种有助于细磁性晶粒的可靠实现的多晶结构及其制造方法。
根据本发明的第一方案,提供一种多晶结构膜,包括:在基层表面上彼此间隔开的磁性晶粒;覆盖在磁性晶粒上的非晶材料;覆盖在非晶材料上的取向控制层,所述取向控制层由沿预定方向取向的非磁性晶体制成;以及在取向控制层的表面上彼此间隔开的磁性晶粒,所述磁性晶粒沿预定方向取向。这里,非晶材料包括非磁性材料,例如,SiO2。或者,非晶材料包括金属氧化物、金属氮化物等。
多晶结构膜允许在基层和取向控制层的表面上的相邻磁性晶粒之间产生间隔。具体地,在相邻磁性晶粒之间限定间隔。各个磁性晶粒独立定位,从而可靠地防止相邻磁性晶粒之间的磁相互作用。在各个磁性晶粒中可以独立建立磁畴。
另外,多晶结构膜允许增加磁性晶粒的总厚度,而不管在上下磁性晶粒之间插入的非晶层和取向控制层。由于磁性晶粒的取向可以沿预定方向对准,所以足够强度的磁场可以泄露到多晶结构膜的外面。
磁性晶粒可以由有序合金制成。有序合金的磁性晶粒与非有序的Co合金相比表现出明显更大的晶体磁各向异性能量。有序合金的晶体磁各向异性能量常常达到例如1×106J/m3以上。更大的晶体磁各向异性能量用来保持精细晶粒中的磁化。有序合金具有L10结构。例如,有序合金可以从由Fe50Pt50(原子%)、Fe50Pd50(原子%)和Co50Pt50(原子%)构成的组中选择。
可以采用特定的方法制成根据第一方案的上述多晶结构膜。该方法包括:在基层表面上形成第一磁性晶粒,所述第一磁性晶粒彼此间隔开;形成覆盖第一磁性晶粒的非晶层;在非晶层上形成晶体层,所述晶体层沿预定方向取向;以及在晶体层的表面上形成第二磁性晶粒,所述第二磁性晶粒彼此间隔开。
该方法允许在包括沿预定方向取向的晶体的晶体层的表面上形成第二磁性晶粒。第二磁性晶粒的取向可以沿指定方向可靠地对准。此外,非晶层插在第一磁性晶粒与晶体层之间。非晶层用来充分减小第一磁性晶粒与晶体层之间的界面反应。因此,在随后的生产工艺中可以可靠地保持在各个第一磁性晶粒中的取向。
该方法还包括:在形成第一磁性晶粒时以预定的速率在基层的表面上淀积第一和第二金属原子;以及对在基层表面上的第一和第二金属原子进行加热。通过加热,导致在基层上的第一和第二金属原子聚合。聚合导致在基层的表面上包括第一和第二金属原子的第一磁性晶粒的建立。由于第一和第二金属原子的迁移导致第一磁性晶粒的形成,所以在相邻的第一磁性晶粒之间限定间隔。此外,第一磁性晶粒均匀地排列或分散在基层的表面上。
同样,该方法还包括:在形成第二磁性晶粒时以预定的速率在晶体层的表面上淀积第一和第二金属原子;以及对在晶体层表面上的第一和第二金属原子进行加热。通过加热,使在晶体层上的第一和第二金属原子聚合。聚合导致在晶体层的表面上包括第一和第二金属原子的第二磁性晶粒的建立。由于第一和第二金属原子的迁移导致第二磁性晶粒的形成,所以在相邻的第二磁性晶粒之间限定间隔。此外,第二磁性晶粒均匀地排列或分散在晶体层的表面上。
这里,第一和第二金属原子的反复淀积和热处理使第一和第二原子向着已存在的磁性晶粒聚合。聚合导致已存在的磁性晶粒的生长。可以以这种方式控制磁性晶粒的直径和尺寸。可以保持磁性晶粒的均匀淀积。在这种情况下,第一和第二金属原子的淀积量应当设置为实现小于1.0nm的厚度,最好小于0.5nm。
上述晶体层用来防止第一和第二金属原子在形成新的磁性晶粒中受到已存在的磁性晶粒的任何影响。可以实现第一和第二金属原子形成新磁性晶粒的聚合而不受已存在磁性晶粒的影响。可靠地防止已存在磁性晶粒的进一步生长。允许在晶体层上重新生长磁性晶粒。因此,以与已存在的磁性晶粒相同的方式限定相邻磁性晶粒之间的间隔。此外,磁性晶粒均匀地排列或分散在晶体层的表面上。
在这种情况下,可以设置形成第二磁性晶粒所施加的加热能量小于形成第一磁性晶粒所施加的加热能量。当以上述方式加热形成第二磁性晶粒时,已存在的第一磁性晶粒用来辐射热量。用较小的加热能量,利用第一磁性晶粒的热辐射实现第二磁性晶粒的聚合。
例如,晶体层由MgO制成。在这种情况下,可以在形成晶体层之前先冷却非晶层。在正常或室温下溅射MgO能够在MgO的晶体中以(100)平面取向。该晶体层用来在磁性晶粒中建立(100)平面的取向。在晶体层上的各个磁性晶粒中以预定的方向可靠地对准取向。
根据本发明的第二方案,提供一种多晶结构膜,包括:在基层表面上彼此间隔开的磁性晶粒;分布在磁性晶粒表面上的非磁性材料,基于包括在磁性晶粒中的原子产生所述非磁性材料;覆盖在非磁性材料上的取向控制层,所述取向控制层由沿预定方向取向的非磁性晶体制成;以及在取向控制层的表面上彼此间隔开的磁性晶粒,所述磁性晶粒沿预定方向取向。这里,非磁性材料包括氧化物、氮化物等。
多晶结构膜允许以与上述相同的方式避免在相邻磁性晶粒之间的磁相互作用。在各个磁性晶粒中可以独立建立磁畴。另外,多晶结构膜允许增加磁性晶粒的总厚度。由于在磁性晶粒中沿预定方向对准取向,所以足够强度的磁场可以泄露到多晶结构膜的外面。磁性晶粒可以由有序合金制成。有序合金可以具有L10结构。
可以采用特定的方法制成根据第二方案的多晶结构膜。该方法包括:在基层表面上形成第一磁性晶粒,所述第一磁性晶粒彼此间隔开;基于包括在第一磁性晶粒中的原子在第一磁性晶粒的表面上产生非磁性材料;在非磁性材料上形成晶体层,所述晶体层沿预定方向取向;以及在晶体层的表面上形成第二磁性晶粒,所述第二磁性晶粒彼此间隔开。
该方法允许第二磁性晶粒沿预定方向取向。此外,非磁性材料插在第一磁性晶粒与晶体层之间。非磁性材料用来充分减小第一磁性晶粒与晶体层之间的界面反应。因此,在随后的生产工艺中可以可靠地保持在各个第一磁性晶粒中的取向。
该方法还包括:在形成第一磁性晶粒时以预定的速率在基层的表面上淀积第一和第二金属原子;以及对在基层表面上的第一和第二金属原子进行加热。同样,该方法还包括:在形成第二磁性晶粒时以预定的速率在晶体层的表面上淀积第一和第二金属原子;以及对在晶体层表面上的第一和第二金属原子进行加热。这里,可以设置形成第二磁性晶粒所施加的加热能量小于形成第一磁性晶粒所施加的加热能量。
上述多晶结构膜可以用在磁记录介质中,例如,磁记录盘。例如,可以在例如衬底等支撑部件的表面上形成基层、磁性晶粒、非晶层、非磁性层和取向控制层。以上述方式彼此磁性隔离精细的磁性晶粒,用来极大地减小在磁记录介质表面上的相邻记录轨迹之间的瞬态噪声(transition noise)。精细的磁性晶粒极其有助于提高磁记录介质的记录轨迹密度和记录容量。
附图说明
图1示意性地示出了作为磁记录介质驱动器或存储装置的特定例子的硬盘驱动器(HDD)的结构的平面图。
图2示意性地示出了包括根据本发明第一实施例的多晶结构膜的磁记录盘的详细结构的局部放大剖面图。
图3示意性地示出了在衬底上形成基层工艺的衬底的局部放大剖面图。
图4示意性地示出了在衬底上形成Fe50Pt50合金层工艺的衬底的局部放大剖面图。
图5示意性地示出了基于热处理形成磁性晶粒工艺的衬底的局部放大剖面图。
图6示意性地示出了在衬底上形成覆盖磁性晶粒的Fe50Pt50合金层工艺的衬底的局部放大剖面图。
图7示意性地示出了基于热处理生长磁性晶粒工艺的衬底的局部放大剖面图。
图8示意性地示出了形成覆盖磁性晶粒的SiO2层工艺的衬底的局部放大剖面图。
图9示意性地示出了在SiO2层的表面上形成MgO膜工艺的衬底的局部放大剖面图。
图10示意性地示出了在第一隔离层的表面上形成Fe50Pt50合金层工艺的衬底的局部放大剖面图。
图11示意性地示出了基于热处理在第一隔离层上形成磁性晶粒工艺的衬底的局部放大剖面图。
图12具体说明了根据X射线衍射的磁性晶粒的取向。
图13具体说明了根据X射线衍射的MgO的取向。
图14示意性地示出了根据本发明第二实施例的多晶结构膜的详细结构的局部放大剖面图。
图15示意性地示出了在磁性晶粒的表面上形成氧化物工艺的衬底的局部放大剖面图。
具体实施方式
图1示意性地示出了作为磁记录介质驱动器或存储装置的例子的硬盘驱动器(HDD)11的内部结构。HDD11包括盒形主外壳12,例如,限定扁平平行六面体的内部空间。在主外壳12的内部空间中至少包含一个磁记录盘13。磁记录盘13安装在主轴电机14的驱动轴上。主轴电机14允许驱动磁记录盘13以更高的转速旋转,例如,7200rpm、10000rpm等。盖(未示出)连接到主外壳12,从而在主外壳12与盖之间限定封闭的内部空间。
磁头致动器16安装在主外壳12的内部空间中的垂直支撑轴15上。磁头致动器16包括从垂直支撑轴15沿水平方向延伸的刚性致动臂17和固定在致动臂17的尖端从而从致动臂17向前延伸的弹性磁头悬臂18。正如通常已知的,浮动磁头滑块19通过万向簧片(未示出)悬挂在磁头悬臂18的尖端。磁头悬臂18用来将浮动磁头滑块19压向磁记录盘13的表面。当磁记录盘13旋转时,允许浮动磁头滑块19承受沿旋转的磁记录盘13产生的气流。气流在浮动磁头滑块19上产生升力。因此,在磁记录盘13旋转期间,通过升力与磁头悬臂18的压力之间的平衡建立的更高的稳定性允许浮动磁头滑块19在磁记录盘13的上方保持浮动。
以常规方式在浮动磁头滑块19上安装读/写磁性传感器或磁头元件。读/写磁性传感器包括读磁头元件和写磁头元件。读磁头元件包括巨磁阻(GMR)元件或隧道结磁阻(TMR)元件,通过利用例如自旋阀膜(spin valve film)或隧道结膜的电阻的变化识别磁记录盘13上的磁性位数据。写磁头元件包括薄膜磁头,利用在薄膜线圈图形中感应的磁场在磁记录盘13中写入磁性位数据。
当在浮动磁头滑块19飞行期间驱动磁头致动器16绕支撑轴15摆动时,允许浮动磁头滑块19沿磁记录盘13的径向跨过在磁记录盘13上定义的记录轨迹。该径向移动用来将浮动磁头滑块19上的读/写磁性传感器定位在磁记录盘13上的目标记录轨迹的正上方。在这种情况下,例如,可以采用音频线圈电动机(VCM)等功率源21实现磁头致动器16的摆动运动。正如通常已知的,在主外壳12的内部空间中包括两个或多个磁记录盘13的情况下,在相邻的磁记录盘13之间放置一对摆动臂17和磁头滑块19。
图2示出了磁记录盘13的详细结构。磁记录盘13包括作为支撑部件的基板23和分别在基板23的前后表面上延伸的多晶结构膜24。例如,基板23由盘形Si本体25和覆盖在Si本体25的前后表面上的非晶SiO2叠层26构成。可以采用玻璃或铝基板代替上述类型的基板23。磁性信息数据记录在多晶结构24中。多晶结构24用保护涂层27和润滑剂膜28覆盖。例如金刚石形碳(DLC)等碳材料用来形成保护涂层27。
根据本发明第一实施例的多晶结构24包括在基板23的表面上延伸的基层31。基层31由包括沿预定方向取向的晶体的晶体层构成。晶体层表现出非磁性特性。例如,可以采用MgO作为基层31,从而建立晶体层。MgO的各个晶体沿(100)平面取向。
在基层31的表面上间隔开的位置存在多个第一磁性晶粒32。第一磁性晶粒32采用岛形结构。由此,基层31的暴露表面用来隔离彼此相邻的第一磁性晶粒32。具体地,在相邻的第一磁性晶粒32之间定义间隔。第一磁性晶粒32由有序合金构成。有序合金具有L10结构。有序合金的类型可以保证晶体磁各向异性能量达到例如1×106J/m3以上。例如,有序合金可以从由Fe50Pt50(原子%)、Fe50Pd50(原子%)和Co50Pt50(原子%)构成的组中选择。在各个第一磁性晶粒32中建立(100)平面的取向。因此,容易磁化的轴沿垂直于基板23的表面的方向对准。
多晶结构膜24还包括覆盖在基层31的表面上的第一磁性晶粒32上的第一隔离层33。第一隔离层33包括覆盖在基层31的表面上的第一磁性晶粒32的非晶层34以及覆盖在基层31的表面上的第一磁性晶粒32和非晶层34的晶体层35。例如,非晶层34由例如SiO2等非磁性材料制成。或者,可以采用金属氧化物、金属氮化物等形成非晶层34。例如,晶体层35表现出非磁性特性。在晶体层35中的各个晶体沿预定方向取向。例如,可以采用MgO形成晶体层35。在MgO膜的各个晶体中建立(100)平面的取向。
在第一隔离层33的表面上按间隔开的位置存在多个第二磁性晶粒36。第二磁性晶粒36采用岛形结构。由此,第一隔离层33的暴露表面用来隔离彼此相邻的第二磁性晶粒36。具体地,在相邻的第二磁性晶粒36之间定义间隔。第二磁性晶粒36具有与上述第一磁性晶粒32相同的结构。在各个第二磁性晶粒36中建立(100)平面的取向。因此,容易磁化的轴沿垂直于基板23的表面的方向对准。
多晶结构膜24还包括覆盖在第一隔离层33的表面上的第二磁性晶粒36上的第二隔离层37以及在第二隔离层37的表面上间隔开的位置存在的第三磁性晶粒38。第二隔离层37以与第一隔离层33相同的方式包括非晶层39和晶体层41。第三磁性晶粒38具有与第一和第二磁性晶粒32、36相同的结构和特性。晶体层41用来在第三磁性晶粒38中建立沿(100)平面的取向。
在多晶结构膜24中与隔离层33、37分开的层中得到非常精细的磁性晶粒32、36、38。此外,由于各个磁性晶粒32、36、38独立存在,所以可以可靠地防止相邻磁性晶粒32、36、38之间的磁相互作用的建立。在各个磁性晶粒32、36、38中可以独立地建立磁畴。精细的磁性晶粒32、36、38以这种方式彼此磁隔离,用来极大地减小在磁记录盘13的表面上相邻记录轨迹之间的瞬态噪声。精细的磁性晶粒极其有助于提高磁记录盘13的记录轨迹密度和记录容量。
另外,多晶结构膜24允许增加磁性晶粒32、36、38的总厚度,而不管在上下磁性晶粒32、36、38之间插入的非磁性隔离层33、37。由于在磁性晶粒32、36、38中容易磁化的轴沿垂直方向对准,所以足够强度的磁场可以泄露到多晶结构膜24的外面。该类型的多晶结构膜24极其有助于提高磁记录盘13的记录轨迹密度和记录容量。
接着,介绍制造磁记录盘13的方法。首先,制备盘形基板23。基板23插入溅射装置中。在溅射装置的室中建立真空条件。例如,基板23在350摄氏度下经过大约两分钟的热处理。热处理用来从基板23的表面去掉气体。然后,基板23冷却到正常或室温。
如图3所示,在真空条件下在溅射装置中在基板23的表面上淀积MgO。具体地,在溅射装置中采用所谓的射频或高频溅射。在基板23的表面上形成由MgO构成的基层31。设计基层31的厚度达到大约7.5nm。在射频(RF)溅射期间保持室温,从而在基层31的各个非磁性晶粒中沿(100)平面对准取向。
随后,如图4所示,例如,在真空条件下在溅射装置中允许Fe原子和Pt原子落在基层31的表面上。这里,利用直流(DC)溅射以预定的速率淀积第一和第二金属原子,即,Fe和Pt原子。DC溅射的靶包括50原子%对50原子%的比例的Fe和Pt原子。以这种方式在基层31的表面上形成厚度大约为0.5nm的Fe50Pt50合金层42。
然后,对基板23上的Fe50Pt50合金层42进行热处理。在真空条件下将Fe50Pt50合金层42加热到450摄氏度。热处理保持五分钟。通过加热在基层31上引起Fe50Pt50合金层42的聚合。如图5所示,例如,由于聚合,在基层31的表面上形成由包括Fe和Pt原子的有序合金制成的第一磁性晶粒32。由于引起Fe和Pt原子的迁移形成第一磁性晶粒32,所以在相邻的磁性晶粒32之间定义间隔。此外,第一磁性晶粒32均匀地排列或散布在基层31的表面上。MgO用来在各个第一磁性晶粒32中建立(001)平面的取向。
如图6所示,重新利用DC溅射,在真空条件下在基层31的表面上淀积Fe原子和Pt原子。以与上述相同的方式以预定的速度淀积Fe和Pt原子。DC溅射的靶包括50原子%对50原子%的比例的Fe和Pt原子。以这种方式在基层31的表面上形成厚度大约为0.5nm的Fe50Pt50合金层43。Fe50Pt50合金层43覆盖在基层31上的第一磁性晶粒32。这里,在淀积Fe和Pt原子期间,基板23可以保持在热处理的温度。
然后,对Fe50Pt50合金层43进行热处理。在真空条件下将Fe50Pt50合金层43加热到450摄氏度。热处理保持一分钟。加热引起在基层31上的Fe50Pt50合金层43的聚合。Fe50Pt50合金层43的Fe和Pt原子向着已存在的第一磁性晶粒32移动。聚合帮助在基层31的表面上的有序合金第一磁性晶粒32生长,如图7所示。根据Fe50Pt50合金层42、43的厚度以及淀积和热处理的频率可以控制磁性晶粒32的密度和/或尺寸。
如图8所示,在建立第一磁性晶粒32之后,在真空条件下在基层31的表面上淀积SiO2。采用RF溅射。形成厚度大约为2.0nm的SiO2非晶层34。非晶层34覆盖在基层31的表面上的第一磁性晶粒32。
将形成的非晶层34冷却到正常或室温。然后,在真空气氛下采用RF溅射在非晶层34的表面上淀积MgO,如图9所示。由此,在非晶层34的表面上形成厚度大约为5.0nm的MgO的晶体层35。在RF溅射期间保持室温,从而在晶体层35的各个非磁性晶粒中的取向对准(100)平面。以这种方式形成第一隔离层33。在建立第一隔离层33之后对基板23和第一隔离层33进行热处理。
如图10所示,随后重新利用DC溅射,在真空条件下在第一隔离层33的表面上淀积Fe原子和Pt原子。以与上述相同的方式以预定的速度淀积Fe和Pt原子。DC溅射的靶包括50原子%对50原子%的比例的Fe和Pt原子。以这种方式在第一隔离层33的表面上形成厚度大约为0.4nm的Fe50Pt50合金层44。这里,在淀积Fe和Pt原子期间,基板23可以保持在热处理的温度。
然后,对Fe50Pt50合金层44进行热处理。在真空条件下将Fe50Pt50合金层44加热到450摄氏度。热处理保持一分钟。加热引起在第一隔离层33上的Fe50Pt50合金层44的聚合。聚合用来在第一隔离层33的表面上建立包括Fe和Pt原子的有序合金的第二磁性晶粒36,如图11所示。这里,实现聚合而不影响已存在的第一磁性晶粒32。可靠地防止第一磁性晶粒32生长。允许在第一隔离层33上重新生长第二磁性晶粒36。因此,以与第一磁性晶粒32相同的方式在相邻的第二磁性晶粒36之间定义间隔。此外,第二磁性晶粒36均匀地排列或散布在隔离层33的表面上。MgO用来在各个第二磁性晶粒36中建立(001)平面的取向。
在这种情况下,非晶层34插在第一磁性晶粒32与晶体层35之间。非晶层34用来充分减小第一磁性晶粒32与晶体层35之间的界面反应。因此,可以可靠地保持在各个第一磁性晶粒32中的取向。
450摄氏度的热处理保持五分钟,从而以上述方式形成第一磁性晶粒32。另一方面,发明人已经证实,在建立第一磁性晶粒32之后,一分钟的热处理仍能够使第二磁性晶粒36聚合。换句话说,可以设置形成第二磁性晶粒36所施加的加热能量小于形成第一磁性晶粒32所施加的加热能量。已经证明,用较小的加热能量,利用第一磁性晶粒32的热辐射实现第二磁性晶粒36的建立。
随后,以与上述相同的方法在第一隔离层33上形成厚度大约为2.0nm的非晶层39和厚度大约为5.0nm的晶体层41。由此建立第二隔离层37。然后,以与第二磁性晶粒36相同的方式在第二隔离层37的表面上形成包括Fe和Pt原子的第三磁性晶粒38。以这种方式得到多晶结构膜24。
发明人已经检验了多晶结构膜24的样本的特性。采用高分辨率扫描电子显微镜(HR-SEM)。发明人观察到在层的相应表面上以间隔开的位置存在的第一到第三磁性晶粒32、36、38类似于岛形。
接着,发明人基于X射线衍射观察了磁性晶粒32、36、38。如图12所示,出现的峰值表示磁性晶粒32、36、38的FePt合金的(001)平面。此外,没有观察到FePt合金的(111)平面的峰值。特别是,已经证明磁性晶粒32、36、38由有序合金构成。另一方面,如果在进行热处理之前所形成的Fe50Pt50合金层具有更大的厚度t,则会出现表示FePt合金的(111)平面的峰值。
这里,发明人根据X射线衍射观察到MgO膜与FePt磁性晶粒之间的关系。发明人制备了三种类型的样本。在溅射装置的室中形成第一样本的MgO膜的过程中基板保持室温。在室中基板与MgO靶之间的距离设置为45.0mm。在室中形成第二样本的MgO膜的过程中将基板加热到500摄氏度。在室中基板与MgO靶之间的距离设为45.0mm。同样,在室中形成第三样本的MgO膜的过程中将基板保持500摄氏度。基板与MgO靶之间的距离设为100.0mm。如图13所示,在第一样本中观察到MgO的(200)平面的峰值。另一方面,在第二和第三样本中,没有观察到MgO的(200)平面的峰值。在室温下形成MgO膜能够以预定的单一方向设置MgO膜的取向。
图14示出了根据本发明第二实施例的多晶结构膜24a的详细结构。多晶结构膜24包括分布在磁性晶粒32、36的表面上的非磁性材料45。非磁性材料45可以是基于在磁性晶粒32、36中包括的原子产生的氧化物或氮化物,如后面介绍的。相同的参考数字表示与上述第一实施例等效的结构或元件。
以上述方式在形成多晶结构膜24a的基层31的表面上形成包括Fe和Pt原子的第一磁性晶粒32。如图15所示,然后,例如,磁性晶粒32的表面暴露在氧气氛中。例如,氧气或空气可以引入到室中,从而在室中建立氧气氛。由此,第一磁性晶粒32的表面被氧化。在磁性晶粒32的表面产生对应于非磁性材料的氧化物。或者,可以在室中建立氮气氛。在这种情况下,氮气或空气可以引入到室中。在磁性晶粒32的表面产生对应于非磁性材料的氮化物。
以与上述相同的方式在基层31的表面上形成晶体层35。由此建立第一隔离层。依次在第一隔离层的表面上形成第二磁性晶粒36、晶体层41和第三磁性晶粒38。这里,在形成晶体层41之前先将第二磁性晶粒36的表面暴露在氧或氮气氛中。以此方式,沿第二磁性晶粒36的表面产生对应于非磁性材料的氧化物或氮化物。
在形成第二和第三磁性晶粒36、38期间,在第一磁性晶粒32与晶体层35以及第二磁性晶粒36与晶体层41之间插入氧化物或氮化物,即,非磁性材料。非磁性材料用来充分减小第一磁性晶粒32与晶体层35之间的界面反应。同样,也充分减小了第二磁性晶粒36与晶体层41之间的界面反应。由此,可以在各个第一和第二磁性晶粒32、36中保持可靠的取向。
应当注意,在上述多晶结构膜24、24a的磁性晶粒32、36、38中,可以设置容易磁化的轴平行于基板23的表面。在这种情况下,应当为Fe50Pt50磁性晶粒32、36、38在(100)平面中建立取向。可以根据MgO的取向建立该取向。另外,只要能够防止Si本体25发生化学反应,基板23的表面不需要用SiO2膜26覆盖。此外,即使采用Fe50Pd50(原子%)、Co50Pt50(原子%)等有序合金代替Fe50Pt50(原子%)形成磁性晶粒32、36、38,也可以利用上述方法形成多晶结构膜24、24a。隔离层的数量依赖于在多晶结构膜24、24a中可以允许的多晶结构膜或磁记录层的厚度。

Claims (22)

1.一种多晶结构膜,包括:
在基层表面上彼此间隔开的磁性晶粒;
覆盖在磁性晶粒上的非晶材料;
覆盖在非晶材料上的取向控制层,所述取向控制层由沿预定方向取向的非磁性晶体制成;以及
在取向控制层的表面上彼此间隔开的磁性晶粒,所述磁性晶粒沿预定方向取向。
2.根据权利要求1的多晶结构膜,其中所述非晶材料包括非磁性材料。
3.根据权利要求2的多晶结构膜,其中所述磁性晶粒由有序合金制成。
4.根据权利要求3的多晶结构膜,其中所述有序合金具有L10结构。
5.一种磁记录介质,包括:
支撑部件;
沿支撑部件表面延伸的基层;
在基层表面上彼此间隔开的磁性晶粒;
覆盖在磁性晶粒上的非晶材料;
覆盖在非晶材料上的取向控制层,所述取向控制层由沿预定方向取向的非磁性晶体制成;以及
在取向控制层的表面上彼此间隔开的磁性晶粒,所述磁性晶粒沿预定方向取向。
6.一种多晶结构膜,包括:
在基层表面上彼此间隔开的磁性晶粒;
分布在磁性晶粒表面上的非磁性材料,所述非磁性材料基于包括在磁性晶粒中的原子而产生;
覆盖在磁性晶粒和非磁性材料上的取向控制层,所述取向控制层由沿预定方向取向的非磁性晶体制成;以及
在取向控制层的表面上彼此间隔开的磁性晶粒,所述磁性晶粒沿预定方向取向。
7.根据权利要求6的多晶结构膜,其中所述磁性晶粒由有序合金制成。
8.根据权利要求7的多晶结构膜,其中所述有序合金具有L10结构。
9.一种磁记录介质,包括:
支撑部件;
沿支撑部件表面延伸的基层;
在基层表面上彼此间隔开的磁性晶粒;
分布在磁性晶粒表面上的非磁性材料,所述非磁性材料基于包括在磁性晶粒中的原子而产生;
覆盖在磁性晶粒和非磁性材料上的取向控制层,所述取向控制层由沿预定方向取向的非磁性晶体制成;以及
在取向控制层的表面上彼此间隔开的磁性晶粒,所述磁性晶粒沿预定方向取向。
10.一种制造多晶结构膜的方法,包括:
在基层表面上形成第一磁性晶粒,所述第一磁性晶粒彼此间隔开;
形成覆盖第一磁性晶粒的非晶层;
在非晶层上形成晶体层,所述晶体层沿预定方向取向;以及
在晶体层表面上形成第二磁性晶粒,所述第二磁性晶粒彼此间隔开。
11.根据权利要求10的方法,还包括:
在形成第一磁性晶粒时以预定的速率在基层的表面上淀积第一和第二金属原子;以及
对在基层表面上的第一和第二金属原子进行加热。
12.根据权利要求11的方法,还包括:
在形成第二磁性晶粒时以预定的速率在晶体层的表面上淀积第一和第二金属原子;以及
对在晶体层表面上的第一和第二金属原子进行加热。
13.根据权利要求12的方法,其中形成第二磁性晶粒所施加的加热能量被设置为小于形成第一磁性晶粒所施加的加热能量。
14.根据权利要求10-13中任一个的方法,其中晶体层由MgO制成。
15.根据权利要求14的方法,其中在形成晶体层之前先冷却所述非晶层。
16.一种制造多晶结构膜的方法,包括:
在基层表面上形成第一磁性晶粒,所述第一磁性晶粒彼此间隔开;
基于包括在第一磁性晶粒中的原子在第一磁性晶粒的表面上产生非磁性材料;
在非磁性材料上形成晶体层,所述晶体层沿预定方向取向;以及
在晶体层的表面上形成第二磁性晶粒,所述第二磁性晶粒彼此间隔开。
17.根据权利要求16的方法,其中在形成非磁性材料时,第一磁性晶粒暴露在氧和氮气氛的至少一种中。
18.根据权利要求17的方法,还包括:
在形成第一磁性晶粒时以预定的速率在基层的表面上淀积第一和第二金属原子;以及
对在基层表面上的第一和第二金属原子进行加热。
19.根据权利要求18的方法,还包括:
在形成第二磁性晶粒时以预定的速率在晶体层的表面上淀积第一和第二金属原子;以及
对在晶体层表面上的第一和第二金属原子进行加热。
20.根据权利要求19的方法,其中形成第二磁性晶粒所施加的加热能量被设置为小于形成第一磁性晶粒所施加的加热能量。
21.根据权利要求16-20中任一个的方法,其中所述晶体层由MgO制成。
22.根据权利要求21的方法,其中在形成晶体层之前先冷却所述非晶层。
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