CN1294561C - 磁记录介质和磁记录/再现设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种磁记录介质和磁记录/再现设备。其中形成一个多层(4)，其包括磁记录层(2)和高磁致形变层(3)，后者具有大于磁记录层(10)的磁致形变常数。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁记录介质，例如用在使用磁记录技术的硬盘驱动器中，本发明还涉及一种使用磁记录介质的磁记录/再现设备。
背景技术
作为磁记录/再现设备的一种类型，硬盘驱动器(HDD)的记录密度每年增加60％以上。可以预见这种趋势会在未来持续下去。因此，一直在开发满足这种高记录密度需求的磁记录磁头和磁记录介质。
目前投放在市场上的包含在磁记录/再现设备中的磁记录介质具有这样的结构：以Co为主要成分的Co合金膜通过溅射形成在Al合金或者玻璃衬底上。由于使用纵向磁化系统作为磁记录系统，使用用于使易磁化轴定向的底层，所谓易磁化轴就是具有平行于衬底的hcp(六方最紧密堆积晶格)结构的Co晶粒的C轴。这种底层的一个例子是Cr合金膜，其中，fcc(立方面心晶格)结构的特定晶面被定向。另外，使用籽晶层，例如NiAl籽晶层，用于通过生长Cr的特定晶面来降低晶粒大小。需要一种手段来解决这样的问题：所记录的信息的保持时间由于热衰减(thermal decay)而缩短。因此，开发了一种纵向磁记录介质，其中，借助于将薄的Ru膜夹在磁性膜之间而形成的多层结构，使多层相互间反铁磁耦合。
作为一种更加适合高密度的方法，在记录时使用垂直磁化的垂直磁化记录系统也得到广泛的研究。在这种系统中，与纵向介质同样的Co合金用作记录层。但是，为了垂直定向Co晶粒的C轴，使用了无定形物质比如Ge或者NiTa，或者其中对hcp或者fcc的最紧密堆积面定向的底层比如Ti、Ru、Pd或者Pt。另外，为了确保垂直写磁场，在所述衬底和所述底层以及籽晶层之间形成一个软磁层，并与单极磁头结合，从而获得更好的垂直记录。
为了减少垂直磁记录介质的噪声，日本特许公报No.11-296833例如提出了一种方法，其中使用双层垂直磁记录层，在上层中，非磁元素的含量低于下层，从而使得上层中的饱和磁化和磁各向异性能量高于下层中的。
另外，还公开了控制垂直磁化记录介质的热衰减的技术。当前正在研究的例子是一种在记录层表面形成Pt膜的方法，以及在CoCrPt基磁性膜上形成膜内具有强的磁相互作用的膜的CGC(连续颗粒复合物，Continuous Granular Composite)。
为了提高记录/再现分辨率，已知可以例如缩短MR磁头的屏蔽间隙长度、减小磁头和磁记录介质之间的间隔，降低纵向磁记录介质的膜厚，减小磁头和垂直磁记录介质中的衬垫软磁膜之间的距离，或者削减矫顽力的离散(coercive force dispersion)。
可惜，传统的磁记录介质和记录/再现设备在高密度记录的性能方面不能令人满意，需要进一步改进。
如上所述，削减磁记录介质的矫顽力的离散等可能对于提高记录密度来说是有利的。但是，目前还没有找到能够进一步削减当前的磁记录介质的矫顽力的离散的方法。
发明内容
本发明就是考虑到上述情况作出的，目的在于提供一种磁记录介质和磁记录/再现设备，能够通过基本上降低矫顽力离散而降低磁化翻转宽度，从而提高记录密度，能够通过减小磁化翻转长度并使各向异性磁场Hk均匀来提高介质的信噪比，能够确保高的热衰减抵抗力，并能够记录和再现高密度信息。
首先，本发明提供一种磁记录介质，包括：在衬底上的叠层，该叠层包括一个磁记录层，以及一个磁致形变比该磁记录层大的高磁致形变层。
其次，本发明提供一种磁记录/再现设备，包括一种磁记录介质和一个记录/再现磁头，该磁记录介质包括：在衬底上的叠层，该叠层包括一个磁记录层，以及一个磁致形变比该磁记录层大的高磁致形变层。
本说明书下面的部分将说明本发明的其它目的和优点，这些目的和优点中，一部分从说明书就能看出，另一些要通过实施本发明而了解。本发明的目的和优点可以通过下面所具体指出的手段及其组合来实现和获得。
附图说明
附图构成说明书的一部分，用于结合以上的概括说明和下面对实施例的详细说明来说明本发明的实施例，并用于解释本发明的原理。
图1是一个剖面示意图，图示了本发明的磁记录介质的第一个例子的方案；
图2是一个剖面示意图，图示了本发明的磁记录介质的第二个例子的方案；
图3是一个剖面示意图，图示了本发明的磁记录介质的第三个例子的方案；
图4是一个剖面示意图，图示了本发明的磁记录介质的第四个例子的方案；
图5是一个剖面示意图，图示了本发明的磁记录介质的第五个例子的方案；
图6是一个立体图，图示了本发明的磁记录/再现设备的一个例子的方案；
图7是一个剖面示意图，图示了本发明的磁记录介质的第六个例子的方案；
图8是一个剖面示意图，图示了本发明的磁记录介质的第七个例子的方案；
图9是一个剖面示意图，图示了本发明的磁记录介质的第八个例子的方案；
图10是一个剖面示意图，图示了本发明的磁记录介质的第九个例子的方案；
图11是一个剖面示意图，图示了本发明的磁记录介质的第十个例子的方案；
图12是一个剖面示意图，图示了本发明的磁记录介质的第十一个例子的方案；
图13是一个剖面示意图，图示了本发明的磁记录介质的第十二个例子的方案；
具体实施方式
本发明的磁记录介质，包括：在衬底上的多层，该多层包括一个磁记录层，以及一个磁致形变比该磁记录层大的高磁致形变层。
该磁记录层是一个具有能够记录信息的大的磁各向异性的磁性层。在本发明中，所述高磁致形变层是具有比磁记录层大的磁致形变的磁性层。
在本发明中，当在信息记录时施加磁场时，在高磁致形变层中会出现形变，这导致磁记录层中出现形变。反磁致形变效应减弱了磁记录层的各向异性，从而使得磁化容易反转。记录时的磁头磁场越大，磁致形变越大，各向异性越小。结果，介质的磁化曲线显著变陡，产生就如各向异性离散(anisotropic dispersion)一样的效果。这使得磁化翻转区缩短、变陡。由于矫顽力离散显著降低，使得磁化翻转宽度缩小，记录分辨率提高。另外，磁化翻转长度的缩短使得各向异性磁场Hk均匀，因此介质的信噪比提高。
另外，当在记录之后去掉磁头磁场时，磁致形变消失，这使得记录层中的形变消失。这防止了磁各向异性在增加的方向上变化，因此耐热衰减性能不降低。
本发明的一种磁记录/再现设备具有如上所述的磁记录介质和一个记录/再现磁头。
当应用垂直磁记录系统时，可以使用单极磁头作为所述记录/再现磁头。
下面参照附图更详细地描述本发明。
图1是本发明的磁记录介质的第一个例子的方案的剖面示意图。
如图1所示，磁记录介质10包括衬底1和一个多层4。衬底1例如由晶化玻璃制成。该多层4包括按这里的列举顺序形成在所述衬底1上的磁记录层2和一个高磁致形变层3，后者例如由Sm0.5Dy0.5Fe2组成。
所述多层4中的所述高磁致形变层3可以形成在高磁致形变层3的应变对磁记录层2有影响的地方。参见图1，所述衬底、磁记录层和高磁致形变层按此顺序叠置。但是，也可以在衬底上顺序叠置高磁致形变层和磁记录层。另外，可以在磁记录层和高磁致形变层之间形成一个中间层。或者，可以在两个或者多个磁记录层之间的至少一部分中形成一个高磁致形变层。这种结构在下述情况下尤其有效：由于层比较厚或者具有高的杨氏模量，磁记录层不容易产生足够的应变。
图2是本发明的磁记录介质的第二个例子的方案的剖面示意图。图2所示的磁记录介质20具有与图1所示同样的结构，不同之处在于代替多层4，形成的是多层6。该多层6中，通过一个中间层比如一个底层5在一个高磁致形变层3上形成磁记录层2。
例如在一个实施例中，高磁致形变层的饱和磁场可以大于磁记录层的矫顽力；另外，在另一个实施例中，高磁致形变层的饱和磁场大于磁记录层的饱和磁场。如果高磁致形变层的饱和磁场小于磁记录层的矫顽力，即使使磁头磁场大于高磁致形变层的饱和磁场，磁致形变造成的高磁致形变层的形变也会在磁场饱和的同时停止。结果，不能获得大的反磁致形变效应，从而会导致记录分辨率和介质的信噪比的提高不够。
所述高磁致形变层可以是具有高磁致形变的单个高磁致形变膜，也可以是高磁致形变膜和具有其它特性的另一层膜组成的多层。
例如，当高磁致形变层的饱和磁场小于磁记录层的矫顽力时，可以通过使用包括一个高磁致形变膜和一个各向异性磁场大于高磁致形变膜和磁记录层的矫顽力的膜的多层，来使高磁致形变层的饱和磁场大于所述磁记录层的矫顽力。在这样的结构中，即使在施加大于磁记录层的矫顽力的磁头磁场时，磁致形变引起的高磁致形变层的形变也不会停止，因此可以获得大的反磁致形变效应。
通过使用包括一个高磁致形变膜和在用大于饱和磁场的外部磁场使自旋强制定向时具有大的强迫磁致形变的膜的多层，可以获得同样的效果。
上述例子使用的是当施加磁场时磁致形变削弱磁各向异性的特性。但是，本实施例也可以用来通过在施加磁场时用磁致形变增加记录层的磁各向异性来增加耐热衰减性能(thermal decay resistance)。
图3是本发明的磁记录介质的第三个例子的方案的剖面示意图。
如图3所示，磁记录介质30具有与图1所示同样的结构，不同之处在于取代多层4，形成一个多层12。该多层12包括一个双层高磁致形变层11，后者具有一个各向异性磁场大于高磁致形变膜的膜7以及一个高磁致形变膜8，它们按此顺序形成在衬底1上。该多层还包括一个形成在所述高磁致形变膜11上的磁记录层3。
还可以取代各向异性磁场大于高磁致形变膜的膜7，形成一个具有大的强迫磁致形变的膜。
所述高磁致形变膜在磁场施加方向具有大的磁致形变常数，优选不低于5×10-5，更好的是5×10-5到4×10-4，最好是1×10-4到4×10-4。当磁致形变常数为5×10-5时，可以给磁记录层足够的应变，因此可以进一步减弱各向异性的离散，有效地提高介质的特性。
所述磁记录层的杨氏模量优选为1012到1010(N/m2)，更好的是1011(N/m2)。在实践中，高磁致形变的材料可以按照磁记录层的磁特性进行选择。
当使用具有如上所述的杨氏模量和磁致形变常数的磁记录层时，容易由于高磁致形变层的影响而产生应变，因此由于反磁致形变效应，磁各向异性更有效地下降。与Co合金的结晶学磁各向异性(crystallomagnetic anisotropy)的幅度相比，反磁致形变效应对磁各向异性造成的变化不大。但是，与磁各向异性离散(magneticanisotropy dispersion)的幅度相比，这种变化不可忽略，对矫顽力离散(coercive force dispersion)具有正面的效应。
另外，与表示产生记录层的磁场的反磁畴的Hn的值相比，反磁致形变效应导致的磁各向异性的变化也不可忽略。因此，提高了耐热衰减性能。
例如，在某些实施例中，作为磁记录层，可以使用垂直磁记录层。
该垂直磁记录层可以具有单层结构或者多层结构。当使用多层结构时，制造工艺复杂，但可以比较容易地控制垂直磁记录层所要求的各种特性。垂直磁记录层所要求的特性的例子是：垂直方向为易磁化轴；该层具有磁各向异性和磁调准，以便记录磁头磁场能够很好地写入数据；尽管磁化单元精细且噪声低，仍要使记录位在高密度和低密度的情况下都稳定；不会由于不必要的外部磁场或者相邻记录而不产生磁化翻转。
例如，在一个实施例中，可以使用六方最紧密堆积(hexagonalclosest packed，hcp)的Co合金作为所述垂直磁记录层。当具有这种hcp结构的Co合金在易磁化轴方向拉伸时，晶体的c/a轴比增加，从而磁各向异性降低。因此，作为用在垂直磁记录介质中的高磁致形变膜，可以使用在磁场方向具有正的磁致形变、在垂直于磁场的方向具有负的磁致形变的膜。从而，当出现垂直磁场时，该高磁致形变膜在垂直于衬底表面的方向伸展，在衬底表面方向收缩。尤其当使用六方最紧密堆积(hcp)磁性膜比如Co合金膜作为磁记录层时，如果易磁化轴的方向和磁场施加方向相同，则该Co合金基的磁性膜独自不会产生磁致形变，因此高磁致形变材料可以更有效地发挥作用。
即使使用纵向磁记录层时，由于使用环形磁头，磁头磁场也是在水平方向施加。因此，在平行于膜表面的方向上具有正的磁致形变常数的高磁致形变材料可以与纵向定向的Co合金膜结合起来。
作为所述高磁致形变膜的材料，可以使用，例如，基于RFe2的材料比如Sm0.5Dy0.5Fe2，TbxDy1-xFe2，TbFe2(在[111]定向)，以及ErFe2，Fe3Pt，Fe/Pt叠层膜，Fe/Pd叠层膜，Co/Pd叠层膜，FeAl合金，含稀土元素的Co合金，以及基于铁氧体的材料。任何这些磁致形变材料的磁致形变都可以通过定向而增加。另外，如果向这些磁致形变材料中添加氮或者氧，则可以减少来自高磁致形变层的噪声。
可以用作磁记录层材料的钴合金的例子有：CoCrPt，CoCrPtB，CoCrPtC，CoCrPtTa，CoCrPtCu，CoCrPtRu，CoCrPtCuB，CoCrPtRuB，CoCrPtTaNd，CoCrPtWC，CoCrPtO，CoPtO，CoPt-SiO2，CoCrPt-SiO2，CoptO-SiO2以及CoptCrO-SiO2。还可以使用，例如，Co/Pd叠层，Co/Pt叠层，以及FePt。
例如，可以使用Co合金作为主要元素，添加Pt以增强各向异性，削弱晶粒之间的磁相互作用，以使磁单位精细，并添加Cr、氧或者SiO2，以使高密度记录可行。当形成磁记录层时，通过衬底加热等，Cr易于在晶粒边界离析。因此，磁记录层可以采用一种有利的结构，其中，hpc的C轴垂直于衬底排列的Co合金晶体被用Cr进行磁隔离并使之精细。即使添加氧或者SiO2时，氧化钴、氧化铬或者二氧化硅也在晶粒边界离析，从而使得该晶粒边界部分非磁化，因此氧或者二氧化硅也以与Cr同样的方式起作用。当使用氧时，可以进一步减小晶粒尺寸，而不需要进行衬底加热。
可以形成一个底层来形成所述磁记录层。
作为该底层(利用它，磁记录层的晶粒的晶体各向异性可以在垂直方向定向)，可以使用hcp结构或者fcc结构的材料，比如非磁性的基于CoCr的材料或者基于Ru的材料，在所述结构中，最紧密堆积面容易平行于衬底生长，并且所述结构的晶格常数接近于记录层的晶格常数。
另外，在形成底层之前可以形成一个籽晶层。用于能够在垂直方向定向晶体各向异性的该底层的籽晶层的例子有：Ti，Pt，Pd，Au，NiAl，Hf，Ru，Ge，NiTa，CoNiTa，NiNb，CoNiNb，Ag，Al，Si和C。
在与记录磁道隔开的位置，磁头磁场的施加方向不同于磁道位置。因此，高磁致形变层的作用是增强磁记录层的各向异性。这样，磁头磁场有效地抑制了在记录时相邻磁道的信息被擦除的问题。
能够将磁记录层中的晶粒的晶体各向异性在纵向上定向的底层的例子有：Cr，CrV，CrNb，CrMo，CrW，CrB，CrCu，V，VCr，Nb，NbCr和NbV。作为籽晶层，可以使用NiAl，FeAl，TiN，MgO，Ag，Al和C。
当要形成垂直磁记录层作为磁记录层时，可以在该垂直磁记录层和所述衬底之间形成一个软磁层。
当形成具有高磁导率的软磁层时，获得在该软磁层上具有垂直磁记录层的所谓双层垂直介质。在这种双层垂直介质中，软磁层执行磁头的部分功能，即，水平传递来自磁头例如用于磁化垂直磁记录层的单极磁头的记录磁场，并将记录磁场返回磁头。也就是，软磁场向磁记录层施加一个陡的足够的垂直磁场，从而提高记录/再现效率。
作为软磁材料，可以使用CoZrNb，FeCoB，FeCoN，FeTaC，FeTaN，FeNi和FeAlSi，其中每一种都具有高的饱和磁通密度，并具有有利的磁特性。
另外，可以在所述软磁层和衬底之间形成一个偏磁施加层，比如纵向硬磁膜或者反铁磁膜。软磁层容易形成磁畴，磁畴产生尖峰噪声。可以通过在偏磁施加层的径向的一个方向施加磁场，从而将偏磁场施加给形成在偏磁施加层上的软磁层，来防止产生磁畴壁。还可以赋予所述偏磁施加层一种叠层结构，以细致地使各向异性离散，使得难以形成大的磁畴。
偏磁施加层材料的例子有：CoCrPt，CoCrPtB，CoCrPtTa，CoCrPTc，CoCrPtCuB，CoCrRuB，CoCrPtWC，CoCrPtWB，CoCrPtTaNd，CoSm，CoPt，CoPtO，CoCrPtO，CoPt-SiO2以及CoCrPtO-SiO2。
图4是本发明的磁记录介质的第四个例子的方案的剖面示意图。
如图4所示，磁记录介质40具有与图1所示相同的结构，不同之处在于在衬底1和具有磁记录层2和高磁致形变层3的多层4之间，从衬底1开始顺序形成一个偏磁施加层13和软磁层14。
另外，在所述软磁层和所述多层之间，还可以形成一个低弹性层，其杨氏模量小于所述软磁层的杨氏模量。
该低弹性层根据软磁层的材料进行选择。例如，其可以使用低熔点材料比如锡、铅、铟或者铋，或者聚合物材料比如聚酯或者聚酰亚胺。
图5是本发明的磁记录介质的第五个例子的方案的剖面示意图。
如图5所示，磁记录介质50具有与图4所示相同的结构，不同之处在于在多层4和软磁层14之间形成一个低弹性层15。
参照图4，在软磁层14上也可以形成一个非磁性底层(未示出)，用于改善磁记录层的垂直定向。该底层也具有在记录层和软磁层之间形成磁隔离，从而防止软磁层的性能退化的功能。作为所述底层，在某些实施例中，例如可以使用具有hcp结构或者fcc结构的材料，比如非磁性的基于CoCr的材料，或者基于Ru的材料，在所述结构中，最紧密堆积面容易纵向生长到衬底上，并且所述结构的晶格常数接近记录层的晶格常数。该底层可以是单层，或者是两个或者多个多层，以控制晶粒尺寸或者即使在厚度较小时改善定向。
图6是一个部分分解立体图，示出了本发明的磁记录/再现设备的一个例子。
根据本发明的用于记录信息的刚性磁盘121固定在主轴122上，并由主轴马达(未示出)以预定转速旋转。悬架124的端部是一个薄簧片，上面安装了浮动块123，浮动块上安装用于访问磁盘121以记录信息的单极记录磁头以及用于再现信息的MR磁头。所述悬架124连接到一个臂125的一端，该臂例如具有一个固定一个驱动线圈(未示出)的线圈架。
音圈马达126(一种线性马达)连接到所述臂125的另一端。该音圈马达126包括绕在所述臂125的所述线圈架上的所述驱动线圈(未示出)，以及具有一个永久磁体和在所述驱动线圈两侧相对的对应磁轭的磁路。
所述臂125由形成为两个的滚珠轴承(未示出)、一个固定轴127的上部和下部保持，并由所述音圈马达126旋转。也就是，浮动块123在所述磁盘121上的位置由所述音圈马达126控制。图6中的附图标记128表示盖子。
实施例1
将一个2.5英寸、硬盘一样的晶化玻璃衬底置于一个溅射设备中，将该设备抽真空到1×10-5Pa或者以下。然后，用1700W将衬底加热7秒，然后用Ni-50at％Al靶在0.6Pa的Ar氛围中进行溅射，从而形成5nm厚的NiAl膜作为籽晶层。
随后，在该NiAl膜上形成一个5nm厚的Cr合金底层，用于在纵向定向硬磁膜。在这个Cr合金底层上，形成一个15nm厚的Co-19at％Cr-14at％Pt-1at％Cu-1at％B硬磁膜，用于向软磁膜施加偏磁场。
另外，在这样得到的硬磁膜上，形成一个2nm厚的Co-26at％Cr-15at％Ru弱磁膜，以控制所述纵向硬磁膜和其上的软磁膜之间的磁化固定强度(magnetization fixing strength)。在该弱磁膜上，作为软磁层，形成一个100nm厚的Co-5at％-Zr-8at％Nb膜和20nm厚的Co-6at％Ta-2at％Zr膜。
另外，在该软磁层上，作为定向控制层，形成一个5nm厚的Ni-40at％Ta膜和一个15nm厚的具有高Cr组分以用作磁记录层的初始生长层的Co-26at％Cr-12at％Pt-4at％B膜。
此后，在该膜上形成一个多层：首先形成一个具有1×10-5的磁致形变常数、作为垂直磁记录层的20nm厚的Co-19at％Cr-16at％Pt-1at％B膜，然后形成一个具有大于磁记录层的磁致形变常数的为2×10-4的磁致形变常数的4nm厚的Sm0.5Dy0.5Fe2高磁致形变膜。
在该多层上通过CVD形成一个6nm厚的碳膜之后，通过浸涂形成一个厚度大于等于1nm的全氟代聚醚(PFPE，perfluoropolyether)膜，从而获得垂直磁记录介质A-1。
用磁化设备在径向向获得的垂直磁记录介质A-1施加大于等于1185kA/m(15kOe)的脉冲磁场，以将所述纵向硬磁膜的磁化定向到径向，从而向所述软磁层施加一个偏磁场。这样，就从软磁膜中消除了磁畴。
图7图示了所获得的介质A-1的方案。
如图7所示，介质A-1具有这样的结构，其中：在衬底1上顺序叠置一个籽晶层16、一个底层17、一个硬磁层18、一个弱磁层19、一个由软磁膜20a和20b构成的软磁层20、一个第一定向控制层21、一个第二定向控制层22、一个由垂直磁记录层23和高磁致形变膜24构成的多层25、一个碳层26以及一个润滑层(未示出)。
对所获得的介质A-1进行了克尔效应测量和电磁转换特性评估(记录/再现性能评估)。获得的结果如表1所示(见后)。
利用克尔效应评估的介质A-1的磁特性是：垂直矫顽力(垂直Hc)为280.45kA/m(3550Oe)，矩形比Rs为0.92，产生反磁畴的磁场Hn为63.2kA/m(800Oe)。从垂直矫顽力和Hn之间的关系可以看出，所获得的垂直磁记录介质的MH环的斜率陡，这表示高的记录分辨率。
用包括0.25微米宽的单极记录磁头和0.22微米宽的GMR再现元件、对应于15nm的浮动量的磁头评估了介质A-1的记录/再现特性。作为记录分辨率的一个指标，微分再现孤波获得的波形的半宽PW50为8.2纳秒，是一个有利的值。另外，在500kFCI的记录密度下，通过微分电路处理后的再现波的噪声(rms值)对低频孤立信号的比值(介质噪声比)SNm为23.3dB。
控制1
为了比较，按照与实施例1的介质A-1同样的工艺制造一个垂直磁记录介质B-1，但是没有形成Sm0.5Dy0.5Fe2膜。
按照与实施例1同样的方式，对所获得的介质B-1进行克尔效应测量和电磁转换特性评估(记录/再现特性评估)。所获得结果如表1所示(见后)。
介质B-1的特性是：垂直矫顽力(垂直Hc)为300.2kA/m(3800Oe)，矩形比Rs为0.90，产生反磁畴的磁场Hn为23.7kA/m(300Oe)，PW50的值为9.1纳秒，SNm值为22.6dB。
介质A-1在记录分辨率和SNm方面胜于介质B-1。另外，由于介质A-1的Hn值增加了，由于热衰减而导致的输出缩减量在介质B-1中为-0.15％/十年(decade)，而在介质A-1中改善为-0.12％/十年。
实施例2
按照与实施例1同样的工艺，在晶化玻璃衬底上形成一个5nm厚的Ni-50at％Al籽晶膜和5nm厚的Cr-20at％Mo合金膜。另外，在该合金膜上形成一个多层作为纵向磁记录层：首先形成一个20nm厚的Co-20at％Cr-16at％Pt-8at％B膜，然后形成一个具有大的磁致形变的4nm厚的ErFe2高磁致形变膜。
之后，按照与实施例1同样的工艺，形成一个碳膜和一个润滑膜，从而获得纵向磁记录介质A-2。
图8是所获得的纵向磁记录介质A-2的方案的剖面示意图。
如图8所示，该纵向磁记录介质具有这样的结构：在衬底1上顺序叠置一个籽晶层16、一个底层17、一个由纵向磁记录层27和高磁致形变膜28构成的多层29、一个碳保护层26以及一个润滑层(未示出)。
对所获得的纵向磁记录介质A-2进行了克尔效应测量和电磁转换特性评估(记录/再现性能评估)。获得的结果如表2所示(见后)。
控制1
为了比较，按照与介质A-2同样的工艺制造一个垂直磁记录介质B-2，但是没有形成ErFe2高磁致形变膜。
对所获得的纵向磁记录介质B-2进行克尔效应测量和电磁转换特性评估(记录/再现特性评估)。所获得结果如表2所示(见后)。
实施例2的介质A-2的磁特性是：纵向矫顽力(纵向Hc)为355.5kA/m(40500Oe)，纵向矩形比S为0.86，矫顽力矩形比S*为0.82。从S*的值可以看出，MH环的斜率陡，这表示高的记录分辨率。
另外，用包括0.25微米宽的单极记录磁头和0.22微米宽的GMR再现元件、对应于15nm的浮动量的磁头评估了记录/再现特性。作为记录分辨率的一个指标，孤立波形(solitary waveform)的半宽PW50为9.0纳秒，是一个有利的值。另外，在500kFCI的记录密度下，SNm值为23.1dB。
介质B-2的特性是：纵向矫顽力为379.2kA/m(4800Oe)，纵向矩形比为0.78，PW50的值为9.2纳秒，SNm值为22.6dB。
如上所述，介质A-2在记录分辨率和SNm方面胜于介质B-2。
实施例3
按照与实施例1同样的工艺，在衬底上形成一个籽晶层、底层、硬磁层、弱磁层和由两个软磁膜形成的软磁层。另外，在所述软磁层上，形成5nm厚的锡层(E＝5×1010N/m2)，使得杨氏模量小于CoZrNb膜的杨氏模量(E＝1×1011N/m2)，以不把应变传递给下伏的软磁膜。另外，在该锡层上，形成4nm厚的Sm0.5Dy0.5Fe2高磁致形变膜(2×10-4)。在该膜上，形成类似于实施例1的5nm厚的Ni-40at％Ta膜和15nm厚的Co-26at％Cr-12at％Pt-4at％B膜，作为定向控制层。在这些定向控制层上，作为垂直记录层，形成具有10-5量级的磁致形变常数的20nm厚的Co-19at％Cr-16at％Pt-1at％B膜。
由于具有高硬度和低杨氏模量的锡膜形成在具有高磁致形变常数的膜和软磁膜之间，磁致形变的影响不容易传递到软磁膜，因此可以减小软磁膜的特性的变化。按照与实施例1同样的工艺在所得到的结构上形成碳膜和润滑膜，从而得到垂直磁记录介质A-3。
之后，按照与实施例1同样的方式，在径向上用磁化设备对介质A-3施加脉冲磁场，从而将纵向硬磁膜的磁化定向到所述径向。
图9是图示了介质A-3的结构的剖面示意图。
如图9所示，该垂直磁记录介质A-3具有这样的结构：在衬底1上顺序叠置一个籽晶层16、一个底层17、一个硬磁层18、一个弱磁层19、一个由软磁膜20a和20b构成的软磁层20，一个低弹性层31、一个多层32以及一个碳层26。该多层32具有顺序形成在所述低弹性层21上的一个高磁致形变膜24、第一定向控制层21、第二定向控制层22和垂直磁记录层23。
按照与实施例1同样的方式，对所获得的介质A-3进行了克尔效应测量和电磁转换特性评估(记录/再现性能评估)。获得的结果如表1所示(见后)。
介质A-3的磁特性是：垂直矫顽力为284.4kA/m(3600Oe)，矩形比Rs为0.91，产生反磁畴的磁场Hn为31.6kA/m(400Oe)。从垂直Hc和Hn之间的关系可以看出，与介质B-1相比，介质A-3的MH环的斜率陡，这表示高的记录分辨率。在介质B-1中，既没有形成高磁致形变膜，也没有形成低弹性膜。
当用与实施例1相同的方式评估记录/再现特性时，半宽PW50为8.3纳秒，是一个有利的值。另外，介质A-3在记录分辨率和SNm方面胜于介质B-1。另外，由于介质A-3的Hn值增加了，由于热衰减而导致的输出缩减量在介质B-1中为-0.15％/十年(decade)，而在介质A-3中改善为-0.13％/十年。
实施例4
按照与实施例1相同的工艺获得垂直磁记录介质A-4，不同之处在于在垂直磁记录层上，取代所述Sm0.5Dy0.5Fe2高磁致形变膜，顺序形成具有1×10-4的高磁致形变常数的2nm厚的PtFe3膜，以及具有大于磁记录层饱和磁场Hs的各向异性Hk的2nm厚的Co80Pt20膜。
按照与实施例1相同的方式对所获得的介质A-4在径向施加脉冲磁场，以使纵向硬磁膜的磁化在径向排列。
另外，按照与介质A-4同样的工艺制造介质A-5，不同之处在于不形成Co80Pt20膜。
此后，按照与实施例1相同的方式用磁化设备对介质A-5在径向施加脉冲磁场，以使纵向硬磁膜的磁化定向于径向。
图10是图示了介质A-4的结构的剖面示意图。
如图10所示，该介质A-4具有与图7所示的介质A-1同样的结构，不同之处在于在第二定向控制层22上形成一个垂直磁记录层23、高磁致形变膜33和高Hk膜34，而不是由垂直磁记录层23和高磁致形变膜24构成的多层25。
图11是图示了介质A-5的结构的剖面示意图。
如图11所示，该介质A-5具有与图7所示的介质A-1同样的结构，不同之处在于在第二定向控制层22上形成一个垂直磁记录层23和高磁致形变膜33，而不是由垂直磁记录层23和高磁致形变膜24构成的多层25。
按照与实施例1同样的方式，对所获得的介质A-4和A-5进行了克尔效应测量和电磁转换特性评估(记录/再现性能评估)。获得的结果如表1所示(见后)。
介质A-4的磁特性是：垂直矫顽力为284.4kA/m(3600Oe)，矩形比Rs为0.93，产生反磁畴的磁场Hn为43.45kA/m(550Oe)。
当用与实施例1相同的方式评估记录/再现特性时，半宽PW50为8.2纳秒，是一个有利的值。另外，SNm的值为23.4dB。
介质A-5的磁特性是：垂直矫顽力为252.8kA/m(3200Oe)，矩形比Rs为0.90，产生反磁畴的磁场Hn为27.64kA/m(350Oe)，SNm的值为23.0dB，PW50的值为8.7纳秒，大于介质A-4但是好于介质B-1。
如上所述，本发明的介质在记录分辨率和SNm方面较优。另外，由于介质A-4的Hn值增加了，由于热衰减而导致的输出缩减量在介质B-1中为-0.15％/十年(decade)，而在介质A-4中改善为-0.11％/十年。类似地，介质A-5的输出缩减量为-0.13％/十年，优于介质B-1。
实施例5
按照与实施例1同样的工艺，形成垂直磁记录介质A-6，不同之处在于，取代由垂直磁记录层和高磁致形变膜构成的多层，按以下方式形成一个多层：顺序形成作为垂直磁记录层的易磁化轴在垂直方向的12nm厚的Co-19at％Cr-16at％Pt-1at％B膜，作为中间层的具有2×10-4的磁致形变常数的2nm厚的Sm0.5Dy0.5Fe2高磁致形变膜，以及8nm厚的Co-19at％Cr-16at％Pt-1at％B膜。
之后，按照与实施例1同样的方式，在径向上用磁化设备对介质A-6施加脉冲磁场，从而将纵向硬磁膜的磁化定向到所述径向。
图12是图示了介质A-6的结构的剖面示意图。
如图12所示，该介质A-6具有与介质A-1同样的结构，不同之处在于在第二定向控制层22上形成一个由垂直磁记录层23和高磁致形变膜37组成的多层38，而不是多层25。
按照与实施例1同样的方式，对所获得的介质A-6进行了克尔效应测量和电磁转换特性评估(记录/再现性能评估)。获得的结果如表1所示(见后)。
介质A-6的磁特性是：垂直矫顽力为272.55kA/m(3450Oe)，矩形比Rs为0.91，产生反磁畴的磁场Hn为31.6kA/m(400Oe)。从垂直Hc和Hn之间的关系可以看出，介质A-6的MH环的斜率陡，这表示高的记录分辨率。
当用与实施例1相同的方式评估该介质的记录/再现特性时，半宽PW50为8.3纳秒，是一个有利的值。SNm的值为23.5dB。
如上所述，介质A-6在记录分辨率和SNm方面胜于介质B-1。另外，由于介质A-6的Hn值增加了，相对于介质B-1，由于热衰减而导致的输出缩减量改善为-0.12％/十年。
实施例6
按照与实施例1同样的工艺，形成垂直磁记录介质A-7，不同之处在于，取代Ni-40at％Ta定向控制层和Co-26at％Cr-12at％Pt-4at％B底层，形成5nm厚的Ti膜和5nm厚的Ru膜，通过用Co-20at％Pt-16at％Cr靶在含氧的Ar环境中进行溅射，在所述Ti和Ru膜上形成一个20nm厚的CoPtCrO膜，作为垂直磁记录层，然后在该垂直磁记录层上形成具有4×10-4的磁致形变常数的4nm厚的Tb0.5Dy0.5Fe2高磁致形变膜。
之后，按照与实施例1同样的方式，在径向上用磁化设备对介质A-7施加脉冲磁场，从而将纵向硬磁膜的磁化定向到所述径向。
图13是图示了介质A-7的结构的剖面示意图。
如图13所示，该介质A-7具有与介质A-1同样的结构，不同之处在于形成定向控制层39和41而不是第一和第二定向控制层21和22，形成一个由含氧的垂直磁记录层42和高磁致形变膜43组成的多层44而不是多层25。
为了比较的目的，按照与介质A-7相同的工艺形成一个传统的垂直磁记录介质B-3，不同之处在于没有形成Tb0.5Dy0.5Fe2高磁致形变膜。
对所获得的介质A-7和B-3进行克尔效应测量和电磁转换特性评估(记录/再现性能评估)。
获得的结果如表3所示(见后)。
介质A-7的磁特性是：垂直矫顽力为331.8kA/m(4200Oe)，矩形比Rs为0.94，产生反磁畴的磁场Hn为67.15kA/m(850Oe)。从垂直Hc和Hn之间的关系可以看出，该介质的MH环的斜率陡，这表示高的记录分辨率。
当用与实施例1相同的方式评估该介质的记录/再现特性时，半宽PW50为7.8纳秒，是一个有利的值。在500kFCI的记录密度下SNm的值为23.3dB。
另一方面，传统介质B-3的磁特性是：垂直矫顽力为355.5kA/m(4500Oe)，矩形比Rs为0.94，产生反磁畴的磁场Hn为47.4kA/m(600Oe)，PW50的值为8.3纳秒，SNm的值为22.4dB。
如上所述，介质A-7在记录分辨率和SNm方面胜于介质B-3。另外，由于介质A-7的Hn值大于介质B-3，由于热衰减而导致的输出缩减量改善为-0.10％/十年，而介质B-3的为-0.12％/十年。
表1
| 介质 | Hc(kA/m) | Rs | Hn(kA/m) | PW50(nsec) | SNm(dB) | 输出缩减量(％/十年) |
| A-1 | 280.45 | 0.92 | 63.2 | 8.2 | 23.2 | -0.12 |
| A-3 | 284.4 | 0.91 | 47.4 | 8.3 | 23.1 | -0.13 |
| A-4 | 284.4 | 0.93 | 71.1 | 8.2 | 23.4 | -0.11 |
| A-5 | 252.8 | 0.90 | 27.65 | 8.7 | 23.0 | -0.13 |
| A-6 | 272.55 | 0.91 | 39.5 | 8.3 | 23.5 | -0.12 |
| B-1 | 276.5 | 0.90 | 23.7 | 9.1 | 22.6 | -0.15 |
表2
| 介质 | Hc(kA/m) | S | S* | PW50(nsec) | SNm(dB) |
| A-2 | 355.5 | 0.86 | 0.82 | 8.6 | 23.1 |
| B-2 | 379.2 | 0.84 | 0.78 | 9.2 | 22.6 |
表3
| 介质 | Hc(kA/m) | Rs | Hn(kA/m) | PW50(nsec) | SNm(dB) | 输出缩减量(％/十年) |
| A-7 | 331.8 | 0.94 | 67.15 | 7.8 | 23.2 | -0.10 |
| B-3 | 355.5 | 0.94 | 47.4 | 8.3 | 22.4 | -0.12 |
在如上所述的本发明中，磁记录介质的矫顽力离散显著降低。这使得通过降低磁化翻转宽度来提高记录分辨率、通过缩短磁记录介质的磁化翻转长度并使其各向异性磁场Hk均匀来提高介质信噪比、保证高的耐热衰减性能、记录和再现高密度信息成为可能。
本领域的普通技术人员很容易了解其它的优点和改进。因此，本发明在其广义的方面不限于这里所描述和图示的具体细节和代表性实施例。因此，可以作出各种修改而不脱离所附权利要求及其等价方案所限定的总体发明构思的精神实质和范围。
Claims (17)
1.一种磁记录介质，包括：在衬底上的多层，该多层包括一个磁记录层，以及一个磁致形变比该磁记录层大的高磁致形变层。
2.如权利要求1所述的介质，其特征在于，所述磁记录层是具有垂直磁各向异性的垂直磁记录层。
3.如权利要求2所述的介质，其特征在于还包括一个在所述衬底和所述多层之间的软磁层，其中，该多层还包括在其衬底一侧的低弹性层，该低弹性层的杨氏模量低于所述软磁层的杨氏模量。
4.如权利要求1所述的介质，其特征在于所述高磁致形变层的磁致形变常数大于5×10-5。
5.如权利要求1所述的介质，其特征在于所述高磁致形变层的饱和磁场大于所述磁记录层的饱和磁场。
6.如权利要求1所述的介质，其特征在于所述高磁致形变层包括一个高磁致形变薄膜和一个高饱和磁场薄膜的组合，该高饱和磁场薄膜的饱和磁场大于所述磁记录层的饱和磁场。
7.如权利要求1所述的介质，其特征在于，所述高磁致形变层包括下列之至少一种：基于RFe2的材料，Fe/Pt叠层膜以及Co/Pd叠层膜，其中R为稀土元素。
8.如权利要求1所述的介质，其特征在于，所述磁记录层包含钴、铂、铬和氧中的至少一种。
9.一种磁记录/再现设备，包括一种磁记录介质和一个记录/再现磁头，该磁记录介质包括：在衬底上的多层，该多层包括一个磁记录层，以及一个磁致形变比该磁记录层大的高磁致形变层。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述记录/再现磁头是单极记录磁头。
11.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述磁记录层是具有垂直磁各向异性的垂直磁记录层。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于还包括一个在所述衬底和所述多层之间的软磁层，其中，该多层还包括在其衬底一侧的低弹性层，该低弹性层的杨氏模量低于所述软磁层的杨氏模量。
13.如权利要求9所述的设备，其特征在于所述高磁致形变层的磁致形变常数大于5×10-5。
14.如权利要求9所述的设备，其特征在于所述高磁致形变层的饱和磁场大于所述磁记录层的饱和磁场。
15.如权利要求9所述的设备，其特征在于所述高磁致形变层包括一个高磁致形变薄膜和一个高饱和磁场薄膜的组合，该高饱和磁场薄膜的饱和磁场大于所述磁记录层的饱和磁场。
16.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述高磁致形变层包括下列之至少一种：基于RFe2的材料，Fe/Pt叠层膜以及Co/Pd叠层膜，其中R为稀土元素。
17.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述磁记录层包含钴、铂、铬和氧中的至少一种。
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