CN1487506A

CN1487506A - 磁记录介质

Info

Publication number: CN1487506A
Application number: CNA031411878A
Authority: CN
Inventors: 吴薰翔; 李丙圭
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd; Institute Information Technology Assessment
Priority date: 2002-10-01
Filing date: 2003-06-06
Publication date: 2004-04-07
Anticipated expiration: 2023-06-06
Also published as: SG113464A1; US20040072031A1; US7229707B2; KR100464318B1; KR20040029495A; JP2004127502A; CN1249675C

Abstract

提供一种包括磁记录层和支撑该磁记录层的基材。在磁记录层与基材之间设置包括一非金属层的至少两层。垂直磁记录介质使用双层或三层。因此，垂直磁记录层因第三下层具有高垂直磁各向异性能量常数Ku，和因在第三下层下面的第二下层具有很小的交换偶联。因此，直磁记录层可具有良好的热稳定性、高密度记录特征和优良的SNR特征。

Description

磁记录介质

技术领域

本发明涉及能够高密度地记录数据的磁记录介质，更特别涉及具有磁记录层的的记录介质，该磁记录层具有高热稳定性、高密度记录特性和优良的SNR特性。

背景技术

硬盘驱动器(HDD)，其为代表性磁数据贮存器件并带来记录密度快速升高，目前采用其中涉及环形头和纵向磁记录介质的纵向磁记录方法。然而，常规纵向磁记录方法因记录介质的热不稳定性遇到提高记录密度受限的问题，一种垂直磁记录方法的新记录方法目前正被积极地开发，因为预期垂直磁记录方法提高记录密度进一步超过200Gb/in²。

与已经存在的纵向磁记录方法相比，在垂直磁记录方法中，在记录介质中记录的比特在与基材垂直的方向磁化。该记录密度可通过使用具有如下特征的垂直记录介质进一步提高：1)高垂直磁各向异性能量常数Ku(＞1×10⁶erg/cc)和高矫磁力；2)很小的晶粒；和3)磁颗粒之间的的低交换偶联。

具有单一磁层的的一般磁介质各自包括记录层和下层。记录层贮存磁信息。下层形成于基材上，然后形成记录层，并改进记录层的磁/晶体特性。具有双面磁层的一般磁介质除了记录层和下层外，各自进一步包括软磁下层，如此提高强度和通过包括在磁记录上的诱导线圈的棒型记录头形成的磁场的空间变化速率。

如图1所示，在常规的垂直记录介质中，在垂直磁记录层13和224之下分别设置垂直取向下层12和223，并在垂直磁记录层23下面设置软磁下层22。图1给出具有磁层的垂直磁记录下层，图2和3给出各自具有双磁层的垂直磁记录介质。

参考图1和图2，在基材11和21上分别设置垂直取向下层12和软垂直下层22。垂直磁记录层13和23分别形成于垂直取向下层12和软磁下层22上面。保护层14和24分别形成于垂直磁记录层13和23上。润滑层15和25分别设置在保护层14和24上，以保护保护层14和24以及垂直记录层13和23抗数据写/读头滑动头的碰撞并诱导数据写/读头滑动头平稳滑动。

与图2的垂直磁记录介质相比，图3的常规垂直磁记录介质在垂直磁记录层224与软磁下层222之间进一步包括垂直取向下层223。

已知广泛用于形成垂直磁记录层13、23或224的CoCrPtX-基(X＝B，Nb，Ta或O)合金薄薄膜的磁性能极大地受下层的类型和结构影响。

已知广泛用于形成垂直取向下层的Ti形成厚的初始生长层，原因在于Ti与用于垂直磁记录层的CoCrPtX-基(X＝B，Nb，Ta或O)合金薄薄膜之间相当大的晶格常数差。

可用于形成垂直取向下层的Pt，使垂直磁记录层具有优良的垂直取向特性，因为Pt与用于垂直磁记录层的CoCrPtX-基(X＝B，Nb，Ta或O)合金之间的相同晶格常数差。然而，Pt增加由CoCrPtX-基合金(特别是含10或更高百分比的Pt的CoCrPtX-基合金)构成的垂直磁记录层的晶粒的尺寸还明显提高磁颗粒之间的交换偶联，由此降低写/读时的信号/噪音比例。使用Pt下层的程度增加记录层的晶体颗粒尺寸，并且磁颗粒之间的偶联与Pt下层的厚度密切相关，若使用如上所述的Pt下层，由于记录层的优良垂直晶体取向，获得高垂直各向异性(Ku)和高矫磁力。然而，增大Pt下层的晶体颗粒使记录层的晶粒尺寸和磁颗粒之间的交换偶联增加。另一方面，若使用薄Pt下层，记录层的晶粒尺寸和磁颗粒之间的交换偶联增加不大。然而，垂直磁记录层的垂直取向程度降低，由此提供低垂直各向异性能量常数Ku和低矫磁力。

发明内容

本发明的一个目的是通过提出一种借助控制在记录层下面如何沉积下层而改进记录层的记录特性的方法，获得较高的磁记录密度。

为实现上述目的，提供一种包括磁记录层和支撑磁记录层的基材的磁记录介质。在磁记录层与基材之间设置包括非金属下层的至少两层下层。

磁记录层可为纵向磁记录层或垂直磁记录层。磁记录层优选为垂直磁记录层。在下层叠层与基材之间形成软磁层。

根据本发明的一个实施方案，包括第一、第二和第三下层，与基材相邻的第一下层由选自Ti、Pt、Ta、Pd和Au的材料或含至少两种选自Ti、Pt、Ta、Pd和Au的材料的合金形成，第二下层由选自碳、硅、氧化硅、氮化硅、金属氧化物、金属氮化物、金属硫化物的材料形成，第三下层由选自Pt、Pd、Ru、Pt合金、Pd合金、Ru合金和Co合金的材料形成。

根据本发明另一实施方案，包括两个下层，与基材相邻的一个下层由选自碳、硅、氧化硅、氮化硅、金属氧化物、金属氮化物和金属硫化物的材料形成，与磁记录层相邻的另一下层由选自Pt、Pd、Ru、Pt合金、Pd合金、Ru合金和Co合金的材料形成。

在磁记录材料中，下层的总厚度优选不超过15nm。

附图说明

本发明上述和其它特点和优点通过其参考附图详细描述的示例性实施方案变得显而易见，其中：

图1给出具有单磁层的常规垂直磁记录介质的层结构；

图2给出具有两层磁层的常规垂直磁记录介质的层结构；

图3给出具有两层磁层的另一常规垂直磁记录介质的层结构；

图4给出根据本发明一个实施方案的具有单磁层的垂直磁记录介质的层结构；其中包括三层下层。

图5给出根据本发明一个实施方案的具有两层磁层的垂直磁记录介质的层结构；其中在记录层与软磁下层之间设置三层下层。

图6给出根据本发明另一实施方案的两层磁层的垂直磁记录介质的层结构；其中包括两层下层。

图7给出具有单层下层和双层下层的常规垂直磁记录介质和具有Pt/C/Ti三层下层的本发明垂直磁记录介质的磁滞曲线。

图8为表示具有三层Pt/C/Ti下层的本发明垂直磁记录介质和具有双层Pt/Ti下层的常规垂直记录介质的垂直矫磁力Hc^Per和垂直磁各向异性常数Ku。

图9A和9B为表示图8的垂直磁记录介质的不同晶粒尺寸图，由Scherrer方程计算；和

图10为表示图8的垂直磁记录介质的光谱SNR变化。

具体实施方式

下面，参考附图详细描述本发明优选实施方案的磁记录介质。在本发明下面的实施方案中，描述使用垂直磁记录方法的磁记录介质。然而，本发明还可适用于纵向磁记录方法。这里，将注意所有记录方法将在本发明范围内。

本发明具有单层磁层的磁记录介质和两层磁层的磁记录介质在图4至6中给出。如同4所示，在具有单层的垂直磁记录介质中，在垂直磁记录层35与基材31之间顺序形成具有单层磁层、由金属构成的第一下层32、由非金属构成的第二下层33和由Pt或Pt合金构成的第三下层34的垂直磁记录介质。

如图5所示，根据本发明的一个实施方案，在具有双磁层的垂直磁记录介质中，与图4的具有单磁层的垂直磁记录介质类似，在软磁下层42与垂直磁记录层46之间顺序形成第一、第二和第三下层43、44和45。如图6所示，根据本发明另一实施方案，在具有双磁层的垂直磁记录介质中，在软磁下层42与垂直磁记录层46之间顺序形成仅第二和第三下层44和45。

在图4的垂直磁记录介质中，第一下层32由金属如Ti形成，并起到覆盖粗糙表面和修复由玻璃或Al合金构成的基材31的表面曲线的平面化层的作用，由此提供在其上可稳定要生长沉积的薄薄膜的平坦表面。在图5和6的具有双磁层的垂直磁记录介质中，在沉积垂直磁记录层之前形成软磁下层42。在某些情况下，可不进行形成第一下层的方法，以获得如图6所示的垂直磁记录介质的结构。

如图4和5所示，在第一下层32和43上通过沉积薄非金属材料如碳、硅、硅/氧化物/氮化物、或金属氧化物/氮化物/硫化物形成第二下层33。类似地，如图6所示，在软磁下层42上通过沉积薄非金属材料如碳、硅、硅/氧化物/氮化物、或金属氧化物/氮化物/硫化物形成第二下层44。第二下层33和44对于降低将在第二下层33和44上由Pt或Pt合金形成的第三下层34和35的晶粒的尺寸起到核心作用。第三下层34和35分别在第二下层33和44上通过薄沉积Pt、Pd、Ru、Pt合金、Pd合金、Ru合金或Co合金形成。然后，分别在第三下层34和45上下层垂直磁记录层35和46。如上所述，非金属第二下层33和44降低第三下层34和35的材料如Pt的晶粒的尺寸，并因此降低在第三下层34和45上生长的磁记录层35和46的晶粒的尺寸和磁颗粒之间的交换偶联。

总之，图4的具有单磁层的垂直磁记录介质使用多层结构，其中第一下层由金属如Ti形成，第二下层由非金属如碳C形成，第三下层由Pt或Pt合金形成。

总结图5和图6的具有两层磁层的垂直磁记录介质使用多层结构，第一、第二、和第三下层43，44和45顺序沉积在软磁下层42中。由金属构成的第一下层不能如图6中形成。

图7表示本发明具有Pt/C/Ti三层下层的垂直磁记录介质和具有单层Pt下层、单Ti下层、和双层Pt/Ti下层的常规垂直磁记录介质的磁滞曲线。如图7所示，使用单层Ti下层的常规垂直磁记录介质具有很低的矫磁力和很低的方形(squareness)。在使用单层Pi下层的常规垂直磁记录介质中，矫磁力不低，磁颗粒之间的交换偶联高，这可从下面的实事推出：在矫磁力周围的磁滞线圈的斜率非常大。因此，可预期使用单层Pi下层的常规垂直磁记录介质在记录/再现时产生很大的噪音。在使用双层Pt/Ti下层的常规垂直磁记录介质中，矫磁力比使用单层Pi下层的常规垂直磁记录介质的高。本发明使用Pt/C/Ti三层下层的垂直磁记录介质具有非常优异的磁特性，即比使用双层Pt/Ti下层的常规垂直磁记录介质具有高的矫磁力、和更小的矫磁力周围的磁滞线圈的斜率。

图8为表示具有三层Pt/C/Ti下层的本发明垂直磁记录介质和具有双层Pt/Ti下层无第二非金属(即C)的常规垂直记录介质的垂直矫磁力Hc^Per和垂直磁各向异性常数Ku。如图8所示，包括第二非金属(C)下层的垂直磁记录介质具有比不包括第二非金属(C)下层的常规垂直磁记录介质高的垂直矫磁力Hc^Per，即使前一介质的第三Pt下层比后一介质薄也如此。图8的垂直记录介质具有类似的垂直磁各向异性常数Ku，不论是否使用第二下层。

图9A和9B为表示各自在常规CoCrPtX/Pt/Ti三层下层结构和本发明CoCrPtX/Pt/C/Ti三层下层结构上生长的垂直磁记录介质之间的颗粒尺寸和颗粒尺寸分布差的透射电子显微镜(TEM)图。

如图9A所示，常规垂直磁记录介质的平均晶粒尺寸为14.9纳米。然而，如图9B所示，在使用第二非金属(C)下层的垂直磁记录介质中，记录层晶粒的平均晶粒尺寸为11.5nm。换言之，根据本发明，记录层的晶粒尺寸低于不使用第二C下层的常规垂直磁记录介质。此外，可注意到，使用第二C下层的垂直磁记录介质，与不使用第二C下层的常规垂直磁记录介质显示均匀和更窄的晶粒尺寸分布。

图10表示图8的垂直磁记录介质的光谱SNR变化。如图10所示，在高记录密度区域下的SNR在使用第二C的垂直磁记录介质中比在不使用第二C下层的常规垂直磁记录介质中高。

使用具有本发明特征的双层或三层下层不受记录方法限制。换言之，双层或三层下层同时可适用于纵向和垂直磁记录方法。

在使用双层或三层下层的本发明垂直磁记录介质中，因第三下层获得高垂直磁各向异性能量常数Ku，并因在第三下层下面的第二下层，可形成具有很小晶粒和很小交换偶联的垂直磁记录层。因此，垂直磁记录层可具有良好的热稳定性、高密度记录特征和优良的SNR特征。

尽管本发明已参考其示例性实施方案具体给出和描述，但本领域熟练技术人员将理解，在不离开下面的权利要求定义的本发明精神和范围内可进行形式和细节的各种变化。

Claims

1.一种磁记录介质，包括：

磁记录层；和

支撑磁记录层的基材，

其中在磁记录层与基材之间设置包括非金属下层的至少两层下层。

2.权利要求1的磁记录介质，其中磁记录层为垂直磁记录层。在

3.权利要求1的磁记录介质，其中在下层叠层与基材之间形成软磁层。

4.权利要求2的磁记录介质，其中在下层叠层与基材之间形成软磁层。

5.权利要求1的磁记录介质，其中包括第一、第二和第三下层，与基材相邻的第一下层由选自Ti、Pt、Ta、Pd和Au的材料或含至少两种选自Ti、Pt、Ta、Pd和Au的材料的合金形成，第二下层由选自碳、硅、氧化硅、氮化硅、金属氧化物、金属氮化物、金属硫化物的材料形成，第三层由选自Pt、Pd、Ru、Pt合金、Pd合金、Ru合金和Co合金的材料形成。

6.权利要求2的磁记录介质，其中包括第一、第二和第三下层，与基材相邻的第一下层由选自Ti、Pt、Ta、Pd和Au的材料或含至少两种选自Ti、Pt、Ta、Pd和Au的材料的合金形成，第二下层由选自碳、硅、氧化硅、氮化硅、金属氧化物、金属氮化物、金属硫化物的材料形成，第三层由选自Pt、Pd、Ru、Pt合金、Pd合金、Ru合金和Co合金的材料形成。

7.权利要求3的磁记录介质，其中包括第一、第二和第三下层，与基材相邻的第一下层由选自Ti、Pt、Ta、Pd和Au的材料或含至少两种选自Ti、Pt、Ta、Pd和Au的材料的合金形成，第二下层由选自碳、硅、氧化硅、氮化硅、金属氧化物、金属氮化物、金属硫化物的材料形成，第三层由选自Pt、Pd、Ru、Pt合金、Pd合金、Ru合金和Co合金的材料形成。

8.权利要求4的磁记录介质，其中包括第一、第二和第三下层，与基材相邻的第一下层由选自Ti、Pt、Ta、Pd和Au的材料或含至少两种选自Ti、Pt、Ta、Pd和Au的材料的合金形成，第二下层由选自碳、硅、氧化硅、氮化硅、金属氧化物、金属氮化物、金属硫化物的材料形成，第三层由选自Pt、Pd、Ru、Pt合金、Pd合金、Ru合金和Co合金的材料形成。

9.权利要求1的磁记录介质，其中包括两个下层，与基材相邻的一个下层由选自碳、硅、氧化硅、氮化硅、金属氧化物、金属氮化物和金属硫化物的材料形成，与磁记录层相邻的另一下层由选自Pt、Pd、Ru、Pt合金、Pd合金、Ru合金和Co合金的材料形成。

10.权利要求2的磁记录介质，其中包括两个下层，与基材相邻的一个下层由选自碳、硅、氧化硅、氮化硅、金属氧化物、金属氮化物和金属硫化物的材料形成，与磁记录层相邻的另一下层由选自Pt、Pd、Ru、Pt合金、Pd合金、Ru合金和Co合金的材料形成。

11.权利要求3的磁记录介质，其中包括两个下层，与基材相邻的一个下层由选自碳、硅、氧化硅、氮化硅、金属氧化物、金属氮化物和金属硫化物的材料形成，与磁记录层相邻的另一下层由选自Pt、Pd、Ru、Pt合金、Pd合金、Ru合金和Co合金的材料形成。

12.权利要求4的磁记录介质，其中包括两个下层，与基材相邻的一个下层由选自碳、硅、氧化硅、氮化硅、金属氧化物、金属氮化物和金属硫化物的材料形成，与磁记录层相邻的另一下层由选自Pt、Pd、Ru、Pt合金、Pd合金、Ru合金和Co合金的材料形成。

13.权利要求1的磁记录介质，其中下层的总厚度不超过15nm。

14.权利要求2的磁记录介质，其中下层的总厚度不超过15nm。

15.权利要求3的磁记录介质，其中下层的总厚度不超过15nm。

16.权利要求4的磁记录介质，其中下层的总厚度不超过15nm。

17.权利要求5的磁记录介质，其中下层的总厚度不超过15nm。

18.权利要求9的磁记录介质，其中下层的总厚度不超过15nm。

19.一种磁记录介质，包括：

磁记录层；

支撑磁记录层的基材，和

设置在磁记录层与基材之间的软磁下层；

其中在磁记录层与软磁下层之间设置至少包括非金属下层的至少两层下层。

20.权利要求19的磁记录介质，其中磁记录层为垂直磁记录层。

21.权利要求19的磁记录介质，其中包括第一、第二和第三下层，与基材相邻的第一下层由选自Ti、Pt、Ta、Pd和Au的材料或含至少两种选自Ti、Pt、Ta、Pd和Au的材料的合金形成，第二下层由选自碳、硅、氧化硅、氮化硅、金属氧化物、金属氮化物、金属硫化物的材料形成，第三层由选自Pt、Pd、Ru、Pt合金、Pd合金、Ru合金和Co合金的材料形成。

22.权利要求20的磁记录介质，其中包括第一、第二和第三下层，与基材相邻的第一下层由选自Ti、Pt、Ta、Pd和Au的材料或含至少两种选自Ti、Pt、Ta、Pd和Au的材料的合金形成，第二下层由选自碳、硅、氧化硅、氮化硅、金属氧化物、金属氮化物、金属硫化物的材料形成，第三层由选自Pt、Pd、Ru、Pt合金、Pd合金、Ru合金和Co合金的材料形成。

23.权利要求19的磁记录介质，其中包括两个下层，与基材相邻的一个下层由选自碳、硅、氧化硅、氮化硅、金属氧化物、金属氮化物和金属硫化物的材料形成，与磁记录层相邻的另一下层由选自Pt、Pd、Ru、Pt合金、Pd合金、Ru合金和Co合金的材料形成。

24.权利要求20的磁记录介质，其中包括两个下层，与基材相邻的一个下层由选自碳、硅、氧化硅、氮化硅、金属氧化物、金属氮化物和金属硫化物的材料形成，与磁记录层相邻的另一下层由选自Pt、Pd、Ru、Pt合金、Pd合金、Ru合金和Co合金的材料形成。

25.权利要求19的磁记录介质，其中下层的总厚度不超过15nm。

26.权利要求20的磁记录介质，其中下层的总厚度不超过15nm。

27.权利要求21的磁记录介质，其中下层的总厚度不超过15nm。

28.权利要求22的磁记录介质，其中下层的总厚度不超过15nm。

29.权利要求23的磁记录介质，其中下层的总厚度不超过15nm。

30.权利要求24的磁记录介质，其中下层的总厚度不超过15nm。