CN1573944A - 磁记录介质 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种磁记录介质，其能够获得每平方毫米不低于100Mbit的面内记录密度(in－plane recording density)。在该磁记录介质中，在衬底10上按照下述列举顺序形成底层11，12，23、一个第一磁性层14、一个第一中间层15、一个第二磁性层16、一个第二中间层17、一个第三磁性层18、一个保护层19和一个润滑层20。所述第三磁性层18和所述第二磁性层16均包括至少包含Pt、Cr和B的钴基合金，所述第二磁性层16中的Pt的含量不高于在第三磁性层18中的含量，第三磁性层18中包含的Pt为15at％或以下，第三磁性层18中包含的Cr的含量大于或等于15at％且小于或等于18at％，第三磁性层中包含的B的含量大于或等于7at％且小于或等于10at％。

Description

磁记录介质
技术领域
本发明涉及能够记录大容量信息的磁记录介质，尤其是适合进行高密度磁记录的磁记录介质。
背景技术
对增加通常以磁盘驱动器为代表的磁记录设备的容量的需求越来越大。为了应付这种需求，希望得到高灵敏度的磁头或者能够获得高的信号输出噪声比S/Nd的记录介质。
通常，一个记录介质包括称为籽晶层的第一底层、一个包括铬合金的体心立方结构的第二底层、一个磁性层和一个以碳为主要成分的保护膜，它们都形成在一个衬底上。对于磁性层，使用以钴为主要成分的具有六方密堆积结构的合金。
为了改善S/Nd，提供具有下述晶向的磁性层是有效的：所述晶向中，(11.0)面或者(10.0)面基本上与衬底表面平行，作为易磁化轴的六方密堆积结构的c轴在薄膜平面内。已经知道，可以用籽晶层控制磁性层的晶向，并可以用钽或者B2结构NiAl合金用作籽晶层来获得所述晶向。还知道，圆周方向的磁特性可以这样得到改善：对衬底的表面施加机械变形工艺，从而在圆周方向引入磁各向异性。
为了改善S/Nd，下述方式是有效的：对磁性层采用多层构造，细化晶粒尺寸，减小磁性层残余磁通密度(Br)和膜厚(t)的积Brt。也就是，提出了一种磁记录介质，其中，在一个衬底上形成一个底层，借助于非磁性层比如钌层在其上设置叠层磁性膜作为多层构造，所述叠层磁性膜由包括两层相互接触的不同组分的磁性层构成。另外，提出了包括在衬底上的底层及在底层上形成的磁性记录层的另一种磁记录介质，其中，磁记录层具有在垂直方向上由中间层隔开的多层结构，该中间层由选自下述材料中的一种材料构成：Ru，Rh，Ir以及它们的合金，选自范围0.2nm到0.4nm和1.0nm到17nm，被中间层垂直隔开的磁记录层的磁化方向相互平行。这种具有多层结构的磁记录层的磁记录介质的使用实现了热稳定性、噪声低，并且磁特性的保持好。
当把用于磁记录层的晶粒极度细化时，或者大大缩减Brt时，热稳定性恶化，因此噪声的减少有一个限度。在近年来，提出了下面将要说明的反铁磁耦合(AFC)介质作为使热稳定性和噪声的降低相互兼容的技术。这种介质具有双层结构，其中，通过一个Ru中间层，两个磁性层反铁磁耦合，这样能够更多地减小Brt，同时保持可与包括单层磁性膜的介质相比的磁性膜厚度。这使得能够降低介质噪声，同时维持热稳定性。
专利文献1提出了一种具有衬底和在衬底上的磁记录层的磁记录介质，其中，磁记录层包括一个AFC层、一个铁磁层和一个用于将AFC层和铁磁层隔开的非磁性隔离层，该AFC层包括第一铁磁层、第二铁磁层和存在于该第一和第二铁磁层之间用于使它们反铁磁耦合的层，AFC层的该反铁磁耦合层的膜厚和组成用于在第一和第二铁磁层之间提供反铁磁交换耦合，形成在AFC层的第二磁性层和铁磁层之间的非磁性隔离层的膜厚和组成在AFC层的第二磁性层和铁磁层之间不提供交换耦合。
专利文献1：美国专利申请公开号No.2002/98390A1(第5页，图8)
发明内容
〔本发明要解决的问题〕
但是，上述技术即使组合起来也不足以获得每平方毫米100Mbit或更大的面记录密度，因此需要进一步改进读输出并改进S/Nd。
本发明的一个目的是提供一种纵向磁记录介质，其具有高的介质S/N，出色的重写性能和足以抗热波动的稳定性。
〔解决上述问题的手段〕
本发明要解决的上述问题可以通过一种具有下述结构的磁记录介质来解决。也就是，在一种磁记录介质中，在衬底上按照下述列举顺序形成一个底层、一个第一磁性层、一个第一中间层、一个第二磁性层、一个第二中间层、一个第三磁性层、一个保护层和一个润滑层，所述第三磁性层和所述第二磁性层均包括钴基合金，其中至少包含Pt、Cr和B，第二磁性层中的Pt的含量不高于在第三磁性层中的含量。进一步，第三磁性层中包含的Pt为15at％或以下，第三磁性层中包含的Cr的含量为15at％或以上以及18at％或以下，第三磁性层中包含的B的含量为7at％或以上以及10at％或以下。
所述第一中间层最好包括Ru作为主要成分。另外，所述第二中间层最好包括Ru作为主要成分，并且厚度最好为0.6nm-1nm。
所述底层按照下述列举顺序包括一个包含Ta的Ni合金层、一个包括Ta作为主要成分的层以及一个包含Ti和B的Cr合金层。
形成在所述第一磁性层和所述第二磁性层之间的所述第一中间层最好包括Ru作为主要成分，并具有0.5nm-0.9nm的厚度。这使得所述第一磁性层和所述第二磁性层容易反铁磁耦合，抑制热波动的发生。最好形成所述第一磁性层和所述第一中间层，因为，即使增加第二磁性层的厚度，与不形成第一磁性层和第一中间层的情形相比，对于较小的Brt容易获得大的矫顽力。
在利用包含Ru和不可缺的组成元素的溅射靶提供以Ru为主要成分的厚度小于或等于1.5nm的层的情况下，即使使用的Ru合金靶没有明确含有用于形成第一中间层的Co，所述层有时候也包含上层和下层的组成元素。对于所述第一中间层，可以使用至少一种选择自下述元素的元素：Ru，Ir和Rh，或者包含前述元素作为主要成分的合金。
最好，所述第一磁性层薄到这样的程度，使得能够实现反铁磁耦合。其膜厚也取决于磁性层的组成。
最好，形成在所述第二磁性层和所述第三磁性层之间的第二中间层包含Ru作为主要成分并且具有0.6-1.0nm的厚度。同样，在通过溅射包含Ru和不可缺的组成元素的靶来形成第二中间层的情况下，所述层有时候包含上层和下层的组成元素。在将第二中间层的厚度降到小于0.5nm时，使得可归因于交换耦合的增加和S/Nd的下降的介质噪声增加。另外，当将第二中间层的厚度降到0.6nm以下时，在65摄氏度发生热退磁。另一方面，在形成厚度为0.6-1.0nm的第二中间层的情况下，在65摄氏度的热退磁在可以允许的范围内。当第二中间层的厚度从0.8nm增加到1nm时，重写特性稍微降低，S/Nd也不能提高。因此，最好第二中间层包含Ru作为主要成分，并且厚度在0.6nm到1.0nm范围内，更好的是在0.6nm到0.8nm的范围内。
第三磁性层和第二磁性层中的每一个包括Co基合金，其至少包含Pt、Cr和B。因为Pt对于提高矫顽力是不可少的，Cr和B对于降低介质噪声是不可少的。特别是，添加元素B提供了细化晶粒和降低介质噪声的效果。
包含在第二磁性层中的Pt浓度不大于包含在第三磁性层中的Pt浓度。这可以确保重写特性。包含在第二磁性层中的Pt浓度大于包含在第三磁性层中的Pt浓度的情况不是优选的，因为此时重写特性会恶化。
包含在第三磁性层中的Pt为小于等于15at％，因为更高的Pt浓度会恶化重写特性。
包含在第三磁性层中的Cr浓度在大于等于15at％小于等于18at％的范围内，这个范围被确定为在降低介质噪声的范围内，也就是，高的S/Nd和重写特性相互兼容。
在第三磁性层中的Cr浓度降低到低于15at％时，由于介质噪声增加，S/Nd比例下降。另一方面，当第三磁性层中的Cr浓度超过18at％时，磁性层的厚度变得太大，足以满足热波动，结果重写特性恶化，介质噪声增加。
有必要使第三磁性层中的B浓度大于等于7at％，因为磁性膜中晶粒尺寸的细化对于获得高的S/Nd是必要的。为了达到可加工性目标，第三磁性层中的B浓度需要小于或等于10at％。当要用含超过10at％的高浓度的B的合金在真空熔融后制造靶时，容易发生破裂，使得靶的制造变得困难。
当第二磁性层中的Pt浓度小于第三磁性层中的浓度，第二磁性层中的Cr浓度大于第三磁性层中的浓度时，重写特性和S/Nd得到改善。
最好，第一磁性层为包含Cr的Co基合金，或者包含Cr和Pt的Co基合金，因为这样容易在底层上形成面内(in-plane)磁定向的薄膜。
由于对底层使用无定形结构的材料来代替在衬底上形成包含Ta的Ni合金层、包含Ta作为主要成分的层或者包含Ti和B的Cr合金层也能获得类似的效果，对于除了包含Ta的Ni合金之外的其它合金材料没有特别的限制。当使用Cu特征X射线(Cu characteristic X-ray)获得的X射线衍射曲线除了宽化的衍射峰图案(hallow pattern)外没有表现出明显的衍射峰，或者从高分辨率电子显微镜摄取的晶格图像获得的平均晶粒尺寸小于或等于5nm时，则可以确定是无定形结构的合金。当在无定形合金层上形成包含Ta作为主要成分的层时，可将(100)晶向引入到包含以Cr为主要成分的体心立方结构的合金的底层。为了在Cr合金底层中提供强的(100)取向，包含Ta作为主要成分的层的厚度最好在1到10nm范围内。另外，可以用下述手段改善Cr合金底层的(100)定向：在形成包含Ta作为主要成分的所述层后，在氧气氛围中，或者在Ar中添加氧气的混合气体氛围中，人工氧化包含Ta作为主要成分的所述层的表面。
由于形成在包含Ti和B的Cr合金层上的磁性层的晶粒被细化以减少介质噪声，这对解决上述问题是优选的。取代Cr合金，也可以使用包含以下至少一种元素的Cr合金：Ti，Mo，W，或者使用包含Cr为主要成分的体心立方结构合金。另外，也可以采用包含合金层比如(Cr-Mo)/(Cr-Ti)的多层结构。
所述磁性层也可以这样形成：使用于形成第二磁性层的合金靶的组成与用于第三磁性层的合金靶相同。
前述目的也可以通过下述方式来达到：使用表面经过了变形工艺(texturing)的衬底，并借助于该衬底上的一个底层形成一个磁性层和一个保护层。可以用在这里的衬底可以包括：玻璃衬底，通过镀覆一个镍磷(Ni-P)镀膜形成的含镁铝合金衬底(Al-Mg)，以及陶瓷衬底。当使用表面上通过变形工艺形成有同心槽的衬底时，由于在圆周方向测量的Brt大于在径向测量的Brt，可以降低磁性层的厚度以提高输出分辨率。尽管可以在形成底层之后应用所述变形工艺，但最好直接对衬底表面应用变形工艺，然后在进行清洁和干燥之后形成连续的薄膜。
附图说明
图1是一个剖面图，图示了本发明的一个例子的磁记录介质的构成；
附图标记说明：
10：衬底；11：第一底层；12：第二底层；13；第三底层；14：第一磁性层；15：第一中间层；16：第二磁性层；17：第二中间层；18：第三磁性层；19：保护层；20：润滑层。
具体实施方式
下面参照附图具体描述本发明的若干例子。
(例1)
图1图示了根据本发明的磁记录介质的例1的剖面结构。在对表面被化学加强的铝硅酸盐玻璃衬底进行碱洗和干燥之后，将Ar气引入到真空中，在室温下用溅射方法形成通过将35at％的Ta添加到Ni中而形成的作为第一底层11的30nm厚的合金膜和一个以Ta为主要成分的作为第二底层12的2nm厚的层。然后，用加热灯(lamp heater)在真空中加热，使衬底的温度约为300摄氏度，形成作为第三底层13的10nm厚的Cr-15at％Ti-5at％B合金层。另外，形成10nm厚的Cr-15at％Ti-5at％B合金层作为第三底层13。另外，依次形成3nm厚的包含Co-14at％Cr-6at％Pt合金的第一磁性层14、0.6nm厚的包括Ru的第一中间层、以Co为主要成分的第二磁性层16、包括Ru的厚0.6nm的第二中间层17以及以Co为主要成分的第三磁性层，然后形成3.2nm厚的碳膜作为保护层。
在形成所述碳膜后，镀覆以全氟烷基聚醚(perfluoro alkylpolyether)为主要成分的润滑物质，形成18nm厚的润滑层20。用Intevac公司制造的薄膜型溅射设备(MDP250B)形成所述多层膜。该设备的背底真空度(base vacuum degree)为1.0-1.2×10-4Pa，在溅射设备中的节拍时间(tact time)为7秒。在0.93Pa的Ar气氛围中形成从第一底层到上面的磁性层的各层，在包含Ar气并添加10％的氮气的混合气体氛围中形成所述碳保护膜。
对于以Co为主要成分的第二磁性层16以及以Co为主要成分的第三磁性层18，使用一种Co-16at％Cr-14at％Pt-8at％B合金靶。
以变化的膜厚形成磁记录介质，同时使得用于形成第二磁性膜16的靶的组成与第三磁性膜18的相同。另外，形成包括全氟聚醚(prefluoro polyether)的润滑层20。
在一个与复合磁头相结合的旋转台上评估磁记录介质的电磁转换特性，所述复合磁头具有电磁感应型记录磁头和自旋阀型再现磁头。在用于评估的磁头中，写间隙长度为110nm，屏蔽间间隙长度为70nm，读出数据道的几何宽度为230nm。重写了作为用于低记录密度的1F信号的135kFCI(每毫米5.31k通量变化)信号，以及作为用于高记录密度的2F信号的810kFCI(每毫米31.9k通量变化)信号，并基于1F信号的衰减测定重写特性O/Wn′n。
在使用磁合金靶，使用于第二磁性层的组成与用于第三磁性层的组成相同，并使第二磁性层和第三磁性层的膜厚相同的情况下，在叠层膜的Brt在4Tnm到10Tnm的范围内时，O/Wn′n随着Brt的增加而单调下降，基本上在一个相同的曲线上而不管组成如何。Brt和O/Wn′n具有如下关系：Brt＝5Tnm时O/Wn′n＝-35 dB，Brt＝10Tnm时O/Wn′n＝-27dB。
在使第二磁性层和第三磁性层的组成相同并使它们的膜厚相等的情况下，由于热波动导致的输出的降低随着Brt的增加而减少了。当在此例所描述的介质中测量的Brt值大于或等于5Tnm时，输出的降低率(output reduction rate)为约-1.4％/位(％/digit)到-1.5％/位，得到的结果是对于热波动足够稳定，在可靠性方面没有问题。通过将介质在记录后放置1到1000秒，并基于读输出(reading output)的衰减速率，评估了在65摄氏度的热退磁。
上面描述的三种组成的靶被直接形成在玻璃衬底上，并基于等离子体发射光谱测定(ICPS)来分析其组成。结果，靶的组成和薄膜的组成几乎是相同的。
在利用使用铜特征X射线的X射线衍射曲线来分析只形成第一底层而没有形成第二底层和接下来的各层的样品的情况下，没有表现出除了宽化的衍射峰图案(hallow pattern)之外的明显的衍射峰。另外，作为对一直形成到保护膜的样品测量X射线衍射曲线的结果，除了可归因于具有体心立方结构的第三底层的200衍射峰和可归因于具有六方密堆积结构的第二磁性层和第三磁性层的110衍射峰之外，没有表现出明显的衍射峰。
(比较例1)
按照与例1所述的磁记录介质相同的方式形成一种磁记录介质，不同之处在于形成包括Ru的0.6nm厚的第二中间层17和以Co为主要成分的第三磁性层13。在对表面被化学加强的铝硅酸盐玻璃衬底10进行碱洗和干燥之后，将Ar气引入到真空中，在室温下用溅射方法形成通过将35at％的Ta添加到Ni中而形成的作为第一底层11的30nm厚的Ni-35at％Ta合金膜和一个以Ta为主要成分的作为第二底层12的2nm厚的层。然后，用加热灯(lamp heater)在真空中加热，使衬底的温度约为300摄氏度，形成作为第三底层13的10nm厚的Cr-15at％Ti-5at％B合金层。另外，依次形成3nm厚的包含Co-14at％Cr-6at％Pt合金的第一磁性层14、0.6nm厚的包括Ru的第一中间层15、使用Co-16at％Cr-14at％Pt-8at％B合金靶的第二磁性层16，然后形成3.2nm厚的碳膜19作为保护层。
具有比较例1的构成的介质中，由于Brt被降低，S/Nd得到改善，同时，增加了在65摄氏度的输出降低率(output reduction rate)。当在65摄氏度时输出降低率为-1.5％/位时，Brt的下限为4Tnm。作为在Brt＝8Tnm与例1的介质的S/Nd比较的结果(Brt＝8Tnm能够提供与例1所述介质相同的输出降低率)，例1所述介质的S/Nd与比较例1的介质的S/Nd相比提高了约1dB。
另外，在Brt＝8Tnm时，例1的介质的S/Nd与比较例1的S/Nd相比提高了2.2dB。
从上述结果可以发现，具有例1所述构成的介质对于热波动足够稳定，从而在可靠性方面没有问题，在重写特性方面也没有问题，因此与比较例1所述的双层AFC介质相比能够改善S/Nd。
(例2)
按照与例1相同的方式，通过将Pt和B的含量设为恒定而改变Co与Cr的比例来准备下述合金靶，作为用于以Co为主要成分的第二磁性层16和用于以Co为主要成分的第三磁性层13的材料：
Co-13at％Cr-14at％Pt-8at％
Co-14at％Cr-14at％Pt-8at％
Co-15at％Cr-14at％Pt-8at％
Co-16at％Cr-14at％Pt-8at％
Co-17at％Cr-14at％Pt-8at％
Co-18at％Cr-14at％Pt-8at％
Co-19at％Cr-14at％PL-8at％
使第二磁性层和第三磁性层的厚度相同从而Brt＝8Tnm，并使用7种组分的靶形成磁记录介质。表1示出了重写特性(O/W)、S/Nd和在65摄氏度时的输出降低率的评估结果。
表1
样品号 第二和第三磁性层的组成    OO/W(dB)    SS/Nd(dB) 输出降低率
   101     Co-13at％Cr-14at％Pt-8at％B     -28     22.3     -1.7％位
   102     Co-14at％Cr-14at％Pt-8at％B     -23     23.1     -1.5％位
   103     Co-15at％Cr-14at％Pt-8at％B     -31     23.9     -1.3％位
   104     Co-16at％Cr-14at％Pt-8at％B     -31     24.6     -1.4％位
   105     Co-17at％Cr-14at％Pt-8at％B     -31     24.2     -1.3％位
   106     Co-18at％Cr-14at％Pt-8at％B     -30     23.6     -1.4％位
   107     Co-19at％Cr-14at％Pt-8at％B     -27     22.8     -1.6％位
如表1所示，对于第三磁性层和第二磁性层，Cr组分在15at％到18at％的范围内时获得小于或等于-30dB的重写特性(O/W)。输出降低率也约为-1.3到-1.4/位，对于热波动它们足够稳定，从而在可靠性方面没有问题。对于第三磁性层和第二磁性层，当Cr成分在16at％时S/Nd最大。
对于用于形成第三磁性层和第二磁性层的靶以及在玻璃衬底上由各自形成为单层的磁性层形成的膜的组分，利用等离子体发射光谱测定来进行成分分析。结果，靶的组成和薄膜的组成基本上相同。
(例3)
按照与例1相同的方式形成磁记录介质，不同之处在于改变磁性层的成分。形成第二磁性层和第三磁性层的合金靶的组成被限定为以下5种组成。Cr的添加浓度被设定为15at％，B的添加浓度被设置为8at％，用Co取代Pt进行对比。
Co-15at％Cr-12at％Pt-8at％B
Co-15at％Cr-13at％Pt-8at％B
Co-15at％Cr-14at％Pt-8at％B
Co-15at％Cr-15at％Pt-8at％B
Co-15at％Cr-16at％Pt-8at％B
按照与例1相同的方式准备磁记录介质，使用于形成第二磁性层和第三磁性层的合金靶的组成相同，并使第二磁性层和第三磁性层的厚度相同。表2表示了对介质进行评估的结果。
表2
样品号 第二和第三磁性层的组成   BBrt(Tnm)    OO/W(dB) S/Nd(dB) 输出降低率
  201   Co-15at％Cr-12at％Pt-8at％B    7.8    -34     24.3     -1.1％位
  202   Co-15at％Cr-12at％Pt-8at％B    10    -24     22.4     -1.5％位
  203   Co-15at％Cr-13at％Pt-8at％B    8.8    -28     23.3     -1.4％位
  103   Co-15at％Cr-14at％Pt-8at％B    8.2    -31     23.9     -1.1％位
  204   Co-15at％Cr-15at％Pt-8at％B    7.9    -26     23.4     -1.3％位
  205   Co-15at％Cr-16at％Pt-8at％B    8.1    -23     22.1     -1.1％位
对于样品201和202的磁记录介质，在形成第二磁性层和第三磁性层时使用Co-15at％Cr-12at％Pt-8at％B合金靶。在样品201的磁记录介质中，在65摄氏度测得的输出降低率为-2.1％/时间位(per timedigit)，这导致了热退磁特性方面的问题。另一方面，在样品202中，增加了第二磁性层和第三磁性层的厚度，Brt为10Tnm，在65摄氏度的输出降低率为-15％每时间位，这在热退磁特性方面没有问题。但是，介质的重写特性(O/W)小，为-24dB。
另一方面，对于用Co-15at％Cr-16at％Pt-8at％B合金靶形成的磁记录介质样品205，在65摄氏度测量的输出降低率约为-1.1％每时间位，这在热退磁特性方面没有问题。但是磁记录介质的重写特性降低到-23dB。
在用将Cr浓度设置为15at％、B浓度设置为8at％、Pt浓度设置为13-15at％的合金靶形成的磁记录介质样品203、103和201中，也可以在Brt＝7.9Tnm到8.8Tnm时相对于-26dB改善重写特性(O/W)，在65摄氏度的输出降低率为-1.3到1.4％/位，这在热退磁特性方面没有问题。
从上述结果可以发现，在将Co-Cr-Pt-B合金中的Pt添加浓度控制为13at％到15at％时，可以获得能够降低输出降低率同时在重写特性和高S/Nd之间兼容的磁记录介质。
(例4)
按照与例1相同的方式形成磁记录介质以使Brt＝8Tnm，不同之处在于改变第二和第三磁性层的成分。形成第二磁性层和第三磁性层的合金靶的组成被限定为以下4种组成：
Co-16at％Cr-14at％Pt-6at％B
Co-16at％Cr-14at％Pt-7at％B
Co-16at％Cr-14at％Pt-8at％B
Co-16at％Cr-14at％Pt-10at％B
除了上述合金靶之外，还准备提供Co-16at％Cr-14at％Pt-11at％B合金靶。但是，在包含11at％B的合金中，在制造时合金容易破裂，因此靶的成品率低。
使用例1所述的磁头，对使用上述4种组成的合金靶形成的磁记录介质进行重写特性(O/W)的评估，在每一种磁记录介质中，都获得比-27dB好的特性。
表3表示了对磁记录介质的测量结果。除了样品303外，每一种介质的输出降低率都在-1.5％/位之内。在用Co-16at％Cr-14at％Pt-10at％B合金靶形成的磁记录介质样品303中，输出降低率升高到约-2.2％/位。为了对使用该合金靶的介质将输出降低率降低到-1.5％/位，必须将Brt提高到Brt＝9Tnm。
表3
样品号 第二和第三磁性层的组成    BBrt(Tnm)   <D>(nm)    OO/W(dB) S/Nd(dB)     输出降低率
  301  Co-16at％Cr-14at％Pt-6at％B     8.1    9.0     -27     23.2   -1.1％位
  302  Co-16at％Cr-14at％Pt-7at％B     7.9    3.7     -23     23.8   -1.3％位
  104  Co-16at％Cr-16at％Pt-8at％B     7.8    8.5     -31     246   -1.4％位
  303  Co-16at％Cr-14at％Pt-10at％B     8.0    8.1     -33     25.3   -2.2％位
  304  Co-16at％Cr-14at％Pt-10at％B     9.0    8.2     -28     24.3   -1.5％位
表3表示了在透射电子显微镜下对磁性层的平均晶粒尺寸<D>的平面观测结果。当Co被7at％到10at％的B取代时，平均晶粒尺寸<D>从8.7nm下降到8.1nm，并且发现，晶粒尺寸可以下降到小于9nm。随着磁性层中晶粒尺寸的细化，S/Nd得到提高。
鉴于上述研究结果，发现，B的添加浓度最好是大于等于7at％小于等于10at％，以将平均晶粒尺寸降低到小于9nm同时减小热波动。
(例5)
按照与例1同样的方式形成磁记录介质，不同之处在于将0.6nm厚的Ru膜的厚度改变0nm，0.3nm，0.4nm，0.5nm，0.8nm和1.0nm。将第二磁性层16和第三磁性层18的膜厚设置为使得：在用0.6nm厚的Ru作为第二中间层7的情况下，Brt＝7.8Tnm。
测量磁记录介质的电磁转换特性的结果如表4所示，在磁记录介质样品404中S/Nd表现出最大值，其中第二中间层为0.5nm。随着第二中间层17的厚度增加，重写特性稍许下降。
从65摄氏度的热退磁的测量结果，可以在磁记录介质样品403、404(其中第二中间层17的厚度为0.4nm和0.5nm)中观察到-2.4％到-2.2％每时间位的输出降低(output reduction)。另一方面，当把第二中间层17的厚度增加到大于或等于0.6nm时，在65摄氏度的输出降低可以被降低到约-1.5％每时间位。
另外，对于没有形成第二中间层17的样品401，或者对于第二中间层的厚度为0.3nm的样品402，与第二中间层17的厚度为大于等于0.6nm的磁记录介质相比，测得的S/Nd下降了。
从上述结果，可以看出，形成为第二中间层的Ru的厚度最好在0.6nm到1nm的范围内，以便同时满足热退磁的减弱和重写特性的改善，以及高的S/Nd。
表4
 样品号    第二中间层(nm)     Brt(Tnm)    O/W(dB)    S/Nd(dB)    输出降低率
   401        0     8.3     -31    22.3     -
   402        0.3     8.1     -31    23.0     -
   403        0.4     7.9     -30    23.9     -2.4％位
   404        0.5     8.0     -30    24.7     -2.2％位
   104        0.6     7.8     -31    24.6     -1.4％位
   405        0.8     7.8     -29    24.3     -1.4％位
   405        1.0     7.9     -28    24.3     -1.5％位
(例6)
通过使用Ni-25at％Ta合金、Ni-50at-％Ta合金和Co-30at％Cr-10at％Zr代替Ni-35at％Ta合金作为第一底层11，形成各厚30nm的合金层。在上面形成以1nm、4nm和8nm厚的Ta为主要成分的层作为第二底层。在暴露于0.27Pa的添加了1％氧气的Ar气中5秒钟，同时用加热灯加热而使衬底温度约为300摄氏度之后，形成10nm厚的Cr-15at％Ti-5at％B合金作为第三底层13。按照与例1所述相同的方式形成磁记录介质，不同之处在于使用Co-16at％Cr-14at％Pt-9at％B合金作为第二磁性层和第三磁性层。
将磁记录介质与复合磁头(具有电磁感应型记录磁头和自旋阀型读出磁头)组合起来，并用一个用于评估的自选自旋台和与例1所描述相同规格的磁头评估其电磁转换特性。
作为结果，在每一个所述磁记录介质中，S/Nd可以改善至少24.5dB，重写特性(O/W)也可以改善至少-28dB，在热退磁方面没有问题。当在2nm、4nm和8nm三个级别比较用作第二底层12的以Ta为主要成分的层的厚度时，随着膜厚增加，重写特性(O/W)倾向于降低。这个趋势与用于第一底层11的材料没有相关性。
还制备了形成了第一底层但是没有形成第二底层和随后的各层的样品，并对第一底层测量了使用铜特征X射线的X射线衍射曲线。作为结果，证实了在使用所述每一种合金的情况下，除了宽化的衍射峰图案(hallow pattern)之外，没有表现出明显的衍射峰。作为对一直形成到所述保护层的样品的X射线衍射曲线的测量结果，证实了除了可归因于第三底层、第二磁性层和第三磁性层的衍射峰之外，没有表现出明显的衍射峰。
(例7)
用与例1相同的方式形成磁记录介质，区别在于，使用Co-14at％Cr，Co-14at％Cr-10at％Pt，Co-19at％Cr-8at％Pt合金取代3nm厚的包含Co-14at％Cr-6at％Pt合金的磁性层14作为第一磁性层。评估其电磁转换特性。改变膜厚，同时将第二磁性层和第三磁性层的膜厚比设置为1∶1，使得Brt＝8Tnm。
当仅仅改变第一磁性层的组成，同时将第一磁性层的厚度设置为3nm时，在使用Co-19at％Cr-8at％Pt作为第一磁性层的情况下，重写特性得到改善，如表5所示。
表5
  样品号       第一中间层    O/W(dB)   S/Nd(dB)   输出降低率
    501   Co-14at％Cr    -29   24.4    -1.3％位
    502   Co-14at％Cr-10at％Pt    -30   24.8    -1.4％位
    503   Co-19at％Cr-8at％Pt    -32   25.0    -1.5％位
(例8)
在同时碱洗和干燥一个表面被化学加强并进行变形工艺而得到约40槽每微米的铝硅酸盐玻璃衬底10和一个表面进行了化学加强但没有进行变形工艺的铝硅酸盐玻璃衬底10后，在室温下形成30nm厚的Ni-35at％Ta合金作为第一底层11和一个2nm厚的以Ta为主要成分的层作为第二底层12。用加热灯加热而使衬底温度约为300摄氏度之后，形成10nm厚的Cr-10at％Ti-5at％B合金作为第三底层13。接着，在形成包括3nm厚的Co-16at％Cr-6at％Pt合金的下磁性层14之后，将含Ru的第一中间层15的厚度改变为0.2nm、0.3nm、0.5nm、0.6nm、0.7nm、0.9nm和1.2nm，然后依次形成包括Co-16at％Cr-14at％Pt-8at％B合金的第二磁性层16、包括Ru的6nm厚的第二中间层17以及包括Co-16at％Cr-14at～Pt-8at％B的第三磁性层18，然后形成3nm厚的碳膜19作为保护层。使第二磁性层16和第三磁性层18的膜厚相同。在形成所述碳膜后，镀覆以全氟烷基聚醚为主要成分的润滑物质而形成1.9nm厚的润滑层20。用Intevac公司制造的薄膜型溅射设备(MDP250B)形成所述多层膜。背底真空度(base vacuum degree)为1.0-1.1×10-4Pa，在溅射设备中的节拍时间(tact time)为7秒。在0.93Pa的Ar气氛围中进行溅射形成从底层到第三磁性层的各层，在包含Ar气并添加10％的氮气的混合气体氛围中形成所述碳保护膜。
包括Ru的第一中间层15的厚度被限定为0.6nm，第二磁性层和第三磁性层的膜厚被确定为使得整个叠层膜的Brt为8Tnm。作为固定第二磁性层和第三磁性层的膜厚并改变第一中间层15的厚度的结果，在将第一中间层15的厚度改变到0.2nm的情况下，整个叠层膜的Brt增加到大于8Tnm，重写特性和S/Nd被恶化。
在经过变形工艺的衬底上，在盘的圆周方向测得的矫顽力Hc(C)与在盘的径向测得的矫顽力Hc(R)的比值(Hc(C)/Hc(R))约为1.07，它与第一中间层的厚度无关。另一方面，在不经过变形工艺的通常的衬底中，该比值(Hc(C)/Hc(R))为1.00，在衬底的平面内矫顽力是等比例的。通过使用经过变形工艺的衬底使(Hc(C)/Hc(R))增加到大于1，提高了输出分辨率。
(例9)
取代作为第三底层13的10nm厚的Cr-15at％Ti-5at％B合金，在形成Cr-20％Ti合金底层膜后形成一个Cr-40％Mo合金底层。随后，按照与例3相同的方式形成磁记录介质，不同之处在于形成厚度为3nm的包括Co-14at％Cr-6at％Pt-4at％B合金的第一磁性层14。同样，在使用含B合金作为第一磁性层的情况下，能够形成面内取向的磁记录介质。
(例10)
在室温下形成30nm厚的Ni-40at％Ta合金作为第一底层18，以及2nm厚的Ta层作为第二底层12。在用加热灯加热而使得衬底温度达到约300摄氏度后，形成Cr-15at％Ti-5at％B合金层作为第三底层13。接下来，在形成Co-19at％Cr-8at％Pt合金层作为第一磁性层14、形成含Ru的0.5nm厚的第一中间层15、并形成如表6所示的第二磁性层16之后，不形成第二中间层17和第三磁性层18而直接形成3.2nm厚的碳膜作为保护层19。对于前述叠层膜，预先确定了提供4.5Tnm的Brt的第二磁性层16厚度tx。下面的介质是用这个厚度tx形成的。
在室温下形成30nm厚的Ni-40at％Ta合金层作为第一底层11、2nm厚的Ta层作为第二底层12，并用加热灯加热使得衬底温度达到约300摄氏度之后，形成5nm厚的Cr-15at％Ti-5at％B合金层作为第三底层13。接下来，在形成3nm厚的Co-19at％Cr-8at％Pt合金层作为第一磁性层14、形成0.5nm厚的含Ru的第一中间层之后，形成表6所示的第二磁性层16、0.8nm厚的含Ru的第二中间层17和表6所示的第三磁性层18，从而使得叠层膜的Brt为9Tnm。
表6
  样品号          第二磁性层           第三磁性层    O/W(dB)    S/Nd(dB)       输出降低率
    601  Co-18at％Cr-13at％Pt-8at％B  Co-18at％Cr-14at％Pt-8at％B    -30    24.3     -1.4％位
    602  Co-18at％Cr-13at％Pt-8at％B  Co-16at％Cr-14at％Pt-8at％B    -30    24.3     -1.2％位
    603  Co-18at％Cr-12at％Pt-8at％B  Co-16at％Cr-14at％Pt-8at％B    -34    24.9     -1.1％位
    604  Co-16at％Cr-14at％Pt-8at％B  Co-16at％Cr-14at％Pt-8at％B    -29    22.7     -1.2％位
    605  Co-16at％Cr-12at％Pt-8at％B  Co-16at％Cr-14at％Pt-8at％B    -30    23.8     -1.3％位
形成3nm厚的碳膜作为保护层19。在形成该碳膜之后，镀覆以全氟烷基聚醚为主要成分的润滑物质而形成1.8nm厚的润滑层20。用Intevac公司制造的薄膜型溅射设备(MDP250B)形成所述多层膜。将它们放在每一个放电室中的时间长度设置为6秒。在0.93Pa的Ar气氛围中形成从第一底层到上面的磁性层的各层，在向Ar气中添加10％的氮气的混合气体氛围中形成所述碳保护膜
比较了表6所示的第三磁性层和第二磁性层之间的Pt组分和电磁转换特性。根据磁记录介质样品602和603之间的比较，当第二磁性层中的Pt浓度从13％减少到12％时，重写特性改善了4dB，S/Nd也改善了0.6dB。根据磁记录介质样品604和605之间的比较，当第二磁性层中的Pt浓度从14％减少到12％时，重写特性改善了1dB，S/Nd也改善了1.1dB。根据磁记录介质样品605和603之间的比较，当第二磁性层中的Cr浓度从16％增加到18％时，重写特性改善了4dB，S/Nd也改善了1.1dB。
从上述结果发现，通过将第二磁性层中的Pt浓度降低到小于第三磁性层中的Pt浓度，可以改善重写特性、提高S/Nd。另外，还发现，当将第二磁性层中的Cr浓度增加到大于第三磁性层中的Cr浓度时，可以改善重写特性并提高S/Nd。
(比较例2)
在室温下形成30nm厚的Ni-40at％Ta合金作为第一底层11，以及2nm厚的Ta层作为第二底层12。用加热灯加热使得衬底的温度达到约300摄氏度之后，形成5nm厚的Cr-15at％Ti-5at％B合金层作为第三底层13。接下来，在形成3nm厚的Co-19at％Cr-8at％Pt合金层作为第一磁性层14、形成含Ru的0.5nm厚的第一中间层15、并形成如表6所示的第二磁性层16之后，不形成第二中间层17和第三磁性层18而直接形成3.2nm厚的碳膜作为保护层19。对于上述叠层膜将Brt控制为9Tnm。用与例10的评估使用的磁头相同的磁头评估比较例2中的磁记录介质的电磁转换特性。作为结果，在比较例2的磁记录介质中，与具有表6所示构成和9Tnm的Brt的例10的介质相比，S/Nd从1.6dB下降到0.4dB。
也就是，当基于相同的Brt进行比较时，与在形成第一中间层15之后只形成表6所示的第二磁性层的情况相比，可以通过形成第一中间层15然后形成表6所示的第二磁性层16、第二中间层17和表6所示的第三磁性层18来改善S/Nd。
(例11)
用与例1所述相同的溅射设备形成下述磁记录介质。首先，在对表面被化学加强并进行了40槽每微米的变形工艺后的铝硅酸盐玻璃衬底10进行碱洗和干燥之后，在室温下形成28nm厚的Ni-35％Ta合金作为第一底层11，以及一个以Ta为主要成分的作为第二底层12的2nm厚的层。然后，用加热灯(1amp heater)加热，使衬底的温度约为300摄氏度，并将其在含氧氛围中暴露4秒钟，形成作为第三底层13的11-12nm厚的Cr-10at％Ti-3at％B合金。另外，在形成包含Co-16at％Cr-9％Pt合金的3.5nm厚的下磁性层14、将含Ru的第一中间层15的厚度固定为0.5nm之后，依次形成3nm厚的包含Co-16at％Cr-12at％Pt-8at％B合金的第二磁性层16、包括Ru的厚0.6nm的第二中间层17以及包括Co-16at％Cr-14at％Pt-8at％B的12nm厚的第三磁性层，然后形成3nm厚的碳膜作为保护层。
使用例1所述的磁头评估所述磁记录介质的电磁转换特性。作为结果，重写特性为O/Wn′n＝-31dB，S/Nd也是有益的24.1dB。另外，65摄氏度时的输出降低率为-1.4％每时间位，在可靠性方面没有问题。
(例12)
以与例11相同的方式形成磁记录介质，不同之处在于用Co-18at％Cr-12at％Pt-8at％B合金靶作为第二磁性层16来形成磁记录介质。控制第二磁性层16的厚度，以获得与例11相同的单一的读波形输出。
使用例1所述的磁头评估所述磁记录介质的电磁转换特性。作为结果，重写特性为O/Wn′n＝-34dB，S/Nd也是有益的24.7dB。另外，65摄氏度时的输出降低率为-1.5％每时间位，可以获得可靠的高性能磁记录介质。
[本发明的有益效果]
从前述可以看到，本发明能够提供具有高S/Nd、优异的重写特性和对热波动充分稳定的纵向磁记录介质。

Claims (14)

1.一种磁记录介质，包括在衬底上按照下述列举顺序形成的一个底层、一个第一磁性层、一个第一中间层、一个第二磁性层、一个第二中间层、一个第三磁性层、一个保护层和一个润滑层，其中：
所述第三磁性层和所述第二磁性层均包括至少包含Pt和Cr的钴基合金，所述第二磁性层中的Pt的含量不高于在第三磁性层中的含量，第三磁性层中包含的Pt为15at％或以下，第三磁性层中包含的Cr的含量大于或等于15at％且小于或等于18at％，第三磁性层中包含的B的含量大于或等于7at％且小于或等于10at％。
2.如权利要求1所述的磁记录介质，其中，所述第一中间层包括Ru作为主要成分。
3.如权利要求2所述的磁记录介质，其中，所述第二中间层包括Ru作为主要成分，其厚度为0.6nm-1.0nm。
4.如权利要求1所述的磁记录介质，其中，所述底层包括按照下述列举顺序叠加的：一个包含Cr和Zr的Co合金层，一个包含Ta作为主要成分的层以及一个包含Ti和B的Cr合金层。
5.如权利要求1所述的磁记录介质，其中，所述底层包括按照下述列举顺序叠加的：一个包含Ta的Ni合金层，一个包含Ta作为主要成分的层，一个包含Ti的Cr合金层以及一个包含Mo的Cr合金层。
6.如权利要求1所述的磁记录介质，其中，所述衬底具有纹理，所述纹理具有在径向上形成的多个环形槽。
7.如权利要求1所述的磁记录介质，其中，所述第二磁性层中的Pt浓度低于所述第三磁性层中的浓度，所述第二磁性层中的Cr浓度高于所述第三磁性层中的Cr浓度。
8.如权利要求1所述的磁记录介质，其中，所述第一磁性层包括含Cr的Co基合金或者含Cr和Pt的Co基合金。
9.一种磁记录介质，包括在衬底上按照下述列举顺序形成的一个底层、一个第一磁性层、一个第一中间层、一个第二磁性层、一个第二中间层、一个第三磁性层、一个保护层和一个润滑层，其中：
所述底层包括按照下述列举顺序叠加的含Ta的Ni基合金、一个含Ta作为主要成分的层以及一个含Ti和B的Cr合金层，所述第三磁性层和所述第二磁性层均包括至少包含Pt、Cr和B的钴基合金，所述第二磁性层中的Pt的含量不高于在第三磁性层中的含量，第三磁性层中包含的Pt为15at％或以下，第三磁性层中包含的Cr的含量大于或等于15at％且小于或等于18at％，第三磁性层中包含的B的含量大于或等于7at％且小于或等于10at％。
10.如权利要求9所述的磁记录介质，其中，所述第一中间层包括Ru作为主要成分。
11.如权利要求10所述的磁记录介质，其中，所述第二中间层包括Ru作为主要成分，其厚度为0.6nm-1.0nm。
12.如权利要求9所述的磁记录介质，其中，所述衬底具有纹理，所述纹理具有在径向上形成的多个环形槽。
13.如权利要求9所述的磁记录介质，其中，所述第二磁性层中的Pt浓度低于所述第三磁性层中的Pt浓度，所述第二磁性层中的Cr浓度高于所述第三磁性层中的Cr浓度。
14.如权利要求9所述的磁记录介质，其中，所述第一磁性层包括含Cr的Co基合金或者含Cr和Pt的Co基合金。
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