CN1637866A - 磁记录介质 - Google Patents
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Abstract
降低具有粒状结构的磁记录介质中的晶界分布，以便提供高介质信噪比的磁记录介质。在由通常为柱状结构的晶粒构成的衬层和由通常为柱状结构的磁性晶粒和晶界构成的磁记录层中，使磁记录层的晶粒粒度Dm和衬层的晶粒粒度Du满足0.8×Du≤Dm＜Du的关系，并且将晶界分布的标准偏差除以平均晶界宽度得到的标准晶界分布调整到0.4或更小。
Description
技术领域
本发明涉及磁记录介质，特别涉及具有磁记录层的磁记录介质，该磁记录层由柱状结构的磁性晶粒和晶界构成。
背景技术
作为硬盘驱动器中使用的主流记录系统，当前使用沿基底的纵向定向磁化以进行记录的纵向磁记录系统。然而，为了取得更高的记录密度，也深入研究了在垂直于基底的方向定向磁化的垂直磁记录系统，即实现了较大容量的硬盘驱动器。用于垂直磁记录的记录介质具有通常沿垂直于基底方向的易磁化轴，并且由保持记录的磁记录层、用于有效利用磁头的磁场的软磁性衬层等构成。在垂直记录系统中，由于在被记录的磁畴之间的边界区(磁化转变区)磁化沿反平行方向，所以可取得磁稳定性，并且所谓的锯齿畴壁的宽度减小使得介质噪声降低。软磁性衬层不仅起磁头的磁场回路的作用，而且由于在与单极磁头结合使用时的镜像效果，能够在磁记录层部分产生强磁场，这使得能够使用具有高矫顽力的磁性记录膜，而且实现锯齿磁畴壁宽度的减小，和有助于降低介质噪声。
作为降低介质噪声的介质极精细结构的条件，要求每个磁性晶粒的粒度极小，并且相邻晶粒之间的交互作用也很小。这是因为，磁性转变的单位是构成磁记录层的一个晶粒或彼此耦合的多个晶粒，磁化转变畴的宽度极大地取决于磁性转变单位的粒度。为了大大减小在垂直磁记录介质中使用的记录层的晶粒粒度和降低介质噪声，特别地，使用在日本未审专利公报No.2003-115106中说明的技术，这项技术将直接在记录层下的衬层改变成Ti或Zr的非晶合金。日本未审专利公报No.2001-283428公开的技术是，使得具有体心立方晶格结构的元素，如Cr或V，在紧靠记录层下的衬层的Ru中固溶，从而大大降低晶粒粒度。另外，提出了具有所谓的粒状结构的磁记录介质，用非磁性层包围在磁性晶粒的周围部分(晶粒边界)以减少晶粒之间的交互作用。例如，日本未审专利公报No.2002-358615公开了具有粒状结构的磁记录介质，其中将晶粒之间的平均间隔距离调整到等于或大于1.0nm。作为使用的晶界层，列出了氧化物、氮化物、氟化物、碳化物等例子。另外，日本未审公报No.2003-178413公开了具有粒状结构的磁记录介质，所述粒状结构使用氧化物作为构成晶界层的非磁性层，限定在磁记录层中包含的氧化物量，从而实现高矫顽力。在纵向记录系统使用CoCrPt基合金时，在晶界部分局部沉淀如Cr等的非磁性元素，使得晶粒之间的相互作用较好地降低。然而，如果在垂直记录介质中使用CoCrPt基合金，在晶界上的Cr局部沉淀较少可能发生，以致很难形成满意的晶界。
在这样的粒状垂直介质中，仍然需要极大地减小磁性晶粒的粒度和降低晶粒间的交互柱用，以降低介质噪声和提高介质的信噪比。粒状垂直介质中的磁记录层的粒度随着基底的温度、在形成磁性晶粒过程中的溅射气体的压力、溅射气体中的含氧量、形成晶界的非磁性层的含量等因素变化。因此，为了获得希望的粒度，应正确控制多个而非仅仅一个上述形成条件。使用透射电镜观察能够以高精度测量粒度，能够容易地了解各种形成条件造成的变化。例如，如果溅射气体含有的氧量增加，能够识别粒度的快速递减。
本发明人的详细研究的结果是，当极大地降低晶粒粒度时，尽管在静磁学性能中没有发生大的变化，但是介质的信噪比被降低到一个比根据晶粒粒度所期望的值要小的值。可以认为，在磁记录层的晶粒之间的相互作用和其静磁特性相等时，介质的信噪比依据粒度改变。介质信噪比提高不充分的原因可能是在晶粒间相互作用的变化，因为静磁学特性几乎相同。因为晶粒间的相互作用取决于磁性晶粒之间的距离(晶界宽度)，那么估计目前的结果可归因于晶界宽度所致。用透射电镜测量晶界宽度的结果表明，晶界宽度具有很宽的分布，具有1nm或更宽的晶界的部分和具有窄的0.5nm宽的晶界的部分以混合的关系存在，因此形成未满意地减少晶粒间相互作用的部分。尽管晶粒粒度显著降低，因为晶粒间相互作用的减少不充分，具有这样的极精细结构的磁记录介质不具有高的信噪比。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种具有粒状结构的垂直磁记录介质，其中控制了晶界层宽度，并且提供一种具有高介质信噪比的垂直磁记录介质。
通过形成具有粒状结构的磁记录介质，其中正确地控制磁性晶粒的粒度和衬层中的晶粒粒度，并且控制晶界宽度的分布使得均匀，以达到上述目的。下面基于本发明人的发现，对解决问题的措施进行详细说明。
在常规使用的纵向记录系统中的磁记录介质或不具有粒状结构的垂直磁记录介质中，在形成磁性晶粒前形成具有柱状结构的衬层，并且形成磁记录层与其接触，以便控制磁性晶粒的结晶取向和晶粒粒度。衬层由极小的晶粒构成，每个晶粒具有柱状结构并且在纵向记录的情况下优选地沿Cr合金的(110)面取向，通过通常沿(110)方向取向的外延生长在衬层上形成磁性晶粒。磁性晶粒的晶粒粒度几乎与衬层的晶粒粒度相等。在使用不具有粒状结构的CoCrPt基合金磁性层的垂直记录介质的情况下，将其中Ti合金柱状晶粒等沿(001)取向的层用作衬层，在控制操作下，磁性晶粒直接在其上外延生长并沿(001)方向取向。另外，磁性晶粒的晶粒粒度几乎等于衬层晶粒的晶粒粒度。即使在具有人造晶格结构的垂直磁记录介质中也执行相同的控制操作，在该人造晶格结构中Co和Pd交替层叠于各层中。
下面参照图1和2说明在粒状介质中的衬层晶粒和磁性晶粒之间的关系。粒状结构是这样一种结构：在氧化物、氮化物、氟化物或碳化物等的非磁性材料的基体中分散极精细的磁性晶粒。在具有其中非磁性材料形成在晶界中的这种粒状结构的垂直磁记录介质的情况下，彼此接触地外延生长具有柱状结构的衬层晶粒和具有柱状结构的磁性晶粒，并通过衬层晶粒的结晶取向以相同的方式控制磁性晶粒的结晶取向(图1)。
然而，本发明人发现，因为晶界层不仅形成在沿衬层晶粒之间的晶界的磁性晶粒之间的晶界中，而且也形成在与衬层晶粒内部相对应的各部分中，因此衬层晶粒的粒度并不能控制磁性晶粒的晶粒粒度，衬层晶粒的粒度和磁记录层的晶粒粒度不一定一致。本发明人还发现，磁记录层中的晶粒间的晶界宽度在沿衬层晶粒之间的晶界部分中相对较大，而在与衬层晶粒内部相应的部分中形成的晶界却具有极小的宽度。如果沿衬层晶粒之间的晶界的磁性晶粒之间的晶界宽度约为1nm的话，那么不沿衬层晶粒之间的晶界的磁性晶粒之间的晶界宽度为0.5nm或更小，即晶界宽度极窄，这对于降低晶间相互作用是不充分的距离。
反之，如果在这样的条件下形成磁记录层，即，不沿衬层晶粒之间的晶界分布的磁性晶粒之间的晶界宽度为1nm或更大，那么沿衬层晶粒之间的晶界分布的磁性晶粒之间的晶界变得过宽，这引起的问题是，磁性晶粒的体积降低，磁记录层中的磁化饱和度过小等。简言之，这说明除了极大降低磁性晶粒的粒度外，必须形成具有其中磁性晶粒之间的晶界具有均匀的宽度的极精细结构的粒状介质。
作为晶界宽度的均匀性的指标，使用将晶界宽度分布的标准偏差除以晶界宽度的平均值获得的值(标准晶界分布)。根据本发明人的研究结果，在介质的信噪比比从晶粒粒度估计的介质信噪比低时的标准晶界宽度为等于或大于0.5，而其中形成晶界以具有均匀宽度的介质中的标准晶界宽度为小于或等于0.4。这表示，本发明的介质的特征是，标准晶界宽度为小于0.5，更优选的小于为等于0.4。
为了形成具有这样的均匀晶界宽度的粒状结构，这样来充分形成衬层晶粒和磁性晶粒，即它们具有基本相等的晶粒粒度，并且在衬层晶粒之间的晶界部分和磁性晶粒之间的晶界部分彼此一致。结果，使得磁性晶粒之间的晶界能够具有足够的宽度。如上所述，应注意，在具有粒状结构的垂直磁记录介质的情况下，即使通常采用外延生长，衬层中的晶粒和磁记录层中的晶粒也不具有相等的晶粒粒度。如果磁性晶粒的粒度大于衬层的晶粒粒度，则在磁性晶粒内部形成与衬层晶粒的晶体匹配性能不充分的部分，以致在磁性晶粒内部出现晶体缺陷、强应变等造成磁性显著降低的情况。如前所述，如果磁性晶粒的晶粒粒度变得比衬层晶粒的粒度小很多，那么在与衬层晶粒内部相应的部分不利地形成窄的晶界。本发明人使用透射电镜详细研究的结果表明，在磁性晶粒的晶粒粒度为衬层晶粒粒度的80％或更小时，所述窄的晶界开始形成。因此，本发明的介质的特征是，磁记录层的晶粒粒度Dm和衬层的晶粒粒度Du满足下面的关系：
0.8×Du＜Dm＜Du
在本发明的磁记录介质中，控制衬层的晶粒粒度和磁记录层的晶粒粒度以使它们之间具有合适的关系，从而抑制形成窄晶界。结果，能够提供其中磁性晶粒之间的交换耦合小的磁记录介质，这能够降低介质噪声和提供高信噪比的磁记录介质。
附图说明
图1是横截面图，示出具有低标准分布值的磁记录层的晶粒、晶界和衬层的晶粒的关系；
图2是横截面图，示出具有高标准分布值的磁记录层的晶粒、晶界和衬层晶粒的关系；
图3是磁记录介质各层结构的图；
图4是从磁盘的平面图方向观察本发明的磁记录介质得到的晶粒图；
图5是从磁盘的平面方向观察现有技术的磁记录介质得到的晶粒图；
图6是从磁盘的平面观察磁记录介质得到的与磁性晶粒粒度/衬层晶粒粒度的值相对应的透射电镜图；和
图7是测量的介质信噪比除以从晶粒粒度估计的信噪比获得的值与标准晶界分布之间的关系图。
具体实施方式
下面参见附图说明本发明的实施例。
图3示出本发明磁记录介质的结构。盘形的基底上形成软磁性衬层、非磁性衬层、具有垂直磁性各向异性的磁记录层、外涂层和润滑层。这些层能够形成在盘形基底的两个侧面上。在上面所描述的独立的层中，软磁性衬层、衬层和磁记录层可以用例如磁控溅射机形成。能够通过离子束处理工艺等形成外涂层。能够通过浸渍法等形成润滑层。也可以通过包括真空汽相淀积、ECR溅射法、CVD法、自旋涂层法、和相似的其它方法形成各个独立的层。
作为基底，可以使用电镀NiP的Al基底，具有化学强化表面的玻璃基底、结晶玻璃基底等。此外，同样地可以使用在约300℃加热不磁化或不变形的材料制造的表面平整性优良的非磁性基底。可以抛光基底的表面使得其具有3nm或更小的平均粗糙度的凸起或凹陷，或在盘的圆周方向形成称为织构的极精细的槽。织构具有3nm或以下的平均粗糙度，并且优选地，在盘的径向测量的槽之间的平均间隔为50nm或更小，更优选地，为20nm或更小。如果基底表面的平均粗糙度超过3nm，则磁记录介质的最外表面中的凸起和凹陷变大，以致不可避免地提高磁头的浮动水平，这是不希望的，因为磁头的磁场不能够有效地施加到磁记录层上。
对于软磁性衬层，使用低矫顽力的软磁性材料。例如，可以使用如CoTaZr、EeTaC、FeAlSi、CoFeB、或NiFe等的合金。此外，同样可以使用具有软磁性和1T或更大的饱和磁通密度的材料。因为软磁性衬层具有与盘的径向一致的磁化方向，所以也可以组合提供磁畴控制层。可以通过例如向软磁性衬层等的下、中和上部分加入如FeMn、IrMn、MnPt或CrMnPt等反铁磁性材料，加热该软磁性衬层，然后在施加沿盘的径向方向的磁场的情况下冷却来固定软磁性衬层的磁化方向。也可以使用约1nm的非磁性层将软磁衬层分成多层结构，并从而引起各层之间的反铁磁耦结合来固定磁化方向。因为主要使用软磁性衬层作为磁头磁通的回路，所以软磁衬层只要具有在不引起磁化饱和的情况下使得磁头磁通通过的厚度就足够了。在使用如CoTaZr软磁衬层时，在厚度为300nm时，能够显示出足够的性能。另外，可以在软磁衬层和基底之间插入非磁性层以强化在软磁性衬层和基底之间的粘结，或抑制基底和软磁性衬层之间的化学反应或元素的扩散。例如，可以使用Cr、NiTa、NiTaZr、CrTi、CrTiTa、TiAl等。同样地，只要能够达到上述目的，也可以使用其它的非磁性层。
衬层由非磁性材料构成，所述非磁性材料由通常为柱状结构的晶粒构成。因为用衬层控制在其上形成的磁记录层的结晶取向，所以优选地，它具有hcp结构和它的择优取向是[001]。它所用的材料是Ru、Ru合金、CoCr、CoCr合金、Ti、Ti合金等。要加入以形成合金的元素是Ru、Cr、B、V、Zr、Mo、W等。通过形成合金能够改变晶格常数并强化与在衬层上形成的磁记录层的晶格匹配。衬层也可以由多层构成。例如，可以将由MgO制成的氧化物层或由Ta制成的金属层等形成到约1nm的厚度而作为第一层。然后，形成作为生长核心的Pd等制成的岛形膜，以确定衬层的晶粒粒度，其后形成Ru等构成的至少一层。结果是，通过使用形成的岛形膜为核心生长继续进行，并能够形成具有取向为[001]方向的hcp结构的多晶层。优选地，平均晶粒粒度为5-12nm。也就是实现的晶粒粒度与在衬层上形成的磁性晶粒需要的晶粒粒度相等。通过在衬层形成时控制基底温度、溅射气体的压力、膜形成速度或膜厚，或进一步控制岛形核心的密度来控制晶粒粒度。优选地，将衬层的整个厚度调节到2-20nm。如果衬层比2nm薄，则Ru等的结晶性和结晶取向性变得不充分，以致使得磁记录层的结晶取向性退化。如果衬层比20nm厚，则从磁头到软磁性衬层的距离过大，以致因为强磁场不能够通过磁头施加到磁记录层而造成重写功能降低，或因为介质的矫顽力不能够增加而造成记录磁化的热稳定性降低。
磁记录层具有粒状结构，其中每个磁性晶粒具有通常的柱状结构，且晶粒之间的晶界用非磁性层填充。对于磁性晶粒，使用掺杂B、Ta、Cu、Ru、Ti、Si等至少一种的hcp结构的CoCrPt合金。磁性晶粒与衬层晶粒具有大体外延关系，它的择优取向是[001]。
优选地，磁性晶粒的平均晶粒粒度不小于5nm和不大于12nm。这是因为，如果平均晶粒度小于5nm，则热稳定性降低，记录磁化的衰减变得显著。相反，如果平均晶粒粒度大于12nm，则介质的噪声不利地显著增加。控制晶粒粒度为衬层的晶粒粒度的0.8到1倍。这种厚度的形成是通过例如控制磁控溅射膜淀积系统中的Ar溅射气体的压力、Ar气中的含氧量、充电功率(charged power)等进行的。通过溅射同时带有CoCrPt合金等的Si、Al、Ti、Mg等的氧化物来淀积膜可以形成非磁性晶界。也可以使用Si、T、B等的氮化物。在旋转溅射靶的同时，通过交替地溅射CoCrPt合金溅射靶和Si氧化物溅射耙来淀积膜，从而形成具有例如由CoCrPt合金和Si氧化物构成的粒状结构的磁记录层。同时使用将CoCrPt合金和Si氧化物混合获得的溅射靶也能够进行膜的淀积。在磁记录层中的Si氧化物的体积比优选为不小于10％和不大于30％。这是因为，如果Si氧化物的体积比不大于10％，不能够形成足够宽的晶界以使得介质的噪声降低，如果该体积比不小于30％，则矫顽力降低。优选地，在与衬底垂直的方向测量的磁记录层的矫顽力为300kA/m或更大。这是因为，如果矫顽力不大于300kA/m，则记录磁化随时间的衰减显著。优选地，调整磁记录层的膜厚度为5nm-30nm。这是因为，如果磁记录层比5nm薄，则矫顽力的降低和热稳定性的退化变得明显，如果磁记录层比30nm厚，则在磁头和软磁衬层之间的距离增加，磁头磁场的梯度降低，这使得记录的分辨率降低，磁头磁场的强度降低，从而引起重写功能退化。
对于外涂层，可以使用含有C为主要组分的膜。易于理解的是，如果其它的膜能够保护磁记录层不腐蚀等也可以使用。优选地，外涂层的膜厚为不小于1nm和不大于5nm。这是因为，如果外涂层的厚度不大于1nm，则在磁头与介质的表面相碰时，不能够充分保护磁记录层，如果膜厚度不小于5nm，则磁头和介质之间的距离扩大，使得降低记录分辨率。对于润滑层，可以使用全氟烃基聚醚基材料等。
下面说明测量磁记录层的晶粒粒度的方法。通过使用透射电镜观察晶粒图像和分析图像进行晶粒粒度的测量。首先，从磁盘切取约2mm见方的小片作为磁记录介质试样。将该小片抛光形成仅由磁记录层和外涂层部分构成的极薄的膜。使用透射电镜从垂直于衬底的方向观察该薄膜试样，并拍摄亮场中的晶粒图像。亮场像是通过挡住衍射电子束而使用电镜的物镜孔和仅使用非衍射电子束而形成的图像。在粒状介质的亮场像中，衍射强度高的晶粒部分显示为暗的对比部分，同时衍射强度低的晶界部分显示为亮的对比部分，从而能够获得其中晶粒和晶界彼此明显分开的图像。在亮场像中，沿暗对比度的晶粒之间的晶界部分画线以获得晶粒图像。图4和5分别示出从透射电镜的亮场像获得的晶粒图像的例子。
然后，使用扫描仪扫描所获得的晶粒图像并输入到个人计算机以提供数字数据。使用市场上供应的晶粒分析软件分析输入的图像数据，确定构成每个晶粒的象素数，进一步按实际比例将象素数转换成值确定每个晶粒的面积。将晶粒粒度定义为具有与晶粒的预定面积相等的面积的圆的直径。对300个或更多的晶粒进行所述的测量，将平均晶粒粒度定义为获得的晶粒粒度的算术平均值。
下面说明测量衬层的晶粒粒度的方法。首先，从磁盘切取磁记录介质的试样，它约为2mm见方的小片。将该小片抛光形成仅由磁记录层和外涂层部分构成的极薄的膜。用透射电镜从垂直于基底表面的方向观察该薄膜试样，拍摄晶格图像。拍摄的晶格图像是在电镜观察时衍射电子束与非衍射电子束干涉获得图像，其中在晶粒中观察到与晶格平面相对应的条纹图案。条纹图案的方向和间隔与沿垂直于基底方向的晶面的方向和间隔一致。因为衬层和磁记录层基本外延生长，所以彼此相邻且具有与晶格条纹的方向和间隔一致的晶格图像部分表示其中衬层晶粒的结晶方向为恒定的部分并且反映衬层晶粒的结构。因此，可以认为，在彼此相邻且具有间隔和方向相等的晶格条纹的部分中，一个衬层的晶粒以一对一的关系出现。通过假设衬层晶粒之间的晶界在磁性晶粒之间的晶界部分的中心并沿该晶界部分画线，能够获得衬层晶粒之间的晶界图像。将这样获得的衬层晶粒之间的晶界图像输入个人计算机并通过用象素数表示每个晶粒的面积而转变为数字数据。通过以实际比例将象素数转换成值来确定每个晶粒的面积，将晶粒粒度定义为具有等于这个面积的圆的直径。另外通过计算300个以上晶粒的算术平均值定义平均的衬层晶粒粒度。
从以下事实也证明本发明方法表示了衬层晶粒之间的正确的晶界。首先，使用试样测量衬层的晶粒粒度，在所述试样上以与上述评价的介质严格相同的条件形成各层直到形成衬层，测量的晶粒粒度与根据上述方法测量的衬层晶粒的粒度一致。作为用于透射电镜观察的极薄膜试样，产生和观察具有仅由衬层、磁记录层和外涂层构成的部分的试样。结果是，对于独立的晶粒以一对一的方式观察到相等周期的莫尔图像(moire images)，这证明，衬层和磁记录层的相应的结晶取向之间保持给定的关系。也证明，莫尔条纹(moire fringe)方向改变的部分为磁性晶粒之间的晶界部分，衬层晶粒之间的晶界与磁性层晶粒之间的一些晶界一致。也就是说，证明了用下述方法能够正确地确定衬层晶粒的粒度，即从磁性晶粒的晶格图像判断，晶格条纹的方向相同的各部分是衬层晶粒的部分。
下面说明测量磁记录层中的晶界宽度的方法。在图4的晶粒图像中，用市场供应的晶粒分析软件确定每个晶粒的重心的位置。在相邻的晶粒的各个重心之间画线，其处于晶界部分中的长度由象素数确定。通过按实际比例将确定的晶界部分的长度转换为数值计算晶界部分的长度，并通过对300或更多个晶界的长度取算术平均值定义平均晶界宽度。通过将获得的晶界宽度值的标准偏差除以平均晶界宽度，定义标准晶界分布。在此，相邻的晶粒是指在它们的重心之间画的线上不存在其它晶粒的晶粒。一个晶粒有相邻的多个晶粒。
下面基于实施例说明本发明。
实施例1
在根据实验例1的第一磁记录介质中，首先通过碱性清洗在化学强化的玻璃基底上形成NiTa37.5Zr10膜到30nm的厚度。在此，在NiTa37.5Zr10中的Ta后的数字37.5和Zr后的数字10表示膜中的Ta和Zr各自的原子百分比浓度。简言之，NiTa37.5Zr10是52.5at.％Ni-37.5at.％Ta-10at.％Zr的缩写。相比较，如NiTaZr等的无数字值的表达式是表示与前面说明的含有相同元素的膜且具有相同的成分比例的表达式的缩写。下面将使用相似的缩写表示。然后，将FeCo30B15膜形成到300nm厚度，将Ta膜形成到1nm厚度。然后，在Ar气体压力为2.0Pa的条件下通过DC磁控溅射工艺形成Ru膜。此时，基底温度是室温，调整膜的厚度到20nm。然后，这样形成磁记录层，使得在CoCr17Pt14和SiO2之间的体积比成为80∶20。通过在Ar气体压力为2.0Pa的条件下用DC磁控溅射工艺溅射CoCrPt和用RF磁控溅射工艺溅射SiO2进行膜淀积，并将膜的厚度调整到18nm。在旋转支架上安装CoCrPt和Ru溅射靶，使得在各靶在位于盘形基底之上的位置时进行溅射。将基底的温度调整到室温。然后，将C淀积到5nm厚作为外涂层。
下面，为了比较，在与第一磁记录介质完全相同的条件下，形成作为第二磁记录介质的记录介质一直到淀积Ru膜。然后，在Ar气体压力为4.0Pa的条件下淀积膜产生介质，使得CoCrPt和SiO2之间的体积比为80∶20。基底温度为室温，将膜厚调整到18nm。然后，将C淀积到5nm厚度作为外涂层膜。
下面为了比较，在与第一磁记录介质完全相同的条件下，形成作为第三磁记录介质的记录介质一直到淀积Ru膜。然后，在含有0.5％氧气的Ar气体压力为4.0Pa的条件下淀积膜产生介质，使得CoCrPt和SiO2之间的体积比为80∶20。基底温度为室温，将膜厚调整到18nm。然后，将C淀积到5nm厚度作为外涂层膜。
根据使用透射电镜的方法观察淀积的膜获得的第一介质的磁性膜的截面的结果证明，如图1所示，第一介质是垂直介质，其中磁性晶粒具有粒状结构，在该粒状结构中，每个磁性晶粒具有大体的柱状结构并且晶粒间的晶界填充非磁性层，磁性晶粒作为一层膜被垂直淀积在衬层上，所述衬层由非磁性材料构成，所述非磁性材料由各具有大体柱状结构的晶粒构成。使用透射电镜观察第二和第三介质的磁性膜的结果证明，如图2所示，第二和第三介质均是垂直介质，其中磁性晶粒具有粒状结构，在该粒状结构中，每个磁性晶粒具有大体的柱状结构并且晶粒间的晶界填充非磁性层，磁性晶粒作为一层膜被垂直淀积在衬层上，所述衬层由非磁性材料构成，所述非磁性材料由各具有大体柱状结构且用于控制其上形成的磁记录层的结晶取向的晶粒构成。
使用透射电镜测量第一、第二和第三磁记录介质中由CoCrPt和SiO2构成的粒状膜(磁记录层)和Ru膜(衬层)的各平均晶粒粒度的结果是，第一磁记录介质的磁记录层的平均晶粒粒度为8.5nm，衬层的平均晶粒粒度为9.6nm，即衬层晶粒和磁性晶粒的晶粒粒度比为0.89。此时，测量晶界宽度的结果获得的平均晶界宽度为1.1nm，其标准分布为0.38，同时获得如图4所示的具有相当均匀的晶界宽度的晶粒图像。对第二磁记录介质进行相同的测量，磁记录层的平均晶粒粒度为7.3nm，衬层的平均晶粒粒度为9.6nm，即衬层晶粒和磁性晶粒的晶粒粒度之比为0.76。此时，测量晶界宽度的结果获得的平均晶界宽度为1.1nm，它的标准分布为0.49，同时获得具有如图5所示的宽分布的晶界宽度的晶粒图像。对第三磁记录介质进行相同测量，磁记录层的平均晶粒粒度为6.6nm，衬层的平均晶粒粒度为9.6nm，即衬层晶粒和磁性晶粒的晶粒粒度之比为0.69。此时，作为测量晶界宽度的结果获得的平均晶界宽度为1.1nm，其标准分布为0.58，同时获得具有比图5所示的更宽分布的晶界宽度的晶粒图像。尽管第一、第二和第三磁记录介质的平均晶界宽度都等于1.1nm，但是它们的标准分布有很大变化。特别是，在第三磁记录介质中，从晶粒图像可识别出由在整个第三磁记录介质中形成的较宽的晶界和较窄的晶界造成的扩大的标准晶界分布。
在图6中示出根据实施例1产生的介质的记录层部分的各透射电镜(TEM)的平面视场图像。在该图中，箭头表示具有窄晶界的部分的例子。横坐标表示将从第一、第二和第三磁记录介质的TEM图像测量的磁性晶粒粒度除以衬层晶粒粒度获得的值，该获得的值与获得的TEM图像相关。虽然在使用透射电镜观察第二和第三磁记录介质获得的TEM平面图像中可看到箭头表示的窄晶界部分，但是在第一磁记录介质中未观察到这样的窄晶界，这证明能够获得具有相对均匀晶界宽度的图像。
在每个这样的介质上涂覆润滑层，使用磁头进行记录和再现，所述磁头包括200nm记录轨迹宽度的单极磁头和140nm再现轨迹宽度的隧道磁阻元件。在从晶粒粒度估计的介质信噪比和600 kFCI线记录密度情况下测量的介质信噪比之间做出比较。在第一介质中，未观察到测量的介质信噪比比由晶粒粒度估计的介质信噪比低。与此相对，在第二磁记录介质中观察到比估计的信噪比减少约1.0dB，在第三磁记录介质中观察到比估计的信噪比减少约1.6dB。推测其原因是由于在具有窄晶界的部分中强的晶粒间相互作用造成介质噪声增加，和使得介质信噪比降低。也就是说，在形成窄晶界时，即使平均晶界宽度相等，如果标准化分布为0.4或更大或0.5或更大，则介质信噪比的降低也是显著的。也说明，在磁性晶粒的晶粒粒度变得小于衬层晶粒的晶粒粒度的0.8时，晶界宽度的标准化的分布增加，介质信噪比的降低变得显著。
图7示出在根据实施例1产生的垂直磁记录介质中，标准晶界分布值和将测量的介质信噪比除以从晶粒粒度估计的介质的信噪比获得的值的之间的关系。
实施例2
在根据实施例2的磁记录介质中，在室温下通过碱性清洗在结晶玻璃基底上淀积NiTa37.5，通过三个循环重复层叠100nm厚的FeTa10C12层和1.0nm厚的Ta层形成软磁性衬层。然后，使用红外线灯将软磁性衬层的表面加热到350℃，然后冷却到室温。然后，形成衬层、磁记录层和外涂层。作为衬层，将Ru形成到10nm的膜厚。形成磁记录层具有15nm的膜厚，使得在CoCr19Pt14和SiO2之间的体积比为75∶25。在形成磁记录层时将Ar溅射气体压力调整为4.0Pa，将溅射气体中的含氧量调整为0.5％。作为外涂层，将C淀积到5nm厚。
用透射电镜观察淀积的介质的磁性膜的截面的结果证明，如图1所示，介质为垂直介质，其中磁性晶粒具有粒状结构，在该粒状结构中，每个磁性晶粒具有大体的柱状结构并且晶粒间的晶界填充非磁性层，磁性晶粒作为一层膜被垂直淀积在衬层上，所述衬层由非磁性材料构成，所述非磁性材料由各具有大体柱状结构且用于控制其上形成的磁记录层的结晶取向的晶粒构成。
用透射电镜测量衬层和磁记录层的晶粒粒度和晶界宽度的结果是，衬层的晶粒粒度为8.6nm，磁记录层的晶粒粒度为7.2nm，晶界宽度为1.4nm，标准晶界分布为0.36，即磁性晶粒和衬层晶粒粒度之间的比为0.84，标准晶界分布为0.4或更小。用振动试样磁强计测量本介质的矫顽力为450kA/m，矩形比为1.0。另外，形成润滑层，在每英寸200gigabits的读/写条件下，使用100nm的写入轨迹宽度的单极磁头和80nm读出轨迹宽度的隧道磁阻元件进行记录和再现。结果是，比特误差率为10-5或更小，并发现磁记录层具有进行高密度记录的充分性能。
特别是，通过将磁记录层的晶粒粒度调整为衬层的晶粒粒度的大于0.8倍和小于1倍，和将标准晶界分布调整到0.4或更小，能够获得高介质信噪比的磁记录介质。在本发明的当前实施例中使用的各层的构成元素和它们的成分比例可以改变，如，调整CoCrPt合金的饱和磁化量和矫顽力，在这种情况下，也相似地建立磁性晶粒粒度和衬层晶粒粒度之间的关系以及晶界分布与平均晶界宽度的关系。即使基底类型、软磁性衬层的类型和结构等改变，也几乎不影响磁记录层和衬层的极精细结构，并且磁性晶粒粒度和衬层的晶粒粒度之间的关系以及晶界分布和平均晶界宽度的关系也丝毫不受影响。
Claims (11)
1.一种磁记录介质，包括：
基底；
软磁性衬层，其形成于所述基底上；
衬层，其由形成于所述软磁性衬层上的具有柱状结构的晶粒构成；和
磁记录层，其具有的结构使得各个形成在所述衬层上且具有柱状结构的磁性晶粒由晶界彼此分开，
其中所述磁记录层的各个所述磁性晶粒的粒度Dm和所述衬层的各个晶粒的粒度Du满足下面的关系式：
8×Du≤Dm＜Du。
2.根据权利要求1所述的磁记录介质，其中，所述磁记录层的各个磁性晶粒具有大体与所述基底表面垂直的易磁化轴。
3.根据权利要求1所述的磁记录介质，其中，具有六方密堆结构的构成所述磁记录层的磁性晶粒和构成所述衬层的晶粒彼此接触。
4.根据权利要求1所述的磁记录介质，其中，构成所述磁记录层的各个磁性晶粒由CoCrPt合金或含有CoCrPt为主要组分的合金制成，构成所述衬层的各个晶粒由Ru或含有Ru为主要组分的合金制成。
5.根据权利要求1所述的磁记录介质，其中，所述磁记录层的各个磁性晶粒形成在所述衬层的各个晶粒上。
6.一种磁记录介质，包括：
基底；
软磁性衬层，其形成于所述基底上；
衬层，其由形成于所述软磁性衬层上的具有柱状结构的晶粒构成；和
磁记录层，其具有的结构使得各个形成在所述衬层上且具有柱状结构的磁性晶粒由晶界彼此分开，
其中在所述磁记录层中，将晶界分布的标准偏差除以晶界宽度的平均值而定义的标准晶界分布小于0.5。
7.根据权利要求6所述的磁记录介质，其中，所述标准晶界分布小于0.4。
8.根据权利要求6所述的磁记录介质，其中，所述磁记录层的各个磁性晶粒具有通常垂直于所述基底表面的易磁化轴。
9.根据权利要求6所述的磁记录介质，其中具有六方密堆结构的构成所述磁记录层的磁性晶粒和构成所述衬层的晶粒彼此接触。
10.根据权利要求6所述的磁记录介质，其中，构成所述磁记录层的各个磁性晶粒由CoCrPt合金或含有CoCrPt为主要组分的合金制成，构成所述衬层的各个晶粒由Ru或含有Ru为主要组分的合金制成。
11.根据权利要求6所述的磁记录介质，其中，所述磁记录层的各个磁性晶粒形成在所述衬层的各个晶粒上。
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