CN1637867A - 磁记录介质 - Google Patents

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Abstract

本发明旨在为高度可靠的能高密度读写信息的磁记录设备提供磁记录介质。磁记录设备包括：磁记录介质，在记录方向上驱动介质的驱动器，电磁感应型写磁头和自旋阀型读磁头相接合的复合型磁头，移动磁头相对于介质运行的装置和磁头的读写信号处理装置。磁记录介质具有通过基底上的第一、第二、第三底层形成的磁性层。第一底层包含非晶结构的合金，第二底层包含钨元素或者含有钨元素的合金层，第三底层包含单层或多层体心立方结构的铬基合金层，磁性层包含单层或多层六角密堆结构的钴基合金层。

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和磁记录装置，特别涉及适合于高密度磁记录的磁记录介质和使用该介质的小尺寸、大容量的磁记录装置。
背景技术
随着信息技术产业的迅猛发展，对于磁盘装置更大存储容量的需求也在日益剧增。为了迎合需求，就要发展高灵敏度磁头和高S/N比率的记录介质。为提高磁记录介质的S/N比率，就必须提高高密度记录时的读输出量。通常情况下，记录介质包含在基底上形成的作为籽层(seed layer)的第一底层，含有铬合金的体心立方结构的第二底层，磁性层和碳保护层。对于磁性层，使用主要包含例如钴铬铂硼或钴铬铂钽的六角密堆结构的钴基合金。为增加读输出量，非常有效的手段是定向磁性层，让(11.0)平面或者(10.0)平面基本平行于基底表面以使作为易磁化轴的c轴在平面内方向。众所周知，磁性层的晶体取向可以通过籽层来控制。此外，据报道前者的取向通过使用钽(专利文献1，专利文献2，专利文献3)或氧化镁(非专利文献1)获得，后者的取向通过使用B2结构的镍铝合金(专利文献4)或类似物获得。此外，已知读输出量也可以通过在基底表面施加机械织构从而导致在圆周方向上的磁各向异性来提高。迄今为止，织构主要应用于涂了镍磷镀层的铝镁合金基底。然而，专利文献5公开了通过对玻璃基底表面施加织构处理也可以引入磁各向异性。
另一方面，降低介质噪声也是提高介质的S/N比率同时也提高读输出量的一个非常重要的课题。降低介质噪声，有效的手段是用更加精细的颗粒形成磁性层并且降低剩余磁通密度(Br)和磁性层的膜厚(t)的乘积(Br×t)。然而，颗粒的过于精细或者Br×t乘积的过分降低会破坏热稳定性，因此这就给噪声的降低加上了一个极限。近些年，反铁磁耦介质被提议(非专利文献2，非专利文献3)作为协调热稳定性和降低噪声的技术。在这项技术中，磁性层被形成为由钌中间过渡层反铁磁耦合的双层结构，与有单层磁性层的介质比较，其保持磁性层厚度的大小不变而Br×t乘积可以被设置的更低。因此，在保持热稳定性的同时介质噪声被降低。
然而，即使上面所述的技术的组合也仍然不足以获得每平方毫米(mm2)70兆比特(Mbits)或更高比特的面记录密度，这就需要进一步提高读输出量和降低介质噪声。
[专利文献1]JP-A No.4-188427
[专利文献2]JP-A No.8-212531
[专利文献3]U.S.Patent No.3,298,893
[专利文献4]U.S.Patent No.5,693,426
[专利文献5]JP-A No.2001-209927
[非专利文献1]Appl.Phys.Lett.，Vol.67，pp 3638-3640，December(1993)
[非专利文献2]Appl.Phys.Lett.，Vol.77，pp 2581-2583，October(2000)
[非专利文献3]Appl.Phys.Lett.，Vol.77，pp 3806-3808，December(2000)
发明内容
本发明的目的是提供拥有高S/N比率和对于热扰动有足够稳定性的磁记录介质，该磁记录介质组合上优化读写条件的高灵敏磁头可以实现每平方毫米(mm2)70兆比特(Mbits)或更高比特面记录密度的高可靠性的磁记录装置。
前述的目标可以通过具有如下结构的介质得以实现：
1.一种磁记录介质，其中磁性层在基底上的第一、第二、第三底层之上形成，第一底层包含非晶结构的合金，第二底层包含钨元素或含有钨元素的合金，第三底层包含至少含有钛或硼的体心立方结构的铬基合金层，并且磁性层包含单层或多层六角密堆结构的钴基合金层。
2.一种磁记录介质，其中磁性层在基底上的第一、第二、第三底层之上形成，第一底层包含非晶结构的合金，第二底层包含钨元素或含有钨元素的合金，第三底层包含双层或多层体心立方结构的铬基合金层，并且磁性层包含单层或多层六角密堆结构的钴基合金层。
3.一种磁记录介质，其中磁性层在基底上的第一、第二、第三底层之上形成，第一底层包含至少含有镍、钴、钛、钽、铝、锆其中两种元素的非晶合金，第二底层包含钨元素或含有钨元素的合金，第三底层包含体心立方结构的铬基合金，并且磁性层包含单层或多层六角密堆结构的钴基合金层。
4.一种磁记录介质，其中磁性层在基底上的第一、第二、第三底层之上形成，第一底层包含镍钽合金、镍钛合金、钴钛合金、镍钛钽合金、钴钛钽合金、铬钽合金、铬钛钽合金、钴铬锆合金、钴铝钛合金或者铬钛铝合金，第二底层包含钨元素或含有钨元素的合金，第三底层包含体心立方结构的铬基合金，并且磁性层包含单层或多层六角密堆结构的钴基合金层。
上面所描述的磁记录介质使用的第二底层最好以钨元素作为主要成分并且至少含有钴、镍、铁、钛、铬、钽中的一种元素。特别是，第二底层最好包含钨钴合金、钨镍合金、钨铁合金、钨钛合金、钨铬合金或者钨钽合金。
如果第二底层是钨钴合金，第二底层的钨的原子百分比最好大于等于30％。更合适地钨在第二底层中的含量为原子百分比大于等于50％且小于等于70％。如果第二底层是钨钴合金并且钨的原子百分含量大于等于90％，第二底层的厚度最好小于等于1纳米。如果第二底层是钨钴合金并且钨的原子百分含量大于等于70％且小于等于90％，第二底层的厚度最好小于等于2纳米。如果第二底层是钨钴合金并且钨的原子百分含量大于等于50％且小于等于70％，第二底层的厚度最好小于等于8纳米。
上面描述的磁记录介质1和2使用的第一底层最好是至少含有镍、钴、铬、钛、钽、铝、锆中两种元素的非晶合金，优选地，第一底层为镍钽合金、镍钛合金、钴钛合金、铬钛合金、镍钛钽合金、钴钛钽合金、铬钛钽合金、钴铬锆合金、钴铝钛合金、或铬钛铝合金。
上面描述的磁记录介质使用的包含体心立方结构的铬基合金的第三底层最好是铬钛硼合金。作为另一种选择，包含体心立方结构的铬基合金的第三底层也可以是至少由铬钛硼合金、铬钼合金、铬钛钼合金、铬钛钼硼合金中两种合金所形成的多层结构。特别说明的是，铬钛硼合金和铬钼合金以这种顺序层叠出的双层结构是优选的。
磁记录介质使用的磁性层也可以包含由非磁中间层将其相互反铁磁耦合的六角密堆结构的多个钴基合金层。作为另一种选择，磁记录介质使用的磁性层也可以包含由多个非磁中间层层叠的三层或更多层六角密堆结构的钴基合金层。
对磁性层优选取向以使(11.0)平面基本平行于基底表面。进一步，最好圆周方向测得的矫顽力(Hcc)与径向方向测得的矫顽力(Hcr)的比率(Hcc/Hcr)要大于等于1.05。
当以CuKα1射线为发射源用X射线衍射仪进行测量时，介质圆周方向磁性层的(11.0)平面的摇摆曲线的半宽值Δθ50优选地要小于等于7°。尤其优选半宽值Δθ50小于等于5°。
本发明人发现通过在基底上形成包含非晶合金层的第一底层和由钨合金层和铬合金层形成的磁性层可以获得有强(11.0)取向的介质。此外，也发现了在圆周方向上拥有强的磁各向异性的介质可以通过将如上构成的介质形成于在其圆周方向进行了织构的基底上而获得。作为第一底层，包含至少镍、钴、钛、钽、铝、锆中两种元素的非晶合金层，尤其是镍钽合金、镍钛合金、钴钛合金、镍钛钽合金、钴钛钽合金或者钴铝钛合金可以优选使用。除上面描述的那些合金以外，铬钽合金、铬钛钽合金、钴铬锆合金或铬钛铝合金等也可以使用。“非晶的”在这里的意思是材料在X射线衍射花样中除了晕圈花样(halopattern)外没有明显的衍射峰，或者从高分辨电子显微镜拍摄的点阵像得到的平均粒径小于等于5纳米。由于只要形成第一底层的材料拥有非晶结构都会得到相同的结果，所以没有特殊的限制，除了上面描述的合金材料之外其它的合金材料也可以使用。
通过在第一底层上的第二底层使用钨元素或含钨元素的合金，包含体心立方结构的铬基合金的第三底层可以拥有(100)取向。作为用于第二底层的钨合金层，至少含有钴、镍、铁、钛、铬、钽中两种元素的钨基合金，特别是，钨钴合金、钨镍合金、钨铁合金、钨钛合金、钨铬合金或钨钽合金都能够使用。此外，如果使用钨钴合金，钨元素的原子百分含量最好大于等于30％。第三底层的(100)取向可以通过在钨合金层形成之后在氧气氛中或在氧气加入到氩气得到的混合气体气氛中人工氧化钨合金表面得到加强。本发明的效果也可以由包含钨元素作为主要成分并且至少含有钴、镍、铁、钛、铬、钽中两种元素的三元或更高元的合金系统来实现，并不仅仅限于上面描述的二元合金。
作为第三底层使用的材料，应该特别优先选择使用至少含有钛或硼的体心立方结构的铬基合金，因为这样磁性层的颗粒尺寸被微精细化了并且降低了介质噪声。也可以使用体心立方结构的铬基合金的多层结构。
对于磁性层没有特殊的限制，只要是六角密堆结构的钴基合金层就可以。磁性层也可以拥有层叠的多个钴合金层结构或者由非磁中间层层叠的多个钴合金层结构。例如，其结构可以包含一形成于基底一边的磁性层(下磁层)和一形成于保护层一边的磁性层(上磁层)，上磁层通过由钌或类似元素组成的非磁中间层与下磁层反铁磁耦合。
玻璃基底，涂有镍磷镀层的铝镁合金基底，或者陶瓷基底都可以用做基底。如果使用表面上通过织构划有同心纹道的基底，圆周矫顽力升高超过径向矫顽力，则能够改进输出分辨率。织构可以直接施加于基底表面也可以在形成第一底层或者第二底层之后施加。
当上面所描述的磁记录介质与拥有电磁感应型写磁头和自旋阀型读磁头的复合磁头结合时，具有每平方毫米(mm2)70兆比特(Mbits)或更高比特的面记录密度且高度可靠的磁记录设备能够成为本发明所提供的的第二个目标。
通过本发明，拥有高介质S/N比率和抗热波动稳定性强的磁记录介质可以实现。
附图说明
图1为一示意图，显示了根据本发明的磁记录介质的剖面结构的一个例子。
图2显示了根据本发明第一实施例的介质的磁滞回线。
图3显示了根据本发明第一实施例的介质的X射线衍射谱。
图4显示了比较的实例的介质的X射线衍射谱。
图5显示了根据本发明第二实施例的介质的X射线衍射谱。
图6显示了根据本发明第二实施例的另一介质的X射线衍射谱。
图7显示了根据本发明第二实施例的另一介质的X射线摇摆曲线谱。
图8显示了根据本发明第二实施例的另一介质的X射线摇摆曲线谱。
图9显示了根据本发明第二实施例的另一介质的X射线摇摆曲线谱。
图10中的曲线图显示了在本发明实施例中能够起作用的成分和厚度的范围。
附图标记的描述
10    基底
11    第一底层
12    第二底层
13    第三底层
14    下磁性层
15    中间层
16    上磁性层
17    保护膜
18    润滑膜
具体实施方式
下面参照附图，详细说明本发明的优选实施例。
[实施例1]
图1显示了根据本发明的一个实施例的磁记录介质的剖面结构视图。具有化学强化表面的硅酸铝玻璃基底10被放入碱中清洗并干燥，然后在室温形成30纳米厚的镍钽合金层(钽的原子百分比占40％)作为第一底层11，1纳米厚的钨合金层作为第二底层12。用灯加热器把基底的温度升高至大约240℃之后，10纳米厚的铬钛硼合金层(钛的原子百分比占10％，硼的原子百分比占5％)形成第三底层13。进一步，含有3纳米厚的钴铬铂合金层(铬原子百分比占14％，铂原子百分比占6％)的下磁层14，0.6纳米厚的钌中间层15和含有18纳米厚的钴铬铂硼合金层(铬原子百分比占18％，铂原子百分比占14％，硼原子百分比占8％)的上磁层16也接连的形成了，3.2纳米厚的碳膜17也随之形成作为保护层。对于第二底层12，使用了钨钴合金(钴原子百分比占30％，样品No.101)、钨镍合金(镍原子百分比占30％，样品No.102)、钨铁合金(铁原子百分比占30％，样品No.103)、钨钛合金(钛原子百分比占30％，样品No.104)、钨铬合金(铬原子百分比占25％，样品No.105)、钨钽合金(钽原子百分比占70％，样品No.106)。在形成碳膜17之后，涂上包含全氟烷基聚醚作为主要成分的润滑剂形成1.8纳米厚的润滑层18。上面描述的多层膜是通过使用Intevac公司生产的单晶片溅射仪(MDP 250B)形成的。溅射仪的本底真空度设定为1.0至1.2×10-5帕，制程时间(tact time)设置为9秒。从第一底层11至上磁性层16的制造过程在0.93帕的氩气氛中进行，加热在氧占1％的氧氩混合气中完成，碳保护膜17在氮占10％的氮氩混合气中形成。
表1显示了在本实施例(样品Nos.101-106)中获得的介质的磁性特性和读写特性。
表1
样品号 第二底层     Br·t[T·nm]     Hc[kA/m]     Hx[kA/m]     分辨率[％]     S/N[dB]
    101     W-30at.％Co     4.35     331     51.3     52.5     28.2
    102     W-30at.％Ni     4.43     329     51.8     52.6     28.0
    103     W-30at.％Fe     4.45     325     49.0     51.5     28.1
    104     W-30at.％Ti     4.35     302     52.0     51.1     28.2
    105     W-25at.％Cr     4.48     342     48.9     52.2     27.9
    106     W-70at.％Ta     4.41     307     49.1     51.3     27.6
在室温下沿圆周方向上提供一个最大为796kA/m的磁场，通过使用振动样品磁强计(VSM)估测出磁性特性。进一步，通过使用复合型磁头测出读写特性，该磁头含保护隙长(Gs)为70纳米、读磁轨宽度(Twr)为110纳米的GMR(巨磁电阻)磁头和磁轨宽度(Tww)为230纳米的写磁头。每种介质所展示出的矫顽力要大于等于300kA/m。图2显示了样品No.101介质的磁化曲线。在所施加的磁场为50kA/m附近，能够观察到显示了下磁层14的磁化翻转的一个台阶。产生该台阶的磁场被定义为耦合磁场Hx。在本实施例中所有介质的耦合磁场Hx为正值。这表明了上磁层16和下磁层14是反铁磁耦合的，并且在剩磁化状态，下磁层14的磁化方向与上磁层16的磁化方向是反平行的。因此，本实施例中在上部磁层16剩磁通量密度为Br1、厚度为t1和下部磁层14剩磁通量密度为Br2、厚度为t2的基础上，通常可以把介质的剩磁Br×t规定为Br×t＝Br1×t1-Br2×t2。进一步，在本实施例中介质的读写特性是极好的。任何的介质都显示了高于等于27.5dB的介质S/N比率和大于等于51％的分辨率。特别是，在第二底层12使用钨钴合金和钨镍合金的介质(样品Nos.101 and 102)显示了高于等于28dB的S/N比率和高于等于52.5％的分辨率。当以31.9kFC/m(810kFCI)的最大线性记录密度记录时，通过使用介质噪声(NdHF)和分离的读脉冲输出(So)来如下定义S/N：介质S/N＝20log(SMF/NdHF)。另一方面，在16.0kFC/mm的线性记录密度即1/2的最大线性记录密度使用如下定义分辨率：分辨率＝SMF/So。
图3显示了样品No.101的介质X射线衍射曲线。使用CuKα1作为X射线源。在2θ＝73°附近可以观察到磁性层(11.0)面的一个强衍射峰，在2θ＝64°附近可以观察到铬钛硼底层的(200)衍射峰。这可能是由于磁性层沿着(100)面取向的铬钛硼底层外延生长的结果。进一步，在2θ＝40°至43°范围区间可以观察到表征第一底层11中镍钽合金特性的很宽的晕圈花样，这也证明了镍钽合金具有非晶结构。在本实施例中可以观察到所有其它介质都有类似的衍射花样，并且所有介质的磁性层都显示了(11.0)面取向。
除了上述的基底，当含有表面形成织构且涂有镍磷镀层的镁铝合金的基底被加热到240℃时，由于与上述实施例相比较矫顽力增加了超过30kA/m，因此除了降低了基底温度之外，磁记录介质以与上述实施例中相同的方式形成。
[比较实例1]
制备了没有实施例1中第二底层的记录介质。室温下在按照实施例1中相同的程序清洁、干燥过的硅酸铝玻璃基底上形成均为30纳米厚的镍钽合金层(钽原子百分比占40％)、钨钴合金层(钴原子百分比占30％)、钨镍合金层(镍原子百分比占30％)、钨铁合金层(铁原子百分比占30％)、钨钛合金层(钛原子百分比占30％)和钨铬合金层(铬原子百分比占25％)。通过灯加热器把基底的温度升高至大约240℃之后，依此形成铬钛硼底层(钛原子百分比占10％，硼原子百分比占5％)、磁性层和碳保护层。在加热基底之后形成的各个层的成分、厚度及其沉积过程都与实施例1中介质的相同。
表2显示了用与实施例1中相同的方法评估的比较实例中的介质的磁性特性和读写特性。
表2
    样品号     第一底层     Br·t[T·nm]      Hc[kA/m]      Hx[kA/m]     分辨率[％]     S/N[dB]
    111     Ni-40at.％Ta     4.29     317     50.1     48.5     27.5
    112     W-30at.％Co     4.47     309     47.6     52.3     26.4
    113     W-30at.％Ni     4.37     312     51.8     49.0     25.9
    114     W-30at.％Fe     4.29     319     51.7     50.4     26.3
    115     W-30at.％Ti     3.02     220     8.1     -     -
*样品Nos.115和116由于输出量不足读写特性无法评估。
第一底层使用镍钽合金(钽原子百分比占40％)的介质(样品No.111)能够提供与实施例1中介质基本相同的磁性特性，但是分辨率要低2％或更多。第一底层使用钨钴合金(钴原子百分比占30％)、钨镍合金(镍原子百分比占30％)和钨铁合金(铁原子百分比占30％)的介质(样  Nos.112 to 114)能够提供与实施例1中介质基本相同的磁性特性，但是S/N比率要低1dB或更多。第一底层使用钨钛合金(钛原子百分比占30％)和钨铬合金(铬原子百分比占25％)的介质(样品Nos.115 and 116)，矫顽力和Br×t乘积更低并且读输出量特别低，以至于其读写特性不能评估。此外，样品Nos.112至116存在由于脱皮导致的滑动耐久性的问题。
测量样品No.111的X射线衍射曲线，对比于实施例1中的样品No.111磁性层(11.0)面的衍射峰降低了50％甚至更多(图4)。
[实施例2]
当在玻璃基底10上分别形成厚度为1到16纳米的镍合金层(镍原子百分比占60％)的第一底层11和钨元素或钨钴合金层的第二合金层12之后，通过灯加热器把基底温度加热至240℃左右，再依次形成第三底层13、磁性层(14-16)和碳保护层17。第二底层12使用的是钨、钨钴合金(钴的原子百分比分别为：10％，30％，50％，70％和90％)，淀积上述金属或合金使得第一底层11和第二底层12的总厚度为20纳米、30纳米和40纳米。第三底层13和磁性层(14-16)拥有与实施例1中同样的层式结构并且气体条件和制程时间等工艺条件也与实施例1中的条件相同。
表3显示了根据本次实施例的介质的磁性特性和读写特性。
表3
样品号 第二底层     Br·t[T·nm]     Hc[kA/m]     分辨率[％]     S/N[dB]     Δθ50[deg]
    201     W(1nm)     4.87     325     52.4     27.7     4.8
    202     W(2nm)     3.19     218     -     -     -
    203     W(4nm)     3.26     233     -     -     -
    204     W(8nm)     3.29     242     -     -     -
    205     W(16nm)     3.27     245     -     -     -
    206     W-10at.％Co(1nm)     4.62     335     53.7     27.6     4.8
    207     W-10at.％Co(2nm)     4.65     331     53.5     27.7     4.8
    208     W-10at.％Co(4nm)     3.03     219     -     -     -
    209     W-10at.％Co(8nm)     3.45     278     -     -     -
    210     W-10at.％Co(16nm)     3.55     294     -     -     -
    211     W-30at.％Co(1nm)     4.76     315     52.5     28.0     4.9
    212     W-30at.％Co(2nm)     4.81     328     53.1     27.8     4.6
    213     W-30at.％Co(4nm)     4.82     329     53.8     28.2     4.5
    214     W-30at.％Co(8nm)     4.66     326     52.5     28.0     4.5
    215     W-30at.％Co(16nm)     4.57     321     51.6     26.4     -
    216     W-50at.％Co(1nm)     4.64     326     53.3     28.0     5.3
    217     W-50at.％Co(2nm)     4.60     326     52.7     28.0     4.8
    218     W-50at.％Co(4nm)     4.62     325     52.8     27.8     4.6
    219     W-50at.％Co(8nm)     4.63     323     53.2     28.1     4.5
    220     W-50at.％Co(16nm)     4.62     318     52.9     28.0     4.8
    221     W-70at.％Co(1nm)     4.71     318     52.0     27.9     6.2
    222     W-70at.％Co(2nm)     4.80     321     51.8     27.9     5.8
    223     W-70at.％Co(4nm)     4.76     322     52.1     27.7     5.8
    224     W-70at.％Co(8nm)     4.73     320     52.4     27.8     5.7
    225     W-70at.％Co(16nm)     4.76     316     53.3     27.9     5.9
*样品Nos.202，203，204，205，208，209和210由于它们的输出量不足读写特性无法评估。
样品Nos.202，203，204，205，208，209，210和215由于它们的X射线峰高度不够Δθ50无法评估。
表3显示了使用表面被同心织构的玻璃基底的记录介质的测试结果，其中第一底层11和第二底层12的总厚度为30纳米。第二底层12使用钨的记录介质(样品Nos.201至205：钨占100％)只有在钨层厚度为1纳米时可以提供大于等于300kA/m的矫顽力、大于等于52％的分辨率和大于等于27.5dB的S/N比率。然而，随着钨层的厚度增至2纳米或更高，Br×t乘积和矫顽力下降并且读输出量变的非常低，以至于读写特性无法评估。第二底层12使用钨钴合金(钴原子百分比占10％)的记录介质(样品Nos.206至210：钨占90％)只有在钨钴合金层(钴占10％)的厚度为1纳米和2纳米时可以提供大于等于300kA/m的矫顽力、大于等于53.5％的分辨率和大于等于27.5dB的S/N比率。随着钨钴合金层(钴占10％)的厚度增至4纳米或更高，Br×t乘积和矫顽力下降并且读输出量变的非常低，以至于读写特性无法评估。第二底层12使用钨钴合金(钴原子百分比占30％)的记录介质(样品Nos.211至214：钨原子百分比占70％)只有在钨钴合金层(钴原子百分比占30％)的厚度为1纳米至8纳米时可以提供大于等于300kA/m的矫顽力、大于等于11.5％的分辨率和大于等于27.5dB的S/N比率。另一方面，介质中钨钴合金层(样品No.215：钨原子百分比占70％，钴原子百分比占30％)的厚度为16纳米时S/N比率降至26.4dB。第二底层12使用钨钴合金(钴原子百分比占50％)的记录介质(样品Nos.216至220：钨占50％)在钨钴合金层厚度为1纳米至16纳米之间时都可以提供大于等于300kA/m的矫顽力、大于等于52.5％的分辨率和大于等于27.5dB的S/N比率。第二底层12使用钨钴合金(钴原子百分比占70％)的记录介质(样品Nos.221至225：钨原子百分比占30％)在钨钴合金层(钴占70％)的厚度为1纳米至16纳米之间都可以提供大于等于300kA/m的矫顽力、大于等于51.5％的分辨率和大于等于27.5dB的S/N比率。特别是，在第二底层12使用钨钴合金(钴原子百分比占30％)和钨钴合金(钴原子百分比占50％)的记录介质的样品Nos.213，216，219中，可以提供高达53％或更高的分辨率和高达28dB或更高的S/N比率。然而，第二底层使用钨钴合金(钴原子百分比占90％)的记录介质在钨钴合金层(钴原子百分比占90％)中表现出铁磁性并且相对于上述实施例中的介质，其噪声增加了。
综上所述，图10用矩形区域显示了相关于第二底层12的钨元素原子百分比浓度(X轴)和第二底层12的薄膜厚度(Y轴)。如果钨元素浓度大于等于90％且小于等于100％，在第二底层12厚度为小于等于1纳米(但大于0纳米)的范围内可以得到与样品No.201同样的结果。如果钨元素浓度大于等于70％且小于等于90％，在第二底层12厚度为小于等于2纳米(但大于0纳米)的范围内可以得到与样品No.206和No.207同样的结果。如果钨元素浓度大于等于50％且小于等于70％，在第二底层12厚度为小于等于8纳米(但大于0纳米)的范围内可以得到与样品No.211到No.214同样的结果。如果钨元素浓度大于等于30％且小于等于50％，在第二底层12厚度为小于等于16纳米(但大于0纳米)的范围内可以得到与样品No.216到No.225同样的结果，并且在大于等于16纳米的范围也可以获得相同特性的磁记录介质。
图5和图6给出了样品Nos.214和215介质的X射线衍射曲线。在样品No.214中可以观察到磁性层的11.0衍射峰和铬钛硼底层的200衍射峰。另一方面，由于样品No.215中的S/N比率降低了，除了可以观察到磁性层11的11.0衍射峰以外还可以观察到其002峰，同时铬钛硼底层的200衍射峰也减弱了，此外还可以观察到钨钴层的110衍射峰、211衍射峰、220衍射峰。这可能是当钨钴层的厚度到16纳米后，样品No.215中钨钴合金结晶化了，影响了铬钛硼底层的(100)面和磁性层的(11.0)面的取向。同样也可在样品Nos.202-205，208-210中观察到磁性层的00.2衍射峰和属于钨合金层的衍射峰。
表3给出了样品X射线摇摆曲线的半宽值Δθ50。在能够获得上述的良好读写特性的介质中，获得的小于等于7°的Δθ50值，显示了令人满意的面内取向。对于第二底层使用钨原子百分含量大于等于50％的介质，获得的Δθ50值小于等于5°，介质显示了极好的面内取向。特别的，使用钨钴合金(钴原子百分比占30％)或者钨钴合金(钴原子百分比占50％)的介质具有极好的读写特性，其获得的Δθ50值为4.5°展现了极好的面内取向(样品Nos.：213，214和219)。
Δθ50值通过下面的方法测定。使用X射线仪(RINT1 400，Rigaku公司生产)并且用CuKα1射线作为X射线源。在X射线源中采用铜制的转动双阴极，电压设置为50kV，电流设置为160mA。光学系统包括：带1°变向光阑的曲面单色光镜，1°的散射光阑和0.3mm的感光光阑。X射线入射方向设置为平行于介质的圆周方向。2θ的角度设置于如图5所示通过θ-2θ扫描获得的磁性层的11.0衍射峰的位置，并且以每0.05°一步、2°/min的速率从15°到60°扫描θ来测量反射强度(图7)。
随后，将固定的角度从磁性层的11.0衍射峰位改变+2°和-2°，分别以相同的方式测量摇摆曲线以得到反射强度的平均值，测量的结果被作为背景数据(图8)。图7中的曲线减去图8中的背景曲线来确定磁性层(11.0)平面的摇摆曲线(图9)。图9中的摇摆曲线的半宽值得到并被定义为Δθ50。
在上述实施例中，只描述了第二底层12所用的钨钴合金的指定成分和膜厚，但是能够取得良好读写特性的钨钴合金并不仅仅局限于上面描述的成分和厚度。对于其他成份的钨钴合金，至少含有钴、镍、铁、钛、铬、钽中一种元素的钨基合金，特别是钨镍合金、钨铁合金、钨钛合金、钨铬合金和钨钽合金可以用作第二底层12的钨合金层。此外，在本实施例中，在淀积钨钴合金时，小于等于1纳米的膜厚无法得到充分的控制，并且鉴于沉积时电源控制能力问题而因此没有示出结果。然而，只要对薄膜厚度获得足够的控制能力，把膜厚设置为小于等于1纳米时也可以达到上述效果。能够获得良好读写特性的钨钴合金的成分和膜厚的关系在图10中曲线A和B围住的范围(阴影区域)显示出来。在图10中，钨钴合金的厚度范围超出16纳米也可以获得好的读写特性。然而，在钨钴合金膜的厚度大于等于16纳米时，却并未发现明显的效果改善。
[比较实例2]
制备好在实施例1和2中第二底层使用镍磷合金(磷原子百分比占20％)的记录介质(样品Nos.231-235)。在表面被同心织构的玻璃基底上，在室温下形成28～10纳米厚的镍钽合金层(钽原子百分比占40％)作为第一底层和2至20纳米厚的镍磷合金层(磷原子百分比占20％)作为第二底层。在这种情况下，淀积第一底层和第二底层使得总膜厚为30纳米。用灯加热器把基底的温度加热至大约240℃之后，依次形成铬钛硼底层(钛原子百分比占10％，硼原子百分比占5％)、磁性层和碳保护层。在基底加热之后，所有层的成分、膜厚和沉积过程与实施例2中的介质是相同的。
表4显示了用与实施例1相同的过程评估的比较实例中的介质的磁性特性和读写特性。
表4
    样品号          第二底层     Br·t[T·nm]     Hc[kA/m]     分辨率[％]     S/N[dB]     Δθ50[deg]
    231     Ni-20at.％P(20nm)     4.25     231     48.3     27.8     11.0
    232     Ni-20at.％P(15nm)     4.21     241     48.1     27.7     10.9
    233     Ni-20at.％P(10nm)     4.24     251     48.3     28.0     10.8
    234     Ni-20at.％P(5nm)     4.35     274     48.1     27.9     11.0
    235     Ni-20at.％P(2nm)     4.27     264     48.0     28.0     11.2
在上述介质中，对比于例如在实施例2中的样品Nos.213，216和219的介质，矫顽力降低了40kA/m或更多并且分辨率也降低了4％或更多。
当测量出所形成的介质的X射线摇摆曲线来确定Δθ50时，它们的所有值大于等于10°，这个值要比在实施例2中描述的介质的值大4°。
[实施例3]
在表面有同心织构的玻璃基底上，形成25纳米厚的镍钛合金、钴钛合金、镍钛钽合金、钴钛钽合金、铬钛钽合金、钴锆锌合金、钴铝钛合金、铬钛铝合金或者锆钽合金作为第一底层11。在5纳米厚的钨钴合金层(钴原子百分比占30％)形成作为第二底层12之后，通过灯加热器把基底加热至大约280℃，然后依次形成第三底层13、磁性层14-16和保护层17。在基底加热之后，所有层的成分、膜厚和沉积过程都与实施例1中的介质的是相同的。
表5给出了本次实施例中的介质的磁性特性和读写特性。
表5
样品号 第一底层     Br·t[T·nm]     Hc[kA/m] HcOR     分辨率[％]     S/N[dB]
  301     Ni-50at.％Ti     4.77     315     1.08     54.3     28.1
  302     Co-50at.％Ti     4.88     312     1.09     54.1     28.0
  303     Cr-50at.％Ti     4.75     311     1.09     53.2     27.7
  304     Ni-48at.％Ti-4at.％Ta     4.74     313     1.07     53.8     27.9
  305     Co-48at.％Ti-4at.％Ta     4.78     313     1.08     53.7     28.0
  306     Cr-40at.％Ti-5at.％Ta     4.71     315     1.07     53.3     28.1
  307     Co-30at.％Cr-10at.％Zr     4.76     314     1.08     53.6     28.0
  308     Co-25at.％Al-25at.％Ti     4.82     318     1.08     53.1     27.9
  309     Cr-44at.％Ti-12at.％Al     4.80     312     1.07     53.8     28.0
表5给出了使用镍钛合金层(样品No.301，钛原子百分比占50％)、钴钛合金层(样品No.302，钛原子百分比占50％)、铬钛合金层(样品No.303，钛原子百分比占50％)、镍钛钽合金层(样品No.304，钛原子百分比占48％，钽原子百分比占4％)、钴钛钽合金层(样品No.305，钛原子百分比占48％，钽原子百分比占4％)、铬钛钽合金层(样品No.306，钛原子百分比占40％，钽原子百分比占5％)、钴铬锆合金层(样品No.307，铬原子百分比占30％，锆原子百分比占10％)、钴铝钛合金层(样品No.308，铝原子百分比占25％，钛原子百分比占25％)、铬钛铝合金层(样品No.309，钛原子百分比占44％，铝原子百分比占12％)或铬钽合金层(样品No.310，钽原子百分比占70％)作为第一底层11的评估结果。HcOR为一数值，其定义为：HcOR＝Hcc/Hcr，Hcc为在圆周方向上的磁场测得的矫顽力和Hcr为在径向方向的磁场测得的矫顽力。该表显示了每种介质的HcOR都大于等于1.05并且会在圆周方向上导致磁各项异性。此外，每种介质都显示出了大于等于300kA/m的矫顽力、非常高的大于等于53％分辨率和大于等于27.5dB的S/N比率。特别的是，使用镍钛合金(钛原子百分比占50％)和使用钴钛合金(钛原子百分比占50％)作为第一底层11的介质(样品No.301和302)显示出了非常高的超出54％的输出分辨率和非常高的大于等于28dB的S/N比率。
用与样品Nos.101和214相同的方法通过X射线衍射仪分析在本次实施例中获得的介质，只能观察到磁性层的11.0衍射峰和铬钛硼底层的200衍射峰。观察不到属于第一底层的衍射峰，这可以证明在本实施例中所有的第一底层都是非晶的。
[比较实例3]
制备了实施例3中使用铬、钼、锆、钛或矾作为第一底层的记录介质。在实施例3中使用的表面有同心织构的玻璃基底上，形成25纳米厚的铬、钼、锆、钛或矾层作为第一底层和形成5纳米厚的钨钴合金层(钴原子百分比占30％)作为第二底层。其后，通过灯加热器把基底加热至大约280℃，然后依次形成铬钛硼底层(钛原子百分比占10％，硼原子百分比占5％)、磁性层和碳保护层。在基底加热后之后所有层的成分、膜厚和沉积工艺与实施例1中的介质的是相同的。
表6
样品号 第一底层     Br·t[T·nm]     Hc[kA/m] HcOR     分辨率[％]     S/N[dB]
  311     Cr     4.32     278     1.03     48.8     25.3
  312     Mo     4.18     259     1.02     47.1     24.2
  313     Zr     4.25     263     1.03     46.8     24.5
  314     Ti     2.88     198     1.01     -     -
  315     V     3.15     223     1.02     -     -
*样品Nos.314和315由于输出量不足读写特性无法评估。
把获得的介质(表6，样品Nos.311-315)用X射线衍射仪分析，用钛或矾作第一底层的介质(样品Nos.314和315)，磁性层除了11.0衍射峰外还有00.2衍射峰和来自于10.1面的衍射峰都得到证实。另一方面，对于使用铬、钼、锆的介质(样品Nos.311-313)，只观察到磁性层的11.0衍射峰，但是峰的强度比实施例3给出的介质的峰强减小了30％或更多。进一步，对于所有的介质都观察到了属于第一底层的衍射峰。在本比较实例中得到的介质的Hcc值要远低于用非晶作为第一底层的实施例3中的介质的Hcc值。这可能是因为如上所述磁性层的(11.0)面的取向是很微弱的缘故。此外，可以看到HcOR也是小于等于1.05，这表明在圆周方向上导致的各向异性的作用是很微弱的。在获得的介质的读写特性方面，与实施例3中的介质比较，分辨率减小了4％或更多而S/N比率减小了2dB或更多。由于使用钛和矾的介质(样品Nos.314，315)的读输出量非常的低，所以它们的读写特性无法评估。
[实施例4]
在玻璃基底上，以15纳米厚的镍钽合金层(钽原子百分比占40％)作为第一底层11和以5纳米厚的钨钴合金层(钴原子百分比占30％)作为第二底层12。其后，用灯加热器把基底温度加热至大约290℃，通过层叠拥有不同成分的两层铬合金层形成第三底层13。进一步，依次形成3纳米厚的钴铬铂合金层(铬原子百分比占16％，铂原子百分比占9％)，0.6纳米厚的钌中间层，6纳米厚的钴铬铂硼合金层(铬原子百分比占20％，铂原子百分比占11％，硼原子百分比占7％)和10纳米厚的钴铬铂硼合金层(铬原子百分比占16％，铂原子百分比占14％，硼原子百分比占10％)作为各个磁性层(14-16)，最后在其上形成保护层17。对于第三底层13，使用的是5纳米厚的铬钛硼合金层(钛原子百分比占10％，硼原子百分比占5％)和2纳米厚的铬钼合金层(钼原子百分比占30％)的层叠膜，5纳米厚的铬钛硼合金层(钛原子百分比占10％，硼原子百分比占5％)和2纳米厚的铬钛钼合金层(钛原子百分比占20％，钼原子百分比占10％)的层叠膜或者是5纳米厚的铬钛钼硼合金层(钛原子百分比占10％，钼原子百分比占10％，硼原子百分比占5％)和2纳米厚的铬钼合金层(钼原子百分比占30％)的层叠膜。所有的工艺条件例如气体环境或制程时间都与实施例1中的条件相同。
表7给出了本实施例的介质的磁性特性和读写特性。
表7
样品号 第三底层     Br·t[T·nm]     Hc[kA/m]     分辨率[％]     S/N[dB]
401     Cr-10at.％Ti-5at.％B/Cr-30at.％Mo 4.82 302 53.3 28.3
402     Cr-10at.％Ti-5at.％B/Cr-20at.％Ti-10at.％Mo 4.88 317 52.7 27.8
403     Cr-10at.％Ti-10at.％Mo-5at.％B/Cr-30at.％Mo 4.77 307 51.9 27.6
所有介质都显示出了大于等于300kA/m的矫顽力，非常高的大于等于51％的分辨率和大于等于27.5dB的S/N比率。特别的是，在第三底层13使用铬钛硼合金(钛原子百分比占10％，硼原子百分比占5％)和铬钼合金(钼原子百分比占30％)的层叠膜的介质(样品No.401)，显示了非常高的达到53.5％的分辨率和高达28.3dB的S/N比率。
[实施例5]
在表面形成同心织构的玻璃基底上，形成20纳米厚的钴钛合金层(钛原子百分比占50％)作为第一底层11和形成1至5纳米厚的钨钴钛合金层(钴原子百分比占20％，钛原子百分比占10％)、钨钴铬合金层(钴原子百分比占20％，铬原子百分比占10％)或者钨钴钽合金层(钴原子百分比占20％，钽原子百分比占10％)作为第二底层12。然后通过灯加热器把基底的温度加热至290℃。在5纳米厚的铬钛硼合金层(钛原子百分比占10％，硼原子百分比占5％)和2纳米厚的铬钼合金层(钼原子百分比占30％)形成层叠膜作为第三底层13后，再依次形成3纳米厚的钴铬铂合金层(铬原子百分比占16％，铂原子百分比占9％)、0.6纳米厚的钌中间层、3纳米厚的钴铬铂硼合金层(铬原子百分比占20％，铂原子百分比占11％，硼原子百分比占7％)和10纳米厚的钴铬铂硼合金层(铬原子百分比占16％，铂原子百分比占14％，硼原子百分比占10％)作为各个磁性层(14-16)，随后其上形成保护层。工艺条件例如气体环境或制程时间与实施例1的条件是相同的。
表8给出了本实施例中的介质的磁性特性和读写特性。
表8
样品号 第二底层     Br·t[T·nm]     Hc[kA/m]     分辨率[％]     S/N[dB]
  501   W-20at.％Co-10at.％Ti(1nm)     4.82     308     52.6     27.9
  502   W-20at.％Co-10at.％Ti(3nm)     4.86     309     53.1     28.0
  503   W-20at.％Co-10at.％Ti(5nm)     4.79     301     53.1     28.1
  504   W-20at.％Co-10at.％Cr(1nm)     4.79     308     52.9     27.7
  505   W-20at.％Co-11at.％Cr(3nm)     4.82     312     52.3     27.8
  506   W-20at.％Co-12at.％Cr(5nm)     4.80     316     53.4     27.8
  507   W-20at.％Co-10at.％Ta(1nm)     4.74     307     51.3     28.0
  508   W-20at.％Co-11at.％Ta(3nm)     4.77     314     52.0     27.9
  509   W-20at.％Co-12at.％Ta(5nm)     4.80     314     51.3     28.0
所有介质都显示了大于等于300kA/m的矫顽力，非常高的大于等于51％的分辨率和大于等于27.5dB的S/N比率。
[实施例6]
在玻璃基底上，形成15纳米厚的镍钽合金层(钽占原子百分比40％)作为第一底层11和5纳米厚的钨钴合金层(钴原子百分比占30％)作为第二底层12之后，用灯加热器把基底的温度加热至260℃。然后，形成10纳米厚的铬钛硼合金层(钛原子百分比占10％，硼原子百分比占3％)作为第三底层13。接着，依次形成3纳米厚的钴铬铂合金层(铬原子百分比占16％，铂原子百分比占9％)、0.6纳米厚的钌中间层、11纳米厚的钴铬铂硼合金层(铬原子百分比占16％，铂原子百分比占12％，硼原子百分比占8％)、0.7纳米厚的钌中间层和钴铬铂硼合金层(铬原子百分比占16％，铂原子百分比占14％，硼原子百分比占8％)作为各个磁性层(14-16)，并且随后在上面形成保护层。
本实施例的介质在磁性特性和读写特性方面显示了8.03T·nm的Brt值和高达307kA/m的矫顽力并且显示了与实施例1和2相比非常高的达到28.8dB的S/N比率。
本发明获得的磁记录介质可以应用于能够记录大容量信息的磁记录设备。

Claims (28)

1.一种带有磁性层的磁记录介质，其特征在于包括：
基底；
位于所述基底上的第一底层、第二底层和第三底层，
其中，
所述磁性层位于所述第三底层之上，
所述第一底层包含非晶结构的合金，
所述第二底层包含钨元素或含有钨元素的合金，
所述第三底层包含至少含有钛或硼的体心立方结构的铬基合金，
所述磁性层为六角密堆结构的单层或多层钴基合金层。
2.一种带有磁性层的磁记录介质，其特征在于包括：
基底；
位于所述基底上的第一底层、第二底层和第三底层，
其中，
所述磁性层位于所述第三底层之上，
所述第一底层包含非晶结构的合金，
所述第二底层包含钨元素或含有钨元素的合金，
所述第三底层包含两层或多层体心立方结构的铬基合金层，
所述磁性层为六角密堆结构的单层或多层钴基合金层。
3.一种带有磁性层的磁记录介质，其特征在于包括：
基底；
位于基底上的第一底层、第二底层和第三底层，
其中，
所述磁性层位于所述第三底层之上，
所述第一底层包含至少含有镍、钴、钛、钽、铝、锆中两种元素的非晶合金，
所述第二底层包含钨元素或含有钨元素的合金，
所述第三底层包含体心立方结构的铬基合金，
所述磁性层为六角密堆结构的单层或多层钴基合金层。
4.一种带有磁性层的磁记录介质，其特征在于包括：
基底；
位于所述基底上的第一底层、第二底层和第三底层，
其中，
所述磁性层位于所述第三底层之上，
所述第一底层包含镍钽合金、镍钛合金、钴钛合金、镍钛钽合金、钴钛钽合金、铬钽合金、铬钛合金、铬钛钽合金、钴铬锆合金、钴铝钛合金或者铬铝钛合金，
所述第二底层包含钨元素或含有钨元素的合金，
所述第三底层包含体心立方结构的铬基合金，
所述磁性层为六角密堆结构的单层或多层钴基合金层。
5.如权利要求1所述的磁记录介质，其中所述第二底层基于钨元素并且至少包含钴、镍、铁、钛、铬、钽中的一种元素。
6.如权利要求1所述的磁记录介质，其中所述第二底层的钨元素原子百分含量大于等于30％且小于等于100％。
7.如权利要求5所述的磁记录介质，其中所述第二底层的钨元素原子百分含量大于等于90％且小于等于100％，并且所述第二底层的厚度为小于等于1纳米。
8.如权利要求5所述的磁记录介质，其中所述第二底层的钨元素原子百分含量大于等于70％且小于等于90％，并且所述第二底层的厚度为小于等于2纳米。
9.如权利要求5所述的磁记录介质，其中所述第二底层的钨元素原子百分含量大于等于50％且小于等于70％，并且所述第二底层的厚度为小于等于8纳米。
10.如权利要求5所述的磁记录介质，其中所述第二底层的钨元素原子百分含量大于等于30％且小于等于50％。
11.如权利要求2所述的磁记录介质，其中所述第二底层基于钨元素并且至少包含钴、镍、铁、钛、铬、钽中的一种元素。
12.如权利要求11所述的磁记录介质，其中所述第二底层的钨元素原子百分含量大于等于30％且小于等于100％。
13.如权利要求11所述的磁记录介质，其中所述第二底层的钨元素原子百分含量大于等于90％且小于等于100％，并且所述第二底层的厚度为小于等于1纳米。
14.如权利要求11所述的磁记录介质，其中所述第二底层的钨元素原子百分含量大于等于70％且小于等于90％，并且所述第二底层的厚度为小于等于2纳米。
15.如权利要求11所述的磁记录介质，其中所述第二底层的钨元素原子百分含量大于等于50％且小于等于70％，并且所述第二底层的厚度为小于等于8纳米。
16.如权利要求11所述的磁记录介质，其中所述第二底层的钨元素原子百分含量大于等于30％且小于等于50％。
17.如权利要求2所述的磁记录介质，其中所述第一底层包含至少含有镍、钴、铬、钛、钽、铝、锆中两种元素的非晶合金。
18.如权利要求2所述的磁记录介质，其中所述第一底层包含镍钽合金、镍钛合金、钴钛合金、铬钛合金、镍钛钽合金、钴钛钽合金、铬钛钽合金、钴铬锆合金、钴铝钛合金、铬钛铝合金或者铬钽合金。
19.如权利要求1所述的磁记录介质，其中所述第三底层包含铬钛硼合金。
20.如权利要求2所述的磁记录介质，其中所述第三底层为至少由铬钛硼合金、铬钼合金、铬钛钼合金、铬钛钼硼合金中两种合金所构成的多层结构。
21.如权利要求2所述的磁记录介质，其中所述第三底层为铬钛硼合金和铬钼合金依次层叠的双层结构。
22.如权利要求1所述的磁记录介质，其中所述磁性层包含多个六角密堆结构的钴基合金层，这些合金层通过非磁中间层而相互反铁磁性耦合。
23.如权利要求1所述的磁记录介质，其中所述磁性层包含三层或更多层六角密堆结构的钴基合金层，这些合金层经由多个非磁中间层层叠。
24.如权利要求1所述的磁记录介质，其中所述磁性层的取向要使得其(110)平面基本平行于基底表面。
25.如权利要求1所述的磁记录介质，其中圆周方向测的矫顽力Hcc与径向方向测的矫顽力Hcr的比率Hcc/Hcr大于等于1.05。
26.一种带有磁性层的磁记录介质，其特征在于，
根据介质圆周方向磁性层的(110)平面的摇摆曲线确定的的半宽值Δθ50为小于等于5°，上述结果是在使用以CuKα1射线作为射线源的X射线衍射仪且X光的入射方向平行于介质的圆周方向的条件下测得的；
其中使用的是在圆周方向进行织构从而在表面形成有凹槽的玻璃基底；
并且磁性层的取向使得其(110)平面基本平行于基底表面。
27.如权利要求1所述的磁记录介质，其中在使用以CuKα1射线作为射线源的X射线衍射仪的条件下，根据介质圆周方向磁性层(110)平面的摇摆曲线确定的半宽值Δθ50为小于等于7°。
28.如权利要求1所述的磁记录介质，其中在使用以CuKα1射线作为射线源的X射线衍射仪的条件下，根据介质圆周方向磁性层的(110)平面的摇摆曲线确定的半宽值Δθ50为小于等于5°。
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