CN1645497A - 热磁复制型磁记录方法和磁盘装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及热磁复制型磁记录方法和磁盘装置，目的是提供实现超高记录密度、在耐热退磁性方面优越的热磁复制型的垂直磁记录介质。对于在使用低噪声Co类合金强磁体的第一记录层和使用在动作环境温度以下具有补偿点的铁氧体磁体(例如稀土－过渡金属化合物)的第二记录层之间具有中间层的记录介质，首先施加磁场在第一记录层形成磁化图形，接着通过用加热构件升温，在第二记录层复制磁化图形。在环境温度下，第二记录层为高矫顽力，通过适当设定记录磁场可仅在第一记录层形成磁化图形。此外，加热时，由于第二记录层为低矫顽力，磁化图形从第一记录层复制到第二记录层。

Description

热磁复制型磁记录方法和磁盘装置
技术领域
本发明涉及与超高密度磁记录技术(ultra-high densitymagnetic recording technology)有关的热磁复制型磁记录方法(magnetic recording method utilizing thermo-magneticprinting)、热磁复制型记录介质(magnetic recording media forthermo-magnetic printing)以及磁记录再现装置(magnetic diskrecording apparatus)。
背景技术
随着信息处理技术的发展，各种领域的数字化急速发展。除原来的个人计算机、服务器外，在家电·音频等中也需要储存大量的数字信息数据，为储存这些巨大的数据，要求作为非易失性文件系统的核心的磁盘装置至此也增大而快速大容量化。所谓磁盘装置的大容量化，意味着进一步提高记录在记录介质上的位(bit)密度、面记录密度。
目前实用化的磁盘装置采用的记录方式一般叫作面内记录方式。这是将在与盘基片面相平行的方向上具有大的矫顽力的强磁体(ferromagnetic substance)薄膜作为记录介质，通过使该记录介质在基片面内方向上磁化来记录信息的方式。此时，面内磁化成180度的角度而对置的磁化反转部分对应于比特1。
为提高面记录密度，需要同时增加盘圆周方向的位密度(线记录密度)和盘半径方向的位密度(轨道密度)。轨道密度受到记录/再现头的轨道宽度形成过程和机构系统的定位精度限制，但这些主要而言不过是技术上的问题。与此不同，认为线记录密度的增大由于记录介质是强磁性微粒子的集合体这一事实而受到原理上的制约。
面内记录方式中，由于以磁化反转部分为中心将磁化部分彼此对置，所以在该磁化反转部分周边，在减少磁化的方向上产生称为反磁场的大的内部磁场。由于该反磁场，磁化反转部分中形成具有有限宽度的磁化过渡区域，即磁化未达到充分饱和的区域。
该磁化过渡区域比较宽时，随着位间隔变窄，磁化过渡区域彼此干扰(干涉)，引起实际的磁化反转位置移动等问题。因此，磁化过渡区域的宽度需要至少小于位间隔。
因此，为提高线记录密度，需要记录介质抵消反磁场而磁化的结构，具体说，在提高记录介质的矫顽力的同时，降低记录磁性膜的厚度来抑制反磁场。这样，线记录密度受到记录介质的结构和磁特性的强烈限制。
标准的面内记录方式中，优选线记录密度和轨道密度之比约为5～10左右。在该条件的基础上，实现每1平方英寸100Gb(Gb＝10的9次方bit)的记录介质的情况下，圆周方向的位间隔约为25nm。另一方面，通过简单的模型估计磁化反转宽度为25nm以下的记录介质的必要特性时，记录介质膜厚15nm以下、矫顽力5kOe(奥斯特)以上是必要条件。
但是，认为在可使用的磁极材料中可期待的最大饱和磁通密度(下面叫Bs)为2.4T(特斯拉)的前提条件下，面内记录方式的记录元件可产生的记录磁场最高9kOe左右是其极限。此时，若介质记录层的矫顽力超出5kOe，则难以确保尽可能将记录介质充分磁化的记录磁场。
此外，Co合金类磁性膜中磁性膜的厚度在15nm以下时，实际的记录介质晶粒的体积变小，因此与各个粒子的磁各向异性能量(即，用于将磁化稳定到一定方向上的能量)相比，热能(即扰乱磁化的能量)变得不能忽视。
这样，磁化的热涨落变得明显，出现记录磁化大小随着时间的经过而减少的热退磁问题。为抑制热退磁，需要进一步增大矫顽力或增大晶粒的体积。
然而，如上所述，在磁头的磁场受到限制的情况下，许可的矫顽力有上限。另外，为了晶粒的体积增大而增加膜厚意味着反磁场的增加造成的磁化过渡区域的增大，即可能降低线记录密度。
另一方面，按面内方向的晶体大小确保晶粒体积时，记录介质内磁化分布的随机性增大，因此表现出介质噪声增大，得不到充分的信号S/N比。这样，可以预想为了实现满足耐热退磁、低噪声、充分记录这样的条件并且超出每1平方英寸100Gb的面内纪录，其原理的困难。
为避免该原理上的困难而提出的是垂直记录方式。垂直记录方式是与膜面垂直地形成薄膜记录介质的磁化的方式，记录原理与原来的面内磁记录介质的情况不同。垂直磁记录方式不对置相邻的磁化，而是反平行排列，因此不受到反磁场的影响。从而，可期待磁化过渡区域非常狭窄，容易提高线记录密度。由于同样理由，对记录介质薄膜化的要求不像面内记录那样强烈，因此可确保对热退磁有高的耐性。
这样，垂直磁记录方式作为本质上适合于高密度记录的方式而受到关注，提出了各种记录介质的材料、结构和与其组合的薄膜磁头的结构。垂直记录方式中有使用垂直磁化膜单体的介质的方式、除垂直磁化膜外还设置与其盘基片侧相邻的低矫顽力和高饱和磁通密度的磁通保持(keeper)层的方式。
使用具有磁通保持层的2层垂直磁记录介质时，认为有以下两个优先：(1)可降低记录层内产生的反磁场；(2)通过与单磁极型的记录元件组合，与面内记录使用的环形磁头相比，可产生具有更急剧的分布的大的记录磁场。关于该技术，例如记述在非专利文献1中。
作为该方式的垂直磁记录介质，讨论在坡莫合金、Fe类非晶合金或微细晶体合金等软磁性层构成的磁通保持层上，设置CoCr合金构成的垂直磁化膜的介质等。而且，近年来，作为记录层，近年来讨论了在(Co/Pd)n、(Co/Pt)n等的所谓人工晶格膜、SiO2中分散了Co类磁性微粒子的所谓粒状介质，作为保持层，使用着通过使用反强磁体而稳定了磁畴的层叠膜、或将强磁性层彼此反强磁性地耦合的磁性多层膜等。
如上所述，作为替换现有的面内磁记录方式的技术，使用具有保持层的记录介质的垂直磁记录方式是有希望的，但该方式中也有记录密度的界限。其最大的原因是通过记录磁场达到原理上的上限并不能提高决定记录介质的长期稳定性的磁各向异性能量。
垂直记录中，如上所述，在可期望比面内记录的环形头大的记录磁场的、例如面记录密度为每1平方英寸1Tb(Tb＝10的12次方bit)作为前提的参数设定中，考虑磁场分布形状等时，使用具有作为过渡金属磁性体的最大饱和磁通密度的约2.4T＝24kG(千高斯)的材料，也只有16kOe左右是记录磁场的上限这样的研究结果(非专利文献2)。此时，记录介质的各向异性磁场许可值最大为16kOe左右。
至此，通过模拟面记录密度为每1平方英寸1Tb的磁记录可能性来讨论的几个例子中，任何一个都需要20kOe左右的各向异性磁场，预料上述是不足的。因此，考虑在仅利用磁方式的记录方式中导入新的要素，来实现更高的记录密度的方法。这些大致考虑下面的2个候选。
(1)热辅助记录(或混合记录)
通过仅在施加记录磁场时降低记录介质的磁各向异性能量，可在室温下对各向异性磁场比记录磁场大的记录介质进行写入。因此，与使用相同强度的记录磁场的纯粹的磁记录相比，可使用由具有更大的磁各向异性能量的小晶粒构成的记录介质，可实现更高的记录密度。
关于该方法，至今已经提出了几种介质结构和头结构(例如非专利文献3)。
(2)热磁复制记录
在来自记录元件的磁场下，与通常的磁记录同样，在将磁化图形写入记录介质中的特定层后，通过加热记录密度而将该磁化图形复制到另外的层，实质上增大记录层的膜厚，确保长期稳定性。起初写入的层单独而言热稳定性低也可以，因此可使用由小的晶粒构成的记录介质，可实现更高的记录密度。
关于该方法，在光磁记录领域中进行了讨论。尤其，认为其是不经过光记录中一般进行的消除过程而可直接重写的技术的候补。
例如，专利文献1中，公开了一种技术：在对用于磁写入的Co-Cr合金薄膜和复制其图形的稀土类—过渡金属合金薄膜进行了组合的介质上，通过组合磁记录和光照射的方法记录。另外，专利文献2中公开了一种技术：从矫顽力通过加热而增大的“记录层辅助层”，向矫顽力通过加热而降低的“记录层”上复制磁化图形。
【专利文献1】日本特开昭63-276731号公报
【专利文献2】日本特开平2-189751号公报
【非专利文献1】IEEE Transactions on Magnetics，Vol.MAG-20，No.5，September 1984，pp.657-662，Perpendicularmagnetic recording-Evolution and future’
【非专利文献2】IEEE Transactions on Magnetics，Vol.MAG-39，No.4，July 2003，pp.1955-1960，Recording fieldanalysis of narrow-track SPT head with side shields，taperedmain pole，and tapered return path for 1 Tb/in2’
【非专利文献3】Journal of Applied Physics，Vol.87，No.9，May 2003 pp.539 8-5403，‘Disk recording beyond 100 Gb/in2：Hybrid recording？’
但是将上述(1)的方法适用于磁盘装置中的最大问题是磁头的集成化。通常本方法中，对记录介质上的大致同一区域进行施加磁场和加热是前提，在构成磁头的1个滑动器上搭载磁场产生构件和记录介质加热构件是非常困难的。因此，实际上进行如下实验：将磁场施加构件配置在记录介质的上面侧，将记录介质加热构件配置在记录介质的下面侧。
这样，使用作为同时进行磁场施加和介质加热的记录方式的(1)的方法来实现磁记录再现装置的情形，作为强烈要求小型化、薄型化的磁盘装置中使用的技术是极其不利的。
在上述(2)的方法中，可以说公开了满足热磁复制记录的要件的基本结构，但这些目的不过是在与光磁记录的重写记录，因此出现保持原样仍不能适用于磁盘装置的问题。
例如，专利文献1中，记录元件和作为加热/再现构件的光束夹持着记录介质配置在相反侧。可以说这种情况作为今后日益要求小型化、薄型化的磁盘装置的技术是不利的。
此外，专利文献2中，首先通过来自磁极的磁场在具有铁氧体磁体(ferrimagnetic substance)特性的“记录层”上形成图形，将其复制到“记录辅助层”，再向“记录层”照射光束进行信号再现，但与以光头进行信号再现为前提的光磁记录不同，磁盘装置中，必须进行使用所谓磁电阻效应的再现，因此不适用由铁氧体磁体层开始的再现。例如，非专利文献2中，讨论了将铁氧体磁体用于记录介质一部分的磁记录。
这样，公开了由稀土类元素—过渡金属化合物构成的记录介质随着磁畴壁生成而噪声急剧增大、不利于高记录密度的磁记录的结果。因此，像专利文献2那样，在铁氧体磁性层形成基于磁场的磁化图形时，复制原本噪声大的信号。此外，由于从相同铁氧体磁性层再现信号，因此将其用于磁记录时，仅得到S/N比低的信号，不适用于面向磁盘的高密度磁记录。
还有，面向磁盘的磁记录方式中，记录磁场达到了物理界限。另一方面，为提高对热涨落退磁的耐性而增大记录介质的磁各向异性来得到记录性能，考虑下面2个方式：(1)仅记录时降低磁各向异性的热辅助方式；(2)通过记录后向其他层复制、实际上增大膜厚(体积)来确保长期稳定性的热磁复制记录。但是，任一个现有技术都不适用于小型且大容量的HDD用磁记录技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种记录方式、记录介质和可集成化的磁记录再现装置，可兼顾耐热退磁性和降低噪声，可实现1Tb/in2的超高记录密度。
为达到上述目的，本发明的热磁复制型记录介质，其特征在于：包括基片、第一记录层、在上述第一记录层和基片之间形成的第二记录层、在上述第一记录层和第二记录层之间形成的中间层；上述第二记录层在环境温度Ta下，具有大于上述第一记录层的磁各向异性或矫顽力，在比环境温度Ta设定得高的温度Tw下，具有比上述第一记录层小的磁各向异性或矫顽力。
另外，本发明的磁记录再现装置，其特征在于：包括热磁复制型记录介质、具有施加记录磁场的记录元件的记录头、加热热磁复制型记录介质的加热构件；上述热磁复制型记录介质包括基片、第一记录层、在上述第一记录层和基片之间形成的第二记录层、在上述第一记录层和第二记录层之间形成的中间层，上述第二记录层在环境温度Ta下具有大于上述第一记录层的磁各向异性或矫顽力，在比环境温度Ta设定得高的温度Tw下，具有比上述第一记录层小的磁各向异性或矫顽力；上述加热构件配置在上述记录元件的尾侧。
另外，本发明的热磁复制记录方法，对记录介质进行处理，其特征在于：上述记录介质包括基片、第一记录层、在上述第一记录层和基片之间形成的第二记录层、在上述第一记录层和第二记录层之间形成的中间层，上述第二记录层在环境温度Ta下，具有大于上述第一记录层的磁各向异性或矫顽力，在比环境温度Ta设定得高的温度Tw下，具有比上述第一记录层小的磁各向异性或矫顽力；对上述记录介质进行如下处理：首先施加记录磁场而在第一记录层形成磁化图形，接着进行加热将第一记录层的磁化图形复制到第二记录层。
为达到上述目的，本发明中，在热磁复制记录方式中，将在环境温度下低Ms且高Hc、加热时变为高Hs且低Hc的铁氧体磁体用作被复制层。
根据本发明的记录方式、记录介质和磁记录再现装置，由于被复制层的磁化在磁场记录时小、通过加热复制时增大，重写等的记录性能仍很高，可提高长期稳定性，可抑制再现时的噪声，可实现每1平方英寸300Gb的高面记录密度。
采用本发明的记录介质，其特征是包括第一记录层、第二记录层、上述第一记录层和第二记录层之间形成的中间层。
第一记录层通过记录磁场形成磁化图形。而第二记录层包含在环境温度下具有不通过记录磁场形成磁化图形的矫顽力、并且在高于环境温度的温度下降低矫顽力的同时增加饱和磁化的材料。
这里环境温度Ta是通过加热构件故意不使记录介质升温时的环境温度。这相当于磁记录再现装置可正常动作的温度范围，例如在硬盘驱动器中为-10℃～60℃的范围。
另外，中间层切断第一及和第二记录磁场的交换耦合，静磁耦合第一记录层和第二记录层。
一般地，连续堆积2个强磁体薄膜时，通过交换耦合出现两者的磁化对齐到相同方向上的倾向。另一方面，已知插入某一厚度以上的中间层时，该交换耦合减小，取而代之出现依赖于二者的饱和磁化的基于塞曼(Zeeman)能量的静磁耦合。
交换耦合和静磁耦合都是将2个磁性体的磁化对齐到相同方向的效果。
但是，与交换耦合是在温度上升的同时单调减少的相互作用相对，静磁耦合是依赖于饱和磁化的效果，因此像上述第二记录层那样，在使用饱和磁化随温度一起增加的磁性体的情况下，可通过加热增强耦合。
2个磁性体上作用静磁耦合时，其等效于双方的磁性体内部的反磁场减少。反磁场的增减一般表现为在磁化曲线的矫顽力附近的倾度，因此置于层叠膜的磁化曲线中，饱和磁化增大，而且上述倾度增大时，静磁耦合可产生作用。
这样，通过将第一记录层和第二记录层间隔着中间层而层叠来静磁耦合的记录介质，首先，对于该记录介质通过施加磁场在第一记录层形成磁化图形。接着，加热施加磁场后的第一记录层的磁化图形，将该磁化图形复制到第二记录层。
经过这些一连串的记录动作，经中间层相邻的第一和第二记录层内的晶粒基本作为一个组(cluster)动作。其结果是，可以制成如下记录介质：第一和第二记录层内的晶粒中，实际的晶粒体积增大，从而磁畴结构稳定，降低介质噪声，而且可提高耐热退磁性。
由于第一记录层和第二记录层之间插入中间层12，因此重写时第一记录磁场的磁化图形和第二记录磁场的磁化图形不同时，也可抑制不同的磁化图形之间的干扰，从而可实现在重写特性方面优越的记录介质。
采用本发明的记录介质中记录磁化图形的记录方式，以不同的定时施加用于向第一记录层记录磁化图形的磁场、和进行用于将第一记录层的磁化图形复制到第二记录层的加热，因此磁头的集成化容易，可实现磁记录装置的小型化、薄型化。
附图说明
图1是作为第一实施例的磁记录再现系统的模式图。
图2是作为第一实施例的磁记录再现系统的斜视图。
图3是用于第一实施例中的记录介质的磁特性的温度依赖性。
图4是表示第一实施例中通过光照射的有无变化而热退磁的测定数据。
图5是表示用于第一实施例中的记录介质的结构的细节的剖面图。
图6是采用第一实施例的磁盘装置的示意图。
图7是表示第二实施例的重写动作的斜视图。
图8是第二实施例的重写和退磁量的中间层厚度依赖性。
图9是表示用于第三实施例中的记录介质的结构的细节的剖面图。
图10是表示第三实施例中使用的记录介质的饱和磁化的温度依赖性的特性图。
图11是第四实施例中使用的记录介质的第二记录层的平面观察图。
图12是表示第五实施例中记录元件和加热构件的最佳距离的斜视图。
图13是表示第六实施例中使用的记录介质的磁特性的温度依赖性的特性图。
具体实施方式
下面参考附图详细说明采用本发明的具体磁记录介质。
实施例1
图1是实施本发明的磁记录再现系统的模式图。再现元件省略了。图2中表示相同系统中加上再现元件后的其斜视图。
记录元件101包括：产生记录磁场16的磁极17、向其提供磁通的磁轭18、返回路径19、及对它们进行励磁的导体线圈20。加热元件102包括激光光源26和光导波路27。激光光源27优选使用产生波长500nm以下的光的半导体激光器。
这里，记录元件101和磁通保持层36形成磁通环流的磁路，记录介质插入其中间来配置，因此施加从磁极17朝向磁通保持层36的记录磁场16，即与记录介质表面大致垂直的磁场。
记录介质具有第一记录磁场11、中间层12和第二记录层13，相对记录元件向图中左方向移动。因此，用于使记录介质局部升温的加热构件102相对记录元件位于尾侧。
通过该配置，可以实现如下一系列记录动作：来自记录元件10的记录磁场16施加到记录介质上，在第一记录层11形成磁化图形14，之后通过照射从加热构件102发出的光25，将磁化图形15复制到第二记录层13。
为更详细说明记录动作原理，图3表示出使用的记录介质各层的矫顽力和饱和磁化的温度依赖性。
第一记录层11是由CoCrPtB多晶构成的强磁性层。作为第一记录层11，可以是在SiO2矩阵中分散Co类合金晶粒的所谓粒状强磁性层。任何一个层中，易磁化轴都配置为相对膜面垂直的成分为主。
这些强磁体中，具有一般相对温度上升而矫顽力、饱和磁化一起单调减少的温度特性。第二记录层中使用作为铁氧体磁体的TbFeCo。铁氧体磁体的特征是具有叫做饱和磁化为0的“补偿点”(图3的Tcmp)的特性温度。该Tcmp附近，矫顽力为极大值，因此温度依赖性为图3的上部虚线所示的曲线。利用这些温度特性的记录动作如下。
首先，环境温度Ta下，从磁极产生预期的记录磁场，在第一记录层11形成磁化图形14。这里，第二记录层13的矫顽力设定得充分大，以使得不被记录磁场16磁化。第二记录层13的饱和磁化设定得小，小到使得从第二记录层13产生的静磁场与记录磁场16干扰、而不使形成在第一记录层11上的磁化图形磁致伸缩的程度。具体来说，第二记录层的室温下的最佳饱和磁化的范围是200～500emu/cc。
接着由加热构件102向磁化图形14施加照射光25。这里，照射光25的光斑中心部上升到温度Tw。此时，第二记录层13的磁化像图3的下部那样增大，因此，第一记录层11和第二记录层13之间的静磁耦合能量增大，两层的磁化平行对齐，能量稳定。
这里，如图3上部所示，第二记录层13的矫顽力与升温一起急剧减少，因此，温度Tw下，降低第一记录层11的矫顽力。这样，温度Tw下，第二记录层13的磁化15容易旋转。这样，在第二记录层13上复制磁化图形14。
经过这些一连串的动作，间隔着中间层而相邻的第一和第二记录层内的晶粒基本作为一组动作。其结果，第一和第二记录层内的晶粒中，实际的晶粒体积增大。
图4表示利用磁极记录后进行光照射时和不进行光照射时的信号电平随经过时间变化的情况。明确知道，进行光照射时，热退磁被大幅度抑制，通过热磁复制，有效晶粒体积增大。
参考图5详细说明本实施例使用的记录介质的结构。该记录介质按顺序在盘基片38上层叠缓冲层37、保持层36、间隔层35、第二记录层13、中间层12、第一记录层11、保护膜和润滑层31。
作为盘基片38，使用氧化铝和玻璃。一般地，基片材料的选择对系统热传导产生大的影响。因此，需要选择缓冲层37，以使得加热冷却过程最佳化。另外，使用氧化铝基片的情况下，仅由金属构成缓冲层37时，热扩散过大，故激光的加热不充分，在缓冲层37的一部分中使用Al或Si的氧化物时，热扩散被抑制，可在非常短的时间内升温。此时的加热、冷却特性与玻璃基片的情况相同。
磁通保持层36起到将从记录元件101的磁极17输出的磁通16有效地传送到副磁极的作用。因此，磁通保持层的特性对记录特性产生大的影响。一般地，从记录磁场强度的观点看，优选磁通保持层的饱和磁化大，磁导率越高则记录效率越好。
但是，饱和磁化大的强磁性材料通常软磁性差，多具有复杂的磁畴结构。该磁畴是所谓的尖峰噪声的原因，据说会使装置的出错率劣化，但本发明中，在热磁复制动作中，通过重叠来自第一记录磁场以外的磁场可扰乱第二记录层的磁化图形。
因此，本实施例中，作为磁通保持层36，使用包含Co的非晶质合金，例如CoTaZr、FeTaC等微晶体材料，可同时满足良好的记录特性、抑制尖峰噪声、及外部磁场稳定性。使用以强磁性层/非磁性层/强磁性层这种3层结构为基础的由多层膜构成的磁通保持层，不会观测到明显的尖峰噪声。而且，通过在上述非磁性层中使用Ru、Rh、Cr、Ir，可几乎完全抑制尖峰噪声。这是由于在上下的强磁性层中产生反强磁性耦合，磁畴结构更稳定。此外，使用该反强磁性耦合型的磁通保持层的情况下，由于适度抑制磁导率，可实现对外部磁场的稳定性和高的记录效率。
作为第二记录层13，作为稀土类元素除Tb外还有Gd、Nd、Dy、Ho、Er，作为过渡金属可将Fe、Ni、Co之一单独或组合使用，可得到同样的特性。包含上述稀土类元素和Fe或Co的石榴石型氧化物、MnBi也可得到同样的温度特性，因此可实现与本实施例完全相同的结构。
作为中间层12，使用Ru时可得到最佳的记录特性。另外，使用含Cr或Ti的合金时可得到几乎相同的特性。另外，中间层12作为第一记录层11的基底层也很重要，可控制第一记录层11的磁性例子的分散。
作为第一记录层11，可使用与通常的垂直磁记录中使用的记录层相同的材料。这里，使用由Si-O分离了CoCrPtB晶体的多晶磁性膜。可使用Co/Pt或Co/Pd多层膜等所谓的人工晶格膜。
图6表示搭载了具有本实施例公开的介质加热构件的磁记录头和记录介质的、磁盘装置的示意图，形成磁记录头的滑动构件121由悬臂122支持，由定位机构123确定在盘124上的位置，在预期的场所进行信息读写。
盘124由主轴电机125控制旋转，在盘124上预先记录表示位置的信号(伺服信号)，在由机构控制电路129来处理头所读取的伺服信号的基础上，通过反馈到定位机构123来进行闭环控制。
通过外部接口126输入的用户数据由数据编码和记录电路127以适合于磁记录系统的方法来编码、整形，变换为记录电流波形，通过对记录元件励磁而向介质中写入比特(bit)。相反从写入的比特出来的泄漏磁场由再现元件检测，从而变换为电信号，经由数据再现和解码电路128以适合于磁及路系统的方法进行波形整形、解码处理，再现用户数据。
这样动作的磁盘装置中使用采用本发明的热磁复制记录方式的结果是，实现线记录密度2MBPI(MBPI：比特数是每1英寸10的6次方)、轨道密度250kTPI(kTPI：轨道数是每1英寸10的3次方)，即，面记录密度可以实现每1平方英寸500Gb。由此，可廉价提供小型、大容量的磁盘装置。
实施例2
图7是表示在采用本发明的热复制型磁记录再现系统中，从旧的记录数据上写入新记录数据的动作、即重写动作中的状况的斜视图。
通过来自磁极17的磁场在第一记录层形成磁化图形后，关注通过加热构件升温前的状态，第一记录层11的磁化图形和第二记录层13的磁化图形不同。因此，对于形成记录图形的场所，从第二记录层13的磁化图形出来的静磁场使第一记录层11的磁化劣化。
这意味着旧的记录数据的图形干扰到新的记录数据，作为记录特性，带来重写特性的劣化。为防止该干扰，必须在第一记录层和第二记录层中间形成中间层12。
图8是对于按从0nm(无中间层)到10nm来改变中间层的磁记录介质，进行记录动作后测定重写特性和100天后的信号劣化量的结果。
没有中间层的情况下，第一和第二记录层间产生交换耦合。因此，利用磁场向第一记录层记录时，第二记录层的磁化状态进行强的干扰，从而难以在第一记录层上写入新的磁化图形。其结果，重写特性非常劣化，这种膜结构不适合用于热复制型磁记录。另一方面，如本发明那样插入中间层时，重写特性改善。
这里，优选中间层的膜厚在1nm以上。这是由于对从残留在第二记录层中的旧的记录数据来的静磁场在重写过程中产生超出需要的干扰进行了控制。另一方面，中间层厚超出8nm时，由热退磁造成的信号劣化量急剧增大。认为这是由于第一记录层和第二记录层过分离开，故热磁复制时的静磁耦合减弱，磁化图形的复制不充分。
从本实施例的讨论可知，优选中间层厚为1nm到8nm。
实施例3
图9是实施例3使用的记录介质的剖面图。第三实施例的磁记录介质中，第二记录层为上部强磁性层13a/反平行耦合层32/下部强磁性层13b这样的3层结构。上部强磁性层13a选择低温下的饱和磁化比下部强磁性层13b小、并且磁化消失的居里温度好的材料。反平行耦合层32使用Ru、Rh、Cr、Ir等，可将上下的强磁性层的磁化耦合为始终反平行。
图10是表示上部强磁性层、下部强磁性层的饱和磁化的温度依赖性的特性图、及由3层膜构成的第二记录层(上部强磁性层13a/反平行耦合层32/下部强磁性层13b)的饱和磁化的温度依赖性的特性图。
由于上部强磁性层和下部强磁性层的温度特性、及将它们反平行耦合，所以3层膜总计的饱和磁化相对温度的摆动与图3所示的单层的铁氧体磁性膜完全相同。
因此，通过使第二记录层为3层膜，而在上下强磁性层中，不仅可使用一般而言不容易处理的稀土类化合物，还可使用以Co或Fe为主的强磁体，可进行热磁复制记录。
实施例4
图11是第四实施例中使用的记录介质的第二记录层的平面TEM观察图像。至此的实施例中，第二记录层不管是单层还是多层，都是磁性体在膜面内方向连续的结构。实施例4的记录介质中，如图11所示，采用由铁氧体磁体构成的磁性粒子62被非磁性体61分离的膜结构。作为非磁性体61，使用Al、Si、Ta之一的氧化物及其中之一的氮化物。使用氧化物的情况下，由于产生磁性粒子的服饰，因此是不适当的。另一方面，使用氮化物的情况下，耐蚀性良好，通过使磁性粒子孤立，与连续的膜结构的情况相比，将S/N比提高约2dB。作为磁性粒子62，使用实施例1～3所示的材料可得到同样的效果。
实施例5
图12表示在采用本发明的磁盘装置中，记录元件的磁极与加热构件的距离的最佳值。L是磁极的尾侧缘到加热构件产生的热斑中心的距离，B表示本盘装置的最大比特长度。
为了有效进行热磁复制记录，在通过加热构件升温的时刻，优选来自第一记录层的静磁场尽可能大。一般地，比特长越长，从记录轨道出来的静磁场增大，因此优选L尽可能大。实际装置中，从线记录密度和信号处理效率等考虑，最大的比特长B固定，因此L需要至少大于B。即，L＞B是在设计盘装置时必要的。本实施例中，通过采用该设计规则。可高效率地进行热磁复制记录，可构成长期稳定地动作的磁盘装置。
所谓上述尾侧，相对于记录介质，位于和记录元件相同的一侧，并且相对于记录元件相对磁记录介质的相对运动，比记录元件的记录磁场产生部位靠后。
实施例6
以上实施例中，第二记录层中使用具有补偿温度的铁氧体磁体，但只要是饱和磁化通过加热而增大、且矫顽力或各向异性磁场减少的磁体都可实现同样的记录动作。
图13表示其中一例，表示第二记录层中使用由FePt/FeRhIr构成的2层膜，且第二记录层以外使用与实施例1相同的结构时的各记录层的磁特性。
观察图13，在环境温度Ta下，矫顽力是第二记录层大于第一记录层，第二记录层的饱和磁化与1Ta时相比，在记录温度Tw下增大。这如实施例1所述，满足实现本发明的热复制磁记录的要件。
如一般所知，FeRh合金具有如下特征：在低温下是反强磁性，在某一转移温度以上的高温下变为强磁性。反强磁体不具有饱和磁化，但本实施例中，第二记录层包含FePt膜，因此在环境温度Ta下，仅表现出FePt膜的饱和磁化，在设定为高于上述转移温度Tr的温度的记录温度Tw下，由于FeRhRm膜的饱和磁化相加，因此具有总的饱和磁化增大的特性。
该转移温度Tr附近的第二记录层的矫顽力急剧降低，起因于由饱和磁化增大而引起的各向异性磁场的降低。
另外，这里使用FePt/FeRhIr，但为了对应于环境温度、记录温度的设定，可用其他组成构成第二记录层。在确认的范围内，FePtM1/FeRhM2(其中，M1是不大于组成比30％的Ni、Cr、Pd之一或其中2种的组合。M2是不小于组成比10％的任意添加元素，Ir、Ru、Pt等是代表)可得到同样结果。
本发明除具有使用了玻璃基片或氧化铝基片的3.5英寸以下的形状因子(form factor)的小型磁盘装置外，可以用于使用了聚碳酸酯基片的光磁记录装置，尤其是记录介质和记录再现机构可分离的所谓可移动型外部存储装置中。也可用于记录介质的一面具有多个磁记录再现元件的磁记录再现装置中。

Claims (24)

1.一种热磁复制型记录介质，其特征在于：包括基片、第一记录层、在上述第一记录层和基片之间形成的第二记录层、在上述第一记录层和第二记录层之间形成的中间层；
上述第二记录层在环境温度Ta下，具有大于上述第一记录层的磁各向异性或矫顽力，在比环境温度Ta设定得高的温度Tw下，具有比上述第一记录层小的磁各向异性或矫顽力。
2.根据权利要求1所述的热磁复制型记录介质，其特征在于：上述中间层的厚度在1nm以上、8nm以下的范围内。
3.根据权利要求1所述的热磁复制型记录介质，其特征在于：在比环境温度Ta设定得高的温度Tw下的第二记录层的饱和磁化，比环境温度Ta下的第二记录层的饱和磁化大。
4.根据权利要求1所述的热磁复制型记录介质，其特征在于：上述第二记录层包含在环境温度Ta以下具有补偿点温度Tcmp的铁氧体磁体。
5.根据权利要求4所述的热磁复制型记录介质，其特征在于：上述铁氧体磁体包含稀土类元素与过渡金属元素的化合物。
6.根据权利要求1所述的热磁复制型记录介质，其特征在于：上述第二记录层是间隔着反平行耦合层而层叠上部强磁性层和下部强磁性层而成的结构。
7.根据权利要求1所述的热磁复制型记录介质，其特征在于：上述第二记录层的由铁氧体磁体组成的磁性粒子用非磁体分离。
8.一种磁记录再现装置，其特征在于：包括热磁复制型记录介质、具有施加记录磁场的记录元件的记录头、加热热磁复制型记录介质的加热构件，
上述热磁复制型记录介质包括基片、第一记录层、在上述第一记录层和基片之间形成的第二记录层、在上述第一记录层和第二记录层之间形成的中间层，上述第二记录层在环境温度Ta下具有大于上述第一记录层的磁各向异性或矫顽力，在比环境温度Ta设定得高的温度Tw下，具有比上述第一记录层小的磁各向异性或矫顽力，
上述加热构件配置在上述记录元件的尾侧。
9.根据权利要求8所述的磁记录再现装置，其特征在于：从上述记录元件施加记录磁场、在上述第一记录层形成磁化图形后，通过上述加热构件加热，而将上述第一记录层的磁化图形复制到上述第二记录层。
10.根据权利要求8所述的磁记录再现装置，其特征在于：上述加热构件的介质对置面的中心和上述记录元件的介质对置面的尾侧端部之间的距离，比预先设定的最大记录波长大。
11.根据权利要求8所述的磁记录再现装置，其特征在于：还包括具有再现元件的再现头。
12.根据权利要求8所述的磁记录再现装置，其特征在于：上述中间层的厚度在1nm以上、8nm以下的范围内。
13.根据权利要求8所述的磁记录再现装置，其特征在于：在比环境温度Ta高的温度下的第二记录层的饱和磁化，比环境温度Ta下的第二记录层的饱和磁化大。
14.根据权利要求8所述的磁记录再现装置，其特征在于：上述第二记录层包含在环境温度Ta以下具有补偿点温度Tcmp的铁氧体磁体。
15.根据权利要求14所述的磁记录再现装置，其特征在于：上述铁氧体磁体包含稀土类元素与过渡金属元素的化合物。
16.根据权利要求8所述的磁记录再现装置，其特征在于：上述第二记录层是间隔着反平行耦合层而层叠上部强磁性层和下部强磁性层而成的结构。
17.根据权利要求8所述的磁记录再现装置，其特征在于：上述第二记录层的由铁氧体磁体组成的磁性粒子用非磁体分离。
18.一种热磁复制记录方法，对记录介质进行处理，其特征在于：上述记录介质包括基片、第一记录层、在上述第一记录层和基片之间形成的第二记录层、在上述第一记录层和第二记录层之间形成的中间层，上述第二记录层在环境温度Ta下，具有大于上述第一记录层的磁各向异性或矫顽力，在比环境温度Ta设定得高的温度Tw下，具有比上述第一记录层小的磁各向异性或矫顽力；
对上述记录介质进行如下处理：
首先施加记录磁场而在第一记录层形成磁化图形，
接着进行加热将第一记录层的磁化图形复制到第二记录层。
19.根据权利要求18所述的热磁复制记录方法，其特征在于：上述中间层的厚度在1nm以上、8nm以下的范围内。
20.根据权利要求18所述的热磁复制记录方法，其特征在于：在比环境温度Ta设定得高的温度Tw下的第二记录层的饱和磁化，比环境温度Ta下的第二记录层的饱和磁化大。
21.根据权利要求18所述的热磁复制记录方法，其特征在于：上述第二记录层包含在环境温度Ta以下具有补偿点温度Tcmp的铁氧体磁体。
22.根据权利要求18所述的热磁复制记录方法，其特征在于：上述铁氧体磁体包含稀土类元素与过渡金属元素的化合物。
23.根据权利要求18所述的热磁复制记录方法，其特征在于：上述第二记录层是间隔着反平行耦合层而层叠上部强磁性层和下部强磁性层而成的结构。
24.根据权利要求18所述的热磁复制记录方法，其特征在于：上述第二记录层的由铁氧体磁体组成的磁性粒子用非磁体分离。
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