CN1652214A - 磁记录介质、磁存储装置和制造磁记录介质的方法 - Google Patents

磁记录介质、磁存储装置和制造磁记录介质的方法 Download PDF

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Abstract

一种制造磁记录介质的方法，该方法包括在基底上形成底层，然后在底层上依次形成第一磁性层、非磁性耦合层和第二磁性层。第一和第二磁性层通过非磁性耦合层交换耦合，并且在磁记录介质上没有施加外部磁场的状态下具有反平行的磁化。底层在包含氮气的气氛中由具有bcc晶体结构的Cr或Cr合金制成。

Description

磁记录介质、磁存储装置和制造磁记录介质的方法
技术领域
本发明大体涉及适用于高密度记录的磁记录介质、使用这种磁记录介质的磁存储装置和制造这种磁记录介质的方法，尤其涉及具有由反铁磁性交换耦合的两层磁性层形成的记录层的磁记录介质、使用这种磁记录介质的磁存储装置和制造这种磁记录介质的方法。
背景技术
最近，磁记录介质的记录密度有显著的提高，甚至以每年达到100％的速度提高。但是，在广泛采用的纵向(或平面内)记录系统中，预期纵向记录密度的极限为100Gb/in2到200Gb/in2的数量级，因为在高密度记录区域内介质噪音会提高、而且输出会降低，从而降低信噪(S/N)比。而且，在纵向记录系统中，由于与写入比特相关的自反磁场和来自相邻比特的由于高密度记录而提高的反磁场，磁记录介质的热稳定性成为难题。
为了降低高密度记录区域中的介质噪音，必须减小磁性颗粒即形成记录层的晶粒的尺寸，并且必须减小磁性颗粒之间的磁相互作用。当形成磁化单元的晶粒尺寸减小时，可以减少磁化单元之间边界即磁化转变区域的交错。已知有几种减小晶粒尺寸的方法，例如在形成记录层的CoCr合金中添加Ta、Nb、B、P等等。而且，还已知有减小形成记录层底层的晶粒尺寸，从而减小在其上外延生长的磁性颗粒尺寸的方法。Yu等(“High-Density Longitudinal Recording Media With CrMoB Underlayer(具有CrMoB底层的高密度纵向记录介质)”，IEEE Trans.Magn.，vol.39，No.5,9.2003，第2261-2263页)提出，为了减小底层的晶粒尺寸，需要减小底层厚度并在底层中添加B。
此外，作为减小磁性颗粒之间磁相互作用的方法，已知以下方法是有效的：提高形成记录层的CoCr合金的Cr含量或B含量，从而通过所形成的磁性颗粒之间的颗粒边界来促进磁性颗粒的分离和隔绝。
另一方面，在纵向磁记录介质中，已知再生输出波形的半值PW50处的孤立(isolated)波峰宽度可以用下面磁记录介质静态磁特性关系的等式(1)来表示，其中Hc表示矫顽力，Mr表示剩余磁化强度，t表示记录层厚度，a与(t×Mr/Hc)1/2成比例，d表示磁间距。
PW50＝[2(a+d)2+(a/2)2]1/2               …(1)
从等式(1)可以看出，为了减小在半值PW50处的孤立波峰宽度，必须提高矫顽力Hc和减小厚度t。由于再生信号的分辨率随着半值PW50处孤立波峰宽度变小而提高，所以为了实现高密度记录，希望使记录层厚度t较小并使记录层矫顽力Hc高。
但是，当促使磁性颗粒尺寸减小和磁相互作用减小时，反磁场随着记录密度的提高而提高，从而使得热稳定性的问题甚至更为严重。作为防范措施，通常提高记录层的各向异性场Hk。但是，当各向异性场Hk提高时，在记录层上记录信息就变得更难。因此，需要提高记录磁场，因此关键的是为磁头元件开发具有高饱和磁通密度的磁极材料。磁极材料的开发必须不仅满足高饱和磁通密度，而且必须同时满足各种所需的特性，因此使得开发工作极为困难。
日本特许公开2001-056924提出一种磁记录介质，该介质同时实现了低的介质噪音和热稳定性。这种所谓的合成铁磁介质(SFM)具有由两个反铁磁交换耦合的磁性层形成的记录层。在SFM中，磁性颗粒的体积基本上变为两个反铁磁交换耦合磁性层的磁性颗粒的总体积。因此，大大地提高了热稳定性，而且可以减小磁性颗粒尺寸。结果，该SFM可以得到高的热稳定性、低的介质噪音和高S/N比。
但是，当为了提高分辨率而如上所述减小SFM的磁性层厚度时，矫顽力矩形比降低，从而降低分辨率，而不是提高分辨率。而且，孤立波平均信号输出Siso和介质噪音Nm的比率Siso/Nm以及在所用最大记录密度时的平均输出S和介质噪音Nm的比率S/Nm降低。
而且，当两个磁性层之间作用的交换耦合能量非常大时，热稳定性提高，但是记录特性例如重写性能和非线性转变偏移(Non-LinearTransition Shift)(NLTS)变差。尽管具有提高记录磁场从而抑制记录特性变差的方法，但是如上所述，很难提高记录磁场。
发明内容
因此，本发明的总体目的是提供一种新颖和有用的磁记录介质、磁存储装置和制造磁记录介质的方法，其中抑制了上述问题。
本发明其它和更加具体的目的是提供一种磁记录介质、使用这种磁记录介质的磁存储装置和制造这种磁记录介质的方法，该磁记录介质具有高的分辨率、好的记录特性例如重写性能、高的S/N比和良好的热稳定性。
本发明的另一个目的是提供一种制造磁记录介质的方法，该方法包括以下步骤：(a)在基底上形成第一底层；和(b)在第一底层上依次形成第一磁性层、非磁性耦合层和第二磁性层，其中第一和第二磁性层通过非磁性耦合层交换耦合，并且在磁记录介质上没有施加外部磁场的状态下具有反平行磁化，而且步骤(a)在包含氮气的气氛中用具有bcc(体心立方)晶体结构的Cr或Cr合金形成第一底层。根据本发明的方法，可以提高矫顽力矩形比以及提高磁记录介质的分辨率和重写性能。结果，可以得到具有高热稳定性和S/N比的磁记录介质。换句话说，由于在包含氮气的气氛中形成第一底层时，第一和第二磁性层之间的交换耦合场减小，所以第一和第二磁性层的磁化更容易随由磁头施加在磁记录介质上的记录磁场的转变而转变。
制造磁记录介质的方法可以进一步包括在第一底层和第一磁性层之间形成第二底层的步骤(c)，其中步骤(c)在包含0.1体积％或少于0.1体积％氮气的气氛中用具有bcc晶体结构的Cr或Cr合金形成第二底层。这样，可以提高矫顽力矩形比和提高S/N比。
步骤(a)可以添加含量在0.01体积％到0.50体积％范围内的氮气，而且步骤(c)可以使用包含选自由He、Ne、Ar、Kr和Xe组成的组中的至少一种元素的惰性气氛。这样，可以大大地提高矫顽力矩形比和提高分辨率、重写性能以及S/N比。在气体气氛中添加氮气导致形成具有好的晶粒尺寸和晶粒尺寸分布的第一底层，而且在惰性气体气氛中第二底层的形成导致第二底层除了具有其本身的良好的结晶性之外，还继承了第一底层的良好的晶粒尺寸和晶粒尺寸分布。因此，提高了矫顽力矩形比。
步骤(a)和(c)可以使用包含选自由Mo、W、V和Ti构成的组中的至少一种添加元素的Cr合金，使得第一和第二底层的添加元素相同，而且第二底层内的每种添加元素的原子百分含量大于第一底层中的含量。这样，从第一底层到第二底层，添加元素的晶格间距逐渐加大，从而提高与第一和第二磁性层使用的基于Co的合金例如CoCrPt的晶格匹配，由此而提高第一和第二磁性层的平面内取向和结晶性。
本发明进一步的目的是提供一种磁记录介质，其包括：基片；在基片上提供的第一底层；在第一底层上提供的第一磁性层；在第一磁性层上提供的非磁性耦合层；和在非磁性耦合层上提供的第二磁性层，其中，第一和第二磁性层交换耦合，并且在磁记录介质上没有施加外部磁场的状态下具有互相反平行的磁化，而且第一底层由具有bcc晶体结构并包含氮的Cr或Cr合金制成。本发明的磁记录介质可以提高矫顽力矩形比、分辨率、重写性能、S/N比和热稳定性。
本发明的另一个目的是提供一种磁记录介质，其包括：基片；在基片上提供的第一底层；在第一底层上提供的第二底层；在第二底层上提供的第一磁性层；在第一磁性层上提供的非磁性耦合层；和在非磁性耦合层上提供的第二磁性层，其中，第一和第二磁性层交换耦合，并且在磁记录介质上没有施加外部磁场的状态下具有互相反平行的磁化，第一底层由具有bcc晶体结构并且包含氮的Cr或Cr合金制成，第二底层由具有bcc晶体结构的Cr或Cr合金制成，或者由包含氮的Cr或Cr合金制成，而且第一底层的氮含量高于第二底层的氮含量。本发明的磁记录介质可以提高矫顽力矩形比、分辨率、重写性能、S/N比和热稳定性。
本发明的另一个目的是提供一种磁盘，其包括：基片；在基片上提供的籽晶层，该籽晶层由选自由AlRu、NiAl和FeAl构成的组的材料制成；在籽晶层上提供的第一底层，该第一底层由具有在氮气含量在0.01体积％到0.50体积％范围内的气体气氛中形成的bcc晶体结构的Cr或Cr合金制成；在第一底层上提供的第二底层，该第二底层由具有在氮气含量在0.00体积％到0.10体积％范围内的气体气氛中形成的bcc晶体结构的Cr或Cr合金制成；在第二底层上提供的第一磁性层；在第一磁性层上提供的非磁性耦合层；和在非磁性耦合层上提供的第二磁性层，其中，第一和第二磁性层交换耦合，并且在磁记录介质上没有施加外部磁场的状态下具有互相反平行的磁化。本发明的磁盘可以提高矫顽力矩形比、分辨率、重写性能、S/N比和热稳定性。
本发明进一步的目的是提供一种磁存储装置，其包括：至少一个磁记录介质；和设置成在磁记录介质上记录信息和从磁记录介质再生信息的磁头，其中的磁记录介质包括基片；在基片上提供的第一底层；在第一底层上提供的第一磁性层；在第一磁性层上提供的非磁性耦合层；和在非磁性耦合层上提供的第二磁性层，其中，第一和第二磁性层交换耦合，并且在磁记录介质上没有施加外部磁场的状态下具有互相反平行的磁化，而且第一底层由具有bcc晶体结构并包含氮的Cr或Cr合金制成。在本发明的磁存储装置中，由于磁记录介质的矫顽力矩形比、分辨率、重写性能、S/N比和热稳定性的提高，因而可以提高其S/N比和热稳定性。
本发明的另一个目的是提供一种磁存储装置，其包括：至少一个磁记录介质；和设置成在磁记录介质上记录信息和从磁记录介质再生信息的磁头，其中的磁记录介质包括基片；在基片上提供的第一底层；在第一底层上提供的第二底层；在第二底层上提供的第一磁性层；在第一磁性层上提供的非磁性耦合层；和在非磁性耦合层上提供的第二磁性层，其中，第一和第二磁性层交换耦合，并且在磁记录介质上没有施加外部磁场的状态下具有互相反平行的磁化，第一底层由具有bcc晶体结构并且包含氮的Cr或Cr合金制成，第二底层由具有bcc晶体结构的Cr或Cr合金制成，或者由包含氮的Cr或Cr合金制成，而且第一底层的氮含量高于第二底层的氮含量。在本发明的磁存储装置中，由于磁记录介质的矫顽力矩形比、分辨率、重写性能、S/N比和热稳定性的提高，因而可以提高其S/N比和热稳定性。
本发明的另一个目的是提供一种磁存储装置，其包括：至少一个磁盘；和设置成在磁盘上记录信息和从磁盘再生信息的磁头，其中该磁盘包括基片；在基片上提供的籽晶层，该籽晶层由选自由AlRu、NiAl和FeAl构成的组的材料制成；在籽晶层上提供的第一底层，该第一底层由具有在氮气含量在0.01体积％到0.50体积％范围内的气体气氛中形成的bcc晶体结构的Cr或Cr合金制成；在第一底层上提供的第二底层，该第二底层由具有在氮气含量在0.00体积％到0.10体积％范围内的气体气氛中形成的bcc晶体结构的Cr或Cr合金制成；在第二底层上提供的第一磁性层；在第一磁性层上提供的非磁性耦合层；和在非磁性耦合层上提供的第二磁性层，其中，第一和第二磁性层交换耦合，并且在磁盘上没有施加外部磁场的状态下具有互相反平行的磁化。在本发明的磁存储装置中，由于磁盘的矫顽力矩形比、分辨率、重写性能、S/N比和热稳定性的提高，因而可以提高其S/N比和热稳定性。
在结合附图阅读本文时，从以下详细的描述中将清楚地看出本发明的其它目的和进一步的特点。
附图说明
图1是示出由本发明制造磁记录介质的方法制造的磁记录介质的横截面图；
图2是示出磁盘磁滞回线的图；
图3是示出在本发明实施例VI中矫顽力矩形比和添加氮气量的关系的图；
图4是示出在本发明实施例VI中矫顽力和添加氮气量的关系的图；
图5是示出在本发明实施例VI中交换耦合场和添加氮气量的关系的图；
图6是示出在本发明实施例VI中平均输出和添加氮气量的关系的图；
图7是示出在本发明实施例VI中分辨率和添加氮气量之间关系的图；
图8是示出在本发明实施例VI中重写性能和添加氮气量的关系的图；
图9是示出在本发明实施例VI中S/Nm比和添加氮气量的关系的图；
图10是示出在本发明实施例VII中矫顽力矩形比和Cr(N)层厚度的关系的图；
图11是示出在本发明实施例VII中Siso/Nm比和Cr(N)层厚度的关系的图；
图12是示出在本发明实施例VIII和IX中矫顽力矩形比和添加氮气量的关系的图；
图13是示出在本发明实施例XIII和IX中平均输出和添加氮气量的关系的图；
图14是示出在本发明实施例VIII和IX中分辨率和添加氮气量的关系的图；
图15是示出在本发明实施例VIII和IX中S/Nm比和添加氮气量的关系的图；
图16是示出本发明的磁记录介质第二实施方案的横截面图；
图17是示出本发明的磁记录介质第三实施方案的横截面图；
图18是示出本发明的磁记录介质第四实施方案的横截面图；
图19是示出本发明的磁存储装置实施例关键部分的平面图。
具体实施方式
图1是示出由本发明制造磁记录介质的方法制造的磁记录介质的横截面图。正如之后将要说明的那样，图1所示的磁记录介质10形成本发明的磁记录介质的第一实施例。磁记录介质10具有基片11和依次堆叠在基片11上的第一籽晶层12、第二籽晶层13、第一底层14、第二底层15、第一磁性层16、非磁性耦合层18、第二磁性层19、保护层20和润滑层21。该磁记录介质10具有交换耦合结构，其中第一磁性层16和第二磁性层19通过非磁性耦合层18反铁磁性交换耦合。在没有在磁记录介质10上施加外部磁场的状态下，第一磁性层16和第二磁性层19的剩余磁化强度互相反平行。以下将对磁记录介质10的详细结构和制造磁记录介质10的方法进行说明。
例如可以通过盘状塑料基片、玻璃基片、镀NiP的Al合金基片、Si基片等等来形成基片11。还可以通过PET、PEN、聚酰亚胺等等制成的带状塑料薄膜来形成基片11。基片11可以被纹理化(textured)，或者不纹理化。在磁记录介质10是磁盘时，在磁盘的圆周方向上，即在磁盘上磁道延伸的方向上进行纹理化处理。
在形成第一籽晶层12之前，例如，在真空下或者在惰性气体气氛中将基片11加热到180℃。结果，可以除去黏附在基片11表面上的有机物质、湿气等等，而且促进基片11上形成的从第一籽晶层12直到第二磁性层19中每一层的晶体生长。而且，在基片11上形成从第一籽晶层12直到第二磁性层19中每一层时，必要时可以在真空下加热基片11。在这种情况下，可以促进第一磁性层16和第二磁性层19内的晶体生长和Cr分离。
除非在以下的说明中指出，否则从第一籽晶层12直到第二磁性层19中每一层都是在设定压力为例如0.67Pa的惰性气体气氛内形成的。
可以通过溅射、真空淀积、电镀等等来形成第一籽晶层12。第一籽晶层12可以由非磁性无定形金属例如NiP、CoW、AlTi和CrTi制成。第一籽晶层12可以被纹理化，也可以不被纹理化。在第一籽晶层12由无定形金属例如NiP和CoW制成时，第一籽晶层12优选被氧化，从而提高第一磁性层16和第二磁性层19的c轴的平面内取向。当然，可以将可提高c轴取向的已知材料用于第一籽晶层12来代替NiP。
可以通过溅射、真空淀积等等来形成第二籽晶层13。第二籽晶层13可以由无定形材料例如NiP、CoW和CrTi制成，或者由具有B2结构的合金例如AlRu、NiAl和FeAl制成。在第二籽晶层13由无定形金属制成时，该无定形金属可以包含氧或者氮，而且可以使用无定形金属材料在包含氧气或者氮气的气体气氛中形成第二籽晶层13。第二籽晶层13只在其表面附近可以包含氧或者氮，而且可以通过在惰性气体气氛中形成无定形金属材料，并使所形成的无定形金属材料表面经过氧化处理或氮化处理，从而形成该第二籽晶层13。在这种第二籽晶层13上形成的第一底层14的(200)或者(112)纹理的优选取向得到了改善。
第二籽晶层13可以被纹理化，也可以不被纹理化。在磁记录介质10是磁盘时，在磁盘的圆周方向上，即在磁盘上磁道延伸的方向上进行纹理化处理。
第一底层14可以由具有体心立方(bcc)晶体结构并包含氮的Cr或者Cr合金制成。第一底层14可以在包含氮气的惰性气体气氛内通过溅射来形成，它由具有bcc晶体结构的Cr或者Cr合金制成。从S/N比的观点来看，第一底层14的厚度设定为在0.5nm到10nm范围内，而且优选设定为在0.5nm到6.0nm的范围内。当在第一底层14上形成包含氮的第二底层15时，第一底层14不需要包含氮，而且它可以在不添加氮气的气氛内使用Cr或者Cr合金来形成。
形成第一底层14的具有bcc晶体结构的Cr合金可以是添加了选自由Mo、W、V和Ti组成的组中的至少一种元素的Cr合金。向Cr添加这些元素中的一种或者多种具有扩大Cr晶格的效果，而且提高第一底层14与第一磁性层16和第二磁性层19的晶格匹配。
向Cr添加Mo、W或者V来形成用于第一底层14的Cr合金的添加量在大于O原子％(此后简化为at％)并且小于100at％的范围内选择，而且适当地配合以后将描述的第一磁性层16和第二磁性层19的晶格常数。例如，当第一磁性层16由CoCr合金制成以及第二磁性层19由CoCrPtB合金制成的情况下，从在平面内方向上晶格匹配的观点来看，优选CrMo第一底层14的Mo含量在20at％到35at％的范围内，CrW第一底层14的W含量在15at％到30at％的范围内，CrV第一底层14的V含量在15at％到30at％的范围内。尤其当第一磁性层16由CoCr合金制成以及第二磁性层19由Pt含量大约为11at％的CoCrPtB制成时，在用于第一底层14的CrMo、CrW和CrV的上述成分范围内，提高了在平面内方向上的晶格匹配。
向Cr中添加Ti来形成用于第一底层14的CrTi合金的Ti的添加量优选在大于0at％并且小于或等于30at％的范围内。如果Ti含量超过30at％，则CrTi合金具有微晶或非晶(即无定形)结构，而且损害第一磁性层16和第二磁性层19的晶体取向。
可以用作第一底层14的Cr合金不限于上述内容，而且可以用作第一底层14的Cr合金可以是具有优选的(200)取向的bcc晶体结构的CrTa或者CrMn合金。在这种情况下，当第一磁性层16和第二磁性层19由Co作为主要成分的基于Co的合金制成时，可以得到优选的(110)取向，从而使得磁性层的c轴变为在平面内。
此外，可以向用于第一底层14的Cr或者Cr合金添加B。在这种情况下，可以减小第一底层14的晶粒尺寸，而且相应地减小第一磁性层16和第二磁性层19的晶粒尺寸。向形成第一底层14的Cr或者Cr合金添加B的添加量优选大于0at％并且小于或等于10at％，因为如果B含量超过10at％，会损害第一磁性层16和第二磁性层19的晶体取向。
正如后面将结合实施例描述的那样，通过在形成第一底层14时在惰性气体气氛中添加氮气，矫顽力矩形比提高，而且提高了分辨率、重写性能和S/N比。向惰性气体添加氮气的添加量可以在0.01体积％(此后简化为vol％)到0.50vol％的范围内，而且优选在0.05vol％到0.50vol％范围内，因为在该后一优选范围内，较大地提高了矫顽力矩形比，较大地提高了分辨率、重写性能和S/N比。当氮气添加量超过0.50vol％时，矫顽力随氮气添加量的下降变得非常显著。惰性气体可以选自由He、Ne、Ar、Kr和Xe构成的组，必要时可以选择一种以上惰性气体。
第一底层14可以具有由多个堆叠层组成的多层结构。在这种情况下，优选多层结构的总厚度大约和具有由单层组成的单层结构的第一底层14的厚度相同。当第一底层14具有多层结构时，可以抑制形成第一底层14的颗粒的晶粒尺寸变大，从而抑制第一磁性层16和第二磁性层19的晶粒尺寸变大。
第二底层15可以由具有bcc晶体结构的Cr或者Cr合金制成，或者由具有bcc晶体结构并且包含氮的Cr或者Cr合金制成。优选在第二底层15中的氮浓度低于在第一底层14中的氮浓度。第二底层15可以通过在包含氮气的惰性气体气氛中溅射来形成，它由具有bcc晶体结构的Cr合金或者Cr制成。第二底层15的厚度设定在0.5nm到5nm的范围内。用于第二底层15的具有bcc晶体结构的Cr合金可以类似于用于第一底层14的Cr合金。
如果第二底层15和第一底层14都由添加了选自由Mo、W、V和Ti构成的组的至少一种元素的Cr合金制成，则优选第二底层15中向Cr合金中的Cr添加元素的添加量大于第一底层14中的添加量。通过在Cr合金中的Cr中添加元素，从而从第一底层14到第二底层15逐渐扩大在平面内方向上的晶格尺寸，可以提高第二底层15与第一磁性层16和第二磁性层19的晶格匹配，而不引起过度的晶格畸变。结果，可以提高S/N比。基于同样理由，如果第一底层14由Cr制成，则第二底层15优选由Cr合金制成。
第二底层15可以在惰性气体气氛下或者添加氮气的惰性气体气氛下通过溅射来形成。该惰性气体可以选自上述惰性气体的组。当向惰性气体添加氮气时，向惰性气体添加氮气的添加量在大于0vol％并且小于或等于0.10vol％的范围内选择，从而提高矫顽力矩形比和S/N比。如果向惰性气体添加氮气的添加量超过0.10vol％，磁记录介质10的平均输出与不向惰性气体添加氮的情况相比急剧下降。可以认为平均输出的这种急剧下降是由在第二底层15上形成的第一磁性层16的平面内取向恶化和传递到第二磁性层19的平面内取向恶化引起的。
因此，尤其优选在不添加氮气的惰性气体气氛中，即在只有惰性气体的气氛中形成第二底层15。通过使用只有惰性气体的气氛，与向惰性气体气氛添加氮气的情况相比，可以提高矫顽力矩形比和S/N比，并保持磁记录介质10的平均输出。可以认为提高矫顽力矩形比和S/N比，并且保持磁记录介质10的平均输出，是由于在不向惰性气体气氛添加氮气时第二底层15的表面更有活性，第一磁性层16以好的结晶性生长，从而提高了第一磁性层16的晶体取向。
当通过溅射形成第一底层14或者第二底层15时，可以在惰性气体气氛中使用由包含氮的材料制成的溅射靶来形成上述层，而不是在包含氮气的惰性气体气氛中来形成上述层。
第二底层15可以具有由多个堆叠层组成的多层结构。在这种情况下，优选多层结构的总厚度与具有由单层组成的单层结构的第二底层15的厚度近似相同。当第二底层15具有多层结构时，可以抑制形成第二底层15的颗粒的晶粒尺寸变大，从而抑制第一磁性层16和第二磁性层19的晶粒尺寸变大。
此外，第二底层15可以由和第一底层14相同的材料制成。当提供第二底层15时会提高S/N比等等，但并不是必须提供第二底层15。
第一磁性层16可以由Co、Ni、Fe、Co合金、Ni合金、Fe合金等等制成。第一磁性层16尤其优选使用CoCr、CoCrTa、CoCrPt或者其合金。优选的CoCrTa或者CoCrPt合金可以通过添加选自由B、Mo、Nb、Ta、W、Cu构成的组的元素及其合金来得到。第一磁性层16的厚度在1nm到10nm范围内，优选在1nm到5nm范围内。第一磁性层16在第二底层15上以(110)纹理外延生长，而且c轴在平面内方向上取向，这意味着易磁化轴与平面内方向匹配。第一磁性层16可以具有由多个堆叠层组成的多层结构，从而提高第一磁性层16本身的c轴取向和第二磁性层19的c轴取向。
非磁性耦合层18可以由例如Ru、Rh、Ir、Ru合金、Rh合金、Ir合金等等制成。例如，非磁性耦合层18的厚度在0.4nm到1.5nm的范围内，而且优选在0.6nm到0.8nm的范围内。通过将非磁性耦合层18的厚度设定在该范围内，第一磁性层16和第二磁性层19的磁化变为反铁磁性交换耦合。Rh和Ir具有fcc结构，而Ru具有hcp结构。用于第一磁性层16的CoCrPt合金的晶格常数a＝0.25nm，而用于非磁性耦合层18的Ru的晶格常数a＝0.27nm。因此，优选将Ru或者Ru合金用于非磁性耦合层18，从而具有接近于第一磁性层16的晶格常数a。用于非磁性耦合层18的Ru合金可以优选为Ru与选自由Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Nb、Mo、Rh、Pd、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt构成的组的元素及其合金的合金。
和第一磁性层16类似，第二磁性层19可以由Co、Ni、Fe、Co合金、Ni合金、Fe合金等等制成。第二磁性层19尤其优选使用CoCrTa、CoCrPt或者其合金。优选通过添加选自由B、Mo、Nb、Ta、W、Cu构成的组的元素及其合金来得到CoCrTa或者CoCrPt合金。第二磁性层19的厚度在5nm到30nm的范围内。由于通过层的外延生长形成从第一籽晶层12直到第二磁性层19的堆叠结构，因此该堆叠结构具有好的结晶性，而且由于控制了晶粒尺寸而降低了介质噪音。
第一磁性层16和第二磁性层19可以由类似的成分制成。而且，当将CoCrPt合金用于第一磁性层16和第二磁性层19时，第二磁性层19的Pt含量可以大于第一磁性层16的Pt含量。由于施加给第二磁性层19的记录磁场大于同时施加给比第二磁性层19离磁头更远的第一磁性层16的记录磁场，所以第二磁性层19中Pt含量的增加不会提高大于第一磁性层16的各向异性磁场，也不会明显损害重写性能，因此可以得到高的热稳定性。当然，第二磁性层19可以具有由多个堆叠的层组成的多层结构。
优选第一磁性层16的剩余磁化强度Mr1和厚度t1的乘积(即剩余磁化强度和厚度乘积Mr1×t1)和第二磁性层19的剩余磁化强度Mr2和厚度的乘积(即剩余磁化强度和厚度乘积Mr2×t2)满足关系(Mr2×t2)＞(Mr1×t1)。由于在记录时，写在比第一磁性层16更靠近磁头的第二磁性层19上的信号是与记录磁场的转变位置(switching position)一致地写入，其精确度比在写在第一磁性层上的信号更高，所以提高了NLTS。
保护层20可以由金刚石型碳(DLC)、氮化碳、无定形碳等等制成，并且它通过溅射形成。保护层20的厚度在0.50nm到10nm范围内，优选在0.5nm到5nm范围内。
润滑层21可以由全氟聚醚(perfluoropolyether)为主链，-OH、苯基、苯环等等为末端官能团的有机液体润滑剂制成。该有机液体润滑剂可以用含氟溶剂等等稀释，而且润滑层21可以通过推压(pulling)、旋转涂覆(spin-coating)、液浸(liquid submersion)等方法来形成。尤其是可以将Monte Fluos制造的ZDol(末端官能团：-OH)、Ausimonoto制造的AM3001(末端官能团：苯环)和Monte Fluos制造的Z25等等用于润滑层21，且其厚度在0.5nm到3.0nm范围内。可以根据用于保护层的材料适当选择润滑剂。在磁记录介质10为带状的情况下，可以通过口模式涂布处理等方法来形成润滑层21。
如图1中箭头所示，可以在第二底层15和第一磁性层16之间形成由具有hcp结构的非磁性合金制成的且厚度在1nm到5nm范围内的非磁性中间层(未示出)。可以通过向CoCr合金添加元素或者合金M来得到形成非磁性中间层的非磁性合金，其中M选自由Pt、B、Mo、Nb、Ta、W、Cu及其合金构成的组。该非磁性中间层通过继承第二底层15的结晶性和晶粒尺寸来外延生长，因此提高了结晶性，减小晶粒(磁性颗粒)尺寸分布宽度，并且促进第一磁性层16和第二磁性层19在平面内方向上(即平行于基片表面方向上)的x轴取向。
根据本实施例，磁记录介质10具有第一磁性层16、第二磁性层19和第一底层14，其中第一磁性层16和第二磁性层19通过非磁性耦合层18反铁磁性交换耦合，第一底层14由具有bcc晶体结构的Cr或者Cr合金在包含氮气的惰性气体气氛中通过溅射制成。结果，可以大大提高磁记录介质10的矫顽力矩形比、分辨率和S/N比。
下面，将通过与各个比较例进行比较来描述本发明的各个实施例。
【实施例I-V和比较例C1-C5】
制备具有下面的堆叠结构的实施例I-V和比较例C1-C5的磁盘：经过纹理化的纹理化玻璃基片、25nm厚的Cr50Ti50第一籽晶层、10nm厚的Al50Ru50第二籽晶层、3nm厚的第一底层、3nm厚的第二底层、2nm厚的Co90Cr10第一磁性层、0.8nm厚的Ru非磁性耦合层、16nm厚的Co60Cr18Pt11B8Cu3第二磁性层、5.5nm厚的DLC保护层以及1.5nm厚的AM3001润滑层。
除了AM3001润滑层之外，堆叠结构的每一层都通过直流磁控管溅射装置形成。在纹理化的玻璃基片上形成Cr50Ti50第一籽晶层之前，直流磁控管溅射装置内部抽真空到小于或等于4×10-5Pa，而且将纹理化的玻璃基片加热到180℃。除了在形成DLC保护层时以外，直流磁控管内的压力设定为0.67Pa。除了在形成第一底层时以外，这些层都在Ar气气氛中形成。堆叠结构每一层的上述成分中的数值均以at％表示含量，而且在以下的描述中将使用相同的表示。
表1是示出了本发明实施例I-V和比较例C1-C5的磁盘的第一和第二底层结构和特性。表1示出了对于每个磁盘，在形成第一底层时的成分和在Ar气气氛中添加N2的量、第二底层的成分、矫顽力、矫顽力矩形比和分辨率。而且，后面跟着括弧中的N即“(N)”的成分表示该成分在添加了氮气的Ar气气氛中形成。
表1
         第一底层  第二底层 矫顽力   矫顽力矩形比   分辨率
  成分 加入的N2量(vol％)  成分 (kA/m)   (％)
实施例I   Cr(N)     0.10  Cr75-Mo25   327.0     0.78     50.0
比较例C1   Cr     0.00  Cr75-Mo25   325.9     0.73     49.0
实施例II   Cr(N)     0.10  Cr80-Mo20   329.2     0.77     50.4
比较例C2   Cr     0.00  Cr80-Mo20   329.7     0.72     50.0
实施例III   Cr(N)     0.10  Cr65-Mo35   331.6     0.77     50.3
比较例C3   Cr     0.00  Cr65-Mo35   333.6     0.72     49.9
实施例IV   Cr(N)     0.10  Cr92.5-W7.5   329.1     0.75     54.0
比较例C4   Cr     0.00  Cr92.5-W7.5   320.0     0.66     51.9
实施例V   Cr95-Mo5(N)     0.10  Cr75-Mo25   328.6     0.77     50.1
比较例C5   Cr95-Mo5     0.00  Cr75-Mo25   332.4     0.72     49.5
实施例VI   Cr90-Mo10(N)     0.10  Cr75-Mo25   326.1     0.77     50.3
比较例C6   Cr90-Mo10     0.00  Cr75-Mo25   330.9     0.71     49.3
在实施例I-V的磁盘中，第一底层14在添加0.1vol％氮气的Ar气气氛中形成，它们由Cr或者CrMo合金制成。相反，在比较例C1-C5的磁盘中，第一底层在不添加氮气的Ar气气氛中形成，它们由与实施例I-V相同的金属材料制成。实施例I-V的第二底层15和比较例C1-C5的第二底层由CrMo合金或者CrW合金制成。
通过比较实施例I-V和比较例C1-C5，可以看出，在添加0.1vol％氮气的Ar气气氛下形成第一底层14的实施例I-V的矫顽力矩形比和分辨率比在不添加氮气的Ar气气氛中形成第一底层的比较例C1-C5提高了。因此，可以看出，通过在形成第一底层14时向Ar气气氛添加氮气，提高了矫顽力矩形比和分辨率。
更具体而言，当具有Cr(N)第一底层14和Cr75Mo25第二底层15的实施例I与具有Cr第一底层和Cr75Mo25第二底层的比较例C1比较时，实施例I的矫顽力矩形比与比较例C1的矫顽力矩形比相比提高了0.05，实施例I的分辨率与比较例C1的分辨率相比提高了1％。
实施例IV将Cr92.5W7.5用于第二底层15，以替代实施例I中使用的Cr75Mo25。当具有Cr(N)第一底层14和Cr92.5W7.5第二底层15的实施例IV和具有Cr第一底层和Cr92.5W7.5第二底层的比较例C4相比时，实施例IV的矫顽力矩形比与比较例C4的矫顽力矩形比相比提高了0.09，实施例IV的分辨率与比较例C4的分辨率相比提高了2.1％。
实施例V将Cr95W5用于第一底层14，而没有采用实施例I中的Cr(N)。当具有Cr95W5第一底层14和Cr75Mo25第二底层15的实施例V与具有Cr95W5第一底层和Cr75Mo25第二底层的比较例C5相比时，实施例V的矫顽力矩形比与比较例C5的矫顽力矩形比相比提高了0.05，实施例V的分辨率与比较例C5的分辨率相比提高了1％。
因此，可以看出，通过在添加氮气的Ar气气氛下形成Cr或者CrMo第一底层14可以提高矫顽力矩形比和分辨率。
使用振动样品磁强计(VSM)，用795.7kA/m的最大施加磁场进行测量，从每个磁盘的磁滞回线得到表1所示的静磁特性例如矫顽力和矫顽力矩形比。
图2是示出磁盘磁滞回线的图。在图2中，纵坐标表示任意单位的磁化强度M，横坐标表示任意单位的外部磁场H。根据矫顽力Hc和Hr，从等式S*＝Hr/Hc得到矫顽力矩形比S*，其中Hr代表-Hc(或者Hc)处磁滞回线的切线与从剩余磁化强度Mr出发的平行于H轴延伸的直线的交点处的磁场。
在图2中，为了表示平行磁化状态和反平行磁化状态，在用箭头表示的每个点A、B、C和D处，第一和第二磁性层16和19的磁化方向用箭头表示。图2中所示的交换耦合场Hex和小磁滞回线ML将在后面结合图5进行说明。
使用由感应型记录元件和GMR再生元件组成的复合型磁头来测量分辨率和电磁转换特性，例如平均输出、重写性能、S/Nm比和Siso/Nm比。将磁盘的圆周速度设定为12.6m/sec(米/秒)进行测量。得到在线性记录密度为89kFCI时的平均输出Siso作为平均输出。由(分辨率)＝(89kFCI时的平均输出)/(714kFCI时的平均输出)×100得到分辨率(％)。通过测量89kFCI时的输出V1，以714kFCI写入信号，测量89kFCI时的剩余输出V2，得到(重写性能)＝10×log(V2/V1)，从而得到重写性能(dB)。根据357kFCI时的平均输出S和介质噪音Nm，由10×log(S/Nm)得到S/Nm比(dB)。根据89kFCI时的平均输出Siso和介质噪音Nm，由10×log(Siso/Nm)得到Siso/Nm比(dB)。
【实施例VI和比较例C6】
下面，将参考图3到9描述实施例VI的磁盘特性。在实施例VI中，在形成第一底层14时向Ar气气氛中添加的氮气量以0.05vol％的增量从0变到0.50vol％。此外，在不添加氮气的Ar气气氛中形成Cr75Mo25第二底层15。
在表1中，比较例C6对应于在形成第一底层时向Ar气气氛添加氮气的量为0即不添加氮气的情况。在图3到9中所示的每个特征中，特征值是根据以0.05vol％的增量得到的特征值进行内插的。
实施例VI和比较例C6的磁盘都制成以下的堆叠结构，该堆叠结构组成如下：经过纹理化的纹理化玻璃基片、25nm厚的Cr50Ti50第一籽晶层、10nm厚的Al50Ru50第二籽晶层、3nm厚的Cr(N)第一底层、3nm厚的Cr75Mo25第二底层、2nm厚的Co90Cr10第一磁性层、0.8nm厚的Ru非磁性耦合层、16nm厚的Co60Cr18Pt11B8Cu3第二磁性层、5.5nm厚的DLC保护层以及1.5nm厚的AM3001润滑层。堆叠结构的各层除了第一底层之外都在和上述实施例I相同的条件下形成。
图3是示出在实施例VI中矫顽力矩形比和添加氮气量的关系的图。在图3中，纵坐标表示矫顽力矩形比，横坐标表示添加氮气量(vol％)。在实施例VI的磁盘中，在包含氮气的Ar气气氛中形成Cr(N)第一底层14。如图3所示，当在Ar气气氛中添加的氮气量是0.05vol％或更小时，矫顽力矩形比急剧提高，而且当添加氮气量大约为0.10vol％时，矫顽力矩形比达到最大值。该最大矫顽力矩形比与在不添加氮气时的最大矫顽力矩形比0.72相比提高0.06。而且，即使添加氮气量达到0.5vol％，矫顽力矩形比也高于不添加氮气的情况，而且矫顽力矩形比保持稳定。因此，可以证明在形成第一底层14时向Ar气气氛添加少量氮气较大地提高了矫顽力矩形比。
图4是示出在实施例VI中矫顽力和添加氮气量的关系的图。在图4中，纵坐标表示矫顽力(kA/m)，横坐标表示添加氮气量(vol％)。实施例VI的磁盘的矫顽力随着添加氮气量的增加而降低。与不添加氮气的情况相比，当添加氮气量是0.50vol％时，矫顽力降低大约22kA/m(278Oe)，但是已经证明矫顽力的这种少量下降不影响热稳定性。此外，通过将基片加热温度设定为相对高的温度，可以抑制或者防止矫顽力下降。根据本发明人所做的实验，证明如果添加氮气量超过0.50vol％，矫顽力下降量变大，而且如果添加氮气量超过0.75vol％，矫顽力急剧下降。因此，从生产磁盘(或者磁记录介质)的利润方面来看，优选氮气的量小于0.50vol％。
图5是示出在实施例VI中交换耦合场和添加氮气量的关系的图。在图5中，纵坐标表示交换耦合场(kA/m)，横坐标表示添加氮气量(vol％)。在上述图2中，HEX表示交换耦合场，即在由小磁滞回线ML和大磁滞回线形成的磁滞回线中心处的磁场，其中小磁滞回线ML用虚线表示，大磁滞回线由点D的正磁场侧上的实线表示。例如，通过首先从点C到点D附近设定施加的磁场H，然后在相同的方向上提高施加的磁场H，从而得到小磁滞回线ML，这样来测量交换耦合场HEX。以类似的方式在点B的负磁场侧同样得到交换耦合场，而且在这种情况下，例如，通过首先从点A到点B附近设定施加的磁场H，然后在相同的方向上提高施加的磁场H，从而得到小磁滞回线，这样来测量交换耦合场。来自第一磁性层16的交换耦合场作用在第二磁性层19上，而且来自第二磁性层19的交换耦合场作用在第一磁性层16上。当交换耦合场大时热稳定性提高，但是更难通过记录磁场转变第一和第二磁性层16和19的磁化方向，因此损害重写性能和S/Nm比。
从图5可以看出，实施例VI的磁盘的交换耦合场由于在Ar气气氛内添加少量氮气而急剧减小。而且，当添加氮气量大于或者等于0.05vol％时，交换耦合场变为近似常数。因此，可以看出，交换耦合场可以通过添加氮气的量来控制。因此，可以通过使用之后将说明的S/Nm比作为指标来设定添加氮气的量。
图6是示出在实施例VI中平均输出和添加氮气量的关系的图。在图6中，纵坐标表示平均输出(μVp-p)，横坐标表示添加氮气量(vol％)。从图6可以看出，当添加氮气的量在大于0并且小于或等于0.50vol％的范围内时，实施例VI的磁盘平均输出是近似常数。因此，可以看出，在Ar气气氛中添加氮气不影响在磁头从磁盘读出信息时从磁头得到的输出，因此，可以认为第一底层14的平面内取向不因在形成第一底层14时添加氮气而改变。
图7是示出在实施例VI中分辨率和添加氮气量之间关系的图。在图7中，纵坐标表示分辨率(％)，横坐标表示添加氮气量(vol％)。从图7可以看出，当添加氮气量小到小于或等于0.05vol％的数量级时，实施例VI的磁盘的分辨率由于向Ar气气氛中添加氮气而提高。从图7还可以看出，当添加氮气量小于或等于0.50vol％时，分辨率比不添加氮气的情况更高。容易推测矫顽力矩形比有助于分辨率的提高，因为当添加氮气量增加时，如图4所示，即使矫顽力减小，分辨率也提高。
图8是示出在实施例VI中重写性能和添加氮气量的关系的图。在图8中，纵坐标表示分辨率重写性能(dB)，横坐标表示添加氮气量(vol％)。从图8可以看出，根据实施例VI的磁盘的重写性能由于添加小于或大约等于0.05vol％的数量级这样少量的氮气而大大提高。因为如图4所示，当添加氮气量在该范围内时矫顽力降低，所以可以推测，重写性能提高是由于图5所示交换耦合场的降低引起，而不是由于矫顽力降低引起的。因此，可以推测添加小于或等于大约0.05vol％的数量级那么少量的氮气减小交换耦合场，从而提高重写性能。
从图8还可以看出，当添加氮气量大于0.05vol％时，重写性能进一步提高。可以认为重写性能的进一步提高除了交换耦合场下降的影响之外，还有矫顽力下降的影响。
图9是示出在实施例VI中S/Nm比和添加氮气量的关系的图。在图9中，纵坐标表示S/Nm比(dB)，横坐标表示添加氮气量(vol％)。从图9可以看出，实施例VI的磁盘的S/Nm比由于添加大约小于或等于0.05vol％的数量级这样少量的氮气而较大地提高。而且，即使添加氮气量是0.50vol％时，S/Nm比也比不添加氮气的情况高0.2dB。因此，可以看出，当添加氮气量大于0并且小于或等于0.50vol％时，S/Nm比会提高。而且，与不添加氮气的情况相比，从图9可以看出，例如，甚至添加小于或等于大约0.05vol％的数量级那么少量的氮气，例如0.01vol％，也较大地提高S/Nm比。
从图3到8可以得出，当在形成第一底层14时向Ar气气氛添加氮气时，分辨率和重写性能由于矫顽力矩形比的提高和交换耦合场的减小而提高，并且结果提高了S/Nm比。
【实施例VII】
下面将参考图10和11说明实施例VII的磁盘的特性。在实施例VII中，Cr(N)第一底层14的厚度以1.0nm的增量从1.0nm变到6.0nm。除了Cr(N)第一底层14之外的这些层与上述实施例VI的相同。比较例C7相应于Cr(N)第一底层的厚度为0，即不提供Cr(N)第一底层时的情况。
图10是示出在实施例VII中矫顽力矩形比和Cr(N)层厚度的关系的图。在图10中，纵坐标表示矫顽力矩形比，横坐标表示Cr(N)层厚度(nm)。如从图10可以看出的，即使当Cr(N)第一底层14的厚度为大约0.5nm的数量级这样小时，实施例VII的磁盘的矩形比与不提供Cr(N)第一底层的情况相比也提高了。而且，当Cr(N)第一底层14的厚度大于或等于1nm时，图10所示的矫顽力矩形比逐渐提高。因此，从图10可以看出，Cr(N)第一底层14的厚度必须大于或等于约0.5nm。
图11是示出在实施例VII中Siso/Nm比和Cr(N)层厚度的关系的图。在图11中，纵坐标表示Siso/Nm比(dB)，横坐标表示Cr(N)层厚度(nm)。如从图11可以看出的，当Cr(N)第一底层14的厚度为大约1.5nm时，实施例VII的磁盘的Siso/Nm比具有最大值，而且，与不提供Cr(N)第一底层的情况相比，在0.5nm到6.0nm范围内的Siso/Nm比提高。因此，从图10和11的结果可以看出，Cr(N)第一底层14的厚度优选设定在0.5nm～6.0nm的范围内。
【实施例VIII和IX】
下面将参考图12到15说明实施例VIII和IX的磁盘的特性。在实施例VIII中，在形成第一底层14时向Ar气气氛中添加氮气的添加量和在形成第二底层15时向Ar气气氛中添加氮气的添加量设定为相同量，而且添加氮气的量以0.05vol％的增量从0变到0.50vol％。在实施例VIII中，使用了3nm厚的Cr(N)第一底层14和3nm厚的Cr75Mo25(N)第二底层15，而且其它层与上述实施例I相同。在实施例IX中，在形成第一底层14时，不向Ar气气氛添加氮气，在形成第二底层15时，向Ar气气氛添加氮气的量从0变到0.50vol％。在实施例IX中，使用了3nm厚的Cr第一底层14和3nm厚的Cr75Mo25(N)第二底层15，而且其它层与上述实施例I相同。
图12是示出在实施例VIII和IX中矫顽力矩形比和添加氮气量的关系的图。在图12中，纵坐标表示矫顽力矩形比，横坐标表示添加氮气量(vol％)。正如从图12可以看出，实施例VIII和IX的磁盘具有几乎相同的矫顽力矩形比。在添加氮气量大于0并且小于或等于0.28vol％的范围内，实施例VIII和IX的矩形比大于不添加氮气的情况。但是当形成第二底层15时向Ar气气氛添加氮气时，矫顽力矩形比小于如图3所示的实施例VI的矫顽力矩形比，在实施例VI中，仅仅在形成第一底层14时向Ar气气氛添加氮气。而且，在实施例VIII和IX中，向Ar气气氛添加氮气从而提高矫顽力矩形比的添加量的范围比图3所示实施例VI的范围更窄，在实施例VI中，仅仅在形成第一底层14时向Ar气气氛添加氮气。
图13是示出在实施例VIII和IX中平均输出和添加氮气量的关系的图。在图13中，纵坐标表示平均输出(μVp-p)，横坐标表示添加氮气量(vol％)。从图13可以看出，当向Ar气气氛添加氮气的量在大于0并且小于或等于0.10vol％的范围内时，实施例VIII和IX的磁盘平均输出与不添加氮气的情况大致相同。当添加氮气量超过0.10vol％时，平均输出急剧降低。因此，可以看出，当向Cr75Mo25(N)第二底层15添加过量氮时，第一和第二磁性层16和19的平面内取向恶化。因此，可以看出，在形成第二底层15时，向Ar气气氛中添加氮气的量优选在大于0并且小于或等于0.10vol％的范围内。
图14是示出在实施例VIII和IX中分辨率和添加氮气量的关系的图。在图14中，纵坐标表示分辨率(％)，横坐标表示添加氮气量(vol％)。从图14可以看出，当向Ar气气氛添加氮气的量在大于0并且小于或等于0.2vol％的范围内时，实施例VIII和IX的磁盘的分辨率与不添加氮气的情况相比提高了。
图15是示出在实施例VIII和IX中S/Nm比和添加氮气量的关系的图。在图15中，纵坐标表示S/Nm比(dB)，横坐标表示添加氮气量(vol％)。从图15可以看出，当向Ar气气氛添加氮气的量在大于0并且小于或等于0.1vol％的范围内时，实施例VIII和IX的磁盘的S/Nm比与不添加氮气的情况相比提高了。
因此，从图12到15的结果可以看出，在形成第二底层15时向Ar气气氛中添加氮气的量优选设定在大于0而且小于或等于0.1vol％的范围内。
下面将参考图1和16到18说明本发明的磁记录介质的实施例。在图16到18中，那些和图1中相应部分相同的部分用相同的标号表示，而且将省略其详细说明。
图1是示出本发明磁记录介质的第一实施方案的横截面图。图1所示的磁记录介质10具有堆叠在基片11上的第一籽晶层12、第二籽晶层13、第一底层14、第二底层15、第一磁性层16、非磁性耦合层18、第二磁性层19、保护层20和润滑层21。
第一底层14由具有bcc晶体结构的Cr或者Cr合金制成。第一底层14可以通过在惰性气体气氛中形成由具有bcc晶体结构的Cr或者Cr合金材料层来形成，所述惰性气体气氛中添加氮气的量为例如在0.01vol％到0.50vol％范围内，优选在0.05vol％到0.50vol％范围内。
第二底层15由具有bcc晶体结构的Cr或Cr合金制成，或者由包含氮的Cr或Cr合金制成。第二底层15可以通过在惰性气体气氛中形成由具有bcc晶体结构的Cr或者Cr合金材料层来形成，所述惰性气体气氛中添加氮气的量为例如在0.00vol％到0.10vol％范围内。第二底层15可以基本上不包含氮。在本说明书中，由基本上不包含氮的材料制成的层是指，通过使用不包含氮的材料，在不添加氮的气体气氛中形成的层。
图16是示出本发明的磁记录介质第二实施方案的横截面图。图16所示磁记录介质30具有堆叠在基片11上的第一籽晶层12、第二籽晶层13、第一A底层14A、第一B底层14B、第二底层15、第一磁性层16、非磁性耦合层18、第二磁性层、保护层20和润滑层21。
第一A底层14A和第一B底层14B分别由与图1所示磁记录介质10的第一底层14相似的材料制成。第一A底层14A和第一B底层14B的总厚度优选设定为近似等于具有单层结构的磁记录介质10第一底层14的厚度。通过使第一A底层14A和第一B底层14B中的各层较薄，可以抑制形成第一A底层14A和第一B底层14B的颗粒的晶粒尺寸变大，从而抑制第一磁性层16和第二磁性层19的晶粒尺寸变大。
例如，第一A底层14A和第一B底层14B的组合可以由包含氮的Cr合金制成，这类似于磁记录介质10的第一底层14。在这种情况下，在形成第一B底层14B的Cr合金中添加元素的at％浓度高于第一A底层14A的添加元素的at％浓度。通过这样设定添加元素的浓度，可以提高第一A底层14A和第一B底层14B之间的晶格匹配，而且因此提高第一B底层14B和第二底层15之间的晶格匹配。结果，可以提高第二底层15的结晶性，从而提高第一磁性层16和第二磁性层19的结晶性。此外，在磁记录介质30中，优选第二底层15基本上不包含氮。
图17是示出本发明的磁记录介质的第三实施方案的横截面图。图17所示的磁记录介质32具有堆叠在基片11上的第一籽晶层12、第二籽晶层13、第三底层31、第一底层14、第二底层15、第一磁性层16、非磁性耦合层18、第二磁性层、保护层20和润滑层21。
第三底层31由具有bcc晶体结构的Cr或者Cr合金制成。这种具有bcc晶体结构的Cr合金可以类似于用于第一底层14的Cr合金。该第三底层31例如，可以通过在惰性气体气氛中溅射由具有bcc晶体结构的Cr或Cr合金制成的材料层来形成。可以通过提供作为第一底层14的基底或底层的不包含氮的第三底层31，从而提高第一底层14初始层生长的结晶性。而且，在磁记录介质32中，优选第二底层15基本上不包含氮。
图18是示出本发明的磁记录介质的第四实施方案的横截面图。图18所示的磁记录介质35具有堆叠在基片11上的第一籽晶层12、第二籽晶层13、第一底层14、第二A底层15A、第二B底层15B、第一磁性层16、非磁性耦合层18、第二磁性层、保护层20和润滑层21。
第二A底层15A和第二B底层15B分别由与图1所示磁记录介质10的第二底层15相似的材料制成，即，由具有bcc晶体结构的Cr或Cr合金制成，或者由包含氮的Cr或Cr合金制成。第二A底层15A和第二B底层15B的总厚度优选设定为近似等于具有单层结构的磁记录介质10的第二底层15的厚度。通过使第二A底层15A和第二B底层15B中的各层较薄，可以抑制形成第二A底层15A和第二B底层15B的颗粒的晶粒尺寸变大，从而抑制第一磁性层16和第二磁性层19的晶粒尺寸变大。
例如，第二A底层15A和第二B底层15B的组合可以由基本上不包含氮的Cr合金制成，这类似于磁记录介质10的第二底层15。在这种情况下，在形成第二B底层15B的Cr合金中添加元素的at％浓度高于第二A底层15A的添加元素的at％浓度。通过这样设定添加元素的浓度，可以提高第二A底层15A和第二B底层15B之间的晶格匹配，而且因此提高第二B底层15B和第一磁性层16之间的晶格匹配。结果，可以提高第一磁性层16和第二磁性层19的结晶性。
下面将参考图19说明本发明的磁存储装置实施例。图19是示出本发明的磁存储装置实施例的关键部分的平面图。
图19所示的磁存储装置40通常由外壳41构成。在外壳41内配置了由心轴马达(未示出)驱动的轴心42、固定在轴心42上的一个或者多个磁记录介质43、致动单元44、安装在致动单元44上而且可以在磁记录介质43的半径方向上移动的臂45、在臂45上配置的悬架46以及支撑在悬架46上的磁头48。配置的臂45、悬架46和磁头48的数量由配置的磁记录介质43的数量决定。
磁头48可以由再生磁头和记录磁头组成的组合磁头形成。例如，再生磁头可以由磁阻(MR)元件、巨磁阻(GMR)元件或者隧道磁阻(TMR)形成。例如，记录磁头可以由感应磁头形成。图19所示磁存储装置40的基本结构本身是已知的，在本说明书中将省略其详细说明。
在磁存储装置40中，磁记录介质43可以具有上述实施方案的磁记录介质的任一种结构。换句话说，磁记录介质10、30、32或者35可以用于磁记录介质43。由于磁记录介质43具有较好的矫顽力矩形比、分辨率、重写性能、S/N比和热稳定性，因此可以得到具有较好热稳定性和S/N比的磁存储装置40。
毋庸赘言，磁存储装置40的基本结构不限于图19所示的结构，而且磁头48也不限于如上所述。
为了适应需要，可以适当组合上述磁记录介质的两个或者多个实施方案。
当然，本发明不限于磁盘，并且本发明的磁记录介质、磁存储装置和生产磁记录介质的方法当然可以用于其它磁记录介质，例如磁带。
此外，本发明不限于这些实施方案，可以在不脱离本发明范围的情况下进行各种变化和调整。

Claims (38)

1、一种制造磁记录介质的方法，该方法包括以下步骤：
(a)在基底上形成第一底层；和
(b)在第一底层上依次形成第一磁性层、非磁性耦合层和第二磁性层，所述第一和第二磁性层通过非磁性耦合层交换耦合，并且在磁记录介质上没有施加外部磁场的状态下具有反平行的磁化，
所述步骤(a)在包含氮气的气氛中用具有bcc晶体结构的Cr或Cr合金形成第一底层。
2、如权利要求1所述的制造磁记录介质的方法，其中所述步骤(a)添加氮气的量在0.01体积％到0.50体积％的范围内。
3、如权利要求1所述的制造磁记录介质的方法，其中所述步骤(a)使用包含选自由Mo、W、V和Ti构成的组中的至少一种元素的Cr合金。
4、如权利要求3所述的制造磁记录介质的方法，其中所述步骤(a)使用进一步包含B的Cr合金。
5、如权利要求1所述的制造磁记录介质的方法，其中所述步骤(a)使用包含选自由He、Ne、Ar、Kr和Xe构成的组中的至少一种元素的惰性气体气氛。
6、如权利要求1所述的制造磁记录介质的方法，该方法进一步包括：
(c)在形成第一底层之前，在基片上形成由具有B2结构的材料制成的籽晶层，使得籽晶层形成基底。
7、如权利要求1所述的制造磁记录介质的方法，该方法进一步包括以下步骤：
(c)在第一底层和第一磁性层之间形成第二底层，
所述步骤(c)在包含少于或等于0.1体积％氮气的气体气氛中用具有bcc晶体结构的Cr或Cr合金形成第二底层。
8、如权利要求7所述的制造磁记录介质的方法，其中所述步骤(c)使用包含选自由Mo、W、V和Ti构成的组中的至少一种元素的Cr合金。
9、如权利要求8所述的制造磁记录介质的方法，其中所述步骤(c)使用进一步包含B的Cr合金。
10、如权利要求7所述的制造磁记录介质的方法，其中所述步骤(c)使用包含选自由He、Ne、Ar、Kr和Xe构成的组中的至少一种元素的惰性气体气氛。
11、如权利要求7所述的制造磁记录介质的方法，该方法进一步包括：
(d)在形成第一底层之前，在基片上形成由具有B2结构的材料制成的籽晶层，使得籽晶层形成基底。
12、如权利要求7所述的制造磁记录介质的方法，其中所述步骤(a)和(c)都使用包含选自由Mo、W、V和Ti构成的组中的至少一种添加元素的Cr合金，使得用于第一和第二底层的添加元素相同，而且每种添加元素在第二底层中的原子％含量大于在第一底层中的原子％含量。
13、如权利要求12所述的制造磁记录介质的方法，其中所述步骤(a)添加氮气的量在0.01体积％到0.50体积％的范围内。
14、如权利要求12所述制造磁记录介质的方法，其中所述步骤(a)和(c)都使用包含选自由He、Ne、Ar、Kr和Xe构成的组中的至少一种元素的惰性气体气氛。
15、一种磁记录介质，该介质包括：
基片；
在基片上提供的第一底层；
在第一底层上提供的第一磁性层；
在第一磁性层上提供的非磁性耦合层；和
在非磁性耦合层上提供的第二磁性层，
其中第一和第二磁性层交换耦合，并且在磁记录介质上没有施加外部磁场的状态下具有互相反平行的磁化，和
第一底层由具有bcc晶体结构并包含氮的Cr或Cr合金制成。
16、如权利要求15所述的磁记录介质，其中该第一底层在氮气含量在0.01体积％到0.50体积％范围内的气体气氛中形成。
17、如权利要求15所述的磁记录介质，其进一步包括：
第二底层，其设置在第一底层和第一磁性层之间，而且由具有bcc晶体结构的Cr或Cr合金制成，或者由具有bcc晶体结构并包含氮的Cr或Cr合金制成。
18、如权利要求17所述的磁记录介质，其中第二底层由基本上不包含氮的材料制成。
19、如权利要求17所述的磁记录介质，其中第二底层由具有bcc结构的Cr或Cr合金制成，并且在包含氮气含量在0.00体积％到0.10体积％范围内的气体气氛中形成。
20、如权利要求19所述的磁记录介质，其中在形成第二底层的气体气氛中的氮浓度低于在形成第一底层的气体气氛中的氮浓度。
21、如权利要求15所述的磁记录介质，其中Cr合金包含选自由Mo、W、V和Ti构成的组中的至少一种添加元素。
22、如权利要求21所述的磁记录介质，其中该第二底层的添加元素的原子％浓度高于第一底层的添加元素的原子％浓度。
23、如权利要求21所述的磁记录介质，其中第一底层由依次堆叠的第一层和第二层组成，更靠近第一磁性层的第二层的添加元素的原子％浓度高于更靠近基片的第一层的添加元素的原子％浓度。
24、如权利要求21所述的磁记录介质，其中第二底层由依次堆叠的第一层和第二层组成，更靠近第一磁性层的第二层的添加元素的原子％浓度高于更靠近基片的第一层的添加元素的原子％浓度。
25、如权利要求17所述的磁记录介质，其进一步包括：
第三底层，其直接设置在第一底层下面，而且由Cr或Cr合金制成。
26、如权利要求15所述的磁记录介质，其中第一底层的厚度在0.5nm到6.0nm的范围内。
27、如权利要求15所述的磁记录介质，其进一步包括：
籽晶层，其设置在基片和底层之间，而且由非磁性无定形金属或者具有B2结构的合金制成。
28、如权利要求27所述的磁记录介质，其中该籽晶层由依次堆叠在基片上的第一层和第二层构成，其中第一层由非磁性的无定形金属制成，第二层由具有B2结构的合金制成。
29、如权利要求27所述的磁记录介质，其中非磁性的无定形金属选自由NiP、CoW、AlTi和CrTi构成的组。
30、如权利要求27所述的磁记录介质，其中具有B2结构的合金选自由AlRu、NiAl和FeAl构成的组。
31、如权利要求15所述的磁记录介质，其中第一磁性层由CoCr、CoCrPt、包含添加材料的CoCr或者包含添加材料的CoCrPt制成，其中该添加材料选自由B、Mo、Nb、Ta、W、Cu及其合金构成的组。
32、如权利要求15所述的磁记录介质，其中第一磁性层由CoCrTa或者包含添加材料的CoCrTa制成，其中该添加材料选自B、Mo、Nb、W、Cu及其合金构成的组。
33、如权利要求15所述的磁记录介质，其中该第二磁性层由CoCrPt或者包含添加材料的CoCrPt制成，其中添加材料选自由B、Mo、Nb、Ta、W、Cu及其合金构成的组。
34、一种磁记录介质，该介质包括：
基片；
在基片上提供的第一底层；
在第一底层上提供的第二底层；
在第二底层上提供的第一磁性层；
在第一磁性层上提供的非磁性耦合层；和
在非磁性耦合层上提供的第二磁性层，
其中第一和第二磁性层交换耦合，并且在磁记录介质上没有施加外部磁场的状态下具有互相反平行的磁化，
第一底层由具有bcc晶体结构并且包含氮的Cr或Cr合金制成，
第二底层由具有bcc晶体结构的Cr或Cr合金制成，或者由包含氮的Cr或Cr合金制成，和
第一底层的氮含量高于该第二底层的氮含量。
35、一种磁盘，该磁盘包括
基片；
在基片上提供的籽晶层，该籽晶层由选自由AlRu、NiAl和FeAl构成的组的材料制成；
在籽晶层上提供的第一底层，该第一底层由在氮气含量在0.01体积％到0.50体积％范围内的气体气氛中形成的具有bcc晶体结构的Cr或Cr合金制成；
在第一底层上提供的第二底层，该第二底层由在氮气含量在0.00体积％到0.10体积％范围内的气体气氛中形成的具有bcc晶体结构的Cr或Cr合金制成；
在第二底层上提供的第一磁性层；
在第一磁性层上提供的非磁性耦合层；和
在非磁性耦合层上提供的第二磁性层，
其中第一和第二磁性层交换耦合，并且在磁记录介质上没有施加外部磁场的状态下具有互相反平行的磁化。
36、一种磁存储装置，该装置包括：
至少一个磁记录介质；和
设置成在磁记录介质上记录信息和从磁记录介质再生信息的磁头，
所述磁记录介质包括：
基片；
在基片上提供的第一底层；
在第一底层上提供的第一磁性层；
在第一磁性层上提供的非磁性耦合层；和
在非磁性耦合层上提供的第二磁性层，
其中第一和第二磁性层交换耦合，并且在磁记录介质上没有施加外部磁场的状态下具有互相反平行的磁化，和
第一底层由具有bcc晶体结构并包含氮的Cr或Cr合金制成。
37、一种磁存储装置，该装置包括：
至少一个磁记录介质；和
设置成在磁记录介质上记录信息和从磁记录介质再生信息的磁头，
所述磁记录介质包括：
基片；
在基片上提供的第一底层；
在第一底层上提供的第二底层；
在第二底层上提供的第一磁性层；
在第一磁性层上提供的非磁性耦合层；和
在非磁性耦合层上提供的第二磁性层，
其中第一和第二磁性层交换耦合，并且在磁记录介质上没有施加外部磁场的状态下具有互相反平行的磁化，
第一底层由具有bcc晶体结构并且包含氮的Cr或Cr合金制成，
第二底层由具有bcc晶体结构的Cr或Cr合金制成，或者由包含氮的Cr或Cr合金制成，和
第一底层的氮含量高于第二底层的氮含量。
38、一种磁存储装置，该装置包括：
至少一个磁盘；和
设置成在磁盘上记录信息和从磁盘再生信息的磁头，
所述磁盘包括：
基片；
在基片上提供的籽晶层，该籽晶层由选自由AlRu、NiAl和FeAl构成的组的材料制成；
在籽晶层上提供的第一底层，该第一底层由在氮气含量在0.01体积％到0.50体积％范围内的气体气氛中形成的具有bcc晶体结构的Cr或Cr合金制成；
在第一底层上提供的第二底层，该第二底层由在氮气含量在0.00体积％到0.10体积％范围内的气体气氛中形成的具有bcc晶体结构的Cr或Cr合金制成；
在第二底层上提供的第一磁性层；
在第一磁性层上提供的非磁性耦合层；和
在非磁性耦合层上提供的第二磁性层，
其中该第一和第二磁性层交换耦合，并且在磁盘上没有施加外部磁场的状态下具有互相反平行的磁化。
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