CN1684149A - 垂直磁记录介质的磁盘基板和用该基板的垂直磁记录介质 - Google Patents

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Abstract

本发明的一个目的是提供用于垂直磁记录介质的基板，该基板表现出充分的生产能力，起到作为垂直磁记录介质的软磁性衬里层的作用，并且几乎不产生噪声。本发明的另一个目的是提供使用此基板的垂直磁记录介质。该磁盘基板10至少包括通过一种无电镀膜方法形成于非磁性基体1上的软磁性底层2。软磁性底层2的热膨胀系数大于非磁性盘状基体1的热膨胀系数。饱和磁弹性常数λs满足λs≥－1×10－5的关系。

Description

垂直磁记录介质的磁盘基板和用该基板的垂直磁记录介质
技术领域
本发明涉及一种用于垂直磁记录介质的磁盘基板和一种安装于计算机外部存储装置和其它磁记录装置的垂直磁记录介质，特别是涉及适于安装在硬盘驱动器(HDD)上的垂直磁记录介质，和用于此垂直磁记录介质的磁盘基板。
背景技术
一种垂直磁记录系统正作为一种技术引起关注，以代替了传统的纵向磁记录系统实现高密度磁记录。
特别地，如专利文件1所公开的，已知一种双层垂直磁记录介质适合用于垂直磁记录介质以获得高密度记录。双层垂直磁记录介质在存储信息的磁记录层下方配有一层称为软磁性衬里层的软磁薄膜。该软磁性衬里层表现出高饱和磁通密度Bs，便于磁头产生的磁通通过。该双层垂直磁记录介质增加了由磁头产生磁场的强度和梯度从而提高了记录分辨率，并且还提高了介质的漏磁通。
这种软磁性衬里层一般使用通过溅射方法形成的厚度范围约为200nm至500nm的Ni-Fe合金膜、Fe-Si-Al合金膜、或主要为钴的非晶态合金膜。从生产成本和大规模生产的角度看，不适于通过溅射方法形成此相对厚的薄膜。
为了解决这个问题，已提出了使用通过无电镀膜方法形成的软磁薄膜作为软磁性衬里层。例如，专利文件2提出了使用由喷镀方法在铝合金磁盘基板上装备一层非磁性NiP镀膜而产生的NiFeP膜的软磁性衬里层。
非专利文件1提出了一种在玻璃基板上形成的CoNiFeP镀膜，非专利文件2提出了一种在装备了非磁性NiP镀膜的铝合金磁盘基板上形成的软磁性NiP镀膜。
已知如果软磁性衬里层形成了磁畴结构并且产生了称为磁畴壁的磁化转变区域，那么由该磁畴壁引起的称为尖峰噪声的噪声会降低垂直磁记录介质的性能。因此，软磁性衬里层需要抑制磁畴壁的形成。
由于NiFeP镀膜易于形成磁畴壁，非专利文件3公开了必须通过溅射方法在镀膜上形成MnIr合金薄膜来抑制磁畴壁的形成。据说明通过在磁场中实施喷镀过程有可能在上述CoNiFeP镀膜中抑制磁畴壁的形成。软磁性NiP镀膜被认为不产生尖峰噪声。
专利文件3还提出可以通过在磁盘基板的周向上表现出磁各向异性的方式形成由钴或CoNi合金组成的矫顽力Hc在30至300Oe范围内的衬里层，从而抑制尖峰噪声的产生。虽然此例子的衬里层通过例如溅射方法或蒸镀方法的干沉积方法形成，专利文件4提出了一种通过喷镀方法形成具有至少30Oe矫顽力并且抑制尖峰噪声的Co-B薄膜方法，并且展示了对于软磁性衬里层的适用性。
对于安置于硬盘驱动器上的磁记录介质的磁盘基板，使用结晶玻璃或化学强化玻璃的玻璃磁盘基板以及应用配有非磁性NiP镀膜的铝合金基板。具有高强度的玻璃基板主要用于需要高止动阻力的便携硬盘驱动器的磁记录介质。上述形成软磁性层的喷镀方法对于提高垂直磁记录介质的玻璃磁盘基板的生产率也是有效的。
专利文件1：日本专利公开第S58-91号
专利文件2：日本未审查的专利申请公开第H7-66034号
专利文件3：日本未审查的专利申请公开第H2-18710号
专利文件4：日本未审查的专利申请公开第H5-1384号
非专利文件1：Digest of 9th Joint MMM/Intermag Conference，EP-12，p.259(2004)
非专利文件2：Digest of 9th Joint MMM/Intermag Conference，GD-13，p.368(2004)
非专利文件3：J.of The Magnetics Society of Japan，vol.28，No.3，p.289-294(2004)
这些发明者的研究揭示在玻璃磁盘基板上配有上述软磁性NiP镀膜，易于使在垂直于膜表面的方向上的NiP镀膜的磁化确定方向，从而产生很大的噪声，因而阻碍软磁性NiP镀膜应用于软磁性衬里层。NiP镀膜的相同材料可以在用于铝合金磁盘基板上的情况下和在用于玻璃磁盘基板上的情况下之间表现出完全不同的磁性能和噪声特征。因此，在玻璃磁盘基板上用作软磁性衬里层的材料的选择必然不同于用在铝合金磁盘基板上的材料的选择。
为了抑制前面说明的NiFeP镀膜的尖峰噪声，需要通过溅射方法在镀膜上形成MnIr合金薄膜来抑制磁畴壁的形成。通过溅射方法形成一层附加膜从而抑制磁畴壁形成的需求，减低了喷镀方法在生产成本和大规模生产方面的优势，因此是不合需要的。
上面说明的CoNiFeP镀膜也发现在实际制造过程中难于在镀浴中对基板施加均匀的磁场，并且也很可能降低大规模生产力。尽管表现出高Bs的含铁镀膜适用于软磁性衬里层，但已知一般难于保障镀浴的稳定性，因为铁离子同时结合二价和三价离子的稳定形式。所以含铁镀膜在大规模生产能力方面也是有缺陷的。
发明者研究了通过喷镀方法形成的软磁性底层的矫顽力与磁畴壁形成之间的相互关系，并且发现尽管观察到一定的抑制趋势，镀膜矫顽力值在不小于30Oe时不能完全避免磁畴壁的形成。已经进一步明确的是矫顽力的增加损害记录和再现性能。
如上所述，传统技术几乎不能获得在垂直磁记录介质的玻璃磁盘基板上的允许高密度记录和抑制尖峰噪声，并且还伴随着低生产成本和令人满意的大规模生产能力的衬里层。
发明内容
由于以上原因，本发明的一个目的是提供一种用于垂直磁记录介质的基板，该基板允许大规模生产，起到作为垂直磁记录介质的软磁性衬里层作用，并且几乎不产生噪声。本发明的另一个目的是提供使用这种基板的垂直磁记录介质。
发明者进行了广泛地研究来解决以上问题并且发现允许大规模生产，起到作为垂直磁记录介质的软磁性衬里层作用，并且几乎不产生噪声的用于垂直磁记录介质的磁盘基板可以通过将非磁性盘状基体与软磁性底层组合而获得，以使软磁性底层的热膨胀系数大于非磁性盘状基体的热膨胀系数并且饱和磁弹性常数λs满足λs≥-1×10-5关系。
热膨胀系数是随着测量温度范围变化的材料特性。考虑到用于垂直磁记录介质的磁盘基板的操作的温度范围，涉及本发明的热膨胀系数测量的温度范围大致处于20℃-200℃内。
无电镀膜一般在不低于80℃的镀浴中进行。如果非磁性盘状基体与镀膜的热膨胀系数相差太大，在喷镀步骤结束后冷却至室温期间镀膜上会形成应力。已知引起镀膜的磁各向异性决定于应力(压力或张力)的大小和方向以及形成镀膜的饱和磁弹性程度。例如，当盘状基体由强化玻璃或结晶玻璃组成(表现出的热膨胀系数都不大于10×10-6/℃)并且镀膜由Co、Ni、Fe、或这些元素合金组成(表现出的热膨胀系数都大约为12×10-6/℃或更大)时，在喷镀步骤结束冷却至室温后在膜平面方向上形成张力。在此情况下，如果镀膜的饱和磁弹性常数是负的并且绝对值很大，会在镀膜上引起磁各向异性，该磁各向异性具有垂直于膜表面的易磁化轴，并且磁化趋于垂直地排列于膜表面。
根据发明者的研究，为了抑制由垂直排列于膜表面的磁化趋势而产生的大量噪声，非磁性盘状基体与软磁性底层的组合必须满足上面提到的两者热膨胀系数之间的关系和饱和磁弹性值。
非磁性磁盘基体可以优选地由用于传统硬盘的非磁性磁盘基板的化学强化玻璃或结晶玻璃组成。此外，表现出相对小的热膨胀系数的硅，也可以用于非磁性磁盘基体。
有利地，软磁性底层通过无电镀膜方法形成，并且由Co-Ni-P合金组成，该Co-Ni-P合金包含3at％-20at％的磷和以钴镍原子数量比(Co/(Co+Ni))表示的至少45％的钴。软磁性底层的厚度优选范围是0.2μm-3μm。
有利地，Co-Ni-P合金镀膜含有最多2at％的钨或锰。容纳的元素不损害作为软磁性衬里层的功能并且还改善了耐腐蚀性。此外，为了稳定镀浴而最多以几个百分比加入的锗或铅不减低本发明的优势。
为了获得作为允许高密度记录的垂直磁记录介质的软磁性衬里层的功能，软磁性底层的厚度必需地至少是0.2μm，而从生产能力考虑厚度优选最多是3μm。
关于软磁性底层的组成，低于3at％的磷浓度几乎不允许稳定的非电镀膜形成，而且高于20at％的磷浓度导致过低的Bs值并且不能表现出作为软磁性衬里层的功能。
由于Bs值不能保持足够高并且饱和磁弹性常数变为具有大绝对值的负值，以钴镍原子数量比(Co/(Co+Ni))表示的钴浓度低于45at％的是不合适的。
尽管钴浓度的上限没有严格地限制为某个特定值，以钴镍原子数量比(Co/(Co+Ni))表示的高于90at％的钴浓度导致CoNi合金得到具有大晶体磁各向异性常数的hcp结构，并且使矫顽力增加，因此是不宜的。该组成优选含有以钴镍原子数量比(Ni/(Co+Ni))表示至少为10at％的镍从而稳定形成fcc结构。
当在非磁性磁盘基体与软磁性底层之间提供粘附层从而改善两者之间粘附性时，本发明的效果仍然保持。
尽管能够在本发明镀膜不进行热处理的情况下获得所期望的性能，在软磁性底层形成后可以进行热处理。只要保持以上说明的基体与底层的热膨胀系数关系和底层的饱和磁弹性常数，该热处理几乎不会由于非磁性磁盘基体与软磁性底层之间热膨胀系数不同产生的磁各向异性而损害软磁性底层的磁性能和噪声特性。
本发明的发明者对于抑制CoNiP镀膜软磁性底层上磁畴壁的形成进行了广泛地研究，并且发现Mrrδ/Mrcδ比例需要控制在0.33-3.00范围内，其中Mrcδ是从通过沿着磁盘基板的周向施加磁场测得的磁化曲线中获得的厚度与剩余磁化的乘积，而Mrrδ是从通过沿着磁盘基板的径向施加磁场测得的磁化曲线中获得的厚度与剩余磁化强度的乘积。
如果Mrrδ/Mrcδ小于0.33磁化趋于沿磁盘基板的周向排列，而如果Mrrδ/Mrcδ大于3.00则趋于沿磁盘的径向排列。因此，磁畴壁易于沿各自方向形成，从而产生不良的尖峰噪声。
发明者还发现Hc值与磁畴壁的形成没有极强的关系，并且由专利文件3和4提出的Hc值不大于20Oe而Hc值至少为30Oe时，记录和再现性能得到了改善。
本发明的垂直磁记录介质使用根据本发明的用于垂直磁记录介质的上述磁盘基板，并且包括依次形成于基板上的至少一层非磁性籽晶层，一层磁性记录层，和一层保护层。根据发明者的研究，由于磁盘基板最上面的软磁性底层起到软磁性衬里层的作用，此垂直磁记录介质作为双层垂直磁记录介质表现出有利的记录和再现性能。此外，该软磁性衬里层通过可进行大规模生产的无电镀膜方法的方式形成。因此，可非常廉价地制造该介质，因为衬里层不需要通过例如溅射的方法形成。
有利地，表现出厚度与饱和磁通密度的乘积至少为150Gμm并且厚度最多为50nm的软磁性辅助层，在磁盘基板最上面的软磁性底层和非磁性籽晶层之间提供。由于此软磁性辅助层和软磁性底层都起到软磁性衬里层的作用，双层垂直磁记录介质的功能得到改善，此外表现出抑制由软磁性底层产生的随机噪声的效果。
软磁性辅助层优选具有的厚度与饱和磁通密度乘积至少为150Gμm从而改善软磁性衬里层功能。厚度优选最多为50nm，因为大于50nm的厚度易于在软磁性辅助层形成磁畴壁并且产生尖峰噪声，并且进一步损害生产性。
根据本发明，所提供的用于垂直磁记录介质的磁盘基板使用强化玻璃、结晶玻璃、或硅或类似物作为非磁性磁盘基体，允许大规模生产，起到作为垂直磁记录介质软磁性衬里层的作用，并且几乎不产生噪声。
本发明的垂直磁记录介质使用本发明的用于垂直磁记录介质的一种基板，获得有利的记录和再现性能。由于本发明介质中软磁性衬里层通过允许大规模生产的无电镀膜方法形成，软磁性衬里层所必需的相对厚的镀膜，不需要通过例如溅射方法形成，因此准许非常廉价的生产。
本发明一些优选的实施例将在下面说明。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的用于垂直磁记录介质磁盘基板的结构截面示意图；
图2是根据本发明一个实施例的垂直磁记录介质的结构截面示意图；
图3是根据本发明一个实施例的包括软磁性辅助层的垂直磁记录介质的结构截面示意图；
图4显示具有不同的软磁性底层膜厚的垂直磁记录介质在记录密度为300kFCI时的再现输出信号对于磁头中写入电流的依赖关系；
图5显示在软磁性底层中具有不同平均磷浓度的垂直磁记录介质在记录密度为300kFCI时的再现输出信号对于磁头中写入电流的依赖关系；
图6显示在具有50mA写入电流的介质直流去磁后检测到的再现输出与软磁性底层中以钴镍原子数量比(Co/(Co+Ni))表示的平均钴浓度表现出的关系；
图7显示饱和磁弹性常数λs对于软磁性底层中以钴镍原子数量比(Co/(Co+Ni))表示的平均钴浓度表现出的依赖关系；
图8显示在记录密度为300kFCI时，在软磁性底层中具有以钴镍原子数量比(Co/(Co+Ni))表示的各种平均钴浓度的垂直磁记录介质的再现输出信号，对于磁头中写入电流的依赖关系；
图9显示典型的磁化曲线以及对于软磁性底层的残留磁化和矫顽力的定义，其中(a)表示沿磁盘径向的情况，而(b)表示沿磁盘圆周向的情况；
图10显示记录密度为370kFCI的信噪比(SNR)对于软磁性辅助层厚度的依赖关系；
图11显示钴的溶解量对于原子百分比钨浓度的依赖关系；并且
图12显示锰的溶解量对于原子百分比钨浓度的依赖关系。
附图标记解释
1    非磁性盘状基体
2    软磁性底层
10   磁盘基板
20   非磁性籽晶层
30   磁性记录层
40   保护层
100  软磁性辅助层
具体实施方式
基板的一个实施例
图1显示本发明一个实施例的垂直磁记录介质磁盘基板的结构。图1所示一个实施例的用于垂直磁记录介质的磁盘基板10包括非磁性盘状基体1和基体上的软磁性底层2。尽管没有示于图1，软磁性底层2可以在非磁性盘状基体1的另一面形成。
该非磁性盘状基体1必须由表现出的热膨胀系数小于软磁性底层2的热膨胀系数的材料组成。当主要由CoNi合金制成时，软磁性底层的热膨胀系数大于约12×10-6/℃。因此，非磁性盘状基体1可以优选地由结晶玻璃、强化玻璃、或硅或类似物组成。
该软磁性底层2必须由表现出的热膨胀系数大于非磁性盘状基体1的热膨胀系数并且饱和磁弹性常数λs满足λs≥-1×10-5关系的材料组成。表现出的饱和磁弹性常数λs小于-1×10-5，即为大绝对值的负值的材料，不适合用于垂直磁记录介质的磁盘基板，因为镀膜中张力导致垂直于膜表面的磁各向异性的出现，从而产生大的噪声。
饱和磁弹性常数λs的测量可以通过例如以下方法进行。例如，准备了具有已知杨氏模数(Young’s modulus)E的尺寸为20mm×5mm×厚0.15mm的一矩形条的浮法玻璃基板(float glass substrate)，并且在基板的一个表面上形成镀膜。该矩形条的一端被固定并且在旋转时施加平行于矩形条平面的磁场。通过照亮的相对固定端的基板的一端的反射激光的位移来测量基板的偏转。根据由于沿着矩形条长轴和短轴施加的磁场而产生的偏转量改变，可以计算饱和磁弹性常数λs(悬臂法)。
该软磁性底层2优选由通过无电镀膜方法形成的Co-Ni-P合金组成，并且具有的膜厚度处于0.2μm-3μm范围内。为了获得作为允许高密度记录的垂直磁记录介质的软磁性衬里层功能，软磁性底层的厚度需要至少为0.2μm，而考虑到生产能力厚度优选最多为3μm。
关于软磁性底层的组成，磷浓度低于3at％几乎不允许稳定的非电镀膜形成，而磷浓度超过20at％导致过低的Bs值并且不能够执行作为软磁性衬里层的功能。
以钴镍原子数量比(Co/(Co+Ni))表示的钴浓度低于45at％是不合适的，因为Bs值不能够被保持足够高并且饱和磁弹性常数变为大绝对值的负值。
尽管钴浓度的上限没有严格地限制为某个特定值，以钴镍原子数量比(Co/(Co+Ni))表示的钴浓度高于90at％，CoNi合金通常易于形成具有大晶体磁性各向异性常数的hcp结构并易于提高矫顽力，因此是不宜的。该合成物优选含有以钴镍原子数量比(Ni/(Co+Ni))表示的至少为10at％的镍从而稳定形成fcc结构。
有利地，Co-Ni-P合金的镀膜含有最多2at％的钨或锰。容纳的元素不损害作为软磁性衬里层的功能并且还改善了耐腐蚀性。此外，为了稳定镀浴而最多以几个百分比额外加入的锗或铅不减低本发明的优势。
可以通过已知的使用次磷酸钠还原剂的所谓kanigen镀法，并且适当地控制镀浴的组成、温度、和pH，来形成上述的Co-Ni-P合金、Co-Ni-W-P合金、和Co-Ni-Mn-P合金的镀膜。
为了确保非磁性盘状基体与镀膜之间的粘附性并且促发初步喷镀反应，在无电镀膜步骤之前在非磁性磁盘基体上进行预处理是有效的。该预处理可以通过将基体浸于硅烷耦合剂溶液(例如，3-氨基丙基乙氧基硅烷)并且随后浸于氯化钯溶液进行。
例如，当在非磁性磁盘基体与软磁性底层之间提供由非磁性NiP膜组成的粘附层以提高粘附性时，本发明的效果得到保持。
尽管能够在本发明镀膜不进行热处理的情况下获得所期望的性能，在软磁性底层形成后可以进行热处理。只要保持以上说明的基体与底层的热膨胀系数关系和底层的饱和磁弹性常数，该热处理几乎不会由于非磁性磁盘基体与软磁性底层之间热膨胀系数不同产生的磁各向异性而损害软磁性底层的磁性能和噪声特性。
在通过无电镀膜方法形成软磁性底层之后或在上述热处理步骤之后，可以进行抛光步骤从而使软磁性底层的表面光滑。通过使用游离研磨剂有效地对软磁性底层表面进行抛光和光滑处理。例如可以通过使用具有聚氨酯泡沫抛光垫的双重抛光机并且加入悬浮氧化铝或硅胶的研磨剂来进行抛光。在抛光过程之后，可以进行热处理。
关于抑制Co-Ni-P、Co-Ni-W-P、或Co-Ni-Mn-P镀膜的软磁性底层中磁畴壁的形成，Mrrδ/Mrcδ比例需要控制在0.33-3.00范围内，其中Mrcδ是从通过沿着磁盘基板的周向施加磁场测得的磁化曲线中获得的厚度与剩余磁化的乘积，而Mrrδ是从通过沿着磁盘基板的径向施加磁场测得的磁化曲线中获得的厚度与剩余磁化强度的乘积。
如果Mrrδ/Mrcδ小于0.33磁化趋于沿磁盘基板周向排列，而如果Mrrδ/Mrcδ大于3.00趋于沿磁盘径向排列。因此，磁畴壁易于沿各自方向形成，从而产生不期望的尖峰噪声。因此，Mrrδ/Mrcδ比例优选控制在0.33-3.00范围内。
Hc值与磁畴壁的形成没有极强的关系，并且由专利文件3和4提出的Hc值不大于20Oe而Hc值不小于30Oe时，记录和再现性能得到了改善。
Mrrδ/Mrcδ比例大小可以通过适当地调节非磁性基体在镀浴中的转速和镀浴的组成来控制。Mrrδ/Mrcδ也可以通过在镀浴中对非磁性基体施加磁场来控制。然而在镀浴中对基板施加均匀的磁场在实际生产过程中是困难的。此外，该过程容易损害大规模生产能力。
介质的实施例
图2显示了本发明一个实施例的垂直磁记录介质的结构。图2所示的一个实施例垂直磁记录介质至少包括依次形成于图1所示的用于垂直磁记录介质的磁盘基板10上的非磁性籽晶层20、磁性记录层30、和保护层40。
尽管未被显示，非磁性籽晶层20、磁性记录层30、和保护层40还可以在磁盘基板10的另一侧形成。
非磁性籽晶层20可以有利地由控制磁性记录层30的晶体配向和晶粒大小的材料组成，而没有任何特别限制。例如当磁性记录层30是由CoCrPt合金组成的垂直磁化膜时，例如非磁性籽晶层20可以由CoCr合金、钛或钛合金、或者钌或钌合金组成。当磁性记录层30是由层压钴合金层和铂或钯层组成的所谓层压垂直磁化膜时，非磁性籽晶层20可以由铂或钯组成。可以在非磁性籽晶层20之上或之下提供预种晶(pre-seed)层或中间层而不妨碍本发明的效果。
磁性记录层30可以由任何在垂直磁记录介质中允许记录和再现的材料组成。该材料可以选自上述由CoCrPt合金、含有氧化物的CoCrPt合金的垂直磁化膜，或包括钴合金和铂或钯层的所谓垂直磁化膜。
保护层40是例如主要由碳组成的膜。保护层40还可以由主要为碳的膜和通过在该碳膜上使用例如全氟聚醚的液体润滑剂而形成的液体润滑剂层组成。
非磁性籽晶层20、磁性记录层30、和保护层40可以通过选自溅射、CVD、真空蒸镀、喷镀等的薄膜形成技术形成。
由于磁盘基板10(图1)中的软磁性底层2作为软磁性衬里层，如以上说明制造的垂直磁记录介质作为一种双层垂直磁记录介质，具有有利的记录和再现性能。此外，软磁性衬里层通过表现出高生产能力的无电镀膜方法形成。因此，可以非常廉价地制造介质，因为衬里层不需要通过例如溅射的昂贵的方法形成。
具有软磁性辅助层的介质的一个实施例
图3显示了本发明一个实施例中配有软磁性辅助层的垂直磁记录介质结构。图3所示一个实施例的垂直磁记录介质至少包括依次形成于图1所示垂直磁记录介质的磁盘基板10上的软磁性辅助层100、非磁性籽晶层20、磁性记录层30、和保护层40。尽管未被显示，软磁性辅助层100、非磁性籽晶层20、磁性记录层30、和保护层40还可以在磁盘基板10的另一侧形成。
非磁性籽晶层20、磁性记录层30、和保护层40可以由与图2所示垂直磁记录介质所使用的相似材料组成。软磁性辅助层100优选表现出的厚度与饱和磁通密度乘积至少为150Gμm，并且具有的厚度不大于50nm。该辅助层的例子包括15-50nm厚的具有饱和磁通密度为10,000G的CoZrNb无定形软磁性层和10-50nm厚的具有饱和磁通密度为15,000G的FeTaC软磁性层。
当配有软磁性辅助层100时，软磁性辅助层100和软磁性底层2(图1)都起到软磁性衬里层的作用，改善了双层垂直磁记录介质的性能。此外，产生了减少软磁性底层2中生成的随机噪声的效果。
软磁性辅助层100表现出的厚度与饱和磁通密度乘积优选为至少150Gμm从而改善作为软磁性衬里层的性能。厚度优选不大于50nm。如果厚度大于50nm，易于在软磁性辅助层100形成磁畴壁从而产生尖峰噪声，并且还损害生产能力，因此，此厚度是不利的。
实施例
根据本发明一个实施例的基板和介质的具体实施例将在下面说明。基板的例子是图1中的磁盘基板10，其包括装备于非磁性盘状基体1正反表面的软磁性底层2。介质的例子包含多层，这些层包括示于图2和图3中磁盘基板10两面上的磁性记录层30。
实施例1
制造图1所示的基板
非磁性盘状基体1由强化玻璃基板组成，该强化玻璃基板由HOYA株式会社制造(商品名称N5，具有热膨胀系数为7.1×10-6/℃)。基板表面通过碱洗和酸蚀来清洗。为了在玻璃基板和镀膜之间形成初始反应层和粘附层，将基板浸于3-氨基丙基乙氧基硅烷的硅烷耦合剂溶液并且随后浸于氯化钯溶液。
随后，具有从0.5-5μm不同厚度的Co-Ni-P合金的软磁性底层2通过使用表1所示的镀浴(1)形成。该基板在镀浴中以10rpm的转速旋转。形成的软磁性底层2具有15at％的平均磷浓度，和以钴镍原子数量比(Co/(Co+Ni))表示的71at％的平均钴浓度。
          表1  镀浴(1)
硫酸镍     10g/liter
硫酸钴     10g/liter
次磷酸钠     15g/liter
柠檬酸钠     60g/liter
硼酸     30g/liter
pH8±0.2     (由NaOH和H2SO4调节)
液体温度     80±2℃
使用具有平均颗粒直径为60nm的硅胶和聚氨酯泡沫抛光垫将软磁性底层2的表面抛光。表面粗糙度Ra是0.3nm。如此，制造了图1所示的用于垂直磁记录介质的磁盘基板10。抛光量转化为厚度大约是0.5μm。以下说明的软磁性底层2厚度都是抛光过程后的值。
制造图2的介质
在清洗了用于垂直磁记录介质的磁盘基板10之后，将该基板置于溅射设备中。在基板被灯加热器加热10秒达到200℃表面温度后，通过使用钛靶将厚度为10nm的钛非磁性籽晶层沉积于基板表面，随后是通过使用Co70Cr20Pt10靶沉积的厚度为30nm的CoCrPt合金的磁性记录层，最后是通过使用碳靶沉积的8nm厚碳保护膜的保护层。随后，将具有多层的基板从真空室中取出。所有这些溅射沉积步骤通过直流电磁溅射法在5mTorr的氩气压下进行。其后，由全氟聚醚通过浸渍方法形成2nm厚的液体润滑剂层，从而产生图2的垂直磁记录介质。
评估
如此制作的垂直磁记录介质的记录和再现性能通过使用垂直磁记录介质的自旋支架检测器测量，该自旋支架检测器装备了单极型磁头。
图4显示再现输出信号在记录密度为300kFCI(每英寸通量变化)时对于磁头中写入电流的依赖关系。
在软磁性底层厚度为零的情况下，即，无软磁性底层的情况下，几乎不得到再现输出。在软磁性底层厚度薄于0.2μm的情况下，再现输出相对较低，而且此外，不会随着写入电流的增加而达到饱和。
再现输出随着写入电流的增加缓慢达到饱和需要大的电流来获得高输出。此外，在再现输出不饱和区域，写入电流的变化导致再现输出的极大变化，这在实际应用中是不利的。
相反，在软磁性底层厚度不小于0.2μm的情况下，获得充足的再现输出并且再现输出在低写入电流时达到饱和，如此，得到了实际有利的介质。
实施例2
图1的基板和图2的介质的实施例
图1中的用于垂直磁记录介质的磁盘基板10以与实施例1相同的方式制造，除了软磁性底层2的厚度为1.5μm，并且通过在表2镀浴(2)所示范围内改变镀浴条件使软磁性底层2的平均磷浓度在3at％-24at％范围内变化。
软磁性底层2中以钴镍原子数量比(Co/(Co+Ni))表示的平均钴浓度处于67at％至72at％范围内。
其后，图2的垂直磁记录介质以与实施例1相同方法制造。
            表2  镀浴(2)
硫酸镍     7-12g/liter
硫酸钴     7-12g/liter
次磷酸钠     10-30g/liter
柠檬酸钠     20-80g/liter
酒石酸钠     0-150g/liter
醋酸钠     0-80g/liter
pH8±0.2     (由NaOH和H2SO4调节)
液体温度     80±2℃
当磷浓度少于3at％时，发现镀浴在大规模生产中非常不稳定和无法接受。
记录和再现性能以与实施例1相同方法在这些介质上测量。
图5显示再现输出信号在记录密度为300kFCI时对于磁头中写入电流的依赖关系。
当软磁性底层中平均磷浓度低于20at％时，得到的再现输出足够，而在其高于22at％的情况下，再现输出减少并且饱和程度低，如此，软磁性底层的性能不足。
实施例3
图1的基板和图2的介质的实施例
图1中用于垂直磁记录介质的磁盘基板10以与实施例1相同的方式制造，除了软磁性底层2的厚度为1.5μm，并且通过在表3镀浴(3)所示范围内改变镀浴条件，使软磁性底层2以钴镍原子数量比(Co/(Co+Ni))表示的平均钴浓度在17.5at％-92.0at％范围内变化。
此外，用于测量饱和磁弹性的样品通过在基板上同样无电喷镀一条尺寸为20mm×5mm×厚0.15mm的浮法玻璃来制作。
软磁性底层2中平均磷浓度处于12at％-20at％范围内。
其后，图2的垂直磁记录介质以与实施例1相同方法制造。
               表3  镀浴(3)
硫酸镍     6-18g/liter
硫酸钴     2-14g/liter
次磷酸钠     10-20g/liter
柠檬酸钠     60g/liter
pH6.5±0.2至8±0.2     (由NaOH和H2SO4调节)
液体温度     80±2℃
比较例
磁盘基板的一个比较例以与实施例1相同的方式制造，除了通过运用表4所示的镀浴(4)形成了软磁性NiP镀层厚度为1.5μm的软磁性底层2。用于测量饱和磁弹性的样品也通过以上说明的方法制作。软磁性NiP镀膜中的平均磷浓度是7at％。使用此磁盘基板的垂直磁记录介质以与实施例1相同方法制造。
          表4  镀浴(4)
硫酸镍     25g/liter
次磷酸钠     15g/liter
醋酸钠     10g/liter
柠檬酸钠     15g/liter
pH6±0.1     (由NaOH和H2SO4调节)
液体温度     90±1℃
评估
此介质上由软磁性底层产生的噪声通过使用垂直磁记录介质的自旋支架检测器测量，该自旋支架检测器装备了单极型磁头。
图6显示在具有50mA写入电流的介质直流去磁后检测到的再现输出，对于软磁性底层中以钴镍原子数量比(Co/(Co+Ni))表示的平均钴浓度表现出的依赖关系。
在平均钴浓度为零at％时，比较例中制作的具有软磁性NiP镀膜的介质上检测到的再现输出示于图6。此测量中再现输出的检测条件是磁性记录层的磁化顺应直流去磁的方向。因此，检测到的噪声可以被认作主要从软磁性底层(软磁性衬里层)产生。
在以钴镍原子数量比(Co/(Co+Ni))表示的平均钴浓度为43.4at％及以下的情况下，和在介质具有软磁性NiP镀膜(平均钴浓度为零at％)的情况下，即使在直流去磁条件下也检测到极大的再现输出，因此，不适合用于垂直磁记录介质。
在以钴镍原子数量比(Co/(Co+Ni))表示的平均钴浓度为48.2at％及以上的情况下，检测到的再现输出很小。
其后，通过悬臂法使用用于测量饱和磁弹性的样品测量饱和磁弹性常数λs。
图7显示饱和磁弹性常数λs对于软磁性底层中以钴镍原子数量比(Co/(Co+Ni))表示的平均钴浓度表现出的依赖关系。在平均钴浓度为零at％时，比较例中制作的具有软磁性NiP镀膜的样品上测量的饱和磁弹性常数λs示于图7。
软磁性NiP镀膜(平均钴浓度为零at％)的λs值是负的并且其绝对值随着平均钴浓度的增加而降低。在平均钴浓度约为45at％时，λs值达到-1×10-5，并且其后在平均钴浓度约为50at％时达到零。其后，λs变为正值。
比较图7和图6，可以注意到噪声在λs＜-1×10-5区域较大，而噪声在λs≥-1×10-5区域较小。
以钴镍原子数量比(Co/(Co+Ni))表示，在具有48.2at％和更大平均钴浓度的介质上，记录和再现特性以与实施例1相同方法测量，这些介质在上述测量中在直流去磁条件下表现出小的再现输出。
图8显示在记录密度为300kFCI时再现输出信号，对于磁头中写入电流的依赖关系。在包括软磁性底层的介质中，其中该软磁性底层中以钴镍原子数量比(Co/(Co+Ni))表示的平均钴浓度处于48.2at％-79.1at％范围内，得到了高再现输出信号和再现输出的快速饱和。
另一方面，在以钴镍原子数量比(Co/(Co+Ni))表示的平均钴浓度为92.0at％的情况下，再现输出减少并且达到饱和减缓，因此，显示出作为软磁性衬里层的功能不足。
实施例4
图1的基板和图2的介质的实施例
图1中的用于垂直磁记录介质的磁盘基板10以与实施例1相同的方式制造，除了软磁性底层2的厚度为1.5μm，并且通过在从0-20rpm范围内改变基板在镀浴中的转速，以及改变镀浴温度，来改变软磁性底层2在喷镀步骤中的沉积速度。
软磁性底层中的平均磷浓度处于10at％-20at％范围内，并且以钴镍原子数量比(Co/(Co+Ni))表示的平均钴浓度处于67at％-72at％范围内。
在将基板切割为8mm正方形并且通过抛光将基板一边的镀膜移除后，通过使用振动样品磁力计(vibrating sample magnetometer，VSM)在磁盘径向和磁盘周向上测量磁化曲线从而得到剩余磁化Mrr和Mrc，以及矫顽力Hcr和Hcc。
图9显示典型的磁化曲线以及对于剩余磁化和矫顽力的定义。制造的软磁性底层的Mrrδ/Mrcδ值处于0.05-12范围内。
使用未切割的磁盘基板，图2所示的垂直磁记录介质以与实施例1相同方式制造。
在这些垂直磁记录介质上，尖峰噪声通过使用用于垂直磁记录介质的自旋支架检测器测量，该自旋支架检测器装备了单磁极型磁头。
在测量的最初阶段，通过对磁头写入元件供给50mA的直流电进行垂直磁记录介质的直流去磁。接着，写入元件中的电流降为零并且在无写入时读出垂直磁记录介质上产生的信号。
表5显示每个垂直磁记录介质中尖峰噪声的产生情况，以及由相应基板磁化曲线得到的Mrrδ/Mrcδ值和Hcr与Hcc的平均值Hc。
                   [表5]
   Mrrδ/Mrcδ     Hc(Oe)     尖峰噪声
   0.005     4     ×
   0.14     3     ×
   0.27     5     ×
   0.31     8     △
   0.38     8     ○
   0.5     18     ○
   1.3     12     ○
   2.2     8     ○
   2.9     7     ○
   3.1     9     ×
   7     4     ×
   85     3     ×
符号×、○、和△分别表示产生尖峰噪声，未产生尖峰噪声，和产生极少尖峰噪声。
表现出的Mrrδ/Mrcδ值处于0.33-3.0范围内的垂直磁记录介质不产生尖峰噪声。不产生尖峰噪声的介质的Hc值不多于20Oe。
实施例5
图1的基板和图3的介质的实施例
图1中的用于垂直磁记录介质的磁盘基板10以与实施例1相同的方式制造，除了软磁性底层2的厚度为1.5μm。此基板的Mrrδ/Mrcδ值通过使用振动样品磁力计VSM以实施例4所述方法测量是1.5。
在清洗之后，将垂直磁记录介质的这些磁盘基板10都置于溅射设备中。具有的厚度处于0-100nm范围内的NiFe合金的软磁性辅助层100通过使用Ni80Fe20靶形成。从基板加热开始的随后步骤以与实施例1相同的方式进行，从而制造图3所示的垂直磁记录介质。如此形成的软磁性辅助层100的饱和磁通密度是10,000G。
在这些垂直磁记录介质上，尖峰噪声通过使用用于垂直磁记录介质的自旋支架检测器测量，该自旋支架检测器装备了单磁极型磁头。
图10显示记录密度为370kFCI(每英寸通量变化)时的信噪比(SNR)对于软磁性辅助层厚度的依赖关系。
在软磁性辅助层厚度薄于15nm时，即相当于厚度与饱和磁通密度的乘积小于150Gμm时，信噪比改善效果不令人满意。与无软磁性辅助层的情况相比，形成至少15nm的软磁性辅助层获得了0.5dB-1dB的信噪比改善。
虽然信噪比在厚度为15nm或更厚范围内几乎不变，具有厚于50nm的软磁性辅助层的介质导致可能由软磁性辅助层引起的尖峰噪声被检测到，并且发现不适于用作垂直磁记录介质。
实施例6
图1的基板和图2的介质的实施例
图1中的用于垂直磁记录介质的磁盘基板10以与实施例1相同的方式制造，除了镀浴条件如表6的镀浴(5)所示。
此外，用于测量饱和磁弹性的样品通过在基板上同样无电喷镀一条尺寸为20mm×5mm×厚0.15mm的浮法玻璃来制作。
软磁性底层2中以钴镍原子数量比(Co/(Co+Ni))表示的平均钴浓度处于68at％-72at％范围内，并且平均磷浓度处于5at％-13at％范围内。平均钨浓度处于0.1at％-2at％范围内。即使镀浴中钨酸钠的量增加，平均钨浓度不会增加超过2at％的最大值。
            表6  镀浴(5)
钨酸钠     1.6-8.2g/liter
硫酸镍     5g/liter
硫酸钴     5g/liter
次磷酸钠     20g/liter
柠檬酸钠     60g/liter
硼酸     30g/liter
pH8±0.2     (由NaOH和H2SO4调节)
液体温度     80±0.2℃
图2的垂直磁记录介质使用用于垂直磁记录介质的磁盘基板的制作样品，以与实施例1相同的方法制造。将一片垂直磁记录介质样品在80℃和相对湿度为85％的大气中放置96hr。其后，将该垂直磁记录介质样品浸于50ml超高纯水中。在通过震荡器进行纯水萃取3分钟后，使用ELAN-DRCII(PerkinElmer，Inc.(珀金埃尔默公司)产品)进行等离子体质谱(ICP-MS)测量。
图11显示钴溶解量的测量结果。钴的溶解量随着最多2at％钨的加入而减少。已证明相比于不含钨的Co-Ni-P合金的底层2，含有最多2at％钨的Co-Ni-W-P合金的软磁性底层2改善了耐腐蚀性。
用于测量饱和磁弹性的样品上的饱和磁弹性常数λs通过悬臂法测量，而所得饱和磁弹性常数值处于λs≥-1×10-5范围内。
实施例7
图1的基板和图2的介质的实施例
图1中的用于垂直磁记录介质的磁盘基板10以与实施例1相同的方式制造，除了镀浴条件如表7的镀浴(6)所示。
软磁性底层2中以钴镍原子数量比(Co/(Co+Ni))表示的平均钴浓度处于55at％-60at％范围内，并且平均磷浓度处于8at％-13at％范围内。平均锰浓度处于0.3at％-2at％范围内。含有多于2at％的锰导致膜表面粗糙，因此是不合需要的。
           表7  镀浴(6)
硫酸锰     6-12g/liter
硫酸镍     10g/liter
硫酸钴     10g/liter
次磷酸钠     40g/liter
柠檬酸钠     60g/liter
硼酸     30g/liter
pH8±0.2     (由NaOH和H2SO4调节)
液体温度     80±2℃
图2的垂直磁记录介质使用用于垂直磁记录介质的磁盘基板的制作样品，以与实施例1相同的方法制造。
图12显示以与实施例6相同方法测量的钴的溶解量。钴的溶解量随着最多2at％锰的加入而减少。已证明相比于不含锰的Co-Ni-P合金的底层2，含有最多2at％锰的Co-Ni-Mn-P合金的软磁性底层2改善了耐腐蚀性。

Claims (7)

1、一种用于垂直磁记录介质的磁盘基板，所述磁盘基板至少包括通过一种无电镀膜方法形成于一个非磁性盘状基体上的一个软磁性底层，其特征在于所述软磁性底层的热膨胀系数大于所述非磁性盘状基体的热膨胀系数并且饱和磁弹性常数λs满足λs≥-1×10-5的关系。
2、根据权利要求1所述的用于垂直磁记录介质的磁盘基板，其中所述非磁性盘状基体由化学强化玻璃或结晶玻璃组成。
3、根据权利要求1或权利要求2所述的用于垂直磁记录介质的磁盘基板，其中所述软磁性底层由Co-Ni-P合金组成，所述Co-Ni-P合金含有3at％-20at％范围内的磷和以钴镍原子数量比(Co/(Co+Ni))表示的含量至少为45at％的钴，并且所述软磁性底层的厚度处于0.2μm-3μm范围内。
4、根据权利要求3所述的用于垂直磁记录介质的磁盘基板，其中所述软磁性底层进一步含有含量最多为2at％的钨或锰。
5、根据权利要求1至4中任意一项所述的用于垂直磁记录介质的磁盘基板，其中所述软磁性底层表现出的Mrrδ/Mrcδ比例处于0.33-3.00范围内，其中Mrcδ是从通过沿着磁盘基板的周向施加磁场测得的磁化曲线中获得的厚度与剩余磁化的乘积，而Mrrδ是从通过沿着磁盘基板的径向施加磁场测得的磁化曲线中获得的厚度与剩余磁化的乘积。
6、一种垂直磁记录介质，其特征在于：
所述介质包括根据权利要求1至5中任意一项的用于垂直磁记录介质的磁盘基板，和依次形成于所述基板上的至少一层非磁性籽晶层，一层磁性记录层，和一层保护层；并且
所述基板的软磁性底层用作磁性记录层的软磁性衬里层的至少一部分。
7、根据权利要求6所述的垂直磁记录介质进一步包括至少一个软磁性辅助层，所述软磁性辅助层具有最多50nm的厚度并且表现出的厚度与饱和磁通密度的乘积至少为150Gμm，该软磁性辅助层处于软磁性底层与非磁性籽晶层之间。
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