CN1744202A - 磁性记录介质、磁头滑动器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够供给极好的磁头飞行稳定性的磁性记录介质和磁头滑动器、一种具有极好的磁头飞行稳定性的磁性记录装置、以及一种在短时间内制造能够供给极好的磁头飞行稳定性的磁性记录介质和磁头滑动器的制造方法。对于该磁性记录介质和磁头滑动器，保护层均由两层组成，即一下层和一在该下层上的上层；使该下层的电离电位小于该上层的电离电位；并且使该上层的表面自由能为45mN/m或更小。

Description

磁性记录介质、磁头滑动器及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种磁性记录介质和一种磁头滑动器。

背景技术

在通常被广泛用作计算机和其他各种信息终端的外部存储单元的磁性记录装置中，当一个配备有记录转换器(recording transducer)(在本发明中也被简称为“磁头”)的磁头滑动器飞(或浮动)过诸如硬盘的磁性记录介质(在本发明中也被简称为“介质”)时，该磁头滑动器就读写信息。

该磁头与在硬盘上记录(写)和/或再现(读)磁性信息的磁层之间的距离被称为磁距(magnetic spacing)。磁距越小，就越能改进记录密度。因此，为了满足近年来对更高的记录密度的强烈需求，目前磁头浮动间隙的水平已经达到了10nm或者更小。在这种超小的浮动间隙中，仅仅少量粘附到磁头滑动器上的污染物也可能使得磁头的飞行稳定性(或浮动稳定性)极大地失去平衡。

这些污染物例如是来自外界的挥发性有机材料、碎屑等。当磁头滑动装置移动时，粘附到硬盘上的挥发性有机材料、碎屑等一起破碎并聚集在磁头滑动器上，最后填入到磁头浮动间隙中，导致与磁头碰撞。

此外，公知的是，润滑剂通常是通过从介质上蒸发以及与磁头滑动器的断续接触等而从介质表面传递到磁头滑动器表面侧，结果是，在朝向介质的最外面的滑动磁头表面(也被称为“ABS”，即“空气承载面(air bearingsurface)”的简称)上不可避免地形成了一层厚度与介质上的润滑剂层相同的膜。

在具有足够宽的浮动间隙的装置中，也就是具有低记录密度的装置中，这些粘附到ABS上的润滑剂几乎不会造成问题。但是，当浮动间隙被制造成与现今装置中的浮动间隙一样很小的时候，作为造成磁头不稳定飞行的因素，这种行为已经达到了不能被忽视水平。可以理解的是，在ABS上的润滑剂与介质的润滑剂接触并形成液桥会引起飞行的不稳定性。

作为解决上述问题的方法，建议在朝向磁性记录介质的磁头滑动器保护层的表面上设置由防水树脂制成的润滑剂层，该润滑剂层的平均膜厚度为1.5nm或更小，以便减少磁头滑动器表面的表面张力(日本专利申请No.16-156468)。要注意的是，从耐热性、耐蚀性以及耐磨性的角度考虑，诸如无定形碳等碳型材料对于磁头滑动器保护层是理想的，并且通常使用借助溅射方法和CVD(化学汽相沉积)方法来沉积碳型保护层。

这种方法的一个显著特征在于，需要对涂覆到磁头滑动器上的润滑剂进行UV(紫外)照射处理，使得润滑剂层从容易变形和移动的类似液体的状态转变为很难变形和移动的状态，并且还能紧密地粘附到磁头滑动器表面上。使用这种磁头滑动器，不仅减少了污染物的粘附，而且很难由涂覆到磁性记录介质的润滑剂形成液桥。

可以想到的是，上述UV射线照射的作用是通过润滑剂和磁头滑动器保护层之间的化学键接过程而产生的，该化学键接过程是通过在磁头滑动器保护层中受激发并发射出的光电子而在润滑剂中形成活性点引起的。

但是，由于被广泛用作目前的保护层材料的无定形碳的电离电位要高到约5.8eV，所以其光电子发射效率低。因此，为了获得足够的粘附力，需要进行长时间的UV照射处理。这种长时间的UV照射将加速润滑剂的沉积，同时使膜变薄且粘附力降低，这可想而知是由分子量下降造成；由此会导致这些问题，譬如润滑剂对磁头滑动器表面的粘附率降低，并且伴随着粘附率的降低，粘附均匀性也降低。

在关于磁头滑动器进行上述解释的同时，还可以将相似的工艺应用到磁性记录介质上的润滑剂层，并由此存在相似的问题。尽管公开了一些关于磁性记录介质保护层的技术，比如其中提出了使在其间放入的粘附力增强物质(adhesion force reinforcing substance)粘附到保护层表面的工艺(例如，日本待审专利申请公开No.03-25723)，但是这些技术仍然是不够的。

发明内容

本发明的一个目的在于解决上述问题，并提供一种能够供给极好的磁头飞行稳定性的磁性记录介质和磁头滑动器、以及一种具有一磁头飞行稳定性极好的磁头的磁性记录装置。本发明的另一个目的在于提供一种制造磁性记录介质和磁头滑动器的方法，其能在短时间内制造出具有极好的磁头飞行稳定性的磁性记录介质和磁头滑动器。通过下面的解释，将阐明本发明的其他目的和优点。

根据本发明的一个方案，本发明提供一种磁性记录介质，该磁性记录介质通过在一衬底上依次铺设一磁层、一磁性记录介质保护层以及一磁性记录介质润滑剂层而形成，其中：该磁性记录介质保护层由两层组成，即一与该磁层接触的下层和一在该下层上的上层；该下层的电离电位小于该上层的电离电位，并且该上层的表面自由能为45mN/m或更小。

类似地，本发明提供一种磁头滑动器，其具有一记录转换器，用以记录和/或再现来自一磁性记录介质的记录，其中：在一磁头滑动器保护层上设置有一磁头滑动器润滑剂层；该磁头滑动器保护层由两层组成，即一下层和一在该下层上的上层；该下层的电离电位小于该上层的电离电位；并且该上层的表面自由能为45mN/m或更小。

根据这些方案中的任一个，优选的是，该下层的电离电位为5.5eV或更小；该上层的膜厚度不小于0.5nm并且不大于1nm，该保护层的总的膜厚度不大于3nm；该上层和下层的材料的硬度分别不小于15GPa；该下层和该上层中的至少一层是通过借助过滤式阴极电弧方法进行沉积而形成的；该下层和该上层中的至少一层包含作为主要成分的碳；该下层和该上层中的至少一层包含作为主要成分的无定形碳；该上层包含氢和氟中的至少一种元素；该下层包含氮和氧中的至少一种元素；对该润滑剂层进行活化能射线(active energy rays)的照射处理；并且该润滑剂层是防水的。

通过本发明的这些方案，实现了具有极好的磁头飞行稳定性的磁性记录介质和磁头滑动器。

根据本发明的其他方案，本发明提供一种磁性记录装置，其设有上述磁性记录介质、上述磁头滑动器或两者都有。

通过本发明的这些方案，实现了具有极好的磁头飞行稳定性的磁性记录装置。

根据本发明的另一方案，本发明提供一种制造磁性记录介质的方法，通过在一衬底上依次铺设一磁层、一磁性记录介质保护层以及一磁性记录介质润滑剂层而形成，该方法包括：使该磁性记录介质保护层由两层组成，即一与该磁层接触的下层和一在该下层上的上层；以及使该下层的电离电位小于该上层的电离电位，并且使该上层的表面自由能为45mN/m或更小。

本发明还提供一种制造磁头滑动器的方法，该磁头滑动器具有一记录转换器，用以记录和/或再现来自一磁性记录介质的记录，该方法包括：在一磁头滑动器保护层上设置一磁头滑动器润滑剂层；使该磁头滑动器保护层由两层组成，即一下层和一在该下层上的上层；以及使该下层的电离电位小于该上层的电离电位，并且该上层的表面自由能为45mN/m或更小。

根据这两个方案中的任一个，优选的是，使得该下层的电离电位为5.5eV或更小；使得该上层的膜厚度不小于0.5nm并且不大于1nm，使得该保护层的总的膜厚度不大于3nm；该上层和下层的材料的硬度分别不小于15GPa；该下层和该上层中的至少一层是通过借助过滤式阴极电弧方法进行沉积而形成的；该下层和该上层中的至少一层包含作为主要成分的碳；该下层和该上层中的至少一层包含作为主要成分的无定形碳；该上层包含氢和氟中的至少一种元素；该下层包含氮和氧中的至少一种元素；对该润滑剂层进行活化能射线的照射处理；并且该润滑剂层是防水的。

通过本发明的这些方案实现了在短时间内制造具有极好的磁头飞行稳定性的磁性记录介质和磁头滑动器的技术。

总而言之，本发明能够提供具有极好的磁头飞行稳定性的磁性记录介质和磁头滑动器，以及具有极好的磁头飞行稳定性的磁性记录装置。本发明还可以在短时间内制造具有极好的磁头飞行稳定性的磁性记录介质和磁头滑动器。

附图说明

图1是示出了DOP吸收量和表面自由能之间关系的坐标图；

图2是示出了通过TDS观察到的吸收水的结果的图表；

图3是示出了FCA装置的结构示意图；

图4是示出了润滑剂粘附率与电离电位之间关系的坐标图；

图5是示出了润滑剂粘附率与借助活化能射线进行照射的持续时间之间关系的坐标图；

图6是示出了硬盘装置内部结构的示意性平面图；

图7是示出了磁头和磁性记录介质之间关系的示意性侧面截面图。

具体实施方式

下面将参考附图、表格、方程、实例等描述本发明的实施例。可以理解的是，这些附图、表格、方程、实例等加上下面的解释都是用于举例说明本发明的目的，而并非用于限制本发明的范围。毋庸置疑，只要符合本发明要点的其他实施例也应包含于本发明的范畴之内。在附图中，相同的附图标记表示相同的部件。

下面将主要针对硬盘装置来解释本发明。但是，各种磁头滑动器都可以是根据本发明的“磁头滑动器”，除了那些用于硬盘装置的磁头滑动器之外，其还包括借助装载-卸载机构进行操作的磁头滑动器、借助接触-起动-停止机构进行操作的磁头滑动器、通过完整的浮动方法(floating method)记录和再现信息的磁头滑动器、通过气-液混合方法记录和再现信息的磁头滑动器、以及通过接触方法记录和再现信息的磁头滑动器。同样，各种记录介质都可以是根据本发明的“磁性记录介质”，其包括纵向记录介质、SFM(合成亚铁磁介质或抗铁磁性耦合介质)、垂直记录介质、以及用于硬盘装置的晶格介质(patterned medium)。此外，各种使用磁头滑动器和/或磁性记录介质的磁性记录装置均包括在根据本发明的“磁性记录装置”中。

要注意的是，在本发明中，用于磁性记录介质的保护层被称为磁性记录介质保护层或介质保护层，并且用于磁头滑动器的保护层被称为磁头滑动器保护层或磁头保护层。当谈及这两种情况的时候，则使用简化的术语“保护层”。

同样，用于磁性记录介质的润滑剂层被称为磁性记录介质润滑剂层或介质润滑剂层，并且用于磁头滑动器的润滑剂层被称为磁头滑动器润滑剂层或磁头润滑剂层。当谈及这两种情况的时候，则使用简化的术语“润滑剂层”。

另外，对于介质和磁头滑动器这两者而言，当使用上层和下层这些术语时，更靠近最外层的那个层被称为上层，而不更靠近最外层的那个层被称为下层。

图6是描述硬盘装置内部结构的示意性平面图；图7是描述磁头和磁性记录介质之间关系的示意性侧面截面图(在垂直于磁性记录介质的磁层表面垂直的方向上进行切割的截面图)。

如图6所示，这种硬盘装置包括的主要部件有：磁性记录介质1；具有磁头的磁头滑动器2；用于该磁性记录介质1的旋转控制机构(例如主轴电机)3；用于磁头的定位机构4；以及用于记录/再现信号的处理电路(例如读/写放大器)5。

如图7所示，磁头滑动器2与用于磁头的定位机构4通过悬架6和用于柔性支撑磁头滑动器2的万向支架7连接，并且磁头8设置在磁头滑动器2的尖端。在磁头滑动器表面上形成磁头保护层9和磁头润滑剂层10。

在图7中，磁性记录介质11从底部到顶部包括：衬底12、Cr衬层13、磁层14、介质保护层15、介质润滑剂层16等。还可以设置包括种子层的其他层，但是它们并未在该图中示出。一般而言，对于硬盘装置，介质润滑剂层的厚度约为1-2nm，介质保护层的厚度约为3-5nm，磁层的厚度约为20nm，并且Cr衬层的厚度约为10nm。

在这种结构中，上述问题可以通过这种磁性记录介质来解决，该磁性记录介质是通过在衬底上依次铺设磁层、介质保护层和介质润滑剂层而形成的，其中：该介质保护层由两层组成，即与该磁层接触的下层和在该下层上的上层；该下层的电离电位小于该上层的电离电位；并且该上层的表面自由能为45mN/m或更小；或者，上述问题可以通过这种磁头滑动器而解决，该磁头滑动器具有记录转换器，用以记录和/或再现来自一磁性记录介质的记录，其中：在一磁头保护层上设置一磁头润滑剂层；该磁头保护层由两层组成，即下层和在该下层上的上层；该下层的电离电位小于该上层的电离电位；并且该上层的表面自由能为45mN/m或更小。

一般而言，保护层的光电子发射效率通过降低其电离电位而增加，从而，在诸如UV射线的活化能射线的照射持续时间极大地降低的同时，能够改善润滑剂层和保护层的粘附率。为了降低电离电位，将氧或氮掺杂到保护层中是有效的和容易的。

但是，如果在电离电位较小的时候表面自由能增加了，就会出现污染物容易被吸收的问题。当氧或氮被掺杂到保护层中作为降低电离电位的手段的时候，这种表面自由能的增加变得尤为显著。

另一方面，当保护层的表面自由能变小的时候，会发生电离电位容易增加的问题。例如，当将氟和氢中的至少一种元素掺杂到保护层中来减少保护层的表面自由能是有效的时候，这种保护层中的电离电位通常会增加，由此降低光电子发射效率。

这一问题可以通过使下层的电离电位小于上层的电离电位，并且同时使上层的表面自由能为45mN/m或更小来避免。

在这种情况下，通过穿过上层并到达下层的诸如UV射线等的活化能射线来产生足够数量的光电子，由此提高润滑剂和保护层之间的粘附率，并且通过使上层的表面自由能为45mN/m或更小能够防止吸收污染物。

因此，通过使用本发明可以获得能够供给极好的磁头飞行稳定性的磁性记录介质和磁头滑动器。还可以在短时间内，通过提高光电子照射效率来制造如上描述的、能够供给极好的磁头飞行稳定性的磁性记录介质和磁头滑动器。

为了使上层的表面自由能为45mN/m或更小，优选的是，该上层包括氢和氟中的至少一种元素。对于氟和氢的含量并无特别的限制。优选的是，在上层中，尤其是在靠近上层表面的区域内，诸如金属、氮、氧之类的元素要尽可能地少，其原因是这些元素容易吸收污染物。

此外，优选的是，下层包括氮和氧中的至少一种元素，使得下层的电离电位小于上层的电离电位。在这种情况下，也可以存有氟和氢，只要它们不会违背本发明的要点即可。尽管对于氮和氧的含量没有特别的限制，但优选的是，下层的电离电位为5.5eV或更小。当电离电位超过5.5eV的时候，会出现产生的光电子数量不足的情况。

优选的是，上层的膜厚度不小于0.5nm并且不大于1nm。如果其小于这个范围，将很难形成一均匀层作为上层，由此下层会部分地暴露在外并容易吸收污染物。当其超过了这一范围时，由于上层的膜厚度变得与在下层中产生的光电子的平均自由行程相当，所以在润滑剂中形成活性点之前光电子被减活化的概率变得较大。要注意的是，优选该保护层的总的膜厚度不大于3nm，以降低磁距。

此外，优选的是，上层和下层的材料的硬度分别不小于15GPa。小于该值的硬度值容易对保护层的初始目的带来麻烦，该初始目的就是防止磁头和介质的磁层受到机械损坏。

上层和下层彼此不必能够被清晰地在物理上或成分上进行辨别。当比较保护层的上层部分和下层部分时，只要能保持上述关系就足够了。可以存在浓度梯度。特别地，根据本发明的保护层可以这样被获得，即对于上层和下层都使用相同的无定形碳作为主要成分，在形成下层时掺杂氮和氧中的至少一种元素，接着制备上层，在上层中停止供应这些元素，然后掺杂氟和氢中的至少一种元素。并不总是必须在氮和/或氧完全从系统移开之后才开始供应氟和/或氢，或者它们同时存在的状态也是可以允许的。

这种上层和下层的结合能够很容易地通过实际上将它们形成为单层并测量电离电位和表面自由能来进行选择。

为了根据本发明形成具有上层和下层的保护层，这里提供一种方法，具体而言，该方法中使用了例如过滤式阴极电弧方法(FCA方法)，并且当形成下层的时候，通过离子协助(ion assisting)，使用离子枪或类似方法来进行掺杂，以使下层中也具有氮或氧；并且当形成上层的时候，通过离子协助，使用离子枪或类似方法来进行掺杂，以使上层中也具有氟或氢。氮气能够被用作掺杂氮的原料，氧气能够被用作掺杂氧的原料，氢气能够被用作掺杂氢的原料，以及四氟甲烷能够被用作掺杂氟的原料。

除了FCA方法之外，可以使用溅射法和CVD方法，来形成根据本发明具有上层和下层的保护层。

任何材料都可以被用作组成上层或下层的成分。优选使用碳，尤其是无定形碳作为主要成分。例如TiO₂、Cr₂O₃、CrN、WC、TiC、ZrC、Si、SiC、Al₂O₃、BN、SiN等可以作为组成的其他成分。例如Al₂O₃-TiC，硅、蓝宝石等可以作为磁头滑动器的材料。

除了上述的FCA方法之外，可以使用任何方法来获得由诸如无定形碳的碳组成的层。要注意的是，根据本发明的“包括作为主要成分”的意思是该成分的原子百分含量超过了50％。对于上层的组成，更优选的是，碳的原子百分含量不小于90％。

要注意的是，通过使该组成紧凑能够增加膜硬度，例如通过具有更多的sp3碳结构而提高。从这一点来看，优选的是，上层的密度不小于2.5g/cm³。无定形碳是特别优选的。

通过下述的FCA方法能够制备无定形碳。图3为用以进行FCA方法的FCA沉积系统的示意图。参考图3，碳源诸如石墨被用作阴极31。在阴极31和阳极32之间形成电弧放电，以产生碳离子、电子、碳中性原子和碳的宏观粒子，通过磁性过滤器(过滤器线圈33和34)从中将碳中性原子和碳的宏观粒子移除，以便仅将碳离子和电子发送到衬底35。由此，在该衬底上形成DLC(类金刚石碳)层36。能够使用离子枪37掺杂其他原子。

使用FCA方法，在沉积原理的基础上，可以很容易地将通常被称为金刚石键的sp3键的数量增加到总键数的50％或更高。因此，可以在无定形的形式下实现与金刚石相似的硬度和密度。

重要的是，借助活化能射线对根据本发明的形成于保护层上的润滑剂层进行照射处理。在润滑剂和保护层之间的化学键接通过在润滑剂中形成活性点来进行改善，这些活性点是通过借助活化能射线照射而从保护层中激发并发射的光电子而产生的。

各种公知的活化能射线都可以用作该目的，只要其不违背本发明的要点即可。UV射线、受激准分子射线、X射线、电子束、聚焦离子束等都能够使用。特别优选的是氙受激准分子射线和电子束。可以适当地确定照射时间。当借助活化能射线进行照射处理时，润滑剂层的状态可以从该层容易变形和移动的类似液体的状态转变为该层很难变形和移动的状态，并且还能牢固地将该层粘附到保护层的表面上。可以在借助溶剂清洗保护层表面上的润滑剂之后，通过估算润滑剂层的膜厚度来确定该层被牢固地粘附到保护层的表面上。

任何材料都可以用于根据本发明的润滑剂层，只要其不违背本发明的要点即可。优选那些包含有氟树脂的材料。为此目的，作为氟树脂的材料能够列举有：可以被支化(branched)的氟化碳氢化合物、可以被支化的氟化聚醚、或其混合物。更优选的是，可以被支化的全氟碳氢化合物、可以被支化的全氟聚醚、或其混合物。分子中的氟含量越多，则凝固特性就越小，由此，能够形成具有小的表面张力的均匀层。关于氟含量，在一个分子中氟的摩尔数占氟和氢的总摩尔数的比率优选不小于80％，更优选不小于90％，再优选不小于95％。要注意的是，树脂的重均分子量优选在2000到20000的范围内。

润滑剂层优选包含重量百分比不少于95％的氟树脂。更优选的是，除了诸如催化剂的微量成分之外，该润滑剂层主要是由氟树脂组成。

通过如上所述的本发明，可以实现这样一种介质和磁头滑动器，其不仅减少了粘附的污染物数量，而且很难在介质和磁头滑动器之间出现液桥。因此，实现了能够供给极好的磁头飞行稳定性的磁性记录介质和磁头滑动器。还可以在短时间内制造这种介质和磁头滑动器。

此外，在使用利用有这种介质和磁头滑动器中的至少一个的磁性记录装置时，很难出现磁头碰撞，并且可靠性也得到了改善。因此，能够实现具有极好的磁头飞行稳定性的磁性记录装置。

实例：

下面，将详细描述根据本发明的实例。要注意的是，物理特性确定如下。

氟含量和氮含量：

氟含量和氮含量是使用X-射线光电子能谱仪(XPS)进行定量测定。

膜硬度：

使用纳米压痕方法来确定膜硬度。该纳米压痕方法是这样的一种方法，即借助以接近μN级的微小载荷将金刚石压头压入到材料中，以便通过测量在未加载状态下的微小变形来计算机械性能。由于压入量能够被限制到几纳米，所以该方法适合于评估薄膜样品的特性。

膜的表面自由能：

表面自由能是这样被确定的，即在薄膜物体上测量纯水和二碘甲烷的接触角，随后使用下面的公式进行计算。

当γ_S为固体样品的表面自由能，γ_L为液体样品的表面自由能，θ_SL为固体样品/液体样品的接触角，并且γ_SL为固体样品/液体样品的界面自由能，则有如方程(1)所示的杨氏(Young’s)方程。

γ_S＝γ_L·cosθ_SL+γ_SL              (1)

另一方面，粘附功W_SL，或者通过将液体粘附到固体表面的稳定化能，遵循杜普雷(Dupre)公式(2)。

γ_S+γ_L＝W_SL+γ_SL                   (2)

杨式-杜普雷(Young-Dupre)公式(3)由上面的两个公式得出，并由此能够从液体的表面自由能和接触角获得粘附功。

W_SL＝γ_L(1+cosθ_SL)              (3)

当将各表面自由能成分的几何平均法应用到粘附功的时候，符合公式(4)。

$W_{\mathrm{SL}}=2\sqrt{\mathrm{}}({{\mathrm{\γ}}_S}^d\·{{\mathrm{\γ}}_L}^d)+2\sqrt{\mathrm{}}{{\mathrm{\γ}}_S}^h\·{{\mathrm{\γ}}_L}^h---\left(4\right)$

在此，d和h分别是色散成分(dispersion component)和氢键成分。

当使用两种不同的液体(i，j)时，关于粘附功符合下面的关系。

$\left(\begin{array}{c}{W}_{\mathrm{SL}}i\\ {W_{\mathrm{SL}}}^j\end{array}\right)=2\left(\begin{array}{cc}\sqrt{{{\mathrm{\γ}}_L}^{d,i}}& \sqrt{{{\mathrm{\γ}}_L}^{h,i}}\\ \sqrt{{{\mathrm{\γ}}_L}^{d,j}}& \sqrt{{{\mathrm{\γ}}_L}^{h,j}}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}\sqrt{{{\mathrm{\γ}}_S}^d}\\ \sqrt{{{\mathrm{\γ}}_S}^h}\end{array}\right)---\left(5\right)$

由此，如果粘附功是通过实际测量针对两种不同液体的接触角进行确定的，那么通过下面的关系就能够获得对于各成分的液体表面自由能。这个关系被称为是Fowkes公式。此外，从该关系就能够获得表面自由能：γ＝γ^d+γ^h。

$\left(\begin{array}{c}\sqrt{{{\mathrm{\γ}}_S}^d}\\ \sqrt{{{\mathrm{\γ}}_S}^h}\end{array}\right)=\frac{1}{2}{\left(\begin{array}{cc}\sqrt{{{\mathrm{\γ}}_L}^{d,i}}& \sqrt{{{\mathrm{\γ}}_L}^{h,i}}\\ \sqrt{{{\mathrm{\γ}}_L}^{d,j}}& \sqrt{{{\mathrm{\γ}}_L}^{h,j}}\end{array}\right)}^{-1}\left(\begin{array}{c}{W_{\mathrm{SL}}}^i\\ {W_{\mathrm{SL}}}^j\end{array}\right)---\left(6\right)$

电离电位：

电离电位是通过UPS(紫外光电子能谱仪)来进行确定的。

吸收水的量：

吸收水的量是通过TDS(热脱附方法)的作为水的脱气强度(degasification intensity)进行确定的。该方法是通过质谱仪的强度数据来估量当样品被加热时释放的水。

吸收DOP的量：

在暴露试验期间吸收的DOP的量是通过GC/MS(气相色谱仪/质谱仪)进行确定的。

粘附润滑剂的比率：

样品通过2，3-二氢癸氟戊烷(2，3-dihydrodecafluoropentane)漂洗。粘附润滑剂的比率被确定为漂洗后润滑剂层的膜厚度与漂洗前润滑剂层的膜厚度的百分比。膜厚度通过XPS测量。

例1：

在由Al₂O₃-TiC制成的磁头滑动器衬底上沉积具有30nm膜厚度的无定形碳保护层，作为磁头保护层。使用如图3所示的FCA装置并以石墨靶作为原料，以0.1nm/秒的沉积速度在下面的条件下沉积该无定形碳保护层，该条件是：60A的电弧电流、30V的电弧电压、以及10A的阴极线圈电流。在沉积过程中，对沉积室提供氮气，用以在空气中进行沉积的过程中掺杂氮。通过这些条件形成的单层膜的膜特性在表1中示出。

                            表1

氮的含量(原子百分数；atom％)	膜硬度(GPa)	电离电位(eV)	表面自由能(mN/m)
				10	19	5.5	63

例2：

在由Al₂O₃-TiC制成的磁头滑动器衬底上沉积具有30nm膜厚度的无定形碳保护层，作为磁头保护层。除了提供四氟甲烷(CF₄)替代氮气外，该磁头保护层以与例1相同的方式制备。通过这些条件形成的单层膜的膜特性在表2中示出。

                          表2

氟的含量(原子百分数；atom％)	膜硬度(GPa)	电离电位(eV)	表面自由能(mN/m)
				13	25	6.1	45

例3：

在由Al₂O₃-TiC制成的磁头滑动器衬底上沉积具有30nm膜厚度的无定形碳保护层，作为磁头保护层。除了不提供空气外，该磁头保护层以与例1相同的方式制备。通过这些条件形成的单层膜的膜特性在表3中示出。

                 表3

膜硬度(GPa)	电离电位(eV)	表面自由能(mN/m)
			30	5.8	53

例4：

在由Al₂O₃-TiC制成的磁头滑动器衬底上沉积无定形碳保护层，作为磁头保护层。制备三种形式的样品：样品A，在其上以与例1相同的方式形成3nm厚的磁头保护层；样品B，在其上以与例2相同的方式形成3nm厚的磁头保护层；样品C，在其上以与例3相同的方式形成3nm厚的磁头保护层。

通过TDS观察将导致磁层腐蚀的这些样品的吸收水的量，结果如图2所示：表面自由能越小，吸收水的量就越少。

其次，在使用DOP(磷酸二辛酯；dioctyl phosphate)研究粘附DOP的量，其中，DOP被包含在塑料增塑剂中，作为在介质和磁头滑动器上的污染物的指示剂材料。

特别的是，所有的样品和DOP都被放置在相同的干燥容器(deccicator)中，并且这些样品都暴露在DOP蒸气中24小时。然后使用GC/MS确定在各样品上吸收DOP的量。其结果如图1所示，吸收DOP的量与吸收水的量具有相同的趋势，即表面自由能越小，粘附DOP水的量就越小。

另外，为了研究各样品上润滑剂的粘附率，使用全氟聚醚(分子末端为三氟甲基并且平均分子量为9500)来形成平均膜厚度为1nm的膜，在氮气中照射氙受激准分子光(波长为172nm)30秒，然后，通过在用2，3-二氢癸氟戊烷清洗磁头润滑剂层前后的润滑剂膜厚度的变化来确定粘附润滑剂的比率。如图4所示，润滑剂的粘附得到了改善。这是因为当电离电位较小时，产生光电子的效率比会增加。

例5：

在由Al₂O₃-TiC制成的磁头滑动器上沉积具有3nm膜厚度的无定形碳保护层，作为磁头保护层。

该无定形碳保护层是这样形成的，即通过以与例1相同的方式形成2nm厚的下层，以及以与例2相同的方式形成1nm厚的上层，由此使得总厚度为3nm。

之后，在磁头滑动器的表面上涂覆全氟聚醚(分子末端为三氟甲基并且平均分子量为9500)来形成具有1nm平均膜厚度的膜，并且在氮气中照射氙受激准分子光(波长为172nm)。图5示出了粘附的润滑剂比率随照射时间的变化。在照射时间为15秒时，该粘附率为55％，而在照射时间为60秒时，该粘附率则达到了70％或更高。

例6

如例5中一样，在由Al₂O₃-TiC制成的磁头滑动器上沉积具有3nm膜厚度的无定形碳保护层，作为磁头保护层。以与例3相同的方式形成具有3nm厚度的无定形碳保护层。

之后，在磁头滑动器的表面上涂覆全氟聚醚(分子末端为三氟甲基并且平均分子量为9500)来形成平均膜厚度为1nm的膜，并且在氮气中照射氙受激准分子光(波长为172nm)。图5示出了粘附的润滑剂比率随照射时间的变化。要使粘附率达到55％，需要照射90秒，而在此之后，尽管继续进行照射，也观察不到粘附率的增加。

Claims (25)

1.一种磁性记录介质，该磁性记录介质通过在一衬底上依次铺设一磁层、一磁性记录介质保护层以及一磁性记录介质润滑剂层而形成，其中：

所述磁性记录介质保护层由两层组成，即一与该磁层接触的下层和一在该下层上的上层；

所述下层的电离电位小于所述上层的电离电位；并且

所述上层的表面自由能为45mN/m或更小。

2.根据权利要求1所述的磁性记录介质，其中所述下层的电离电位为5.5eV或更小。

3.根据权利要求1所述的磁性记录介质，其中所述上层的膜厚度不小于0.5nm并且不大于1nm。

4.根据权利要求1所述的磁性记录介质，其中所述磁性记录介质保护层的总的膜厚度不大于3nm。

5.根据权利要求1所述的磁性记录介质，其中所述上层和下层的材料的硬度分别不小于15GPa。

6.根据权利要求1所述的磁性记录介质，其中所述下层和所述上层中的至少一层是由借助过滤式阴极电弧方法进行沉积而形成的。

7.根据权利要求1所述的磁性记录介质，其中所述下层和所述上层中的至少一层包含作为主要成分的碳。

8.根据权利要求1所述的磁性记录介质，其中所述下层和所述上层中的至少一层包含作为主要成分的无定形碳。

9.根据权利要求1所述的磁性记录介质，其中所述上层包含氢和氟中的至少一种元素。

10.根据权利要求1所述的磁性记录介质，其中所述下层包含氮和氧中的至少一种元素。

11.一种磁头滑动器，其具有一记录转换器，用以记录和/或再现来自一磁性记录介质的记录，其中：

在一磁头滑动器保护层上设置有一磁头滑动器润滑剂层；

所述磁头滑动器保护层由两层组成，即一下层和一在该下层上的上层；

所述下层的电离电位小于所述上层的电离电位；并且

所述上层的表面自由能为45mN/m或更小。

12.根据权利要求1所述的磁头滑动器，其中所述下层的电离电位为5.5eV或更小。

13.根据权利要求11所述的磁头滑动器，其中所述上层的膜厚度不小于0.5nm并且不大于1nm。

14.根据权利要求11所述的磁头滑动器，其中所述磁头滑动器保护层的总的膜厚度不大于3nm。

15.根据权利要求11所述的磁头滑动器，其中所述上层和下层的材料的硬度分别不小于15GPa。

16.根据权利要求11所述的磁头滑动器，其中所述下层和所述上层中的至少一层是由借助过滤式阴极电弧方法进行沉积而形成的。

17.根据权利要求11所述的磁头滑动器，其中所述下层和所述上层中的至少一层包含作为主要成分的碳。

18.根据权利要求11所述的磁头滑动器，其中所述下层和所述上层中的至少一层包含作为主要成分的无定形碳。

19.根据权利要求11所述的磁头滑动器，其中所述上层包含氢和氟中的至少一种元素。

20.根据权利要求11所述的磁头滑动器，其中所述下层包含氮和氧中的至少一种元素。

21.一种设有根据权利要求1至10中任一项所述的磁性记录介质的磁性记录装置。

22.一种设有根据权利要求11至20中任一项所述的磁头滑动器的磁性记录装置。

23.一种设有根据权利要求1所述的磁性记录介质和根据权利要求11所述的磁头滑动器的磁性记录装置。

24.一种制造磁性记录介质的方法，通过在一衬底上依次铺设一磁层、一磁性记录介质保护层以及一磁性记录介质润滑剂层而形成所述磁性记录介质，所述方法包括：

使所述磁性记录介质保护层由两层组成，所述两层为一与该磁层接触的下层和一在该下层上的上层；以及

使所述下层的电离电位小于所述上层的电离电位，并且使所述上层的表面自由能为45mN/m或更小。

25.一种制造磁头滑动器的方法，所述磁头滑动器具有一记录转换器，用以记录和/或再现来自一磁性记录介质的记录，所述方法包括：

在一磁头滑动器保护层上设置一磁头滑动器润滑剂层；

使所述磁头滑动器保护层由两层组成，所述两层为一下层和一在该下层上的上层；以及

使所述下层的电离电位小于所述上层的电离电位，并且所述上层的表面自由能为45mN/m或更小。

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