CN1783228A - 垂直磁性记录介质 - Google Patents
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Abstract
本发明目的是提高双层垂直磁性记录介质的磁性能和电磁转换性能，所述的垂直磁性记录介质具有厚度较小的介质中间层。本发明的垂直磁性记录介质包含顺序加在非磁性基材1上的软磁背衬层2，底层3，非磁性中间层4和磁记录层5。底层含有钴、镍和铁，具有fcc结构，并具有软磁性质。底层较好含有30－88原子％镍和0.1－22原子％铁。底层还可以包含Si，B，Nb，N，Ta，Al，Pd，Cr或Mo。非磁性中间层较好含有至少一种选自Ru，Re，Pd，Ir，Pt和Rh的元素。磁记录层较好为颗粒结构。在软磁背衬层和底层之间还提供了晶种层。
Description
相关申请交叉引用
本申请基于并要求于2004年10月21日提交的日本申请2004-306277的优先权，其内容参考结合于本文中。
发明领域
本发明涉及一种垂直磁性记录介质，具体涉及安装在计算机、AV设备和其他设备的外存装置用的硬盘驱动器(HDD)中的垂直磁性记录介质。
技术背景
由于HDD的记录密度迅速增加，传统使用的平面磁记录系统正面临需要解决“热涨落”问题的严重困难。热涨落是记录信号不能保持稳定的现象，在平面磁记录系统中，热涨落会随着记录密度提高而增加。在这种情况下，正在大力研制垂直磁记录系统。垂直磁记录系统的特征与平面磁记录系统不同，记录密度增加会导致位的稳定性提高。
垂直磁性记录介质主要由硬磁材料的磁记录层、使磁记录层按要求的取向排列的底层、保护磁记录层表面的保护层和软磁层组成，软磁层包含软磁背衬层，该软磁背衬层的作用是将磁头产生的磁通集中以便记录在记录层中。因为已知磁记录层和软磁背衬层之间直接接触会由于两层间的相互作用而产生噪音，在磁记录层和软磁背衬层之间较好放置一非磁性层。因此，一直使用一层非磁性材料作为底层。
磁性记录介质的一个基本特征是输出信号与噪音之比(信噪比，SNR)。为提高SNR，必须提高从磁性记录介质的输出并减少噪音。输出减小以及噪音增加的一个原因是在磁记录层中的排列偏差(晶体取向的偏差)增大。在垂直磁性记录介质中，磁记录层的易磁化轴的取向必须垂直于介质表面。如果易磁化轴取向的偏差增大，垂直方向上的磁通量就下降，输出信号就减低。本发明人的研究还说明，取向偏差大的介质显示构成磁记录层的磁性晶粒之间的磁隔离变差，且使磁性簇(cluster)尺寸增大从而增加介质噪音。(例如参见非专利文献1。)因此，磁记录层中的取向偏差必须尽可能小，以增大垂直磁性记录介质中的输出和减少噪音。
除了上述要求外，磁记录层中磁性晶粒的粒度必须减小，以降低垂直磁性记录介质的噪音。粒径较大的磁性晶粒会使记录位的过渡区呈弯曲形状，增加了过渡噪音。结果，降低过渡噪音需要减小磁性晶粒的尺寸，并且记录位的过渡区的形状也要尽可能地直。
如上所述，提高垂直磁性记录介质的性能要求减小磁记录层的取向偏差以及减小磁性晶粒的尺寸。已知，底层在控制磁记录层的磁性质，取向和结晶度方面发挥重要作用。众所周知，当磁记录层相对于底层外延生长时，例如，磁性晶粒尺寸符合底层中晶粒的尺寸。因此，底层晶粒尺寸减小对减小磁记录层中晶粒的尺寸是很重要的。
曾经提出单一层的钛或钛合金如TiCr用作垂直磁性记录介质的底层。虽然使用钛合金能使磁记录层中的晶粒粒度最小，但还是存在这样的问题，即取向偏差大和磁记录层生长初期产生无序结晶的最初生长层。因此，仍在研究能替代钛合金的底层材料。
对本领域上述状况的底层，已经公开的方案包括使用双底层的方法，该双底层包括一个钌层和一个铁合金、铬或钴合金层(例如参见专利文献1)，以及使用钌底层和CoFe合金的软磁背衬层(例如，参见专利文献2)的方法。采用提出的这些方法，提高了磁性质以及由于软磁层降低了噪音而获得电磁转换性能的提高。
对双底层，还提出的一种使用CoPd，CoAl或Ni3Al的第一底层与Ru，Mo，或Pt的第二底层叠加的方法，用来改善垂直磁性记录介质的记录性能(例如，参见专利文献3)。
虽然这些方案提供了良好的结晶度和晶体隔离，并且提供至少30nm的厚底层良好的磁性能，但如果底层较薄，磁性能会明显下降。
不幸的是，随着对高记录密度的需求，需要更小厚度的底层。为减小过渡噪音并提高垂直磁性记录介质的记录密度，要求确保清晰的记录磁场，使记录位的过渡尽可能直，并形成最小尺寸的记录位。这就要求软磁背衬层和磁头之间的距离要小。因此，除了减小保护层的厚度和磁头的浮动高度外，减小在软磁背衬层和磁记录层之间的非磁性层厚度也很重要。
然而，只减小底层的厚度，会使磁记录层的晶体取向变差，并使磁性晶粒之间的磁性隔离变差，使磁性能劣化。
[专利文献1]日本未审查专利申请公报No.2002-100030
[专利文献2]日本未审查专利申请公报No.2002-298323
[专利文献3]日本未审查专利申请公报No.2003-228815
[非专利文献1]Shunji Takenoiri，Yasushi Sakai，Kazuo Enomoto，SadayukiWatanabe和Hiroyuki Uwazumi，“CoPtCr-SiO2垂直介质的开发以及存在的问题”(日文)，Preprints for 135th Study Meeting，Magnetic Society of Japan，March，2004，第-16页
发明概述
鉴于上述问题，本发明的一个目的是提供一种垂直磁性记录介质，这种介质显示，通过减小在软磁层如软磁背衬层和磁记录层之间的非磁性层厚度而改进了磁性能以及电磁转换，这个厚度减小与减小构成磁记录层的磁性晶粒的取向偏差和粒度相适应。
为达到这一目的，本发明的垂直磁性记录介质包含在非磁性基材上顺序层叠的软磁背衬层，底层，非磁性中间层和磁记录层。所述底层含有钴、镍和铁，具有fcc结构，并显示软磁性质。
为使磁性薄膜具有软磁性质，磁性晶粒一般需要通过磁性强结合在一起。结果，软磁性薄膜容易具有带模糊晶粒边界的连续薄膜结构。另一方面，底层的晶粒必须由清晰的晶粒边界隔离，以便依据底层的晶粒度来控制磁记录层的晶粒度，并促进磁记录层的晶粒之间的磁性隔离。因此，需要提供软磁性质的薄膜结构与磁记录层的底层所需的薄膜结构相矛盾。因此，很难使用软磁性薄膜作为底层。然而，本发明的发明人进行了深入研究后发现，具有软磁性质并由清晰晶粒边界隔离的底层能用含钴、镍和铁并具有fcc结构的软磁材料制成。
要使底层具有fcc结构，同时又是软磁性的，镍含量较好在30-88原子％(at％)范围，铁含量较好在0.1-22原子％范围。
有利的是，底层还含有至少一种选自下面的元素：Si，B，Nb，N，Ta，Al，Pd，Cr和Mo。
较好的是，底层厚度最大为30nm，较好在3-15nm范围。
非磁性中间层厚度较好最大为20nm，更好在1-15nm范围。
底层的矫顽力较好最大为10kA/m，更好不大于1.5kA/m。
非磁性中间层放置在底层和磁记录层之间，以截断磁记录层和具有软磁性质的底层之间的磁相互作用。通过选择能从底层进行外延生长的有利材料，非磁性中间层即使为薄膜也具有满意的结晶度。因此，可以将非磁性中间层制成很薄。通过这种方式，可以达到减小在包含软磁背衬层的软磁层和磁记录层之间的非磁性中间层的厚度，而这一厚度的减小与减小磁性晶粒的取向偏差和粒度相适应，促进磁记录层中晶粒之间的磁性隔离。
这样的非磁性中间层较好含有至少一种选择下面的元素：Ru，Re，Pd，Ir，Pt和Rh。
有利的是，在软磁背衬层和底层之间还提供一层晶种层，为的是提高底层的结晶度。晶种层较好含有至少一种选择下面的元素：Ta，Ti，Zr，Cr，Mo，W，Si，Al，Pd和Pt。
晶种层的厚度较好最大为5nm，更好最大为3nm。
磁记录层较好是具有粒状结构，其中，磁性晶粒分散在非磁性氧化物或非磁性氮化物基质中。
具有上述结构的垂直磁性记录介质减小了磁性晶粒的粒度以及磁记录层取向偏差，并促进磁性晶粒之间的磁性隔离，但没有扩大磁记录头和垂直磁性记录介质中具有软磁性质的层之间的距离。因为磁记录头和具有软磁性质的层之间的磁性距离没有扩大，改善了垂直磁性记录介质的书写性能。由于确保了清晰的记录磁场，就提高了垂直磁性记录介质的记录分辨率。这些改进导致介质噪音的降低，SNR的提高，高的记录密度。同时，由于非磁性中间层厚度减小还降低了成本。
底层和非磁性中间层甚至在不加热下采用沉积方法也能达到良好的取向和结晶度。结果，在不加热情况下，可以制造与颗粒磁记录层结合的磁性记录介质，该种颗粒磁记录层由分散在非磁性氧化物或氮化物基质中的磁性晶粒组成，并适合于不加热的沉积方法。
下面，参照附图描述本发明的一些优选实施方式。
附图说明
图1是说明本发明一个实施方案的垂直磁性记录介质结构的剖面图。
符号说明
1非磁性基材
2软磁背衬层
3底层
4非磁性中间层
5磁记录层
6保护层
7液体润滑层
具体实施方式
图1是本发明的垂直磁性记录介质剖面图。如图1所示，本发明的垂直磁性记录介质包含：非磁性基材1，软磁背衬层2，软磁底层3，非磁性中间层4，磁记录层5，保护层6和液体润滑层7。在软磁背衬层2和底层3中间还可以适当提供晶种层。
非磁性基材1可以是通常用在磁记录介质中的各种基材。非磁性基材可由镀NiP-的铝合金，增强玻璃，结晶玻璃或树脂组成。
软磁背衬层2可以由晶体合金如FeTaC或Sendust合金(FeSiAl)组成，或由无定形钴合金如CoZrNb或CoTaZr组成。软磁背衬层2的最佳厚度取决于用来记录的磁头的结构和特性，但考虑到与产率的平衡，较好在10-500nm范围。
在软磁背衬层上的晶种层可以由选自：Ta，Ti，Zr，Cr，Mo，W，Si，Al，Pd，Pt的材料以及主要由至少一种选自这些元素的元素构成的合金组成。晶种层的作用是减小晶粒的粒度并改善底层3的结晶排列。由于晶种层的材料是非磁性的，晶种层的厚度宜尽可能地薄，以便将磁头产生的磁场有效集中到软磁背衬层中。晶种层厚度最大为5nm，较好不大于3nm。
具有软磁性质的底层3由含钴、镍和铁并具有fcc结构的软磁材料构成。这样的材料可以使fcc(111)晶面优先平行于基材表面，形成具有良好结晶度的底层。
通过在底层3中加入至少一种选自Si，B，Nb，N，Ta，Al，Pd，Cr和Mo的元素，达到改进底层的软磁性能并使晶粒细小。底层中晶粒的细小使得磁记录层中的晶粒粒度减小。由于底层的作用类似于软磁背衬层，考虑到磁头和只具有软磁性质的层之间的距离，晶种层厚度不会出现功能上的问题。但是较厚的层容易伴随增大的晶粒粒度。因此，考虑到磁记录层晶粒的减小，晶种层的厚度较好最大为30nm，更好在3-15nm范围。底层的矫顽力最大为10kA/m，因为矫顽力大于10kA/m会使得底层难以作为显示软磁性质的层起作用。更好的是，矫顽力不大于1.5kA/m。
非磁性中间层4较好由选自Ru，Re，Pd，Ir，Pt和Rh的材料或主要由选自Ru，Re，Pd，Ir，Pt和Rh的材料的合金构成。为了达到高记录密度。就要避免磁记录层的磁性能和电磁转换性能的劣化，非磁性中间层的厚度必须尽可能地薄。非磁性中间层厚度较好最大为20nm，更好在1-20nm范围。
上面所述的底层和非磁性中间层即使采用不加热的沉积方法也能达到有利的取向和结晶度。具有非磁性氧化物或氮化物基质的颗粒磁记录层显示优良特性，包括低噪音和高热稳定性。
然而，因为必须采用不加热的沉积方法，传统的颗粒磁记录层存在的问题是难以减小中间层厚度和难以获得高度取向和高结晶度的磁记录层。相反，使用上述底层和非磁性中间层则提供了优良的颗粒磁记录层。
磁记录层5较好由至少含钴和铂的铁磁合金材料构成。该材料的六角密堆积结构(hcp)的c-轴必须垂直于薄膜表面，以便在垂直磁性记录介质中使用该材料。用于磁记录层5的材料选自合金，如CoPt，CoCrPt，CoCrPtB和CoCrPtTa，多层层叠薄膜如[Co/Pt]n和[Co/Pd]n，以及颗粒材料如CoPt-SiO2，CoCrPtO，CoCrPt-SiO2，CoCrPt-Al2O3，CoPt-AlN，CoCrPt-Si3N4。考虑到产率和高密度记录，磁记录层5的厚度较好最大为30nm，更好不大于15nm。
保护层6可以由通常用于磁记录介质的各种薄膜材料构成。例如，可以使用主要由碳构成的薄膜。
液体润滑层7可由通常用于磁记录介质的各种液体润滑剂材料构成。例如，可以使用全氟聚醚润滑剂。
层叠在非磁性基材上的这些层可采用磁记录介质领域常用的各种沉积方法形成。除了液体润滑层外，所有的层例如可采用DC磁控管溅射法、RF磁控管溅射法和真空蒸发法形成。液体润滑层例如可采用浸涂或旋涂方法形成。
下面参照一些实施例详细描述本发明的垂直磁性记录介质。当然，本发明不限于这些实施例，在本发明精神和范围内可以进行各种变动。
实施例1
使用有光滑表面的化学增强玻璃基材(N-5玻璃基材，由HOYA Corporation制造)作为非磁性基材1。清洁以后，将该基材放入溅射设备，使用Co3Zr5Nb靶，沉积160nm厚的CoZrNb无定形软磁背衬层2。(本文中，数字3和5分别代表3原子％Zr和5原子％Nb，余量为Co。所述的数字表示可在下面的说明中应用)。然后，使用Co35Ni4Fe靶，沉积6nm厚度的CoNiFe底层。随后，使用钌靶，在4.0Pa压力的氩气气氛下沉积10nm厚的钌中间层。之后，使用90mol％(Co12Cr14Pt)-10mol％(SiO2)的靶，在5.3Pa气体压力下，沉积10nm厚的CoCrPt-SiO2磁记录层5。最后，使用碳靶沉积7nm厚的碳保护层6，从真空室取出已沉积上这些层的基材。除了钉中间层和CoCrPt-SiO2磁记录层外，这些层都在0.67Pa氩气压力下进行沉积。CoCrPt-SiO2磁记录层采用RF磁控管溅射法进行沉积，其他层采用DC磁控管溅射法进行沉积。之后，通过浸涂法形成2nm厚的全氟聚醚液体润滑层7。这些制成了垂直磁性记录介质。为评价底层的磁性特征，制备在玻璃基材上只沉积100nm厚的CoNiFe底层的样品。
实施例2
按照与实施例1相同的方式制造垂直磁性记录介质，不同之处是，使用Co35Ni4Fe2Si靶，沉积6nm厚的CoNiFeSi底层。为评价底层的磁性特征，制备在玻璃基材上只沉积100nm厚的CoNiFeSi底层的样品。
实施例3
按照与实施例1相同的方式制造垂直磁性记录介质，不同之处是，使用Co35Ni4Fe4B靶，沉积6nm厚的CoNiFeB底层。为评价底层的磁性特征，制备在玻璃基材上只沉积100nm厚的CoNiFeB底层的样品。
实施例4
按照与实施例1相同的方式制造垂直磁性记录介质，不同之处是，使用Co35Ni4Fe3Nb1B靶，沉积6nm厚的CoNiFeNbB底层。为评价底层的磁性特征，制备在玻璃基材上只沉积100nm厚的CoNiFeNbB底层的样品。
实施例5
按照与实施例1相同的方式制造垂直磁性记录介质，不同之处是，沉积软磁背衬层后，采用DC磁控管溅射法，使用钽靶，在0.67Pa氩气压力下沉积0.5nm厚的钽晶种层。为评价底层的磁性特征，制备在玻璃基材上先沉积0.5nm厚晶种层，然后沉积100nm厚的CoNiFe底层的样品。
实施例6
按照与实施例1相同的方式制造垂直磁性记录介质，不同之处是，使用Fe27Co6B靶沉积100nm厚的FeCoB软磁背衬层，然后使用钽靶沉积0.5nm厚的晶种层。采用DC磁控管溅射，在0.67Pa氩气压力下沉积FeCoB软磁背衬层和钽晶种层。
比较例1
按照与实施例1相同的方式制造垂直磁性记录介质，不同之处是，不沉积CoNiFe底层，且钌中间层厚度为35nm。
比较例2
按照与实施例1相同的方式制造垂直磁性记录介质，不同之处是，不沉积CoNiFe底层，钌中间层厚度为15nm。
比较例3
按照与实施例1相同的方式制造垂直磁性记录介质，不同之处是，使用Co13Ni25Fe靶，沉积6nm厚的CoNiFe底层。为评价底层的磁性特征，制备在玻璃基材上只沉积100nm厚的CoNiFe底层的样品。
比较例4
按照与实施例1相同的方式制造垂直磁性记录介质，不同之处是，使用Co35Ni4Fe8C靶沉积6nm厚的CoNiFeC底层。为评价底层的磁性特征，制备在玻璃基材上只沉积100nm厚的CoNiFeC底层的样品。
比较例5
按照与实施例1相同的方式制造垂直磁性记录介质，不同之处是，使用Co4Fe靶沉积6nm厚的CoFe底层。为评价底层的磁性特征，制备在玻璃基材上只沉积100nm厚的CoFe底层的样品。
对制成的垂直磁性记录介质进行测定和比较。使用Kerr效应测量仪器测量磁矫顽力Hc矩形比S，使用读写测试仪测定介质噪音和SNR。(词语“R/W性能”用来描述介质噪音和SNR)。在透射电子显微镜(TEM)摄取的图像上测定磁记录层中晶粒粒度。底层特征中，用振动样品磁强计(VSM)测定He，用X-射线衍射(XRD)设备测定晶体结构。
表1列出对实施例1-6和比较例1-5的磁性磁性记录介质测定的Hc，S，在336kfci的SNR，以及归一化噪音。还列出了底层的Hc和晶体结构。
表1
| 底层 | 晶种层材料 | 中间层厚度(nm) | 垂直磁性记录介质特征 | ||||||
| 材料 | 晶体结构 | Hc(kA/m) | Hc(kA/m) | S | SNR(dB) | 归一化噪音(μVrms/mVpp) | |||
| 实施例1 | Co35Ni4Fe | fcc | 1.19 | - | 10 | 446 | 1.00 | 20.8 | 20.1 |
| 实施例2 | Co35Ni4Fe2Si | fcc | 0.48 | - | 10 | 470 | 0.99 | 21.3 | 17.6 |
| 实施例3 | Co35Ni4Fe4B | fcc | 0.40 | - | 10 | 462 | 0.99 | 21.3 | 17.7 |
| 实施例4 | Co35Ni4Fe3Nb1B | fcc | 0.32 | - | 10 | 494 | 0.99 | 21.5 | 17.5 |
| 实施例5 | Co35Ni4Fe | fcc | 0.48 | Ta | 10 | 494 | 1.00 | 21.7 | 17.2 |
| 实施例6 | Co35Ni4Fe | fcc | 0.48 | Ta | 10 | 489 | 1.00 | 21.6 | 17.2 |
| 比较例1 | - | - | - | - | 35 | 414 | 0.92 | 18.8 | 34.2 |
| 比较例2 | - | - | - | - | 15 | 207 | 0.99 | 10.6 | 55.9 |
| 比较例3 | Co13Ni25Fe | 主要bcc | 0.48 | - | 10 | 279 | 0.75 | 11.7 | 51.9 |
| 比较例4 | Co35Ni4Fe8C | fcc | 17.51 | - | 10 | 379 | 0.91 | 18.1 | 30.6 |
| 比较例5 | Co4Fe | 主要fcc | - | - | 10 | 236 | 0.89 | 13.6 | 47.9 |
首先，对实施例1与比较例1和2进行比较。比较例1和2是常规的垂直磁性记录介质，没有具有软磁性质的底层。虽然比较例1具有35nm厚的钌中间层，而比较例2的钌中间层厚度减小为15nm。由表1可知，如果没有底层，钌薄膜厚度减小到15nm能将Hc减小一半，且SNR减小了8dB，这个减小是很大的。此比较例表明，在不使用软磁底层的常规垂直磁性记录介质中，很难减小钌中间层厚度。与此不同，实施例1的垂直磁性记录介质提供了CoNiFe的软磁底层，尽管钌中间层厚度小至10nm，结果Hc增加约8％，SNR增加2dB，与比较例1的垂直磁性记录介质相比，明显降低了介质噪音。因此，已经证明，使用CoNiFe的软磁底层，即使有薄的钌中间层，也提高了垂直磁性记录介质的磁性能以及R/W性能。众所周知，矩形比S与垂直磁性记录介质的热稳定性密切相关，实施例1的垂直磁性记录介质的矩形比为1.0，发现这种介质没有热稳定性问题。由TEM测定出磁记录层中晶粒的粒度，在实施例1的垂直磁性记录介质中为6.7nm，而在比较例1和2的垂直磁性记录介质中约为9nm。对Co(002)峰的摇摆曲线进行了XRD测定，此结果表明磁记录层的c-轴取向。对实施例1的垂直磁性记录介质，测得的摇摆曲线半宽度为3.4°，而对比较例1和2的垂直磁性记录介质，分别为7.6°和8.2°。这些结果已经证明：提供底层能够提高晶体在磁记录层中的取向并使晶粒粒度最小。介质噪音减小以及SNR增强可归功于晶粒粒度最小化以及取向偏差的减小。如上面所述，在不损害垂直磁性记录介质的热稳定性的情况下达到噪音降低，SNR提高以及记录密度的提高。还达到减小非磁性中间层的厚度，结果改善了书写性能并且降低成本。
下面，讨论比较例1与实施例2-4中，在CoNiFe软磁底层中添加一些元素的效果。在实施例1中，底层只包含Co，Ni和Fe元素，而在实施例2中加入了Si，实施例3中加入了B，实施例4中加入了Nb和B。比较底层的Hc值，实施例2至4的Hc值是实施例1的大约1/2至1/3，这表明由于加入了Si，B或Nb而提高了软磁性能。在实施例1至4的每个底层中，XRD观察只检测到fcc-CoNiFe(111)峰。对垂直磁性记录介质的磁性能以及R/W性能进行比较，实施例2至4的垂直磁性记录介质表明，与实施例1的垂直磁性记录介质相比，Hc增加约5％，SNR提高0.5-0.7dB。由TEM测定的实施例2至4的晶粒粒度分别为6.4nm，6.4nm和6.3nm，这些实施例的晶粒粒度都比实施例1的垂直磁性记录介质中的晶粒精度小约4％。在测量误差范围内，实施例2至4的矩形比值约为1，表明不存在热稳定性问题。如上所述，已经证明在CoNiFe底层中加入Si，B或Nb，能提高CoNiFe软磁底层的软磁性能，并使晶粒度进一步减小并改善介质性能。
然后，比较实施例5与实施例1，讨论晶种层的作用。除了有实施例1的层结构外，实施例5在软磁背衬层和CoNiFe软磁底层之间提供一层钽晶种层。比较底层的Hc，可以知道，提供钽晶种层改善了底层的软磁性能。比较垂直磁性记录介质的磁性能和R/W性能，与实施例1的垂直磁性记录介质相比，在实施例5的垂直磁性记录介质中，Hc明显提高约11％，SNR提高约1dB。TEM测定磁记录层中晶粒粒度，在实施例5的垂直磁性记录介质中为6.3nm，比实施例1的垂直磁性记录介质中的粒度小约4％，和实施例2至4中的垂直磁性记录介质一样。对Co(002)峰的摇摆曲线进行了XRD测定。实施例5的垂直磁性记录介质，其摇摆曲线的半厚度为2.9°，而实施例1的垂直磁性记录介质的半宽度为3.4°。这些结果表明，因为提供钽晶种层而提高了磁性能和R/W性能这是除了归功于晶粒粒度细小，还归功于改进了取向。如上面所述，已经证明，除了提供CoNiFe软磁底层，提供钽晶种层也能使结晶粒径更小，并进一步改进结晶在磁记录层中的排列取向，提高了介质的性能。
下面，比较实施例5和6，讨论不同的软磁背衬层的效果。实施例6用的是FeCoB软磁背衬层，该层由bcc结构的细晶组成。由表1可知，实施例5和6的磁性能以及R/W性能在误差范围内基本上相等。这些结果表明，软磁背衬层由无定形CoZrNb改为结晶FeCoB并不会影响磁性能和R/W性能，并且提供基本上相等的性能。
然后，比较实施例1至5与比较例3，讨论CoNiFe软磁底层的晶体结构对介质性能的影响。比较例3的底层组成中Co，Ni和Fe的比例不同于实施例1至5。底层的XRD分析在实施例1至5只检测到fcc-CoNiFe(111)峰，确定只有fcc相。另一方面，对比较例3的组成，检测到除一个弱的fcc-CoNiFe(111)峰外，还有一个bcc-CoNiFe(110)的强峰，确定主要是bcc相。比较磁性能和R/W性能，与实施例1至5的垂直磁性记录介质相比，比较例3的垂直磁性记录介质的Hc下降40％，而SNR很低，约为一半。对比较例3的垂直磁性记录介质的XRD测定不能检测到清晰的峰，如磁记录层的Co(002)峰，这表明比较例3的垂直磁性记录介质的磁记录层中极度无序的C-轴排列取向。这一点也明显表现在矩形比中，在比较例3中该比值为0.75。矩形比下降意味着热稳定性劣化。因此，实施例3的垂直磁性记录介质是热稳定性低的垂直磁性记录介质。如上面所述，已经证明含Co，Ni和Fe，但不具有fcc结构的底层显示在磁记录层中的无序列向，并使介质的磁性能和电磁转换性能明显劣化。
下面，对比较例4与实施例1至5进行比较，讨论CoNiFe软磁底层的软磁性能对介质性能的影响。比较例4不同于实施例1至5，因为比较例4使用由Co，Ni，Fe以及添加的碳组成的底层。比较例4的底层的Hc值为17.51kA/m，比实施例1至5的Hc高1-2个数量级。VSM测定确定比较例4的底层中存在许多垂直磁化分量。比较磁性能和R/W性能，与实施例1至5的垂直磁性记录介质相比，比较例4的垂直磁性记录介质的Hc值下降了15％以上，SNR降低约3dB。XRD测定获得的磁记录层的Co(002)峰摇摆曲线表明：比较例4的垂直磁性记录介质的半宽为较大值9.8°，这一点表明在磁记录层中无序的c轴取向。此外，R/W测定说明比较例4的垂直磁性记录介质中低频噪音增加。此测定的噪音增加是所谓的白噪音，而白噪音增加几乎就是由底层引起的。如上面所述，已经证明，加入碳元素会使晶体取向变差，如比较例4中，具有高Hc(即软磁性能下降)的底层会使噪音增加并降低垂直磁性记录介质的SNR。
下面，对比较例5和实施例1至5进行比较，讨论CoFe底层而非CoNiFe底层的情况与本发明的CoNiFe软磁底层情况的特性差别。比较表1列出的比较例5与实施例1至5的磁性能和R/W性能，Hc降低约50％，SNR降低7-8dB，表明比较例5的磁性能和R/W性能与实施例1至5相比有明显下降。为调查其原因，对在玻璃基材上只沉积了CoFe底层的样品进行XRD测定。测定中观察到的峰是很弱的峰hcp(100)，hcp(002)，hcp(101)，以及强峰fcc(111)。这一结果表明CoFe底层的结晶结构大多数是fcc结构。实施例1至5使用的CoNiFe软磁底层和比较例5使用的CoFe底层都具有fcc结构。然而，它们的性能明显不同。因此，对比较例5的垂直磁性记录介质进行平面TEM观察，并与实施例1至5的垂直磁性记录介质的显微结构进行比较。TEM观察表明，实施例5的垂直磁性记录介质的晶粒粒度为6nm，约等于实施例1至5的垂直磁性记录介质的晶粒粒度。但是，在比较例5的垂直磁性记录介质中，晶体之间的隔离较差，在许多位置观察到颗粒连接。可以认为在比较例5的垂直磁性记录介质中，由于晶粒在许多位置是磁连接的，尽管颗粒的粒度较小，但是磁性簇的尺寸扩大，导致噪音和SNR性能劣化。
Claims (9)
1.一种垂直磁性记录介质，包含顺序放置在非磁性基材上的软磁背衬层、底层、非磁性中间层和磁记录层，所述底层含有钴、镍和铁，具有fcc结构和软磁性质。
2.如权利要求1所述的垂直磁性记录介质，其特征在于，所述底层含有30-88原子％镍和0.1-22原子％铁。
3.如权利要求1或2所述的垂直磁性记录介质，其特征在于，所述底层还含有至少一种选自Si，B，Nb，N，Ta，Al，Pd，Cr和Mo的元素。
4.如权利要求1-3中任一项所述的垂直磁性记录介质，其特征在于，所述底层厚度最大为30nm，非磁性中间层厚度最大为20nm。
5.如权利要求1-4中任一项所述的垂直磁性记录介质，其特征在于，所述底层的矫顽力最大为10kA/m。
6.如权利要求1-5中任一项所述的垂直磁性记录介质，其特征在于，非磁性中间层含有至少一种选自Ru，Re，Pd，Ir，Pt和Rh的元素。
7.如权利要求1-6中任一项所述的垂直磁性记录介质，所述介质还包含一层在软磁背衬层和底层之间的晶种层，所述晶种层含有至少一种选自Ta，Ti，Zr，Cr，Mo，W，Si，Al，Pd和Pt的元素。
8.如权利要求7所述的垂直磁性记录介质，其特征在于，所述晶种层厚度最大为5nm。
9.如权利要求1-8中任一项所述的垂直磁性记录介质，其特征在于，所述磁记录层具有磁性晶粒分散在非磁性氧化物或非磁性氮化物基质中的颗粒结构。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN101162587B (zh) * | 2006-10-12 | 2012-04-11 | 富士电机株式会社 | 垂直磁记录介质 |
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