CN1835090A - 磁记录介质和磁存储装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种磁记录介质，该磁记录介质包括基材、设置在基材上的基底层和设置在基底层上的记录层。该记录层包括从基底层侧开始的第一磁性层和第二磁性层。第一磁性层和第二磁性层都包含主要由CoCrPtB组成的铁磁性材料。从原子百分数来看，第一磁性层与第二磁性层相比包含更多B和更少Cr。

Description

磁记录介质和磁存储装置

技术领域

本发明一般涉及磁记录介质和磁存储装置，尤其涉及带具有多层磁性层的记录层的磁记录介质和包含该磁记录介质的磁存储装置。

背景技术

近年来，磁存储装置例如磁盘装置作为数字视频和音乐的存储器已经被广泛用于各种目的。特别地，磁盘装置已经被用于家庭视频记录，并且由于具有存取速度高、尺寸小和容量大的特征，所以已经取代传统的家庭视频装置，因此其市场规模显著地增大。特别是视频具有大量的信息，这要求磁盘装置的容量增大。因此，为了进一步提高以每年100％的速度增长的记录密度，必须开发以更高密度记录的磁记录介质和磁头的技术。

为了提高记录密度，已经努力提高磁记录介质记录层的矫顽力和减小剩余磁通密度Br与膜厚t的乘积tBr。这种努力是为了抵抗退磁场，因为随着记录密度的增大，对应于一比特的磁化单元变得极小，所以退磁场增大。也就是说，通过提高矫顽力来防止因退磁场而引起的磁化强度的减小，通过提高乘积tBr来减小退磁场的强度。

另一方面，通常，采用通过向CoCrPt合金添加一种元素(或者多种元素)形成的四元合金体系或者五元合金体系作为磁记录介质记录层的铁磁性材料。特别地，已经采用CoCrPtB合金作为产生低记录介质噪音并具有优良的S/N比的铁磁性材料。此外，例如在日本特开2003-196822号公报中公开了一种具有由两层CoCrPtB合金形成的记录层的磁记录介质。

然而，为了进一步提高记录介质的记录密度，希望提高记录层的矫顽力、减小剩余磁通密度Br与膜厚t的乘积tBr并进而减小记录介质噪音。然而，仅仅减小记录层的膜厚t会减小矫顽力，而且增加记录介质噪音，从而引起S/N比降低的问题。

在对减小记录层的膜厚和提高记录层的矫顽力进行研究时，本发明的发明人发现，记录层的膜厚过分减小会降低记录层的各向异性磁场和饱和磁化强度。各向异性磁场是指当磁化方向平行于磁晶易磁化轴的方向时，通过在与磁化方向相反的方向上施加磁场来反转磁化所需的磁场强度。各向异性磁场与矫顽力密切相关，而且当各向异性磁场减小时，矫顽力降低。

图1是表示磁记录介质记录层的磁特性与厚度之间关系的曲线图。图1中的纵轴表示记录层的饱和磁化强度(用圆圈表示)和各向异性磁场(用三角形表示)。图1中的横轴表示记录层的厚度。图1中表示的特性由除记录层厚度不同以外具有相同构成的磁记录介质而获得。此外，除了采用单层CoCrPtBCu膜作为记录层以外，该磁记录介质在构成上与下面所述的第一实施方式的比较例基本上相同。

图1显示了当记录层具有较大厚度时，即当记录层的厚度为20nm和28nm时，饱和磁化强度和各向异性磁场的值基本上是常数。然而，已发现随着记录层厚度的减小，饱和磁化强度逐渐减小，并且在厚度等于或小于13nm时，各向异性磁场急剧减小。据认为饱和磁化强度和各向异性磁场如此减小是因为在基底层的表面上形成记录层的初始阶段所形成的层(即初始生长层)具有下述结构。记录层是由多个铁磁晶体颗粒和在该晶粒之间形成的非磁性晶界部分形成的多晶体。晶粒的Co含量高，而晶界部分的Cr含量高。如果晶粒的结晶度降低，或者如果相邻的晶粒没有被晶界部分充分地隔开，则记录层的饱和磁化强度就减小，并且其各向异性磁场也减小。图1所示记录层的初始生长层据认为是处于这种状态。

如果记录层包括这种初始生长层，则记录层膜厚的减小会引起它的磁特性(饱和磁化强度和各向异性磁场)的急剧降低。即使记录层的膜厚不减小，也会阻碍记录层具有好的磁特性。在这种记录层中，会存在矫顽力由于各向异性磁场减小而减小的问题。此外，记录层的耐热波动特性，即记录在记录层内的磁化热稳定性降低。

发明内容

因此，本发明一般的目的是提供一种其中消除了上述缺陷的磁记录介质。

本发明更具体的目的是提供一种磁记录介质，该磁记录介质具有优良的信噪比且可用于更高的记录密度，以及提供包含该磁记录介质的磁存储装置和磁盘装置。

通过下述磁记录介质实现了本发明的上述目的，该磁记录介质包括基材、设置在基材上的基底层和设置在基底层上的记录层，其中该记录层包括从基底层侧开始的第一磁性层和第二磁性层，第一磁性层和第二磁性层都包含主要由CoCrPtB组成的铁磁性材料，并且从原子百分数来看，第一磁性层与第二磁性层相比包含更多B和更少Cr。

还通过下述磁记录介质实现了本发明的上述目的，该磁记录介质包括基材、设置在基材上的基底层和设置在基底层上的记录层，其中该记录层包括n个磁性层，该n个磁性层是从基底层侧开始依次设置的第1到第n磁性层，所有第1到第n磁性层都包含主要由CoCrPtB合金组成的铁磁性材料，并且从原子百分数来看，与直接位于第1到第n-1磁性层上的第2到第n磁性层中的相应的一个磁性层相比，所有第1到第n-1磁性层都包含更多B和更少Cr。

根据本发明的一个方面，通过从基底层侧开始依次设置第一磁性层和第二磁性层来形成磁记录介质的记录层。第一磁性层和第二磁性层都是由主要由CoCrPtB组成的铁磁性材料形成。第一磁性层构成为，从原子百分数看，第一磁性层与第二磁性层相比包含更多B和更少Cr。通过这样设置B含量，由于添加B的作用而促进第一磁性层晶粒的小型化。也就是说，晶粒在它们与基材表面平行的横截面上的尺寸减小。此外，第二磁性层的晶粒在与它们对应的第一磁性层的晶粒上生长。因此，第二磁性层的晶粒同样被小型化。结果，第一磁性层和第二磁性层的晶粒都小型化，所以磁记录介质的介质噪音减小。

此外，在第一磁性层中，通过这样设置B含量，非磁性元素Cr和B分散在分隔相邻晶粒的晶界部分内，因此促进了Cr和B的所谓偏析作用。因此，晶界部分的厚度增加，以致扩大了相邻晶粒之间的间隔。第二磁性层同样继承这种结构。因此，以彼此隔离的方式形成了第一磁性层和第二磁性层的晶粒，因此减小了晶粒之间磁化或者交换的相互作用。在这方面同样可以减小记录介质噪音。

另一方面，第一磁性层的组成设置成Cr含量小于第二磁性层的Cr含量。这使得可以提高第一磁性层晶粒的Co含量，因此提高晶粒的结晶度。该晶粒主要由CoCrPtB组成，其中Co原子形成hcp(六方紧密堆积)结构的骨架。因此，Co含量越高，结晶度越好。此外，继承了第一磁性层晶粒的优良结晶度的第二磁性层晶粒具有优良的结晶度。结果，各向异性磁场增大，从而提高了矫顽力。此外，由于相同的原因还提高了饱和磁化强度。因此，该磁记录介质具有适合于高密度记录的特性。

因此，根据本发明的磁记录介质的记录介质噪音减小，并且具有优良的信噪比，因此可以用于更高的记录密度。

通过以下磁存储装置同样可以实现本发明的上述目的，该磁存储装置包括本发明的磁记录介质及记录和再生部件，该记录和再生部件包括记录元件和磁阻再生元件。

通过以下磁盘装置同样可以实现本发明的上述目的，该磁盘装置包括磁盘以及记录和再生部件，该磁盘包括盘基材、设置在基材上的基底层和设置在基底层上的记录层，该记录和再生部件包括记录元件和磁阻再生元件，其中该记录层包括从基底层侧开始的第一磁性层和第二磁性层；第一磁性层和第二磁性层都包括主要由CoCrPtB组成的铁磁性材料；并且从原子百分数来看，第一磁性层与第二磁性层相比包含更多B和更少Cr。

附图说明

当结合附图进行阅读时，本发明的其它目的、特征和优点由以下详细说明变得更加明显，其中：

图1是表示磁记录介质记录层的磁特性与厚度之间关系的曲线图；

图2是根据本发明第一实施方式的磁记录介质的横截面图；

图3是根据本发明第一实施方式第一种变化的磁记录介质的横截面图；

图4是根据本发明第一实施方式第二种变化的磁记录介质的横截面图；

图5是根据本发明第一实施方式第三种变化的磁记录介质的横截面图；

图6A显示了根据本发明第一实施方式的示例性磁盘的第二磁性层的TEM照片；

图6B显示了与上述示例性磁盘相对比的比较磁盘的第二磁性层的TEM照片；和

图7是根据本发明第二实施方式的磁存储装置的主要部分的平面图。

具体实施方式

下面参考附图说明本发明的实施方式。

[第一实施方式]

图2是根据本发明第一实施方式的磁记录介质10的横截面图。

参考图2，磁记录介质10包括基材11、依次形成在基材11上的第一籽晶层12、第二籽晶层13、基底层14、中间层15、记录层16、保护膜20和润滑层21。第一籽晶层12、第二籽晶层13、基底层14、中间层15、记录层16、保护膜20和润滑层21。记录层16具有从基底层14侧开始依次设置第一磁性层18和第二磁性层19的双层结构。

对于基材11的材料没有特别的限制。例如，可以采用玻璃基材、镀NiP的铝合金基材、硅基材、塑料基材、陶瓷基材和碳基材作为基材11。

可以在基材11表面上设置由沿着预定方向延伸的多个凹槽形成的所谓纹理(没有图示)。优选地，该预定方向与磁记录介质10的记录方向基本上平行。例如，如果将该磁记录介质10成形为盘状，则该预定方向是其圆周方向。这使得形成记录层16的CoCrPtB合金膜的c轴可以取向为圆周方向。因为CoCrPtB合金膜的c轴是磁晶易磁化轴，所以记录层16的矫顽力提高。这提供了适当的作为高记录密度的磁记录介质10的磁特性。这种纹理不局限于基材11的表面。作为选择，这种纹理可以设置在下述第一籽晶层12或者第二籽晶层13的表面。

第一籽晶层12由非磁性的非晶金属材料形成。适用于第一籽晶层12的金属材料包括CoW、CrTi、NiP、CoCrZr和包含这些金属作为其主要成分的金属。优选地，将第一籽晶层12的厚度设置为5nm到30nm。第一籽晶层12的表面是非晶质的且在结晶学上是均匀的。因此，可以防止第一籽晶层12对形成在其上的第二籽晶层13产生结晶学上的各向异性作用。这使得第二籽晶层13容易形成其本身的晶体结构。因此，改善了第二籽晶层13的结晶度和晶体取向。这种作用经第二籽晶层13上的基底层14改善了记录层16的结晶度和晶体取向。如果不设置第二籽晶层13，则第一籽晶层12对基底层14产生相同的作用。

第二籽晶层13由具有B2结构的非磁性晶体金属材料形成。适用于第二籽晶层13的金属材料包括例如AlRu和NiAl。优选地，将第二籽晶层13的厚度设置为1nm到100nm。该B2结构是基于bcc(体心立方)结构的CsCl(氯化铯)型金属有序相。此外，因为形成在第二籽晶层13上的基底层14具有bcc结构，所以第二籽晶层13和基底层14的晶体结构彼此相似。因此，改善了基底层14的晶体取向。

第二籽晶层13是由多个晶粒形成的多晶体。为了控制晶粒在与基材表面平行的横截面上的尺寸的增大，可以堆叠由上述材料形成的薄膜(例如厚度为5nm)来构成第二籽晶层13。这使得可以控制晶粒的长大，同时保持第二籽晶层13本身的结晶度。结果，同样可以控制隔着基底层14的第一磁性层18和第二磁性层19的晶粒长大。

优选地，磁记录介质10同时包括第一籽晶层12和第二籽晶层13。然而，也可以省略第一籽晶层12和第二籽晶层13中的一个或者两个都省略。

基底层14由Cr或者具有bcc晶体结构的Cr合金形成。适用于基底层14的Cr合金是Cr-X₃合金，其中X₃是选自W、V、Mo、Mn的金属及其合金。优选地，将基底层14的厚度设置为3nm到10nm。通过向Cr添加金属X₃，可以控制基底层14的晶格常数并改善它与中间层的晶格匹配特性。结果，可以提高中间层15的结晶度。此外，中间层15的晶体取向，即中间层15的晶轴的c轴为沿与基材表面平行的方向(以下简称“平面内方向”)取向。这种晶体取向被第一磁性层18和第二磁性层19继承，并且第一磁性层18和第二磁性层19的c轴取向都是沿平面内方向。如果不设置中间层15，则基底层14对第一磁性层18产生相同的作用。

此外，基底层14可以通过堆叠由上述材料形成的薄膜(例如厚度为2nm)来构成。这使得可以控制基底层14的晶粒长大，同时保持其本身的结晶度。结果，可以控制第一磁性层18和第二磁性层19的晶粒长大。

中间层15由具有hcp(六方紧密堆积)结构的Co-X₂合金形成，其中X₂选自Cr、Ta、Mo、Mn、Re、Ru、Hf及其合金。优选地，将中间层的厚度15设置为0.5nm到3.0nm。中间层15在基底层14的表面上外延生长，从而形成hcp结构。第一磁性层18是CoCrPtB薄膜，并具有hcp结构。因此，由于设置中间层15，中间层15和第一磁性层18的结晶共格性变得优良。结果，在第一磁性层18中靠近第一磁性层18与中间层15(或者所谓的初始生长层)的界面的区域内，形成了一种理想的结构，该结构中的晶粒被晶界部分隔开从而改善晶粒结晶度。结果，减小了记录层16的记录介质噪音。

此外，中间层15的c轴取向为平面内方向。这促进了第一磁性层18的c轴取向为平面内方向。结果，记录层16在平面内方向上的矫顽力提高，因此记录层16具有适合于高密度记录的磁特性。与基底层14相似，中间层15可以包括由上述材料形成的多层薄膜。尽管优选设置中间层15，但不是必需设置中间层15。

第一磁性层18和第二磁性层19都是由主要成分为CoCrPtB的铁磁性材料形成。适用于第一磁性层18和第二磁性层19的铁磁性材料是CoCrPtB或者CoCrPtB-M合金，其中附加成分M由Cu、Ag、Nb、Ru、Ni、V、Ta、Au、Fe、Mn、Ir、Si和Pb中的至少一种形成。

第一磁性层18的组成为，从原子百分数看，与第二磁性层19相比第一磁性层18包含更多B和更少Cr。通过这样设置B含量，可以减小第一磁性层18的晶粒在与基材表面平行的横截面上的尺寸，因此促进了晶粒的小型化。此外，因为第二磁性层19的每个晶粒在第一磁性层18的相应晶粒上生长，所以同样使第二磁性层19的晶粒小型化。因此，第一磁性层18和第二磁性层19的晶粒被小型化，所以记录介质噪音减小。

此外，在第一磁性层18中，通过这样设置B含量，非磁性元素Cr和B分散在分隔相邻晶粒的晶界部分内，因此促进了Cr和B的所谓偏析作用。因此，晶界部分的厚度增加，以致扩大了相邻晶粒之间的间隔。该晶粒以彼此隔离的方式形成，因此晶粒之间磁化或者交换的相互作用减小。在这种结构中同样减小记录介质噪音。因此，记录介质噪音进一步减小。

另一方面，如上所述，第一磁性层18设置成这样的组成，使其Cr含量小于第二磁性层19的Cr含量。这使得可以提高第一磁性层18的晶粒的Co含量，因此提高晶粒的结晶度。该晶粒主要由CoCrPtB组成，其中Co原子形成hcp结构的骨架。因此，Co含量越高，结晶度保持得越好。

此外，继承了第一磁性层18晶粒的优良结晶度的第二磁性层19的晶粒具有优良的结晶度。结果，各向异性磁场增大，从而提高了矫顽力。此外，同样，饱和磁化强度也提高。因此，该磁记录介质10具有适合于高密度记录的特性。

为了在第一磁性层18表面上使第二磁性层19产生良好的晶体生长，优选第一磁性层18比第二磁性层19更厚。由第一磁性层18和第二磁性层19形成的整个记录层16的厚度被磁记录介质10的电磁转换特性中的分辨率和重写特性限制为预定值。同时，随着第一磁性层18变得更厚，它的表面状况变得更好。具体地说，第一磁性层18表面晶粒的结晶度之间的离散度变得更好。这使第二磁性层19产生良好的结晶度和晶体取向，因此提高了矫顽力。

在减小记录介质噪音方面，从原子百分数来看，优选第二磁性层19比第一磁性层18包含更多的附加成分M。

选自公知的保护膜材料的保护膜20是由例如金刚石型碳、氮化碳或者无定形碳形成。将保护膜20的厚度设置为0.5nm到10nm(优选0.5nm到5nm)。

润滑层21没有特别限制。例如，可以使用由作为主链的全氟聚醚和作为端基的羟基或者苯基形成的有机液体润滑剂。根据保护膜20的材料选择适当的润滑剂。

然后，参考图2说明根据第一实施方式的磁记录介质10的制造方法。首先，在基材11表面上形成纹理时，在将基材11放置在溅射装置上之前进行纹理处理。使用纹理形成装置进行纹理处理。具体地说，将衬垫压在基材11的表面上，并且通过在基材11表面上提供包含研磨剂的膏剂的同时使基材11和衬垫彼此相对运动，从而在基材11的表面形成抛光痕迹。在第一籽晶层12或者第二籽晶层13的表面上形成纹理时，纹理以同样方式形成。

然后，在对基材11表面进行清洁以后，将基材11放置在例如直流磁控管溅射装置等溅射装置上，并且在例如大约180℃下加热基材11。优选在向溅射腔提供诸如Ar气等惰性气体或工艺气体之前，预先对直流磁控管溅射装置的溅射腔抽真空，直到真空度变成等于或者低于1×10^-5Pa。

然后，向溅射腔内供应惰性气体例如Ar气，并且使用相应材料的溅射靶来形成第一籽晶层12到第二磁性层19。在形成第一籽晶层12到第二磁性层19的期间，可以进一步地加热基材11。

然后，使用溅射、CVD(化学气相沉积)或者FCA(过滤式阴极电弧(Filtered Cathodic Arc))在第二磁性层19上形成保护膜20。进而，在保护膜20上形成润滑层21。具体地说，通过浸渍或者旋涂在保护膜20上涂覆稀释润滑剂溶液来形成润滑层21。由此形成第一实施方式的磁记录介质10。通过与这个实施方式的磁记录介质10基本上相同的方法来制造根据这个实施方式的下述变化的磁记录介质。

如上所述，依据这个实施方式的磁记录介质10的记录介质噪音减小，并且具有优良的信噪比，因此可以用于更高的记录密度。此外，因为第一磁性层18和第二磁性层19的晶粒具有优良的结晶度，所以各向异性磁场增大。结果，平面内方向上的矫顽力提高。在此方面，磁记录介质10同样可以具有高记录密度。

图3是根据本发明第一实施方式的第一种变化的磁记录介质30的横截面图。在图3中，与上述内容相同的元件用相同的数字表示，并且其说明从略。

参考图3，磁记录介质30包括基材11、第一籽晶层12、第二籽晶层13、基底层14、中间层15、记录层31、保护膜20和润滑层21。第一籽晶层12、第二籽晶层13、基底层14、中间层15、记录层31、保护膜20和润滑层21依次形成在基材11上。除了记录层31不同于记录层16以外，磁记录介质30在构成上等同于第一实施方式的磁记录介质10。

记录层31包括从基材11侧开始依次设置的下部磁性层32、非磁性耦合层33、第一磁性层18和第二磁性层19。记录层31具有下部磁性层32和第一磁性层18通过非磁性耦合层33反铁磁性地交换耦合的交换耦合结构。也就是说，在不施加外部磁场的情况下，下部磁性层32的磁化方向和第一磁性层18的磁化方向为彼此反向平行。因为第一磁性层18和第二磁性层19铁磁性地交换耦合，所以下部磁性层32和第二磁性层19间接地反铁磁性地交换耦合。

下部磁性层32由CoCr或者CoCr-X₁合金的铁磁性材料形成，其中附加元素X₁至少选自Pt、B、Ta、Ni、Cu、Ag、Fe、Nb、Au、Mn、Ir、Si和Pb之一。优选CoCr-X₁合金，因为它可以较好地控制下部磁性层32的粒度。下部磁性层32可以包括一层以上。下部磁性层32可以具有由上述铁磁性材料形成的多重膜的多层结构。

非磁性耦合层33选自例如Ru、Rh、Ir、Ru合金、Rh合金和Ir合金。优选地，非磁性耦合层33由Ru或者具有hcp结构的Ru合金形成，因为Ru或者具有hcp结构的Ru合金与第一磁性层18具有良好的结晶共格性。这是因为第一磁性层18具有hcp结构并具有与Ru或者Ru合金近似的晶格常数。该Ru合金可以是Co、Cr、Fe、Ni、Mn及其合金之一与Ru的合金。

优选地，将非磁性耦合层33的厚度设置为0.4nm到1.2nm。通过将非磁性耦合层33的厚度设置在这个范围内，下部磁性层32的磁化和第一磁性层18的磁化通过非磁性耦合层33来反铁磁性地交换耦合。

下部磁性层32与第一磁性层18和第二磁性层19均如此反铁磁性地交换耦合。因此，交换耦合磁化所占的总体积增加。结果，所记录的磁化的热稳定性提高。在高密度记录中，被这种磁化所占的总体积减小。然而，这种减小可以通过下部磁性层32来控制。因此，可以防止所记录的磁化的热稳定性降低。

就与下部磁性层32的更强的交换耦合而言，优选从原子百分数看第一磁性层18包含比第二磁性层19更多的Co。

根据第一变化的磁记录介质30可以产生与第一实施方式的磁记录介质10相同的效果。此外，记录在记录层31中的磁化的热稳定性优良。结果，磁记录介质30适用于更高的记录密度。此外，将第一磁性层18的Co含量设置为大于第二磁性层19的值，可以进一步加强下部磁性层32与第一磁性层18的反铁磁性交换耦合，而且可以进一步提高记录在磁记录介质30的记录层31中的磁化的热稳定性。

图4是根据本发明第一实施方式的第二种变化的磁记录介质40的横截面图。在图4中，与上述内容相同的元件用相同的数字表示，并且其说明从略。

参考图4，磁记录介质40包括基材11、第一籽晶层12、第二籽晶层13、基底层14、中间层15、记录层41、保护膜20和润滑层21。第一籽晶层12、第二籽晶层13、基底层14、中间层15、记录层41、保护膜20和润滑层21依次形成在基材11上。除了记录层41不同于记录层16以外，磁记录介质40在构成上等同于第一实施方式的磁记录介质10。

记录层41包括从基材11侧开始依次设置的n个磁性层，即第一磁性层42₁、第二磁性层42₂...、第n-1磁性层42_n-1以及第n磁性层42_n，其中n是大于或等于3的整数。在记录层41中，记录层的层数从第一实施方式的记录介质10的两层增加到n层。

第一磁性层42₁到第n磁性层42_n中每一个都是由与图2所示第一实施方式的磁记录介质10的第一磁性层18和第二磁性层19相同的材料形成。

第一磁性层42₁到第n-1磁性层42_n-1中每一个的组成为，从原子百分数来看，与在其上(直接在上面)的磁性层相比，第一磁性层42₁到第n-1磁性层42_n-1中包含更多B和更少Cr。这促进了下部磁性层晶粒的小型化，并且晶粒的粒径被上面的磁性层继承，因此上面磁性层的晶粒同样小型化。结果，第一磁性层42₁到第n磁性层42_n的晶粒被小型化，所以记录介质噪音减小。

根据第二变化的磁记录介质40可以产生与第一实施方式的磁记录介质10相同的效果，而且进一步减小了记录介质噪音。因此，磁记录介质40具有优良的信噪比，并且可使用于更高记录密度。

图5是根据本发明第一实施方式的第三种变化的磁记录介质50的横截面图。在图5中，与上述内容相同的元件用相同的数字表示，并且其说明从略。

参考图5，磁记录介质50包括基材11、第一籽晶层12、第二籽晶层15、基底层14、中间层15、记录层51、保护膜20和润滑层21。第一籽晶层12、第二籽晶层13、基底层14、中间层15、记录层51、保护膜20和润滑层21依次形成在基材11上。除了记录层51不同于记录层16以外，磁记录介质50在构成上等同于第一实施方式的磁记录介质10。

记录层51包括从基材11侧开始依次设置的下部磁性层32、非磁性耦合层33、第一磁性层42₁、第二磁性层42₂...、第n-1磁性层42_n-1和第n磁性层42_n。也就是说，记录层51是图3所示的第一变化的磁记录介质30的记录层31的交换耦合结构与图4所示的第二变化的磁记录介质40的记录层41的n个磁性层的组合。

因此，根据第三变化的磁记录介质50可以产生与根据第一实施方式的磁记录介质10相同的效果，而且进一步减小了记录介质噪音。此外，记录在磁记录介质50的记录层51内的磁化的热稳定性优良。

下面举例说明根据第一实施方式的实施例和不属于本发明的比较例。

实施例

实施例的磁盘在构成上等同于图2所示的第一实施方式的磁记录介质10。该构成的细节如下：

玻璃基材(65nm直径)；

第一籽晶层：Cr₅₀Ti₅₀膜(25nm)；

第二籽晶层：Al₅₀Ru₅₀膜(25nm)；

基底层：Cr₇₅Mo₂₅膜(5nm)；

中间层：Co₅₈Cr₄₂膜(1nm)；

第一磁性层：Co₆₅Cr₁₁Pt₁₁B₁₃膜(10nm)；

第二磁性层：Co₆₀Cr₁₈Pt₁₁B₈Cu₃膜(5nm)；

保护膜：无定形碳膜(5nm)；和

润滑层：AM3001(1.5nm)，

其中括号中的数值表示厚度，组成的数值用原子％表示。

按如下方法制造该实施例的磁盘。首先，在玻璃基材的表面上形成沿着圆周方向延伸的纹理。然后，清洁基材的表面，使用加热器在真空中将玻璃基材加热到200℃。

然后，使用直流磁控管溅射装置，在Ar气氛(压力为0.67Pa)中，在各自的真空腔内依次形成上述膜结构中的Cr₅₀Ti₅₀膜到无定形碳膜。然后，通过浸渍在无定形碳膜表面上涂覆润滑层。预先将加热器和直流磁控管溅射装置的真空腔抽真空到等于或者低于1×10^-5Pa的高真空。其后，向该真空腔提供氩气，因此在该真空腔内部形成上述压力。

[比较例]

比较例的磁盘(以下称“比较磁盘”)在构成上等同于实施例的磁盘，不同之处是第一磁性层和第二磁性层均采用了具有与实施例磁盘的第二磁性层相同组成的铁磁性材料。比较磁盘以基本上与实施例磁盘相同的方法制造。比较磁盘的第一磁性层和第二磁性层在不同的真空腔内形成，并且在第一磁性层和第二磁性层之间暂时停止膜的形成。与实施例磁盘不同的比较磁盘的层如下所示：

第一磁性层：Co₆₀Cr₁₈Pt₁₁B₈Cu₃膜(10nm)；和

第二磁性层：Co₆₀Cr₁₈Pt₁₁B₈Cu₃膜(5nm)。

图6A显示了根据本发明实施例的磁盘的第二磁性层的TEM (透射电镜)照片。图6B显示了比较磁盘的第二磁性层的TEM照片。每个TEM照片均显示了第二磁性层的表面，其中较暗区域表示晶粒，围绕较暗区域的较亮区域表示晶界部分。表1是显示实施例磁盘和比较磁盘的特征的表格。并且磁盘的磁特性也一并示出在表1中。

表1

	平均粒径(nm)	颗粒边界部分平均厚度(nm)	矫顽力(Oe)	S/Nm(dB)
					实施例	5.1	2.3	3553	21.6
比较例	6.9	1.7	3350	21.2

图6A、6B和表1显示，尽管实施例磁盘和比较磁盘的第二磁性层成分相同，但是实施例磁盘中的各个晶粒小于比较磁盘中的晶粒。表1显示实施例磁盘晶粒的平均粒径与比较磁盘晶粒的平均粒径相比减小了26％。也就是说，表1显示在实施例磁盘中比在比较磁盘中更加促进第二磁性层晶粒的小型化。

在实施例磁盘中第二磁性层相邻晶粒之间的距离即晶界部分的厚度大于比较磁盘中的距离。表1显示实施例磁盘晶界部分的平均厚度与比较磁盘晶界部分的平均厚度相比增加了35％。由此可见，与比较磁盘相比，在实施例磁盘中，更多的Cr和B移到晶界部分，并且更多地促进Cr和B的偏析作用。不难推断，在实施例磁盘晶粒组成中的Co含量大于在比较磁盘晶粒组成中的Co含量。当Co含量提高时，饱和磁化强度提高，因此产生再现输出提高的理想效果。

如下使用第二磁性层表面的TEM照片(大约2,000,000倍的总放大倍数)来获得晶粒的平均粒径和晶界部分的平均厚度。首先，使用图像分析器获得预定区域内的晶粒面积。在获得晶粒面积时，每个晶粒近似椭圆形，并且将该椭圆形的面积定义为晶粒的面积。然后，将面积与该椭圆形相同的正圆的直径定义为该晶粒的粒径。因此，根据大约100到200个晶粒来获得粒径，并且对获得的(粒径)值求平均值。结果，获得晶粒的平均粒径。

在获得晶界部分的平均厚度时，首先，使用图像分析器获得在预定区域内晶界部分的总面积。此外，获得在预定区域内晶粒的总周长，假设上述正圆的周长是该晶粒的周长。将通过之前获得的晶界部分总面积除以晶粒总周长获得的数值定义为晶界部分的平均厚度。

同时，如表1所示，实施例磁盘的矫顽力与比较磁盘的矫顽力相比增加了大约6％。可以推断，这是因为实施例磁盘的晶粒具有优于比较磁盘的晶粒的结晶度。

表1还显示实施例磁盘的S/Nm与比较磁盘的S/Nm相比提高了0.4dB。这是因为晶粒的小型化和晶界部分平均厚度的增加(Cr和B的偏析作用的促进)而导致的。

如上所述，根据实施例磁盘，从原子百分数看，第一磁性层比第二磁性层包含更多B和更少Cr。因此，使第二磁性层的晶粒小型化，并且第二磁性层晶界部分的平均厚度增大。结果，获得了高矫顽力和高信噪比的磁盘。

使用振动样品型磁强计来测量矫顽力。S/Nm使用市场上可买到的自旋支架以及具有感应型记录元件和GMR再现元件的复合磁头来测量。由平均输出Siso(89kFCI)和记录介质噪音Nm来获得S/Nm，即10×log(Siso/Nm)(dB)。

[第二实施方式]

图7是根据本发明第二实施方式的磁存储装置60的主要部分的平面图。

参考图7，磁存储装置60包括壳体61。在壳体61内部，设置由心轴(未图示)驱动的轮彀62、固定到轮彀62上并且旋转的磁记录介质63、致动装置64、连接到致动装置64并且在磁记录介质63的径向上移动的臂65和悬梁66以及通过悬梁66支承的磁头68。磁头68由MR元件(磁阻元件)、GMR元件(巨磁阻元件)或者TMR元件(隧道磁阻元件)的再现磁头和感应型记录磁头的复合磁头形成。磁存储装置60本身的基本结构是公知的，并且在这个说明书中将省略其详细说明。

磁记录介质63例如是第一实施方式和其第一到第三变化的任何磁记录介质10、30、40和50。磁记录介质63降低了记录介质噪音，并且具有优良的信噪比。因此，该磁记录介质63可以应用于更高记录密度。

磁存储装置60的基本结构不局限于在图7中所示的情况。磁头68不局限于上述结构。众所周知的磁头可以用作磁头68。

根据本发明的一个方面，通过从基底层侧开始依次设置第一磁性层和第二磁性层来形成磁记录介质的记录层。第一磁性层和第二磁性层都是由主要由CoCrPtB组成的铁磁性材料形成。第一磁性层构成为从原子百分数看与第二磁性层相比包含更多B和更少Cr。通过这样设置B含量，由于添加B的作用而促进了第一磁性层晶粒的小型化。也就是说，晶粒在它们与基材表面平行的横截面上的尺寸减小。此外，第二磁性层的晶粒在与它们对应的第一磁性层的晶粒上生长。因此，第二磁性层的晶粒同样被小型化。结果，第一磁性层和第二磁性层的晶粒都小型化，所以磁记录介质的记录介质噪音减小。

此外，在第一磁性层中，通过这样设置B含量，非磁性元素Cr和B分散在分隔相邻晶粒的晶界部分内，因此促进了Cr和B的所谓偏析作用。因此，晶界部分的厚度增加，以致扩大了相邻晶粒之间的间隔。第二磁性层同样继承这种结构。因此，以彼此隔离的方式形成了第一磁性层和第二磁性层的晶粒，因此减小晶粒之间磁化或者转换的相互作用。在此方面同样减小了记录介质噪音。

另一方面，如此设置第一磁性层的组成使其Cr含量小于第二磁性层的Cr含量。这使得可以提高第一磁性层晶粒的Co含量，因此提高晶粒的结晶度。该晶粒主要由CoCrPtB组成，其中Co原子形成hcp结构的骨架。因此，Co含量越高，结晶度越好。此外，继承了第一磁性层晶粒的优良结晶度的第二磁性层晶粒具有优良的结晶度。结果，各向异性磁场提高，从而提高了矫顽力。此外，由于同样的原因还提高了饱和磁化强度。因此，该磁记录介质具有适合于高密度记录的特性。

因此，根据本发明的磁记录介质的记录介质噪音减小，并且具有优良的信噪比，因此可以用于更高的记录密度。

本发明不局限于具体公开的实施方式，而是可以在不脱离本发明范围的情况下进行变化和改良。

例如，可以以磁盘作为上述第二实施方式的说明中的磁记录介质63的实施例，但是该磁记录介质63也可以是磁带。对于磁带，使用带状基材例如PET、PEN或者聚酰亚胺的带状塑料膜，以代替盘状基材。

本申请是以2005年3月15日提交的日本在先专利申请No.2005-073983为基础，在此以参见的方式引入其全部内容。

Claims (19)

1、一种磁记录介质，该介质包括：

基材；

设置在该基材上的基底层；和

设置在该基底层上的记录层，

其中：

该记录层包括从基底层侧开始的第一磁性层和第二磁性层；

所述第一磁性层和第二磁性层每个都包含主要由CoCrPtB组成的铁磁性材料；和

从原子百分数看，所述第一磁性层与第二磁性层相比包含更多B和更少Cr。

2、如权利要求1所述的磁记录介质，其中：

所述记录层在第一磁性层下面还包括从基底层侧开始的下部磁性层和非磁性耦合层；和

在不施加外部磁场的情况下，所述下部磁性层和第一磁性层交换耦合，并且下部磁性层的磁化和第一磁性层的磁化为彼此反向平行。

3、如权利要求2所述的磁记录介质，其中所述下部磁性层包括CoCr和CoCr-X₁合金之一，该X₁包括选自Pt、B、Ta、Ni、Cu、Ag、Fe、Nb、Au、Mn、Ir、Si和Pb的至少一种。

4、如权利要求1所述的磁记录介质，其中所述第一磁性层的Co含量从原子百分数看大于或者基本上等于第二磁性层的Co含量。

5、如权利要求1所述的磁记录介质，其中所述第一磁性层和第二磁性层每个都包括含有附加成分M的CoCrPtB-M合金，该附加成分M包括选自Cu、Ag、Nb、Ru、Ni、V、Ta、Au、Fe、Mn、Ir、Si和Pd的至少一种。

6、如权利要求5所述的磁记录介质，其中所述第二磁性层的M含量从原子的百分数看大于第一磁性层的M含量。

7、如权利要求1所述的磁记录介质，其中所述第一磁性层比所述第二磁性层更厚。

8、如权利要求1所述的磁记录介质，其中所述基底层包括Cr和具有bcc晶体结构的Cr合金中的一种。

9、如权利要求8所述的磁记录介质，其中所述Cr合金包括Cr-X₃合金，该X₃是选自W、V、Mo、Mn及其合金中的一种。

10、如权利要求1所述的磁记录介质，该介质还包括：

在所述基底层和所述记录层之间的中间层，所述中间层包括具有hcp结构的Co-X₂合金，该X₂包括选自Cr、Ta、Mo、Mn、Re、Ru和Hf的至少一种。

11、如权利要求1所述的磁记录介质，该介质还包括：

在所述基材和所述基底层之间的结晶籽晶层，所述结晶籽晶层具有B2结构。

12、如权利要求11所述的磁记录介质，该介质还包括：

在所述基材和所述基底层之间的非晶籽晶层，所述非晶籽晶层包括选自CoW、CrTi、NiP、CoCrZr以及主要由这些物质组成的金属中的一种。

13、如权利要求12所述的磁记录介质，其中，在所述基材和所述基底层之间，从基材侧开始按顺序设置非晶籽晶层和结晶籽晶层。

14、如权利要求12所述的磁记录介质，其中：

所述磁记录介质为盘状；和

在所述基材、结晶籽晶层和非晶籽晶层之一的表面上，形成沿着磁记录介质的圆周方向延伸的凹凸痕。

15、一种磁记录介质，该磁记录介质包括：

基材；

设置在该基材上的基底层；和

设置在该基底层上的记录层，

其中：

该记录层包括n个磁性层，该n个磁性层是从基底层侧开始依次设置的第1到第n磁性层；

所述第1到第n磁性层每个都包含主要由CoCrPtB合金组成的铁磁性材料；和

从原子百分数看，与直接位于第1到第n-1磁性层上的第2到第n磁性层中的相应的一个磁性层相比，所有第1到第n-1磁性层均包含更多B和更少Cr。

16、如权利要求15所述的磁记录介质，其中：

所述记录层在第一磁性层下面还包括从基底层侧开始的下部磁性层和非磁性耦合层；和

所述下部磁性层和第一磁性层交换耦合，并且在不施加外部磁场的情况下，下部磁性层的磁化和第一磁性层的磁化为彼此反向平行。

17、一种磁存储装置，该装置包括：

如权利要求1所述的磁记录介质；以及

包括记录元件和磁阻再生元件的记录和再生部件。

18、一种磁存储装置，该装置包括：

如权利要求15所述的磁记录介质；和

包括记录元件和磁阻再生元件的记录和再生部件。

19、一种磁盘装置，该装置包括：

包括盘状基材的磁盘、设置在该基材上的基底层和设置在该基底层上的记录层；和

包括记录元件和磁阻再生元件的记录和再生部件，

其中：

该记录层包括从基底层侧开始的第一磁性层和第二磁性层；

所述第一磁性层和第二磁性层每个都包含主要由CoCrPtB组成的铁磁性材料；和

从原子百分数看，所述第一磁性层与第二磁性层相比包含更多B和更少Cr。

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