DE60013651T2

DE60013651T2 - Magnetisches Aufzeichnungsmittel

Info

Publication number: DE60013651T2
Application number: DE60013651T
Authority: DE
Inventors: E. Noel Kawasaki-shi Kanagawa Abarra; Iwao Kawasaki-shi Kanagawa Okamoto; Yoshifumi Kawasaki-shi Kanagawa Mizoshita; Yuki Kawasaki-shi Kanagawa Yoshida; Hisashi Kawasaki-shi Kanagawa Umeda; Masaya Kawasaki-shi Kanagawa Suzuki; Hideyuki Kawasaki-shi Kanagawa Akimoto; Hisateru Kawasaki-shi Kanagawa Sato; Isatake Kawasaki-shi Kanagawa Kaitsu
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 1999-06-08
Filing date: 2000-05-26
Publication date: 2005-02-17
Anticipated expiration: 2020-05-27
Also published as: EP1059629A3; EP1059629B1; EP1302932A1; EP1302933A1; EP1302933B1; EP1059629A2; DE60006186T2; EP1302931A1; EP1302932B1; KR20010007285A; DE60013651D1; DE60014974T2; KR100630583B1; DE60014974D1; DE60006186D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen magnetische Aufzeichnungsmedien und im besonderen ein magnetisches Aufzeichnungsmedium, das zur Aufzeichnung mit hoher Dichte geeignet ist.
Die Aufzeichnungsdichte von magnetischen Longitudinalaufzeichnungsmedien, wie etwa von Magnetplatten, ist auf Grund der Reduzierung des Rauschens des Mediums und der Entwicklung von magnetoresistiven und hochempfindlichen Spin-Valve-Köpfen beträchtlich erhöht worden. Ein typisches, magnetisches Aufzeichnungsmedium umfaßt ein Substrat, eine Unterschicht, eine magnetische Schicht und eine Schutzschicht, die in dieser Reihenfolge sukzessive gestapelt sind. Die Unterschicht wird aus Cr oder einer Legierung auf Cr-Basis hergestellt, und die magnetische Schicht wird aus einer Legierung auf Co-Basis hergestellt.
Verschiedene Verfahren sind vorgeschlagen worden, um das Rauschen des Mediums zu verringern. Zum Beispiel wird bei Okamoto et al.: "Rigid Disk Medium For 5 Gbit/in² Recording", AB-3, Intermag '96 Digest, das Verringern der Korngröße und der Größenverteilung der magnetischen Schicht durch Reduzieren der Dicke der magnetischen Schicht durch die zweckmäßige Verwendung einer Unterschicht aus CrMo vorgeschlagen, und das US-Patent Nr. 5,693,426 schlägt die Verwendung einer Unterschicht aus NiAl vor. Ferner wird beispielsweise bei Hosoe et al.: "Experimental Study of Thermal Decay in High-Density Magnetic Recording Media", "IEEE Trans. Magn.", Bd. 33, S. 1528 (1997), die Verwendung einer Unterschicht aus CrTiB vorgeschlagen. Die oben beschriebenen Unterschichten unterstützen auch die Orientierung der c-Achse der magnetischen Schicht in einer Ebene, wodurch die remanente Magnetisierung und die thermische Stabilität von geschriebenen Bits zunimmt. Zusätzlich sind Vorschläge zum Reduzieren der Dicke der magnetischen Schicht gemacht wor den, um die Auflösung zu erhöhen oder die Übergangsbreite zwischen geschriebenen Bits zu verringern. Weiterhin sind Vorschläge zum Verringern der Austauschkopplung zwischen Körnern durch das Unterstützen der Segregation von mehr Cr in der magnetischen Schicht gemacht worden, die aus einer Legierung auf CoCr-Basis ist.
Wenn die Körner der magnetischen Schicht jedoch kleiner werden und magnetisch mehr voneinander isoliert sind, werden die geschriebenen Bits auf Grund von thermischer Aktivierung und von Entmagnetisierungsfeldern, die mit der linearen Dichte zunehmen, jedoch instabil. Lu et al.: "Thermal Instability at 10 Gbit/in² Magnetic Recording", "IEEE Trans. Magn.", Vol. 30, S. 4230 (1994), demonstrierte durch mikromagnetische Simulation, daß austauschentkoppelte Körner mit einem Durchmesser von 10 nm und einem Verhältnis K_uV/k_BT ~ 60 in 400 kfci Dibits gegenüber einem signifikanten, thermischen Abfall anfällig sind, wobei K_u die magnetische Anisotropiekonstante bezeichnet, V das durchschnittliche, magnetische Kornvolumen bezeichnet, k_B die Boltzmann-Konstante bezeichnet und T die Temperatur bezeichnet. Das Verhältnis K_uV/k_BT wird auch als thermischer Stabilitätsfaktor bezeichnet.
Bei Abarra et al.: "Thermal Stability of Narrow Track Bits in 5 Gbit/in² Medium", "IEEE Trans. Magn.", Bd. 33, S. 2995 (1997), ist berichtet worden, daß das Vorhandensein einer intergranularen Austauschwechselwirkung geschriebene Bits stabilisiert, laut MFM-Studien von 200 kfci annealten Bits auf einem CoCrPtTa/CrMo-Medium mit 5 Gbit/Zoll². Eine größere Kornentkopplung ist jedoch für Aufzeichnungsdichten von 20 Gbit/Zoll² oder höher wichtig.
Die naheliegende Lösung war das Erhöhen der magnetischen Anisotropie der magnetischen Schicht. Leider stellt die erhöhte, magnetische Anisotropie aber hohe Anforderungen an das Kopfschreibfeld, wodurch die "Überschreib"-Leistung gemindert wird, die das Vermögen zum Überschreiben von zuvor geschriebenen Daten darstellt.
Zusätzlich nimmt die Koerzitivkraft von thermisch instabilen, magnetischen Aufzeichnungsmedien mit abnehmender Schaltzeit rapide zu, wie es bei He et al.: "High Speed Switching in Magnetic Recording Media", "J. Magn. Magn. Mater.", Bd. 155, S. 6 (1996), für magnetische Bandmedien und bei J. H. Richter: "Dynamit Coervicity Effects in Thin Film Media", "IEEE Trans. Magn.", Bd. 34, S. 1540 (1997), für magnetische Plattenmedien beschrieben wurde. Demzufolge wirken sich die nachteiligen Effekte auf die Datenrate aus, das heißt, wie schnell Daten auf die magnetische Schicht geschrieben werden können, und auf das Ausmaß des Kopffeldes, das zum Umkehren der magnetischen Körner erforderlich ist.
Andererseits wird durch ein anderes, vorgeschlagenes Verfahren zum Verbessern der thermischen Stabilität das Orientierungsverhältnis der magnetischen Schicht durch geeignetes Texturieren des Substrates unter der magnetischen Schicht erhöht. Zum Beispiel berichtet Akimoto et al.: "Relationship Between Magnetic Circumferential Orientation and Magnetic Thermal Stability", "J. Magn. Magn.", Bd. 193, S. 240–242 (1999), in der Presse, daß bei mikromagnetischer Simulation das effektive Verhältnis K_uV/k_BT durch eine leichte Erhöhung des Orientierungsverhältnisses verstärkt wird. Dies führt ferner zu einer schwächeren Zeitabhängigkeit bei der Koerzitivkraft, wodurch die Überschreibleistung des magnetischen Aufzeichnungsmediums verbessert wird, wie es bei Abarra et al.: "The Effect of Orientation Ratio on the Dynamit Coercivity of Media for > 15 Gbit/in² Recording", "IEEE Trans. Magn.", Bd. 35, S. 2709–2711, 1999 beschrieben wird.
Weiterhin sind magnetische Aufzeichnungsmedien mit Keepered-Media-Technologie zur Verbesserung der thermischen Stabilität vorgeschlagen worden. Die sogenannte Keeper-Schicht ist aus einer magnetisch weichen Schicht gebildet, die zu der magnetischen Schicht parallel ist. Diese weiche Schicht kann über oder unter der magnetischen Schicht angeordnet sein. Oft ist eine Cr-Isolierschicht zwischen der weichen Schicht und der magnetischen Schicht angeordnet. Die weiche Schicht reduziert die Entmagnetisierungsfelder in geschriebenen Bits auf der magnetischen Schicht. Das Koppeln der magnetischen Schicht mit einer kontinuierlich austausch-gekoppelten, weichen Schicht macht jedoch den Zweck des Entkoppelns der Körner der magnetischen Schicht zunichte. Als Resultat nimmt das Rauschen des Mediums zu.
Verschiedene Verfahren sind zum Verbessern der thermischen Stabilität und zum Reduzieren des Rauschens des Mediums vorgeschlagen worden. Die vorgeschlagenen Verfahren bieten jedoch keine beträchtliche Verbesserung der thermischen Stabilität von geschriebenen Bits, wodurch es schwierig wird, das Rauschen des Mediums deutlich zu reduzieren. Zusätzlich kommt es bei einigen der vorgeschlagenen Verfahren zu nachteiligen Auswirkungen auf die Leistung des magnetischen Aufzeichnungsmediums auf Grund der Maßnahmen, die zum Reduzieren des Rauschens des Mediums ergriffen wurden.
Um eine thermisch stabile Leistung des magnetischen Aufzeichnungsmediums zu erhalten, ist es im besonderen denkbar, (i) die magnetische Anisotropiekonstante K_u zu erhöhen, (ii) die Temperatur T zu verringern oder (iii) das Kornvolumen V der magnetischen Schicht zu erhöhen. Durch die Maßnahme (i) wird jedoch die Koerzitivkraft erhöht, wodurch es schwieriger wird, Informationen auf die magnetische Schicht zu schreiben. Des weiteren ist die Maßnahme (ii) unpraktikabel, da die Betriebstemperatur zum Beispiel in Magnetplattenlaufwerken größer als 60°C werden kann. Ferner wird durch die Maßnahme (iii) das Rauschen des Mediums vergrößert, wie oben beschrieben. Als Alternative zur Maßnahme (iii) ist es denkbar, die Dicke der magnetischen Schicht zu vergrößern, aber dies würde zur Verschlechterung der Auflösung führen.
Daher ist es wünschenswert, ein magnetisches Aufzeichnungsmedium vorzusehen, durch das die thermische Stabilität von geschriebenen Bits verbessert werden kann, ohne das Rauschen des Mediums zu vergrößern, um eine zuverlässige Aufzeichnung mit hoher Dichte zu ermöglichen, ohne nachteilige Auswirkungen auf die Leistung des magnetischen Aufzeichnungsmediums zu bewirken, das heißt, die magnetische Anisotropie unnötig zu erhöhen.
US-A-5851643 offenbart ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit einem magnetischen Film aus wenigstens zwei Schichten, die mittels einer nicht-magnetischen Zwischenschicht gestapelt sind. Der magnetische Film ist auf einer Struktursteuerungsunterschicht gebildet, die auf einem nicht-magnetischen Substrat angeordnet ist. Anders als bei der vorliegenden Erfindung haben die zwei magnetischen Schichten jedoch keine antiparallelen Magnetisierungen.
Die US-A-5247732 schlägt die Verwendung von mehrschichtigen Strukturen mit verschiedenen Magnetisierungen vor, um das S/N-Verhältnis zu verbessern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein magnetisches Aufzeichnungsmedium vorgesehen, mit:
wenigstens einer Austauschschichtstruktur und
einer magnetischen Schicht, die auf der Austauschschichtstruktur vorgesehen ist, wobei:
die Austauschschichtstruktur eine ferromagnetische Schicht enthält, und eine nicht-magnetische Kopplungsschicht, die auf der ferromagnetischen Schicht vorgesehen ist;
wenigstens eine von der ferromagnetischen Schicht und der magnetischen Schicht eine granulare Schichttextur hat, in der ferromagnetische Kristallkörner innerhalb eines nicht-magnetischen Basismaterials gleichförmig verteilt sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die ferromagnetische Schicht und die magnetische Schicht austauschgekoppelt sind und antiparallele Magnetisierungen haben. Gemäß dem magnetischen Aufzeichnungsmedium der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein magnetisches Aufzeichnungsmedium vorzusehen, wodurch die thermische Stabilität von geschriebenen Bits verbessert werden kann, um eine zuverlässige Aufzeichnung mit hoher Dichte zu ermöglichen, ohne die Überschreibleistung zu mindern. Unter Verwendung der granularen Schichttextur, die beim Reduzieren des Rauschens effektiv ist, wenigstens für die ferromagnetische Schicht der Austauschschichtstruktur und die magnetische Schicht, die auf der Austauschschichtstruktur vorgesehen ist, ist es möglich, das Rauschen des Mediums weiter zu reduzieren, während die thermische Stabilität der geschriebenen Bits weiter verbessert wird.
Das magnetische Aufzeichnungsmedium kann wenigstens eine zusätzliche Austauschschichtstruktur umfassen, die zwischen der obenerwähnten Austauschschichtstruktur und der magnetischen Schicht vorgesehen ist, wobei die Austauschschichtstrukturen eine granulare Schichttextur haben, die zusätzliche Austauschschichtstruktur eine granulare Schicht mit einer magnetischen Anisotropie hat, die kleiner als jene einer granularen Schicht der obenerwähnten Austauschschichtstruktur ist, und die granularen Schichten der Austauschschichtstrukturen Magnetisierungsrichtungen haben, die zueinander antiparallel sind.
Das magnetische Aufzeichnungsmedium kann wenigstens eine zusätzliche Austauschschichtstruktur umfassen, die zwischen der obenerwähnten Austauschschichtstruktur und der magnetischen Schicht vorgesehen ist, wobei die Austauschschichtstrukturen eine granulare Schichttextur haben, die zusätzliche Austauschschichtstruktur eine granulare Schicht mit einem Produkt aus der remanenten Magnetisierung und der Dicke hat, das kleiner als jenes von einer granularen Schicht der obenerwähnten Austauschschichtstruktur ist, und die granularen Schichten der Austauschschichtstrukturen Magnetisierungsrichtungen haben, die zueinander antiparallel sind.
Als Beispiel wird nun Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen genommen, in denen:
1 eine Querschnittsansicht ist, die einen wichtigen Teil eines ersten Beispiels eines magnetischen Aufzeichnungsmediums zeigt, das die vorliegende Erfindung nicht verkörpert;
2 eine Querschnittsansicht ist, die einen wichtigen Teil eines zweiten Beispiels eines magnetischen Aufzeichnungsmediums zeigt, das die vorliegende Erfindung nicht verkörpert;
3 ein Diagramm ist, das eine in-plane-Magnetisierungskurve einer einzelnen CoPt-Schicht mit einer Dicke von 10 nm auf einem Si-Substrat zeigt;
4 ein Diagramm ist, das eine in-plane-Magnetisierungskurve von zwei CoPt-Schichten zeigt, die durch eine Ru-Schicht mit einer Dicke von 0,8 nm getrennt sind;
5 ein Diagramm ist, das eine in-plane-Magnetisierungskurve von zwei CoPt-Schichten zeigt, die durch eine Ru-Schicht mit einer Dicke von 1,4 nm getrennt sind;
6 ein Diagramm ist, das eine in-plane-Magnetisierungskurve von zwei CoCrPt-Schichten zeigt, die durch eine Ru-Schicht mit einer Dicke von 0,8 nm getrennt sind;
7 eine Querschnittsansicht ist, die einen wichtigen Teil einer magnetischen Speichervorrichtung zeigt;
8 eine Draufsicht ist, die den wichtigen Teil der magnetischen Speichervorrichtung zeigt;
9 ein Diagramm ist, das eine in-plane-Magnetisierungskurve für ein magnetisches Aufzeichnungsmedium zeigt, das eine einzelne CoCrPtB-Schicht hat, die auf einer NiAl-Schicht auf Glas gewachsen ist;
10 ein Diagramm ist, das eine in-plane-Magnetisierungskurve für ein magnetisches Aufzeichnungsmedium zeigt, das zwei ferromagnetische Schichten aus CoCrPtB, die durch eine Ru-Schicht mit einer Dicke von 0,8 nm getrennt sind, auf einem mit NiP beschichteten Al-Mg-Substrat hat;
11 ein Diagramm ist, das eine in-plane-Magnetisierungskurve für ein magnetisches Aufzeichnungsmedium zeigt, das zwei ferromagnetische Schichten aus CoCrPtB, die durch eine Ru-Schicht getrennt sind, auf einem mit NiP beschichteten Al-Substrat hat;
12 ein Diagramm ist, das eine in-plane-Magnetisierungskurve für ein magnetisches Aufzeichnungsmedium zeigt, das drei ferromagnetische Schichten aus CoCrPtB, die durch eine Ru-Schicht zwischen jeweils zwei benachbarten CoCrPtB-Schichten getrennt sind, auf einem mit NiP beschichteten AlSubstrat hat;
13 ein Diagramm ist, das eine in-plane-Magnetisierungskurve für ein magnetisches Aufzeichnungsmedium zeigt, das zwei negativ gekoppelte ferromagnetische Schichten aus CoCrPtB, die durch eine Ru-Schicht getrennt sind, auf einem mit NiAl beschichteten Glassubstrat hat;
14 ein Diagramm ist, das eine in-plane-Magnetisierungskurve von 13 im Vergleich zu einem magnetischen Aufzeichnungsmedium zeigt, das eine einzelne, ferromagneti sche Schicht aus CoCrPtB auf einem mit NiAl beschichteten Glassubstrat hat;
15 ein Diagramm ist, das Signalabfälle der magnetischen Aufzeichnungsmedien, die zwei und drei ferromagnetische Schichten haben, im Vergleich zu einem Signalabfall des magnetischen Aufzeichnungsmediums zeigt, das die einzelne, ferromagnetische Schicht hat;
16 ein Diagramm ist, das M-H-Kurven des magnetischen Aufzeichnungsmediums mit den zwei negativ gekoppelten, ferromagnetischen Schichten bei verschiedenen Temperaturen zeigt;
17 ein Diagramm ist, das die Temperaturabhängigkeit der Koerzitivkraft bei dem magnetischen Aufzeichnungsmedium zeigt, das die in 16 gezeigten Charakteristiken hat;
18 ein Diagramm ist, das die PW50-Abhängigkeit von der effektiven und gesamten, ferromagnetischen Schichtdicke der magnetischen Aufzeichnungsmedien zeigt, die eine, zwei und drei ferromagnetische Schichten haben;
19 ein Diagramm ist, das die Abhängigkeit der Veränderung eines Einzelwellen-Medien-SNR von der effektiven Dicke zeigt, und
20 eine Querschnittsansicht ist, die einen wichtigen Teil einer Ausführungsform eines magnetischen Aufzeichnungsmediums gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
S. S. P. Parkin: "Systematic Variation of the Strength and Oscillation Period of Indirect Magnetic Exchange Coupling through the 3d, 4d and 5d Transition Metals", "Phys. Rev. Lett.", Bd. 67, S. 3598 (1991), beschreibt verschiedene, magnetische Übergangsmetalle, wie etwa Co, Fe und Ni, die durch dünne, nicht-magnetische Zwischenschichten zum Beispiel aus Ru und Rh gekoppelt sind. Andererseits schlägt das US-Patent Nr. 5,701,223 eine Spin-Valve-Struktur vor, in der die oben beschriebenen Schichten als laminierte, festigende Schichten zum Stabilisieren des Sensors Einsatz finden.
Bei einer besonderen Dicke der Ru- oder Ir-Schicht zwischen zwei ferromagnetischen Schichten können die Magnetisierungen parallel oder antiparallel sein. Bei einer Struktur, die zum Beispiel aus zwei ferromagnetischen Schichten mit verschiedener Dicke und antiparallelen Magnetisierungen gebildet ist, kann die effektive Korngröße eines magnetischen Aufzeichnungsmediums vergrößert werden, ohne die Auflösung signifikant zu beeinflussen. Eine Signalamplitude, die von solch einem magnetischen Aufzeichnungsmedium wiedergegeben wird, wird auf Grund der entgegengesetzten Magnetisierungen verkleinert; aber diese kann durch das Hinzufügen einer anderen Schicht mit geeigneter Dicke und Magnetisierungsrichtung, unter der laminierten Magnetschichtstruktur, berichtigt werden, um dadurch die Wirkung von einer der Schichten zu unterdrücken. Als Resultat ist es möglich, die Signalamplitude zu vergrößern, die von dem magnetischen Aufzeichnungsmedium wiedergegeben wird, und auch das effektive Kornvolumen zu erhöhen. Deshalb können thermisch stabile, geschriebene Bits realisiert werden.
Die thermische Stabilität von geschriebenen Bits kann durch Austauschkopplung der magnetischen Schicht mit einer anderen, ferromagnetischen Schicht mit einer entgegengesetzten Magnetisierung oder durch eine laminierte, ferrimagnetische Struktur erhöht werden. Die ferromagnetische Schicht oder die laminierte, ferrimagnetische Struktur ist aus austauschentkoppelten Körnern als magnetische Schicht gebildet. Mit anderen Worten, bei der vorliegenden Erfindung kommt eine festigende, ferromagnetische Austauschschicht oder eine ferrimagnetische Mehrfachschicht zum Einsatz, um die thermi sche Stabilitätsleistung des magnetischen Aufzeichnungsmediums zu verbessern.
1 ist eine Querschnittsansicht, die einen wichtigen Teil eines ersten Beispiels eines magnetischen Aufzeichnungsmediums zeigt, das die vorliegende Erfindung nicht verkörpert, aber zum Verstehen derselben hilfreich ist.
Das magnetische Aufzeichnungsmedium enthält ein nicht-magnetisches Substrat 1, eine erste Keimschicht 2, eine NiP-Schicht 3, eine zweite Keimschicht 4, eine Unterschicht 5, eine nicht-magnetische Zwischenschicht 6, eine ferromagnetische Schicht 7, eine nicht-magnetische Kopplungsschicht 8, eine magnetische Schicht 9, eine Schutzschicht 10 und eine Schmierschicht 11, die in der in 1 gezeigten Reihenfolge gestapelt sind.
Das nicht-magnetische Substrat 1 ist zum Beispiel aus Al, einer Al-Legierung oder aus Glas. Dieses nicht-magnetische Substrat 1 kann mechanisch texturiert sein oder auch nicht. Die erste Keimschicht 2 ist zum Beispiel aus Cr oder Ti, besonders in dem Fall, wenn das nicht-magnetische Substrat 1 aus Glas ist. Die NiP-Schicht 3 wird vorzugsweise oxidiert und kann mechanisch texturiert sein oder auch nicht. Die zweite Keimschicht 4 ist vorgesehen, um eine (001)- oder eine (112)-Textur der Unterschicht 5 zu unterstützen, wenn eine B2-Struktur-Legierung, wie beispielsweise NiAl und FeAl, für die Unterschicht 5 verwendet wird. Die zweite Keimschicht 4 ist aus einem geeigneten Material, das jenem der ersten Keimschicht 2 ähnlich ist.
In dem Fall, wenn das magnetische Aufzeichnungsmedium eine Magnetplatte ist, wird die mechanische Texturierung, die auf dem nicht-magnetischen Substrat 1 oder der NiP-Schicht 3 vorgesehen wird, in einer Umfangsrichtung der Platte vorgenommen, das heißt, in einer Richtung, in der sich Spuren der Platte erstrecken.
Die nicht-magnetische Zwischenschicht 6 ist vorgesehen, um die Epitaxie mehr zu unterstützen, die Kornverteilung der magnetischen Schicht 9 einzuengen und die Anisotropieachsen der magnetischen Schicht 9 längs einer Ebene parallel zu der Aufzeichnungsoberfläche des magnetischen Aufzeichnungsmediums zu orientieren. Diese nicht-magnetische Zwischenschicht 6 ist aus einer hcp-Struktur-Legierung, wie beispielsweise CoCr-M, wobei M = B, Mo, Nb, Ta, W, Cu oder deren Legierungen entspricht, und hat eine Dicke in einem Bereich zwischen 1 und 5 nm.
Die ferromagnetische Schicht 7 ist aus Co, Ni, Fe, einer Legierung auf Co-Basis, einer Legierung auf Ni-Basis, einer Legierung auf Fe-Basis oder dergleichen gebildet. Mit anderen Worten, Legierungen wie etwa CoCrTa, CoCrPt und CoCrPt-M können für die ferromagnetische Schicht 7 verwendet werden, wobei M = B, Mo, Nb, Ta, W, Cu oder deren Legierungen entspricht. Diese ferromagnetische Schicht 7 hat eine Dicke in einem Bereich zwischen 2 und 10 nm. Die nicht-magnetische Kopplungsschicht 8 ist aus Ru, Ir, Rh, Cr, Cu, einer Legierung auf Ru-Basis, einer Legierung auf Ir-Basis, einer Legierung auf Rh-Basis, einer Legierung auf Cu-Basis, einer Legierung auf Cr-Basis oder dergleichen gebildet. Diese nicht-magnetische Kopplungsschicht 8 hat vorzugsweise eine Dicke in einem Bereich zwischen 0,4 und 1,0 nm zum antiparallelen Koppeln unter Verwendung von Ru, und am besten in der Größenordnung von etwa 0,6 bis 0,8 nm zum antiparallelen Koppeln unter Verwendung von Ru. Bei diesem besonderen Dickenbereich der nicht-magnetischen Kopplungsschicht 8 sind die Magnetisierungen der ferromagnetischen Schicht 7 und der magnetischen Schicht 9 antiparallel. Die ferromagnetische Schicht 7 und die nicht-magnetische Kopplungsschicht 8 bilden eine Austauschschichtstruktur.
Bei einer ferromagnetischen Schicht 7 aus einer Legierung auf Fe-Basis bildet Cr eine bessere, nicht-magnetische Kopplungsschicht B. In diesem Fall hat die nicht-magnetische Cr-Kopplungsschicht 8 eine optimale Dicke von etwa 1,8 nm.
Die magnetische Schicht 9 ist aus Co oder einer Legierung auf Co-Basis, wie etwa CoCrTa, CoCrPt und CoCrPt-M gebildet, wobei M = B, Mo, Nb, Ta, W, Cu oder deren Legierungen entspricht. Die magnetische Schicht 9 hat eine Dicke in einem Bereich zwischen 5 und 30 nm. Natürlich ist die magnetische Schicht 9 nicht auf eine Einzelschichtstruktur begrenzt, und eine mehrschichtige Struktur kann für die magnetische Schicht 9 verwendet werden.
Die Schutzschicht 10 ist zum Beispiel aus C gebildet. Zusätzlich ist die Schmierschicht 11 aus einem organischen Schmierstoff zum Beispiel zur Verwendung mit einem magnetischen Transducer, wie etwa einem Spin-Valve-Kopf, gebildet. Die Schutzschicht 10 und die Schmierschicht 11 bilden eine Schutzschichtstruktur auf der Aufzeichnungsoberfläche des magnetischen Aufzeichnungsmediums.
Es ist offensichtlich, daß die Schichtstruktur unter der Austauschschichtstruktur nicht auf jene begrenzt ist, die in 1 gezeigt ist. Zum Beispiel kann die Unterschicht 5 aus Cr oder einer Legierung auf Cr-Basis sein und in einer Dicke in einem Bereich zwischen 5 und 40 nm auf dem Substrat 1 gebildet sein, und die Austauschschichtstruktur kann auf dieser Unterschicht 5 vorgesehen sein.
Als nächstes folgt unter Bezugnahme auf 2 eine Beschreibung eines zweiten Beispiels eines magnetischen Aufzeichnungsmediums, das die vorliegende Erfindung nicht verkörpert, aber zum Verstehen derselben hilfreich ist.
In 2 sind jene Teile, die dieselben wie die entsprechenden Teile in 1 sind, mit denselben Bezugszei chen versehen, und eine Beschreibung derselben wird weggelassen.
Bei diesem zweiten Beispiel des magnetischen Aufzeichnungsmediums enthält die Austauschschichtstruktur zwei nicht-magnetische Kopplungsschichten 8 und 8-1 und zwei ferromagnetische Schichten 7 und 7-1, die eine ferrimagnetische Mehrfachschicht bilden. Durch diese Anordnung wird die effektive Magnetisierung und das effektive Signal vergrößert, da die Magnetisierungen der zwei nicht-magnetischen Kopplungsschichten 8 und 8-1 einander unterdrücken, statt einen Abschnitt der magnetischen Schicht 9. Als Resultat werden das Kornvolumen und die thermische Stabilität der Magnetisierung der magnetischen Schicht 9 effektiv erhöht. Weitere, zweischichtige Strukturen, die aus dem Paar der ferromagnetischen Schicht und der nicht-magnetischen Kopplungsschicht gebildet sind, können zusätzlich vorgesehen sein, um das effektive Kornvolumen zu erhöhen, solange die einfache Magnetisierungsachse bei den danach vorgesehenen Schichten zweckmäßig orientiert ist.
Die ferromagnetische Schicht 7-1 ist aus einem Material gebildet, das jenem der ferromagnetischen Schicht 7 ähnlich ist, und hat einen Dickenbereich, der ähnlich wie bei der ferromagnetischen Schicht 7 selektiert wird. Zusätzlich ist die nicht-magnetische Kopplungsschicht 8-1 aus einem Material gebildet, das jenem der nicht-magnetischen Kopplungsschicht 8 ähnlich ist, und hat einen Dickenbereich, der ähnlich wie bei der nicht-magnetischen Kopplungsschicht 8 selektiert wird. Innerhalb der ferromagnetischen Schichten 7-1 und 7 sind die c-Achsen vorzugsweise in-plane und das Kornwachstum kolumnar.
In dieser Ausführungsform ist die magnetische Anisotropie der ferromagnetischen Schicht 7-1 vorzugsweise höher als jene der ferromagnetischen Schicht 7. Die magnetische Aniso tropie der ferromagnetischen Schicht 7-1 kann jedoch dieselbe oder höher als jene der magnetischen Schicht 9 sein.
Weiterhin kann ein Produkt aus der remanenten Magnetisierung und der Dicke der ferromagnetischen Schicht 7 kleiner als bei der ferromagnetischen Schicht 7-1 sein.
3 ist ein Diagramm, das eine in-plane-Magnetisierungskurve einer einzelnen CoPt-Schicht zeigt, die eine Dicke von 10 nm auf einem Si-Substrat hat. In 3 bezeichnet die Ordinate die Magnetisierung (A), und die Abszisse bezeichnet das Magnetfeld (A/m). Herkömmliche, magnetische Aufzeichnungsmedien haben ein Verhalten, das jenem ähnlich ist, das in 3 gezeigt ist.
4 ist ein Diagramm, das eine in-plane-Magnetisierungskurve von zwei CoPt-Schichten zeigt, die durch eine Ru-Schicht mit einer Dicke von 0,8 nm getrennt sind, wie im Fall des ersten Beispiels des magnetischen Aufzeichnungsmediums. In 4 bezeichnet die Ordinate die Magnetisierung (Tesla), und die Abszisse bezeichnet das Magnetfeld (A/m). Aus 4 ist ersichtlich, daß die Schleife Verschiebungen nahe des Magnetfelds aufweist, die auf die antiparallele Kopplung hindeuten.
5 ist ein Diagramm, das eine in-plane-Magnetisierungskurve von zwei CoPt-Schichten zeigt, die durch eine Ru-Schicht mit einer Dicke von 1,4 nm getrennt sind. In 5 bezeichnet die Ordinate die Magnetisierung (A), und die Abszisse bezeichnet das Magnetfeld (A/m). Aus 5 ist ersichtlich, daß die Magnetisierungen der zwei CoPt-Schichten parallel sind.
6 ist ein Diagramm, das eine in-plane-Magnetisierungskurve für zwei CoCrPt-Schichten zeigt, die durch eine Ru-Schicht mit einer Dicke von 0,8 nm getrennt sind, wie im Fall der zweiten Ausführungsform des magnetischen Aufzeichnungsmediums. In 6 bezeichnet die Ordinate die Magneti sierung (emu/cc), und die Abszisse bezeichnet das Feld (Oe). Aus 6 ist ersichtlich, daß die Schleife Verschiebungen nahe des Felds aufweist, die auf die antiparallele Kopplung hindeuten. In 6 und den folgenden Figuren gilt 1 emu/cc = 1,0 E + 07 Am^–3 und 10e = 79,58 A/m.
Aus 3 und 4 geht hervor, daß die antiparallele Kopplung durch das Vorsehen der Austauschschichtstruktur erhalten werden kann. Zusätzlich geht aus einem Vergleich von 5 mit 4 und 6 hervor, daß die nicht-magnetische Kopplungsschicht 8 wünschenswerterweise in dem Bereich zwischen 0,4 und 1,0 nm liegt, um die antiparallele Kopplung zu erreichen.
Deshalb ist es gemäß den ersten und zweiten Beispielen des magnetischen Aufzeichnungsmediums möglich, das scheinbare Kornvolumen der magnetischen Schicht durch die Austauschkopplung effektiv zu vergrößern, die zwischen der magnetischen Schicht und der ferromagnetischen Schicht mittels der nicht-magnetischen Kopplungsschicht vorgesehen wird, ohne auf die Auflösung zu verzichten. Mit anderen Worten, die scheinbare Dicke der magnetischen Schicht ist bezüglich des Kornvolumens der magnetischen Schicht erhöht, so daß ein thermisch stabiles Medium erhalten werden kann, und zusätzlich wird die effektive Dicke der magnetischen Schicht beibehalten, da eine Unterdrückung von Signalen speziell von den unteren Schichten erreicht wird. Dies gestattet eine höhere, lineare Aufzeichnungsdichte, die bei dicken Medien sonst nicht möglich ist. Als Resultat ist es möglich, ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit reduziertem Medienrauschen und thermisch stabiler Leistung zu erhalten.
Als nächstes folgt unter Bezugnahme auf 7 und 8 eine Beschreibung einer magnetischen Speichervorrichtung. 7 ist eine Querschnittsansicht, die einen wichtigen Teil dieser magnetischen Speichervorrichtung zeigt, und 8 ist eine Draufsicht, die den wichtigen Teil dieser magnetischen Speichervorrichtung zeigt.
Die magnetische Speichervorrichtung enthält im allgemeinen, wie in 7 und 8 gezeigt, ein Gehäuse 13. Ein Motor 14, eine Nabe 15, eine Vielzahl von magnetischen Aufzeichnungsmedien 16, eine Vielzahl von Aufzeichnungs- und Wiedergabeköpfen 17, eine Vielzahl von Aufhängungen 18, eine Vielzahl von Armen 19 und eine Betätigereinheit 20 sind innerhalb des Gehäuses 13 vorgesehen. Die magnetischen Aufzeichnungsmedien 16 sind auf die Nabe 15 montiert, die durch den Motor 14 rotiert wird. Der Aufzeichnungs- und Wiedergabekopf 17 ist aus einem Wiedergabekopf, wie etwa einem MR- oder GMR-Kopf, und aus einem Aufzeichnungskopf, wie etwa einem induktiven Kopf, gebildet. Jeder Aufzeichnungs- und Wiedergabekopf 17 ist an das vordere Ende eines entsprechenden Arms 19 über die Aufhängung 18 montiert. Die Arme 19 werden durch die Betätigereinheit 20 bewegt. Die Basiskonstruktion dieser magnetischen Speichervorrichtung ist bekannt, und in dieser Beschreibung wird eine eingehende Erläuterung derselben weggelassen.
Diese magnetische Speichervorrichtung ist gekennzeichnet durch die magnetischen Aufzeichnungsmedien 16. Jedes magnetische Aufzeichnungsmedium 16 hat die Struktur des magnetischen Aufzeichnungsmediums, die oben in Verbindung mit 1 und 2 beschrieben wurde. Natürlich ist die Anzahl von magnetischen Aufzeichnungsmedien 16 nicht auf drei begrenzt, und es ist möglich, nur ein, zwei oder vier oder mehr magnetische Aufzeichnungsmedien 16 vorzusehen. Ferner kann jedes magnetische Aufzeichnungsmedium 16 die Struktur von irgendeinem magnetischen Aufzeichnungsmedium haben, das später beschrieben ist.
Die Basiskonstruktion der magnetischen Speichereinheit ist nicht auf jene begrenzt, die in 7 und 8 gezeigt ist. Zusätzlich ist das magnetische Aufzeichnungsmedium, das bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, nicht auf eine Magnetplatte begrenzt.
In der folgenden Beschreibung werden die ferromagnetische Schicht der Austauschschichtstruktur und die magnetische Schicht auch als ferromagnetische Schichten bezeichnet, die eine Magnetschichtstruktur bilden.
9 ist ein Diagramm, das eine in-plane-Magnetisierungskurve für ein magnetisches Aufzeichnungsmedium zeigt, das eine einzelne Schicht aus CoCrPtB hat, die auf einer NiAl-Schicht auf Glas gewachsen ist. In 9 bezeichnet die Ordinate die Magnetisierung M (emu/cc), und die Abszisse bezeichnet das Magnetfeld H (Oe). Ähnliche M-H-Kurven sind bei einer einzelnen Schicht auf Co-Basis zu verzeichnen, die auf einer Cr-Unterschicht auf einem mit NiP beschichteten Al-Substrat oder auf einem mit NiP beschichteten Glassubstrat gewachsen ist.
Andererseits ist 10 ein Diagramm, das eine in-plane-Magnetisierungskurve für ein magnetisches Aufzeichnungsmedium zeigt, das zwei ferromagnetische Schichten aus CoCrPtB hat, die durch eine Ru-Schicht mit einer Dicke von 0,8 nm getrennt sind und auf einem mit NiP beschichteten Al-Mg-Substrat aufgesputtert sind. In 10 bezeichnet die Ordinate die Magnetisierung M (emu/cc), und die Abszisse bezeichnet das Magnetfeld H (Oe). Wie aus 10 ersichtlich ist, nimmt die Magnetisierung M abrupt ab, wenn das Magnetfeld H etwa bei H = 500 Oe liegt, was auf ein Austauschkopplungsfeld von ungefähr 1000 Oe hindeutet. Die reduzierte Magnetisierung M bei H = 0 beweist die antiparallele Kopplung.
Die optimale Ru-Dicke für die negative Kopplung kann nicht nur durch Magnetometrie bestimmt werden, sondern auch durch Spin-Stand-Verfahren. Das Wiedergabesignal bei niedrigen Dichten liefert einen Hinweis auf das Produkt aus der remanenten Magnetisierung und der Dicke Mrδ, wobei Mr die remanente Magnetisierung bezeichnet und δ die effektive Dicke der CoCrPtB-Schicht, das heißt, der ferromagnetischen Schicht der Magnetschichtstruktur, bezeichnet. Falls die Ru-Dicke variiert wird, während die Dicken der zwei CoCrPtB-Schichten konstant gehalten werden, weist das Wiedergabesignal eine Einsattlung bei der optimalen Ru-Dicke auf. Die optimale Ru-Dicke kann von den magnetischen Materialien und von der Verarbeitung abhängen, die zum Bilden der ferromagnetischen Schichten der Magnetschichtstruktur zum Einsatz kommen. Bei Legierungen auf CoCrPt-Basis, die bei über 150°C hergestellt werden, wird die antiparallele Kopplung bei einer Ru-Dicke in einem Bereich zwischen etwa 0,4 und 1,0 nm induziert.
11 ist ein Diagramm, das eine in-plane-Magnetisierungskurve für ein magnetisches Aufzeichnungsmedium zeigt, das zwei ferromagnetische Schichten aus CoCrPtB, die durch eine Ru-Schicht getrennt sind, auf einem mit NiP beschichteten Al-Substrat hat. In 11 bezeichnet die Ordinate die Magnetisierung M (emu/cc), und die Abszisse bezeichnet das Magnetfeld H (Oe). 11 zeigt den Fall, wenn eine erste CoCrPtB-Schicht, die dem Substrat näher ist, 8 nm dick ist, die Ru-Schicht 0,8 nm dick ist und eine zweite CoCrPtB-Schicht, die von dem Substrat weiter entfernt ist, 20 nm dick ist.
In diesem Fall wird eine antiparallele Kopplung erst bei höheren, negativen Magnetfeldern beobachtet. Wenn die Entmagnetisierungsfelder innerhalb von Bits nicht sehr hoch sind, wird die antiparallele Kopplung nicht völlig erreicht, und sehr hohe Wiedergabesignale werden beobachtet, da die Magnetisierungen sowohl in der ersten als auch in der zweiten CoCrPtB-Schicht im wesentlichen in dieselbe Richtung zeigen. Deshalb ist es erforderlich, die Koerzitivkraft Hc der ersten CoCrPtB-Schicht zu reduzieren, indem deren Dicke reduziert wird, oder indem Zusammensetzungen verwendet werden, die zu einer niedrigeren Koerzitivkraft Hc führen. Bei Materialien auf CoCrPt-Basis wird letztere gewöhnlich dadurch erreicht, daß der Cr-Anteil erhöht wird und/oder der Pt-Anteil verringert wird.
12 ist ein Diagramm, das eine in-plane-Magnetisierungskurve für ein magnetisches Aufzeichnungsmedium zeigt, das drei ferromagnetische Schichten aus CoCrPtB, die durch eine Ru-Schicht zwischen jeweils zwei benachbarten CoCrPtB-Schichten getrennt sind, auf einem mit NiP beschichteten Al-Substrat hat. In 12 bezeichnet die Ordinate die Magnetisierung M (emu/cc), und die Abszisse bezeichnet das Magnetfeld H (Oe). 12 zeigt den Fall, wenn erste und zweite CoCrPtB-Schichten, die dem Substrat näher sind, 6 nm dick sind, eine obere, dritte CoCrPtB-Schicht 20 nm dick ist und die Ru-Schichten zwischen den ersten und zweiten CoCrPtB-Schichten und zwischen den zweiten und dritten CoCrPtB-Schichten jeweils 0,8 nm dick sind. In diesem Fall fällt die Magnetisierung M ab, wenn das Magnetfeld H den Wert H = 500 Oe hat, was darauf hindeutet, daß eine der ersten bis dritten CoCrPtB-Schichten die Magnetisierung bei positiven Feldern umkehrte. Wahrscheinlich ist es die mittlere, nämlich die zweite CoCrPtB-Schicht, die die Magnetisierung umkehrte, da diese mittlere, zweite CoCrPtB-Schicht einem stärkeren Umkehrfeld auf Grund der beiden Grenzflächen ausgesetzt ist. Die Zwischenschichtwechselwirkung ist deshalb 500 Oe größer als die Koerzitivkraft Hc der mittleren, zweiten CoCrPtB-Schicht.
Bei niedrigen, negativen Magnetfeldern startet jedoch die untere, nämlich die erste CoCrPtB-Schicht das Umkehren der Magnetisierung, so daß bei etwa –1000 Oe nur die Magnetisierung von der oberen, nämlich der dritten CoCrPtB-Schicht nicht umgekehrt wird. Vorzugsweise sollte die untere, erste CoCrPtB-Schicht die Magnetisierung bei Magnetfeldern, die im Vergleich zu den Entmagnetisierungsfeldern innerhalb von Bits niedrig sind, nicht umkehren, und dies kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, daß die geeignete Dicke und/oder Zusammensetzung für die untere, erste CoCrPtB-Schicht gewählt wird. Ein magnetisches Aufzeichnungsmedium, das diese drei ferromagnetischen Schichten hat, tendiert dazu, eine bessere Lese-Schreib-Leistung als ein magnetisches Aufzeichnungsmedium zu haben, das nur eine einzelne, ferromagnetische (magnetische) Schicht ohne Austauschkopplung hat. Es ist möglich, daß das Wiedergabesignal mit der Zeit verringert wird, wenn mehr Körner die Schichtmagnetisierungskonfiguration von parallel zu antiparallel verändern, die stabiler ist. Jedoch wird erwartet, daß ein Einzelwellen-Medien-Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) Siso/Nm des magnetischen Aufzeichnungsmediums beibehalten werden kann, da der Medienrauschpegel auch dementsprechend verringert wird. Daher wird die Bitfehlerrate (BER), die mit dem Einzelwellen-Medien-SNR Siso/Nm eng verbunden ist, nicht verschlechtert.
13 ist ein Diagramm, das eine in-plane-Magnetisierungskurve für ein magnetisches Aufzeichnungsmedium zeigt, das zwei negativ gekoppelte, ferromagnetische Schichten aus CoCrPtB, die durch eine Ru-Schicht getrennt sind, auf einem mit NiAl beschichteten Glassubstrat hat. In 13 bezeichnet die Ordinate die Magnetisierung M (emu/cc), und die Abszisse bezeichnet das Magnetfeld H (Oe). Wie in 13 gezeigt, kehrt die untere CoCrPtB-Schicht, die dem Substrat näher ist, die Magnetisierung um, noch bevor das Magnetfeld H den Wert H = 0 Oe erreicht.
14 ist ein Diagramm, das eine in-plane-Magnetisierungskurve, die in 13 gezeigt ist, im Vergleich zu einem magnetischen Aufzeichnungsmedium zeigt, das eine einzelne, ferromagnetische Schicht aus CoCrPtB auf einem mit NiAl beschichteten Glassubstrat hat und ähnlich wie das Aufzeichnungsmedium hergestellt wurde, das die zwei negativ gekoppelten, ferromagnetischen Schichten hat. In 14 bezeichnet die Ordinate die Magnetisierung M (emu/cc), und die Abszisse bezeichnet das Magnetfeld H (Oe). In 14 ist die in-plane-Magnetisierungskurve, die in 13 gezeigt ist, durch eine durchgehende Linie gekennzeichnet, und eine in-plane-Magnetisierungskurve für das Aufzeichnungsmedium mit der einzelnen, ferromagnetischen Schicht ist durch eine gestrichelte Linie gekennzeichnet. In 14 ist die Sättigungsmagnetisierung normiert, um die Ähnlichkeit der Abschnitte der M-H-Kurve darzustellen, die für die magnetische Aufzeichnung relevant sind.
Wenn ein Kopf einen Abschnitt des magnetischen Aufzeichnungsmediums sättigt, das die zwei negativ gekoppelten, ferromagnetischen Schichten hat, erfolgt die Magnetisierung der beiden ferromagnetischen Schichten in der Kopffeldrichtung, aber sobald das Kopffeld nicht mehr angewendet wird, kehrt die untere ferromagnetische Schicht die Magnetisierung um, und die Situation im Inneren eines Bits würde jener des magnetischen Aufzeichnungsmediums ähnlich sein, das die einzelne, ferromagnetische Schicht hat. Ein Lesekopf fühlt nur die resultierende Magnetisierung. Ein Fachmann kann deshalb die Dicke, die Zusammensetzung und die Bearbeitung der ferromagnetischen Schichten abstimmen, so daß sich das magnetische Aufzeichnungsmedium ähnlich wie das herkömmliche, magnetische Aufzeichnungsmedium verhält, aber eine erhöhte, thermische Stabilität aufweist.
15 ist ein Diagramm, das Signalabfälle von magnetischen Aufzeichnungsmedien, die zwei und drei ferromagnetische Schichten haben, im Vergleich zu einem Signalabfall eines magnetischen Aufzeichnungsmediums zeigt, das die einzelne, ferromagnetische Schicht hat. In 15 bezeichnet die Ordinate den Signalabfall (dB) des Wiedergabesignals bei 207 kfci Bits, und die Abszisse bezeichnet die Zeit (s). In 15 kennzeichnet ♢ die Daten des magnetischen Aufzeichnungsmediums, das die einzelne CoCrPtB-Schicht hat, die 10 nm dick ist, kennzeichnet ⦁ die Daten des magnetischen Aufzeichnungsmediums mit der unteren, ersten CoCrPtB-Schicht, die 10 nm dick ist, der Ru-Schicht, die 0,8 nm dick ist, und der oberen, zweiten CoCrPtB-Schicht, die 4 nm dick ist, und kennzeichnet ☐ die Daten des magnetischen Aufzeichnungsmediums mit der unteren, ersten CoCrPtB-Schicht, die 10 nm dick ist, der ersten Ru-Schicht, die 0,8 nm dick ist, der mittleren CoCrPtB-Schicht, die 4 nm dick ist, der zweiten Ru-Schicht, die 0,8 nm dick ist, und der oberen, dritten CoCrPtB-Schicht, die 4 nm dick ist. Die Zusammensetzungen der ferromagnetischen Schichten sind alle dieselben, und die mit einem Kerr-Magnetometer gemessene Koerzitivkraft Hc beträgt etwa 2700 Oe (214,8 kA/m) und ist ähnlich. Aus 15 ist ersichtlich, daß die magnetischen Aufzeichnungsmedien mit zwei ferromagnetischen Schichten und drei ferromagnetischen Schichten thermisch stabilere Charakteristiken aufweisen, da das effektive Volumen zunimmt im Vergleich zu dem magnetischen Aufzeichnungsmedium mit der einzelnen, ferromagnetischen Schicht und ohne Austauschkopplung.
16 ist ein Diagramm, das M-H-Kurven eines magnetischen Aufzeichnungsmediums mit den zwei negativ gekoppelten, ferromagnetischen Schichten bei verschiedenen Temperaturen zeigt. In 16 bezeichnet die Ordinate die Magnetisierung M (emu/cc), bezeichnet die Abszisse das Magnetfeld H (Oe), und die Daten sind für drei verschiedene Temperaturen gezeigt, und zwar für 0°C, 25°C und 75°C. Eine starke, negative Kopplung wird über einen breiten Temperaturbereich hinweg beobachtet und deckt den Bereich ab, der für magnetische Aufzeichnungsmedien, wie etwa Platten und Bänder, nützlich ist.
17 ist ein Diagramm, das die Temperaturabhängigkeit der Koerzitivkraft bei dem magnetischen Aufzeichnungsmedium zeigt, das die in 16 gezeigten Charakteristiken hat. In 17 bezeichnet die Ordinate die Koerzitivkraft Hc (Oe), und die Abszisse bezeichnet die gemessene Temperatur (°C). Zusätzlich ist in dem Ausdruck y = –15,47 x + 4019,7 y = Hc und x = Temperatur. Die Koerzitivkraft verändert sich mit der Temperatur dHc/dT = 15,5 Oe/°C und ist kleiner als jene des magnetischen Aufzeichnungsmediums mit der einzelnen, ferromagnetischen Schicht. Typischerweise beläuft sich dHc/dT bei dem magnetischen Aufzeichnungsmedium mit der einzelnen, ferromagnetischen Schicht auf 16 bis 17 Oe/°C. Somit ist deutlich erkennbar, daß sich der verbesserte Wert von dHc/dT, der für das magnetische Aufzeichnungsmedium mit den zwei negativ gekoppelten, ferromagnetischen Schichten erhalten wird, primär aus dem erhöhten, effektiven Volumen ergibt.
18 ist ein Diagramm, das die PW50-Abhängigkeit von der effektiven und gesamten Dicke der ferromagnetischen Schicht der magnetischen Aufzeichnungsmedien mit zwei und drei ferromagnetischen Schichten im Vergleich zu der PW50-Abhängigkeit von der effektiven und gesamten Dicke der ferromagnetischen Schicht des magnetischen Aufzeichnungsmediums mit der einzelnen, ferromagnetischen Schicht zeigt. In 18 bezeichnet die Ordinate PW50 (ns), und die Ab szisse bezeichnet die effektive und gesamte Dicke (nm) der ferromagnetischen Schicht. In 18 kennzeichnet ♦ die Daten des magnetischen Aufzeichnungsmediums mit der einzelnen, ferromagnetischen Schicht, kennzeichnet ∎ die Daten des magnetischen Aufzeichnungsmediums mit zwei austauschgekoppelten, ferromagnetischen Schichten und kennzeichnet Δ die Daten des magnetischen Aufzeichnungsmediums mit drei austauschgekoppelten, ferromagnetischen Schichten. Die Dicke und Zusammensetzung der ferromagnetischen Schichten sind im wesentlichen dieselben wie jene, die verwendet wurden, um die in 15 gezeigten Daten zu erhalten. Für die Daten auf der linken Seite längs der durchgehenden Linie ist die verwendete Dicke die effektive Dicke, das heißt, es wird eine Magnetisierungsunterdrückung auf Grund einer antiparallelen Konfiguration angenommen. Es wird eine signifikante Korrelation beobachtet, die die Annahme bestätigt. Wenn die gesamte Dicke der ferromagnetischen Schicht oder der ferromagnetischen Schichten verwendet wird, verschieben sich die Daten längs der gestrichelten Linie nach rechts, wodurch sich übermäßig kleine PW50-Werte für die betreffenden Dicken im Vergleich zu jenen des magnetischen Aufzeichnungsmediums mit der einzelnen, ferromagnetischen Schicht ergeben.
Obwohl die Schreibauflösung auf Grund der erhöhten Mediendicke gemindert werden kann, ist dies bei der Leseauflösung deshalb nicht der Fall, weil eine Unterdrückung der Signale von den unteren Schichten auftritt, die auch das verbesserte Einzelwellen-Medien-SNR Siso/Nm gegenüber dem magnetischen Aufzeichnungsmedium mit der einzelnen, ferromagnetischen Schicht erklären kann. Das Einzelwellen-Medien-SNR Siso/Nm des magnetischen Aufzeichnungsmediums mit den zwei austauschgekoppelten, ferromagnetischen Schichten und einem sehr niedrigen, effektiven Wert Mrδ wird gegenüber jenem des magnetischen Aufzeichnungsmediums mit der einzel nen, ferromagnetischen Schicht besonders verbessert. Solch ein sehr niedriger, effektiver Wert Mrδ kann erreicht werden, wenn die zwei ferromagnetischen Schichten fast denselben Wert Mrδ haben. Bei dem magnetischen Aufzeichnungsmedium mit den drei austauschgekoppelten, ferromagnetischen Schichten wird die Leistung verstärkt, wenn sich die Summe aus den Dicken der unteren, ersten und der mittleren, zweiten ferromagnetischen Schichten nicht groß von der Dicke der oberen, dritten ferromagnetischen Schicht unterscheidet. Diese Erscheinung stimmt mit einer ähnlichen Erscheinung überein, die in doppelten, ungekoppelten Schichten auftritt, da die beste Dickenkombination der doppelten, ungekoppelten Schichten dann vorhanden ist, wenn beide Schichten dieselbe Dicke haben.
19 ist ein Diagramm, das die Abhängigkeit der Veränderung des Einzelwellen-Medien-SNR von der effektiven Dicke zeigt. In 19 bezeichnet die Ordinate die Veränderung ΔSiso/Nm (dB) des Einzelwellen-Medien-SNR Siso/Nm, und die Abszisse bezeichnet die effektive Dicke (nm) der ferromagnetischen Schichten. In 19 werden dieselben Symbole ♦, ∎ und Δ zum Kennzeichnen der Daten der drei verschiedenen, magnetischen Aufzeichnungsmedien wie in 18 verwendet. Aus 19 geht hervor, daß ein gutes Einzelwellen-Medien-SNR Siso/Nm besonders bei dem magnetischen Aufzeichnungsmedium beobachtet wird, das die zwei austauschgekoppelten, ferromagnetischen Schichten mit einem niedrigen Mrδ hat. Obwohl die Gesamtdicke der ferromagnetischen Schichten in diesem Fall größer als die des magnetischen Aufzeichnungsmediums wird, das die einzelne, ferromagnetische Schicht hat, wird die Lese-Schreib-Leistung kaum gemindert und in manchen Fällen sogar verbessert.
Die jetzigen Erfinder haben auch festgestellt, daß in dem Fall, wenn wenigstens eine der ferromagnetischen Schichten der Magnetschichtstruktur aus einer Vielzahl von ferromagnetischen Schichten gebildet ist, die miteinander in Kontakt sind und ferromagnetisch gekoppelt sind, eine gute Leistung besonders dann erhalten wird, wenn die untere, ferromagnetische Schicht reich an Cr ist, so daß der Cr-Anteil 23 Atom-% oder mehr ausmacht, und der Cr-Anteil der oberen, ferromagnetischen Schicht kleiner ist. Dies weist auf die entscheidende Rolle der unteren, ferromagnetischen Schicht hin. Gemäß den Experimenten, die durch die jetzigen Erfinder durchgeführt wurden, wurde festgestellt, daß das Rauschen, das aus Mängeln in der unteren, ferromagnetischen Schicht resultiert, auf Grund der Unterdrückung von den nachfolgenden, ferromagnetischen Schichten effektiv verringert wird. Mit anderen Worten, es kann davon ausgegangen werden, daß die unteren Schichten eine große Rauschquelle bilden, aber diese Ausführungsform kann das SNR verbessern, da die Signale von den unteren Schichten so unterdrückt werden, daß die meisten Signale und damit auch das Rauschen von den oberen Schichten kommen.
Das magnetische Aufzeichnungsmedium kann ferner wenigstens eine erste Austauschschichtstruktur und eine zweite Austauschschichtstruktur umfassen, die zwischen der ersten Austauschschichtstruktur und der magnetischen Schicht vorgesehen ist, wobei die zweite Austauschschichtstruktur eine ferromagnetische Schicht mit einer magnetischen Anisotropie hat, die kleiner als jene einer ferromagnetischen Schicht der ersten Austauschschichtstruktur ist, und die ersten und zweiten Austauschschichtstrukturen ferromagnetische Schichten mit Magnetisierungsrichtungen haben, die zueinander antiparallel sind.
Das magnetische Aufzeichnungsmedium kann ferner wenigstens eine erste Austauschschichtstruktur und eine zweite Austauschschichtstruktur umfassen, die zwischen der ersten Austauschschichtstruktur und der magnetischen Schicht vorgesehen ist, wobei die zweite Austauschschichtstruktur eine ferromagnetische Schicht mit einem Produkt aus remanenter Magnetisierung und Dicke hat, das kleiner als jenes einer ferromagnetischen Schicht der ersten Austauschschichtstruktur ist, und die ersten und zweiten Austauschschichtstrukturen ferromagnetische Schichten mit Magnetisierungsrichtungen haben, die zueinander antiparallel sind.
Als nächstes wird der Stand der Technik kurz zusammengefaßt, bevor Merkmale der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit 20 erläutert werden.
Auf Grund der Entwicklung der Informationsverarbeitungstechnik sind erhöhte Anforderungen an magnetische Aufzeichnungsmedien mit hoher Dichte zu verzeichnen. Charakteristiken, die von den magnetischen Aufzeichnungsmedien verlangt werden, um solchen Anforderungen gerecht zu werden, enthalten ein niedriges Rauschen, eine hohe Koerzitivkraft, eine hohe, remanente Magnetisierung und eine hohe Auflösung.
Herkömmlicherweise sind verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen worden, um das Rauschen in den magnetischen Aufzeichnungsmedien zu reduzieren. Ein allgemeines, magnetisches Aufzeichnungsmedium enthält im wesentlichen ein nicht-magnetisches Substrat, das aus Al oder dergleichen hergestellt ist, und eine Unterschicht, eine magnetische Aufzeichnungsschicht, eine Schutzschicht und eine Schmierschicht, die in dieser Reihenfolge auf dem Substrat gestapelt sind. Was zum Beispiel die Unterschicht anbelangt, werden Funktionen, wie etwa das Unterstützen der in-plane-Orientierung der magnetischen Aufzeichnungsschicht und das Erhöhen der remanenten Magnetisierung und der thermischen Stabilität von geschrie benen Bits verlangt, um die Magnetisierungscharakteristik der magnetischen Aufzeichnungsschicht zu verbessern. Wenn eine geeignete Unterschicht verwendet wird, ist es möglich, die Dicke der magnetischen Aufzeichnungsschicht zu reduzieren oder die Größe der magnetischen Körner und die Korngrößenverteilungsbreite der magnetischen Aufzeichnungsschicht zu reduzieren, wodurch eine Rauschreduzierung ermöglicht wird.
Zusätzlich existieren Vorschläge zur Erhöhung der Auflösung durch das Reduzieren der Dicke der magnetischen Schicht oder zur Reduzierung der Übergangsbreite zwischen den geschriebenen Bits. Es gibt auch Vorschläge zur Unterstützung der Cr-Segregation der Legierung auf CoCr-Basis, die die magnetische Aufzeichnungsschicht bildet, um die Austauschkopplung zwischen den magnetischen Körnern zu reduzieren. Diese Vorschläge sind gemacht worden, um das Rauschen unter verschiedenen Aspekten zu reduzieren.
Für eine Technik, die beim Reduzieren des Rauschens effektiv ist, existiert ein Vorschlag, eine mehrschichtige Struktur für die magnetische Aufzeichnungsschicht einzusetzen, indem die magnetische Aufzeichnungsschicht durch eine Trennschicht in obere und untere Abschnitte getrennt wird. Durch den Einsatz der mehrschichtigen Struktur mit der Trennschicht für die magnetische Aufzeichnungsschicht ist es möglich, die magnetische Kopplung der magnetischen Schichten zu trennen und das Rauschen sicher zu reduzieren.
In der magnetischen Aufzeichnungsschicht mit der mehrschichtigen Struktur wird jedoch nicht-magnetisches Material, wie etwa Legierungen auf CoCr-Basis und Legierungen auf Cr-Basis, für die Trennschicht verwendet. Solche nicht-magnetischen Materialien vermischen sich jedoch leicht mit den magnetischen Schichten, die darüber und darunter vorgesehen sind, wodurch die magnetischen Charakteristiken der magneti schen Aufzeichnungsschicht verschlechtert werden, und es war das Problem vorhanden, daß die Reproduktionsausgabe, die von solch einem magnetischen Aufzeichnungsmedium erhalten wurde, dadurch verschlechtert wird. Ferner trennen die nicht-magnetischen Materialien, wie etwa die Legierungen auf CoCr-Basis und die Legierungen auf Cr-Basis, die magnetische Kopplung der magnetischen Schichten, die darüber und darunter vorgesehen sind, praktisch vollständig. Obwohl solche nicht-magnetischen Materialien unter dem Gesichtspunkt der Rauschreduzierung vorzuziehen sind, werden die magnetischen Schichten, die darüber und darunter vorgesehen sind, als Resultat thermisch instabil. Im Falle eines magnetischen Aufzeichnungsmediums, wie etwa einer Magnetplatte, die in einer Umgebung mit relativ hoher Temperatur verwendet werden kann, bestand demzufolge das Problem, daß die Detektionsempfindlichkeit von geschriebenen Bits auf Grund des Vorsehens solch einer Trennschicht verschlechtert wird.
Als nächstes folgt eine Beschreibung einer Ausführungsform eines magnetischen Aufzeichnungsmediums gemäß der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform hat wenigstens eine von der ferromagnetischen Schicht und der magnetischen Schicht des oben beschriebenen, ersten oder zweiten Beispiels eine granulare Schichtstruktur. Die in dieser Ausführungsform eingesetzte, granulare Schichtstruktur hat ferromagnetische Kristallkörner, die innerhalb eines nicht-magnetischen Basismaterials gleichförmig verteilt sind, um die magnetischen Körner mehr zu isolieren.
In dem Fall, wenn sowohl die ferromagnetische Schicht als auch die magnetische Schicht die granulare Schichtstruktur hat, können die Magnetisierungsrichtungen der granularen Schichten zueinander parallel oder zueinander antiparallel gemacht werden, ähnlich wie bei den oben beschriebenen, ersten und zweiten Beispielen, indem die nicht-magnetische Kopplungsschicht, die aus Ru oder dergleichen ist und zwischen den granularen Schichten angeordnet ist, mit einer vorbestimmten Dicke gebildet wird. Als Resultat ist es möglich, das effektive Volumen zu vergrößern, wodurch die thermische Stabilität von geschriebenen Bits verbessert wird und das Medienrauschen reduziert wird.
Sowohl die ferromagnetische Schicht als auch die magnetische Schicht muß nicht unbedingt die granulare Schichtstruktur haben, und die granulare Schichtstruktur kann für nur eine von der ferromagnetischen Schicht und der magnetischen Schicht eingesetzt werden. Wenn nur eine granulare Schicht verwendet wird, ist es wünschenswert, daß die magnetische Schicht, die die Aufzeichnungsschicht bildet, die granulare Schichtstruktur hat.
In dieser Ausführungsform ist die granulare Schicht in einer entgegengesetzten Magnetisierungsrichtung (antiparallel) zu jener der anderen granularen Schicht oder der magnetischen Schicht auf CoCr-Basis magnetisch austauschgekoppelt, um die thermische Stabilität der geschriebenen Bits zu verbessern. Mit anderen Worten, diese Ausführungsform ist mit einer festigenden Struktur zum Verbessern der thermischen Stabilitätsleistung des magnetischen Aufzeichnungsmediums versehen und auch mit der granularen Schichtstruktur zum weiteren Reduzieren des Medienrauschens versehen.
Die granulare Schichtstruktur ist eine Schichtstruktur, in der ferromagnetische Kristallkörner innerhalb eines nicht-magnetischen Basismaterials gleichförmig verteilt sind, wie es in der japanischen, offengelegten Patentanmeldung Nr. 10-92637 gelehrt wird. Ein granulares Medium wird erhalten, indem diese granulare Schichtstruktur auf das Aufzeichnungsmedium der magnetischen Speichervorrichtung angewendet wird. In dem herkömmlichen Aufzeichnungsmedium, bei dem ein magnetisches Material auf CoCr-Basis für die magnetische Auf zeichnungsschicht verwendet wird, werden die Co- und Cr-Segregationen genutzt, um die Isolierung der magnetischen Körner zu unterstützen und das Rauschen zu reduzieren. Aber in dem herkömmlichen Aufzeichnungsmedium war es schwierig, einen gewünschten Isolierungszustand der magnetischen Körner zu erhalten.
Andererseits werden in einem granularen Medium, das die vorliegende Erfindung verkörpert, die ferromagnetischen Kristallkörner sicher isoliert, indem die ferromagnetischen Kristallkörner (Metall) innerhalb des Basismaterials, wie z. B. SiO₂ (Keramikmaterial) gleichförmig verteilt werden, und somit ist es möglich, ein Medium mit extrem niedrigem Rauschen zu realisieren.
20 ist eine Querschnittsansicht, die einen wichtigen Teil einer Ausführungsform des magnetischen Aufzeichnungsmediums gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Das magnetische Aufzeichnungsmedium enthält ein nicht-magnetisches Substrat 401, eine erste Keimschicht 402, eine NiP-Schicht 403, eine zweite Keimschicht 404, eine Unterschicht 405, eine nicht-magnetische Zwischenschicht 406, eine ferromagnetische Schicht 407, eine nicht-magnetische Kopplungsschicht 408, eine magnetische Schicht 409, eine Schutzschicht 410 und eine Schmierschicht 411, die in dieser Reihenfolge gestapelt sind, wie in 20 gezeigt.
Das nicht-magnetische Substrat 401 ist zum Beispiel aus Al, einer Al-Legierung oder Glas. Das nicht-magnetische Substrat 401 kann mechanisch texturiert sein oder auch nicht.
Die erste Keimschicht 402 ist zum Beispiel aus NiP, und zwar besonders in dem Fall, wenn das nicht-magnetische Substrat 401 aus Glas ist. Die NiP-Schicht 403 kann oxidiert sein oder auch nicht und kann mechanisch texturiert sein oder auch nicht. Die zweite Keimschicht 404 ist vorgesehen, um eine (001)- oder eine (112)-Textur der Unterschicht 405 zu unterstützen, wenn die Unterschicht 405 aus einer Legierung mit der B2-Struktur ist, wie z.B. NiAl und FeAl. Die zweite Keimschicht 404 ist aus einem Material, das jenem der ersten Keimschicht 402 ähnlich ist.
In dem Fall, wenn das magnetische Aufzeichnungsmedium eine Magnetplatte ist, wird die mechanische Texturierung, die auf dem nicht-magnetischen Substrat 401 oder der NiP-Schicht 403 vorgesehen ist, in einer Umfangsrichtung der Platte gebildet, das heißt, in einer Richtung, in der sich Spuren der Platte erstrecken.
Die nicht-magnetische Zwischenschicht 406 ist vorgesehen, um die Epitaxie mehr zu unterstützen, die Kornverteilungsbreite der magnetischen Schicht 409 einzuengen und die Anisotropie-Achsen der magnetischen Schicht 409 längs einer Ebene parallel zu der Aufzeichnungsoberfläche des magnetischen Aufzeichnungsmediums zu orientieren. Diese nicht-magnetische Zwischenschicht 406 muß jedoch nicht unbedingt vorgesehen sein. Diese nicht-magnetische Zwischenschicht 406 wird aus einer hcp-Struktur-Legierung, wie beispielsweise CoCr-M gebildet, wobei M = B, Mo, Nb, Ta, W, Cu oder deren Legierungen entspricht, und sie hat eine Dicke in einem Bereich zwischen 1 und 5 nm.
Die ferromagnetische Schicht 407 kann aus einer granularen Schicht sein, die gebildet wird, indem ferromagnetische Kristallkörner in einem nicht-magnetischen Basismaterial gleichförmig verteilt werden. In diesem Fall können die ferromagnetischen Kristallkörner aus Co, Ni, Fe, Legierungen auf Ni-Basis, Legierungen auf Fe-Basis oder Legierungen auf Co-Basis sein, wie beispielsweise CoCrTa, CoCrPt und CoCrPt-M, wobei M = B, Mo, Nb, Ta, W, Cu oder deren Legierungen entspricht. Es ist vorzuziehen, wenn der Korndurchmesser des ferromagnetischen Kristallkorns ungefähr in einem Bereich von 2 bis 30 nm liegt. Ferner kann das nicht-magnetische Basismaterial aus einem Keramikmaterial, wie beispielsweise SiO₂, Al₂O₃ und MgO oder einem Oxidmaterial, wie etwa NiO, sein. Andererseits kann die ferromagnetische Schicht 407 aus einem magnetischen Material auf CoCr-Basis sein, falls die granulare Schichtstruktur nicht eingesetzt wird.
Die granulare Schichtstruktur verändert die Form in Abhängigkeit von grundlegenden, physikalischen Konstanten oder Eigenschaften, wie etwa der Kohäsionsenergie, der Oberflächenenergie und der elastischen Formänderungsarbeit der ferromagnetischen Kristallkörner und des nicht-magnetischen Basismaterials. Daher existiert eine extrem große Anzahl von Kombinationen des magnetischen Materials, das für die ferromagnetischen Kristallkörner verwendet wird, und des Keramik- oder Oxidmaterials, das für das nicht-magnetische Basismaterial verwendet wird, und die Kombination kann entsprechend eingestellt werden, um den Bedürfnissen gerecht zu werden.
Es ist vorzuziehen, wenn die granulare Schichtstruktur vorrangig für die magnetische Schicht 409 verwendet wird, in welchem Fall die ferromagnetische Schicht 407 aus einem magnetischen Material auf CoCr-Basis sein kann, wie oben beschrieben. Der Grund für die bevorzugte Verwendung der granularen Schichtstruktur für die magnetische Schicht 409 liegt darin, daß sie, auf Grund der Austauschkopplung, die durch das Vorsehen der nicht-magnetischen Kopplungsschicht 408 verursacht wird, die oberste, magnetische Schicht 409 ist, die am meisten zu der Rauschreduzierung beiträgt.
Natürlich sind die ferromagnetische Schicht 407 und die magnetische Schicht 409 nicht auf eine einzelne Schichtstruktur begrenzt, und eine mehrschichtige Struktur kann für die ferromagnetische Schicht 407 als auch für die magnetische Schicht 409 verwendet werden.
Die nicht-magnetische Kopplungsschicht 408 wird aus Ru, Rh, Ir, Legierungen auf Ru-Basis, Legierungen auf Rh-Basis, Legierungen auf Ir-Basis oder dergleichen gebildet. Zu der nicht-magnetischen Kopplungsschicht 408 kann zum Beispiel ein Keramikmaterial wie etwa SiO₂ und Al₂O₃ oder ein Oxidmaterial, wie etwa NiO, hinzugefügt werden, die für die granulare Schicht verwendet werden, die in der japanischen, offengelegten Patentanmeldung Nr. 10-149526 vorgeschlagen ist. Das Hinzufügen des Keramik- oder Oxidmaterials zu der nicht-magnetischen Kopplungsschicht 408 unterstützt das epitaktische Wachsen der nicht-magnetischen Kopplungsschicht 408 und der magnetischen Schicht 409, wodurch das Signal-Rausch-(S/N)-Verhältnis des magnetischen Aufzeichnungsmediums weiter verbessert wird.
Die Schutzschicht 410 und die Schmierschicht 411 sind denen der oben beschriebenen, ersten und zweiten Beispiele ähnlich.
Die ferromagnetische Schicht 407 kann eine Dicke ungefähr in einem Bereich von 2 bis 10 nm haben, und die magnetische Schicht 409 kann eine Dicke ungefähr in einem Bereich von 5 bis 30 nm haben.
Zusätzlich können die Magnetisierungsrichtungen der ferromagnetischen Schicht 407 und der magnetischen Schicht 409 zueinander antiparallel oder zueinander parallel sein.
Wenn die Magnetisierungsrichtungen der ferromagnetischen Schicht 407 und der magnetischen Schicht 409 zueinander antiparallel gemacht werden, wird die nicht-magnetische Kopplungsschicht 408 wünschenswerterweise aus einem Material hergestellt, das ausgewählt wird aus einer Gruppe aus Ru, Rh, Ir, Legierungen auf Ru-Basis, Legierungen auf Rh-Basis und Legierungen auf Ir-Basis, und sie hat eine Dicke ungefähr in dem Bereich von 0,4 bis 1,0 nm.
Wenn die Magnetisierungsrichtungen der ferromagnetischen Schicht 407 und der magnetischen Schicht 409 zueinander parallel gemacht werden, wird die nicht-magnetische Kopplungsschicht 408 wünschenswerterweise aus einem Material hergestellt, das ausgewählt wird aus einer Gruppe aus Ru, Rh, Ir, Legierungen auf Ru-Basis, Legierungen auf Rh-Basis und Legierungen auf Ir-Basis, und sie hat eine Dicke ungefähr in dem Bereich von 0,2 bis 0,4 nm und von 1,0 bis 1,7 nm. Wünschenswerterweise wird Ru für die nicht-magnetische Kopplungsschicht 408 verwendet.
Die Anzahl von Austauschschichtstrukturen mit der oben beschriebenen, granularen Schichtstruktur ist natürlich nicht auf eine begrenzt, und es können erste und zweite Austauschschichtstrukturen des oben beschriebenen, zweiten Beispiels mit der granularen Schichtstruktur versehen sein. In diesem Fall ist es vorzuziehen, wenn die magnetische Anisotropie der granularen Schicht in der zweiten Austauschschichtstruktur kleiner als jene der granularen Schicht in der ersten Austauschschichtstruktur festgelegt wird, die unter der zweiten Austauschschichtstruktur angeordnet ist. Ferner ist es vorzuziehen, wenn das Produkt aus der remanenten Magnetisierung und der Dicke der granularen Schicht in der zweiten Austauschschichtstruktur kleiner als jenes der granularen Schicht in der ersten Austauschschichtstruktur festgelegt wird, die unter der zweiten Austauschschichtstruktur angeordnet ist.

Claims

Magnetisches Aufzeichnungsmedium mit: wenigstens einer Austauschschichtstruktur (407, 408) und einer magnetischen Schicht (409), die auf der Austauschschichtstruktur (407, 408) vorgesehen ist, wobei die Austauschschichtstruktur (407, 408) eine ferromagnetische Schicht (407) enthält, und eine nicht-magnetische Kopplungsschicht (408), die auf der ferromagnetischen Schicht (407) vorgesehen ist; wenigstens eine von der ferromagnetischen Schicht (407) und der magnetischen Schicht (409) eine granulare Schichttextur hat, in der ferromagnetische Kristallkörner innerhalb eines nicht-magnetischen Basismaterials gleichförmig verteilt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die ferromagnetische Schicht (407) und die magnetische Schicht (409) austauschgekoppelt sind und antiparallele Magnetisierungen haben.
Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, bei dem die ferromagnetischen Kristallkörner aus einem Material sind, das ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus Co, Ni, Fe, Legierungen auf Ni-Basis, Legierungen auf Fe-Basis und Legierungen auf Co-Basis, die CoCrTa, CoCrPt und CoCrPt-M enthalten, wobei M = B, Mo, Nb, Ta, W, Cu und deren Legierungen entspricht.
Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das nicht-magnetische Basismaterial aus einem Material ist, das ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus keramischen Materialien und Oxidmaterialien.
Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, bei dem wenigstens eine zusätzliche Austauschschichtstruktur zwischen der Austauschschichtstruktur (407, 408) von Anspruch 1 und der magnetischen Schicht (409) vorgesehen ist, wobei die Austauschschichtstrukturen (407, 408) eine granulare Schichttextur haben, die zusätzliche Austauschschichtstruktur eine granulare Schicht mit einer magnetischen Anisotropie hat, die kleiner als jene einer granularen Schicht der Austauschschichtstruktur (407, 408) von Anspruch 1 ist, und die granularen Schichten der Austauschschichtstrukturen (407, 408) Magnetisierungsrichtungen haben, die zueinander antiparallel sind.
Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem wenigstens eine zusätzliche Austauschschichtstruktur zwischen der Austauschschichtstruktur (407, 408) von Anspruch 1 und der magnetischen Schicht (409) vorgesehen ist, wobei die Austauschschichtstrukturen (407, 408) eine granulare Schichttextur haben, die zusätzliche Austauschschichtstruktur eine granulare Schicht mit einem Produkt aus der remanenten Magnetisierung und der Dicke hat, das kleiner als jenes von einer granularen Schicht der Austauschschichtstruktur (407, 408) von Anspruch 1 ist, und die granularen Schichten der Austauschschichtstrukturen (407, 408) Magnetisierungsrichtungen haben, die zueinander antiparallel sind.