DE60124888T2

DE60124888T2 - Magnetisches aufzeichnungsmedium

Info

Publication number: DE60124888T2
Application number: DE60124888T
Authority: DE
Inventors: Edward Eric Morgan Hill FULLERTON; Thomas David Gilroy MARGULIES; Esteban Ernesto Hampshire MARINERO; Ernst Manfred Hampshire SCHABES
Original assignee: Hitachi Global Storage Technologies Netherlands BV
Current assignee: HGST Netherlands BV
Priority date: 2000-03-27
Filing date: 2001-03-19
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2021-03-20
Also published as: CN100373458C; CA2398950A1; MY119063A; CN1419688A; AU2001240880A1; EP1275110B1; KR100469531B1; JP3836373B2; TW509919B; WO2001073762A2; US6383668B1; EP1275110A2; WO2001073762A3; KR20020084220A; DE60124888D1; JP2003529174A; ATE347164T1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Magnetaufzeichnungsmedium.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Herkömmliche Magnetaufzeichnungsmedien, wie Magnetaufzeichnungsplatten in Festplattenlaufwerken, verwenden üblicherweise eine körnige ferromagnetische Schicht, wie eine durch Sputtern aufgebrachte Kobalt-Platin-(CoPt-)Legierung, als Aufzeichnungsmedium. Jede magnetisierte Domäne der magnetischen Schicht besteht aus zahlreichen kleinen Magnetkörnern. Die Übergänge zwischen magnetisierten Domänen stellen die „Bits" der aufgezeichneten Daten dar. Die US-Patente 4.789.598 und 5.523.173 beschreiben diese Art von herkömmlichen Festplatten.
Da die Speicherdichte von Magnetaufzeichnungsplatten zugenommen hat, ist das Produkt aus der Remanenzmagnetisierung Mr (das Magnetmoment pro Einheitsvolumen an ferromagnetischem Material) und der Magnetschichtdicke D kleiner geworden. Ebenso ist auch die Koerzitivfeldstärke oder Koerzitivkraft (H_c) der Magnetschicht größer geworden. Dies hat zu einer Abnahme im Verhältnis MrD/H_c geführt. Um eine Verringerung von MrD zu erreichen, kann die Dicke D der Magnetschicht gesenkt werden, jedoch nur bis zu einem gewissen Ausmaß, da die Schicht einen erhöhten magnetischen Zerfall aufweisen wird, was einer thermischen Aktivierung der kleinen Magnetkörner zugeschrieben worden ist (superparamagnetischer Effekt). Die thermische Stabilität eines Magnetkorns wird zu einem Großteil von K_uV bestimmt, worin K_u die magnetische Anisotropiekonstante der magnetischen Schicht und V das Volumen des Magnetkorns ist. Da die Schichtdicke geringer ist, sinkt auch U. Wenn die Schichtdicke zu dünn ist, wird die gespeicherte Magnetinformation bei normalen Laufwerk-Betriebsbedingungen nicht mehr stabil sein.
Ein Ansatz zur Lösung dieses Problems ist es, ein Material mit höherer Anisotropie (höhere K_u) zu verwenden. Die Vergrößerung der K_u ist jedoch durch den Punkt be grenzt, in dem die Koerzitivkraft H_c, die etwa gleich K_u/Mr ist, zu groß wird, um von einem herkömmlichen Aufzeichnungskopf geschrieben werden zu können. Ein ähnlicher Ansatz ist es, Mr der Magnetschicht für eine fixe Schichtdicke zu reduzieren, was jedoch auch durch die Koerzitivkraft, die geschrieben werden kann, begrenzt ist. Eine weitere Lösung ist es, den Korngrenzenaustausch zu steigern, so dass das effektive magnetische Volumen V der Magnetkörner erhöht ist. Dieser Ansatz hat sich jedoch als nachteilig für den inneren Rauschabstand (SNR, signal-to-noise ratio) der Magnetschicht erwiesen.
Die anhängige Anmeldung der Erfinder der vorliegenden Erfindung Nr. 09/416.364, eingereicht am 8. Oktober 1999, setzt sich mit dem Problem der thermischen Stabilität durch Ersetzen der herkömmlichen Einzelschicht-Magnetaufzeichnungsschicht mit zwei ferromagnetischen Schichten, die über einen nicht ferromagnetischen Beabstandungsfilm antiferromagnetisch aneinander gekoppelt sind, auseinander. Da die Magnetmomente der zwei antiferromagnetisch gekoppelten Filme antiparallel ausgerichtet sind, stellt das Nettoprodukt aus der Remanenzmagnetisierung und der Dicke (MrD) der Aufzeichnungsschicht den Unterschied in den MrD-Werten der zwei ferromagnetischen Filme dar. Diese Verringerung von MrD wird jedoch ohne eine Verringerung der thermischen Stabilität (dargestellt durch K_uV) des Aufzeichnungsmediums erzielt, da sich die Volumina der Körner in den antiferromagnetisch gekoppelten Filmen konstruktiv addieren. Obwohl diese Herangehensweise vielversprechend zu sein scheint, werden dabei eine Reihe von neuen Unbekannten eingeführt, die sich auf die magnetischen und Aufzeichnungs-/Reproduktionseigenschaften dieser unkonventionellen Aufzeichnungsschicht beziehen.
Es besteht Bedarf nach einem Magnetaufzeichnungsmedium, das Aufzeichnungen mit sehr hoher Dichte unterstützt, während gleichzeitig gute thermische Stabilität beibehalten wird, sich jedoch auch die allgemein bekannten magnetischen und Aufzeichnungs-/Reproduktionseigenschaften herkömmlicher Magnetaufzeichnungsmaterialien, wie z.B. Co-Legierungsmagnetkornmaterial-Einzelschichten, zunutze macht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Magnetisches Aufzeichnungsmedium, umfassend:
ein Substrat;
eine nicht ferromagnetische Unterschicht auf dem Substrat;
eine Wirtsschicht auf der Unterschicht und umfassend einen ersten ferromagnetischen Film mit einer Dicke D1 und einer Magnetisierung M1, einen nicht ferromagnetischen Beabstandungsfilm eines aus der aus Ruthenium (Ru), Chrom (Cr), Rhodium (Rh), Iridium (Ir), Kupfer (Cu) und deren Legierungen bestehenden Gruppe ausgewählten Materials, der auf und in Kontakt mit dem ersten ferromagnetischen Film ausgebildet ist, sowie einen zweiten ferromagnetischen Film, der auf und in Kontakt mit dem Beabstandungsfilm ausgebildet ist und eine Dicke D2 sowie eine Magnetisierung M2 aufweist, wobei der Beabstandungsfilm über eine Dicke verfügt, die ausreicht, um im zweiten ferromagnetischen Film hervorzurufen, dass dieser mit dem ersten ferromagnetischen Film durch den Beabstandungsfilm hindurch antiferromagnetisch gekoppelt ist und worin sich die magnetischen Momente pro Einheitsfläche (M1 × D1) und (M2 × D2) des ersten bzw. des zweiten ferromagnetischen Films voneinander unterscheiden;
eine magnetische Aufzeichnungsschicht auf und in Kontakt mit dem zweiten ferromagnetischen Film der Wirtsschicht, wobei die magnetische Aufzeichnungsschicht eine Zusammensetzung aufweist, die sich von der Zusammensetzung des zweiten ferromagnetischen Films unterscheidet und ferromagnetisch mit dem zweiten ferromagnetischen Film gekoppelt ist; und
einen Schutzüberzug, der auf der magnetischen Aufzeichnungsschicht ausgebildet ist.
In der bevorzugten Ausführungsform sind die Dicken und Materialien der zwei ferromagnetischen Schichten so gewählt, dass sich die Momente der einzelnen ferromagnetischen Filme im Wesentlichen aufheben. Dadurch weist die Wirtsschicht kein magnetisches Nettomoment oder ein sehr geringes Moment, das nicht Null ist, auf, sodass sie nicht zum MrD der magnetischen Aufzeichnungsschicht beiträgt.
Die magnetische Aufzeichnungsschicht weist eine andere Zusammensetzung als der oberste ferromagnetische Film in der Wirtsschicht auf und ist mit dem obersten ferromagnetischen Film der Wirtsschicht ferromagnetisch gekoppelt. Das Magnetvolumen V der Verbundstruktur (magnetische Aufzeichnungsschicht und Wirtsschicht), das die thermische Stabilität bestimmt, ist etwa die Summe der Volumina der Körner in der magnetischen Aufzeichnungsschicht und den AF-gekoppelten ferromagnetischen Filmen der Wirtsschicht. Das magnetische Moment der Verbundstruktur ist jedoch lediglich jenes Moment aus der magnetischen Aufzeichnungsschicht, da die Wirtsschicht so aufgebaut ist, dass sie im Wesentlichen kein magnetisches Nettomoment aufweist. Somit stellt die antiferromagnetische Kopplung zwischen den zwei ferromagnetischen Filmen der Wirtsschicht einen Mechanismus bereit, um die effektive Filmdicke der Verbundstruktur zu erhöhen, ohne den Netto-MrD-Wert der Verbundstruktur zu erhöhen.
In einer alternativen Ausführungsform weisen die zwei AF-gekoppelten Filme der Wirtsschicht magnetische Momente auf, die nach wie vor antiparallel ausgerichtet sind, ihre Werte jedoch absichtlich unterschiedlich sind, sodass die Wirtsschicht ein magnetisches Nettomoment aufweist. Dies kann durchgeführt werden, um die Aufzeichnungsleistung zu optimieren, den thermischen Zerfall zu reduzieren oder um die Medien so zu entwickeln, das sie bestimmte Werte eines magnetischen Moments und einer Koerzitivkraft aufweisen, ohne dabei das Herstellungsverfahren zu verändern.
Für ein besseres Verständnis der Natur und Vorteile der vorliegenden Erfindung wird auf die folgende detaillierte Beschreibung einer Ausführungsform davon in Verbindung mit den beigefügten Figuren verwiesen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Schnittansicht einer Magnetaufzeichnungsschicht mit einer Einzelschicht-Magnetaufzeichnungsschicht nach dem Stand der Technik.
2 ist eine schematische Schnittansicht einer Magnetaufzeichnungsschicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 zeigt die Querschnittsschichtstruktur einer Platte 10 mit einer einzelnen Co-Legierungsmagnetaufzeichnungsschicht 15 nach dem Stand der Technik. Die Dünnfilmschichten werden durch Sputtern auf zumindest eine und vorzugsweise beide ebenen Oberflächen des Substrats 11 aufgebracht, um die Datenaufzeichnungsflächen der Platte zu bilden. Das Festplattensubstrat 11 kann aus jedem geeigneten Material wie Glas, SiC/Si, Keramik, Quarz oder einer AlMg-Legierungsbasis mit einer NiP-Oberflächenbeschichtung gebildet sein. Die Keimschicht 12 ist eine optionale Schicht, die zur Verbesserung des Wachstums der Unterschicht 13 und in der Folge der magnetischen Eigenschaften der Magnetschicht 14, wie z.B. ihre Koerzitivkraft, verwendet werden kann. Die Keimschicht 12 wird am häufigsten verwendet, wenn das Substrat 11 nicht-metallisch ist, so z.B. Glas. Die Keimschicht 12 weist eine Dicke im Bereich von etwa 5 bis 50 nm auf und besteht aus einem der Materialien, wie etwa Ta, CrTi oder NiAl, die im Stand der Technik dafür bekannt sind, dass sie als Keimmaterialien zur Förderung des Wachstums der nachfolgend aufgebrachten Schichten in gewissen bevorzugten Kristallausrichtungen nützlich sind. Die Unterschicht 13 wird auf die Keimschicht, falls diese vorhanden ist, aufgebracht, oder ansonsten wird sie direkt auf dem Substrat 11 aufgebracht, und sie ist ein nichtmagnetisches Material wie Chrom oder eine Chromlegierung wie CrV oder CrTi. Abweichungen hinsichtlich der Dicke der Unterschicht 13 führen zu Veränderungen der magnetischen Eigenschaften der Magnetschicht 15, wie z.B. ihrer Koerzitivkraft. Die Unterschicht 13 weist eine Dicke im Bereich von 1 bis 100 nm auf, wobei der typische Wert dafür etwa 20 nm beträgt.
Vor dem Aufbringen der Magnetschicht 15 wird gewöhnlich eine sehr dünne (üblicherweise 0,5 bis 5 nm) Co-Legierungs-Einsetz- oder Keimbildungsschicht 14 auf der Unterschicht 13 aufgebracht. Die Keimbildungsschicht 14 weist eine Zusammensetzung auf, die so gewählt ist, dass sie das Wachstum der hexagonalen, dichtgepackten (HCP) Co-Legierungsmagnetschicht 15 verstärkt, so dass deren C-Achse in der Ebene der Schicht ausgerichtet ist. Die Keimbildungsschicht 14 kann eine CoCr-Legierung mit einer Cr-Zusammensetzung sein, die so gewählt ist, dass die Schicht 14 nicht ferromagnetisch oder nur sehr geringfügig ferromagnetisch gemacht wird. Alternativ dazu kann die Keimbildungsschicht 14 eine ferromagnetische Co-Legierung sein, in welchem Fall die Keimbildungsschicht 14 Einfluss auf die Magneteigenschaften der Magnetschicht 15 nimmt. Die Co-Legierungsmagnetaufzeichnungsschicht 15 kann eine CoPtCrB-Legierung mit 4 bis 25 Atom-% Platin, 10 bis 23 Atom-% Chrom und 2 bis 20 Atom-% Bor sein. Wenn die Magnetschicht 15 CoPtCr ist, kann die Keimbildungsschicht 14 CoPtCr oder CoPtCrB sein, wobei B weniger als 6 Atom-% ausmacht. Die Magnetschicht 15 weist üblicherweise eine Dicke im Bereich von 5 bis 20 nm auf.
Der Schutzüberzug 16 kann ein gewöhnlicher Überzug aus im Wesentlichen amorphem Kohlenstoff, der gegebenenfalls mit Wasserstoff und/oder Stickstoff dotiert ist, sein. Der Schutzüberzug ist gewöhnlich weniger als 15 nm dick. Alle oben von der Zucht-Keimschicht 12 bis zum Schutzüberzug 16 beschriebenen Schichten können in einem kontinuierlichen Verfahren entweder in einem In-Line-Sputter-System oder einem Single-Disk-System, so etwa die im Handel erhältlichen Single-Disk-Systeme mit zahlreichen Sputter-Zielkapazitäten, gesputtert werden. Die Sputter-Aufbringung jeder der Schichten kann unter Verwendung von standardisierten Zielen und Techniken erfolgen, die Fachleuten auf dem Gebiet der oben beschriebenen Modifikationen bekannt sind.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
Das erfindungsgemäße Magnetaufzeichnungsmedium weist eine auf einer speziellen mehrschichtigen Wirtsschicht ausgebildete Magnetaufzeichnungsschicht auf. Die Wirtsschicht umfasst zumindest zwei ferromagnetische Filme, die antiferromagnetisch (AF) über einen nicht ferromagnetischen Beabstandungsfilm hinweg miteinander austauschgekoppelt sind.
In der bevorzugten Ausführungsform weisen die zwei AF-gekoppelten Filme der Wirtsschicht magnetische Momente auf, die im Wesentlichen gleiche Werte aufweisen, jedoch antiparallel ausgerichtet sind, sodass die Wirtsschicht im Wesentlichen über kein magnetisches Nettomoment verfügt. Die Wirtsschicht kann jedoch aufgrund der Schwierigkeit, die Filme in genau gleichen Dicken herstellen zu können, ein gewisses magnetisches Moment, das nicht Null ist, aufweisen.
Eine erfindungsgemäße Magnetaufzeichnungsplatte 20 ist im schematischen Querschnitt in 2 dargestellt, worin die Einsetz- oder Keimbildungsschicht 14 mit der Struktur von 1 nach dem Stand der Technik durch die Wirtsschicht 30 ersetzt wurde. Wie in 2 schematisch dargestellt, wird die Aufzeichnungsschicht 25 auf die Wirtsschicht 30 aufgebracht. Die Wirtsschicht 30 besteht aus zwei ferromagnetischen Filmen 32, 34, die durch einen nicht ferromagnetischen Beabstandungsfilm 36 getrennt sind. Der nicht ferromagnetische Beabstandungsfilm 36 weist eine derart gewählte Dicke und Zusammensetzung auf, dass die magnetischen Momente 42, 44 der angrenzenden Filme 32 bzw. 34 durch den nicht ferromagnetischen Beabstandungsfilm 36 AF-gekoppelt und antiparallel ausgerichtet sind, wenn die angelegten Magnetfelder null sind. Die ferromagnetischen Filme 32, 34 weisen Magnetmomentwerte von Mr₁D₁ bzw. Mr₂D₂ auf, wobei Mr₁D₁ und Mr₂D₂ annähernd gleich sind. (Da die Remanenzmagnetisierung Mr als das Magnetmoment pro Einheitsvolumen an ferromagnetischem Material ausgedrückt wird, ist das MrD-Produkt das Magnetmoment pro Einheitsfläche für eine Magnetschicht mit der Dicke D).
In der bevorzugten Ausführungsform weist jeder der ferromagnetischen Filme 32, 34 eine im Wesentlichen gleiche Dicke D auf und besteht im Wesentlichen aus dem gleichen ferromagnetischen Material, sodass sie die gleiche Mr aufweisen. Folglich kompensieren die Magnetmomente 42, 44 einander oder heben sich im Wesentli chen auf, sodass die Wirtsschicht 30 im Wesentlichen über kein Magnetmoment verfügt.
Die AF-Kopplung ferromagnetischer Filme über einen nicht ferromagnetischen Über gangsmetall-Beabstandungsfilm ist umfassend untersucht und in der Literatur beschrieben worden. Im Allgemeinen oszilliert die Austauschkopplung mit zunehmender Beabstandungsfilmdicke von ferromagnetisch zu antiferromagnetisch. Diese oszillatorische Kopplungsbeziehung für ausgewählte Materialkombinationen wird von Parkin et al. in „Oscillations in Exchange Coupling and Magnetoresistance in Metallic Superlattice Structures: Co/Ru, Co/Cr und Fe/Cr", Phys. Rev. Lett. Vol. 64, 2034 (1990) beschrieben. Die Materialkombinationen schließen ferromagnetische Filme aus Co, Fe, Ni und deren Legierungen wie Ni-Fe, Ni-Co und Fe-Co sowie nicht ferromagnetische Abstandhalterfilme wie Ruthenium (Ru), Chrom (Cr), Rhodium (Rh), Iridium (Ir), Kupfer (Cu) und deren Legierungen ein. Für jede dieser Materialkombinationen muss die oszillatorische Austauschkopplungsbeziehung ermittelt werden, wenn diese noch nicht bekannt ist, so dass die Dicke des nicht ferromagnetischen Beabstandungsfilms so gewählt wird, dass eine antiferromagnetische Kopplung zwischen den beiden ferromagnetischen Filmen sichergestellt ist. Die Oszillationsperiode hängt vom nicht ferromagnetischen Beäbstandungsmaterial ab, wobei die Stärke und Phase der oszillatorischen Kopplung auch vom ferromagnetischen Material und der Grenzflächenqualität abhängig sind. Die oszillatorische antiferromagnetische Kopplung der ferromagnetischen Filme ist bei Riesen-Magnetowiderstand(GMR)-Aufzeichnungsköpfen des Spin-Ventil-Typs verwendet worden, um kontinuierliche magnetisierte antiferromagnetisch gekoppelte Filme auszubilden, deren Magnetmomente während dem Betreiben des Kopfs starr antiparallel aneinander gekoppelt sind. Diese Art von Spinventil-Strukturen ist z.B. in den US-Patenten 5.408.377 und 5.465.185 beschrieben. Diese Art der Magnetstruktur der zwei ferromagnetischen Filme, die antiferromagnetisch durch einen sehr dünnen nichtferromagnetischen Beabstandungsfilm gekoppelt sind, wie sie etwa in Spin-Valve-Köpfen und in der in 2 dargestellten Struktur der Wirtsschicht 30 verwendet wird, wird auch als "synthetischer Antiferromagnet" bezeichnet. In dem Fall, dass die Struktur kein magnetisches Nettomoment aufweist, weil die Momente der einzelnen ferromagnetischen Filme sich aufheben, kann die Struktur auch als "kompensierter" synthetischer Antiferromagnet bezeichnet werden.
Für diese AF-gekoppelte Struktur der Wirtsschicht 30 sind die Orientierungen der Magnetmomente 42, 44 der angrenzenden Filme 32, 34 jeweils antiparallel ausgerichtet und werden dadurch destruktiv addiert. Die Pfeile 42, 44 stellen die Moment-Ausrichtungen der einzelnen magnetischen Domänen dar, die sich direkt oberhalb und unterhalb einander über dem AF-Kopplungsfilm 36 befinden. Bei fehlendem angelegten Magnetfeld, weist der unterste ferromagnetische Film 34 auf der Unterschicht 23 eine körnchenförmige Struktur mit einzelnen magnetischen Domänen auf, deren Momente in der Ebene des Films im Wesentlichen zufällig ausgerichtet sind. Die Körner des ferromagnetischen Films 32 bilden magnetische Domänen mit Moment-Ausrichtungen, die antiparallel zu den Moment-Ausrichtungen des ferromagnetischen Films 34 sind, sich direkt über den AF-gekoppelten Film 36 erstrecken.
Die Art des ferromagnetischen Materials sowie die Dickenwerte D₁, D₂ der ferromagnetischen Filme 32, 34 sind so gewählt, dass das Nettomoment im Wesentlichen null ist, wenn kein Feld angelegt ist. Die MrD für die Wirtsschicht 30 ist durch Mr₁D₁-Mr₂D₂ gegeben. In der bevorzugten Ausführungsform sollte Mr₁D₁ gleich wie Mr₂D₂ sein. Dies kann dadurch erreicht werden, indem für die zwei Filme 32, 34 dieselben ferromagnetischen Materialien verwendet werden und D₁ gleich wie D₂ ist. Wenn unterschiedliche ferromagnetische Materialzusammensetzungen in den zwei Filmen 32, 34 verwendet werden, sodass die Magnetisierung (das Magnetmoment pro Einheitsvolumen des Materials) der zwei ferromagnetischen Filme unterschiedlich wird, werden die Dicken entsprechend eingestellt. Obwohl 2 eine Wirtsschicht 30 mit Zweifilmstruktur mit einem einzelnen Beabstandungsfilm darstellt, kann die Erfindung auf Wirtsschichtstrukturen mit mehreren Beabstandungsfilmen und mehreren ferromagnetischen Filmen ausgeweitet werden.
Die magnetische Aufzeichnungsschicht 25 ist direkt auf dem obersten ferromagnetischen Film 32 aufgebracht, der auch als Einsetz- oder Keimbildungsschicht für die magnetische Schicht 25 dient. Da die Wirtsschicht 30 als ein kompensierter syntheti scher Antiferromagnet dienen soll, muss sich die Zusammensetzung der magnetischen Schicht 25 auf der Oberseite des Films 32 von der Zusammensetzung des Films 32 unterscheiden. In der bevorzugten Ausführungsform ist die magnetische Schicht 25 eine CoPtCrB-Legierung, und die ferromagnetischen Filme 32, 34 der Wirtsschicht 30 sind ebenfalls eine CoPtCrB-Legierung, wobei sie eine andere Zusammensetzung aufweisen, beispielsweise liegt B in einer signifikant geringeren Menge als in der magnetischen Schicht 25 vor. Alternativ dazu können die Filme 32, 34 eine CoCr-Legierung oder eine CoPtCr-Legierung sein. Die Filme 32, 34 können eine Dicke im Bereich von 0,5 bis 5 nm aufweisen. Der nicht ferromagnetische Beabstandungsfilm 36 in der Wirtsschicht 30 ist ein 0,6 nm Ru-Film. Die Dicke des Ru-Beabstandungsfilms wurde so gewählt, dass sie am ersten antiferromagnetischen Peak in der oszillierenden Kopplungsbeziehung liegt. Es kann auch erwünscht sein, dass jeder der ferromagnetischen CoPtCrB-Filme 32, 34 einen Grenzflächenfilm umfasst, der im Wesentlichen aus 0,5 nm Co an der Grenzfläche mit dem Ru-Beabstandungsfilm 36 besteht. Diese ultradünnen Co-Filme erhöhen das Grenzflächenmoment zwischen den ferromagnetischen Filmen und dem Beabstandungsfilm, was zu einer verstärkten antiferromagnetischen Kopplung führt. Eine antiferromagnetische Austauschkopplung erfolgt aber, ohne dass dabei die Co-Grenzflächenfilme in den ferromagnetischen CoPtCrB-Filmen 32, 34 aufgenommen sind.
Der oberste ferromagnetische Film 32 ist ferromagnetisch an die magnetische Schicht 25 austauschgekoppelt und antiferromagnetisch schwach an den untersten ferromagnetischen Film 34 über dem Beabstandungsfilm 36 gekoppelt. Wenn das magnetische Feld des Schreibkopfs die Magnetisierungsrichtung der Körner in der magnetischen Schicht 25 ändert, ändert sich dadurch aufgrund der Austauschkopplung mit jenen Körnern auch die Magnetisierungsrichtung des obersten Films 32. Die Magnetisierungsrichtung des untersten Films 34 ändert sich auch aufgrund ihrer schwachen antiferromagnetischen Kopplung an den obersten Film 32. Folglich bleiben die Momente der Filme 32, 34 antiparallel, ungeachtet der Magnetisierungsrichtung der Körner in der magnetischen Schicht 25 auf der Oberseite der Wirtsschicht 30.
Die verstärkte thermische Stabilität der Verbundstruktur der bevorzugten Ausführungsform (magnetische Schicht 25 zusammen mit der Wirtsschicht 30) im Vergleich zu einer einzelnen Magnetschicht entsteht dadurch, dass die Anisotropie der Körner in beiden Filmen 32 und 34 im Wesentlichen uniaxial ist und somit einen konstruktiven Beitrag leisten kann, selbst wenn die Magnetmomente der Filme 42, 44 antiparallel sind. Das Magnetvolumen V der Verbundstruktur, das die thermische Stabilität bestimmt, ist etwa die Summe der Volumina der Körner in der magnetischen Schicht 25 und den AF-gekoppelten Filmen 32 und 34. Das Magnetmoment der Verbundstruktur ist jedoch lediglich das Moment aus der magnetischen Schicht 25, da die Wirtsschicht 30 im Wesentlichen kein magnetisches Nettomoment aufweist. Die antiferromagnetische Kopplung zwischen den zwei ferromagnetischen Filmen 32, 34 stellt einen Mechanismus bereit, um die effektive Filmdicke der Verbundstruktur zu erhöhen, während der Netto-MrD-Wert der Verbundstruktur verringert wird. Somit können die ferromagnetischen Filme Körner mit sehr kleinem Durchmesser enthalten und die thermische Stabilität aufrechterhalten.
In einer alternativen Ausführungsform weisen die zwei AF-gekoppelten Filme der Wirtsschicht magnetische Momente auf, die nach wie vor antiparallel ausgerichtet sind, ihre Werte jedoch absichtlich unterschiedlich sind, sodass die Wirtsschicht ein magnetisches Nettomoment aufweist, das nicht null ist (Mr₁D₁ ist nicht gleich Mr₂D₂). Ein Grund für eine solche Ausführungsform ist, dass der optimale Aufzeichnungsleistungswert der Struktur an einem Punkt auftreten kann, bei dem die Dicke des unteren ferromagnetischen Films in der Wirtsschicht nicht gleich wie die Dicke des oberen ferromagnetischen Films ist. Wenn in beiden diesen Filmen die gleichen Materialien verwendet werden (Mr₁ = Mr₂), dann ist Mr₁D₁ nicht gleich Mr₂D₂. Dazu kann es kommen, wenn es erforderlich ist, den obersten Film der Wirtsschicht dünn genug zu halten, sodass er keine Aufzeichnungsgeräusche für die magnetische Aufzeichnungsschicht erzeugt, während es erforderlich ist, den untersten Film der Wirtsschicht dünn genug zu machen, um eine stärkere Entwicklung der gewünschten C-Achsenausrichtung innerhalb der gleichen Ebene zu erzielen. Ein zweiter Grund für die alternative Ausführungsform steht mit der thermischen Stabilität der Medien in Zusammenhang. Ein aufgezeichneter magnetischer Übergang in den Medien erzeugt ein Magnetfeld in eine Richtung, wodurch die angrenzenden Übergänge tendenziell entmagnetisiert werden und es in der Folge leichter zu thermischem Zerfall kommt. In der Wirtsschicht der vorliegenden Erfindung wird ein Übergang im unteren ferromagnetischen Film erzeugt, der ein Feld erzeugt, das diesem Entmagnetisierungs feld gegenübersteht und folglich den thermischen Zerfall reduziert. Ein dritter Grund für die alternative Ausführungsform ist die Einstellung der Signalwerts oder der MrD der Medien. In der Festplattenindustrie ist es üblich, die Platten gemäß den von MrD und Koerzitivkraft (H_c) geforderten Werten zu entwickeln. MrD und H_c stehen jedoch in Wechselbeziehung. Damit ein vorgegebener MrD-Wert den vorbestimmten H_c-Punkt der Medien erzielt, ist die herkömmliche Herangehensweise daher die Änderung der Verfahrensbedingungen, wie z.B. Dicke der Unterschicht oder Aufbringungstemperatur, was den Aufzeichnungseigenschaften schaden kann. Anhand vorliegender Erfindung kann die MrD durch ein anderes Verfahren, nämlich das Ändern der relativen Werte von Mr₁D₁ und Mr₂D₂ eingestellt werden.

Claims

Magnetisches Aufzeichnungsmedium (20), umfassend: ein Substrat (21); eine nicht ferromagnetische Unterschicht (23) auf dem Substrat; eine Wirtsschicht (30) auf der Unterschicht (23) und umfassend einen ersten ferromagnetischen Film (34) mit einer Dicke D1 und einer Magnetisierung M1, einen nicht ferromagnetischen Beabstandungsfilm (36) eines aus der aus Ruthenium (Ru), Chrom (Cr), Rhodium (Rh), Iridium (Ir), Kupfer (Cu) und deren Legierungen bestehenden Gruppe ausgewählten Materials, der auf und in Kontakt mit dem ersten ferromagnetischen Film (34) ausgebildet ist, sowie einen zweiten ferromagnetischen Film (32), der auf und in Kontakt mit dem Beabstandungsfilm (36) ausgebildet ist und eine Dicke D2 sowie eine Magnetisierung M2 aufweist, wobei der Beabstandungsfilm (36) über eine Dicke verfügt, die ausreicht, um im zweiten ferromagnetischen Film (37) hervorzurufen, dass dieser mit dem ersten ferromagnetischen Film (34) durch den Beabstandungsfilm (36) hindurch antiferromagnetisch gekoppelt ist und worin sich die magnetischen Momente pro Einheitsfläche (M1 × D1) und (M2 × D2) des ersten bzw. des zweiten ferromagnetischen Films (34, 32) voneinander unterscheiden; eine magnetische Aufzeichnungsschicht (25) auf und in Kontakt mit dem zweiten ferromagnetischen Film (37) der Wirtsschicht (30), wobei die magnetische Aufzeichnungsschicht (25) eine Zusammensetzung aufweist, die sich von der Zusammensetzung des zweiten ferromagnetischen Films (32) unterscheidet und ferromagnetisch mit dem zweiten ferromagnetischen Film (32) gekoppelt ist; und einen Schutzüberzug (26), der auf der magnetischen Aufzeichnungsschicht (25) ausgebildet ist.
Medium nach Anspruch 1, worin der erste und der zweite ferromagnetische Film (34, 32) aus dem gleichen Material gebildet sind, und worin D1 sich von D2 unterscheidet.
Medium nach Anspruch 1, worin der erste und der zweite ferromagnetische Film (34, 32) aus unterschiedlichen Materialien gebildet sind, und worin D1 und D2 im Wesentlichen die gleiche Dicke aufweisen.
Medium nach Anspruch 1, worin der erste ferromagnetische Film (34) der Wirtsschicht (30) einen Zwischenschichtfilm umfasst, der im Wesentlichen aus Cobalt besteht und in Kontakt mit dem Beabstandungsfilm ist.
Medium nach Anspruch 1, worin der zweite ferromagnetische Film (32) der Wirtsschicht (30) einen im Wesentlichen aus Cobalt bestehenden Zwischenschichtfilm umfasst und mit dem Beabstandungsfilm in Kontakt ist.
Medium nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin der erste und der zweite ferromagnetische Film der Wirtsschicht aus einem Material sind, das aus der aus Co, Fe, Ni und deren Legierungen bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Medium nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin das Medium eine magnetische Aufzeichnungsplatte ist.