DE602004006343T2

DE602004006343T2 - Laminierte magnetische dünne Filme für magnetische Aufzeichnung

Info

Publication number: DE602004006343T2
Application number: DE602004006343T
Authority: DE
Inventors: Tang Kai
Original assignee: Hitachi Global Storage Technologies Netherlands BV
Current assignee: HGST Netherlands BV
Priority date: 2003-07-24
Filing date: 2004-06-10
Publication date: 2008-01-10
Anticipated expiration: 2024-06-11
Also published as: EP1501080A1; CN100389458C; EP1501080B1; DE602004006343D1; CN1577507A; JP2005056551A; US20050019609A1; SG118278A1; TW200506865A; US6939626B2; KR20050012153A

Description

Die Erfindung betrifft Dünnschicht-Magnetmedien mit laminierten Magnetschichten sowie Dünnschicht-Magnetmedien mit laminierten Magnetschichten, die eine oder mehrere darin enthaltene antiferromagnetisch gekoppelte Schichtstrukturen aufweisen, und im Besonderen magnetische Eigenschaften sowie die Auswahl von Materialien, die für eine Vielzahl an Dünnschichten in solchen Medien verwendet werden.
Ein typisches Kopf- und Plattensystem 10 gemäß Stand der Technik ist in Blockform in 1 dargestellt. Beim Betrieb wird der magnetische Wandler 20 von einer Aufhängung 13 getragen, während er sich über die Platte 16 bewegt. Der magnetische Wandler 20, üblicherweise als „Kopf" oder „Gleitstück" bezeichnet, besteht aus Elementen, die die Aufgabe des Schreibens magnetischer Übergänge (der Schreibkopf 23) und des Lesens magnetischer Übergänge (der Lesekopf 12) durchführen. Die elektrischen Signale von und zu den Lese- und Schreibköpfen 12, 23 sich entlang leitender Pfade (Leitungen) 14 geführt, die an der Aufhängung 13 angebracht oder in diese eingebettet sind. Der magnetische Wandler 20 ist über Punkten in verschiedenen radialen Abständen zum Mittelpunkt der Platte 16 zum Lesen und Schreiben kreisförmiger Spuren (nicht abgebildet) positioniert. Die Platte 16 ist an einer Spindel 18 angebracht, die durch einen Spindelmotor 24 angetrieben wird, um die Platte 16 zu drehen. Die Platte 16 umfasst ein Substrat 26, auf dem eine Vielzahl an dünnen Schichten 21 abgeschieden sind. Die dünnen Schichten 21 umfassen ferromagnetisches Material, in dem der Schreibkopf 23 die magnetischen Übergänge aufzeichnet, in denen Informationen kodiert sind.
Die herkömmliche Platte 16 umfasst ein Substrat 26 aus Glas oder AlMg mit einer stromlosen Beschichtung aus Ni₃P, die auf Hochglanz poliert ist. Die dünnen Schichten 21 auf der Platte 16 umfassen üblicherweise eine Unterschicht aus Chrom oder einer Chromlegierung und zumindest eine ferromagnetische Schicht basierend auf verschiedenen Kobaltlegierungen. Beispielsweise CoPtCr ist eine weit verbreitete Legierung. Zusätzliche Elemente, wie Tantalat und Bor, werden oft in magnetischen Legierungen verwendet. Eine schützende Mantelschicht wird zur Verbesserung der Tragbarkeit und der Korrosionsbeständigkeit verwendet. Verschiedene Keimschichten, mehrere Unterschichten und laminierte Magnetschichten wurden alle schon im Stand der Technik beschrieben. Die laminierten Magnetdünnschichten umfassen mehrere ferromagnetische Schichten, die durch nichtmagnetische Abstandsschichten unterteilt wurden, und vor kurzem wurde die antiferromagnetische Kopplung vorgeschlagen. Es ist bekannt, dass ein im Wesentlichen verbesserter Rauschabstand durch die Verwendung einer laminierten Magnetschichtstruktur erzielt werden kann. Das verringerte Medienrauschen entsteht, so wird allgemein angenommen, aufgrund der verringerten Austauschkopplung zwischen den Magnetschichten. Die Verwendung der Laminierung zur Rauschreduktion wurde intensiv erforscht, um die vorteilhaftesten Abstandsschichtmaterialien, einschließlich Cr, CrV, Mo und Ru, und Abstandsdicken von einigen Angstrom aufwärts zu finden, die zur besten Entkopplung der Magnetschichten und zum geringsten Medienrauschen führen.
Im US-Patent Nr. 6.280.813 von Carey et al wird eine Schichtstruktur beschrieben, die zumindest zwei ferromagnetische Schichten umfasst, die die durch eine nichtferromagnetische Kopplungs-/Abstandsdünnschicht miteinander gekoppelt sind. Im Allgemeinen wird beschrieben, dass die Austauschkopplung von der ferromagnetischen zur antiferromagnetischen mit steigender Kopplungs-/Abstandsschichtdicke oszilliert und dass die bevorzugte Dicke der Kopplungs-/Abstandsschicht aus Ruthenium von 6 Angstrom ausgewählt wurde, da sie der ersten antiferromagnetischen Kopplungsspitze in der Oszillation für die spezielle Dünnschichtstruktur entspricht. Materialien, die zur Verwendung als nichtferromagnetische Kopplungs-/Abstandsschicht geeignet sind, umfassen Ruthenium (Ru), Chrom (Cr), Rhodium (Rh), Iridium (Ir), Kupfer (Cu) und deren Legierungen. Da die magnetischen Momente der beiden antiferromagnetisch gekoppelten Schichten antiparallel ausgerichtet sind, ist das Nettoremanenzmagnetisierungsdicken-Produkt (M_rt) der Aufzeichnungsschicht die Differenz der M_rt-Werte der beiden ferromagnetischen Schichten. Diese Reduktion der M_rt wird ohne einer Verringerung der Wärmestabilität des Aufzeichnungsmediums erzielt, da die Volumina der Körner in den antiferromagnetisch gekoppelten Schichten sich konstruktiv summieren. Eine Ausführungsform der Struktur umfasst zwei ferromagnetische CoPtCrB-Schichten, die durch eine Ru-Abstandsschicht mit einer zur Maximierung der antiferromagnetischen Austauschkopplung zwischen den beiden CoPtCrB-Schichten ausgewählten Dicke getrennt sind. Die obere ferromagnetische Schicht ist so ausgebildet, dass sie eine größere M_rt als die untere ferromagnetische Schicht hat, so dass das an das Magnetfeld angelegte Nettomoment in einem Null-Magnetfeld gering, aber nicht gleich Null ist. Das 813-Patent von Carey legt ebenfalls dar, dass die antiferromagnetische Kopplung durch eine dünne (5 Angstrom) ferromagnetische Kobaltzwischenschicht, die zwischen der Kopplungs-/Abstandsschicht und der oberen und/oder unteren ferromagnetischen Schicht hinzugefügt ist, verbessert wird. Das Patent erwähnt die Verwendung von CoCr-Zwischenschichten, aber führt diese nicht näher aus.
Im US-Patent Nr. 6.567.236 von Doerner et al. mit dem Titel „Antiferromagnetisch gekoppelte Dünnschichten zur Magnetaufzeichnung" wird eine antiferromagnetisch gekoppelte Schichtstruktur zur Magnetaufzeichnung beschrieben, worin die obere ferromagnetische Struktur eine Zweischichtstruktur, einschließlich einer relativ dünnen ersten Unterschicht aus ferromagnetischem Material in Kontakt mit der Kopplungs-/Abstandsschicht ist. Die erste Unterschicht weist ein höheres magnetisches Moment als die zweite Unterschicht auf. Die zweite Unterschicht hat ein niedrigeres magnetisches Moment und ist dicker als die erste Unterschicht mit einer Zusammensetzung und Dicke, die zur Bereitstellung der M_rt ausgewählt wurden, wenn sie mit der ersten Unterschicht kombiniert wird, die zur Gesamtmagnetstruktur benötigt wird. Eine bevorzugte Ausführungsform einer Schichtstruktur gemäß dem Patent ist eine Vorkeimschicht, vorzugsweise aus CrTi; eine Keimschicht, vorzugsweise aus RuAl; eine Unterschicht, vorzugsweise aus CrTi; eine untere ferromagnetische Schicht, vorzugsweise aus CoCr und eine obere ferromagnetische Schicht umfassend; eine dünne erste Unterschicht, vorzugsweise aus einem CoCr-, CoCrB- oder CoPtCrB-Material und eine dickere zweite Unterschicht, vorzugsweise aus einem CoPtCrB-Material mit einem niedrigeren Moment als die erste Unterschicht.
Mit steigender Speicherdichte der Magnetaufzeichnungsplatten nahm das Produkt der Remanenzmagnetisierung M_r (das magnetische Moment pro Volumeneinheit ferromagnetischen Materials) und die Magnetschichtdicke t ab. Auf ähnliche Weise erfolgte der Anstieg der Koerzitivfeldstärke oder der Korerzitivkraft (H_c) der Magnetschicht. Dies führte zu einer Abnahme des Verhältnisses M_rt/H_c. Damit die Reduktion von M_rt erzielt wird, kann die Dicke t der Magnetschicht verringert werden, aber nur bis zu einer gewissen Grenze, da die Schicht einen steigenden magnetischen Schwund zeigt, der auf eine Wärmeaktivierung kleiner magnetischer Körner, also auf den superparamagnetischen Effekt, zurückgeführt wird. Die Wärmestabilität eines magnetischen Korns wird zu einem großen Ausmaß durch K_uV bestimmt, wobei K_u die konstante magnetische Anisotropie der Schicht und V das Volumen des magnetischen Korns ist. Wenn die Schichtendicke abnimmt, nimmt auch V ab. An einem gewissen Punkt, wenn V abnimmt, ist die gespeicherte magnetische Information unter den Betriebsbedingungen der Speichervorrichtung nicht mehr länger stabil.
Ein Ansatz zur Lösung dieses Problems ist die Verwendung eines höheren Anisotropiematerials, also eines Materials mit einer höheren K_u. Die Zunahme von K_u ist jedoch durch den Punkt, an dem die Koerzitivkraft H_c, welche etwa gleich K_u/M_r ist, zu groß wird, um noch von einen verwendbaren Schreibkopf geschrieben zu werden. Ein ähnlicher Ansatz ist die Verringerung von M_r der Magnetschicht für eine bestimmte Schichtendicke, aber sie ist nicht durch die Koerzitivkraft, die geschrieben werden kann, eingeschränkt. Ein anderer Lösungsansatz ist die Erhöhung des intergranularen Austauschs, so dass das effektive Magnetvolumen V der magnetischen Körner erhöht wird. Dieser Ansatz hat sich jedoch als nachteilig für den Eigenrauschabstand (SNR) der Magnetschicht herausgestellt.
Ein im Wesentlichen verbesserter Rauschabstand kann durch Ersetzen einer einzigen Magnetschicht mit einer laminierten Schichtenfolge von zwei (oder mehreren) Magnetschichten erzielt werden, die durch nichtmagnetische Abstandsschichten voneinander getrennt sind. Die Verringerung des Medienrauschens durch Laminieren entsteht, so wird angenommen, aufgrund einer Entkopplung der Magnetaustauschkopplung zwischen den Magnetschichten im Laminat. Abstandsschichtmaterialien, einschließlich Cr, CrV, Mo und Ru, mit Dicken von 5 bis 400 A weisen, so wurde festgestellt, eine gute Entkopplung der Magnetschichten auf. Sogar eine diskontinuierliche Chromschicht wurde beansprucht, um die Austauschkopplung zwischen den beiden Magnetschichten zu reduzieren.
Die veröffentlichte US-Patentanmeldung 2002/0098390 beschreibt ein laminiertes Medium zur horizontalen Magnetaufzeichnung, welches eine antiferromagnetisch gekoppelte (AF-gekoppelte) Magnetschichstruktur und eine einzige herkömmliche Magnetschicht umfasst. Die AF-gekoppelte Magnetschichtstruktur weist eine Nettoremanenzdicke (M_rt) auf, welche die Differenz der M_rt-Werte von ihren beiden ferromagnetischen Dünnschichten ist. Diese Art ferromagnetischen Materials und die Dickenwerte der ferromagnetischen Schichten sind so gewählt, dass das an das Magnetfeld angelegte Nettomoment in einem angelegten Null-Magnetfeld niedrig, aber nicht gleich Null sein wird. Die M_rt für das Medium ist durch die Summe von M_rt der oberen Magnetschicht und die M_rt der AF-gekoppelten Schichtenfolge gegeben.
Die Konvention für die in dieser Anmeldung verwendeten Legierungszusammensetzung setzt den Atomprozentanteil eines Elements als Index fest; beispielsweise hat CoCr₁₀ einen Anteil von 10 Atomprozent an Cr mit einem Restanteil von Co und CoPt₁₁Cr₂₀B₇ hat einen Anteil von 11 Atomprozent Pt, 20 Atomprozent Cr und 7 Atomprozent an B mit dem Restanteil von Co.
Gemäß der Erfindung wird ein Dünnschicht-Magnetaufzeichnungsmedium zur Verwendung mit einem Magnetaufzeichnungskopf bereitgestellt, umfassend:
eine laminierte Schichtenfolge auf einem Substrat, welche Schichtenfolge Folgendes umfasst:
eine erste antiferromagnetisch gekoppelte Magnetschichtstruktur mit einer ersten ferromagnetischen AFC-Master-Schicht und einer ersten ferromagnetischen AFC-Slave-Schicht, die durch eine erste Abstandsschicht hindurch antiferromagnetisch gekoppelt sind, wobei die erste ferromagnetische AFC-Master-Schicht eine erste magnetische Anisotropie aufweist;
eine an die erste ferromagnetische AFC-Slave-Schicht angrenzende zweite Abstandsschicht und
eine zweite antiferromagnetisch gekoppelte Magnetschichtstruktur, die unterhalb der ersten antiferromagnetisch gekoppelten Magnetschichtstruktur und der zweiten Abstandsschicht angeordnet ist, und eine zweite ferromagnetische AFC-Master-Schicht und eine zweite ferromagnetische AFC-Slave-Schicht aufweist, die durch eine dritte Abstandsschicht hindurch antiferromagnetisch gekoppelt sind, wobei die zweite ferromagnetische AFC-Master-Schicht eine zweite magnetische Anisotropie aufweist, die geringer als die erste magnetische Anisotropie ist, wobei die zweite antiferromagnetisch gekoppelte Magnetschichtstruktur so angeordnet ist, dass die zweite Abstandsschicht die zweite ferromagnetische AFC-Master-Schicht von der ersten ferromagnetischen AFC-Slave-Schicht trennt.
Die AFC-Slave-Schichten werden ignoriert, wenn die Anisotropie angepasst wird. Da das Aufzeichnungskopffeld mit vergrößertem Abstand vom Kopf reduziert wird, hilft die Auswahl der Magnetschichten gemäß der Erfindung dabei, die magnetische Anisotropie der relevanten Magnetschicht mit dem darauf ausgeübten Kopffeld jeweils anzupassen. Diese Anpassung ermöglicht den Magnetschichten unter optimalen Bedingungen durch den Kopf mit demselben Kopfschreibstrom beschrieben zu werden. Magnetmedien, die gemäß der Erfindung hergestellt sind, weisen einen einzigen deutlichen Höchstwert in Gleichstrom-Löschrauschen in Abhängigkeit vom Schreibkopf-Stromdiagramm auf, welches anzeigt, dass die magnetischen Übergänge in den magnetischen Nicht-Slave-Schichten (Schalter) mit demselben Schreibkopfstrom geschrieben werden, was zu einem verbesserten Magnetaufzeichnungsleistungsverhalten führt. Im Vergleich dazu weisen die Medien, welche dasselbe magnetische Material sowohl für die obere als auch für die AFC-Master-Magnetschichten verwenden, doppelte Spitzen im Gleichstrom-Löschrauschen in Abhängigkeit vom Schreibkopf-Stromdiagramm auf, was eine unvorteilhafte Schreibbedingung anzeigt, in der zwei Magnetschichten mit verschiedenem Schreibkopfstrom geschaltet werden. Die Vorteile der Erfindung sind, dass die Magnetische Pulsbreite (PW₅₀) verringert wird, das Überschreiben (OW) verbessert wird und das Medienrauschen (S_oNR) verbessert wird. Eine obere Magnetschicht kann als hohe Magnetisierungslegierung so ausgewählt werden, dass eine dünnere Schicht zur Erzielung derselben M_rt verwendet und ferner das Überschreiben verbessert werden kann.
In den Zeichnungen:
1 ist eine symbolhafte Darstellung des Stands der Technik, welche die Beziehungen zwischen dem Kopf und den dazugehörigen Komponenten in einem Plattenlaufwerk zeigt.
2 ist eine Darstellung einer Schichtstruktur nach Stand der Technik für eine Dünnschicht-Magnetplatte, mit welcher die Magnetschichtenfolge der Erfindung verwendet werden kann.
3 ist eine Darstellung einer laminierten Zweischicht-Magentschichtenfolge für eine Dünnschicht-Magnetplatte, welche die Erfindung veranschaulicht.
4 ist eine Veranschaulichung einer laminierten Magnetschichtenfolge, wobei die untere Magnetschicht durch eine antiferromagnetisch gekoppelte Magnetschichtfolge für eine Dünnschicht-Magnetplatte gemäß der Erfindung ersetzt ist.
5 ist ein Graph des normalisierten Gleichstrom-Löschrauschens in Abhängigkeit vom Schreibkopfstrom für Platte 4 mit gemäß der Erfindung ausgewählten Magnetmaterialien.
6 ist ein Graph des normalisierten Gleichstrom-Löschrauschens in Abhängigkeit vom Schreibkopfstrom für eine Platte, welche dasselbe magnetische Material für die obere und die AFC-Master-Schichten (ähnlich wie Platte 2) gemäß dem Stand der Technik verwendet.
2 veranschaulicht eine Schichtstruktur 21 nach Stand der Technik einer Dünnschicht-Magnetplatte 16, in der die Schichtenfolge gemäß der Erfindung verwendet werden kann. Die Schichten unter der Unterschicht 33 können aus einigen Zusammensetzungen aus Keimschichten 32 und Vorkeimschichten 31 sein, wie unten näher erläutert wird. Nützliche Vorkeimschichten umfassen, sind jedoch nicht darauf eingeschränkt, CrTi, CrTiAl oder CrTiY. Keimschichten werden üblicherweise auf nichtmetallischen Substraten verwendet, aber die Erfindung kann auch mit metallischen Substraten, wie etwa NiP-beschichteten AlMg verwendet werden. Herkömmliche NiP-beschichtete AlMg-Substrate werden mit einer Unterschichtstruktur aus Cr-, Cr-Legierungs- oder mehrfachen Cr- und Cr-Legierungsschichten verwendet, welche direkt auf dem NiP sputterabgeschieden wird. Die Erfindung ist also nicht von der Verwendung einer bestimmten Unterschicht abhängig.
In der Erfindung wird die in 2 dargestellte Schichtenfolge mit einer Magentschichtenfolge 34 verwendet, worin die antiferromagnetisch gekoppelten Schichtenstruktren für diese Magnetschichten substituiert werden. Ein Beispiel für eine Magnetschichtenfolge 34, bestehend aus einer Vielzahl an Schichten, die zum Verständnis der Erfindung nützlich ist, ist in 3 abgebildet. Die Schichtenfolge 34 ist eine laminierte Struktur, einschließlich einer oberen Magnetschicht 36 (die der Oberfläche der Platte und daher dem Kopf am nächsten liegende Magnetschicht), einer Abstandsschicht 37 und einer unteren Magnetschicht 38. Das Material für die untere Magnetschicht 38 ist ausgewählt, um eine niedrigere magnetische Anisotropie als die obere Magnetschicht 36 zu haben. Die magnetische Anisotropie kann primär durch Ändern des Atomprozentanteils an Platin in einer kobaltbasierten Magnetlegierung, wie etwa CoPtCr, CoPtCrTa oder CoPtCrB, sein. Ein höherer Atomprozentanteil an Platin ergibt eine höhere magnetische Anisotropie. Der Chrom- und Borgehalt kann ebenfalls die magnetische Anisotropie des Magnetmaterials beeinflussen. Im Allgemeinen ergeben niedrigere Chrom- und/oder Borgehalte eine höhere magnetische Anisotropie. Obwohl es nicht notwendig ist, ist die Verwendung eines Materials mit hoher Magnetisierung als obere Magnetschicht vorzuziehen, um dieselbe M_rt mit einer geringeren Dicke zu erzielen, um ferner das OW zu verbessern. Die Magnetisierung kann durch Ändern des Atomprozentanteils an Chrom und/oder Bor angepasst werden. Beispielsweise eine Verringerung des Chrom- und/oder Borgehalts und eine Erhöhung des Kobaltgehalts wird zu einer Erhöhung der Magnetisierung führen.
Eine weitere Schichtfolge 34 ist in 4 abgebildet. Wie oben erwähnt, wird in der Erfindung eine antiferromagnetisch gekoppelte Schichtenstruktur 41 für alle Magnetschichten in einer laminierten Schichtenfolge substituiert. Die Ausführung in 4 zeigt eine antiferromagnetisch gekoppelte Schichtenstruktur 41, die anstelle der unteren Magnetschicht 38 von 3 substituiert ist. Eine antiferromagnetisch gekoppelte Schichtenstruktur 41 gemäß der Erfindung weist zumindest drei separate Schichten mit den durch die nichtmagnetische Abstandsschicht antiferromagnetisch gekoppelten Magnetschichten auf. Die beiden Magnetschichten der antiferromagnetisch gekoppelten Schichtstruktur 41 werden als AFC-Master-Magnetschicht 42 für die obere und als AFC-Slave-Schicht 44 für die untere bezeichnet. Jede dieser Schichten ist aus einem ferromagnetischen Material jenes Typs, wie er in den nach Stand der Technik erstellten Dünnschichtplatten verwendet wird. Beispiele für geeignete Materialien umfassen CoCr, CoCrB, CoCrTa, CoPtCr, CoPtCrTa und CoPtCrB. Die Dicke der AFC-Slave-Magnetschicht 44 muss so ausgewählt werden, dass deren M_rt niedriger als jene der AFC-Master-Magnetschicht 42 ist. Die AFC-Abstandsschicht 43 ist aus einem nichtmagnetischen Material mit einer Dicke, die ausgewählt ist, um die AFC-Master-Schicht 42 mit der AFC-Slave-Schicht 44 antiferromagnetisch zu koppeln. Ruthenium ist das bevorzugte Material für die Kopplungs-/Abstandsschicht 43, aber nach Stand der Technik umfassen geeignete Materialien Chrom (Cr), Rhodium (Rh), Iridium (Ir), Kupfer (Cu) und deren Legierungen. Die Dicke der AFC-Abstandsschicht 43 ist gemäß Stand der Technik, beispielsweise etwa 6 Angstrom ist eine bevorzugte Zieldicke für eine AFC-Abstandsschicht 43 aus Ruthenium. Die obere Magnetschicht 36 in 4 ist aus einem ferromagnetischen Material mit einer höheren magnetischen Anisotropie als die AFC-Master-Magnetschicht 42. Das Aufzeichnungskopffeld wird mit einer Zunahme des Abstands zum Kopf verringert. Folglich ist das auf die AFC-Master-Magnetschicht ausgeübte Kopffeld bei einem vorgegebenen Kopfschreibstrom schwächer als auf der oberen Magnetschicht. Damit die magnetische Anisotropie der relevanten Magnetschicht mit dem auf diese ausgeübten Kopffeld jeweils übereinstimmt, benötigt die AFC-Master-Magnetschicht daher eine niedrigere magnetische Anisotropie als die obere Magnetschicht. Der Unterschied in der magnetischen Anisotropie der beiden Magnetschichten hängt von den Eigenschaften der Kopffeldreduktion mit dem Abstand ab. Die obere Magnetschicht hat vorzugsweise eine hohe Magnetisierung.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird die obere Magnetschicht 36 mit einer AF-gekoppelten Schichtenstruktur 41 ersetzt. Die Schichten für diese Ausführungsform sind dieselben wie in 4, mit der Ausnahme, dass die AF-gekoppelte Schichtenstruktur oben ist. In dieser Ausführungsform weist die untere Magnetschicht 38 eine niedrigere magnetische Anisotropie als die AFC-Master-Magnetschicht 42 auf. Die AFC-Master-Magnetschicht hat vorzugsweise eine hohe Magnetisierung.
In einer alternativen Ausführungsform können jeweils die obere Magnetschicht 36 und die untere Magnetschicht 38 mit zwei AF-gekoppelten Schichtenstrukturen 41 ersetzt werden. In dieser alternativen Ausführungsform hat die AFC-Master-Magnetschicht, die in der AF-gekoppelten Struktur die untere Magnetschicht 38 ersetzt, eine niedrigere magnetische Anisotropie als die AFC-Master-Magnetschicht in der AF-gekoppelten Struktur, welche die obere Magnetschicht 36 ersetzt. Die AFC-Master-Magnetschicht in der AF-gekoppelten Struktur, die die obere Magnetschicht 36 ersetzt, hat vorzugsweise eine hohe Magnetisierung.

Die Tabellen 1 bis 5 vergleichen neun experimentelle Platten, jeweils zwei gleichzeitig, um die aus einer Änderung eines einzigen Merkmals resultierenden Unterschiede zu isolieren. Die Medienstrukturen sind die in den 2 und 4 dargestellten. Die Materialien für jede der Schichten werden in der Überschrift oder im Körper der Tabelle für jeder der Testplatten dargestellt. Der K_uV/kT-Wert steht für die gesamten Medien. Jede der Platten hat eine Vorkeimschicht aus CrTi₅₀ und eine Keimschicht aus RuAl₅₀. Tabelle 1 vergleicht zwei Platten mit verschiedenen Legierungen für die AFC-Master-Magnetschicht 42 in einer antiferromagnetisch gekoppelten Magnetschichtenfolge 34, wie in 4 abgebildet. Platte 1 hat eine AFC-Master-Magnetschicht mit einer niedrigeren magnetischen Anisotropie (CoPt₁₁Cr₂₀B₇) als die obere Magnetschicht (CoPt₁₂Cr₁₄B₁₁). Die AFC-Master-Magnetschicht und die untere Magnetschicht in Platte 2 sind aus demselben Material (CoPt₁₂Cr₁₄B₁₁) hergestellt. Die Dicke der AFC-Master-Magnetschicht in Platte 1 ist so angepasst, dass Platte 1 eine ähnliche Wärmestabilität wie Platte 2 hat, wie durch deren K_uV/kT-Werte (Platte 1 = 73; Platte 2 = 74) angezeigt wird. Die Tatsache, dass die beiden Platten eine ähnliche Wärmestabilität aufweisen, zeigt, dass die verbesserte Aufzeichnungsleistung von Platte 1 gegenüber Platte 2 nicht auf Kosten der Wärmestabilität ging. Die Ergebnisse zeigen, dass Platte 1 gegenüber Platte 2 Verbesserungen aufweist und zwar, dass das OW um 3,5 dB höher ist, die PW 50 sogar bei höherer Amplitude um 3,9 nm niedriger ist und das S_oNR um 0,9 dB höher ist. Tabelle 1 CrTi₅₀/RuAl₅₀/Unterschicht/CoCr₁₀/Ru/AFC-Master-Magnetschicht/Ru/CoPt₁₂Cr₁₄B₁₁

	AFC-Master-Magnetschicht	H_c (Oe)	M_rt (memu/cm²)	S_oNR	OW (dB)	PW₅₀ (nm)	LFTAA (mv)	K_uV/kT
Platte 1	CoPt₁₁Cr₂₀B₇	3762	0,65	31,0	25,4	123,4	1,560	73
Platte 2	CoPt₁₂Cr₁₄B₁₁	3998	0,69	30,1	21,9	127,3	1,362	74

Die Daten in Tabelle 2 vergleichen Platte 1 mit Platte 2. Platte 3 hat eine obere Magnetschicht mit einer höheren Magnetisierung als jene von Platte 1, ist aber ansonsten dieselbe Platte. Platte 3 hat eine um 0,4 dB bessere OW als Platte 1 und ihre Wärmestabilität mit K_uV/kT gleich 17 ist sogar höher als jene von Platte 1 (K_uV/kT = 73).
Platten 1 bis 3 haben alle eine Unterschicht von CrTi₁₀. Die Platten 4 bis 7 verwenden CrTi₂₀ für die Unterschicht, welche bei der Verringerung von PW₅₀ bei erhöhter Amplitude hilft.

Tabelle 3 veranschaulicht die Erkenntnisse des Anmelders, dass das OW der laminierten AF-gekoppelten Medien durch Ausdünnen der AFC-Master-Magnetschicht bis zu einem gewissen Grad, ohne die Wärmestabilität dabei erheblich zu beeinträchtigen, verbessert werden kann. Tabelle 3 vergleicht die Platten 4 und 6, welche sich in der Dicke ihrer AFC-Master-Magnetschicht und daher in der M_rt unterscheiden. Platte 6, die die dünnere AFC-Master-Magnetschicht hat, weist eine um 1,2 dB höhere OW als Platte 4 mit nur einer Einheitsreduktion in K_uV/kT auf. Tabelle 2 CrTi₅₀/RuAl₅₀/Unterschicht/CoCr₁₀/Ru/CoPt₁₁Cr₂₀B₇/Ru/obere Magnetschicht

	obere Magnetschicht	H_c (Oe)	M_rt (memu/cm²)	S_oNR	OW (dB)	PW₅₀ (nm)	LFTAA (mv)	K_uV/kT
Platte 3	CoPt₁₂Cr₁₆B₉	3850	0,65	30,9	25,8	124,2	1,566	76
Platte 1	CoPt₁₂Cr₁₄B₁₁	3762	0,65	31,0	25,4	123,4	1,560	73

Tabelle 3 CrTi₅₀/RuAl₅₀/CrTi₂₀/CoCr₁₀/Ru/CoPt₁₁Cr₂₀B₇(unterschiedliche M_rt)/Ru/CoPt₁₂Cr₁₆B₉

	M_rt (memu/cm²) AFC-Master-Magnetschicht	H_c (Oe)	M_rt (memu/cm²)	S_oNR	OW (dB)	PW₅₀ (nm)	LFTAA (mv)	K_uV/kT
Platte 6	0,34	3594	0,64	26,3	25,7	125,6	1,884	75
Platte 4	0,38	3674	0,67	26,2	24,5	127,8	1,982	76

Tabelle 4 CrTi₅₀/RuAl₅₀/CrTi₂₀/CoCr₁₀/Ru/CoPt₁₁Cr₂₀B₇/Ru/obere Magnetschicht

	obere Magnetschicht	H_c (Oe)	M_rt (memu/ cm²)	Wechselstrom-Quetschen	S_oNR	OW (dB)	PW₅₀ (nm)	LFTAA (mv)	K_uV/kT
Platte 7	CoPt₁₃Cr₁₉B₇	3736	0,58	53,8	26,9	25,5	119,2	1,476	75
Platte 6	CoPt₁₂Cr₁₆B₉	3594	0,64	48,4	36,5	25,5	120,4	1,606	75

Tabelle 4 vergleicht Platte 6 mit Platte 7, um zu veranschaulichen, dass erhöhte Anisotropie der oberen Magnetschicht das Seitenbandlöschen reduziert. Platte 7, die die höhere Anisotropie der oberen Magnetschicht (CoPt₁₃Cr₁₉B₇) verwendet, hat eine höhere Wechselstromeinschnürung, was zu einer Verringerung der Breite des Seitenlöschbands führt. Die Wärmestabilität und die OW von Platte 7 werden auf demselben Niveau wie für Platte 6 aufgrund der Veränderungen in der M_rt und der H_c gehalten.
Das OW der laminierten AF-gekoppelten Plattenstruktur gemäß der Erfindung kann ferner durch Verwendung einer dünneren oberen Abstandsschicht aus Ruthenium 41 zwischen der oberen und den AFC-Master-Magnetschichten verbessert werden. Die Tabellen 5 und 6 zeigen, dass das OW um 1 dB erhöht wird, wenn die obere Abstandsschichtdicke von 1,2 nm (Platte 9) auf 0,8 nm (Platte 8) verringert wird. Tabelle 5 CrTi₅₀/RuAl₅₀/CrTi₂₀/CoCr₁₀/Ru/CoPt₁₁Cr₂₀B₇/Ru (unterschiedliche Dicken)/CoPt₁₂Cr₁₆B₉

Ru-Dicken (nm) H_c (Oe) M_rt (memu/cm²) S_oNR OW (dB) PW₅₀ (nm) LFTAA (mv)

Platte 8 0,8 3694 0,58 27,7 23,7 118,6 1,476

Platte 9 1,2 3712 0,58 27,5 22,7 118,3 1,606

Tabelle 6 CrTi₅₀/RuAl₅₀/CrTi₂₀/CoCr₁₀/Ru/CoPt₁₁Cr₂₀B₇/Ru (unterschiedliche Dicken)/CoPt₁₂Cr₁₆B₉

Ru-Dicken (nm) OW (dB)

0,6 28,1

0,8 28,1

1,0 27,5

1,2 27,1
Wie zuvor erläutert, werden für Platte 4 Magnetmaterialien mit unterschiedlicher magnetischer Anisotropie gemäß der Erfindung ausgewählt, um die magnetische Anisotropie der relevanten Magnetschicht jeweils mit dem auf diese ausgeübten Kopffeld in Übereinstimmung zu bringen. Als Resultat wird eine einzige scharfe Spitze im Diagramm (5) des normalisierten Gleichstrom-Löschrauschens in Abhängigkeit vom Schreibkopfstrom festgestellt, welche anzeigt, dass das magnetische Schalten sowohl der oberen Magnetschicht als auch der AFC-Master-Magnetschicht bei demselben Schreibkopfstrom auftritt, was zu einem verbesserten Magnetaufzeichnungsleistungsverhalten führt. Im Vergleich dazu weist eine Platte nach Stand der Technik, welche dasselbe Magnetmaterial für die obere als auch die AFC-Master-Magnet schichten (ähnlich wie Platte 2) verwendet, doppelte Spitzen im Diagramm (6) des normalisierten Gleichstrom-Löschrauschens gegenüber dem Schreibkopfstrom auf, was anzeigt, dass eine unvorteilhafte Schreibbedingung, in der die beiden Magnetschichten geschaltet werden, bei verschiedenen Schreibkopfströmen geschaltet werden. Diese Messung kann zur Anpassung der magnetischen Anisotropie verwendet werden. Beispielsweise entspricht die Spitze am niedrigeren Kopfschreibstrom im Graphen von 6 dem Schaltpunkt der dem Kopf am nächsten liegenden Magnetschicht, also der oberen Magnetschicht. Damit das Schalten der unteren Magnetschicht, also der AFC-Master-Magnetschicht, in Übereinstimmung mit der oberen Magnetschicht bewirkt wird, sollte somit die magnetische Anisotropie der AFC-Master-Magnetschicht verringert werden, was es dieser ermöglicht, mit einem niedrigeren Schreibkopfstrom geschalten zu werden. Die Abstimmung unter Verwendung des Gleichstrom-Löschrauschens ist ein hilfreiches Verfahren, aber die tatsächlichen Aufzeichnungsleistungsmessungen, wie oben beschrieben, können ebenfalls verwendet werden.
Die oben beschriebenen Dünnschichtstrukturen können unter Verwendung von Standardsputterverfahren ausgebildet werden. Die Schichten werden aufeinanderfolgenden mit jeder auf der vorherigen Schicht abgeschiedenen Schicht sputterabgeschieden. Die oben genannten Atomprozentzusammensetzungen werden ohne Rücksicht auf kleine Kontaminationsmengen angegeben, die in gesputterten Dünnschichten immer vorhanden sind, wie Fachleuten auf dem Gebiet bekannt ist.
Die Erfindung wurde unter Bezug auf spezielle Ausführungsformen beschrieben, aber andere Verwendungszwecke und Anwendungen für die ferromagnetische Struktur gemäß der Erfindung sind für Fachleute auf dem Gebiet ersichtlich.

Claims

Dünnschicht-Magnetaufzeichnungsmedium zur Verwendung mit einem Magnetaufzeichnungskopf, umfassend: eine laminierte Schichtenfolge auf einem Substrat, welche Schichtenfolge Folgendes umfasst: eine erste antiferromagnetisch gekoppelte Magnetschichtstruktur mit einer ersten ferromagnetischen AFC-Master-Schicht und einer ersten ferromagnetischen AFC-Slave-Schicht, die durch eine erste Abstandsschicht hindurch antiferromagnetisch gekoppelt sind, wobei die erste ferromagnetische AFC-Master-Schicht eine erste magnetische Anisotropie aufweist; eine an die erste ferromagnetische AFC-Slave-Schicht angrenzende zweite Abstandsschicht und eine zweite antiferromagnetisch gekoppelte Magnetschichtstruktur, die unterhalb der ersten antiferromagnetisch gekoppelten Magnetschichtstruktur und der zweiten Abstandsschicht angeordnet ist, und eine zweite ferromagnetische AFC-Master-Schicht und eine zweite ferromagnetische AFC-Slave-Schicht aufweist, die durch eine dritte Abstandsschicht hindurch antiferromagnetisch gekoppelt sind, wobei die zweite ferromagnetische AFC-Master-Schicht eine zweite magnetische Anisotropie aufweist, die geringer als die erste magnetische Anisotropie ist, wobei die zweite antiferromagnetisch gekoppelte Magnetschichtstruktur so angeordnet ist, dass die zweite Abstandsschicht die zweite ferromagnetische AFC-Master-Schicht von der ersten ferromagnetischen AFC-Slave-Schicht trennt.
Dünnschicht-Magnetaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, worin die erste und die zweite ferromagnetische AFC-Master-Schicht Cobalt und Platin umfassen und die zweite ferromagnetische AFC-Master-Schicht einen geringeren Atomprozentanteil an Platin als die erste ferromagnetische AFC-Master-Schicht aufweist.
Dünnschicht-Magnetaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, worin die erste und die zweite ferromagnetische AFC-Master-Schicht Cobalt, Platin, Chrom und Bor umfassen und die zweite ferromagnetische AFC-Master-Schicht einen geringeren Atomprozentanteil an Platin als die erste ferromagnetische AFC-Master-Schicht aufweist.
Dünnschicht-Magnetaufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, worin die erste ferromagnetische AFC-Master-Schicht eine Magnetisierung aufweist, die höher als die Magnetisierung der zweiten ferromagnetischen AFC-Master-Schicht ist.