DE69709575T2

DE69709575T2 - Magnetischer Aufzeichnungsträger und diesen Träger verwendendes magnetisches Aufzeichnungssystem

Info

Publication number: DE69709575T2
Application number: DE69709575T
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Totsuka-ku Kanbe; Akira Ishikawa; Ichiro Totsuka-ku Tamai; Yotsuo Yahisa; Yuzuru Hosoe; Kiwamu Tanahashi; Yoshibumi Matsuda; Hiroyuki Naka-gun Kataoka; Toshinori Ono; Shinji Fukaya; Kazuhiro Ura; Naoto Endo; Tomoo Yamamoto
Original assignee: Hitachi Global Storage Technologies Japan Ltd
Current assignee: HGST Japan Ltd
Priority date: 1996-05-20
Filing date: 1997-05-16
Publication date: 2009-09-24
Anticipated expiration: 2017-05-17
Also published as: WO1998006093A1; EP0809238B1; EP0809238A2; DE69709575D1; EP0809238A3; KR970076523A

Description

Die Erfindung betrifft ein magnetisches Speicher- oder Aufzeichnungssystem, spezieller ein magnetisches Aufzeichnungssystem mit einer Aufzeichnungsdichte von 2 Gigabit oder mehr sowie ein magnetisches Speichermedium oder einen magnetischen Aufzeichnungsträger mit Dünnschicht mit wenig Störsignalen zum Realisieren eines derartigen Systems.
Die Nachfrage nach magnetischen Aufzeichnungssystemen großer Kapazität steigt derzeit immer mehr an. Herkömmlicherweise wurde ein induktiver Kopf verwendet, der eine Spannungsänderung nutzt, die durch eine zeitliche Magnetflussänderung hervorgerufen wird. Dieser induktive Kopf führt sowohl Lese- als auch Schreibvorgänge aus. In letzter Zeit verbreitete sich schnell ein Verbundkopf, bei dem verschiedene Köpfe zum Lesen und zum Schreiben verwendet werden, wobei ein magnetoresistiver Kopf mit höherer Empfindlichkeit als Lesekopf eingeführt wurde. Ein magnetoresistiver Kopf nutzt den Effekt, dass sich der elektrische Widerstand des Kopfelements abhängig von einer Streuflussänderung eines Mediums ändert. Derzeit wird ein Kopf mit viel höherer Empfindlichkeit entwickelt, der aus einer Anzahl magnetischer Schichten besteht, die zwischen eine Anzahl unmagnetischer Schichten einlaminiert sind, die zwischen diese magnetischen Schichten einlaminiert sind, wobei eine sehr große Magnetowiderstandsänderung ausgenutzt wird (Riesenmagnetowiderstands-Effekt oder Spinventileffekt). Dieser Riesenmagnetowiderstandseffekt ist eine elektrische Widerstandsänderung, zu der es durch eine Änderung der relativen Magnetisierungsrichtungen mehrerer magnetischer Schichten, die zwischen unmagnetische Schichten eingebettet sind, kommt. Außerdem kommt es zu einer relativen Richtungsänderung durch Streuflüsse eines Auf zeichnungsträgers.
Magnetische Schichten magnetischer Aufzeichnungsträger, wie sie derzeit in der Praxis verwendet werden, bestehen aus einer Legierung, deren Hauptkomponente CO ist, wie CoCrPt, CoCrTa und CoNiCr. Eine derartige Co-Legierung verfügt über eine dicht gepackte hexagonale Struktur(hcp(hexagonal closed packed)-Struktur) mit einer c-Achse als leichte magnetische Achse. Daher ist es bevorzugt, dass ein in der Ebene oder horizontal magnetisierter Aufzeichnungsträger eine kristallografische Ausrichtung aufweist, bei der die c-Achse in der in der Ebene liegenden oder horizontalen Richtung ausgerichtet ist. Jedoch ist eine derartige Ausrichtung instabil, so dass sie nicht erzeugt werden kann, wenn eine Co-Legierung direkt auf einem Substrat abgeschieden wird. Die (100)-Ebene von Cr mit kubisch-raumzentrierter Struktur(bcc(body centered cubic)-Struktur) verfügt über gute Gitteranpassung zur (11.0)-Ebene einer Co-Legierung. Unter Verwendung dieser guten Gitteranpassung wird als Erstes eine Unterschicht aus Cr in der (100)-Ebene auf einem Substrat hergestellt, und auf die Cr-Unterschicht wird eine Co-Legierungsschicht epitaktisch aufgewachsen, um dadurch die (11.0)-Ebene zu erzeugen, deren c-Achse in der horizontalen Achse ausgerichtet ist. Um die Kristallgitteranpassung an der Grenzfläche zwischen der magnetischen Co-Legierungsschicht und der Cr-Unterschicht zu verbessern, wird dem Cr ein zweites Element zugesetzt, um den Zwischengitterabstand zu erhöhen. Die kristallografische (11.0)-Ausrichtung der Co-Legierung wird daher weiter verbessert, und die Koerzitivkraft oder Koerzitivfeldstärke kann erhöht werden. Beispiele dieser Techniken bestehen darin, dass V, Ti oder dergleichen zugesetzt wird, wie in JP-A-62-257618 und JP-A-63-197018 offenbart.
Zu Faktoren, die für Aufzeichnen mit hoher magnetischer Dichte erforderlich sind, gehören wenig Störsignale und auch eine hohe Koerzitivfeldstärke der Aufzeichnungsträger. Störsignale des Trägers beruhen hauptsächlich auf einem unregelmäßigen Zickzackmuster, das in Übergangsbereichen der Magnetisierung zwischen Aufzeichnungsbits ausgebildet ist. Es ist erforderlich, diese Übergangsbereiche zu glätten, um Medienstörsignale zu verringern. Es ist bekannt, dass feine magnetische Kristallkörner und gleichmäßige Kristallkorngrößen hinsichtlich einer Verringerung von Medienstörsignalen wirkungsvoll sind. Zu diesem Zweck ist es wirkungsvoll, feine und gleichmäßige Kristallkörner in der Unterschicht auszubilden. Bei den oben beschriebenen bekannten Techniken wird die Gitterkonstante der Unterschicht durch Zusetzen eines zweiten Elements zur Cr-Unterschicht erhöht, jedoch werden die Kristallkörner der Unterschicht nicht fein und gleichmäßig gemacht. Daher sind die obigen Techniken, obwohl sie hinsichtlich einer Erhöhung der Koerzitivfeldstärke wirkungsvoll sind, hinsichtlich einer Verringerung von Medienstörsignalen nicht wirkungsvoll.
Ein wesentliches Erfordernis hinsichtlich Magnetplattenmedien ist eine Verbesserung der Stoßfestigkeit. Diese Verbesserung der Stoßfestigkeit ist aus dem Gesichtspunkt der Zuverlässigkeit von Magnetplattenmedien heraus ein wesentlicher Punkt, insbesondere für Magnetplatten-Laufwerke, die an jüngeren tragbaren Informationsvorrichtungen wie Notebook-PCs angebracht sind. Anstatt dass ein Substrat aus einer Al-Legierung mit einer NiP-plattierten Oberfläche (nachfolgend als Al-Legierungssubstrat bezeichnet) verwendet wird, kann durch die Verwendung eines Glassubstrats mit verstärkter Oberfläche oder eines Substrats aus kristallisiertem Glas die Stoßfestigkeit von Magnetplattenmedien verbessert werden. Im Vergleich mit herkömmlichen Al-Legierungssubstraten verfügt ein Glassubstrat über eine glattere Oberfläche, so dass es für Aufzeichnung mit hoher Dichte geeignet ist, da es zum Verringern des Schwebeabstands zwischen den Magnetköpfen und dem Aufzeichnungsträger effektiv arbeitet. Bei einem Glassubstrat bestehen jedoch einige Probleme, wie unzureichende Anhaftung am Substrat und Eindringen von Fremdstoffionen auf dem Substrat oder von absorbiertem Gas auf der Substratoberfläche in die Unterschicht aus der Cr-Legierung. Hinsichtlich dieser Probleme verschlechtert sich die Eigenschaft der Filmhaftung insbesondere dann, wenn das Glassubstrat erwärmt wird, wie es in J. Vac. Sci. Technol. A4(3), 1986 auf den Seiten 532 bis 535 mitgeteilt ist.
Zu Gegenmaßnahmen gegen diese Probleme gehören die Herstellung eines Films wie eines Metallfilms, eines Legierungsfilms und eines Oxidfilms zwischen dem Glassubstrat und der Unterschicht aus der Cr-Legierung ( JP-A-62-293512 , JP-A-2-29923 , JP-5-135343 ).
Im Vergleich mit einem Al-Legierungssubstrat verfügt ein Glassubstrat eines horizontal magnetisierten Aufzeichnungsträgers in Bereichen mit hoher linearer Aufzeichnungsdichte über schlechtere elektromagnetische Wandlungseigenschaften. Der Grund dafür liegt im Folgenden. Eine Unterschicht aus einer Cr-Legierung, die aus einem Glassubstrat unmittelbar oder über einen Film aus einem Metall oder dessen Legierung, wie bei den obigen herkömmlichen Techniken beschrieben, hergestellt wurde, zeigt keine starke (100)-Ausrichtung im Vergleich zu einer solchen, die auf einem Al-Legierungssubstrat hergestellt wird. Daher wächst eine andere Kristallebene als die (11.0)-Ebene der magnetischen Schicht aus der Co-Legierung parallel zur Substratoberfläche, und die horizontale Ausrichtung der c-Achse, die die magnetisch leichte Achse ist, wird klein. Aus diesem Grund nimmt die Koerzitivfeldstärke ab und es nimmt die Ausleseleistung bei hoher linearer Aufzeichnungsdichte ab. Ferner werden, wenn ein Glassubstrat verwendet wird, Kristallkörner in der magnetischen Schicht voluminöser als unter Verwendung eines Al-Legierungssubstrats, und die Verteilung der Kristallkorngröße wird ungefähr 20 bis 30% größer. Diese sind Hauptgründe für erhöhte Trägersignalstörungen und beeinträchtigte Eigenschaften der elektromagnetischen Wandlung von Medien unter Verwendung eines Glassubstrats.
JP-A-4-153910 offenbart, dass es verhindert werden kann, dass die Größe von Kristallkörnern einer magnetischen Schicht voluminös wird, und dass die magnetischen Eigenschaften verbessert werden können, wenn ein amorpher Film aus Y und einem der Elemente Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W und dergleichen zwischen das Glassubstrat und die Unterschicht eingefügt wird. Der Oberbegriff des Anspruchs 1 ist im Hinblick auf dieses Dokument abgefasst.
Mit diesem Verfahren kann zwar die Größe von Kristallkörnern der magnetischen Schicht in gewissem Ausmaß verringert werden, jedoch nehmen Horizontalkomponenten der magnetisch leichten Achse ab, und dies reicht nicht dazu aus, dass ein Magnetowiderstandskopf hohe Aufzeichnungsdichte von 3,1 MBit/mm² (2 Gigabit oder mehr pro Quadratzoll) realisieren kann. Ferner sind die Effekte der Verkleinerung der Korngrößenverteilung gering, und es können keine guten Eigenschaften elektromagnetischer Wandlung erzielt werden.
Obwohl ein Magnetowiderstandskopf für Aufzeichnung hoher Dichte geeignet ist, da er über sehr hohe Leseempfindlichkeit verfügt, ist auch die Empfindlichkeit auf Störsignale hoch. Daher werden horizontal magnetisierte Aufzeichnungsträger mit wenig Störsignalen mehr benötigt denn je.
Um Mediumsstörsignale zu verringern und gute Eigenschaften elektromagnetischer Wandlung selbst bei hoher Aufzeichnungsdichte zu erzielen, ist es erforderlich, die Kristallkorn größe fein zu machen und die Korngrößenverteilung zu verringern, ohne dass die hcp-(11.0)-Orientierung der magnetischen Schicht aus einer Co-Legierung beeinträchtigt wird.
Ferner können selbst dann, wenn Exemplare eines Magnetblatt-Laufwerks zur Verwendung mit einer Kombination aus einem horizontal magnetisierten Aufzeichnungsträger mit wenig Störsignalen und einem magnetoresistiven Kopf hoher Empfindlichkeit hergestellt werden, nicht immer ausreichende Eigenschaften elektromagnetischer Wandlung erzielt werden. Dies kann unzureichenden Entwicklungen der Magnetköpfe und der horizontal magnetisierten Aufzeichnungsträger zugeschrieben werden, sowie unzureichender Berücksichtigung der Art der Kopf-Platte-Kombination für Aufzeichnung mit hoher Dichte durch ein Magnetplatten-Laufwerk.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die obigen Probleme zu lösen und ein magnetisches Aufzeichnungssystem mit hoher Zuverlässigkeit und einer Aufzeichnungsdichte von 3,1 MBit/mm² (2 Gigabit pro Quadratzoll) oder mehr sowie einen horizontal magnetisierten Aufzeichnungsträger mit wenig Störsignalen zu schaffen, der für Aufzeichnungen hoher Dichte geeignet ist.
Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung ist ein magnetisches Aufzeichnungssystem geschaffen, das Folgendes aufweist: einen horizontal magnetisierten Aufzeichnungsträger mit einer magnetischen Schicht, die auf mehreren auf einem Substrat hergestellten Unterschichten hergestellt ist; einer Antriebseinheit zum Antreiben des horizontal magnetisierten Aufzeichnungsträgers in einer Schreibrichtung; einen Magnetkopf mit einer Leseeinheit und einer Schreibeinheit; eine Einrichtung zum Bewegen des Magnetkopfs relativ zum horizontal magnetisierten Aufzeichnungsträger; und eine Lese/ Schreib-Signalverarbeitungseinrichtung zum Lesen eines Ausgangssignals des Magnetkopfs und zum Schreiben eines Eingangssignals auf dem Magnetkopf, wobei die Leseeinheit des Magnetkopfs ein magnetoresistiver Kopf ist und mindestens eine der mehreren Unterschichten des Aufzeichnungsträgers aus einem Co enthaltenden amorphen Material oder einem feinkristallinen Material besteht.
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, Haftungsmängel zu beseitigen, wie sie wahrscheinlich auftreten, wenn ein Film, hergestellt wird, nachdem ein Glassubstrat erwärmt wurde. Wenn die Haftungsmängel beseitigt werden können, können die Filmherstellbedingungen erweitert werden, um Störsignale eines Aufzeichnungsträgers zu verringern, und das Substrat kann unmittelbar vor der Herstellung eines Films erwärmt werden. Daher ist es möglich, auf der Substratoberfläche adsorbiertes Fremdstoffgas zu entfernen und die Reproduzierbarkeit der Eigenschaften eines magnetischen Films zu verbessern.
Wie bereits beschrieben, beeinträchtigt ein Glassubstrat, im Vergleich zu einem herkömmlichen mit NiP plattierten Al-Legierungssubstrat, die elektrischen Eigenschaften, da die Horizontalkomponente der c-Achse, die die magnetisch leichte Achse einer magnetischen Schicht aus einer Co-Legierung ist, klein ist und die Kristallkorngröße groß ist. Kristallkörner der magnetischen Schicht wachsen epitaktisch auf Kristallkörner der Unterschicht auf. Daher werden die Ausrichtung und die Größe von Kristallkörnern der magnetischen Schicht allgemein durch die Kristallkorngröße und die Oberflächenmorphologie der Unterschicht beeinflusst. Auf Grundlage dieser Erkenntnis stellten die Erfinder verschiedene horizontal magnetisierte Aufzeichnungträger unter Änderung von Materialien der Unterschichten, der Schichtstrukturen, der Filmdicken, der Filmherstellbedingungen und dergleichen her, und sie werteten die Lese/Schreib-Eigenschaften in Kombination mit Verbundmagnetköpfen mit einem induktiven Kopf als Schreibeinheit und einem magnetoresistiven Kopf als Leseeinheit. Es zeigte sich, dass die elektrischen Eigenschaften unter Verwendung einer mehrlagigen Struktur von Unterschichten und durch Einfügen einer neuen Unterschicht (nachfolgend als erste Unterschicht bezeichnet) aus einem Co enthaltenden amorphen Material oder einem feinkristallinen Material zwischen das Substrat und die Unterschicht mit bcc-Struktur aus einer Cr-Legierung oder dergleichen, die die Kristallgitteranpassung zur magnetischen Schicht verbessert, eingefügt wird. Einzelheiten hierzu werden nachfolgend angegeben.
Amorph bedeutet, dass bei Röntgenbeugungsmessungen kein deutlicher Peak erkannt werden kann oder dass bei Elektronenstrahl-Beugungsmessungen kein klarer Beugungsfleck oder -ring erkannt werden kann, sondern ein halomäßiger Beugungsring erkannt werden kann. Feinkristallin bedeutet, dass die Kristallkorngröße kleiner als die der magnetischen Schicht ist, und es handelt sich vorzugsweise um eine mittlere Korngröße von 8 mm oder kleiner.
Für die Komponenten des Co enthaltenden amorphen oder feinkristallinen Materials der mehrlagigen Unterschicht besteht keine spezielle Beschränkung, wenn die Co enthaltende Legierung irgendein Element enthält, das mit Co ein Co enthaltenes amorphes oder feinkristallines Material bildet. Wenn die erste Unterschicht aus einem Co enthaltenden amorphen oder feinkristallinen Material auf einem Glassubstrat hergestellt wird, weisen Kristallkörner der Unterschicht aus einer Cr-Legierung oder dergleichen bcc-Struktur auf, und wenn sie auf der ersten Unterschicht hergestellt werden (nachfolgend als zweite Unterschicht bezeichnet), sind sie fein, und es besteht die Tendenz, dass gleichzeitig die (100)-Ebene der bcc-Struktur parallel zur Filmoberfläche wächst. Daher wach sen Kristallkörner des magnetischen Films aus der Co-Legierung so, dass die leichte magnetische Achse parallel zur Schicht in der Filmdickenrichtung wachsen und die Korngröße klein wird. So kann die Koerzitivfeldstärke erhöht werden und Störsignale können verringert werden. Wenn ein amorphes oder feinkristallines Material verwendet wird, das kein Co enthält, wird die Kristallkorngröße der magnetischen Schicht in einigen Fällen ziemlich klein. Wenn jedoch, wie es bei der Ausführungsform 7 angegeben ist, ein Co enthaltendes amorphes oder feinkristallines Material verwendet wird, werden die Kristallkörner feiner und die Verteilung der Kristallkorngröße wird kleiner. Dies kann der Tatsache zugeschrieben werden, dass das Co enthaltende amorphe oder feinkristalline Material an der Filmoberfläche gleichmäßige und feine Vorsprünge bildet und Kristallkörner der zweiten Unterschicht unter Verwendung dieser gleichmäßigen und feinen Vorsprünge als Kristallkeime wachsen.
Es ist bevorzugt, dass die Struktur der ersten Unterschicht eine amorphe Struktur ist. Durch die amorphe Struktur können Aufzeichnungsträger mit kleineren Störsignalen als bei einer feinkristallinen Struktur erzielt werden, da die Kristallkörner der zweiten Unterschicht und der magnetischen Schicht feiner sind. Selbst wenn jedoch die Struktur der ersten Unterschicht eine feinkristalline Struktur mit einer mittleren Kristallkorngröße von 8 nm oder kleiner ist, können gute elektrische Eigenschaften erzielt werden. Obwohl eine feinkristalline Struktur etwas höhere Störsignale erzeugt, wird das Leseausgangssignal bei hoher Aufzeichnungsdichte groß, da die magnetische Schicht starke (11.0)-Ausrichtung aufweist. Daher ist diese Struktur zur Verwendung mit einem Kopf mit relativ hohen Störsignalen geeignet.
Das spezielle Material der ersten Unterschicht ist vorzugsweise eine Legierung von Co und mindestens einem Zusatzele ment, das aus der aus Ti, Y, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, Si und B bestehenden Gruppe (nachfolgend als erste Gruppe bezeichnet) ausgewählt ist, oder eine Verbindung von Co und einem Oxid des aus der ersten Gruppe ausgewählten Zusatzelements. Der Anteil des Zusatzelements liegt vorzugsweise im Bereich von 5 Atomprozent oder mehr und 70 Atomprozent oder weniger. Wenn die Konzentration des Zusatzelements kleiner als 5 Atomprozent ist, werden Körner der magnetischen Schicht größer als dann, wenn die zweite Unterschicht unmittelbar auf einem Glassubstrat hergestellt wird, wohingegen dann, wenn sie größer als 70 Atomprozent ist, Komponenten, deren c-Achse aus der Oberfläche des magnetischen Films ansteigt, groß werden und die vertikale magnetische Anisotropie stark wird. Daher ist dieser äußere Bereich nicht bevorzugt. Es ist insbesondere bevorzugt, Cr, Ta oder W in der Gruppe als erstes Zusatzelement zu verwenden, da dann die Komponenten der magnetisch einfachen Achse mit horizontaler Ausrichtung stark werden.
Die Magnetisierung der ersten Unterschicht kann die Lese/Schreib-Eigenschaften beeinflussen. Daher wird die erste Unterschicht vorzugsweise aus einem unmagnetischen Material hergestellt. Jedoch wurde durch Untersuchungen klargestellt, dass dann, wenn das Produkt aus der magnetischen Restflussdichte und der Filmdicke der ersten Unterschicht 20% oder kleiner als das Produkt aus der magnetischen Restflussdichte und der Filmdicke der magnetischen Schicht ist, in der Praxis kein Problem auftritt. Wenn das Produkt aus dem magnetischen Restfluss und der Filmdicke der ersten Unterschicht 20% des Produkts aus dem magnetischen Restfluss und der Filmdicke der magnetischen Schicht überschreitet, schwankt die Basislinie eines unter Verwendung eines magnetoresistiven Kopfs erzielten Ausgangssignals, und es nehmen niederfrequente Störsignale zu. Dieser Außenbereich ist daher nicht bevorzugt. Um dies zu vermeiden, ist es wirkungsvoll, die erste Unterschicht dünn zu machen, die Konzentration des Zusatzelements zu erhöhen oder ein zweites Zusatzelement zuzusetzen. Cr, V, Mn (nachfolgend als zweite Gruppe bezeichnet) oder dergleichen sind als zweites Zusatzelement geeignet, da sie die Magnetisierung stark absenken.
Die zweite Unterschicht besteht vorzugsweise aus Cr oder einer Legierung von Cr und mindestens einem aus Ti, Mo und V ausgewählten Element. Die zweite Unterschicht kann aus zwei Schichten mit bcc-Struktur bestehen. Wenn die zweite Unterschicht aus einer Legierung besteht, die als Hauptkomponente mindestens ein Element enthält, das aus der aus Cr, Mo, V und Ta bestehenden Gruppe (nachfolgend als dritte Gruppe bezeichnet) ausgewählt ist, und sie mindestens ein aus der aus B, C, P und Bi bestehenden Gruppe (nachfolgend als vierte Gruppe bezeichnet) ausgewähltes Element enthält, werden Kristallkörner der Unterschicht fein und die Korngröße wird gleichmäßig. Daher werden auch Kristallkörner der auf der Unterschicht hergestellten magnetischen Schicht fein und gleichmäßig, so dass Mediumsstörsignale weiter verringert werden können.
Die 1 zeigt die Abhängigkeit der normierten Mediumsstörsignale und des Werts S/R von Br × t von Aufzeichnungsträgern unter Verwendung einer Ti-Unterschicht, der 5 Atomprozent B zugesetzt sind, d. h. Cr mit 14,3 Atomprozent T und 5 Atomprozent B. Diese Aufzeichnungsträger wurden unter Änderung der Filmstrukturen und der Prozessbedingungen so hergestellt, dass beinahe dieselben Koerzitivfeldstärken erhalten wurden. Eine Zahl und Symbole, die an die Oberseite jedes Elements hinzugefügt sind, kennzeichnen die Konzentration jedes Elements in Atomprozent (Atom%). Das normierte Medienstörsignal ist als Medienstörsignal definiert, das auf die Ausgangsleistung eines isolierten Lasersignals und die Spurweite normiert ist. In der folgenden Beschreibung wird das Medienstörsignal unter Verwendung dieses normierten Medienstörsignals bewertet. Hinsichtlich Aufzeichnungsträgern unter Verwendung einer CrTiB-Unterschicht ist im Vergleich zu Aufzeichnungsträgern unter Verwendung einer CrTi-Unterschicht bei allen Werten von Br × t das normiete Störsignal um ungefähr 15% verringert und der Wert T/R ist erhöht. Ähnlich wie eine CrTi-Unterschicht weist eine CrTiB-Unter schicht bcc-Struktur und (100)-Ausrichtung auf, und die hcp-(11.0)-Ausrichtung der magnetischen Schicht aus der Co-Legierung ist nicht beeinträchtigt.
Die 2 zeigt die Beziehung zwischen der Konzentration von zugesetztem B in der Cr-Unterschicht mit 15 Atom% Ti und B und dem normierten Medienstörsignal. Das Medienstörsignal wird durch den Zusatz von B verringert. Wenn jedoch die B-Konzentration 20 Atom% überschreitet, verschwindet der Störsignal-Verringerungseffekt. Dies kann einer Beeinträchtigung der Kristallstruktur der Unterschicht und demgemäß einer Beeinträchtigung derjenigen der magnetischen Schicht zugeschrieben werden. Wenn die B-Konzentration kleiner als 1 Atom% ist, sind die Feinheit und Gleichmäßigkeit der Kristallkörner unzureichend und der Störsignal-Verringerungseffekt ist schlecht.
Der Störsignal-Verringerungseffekt wurde auch dann bestätigt, wenn ein aus der vierten Gruppe ausgewähltes Element, außer B, zugesetzt wird. Ähnlich wie durch Zusatz von B werden durch Zusatz von P Störsignale beträchtlich verringert. Andererseits erhöht der Zusatz von C die Koerzitivfeldstärke und den Koerzitivfeldstärke-Hysteresewert S^* beträchtlich, und Zusatz von Bi erlaubte es, Aufzeichnungsträger mit hervorragender Korrosionsbeständigkeit herzustellen. Die Konzentration dieser Zusatzelemente ist vorzugsweise 1 Atom% oder mehr und 20 Atom% oder weniger, und insbesondere im Bereich von 2 bis 8 Atom% konnten Aufzeichnungsträger mit we nig Störsignalen erhalten werden.
Um die Gitterfehlanpassung and er Grenzfläche zwischen der Unterschicht und der magnetischen Schicht aus einer Co-Legierung zu verbessern und um die magnetischen Eigenschaften zu verbessern, kann ein Element wie V, Mo und dergleiche, wie auch Ti, zugesetzt werden. Es wurde bestätigt, dass dann, wenn ein aus der vierten Gruppe ausgewähltes Element zu einer Unterschicht aus einer CrV- oder einer CrMo-Legierung zugesetzt wird, Kristallkörner fein und gleichmäßig werden, wie es der Fall ist, wenn es zu einer CrTi-Legierung zugesetzt wird, und es tritt der Störsignal-Verringerungseffekt auf. Im Vergleich zu Aufzeichnungsträgern mit einer Unterschicht aus CrTi- oder einer CrMo-Legierung mit einem aus der vierten Gruppe ausgewählten Zusatzelement, weisen Aufzeichnungsträger mit einer CrV-Unterschicht mit einem insbesondere aus der vierten Gruppe ausgewählten Zusatzelement gute Überschreibeigenschaften auf. Wenn ein Element der vierten Gruppe zur CrMo-Unterschicht zugesetzt wird, werden starke bcc-(100)-Ausrichtung und gute Kristallstruktur selbst bei relativ niedriger Temperatur erzielt. Daher kann ein Kohlenstoff-Schutzfilm bei niedriger Temperatur mit verbesserter Filmqualität hergestellt werden, so dass Aufzeichnungsträger mit besserer CSS-Funktion realisiert werden können. Aus einem synthetischen Vergleich kann das Folgende ausgesagt werden. Insbesondere Aufzeichnungsträger mit einer Unterschicht aus einer CrTi-Legierung mit zugesetztem B und mit zum Verbessern der Gitteranpassung zugesetztem Ti weisen eine magnetisch leichte Achse der Co-Legierung auf, die stark in der horizontalen Richtung ausgerichtet ist, und Kristallkörner sind in großem Ausmaß fein und gleichmäßig. Daher können Aufzeichnungsträger mit hervorragenden Lese- und Schreibeigenschaften erhalten werden, die sowohl hoher Auflösung als auch wenig Störsignalen genügen.
Die magnetische Schicht kann auch eine Legierung mit Co als Hauptkomponente verwenden, wie CoCrPt, CoCrPtTa, CoCrPtTi, CoCrTa und CoNiCr. Um eine hohe Koerzitivfeldstärke zu erzielen, ist es insbesondere bevorzugt, eine Pt enthaltende Co-Legierung zu verwenden. Magnetische Legierungen, die Seltenerdelemente enthalten, wie SmCo und FeSmN, können ebenfalls verwendet werden. Es ist bekannt, dass ein SmCo-Legierungsfilm aus sehr feinen Kristallkörnern besteht. Da jedoch die magnetische Wechselwirkung zwischen diesen Kristallkörnern stark ist, ist nicht jedes Kristallkorn magnetisch unabhängig und diskret. Wenn dieser Film auf einer Unterschicht mit bcc-Struktur hergestellt wird, ist eine Aggregation von SmCo-Legierungskristallkörnern, die auf jedem Kristallkorn der Unterschicht erzeugt wurde, funktionsmäßig als eine magnetische Einheit anzusehen. Gemäß der Erfindung sorgt die erste Unterschicht aus einem Co enthaltenden amorphen oder feinkristallinen Material für feine Kristallkörner der zweiten Unterschicht. Daher ist auch die magnetische Einheit aus einer SmCo-Legierung fein, so dass Medienstörsignale verringert werden können. Die magnetische Schicht kann als Einzelschicht oder mit mehreren Schichten strukturiert sein, in die Zwischenschichten eingefügt sind. In diesem Fall bedeutet die Dicke t der magnetischen Schicht, wie in den Ansprüchen genannt, die Gesamtdicke magnetischer Schichten.
Hinsichtlich der magnetischen Eigenschaften der magnetischen Schicht ist es bevorzugt, die Koerzitivfeldstärke auf 140 A/mm (1,8 Kilooersted) oder mehr einzustellen, wie durch Anlegen eines Magnetfelds in der Schreibrichtung gemessen, und das Produkt aus der magnetischen Restflussdichte Br und der Filmdicke t auf 2 mT (20 Gauss)·Mikrometer oder größer und 1,4 mT (140 Gauss)·Mikrometer oder kleiner einzustellen, da im Bereich einer Aufzeichnungsdichte von 3,1 MBit/mm² (2 Gigabit pro Quadratzoll) gute Lese- und Schreibeigenschaften erzielt werden. Es ist nicht bevorzugt, die Koerzitivfeldstärke kleiner als 140 A/mm (1,8 Kilooersted) zu machen, da die Ausgangsleistung bei hoher Aufzeichnungsdichte (7,9 FCmm (200 kFCI) oder mehr) abnimmt. Wenn das Produkt Br × t größer als 1,4 mT (140 Gauss)·Mikrometer wird, nimmt die Auflösung ab, wohingegen dann, wenn das Produkt Br × t kleiner als 2,0 mT (20 Gauss)·Mikrometer wird, das Leseausgangssignal klein wird. Dieser Ausgangsbereich ist daher nicht bevorzugt.
Eine Schutzschicht für die magnetische Schicht wird dadurch hergestellt, dass Kohlenstoff mit einer Dicke von 5 bis 30 mm und eine Schmierschicht aus z. B. adsorbierendem Perfluoralkyl-Polyether mit einer Dicke von 1 bis 20 nm hergestellt werden. Auf diese Weise kann ein magnetischer Aufzeichnungsträger, der Aufzeichnungsvorgänge hoher Dichte mit hoher Zuverlässigkeit ausführen kann, erhalten werden. Es ist bevorzugt, als Schutzschicht einen Kohlenstofffilm mit zugesetztem Wasserstoff, einem Film aus einer Verbindung wie Siliciumcarbid, Wolframcarbid, (W-Mo)-C und (Zr-Nb)-N oder einen Film aus einem Gemisch einer derartigen Verbindung von Kohlenstoff zu verwenden, da die Gleitbeständigkeit und die Korrosionsbeständigkeit verbessert werden können. Es ist auch bevorzugt, an der Oberfläche der abgeschiedenen Schutzschicht durch Plasmaätzen unter Verwendung einer feinen Maske oder dergleichen feine Vorsprünge auszubilden, um Aufwölbungen verschiedener Phasen auf der Oberfläche der Schutzschicht unter Verwendung von Targets aus Verbindungen oder Mischkristallen auszubilden oder feine Vorsprünge durch Wärmebehandlung auf der Oberfläche der Schutzschicht auszubilden, da die Kontaktfläche zwischen dem Kopf und dem Aufzeichnungsträger verringert werden kann, so dass ein Anhaften des Kopfs an der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers während CSS-Vorgängen vermieden werden kann.
Es hat sich herausgestellt, dass dann, wenn die erste Unterschicht gemäß der Erfindung aus einem Co enthaltenden amorphen oder feinkristallinen Material verwendet wird, die Haftungseigenschaften selbst dann gut sind, wenn die erste Unterschicht nach einer Erwärmung des Glassubstrats hergestellt wird, wie dann, wenn das Substrat nicht erwärmt wird. Es kann angenommen werden, dass sich diese gute Haftungseigenschaft aus einer starken Bindung zwischen Kobalt, das die Hauptkomponente der ersten Unterschicht ist, und Silicium oder Sauerstoff im Glassubstrat ergibt. Wenn eine Verbindung von Co und dem Oxid des aus der ersten Gruppe ausgewählten Zusatzelements verwendet wird, können die Haftungseigenschaften hinsichtlich des Glassubstrats weiter verbessert werden, und diese Verbindung ist dann besonders geeignet, wenn das Schwebeausmaß (Abstand zwischen dem Magnetkopf und dem Aufzeichnungsträger) des Magnetkopfschlittens klein ist und die Tendenz besteht, dass sie sich berühren. Wie oben beschrieben, ist gemäß der Erfindung keine spezielle Schicht zum Verbessern der Haftungseigenschaften erforderlich. Jedoch kann eine Unterschicht aus einem Metall mit niedrigem Schmelzpunkt, wie Al und Ag, einer Legierung eines derartigen Metalls oder einer Metallverbindung zwischen dem Substrat und der ersten Unterschicht hergestellt werden, um auf der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers Vorsprünge auszubilden und die CSS-Eigenschaften zu verbessern.
Wenn die zweite Unterschicht aus einer Legierung besteht, die als Hauptkomponente mindestens ein aus der aus Cr, Mo, V und Ta bestehenden dritten Gruppe ausgewähltes Element aufweist und mindestens ein aus der aus B, C, P und Bi bestehenden vierten Gruppe ausgewähltes Element enthält, kann die erste Unterschicht eine Schicht aus einer Legierung, die das Co enthaltende amorphe oder feinkristalline Material aufweist, oder eine Ausrichtungssteuerschicht aus Ta oder dergleichen sein, um dafür zu sorgen, dass die zweite Unter schicht (100)-Ausrichtung aufweist.
Wenn zwischen der Ausrichtungssteuerschicht und dem Glassubstrat ein Metall wie Ti, Zr und Cr oder dessen Oxid hergestellt wird, kann die Haftungseigenschaft hinsichtlich des Glases verbessert werden, und es kann die Diffusion von adsorbiertem Gas auf dem Substrat, von Fremdstoffionen im Glas oder dergleichen unterdrückt werden, so dass gute magnetische Eigenschaften erzielt werden.
Es wurde auch bestätigt, dass ähnlich wie bei einem Glassubstrat die Verwendung der oben genannten Unterschicht dafür sorgen kann, dass Kristallkörner der magnetischen Schicht selbst dann fein und gleichmäßig werden, wenn ein mit Ni-P plattiertes Al-Legierungssubstrat verwendet wird.
Es ist bevorzugt, den Zwischenraum (Abschirmungszwischenraum) zwischen zwei Abschirmungsschichten, die die Einheit des magnetoresistiven Sensors des magnetoresistiven Kopfs des erfindungsgemäßen Aufzeichnungssystems mit horizontaler Magnetisierung einbetten, 0,35 µm oder kleiner zu machen. Der Grund für die Einstellung eines derartigen Zwischenraums ist der, dass dann, wenn der Abschirmungszwischenraum 0,35 µm oder größer ist, die Auflösung abnimmt und der Signaljitter groß wird.
Der magnetoresistive Kopf besteht aus einem magnetoresistiven Sensor mit mehreren leitenden magnetischen Schichten und zwischen diesen angeordneten leitenden unmagnetischen Schichten. Dieser Sensor erzeugt dann eine große Widerstandsänderung, wenn die Magnetisierungsrichtungen aller magnetischen Schichten durch ein externes Magnetfeld relativ geändert werden, was als Riesenmagnetowiderstands-Effekt oder Spinwerteffekt bezeichnet wird. In diesem Fall kann das Lese-Ausgangssignal weiter angehoben werden und es kann ein magnetisches Aufzeichnungssystem realisiert werden, das über eine hohe Aufzeichnungsdichte von 4,7 MBit/mm² (3 Gigabit pro Quadratzoll) und hohe Zuverlässigkeit verfügt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Kurvenbild, das ein normiertes Medienstörsignal und den Wert S/R des Systems abhängig vom Wert Br × t magnetischer Aufzeichnungsträger gemäß der Erfindung und gemäß Vergleichsbeispielen zeigt.
2 ist ein Kurvenbild, das die Beziehung zwischen der Konzentration von jeder Unterschicht magnetischer Aufzeichnungsträger zugesetztem B und dem normierten Medienstörsignal gemäß der Erfindung zeigt.
3A und 3B sind schematische Draufsichten eines magnetischen Aufzeichnungssystems gemäß einer Ausführungsform 1 der Erfindung sowie eine Schnittansicht entlang einer Linie A-A' in der 3A.
4 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel der Struktur eines Magnetkopfs eines erfindungsgemäßen magnetischen Aufzeichnungssystems zeigt.
5 ist ein schematisches Diagramm, das im Schnitt ein Beispiel der Struktur eines magnetoresistiven Sensors des Magnetkopfs des erfindungsgemäßen magnetischen Aufzeichnungssystems zeigt.
6 ist ein schematisches Diagramm, das im Schnitt ein Beispiel der Struktur eines erfindungsgemäßen magnetischen Aufzeichnungsträgers zeigt.
7 ist ein schematisches Diagramm, das die Bildebene ei nes Transmissionselektronenmikroskops und ein Beugungsmuster mit begrenztem Gesichtsfeld für eine erste, Co enthaltende Unterschicht eines magnetischen Aufzeichnungsträgers gemäß der Ausführungsform 1 der Erfindung zeigt.
8 ist ein schematisches Diagramm, das Röntgenbeugungsmuster magnetischer Aufzeichnungsträger gemäß der Ausführungsform 1 der Erfindung und gemäß Vergleichsbeispielen zeigt.
9 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen der Haftungseigenschaft der ersten Unterschicht des magnetischen Aufzeichnungsträgers gemäß einer Ausführungsform 3 der Erfindung.
10 ist ein Kurvenbild, das die Beziehung zwischen dem Argongasdruck und dem Beugungspeak-Intensitätsverhältnis für eine CrMo-Unterschicht und eine magnetische Schicht aus CoCrPtTa zeigt, wenn die erste Unterschicht des magnetischen Aufzeichnungsträgers gemäß der Ausführungsform 4 der Erfindung hergestellt ist.
11 ist ein Kurvenbild, das die Beziehung zwischen dem Argongasdruck und der Koerzitivfeldstärke zeigt, wenn die erste Unterschicht des magnetischen Aufzeichnungsträgers gemäß der Ausführungsform 4 der Erfindung hergestellt ist.
12 ist ein schematisches Diagramm, das im Schnitt ein Beispiel der Struktur eines magnetoresistiven Sensors eines Magnetkopfs eines magnetischen Aufzeichnungssystems gemäß einer Ausführungsform 5 der Erfindung zeigt.
13A und 13B sind Diagramme, die die Verteilung der Kristallkorngröße und die Kurve für das aufsummierte Flächenverhältnis für eine magnetische Schicht des magnetischen Aufzeichnungsträgers gemäß einer Ausführungsform 7 der Er findung zeigt.
14 ist ein Kurvenbild, das die Beziehung zwischen der Koerzitivfeldstärke und Überschreibungseigenschaften eines magnetischen Aufzeichnungsträgers gemäß einer Ausführungsform 9 der Erfindung und gemäß Vergleichsbeispielen zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
<Ausführungsform 1>
Nun wird die Ausführungsform 1 der Erfindung unter Bezugnahme auf die 3A bis 5 beschrieben. Die 3A ist eine schematische Draufsicht, die ein magnetisches Aufzeichnungssystem gemäß der Ausführungsform 1 zeigt und die 3B ist eine schemtische Schnittansicht des magnetischen Aufzeichnungssystems. Dieses System verfügt über bekannten Aufbau mit einem Magnetkopf 1, dessen Antriebseinrichtung 2, einer Lese/Schreib-Signalverarbeitungseinheit 2 für den Magnetkopf, einem magnetischen Aufzeichnungsträger 4 und einer Antriebseinrichtung 5 zum drehenden Antreiben des magnetischen Aufzeichnungsträgers.
Die Struktur des Magnetkopfs ist in der 4 dargestellt. Dieser Magnetkopf ist ein Verbundmagnetkopf mit einem induktiven Kopf zum Schreiben von Daten und einem magnetoresistiven Kopf zum Lesen von Daten, die jeweils auf einem Substrat 6 ausgebildet sind. Der Datenschreibkopf besteht aus einem oberen Schreibmagnetpol 8 und einem unteren Schreibmagnetpol sowie einer oberen Abschirmschicht 9, die eine Spule 7 einbetten, wobei die Dicke der Spaltschicht zwischen den Schreibpolen auf 0,3 μm eingestellt ist. Die Spule wurde aus Cu mit einer Dicke von 3 μm hergestellt. Der Lesekopf besteht aus einem magnetoresistiven Sensor 10 und einem Elektrodenmuster 11, das sich von entgegengesetzten Enden des selben aus erstreckt. Der magnetoresistive Sensor ist zwischen dem unteren Lesemagnetpol und der oberen Abschirmschicht sowie einer unteren Abschirmschicht 12, die beide eine Dicke von 1 μm aufweisen, eingebettet. Der Abstand zwischen den Abschirmschichten beträgt 0,25 μm. In der 4 sind die Spaltschicht zwischen den Schreibmagnetpolen sowie die Spaltschicht zwischen der Abschirmschicht und dem magnetoresistiven Sensor weggelassen.
Die 5 zeigt die Schnittstruktur des magnetoresistiven Sensors. Ein Signalerfassungsbereich 13 des magnetischen Sensors ist ein Laminat aus einer transversalen Vormagnetisierungsschicht 15, einer Trennschicht 16 und einer magnetoresistiven, ferromagnetischen Schicht 17, die aufeinanderfolgend auf einer Spaltschicht 14 aus Al-Oxid hergestellt sind. Die magnetoresistive, ferromagnetische Schicht wurde aus einer NiFe-Legierung mit 20 nm hergestellt. Die transversale Vormagnetisierungsschicht wurde aus NiFeNb mit 25 nm hergestellt. Es können andere ferromagnetische Legierungen wie NiFeRh verwendet werden, die über einen relativ hohen Widerstand und gute weichmagnetische Eigenschaften verfügen. Ein Magnetfeld, das durch einen durch die magnetoresistive, ferromagnetische Schicht fließenden Lesestrom erzeugt wird, magnetisiert die transversale Vormagnetisierungsschicht in der horizontalen Filmrichtung (Querrichtung) rechtwinklig zum Lesestrom, so dass an die magnetoresistive, ferromagnetische Schicht ein Vormagnetisierungsfeld in der Querrichtung angelegt wird. Daher ist ein magnetischer Sensor ausgebildet, der ein Leseausgangssignal linear zum Streumagnetfluss des Aufzeichnungsträgers erzeugen kann. Die Trennschicht, die dazu dient, zu verhindern, dass der Lesestrom in der magnetoresistiven, ferromagnetischen Schicht in die transversale Vormagnetisierungsschicht fließt, wurde aus Ta mit relativ hohem elektrischem Widerstand hergestellt, und die Filmdicke wurde auf 5 nm eingestellt.
Entgegengesetzte Enden des Signalerfassungsbereichs weisen sich verjüngende Bereiche 18 auf. Die sich verjüngenden Bereiche bestehen aus Permanentmagnetschichten 19, die dafür sorgen, dass die magnetoresistive, ferromagnetische Schicht eine einzelne Magnetdomäne aufweist, und aus einem Paar Elektroden 11, die auf den Permanentmagnetschichten ausgebildet sind, um ein Lesesignal aufzunehmen. Es ist erforderlich, dass die Permanentmagnetschicht eine große Koerzitivfeldstärke aufweist und dass es unwahrscheinlich ist, dass sie ihre Magnetisierungsrichtung ändert. Es werden Legierungen wie CoCr und CoCrPt verwendet.
Die 6 zeigt die Schichtstruktur eines horizontal magnetisierten Aufzeichnungsträgers gemäß der Ausführungsform 1. Ein Substrat 20 wurde aus chemisch verstärktem Normalglas hergestellt, das mit einer alkalischen Waschlösung gewaschen und durch Schleudern getrocknet wurde. Auf dem Substrat 20 wurden eine erste Unterschicht 21 von 50 nm, eine zweite Unterschicht 22 von 30 nm aus einer Cr-Legierung mit 15 Atom% Ti, eine magnetische Schicht 23 von 20 nm aus Co mit 20 Atom% Cr und 12 Atom% Pt sowie ein Kohlenstoff-Schutzfilm 24 von 10 nm durch Gleichstromsputtern hergestellt. Die erste Unterschicht wurde ohne Erwärmen des Substrats hergestellt, und danach wurde das Substrat mit einem Lampenheizer auf 250°C erwärmt, um die Schichten über der ersten Unterschicht herzustellen. Nachdem der Kohlenstoff-Schutzfilm hergestellt wurde, wurde eine Schmiermittelschicht 25 durch Auftragen von mit Fluorkohlenstoff verdünntem Perfluoralkyl-Polyether hergestellt. Aufzeichnungsträger unter Verwendung von Cr mit 15 Atom% Ti als erster Zwischenschicht wurden unter denselben Bedingungen wie oben hergestellt und als Vergleichsbeispiele verwendet.
Der Aufzeichnungsträger der Ausführungsform 1 wies eine Ko erzitivfeldstärke von 209 A/mm (2620 Oersted) auf, was um ungefähr 32 A/mm (400 Oersted) höher als bei Aufzeichnungsträgern der Vergleichsbeispiele war, und er wies ein Produkt Br × t, d. h. magnetische Restflussdichte × Dicke der magnetischen Schicht, von 8,5 mT (85 Gauss)·Mikrometer auf. Die Aufzeichnungsträger wurden mit den magnetischen Aufzeichnungssystemen zusammengebaut, und die Lese/Schreib-Eigenschaften wurden unter den Bedingungen einer linearen Aufzeichnungsdichte von 8,3 kBPmm (210 kBPI) und einer Spurdichte von 380 TPmm (9,6 kTPI) ausgewertet. Die Ergebnisse zeigten einen S/R-Wert von 1,8, was um ungefähr 15% höher als bei Aufzeichnungsträgern der Vergleichsbeispiele war.
Auf einem Glassubstrat wurden denselben Abscheidungsprozess wie oben eine einzelne erste Unterschicht nur aus CoCr mit 50 nm Dicke hergestellt, und es wurden Röntgenbeugungsmessungen ausgeführt. Es wurde kein deutlicher Beugungspeak beobachtet. Die Struktur des CoCrZr-Legierungsfilms wurde mit einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) untersucht. Es wurden ein TEM-Bild und ein Beugungsmuster mit eingegrenztem Betrachtungsfeld beobachtet, wie in der 7 dargestellt. Ein weißer Fleck und ein Ring in der oberen rechten Ecke der 7 sind das Beugungsmuster mit begrenztem Gesichtsfeld. Dieses Beugungsmuster mit begrenztem Gesichtsfeld wurde aus einem Bereich von ungefähr 0,5 Mikrometer Durchmesser erhalten. In diesem TEM-Bild wurde kein Gitterbild beobachtet, das die Anwesenheit einer Gitterstruktur angezeigt hätte. Das Beugungsmuster mit begrenztem Gesichtsfeld zeigte einen Halobeugungsring, wie er für eine amorphe Struktur spezifisch ist. Aus diesen Tatsachen kann angenommen werden, dass die CoCrZr-Legierung der ersten Unterschicht amorphe Struktur aufwies. Im TEM-Bild zeigte sich variable Tiefe einer Fleckreflektion durch feine Vorsprünge an der Oberfläche der ersten Unterschicht. Diese Vorsprünge sind mit einer Schrittweite von einigen µm ziemlich gleichmäßig.
Für einen Aufzeichnungsträger der Ausführungsform 1, der mit Schichten bis zur Kohlenstoff-Schutzschicht hergestellt worden war, und für einen Aufzeichnungsträger des Vergleichsbeispiels wurden Röntgenbeugungsmessungen ausgeführt, und es wurden Beugungsmuster erhalten, wie sie in der 8 dargestellt sind. Beim Beugungsmuster des Aufzeichnungsträger des Vergleichsbeispiels ist es unmöglich, zwischen Beugungspeaks der ersten und der zweiten Unterschicht zu unterscheiden, da sie dieselbe Zusammensetzung aufweisen. Es ist auch unmöglich, zwischen dem (110)-Peak der kubisch-körperzentrierten Struktur (bcc-Struktur) der Unterschicht und dem (00.2)-Peak der hexagonal dichtestgepackten Struktur (hcp-Struktur) zu unterscheiden, da sie einander überlagern. Jedoch weist die zweite Unterschicht in jedem Fall keine so starke (100)-Ausrichtung wie der Aufzeichnungsträger der Ausführungsform 1 auf, sondern sie verfügt über eine Mischphase aus mehreren Kristallkörnern verschiedener Ausrichtungen. Demgemäß nehmen die CoCrPt-Legierungskristalle der magnetischen Schichten verschiedene Kristallausrichtungen ein und in der magnetischen CoCrPt-Schicht werden mehrere Beugungsmuster beobachtet. Dagegen zeigt im Fall des Aufzeichnungsträgers der Ausführungsform 1 die CoCrZr-Legierung der ersten Unterschicht keine Beugungspeaks, wie oben ausgeführt, und die in der 8 dargestellten Beugungspeaks sind ein bcc-(200)-Peak der zweiten Unterschicht und ein hcp-(11.0)-Peak der magnetischen CoCrPt-Schicht. Aus diesen Tatsachen ist es ersichtlich, dass die CrTi-Legierung der zweiten Unterschicht, die auf der CoCrZr-Legierungsschicht mit amorpher Struktur hergestellt worden war, (100)-Ausrichtung zeigte, während die auf der zweiten Unterschicht hergestellte magnetische CoCrPt-Schicht auf Grund des epitaktischen Wachstums (11.0)-Ausrichtung aufwies. Daher sind die Horizontalkomponenten der c-Achse, die die magnetisch leichte Achse der CoCrPt-Legierung ist, erhöht, und es können gute magnetische Eigen schaften erzielt werden. Es wurde auch ein Gitterbild der magnetischen Schicht durch TEM beobachtet. Die Ergebnisse zeigten, dass die mittlere Korngröße der CoCrPt-Legierung der Ausführungsform 1 ungefähr 16,1 nm betrug, was um ungefähr 3 nm kleiner als beim Vergleichsbeispiel ist. Es wurde die Magnetisierung der einzelnen Schicht CoCrZr-Legierungsfilms gemessen und es wurde keine deutliche Hysteresekurve erhalten. Daher kann angenommen werden, dass der Legierungsfilm unmagnetisch ist.
<Ausführungsform 2>
Es wurden horizontal magnetisierte Aufzeichnungsträger mit einer ersten Unterschicht aus einer CoMnTa-Legierung in Kombination mit einem magnetischen Aufzeichnungssystem ähnlich wie bei der Ausführungsform 1 verwendet.
Die Filmstruktur der Aufzeichnungsträger ist der bei der Ausführungsform 1 ähnlich. Nachdem ein Substrat aus verstärktem Glas auf 150°C erwärmt worden war, wurde eine erste Unterschicht aus Co mit 36 Atom% Mn und 10 Atom% Ta von 30 nm Dicke in einer Mischgasatmosphäre von Argon von 1,3 Pa (10 mTorr), zu dem 5% Stickstoff zugesetzt waren, hergestellt. Nachdem das Substrat erneut auf 250°C erwärmt worden war, wurden eine zweite Unterschicht aus einer CrV-Legierung von 30 nm, eine magnetische CoCrNiPt-Legierungsschicht von 30 nm und eine Kohlenstoff-Schutzschicht von 10 nm sequenziell hergestellt. Jede Schicht über der zweiten Unterschicht wurde in reinem Argon mit einem Gasdruck von 0,7 Pa (5 mTorr) hergestellt. Die Koerzitivfeldstärke des erhaltenen Aufzeichnungsträgers betrug 204 A/mm (2560 Oersted). Um die Magnetisierung und die Filmstruktur einer einzelnen ersten Unterschicht aus Cr mit 36 Atom% Mn und 10% Ta zu untersuchen, wurde eine einzelne Schicht von 30 nm auf einem Substrat aus verstärktem Glas unter denselben Bedingungen wie oben hergestellt. Es wurde die Magnetisierung dieser Einzelschicht gemessen. Der Sättigungsmagnetfluss betrug ungefähr 80 g. Die Korngröße wurde durch ein TEM-Bild abgeschätzt. Die mittlere Korngröße der einzelnen CoMnTa-Legierungsschicht betrug ungefähr 3 nm oder weniger. Für Aufzeichnungsträger mit Schichten bis zum Kohlenstoff-Schutzfilm wurden Röntgenbeugungsmessungen ausgeführt. Ähnlich wie bei der Ausführungsform 1 ergab es sich, dass die CrV-Legierung der zweiten Unterschicht (100)-Ausrichtung aufwies und die CoCrNiPt-Legierung wegen des epitaktischen Wachstums (11.0)-Ausrichtung aufwies. Es wurde eine TEM-Betrachtung der CoCrNiPt-Legierung der magnetischen Schicht ausgeführt. Die mittlere Kristallkorngröße betrug ungefähr 19 nm. Bei der Ausführungsform 2 wurden die Filme durch Gleichstromsputtern hergestellt. Es können andere Verfahren mit denselben Vorteilen wie oben verwendet werden, wie Ionenstrahlsputtern und ECR-Sputtern.
Nachdem ein Schmiermaterial aufgebracht worden war, wurden die Lese/Schreib-Eigenschaften unter Bedingungen einer linearen Aufzeichnungsdichte von 8,3 kBPmm (210 kBPI) und einer Spurdichte von 380 TPmm (9,6 kTPI) gemessen. Das System zeigte einen hohen S/R-Wert von 1,8. Es wurden Kontakt-Start/Stopp(CSS)-Tests ausgeführt, und der Reibungskoeffizient betrug 0,3 oder weniger, nachdem CSS-Tests 30000 mal ausgeführt worden waren. Die Anzahl der Bitfehler betrug 10 Bit/Oberfläche oder weniger, nachdem Kopfsuchtests 50000 mal vom Innen- bis zum Außenumfang eines Aufzeichnungsträgers ausgeführt worden waren, und es wurde eine mittlere Zeit vor dem Ausfall von 300000 Stunden erzielt.
<Ausführungsform 3>
Um die Filmhaftungseigenschaften zu untersuchen, wurden die folgenden einzelnen ersten Unterschichten auf Glassubstraten hergestellt, und es wurden Abziehtests ausgeführt.
Die einzelnen ersten Unterschichten wurden aus einer CoCrZr-Legierung und einer CoMnTa-Legierung gemäß den Ausführungsformen 1 und 2, einer Co-Legierung mit 30 Atom% Cr und einer Co-Legierung mit 20 Atom% Cr und 10 Atom% SiO₂ ausgeführt. Die Einzelschichten der CoCrZr- und der CoMnTa-Legierung wurden auf Glassubstraten unter denselben Bedingungen wie oben hergestellt. Die Einzelschichten aus der CoCr- und der CoCrSiO₂-Legierung wurden auf Glassubstraten unter denselben Bedingungen wie bei der Ausführungsform 2 hergestellt. Die Abziehtests wurden dadurch ausgeführt, dass die Filmflächen mit einem Schneidmesser angekratzt wurden, um 25 Gitterlinien von 3 mm × 3 mm zu erzeugen, Bänder auf die Filmflächen geklebt wurden und die Bänder nach 40 bis 48 Stunden abgezogen wurden. Die Filmhaftungseigenschaften wurden aus dem Verhältnis der abgezogenen Fläche bewertet. Die Ergebnisse der Abziehtests sind in der 9 dargestellt. Die ersten Unterschichten aus einer Co enthaltenden Legierung zeigen gute Haftungsfähigkeit. Die ersten Unterschichten aus Verbindungen eines Oxids und Co und die erste Unterschicht der Ausführungsform 2 waren besser als die ersten Unterschichten der Ausführungsform 1.
<Ausführungsform 4>
Horizontal magnetisierte Aufzeichnungsträger mit einer ersten Unterschicht aus einer COCrW-Legierung wurden in Kombination mit einem magnetischen Aufzeichnungssystem ähnlich wie bei der Ausführungsform 1 verwendet.
Ähnlich wie bei der Ausführungsform 1 wurde eine Co-Legierung mit 25 Atom% Cr und 12 Atom% W auf einem Substrat aus verstärktem Glas abgeschieden. In diesem Fall wurde das Substrat nicht erwärmt, und der Argongasdruck wurde im Bereich von 0,7 bis 4 Pa (5 bis 30 mTorr) variiert, wenn Legierungsfilme hergestellt wurden. Nachdem die Unterschicht hergestellt worden war, wurde das Substrat auf 220°C erwärmt, um sequenziell eine CrMo-Unterschicht von 50 nm, eine magnetische CoCrPtTa-Schicht von 25 nm und eine Kohlenstoff-Schutzschicht von 10 nm herzustellen.
Ähnlich wie bei den Ausführungsformen 1 und 2 wurde nur die erste Unterschicht aus einer CoCrW-Legierung auf einem Glassubstrat bei einem Argongasdruck im Bereich von 0,7 bis 3,3 Pa (5 bis 25 mTorr) hergestellt, und es wurden Röntgenbeugungsmessungen ausgeführt. Bei einem relativ niedrigen Argongasdruck im Bereich von 0,7 bis 1,3 Pa (5 bis 10 mTorr) während der Filmabscheidung wurde ein starker hcp-(00.2)-Peak für die CoCrW-Einzelschicht beobachtet und es ergab sich, dass diese Schicht eine in der (11.0)-Ebene ausgerichtete hcp-Struktur aufwies. Wenn der Argongasdruck erhöht wurde, nahm die Intensität des (00.2)-Peaks stark ab, und bei einem Gasdruck von 2 Pa (15 mTorr) oder mehr konnte kein deutlicher Beugungspeak beobachtet werden. Es wurden Aufzeichnungsträger mit Schichten bis zum Kohlenstoff-Schutzfilm Röntgenbeugungsmessungen unterzogen. Aus gemessenen Beugungsmustern wurden ein Intensitätsverhältnis des (200)-Peaks zum (100)-Peak der zweiten Unterschicht der CrMo-Legierung und ein Intensitätsverhältnis des (11.0)-Peaks zum (00,2)-Peak der magnetischen Schicht berechnet, und es wurde die Beziehung relativ zum Argongasdruck während der Filmabscheidung geprüft. Die Ergebnisse sind in der 10 dargestellt. Bei der Notation in der 10 bedeutet z. B. ICo11.0 die Intensität des (11.0)-Beugungspeaks der CoCrPtTa-Schicht. Ähnliche Notationen sind auch für andere Peakintensitäten verwendet. Bei einem Argongasdruck von 1,3 Pa (10 mTorr) oder weniger während der Abscheidung der ersten Unterschicht zeigt die zweite Unterschicht der CrCo-Legierung bcc-(110)-Ausrichtung, und die magnetische Schicht der CoCrPtTa-Legierung zeigt hcp-(11.0)-Ausrichtung. Bei einem Argongasdruck von 2 Pa (15 mTorr) oder mehr nimmt die (110)-Peakintensität der zweiten Unterschicht stark ab, jedoch nimmt der (200)-Peak stark zu. In ähnlicher Weise ändert sich das Intensitätsverhältnis der magnetischen CoCrPtTa-Legierungsschicht stark, und der (11.0)-Peak nimmt stark zu. Die 11 zeigt die Beziehung zwischen dem Koerzitivfeldstärke von Aufzeichnungsträgern und dem Gasdruck während der Abscheidung der CoCrW-Legierungsschicht. Die Koerzitivfeldstärke nimmt an der Grenze zum Argongasdruck von 1,3 bis 2,0 Pa (10 bis 15 mTorr) stark zu, wo sich die kristallografische Orientierung stark ändert. Aus den obigen Beobachtungen ergab es sich, dass dann, wenn die erste Unterschicht aus einer CoCrW-Legierung bei einem Gasdruck von 2 Pa (15 mTorr) oder mehr hergestellt wird, diese Unterschicht amorph oder feinkristall wird, so dass die CrMo-Unterschicht die (100)-Ausrichtung einnimmt und die magnetische CoCrPtTa-Schicht die (11.0)-Ausrichtung annimmt und die Koerzitivfeldstärke zunimmt.
Ähnliche Tendenzen ergaben sich selbst dann, wenn die zweite Unterschicht aus anderen Cr-Legierungen wie CrTi und CrV hergestellte wurde, oder selbst dann, wenn die magnetische Schicht aus anderen Co-Legierungen, wie CoCrPt und CoCrTa, hergestellt wurde.
Nachdem ein Schmiermaterial aufgetragen worden war, wurden die Lese/Schreib-Eigenschaften unter den Bedingungen einer linearen Aufzeichnungsdichte von 8,3 kBPmm (210 kBPI) und einer Spurdichte von 380 TPmm (9,6 kTPI) gemessen. Der Wert S/R des Systems wurde verbessert, wenn der Argongasdruck während der Abscheidung der CoCrW-Legierung erhöht wurde, und er betrug bei 2 Pa (15 mTorr) oder mehr 1,6 oder mehr. Die Anzahl der Bitfehler betrug 10 Bit/Oberfläche oder weniger, nachdem Kopfsuchtests 50000 mal vom Innen- zum Außen umfang eines Aufzeichnungsträgers ausgeführt worden waren, und es wurde eine mittlere Zeit vor dem Ausfall von 300000 Stunden erzielt.
<Ausführungsform 5>
Als Lese-Magnetkopf eines der Ausführungsformen 1 ähnlichen magnetischen Aufzeichnungssystems wurde ein Sensor verwendet, wie er in der 12 dargestellt ist. Der Sensor verfügte über eine Struktur, bei der auf einer Spaltschicht 14 eine Ta-Pufferschicht 26 von 5 nm, eine erste magnetische Schicht 27 von 7 nm, eine Cu-Zwischenschicht 28 von 1,5 nm, eine zweite magnetische Schicht 29 von 3 nm und eine antiferromagnetische Legierungsschicht 30 von 10 nm aus Fe mit 50 Atom% mm sequenziell hergestellt wurden. Die erste magnetische Schicht wurde aus einer Ni-Legierung mit 20 Atom% Fe hergestellt, und die zweite magnetische Schicht wurde aus Co hergestellt. Die Magnetisierung der zweiten magnetischen Schicht wird durch das magnetische Austauschfeld der antiferromagnetischen Schicht in einer Richtung fixiert. Die Magnetisierungsrichtung der ersten magnetischen Schicht in Kontakt mit der unmagnetischen Schicht unter der zweiten magnetischen Schicht ändert sich abhängig vom magnetischen Streufeld eines magnetischen Aufzeichnungsträgers, so dass sich der zugehörige elektrische Widerstand ändert. Eine Widerstandsänderung abhängig von einer Relativänderung der Magnetisierungsrichtungen der zwei magnetischen Schichten wird als Spinventileffekt bezeichnet. Bei der Ausführungsform 5 wurde ein Magnetkopf vom Spinventiltyp unter Ausnutzung dieses Effekts als Lesekopf verwendet. Dies sich verjüngenden Bereiche weisen dieselbe Struktur wie bei der Ausführungsform 1 auf.
Der bei der Ausführungsform 5 verwendete magnetische Aufzeichnungsträger wies eine erste Unterschicht, eine zweite Unterschicht, eine magnetische Schicht und eine Kohlenstoff-Schutzfilm auf, die durch dieselben Herstellprozesse wie bei der Ausführungsform 1 sequenziell auf einem Glassubstrat hergestellt wurden. Die erste Unterschicht wurde aus einer Co-Legierung mit 40 Atom% V und 12 Atom% M mit 20 nm (M = Ti, Y, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, B) hergestellt, die zweite Unterschicht wurde aus einer CrTi-Legierung von 50 nm hergestellt, und die magnetische Schicht wurde aus einer CoCrPt-Legierung von 22 nm hergestellt.
TEM-Beobachtungsergebnisse zeigten, dass die erste Unterschicht eine amorphe Struktur oder eine feinkristalline Struktur nahe einer amorphen Struktur aufwies. Ergebnisse von Röntgenbeugungsmessungen zeigten, dass die zweite Unterschicht aus einer CrTi-Legierung (100)-Ausrichtung aufwies und die magnetische Schicht aus einer CoCrPt-Legierung (11.0)-Ausrichtung aufwies. Diese Tendenzen galten auch für erste Unterschichten aus beliebigen von Co-V-M-Legierungen. Die Tabelle 1 zeigt die Koerzitivfeldstärke, den Koerzitivfeldstärke-Hysteresewert und das Intensitätsverhältnis (mit der Notation ICo11.0/ICo10.1) des (11.0)-Peaks zum (10.1)-Peak der magnetischen CoCrPt-Schicht für jeweils einen Aufzeichnungsträger mit einer ersten Unterschicht aus einer jeweiligen der Co-V-M-Legierungen.
Die Tabelle 1 zeigt auch ein Vergleichsbeispiel mit einer ersten Unterschicht aus Cr. Das CrTi der zweiten Unterschicht des Vergleichsbeispiels wies starke (110)-Ausrichtung auf, so dass die magnetische CoCrPt-Schicht (10.1)-Ausrichtung aufwies und kein (11.0)-Peak der magnetischen Schicht existierte. Demgegenüber wies die magnetische CoCrPt-Legierung von Aufzeichnungsträgers der Ausführungsform 5 starke (11.0)-Ausrichtung auf. Daher sind Horizontalkomponenten der c-Achse, die die magnetisch leichte Achse der magnetischen Legierung ist, groß, und es können eine hohe Koerzitivfeldstärke und ein hoher Koerzitivfeldstärke-Hysteresewert erzielt werden. Wenn M insbesondere Zr, T oder W ist, wird die (11.0)-Beugung der magnetischen CoCrPt-Schicht stark, und die Horizontalkomponenten der magnetisch leichten Achse werden größer.
Nachdem ein Schmiermaterial aufgetragen worden war, wurden die Lese/Schreib-Eigenschaften unter den Bedingungen einer Aufzeichnungsdichte von 4,7 MBit/mm² (3 Gigabit pro Quadratzoll) gemessen. Jeder Aufzeichnungsträger wies einen hohen S/R-Wert von 1,6 oder mehr aus. Jeder Aufzeichnungsträger der Ausführungsform 5 wies einen Reibungskoeffizienten von 0,2 oder weniger selbst nach 30000 CSS-Tests auf, und sie zeigten besserer CSS-Eigenschaften als Aufzeichnungsträger der Ausführungsform 2.
<Ausführungsform 6>
Horizontal magnetisierte Aufzeichnungsträger mit einer ersten Unterschicht wurden in Kombination mit einem magnetischen Aufzeichnungssystem ähnlich wie bei der Ausführungsform 1 verwendet. An Stelle der Schicht der Ausführungsform 2 aus einer Co-Legierung mit 30 Atom% Cr und 10% Cr wurde für die erste Unterschicht eine Schicht aus einer Co-Legierung mit 30 Atom% Cr verwendet, zu der ein Oxid wie Ti, Y, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W und B zugesetzt war.
TEM-Beobachtungsergebnisse zeigten, dass die erste Unterschicht von amorpher Struktur oder feinkristalliner Struktur nahe einer amorphen Struktur war. Ergebnisse von Röntgenbeugungsmessungen zeigten, dass die zweite Unterschicht aus einer CrTi-Legierung (100)-Ausrichtung aufwies und die magnetische Schicht aus einer CoCrPt-Legierung (11.0)-Ausrichtung aufwies. Die Tabelle 2 zeigt die Koerzitivfeldstärke, den Koerzitivfeldstärke-Hysteresewert und das Intensitätsverhältnis ICo11.0/ICo10.1 von Aufzeichnungsträgern unter Verwendung einer jeweiligen ersten Unterschicht.
Wie dargestellt, wird, wenn ein Oxid von Zr, Ta oder W zugesetzt wird, der (11.0)-Beugungspeak der magnetichen CoCrPt-Schicht stark, und Horizontalkomponenten der magnetisch leichten Achse werden größer.
Nachdem ein Schmiermittel aufgetragen worden war, wurden die Lese/Schreib-Eigenschaften unter Bedingungen einer Aufzeichnungsdichte von 2 Gigabit pro Quadratzoll gemessen. Jeder Aufzeichnungsträger zeigte einen hohen S/R-Wert von 1,6 oder mehr. Jeder Aufzeichnungsträger der Ausführungsform 6 wies einen Reibungskoeffizienten von 0,2 oder weniger selbst nach 30000 CSS-Tests auf, und sie zeigten bessere CSS-Eigenschaften als Aufzeichnungsträger der Ausführungsform 2.
<Ausführungsform 7>
Es wurden horizontal magnetisierte Aufzeichnungsträger mit derselben Filmstruktur wie bei der Ausführungsform 1 hergestellt, die eine zweite Unterschicht aus zwei Schichten aufwiesen, nämlich einer Cr-Schicht von 10 mm und einer Cr-Legierungsschicht mit 15 Atom% Ti von 20 nm. Die anderen Strukturen und Filmabscheidungsprozesse waren dieselben wie bei der Ausführungsform 1. Als Vergleichsbeispiele wurden magnetische Aufzeichnungsträger mit einer ersten Unterschicht aus einer Legierung von Y (Yttrium) und M (M = Ti, Nb, V, Ta) oder Cr hergestellt.
Die Koerzitivfeldstärke eines Aufzeichnungsträgers der Ausführungsform 7 betrug 216 A/mm (2710 Oersted). Die Koerzitivfeldstärke eines Aufzeichnungsträgers des Vergleichsbeispiels mit einer ersten Unterschicht aus einer Y-M-Legierung mit M = V betrug 162 A/mm (2030 Oersted), was kleiner als die des Aufzeichnungsträgers der Ausführungsform 7 ist. Ähnliche Koerzitivfeldstärken wurden für M = Ti, Nb und Ta erhalten. Diese Differenz der Koerzitivfeldstärken rührt von einer Differenz der Stärken der (11.0)-Ausrichtung der magnetischen Schichten her. Das heißt, dass dann, wenn eine Y-M-Legierung für die erste Unterschicht verwendet wird, die (11.0)-Ausrichtung der magnetischen Schicht nicht so stark wie bei den Aufzeichnungsträgern der Ausführungsform 1 ist, so dass keine guten magnetischen Eigenschaften erzielt werden können. Die 13A zeigt die Verteilung der Kristallkorngröße in der magnetischen Schicht eines Aufzeichnungsträgers gemäß der Ausführungsform 7, wie aus einem ebenen TEM-Bild erhalten. Die 13B ist eine Kurve zum aufsummierten Flächenverhältnis, wie aus den in der 13A dargestellten Daten erhalten, die die Beziehung zwischen der Korngröße und dem Flächenanteil von Kristallkörnern zeigt, deren Größe kleiner als diese ist. Die aus diesen Daten erhaltene mittlere Korngröße betrug 17,5 nm, und die Größenverteilung betrug 10,1 nm. Die mittlere Korngröße <D> wurde auf die Korngröße beim Wert von 50% im aufsummierten Flächenverhältnis der 13B eingestellt, und die Breite ΔD der Korngrößenverteilung wurde auf die Differenz zwischen den Werten bei 75% und 25% des aufsummierten Flächenverhältnisses eingestellt. Die Tabelle 3 zeigt die mittlere Korngröße und die Breite der Korngrößenverteilung von Aufzeichnungsträgern der Ausführungsform 7 und Vergleichsbeispielen. Tabelle 3

Erste Unterschicht <D> <ΔD>

Ausführungsform 7 Co mit 30 Atom% Cr und 10 Atom% Zr 17,5 nm 10,1 nm

Vergleichsbeispiel V mit 10 Atom% Y 19,8 nm 12,7 nm

Cr 21,0 nm 13,1 nm
Im Vergleich zur ersten Unterschicht aus einer Y-V-Legierung oder Cr wies die erste Unterschicht aus einer Co-Legierung eine um ungefähr 10 bis 20% feinere Korngröße der magnetischen Schicht auf, und sie wies eine um ungefähr 25 bis 30% schmalere Breite der Korngrößenverteilung auf. Dies kann dem zuzuschreiben sein, dass die Verteilung der Kristallkeim-Erzeugungsorte an der Oberfläche der Co-Legierung als erster Unterschicht gleichmäßiger ist.
Die Lese/Schreib-Eigenschaften wurden unter denselben Bedingungen wie bei der Ausführungsform 1 bewertet. Der Aufzeichnungsträger der Ausführungsform 7 wies einen S/R-Wert von 1,9 auf, wohingegen der Aufzeichnungsträger des Vergleichsbeispiels mit einer ersten Unterschicht aus einer Y-M-Legierung einen S/R-Wert von ungefähr 0,8 bis 1,1 aufwies. Dies kann, wie bereits angegeben, einem abgesenkten Leseausgangssignal wegen schwacher (11.0)-Ausrichtung der magnetischen Schicht zuzuschreiben sein, zu der es durch eine geschwächte (100)-Ausrichtung der bcc-Unterschicht kommt, und erhöhten Medienstörsignalen, die durch unregelmäßige Korngrößen der magnetischen Co-Legierungsschicht hervorgerufen werden. Diese Tendenzen wurden auch dann beobachtet, wenn die magnetiche Schicht aus anderen Co-Legierungen hergestellt wurde. Aus dem Vorstehenden ist es ersichtlich, dass die erste Unterschicht aus einer Co-Legierung zu besserer Funktion als eine erste Unterschicht aus einer Y-M-Legierung führt. Ein Aufzeichnungsträger mit einer zweiten Unterschicht aus zwei Schichten von Cr und CrTi kann höhere Koerzitivfeldstärke und einen höheren S/R-Wert als der Aufzeichnungsträger der Ausführungsform 1 aufweisen. Dies, da Cr auf der ersten Unterschicht aus einer Co-Legierung zu stärkerer (100)-Ausrichtung als CrTi führt.
<Ausführungsform 8> NICHT GEMÄß DER ERFINDUNG
Es wurden horizontal magnetisierte Aufzeichnungsträger in Kombination mit einem magnetischen Aufzeichnungssystem ähnlich wie bei der Ausführungsform 1 verwendet. Dieser magnetische Aufzeichnungsträger wies eine erste Unterschicht, eine zweite Unterschicht, eine dritte Unterschicht, eine magnetische Co-Legierungsschicht und einen Kohlenstoff-Schutzfilm auf, die jeweils auf einem verstärkten Glassubstrat hergestellt wurden. Die Hauptaufgabe der ersten Unterschicht besteht darin, ein Eindringen von Ionen und adsorbierten Gas im Glas zu verhindern und für gute Haftungseigenschaften hinsichtlich des Glases zu sorgen. Die Hauptaufgabe der zweiten Unterschicht besteht darin, die CrB-Legierung der dritten Unterschicht mit (100)-Ausrichtung zu versehen. Die Hauptaufgabe der dritten Unterschicht besteht darin, die magnetische Co-Schicht mit (11.0)-Ausrichtung zu versehen. Die erste Unterschicht wurde aus 50 nm Zr hergestellt, die zweite Unterschicht wurde aus 10 nm Ta hergestellt, die dritte Unterschicht wurde aus einer Cr-Legierung mit 14,3 Atom% T und 5 Atom% B hergestellt, die dadurch hergestellt wurde, dass 5 Atom% B zu einer 30 nm dicken Cr-Legierung mit 15 Atom% Ti zugesetzt wurden, die magnetische Schicht wurde aus einer Co-Legierung mit 20 Atom% Cr und 12 Atom% Pt hergestellt, und die Schutzschicht wurde aus Kohlenstoff hergestellt. Diese Schichten wurden aufeinanderfolgend im Vakuum hergestellt. Alle Schichten wurden Gleichstromsputtern bei einem Argondruck von 0,7 Pa (5 mTorr) mit einer Filmabscheidungsrate von 5 bis 8 nm/s abgeschieden. Das Substrat wurde auf 300°C erwärmt, nachdem die zweite Ta-Unterschicht hergestellt worden war. Eine Schmiermittelschicht wurde dadurch hergestellt, dass mit Fluorkohlenstoff verdünnter Perfluoralkyl-Polyether aufgetragen wurde. Aufzeichnungsträger mit einer dritten Unterschicht aus einer Cr-Legierung mit 15 Atom% Ti ohne Zusatz von B und mit einer Koerzitivfeldstärke im Wesentlichen derjenigen wie bei der Ausführungsform 8 wurden hergestellt und als Vergleichsbeispiele verwendet.
Der Aufzeichnungsträger der Ausführungsform 8 wies eine Koerzitivfeldstärke von 231 A/mm (200 Oersted) und einen Wert Br × t von 8,2 mT (82 Gauss)·Mikrometer auf. Aufzeichnungsträger der Ausführungsform 8 und der Vergleichsbeispiele wurden mit magnetischen Aufzeichnungssystemen ähnlich wie bei der Ausführungsform 1 zusammengebaut, und es wurden die Lese/Schreib-Eigenschaften unter Bedingungen eines Kopfschwebewerts von 30 nm, einer linearen Aufzeichnungsdichte von 8,3 kBPmm (210 kBPI) und einer Spurdichte von 380 TPmm (9,6 kTPI) ausgewertet. Im Vergleich zu den Aufzeichnungsträgern der Vergleichsbeispiele verringerten die Aufzeichnungsträger der Ausführungsform 8 das normierte Medienstörsignal um ungefähr 20%, und sie verbesserten die Überschreibeigenschaften um ungefähr 10 dB. Daher wurden bei einer Aufzeichnungsdichte von 3,1 MBit/mm² (2 Gigabit pro Quadratzoll) gute Lese/Schreib-Eigenschaften erzielt. Aus dem Vorstehenden ist es erkennbar, dass ein Zusetzen von B zur Unterschicht wirksam ist, um Medienstörsignale abzusenken und die Überschreibeigenschaften zu verbessern.
<Ausführungsform 9> NICHT GEMÄß DER ERFINDUNG
Horizontal magnetisierte Aufzeichnungsträger aus Al-Legierungssubstraten mit einem Durchmesser von 63,5 mm (2,5 Zoll), einer Dicke von 0,635 mm und mit NiP-plattierter Oberfläche (nachfolgend als NiP-Al-Substrat bezeichnet) wurden in Kombination mit einem magnetischen Aufzeichnungssystem ähnlich wie bei der Ausführungsform 1 verwendet.
Nachdem das in der Umfangsrichtung texturierte NiP-Al-Legierungssubstrat auf 300°C erwärmt worden war, wurden eine Cr-Legierungsschicht von 10 bis 30 nm mit 14,3 Atom% Ti und 5 Atom% B, eine CoCrPt-Legierungsschicht von 20 nm und eine Kohlenstoff-Schutzfilm von 10 nm sequenziell hergestellt. Der Argongasdruck wurde im Bereich von 0,7 bis 2 Pa (5 bis 15 mTorr) variiert, wenn magnetische Schichten hergestellt wurden. Der Wert Br × t der Aufzeichnungsträger lag im Bereich von 7 bis 9 mT (70 bis 90 Gauss)·Mikrometer. Wegen der Texturierung des Substrats wiesen die Aufzeichnungsträger in der Umfangsrichtung Anisotropie auf. Daher ist die Koerzitivfeldstärke in der Umfangsrichtung höher als in der radialen Richtung, und das Verhältnis, d. h. das Ausrichtungsverhältnis, betrug 1,4 bis 1,6. Daher war die Magnetisierungsrichtung in der Schreibrichtung stabilisiert, und es wurden gute Schreibeigenschaften erzielt.
Die Lese/Schreib-Eigenschaften dieser Aufzeichnungsträger wurden unter denselben Bedingungen wie bei der Ausführungsform 1 bewertet. Die Beziehung zwischen der Koerzitivfeldstärke und den Überschreibeigenschaften ist in der 14 dargestellt. In der 14 sind auch Auswertungsergebnisse für Vergleichsbeispiele dargestellt, wobei die Aufzeichnungsträger der Vergleichsbeispiele durch dieselben Prozesse wie bei der Ausführungsform 9 hergestellt wurden und sie über eine Unterschicht aus Cr mit 15 Atom% Ti ohne Zusatz von B verfügten. Wenn Aufzeichnungsträger mit demselben Wert der Koerzitivfeldstärke miteinander verglichen wurden, war das Überschreibvermögen der Aufzeichnungsträger mit einer Cr-Unterschicht mit 14,3 Atom% Ti und 5 Atom% B um ungefähr 15 dB verbessert, was anzeigt, dass der Zusatz von B zur Unterschicht die Überschreibeigenschaften verbessert. Die Lese/Schreib-Eigenschaften waren bei einer Aufzeichnungsdichte von 3,1 MBit/mm² (2 Gigabit pro Quadratzoll) beachtenswert hervorragend.
Ergebnisse einer Röntgenbeugungsmessung zeigten, dass die CrTiB-Unterschicht starke bcc-(100)-Ausrichtung aufwies und die darauf ausgebildete magnetische CoCrPt-Schicht starke (11.0)-Ausrichtung, hervorgerufen durch epitaktisches Wachstum aufwies. Diese Ausrichtung gilt ähnlich für den Fall der Verwendung einer CrTi-Unterschicht ohne zu zugesetztes B. Das heißt, dass selbst dann, wenn B zugesetzt wird, keine Änderung der Ausrichtung der Unterschicht auftritt, so dass die (11.0)-Ausrichtung der magnetischen CoCrPt-Schicht mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften nicht beeinträchtigt wird.
<Ausführungsform 10> NICHT GEMÄß DER ERFINDUNG
Horizontal magnetisierte Aufzeichnungsmedien wurden in Kombination mit einem magnetischen Aufzeichnungssystem ähnlich wie bei der Ausführungsform 1 verwendet, wobei als Lesekopf der Sensor der Ausführungsform 5 verwendet wurde, obwohl sie eine ähnliche Struktur wie die Ausführungsform 1 aufwiesen.
Die Filmabscheidungsprozesse der horizontal magnetisierten Aufzeichnungsträger der Ausführungsform 10 werden nun beschrieben. Nachdem das texturierte NiP/Al-Substrat mit einer Lampe auf 260°C erwärmt worden war, wurden eine erste Cr-Unterschicht von 20 nm, eine zweite CrB-Legierungsunterschicht von 30 nm, eine magnetische CoCrPt-Schicht von 25 nm und eine Kohlenstoff-Schutzschicht von 10 nm sequenziell durch Gleichstromsputtern hergestellt. Die erste Cr-Unterschicht wirkt zum Steuern der bcc-(100)-Ausrichtung der zweiten Unterschicht. Als CrB-Legierung der zweiten Unterschicht wurden eine Cr-Legierung mit 14,3 Atom% Ti und 5 Atom% B, eine Cr-Legierung mit 14,3 Atom% V und 5 Atom% B oder eine Cr-Legierung mit 14,3 Atom Mo und 5 Atom% B verwendet. Es wurden auch Aufzeichnungsträger mit einer zweiten Unterschicht aus einer Cr-Legierung mit 15 Atom% Ti, einer Cr-Legierung mit 15 Atom% V oder einer Cr-Legierung mit 15 Atom% Mo ohne zugesetztes B hergestellt und als Vergleichsbeispiele verwen det.
Nachdem ein Schmiermaterial aufgetragen worden war, wurden die Aufzeichnungsträger mit den magnetischen Aufzeichnungssystemen unter Verwendung der oben beschriebenen magnetoresistiven Sensoren zusammengebaut, und die Lese/Schreib-Eigenschaften wurden unter denselben Bedingungen wie bei der Ausführungsform 1 gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 4 angegeben.
Bei jedem der Aufzeichnungsträger der Ausführungsform 10 war das normierte Medienstörsignal um 10% oder mehr im Vergleich zu Aufzeichnungsträgern der Vergleichsbeispiele verringert, und das Überschreibvermögen war verbessert. Daher wurden gute Lese/Schreib-Eigenschaften bei einer Aufzeichnungsdichte von 2 Gigabit pro Quadratzoll realisiert.
Bei den Aufzeichnungsträgern der Ausführungsform 10 wiesen diejenigen mit einer Unterschicht aus CrTiB das niedrigste Medienstörsignal und das beste Überschreibvermögen auf.
<Ausführungsform 11> NICHT GEMÄß DER ERFINDUNG
In Kombination mit einem magnetischen Aufzeichnungssystem ähnlich wie bei der Ausführungsform 1 wurden horizontal magnetisierte Aufzeichnungsträger mit einer Unterschicht aus einer Cr-Legierung mit 14,3 Atom% Mo und 5 Atom% B, einer Cr-Legierung mit 14,3 Atom% Mo und 5 Atom% C, einer Cr-Legierung mit 14,3 Atom% Mo und 5 Atom% P oder eine Cr-Legierung mit 14,3 Atom% Mo und 5 Atom% Bi verwendet.
Nachdem das NiP/Al-Substrat auf 250°C erwärmt war, wurden eine Unterschicht jeder Legierung von 30 nm, eine magnetische CoCrPtTa-Schicht von 20 nm und eine Kohlenstoff-Schutzschicht von 10 nm sequenziell hergestellt. Nachdem ein Schmiermaterial aufgetragen worden war, wurden die Lese/Schreib-Eigenschaften unter denselben Bedingungen wie bei der Ausführungsform 1 gemessen. Es wurden auch Aufzeichnungsträger mit einer Unterschicht aus einer CrTi-Legierung von 30 nm hergestellt und unter denselben Bedingungen ausgewertet und als Vergleichsbeispiele verwendet.
Alle Unterschichten der Aufzeichnungsträger der Ausführungsform 11 wiesen bcc-Struktur und (100)-Ausrichtung auf, und die magnetische Schicht wies durch epitaktisches Wachstums (11.0)-Ausrichtung auf. In der Tabelle 5 sind die Lese/Schreib-Eigenschaften der Aufzeichnungsträger der Ausführungsform 11 und der Vergleichsbeispiele angegeben.
Jeder der Aufzeichnungsträger der Ausführungsform 11 zeigte verringerte Medienstörsignale im Vergleich zu den Aufzeichnungsträgern der Vergleichsbeispiele sowie verbessertes Überschreibvermögen. Daher wurden gute Lese/Schreib-Eigenschaften bei einer Aufzeichnungsdichte von 3,1 MBit/mm² (2 Gigabit pro Quadratzoll) erzielt.
Bei den Aufzeichnungsträgern der Ausführungsform 11 wiesen diejenigen mit einer Unterschicht aus CrTiB oder CrTiP niedrigere Medienstörsignale auf. Es ist ersichtlich, dass ein Zusatz von B oder P hinsichtlich der Störsignalverringerung effektiv ist. Aufzeichnungsträger mit einer Unterschicht aus CrTiC wiesen die stärkste hcp-(11.0)-Ausrichtung, hohe Koerzitivfeldstärke und einen hohen Koerzitivfeldstärke-Hysteresewert S^* auf. Im Vergleich mit anderen Ausführungsformen wiesen Aufzeichnungsträger mit einer Unterschicht aus CrTiBi gute Korrosionsbeständigkeit auf. CSS-Tests der Aufzeichnungsträger der Ausführungsform 11 zeigten einen guten Reibungskoeffizienten von 0,3 oder weniger, und zwar selbst nach 30000 CSS-Tests.
<Ausführungsform 12> NICHT GEMÄß DER ERFINDUNG
Auf einem verstärkten Glassubstrat, ähnlich wie bei der Ausführungsform 1, wurde eine erste Unterschicht aus Cr mit 13,5 Atom% Ti und 10 Atom% B von 10 nm hergestellt, und danach wurde das Substrat auf 200°C erwärmt, um aufeinanderfolgend die zweite Unterschicht aus einer Cr-Legierung mit 10 Atom% Ti von 30 nm, eine magnetische CoCrPt-Schicht von 25 nm und einen Kohlenstoff-Schutzfilm von 10 nm herzustellen.
Es wurden Röntgenbeugungsmessungen ausgeführt. Das Beugungsmuster zeigte nur den bcc-(200)-Peak, vermutlich der Unterschicht, und den hcp-(11.0)-Peak der CoCrPt-Legierungs schicht. Die Cr-Legierung mit 13,5 Atom% Ti und 10 Atom% B der ersten Unterschicht sowie die Cr-Legierung mit 10 Atom% Ti der zweiten Unterschicht weisen einander sehr ähnliche Gitterkonstanten auf. Daher ist es schwierig, zu beurteilen, welche Unterschicht einen bcc-(200)-Peak aufweist. In diesem Zusammenhang wurde eine CrTiB-Einzelschicht von 10 nm unter denselben Bedingungen wie beim Abscheiden der obigen Aufzeichnungsträger hergestellt, und es wurden Röntgenbeugungsmessungen ausgeführt. Da im erhaltenen Beugungsmuster ein klarer Peak erzielt wurde, kann davon ausgegangen werden, dass der bcc-(200)-Peak durch die CrTiB-Legierung der zweiten Unterschicht erzeugt wird. Daher ist es ersichtlich, dass die CrTiB-Legierung der ersten Unterschicht eine amorphe oder eine feinkristalline Struktur, nahe einer amorphen Struktur, aufweist, und dass die darauf hergestellte CrTi-Schicht (100)-Ausrichtung aufweist. Daher nimmt die magnetische Co-Legierungsschicht durch epitaktisches Wachstum die (11.0)-Ausrichtung ein. Wenn die CrTiB-Legierung der ersten Unterschicht 30 nm oder dicker war, wies sie starke (110)-Ausrichtung auf, so dass die CrTi-Legierung der zweiten Unterschicht (110)-Ausrichtung aufwies und die CoCrPt-Legierungsschicht (10.1)-Ausrichtung aufwies. Im Vergleich mit einer CoCrPt-Schicht mit (11.0)-Ausrichtung sind bei einer CoCrPt-Schicht mit (10.1)-Ausrichtung die Horizontalkomponenten der c-Achse, die die magnetisch leichte Achse ist, verringert, und die magnetischen Eigenschaften sind beeinträchtigt. So ist diese Struktur nicht bevorzugt.
Die Koerzitivfeldstärke eines Aufzeichnungsträgers mit der ersten Unterschicht von 10 nm betrug 197 A/mm (2480 Oersted). Dieser Aufzeichnungsträger wurde mit einem magnetischen Aufzeichnungssystem ähnlich wie bei der Ausführungsform 5 zusammengebaut, und es wurden die Lese/Schreib-Eigenschaften bewertet. Das Überschreibvermögen betrug 45 dB. Die Anzahl der Bitfehler betrug 10 Bit/Oberfläche oder weniger, nachdem Kopfsuchtests 50000 mal vom Innen- zum Außenumfang eines Aufzeichnungsträgers ausgeführt worden waren, und es wurde eine mittlere Zeit vor dem Ausfallen (MTBF) von 150000 Stunden erzielt.
Obwohl die Filmabscheidung bei der Ausführungsform 12 durch Gleichstromsputtern erfolgte, können in offensichtlicher Weise andere Verfahren mit denselben vorteilhaften Effekten verwendet werden, wie Verfahren einschließlich HF-Sputtern, Ionenstrahlsputtern und ECR-Sputtern.

Claims

Horizontales magnetisches Speichermedium mit einer magnetischen Schicht (23), die auf einer auf einem Substrat (20) gebildeten mehrlagigen Unterschicht (21, 22) gebildet ist, wobei die mehrlagige Unterschicht eine Lamination aus mehreren Unterschichten darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß eine (21) der mehreren Unterschichten ein Co-enthaltendes amorphes Material und/oder ein Co-enthaltendes Feinkristallmaterial aufweist, und das Produkt aus der magnetischen Restflußdichte und der Schichtdicke der Unterschicht höchstens 20% derjenigen der magnetischen Schicht beträgt.
Speichermedium nach Anspruch 1, wobei die Unterschicht (21) ein Legierungsmaterial mit wenigstens einem ersten Zusatzelement und Co aufweist, wobei das erste Zusatzelement aus einer ersten Gruppe enthaltend Ti, Y, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, Si und B gewählt ist.
Speichermedium nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Unterschicht mit einer im wesentlichen kubisch-raumzentrierten Gitterstruktur zwischen der Co-enthaltenden Unterschicht und der magnetischen Schicht gebildet ist, und die magnetische Schicht eine Co als Hauptkomponente enthaltende Legierung mit einer im wesentlichen hexagonal dicht gepackten Gitterstruktur aufweist.
Speichermedium nach Anspruch 2, wobei die Konzentration des ersten in der Co-enthaltenden Unterschicht enthaltenen Zusatzelements zwischen 5 und 70 Atom-% beträgt.
Speichermedium nach Anspruch 1 oder 2, wobei die durchschnittliche Kristallkörnung der das Co-enthaltende Material aufweisenden Unterschicht höchstens 8 nm beträgt.
Speichermedium nach Anspruch 2, wobei die Co-enthaltende Unterschicht ferner wenigstens ein zweites Zusatzelement aus einer Gruppe enthaltend Cr, V und Mn aufweist.
Magnetisches Speichersystem mit einem horizontalen magnetischen Speichermedium (4) nach einem der vorstehenden Ansprüche, einer Antriebseinheit zum Antreiben des horizontalen magnetischen Speichermediums (4) in einer Schreiberichtung, einem Magnetkopf (1) mit einer einen magnetoresistiven Kopf aufweisenden Leseeinheit und einer Schreibeeinheit, einer Einrichtung (2) zum Bewegen des Magnetkopfs (1) relativ zu dem horizontalen magnetischen Speichermedium (4) und einer Lese/Schreibe-Signalverarbeitungseinrichtung zum Lesen eines Ausgabesignals aus dem Magnetkopf (1) und zum Schreiben eines Eingabesignals zu dem Magnetkopf.
Speichersystem nach Anspruch 7, wobei eine magnetoresistive Sensoreinheit des magnetoresistiven Kopfs zwischen zwei Abschirmschichten aus einem weichen magnetischen Material in einem Abstand von höchstens 0,35 µm gebildet ist, das Produkt Br × t zwischen 0,002 und 0,014 T·µm (20 und 140 Gauss·µm) liegt, wobei t die Dicke der magnetischen Schicht und Br die magnetische Restflußdichte darstellt, gemessen durch Anlegen eines Magnetfelds in Laufrichtung des Magnetkopfs relativ zu dem horizontalen magnetischen Speichermedium während des Schreibbetriebs, und die Koerzitivkraft des horizontalen magnetischen Speichermediums, gemessen durch Anlegen eines Magnetfelds in Laufrichtung, mindestens 150 kA/m (1,8 kOe) beträgt.
Speichersystem nach Anspruch 7 oder 8, wobei der magnetoresistive Kopf mehrere leitfähige und magnetische Schichten aufweist, die eine große Widerstandsänderung erzeugen, wenn Magnetisierungsrichtungen der leitfähigen und magnetischen Schichten durch ein externes Magnetfeld relativ zueinander geändert werden, sowie einen magnetoresistiven Sensor mit einer zwischen den leitfähigen und magnetischen Schichten befindlichen leitfähigen und nicht-magnetischen Schicht.