JP2000195033A - 磁気記録媒体 - Google Patents

磁気記録媒体

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JP2000195033A
JP2000195033A JP10369323A JP36932398A JP2000195033A JP 2000195033 A JP2000195033 A JP 2000195033A JP 10369323 A JP10369323 A JP 10369323A JP 36932398 A JP36932398 A JP 36932398A JP 2000195033 A JP2000195033 A JP 2000195033A
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underlayer
alloy
magnetic
substrate
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JP10369323A
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English (en)
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Kazuyuki Hikosaka
和志 彦坂
Futoshi Nakamura
太 中村
Hideo Ogiwara
英夫 荻原
Soichi Oikawa
壮一 及川
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 結晶粒子の均一性を高め、磁性層中の磁性粒
子の均一性を増し、耐熱揺らぎ性やS/Nmを改善し、
高記録密度を実現する。 【解決手段】 Co合金磁性層の下に、その最短原子半
径がCo合金磁性層の最短原子半径と15%ないし25
%異なる最密配向されたFCCまたはHCP相からなる
下地層を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスク装置
等に用いられる面内型磁気記録方式の磁気記録媒体の高
記録密度技術に関する。
【0002】
【従来の技術】ハードディスク(HDD)は、高速・高
密度記録・ランダムアクセス可能・ビットコストが安い
等の特徴を持ち、コンピューターの外部記憶装置とし
て、今後も、記録密度の向上が望まれている。
【0003】HDDの磁性層としては、一般にCo合金
が使用される。Co合金磁性層を面内記録層とする場合
に、下地層としてCrなVなどのBCC構造を用いてい
たが、一般には、BCC(110)配向しやすく、Co
合金の磁化容易軸が、面内から立ち上がって面内磁気記
録媒体としての特性を劣化させていた。
【0004】例えば特開平6−259743、特開平7
−14144、特開平7−14143には、基板、Co
またはCo合金膜と少なくとも2層の下地層を持った面
内記録媒体であって、磁性層直下の下地層がBCC構造
であり、BCC構造の下の磁性層がNaCl構造である
材料からなることを特徴とする磁気記録媒体及び各膜の
配向関係が開示されている。
【0005】また、BCC膜の欠点を改善するため、B
CC下地層の下に、配向制御層を用いたもの、あるいは
BCC構造の代わりに、B2構造を持つNiAlやFe
AlがCrよりも粒径が微細となる下地層などが開示さ
れている。
【0006】また、米国特許第5693426号には、
基板、CoまたはCo合金膜と基板と磁性層との間に下
地層を持った面内記録媒体において、下地層がNiAl
やFeAlなどのB2 オーダード結晶構造を持った材料
からなることを特徴とする磁気記録媒体が開示されてい
る。しかしながら、この膜でもCr等のBCC膜と同様
の欠点を有している。
【0007】また、これらの下地層と磁性層の間に、
1.0nmから5.0nmのCrを設けた磁気記録媒体
も知られている。
【0008】しかしながら、配向制御膜も所望の配向を
完全に得られる訳ではなく、下地層には、配向や粒径、
結晶性の不完全さが残っていた。
【0009】このため、下地層上に形成される磁性層に
も、同様に配向や粒径、結晶性が不完全なものとなって
いた。
【0010】このようなことから、従来は磁性層の磁性
特性、例えば磁性粒子の大きさ及び分布等にばらつきを
生じ、耐熱揺らぎの低下、S/Nの低下、さらには記録
密度の低下につながっていた。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑みてなされたもので、安定な結晶成長をする下地層を
用いることで、結晶粒子の均一性を高め、磁性層中の磁
性粒子の均一性を増し、耐熱揺らぎ性やS/Nmを改善
し、高記録密度を実現し得る磁気記録媒体を達成するこ
とを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、第1に、基
板、該基板上に設けられ、その最短原子半径がCo合金
磁性層の最短原子半径と15%ないし25%異なる最密
配向されたFCCまたはHCP相からなる下地層、及び
該下地層上に設けられたCo合金磁性層を具備する磁気
記録媒体を提供する。
【0013】本発明は、第2に、基板、該基板上に設け
られ、その最短原子半径がCo合金磁性層の最短原子半
径と15%ないし25%異なる最密配向されたFCCま
たはHCP相からなる最密配向された第1の下地層、該
第1の下地層上に形成され、その最短原子半径が第1の
下地層の最短原子半径と15ないし25%異なり、Co
合金磁性層の最短原子半径との差は−10ないし10%
である非磁性HCP相からなる第2の下地層及び該下地
層上に設けられたCo合金磁性層を具備する磁気記録媒
体を提供する。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明者らは、Co合金磁性層の
十分な面内配向を実現するため、結晶成長面として安定
な配向を有する下地層を得るべく、鋭意研究を行ない、
本発明をなすに至った。
【0015】本発明の磁気記録媒体は、基板上にその最
短原子半径がCo合金磁性層の最短原子半径と15%な
いし25%異なる最密配向されたFCCまたはHCP相
からなる第1の下地層と、Co合金磁性層とが積層され
た構造を有する。
【0016】本発明に使用される下地層は、最短原子半
径がCo合金磁性層の最短原子半径と15%ないし25
%異なるFCCまたはHCP相であることにより、その
結晶が均一で、その最密面が基板に平行で、その配向が
揃っている。このため、この下地層上に形成される磁性
層の磁性粒子の配向や、磁気異方性の大きさも均一にす
ることができる。また、面内に磁気異方性が向くので、
磁気特性において、保磁力も大きく角型比も良好とな
る。これにより、記録分解能を向上させることが可能と
なり、欠陥の少ない磁性粒子が得られるため、耐熱揺ら
ぎ性も良好となる。
【0017】さらに、下地層の表面性も平滑であるた
め、媒体の表面性も良好でグライドハイトの低下が可能
となる。
【0018】さらにまた、成長が安定なため、窒素や酸
素を添加して、粒径を微細化できる。
【0019】本発明に用いられる第1の下地層の最短原
子半径はCo合金磁性層の最短原子半径より15%ない
し25%大きく、15%未満であると、Co合金磁性層
は基板に垂直に最密面が配向し、垂直磁気異方体が強く
なり画面媒体として不適であり、25%を越えると配向
がランダムとなり、均一性がなくなり、媒体として不適
である。
【0020】また、上記第1の下地層とCo合金磁性層
との間にその最短原子半径が第1の下地層の最短原子半
径と15〜25%異なり、Co合金磁性層の最短原子半
径との違いは−10〜10%異なる非磁性HCP相から
なる第2の下地層を設けることができる。
【0021】この第2の下地層は、C軸が面内に配向し
た構成を有し、これを第1の下地層とCo合金磁性層と
の間に設けることにより、格子の乱れたCo合金磁性層
の初期成長層が少なくなり、記録分解能が向上し、かつ
磁性層の膜圧が薄いことを要求される場合にも十分適応
し得る磁気記録媒体が得られる。
【0022】また、本発明に好ましく用いられる非磁性
HCP相からなる第2の下地層は、その最短原子半径が
第1の下地層の最短原子半径より15ないし25%小さ
く、15%未満であると、第2の下地層の配向が最密配
向となり、その上のCo合金磁性膜の異方性が垂直に強
くなり、25%を越えると配向がランダムとなり、その
上の磁性膜の配向もランダムとなる傾向がある。
【0023】また、第2の下地層の最短原子半径がCo
合金磁性膜と10%以上異なると、Co合金膜に再び格
子の乱れた初期成長層が現われる。
【0024】本発明に用いられる下地層としては、A
l、Au、及びAg等のFCC構造を有する材料、及び
Cd、Hf、Mg、Ti、及びZr等のHCP構造を有
する材料から選択される少なくとも1種を好ましく使用
することができる。
【0025】また、NaCl型構造の化合物でも、最短
平均原子半径が本発明に規定する範囲内に適合していれ
ば、好ましく使用することができる。
【0026】このような下地と磁性層との組み合わせを
選ぶことによってCo合金磁性層は、基板表面に平行に
(100)面が成長し、磁化容易軸が面内を向く。図1
に下地と磁性粒子の配置を表すモデル図を、図2にHC
P構造のモデル図を各々示す。図1に示すように、下地
層の粒子11に対し、磁性層の磁性粒子12は、図示す
るよう基板表面に平行な(100)面10に配向され
る。HCP面10は、図2に示す通りである。
【0027】また、本発明に用いられる基板としては、
例えばAl合金基板、アルミノ・珪酸ガラス、結晶化ガ
ラス、及びSi基板等があげられる。
【0028】本発明に用いられる磁性層としては、Co
Cr、CoCrTa、CoCrPt、CoCrPtT
a、CoCrPtTaNb、CoPt、CoPtO、C
oPtCrO、及びCoSmなどHCP構造を呈する材
料があげられる。
【0029】
【実施例】以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明
する。
【0030】実施例1 図3に本発明の磁気記録媒体の一例の構造を表す断面図
を示す。
【0031】この磁気記録媒体は、例えば以下の工程に
より製造し得る。
【0032】まず、ハードディスク形状のアルミノ・珪
酸ガラス基板上1に、スパッタによって下地膜2として
ジルコニウム(Zr)をスパッタパワ−1400W、ス
パッタAr圧0.6Paで、40nm形成した。
【0033】このZrの形成条件は、XRDから最密面
(002)面が強く膜面に平行に配向するような条件で
ある。
【0034】得られた下地層2上に、Co80Pt20にC
rを3at%添加したターゲットを用いて、スパッタパ
ワー500W、スパッタArに酸素を0.1%含む20
Pa雰囲気中で、Co合金磁性層3を15nm形成し
た。
【0035】さらにその上に保護膜4としてカーボン膜
を形成し、最後に潤滑剤をコートして潤滑層5を形成
し、磁気記録媒体を得た。
【0036】Co合金磁性層3の磁気特性は、VSMか
らHc=3200(Oe)、Mrt=0.75、S*
0.82であった。また、XRD解析からこの磁性層3
の配向は、磁化容易軸が膜面に平行に成長した。(10
0)配向結晶が認められ、最短原子間隔は、2.56
(A)であった。従って、下地Zr膜の最短原子半径
3.18(A)は、Co合金より24%大きい。下地層
2及びCo合金磁性層3の平面TEM観察では、下地層
3のZrの粒径は、15〜20nmと比較的揃ってお
り、Co合金の粒径も、5〜8nmと揃っていた。
【0037】比較例1 比較の媒体として、実施例1と同様の基板上に下地膜と
してCr膜を40nm形成し、この上に同じ条件でCo
合金磁性層を形成した。さらにその上にカーボン膜を形
成し、潤滑剤をコートして磁気記録媒体を得た。この媒
体の磁気特性は、Hc=2700(Oe)、S* =0.
72であった。この値は、実施例1にかかる媒体と比較
して、保磁力・角型比ともに低い。また、XRD解析か
らCr下地膜の配向は(110)配向であり、Co合金
磁性層の配向は、(101)配向であった。最短原子間
隔は、Crが2.50(A)、Co合金磁性層が2.5
6(A)であった。従って、下地Cr膜とCo合金膜の
原子半径の違いは、2.4%程度であった。
【0038】比較例2 比較の媒体として、実施例1と同様の基板上に下地膜と
してMgO膜を10nm形成し、この上にCr下地膜を
40nm形成した。この上に同様の条件でCo合金磁性
層を形成した。さらに、その上にカーボン膜を形成し、
潤滑剤をコートして磁気記録媒体とした。得られた媒体
の磁気特性は、Hc=3000(Oe)、S* =0.8
0であった。この値は、実施例1にかかる媒体と比較し
て、保磁力、角型比ともに低い。また、XRD解析から
Cr下地膜の配向は(110)配向を含む(100)配
向であり、Co合金磁性層の配向は、(101)配向を
含む(100)配向であった。最短原子間隔は、Crが
2.50(A)、Co合金磁性層が2.56(A)であ
った。従って、下地Cr膜とCo合金膜の原子半径の違
いは、2.4%程度である。下地膜、Co合金磁性層の
平面TEM観察では、下地の粒径が5〜25nmと、実
施例にかかる媒体と比較して、ばらつきが大きかった。
【0039】比較例3 比較の媒体3として、実施例1と同様の基板上にNiA
1膜を100nm形成し、この上にCr下地膜を40n
m形成した。さらに実施例1と同じ条件でCo合金磁性
層を形成した。その上にカーボン膜を形成し、潤滑剤を
コートして、磁気記録媒体を得た。この媒体の磁気特性
は、Hc=2900(Oe)、S* =0.73であっ
た。この値は、実施例にかかる媒体と比較して、保磁力
・角型比ともに低い。また、XRD解析からCr下地膜
の配向は(100)配向を含む(110)配向であり、
Co合金磁性層の配向は、(100)配向を含む(10
1)配向であった。最短原子間隔は、Crが2.50
(A)、Co合金磁性層が2.56(A)であった。従
って、下地Cr膜とCo合金膜の原子半径の違いは、
2.4%程度である。下地膜およびCo合金磁性層の平
面TEM観察では、下地の粒径が、5〜25nmと、実
施例1にかかる媒体と比較して、ばらつきが大きかっ
た。
【0040】以上の実施例1にかかる媒体及び比較例1
ないし3にかかる媒体をスピンスタンド上でGMRヘッ
ドを用い、そのR/W特性を評価した。この結果、記録
分解能PW50は、比較例1ないし3にかかる媒体のそ
れぞれが、22.8、22.4、22.6(nsec)
であったのに対し、実施例1にかかる媒体では、21.
4(nsec)と向上し、200kfciでのSo/N
m値も比較媒体に比べて、1.3dB、2.1dB、
1.3dB向上した。
【0041】さらに、比較例1ないし3にかかる媒体で
は、室温において記録後10secから100sec後
に、出力は0.2%程度低下したのに対して、実施例1
にかかる媒体では、低下は、0.1%程度であった。
【0042】本実施例では最短原子間隔として、2.5
6(A)のCo合金磁性層に対して下地膜としてZrを
用いたが、このほかにTi、Hf、Cd、MgやAg、
Au、Alなどでも同様の効果が認められた。これらの
最短原子間隔はCo磁性層に対して、15%〜25%大
きいものである。
【0043】また、下地膜には、粒径を微細に制御する
ため、成膜中に窒素、酸素などを添加しても構わない
し、構造が変化しない限り、同様にターゲット中に他の
元素を添加しても構わない。また、下地膜の粒径を微細
にするため、2種の構造の組成を混相させても構わな
い。
【0044】実施例2 図4に、本発明の磁気記録媒体の他の例の構造を表す断
面図を示す。
【0045】この磁気記録媒体は、例えば以下の工程に
より製造し得る。
【0046】まず、実施例1と同様にして基板1に最密
面配向した40nmのZr下地層2を形成し、Zr下地
層2上に、Zr下地層の格子定数(最短原子半径)とそ
の最短原子半径が15.2%、すなわちCo合金磁性層
とその最短原子半径が7%異なる非磁性HCPのRe膜
6を40nm形成した。
【0047】このRe膜6上に、Co合金磁性層3、C
保護膜4、潤滑膜5を実施例1と同様にして形成し、磁
気記録媒体を得た。
【0048】各層まで形成した段階の膜をXRDで解析
することにより、Reの配向は、C軸が面内に配向して
いることが確認され、さらにこの上に成長した膜圧12
nmの合金にも、磁化容易軸が膜面に平行に成長した
(100)配向結晶が認められた。
【0049】膜の磁気特性として、Hc=3300(O
e)、Mrt=0.6memu/cm2 、S* =0.8
2が得られた。
【0050】この実施例2の媒体について、スピンスタ
ンド上でGMRヘッドを用いて、そのR/W特性を評価
した。この結果、記録分解能PW50は、21.2(n
sec)と実施例1よりも向上した。さらに、S/Nm
と信号出力の低下は、実施例1と同様の特性を示した。
【0051】実施例2にかかる媒体では、格子の乱れた
Co合金薄膜の初期成長層が少なくなるため、磁性層の
膜厚が薄いことが要求される、より高記録分解能に対応
した媒体には有利となることがわかった。
【0052】
【発明の効果】本発明によれば、安定な結晶成長をする
下地層を使用することにより、結晶粒子の均一性を高
め、磁性層中の磁性粒子の均一性を増し、耐熱揺らぎ性
やS/Nmを改善し、高記録密度を実現し得る磁気記録
媒体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 下地と磁性粒子の配置を表すモデル図
【図2】 HCP構造のモデル図
【図3】 本発明の磁気記録媒体の一例の構造を表す断
面図
【図4】 本発明の磁気記録媒体の他の一例の構造を表
す断面図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荻原 英夫 神奈川県川崎市幸区柳町70番地 株式会社 東芝柳町工場内 (72)発明者 及川 壮一 神奈川県川崎市幸区柳町70番地 株式会社 東芝柳町工場内 Fターム(参考) 4K029 AA09 AA24 BA02 BA24 BB02 BB07 BC06 BD11 CA05 GA03 5D006 BB01 BB07 CA01 CA05 CA06 DA03 FA09 5E049 AA04 AA09 BA07 DB04 DB12

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板、該基板上に設けられ、その最短原
    子半径がCo合金磁性層の最短原子半径と15%ないし
    25%異なる最密配向されたFCCまたはHCP相から
    なる下地層、及び該下地層上に設けられたCo合金磁性
    層を具備する磁気記録媒体。
  2. 【請求項2】 基板、該基板上に設けられ、その最短原
    子半径がCo合金磁性層の最短原子半径と15%ないし
    25%異なる最密配向されたFCCまたはHCP相から
    なる最密配向された第1の下地層、該第1の下地層上に
    形成され、その最短原子半径が第1の下地層の最短原子
    半径と15%ないし25%異なり、Co合金磁性層の最
    短原子半径との差−10〜10%である非磁性HCP相
    からなる第2の下地層及び該下地層上に設けられたCo
    合金磁性層を具備する磁気記録媒体。
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Cited By (2)

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