JP2000331303A - 磁気記録装置および磁気記録方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱ゆらぎ限界を越える高密度記録が可能な磁
気記録装置および磁気記録方法を提供する。 【解決手段】 基板上（１１）に、磁性粒子および磁性
粒子間に介在する非磁性体とから構成される記録層（１
３）が形成された磁気記録媒体（１０）と、記録層を加
熱する手段（４０）と、記録層に磁界を印加する手段
（３０）とを有し、記録層（１３）の磁気異方性エネル
ギー密度の温度Ｔでの値をＫｕ（Ｔ）、室温Ｔａでの値
をＫｕ（Ｔａ）、これらの値の比をＲＫｕ（Ｔ）＝Ｋｕ
（Ｔ）／Ｋｕ（Ｔａ）とするとき、前記比ＲＫｕ（Ｔ）
と磁界印加終了後の経過時間ｔとが、 Ｔ／ＲＫｕ＜１１２００／（ｌｎ（ｔ）＋２０．７２） の関係を満たすように、磁気記録媒体（１０）、加熱手
段（４０）および磁界印加手段（３０）が構成されてい
る磁気記録装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気的に情報の記
録・再生を行う磁気記録装置および磁気記録方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年のコンピューターの処理速度向上に
伴って、情報の記録・再生を行う磁気記録装置（ＨＤ
Ｄ）には、高速・高密度化が要求されている。しかし、
高密度化には物理的な限界がある。

【０００３】磁気記録装置では、高密度記録を行うには
記録層に記録される磁区を小さくする必要がある。小さ
な記録磁区を分別できるためには、磁区の境界が滑らか
であることが必要であり、そのためには記録層を構成す
る磁性粒子を微小化する必要がある。また、高密度の記
録を行うには記録層の膜厚も小さくする必要があり、や
はり磁性粒子を微小化する必要がある。しかし、磁性粒
子を微小化すると、磁性粒子の磁気異方性エネルギー
（磁気異方性エネルギー密度Ｋｕ×磁性粒子の体積）
が、熱ゆらぎエネルギーよりも小さくなる危険がある。
磁性粒子のエネルギーが熱ゆらぎエネルギーよりも小さ
くなると、記録磁区の磁化反転が起こり、もはや記録を
保持できなくなる。これは、熱ゆらぎ限界、または、超
常磁性限界（super-paramagnetic limit）と呼ばれてい
る。熱ゆらぎによる磁化反転を防ぐためには、Ｋｕの大
きな磁性粒子を用いることが考えられる。しかし、磁性
粒子のＫｕが大きくなると、Ｋｕに比例して磁性粒子の
保磁力が増加する。このため、記録ヘッドにより発生さ
せる磁界では磁化を反転させることができず、記録でき
なくなるおそれがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、熱ゆ
らぎ限界を越える高密度記録が可能な磁気記録装置およ
び磁気記録方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の磁気記録装置
は、基板上に形成された記録層を有する磁気記録媒体
と、記録層を加熱する手段と、記録層に磁界を印加する
手段とを有し、前記磁気記録媒体、加熱手段および磁界
印加手段は、前記記録層の温度Ｔでの磁気異方性エネル
ギー密度Ｋｕ（Ｔ）と室温Ｔａでの前記密度Ｋｕ（Ｔ
ａ）との比：ＲＫｕ（Ｔ）＝Ｋｕ（Ｔ）／Ｋｕ（Ｔａ）
が、磁界印加終了後の経過時間ｔに対して、 Ｔ／ＲＫｕ＜１１２００／（ｌｎ（ｔ）＋２０．７２） の関係を満たすように構成されていることを特徴とす
る。

【０００６】本発明の磁気記録装置において、記録層の
保磁力は室温において４ｋＯｅ以上であることが好まし
い。

【０００７】本発明の磁気記録方法は、基板上に、磁性
粒子とこれらの間に介在する非磁性体とから構成される
記録層が形成された磁気記録媒体への磁気記録方法であ
って、記録層を加熱する工程と、記録層に磁界を印加し
て記録する工程とを有し、前記記録層の磁気異方性エネ
ルギー密度の温度Ｔでの値をＫｕ（Ｔ）、室温Ｔａでの
値をＫｕ（Ｔａ）、これらの値の比をＲＫｕ（Ｔ）＝Ｋ
ｕ（Ｔ）／Ｋｕ（Ｔａ）とするとき、前記比ＲＫｕ
（Ｔ）と磁界印加終了後の経過時間ｔとが、 Ｔ／ＲＫｕ＜１１２００／（ｌｎ（ｔ）＋２０．７２） の関係を満たすことを特徴とする。

【０００８】本発明では、たとえば、前記加熱工程にお
いて最高温度Ｔ_maxでのＲＫｕ（Ｔ_{m ax}）が０．０１以下
となるように加熱し、前記記録工程において最高温度到
達時から１ｎｓ以上５０ｎｓ以内に記録動作を完了させ
る。

【０００９】また、本発明では、前記加熱工程において
記録層のＲＫｕ（Ｔ）が最高温度到達前に０になるよう
に加熱し、前記記録工程において最高温度到達時から２
０ｎｓ以上１００ｎｓ以内に記録動作を完了させる方法
を用いてもよい。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明に係る磁気記録装置は、磁
気記録媒体、加熱手段、磁界印加手段を備える。本発明
の装置では、磁気記録媒体の記録層を加熱手段によって
加熱した後に、磁界印加手段によって磁界を印加するこ
とにより記録を行う。この方法は、熱アシスト記録（th
ermal assisted recording）と呼ばれている。磁性体は
温度が上昇すると保磁力Ｈｃが低下するため、磁界印加
によって容易に磁区を反転させて磁気記録を行うことが
できる。本発明に係る磁気記録装置によって、従来記録
が行えなかった、室温で４ｋＯｅ以上の保磁力Ｈｃを有
する磁性体に対しても磁気記録を行うことができる。

【００１１】本発明における磁気記録媒体は、基板上
に、磁性粒子および磁性粒子間に介在する非磁性体とか
ら構成される記録層が形成された構造を有する。また、
基板と記録層の間に下地層を設けてもよいし、記録層の
上に保護層を設けてもよい。

【００１２】基板は記録層を支持するためのものであ
り、金属、ガラス、セラミックスなどから形成される。

【００１３】記録層は磁性粒子および磁性粒子間に介在
する非磁性体とから構成される、いわゆる多粒子層であ
る。このような構造の記録層は、以下のようにして形成
することができる。たとえば通常のハードディスクの記
録層を形成する場合のように、基板上にスパッタリング
により磁性材料を成膜すると、柱状の磁性結晶が成長す
るとともに磁性結晶の周囲に非磁性元素が析出し、磁性
粒子と磁性粒子間に介在する非磁性体（粒界）が形成さ
れる。

【００１４】基板上にアモルファス磁性体の連続膜を成
膜した後、この膜を加工して柱状の磁性粒子を形成して
もよい。基板の全面に非磁性体を成膜した後、表面を研
磨することにより、磁性粒子間に非磁性体が介在した構
造を形成することができる。また、基板の全面に潤滑剤
を塗布するだけでも、磁性粒子間に非磁性体が介在した
構造を形成することができる。

【００１５】記録層を形成する材料には、飽和磁化Ｉｓ
が大きく、かつ磁気異方性が大きい磁性材料が適してい
る。磁性材料としては、例えばＣｏ、Ｐｔ、Ｓｍ、Ｆ
ｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｂｉ、およびＡｌなどの金属な
らびにこれらの金属の合金からなる群より選択される少
なくとも１種の磁性金属材料が挙げられる。これらの磁
性金属材料のうちでは、結晶磁気異方性の大きいＣｏ基
合金、特にＣｏＰｔ、ＳｍＣｏ、ＣｏＣｒをベースとし
たものがより好ましい。具体的には、Ｃｏ−Ｃｒ、Ｃｏ
−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ、Ｃｏ−
Ｃｒ−Ｔａ−Ｐｔ、Ｃｏ、Ｆｅなどである。

【００１６】また、磁性材料として、非晶質の希土類−
遷移金属合金、たとえばＴｂ−Ｆｅ、Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃ
ｏ、Ｔｂ−Ｃｏ、Ｇｄ−Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏ、Ｇｄ−Ｄｙ
−Ｆｅ−Ｃｏ、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｃｏ、Ｎｄ−Ｔｂ−Ｆｅ−
Ｃｏ；規則合金、たとえばＰｔＭｎＳｂ、ＦｅＰｔ；磁
性酸化物、たとえばＣｏフェライト、Ｂａフェライトな
どを用いてもよい。

【００１７】飽和磁化、保磁力等の磁気特性を制御する
目的で、上記の磁性材料に、さらにＦｅ、Ｎｉから選ば
れる少なくとも１つの元素を添加してもよい。また、こ
れらの磁性材料に、磁気特性を向上させるための添加
物、例えばＣｒ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｈｆ、Ｃ
ｒ、Ｖ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｂ等、またはこれらの元素と酸
素、窒素、炭素、水素の中から選ばれる少なくとも一つ
の元素との化合物を加えてもよい。

【００１８】記録層は、ハードディスクの記録層のよう
に面内磁気異方性を有していてもよいし、光磁気記録媒
体の記録層のように垂直磁気異方性を有していてもよ
い。

【００１９】下地層は、磁性体でも非磁性体でもよい。
磁性体からなる下地層は、記録層の磁区と交換結合相互
作用または静磁結合相互作用により磁気的に結合され
る。保磁力の大きい磁性下地層を設けて、磁性層の磁区
と交換結合させると、磁区を安定化させることができ
る。また、磁化の大きな磁性下地層を設けて、記録層の
磁区と交換結合させると、出力信号を増加させることが
できる。

【００２０】非磁性体からなる下地層は、記録層の結晶
性を制御する目的、または基板から記録層への不純物の
混入を防ぐ目的で設けられる。例えば、記録層の結晶格
子間隔に近い格子間隔を持つ下地層を用いることによ
り、磁性体部の結晶化度を制御することができる。この
ような下地層としては、例えばＣｒなどが挙げられる。
また、例えばアモルファス下地層を用いると、一般的に
記録層をアモルファスにすることができる。基板から記
録層への不純物の混入を防ぐためには、下地層として格
子間隔の小さいまたは緻密な薄膜を用いることが好まし
い。

【００２１】また、磁性下地層が上記の非磁性下地層の
機能を兼ね備えていてもよい。たとえば、磁性下地層が
記録層の結晶性を制御する機能をも有していてもよい。
この場合、記録／再生特性を向上させる効果と結晶性を
向上させる効果とが同時に得られる。このような下地層
としては、例えばアモルファスＣｏＺｒＮｂからなる下
地層などが挙げられる。

【００２２】なお、下地層は、基板の表面改質層であっ
てもよい。表面改質層は、イオンプレーティング、ガス
成分のドーピング、中性子線照射などによって得られ
る。この場合、下地層を成膜するプロセスを省略でき
る。

【００２３】保護層としては、例えばカーボン、Ｓｉ
Ｎ、ＳｉＯ₂、Ａｕ、またはこれらの積層体が用いられ
る。

【００２４】加熱手段は、記録媒体の全面を均一に加熱
するものでもよいし、局所的に加熱するものでもよい。
一般に、高密度磁気記録媒体を加熱すると、熱ゆらぎの
影響が出て記録保持特性が劣化するので、局所的に加熱
して媒体の大部分を室温に保つことが好ましい。ただ
し、記録媒体の全面を加熱しても記録保持特性が劣化し
ない媒体を用いた記録装置においては、全面を加熱する
ことによりコストを低減できて好ましい場合がある。

【００２５】高速かつ局所的な加熱が可能な加熱手段の
例としては、光ディスクで用いられているレーザーによ
る加熱、誘導加熱、または電熱線等で加熱されたプロー
ブによる加熱などが考えられる。より局所的な加熱を行
うためには、レーザービームをレンズ等により媒体面上
で集束させて加熱する方式、プローブ先端に微細なアン
テナを形成してそのアンテナから誘導加熱を行う方式、
加熱プローブの媒体対向面の形状をできるだけ先鋭化す
るか媒体との距離をより短くして加熱する方式などを用
いることができる。以上のような加熱手段は、媒体の記
録面側に配置してもよいし、記録面と反対の面の側に配
置してもよい。

【００２６】磁界印加手段としては、通常の記録ヘッド
を用いることができる。記録ヘッドは、磁極と誘導コイ
ルからなる磁気回路を形成したものである。磁界印加手
段として、永久磁石を用いてもよい。永久磁石を用いる
場合、永久磁石と記録媒体との間の距離を可変にする、
または永久磁石を微細化するなどの工夫によって、高解
像の磁界印加を高速に行うことができる。また、磁界印
加手段として、記録層と積層した他の磁性層を用いても
よい。加熱または光照射により、追加した磁性層に温度
分布を持たせて磁化分布を発生させ、記録層に磁界を印
加することができる。また、磁性層から発生する漏洩磁
界を記録磁界として記録層に印加してもよい。

【００２７】図１を参照して本発明にかかる磁気記録装
置の一例を説明する。図１において、磁気記録媒体１０
は、ディスク基板１１上に、下地層１２、記録層１３、
および保護層１４を積層した構造を有する。この磁気記
録媒体１０は図中Ａで示す方向に回転する。

【００２８】記録媒体１０上にはスライダー２０が配置
され、スライダー２０の端面には記録／再生素子３０が
設けられている。記録／再生素子３０のうち記録素子の
部分が磁界印加手段に対応する。また、スライダー２０
にはレーザー光を通すための光導波路４０が設置されて
おり、光導波路４０の端部４１から媒体１０へレーザー
ビームが照射される。スライダー２０は磁気記録媒体１
０の回転により浮上する。光導波路４０と記録／再生素
子３０は、光導波路４０の端部４１から照射されたレー
ザービームを記録層１３に照射して加熱した後に、記録
素子によって記録層１３に磁界を印加するように配置さ
れている。

【００２９】本発明に係る磁気記録装置においては、記
録層の温度と磁気特性が、記録層への磁界印加終了後
（記録終了後）の経過時間ｔに対して、以下の関係式
（１）を満足するように記録動作が行われる。

【００３０】 Ｔ／ＲＫｕ（Ｔ）＜１１２００／（ｌｎ（ｔ）＋２０．７２） …（１） ここで、Ｔは記録層の温度である。ＲＫｕ（Ｔ）は、記
録層の磁気異方性エネルギー密度の、温度Ｔでの値Ｋｕ
（Ｔ）と室温Ｔａでの値Ｋｕ（Ｔａ）との比、すなわち
Ｋｕ（Ｔ）／Ｋｕ（Ｔａ）である。記録層が式（１）の
条件を満足していれば、記録層が微小なサイズと高い保
磁力を有する磁性粒子で構成されている場合であって
も、記録層中に均一で明確な磁区を形成することができ
る。その結果、熱ゆらぎ限界を越える高密度磁気記録が
可能となる。

【００３１】以下、上記（１）式の関係について、より
詳細に説明する。

【００３２】記録層の磁化反転に関わる物性値のうち、
温度により大きく変化する磁気特性は磁気異方性エネル
ギー密度Ｋｕである。磁気異方性エネルギー密度Ｋｕ
は、温度Ｔの上昇に伴って単調に減少する。保磁力Ｈｃ
はＫｕに概ね比例するため、やはり温度Ｔの上昇に伴っ
て減少する。また、（１）式のＴ／ＲＫｕ（Ｔ）は、温
度Ｔの上昇に伴って単調に増加する。図２にこれらの関
数の定性的な関係を示す。

【００３３】まず、本発明者らは、図１に示したような
薄膜の積層構造を有する記録媒体にレーザービームを照
射し、温度レスポンスをシミュレートした。その結果、
記録媒体の温度Ｔの逆数１／Ｔと、磁界印加終了後の経
過時間ｔの対数ｌｎ（ｔ）とが簡単な関係を示すことが
わかった。図３に、記録媒体の温度Ｔの逆数１／Ｔと、
磁界印加終了後の経過時間ｔの対数ｌｎ（ｔ）との関係
の一例を示す。この図から明らかなように、記録媒体の
冷却過程の初期と後期のそれぞれで１／Ｔとｌｎ（ｔ）
はほぼ比例関係にあり、両者の関係は２本の直線（図中
の破線）で近似できる。したがって、記録層の温度応答
性が異なる様々な条件で記録を行い、記録状態をｌｎ
（ｔ）と関連づけて調べれば、媒体が冷却される過程の
どの時点で磁化反転が起こるかが不明であっても、完全
な記録状態が得られる条件を知ることができると推測し
た。

【００３４】上記のように記録層の磁化反転に密接に関
わる磁気異方性エネルギー密度Ｋｕの変化は、Ｔととも
に単調に変化する。ただし、記録層の冷却時にＴとＫｕ
はともに変化するので、これらの変数それぞれ単独で記
録状態と関連づけることは困難である。そこで、本発明
者らは、温度とともに減少する関数としてのＫｕ／Ｔ、
またはこの関数を室温のＫｕの値で規格化した関数ＲＫ
ｕ／Ｔを、ｌｎ（ｔ）と相関させることが有益であるこ
とを見出した。

【００３５】上記の予測に基づき、実際に以下のように
して記録／再生実験を行った。図１に示した磁気記録媒
体１０として、２．５インチのガラスディスク基板１１
上に、下地層１２として厚さ７０ｎｍのＣｒ、記録層１
３として厚さ２０ｎｍのＣｏＰｔＣｒ、保護層１４とし
て厚さ１０ｎｍのカーボンを積層したものを用いた。Ｃ
ｏＰｔＣｒからなる記録層１３の室温でのＫｕは８×１
０⁶ｅｒｇ／ｃｃ、保磁力は４ｋＯｅであった。

【００３６】この磁気記録媒体１０を４５００ｒｐｍで
矢印Ａの方向に回転させ、スライダー２０の浮上量を８
０ｎｍとした。半導体レーザー（図示せず）から光導波
路４０の端部４１を通して、波長６５０ｎｍ、出力３ｍ
Ｗのレーザービームを、媒体１０に連続照射しながら、
記録素子から磁界を印加して記録周波数２００ｋｆｃｉ
で記録した。媒体面上のビームスポット径は半値幅で２
μｍであった。記録トラック幅は２μｍであった。媒体
の記録状態を、磁気力顕微鏡（ＭＦＭ）による磁区観察
によって確認した。

【００３７】この装置で、記録媒体にレーザービームを
照射しない場合には、明確な磁区は確認できなかった。
これに対して、上記の条件でレーザービームを記録媒体
に照射することによって、磁区が形成されるのが確認さ
れた。

【００３８】さらに、磁区が形成される条件を調べるた
めに、様々な媒体の回転数およびレーザービームによる
加熱条件で記録を行った。そして、ＭＦＭによる媒体の
磁区観察を行い、均一で明確な磁区ができているかどう
かを調べた。

【００３９】ここで、媒体のＫｕ（Ｔ）の値は測定によ
って求め、ＲＫｕ（Ｔ）を計算した。また、媒体の温度
はシミュレーションによって求めた。

【００４０】図４は、ＲＫｕ／Ｔとｌｎ（ｔ）の座標系
で実験結果を示したものである。図４の白丸は磁区が形
成できた場合、黒丸は磁区が形成できなかった場合を示
している。この図に示される直線より上側の領域であれ
ば、記録可能であることがわかる。この関係は、 ＲＫｕ（Ｔ）／Ｔ＞（ｌｎ（ｔ）＋２０．７２）／１１２００ …（２） と表される。

【００４１】経過時間ｔとともに温度Ｔが低下するとい
う関係を理解しやすくするために、図５にＴ／ＲＫｕと
記録後の経過時間ｔの座標系で実験結果を示す。この図
でも、白丸は磁区が形成できた場合、黒丸は磁区が形成
できなかった場合を示している。図５では、曲線の下側
の領域で、記録可能であることを示している。この関係
は、（２）式の分母と分子とを逆転させたものであり、 Ｔ／ＲＫｕ（Ｔ）＜１１２００／（ｌｎ（ｔ）＋２０．７２） …（１） と表される。以上のように式（１）の条件を満たせば、
記録層に磁区が形成される。

【００４２】上記と同様に、４つの条件で媒体の加熱お
よび磁気記録を行い、記録後の経過時間ごとにＲＫｕ／
Ｔの変化を追跡した。４つの条件は図５の境界近傍で選
択している。図６は、ＲＫｕ／Ｔとｌｎ（ｔ）の座標系
に実験結果を示したものである。図６の４つのマークは
４つの条件に対応する。図６においても、白丸は磁区が
形成できた条件、黒丸は磁区が形成できなかった条件を
示している。図６の直線より上側の領域は上記（２）式
で表される。図６は、記録後に一時的にでも（２）式の
条件を満たしていない時刻があれば、その条件では記録
層に磁区が形成されないことを示している。

【００４３】経過時間ｔとともに温度Ｔが低下するとい
う関係を理解しやすくするために、図７にＴ／ＲＫｕと
記録後の経過時間ｔの座標系で実験結果を示す。この図
でも、各マークの説明は図６と同じである。図７では、
曲線の下側の領域は上記（１）式で表される。図７は、
記録後に一時的にでも（１）式の条件を満たしていない
時刻があれば、その条件では記録層に磁区が形成されな
いことを示している。したがって、記録後の冷却過程に
おいて常に式（１）式の条件が満たされている必要があ
ると結論できる。

【００４４】本発明に係る磁気記録装置においては、上
式（１）を満たすような記録動作が行われるように、磁
気記録媒体、加熱手段および磁界印加手段が構成され
る。そこで、（１）式の条件を満たすために考慮すべき
要因について説明する。

【００４５】記録層の温度変化の仕方は以下のようにし
て制御することができる。たとえば、光記録媒体で採用
されているように、記録層の近傍に、熱伝導率の高いヒ
ートシンク層、または熱伝導率の低い誘電体などからな
る断熱層を設けた媒体を用いることが考えられる。ヒー
トシンク層を設けることによって、時間ｔに対して記録
層の温度Ｔが変化する割合（ｄＴ／ｄｔ）を大きくして
急峻な温度変化を実現できる。ヒートシンク層の材料と
しては、例えばＡｇなどの導電材料が挙げられる。一
方、断熱層を設けることによって、（ｄＴ／ｄｔ）を小
さくして緩やかな温度変化を実現できる。断熱層の材料
としては、例えばＳｉＯ₂などの誘電体が挙げられる。
また、ヒートシンク層と誘電体層を組み合わせて配置す
ることによって、記録層に対して所望の温度変化を設計
することができる。このような媒体は、加熱方法がレー
ザー加熱でも誘導加熱でも適用できる。また、加熱方法
としてレーザー加熱を用いる場合には、光吸収率および
膜厚が調整された光吸収層を設けることにより、媒体の
（ｄＴ／ｄｔ）を制御することができる。

【００４６】記録層のＫｕの温度依存性、したがってＲ
Ｋｕ（Ｔ）は、記録層を形成する材料を適切に選択する
ことによって制御することができる。本発明において
は、微小な磁性粒子を含む記録層に対して、加熱により
記録でき、室温で記録を保持でいるように、記録層の保
磁力Ｈｃは室温において４ｋＯｅ以上であることが好ま
しい。

【００４７】フェロ磁性体であるＣｏＰｔからなる記録
層の場合、Ｐｔの添加量を増やすほどキュリー温度が低
下するので、室温近傍における（ｄＫｕ／ｄＴ）を大き
くすることができる。同様な効果は、ＣｏＰｔＣｒ記録
層においてＣｒの添加量を増やすことによっても得られ
る。一般に、記録層への非磁性元素の添加量を増やすこ
とによって、室温近傍での（ｄＫｕ／ｄＴ）を大きくす
ることができる。一方、記録層にキュリー温度を高くす
る添加元素を添加すると、上述と逆の効果を得ることが
できる。

【００４８】光磁気記録媒体に使われるようなフェリ磁
性体であるＴｂＦｅＣｏからなる記録層の場合、Ｃｏを
少なくするほどキュリー温度が低下するので、室温近傍
での（ｄＫｕ／ｄＴ）を大きくすることができる。ま
た、加熱による記録層の最高到達温度よりも高いキュリ
ー点を有するフェリ磁性体を用いて記録層を形成すれ
ば、ＲＫｕをある一定の値に保持したまま、保磁力Ｈｃ
を下げて記録することができる。この場合には、（Ｔ／
ＲＫｕ）とＴとの間に比例関係が成り立つため、磁気記
録媒体の設計が容易になるという利点が得られる。

【００４９】記録層のＲＫｕは、記録層を構成する磁性
粒子の大きさを調整することによっても制御できる。上
述したように、ハードディスクに用いられるＣｏＣｒＰ
ｔＴａなどからなる記録層は、交換結合相互作用を及ぼ
さない程度に分離された微細な磁性結晶粒子から構成さ
れている。この磁性結晶粒子の体積が小さくなるように
記録層を形成すれば、熱エネルギーの影響が相対的に大
きくなるため、（ｄＫｕ／ｄＴ）を大きくすることがで
きる。なお、Ｋｕの大きい材料を用いればこの効果を小
さくすることができる。こうして、適切なＫｕを有する
材料を選ぶことで、記録層のＲＫｕを制御できる。な
お、記録層のＫｕは、記録層の面内における磁化反転の
容易軸をランダムな方向から一方向に揃えることによ
り、材料を変えることなく大きくすることができる。

【００５０】式（１）の条件を満たすためには、以下に
示すようにレーザー加熱を様々に調整してもよい。

【００５１】（１）照射するレーザーのパワーを変え
る。照射パワーが大きいほど、記録層の最高到達温度が
高くなる。

【００５２】（２）レーザー照射の仕方を変える。例え
ば、レーザービームを連続照射にすると、すでにレーザ
ービームが通過した領域からの熱の流入がある。このた
め、記録層の温度変化は緩やかになる。

【００５３】（３）レーザーに対する記録媒体の線速を
変える。具体的にはディスクの回転速度を変える。記録
媒体の移動速度が大きいほど、記録層のある領域へのレ
ーザーの照射時間が短くなるので、温度上昇は抑えら
れ、また温度変化は急峻になる。

【００５４】（４）レーザーをパルス照射し、パルス幅
を調整する。パルス幅が短いほど温度上昇は抑えられ、
温度変化は急峻になる。

【００５５】（５）（４）の手法に加えて、パルスごと
に照射パワーを調整する。例えば、先に予備加熱のため
に低パワーの短パルスを照射し、その後に主加熱のため
の高パワーのパルスを照射する。この方法によって温度
上昇を緩やかにすることができる。この場合、パルス群
のパルス幅、変調、パワーの組み合わせはほぼ無限に考
えられる。したがって、あるＲＫｕ（Ｔ）特性を示す記
録層に対して、式（１）の条件を満足するように、最適
な組み合わせのパルス群を選択すればよい。

【００５６】（６）レーザービームの形状を変える。ビ
ーム形状を媒体の移動方向に沿って長い長円形にすれ
ば、（２）で述べた効果と同様の効果によって記録層の
温度変化を緩やかにすることができる。この場合、レー
ザーの光学系をピエゾ素子またはマイクロマシンで駆動
することによって、レーザービームの形状を変えるよう
にしてもよい。こうすることにより、様々なＲＫｕ
（Ｔ）特性を示す記録媒体、媒体の線速、回転半径に対
応して、ビーム形状を調整できるようになる。

【００５７】（７）磁界印加手段とレーザー加熱手段と
の間の距離を調整する。磁界印加手段とレーザー加熱手
段が離れているほど、記録時の温度変化は緩やかにな
る。この場合、レーザー出射端の位置をピエゾ素子また
はマイクロマシンで駆動するようにしてもよい。こうす
ることにより、様々なＲＫｕ（Ｔ）特性を示す記録媒
体、媒体の線速、回転半径に対して、上記の距離を調整
できるようになる。

【００５８】上記の（１）〜（７）の手法は適宜組み合
わせることができる。なお、レーザー加熱以外の加熱方
法でも上記と同様な手法を適応できる。

【００５９】次に、非晶質の希土類−遷移金属合金から
なる記録層を有する磁気記録媒体に記録を行った例につ
いて説明する。磁気記録媒体１０として、２．５インチ
のガラス基板１１上に、下地層１２として厚さ１１０ｎ
ｍのＳｉＮ、記録層１３として厚さ２０ｎｍのＧｄＴｂ
ＦｅＣｏ、保護層１４として厚さ４０ｎｍのＳｉＮおよ
び厚さ２５ｎｍのＡｕを積層したものを用いた。

【００６０】ＧｄＴｂＦｅＣｏ記録層１３は光磁気記録
媒体に用いられるもので、垂直磁気異方性を有するフェ
リ磁性体である。室温において、Ｋｕは１０⁸ｅｒｇ／
ｃｃ、保磁力Ｈｃは８ｋＯｅと非常に大きい。記録層１
３のＫｕは、温度Ｔがキュリー温度に近づくにつれてほ
ぼリニアに減少する。ＧｄＴｂとＦｅＣｏとの組成比を
調整することによって、温度上昇に伴ってＫｕをそれほ
ど低下させることなく保磁力Ｈｃを大きく低下させるこ
とができる。これは、フェリ磁性体特有の特性である。

【００６１】この記録媒体を８ｍ／ｓの線速で回転させ
た。光ディスク用のピックアップを用いて、ガラス基板
１１側から波長６５０ｎｍのレーザービームを照射し
た。媒体上でレーザービームのスポット径が０．７μｍ
となるようにフォーカシング制御した。記録動作は、図
１と同様にスライダー１０に取り付けた記録／再生素子
３０により浮上量１００ｎｍで行った。レーザービーム
を３ｍＷで連続照射しつつ、記録周波数２００ｋｃｆｉ
で磁気記録を行った。記録トラック幅は２μｍであっ
た。再生は、ＧＭＲ素子を有する再生ヘッドで行った。

【００６２】記録層１３が最高到達温度となった時に、
ＲＫｕは０．９であったが、保磁力Ｈｃは室温での８ｋ
Ｏｅから０．９ｋＯｅにまで低下した。保磁力がこの程
度の値であれば、通常の記録ヘッドでも磁区を形成する
ことができる。この実験でのＴ／ＲＫｕの時間依存性を
見積もると、ＲＫｕが大きいため、式（１）の条件を十
分満たしていることがわかった。

【００６３】しかし、ＧｄＴｂＦｅＣｏ記録層をアモル
ファスの連続膜として形成した場合には、磁壁が必ず形
成され、微細な磁区を形成することは困難であった。

【００６４】そこで、ＧｄＴｂＦｅＣｏの連続膜を形成
した後、この連続膜を電子線描画法によって加工し、直
径１０ｎｍの円柱状の磁性粒子が互いに１０ｎｍの間隔
を隔てて配列した構造を形成した。この媒体に上記と同
様の記録実験を行い、ＭＦＭにて磁区を観察した。その
結果、磁壁の存在は認められず、粒子単位で記録磁区が
形成されていた。このことは、粒子サイズを単位とした
高密度の記録が可能であることを意味する。以上のよう
に、記録層を加工することによって、より高密度の磁気
記録媒体が作製できることがわかった。

【００６５】次に、レーザービーム照射後に磁界を印加
する適切な時期を調べる実験を行った。この実験では、
上述したＣｏＰｔＣｒ記録層を有する磁気記録媒体を用
いた。

【００６６】（Ａ）磁気記録媒体の最高到達温度におい
てＲＫｕ≧０．０１となるように、記録媒体の構造、レ
ーザーパワー、ディスク回転数を調整した。そして、記
録媒体が最高温度に到達してから記録が終了するまでの
時間を１、２、５、１０、２０、５０、１００ｎｓと変
化させて記録を行った。記録動作後、ＭＦＭにて磁区が
形成されているかどうかを調べた。１００ｎｓの場合を
除いて、全ての条件において磁区が安定に形成されるこ
とがわかった。これは、最高温度に到達してから時間が
経過するにつれて記録層の保磁力Ｈｃが増加するため、
安定な記録ができなくなると解釈できる。また、媒体を
十分な記録が可能な高温に１００ｎｓ程度保つために
は、媒体の最高到達温度を高くしなければならないた
め、記録磁区の周囲に存在する既存の磁区が不安定にな
り、磁区が再反転した可能性もある。

【００６７】（Ｂ）磁気記録媒体の最高到達温度が記録
層のキュリー温度を越えるように、記録媒体の構造、レ
ーザーパワー、ディスク回転数を調整した。この場合、
記録媒体は最高温度に到達する前にキュリー温度となっ
て磁化が消失し、ＲＫｕは０になる。そして、記録媒体
が最高温度に到達してから記録が終了するまでの時間を
１、２、５、１０、２０、５０、１００ｎｓと変化させ
て記録を行った。記録動作後、ＭＦＭにて磁区が形成さ
れているかどうかを調べた。（Ａ）の場合と異なり、記
録が終了するまでの時間が２０ｎｓ以上の場合にのみ、
磁区が安定に形成されることがわかった。これは、ＲＫ
ｕ＝０近傍では記録磁区が極めて不安定であるため、最
高温度に到達してから早い時間に記録が終了してしまう
と磁区の再反転が起こるためであると解釈できる。な
お、この例のように記録完了までに長い時間が必要であ
ると、記録密度および転送レートの向上にとって好まし
くない。しかし、この例では室温での保磁力Ｈｃが非常
に大きい媒体を用いることができるので、記録の保持特
性が極めて優れた低速磁気記録システムとしての応用が
考えられる。

【００６８】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、熱
ゆらぎ限界を越える高密度記録が可能な磁気記録装置お
よび磁気記録方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る磁気記録装置の一例を示す概略
図。

【図２】Ｋｕ、ＲＫｕ、Ｔ／ＫｕおよびＴ／ＲＫｕと、
温度Ｔの関係を示す図。

【図３】磁気記録媒体への記録後の経過時間ｔの対数ｌ
ｎ（ｔ）と、記録媒体の温度Ｔの逆数１／Ｔとの関係を
示す図。

【図４】本発明における磁気記録媒体のＲＫｕ／Ｔとｌ
ｎ（ｔ）との関係を示す図。

【図５】本発明における磁気記録媒体のＴ／ＲＫｕと記
録後の経過時間ｔとの関係を示す図。

【図６】本発明における磁気記録媒体のＲＫｕ／Ｔとｌ
ｎ（ｔ）との関係を示す図。

【図７】本発明における磁気記録媒体のＴ／ＲＫｕと記
録後の経過時間ｔとの間の関係を示す図。

【符号の説明】

１０…磁気記録媒体 １１…基板 １２…下地層 １３…磁性体層 １４…保護層 ２０…スライダー ３０…磁界印加手段 ４０…光導波路 ４１…開口部

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に、磁性粒子および磁性粒子間に
   介在する非磁性体とから構成される記録層が形成された
   磁気記録媒体と、前記記録層を加熱する手段と、前記記
   録層に磁界を印加する手段とを有し、前記磁気記録媒
   体、加熱手段および磁界印加手段は、前記記録層の磁気
   異方性エネルギー密度の温度Ｔでの値をＫｕ（Ｔ）、室
   温Ｔａでの値をＫｕ（Ｔａ）、これらの値の比をＲＫｕ
   （Ｔ）＝Ｋｕ（Ｔ）／Ｋｕ（Ｔａ）とするとき、前記比
   ＲＫｕ（Ｔ）と磁界印加終了後の経過時間ｔとが、 Ｔ／ＲＫｕ＜１１２００／（ｌｎ（ｔ）＋２０．７２） の関係を満たすように構成されていることを特徴とする
   磁気記録装置。
2. 【請求項２】 前記記録層の保磁力が室温において４ｋ
   Ｏｅ以上であることを特徴とする請求項１記載の磁気記
   録装置。
3. 【請求項３】 前記記録層がＣｏ基合金からなることを
   特徴とする請求項１記載の磁気記録装置。
4. 【請求項４】 前記記録層が希土類−遷移金属合金から
   なることを特徴とする請求項１記載の磁気記録装置。
5. 【請求項５】 前記加熱手段と前記磁界印加手段とが一
   体的に設けられていることを特徴とする請求項１記載の
   磁気記録装置。
6. 【請求項６】 基板上に、磁性粒子とこれらの間に介在
   する非磁性体とから構成される記録層が形成された磁気
   記録媒体への磁気記録方法であって、前記記録層を加熱
   する工程と、前記記録層に磁界を印加して記録する工程
   とを有し、前記記録層の磁気異方性エネルギー密度の温
   度Ｔでの値をＫｕ（Ｔ）、室温Ｔａでの値をＫｕ（Ｔ
   ａ）、これらの値の比をＲＫｕ（Ｔ）＝Ｋｕ（Ｔ）／Ｋ
   ｕ（Ｔａ）とするとき、前記比ＲＫｕ（Ｔ）と磁界印加
   終了後の経過時間ｔとが、 Ｔ／ＲＫｕ＜１１２００／（ｌｎ（ｔ）＋２０．７２） の関係を満たすことを特徴とする磁気記録方法。
7. 【請求項７】 前記記録層の保磁力が室温において４ｋ
   Ｏｅ以上であることを特徴とする請求項６記載の磁気記
   録方法。
8. 【請求項８】 前記加熱工程において最高温度Ｔ_maxで
   のＲＫｕ（Ｔ_max）が０．０１以下となるように加熱
   し、前記記録工程において最高温度到達時から１ｎｓ以
   上５０ｎｓ以内に記録動作を完了させることを特徴とす
   る請求項６記載の磁気記録方法。
9. 【請求項９】 前記加熱工程において記録層のＲＫｕ
   （Ｔ）が、最高温度到達前に０になるように加熱し、前
   記記録工程において最高温度到達時から２０ｎｓ以上１
   ００ｎｓ以内に記録動作を完了させることを特徴とする
   請求項６記載の磁気記録方法。