JP2001056925A

JP2001056925A - 磁気記録媒体及び磁気記憶装置

Info

Publication number: JP2001056925A
Application number: JP2000107076A
Authority: JP
Inventors: Iwao Okamoto; 巌岡本; Abara Noel; アバラノエル; Yoshibumi Mizoshita; 義文溝下
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1999-06-08
Filing date: 2000-04-07
Publication date: 2001-02-27
Anticipated expiration: 2020-04-07
Also published as: JP3476741B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は磁気記録媒体及び磁気記憶装置に関
し、書き込まれたビットの熱安定性を向上し、媒体ノイ
ズを低減し、磁気記録媒体の性能に悪影響を及ぼすこと
なく信頼性の高い高密度記録を行えると共に、特に磁性
層の面内配向性の向上により記録分解能の向上を可能と
することを目的とする。【解決手段】少なくとも１つの交換層構造と、交換層
構造上に設けられた磁性層とを備え、交換層構造は、強
磁性層と、強磁性層上で、且つ、磁性層下に設けられた
非磁性結合層とからなり、強磁性層及び磁性層は互いに
磁化方向が反平行であり、非磁性結合層は、元素又は合
金Ｍ３が添加されたＲｕ−Ｍ３なる合金からなり、非磁
性結合層とその上下の磁性層と強磁性層との格子不整合
をＭ３の添加により約６％以下に調整されているとなる
ように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は磁気記録媒体及び磁
気記憶装置に係り、特に高密度記録に適した磁気記録媒
体及び磁気記憶装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスク等の水平磁気記録媒体の記
録密度は、媒体ノイズの低減及び磁気抵抗効果型ヘッド
及びスピンバルブヘッドの開発により、著しく増大し
た。代表的な磁気記録媒体は、基板と、下地層と、磁性
層と、保護層とがこの順序で積層された構造を有する。
下地層は、Ｃｒ又はＣｒ系合金からなり、磁性層は、Ｃ
ｏ系合金からなる。

【０００３】媒体ノイズを低減する方法は、今までに各
種提案されている。例えば、Ｏｋａｍｏｔｏｅｔａ
ｌ. ，”ＲｉｇｉｄＤｉｓｋＭｅｄｉｕｍＦｏｒ
５Ｇｂｉｔ/ ｉｎ² Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ”，ＡＢ-
３，Ｉｎｔｅｒｍａｇ ’９６Ｄｉｇｅｓｔには、Ｃ
ｒＭｏからなる適切な下地層を用いて磁性層の膜厚を減
少させることで、磁性層の粒子サイズ及びサイズ分布を
減少させることが提案されている。又、米国特許第５，
６９３，４２６号では、ＮｉＡｌからなる下地層を用い
ることが提案されている。更に、Ｈｏｓｏｅｅｔａ
ｌ. ， ”ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｙｏ
ｆＴｈｅｒｍａｌＤｅｃａｙｉｎＨｉｇｈ- Ｄｅ
ｎｓｉｔｙＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｃｏｒｄｉｎｇ
Ｍｅｄｉａ”，ＩＥＥＥＴｒａｎｓ. Ｍａｇｎ.
Ｖｏｌ. ３３，１５２８（１９９７）では、ＣｒＴ
ｉからなる下地層を用いることが提案されている。上記
の如き下地層は、磁性層の面内配向を促し残留磁化及び
ビットの熱安定性を増加させる。磁性層の膜厚を減少さ
せて、解像度を高くする、或いは、書き込まれたビット
間の遷移幅を減少させることも提案されている。更に、
ＣｏＣｒ系合金からなる磁性層のＣｒ偏析を促進させ、
粒子間の交換結合を減少させることも提案されている。

【０００４】しかし、磁性層の粒子が小さくなり互いに
磁気的により孤立するにつれ、書き込まれたビットは、
線密度に応じて増加する減磁界と熱活性化とにより不安
定になる。Ｌｕｅｔａｌ. ， ”Ｔｈｅｒｍａｌ
Ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙａｔ１０Ｇｂｉｔ/ ｉｎ
² ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｃｏｒｄｉｎｇ”，ＩＥ
ＥＥＴｒａｎｓ. Ｍａｇｎ. Ｖｏｌ. ３０，４
２３０（１９９４）では、マイクロマグネティックシミ
ュレーションにより、直径が１０ｎｍで４００ｋｆｃｉ
ビットでＫu Ｖ/ ｋB Ｔ〜６０なる比の各粒子の交換結
合を抑制された媒体では、大幅な熱的ディケイを受けや
すいことが発表されている。ここで、Ｋu は磁気異方性
の定数、Ｖは磁性粒子の平均体積、ｋB はボルツマン定
数、Ｔは温度を示す。尚、Ｋu Ｖ/ ｋB Ｔなる比は、熱
安定性係数とも呼ばれる。

【０００５】Ａｂａｒｒａｅｔａｌ. ， ”Ｔｈｅ
ｒｍａｌＳｔａｂｉｌｉｔｙｏｆＮａｒｒｏｗ
ＴｒａｃｋＢｉｔｓｉｎａ５Ｇｂｉｔ/ ｉｎ
²Ｍｅｄｉｕｍ”，ＩＥＥＥＴｒａｎｓ. Ｍａｇ
ｎ. Ｖｏｌ. ３３，２９９５（１９９７）では、粒子
間の交換相互作用の存在が書き込まれたビットを安定化
させることが、５Ｇｂｉｔ/ ｉｎ²のＣｏＣｒＰｔＴａ
/ ＣｒＭｏ媒体のアニールされた２００ｋｆｃｉビット
のＭＦＭ（磁気間力顕微鏡）解析により報告されてい
る。ところが、２０Ｇｂｉｔ/ ｉｎ²以上の記録密度で
は、更なる粒子間の磁気的結合の抑制が必須となる。

【０００６】これに対する順当な解決策は、磁性層の磁
気異方性を増加させることであった。しかし、磁性層の
磁気異方性を増加させるには、ヘッドの書き込み磁界に
大きな負荷がかかってしまう。

【０００７】又、熱的に不安定な磁気記録媒体の保磁力
は、Ｈｅｅｔａｌ. ，”ＨｉｇｈＳｐｅｅｄＳ
ｗｉｔｃｈｉｎｇｉｎＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｃｏ
ｒｄｉｎｇＭｅｄｉａ”，Ｊ．Ｍａｇｎ．Ｍａ
ｇｎ．Ｍａｔｅｒ．Ｖｏｌ．１５５，６（１９９
６）において磁気テープ媒体について、そして、Ｊ．
Ｈ．Ｒｉｃｈｔｅｒ， ”ＤｙｎａｍｉｃＣｏｅｒ
ｃｉｖｉｔｙＥｆｆｅｃｔｓｉｎＴｈｉｎＦｉ
ｌｍＭｅｄｉａ”，ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．Ｍａｇ
ｎ．Ｖｏｌ．３４，１５４０（１９９７）において
磁気ディスク媒体について報告されているように、スイ
ッチ時間の減少に応じて急激に増加する。このため、デ
ータ速度に悪影響が生じてしまう。つまり、磁性層にど
れくらい速くデータを書き込めるか、及び、磁性粒子の
磁化を反転させるのに必要なヘッドの磁界強度が、スイ
ッチ時間の減少に応じて急激に増加する。

【０００８】他方、熱安定性を向上させる他の方法とし
て、磁性層の下の基板に適切なテクスチャ処理を施すこ
とにより、磁性層の配向率を増加させる方法も提案され
ている。例えば、発行中のＡｋｉｍｏｔｏｅｔａ
ｌ. ， ”ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｌａｘａｔｉｏｎｉ
ｎＴｈｉｎＦｉｌｍＭｅｄｉａａｓａＦｕ
ｎｃｔｉｏｎｏｆＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ”，
Ｊ. Ｍａｇｎ. Ｍａｇｎ．Ｍａｔｅｒ. （１９
９９）では、マイクロマグネティックシミュレーション
により、実効的なＫu Ｖ/ ｋB Ｔ値が配向率の僅かな増
加により増大することが報告されている。この結果、Ａ
ｂａｒｒａｅｔａｌ．， ”ＴｈｅＥｆｆｅｃｔ
ｏｆＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎＲａｔｉｏｏｎｔ
ｈｅＤｙｎａｍｉｃＣｏｅｒｃｉｖｉｔｙｏｆ
Ｍｅｄｉａｆｏｒ＞１５Ｇｂｉｔ/ ｉｎ² Ｒｅｃ
ｏｒｄｉｎｇ”，ＥＢ- ０２，Ｉｎｔｅｒｍａｇ
’９９，Ｋｏｒｅａにおいて報告されているように、
磁気記録媒体のオーバーライト性能を向上する保磁力の
時間依存性をより弱めることができる。

【０００９】更に、熱安定性を向上するための、キーパ
磁気記録媒体も提案されている。キーパ層は、磁性層と
平行な軟磁性層からなる。この軟磁性層は、磁性層の上
又は下に配置される。多くの場合、Ｃｒ磁気絶縁層が軟
磁性層と磁性層との間に設けられる。軟磁性層は、磁性
層に書き込まれたビットの減磁界を減少させる。しか
し、磁気記録層と連続的に交換結合する軟磁性層の結合
により、磁性層の粒子の減結合という目的が達成されな
くなってしまう。その結果、媒体ノイズが増大する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】熱安定性を向上し、媒
体ノイズを低減する方法は、様々なものが提案されてい
る。しかし、提案されている方法では、書き込まれたビ
ットの熱安定性を大幅に向上することはできず、このた
め、媒体ノイズを大幅に減少させることは難しいという
問題があった。更に、提案方法によっては、媒体ノイズ
を低減するための対策のために、磁気記録媒体の性能に
悪影響を及ぼしてしまうという問題もあった。

【００１１】具体的には、熱安定性の高い磁気記録媒体
を得るためには、（ｉ）磁気異方性定数Ｋu を増加させ
る、（ｉｉ）温度Ｔを減少させる、又は、（ｉｉｉ）磁
性層の粒子体積Ｖを増加させる等の対策が考えられる。
しかし、対策（ｉ）では保磁力が増加してしまい、磁性
層に情報を書き込むことがより難しくなってしまう。他
方、対策（ｉｉ）は、例えばディスクドライブ等の動作
温度が６０℃を超えることがあることを考えると、非実
用的である。更に、対策（ｉｉｉ）は、前記の如く媒体
ノイズを増加させてしまう。又、対策（ｉｉｉ）に代わ
って、磁性層の膜厚を増加させることも考えられるが、
この方法では解像度が低下してしまう。そこで、本発明
は、書き込まれたビットの熱安定性を向上し、媒体ノイ
ズを低減し、磁気記録媒体の性能に悪影響を及ぼすこと
なく信頼性の高い高密度記録を行えると共に、特に磁性
層の面内配向性の向上により記録分解能の向上が可能な
磁気記録媒体及び磁気記憶装置を提供することを目的と
する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、少なくと
も１つの交換層構造と、該交換層構造上に設けられた磁
性層とを備え、該交換層構造は、強磁性層と、該強磁性
層上で、且つ、該磁性層下に設けられた非磁性結合層と
からなり、該強磁性層及び該磁性層は互いに磁化方向が
反平行であり、該非磁性結合層は、元素又は合金Ｍ３が
添加されたＲｕ−Ｍ３なる合金からなり、該非磁性結合
層とその上下の該磁性層と該強磁性層との格子不整合を
Ｍ３の添加により約６％以下に調整されていることを特
徴とする磁気記録媒体によって達成される。本発明によ
れば、書き込まれたビットの熱安定性を向上し、媒体ノ
イズを低減し、磁気記録媒体の性能に悪影響を及ぼすこ
となく信頼性の高い高密度記録を行えると共に、特に磁
性層の面内配向性の向上により記録分解能の向上が可能
な磁気記録媒体を実現できる。

【００１３】上記の課題は、少なくとも１つの交換層構
造と、該交換層構造上に設けられた磁性層とを備え、該
交換層構造は、強磁性層と、該強磁性層上で、且つ、該
磁性層下に設けられた非磁性結合層とからなり、該強磁
性層及び該磁性層は互いに磁化方向が反平行であり、該
非磁性結合層は、Ｒｕ−Ｍ３なる合金からなり、Ｍ３＝
Ｃｏ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｍｎ又はこれらの合金からな
ることを特徴とする磁気記録媒体によっても達成され
る。本発明によれば、書き込まれたビットの熱安定性を
向上し、媒体ノイズを低減し、磁気記録媒体の性能に悪
影響を及ぼすことなく信頼性の高い高密度記録を行える
と共に、特に磁性層の面内配向性の向上により記録分解
能の向上が可能な磁気記録媒体を実現できる。

【００１４】前記Ｍ３なる元素のＲｕへの添加量は、Ｃ
ｏの場合は５０ａｔ％以下、Ｃｒの場合は５０ａｔ％以
下、Ｆｅの場合は６０ａｔ％以下、Ｎｉの場合は１０ａ
ｔ％以下、Ｍｎの場合は５０ａｔ％以下に選定されてい
ても良い。

【００１５】前記非磁性結合層は、０．４〜１．０ｎｍ
の範囲内で選定された膜厚を有する構成としても良い。

【００１６】前記強磁性層は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｎｉ
系合金、Ｆｅ系合金、及びＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰ
ｔ、ＣｏＣｒＰｔ- Ｍ２を含むＣｏ系合金からなるグル
ープから選択された材料からなり、Ｍ２＝Ｂ、Ｍｏ、Ｎ
ｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｕ又はこれらの合金であっても良い。

【００１７】前記磁性層は、Ｃｏ、及びＣｏＣｒＴａ、
ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ- Ｍ４を含むＣｏ系合金か
らなるグループから選択された材料からなり、Ｍ４＝
Ｂ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｕ又はこれらの合金であ
っても良い。

【００１８】上記の課題は、上記のいずれかの構成の磁
気記録媒体を少なくとも１つ備えた磁気記憶装置によっ
ても達成できる。本発明によれば、書き込まれたビット
の熱安定性を向上し、媒体ノイズを低減し、磁気記録媒
体の性能に悪影響を及ぼすことなく信頼性の高い高密度
記録を行えると共に、特に磁性層の面内配向性の向上に
より記録分解能の向上が可能な磁気記憶装置を実現でき
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面と共
に説明する。

【００２０】

【実施例】先ず、本発明の動作原理を説明する。

【００２１】本発明は、互いに反平行である磁化構造を
有する複数の層を用いるものである。例えば、Ｓ．Ｓ．
Ｐ．Ｐａｒｋｉｎ， ”ＳｙｓｔｅｍａｔｉｃＶａ
ｒｉａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＳｔｒｅｎｇｔｈａ
ｎｄＯｓｃｉｌｌａｔｉｏｎＰｅｒｉｏｄｏｆ
ＩｎｄｉｒｅｃｔＭａｇｎｅｔｉｃＥｘｃｈａｎｇ
ｅＣｏｕｐｌｉｎｇｔｈｏｕｇｈｔｈｅ３ｄ，
４ｄ，ａｎｄ５ｄＴｒａｎｓｉｔｉｏｎＭｅ
ｔａｌｓ”，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．Ｖ
ｏｌ．６７，３５９８（１９９１）においては、Ｒ
ｕ，Ｒｈ等の薄い非磁性中間層を介して磁性層に結合す
るＣｏ，Ｆｅ，Ｎｉ等の磁気遷移金属が説明されてい
る。他方、米国特許第５，７０１，２２３号公報には、
センサの安定化のために、上記の如き層を積層されたピ
ニング層として用いるスピンバルブが提案されている。

【００２２】２つの強磁性層の間に設けられたＲｕ又は
Ｒｈ層が特定の膜厚を有する場合、強磁性層の磁化方向
を互いに平行又は反平行にすることができる。例えば、
互いに異なる膜厚で磁化方向が反平行である２つの強磁
性層からなる構造の場合、磁気記録媒体の有効粒子サイ
ズは、解像度に実質的な影響を及ぼすことなく増加させ
ることができる。このような磁気記録媒体から再生され
た信号振幅は、逆方向の磁化により減少するが、これに
対しては、積層磁性層構造の下に、適切な膜厚及び磁化
方向の層を更に設けることで、１つの層による影響を打
ち消すことができる。この結果、磁気記録媒体から再生
される信号振幅を増大させ、且つ、実効粒子体積を増大
させることができる。従って、熱安定性の高い書き込ま
れたビットを実現することができる。

【００２３】本発明は、磁性層を他の強磁性層と逆の磁
化方向で交換結合させるか、或いは、積層フェリ磁性構
造を用いることにより、書き込まれたビットの熱安定性
を向上させる。強磁性層又は積層フェリ磁性構造は、交
換−減結合された粒子からなる磁性層からなる。つま
り、本発明は、磁気記録媒体の熱安定性の性能を向上さ
せるために、交換ピニング強磁性層又はフェリ磁性多層
構造を用いる。

【００２４】図１は、本発明になる磁気記録媒体の第１
実施例の要部を示す断面図である。磁気記録媒体は、非
磁性基板１、第１のシード層２、ＮｉＰ層３、第２のシ
ード層４、下地層５、非磁性中間層６、強磁性層７、非
磁性結合層８、磁性層９、保護層１０及び潤滑層１１
が、図１に示すようにこの順序で積層された構造を有す
る。

【００２５】例えば、非磁性基板１は、Ａｌ，Ａｌ合金
又はガラスからなる。この非磁性基板１は、テクスチャ
処理を施されていても、施されていなくても良い。第１
のシード層２は、特に非磁性基板１がガラスからなる場
合には、例えばＮｉＰからなる。ＮｉＰ層３は、テクス
チャ処理又は酸化処理を施されていても、施されていな
くても良い。第２のシード層４は、下地層５にＮｉＡ
ｌ，ＦｅＡｌ等のＢ２構造の合金を用いた場合の下地層
５の（００１）面又は（１１２）面の配向を良好にする
ために設けられている。第２のシード層４は、第１のシ
ード層２と同様な適切な材料からなる。

【００２６】磁気記録媒体が磁気ディスクの場合、非磁
性基板１又はＮｉＰ層３に施されるテクスチャ処理は、
ディスクの周方向、即ち、ディスク上のトラックが延在
する方向に沿って行われる。

【００２７】非磁性中間層６は、磁性層９のエピタキシ
ャル成長、粒子分布幅の減少、及び磁気記録媒体の記録
面と平行な面に沿った磁性層９の異方性軸（磁化容易
軸）の配向を促進するために設けられている。この非磁
性中間層６は、ＣｏＣｒ−Ｍ等のｈｃｐ構造を有する合
金からなり、１〜５ｎｍの範囲に選定された膜厚を有す
る。ここで、Ｍ＝Ｂ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗ又はこれら
の合金である。

【００２８】強磁性層７は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ系
合金、Ｎｉ系合金、Ｆｅ系合金等からなる。つまり、Ｃ
ｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ- Ｍを含むＣ
ｏ系合金を、強磁性層７に用いることができる。ここ
で、Ｍ＝Ｂ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ又はこれらの合金で
ある。この強磁性層７は、２〜１０ｎｍの範囲に選定さ
れた膜厚を有する。非磁性結合層８は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉ
ｒ、Ｒｕ系合金、Ｒｈ系合金、Ｉｒ系合金等からなる。
例えば、この非磁性結合層８は、０．４〜１．０ｎｍの
範囲に選定された膜厚を有し、好ましくは約０．６〜
０．８ｎｍの膜厚を有する。非磁性結合層８の膜厚をこ
のような範囲に選定することにより、強磁性層７及び磁
性層９の磁化方向が互いに反平行となる。強磁性層７及
び非磁性結合層８は、交換層構造を構成する。

【００２９】磁性層９は、Ｃｏ又はＣｏＣｒＴａ、Ｃｏ
ＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ- Ｍを含むＣｏ系合金等からな
る。ここで、Ｍ＝Ｂ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗ又はこれら
の合金である。磁性層９は、５〜３０ｎｍの範囲に選定
された膜厚を有する。勿論、磁性層９は、単一層構造の
ものに限定されず、多層構造からなる構成であっても良
いことは、言うまでもない。

【００３０】保護層１０は、例えばＣからなる。又、潤
滑層１１は、磁気記録媒体を例えばスピンバルブヘッド
等の磁気トランスデューサと使用するための、有機物潤
滑剤からなる。保護層１０及び潤滑層１１は、磁気記録
媒体上の保護層構造を構成する。

【００３１】交換層構造の下に設けられる層構造は、勿
論図１に示すものに限定されない。例えば、下地層５
は、Ｃｒ又はＣｒ系合金からなり、基板１上に５〜４０
ｎｍの範囲に選定された膜厚に形成し、交換層構造は、
このような下地層５上に設けても良い。

【００３２】次に、本発明になる磁気記録媒体の第２実
施例を説明する。

【００３３】図２は、本発明になる磁気記録媒体の第２
実施例の要部を示す断面図である。同図中、図１と同一
部分には同一符号を付し、その説明は省略する。

【００３４】この磁気記録媒体の第２実施例では、交換
層構造が、フェリ磁性多層構造を構成する、２つの非磁
性結合層８，８- １及び２つの強磁性層７，７- １から
なる。このような構造を用いることにより、２つの非磁
性結合層８，８- １の磁化は、磁性層９の一部を打ち消
すことなく、互いに打ち消し合うので、実効磁化及び信
号を増大することが可能となる。この結果、磁性層９の
粒子体積及び磁化の熱安定性が効果的に増大される。記
録層の磁化容易軸の配向が好ましく保たれる限り、強磁
性層と非磁性層の対からなる追加される２層構造によ
り、実効的な粒子体積の増大を図ることができる。

【００３５】強磁性層７- １は、強磁性層７と同様の材
料からなり、膜厚も強磁性層７と同様の範囲に選定され
る。又、非磁性結合層８- １は、非磁性結合層８と同様
の材料からなり、膜厚も非磁性結合層８と同様の範囲に
選定される。強磁性層７，７- １間では、ｃ軸は実質的
に面内方向に沿っており、粒子は柱状に成長する。

【００３６】本実施例では、強磁性層７- １の磁気異方
性は、強磁性層７の磁気異方性より強く設定されてい
る。強磁性層７- １の磁気異方性は、磁性層９の磁気異
方性より強くても、弱くても、或いは、同じに設定され
ていても良い。要は、強磁性層７の磁気異方性がその上
下の層９，７−１よりも弱ければ良い。

【００３７】又、強磁性層７の残留磁化と膜厚の積は、
強磁性層７- １の残留磁化と膜厚の積より小さく設定さ
れている。

【００３８】図３は、Ｓｉ基板上に形成された膜厚１０
ｎｍの単一のＣｏＰｔ層の面内磁気特性を示す図であ
る。図３中、縦軸は磁化（ｅｍｕ）、横軸は保磁力（Ｏ
ｅ）を示す。従来の磁気記録媒体は、図３に示す如き特
性を示す。

【００３９】図４は、上記記録媒体の第１実施例の如
く、膜厚が０. ８ｎｍのＲｕ層で分離された２つのＣｏ
Ｐｔ層の面内磁気特性を示す図である。図４中、縦軸は
残留磁化（Ｇａｕｓｓ）、横軸は保磁力（Ｏｅ）を示
す。図４からもわかるように、ループは保磁力近傍でシ
フトを生じ、反強磁性結合が発生していることがわか
る。図５は、膜厚が１. ４ｎｍのＲｕ層で分離された２
つのＣｏＰｔ層の面内磁気特性を示す図である。図５
中、縦軸は残留磁化（ｅｍｕ）、横軸は保磁力（Ｏｅ）
を示す。図５からもわかるように、２つのＣｏＰｔ層の
磁化方向は平行である。

【００４０】図６は、上記第２実施例の如く、膜厚が
０. ８ｎｍのＲｕ層で分離された２つのＣｏＣｒＰｔ層
の面内磁気特性を示す図である。図６中、縦軸は残留磁
化（ｅｍｕ/ ｃｃ）、横軸は保磁力（Ｏｅ）を示す。図
６からもわかるように、ループは保磁力近傍でシフトを
生じ、反強磁性結合が発生していることがわかる。

【００４１】図３及び図４より、交換層構造を設けるこ
とにより、反平行結合を得られることがわかる。又、図
５を、図４及び図６と比較することでわかるように、非
磁性結合層８の膜厚は、反平行結合を得るためには、好
ましくは０. ４〜１．０ｎｍの範囲に選定される。

【００４２】従って、磁気記録媒体の第１及び第２実施
例によれば、磁性層と強磁性層との間の非磁性結合層を
介した交換結合により、解像度を犠牲にすることなく、
実効粒子体積を増大させることができる。つまり、熱安
定性の良い媒体を実現できるように、粒子体積から見る
と、磁性層の見かけ上の膜厚を増加させることができ
る。又、下部の磁性層からの再生出力は打ち消されるた
め、有効な磁性層の膜厚は変わらない。このため、見か
け上の磁性層の膜厚は増加するが、有効な磁性層の膜厚
は変化せずに薄くできるので、厚い媒体では得られない
高分解能を得ることができる。この結果、媒体ノイズが
低減され、且つ、熱安定性の向上された磁気記録媒体を
得ることができる。

【００４３】次に、本発明になる磁気記憶装置の一実施
例を、図７及び図８と共に説明する。図７は、磁気記憶
装置の一実施例の要部を示す断面図であり、図８は、磁
気記憶装置の一実施例の要部を示す平面図である。

【００４４】図７及び図８に示すように、磁気記憶装置
は大略ハウジング１３からなる。ハウジング１３内に
は、モータ１４、ハブ１５、複数の磁気記録媒体１６、
複数の記録再生ヘッド１７、複数のサスペンション１
８、複数のアーム１９及びアクチュエータユニット２０
が設けられている。磁気記録媒体１６は、モータ１４に
より回転されるハブ１５に取り付けられている。記録再
生ヘッド１７は、ＭＲヘッドやＧＭＲヘッド等の再生ヘ
ッドと、インダクティブヘッド等の記録ヘッドとからな
る。各記録再生ヘッド１７は、対応するアーム１９の先
端にサスペンション１８を介して取り付けられている。
アーム１９はアクチュエータユニット２０により駆動さ
れる。この磁気記憶装置の基本構成自体は周知であり、
その詳細な説明は本明細書では省略する。

【００４５】磁気記憶装置の本実施例は、磁気記録媒体
１６に特徴がある。各磁気記録媒体１６は、図１及び図
２と共に説明した、上記磁気記録媒体の第１実施例又は
第２実施例の構造、或いは、図９以降と共に後述する磁
気記録媒体の第３実施例の構造を有する。勿論、磁気記
録媒体１６の数は３枚に限定されず、１枚でも、２枚又
は４枚以上であっても良い。

【００４６】磁気記憶装置の基本構成は、図７及び図８
に示すものに限定されるものではない。又、本発明で用
いる磁気記録媒体は、磁気ディスクに限定されない。

【００４７】ところで、図１に示す第１実施例のような
交換層構造を有する磁気記録媒体において、非磁性結合
層８にＲｕを用い、磁性層９にＣｏＣｒ系合金を用いた
場合、これらの層８，９は共にｈｃｐ構造を有する。磁
気記録媒体の保磁力及び分解能の両方を高くするために
は、ｈｃｐ構造のｃ軸が基板１の表面に対して平行であ
ることが望ましい。強磁性層７にＣｏＣｒ系合金を用い
た場合、強磁性層７はｈｃｐ構造の合金からなる（００
２）面に配向した中間層６上にエピタキシャル成長され
るので、強磁性層７のｃ軸の面内配向性は良好である。

【００４８】これに対し、非磁性結合層８に用いるＲｕ
は、ＣｏＣｒ系合金と同様にｈｃｐ構造を有するが、Ｒ
ｕの格子定数はＣｏＣｒ系合金の格子定数に比べると約
５％程度広い。このため、強磁性層７と非磁性結合層８
との間、或いは、非磁性結合層８と磁性層９との間で、
エピタキシャル成長が格子不一致のため若干阻害される
こともある。このように、格子不一致のためにエピタキ
シャル成長が若干阻害されると、磁気記録媒体の保磁力
の低下したり、ＣｏＣｒ系合金のｃ軸の面内配向性が不
安定になったりする。

【００４９】そこで、ＲｕとＣｏＣｒ系合金との間のエ
ピタキシャル成長を改善し、磁気記録媒体の保磁力の増
大とＣｏＣｒ系合金のｃ軸の面内配向性を改善すると共
に、磁気記録媒体の主に記録分解能特性を改善可能とす
る実施例を以下に説明する。図９は、本発明になる磁気
記録媒体の第３実施例の要部を示す断面図である。磁気
記録媒体は、非磁性基板１６、シード層１７、Ｃｒ系合
金からなる下地層１８、非磁性中間層１９、強磁性層２
０、非磁性結合層２１、磁性層２２、保護層２３及び潤
滑層２４が、図９に示すようにこの順序で積層された構
造を有する。

【００５０】非磁性基板１６は、例えばＡｌ合金又はガ
ラスからなる。非磁性基板１６は、テクスチュア処理を
施されていても、施されていなくても良い。シード層１
７は、非磁性基板１６がＡｌ合金からなる場合には、め
っきにより形成されたＮｉＰからなる。このＮｉＰシー
ド層１７は、テクスチュア処理を施されていても、施さ
れていなくても良い。又、非磁性基板１６がガラスから
なる場合には、シード層１７は、ＮｉＡｌ，ＦｅＡｌな
どのＢ２構造を有する金属間化合物材料からなる。

【００５１】非磁性中間層１９は、磁性層２２のエピタ
キシャル成長、粒子サイズ分布幅の減少、及び磁気記録
媒体の記録面と平行な面に沿った磁性層２２の異方性軸
（ｃ軸、磁化容易軸）の配向を促進するために設けられ
ている。この非磁性中間層１９は、ＣｏＣｒ−Ｍ１等の
ｈｃｐ構造を有する合金からなり、約１〜５ｎｍの範囲
に選定された膜厚を有する。ここで、Ｍ１＝Ｂ，Ｍｏ，
Ｂｎ，Ｔａ，Ｗ又はこれらの合金である。

【００５２】強磁性層２０は、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏ
系合金，Ｎｉ系合金，Ｆｅ系合金等からなる。つまり、
ＣｏＣｒＴａ，ＣｏＣｒＰｔ，ＣｏＣｒＰｔ−Ｍ２を含
むＣｏ系合金を強磁性層２０に用いることができる。こ
こで、Ｍ２＝Ｂ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗ又はこれらの合
金である。この強磁性層２０は、約２〜１０ｎｍの範囲
に選定された膜厚を有する。

【００５３】非磁性結合層２１は、Ｒｕ−Ｍ３なるｈｃ
ｐ構造を有する合金からなる。ここで、Ｍ３＝Ｃｏ，Ｃ
ｒ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｍｎ又はこれらの合金である。非磁性
結合層２１は、例えば約０.４〜１．０ｎｍの範囲に選
定された膜厚を有し、好ましくは約０．６〜０.８ｎｍ
の膜厚を有する。非磁性結合層２１の膜厚をこのような
値に選定することにより、強磁性層２０及び磁性層２２
の磁化方向が互いに反平行となる。このように、強磁性
層２０及び非磁性結合層１９は、交換層構造を構成す
る。

【００５４】磁性層２２は、Ｃｏ又はＣｏＣｒＴａ，Ｃ
ｏＣｒＰｔ，ＣｏＣｒＰｔ−Ｍ４を含むＣｏ系合金から
なる。ここで、Ｍ４＝Ｂ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗ又はこ
れらの合金である。この磁性層２２は、約５〜３０ｎｍ
の範囲に選定された膜厚を有する。勿論、磁性層２２は
単一層構造のものに限定されず、多層構造を有しても良
いことは、言うまでもない。

【００５５】保護層２３は、Ｃ又はＤＬＣからなる。
又、潤滑層２４は、磁気記録媒体を例えばスピンバルブ
ヘッド等の磁気トランスデューサを使用するための、有
機物潤滑剤からなる。保護層２３及び潤滑層２４は、磁
気記録媒体の保護層構造を構成する。

【００５６】上記の如く、非磁性結合層２１は、Ｒｕ−
Ｍ３なる合金からなり、Ｍ３＝Ｃｏ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｎ
ｉ，Ｍｎ又はこれらの合金である。本実施例では、Ｒｕ
に添加される元素Ｍ３の添加量は、安定なｈｃｐ構造が
保たれるように、次の如き組成範囲が望ましい。Ｒｕに
添加される添加元素Ｍ３に続く括弧内の数値は、原子％
（ａｔ％）を示す。

【００５７】Ｒｕ−Ｃｏ（０〜５０ａｔ％）Ｒｕ−Ｃｒ（０〜５０ａｔ％）Ｒｕ−Ｆｅ（０〜６０ａｔ％）Ｒｕ−Ｎｉ（０〜１０ａｔ％）Ｒｕ−Ｍｎ（０〜５０ａｔ％）図１０は、図９に示す磁気記録媒体の非磁性結合層２１
に純Ｒｕを用いた場合に得られる磁化曲線を示す図であ
る。同図中、縦軸は磁化Ｍ（任意単位）、横軸は磁界Ｈ
（ｋＯｅ）を示す。同図に示す磁化曲線は、振動試料型
磁力計によって、試料面、即ち、磁気記録媒体の記録面
に平行に磁界を印加しながら測定した。強磁性２０と磁
性層２２が反平行に結合する領域が存在するために、磁
化曲線にはくびれが生じている。

【００５８】又、非磁性結合層２１にＲｕ−Ｍ３なる合
金を用いた場合に得られる磁化曲線も同じようにして測
定した。非磁性結合層２１にＲｕ−Ｍ３なる合金を用い
た場合も、図１０の場合と同様に、強磁性２０と磁性層
２２が反平行に結合する領域が存在するために、磁化曲
線にはくびれが生じることが確認された。

【００５９】尚、図１０において、第１象限及び第４象
限において、くびれより高磁界側の磁化曲線における直
線部分を磁界軸に外挿し、磁界軸との交点を面内保磁力
Ｈｃ//と定義する。

【００６０】図１１は、図１０のデータを測定した磁気
記録媒体に対して、試料面に対して垂直方向に磁界を印
加しながら、垂直カー（Ｋｅｒｒ）ルーパーにより測定
した磁化曲線を示す図である。図１１中、縦軸はカー回
転（度）、横軸は垂直磁界（Ｏｅ）を示す。垂直保磁力
Ｈｃ⊥は、図１１にその定義を示す。

【００６１】磁性層２２の磁化容易軸の面内配向性の程
度は、（Ｈｃ⊥）/（Ｈｃ//）なる比によって評価する
ことができる。この比（Ｈｃ⊥）/（Ｈｃ//）が小さい
程、磁性層２２の面内配向性が良好であることを示す。

【００６２】非磁性結合層２１に各種材料を用いた場合
の面内保磁力Ｈｃ//及び比（Ｈｃ⊥）/（Ｈｃ//）の測
定結果を以下に示す。尚、各種材料に対する面内保磁力
Ｈｃ//は、純Ｒｕを非磁性結合層２１に用いた場合の面
内保磁力Ｈｃ//を１とした場合の相対値で示す。非磁性結合層２１Ｈｃ//（相対値）（Ｈｃ⊥）/（Ｈｃ//）Ｒｕ１０．３３Ｒｕ−Ｃｏ（２０ａｔ％）１．１００．２３Ｒｕ−Ｃｒ（２０ａｔ％）１．０５０．２５Ｒｕ−Ｆｅ（２０ａｔ％）１．０７０．２８Ｒｕ−Ｍｎ（２０ａｔ％）０．９６０．３０Ｒｕ−Ｎｉ（１０ａｔ％）０．９４０．３０このように、本実施例によれば、Ｒｕ−Ｍ３のいずれの
合金を非磁性結合層２１に用いた場合でも、純Ｒｕを用
いた場合と比較して比（Ｈｃ⊥）/（Ｈｃ//）の値に改
善が確認された。このような磁性層２２の面内配向性の
改善により、記録分解能が約１．５〜２．５％向上する
ことも確認された。

【００６３】又、非磁性結合層２１に用いるＲｕのｈｃ
ｐ構造の（００２）面の間隔が、上下に位置する強磁性
層２０及び磁性層２２と最悪の場合で約８％、通常は最
大５％程度の格子不整合を生じていても、上記の如く元
素Ｍ３をＲｕに添加することで、格子不整合を約６％以
下、好ましくは２％以下に減少可能であることが確認さ
れた。更に、Ｒｕに添加可能な元素Ｍ３としては、上記
Ｃｏ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｍｎ又はこれらの合金が好ま
しいが、これらに限定されず、例えばＩｒ，Ｍｏ，Ｎ
ｂ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｖ，Ｗ又はこれらの合金
を用いて格子不整合の調整を行っても良い。

【００６４】尚、本実施例は、上記磁気記録媒体の第２
実施例の構成にも同様にして適用可能であることは、言
うまでもない。

【００６５】以上、本発明を実施例により説明したが、
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の
変形及び改良が可能であることは、言うまでもない。

【００６６】

【発明の効果】本発明によれば、書き込まれたビットの
熱安定性を向上し、媒体ノイズを低減し、磁気記録媒体
の性能に悪影響を及ぼすことなく信頼性の高い高密度記
録を行えると共に、特に磁性層の面内配向性の向上によ
り記録分解能の向上が可能な磁気記録媒体及び磁気記憶
装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる磁気記録媒体の第１実施例の要部
を示す断面図である。

【図２】本発明になる磁気記録媒体の第２実施例の要部
を示す断面図である。

【図３】Ｓｉ基板上に形成された膜厚１０ｎｍの単一の
ＣｏＰｔ層の面内磁気特性を示す図である。

【図４】膜厚が０. ８ｎｍのＲｕ層で分離された２つの
ＣｏＰｔ層の面内磁気特性を示す図である。

【図５】膜厚が１. ４ｎｍのＲｕ層で分離された２つの
ＣｏＰｔ層の面内磁気特性を示す図である。

【図６】膜厚が０. ８ｎｍのＲｕ層で分離された２つの
ＣｏＣｒＰｔ層の面内磁気特性を示す図である。

【図７】本発明になる磁気記憶装置の一実施例の要部を
示す断面図である。

【図８】磁気記憶装置の一実施例の要部を示す平面図で
ある。

【図９】本発明になる磁気記録媒体の第３実施例の要部
を示す断面図である。

【図１０】磁気記録媒体の非磁性結合層に純Ｒｕを用い
た場合に得られる磁化曲線を示す図である。

【図１１】試料面に対して垂直方向に磁界を印加しなが
ら、垂直カールーパーにより測定した磁化曲線を示す図
である。

【符号の説明】

１６基板１７シード層１８下地層１９非磁性中間層２０強磁性層２１非磁性結合層２２磁性層２３保護層２４潤滑層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者溝下義文神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内Ｆターム(参考） 5D006 BB01 BB07 BB08 CA01 CA05 5E049 AA01 AA04 AA07 AA09 AC05 BA06 CB02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１つの交換層構造と、該交換層構造上に設けられた磁性層とを備え、該交換層構造は、強磁性層と、該強磁性層上で、且つ、
該磁性層下に設けられた非磁性結合層とからなり、該強磁性層及び該磁性層は互いに磁化方向が反平行であ
り、該非磁性結合層は、元素又は合金Ｍ３が添加されたＲｕ
−Ｍ３なる合金からなり、該非磁性結合層とその上下の
該磁性層と該強磁性層との格子不整合をＭ３の添加によ
り約６％以下に調整されていることを特徴とする、磁気
記録媒体。
【請求項２】少なくとも１つの交換層構造と、該交換層構造上に設けられた磁性層とを備え、該交換層構造は、強磁性層と、該強磁性層上で、且つ、
該磁性層下に設けられた非磁性結合層とからなり、該強磁性層及び該磁性層は互いに磁化方向が反平行であ
り、該非磁性結合層は、Ｒｕ−Ｍ３なる合金からなり、Ｍ３
＝Ｃｏ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｍｎ又はこれらの合金から
なることを特徴とする、磁気記録媒体。
【請求項３】前記Ｍ３なる元素のＲｕへの添加量は、
Ｃｏの場合は５０ａｔ％以下、Ｃｒの場合は５０ａｔ％
以下、Ｆｅの場合は６０ａｔ％以下、Ｎｉの場合は１０
ａｔ％以下、Ｍｎの場合は５０ａｔ％以下に選定されて
いることを特徴とする、請求項２記載の磁気記録媒体。
【請求項４】前記非磁性結合層は、０．４〜１．０ｎ
ｍの範囲内で選定された膜厚を有する、請求項１〜３の
いずれか１項記載の磁気記録媒体。
【請求項５】前記強磁性層は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｎ
ｉ系合金、Ｆｅ系合金、及びＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰ
ｔ、ＣｏＣｒＰｔ- Ｍ２を含むＣｏ系合金からなるグル
ープから選択された材料からなり、Ｍ２＝Ｂ、Ｍｏ、Ｎ
ｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｕ又はこれらの合金である、請求項１
〜４のいずれか１項記載の磁気記録媒体。
【請求項６】前記磁性層は、Ｃｏ、及びＣｏＣｒＴ
ａ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ- Ｍ４を含むＣｏ系合
金からなるグループから選択された材料からなり、Ｍ４
＝Ｂ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｕ又はこれらの合金で
ある、請求項１〜５のいずれか１項記載の磁気記録媒
体。
【請求項７】請求項１〜６のいずれか１項記載の磁気
記録媒体を少なくとも１つ備えた磁気記憶装置。