JP2002063712A - 磁気記録媒体及びこれを用いた磁気記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱揺らぎが抑制された新しい磁気記録媒体と
これを用いた磁気記録装置とを提供する。 【解決手段】 信号を記録する磁性膜に、Ｍ₂Ｏ_yを主成
分とする膜を磁気的に交換結合させ、これにより、磁性
膜の実効的なＶとＫｕとの増加を図り、熱揺らぎを抑制
する。ここで、Ｍは、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、アルカリ土類
元素、Ｙ、ランタノイド及びＢｉから選ばれる少なくと
も１種であって、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少な
くとも１種を必須とする元素、ｙは、２．８＜ｙ＜３．
２を満たす数値である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気記録媒体とこ
れを用いた磁気記録装置に関するものであり、さらに詳
しくは熱揺らぎを抑制した磁気記録媒体に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＨＤＤ（ハードディスクドライ
ブ）の高密度化は著しく、磁気記録媒体に記録される記
録ビットは年々小さくなっている。これに伴い、記録媒
体の磁性粒径が小さくなり、熱揺らぎが問題となってい
る。熱揺らぎに対する安定性の目安としてはＫｕＶ／ｋ
_BＴがあり、これが大きいものほど熱揺らぎに対して安
定である。ただし、Ｋｕは磁気媒体の磁気異方性エネル
ギー、Ｖは磁性粒の体積、ｋ_Bはボルツマン定数、Ｔは
絶対温度である。これを解決するために、Ｋｕを大きく
する試みと、垂直磁化媒体を用いて膜厚方向を長くして
Ｖを大きくする試みがなされている。また、スピンバル
ブ磁気ヘッドに用いられている酸化物のＮｉＯやＮｉＭ
ｎ、ＲｈＭｎ、ＣｒＭｎＰｔ等の合金の反強磁性膜と記
録媒体とを結合させて実効的な体積Ｖを増加させること
により、熱揺らぎを改善する試みがなされている（特開
平１１−２９６８３２号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｋｕを
大きくすると、記録媒体の保磁力が大きくなって記録ヘ
ッドによる書き込みが困難になる。これを解決するには
飽和磁化が高い軟磁性膜を開発する必要があるが、現在
のところ２．５Ｔ以上の軟磁性膜は存在しないため、こ
の方法ではいずれ限界が来る。一方、垂直磁気記録媒体
を用いる方法は理論的には優れているが、実際には、媒
体ノイズの問題や、垂直記録媒体に適した磁気ヘッドの
開発が遅れている等の問題がある。このため、従来の面
内媒体の特性を上回るものが現れていない。

【０００４】また、酸化物のＮｉＯや上記合金の反強磁
性膜と記録媒体とを交換結合させると、これら反強磁性
体の一方向異方性のために記録媒体の磁化曲線が非対称
となる。磁化曲線が非対称となると、一方からの外部磁
界では容易に磁化され、他方からの外部磁界では容易に
磁化されず、熱揺らぎに対しても磁化された方向によっ
て安定性が異なる記録媒体となる。

【０００５】そこで、本発明は、熱揺らぎが抑制された
新しい磁気記録媒体とこれを用いた磁気記録装置とを提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、信号を記録する磁性膜に、Ｍ₂Ｏ_yを主
成分とする膜を磁気的に交換結合させ、これにより、磁
性膜の実効的なＶとＫｕとの増加を図り、熱揺らぎを抑
制することとした。

【０００７】ここで、Ｍは、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、アルカ
リ土類元素、Ｙ、ランタノイド及びＢｉから選ばれる少
なくとも１種であって、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉから選ばれ
る少なくとも１種を必須とする元素（換言すれば、Ｆ
ｅ、Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくとも１種を含み、
場合によって、アルカリ土類元素、Ｙ、ランタノイド及
びＢｉから選ばれる少なくとも１種をさらに含む元素）
であり、ｙは、２．８＜ｙ＜３．２を満たす数値であ
る。なお、本明細書において、主成分とは５０重量％以
上を占める成分をいう。

【０００８】また、本発明の磁気記録装置は、上記磁気
記録媒体と、この媒体に情報を記録するための磁気ヘッ
ドとを有することを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
について図面を参照しながら説明する。

【００１０】図１に示す磁気記録媒体では、基板３上に
形成された信号を記録する磁性膜（第１の磁性膜）１と
Ｍ₂Ｏ_yを主成分とする膜２とが互いに磁気的に交換結合
している。

【００１１】Ｍ₂Ｏ_yを主成分とする膜２を設けることに
より、磁界（Ｈ）と磁化（Ｍ）との関係を示す磁化−磁
界曲線（Ｍ−Ｈ曲線；以下単に「磁化曲線」という）に
おいて、磁化が０（Ｍ＝０）となる２つの磁界をＨ₁、
Ｈ₂としたときに、以下の式（１）により定まるシフト
磁界ｓの絶対値を２００Oe以下、好ましくは１００Oe以
下にまで抑制することができる。

【００１２】 ｓ＝（Ｈ₁＋Ｈ₂）／２ （１） シフト磁界は、磁化曲線のシフト量を示す指標である。

【００１３】ここで重要なことは、Ｍ₂Ｏ_yを主成分とす
る膜が、マクロ的にはほぼ非磁性であることである。通
常、この膜は反強磁性的な特性を示すため、ミクロ的に
は磁性があってもマクロ的には非磁性となる。ただし、
この膜は、ＨＤＤのスピンバルブヘッドに用いられてい
る酸化物のＮｉＯやＴＭ(ＴＭ＝Ｎｉ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｆ
ｅ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｃｒ)−Ｍｎ系合金のような通
常の反強磁性体とは、以下の点で大きく相違する。

【００１４】即ち、図２に示すように、通常の反強磁性
膜と磁性膜とを積層した交換結合膜は、反強磁性体の一
方向異方性のために、その磁化曲線が一方向にシフトし
た非対称なものとなる。このようにシフト磁界ｓが大き
い磁性膜を記録媒体に用いると、一方からの外部磁界で
は容易に磁化され、他方からの外部磁界では容易に磁化
されない。このため、熱揺らぎに対しても磁化された方
向によって安定性が異なることになる。

【００１５】これに対し、図３に示すように、磁性膜と
Ｍ₂Ｏ_yを主成分とする膜とを積層した交換結合膜は、そ
の磁化曲線が磁界Ｈについて対称性が高く、記録媒体に
適したものとなる。

【００１６】通常、シフト磁界ｓは、２００Oe以下が好
ましいが、本発明では１００Oe以下、さらには５０Oe以
下とすることも可能である。

【００１７】図３に示したような磁化曲線は、磁性膜と
硬質磁性膜とを積層しても得ることができる。しかし、
この場合は、記録媒体の磁性層部の膜厚が、磁性膜の膜
厚と硬質磁性膜の膜厚との合計となって大きくなるた
め、面内方向の磁区または磁性粒径サイズを小さくする
と反磁界が大きくなる。このため、自己減磁が生じて高
密度記録が困難となる。

【００１８】これに対し、Ｍ₂Ｏ_yを主成分とする膜は、
ほぼ非磁性であるため、磁性膜とこれを積層しても、磁
性層部の膜厚は磁性層の膜厚から増加せず、上記のよう
な問題は生じない。しかも、Ｍ₂Ｏ_yを主成分とする膜と
交換結合することにより、実効的な磁性膜体積Ｖが増加
するとともに、シフト磁界ｓの増加を抑制しながらより
大きなＫｕを有する磁気記録媒体とすることが可能にな
り、全体として、熱揺らぎに対して強い磁気記録媒体が
得られる。

【００１９】元素Ｍは、アルカリ土類元素、Ｙ、ランタ
ノイド及びＢｉから選ばれる少なくとも１種である元素
Ａと、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくとも１種
である元素Ｂとを含んでいてもよい。この場合、Ｍ₂Ｏ_y
は、（Ａ_1-xＢ_x）₂Ｏ_y（ただし、０＜ｘ＜１）により示
すことができる。

【００２０】（Ａ_1-xＢ_x）₂Ｏ_yにおいては、元素Ａのイ
オン半径をＲａ、元素Ｂのイオン半径をＲｂ、酸素イオ
ンのイオン半径をＲｏとしたときに、以下の式（２）で
定まるｔが０．８＜ｔ＜０．９７を満たすことが好まし
い。

【００２１】 ｔ＝（Ｒａ＋Ｒｏ）／（√２・（Ｒｂ＋Ｒｏ）） （２） ｔが上記範囲内にあると、酸化物は、通常、ペロブスカ
イト構造をとる。

【００２２】元素Ａとしては、イオン半径の大きい元
素、特に、Ｙ，Ｌａ，Ｐｒ，Ｓｍ等の希土類元素や、Ｃ
ａ，Ｓｒ等のアルカリ土類元素が好ましい。

【００２３】元素Ｂとしては、相対的にイオン半径が小
さい遷移金属（Ｒａ＞Ｒｂ）が好ましく、特にＦｅが好
適である。Ｆｅを用いると、ピン止め効果が高温まであ
る磁化回転抑制層を実現できる。

【００２４】また、元素Ａと元素Ｂとの比率は、特に限
定されないが、０．４＜ｘ＜０．６が好ましい。なお、
ｘ＝０．５の場合（Ａ_0.5Ｂ_0.5Ｏ_y）を、以下、単にＡ
ＢＯ_yと表記する。好ましいＡＢＯ_yとしては、ＹＦｅＯ
₃，ＬａＦｅＯ₃，ＰｒＦｅＯ₃，ＮｄＦｅＯ₃，ＳｍＦｅ
Ｏ₃，ＧｄＦｅＯ₃，ＴｂＦｅＯ₃，ＣａＦｅＯ₃，ＳｒＦ
ｅＯ₃，ＢｉＦｅＯ₃等が挙げられる。

【００２５】元素Ａ及び／又は元素Ｂとして、複数の元
素が含まれていても構わない。具体例としては、例え
ば、Ｌａ_0.9Ｓｒ_.0.1Ｆｅ_0.9Ｎｉ_.0.1Ｏ₃が挙げられ
る。このように複数の種類の元素を含む場合には、元素
Ａ（Ｂ）のイオン半径Ｒａ（Ｒｂ）は、各元素の原子比
率により重みづけをした加重平均により定めるものとす
る。

【００２６】Ｍ₂Ｏ_yにおける元素Ｍは、Ｆｅであっても
よい。Ｆｅ₂Ｏ_yとしては、ヘマタイトと呼ばれるα−Ｆ
ｅ₂Ｏ₃が好適である。

【００２７】Ｍ₂Ｏ_yを主成分とする膜は、基板温度を室
温として成膜してもよいが、３００℃以上に加熱して成
膜すると、信号を記録する磁性膜により大きな磁気異方
性を付与できる。また、成膜法としては、蒸着法等を用
いてもよいが、スパッタリング法が適しており、特に２
ｍTorr以下のＡｒガス圧でスパッタ成膜したＭ₂Ｏ_yを主
成分とする膜は、磁性膜に対してより大きな磁気異方性
を付与できる。なお、成膜中に磁界を印加して容易軸方
向を定めてもよい。

【００２８】信号を記録する第１の磁性膜は、Ｍ₂Ｏ_yを
主成分とする膜と交換結合することにより硬質磁性膜と
なるが、この磁性膜自体も硬質磁性膜であることが好ま
しく、具体的には、１００Oe以上の保磁力を有すること
が好ましい。第１の磁性膜としては、Ｃｏ，Ｆｅまたは
ＣｏＦｅを主成分とする膜が好ましく、例えば、ＣｏＰ
ｔ、 ＣｏＣｒＰｔＴａ，ＣｏＣｒＰｔＢ、ＣｏＮｉＣ
ｒＰｔＴａ，ＦｅＰｔのような（Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ）―
（Ｃｒ，Ｐｔ，Ｔａ，Ｂ）組成を主成分とする硬質磁性
膜を用いればよい。

【００２９】本発明の磁気記録媒体の構成は、図１に示
した構成に限られない。例えば、図４に示すように、第
１の磁性膜１とＭ₂Ｏ_yを主成分とする膜２との間に、第
１の非磁性膜４と第２の磁性膜５とを有し、第１の磁性
膜１と第２の磁性膜５とが第１の非磁性膜４を介して反
強磁性的に交換結合している磁気記録媒体としてもよ
い。この構成によれば、記録媒体全体として、より大き
なＫｕを実現し、実効的な体積Ｖも大きくすることがで
きる。図４に示した媒体では、Ｍ₂Ｏ_yを主成分とする膜
２は、第２の磁性膜５と直接交換結合し、第２の磁性膜
５と反強磁性結合した第１の磁性膜１とは間接的に交換
結合している。

【００３０】ただし、第１の磁性膜１の磁化Ｍｓ₁と膜
厚ｄ₁との積Ｍｓ₁・ｄ₁は、第２の磁性膜５の積Ｍｓ₂・
ｄ₂よりも大きくするとよい。媒体からの漏れ磁束が小
さくなってヘッドの再生信号が小さくならないように、
積Ｍｓ₁・ｄ₁は積Ｍｓ₂・ｄ₂よりも十分に大きくすると
よい。

【００３１】第１の磁性膜１と第２の磁性膜５とを反強
磁性的に交換結合させるためには、第１の非磁性膜４と
して、膜厚が０．６〜０．９ｎｍ程度のＲｕ膜や膜厚が
０．８〜１．０ｎｍ程度のＣｕ膜を用いればよい。

【００３２】また、図５に示すように、第２の磁性膜５
を、第３の磁性膜６、第２の非磁性膜７及び第４の磁性
膜８をこの順に積層した積層体であって、第３の磁性膜
６と第４の磁性膜８とが反強磁性的に交換結合した磁気
記録媒体としてもよい。この構成によれば、記録媒体全
体として、さらに大きなＫｕを実現できる。図５に示し
た媒体では、Ｍ₂Ｏ_yを主成分とする膜２は、第４の磁性
膜８と直接交換結合し、第３及び第４の磁性膜６，８と
反強磁性結合した第１の磁性膜１とは間接的に交換結合
している。

【００３３】図５に示した媒体において、第３の磁性膜
６と第４の磁性膜８との磁化と膜厚の積Ｍｓ₃・ｄ₃（積
Ｍｓ₄・ｄ₄）をほぼ等しくすれば、第１の磁性膜１から
の漏れ磁界がほとんど減少させることがなくなるため、
特に好ましい。この媒体でも、第２の非磁性膜７には、
例えば、膜厚が０．６〜０．９ｎｍ程度のＲｕ膜や膜厚
が０．８〜１．０ｎｍ程度のＣｕ膜を用いればよい。

【００３４】さらに、図６に示すように、超高密度記録
を可能とするため、信号を記録する磁性膜として、非磁
性マトリックス１３中に粒径１０ｎｍ以下の微細な複数
の磁性粒１２を含む磁性膜１１を用いてもよい。

【００３５】このような非磁性マトリックス中に配置さ
れた微細な磁性ドットを用いた磁気記録媒体は、高密度
記録を可能とするものとして期待されているが、粒径が
３ｎｍ以下では超常磁性となりやすく、熱揺らぎに対し
て弱いという問題があった。しかし、本発明を適用し
て、Ｍ₂Ｏ_yを主成分とする膜と磁気的に交換結合させる
ことによりその熱的安定性を飛躍的に向上させることが
できる。また、Ｍ₂Ｏ_yを主成分とする膜は、酸化物であ
るため、金属膜よりも表面や界面の安定性が良好であっ
て、磁性ドットの下に配置する場合も連続膜として形成
できるため、磁気記録媒体の作製が容易である。

【００３６】なお、非磁性マトリックス中に分散した微
細な磁性粒ドットを作製する方法としては、磁性粒用の
磁性ターゲットと非磁性マトリックス用の非磁性ターゲ
ットとを用意して真空チャンバー内で同時スパッタする
方法、磁性粒子の表面に単分子吸着膜を設けこれらを化
学結合する方法（例えば特開平１−３０９９０２号公
報）、磁性元素を含む有機金属を熱処理して自己整列し
た磁性ドットを形成する方法（例えばScience Vol.287
(2000) p1989）等を用いればよい。

【００３７】第２〜第４の磁性膜２，３，４としては、
Ｃｏを主成分とする膜が好適であるが、第１の磁性膜と
同じ膜を用いてもよい。

【００３８】図示は省略するが、本発明の記録媒体に
は、以上で説明した基本構成にさらに追加の層を形成し
てもよい。追加の層としては、媒体の表面に設ける保護
膜や基板上に形成する下地膜等が挙げられる。

【００３９】図７は、上記で説明した磁気記録媒体２１
を用いる磁気記録装置であって、媒体２１に信号を記録
する磁気ヘッド２４、サーボ部２３及び信号処理部２２
を備えている。この装置を用いれば、従来のＨＤＤでは
困難であった程度の超高密度記録が可能となる

【００４０】

【実施例】（実施例１）ターゲットとして、Ｃｏ合金と
ともに、焼結したＡＢＯ₃（Ａ＝Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓ
ｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｙ；Ｂ＝Ｆｅ）及び焼結したα−Ｆｅ
₂Ｏ₃を用い、スパッタリング法により磁気記録媒体を作
製した。真空チャンバー内を１×１０^-8Torr以下にまで
排気した後、Ａｒガス圧を約０．８ｍTorrとして、基板
温度を３００℃としたＳｉディスク基板上に、各種ＡＢ
Ｏ₃膜又はα−Ｆｅ₂Ｏ₃膜をＲＦスパッタリング法によ
り成膜した。次いで、基板温度を室温として、ＤＣスパ
ッタリング法によりＣｏ磁性膜を成膜して、図１に示し
た構成の記録媒体を作製した。

【００４１】比較のため、ＰｔＭｎターゲットとＣｏタ
ーゲットを用い、基板温度を室温として、Ｃｏ単層膜及
びＰｔＭｎ膜／Ｃｏ膜もスパッタリング法により成膜し
た。

【００４２】各膜の膜厚は、ＡＢＯ₃膜及びα−Ｆｅ₂Ｏ
₃膜は５０ｎｍ、ＰｔＭｎ膜は３０ｎｍ、Ｃｏ磁性膜は
５ｎｍとした。作製した各媒体の表面には、保護膜とし
て厚さ５ｎｍのＴａ膜を形成した。

【００４３】作製した記録媒体を、真空中、約５ｋOeの
磁界を印加しながら、２８０℃で２時間保持した。その
後、室温で記録媒体の磁化曲線を測定し、保磁力Ｈｃ及
びシフト磁界ｓを測定した。結果を以下に示す。

【００４４】 （表１） ―――――――――――――――――――――――――――――――――― No 媒体 保磁力(Oe) シフト磁界(Oe) ―――――――――――――――――――――――――――――――――― Ａ Co 80 〜0 Ｂ PtMn/Co 120 〜500 1-1 LaFeO₃/Co 680 ＜20 1-2 PrFeO₃/Co 450 ＜10 1-3 NdFeO₃/Co 420 ＜10 1-4 SmFeO₃/Co 420 ＜10 1-5 GdFeO₃/Co 410 ＜10 1-6 TbFeO₃/Co 410 ＜10 1-7 YFeO₃/Co 560 ＜20 1-8 α-Fe₂O₃/Co 820 ＜20 ――――――――――――――――――――――――――――――――――

【００４５】表１に示したように、媒体１−１〜１−８
では、シフト磁界を抑制しながら保磁力を増加させこと
ができた。

【００４６】（実施例２）ターゲットとして、ＣｏＮｉ
ＣｒＰｔＴａ合金とともに、焼結したＡＢＯ₃（Ａ＝Ｌ
ａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｙ，Ｃａ，Ｂｉ；
Ｂ＝Ｆｅ）を用い、スパッタリング法により磁気記録媒
体を作製した。真空チャンバー内を１×１０^-8Torr以下
にまで排気した後、Ａｒガス圧を約０．８ｍTorrとし
て、基板温度を６００℃としたＳｉディスク基板上に、
各種ＡＢＯ₃ 膜をＲＦスパッタリング法により成膜し
た。次いで、基板温度を室温として、ＤＣスパッタリン
グ法によりＣｏＮｉＣｒＰｔＴａ磁性膜を成膜して、図
１に示した構成の記録媒体を作製した。

【００４７】比較のため、ＣｏＮｉＣｒＰｔＴａターゲ
ットを用い、ＣｏＮｉＣｒＰｔＴａ単層膜も成膜した。

【００４８】各膜の膜厚は、ＡＢＯ₃膜は５０ｎｍ、Ｃ
ｏＮｉＣｒＰｔＴａ磁性膜は１５ｎｍとした。作製した
各媒体の表面には、保護膜として厚さ５ｎｍのカーボン
膜を形成した。

【００４９】作製した記録媒体を、真空中、約５ｋOeの
磁界を印加しながら、３００℃で１時間保持した。その
後、室温で、振動試料型磁力計を用いて保磁力Ｈｃを測
定した。さらに、Ｆｅ_0.5Ｎｉ_0.5よりなる記録ポールを
有する磁気ヘッドを用いてこれら媒体に４００ｋFCIで
信号を記録し、その直後にＧＭＲヘッドを用いて再生を
行い、１００時間後に同様の測定を行っての再生出力の
変化を調べた。結果を以下に示す。

【００５０】 （表２） ―――――――――――――――――――――――――――――――――― No 媒体 保磁力(Oe) 再生出力の変化(％） ―――――――――――――――――――――――――――――――――― Ｃ CoNiCrPtTa 2400 −１５％ 2-1 LaFeO₃/CoNiCrPtTa 3800 − １％ 2-2 PrFeO₃/CoNiCrPtTa 3300 − ２％ 2-3 NdFeO₃/CoNiCrPtTa 3000 − ３％ 2-4 SmFeO₃/CoNiCrPtTa 3000 − ３％ 2-5 GdFeO₃/CoNiCrPtTa 2900 − ３％ 2-6 TbFeO₃/CoNiCrPtTa 2900 − ３％ 2-7 YFeO₃/CoNiCrPtTa 3500 − ２％ 2-8 CaFeO₃/CoNiCrPtTa 2900 − ３％ 2-9 BiFeO₃/CoNiCrPtTa 2700 − ４％ ――――――――――――――――――――――――――――――――――

【００５１】表２に示したように、媒体２−１〜２−９
では、高密度記録した場合の熱揺らぎが抑制されている
ため、再生出力の変化量も大幅に小さくなっている。

【００５２】（実施例３）ターゲットとして、ＣｏＣｒ
ＰｔＢ合金とともに、焼結したα−Ｆｅ₂Ｏ₃及びＬａ
_0.9Ｓｒ_0.1Ｆｅ_0.9Ｎｉ_0.1Ｏ₃を用い、スパッタリング
法により磁気記録媒体を作製した。真空チャンバー内を
１×１０^-8Torr以下にまで排気した後、Ａｒガス圧を約
０．８ｍTorrとして、基板温度をα−Ｆｅ₂Ｏ₃について
は３００℃、Ｌａ_0.9Ｓｒ_0.1Ｆｅ_0.9Ｎｉ_0.1Ｏ₃につい
ては６００℃として、Ｓｉディスク基板上に、α−Ｆｅ
₂Ｏ₃膜又はＬａ_0.9Ｓｒ_0.1Ｆｅ_0.9Ｎｉ_0.1Ｏ₃膜をＲＦ
スパッタリング法により成膜した。次いで、基板温度を
室温として、ＤＣスパッタリング法によりＣｏＣｒＰｔ
Ｂ磁性膜を成膜して、図１に示した構成の記録媒体を作
製した。

【００５３】比較のため、ＣｏＣｒＰｔＢターゲットを
用い、基板温度を室温として、ＣｏＣｒＰｔＢ単層膜も
成膜した。

【００５４】各膜の膜厚は、α−Ｆｅ₂Ｏ₃膜及びＬａ
_0.9Ｓｒ_0.1Ｆｅ_0.9Ｎｉ_0.1Ｏ₃膜は５０ｎｍ、ＣｏＣｒ
ＰｔＢ磁性膜は１５ｎｍとした。作製した各媒体の表面
には、保護膜として厚さ５ｎｍのカーボン膜を形成し
た。

【００５５】作製した記録媒体を、真空中、約５ｋOeの
磁界を印加しながら、２５０℃で１時間保持した。その
後、室温で、振動試料型磁力計を用いて保磁力Ｈｃを測
定した。さらに、Ｆｅ_0.5Ｎｉ_0.5よりなる記録ポールを
有する磁気ヘッドを用いてこれら媒体に４００ｋFCIで
信号を記録し、その直後にＧＭＲヘッドを用いて再生を
行い、１００時間後に同様の測定を行って再生出力の変
化を調べた。結果を以下に示す。

【００５６】 （表３） ―――――――――――――――――――――――――――――――――― No 媒体 保磁力(Oe) 再生出力の変化(％） ――――――――――――――――――――――――――――――――― Ｄ CoCrPtB 2700 −１３％ 3-1 α-Fe₂O₃/CoCrPtB 3900 − １％ 3-2 La_0.9Sr_0.1Fe_0.9Ni_0.1O₃/CoCrPtB 3800 − １％ ――――――――――――――――――――――――――――――――――

【００５７】媒体３−１〜３−２においても、高密度記
録した場合の熱揺らぎを抑制できた。

【００５８】（実施例４）ターゲットとして、ＣｏＣｒ
ＰｔＴａ合金とともに、焼結したα−Ｆｅ₂Ｏ₃及びＬａ
ＦｅＯ₃、さらにＣｏ、Ｒｕを用い、スパッタリング法
により磁気記録媒体を作製した。真空チャンバー内を１
×１０^-8Torr以下にまで排気した後、Ａｒガス圧を約
０．８ｍTorrとして、基板温度をα−Ｆｅ₂Ｏ₃について
は３００℃、ＬａＦｅＯ₃については６００℃として、
Ｓｉディスク基板上に、α−Ｆｅ₂Ｏ₃膜及びＬａＦｅＯ
₃膜をＲＦスパッタリング法により成膜した。なお、α
−Ｆｅ₂Ｏ₃膜及びＬａＦｅＯ₃膜の膜厚はともに５０ｎ
ｍとした。次いで、基板温度を室温として、ＤＣスパッ
タリング法により、Ｃｏ(３ｎｍ)／Ｒｕ(０．７ｎｍ)
／ＣｏＣｒＰｔＴａ(１５ｎｍ)又はＣｏ(３ｎｍ)／Ｒｕ
(０．７ｎｍ)／Ｃｏ(３ｎｍ)／Ｒｕ(０．７ｎｍ)／Ｃｏ
ＣｒＰｔＴａ(１５ｎｍ)の交換結合膜を成膜し（カッコ
内は膜厚）、図４及び図５に示した構成の記録媒体を作
製した。

【００５９】比較のため、基板温度を室温としたＤＣス
パッタリング法により、膜厚１５ｎｍのＣｏＣｒＰｔＴ
ａ単層膜を成膜した。作製した各媒体の表面には、保護
膜として厚さ５ｎｍのカーボン膜を形成した。

【００６０】作製した記録媒体を、真空中、約５ｋOeの
磁界を印加しながら、２５０℃で１時間保持した。その
後、Ｃｏ_0.67Ｆｅ_0.23Ｎｉ_0.1よりなる記録ポールを有
する磁気ヘッドを用いてこれら媒体に４００ｋFCIで信
号を記録し、６５℃でＧＭＲヘッドを用いて再生を行
い、さらに６５℃に保持して２０時間後に同様の測定を
行って再生出力の変化を調べた。比較のため、実施例３
で作製したNo.３−１の媒体についても同様の測定を行
った。結果を以下に示す。

【００６１】 （表４） ―――――――――――――――――――――――――――――――――― No 媒体 再生出力の変化(％） ―――――――――――――――――――――――――――――――――― Ｅ． CoCrPtTa −１７％ 3-1 α-Fe₂O₃/CoCrPtTa − ２％ 4-1 α-Fe₂O₃/Co/Ru/CoCrPtTa − ２％ 4-2 LaFeO₃/Co/Ru/CoCrPtTa − ２％ 4-3 α-Fe₂O₃/Co/Ru/Co/Ru/CoCrPtTa − １％ 4-4 LaFeO₃/Co/Ru/Co/Ru/CoCrPtTa − １％ ――――――――――――――――――――――――――――――――――

【００６２】表４に示したように、Ｃｏ／Ｒｕ／Ｃｏ／
Ｒｕ膜を挿入すると、さらに熱的安定性が改善した。 （実施例５）ターゲットとして、ＣｏＰｔ合金ととも
に、焼結したＬａＦｅＯ₃及びＳｉＯ₂を用い、スパッタ
リング法により磁気記録媒体を作製した。真空チャンバ
ー内を１×１０^-8Torr以下にまで排気した後、Ａｒガス
圧を約０．８ｍTorr、基板温度を６００℃として、Ｓｉ
ディスク基板上に、膜厚５０ｎｍのＬａＦｅＯ₃をＲＦ
スパッタリング法により成膜した。次いで、基板温度を
室温としてＲＦスパッタリング法によりＣｏＰｔとＳｉ
Ｏ₂とを同時放電させて、膜厚１０ｎｍのＣｏＰｔ−Ｓ
ｉＯ₂膜を成膜し、図６に示した構成の記録媒体を作製
した。

【００６３】比較のため、基板温度を室温としたＲＦス
パッタリング法により、ＣｏＰｔとＳｉＯ₂とを同時放
電させて、膜厚１０ｎｍのＣｏＰｔ−ＳｉＯ₂単層膜を
成膜した。作製した各媒体の表面には、保護膜として厚
さ５ｎｍのカーボン膜を形成した。

【００６４】透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて観察し
たところ、ＣｏＰｔ−ＳｉＯ₂膜は、ＳｉＯ₂非磁性マト
リックス中に、粒径約１０ｎｍのＣｏＰｔが分散した膜
となっていた。

【００６５】作製した記録媒体を、真空中、約１０ｋOe
の磁界を印加しながら、３５０℃で３０分間保持した。
その後、室温で振動試料型磁力計を用い、媒体の保磁力
Ｈｃを測定した。次に、Ｃｏ_0.67Ｆｅ_0.23Ｎｉ_0.1より
なる記録ポールを有する磁気ヘッドを用いてこれら媒体
に４００ｋFCIで信号を記録し、その直後に室温でＧＭ
Ｒヘッドを用いて再生を行い、室温で１００時間保持し
た後に同様の測定を行って再生出力の変化を調べた。結
果を以下に示す。

【００６６】 （表５） ―――――――――――――――――――――――――――――――――― No 媒体 保磁力(Oe) 再生出力の変化(％） ―――――――――――――――――――――――――――――――――― Ｆ． CoPt-SiO₂ 4200 − ８％ 5-1 LaFeO₃/CoPt-SiO₂ 5100 − １％ ――――――――――――――――――――――――――――――――――

【００６７】表５に示したように、非磁性マトリックス
中に磁性粒を分散した磁性膜を用いた媒体においても、
熱揺らぎを抑制できた。

【００６８】（実施例６）ターゲットとして、ＦｅＰｔ
合金とともに、ＳｒＴｉＯ₃、ＹＦｅＯ₃及びＳｉＯ₂を
用い、スパッタリング法により磁気記録媒体の作製し
た。真空チャンバー内を１×１０^-8Torr以下にまで排気
した後、Ａｒガス圧を約０．８ｍTorr、基板温度を６０
０℃として、Ｓｉディスク基板上に、下地膜としてＳｒ
ＴｉＯ₃をＲＦスパッタリング法により成膜した。次い
で、基板温度を７００℃として、膜厚５０ｎｍのＹＦｅ
Ｏ₃をＲＦスパッタリング法により成膜した。さらに、
基板温度を室温としてＲＦスパッタリング法により、Ｆ
ｅＰｔとＳｉＯ₂とを同時放電させて、膜厚１０ｎｍの
ＦｅＰｔ−ＳｉＯ₂膜を成膜した。

【００６９】比較のため、Ｃｒ下地膜を成膜したＳｉデ
ィスク基板上に、基板温度を室温としたＲＦスパッタリ
ング法により、ＦｅＰｔとＳｉＯ₂とを同時放電させ
て、膜厚１０ｎｍのＦｅＰｔ−ＳｉＯ₂膜を成膜した。
作製した各媒体の表面には、保護膜として厚さ５ｎｍの
カーボン膜を形成した。

【００７０】ＴＥＭを用いて観察したところ、ＦｅＰｔ
−ＳｉＯ₂膜は、ＳｉＯ₂非磁性マトリックス中に、粒径
約８ｎｍのＦｅＰｔが分散した膜となっていた。

【００７１】作製した記録媒体を、真空中、５００℃の
温度で３０分間保持した。その後、室温で振動試料型磁
力計を用い、媒体の保磁力Ｈｃを測定した。次に、Ｃｏ
_0.67Ｆｅ_0.23Ｎｉ_0.1よりなる記録ポールを有する磁気
ヘッドを用いてこれら媒体に４００ｋFCIで信号を記録
し、その直後に室温でＧＭＲヘッドを用いて再生を行
い、室温で１００時間保持した後に同様の測定を行って
再生出力の変化を調べた。結果を以下に示す。

【００７２】 （表６） ―――――――――――――――――――――――――――――――――― No 媒体 保磁力(Oe) 再生出力の変化(％） ―――――――――――――――――――――――――――――――――― Ｇ Cr/FePt-SiO₂ 3900 − ８％ 6-1 SrTiO₃/YFeO₃/FePt-SiO₂ 4200 − １％ ――――――――――――――――――――――――――――――――――

【００７３】ここでも、保磁力Ｈｃが従来の媒体と同程
度であっても、高密度記録をした場合の熱揺らぎが大幅
に改善できることが確認できた。

【００７４】なお、非磁性マトリックス中に分散した微
細な磁性粒ドットを作製する方法として、磁性粒子の表
面に単分子吸着膜を設けてこれらを化学結合する方法
や、磁性元素を含む有機金属を熱処理して自己整列した
磁性ドットを形成する方法を用いた場合においても、同
様に熱揺らぎを低減できることを、非磁性マトリックス
が主としてカーボンであって磁性粒子にＦｅＰｔである
膜について確認した。

【００７５】（実施例７）以上の実施例で作製した媒体
２−１、媒体３−１、媒体４−３〜４−４、媒体５−１
又は媒体６−１と、記録ポールにＣｏＦｅＮｉ系の合金
膜を用いた記録トラック幅が０．２５μｍの記録ヘッド
部及びＰｔＭｎ系のＧＭＲ膜を用いた再生トラック幅
０．１９μｍの再生ヘッド部を有する薄膜磁気ヘッドと
を用い、図７に示した記録装置を作製した。また、比較
のため、Ｃ〜Ｇの記録媒体を用いて同様に記録装置を作
製した。この記録装置を用いて約６４Ｇｂｐ/ｉｎ²（６
８０ｋｂｐｉ×９４ｋｔｐｉ）の記録再生を試みた。そ
の結果、媒体Ｃ〜Ｅを用いたものは熱揺らぎによる信号
の減衰が激しく、実用に耐えない特性しか得られなかっ
た。そこで、残りの媒体について、媒体Ｆを用いた場合
を基準としたその記録直後のＳ／Ｎ比と、室温１００時
間後の再生出力の変化とを比較した。結果を以下に示
す。

【００７６】 （表７） ―――――――――――――――――――――――――――――――――― No 媒体 Ｓ／Ｎ(ｄＢ) 再生出力の変化(％） ―――――――――――――――――――――――――――――――――― Ｆ CoPt-SiO₂ ０ − １８％ Ｇ Cr/FePt-SiO₂ ０ − １７％ 2-1 LaFeO₃/CoNiCrPtTa ５ − ５％ 3-1 α-Fe₂O₃/CoCrPtTa ６ − ５％ 4-3 α-Fe₂O₃/Co/Ru/Co/Ru/CoCrPtTa ４ − ３％ 4-4 LaFeO₃/Co/Ru/Co/Ru/CoCrPtTa ４ − ３％ 5-1 LaFeO₃/CoPt-SiO₂ ２ − ２％ 6-1 SrTiO₃/YFeO₃/FePt-SiO₂ ２ − ２％ ――――――――――――――――――――――――――――――――――

【００７７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
微細な信号記録をしても熱揺らぎに対して安定な磁気記
録媒体、及びこれを用いた高密度磁気記録装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の磁気記録媒体の一形態を示す断面図
である。

【図２】 従来の交換結合膜の磁化曲線の一例を示す図
である。

【図３】 本発明の磁気記録媒体の磁化曲線の一例を示
す図である。

【図４】 本発明の磁気記録媒体の別の形態を示す断面
図である。

【図５】 本発明の磁気記録媒体のまた別の形態を示す
断面図である。

【図６】 本発明の磁気記録媒体のさらに別の形態を示
す断面図である。

【図７】 本発明の磁気記録装置の一形態を示す斜視図
である。

【符号の説明】

１，１１ 第１の磁性膜 ２ Ｍ₂Ｏ₃を主成分とする膜 ３ 基板 ４ 第１の非磁性膜 ５ 第２の磁性膜 ６ 第３の磁性膜 ７ 第２の非磁性膜 ８ 第４の磁性膜 １２ 磁性粒ドット １３ 非磁性マトリックス ２１ 磁気記録媒体 ２２ 信号処理部 ２３ サーボ部 ２４ 磁気ヘッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 里見 三男 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 川分 康博 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 杉田 康成 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 飯島 賢二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5D006 BB07 CA03 CA05

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 信号を記録する磁性膜と、前記磁性膜と
   磁気的に交換結合したＭ₂Ｏ_yを主成分とする膜とを有す
   ることを特徴とする磁気記録媒体。ただし、Ｍは、Ｆ
   ｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、アルカリ土類元素、Ｙ、ランタノイド
   及びＢｉから選ばれる少なくとも１種であって、Ｆｅ、
   Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくとも１種を必須とする
   元素であり、ｙは、２．８＜ｙ＜３．２を満たす数値で
   ある。
2. 【請求項２】 磁界（Ｈ）と磁化（Ｍ）との関係を示す
   磁化−磁界曲線（Ｍ−Ｈ曲線）において、磁化が０（Ｍ
   ＝０）となる２つの磁界をＨ₁、Ｈ₂としたときに、以下
   の式により定まるシフト磁界ｓの絶対値が２００Oe以下
   である請求項１に記載の磁気記録媒体。 ｓ＝（Ｈ₁＋Ｈ₂）／２
3. 【請求項３】 シフト磁界ｓの絶対値が１００Oe以下で
   ある請求項２に記載の磁気記録媒体。
4. 【請求項４】 元素Ｍが、アルカリ土類元素、Ｙ、ラン
   タノイド及びＢｉから選ばれる少なくとも１種である元
   素Ａと、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくとも１
   種である元素Ｂとを含み、元素Ａのイオン半径をＲａ、
   元素Ｂのイオン半径をＲｂ、酸素イオンのイオン半径を
   Ｒｏとしたときに、以下の式で定まるｔが０．８＜ｔ＜
   ０．９７を満たす請求項１〜３のいずれかに記載の磁気
   記録媒体。 ｔ＝（Ｒａ＋Ｒｏ）／（√２・（Ｒｂ＋Ｒｏ））
5. 【請求項５】 Ｍ₂Ｏ_yがペロブスカイト構造を有する請
   求項４に記載の磁気記録媒体。
6. 【請求項６】 元素Ａが、Ｙ及びランタノイドから選ば
   れる少なくとも１種である請求項４または５に記載の磁
   気記録媒体。
7. 【請求項７】 元素Ａが、アルカリ土類元素である請求
   項４または５に記載の磁気記録媒体。
8. 【請求項８】 元素Ｍが、Ｆｅである請求項１〜３のい
   ずれかに記載の磁気記録媒体。
9. 【請求項９】 Ｍ₂Ｏ_yがα−Ｆｅ₂Ｏ₃である請求項８に
   記載の磁気記録媒体。
10. 【請求項１０】 信号を記録する磁性膜の保磁力が１０
    ０Oe以上である請求項１〜９のいずれかに記載の磁気記
    録媒体。
11. 【請求項１１】 信号を記録する磁性膜を第１の磁性膜
    として、前記第１の磁性膜とＭ₂Ｏ_yを主成分とする膜と
    の間に、第１の非磁性膜と第２の磁性膜とを有し、前記
    第１の磁性膜と前記第２の磁性膜とが前記第１の非磁性
    膜を介して反強磁性的に交換結合している請求項１〜１
    ０のいずれかに記載の磁気記録媒体。
12. 【請求項１２】 第２の磁性膜が、第３の磁性膜、第２
    の非磁性膜及び第４の磁性膜をこの順に積層した積層体
    であり、前記第３の磁性膜と前記第４の磁性膜とが反強
    磁性的に交換結合している請求項１１に記載の磁気記録
    媒体。
13. 【請求項１３】 信号を記録する磁性膜が、非磁性マト
    リックスと、前記マトリックス中に配置された直径１０
    ｎｍ以下の複数の磁性粒とを含む請求項１〜１２のいず
    れかに記載の磁気記録媒体。
14. 【請求項１４】 請求項１〜１３のいずれかに磁気記録
    媒体と、前記媒体に情報を記録するための磁気ヘッドと
    を有することを特徴とする磁気記録装置。