JP2002117519A

JP2002117519A - 磁気記録媒体及び磁気記憶装置

Info

Publication number: JP2002117519A
Application number: JP2000314427A
Authority: JP
Inventors: Tomoo Yamamoto; 朋生山本; Ichiro Tamai; 一郎玉井; Akira Ishikawa; 石川　　晃
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-10-10
Filing date: 2000-10-10
Publication date: 2002-04-19

Abstract

(57)【要約】【課題】耐熱揺らぎ性に優れた低ノイズの記録媒体、お
よび１平方インチあたり５０ギガビット以上の超高密度
記録が可能な大容量の磁気記憶装置を提供する。【解決手段】Ｎｄ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ（Ａ群）か
ら選ばれた少なくとも１種の希土類元素と、Ｃｏ、およ
びＳｉ、窒化Ｓｉ、Ａｌ、窒化Ａｌのいずれか一種類を
含有する磁性膜を用いて記録媒体を構成する。【効果】高保磁力、低ノイズでしかも熱揺らぎの影響が
小さな媒体を実現できる。さらに、この磁気記録媒体と
磁気抵抗効果を利用した再生専用の素子を有する磁気ヘ
ッドとを組み合わせることによって、１平方インチあた
り５０ギガビット以上の記録密度を有する磁気記憶装置
が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ドラム、磁気
テープ、磁気ディスク、磁気カード等の磁気記録媒体及
び磁気記憶装置に係り、特に１平方インチあたり５０ギ
ガビット以上の超高密度記録に適した磁気記録媒体、及
びその磁気記録媒体を用いた磁気記憶装置に関する。
尚、本発明の媒体は作製条件によって磁化容易軸方向を
面内、あるいは垂直方向に制御することが可能であるた
め、記録方式は面内、垂直のいずれでも構わない。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁気ディスク装置の著しい大容量
・高記録密度化に伴い、磁気記録媒体上に形成される記
録ビットの大きさは次第に減少している。１平方インチ
あたり５０ギガビット以上の超高密度記録を実現するた
めには、現状の媒体で対応することは難しく、媒体ノイ
ズをさらに低減する必要がある。このためには、磁性膜
の結晶粒径を小さくすることが重要である。しかし、磁
性結晶粒の微細化によって磁性粒の体積が極端に小さく
なると、常温においても熱エネルギーの影響が顕著にな
り、記録磁化が減衰することが懸念される。実際、低ノ
イズ化した媒体において、２２５ＫＦＣＩの密度で記録
した情報が９６時間後には１０％以上も減衰することが
Ｙ．Ｈｏｓｏｅ等によって報告されている（ＩＥＥＥ
Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．、３３、ｐｐ．３０２８−３０
３０、Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ１９９７）。

【０００３】一般に、耐熱揺らぎ性能を表す指標として
は、ＫｕＶ／ｋＴが用いられており、この値が大きいほ
ど耐熱揺らぎ性能が高い。ここで、Ｋｕ：異方性磁界、
Ｖ：磁性粒子の体積、ｋ：ボルツマン定数、Ｔ：絶対温
度である。耐熱揺らぎ性能を向上するためには、上式か
ら異方性磁界、あるいは磁性粒子の体積のいずれかを大
きくすれば良いことが容易にわかる。しかしながら、磁
性粒子の体積の増大すると、媒体ノイズが増大するた
め、耐熱揺らぎ性能を向上する手段として磁性粒子の体
積増大をとることはできない。従って、異方性磁界Ｋｕ
を大きくすることが重要な技術課題となる。

【０００４】これを解決する試みとして、光磁気ディス
クで用いられているＴｂＦｅＣｏからなる磁性膜を磁気
記録に適用した報告がある（第２３回日本応用磁気学会
学術講演会概要集、ｐｐ．４４８、１９９９）。この報
告では、ＴｂＦｅＣｏ磁性膜は希土類元素であるＴｂを
含むので従来の媒体に比べて異方性エネルギーが大き
く、更に、磁性膜自体が非晶質であるため結晶粒の大き
さに起因する媒体ノイズが小さくなるとの考えに基づい
て、ＴｂＦｅＣｏ磁性膜を持った媒体を提案している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】光磁気ディスクで用い
られているＴｂＦｅＣｏに代表される希土類−遷移金属
合金磁性膜（以後、ＲＥ−ＴＭ磁性膜と略記）は、磁気
異方性が大きく、かつ、非晶質であるため、耐熱揺らぎ
性能の向上と媒体ノイズの低減において魅力的な材料で
ある。しかしながら、この磁性膜を用いた媒体を用いて
記録再生試験を行ったところ、高記録密度化の点で問題
があることが判明した。ＲＥ−ＴＭ磁性膜には、磁気ヘ
ッドが作る磁界によって磁壁移動型の磁化反転が発生
し、情報としての記録ビットが形成される。上述したＲ
Ｅ−ＴＭ磁性膜は非磁性元素を含まないため、磁壁の移
動を阻害する元素が存在しない。したがって、磁壁移動
を制限するピンニングサイトがないので、磁気ヘッドの
トラック幅以上に広がったトラック幅で情報が記録され
る。このため、トラック密度を高めるためトラック間の
距離を縮めようとすると、隣接トラックの記録情報を乱
してしまうことがわかった。さらに、線記録密度に対し
ても、同様の理由から、磁気ヘッドによって磁化反転さ
せている領域の直前に形成された記録ビットを乱してし
まい、高密度記録が困難であることがわかった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第一の目的は、
前記ＲＥ−ＴＭ磁性膜が潜在的に有している高磁気異方
性という特性を十分に発揮させて、高密度記録特性と、
優れた耐熱揺らぎ特性と低ノイズ性とを兼ね備えた磁気
記録媒体を提供することにある。

【０００７】本発明の第二の目的は、この磁気記録媒
体の性能を充分に活かし、１平方インチあたり５０ギガ
ビット以上の記録密度を有する磁気記憶装置を提供する
ことである。

【０００８】上記目的は、基板上に直接、もしくは下地
膜を介して磁性膜を形成した磁気記録媒体において、該
磁性膜に下記Ａ群から選ばれた少なくとも１種の希土類
元素とＣｏを含み、かつ、ＳｉもしくはＡｌのいずれか
の元素を含むことで達成される。

【０００９】Ａ群：Ｎｄ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ上記磁性膜中において、Ａ群から選ばれた希土類元素と
Ｃｏの合計を１００at．％とすると、Ａ群から選ばれた
希土類元素の合計の割合を８から３０ａｔ．％とするこ
とが、異方性エネルギーを高め、かつ、最適な再生出力
を得る上で好ましい。

【００１０】本願発明でＣｏを使用する理由はキュリー
点が高いためである。ＴｂＦｅＣｏは、通常、光磁気デ
ィスク媒体での磁性膜材料として用いられているが、Ｆ
ｅはＣｏに比べてキュリー点が低い。また、Ｃｏ、Ｆｅ
以外の代表的な強磁性元素であるＮｉも、やはりＣｏに
比べてキュリー点が低い。光磁気ディスクのような熱磁
気記録においては、半導体レーザのパワーとの兼ね合い
から、キュリー点を低くする必要があり、磁性膜中のＦ
ｅ含有量は多い。しかしながら、本発明の媒体は磁気記
録への適用が目的であり、キュリー点が低くなることは
好ましくない。この理由は、キュリー点が低くなると、
室温近傍での磁化の温度依存性が急峻になり、環境温度
の変化による再生出力の変動が無視できなくなるためで
ある。そのため、本発明ではＦｅやＮｉを含まず、キュ
リー点を著しく低下させないＣｏを用いることにした。
記録媒体の製造技術上、ＦｅやＮｉが不純物として不可
避的に含まれる可能性もありうるが、これらの不純物濃
度が１ａｔ％程度であれば、特性には影響を及ぼすこと
はない。

【００１１】一般に、希土類を含む磁性材料は希土類を
含まない磁性材料に比べて耐食性が良くないが、下記Ｂ
群から選ばれた元素を少なくとも１種磁性膜に添加する
ことによって、耐食性が改善される。

【００１２】Ｂ群：Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔこの場合の、Ｂ群の元素の添加率は、Ａ群から選ばれた
元素＋Ｃｏ＋Ｂ群から選ばれた元素の総量を１００ａ
ｔ．％と定義した場合、Ｂ群から選ばれた耐食性を向上
するための元素の合計は０.５ａｔ．％≦Ｂ≦１０ａ
ｔ．ａｔ．％とする必要がある。耐食性向上を目的とす
る元素は非磁性であるため、これ以上の濃度の添加は、
媒体の磁気特性を劣化させてしまい好ましくない。

【００１３】磁性膜中での磁壁移動を制御するピンニン
グサイトとしての機能を持たせるためには、Ｓｉもしく
はＡｌのいずれかの元素、ないしＳｉもしくはＡｌの窒
化物を磁性膜に添加する。Ｓｉ、Ａｌよりも、窒化物の
方が磁壁移動を制限する効果は大きい。

【００１４】ここで、Ｓｉ、Ａｌの窒化物をＳｉＮｘも
しくはＡｌＮｘという一般式で表記した場合、ｘは約
０.７から１.５の範囲の数値となる。式中のｘはＳｉあ
るいはＡｌの原子数を１としたときの、ＳｉまたはＡｌ
に対するＮの相対的原子数を示す。ＳｉＮｘとＡｌＮｘ
の組成比が整数比とならないのは、元素のイオン価数の
違い、磁性膜の製造上の問題による。Ｓｉ、Ａｌ、Ｎの
イオン価数はそれぞれ＋４、＋３、−３であるので、Ｓ
ｉＮに関してはＳｉ：Ｎ＝１：１で結合することは難し
い。また、窒化膜を製造する際には、ＳｉやＡｌのター
ゲットを用いてＮ_２を含むスパッタリングガス中で反応
性スパッタリングによって製造する場合が多く、Ｎ_２の
供給量によって、膜中に含まれるＮの量が変動する。こ
の結果、Ｎ量は上述した０.７から１.５の範囲となる。

【００１５】なお、Ｓｉ、Ａｌに限らず、非磁性元素で
あれば磁壁移動を制限する効果を有するが、窒化物の使
用を考慮すると、添加する非磁性元素はＳｉ、Ａｌが好
ましい。Ｓｉ、Ａｌ以外の非磁性元素はＮと結合する自
由エネルギーがＣｏよりも低いので、窒化の際に、添加
した非磁性元素ではなくＣｏが窒化されてしまい、磁気
特性が劣化するためである。

【００１６】ＳｉもしくはＡｌの割合は、磁性膜の元素
の総量に対して８から４０ａｔ％とすることが好まし
い。Ｓｉ、Ａｌを４０ａｔ％以上添加するとＳ／Ｎが劣
化する。ここで、磁性膜中の元素の総量は、Ａ群から選
ばれた希土類元素とＣｏ元素の和と、ＳｉもしくはＡｌ
の合計を１００ａｔ．％と定義している。Ｓｉもしくは
Ａｌが窒化物の場合、磁性膜にはＳｉ、Ａｌと化合して
いるＮも含まれるが、気体元素の定量測定は難しいた
め、ＳｉＮｘ、ＡｌＮｘの添加量は、Ｓｉ、Ａｌの量で
定義する。

【００１７】磁性膜は基板上に直接でも、あるいは下地
膜を介して形成しても構わない。ここで述べている下地
膜とは、主として磁性膜の耐食性、及び密着性の向上を
目的として設ける。下地膜の材料としては、ＳｉＮｘ、
ＡｌＮｘ、Ａｌ、Ｎｉ−Ｐ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｍ
ｏ、Ｔａ、Ｗなどが適当である。これらの材料を複数混
合して用いてもかまわない。

【００１８】本発明の磁性膜の磁化容易軸方向は、希土
類元素の組成や媒体の作製方法により、面内、垂直のい
ずれにも制御可能である。したがって、磁化容易軸を面
内にしたときは面内記録媒体、垂直ならば垂直記録媒体
に適用できる。例えば、記録媒体製造時に基板に印可す
るバイアス電圧の大きさを変えると、バイアス電圧の大
きさによって磁気異方性が面内、あるいは垂直方向に変
化する。また、記録媒体製造時のスパッタガスの種類に
よっても磁気異方性は変化し、例えば、ＴｂＣｏをスパ
ッタリングで作製する際に、スパッタガスとしてＡｒを
用いると面内異方性であるが、Ａｒ＋Ｈ２ガスを用いる
と垂直異方性となる。さらに、磁気異方性はＴｂ濃度に
よっても変化する。よって、以上のような制御技術を用
いることにより、本願の記録媒体は、垂直媒体、面内媒
体の両方に適用することが可能である。

【００１９】また、上記本発明の磁気記録媒体と、該磁
気記録媒体を記録方向に駆動する駆動部と、記録部と再
生部からなる磁気ヘッドと、該磁気ヘッドを前記磁気記
録媒体に対して相対的に運動させる手段と、該磁気ヘッ
ドに対する入力信号及び出力信号を波形処理する記録再
生信号処理手段とを含む磁気記憶装置において、前記
磁気ヘッドの再生部を磁気抵抗効果型の素子で構成する
ことによって、１平方インチあたり５０ギガビット以上
の記録密度を有する磁気記憶装置を達成することができ
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】〔実施例１〕本発明による磁気記
録媒体の一実施例の断面図を図１に示す。以下に、本実
施例の磁気記録媒体の作製方法を述べる。

【００２１】外径６５ｍｍφのガラス基板１０を加熱せ
ずに、Ａｒガス圧力：０.２７Ｐａ、投入電力密度：５
００Ｗとする成膜条件で、ＲＦマグネトロンスパッタリ
ング法により、ＳｉＮｘ下地膜１１、１１を２０ｎｍ形
成した。ＳｉＮｘスパッタリングターゲットのサイズは
１２７ｍｍφである。次いで、スパッタリングガス圧
力：０.６７Ｐａ、マイクロ波パワー：７００Ｗ、ター
ゲット引き込み電圧：５００Ｖとする成膜条件で、ＥＣ
Ｒスパッタリング法により、（Ｔｂ₂₃Ｃｏ₇₇）−ＳｉＮ
ｘ磁性膜１２、１２を２０ｎｍ形成した。ここで、括弧
で括られたＴｂとＣｏの後ろに付した数字は、ＴｂとＣ
ｏの原子比を百分率で示したものであり、これ以降、組
成に関しては同様な記述をする。ＥＣＲスパッタリング
で磁性膜を作製する際、Ｓｉ円筒ターゲット上にＴｂと
Ｃｏのチップを貼り付けたターゲットを用いた。スパッ
タリングガスにはＡｒ＋Ｎ２の混合ガスを用い、反応性
スパッタリング現象を利用して、ＳｉＮｘを形成した。
またこのとき、ＴｂとＣｏの原子比は２５:７５に保っ
たまま、Ｓｉ（ＳｉＮｘ）濃度を変化させた。最後にＡ
ｒガス圧力：０.６７Ｐａ、投入電力密度：５００Ｗと
する成膜条件で、ＤＣマグネトロンスパッタリング法に
より、Ｃ保護膜１３、１３を５ｎｍ形成した。Ｃスパッ
タリングターゲットのサイズは１２７ｍｍφである。

【００２２】図２には、製造した記録媒体の記録再生特
性のＳｉＮｘ濃度に対する変化を示す。ＳｉＮｘ濃度の
同定は分析技術上困難であるため、ここではＮを無視
し、Ｓｉ濃度依存性のグラフとして示している。Ｓｉ濃
度はIＣPＳで分析した。記録再生特性は、記録媒体に記
録密度３００ＫＦＣＩの信号を書いた際のＳ／Ｎによっ
て示した。Ｓｉ濃度が０である媒体はＴｂ₂₅Ｃｏ₇₅磁性
膜であり、ＳｉＮｘを含まない媒体を意味している。グ
ラフの縦軸はＳｉ濃度が０である媒体のＳ／Ｎを１とし
た相対変化で表してある。Ｓ／Ｎは、Ｓｉ濃度が２５ａ
ｔ．％のときに最大となった。現行の信号処理方式によ
り、１平方インチあたり５０ギガビット以上の記録密度
を実現するためには、１.５以上のＳ／Ｎが必要とされ
るため、磁性膜中のＳｉ濃度は８ａｔ．％以上４０ａ
ｔ．％以下の範囲であることが必要である。また、磁性
膜に添加したＳｉＮｘをＡｌＮｘに変えた場合にも、同
様な結果が得られることも確認した。

【００２３】本実施例では、記録媒体の製造方法として
ＲＦスパッタリングを用いているが、磁気記録媒体の作
製方法に関してはＤＣ／ＲＦマグネトロンスパッタリン
グ法、Ｎ₂ガスを用いた反応性スパッタリング法、ＥＣ
Ｒスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法、
真空蒸着法、プラズマＣＶＤ法等如何なる手法を用いて
も構わない。

【００２４】〔実施例２〕外径６５ｍｍφのガラス基板
を２５０℃に加熱した後、Ａｒガス圧力：０.２７Ｐ
ａ、投入電力密度：５００Ｗとする成膜条件で、ＲＦマ
グネトロンスパッタリング法により、（ＴｂＣｏ）−Ｓ
ｉＮｘ磁性膜を２０ｎｍ形成した。次に、Ａｒガス圧
力：０.６７Ｐａ、投入電力密度：５００Ｗとする成膜
条件で、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、Ｃ
保護膜を５ｎｍ形成した。本実施例では、磁性膜作製用
のターゲットとしては、ＳｉＮｘターゲット上にＴｂと
Ｃｏのチップを配置したものを用いた。ＴｂとＣｏ原子
の和と、Ｓｉ原子の比率は８０：２５に保ったまま、Ｔ
ｂとＣｏの割合を変えた試料を作製した。

【００２５】図３に、Ｔｂ量に対するＳ／Ｎの変化を示
す。グラフの縦軸はＴｂが０ａｔ．％、すなわち、Ｃｏ
−ＳｉＮｘ磁性膜のＳ／Ｎを１とした相対変化で示して
ある。同図から、Ｔｂ濃度が１８から２５ａｔ．％のと
きにＳ／Ｎが最大となることがわかる。本願の目的であ
る１平方インチあたり５０ギガビット以上の記録密度を
実現させるためには、少なくとも１.５程度のＳ／Ｎが
必要であるため、Ｔｂ濃度は８ａｔ．％以上３０ａｔ．
％以下の範囲とすることが必要である。

【００２６】Ｔｂ以外にＮｄ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙを用い
た場合にも同様な結果が得られることを確認した。これ
らの希土類元素を２種類以上選択して添加しても構わな
いが、希土類元素の合計の濃度は８ａｔ．％以上３０ａ
ｔ．％以下の範囲とする必要がある。

【００２７】〔実施例３〕外径６５ｍｍφのガラス基板
を加熱せずに、スパッタリングガス圧力：０.６７Ｐ
ａ、投入電力密度：５００Ｗとする成膜条件で、ＤＣマ
グネトロンスパッタリング法により、ＳｉＮｘ下地膜を
３０ｎｍ形成した。このとき、スパッタリングターゲッ
トとして低抵抗のＳｉを用い、スパッタリングガスには
Ａｒ＋Ｎ２の混合ガスを用いた反応性スパッタリングに
よりＳｉＮｘを形成した。次いで、Ａｒガス圧力：０.
２７Ｐａ、投入電力密度：５００Ｗとする成膜条件で、
ＲＦマグネトロンスパッタリング法により、（ＴｂＣ
ｏ）−ＳｉＮｘ磁性膜を２０ｎｍ形成した。磁性膜作製
用のターゲットとしては、ＳｉＮｘターゲット上にＴｂ
とＣｏのチップを配置したものを用いた。ＴｂとＣｏの
原子比（Ｔｂ:Ｃｏ）は１５：８５とし、また、Ｔｂと
Ｃｏ原子の和とＳｉ原子の比率は８５:１５とした。最
後に、Ａｒガス圧力：０.６７Ｐａ、投入電力密度：５
００Ｗとする成膜条件で、ＤＣマグネトロンスパッタリ
ング法により、Ｃ保護膜を５ｎｍ形成した。

【００２８】比較例として、上記実施例３の磁性膜組成
をＴｂ₂₇Ｆｅ₆₁Ｃｏ₁₂とした媒体を作製した。磁性膜以
外の下地膜、保護膜は同様な構成とした。比較例の磁性
膜は、従来の光磁気ディスクの典型的な材料である。

【００２９】本実施例と比較例の媒体に対して、耐食性
の試験を行った。試料作製後５時間以内に、残留磁化
（Ｂｒ）を測定した後、温度８０℃、湿度９５％の環境
下に、５００時間放置後のＢｒを測定し、その減少率を
評価した。本実施例の媒体では、Ｂｒの減少率が３％で
あったのに対し、比較例の媒体は１０％であった。これ
は、比較例とした従来の光磁気ディスク媒体では、多量
のＦｅを含むためと考えられる。強磁性を示す３ｄ遷移
金属はＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉであるが、ＦｅやＮｉはＣｏに
比べて腐食し易い。ＲＥ−ＴＭ磁性膜を磁気記録媒体に
適用するには、３ｄ遷移金属成分としてはＦｅやＮｉを
含まず、Ｃｏを選択することが最も好ましいことがわか
った。

【００３０】さらに、耐食性の向上を図るため、Ｔｉ、
Ｖ、Ｃr、Ｎb、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔを添加したとこ
ろ、Ｂｒの減少率は２％以下に改善できることがわかっ
た。この場合の添加元素の濃度は、０.５ａｔ．％以
上、１０ａｔ．％以下とする必要がある。添加元素の濃
度が０.５ａｔ．％以下では、耐食性改善の効果が無
く、１０ａｔ．％以上では媒体の磁気特性を劣化させて
しまい好ましくない。これらの耐食性元素は、複数選択
しても構わないが、合計の濃度が０.５ａｔ．％以上、
１０ａｔ．％以下の範囲とする必要がある。

【００３１】〔実施例４〕前記実施例１から３記載の磁
気記録媒体は、図４に一例を示すような磁気抵抗効果を
利用した再生専用のセンサを備える磁気ヘッドを用いる
ことによって、その性能が充分に活かされる。

【００３２】記録用磁気ヘッドは、一対の記録磁極４
０、４１とそれに鎖交するコイル４２からなる誘導型薄
膜磁気ヘッドであり、記録磁極間のギャップ層厚は０.
３μmとした。また、磁極４１は共に厚さ１μmの磁気シ
ールド層４５と対で、再生用の磁気ヘッドの磁気シール
ドも兼ねており、このシールド層間距離は０.２５μmで
ある。再生専用の磁気ヘッドは、磁気抵抗効果センサ４
３と、電極となる導体層４４からなる磁気抵抗効果型ヘ
ッドである。この磁気ヘッドは磁気ヘッドスライダ基体
４６上に設けられている。尚、図４では記録磁極間のギ
ャップ層、及びシールド層と磁気抵抗効果センサ間のギ
ャップ層は省略してある。

【００３３】磁気抵抗効果センサ４３の詳細な断面構造
を図５に示す。磁気センサの信号検出領域５０は、酸化
Ａｌのギャップ層５１上に横バイアス層５２、分離層５
３、磁気抵抗強磁性層５４が順次形成された部分からな
る。磁気抵抗強磁性層５４には、２０ｎｍのＮｉＦｅ合
金を用いた。横バイアス層５２には２５ｎｍのＮｉＦｅ
Ｎｂを用いたが、ＮｉＦｅＲｈ等の比較的電気抵抗が高
く、軟磁気特性の良好な強磁性合金であっても構わな
い。横バイアス層５２は磁気抵抗強磁性層５４を流れる
センス電流が作る磁界によって、この電流と垂直な膜面
内方向（横方向）に磁化され、磁気抵抗強磁性層５４に
横方向のバイアス磁界を印加する。これにより、媒体か
らの漏洩磁界に対して、線形な再生出力が得られる磁気
センサとなる。磁気抵抗強磁性層５４からのセンス電流
の分流を防ぐ分離層５３には、比較的電気抵抗が高いTa
を用い、膜厚は５ｎｍとした。信号検出領域５０の両端
にはテーパー形状に加工されたテーパー部５５がある。
テーパー部５５は、磁気抵抗強磁性層５４を単磁区化す
るための永久磁石層５６と、その上に形成された信号を
取り出すための一対の電極５７からなる。永久磁石層５
６は保磁力が高く、磁化方向が容易に変化しないことが
重要であり、ＣｏＣｒ、ＣｏＣｒＰｔ合金等が用いられ
る。

【００３４】また、磁気抵抗効果センサ４３には、図６
に示すようなスピンバルブ型を用いると、より大きな出
力が得られるため好ましい。磁気センサの信号検出領域
６０は、酸化Ａｌのギャップ層６１上に５ｎｍのＴａバ
ッファ層６２、７ｎｍの第一の磁性層６３、１.５ｎｍ
のＣｕ中間層６４、３ｎｍの第二の磁性層６５、１０ｎ
ｍのＦｅ−５０at％Ｍｎ反強磁性合金層６６が順次形成
された構造である。第一の磁性層６３にはＮｉ−２０at
％Ｆｅ合金を用い、第二の磁性層６５にはＣｏを用い
た。反強磁性合金層６６からの交換磁界により、第二の
磁性層６５の磁化は一方向に固定されている。これに対
し、第二の磁性層６５と非磁性の中間層６４を介して接
する第一の磁性層６３の磁化方向は、磁気記録媒体から
の漏洩磁界により変化する。このような二つの磁性層
の磁化の相対的な方向の変化に伴い、３つの膜全体の抵
抗に変化が生じる。この現象はスピンバルブ効果と呼ば
れ、本実施例では磁気抵抗効果センサにこの効果を利用
したスピンバルブ型磁気ヘッドを用いた。尚、永久磁石
層６８と電極６９からなるテーパー部６７は、図５に示
した通常の磁気抵抗効果センサと同様である。

【００３５】磁気記憶装置の一例の上面図を図７（ａ）
に、そのAA'線断面図を図７（ｂ）に略示する。

【００３６】面内磁気記録媒体７０は、面内磁気記録媒
体駆動部７１に連結する保持具によって保持され、面内
磁気記録媒体７０のそれぞれの面に対向して、図４に略
示する磁気ヘッド７２が配置される。磁気ヘッド７２の
浮上高さは約０.０５μｍであり、磁気ヘッド駆動部７
３により所望のトラックに位置決めされる。

【００３７】磁気ヘッド７２によって再生した信号は、
記録再生信号処理系７４によって波形処理される。記録
再生信号処理系７４は増幅器、アナログ等化器、ＡＤコ
ンバータ、ディジタル等化器、最尤復号器等で構成され
ている。磁気抵抗効果を利用したヘッドの再生波形は、
ヘッドの特性により正と負の大きさが非対称となった
り、記録再生系の周波数特性の影響を受けたりして、記
録した信号とは異なった信号に読み誤られることがあ
る。アナログ等化器は再生波形を整えて、これを修復す
る機能を有する。この修復された波形をＡＤコンバータ
を通してディジタル変換し、ディジタル等化器によって
さらに波形を整える。最後にこの修復された信号を最尤
復号器によって、最も確からしいデータに復調する。以
上の構成の再生信号処理系によって、極めて低いエラー
レートで信号の記録再生が行われる。なお、等化器や最
尤復号器は既存のものを用いても構わない。

【００３８】以上の装置構成にすることによって、１平
方インチあたりの記録密度を５０ギガビット以上に対応
することができ、従来の磁気記憶装置に比べ３倍以上の
記憶容量を持った高密度磁気記憶装置を実現することが
できた。また、記録再生信号処理系から最尤復号器を取
り除き、従来の波形弁別回路に変えた場合にも従来に比
べ２倍以上の記憶容量を持った磁気記憶装置を実現する
ことができた。

【００３９】

【発明の効果】本発明の磁気記録媒体は、基板上に直
接、もしくは下地膜を介して磁性膜を形成した磁気記録
媒体において、該磁性膜にＡ群（Ｎd、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔ
ｂ、Ｄｙ）から選ばれた少なくとも１種の希土類元素と
Ｃｏを含み、かつ、ＳｉもしくはＡｌのいずれかの元素
を含むことによって、高保磁力、低ノイズでしかも熱揺
らぎの影響が小さな媒体を実現できる。

【００４０】さらに、この磁気記録媒体と磁気抵抗効果
を利用した再生専用の素子を有する磁気ヘッドとを組み
合わせることによって、１平方インチあたり５０ギガビ
ット以上の記録密度を有する磁気記憶装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による磁気記録媒体の一実施例の断面模
式図。

【図２】Ｓ／ＮとＳｉＮｘ濃度の関係を示す図。

【図３】Ｓ／ＮとＴｂ濃度の関係を示す図。

【図４】磁気抵抗効果を利用した素子を備える磁気ヘッ
ドの構造の一例を示す模式図。

【図５】磁気抵抗効果センサの一例を示す構造図。

【図６】スピンバルブ型磁気抵抗効果センサの一例を示
す構造図。

【図７】磁気記憶装置の構造の一例を示す模式図。

【符号の説明】

１０…基板、１１、１１…下地膜、１２、１２’…（Ｒ
Ｅ−ＴＭ）−ＳｉＮｘ磁性膜、１３、１３…保護膜、４
０…記録磁極、４１…磁極兼磁気シールド層、４２…コ
イル、４３…磁気抵抗効果素子、４４…導体層、４５
…磁気シールド層、４６…スライダ基体、５０…磁気セ
ンサの信号検出領域、５１…ギャップ層、５２…横バイ
アス層、５３…分離層、５４…磁気抵抗強磁性層、５５
…テーパー部、５６…永久磁石層、５７…電極、６０…
磁気センサの信号検出領域、６１…ギャップ層、６２…
バッファ層、６３…第一の磁性層、６４…中間層、６５
…第二の磁性層、６６…反強磁性合金層、６７…テーパ
ー部、６８…永久磁石層、６９…電極、７０…磁気記録
媒体、７１…磁気記録媒体駆動部、７２…磁気ヘッド、
７３…磁気ヘッド駆動部、７４…記録再生信号処理系。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石川晃東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内Ｆターム(参考） 5D006 BB01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に直接、もしくは下地膜を介して磁
性膜を形成した磁気記録媒体において、該磁性膜は、Ｃ
ｏと、下記Ａ群から選ばれた少なくとも１種の元素と、
ＳｉもしくはＡｌのいずれか一方の元素を含むことを特
徴とする磁気記録媒体。Ａ群：Ｎｄ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ
【請求項２】請求項１に記載の磁気記録媒体において、
前記Ａ群から選ばれた元素の合計とＣｏの総量を１００
ａｔ％と表現した場合、前記Ａ群から選ばれた元素の合
計の割合は、８から３０ａｔ％であることを特徴とする
磁気記録媒体。
【請求項３】前記Ａ群から選ばれた元素の合計の割合
は、１８から２５ａｔ％であることを特徴とする請求項
２に記載の磁気記録媒体。
【請求項４】前記ＳｉまたはＡｌは、窒化物であること
を特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の磁
気記録媒体。
【請求項５】請求項１から４のいずれか１項に記載の磁
気記録媒体において、前記磁性膜中の元素の総量を１０
０ａｔ％と表現した場合、前記ＳｉまたはＡｌの割合は
８から４０ａｔ％であることを特徴とする磁気記録媒
体。
【請求項６】Ｎｄ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙからなる群
から選ばれた少なくとも１種の元素と、ＳｉもしくはＡ
ｌのいずれか一方の元素と、Ｃｏとを含む磁性膜を有す
る磁気記録媒体と、該磁気記録媒体を記録方向に駆動す
る駆動部と、記録部と磁気抵抗型素子を搭載した再生部
からなる磁気ヘッドと、該磁気ヘッドを前記磁気記録媒
体に対して相対的に運動させる手段と、該磁気ヘッドに
対する入力信号及び出力信号を波形処理する記録再生信
号処理手段とを有することを特徴とする磁気記憶装置。