JP2003203330A

JP2003203330A - 磁気記録媒体

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Publication number: JP2003203330A
Application number: JP2002000926A
Authority: JP
Inventors: Masa Nakamura; 雅中村; Takahiro Shimizu; 貴宏清水; Hiroyuki Uwazumi; 洋之上住; Naoki Takizawa; 直樹滝澤; Tadaaki Oikawa; 忠昭及川
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2002-01-07
Filing date: 2002-01-07
Publication date: 2003-07-18
Also published as: MY145841A; SG103903A1; US20030180576A1

Abstract

(57)【要約】【課題】磁気特性と電磁変換特性に優れ、熱擾乱の影
響の少ない安定な高密度記録が可能な磁気記録媒体を提
供すること。【解決手段】非加熱のポリカーボネートまたはポリオ
レフィン等のプラスチック樹脂基板１を用い、磁性層４
を、六方最密充填構造を有する強磁性結晶粒子と、強磁
性結晶粒子間に介在する酸化物を主成分とする非磁性粒
界とから構成されるグラニュラー構造で構成し、下地層
２を体心立方格子構造とし、磁性層４と下地層２との間
に、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｒｅのうちの少なくとも１つの元素を
主成分とする非磁性金属で構成した優先結晶配向面がｈ
ｃｐ（１００）面である六方最密充填構造を有する非磁
性の中間層３を備えさせ、強磁性結晶と非磁性中間層３
を構成する非磁性金属のａ軸格子定数のミスマッチ（Δ
ａ）が６％以内、ｃ軸格子定数のミスマッチ（Δｃ）が
４％以内であり、かつ、ΔａとΔｃの比（Δａ／Δｃ）
が１．５以上であるように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気記録媒体に関
し、より詳細には、磁気特性と電磁変換特性に優れ、熱
擾乱の影響の少ない安定な高密度記録が可能な磁気記録
媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の高度情報化社会を支える情報記録
装置の一つに磁気記憶装置があり、情報の大量化に伴っ
て、磁気記憶装置に用いられる磁気記録媒体には記録密
度の向上や低ノイズ化が要求されている。高記録密度を
実現するためには、磁化反転が生じる単位を小さくしな
ければならず、そのためには、磁性粒子のサイズを微細
化することが必要である。また、ノイズを低減するため
には、磁性粒子のサイズの微細化のみならず、磁気的な
粒子間相互作用による磁化の揺らぎを低減することが重
要である。

【０００３】これらの課題を解決するために、様々な磁
性層組成や構造、及び、種々の非磁性下地層やシード層
の材料等が提案されており、特に、一般にグラニュラー
磁性層と呼ばれる、酸化物や窒化物等の非磁性マトリク
スに囲まれた磁性結晶粒子構造を持つ媒体が提案されて
いる。グラニュラー媒体は、磁性粒子間が非磁性物質の
介在によりほぼ完全に磁気的に絶縁されており、個々の
粒子（４〜１０ｎｍ程度）が最小の磁化単位となり、少
なくともこの程度のサイズまでの微小な高密度記録が可
能となるのみならず、非磁性マトリクスの包囲による粒
子間交換相互作用の抑圧も期待できる。

【０００４】例えば、米国特許第５，６７９，４７３号
明細書には、ＳｉＯ_２等の酸化物が添加されたＣｏＮｉ
Ｐｔターゲットを用いてＲＦスパッタリング成膜を行な
うことで、各々の磁性結晶粒が非磁性の酸化物で囲まれ
て個々に分離した構造を持つグラニュラー記録膜が形成
でき、低ノイズ化が実現されることが記載されている。
このようなグラニュラー磁性膜は、非磁性非金属の粒界
相が磁性粒子を物理的に分離するため、磁性粒子間の磁
気的な相互作用が低下し、記録ビットの遷移領域に生じ
るジグザグ磁壁の形成を抑制することにより、低ノイズ
特性が得られると考えられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】グラニュラー磁性層を
用いて優れた電磁変換特性を有する媒体を実現するため
には、ターゲット中に含まれるＳｉＯ_２のような酸化物
等とＣｏ系合金とを膜中で良好に分離させる必要があ
り、かつ、磁性粒子のサイズを微細化してノイズを低減
させることが重要である。

【０００６】しかしながら、磁性層と非磁性中間層のｃ
軸格子定数のミスマッチが５％以上になると、これらの
層間の格子不整合性により、非磁性中間層の上に成膜さ
れる磁性層のエピタキシャル成長が阻害され、磁性層を
構成する結晶粒子の配向性や結晶性へ影響を及ぼすだけ
でなく、Ｃｏ系合金粒子からの酸化物の偏析をも阻害し
てしまうという問題がある。

【０００７】また、これらの現象は電磁変換特性の劣化
に繋がるため、非磁性中間層と磁性層との間の格子整合
性を制御することにより低ノイズ化を図ることが求めら
れている。

【０００８】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、磁気特性と電磁変
換特性に優れ、熱擾乱の影響の少ない安定な高密度記録
が可能な磁気記録媒体を提供することにある。

【０００９】本発明者らが、グラニュラー磁性層を用い
た磁気記録媒体において、非磁性中間層結晶粒子と磁性
層結晶粒子との格子整合性について鋭意検討した結果、
スパッタ法により作製した非磁性中間層と磁性層とのａ
軸格子定数のミスマッチ（Δａ）が６％以内であり、か
つ、ｃ軸格子定数のミスマッチ（Δｃ）が４％以内で両
者の比（Δａ／Δｃ）が１．５以上になると、中間層と
同じ六方最密充填（ｈｃｐ）構造を有する磁性層の強磁
性結晶粒の良好なエピタキシャル成長が起こり、その結
果、配向性と結晶性が向上され、優れた諸特性を実現で
きることが明らかとなった。すなわち、非磁性中間層の
結晶に対する格子ミスマッチが低下した結果、粒子サイ
ズの小さな微結晶の場合においても、個々の微結晶にお
いて良好なエピタキシャル成長が可能となることが判明
した。

【００１０】また、ｈｃｐ（１００）面に優先配向する
非磁性中間層を設けてその上に磁性層を成膜すると、格
子整合性の良いｃ軸方向と比較して格子整合性の劣るａ
軸方向では、磁性層結晶粒子のエピタキシャル成長の際
に結晶成長が阻害・制限される効果が働き、そのためＣ
ｏ粒子の微細化が実現できる。そして、水平方向（ａ軸
方向）への結晶成長が制限された結果、磁性層ｈｃｐ
（１００）配向結晶粒の粒界への酸化物の偏析を促すこ
とが判明した。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、請求項１に記載の発明は、非磁性
基体上に、非磁性の下地層と、磁性層と、保護層と、液
体潤滑剤膜とを順次成膜して積層された構成の磁気記録
媒体において、前記磁性層が、六方最密充填（ｈｃｐ）
構造を有する強磁性結晶粒子と、該強磁性結晶粒子間に
介在する酸化物を主成分とする非磁性粒界とから構成さ
れるグラニュラー構造を有し、前記下地層が、体心立方
格子（ｂｃｃ）構造を有することを特徴とする。

【００１２】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の磁気記録媒体において、前記磁性層と前記下地
層との間に、ｈｃｐ構造を有する非磁性中間層を備え、
該非磁性中間層は、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｒｅのうちの少なくと
も１つの元素を主成分とする非磁性金属で構成されてお
り、かつ、前記非磁性基体の成膜面と平行な優先結晶配
向面がｈｃｐ（１００）面であることを特徴とする。

【００１３】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
又は２に記載の磁気記録媒体において、前記磁性層中の
強磁性結晶粒子は、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔａのうちの少なくと
も１つの元素を添加したＣｏＰｔ合金で構成されてお
り、該強磁性結晶と前記非磁性中間層を構成する非磁性
金属のａ軸格子定数のミスマッチ（Δａ）が６％以内、
ｃ軸格子定数のミスマッチ（Δｃ）が４％以内であり、
かつ、ΔａとΔｃの比（Δａ／Δｃ）が１．５以上であ
ることを特徴とする。

【００１４】また、請求項４に記載の発明は、請求項１
乃至３のいずれかに記載の磁気記録媒体において、前記
非磁性基体が、ポリカーボネートまたはポリオレフィン
等のプラスチック樹脂基板であることを特徴とする。

【００１５】更に、請求項５に記載の発明は、請求項１
乃至４のいずれかに記載の発明において、前記非磁性基
体が、成膜前の加熱がなされていないものであることを
特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
の実施の形態について説明する。

【００１７】（実施例１）図１は、本発明の磁気記録媒
体の構成例を説明するための図で、この磁気記録媒体
は、非磁性の樹脂基板１の上に、下地層２、非磁性中間
層３、磁性層４、保護層５、および、液体潤滑剤６を順
次積層した層構造となっており、ＤＣスパッタ法を用い
て作製した膜を下地層２に用い、この上にＤＣスパッタ
法により非磁性層３を成膜し、更にこの上にＣｏ系合金
の磁性層４をエピタキシャル成長させて作製している。

【００１８】ここでは、基板として、３．５″直径の樹
脂基板１（ポリカーボネートやポリオレフィン等のプラ
スチック樹脂基板）を用い、これを洗浄後、スパッタ装
置内に導入し、ＤＣスパッタ法で体心立方格子（ｂｃ
ｃ）構造を有する下地層２を成膜し、その上にＲｕター
ゲットを用いて、ｈｃｐ構造を有する非磁性中間層３を
成膜速度２．３ｎｍ／ｓｅｃ、放電Ａｒガス圧３０ｍＴ
ｏｒｒ下で３０ｎｍ形成した。

【００１９】これに続いて、ＳｉＯ_２を１０ｍｏｌ％添
加したＣｏＣｒ_１２Ｐｔ_１２ターゲットを用い、ＲＦス
パッタ法により放電Ａｒガス圧５ｍＴｏｒｒ下で、六方
最密充填（ｈｃｐ）構造を有する強磁性結晶粒子と、こ
れらの強磁性結晶粒子間に介在する酸化物を主成分とす
る非磁性粒界とから構成されるグラニュラー構造を有す
る磁性層４を１０ｎｍを形成し、次いで、カーボンの保
護膜層５を厚み８ｎｍで積層した後、真空中から取り出
し、その後、液体潤滑剤６を１．５ｎｍの厚みで塗布し
て磁気記録媒体とした。尚、これらの成膜に先立つ基板
加熱は行っていない。

【００２０】第１表に、このようにして作製した非磁性
の中間層と磁性層の結晶構造を、面内Ｘ線回折法により
解析した結果を示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】この結果から分るとおり、２θ＝２８°付
近に現れるＣｏの（００２）の強いピークに加え、２θ
＝３０°及び４６°付近にＣｏ（１０１）とＣｏ（１１
０）の弱いピークが観測される。また、磁性層を構成す
るＣｏの格子面間隔が３％程度増加しており、非磁性中
間層Ｒｕとのａ軸格子定数のミスマッチ（Δａ）が６
％、ｃ軸格子定数のミスマッチ（Δｃ）が３％であり、
理論的に求められる格子ミスマッチよりも低いミスマッ
チ度となっており、両者の比（Δａ／Δｃ）は２以上で
ある。また、磁性層はＣｏ（１００）面が面内優先配向
であることが分かる。

【００２３】図２は、非磁性中間層と磁性層の断面構造
を解析した透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）像であり、このＴ
ＥＭ像から、非磁性中間層より磁性層がエピタキシャル
成長していることが確認できる。

【００２４】一方、平面ＴＥＭ観察を行なってこれらの
層を構成する結晶粒子の粒径調査を行なった結果から
は、非磁性中間層と磁性層の結晶粒径分布は共に正規分
布を示し、平均粒径はそれぞれ、６ｎｍと４ｎｍであ
り、標準偏差を求めると両者ともに１．３ｎｍであっ
た。また、粒界幅を求めると、１．３ｎｍであった。

【００２５】これらの評価の結果、本発明の磁気記録媒
体では、非磁性中間層と磁性層との間の格子定数のミス
マッチ度が低下したことに起因して、磁性層の結晶性と
結晶配向性が向上すると共に、磁性層を構成する結晶粒
子も充分に微細化されており、結晶粒界も明瞭となって
いる。

【００２６】なお、本実施例では、磁性層４中の強磁性
結晶粒子は、ＣｏＣｒ_１２Ｐｔ_１２の組成を有するＣｏ
Ｐｔ合金としたが、この組成に限らず、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔ
ａのうちの少なくとも１つの元素を添加したＣｏＰｔ合
金で構成することとしてもよい。

【００２７】また、非磁性中間層３をＲｕターゲットを
用いて成膜することとしたが、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｒｅのうち
の少なくとも１つの元素を主成分とする非磁性金属で構
成することとすればよい。

【００２８】（比較例１）本比較例においては、Ｃｏ系
合金の磁性層の成膜に、ＳｉＯ_２を１０ｍｏｌ％添加し
たＣｏＣｒ_１２Ｐｔ_１２ターゲットを用いた以外は実施
例１で説明したのと同様の条件下で磁気記録媒体を作製
した。

【００２９】第２表に、このようにして作製した磁気記
録媒体の、非磁性中間層と磁性層の結晶構造を面内Ｘ線
回折法により解析した結果を示す。

【００３０】

【表２】

【００３１】この結果から分るとおり、２θ＝２８°付
近に現れるＣｏの（００２）の強いピークに加え、２θ
＝２６°、３０°、及び、４６°付近にＣｏ（１０
０）、Ｃｏ（１０１）、及び、Ｃｏ（１１０）の弱いピ
ークが観測される。また、磁性層を構成するＣｏの格子
面間隔が若干増加しており、非磁性中間層Ｒｕとのａ軸
格子定数のミスマッチが７％、ｃ軸格子定数のミスマッ
チが５％であり、理論的に求められる格子ミスマッチ度
にほぼ一致する結果が得られている。また、磁性層はＣ
ｏ（１００）面が面内に優先的に配向していることが分
かる。

【００３２】これに続いて磁性層を平面ＴＥＭ観察して
結晶構造解析を実行したところ、粒界幅は狭く、かつ、
所々に粒界が不明瞭な領域が存在していることが分かっ
た。また、平面ＴＥＭ観察による粒径調査において、磁
性層の結晶粒径分布は粒径４ｎｍと９ｎｍ付近に分布を
示し、平均粒径は４ｎｍであり、標準偏差を求めると
１．８ｎｍであった。更に、粒界幅を求めると、１．０
ｎｍであった。

【００３３】これらの評価の結果、非磁性中間層と磁性
層の格子ミスマッチ度が理論値に近似している場合に
は、磁性層の配向性や結晶性が阻害され、良好なグラニ
ュラー構造の形成に悪影響を与えることが分る。

【００３４】（比較例２）本比較例では、非磁性中間層
に体心立方格子（ｂｃｃ）構造を有するＴａを用いて磁
気記録媒体を作製してその結晶性を評価した。なお、非
磁性中間層をＴａで構成した以外は実施例１で説明した
のと同様の条件下で磁気記録媒体を作製した。

【００３５】第３表に、このようにして作製した磁気記
録媒体の非磁性中間層と磁性層の結晶構造を面内Ｘ線回
折法により解析した結果を示す。

【００３６】

【表３】

【００３７】この結果から分るとおり、２θ＝３０°及
び２８°付近に現れるＣｏの（００２）とＣｏの（１０
１）の強いピークに加え、２θ＝２６°と４６°付近
に、Ｃｏ（１００）及びＣｏ（１１０）の弱いピークが
観測される。また、磁性層を構成するＣｏの格子面間隔
が若干増加しており、非磁性中間層Ｒｕとのａ軸格子定
数のミスマッチが８％、ｃ軸格子定数のミスマッチが１
２％と非常に大きく、磁性層はランダム配向に近いこと
が分る。

【００３８】この磁性層の結晶構造を平面ＴＥＭ観察に
より解析したところ、粒界幅が狭く、所々に粒界が不明
瞭な領域のあることが分かった。また、粒径調査におい
て、平均粒径は１０ｎｍであり、標準偏差を求めると
２．７ｎｍであった。更に、粒界幅を求めると１．０ｎ
ｍであった。

【００３９】これらの結果から、格子定数のミスマッチ
が理論値に近い状態で成膜された磁性層、特に、非磁性
中間層と磁性層のｃ軸のミスマッチが１０％以上と非常
に大きく、磁性層Ｃｏと同様のｈｃｐ構造ではない材料
を非磁性中間層として用いると、磁性層を構成する結晶
粒子はランダム配向になり、その粒径も大きくなること
が分る。

【００４０】（比較例３）実施例１、比較例１、及び、
実施例２で説明した磁気記録媒体について、電磁変換特
性の比較を行った。

【００４１】表４は、振動試料型磁力計（ＶＳＭ）によ
り測定した磁気特性の結果と磁気ディスクの記録再生特
性結果を纏めたものである。なお、記録再生特性はスピ
ンスタンドテスターを用いて孤立再生波形の再生出力、
線記録密度４００ｋＦＣｌにて測定したものである。

【００４２】

【表４】

【００４３】この結果から分るとおり、実施例１の磁気
記録媒体は、比較例２、３の磁気記録媒体と比較し、ノ
イズが６０％以上小さくなり、ＳＮＲが３０％以上向上
している。また、実施例１の磁気記録媒体の保磁力（Ｈ
ｃ）が高く、角型性を示す指標（Ｓ^＊）が１に近い（角
型に近い）のは、既に実施例１において説明したよう
に、格子ミスマッチ度の低下によって磁性層の成長がエ
ピタキシャル的に起こることにより、磁性層の結晶性と
配向性が向上したことによる。更に、磁性層と非磁性中
間層とのａ軸格子定数のミスマッチを６％以内、ｃ軸格
子定数のミスマッチを４％以内にしたことにより、磁性
層を構成する結晶粒子の粒径が微細化され、結晶粒界へ
の偏析も促進されたために磁性結晶粒子間の相互作用が
低減されたことにより、ノイズが低減しＳＮＲ値が向上
している。

【００４４】なお、磁性層と非磁性中間層との間の格子
整合性をより良好に制御することとすれば、より良好な
電磁変換特性を得ることが可能となる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
非磁性中間層と磁性層との間の格子整合性を最適な値と
することにより、磁性層の結晶性や配向性の向上、及
び、結晶粒径の制御、更には、粒界への偏析の促進が可
能となり、低ノイズで磁気特性と電磁変換特性に優れた
磁気記録媒体を提供することが可能となる。

【００４６】さらに、非磁性中間層の構造を制御するこ
とにより、酸化物の粒界への偏析を促進できるため、磁
性結晶粒子間の相互作用の低減が可能である。したがっ
て、本発明の磁気記録媒体は磁性微粒子を小さくした場
合においても、室温において充分に高い保磁力を有する
こととなる。このため、熱擾乱の影響が少なく、安定な
高密度記録化の実現が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気記録媒体の構成例を説明するため
の図である。

【図２】実施例１の磁気記録媒体の断面構造を示すＴＥ
Ｍ像である。

【符号の説明】

１樹脂基板２下地層３非磁性中間層４磁性層５保護層６液体潤滑剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上住洋之神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内 (72)発明者滝澤直樹神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内 (72)発明者及川忠昭神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内Ｆターム(参考） 5D006 BB01 BB06 BB07 CA01 CA05 CA06 CB01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非磁性基体上に、非磁性の下地層と、磁
性層と、保護層と、液体潤滑剤膜とを順次成膜して積層
された構成の磁気記録媒体において、前記磁性層が、六方最密充填（ｈｃｐ）構造を有する強
磁性結晶粒子と、該強磁性結晶粒子間に介在する酸化物
を主成分とする非磁性粒界とから構成されるグラニュラ
ー構造を有し、前記下地層が、体心立方格子（ｂｃｃ）構造を有するこ
とを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】前記磁性層と前記下地層との間に、ｈｃ
ｐ構造を有する非磁性中間層を備え、該非磁性中間層は、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｒｅのうちの少なくと
も１つの元素を主成分とする非磁性金属で構成されてお
り、かつ、前記非磁性基体の成膜面と平行な優先結晶配
向面がｈｃｐ（１００）面であることを特徴とする請求
項１に記載の磁気記録媒体。
【請求項３】前記磁性層中の強磁性結晶粒子は、Ｃ
ｒ、Ｎｉ、Ｔａのうちの少なくとも１つの元素を添加し
たＣｏＰｔ合金で構成されており、該強磁性結晶と前記非磁性中間層を構成する非磁性金属
のａ軸格子定数のミスマッチ（Δａ）が６％以内、ｃ軸
格子定数のミスマッチ（Δｃ）が４％以内であり、か
つ、ΔａとΔｃの比（Δａ／Δｃ）が１．５以上である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気記録媒
体。
【請求項４】前記非磁性基体が、ポリカーボネートま
たはポリオレフィン等のプラスチック樹脂基板であるこ
とを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の磁気
記録媒体。
【請求項５】前記非磁性基体が、成膜前の加熱がなさ
れていないものであることを特徴とする請求項１乃至４
のいずれかに記載の磁気記録媒体。