JP2003263714A - 磁気記録媒体及び磁気記憶装置 - Google Patents
磁気記録媒体及び磁気記憶装置Info
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Abstract
し、分解能やNLTSを劣化させることなく熱安定性の
改善を行なうことが可能とすることを目的とする。 【解決手段】 飽和磁化Ms1及び膜厚t1を有する第
1の磁性層と、第1の磁性層上に設けられた第1の非磁
性層と、第1の非磁性層上に設けられ飽和磁化Ms2及
び膜厚t2を有する第2の磁性層と、第2の磁性層上に
設けられた第2の非磁性層と、第2の非磁性層上に設け
られ飽和磁化Ms3及び膜厚t3を有する第3の磁性層
とを備え、外部磁界が印加されていない状態で、第1、
第2及び第3の磁性層の磁化が交互に反平行に結合して
おり、Ms2×t2<(Ms1×t1+Ms3×t3)
なる関係が成立するように構成する。
Description
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。
用される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やスピンバルブヘッド等
の開発により著しく増大した。媒体技術に関して言え
ば、媒体ノイズの低減のためには、微細磁性粒子の集合
体である磁気記録媒体の粒子の更なる微細化や粒子間に
残存する磁気的結合力の低減が必須である。
が磁気的に孤立化するに従って、記録状態が時間経過と
共に乱される熱ゆらぎ現象が近年問題となっている。熱
ゆらぎ現象は、微細粒子の中に一軸的な磁化容易軸に本
来固着されているべき磁化方向が、熱によって乱され、
時に容易軸から外れることによって生じる。
易軸に沿って、磁化を固着するエネルギー(異方性エネ
ルギー)を増大させるか、或いは、体積エネルギーの増
大のために粒子を肥大化させる必要がある。しかしなが
ら、異方性エネルギーを増大すると、磁化を反転しにく
くなり、異方性エネルギーの増大の上限は、主にヘッド
の発生磁界によって制約を受ける。一方、粒子の体積を
増大させる方法は、媒体ノイズの増大につながるので望
ましくない。
しい媒体技術が特開2001−56924号公報等にて
提案されている。この提案されている媒体技術では、2
つの磁性膜をRu等の非磁性薄層で分断し、分断された
磁性層間を交換結合力で反結合させる。図1は、この提
案されている媒体技術で採用した磁気記録媒体の構造を
示す図である。同図中、Ru等からなる交換結合層12
で分断された磁性層11と磁性層13は、交換結合力に
よって反平行の磁化結合を取る。磁性層11,13の磁
化量、即ち、飽和磁化と膜厚との積を、アンバランスに
することによって、リードヘッドは磁性層13と磁性層
11の差分の磁化量を記録磁化として検出する。差分の
磁化量は、等価的に記録層として機能する磁性層13の
膜厚を薄くすることになるので、線記録密度を増大させ
ることができる。尚、同図中、10は、基板上に下地層
が設けられた積層構造を示す。
している。同図に示すように、一個の磁性粒15中で
は、交換結合層12を介し、交換結合層12の上方及び
下方で磁化が反結合している。上述の如く、リードヘッ
ドから見た場合、磁気記録媒体からの漏洩磁界量は、磁
性層11と磁性層13の相殺効果によって、実効膜厚t
e分しか検知されない。しかしながら、磁性粒15の体
積は実際の膜厚ta分のV1で定義されるため、実効的
には記録層が薄い磁気記録媒体であるにもかかわらず、
記録層の体積を増大できるため、熱ゆらぎ耐性の高い磁
気記録媒体を実現できる。
性の高い磁気記録媒体が実現でき、従来は超常磁性減少
によって40Gb/in2程度の記録密度が限界である
とされていた水平磁気記録の記録密度が、100Gb/
in2程度まで増大可能であることが実証されている。
媒体においては、実効膜厚teから予測されるよりも分
解能が低下したり、ノンリニヤビットシフトが大きくな
ったりすることが本発明者により確認された。以下に、
図2及び図3を用いて、交換結合を用いる磁気記録媒体
で発生する上記問題について説明する。
ヒステリシスループを示す図である。図2中、縦軸は磁
化を任意単位で示し、横軸は保磁力を任意単位で示す。
又、ループに併置して、磁性層11,13の磁化方向を
示す。このループは、振動試料型磁力計等の、磁界の変
化に数十分を有する測定装置を用いて得られたものであ
る。図2からも分かるように、残留磁化状態である状態
ST1又は状態ST2においては、磁化は反結合してい
る。
にビットが記録される状況を概念的に説明する図であ
る。図2に示すヒステリシスループを有する磁気記録媒
体では、磁性層11に磁気異方性を有する材料を採用す
ることによって、磁気記録媒体全体の熱安定性のパラメ
ータとなるKuV/kT値を高め、より高い熱安定性を
得ることができる。ここで、Kuは磁気異方性の定数、
Vは磁性粒子の平均体積、kはボルツマン定数、Tは温
度を示す。KuV/kTは、熱安定性係数とも呼ばれ
る。
の交流磁界によって増大することは良く知られている。
このように増大する保磁力Hcは、動的保磁力Hc’
(或いはダイナミックHc)と呼ばれ、面内磁気記録媒
体のオーバーライト特性を特徴付けるものである。この
ような現象は、物理的に磁性層11においても発生する
であろうことは容易に類推できる。
によって生じた磁化の状態を示す。図3(a)は、磁性
層11の動的保磁力Hc’がライトヘッドの書き込み過
程における時間域でもあまり大きくならない場合を示
し、αで示す磁性層11の反転過程は、負磁界領域にあ
る。他方、図4(a)は、磁性層11の動的保磁力H
c’がライトヘッドの書き込み過程における時間域で大
きくなる場合を示す。つまり、図4(a)の場合には、
十分に時間をかけて、磁界を変化させたときに得られる
ヒステリシスループが図2のようなヒステリシスループ
を示していても、磁性層11の動的保磁力Hc’がライ
トヘッドの書き込み過程における時間域で増大する場合
には、βで示すように磁性層11の反転過程が正磁界領
域まで侵入することがある。図3(a)及び図4(a)
中、縦軸は磁化を任意単位で示し、横軸は磁界を任意単
位で示す。
的保磁力Hc’の時間依存性があまり大きくなく、高速
の磁界変化においてもL1の磁化反転過程が負磁界領域
に留まっている場合の磁化遷移領域の形成状況を図3
(b)に示す。図3(b)中、ライトヘッドのロレーリ
ングエッジ19は、同図中左から右へと移動するものと
する。図3(b)に示す状態で、ライトヘッドのトレー
リングエッジ19よりも右側の領域が、ライトギャップ
の下方の位置に対応する。図3(b)に示す状態におい
て、ヘッド磁界をこの瞬間に反転させることで、磁性層
13に遷移領域が書き込まれる。図3(b)中に示す点
線は、ヘッドからの磁界を概念的に示したものであり、
矢印はヘッド磁界が反転した後の磁界の方向を表す。磁
性層13において、遷移領域より右側の領域では、図3
(a)に示すループ上でBの磁界領域にあり、磁化は右
方向に記録されている。一方、磁性層11においては、
ヘッドから発生する磁界はギャップよりも左側の領域で
は、図3(a)に示すループ上でAの磁界領域にあり、
磁性層11は図3(b)に示すようにギャップよりも左
側の領域で、磁化が右方向に記録されている。このよう
に、図3(b)からも明らかなように、この磁気記録媒
体の場合、トレーリングエッジ19の近傍においては,
磁性層13のみに遷移領域が形成される。
間依存性が大きい場合には、高速の磁界変化において、
磁気記録媒体のヒステリシスループは図4(a)中、実
線で示すようになる。この磁気記録媒体の磁化遷移領域
の形成状況を図4(b)に示す。ライトヘッドは、図3
(b)で用いたのと同じものを使用するものとする。図
4(b)中、ライトヘッドのトレーリングエッジ19
は、同図中左から右へと移動するものとする。図4
(b)に示す状態で、ライトヘッドのトレーリングエッ
ジ19よりも右側の領域が、ライトギャップの下方の位
置に対応する。図4(b)に示す状態において、ヘッド
磁界をこの瞬間に反転させることで、磁性層13に遷移
領域が書き込まれる。図4(b)中に示す点線は、ヘ
ッドからの磁界を概念的に示したものであり、矢印はヘ
ッド磁界が反転した後の磁界の方向を表す。磁性層13
において、遷移領域より右側の領域では、図4(a)
に示すループ上でCの磁界領域にあり、磁化は右方向に
記録されている。一方、磁性層11においては、遷移領
域よりも左側の領域では、ヘッドの磁界範囲として
は、BからAの領域にあり、磁性層は左方向に磁化され
たままとなっている。一方、図4(a)に示すヒステリ
シスループを示す磁気記録媒体において、磁性層11の
動的保磁力Hc’は時間依存性を有し、時期記憶装置に
おける高速書き込み時間領域において、磁性層11の動
的保磁力Hc’が増大する。これに伴って、長い時間を
かけて振動試料方磁力計等で計測したときに観察される
磁性層11の磁化反転が図4(a)中、α’の位置から
高速書き込み時にβの位置に移動する。このため、磁性
層11の磁化は、図3(a)に示すヒステリシスループ
を示す磁気記録媒体に比べて複雑となる。
遠ざかるにつれて、図4(b)中に点線矢印で示すヘッ
ド磁界が弱まる。この磁界が図4(a)中βでで示す磁
界となったところで、磁化遷移領域が磁性層11中に
形成される。更に左側に遠ざかるにつれて、ヘッド磁界
が弱まると共に、トレーリングエッジ19よりも左側の
領域では、点線矢印の磁界と反対方向の磁界を経験して
いるため、図4(a)中α”で示す磁性層11の反転に
よって、ある程度の広がりを持った磁化遷移領域が形
成される。
から遷移領域にかけての範囲では、図4(a)中Bの
範囲でヘッド磁界が作用している。又、磁性層11にお
いては、遷移領域から遷移領域にかけての範囲で
は、図4(a)中Aの範囲でヘッド磁界が作用してい
る。遷移領域,,の位置関係は、磁気記録媒体の
磁気特性、磁気ディスクドライブ等の磁気記憶装置のデ
ータ転送速度、ヘッドの発生磁界強度によって様々に変
化するが、おおよそのところでは、40Gb/in 2あ
たりの記録を行なった場合、磁化遷移領域と磁化遷移
領域の間隔は20nm程度と、40Gb/in2記録
における最短ビット間隔(約40nm)よりも狭まって
いるのに対して、磁化遷移領域と磁化遷移領域の間
隔は300nmであり、磁化遷移領域と磁化遷移領域
は最短ビット間隔の40nmに比較して遠く離れてい
る。
(a)に示すヒステリシスループを有する磁気記録媒体
では、図3(b)に示すようにトレーリングエッジ19
の近傍では、磁性層11に磁化遷移領域が形成されない
のに対して、図4(a)に示すヒステリシスループを有
する磁気記録媒体では、図4(b)に示すようにトレー
リングエッジ19の近傍で磁性層11に磁化遷移領域が
形成される。
場合に、先行して記録されたビットから発生する磁界に
よってヘッドの書き込み磁界が強まり、2番目のビット
が本来記録されるべき位置よりも最初に記録したビット
に近寄って記録される現象が発生し、これをNLTS
(Non−Linear Transition Sh
ift:非線形トランジションシフト)と呼んでいる。
NLTSが大きいと、分解能の低下が発生し、高密度記
録能力が低下する。図3(a),(b)に示す磁気記録
媒体に対して、図4(a),(b)に示す磁気記録媒体
では、磁化遷移領域が余計に形成されるため、NLT
Sが劣化する。尚、磁化遷移領域は、磁化遷移領域
から遠く離れているので、NLTSには殆ど影響を与え
ない。
記録媒体と図4(a)に示すタイプの磁気記録媒体を検
証したことろ、図4(a)に示すタイプの磁気記録媒体
では分解能が3〜5%程度劣化し、NLTSが30%程
度劣化することが確認された。しかしながら、磁性層1
1に磁気異方性の大きい材料を使用した図4(a)に示
すタイプの磁気記録媒体では、図3(a)に示すタイプ
の磁気記録媒体に比べて優れた耐熱ゆらぎ性を示すこと
も確認された。
すような交換結合を採用する磁気記録媒体では、磁性層
11の動的保磁力Hc’の振舞いによっては、優れた熱
安定性が得られる反面、分解能やNLTSが劣化してし
まうという問題点があった。
化させることなく熱安定性の改善を行なうことが可能
な、交換結合を採用する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。
Ms1及び膜厚t1を有する第1の磁性層と、該第1の
磁性層上に設けられた第1の非磁性層と、該第1の非磁
性層上に設けられ、飽和磁化Ms2及び膜厚t2を有す
る第2の磁性層と、該第2の磁性層上に設けられた第2
の非磁性層と、該第2の非磁性層上に設けられ、飽和磁
化Ms3及び膜厚t3を有する第3の磁性層とを備え、
外部磁界が印加されていない状態で、該第1、第2及び
第3の磁性層の磁化が交互に反平行に結合しており、M
s2×t2<(Ms1×t1+Ms3×t3)なる関係
が成立することを特徴とする、磁気記録媒体によって達
成できる。
1を有する第1の磁性層と、該第1の磁性層上に設けら
れた第1の非磁性層と、該第1の非磁性層上に設けら
れ、飽和磁化Ms2及び膜厚t2を有する第2の磁性層
と、該第2の磁性層上に設けられた第2の非磁性層と、
該第2の非磁性層上に設けられ、飽和磁化Ms3及び膜
厚t3を有する第3の磁性層とを備え、外部磁界が印加
されていない状態で、該第1、第2及び第3の磁性層の
磁化が交互に反平行に結合しており、|Ms1×t1-
Ms3×t3|/(Ms1×t1+Ms3×t3)/2
<0.3なる関係が成立することを特徴とする磁気記録
媒体によっても達成できる。
の磁性層と、該第1の磁性層上に設けられた第1の非磁
性層と、該第1の非磁性層上に設けられ、保磁力Hc2
を有する第2の磁性層と、該第2の磁性層上に設けられ
た第2の非磁性層と、該第2の非磁性層上に設けられ、
保磁力Hc3を有する第3の磁性層とを備え、外部磁界
が印加されていない状態で、該第1、第2及び第3の磁
性層の磁化が交互に反平行に結合しており、Hc2<H
c1、且つ、Hc2<Hc3なる関係が成立することを
特徴とする磁気記録媒体によっても達成できる。
の磁性層と、該第1の磁性層上に設けられた第1の非磁
性層と、該第1の非磁性層上に設けられ、保磁力Hc2
を有する第2の磁性層と、該第2の磁性層上に設けられ
た第2の非磁性層と、該第2の非磁性層上に設けられ、
保磁力Hc3を有する第3の磁性層とを備え、外部磁界
が印加されていない状態で、該第1、第2及び第3の磁
性層の磁化が交互に反平行に結合しており、|Hc1-
Hc3|/(Hc1+Hc3)/2<0.3なる関係が
成立することを特徴とする磁気記録媒体によっても達成
できる。
と、該磁気記録媒体に対して情報の書き込み及び/又は
読み出しを行なう記録再生手段とを備え、該磁気記録媒
体は、飽和磁化Ms1及び膜厚t1を有する第1の磁性
層と、該第1の磁性層上に設けられた第1の非磁性層
と、該第1の非磁性層上に設けられ、飽和磁化Ms2及
び膜厚t2を有する第2の磁性層と、該第2の磁性層上
に設けられた第2の非磁性層と、該第2の非磁性層上に
設けられ、飽和磁化Ms3及び膜厚t3を有する第3の
磁性層とを備え、外部磁界が印加されていない状態で、
該第1、第2及び第3の磁性層の磁化が交互に反平行に
結合しており、Ms2×t2<(Ms1×t1+Ms3
×t3)なる関係が成立することを特徴とする磁気記憶
装置によっても達成できる。
と、該磁気記録媒体に対して情報の書き込み及び/又は
読み出しを行なう記録再生手段とを備え、該磁気記録媒
体は、飽和磁化Ms1及び膜厚t1を有する第1の磁性
層と、該第1の磁性層上に設けられた第1の非磁性層
と、該第1の非磁性層上に設けられ、飽和磁化Ms2及
び膜厚t2を有する第2の磁性層と、該第2の磁性層上
に設けられた第2の非磁性層と、該第2の非磁性層上に
設けられ、飽和磁化Ms3及び膜厚t3を有する第3の
磁性層とを備え、外部磁界が印加されていない状態で、
該第1、第2及び第3の磁性層の磁化が交互に反平行に
結合しており、|Ms1×t1-Ms3×t3|/(M
s1×t1+Ms3×t3)/2<0.3なる関係が成
立することを特徴とする磁気記憶装置によっても達成で
きる。
と、該磁気記録媒体に対して情報の書き込み及び/又は
読み出しを行なう記録再生手段とを備え、該磁気記録媒
体は、保磁力Hc1を有する第1の磁性層と、該第1の
磁性層上に設けられた第1の非磁性層と、該第1の非磁
性層上に設けられ、保磁力Hc2を有する第2の磁性層
と、該第2の磁性層上に設けられた第2の非磁性層と、
該第2の非磁性層上に設けられ、保磁力Hc3を有する
第3の磁性層とを備え、外部磁界が印加されていない状
態で、該第1、第2及び第3の磁性層の磁化が交互に反
平行に結合しており、Hc2<Hc1、且つ、Hc2<
Hc3なる関係が成立することを特徴とする磁気記憶装
置によっても達成できる。
と、該磁気記録媒体に対して情報の書き込み及び/又は
読み出しを行なう記録再生手段とを備え、該磁気記録媒
体は、保磁力Hc1を有する第1の磁性層と、該第1の
磁性層上に設けられた第1の非磁性層と、該第1の非磁
性層上に設けられ、保磁力Hc2を有する第2の磁性層
と、該第2の磁性層上に設けられた第2の非磁性層と、
該第2の非磁性層上に設けられ、保磁力Hc3を有する
第3の磁性層とを備え、外部磁界が印加されていない状
態で、該第1、第2及び第3の磁性層の磁化が交互に反
平行に結合しており、|Hc1-Hc3|/(Hc1+H
c3)/2<0.3なる関係が成立することを特徴とす
る磁気記憶装置によっても達成できる。
Sを劣化させることなく熱安定性の改善を行なうことが
可能な、交換結合を採用する磁気記録媒体及び磁気記憶
装置を実現することができる。
体及び本発明になる磁気記憶装置の各実施例を、図5以
降と共に説明する。
施例の要部を示す断面図である。同図に示すように、磁
気記録媒体は、例えばガラスやAl等の代表的なハード
ディスク媒体用の基板21上に、Cr等のhcp構造か
らなる磁性層のc軸を面内に配向させるための下地層2
2を介して、第1の磁性層23、第2の磁性層25及び
第3の磁性層27が形成されている。下地層22は、例
えばアモルファスシード層上に、BCC構造を有すると
共に基板面に(002)面が平行に配向しているCrM
o合金等からなる下地層が形成された多層膜で構成され
ていても良い。第1、第2及び第3の磁性層23,2
5,27は、Co、Ni、Fe、Ni合金、Fe合金及
びCoCrTa,CoCrPt,CoCrPt−Mを含
むCo合金からなるグループから選択された材料からな
り、M=B,Mo,Nb,Ta,W,Cu,C又はこれ
らの合金である。第1の磁性層23及び第3の磁性層2
7の磁化容易軸は、基板21と平行な面内にある。
及び第2の磁性層25と第3の磁性層27の間には、各
磁性層を反結合させるための第1及び第2の非磁性層2
4,26が夫々形成されている。第1及び第2の非磁性
層24,26は、Ru、Rh、Ir、Ru合金、Rh合
金及びIr合金からなるグループから選択された材料か
らなり、膜厚は0.4nm〜2.0nm程度であるが、
通常はRuを用いるのが好ましい。第1及び第2の非磁
性層24,26を構成するRuの膜厚を0.8nm程度
に選定すると、図6に示す如きヒステリシスループが得
られる。
形成されている。保護層28は、例えばCからなる膜上
に、潤滑膜が形成された多層膜で構成されていても良
い。
性層23,25,27の膜厚を夫々t1,t2,t3と
し、飽和磁化を夫々Ms1,Ms2,Ms3とし、保磁
力を夫々Hc1,Hc2,Hc3とする。第1及び第2
の磁性層23,25の間、及び効果的に本実施例の磁気
記録媒体を機能させるためには、次の条件を満足するこ
とが好ましい。 Ms1×t1+Ms3×t3 > Ms2×t2 Ms1×t1とMs3×t3は、必ずしも同じ値である
必要はないが、近い値にすれば、保磁力Hc1と保磁力
Hc3の値も近くなり、図6に示すようなヒステリシス
のHcで示す付近の傾きが急峻となり、高密度記録に適
した磁気記録媒体となることがわかる。図6は、本実施
例の磁気記録媒体におけるヒステリシスループを示す図
である。同図中、縦軸は磁化を任意単位で示し、横軸は
保磁力を任意単位で示す。
ある程度大きな材料を第2の磁性層25に用いることに
より、A及びBの付近にループの開きが発生することが
ある。図7は、この状況を概念的に示す図である。図7
に示すループの開きは、本実施例の磁気記録媒体におい
て、次に述べる使用前提のもとに磁気記録を行えば、信
号体雑音比(SNR)やNLTS等の各種磁気記録特性
を大きく変えるものではない。図7中、縦軸は磁化を任
意単位で示し、横軸は保磁力を任意単位で示す。
媒体の基本的な使い方について説明する。同図におい
て、実線のヒステリシスループは、振動試料型磁力計等
で長時間かけて磁界を変化させたときに求められるヒス
テリシスループである。一方、同図中の破線は、ライト
ヘッドにおける高速書き込みの場合に観察されるヒステ
リシスループである。同図に示すHαとHβの間にライ
トヘッド磁界の最大値が来るような使い方をする。この
とき、第1〜第3の磁性層23〜27までの磁化反転
は、常に隣り同士の磁性層23,25及び磁性層25,
27が反平行を保った状態で反転をする。
保磁力Hc1,Hc3は、|Hc1-Hc3|/(Hc1+
Hc3)/2<0.3を満足するような範囲に選定する
ことが望ましい。保磁力Hc1,Hc3がこの範囲を超
えた場合、図7の中程のヒステリシスループから定義さ
れる保磁力角型比が0.65を下回り、記録分解能を十
分に伸ばすことができない。
積Ms1×t1と、第3の磁性層27の飽和磁化と膜厚
の積Ms3×t3は、|Ms1×t1- Ms3×t3|
/(Ms1×t1+Ms3×t3)/2<0.3を満足する
ような範囲に選定することが、図7の中程のヒステリシ
スループから定義される角型比を0.60以上に保つた
めの条件となり、第1の磁性層23と、第3の磁性層2
7の夫々が略均等にヘッド出力に寄与するため、記録分
解能の改善を行う上で留意されるべき条件である。
関係が成立することが好ましい。第2の磁性層25が受
ける交換磁界強度をHex2とすると、|Hex2|>
Hc1、且つ、|Hex2|>Hc3なる関係及び/又
は|Hex2-Hc2|>Hc1、且つ、|Hex2-H
c2|>Hc3なる関係が成立することが好ましい。
を書き込むヘッドの書き込み周波数における交流磁界を
印加した場合に観察される保磁力を示すものとすると、
第1の磁性層23の動的保磁力をHc1’、第3の磁性
層27の動的保磁力をHc3’、第2の磁性層25が受
ける交換磁界強度をHex2とすると、|Hex2|>
Hc1’、且つ、|Hex2|>Hc3’なる関係及び
/又は|Hex2-Hc2’|>Hc1’、且つ、|H
ex2-Hc2’|>Hc3’なる関係が成立すること
が好ましい。
は、リードヘッドから見たときの磁気記録媒体の記録層
の実効膜厚は、第2の磁性層25の磁化が第1及び第3
の磁性層23,27に対して反対を向いていることによ
り相殺された値となるために、上記の如く瞬間的に磁気
記録媒体の記録状態が平行結合となるようなことがな
く、NLTSや分解能が改善される。
下に分断されているために、単位面積あたりの磁性粒子
が2倍となり、原理的には媒体ノイズを1/√2に低減
できる。これは、SNRで言えば、約3dBの大きな改
善である。
気記録媒体の場合、図4と共に説明した状態を避けるた
めに、図1に示す磁性層11に十分に大きな異方性を有
する材料を用いることはできなかった。図1に示すよう
な磁気記録媒体においては、磁性層11は薄いので、単
体での磁気異方性の評価は難しいが、磁性層11の膜厚
が5nm程度では同じ材料が10nm程度ある場合に比
べて、異方性エネルギーは半分程度になっていると推測
される。
ープを有する本実施例の磁気記録媒体では、第1及び第
3の磁性層23,27の膜厚を例えば10nm程度と同
じように厚くできるため、第1の磁性層23においても
十分な磁気異方性エネルギーを発現でき、効果的に耐熱
ゆらぎ性を増大できる。
23からと第3の磁性層27からの交換結合磁界が和と
して働き、その交換結合磁界を図7においてはHexで
示している。第2の磁性層25は反結合層であるため、
第1及び第3の磁性層23,27に比べて膜厚が薄く、
交換結合磁界を上げるためにCo濃度の高い合金を用て
いる。この交換結合磁界は、容易に5000Oe以上に
することができる。第2の磁性層25のCo濃度を高め
ると、第2の磁性層25の飽和磁化Ms2が増加するた
め、第1及び第2の磁性層23,27の磁化を大きく打
ち消さないように、第2の磁性層25の膜厚はある程度
薄くする必要がある。第2の磁性層25の膜厚は、約1
nm〜3nmの範囲で選定されることが好ましい。この
ように、第2の磁性層25の膜厚は十分に薄いことと、
第2の磁性層25を貫く遷移幅を主にきめるのは上記交
換結合磁界Hexであるため、第2の磁性層25にはC
o単体のような材料を用いても、これにより遷移幅が広
がることはなく、高い記録密度を実現できる。
ついて説明する。ここでは、基板21がガラスからな
り、下地層22が、基板21上に設けられたアモルファ
スシード層上に、BCC構造を有すると共に基板面に
(002)面が平行に配向しているCrMo合金等から
なる下地層が形成された多層膜で構成されているものと
する。又、第1及び第3の磁性層23,27は同じ組成
のCoCrPtBからなり、第2の磁性層25はCrC
rからなり、第1及び第2の非磁性層24,26はRu
からなるものとする。下地層22を構成するアモルファ
スシード層の膜厚は25nm、CoMo合金の下地層の
膜厚は10nmであり、第1及び第2の非磁性層24,
26の膜厚は夫々0.8nmであるものとする。更に、
第1、第2及び第3の磁性層23,25,27の膜厚
は、夫々12nm,2nm,12nmであり、保護層2
8の膜厚は5nmであるものとする。この磁気記録媒体
は、面内に良い磁気配向性を示すことが確認された。
テリシスループは、図6と同様であり、保磁力Hcは約
3900Oe、交換結合磁界Hswは約8000Oeで
あった。又、この磁気記録媒体の残留面積磁化は約0.
32Memu/cm2であった。この磁気記録媒体をM
ED1とする。
4,26と第2の磁性層25を省略し、残留面積磁化と
保磁力Hcを上記磁気記録媒体MED1に揃えた磁気記
録媒体MED2も用意した。残留保磁力の調整は第1及
び第3のCoCrPtB磁性層23,27の膜厚によっ
て行い、保磁力Hcの調整は下地層22を構成するCo
CrMo下地層の膜厚とアモルファスシード層形成後の
加熱条件の調整によって行った。
録媒体MED2の特性を示す。表1中、SNRは媒体S
NRを示し、分解能は320KFCIにおける孤立波高
比を示す。表1より明らかなように、磁気記録媒体ME
D1においてもNLTSが劣化することないことが確認
された。又、分解能はむしろ磁気記録媒体MED1の方
が改善されることも確認された。これは、高記録密度領
域では、磁気記録媒体MED2では、熱ゆらぎにより信
号が減衰しやすいことにも起因していると考えられる。
動的保磁力Hc’の計測によって得られる熱安定性の指
標を表すKuV/kT値は、磁気記録媒体MED1の場
合、熱安定性に十分な70という高い値を示すことが確
認された。ここで、Kuは磁気異方性の定数、Vは磁性
粒子の平均体積、kはボルツマン定数、Tは温度を示
す。他方、磁気記録媒体MED2の場合には、KuV/
kT値は50と低く、実用域で使うには低めの値となっ
てしまうことも確認された。 更に、媒体ノイズが、磁
気記録媒体MED1の場合には磁気記録媒体MED2よ
り2割程度低減され、sNRが2dB程度改善されるこ
とも確認された。
と共に説明する。図8は、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5と同一部分には
同一符号を付し、その説明は省略する。
体では、第2の磁性層25が、非磁性層31により分断
された複数、且つ、奇数の磁性層25−1〜25−N
(Nは3以上の奇数)からなり、第2の磁性層25を構
成する各磁性層25−1〜25−Nの磁化は交互に反平
行に結合している点に特徴がある。本実施例によって
も、上記第1実施例と同様の効果を得ることができる。
例を、図9及び図10と共に説明する。図9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10
は、磁気記憶装置の一実施例の要部を示す平面図であ
る。
は大略ハウジング113からなる。ハウジング113内
には、モータ114、ハブ115、複数の磁気記録媒体
116、複数のライト・リードヘッド117、複数のサ
スペンション118、複数のアーム119及びアクチュ
エータユニット120が設けられている。磁気記録媒体
116は、モータ114により回転されるハブ115に
取り付けられている。ライト・リードヘッド117は、
インダクティブヘッド等のライトヘッドと、MRヘッド
やGMRヘッド等のリードヘッドとからなる。各ライト
・リードヘッド117は、対応するアーム119の先端
にサスペンション118を介して取り付けられている。
アーム119は、アクチュエータユニット120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。
116に特徴がある。各磁気記録媒体116は、図5又
は図8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実施例の構造を有する。勿論、磁気記録媒体1
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。
0に示すものに限定されるものではない。又、本発明に
なる磁気記憶装置で用いる磁気記録媒体は。磁気ディス
クに限定されず、磁気テープや磁気カード等の各種磁気
記録媒体を用いることができることは言うまでもない。
含するものである。
を有する第1の磁性層と、該第1の磁性層上に設けられ
た第1の非磁性層と、該第1の非磁性層上に設けられ、
飽和磁化Ms2及び膜厚t2を有する第2の磁性層と、
該第2の磁性層上に設けられた第2の非磁性層と、該第
2の非磁性層上に設けられ、飽和磁化Ms3及び膜厚t
3を有する第3の磁性層とを備え、外部磁界が印加され
ていない状態で、該第1、第2及び第3の磁性層の磁化
が交互に反平行に結合しており、Ms2×t2<(Ms
1×t1+Ms3×t3)なる関係が成立することを特
徴とする、磁気記録媒体。
を有する第1の磁性層と、該第1の磁性層上に設けられ
た第1の非磁性層と、該第1の非磁性層上に設けられ、
飽和磁化Ms2及び膜厚t2を有する第2の磁性層と、
該第2の磁性層上に設けられた第2の非磁性層と、該第
2の非磁性層上に設けられ、飽和磁化Ms3及び膜厚t
3を有する第3の磁性層とを備え、外部磁界が印加され
ていない状態で、該第1、第2及び第3の磁性層の磁化
が交互に反平行に結合しており、|Ms1×t1-Ms
3×t3|/(Ms1×t1+Ms3×t3)/2<
0.3なる関係が成立することを特徴とする、磁気記録
媒体。
磁性層と、該第1の磁性層上に設けられた第1の非磁性
層と、該第1の非磁性層上に設けられ、保磁力Hc2を
有する第2の磁性層と、該第2の磁性層上に設けられた
第2の非磁性層と、該第2の非磁性層上に設けられ、保
磁力Hc3を有する第3の磁性層とを備え、外部磁界が
印加されていない状態で、該第1、第2及び第3の磁性
層の磁化が交互に反平行に結合しており、Hc2<Hc
1、且つ、Hc2<Hc3なる関係が成立することを特
徴とする、磁気記録媒体。
磁性層と、該第1の磁性層上に設けられた第1の非磁性
層と、該第1の非磁性層上に設けられ、保磁力Hc2を
有する第2の磁性層と、該第2の磁性層上に設けられた
第2の非磁性層と、該第2の非磁性層上に設けられ、保
磁力Hc3を有する第3の磁性層とを備え、外部磁界が
印加されていない状態で、該第1、第2及び第3の磁性
層の磁化が交互に反平行に結合しており、|Hc1-H
c3|/(Hc1+Hc3)/2<0.3なる関係が成
立することを特徴とする、磁気記録媒体。
性層は、Co、Ni、Fe、Ni合金、Fe合金及びC
oCrTa,CoCrPt,CoCrPt−Mを含むC
o合金からなるグループから選択された材料からなり、
M=B,Mo,Nb,Ta,W,Cu,C又はこれらの
合金であることを特徴とする、付記1〜4のいずれか1
項記載の磁気記録媒体。
は、Ru、Rh、Ir、Ru合金、Rh合金及びIr合
金からなるグループから選択された材料からなることを
特徴とする、付記1〜5のいずれか1項記載の磁気記録
媒体。
は、0.4nm〜2.0nmの膜厚を有することを特徴
とする、付記1〜6のいずれか1項記載の磁気記録媒
体。
3なる関係が成立することを特徴とする、付記1〜7の
いずれか1項記載の磁気記録媒体。
層により分断された複数、且つ、奇数の磁性層からな
り、該第2の磁性層を構成する各磁性層の磁化は交互に
反平行に結合していることを特徴とする、付記1〜8の
いずれか1項記載の磁気記録媒体。
をHc1、前記第3の磁性層の保磁力をHc3、前記第
2の磁性層が受ける交換磁界強度をHex2とすると、
|Hex2|>Hc1、且つ、|Hex2|>Hc3な
る関係が成立することを特徴とする、付記1〜9のいず
れか1項記載の磁気記録媒体。
をHc1、前記第2の磁性層の保磁力をHc2、前記第
3の磁性層の保磁力をHc3、前記第2の磁性層が受け
る交換磁界強度をHex2とすると、|Hex2-Hc
2|>Hc1、且つ、|Hex2-Hc2|>Hc3な
る関係が成立することを特徴とする、付記1〜9のいず
れか1項記載の磁気記録媒体。
磁力をHc1’、前記第3の磁性層の動的保磁力をHc
3’、前記第2の磁性層が受ける交換磁界強度をHex
2とすると、|Hex2|>Hc1’、且つ、|Hex
2|>Hc3’なる関係が成立し、動的保磁力とは、前
記磁気記録媒体に対して情報を書き込むヘッドの書き込
み周波数における交流磁界を印加した場合に観察される
保磁力を示すことを特徴とする、付記1〜9のいずれか
1項記載の磁気記録媒体。
磁力をHc1’、前記第2の磁性層の動的保磁力をHc
2’、前記第3の磁性層の動的保磁力をHc3’、前記
第2の磁性層が受ける交換磁界強度をHex2とする
と、|Hex2-Hc2’|>Hc1’、且つ、|He
x2-Hc2’|>Hc3’なる関係が成立し、動的保
磁力とは、前記磁気記録媒体に対して情報を書き込むヘ
ッドの書き込み周波数における交流磁界を印加した場合
に観察される保磁力を示すことを特徴とする、付記1〜
9のいずれか1項記載の磁気記録媒体。
設けられた基板を更に備え、該第1の磁性層及び前記第
3の磁性層の磁化容易軸が該基板と平行な面内にあるこ
とを特徴とする、付記1〜13のいずれか1項記載の磁
気記録媒体。
層との間に設けられた、1又は複数の下地層を更に備え
たことを特徴とする、付記14記載の磁気記録媒体。
と、該磁気記録媒体に対して情報の書き込み及び/又は
読み出しを行なう記録再生手段とを備え、該磁気記録媒
体は、飽和磁化Ms1及び膜厚t1を有する第1の磁性
層と、該第1の磁性層上に設けられた第1の非磁性層
と、該第1の非磁性層上に設けられ、飽和磁化Ms2及
び膜厚t2を有する第2の磁性層と、該第2の磁性層上
に設けられた第2の非磁性層と、該第2の非磁性層上に
設けられ、飽和磁化Ms3及び膜厚t3を有する第3の
磁性層とを備え、外部磁界が印加されていない状態で、
該第1、第2及び第3の磁性層の磁化が交互に反平行に
結合しており、Ms2×t2<(Ms1×t1+Ms3
×t3)なる関係が成立することを特徴とする、磁気記
憶装置。
と、該磁気記録媒体に対して情報の書き込み及び/又は
読み出しを行なう記録再生手段とを備え、該磁気記録媒
体は、飽和磁化Ms1及び膜厚t1を有する第1の磁性
層と、該第1の磁性層上に設けられた第1の非磁性層
と、該第1の非磁性層上に設けられ、飽和磁化Ms2及
び膜厚t2を有する第2の磁性層と、該第2の磁性層上
に設けられた第2の非磁性層と、該第2の非磁性層上に
設けられ、飽和磁化Ms3及び膜厚t3を有する第3の
磁性層とを備え、外部磁界が印加されていない状態で、
該第1、第2及び第3の磁性層の磁化が交互に反平行に
結合しており、 |Ms1×t1-Ms3×t3|/(Ms1×t1+Ms
3×t3)/2<0. 3なる関係が成立することを特徴とする、磁気記憶装
置。
と、該磁気記録媒体に対して情報の書き込み及び/又は
読み出しを行なう記録再生手段とを備え、該磁気記録媒
体は、保磁力Hc1を有する第1の磁性層と、該第1の
磁性層上に設けられた第1の非磁性層と、該第1の非磁
性層上に設けられ、保磁力Hc2を有する第2の磁性層
と、該第2の磁性層上に設けられた第2の非磁性層と、
該第2の非磁性層上に設けられ、保磁力Hc3を有する
第3の磁性層とを備え、外部磁界が印加されていない状
態で、該第1、第2及び第3の磁性層の磁化が交互に反
平行に結合しており、Hc2<Hc1、且つ、Hc2<
Hc3なる関係が成立することを特徴とする、磁気記憶
装置。
と、該磁気記録媒体に対して情報の書き込み及び/又は
読み出しを行なう記録再生手段とを備え、該磁気記録媒
体は、保磁力Hc1を有する第1の磁性層と、該第1の
磁性層上に設けられた第1の非磁性層と、該第1の非磁
性層上に設けられ、保磁力Hc2を有する第2の磁性層
と、該第2の磁性層上に設けられた第2の非磁性層と、
該第2の非磁性層上に設けられ、保磁力Hc3を有する
第3の磁性層とを備え、外部磁界が印加されていない状
態で、該第1、第2及び第3の磁性層の磁化が交互に反
平行に結合しており、|Hc1-Hc3|/(Hc1+H
c3)/2<0.3なる関係が成立することを特徴とす
る、磁気記憶装置。
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。
化させることなく熱安定性の改善を行なうことが可能
な、交換結合を採用する磁気記録媒体及び磁気記憶装置
を実現することができる。媒体ノイズは、従来の磁気記
録媒体に比べて効果的に低減できるために、100Gb
/in2を超えるような高密度の磁気記録に供する磁気
記録媒体として好適である。
体の構造を示す図である。
ループを示す図である。
状況を概念的に説明する図である。
状況を概念的に説明する図である。
を示す断面図である。
スループを示す図である。
用いた場合のヒステリシスループを示す図である。
を示す断面図である。
示す断面図である。
である。
Claims (10)
- 【請求項1】 飽和磁化Ms1及び膜厚t1を有する第
1の磁性層と、 該第1の磁性層上に設けられた第1の非磁性層と、 該第1の非磁性層上に設けられ、飽和磁化Ms2及び膜
厚t2を有する第2の磁性層と、 該第2の磁性層上に設けられた第2の非磁性層と、 該第2の非磁性層上に設けられ、飽和磁化Ms3及び膜
厚t3を有する第3の磁性層とを備え、 外部磁界が印加されていない状態で、該第1、第2及び
第3の磁性層の磁化が交互に反平行に結合しており、 Ms2×t2<(Ms1×t1+Ms3×t3)なる関
係が成立することを特徴とする、磁気記録媒体。 - 【請求項2】 飽和磁化Ms1及び膜厚t1を有する第
1の磁性層と、 該第1の磁性層上に設けられた第1の非磁性層と、 該第1の非磁性層上に設けられ、飽和磁化Ms2及び膜
厚t2を有する第2の磁性層と、 該第2の磁性層上に設けられた第2の非磁性層と、 該第2の非磁性層上に設けられ、飽和磁化Ms3及び膜
厚t3を有する第3の磁性層とを備え、 外部磁界が印加されていない状態で、該第1、第2及び
第3の磁性層の磁化が交互に反平行に結合しており、 |Ms1×t1-Ms3×t3|/(Ms1×t1+Ms
3×t3)/2<0.3なる関係が成立することを特徴
とする、磁気記録媒体。 - 【請求項3】 保磁力Hc1を有する第1の磁性層と、 該第1の磁性層上に設けられた第1の非磁性層と、 該第1の非磁性層上に設けられ、保磁力Hc2を有する
第2の磁性層と、 該第2の磁性層上に設けられた第2の非磁性層と、 該第2の非磁性層上に設けられ、保磁力Hc3を有する
第3の磁性層とを備え、 外部磁界が印加されていない状態で、該第1、第2及び
第3の磁性層の磁化が交互に反平行に結合しており、 Hc2<Hc1、且つ、Hc2<Hc3なる関係が成立
することを特徴とする、磁気記録媒体。 - 【請求項4】 保磁力Hc1を有する第1の磁性層と、 該第1の磁性層上に設けられた第1の非磁性層と、 該第1の非磁性層上に設けられ、保磁力Hc2を有する
第2の磁性層と、 該第2の磁性層上に設けられた第2の非磁性層と、 該第2の非磁性層上に設けられ、保磁力Hc3を有する
第3の磁性層とを備え、 外部磁界が印加されていない状態で、該第1、第2及び
第3の磁性層の磁化が交互に反平行に結合しており、 |Hc1-Hc3|/(Hc1+Hc3)/2<0.3な
る関係が成立することを特徴とする、磁気記録媒体。 - 【請求項5】 前記第2の磁性層が、非磁性層により分
断された複数、且つ、奇数の磁性層からなり、該第2の
磁性層を構成する各磁性層の磁化は交互に反平行に結合
していることを特徴とする、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】 前記第1の磁性層の保磁力をHc1、前
記第3の磁性層の保磁力をHc3、前記第2の磁性層が
受ける交換磁界強度をHex2とすると、|Hex2|
>Hc1、且つ、|Hex2|>Hc3なる関係が成立
することを特徴とする、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】 前記第1の磁性層の保磁力をHc1、前
記第2の磁性層の保磁力をHc2、前記第3の磁性層の
保磁力をHc3、前記第2の磁性層が受ける交換磁界強
度をHex2とすると、|Hex2-Hc2|>Hc
1、且つ、|Hex2-Hc2|>Hc3なる関係が成
立することを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項
記載の磁気記録媒体。 - 【請求項8】 前記第1の磁性層の動的保磁力をHc
1’、前記第3の磁性層の動的保磁力をHc3’、前記
第2の磁性層が受ける交換磁界強度をHex2とする
と、|Hex2|>Hc1’、且つ、|Hex2|>H
c3’なる関係が成立し、動的保磁力とは、前記磁気記
録媒体に対して情報を書き込むヘッドの書き込み周波数
における交流磁界を印加した場合に観察される保磁力を
示すことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項記
載の磁気記録媒体。 - 【請求項9】 前記第1の磁性層の動的保磁力をHc
1’、前記第2の磁性層の動的保磁力をHc2’、前記
第3の磁性層の動的保磁力をHc3’、前記第2の磁性
層が受ける交換磁界強度をHex2とすると、|Hex
2-Hc2’|>Hc1’、且つ、|Hex2-Hc2’
|>Hc3’なる関係が成立し、動的保磁力とは、前記
磁気記録媒体に対して情報を書き込むヘッドの書き込み
周波数における交流磁界を印加した場合に観察される保
磁力を示すことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか
1項記載の磁気記録媒体。 - 【請求項10】 1又は複数の、請求項1〜9のいずれ
か1項記載の磁気記録媒体と、 該磁気記録媒体に対して情報の書き込み及び/又は読み
出しを行なう記録再生手段とを備えたことを特徴とす
る、磁気記憶装置。
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