JP2006065974A - 磁気記録媒体及びその磁気記録方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】低磁界強度で確実に情報を確実に記録できるとともに、媒体ノイズを抑制しつつ高信号出力を得ることができる磁気記録媒体及びこのような磁気記録媒体の磁気記録方法を提供する。
【解決手段】第１の磁性層１２ａと、第１の磁性層１２ａ上に形成され、フェリ磁性を有し、第１の磁性層１２ａとは反対方向に磁化した第２の磁性層１２ｃと、第２の磁性層１２ｃ上に形成され、第２の磁性層１２ｃとは反対方向に磁化した第３の磁性層１２ｅとを有する裏打ち層１２と、裏打ち層１２上に形成され、磁気情報を記録する垂直磁気記録層１６とを有し、第１の磁性層１２ａと前記第２の磁性層１２ｃとの間及び第２の磁性層１２ｃと第３の磁性層１２ｅとの間で反強磁性的交換結合が形成されている。
【選択図】 図１
【解決手段】第１の磁性層１２ａと、第１の磁性層１２ａ上に形成され、フェリ磁性を有し、第１の磁性層１２ａとは反対方向に磁化した第２の磁性層１２ｃと、第２の磁性層１２ｃ上に形成され、第２の磁性層１２ｃとは反対方向に磁化した第３の磁性層１２ｅとを有する裏打ち層１２と、裏打ち層１２上に形成され、磁気情報を記録する垂直磁気記録層１６とを有し、第１の磁性層１２ａと前記第２の磁性層１２ｃとの間及び第２の磁性層１２ｃと第３の磁性層１２ｅとの間で反強磁性的交換結合が形成されている。
【選択図】 図１
Description
本発明は、磁気記録媒体及びその磁気記録方法に係り、特に、垂直磁気記録に用いる磁気記録媒体及びその磁気記録方法に関する。
磁気記録装置であるハードディスク装置は、コンピュータや各種携帯情報端末、例えばモバイルパソコン、ゲーム機、デジタルカメラ、車載ナビゲーションシステム等の外部記憶装置として広く使用されている。
近年、このようなハードディスク装置の記録媒体として、従来の面内記録媒体と比べて倍以上の高保磁力化が可能な、垂直磁気記録媒体が注目されている。垂直磁気記録とは、記録媒体の面に垂直に、隣接する記録ビットが互いに反平行になるように磁区を形成する磁気記録方式である。
垂直磁気記録では、単磁極ヘッド構造の磁気ヘッドから発生する強い記録磁界により記録を行う。そこで、磁気記録層である垂直磁化膜の下層には、単磁極ヘッドからの磁束の受け口として作用する裏打ち層が設けられている。これにより、記録ヘッドから発生した記録磁界は、裏打ち層を介して環流し、磁束の閉磁路が形成される。
裏打ち層を用いることにより、より強いヘッド磁界で記録でき、裏打ち層がない垂直記録媒体だけでなく、面内記録媒体と比べても倍以上の高保磁力化が可能となる。
裏打ち層を有する垂直磁気記録媒体は、例えば特許文献１〜３に開示されている。
特開２００２−２９８３２６号公報
特開２００３−３４６３１５号公報
特開２００４−１２７４０３号公報
特開２００１−０８４６５８号公報
記録層が垂直磁化膜により構成されているのに対し、裏打ち層は面内磁化膜により構成されている。また、裏打ち層は、記録層と比較して膜厚が厚い。このため、垂直磁化膜である記録層と面内磁化膜である裏打ち層との間の磁気的な相互作用等により、裏打ち層内に垂直方向の磁化成分が生じることがある。裏打ち層内に垂直方向の磁化成分が生じると、再生時にこの成分までもが検出され、媒体ノイズの原因となる。
記録層と裏打ち層との間の相互作用を防止するために、これらの層間には、中間層と呼ばれる非磁性層が設けられる。しかしながら、中間層の膜厚が厚すぎると、ヘッドからの磁束が裏打ち層に届かず記録が困難となる。一方、中間層の膜厚が薄すぎると、記録層と裏打ち層との間の磁気的な相互作用を十分に防止することができず、これによる揺らぎが媒体ノイズの原因となる。
裏打ち層が磁化反転して１８０度磁壁を形成している場合、そこからの漏洩磁束がスパイク状のノイズとなって再生信号に重畳し、媒体ノイズが増大することもある。
また、高記録密度・媒体ノイズ低減を可能とする一つの手法として、熱アシスト記録がある。熱アシスト記録は、記録層磁気特性の温度変化を利用するものであり、レーザ光の照射により加熱して記録領域の保磁力（Ｈｃ）を低減させる。しかしながら、記録領域や記録磁界の分布（急峻性）はレーザ光の光強度分布（＝熱分布）に依存するため、その結果、記録磁区が広がってしまい、線密度やトラック密度の制約となる。また、同時に媒体ノイズの要因ともなる。
本発明の目的は、低磁界強度で確実に情報を確実に記録することが可能であるとともに、媒体ノイズを抑制しつつ高信号出力を得ることができる磁気記録媒体及びこのような磁気記録媒体の磁気記録方法を提供することにある。
本発明の一観点によれば、第１の磁性層と、前記第１の磁性層上に形成され、フェリ磁性を有し、前記第１の磁性層とは反対方向に磁化した第２の磁性層とを有する裏打ち層と、前記裏打ち層上に形成され、磁気情報を記録する垂直磁気記録層とを有し、前記第１の磁性層と前記第２の磁性層との間で反強磁性的交換結合が形成されていることを特徴とする磁気記録媒体が提供される。
また、本発明の他の観点によれば、第１の磁性層と、前記第１の磁性層上に形成され、フェリ磁性を有し、前記第１の磁性層とは反対方向に磁化した第２の磁性層とを有する裏打ち層と、前記裏打ち層上に形成され、磁気情報を記録する垂直磁気記録層とを有し、前記第１の磁性層と前記第２の磁性層との間で反強磁性的交換結合が形成されている磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体の前記垂直磁気記録層側に配置され、前記磁気記録媒体の所定の記録領域への磁気情報の記録及び前記磁気記録媒体の所定の記録領域の磁気情報の読み出しを行う磁気ヘッドと、前記磁気記録媒体への磁気情報の書き込みの際に前記磁気記録媒体の記録領域に光を照射して前記記録領域の温度を制御する光源とを有することを特徴とする磁気記録装置が提供される。
また、本発明の更に他の観点によれば、第１の磁性層と、前記第１の磁性層上に形成され、第１の温度において前記第１の磁性層とは反対方向に磁化した面内磁化膜となり、前記第１の温度より高い第２の温度において垂直磁化膜となる第２の磁性層とを有する裏打ち層と、前記裏打ち層上に形成され、磁気情報を記録する垂直磁気記録層とを有する磁気記録媒体への磁気記録方法であって、記録領域の温度を前記第２の温度に昇温して前記記録領域における前記第２の磁性層を面内磁化膜から垂直磁化膜に転換し、前記記録領域に記録磁界を印加することにより、前記記録領域の前記垂直磁気記録層へ前記記録磁界に応じた所定の磁気情報を記録することを特徴とする磁気記録方法が提供される。
本発明によれば、裏打ち層を、第１の磁性層と、第１の磁性層とは反対方向に磁化したフェリ磁性材料よりなる第２の磁性層とにより構成することにより、第１の磁性層と第２の磁性層との間で反強磁性的交換結合を形成するので、裏打ち層内において閉磁路が形成される。これにより、再生時に裏打ち層からの漏洩磁界が減少し、同時に縞状磁区の発生が抑制され、媒体ノイズを低減することができる。
また、第２の磁性層を、再生時温度において面内磁化膜となり、記録時温度において垂直磁化膜となる磁性材料により構成するので、再生時において上述の反強磁性的交換結合による効果を得ることができるとともに、記録時においては記録磁界を記録領域に集中させることができ、記録磁界感度を向上することができる。また、記録磁界勾配を急峻にすることができるので、隣接磁区間の遷移ノイズを低減することができる。
また、第２の磁性層が垂直磁化膜となることにより、記録磁界を引き込むように作用するため、記録磁界の強度や昇温のための光レーザの出力を低減することができ、消費電力を抑えることができる。
また、第２に磁性層上に、第２の磁性層とは反対方向に磁化した第３の磁性層を更に設け、第２の磁性層と第３の磁性層との間で反強磁性的交換結合を形成することにより、漏洩磁界の増加を抑制しつつ、裏打ち層表面（第３の磁性層）の飽和磁化の大きさを増加することができる。したがって、鏡像効果による信号出力のエンハンス効果を高めることができる。また、媒体ノイズの低減効果と相俟って、Ｓ／Ｎ比を増大することができる。
また、第３の磁性層が、記録時温度近傍にキュリー温度を有するので、記録時における第３の磁性層からの磁界を低減することができ、第３の磁性層が記録磁界に影響するのを防止することができる。
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による磁気記録媒体及び磁気記録方法について図１乃至図６を用いて説明する。
本発明の第１実施形態による磁気記録媒体及び磁気記録方法について図１乃至図６を用いて説明する。
図１は本実施形態による磁気記録媒体の構造を示す概略断面図、図２は本実施形態による磁気記録媒体における裏打ち層の飽和磁化の大きさの温度特性を示すグラフ、図３は本実施形態による磁気記録媒体における裏打ち層の磁気異方性の温度特性を示すグラフ、図４は本実施形態による磁気記録媒体の再生原理を説明する図、図５は本実施形態による磁気記録媒体の記録原理を説明する図、図６は本実施形態による磁気記録媒体における記録磁界に対するオーバーライト特性を示すグラフである。
はじめに、本実施形態による磁気記録媒体の構造について図１を用いて説明する。
ガラス基板１０上には、裏打ち層１２が形成されている。裏打ち層１２は、ガラス基板１０側から、面内磁化膜である第１の磁性層１２ａと、室温において面内磁化膜であり高温で垂直磁化膜となる第２の磁性層１２ｃと、面内磁化膜である第３の磁性層１２ｅとを有している。第１の磁性層１２ａと第２の磁性層１２ｃとの間、及び第２の磁性層１２ｃと第３の磁性層１２ｅとの間には、それぞれ非磁性層よりなるスペーサ層１２ｂ，１２ｄが形成されている。第２の磁性層１２ｃはフェリ磁性を有しており、第１の磁性層１２ａ及び第３の磁性層１２ｅとの間に反強磁性的交換結合を形成している。裏打ち層１２上には、非磁性材料よりなる中間層１４、垂直磁化膜よりなる垂直磁気記録層１６及び保護層１８が形成されている。
上述の通り、本実施形態による磁気記録媒体は、裏打ち層１２が、第１の磁性層１２ａ、第２の磁性層１２ｃ、及び第３の磁性層１２ｅにより構成されていることに主たる特徴がある。以下、本実施形態による磁気記録媒体における第１乃至第３の磁性層について詳述する。
第１の磁性層１２ａは、記録ヘッドから発生した記録磁界を環流させ、磁束の閉磁路を形成するためのものであり、裏打ち層１２の本来の目的を達成するために設けられた層である。したがって、第１の磁性層１２ａは、記録時（昇温時）において面内磁気異方性を有する必要がある。
第１の磁性層１２ａには、裏打ち層として従来用いられていた磁性材料、例えばＣｏＮｂＺｒを適用することができる。ＣｏＮｂＺｒは、本質的磁気異方性（Ｋｕ）がＫｕ＜０であり、飽和磁化の大きさＭｓが温度変化で減少しても、別の磁気異方性要因が働かなければ、面内磁気異方性を維持する。
第１の磁性層１２ａとしては、上記ＣｏＮｂＺｒのほか、ＣｏＺｒＴａのような非晶質材料、ＦｅＴａＣのような微結晶析出型の結晶構造を有する材料、ＮｉＦｅのような結晶質材料などを適用することができ、結晶形態には限定されない。但し、第１の磁性層１２ａからのノイズを考慮に入れると、非晶質若しくは微結晶析出型であることが望ましい。また、第１の磁性層１２ａは、軟磁性層と非磁性層とを交互に積層した多層構造（例えばＦｅ／Ｃ多層膜）であってもよい。
第２の磁性層１２ｃは、その一つの目的が、第１の磁性層１２ａとの間で反強磁性的交換結合を形成することにある。このため、第２の磁性層１２ｃは、第１の磁性層１２ａの磁化方向とは反対方向の磁化方向を有する磁性材料により構成される。
また、第２の磁性層１２ｃは、再生時温度（例えば室温（ＲＴ））において面内磁気異方性が優位（Ｋｕ′＜０）となり、記録時温度（加温時）において垂直磁気異方性が優位（Ｋｕ′≧０）となる、フェリ磁性材料により構成される。磁性材料は、本質的磁気異方性Ｋｕを有している。見た目の磁気異方性Ｋｕ′は、飽和磁化の大きさをＭｓとして、
Ｋｕ′ ＝ Ｋｕ − ２πＭｓ２
で表される。したがって、本質的磁気異方性ＫｕがＫｕ＞０の磁性材料では、飽和磁化の大きさＭｓが温度上昇により減少した場合、Ｋｕ′＜０（面内磁気異方性）からＫｕ′＞０（垂直磁気異方性）に変化することとなる。
Ｋｕ′ ＝ Ｋｕ − ２πＭｓ２
で表される。したがって、本質的磁気異方性ＫｕがＫｕ＞０の磁性材料では、飽和磁化の大きさＭｓが温度上昇により減少した場合、Ｋｕ′＜０（面内磁気異方性）からＫｕ′＞０（垂直磁気異方性）に変化することとなる。
また、第２の磁性層１２ｃは、補償温度をＴｃｏｍｐ、記録時温度をＴ（Ｐｗ）、キュリー温度をＴｃ２としたときに、
Ｔｃｏｍｐ≦ Ｔ（Ｐｗ） ≦ Ｔｃ２
の関係を満足する材料である。
Ｔｃｏｍｐ≦ Ｔ（Ｐｗ） ≦ Ｔｃ２
の関係を満足する材料である。
すなわち、第２の磁性層１２ｃは、図２に示すように、室温において所定の飽和磁化の大きさを有する。また、図３に示すように、室温において面内磁気異方性が優位である。温度を室温から徐々に増加していき、補償温度Ｔｃｏｍｐ付近で、飽和磁化の減少により面内磁気異方性よりも垂直磁気異方性が優位になる。飽和磁化は、記録温度Ｔ（Ｐｗ）近傍においてゼロになる。温度を更に増加していくと、飽和磁化は再び増加してピークとなる。温度を更に増加していくと、飽和磁化の大きさは再び減少する。
このような特性を有する材料としては、希土類金属（Ｒ）−遷移金属（ＴＭ）からなるフェリ磁性材料を適用することができる。希土類金属と遷移金属とを含むフェリ磁性材料では、補償温度Ｔｃｏｍｐ以下では希土類金属の磁化が優勢となり、補償温度Ｔｃｏｍｐ以上では遷移金属の磁化が優勢となる。希土類金属Ｒとしては、少なくともＧｄ又はＮｄを１種類以上含むことが望ましい。このような特性を示すフェリ磁性材料としては、例えばＧｄＦｅＣｏ、ＧｄＦｅ、ＮｄＦｅＣｏ等を適用することができる。
また、第２の磁性層１２ｃはアモルファス状態であることが望ましい。第２の磁性層１２ｃをアモルファス状態により構成することにより、裏打ち層１２の結晶構造が中間層１４や垂直磁気記録層１６の結晶構造に影響を及ぼすことを防止することができる。これにより、裏打ち層１２上に形成する中間層１４に、垂直磁気記録層１６に特定の結晶配向を持たせるために必要な結晶配向を容易に持たせることが可能となる。
第３の磁性層１２ｅは、その一つの目的が、第２の磁性層１２ｃとの間で反強磁性的交換結合を形成することにある。このため、第３の磁性層１２ｅは、第２の磁性層１２ｃの磁化方向とは反対方向の磁化方向を有する磁性材料により構成される。
また、第３の磁性層１２ｅは、面内磁気異方性が優位であり、キュリー温度Ｔｃ３が記録時温度Ｔ（Ｐｗ）とほぼ等しい磁性材料により構成される。すなわち、図２に示すように、再生時温度（例えば室温）において所定の飽和磁化の大きさを有している。また、図３に示すように、室温において面内磁気異方性を有している。温度を室温から徐々に増加すると、飽和磁化の大きさは徐々に減少し、記録時温度の近傍においてゼロになる。
なお、図２及び図３において実線で示される特性は、キュリー温度Ｔｃ３が記録時温度Ｔ（Ｐｗ）に一致する最適材料の場合であるが、キュリー温度Ｔｃ３と記録時温度Ｔ（Ｐｗ）とは必ずしも一致する必要はない。記録の際に第３の磁性層１２ｅの面内磁気異方性の影響を低減できればよく、例えば図２及び図３の点線に示すような特性を有する材料であっても適用可能である。
このような特性を示す磁性材料としては、例えばＮｉＦｅを適用することができる。ＮｉＦｅは、本質的磁気異方性（Ｋｕ）がＫｕ＜０であり、飽和磁化の大きさＭｓが温度変化で減少しても、別の磁気異方性要因が働かなければ、面内磁気異方性を維持する。
上述の通り、第１の磁性層１２ａは、記録ヘッドから発生した記録磁界を環流させるという裏打ち層１２の本来の目的のために設けられたものであり、記録ヘッドから発生した記録磁界を十分に環流できるようにする必要がある。このため、第１の磁性層１２ａの膜厚は、第２の磁性層１２ｃの膜厚及び第３の磁性層１２ｅの膜厚よりも厚くする必要がある。すなわち、第１の磁性層１２ａの膜厚をｔｓｕｌ１、第２の磁性層１２ｃの膜厚をｔｓｕｌ２、第３の磁性層の膜厚をｔｓｕｌ３としたときに、
ｔｓｕｌ１＞ ｔｓｕｌ２ ≧ ｔｓｕｌ３
の関係を満足する必要がある。
ｔｓｕｌ１＞ ｔｓｕｌ２ ≧ ｔｓｕｌ３
の関係を満足する必要がある。
また、第２の磁性層１２ｃ及び第３の磁性層１２ｅの飽和磁化に着目すると、第２の磁性層１２ｃの飽和磁化の大きさをＭｓ２、第３の磁性層１２ｅの飽和磁化の大きさをＭｓ３としたときに、再生時温度（例えば室温）において、
Ｍｓ３≧ Ｍｓ２
の関係を満足し、記録時温度において、
Ｍｓ３≦ Ｍｓ２
の関係を満足する必要がある。
Ｍｓ３≧ Ｍｓ２
の関係を満足し、記録時温度において、
Ｍｓ３≦ Ｍｓ２
の関係を満足する必要がある。
次に、本実施形態による磁気記録媒体の再生原理について図４を用いて説明する。
本実施形態による磁気記録媒体の再生は、第２の磁性層１２ｃにおいて面内磁気異方性が優位となり、第３の磁性層１２ｅの飽和磁化の大きさＭｓ３が第２の磁性層１２ｃの飽和磁化の大きさＭｓ２よりも大きくなる温度、例えば室温において行う（図２及び図３参照）。
上述のように、室温では、第１の磁性層１２ａ、第２の磁性層１２ｃ及び第３の磁性層１２ｅは、面内磁化を有している。また、第２の磁性層１２ｃは、フェリ磁性を有している。これにより、第２の磁性層１２ｃは、第１の磁性層１２ａ及び第３の磁性層１２ｅとの間で反強磁性的な結合（反強磁性的交換結合２０）をして閉磁路２２を形成する（図４参照）。したがって、再生時に裏打ち層１２からの漏洩磁界が減少するとともに、揺らぎ或いは縞状磁区の発生が抑制され、媒体ノイズを低減することができる。裏打ち層１２からの漏洩磁界が減少することは、中間層１４を薄膜化できることも意味する。
また、再生信号出力には、垂直磁気記録層１６からの漏洩磁界（再生磁束）の大きさ以外に、鏡像効果による信号出力のエンハンス効果が影響する。このとき、裏打ち層１２の表面の磁化（第３の磁性層１２ｅの飽和磁化の大きさ）が大きいほど、大きな信号出力増大となる。本実施形態による磁気記録媒体では、第３の磁性層１２ｅは、室温では大きな飽和磁化を有している。したがって、鏡像効果により信号出力の増大を図ることができる。また、裏打ち層を反強磁性的に多層化することによりノイズが抑制されているため、Ｓ／Ｎ比を増大（Ｓを増大）することができる。
次に、本実施形態による磁気記録媒体の記録原理について図５を用いて説明する。
本実施形態による磁気記録媒体への記録は、熱アシスト磁気記録法により行う。記録時の温度は、第２の磁性層１２ｃにおいて垂直磁気異方性が優位となり、第３の磁性層１２ｅの飽和磁化の大きさＭｓ３が第２の磁性層１２ｃの飽和磁化の大きさＭｓ２よりも小さくなる温度、例えば第３の磁性層１２ｅのキュリー温度Ｔｃ３近傍の温度とする（図２及び図３参照）。
記録時の温度をこのように設定することにより、第２の磁性層１２ｃは、面内磁化膜（Ｋｕ＜０）から垂直磁化膜（Ｋｕ＞０）へと転換する。これにより、第２の磁性層１２ｃがヘッドからの記録磁界を引き込むように作用し、記録磁界が垂直磁化領域に集中することとなり、記録磁界感度を向上することができる（図５参照）。同時に、記録磁界勾配が急峻となり、隣接磁区間の遷移ノイズを低減することができる。
記録磁界感度が向上することにより、昇温のために用いる光レーザ出力を低減することが可能となる。これにより、消費電力を低減することができる。
次に、本実施形態による磁気記録媒体の具体例を実施例として示す。
ガラス基板１０上に、スパッタ法により、膜厚１８０ｎｍのＣｏＮｂＺｒ膜よりなる第１の磁性層１２ａと、膜厚２ｎｍのＴａ膜よりなるスペーサ層１２ｂと、膜厚１０ｎｍのＧｄＦｅＣｏ膜よりなる第２の磁性層１２ｃと、膜厚２ｎｍのＴａ膜よりなるスペーサ層１２ｄと、膜厚５ｎｍのＮｉＦｅ膜よりなる第３の磁性層１２ｅとを堆積し、第１の磁性層１２ａ、スペーサ層１２ｂ、第２の磁性層１２ｃ、スペーサ層１２ｄ及び第３の磁性層１２ｅの積層構造よりなる裏打ち層１２を形成した。成膜条件は、例えば、成膜ガス圧を０．５Ｐａ、ＤＣスパッタリングパワーを１００Ｗとした。
次いで、裏打ち層１２上に、スパッタ法により、膜厚１５ｎｍのＲｕ膜よりなる中間層１４と、膜厚１０ｎｍの（Ｃｏ７１Ｃｒ９Ｐｔ２０）９０−（ＳｉＯ２）１０膜よりなる垂直磁気記録層１６を形成した。
次いで、垂直磁気記録層１６上に、膜厚４ｎｍの炭素膜よりなる保護層１８を形成した。
この後、保護層１８上に潤滑剤を塗布し、実施例としての磁気記録媒体を用意した。
また、比較例として、スペーサ層１２ｂ及び第２の磁性層１２ｃを形成せず、膜厚１８０ｎｍのＣｏＮｂＺｒ膜よりなる第１の磁性層１２ａ、膜厚２ｎｍのＴａ膜よりなるスペーサ層１２ｄ、及び膜厚５ｎｍのＮｉＦｅ膜よりなる第３の磁性層１２ｅのみにより裏打ち層１２を形成した試料を用意した。他の構成は、実施例の試料と同様である。
図６は、記録電流Ｉｗ（記録磁界の大きさに相当）に対するオーバーライト（Ｏ／Ｗ）の変化を示すグラフである。図中、●印及び○印が実施例の場合であり、▲印及び△印が比較例の場合である。また、点線は４００ｋＦＣＩ記録後に４９．５ｋＦＣＩを記録した場合であり、実線は５０ｋＦＣＩを記録後に４００ｋＦＣＩを記録した場合である。
図示するように、オーバーライトＯ／Ｗの飽和する記録電流値Ｉｗは、実施例の試料では〜１０ｍＡであるのに対し、比較例の試料では１５〜２０ｍＡであり、実施例の試料の方が比較例の試料よりも高くなっている。すなわち、実施例の試料では、記録磁界感度が向上していることが判る。また、オーバーライトＯ／Ｗの絶対値に着目すると、実施例の試料の方が比較例の試料よりも高くなっている。これは、記録感度の向上と信号出力増大によるものである。
次いで、４００ｋＦＣＩを記録したときの、信号出力Ｓ（ｍＶｐｐ）、媒体ノイズＮｍ（μＶｒｍｓ）、及びＳ／Ｎｍ（ｄＢ）を測定した。この結果、実施例の試料では、信号出力Ｓ＝０．５４、媒体ノイズＮｍ＝４８．８であり、Ｓ／Ｎｍ＝１１．８ｄＢであった。これに対し、比較例の試料では、信号出力Ｓ＝０．４８、媒体ノイズＮｍ＝６０．２であり、Ｓ／Ｎｍ＝９．０ｄＢであった。
このように、実施例の試料では、信号出力Ｓが増大するとともに媒体ノイズＮｍが減少しており、その結果Ｓ／Ｎｍを３ｄＢ向上することができた。
このように、本実施形態によれば、裏打ち層を第１乃至第３の磁性層の積層膜により構成し、中間に位置する第２の磁性層を第１及び第３の磁性層とは反対方向に磁化したフェリ磁性材料とすることにより、第１の磁性層と第２の磁性層との間および第２の磁性層と第３の磁性層との間で反強磁性的交換結合を形成するので、裏打ち層内において閉磁路が形成される。これにより、再生時に裏打ち層からの漏洩磁界が減少し、同時に縞状磁区の発生が抑制され、媒体ノイズを低減することができる。
また、裏打ち層を反強磁性的に多層化して漏洩磁界を減少するので、漏洩磁界の増加を抑制しつつ、裏打ち層表面（第３の磁性層）の飽和磁化の大きさを増加することができる。したがって、鏡像効果による信号出力のエンハンス効果を高めることができる。また、媒体ノイズの低減効果と相俟って、Ｓ／Ｎ比を増大することができる。
また、第２の磁性層を、再生時温度において面内磁化膜となり、記録時温度において垂直磁化膜となる磁性材料により構成するので、再生時において上述の反強磁性的交換結合による効果を得ることができるとともに、記録時においては記録磁界を記録領域に集中させることができ、記録磁界感度を向上することができる。また、記録磁界勾配を急峻にすることができるので、隣接磁区間の遷移ノイズを低減することができる。
また、第２の磁性層が垂直磁化膜となることにより、記録磁界を引き込むように作用するため、記録磁界の強度や昇温のための光レーザの出力を低減することができ、消費電力を抑えることができる。
また、第３の磁性層が、記録時温度近傍にキュリー温度を有するので、記録時における第３の磁性層からの磁界を低減することができ、第３の磁性層が記録磁界に影響するのを防止することができる。
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による磁気記録装置について図７を用いて説明する。
本発明の第２実施形態による磁気記録装置について図７を用いて説明する。
図７端本実施形態による磁気記録装置の構造を示す概略断面図である。
スピンドルの端部３０には、磁気ディスク３６が固定されている。磁気ディスク３６は、ガラス基板３２上に磁性層３４が形成されてなる磁気記録媒体が円盤状に加工されたものであり、例えば第１実施形態による磁気記録媒体を適用することができる。スピンドル３０は、図示しないスピンドルモータにより回転できるようになっている。
磁気ディスク３６の磁性層３４側には、巨大磁気抵抗効果を利用したＧＭＲヘッド（Giant Magneto Resistive Head）３８が配置されている。ＧＭＲヘッド３８は、図示しないアームに固定されており、アームの移動及び磁気ディスク３６の回転により、磁気ディスク３６上の任意の記録領域に移動できるようになっている。
磁気ディスク３６のガラス基板３２側には、熱アシスト磁気記録用のレーザ光源４０が設けられている。レーザ光源４０は、例えば波長６８０ｎｍのレーザ光を発振する。レーザ光源４０と磁気ディスク３６との間には、例えば開口率ＮＡが０．５５の対物レンズ４２が設けられており、レーザ光源４０から発せられたレーザ光を磁気ディスク３６の所定の記録領域へ集光して照射できるようになっている。
このように、第１実施形態による磁気記録媒体を用いて磁気記録装置を構成することにより、低磁界強度で確実に情報を確実に記録することが可能であるとともに、媒体ノイズを抑制しつつ高信号出力を得ることができる磁気記録装置を実現することができる。
なお、上記実施形態では、熱アシスト磁気記録用のレーザ光源４０を磁気ディスク３６のガラス基板３２側に配置したが、例えば図８に示すように、磁気ディスク３６の磁性層３４側に配置するようにしてもよい。
［変形実施形態］
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、裏打ち層を３層の磁性層により構成しているが、第１の磁性層１２ａ及び第２の磁性層１２ｃの２層により裏打ち層１２を構成するようにしてもよい。第１の磁性層１２ａ上に第３の磁性層１２ｃを配置することにより、第１の磁性層と第２の磁性層との間で反強磁性的交換結合を形成するので、裏打ち層内において閉磁路を形成することができる。したがって、第３の磁性層１２ｃを設けない場合であっても、媒体ノイズを低減することができる。裏打ち層を２層構造とすることにより、媒体構成が簡略化され、製造コストや材料コストを削減することができる。
また、上記実施形態では、裏打ち層を３層の磁性層により構成しているが、他の機能を有する１層以上の磁性層を更に設けてもよい。
また、上記実施形態では、第１の磁性層１２ａと第２の磁性層１２ｃとの間にスペーサ層１２ｂを、第２の磁性層１２ｃと第３の磁性層１２ｅとの間にスペーサ層１２ｄを、それぞれ設けているが、スペーサ層１２ｂ，１２ｄは必ずしも設ける必要はない。スペーサ層は、磁性層間の分離、密着性の向上等のために設けられるものであり、磁性層間の分離や密着性が十分な場合には、形成しなくてもよい。
また、上記実施形態では、ガラス基板１０上に直に裏打ち層１２を形成しているが、裏打ち層１２は、必ずしもガラス基板１０上に直に形成する必要はない。例えば、ガラス基板１０と裏打ち層１２との間に、これらの密着性を高めるための層（例えばタンタルよりなる密着層）を設けてもよい。
以上詳述した通り、本発明の特徴をまとめると以下の通りとなる。
（付記１） 第１の磁性層と、前記第１の磁性層上に形成され、フェリ磁性を有し、前記第１の磁性層とは反対方向に磁化した第２の磁性層とを有する裏打ち層と、
前記裏打ち層上に形成され、磁気情報を記録する垂直磁気記録層とを有し、
前記第１の磁性層と前記第２の磁性層との間で反強磁性的交換結合が形成されている
ことを特徴とする磁気記録媒体。
前記裏打ち層上に形成され、磁気情報を記録する垂直磁気記録層とを有し、
前記第１の磁性層と前記第２の磁性層との間で反強磁性的交換結合が形成されている
ことを特徴とする磁気記録媒体。
（付記２） 付記１記載の磁気記録媒体において、
前記裏打ち層は、前記第２の磁性層上に形成され、前記第２の磁性層とは反対方向に磁化した第３の磁性層を更に有し、
前記第２の磁性層と前記第３の磁性層との間で反強磁性的交換結合が形成されている
ことを特徴とする磁気記録媒体。
前記裏打ち層は、前記第２の磁性層上に形成され、前記第２の磁性層とは反対方向に磁化した第３の磁性層を更に有し、
前記第２の磁性層と前記第３の磁性層との間で反強磁性的交換結合が形成されている
ことを特徴とする磁気記録媒体。
（付記３） 付記２記載の磁気記録媒体において、
前記裏打ち層は、前記第１の磁性層の膜厚をｔ１、前記第２の磁性層の膜厚をｔ２、前記第３の磁性層の膜厚をｔ３として、ｔ１＞ｔ２≧ｔ３の関係を有する
ことを特徴とする磁気記録媒体。
前記裏打ち層は、前記第１の磁性層の膜厚をｔ１、前記第２の磁性層の膜厚をｔ２、前記第３の磁性層の膜厚をｔ３として、ｔ１＞ｔ２≧ｔ３の関係を有する
ことを特徴とする磁気記録媒体。
（付記４） 付記２又は３記載の磁気記録媒体において、
第１の温度における前記第２の磁性層の飽和磁化の大きさＭｓ２と前記第３の磁性層の飽和磁化の大きさＭｓ３とが、Ｍｓ２≦Ｍｓ３の関係を有し、
前記第１の温度より高い第２の温度における前記第２の磁性層の飽和磁化の大きさＭｓ２と前記第３の磁性層の飽和磁化の大きさＭｓ３とが、Ｍｓ２≧Ｍｓ３の関係を有する
ことを特徴とする磁気記録媒体。
第１の温度における前記第２の磁性層の飽和磁化の大きさＭｓ２と前記第３の磁性層の飽和磁化の大きさＭｓ３とが、Ｍｓ２≦Ｍｓ３の関係を有し、
前記第１の温度より高い第２の温度における前記第２の磁性層の飽和磁化の大きさＭｓ２と前記第３の磁性層の飽和磁化の大きさＭｓ３とが、Ｍｓ２≧Ｍｓ３の関係を有する
ことを特徴とする磁気記録媒体。
（付記５） 付記２乃至４のいずれか１項に記載の磁気記録媒体において、
前記第３の磁性層は、前記垂直磁気記録層に磁気情報を記録する際の温度をＴ２、前記第３の磁性層のキュリー温度をＴｃ３として、Ｔ２≒Ｔｃ３の関係を有する
ことを特徴とする磁気記録媒体。
前記第３の磁性層は、前記垂直磁気記録層に磁気情報を記録する際の温度をＴ２、前記第３の磁性層のキュリー温度をＴｃ３として、Ｔ２≒Ｔｃ３の関係を有する
ことを特徴とする磁気記録媒体。
（付記６） 付記２乃至５のいずれか１項に記載の磁気記録媒体において、
前記第３の磁性層は、第１の温度及び前記第１の温度より高い第２の温度において面内磁気異方性を有する
ことを特徴とする磁気記録媒体。
前記第３の磁性層は、第１の温度及び前記第１の温度より高い第２の温度において面内磁気異方性を有する
ことを特徴とする磁気記録媒体。
（付記７） 付記１乃至６のいずれか１項に記載の磁気記録媒体において、
前記第１の磁性層は、第１の温度及び前記第１の温度より高い第２の温度において面内磁気異方性を有する
ことを特徴とする磁気記録媒体。
前記第１の磁性層は、第１の温度及び前記第１の温度より高い第２の温度において面内磁気異方性を有する
ことを特徴とする磁気記録媒体。
（付記８） 付記１乃至７のいずれか１項に記載の磁気記録媒体において、
前記第２の磁性層は、第１の温度では面内磁気異方性を有し、前記第１の温度より高い第２の温度では垂直磁気異方性を有する
ことを特徴とする磁気記録媒体。
前記第２の磁性層は、第１の温度では面内磁気異方性を有し、前記第１の温度より高い第２の温度では垂直磁気異方性を有する
ことを特徴とする磁気記録媒体。
（付記９） 付記８記載の磁気記録媒体において、
前記第２の磁性層は、前記第２の温度をＴ２、前記第２の磁性層が面内磁化膜から垂直磁化膜に変化する温度をＴｃｏｍｐ、前記第２の磁性層のキュリー温度をＴｃ２として、Ｔｃｏｍｐ≦Ｔ２≦Ｔｃ２の関係を有する
ことを特徴とする磁気記録媒体。
前記第２の磁性層は、前記第２の温度をＴ２、前記第２の磁性層が面内磁化膜から垂直磁化膜に変化する温度をＴｃｏｍｐ、前記第２の磁性層のキュリー温度をＴｃ２として、Ｔｃｏｍｐ≦Ｔ２≦Ｔｃ２の関係を有する
ことを特徴とする磁気記録媒体。
（付記１０） 付記６乃至９のいずれか１項に記載の磁気記録媒体において、
前記第１の温度は、前記垂直磁気記録層に記録した磁気情報を再生する際の温度であり、
前記第２の温度は、前記垂直磁気記録層に磁気情報を記録する際の温度である
ことを特徴とする磁気記録媒体。
前記第１の温度は、前記垂直磁気記録層に記録した磁気情報を再生する際の温度であり、
前記第２の温度は、前記垂直磁気記録層に磁気情報を記録する際の温度である
ことを特徴とする磁気記録媒体。
（付記１１） 付記１乃至１０のいずれか１項に記載の磁気記録媒体において、
前記第２の磁性層は、希土類金属と遷移金属とを含み、希土類金属としてＧｄ又はＮｄを含む
ことを特徴とする磁気記録媒体。
前記第２の磁性層は、希土類金属と遷移金属とを含み、希土類金属としてＧｄ又はＮｄを含む
ことを特徴とする磁気記録媒体。
（付記１２） 付記１乃至１１のいずれか１項に記載の磁気記録媒体において、
前記第２の磁性層は、アモルファス状態である
ことを特徴とする磁気記録媒体。
前記第２の磁性層は、アモルファス状態である
ことを特徴とする磁気記録媒体。
（付記１３） 付記１乃至１２のいずれか１項に記載の磁気記録媒体において、
前記裏打ち層と前記垂直磁気記録層との間に、非磁性材料よりなる中間層を更に有する
ことを特徴とする磁気記録媒体。
前記裏打ち層と前記垂直磁気記録層との間に、非磁性材料よりなる中間層を更に有する
ことを特徴とする磁気記録媒体。
（付記１４） 第１の磁性層と、前記第１の磁性層上に形成され、フェリ磁性を有し、前記第１の磁性層とは反対方向に磁化した第２の磁性層とを有する裏打ち層と、前記裏打ち層上に形成され、磁気情報を記録する垂直磁気記録層とを有し、前記第１の磁性層と前記第２の磁性層との間で反強磁性的交換結合が形成されている磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体の前記垂直磁気記録層側に配置され、前記磁気記録媒体の所定の記録領域への磁気情報の記録及び前記磁気記録媒体の所定の記録領域の磁気情報の読み出しを行う磁気ヘッドと、
前記磁気記録媒体への磁気情報の書き込みの際に前記磁気記録媒体の記録領域に光を照射して前記記録領域の温度を制御する光源と
を有することを特徴とする磁気記録装置。
前記磁気記録媒体の前記垂直磁気記録層側に配置され、前記磁気記録媒体の所定の記録領域への磁気情報の記録及び前記磁気記録媒体の所定の記録領域の磁気情報の読み出しを行う磁気ヘッドと、
前記磁気記録媒体への磁気情報の書き込みの際に前記磁気記録媒体の記録領域に光を照射して前記記録領域の温度を制御する光源と
を有することを特徴とする磁気記録装置。
（付記１５） 付記１４記載の磁気記録装置において、
前記光源は、前記磁気記録媒体の前記第１の磁性層側に配置されている
ことを特徴とする磁気記録装置。
前記光源は、前記磁気記録媒体の前記第１の磁性層側に配置されている
ことを特徴とする磁気記録装置。
（付記１６） 付記１４記載の磁気記録装置において、
前記光源は、前記磁気記録媒体の前記垂直磁気記録層側に配置されている
ことを特徴とする磁気記録装置。
前記光源は、前記磁気記録媒体の前記垂直磁気記録層側に配置されている
ことを特徴とする磁気記録装置。
（付記１７） 第１の磁性層と、前記第１の磁性層上に形成され、第１の温度において前記第１の磁性層とは反対方向に磁化した面内磁化膜となり、前記第１の温度より高い第２の温度において垂直磁化膜となる第２の磁性層とを有する裏打ち層と、前記裏打ち層上に形成され、磁気情報を記録する垂直磁気記録層とを有する磁気記録媒体への磁気記録方法であって、
記録領域の温度を前記第２の温度に昇温して前記記録領域における前記第２の磁性層を面内磁化膜から垂直磁化膜に転換し、前記記録領域に記録磁界を印加することにより、前記記録領域の前記垂直磁気記録層へ前記記録磁界に応じた所定の磁気情報を記録する
ことを特徴とする磁気記録方法。
記録領域の温度を前記第２の温度に昇温して前記記録領域における前記第２の磁性層を面内磁化膜から垂直磁化膜に転換し、前記記録領域に記録磁界を印加することにより、前記記録領域の前記垂直磁気記録層へ前記記録磁界に応じた所定の磁気情報を記録する
ことを特徴とする磁気記録方法。
（付記１８） 付記１７記載の磁気記録方法において、
前記第２の温度をＴ、前記第２の磁性層が面内磁気異方性から垂直磁気異方性に変化する温度をＴｃｏｍｐ、前記第２の磁性層のキュリー温度をＴｃ２として、Ｔｃｏｍｐ≦Ｔ≦Ｔｃ２の関係を有するように、前記第２の温度を設定する
ことを特徴とする磁気記録方法。
前記第２の温度をＴ、前記第２の磁性層が面内磁気異方性から垂直磁気異方性に変化する温度をＴｃｏｍｐ、前記第２の磁性層のキュリー温度をＴｃ２として、Ｔｃｏｍｐ≦Ｔ≦Ｔｃ２の関係を有するように、前記第２の温度を設定する
ことを特徴とする磁気記録方法。
（付記１９） 付記１７又は１８記載の磁気記録方法において、
前記裏打ち層は、前記第２の磁性層上に、前記第１の温度において前記第２の磁性層と反対方向に磁化した第３の磁性層を更に有し、
前記第２の磁性層の飽和磁化の大きさをＭｓ２、前記第３の磁性層の飽和磁化の大きさをＭｓ３として、Ｍｓ２≧Ｍｓ３の関係を有するように、前記第２の温度を設定する
ことを特徴とする磁気記録方法。
前記裏打ち層は、前記第２の磁性層上に、前記第１の温度において前記第２の磁性層と反対方向に磁化した第３の磁性層を更に有し、
前記第２の磁性層の飽和磁化の大きさをＭｓ２、前記第３の磁性層の飽和磁化の大きさをＭｓ３として、Ｍｓ２≧Ｍｓ３の関係を有するように、前記第２の温度を設定する
ことを特徴とする磁気記録方法。
１０…ガラス基板
１２…裏打ち層
１２ａ，１２ｃ，１２ｅ…磁性層
１２ｂ，１２ｄ…スペーサ層
１４…中間層
１６…垂直磁気記録層
１８…保護層
２０…反強磁性的交換結合
２２…閉磁路
３０…スピンドル
３２…ガラス基板
３４…磁性層
３６…磁気ディスク
３８…ＧＭＲヘッド
４０…レーザ光源
４２…対物レンズ
１２…裏打ち層
１２ａ，１２ｃ，１２ｅ…磁性層
１２ｂ，１２ｄ…スペーサ層
１４…中間層
１６…垂直磁気記録層
１８…保護層
２０…反強磁性的交換結合
２２…閉磁路
３０…スピンドル
３２…ガラス基板
３４…磁性層
３６…磁気ディスク
３８…ＧＭＲヘッド
４０…レーザ光源
４２…対物レンズ
Claims (10)
- 第１の磁性層と、前記第１の磁性層上に形成され、フェリ磁性を有し、前記第１の磁性層とは反対方向に磁化した第２の磁性層とを有する裏打ち層と、
前記裏打ち層上に形成され、磁気情報を記録する垂直磁気記録層とを有し、
前記第１の磁性層と前記第２の磁性層との間で反強磁性的交換結合が形成されている
ことを特徴とする磁気記録媒体。 - 請求項１記載の磁気記録媒体において、
前記裏打ち層は、前記第２の磁性層上に形成され、前記第２の磁性層とは反対方向に磁化した第３の磁性層を更に有し、
前記第２の磁性層と前記第３の磁性層との間で反強磁性的交換結合が形成されている
ことを特徴とする磁気記録媒体。 - 請求項２記載の磁気記録媒体において、
前記裏打ち層は、前記第１の磁性層の膜厚をｔ１、前記第２の磁性層の膜厚をｔ２、前記第３の磁性層の膜厚をｔ３として、ｔ１＞ｔ２≧ｔ３の関係を有する
ことを特徴とする磁気記録媒体。 - 請求項２又は３記載の磁気記録媒体において、
第１の温度における前記第２の磁性層の飽和磁化の大きさＭｓ２と前記第３の磁性層の飽和磁化の大きさＭｓ３とが、Ｍｓ２≦Ｍｓ３の関係を有し、
前記第１の温度より高い第２の温度における前記第２の磁性層の飽和磁化の大きさＭｓ２と前記第３の磁性層の飽和磁化の大きさＭｓ３とが、Ｍｓ２≧Ｍｓ３の関係を有する
ことを特徴とする磁気記録媒体。 - 請求項２乃至４のいずれか１項に記載の磁気記録媒体において、
前記第３の磁性層は、前記垂直磁気記録層に磁気情報を記録する際の温度をＴ２、前記第３の磁性層のキュリー温度をＴｃ３として、Ｔ２≒Ｔｃ３の関係を有する
ことを特徴とする磁気記録媒体。 - 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の磁気記録媒体において、
前記第２の磁性層は、第１の温度では面内磁気異方性を有し、前記第１の温度より高い第２の温度では垂直磁気異方性を有する
ことを特徴とする磁気記録媒体。 - 請求項６記載の磁気記録媒体において、
前記第２の磁性層は、前記第２の温度をＴ２、前記第２の磁性層が面内磁化膜から垂直磁化膜に変化する温度をＴｃｏｍｐ、前記第２の磁性層のキュリー温度をＴｃ２として、Ｔｃｏｍｐ≦Ｔ２≦Ｔｃ２の関係を有する
ことを特徴とする磁気記録媒体。 - 第１の磁性層と、前記第１の磁性層上に形成され、フェリ磁性を有し、前記第１の磁性層とは反対方向に磁化した第２の磁性層とを有する裏打ち層と、前記裏打ち層上に形成され、磁気情報を記録する垂直磁気記録層とを有し、前記第１の磁性層と前記第２の磁性層との間で反強磁性的交換結合が形成されている磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体の前記垂直磁気記録層側に配置され、前記磁気記録媒体の所定の記録領域への磁気情報の記録及び前記磁気記録媒体の所定の記録領域の磁気情報の読み出しを行う磁気ヘッドと、
前記磁気記録媒体への磁気情報の書き込みの際に前記磁気記録媒体の記録領域に光を照射して前記記録領域の温度を制御する光源と
を有することを特徴とする磁気記録装置。 - 第１の磁性層と、前記第１の磁性層上に形成され、第１の温度において前記第１の磁性層とは反対方向に磁化した面内磁化膜となり、前記第１の温度より高い第２の温度において垂直磁化膜となる第２の磁性層とを有する裏打ち層と、前記裏打ち層上に形成され、磁気情報を記録する垂直磁気記録層とを有する磁気記録媒体への磁気記録方法であって、
記録領域の温度を前記第２の温度に昇温して前記記録領域における前記第２の磁性層を面内磁化膜から垂直磁化膜に転換し、前記記録領域に記録磁界を印加することにより、前記記録領域の前記垂直磁気記録層へ前記記録磁界に応じた所定の磁気情報を記録する
ことを特徴とする磁気記録方法。 - 請求項９記載の磁気記録方法において、
前記裏打ち層は、前記第２の磁性層上に、前記第１の温度において前記第２の磁性層と反対方向に磁化した第３の磁性層を更に有し、
前記第２の磁性層の飽和磁化の大きさをＭｓ２、前記第３の磁性層の飽和磁化の大きさをＭｓ３として、Ｍｓ２≧Ｍｓ３の関係を有するように、前記第２の温度を設定する
ことを特徴とする磁気記録方法。
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