JP2006107625A - Magnetic recording medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は磁気記録媒体に関し、より詳細には、コンピューター、ビデオレコーダーなどの各種記録機器に搭載される磁気記録媒体に関する。 The present invention relates to a magnetic recording medium, and more particularly to a magnetic recording medium mounted on various recording devices such as a computer and a video recorder.
磁気記録密度をより高める技術として、垂直磁気記録方式が注目されている。垂直磁気記録に用いる記録媒体として、Co−Pt−Crの結晶粒をSiO2が取り巻くグラニュラー構造を有する記録層を用いる媒体が開示されている(特許文献1参照)。この媒体は、強磁性体であるCo−Pt−Crのおのおのの結晶粒が、SiO2によって完全に分断されるならば、磁性粒子間の磁気的な相互作用が小さくなることから、低ノイズ特性が得られると期待されている。また、c軸が膜面垂直方向に配向したCo−Pt−Cr結晶が持つ高い結晶磁気異方性が、磁性粒子間の磁気的相互作用を小さくすることによって、高い垂直抗磁力を発現すると考えられている。
上記の記録層を製造する方法として、Co−Pt−Cr合金とSiO2とを混合させた材料をターゲットとするスパッタリングが報告されている。金属と酸化物の混合材料からなるターゲットを用いて成膜した場合、金属粒子を酸化物が取り巻くグラニュラー構造の膜が得られる。 As a method for producing the recording layer, sputtering using a material in which a Co—Pt—Cr alloy and SiO 2 are mixed has been reported. When a film is formed using a target made of a mixed material of metal and oxide, a film having a granular structure in which the metal particles surround the oxide can be obtained.
しかし、得られた膜の垂直方向のM−Hループの傾きパラメータα(ここで、α=4π(dM/dH)と定義される)が約2であることから、粒子間に大きな磁気的結合が残っていると考えられる。また、金属粒子中に酸化物の構成元素が多少なりとも混入する可能性は否定できない。上記のようにCo−Pt−Cr合金とSiO2とを混合させた材料からなるターゲットを用いて成膜された膜中の磁性粒子にSiが混入した場合、膜の垂直抗磁力を大幅に減少させると考えられる。酸化物元素の磁性粒子への混入が多少なりとも避けられないことを前提としたとき、成膜される膜の垂直抗磁力の劣化の度合いを極力小さくすることが必要となる。 However, since the inclination parameter α (defined as α = 4π (dM / dH)) of the MH loop in the vertical direction of the obtained film is about 2, a large magnetic coupling between the particles Seems to remain. Moreover, the possibility that the constituent elements of the oxide are mixed in the metal particles cannot be denied. When Si is mixed into magnetic particles in a film formed using a target made of a material in which a Co—Pt—Cr alloy and SiO 2 are mixed as described above, the perpendicular coercive force of the film is greatly reduced. It is thought to let you. When it is assumed that mixing of oxide elements into the magnetic particles is unavoidable, it is necessary to minimize the degree of deterioration of the perpendicular coercive force of the film to be formed.
本発明の目的は、磁性粒子間の磁気的結合を小さくして、高い垂直抗磁力を発現できる磁気記録媒体を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a magnetic recording medium that can exhibit a high perpendicular coercive force by reducing the magnetic coupling between magnetic particles.
本発明に係る磁気記録媒体は、下記一般式
[(Co1-mPtm)1-nCrn]100-x-yTaxOy
(ここで、m、nは原子比で、mは0.2以上0.4以下、nは0以上0.1以下、yは16at.%以上26at.%以下、y/xは1.7以上2.3以下である)
で表される強磁性体からなる記録層を有することを特徴とする。
The magnetic recording medium according to the present invention has the following general formula [(Co 1-m Pt m ) 1-n Cr n ] 100-xy Ta x O y
(Where m and n are atomic ratios, m is from 0.2 to 0.4, n is from 0 to 0.1, y is from 16 at.% To 26 at.%, Y / x is 1.7. The above is 2.3 or less)
It has the recording layer which consists of a ferromagnetic material represented by these.
本発明において、前記記録層は垂直磁気異方性を持つことが好ましい。また、本発明において、前記記録層は6Pa以上16Pa以下のArガス圧力雰囲気下で成膜されることが好ましい。 In the present invention, the recording layer preferably has perpendicular magnetic anisotropy. In the present invention, the recording layer is preferably formed under an Ar gas pressure atmosphere of 6 Pa or more and 16 Pa or less.
本発明の磁気記録媒体は、磁性粒子間の磁気的結合を小さくでき、高い垂直抗磁力を発現できる。 The magnetic recording medium of the present invention can reduce the magnetic coupling between magnetic particles and can exhibit a high perpendicular coercive force.
以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について説明する。
図1は、本発明に係る磁気記録媒体の一例を示す断面図である。基板1上に、下地層2、Co−Pt系合金の結晶粒とそれを取り巻くTa2O5からなる記録層3、保護層4が順次形成された構造を有する。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a magnetic recording medium according to the present invention. The
基板1としては、容易に破損しない力学的強度を有し、かつ表面が平滑であるならばどのような材料を用いてもよく、例として、ガラス、金属、プラスチックなどを用いることができる。下地層2はなくてもよく、また多層構造であってもよい。例として、記録時の補助として用いられるNi−Feなどの軟磁性層や、記録層の結晶配向性を確保するためのPt,Ruなどの非磁性膜などを用いることができる。下地層2の厚さは特に限定されない。
As the
保護層4はなくてもよく、また多層構造であってもよい。例として、カーボンやTiNなどの硬質膜、さらに最表面に液体や固体の潤滑剤を用いてもよい。ただし、磁気ヘッド先端から記録層表面までの距離をできるだけ小さくすることが記録特性上好ましいので、これらの厚さは薄いほどよい。
The
記録層3は、Co−Pt系合金の結晶粒とそれを取り巻くTa2O5の粒界からなるグラニュラー構造の膜である。結晶粒や粒界の状態や、それぞれの元素組成の詳細を別個に知ることは困難であるが、この層全体の元素の構成として、Oが16at.%以上26at.%以下であり、OとTaの比率が原子比で1.7以上2.3以下であり、TaとOを除く全元素中、CoとPtの合計が90at.%以上、Crが10at.%以下であり、かつCoとPtの合計のうちPtの比率は原子比で0.2以上0.4以下であることが必要である。
The
Oが16at.%未満の場合には、酸化物の絶対量が結晶粒の間に非磁性粒界を構成するのに不十分であり、Oが26at.%を超える場合には、結晶粒の結晶配向性の維持が困難になる。 O is 16 at. If it is less than%, the absolute amount of oxide is insufficient to form a nonmagnetic grain boundary between crystal grains, and O is 26 at. When it exceeds%, it becomes difficult to maintain the crystal orientation of the crystal grains.
膜中のOとTaの全てがTa酸化物を形成し、他の形態では存在しないとすると、OとTaの比率は原子比で2.5となる。膜中のOとTaの比率が1.7未満の場合、Ta原子のかなりの部分が金属状態でCoPt合金磁性粒子中に侵入し、記録層の磁気特性を劣化させる。 If all of O and Ta in the film form a Ta oxide and do not exist in other forms, the ratio of O and Ta is 2.5 in atomic ratio. When the ratio of O to Ta in the film is less than 1.7, a significant portion of Ta atoms enter the CoPt alloy magnetic particles in a metallic state, and deteriorate the magnetic properties of the recording layer.
膜中のTaに対するOの比率を増大させるには、成膜時のArガス圧力を上昇させたり、Arガスに酸素ガスを混合させたりする方法があるが、成膜時のArガス圧力を極端に高くしたり、高濃度の酸素ガスを添加しなくてはならず、これらの場合、CoPt合金の結晶粒の結晶配向性の維持が困難になる。 In order to increase the ratio of O to Ta in the film, there is a method of increasing the Ar gas pressure at the time of film formation or mixing oxygen gas with Ar gas, but the Ar gas pressure at the time of film formation is extremely high. In other cases, it is difficult to maintain the crystal orientation of the crystal grains of the CoPt alloy.
また、TaとOを除く全元素、すなわち結晶粒を構成すると考えられる元素中、CoとPtの合計が90at.%未満の場合には、垂直磁気異方性が劣化する。ただし、低ノイズ化などの目的で、記録層中のTaとOを除く全元素中、合計10at.%以下で、Co、Pt以外の元素、例えばCrなどを添加することができる。 Further, among all elements except Ta and O, that is, elements considered to constitute crystal grains, the total of Co and Pt is 90 at. If it is less than%, the perpendicular magnetic anisotropy deteriorates. However, for the purpose of reducing noise, etc., a total of 10 at. %, Elements other than Co and Pt, such as Cr, can be added.
さらに、CoPt系合金では、CoとPtの合計中、Ptの原子比が0.2以上0.4以下の範囲で高い抗磁力が得られるが、Ptの比率がこの範囲より小さい場合、または大きい場合のいずれでも抗磁力は劣化する。よって、膜中のCoとPtの合計のうち、Ptの比率は原子比で0.2以上0.4以下であることが必要である。 Further, in the CoPt-based alloy, a high coercive force can be obtained when the atomic ratio of Pt is in the range of 0.2 to 0.4 in the total of Co and Pt. In any case, the coercive force deteriorates. Therefore, in the total of Co and Pt in the film, the ratio of Pt needs to be 0.2 or more and 0.4 or less in terms of atomic ratio.
[予備検討]
CoPt合金について、CoとPtの適切な比率を知るため、Ptの比率を0at.%から53.5at.%の範囲で変化させた厚さ約30nmのCoPt合金膜を作製し、その垂直抗磁力を調べた。結果を図2に示す。Ptの比率が0.2以上0.4以下の範囲で2.5Oe以上の高い抗磁力が得られるが、Ptの比率がこの範囲より小さい場合または大きい場合のいずれでも垂直抗磁力は劣化することがわかる。
[Preliminary study]
For a CoPt alloy, the Pt ratio is set to 0 at. % To 53.5 at. A CoPt alloy film having a thickness of about 30 nm and varied in the range of% was fabricated, and its perpendicular coercive force was examined. The results are shown in FIG. A high coercive force of 2.5 Oe or more can be obtained when the Pt ratio is in the range of 0.2 to 0.4, but the perpendicular coercive force deteriorates when the Pt ratio is smaller or larger than this range. I understand.
以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples.
[実施例1]
本実施例では図3に示す磁気記録媒体を作製した。基板11として2.5インチのガラスディスクを用い、Arガス圧力1Paで厚さ約2nmのカーボン膜12、Arガス圧力0.07Paで厚さ約5nmのPt膜13、Arガス圧力3Paで厚さ約15nmのRu膜14を順次成膜して下地層とした。続いて、Co80Pt20(at.%)の体積比が70%、Ta2O5の体積比が30%のターゲットを用いて、DCマグネトロンスパッタ法により、Arガス圧力1〜20Paで厚さ約15nmの記録層15を形成した。全ての層の成膜において、基板の加熱は行っていない。
[Example 1]
In this example, the magnetic recording medium shown in FIG. 3 was produced. A 2.5-inch glass disk is used as the
媒体の記録層中の元素組成は、表面5nmをスパッタエッチングした後、光電子分光分析で、垂直抗磁力は試料振動型磁力計でそれぞれ測定した。図4に、記録層成膜時のArガス圧力に対する、膜中のTaおよびOの元素量を示す。記録層成膜時のArガス圧力を変えることにより、膜中の元素量が変わることがわかる。Taの量は大きな変化はなく8〜12at.%の範囲であるが、Oの量はArガス圧力の上昇に伴い大きく増加する。図6に膜中O量に対する垂直抗磁力Hcの値の変化を示す。O量が16〜26at.%の範囲において3kOe以上の高い垂直抗磁力が発現した。図6に膜中のOとTaの原子比に対する垂直抗磁力Hcの値の変化を示す。3kOe以上の高い垂直抗磁力が発現するのは、この比率が1.7以上2.3以下の範囲であることがわかる。また、最大のHcを示した試料では、膜の垂直方向のM−Hループの傾きパラメータαが1.3と小さい値であった。
The elemental composition in the recording layer of the medium was measured by photoelectron spectroscopy after sputter etching of the
[実施例2]
ガラスディスク基板上に、実施例1と同様にしてカーボン、Pt、Ruの各下地層を成膜した後、実施例1で用いたターゲットの表面にCrのチップを配置し、DCマグネトロンスパッタ法により、Arガス圧力5Paで厚さ約15nmの記録層を形成した。この膜中の元素組成はCo48.4at.%、Pt13.6at.%、Cr3.8at.%、Ta8.3at.%、O25.9at.%であり、TaとOを除く元素中でのCrの比率は5.8at.%であった。また、この膜のHcは2688Oeであった。
[Example 2]
After carbon, Pt, and Ru underlayers were formed on a glass disk substrate in the same manner as in Example 1, a Cr chip was placed on the surface of the target used in Example 1, and DC magnetron sputtering was used. A recording layer having a thickness of about 15 nm was formed at an Ar gas pressure of 5 Pa. The elemental composition in this film is Co48.4 at. %, Pt 13.6 at. %, Cr 3.8 at. %, Ta8.3 at. %, O25.9 at. %, And the ratio of Cr in the elements other than Ta and O is 5.8 at. %Met. The Hc of this film was 2688 Oe.
記録層に金属元素としてCoとPtの他にCrを加えることにより、Hcは減少したが、しかし2.5kOe以上の値を保っており、結晶粒の構成元素として、CoとPt以外の元素を少量添加しても、良好な磁気特性を維持できることがわかる。 By adding Cr in addition to Co and Pt as metal elements to the recording layer, Hc was reduced, but the value of 2.5 kOe or more was maintained, and elements other than Co and Pt were used as constituent elements of the crystal grains. It can be seen that good magnetic properties can be maintained even when added in a small amount.
[比較例1]
ガラスディスク基板上に、実施例1と同様にしてカーボン、Pt、Ruの各下地層を成膜した後、Co80Pt20(at.%)の体積比が70%、SiO2の体積比が30%のターゲットを用いて、Arガス圧力3〜10Paで厚さ約15nmの記録層を形成した。垂直抗磁力は成膜Arガス圧力により変化し、7Paにおいて最大値(参考文献1の開示に近い値)が得られた。この最大のHcを示した試料は、M−Hループの傾きパラメータαの値が2.0であり、実施例1よりも大きい値であった。
[Comparative Example 1]
After carbon, Pt, and Ru underlayers were formed on a glass disk substrate in the same manner as in Example 1, the volume ratio of Co 80 Pt 20 (at.%) Was 70% and the volume ratio of SiO 2 was Using a 30% target, a recording layer having a thickness of about 15 nm was formed at an Ar gas pressure of 3 to 10 Pa. The perpendicular coercive force changed depending on the film-forming Ar gas pressure, and a maximum value (a value close to the disclosure of Reference 1) was obtained at 7 Pa. The sample showing the maximum Hc had a value of the slope parameter α of the MH loop of 2.0, which was larger than that of Example 1.
[比較例2]
ガラスディスク基板上に、実施例1と同様にしてカーボン、Pt、Ruの各下地層を成膜した後、Co80Pt20(at.%)のターゲット表面にCr2O3のチップを配置し、DCマグネトロンスパッタ法により、Arガス圧力3〜10Paで厚さ約15nmの記録層を形成した。垂直抗磁力は成膜Arガス圧力により変化し、5PaにおいてHcが最大になった。この最大のHcを示した試料は、M−Hループの傾きパラメータαが1.9であり、実施例1よりも大きい値であった。
図7に、実施例1、比較例1および比較例2の評価結果をまとめて示す。
[Comparative Example 2]
After carbon, Pt, and Ru underlayers were formed on a glass disk substrate in the same manner as in Example 1, a Cr 2 O 3 chip was placed on the target surface of Co 80 Pt 20 (at.%). A recording layer having a thickness of about 15 nm was formed at a Ar gas pressure of 3 to 10 Pa by a DC magnetron sputtering method. The perpendicular coercive force changed depending on the film-forming Ar gas pressure, and Hc was maximized at 5 Pa. The sample showing the maximum Hc had a MH loop slope parameter α of 1.9, which was larger than Example 1.
In FIG. 7, the evaluation result of Example 1, the comparative example 1, and the comparative example 2 is shown collectively.
以上のように、記録層を構成する酸化物としてTa2O5を用いた媒体は、成膜条件によって膜中のTaおよびOを適当量に調整することにより、記録層を構成する酸化物としてSiO2やCr2O3を用いた媒体と比較して、高い垂直抗磁力および小さいM−Hループの傾きパラメータαを示した。このことは、Ta2O5酸化物を用いた媒体が、SiO2やCr2O3を用いた媒体と比較し、磁性粒子間の磁気的相互作用がより小さいことを示唆している。また、記録層中にCr3.8at.%(TaとOを除いた元素中で5.8at.%)を含有する媒体も2.5kOe以上の高い垂直抗磁力を示した。 As described above, a medium using Ta 2 O 5 as an oxide constituting the recording layer can be used as an oxide constituting the recording layer by adjusting Ta and O in the film to an appropriate amount according to the film forming conditions. Compared with the medium using SiO 2 or Cr 2 O 3 , a high perpendicular coercive force and a small MH loop slope parameter α were shown. This suggests that the medium using Ta 2 O 5 oxide has a smaller magnetic interaction between the magnetic particles than the medium using SiO 2 or Cr 2 O 3 . In the recording layer, Cr 3.8 at. % (5.8 at.% In the elements excluding Ta and O) also showed a high perpendicular coercive force of 2.5 kOe or more.
1…基板、2…下地層、3…記録層、4…保護層、11…基板、12…カーボン膜、13…Pt膜、14…Ru膜、15…記録層。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
[(Co1-mPtm)1-nCrn]100-x-yTaxOy
(ここで、m、nは原子比で、mは0.2以上0.4以下、nは0以上0.1以下、yは16at.%以上26at.%以下、y/xは1.7以上2.3以下である)
で表される強磁性体からなる記録層を有することを特徴とする磁気記録媒体。 The following general formula [(Co 1-m Pt m ) 1-n Cr n ] 100-xy Ta x O y
(Where m and n are atomic ratios, m is from 0.2 to 0.4, n is from 0 to 0.1, y is from 16 at.% To 26 at.%, Y / x is 1.7. The above is 2.3 or less)
A magnetic recording medium comprising a recording layer made of a ferromagnetic material represented by:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2020090914A1 (en) * | 2018-10-30 | 2020-05-07 | 田中貴金属工業株式会社 | In-plane magnetized film, in-plane magnetized film multilayer structure, hard bias layer, magnetoresistive element, and sputtering target |
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2004
- 2004-10-05 JP JP2004292953A patent/JP2006107625A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2020090914A1 (en) * | 2018-10-30 | 2020-05-07 | 田中貴金属工業株式会社 | In-plane magnetized film, in-plane magnetized film multilayer structure, hard bias layer, magnetoresistive element, and sputtering target |
JPWO2020090914A1 (en) * | 2018-10-30 | 2021-09-24 | 田中貴金属工業株式会社 | In-plane magnetization film, in-plane magnetization film multilayer structure, hard bias layer, magnetoresistive element, and sputtering target |
JP7219285B2 (en) | 2018-10-30 | 2023-02-07 | 田中貴金属工業株式会社 | In-plane magnetic film, multilayer structure of in-plane magnetic film, hard bias layer, magnetoresistive element, and sputtering target |
US11810700B2 (en) | 2018-10-30 | 2023-11-07 | Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K. | In-plane magnetized film, in-plane magnetized film multilayer structure, hard bias layer, magnetoresistive element, and sputtering target |
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