JP2006134533A - 磁気記録媒体および磁気記憶装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 記録層の記録方向の保磁力の増加および耐熱揺らぎ性の向上の両立を図り、高記録密度化が可能な磁気記録媒体および磁気記憶装置を提供する。
【解決手段】 表面にテクスチャ11aが形成された基板11と、基板11上に、シード層12、AlFe基合金膜13、下地層14、非磁性中間層15、第1磁性層16、非磁性結合層17、第2磁性層18、保護膜20、および潤滑層21が順次形成された構成からなる。AlFe基合金膜13がAlFe膜の場合は、Feの原子濃度が30原子%〜60原子%の範囲に設定されることが好ましく、さらに、Feの原子濃度が30原子%以上でかつ50原子%未満に設定されることがさらに好ましい。テクスチャ11aにより誘起された記録層19の記録方向の保磁力を大幅に増加し、記録層19の耐熱揺らぎ性を大幅に向上させる。
【選択図】 図2

Description

本発明は、面内磁気記録方式に用いられる磁気記録媒体および磁気記憶装置に関する。
近年、磁気記憶装置、例えば磁気ディスク装置は、デジタル化した動画や音楽の記憶装置として広汎な用途に用いられている。特に、家庭用の動画記録用として用いられ、従来のビデオテープを用いた家庭用ビデオ装置にかわって、高速アクセス・小型・大容量等の特長を生かし、著しく市場規模が増大している。動画は特に情報量が多く、磁気ディスク装置の大容量化が求められている。そのため、これまで年率100%で増加してきた記録密度をさらに向上するため、磁気記録媒体および磁気ヘッドのいっそうの高記録密度化のための技術開発が不可欠である。
磁気記録媒体の高記録密度化、すなわち磁気記録媒体の記録層に情報をより微細に記録するためには、情報の1ビットに対応して記録層に磁気的に形成される最小記録単位の面積を低減する必要がある。最小記録単位面積低減の指標として、孤立再生波形半値幅(W50)が挙げられる。W50は、磁気記録媒体の記録層に記録磁界を1回だけ反転させて記録し、それを再生することにより得られる一つのピーク(再生波形)の半値幅である。一般的に、W50が小さいほど記録再生分解能が高くなるため、W50のより小さな磁気機器録媒体が高記録密度化に適している。
W50は2{(g/2)2+(d+a)21/2と表される。ここで、gは磁気ヘッドの再生素子のギャップ長、dは磁気ヘッドの再生素子と記録層との磁気スペーシング、aは記録層の磁化遷移幅である。この関係によれば、W50を低減するためには、その一手法として、記録層の磁化遷移幅aを低減することが挙げられる。磁化遷移領域は、記録によって一方向に磁化した領域と、その領域に続いて形成された先の磁化方向に対して逆方向に磁化した領域(磁化領域)との間に形成される領域である。すなわち、磁化遷移領域は磁化の方向を反転させるために必要な領域である。磁化遷移幅aは、磁化遷移領域の記録方向の長さである。
ところで、磁気記録媒体の記録層には、通常、強磁性のCoCr系合金が用いられている。記録層は、CoCr系合金の多数の結晶粒子からなる多結晶体である。磁化遷移領域では、個々の結晶粒子が微細になるほど磁化遷移幅aが減少することが知られており、磁化遷移幅aの低減のために、個々の結晶粒子の微細化のための検討が進められてきた。
しかし、記録層の結晶粒子の微細化を過度に進めると、上記磁化領域の磁化が時間の経過に伴って減少する現象が顕著になる。この現象は以下のようにして生じる。磁化領域を構成する個々の結晶粒子の磁化を反転させるためのエネルギー障壁の障壁高さが結晶粒子の微細化により低下する。そして、障壁高さよりも、温度(熱エネルギー)とその磁化と反対方向に生ずる反磁界によるエネルギーの和が高くなり、結晶粒子の磁化が反転してしまう。この現象は、いわゆる耐熱揺らぎ性が劣化した現象である。
耐熱揺らぎ性の指標としてKuV/kTが用いられている。ここで、Kuは記録層の磁化容易軸方向の異方性エネルギーの大きさを示す一軸異方性定数、Vは結晶粒子の体積、kはボルツマン定数、Tは磁気記録媒体の温度である。KuV/kTは、磁化方向を固定する程度を表すエネルギーKuVと、磁化方向を揺らがせる熱エネルギーkTとの比で表される。KuV/kTが大きいほど耐熱揺らぎ性が優れていることを示す。
従来、KuV/kTを増加させるために、記録層の組成の検討が行われきた。例えば、記録層のCoCr系合金やCoCrTa系合金にPtを添加して一軸異方性定数Kuを増加させ、その結果KuV/kTを増加させるというものである。
他方、KuV/kTを増加させるために、基板表面等に機械的に多数の溝を記録方向に沿って形成する、いわゆる機械的テクスチャの検討が行われてきた。機械的テクスチャの凹凸により誘起された内部応力によって、記録層の個々の結晶粒子の磁化容易軸を記録方向に配向させる。それにより記録層の一軸異方性定数Kuを増加させ、その結果KuV/kTを増加させるというものである。
特開2002−260210号公報
しかしながら、記録層のPtの添加量を過度に増すとCoCrからなる母相の結晶性が低下し、かえって耐熱揺らぎ性が低下し、さらに媒体ノイズの増加を招いてしまう。また、磁化を回転させるために必要な記録磁界の大きさを示す異方性磁界が増加し、オーバーライト特性等の記録特性が低下してしまう。
一方、機械的テクスチャのみによる記録方向の保磁力の向上には限界がある。すなわち、保磁力を高めるために機械的テクスチャの溝深さを増加させると、テクスチャの凹凸が増大する。その凹凸は磁気記録媒体の表面に引き継がれるので、磁気記録媒体の表面粗さを増大させてしまう。このような磁気記録媒体では、磁気記録媒体表面と磁気ヘッドとの距離(浮上量)の低減が困難となる。その結果、磁気ヘッドの再生素子と記録層との磁気スペーシングdに依存するW50を低減する際の支障となる。
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、記録方向の保磁力および耐熱揺らぎ性の向上の両立を図り、高記録密度化が可能な磁気記録媒体および磁気記憶装置を提供することである。
本発明の一観点によれば、記録層を所定の記録方向に磁化して情報を記録する磁気記録媒体であって、基板と、前記基板上に形成された下地層と、前記下地層上に形成された記録層と、を備え、前記基板は、その表面に略記録方向に沿って形成された溝からなるテクスチャを有し、該基板上にAlFe基合金膜を備える磁気記録媒体が提供される。
本発明によれば、基板の表面にテクスチャが形成され、その上にAlFe基合金膜が形成されている。したがって、テクスチャにより誘起された記録層の磁化容易軸の配向がAlFe基合金膜より促進される。その結果、記録層の記録方向の保磁力が大幅に増加し、KuV/kTつまり耐熱揺らぎ性が大幅に向上する。よって、高記録密度化が可能な磁気記録媒体を提供できる。なお、KuV/kTは、従来の技術で説明した耐熱揺らぎ性の指標である。
本発明の他の観点によれば、記録層を所定の記録方向に磁化して情報を記録する磁気記録媒体であって、基板と、前記基板上に形成されたテクスチャ形成層と、前記テクスチャ形成層上に形成された下地層と、前記下地層上に形成された記録層と、を備え、前記テクスチャ形成層の表面に記録方向に沿ってテクスチャが形成され、該テクスチャ形成層上にAlFe基合金膜を備えることを特徴とする磁気記録媒体が提供される。
本発明によれば、テクスチャは、テクスチャ形成層の表面に形成され、その上にAlFe基合金膜が形成されている。本発明は、上記の発明と同様に、AlFe基合金膜により記録層の記録方向の保磁力が大幅に増加し、耐熱揺らぎ性が大幅に向上する効果を有する。それと共に、本発明は、テクスチャ形成層をテクスチャが形成し易い材料を選択でき、かつ基板材料の選択範囲を広げることができる。
本発明のその他の観点によれば、上記いずれかの磁気記録媒体と、記録素子と磁気抵抗効果型再生素子を有する記録再生手段と、を備える磁気記憶装置が提供される。
本発明によれば、磁気記録媒体が記録層の記録方向の保磁力が高くかつ耐熱揺らぎ性が良好であるので、磁気記憶装置は高記録密度化が可能である。
本願発明者は、本発明の目的を解決する様々な材料の非磁性層の検討を行ったところ、テクスチャが基板表面に形成された基板上にAlFe膜を形成することでAlFe膜を形成しない場合よりも記録層の磁気特性が大幅に向上することを見出した。その効果は、特に、記録層の周方向の保磁力耐熱揺らぎ性の指標であるKuV/kT、および一軸異方性定数Kuの増加として現れた。さらに本願発明者は、AlFe膜を化学量論的組成であるAl50Fe50からFe濃度を減少させた組成に設定することで、上記の効果を大幅に高められることを見出した。
AlFe膜の効果は実験的に得られたものであるが、以下のような作用によるものであると推察される。
AlFe膜の結晶構造はB2結晶構造を有する。B2結晶構造は、具体的には、bcc(体心立方格子)結晶構造を基本としたCsCl(塩化セシウム)型の金属規則相である。図1に示すように、B2結晶構造は、AlFe膜の場合、Al、Feの各々の副格子SL−1、SL−2が単純立方格子を形成している。そして、4個のAl原子が形成する立方格子の副格子SL−1の中心に1個のAl原子が配置されている。他方、4個のFe原子が形成する立方格子の副格子SL−2の中心に1個のAl原子が配置されている。したがって、AlFe膜は組成比がAl:Fe=1:1であり、原子濃度で表すとAl50Fe50である。
ここで、Al原子はFe原子よりも原子半径が小さい。そのため、Fe副格子SL−2のFe原子をAl原子に置換すると、置換されたAl原子(Fe副格子SL−2のAl原子)と、もともとあったAl原子(Al副格子SL−1のAl原子)との間には隙間が生じる。置換されたAl原子と、もともとあったAl原子はその隙間を埋めるように原子位置をシフトするので、Fe副格子およびAl副格子SL−1には歪みが生じる。すなわち、AlFe膜のFe濃度を低くしていくと、AlFe膜には歪みが増加していく。
テクスチャにより凹凸が形成された表面にこのようなAlFe膜を形成すると、凹凸により誘起された内部応力の影響でAlFe膜の副格子SL−1、SL−2が歪み、内部応力をさらに増加させる。そして、増加した内部応力がAlFe膜の上側に設けられた記録層に引き継がれ、記録層を構成する磁性粒子の磁化容易軸の周方向の配向が促進される。その結果、記録層の周方向の保磁力およびKuV/kTつまり耐熱揺らぎ性が顕著に増加すると推察される。
なお、テクスチャは、一般に磁気記録媒体の記録方向に沿って形成された多数の溝からなる。磁気記録媒体がテープ状、すなわち磁気テープの場合で、磁気テープの長手方向が記録方向であるときはテクスチャがテープの長手方向に形成される。本発明を磁気テープに適用することで、記録層の長手方向の保磁力および耐熱揺らぎ性が顕著に増加する。
本発明によれば、記録層の記録方向の保磁力および耐熱揺らぎ性の向上の両立を図り、高記録密度化が可能な磁気記録媒体および磁気記憶装置を提供できる。
以下図面を参照しつつ実施の形態を説明する。
(第1の実施の形態)
図2は、本発明の第1の実施の形態の第1例に係る磁気記録媒体の断面図である。
図2を参照するに、第1例に係る磁気記録媒体10は、表面にテクスチャ11aが形成された基板11と、基板11上に、シード層12、AlFe基合金膜13、下地層14、非磁性中間層15、第1磁性層16、非磁性結合層17、第2磁性層18、保護膜20、および潤滑層21が順次形成された構成からなる。第1磁性層16、非磁性結合層17、および第2磁性層18からなる記録層19は、第1磁性層16と第2磁性層18とが非磁性結合層17を介して反強磁性的に交換結合された交換結合構造を有する。第1磁性層16および第2磁性層18の面内方向に配向した磁化は、外部磁界が印加されない状態で互いに反平行方向に向いている。なお、特に断らない限り、第1磁性層16および第2磁性層18を略称して記録層19という。また、図2では、テクスチャ11aの上に堆積するシード層12〜保護膜20の表面にはテクスチャ11aの影響により凹凸が形成されるが、説明の便宜のため省略して示している。また、本実施の形態では、磁気記録媒体は磁気ディスクを例に説明する。
第1例に係る磁気記録媒体10は、ディスク状の基板11の表面に周方向に沿って形成テクスチャ11aが形成されている。さらに、その上にシード層12を介してAlFe基合金膜13が形成されている。磁気記録媒体10は、上述した作用により、記録層19、具体的には第1磁性層16および第2磁性層18を構成する結晶粒子の磁化容易軸の周方向の配向が促進される。そのため、記録層19の周方向の保磁力Hccが増加すると共に耐熱揺らぎ性が向上する。その結果、磁気記録媒体10は高記録密度化が可能となる。以下、具体的に磁気記録媒体10を説明する。
基板11は、特に制限はなく、ガラス基板、NiPめっきアルミ合金基板、シリコン基板、プラスチック基板、セラミックス基板、カーボン基板等を用いることができる。
テクスチャ11aは、記録層19の周方向の配向度を向上するテクスチャであれば特に限定されない。テクスチャ11aは、例えば、基板11の表面に周方向に沿って形成された多数の溝からなる機械的テクスチャが挙げられる。機械的テクスチャは、研磨剤を含んだスラリーをパッドに供給し、スラリーが保持されたパッドを基板表面に接触させながら基板やパッドを移動させて形成される。機械的テクスチャは、所定の方向に略平行に形成された多数の研磨痕からなり、基板11がディスク状である場合、基板11の周方向に沿って研磨痕が形成されたものである。
シード層12は、非磁性材料でかつ非晶質のCoW、CrTi、NiP、あるいはこれらの合金を主成分とする3元以上の合金等から選択される。シード層12は、その表面が非晶質で結晶学的に一様であるので、シード層12の上にAlFe基合金膜13を設けることにより、AlFe基合金膜13に結晶学的な異方性の影響を与えない。その結果、AlFe基合金膜13がそれ自体の結晶構造を形成し易くなる。よって、上述した本発明の作用により、記録層の周方向の保磁力の増加と耐熱揺らぎ性の向上がいっそう促進される。また、シード層12の厚さは5nm〜30nmの範囲に設定され、5nm〜15nmの範囲に設定されることが好ましい。なお、シード層12は設けてもよく、設けなくてもよい。
本実施の形態の特徴であるAlFe基合金膜13は、非磁性のAlFeから構成される。AlFe基合金膜13がAlFeからなる場合は、Feの原子濃度が、30原子%以上かつ60原子%以下の範囲に設定されることが好ましい。AlFe膜の組成をこの範囲に設定することで、後述する実施例で説明するように、記録層19の周方向の保磁力、KuV/kT、および一軸異方性定数Ku等の磁気特性が増加する。さらに、AlFe膜は、Feの原子濃度が、30原子%以上かつ50原子%未満の範囲に設定されることが好ましい。AlFeの組成をこの範囲に設定することで、上記磁気特性が顕著に増加する。
また、AlFe基合金膜13の厚さは2nm〜100nmの範囲に設定されることが好ましい。AlFe基合金膜13の厚さが2nmよりも小さいと、AlFe基合金膜13を設ける効果が十分ではなく、100nmを超えると記録層19の結晶粒子を過度に肥大化させ、従来の技術で説明した孤立再生波形半値幅W50を増加させる傾向となる。
下地層14は、bcc結晶構造を有する、Cr、Cr−X2合金(X2=Mo、W、V、B、Mo、およびこれらの合金から選択される一種)から選択され、厚さが2nm〜10nmの範囲に設定されることが好ましい。下地層14は、Cr−X2合金を用いることにより、その上に非磁性中間層15を設けた場合は、非磁性中間層15の結晶整合性を向上することで、第1磁性層16および第2磁性層18の結晶性を高めることができる。また、下地層14は、Cr−X2合金を用いることにより、その上に非磁性中間層15を設けない場合は、直接接触する第1磁性層16との結晶整合性を向上し、第1磁性層16および第2磁性層18の結晶性を高めることができる。
また、下地層14はCrまたはCr−X2合金からなる層を複数積層してもよい。積層することにより下地層14自体の結晶粒子の肥大化を抑制し、さらに第1磁性層16および第2磁性層18の結晶粒子の肥大化を抑制できる。
非磁性中間層15は、hcp(細密六方充填)構造を有するCo−X3(X3=Cr、Ta、Mo、Mn、Re、Ru、およびこれらの合金から選択される一種)の非磁性材料から選択され、厚さが0.5nm〜5.0nm(さらには0.5nm〜3.0nm)の範囲に設定されることが好ましい。非磁性中間層15は下地層14の表面上にエピタキシャル成長し、下地層14の結晶性及び結晶粒子の粒径分布を引き継ぐ。そして、非磁性中間層15はその上にエピタキシャル成長する第1磁性層16及び第2磁性層18に結晶性及び結晶粒子の粒径分布に良い影響を与える。また、非磁性中間層15は、CoあるいはCo−X3からなる層を複数積層してもよい。なお、非磁性中間層15は設けてもよく、設けなくともよい。
第1磁性層16は、Co、Ni、Fe、Co系合金、Ni系合金、Fe系合金等の強磁性材料から選択され、厚さが0.5nm〜20nmの範囲に設定されることが好ましい。第1磁性層16は、Co系合金のうち、特にCoCr、CoCr系合金、CoCrTa、CoCrTa系合金、及びCoCrPt、CoCrPt系合金が好ましい。第1磁性層16は、第1磁性層16自体の結晶粒子の粒径制御の点でCoCr−M1(M1=Pt、B、Ta、Ni、Cu、Ag、Pd、Si、C、Fe、Re、Nb、Hf及びこれらの合金から選択された一種)がさらに好ましい。また、第1磁性層16は、第2磁性層18の結晶配向性を向上する点で、上記の強磁性材料からなる層を複数積層することが好ましい。
非磁性結合層17は、例えばRu、Rh、Ir、Ru系合金、Rh系合金、Ir系合金等から選択される。これらのうち、Rh、Irはfcc(面心立方格子)構造を有するのに対しRuはhcp構造を有する。非磁性結合層17は、その上に形成される第2磁性層18がhcp構造を有する場合、RuあるいはRu系合金であることが好ましい。特にに、第2磁性層18がhcp構造のCoCrPt系合金の場合は、CoCrPt系合金の格子定数a=0.25nmに対しRuはa=0.27nmで近接しているので、非磁性結合層17はRuあるいはRu系合金であることが好ましい。Ru系合金としてはCo、Cr、Fe、Ni、及びMnのうちいずれか一つ、またはこれらの合金とRuの合金が挙げられる。
また、非磁性結合層17の厚さは0.4nm〜1.2nmの範囲に設定されることが好ましい。この範囲非磁性結合層17の厚さを設定することで、非磁性結合層17を介して第1磁性層16と第2磁性層18とが反強磁性的に交換結合し、図2に示すように外部磁界が印加されていない状態では第1磁性層16の磁化と第2磁性層18の磁化とが互いに反平行となる。
第2磁性層18は、Co、Ni、Fe、Co系合金、Ni系合金、Fe系合金等から選択され、厚さが5nm〜20nmの範囲に設定されることが好ましい。Co系合金では、特にCoCr、CoCr系合金、CoCrTa、CoCrTa系合金、CoCrPt、およびCoCrPt系合金が好ましく、特に結晶粒の粒径の制御の点で、第1磁性層16と同様のCoCr−M1からなることが好ましい。さらに、第2磁性層18は異方性磁界の点で、CoCrPt−M2(M2=B、Ta、Ni、Cu、Ag、Pd、Si、C、Fe、Re、Nb、Hf及びこれらの合金)がさらに好ましい。
また、第1磁性層16と第2磁性層18との関係において、残留磁化と膜厚との積、いわゆる残留面積磁化の関係をMr1×t1<Mr2×t2に設定することが好ましい。ここで、Mr1、Mr2はそれぞれ第1磁性層16、第2磁性層18の残留磁化を表し、t1、t2はそれぞれ第1磁性層16、第2磁性層18の残留磁化を表す。このような関係に設定することで、記録層19は、実質的に、Mr2×t2−Mr1×t1の大きさの残留面積磁化を有し、第2磁性層18の残留磁化の方向と同じ方向の残留磁化を有することになる。実質的な残留面積磁化(=Mr2×t2−Mr1×t1)の大きさは、2.0nTm〜10.0nTmの範囲に設定されることが好ましい。
また、第2磁性層18を構成する強磁性材料は、第1磁性層16を構成する強磁性材料と異ならせてもよい。例えば、第2磁性層18を構成する強磁性材料は、第1磁性層16を構成する強磁性材料よりも異方性磁界が大きい材料から選択される。このような強磁性材料を選択する手法としては、第1磁性層16にPtを含まない強磁性材料を選択し、第2磁性層18にPtを含む強磁性材料を用いる。他の手法としては、Pt濃度(原子濃度として)が第1磁性層16よりも第2磁性層18の方が高い強磁性材料を用いる。
以上のように記録層19は、非磁性結合層17を挟んで積層された第1磁性層16と第2磁性層18とが反強磁性的に交換結合して構成されている。したがって、記録によって形成される残留磁化の実質的な体積は、交換結合した第1磁性層16と第2磁性層18との和となるので、記録層19が一層からなる場合よりも残留磁化の実質的な体積が増加し、すなわちKuV/kTのVが増加し、耐熱揺らぎ性が向上する。
なお、記録層19は磁性層が2層に限定されず3層以上の磁性層が積層して構成されてもよい。磁性層が互い交換結合し、そのうちの少なくとも2つ層が反強磁性的に結合していればよい。また、第1例に係る磁気記録媒体の変形例として、記録層19が一層の磁性層、例えば第2磁性層18のみから構成されてもよい。
保護膜20は、厚さが0.5nm〜10nm(好ましくは0.5nmから5nm)の範囲に設定され、例えばダイヤモンドライクカーボン、窒化カーボン、アモルファスカーボンなどにより構成される。
潤滑層21は、例えばパーフルオロポリエーテルを主鎖として末端基が−OH、ベンゼン環等よりなる有機系液体潤滑剤より構成される。なお、保護膜20の種類に応じて、潤滑層21は設けてもよく、設けなくてもよい。
上述した磁気記録媒体10の各層は、潤滑層21を除き、スパッタ法、真空蒸着法、CVD(化学的気相成長)法等の真空プロセスや、電気めっき法、無電解めっき法等のウェットプロセスを用いて形成できる。また、潤滑層21は、引き上げ法、液面低下法等の浸漬法や、スピンコート法等を用いて形成できる。
本実施の形態の第1例に係る磁気記録媒体10は、基板11の表面にテクスチャ11aが形成され、その上方にAlFe基合金膜13が形成されているので、テクスチャ11aにより誘起された記録層19の周方向の磁化容易軸の配向がAlFe基合金膜13により促進され、記録層の周方向の保磁力が大幅に増加し、耐熱揺らぎ性が大幅に向上する。したがって、本実施の形態の第1例に係る磁気記録媒体10は高記録密度化が可能である。さらに、AlFe基合金膜13の下地として非晶質のシード層12が形成されているので、AlFe基合金膜13がそれ自体の結晶構造を形成し易くなり、上記の効果がさらに顕著になる。
図3は、第1の実施の形態の第2例に係る磁気記録媒体の断面図である。第2例に係る磁気記録媒体は、上述した第1例の変形例である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図3を参照するに、第2例に係る磁気記録媒体30は、表面にテクスチャ11aが形成された基板11と、基板11上に、第1シード層12、第2シード層31、AlFe基合金膜13、下地層14、非磁性中間層15、第1磁性層16、非磁性結合層17、第2磁性層18、保護膜20、および潤滑層21が順次形成された構成からなる。第2例に係る磁気記録媒体30は、第2シード層31が設けられた以外は、図2に示す第1例に係る磁気記録媒体と同様の構成からなる。なお、第1シード層12は、図2に示す第1例に係る磁気記録媒体のシード層12と同様であり、第2シード層と区別するため、第1例のシード層を第1シード層12と称し同一の符号を付す。
第2シード層31は、B2結晶構造を有する合金、例えばAlRuおよびNiAlから選択され、その厚さが5nm〜30nmに設定されることが好ましい。第2シード層31を設けることにより、同じ結晶構造を有するAlFe基合金膜13が、それ自体の結晶構造を形成し易くなり、第1例に係る磁気記録媒体と同様の効果が顕著になる。
第2例に係る磁気記録媒体は、記録層の周方向の保磁力がいっそう増加し、耐熱揺らぎ性がいっそう向上する。
図4は、第1の実施の形態の第3例に係る磁気記録媒体の断面図である。第3例に係る磁気記録媒体は、上述した第1例に係る磁気記録媒体の変形例である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図4を参照するに、第3例に係る磁気記録媒体40は、基板11と、基板11上にテクスチャ形成層41、シード層12、AlFe基合金膜13、下地層14、非磁性中間層15、第1磁性層16、非磁性結合層17、第2磁性層18、保護膜20、および潤滑層21が順次形成された構成からなり、テクスチャ形成層41の表面にテクスチャ41aが形成されている。磁気記録媒体40は、テクスチャ41aが形成されたテクスチャ形成層41を設けた以外は、図2に示す第1例に係る磁気記録媒体10と同様の構成からなる。
テクスチャ形成層41は、非晶質または微結晶のNiP、CoW、CrTiの非磁性材料から選択される。テクスチャ形成層41の表面には、第1例に係る磁気記録媒体の基板表面に形成されたテクスチャと同様のテクスチャ41aが形成されている。例えば、テクスチャ41aはテクスチャ形成層41の表面にディスク状の基板11の周方向に沿って多数の溝からなる機械的テクスチャが形成されている。テクスチャ形成層41がNiPからなる場合は、その表面が酸化されていることが好ましい。
第3例に係る磁気記録媒体40は、テクスチャ41aが、テクスチャ形成層41の表面に形成され、その上にシード層12を介してAlFe基合金膜13が形成されているので、第1例に係る磁気記録媒体と同様の効果を有する。第3例に係る磁気記録媒体40は、さらに、テクスチャ形成層41をテクスチャ41aの形成し易い材料を選択でき、かつ基板11の材料選択の範囲を広げることができる。なお、第3例に係る磁気記録媒体40では、テクスチャ形成層41とシード層12が同種の材料からなるので、シード層12を設けてもよく、設けなくてもよい。
図5は、第1の実施の形態の第4例に係る磁気記録媒体の断面図である。第4例に係る磁気記録媒体は、上述した第2例と第3例を組み合わせた例である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図5を参照するに、本変形例に係る磁気記録媒体50は、基板11と、基板11上に、テクスチャ形成層41、第1シード層12、第2シード層31、AlFe基合金膜13、下地層14、非磁性中間層15、第1磁性層16、非磁性結合層17、第2磁性層18、保護膜20、および潤滑層21が順次形成された構成からなり、テクスチャ形成層41の表面にテクスチャ41aが形成されている。
第4例に係る磁気記録媒体は、第2例に係る磁気記録媒体と第3例に係る磁気記録媒体を組み合わせたものであり、これらの効果を合わせ備える。
次に第1の実施の形態に係る実施例を説明する。
[実施例1]
最初に、ガラス基板の表面に機械的テクスチャ形成装置を用いてテクスチャを形成した。機械的テクスチャは、平均粒径が0.1μmのダイヤモンドスラリーを供給し、ダイヤモンドスラリーを含んだポリエステルからなるパッドをガラス基板に押圧し、ガラス基板を回転させて、ガラス基板の表面に平均表面粗さが0.4nm(AFM測定)のテクスチャを形成した。
次にこのようにしてテクスチャの形成を行ったガラス基板を洗浄後、DCマグネトロンスパッタ装置を用いて以下の構成の磁気ディスクを作製した。
ガラス基板(直径65mm)/シード層:Cr50Ti50膜(20nm)/AlFe基合金膜:Al100-xFex膜(10nm)/下地層:Cr75Mo25膜(5nm)/非磁性中間層:Co58Cr42膜(1nm)/第1磁性層:Co90Cr10膜(1.8nm)/非磁性結合層:Ru膜(0.7nm)/第2磁性層:CoCrPtBCu膜/保護膜:カーボン膜(4.5nm) なお、上記のかっこ内の数値は膜厚を表し、組成の数値は原子%で表している。また、第2磁性層は、第1磁性層との正味の残留面積磁化が3.5nTmとなる膜厚とした。Al100-xFex膜は、Feの濃度X(原子%)を30〜60まで10原子%毎に異ならせ、それぞれ実施例1−1〜1−4とした。
上記の各層は以下の条件で成膜を行った。まず、Cr50Ti50膜を形成する前にPBN(熱分解窒化ホウ素)ヒータを用いて真空中でガラス基板を170℃に加熱し、DCマグネトロンスパッタ装置を用いてArガス雰囲気中(圧力0.67Pa)で、上記膜構成のうちCr50Ti50膜からCo90Cr10膜までを順次形成した。次いで、Ru膜を形成する前にさらにPBNヒータを用いて真空中で230℃に加熱し、再びDCマグネトロンスパッタ装置を用いてArガス雰囲気中(圧力0.67Pa)でRu膜からカーボン膜までを形成した。なお、DCマグネトロンスパッタ装置の真空容器は予め1×10-5Pa以下の高真空に排気した後、上記のアルゴンガスを供給した。
[実施例2]
実施例2に係る磁気ディスクは、実施例1のCr50Ti50膜とAl100-xFex膜との間に第2シード層としてAl50Ru50膜(10nm)を形成し、実施例1と同様にAl100-xFex膜のFeの濃度X(原子%)を30〜60まで10原子%毎に異ならせて形成し、それぞれ実施例2−1〜2−4とした。
[比較例]
比較例に係る磁気ディスクは、AlFe膜を形成しない以外は実施例1に係る磁気ディスクと同様の構成とした。
図6は、実施例1および比較例に係る磁気ディスクの磁気特性を示す図である。図6に示す保磁力および保磁力角型比は記録層の周方向の保磁力および保磁力角型比を示している。また、図6に示すKuV/kTは、上述した耐熱揺らぎ性の指標であり、この数値が大きい程残留磁化が減少し難く、磁気ディスクの信頼性が良好であることを示す。ここで、Kuは上述した記録層の一軸異方性定数、Vは残留磁化を担う記録層の結晶粒子の実質的な平均体積、kはボルツマン定数、Tは磁気ディスクの絶対温度である。また、一軸異方性定数Kuも大きい程、周方向の保磁力およびKuV/kTを増加させる点で良好であることを示す。
図6を参照するに、磁気ディスクの周方向の保磁力、KuV/kT、およびKuについて、AlFe膜を形成しない比較例に対して、実施例1−1、実施例1−2、および実施例1−3は大幅に増加している。特に、実施例1−1〜実施例1−3のうち、Fe濃度が低いほど周方向の保磁力、KuV/kT、およびKuがいっそう増加している。
また、保磁力角型比については、AlFe膜を形成しない比較例に対して実施例1−1および実施例1−2が増加している。特に、Fe濃度が40原子%の実施例1−2よりも、Fe濃度が30原子%の実施例1−1の方が、保磁力角型比が増加している。
したがって、実施例1−1から1−4および比較例によれば、AlFe膜のFe濃度が30原子%以上50原子%以下の範囲である場合が、周方向の保磁力、KuV/kT、およびKuを大幅に増加させることが分かった。さらにAlFe膜のFe濃度が30原子%以上50原子%未満の範囲では保磁力角型比を含む磁気特性を大幅に向上させることが分かった。さらに、AlFe膜のFe濃度が低いほどこれらの磁気特性が向上することが分かった。
図7は、実施例2および比較例に係る磁気ディスクの磁気特性を示す図である。図7では、磁気特性として保磁力および保磁力角型比を示しており、これらの磁気特性の定義は、図6と同様である。また、比較例は図6と同様であり、説明の便宜のために示している。
図7を参照するに、磁気ディスクの周方向の保磁力および保磁力角型比は、AlFe膜を形成しない比較例に対して実施例2−1〜2−4には増加している。
したがって、実施例2−1から2−4および比較例によれば、AlFe膜のFe濃度が30原子%以上かつ60%の範囲である場合が、周方向の保磁力、および周方向の保磁力角型比の向上に効果があることが確認できた。
なお、周方向の保磁力および保磁力角型比は、振動試料型磁力計を用いて、磁気ディスクの周方向に磁場(最大印加磁場:790kA/m)を印加して測定した。また、KuV/kTは、実施例1−1から1−4および比較例の磁気ディスクについてスピンスタンド及び磁気ヘッドを用いて動的保磁力の書き込み時間依存性を求め、Bertram(H. N. Bertram, H. J. Richter, Arrhenius−Neel:J. Appl. Phys., vol. 85, No. 8、 pp.4991(1999))による動的保磁力と異方性磁界との関係からもとめた。またKuは、まずVをCo90Cr10膜およびCoCrPtBCu膜の膜厚の和と、CoCrPtBCu膜の透過電子顕微鏡写真からCoCrPtBCu膜の結晶粒子の平均粒径から求め、このようにして得たVと上述したKuV/kTとからKuを求めた。なお、kはボルツマン定数、Tは動的保磁力の測定温度を用いた。
(第2の実施の形態)
本発明の実施の形態は、第1の実施の形態に係る磁気記録媒体を備えた磁気記憶装置に係るものである。
図8は、本発明の第2の実施の形態に係る磁気記憶装置の要部を示す図である。図8を参照するに、磁気記憶装置60は大略ハウジング61からなる。ハウジング61内には、スピンドル(図示されず)により駆動されるハブ62、ハブ62に固定され回転される磁気記録媒体63、アクチュエータユニット64、アクチュエータユニット64に取り付けられ磁気記録媒体63の半径方向に移動されるアーム65及びサスペンション66、サスペンション66に支持された磁気ヘッド68が設けられている。磁気ヘッド68は、MR素子(磁気抵抗効果型素子)、GMR素子(巨大磁気抵抗効果型素子)、又はTMR素子(トンネル磁気効果型)等の再生ヘッドと誘導型の記録ヘッドとの複合型ヘッドからなる。この磁気記憶装置60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。
本実施の形態の磁気記憶装置60は磁気記録媒体63に特徴がある。磁気記録媒体63は、例えば第1の実施の形態の第1例〜第4例のいずれかに係る磁気記録媒体である。磁気記録媒体63は、記録層の周方向の保磁力が高く、かつ耐熱揺らぎ性が良好であるので、磁気記憶装置60の高記録密度化を図ることが可能である。さらに、テクスチャの表面粗さが抑制され、磁気記録媒体の表面粗さが低減されているので磁気ヘッド68の浮上量を低減でき、磁気記憶装置60はより一層の高記録密度化を図ることが可能である。
なお、本実施の形態に係る磁気記憶装置60の基本構成は、図8に示すものに限定されるものではなく、磁気ヘッド68は上述した構成に限定されず、公知の記録再生ヘッドを用いることができる。
以上本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、上記第1の実施の形態の第1例から第4例において、磁気記録媒体は磁気ディスクを例として説明したが磁気テープでもよい。磁気テープには、ディスク状の基板のかわりにテープ状の基板、例えば、テープ状のPET、PEN、ポリイミド等のプラスチックフィルムを用いる。
なお、以上の説明に関して更に以下の付記を開示する。
(付記1) 記録層を所定の記録方向に磁化して情報を記録する磁気記録媒体であって、
基板と、
前記基板上に形成された下地層と、
前記下地層上に形成された記録層と、を備え、
前記基板は、その表面に略記録方向に沿って形成された溝からなるテクスチャを有し、該基板上にAlFe基合金膜を備えることを特徴とする磁気記録媒体。
(付記2) 前記基板とAlFe基合金膜との間に非晶質材料からなるシード層を備えることを特徴とする付記1記載の磁気記録媒体。
(付記3) 記録層を所定の記録方向に磁化して情報を記録する磁気記録媒体であって、
基板と、
前記基板上に形成されたテクスチャ形成層と、
前記テクスチャ形成層上に形成された下地層と、
前記下地層上に形成された記録層と、を備え、
前記テクスチャ形成層は、その表面に略記録方向に沿って形成された溝からなるテクスチャが形成され、該テクスチャ形成層上にAlFe基合金膜を備えることを特徴とする磁気記録媒体。
(付記4) 前記テクスチャ形成層とAlFe基合金膜との間に非晶質材料からなるシード層を備えることを特徴とする付記3記載の磁気記録媒体。
(付記5) 前記シード層は、CoW、CrTi、およびNiPからなる群のうち、いずれか1種からなることを特徴とする付記3または4記載の磁気記録媒体。
(付記6) 前記AlFe基合金膜は、AlFeからなり、Feの原子濃度が30原子%以上かつ60原子%以下の範囲に設定されてなることを特徴とする付記5記載の磁気記録媒体。
(付記7) 前記AlFe基合金膜の直下に、AlFe基合金を除くB2結晶構造を有する他のシード層を備えることを特徴とする付記1〜6のうち、いずれか一項記載の磁気記録媒体。
(付記8) 前記他のシード層は、AlRu基合金あるいはNiAl基合金であることを特徴とする付記7記載の磁気記録媒体。
(付記9) 前記磁気記録媒体は磁気ディスクであり、
前記テクスチャが周方向に沿って形成されてなることを特徴とする付記1〜8のうち、いずれか一項記載の磁気記録媒体。
(付記10) 前記AlFe基合金膜は、AlFeからなり、Feの原子濃度が30原子%以上かつ50原子%未満の範囲に設定されてなることを特徴とする付記1〜9のうち、いずれか一項記載の磁気記録媒体。
(付記11) 前記AlFe基合金膜は、その厚さが2nm〜100nmの範囲に設定されてなることを特徴とする付記1〜10のうち、いずれか一項記載の磁気記録媒体。
(付記12) 前記下地層と第1磁性層との間に非磁性中間層を更に備え、該非磁性中間層はCo−X3の非磁性材料からなり、該X3は、Cr、Ta、Mo、Mn、Re、Ru、およびこれらの合金からなる群のうちいずれか一種から選択されることを特徴とする選択されることを特徴とする付記1〜11のうち、いずれか一項記載の磁気記録媒体。
(付記13) 前記記録層は、
前記下地上に、第1の磁性層、非磁性結合層、第2の磁性層が積層されてなり、
前記第1の磁性層と第2の磁性層とは交換結合すると共に、外部磁場が印加されない状態で該第1の磁性層の磁化と第2の磁性層との磁化とが互いに反平行であることを特徴とする付記1〜12のうち、いずれか一項記載の磁気記録媒体。
(付記14) 前記第1の磁性層および/または第2の磁性層は、CoCr−M1合金からなり、該M1はPt、B、Ta、Ni、Cu、Ag、Pd、Si、C、Fe、Re、Nb、Hf及びこれらの合金からなる群のうちいずれか一種から選択されることを特徴とする付記1〜13のうち、いずれか一項記載の磁気記録媒体。
(付記15) 付記1〜14のうち、いずれか一項記載の磁気記録媒体と、
記録素子と磁気抵抗効果型再生素子を有する記録再生手段と、を備える磁気記憶装置。
(付記16) ディスク状の基板と、該基板上に形成された下地層と、該下地層上に形成された記録層とを備える磁気記録媒体と、
記録素子と磁気抵抗効果型再生素子を有する記録再生手段と、を備え
前記基板は、その表面に略周方向に沿って形成された溝からなるテクスチャを有し、該基板上にAlFe基合金膜を備えることを特徴とする磁気ディスク装置。
(付記17) ディスク状の基板と、該基板上に形成されたテクスチャ形成層と、該テクスチャ形成層上に形成された下地層と、該下地層上に形成された記録層とを備える磁気記録媒体と、
記録素子と磁気抵抗効果型再生素子を有する記録再生手段と、を備え
前記テクスチャ形成層は、その表面に略周方向に沿って形成された溝からなるテクスチャを有し、該テクスチャ形成層上にAlFe基合金膜を備えることを特徴とする磁気ディスク装置。
AlFeの結晶構造を示す図である。 本発明の第1の実施の形態の第1例に係る磁気記録媒体の断面図である。 第1の実施の形態の第2例に係る磁気記録媒体の断面図である。 第1の実施の形態の第3例に係る磁気記録媒体の断面図である。 第1の実施の形態の第4例に係る磁気記録媒体の断面図である。 実施例1および比較例に係る磁気ディスクの磁気特性を示す図である。 実施例2および比較例に係る磁気ディスクの磁気特性を示す図である。 本発明の第2の実施の形態の磁気記録装置の要部を示す図である。
符号の説明
10、30、40、50、63 磁気記録媒体
11 基板
11a、41a テクスチャ
12 シード層(第1シード層)
13 AlFe基合金膜
14 下地層
15 非磁性中間層
16 第1磁性層
17 非磁性結合層
18 第2磁性層
19 記録層
20 保護膜
21 潤滑層
31 第2シード層
41 テクスチャ形成層

Claims (9)

  1. 記録層を所定の記録方向に磁化して情報を記録する磁気記録媒体であって、
    基板と、
    前記基板上に形成された下地層と、
    前記下地層上に形成された記録層と、を備え、
    前記基板は、その表面に略記録方向に沿って形成された溝からなるテクスチャを有し、該基板上にAlFe基合金膜を備えることを特徴とする磁気記録媒体。
  2. 前記基板とAlFe基合金膜との間に非晶質材料からなるシード層を備えることを特徴とする請求項1記載の磁気記録媒体。
  3. 記録層を所定の記録方向に磁化して情報を記録する磁気記録媒体であって、
    基板と、
    前記基板上に形成されたテクスチャ形成層と、
    前記テクスチャ形成層上に形成された下地層と、
    前記下地層上に形成された記録層と、を備え、
    前記テクスチャ形成層は、その表面に略記録方向に沿って形成された溝からなるテクスチャが形成され、該テクスチャ形成層上にAlFe基合金膜を備えることを特徴とする磁気記録媒体。
  4. 前記テクスチャ形成層とAlFe基合金膜との間に非晶質材料からなるシード層を備えることを特徴とする請求項3記載の磁気記録媒体。
  5. 前記AlFe基合金膜の直下に、AlFe基合金を除くB2結晶構造を有する他のシード層を備えることを特徴とする請求項1〜4のうち、いずれか一項記載の磁気記録媒体。
  6. 前記磁気記録媒体は磁気ディスクであり、
    前記テクスチャが周方向に沿って形成されてなることを特徴とする請求項1〜5のうち、いずれか一項記載の磁気記録媒体。
  7. 前記AlFe基合金膜は、AlFeからなり、Feの原子濃度が30原子%以上かつ50原子%未満の範囲に設定されてなることを特徴とする請求項1〜6のうち、いずれか一項記載の磁気記録媒体。
  8. 前記記録層は、
    前記下地上に、第1の磁性層、非磁性結合層、第2の磁性層が積層されてなり、
    前記第1の磁性層と第2の磁性層とは交換結合すると共に、外部磁場が印加されない状態で該第1の磁性層の磁化と第2の磁性層との磁化とが互いに反平行であることを特徴とする請求項1〜7のうち、いずれか一項記載の磁気記録媒体。
  9. 請求項1〜8のうち、いずれか一項記載の磁気記録媒体と、
    記録素子と磁気抵抗効果型再生素子を有する記録再生手段と、を備える磁気記憶装置。
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