JP2006228424A - Vertical magnetic recording medium, recording method, and magnetic storage apparatus - Google Patents

Vertical magnetic recording medium, recording method, and magnetic storage apparatus Download PDF

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Toshio Sugimoto
利夫 杉本
Ryosaku Inamura
良作 稲村
Takuya Uzumaki
拓也 渦巻
Maki Maeda
麻貴 前田
Kazumasa Shimoda
一正 下田
Takenori Oshima
武典 大島
Atsushi Tanaka
厚志 田中
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vertical magnetic recording medium wherein a recording magnetic field is heightened and a gradient of the recording magnetic field is made steep by suppressing spread of a magnetic flux from a recording head and high density recording is made possible and to provide a recording method and a magnetic storage apparatus. <P>SOLUTION: The vertical magnetic recording medium is constituted of a substrate 11 and a soft magnetic backing layer 12, a magnetic flux control layer 101, a recording layer 16, a protective film 18 and a lubricant layer 19 which are sequentially layered on the substrate 11. The magnetic flux control layer 101 is composed of a superconducting material, for example, an oxide superconducting body, Nb<SB>3</SB>Ge, and Nb<SB>3</SB>Al having 90 to 125°K superconducting critical temperature. By heating a part of the magnetic flux control layer 101 by a light beam LB from a laser light source 117 to change the part in a normal conducting state, a magnetic flux is concentrated in only the region in the normal conducting state and the magnetic flux passing through the magnetic flux control layer 101 magnetizes the recording layer 16. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は垂直磁気記録媒体、記録方法、および磁気記憶装置に係り、特に高密度記録が可能な垂直磁気記録媒体、記録方法、および磁気記憶装置に関する。   The present invention relates to a perpendicular magnetic recording medium, a recording method, and a magnetic storage device, and more particularly to a perpendicular magnetic recording medium, a recording method, and a magnetic storage device capable of high-density recording.

磁気記憶装置の急速な技術発展により、磁気記録媒体の面内方向に記録する面内記録方式では面記録密度100Gビット/平方インチの実用機がまもなく製品化されようとしている。しかしながら、100Gビット/平方インチを境に、面内記録方式では記録単位のサイズを微小化するにつれて記録された磁化の熱的安定性が問題となってきている。今後、更なる改良により250Gビット/平方インチまでは実用化可能であるといわれているが、面記録密度の限界にほぼ限界に達している。   Due to the rapid technological development of magnetic storage devices, a practical machine with a surface recording density of 100 Gbit / in 2 is soon to be commercialized in the in-plane recording method for recording in the in-plane direction of the magnetic recording medium. However, the thermal stability of recorded magnetization has become a problem as the size of the recording unit is reduced in the in-plane recording method at the boundary of 100 Gbit / in 2. In the future, it is said that further improvement up to 250 Gbit / in 2 is possible for practical use, but the limit of the surface recording density is almost reached.

一方、磁気記録媒体の垂直方向に記録する垂直記録方式においては、記録単位のサイズを微小化しても適切な厚さを設けることにより熱的安定性を確保できるため、面記録密度がテラ(T)ビット/平方インチ台まで向上可能であることが予想されている。   On the other hand, in the perpendicular recording method for recording in the perpendicular direction of the magnetic recording medium, the thermal recording stability can be ensured by providing an appropriate thickness even if the size of the recording unit is miniaturized. It is expected that it can be improved to the bit / square inch range.

垂直磁気記録媒体では、記録層と基板との間に軟磁性裏打ち層を設ける、いわゆる2層垂直磁気記録媒体が主流となっている。2層垂直磁気記録媒体は軟磁性裏打ち層の鏡像効果により記録ヘッドの主磁極からの記録磁界を強め、記録磁界を空間的に集中させて記録磁界の勾配を増大させる働きがある。   As the perpendicular magnetic recording medium, a so-called two-layer perpendicular magnetic recording medium in which a soft magnetic backing layer is provided between the recording layer and the substrate is the mainstream. The two-layer perpendicular magnetic recording medium has a function of strengthening the recording magnetic field from the main magnetic pole of the recording head by the mirror image effect of the soft magnetic underlayer, and concentrating the recording magnetic field spatially to increase the gradient of the recording magnetic field.

しかしながら、主磁極に対向して軟磁性裏打ち層が広がって配置されているので、主磁極から出た磁束は軟磁性裏打ち層に向かって広がり、記録層表面において広がってしまうので、記録層に微細な記録ビットを形成することができないという問題を生じ、高記録密度化を図ることができない。   However, since the soft magnetic backing layer is disposed so as to face the main pole, the magnetic flux emitted from the main pole spreads toward the soft magnetic backing layer and spreads on the surface of the recording layer. This causes a problem that a large recording bit cannot be formed, and a high recording density cannot be achieved.

また、高記録密度化するに従って再生出力の低下と共に媒体ノイズが増大するため、S/Nの向上の検討が進められている。具体的には、記録層の磁性粒子の微細化・孤立化・配向制御・結晶性の向上を図ることが必要であることが知られている。記録層の磁性粒子は、例えば非磁性中間層上に形成されるが、非磁性中間層の結晶配向や結晶性の影響を受けるため、非磁性中間層の設計が重要である。
特開2002−163819号公報 特開平3−130904号公報 特開平6−295431号公報 特開平10−3644号公報 特開2001−134918号公報
Further, as the recording density is increased, the medium noise increases as the reproduction output decreases, and therefore, the study of improving the S / N is underway. Specifically, it is known that it is necessary to refine, isolate, control the orientation and improve the crystallinity of the magnetic particles in the recording layer. The magnetic particles of the recording layer are formed on, for example, a nonmagnetic intermediate layer. However, since the recording layer is affected by the crystal orientation and crystallinity of the nonmagnetic intermediate layer, the design of the nonmagnetic intermediate layer is important.
JP 2002-163819 A JP-A-3-130904 JP-A-6-295431 Japanese Patent Laid-Open No. 10-3644 JP 2001-134918 A

しかしながら、例えば非磁性中間層の結晶性等を向上するために膜厚を厚くすると、記録層の結晶性は向上するものの記録ヘッドから軟磁性裏打ち層とのスペーシングが増加し磁束が広がってしまうという問題を生ずる。   However, for example, if the film thickness is increased in order to improve the crystallinity of the nonmagnetic intermediate layer, the crystallinity of the recording layer is improved, but the spacing between the recording head and the soft magnetic backing layer increases and the magnetic flux spreads. This causes the problem.

そこで、本発明は上記の課題を解決した新規かつ有用な垂直磁気記録媒体、記録方法、および磁気記憶装置を提供することを概括課題とする。   Accordingly, it is a general object of the present invention to provide a novel and useful perpendicular magnetic recording medium, a recording method, and a magnetic storage device that solve the above-described problems.

本発明のより具体的な課題は、記録ヘッドからの磁束の広がりを抑制して、記録磁界を高めると共に記録磁界の勾配を急峻とする、高密度記録が可能な垂直磁気記録媒体、記録方法、および磁気記憶装置を提供することである。   More specific problems of the present invention include a perpendicular magnetic recording medium capable of high-density recording, a recording method, which suppresses the spread of magnetic flux from the recording head, increases the recording magnetic field, and makes the gradient of the recording magnetic field steep. And providing a magnetic storage device.

本発明の一観点によれば、磁性裏打ち層と、該軟磁性裏打ち層の上方に設けられた記録層を有し、記録ヘッドからの磁束が前記記録層を通り軟磁性裏打ち層に流通して記録層が磁化される垂直磁気記録媒体であって、前記軟磁性裏打ち層と記録層との間に超伝導材料を含む磁束制御層を有し、超伝導状態の前記磁束制御層の一部に常伝導状態の領域を形成して前記磁束を流通させることを特徴とする垂直磁気記録媒体が提供される。   According to one aspect of the present invention, a magnetic backing layer and a recording layer provided above the soft magnetic backing layer are provided, and magnetic flux from the recording head flows through the recording layer to the soft magnetic backing layer. A perpendicular magnetic recording medium in which a recording layer is magnetized, having a magnetic flux control layer including a superconducting material between the soft magnetic underlayer and the recording layer, and being part of the superconducting magnetic flux control layer There is provided a perpendicular magnetic recording medium characterized by forming a normal conduction region and allowing the magnetic flux to flow therethrough.

本発明によれば、磁束制御層は超伝導状態となり、完全反磁性体となっているので、記録ヘッドからの磁束は磁束制御層において遮断される。磁束制御層の一部の領域を加熱して常伝導状態に変化させることにより、常伝導状態となった領域だけを磁束が通過することができるので、その領域に磁束が集中し、その領域に接した記録層に磁束を集中させることができる。したがって、磁束の広がりによる隣接トラックの消去を防止することができ、トラック密度を向上することができる。また、トラックの長手方向においても磁化遷移領域の幅を狭くすることができ、線記録密度を向上することができる。その結果、高記録密度の垂直磁気記録媒体を実現することができる。   According to the present invention, since the magnetic flux control layer is in a superconducting state and is a complete diamagnetic material, the magnetic flux from the recording head is interrupted in the magnetic flux control layer. By heating a part of the magnetic flux control layer to change to the normal state, the magnetic flux can pass only through the normal state, so that the magnetic flux is concentrated in that region, Magnetic flux can be concentrated on the recording layer in contact therewith. Therefore, erasure of adjacent tracks due to the spread of magnetic flux can be prevented, and the track density can be improved. Also, the width of the magnetization transition region can be narrowed in the longitudinal direction of the track, and the linear recording density can be improved. As a result, a perpendicular magnetic recording medium with a high recording density can be realized.

本発明の他の観点によれば、上記の垂直磁気記録媒体と、前記垂直記録媒体の表面を選択的に加熱する加熱手段と、前記記録層に情報を記録する記録手段と、を備える磁気記憶装置であって、記録時に前記加熱手段が超伝導状態にある磁束制御層の一部の領域を加熱して常伝導状態に変化させると共に、前記記録手段により常伝導状態となった該一部の領域に磁束を通過させて記録層に情報を記録することを特徴とする磁気記憶装置が提供される。   According to another aspect of the present invention, a magnetic storage comprising the above-described perpendicular magnetic recording medium, a heating means for selectively heating the surface of the perpendicular recording medium, and a recording means for recording information on the recording layer. The apparatus is configured to heat a part of the magnetic flux control layer in which the heating unit is in a superconducting state during recording to change to a normal conducting state, and A magnetic storage device is provided, wherein information is recorded on a recording layer by passing a magnetic flux through an area.

本発明によれば、記録時に前記加熱手段が超伝導状態にある磁束制御層の一部の領域を加熱して常伝導状態に変化させると共に、前記記録手段により常伝導状態となった該一部の領域に磁束を通過させることにより、その領域に接した記録層に磁束を集中させることができる。したがって、磁束の広がりによる隣接トラックの消去を防止することができ、トラック密度を向上することができる。また、トラックの長手方向においても磁化遷移領域の幅を狭くすることができ、線記録密度を向上することができる。その結果、高記録密度の磁気記憶装置を実現することができる。   According to the present invention, at the time of recording, the heating means heats a part of the magnetic flux control layer in the superconducting state to change to the normal conducting state, and the part that has become the normal conducting state by the recording means. By passing the magnetic flux through this area, the magnetic flux can be concentrated on the recording layer in contact with the area. Therefore, erasure of adjacent tracks due to the spread of magnetic flux can be prevented, and the track density can be improved. Also, the width of the magnetization transition region can be narrowed in the longitudinal direction of the track, and the linear recording density can be improved. As a result, a high-density magnetic storage device can be realized.

本発明によれば、軟磁性裏打ち層と記録層との間に磁束制御層を設けることにより、記録ヘッドからの磁束の広がりを抑制して、記録磁界を高めると共に記録磁界の勾配を急峻として、高密度記録が可能な垂直磁気記録媒体、記録方法、および磁気記憶装置を実現することができる。   According to the present invention, by providing a magnetic flux control layer between the soft magnetic backing layer and the recording layer, the spread of the magnetic flux from the recording head is suppressed, the recording magnetic field is increased and the gradient of the recording magnetic field is steep, A perpendicular magnetic recording medium capable of high-density recording, a recording method, and a magnetic storage device can be realized.

以下、必要に応じて図面を参照しつつ本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings as necessary.

(第1の実施の形態)
まず、軟磁性裏打ち層と記録層との間に軟磁性材料からなる略柱状構造の磁束スリット層が設けられた、本発明の第1の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
(First embodiment)
First, a perpendicular magnetic recording medium according to the first embodiment of the present invention, in which a substantially columnar magnetic flux slit layer made of a soft magnetic material is provided between a soft magnetic backing layer and a recording layer, will be described.

図1は、本発明の第1の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図1を参照するに、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体10は、基板11と、基板11上に、軟磁性裏打ち層12、シード層13、磁束スリット層14、非磁性中間層15、記録層16、保護膜18、及び潤滑層19を順次積層した構成となっている。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a perpendicular magnetic recording medium according to the first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a perpendicular magnetic recording medium 10 according to the present embodiment includes a substrate 11, a soft magnetic backing layer 12, a seed layer 13, a magnetic flux slit layer 14, a nonmagnetic intermediate layer 15 on the substrate 11. The recording layer 16, the protective film 18, and the lubricating layer 19 are sequentially stacked.

基板11は、例えば、結晶化ガラス基板、強化ガラス基板、Si基板、アルミニウム合金基板などから構成され、垂直磁気記録媒体10がテープ状である場合はポリエステル(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、耐熱性に優れたポリイミド(PI)などのフィルムを用いることができる。   The substrate 11 is composed of, for example, a crystallized glass substrate, a tempered glass substrate, an Si substrate, an aluminum alloy substrate, and the like. When the perpendicular magnetic recording medium 10 is in a tape shape, polyester (PET), polyethylene naphthalate (PEN), A film such as polyimide (PI) having excellent heat resistance can be used.

軟磁性裏打ち層12は、例えば、厚さが50nm〜2μmであり、Fe、Co、Ni、Al、Si、Ta、Ti、Zr、Hf、V、Nb、C、Bから選択された少なくとも1種類の元素を含む非晶質もしくは微結晶の合金、またはこれらの合金の積層膜から構成される。記録磁界を集中することができる点では飽和磁束密度Bsが1.0T以上の軟磁性材料が好ましい。例えば、FeSi、FeAlSi、FeTaC、CoNbZr、CoCrNb、NiFeNbなどを用いることができる。軟磁性裏打ち層12は、メッキ法、スパッタ法、蒸着法、CVD法(化学的気相成長法)などにより形成される。軟磁性裏打ち層12は、記録ヘッドからのほぼ総ての磁束を吸収するためのもので、飽和記録するためには飽和磁束密度Bsと膜厚の積の値が大きい方が好ましい。また、軟磁性裏打ち層12は、高転送レートでの書込性の点では高周波透磁率が高い方が好ましい。   The soft magnetic backing layer 12 has, for example, a thickness of 50 nm to 2 μm, and at least one selected from Fe, Co, Ni, Al, Si, Ta, Ti, Zr, Hf, V, Nb, C, and B An amorphous or microcrystalline alloy containing these elements, or a laminated film of these alloys. A soft magnetic material having a saturation magnetic flux density Bs of 1.0 T or more is preferable in that the recording magnetic field can be concentrated. For example, FeSi, FeAlSi, FeTaC, CoNbZr, CoCrNb, NiFeNb, etc. can be used. The soft magnetic backing layer 12 is formed by a plating method, a sputtering method, a vapor deposition method, a CVD method (chemical vapor deposition method), or the like. The soft magnetic backing layer 12 is for absorbing almost all the magnetic flux from the recording head, and it is preferable that the product of the saturation magnetic flux density Bs and the film thickness is larger for saturation recording. The soft magnetic underlayer 12 preferably has a high high-frequency magnetic permeability in terms of writability at a high transfer rate.

シード層13は、例えば厚さが1.0nm〜10nmであり、Ta、C、Mo、Ti、W、Re、Os、Hf、Mg、及びこれらの合金から選択される。この上に形成される磁束スリット層14の結晶性を高めると共に、磁束スリット層14と軟磁性裏打ち層12との結晶配向又は結晶成長の関係を切り、さらに磁気的な相互作用を切ることができる。なお、シード層は設けてもよく、設けなくてもよい。   The seed layer 13 has a thickness of, for example, 1.0 nm to 10 nm, and is selected from Ta, C, Mo, Ti, W, Re, Os, Hf, Mg, and alloys thereof. The crystallinity of the magnetic flux slit layer 14 formed thereon can be enhanced, the crystal orientation or crystal growth relationship between the magnetic flux slit layer 14 and the soft magnetic underlayer 12 can be cut, and further the magnetic interaction can be cut. . Note that the seed layer may or may not be provided.

磁束スリット層14は、例えば厚さが0.5nm〜20nmであり、軟磁性材料から形成されている。磁束スリット層14は、軟磁性材料の軟磁性粒子と、隣り合う軟磁性粒子との境界部が軟磁性材料の低密度体から構成されている。軟磁性粒子は、膜面に対して垂直に延びており、底の部分は下地のシード層から成長し、表面は非磁性中間層15に達する略柱状構造を有している。境界部は、軟磁性粒子を構成する軟磁性材料にHe、Ne、Ar、Kr、Xe等の不活性ガスが取り込まれ、非晶質状態を形成している。したがって、境界部は軟磁性を失っているか、飽和磁束密度が軟磁性粒子と比較して低くなっている。なお、境界部には上記不活性ガスの他に酸素や窒素が含まれていてもよく、酸素や窒素が軟磁性材料と化合物を形成していてもよい。   The magnetic flux slit layer 14 has a thickness of 0.5 nm to 20 nm, for example, and is made of a soft magnetic material. In the magnetic flux slit layer 14, the boundary between the soft magnetic particles of the soft magnetic material and the adjacent soft magnetic particles is composed of a low density body of the soft magnetic material. The soft magnetic particles extend perpendicular to the film surface, the bottom portion grows from the underlying seed layer, and the surface has a substantially columnar structure reaching the nonmagnetic intermediate layer 15. In the boundary portion, an inert gas such as He, Ne, Ar, Kr, or Xe is taken into the soft magnetic material constituting the soft magnetic particles to form an amorphous state. Therefore, the boundary part has lost soft magnetism, or the saturation magnetic flux density is lower than that of soft magnetic particles. The boundary portion may contain oxygen and nitrogen in addition to the inert gas, and oxygen and nitrogen may form a compound with the soft magnetic material.

軟磁性粒子の平均粒径は、(膜面方向に切った断面図における軟磁性粒子の断面積に相当する円の直径を軟磁性粒子)3nm〜10nmに設定されることが好ましく、隣り合う軟磁性粒子の平均間隙は0.5nm〜3nmに設定されることが好ましい。   The average particle diameter of the soft magnetic particles is preferably set to 3 nm to 10 nm (the diameter of a circle corresponding to the cross-sectional area of the soft magnetic particles in the sectional view cut in the film surface direction) is 3 nm to 10 nm. The average gap between the magnetic particles is preferably set to 0.5 nm to 3 nm.

磁束スリット層14に用いられる軟磁性材料は、Co、Fe、Ni、Co系合金、Fe系合金、及びNi系合金から選択された少なくともいずれか一種を主成分する材料から形成される。さらに添加成分として、Al、Ta、Ag、Cu、Pb、Si、B、Zr、Cr、Ru、Re、Nb、及びCからなる群のうちいずれか1種を更に含んでもよい。例えば、軟磁性材料は、CoNbZr、CoZrTa、FeC、FeC、NiFe、FeTaC、FeCoAl、FeC膜/C膜の人工格子膜などが好適である。   The soft magnetic material used for the magnetic flux slit layer 14 is formed of a material mainly containing at least one selected from Co, Fe, Ni, a Co alloy, a Fe alloy, and a Ni alloy. Furthermore, as an additive component, any one of the group consisting of Al, Ta, Ag, Cu, Pb, Si, B, Zr, Cr, Ru, Re, Nb, and C may be further included. For example, the soft magnetic material is preferably CoNbZr, CoZrTa, FeC, FeC, NiFe, FeTaC, FeCoAl, FeC film / C artificial lattice film, or the like.

後述する非磁性中間層15がhcp構造を有する場合は、磁束スリット層14はhcp構造あるいはfcc構造を有することが好ましく、hcp構造の(001)面あるいはfcc構造の(111)面が非磁性中間層15との界面となることが好ましい。磁束スリット層14をエピタキシャル成長させることができ、結晶性を向上することができる。   When the nonmagnetic intermediate layer 15 described later has an hcp structure, the magnetic flux slit layer 14 preferably has an hcp structure or an fcc structure, and the (001) plane of the hcp structure or the (111) plane of the fcc structure is a nonmagnetic intermediate. It is preferable to be an interface with the layer 15. The magnetic flux slit layer 14 can be epitaxially grown, and the crystallinity can be improved.

また、磁束スリット層14の隣り合う軟磁性粒子が境界部により分離されているので、非磁性中間層15に形成される結晶粒子も同様に分離されて形成される。その結果、非磁性中間層15上に形成される記録層16の磁性粒子も同様に分離されて成長するので、磁性粒子の物理的な分離が促進されて、隣り合う磁性粒子の磁気的相互作用を低減することができる。   Further, since the adjacent soft magnetic particles of the magnetic flux slit layer 14 are separated by the boundary portion, the crystal particles formed in the nonmagnetic intermediate layer 15 are similarly separated and formed. As a result, since the magnetic particles of the recording layer 16 formed on the nonmagnetic intermediate layer 15 are also separated and grown in the same manner, physical separation of the magnetic particles is promoted, and magnetic interaction between adjacent magnetic particles is promoted. Can be reduced.

磁束スリット層14の磁気異方性は垂直磁気異方性よりも面内磁気異方性が大きい方が好ましい。垂直磁気異方性が大きい場合、再生時に膜面に対して垂直方向の磁化成分が揺らぐことによりノイズが増加する。   The magnetic slit anisotropy is preferably larger in the in-plane magnetic anisotropy than the perpendicular magnetic anisotropy. When the perpendicular magnetic anisotropy is large, noise increases due to fluctuation of the magnetization component in the direction perpendicular to the film surface during reproduction.

磁束スリット層14は、スパッタ法、真空蒸着法などの真空プロセスにより形成される。具体的には、スパッタ法、例えばDCマグネトロンスッパタ法を用いて雰囲気をHe、Ne、Ar、Kr、Xe等の不活性ガス単体あるいは混合ガスを用いて所定の膜厚を形成する。成膜時の真空度は1Pa〜8Paに設定することが好ましい。1Paより低い圧力では、軟磁性粒子と境界部からなる構造が形成され難く、8Paを超えると軟磁性粒子の体積割合が小となり、十分に磁束を通過させることができなくなる。また、隣り合う軟磁性粒子とのより完全な磁気的分離の点では2Pa以上が好ましく、記録層16の良好なエピタキシャル成長の点からは6Pa以下が好ましい。また、成膜時の基板温度は0℃〜150℃(特に15℃〜80℃)に設定することが好ましい。なお、境界部の形成促進の点では、雰囲気ガスに軟磁性粒子の磁気的特性を劣化させない程度の窒素ガスや酸素ガスを混合してもよい。   The magnetic flux slit layer 14 is formed by a vacuum process such as sputtering or vacuum deposition. Specifically, a predetermined film thickness is formed using a sputtering method, for example, a DC magnetron sputtering method, using an inert gas alone or a mixed gas such as He, Ne, Ar, Kr, and Xe. The degree of vacuum during film formation is preferably set to 1 Pa to 8 Pa. When the pressure is lower than 1 Pa, it is difficult to form a structure composed of the soft magnetic particles and the boundary. When the pressure exceeds 8 Pa, the volume ratio of the soft magnetic particles becomes small, and the magnetic flux cannot be sufficiently passed. Further, 2 Pa or more is preferable from the viewpoint of more complete magnetic separation from adjacent soft magnetic particles, and 6 Pa or less is preferable from the viewpoint of good epitaxial growth of the recording layer 16. The substrate temperature during film formation is preferably set to 0 ° C. to 150 ° C. (especially 15 ° C. to 80 ° C.). In terms of promoting the formation of the boundary portion, nitrogen gas or oxygen gas that does not deteriorate the magnetic properties of the soft magnetic particles may be mixed with the atmospheric gas.

前記非磁性中間層15は、例えば厚さが2nm〜30nmであり、Co、Cr、Ru、Re、Ri、Hf、及びこれらの合金などの非磁性材料より構成される。非磁性中間層15は、例えば、Ru膜、RuCo膜、CoCr膜などが挙げられ、hcp構造を有することが好ましい。記録層16がhcp構造を有する場合はエピタキシャル成長させることができ、記録層16の結晶性を向上することができる。   The nonmagnetic intermediate layer 15 has a thickness of 2 nm to 30 nm, for example, and is made of a nonmagnetic material such as Co, Cr, Ru, Re, Ri, Hf, and alloys thereof. Examples of the nonmagnetic intermediate layer 15 include a Ru film, a RuCo film, and a CoCr film, and preferably have an hcp structure. When the recording layer 16 has an hcp structure, it can be epitaxially grown and the crystallinity of the recording layer 16 can be improved.

前記記録層16は、膜厚方向に磁化容易軸を有するいわゆる垂直磁化膜であり、厚さ3nm〜30nmのNi、Fe、Co、Ni系合金、Fe系合金、CoCrTa、CoCrPt、CoCrPt−Mを含むCo系合金からなる群のうちいずれかの材料から構成される。ここで、Mは、B、Mo、Nb、Ta、W、Cu及びこれらの合金から選択される。このような強磁性合金は柱状構造を有し、hcp構造の場合は、膜厚方向すなわち成長方向が(001)面となり、膜厚方向に磁化容易軸を有する。記録層16は、例えば、CoCrPtB、CoCrPtTa、CoCrPtTaNbなどが挙げられる。   The recording layer 16 is a so-called perpendicular magnetization film having an easy axis in the film thickness direction, and is made of Ni, Fe, Co, Ni-based alloy, Fe-based alloy, CoCrTa, CoCrPt, CoCrPt-M having a thickness of 3 nm to 30 nm. It is comprised from either material of the group which consists of a Co type alloy containing. Here, M is selected from B, Mo, Nb, Ta, W, Cu, and alloys thereof. Such a ferromagnetic alloy has a columnar structure. In the case of the hcp structure, the film thickness direction, that is, the growth direction is the (001) plane, and has an easy axis of magnetization in the film thickness direction. Examples of the recording layer 16 include CoCrPtB, CoCrPtTa, and CoCrPtTaNb.

また、記録層16は、さらにSi、Al、Ta、Zr、Y、Mgから選択された少なくともいずれか1種の元素と、O、C、及びNから選択された少なくともいずれか1種の元素との化合物からなる非磁性材料を含み、上述した強磁性合金の柱状構造の結晶粒子と、隣り合う結晶粒子を物理的に分離する非磁性相から構成されてもよい。記録層16は、例えば、(CoPt)−(SiO2)、(CoCrPt)−(SiO2)、(CoCrPtB)−(MgO)などが挙げられる。磁性粒子が柱状構造を形成し、非磁性相が磁性粒子を囲むように形成されるので、磁性粒子が互いに分離され、磁性粒子間の相互作用を効果的に抑制あるいは切って媒体ノイズを低減することができる。 The recording layer 16 further includes at least one element selected from Si, Al, Ta, Zr, Y, and Mg and at least one element selected from O, C, and N. It may be composed of the above-described ferromagnetic alloy columnar crystal grains and a nonmagnetic phase that physically separates adjacent crystal grains. Examples of the recording layer 16 include (CoPt)-(SiO 2 ), (CoCrPt)-(SiO 2 ), (CoCrPtB)-(MgO), and the like. Since the magnetic particles form a columnar structure and the non-magnetic phase surrounds the magnetic particles, the magnetic particles are separated from each other, effectively suppressing or cutting the interaction between the magnetic particles and reducing the media noise. be able to.

また、記録層16はCo/Pd、CoB/Pd、Co/Pt、CoB/Ptなどの人工格子膜であってもよい。人工格子膜は、例えばCoB(厚さ:0.3nm)/Pd(厚さ0.8nm)を交互に各々を5層から30層を積層して構成される。これらの人工格子膜は垂直磁気異方性が大きいので熱的安定性に優れている。   The recording layer 16 may be an artificial lattice film such as Co / Pd, CoB / Pd, Co / Pt, or CoB / Pt. The artificial lattice film is formed, for example, by laminating 5 to 30 layers of CoB (thickness: 0.3 nm) / Pd (thickness 0.8 nm) alternately. Since these artificial lattice films have large perpendicular magnetic anisotropy, they are excellent in thermal stability.

保護膜18は、スパッタ法、CVD法、FCA(Filtered Cathodic Arc)法などにより形成され、例えば、厚さが0.5nm〜15nmのアモルファスカーボン、水素化カーボン、窒化カーボン、酸化アルミニウムなどにより構成される。   The protective film 18 is formed by a sputtering method, a CVD method, an FCA (Filtered Cathodic Arc) method, or the like, and is made of, for example, amorphous carbon having a thickness of 0.5 nm to 15 nm, hydrogenated carbon, carbon nitride, aluminum oxide, or the like. The

潤滑層19は、引き上げ法、スピンコート法などにより塗布され、厚さが0.5nm〜5nm、パーフルオロポリエーテルが主鎖の潤滑剤などのより構成される。潤滑剤としては、例えば、ZDol、Z25(以上Monte Fluos社製)Zテトラオール、AM3001(以上アウジモント社製)等を用いることができる。   The lubricating layer 19 is applied by a pulling method, a spin coating method, or the like, and is formed of a lubricant having a thickness of 0.5 nm to 5 nm and a main chain of perfluoropolyether. As the lubricant, for example, ZDol, Z25 (manufactured by Monte Fluos) Z-tetraol, AM3001 (manufactured by Augmont) can be used.

磁束スリット層が設けられていない従来の垂直磁気記録媒体では、記録の際に、磁気ヘッドからの磁束が軟磁性裏打ち層に向かって広がっていたのに対し、本実施の形態の垂直磁気記録媒体では、磁束スリット層14が略柱状構造の軟磁性粒子と非磁性の境界部から形成され、磁束は透磁率の高い軟磁性粒子だけを通過するので、磁束を軟磁性粒子の部分だけに狭窄することで磁束の広がりを抑制し、記録層16において磁束を集中させることができる。したがって、記録磁界を高め、かつ記録磁界の空間分布を急峻とすることができるので、高記録密度で記録することができる。   In the conventional perpendicular magnetic recording medium not provided with the magnetic flux slit layer, the magnetic flux from the magnetic head spreads toward the soft magnetic backing layer during recording, whereas the perpendicular magnetic recording medium of the present embodiment is In this case, the magnetic flux slit layer 14 is formed from a soft magnetic particle having a substantially columnar structure and a non-magnetic boundary, and the magnetic flux passes only through the soft magnetic particle having a high magnetic permeability, so that the magnetic flux is confined only to the soft magnetic particle portion. Thus, the spread of the magnetic flux can be suppressed, and the magnetic flux can be concentrated in the recording layer 16. Therefore, since the recording magnetic field can be increased and the spatial distribution of the recording magnetic field can be made steep, recording can be performed at a high recording density.

また、本実施の形態の垂直磁気記録媒体では、磁束シード層の軟磁性粒子が物理的に分離されているので、非磁性中間層15を介して形成される記録層16の磁性粒子の物理的な分離が促進される。その結果、隣り合う磁性粒子同士の磁気的相互作用を低減でき媒体ノイズを低減することができる。   In the perpendicular magnetic recording medium of the present embodiment, since the soft magnetic particles in the magnetic flux seed layer are physically separated, the physical properties of the magnetic particles in the recording layer 16 formed via the non-magnetic intermediate layer 15 are physically separated. Separation is promoted. As a result, magnetic interaction between adjacent magnetic particles can be reduced, and medium noise can be reduced.

図2は、第1の実施の形態の第1の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。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。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a perpendicular magnetic recording medium according to a first modification of the first embodiment. In the figure, portions corresponding to the portions described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

図2を参照するに、垂直磁気記録媒体30は、基板11と、基板11上に、軟磁性裏打ち層12、シード層13、下地層31、磁束スリット層14、非磁性中間層15、記録層16、保護膜18、及び潤滑層19を順次積層した構成となっている。本変形例に係る垂直磁気記録媒体30は、シード層13と磁束スリット層14との間に更に下地層31を設けていることに特徴がある。   Referring to FIG. 2, the perpendicular magnetic recording medium 30 includes a substrate 11, a soft magnetic backing layer 12, a seed layer 13, an underlayer 31, a magnetic flux slit layer 14, a nonmagnetic intermediate layer 15, a recording layer on the substrate 11. 16, a protective film 18, and a lubricating layer 19 are sequentially stacked. The perpendicular magnetic recording medium 30 according to this modification is characterized in that an underlayer 31 is further provided between the seed layer 13 and the magnetic flux slit layer 14.

下地層31は、例えば厚さが0.5nm〜20nmであり、Co、Fe、Ni、Co系合金、Fe系合金、及びNi系合金から選択される少なくともいずれか一種を主成分とする軟磁性材料から構成される。さらに添加成分として、Mo、Cr、Cu、V、Nb、Al、Si、B、C、及びZrからなる群のうちいずれか1種を更に含んでもよい。磁束スリット層14の成長核として機能することにより、磁束スリット層14の軟磁性粒子の結晶性を向上し、あるいは孤立化を促進することができる。また、軟磁性を有することにより、記録ヘッド−軟磁性裏打ち層間のスペーシングを低減することができる。下地層31は例えば、スパッタ法、真空蒸着法などの真空プロセスにより形成され、磁束スリット層14を形成する際の雰囲気ガス圧力よりも低い雰囲気ガス圧力、例えば2Pa以下に設定することが好ましい。良質の成長核あるいは初期成長層を形成することができる。   The underlayer 31 has a thickness of, for example, 0.5 nm to 20 nm, and is composed mainly of at least one selected from Co, Fe, Ni, a Co alloy, a Fe alloy, and a Ni alloy. Consists of materials. Furthermore, as an additive component, any one of a group consisting of Mo, Cr, Cu, V, Nb, Al, Si, B, C, and Zr may be further included. By functioning as a growth nucleus of the magnetic flux slit layer 14, the crystallinity of the soft magnetic particles of the magnetic flux slit layer 14 can be improved, or isolation can be promoted. Further, by having soft magnetism, the spacing between the recording head and the soft magnetic backing layer can be reduced. For example, the underlayer 31 is formed by a vacuum process such as a sputtering method or a vacuum evaporation method, and is preferably set to an atmospheric gas pressure lower than the atmospheric gas pressure when the magnetic flux slit layer 14 is formed, for example, 2 Pa or less. A high-quality growth nucleus or initial growth layer can be formed.

本変形例によれば、磁束スリット層14の軟磁性粒子の結晶性が向上するので、非磁性中間層15を介して形成される記録層16の磁性粒子の結晶性を一層向上することができる。その結果、記録層16の異方性磁界を向上し、保磁力を向上することが出来る。   According to this modification, the crystallinity of the soft magnetic particles in the magnetic flux slit layer 14 is improved, so that the crystallinity of the magnetic particles in the recording layer 16 formed through the nonmagnetic intermediate layer 15 can be further improved. . As a result, the anisotropic magnetic field of the recording layer 16 can be improved and the coercive force can be improved.

図3は、第1の実施の形態の第2の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。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。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a perpendicular magnetic recording medium according to a second modification of the first embodiment. In the figure, portions corresponding to the portions described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

図3を参照するに、垂直磁気記録媒体35は、基板11と、基板11上に、軟磁性裏打ち層12、磁束スリット層36、シード層13、非磁性中間層15、記録層16、保護膜18、及び潤滑層19を順次積層した構成となっている。本変形例に係る垂直磁気記録媒体35は、磁性裏打ち層12上に接して磁束スリット層36を設けていることに特徴がある。   Referring to FIG. 3, the perpendicular magnetic recording medium 35 includes a substrate 11, a soft magnetic backing layer 12, a magnetic flux slit layer 36, a seed layer 13, a nonmagnetic intermediate layer 15, a recording layer 16, and a protective film on the substrate 11. 18 and the lubricating layer 19 are sequentially laminated. The perpendicular magnetic recording medium 35 according to this modification is characterized in that a magnetic flux slit layer 36 is provided in contact with the magnetic underlayer 12.

磁束スリット層36は、上述した図1に示す磁束スリット層14と略同様である。磁束スリット層36は厚さが0.3nm〜10nmの範囲に設定されることが好ましく、磁束スリット層36の面内異方性は、軟磁性裏打ち層12の面内異方性と同程度あるいはそれよりも大きく設定されることが好ましい。磁束スリット層36の薄膜化により面内異方性を高め、スパイクノイズ等の軟磁性裏打ち層12起因のノイズを抑制することができる。また、磁束スリット層36が軟磁性裏打ち層12に接しているので、軟磁性裏打ち層12表面での磁束の広がりを効果的に抑制することができ、記録層16での磁束の狭窄効果を一層高めることができる。   The magnetic flux slit layer 36 is substantially the same as the magnetic flux slit layer 14 shown in FIG. The thickness of the magnetic flux slit layer 36 is preferably set in a range of 0.3 nm to 10 nm, and the in-plane anisotropy of the magnetic flux slit layer 36 is approximately the same as the in-plane anisotropy of the soft magnetic backing layer 12 or It is preferable to set it larger than that. The in-plane anisotropy can be increased by reducing the thickness of the magnetic flux slit layer 36, and noise caused by the soft magnetic backing layer 12 such as spike noise can be suppressed. Further, since the magnetic flux slit layer 36 is in contact with the soft magnetic backing layer 12, the spread of magnetic flux on the surface of the soft magnetic backing layer 12 can be effectively suppressed, and the effect of constricting the magnetic flux in the recording layer 16 can be further enhanced. Can be increased.

また、磁束スリット層36は垂直異方性よりも面内磁気異方性が大であるので、再生時に軟磁性裏打ち層12の磁化が面に垂直方向に揺らぐことにより発生するスパイクノイズを一層低減することができる。   Further, since the magnetic slit anisotropy of the magnetic flux slit layer 36 has a larger in-plane magnetic anisotropy than the perpendicular anisotropy, spike noise generated due to fluctuation of the magnetization of the soft magnetic backing layer 12 in the direction perpendicular to the surface during reproduction is further reduced. can do.

本変形例の垂直磁気記録媒体では、第1の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の効果に加え、上述したように、記録時の磁束狭窄効果を一層高め、さらに軟磁性裏打ち層12に起因するノイズを低減することができる。   In the perpendicular magnetic recording medium of this modification, in addition to the effect of the perpendicular magnetic recording medium according to the first embodiment, as described above, the effect of constricting the magnetic flux during recording is further enhanced and the soft magnetic underlayer 12 is caused. Noise can be reduced.

なお、第1の実施の形態の垂直磁気記録媒体または第1の変形例と、第2の変形例とを組み合わせてもよい。   Note that the perpendicular magnetic recording medium of the first embodiment or the first modification may be combined with the second modification.

以下に本実施の形態に係る実施例及び本発明によらない比較例を示す。   Examples according to the present embodiment and comparative examples not according to the present invention are shown below.

[実施例1]
本実施例に係る垂直磁気記録媒体を以下に示す構成とした。基板側からガラス基板/軟磁性裏打ち層:CoNbZr膜(180nm)/シード層:Ta膜(5nm)/磁束スリット層:NiFe膜(5nm)/非磁性中間層:Ru膜(Xnm)/記録層:(Co76Cr9Pt15)90vol%−(SiO2)10vol%膜(10nm)/保護膜:カーボン膜(4nm)/潤滑層:AM3001膜(1.5nm)とした。潤滑層以外はArガス雰囲気のスパッタ装置を用いて形成し、CoNbZr膜、Ta膜の成膜時の雰囲気ガス圧力を0.5Pa、NiFe膜とRu膜の雰囲気ガス圧力を4.0Paとした。なお、上記括弧内の数値は膜厚を表し、Ru膜の膜厚Xは、X=7、10、15、20nmと異ならせたサンプルを作製した。
[Example 1]
The perpendicular magnetic recording medium according to this example was configured as follows. From the substrate side, glass substrate / soft magnetic backing layer: CoNbZr film (180 nm) / seed layer: Ta film (5 nm) / magnetic flux slit layer: NiFe film (5 nm) / nonmagnetic intermediate layer: Ru film (X nm) / recording layer: (Co 76 Cr 9 Pt 15 ) 90 vol%-(SiO 2 ) 10 vol% film (10 nm) / protective film: carbon film (4 nm) / lubricating layer: AM3001 film (1.5 nm). The layers other than the lubrication layer were formed using a sputtering apparatus in an Ar gas atmosphere, the atmospheric gas pressure during the formation of the CoNbZr film and the Ta film was 0.5 Pa, and the atmospheric gas pressure of the NiFe film and the Ru film was 4.0 Pa. In addition, the numerical value in the said parenthesis represents a film thickness, The film thickness X of the Ru film | membrane produced the sample made different from X = 7, 10, 15, 20 nm.

[実施例2]
実施例1のシード層:Ta膜(5nm)と磁束スリット層:NiFe膜(5nm)との間に、さらに雰囲気ガス圧力を0.5Paに設定して下地層:NiFe膜(5nm)を形成した以外は実施例1と同様にした。
[Example 2]
An underlayer: NiFe film (5 nm) was formed between the seed layer of Example 1: Ta film (5 nm) and the magnetic flux slit layer: NiFe film (5 nm) by further setting the atmospheric gas pressure to 0.5 Pa. Except for this, the procedure was the same as in Example 1.

[比較例1]
実施例1の磁束スリット層:NiFe膜(5nm)を雰囲気ガス圧力0.5Paに設定して形成した以外は実施例1と同様にした。
[Comparative Example 1]
Example 1 Magnetic flux slit layer: The same as Example 1 except that the NiFe film (5 nm) was formed at an atmospheric gas pressure of 0.5 Pa.

図4は、実施例1、2、及び比較例1に係る垂直磁気記録媒体の特性を示す図である。図中のαは記録層に対して垂直方向に磁界を印加して測定した磁化曲線の保磁力付近の傾き4π×ΔM/ΔHを示し、αが1に近いほど磁性粒子の磁気的な孤立化が進んでいることを示す。   FIG. 4 is a diagram showing the characteristics of the perpendicular magnetic recording media according to Examples 1 and 2 and Comparative Example 1. In the figure, α represents a slope 4π × ΔM / ΔH in the vicinity of the coercive force of the magnetization curve measured by applying a magnetic field in a direction perpendicular to the recording layer, and as α is closer to 1, the magnetic particles are magnetically isolated. Indicates that is progressing.

図4を参照するに、αについては、比較例1では4.1〜4.9であるのに対して、実施例1及び2では1.7〜3.1であるので、実施例1及び2の方が磁性粒子の孤立化が進んでいることが分かる。   Referring to FIG. 4, α is 4.1 to 4.9 in the first comparative example, and 1.7 to 3.1 in the first and second examples. 2 indicates that the magnetic particles are more isolated.

規格化保磁力については、比較例1が0.23〜0.31であるのに対して、実施例1及び2では0.33〜0.45であり大幅に増加している。規格化保磁力は大であるほど、磁性粒子間の磁気的相互作用が小であることを示しているので、実施例1及び2の方が比較例1に対して磁気的相互作用が小さくなっていることが分かる。その結果として媒体ノイズが比較例1に対して実施例1及び2が大幅に低減され、S/Nmが向上していることが分かる。なお、図示はしないが、実施例2の垂直磁気記録媒体の断面TEM観察によれば、磁束スリット層のNiFe膜上のRu膜ではほぼ柱状構造の結晶粒子が形成され、さらに記録層の磁性粒子が孤立して形成されていることが確認された。   The normalized coercive force is 0.23 to 0.31 in Comparative Example 1, whereas it is 0.33 to 0.45 in Examples 1 and 2, which is a significant increase. Since the larger the standardized coercive force, the smaller the magnetic interaction between the magnetic particles, Examples 1 and 2 have a smaller magnetic interaction than Comparative Example 1. I understand that As a result, it can be seen that the media noise is significantly reduced in Examples 1 and 2 compared to Comparative Example 1, and the S / Nm is improved. Although not shown, according to the cross-sectional TEM observation of the perpendicular magnetic recording medium of Example 2, almost columnar crystal grains are formed in the Ru film on the NiFe film of the magnetic flux slit layer, and the magnetic particles in the recording layer are further formed. It was confirmed that was formed in isolation.

実施例1と実施例2とを比較すると、S/Nmについては実施例2の方が実施例1よりも大となっている。実施例2では、実施例1に対して雰囲気ガス圧力を0.5Paに設定して形成したNiFe膜(膜厚5nm)が形成されているので、その上に形成された磁束スリット層としてのNiFe膜(雰囲気ガス圧力:4.0Pa、膜厚5nm)の結晶性が向上し、その優れた結晶性の効果により記録層の磁性粒子の結晶性が向上したものと考えられる。   When Example 1 is compared with Example 2, Example 2 is larger than Example 1 in terms of S / Nm. In Example 2, since the NiFe film (film thickness 5 nm) formed by setting the atmospheric gas pressure to 0.5 Pa with respect to Example 1 is formed, NiFe as a magnetic flux slit layer formed thereon is formed. It is considered that the crystallinity of the film (atmospheric gas pressure: 4.0 Pa, film thickness 5 nm) was improved, and the crystallinity of the magnetic particles in the recording layer was improved due to the excellent crystallinity effect.

なお保磁力Hc及び異方性磁界HkはVSMを用いて測定した。また、媒体ノイズ及びS/Nmは、浮上量17nmの複合型磁気ヘッド(記録ヘッド:単磁極ヘッド、ライトコア幅0.5μm、再生ヘッド(GMR素子):リードコア幅0.25μm)を用いて測定し、記録密度は400kFCIとした。   The coercive force Hc and the anisotropic magnetic field Hk were measured using VSM. Further, medium noise and S / Nm were measured using a composite magnetic head (recording head: single pole head, write core width 0.5 μm, reproducing head (GMR element): read core width 0.25 μm) having a flying height of 17 nm. The recording density was 400 kFCI.

[実施例3]
本実施例に係る垂直磁気記録媒体として、以下の構成の垂直磁気記録媒体を作製した。基板側からガラス基板/軟磁性裏打ち層:CoNbZr膜(190nm)/磁束スリット層:CoNbZr膜(10nm)/シード層:Ta膜(2nm)/非磁性中間層:Ru膜(15nm)/記録層:(Co71Cr9Pt20)90vol%−(SiO2)10vol%膜(10nm)/保護膜:カーボン(4nm)/潤滑層:AM3001(1.5nm)とした。潤滑層以外はArガス雰囲気のスパッタ装置を用いて形成し、軟磁性裏打ち層のCoNbZr膜、Ta膜の雰囲気ガス圧力を0.5Pa、磁束スリット層のCoNbZr膜とRu膜の雰囲気ガス圧力を4.0Paとした。
[Example 3]
As a perpendicular magnetic recording medium according to this example, a perpendicular magnetic recording medium having the following configuration was manufactured. From the substrate side, glass substrate / soft magnetic backing layer: CoNbZr film (190 nm) / magnetic flux slit layer: CoNbZr film (10 nm) / seed layer: Ta film (2 nm) / nonmagnetic intermediate layer: Ru film (15 nm) / recording layer: (Co 71 Cr 9 Pt 20 ) 90 vol%-(SiO 2 ) 10 vol% film (10 nm) / protective film: carbon (4 nm) / lubricating layer: AM3001 (1.5 nm). Other than the lubrication layer, an Ar gas atmosphere sputtering device is used, the atmosphere gas pressure of the CoNbZr film and the Ta film of the soft magnetic backing layer is 0.5 Pa, and the atmosphere gas pressure of the CoNbZr film and the Ru film of the magnetic flux slit layer is 4 0.0 Pa.

[比較例1]
実施例3の磁束スリット層のCoNbZr膜を雰囲気ガス圧力0.5Paに設定して形成した以外は実施例1と同様にした。
[Comparative Example 1]
The same procedure as in Example 1 was performed except that the CoNbZr film of the magnetic flux slit layer of Example 3 was set to an atmospheric gas pressure of 0.5 Pa.

図5は、実施例3及び比較例2に係る垂直磁気記録媒体のS/Nm特性を示す図である。図5を参照するに、S/Nmは、200kFCI以上の記録密度では比較例2に対して実施例3の方が大となっていることが分かる。例えば、400kFCIでは比較例2に対して実施例3の方が1.7dB増加している。磁束スリット層のCoNbZr膜を4.0Paの雰囲気ガス圧力で成膜したことにより、比較例2の0.5Paで成膜したCoNbZr膜より、磁気的な孤立化が促進され記録ヘッドからの磁束の広がりが抑制され、媒体ノイズが低減されたものと推察される。なお、S/Nm特性は上述した測定条件と同様である。   FIG. 5 is a graph showing S / Nm characteristics of the perpendicular magnetic recording media according to Example 3 and Comparative Example 2. Referring to FIG. 5, it can be seen that the S / Nm is larger in Example 3 than in Comparative Example 2 at a recording density of 200 kFCI or higher. For example, at 400 kFCI, Example 3 is 1.7 dB higher than Comparative Example 2. By forming the CoNbZr film of the magnetic flux slit layer at an atmospheric gas pressure of 4.0 Pa, the magnetic isolation from the CoNbZr film formed at 0.5 Pa of Comparative Example 2 is promoted and the magnetic flux from the recording head is increased. It is presumed that the spread is suppressed and the medium noise is reduced. The S / Nm characteristics are the same as the measurement conditions described above.

(第2の実施の形態)
非磁性中間層及び記録層の非磁性粒子及び磁性粒子が非固溶相に囲まれて分離されて形成された、本発明の第2の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
(Second Embodiment)
A perpendicular magnetic recording medium according to a second embodiment of the present invention, in which nonmagnetic particles and magnetic particles of a nonmagnetic intermediate layer and a recording layer are separated and surrounded by a non-solid solution phase, will be described.

図6は、本発明の第2の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。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。   FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a perpendicular magnetic recording medium according to the second embodiment of the present invention. In the figure, portions corresponding to the portions described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

図6を参照するに、垂直磁気記録媒体40は、基板11と、基板11上に、軟磁性裏打ち層12、シード層13、下地層31、非磁性中間層41、記録層42、保護膜18、及び潤滑層19を順次積層した構成となっている。   Referring to FIG. 6, the perpendicular magnetic recording medium 40 includes a substrate 11, a soft magnetic backing layer 12, a seed layer 13, an underlayer 31, a nonmagnetic intermediate layer 41, a recording layer 42, and a protective film 18 on the substrate 11. , And the lubricating layer 19 are sequentially laminated.

記録層42は、厚さが例えば6nm〜20nmで、柱状構造を有する磁性粒子42aと、磁性粒子42aを囲み、隣り合う磁性粒子42aを物理的に離隔する非磁性材料からなる第2非固溶相42bから構成されている。磁性粒子42aの柱状構造は膜厚方向に延びており、面内方向に配置された多数の磁性粒子42aのそれぞれの間を第2非固溶相42bが充填するように形成されている。   The recording layer 42 has a thickness of, for example, 6 nm to 20 nm, a magnetic particle 42a having a columnar structure, and a second non-solid solution made of a nonmagnetic material that surrounds the magnetic particles 42a and physically separates adjacent magnetic particles 42a. It is comprised from the phase 42b. The columnar structure of the magnetic particles 42a extends in the film thickness direction, and is formed so that the second non-solid solution phase 42b is filled between each of a large number of magnetic particles 42a arranged in the in-plane direction.

磁性粒子42aは、Ni、Fe、Co、Ni系合金、Fe系合金、CoCrTa、CoCrPt、CoCrPt−Mを含むCo系合金からなる群のうちいずれかの材料から構成される。ここで、Mは、B、Mo、Nb、Ta、W、Cu及びこれらの合金から選択される。磁性粒子42aは膜厚方向に磁化容易軸を有し、磁性粒子42aを構成する強磁性合金がhcp構造を有する場合は、膜厚方向すなわち成長方向が(001)面となることが好ましい。   The magnetic particles 42a are made of any material selected from the group consisting of Ni, Fe, Co, Ni alloys, Fe alloys, CoCrTa, CoCrPt, and CoCr alloys including CoCrPt-M. Here, M is selected from B, Mo, Nb, Ta, W, Cu, and alloys thereof. The magnetic particle 42a has an easy axis in the film thickness direction. When the ferromagnetic alloy constituting the magnetic particle 42a has an hcp structure, the film thickness direction, that is, the growth direction is preferably the (001) plane.

磁性粒子42aがCoCrPt合金よりなる場合は、Co含有量が50原子%〜80原子%、Cr含有量が5原子%〜20原子%、Pt含有量が15原子%〜30原子%に設定される。Pt含有量を従来の磁気記録媒体と比較して多く含有させることにより、垂直異方性磁界を増加して高保磁力化を図ることができる。特にこのような高Pt含有量は、Cr系下地に対してエピタキシャル成長が困難であることとされてきたが、本実施の形態の非磁性粒子42aの材料を用いることにより結晶性の優れた磁性粒子42aを形成することができる。   When the magnetic particles 42a are made of a CoCrPt alloy, the Co content is set to 50 atomic% to 80 atomic%, the Cr content is set to 5 atomic% to 20 atomic%, and the Pt content is set to 15 atomic% to 30 atomic%. . By containing a larger amount of Pt as compared with the conventional magnetic recording medium, it is possible to increase the perpendicular anisotropy magnetic field and increase the coercive force. In particular, such a high Pt content has been considered to be difficult to epitaxially grow with respect to a Cr-based underlayer, but magnetic particles having excellent crystallinity by using the material of the nonmagnetic particles 42a of the present embodiment. 42a can be formed.

第2非固溶相42bは、磁性粒子42aを形成する強磁性合金と固溶あるいは化合物を形成しない非磁性材料から構成され、非磁性材料は、Si、Al、Ta、Zr、Y、Ti、及びMgから選択されるいずれか1種の元素と、O、N、及びCから選択される少なくともいずれか1種の元素との化合物からなり、例えば、SiO2、Al23、Ta25、ZrO2、Y23、TiO2、MgOなどの酸化物や、Si34、AlN、TaN、ZrN、TiN、Mg32などの窒化物や、SiC、TaC、ZrC、TiCなどの炭化物が挙げられる。磁性粒子42aはこのような非磁性材料よりなる第2非固溶相42bによって、隣り合う磁性粒子42aと物理的に離隔されるので磁気的相互作用が低減され、その結果、媒体ノイズを低減することができる。 The second non-solid phase 42b is composed of a non-magnetic material that does not form a solid solution or a compound with the ferromagnetic alloy that forms the magnetic particles 42a, and the non-magnetic materials include Si, Al, Ta, Zr, Y, Ti, And a compound of any one element selected from Mg and at least one element selected from O, N, and C. For example, SiO 2 , Al 2 O 3 , Ta 2 O 5 , oxides such as ZrO 2 , Y 2 O 3 , TiO 2 , MgO, nitrides such as Si 3 N 4 , AlN, TaN, ZrN, TiN, Mg 3 N 2 , SiC, TaC, ZrC, TiC And carbides. Since the magnetic particles 42a are physically separated from the adjacent magnetic particles 42a by the second non-solid phase 42b made of such a nonmagnetic material, the magnetic interaction is reduced, and as a result, the medium noise is reduced. be able to.

第2非固溶相42bを構成する非磁性材料は絶縁性材料であることが好ましい。強磁性を担う電子のトンネル効果による磁性粒子42a間相互作用を低減することができる。   The nonmagnetic material constituting the second non-solid solution phase 42b is preferably an insulating material. It is possible to reduce the interaction between the magnetic particles 42a due to the tunnel effect of the electrons responsible for ferromagnetism.

第2非固溶相42bの体積濃度は、記録層42の体積を基準として、2vol%〜40vol%の範囲に設定されることが好ましい。2vol%を割ると磁性粒子42a間を十分に離隔することができないので磁性粒子42aの孤立化を十分に図れず、40vol%を超えると記録層42の飽和磁化が著しく低下し再生時の出力が低下する。さらに、第2非固溶相42bの体積濃度は、磁性粒子42aの孤立化及び垂直配向分散の点から8vol%〜30vol%の範囲に設定されることが特に好ましい。   The volume concentration of the second non-solid phase 42b is preferably set in the range of 2 vol% to 40 vol% based on the volume of the recording layer 42. If 2 vol% is divided, the magnetic particles 42 a cannot be sufficiently separated from each other, so that the magnetic particles 42 a cannot be sufficiently isolated. If it exceeds 40 vol%, the saturation magnetization of the recording layer 42 is remarkably lowered, and the output during reproduction is increased. descend. Furthermore, the volume concentration of the second non-solid solution phase 42b is particularly preferably set in the range of 8 vol% to 30 vol% from the viewpoint of isolation of the magnetic particles 42a and vertical alignment dispersion.

非磁性中間層41は、例えば厚さが3nm〜40nmであり、非磁性材料からなる結晶質の非磁性粒子41aと、非磁性粒子41aを囲み非磁性粒子41aと固溶しない材料からなる第1非固溶相41bから構成される。   The nonmagnetic intermediate layer 41 has a thickness of 3 nm to 40 nm, for example, and includes a crystalline nonmagnetic particle 41a made of a nonmagnetic material, and a first made of a material that surrounds the nonmagnetic particle 41a and does not form a solid solution with the nonmagnetic particle 41a. It is comprised from the non-solid solution phase 41b.

非磁性粒子41aは、hcp構造あるいはfcc構造を有する、Co、Cr、Ru、Re、Ti、Hf、及びこれらの合金から選択された少なくとも1種の非磁性材料から構成され、例えばRuやCoCrRuが挙げられる。非磁性粒子41aがhcp構造の場合は(001)面、fcc構造の場合は(111)面が面内方向に対して略平行であることが好ましい。非磁性中間層41と記録層42との界面において、非磁性粒子41a上に磁性粒子42aをエピタキシャル成長させることができ、非磁性粒子41aの粒径及び隣り合う非磁性粒子41aとの間隙を制御することにより、磁性粒子42aの粒径と隣り合う磁性粒子42aの間隙を同時に制御することできる。   The nonmagnetic particles 41a are made of at least one nonmagnetic material selected from Co, Cr, Ru, Re, Ti, Hf, and alloys thereof having an hcp structure or an fcc structure. For example, Ru or CoCrRu may be used. Can be mentioned. When the nonmagnetic particle 41a has an hcp structure, the (001) plane is preferably parallel to the in-plane direction. At the interface between the nonmagnetic intermediate layer 41 and the recording layer 42, the magnetic particles 42a can be epitaxially grown on the nonmagnetic particles 41a, and the particle size of the nonmagnetic particles 41a and the gap between adjacent nonmagnetic particles 41a are controlled. Thus, the particle size of the magnetic particles 42a and the gap between the adjacent magnetic particles 42a can be controlled simultaneously.

また、第1非固溶相41bは、上述した第2非固溶相42bと同様の材料から構成される。第1非固溶相41bの体積濃度は、非磁性中間層41の体積を基準として、2vol%〜40vol%の範囲に設定されることが好ましい。さらに、第1非固溶相41bの体積濃度は第2非固溶相42bの体積濃度と同等か大きいことが特に好ましく、第1非固溶相41bの体積濃度:第2非固溶相42bの体積濃度=1:1〜1.5:1の関係を有することがとりわけ好ましい。磁性粒子42aが非磁性粒子41a上に成長して粒径が大となる傾向があるので、第1非固溶相41bの体積濃度を第2非固溶相42bの体積濃度に対して同等か大とすることにより、磁性粒子42aの孤立化を図ることができる。   Moreover, the 1st non-solid solution phase 41b is comprised from the material similar to the 2nd non-solid solution phase 42b mentioned above. The volume concentration of the first non-solid solution phase 41b is preferably set in the range of 2 vol% to 40 vol% based on the volume of the nonmagnetic intermediate layer 41. Further, the volume concentration of the first non-solid phase 41b is particularly preferably equal to or larger than the volume concentration of the second non-solid phase 42b. The volume concentration of the first non-solid phase 41b: the second non-solid phase 42b It is particularly preferable to have a relationship of volume concentration of 1: 1 to 1.5: 1. Since the magnetic particles 42a tend to grow on the nonmagnetic particles 41a and have a large particle size, is the volume concentration of the first non-solid phase 41b equal to the volume concentration of the second non-solid phase 42b? By increasing the size, the magnetic particles 42a can be isolated.

非磁性中間層41の下側に形成した下地層31により非磁性粒子41aの粒径を制御することが好ましい。下地層31は第1の実施の形態において説明した下地層31の材料により構成される。下地層31が非磁性粒子41aの成長核として機能することにより、非磁性粒子41aの配置を制御し、さらに結晶配向性及び結晶性を向上することができる。   It is preferable to control the particle diameter of the nonmagnetic particles 41 a by the underlayer 31 formed below the nonmagnetic intermediate layer 41. The underlayer 31 is made of the material of the underlayer 31 described in the first embodiment. Since the underlayer 31 functions as a growth nucleus of the nonmagnetic particles 41a, the arrangement of the nonmagnetic particles 41a can be controlled, and the crystal orientation and crystallinity can be further improved.

下地層31の材料のうち、fcc構造を有して(111)面が基板面に略平行であり、非磁性粒子41aとの格子不整合の割合が10%以下であることが好ましい。すなわち、結晶学的に、下地層31:fcc構造(111)面//非磁性中間層41:fcc構造(111)面又はhcp構造(001)であり、かつ格子不整合の割合が10%以下であることが好ましい。   Among the materials of the underlayer 31, it is preferable that the (111) plane has an fcc structure and is substantially parallel to the substrate surface, and the ratio of lattice mismatch with the nonmagnetic particles 41a is 10% or less. That is, crystallographically, the underlayer 31 is the fcc structure (111) plane // the nonmagnetic intermediate layer 41 is the fcc structure (111) plane or the hcp structure (001), and the lattice mismatch ratio is 10% or less. It is preferable that

また、下地層31を軟磁性材料により形成することにより、下地層31が軟磁性裏打ち層12の一部として機能するので、磁気ヘッドから軟磁性裏打ち層12表面までのスペーシングを低減することができ、電磁変換特性を向上することができる。なお、下地層31は設けてもよく、設けなくてもよい。   In addition, by forming the underlayer 31 from a soft magnetic material, the underlayer 31 functions as a part of the soft magnetic backing layer 12, so that the spacing from the magnetic head to the surface of the soft magnetic backing layer 12 can be reduced. And electromagnetic conversion characteristics can be improved. Note that the base layer 31 may or may not be provided.

なお、本実施の形態の垂直磁気記録媒体40では、下地層31の下側にシード層を設けている。第1の実施の形態において説明した機能を有する。なお、下地層31は設けてもよく、設けなくてもよい。   In the perpendicular magnetic recording medium 40 of the present embodiment, a seed layer is provided below the underlayer 31. The function described in the first embodiment is provided. Note that the base layer 31 may or may not be provided.

以下、非磁性中間層41及び記録層42を形成する方法を説明する。   Hereinafter, a method for forming the nonmagnetic intermediate layer 41 and the recording layer 42 will be described.

非磁性中間層41及び記録層42をスパッタ法、例えば、DCマグネトロンスパッタ装置、ECRスパッタ装置等を用い、絶縁性材料を含む場合は、RFマグネトロンスパッタ装置等を用いて形成する。   The nonmagnetic intermediate layer 41 and the recording layer 42 are formed by sputtering, for example, using a DC magnetron sputtering apparatus, an ECR sputtering apparatus, or the like, and when an insulating material is included, using an RF magnetron sputtering apparatus or the like.

非磁性中間層41を形成する場合は、非磁性粒子41aとなる非磁性材料のスパッタターゲットと、第1非固溶相41bとなる材料のスパッタターゲットを同時にスパッタリングしてもよく、非磁性粒子41aとなる非磁性材料と第1非固溶相41bとなる材料とを複合化した材料を用いてもよい。記録層42を形成する場合は、非磁性中間層41の場合と同様に、磁性粒子42aの磁性材料と第2非固溶相42bの非磁性材料のそれぞれについてスパッタターゲットを用いてもよく、複合化したものを用いてもよい。   In the case of forming the nonmagnetic intermediate layer 41, a sputter target made of a nonmagnetic material to be the nonmagnetic particles 41a and a sputter target made of a material to be the first non-solid phase 41b may be sputtered simultaneously. A material obtained by combining the nonmagnetic material to be the first non-solid phase 41b may be used. When the recording layer 42 is formed, as in the case of the nonmagnetic intermediate layer 41, a sputtering target may be used for each of the magnetic material of the magnetic particles 42a and the nonmagnetic material of the second non-solid solution phase 42b. You may use it.

成膜時の雰囲気ガス圧力は、2Pa〜8Paの範囲に設定することが好ましい。非磁性粒子41aまたは磁性粒子42aの孤立化を促進することができる。また、雰囲気ガスはArガス、又は酸素ガスを添加したArガスを用いることが好ましい。   The atmospheric gas pressure during film formation is preferably set in the range of 2 Pa to 8 Pa. Isolation of the nonmagnetic particles 41a or the magnetic particles 42a can be promoted. The atmosphere gas is preferably Ar gas or Ar gas added with oxygen gas.

本実施の形態によれば、記録層42の下側に設けられる非磁性中間層41が非磁性粒子41a及び第1非固溶相41bから形成され、非磁性粒子41aが自己形成的に離隔して配置され、更に非磁性粒子41aの表面から記録層42の磁性粒子42aが結晶成長するので、磁性粒子42aの粒径及び隣り合う磁性粒子42aの間隙を制御することができる。したがって、磁性粒子42aの微細化及び孤立化を同時に実現することができる。   According to the present embodiment, the nonmagnetic intermediate layer 41 provided below the recording layer 42 is formed from the nonmagnetic particles 41a and the first non-solid phase 41b, and the nonmagnetic particles 41a are separated in a self-forming manner. Furthermore, since the magnetic particles 42a of the recording layer 42 grow from the surface of the nonmagnetic particles 41a, the particle size of the magnetic particles 42a and the gap between adjacent magnetic particles 42a can be controlled. Therefore, miniaturization and isolation of the magnetic particles 42a can be realized at the same time.

[実施例4]
本実施例に係る垂直磁気記録媒体を以下に示す構成とした。基板側からガラス基板/軟磁性裏打ち層:CoNbZr膜(120nm)/シード層:Ta膜(5nm)/下地層:NiFe膜(5nm)/非磁性中間層:Ru86vol%−(SiO2)14vol%膜(20nm)/記録層:(Co76Cr9Pt15)76vol%−(SiO2)24vol%膜(10nm)/保護膜:カーボン膜(4nm)/潤滑層:AM3001(1.5nm)とした。Arガス雰囲気のスパッタ装置を用いて形成し、CoNbZr膜、Ta膜、NiFe膜、カーボン膜は、DCマグネトロンスパッタ装置を用いて、Ar雰囲気ガス、圧力を0.5Paに設定して成膜した。また非磁性中間層及び記録層はRFマグネトロンスパッタ装置を用いて、Ar雰囲気ガス、ガス圧力を4.0Paとした。成膜時の基板温度は室温とした。潤滑層は浸漬法により塗布した。なお、上記括弧内の数値は膜厚を表す。
[Example 4]
The perpendicular magnetic recording medium according to this example was configured as follows. From the substrate side: glass substrate / soft magnetic backing layer: CoNbZr film (120 nm) / seed layer: Ta film (5 nm) / underlayer: NiFe film (5 nm) / nonmagnetic intermediate layer: Ru 86 vol%-(SiO 2 ) 14 vol% film (20 nm) / recording layer: (Co 76 Cr 9 Pt 15 ) 76 vol%-(SiO 2 ) 24 vol% film (10 nm) / protective film: carbon film (4 nm) / lubricating layer: AM3001 (1.5 nm). The CoNbZr film, the Ta film, the NiFe film, and the carbon film were formed by using a DC magnetron sputtering apparatus with an Ar atmosphere gas and a pressure set to 0.5 Pa. The nonmagnetic intermediate layer and the recording layer were made to have an Ar atmosphere gas and a gas pressure of 4.0 Pa using an RF magnetron sputtering apparatus. The substrate temperature during film formation was room temperature. The lubricating layer was applied by a dipping method. In addition, the numerical value in the said parenthesis represents a film thickness.

[実施例5]
実施例4の非磁性中間層に代えて、Ru60vol%−(SiO2)35vol%膜(20nm)を用いて形成した以外は、実施例4と同様にした。
[Example 5]
Instead of the non-magnetic intermediate layer of Example 4, Ru60vol% - except for forming by using a (SiO 2) 35vol% film (20 nm) were the same as in Example 4.

[比較例3]
実施例4の非磁性中間層に代えて、Ru膜(20nm)を用いた以外は、実施例4と同様にした。
[Comparative Example 3]
The same procedure as in Example 4 was performed except that a Ru film (20 nm) was used in place of the nonmagnetic intermediate layer of Example 4.

図7A〜7Cは、各々実施例4、5、及び比較例3に係る垂直磁気記録媒体の記録層を平面視したTEM写真の模式図である。図中の曲線は磁性粒子42a、42a−1の輪郭を表している。   7A to 7C are schematic diagrams of TEM photographs in plan view of recording layers of perpendicular magnetic recording media according to Examples 4 and 5 and Comparative Example 3, respectively. The curves in the figure represent the contours of the magnetic particles 42a and 42a-1.

図7A〜7Cを参照するに、図7A及び図7Bに示す実施例4及び実施例5に係る垂直磁気記録媒体の記録層は、図7Cに示すRu膜を非磁性中間層に用いた比較例3と比較して、磁性粒子42aの孤立化及び微細化が促進されていることが分かる。磁性粒子の平均粒径は、実施例4:5.6nm、実施例5:5.5nm、比較例3:7.7nmであった。   7A to 7C, the recording layer of the perpendicular magnetic recording media according to Example 4 and Example 5 shown in FIGS. 7A and 7B is a comparative example in which the Ru film shown in FIG. 7C is used as the nonmagnetic intermediate layer. It can be seen that the isolation and miniaturization of the magnetic particles 42a are promoted as compared with FIG. The average particle diameter of the magnetic particles was Example 4: 5.6 nm, Example 5: 5.5 nm, and Comparative Example 3: 7.7 nm.

特に実施例5では、隣り合う磁性粒子42aの間隙、すなわちSiO2からなる第2非固溶相42bの部分を挟んだ磁性粒子42a間の距離が実施例4よりも大きくなっている。また、図7Cに示す非固溶相42b−1に対して、実施例5では磁性粒子42aを均一に第2非固溶相42bが囲んでいることが分かる。
非磁性中間層の第1非固溶相の体積濃度を14vol%から35vol%として磁性層の第2非固溶相の体積濃度である24vol%よりも高くすることにより、記録層の磁性粒子同士の間隙が増加することが分かる。
In particular, in Example 5, the gap between adjacent magnetic particles 42a, that is, the distance between the magnetic particles 42a sandwiching the portion of the second insoluble phase 42b made of SiO 2 is larger than that in Example 4. Moreover, it turns out that the 2nd non-solid solution phase 42b surrounds the magnetic particle 42a uniformly in Example 5 with respect to the non-solid solution phase 42b-1 shown to FIG. 7C.
By setting the volume concentration of the first non-solid phase of the nonmagnetic intermediate layer from 14 vol% to 35 vol%, the volume concentration of the second non-solid phase of the magnetic layer is higher than 24 vol% which is the volume concentration of the magnetic particles in the recording layer. It can be seen that the gap of the increases.

図8は、実施例4及び5に係る垂直磁気記録媒体の特性を示す図である。図8を参照するに、αについては実施例4より実施例5が1に近くなっている。αは上述したように1に近いほど磁性粒子の磁気的な孤立化が進んでいることを示し、実施例5が実施例4よりも磁気的な孤立化が進んでいることが分かる。なお、上述した平面TEM写真の物理的な孤立化と一致していることが分かる。   FIG. 8 is a diagram showing the characteristics of the perpendicular magnetic recording media according to Examples 4 and 5. In FIG. Referring to FIG. 8, Example 5 is closer to 1 than α in Example 4 for α. As shown above, α indicates that magnetic isolation of magnetic particles is advanced as the value is closer to 1, and it can be seen that the magnetic isolation of Example 5 is more advanced than that of Example 4. In addition, it turns out that it corresponds with the physical isolation of the plane TEM photograph mentioned above.

S/Nmについては、実施例4が11dBに対して実施例5は18dBと大幅に向上している。αの結果と合わせると磁性粒子の孤立化が促進されることにより、媒体ノイズが低減してS/Nmが向上したことが分かる。   As for S / Nm, Example 4 is significantly improved to 11 dB compared to 11 dB in Example 5. When combined with the result of α, it can be seen that the isolation of the magnetic particles is promoted, thereby reducing the medium noise and improving the S / Nm.

また、D50も同様に実施例4に対して実施例5が大きくなっている。このことから一層高密度記録が可能であることが分かる。   Similarly, D50 is larger in Example 5 than in Example 4. This shows that higher density recording is possible.

したがって、本実施例によれば、非磁性中間層をRu−(SiO2)膜とすることにより、Ru膜と比較して磁性粒子の孤立化及び微細化を図ることができる。また、磁性粒子間の間隙を非磁性中間層の第1非固溶相の体積濃度により制御可能であり、磁性粒子の磁気的な孤立化が可能である。更に非磁性中間層の第1非固溶相の体積濃度を記録層の第2非固溶相の体積濃度よりも高くすることにより、磁性粒子の孤立化を一層図ることができ、S/Nm及びD50を向上することができる。 Therefore, according to the present embodiment, the nonmagnetic intermediate layer is made of a Ru— (SiO 2 ) film, so that the magnetic particles can be isolated and miniaturized as compared with the Ru film. Further, the gap between the magnetic particles can be controlled by the volume concentration of the first non-solid phase of the nonmagnetic intermediate layer, and the magnetic particles can be magnetically isolated. Furthermore, by making the volume concentration of the first non-solid phase of the nonmagnetic intermediate layer higher than the volume concentration of the second non-solid phase of the recording layer, the magnetic particles can be further isolated and the S / Nm And D50 can be improved.

なお、図示はしないが実施例4及び5の垂直磁気記録媒体の断面TEM観察により、非磁性中間層41及び記録層42において非磁性粒子と磁性粒子が膜厚方向に延びる柱状構造を有していることを確認した。   Although not shown, the cross-sectional TEM observation of the perpendicular magnetic recording media of Examples 4 and 5 shows that the nonmagnetic intermediate layer 41 and the recording layer 42 have a columnar structure in which nonmagnetic particles and magnetic particles extend in the film thickness direction. I confirmed.

なお、平均粒径の測定方法は、平面TEM写真(写真上で200万倍)の磁性粒子の輪郭を抽出してスキャナーでPCに取り込んで磁性粒子の面積を求め、その面積に相当する真円の直径を磁性粒子の粒径とし、150個の磁性粒子をランダムに選択してそれらの粒径の平均値を求め平均粒径とした。   The average particle diameter is measured by extracting the outline of a magnetic particle from a planar TEM photograph (2 million times on the photograph) and taking it into a PC with a scanner to determine the area of the magnetic particle. The diameter of the magnetic particles was used as the particle size of the magnetic particles, 150 magnetic particles were randomly selected, and the average value of the particle sizes was determined as the average particle size.

また、垂直保磁力、飽和磁化、αは第1の実施の形態に係る実施例1及び2と同様の条件により測定した。また、S/Nm及びD50は、浮上量17nmの複合型磁気ヘッド(記録ヘッド:単磁極ヘッド、ライトコア幅0.5μm、再生ヘッド(GMR素子):リードコア幅0.25μm)を用いて測定した。   The perpendicular coercivity, saturation magnetization, and α were measured under the same conditions as in Examples 1 and 2 according to the first embodiment. S / Nm and D50 were measured using a composite magnetic head (recording head: single pole head, write core width 0.5 μm, reproducing head (GMR element): read core width 0.25 μm) having a flying height of 17 nm. .

(第3の実施の形態)
記録層上に軟磁性遮蔽層が設けられた本発明の第3の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
(Third embodiment)
A perpendicular magnetic recording medium according to a third embodiment of the present invention in which a soft magnetic shielding layer is provided on the recording layer will be described.

図9は、本発明の第3の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。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。   FIG. 9 is a schematic sectional view of a perpendicular magnetic recording medium according to the third embodiment of the present invention. In the figure, portions corresponding to the portions described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

図9を参照するに、垂直磁気記録媒体50は、基板11と、基板11上に、軟磁性裏打ち層12、シード層13、下地層31、非磁性中間層15、記録層16、軟磁性遮蔽層51、保護膜18、及び潤滑層19を順次積層した構成となっている。   Referring to FIG. 9, the perpendicular magnetic recording medium 50 includes a substrate 11, a soft magnetic backing layer 12, a seed layer 13, an underlayer 31, a nonmagnetic intermediate layer 15, a recording layer 16, and a soft magnetic shield on the substrate 11. The layer 51, the protective film 18, and the lubricating layer 19 are sequentially stacked.

軟磁性遮蔽層51は、第1または第2の実施の形態において説明した記録層16上に形成され、例えば厚さが2〜50nmの高透磁率の軟磁性材料から構成されている。軟磁性遮蔽層51に用いられる軟磁性材料としては、Fe、Co、Ni、Al、Si、Ta、Ti、Zr、Hf、V、Nb、C、Bから選択された少なくとも1種類の元素を含む非晶質もしくは微結晶の合金、またはこれらの合金の積層膜から構成される。例えば、Ni80Fe20、Ni50Fe50、FeSi、FeAlSi、FeTaC、CoNbZr、CoCrNb、CoTaZr、NiFeNbなどを用いることができる。 The soft magnetic shielding layer 51 is formed on the recording layer 16 described in the first or second embodiment, and is made of a high magnetic permeability soft magnetic material having a thickness of 2 to 50 nm, for example. The soft magnetic material used for the soft magnetic shielding layer 51 includes at least one element selected from Fe, Co, Ni, Al, Si, Ta, Ti, Zr, Hf, V, Nb, C, and B. It is composed of an amorphous or microcrystalline alloy, or a laminated film of these alloys. For example, Ni 80 Fe 20 , Ni 50 Fe 50 , FeSi, FeAlSi, FeTaC, CoNbZr, CoCrNb, CoTaZr, NiFeNb, and the like can be used.

軟磁性遮蔽層51は、磁化容易軸方向が面内方向であることが好ましい。さらに、磁化容易軸方向がトラックの長手方向に対して垂直方向すなわち記録方向に対して垂直方向であることが特に好ましい。軟磁性遮蔽層51中にノイズ源となる磁壁が生じることを極力抑制することができる。例えば、垂直磁気記録媒体50が磁気ディスクの場合は、磁化容易軸は半径方向、ラテラル型の磁気テープの場合は磁気テープの幅方向に磁化容易軸を設定する。   The soft magnetic shielding layer 51 preferably has an easy axis direction of magnetization in an in-plane direction. Further, it is particularly preferable that the easy axis direction is perpendicular to the longitudinal direction of the track, that is, perpendicular to the recording direction. It is possible to suppress the occurrence of a domain wall that becomes a noise source in the soft magnetic shielding layer 51 as much as possible. For example, if the perpendicular magnetic recording medium 50 is a magnetic disk, the easy axis is set in the radial direction, and if it is a lateral magnetic tape, the easy axis is set in the width direction of the magnetic tape.

軟磁性遮蔽層51は透磁率が20〜2000の範囲の軟磁性材料であることが好ましい。高周波の記録磁界に対する追従性が良好となる。   The soft magnetic shielding layer 51 is preferably a soft magnetic material having a magnetic permeability in the range of 20 to 2000. The followability to a high-frequency recording magnetic field is improved.

また、軟磁性遮蔽層51は、飽和磁化が0.1T〜2.4Tの範囲であることが好ましい。2.4Tを超えると記録ヘッドの磁極材料の選択の範囲が限定されてしまう。   The soft magnetic shielding layer 51 preferably has a saturation magnetization in the range of 0.1T to 2.4T. If it exceeds 2.4T, the range of selection of the magnetic pole material of the recording head is limited.

さらに、軟磁性遮蔽層51は、記録ヘッドの主磁極の磁性材料の飽和磁束密度をBs、主磁極先端部の厚さをtとすると、軟磁性遮蔽層51の飽和磁束密度Bs、膜厚tは、Bs×t<Bs×tに設定されることが好ましい。軟磁性遮蔽層51を主磁極からの磁界により確実に磁気飽和させることができる。 Further, the soft magnetic shielding layer 51 has a saturation magnetic flux density Bs S of the soft magnetic shielding layer 51 where the saturation magnetic flux density of the magnetic material of the main magnetic pole of the recording head is Bs H and the thickness of the tip of the main magnetic pole is t H. The film thickness t S is preferably set to Bs S × t S <Bs H × t H. The soft magnetic shielding layer 51 can be reliably magnetically saturated by the magnetic field from the main pole.

本実施の形態の垂直磁気記録媒体50では、記録層16上に軟磁性遮蔽層51が設けられているので、記録磁界の大きさが所定量より小さい場合は、記録磁界が軟磁性遮蔽層51に吸い込まれ記録層に到達することができない。記録磁界を
軟磁性遮蔽層51を磁気飽和させる磁界の大きさ以上にすることによって、記録磁界が軟磁性遮蔽層51を通過して記録層を磁化することができる。
In the perpendicular magnetic recording medium 50 of the present embodiment, since the soft magnetic shielding layer 51 is provided on the recording layer 16, when the recording magnetic field is smaller than a predetermined amount, the recording magnetic field is soft magnetic shielding layer 51. The recording layer cannot be reached. By making the recording magnetic field equal to or greater than the magnitude of the magnetic field that causes the soft magnetic shielding layer 51 to be magnetically saturated, the recording magnetic field can pass through the soft magnetic shielding layer 51 and magnetize the recording layer.

図10は、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の記録の様子を示す図である。なお、説明の便宜のため、図10〜図12については保護膜18及び潤滑層19の図示を省略する。   FIG. 10 is a diagram showing a recording state of the perpendicular magnetic recording medium according to the present embodiment. For convenience of explanation, the protective film 18 and the lubricating layer 19 are not shown in FIGS.

図10を参照するに、記録の際は、磁気記憶装置の垂直磁気記録媒体50に対向する記録ヘッドの主磁極55の先端部から記録磁界Hwが垂直磁気記録媒体50に印加される。記録磁界が印加されると、記録磁界が軟磁性遮蔽層51を磁気飽和させる磁界以下の場合は、記録ヘッドからの磁束は軟磁性遮蔽層51が吸い込んでしまい記録層16に届くことはない。さらに記録磁界が増加すると、主磁極の先端部のほぼ中央部分に対向する軟磁性遮蔽層51の領域51aが磁気飽和する。磁気飽和すると記録磁界は軟磁性遮蔽層51を透過し記録層16に到達し、さらに軟磁性裏打ち層12に到達する。このようにして、記録層16aに記録磁界が印加され磁化Maが生じる。ここで、主磁極55先端部の周辺部から漏洩する磁界Hwbは中心部と比較して弱く、このような磁界Hwbは軟磁性遮蔽層51に吸い込まれてしまう。中心部から漏洩した磁界Hwaが軟磁性遮蔽層51を磁気飽和させるので、軟磁性遮蔽層51が飽和する領域16aの面内方向の大きさは、主磁極先端部55の大きさよりも小さくすることができる。   Referring to FIG. 10, at the time of recording, a recording magnetic field Hw is applied to the perpendicular magnetic recording medium 50 from the tip of the main magnetic pole 55 of the recording head facing the perpendicular magnetic recording medium 50 of the magnetic storage device. When a recording magnetic field is applied, when the recording magnetic field is equal to or less than the magnetic field that causes the soft magnetic shielding layer 51 to be magnetically saturated, the magnetic flux from the recording head is sucked by the soft magnetic shielding layer 51 and does not reach the recording layer 16. When the recording magnetic field further increases, the region 51a of the soft magnetic shielding layer 51 facing the substantially central portion of the tip of the main pole is magnetically saturated. When magnetic saturation occurs, the recording magnetic field passes through the soft magnetic shielding layer 51 and reaches the recording layer 16, and further reaches the soft magnetic backing layer 12. In this way, a recording magnetic field is applied to the recording layer 16a, and magnetization Ma is generated. Here, the magnetic field Hwb leaking from the peripheral portion of the front end portion of the main magnetic pole 55 is weaker than the central portion, and such a magnetic field Hwb is absorbed into the soft magnetic shielding layer 51. Since the magnetic field Hwa leaked from the central portion magnetically saturates the soft magnetic shielding layer 51, the size of the region 16a in which the soft magnetic shielding layer 51 is saturated should be smaller than the size of the main magnetic pole tip 55. Can do.

図11は、図10を平面視した図である。図11を参照するに、軟磁性遮蔽層51が飽和する領域は、主磁極55先端部のほぼ直下に形成される。垂直磁気記録媒体50が移動する方向(矢印で示す方向Mv)に沿って記録信号に応じた磁化遷移領域16aに囲まれたビットが形成される。一方、トラック幅方向については、軟磁性遮蔽層51が飽和する領域の幅とほぼ同じ幅のトラックTknを形成することができる。すなわち、飽和領域51aの幅をトラックTkn幅と同程度に制御することにより隣接トラックTkn-1、Tkn+1の磁化を消去してしまう問題、すなわちサイドトラックイレーズを解決することができる。例えば飽和領域51aの幅は記録電流値、軟磁性遮蔽層51の透磁率や膜厚などにより制御することができる。 FIG. 11 is a plan view of FIG. Referring to FIG. 11, the region where the soft magnetic shielding layer 51 is saturated is formed almost immediately below the tip of the main magnetic pole 55. A bit surrounded by the magnetization transition region 16a corresponding to the recording signal is formed along the direction in which the perpendicular magnetic recording medium 50 moves (direction Mv indicated by an arrow). On the other hand, the track width direction can be soft-magnetic shielding layer 51 to form a track Tk n of approximately the same width as the width of the area to be saturated. In other words, it is possible to solve problems that erases the magnetization of adjacent tracks Tk n-1, Tk n + 1 by controlling the width of the saturation region 51a to the same extent as the track Tk n width, i.e. the side track erasing . For example, the width of the saturated region 51a can be controlled by the recording current value, the magnetic permeability or film thickness of the soft magnetic shielding layer 51, and the like.

図12は、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の再生の様子を示す図である。図12を参照するに、再生ヘッド56はMR素子を垂直磁気記録媒体50の移動方向に沿ってシールドにより挟んで構成されたものを用いる。再生ヘッド56を垂直磁気記録媒体50に近づけると、MR素子に流れるセンス電流や軟磁性遮蔽層51の磁化の影響によりシールド58a−軟磁性遮蔽層51−シールド58bに磁界が生じ、シールド58a、58bに対向する軟磁性遮蔽層51とその間の領域51cを磁気飽和させることができる。軟磁性遮蔽層51は磁化容易軸が面内方向にあり、軟磁性遮蔽層51中では磁界の方向が面内方向になるので、弱い磁界で磁気飽和させることが可能である。例えば、Ni50Fe50の軟磁性材料では240A/m程度の磁界で磁気飽和させることができる。その結果、軟磁性遮蔽層51の飽和領域51cを通じて下側の記録層16の磁化Maから漏洩する磁界を透過して、再生ヘッド56のMR素子59に達する。したがって、記録層16の磁化状態を再生することができる。 FIG. 12 is a diagram showing a state of reproduction from the perpendicular magnetic recording medium according to the present embodiment. Referring to FIG. 12, the reproducing head 56 uses an MR element sandwiched by a shield along the moving direction of the perpendicular magnetic recording medium 50. When the reproducing head 56 is brought close to the perpendicular magnetic recording medium 50, a magnetic field is generated in the shield 58a-soft magnetic shielding layer 51-shield 58b due to the influence of the sense current flowing in the MR element and the magnetization of the soft magnetic shielding layer 51, and the shields 58a, 58b. Can be magnetically saturated with the soft magnetic shielding layer 51 opposed to the region 51 and the region 51c therebetween. The soft magnetic shielding layer 51 has an easy axis of magnetization in the in-plane direction, and the direction of the magnetic field in the soft magnetic shielding layer 51 is in the in-plane direction. Therefore, the soft magnetic shielding layer 51 can be magnetically saturated with a weak magnetic field. For example, a soft magnetic material of Ni 50 Fe 50 can be magnetically saturated with a magnetic field of about 240 A / m. As a result, the magnetic field leaking from the magnetization Ma of the lower recording layer 16 is transmitted through the saturation region 51 c of the soft magnetic shielding layer 51 and reaches the MR element 59 of the reproducing head 56. Therefore, the magnetization state of the recording layer 16 can be reproduced.

図13は、図12を平面視した図である。図13を参照するに、軟磁性遮蔽層51の飽和領域51cは、シールド58a、58bに対向する軟磁性遮蔽層51とその間の領域となり、MR素子59は記録層16の磁化遷移領域16aに囲まれた磁化から漏洩する磁界を再生することができる。飽和領域51cの幅をトラック幅と同等とすることにより、隣接トラックTkn-1、Tkn+1からのクロストークを低減することができる。また、飽和領域51cの幅に対してMR素子59の幅を小さくしてもよい。 FIG. 13 is a plan view of FIG. Referring to FIG. 13, the saturation region 51 c of the soft magnetic shielding layer 51 is the soft magnetic shielding layer 51 facing the shields 58 a and 58 b and the region therebetween, and the MR element 59 is surrounded by the magnetization transition region 16 a of the recording layer 16. The magnetic field leaking from the magnetized magnetization can be reproduced. By making the width of the saturation region 51c equal to the track width, crosstalk from the adjacent tracks Tkn -1 and Tkn + 1 can be reduced. Further, the width of the MR element 59 may be made smaller than the width of the saturation region 51c.

以下、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体50の製造方法を説明する。垂直磁気記録媒体50は、図9に示す基板11側から、第1の実施の形態または第2の実施の形態において説明した方法と同様にして、軟磁性裏打ち層12から記録層16までを形成する。   Hereinafter, a method for manufacturing the perpendicular magnetic recording medium 50 according to the present embodiment will be described. The perpendicular magnetic recording medium 50 is formed from the soft magnetic backing layer 12 to the recording layer 16 from the substrate 11 side shown in FIG. 9 in the same manner as described in the first embodiment or the second embodiment. To do.

軟磁性遮蔽層51は、スパッタ法、例えばDCマグネトロン装置を用いて行う。垂直磁気記録媒体50の記録の際の移動方向に対して磁化容易軸を垂直方向に配向させる手法として、以下の2つの手法を用いることができる。   The soft magnetic shielding layer 51 is formed by sputtering, for example, using a DC magnetron apparatus. The following two methods can be used as a method for orienting the easy axis of magnetization in the direction perpendicular to the direction of movement of the perpendicular magnetic recording medium 50 during recording.

図14は、磁界を印加して磁化容易軸を配向させる成膜装置を模式的に示す図である。図14を参照するに、垂直磁気記録媒体50の中心に磁極60N、外周に磁極60Sを配置して半径方向に直流磁界Hapを印加し、垂直磁気記録媒体50を例えばRt方向に回転させながら軟磁性遮蔽層51のスパッタ粒子IBを入射させる。ここで、直流磁界は80kA/m程度に設定する。なお、図中、直流磁界を垂直磁気記録媒体50の一部に印加するように示しているが、外周の磁極60Sを外周全体に配置して垂直磁気記録媒体50全体に印加されるようにしてもよい。   FIG. 14 is a diagram schematically showing a film forming apparatus for applying a magnetic field to orient the easy axis of magnetization. Referring to FIG. 14, a magnetic pole 60N is arranged at the center of the perpendicular magnetic recording medium 50, a magnetic pole 60S is arranged at the outer periphery, a DC magnetic field Hap is applied in the radial direction, and the perpendicular magnetic recording medium 50 is softened while rotating in the Rt direction, for example. The sputtered particles IB of the magnetic shielding layer 51 are made incident. Here, the DC magnetic field is set to about 80 kA / m. In the figure, a direct-current magnetic field is shown to be applied to a part of the perpendicular magnetic recording medium 50. However, an outer peripheral magnetic pole 60S is arranged on the entire outer periphery so as to be applied to the entire perpendicular magnetic recording medium 50. Also good.

図15は、スパッタ粒子を斜めに入射させて磁化容易軸を配向させる成膜装置を模式的に示す図である。図15を参照するに、垂直磁気記録媒体50を例えばRt方向に回転させながら軟磁性遮蔽層51のスパッタ粒子IBを入射させる。入射方向を、周方向θrと垂直磁気記録媒体50面に垂直な方向(Z方向)が形成する面に対して、入射角θinだけ垂直磁気記録媒体50の外周方向に傾ける。入射角θinは0度より大きく60度以下に設定することが好ましい。次いで、保護膜18及び潤滑層19は第1の実施の形態と同様にして形成する。   FIG. 15 is a diagram schematically showing a film forming apparatus for injecting sputtered particles obliquely to orient the easy magnetization axis. Referring to FIG. 15, sputtered particles IB of the soft magnetic shielding layer 51 are made incident while the perpendicular magnetic recording medium 50 is rotated in the Rt direction, for example. The incident direction is inclined toward the outer circumferential direction of the perpendicular magnetic recording medium 50 by an incident angle θin with respect to a surface formed by the circumferential direction θr and a direction perpendicular to the surface of the perpendicular magnetic recording medium 50 (Z direction). The incident angle θin is preferably set to be greater than 0 degree and 60 degrees or less. Next, the protective film 18 and the lubricating layer 19 are formed in the same manner as in the first embodiment.

以上により、軟磁性遮蔽層51の磁化容易軸を記録の際の移動方向に対して垂直方向に配向させた磁気記録媒体50を形成することができる。   As described above, the magnetic recording medium 50 in which the easy magnetization axis of the soft magnetic shielding layer 51 is oriented in the direction perpendicular to the moving direction at the time of recording can be formed.

本実施の形態によれば、記録層16上に設けられた軟磁性遮蔽層51の一部に記録磁界により飽和領域を形成して記録磁界を通すことにより、飽和領域の下側の記録層16のみを磁化することができる。したがって、記録ヘッドからの磁束の広がりを抑制することができ、隣接トラックイレーズを防止することができる。また、記録ヘッドからの磁束が集中するので、記録磁界が高められ、記録層の書き込み性能を向上することができる。   According to the present embodiment, a saturation region is formed by a recording magnetic field in a part of the soft magnetic shielding layer 51 provided on the recording layer 16 and a recording magnetic field is passed therethrough, whereby the recording layer 16 below the saturation region is passed. Only can be magnetized. Therefore, the spread of magnetic flux from the recording head can be suppressed, and adjacent track erase can be prevented. Further, since the magnetic flux from the recording head is concentrated, the recording magnetic field is increased, and the writing performance of the recording layer can be improved.

図16は、本実施の形態の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。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。   FIG. 16 is a schematic cross-sectional view of a perpendicular magnetic recording medium according to a modification of the present embodiment. In the figure, portions corresponding to the portions described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

図16を参照するに、垂直磁気記録媒体55は、基板11と、基板11上に、軟磁性裏打ち層12、シード層13、下地層31、非磁性中間層15、記録層16、非磁性層52、軟磁性遮蔽層51、保護膜18、及び潤滑層19を順次積層した構成となっており、記録層16と軟磁性遮蔽層51との間に非磁性層52が設けられている以外は第3の実施の形態の垂直磁気記録媒体と同様である。   Referring to FIG. 16, the perpendicular magnetic recording medium 55 includes a substrate 11, a soft magnetic backing layer 12, a seed layer 13, an underlayer 31, a nonmagnetic intermediate layer 15, a recording layer 16, and a nonmagnetic layer on the substrate 11. 52, a soft magnetic shielding layer 51, a protective film 18, and a lubricating layer 19 are sequentially laminated, except that a nonmagnetic layer 52 is provided between the recording layer 16 and the soft magnetic shielding layer 51. This is the same as the perpendicular magnetic recording medium of the third embodiment.

非磁性層52は、スパッタ法などにより形成され、厚さが0.5nm〜20nmの範囲に設定され、非磁性材料より構成される。非磁性材料は特に限定されないが、例えば、SiO2、Al23、TiO2、TiC、C、水素化カーボン等を用いることができる。 The nonmagnetic layer 52 is formed by sputtering or the like, has a thickness set in the range of 0.5 nm to 20 nm, and is made of a nonmagnetic material. Non-magnetic material is not particularly limited, for example, can be used SiO 2, Al 2 O 3, TiO 2, TiC, C, a hydrogenated carbon.

本実施の形態によれば、記録層16と軟磁性遮蔽層51との間に非磁性層を設けることにより、記録層16と軟磁性遮蔽層51が磁気的に結合することを防止することができる。   According to the present embodiment, by providing the nonmagnetic layer between the recording layer 16 and the soft magnetic shielding layer 51, it is possible to prevent the recording layer 16 and the soft magnetic shielding layer 51 from being magnetically coupled. it can.

以下、本実施の形態の実施例を示す。   Examples of the present embodiment will be described below.

[実施例6]
本実施例に係る垂直磁気記録媒体を以下に示す構成とした。基板側からガラス基板/軟磁性裏打ち層:CoNbZr膜(200nm)/シード層:Ta膜(5nm)/下地層:NiFe膜(5nm)/非磁性中間層:Ru膜(20nm)/記録層:(Co86Cr8Pt6)90vol%−(SiO2)10vol%膜(10nm)/非磁性層:Ta膜(4nm)/軟磁性遮蔽層:Ni80Fe20膜(Xnm、飽和磁束密度1.1T)/保護膜:カーボン膜(10−Xnm)/潤滑層:AM3001(1.5nm)とした。軟磁性遮蔽層のNiFe膜の膜厚Xを0〜10nmまで異ならせたサンプルを作製した。また、記録ヘッドから記録層表面までの距離を一定とするために、NiFe膜の膜厚Xnmに対して保護膜の膜厚を10−Xnmとした。なお、Arガス雰囲気のスパッタ装置を用いて形成し、CoNbZr膜、非磁性層のTa膜、軟磁性遮蔽層のNiFe膜、及びカーボン膜は、DCマグネトロンスパッタ装置を用いて、Ar雰囲気ガス、圧力を0.5Paに設定して成膜した。また、シード層のTa膜、下地層のNiFe膜、及びRu膜はDCマグネトロンスパッタ装置を用いて、Ar雰囲気ガス、ガス圧力を4.0Paとした。記録層はRFマグネトロンスパッタ装置を用いて、Ar雰囲気ガス、ガス圧力を4.0Paとした。成膜時の基板温度は室温とした。潤滑層は浸漬法により塗布した。なお、上記括弧内の数値は膜厚を表す。
[Example 6]
The perpendicular magnetic recording medium according to this example was configured as follows. From the substrate side, glass substrate / soft magnetic backing layer: CoNbZr film (200 nm) / seed layer: Ta film (5 nm) / underlayer: NiFe film (5 nm) / nonmagnetic intermediate layer: Ru film (20 nm) / recording layer: ( Co 86 Cr 8 Pt 6 ) 90 vol%-(SiO 2 ) 10 vol% film (10 nm) / nonmagnetic layer: Ta film (4 nm) / soft magnetic shielding layer: Ni 80 Fe 20 film (X nm, saturation magnetic flux density 1.1 T ) / Protective film: Carbon film (10-X nm) / Lubricating layer: AM3001 (1.5 nm). Samples were prepared in which the film thickness X of the NiFe film of the soft magnetic shielding layer was varied from 0 to 10 nm. Further, in order to make the distance from the recording head to the surface of the recording layer constant, the thickness of the protective film was set to 10-X nm with respect to the thickness Xnm of the NiFe film. The CoNbZr film, the nonmagnetic layer Ta film, the soft magnetic shielding layer NiFe film, and the carbon film are formed using an Ar gas atmosphere sputtering apparatus. Was set to 0.5 Pa. The Ta film of the seed layer, the NiFe film of the underlayer, and the Ru film were made to have an Ar atmosphere gas and a gas pressure of 4.0 Pa using a DC magnetron sputtering apparatus. The recording layer was made to have an Ar atmosphere gas and a gas pressure of 4.0 Pa using an RF magnetron sputtering apparatus. The substrate temperature during film formation was room temperature. The lubricating layer was applied by a dipping method. In addition, the numerical value in the said parenthesis represents a film thickness.

図17は、実施例6のS/Nmと軟磁性遮蔽層膜厚との関係を示す図である。図17を参照するに、軟磁性遮蔽層を設けない場合(膜厚=0)よりも設けた場合がS/Nmが高くなっていることが分かる。また、軟磁性遮蔽層膜厚を厚くすることにより、S/Nmが増加し膜厚が8nmで最大となる。このことから、膜厚が増加するに従って、記録ヘッドからの磁束を吸い込む磁束量が大となって記録層に磁束がしみ出す量が減少し、飽和領域の面積が減少して、狭小となった飽和領域だけに狭窄された磁束が通過して記録層が磁化され、その結果、高い記録磁界により主磁極と同等の大きさの狭い範囲の記録層が磁化されたことによるものと推察される。   FIG. 17 is a diagram showing the relationship between S / Nm and the thickness of the soft magnetic shielding layer in Example 6. Referring to FIG. 17, it can be seen that the S / Nm is higher when the soft magnetic shielding layer is not provided (film thickness = 0). Further, by increasing the thickness of the soft magnetic shielding layer, the S / Nm increases and the film thickness becomes maximum at 8 nm. From this, as the film thickness increases, the amount of magnetic flux that sucks in the magnetic flux from the recording head increases, the amount of magnetic flux that seeps into the recording layer decreases, the area of the saturation region decreases, and becomes narrower The magnetic flux constricted only in the saturation region passes and the recording layer is magnetized. As a result, it is assumed that the recording layer in a narrow range equivalent to the main pole is magnetized by a high recording magnetic field.

なお、S/Nmは、浮上量8nmの複合型磁気ヘッド(記録ヘッド:単磁極ヘッド、ライトコア幅0.2μm、飽和磁束密度×ライトコア厚さ0.4μTm、記録電流5mA、再生ヘッド(GMR素子):リードコア幅0.12μm)を用いて測定し、記録密度は500kFCIとした。なお、後述する図19、図20の測定条件も同様とした。   S / Nm is a composite magnetic head having a flying height of 8 nm (recording head: single pole head, write core width 0.2 μm, saturation magnetic flux density × write core thickness 0.4 μTm, recording current 5 mA, reproducing head (GMR Element): measured using a lead core width of 0.12 μm, and the recording density was 500 kFCI. Note that the measurement conditions in FIGS.

図18は、隣接トラックイレーズ試験における実施例6の再生出力低下率と軟磁性遮蔽層膜厚との関係を示す図である。図18を参照するに、軟磁性遮蔽層を設けない場合(膜厚=0)よりも設けた場合が隣接トラックの再生出力の減少率が小さいことが分かる。また、軟磁性遮蔽層の膜厚を増加するにしたがって、隣接トラックの再生出力の減少率が単調に減少していることが分かる。このことにより、軟磁性遮蔽層がトラック幅方向に漏洩する磁束を抑制していることが分かる。   FIG. 18 is a diagram showing the relationship between the reproduction output reduction rate and the soft magnetic shielding layer thickness in Example 6 in the adjacent track erase test. Referring to FIG. 18, it can be seen that when the soft magnetic shielding layer is not provided (thickness = 0), the reduction rate of the reproduction output of the adjacent track is small. It can also be seen that the decrease rate of the reproduction output of the adjacent track monotonously decreases as the thickness of the soft magnetic shielding layer is increased. This shows that the soft magnetic shielding layer suppresses the magnetic flux leaking in the track width direction.

なお、隣接トラックイレーズ試験は、測定トラックに100kFCIの記録密度で記録して初期再生出力Vを測定後、記録ヘッドを0.25μmオフトラックさせてDC消去動作を100回繰り返し、その後、測定トラックにオントラックさせて測定トラックの再生出力Vを測定し、再生出力減少率(%)=(V−V)/V×100%とした。 In the adjacent track erase test, after recording at a recording density of 100 kFCI on the measurement track and measuring the initial reproduction output V 0 , the recording head is turned off by 0.25 μm and the DC erase operation is repeated 100 times. a is on-track to measure the reproduction output V 1 of the measurement track, and the reproduction output decrease rate (%) = (V 1 -V 0) / V 0 × 100%.

図19は、実施例6のS/Nmと記録電流との関係を示す図である。なお図17においてS/Nmが最大値を示す、軟磁性遮蔽層膜厚が8nmのサンプルを用いた。   FIG. 19 is a diagram illustrating the relationship between S / Nm and recording current in Example 6. In FIG. 17, a sample having a S / Nm maximum value and a soft magnetic shielding layer thickness of 8 nm was used.

図19を参照するに、記録電流に対してS/Nmが最大値を示すことが分かる。このことから、軟磁性遮蔽層に適度の大きさの飽和領域が形成された場合に記録ヘッドからの磁束が集中し、十分に書き込みを行えることが分かる。   Referring to FIG. 19, it can be seen that S / Nm shows the maximum value with respect to the recording current. From this, it can be seen that when a moderately saturated region is formed in the soft magnetic shielding layer, the magnetic flux from the recording head concentrates and sufficient writing can be performed.

[実施例7]
本実施例に係る垂直磁気記録媒体を以下に示す構成とした。基板側からガラス基板/軟磁性裏打ち層:CoTaZr膜(200nm)/非磁性中間層:Ru膜(20nm)/記録層:(Co79Cr8Pt13)90vol%−(SiO2)10vol%膜(10nm)/非磁性層:Ta膜(Xnm)/軟磁性遮蔽層:Ni50Fe50膜(20nm、飽和磁束密度1.3T)/保護膜:カーボン膜(4nm)/潤滑層:AM3001(1.5nm)とした。非磁性層のTa膜の膜厚Xを2〜10nmまで異ならせたサンプルを作製した。なお、成膜条件は実施例6と同様とした。
[Example 7]
The perpendicular magnetic recording medium according to this example was configured as follows. From the substrate side, glass substrate / soft magnetic backing layer: CoTaZr film (200 nm) / nonmagnetic intermediate layer: Ru film (20 nm) / recording layer: (Co 79 Cr 8 Pt 13 ) 90 vol%-(SiO 2 ) 10 vol% film ( 10 nm) / non-magnetic layer: Ta film (X nm) / soft magnetic shielding layer: Ni 50 Fe 50 film (20 nm, saturation magnetic flux density 1.3 T) / protective film: carbon film (4 nm) / lubricating layer: AM3001 (1. 5 nm). Samples were prepared in which the thickness X of the nonmagnetic Ta film was varied from 2 to 10 nm. The film forming conditions were the same as in Example 6.

図20は、実施例7のS/Nmと非磁性層膜厚との関係を示す図である。図20を参照するに、S/Nmは非磁性層膜厚が2nmの場合が9.6dBと最も高くなっている。非磁性層を設けない場合(膜厚=0)よりも1.4dB向上していることが分かる。また、S/Nmは非磁性層膜厚が増加するに従って単調に減少している。このことから、非磁性層を設けることにより記録層と軟磁性遮蔽層が磁気的に結合することを防止してS/Nmを向上することができる。   FIG. 20 is a graph showing the relationship between S / Nm and the nonmagnetic layer thickness in Example 7. Referring to FIG. 20, S / Nm is the highest at 9.6 dB when the nonmagnetic layer thickness is 2 nm. It can be seen that the improvement is 1.4 dB as compared with the case where the nonmagnetic layer is not provided (film thickness = 0). Also, S / Nm monotonously decreases as the nonmagnetic layer thickness increases. Therefore, by providing the nonmagnetic layer, it is possible to improve the S / Nm by preventing the recording layer and the soft magnetic shielding layer from being magnetically coupled.

(第4の実施の形態)
記録層上に、非磁性母相等にセミハードあるいは軟磁性の磁性粒子が配置された磁束スリット層が設けられた本発明の第4の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
(Fourth embodiment)
A perpendicular magnetic recording medium according to a fourth embodiment of the present invention in which a magnetic flux slit layer in which semi-hard or soft magnetic particles are arranged in a nonmagnetic matrix or the like is provided on a recording layer will be described.

図21は、本発明の第4の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。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。   FIG. 21 is a schematic sectional view of a perpendicular magnetic recording medium according to the fourth embodiment of the present invention. In the figure, portions corresponding to the portions described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

図21を参照するに、垂直磁気記録媒体50は、基板11と、基板11上に、軟磁性裏打ち層12、シード層13、下地層31、非磁性中間層15、記録層16、磁束スリット層71、保護膜18、及び潤滑層19を順次積層した構成となっている。   Referring to FIG. 21, a perpendicular magnetic recording medium 50 includes a substrate 11, a soft magnetic backing layer 12, a seed layer 13, an underlayer 31, a nonmagnetic intermediate layer 15, a recording layer 16, and a magnetic flux slit layer on the substrate 11. 71, the protective film 18, and the lubricating layer 19 are sequentially laminated.

磁束スリット層71は、第1または第2の実施の形態において説明した記録層16上に形成され、厚さが2nm〜20nmに形成され、セミハードあるいは軟磁性の磁性粒子が非磁性材料よりなる非磁性母相あるいは非磁性粒界に囲まれて形成され、膜厚方向に磁化容易軸を有するように形成される。磁性微粒子同士は面内方向には非磁性母相あるいは非磁性粒子により分離されているので磁気的に孤立化され、膜厚方向には磁化容易軸を有するので、記録ヘッドからの磁束は、非磁性母相あるいは非磁性粒子の部分よりも高い透磁率を有するセミハードあるいは軟磁性の磁性粒子に吸い込まれ、特に、記録ヘッドから最も近距離にある磁性粒子に吸い込まれる。吸い込まれた磁束は磁束スリット層71に接する記録層16を通過して軟磁性裏打ち層12に達する。したがって、実質的に記録ヘッドが記録層16に接するような効果を有し、記録磁界の増加及び記録磁界の空間分布を急峻にする効果を有する。   The magnetic flux slit layer 71 is formed on the recording layer 16 described in the first or second embodiment, has a thickness of 2 nm to 20 nm, and a semi-hard or soft magnetic magnetic particle is made of a nonmagnetic material. It is formed so as to be surrounded by a magnetic matrix or nonmagnetic grain boundaries, and has an easy magnetization axis in the film thickness direction. Since the magnetic fine particles are separated by a nonmagnetic matrix or nonmagnetic particles in the in-plane direction, they are magnetically isolated and have an easy magnetization axis in the film thickness direction. It is sucked into semi-hard or soft magnetic magnetic particles having a magnetic permeability higher than that of the magnetic matrix or non-magnetic particles, and particularly sucked into the magnetic particles closest to the recording head. The sucked magnetic flux passes through the recording layer 16 in contact with the magnetic flux slit layer 71 and reaches the soft magnetic backing layer 12. Therefore, it has an effect that the recording head substantially contacts the recording layer 16, and has an effect of increasing the recording magnetic field and steepening the spatial distribution of the recording magnetic field.

具体的には、磁束スリット層71は、セミハードのフェライト膜、セミハードのフェライト粒子あるいは軟磁性微粒子を含むグラニュラー膜、あるいは軟磁性ナノ結晶膜から構成される。   Specifically, the magnetic flux slit layer 71 is composed of a semi-hard ferrite film, a granular film containing semi-hard ferrite particles or soft magnetic fine particles, or a soft magnetic nanocrystal film.

セミハードのフェライト膜は、針状構造を持つγ酸化鉄(γ−Fe23)、マグネタイト(Fe34)、六角平板状のバリウムフェライト(BaFe1219)等が好適である。これらの材料をスパッタターゲットに用いて、スパッタ法により基板を加熱して形成し、形成後に磁場中熱処理により膜厚方向に磁気異方性を付与する。 The semi-hard ferrite film is preferably γ-iron oxide (γ-Fe 2 O 3 ), magnetite (Fe 3 O 4 ), hexagonal plate-shaped barium ferrite (BaFe 12 O 19 ) or the like having a needle-like structure. Using these materials as a sputtering target, the substrate is heated by sputtering, and after formation, magnetic anisotropy is imparted in the film thickness direction by heat treatment in a magnetic field.

また、セミハードのフェライト粒子あるいは軟磁性粒子を含むグラニュラー膜は、セミハードのフェライト粒子は上述したγ−Fe23、Fe34、BaFe1219などの粒子を用いることができ、また軟磁性粒子は、Co、Fe、Niから選択された少なくとも一種の元素を含む材料を用いることができる。非磁性母相は、SiO2、Al23、C、Fe34から選択された少なくとも1種の材料から構成される。例えばγ−Fe23粒子やFe34粒子は、粒子サイズが針状形状の長手方向の長さが10nm程度であり、長手方向の保磁力が15.8kA/m(200Oe)〜35.6kA/m(450Oe)、飽和磁化が70emu/g〜80emu/gである。また、BaFe1219粒子は、六角形の大きさは数十nm程度であり、厚さは10nm程度であり、厚さ方向の保磁力は15.8kA/m(200Oe)〜47.4kA/m(600Oe)、飽和磁化が50emu/g〜58emu/gである。 In addition, the granular film containing semi-hard ferrite particles or soft magnetic particles can use the above-described particles such as γ-Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , BaFe 12 O 19, etc. as the semi-hard ferrite particles. As the magnetic particles, a material containing at least one element selected from Co, Fe, and Ni can be used. The nonmagnetic matrix is composed of at least one material selected from SiO 2 , Al 2 O 3 , C, and Fe 3 O 4 . For example, γ-Fe 2 O 3 particles and Fe 3 O 4 particles have a needle-like shape with a longitudinal length of about 10 nm and a longitudinal coercive force of 15.8 kA / m (200 Oe) to 35. .6 kA / m (450 Oe), saturation magnetization is 70 emu / g to 80 emu / g. The BaFe 12 O 19 particles have a hexagonal size of about several tens of nm, a thickness of about 10 nm, and a coercive force in the thickness direction of 15.8 kA / m (200 Oe) to 47.4 kA /. m (600 Oe), saturation magnetization is 50 emu / g to 58 emu / g.

軟磁性ナノ結晶膜は、例えばFeMB(M=Zr,Hf,Nb)膜やFeMO(M=Zr,Hf,Nb,Y,Ce)膜などから形成され、α−Feを多く含む磁性粒子と、上記M及びBまたはOを多く含む非磁性かつ非晶質の粒界部から構成されている。磁性粒子は面内方向の粒径は10nmから100nm程度であり、隣り合う磁性粒子との間に粒界部が磁性粒子を物理的に離隔している。例えば、J.Appl.Phys. vol.81(1997) p2736に記載されているように、FeMBでは1原子%程度のCuの添加(例えば、Fe84Nb3.5Zr3.58Cu1)と化学合成の最適化により透磁率を向上することができ、また結晶の微細化にも効果がある。 The soft magnetic nanocrystal film is formed of, for example, a FeMB (M = Zr, Hf, Nb) film, a FeMO (M = Zr, Hf, Nb, Y, Ce) film, and the like, and magnetic particles containing a large amount of α-Fe; It is composed of a nonmagnetic and amorphous grain boundary containing a large amount of M and B or O. The magnetic particles have a particle size in the in-plane direction of about 10 nm to 100 nm, and the grain boundary portion physically separates the magnetic particles from adjacent magnetic particles. For example, J. et al. Appl. Phys. vol. 81 (1997) p2736, in FeMB, the magnetic permeability is improved by adding about 1 atomic% of Cu (for example, Fe 84 Nb 3.5 Zr 3.5 B 8 Cu 1 ) and optimizing chemical synthesis. It is also effective in making crystals finer.

軟磁性ナノ結晶膜は、スパッタ法などにより例えば厚さ8nmのFeZrB膜を記録層16上に形成する。結晶化処理前に低温で熱処理することにより結晶粒子のサイズを揃え、透磁率を向上することができる。   As the soft magnetic nanocrystal film, an FeZrB film having a thickness of, for example, 8 nm is formed on the recording layer 16 by sputtering or the like. By performing heat treatment at a low temperature before the crystallization treatment, the sizes of the crystal grains can be made uniform and the magnetic permeability can be improved.

本実施の形態によれば、非磁性母相あるいは非磁性粒界に囲まれた磁性粒子が配置されてなる磁束スリット層71が記録層16上に設けられているので、記録ヘッドから磁束スリット層71及び記録層16を介して軟磁性裏打ち層12に流通する磁束が、磁束スリット層71において磁性粒子を通過するように狭窄され、記録ヘッドから記録層16にかけての磁束の広がりを抑制し磁束を集中することができる。したがって、磁束の広がりによる隣接トラックの消去を防止することができ、トラック密度を向上することができる。また、トラックの長手方向においても磁化遷移領域の幅を狭くすることができ、線記録密度を向上することができる。その結果、高記録密度の垂直磁気記録媒体を実現することができる。   According to the present embodiment, since the magnetic flux slit layer 71 in which the magnetic particles surrounded by the nonmagnetic matrix or the nonmagnetic grain boundary are disposed is provided on the recording layer 16, the magnetic flux slit layer from the recording head is provided. The magnetic flux flowing through the soft magnetic backing layer 12 via the recording layer 16 and the recording layer 16 is narrowed so as to pass through the magnetic particles in the magnetic flux slit layer 71, and the spread of the magnetic flux from the recording head to the recording layer 16 is suppressed to generate the magnetic flux. You can concentrate. Therefore, erasure of adjacent tracks due to the spread of magnetic flux can be prevented, and the track density can be improved. Also, the width of the magnetization transition region can be narrowed in the longitudinal direction of the track, and the linear recording density can be improved. As a result, a perpendicular magnetic recording medium with a high recording density can be realized.

(第5の実施の形態)
記録層上に、強磁性母相中に非磁性粒子が配置された磁束スリット層が設けられた本発明の第5の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
(Fifth embodiment)
A perpendicular magnetic recording medium according to the fifth embodiment of the present invention, in which a magnetic flux slit layer in which nonmagnetic particles are arranged in a ferromagnetic matrix, is provided on the recording layer will be described.

図22は、本発明の第5の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。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。   FIG. 22 is a schematic cross-sectional view of a perpendicular magnetic recording medium according to the fifth embodiment of the invention. In the figure, portions corresponding to the portions described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

図22を参照するに、垂直磁気記録媒体75は、基板11と、基板11上に、軟磁性裏打ち層12、シード層13、下地層31、非磁性中間層15、記録層16、磁束スリット層76、保護膜18及び潤滑層19を順次積層した構成となっている。   Referring to FIG. 22, the perpendicular magnetic recording medium 75 includes a substrate 11, a soft magnetic backing layer 12, a seed layer 13, an underlayer 31, a nonmagnetic intermediate layer 15, a recording layer 16, and a magnetic flux slit layer on the substrate 11. 76, the protective film 18 and the lubricating layer 19 are sequentially laminated.

磁束スリット層76は、厚さが2nm〜10nmであり、希土類金属と遷移金属との合金からなる強磁性母相76a中に非磁性微粒子76bを配置して構成される。強磁性母相19の希土類金属はTb、Gd、及びDyから選択され、1種あるいは2種以上を含んでもよい。また、遷移金属はFe及びCoから選択され、1種あるいは2種を含んでもよい。強磁性母相76aは、例えばTbFeCo、GdFeCo、DyFeCoなどが挙げられ、希土類とFeCoとの合金の場合は(Tb、Gd、Dy、又はこれらの合金)x(Fe100-yCoy100-xと表した場合x=10原子%〜30原子%、y=40原子%以下に設定されることが好ましい。このような範囲では、強磁性母相の磁化容易軸は膜厚方向となるので、記録ヘッドからの磁束の増減に応じて磁束を通すことできる。その結果、強磁性母相の磁気飽和を回避することができ、磁束を狭窄することができる。 The magnetic flux slit layer 76 has a thickness of 2 nm to 10 nm, and is configured by disposing nonmagnetic fine particles 76b in a ferromagnetic matrix phase 76a made of an alloy of a rare earth metal and a transition metal. The rare earth metal of the ferromagnetic matrix 19 is selected from Tb, Gd, and Dy, and may include one or more. The transition metal is selected from Fe and Co, and may include one or two kinds. Examples of the ferromagnetic mother phase 76a include TbFeCo, GdFeCo, DyFeCo, and the like. In the case of an alloy of rare earth and FeCo (Tb, Gd, Dy, or an alloy thereof) x (Fe 100-y Co y ) 100- When expressed as x , it is preferable to set x = 10 atomic% to 30 atomic% and y = 40 atomic% or less. In such a range, the easy axis of magnetization of the ferromagnetic matrix is in the film thickness direction, so that the magnetic flux can be passed according to the increase or decrease of the magnetic flux from the recording head. As a result, magnetic saturation of the ferromagnetic matrix can be avoided and the magnetic flux can be confined.

非磁性微粒子76bは、Si、Al、Ta、Zr、Y、及びMgからなる群のうちいずれか1種の元素と、O、C、及びNからなる群のうち少なくともいずれか1種の元素との化合物から選択される。具体的には、第2の実施の形態の第2非固溶相42bと略同様の材料から選択される。これらの酸化物や、窒化物、炭化物等は共有結合性の化合物を形成するので、強磁性母層76aを構成する希土類金属−遷移金属合金材料と分離し易く、強磁性母相76a中に微粒子状となって析出する。すなわち、非磁性微粒子76bは強磁性母相19中に自己形成的に形成される。   The nonmagnetic fine particles 76b include any one element selected from the group consisting of Si, Al, Ta, Zr, Y, and Mg, and at least one element selected from the group consisting of O, C, and N. Selected from the following compounds: Specifically, the material is selected from substantially the same material as the second non-solid solution phase 42b of the second embodiment. Since these oxides, nitrides, carbides and the like form a covalent bond compound, they are easily separated from the rare earth metal-transition metal alloy material constituting the ferromagnetic matrix layer 76a, and the fine particles in the ferromagnetic matrix phase 76a. To be deposited. That is, the nonmagnetic fine particles 76 b are formed in the ferromagnetic matrix 19 in a self-forming manner.

非磁性微粒子76bは、Y(イットリウム)を含むことが好ましい。非磁性微粒子76bが酸素を含む場合、強磁性母相76a中の希土類金属と酸素の選択的な結合(例えばTb−O)が形成されることを阻害し、強磁性母相76aの飽和磁束密度の低下を防止することができる。   The nonmagnetic fine particles 76b preferably contain Y (yttrium). When the nonmagnetic fine particle 76b contains oxygen, it inhibits the formation of a selective bond (for example, Tb-O) between the rare earth metal and oxygen in the ferromagnetic matrix 76a, and the saturation magnetic flux density of the ferromagnetic matrix 76a. Can be prevented.

非磁性微粒子76bの平均粒径は3nm〜10nmの範囲内に設定され、非磁性微粒子とその隣接する非磁性微粒子との平均間隙は0.5nm〜10nmの範囲内に設定されることが好ましい。このような範囲に設定することにより、記録されるビットの大きさに対して十分磁束を狭窄することができる。   The average particle diameter of the nonmagnetic fine particles 76b is preferably set in the range of 3 nm to 10 nm, and the average gap between the nonmagnetic fine particles and the adjacent nonmagnetic fine particles is preferably set in the range of 0.5 nm to 10 nm. By setting such a range, the magnetic flux can be sufficiently narrowed with respect to the size of the recorded bit.

磁束スリット層76は、真空蒸着法、スパッタ法などにより形成され、例えばスパッタ法を用いる場合は、例えばTbFeCoのスパッタターゲットとYSiO2スパッタターゲットを用いて同時にスパッタすることにより形成する。本実施の形態の一実施例として、RFマグネトロンスパッタ装置を用いて、記録層上にTbFeCo(20原子%Tb−72原子%Fe−8原子%Co)、YSiO2のスパッタターゲットを同時にスパッタし、磁束スリット層76の体積を基準としてYSiO2を70体積%、厚さ10nmの磁束スリット層76を形成した。なお、スパッタターゲットは、上記2枚のスパッタターゲットの他に、TbFeCoとYSiO2を混合したコンポジット型のスパッタターゲットを用いてもよい。 The magnetic flux slit layer 76 is formed by a vacuum deposition method, a sputtering method, or the like. For example, when the sputtering method is used, the magnetic flux slit layer 76 is formed by simultaneously sputtering using, for example, a TbFeCo sputtering target and a YSiO 2 sputtering target. As an example of the present embodiment, a sputtering target of TbFeCo (20 atomic% Tb-72 atomic% Fe-8 atomic% Co) and YSiO 2 is simultaneously sputtered on the recording layer using an RF magnetron sputtering apparatus. Based on the volume of the magnetic flux slit layer 76, 70% by volume of YSiO2 and a magnetic flux slit layer 76 of 10 nm thickness were formed. As the sputtering target, a composite type sputtering target in which TbFeCo and YSiO2 are mixed may be used in addition to the above two sputtering targets.

本実施の形態によれば、強磁性母相76a中に非磁性微粒子76bが配置されてなる磁束スリット層76が記録層16上に設けられているので、記録ヘッドから磁束スリット層76及び記録層16を介して軟磁性裏打ち層12に流通する磁束が、磁束スリット層76において非磁性粒子76b間の強磁性母相76aを通過するように狭窄され、記録ヘッドから記録層16にかけての磁束の広がりを抑制し磁束を集中することができる。したがって、磁束の広がりによる隣接トラックの消去を防止することができ、トラック密度を向上することができる。また、トラックの長手方向においても磁化遷移領域の幅を狭くすることができ、線記録密度を向上することができる。その結果、高記録密度の垂直磁気記録媒体を実現することができる。   According to the present embodiment, since the magnetic flux slit layer 76 in which the nonmagnetic fine particles 76b are arranged in the ferromagnetic matrix phase 76a is provided on the recording layer 16, the magnetic flux slit layer 76 and the recording layer are formed from the recording head. The magnetic flux flowing through the soft magnetic underlayer 12 through the magnetic flux 16 is narrowed so as to pass through the ferromagnetic matrix 76 a between the nonmagnetic particles 76 b in the magnetic flux slit layer 76, and the magnetic flux spreads from the recording head to the recording layer 16. Can be suppressed and the magnetic flux can be concentrated. Therefore, erasure of adjacent tracks due to the spread of magnetic flux can be prevented, and the track density can be improved. Also, the width of the magnetization transition region can be narrowed in the longitudinal direction of the track, and the linear recording density can be improved. As a result, a perpendicular magnetic recording medium with a high recording density can be realized.

図23は、第5の実施の形態の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。   FIG. 23 is a schematic cross-sectional view of a perpendicular magnetic recording medium according to a modification of the fifth embodiment.

本変形例に係る垂直磁気記録媒体80は、基板11と、基板11上に、軟磁性裏打ち層12、シード層13、下地層31、非磁性中間層15、記録層16、磁束スリット層81、保護膜18、及び潤滑層19を順次積層した構成となっており、図22に示す磁束スリット層76の代わりに、記録層16の表面に形成された非磁性材料よりなる結晶成長核81bと、隣り合う結晶成長核81bの間隙に充填されてなる軟磁性材料の軟磁性母層81aから構成された磁束スリット層81が設けられている以外は第5の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体と同様である。   A perpendicular magnetic recording medium 80 according to this modification includes a substrate 11, a soft magnetic backing layer 12, a seed layer 13, an underlayer 31, a nonmagnetic intermediate layer 15, a recording layer 16, a magnetic flux slit layer 81 on the substrate 11. A protective film 18 and a lubricating layer 19 are sequentially laminated. Instead of the magnetic flux slit layer 76 shown in FIG. 22, a crystal growth nucleus 81b made of a nonmagnetic material formed on the surface of the recording layer 16, and The perpendicular magnetic recording medium according to the fifth embodiment except that a magnetic flux slit layer 81 composed of a soft magnetic base layer 81a made of a soft magnetic material filled in a gap between adjacent crystal growth nuclei 81b is provided. It is the same.

磁束スリット層81の結晶成長核81bは、記録層16の表面にスパッタ法、真空蒸着法、CVD法などにより、Al、Ta、Ti、Ag、Cu、Pb、Si、B、Zr、Cr、Ru、Re及びこれらの合金から選択された非磁性材料により構成される。結晶成長核81bは、成膜過程の初期に形成される結晶成長の核であり、結晶成長核81bの大きさや、隣接する結晶成長核81bとの間隙の大きさは、基板温度、蒸着量、蒸着速度などにより制御することができる。   The crystal growth nuclei 81b of the magnetic flux slit layer 81 are formed on the surface of the recording layer 16 by sputtering, vacuum deposition, CVD, or the like by using Al, Ta, Ti, Ag, Cu, Pb, Si, B, Zr, Cr, Ru. , Re, and alloys thereof are selected from nonmagnetic materials. The crystal growth nuclei 81b are crystal growth nuclei formed at the initial stage of the film formation process, and the size of the crystal growth nuclei 81b and the size of the gap between the adjacent crystal growth nuclei 81b are the substrate temperature, the deposition amount, It can be controlled by the deposition rate.

軟磁性母層81aは、高飽和磁束密度の軟磁性材料、例えば軟磁性裏打ち層12と略同様の材料により充填される。なお、軟磁性母層81aの厚さは結晶成長核81bの厚さより薄いことが好ましい。磁束の広がりを防止して効果的に狭窄することができる。   The soft magnetic mother layer 81a is filled with a soft magnetic material having a high saturation magnetic flux density, for example, substantially the same material as the soft magnetic backing layer 12. The soft magnetic mother layer 81a is preferably thinner than the crystal growth nucleus 81b. It is possible to effectively constrict by preventing the spread of magnetic flux.

本変形例によれば、記録層16と保護膜18との間に軟磁性母層81aに非磁性材料からなる結晶成長核81bが離隔して配置されているので、記録時に、記録ヘッドからの磁束が結晶成長核81b間に充填された軟磁性材料に狭窄され、磁束の広がりを抑制することができ、記録層16に磁束を集中することができる。なお、磁束スリット層76、81と記録層16との間に厚さ1.0〜5.0nmの非磁性層を設けてもよい。磁束スリット層76、81と記録層16との磁気的な相互作用を切ることができる。   According to this modification, since the crystal growth nuclei 81b made of a non-magnetic material are spaced apart from the soft magnetic mother layer 81a between the recording layer 16 and the protective film 18, the recording head 16 The magnetic flux is constricted by the soft magnetic material filled between the crystal growth nuclei 81 b, the spread of the magnetic flux can be suppressed, and the magnetic flux can be concentrated on the recording layer 16. A nonmagnetic layer having a thickness of 1.0 to 5.0 nm may be provided between the magnetic flux slit layers 76 and 81 and the recording layer 16. The magnetic interaction between the magnetic flux slit layers 76 and 81 and the recording layer 16 can be cut off.

(第6の実施の形態)
軟磁性裏打ち層と記録層との間に軟磁性材料からなるティップ状磁性体が面内方向に配置された本発明の第6の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
(Sixth embodiment)
A perpendicular magnetic recording medium according to the sixth embodiment of the present invention in which a tip-like magnetic body made of a soft magnetic material is disposed in the in-plane direction between the soft magnetic backing layer and the recording layer will be described.

図24は、本発明の第6の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。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。   FIG. 24 is a schematic sectional view of a perpendicular magnetic recording medium according to the sixth embodiment of the present invention. In the figure, portions corresponding to the portions described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

図24を参照するに、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体90は、基板11と、基板11上に、軟磁性裏打ち層12、非磁性中間層15、ティップ状磁性体91、記録層16、保護膜18、及び潤滑層19を順次積層した構成となっている。   Referring to FIG. 24, a perpendicular magnetic recording medium 90 according to the present embodiment includes a substrate 11, a soft magnetic backing layer 12, a nonmagnetic intermediate layer 15, a tip-shaped magnetic body 91, and a recording layer 16 on the substrate 11. The protective film 18 and the lubricating layer 19 are sequentially laminated.

ティップ状磁性体91は、例えばスパッタ法により形成された保磁力が79kA/m以下のセミハード材料あるいは軟磁性材料からなり、膜厚方向に磁化容易軸を有している。膜厚方向に磁化容易軸を配向させる方法としては、膜厚方向に磁化容易軸が配向する材料、例えば、19原子%〜28原子%Gd−Fe膜、20原子%〜30原子%Nd−Fe膜、20原子%〜30原子%Nd−Co膜が挙げられる。スパッタ法、例えばDCマグネトロンスパッタ法を用いて形成することにより磁化容易軸を膜厚方向に配向させることができる。また、非磁性中間層15にRu膜やPd膜を用いて、ティップ状磁性体91をCoCr膜としてもよい。   The tip-like magnetic body 91 is made of, for example, a semi-hard material or a soft magnetic material having a coercive force of 79 kA / m or less formed by sputtering, and has an easy axis in the film thickness direction. As a method for orienting the easy magnetization axis in the film thickness direction, a material in which the easy magnetization axis is oriented in the film thickness direction, for example, 19 atomic% to 28 atomic% Gd—Fe film, 20 atomic% to 30 atomic% Nd—Fe is used. Examples thereof include a film and a 20 atomic% to 30 atomic% Nd—Co film. The easy axis of magnetization can be oriented in the film thickness direction by using a sputtering method, for example, a DC magnetron sputtering method. Further, a Ru film or a Pd film may be used for the nonmagnetic intermediate layer 15 and the tip-like magnetic body 91 may be a CoCr film.

ティップ状磁性体91は、例えば大きさが0.6nm〜20nm×0.6nm〜20nm、厚さが2nm〜10nm、隣り合うティップ状磁性体91の間隔を0.6nm〜20nmに構成され、非磁性中間層15の表面に略均一に配置されている。ティップ状磁性体91は、記録層16に形成される記録ビットの大きさに対して、少なくとも2つ以上のティップ状磁性体91が配置される大きさ及び間隔に設定されることが好ましい。記録ヘッドからの磁束を記録層16に集中させることができる。   The tip-shaped magnetic body 91 has a size of, for example, 0.6 nm to 20 nm × 0.6 nm to 20 nm, a thickness of 2 nm to 10 nm, and an interval between adjacent tip-shaped magnetic bodies 91 of 0.6 nm to 20 nm. The magnetic intermediate layer 15 is disposed substantially uniformly on the surface. The tip-like magnetic body 91 is preferably set to a size and interval at which at least two tip-like magnetic bodies 91 are arranged with respect to the size of the recording bit formed in the recording layer 16. Magnetic flux from the recording head can be concentrated on the recording layer 16.

図25は、第6の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体90の平面図である。図25を参照するに、垂直磁気記録媒体90の表面には、ティップ状磁性体91のパターン18aが現れ、いわゆるテクスチャとして機能する。図示されない磁気ヘッドが垂直磁気記録媒体90の表面に停止した場合に、磁気ヘッドの吸着を防止することができる。   FIG. 25 is a plan view of a perpendicular magnetic recording medium 90 according to the sixth embodiment. Referring to FIG. 25, the pattern 18a of the tip-like magnetic body 91 appears on the surface of the perpendicular magnetic recording medium 90, and functions as a so-called texture. When a magnetic head (not shown) stops on the surface of the perpendicular magnetic recording medium 90, the magnetic head can be prevented from being attracted.

次にティップ状磁性体91を形成する方法を以下に示す。   Next, a method for forming the tip-like magnetic body 91 will be described below.

まず、非磁性中間層15上にスパッタ法、蒸着法等によりティップ状磁性体91となる軟磁性層を形成する。次いで、電子線レジスト膜をスピンコーターを用いて塗布し、ベーキング処理後、電子線一括投影露光法によって、縮小倍率4倍のステンシルマスクに描画されたテクスチャ形状パターンを転写する。   First, a soft magnetic layer to be the tip-shaped magnetic body 91 is formed on the nonmagnetic intermediate layer 15 by sputtering, vapor deposition, or the like. Next, an electron beam resist film is applied using a spin coater, and after baking, the texture shape pattern drawn on a stencil mask with a reduction ratio of 4 is transferred by an electron beam batch projection exposure method.

次いで、露光後ベーキング処理を行い、現像してレジストパターンを形成する。このレジストパターンをマスクとしてイオンミリング法により軟磁性層をエッチングし、非磁性中間層に達するまで行う。次いでレジストパターンを除去する。   Next, post-exposure baking is performed, and development is performed to form a resist pattern. Using this resist pattern as a mask, the soft magnetic layer is etched by ion milling until the nonmagnetic intermediate layer is reached. Next, the resist pattern is removed.

このような工程により、現在のマスクデータのアドレスユニットが2.5nmであり、縮小倍率4倍でパターニングされるので、最小約0.6nmの大きさまでのティップ状磁性体91を形成することができる。   By such a process, since the address unit of the current mask data is 2.5 nm and patterning is performed at a reduction ratio of 4 times, the tip-shaped magnetic body 91 having a minimum size of about 0.6 nm can be formed. .

なお、磁束スリット層91は、図25に示す平面視して得られる円状のパターンの代わりに、図26に示す矩形のパターン18bであってもよい。パターン18bは矢印で示す垂直磁気記録媒体90の移動方向Mvに対してパターン18bの辺が垂直交わるように形成されている。移動方向Mvに対するティップ状磁性体91の形状及び高さを制御することにより、磁気ヘッドが垂直磁気記録媒体90の表面に接触してクラッシュする可能性を低減することができる。   The magnetic flux slit layer 91 may be a rectangular pattern 18b shown in FIG. 26 instead of the circular pattern obtained in a plan view shown in FIG. The pattern 18b is formed such that the sides of the pattern 18b intersect perpendicularly with respect to the moving direction Mv of the perpendicular magnetic recording medium 90 indicated by an arrow. By controlling the shape and height of the tip-shaped magnetic body 91 with respect to the moving direction Mv, the possibility that the magnetic head contacts the surface of the perpendicular magnetic recording medium 90 and crashes can be reduced.

また、ティップ状磁性体91と記録層16との間に非磁性層を設けてもよい。ティップ状磁性体91と記録層16との磁気的な結合を切ることができる。また、ティップ状磁性体91を非磁性層により覆い、エッチング法あるいは化学的機械研磨法により研削して、ティップ状磁性体91により形成される凹凸を調整してもよい。垂直磁気記録媒体90の表面の粗さを低減して、テクスチャ効果の制御を行うことができる。   Further, a nonmagnetic layer may be provided between the tip-shaped magnetic body 91 and the recording layer 16. The magnetic coupling between the tip-shaped magnetic body 91 and the recording layer 16 can be cut. The unevenness formed by the tip-like magnetic body 91 may be adjusted by covering the tip-like magnetic body 91 with a nonmagnetic layer and grinding it by an etching method or a chemical mechanical polishing method. The texture effect can be controlled by reducing the surface roughness of the perpendicular magnetic recording medium 90.

本実施の形態によれば、ティップ状磁性体91が軟磁性裏打ち層12と記録層16との間に設けられ、ティップ状磁性体91が膜厚方向に磁化容易軸を有するので、記録ヘッドからの磁束をティップ状磁性体91によって集中し、記録層16に磁束を集中させることができ、磁界勾配を急峻にすることができる。さらに、ティップ状磁性体91の形状が膜厚方向に転写されるので、垂直磁気記録媒体90の表面に凹凸のテクスチャーパターンが形成され、磁気ヘッドが表面に吸着することを防止し、また、ヘッドクラッシュが発生する可能性を低減することができる。   According to the present embodiment, the tip-like magnetic body 91 is provided between the soft magnetic backing layer 12 and the recording layer 16, and the tip-like magnetic body 91 has an easy magnetization axis in the film thickness direction. Can be concentrated by the tip-shaped magnetic body 91, the magnetic flux can be concentrated on the recording layer 16, and the magnetic field gradient can be made steep. Further, since the shape of the tip-like magnetic body 91 is transferred in the film thickness direction, an uneven texture pattern is formed on the surface of the perpendicular magnetic recording medium 90 to prevent the magnetic head from adsorbing to the surface. The possibility that a crash will occur can be reduced.

(第7の実施の形態)
軟磁性裏打ち層と記録層との間に超伝導材料からなる磁束制御層が設けられた本発明の第7の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
(Seventh embodiment)
A perpendicular magnetic recording medium according to the seventh embodiment of the present invention in which a magnetic flux control layer made of a superconducting material is provided between the soft magnetic backing layer and the recording layer will be described.

図27は、本発明の第7の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。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。   FIG. 27 is a schematic sectional view of a perpendicular magnetic recording medium according to the seventh embodiment of the present invention. In the figure, portions corresponding to the portions described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

図27を参照するに、垂直磁気記録媒体100は、基板11と、基板11上に、軟磁性裏打ち層12、磁束制御層101、記録層16、保護膜18、及び潤滑層19を順次積層した構成となっている。   Referring to FIG. 27, the perpendicular magnetic recording medium 100 has a substrate 11 and a soft magnetic backing layer 12, a magnetic flux control layer 101, a recording layer 16, a protective film 18, and a lubricating layer 19 that are sequentially stacked on the substrate 11. It has a configuration.

磁束制御層101は、スパッタ法、真空蒸着法、CVD法、レーザアブレーション法などを用いて、厚さ10nm〜1000nmの超伝導材料から構成される。厚さは記録ヘッド(図示されず)−軟磁性裏打ち層12間のスペーシングの点からは上記範囲において50nm以下が好ましく、磁束制御層101からの磁束の漏洩の点では、磁界侵入長の1/3よりも大きい方が好ましい。   The magnetic flux control layer 101 is made of a superconducting material having a thickness of 10 nm to 1000 nm using a sputtering method, a vacuum deposition method, a CVD method, a laser ablation method, or the like. The thickness is preferably 50 nm or less in the above range from the viewpoint of the spacing between the recording head (not shown) and the soft magnetic backing layer 12, and in terms of magnetic flux leakage from the magnetic flux control layer 101, the thickness is 1 It is preferably larger than / 3.

磁束制御層101に用いられる超伝導材料は特に限定されないが、超伝導臨界温度Tcが90K〜125KであるYBa2Cu37-δ(0<δ<1)、Bi2Sr2CaCu28、Bi2Sr2Ca2Cu310、Ti2Ba2Ca2Cu310などの酸化物超伝導体や、Nb3Ge、Nb3Alなどが好ましい。 The superconducting material used for the magnetic flux control layer 101 is not particularly limited, but YBa 2 Cu 3 O 7-δ (0 <δ <1), Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O having a superconducting critical temperature Tc of 90K to 125K. 8 , oxide superconductors such as Bi 2 Sr 2 Ca 2 Cu 3 O 10 and Ti 2 Ba 2 Ca 2 Cu 3 O 10 , Nb 3 Ge and Nb 3 Al are preferable.

垂直磁気記録媒体100が超伝導臨界温度Tcに冷却されて磁束制御層101は超伝導状態となり、完全反磁性体となっているので、記録ヘッドからの磁束は磁束制御層101を通過することできず軟磁性裏打ち層12に達することができない。すなわち、記録ヘッドからの磁束は広い範囲に広がってしまう。本実施の形態によれば、磁束制御層101の一部の領域を加熱して常伝導状態に変化させる。その結果、常伝導状態となった領域だけを磁束が通過することができるので、その領域に磁束を集中させ、記録層16において磁束を集中させることができる。   Since the perpendicular magnetic recording medium 100 is cooled to the superconducting critical temperature Tc and the magnetic flux control layer 101 is in a superconducting state and is a complete diamagnetic material, the magnetic flux from the recording head can pass through the magnetic flux control layer 101. Therefore, the soft magnetic backing layer 12 cannot be reached. That is, the magnetic flux from the recording head spreads over a wide range. According to the present embodiment, a part of the magnetic flux control layer 101 is heated to change to a normal state. As a result, since the magnetic flux can pass only through the region in the normal conduction state, the magnetic flux can be concentrated in the region and the magnetic flux can be concentrated in the recording layer 16.

以下、本実施の形態の垂直磁気記録媒体100の記録再生方法を説明する。   Hereinafter, a recording / reproducing method of the perpendicular magnetic recording medium 100 of the present embodiment will be described.

図28は、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体に記録する様子を示す図である。垂直磁気記録媒体100に対向して配置された複合型磁気ヘッド110は、主磁極111、主磁極111を励磁する記録用コイル113、及び主磁極111と磁気的に接続されたリターンヨーク112からなる記録ヘッドと、MR素子などの感磁素子115及びシールド114などからなる再生ヘッドと、半導体レーザなどのレーザ光源117に接続され、先端部が絞り込まれ、垂直磁気記録媒体100の表面に光ビームLBを照射する光ファイバー116などから構成されている。なお、磁気ヘッド110及び垂直磁気記録媒体100は、図示されない恒温容器あるいは恒温槽等に収納され、臨界温度Tc以下の雰囲気に保たれている。   FIG. 28 is a diagram showing a state of recording on the perpendicular magnetic recording medium according to the present embodiment. A composite magnetic head 110 disposed to face the perpendicular magnetic recording medium 100 includes a main magnetic pole 111, a recording coil 113 that excites the main magnetic pole 111, and a return yoke 112 that is magnetically connected to the main magnetic pole 111. A recording head, a reproducing head composed of a magnetosensitive element 115 such as an MR element, a shield 114, and the like, and a laser light source 117 such as a semiconductor laser are connected, the tip is narrowed down, and a light beam LB is applied to the surface of the perpendicular magnetic recording medium 100. It is comprised from the optical fiber 116 etc. which irradiate. The magnetic head 110 and the perpendicular magnetic recording medium 100 are housed in a thermostat or thermostat (not shown) and maintained in an atmosphere having a critical temperature Tc or lower.

垂直磁気記録媒体100に情報を記録する際は、記録磁界の印加に加え、主磁極111及びリターンヨーク112の下方の磁束制御層101の領域を常伝導状態に変化させて記録ヘッド110からの磁束が記録ヘッド110と軟磁性裏打ち層12との間で還流するようにして記録層16を磁化する。具体的には、矢印方向Mvに移動する垂直磁気記録媒体100の上流側に光ファイバーによって光ビームを垂直磁気記録媒体100の表面に照射して、熱伝導により磁束制御層101を臨界温度Tc以上に加熱し、常伝導状態の領域101aを形成する。光ビームは、垂直磁気記録媒体100の温度及び加熱する温度等により出力及び波長が適宜選択され、例えばパワーは数mW以下、ビーム径は1μm以下に設定される。   When recording information on the perpendicular magnetic recording medium 100, in addition to applying a recording magnetic field, the magnetic flux from the recording head 110 is changed by changing the region of the magnetic flux control layer 101 below the main magnetic pole 111 and the return yoke 112 to the normal conduction state. The recording layer 16 is magnetized so as to be refluxed between the recording head 110 and the soft magnetic underlayer 12. Specifically, the surface of the perpendicular magnetic recording medium 100 is irradiated with an optical fiber on the upstream side of the perpendicular magnetic recording medium 100 moving in the arrow direction Mv, and the magnetic flux control layer 101 is heated to the critical temperature Tc or higher by heat conduction. By heating, the region 101a in the normal conduction state is formed. The output and wavelength of the light beam are appropriately selected depending on the temperature of the perpendicular magnetic recording medium 100 and the heating temperature. For example, the power is set to several mW or less and the beam diameter is set to 1 μm or less.

ここでは、1ビームだけで加熱しているので、常伝導状態の領域101aは、それより上流の超伝導状態101bとの境界部101cより下流の領域101aは常伝導状態になっている。したがって、主磁極111及びリターンヨーク112の直下の磁束制御層101は常伝導状態となっており非磁性状態であるので、例えば主磁極111からの磁束は、記録層16a−磁束制御層101−軟磁性裏打ち層12−磁束制御層101−記録層16bを通ってリターンヨーク112に流れる。その結果、主磁極111に対向する記録層16aが磁化される。   Here, since heating is performed with only one beam, the region 101a in the normal conduction state is in the normal conduction region 101a downstream from the boundary portion 101c with the superconducting state 101b in the upstream region. Accordingly, since the magnetic flux control layer 101 immediately below the main magnetic pole 111 and the return yoke 112 is in a normal conduction state and in a nonmagnetic state, for example, the magnetic flux from the main magnetic pole 111 is recorded layer 16a-magnetic flux control layer 101-soft. It flows to the return yoke 112 through the magnetic backing layer 12 -the magnetic flux control layer 101 -the recording layer 16b. As a result, the recording layer 16a facing the main magnetic pole 111 is magnetized.

図29は、図28に示す複合型磁気ヘッド側から見た磁束制御層の状態を説明するための図である。垂直磁気記録媒体100は矢印方向Mvに移動し、上流側が図の右側になるように示している。また、記録層16に形成されるトラックTkn-1〜Tkn+1を合わせて示している。   FIG. 29 is a diagram for explaining the state of the magnetic flux control layer as viewed from the composite magnetic head side shown in FIG. The perpendicular magnetic recording medium 100 moves in the arrow direction Mv, and the upstream side is shown to be the right side of the figure. Further, tracks Tkn-1 to Tkn + 1 formed on the recording layer 16 are also shown.

図29を参照するに、磁束制御層101は、光ファイバーによって照射された光ビームLBによって加熱され、境界部101cを境に超伝導状態の領域101bの一部に常伝導状態の領域101aが形成される。常伝導状態の領域101aは、上流側はトラック幅方向に大きく広がっており下流側になるに従って細くなり、主磁極111に対向する領域では、トラック幅方向がトラック幅と略同等となるように設定される。したがって、主磁極111からの磁束は、トラック幅方向が制限されて記録層16を通過するようになり、隣接するトラックTkn-1、Tkn+1の磁化に影響を与えることがない。その結果隣接トラックの消去を防止することができ、トラック密度を向上することができる。   Referring to FIG. 29, the magnetic flux control layer 101 is heated by the light beam LB irradiated by the optical fiber, and a normal conduction region 101a is formed in a part of the superconducting region 101b with the boundary 101c as a boundary. The The region 101a in the normal conduction state is greatly widened in the track width direction on the upstream side and becomes narrower toward the downstream side. In the region facing the main magnetic pole 111, the track width direction is set to be substantially equal to the track width. Is done. Therefore, the magnetic flux from the main magnetic pole 111 passes through the recording layer 16 with the track width direction being limited, and does not affect the magnetization of the adjacent tracks Tkn−1 and Tkn + 1. As a result, erasure of adjacent tracks can be prevented, and the track density can be improved.

また、トラックの長手方向は、1ビームの場合、常伝導状態の領域101aに広がりがあるため磁化遷移領域により挟まれる1ビットの磁化領域程度に磁束を絞り込むことができないが、トラック幅方向の磁束の広がりが制限されているため、磁束密度すなわち記録磁界が強められ、オーバーライト特性やNLTS特性などの書き込み性能が向上する。   In addition, in the case of one beam in the longitudinal direction of the track, the magnetic flux cannot be narrowed down to the extent of the 1-bit magnetization region sandwiched by the magnetization transition region because the region 101a in the normal conduction state has a spread. Therefore, the magnetic flux density, that is, the recording magnetic field is strengthened, and the writing performance such as the overwrite characteristic and the NLTS characteristic is improved.

なお、上記光ファイバーの代わりにマイクロレンズを用いてレーザ光を垂直磁気記録媒体100の表面に集光してもよい。   Note that laser light may be condensed on the surface of the perpendicular magnetic recording medium 100 using a microlens instead of the optical fiber.

図28に戻り、垂直磁気記録媒体100に記録された情報を再生する際は、従来の垂直磁気記録媒体と同様に、磁化された記録層16からの漏洩磁界を再生ヘッドの感磁素子が検知する。なお、再生動作のみを行う場合は、磁束制御層101は常伝導状態であってもよい。   Returning to FIG. 28, when reproducing the information recorded on the perpendicular magnetic recording medium 100, the magnetosensitive element of the reproducing head detects the leakage magnetic field from the magnetized recording layer 16 as in the conventional perpendicular magnetic recording medium. To do. In the case where only the reproducing operation is performed, the magnetic flux control layer 101 may be in a normal conduction state.

なお、主磁極111とリターンヨーク112を離隔して、主磁極111とリターンヨーク112との間に他の光ファイバーを設け、主磁極用とリターンヨーク用の2ビームの光ビームを照射してもよい。具体的には、リターンヨーク用の光ビームは図29に示すような大きな径の常伝導状態の領域が形成されるように設定し、主磁極用の光ビームにより加熱して形成する常伝導状態の領域の大きさを主磁極111の厚さ×幅程度に設定する。さらに、主磁極111とリターンヨーク112を離隔することによりリターンヨーク用の常伝導状態の領域と主磁極用の常伝導状態の領域を分離する。このような構成とすることにより、主磁極111からの磁束密度すなわち記録磁界を一層強めることができ、記録磁界勾配を急峻にすることができる。   The main magnetic pole 111 and the return yoke 112 may be separated from each other, and another optical fiber may be provided between the main magnetic pole 111 and the return yoke 112 to irradiate two light beams for the main magnetic pole and the return yoke. . Specifically, the light beam for the return yoke is set so that a large-diameter normal conduction region as shown in FIG. 29 is formed, and the normal conduction state is formed by heating with the main magnetic pole light beam. Is set to about the thickness x width of the main magnetic pole 111. Further, the main pole 111 and the return yoke 112 are separated from each other to separate the normal state region for the return yoke and the normal state region for the main pole. With such a configuration, the magnetic flux density from the main magnetic pole 111, that is, the recording magnetic field can be further increased, and the recording magnetic field gradient can be made steep.

以下、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の効果を計算により求めた。   Hereinafter, the effect of the perpendicular magnetic recording medium according to the present embodiment was obtained by calculation.

図30Aは、本実施の形態に係る実施例の垂直磁気記録媒体に記録ヘッドの主磁極から磁束を印加する様子を示す図、図30Bは、比較例に係る垂直磁気記録媒体に記録ヘッドの主磁極から磁束を印加する様子を示す図である。なお説明の便宜のため、保護膜18及び潤滑層19を省略して示している。   FIG. 30A is a diagram illustrating a state in which magnetic flux is applied from the main magnetic pole of the recording head to the perpendicular magnetic recording medium of the example according to the present embodiment, and FIG. 30B is a diagram illustrating the main of the recording head in the perpendicular magnetic recording medium according to the comparative example. It is a figure which shows a mode that a magnetic flux is applied from a magnetic pole. For convenience of explanation, the protective film 18 and the lubricating layer 19 are omitted.

図30Aを参照するに、実施例に係る垂直磁気記録媒体では、加熱により磁束制御層101に形成された常伝導領域が主磁極111と同等かそれより狭い領域である場合、鏡像効果により形成される主磁極111に対する仮想磁極MP1は、磁束が常伝導領域に絞り込まれているため、軟磁性裏打ち層12の表面に形成されると考えられる。したがって、磁束MF1は記録層16では集中した状態となる。また、スペーシングは主磁極111−仮想磁極MP1間の距離SPとなる。   Referring to FIG. 30A, in the perpendicular magnetic recording medium according to the example, when the normal conduction region formed in the magnetic flux control layer 101 by heating is a region equivalent to or narrower than the main magnetic pole 111, it is formed by the mirror image effect. It is considered that the virtual magnetic pole MP1 with respect to the main magnetic pole 111 is formed on the surface of the soft magnetic backing layer 12 because the magnetic flux is narrowed down to the normal conduction region. Therefore, the magnetic flux MF1 is concentrated in the recording layer 16. The spacing is a distance SP between the main magnetic pole 111 and the virtual magnetic pole MP1.

一方、図30Bを参照するに、比較例に係る垂直磁気記録媒体は、軟磁性裏打ち層12'と記録層16'との間に磁束制御層が設けられていないので、主磁極111からの磁束は軟磁性裏打ち層12'に向かって広がり、仮想磁極MP2は、軟磁性裏打ち層12'の表面12a'に対して対称に、表面12a'から主磁極111−軟磁性裏打ち層表面12a'間の距離SPだけ下方に形成される。したがって、主磁極111−仮想磁極MP2間距離は2×SPとなる。   On the other hand, referring to FIG. 30B, the perpendicular magnetic recording medium according to the comparative example does not include a magnetic flux control layer between the soft magnetic backing layer 12 ′ and the recording layer 16 ′. Is spread toward the soft magnetic backing layer 12 ′, and the virtual magnetic pole MP2 is symmetrical between the main magnetic pole 111 and the soft magnetic backing layer surface 12a ′ from the surface 12a ′ symmetrically with respect to the surface 12a ′ of the soft magnetic backing layer 12 ′. It is formed downward by a distance SP. Therefore, the distance between the main magnetic pole 111 and the virtual magnetic pole MP2 is 2 × SP.

また、線記録密度依存性を含む信号対雑音比(S/Nm)とスペーシングとの関係を以下の表のように仮定する。下記の表中のS/Nmの変化率が負である場合は、スペーシングが増加に対してS/Nmが低下することを示している。   The relationship between the signal-to-noise ratio (S / Nm) including the linear recording density dependency and the spacing is assumed as shown in the following table. When the rate of change of S / Nm in the table below is negative, it indicates that S / Nm decreases with increasing spacing.

〈線記録密度〉 〈スペーシング1nm当たりのS/Nmの変化率〉
200kFCI −0.1dB/nm
370kFCI −0.3dB/nm
480kFCI −0.4dB/nm
以上より、主磁極111−仮想磁極MP1、MP2間のスペーシングに基づいて、S/Nmと線記録密度の関係を用いて計算すると以下に示す結果となる。ここで、距離SP=50nmと仮定した。下記の表中のS/Nmの増加分は比較例に対する実施例のS/Nmの増加分を示し、正値は実施例の方が比較例よりもS/Nmが高いことを示す。
<Linear recording density><Change rate of S / Nm per 1 nm of spacing>
200 kFCI -0.1 dB / nm
370 kFCI -0.3 dB / nm
480 kFCI -0.4 dB / nm
As described above, when the calculation is performed using the relationship between S / Nm and the linear recording density based on the spacing between the main magnetic pole 111 and the virtual magnetic poles MP1 and MP2, the following results are obtained. Here, it was assumed that the distance SP = 50 nm. The increase in S / Nm in the table below indicates the increase in S / Nm of the example relative to the comparative example, and the positive value indicates that the S / Nm is higher in the example than in the comparative example.

〈線記録密度〉 〈S/Nmの増加分〉
200kFCI 5 dB
300kFCI 10 dB
400kFCI 15 dB
500kFCI 20 dB
600kFCI 25 dB
上記表より、実施例が大幅にS/Nmが向上していることが分かる。したがって、磁束制御層101を軟磁性裏打ち層12と記録層16との間に設けることによりS/Nmが向上し、高密度記録化を図ることができる。
<Linear recording density><Increase in S / Nm>
200 kFCI 5 dB
300 kFCI 10 dB
400 kFCI 15 dB
500 kFCI 20 dB
600 kFCI 25 dB
From the above table, it can be seen that the S / Nm is greatly improved in the examples. Therefore, by providing the magnetic flux control layer 101 between the soft magnetic backing layer 12 and the recording layer 16, S / Nm can be improved and high density recording can be achieved.

また、本実施の形態の記録層16は第1または第2の実施の形態において説明した記録層16と同様であるが、本実施の形態に係る垂直磁気記録媒体100は臨界温度Tc以下で用いられ、例えば、現在見出されている超伝導材料の臨界温度Tcは120K程度あるいはそれ以下の低温であるので熱的安定性に起因する減磁の程度が小さい。したがって、従来の垂直磁気記録媒体より磁性粒子の体積の制限が緩くなり、記録層16を構成する磁性粒子の一層の微細化を図ることができ、媒体ノイズの低減を一層容易に実現することができる。   The recording layer 16 of this embodiment is the same as the recording layer 16 described in the first or second embodiment, but the perpendicular magnetic recording medium 100 according to this embodiment is used at a critical temperature Tc or lower. For example, since the critical temperature Tc of a superconducting material found at present is a low temperature of about 120 K or lower, the degree of demagnetization due to thermal stability is small. Therefore, the volume limit of the magnetic particles is relaxed compared to the conventional perpendicular magnetic recording medium, the magnetic particles constituting the recording layer 16 can be further miniaturized, and the medium noise can be reduced more easily. it can.

なお、磁束制御層101と記録層16との間に、第1の実施の形態において説明した図1に示す非磁性中間層15を積層してもよい。記録層16を構成する強磁性材料は磁束制御層101上にエピタキシャル成長し難くいので、非磁性中間層15を設けることにより、記録層16の結晶性及び結晶配向性を向上し、媒体ノイズを一層低減することができる。さらに、磁束制御層101と非磁性中間層15との間に図1及び図2に示すシード層13、下地層31を設けてもよい。記録層16の結晶性及び結晶配向性を一層向上することができる。   Note that the nonmagnetic intermediate layer 15 shown in FIG. 1 described in the first embodiment may be laminated between the magnetic flux control layer 101 and the recording layer 16. Since the ferromagnetic material constituting the recording layer 16 is difficult to epitaxially grow on the magnetic flux control layer 101, the provision of the nonmagnetic intermediate layer 15 improves the crystallinity and crystal orientation of the recording layer 16 and further increases the medium noise. Can be reduced. Further, the seed layer 13 and the underlayer 31 shown in FIGS. 1 and 2 may be provided between the magnetic flux control layer 101 and the nonmagnetic intermediate layer 15. The crystallinity and crystal orientation of the recording layer 16 can be further improved.

本実施の形態に係る実施例として、基板側から、ガラス基板/CoNbZr膜(120nm)/YBa2Cu37-δ膜(20nm)/Ta膜(1nm)/Ru膜(2nm)/(Co76Cr9Pt15)90vol%−(SiO2)10vol%膜(10nm)/カーボン膜(4nm)/AM3001膜(1.5nm)を形成した。AM3001膜は引き上げ法により形成し、その他の膜はスパッタ法により形成した。上記括弧内の数値は膜厚を表している。 As an example according to this embodiment, glass substrate / CoNbZr film (120 nm) / YBa 2 Cu 3 O 7-δ film (20 nm) / Ta film (1 nm) / Ru film (2 nm) / (Co 76 Cr 9 Pt 15 ) 90 vol%-(SiO 2 ) 10 vol% film (10 nm) / carbon film (4 nm) / AM3001 film (1.5 nm) were formed. The AM3001 film was formed by a pulling method, and the other films were formed by a sputtering method. The numerical value in the parenthesis represents the film thickness.

本実施の形態の変形例として、記録層上に超伝導材料からなる磁束制御層が設けられた垂直磁気記録媒体について説明する。   As a modification of the present embodiment, a perpendicular magnetic recording medium in which a magnetic flux control layer made of a superconducting material is provided on a recording layer will be described.

図31は、第7の実施の形態の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。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。   FIG. 31 is a schematic cross-sectional view of a perpendicular magnetic recording medium according to a modification of the seventh embodiment. In the figure, portions corresponding to the portions described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

図31を参照するに、垂直磁気記録媒体105は、基板11と、基板11上に、軟磁性裏打ち層12、記録層16、磁束制御層106、保護膜18、及び潤滑層19を順次積層した構成となっている。   Referring to FIG. 31, the perpendicular magnetic recording medium 105 has a substrate 11 and a soft magnetic backing layer 12, a recording layer 16, a magnetic flux control layer 106, a protective film 18, and a lubricating layer 19 sequentially laminated on the substrate 11. It has a configuration.

記録層16上に設けられた磁束制御層106は本実施の形態の磁束制御層101と同様にして形成され、記録方法についても同様である。但し、図28及び図29に示す光ビームLBの出力やビームの大きさは、磁束制御層106の超伝導材料の種類及び膜厚に合せて適宜調整される。   The magnetic flux control layer 106 provided on the recording layer 16 is formed in the same manner as the magnetic flux control layer 101 of the present embodiment, and the recording method is also the same. However, the output of the light beam LB and the beam size shown in FIGS. 28 and 29 are appropriately adjusted according to the type and film thickness of the superconducting material of the magnetic flux control layer 106.

本変形例に係る垂直磁気記録媒体を再生する場合は、図28及び図29に示す記録方法と同様にして光ビームを照射して磁束制御層106に常伝導状態の領域を形成し、記録層16の磁化からの漏洩磁界が磁束制御層106の常伝導状態の領域を通って図示されない再生ヘッドの感磁素子が検知することにより再生を行う。   When reproducing the perpendicular magnetic recording medium according to this modification, a normal beam region is formed in the magnetic flux control layer 106 by irradiating a light beam in the same manner as the recording method shown in FIGS. Reproduction is performed by detecting a leakage magnetic field from the magnetization of 16 through a normal conduction region of the magnetic flux control layer 106 and detecting the magnetosensitive element of the reproducing head (not shown).

本変形例によれば、記録ヘッドと記録層16との間で磁束を狭窄することができ、記録磁界が高く記録磁界勾配を大とすることができる。   According to this modification, the magnetic flux can be confined between the recording head and the recording layer 16, the recording magnetic field is high, and the recording magnetic field gradient can be increased.

なお、本実施の形態において、光ビームは垂直磁気記録媒体100、105の表面から照射したが裏面から照射してもよい。   In this embodiment, the light beam is irradiated from the front surface of the perpendicular magnetic recording media 100 and 105, but may be irradiated from the back surface.

(第8の実施の形態)
軟磁性裏打ち層と記録層との間に、略均一に配置された非磁性材料よりなるティップ状非磁性体と、隣り合うティップ状非磁性体の間隙を充填する超伝導材料よりなる磁束スリット層が設けられた本発明の第8の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体について説明する。
(Eighth embodiment)
A magnetic flux slit layer made of a superconducting material that fills a gap between adjacent tip-like nonmagnetic materials, and a tip-like nonmagnetic material made of a nonmagnetic material that is arranged substantially uniformly between the soft magnetic backing layer and the recording layer. A perpendicular magnetic recording medium according to an eighth embodiment of the present invention provided with

図32Aは、本発明の第8の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図、図32Bは、図32AのX−X断面図である。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。   FIG. 32A is a schematic sectional view of a perpendicular magnetic recording medium according to the eighth embodiment of the present invention, and FIG. 32B is a sectional view taken along line XX of FIG. 32A. In the figure, portions corresponding to the portions described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

図32A及び図32Bを参照するに、垂直磁気記録媒体140は、基板11と、基板11上に、軟磁性裏打ち層12、磁束スリット層141、記録層16、保護膜18、及び潤滑層19を順次積層した構成となっている。   32A and 32B, the perpendicular magnetic recording medium 140 includes a substrate 11 and a soft magnetic backing layer 12, a magnetic flux slit layer 141, a recording layer 16, a protective film 18, and a lubricating layer 19 on the substrate 11. It is the structure which laminated | stacked one by one.

磁束スリット層101は、厚さが2nm〜10nmであり、非磁性材料よりなるティップ状非磁性体141aと、隣り合うティップ状非磁性体141aの間隙を超伝導材料により充填した完全反磁性体部141bから構成されている。ティップ状非磁性体141aに用いられる非磁性材料は、例えばCo、Cr、Ru、Re、Ri、Hf、及びこれらの合金などの非磁性材料から選択され、hcp構造を有することが好ましい。記録層16がhcp構造を有する場合は、エピタキシャル成長させることができる。ティップ状非磁性体141aは、例えば大きさが0.6nm〜20nm×0.6nm〜20nm、隣り合うティップ状非磁性体141aの間隙GPが0.6nm〜20nmに構成される。   The magnetic flux slit layer 101 has a thickness of 2 nm to 10 nm, and is a complete diamagnetic material portion in which the gap between the tip-shaped nonmagnetic material 141a made of a nonmagnetic material and the adjacent tip-shaped nonmagnetic material 141a is filled with a superconductive material. 141b. The nonmagnetic material used for the tip-shaped nonmagnetic material 141a is selected from nonmagnetic materials such as Co, Cr, Ru, Re, Ri, Hf, and alloys thereof, and preferably has an hcp structure. When the recording layer 16 has an hcp structure, it can be epitaxially grown. The tip-shaped nonmagnetic material 141a has a size of, for example, 0.6 nm to 20 nm × 0.6 nm to 20 nm, and a gap GP between adjacent tip-shaped nonmagnetic materials 141a is configured to be 0.6 nm to 20 nm.

また、完全反磁性体部141bに用いられる超伝導材料としては、例えば第7の実施の形態の磁束制御層に用いられる材料と同様の材料が挙げられる。   In addition, examples of the superconducting material used for the complete diamagnetic part 141b include the same materials as those used for the magnetic flux control layer of the seventh embodiment.

磁束スリット層101は、第6の実施の形態のティップ状磁性体と略同様にして形成することができる。すなわち、軟磁性裏打ち層12上にティップ状非磁性体141aとなる非磁性膜を形成し、電子線レジスト膜と電子線一括投影露光法を用いてマスクを作製しエッチングしてティップ状非磁性体141aを形成する。次いでティップ状非磁性体141aを覆う超伝導材料膜を形成し、CMP法などを用いてティップ状非磁性体141aが露出するまで研削して平坦化する。   The magnetic flux slit layer 101 can be formed in substantially the same manner as the tip-like magnetic body of the sixth embodiment. That is, a non-magnetic film to be a tip-like non-magnetic body 141a is formed on the soft magnetic backing layer 12, a mask is prepared using an electron beam resist film and an electron beam batch projection exposure method, and etched to form a tip-like non-magnetic body. 141a is formed. Next, a superconducting material film is formed to cover the tip-shaped nonmagnetic material 141a, and is ground and planarized using a CMP method or the like until the tip-shaped nonmagnetic material 141a is exposed.

本実施の形態の垂直磁気記録媒体140は、第7の実施の形態と同様に臨界温度Tc以下の雰囲気中で用いられ、完全反磁性体部141bが超伝導状態で用いられる。記録ヘッドからの磁束は、完全反磁性体部141bは全く通過できず、ティップ状非磁性体141aを通過する。したがって、記録ヘッドからの磁束がティップ状非磁性体141aに集中されるので、記録層16に磁束を集中することができる。   The perpendicular magnetic recording medium 140 of this embodiment is used in an atmosphere having a critical temperature Tc or lower as in the seventh embodiment, and the complete diamagnetic part 141b is used in a superconducting state. The magnetic flux from the recording head cannot pass through the complete diamagnetic part 141b at all, but passes through the tip-like nonmagnetic substance 141a. Therefore, since the magnetic flux from the recording head is concentrated on the tip-shaped nonmagnetic material 141a, the magnetic flux can be concentrated on the recording layer 16.

なお、ティップ状非磁性体141aは磁束を一層集中させる点では軟磁性材料を用いて形成してもよい。   Note that the tip-shaped nonmagnetic material 141a may be formed using a soft magnetic material in terms of further concentrating the magnetic flux.

また、本実施の形態の垂直磁気記録媒体140は、第7の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体とは異なり、光ビームを用いることなく記録再生を行うことができるので、磁気ヘッドの構成が簡易である点で好ましい。   Further, unlike the perpendicular magnetic recording medium according to the seventh embodiment, the perpendicular magnetic recording medium 140 according to the present embodiment can perform recording and reproduction without using a light beam, so that the configuration of the magnetic head is improved. It is preferable in terms of simplicity.

(第9の実施の形態)
第1〜第6の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体を備えた本発明の第9の磁気記憶装置について説明する。
(Ninth embodiment)
A ninth magnetic storage device of the present invention provided with the perpendicular magnetic recording media according to the first to sixth embodiments will be described.

図33は、本発明の実施の形態の磁気記憶装置の要部を示す図である。図33を参照するに、磁気記憶装置120は大略ハウジング121からなる。ハウジング121内には、スピンドル(図示されず)により駆動されるハブ122、ハブ122に固定され回転される垂直磁気記録媒体123、アクチュエータユニット124、アクチュエータユニット124に取り付けられ垂直磁気記録媒体123の半径方向に移動されるアーム125及びサスペンション126、サスペンション126に支持された垂直磁気記録ヘッド128が設けられている。   FIG. 33 is a diagram showing a main part of the magnetic memory device according to the embodiment of the present invention. Referring to FIG. 33, the magnetic storage device 120 generally includes a housing 121. Inside the housing 121 is a hub 122 driven by a spindle (not shown), a perpendicular magnetic recording medium 123 fixed to the hub 122 and rotated, an actuator unit 124, and a radius of the perpendicular magnetic recording medium 123 attached to the actuator unit 124. An arm 125 and a suspension 126 which are moved in the direction are provided, and a perpendicular magnetic recording head 128 supported by the suspension 126 is provided.

図34は垂直磁気記録ヘッド及び垂直磁気記録媒体の概略断面図である。図34を参照するに、垂直磁気記録ヘッド128は、大略、主磁極135及びリターンヨーク136からなる記録ヘッド130とGMR(Giant Magneto Resistive)素子133を用いた再生ヘッド131から構成されている。記録ヘッド130は、垂直磁気記録媒体123に記録磁界を印加するための軟磁性体よりなる主磁極135と、主磁極135に磁気的に接続されたリターンヨーク136と、主磁極135等に記録磁界を誘導するための記録用コイル138などから構成されている。また、再生ヘッド131は、リターンヨーク136を用いた下部シールドと、上部シールド137とに挟まれたGMR素子133から構成されている。   FIG. 34 is a schematic sectional view of a perpendicular magnetic recording head and a perpendicular magnetic recording medium. Referring to FIG. 34, the perpendicular magnetic recording head 128 is generally composed of a recording head 130 including a main magnetic pole 135 and a return yoke 136 and a reproducing head 131 using a GMR (Giant Magnet Resistive) element 133. The recording head 130 includes a main magnetic pole 135 made of a soft magnetic material for applying a recording magnetic field to the perpendicular magnetic recording medium 123, a return yoke 136 magnetically connected to the main magnetic pole 135, a recording magnetic field on the main magnetic pole 135, and the like. For example, a recording coil 138 for guiding. The reproducing head 131 includes a GMR element 133 sandwiched between a lower shield using a return yoke 136 and an upper shield 137.

記録ヘッド130は、主磁極の先端部135−1から記録磁界を垂直磁気記録媒体123に対して垂直方向に印加して、記録層(図示せず。)に垂直方向の磁化を形成する。なお、主磁極の先端部135−1からの磁束は、さらに軟磁性裏打ち層(図示せず。)を通ってリターンヨーク136に還流する。主磁極の先端部135−1の軟磁性材料は飽和磁束密度の高い、例えば50at%Ni−50at%Fe、FeCoNi合金、FeCoAlOなどよりなることが好ましい。磁気飽和を防止して高い磁束密度の磁束を集中して記録層130に印加することができる。   The recording head 130 applies a recording magnetic field in the perpendicular direction to the perpendicular magnetic recording medium 123 from the tip portion 135-1 of the main magnetic pole to form perpendicular magnetization in the recording layer (not shown). Note that the magnetic flux from the tip portion 135-1 of the main magnetic pole returns to the return yoke 136 through the soft magnetic underlayer (not shown). The soft magnetic material of the tip portion 135-1 of the main pole is preferably made of a high saturation magnetic flux density, for example, 50 at% Ni-50 at% Fe, FeCoNi alloy, FeCoAlO, or the like. Magnetic saturation can be prevented and a magnetic flux having a high magnetic flux density can be concentrated and applied to the recording layer 130.

また、再生ヘッド131は、垂直磁気記録媒体123の磁化が漏洩する磁界を感知して、その方向に対応するGMR素子133の抵抗値の変化により記録層に記録された情報を得ることができる。なお、GMR素子133の替わりにTMR(Ferromagnetic Tunnel Junction Magneto Resistive)素子、バリスティックMR素子を用いることができる。   Further, the reproducing head 131 can sense the magnetic field in which the magnetization of the perpendicular magnetic recording medium 123 leaks, and obtain information recorded on the recording layer by the change in the resistance value of the GMR element 133 corresponding to the direction. Instead of the GMR element 133, a TMR (Ferromagnetic Tunnel Junction Magneto Resistive) element or a ballistic MR element can be used.

本実施の形態の磁気記憶装置120は、垂直磁気記録媒体123に特徴がある。例えば、垂直磁気記録媒体123は第1〜第6の実施の形態及にそれらの変形例に係る垂直磁気記録媒体である。   The magnetic storage device 120 of this embodiment is characterized by a perpendicular magnetic recording medium 123. For example, the perpendicular magnetic recording medium 123 is a perpendicular magnetic recording medium according to the first to sixth embodiments and modifications thereof.

磁気記憶装置120の基本構成は、図33に示すものに限定されるものではない。本発明で用いる垂直磁気記録媒体123は、磁気ディスクに限定されず磁気テープであってもよい。   The basic configuration of the magnetic storage device 120 is not limited to that shown in FIG. The perpendicular magnetic recording medium 123 used in the present invention is not limited to a magnetic disk but may be a magnetic tape.

本実施の形態によれば、磁気記憶装置120は、垂直磁気記録媒体123が記録ヘッド130の主磁極135からの磁束を一層狭窄して記録層に集中することにより、狭トラック化及び線記録密度の向上を図ることができ、高密度記録が可能である。   According to the present embodiment, the magnetic storage device 120 is configured such that the perpendicular magnetic recording medium 123 narrows the magnetic flux from the main magnetic pole 135 of the recording head 130 and concentrates it on the recording layer, thereby narrowing the track and reducing the linear recording density. Can be improved, and high-density recording is possible.

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。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the present invention described in the claims. It can be changed.

例えば、第9の実施の形態に係る磁気記憶装置では、垂直磁気記録媒体として磁気ディスクを例に説明したが、本発明の垂直磁気記録媒体は磁気ディスクに限定されず、基板にPETや、PEN、ポリイミドよりなるフィルムを用いて、ヘリカルスキャンあるいはラテラル走行型の磁気テープであってもよく、カードの形態であってもよい。   For example, in the magnetic storage device according to the ninth embodiment, the magnetic disk is described as an example of the perpendicular magnetic recording medium. However, the perpendicular magnetic recording medium of the present invention is not limited to the magnetic disk, and the substrate is PET or PEN. Further, a helical scan or lateral running type magnetic tape using a film made of polyimide may be used, or a card form may be used.

本発明の第1の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a perpendicular magnetic recording medium according to a first embodiment of the invention. 第1の実施の形態の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the perpendicular magnetic recording medium based on the modification of 1st Embodiment. 第1の実施の形態の第2の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the perpendicular magnetic recording medium which concerns on the 2nd modification of 1st Embodiment. 実施例1、2、及び比較例1に係る垂直磁気記録媒体の特性を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the characteristics of perpendicular magnetic recording media according to Examples 1 and 2 and Comparative Example 1. 実施例3及び比較例2に係る垂直磁気記録媒体のS/Nm特性を示す図である。6 is a diagram showing S / Nm characteristics of perpendicular magnetic recording media according to Example 3 and Comparative Example 2. FIG. 本発明の第2の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the perpendicular magnetic recording medium based on the 2nd Embodiment of this invention. 実施例4に係る垂直磁気記録媒体の記録層を平面視したTEM写真の模式図である。6 is a schematic diagram of a TEM photograph in plan view of a recording layer of a perpendicular magnetic recording medium according to Example 4. FIG. 実施例5に係る垂直磁気記録媒体の記録層を平面視したTEM写真の模式図である。6 is a schematic diagram of a TEM photograph in plan view of a recording layer of a perpendicular magnetic recording medium according to Example 5. FIG. 比較例3に係る垂直磁気記録媒体の記録層を平面視したTEM写真の模式図である。10 is a schematic diagram of a TEM photograph in plan view of a recording layer of a perpendicular magnetic recording medium according to Comparative Example 3. FIG. 実施例4及び5に係る垂直磁気記録媒体の特性を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the characteristics of perpendicular magnetic recording media according to Examples 4 and 5. 本発明の第3の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the perpendicular magnetic recording medium based on the 3rd Embodiment of this invention. 第3の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の記録の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of recording of the perpendicular magnetic recording medium based on 3rd Embodiment. 図10を平面視した図である。It is the figure which planarly viewed FIG. 第3の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の再生の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of reproduction | regeneration of the perpendicular magnetic recording medium based on 3rd Embodiment. 図12を平面視した図である。FIG. 13 is a plan view of FIG. 12. 磁界を印加して磁化容易軸を配向させる成膜装置を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the film-forming apparatus which orientates an easy axis of magnetization by applying a magnetic field. スパッタ粒子を斜めに入射させて磁化容易軸を配向させる成膜装置を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the film-forming apparatus which injects a sputtered particle diagonally and orients an easy axis of magnetization. 第3の実施の形態の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the perpendicular magnetic recording medium based on the modification of 3rd Embodiment. 実施例6のS/Nmと軟磁性遮蔽層膜厚との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between S / Nm of Example 6, and a soft-magnetic shielding layer film thickness. 隣接トラックイレーズ試験における実施例6の再生出力低下率と軟磁性遮蔽層膜厚との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the reproduction output fall rate of Example 6 and the soft-magnetic shielding layer film thickness in an adjacent track erase test. 実施例6のS/Nmと記録電流との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between S / Nm of Example 6, and a recording current. 実施例7のS/Nmと非磁性層膜厚との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between S / Nm of Example 7, and a nonmagnetic layer film thickness. 本発明の第4の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the perpendicular magnetic recording medium based on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the perpendicular magnetic recording medium based on the 5th Embodiment of this invention. 第5の実施の形態の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the perpendicular magnetic recording medium based on the modification of 5th Embodiment. 本発明の第6の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the perpendicular magnetic recording medium based on the 6th Embodiment of this invention. 第6の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の平面図である。It is a top view of the perpendicular magnetic recording medium based on 6th Embodiment. 第6の実施の形態の変形例に係る垂直磁気記録媒体の平面図である。It is a top view of the perpendicular magnetic recording medium based on the modification of 6th Embodiment. 本発明の第7の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the perpendicular magnetic recording medium based on the 7th Embodiment of this invention. 第7の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体に記録する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that it records on the perpendicular magnetic recording medium based on 7th Embodiment. 図28に示す垂直磁気記録媒体複合型磁気ヘッド側から見た磁束制御層の状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the state of the magnetic flux control layer seen from the perpendicular magnetic recording-medium composite magnetic head side shown in FIG. 本実施の形態に係る実施例の垂直磁気記録媒体に記録ヘッドの主磁極から磁束を印加する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that a magnetic flux is applied to the perpendicular magnetic recording medium of the Example which concerns on this Embodiment from the main pole of a recording head. 比較例に係る垂直磁気記録媒体に記録ヘッドの主磁極から磁束を印加する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that a magnetic flux is applied to the perpendicular magnetic recording medium which concerns on a comparative example from the main pole of a recording head. 第7の実施の形態の変形例に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the perpendicular magnetic recording medium based on the modification of 7th Embodiment. 本発明の第8の実施の形態に係る垂直磁気記録媒体の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the perpendicular magnetic recording medium based on the 8th Embodiment of this invention. 図32AのX−X断面図である。It is XX sectional drawing of FIG. 32A. 本発明の第9の実施の形態の磁気記憶装置の要部を示す図である。It is a figure which shows the principal part of the magnetic storage apparatus of the 9th Embodiment of this invention. 垂直磁気記録ヘッド及び垂直磁気記録媒体の概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a perpendicular magnetic recording head and a perpendicular magnetic recording medium.

符号の説明Explanation of symbols

11 基板
12 軟磁性裏打ち層
16 記録層
18 保護膜
19 潤滑層
100 垂直磁気記録媒体
101 磁束制御層
110 複合型磁気ヘッド
111 主磁極
113 記録用コイル
116 ファイバー
117 レーザ光源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Substrate 12 Soft magnetic backing layer 16 Recording layer 18 Protective film 19 Lubricating layer 100 Perpendicular magnetic recording medium 101 Magnetic flux control layer 110 Composite magnetic head 111 Main magnetic pole 113 Recording coil 116 Fiber 117 Laser light source

Claims (8)

軟磁性裏打ち層と、該軟磁性裏打ち層の上方に設けられた記録層を有し、
記録ヘッドからの磁束が前記記録層を通り軟磁性裏打ち層に流通して記録層が磁化される垂直磁気記録媒体であって、
前記軟磁性裏打ち層と記録層との間に超伝導材料を含む磁束制御層を有し、
超伝導状態の前記磁束制御層の一部に常伝導状態の領域を形成して前記磁束を通すことを特徴とする垂直磁気記録媒体。
A soft magnetic backing layer, and a recording layer provided above the soft magnetic backing layer,
A perpendicular magnetic recording medium in which a magnetic flux from a recording head flows through the recording layer to a soft magnetic backing layer and is magnetized.
A magnetic flux control layer including a superconductive material between the soft magnetic backing layer and the recording layer;
A perpendicular magnetic recording medium, wherein a normal conduction region is formed in a part of the superconducting magnetic flux control layer to pass the magnetic flux.
前記超伝導状態の磁束制御層の一部を変化させて常伝導状態の領域を形成することを特徴とする請求項1記載の垂直磁気記録媒体。   2. The perpendicular magnetic recording medium according to claim 1, wherein a part of the superconducting magnetic flux control layer is changed to form a normal conducting region. 前記常伝導状態の領域は常伝導体である非磁性材料よりなることを特徴とする請求項1記載の垂直磁気記録媒体。   2. The perpendicular magnetic recording medium according to claim 1, wherein the normal conducting region is made of a nonmagnetic material which is a normal conductor. 前記常伝導状態の領域は略矩形あるいは略円形よりなり、一辺あるいは直径が0.6nm〜20nmの範囲に設定されることを特徴とする請求項3記載の垂直磁気記録媒体。   4. The perpendicular magnetic recording medium according to claim 3, wherein the normal-conducting region is substantially rectangular or substantially circular, and has a side or diameter in the range of 0.6 nm to 20 nm. 前記超伝導材料は、YBa2Cu37-δ、Bi2Sr2CaCu28、Bi2Sr2Ca2Cu310、Ti2Ba2Ca2Cu310、Nb3Ge、及びNb3Alからなる群のうちいずれか1種の材料であることを特徴とする請求項1記載の垂直磁気記録媒体。 The superconductive materials are YBa 2 Cu 3 O 7-δ , Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O 8 , Bi 2 Sr 2 Ca 2 Cu 3 O 10 , Ti 2 Ba 2 Ca 2 Cu 3 O 10 , Nb 3 Ge, and a perpendicular magnetic recording medium according to claim 1, wherein the Nb is one material or of the group consisting of 3 Al. 軟磁性裏打ち層と、該軟磁性裏打ち層の上方に設けられた記録層を有し、前記軟磁性裏打ち層と記録層との間に超伝導材料を含む磁束制御層を有する垂直磁気記録媒体に、超伝導状態にある磁束制御層の一部の領域を加熱するステップと、
前記領域に記録磁界を印加するステップとを含み、
前記加熱により前記領域を常伝導状態に変化させる記録方法。
A perpendicular magnetic recording medium having a soft magnetic backing layer and a recording layer provided above the soft magnetic backing layer, and having a magnetic flux control layer containing a superconducting material between the soft magnetic backing layer and the recording layer. Heating a region of the magnetic flux control layer in a superconducting state;
Applying a recording magnetic field to the region,
A recording method of changing the region to a normal state by the heating.
前記加熱は光ビームを商社することにより行うことを特徴とする請求項6記載の記録方法。   The recording method according to claim 6, wherein the heating is performed by trading a light beam. 請求項1〜5のうちいずれか一項記載の垂直磁気記録媒体と、
前記垂直記録媒体の表面を選択的に加熱する加熱手段と、
前記記録層に情報を記録する記録手段と、を備える磁気記憶装置であって、
記録時に前記加熱手段が超伝導状態にある磁束制御層の一部の領域を加熱して常伝導状態に変化させると共に、前記記録手段により常伝導状態となった該一部の領域に磁束を通過させて記録層に情報を記録することを特徴とする磁気記憶装置。
The perpendicular magnetic recording medium according to any one of claims 1 to 5,
Heating means for selectively heating the surface of the perpendicular recording medium;
A magnetic storage device comprising recording means for recording information on the recording layer,
During recording, the heating means heats a part of the magnetic flux control layer in a superconducting state to change to a normal state, and passes the magnetic flux to the part of the normal state made by the recording means. And recording information on a recording layer.
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