JP2008097812A - 機械的安定性および耐食性を備えた垂直磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】機械的安定性および耐食性を備えた垂直磁気記録ディスクを提供する。
【解決手段】垂直磁気記録ディスクは、軟磁性下層（ＳＵＬ）を含む粒状コバルト合金の記録層（ＲＬ）を有する。ＳＵＬは、慎重に選択された元素（Ｂ、Ｂ_４Ｃ、ＢＮ、ＳｉＣ）の少なくとも１つ、もしくは合金でドープされるか、あるいは前記元素もしくは合金の層で覆われるか、またはそれらが挿入される。結果として得られるディスク、および特にＳＵＬは、ドーピングまたは薄層を有さない同等のディスクよりも、良好な記録特性、改善された機械的強度、および改善された耐食性を有する。
【選択図】図５

Description

本発明は、一般に、垂直磁気記録媒体に関し、より具体的には、磁気記録ハードディスクドライブに使用される垂直磁気記録層を備えたディスクに関する。

記録されたビットが、磁軸の垂直または面外配向を有する磁性体層内に格納される、垂直磁気記録は、磁気記録ハードディスクドライブにおける極めて高い記録密度のための有望な道筋である。垂直磁気記録システムの一般的なタイプは、「二重層」媒体を使用するものである。この種のシステムは図１に示されており、単一の書込み磁極タイプの記録ヘッドを備える。二重層媒体は、「軟磁性」の、すなわち保磁力が比較的低い透磁性下層（ＳＵＬ）上に形成された、垂直磁気データ記録層（ＲＬ）を含む。ＳＵＬは、記録ヘッドの書込み磁極から戻り磁極への磁界の磁束戻り経路としての役割を果たす。図１では、ＲＬは、垂直に記録または磁化された領域を備えて示され、矢印で表されるように、隣接する領域は反対の磁化方向を有する。隣接する反対向きの磁化領域の間の磁気転移は、読取りエレメントまたはヘッドによって、記録されたビットとして検出することができる。

図２は、記録層ＲＬに作用する書込み磁界Ｈ_ｗを示す、従来技術の垂直磁気記録ディスクの断面の概略図である。ディスクはまた、ハードディスク基板、ＳＵＬを成長させるためのシード層またはオンセット層、ＳＵＬとＲＬの間の中間層（ＩＬ）、および保護被膜（ＯＣ）を含む。ＩＬは、ＳＵＬの透磁性膜とＲＬとの間の磁気交換結合を壊すとともに、その基礎面が薄膜面に平行なＲＬのエピタキシャル成長を促進する、「交換ブレーク層」（ＥＢＬ）とも呼ばれる非磁性層または多層構造である。図２には図示されないが、シード層は、ＩＬの所望の成長方向を容易にするため、典型的にはＳＵＬ上に直接蒸着される。図２に示されるように、ＲＬは、「見掛けの」記録ヘッド（ＡＲＨ）のギャップの内部に位置し、長手方向または面内記録に比べて著しく高い書込み磁界を許容する、ＡＲＨは、ディスクの上方にある実際の書込みヘッド（ＲＷＨ）である書込み磁極（図１）、およびＲＬの下方にある有効な第２の書込み磁極（ＳＷＰ）を備える。ＳＷＰは、ＩＬによってＲＬから減結合されたＳＵＬによって促進され、また、その高い透磁率により、書込みプロセスの間にＲＷＨの磁気鏡像を作成する。これは、ＲＬをＡＲＨのギャップに有効に至らせ、ＲＬの内部の大きな書込み磁界Ｈ_ｗを許容する。

軟磁性下層（ＳＵＬ）は、垂直記録媒体（ＰＲＭ）構造の一体部分であり、記録ヘッドに対して磁界閉込めをもたらし、それによって、水平記録に使用されるよりも高い保磁力の媒体の磁気スイッチングを可能にする。最適な媒体性能のため、ＳＵＬは、軟磁性であり、単一ドメイン特性を示し、一軸異方性を示し、その磁軸は半径方向に沿って優先的に整列される。

米国特許第６６８６０７０号明細書 米国特許第６８３５４７５号明細書

非晶質の高透磁性材料は、これらの磁性の規格を満たすものであり、垂直媒体の作製に現在使用されている。現行技術の非晶質ＳＵＬ材料に関する固有の問題は、結晶質層と比べて相対的に、機械的に柔軟なことである。これにより、ＰＲＭは、スパッタ後プロセスの間の、または偶発的なヘッドとディスクの相互作用によるファイルレベルでの、損傷および引掻きの影響をより受けやすくなる。より厚くより硬質な被膜により、記録媒体の機械的堅牢度を改善することができるが、より厚い被膜は磁気スペーシングを増加させて、媒体の記録性能に有害な結果をもたらす。ＳＵＬの本質的な機械的性質を改善して、ＰＲＭの堅牢度を増加させる方策が必要とされている。これが本発明の主題である。

現行技術の非晶質ＳＵＬ材料に関する別の問題は、垂直記録媒体の化学的安定性を妨げる、それらの高い腐食傾向である。この問題は、ＳＵＬ上に成長させた中間層（１つまたは複数）の粗い微細構造によって悪化する。粗さは、記録層の分離を制御するために使用される。現行技術の解決策は、Ｒｕを異なる圧力でスパッタリングし、それによって稠密で厚い上層をＳＵＬ上に蒸着させる、二重の中間層を使用することを含む。ＳＵＬ上に蒸着された厚い上層の後に、より粗い下層構成要素が続く。この解決策は、ＰＲＭ積重ね体の全体的な腐食特性を改善するが、厚い上層内にある欠陥または空隙により、ＰＲＭの化学的安定性が損なわれる場合がある。厚い上層なしに、ＳＵＬ自体の本質的な腐食特性を改善する方策もまた必要とされている。

本発明は、記録層（ＲＬ）、軟磁性下層（ＳＵＬ）上の交換ブレーク層を備えた垂直磁気記録ディスクである。ＳＵＬは、ＳＵＬの機械的硬さを増加させるため、慎重に選択された材料でドープされる。

さらに、スペーサ／キャッピング層内、またはＳＵＬ自体の中に組み込まれたニオブなどの元素が、ＳＵＬの耐食性を増加させる。したがって、腐食を防ぐために厚い上層は必要ではない。

本発明の性質および利点のさらに十分な理解のため、添付図面とともに以下の詳細な説明を参照されたい。

本発明によれば、機械的安定性および耐食性を備えた垂直磁気記録媒体を提供することができる。

「Ｘ合金」は、Ｘのみの合金またはＸを含む合金を意味する（例えば、用語、ＣｏＦｅ合金は、ＣｏＦｅ、ならびにＣｏＦｅＯおよびＣｏＦｅＣを含む）。合金は、少なくとも２つの元素を含み、金属を含む必要はない。
「〜の上方の」は、〜の上を意味するが、必ずしも直接〜の上でなくてもよい。

図３は、従来技術による垂直磁気記録ディスクの断面の概略図であり、反強磁性的に結合されたＳＵＬを示す。ディスクを構築する様々な層は、ハードディスク基板上に位置する。基板は、任意の市販のガラス基板であってもよいが、ＮｉＰまたは他の既知の表面コーティングを有する従来のアルミニウム合金、あるいはシリコン、カナサイト、または炭化シリコンなどの代替基板であってもよい。ＳＵＬは、基板上に、ただし基板上に直接、または粘着層もしくはＯＬ上に直接配置される。ＯＬは、ＳＵＬの成長を促進するものであり、約２〜５ナノメートル（ｎｍ）の厚さのＡｌＴｉ合金または類似の材料であってもよい。図３のディスクでは、ＳＵＬは、反強磁性（ＡＦ）結合中間膜としてＳＵＬａとＳＵＬｂの間の反強磁性交換結合を仲介する役割をする中間膜（Ｒｕ、Ｉｒ、またはＣｒなど）によって分離された、複数の軟磁性層（ＳＵＬａおよびＳＵＬｂ）で形成された積層または多層ＳＵＬである。この種のＳＵＬは、米国特許第６６８６０７０号明細書（特許文献１）および米国特許第６８３５４７５号明細書（特許文献２）に記載されている。しかしながら、ＡＦ結合されたＳＵＬの代わりに、ＳＵＬは、単層のＳＵＬ、あるいは、炭素もしくはＳｉＮの膜またはＡｌもしくはＣｏＣｒの導電性膜などの非磁性膜によって分離された、複数の軟磁性膜で形成された反強磁性結合されていない積層または多層ＳＵＬであってもよい。ＳＵＬ層（１つまたは複数）は、ＣｏＮｉＦｅ、ＦｅＣｏＢ、ＣｏＣｕＦｅ、ＮｉＦｅ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＴａＮ、ＦｅＮ、ＦｅＴａＣ、ＣｏＴａＺｒ、ＣｏＦｅＢ、およびＣｏＺｒＮｂの合金、またはＣｏＦｅＴａＺｒなどの四元合金などの、非晶質の透磁性材料で形成される。ＳＵＬの厚さは、典型的には、約５０〜４００ｎｍの範囲である。ＲＬ上に形成されるＯＣは、非晶質の「ダイヤモンド様」炭素膜、または窒化シリコン（ＳｉＮ）などの別の既知の保護被膜であってもよい。

ＳＵＬ上の非磁性ＩＬは、粒状のＲＬ中のｈｃｐ結晶方向を制御するため、六方最密（ｈｃｐ）結晶構造を有する非磁性の金属または合金である。ＩＬは、ｈｃｐ粒状ＲＬの成長を促進するので、そのｃ軸は実質的に垂直に配向され、それによって垂直磁気異方性が得られる。ルテニウム（Ｒｕ）が、ＩＬに一般的に使用される材料であるが、他の材料としては、Ｔｉ、Ｒｅ、およびＯｓ、ならびに、ＲｕＣｒ合金などのＲｕベースの合金を含む、Ｔｉ、Ｒｅ、Ｒｕ、およびＯｓから選択された少なくとも１つの元素を含有する合金から選択された金属が挙げられる。ＩＬは、ＳＵＬ上に形成されたシード層（ＳＬ）上に形成されてもよい。

ＲＬは、酸化物（１つまたは複数）を含む粒子間の材料を有する粒状強磁性Ｃｏ合金である。酸化物は、典型的には、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、およびＮｂの１つまたは複数の酸化物である。ＲＬは、また、Ｃｒを含有してもよく、Ｃｒの１つまたは複数の酸化物も粒子間の材料として存在する。
＜ＳＵＬ中の非晶質合金＞
ＳＵＬは、高融点の元素および合金を添加することによって強化される。これらのドーパントを添加することの利点を例証するため、厚さ６０ｎｍのＣｏＴａＺｒ軟磁性下層が、ＡｌＴｉコーティングされたテクスチャ加工ガラス基板上に蒸着された。ＳＵＬは、次に、２．５ｎｍのＳｉＮで被覆された。ＳＵＬの硬さに対する改善は、高融点（Ｔ_ｍ）で耐火性の元素および合金をドープすることで、非晶質合金のガラス転移温度Ｔ_ｇを上昇させることによって求められた。一次転移までは、Ｔ_ｇ≒２Ｔ_ｍ／３である（Wang et al,J.Mat.Res., 18,2747,2003）。さらに、高融点材料は，非晶質合金のガラス転移温度を増大させるために利用される。

ＳＵＬは９２％Ｃｏであるので、ガラス転移温度はＣｏ（Ｔ_ｍ＝１４９５°Ｃ）によって支配される。図４〜６は、添加物Ｗ（Ｔ_ｍ＝３４１０°Ｃ）、Ｎｂ（Ｔ_ｍ＝２４６８°Ｃ）、Ｂ（Ｔ_ｍ＝２３００°Ｃ）、Ｂ_４Ｃ（Ｔ_ｍ＝２４５０°Ｃ）、およびＶ（Ｔ_ｍ＝１８９０°Ｃ）の１つを有するＳＵＬの結果を説明する。これらの材料のドーピングは、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｂ、およびＢ_４Ｃの単体ターゲットを用いてＣｏＴａＺｒを同時スパッタリングすることによって行われた。ドーパント量は０〜１２％であり、ＢおよびＢ_４ＣはＲＦスパッタリングされた。ドーパントが有効に合金のＴ_ｇを変更するためには、合金の構成物質よりも高い融点を有するべきである。しかしながら、これは十分ではなく、さらに、実効成長温度において材料の局所的な原子環境に組み込まれるべきである。したがって、ＳＵＬの機械的硬さを増大させるために最も有効なドーパントは、記録媒体の実効成長温度によって決定される。

図４は、ＳＵＬの磁気特性に対するドーパントの影響を示す。図４では、飽和磁化はドーパントレベルに対してプロットされる。この図は、すべてのドーパントが磁気モーメントの低減につながることを示す。しかしながら、様々なドーパントを比較した場合、低減の程度は著しく変わる。Ｂ_４ＣおよびＢは、ドーパントレベルが８％に達するとモーメントを３８％低減することが観察されるが、Ｖ、Ｎｂ、およびＷは、同じドーパントレベルの場合、それぞれ９％、１４％、および２１％低減する。

図５は、サンプルのナノインデンテーションを調べることによる、機械的硬さに対するＳＵＬのドーピングの影響を示す。具体的には、ナノインデンテーションは、ＡＦＭを用いてスクラッチ深さを調べることによって定量化された。図５は、ＡＦＭのスクラッチ深さの測定値と、Ｗ、Ｖ、Ｂ_４Ｃ、およびＢでドープされたＳＵＬに対するナノインデンターの作用力とを比較する。結果は、同じ過程で作られたドープされていないサンプル、ならびに結晶質層のみを備える完全な長手方向記録媒体構造（ＭＰＣ）と比較される。ＭＰＣサンプルは、非晶質層を含まないので、試験されたサンプルの中で最も硬いと予想される。

図５は、約２原子％のＢ_４ＣまたはＢを、６０ｎｍのＣｏＴａＺｒ軟磁性下層に添加することにより、対照（ドーパントなし）に比べてＡＦＭスクラッチ深さが著しく減少され、完成品の長手方向媒体（ＭＰＣ）のそれに近付いたことを示す。これは、ドーピングによってもたらされた改善された硬さの直接的な結果である。対照的に、ＶおよびＷをさらに高いドーパントレベルでドープしても、硬さの改善は得られない。これは、高融点のみでは機械的硬さを改善するのには不十分であるためである。図５に見られるように、融点が最も高い元素Ｗ（Ｔ_ｍ＝３４１０°Ｃ）および最も低い元素Ｖ（Ｔ_ｍ＝１８９０°Ｃ）でドープすることの影響は、ＳＵＬの機械的硬さの改善において効果がない。したがって、好ましくは、ドーパント材料は、機械的性質を改善するため、非晶質構造の局所的配列内に容易に挿入される非金属である。特にホウ素は、最も近い隣接した原子位置内に容易に存在することができる小さな原子である。これは、ＳＵＬの磁気モーメントのクエンチングにおけるその強い影響も説明する。この結果は、Ｂ_４Ｃも容易に組み込まれ、また図４および５に見られるように、ＳＵＬの磁気および硬さ特性に対して同程度の影響を有することを示す。これらの材料を２％レベルでドープすることにより、モーメントが１４％低減されるが、それは、所望の透磁性を維持するように、ＳＵＬの厚さを増加させることによって容易に補うことができる。これらの結果は、約７０〜９０°Ｃでのスパッタリングに対するものである。しかしながら、より高いスパッタリング温度では、Ｗなどの高Ｔ_ｍ材料はより機械的に堅牢なＳＵＬをもたらすであろう。Ｗは２５０°Ｃを超える成長温度で良好に混合されると予想することができる。しかしながら、合金の非晶質性が保持されるべきである場合、異なるＳＵＬ合金組成物が使用されなければならない。

図６は、ＣｏＴａＺｒ軟磁性下層のラジアル磁気異方性に対するドーパントの影響を示す。ホウ素は、４％以下の量をドープするため、ＳＵＬのラジアル異方性を増大させることにおいて有益である。前記異方性の増大は、ＳＵＬドメインの安定性に有益であり、ＳＵＬのノイズ寄与を減少させることによって記録性能を改善すると予想される。Ｂ_４Ｃは、Ｎｂ、Ｖ、およびＷと比べると、ラジアル異方性の適度な低減のみを有する。

ナノインデンテーションを検討して得られたより浅いＡＦＭスクラッチ深さと、粒子のスクラッチ堅牢度との間にも相関関係がある。この点を例証するため、ナノインデンテーションの検討において別個の実験が様々な構造で行われた。図７ａに見られるように、ＰＭＲキャップなしディスクは、１５０μＮにおいて５ｎｍのキャップディスクよりも少ないスクラッチ深さを有し、したがって、より堅牢であると予想することができる。粒子のスクラッチ堅牢度に対応する結果が図７ｂに示され、この図において、ＰＭＲキャップなしディスクの粒子によって誘発されるスクラッチ確率は、５ｎｍのキャップディスクよりも少ないことが明らかに分かる。したがって、当業者によれば、ＳＵＬを慎重に選択された元素および合金材料でドープすることにより、ファイルの信頼性にとって望ましい粒子スクラッチ耐性の改善ももたらされると予想することができる。Ｂ、Ｂ_４Ｃ、ＢＮ、およびＳｉＣは、そのような元素および合金の例である。
＜ＳＵＬ中の遷移金属＞
非晶質軟磁性下層の耐食性は、合金組成物中に１つまたは複数の慎重に選択された遷移金属元素を組み込むことによって改善される。改善は特定の遷移元素によってもたらされ、的確なドーパントを選択することにより、ＳＵＬの雑音抑圧には非常に望ましい軟磁性下層の一軸異方性が増加される。

図８ａ〜９は、試験サンプル構造に対する試験を示す。サンプルは、厚さ３ｎｍのＡｌＴｉ層で被覆されたテクスチャ加工ガラス基板上に蒸着された、ＣｏＴａＺｒの厚さ６０ｎｍの膜を含む。ドーピングは、遷移元素Ｃｒ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｎｂ、Ｔｉ、およびＴａを用いてＣｏＴａＺｒを同時スパッタリングすることによって達成された。ドーパント量は０〜１０％であった。保護被膜を有さないものと、２．５ｎｍのＳｉＮで被覆されたものとの２つのサンプル系が準備された。ＳＵＬをドープするために２つ以上のドーパントが使用されてもよい。

遷移金属を非晶質薄膜に添加することにより、２つのメカニズムによってそれらの固有の腐食特性を改善することができる。第一に、ドーパントは合金の化学ポテンシャルを変更することができる。第二に、ドーパントは非晶質薄膜の密度および表面エネルギーの変化をもたらすことができる。後者は、それらのドープＳＵＬ材料上に続いて成長される膜の付着および被覆面積を改善すると予想することができる。

サンプルの腐食特性は、分極電流測定によって評価された。測定において、電位はサンプル表面と貴金属の対向電極の間で掃引され、交換電流は電解質としてＤＩ水を用いて監視される。アノード電流密度は、合金の腐食傾向を測る正しい尺度であり、より高い電流はより高い腐食傾向を示す。測定により、被覆されていない薄膜のノビリティならびにその不動態化特性の定量的評価が可能になる。同様に、被覆された試料については、Ｅｏｃ（開路電位）の改善は、改善された上層の被覆面積および平滑度を示す。

図８ａおよび８ｂは、ＣｏＴａＺｒ軟磁性下層へのＣｒおよびＮｂのドーピング量を増加させることの影響を比較する。これらの測定に対して、被覆されていない厚さ６０ｎｍのサンプルが使用された。数値は、遷移金属のドーピング量が増大されるにしたがって合金がより貴金属に近付くことを示す。しかしながら、Ｃｒでドープした材料の場合における腐食電流曲線の形状は、これらの膜が不動態化特性を発達させないことを示す。対照的に、Ｎｂドーピングは第一に、開路電位を超えて２００ｍＶまで、約１００倍の腐食電流の低減につながることが分かる。それに加えて、１０％ドープされたＮｂの分極曲線は、アノードブランチの傾斜が減少することによって証明されるように、不動態化の明確な立上りを示した。腐食バリア層の自発的な形成である不動態化は、この挙動が長期の耐食性につながるため、任意の合金の腐食改善の目標である。これは、５％および１０％ドープされたＮｂ−ＣｏＴａＺｒのＳＵＬ両方において明白である。

図９は、１０％レベルでＣｒ、Ｎｂ、Ｐｔ、およびＲｅによってＣｏＴａＺｒをドープすることの影響を示す。ノビリティの改善における最大の増大はＣｒドーピングによるものであり、最小の増大はＰｔによるものである。しかしながら、上述したように、Ｃｒドーピングは薄膜の不動態化につながらないことがある。図８ａ、８ｂ、および９の結果は、ＮｂドーピングがＳＵＬの固有の耐食性を改善することを示す。同様の分極電流測定が、ＳｉＮで被覆されたＳＵＬ膜中の遷移金属でドープされたＣｏＴａＺｒのＳＵＬにおいて行われた。

図１０は、ＣｏＴａＺｒのＳＵＬ中の開路電位対ドーパント濃度のグラフである。この図は、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｐｔ、およびＲｅのドーピングによってもたらされる腐食の改善を示す。Ｎｂドーピングは、３％未満のドーパントレベルであっても改善を示す。同様の利点は、５％を超える量でのＲｅドーピングに対して観察される。Ｃｒの影響は、Ｎｂドーピングに類似しているが、それよりも有益でない。

図１１は、保磁力および一軸異方性に対するＣｏＴａＺｒ軟磁性下層へのＮｂドーピングの影響のグラフである。グラフは、ＳＵＬの磁気異方性がＮｂドーピングによって増加されることと、半径方向の保磁力が適度に増大されることを示す。したがって、ＣｏＴａＺｒ軟磁性下層のＮｂドーピングは、非晶質合金の耐食性および磁気特性を改善する。
＜遷移金属ナノ層＞
０．５〜４．０ｎｍのナノ層厚さのスペーサおよびキャッピング層も、軟磁性下層に耐食性を提供する。
図１２は、ＰＲＭの腐食特性を改善するための軟磁性下層構造を示す。図１２ａは、ＳＵＬまたはＡＦＣ−ＳＵＬの１つの層内にｎｍ厚さのスペーサを使用する。図１２ｂは、ＳＵＬまたはＡＦＣ−ＳＵＬ構造の上の、かつＯＬまたはＩＬ膜を蒸着する前のナノ層キャッピング層である。

単一のナノ層を使用することが図１２ａおよび１２ｂに図示されているが、複数のナノ層を使用することができる。本発明によって得られる追加の改善が、図１３ａおよび図１３ｂに図示される両方の構成のアーキテクチャを組み合わせることによって得ることができることも認識されたい。図面は、例示目的のものであって限定目的ではなく、例えば、多層の積重ね体をキャッピング層と組み合わせることにより、最適な腐食保護を提供することができる。さらに、ナノ層の配置は、図面中に例証された層とスペーサの数に限定されない。

図１４〜１６は、ＡｉＴｌコーティングされたガラス基板上に成長され、次に厚さ２．５ｎｍのＳｉＮ層で被覆された、一連の厚さ６０ｎｍのＣｏＴａＺｒサンプルからの結果である。
ナノ層スペーサを含む図１４〜１６の薄膜構造は、次の３つのスパッタステーションを使用して成長された。最初に、厚さ３０ｎｍのＣｏＴａＺｒの層が、高モーメントのカソードを用いて、ＡｌＴｉコーティングされたガラス上に蒸着された。次に、ナノ層スペーサ（厚さ２ｎｍ）が隣接するスパッタステーション上に蒸着され、最後に、被膜の蒸着に先立って、３０ｎｍのＣｏＴａＺｒが、高モーメントのカソードを装備した別のステーション上に追加された。

図１４〜１６のキャップ層は、次の２工程で成長された。最初に、厚さ６０ｎｍのＳＵＬ層がＡｌＴｉコーティングされたガラス上に成長され、その上に、厚さ２ｎｍのキャッピング層が、ＳｉＮ被膜に先立って蒸着された。

腐食特性は、分極電流測定によって評価され、その結果は、２．５ｎｍのＳｉＮで被覆された単一の厚さ６０ｎｍのＣｏＴａＺｒ層で得られたものと比較された。ナノ層スペーサを備えたＳＵＬの場合については、比較は、蒸着ツール機器の異なるスパッタリングステーションを使用して、２つの３０ｎｍ蒸着工程で成長されたＣｏＴａＺｒ層に対して行われた。

図１４は、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｐｔ、およびＲｅの厚さ２ｎｍのスペーサ層を含むＳＵＬ層の腐食特性を比較する。それは、様々な遷移金属のナノ層スペーサを含むＳＵＬ構造の開路電位測定のグラフである。Ｅｏｃの負の値はＳＵＬの耐食性を示す。図１４の基準サンプルは、「スペーサなし」と呼ばれ、上述したように、厚さ３０ｎｍのＳＵＬ副層をそれぞれ提供する２工程で蒸着された。使用された異なるスペーサに対するＥｏｃ値の比較は、Ｎｂスペーサが、ＳｉＮで被覆されたＳＵＬに高度の腐食防止を提供することを示す。

図１５では、本発明によって教示されるような極薄のキャッピング層を使用することによって得られる腐食防止が提供される。図１５は、様々な遷移金属および二元合金の様々な厚さ２ｎｍの層で覆われたＳＵＬ構造の開路電位測定のグラフである。基準サンプル（キャップなし）は、覆われたＳＵＬ構造と同じスパッタリングステーション内で成長された。この図は、基準層が最低の腐食特性を呈することを示す。図１５は、Ｎｂが最大の改善を提供し、基準サンプルよりもほぼ２倍良好であることを示す。ＲｅおよびＲｕＣｒ２５も顕著な保護特性を示す。

図１６は、容易軸保磁力および一軸異方性が、ナノ層を使用するＳＵＬと、単層または二重層の蒸着のどちらかを使用して同一の層内で測定されたものとの間で比較されたグラフである。異方性磁界の比較は、Ｎｂのナノ層を使用することが一軸異方性を向上させることを示す。Ｎｂキャップは、ＳＵＬの記録雑音特性を改善するのに有益なＨｋを増加させる。さらに、Ｈｋの増大は、ＳＵＬの容易軸保磁力を著しく変化させることなく得られる。これは、垂直媒体の高いデータ転送速度の用途には有益である。

ＳＵＬ中の非晶質合金、ＳＵＬ中の遷移金属、および遷移金属のナノ層は、ＳＵＬの性能をさらに向上させるため、併せて（一度に２つまたは３つすべて）使用することができる。

本発明を、好ましい実施形態を参照して具体的に示しかつ説明してきたが、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態および詳細の様々な変更が行われてもよいことが、当業者には理解されるであろう。したがって、開示される発明は単に例示目的のものであり、その範囲は、添付の特許請求の範囲に明記されるものによってのみ限定されるものと見なされる。

従来技術の垂直磁気記録システムの概略図である。 従来技術による垂直磁気記録ディスクの断面の概略図であり、書込み磁界を示す。 垂直磁気記録ディスクの断面の概略図である。 ＳＵＬの磁気特性に対するドーパントの影響を示すグラフである。 機械的硬さに対するＳＵＬドーピングの影響を示すグラフである。 ＣｏＴａＺｒ軟磁性下層のラジアル磁気異方性に対するドーパントの影響を示すグラフである。 キャップ厚さが異なるディスクのスクラッチ深さのグラフである。 キャップを有するディスクと有さないディスクに対するスクラッチ確率の表である。 ＣｏＴａＺｒ軟磁性下層へのＣｒドーピング量を増加させることによる、腐食特性に対する影響を比較するグラフである。 ＣｏＴａＺｒ軟磁性下層へのＮｂのドーピング量を増加させることによる、腐食特性に対する影響を比較するグラフである。 １０％レベルでＣｒ、Ｎｂ、Ｐｔ、およびＲｅによってＣｏＴａＺｒ軟磁性下層をドープすることによる影響を示すグラフである。 ＣｏＴａＺｒのＳＵＬにおける開路電位対ドーパント濃度のグラフである。 保磁力および一軸異方性に対するＣｏＴａＺｒのＳＵＬへのＮｂドーピングの影響のグラフである。 垂直記録媒体の腐食特性を改善するための軟磁性下層構造を示す図である。 垂直記録媒体の腐食特性を改善するための軟磁性下層構造を示す図である。 垂直記録媒体の腐食特性を改善するための追加の軟磁性下層構造を示す図である。 垂直記録媒体の腐食特性を改善するための追加の軟磁性下層構造を示す図である。 Ｃｒ、Ｎｂ、Ｐｔ、およびＲｅの厚さ２ｎｍのスペーサ層を含むＳＵＬ層の腐食特性を比較するグラフである。 様々な遷移金属および二元合金の様々な厚さ２ｎｍの層で覆われたＳＵＬ構造の開路電位測定のグラフである。 容易軸保磁力および一軸異方性が、ナノ層を使用するＳＵＬと、単層または二重層の蒸着のどちらかを使用して同一の層内で測定されたものとの間で比較されたグラフである。

Claims (31)

1. 基板と
   前記基板の上方の、少なくとも３つの元素を含む軟磁性下層と、
   前記軟磁性下層の上方の、ＣｏまたはＦｅを含む垂直磁気記録層とを備え、
   前記軟磁性下層（ＳＵＬ）が、１８９０°Ｃを超える高融点（Ｔ_ｍ）を有する添加非金属元素または合金を含む、垂直磁気記録媒体。
2. 前記添加元素が、Ｂ、Ｂ_４Ｃ、ＢＮ、およびＳｉＣの少なくとも１つである、請求項１に記載の垂直記録媒体。
3. 前記添加元素の量が０〜１２％である、請求項２に記載の垂直記録媒体。
4. 前記軟磁性下層が、ＣｏＴａＺｒを含む非晶質合金を含む、請求項２に記載の垂直記録媒体。
5. 前記ＳＵＬ構造が単層である、請求項２に記載の垂直記録媒体。
6. 前記ＳＵＬ構造がＡＦＣ二重層構造である、請求項２に記載の垂直記録媒体。
7. 前記添加元素がＢを含む、請求項１に記載の垂直記録媒体。
8. 前記ＳＵＬ中の前記添加元素の量が０〜１２原子％である、請求項７に記載の垂直記録媒体。
9. 前記ＳＵＬ中の前記添加元素の量が０〜６原子％である、請求項７に記載の垂直記録媒体。
10. 前記ＳＵＬ中の前記添加元素の量が０．５〜３原子％である、請求項７に記載の垂直記録媒体。
11. 前記添加元素がＷを含む、請求項１に記載の垂直記録媒体。
12. 基板と、
    前記基板の上方の、少なくとも３つの元素を含む軟磁性下層と、
    前記軟磁性下層の上方の垂直磁気記録層とを備え、
    前記軟磁性下層（ＳＵＬ）が、６原子％未満の量で、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｒｅ、ＮｂおよびＴｉの少なくとも１つの添加元素を含む、垂直磁気記録媒体。
13. 前記添加元素が、Ｎｂ、Ｒｅ、およびＣｒの少なくとも１つである、請求項１２に記載の垂直磁気記録媒体。
14. 前記ＳＵＬ中の前記添加元素の濃度が０〜１５原子％である、請求項１３に記載の垂直磁気記録媒体。
15. 前記ＳＵＬ中の前記添加元素の濃度が０．５〜５原子％である、請求項１３に記載の垂直磁気記録媒体。
16. 前記添加元素の添加が、２０％を超えて前記合金の磁気モーメントを低減しない、請求項１２に記載の垂直磁気記録媒体。
17. 前記添加元素が、前記ＳＵＬ合金のノビリティを増加させ、自己不動態化を示す、請求項１２に記載の垂直磁気記録媒体。
18. 前記添加元素が、前記ＳＵＬの一軸磁気異方性を増加させる、請求項１２に記載の垂直磁気記録媒体。
19. 前記ＳＵＬがＣｏＴａＺｒを含む、請求項１３に記載の垂直磁気記録媒体。
20. 前記ＳＵＬ中の濃度が、７０〜９７原子％のＣｏと、０〜３０原子％のＴａと、０〜３０原子％のＺｒとを含む、請求項１３に記載の垂直磁気記録媒体。
21. 前記添加元素がＮｂであり、Ｎｂの濃度が０．５〜１０原子％である、請求項１２に記載の垂直磁気記録媒体。
22. 前記添加元素が、Ｐｔ、Ｒｅ、およびＣｒの少なくとも１つであり、前記添加元素の濃度が０．５〜１０原子％である、請求項１２に記載の垂直磁気記録媒体。
23. 基板と、
    前記基板の上方の軟磁性下層と、
    前記軟磁性下層の上方の垂直磁気記録層とを備え、
    前記軟磁性下層（ＳＵＬ）が、０．５〜４．０ｎｍの金属または合金層で覆われた層、および０．５〜４．０ｎｍの金属または合金層が挿入された層の少なくとも１つである、垂直磁気記録媒体。
24. 前記ＳＵＬが、０．５〜４．０ｎｍの金属または合金層で覆われている、請求項２３に記載の垂直磁気記録媒体。
25. 前記ＳＵＬに、０．５〜４．０ｎｍの金属または合金層が挿入されている、請求項２３に記載の垂直磁気記録媒体。
26. 前記ＳＵＬに、０．５〜４．０ｎｍの金属または合金層が挿入されている、請求項２４に記載の垂直磁気記録媒体。
27. 前記ＳＵＬに、複数の０．５〜４．０ｎｍの金属または合金層が挿入されている、請求項２３に記載の垂直磁気記録媒体。
28. 前記ＳＵＬに、複数の０．５〜４．０ｎｍの金属または合金層が挿入されている、請求項２４に記載の垂直磁気記録媒体。
29. 前記金属または合金層がＮｂを含む、請求項２３に記載の垂直磁気記録媒体。
30. 前記金属または合金層が、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｃｒ、またはＰｔの少なくとも１つを含む、請求項２３に記載の垂直磁気記録媒体。
31. 基板と、
    前記基板の上方の、少なくとも３つの元素を含む軟磁性下層と、
    前記軟磁性下層の上方の、ＣｏまたはＦｅを含む垂直磁気記録層とを備え、
    前記軟磁性下層（ＳＵＬ）が、１８９０°Ｃを超える高融点（Ｔ_ｍ）を有する第１の添加非金属元素または合金と、６原子％未満の量のＣｒ、Ｐｔ、Ｒｅ、ＮｂおよびＴｉの少なくとも１つの第２の添加元素とを含み、
    前記軟磁性下層（ＳＵＬ）が、０．５〜４．０ｎｍの金属または合金層で覆われた層、および０．５〜４．０ｎｍの金属または合金層が挿入された層の少なくとも１つである、垂直磁気記録媒体。

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