JP2011227992A - Perpendicular magnetic recording medium and magnetic recording and reproducing device - Google Patents

Perpendicular magnetic recording medium and magnetic recording and reproducing device Download PDF

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Soichi Oikawa
壮一 及川
Tomoyuki Maeda
知幸 前田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a perpendicular magnetic recording medium that enhances thermal fluctuation resistance while reducing a magnetic field required for recording, and that besides improves a signal-to-noise ratio.SOLUTION: A perpendicular magnetic recording medium has a first magnetic layer, a nonmagnetic intermediate layer and a second magnetic layer in this order on a substrate. The first magnetic layer and the second magnetic layer are ferromagnetically coupled, and have crystal particles and an amorphous grain boundary layer. The crystal particles of the first magnetic layer contain Co, Pt and Cr, and the crystal particles of the second magnetic layer contain Co but not contain Cr. For the first magnetic layer and the second magnetic layer, when values of saturation magnetization are Ms, Msand values of anisotropic magnetic fields are Hk, Hk, the following relations are satisfied: Ms<Msand Hk>Hk.

Description

本発明は、垂直磁気記録媒体、およびこの垂直磁気記録媒体を具備した磁気記録再生装置に関する。   The present invention relates to a perpendicular magnetic recording medium and a magnetic recording / reproducing apparatus including the perpendicular magnetic recording medium.

ハードディスク装置(HDD)の記録密度を高めるためには,磁気記録媒体上における1ビットの大きさを小さくする必要があり,小さくしても正しく信号を読み出せるようにするには,磁気記録層を構成する磁性粒子を微細化する必要がある。粒子径が小さくなるとその体積に比例して,記録した磁化の方向を保持するエネルギーが小さくなり,これが室温の熱エネルギーに近くなると,磁気ヘッドで記録を行わなくても磁化の反転が起きてしまう(熱揺らぎ現象)。   In order to increase the recording density of a hard disk drive (HDD), it is necessary to reduce the size of one bit on the magnetic recording medium. It is necessary to make the constituent magnetic particles fine. When the particle size is reduced, the energy to maintain the recorded magnetization direction is reduced in proportion to the volume, and when this is close to room temperature thermal energy, magnetization reversal occurs without recording with a magnetic head. (Thermal fluctuation phenomenon).

これを防ぐためには,単位体積当りの磁化反転に必要なエネルギー(一軸磁気異方性エネルギー;Ku)を大きくするという手があるが,記録に必要なヘッド磁界は基本的にはKuに比例するので,Kuを大きくした場合にはそれに合わせてヘッド磁界も大きくしないと,十分な記録ができなくなってしまう。しかしながら,磁気ヘッドの飽和磁束は現在ほぼ物理的な限界に近く,1ビットが小さくなるのに伴ってヘッドの磁極先端も小さくなっているため,ヘッドの記録能力を高めるのはかなり困難になってきている。   In order to prevent this, there is a way to increase the energy (uniaxial magnetic anisotropy energy; Ku) required for magnetization reversal per unit volume, but the head magnetic field required for recording is basically proportional to Ku. Therefore, when Ku is increased, sufficient recording cannot be performed unless the head magnetic field is increased accordingly. However, the saturation magnetic flux of the magnetic head is almost close to the physical limit at present, and the magnetic pole tip of the head becomes smaller as 1 bit becomes smaller, so it becomes very difficult to improve the recording performance of the head. ing.

つまり,記録密度を高めるために磁性粒子を微細化しようとすると,記録が困難になるという状況になってきており,熱揺らぎ耐性を高めながら,記録に必要な磁界を小さくする方法が求められている。   In other words, when trying to make magnetic particles finer in order to increase the recording density, it has become difficult to record, and there is a need for a method for reducing the magnetic field required for recording while improving the resistance to thermal fluctuation. Yes.

その方法の一つとして,近年,1つの柱状粒子内を上下に硬磁性(高Ku)の領域と軟磁性(低Ku)の領域に分けて,それらを適度な相互作用で結合させるという方法が提案された(コンポジットメディア)(非特許文献1)。このような構成にすると,2つの領域が完全に交換結合していないために,外部から磁界を印加した際に2つの領域が一体では反転せず,先に軟磁性の領域が回転を始め,ある程度回転してから,適度な相互作用により硬磁性領域も回転させようとする力を加えて反転する。2つの領域を完全に交換結合させた場合には,外部磁界を印加すると平均したKuに対応する磁界(保磁力)で一体で反転するが,結合を適度に弱めることで,これよりも小さい磁界(保磁力)で反転すると報告されている。このコンポジットメディアを実際に作製し,その特性を評価した報告はいくつもなされているが(例えば非特許文献2),どれも最初の提案をベースにしていて一方の領域は軟磁性となっている。   As one of the methods, in recent years, one columnar particle is divided into a hard magnetic (high Ku) region and a soft magnetic (low Ku) region in the upper and lower directions, and these are combined with an appropriate interaction. Proposed (composite media) (Non-Patent Document 1). In such a configuration, since the two regions are not completely exchange coupled, when the magnetic field is applied from the outside, the two regions are not reversed together, but the soft magnetic region starts to rotate first. After rotating to some extent, it reverses by applying a force to rotate the hard magnetic region by appropriate interaction. When the two regions are completely exchange-coupled, when an external magnetic field is applied, the magnetic field (coercive force) corresponding to the average Ku is reversed, but by weakening the coupling appropriately, a magnetic field smaller than this is reversed. It is reported that it is reversed by (coercivity). There have been a number of reports that actually produced this composite media and evaluated its properties (for example, Non-Patent Document 2), but all are based on the original proposal and one region is soft magnetic. .

確かに2つの領域間の結合を適度に弱めることにより,完全に結合させた場合に比べて保磁力は下げることはできるが(低下の程度はそれぞれのKuや飽和磁化Msなどに依存する),そのベースはKuの平均値(層厚に応じた加重平均)であり,おおまかには保磁力はKuの平均値で決まると言える。   It is true that the coercivity can be lowered by moderately weakening the coupling between the two regions compared to the case of complete coupling (the degree of the reduction depends on the respective Ku and saturation magnetization Ms). The base is the average value of Ku (weighted average according to the layer thickness), and it can be said that the coercive force is roughly determined by the average value of Ku.

ヘッド磁界がすでに上限いっぱいであるとして,保磁力(反転磁界)は記録できる範囲の最大値にするとなると,Kuの平均値はほぼ決まってしまうので,後は2つの領域でどう配分するかが重要になる。   Assuming that the head magnetic field is already full, if the coercive force (reversal magnetic field) is set to the maximum value within the recordable range, the average value of Ku will be almost determined. become.

いわゆるコンポジットメディアの考え方としては,軟磁性領域のKuがほぼ0で,硬磁性領域のKuは軟磁性領域がない時の2倍にできる。言い換えると,コンポジットメディアは,より高Kuの硬磁性層を扱うための方法でもあるが,平均のKuは硬磁性層のKuよりも大幅に低下してしまう。   In the so-called composite media, the Ku of the soft magnetic region is almost 0, and the Ku of the hard magnetic region can be doubled when there is no soft magnetic region. In other words, the composite media is also a method for handling the hard magnetic layer having a higher Ku, but the average Ku is significantly lower than the Ku of the hard magnetic layer.

一方,現在の垂直HDDメディアではCoCrPt−酸化物グラニュラー硬磁性層が主流となっており,Crを減らすことでKuを高めることはできるが,Crを増やした方がSNRm(メディアの信号ノイズ比)の改善やMsの低減ができるため,Cr組成は高めでKuは4×10erg/cc程度に抑えられている。また,FePt合金など非常に大きなKuが得られる材料も検討されているが,CoCrPt記録層のような高いSNRmが得られる目処は立っておらず,硬磁性層のKuを高めるのは実質的に難しい状況にある。 On the other hand, CoCrPt-oxide granular hard magnetic layer is the mainstream in current perpendicular HDD media, and Ku can be increased by reducing Cr, but SNRm (media signal to noise ratio) is increased by increasing Cr. Thus, the Cr composition is high and Ku is suppressed to about 4 × 10 6 erg / cc. Further, materials that can obtain a very large Ku such as an FePt alloy have been studied. However, there is no prospect of obtaining a high SNRm like a CoCrPt recording layer, and it is substantially possible to increase the Ku of the hard magnetic layer. It's a difficult situation.

上記のほかにも、磁気記録層に2層の磁性層を用いた垂直磁気記録媒体が提案されている(特許文献1および特許文献2)。しかし、熱揺らぎ耐性を高めながら,記録に必要な磁界を小さくし、しかも信号ノイズ比を改善できるまでには至っていない。   In addition to the above, perpendicular magnetic recording media using two magnetic layers as magnetic recording layers have been proposed (Patent Document 1 and Patent Document 2). However, it has not yet been possible to reduce the magnetic field necessary for recording while improving the resistance to thermal fluctuations and to improve the signal-to-noise ratio.

特開2003−168207号公報JP 2003-168207 A 特開2006−48900号公報JP 2006-48900 A

R. H. Victora et al., IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 41, p. 537R. H. Victora et al., IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 41, p. 537 J. P. Wang et al., IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 41, p. 3181J. P. Wang et al., IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 41, p. 3181

本発明の目的は、熱揺らぎ耐性を高めながら,記録に必要な磁界を小さくし、しかも信号ノイズ比を改善できる垂直磁気記録媒体を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a perpendicular magnetic recording medium capable of reducing the magnetic field required for recording while improving the resistance to thermal fluctuation and improving the signal-to-noise ratio.

本発明の一実施形態に係る垂直磁気記録媒体は、基板上に、第1磁性層と、第2磁性層とを有し、前記第1磁性層および第2磁性層について、一軸磁気異方性定数をKu,Ku、飽和磁化をMs,Ms、異方性磁界をHk>Hk、厚さをt,tとしたとき、KuおよびKuが3×10erg/cc以上,Ms<Ms,Hk>Hk,かつt>tであることを特徴とする。 A perpendicular magnetic recording medium according to an embodiment of the present invention includes a first magnetic layer and a second magnetic layer on a substrate, and the first magnetic layer and the second magnetic layer have uniaxial magnetic anisotropy. When constants are Ku 1 and Ku 2 , saturation magnetization is Ms 1 and Ms 2 , anisotropic magnetic field is Hk 1 > Hk 2 , and thicknesses are t 1 and t 2 , Ku 1 and Ku 2 are 3 × 10 6. erg / cc or more, Ms 1 <Ms 2 , Hk 1 > Hk 2 , and t 1 > t 2 .

本発明によれば、熱揺らぎ耐性を高めながら,記録に必要な磁界を小さくし、しかも信号ノイズ比を改善できる垂直磁気記録媒体を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a perpendicular magnetic recording medium capable of reducing the magnetic field necessary for recording while improving the resistance to thermal fluctuation and improving the signal-to-noise ratio.

本発明の一実施形態に係る垂直磁気記録媒体の断面図。1 is a cross-sectional view of a perpendicular magnetic recording medium according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る磁気記録再生装置を一部分解した斜視図。1 is a partially exploded perspective view of a magnetic recording / reproducing apparatus according to an embodiment of the present invention. 実施例1における垂直磁気記録媒体の磁化曲線。2 is a magnetization curve of a perpendicular magnetic recording medium in Example 1. 実施例1における垂直磁気記録媒体の残留保磁力の傾斜角依存性を示す図。FIG. 4 is a graph showing the tilt angle dependence of the residual coercivity of the perpendicular magnetic recording medium in Example 1. 実施例1における垂直磁気記録媒体の保磁力の掃引時間依存性を示す図。FIG. 4 is a diagram showing the sweep time dependence of the coercivity of the perpendicular magnetic recording medium in Example 1. 比較例1における垂直磁気記録媒体の磁化曲線。The magnetization curve of the perpendicular magnetic recording medium in Comparative Example 1. 実施例2における非磁性中間層厚を0nmとした垂直磁気記録媒体の磁化曲線。7 is a magnetization curve of a perpendicular magnetic recording medium in which the thickness of the nonmagnetic intermediate layer in Example 2 is 0 nm. 実施例2における非磁性中間層厚を2nmとした垂直磁気記録媒体の磁化曲線。The magnetization curve of the perpendicular magnetic recording medium which made the nonmagnetic intermediate | middle layer thickness in Example 2 2 nm. 実施例2における垂直磁気記録媒体について,HcおよびHsの中間層厚依存性を示す図。The figure which shows the intermediate layer thickness dependence of Hc and Hs about the perpendicular magnetic recording medium in Example 2. FIG. 実施例3における垂直磁気記録媒体について,HcおよびHsのSiO組成依存を示す図。FIG. 7 is a diagram showing the dependence of Hc and Hs on the SiO 2 composition of the perpendicular magnetic recording medium in Example 3. 実施例4における垂直磁気記録媒体について,HcおよびHsの第2磁性層厚依存を示す図。FIG. 10 is a diagram showing the dependence of Hc and Hs on the second magnetic layer thickness for the perpendicular magnetic recording medium in Example 4;

磁性層においてKuから期待される反転磁界の大きさは,2Ku/Msで与えられ,異方性磁界(Hk)と呼ばれている。コンポジットメディアのポイントは軟磁性領域が先に反転するというところにあり,反転しやすさという意味ではKuが0に近づくとHkが0に近づくので好ましいが,Kuは必ずしも0に近くなくとも,Msとのバランスで,Hkが小さければ先に反転が起きる。   The magnitude of the reversal magnetic field expected from Ku in the magnetic layer is given by 2 Ku / Ms and is called an anisotropic magnetic field (Hk). The point of the composite media is that the soft magnetic region is reversed first, and in terms of ease of reversal, it is preferable that Ku approaches 0, Hk approaches 0, but Ku is not necessarily close to 0, but Ms. In contrast, if Hk is small, inversion occurs first.

そこで我々は,第1磁性層は基本的に現行のCoCrPt−酸化物グラニュラー硬磁性層のまま,第2磁性層として軟磁性層の代わりにMsが高くHkの低い「硬」磁性層を用いることを考え出した。   Therefore, we basically use the current CoCrPt-oxide granular hard magnetic layer as the first magnetic layer, and use a “hard” magnetic layer with high Ms and low Hk instead of the soft magnetic layer as the second magnetic layer. Figured out.

第2磁性層のHkを低くすることで先に反転が始まり,第1磁性層の反転を促進して反転磁界(保磁力〜ヘッド記録に必要な磁界)が小さくなることが期待できる(2つの領域の磁気モーメントを各々1つと仮定した理論計算とは異なり,実際には非常に多くの磁気モーメントの集まりなので,領域内のモーメントの向きは一様ではなく,完全に交換結合している場合でも,Hkの低い領域の境界から遠い部分から磁化回転が始まる)。さらに2つの磁性層の間に非磁性中間層を設けて,2つの磁性層間の相互作用を弱めることで,さらに記録に必要な磁界を小さくすることができる。   Reversal starts earlier by lowering the Hk of the second magnetic layer, and it can be expected that the reversal magnetic field (coercive force to magnetic field necessary for head recording) is reduced by promoting reversal of the first magnetic layer (two Unlike theoretical calculations that assume that each region has one magnetic moment, it is actually a collection of a large number of magnetic moments. Therefore, the directions of the moments in the region are not uniform, even when they are completely exchange-coupled. , Magnetization rotation starts from a portion far from the boundary of the low Hk region). Further, by providing a nonmagnetic intermediate layer between the two magnetic layers to weaken the interaction between the two magnetic layers, the magnetic field required for recording can be further reduced.

また,第2磁性層の方が多少でもKuが高ければ平均のKuが大きくなる分だけ熱揺らぎ耐性を高めることができ,Kuが同程度か低ければ熱揺らぎ耐性も同程度か低下することになるが,Kuが6乗のオーダーであれば,層厚を薄くすることや第1磁性層のKuを調整したりすることで,熱揺らぎ耐性の低下は抑制できると考えられる(上述したように,第1磁性層が現行の硬磁性層のままで第2磁性層に軟磁性層を用いた場合には,平均のKuが大幅に低下してしまう)。第1,第2磁性層ともKuが3×10erg/cc以上であれば,層厚などの自由度をあまり犠牲にすることなく,高い熱揺らぎ耐性が期待できる。 In addition, if the Ku of the second magnetic layer is somewhat higher, the thermal fluctuation resistance can be increased by an increase in the average Ku, and if the Ku is the same or lower, the thermal fluctuation resistance is reduced to the same degree. However, if Ku is on the order of the sixth power, it is considered that the decrease in thermal fluctuation resistance can be suppressed by reducing the layer thickness or adjusting the Ku of the first magnetic layer (as described above). When the first magnetic layer is the current hard magnetic layer and the soft magnetic layer is used as the second magnetic layer, the average Ku is greatly reduced). If Ku is 3 × 10 6 erg / cc or more in both the first and second magnetic layers, high thermal fluctuation resistance can be expected without sacrificing the degree of freedom such as layer thickness.

したがって,この方法により,SNRmの良好なCoCrPt−酸化物グラニュラー硬磁性層を用いたまま,熱揺らぎ耐性をほぼ維持しながら記録に必要な磁界を低減(上書き特性/OWを改善)するか,記録に必要な磁界を維持しながら熱揺らぎ耐性を向上させることができると考えられる。   Therefore, this method reduces the magnetic field required for recording (improves overwriting characteristics / OW) while maintaining the resistance to thermal fluctuation while using the CoCrPt-oxide granular hard magnetic layer with good SNRm, or recording. It is considered that the thermal fluctuation resistance can be improved while maintaining the magnetic field necessary for the operation.

本発明によれば、垂直磁気記録層を第1磁性層/第2磁性層の2層構造とし,Ku,Kuとも3×10erg/cc以上,Ms<Ms,Hk>Hk,t>tとすることにより,媒体ノイズ,熱揺らぎ耐性,上書き特性を改善した磁気記録媒体および面記録密度を向上させた磁気記録再生装置を提供することができる。 According to the present invention, the perpendicular magnetic recording layer has a two-layer structure of a first magnetic layer / second magnetic layer, and Ku 1 and Ku 2 are both 3 × 10 6 erg / cc or more, Ms 1 <Ms 2 , Hk 1 > By setting Hk 2 and t 1 > t 2 , it is possible to provide a magnetic recording medium with improved medium noise, resistance to thermal fluctuation, and overwrite characteristics, and a magnetic recording / reproducing apparatus with improved surface recording density.

以下、本発明の実施形態についてより詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail.

図1は、本発明の一実施形態に係る垂直磁気記録媒体の断面図である。この垂直磁気記録媒体は、基板1上に、下部軟磁性層2aと非磁性中間層2bと上部軟磁性層2cとを含む軟磁性裏打ち層2、シード層3、非磁性下地層4、第1磁性層5、非磁性中間層6、第2磁性層7、および保護層8が積層された構造を有する。以下、好適な材料について説明する。   FIG. 1 is a sectional view of a perpendicular magnetic recording medium according to an embodiment of the present invention. This perpendicular magnetic recording medium comprises a substrate 1, a soft magnetic backing layer 2 including a lower soft magnetic layer 2a, a nonmagnetic intermediate layer 2b, and an upper soft magnetic layer 2c, a seed layer 3, a nonmagnetic underlayer 4, and a first magnetic recording medium. The magnetic layer 5, the nonmagnetic intermediate layer 6, the second magnetic layer 7, and the protective layer 8 are stacked. Hereinafter, suitable materials will be described.

<基板>
基板としては、例えばガラス基板、Al系合金基板、セラミック基板、カーボン基板や、酸化表面を有するSi単結晶基板等を用いることができる。ガラス基板の材料としては、例えばアモルファスガラス、結晶化ガラスがあげられる。アモルファスガラスとしては、例えば汎用のソーダライムガラス、及びアルミノシリケートガラス等を使用できる。また、結晶化ガラスとしては、例えばリチウム系結晶化ガラスを用いることができる。セラミック基板としては、例えば汎用の酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、及び窒化珪素などを主成分とする焼結体や、これらの繊維強化物などが使用可能である。あるいは、基板として、上記金属及び非金属の基板等の表面にメッキ法やスパッタ法を用いてNiP層が形成されたものを用いることもできる。
<Board>
As the substrate, for example, a glass substrate, an Al alloy substrate, a ceramic substrate, a carbon substrate, an Si single crystal substrate having an oxidized surface, or the like can be used. Examples of the material of the glass substrate include amorphous glass and crystallized glass. As the amorphous glass, for example, general-purpose soda lime glass and aluminosilicate glass can be used. Further, as the crystallized glass, for example, lithium-based crystallized glass can be used. As the ceramic substrate, for example, a sintered body mainly composed of general-purpose aluminum oxide, aluminum nitride, silicon nitride, or the like, or a fiber reinforced material thereof can be used. Alternatively, a substrate in which a NiP layer is formed on the surface of the above-described metal or nonmetal substrate using a plating method or a sputtering method can also be used.

<軟磁性裏打ち層>
本発明において、高透磁率な軟磁性裏打ち層を設けることにより、軟磁性裏打ち層上に垂直磁気記録層を有するいわゆる垂直二層媒体が構成される。この垂直二層媒体において、軟磁性裏打ち層は、垂直磁気記録層を磁化するための磁気ヘッド例えば単磁極ヘッドからの記録磁界を、水平方向に通して、磁気ヘッド側へ還流させるという磁気ヘッドの機能の一部を担っており、磁気記録層に急峻で充分な垂直磁界を印加させ、記録再生効率を向上させる役目を果たし得る。
<Soft magnetic backing layer>
In the present invention, a so-called perpendicular double-layer medium having a perpendicular magnetic recording layer on the soft magnetic backing layer is formed by providing a soft magnetic backing layer having a high magnetic permeability. In this perpendicular double-layer medium, the soft magnetic backing layer is a magnetic head for circulating a recording magnetic field from a magnetic head for magnetizing the perpendicular magnetic recording layer, for example, a single magnetic pole head, to the magnetic head side in the horizontal direction. It plays a part of the function and can play a role of improving the recording and reproducing efficiency by applying a steep and sufficient perpendicular magnetic field to the magnetic recording layer.

軟磁性裏打ち層には、例えばFe、Ni、及びCoを含む材料を用いることができる。このような材料として、FeCo系合金例えばFeCo、FeCoVなど、FeNi系合金例えばFeNi、FeNiMo、FeNiCr、FeNiSiなど、FeAl系合金、FeSi系合金例えばFeAl、FeAlSi、FeAlSiCr、FeAlSiTiRu、FeAlOなど、FeTa系合金例えばFeTa、FeTaC、FeTaNなど、FeZr系合金例えばFeZrNなどを挙げることができる。また、Feを60原子%以上含有するFeAlO、FeMgO、FeTaN、FeZrN等の微結晶構造、あるいは微細な結晶粒子がマトリクス中に分散されたグラニュラー構造を有する材料を用いることができる。   For the soft magnetic underlayer, for example, a material containing Fe, Ni, and Co can be used. Examples of such materials include FeCo alloys such as FeCo and FeCoV, FeNi alloys such as FeNi, FeNiMo, FeNiCr, and FeNiSi, FeAl alloys, FeSi alloys such as FeAl, FeAlSi, FeAlSiCr, FeAlSiTiRu, and FeAlO. Examples thereof include FeTa, FeTaC, and FeTaN, and FeZr alloys such as FeZrN. Further, a material having a fine crystal structure such as FeAlO, FeMgO, FeTaN, FeZrN, or the like containing 60 atomic% or more of Fe or a granular structure in which fine crystal particles are dispersed in a matrix can be used.

軟磁性裏打ち層の他の材料として、Coと、Zr、Hf、Nb、Ta、Ti、及びYのうち少なくとも1種とを含有するCo合金を用いることができる。Coは、好ましくは80原子%以上含まれる。このようなCo合金は、スパッタ法により製膜した場合にアモルファス層が形成されやすく、アモルファス軟磁性材料は、結晶磁気異方性、結晶欠陥および粒界がないため、非常に優れた軟磁性を示す。このようなアモルファス軟磁性材料としては、コバルトを主成分とし,ジルコニウムを副成分として含有する合金例えばCoZr、CoZrNb、及びCoZrTaなどのCoZr系合金を挙げることができる。以上の材料には、アモルファスを形成しやすくするなどの目的で,さらにBを加えることができる。   As another material of the soft magnetic backing layer, a Co alloy containing Co and at least one of Zr, Hf, Nb, Ta, Ti, and Y can be used. Co is preferably contained at 80 atomic% or more. When such Co alloy is formed by sputtering, an amorphous layer is likely to be formed, and amorphous soft magnetic materials do not have magnetocrystalline anisotropy, crystal defects, and grain boundaries, and thus have excellent soft magnetism. Show. Examples of such amorphous soft magnetic materials include alloys containing cobalt as a main component and zirconium as a subcomponent, such as CoZr alloys such as CoZr, CoZrNb, and CoZrTa. B can be further added to the above materials for the purpose of facilitating the formation of an amorphous state.

軟磁性裏打ち層にアモルファス材料を用いた場合には,アモルファス系の基板と同様に、その上に形成する金属層の結晶配向に直接的な影響をほとんど与えなくなるために,材料を変更しても磁気記録層の構造や結晶性に大きな変化はなく,基本的に同様の磁気特性および記録再生特性が期待できる。CoZr系合金のように3つ目の元素が異なる程度であれば,飽和磁化(Ms),保磁力(Hc),及び透磁率(μ)などの違いも小さいので,ほぼ同等の磁気特性および磁気記録再生特性が得られる。   When an amorphous material is used for the soft magnetic backing layer, it has almost no direct effect on the crystal orientation of the metal layer formed on it, as with an amorphous substrate. There are no major changes in the structure or crystallinity of the magnetic recording layer, and basically the same magnetic characteristics and recording / reproducing characteristics can be expected. If the third element is of a different level, such as a CoZr alloy, the differences in saturation magnetization (Ms), coercive force (Hc), magnetic permeability (μ), etc. are small. Recording / reproduction characteristics can be obtained.

なお、図1に示したように、軟磁性裏打ち層を下部軟磁性層と反強磁性結合層と上部軟磁性層とを含む3層構造とし、下部軟磁性層と上部軟磁性層とを反強磁性結合させてもよい。   As shown in FIG. 1, the soft magnetic backing layer has a three-layer structure including a lower soft magnetic layer, an antiferromagnetic coupling layer, and an upper soft magnetic layer, and the lower soft magnetic layer and the upper soft magnetic layer are You may make it ferromagnetically couple.

<シード層>
本発明の垂直磁気記録媒体においては、軟磁性裏打ち層と非磁性下地層との間にシード層を設けてもよい。シード層を設けることにより,非磁性下地層を通して,磁気記録層の結晶粒径や結晶配向を改善することができる。これらの改善によって非磁性下地層を薄くすることができれば,磁気ヘッドと軟磁性裏打ち層の距離(スペーシング)を短くして記録再生特性を改善することもできる。シード層の磁性については,軟磁気特性を持たせることができれば,裏打ち層としても機能するので,さらに磁気ヘッドとの距離を短くすることができて好適である。
<Seed layer>
In the perpendicular magnetic recording medium of the present invention, a seed layer may be provided between the soft magnetic underlayer and the nonmagnetic underlayer. By providing the seed layer, the crystal grain size and crystal orientation of the magnetic recording layer can be improved through the nonmagnetic underlayer. If the nonmagnetic underlayer can be thinned by these improvements, the distance between the magnetic head and the soft magnetic underlayer can be shortened to improve the recording / reproducing characteristics. Regarding the magnetism of the seed layer, if it can have soft magnetic characteristics, it can function as a backing layer, which is preferable because the distance from the magnetic head can be further reduced.

シード層の厚さは,好ましくは0.1ないし20nm,より好ましくは0.2ないし10nmである。平均層厚が1原子層以下となると完全に均一に形成できたとしても完全に連続した層とはならないが,島状に点在した構造となっても結晶粒径や結晶配向を改善する効果は期待できる。一方,シード層が良好な特性を示す軟磁性体であればスペーシングの観点からは最大値の制限はなくなるが,磁性がない場合にはスペーシングを増加させてしまうことになる。   The thickness of the seed layer is preferably 0.1 to 20 nm, more preferably 0.2 to 10 nm. If the average layer thickness is 1 atomic layer or less, even if it can be formed completely uniformly, it will not be a completely continuous layer, but it will improve the crystal grain size and crystal orientation even if it has an island-like structure. Can be expected. On the other hand, if the seed layer is a soft magnetic material having good characteristics, the maximum value is not limited from the viewpoint of spacing, but if there is no magnetism, the spacing is increased.

シード層の材料としては,hcpやfccの金属が結晶配向を高めやすいという利点があるが,bccの金属を用いた場合でも下地層との結晶構造の違いにより下地層の結晶粒径を微細化する効果が期待できる。シード層は必須ではないが,設けるのであれば好適な材料は、例えばPd,Pt,Ni,Ta,Ti、及びその合金からなる群から選択される少なくとも1種を含むことができる。さらに特性を改善するために,これらの材料を混ぜ合わせても良いし,別の元素を混ぜても良く,またそれらを積層しても良い。   As a material for the seed layer, there is an advantage that the crystal orientation of hcp or fcc is easy to improve, but even when bcc metal is used, the crystal grain size of the underlayer is made finer due to the difference in crystal structure with the underlayer. Can be expected. A seed layer is not essential, but if provided, a suitable material can include at least one selected from the group consisting of Pd, Pt, Ni, Ta, Ti, and alloys thereof, for example. In order to further improve the characteristics, these materials may be mixed, another element may be mixed, or they may be laminated.

<非磁性下地層>
非磁性下地層としては,例えばRuを使用することができる。Ruは記録層の主成分のCoと同じhcpであり,Coとの格子ミスマッチも大き過ぎず,粒径も小さくて柱状成長させやすいなどの点で好ましい。
<Nonmagnetic underlayer>
For example, Ru can be used as the nonmagnetic underlayer. Ru is the same hcp as the main component Co of the recording layer, and is preferable in that the lattice mismatch with Co is not too large, the grain size is small, and columnar growth is easy.

また,製膜中のArガス圧を高めることにより,さらに粒径を微細化した上に,粒径の分散も改善し,粒子間の分断も促進することができる。この場合,結晶配向は悪化する傾向にあるが,必要に応じて,結晶配向を高めやすい低ガス圧のRuと組み合せることでそれを補うことができる。前半を低ガス圧,後半を高ガス圧とする方が好ましく,後半のガス圧については,相対的に前半のガス圧より高ければ同様の効果が期待でき,10Pa以上でも構わない。また,層圧比は,結晶配向を優先するのであれば低ガス圧層の方を厚く,粒径の微細化などを優先するのであれば高ガス圧層の方を厚くすると良い。   Further, by increasing the Ar gas pressure during film formation, the particle size can be further refined, the dispersion of the particle size can be improved, and the separation between the particles can be promoted. In this case, although the crystal orientation tends to deteriorate, it can be compensated for by combining with Ru having a low gas pressure that facilitates enhancing the crystal orientation, if necessary. It is preferable to set the first half to a low gas pressure and the second half to a high gas pressure, and the same effect can be expected if the gas pressure in the second half is relatively higher than the gas pressure in the first half, and may be 10 Pa or higher. Further, the layer pressure ratio is preferably thicker in the low gas pressure layer if priority is given to crystal orientation, and thicker in the high gas pressure layer if priority is given to the refinement of grain size.

粒子間の分断に関しては,酸化物を添加することによりさらに促進することができる。酸化物としては、特に酸化シリコン、酸化クロム、及び酸化チタンからなる群から選択されるもののうち少なくとも1種が好適である。   The separation between particles can be further promoted by adding an oxide. As the oxide, at least one selected from the group consisting of silicon oxide, chromium oxide, and titanium oxide is particularly preferable.

非磁性下地層の厚さは,好ましくは2ないし50nm,より好ましくは4ないし30nmである。Ruに限らず,下地層が薄過ぎると十分な連続膜とならず,結晶性も高めにくいために,その上に形成する磁気記録層の微細構造を改善することが難しくなる。厚くした方が結晶性は高めやすくなり,その上の磁気記録層の保磁力も高めやすくなるが,厚くし過ぎるとスペーシングの増加により磁気ヘッドによる記録能力や記録分解能の低下を招くことになる。   The thickness of the nonmagnetic underlayer is preferably 2 to 50 nm, more preferably 4 to 30 nm. Not only Ru but if the underlayer is too thin, it will not be a sufficient continuous film and it will be difficult to improve the crystallinity, and it will be difficult to improve the fine structure of the magnetic recording layer formed thereon. Increasing the thickness makes it easier to increase the crystallinity and the coercive force of the magnetic recording layer on top of it, but increasing the thickness too much results in a decrease in recording capability and recording resolution by the magnetic head due to increased spacing. .

なお,ここまでは主にRuについて述べたが,非磁性下地層にはfccの金属を用いても,(111)配向とすることによりCo系記録層をhcp(00.1)配向とすることができるので,Coとの格子ミスマッチも考慮して例えばRhやPd,Ptなどを使用することができる。また,Ru、Rh、Pd、及びPtからなる群から選択される少なくとも1種と、Co、及びCrからなる群より選択された少なくとも一種とからなる合金を使用することもできる。さらに,例えばB,Ta,Mo,Nb、Hf、Ir、Cu、Nd、Zr、W、及びNdからなる群より選択された少なくとも一種を添加することができる。   Up to this point, Ru has been mainly described. However, even if fcc metal is used for the nonmagnetic underlayer, the Co-based recording layer is made to have hcp (00.1) orientation by adopting (111) orientation. Therefore, in consideration of lattice mismatch with Co, for example, Rh, Pd, Pt or the like can be used. Further, an alloy made of at least one selected from the group consisting of Ru, Rh, Pd, and Pt and at least one selected from the group consisting of Co and Cr can also be used. Furthermore, for example, at least one selected from the group consisting of B, Ta, Mo, Nb, Hf, Ir, Cu, Nd, Zr, W, and Nd can be added.

<垂直磁気記録層>
本発明に用いられる第1磁性層は例えば強磁性層であり、好ましくは飽和磁化Msが200≦Ms<700emu/ccである。
<Perpendicular magnetic recording layer>
The first magnetic layer used in the present invention is, for example, a ferromagnetic layer, and preferably has a saturation magnetization Ms of 200 ≦ Ms <700 emu / cc.

本発明に用いられる第1磁性層としては、例えばCoPt系合金を使用することができる。CoPt系合金中におけるCoとPtの比率は、高い一軸結晶磁気異方性Kuを得るという観点からは、2:1ないし9:1が好ましい。CoPt系合金は、さらにCrを含むことが好ましい。   As the first magnetic layer used in the present invention, for example, a CoPt-based alloy can be used. The ratio of Co to Pt in the CoPt alloy is preferably 2: 1 to 9: 1 from the viewpoint of obtaining high uniaxial magnetocrystalline anisotropy Ku. The CoPt-based alloy preferably further contains Cr.

第1磁性層は、さらに酸素を含むことが好ましい。酸素は、酸化物として添加することができる。酸化物としては、特に酸化シリコン、酸化クロム、及び酸化チタンからなる群から選択されるもののうち少なくとも1種が好適である。このような酸化物により、第1磁性層は、Coを含有する磁性結晶粒子と、その周りを取り囲む非晶質酸化物を含有する粒界相とを含む、いわゆるグラニュラー構造となる。   The first magnetic layer preferably further contains oxygen. Oxygen can be added as an oxide. As the oxide, at least one selected from the group consisting of silicon oxide, chromium oxide, and titanium oxide is particularly preferable. By such an oxide, the first magnetic layer has a so-called granular structure including magnetic crystal grains containing Co and a grain boundary phase containing an amorphous oxide surrounding the first magnetic layer.

この磁性結晶粒子は、垂直磁気記録層を上下に貫いた柱状構造であることが好ましい。このような微細構造を形成することにより、垂直磁気記録層の磁性結晶粒子の結晶配向および結晶性を良好なものとし、結果として高密度記録に適した再生信号出力/ノイズ比(S/N比)が得ることができる。   The magnetic crystal grains preferably have a columnar structure penetrating the perpendicular magnetic recording layer vertically. By forming such a fine structure, the crystal orientation and crystallinity of the magnetic crystal grains in the perpendicular magnetic recording layer are improved, and as a result, the reproduction signal output / noise ratio (S / N ratio) suitable for high-density recording is achieved. ) Can be obtained.

このような微細構造を得るための酸化物の含有量は、Co、Cr、及びPtの総量に対して、3mol%ないし20mol%であることが好ましい。さらに好ましくは5mol%ないし18mol%である。垂直磁気記録層中の酸化物の含有量として上記範囲が好ましいのは、層を形成した際、磁性結晶粒子の周りに磁性が弱いかほとんどない非晶質粒界層が形成され、磁性結晶粒子の孤立化、微細化をすることができるためである。   The content of the oxide for obtaining such a fine structure is preferably 3 mol% to 20 mol% with respect to the total amount of Co, Cr, and Pt. More preferably, it is 5 mol% to 18 mol%. The above range is preferable as the oxide content in the perpendicular magnetic recording layer. When the layer is formed, an amorphous grain boundary layer having weak or little magnetism is formed around the magnetic crystal grains. This is because it can be isolated and miniaturized.

第1磁性層は、その酸化物の含有量が20mol%を超えた場合、酸化物が磁性結晶粒子中に残留し、磁性結晶粒子の配向性、結晶性を損ね、さらには、磁性結晶粒子の上下に酸化物が析出し、結果として、磁性結晶粒子が垂直磁気記録層を上下に貫いた柱状構造が形成されなくなる傾向がある。また、酸化物の含有量が3mol%未満である場合、磁性結晶粒子の分離、微細化が不十分となり、結果として記録再生時におけるノイズが増大し、高密度記録に適した信号/ノイズ比(S/N比)が得られなくなる傾向がある。   In the first magnetic layer, when the content of the oxide exceeds 20 mol%, the oxide remains in the magnetic crystal grains, and the orientation and crystallinity of the magnetic crystal grains are impaired. Oxides are deposited on the upper and lower sides, and as a result, there is a tendency that the columnar structure in which the magnetic crystal grains penetrate the vertical magnetic recording layer vertically is not formed. In addition, when the oxide content is less than 3 mol%, separation and refinement of the magnetic crystal particles are insufficient, resulting in an increase in noise during recording and reproduction, and a signal / noise ratio suitable for high-density recording ( (S / N ratio) tends not to be obtained.

第1磁性層は、そのCrの含有量が、2原子%ないし30原子%であることが好ましい。Cr含有量が上記範囲であると、磁性結晶粒子の一軸結晶磁気異方性定数Kuを下げすぎず、また、高い磁化を維持し、結果として高密度記録に適した記録再生特性と十分な熱揺らぎ特性が得られる傾向がある。Cr含有量が30原子%を超えると、磁性結晶粒子のKuが小さくなるため熱揺らぎ特性が悪化し、また、磁化が小さくなり再生信号出力が低下することで、結果として記録再生特性が悪くなる傾向がある。   The first magnetic layer preferably has a Cr content of 2 atomic% to 30 atomic%. When the Cr content is in the above range, the uniaxial crystal magnetic anisotropy constant Ku of the magnetic crystal grains is not lowered too much, and high magnetization is maintained. As a result, recording / reproduction characteristics suitable for high-density recording and sufficient heat Fluctuation characteristics tend to be obtained. When the Cr content exceeds 30 atomic%, Ku of the magnetic crystal particles is reduced, so that the thermal fluctuation characteristics are deteriorated. Also, the magnetization is reduced and the reproduction signal output is lowered, resulting in poor recording / reproduction characteristics. Tend.

第1磁性層は、そのPtの含有量が、10原子%ないし25原子%であることが好ましい。Pt含有量が上記範囲であるのは、垂直磁気記録層に必要なKuを得、さらに磁性結晶粒子の結晶性、配向性が良好であり、結果として高密度記録に適した熱揺らぎ特性、記録再生特性が得られるため、好適だからである。   The first magnetic layer preferably has a Pt content of 10 atomic% to 25 atomic%. The Pt content is in the above range because Ku required for the perpendicular magnetic recording layer is obtained, and the crystallinity and orientation of the magnetic crystal grains are good. As a result, thermal fluctuation characteristics suitable for high-density recording, recording This is because reproduction characteristics are obtained, which is preferable.

Pt含有量が25原子%を超えた場合、磁性結晶粒子中にfcc構造の層が形成され、結晶性、配向性が損なわれる傾向がある。また、Pt含有量が10原子%未満である場合、高密度記録に適した熱揺らぎ特性を得るためのKuが得られない傾向がある。   When the Pt content exceeds 25 atomic%, a layer having an fcc structure is formed in the magnetic crystal grains, and the crystallinity and orientation tend to be impaired. Further, when the Pt content is less than 10 atomic%, there is a tendency that Ku for obtaining thermal fluctuation characteristics suitable for high density recording cannot be obtained.

第1磁性層は、Co、Cr、Pt、及び酸化物等の主成分のほかに、さらなる副成分としてB、Ta、Mo、Cu、Nd、W、Nb、Sm、Tb、Ru、及びReから選ばれる1種類以上の元素を含むことができる。上記元素を含む事により、磁性結晶粒子の微細化を促進、あるいは結晶性や配向性を向上させることができ、より高密度記録に適した記録再生特性、熱揺らぎ特性を得ることができる。   The first magnetic layer is composed of B, Ta, Mo, Cu, Nd, W, Nb, Sm, Tb, Ru, and Re as additional subcomponents in addition to the main components such as Co, Cr, Pt, and oxide. One or more selected elements may be included. By including the above elements, it is possible to promote miniaturization of magnetic crystal grains or improve crystallinity and orientation, and to obtain recording / reproducing characteristics and thermal fluctuation characteristics suitable for higher density recording.

上記副成分の合計の含有量は、8原子%以下であることが好ましい。8原子%を超えた場合、磁性結晶粒子中にhcp相以外の相が形成されるため、磁性結晶粒子の結晶性、配向性が乱れ、結果として高密度記録に適した記録再生特性、熱揺らぎ特性が得られない傾向がある。   The total content of the subcomponents is preferably 8 atomic% or less. If the content exceeds 8 atomic%, a phase other than the hcp phase is formed in the magnetic crystal particles, so that the crystallinity and orientation of the magnetic crystal particles are disturbed. As a result, recording / reproduction characteristics suitable for high-density recording, thermal fluctuations There is a tendency that characteristics cannot be obtained.

また、第1磁性層としては、上記合金の他、他のCoPt系合金、CoCr系合金、CoPtCr系合金、CoPtO、CoPtCrO、CoPtSi、CoPtCrSi,およびPt、Pd、Rh、およびRuからなる群より選択された少なくとも一種を主成分とする合金とCoとの多層構造、さらに、これらにCr、BおよびOを添加したCoCr/PtCr、CoB/PdB、CoO/RhOなどを使用することができる。いずれにしても,Coはhcp構造で一軸結晶磁気異方性を持ち,高い保磁力を得やすいことから,垂直磁気記録層はCoを主成分とすることが好ましい。   In addition to the above alloy, the first magnetic layer is selected from the group consisting of other CoPt alloys, CoCr alloys, CoPtCr alloys, CoPtO, CoPtCrO, CoPtSi, CoPtCrSi, and Pt, Pd, Rh, and Ru. It is possible to use a multilayered structure of Co and an alloy containing at least one kind as a main component and CoCr / PtCr, CoB / PdB, CoO / RhO to which Cr, B and O are added. In any case, it is preferable that the perpendicular magnetic recording layer has Co as a main component because Co has an uniaxial crystal magnetic anisotropy with an hcp structure and easily obtains a high coercive force.

従来のコンポジットメディアとは異なり、本発明に用いられる第2磁性層は硬磁性層であり、好ましくは飽和磁化Msが700≦Ms≦1422emu/ccである。実用的なCoCrPt−酸化物グラニュラー硬磁性層の膜平均のMsは700emu/cc未満であるため,700emu/cc以上であれば一般に第2磁性層の方が高いMsが得られると言える。また,純Coの理想的な連続膜が形成できた場合にはバルクと同じMs=1422emu/ccが期待できるが,非磁性の粒界層が形成された場合には結晶粒子の充填密度に比例して膜平均のMsは小さくなる。例えば,純Coでも充填密度が50%であればMs=711emu/ccとなるので,膜平均のMsは製膜条件や第1磁性層の構造などに応じて変動する。   Unlike the conventional composite media, the second magnetic layer used in the present invention is a hard magnetic layer, and the saturation magnetization Ms preferably satisfies 700 ≦ Ms ≦ 1422 emu / cc. Since the average Ms of the practical CoCrPt-oxide granular hard magnetic layer is less than 700 emu / cc, it can be said that generally higher Ms can be obtained in the second magnetic layer at 700 emu / cc or more. Further, when an ideal continuous film of pure Co can be formed, Ms = 1422 emu / cc which is the same as that of the bulk can be expected. However, when a nonmagnetic grain boundary layer is formed, it is proportional to the packing density of crystal grains. Thus, the average Ms of the film becomes small. For example, even if pure Co has a packing density of 50%, Ms = 711 emu / cc, so the average film thickness Ms varies depending on the film forming conditions and the structure of the first magnetic layer.

第2磁性層としては、高いMsと高いKuが必要であるため,Coを主成分とするのが好ましく,Msが大幅に低下しやすいCrを使用することは好ましくない。CoにPtを加えた場合,Msの低下はPtの組成にほぼ比例する程度であるのに対し,Kuを高めることができるので,CoPt合金を使用しても良い。Ptの含有量は、0原子%ないし25原子%であることが好ましい。第2磁性層は純Coでも構わないので、Pt含有量は0原子%でも良い。また、Pt含有量が25原子%を超えた場合、磁性結晶粒子中にfcc構造の層が形成され、hcp−CoPt合金の結晶性、配向性が損なわれる傾向がある。PdもPtと同様な作用を示す。副成分としてB、Ta、Mo、Cu、Nd、W、Nb、Sm、Tb、Ru、及びReから選ばれる1種類以上の元素を含むことができる。上記元素を含む事により、磁性結晶粒子の微細化を促進、あるいは結晶性や配向性を向上させることができる。   Since the second magnetic layer requires high Ms and high Ku, it is preferable to use Co as a main component, and it is not preferable to use Cr, which tends to greatly reduce Ms. When Pt is added to Co, the decrease in Ms is almost proportional to the composition of Pt, whereas Ku can be increased, so a CoPt alloy may be used. The content of Pt is preferably 0 atomic% to 25 atomic%. Since the second magnetic layer may be pure Co, the Pt content may be 0 atomic%. On the other hand, when the Pt content exceeds 25 atomic%, a layer having an fcc structure is formed in the magnetic crystal grains, and the crystallinity and orientation of the hcp-CoPt alloy tend to be impaired. Pd exhibits the same action as Pt. One or more elements selected from B, Ta, Mo, Cu, Nd, W, Nb, Sm, Tb, Ru, and Re can be included as subcomponents. By including the above elements, it is possible to promote the miniaturization of the magnetic crystal grains or improve the crystallinity and orientation.

第1磁性層および第2磁性層の一軸磁気異方性定数Ku,Kuはともに3×10erg/cc以上である。 The uniaxial magnetic anisotropy constants Ku 1 and Ku 2 of the first magnetic layer and the second magnetic layer are both 3 × 10 6 erg / cc or more.

第1磁性層の厚さは、好ましくは3ないし40nm、より好ましくは5ないし20nmである。この範囲であると、より高記録密度に適した磁気記録再生装置として動作し得る。第1磁性層の厚さが3nm未満であると、結晶配向も低く偏析も不十分で再生出力も低過ぎるためノイズ成分の方が高くなる傾向があり、第1磁性層の厚さが40nmを超えると、再生出力が高過ぎて波形を歪ませる傾向がある。第2磁性層は、1ないし10nmの厚さを有することが好ましい。   The thickness of the first magnetic layer is preferably 3 to 40 nm, more preferably 5 to 20 nm. Within this range, the magnetic recording / reproducing apparatus suitable for higher recording density can be operated. If the thickness of the first magnetic layer is less than 3 nm, the noise component tends to be higher because the crystal orientation is low, the segregation is insufficient and the reproduction output is too low, and the thickness of the first magnetic layer is 40 nm. Beyond that, the playback output tends to be too high and distort the waveform. The second magnetic layer preferably has a thickness of 1 to 10 nm.

垂直磁気記録層の保磁力は、237000A/m(3000Oe)以上とすることが好ましい。保磁力が237000A/m(3000Oe)未満であると、熱揺らぎ耐性が劣る傾向がある。   The coercive force of the perpendicular magnetic recording layer is preferably 237000 A / m (3000 Oe) or more. When the coercive force is less than 237000 A / m (3000 Oe), the thermal fluctuation resistance tends to be inferior.

垂直磁気記録層の垂直角型比は、0.8以上であることが好ましい。垂直角型比が0.8未満であると、熱揺らぎ耐性に劣る傾向がある。   The perpendicular squareness ratio of the perpendicular magnetic recording layer is preferably 0.8 or more. When the vertical squareness ratio is less than 0.8, the thermal fluctuation resistance tends to be inferior.

<保護層>
保護層は、垂直磁気記録層の腐食を防ぐとともに、磁気ヘッドが媒体に接触したときに媒体表面の損傷を防ぐことができる。その材料としては、例えばC、SiO、ZrOを含むものがあげられる。保護層の厚さは、1ないし10nmとすることが好ましい。これにより、ヘッドと媒体の距離を小さくできるので、高密度記録に好適である。
<Protective layer>
The protective layer can prevent corrosion of the perpendicular magnetic recording layer and also prevent damage to the medium surface when the magnetic head comes into contact with the medium. Examples of the material include those containing C, SiO 2 and ZrO 2 . The thickness of the protective layer is preferably 1 to 10 nm. Thereby, the distance between the head and the medium can be reduced, which is suitable for high-density recording.

また、保護層上には、図示しない潤滑層を設けることができる。潤滑層に使用される潤滑剤としては、従来公知の材料、例えばパーフルオロポリエーテル、フッ化アルコール、フッ素化カルボン酸などを用いることができる。   A lubricating layer (not shown) can be provided on the protective layer. As the lubricant used in the lubricating layer, conventionally known materials such as perfluoropolyether, fluorinated alcohol, and fluorinated carboxylic acid can be used.

<磁気記録再生装置>
図2に、本発明に係る磁気記録再生装置の一例を一部分解した斜視図を示す。
<Magnetic recording / reproducing device>
FIG. 2 is a partially exploded perspective view showing an example of the magnetic recording / reproducing apparatus according to the present invention.

図示するように、ディスク装置としてのハードディスクドライブ(以下HDDと称する)は、上面の開口した矩形箱状のケース110と、複数のねじによりケースにねじ止めされてケースの上端開口を閉塞する図示しないトップカバーとを有している。   As shown in the figure, a hard disk drive (hereinafter referred to as HDD) as a disk device includes a rectangular box-shaped case 110 having an upper surface opened, and is screwed to the case by a plurality of screws to close the upper end opening of the case (not shown). And a top cover.

ケース110内には、記録媒体としての磁気ディスク112、この磁気ディスク112を支持および回転させるスピンドルモータ113、磁気ディスクに対して情報の記録、再生を行なう例えば単磁極型磁気記録ヘッド等の磁気ヘッド133、この磁気ヘッド133を本発明に係る磁気ディスク112に対して移動自在に支持したヘッドアクチュエータ114、ヘッドアクチュエータをピボット124の周りに回動させて位置決めするボイスコイルモータ(以下VCMと称する)116、磁気ヘッドが磁気ディスクの最外周に移動した際、磁気ヘッド133を磁気ディスク112から離間した位置に保持するランプロード機構118、HDDに衝撃等が作用した際、ヘッドアクチュエータを退避位置に保持するイナーシャラッチ機構120、およびプリアンプ等の電子部品が実装されたフレキシブルプリント回路基板ユニット(以下、FPCユニットと称する)117が収納されている。   In the case 110, a magnetic disk 112 as a recording medium, a spindle motor 113 for supporting and rotating the magnetic disk 112, and a magnetic head such as a single pole type magnetic recording head for recording and reproducing information on the magnetic disk. 133, a head actuator 114 that movably supports the magnetic head 133 with respect to the magnetic disk 112 according to the present invention, and a voice coil motor (hereinafter referred to as VCM) 116 that rotates and positions the head actuator around a pivot 124. When the magnetic head moves to the outermost periphery of the magnetic disk, a ramp load mechanism 118 that holds the magnetic head 133 at a position separated from the magnetic disk 112, and when an impact or the like acts on the HDD, the head actuator is held at the retracted position. Inertia latch mechanism 120, And a flexible printed circuit board unit electronic parts such as the preamplifier is mounted (hereinafter, referred to as FPC unit) 117 is housed.

また、ケース110の外面には、FPCユニット117を介してスピンドルモータ113、VCM116、および磁気ヘッドの動作を制御する図示しないプリント回路基板がねじ止めされ、ケースの底壁と対向して位置している。   A printed circuit board (not shown) that controls the operation of the spindle motor 113, the VCM 116, and the magnetic head via the FPC unit 117 is screwed to the outer surface of the case 110, and is positioned to face the bottom wall of the case. Yes.

磁気ディスク112は、例えば、直径65mm(2.5インチ)に形成され、磁気記録層を有している。磁気ディスク112は、スピンドルモータ113の図示しないハブに嵌合されているとともにクランプばね121によりクランプされている。そして、磁気ディスク112は、駆動部としてのスピンドルモータ113により所定の速度で回転駆動される。   The magnetic disk 112 is formed with a diameter of 65 mm (2.5 inches), for example, and has a magnetic recording layer. The magnetic disk 112 is fitted to a hub (not shown) of the spindle motor 113 and is clamped by a clamp spring 121. The magnetic disk 112 is rotationally driven at a predetermined speed by a spindle motor 113 as a drive unit.

磁気ヘッド133は、図示しないほぼ矩形状のスライダに形成されたいわゆる複合型ヘッドであり、単磁極構造のライトヘッドと、GMR膜やTMR膜などを用いたリードヘッドと記録再生用のMR(磁気抵抗)ヘッドとを有し、スライダと共にサスペンション132の先端部に形成されたジンバル部に固定されている。   The magnetic head 133 is a so-called composite head formed on a substantially rectangular slider (not shown), a write head having a single magnetic pole structure, a read head using a GMR film or a TMR film, and an MR (magnetic) for recording and reproduction. Resistance) head, and is fixed to a gimbal portion formed at the tip of the suspension 132 together with the slider.

以下、本発明の実施例を説明する。   Examples of the present invention will be described below.

[実施例1]
<垂直磁気記録媒体の作製>
非磁性基板として、ディスク状の洗浄済みのガラス基板(オハラ社製、外直径2.5インチ)を用意した。このガラス基板をマグネトロンスパッタ装置(キヤノンアネルバ社製C−3010)の製膜チャンバ内に収容して、到達真空度2×10−5Pa以下となるまで製膜チャンバ内を排気した後、特に断らない限りガス圧約0.6PaのAr雰囲気中で、以下のようにマグネトロンスパッタリングを行った。
[Example 1]
<Preparation of perpendicular magnetic recording medium>
As a non-magnetic substrate, a disk-shaped glass substrate that had been washed (Ohara, Inc., outer diameter: 2.5 inches) was prepared. The glass substrate is accommodated in a film forming chamber of a magnetron sputtering apparatus (C-3010 manufactured by Canon Anelva Co., Ltd.), and the inside of the film forming chamber is evacuated until the ultimate vacuum is 2 × 10 −5 Pa or less. Unless otherwise specified, magnetron sputtering was performed in an Ar atmosphere at a gas pressure of about 0.6 Pa as follows.

非磁性基板上に、まず、軟磁性裏打ち層として、厚さ30nmのCoZrNb合金,厚さ0.7nmのRu,及び厚さ30nmのCoZrNb合金を順次形成した。なお,これら2層のCoZrNb層は,その間に設けたRuにより反強磁性的に結合している。次に、CoZrNb層上に、厚さ6nmのPdシード層を形成した。続いて、厚さ10nmのRu層を形成した後,Arガス圧を6Paまで高めてから,さらに厚さ10nmのRu層を積層して,合計20nmの非磁性下地層を形成した。その後,第1磁性層,非磁性中間層,および第2磁性層を順次積層して垂直磁気記録層を形成した。   On the nonmagnetic substrate, a CoZrNb alloy having a thickness of 30 nm, a Ru having a thickness of 0.7 nm, and a CoZrNb alloy having a thickness of 30 nm were sequentially formed as a soft magnetic backing layer. These two CoZrNb layers are antiferromagnetically coupled by Ru provided therebetween. Next, a Pd seed layer having a thickness of 6 nm was formed on the CoZrNb layer. Subsequently, after forming a Ru layer having a thickness of 10 nm, the Ar gas pressure was increased to 6 Pa, and then a Ru layer having a thickness of 10 nm was further laminated to form a nonmagnetic underlayer having a total thickness of 20 nm. Thereafter, a perpendicular magnetic recording layer was formed by sequentially laminating a first magnetic layer, a nonmagnetic intermediate layer, and a second magnetic layer.

第1磁性層は,(Co−16原子%Pt−10原子%Cr)−8mol%SiOコンポジットターゲットを用いて,6PaのAr雰囲気中でスパッタリングを行うことにより形成し,厚さは15nmとした。 The first magnetic layer was formed by sputtering in a 6 Pa Ar atmosphere using a (Co-16 atomic% Pt-10 atomic% Cr) -8 mol% SiO 2 composite target, and the thickness was 15 nm. .

非磁性中間層としては,厚さ1nmのPtを製膜した。   As the nonmagnetic intermediate layer, Pt having a thickness of 1 nm was formed.

第2磁性層は,CoとSiOの別々のターゲットを同時にスパッタリングすることにより,厚さ3nmのCo−30vol%SiO(設計値)を形成した。なお,ここでは,組成の変更がしやすいことからコスパッタリングを行ったが,コンポジットターゲットを用いた方が,放電のタイミングがずれる心配もなく,組成の均一性や再現性,パーティクルなどの観点から好ましいと考えられる。 The second magnetic layer was formed by simultaneously sputtering different targets of Co and SiO 2 to form Co-30 vol% SiO 2 (design value) having a thickness of 3 nm. Here, cosputtering was performed because it was easy to change the composition. However, using a composite target is not concerned about the timing of discharge, and from the viewpoints of composition uniformity, reproducibility, and particles. It is considered preferable.

続いて、厚さ6nmのC保護層を積層した。上述のように保護層まで積層した後,製膜チャンバから取り出し、ディッピング法により、保護層上に厚さ1.5nmのパーフルオロポリエーテルからなる潤滑層を形成して、垂直磁気記録媒体を得た。得られた垂直磁気記録媒体は、潤滑層が図示されていないこと以外は、図1の構成を有する。   Subsequently, a C protective layer having a thickness of 6 nm was laminated. After laminating up to the protective layer as described above, it is taken out from the film forming chamber, and a lubricating layer made of perfluoropolyether having a thickness of 1.5 nm is formed on the protective layer by a dipping method to obtain a perpendicular magnetic recording medium. It was. The obtained perpendicular magnetic recording medium has the configuration shown in FIG. 1 except that the lubricating layer is not shown.

<断面TEM(透過電子顕微鏡)測定>
得られた垂直磁気記録媒体の微細構造を調べるため,断面TEMによる観察を行った。断面TEMでは電子線の透過方向の粒子の重なりなどから粒径は評価しにくいが,Ru下地層の粒径は8〜10nm程度に見え,第1磁性層においては酸化物による非晶質粒界層の形成と,それにより結晶粒が小さくなっている様子が観察できた。その上の非磁性中間層および第2磁性層は、層厚が薄いこともあり境界は判別しにくいが,Ru下地層から第2磁性層まで,一つの柱状粒子としてエピタキシャル成長している様子が観察できた。
<Section TEM (transmission electron microscope) measurement>
In order to investigate the fine structure of the obtained perpendicular magnetic recording medium, the cross-sectional TEM was used for observation. In the cross-sectional TEM, the particle size is difficult to evaluate due to the overlapping of particles in the transmission direction of the electron beam, but the particle size of the Ru underlayer appears to be about 8 to 10 nm, and the first magnetic layer is an amorphous grain boundary layer made of oxide. It was possible to observe the formation of crystal grains and the resulting reduction in crystal grains. The nonmagnetic intermediate layer and the second magnetic layer above it are thin and the boundary is difficult to distinguish, but it is observed that the column is epitaxially grown as one columnar particle from the Ru underlayer to the second magnetic layer. did it.

<記録再生特性の測定>
記録再生特性に関しては、リードライトアナライザ及びスピンスタンド(米国GUZIK社製)を用いて評価を行った。
<Measurement of recording and playback characteristics>
The recording / reproduction characteristics were evaluated using a read / write analyzer and a spin stand (manufactured by GUZIK, USA).

また、情報の記録再生には、補助磁極先端が主磁極近くまで伸びるように形成された単磁極型(シールデッドポール型)記録素子と巨大磁気抵抗効果(GMR)再生素子を備えた垂直記録用の複合型ヘッドを用いた。なお、ここではシールデッドポール型の記録素子を用いたが,補助磁極が主磁極から離れた従来型の単磁極型記録素子を用いても良い。また,記録磁極の材料としてはCoFeNiを用いたが、例えばCoFe,CoFeN,NbFeNi,FeTaZr、及びFeTaNなどの材料を用いても良い。また、これらの磁性材料を主成分としてさらに添加元素を加えても良い。   For information recording / reproduction, for perpendicular recording, which has a single pole type (sealed pole type) recording element formed so that the tip of the auxiliary magnetic pole extends close to the main magnetic pole and a giant magnetoresistive (GMR) reproducing element. The composite type head was used. Although a shielded pole type recording element is used here, a conventional single pole type recording element in which the auxiliary magnetic pole is separated from the main magnetic pole may be used. Further, although CoFeNi is used as the material of the recording magnetic pole, materials such as CoFe, CoFeN, NbFeNi, FeTaZr, and FeTaN may be used. Further, an additional element may be added with these magnetic materials as a main component.

得られた垂直磁気記録媒体について,オーバーライトおよび再生信号出力/媒体ノイズ比を測定したところ,それぞれ−44.3dB,22.1dBという良好な値が得られた。   When the overwrite and reproduction signal output / medium noise ratio were measured for the obtained perpendicular magnetic recording medium, good values of -44.3 dB and 22.1 dB were obtained, respectively.

ここで,オーバーライトとは,[線記録密度60kFCIで記録を行った上に線記録密度450kFCIで記録した時の60kFCIの再生信号出力/元の60kFCIの再生信号出力]であり,上書きすることにより元の信号がどれくらいきれいに消えているか/書き込めているかの指標である(以下,OWと表記)。また,再生信号出力/媒体ノイズ比とは、[線記録密度75kFCIにおける振幅/線記録密度900kFCIで記録を行った時の媒体ノイズの2乗平均値]である(以下,SNRmと表記)。   Here, “overwrite” means “60 kFCI reproduction signal output / original 60 kFCI reproduction signal output when recording at a linear recording density of 450 kFCI after recording at a linear recording density of 60 kFCI”. This is an index of how cleanly the original signal is disappeared / written (hereinafter referred to as OW). Further, the reproduction signal output / medium noise ratio is [amplitude at linear recording density 75 kFCI / mean square value of medium noise when recording at linear recording density 900 kFCI] (hereinafter referred to as SNRm).

<磁化曲線の測定>
得られた垂直磁気記録媒体の磁気特性を調べるため,極Kerr効果評価装置(ネオアーク社製),VSM(振動試料型磁力計;理研電子社製),およびベクトルVSM(ADEテクノロジーズ社製)を用いて磁化曲線の測定を行った。
<Measurement of magnetization curve>
In order to investigate the magnetic properties of the obtained perpendicular magnetic recording medium, a polar Kerr effect evaluation device (manufactured by Neoarc), VSM (vibrating sample magnetometer; manufactured by Riken Denshi Co., Ltd.), and vector VSM (manufactured by ADE Technologies) were used. The magnetization curve was measured.

極Kerr効果評価装置は(軟磁性裏打ち層付きの)垂直磁気記録媒体そのものの磁化曲線を測定することができるが飽和磁化Msを測定することができない。VSMは軟磁性裏打ち層が付いている場合,それと垂直磁気記録層を合わせて測定してしまい,必ずしも上手く分離して評価できる訳ではない。そのため,VSMでMsなどを測定する場合には軟磁性裏打ち層は製膜せず,代わりにほぼ同様の磁化曲線を得ることができるほとんど磁性のないNiTa層を形成したサンプルを用いている。   The polar Kerr effect evaluation apparatus can measure the magnetization curve of the perpendicular magnetic recording medium itself (with a soft magnetic underlayer) but cannot measure the saturation magnetization Ms. When the VSM has a soft magnetic backing layer, the VSM and the perpendicular magnetic recording layer are measured together, and the VSM cannot always be evaluated well. Therefore, when measuring Ms or the like with VSM, a soft magnetic underlayer is not formed, but instead a sample is used in which a nearly magnetic NiTa layer capable of obtaining a substantially similar magnetization curve is formed.

以下では特に断らない限り,どの磁化曲線も膜面垂直方向の測定結果であり,メジャーループを測定する際の標準的な掃引時間は,極Kerr効果評価装置が45秒,VSMが3分,ベクトルVSMが40分とした。   Unless otherwise specified, all magnetization curves are measurement results in the direction perpendicular to the film surface, and the standard sweep time when measuring the major loop is 45 seconds for the polar Kerr effect evaluation device, 3 minutes for the VSM, vector VSM was 40 minutes.

図3に,実施例1に係る垂直磁気記録媒体の磁化曲線を示す。実線が測定結果であり,四角プロットと三角プロットは計算結果である(計算については後述)。垂直角型比はほぼ1,Mが低下し始める磁界(Hn)が2〜3kOeと大きい一方で,飽和磁界Hs(全ての粒子の反転が完了する磁界)も10kOe以下と小さく,垂直磁気記録媒体として非常に良好な特性を示していることが分かる。   FIG. 3 shows the magnetization curve of the perpendicular magnetic recording medium according to the first embodiment. The solid line is the measurement result, and the square plot and the triangle plot are the calculation results (the calculation will be described later). The perpendicular squareness ratio is as high as about 1 to 3 kOe, and the saturation magnetic field Hs (the magnetic field that completes the reversal of all particles) is as small as 10 kOe or less. As can be seen from FIG.

実施例1に係る垂直磁気記録媒体の残留磁化曲線を,印加する外部磁界の垂直方向からの角度を変えて測定し,その時の残留保磁力(Hcr)を角度に対してプロットした結果を図4に示す。三角プロットがその測定結果であり,それ以外の測定結果については後で述べる。他の測定結果との比較の都合上0°の時の値で規格化してあるが,約70°以上においてHcrが0°の時のそれよりも大きくなっていることが分かる。当初提案されたコンポジットメディア(非特許文献1)の計算結果においては,0°から角度が大きくなるにしたがってHcrが増加し続ける角度依存性を示すことから,それに近い傾向が現れているものと考えられる。   The residual magnetization curve of the perpendicular magnetic recording medium according to Example 1 was measured while changing the angle of the applied external magnetic field from the perpendicular direction, and the result of plotting the residual coercivity (Hcr) against the angle was shown in FIG. Shown in The triangular plot is the measurement result, and the other measurement results will be described later. For the sake of comparison with other measurement results, it is standardized with a value at 0 °, but it can be seen that above about 70 °, Hcr is larger than that at 0 °. In the calculation result of the originally proposed composite media (Non-patent Document 1), since the Hcr continues to increase as the angle increases from 0 °, it seems that a tendency close to that appears. It is done.

図5に,実施例1に係る垂直磁気記録媒体の保磁力Hcの掃引時間依存性を示す。三角プロットがその測定結果であり,それ以外の測定結果については後で述べる。この結果から,いわゆるSharrockの式(M. P. Sharrock, IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 35, p. 4414)を用いたフィッティングを行い,ヘッドによる磁化反転速度に近い1nsにおける保磁力H,および熱揺らぎ耐性の指標であるvKu/kT(v:活性化体積(磁化反転の最小単位の平均値),Ku:一軸磁気異方性定数,k:ボルツマン定数,T:絶対温度)を求めたところ,それぞれ,H=8.4kOe,vKu/kT=112という値が得られた。HDDにおける情報磁化の保持期間からvKu/kTの下限は60くらいが目安とされているので,この垂直磁気記録媒体の熱揺らぎ耐性は十分に高いことが分かる。 FIG. 5 shows the sweep time dependence of the coercive force Hc of the perpendicular magnetic recording medium according to the first embodiment. The triangular plot is the measurement result, and the other measurement results will be described later. From this result, fitting using the so-called Sharrock's equation (MP Sharrock, IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 35, p. 4414) was performed, the coercive force H 0 at 1 ns close to the magnetization reversal speed by the head, and the thermal fluctuation resistance. VKu / kT (v: activation volume (average value of minimum unit of magnetization reversal), Ku: uniaxial magnetic anisotropy constant, k: Boltzmann constant, T: absolute temperature) The values H 0 = 8.4 kOe, vKu / kT = 112 were obtained. Since the lower limit of vKu / kT is taken as a standard from the information magnetization retention period in the HDD, it can be seen that the thermal fluctuation resistance of this perpendicular magnetic recording medium is sufficiently high.

[比較例1]
非磁性中間層および第2磁性層を製膜しなかった以外は,実施例1と同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。
[Comparative Example 1]
A perpendicular magnetic recording medium was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the nonmagnetic intermediate layer and the second magnetic layer were not formed.

得られた垂直磁気記録媒体について,実施例1と同様にして記録再生特性の測定を行ったところ,OW,SNRmは,それぞれ−24.0dB,20.5dBであった。OWは十分に記録ができているとは言えない値であり,このような時には十分に記録ができたときに比べてSNRmが低下する傾向にあることを考慮すると,比較例1の本来のポテンシャルとしては必ずしも実施例1に劣るとは限らない。しかしながら,逆の言い方をすると,実施例1において非磁性中間層および第2磁性層を付加したことによるSNRmの低下はあっても少ないと考えられ,OWの改善も含めて実施例1の方が高いSNRmを得られていることが分かる。   The recording / reproduction characteristics of the obtained perpendicular magnetic recording medium were measured in the same manner as in Example 1. As a result, OW and SNRm were −24.0 dB and 20.5 dB, respectively. OW is a value that cannot be said to be sufficiently recorded. In such a case, considering that the SNRm tends to be lower than when sufficiently recorded, the original potential of Comparative Example 1 is obtained. Is not necessarily inferior to the first embodiment. However, in other words, it can be considered that there is little decrease in SNRm due to the addition of the nonmagnetic intermediate layer and the second magnetic layer in Example 1, and Example 1 including improvement of OW is better. It can be seen that a high SNRm is obtained.

比較例1に係る垂直磁気記録媒体の磁化曲線を測定した結果を図6に示す。実線が測定結果であり,四角プロットと三角プロットは計算結果である(計算については後述)。垂直角型比はほぼ1,Hnが実施例1よりも大きいのは良いが,Hcが7kOe以上,Hsが約13kOeというのは,今回用いたヘッドで十分な記録を行うには大き過ぎると予想され,このためにOWが悪化したものと考えられる。   The result of measuring the magnetization curve of the perpendicular magnetic recording medium according to Comparative Example 1 is shown in FIG. The solid line is the measurement result, and the square plot and the triangle plot are the calculation results (the calculation will be described later). The vertical squareness ratio is preferably about 1 and Hn is larger than that of Example 1, but Hc is 7 kOe or more and Hs is about 13 kOe, which is expected to be too large for sufficient recording with the head used this time. For this reason, OW is thought to have deteriorated.

比較例1に係る垂直磁気記録媒体の残留保磁力Hcrの角度依存性は,図4において菱形プロット(破線)で示してある。85°におけるHcrがほぼ1であり,45°を中心に左右対称の下に凸の曲線となっていることが分かる。一軸磁気異方性を持つ単磁区粒子の磁化反転モデル(Stoner-Wohlfarthモデル)では,45°におけるHcrの相対値は0.5であることから,何らかの理想的でない部分はあるものと考えられるが,おおむね磁気記録層の磁性粒子は単磁区になっているものと考えられる。   The angular dependence of the residual coercive force Hcr of the perpendicular magnetic recording medium according to Comparative Example 1 is indicated by a rhombus plot (broken line) in FIG. It can be seen that Hcr at 85 ° is approximately 1, and the curve is convex downward and symmetrical about 45 °. In the magnetization reversal model (Stoner-Wohlfarth model) of single domain particles with uniaxial magnetic anisotropy, the relative value of Hcr at 45 ° is 0.5, so it seems that there is some non-ideal part. In general, the magnetic particles in the magnetic recording layer are considered to have a single magnetic domain.

これに対して実施例1の規格化したHcrは,先程も述べたように,高角側ほど比較例1のそれよりも大きくなる傾向は示すが,当初提案されたコンポジットメディア(非特許文献1)の計算結果においては,0°のHcrが最小で80°では0°の3.5倍近くにも達することを考えると,実施例1の角度依存はSWモデルに近い比較例1の方に似ていると考えられる。   On the other hand, the standardized Hcr of Example 1 shows a tendency to become larger than that of Comparative Example 1 on the higher angle side as described above, but originally proposed composite media (Non-Patent Document 1). In the calculation result of the above, considering that the Hcr of 0 ° is a minimum and reaches nearly 3.5 times of 0 ° at 80 °, the angular dependence of Example 1 is similar to that of Comparative Example 1 close to the SW model. It is thought that.

実際,Hcrの角度依存性が大きく異なると,ヘッドからの磁界が広がりやすいトラック幅方向の記録ビット端部に明らかな変化が現れるはずであるが,実施例1と比較例1ではOWの差から予想される以上に大きな記録トラック幅の変化は見られなかった。また,面内方向の磁界が比較的多いシールデッドポール型の記録素子では線方向の記録分解能などに影響が出やすいと考えられるが,こちらでも明らかな変化は見られなかった。つまり,記録再生特性上においても実施例1の角度依存は比較例1のそれに近いとみなして良いと解釈することができ,このことは,SWモデルの磁化反転をベースに設計された現在のヘッドを大幅な変更なしに使用できるという点ではむしろ好ましいと考えられる。   Actually, when the angle dependency of Hcr is greatly different, an obvious change should appear at the recording bit end in the track width direction in which the magnetic field from the head is likely to spread. However, in Example 1 and Comparative Example 1, there is a difference in OW. There was no change in recording track width greater than expected. In addition, a shielded pole type recording element with a relatively large in-plane magnetic field is thought to easily affect the recording resolution in the linear direction, but there was no obvious change here. That is, it can be interpreted that the angle dependence of the first embodiment can be regarded as close to that of the first comparative example in terms of recording / reproducing characteristics, and this is based on the current head designed based on the magnetization reversal of the SW model. Is rather preferred in that it can be used without significant changes.

比較例1に係る垂直磁気記録媒体の保磁力Hcの掃引時間依存は,図5において菱形プロット(破線)で示してある。実施例1と同様のフィッティングを行ったところ,H=11.5kOe,vKu/kT=108となり,熱揺らぎ耐性に関しては,実施例1とほぼ同程度の値が得られた。なお,“vKu”という表記は,一般によく用いられているのでここでもそのまま使用しているが,実際には磁化反転のエネルギーバリアΔEと呼ぶ方が正確で,SWモデルを前提にしてvとKuに分解している。実施例1の結果をvとKuに分解すると,vは増えていると考えられるのでKuが減っていることになるが,コンポジットメディアの磁化反転はSWモデルと異なるので,vとKuに分解して比較例1と比べるのは適切とは言えない。コンポジットメディアでは,反転磁界に対するエネルギーバリア比が改善する(非特許文献1),熱揺らぎを維持しながら記録のし易さが改善する(非特許文献2),と報告されており,その意味では,比較例1はHが高過ぎてOWが不十分であるのに対し,実施例1はほぼ同じvKu/kTにおいて大幅なHの低減が実現でき,良好なOWが得られている。 The dependence of the coercive force Hc of the perpendicular magnetic recording medium according to Comparative Example 1 on the sweep time is indicated by a rhombus plot (broken line) in FIG. When the same fitting as in Example 1 was performed, H 0 = 11.5 kOe and vKu / kT = 108 were obtained, and the thermal fluctuation resistance was almost the same as in Example 1. The notation "vKu" is generally used here and is used here as it is. However, in actuality, it is more accurate to call the magnetization reversal energy barrier ΔE, and v and Ku are premised on the SW model. Has been broken down. When the result of Example 1 is decomposed into v and Ku, Ku is decreased because v is considered to have increased. However, since the magnetization reversal of the composite media is different from the SW model, it is decomposed into v and Ku. Therefore, it is not appropriate to compare with Comparative Example 1. In composite media, it has been reported that the energy barrier ratio against the reversal magnetic field is improved (Non-Patent Document 1), and the ease of recording is improved while maintaining thermal fluctuation (Non-Patent Document 2). In Comparative Example 1, H 0 is too high and OW is insufficient, whereas Example 1 can achieve a significant reduction in H 0 at substantially the same vKu / kT, and good OW is obtained.

参考までに,比較例1において第1磁性層の層厚を9nmまで薄くして,Hcを実施例1に近づけた媒体の掃引時間依存を,図5中に丸プロットで示してある。Kuの低下もあるとは考えられるが主にvの低下により,熱揺らぎ耐性が大幅に低下して掃引時間依存が大きくなっており,外挿したHは15nmの場合からあまり低下していないことが分かる。つまり,第1磁性層のみで掃引時間が遅いときの磁気特性を揃えても,実施例1と同様の特性は得られないと言える。 For reference, the sweep time dependence of a medium in which the thickness of the first magnetic layer in Comparative Example 1 is reduced to 9 nm and Hc is close to that of Example 1 is shown in FIG. Although it is thought that there is also a decrease in Ku, mainly due to a decrease in v, the resistance to thermal fluctuation is greatly decreased and the dependence on the sweep time is increased, and extrapolated H 0 is not so decreased from the case of 15 nm. I understand that. That is, it can be said that the same characteristics as in Example 1 cannot be obtained even if the magnetic characteristics when the sweep time is slow with only the first magnetic layer are aligned.

したがって,垂直磁気記録層を実施例1のような構成とすることにより,Hcrの角度依存および熱揺らぎ耐性をほぼ維持したまま,OWおよびSNRmを改善できるという効果があることが分かった。   Therefore, it has been found that the configuration of the perpendicular magnetic recording layer as in Example 1 has the effect that the OW and SNRm can be improved while maintaining the angle dependency and thermal fluctuation resistance of Hcr substantially.

[実施例2]
非磁性中間層厚を0〜2nmまで変更した以外は,実施例1と同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。
[Example 2]
A perpendicular magnetic recording medium was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the nonmagnetic intermediate layer was changed from 0 to 2 nm.

非磁性中間層厚を0nmとした(形成しなかった)垂直磁気記録媒体について,実施例1と同様にして記録再生特性の測定を行ったところ,OW,SNRmは,それぞれ−40.3dB,22.0dBであった。OWは実施例1よりは低下しているが記録が不十分というレベルではなく,SNRmは実施例1とほぼ同じであることから,記録再生特性上は良好な媒体であると言える。   When the recording / reproduction characteristics of the perpendicular magnetic recording medium having a nonmagnetic intermediate layer thickness of 0 nm (not formed) were measured in the same manner as in Example 1, OW and SNRm were −40.3 dB and 22 respectively. 0.0 dB. Although OW is lower than that of Example 1, it is not at a level where recording is insufficient, and SNRm is almost the same as that of Example 1, so it can be said that the medium is good in terms of recording and reproduction characteristics.

非磁性中間層厚を0nmとした(形成しなかった)垂直磁気記録媒体の磁化曲線を測定した結果を図7に示す。実線が測定結果であり,四角プロットと三角プロットは計算結果である(計算については後述)。Hcが約6kOe,Hsが約12kOeと,どちらも比較例1よりは小さいが,それでも比較例1と同様の磁気記録層が1層のみ(単層)の媒体であれば,ヘッドで十分な記録を行うには大き過ぎると予想される。しかしながら,実際には良好なOWが得られており,単層の場合とは異なる磁化反転機構や,ヘッド記録時の反転磁界がHcが同じ単層媒体のそれよりも小さくなっていることが期待される。   FIG. 7 shows the result of measuring the magnetization curve of a perpendicular magnetic recording medium having a nonmagnetic intermediate layer thickness of 0 nm (not formed). The solid line is the measurement result, and the square plot and the triangle plot are the calculation results (the calculation will be described later). Hc is about 6 kOe and Hs is about 12 kOe, both of which are smaller than Comparative Example 1. However, if the magnetic recording layer is the same as that of Comparative Example 1 and has only one magnetic recording layer (single layer), sufficient recording is possible with the head. Is expected to be too big to do. However, in practice, good OW is obtained, and it is expected that the magnetization reversal mechanism is different from that in the case of a single layer, and that the reversal magnetic field at the time of head recording is smaller than that of a single layer medium having the same Hc. Is done.

非磁性中間層厚を0nmとした(形成しなかった)垂直磁気記録媒体の残留保磁力Hcrの角度依存性は,図4において四角プロットで示してある。この角度依存はほとんど比較例1のそれと重なっており,SWモデルに近いカーブになっている。第1磁性層上に第2磁性層が直接形成され,第1磁性層の粒子と第2磁性層の粒子は十分に交換結合していると考えられることから,柱状粒子中の第2磁性層の領域のみの反転が先に完了するという状態は起きにくく,磁化反転がSWモデルに近くなっていることが予想され,それを裏付ける結果となっている。   The angular dependence of the residual coercivity Hcr of a perpendicular magnetic recording medium with a nonmagnetic intermediate layer thickness of 0 nm (not formed) is shown by a square plot in FIG. This angle dependence almost overlaps with that of Comparative Example 1, and the curve is close to that of the SW model. Since the second magnetic layer is formed directly on the first magnetic layer, and the particles of the first magnetic layer and the particles of the second magnetic layer are considered to be sufficiently exchange coupled, the second magnetic layer in the columnar particles It is unlikely that the reversal of only the first region will be completed first, and it is expected that the magnetization reversal is close to the SW model, and this is supported.

また,この媒体の記録再生特性評価時のトラック幅は実施例1とほとんど同じであったことから,中間層の有無による角度依存性の実施例1との差(規格化Hcrの差が45°で0.1,75°で0.2程度)は大きな違いではないと解釈することができる。このことは,先に述べた,実施例1と比較例1のトラック幅の差は主にOWの差から生じたものであり,実施例1の角度依存は比較例1のそれとほぼ同様とみなして良いという解釈を裏付けている。したがって,Hcrの角度依存に関しては,非磁性中間層を形成しなかった場合でも形成した媒体と同様の効果が得られると言える。   Further, since the track width at the time of evaluating the recording / reproducing characteristics of this medium was almost the same as that in Example 1, the difference in angle dependency with Example 1 due to the presence or absence of the intermediate layer (the difference in normalized Hcr was 45 °). Can be interpreted as not a big difference. This is because the difference in track width between the first embodiment and the first comparative example described above is mainly caused by the difference in OW, and the angular dependence of the first embodiment is regarded as almost the same as that of the first comparative example. Supports the interpretation that Therefore, regarding the angle dependency of Hcr, it can be said that the same effect as that of the formed medium can be obtained even when the nonmagnetic intermediate layer is not formed.

非磁性中間層厚を0nmとした(形成しなかった)垂直磁気記録媒体の保磁力Hcの掃引時間依存は,図5において四角プロットで示してある。実施例1と同様のフィッティングを行ったところ,H=9.1kOe,vKu/kT=109となり,熱揺らぎ耐性に関しては,実施例1および比較例1とほぼ同程度の値が得られた。実施例1と比較すると,Hは0.7kOeほど高く,OWは4dBほど低下してはいるが,比較例1からの改善は明らかであり,非磁性中間層を形成しなかった場合でも,熱揺らぎ耐性をほぼ維持したまま,OWおよびSNRmを改善できるという効果が得られることが分かった。 The dependence of the coercive force Hc of the perpendicular magnetic recording medium with the nonmagnetic intermediate layer thickness of 0 nm (not formed) on the sweep time is shown by a square plot in FIG. When the same fitting as in Example 1 was performed, H 0 = 9.1 kOe, vKu / kT = 109, and the thermal fluctuation resistance was almost the same as in Example 1 and Comparative Example 1. Compared with Example 1, H 0 is as high as 0.7 kOe and OW is reduced as 4 dB. However, the improvement from Comparative Example 1 is obvious, and even when the nonmagnetic intermediate layer was not formed, It was found that the effect of improving OW and SNRm can be obtained while maintaining the thermal fluctuation resistance substantially.

非磁性中間層厚を2nmとした垂直磁気記録媒体の磁化曲線を測定した結果を図8に示す。実線が測定結果であり,四角プロットと三角プロットは計算結果である。磁化曲線が2段になっていることから,第1磁性層と第2磁性層が独立して反転しており,2nmのPt形成により2つの磁性層間の相互作用がなくなったものと考えられる。   FIG. 8 shows the result of measuring the magnetization curve of a perpendicular magnetic recording medium having a nonmagnetic intermediate layer thickness of 2 nm. The solid line is the measurement result, and the square plot and the triangle plot are the calculation results. Since the magnetization curve has two steps, it is considered that the first magnetic layer and the second magnetic layer are inverted independently, and the interaction between the two magnetic layers is eliminated by the formation of 2 nm Pt.

<シミュレーション>
ここで,第2磁性層の磁気特性および第1磁性層と組み合わせた時の磁化反転機構を検討するために,市販のソフトウェア“LLG Micromagnetics Simulator(M. R. Scheinfein他作成)”を用いてシミュレーションを行った。シミュレーションは磁化反転機構の検討にはもちろん有効であるが,第2磁性層のKuなどについても,直接測定するとなると,第1磁性層と合わせて測定してから後から分離するとしてもその方法や精度とか,測定をしやすくするため層厚を厚くした場合や第1磁性層をなくして測定した場合には構造や磁気特性が変わってしまう可能性があるなど様々な困難があるため,その点でも有効な方法と考えられる。
<Simulation>
Here, in order to examine the magnetic characteristics of the second magnetic layer and the magnetization reversal mechanism when combined with the first magnetic layer, a simulation was performed using the commercially available software “LLG Micromagnetics Simulator (created by MR Scheinfein et al.)”. . The simulation is of course effective for studying the magnetization reversal mechanism, but the Ku of the second magnetic layer can also be measured directly. There are various difficulties, such as the possibility of changes in structure and magnetic properties when the layer thickness is increased for accuracy and ease of measurement, or when the measurement is performed without the first magnetic layer. But it seems to be an effective method.

主な計算上のパラメータとしては,サンプルサイズは192×192×20nmとし,それを4nm/辺の立方体のセルで分割した構成とした。1粒子の面内での大きさは8nm/辺の四角形をベースとしているが,2nmの分散を持たせたVolonoiセルとしたことで,多角形の粒子が密に詰まった構造となっている。また,セルの大きさの都合上,第1磁性層,第2磁性層とも実施例1より1nm厚く,それぞれ16nm,4nmとした。熱揺らぎを考慮して温度は300Kとし,収束しなくなることから反復回数は1000回で計算を打ち切ることにした。時間刻みは安定した解が得られる範囲でなるべく大きい値としており,減衰定数αは1とした。磁化容易軸の分散は5°とし,MsとKuには20%の分散を持たせた。   As main calculation parameters, the sample size was set to 192 × 192 × 20 nm, and it was divided by cubic cells of 4 nm / side. The in-plane size of one particle is based on a square of 8 nm / side, but by using a Volonoi cell with a dispersion of 2 nm, it has a structure in which polygonal particles are densely packed. For convenience of cell size, both the first magnetic layer and the second magnetic layer were 1 nm thicker than Example 1 and 16 nm and 4 nm, respectively. Considering thermal fluctuations, the temperature was set to 300K, and since it did not converge, the calculation was terminated after 1000 iterations. The time increment is set as large as possible within a range where a stable solution can be obtained, and the attenuation constant α is set to 1. The dispersion of the easy magnetization axis was 5 °, and Ms and Ku had a dispersion of 20%.

なお,第1磁性層の磁気特性の測定に関しては上記のような困難はないので,VSMおよびトルク磁力計(東英工業社製)による測定を行った結果,Ms=570emu/cc,Ku=4.2×10erg/ccであった。実媒体ではサンプルによるバラツキもあるということで,計算上はおおまかにMs=600emu/cc,Ku=4×10erg/ccとした。また,粒子内の交換スティフネス定数はA=1.0μerg/cmとした。これらのパラメータを用い,粒間結合Exを変数として第1磁性層との合わせ込みを行った結果が,図6における四角プロット(Ex=0.05μerg/cm)と三角プロット(Ex=0.1μerg/cm)である。MsやExの微調整も可能ではあるが,ここでは第1磁性層の粒間結合としておおまかにEx=0.1μerg/cmを選ぶこととした。 The measurement of the magnetic properties of the first magnetic layer is not difficult as described above. As a result of measurement using VSM and a torque magnetometer (manufactured by Toei Kogyo Co., Ltd.), Ms = 570 emu / cc, Ku = 4 It was 2 × 10 6 erg / cc. Since there are variations due to samples in the actual medium, the calculation is roughly set to Ms 1 = 600 emu / cc and Ku 1 = 4 × 10 6 erg / cc. The exchange stiffness constant in the particles was A = 1.0 μerg / cm. Using these parameters, the intergranular coupling Ex is used as a variable, and the result of matching with the first magnetic layer is a square plot (Ex = 0.05 μerg / cm) and a triangular plot (Ex = 0.1 μerg) in FIG. / Cm). Although fine adjustment of Ms and Ex is possible, here, Ex 1 = 0.1 μerg / cm is roughly selected as the intergranular coupling of the first magnetic layer.

また,実施例1のMsは650emu/ccと比較例1のMsよりも高かったことから,第2磁性層のMsが第1磁性層のそれよりも高いことは明らかであり,第2磁性層のMsに関しては層厚平均から逆算を行った結果,Msもおおまかに800〜900emu/cc(層厚平均すると640〜660emu/cc)と幅を持たせることにした。 Further, since Ms of Example 1 was 650 emu / cc, which was higher than that of Comparative Example 1, it is clear that Ms of the second magnetic layer is higher than that of the first magnetic layer. As a result of reverse calculation from the average thickness of Ms 2, it was decided that Ms 2 also had a width of approximately 800 to 900 emu / cc (average of layer thickness was 640 to 660 emu / cc).

以上の計算条件に加え,第2磁性層のMs,KuとEx,および非磁性中間層を設ける代わりに第1磁性層と第2磁性層間の交換結合A12を変数として,非磁性中間層厚が0,1(実施例1),2nmの場合について,計算値が実測の磁化曲線およびHcrの角度依存に近くなるようにシミュレーションを行った。 In addition to the above calculation conditions, Ms of the second magnetic layer, Ku and Ex, and instead of providing the non-magnetic intermediate layer exchange coupling A 12 of the first magnetic layer and the second magnetic layer as a variable, non-magnetic intermediate layer thickness For 0, 1 (Example 1), and 2 nm, the simulation was performed so that the calculated value was close to the measured magnetization curve and the angle dependency of Hcr.

その結果,Ms=800emu/cc,Ku=3×10erg/cc,Ex=0.2μerg/cmの時,および,Ms=900emu/cc,Ku=4×10erg/cc,Ex=0.2μerg/cmの時に,総合的に見て最も実測に近い計算値が得られた。 As a result, when Ms 2 = 800 emu / cc, Ku 2 = 3 × 10 6 erg / cc, Ex 2 = 0.2 μerg / cm, and Ms 2 = 900 emu / cc, Ku 2 = 4 × 10 6 erg / cc. When cc, Ex 2 = 0.2 μerg / cm, the calculated value closest to the actual measurement was obtained comprehensively.

非磁性中間層厚が0,1(実施例1),2nmの場合について,それぞれA12が1.0,0.3,0μerg/cmとした時の計算結果を,それぞれ図7,図3,図8に示す。それぞれの図中で四角プロットがMs=800emu/cc,Ku=3×10erg/ccとした時の,三角プロットがMs=900emu/cc,Ku=4×10erg/ccとした時の計算結果であり,どの図においてもほとんど重なっていることが分かる。 When the nonmagnetic intermediate layer thickness is 0, 1 (Example 1), and 2 nm, the calculation results when A 12 is 1.0, 0.3, and 0 μerg / cm are shown in FIGS. As shown in FIG. In each figure, when the square plot is Ms = 800 emu / cc and Ku 2 = 3 × 10 6 erg / cc, the triangular plot is Ms = 900 emu / cc and Ku 2 = 4 × 10 6 erg / cc It is a calculation result of time, and it can be seen that there is almost overlap in every figure.

なお,それぞれの計算結果において,Msだけを100emu/cc単位で増減したり,Kuだけを1×10erg/cc単位で増減したり,Exだけを0.1μerg/cm単位で増減したりすると,明らかに上記の2通りの計算結果よりも実測値から遠くなった。一方,MsとKuを比例して変化させた場合には磁化曲線があまり変化しないという傾向が得られているので,2通りの計算結果の中間においても(例えば,Ms=850emu/cc,Ku=3.5×10erg/cc)同様に実測に近い結果が得られることが予想できる。以上の結果から,第2磁性層のKuは3×10〜4×10erg/ccと,第1磁性層とほぼ同程度の高いKuを有していることが推定できた。 In each calculation result, only Ms 2 is increased / decreased in increments of 100 emu / cc, only Ku 2 is increased / decreased in increments of 1 × 10 6 erg / cc, and only Ex 2 is increased / decreased in increments of 0.1 μerg / cm. As a result, it was clearly far from the actual measurement value than the above two calculation results. On the other hand, when Ms and Ku are changed in proportion, there is a tendency that the magnetization curve does not change so much, so even in the middle of two calculation results (for example, Ms = 850 emu / cc, Ku 2 = 3.5 × 10 6 erg / cc) Similarly, it can be expected that results close to actual measurement are obtained. From the above results, it was estimated that the Ku of the second magnetic layer was 3 × 10 6 to 4 × 10 6 erg / cc, which was as high as the first magnetic layer.

バルクのCo(hcp)のKuは4.53×10erg/ccであり,バルクで作製することはできないため薄膜で作製されたfcc−Coの立方結晶磁気異方性定数は,K=0.5×10〜0.7×10erg/cc,Kは1×10erg/ccのオーダーと報告されている(T. Suzuki et al., Appl. Phys. Lett. 64, p. 2736 : J. A. Wolf et al., Appl. Phys. Lett. 65, p. 1057)。第2磁性層は3nmと薄いためX線や電子線回折で直接結晶構造を分析することは困難であるが,Kuの大きさから第2磁性層のCoの結晶構造はhcpになっていると考えるのが妥当と言える。なお,実際の第2磁性層の結晶粒子の組成や充填率は分析が困難なこともあって調べていないが,グラニュラー構造となっていて充填率が低い分だけKuは低くなり,Pt中間層との界面では界面磁気異方性や合金化によりKuが高くなっていることが考えられる。特にPtが拡散してCoPt合金を形成している可能性は高く,中間層をPdとした場合でも同様の効果が期待できる。 Ku of bulk Co (hcp) is 4.53 × 10 6 erg / cc, and cannot be fabricated in bulk. Therefore, the cubic crystal magnetic anisotropy constant of fcc-Co fabricated in a thin film is K 1 = 0.5 × 10 6 to 0.7 × 10 6 erg / cc, K 2 is reported to be on the order of 1 × 10 4 erg / cc (T. Suzuki et al., Appl. Phys. Lett. 64, p. 2736: JA Wolf et al., Appl. Phys. Lett. 65, p. 1057). Since the second magnetic layer is as thin as 3 nm, it is difficult to directly analyze the crystal structure by X-ray or electron diffraction, but the Co crystal structure of the second magnetic layer is hcp due to the size of Ku. It is reasonable to think. The actual composition and filling rate of the crystal grains of the second magnetic layer have not been investigated because the analysis is difficult. However, Ku has a lower granularity due to the low filling rate and the Pt intermediate layer. It is conceivable that Ku is increased at the interface with owing to interfacial magnetic anisotropy and alloying. In particular, there is a high possibility that Pt diffuses to form a CoPt alloy, and the same effect can be expected even when the intermediate layer is made of Pd.

上述のように第2磁性層のKuは大きな値であるが,Msは第1磁性層のそれよりも大きい。反転磁界の大きさのベースは異方性磁界Hk=2Ku/Msであるため,Hkを計算すると,Hk=13.3kOe,Hk=7.5〜8.9kOeとなる。つまり,第2磁性層は,Kuは高いもののMsが高いことにより,Hkは第1磁性層のそれよりも明らかに小さくなっていることが分かる。 As described above, Ku of the second magnetic layer is a large value, but Ms is larger than that of the first magnetic layer. Since the base of the magnitude of the reversal magnetic field is the anisotropic magnetic field Hk = 2Ku / Ms, when Hk is calculated, Hk 1 = 13.3 kOe and Hk 2 = 7.5 to 8.9 kOe. That is, it can be seen that the second magnetic layer has a high Ku but a high Ms, so that Hk is clearly smaller than that of the first magnetic layer.

そのため,非磁性中間層を形成して第1磁性層と第2磁性層間の結合を弱めた場合,1つの柱状粒子内でも第2磁性層の領域から先に磁化反転が始まるものと推定できる。実際,シミュレーションにより磁化反転の様子を観察すると,A12=0μerg/cmの時には図8からも明らかであるが,第2磁性層が先に反転し,それが完了してから第1磁性層が反転し,A12=0.3μerg/cmの時には1つの柱状粒子内で見ると第2磁性層の領域が先に反転してその直後に第1磁性層の領域も反転するという機構となっていた。 Therefore, when the nonmagnetic intermediate layer is formed to weaken the coupling between the first magnetic layer and the second magnetic layer, it can be estimated that the magnetization reversal starts from the region of the second magnetic layer even within one columnar grain. Actually, when the state of magnetization reversal is observed by simulation, it is clear from FIG. 8 when A 12 = 0 μerg / cm, but the second magnetic layer is reversed first, and after the completion, the first magnetic layer is When A 12 = 0.3 μerg / cm, when viewed in one columnar particle, the region of the second magnetic layer is reversed first, and immediately after that, the region of the first magnetic layer is also reversed. It was.

さらにA12=1.0μerg/cmの時についても見てみると,確かに反転する時には柱状粒子内全体が一度に反転するが,第2磁性層の領域が先に傾いている様子が観察できた。これは非特許文献1に示されている反転機構に近く,非特許文献1では半分がKu=0の軟磁性領域であることや,計算のモデルやパラメータが異なることにより,層間結合の強さの最適値が異なっているようである。それでもHkの低い領域が先に反転を開始するという点では共通しており,実際,既に述べたように,単層(比較例1)の場合に比べてHcの低減やOWの大幅な改善が実現できている。よって,磁化反転機構の点からも,非磁性中間層がなくても,第2磁性層のHkが低いことによる効果が得られると言える。 Further, when A 12 = 1.0 μerg / cm is observed, the entire columnar particle is reversed at once when it is surely reversed, but it can be observed that the region of the second magnetic layer is inclined first. It was. This is close to the reversal mechanism shown in Non-Patent Document 1, and in Non-Patent Document 1, half of it is a soft magnetic region with Ku = 0, and the calculation model and parameters are different. Seems to be different. Nevertheless, it is common in that the low Hk region starts reversal first, and in fact, as already mentioned, there is a reduction in Hc and a significant improvement in OW compared to the case of a single layer (Comparative Example 1). It has been realized. Therefore, from the viewpoint of the magnetization reversal mechanism, it can be said that the effect of the low Hk of the second magnetic layer can be obtained even without the nonmagnetic intermediate layer.

ここで,現在主流となっているCoCrPt−SiO記録層のKuはおよそ4×10erg/ccであるが,今後のHDDの高密度化,記録層の微粒子化,およびそれに伴う熱揺らぎ耐性の向上を考えると,Kuはさらに高める必要はあっても大きく下げるのは好ましくないと考えられる。また,上記実施例において第2磁性層のKuが第1磁性層と同程度か多少低い3×10〜4×10erg/ccであったことを考えると,Ku,Kuは3×10erg/cc以上とするのが好ましいと考えられる。Kuが大きく違わないとすると(例えば1桁),上述の通り,第2磁性層のMsを高くすることによりHkを低くする点は重要であるが,その範囲内であれば4×10erg/cc以上であっても同様の効果が得られると推定される。 Here, Ku of the current mainstream CoCrPt—SiO 2 recording layer is about 4 × 10 6 erg / cc. However, future HDD density increases, recording layer microparticles, and thermal fluctuation resistance associated therewith are expected. Considering the improvement, it is considered that it is not preferable to greatly reduce Ku, although it is necessary to further increase Ku. Further, in the above embodiment, considering that Ku of the second magnetic layer is 3 × 10 6 to 4 × 10 6 erg / cc which is the same as or slightly lower than that of the first magnetic layer, Ku 1 and Ku 2 are 3 It is considered preferable to be × 10 6 erg / cc or more. If Ku is not significantly different (for example, one digit), as described above, it is important to lower Hk by increasing Ms of the second magnetic layer, but if within that range, 4 × 10 6 erg It is presumed that the same effect can be obtained even if it is more than / cc.

磁性層厚に関しては,第2磁性層を厚くすると,Hkの低い領域の比率が高まるので,記録層全体のHk,したがってHcが低下し,トラック幅が広がるので,高密度化を進める上では好ましくない。また,Msが大きいため,層厚を厚くすると再生信号および媒体ノイズに影響を与えやすい。CoCrPt−SiO記録層も含め,CoCr系の記録層はある程度までCr組成を高めることにより媒体ノイズが低減できることが分かっているが,CrはMsを大幅に低下させやすいため,第2磁性層に添加するのは好ましくない。一般的にも,高いMsを得るためには,添加物を減らす必要があるので媒体ノイズの低減は難しくなる。したがって,第2磁性層の層厚は第1磁性層よりも薄い方が好ましいと考えられる。 Regarding the thickness of the magnetic layer, if the thickness of the second magnetic layer is increased, the ratio of the low Hk region is increased, so that the Hk of the entire recording layer, and hence Hc, is reduced, and the track width is widened. Absent. Also, since Ms is large, increasing the layer thickness tends to affect the reproduction signal and medium noise. CoCr-based recording layers, including CoCrPt-SiO 2 recording layers, have been shown to reduce medium noise by increasing the Cr composition to some extent, but Cr is likely to greatly reduce Ms, so It is not preferable to add them. In general, in order to obtain a high Ms, it is necessary to reduce the amount of additive, so that it is difficult to reduce medium noise. Therefore, it is considered that the thickness of the second magnetic layer is preferably thinner than that of the first magnetic layer.

以上のことから,Ku,Kuとも3×10erg/cc以上,Ms<Ms,Hk>Hk,t>tとした時に,媒体ノイズ,熱揺らぎ耐性,上書き特性を改善する効果が得られると言える。 From the above, when Ku 1 and Ku 2 are both 3 × 10 6 erg / cc or more, Ms 1 <Ms 2 , Hk 1 > Hk 2 , and t 1 > t 2 , medium noise, thermal fluctuation resistance, and overwrite characteristics It can be said that the effect of improving is obtained.

また,高Msと高Kuを両立できる材料は,これまでのHDDメディアの延長で考えると,3d遷移金属のCoが好ましく,先に述べたようにPtやPdが含まれていても良いが,上記の通りCrを加えるのは好ましくない。第1磁性層も上記の通り,Kuが高くSNRmでも実績のあるCoCrPt−SiOが好ましいと考えられる。 In addition, the material that can achieve both high Ms and high Ku is preferably a 3d transition metal, Co, considering the extension of the conventional HDD media, and may contain Pt and Pd as described above. As described above, it is not preferable to add Cr. As described above, it is considered that the first magnetic layer is preferably CoCrPt—SiO 2 which has a high Ku and has a proven record in SNRm.

次に,非磁性中間層厚を0〜2nmまで変更した垂直磁気記録媒体について,HcおよびHsを中間層厚に対してプロットした結果を図9に示す。非磁性中間層をPdに変更した場合についても合わせてプロットしており,Pt中間層の場合を菱形プロット(Hc)および四角プロット(Hs),Pd中間層の場合を三角プロット(Hc)および丸プロット(Hs)で示す。PtをPdに変更してもほぼ同様の結果が得られていることから,これらを混ぜ合わせた材料を中間層に用いてもよいと考えられる。   Next, FIG. 9 shows the result of plotting Hc and Hs against the intermediate layer thickness for a perpendicular magnetic recording medium with the nonmagnetic intermediate layer thickness changed from 0 to 2 nm. Plots are also plotted for the case where the nonmagnetic intermediate layer is changed to Pd. The Pt intermediate layer is rhombus plot (Hc) and square plot (Hs), and the Pd intermediate layer is triangular plot (Hc) and round. This is indicated by a plot (Hs). Even if Pt is changed to Pd, almost the same result is obtained. Therefore, it is considered that a material obtained by mixing these may be used for the intermediate layer.

中間層厚が0nmの時の図7の磁化曲線,1nmの時の図3,および2nmで層間結合が切れている時の図8と,図9の連続的な変化を合わせて考えると,層間結合は,反強磁性的になる部分はなく,常に強磁性的であり,中間層厚の増加とともにその強度が低下しているものと推定できる。この図からも層厚1nm前後は適度に弱く上下層が結合している状態であり,この時にHc,特にHsが最も低減できていることが分かる。   The magnetization curve in FIG. 7 when the intermediate layer thickness is 0 nm, FIG. 3 at 1 nm, FIG. 8 when the interlayer coupling is broken at 2 nm, and the continuous change in FIG. Coupling has no antiferromagnetic part and is always ferromagnetic, and it can be estimated that the strength decreases as the interlayer thickness increases. From this figure, it can be seen that the layer thickness around 1 nm is moderately weak and the upper and lower layers are coupled, and at this time, Hc, particularly Hs, can be reduced most.

上下層が適度に結合している時の磁化反転機構は既に述べたが,柱状粒子中の第2磁性層の領域が先に反転して第1磁性層の領域の反転を促進する機構が,Hc,Hsの低減に寄与しているものと考えられる。よって,これまでに述べた結果も含め,第1磁性層および第2磁性層間に強磁性的な結合が得られる範囲の層厚で,非磁性中間層を設けた方がさらに良好な結果が得られると言える。   Although the magnetization reversal mechanism when the upper and lower layers are appropriately coupled has already been described, the mechanism in which the region of the second magnetic layer in the columnar particles is reversed first to promote the reversal of the region of the first magnetic layer, It is thought that it contributes to the reduction of Hc and Hs. Therefore, including the results described so far, better results can be obtained by providing a nonmagnetic intermediate layer with a layer thickness within a range in which ferromagnetic coupling can be obtained between the first magnetic layer and the second magnetic layer. It can be said that.

また,先に述べたシミュレーションの結果において,Ex=0.1μerg/cmであるのに対し,Ex=0.2μerg/cmと,第2磁性層の方が粒間結合が強かったことから,この粒間結合も第2磁性層の領域が先に反転するのを助けているものと考えられる。これはシミュレーションからの推定であるが,例えば比較的磁化曲線の傾きが小さい非磁性中間層がない媒体について,Hcにおける傾きαを求めてみると(図7),
α=4πdM/dH=4π・650/4500≒1.8
であり,粒子間結合がない場合の目安のα=1より明らかに大きく,媒体全体(平均)としてある程度の粒間結合があることは明らかである。垂直角型比Rsをほぼ1にし,なるべく大きい核生成磁界Hnを確保する意味でも,SNRmを悪化させない程度の粒子間結合は好ましいと考えられる。
Further, in the simulation results described above, Ex 1 = 0.1 μerg / cm, whereas Ex 2 = 0.2 μerg / cm, the intergranular coupling was stronger in the second magnetic layer. It is considered that this intergranular coupling also helps the region of the second magnetic layer to be reversed first. This is an estimation from a simulation. For example, when a medium without a nonmagnetic intermediate layer having a relatively small magnetization curve is obtained, the inclination α in Hc is obtained (FIG. 7).
α = 4πdM / dH = 4π · 650 / 4500≈1.8
It is clearly larger than the standard α = 1 when there is no interparticle bonding, and it is clear that there is a certain degree of intergranular bonding as the whole medium (average). In order to secure the nucleation magnetic field Hn as large as possible by setting the vertical squareness ratio Rs to approximately 1, it is considered that the interparticle coupling that does not deteriorate the SNRm is preferable.

また,第2磁性層の高Kuも,記録層全体平均でのKuを下げずにHkを高めることで,RsおよびHnの増加に寄与している。Ku=0の軟磁性層を用いたコンポジットメディアは磁化容易軸を垂直方向から傾けたチルトメディアを比較的容易に作製できる方法としても紹介されているが(非特許文献1),RsおよびHnを高めるためには,第2磁性層は垂直磁化となるようにKuを高める方が好ましいと考えられる。   Further, the high Ku of the second magnetic layer also contributes to an increase in Rs and Hn by increasing Hk without lowering Ku in the entire recording layer average. A composite media using a soft magnetic layer with Ku = 0 has been introduced as a method for producing a tilt media with the easy axis tilted from the vertical direction relatively easily (Non-Patent Document 1). In order to increase it, it is considered preferable to increase Ku so that the second magnetic layer has perpendicular magnetization.

[実施例3]
第2磁性層におけるSiOの組成(設計値)を0〜40vol%まで変更した以外は,実施例1および実施例2において非磁性中間層厚を形成しなかった場合と同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。
[Example 3]
Perpendicular magnetic recording in the same manner as in the case where the nonmagnetic intermediate layer thickness was not formed in Example 1 and Example 2 except that the composition (design value) of SiO 2 in the second magnetic layer was changed from 0 to 40 vol%. A medium was made.

図10にHcおよびHsのSiO組成依存を示す。四角プロット(Hc)および丸プロット(Hs)がPt非磁性中間層がある場合であり,菱形プロット(Hc)および三角プロット(Hs)が非磁性中間層がない場合である。中間層がある場合のHsはやや飽和傾向が見えるが,基本的にはSiO組成の増加とともにHc,Hsは増加傾向にある。SiOが0vol%の時には中間層があってもなくてもほとんど同じ値となっているが,SiOの添加とともに差が生じている。Pt中間層を設けた場合にSiO組成を30vol%程度にするとHsとHcの差が小さく傾きの大きい磁化曲線が得られることが分かる。 FIG. 10 shows the SiO 2 composition dependence of Hc and Hs. Square plots (Hc) and circle plots (Hs) are cases where there is a Pt nonmagnetic intermediate layer, and diamond plots (Hc) and triangle plots (Hs) are cases where there is no nonmagnetic intermediate layer. Although Hs with an intermediate layer tends to be slightly saturated, basically Hc and Hs tend to increase with increasing SiO 2 composition. When SiO 2 is 0 vol%, the value is almost the same regardless of whether or not the intermediate layer is present, but a difference occurs with the addition of SiO 2 . It can be seen that when the Pt intermediate layer is provided and the SiO 2 composition is about 30 vol%, a magnetization curve having a small difference between Hs and Hc and a large inclination can be obtained.

また,SiOが0vol%の時のHcrの角度依存は,図4中に菱形プロットで示してある。SiOがある場合(四角プロット)と比べて磁界の角度を傾けた時にHcrが高くなっていることが分かる。ただし,既に述べたとおり,最もHcrの大きい中間層がある場合(三角プロット)でも,記録再生特性上は単層(破線)と大きな違いが見られておらず,その中間であるので,それらと同様の結果が得られると予想される。 Further, the angle dependency of Hcr when SiO 2 is 0 vol% is shown by a rhombus plot in FIG. It can be seen that Hcr is higher when the angle of the magnetic field is tilted than when SiO 2 is present (square plot). However, as already mentioned, even when there is an intermediate layer with the largest Hcr (triangular plot), the recording / reproduction characteristics are not significantly different from the single layer (broken line), and are in the middle. Similar results are expected.

以上の結果から,SiO添加は,必須ではないが,Hcを増加させる効果や,中間層を設けた場合にHsを抑える効果などが得られるため好ましいと考えられる。 From the above results, the addition of SiO 2 is not essential, but it is considered preferable because it provides an effect of increasing Hc and an effect of suppressing Hs when an intermediate layer is provided.

また,SiOの代わりに,Cr,TiOを用いた場合でも,同様の結果が得られた。 Similar results were obtained when Cr 2 O 3 or TiO 2 was used instead of SiO 2 .

[実施例4]
第2磁性層の層厚を0〜5nmまで変更した以外は,実施例1および実施例2において非磁性中間層厚を形成しなかった場合と同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。
[Example 4]
A perpendicular magnetic recording medium was manufactured in the same manner as in the case where the nonmagnetic intermediate layer thickness was not formed in Examples 1 and 2, except that the thickness of the second magnetic layer was changed to 0 to 5 nm.

図11にHcおよびHsの第2磁性層厚依存を示す。四角プロット(Hc)および丸プロット(Hs)がPt非磁性中間層がある場合であり,菱形プロット(Hc)および三角プロット(Hs)が非磁性中間層がない場合である。基本的には層厚の増加とともに,Hc,Hsは減少傾向にあるが,(SiO組成依存同様)中間層のあり/なしによる差が生じている。Pt中間層を設けた場合に,第2磁性層厚が3nm前後でHsとHcの差が小さく傾きの大きい磁化曲線が得られることが分かる。 FIG. 11 shows the dependence of Hc and Hs on the thickness of the second magnetic layer. Square plots (Hc) and circle plots (Hs) are cases where there is a Pt nonmagnetic intermediate layer, and diamond plots (Hc) and triangle plots (Hs) are cases where there is no nonmagnetic intermediate layer. Basically, as the layer thickness increases, Hc and Hs tend to decrease, but there is a difference due to the presence / absence of the intermediate layer (similar to SiO 2 composition dependence). It can be seen that when the Pt intermediate layer is provided, a magnetization curve having a small gradient and a small difference between Hs and Hc can be obtained when the thickness of the second magnetic layer is around 3 nm.

層厚5nmでも大きな違いはないが,既に述べた通り,第2磁性層を厚くすると媒体ノイズの増加傾向が予想されるため,少なくとも第1磁性層よりも薄い方が好ましい。   Although there is no significant difference even when the layer thickness is 5 nm, as already described, if the second magnetic layer is thickened, a tendency to increase medium noise is expected. Therefore, it is preferable that the thickness is at least thinner than the first magnetic layer.

[実施例5]
上記実施例の各垂直磁気記録媒体を,スピンスタンド評価で用いたものと同様のヘッドと組み合わせて磁気記録再生装置を作製した。
[Example 5]
A magnetic recording / reproducing apparatus was manufactured by combining each perpendicular magnetic recording medium of the above example with a head similar to that used in the spin stand evaluation.

記録再生動作を行い、ビット誤り率の評価を行ったところ,上述したSNRm改善に対応するビット誤り率の改善が得られた。面内磁気記録用のリングタイプヘッドでも評価を行ったところ,単磁極型ヘッドと比較してビット誤り率が悪化した。記録素子の形状の違いから記録能力の低下などが起こり,SNRmや記録分解能が低下したと考えられ,単磁極型ヘッドの方が好ましいことが分かった。   When the recording / reproducing operation was performed and the bit error rate was evaluated, an improvement in the bit error rate corresponding to the above-described SNRm improvement was obtained. When an evaluation was also made on a ring type head for in-plane magnetic recording, the bit error rate was worse than that of a single pole type head. It was considered that the recording capability was lowered due to the difference in the shape of the recording element, and that the SNRm and the recording resolution were lowered, and it was found that the single pole type head is preferable.

また、ここでは磁気記録再生装置における有効性を示したが,本発明が効果を示す磁気記録媒体の性質上,本発明は,磁気ディスク装置に限らず,テープ媒体やドラム状媒体などを用いた場合など,磁気記録媒体の形状に依存することなく,広く垂直磁気記録方式を採用した磁気記録再生装置全般において,その効果を発揮することが可能である。   Although the effectiveness of the magnetic recording / reproducing apparatus has been shown here, the present invention is not limited to the magnetic disk apparatus but uses a tape medium or a drum-like medium because of the property of the magnetic recording medium in which the present invention is effective. In this case, the effect can be exerted in all the magnetic recording / reproducing apparatuses widely adopting the perpendicular magnetic recording system without depending on the shape of the magnetic recording medium.

1…基板、2…軟磁性裏打ち層、3…シード層、4…非磁性下地層、5…第1磁性層、6…非磁性中間層、7…第2磁性層、8…保護層、110…ケース、112…磁気ディスク、113…スピンドルモータ、114…ヘッドアクチュエータ、116…ボイスコイルモータ、117…FPCユニット、118…ランプロード機構、120…イナーシャラッチ機構、121…クランプばね、124…ピボット、132…サスペンション、133…磁気ヘッド。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate, 2 ... Soft magnetic backing layer, 3 ... Seed layer, 4 ... Nonmagnetic underlayer, 5 ... First magnetic layer, 6 ... Nonmagnetic intermediate layer, 7 ... Second magnetic layer, 8 ... Protective layer, 110 ... Case, 112 ... Magnetic disk, 113 ... Spindle motor, 114 ... Head actuator, 116 ... Voice coil motor, 117 ... FPC unit, 118 ... Ramp load mechanism, 120 ... Inertia latch mechanism, 121 ... Clamp spring, 124 ... Pivot, 132: Suspension, 133 ... Magnetic head.

Claims (9)

基板上に、第1磁性層と、非磁性中間層と、第2磁性層とをこの順に有し、前記第1磁性層と前記第2磁性層とは強磁性的に結合し、前記第1磁性層および前記第2磁性層は結晶粒子と非晶質粒界層とを有し、前記第1磁性層の結晶粒子はCo,PtおよびCrを含み,前記第2磁性層の結晶粒子はCoを含みCrを含まず、前記第1磁性層および第2磁性層について、飽和磁化をMs,Ms、異方性磁界をHk,Hkとしたとき、Ms<Ms,Hk>Hkであることを特徴とする垂直磁気記録媒体。 On the substrate, a first magnetic layer, a nonmagnetic intermediate layer, and a second magnetic layer are provided in this order, and the first magnetic layer and the second magnetic layer are ferromagnetically coupled to each other, and The magnetic layer and the second magnetic layer have crystal grains and an amorphous grain boundary layer, the crystal grains of the first magnetic layer contain Co, Pt, and Cr, and the crystal grains of the second magnetic layer contain Co. Containing Cr but not including Cr, when the saturation magnetization is Ms 1 and Ms 2 and the anisotropic magnetic field is Hk 1 and Hk 2 , Ms 1 <Ms 2 , Hk 1 > A perpendicular magnetic recording medium having Hk 2 . 前記第2磁性層の結晶粒子は、さらにPtおよびPdのうち少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1に記載の垂直磁気記録媒体。   2. The perpendicular magnetic recording medium according to claim 1, wherein the crystal grains of the second magnetic layer further contain at least one of Pt and Pd. 前記非磁性中間層はPtおよびPdのうち少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1に記載の垂直磁気記録媒体。   The perpendicular magnetic recording medium according to claim 1, wherein the nonmagnetic intermediate layer includes at least one of Pt and Pd. 垂直角型比が0.8ないし1であることを特徴とする請求項1に記載の垂直磁気記媒体。   2. The perpendicular magnetic recording medium according to claim 1, wherein the perpendicular squareness ratio is 0.8 to 1. 垂直方向の磁化曲線の保磁力Hcにおける傾きαが1以上であることを特徴とする請求項1に記載の垂直磁気記録媒体。   The perpendicular magnetic recording medium according to claim 1, wherein the inclination α of the coercive force Hc of the perpendicular magnetization curve is 1 or more. 前記基板と前記第1磁性層との間に,CoおよびZrを含む軟磁性裏打ち層を有することを特徴とする請求項1に記載の垂直磁気記録媒体。   The perpendicular magnetic recording medium according to claim 1, further comprising a soft magnetic backing layer containing Co and Zr between the substrate and the first magnetic layer. 前記軟磁性裏打ち層と前記第1磁性層との間に,Ruを含む非磁性下地層を有することを特徴とする請求項6に記載の垂直磁気記録媒体。   The perpendicular magnetic recording medium according to claim 6, further comprising a nonmagnetic underlayer containing Ru between the soft magnetic underlayer and the first magnetic layer. 前記軟磁性裏打ち層と前記非磁性下地層との間に,Pd,Pt,Ni,TaおよびTiからなる群より選択される少なくとも1種を含むシード層を有することを特徴とする請求項7に記載の垂直磁気記録媒体。   The seed layer including at least one selected from the group consisting of Pd, Pt, Ni, Ta, and Ti is provided between the soft magnetic underlayer and the nonmagnetic underlayer. The perpendicular magnetic recording medium described. 請求項1ないし8のいずれか1項に記載の垂直磁気記録媒体と、単磁極型磁気記録ヘッドとを具備したことを特徴とする磁気記録再生装置。   9. A magnetic recording / reproducing apparatus comprising the perpendicular magnetic recording medium according to claim 1 and a single-pole magnetic recording head.
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