JP2021184323A - 磁気記録媒体および磁気記憶装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】保磁力が高く、磁性層に含まれる磁性粒子の粒径が小さく、異方性が高い磁気記録媒体を提供する。【解決手段】磁気記録媒体１００は、基板１と、下地層２と、磁性層３を、この順で有する。磁性層３は、Ｌ１０構造を有する磁性粒子と、粒界部を含むグラニュラー構造を有し、粒界部の含有量が２５体積％〜５０体積％の範囲内である。粒界部は、カルコゲナイド系層状物質を含む。【選択図】図１
Description
本発明は、磁気記録媒体および磁気記憶装置に関する。
近年、磁気記録媒体に、近接場光またはマイクロ波を照射して局所的に加熱することで、保磁力を低下させて記録する熱アシスト記録方式またはマイクロ波アシスト記録方式が、２Ｔｂｉｔ／ｉｎｃｈ２程度の高い面記録密度を実現することができる次世代記録方式として注目されている。このようなアシスト記録方式の磁気ヘッドを用いると、室温における保磁力が数十ｋＯｅである磁気記録媒体に容易に記録することができる。このため、磁性層に含まれる磁性粒子として、結晶磁気異方性定数（Ｋｕ）が高い磁性粒子を用いることができ、その結果、熱安定性を維持したまま、磁性粒子を微細化することができる。
結晶磁気異方性定数（Ｋｕ）が高い磁性粒子としては、Ｆｅ−Ｐｔ合金粒子（Ｋｕ〜７×１０６Ｊ／ｍ３）、Ｃｏ−Ｐｔ合金粒子（Ｋｕ〜５×１０６Ｊ／ｍ３）等のＬ１０構造を有する磁性粒子が知られている。
一方、グラニュラー構造を有する磁性層に含まれる粒界部を構成する材料として、種々の非磁性材料が知られている（例えば、特許文献１〜３、非特許文献１参照）。
ＡＰＰＬＩＥＤ ＰＨＹＳＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ １０４，１９２４０４（２０１４）
しかしながら、磁気記録媒体の面記録密度をさらに向上させることが望まれている。
磁気記録媒体の面記録密度をさらに向上させるためには、磁性層に含まれる磁性粒子の粒径をさらに小さくすること、磁性層に含まれる磁性粒子の異方性をさらに高くすること、磁気記録媒体の保磁力をさらに高くすることが考えられる。
本発明の一態様は、保磁力が高く、磁性層に含まれる磁性粒子の粒径が小さく、異方性が高い磁気記録媒体を提供することを目的とする。
（１）基板と、下地層と、磁性層を、この順で有し、前記磁性層は、Ｌ１０構造を有する磁性粒子と、粒界部を含むグラニュラー構造を有し、前記粒界部の含有量が２５体積％〜５０体積％の範囲内であり、前記粒界部は、カルコゲナイド系層状物質を含む、磁気記録媒体。
（２）前記カルコゲナイド系層状物質は、ＴｉＳ２、ＺｒＳ２、ＨｆＳ２、ＶＳ２、ＮｂＳ２、ＴａＳ２、ＭｏＳ２、ＷＳ２、ＧａＳ、ＧｅＳまたはＳｎＳ２である、（１）に記載の磁気記録媒体。
（３）前記下地層と前記磁性層との間に、ホウ素を含む磁性層をさらに有する、（１）または（２）に記載の磁気記録媒体。
（４）（１）〜（３）の何れか１項に記載の磁気記録媒体を有する、磁気記憶装置。
（２）前記カルコゲナイド系層状物質は、ＴｉＳ２、ＺｒＳ２、ＨｆＳ２、ＶＳ２、ＮｂＳ２、ＴａＳ２、ＭｏＳ２、ＷＳ２、ＧａＳ、ＧｅＳまたはＳｎＳ２である、（１）に記載の磁気記録媒体。
（３）前記下地層と前記磁性層との間に、ホウ素を含む磁性層をさらに有する、（１）または（２）に記載の磁気記録媒体。
（４）（１）〜（３）の何れか１項に記載の磁気記録媒体を有する、磁気記憶装置。
本発明の一態様によれば、保磁力が高く、磁性層に含まれる磁性粒子の粒径が小さく、異方性が高い磁気記録媒体を提供することができる。
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上、特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等が同一であるとは限らない。
［磁気記録媒体］
図１に、本実施形態の磁気記録媒体の層構成の一例を示す。
図１に、本実施形態の磁気記録媒体の層構成の一例を示す。
磁気記録媒体１００は、基板１と、下地層２と、磁性層３を、この順で有する。
ここで、磁性層３は、Ｌ１０構造を有する磁性粒子と、粒界部を含むグラニュラー構造を有し、粒界部は、カルコゲナイド系層状物質を含む。
カルコゲナイド系層状物質とは、１６族元素（酸素族元素）との強い結合（例えば、共有結合、イオン結合）により形成されている単位層が、弱い結合（例えば、ファンデルワールス力）を介して、積層している層状構造を有する物質である。
カルコゲナイド系層状物質としては、例えば、ＴｉＳ２、ＺｒＳ２、ＨｆＳ２、ＶＳ２、ＮｂＳ２、ＴａＳ２、ＭｏＳ２、ＷＳ２、ＴｉＳｅ２、ＺｒＳｅ２、ＨｆＳｅ２、ＶＳｅ２、ＮｂＳｅ２、ＴａＳｅ２、ＭｏＳｅ２、ＷＳｅ２、ＴｉＴｅ２、ＺｒＴｅ２、ＨｆＴｅ２、ＶＴｅ２、ＮｂＴｅ２、ＴａＴｅ２、ＭｏＴｅ２、ＷＴｅ２、ＧａＳ、ＧａＳｅ、ＧａＴｅ、ＩｎＳｅ、ＧｅＳ、ＳｎＳ２、ＳｎＳｅ２、ＰｂＯ、Ｂｉ２Ｓｅ３、Ｂｉ２Ｔｅ３等が挙げられる。これらの中でも、陰イオンの原子量が小さく、モビリティが比較的高いため、ＴｉＳ２、ＺｒＳ２、ＨｆＳ２、ＶＳ２、ＮｂＳ２、ＴａＳ２、ＭｏＳ２、ＷＳ２、ＧａＳ、ＧｅＳ、ＳｎＳ２が好ましい。
カルコゲナイド系層状物質は、（００１）面が平行に積み重なっている六方晶系であり、層状構造をとりやすいため、磁性層３を成長させる際に、粒径が小さい磁性粒子の間に、粒界部を形成することができる。また、カルコゲナイド系層状物質は、Ｌ１０構造を有する磁性粒子との反応性が低いので、磁性粒子の規則化を阻害しない。そして、磁性層３中の粒界部の含有量を２５体積％〜５０体積％の範囲内とすることで、磁性層３を成長させる際に、磁性粒子の粒径を小さくすると共に、成長面中の磁性粒子の面積分率を高くすることができるその結果、磁性粒子の異方性を高くすると共に、磁気記録媒体１００の保磁力を高くすることができる。
Ｌ１０構造を有する磁性粒子としては、例えば、Ｆｅ−Ｐｔ合金粒子、Ｃｏ−Ｐｔ合金粒子等が挙げられる。
磁性層３中の粒界部の含有量は、２５体積％〜５０体積％の範囲内であるが、３５体積％〜４５体積％の範囲内であることが好ましい。磁性層３中の粒界部の含有量が２５体積％未満である場合、または、５０体積％を超える場合は、磁気記録媒体１００の保磁力および磁性層３に含まれる磁性粒子の異方性が低くなる。
磁性層３に含まれる磁性粒子は、基板１に対して、ｃ軸配向させること、すなわち、（００１）面配向させることが好ましい。
磁性層３に含まれる磁性粒子を、基板１に対して、ｃ軸配向させる方法としては、例えば、下地層２を用いて、磁性層３をｃ軸方向にエピタキシャル成長させる方法等が挙げられる。
ここで、粒界部は、炭化物、窒化物、酸化物、ホウ化物等のカルコゲナイド系層状物質以外の成分をさらに含んでもいてもよい。
カルコゲナイド系層状物質以外の成分としては、例えば、ＢＮ、Ｂ４Ｃ、Ｃ、ＭｏＯ３、ＧｅＯ２等が挙げられる。
磁気記録媒体１００は、磁性層３以外の磁性層をさらに有していてもよい。特に、磁気記録媒体１００は、下地層２と磁性層３との間に、ホウ素を含む磁性層をさらに有することが好ましい。これにより、ホウ素を含む磁性層に含まれる磁性粒子の粒径を小さくすると、磁性層３に含まれるＬ１０構造を有する磁性粒子の粒径を小さくすることができる。
下地層２を構成する材料としては、磁性層３に含まれるＬ１０構造を有する磁性粒子を（００１）面配向させることが可能であれば、特に限定されない。
なお、下地層２は、多層構造を有していてもよい。
下地層２は、ＮａＣｌ型化合物を含むことが好ましい。
ＮａＣｌ型化合物しては、例えば、ＭｇＯ、ＴｉＯ、ＮｉＯ、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＨｆＮ、ＮｂＮ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴａＣ、ＮｂＣ、ＴｉＣ等が挙げられ、二種以上を併用してもよい。
磁気記録媒体１００を製造する際に、基板１を５００℃以上の温度に加熱する場合があるため、基板１としては、例えば、軟化温度が５００℃以上、好ましくは６００℃以上である耐熱ガラス基板を用いることが好ましい。
磁気記録媒体１００は、磁性層３上に、保護層をさらに有することが好ましい。
保護層としては、例えば、硬質炭素膜等が挙げられる。
保護層の形成方法としては、例えば、炭化水素ガス（原料ガス）を高周波プラズマで分解して成膜するＲＦ−ＣＶＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、フィラメントから放出された電子で原料ガスをイオン化して成膜するＩＢＤ（Ｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、原料ガスを用いずに、固体炭素ターゲットを用いて成膜するＦＣＶＡ（Ｆｉｌｔｅｒｅｄ Ｃａｔｈｏｄｉｃ Ｖａｃｕｕｍ Ａｒｃ）法等が挙げられる。
保護層の厚さは、１ｎｍ〜６ｎｍであることが好ましい。保護層の厚さが１ｎｍ以上であると、磁気ヘッドの浮上特性が良好となり、６ｎｍ以下であると、磁気スペーシングが小さくなり、磁気記録媒体１００のＳＮＲが向上する。
磁気記録媒体１００は、保護層上に、潤滑剤層をさらに有していてもよい。
湿潤剤としては、例えば、パーフルオロポリエーテル等のフッ素樹脂が挙げられる。
［磁気記憶装置］
本実施形態の磁気記憶装置は、本実施形態の磁気記録媒体を有していれば、特に限定されない。
本実施形態の磁気記憶装置は、本実施形態の磁気記録媒体を有していれば、特に限定されない。
本実施形態の磁気記憶装置は、例えば、磁気記録媒体を駆動して、回転させる磁気記録媒体駆動部と、先端部に近接場光発生素子が設けられている熱アシスト記録方式の磁気ヘッドと、磁気ヘッドを駆動して、移動させる磁気ヘッド駆動部と、記録再生信号処理系を有する。
熱アシスト記録方式の磁気ヘッドは、例えば、レーザー光を発生させて、磁気記録媒体を加熱するレーザー光発生部と、レーザー光発生部から発生したレーザー光を近接場光発生素子まで導く導波路を有する。
図２に、本実施形態の磁気記憶装置の一例を示す。
図２の磁気記憶装置は、磁気記録媒体１００と、磁気記録媒体駆動部１０１と、熱アシスト記録方式の磁気ヘッド１０２と、磁気ヘッド駆動部１０３と、記録再生信号処理系１０４を有する。
図３に、磁気ヘッド１０２を示す。
磁気ヘッド１０２は、記録ヘッド２０８と、再生ヘッド２１１を有する。
記録ヘッド２０８は、主磁極２０１と、補助磁極２０２と、磁界を発生させるコイル２０３と、レーザー光を発生させるレーザーダイオード（ＬＤ）２０４と、ＬＤ２０４から発生したレーザー光２０５を近接場光発生素子２０６まで導く導波路２０７を有する。
再生ヘッド２１１は、シールド２０９により挟まれている再生素子２１０を有する。
なお、熱アシスト記録方式の磁気ヘッドの代わりに、マイクロ波アシスト記録方式の磁気ヘッドを用いてもよい。
以下、本発明の実施例を説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で、適宜変更することができる。
（実施例１）
ガラス基板上に、下地層として、厚さ１００ｎｍのＣｒ−５０ａｔ％Ｔｉ合金層と、厚さ３０ｎｍのＣｏ−２７ａｔ％Ｆｅ−５ａｔ％Ｚｒ−５ａｔ％Ｂ合金層とを順次形成した。次に、ガラス基板を２５０℃まで加熱した後、厚さ１０ｎｍのＣｒ層と、厚さ５ｎｍのＭｇＯ層とを順次形成した。次に、ガラス基板を４５０℃まで加熱した後、厚さ２ｎｍの（Ｆｅ−４８ａｔ％Ｐｔ―５ａｔ％Ｂ）−４０体積％Ｃ合金層（第１の磁性層）と、厚さ１３ｎｍの（Ｆｅ−４９ａｔ％Ｐｔ）−４０体積％ＭｏＳ２合金層（第２の磁性層）を順次形成した。次に、保護層として、厚さ３ｎｍのカーボン膜を形成し、磁気記録媒体を作製した。
ガラス基板上に、下地層として、厚さ１００ｎｍのＣｒ−５０ａｔ％Ｔｉ合金層と、厚さ３０ｎｍのＣｏ−２７ａｔ％Ｆｅ−５ａｔ％Ｚｒ−５ａｔ％Ｂ合金層とを順次形成した。次に、ガラス基板を２５０℃まで加熱した後、厚さ１０ｎｍのＣｒ層と、厚さ５ｎｍのＭｇＯ層とを順次形成した。次に、ガラス基板を４５０℃まで加熱した後、厚さ２ｎｍの（Ｆｅ−４８ａｔ％Ｐｔ―５ａｔ％Ｂ）−４０体積％Ｃ合金層（第１の磁性層）と、厚さ１３ｎｍの（Ｆｅ−４９ａｔ％Ｐｔ）−４０体積％ＭｏＳ２合金層（第２の磁性層）を順次形成した。次に、保護層として、厚さ３ｎｍのカーボン膜を形成し、磁気記録媒体を作製した。
（実施例２〜１６、比較例１、２）
第２の磁性層を構成する材料を表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様に磁気記録媒体を作製した。
第２の磁性層を構成する材料を表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様に磁気記録媒体を作製した。
次に、磁気記録媒体の保磁力、第２の磁性層に含まれる磁性粒子の粒径、高さを評価した。
（保磁力）
Ｋｅｒｒ磁気測定装置（ネオアーク製）を用いて、磁気記録媒体の保磁力を測定した。
Ｋｅｒｒ磁気測定装置（ネオアーク製）を用いて、磁気記録媒体の保磁力を測定した。
（第２の磁性層に含まれる磁性粒子の粒径、高さ）
透過型電子顕微鏡（日立ハイテク製）を用いて、第２の磁性層に含まれる磁性粒子の粒径と高さを求めた。ここで、磁性粒子の高さとは、第１の磁性層を構成する磁性粒子の上に、エピタキシャル成長した第２の磁性層の磁性粒子が、エピタキシャル成長できなくなり、二次粒子が発生し始めるまでの高さとし、第１の磁性層の磁性粒子を含む高さとした。
透過型電子顕微鏡（日立ハイテク製）を用いて、第２の磁性層に含まれる磁性粒子の粒径と高さを求めた。ここで、磁性粒子の高さとは、第１の磁性層を構成する磁性粒子の上に、エピタキシャル成長した第２の磁性層の磁性粒子が、エピタキシャル成長できなくなり、二次粒子が発生し始めるまでの高さとし、第１の磁性層の磁性粒子を含む高さとした。
表１に、磁気記録媒体の保磁力、第２の磁性層に含まれる磁性粒子の粒径、高さの評価結果を示す。
これに対して、比較例１、２の磁気記録媒体は、第２の磁性層の粒界部がカルコゲナイド系層状物質を含まないため、保磁力が低く、第２の磁性層に含まれる磁性粒子の粒径が大きく、異方性が低い。
１ 基板
２ 下地層
３ 磁性層
１００ 磁気記録媒体
１０１ 磁気記録媒体駆動部
１０２ 磁気ヘッド
１０３ 磁気ヘッド駆動部
１０４ 記録再生信号処理系
２０１ 主磁極
２０２ 補助磁極
２０３ コイル
２０４ レーザーダイオード（ＬＤ）
２０５ レーザー光
２０６ 近接場光発生素子
２０７ 導波路
２０８ 記録ヘッド
２０９ シールド
２１０ 再生素子
２１１ 再生ヘッド
２ 下地層
３ 磁性層
１００ 磁気記録媒体
１０１ 磁気記録媒体駆動部
１０２ 磁気ヘッド
１０３ 磁気ヘッド駆動部
１０４ 記録再生信号処理系
２０１ 主磁極
２０２ 補助磁極
２０３ コイル
２０４ レーザーダイオード（ＬＤ）
２０５ レーザー光
２０６ 近接場光発生素子
２０７ 導波路
２０８ 記録ヘッド
２０９ シールド
２１０ 再生素子
２１１ 再生ヘッド
Claims (4)
- 基板と、下地層と、磁性層を、この順で有し、
前記磁性層は、Ｌ１０構造を有する磁性粒子と、粒界部を含むグラニュラー構造を有し、前記粒界部の含有量が２５体積％〜５０体積％の範囲内であり、
前記粒界部は、カルコゲナイド系層状物質を含む、磁気記録媒体。 - 前記カルコゲナイド系層状物質は、ＴｉＳ２、ＺｒＳ２、ＨｆＳ２、ＶＳ２、ＮｂＳ２、ＴａＳ２、ＭｏＳ２、ＷＳ２、ＧａＳ、ＧｅＳまたはＳｎＳ２である、請求項１に記載の磁気記録媒体。
- 前記下地層と前記磁性層との間に、ホウ素を含む磁性層をさらに有する、請求項１または２に記載の磁気記録媒体。
- 請求項１〜３の何れか１項に記載の磁気記録媒体を有する、磁気記憶装置。
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