JP3138255B2 - 磁気記録媒体及び磁気記憶装置 - Google Patents
磁気記録媒体及び磁気記憶装置Info
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/62—Record carriers characterised by the selection of the material
- G11B5/64—Record carriers characterised by the selection of the material comprising only the magnetic material without bonding agent
- G11B5/65—Record carriers characterised by the selection of the material comprising only the magnetic material without bonding agent characterised by its composition
-
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- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
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- G11B5/68—Record carriers characterised by the selection of the material comprising one or more layers of magnetisable material homogeneously mixed with a bonding agent
- G11B5/70—Record carriers characterised by the selection of the material comprising one or more layers of magnetisable material homogeneously mixed with a bonding agent on a base layer
- G11B5/714—Record carriers characterised by the selection of the material comprising one or more layers of magnetisable material homogeneously mixed with a bonding agent on a base layer characterised by the dimension of the magnetic particles
Landscapes
- Magnetic Record Carriers (AREA)
- Manufacturing Of Magnetic Record Carriers (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高密度磁気記録に
好適な磁気記録媒体及び当該磁気記録媒体を用いた磁気
記憶装置に関する。
好適な磁気記録媒体及び当該磁気記録媒体を用いた磁気
記憶装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気記録には、面内磁気記録方式と垂直
磁気記録方式があり、現在、前者の記録方式が一般的に
用いられている。面内記録方式は、磁気ヘッドからの磁
界により、磁気記録媒体の面に平行に、かつ、磁極のＮ
極同士及びＳ極同士を互いに突き合わせる方向に記録ビ
ットを形成して磁気記録を行なう方法である。高密度記
録で再生出力を高めるためには、記録されたビットに作
用する反磁場の影響を低減することがポイントとなり、
そのため、磁性膜の膜厚を薄くし、膜面内の保磁力を増
大することが行なわれる。
磁気記録方式があり、現在、前者の記録方式が一般的に
用いられている。面内記録方式は、磁気ヘッドからの磁
界により、磁気記録媒体の面に平行に、かつ、磁極のＮ
極同士及びＳ極同士を互いに突き合わせる方向に記録ビ
ットを形成して磁気記録を行なう方法である。高密度記
録で再生出力を高めるためには、記録されたビットに作
用する反磁場の影響を低減することがポイントとなり、
そのため、磁性膜の膜厚を薄くし、膜面内の保磁力を増
大することが行なわれる。
【０００３】また、垂直記録方式は、磁気ヘッドからの
磁界により、垂直磁気異方性を有する磁気記録媒体の膜
面に対して垂直に、かつ、隣り合うビットの磁化方向が
反平行となるように記録ビットを形成して磁気記録を行
なう方法である。この場合、隣合うビットで磁極の極性
が互いに反対になり、隣接するビットの磁気モーメント
同士が引合うようになるため、記録磁化が安定化し、保
磁力を増大させて高密度記録を行なうのに有利となる。
磁界により、垂直磁気異方性を有する磁気記録媒体の膜
面に対して垂直に、かつ、隣り合うビットの磁化方向が
反平行となるように記録ビットを形成して磁気記録を行
なう方法である。この場合、隣合うビットで磁極の極性
が互いに反対になり、隣接するビットの磁気モーメント
同士が引合うようになるため、記録磁化が安定化し、保
磁力を増大させて高密度記録を行なうのに有利となる。
【０００４】このように、両記録方式とも記録密度向上
のために保磁力の増大が重要であるが、その保磁力を決
める要因の一つに結晶磁気異方性エネルギーがある。こ
れは磁性結晶粒中の磁気モーメントをある特定の結晶方
向に向けるときの向き易さを示すエネルギーであり、こ
の値が大きいほど、その方向に向き易いことを示してい
る。例えば、Ｃo結晶粒の場合は、六方稠密結晶格子の
ｃ軸方向が磁気モーメントの向き易い方向であり（磁化
容易軸）、その結晶磁気異方性エネルギー（磁気異方性
定数）Ｋuは、１立方ｃｍ当たり４．６×１０6ｅｒｇで
ある。
のために保磁力の増大が重要であるが、その保磁力を決
める要因の一つに結晶磁気異方性エネルギーがある。こ
れは磁性結晶粒中の磁気モーメントをある特定の結晶方
向に向けるときの向き易さを示すエネルギーであり、こ
の値が大きいほど、その方向に向き易いことを示してい
る。例えば、Ｃo結晶粒の場合は、六方稠密結晶格子の
ｃ軸方向が磁気モーメントの向き易い方向であり（磁化
容易軸）、その結晶磁気異方性エネルギー（磁気異方性
定数）Ｋuは、１立方ｃｍ当たり４．６×１０6ｅｒｇで
ある。
【０００５】結晶粒の体積がＶであるとき、結晶粒中の
磁気モーメントを磁化容易軸方向に向けて置くエネルギ
ーは、ＫuＶで与えられる。一方、磁気モーメントは、
熱振動のために揺らいでいる。このときの熱振動エネル
ギーは、ボルツマン定数ｋBと絶対温度Ｔに対して、ｋB
Ｔで与えられる。
磁気モーメントを磁化容易軸方向に向けて置くエネルギ
ーは、ＫuＶで与えられる。一方、磁気モーメントは、
熱振動のために揺らいでいる。このときの熱振動エネル
ギーは、ボルツマン定数ｋBと絶対温度Ｔに対して、ｋB
Ｔで与えられる。
【０００６】ここでｋBＴとＫuＶを比較すると、ｋBＴ
≪ＫuＶの場合は磁気異方性エネルギーが十分大きいた
め、磁気モーメントは、ほぼ結晶粒のｃ軸方向に向くこ
とになる。ｋBＴ≫ＫuＶの場合は、磁気異方性エネルギ
ーに比べて熱振動のエネルギーの方が大きいため、磁気
モーメントは、熱振動し続けることになる（超常磁性状
態）。この熱振動により、時間当たりのある確率のもと
で磁気モーメントの反転が起こる。例えば、１秒間に１
／ｅの確率で磁気モーメントが反転するのに必要な熱振
動エネルギーは２５ｋBＴである。反転が起こると、確
率に従って時間と共に保持力が低下し、記録密度の低下
を招く。従って、記録媒体は、少なくとも２５ｋBＴ≪
ＫuＶの関係を満足するように設定される。
≪ＫuＶの場合は磁気異方性エネルギーが十分大きいた
め、磁気モーメントは、ほぼ結晶粒のｃ軸方向に向くこ
とになる。ｋBＴ≫ＫuＶの場合は、磁気異方性エネルギ
ーに比べて熱振動のエネルギーの方が大きいため、磁気
モーメントは、熱振動し続けることになる（超常磁性状
態）。この熱振動により、時間当たりのある確率のもと
で磁気モーメントの反転が起こる。例えば、１秒間に１
／ｅの確率で磁気モーメントが反転するのに必要な熱振
動エネルギーは２５ｋBＴである。反転が起こると、確
率に従って時間と共に保持力が低下し、記録密度の低下
を招く。従って、記録媒体は、少なくとも２５ｋBＴ≪
ＫuＶの関係を満足するように設定される。
【０００７】さて、高密度磁気記録に用いられる従来の
媒体の例としてＣo81Ｃr15Ｔa4合金磁性膜がある〔例え
ば第１の米国文献「ＩＥＥＥ・トランザクション・オブ
・マグネチックス(IEEE transaction of Magnetics)」
第３４巻第４号（１９９８年７月発行）第１５５８頁〜
第１５６０頁参照〕。この記録媒体の磁気異方性エネル
ギーＫuは、絶対温度Ｔが約３００Ｋで１立方ｃｍ当た
り１．３×１０6ｅｒｇである。
媒体の例としてＣo81Ｃr15Ｔa4合金磁性膜がある〔例え
ば第１の米国文献「ＩＥＥＥ・トランザクション・オブ
・マグネチックス(IEEE transaction of Magnetics)」
第３４巻第４号（１９９８年７月発行）第１５５８頁〜
第１５６０頁参照〕。この記録媒体の磁気異方性エネル
ギーＫuは、絶対温度Ｔが約３００Ｋで１立方ｃｍ当た
り１．３×１０6ｅｒｇである。
【０００８】上記媒体は、磁性結晶粒の大きさが平均粒
径で約１５ｎｍ、膜厚が２０ｎｍ程度であり、このとき
磁性結晶粒１個の持つ磁気異方性エネルギーはＫuＶ＝
４．６×１０-12ｅｒｇとなる。一方、室温３００Ｋで
の熱振動エネルギーはｋBＴ＝４．１×１０-14ｅｒｇで
あり、ＫuＶ≫２５ｋBＴとなる。即ち、現状の結晶粒サ
イズでは、熱振動のエネルギーに比べて磁気異方性エネ
ルギーの方が十分大きいため、磁気モーメントは磁化容
易軸方向に固定され、十分な大きさの保磁力が得られ
る。
径で約１５ｎｍ、膜厚が２０ｎｍ程度であり、このとき
磁性結晶粒１個の持つ磁気異方性エネルギーはＫuＶ＝
４．６×１０-12ｅｒｇとなる。一方、室温３００Ｋで
の熱振動エネルギーはｋBＴ＝４．１×１０-14ｅｒｇで
あり、ＫuＶ≫２５ｋBＴとなる。即ち、現状の結晶粒サ
イズでは、熱振動のエネルギーに比べて磁気異方性エネ
ルギーの方が十分大きいため、磁気モーメントは磁化容
易軸方向に固定され、十分な大きさの保磁力が得られ
る。
【０００９】次に、両記録方式とも記録密度向上には、
高密度記録での再生出力を高めることのほかに、媒体雑
音を低減することが重要となる。高密度記録状態での媒
体雑音は、主に、記録ビットの遷移領域のジグザグ磁壁
に起因しており、磁壁の揺らぎが大きいほど雑音が増大
することから、雑音を低減するために、磁気記録媒体を
構成する磁性結晶粒の粒径を小さくし、遷移領域での磁
壁の揺らぎを小さくすることが通常行なわれる。
高密度記録での再生出力を高めることのほかに、媒体雑
音を低減することが重要となる。高密度記録状態での媒
体雑音は、主に、記録ビットの遷移領域のジグザグ磁壁
に起因しており、磁壁の揺らぎが大きいほど雑音が増大
することから、雑音を低減するために、磁気記録媒体を
構成する磁性結晶粒の粒径を小さくし、遷移領域での磁
壁の揺らぎを小さくすることが通常行なわれる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来の記録密度は、実
験データであるが、１平方インチあたり１０Ｇｂｉｔに
達している〔例えば第２の米国文献「第７回ＭＭＭ−イ
ンターマグ・ジョイント会議（The 7th MMM-Intermag J
oint Conference）」（１９９８年１月開催）セッショ
ンＺＡ（session ZA）論文集参照〕。ビット長とトラッ
ク幅との比率を一般的に使用されている約２０対１の比
率とした場合、この記録密度での線記録密度は、約４０
０ｋＦＣＩ（Flux Change per Inch：１インチ当たりの
磁化反転数）となり、ビット長はほぼ６０ｎｍとなる。
験データであるが、１平方インチあたり１０Ｇｂｉｔに
達している〔例えば第２の米国文献「第７回ＭＭＭ−イ
ンターマグ・ジョイント会議（The 7th MMM-Intermag J
oint Conference）」（１９９８年１月開催）セッショ
ンＺＡ（session ZA）論文集参照〕。ビット長とトラッ
ク幅との比率を一般的に使用されている約２０対１の比
率とした場合、この記録密度での線記録密度は、約４０
０ｋＦＣＩ（Flux Change per Inch：１インチ当たりの
磁化反転数）となり、ビット長はほぼ６０ｎｍとなる。
【００１１】現在、一般的に使用されている面内磁気記
録用薄膜媒体の結晶粒径が約１５ｎｍ程度であることか
ら、現状の結晶粒径で６０ｎｍのビット長を構成するた
めには、ビット方向にたかだか４個の結晶粒が並ぶこと
になる。その結果、遷移領域でのジグザグ磁壁が大きく
なる。即ち、磁壁の揺らぎが大きく、雑音の問題が避け
られない。
録用薄膜媒体の結晶粒径が約１５ｎｍ程度であることか
ら、現状の結晶粒径で６０ｎｍのビット長を構成するた
めには、ビット方向にたかだか４個の結晶粒が並ぶこと
になる。その結果、遷移領域でのジグザグ磁壁が大きく
なる。即ち、磁壁の揺らぎが大きく、雑音の問題が避け
られない。
【００１２】そこで、前記第１の文献の従来媒体を取り
上げ、その記録密度を高めかつ雑音を軽減することを目
的として、従来の手法に従って結晶粒サイズを例えば粒
径１０ｎｍとし、膜厚を例えば１０ｎｍに設計したとす
ると、この結晶粒の持つ磁気異方性エネルギーはＫuＶ
＝１．２×１０-12ｅｒｇとなり、従来媒体の磁性結晶
粒が設計前に持っていた磁気異方性エネルギーに比べ、
磁気異方性エネルギーは約１／４に減少するが、ＫuＶ
＞２５ＫBＴの関係を満足している。
上げ、その記録密度を高めかつ雑音を軽減することを目
的として、従来の手法に従って結晶粒サイズを例えば粒
径１０ｎｍとし、膜厚を例えば１０ｎｍに設計したとす
ると、この結晶粒の持つ磁気異方性エネルギーはＫuＶ
＝１．２×１０-12ｅｒｇとなり、従来媒体の磁性結晶
粒が設計前に持っていた磁気異方性エネルギーに比べ、
磁気異方性エネルギーは約１／４に減少するが、ＫuＶ
＞２５ＫBＴの関係を満足している。
【００１３】しかし、このように単に結晶粒サイズを小
さくし膜厚を薄くしただけでは、媒体は、次に述べるよ
うに動作温度の範囲の高温で保磁力が低下し、十分な再
生出力を得ることができない。即ち、上記結晶粒の温度
が５０Ｋ上昇して３５０Ｋになると、熱振動エネルギー
はｋBＴ＝４．８×１０-14ｅｒｇと増加する。一方、磁
気異方性エネルギーは、一般的に温度上昇に伴い減少
し、キュリー温度で消失する。前記第１の米国文献のＣ
o81Ｃr15Ｔa4の場合、Ｔ＝３００ＫでＫu＝１．３×１
０6ｅｒｇ／ｃｃであるのに対し、Ｔ＝３５０ＫではＫu
＝１．０×１０6ｅｒｇ／ｃｃであり、５０Ｋの温度上
昇でＫuは２０％以上低下する。
さくし膜厚を薄くしただけでは、媒体は、次に述べるよ
うに動作温度の範囲の高温で保磁力が低下し、十分な再
生出力を得ることができない。即ち、上記結晶粒の温度
が５０Ｋ上昇して３５０Ｋになると、熱振動エネルギー
はｋBＴ＝４．８×１０-14ｅｒｇと増加する。一方、磁
気異方性エネルギーは、一般的に温度上昇に伴い減少
し、キュリー温度で消失する。前記第１の米国文献のＣ
o81Ｃr15Ｔa4の場合、Ｔ＝３００ＫでＫu＝１．３×１
０6ｅｒｇ／ｃｃであるのに対し、Ｔ＝３５０ＫではＫu
＝１．０×１０6ｅｒｇ／ｃｃであり、５０Ｋの温度上
昇でＫuは２０％以上低下する。
【００１４】従って、Ｔ＝３５０Ｋでの結晶粒１個の持
つ磁気異方性エネルギーは、ＫuＶ＝７．９×１０-13ｅ
ｒｇとなり、熱振動エネルギーと磁気異方性エネルギー
との関係はＫuＶ＜２５ｋBＴとなり、結晶粒中の磁気モ
ーメントは熱振動のために磁化容易軸方向に固定されに
くくなり、保磁力が低下し、記録磁化状態が安定に存在
しなくなる。
つ磁気異方性エネルギーは、ＫuＶ＝７．９×１０-13ｅ
ｒｇとなり、熱振動エネルギーと磁気異方性エネルギー
との関係はＫuＶ＜２５ｋBＴとなり、結晶粒中の磁気モ
ーメントは熱振動のために磁化容易軸方向に固定されに
くくなり、保磁力が低下し、記録磁化状態が安定に存在
しなくなる。
【００１５】本発明の目的は、上述した従来技術の欠点
を解消し、磁気異方性エネルギーが高くかつ装置の動作
温度範囲で記録磁化状態が安定に存在するほか、媒体雑
音が少ない高密度記録に適した磁気記録媒体を提供し、
更に、当該記録媒体を用いた磁気記憶装置を提供するこ
とにある。
を解消し、磁気異方性エネルギーが高くかつ装置の動作
温度範囲で記録磁化状態が安定に存在するほか、媒体雑
音が少ない高密度記録に適した磁気記録媒体を提供し、
更に、当該記録媒体を用いた磁気記憶装置を提供するこ
とにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の磁気記録媒体は、３００Ｋにおいて磁気異方
性エネルギーＫuがＫu≧３．６×１０6ｅｒｇ／ｃｃで
あり、かつ、磁性結晶粒の平均粒径ｄ（膜面内方向での
磁性結晶粒の面積と等面積である円の直径で定義した粒
径）が５ｎｍ＜ｄ＜１２ｎｍであることを特徴としてい
る。そのような記録媒体は、後で詳述するが、例えば、
配向制御用の下地膜の上に格子整合用の下地膜を形成
し、その上に添加元素を含むＣo−Ｃr合金系磁性体を成
膜し、成膜後に熱処理を行なって添加元素を結晶粒界内
に拡散させた記録媒体によって実現することができる。
の本発明の磁気記録媒体は、３００Ｋにおいて磁気異方
性エネルギーＫuがＫu≧３．６×１０6ｅｒｇ／ｃｃで
あり、かつ、磁性結晶粒の平均粒径ｄ（膜面内方向での
磁性結晶粒の面積と等面積である円の直径で定義した粒
径）が５ｎｍ＜ｄ＜１２ｎｍであることを特徴としてい
る。そのような記録媒体は、後で詳述するが、例えば、
配向制御用の下地膜の上に格子整合用の下地膜を形成
し、その上に添加元素を含むＣo−Ｃr合金系磁性体を成
膜し、成膜後に熱処理を行なって添加元素を結晶粒界内
に拡散させた記録媒体によって実現することができる。
【００１７】まず、上記の磁性結晶粒径は、粒径を大き
くすると結晶粒径分布や結晶粒配列の分布等に起因した
遷移領域でのジグザグ磁壁の揺らぎが大きくなり、遷移
雑音に起因した媒体雑音が増大すること、反対に、粒径
を小さくすると結晶粒の体積が小さくなり、磁気異方性
エネルギーが低下することの２点に注目して最適範囲を
設定したものである。
くすると結晶粒径分布や結晶粒配列の分布等に起因した
遷移領域でのジグザグ磁壁の揺らぎが大きくなり、遷移
雑音に起因した媒体雑音が増大すること、反対に、粒径
を小さくすると結晶粒の体積が小さくなり、磁気異方性
エネルギーが低下することの２点に注目して最適範囲を
設定したものである。
【００１８】線記録密度が前記した４００ｋＦＣＩで、
ビット長が約６０ｎｍとなる場合、ビット長方向を構成
する結晶粒の数が４個では雑音の問題から不足であり、
少なくとも５個とする必要があることが雑音の調査の結
果から判明した。このことから、磁気記録膜を形成する
磁性結晶粒の平均結晶粒径は、１２ｎｍ未満とする必要
がある。一方、磁性結晶粒の径を５ｎｍ以下にすると、
結晶粒の体積が小さくなり過ぎるため、磁性結晶粒の持
つ磁気モーメントを磁化容易軸方向に向けておくための
磁性結晶粒の有する磁気異方性エネルギーに比べ磁気モ
ーメントの熱振動エネルギーのほうが大きくなるため、
磁気モーメントが磁化容易軸方向に安定して向くことが
不可能となり、超常磁性の性質を示すようになる。この
ため、磁性結晶粒子の平均粒径ｄは、５ｎｍ＜ｄ＜１２
ｎｍと設定される。
ビット長が約６０ｎｍとなる場合、ビット長方向を構成
する結晶粒の数が４個では雑音の問題から不足であり、
少なくとも５個とする必要があることが雑音の調査の結
果から判明した。このことから、磁気記録膜を形成する
磁性結晶粒の平均結晶粒径は、１２ｎｍ未満とする必要
がある。一方、磁性結晶粒の径を５ｎｍ以下にすると、
結晶粒の体積が小さくなり過ぎるため、磁性結晶粒の持
つ磁気モーメントを磁化容易軸方向に向けておくための
磁性結晶粒の有する磁気異方性エネルギーに比べ磁気モ
ーメントの熱振動エネルギーのほうが大きくなるため、
磁気モーメントが磁化容易軸方向に安定して向くことが
不可能となり、超常磁性の性質を示すようになる。この
ため、磁性結晶粒子の平均粒径ｄは、５ｎｍ＜ｄ＜１２
ｎｍと設定される。
【００１９】次に、上記磁気異方性エネルギーＫuは、
温度変化に対して記録磁化状態が充分に安定に存在する
ためには、磁性結晶粒の磁気異方性エネルギーと熱振動
エネルギーとの比ＫuＶ／ｋBＴが、磁気記憶装置即ち磁
気記録再生装置の動作温度範囲で充分大きな値を持つ必
要があるとの観点から導いたものである。
温度変化に対して記録磁化状態が充分に安定に存在する
ためには、磁性結晶粒の磁気異方性エネルギーと熱振動
エネルギーとの比ＫuＶ／ｋBＴが、磁気記憶装置即ち磁
気記録再生装置の動作温度範囲で充分大きな値を持つ必
要があるとの観点から導いたものである。
【００２０】まず、磁気モーメントエネルギーＫuＶと
熱振動エネルギーｋBＴの関係を再生出力の時間に対す
る安定性に着目して調べた結果が第３の米国文献「ＩＥ
ＥＥ・トランザクション・オブ・マグネチックス(IEEE
transaction of Magnetics)」第３３巻第５号（１９９
７年９月発行）第３０２８頁〜第３０３０頁に報告され
ている。この文献では、ビット記録直後と９６時間放置
後のヘッドの再生信号の出力の変化を比較し、ＫuＶ／
ｋBＴが約８５の場合は、９６時間後の出力低下が高々
４％程度であるのに対し、ＫuＶ／ｋBＴが５５程度の場
合では９６時間後の出力低下は１０％以上になることが
報告されている。
熱振動エネルギーｋBＴの関係を再生出力の時間に対す
る安定性に着目して調べた結果が第３の米国文献「ＩＥ
ＥＥ・トランザクション・オブ・マグネチックス(IEEE
transaction of Magnetics)」第３３巻第５号（１９９
７年９月発行）第３０２８頁〜第３０３０頁に報告され
ている。この文献では、ビット記録直後と９６時間放置
後のヘッドの再生信号の出力の変化を比較し、ＫuＶ／
ｋBＴが約８５の場合は、９６時間後の出力低下が高々
４％程度であるのに対し、ＫuＶ／ｋBＴが５５程度の場
合では９６時間後の出力低下は１０％以上になることが
報告されている。
【００２１】９６時間後の出力低下４％は、磁気記憶装
置の記録再生特性として望ましく、従って、少なくとも
磁気記憶装置の動作温度範囲で記録磁化が安定に存在す
るためには、動作温度の上限となるＴ＝３５０Ｋ近傍で
ＫuＶ／ｋBＴ＞８５を満足する必要がある。また、高密
度記録を実現するためには、上記のように５ｎｍ＜ｄ＜
１２ｎｍの平均結晶粒径を実現する必要があり、この結
晶粒サイズから、Ｔ＝３５０ＫにおけるＫuＶ／ｋBＴ＞
８５の条件を満足するための磁性結晶粒の磁気異方性エ
ネルギーは、Ｋu（Ｔ＝３５０Ｋ）≧３．０×１０6ｅｒ
ｇ／ｃｃと設定される。
置の記録再生特性として望ましく、従って、少なくとも
磁気記憶装置の動作温度範囲で記録磁化が安定に存在す
るためには、動作温度の上限となるＴ＝３５０Ｋ近傍で
ＫuＶ／ｋBＴ＞８５を満足する必要がある。また、高密
度記録を実現するためには、上記のように５ｎｍ＜ｄ＜
１２ｎｍの平均結晶粒径を実現する必要があり、この結
晶粒サイズから、Ｔ＝３５０ＫにおけるＫuＶ／ｋBＴ＞
８５の条件を満足するための磁性結晶粒の磁気異方性エ
ネルギーは、Ｋu（Ｔ＝３５０Ｋ）≧３．０×１０6ｅｒ
ｇ／ｃｃと設定される。
【００２２】また、磁気異方性エネルギーは、記録媒体
の保磁力の主因になっている。このため、磁気記憶装置
の動作温度範囲で磁気異方性が大きく変化すると、それ
に伴い、保磁力の温度依存性も増大する。従って、Ｔ＝
３００ＫからＴ＝３５０Ｋの温度範囲で保磁力の変化を
１０％程度に押さえることが望ましく、このことから磁
気異方性エネルギーの温度変化は、Ｋu（Ｔ＝３５０
Ｋ）／Ｋu（Ｔ＝３００Ｋ）≧０．８５と設定される。
これから、前記したＴ＝３００Ｋのときの磁気異方性エ
ネルギーＫuは、Ｋu（３００Ｋ）≧３．６×１０6ｅｒ
ｇ／ｃｃが導かれる。更に、［ＫuＶ／ｋBＴ］（Ｔ＝３
５０Ｋ）／［ＫuＶ／ｋBＴ］（Ｔ＝３００Ｋ）≧０．７
３が導かれる。
の保磁力の主因になっている。このため、磁気記憶装置
の動作温度範囲で磁気異方性が大きく変化すると、それ
に伴い、保磁力の温度依存性も増大する。従って、Ｔ＝
３００ＫからＴ＝３５０Ｋの温度範囲で保磁力の変化を
１０％程度に押さえることが望ましく、このことから磁
気異方性エネルギーの温度変化は、Ｋu（Ｔ＝３５０
Ｋ）／Ｋu（Ｔ＝３００Ｋ）≧０．８５と設定される。
これから、前記したＴ＝３００Ｋのときの磁気異方性エ
ネルギーＫuは、Ｋu（３００Ｋ）≧３．６×１０6ｅｒ
ｇ／ｃｃが導かれる。更に、［ＫuＶ／ｋBＴ］（Ｔ＝３
５０Ｋ）／［ＫuＶ／ｋBＴ］（Ｔ＝３００Ｋ）≧０．７
３が導かれる。
【００２３】以上のように、高密度記録に対応させる磁
気記録媒体は、微細結晶粒状態で安定に記録磁化状態を
保持するために、磁気記録膜（磁気記録層）を構成する
磁性体の磁気異方性エネルギーを従来材料よりも大きく
し、かつ、少なくとも磁気記憶装置の動作温度範囲内で
磁気異方性エネルギーの温度変化を小さくする必要があ
る。
気記録媒体は、微細結晶粒状態で安定に記録磁化状態を
保持するために、磁気記録膜（磁気記録層）を構成する
磁性体の磁気異方性エネルギーを従来材料よりも大きく
し、かつ、少なくとも磁気記憶装置の動作温度範囲内で
磁気異方性エネルギーの温度変化を小さくする必要があ
る。
【００２４】なお、媒体の磁化遷移領域のジグザグ磁壁
に起因した遷移性雑音を低減するために、記録ビットと
それに隣接する記録ビットとの間の磁化遷移領域の遷移
長幅を小さくすることが望ましい。
に起因した遷移性雑音を低減するために、記録ビットと
それに隣接する記録ビットとの間の磁化遷移領域の遷移
長幅を小さくすることが望ましい。
【００２５】媒体の磁化遷移長幅は、一般的に、媒体を
構成する磁気記録膜の膜厚ｔと、その磁気記録膜の残留
磁束密度Ｂrとの積に比例する。従って、残留磁束密度
膜厚積Ｂr・ｔが小さいほど雑音が低下し高線記録密度
で媒体Ｓ／Ｎが向上する。しかし反面、Ｂr・ｔの減少
は、記録ビットからの漏洩磁束の低下に繋がり、再生ヘ
ッドの出力が低下する。
構成する磁気記録膜の膜厚ｔと、その磁気記録膜の残留
磁束密度Ｂrとの積に比例する。従って、残留磁束密度
膜厚積Ｂr・ｔが小さいほど雑音が低下し高線記録密度
で媒体Ｓ／Ｎが向上する。しかし反面、Ｂr・ｔの減少
は、記録ビットからの漏洩磁束の低下に繋がり、再生ヘ
ッドの出力が低下する。
【００２６】このため、残留磁束密度膜厚積Ｂr・ｔの
望ましい範囲は、高線記録密度での高い媒体Ｓ／Ｎの確
保と出力低下の防止の観点から、３０Ｇauss・μｍ＜Ｂ
r・ｔ＜８０Ｇauss・μｍの範囲に設定される。
望ましい範囲は、高線記録密度での高い媒体Ｓ／Ｎの確
保と出力低下の防止の観点から、３０Ｇauss・μｍ＜Ｂ
r・ｔ＜８０Ｇauss・μｍの範囲に設定される。
【００２７】続いて、記録媒体を形成するための材料に
ついて説明する。磁性合金の磁気異方性エネルギーは、
その磁性体を構成する元素の組み合わせや組成比、ま
た、秩序合金（order alloy）の場合には秩序状態にあ
るのか、或いは、非秩序状態にあるのか等に大きく影響
される。傾向として、ＣoにＰt等の貴金属元素やＳm等
の希土類金属元素を添加すると磁気異方性が増加し、Ｃ
rのような非磁性元素を添加すると飽和磁化が減少し、
磁気異方性もそれに伴い低下する。また、非磁性元素の
添加量が増大するほどキュリー温度が低下し、磁気異方
性エネルギーの室温近傍での温度変化が大きくなる。
ついて説明する。磁性合金の磁気異方性エネルギーは、
その磁性体を構成する元素の組み合わせや組成比、ま
た、秩序合金（order alloy）の場合には秩序状態にあ
るのか、或いは、非秩序状態にあるのか等に大きく影響
される。傾向として、ＣoにＰt等の貴金属元素やＳm等
の希土類金属元素を添加すると磁気異方性が増加し、Ｃ
rのような非磁性元素を添加すると飽和磁化が減少し、
磁気異方性もそれに伴い低下する。また、非磁性元素の
添加量が増大するほどキュリー温度が低下し、磁気異方
性エネルギーの室温近傍での温度変化が大きくなる。
【００２８】磁気記録媒体は磁性結晶粒の多結晶薄膜で
あり、各結晶粒の磁気特性が膜全体のマクロな磁気特性
を担っている。即ち、個々の磁性結晶粒が大きな磁気異
方性エネルギーを持ち、磁気記録装置の動作温度範囲に
比べて十分高い温度にキュリー温度があり、動作温度範
囲内での磁気異方性エネルギーの温度変化が小さい特性
を持てば、媒体膜のマクロな磁気特性も同様の傾向を有
することとなる。
あり、各結晶粒の磁気特性が膜全体のマクロな磁気特性
を担っている。即ち、個々の磁性結晶粒が大きな磁気異
方性エネルギーを持ち、磁気記録装置の動作温度範囲に
比べて十分高い温度にキュリー温度があり、動作温度範
囲内での磁気異方性エネルギーの温度変化が小さい特性
を持てば、媒体膜のマクロな磁気特性も同様の傾向を有
することとなる。
【００２９】従って、個々の磁性結晶粒中の強磁性元素
や貴金属元素、希土類金属元素等の比率を増大させ、非
磁性添加元素の割合を減少させればよいことになる。そ
の反面、単純に磁性結晶粒中の磁性元素の比率を増大さ
せると結晶粒間に交換相互作用が働くこととなり、媒体
の記録再生特性の観点からは記録ビットの遷移領域でジ
グザグ磁壁に起因した雑音が増大することとなる。この
ため、結晶粒間の交換相互作用が切れるような構造、即
ち、結晶粒界を非磁性化する必要がある。
や貴金属元素、希土類金属元素等の比率を増大させ、非
磁性添加元素の割合を減少させればよいことになる。そ
の反面、単純に磁性結晶粒中の磁性元素の比率を増大さ
せると結晶粒間に交換相互作用が働くこととなり、媒体
の記録再生特性の観点からは記録ビットの遷移領域でジ
グザグ磁壁に起因した雑音が増大することとなる。この
ため、結晶粒間の交換相互作用が切れるような構造、即
ち、結晶粒界を非磁性化する必要がある。
【００３０】以上に示したように、結晶粒自体に要求さ
れる磁気特性と結晶粒界に要求される磁気特性との間に
は、相反する性質を有することとなる。
れる磁気特性と結晶粒界に要求される磁気特性との間に
は、相反する性質を有することとなる。
【００３１】そこで、両特性を満足する媒体を実現する
ために、後で詳述するように、Ｃo−Ｃr合金系磁性体に
ついて従来のスパッタリング法に比べスパッタエネルギ
ーの高い成膜法を用い、成膜後に熱処理を行なうことが
効果的である。それにより磁性結晶粒内から添加元素を
結晶粒界部に拡散・偏析させることが可能になり、課題
を満足する媒体構造を実現することができる。
ために、後で詳述するように、Ｃo−Ｃr合金系磁性体に
ついて従来のスパッタリング法に比べスパッタエネルギ
ーの高い成膜法を用い、成膜後に熱処理を行なうことが
効果的である。それにより磁性結晶粒内から添加元素を
結晶粒界部に拡散・偏析させることが可能になり、課題
を満足する媒体構造を実現することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る磁気記録媒体
及び磁気記憶装置を図面に示した発明の実施の形態を参
照して更に詳細に説明する。なお、図１，２における同
一の符号は、同じ性能特性を有する部分を示すものとす
る。
及び磁気記憶装置を図面に示した発明の実施の形態を参
照して更に詳細に説明する。なお、図１，２における同
一の符号は、同じ性能特性を有する部分を示すものとす
る。
【００３３】面内磁気記録用媒体の構造を図１に示す。
同図において、１は媒体の基板である直径３．５インチ
ディスク用石英基板、２は、石英基板１上に形成した磁
性膜の配向制御用下地膜、５は、配向制御用下地膜２の
上に形成した格子整合用下地膜、３は、格子整合用下地
膜５の上に形成したコバルト合金薄膜による磁気記録
膜、４は、磁性膜３のＣ（カーボン）による保護膜であ
る。格子整合用下地膜５は、本実施例で特に設けたもの
で、磁性膜３と格子整合する。
同図において、１は媒体の基板である直径３．５インチ
ディスク用石英基板、２は、石英基板１上に形成した磁
性膜の配向制御用下地膜、５は、配向制御用下地膜２の
上に形成した格子整合用下地膜、３は、格子整合用下地
膜５の上に形成したコバルト合金薄膜による磁気記録
膜、４は、磁性膜３のＣ（カーボン）による保護膜であ
る。格子整合用下地膜５は、本実施例で特に設けたもの
で、磁性膜３と格子整合する。
【００３４】洗浄した石英基板１をスパッタリング成膜
装置に設置し、１×１０-8Ｔorr以下の真空度まで排気
したのち、基板１を３００℃まで加熱し、定常温度で１
時間放置した。この基板１上に、配向制御用下地膜２と
してＣr膜（膜厚：１０ｎｍ）を、続いて格子整合用下
地膜５としてＣr−15at.(atomic)%Ｔi膜（膜厚：２０ｎ
ｍ）を順次成膜した。この２層構造の下地膜２，５の形
成に、ＤＣマグネトロンスパッタリング法を使用し、成
膜時のＡrガス圧を３ｍＴorr、成膜速度は２ｎｍ／秒と
した。
装置に設置し、１×１０-8Ｔorr以下の真空度まで排気
したのち、基板１を３００℃まで加熱し、定常温度で１
時間放置した。この基板１上に、配向制御用下地膜２と
してＣr膜（膜厚：１０ｎｍ）を、続いて格子整合用下
地膜５としてＣr−15at.(atomic)%Ｔi膜（膜厚：２０ｎ
ｍ）を順次成膜した。この２層構造の下地膜２，５の形
成に、ＤＣマグネトロンスパッタリング法を使用し、成
膜時のＡrガス圧を３ｍＴorr、成膜速度は２ｎｍ／秒と
した。
【００３５】その後、ＤＣマグネトロンスパッタリング
法よりも成膜時のエネルギーが大きいＥＣＲ（Electron
Cyclotron Resonance）スパッタリング法を用い、この
多層下地膜２，５の上に平均膜組成Ｃo−15at.%Ｃr−12
at.%Ｐt−3at.%Ｔaの磁性膜（膜厚：１２ｎｍ）を形成
した。Ｃターゲットを除く各ターゲットは純度９９．９
％であり、各合金薄膜の作製には各組成の合金ターゲッ
トを使用した。上述の各層の膜組成は、それぞれ単層膜
を作製してからＩＣＰＳ法（Inductively Coupled Plas
ma Spectroscopy）を用いて決定した薄膜状態での平均
組成である。
法よりも成膜時のエネルギーが大きいＥＣＲ（Electron
Cyclotron Resonance）スパッタリング法を用い、この
多層下地膜２，５の上に平均膜組成Ｃo−15at.%Ｃr−12
at.%Ｐt−3at.%Ｔaの磁性膜（膜厚：１２ｎｍ）を形成
した。Ｃターゲットを除く各ターゲットは純度９９．９
％であり、各合金薄膜の作製には各組成の合金ターゲッ
トを使用した。上述の各層の膜組成は、それぞれ単層膜
を作製してからＩＣＰＳ法（Inductively Coupled Plas
ma Spectroscopy）を用いて決定した薄膜状態での平均
組成である。
【００３６】引き続き、作製した薄膜試料をスパッタ装
置の加熱ステージに再度搬送し、真空中熱処理を行なっ
た。熱処理は、加熱ステージ内の真空度を５×１０-9Ｔ
orrまで排気したのち、定常温度４５０℃に加熱し、１
５分放置したのち、室温まで冷却した。その後、最表面
にＣ保護膜（膜厚：１５ｎｍ）を室温で成膜した。
置の加熱ステージに再度搬送し、真空中熱処理を行なっ
た。熱処理は、加熱ステージ内の真空度を５×１０-9Ｔ
orrまで排気したのち、定常温度４５０℃に加熱し、１
５分放置したのち、室温まで冷却した。その後、最表面
にＣ保護膜（膜厚：１５ｎｍ）を室温で成膜した。
【００３７】ここで、以上の本発明の実施の形態の記録
媒体を試料Ａとし、その評価を明確に示すために、従来
構造の記録媒体を比較用の試料Ｂとして作製した。
媒体を試料Ａとし、その評価を明確に示すために、従来
構造の記録媒体を比較用の試料Ｂとして作製した。
【００３８】試料Ｂの構造を図２に示す。試料ＢではＣ
o−16at.%Ｃr−4at.%Ｔaを磁性膜３の組成に採用した。
このＣo−Ｃr−Ｔa磁性膜の膜厚は、試料Ａと特性比較
を行なうため、１２ｎｍとした。
o−16at.%Ｃr−4at.%Ｔaを磁性膜３の組成に採用した。
このＣo−Ｃr−Ｔa磁性膜の膜厚は、試料Ａと特性比較
を行なうため、１２ｎｍとした。
【００３９】洗浄した磁気ディスク用ＮiＰメッキＡl合
金基板１をスパッタリング成膜装置に設置し、１×１０
-8Ｔorr以下の真空度まで排気したのち、基板１を２７
０℃まで加熱し、定常温度で１時間放置した。この基板
１上に、配向制御用下地膜２としてＣr膜（膜厚：５０
ｎｍ）、磁気記録膜３としてＣo−Ｃr−Ｔa磁性膜（膜
厚：１２ｎｍ）、Ｃ保護膜４を順次成膜した。各膜の成
膜条件は、スパッタリングＡrガス圧３ｍＴorrとし、Ｄ
Ｃマグネトロンスパッタリング法を用いて成膜速度２ｎ
ｍ／秒で作成した。また、Ｃターゲットを除く各ターゲ
ットは純度９９．９％であり、磁性膜成膜には合金ター
ゲットを使用した。
金基板１をスパッタリング成膜装置に設置し、１×１０
-8Ｔorr以下の真空度まで排気したのち、基板１を２７
０℃まで加熱し、定常温度で１時間放置した。この基板
１上に、配向制御用下地膜２としてＣr膜（膜厚：５０
ｎｍ）、磁気記録膜３としてＣo−Ｃr−Ｔa磁性膜（膜
厚：１２ｎｍ）、Ｃ保護膜４を順次成膜した。各膜の成
膜条件は、スパッタリングＡrガス圧３ｍＴorrとし、Ｄ
Ｃマグネトロンスパッタリング法を用いて成膜速度２ｎ
ｍ／秒で作成した。また、Ｃターゲットを除く各ターゲ
ットは純度９９．９％であり、磁性膜成膜には合金ター
ゲットを使用した。
【００４０】作製した試料Ａ，Ｂは、記録再生特性を評
価したのち、小片に切り出し、膜構造、磁気特性を評価
した。媒体薄膜の膜構造は、Ｘ線回折法を用いて調べ
た。θ−２θＸ線回折測定の結果、試料Ａでは、Ｃr−
Ｔi下地膜の（２００）面反射、及び（２００）面反射
の約１／１０のＸ線回折強度で（１１０）面反射が観察
された。また、磁性膜は、（１１．０）面反射が主反射
であり、その他にこのピーク値の約１／１５の強度で
（１０．１）面反射ピークが観察された。
価したのち、小片に切り出し、膜構造、磁気特性を評価
した。媒体薄膜の膜構造は、Ｘ線回折法を用いて調べ
た。θ−２θＸ線回折測定の結果、試料Ａでは、Ｃr−
Ｔi下地膜の（２００）面反射、及び（２００）面反射
の約１／１０のＸ線回折強度で（１１０）面反射が観察
された。また、磁性膜は、（１１．０）面反射が主反射
であり、その他にこのピーク値の約１／１５の強度で
（１０．１）面反射ピークが観察された。
【００４１】一方、従来構造の試料Ｂでは、Ｃr下地膜
の（２００）面反射、及びＣo−Ｃr−Ｔa磁性膜の六方
稠密結晶構造の（１１．０）面反射が観測された。
の（２００）面反射、及びＣo−Ｃr−Ｔa磁性膜の六方
稠密結晶構造の（１１．０）面反射が観測された。
【００４２】試料Ａの結果は、Ｃr−Ｔi下地膜の大部分
の結晶粒が（１００）に配向しているために、この下地
膜上にエピタキシャル成長した磁性膜が（１１．０）に
配向し、また、一部の結晶粒が（１１０）に配向してい
るためにその部分に応じて磁性膜が（１０．１）に配向
して成長したことを示している。ここで、磁性膜の回折
面の表示は、４指数表示を用い、第３項を省略表記し
た。また、Ｃr下地膜、からの明確なＸ線回折ピークは
確認されなかった。
の結晶粒が（１００）に配向しているために、この下地
膜上にエピタキシャル成長した磁性膜が（１１．０）に
配向し、また、一部の結晶粒が（１１０）に配向してい
るためにその部分に応じて磁性膜が（１０．１）に配向
して成長したことを示している。ここで、磁性膜の回折
面の表示は、４指数表示を用い、第３項を省略表記し
た。また、Ｃr下地膜、からの明確なＸ線回折ピークは
確認されなかった。
【００４３】両試料の結晶の微細構造を調べるため、電
子顕微鏡を用いて磁性膜の平面ＴＥＭ像を観察した。試
料Ａでは、平均結晶粒径が約１０．５ｎｍであり、一
方、従来構造である試料Ｂでは、平均結晶粒径が約１３
ｎｍであり、粒径分布が広がっていた。試料Ａでは、粒
径分布が試料Ｂに比べて約２割ほど小さくなっていた。
また、結晶粒の断面構造に着目すると、Ｃr−Ｔi配向制
御膜と磁性膜は、結晶格子が連続しており、格子整合に
よるエピタキシャル成長によって良好な結晶を得ること
ができたことが判明した。
子顕微鏡を用いて磁性膜の平面ＴＥＭ像を観察した。試
料Ａでは、平均結晶粒径が約１０．５ｎｍであり、一
方、従来構造である試料Ｂでは、平均結晶粒径が約１３
ｎｍであり、粒径分布が広がっていた。試料Ａでは、粒
径分布が試料Ｂに比べて約２割ほど小さくなっていた。
また、結晶粒の断面構造に着目すると、Ｃr−Ｔi配向制
御膜と磁性膜は、結晶格子が連続しており、格子整合に
よるエピタキシャル成長によって良好な結晶を得ること
ができたことが判明した。
【００４４】結晶粒レベルでの組成分布を調べるため、
空間分解能２ｎｍのＥＤＸ分析器（Energy Disoersive
X-ray Spectroscopy）を搭載した分析電子顕微鏡を用
い、磁性膜の任意の測定点での組成分析を行なった。こ
の結果、試料Ａでは、結晶粒界部でＣr元素が２５ａ
ｔ．％程度の高濃度値を示したのに対し、結晶粒内部で
は、平均約８ａｔ．％の値を示し、膜平均組成に比べ結
晶粒内ではＣrの含有量が半減していることを示してい
る。即ち、成膜後に熱処理を行なうことにより、磁性結
晶粒内から添加元素が結晶粒界部に拡散・偏析したこと
が実証され、前記したように、媒体雑音の低減に効果的
な構成を得ることができた。
空間分解能２ｎｍのＥＤＸ分析器（Energy Disoersive
X-ray Spectroscopy）を搭載した分析電子顕微鏡を用
い、磁性膜の任意の測定点での組成分析を行なった。こ
の結果、試料Ａでは、結晶粒界部でＣr元素が２５ａ
ｔ．％程度の高濃度値を示したのに対し、結晶粒内部で
は、平均約８ａｔ．％の値を示し、膜平均組成に比べ結
晶粒内ではＣrの含有量が半減していることを示してい
る。即ち、成膜後に熱処理を行なうことにより、磁性結
晶粒内から添加元素が結晶粒界部に拡散・偏析したこと
が実証され、前記したように、媒体雑音の低減に効果的
な構成を得ることができた。
【００４５】次に、磁性膜の磁気異方性エネルギーを調
べた。ここで、その測定方法について述べる。まず、媒
体は多結晶薄膜であり、結晶配向分散等が存在するた
め、媒体材料の磁気異方性エネルギーを求めることは一
般的に困難である。このため、媒体に使用している磁性
材料の単結晶薄膜試料を作成し、この単結晶試料の磁気
トルクを測定することにより、磁気異方性定数を求める
方法があった。一方、媒体試料のまま磁気異方性を求め
る手法として、媒体の回転ヒステリシス損失の印加磁場
依存性を測定し間接的に媒体の異方性磁場を見積もる方
法がこれまで一般的に用いられてきた。この手法で求め
た異方性磁場は、磁性結晶粒間の磁気的相互作用や結晶
の配向分散の影響を受けやすかった。
べた。ここで、その測定方法について述べる。まず、媒
体は多結晶薄膜であり、結晶配向分散等が存在するた
め、媒体材料の磁気異方性エネルギーを求めることは一
般的に困難である。このため、媒体に使用している磁性
材料の単結晶薄膜試料を作成し、この単結晶試料の磁気
トルクを測定することにより、磁気異方性定数を求める
方法があった。一方、媒体試料のまま磁気異方性を求め
る手法として、媒体の回転ヒステリシス損失の印加磁場
依存性を測定し間接的に媒体の異方性磁場を見積もる方
法がこれまで一般的に用いられてきた。この手法で求め
た異方性磁場は、磁性結晶粒間の磁気的相互作用や結晶
の配向分散の影響を受けやすかった。
【００４６】この欠点を補う方法として、媒体膜面４５
度方向に磁場を印加したときに測定される磁気トルクの
大きさから媒体の磁気異方性エネルギーを外挿する方法
が近年になり提唱された（第４の米国文献「ＩＥＥＥト
ランザクション・オン・マグネチックス（IEEE Transac
tion on Magnetics）第３２巻第５号（１９９７年９月
発行）第４９０２頁〜第４９０４頁参照）。この方法で
は、結晶配向分散の影響を統計的に取り入れることによ
り、従来手法に比べ、測定精度を向上させている。この
４５度磁気トルク測定法が、実媒体の磁気異方性を測定
するうえで、現時点では最適の方法であるので、本試料
の測定に採用した。
度方向に磁場を印加したときに測定される磁気トルクの
大きさから媒体の磁気異方性エネルギーを外挿する方法
が近年になり提唱された（第４の米国文献「ＩＥＥＥト
ランザクション・オン・マグネチックス（IEEE Transac
tion on Magnetics）第３２巻第５号（１９９７年９月
発行）第４９０２頁〜第４９０４頁参照）。この方法で
は、結晶配向分散の影響を統計的に取り入れることによ
り、従来手法に比べ、測定精度を向上させている。この
４５度磁気トルク測定法が、実媒体の磁気異方性を測定
するうえで、現時点では最適の方法であるので、本試料
の測定に採用した。
【００４７】試料Ａ、Ｂについて、磁気トルク計を用い
て、３００Ｋ〜３７５Ｋの温度範囲で磁気異方性の温度
依存性測定を以下の手順で行なった。試料膜面から４５
度なす方向に磁場が印加されるように試料Ａを磁気トル
ク計に取り付け、試料をＴ＝３００Ｋに昇温したのち、
印加磁場Ｈexを９ｋＯe〜１３ｋＯeの範囲で磁場を０．
５ｋＯe毎に変化させたとき検出される磁気トルクＬ
45deg(Ｈex）を測定した。この測定結果より求めた［Ｌ
45deg(Ｈex）／Ｈex］2とＬ45deg(Ｈex）との関係を図
３に示す。本測定の範囲において［Ｌ45deg(Ｈex）／Ｈ
ex］2とＬ45deg(Ｈex）との関係は、図３に示すよう
に、ほぼ直線関係とみなすことができることから、式
(１）が成立する。同式において、Ｌ0はＬ45deg軸との
交点を表わす定数、Ｍsは膜平均の飽和磁化である。
て、３００Ｋ〜３７５Ｋの温度範囲で磁気異方性の温度
依存性測定を以下の手順で行なった。試料膜面から４５
度なす方向に磁場が印加されるように試料Ａを磁気トル
ク計に取り付け、試料をＴ＝３００Ｋに昇温したのち、
印加磁場Ｈexを９ｋＯe〜１３ｋＯeの範囲で磁場を０．
５ｋＯe毎に変化させたとき検出される磁気トルクＬ
45deg(Ｈex）を測定した。この測定結果より求めた［Ｌ
45deg(Ｈex）／Ｈex］2とＬ45deg(Ｈex）との関係を図
３に示す。本測定の範囲において［Ｌ45deg(Ｈex）／Ｈ
ex］2とＬ45deg(Ｈex）との関係は、図３に示すよう
に、ほぼ直線関係とみなすことができることから、式
(１）が成立する。同式において、Ｌ0はＬ45deg軸との
交点を表わす定数、Ｍsは膜平均の飽和磁化である。
【００４８】
【数１】 Ｌ45deg(Ｈex）＝Ｌ0−［２Ｌ0／Ｍs］2［Ｌ45deg(Ｈex）／Ｈex］2 ・・・(１） この関係式に最小２乗法を用いてフィッテイングを行
い、定数Ｌ0と傾き［２Ｌ0／Ｍs］2を決定し、両関係式
からＬ0、Ｍsを求めた。
い、定数Ｌ0と傾き［２Ｌ0／Ｍs］2を決定し、両関係式
からＬ0、Ｍsを求めた。
【００４９】試料ＡのＴ＝３００Ｋでの値は、Ｌ0＝
４．６×１０6ｅｒｇ／ｃｃ，Ｍs＝５４０ｅｍｕ／ｃｃ
であり、Ｌ0≧２πＭs 2が成り立つことから、Ｋu＝２
［Ｌ0−２πＭs 2］＝５．６×１０6ｅｒｇ／ｃｃと求め
られ、Ｋu（Ｔ＝３００Ｋ）＞３×１０6ｅｒｇ／ｃｃを
満足している。温度Ｔ＝３２５Ｋ，３５０Ｋ，３７５Ｋ
の各温度で、上記と同様の測定手順で磁気異方性定数を
求めると、Ｋuは、図４に示すような温度依存性を示
す。試料Ａの場合、Ｔ＝３００Ｋから５０Ｋの温度上昇
によりＫuは約１０％低下に留まっている。これに対し
試料Ｂは、Ｔ＝３００ＫでＫu＝１．２×１０6ｅｒｇ／
ｃｃであった。また、Ｋuの温度変化は、図３に同時に
示すように、Ｔ＝３００Ｋに比べてＴ＝３５０ＫでＫu
が約２０％低下し大幅な減少を示している。
４．６×１０6ｅｒｇ／ｃｃ，Ｍs＝５４０ｅｍｕ／ｃｃ
であり、Ｌ0≧２πＭs 2が成り立つことから、Ｋu＝２
［Ｌ0−２πＭs 2］＝５．６×１０6ｅｒｇ／ｃｃと求め
られ、Ｋu（Ｔ＝３００Ｋ）＞３×１０6ｅｒｇ／ｃｃを
満足している。温度Ｔ＝３２５Ｋ，３５０Ｋ，３７５Ｋ
の各温度で、上記と同様の測定手順で磁気異方性定数を
求めると、Ｋuは、図４に示すような温度依存性を示
す。試料Ａの場合、Ｔ＝３００Ｋから５０Ｋの温度上昇
によりＫuは約１０％低下に留まっている。これに対し
試料Ｂは、Ｔ＝３００ＫでＫu＝１．２×１０6ｅｒｇ／
ｃｃであった。また、Ｋuの温度変化は、図３に同時に
示すように、Ｔ＝３００Ｋに比べてＴ＝３５０ＫでＫu
が約２０％低下し大幅な減少を示している。
【００５０】また、磁化状態の安定性を調べるため、Ｋ
uＶ／ｋBＴの温度変化を求めると、図５に示すようにな
った。試料Ａは、Ｔ＝３００ＫでＫuＶ／ｋBＴ＝１４０
であるのに対し、Ｔ＝３５０ＫではＫuＶ／ｋBＴ＝１１
２であり、５０Ｋの温度上昇でＫuＶ／ｋBＴが約２０％
減少している。この温度変化によるＫuＶ／ｋBＴの変化
量は、１／Ｔに比例した減少量とＫu自体の温度上昇に
よる減少量を加え合わせた結果と一致する。一方、試料
Ｂは、図５に同時に示すように、Ｔ＝３００ＫでＫuＶ
／ｋBＴ＝８５であるのに対し、Ｔ＝３５０ＫではＫuＶ
／ｋBＴ＝５８であり、５０Ｋの温度上昇でＫuＶ／ｋB
Ｔが３０％以上と大幅にい減少している。
uＶ／ｋBＴの温度変化を求めると、図５に示すようにな
った。試料Ａは、Ｔ＝３００ＫでＫuＶ／ｋBＴ＝１４０
であるのに対し、Ｔ＝３５０ＫではＫuＶ／ｋBＴ＝１１
２であり、５０Ｋの温度上昇でＫuＶ／ｋBＴが約２０％
減少している。この温度変化によるＫuＶ／ｋBＴの変化
量は、１／Ｔに比例した減少量とＫu自体の温度上昇に
よる減少量を加え合わせた結果と一致する。一方、試料
Ｂは、図５に同時に示すように、Ｔ＝３００ＫでＫuＶ
／ｋBＴ＝８５であるのに対し、Ｔ＝３５０ＫではＫuＶ
／ｋBＴ＝５８であり、５０Ｋの温度上昇でＫuＶ／ｋB
Ｔが３０％以上と大幅にい減少している。
【００５１】以上の磁気記録媒体を用いて構成した磁気
記憶装置（磁気記録再生装置）の発明の実施の形態の例
を図６に示す。同図において、７１は上述の磁気記録媒
体であり、媒体７１にはサスペンション７３で保持され
た磁気ヘッド７２が対向し、磁気情報を電気信号として
取り出す。サスペンション７３で保持された磁気ヘッド
７２は、ボイスコイルモータ７５で駆動されるアクチュ
エータ７４を通じ、磁気記録媒体７１の所定の位置に移
動される。この際の位置決めは、位置決め回路７７によ
り制御される。
記憶装置（磁気記録再生装置）の発明の実施の形態の例
を図６に示す。同図において、７１は上述の磁気記録媒
体であり、媒体７１にはサスペンション７３で保持され
た磁気ヘッド７２が対向し、磁気情報を電気信号として
取り出す。サスペンション７３で保持された磁気ヘッド
７２は、ボイスコイルモータ７５で駆動されるアクチュ
エータ７４を通じ、磁気記録媒体７１の所定の位置に移
動される。この際の位置決めは、位置決め回路７７によ
り制御される。
【００５２】更に、磁気ヘッド７２からの電気信号は、
記録再生回路７６に導かれる。インタフェース回路７８
は、本装置に対する電気信号の入出力を中継するもので
ある。また、媒体７１は、モータ７９により回転する。
記録再生回路７６に導かれる。インタフェース回路７８
は、本装置に対する電気信号の入出力を中継するもので
ある。また、媒体７１は、モータ７９により回転する。
【００５３】次に、実際に記録した磁化状態の安定性を
調べるために、図６の磁気記憶装置を用いて２００ｋＦ
ＣＩの線記録密度で記録を行ない、記録直後と約１００
時間経過後の再生出力の変化を調べた。記録には、トラ
ック幅２．５μｍ、ギャップ長０．３μｍの薄膜ヘッド
を、再生には、トラック幅２μｍ、シールド間隔０．２
μｍの磁気抵抗効果型ヘッドを使用した。記録時、再生
時ともに、ヘッドの浮上量は、媒体保護膜面から０．０
６μｍであり、スライダーの基板に対する相対速度は１
１ｍ／ｓとした。
調べるために、図６の磁気記憶装置を用いて２００ｋＦ
ＣＩの線記録密度で記録を行ない、記録直後と約１００
時間経過後の再生出力の変化を調べた。記録には、トラ
ック幅２．５μｍ、ギャップ長０．３μｍの薄膜ヘッド
を、再生には、トラック幅２μｍ、シールド間隔０．２
μｍの磁気抵抗効果型ヘッドを使用した。記録時、再生
時ともに、ヘッドの浮上量は、媒体保護膜面から０．０
６μｍであり、スライダーの基板に対する相対速度は１
１ｍ／ｓとした。
【００５４】Ｔ＝３００Ｋの定常温度状態で線記録密度
２００ｋＦＣＩで記録を行なった直後、再生を行なっ
た。Ｔ＝３００Ｋの温度を保った状態で１００時間放置
したのち、再び、２００ｋＦＣＩの信号の再生を行なっ
た。記録直後の再生信号出力で規格化すると、試料Ａ
は、１００時間後の再生出力は約９９％の値を示し、実
験誤差を考慮すると、１００時間経過後も出力の低下は
殆ど見受けられないと云うことができる。
２００ｋＦＣＩで記録を行なった直後、再生を行なっ
た。Ｔ＝３００Ｋの温度を保った状態で１００時間放置
したのち、再び、２００ｋＦＣＩの信号の再生を行なっ
た。記録直後の再生信号出力で規格化すると、試料Ａ
は、１００時間後の再生出力は約９９％の値を示し、実
験誤差を考慮すると、１００時間経過後も出力の低下は
殆ど見受けられないと云うことができる。
【００５５】次に、Ｔ＝３５０Ｋに昇温した状態で、２
００ｋＦＣＩの記録を行ない、記録直後と１００時間経
過後の再生信号の出力を比較した。Ｔ＝３５０Ｋの場合
は、記録直後に比べ、１００時間経過後の再生出力は、
約２％の減少に過ぎず、記録磁化状態は充分安定であっ
た。
００ｋＦＣＩの記録を行ない、記録直後と１００時間経
過後の再生信号の出力を比較した。Ｔ＝３５０Ｋの場合
は、記録直後に比べ、１００時間経過後の再生出力は、
約２％の減少に過ぎず、記録磁化状態は充分安定であっ
た。
【００５６】一方試料Ｂは、Ｔ＝３００Ｋの場合、記録
直後に比べ１００時間経過後の再生出力は約５％低下
し、更に、Ｔ＝３５０Ｋでは、約１２％の出力低下が観
測された。以上の結果から、試料Ｂを磁気記憶装置に組
み込んだ場合、記録ビットの充分な経年安定性を実現す
ることができないことが判明した。
直後に比べ１００時間経過後の再生出力は約５％低下
し、更に、Ｔ＝３５０Ｋでは、約１２％の出力低下が観
測された。以上の結果から、試料Ｂを磁気記憶装置に組
み込んだ場合、記録ビットの充分な経年安定性を実現す
ることができないことが判明した。
【００５７】
【発明の効果】本発明により、装置の動作温度範囲で磁
気異方性エネルギーの温度変化が小さく、かつ、媒体雑
音が少ないほか、記録再生特性の経年変化が少ない高密
度記録に好適な磁気記録媒体を提供することができる。
この磁気記録媒体を用いることにより、信頼性の高い大
容量の磁気記憶装置を実現することができる。
気異方性エネルギーの温度変化が小さく、かつ、媒体雑
音が少ないほか、記録再生特性の経年変化が少ない高密
度記録に好適な磁気記録媒体を提供することができる。
この磁気記録媒体を用いることにより、信頼性の高い大
容量の磁気記憶装置を実現することができる。
【図１】本発明に係る磁気記録媒体を説明するための構
造図。
造図。
【図２】比較に用いた従来技術による磁気記録媒体の構
造図。
造図。
【図３】４５度の方向に磁界を印加した場合の磁気トル
クを説明するための曲線図。
クを説明するための曲線図。
【図４】測定した磁気異方性定数の温度変化を説明する
ための曲線図。
ための曲線図。
【図５】磁気異方性エネルギーの熱振動エネルギーに対
する比の温度依存性を説明するための曲線図。
する比の温度依存性を説明するための曲線図。
【図６】本発明の磁気記録媒体を用いた磁気記憶装置を
説明するための構造図。
説明するための構造図。
１…基板、２…配向制御用下地膜、３…磁気記録膜、４
…保護膜、５…格子整合用下地膜。
…保護膜、５…格子整合用下地膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 五十嵐 万壽和 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所 中央研究所内 (72)発明者 ▲高▼橋 由夫 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所 中央研究所内 (56)参考文献 特開 平10−334444（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−269548（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−289437（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G11B 5/65 G11B 5/851
Claims (5)
- 【請求項１】絶対温度Ｔが３００Ｋのときの磁気異方性
定数Ｋuが Ｋu（Ｔ＝３００Ｋ）≧３．６×１０6ｅｒｇ／ｃｃ であり、かつ、膜面内方向での磁性結晶粒の面積と等面
積である円の直径で定義した磁性結晶粒の平均粒径ｄが ５ｎｍ＜ｄ＜１２ｎｍ であり、かつまた絶対温度Ｔが３００Ｋのときの磁気異
方性定数Ｋu（Ｔ＝３００Ｋ）と絶対温度Ｔが３５０Ｋ
のときの磁気異方性定数Ｋu（Ｔ＝３５０Ｋ）との間
で、 Ｋu（Ｔ＝３５０Ｋ）／Ｋu（Ｔ＝３００Ｋ）≧０．８５ を満足する磁気記録膜を備えたことを特徴とする磁気記
録媒体。 - 【請求項２】絶対温度Ｔが３００Ｋのときの磁気異方性
定数Ｋuが Ｋu（Ｔ＝３００Ｋ）≧３．６×１０6ｅｒｇ／ｃｃ であり、かつ膜面内方向での磁性結晶粒の面積と等面積
である円の直径で定義した磁性結晶粒の平均粒径ｄが ５ｎｍ＜ｄ＜１２ｎｍ であり、かつまた磁性結晶粒の平均体積をＶとして、磁
性結晶粒が持つ磁気異方性定数Ｋuと平均体積Ｖとの積
の、ボルツマン定数ｋBと絶対温度Ｔとの積で与えられ
る熱振動エネルギーに対する比が、絶対温度Ｔが３００
Ｋのときと３５０Ｋのときとで、 ［ＫuＶ／ｋBＴ］(Ｔ＝３５０Ｋ）／［ＫuＶ／ｋBＴ］(Ｔ＝３００Ｋ） ≧０．７３ を満足する磁気記録膜を備えたことを特徴とする磁気記
録媒体。 - 【請求項３】前記磁気記録膜は、磁性結晶粒の平均体積
をＶとして、磁性結晶粒が持つ磁気異方性定数Ｋuと平
均体積Ｖとの積の、ボルツマン定数ｋBと絶対温度Ｔと
の積で与えられる熱振動エネルギーに対する比が ［ＫuＶ／ｋBＴ］(Ｔ＝３５０Ｋ）＞８５ であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の
磁気記録媒体。 - 【請求項４】磁気記録膜を有する磁気記録媒体を備えた
磁気記憶装置であって、前記磁気記録膜は、絶対温度Ｔ
が３００Ｋのときの磁気異方性定数Ｋuが Ｋu（Ｔ＝３００Ｋ）≧３．６×１０6ｅｒｇ／ｃｃ であり、かつ、膜面内方向での磁性結晶粒の面積と等面
積である円の直径で定義した磁性結晶粒の平均粒径ｄが ５ｎｍ＜ｄ＜１２ｎｍ であり、かつまた絶対温度Ｔが３００Ｋのときの磁気異
方性定数Ｋu（Ｔ＝３００Ｋ）と絶対温度Ｔが３５０Ｋ
のときの磁気異方性定数Ｋu（Ｔ＝３５０Ｋ）との間
で、 Ｋu（Ｔ＝３５０Ｋ）／Ｋu（Ｔ＝３００Ｋ）≧０．８５ を満足することを特徴とする磁気記憶装置。 - 【請求項５】磁気記録膜を有する磁気記録媒体を備えた
磁気記憶装置であって、前記磁気記録膜は、絶対温度Ｔ
が３００Ｋのときの磁気異方性定数Ｋuが Ｋu（Ｔ＝３００Ｋ）≧３．６×１０6ｅｒｇ／ｃｃ であり、かつ、膜面内方向での磁性結晶粒の面積と等面
積である円の直径で定義した磁性結晶粒の平均粒径ｄが ５ｎｍ＜ｄ＜１２ｎｍ であり、かつまた磁性結晶粒の平均体積をＶとして、磁
性結晶粒が持つ磁気異方性定数Ｋuと平均体積Ｖとの積
の、ボルツマン定数ｋBと絶対温度Ｔとの積で与えられ
る熱振動エネルギーに対する比が、絶対温度Ｔが３００
Ｋのときと３５０Ｋのときで、 ［ＫuＶ／ｋBＴ］(Ｔ＝３５０Ｋ）／［ＫuＶ／ｋBＴ］(Ｔ＝３００Ｋ） ≧０．７３ を満足することを特徴とする磁気記憶装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11013358A JP3138255B2 (ja) | 1999-01-21 | 1999-01-21 | 磁気記録媒体及び磁気記憶装置 |
| US09/487,172 US6365287B1 (en) | 1999-01-21 | 2000-01-19 | Magnetic recording media and magnetic storage device |
| US10/056,088 US6627255B2 (en) | 1999-01-21 | 2002-01-28 | Method of manufacturing a magnetic recording media |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11013358A JP3138255B2 (ja) | 1999-01-21 | 1999-01-21 | 磁気記録媒体及び磁気記憶装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000215434A JP2000215434A (ja) | 2000-08-04 |
| JP3138255B2 true JP3138255B2 (ja) | 2001-02-26 |
Family
ID=11830889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11013358A Expired - Fee Related JP3138255B2 (ja) | 1999-01-21 | 1999-01-21 | 磁気記録媒体及び磁気記憶装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6365287B1 (ja) |
| JP (1) | JP3138255B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
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| KR100374794B1 (ko) | 2001-01-04 | 2003-03-04 | 삼성전자주식회사 | 수직 자기 기록 매체 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP3663289B2 (ja) | 1997-02-17 | 2005-06-22 | 株式会社日立製作所 | 磁気記録媒体及び磁気記憶装置 |
| JP3429972B2 (ja) * | 1997-03-28 | 2003-07-28 | 株式会社日立製作所 | 磁気記録媒体およびそれを用いた磁気記憶装置 |
| JP2991672B2 (ja) | 1997-05-30 | 1999-12-20 | 株式会社日立製作所 | 磁気記録媒体 |
| US6183893B1 (en) * | 1998-04-06 | 2001-02-06 | Hitachi, Ltd. | Perpendicular magnetic recording medium and magnetic storage apparatus using the same |
-
1999
- 1999-01-21 JP JP11013358A patent/JP3138255B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-01-19 US US09/487,172 patent/US6365287B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-01-28 US US10/056,088 patent/US6627255B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6627255B2 (en) | 2003-09-30 |
| US6365287B1 (en) | 2002-04-02 |
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