JP3294231B2 - Magnetic recording device and magnetic recording method - Google Patents

Magnetic recording device and magnetic recording method

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JP3294231B2
JP3294231B2 JP2000072880A JP2000072880A JP3294231B2 JP 3294231 B2 JP3294231 B2 JP 3294231B2 JP 2000072880 A JP2000072880 A JP 2000072880A JP 2000072880 A JP2000072880 A JP 2000072880A JP 3294231 B2 JP3294231 B2 JP 3294231B2
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magnetic
recording
recording layer
rku
layer
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哲 喜々津
勝太郎 市原
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気的に情報の記
録・再生を行う磁気記録装置および磁気記録方法に関す
る。
The present invention relates to a magnetic recording apparatus and a magnetic recording method for magnetically recording and reproducing information.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年のコンピューターの処理速度向上に
伴って、情報の記録・再生を行う磁気記録装置(HD
D)には、高速・高密度化が要求されている。しかし、
高密度化には物理的な限界がある。
2. Description of the Related Art With the recent increase in processing speed of computers, magnetic recording devices (HDs) for recording and reproducing information have been developed.
D) requires high speed and high density. But,
Densification has physical limitations.

【0003】磁気記録装置では、高密度記録を行うには
記録層に記録される磁区を小さくする必要がある。小さ
な記録磁区を分別できるためには、磁区の境界が滑らか
であることが必要であり、そのためには記録層を構成す
る磁性粒子を微小化する必要がある。また、高密度の記
録を行うには記録層の膜厚も小さくする必要があり、や
はり磁性粒子を微小化する必要がある。しかし、磁性粒
子を微小化すると、磁性粒子の磁気異方性エネルギー
(磁気異方性エネルギー密度Ku×磁性粒子の体積)
が、熱ゆらぎエネルギーよりも小さくなる危険がある。
磁性粒子のエネルギーが熱ゆらぎエネルギーよりも小さ
くなると、記録磁区の磁化反転が起こり、もはや記録を
保持できなくなる。これは、熱ゆらぎ限界、または、超
常磁性限界(super-paramagnetic limit)と呼ばれてい
る。熱ゆらぎによる磁化反転を防ぐためには、Kuの大
きな磁性粒子を用いることが考えられる。しかし、磁性
粒子のKuが大きくなると、Kuに比例して磁性粒子の
保磁力が増加する。このため、記録ヘッドにより発生さ
せる磁界では磁化を反転させることができず、記録でき
なくなるおそれがある。
In a magnetic recording apparatus, it is necessary to reduce magnetic domains recorded in a recording layer in order to perform high-density recording. In order to be able to separate small recording magnetic domains, it is necessary that the boundaries between the magnetic domains are smooth, and for that purpose, it is necessary to reduce the size of the magnetic particles constituting the recording layer. In order to perform high-density recording, it is necessary to reduce the thickness of the recording layer, and it is also necessary to reduce the size of the magnetic particles. However, when the magnetic particles are miniaturized, the magnetic anisotropy energy of the magnetic particles (magnetic anisotropy energy density Ku × volume of the magnetic particles)
However, there is a risk that the energy becomes smaller than the thermal fluctuation energy.
When the energy of the magnetic particles becomes smaller than the thermal fluctuation energy, the magnetization reversal of the recording magnetic domain occurs, and the recording can no longer be held. This is called the thermal fluctuation limit, or super-paramagnetic limit. In order to prevent magnetization reversal due to thermal fluctuation, it is conceivable to use magnetic particles having a large Ku. However, when Ku of the magnetic particles increases, the coercive force of the magnetic particles increases in proportion to Ku. Therefore, the magnetization cannot be reversed by the magnetic field generated by the recording head, and there is a possibility that recording cannot be performed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、熱ゆ
らぎ限界を越える高密度記録が可能な磁気記録装置およ
び磁気記録方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a magnetic recording apparatus and a magnetic recording method capable of high-density recording exceeding a thermal fluctuation limit.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の磁気記録装置
は、基板上に形成された記録層を有する磁気記録媒体
と、記録層を加熱する手段と、記録層に磁界を印加する
手段とを有し、前記磁気記録媒体、加熱手段および磁界
印加手段は、前記記録層の温度Tでの磁気異方性エネル
ギー密度Ku(T)と室温Taでの前記密度Ku(T
a)との比:RKu(T)=Ku(T)/Ku(Ta)
が、磁界印加終了後の経過時間tに対して、 T/RKu<11200/(ln(t)+20.72) の関係を満たすように構成されていることを特徴とす
る。
A magnetic recording apparatus according to the present invention comprises a magnetic recording medium having a recording layer formed on a substrate, a means for heating the recording layer, and a means for applying a magnetic field to the recording layer. The magnetic recording medium, the heating means, and the magnetic field applying means, wherein the magnetic anisotropy energy density Ku (T) at the temperature T of the recording layer and the density Ku (T
Ratio with a): RKu (T) = Ku (T) / Ku (Ta)
Are characterized by satisfying the relationship of T / RKu <11200 / (ln (t) +20.72) with respect to the elapsed time t after the application of the magnetic field.

【0006】本発明の磁気記録装置において、記録層の
保磁力は室温において4kOe以上であることが好まし
い。
[0006] In the magnetic recording apparatus of the present invention, the coercive force of the recording layer is preferably at least 4 kOe at room temperature.

【0007】本発明の磁気記録方法は、基板上に、磁性
粒子とこれらの間に介在する非磁性体とから構成される
記録層が形成された磁気記録媒体への磁気記録方法であ
って、記録層を加熱する工程と、記録層に磁界を印加し
て記録する工程とを有し、前記記録層の磁気異方性エネ
ルギー密度の温度Tでの値をKu(T)、室温Taでの
値をKu(Ta)、これらの値の比をRKu(T)=K
u(T)/Ku(Ta)とするとき、前記比RKu
(T)と磁界印加終了後の経過時間tとが、 T/RKu<11200/(ln(t)+20.72) の関係を満たすことを特徴とする。
A magnetic recording method according to the present invention is a magnetic recording method for a magnetic recording medium in which a recording layer composed of magnetic particles and a non-magnetic material interposed therebetween is formed on a substrate, The method includes a step of heating the recording layer and a step of recording by applying a magnetic field to the recording layer, wherein the value of the magnetic anisotropy energy density of the recording layer at a temperature T is Ku (T) and the value at a room temperature Ta is The value is Ku (Ta) and the ratio of these values is RKu (T) = K
u (T) / Ku (Ta), the ratio RKu
(T) and the elapsed time t after the end of the application of the magnetic field satisfies the relationship of T / RKu <11200 / (ln (t) +20.72).

【0008】本発明では、たとえば、前記加熱工程にお
いて最高温度TmaxでのRKu(Tm ax)が0.01以下
となるように加熱し、前記記録工程において最高温度到
達時から1ns以上50ns以内に記録動作を完了させ
る。
[0008] In the present invention, for example, in the above heating step RKu of a maximum temperature T max (T m ax) is heated so that 0.01 or less, the recording 1ns or 50ns within the time the maximum temperature reached in step To complete the recording operation.

【0009】また、本発明では、前記加熱工程において
記録層のRKu(T)が最高温度到達前に0になるよう
に加熱し、前記記録工程において最高温度到達時から2
0ns以上100ns以内に記録動作を完了させる方法
を用いてもよい。
In the present invention, the recording layer is heated so that RKu (T) of the recording layer becomes 0 before reaching the maximum temperature in the heating step.
A method of completing the recording operation within 0 ns to 100 ns may be used.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明に係る磁気記録装置は、磁
気記録媒体、加熱手段、磁界印加手段を備える。本発明
の装置では、磁気記録媒体の記録層を加熱手段によって
加熱した後に、磁界印加手段によって磁界を印加するこ
とにより記録を行う。この方法は、熱アシスト記録(th
ermal assisted recording)と呼ばれている。磁性体は
温度が上昇すると保磁力Hcが低下するため、磁界印加
によって容易に磁区を反転させて磁気記録を行うことが
できる。本発明に係る磁気記録装置によって、従来記録
が行えなかった、室温で4kOe以上の保磁力Hcを有
する磁性体に対しても磁気記録を行うことができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A magnetic recording apparatus according to the present invention includes a magnetic recording medium, a heating unit, and a magnetic field applying unit. In the apparatus of the present invention, after the recording layer of the magnetic recording medium is heated by the heating means, recording is performed by applying a magnetic field by the magnetic field applying means. This method uses heat-assisted recording (th
ermal assisted recording). Since the coercive force Hc decreases when the temperature of the magnetic material increases, magnetic recording can be performed by easily reversing the magnetic domain by applying a magnetic field. The magnetic recording apparatus according to the present invention can perform magnetic recording even on a magnetic material having a coercive force Hc of 4 kOe or more at room temperature, which cannot be conventionally recorded.

【0011】本発明における磁気記録媒体は、基板上
に、磁性粒子および磁性粒子間に介在する非磁性体とか
ら構成される記録層が形成された構造を有する。また、
基板と記録層の間に下地層を設けてもよいし、記録層の
上に保護層を設けてもよい。
The magnetic recording medium according to the present invention has a structure in which a recording layer composed of magnetic particles and a non-magnetic material interposed between the magnetic particles is formed on a substrate. Also,
An underlayer may be provided between the substrate and the recording layer, or a protective layer may be provided on the recording layer.

【0012】基板は記録層を支持するためのものであ
り、金属、ガラス、セラミックスなどから形成される。
The substrate is for supporting the recording layer, and is made of metal, glass, ceramic, or the like.

【0013】記録層は磁性粒子および磁性粒子間に介在
する非磁性体とから構成される、いわゆる多粒子層であ
る。このような構造の記録層は、以下のようにして形成
することができる。たとえば通常のハードディスクの記
録層を形成する場合のように、基板上にスパッタリング
により磁性材料を成膜すると、柱状の磁性結晶が成長す
るとともに磁性結晶の周囲に非磁性元素が析出し、磁性
粒子と磁性粒子間に介在する非磁性体(粒界)が形成さ
れる。
The recording layer is a so-called multi-particle layer composed of magnetic particles and a non-magnetic material interposed between the magnetic particles. The recording layer having such a structure can be formed as follows. For example, when a magnetic material is deposited on a substrate by sputtering, as in the case of forming a recording layer of a normal hard disk, a columnar magnetic crystal grows, and a non-magnetic element precipitates around the magnetic crystal, thereby forming a magnetic particle. A non-magnetic material (grain boundary) interposed between the magnetic particles is formed.

【0014】基板上にアモルファス磁性体の連続膜を成
膜した後、この膜を加工して柱状の磁性粒子を形成して
もよい。基板の全面に非磁性体を成膜した後、表面を研
磨することにより、磁性粒子間に非磁性体が介在した構
造を形成することができる。また、基板の全面に潤滑剤
を塗布するだけでも、磁性粒子間に非磁性体が介在した
構造を形成することができる。
After a continuous film of an amorphous magnetic material is formed on a substrate, the film may be processed to form columnar magnetic particles. After a non-magnetic material is formed on the entire surface of the substrate, the surface is polished, whereby a structure in which the non-magnetic material is interposed between the magnetic particles can be formed. Further, a structure in which a non-magnetic material is interposed between magnetic particles can be formed only by applying a lubricant to the entire surface of the substrate.

【0015】記録層を形成する材料には、飽和磁化Is
が大きく、かつ磁気異方性が大きい磁性材料が適してい
る。磁性材料としては、例えばCo、Pt、Sm、F
e、Ni、Cr、Mn、Bi、およびAlなどの金属な
らびにこれらの金属の合金からなる群より選択される少
なくとも1種の磁性金属材料が挙げられる。これらの磁
性金属材料のうちでは、結晶磁気異方性の大きいCo基
合金、特にCoPt、SmCo、CoCrをベースとし
たものがより好ましい。具体的には、Co−Cr、Co
−Pt、Co−Cr−Ta、Co−Cr−Pt、Co−
Cr−Ta−Pt、Co、Feなどである。
The material for forming the recording layer includes a saturation magnetization Is.
A magnetic material having a large magnetic anisotropy is suitable. As the magnetic material, for example, Co, Pt, Sm, F
At least one magnetic metal material selected from the group consisting of metals such as e, Ni, Cr, Mn, Bi, and Al, and alloys of these metals. Among these magnetic metal materials, a Co-based alloy having a large crystal magnetic anisotropy, particularly a material based on CoPt, SmCo, or CoCr is more preferable. Specifically, Co-Cr, Co
-Pt, Co-Cr-Ta, Co-Cr-Pt, Co-
Cr-Ta-Pt, Co, Fe and the like.

【0016】また、磁性材料として、非晶質の希土類−
遷移金属合金、たとえばTb−Fe、Tb−Fe−C
o、Tb−Co、Gd−Tb−Fe−Co、Gd−Dy
−Fe−Co、Nd−Fe−Co、Nd−Tb−Fe−
Co;規則合金、たとえばPtMnSb、FePt;磁
性酸化物、たとえばCoフェライト、Baフェライトな
どを用いてもよい。
Further, as the magnetic material, an amorphous rare earth element is used.
Transition metal alloys such as Tb-Fe, Tb-Fe-C
o, Tb-Co, Gd-Tb-Fe-Co, Gd-Dy
-Fe-Co, Nd-Fe-Co, Nd-Tb-Fe-
Co; an ordered alloy such as PtMnSb, FePt; a magnetic oxide such as Co ferrite or Ba ferrite may be used.

【0017】飽和磁化、保磁力等の磁気特性を制御する
目的で、上記の磁性材料に、さらにFe、Niから選ば
れる少なくとも1つの元素を添加してもよい。また、こ
れらの磁性材料に、磁気特性を向上させるための添加
物、例えばCr、Nb、V、Ta、Ti、W、Hf、C
r、V、In、Si、B等、またはこれらの元素と酸
素、窒素、炭素、水素の中から選ばれる少なくとも一つ
の元素との化合物を加えてもよい。
For the purpose of controlling magnetic properties such as saturation magnetization and coercive force, at least one element selected from the group consisting of Fe and Ni may be added to the above magnetic material. Additives for improving magnetic properties, such as Cr, Nb, V, Ta, Ti, W, Hf, and C, are added to these magnetic materials.
r, V, In, Si, B, or the like, or a compound of these elements and at least one element selected from oxygen, nitrogen, carbon, and hydrogen may be added.

【0018】記録層は、ハードディスクの記録層のよう
に面内磁気異方性を有していてもよいし、光磁気記録媒
体の記録層のように垂直磁気異方性を有していてもよ
い。
The recording layer may have in-plane magnetic anisotropy like a recording layer of a hard disk, or may have perpendicular magnetic anisotropy like a recording layer of a magneto-optical recording medium. Good.

【0019】下地層は、磁性体でも非磁性体でもよい。
磁性体からなる下地層は、記録層の磁区と交換結合相互
作用または静磁結合相互作用により磁気的に結合され
る。保磁力の大きい磁性下地層を設けて、磁性層の磁区
と交換結合させると、磁区を安定化させることができ
る。また、磁化の大きな磁性下地層を設けて、記録層の
磁区と交換結合させると、出力信号を増加させることが
できる。
The underlayer may be magnetic or non-magnetic.
The underlayer made of a magnetic material is magnetically coupled to the magnetic domain of the recording layer by an exchange coupling interaction or a magnetostatic coupling interaction. When a magnetic underlayer having a large coercive force is provided and exchange-coupled with a magnetic domain of the magnetic layer, the magnetic domain can be stabilized. When a magnetic underlayer having a large magnetization is provided and exchange-coupled with a magnetic domain of the recording layer, an output signal can be increased.

【0020】非磁性体からなる下地層は、記録層の結晶
性を制御する目的、または基板から記録層への不純物の
混入を防ぐ目的で設けられる。例えば、記録層の結晶格
子間隔に近い格子間隔を持つ下地層を用いることによ
り、磁性体部の結晶化度を制御することができる。この
ような下地層としては、例えばCrなどが挙げられる。
また、例えばアモルファス下地層を用いると、一般的に
記録層をアモルファスにすることができる。基板から記
録層への不純物の混入を防ぐためには、下地層として格
子間隔の小さいまたは緻密な薄膜を用いることが好まし
い。
The underlayer made of a non-magnetic material is provided for the purpose of controlling the crystallinity of the recording layer or the purpose of preventing impurities from entering the recording layer from the substrate. For example, by using an underlayer having a lattice spacing close to the crystal lattice spacing of the recording layer, it is possible to control the crystallinity of the magnetic part. Examples of such an underlayer include Cr and the like.
Also, for example, when an amorphous underlayer is used, the recording layer can generally be made amorphous. In order to prevent impurities from entering the recording layer from the substrate, it is preferable to use a thin film having a small lattice spacing or a dense film as the underlayer.

【0021】また、磁性下地層が上記の非磁性下地層の
機能を兼ね備えていてもよい。たとえば、磁性下地層が
記録層の結晶性を制御する機能をも有していてもよい。
この場合、記録/再生特性を向上させる効果と結晶性を
向上させる効果とが同時に得られる。このような下地層
としては、例えばアモルファスCoZrNbからなる下
地層などが挙げられる。
Further, the magnetic underlayer may have the function of the above-mentioned nonmagnetic underlayer. For example, the magnetic underlayer may have a function of controlling the crystallinity of the recording layer.
In this case, the effect of improving the recording / reproducing characteristics and the effect of improving the crystallinity can be simultaneously obtained. Examples of such an underlayer include an underlayer made of amorphous CoZrNb.

【0022】なお、下地層は、基板の表面改質層であっ
てもよい。表面改質層は、イオンプレーティング、ガス
成分のドーピング、中性子線照射などによって得られ
る。この場合、下地層を成膜するプロセスを省略でき
る。
The underlayer may be a surface modified layer of the substrate. The surface modified layer is obtained by ion plating, doping of gas components, neutron irradiation, or the like. In this case, the process of forming the underlayer can be omitted.

【0023】保護層としては、例えばカーボン、Si
N、SiO2、Au、またはこれらの積層体が用いられ
る。
As the protective layer, for example, carbon, Si
N, SiO 2 , Au, or a laminate thereof is used.

【0024】加熱手段は、記録媒体の全面を均一に加熱
するものでもよいし、局所的に加熱するものでもよい。
一般に、高密度磁気記録媒体を加熱すると、熱ゆらぎの
影響が出て記録保持特性が劣化するので、局所的に加熱
して媒体の大部分を室温に保つことが好ましい。ただ
し、記録媒体の全面を加熱しても記録保持特性が劣化し
ない媒体を用いた記録装置においては、全面を加熱する
ことによりコストを低減できて好ましい場合がある。
The heating means may be a means for heating the entire surface of the recording medium uniformly or a means for locally heating the recording medium.
In general, when a high-density magnetic recording medium is heated, the effect of thermal fluctuations is exerted and the recording retention characteristics are deteriorated. Therefore, it is preferable to locally heat the medium and keep most of the medium at room temperature. However, in a recording apparatus using a medium in which the recording retention characteristics do not deteriorate even when the entire surface of the recording medium is heated, heating the entire surface may be preferable because the cost can be reduced.

【0025】高速かつ局所的な加熱が可能な加熱手段の
例としては、光ディスクで用いられているレーザーによ
る加熱、誘導加熱、または電熱線等で加熱されたプロー
ブによる加熱などが考えられる。より局所的な加熱を行
うためには、レーザービームをレンズ等により媒体面上
で集束させて加熱する方式、プローブ先端に微細なアン
テナを形成してそのアンテナから誘導加熱を行う方式、
加熱プローブの媒体対向面の形状をできるだけ先鋭化す
るか媒体との距離をより短くして加熱する方式などを用
いることができる。以上のような加熱手段は、媒体の記
録面側に配置してもよいし、記録面と反対の面の側に配
置してもよい。
Examples of the heating means capable of high-speed and local heating include heating by a laser used in an optical disk, induction heating, and heating by a probe heated by a heating wire or the like. In order to perform more localized heating, a method of heating the laser beam by focusing it on the medium surface with a lens or the like, a method of forming a fine antenna at the tip of the probe and performing induction heating from the antenna,
It is possible to use a method in which the shape of the medium facing surface of the heating probe is made as sharp as possible or the distance from the medium is made shorter to heat the probe. The heating means as described above may be arranged on the recording surface side of the medium or on the side opposite to the recording surface.

【0026】磁界印加手段としては、通常の記録ヘッド
を用いることができる。記録ヘッドは、磁極と誘導コイ
ルからなる磁気回路を形成したものである。磁界印加手
段として、永久磁石を用いてもよい。永久磁石を用いる
場合、永久磁石と記録媒体との間の距離を可変にする、
または永久磁石を微細化するなどの工夫によって、高解
像の磁界印加を高速に行うことができる。また、磁界印
加手段として、記録層と積層した他の磁性層を用いても
よい。加熱または光照射により、追加した磁性層に温度
分布を持たせて磁化分布を発生させ、記録層に磁界を印
加することができる。また、磁性層から発生する漏洩磁
界を記録磁界として記録層に印加してもよい。
As the magnetic field applying means, an ordinary recording head can be used. The recording head forms a magnetic circuit including a magnetic pole and an induction coil. As the magnetic field applying means, a permanent magnet may be used. When a permanent magnet is used, the distance between the permanent magnet and the recording medium is made variable,
Alternatively, a high-resolution magnetic field can be applied at high speed by devising a method such as miniaturizing the permanent magnet. Further, as the magnetic field applying means, another magnetic layer laminated with the recording layer may be used. By heating or light irradiation, the added magnetic layer has a temperature distribution to generate a magnetization distribution, and a magnetic field can be applied to the recording layer. Further, a leakage magnetic field generated from the magnetic layer may be applied to the recording layer as a recording magnetic field.

【0027】図1を参照して本発明にかかる磁気記録装
置の一例を説明する。図1において、磁気記録媒体10
は、ディスク基板11上に、下地層12、記録層13、
および保護層14を積層した構造を有する。この磁気記
録媒体10は図中Aで示す方向に回転する。
An example of the magnetic recording apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, a magnetic recording medium 10
Are formed on a disk substrate 11 with an underlayer 12, a recording layer 13,
And a protective layer 14 is laminated. This magnetic recording medium 10 rotates in the direction indicated by A in the figure.

【0028】記録媒体10上にはスライダー20が配置
され、スライダー20の端面には記録/再生素子30が
設けられている。記録/再生素子30のうち記録素子の
部分が磁界印加手段に対応する。また、スライダー20
にはレーザー光を通すための光導波路40が設置されて
おり、光導波路40の端部41から媒体10へレーザー
ビームが照射される。スライダー20は磁気記録媒体1
0の回転により浮上する。光導波路40と記録/再生素
子30は、光導波路40の端部41から照射されたレー
ザービームを記録層13に照射して加熱した後に、記録
素子によって記録層13に磁界を印加するように配置さ
れている。
A slider 20 is disposed on the recording medium 10, and a recording / reproducing element 30 is provided on an end face of the slider 20. The recording element portion of the recording / reproducing element 30 corresponds to a magnetic field applying unit. In addition, slider 20
Is provided with an optical waveguide 40 for transmitting a laser beam, and a laser beam is applied to the medium 10 from an end 41 of the optical waveguide 40. The slider 20 is a magnetic recording medium 1
It floats by rotation of 0. The optical waveguide 40 and the recording / reproducing element 30 are arranged such that the recording layer 13 is heated by irradiating the recording layer 13 with a laser beam irradiated from the end 41 of the optical waveguide 40, and then a magnetic field is applied to the recording layer 13 by the recording element. Have been.

【0029】本発明に係る磁気記録装置においては、記
録層の温度と磁気特性が、記録層への磁界印加終了後
(記録終了後)の経過時間tに対して、以下の関係式
(1)を満足するように記録動作が行われる。
In the magnetic recording apparatus according to the present invention, the temperature and the magnetic characteristics of the recording layer are expressed by the following relational expression (1) with respect to the elapsed time t after the end of the application of the magnetic field to the recording layer (after the end of recording). Is performed so as to satisfy the following.

【0030】 T/RKu(T)<11200/(ln(t)+20.72) …(1) ここで、Tは記録層の温度である。RKu(T)は、記
録層の磁気異方性エネルギー密度の、温度Tでの値Ku
(T)と室温Taでの値Ku(Ta)との比、すなわち
Ku(T)/Ku(Ta)である。記録層が式(1)の
条件を満足していれば、記録層が微小なサイズと高い保
磁力を有する磁性粒子で構成されている場合であって
も、記録層中に均一で明確な磁区を形成することができ
る。その結果、熱ゆらぎ限界を越える高密度磁気記録が
可能となる。
T / RKu (T) <11200 / (ln (t) +20.72) (1) where T is the temperature of the recording layer. RKu (T) is a value Ku at the temperature T of the magnetic anisotropy energy density of the recording layer.
The ratio between (T) and the value Ku (Ta) at room temperature Ta, that is, Ku (T) / Ku (Ta). If the recording layer satisfies the condition of the expression (1), even if the recording layer is composed of magnetic particles having a small size and a high coercive force, a uniform and clear magnetic domain is formed in the recording layer. Can be formed. As a result, high-density magnetic recording exceeding the thermal fluctuation limit becomes possible.

【0031】以下、上記(1)式の関係について、より
詳細に説明する。
Hereinafter, the relationship of the above equation (1) will be described in more detail.

【0032】記録層の磁化反転に関わる物性値のうち、
温度により大きく変化する磁気特性は磁気異方性エネル
ギー密度Kuである。磁気異方性エネルギー密度Ku
は、温度Tの上昇に伴って単調に減少する。保磁力Hc
はKuに概ね比例するため、やはり温度Tの上昇に伴っ
て減少する。また、(1)式のT/RKu(T)は、温
度Tの上昇に伴って単調に増加する。図2にこれらの関
数の定性的な関係を示す。
Of the physical properties related to the magnetization reversal of the recording layer,
A magnetic property that greatly changes with temperature is a magnetic anisotropy energy density Ku. Magnetic anisotropy energy density Ku
Decreases monotonically with an increase in the temperature T. Coercive force Hc
Is generally proportional to Ku, and thus also decreases as the temperature T increases. Further, T / RKu (T) in the equation (1) monotonically increases as the temperature T increases. FIG. 2 shows a qualitative relationship between these functions.

【0033】まず、本発明者らは、図1に示したような
薄膜の積層構造を有する記録媒体にレーザービームを照
射し、温度レスポンスをシミュレートした。その結果、
記録媒体の温度Tの逆数1/Tと、磁界印加終了後の経
過時間tの対数ln(t)とが簡単な関係を示すことが
わかった。図3に、記録媒体の温度Tの逆数1/Tと、
磁界印加終了後の経過時間tの対数ln(t)との関係
の一例を示す。この図から明らかなように、記録媒体の
冷却過程の初期と後期のそれぞれで1/Tとln(t)
はほぼ比例関係にあり、両者の関係は2本の直線(図中
の破線)で近似できる。したがって、記録層の温度応答
性が異なる様々な条件で記録を行い、記録状態をln
(t)と関連づけて調べれば、媒体が冷却される過程の
どの時点で磁化反転が起こるかが不明であっても、完全
な記録状態が得られる条件を知ることができると推測し
た。
First, the present inventors simulated the temperature response by irradiating a recording medium having a laminated structure of thin films as shown in FIG. 1 with a laser beam. as a result,
It was found that the reciprocal 1 / T of the temperature T of the recording medium and the logarithm ln (t) of the elapsed time t after the application of the magnetic field showed a simple relationship. FIG. 3 shows the reciprocal 1 / T of the temperature T of the recording medium,
An example of the relationship between the elapsed time t after the application of the magnetic field and the logarithm ln (t) is shown. As is apparent from this figure, 1 / T and ln (t) are used at the beginning and the end of the cooling process of the recording medium, respectively.
Are almost proportional to each other, and the relationship between the two can be approximated by two straight lines (broken lines in the figure). Therefore, recording is performed under various conditions in which the temperature response of the recording layer is different, and the recording state is changed to ln.
It was presumed that, by examining in connection with (t), it is possible to know the conditions for obtaining a complete recording state even when it is unknown at which point in the process of cooling the medium the magnetization reversal occurs.

【0034】上記のように記録層の磁化反転に密接に関
わる磁気異方性エネルギー密度Kuの変化は、Tととも
に単調に変化する。ただし、記録層の冷却時にTとKu
はともに変化するので、これらの変数それぞれ単独で記
録状態と関連づけることは困難である。そこで、本発明
者らは、温度とともに減少する関数としてのKu/T、
またはこの関数を室温のKuの値で規格化した関数RK
u/Tを、ln(t)と相関させることが有益であるこ
とを見出した。
As described above, the change in the magnetic anisotropy energy density Ku closely related to the magnetization reversal of the recording layer changes monotonically with T. However, when the recording layer is cooled, T and Ku
Since both of these variables change, it is difficult to associate each of these variables alone with the recording state. Thus, we have found that Ku / T as a function of decreasing with temperature,
Or a function RK that standardizes this function with the value of Ku at room temperature
It has been found useful to correlate u / T with ln (t).

【0035】上記の予測に基づき、実際に以下のように
して記録/再生実験を行った。図1に示した磁気記録媒
体10として、2.5インチのガラスディスク基板11
上に、下地層12として厚さ70nmのCr、記録層1
3として厚さ20nmのCoPtCr、保護層14とし
て厚さ10nmのカーボンを積層したものを用いた。C
oPtCrからなる記録層13の室温でのKuは8×1
6erg/cc、保磁力は4kOeであった。
Based on the above prediction, a recording / reproducing experiment was actually performed as follows. As the magnetic recording medium 10 shown in FIG.
On top of this, Cr having a thickness of 70 nm as the underlayer 12 and the recording layer 1 were formed.
As No. 3, a layer of CoPtCr having a thickness of 20 nm and a layer of carbon having a thickness of 10 nm as the protective layer 14 were used. C
Ku of the recording layer 13 made of oPtCr at room temperature is 8 × 1
0 6 erg / cc, the coercive force was 4kOe.

【0036】この磁気記録媒体10を4500rpmで
矢印Aの方向に回転させ、スライダー20の浮上量を8
0nmとした。半導体レーザー(図示せず)から光導波
路40の端部41を通して、波長650nm、出力3m
Wのレーザービームを、媒体10に連続照射しながら、
記録素子から磁界を印加して記録周波数200kfci
で記録した。媒体面上のビームスポット径は半値幅で2
μmであった。記録トラック幅は2μmであった。媒体
の記録状態を、磁気力顕微鏡(MFM)による磁区観察
によって確認した。
The magnetic recording medium 10 is rotated at 4500 rpm in the direction of arrow A, and the flying height of the slider 20 is reduced to 8
It was set to 0 nm. A wavelength of 650 nm and an output of 3 m from a semiconductor laser (not shown) through the end 41 of the optical waveguide 40
While continuously irradiating the medium 10 with the laser beam of W,
A recording frequency of 200 kfci is applied by applying a magnetic field from the recording element.
Recorded. The beam spot diameter on the medium surface is 2 at half width.
μm. The recording track width was 2 μm. The recording state of the medium was confirmed by magnetic domain observation using a magnetic force microscope (MFM).

【0037】この装置で、記録媒体にレーザービームを
照射しない場合には、明確な磁区は確認できなかった。
これに対して、上記の条件でレーザービームを記録媒体
に照射することによって、磁区が形成されるのが確認さ
れた。
When the recording medium was not irradiated with a laser beam by this apparatus, no clear magnetic domain could be confirmed.
On the other hand, it was confirmed that a magnetic domain was formed by irradiating the recording medium with the laser beam under the above conditions.

【0038】さらに、磁区が形成される条件を調べるた
めに、様々な媒体の回転数およびレーザービームによる
加熱条件で記録を行った。そして、MFMによる媒体の
磁区観察を行い、均一で明確な磁区ができているかどう
かを調べた。
Further, in order to examine the conditions under which magnetic domains are formed, recording was performed under various rotational speeds of the medium and heating conditions using a laser beam. Then, magnetic domains of the medium were observed by MFM, and it was examined whether uniform and clear magnetic domains were formed.

【0039】ここで、媒体のKu(T)の値は測定によ
って求め、RKu(T)を計算した。また、媒体の温度
はシミュレーションによって求めた。
Here, the value of Ku (T) of the medium was obtained by measurement, and RKu (T) was calculated. The temperature of the medium was obtained by simulation.

【0040】図4は、RKu/Tとln(t)の座標系
で実験結果を示したものである。図4の白丸は磁区が形
成できた場合、黒丸は磁区が形成できなかった場合を示
している。この図に示される直線より上側の領域であれ
ば、記録可能であることがわかる。この関係は、 RKu(T)/T>(ln(t)+20.72)/11200 …(2) と表される。
FIG. 4 shows an experimental result in a coordinate system of RKu / T and ln (t). In FIG. 4, white circles indicate the case where magnetic domains could be formed, and black circles indicate the case where magnetic domains could not be formed. It can be seen that recording is possible in an area above the straight line shown in FIG. This relationship is expressed as RKu (T) / T> (ln (t) +20.72) / 11200 (2).

【0041】経過時間tとともに温度Tが低下するとい
う関係を理解しやすくするために、図5にT/RKuと
記録後の経過時間tの座標系で実験結果を示す。この図
でも、白丸は磁区が形成できた場合、黒丸は磁区が形成
できなかった場合を示している。図5では、曲線の下側
の領域で、記録可能であることを示している。この関係
は、(2)式の分母と分子とを逆転させたものであり、 T/RKu(T)<11200/(ln(t)+20.72) …(1) と表される。以上のように式(1)の条件を満たせば、
記録層に磁区が形成される。
FIG. 5 shows an experimental result in a coordinate system of T / RKu and the elapsed time t after recording to make it easier to understand the relationship that the temperature T decreases with the elapsed time t. Also in this figure, white circles indicate the case where magnetic domains could be formed, and black circles indicate the case where magnetic domains could not be formed. FIG. 5 shows that recording is possible in the area below the curve. This relationship is obtained by reversing the denominator and the numerator of the equation (2), and is expressed as T / RKu (T) <11200 / (ln (t) +20.72) (1). As described above, if the condition of Expression (1) is satisfied,
Magnetic domains are formed in the recording layer.

【0042】上記と同様に、4つの条件で媒体の加熱お
よび磁気記録を行い、記録後の経過時間ごとにRKu/
Tの変化を追跡した。4つの条件は図5の境界近傍で選
択している。図6は、RKu/Tとln(t)の座標系
に実験結果を示したものである。図6の4つのマークは
4つの条件に対応する。図6においても、白丸は磁区が
形成できた条件、黒丸は磁区が形成できなかった条件を
示している。図6の直線より上側の領域は上記(2)式
で表される。図6は、記録後に一時的にでも(2)式の
条件を満たしていない時刻があれば、その条件では記録
層に磁区が形成されないことを示している。
In the same manner as described above, heating and magnetic recording of the medium were performed under the four conditions, and RKu /
The change in T was tracked. The four conditions are selected near the boundary in FIG. FIG. 6 shows experimental results in a coordinate system of RKu / T and ln (t). The four marks in FIG. 6 correspond to four conditions. Also in FIG. 6, white circles indicate conditions under which magnetic domains could be formed, and black circles indicate conditions under which magnetic domains could not be formed. The area above the straight line in FIG. 6 is represented by the above equation (2). FIG. 6 shows that if there is a time that does not satisfy the condition of the expression (2) even temporarily after recording, no magnetic domain is formed in the recording layer under that condition.

【0043】経過時間tとともに温度Tが低下するとい
う関係を理解しやすくするために、図7にT/RKuと
記録後の経過時間tの座標系で実験結果を示す。この図
でも、各マークの説明は図6と同じである。図7では、
曲線の下側の領域は上記(1)式で表される。図7は、
記録後に一時的にでも(1)式の条件を満たしていない
時刻があれば、その条件では記録層に磁区が形成されな
いことを示している。したがって、記録後の冷却過程に
おいて常に式(1)式の条件が満たされている必要があ
ると結論できる。
FIG. 7 shows an experimental result in a coordinate system of T / RKu and the elapsed time t after recording in order to easily understand the relationship that the temperature T decreases with the elapsed time t. In this figure, the description of each mark is the same as that in FIG. In FIG.
The area below the curve is represented by the above equation (1). FIG.
If there is a time that does not satisfy the condition of Expression (1) even temporarily after recording, it indicates that no magnetic domain is formed in the recording layer under that condition. Therefore, it can be concluded that the condition of Expression (1) must always be satisfied in the cooling process after recording.

【0044】本発明に係る磁気記録装置においては、上
式(1)を満たすような記録動作が行われるように、磁
気記録媒体、加熱手段および磁界印加手段が構成され
る。そこで、(1)式の条件を満たすために考慮すべき
要因について説明する。
In the magnetic recording apparatus according to the present invention, the magnetic recording medium, the heating means, and the magnetic field applying means are configured so that a recording operation satisfying the above equation (1) is performed. Therefore, factors to be considered for satisfying the condition of the expression (1) will be described.

【0045】記録層の温度変化の仕方は以下のようにし
て制御することができる。たとえば、光記録媒体で採用
されているように、記録層の近傍に、熱伝導率の高いヒ
ートシンク層、または熱伝導率の低い誘電体などからな
る断熱層を設けた媒体を用いることが考えられる。ヒー
トシンク層を設けることによって、時間tに対して記録
層の温度Tが変化する割合(dT/dt)を大きくして
急峻な温度変化を実現できる。ヒートシンク層の材料と
しては、例えばAgなどの導電材料が挙げられる。一
方、断熱層を設けることによって、(dT/dt)を小
さくして緩やかな温度変化を実現できる。断熱層の材料
としては、例えばSiO2などの誘電体が挙げられる。
また、ヒートシンク層と誘電体層を組み合わせて配置す
ることによって、記録層に対して所望の温度変化を設計
することができる。このような媒体は、加熱方法がレー
ザー加熱でも誘導加熱でも適用できる。また、加熱方法
としてレーザー加熱を用いる場合には、光吸収率および
膜厚が調整された光吸収層を設けることにより、媒体の
(dT/dt)を制御することができる。
The manner of changing the temperature of the recording layer can be controlled as follows. For example, as employed in an optical recording medium, it is conceivable to use a medium provided with a heat sink layer having a high thermal conductivity or a heat insulating layer made of a dielectric material having a low thermal conductivity in the vicinity of the recording layer. . By providing the heat sink layer, the rate at which the temperature T of the recording layer changes with respect to time t (dT / dt) can be increased to realize a steep temperature change. Examples of the material of the heat sink layer include a conductive material such as Ag. On the other hand, by providing the heat insulating layer, (dT / dt) can be reduced and a gradual temperature change can be realized. As a material of the heat insulating layer, for example, a dielectric such as SiO 2 can be used.
Further, by arranging the heat sink layer and the dielectric layer in combination, it is possible to design a desired temperature change for the recording layer. Such a medium can be applied whether the heating method is laser heating or induction heating. In the case of using laser heating as a heating method, (dT / dt) of the medium can be controlled by providing a light absorption layer whose light absorption rate and film thickness are adjusted.

【0046】記録層のKuの温度依存性、したがってR
Ku(T)は、記録層を形成する材料を適切に選択する
ことによって制御することができる。本発明において
は、微小な磁性粒子を含む記録層に対して、加熱により
記録でき、室温で記録を保持でいるように、記録層の保
磁力Hcは室温において4kOe以上であることが好ま
しい。
The temperature dependence of Ku of the recording layer, and therefore R
Ku (T) can be controlled by appropriately selecting a material forming the recording layer. In the present invention, the coercive force Hc of the recording layer is preferably 4 kOe or more at room temperature so that recording can be performed on the recording layer containing fine magnetic particles by heating and recording can be maintained at room temperature.

【0047】フェロ磁性体であるCoPtからなる記録
層の場合、Ptの添加量を増やすほどキュリー温度が低
下するので、室温近傍における(dKu/dT)を大き
くすることができる。同様な効果は、CoPtCr記録
層においてCrの添加量を増やすことによっても得られ
る。一般に、記録層への非磁性元素の添加量を増やすこ
とによって、室温近傍での(dKu/dT)を大きくす
ることができる。一方、記録層にキュリー温度を高くす
る添加元素を添加すると、上述と逆の効果を得ることが
できる。
In the case of a recording layer made of CoPt, which is a ferromagnetic substance, the Curie temperature decreases as the amount of Pt added increases, so that (dKu / dT) near room temperature can be increased. A similar effect can be obtained by increasing the amount of Cr added in the CoPtCr recording layer. Generally, (dKu / dT) near room temperature can be increased by increasing the amount of the nonmagnetic element added to the recording layer. On the other hand, when an additive element for increasing the Curie temperature is added to the recording layer, the opposite effect can be obtained.

【0048】光磁気記録媒体に使われるようなフェリ磁
性体であるTbFeCoからなる記録層の場合、Coを
少なくするほどキュリー温度が低下するので、室温近傍
での(dKu/dT)を大きくすることができる。ま
た、加熱による記録層の最高到達温度よりも高いキュリ
ー点を有するフェリ磁性体を用いて記録層を形成すれ
ば、RKuをある一定の値に保持したまま、保磁力Hc
を下げて記録することができる。この場合には、(T/
RKu)とTとの間に比例関係が成り立つため、磁気記
録媒体の設計が容易になるという利点が得られる。
In the case of a recording layer made of TbFeCo, which is a ferrimagnetic material used in a magneto-optical recording medium, the Curie temperature decreases as Co decreases, so that (dKu / dT) near room temperature should be increased. Can be. Further, if the recording layer is formed using a ferrimagnetic material having a Curie point higher than the maximum temperature of the recording layer by heating, the coercive force Hc can be maintained while RKu is maintained at a certain value.
Can be recorded. In this case, (T /
Since RKu) and T have a proportional relationship, there is an advantage that the design of the magnetic recording medium is facilitated.

【0049】記録層のRKuは、記録層を構成する磁性
粒子の大きさを調整することによっても制御できる。上
述したように、ハードディスクに用いられるCoCrP
tTaなどからなる記録層は、交換結合相互作用を及ぼ
さない程度に分離された微細な磁性結晶粒子から構成さ
れている。この磁性結晶粒子の体積が小さくなるように
記録層を形成すれば、熱エネルギーの影響が相対的に大
きくなるため、(dKu/dT)を大きくすることがで
きる。なお、Kuの大きい材料を用いればこの効果を小
さくすることができる。こうして、適切なKuを有する
材料を選ぶことで、記録層のRKuを制御できる。な
お、記録層のKuは、記録層の面内における磁化反転の
容易軸をランダムな方向から一方向に揃えることによ
り、材料を変えることなく大きくすることができる。
The RKu of the recording layer can also be controlled by adjusting the size of the magnetic particles constituting the recording layer. As described above, CoCrP used for hard disks
The recording layer made of tTa or the like is composed of fine magnetic crystal grains separated so as not to cause exchange coupling interaction. If the recording layer is formed such that the volume of the magnetic crystal grains is reduced, the effect of thermal energy becomes relatively large, so that (dKu / dT) can be increased. This effect can be reduced by using a material having a large Ku. Thus, RKu of the recording layer can be controlled by selecting a material having an appropriate Ku. The Ku of the recording layer can be increased without changing the material by aligning the easy axis of the magnetization reversal in the plane of the recording layer from a random direction to one direction.

【0050】式(1)の条件を満たすためには、以下に
示すようにレーザー加熱を様々に調整してもよい。
In order to satisfy the condition of the expression (1), the laser heating may be variously adjusted as shown below.

【0051】(1)照射するレーザーのパワーを変え
る。照射パワーが大きいほど、記録層の最高到達温度が
高くなる。
(1) The power of the laser to be irradiated is changed. The higher the irradiation power, the higher the maximum temperature of the recording layer.

【0052】(2)レーザー照射の仕方を変える。例え
ば、レーザービームを連続照射にすると、すでにレーザ
ービームが通過した領域からの熱の流入がある。このた
め、記録層の温度変化は緩やかになる。
(2) The method of laser irradiation is changed. For example, when the laser beam is continuously irradiated, heat flows in from a region where the laser beam has already passed. Therefore, the temperature change of the recording layer becomes gentle.

【0053】(3)レーザーに対する記録媒体の線速を
変える。具体的にはディスクの回転速度を変える。記録
媒体の移動速度が大きいほど、記録層のある領域へのレ
ーザーの照射時間が短くなるので、温度上昇は抑えら
れ、また温度変化は急峻になる。
(3) Change the linear velocity of the recording medium with respect to the laser. Specifically, the rotation speed of the disk is changed. The higher the moving speed of the recording medium, the shorter the laser irradiation time on the area where the recording layer is located, so that the temperature rise is suppressed and the temperature change becomes steep.

【0054】(4)レーザーをパルス照射し、パルス幅
を調整する。パルス幅が短いほど温度上昇は抑えられ、
温度変化は急峻になる。
(4) Pulse irradiation with a laser is performed to adjust the pulse width. The shorter the pulse width, the lower the temperature rise,
The temperature change becomes steep.

【0055】(5)(4)の手法に加えて、パルスごと
に照射パワーを調整する。例えば、先に予備加熱のため
に低パワーの短パルスを照射し、その後に主加熱のため
の高パワーのパルスを照射する。この方法によって温度
上昇を緩やかにすることができる。この場合、パルス群
のパルス幅、変調、パワーの組み合わせはほぼ無限に考
えられる。したがって、あるRKu(T)特性を示す記
録層に対して、式(1)の条件を満足するように、最適
な組み合わせのパルス群を選択すればよい。
(5) In addition to the method of (4), the irradiation power is adjusted for each pulse. For example, a short pulse of low power is irradiated first for preheating, and then a high power pulse is irradiated for main heating. By this method, the temperature rise can be moderated. In this case, the combinations of the pulse widths, modulations, and powers of the pulse group can be considered almost infinite. Therefore, it is sufficient to select an optimal combination of pulse groups so as to satisfy the condition of Expression (1) for the recording layer exhibiting a certain RKu (T) characteristic.

【0056】(6)レーザービームの形状を変える。ビ
ーム形状を媒体の移動方向に沿って長い長円形にすれ
ば、(2)で述べた効果と同様の効果によって記録層の
温度変化を緩やかにすることができる。この場合、レー
ザーの光学系をピエゾ素子またはマイクロマシンで駆動
することによって、レーザービームの形状を変えるよう
にしてもよい。こうすることにより、様々なRKu
(T)特性を示す記録媒体、媒体の線速、回転半径に対
応して、ビーム形状を調整できるようになる。
(6) Change the shape of the laser beam. If the beam shape is long and oval along the moving direction of the medium, the temperature change of the recording layer can be moderated by the same effect as the effect described in (2). In this case, the shape of the laser beam may be changed by driving the laser optical system with a piezo element or a micromachine. By doing so, various RKu
(T) The beam shape can be adjusted according to the recording medium exhibiting the characteristics, the linear velocity of the medium, and the radius of rotation.

【0057】(7)磁界印加手段とレーザー加熱手段と
の間の距離を調整する。磁界印加手段とレーザー加熱手
段が離れているほど、記録時の温度変化は緩やかにな
る。この場合、レーザー出射端の位置をピエゾ素子また
はマイクロマシンで駆動するようにしてもよい。こうす
ることにより、様々なRKu(T)特性を示す記録媒
体、媒体の線速、回転半径に対して、上記の距離を調整
できるようになる。
(7) Adjust the distance between the magnetic field applying means and the laser heating means. The farther the magnetic field applying means and the laser heating means are, the more gradual the temperature changes during recording. In this case, the position of the laser emission end may be driven by a piezo element or a micromachine. This makes it possible to adjust the above distance with respect to the recording medium exhibiting various RKu (T) characteristics, the linear velocity of the medium, and the radius of rotation.

【0058】上記の(1)〜(7)の手法は適宜組み合
わせることができる。なお、レーザー加熱以外の加熱方
法でも上記と同様な手法を適応できる。
The above methods (1) to (7) can be appropriately combined. Note that the same method as described above can be applied to a heating method other than laser heating.

【0059】次に、非晶質の希土類−遷移金属合金から
なる記録層を有する磁気記録媒体に記録を行った例につ
いて説明する。磁気記録媒体10として、2.5インチ
のガラス基板11上に、下地層12として厚さ110n
mのSiN、記録層13として厚さ20nmのGdTb
FeCo、保護層14として厚さ40nmのSiNおよ
び厚さ25nmのAuを積層したものを用いた。
Next, an example of recording on a magnetic recording medium having a recording layer made of an amorphous rare earth-transition metal alloy will be described. As a magnetic recording medium 10, on a 2.5-inch glass substrate 11, an underlayer 12 having a thickness of 110 n
m SiN, 20 nm thick GdTb as the recording layer 13
A layer in which FeCo and a protective layer 14 were formed by stacking SiN having a thickness of 40 nm and Au having a thickness of 25 nm was used.

【0060】GdTbFeCo記録層13は光磁気記録
媒体に用いられるもので、垂直磁気異方性を有するフェ
リ磁性体である。室温において、Kuは108erg/
cc、保磁力Hcは8kOeと非常に大きい。記録層1
3のKuは、温度Tがキュリー温度に近づくにつれてほ
ぼリニアに減少する。GdTbとFeCoとの組成比を
調整することによって、温度上昇に伴ってKuをそれほ
ど低下させることなく保磁力Hcを大きく低下させるこ
とができる。これは、フェリ磁性体特有の特性である。
The GdTbFeCo recording layer 13 is used for a magneto-optical recording medium, and is a ferrimagnetic material having perpendicular magnetic anisotropy. At room temperature, Ku is 10 8 erg /
The cc and the coercive force Hc are as large as 8 kOe. Recording layer 1
The Ku of 3 decreases almost linearly as the temperature T approaches the Curie temperature. By adjusting the composition ratio of GdTb and FeCo, the coercive force Hc can be significantly reduced without significantly lowering Ku with a rise in temperature. This is a characteristic peculiar to the ferrimagnetic material.

【0061】この記録媒体を8m/sの線速で回転させ
た。光ディスク用のピックアップを用いて、ガラス基板
11側から波長650nmのレーザービームを照射し
た。媒体上でレーザービームのスポット径が0.7μm
となるようにフォーカシング制御した。記録動作は、図
1と同様にスライダー10に取り付けた記録/再生素子
30により浮上量100nmで行った。レーザービーム
を3mWで連続照射しつつ、記録周波数200kcfi
で磁気記録を行った。記録トラック幅は2μmであっ
た。再生は、GMR素子を有する再生ヘッドで行った。
This recording medium was rotated at a linear velocity of 8 m / s. Using a pickup for an optical disk, a laser beam having a wavelength of 650 nm was irradiated from the glass substrate 11 side. 0.7μm laser beam spot diameter on the medium
Focusing control was performed so that The recording operation was performed at a flying height of 100 nm by the recording / reproducing element 30 attached to the slider 10 as in FIG. While continuously irradiating a laser beam at 3 mW, the recording frequency was 200 kcfi.
Was used for magnetic recording. The recording track width was 2 μm. Reproduction was performed with a reproduction head having a GMR element.

【0062】記録層13が最高到達温度となった時に、
RKuは0.9であったが、保磁力Hcは室温での8k
Oeから0.9kOeにまで低下した。保磁力がこの程
度の値であれば、通常の記録ヘッドでも磁区を形成する
ことができる。この実験でのT/RKuの時間依存性を
見積もると、RKuが大きいため、式(1)の条件を十
分満たしていることがわかった。
When the recording layer 13 reaches the highest temperature,
RKu was 0.9, but the coercive force Hc was 8 k at room temperature.
It decreased from Oe to 0.9 kOe. If the coercive force has such a value, magnetic domains can be formed even with a normal recording head. When the time dependency of T / RKu in this experiment was estimated, it was found that the condition of Expression (1) was sufficiently satisfied because RKu was large.

【0063】しかし、GdTbFeCo記録層をアモル
ファスの連続膜として形成した場合には、磁壁が必ず形
成され、微細な磁区を形成することは困難であった。
However, when the GdTbFeCo recording layer was formed as an amorphous continuous film, a domain wall was always formed, and it was difficult to form fine magnetic domains.

【0064】そこで、GdTbFeCoの連続膜を形成
した後、この連続膜を電子線描画法によって加工し、直
径10nmの円柱状の磁性粒子が互いに10nmの間隔
を隔てて配列した構造を形成した。この媒体に上記と同
様の記録実験を行い、MFMにて磁区を観察した。その
結果、磁壁の存在は認められず、粒子単位で記録磁区が
形成されていた。このことは、粒子サイズを単位とした
高密度の記録が可能であることを意味する。以上のよう
に、記録層を加工することによって、より高密度の磁気
記録媒体が作製できることがわかった。
Therefore, after forming a continuous film of GdTbFeCo, the continuous film was processed by electron beam lithography to form a structure in which cylindrical magnetic particles having a diameter of 10 nm were arranged at an interval of 10 nm from each other. The same recording experiment as described above was performed on this medium, and magnetic domains were observed by MFM. As a result, the existence of a domain wall was not recognized, and a recording magnetic domain was formed for each particle. This means that high-density recording in units of particle size is possible. As described above, it was found that a higher-density magnetic recording medium can be manufactured by processing the recording layer.

【0065】次に、レーザービーム照射後に磁界を印加
する適切な時期を調べる実験を行った。この実験では、
上述したCoPtCr記録層を有する磁気記録媒体を用
いた。
Next, an experiment was conducted to examine an appropriate time for applying a magnetic field after laser beam irradiation. In this experiment,
The magnetic recording medium having the CoPtCr recording layer described above was used.

【0066】(A)磁気記録媒体の最高到達温度におい
てRKu≧0.01となるように、記録媒体の構造、レ
ーザーパワー、ディスク回転数を調整した。そして、記
録媒体が最高温度に到達してから記録が終了するまでの
時間を1、2、5、10、20、50、100nsと変
化させて記録を行った。記録動作後、MFMにて磁区が
形成されているかどうかを調べた。100nsの場合を
除いて、全ての条件において磁区が安定に形成されるこ
とがわかった。これは、最高温度に到達してから時間が
経過するにつれて記録層の保磁力Hcが増加するため、
安定な記録ができなくなると解釈できる。また、媒体を
十分な記録が可能な高温に100ns程度保つために
は、媒体の最高到達温度を高くしなければならないた
め、記録磁区の周囲に存在する既存の磁区が不安定にな
り、磁区が再反転した可能性もある。
(A) The structure of the recording medium, the laser power, and the number of revolutions of the disk were adjusted so that RKu ≧ 0.01 at the maximum temperature of the magnetic recording medium. Then, recording was performed while changing the time from when the recording medium reached the maximum temperature to when the recording was completed to 1, 2, 5, 10, 20, 50, and 100 ns. After the recording operation, it was examined whether or not a magnetic domain was formed by MFM. Except for 100 ns, it was found that magnetic domains were formed stably under all conditions. This is because the coercive force Hc of the recording layer increases as time elapses after reaching the maximum temperature,
It can be interpreted that stable recording cannot be performed. Further, in order to maintain the medium at a high temperature at which sufficient recording is possible for about 100 ns, the maximum temperature of the medium must be increased. Therefore, existing magnetic domains existing around the recording magnetic domain become unstable, and the magnetic domain becomes It may have been re-inverted.

【0067】(B)磁気記録媒体の最高到達温度が記録
層のキュリー温度を越えるように、記録媒体の構造、レ
ーザーパワー、ディスク回転数を調整した。この場合、
記録媒体は最高温度に到達する前にキュリー温度となっ
て磁化が消失し、RKuは0になる。そして、記録媒体
が最高温度に到達してから記録が終了するまでの時間を
1、2、5、10、20、50、100nsと変化させ
て記録を行った。記録動作後、MFMにて磁区が形成さ
れているかどうかを調べた。(A)の場合と異なり、記
録が終了するまでの時間が20ns以上の場合にのみ、
磁区が安定に形成されることがわかった。これは、RK
u=0近傍では記録磁区が極めて不安定であるため、最
高温度に到達してから早い時間に記録が終了してしまう
と磁区の再反転が起こるためであると解釈できる。な
お、この例のように記録完了までに長い時間が必要であ
ると、記録密度および転送レートの向上にとって好まし
くない。しかし、この例では室温での保磁力Hcが非常
に大きい媒体を用いることができるので、記録の保持特
性が極めて優れた低速磁気記録システムとしての応用が
考えられる。
(B) The structure of the recording medium, the laser power, and the number of revolutions of the disk were adjusted so that the maximum temperature of the magnetic recording medium exceeded the Curie temperature of the recording layer. in this case,
The recording medium reaches the Curie temperature before reaching the maximum temperature, the magnetization disappears, and RKu becomes zero. Then, recording was performed while changing the time from when the recording medium reached the maximum temperature to when the recording was completed to 1, 2, 5, 10, 20, 50, and 100 ns. After the recording operation, it was examined whether or not a magnetic domain was formed by MFM. Unlike the case (A), only when the time until the end of the recording is 20 ns or more,
It was found that magnetic domains were formed stably. This is RK
Since the recording magnetic domain is extremely unstable near u = 0, it can be interpreted that if the recording is completed early after reaching the maximum temperature, the magnetic domain will be re-inverted. Note that if a long time is required until the completion of recording as in this example, it is not preferable for improving the recording density and the transfer rate. However, in this example, a medium having a very large coercive force Hc at room temperature can be used, so that application to a low-speed magnetic recording system having extremely excellent recording retention characteristics can be considered.

【0068】[0068]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、熱
ゆらぎ限界を越える高密度記録が可能な磁気記録装置お
よび磁気記録方法を提供することができる。
As described in detail above, according to the present invention, it is possible to provide a magnetic recording apparatus and a magnetic recording method capable of high-density recording exceeding the limit of thermal fluctuation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る磁気記録装置の一例を示す概略
図。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a magnetic recording device according to the present invention.

【図2】Ku、RKu、T/KuおよびT/RKuと、
温度Tの関係を示す図。
FIG. 2: Ku, RKu, T / Ku and T / RKu;
The figure which shows the relationship of the temperature T.

【図3】磁気記録媒体への記録後の経過時間tの対数l
n(t)と、記録媒体の温度Tの逆数1/Tとの関係を
示す図。
FIG. 3 shows a logarithm 1 of an elapsed time t after recording on a magnetic recording medium.
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between n (t) and the reciprocal 1 / T of the temperature T of the recording medium.

【図4】本発明における磁気記録媒体のRKu/Tとl
n(t)との関係を示す図。
FIG. 4 shows RKu / T and l of a magnetic recording medium according to the present invention.
The figure which shows the relationship with n (t).

【図5】本発明における磁気記録媒体のT/RKuと記
録後の経過時間tとの関係を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between T / RKu of a magnetic recording medium and an elapsed time t after recording according to the present invention.

【図6】本発明における磁気記録媒体のRKu/Tとl
n(t)との関係を示す図。
FIG. 6 shows RKu / T and l of a magnetic recording medium according to the present invention.
The figure which shows the relationship with n (t).

【図7】本発明における磁気記録媒体のT/RKuと記
録後の経過時間tとの間の関係を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between T / RKu of a magnetic recording medium and an elapsed time t after recording according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…磁気記録媒体 11…基板 12…下地層 13…磁性体層 14…保護層 20…スライダー 30…磁界印加手段 40…光導波路 41…開口部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Magnetic recording medium 11 ... Substrate 12 ... Underlayer 13 ... Magnetic layer 14 ... Protective layer 20 ... Slider 30 ... Magnetic field applying means 40 ... Optical waveguide 41 ... Opening

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11B 5/02 G11B 5/64 G11B 11/10 502 G11B 11/105 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G11B 5/02 G11B 5/64 G11B 11/10 502 G11B 11/105

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板上に、磁性粒子および磁性粒子間に
介在する非磁性体とから構成される記録層が形成された
磁気記録媒体と、前記記録層を加熱する手段と、前記記
録層に磁界を印加する手段とを有し、前記磁気記録媒
体、加熱手段および磁界印加手段は、前記記録層の磁気
異方性エネルギー密度の温度Tでの値をKu(T)、室
温Taでの値をKu(Ta)、これらの値の比をRKu
(T)=Ku(T)/Ku(Ta)とするとき、前記比
RKu(T)と磁界印加終了後の経過時間tとが、 T/RKu<11200/(ln(t)+20.72) の関係を満たすように構成されていることを特徴とする
磁気記録装置。
1. A magnetic recording medium in which a recording layer composed of magnetic particles and a non-magnetic material interposed between magnetic particles is formed on a substrate, means for heating the recording layer, Means for applying a magnetic field, wherein the magnetic recording medium, the heating means, and the magnetic field applying means set a value of the magnetic anisotropy energy density of the recording layer at a temperature T of Ku (T) and a value at a room temperature Ta. Is Ku (Ta), and the ratio of these values is RKu
When (T) = Ku (T) / Ku (Ta), the ratio RKu (T) and the elapsed time t after the end of the application of the magnetic field are: T / RKu <11200 / (ln (t) +20.72) A magnetic recording device configured to satisfy the following relationship.
【請求項2】 前記記録層の保磁力が室温において4k
Oe以上であることを特徴とする請求項1記載の磁気記
録装置。
2. The recording layer having a coercive force of 4 k at room temperature.
2. The magnetic recording apparatus according to claim 1, wherein the magnetic recording apparatus is equal to or more than Oe.
【請求項3】 前記記録層がCo基合金からなることを
特徴とする請求項1記載の磁気記録装置。
3. The magnetic recording apparatus according to claim 1, wherein the recording layer is made of a Co-based alloy.
【請求項4】 前記記録層が希土類−遷移金属合金から
なることを特徴とする請求項1記載の磁気記録装置。
4. The magnetic recording apparatus according to claim 1, wherein said recording layer is made of a rare earth-transition metal alloy.
【請求項5】 前記加熱手段と前記磁界印加手段とが一
体的に設けられていることを特徴とする請求項1記載の
磁気記録装置。
5. The magnetic recording apparatus according to claim 1, wherein said heating means and said magnetic field applying means are provided integrally.
【請求項6】 基板上に、磁性粒子とこれらの間に介在
する非磁性体とから構成される記録層が形成された磁気
記録媒体への磁気記録方法であって、前記記録層を加熱
する工程と、前記記録層に磁界を印加して記録する工程
とを有し、前記記録層の磁気異方性エネルギー密度の温
度Tでの値をKu(T)、室温Taでの値をKu(T
a)、これらの値の比をRKu(T)=Ku(T)/K
u(Ta)とするとき、前記比RKu(T)と磁界印加
終了後の経過時間tとが、 T/RKu<11200/(ln(t)+20.72) の関係を満たすことを特徴とする磁気記録方法。
6. A method for magnetic recording on a magnetic recording medium having a recording layer composed of magnetic particles and a non-magnetic material interposed between them on a substrate, wherein the recording layer is heated. And a step of recording by applying a magnetic field to the recording layer. The value of the magnetic anisotropy energy density of the recording layer at a temperature T is Ku (T), and the value at room temperature Ta is Ku (T). T
a), the ratio of these values is given by RKu (T) = Ku (T) / K
When u (Ta), the ratio RKu (T) and the elapsed time t after the end of the application of the magnetic field satisfy a relationship of T / RKu <11200 / (ln (t) +20.72). Magnetic recording method.
【請求項7】 前記記録層の保磁力が室温において4k
Oe以上であることを特徴とする請求項6記載の磁気記
録方法。
7. The coercive force of the recording layer is 4 k at room temperature.
7. The magnetic recording method according to claim 6, wherein the magnetic recording method is Oe or more.
【請求項8】 前記加熱工程において最高温度Tmax
のRKu(Tmax)が0.01以下となるように加熱
し、前記記録工程において最高温度到達時から1ns以
上50ns以内に記録動作を完了させることを特徴とす
る請求項6記載の磁気記録方法。
8. In the heating step, heating is performed so that RKu (T max ) at the maximum temperature T max becomes 0.01 or less, and the recording operation is completed within 1 ns to 50 ns after the maximum temperature is reached in the recording step. 7. The magnetic recording method according to claim 6, wherein the recording is performed.
【請求項9】 前記加熱工程において記録層のRKu
(T)が、最高温度到達前に0になるように加熱し、前
記記録工程において最高温度到達時から20ns以上1
00ns以内に記録動作を完了させることを特徴とする
請求項6記載の磁気記録方法。
9. The method according to claim 9, wherein the RKu of the recording layer is used in the heating step.
(T) is heated so as to become 0 before the maximum temperature is reached, and in the recording step, 20 ns or more and 1 after the maximum temperature is reached.
7. The magnetic recording method according to claim 6, wherein the recording operation is completed within 00 ns.
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