JP3848072B2 - 磁気記録媒体及びこれを用いた磁気記憶装置 - Google Patents

磁気記録媒体及びこれを用いた磁気記憶装置 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気記録媒体及び磁気記憶装置に係り、特に高密度記録に適した磁気記録媒体及び磁気記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報処理技術の発達に伴い、磁気記録媒体に対しする高密度化の要求が高まっている。この要求を満たす磁気記録媒体に求められる特性は、例えばハードディスクでは、低ノイズ化と熱安定性の向上がある。
【０００３】
磁気ディスク等の水平磁気記録媒体の記録密度は、媒体ノイズの低減及び磁気抵抗効果型ヘッド及びスピンバルブヘッドの開発により、著しく増大した。代表的な磁気記録媒体は、基板と、下地層と、磁性層と、保護層とがこの順序で積層された構造を有する。下地層は、Ｃｒ又はＣｒ系合金からなり、磁性層は、Ｃｏ系合金からなる。
【０００４】
媒体ノイズを低減する方法は、今までに各種提案されている。例えば、Ｏｋａｍｏｔｏ ｅｔ ａｌ. ，”Ｒｉｇｉｄ Ｄｉｓｋ Ｍｅｄｉｕｍ Ｆｏｒ ５Ｇｂｉｔ/ ｉｎ2 Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ”，ＡＢ- ３，Ｉｎｔｅｒｍａｇ ’９６ Ｄｉｇｅｓｔには、ＣｒＭｏからなる適切な下地層を用いて磁性層の膜厚を減少させることで、磁性層の粒子サイズ及びサイズ分布を減少させることが提案されている。又、米国特許第５，６９３，４２６号では、ＮｉＡｌからなる下地層を用いることが提案されている。更に、Ｈｏｓｏｅ ｅｔ ａｌ. ， ”Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｄｅｃａｙ ｉｎＨｉｇｈ- Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ Ｍｅｄｉａ”， ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ. Ｍａｇｎ. Ｖｏｌ. ３３， １５２８（１９９７）では、ＣｒＴｉからなる下地層を用いることが提案されている。上記の如き下地層は、磁性層の面内配向を促し残留磁化及びビットの熱安定性を増加させる。磁性層の膜厚を減少させて、解像度を高くする、或いは、書き込まれたビット間の遷移幅を減少させることも提案されている。更に、ＣｏＣｒ系合金からなる磁性層のＣｒ偏析を促進させ、粒子間の交換結合を減少させることも提案されている。
【０００５】
しかし、磁性層の粒子が小さくなり互いに磁気的により孤立するにつれ、書き込まれたビットは、線密度に応じて増加する減磁界と熱活性化とにより不安定になる。Ｌｕ ｅｔ ａｌ. ， ”Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｔ １０ Ｇｂｉｔ/ ｉｎ2 Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ”， ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ. Ｍａｇｎ. Ｖｏｌ. ３０， ４２３０（１９９４）では、マイクロマグネティックシミュレーションにより、直径が１０ｎｍで４００ｋｆｃｉビットでＫｕ Ｖ/ ｋＢ Ｔ〜６０なる比の各粒子の交換結合を抑制された媒体では、大幅な熱的ディケイを受けやすいことが発表されている。ここで、Ｋｕは磁気異方性の定数、Ｖは磁性粒子の平均質量、ｋＢはボルツマン定数、Ｔは温度を示す。尚、Ｋu Ｖ/ｋB Ｔなる比は、熱安定性係数とも呼ばれる。
【０００６】
Ａｂａｒｒａ ｅｔ ａｌ. ， ”Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｎａｒｒｏｗ Ｔｒａｃｋ Ｂｉｔｓ ｉｎ ａ ５ Ｇｂｉｔ/ ｉｎ2Ｍｅｄｉｕｍ”， ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ. Ｍａｇｎ. Ｖｏｌ. ３３，２９９５（１９９７）では、粒子間の交換相互作用の存在が書き込まれたビットを安定化させることが、５Ｇｂｉｔ/ ｉｎ2 のＣｏＣｒＰｔＴａ/ ＣｒＭｏ媒体のアニールされた２００ｋｆｃｉビットのＭＦＭ（磁気間力顕微鏡）解析により報告されている。ところが、２０Ｇｂｉｔ/ ｉｎ2 以上の記録密度では、更なる粒子間の磁気的結合の抑制が必須となる。
【０００７】
これに対する順当な解決策は、磁性層の磁気異方性を増加させることであった。しかし、磁性層の磁気異方性を増加させるには、ヘッドの書き込み磁界に大きな負荷がかかってしまう。
【０００８】
又、熱的に不安定な磁気記録媒体の保磁力は、Ｈｅ ｅｔ ａｌ. ，”Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｉｎ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ Ｍｅｄｉａ”， Ｊ． Ｍａｇｎ． Ｍａｇｎ． Ｍａｔｅｒ． Ｖｏｌ．１５５， ６（１９９６）において磁気テープ媒体について、そして、Ｊ．Ｈ． Ｒｉｃｈｔｅｒ， ”Ｄｙｎａｍｉｃ Ｃｏｅｒｃｉｖｉｔｙ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｉｎ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｍｅｄｉａ”， ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇｎ． Ｖｏｌ．３４， １５４０（１９９７）において磁気ディスク媒体について報告されているように、スイッチ時間の減少に応じて急激に増加する。このため、データ速度に悪影響が生じてしまう。つまり、磁性層にどれくらい速くデータを書き込めるか、及び、磁性粒子の磁化を反転させるのに必要なヘッドの磁界強度が、スイッチ時間の減少に応じて急激に増加する。
【０００９】
他方、熱安定性を向上させる他の方法として、磁性層の下の基板に適切なテクスチャ処理を施すことにより、磁性層の配向率を増加させる方法も提案されている。例えば、発行中のＡｋｉｍｏｔｏ ｅｔ ａｌ. ， ”ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｌａｘａｔｉｏｎ ｉｎ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｍｅｄｉａ ａｓ ａ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ”， Ｊ. Ｍａｇｎ. Ｍａｇｎ． Ｍａｔｅｒ. （１９９９）では、マイクロマグネティックシミュレーションにより、実効的なＫu Ｖ/ｋB Ｔ値が配向率の僅かな増加により増大することが報告されている。この結果、Ａｂａｒｒａ ｅｔ ａｌ．， ”ＴｈｅＥｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｒａｔｉｏ ｏｎ ｔｈｅ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｃｏｅｒｃｉｖｉｔｙ ｏｆ Ｍｅｄｉａ ｆｏｒ ＞１５Ｇｂｉｔ/ ｉｎ2 Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ”， ＥＢ- ０２， Ｉｎｔｅｒｍａｇ ’９９，Ｋｏｒｅａにおいて報告されているように、磁気記録媒体のオーバーライト性能を向上する保磁力の時間依存性をより弱めることができる。
【００１０】
更に、熱安定性を向上するための、キーパ磁気記録媒体も提案されている。キーパ層は、磁性層と平行な軟磁性層からなる。この軟磁性層は、磁性層の上又は下に配置される。多くの場合、Ｃｒ磁気絶縁層が軟磁性層と磁性層との間に設けられる。軟磁性層は、磁性層に書き込まれたビットの減磁界を減少させる。しかし、磁性記録層と連続的に交換結合する軟磁性層の結合により、磁性層の粒子の減結合という目的が達成されなくなってしまう。その結果、媒体ノイズが増大する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
前述した問題を解決する１つの提案として、本願の出願人はノエルアバラ他を発明者とする発明について先に関連の特許出願をしている（以下、関連特許出願とする：特願平１１−１６１３２９号、平成１１年６月８日）。この提案では、少なくとも１つの交換層構造と、該交換層構造上に設けられた第１の磁性層とを備え、該交換層構造は、第２の磁性層と、該第２の磁性層上で、且つ、該第１の磁性層下に設けられた非磁性交換層とからなり、該第１の磁性層及び該第２の磁性層は互いに磁化方向が反平行となる磁気記録媒体により、書き込まれたビットの熱安定性を向上し、媒体ノイズを低減し、磁気記録媒体の性能に悪影響を及ぼすことなく信頼性の高い高密度記録を行える磁気記録媒体を実現できることが示されている。この提案では、互いに異なる膜厚で磁化方向が反平行である２つの強磁性層からなる構造の場合、互いに磁化の一部を打消し合うため、磁気記録媒体の有効粒子サイズは、解像度に実質的な影響を及ぼすことなく増加させることができる。したがって、粒子体積から見ると熱安定性の良い媒体を実現できるように磁性層の見掛け上の膜厚を増加させることができることが示されている。
【００１２】
すなわち、上記関連特許出願では複数設けた磁性層について、全体として熱安定性を向上させ、かつ媒体ノイズを低減するめの基本的な構成が提案されている。このような好ましい構成を有する磁気記録媒体をより確実に機能させるためには、記録に係る磁性層を反平行状態に結合させる反強磁性結合の強さ、及び各磁性層の磁気特性の組み合わせについてより最適な条件を検討することが好ましい。
【００１３】
上記磁気記録媒体においては記録磁界が外部から供給されると磁性層が共に平行状態となり、その後、記録磁界が減じて無くなったとき（残留磁化状態）には所定磁性層（磁化方向が反転すべき磁性層）の磁化方向が反転して、隣の磁性層の磁化方向と反平行状態となっていること必要である。このように、所定磁性層の磁化方向が反転することで、前述したように複数からなる磁性層全体として見掛け上の膜厚を増加でき、熱安定性の良い磁気記録媒体を実現できる。
【００１４】
そのため、仮に残留磁化状態で所定磁性層の磁化方向の反転が起こらない事態が発生すると、これを原因として媒体ノイズが誘発され、磁気記録媒体自体の設計や磁気ヘッドの設計を困難なものとする。
【００１５】
ところで、一般に磁気記録媒体の熱安定性を向上させるときには、当業者であれば次の対策を主に指向する。
【００１６】
（１）磁性層の膜厚を増加させて粒子の体積を上げる。
【００１７】
（２）磁気異方定数Ｋｕを増加させる。
【００１８】
しかしながら、これらの対策を施すと所定磁性層の保磁力も増大することになり、磁化方向の反転が生じ難くなることが確認された。
【００１９】
そこで、本発明は、反転すべき磁性層の磁化方向が残留磁化状態で確実に反平行状態となるように形成し、ビットの熱安定性を向上すると共に媒体ノイズを低減して、信頼性の高い高密度記録が行える、複数の磁性層を含む磁気記録媒体を提供することを主な目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的は請求項１に記載の如く、複数の磁性層を含み、残留磁化状態で該複数の磁性層のうちで少なくとも１の磁性層の磁化方向が隣の磁性層の磁化方向と反平行状態となる磁気記録媒体であって、記録磁界が供給され前記反平行状態となる磁性層の磁化方向が前記隣の磁性層の磁化方向と平行状態にされた後、該記録磁界が減じたときに該磁化方向を反転させ前記隣の磁性層の磁化方向と反平行状態とする反転磁界が発生し、該反転磁界は前記記録磁界と同一符号の領域に存するように設定されており、前記反平行状態となる磁性層と前記隣の磁性層との間には、反強磁性交換結合を励起する非磁性交換層が形成されており、前記反強磁性交換結合による磁界は少なくとも１００Ｏｅであり、前記反平行状態となる磁性層の飽和磁界は、前記反強磁性交換結合による磁界よりも大きく、前記複数の磁性層のうちで、前記記録磁界に最も近い磁性層が最大の保磁力を有する構成によって達成される。
【００２１】
請求項１記載の発明によれば、反平行状態となるべき所定の磁性層の磁化方向を反転させる反転磁界が、磁気記録媒体に供給した記録磁界と同一符号の領域で顕在化して作用する。よって、外部からの記録磁界により磁気記録媒体への磁気情報が記録され、記録磁界が減じ、無くなった残留磁化状態では、確実に所定の磁性層が反平行状態となる。したがって、ビットの熱安定性を向上すると共に媒体ノイズを低減して、信頼性の高い高密度記録が行える磁気記録媒体となる。
又、反強磁性交換結合を励起する非磁性交換層が反平行状態となるべき磁性層と隣の磁性層との間に形成されているので、隣り合う磁性層の磁化方向を確実に反平行状態とすることができ、より好ましい磁気記録媒体を構成することができる。
更に、記録磁界に最も近く磁気記録に寄与する磁性層の磁化状態が最も安定した状態となる。よって、より安定した記録・再生が可能な磁気記録媒体とすることができる。
【００２２】
なお、ここで反平行状態とは、隣り合う磁性層の磁化方向が互いに平行或いは実質的に平行であり、磁化の向きが逆となっている状態である。同様に、平行状態とは、隣り合う磁性層の磁化方向が互いに平行或いは実質的に平行であり、磁化の向きが同じとなっている状態である。
【００２３】
また、ここでの反転磁界は、後述の説明でより明らかにするが、反平行状態となるべき所定の磁性層の保磁力や、隣の磁性層のとの結合磁界等により該所定の磁性層の磁化方向を反転させるように作用する磁界である。
【００２６】
また、請求項２に記載される如く、請求項１記載の磁気記録媒体において、前記反平行状態となる磁性層の保磁力は、当該磁気記録媒体に含まれる前記複数の磁性層に関わる前記反強磁性交換結合の総和磁界よりも小さくなるように設定されていることが望ましい。
【００２７】
請求項２記載の発明によれば、前記反転磁界がより確実に前記記録磁界と同一符号の領域で生じるようにすることができる。
【００２８】
非磁性交換層を挟む上下２層の磁性層の間には反強磁性交換結合磁界が発生する。さらに磁性層が３層となり、第１と第２磁性層との間、第２と第３磁性層との間に、それぞれ非磁性交換層を挟むと２つの反強磁性交換結合磁界が発生することになる。この２つの反強磁性交換結合磁界の和が総和磁界である。磁性層を４層以上で構成した場合も同様である。
【００３３】
さらに、前記磁気記録媒体において、前記各磁性層は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｆｅ系合金、Ｎｉ系合金及びＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ−Ｍを含むＣｏ系合金からなる群から選択された材料からなり、Ｍ＝Ｂ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ又はこれらの合金とすることが望ましい。
【００３４】
また、前記反平行状態となる磁性層については１〜１０ｎｍ、前記隣の磁性層については１〜３０ｎｍの範囲から選定された膜厚を有することがより望ましい。
【００３５】
上記のように構成すれば、より高感度に磁気情報を記録・再生できる磁性層を有する磁気記録媒体とすることができる。
【００３６】
また、前記磁気記録媒体において、前記非磁性交換層は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｕ、Ｃｒ及びこれらの合金からなる群から選択された材料とすることが好ましい。
【００３７】
また、前記磁気記録媒体において、前記非磁性交換層は０．４ｎｍから１．０ｎｍの範囲から選定された膜厚を有することがより望ましい。
【００３８】
上記のように構成すれば、非磁性交換層を挟む上下の磁性層をより確実に反平行状態とすることができる。ビットの熱安定性を向上すると共に媒体ノイズを低減して、信頼性の磁気記録媒体とすることができる。
【００３９】
さらに、前記磁気記録媒体を少なくとも１つ備えた磁気記録装置を作製すると、高密度記録が可能で高信頼の磁気記録装置として提供できる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施の形態を説明するが、その前に本発明で用いる基本概念について説明する。
【００４１】
本発明は、互いに反平行である磁化構造を有する複数の層を用いるものである。例えば、Ｓ．Ｓ．Ｐ． Ｐａｒｋｉｎ， ”Ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｏｄ ｏｆ Ｉｎｄｉｒｅｃｔ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｔｈｏｕｇｈ ｔｈｅ ３ｄ， ４ｄ， ａｎｄ ５ｄ Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ Ｍｅｔａｌｓ”， Ｐｈｙｓ． Ｒｅｖ． Ｌｅｔｔ． Ｖｏｌ．６７， ３５９８（１９９１）においては、Ｒｕ，Ｒｈ等の薄い非磁性交換層を介して磁性層に結合するＣｏ，Ｆｅ，Ｎｉ等の磁気遷移金属が説明されている。他方、米国特許第５，７０１，２２３号公報には、センサの安定化のために、上記の如き層を積層されたピニング層として用いるスピンバルブが提案されている。
【００４２】
２つの強磁性層の間に設けられたＲｕ又はＲｈ層が特定の膜厚を有する場合、強磁性層の磁化方向を互いに平行又は反平行にすることができる。例えば、互いに異なる膜厚で磁化方向が反平行である２つの強磁性層からなる構造の場合、磁気記録媒体の有効粒子サイズは、解像度に実質的な影響を及ぼすことなく増加させることができる。このような磁気記録媒体から再生された信号振幅は、逆方向の磁化により減少するが、これに対しては、積層磁性層構造の下に、適切な膜厚及び磁化方向の層を更に設けることで、１つの層による影響を打ち消すことができる。この結果、磁気記録媒体から再生される信号振幅を増大させ、且つ、実効粒子体積を増大させることができる。従って、熱安定性の高い書き込まれたビットを実現することができる。
【００４３】
本発明の磁気記録媒体が有する基本構成は、磁性層を他の磁性層と逆の磁化方向で交換結合させるか、或いは、積層フェリ磁性構造を用いることにより、書き込まれたビットの熱安定性を向上させる。強磁性層又は積層フェリ磁性構造は、交換―減結合された粒子からなる磁性層からなる。そして、特に本発明は、上記関連特許出願で示した磁気記録媒体の熱安定性の性能を向上させるためにの交換ピニング強磁性層又はフェリ磁性多層構造を基本構成とし、所定磁性層の磁化方向の反転が確実に生じるように複数含まれる磁性層の条件を定めるものである。
【００４４】
以下、第１実施例により複数の磁性層が満たすべき条件について説明する。
【００４５】
図１は、本発明になる磁気記録媒体の第１実施例の要部を示す断面図である。
磁気記録媒体は、非磁性基板１、第１のシード層２、ＮｉＰ層３、第２のシード層４、下地層５、非磁性中間層６、磁性層７、非磁性交換層８、磁性層９、保護層１０及び潤滑層１１が、図１に示すようにこの順序で積層された基本構造を有する。
【００４６】
なお、後述するように、非磁性基板１より最も遠い側、すなわち磁気記録媒体の表面に近く記録磁界に近い側の磁性層９は、磁性層７よりも高い保磁力を有するように形成されている。本実施例で外部の記録磁界による記録が実行された後に記録磁界が減じ、ゼロとなった残留磁化状態で磁化方向が反転しているのは磁性層７である。
【００４７】
図２から図３は第１実施例の磁気記録媒体について示し、磁性層７と磁性層９とによる磁性層（以下、実施例において複合磁性層とする）の磁化曲線を示している。各図において、縦軸は磁化Ｍ（ｅｍｕ／ｃｃ）、横軸は保磁力Ｈ（ｋＯｅ）である。横軸において右側が符号正の領域であり、縦軸において上側が符号正の領域である。
【００４８】
図２は複合磁性層に関するヒステリシス曲線であり、図３は図２中において複合磁性層に１０ｋＯｅの磁界を供給して飽和させ、参照符号ＳＱで示す範囲内でさらに磁界を変化させて供給したときのマイナーループ曲線である。
【００４９】
図２において、複合磁性層に外部磁界を１０（ｋＯｅ）程度まで供給すると飽和し、外部磁界を減じていくと０（ゼロ）ｋＯｅ（残留磁化状態）となる前に曲線がシフトして第１の反転磁界Ｓｈ−１が表れる。この反転磁界Ｓｈ−１では磁性層７の磁化方向のみが反転することが示されている。この反転磁界Ｓｈ−１が生じた部分では、磁性層９と磁性層７とが反平行状態となり、磁化の打消し合いが起こり保磁力が大きい磁性層９の差引き分の磁化が残る様子を確認できる。
【００５０】
さらに、外部磁界を負として供給すると第２の反転磁界Ｓｈ−２が表れる。このＳｈ−２部分では磁性層９も磁化方向を反転させたことを示している。
【００５１】
さて、本発明で特に考慮するのは、第１の反転磁界Ｓｈ−１である。この反転磁界Ｓｈ−１は、磁性層７の保磁力及び複合磁性層（磁性層７及び９）からなる磁性層全体としての反強磁性結合磁界の関係と、前記外部磁界等の状態により顕在化する。より具体的には、反転すべき磁性層７の保磁力が、複合磁性層内での反強磁性結合の総和磁界よりも小さい場合において、記録磁界が供給され、これを減じゼロとなる前に磁性層７の磁化方向を反転させるような第１の反転磁界Ｓｈ−１が顕在化する。
【００５２】
上記外部磁界を磁気記録媒体に磁気情報を記録する記録磁界とすれば、複合磁性層に記録磁界が供給され磁性層７及び磁性層９が共に平行となり磁気情報が記録され、記録磁界が減じて０ｋＯｅ（残留磁化状態）となる前に反転磁界が生じ磁性層７の磁化方向が反転する。磁気記録媒体から見ると記録保持状態は記録磁界が０ｋＯｅである残留磁化状態であり、磁性層７の磁化が磁性層９の磁化の一部を打消す状態となる。よって、磁気記録媒体から再生される信号振幅を増大させ、且つ、実効粒子体積を増大させることができる。従って、熱安定性の高い書き込まれたビットを実現できることになる。
【００５３】
ここで、図３に示したマイナーループ曲線を参照する。このマイナーループ曲線は磁性層７の磁界特性に基づくヒステリシス曲線ＨＹＳと見ることができ、このヒステリシス曲線ＨＹＳはシフト量Ｈｅｘを有している。このＨｅｘは磁性層９と磁性層７とを磁気的に結合する反強磁性結合磁界に相当するものである。この反強磁性結合磁界Ｈｅｘの強度については特に限定はないが、少なくとも１００Ｏｅとなるように設定することが好ましい。
【００５４】
さらに、図３において、磁性層７のヒステリシス曲線ＨＹＳの中央を原点としてＸ軸、Ｙ軸を想定する。当然に、Ｙ軸は本来の縦軸から右へ反強磁性結合磁界Ｈｅｘ分シフトしている。そして、ヒステリシス曲線ＨＹＳとＸ軸との交点は、磁性層７の保磁力Ｈｃを表している。この保磁力はＹ軸を基準として見ると左右に存在し符号が正・負となるが、図２及び図３における本来の基準、縦軸から見ると、両保磁力Ｈｃａ、Ｈｃｂ共に正の符号側である。
【００５５】
そして、この図３から前述した条件、記録磁界が減じて０ｋＯｅ（残留磁化状態）となる前に磁性層７の磁化方向が反転すること、すなわち、反転磁界Ｓｈ−１が正側に現われるようにする条件は、
磁性層７、９間の反強磁性結合磁界Ｈｅｘ ＞ 磁性層７の保磁力Ｈｃ
である。よって、磁性層７の保磁力Ｈｃを抑制するように、その層厚を薄く形成することが好ましい条件の１つであることが分かる。
【００５６】
なお、上記説明では外部磁界を正側へ供給し、その後負側に向け減じたことを前提としているが、その逆に外部磁界を負側へ供給し、その後正側に向け減じた場合には各現象が対称的に生じる。この点は、図２から明らかであるので重複する説明は省略する。
【００５７】
さて、図４は上述した本実施例の磁気記録媒体の複合磁性層とは異なり、磁性層７に対応する磁性層の保磁力Ｈｃｒを反強磁性結合磁界Ｈｅｘより大きくした場合を比較例として、図２と同様に示している。図４においては、磁性層７に対応する磁性層の磁化方向の反転ｓｈが横軸で負側、すなわち逆符号の磁界を受けた時に顕在化している。図４で示す複合磁性層は、記録磁界が減じ０ｋＯｅ（残留磁化状態）となっても、互いに反平行状態とはならず平行状態が維持されてしまうことを示している。このように２つの磁性層が平行状態であると磁化が重畳した状態となる。この状態で磁気ヘッドによる再生が実行されることになると、先に問題として指摘したように、媒体ノイズの発生を誘発し、磁気ヘッドの設計等を困難とするのである。
【００５８】
しかし、本第１実施例の磁気記録媒体の場合は、残留磁化状態では確実に磁性層７が反転しているので上記問題を生じないのである。
【００５９】
なお、図５から図７は、上記複合磁性層に関し磁性層７の層厚を変化させた場合について示している。図５は磁性層７の層厚と磁性層７の保磁力Ｈｃとの関係、図６は磁性層７の層厚と反強磁性結合磁界Ｈｅｘとの関係、図７は磁性層７の層厚と、複合磁性層の残留磁化Ｍｒと膜厚δの積Ｍｒ・δとの関係を示している。
【００６０】
図５では、磁性層７の層厚が増加するとその保磁力Ｈｃも増加することが示される。しかし、図６を参照すると、磁性層７の層厚の増加は反強磁性結合磁界Ｈｅｘに殆ど寄与しないことが分かる。その一方で、図７によると、磁性層７の層厚が４ｎｍを越えると複合磁性層のＭｒ・δが予想した（ｄｅｓｉｇｅｄ）値を大きく上回ることが示されている。この状態は、先に問題として指摘した、磁性層７の磁化方向が反転せず、磁性層７と磁性層９の磁化方向が平行状態で維持されてしまうことを示している。
【００６１】
上記図５から図７によっても、磁性層７を薄く、すなわち保磁力を低く押さえることが有効であり、このように構成しても磁性層９との反強磁性結合磁界Ｈｅｘに悪影響がないことが確認できる。
【００６２】
再度、図１を参照して磁気記録媒体の各層の構成を説明する。
非磁性基板１は、例えばＡｌ，Ａｌ合金又はガラスからなる。この非磁性基板１は、テクスチャ処理を施されていても、施されていなくても良い。第１のシード層２は、特に非磁性基板１がガラスからなる場合には、例えばＮｉＰからなる。ＮｉＰ層３は、テクスチャ処理又は酸化処理を施されていても、施されていなくても良い。第２のシード層４は、下地層５にＮｉＡｌ，ＦｅＡｌ等のＢ２構造の合金を用いた場合の下地層５の（００１）面又は（１１２）面の配向を良好にするために設けられている。第２のシード層４は、第１のシード層２と同様な適切な材料からなる。
【００６３】
磁気記録媒体が磁気ディスクの場合、非磁性基板１又はＮｉＰ層３に施されるテクスチャ処理は、ディスクの周方向、即ち、ディスク上のトラックが延在する方向に沿って行われる。
【００６４】
非磁性中間層６は、磁性層９のエピタキシャル成長、粒子分布幅の減少、及び磁気記録媒体の記録面と平行な面に沿った磁性層９の異方性軸（磁化容易軸）の配向を促進するために設けられている。この非磁性中間層６は、ＣｏＣｒ−Ｍ等のｈｃｐ構造を有する合金からなり、１〜５ｎｍの範囲に選定された膜厚を有する。ここで、Ｍ＝Ｂ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗ又はこれらの合金である。
【００６５】
磁性層７及び磁性層９は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ系合金、Ｎｉ系合金、Ｆｅ系合金等からなる。つまり、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ−Ｍを含むＣｏ系合金を、磁性層７及び磁性層９に用いることができる。ここで、Ｍ＝Ｂ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ又はこれらの合金である。この磁性層７は、１〜１０ｎｍの範囲に選定された膜厚を有する。この磁性層９は、１〜３０ｎｍの範囲に選定された膜厚を有する。但し、前述した説明から明らかなように、磁性層７及び９に同様な材料を用いるときには、保磁力を大きくする磁性層９の層厚は磁性層７よりも厚くなる。勿論、磁性層７及び磁性層９の各々は単層構造のものに限らず、多層構造からなる構成であってもよいことは言うまでもない。
【００６６】
磁性層７は、適切な材料、膜厚を使用することにより前述した条件を満たすように形成する。すなわち、磁性層７の保磁力が、磁性層７と磁性層９との反強磁性結合による磁界より小さくなるように形成される。この結果、磁性層７の磁化方向を反転させる前記反転磁界は、記録磁界と同一の符号の領域側で生じ、残留磁化状態では磁性層７の磁化方向が磁性層９の磁化方向と反平行状態となる。
【００６７】
反転磁界は正側の記録磁界が供給されたときにはゼロより大きい正の値を有することになり。その逆に負側の記録磁界が供給されたときにはゼロより小さい負の値を有することになる。そして、反転磁界が正・負のどちら側で生じても、記録磁界が磁性層７に供給された際には、磁性層７の磁化方向は磁性層９と略平行となり、記録磁界が減じてゼロとなる前にその記録磁界の符号と同一符号の領域で磁化方向を反転させて磁性層９と反平行状態となるのである。
【００６８】
磁性層９は、磁性層７と同様に適切な材料、膜厚で形成することができるが、少なくとも２０００Ｏｅ以上の保磁力を有するように形成することが望ましい。このような磁気特性を持たせることにより、残留磁化状態で磁性層７及び磁性層９の磁化方向を互いに反平行状態とし、前述したように磁性層９の磁化の一部を磁性層７の磁化で打消す状態を安定的に維持することができる。
【００６９】
なお、最適な記録状態を維持するためには、基板１から最も遠い磁性層が最大の保磁力を有するように各磁性層を構成することが望ましい。
【００７０】
非磁性交換層８は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｕ、Ｃｒ及びこれらの合金等からなる。例えば、この非磁性交換層８は、０．４〜１．０ｎｍの範囲に選定された膜厚を有し、好ましくは約０．８ｎｍの膜厚を有する。非磁性交換層８の膜厚をこのような範囲に選定することにより、磁性層７及び磁性層９の磁化方向が互いに反平行状態となるように設定できる。この非磁性交換層８は磁性層７と磁性層９の間で生じる反強磁性的交換結合を誘起するので、前述した反強磁性結合磁界Ｈｅｘはこの非磁性交換層８に基づいて調整できる。
【００７１】
本実施例の磁性層７及び磁性層９並びに非磁性結合層８は積層フェリ磁性構造を構成する。
【００７２】
保護層１０は、例えばＣからなる。又、潤滑層１１は、磁気記録媒体を例えばスピンバルブヘッド等の磁気トランスデューサと使用するための、有機物潤滑剤からなる。保護層１０及び潤滑層１１は、磁気記録媒体上の保護層構造を構成する。
【００７３】
フェリ磁性多層構造の下に設けられる層構造は、勿論図１に示すものに限定されない。例えば、下地層５はＣｒ又はＣｒ系合金からなり、基板１上に５〜４０ｎｍの範囲に選定された膜厚に形成し、積層フェリ磁性構造は、このような下地層５に設けてもよい。また、下地層５はＣｒ又はＣｒ系合金からなる２層からなり、基板１上にそれぞれ５〜４０ｎｍの範囲に選定された膜厚に形成し、積層フェリ磁性構造はこのような下地層５上に設けてもよい。
【００７４】
本実施例では、磁性層７の残留磁化Ｍｒ７と膜厚δ７との積Ｍｒ７・δ７は、磁性層９の残留磁化の残留磁化Ｍｒ９と膜厚δ９との積Ｍｒ９・δ９よりも小さくなるように設定されることになる。よって、磁性層７と磁性層９との複合磁性層、すなわち磁性層全体として見ると、磁性層７が反平行状態のときには、その差（Ｍｒ９・δ９−Ｍｒ７・δ７）が磁気記録媒体の信号強度となって表れる。磁性層が３層以上の場合も同様である。
【００７５】
図２及び図３で示した上記第１実施例では、磁性層７、９の２層からなる複合磁性層とし、磁性層７の保磁力Ｈｃと反強磁性結合磁界Ｈｅｘとの関係について説明した。しかし、本発明は磁性層が２層である場合に限るものではない。磁性層を３層以上の複数で構成した場合は、反転すべき磁性層の保磁力Ｈｃが磁性層全体として見たときの反強磁性結合磁界Ｈｅｘの総和よりも小さくなるように設定されていればよいのである。この点を次の第２実施例で説明する。
【００７６】
図８は、本発明の第２実施例として磁性層を３層で形成した場合の磁気記録媒体について示している。但し、図８において磁性層の上下に設けられる各層は第１実施例と同様であるので省略し、磁性層とその間に形成される非磁性交換層のみを示している。
【００７７】
図８に示す３層の複合磁性層の場合にも、基板から最も遠い第１の磁性層３９が最も大きい保磁力を有する。第１の磁性層３９と第２の磁性層３７との間には第１の非磁性交換層３８が形成され、反強磁性交換結合磁界Ｈｅｘ１を生じさせる。また、第２の磁性層３７と第３の磁性層３５との間には第２の非磁性交換層３６が形成され、反強磁性交換結合磁界Ｈｅｘ３を生じさせる。
【００７８】
そして、本第２実施例の場合には、第２の磁性層３７が磁化方向を反転させる磁性層となり、この磁性層３７の保磁力Ｈｃ２が、複合磁性層の反強磁性交換結合の総和磁界（Ｈｅｘ１ ＋ Ｈｅｘ３）より小さくなるように形成することで、第１実施例の磁気記録媒体と同様に機能する磁気記録媒体とすることができる。本第２実施例による磁気記録媒体は磁性層を３層有するので、設計の自由度が大幅に増加することになる。
【００７９】
次に、本発明になる磁気記憶装置の一実施例を、図９及び図１０と共に説明する。図９は磁気記憶装置の一実施例の要部を示す断面図であり、図１０は同装置の要部を示す平面図である。
【００８０】
図９及び図１０に示すように、磁気記憶装置は大略ハウジング１３からなる。ハウジング１３内には、モータ１４、ハブ１５、複数の磁気記録媒体１６、複数の記録再生ヘッド１７、複数のサスペンション１８、複数のアーム１９及びアクチュエータユニット２０が設けられている。磁気記録媒体１０はモータ１４により回転されるハブ１５に取付けられている。記録再生ヘッド１７は、ＭＲヘッドやＧＭＲヘッド等の再生ヘッドと、インダクティブヘッド等の記録ヘッドとからな複合型の記録再生ヘッドである。各記録再生ヘッド１７は、対応するアーム１９の先端にサスペンション１８を介して取付けられている。アーム１９はアクチュエータユニット２０により駆動される。この磁気記憶装置の基本構成自体は周知であり、その詳細な説明は本明細書では省略する。
【００８１】
上記磁気記憶装置の実施例は磁気記録媒体１０に特徴がある。各磁気記録媒体１０は、図１或いは図８で説明した構成を有する。勿論、磁気記録媒体１０の数は３枚には限定されず、１枚でも、２枚又は４枚以上であってもよい。
【００８２】
本磁気記憶装置の基本構成は、図９及び図１０に示すものに限定されるものではない。また、本発明で用いる磁気記憶媒体は磁気ディスクに限定されるものではない。
【００８３】
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００８４】
なお、以上の説明に関して更に以下の付記を開示する。
【００８５】
（付記１） 複数の磁性層を含み、残留磁化状態で該複数の磁性層のうちで少なくとも１の磁性層の磁化方向が隣の磁性層の磁化方向と反平行状態となる磁気記録媒体であって、
記録磁界が供給され前記反平行状態となる磁性層の磁化方向が前記隣の磁性層の磁化方向と平行状態された後、該記録磁界が減じたときに該磁化方向を反転させ前記隣の磁性層の磁化方向と反平行状態とする反転磁界が顕在化し、該反転磁界は前記記録磁界と同一符号の領域に存するように設定されている、磁気記録媒体。
【００８６】
（付記２） 付記１記載の磁気記録媒体において、
前記反平行状態となる磁性層と前記隣の磁性層との間には、反強磁性交換結合を励起する非磁性交換層が形成されている、ことを特徴とする磁気記録媒体。
【００８７】
（付記３） 付記２記載の磁気記録媒体において、
前記反平行状態となる磁性層の保磁力は、当該磁気記録媒体に含まれる前記複数の磁性層に関わる前記反強磁性交換結合の総和磁界よりも小さくなるように設定されている、ことを特徴とする磁気記録媒体。
【００８８】
（付記４） 付記２又は３記載の磁気記録媒体において、
前記反強磁性交換結合による磁界は少なくとも１００Ｏｅである、ことを特徴とする磁気記録媒体。
【００８９】
（付記５） 付記４記載の磁気記録媒体において、
前記複数の磁性層のうちで、前記記録磁界に最も近い磁性層が最大の保磁力を有する、ことを特徴とする磁気記録媒体。
【００９０】
（付記６） 付記１から５いずれかに記載の磁気記録媒体において、
前記各磁性層は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｆｅ系合金、Ｎｉ系合金及びＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ−Ｍを含むＣｏ系合金からなる群から選択された材料からなり、Ｍ＝Ｂ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ又はこれらの合金である、ことを特徴とする磁気記録媒体。
【００９１】
（付記７） 付記６記載の磁気記録媒体において、
前記反平行状態となる磁性層については１〜１０ｎｍ、前記隣の磁性層については１〜３０ｎｍの範囲から選定された膜厚を有する、ことを特徴とする磁気記録媒体。
【００９２】
（付記８） 付記２から７いずれかに記載の磁気記録媒体において、
前記非磁性交換層は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｕ、Ｃｒ及びこれらの合金からなる群から選択された材料からなる、ことを特徴とする磁気記録媒体。
【００９３】
（付記９） 付記８記載の磁気記録媒体において、
前記非磁性交換層は０．４ｎｍから１．０ｎｍの範囲から選定された膜厚を有する、ことを特徴とする磁気記録媒体。
【００９４】
（付記１０） 付記１から９いずれかに記載の磁気記録媒体を少なくとも１つ備えた磁気記録装置。
【００９５】
【発明の効果】
以上詳述したところから明らかなように、請求項１記載の発明によれば、反平行状態となるべき所定の磁性層の磁化方向を反転させる反転磁界が、磁気記録媒体に供給した記録磁界と同一符号の領域で顕在化して作用する。よって、ビットの熱安定性が向上すると共に媒体ノイズを低減して、信頼性の高い高密度記録が行える磁気記録媒体となる。
又、反強磁性交換結合を励起する非磁性交換層が反平行状態となるべき磁性層と隣の磁性層との間に形成されているので、隣り合う磁性層の磁化方向を確実に反平行状態とすることができ、より好ましい磁気記録媒体を構成することができる。
更に、記録磁界に最も近く磁気記録に寄与する磁性層の磁化状態が最も安定した状態となる。よって、より安定した記録・再生が可能な磁気記録媒体とすることができる。
【００９７】
また、請求項２記載の発明によれば、前記反転磁界がより確実に前記記録磁界と同一符号の領域で生じるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる磁気記録媒体の第１実施例の要部を示す断面図である。
【図２】第１実施例の２つの磁性層に関する磁化Ｍと保磁力Ｈのヒステリシス曲線を示す図である。
【図３】図２中において参照符号ＳＱで示す範囲内で磁界を変化させて供給したときのマイナーループ曲線を示す図である。
【図４】比較例の２つの磁性層に関する磁化Ｍと保磁力Ｈのヒステリシス曲線を示す図である。
【図５】反転する磁性層の層厚とこの磁性層の保磁力Ｈｃとの関係について示す図である。
【図６】反転する磁性層の層厚と反強磁性結合磁界Ｈｅｘとの関係について示す図である。
【図７】反転する磁性層の層厚と複合磁性層の残留磁化Ｍｒと膜厚δとの積Ｍｒ・δとの関係を示す図である。
【図８】本発明の第２実施例として磁性層を３層で形成した場合の磁気記録媒体について示す図である。
【図９】磁気記憶装置の一実施例の要部を示す断面図である。
【図１０】図９に示した磁気記憶装置の要部を示す平面図である。
【符号の説明】
１ 非磁性基板
２ 第１のシード層
３ ＮｉＰ層
４ 第２のシード層
５ 下地層
６ 非磁性中間層
７ 磁性層（反平行状態となる磁性層）
８ 非磁性交換層
９ 磁性層（隣の磁性層）
１０ 保護層
１１ 潤滑層
３５ 第３の磁性層
３６ 第２の非磁性交換層
３７ 第２の磁性層
３８ 第１の非磁性交換層
３９ 第１の磁性層

Claims (2)

  1. 複数の磁性層を含み、残留磁化状態で該複数の磁性層のうちで少なくとも１の磁性層の磁化方向が隣の磁性層の磁化方向と反平行状態となる磁気記録媒体であって、
    記録磁界が供給され前記反平行状態となる磁性層の磁化方向が前記隣の磁性層の磁化方向と平行状態にされた後、該記録磁界が減じたときに該磁化方向を反転させ前記隣の磁性層の磁化方向と反平行状態とする反転磁界が発生し、該反転磁界は前記記録磁界と同一符号の領域に存するように設定されており、
    前記反平行状態となる磁性層と前記隣の磁性層との間には、反強磁性交換結合を励起する非磁性交換層が形成されており、
    前記反強磁性交換結合による磁界は少なくとも１００Ｏｅであり、
    前記反平行状態となる磁性層の飽和磁界は、前記反強磁性交換結合による磁界よりも大きく、
    前記複数の磁性層のうちで、前記記録磁界に最も近い磁性層が最大の保磁力を有する、磁気記録媒体。
  2. 請求項１記載の磁気記録媒体において、
    前記反平行状態となる磁性層の保磁力は、当該磁気記録媒体に含まれる前記複数の磁性層に関わる前記反強磁性交換結合の総和磁界よりも小さくなるように設定されている、ことを特徴とする磁気記録媒体。
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