JP3848079B2 - 磁気記録媒体及び磁気記録装置 - Google Patents
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Description
【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、今までに各種の提案がなされている。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 Decayin High- 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磁性層とを備え、該交換層構造は、強磁性層と、該強磁性層上で、且つ、該磁性層下に設けられた非磁性交換層とからなり、該磁性層及び該強磁性層は互いに磁化方向が反平行となる磁気記録媒体が示されている。このような磁気記録媒体であれば、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実現できる。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磁性層と強磁性層との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。上記磁気記録媒体では記録磁界が外部から供給されると磁性層及び強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)では強磁性層の磁化方向が反転して、前記磁性層の磁化方向と反平行状態となる。このように、強磁性層の磁化方向が反転することで、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。
【0013】
このような好ましい構成を有する磁気記録媒体の機能をより向上させるためには、記録に係る磁性層と強磁性層とを反平行状態とさせる交換結合磁界が十分な強度で生じていることが望ましい。
【0014】
本発明は、ビットの熱安定性をさらに向上して、信頼性の高い高密度記録が行える磁気記録媒体を提供することを主な目的とする。
【0015】
【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、少なくとも1つの磁性層と、強磁性層と、前記磁性層と前記強磁性層との間に非磁性結合層を有する磁気記録媒体であって、前記強磁性層と前記非磁性結合層との境界、及び前記非磁性結合層と前記磁性層との境界の少なくとも一方に、前記磁性層と前記強磁性層との交換結合力を強化すると共に粒間分離されてなる結合強化領域を含む、構成により達成できる。
【0016】
請求項1記載の発明によれば、磁性層と非磁性結合層との境界、或いは強磁性層と非磁性結合層との境界の少なくとも一方に結合強化領域を含むので、磁気記録媒体内の交換結合磁界を強化して、熱安定性をさらに向上させることができ、さらに記録特性も改善された磁気記録媒体とすることができる。
【0017】
この結合強化領域はいずれか一方の境界に形成しても、両方の境界に形成してもよい。両境界に形成する場合は結合強化領域の厚みが同一でも、異なってもよい。さらに、2つの結合強化領域に用いる材料は異なるものを用いていもよい。ここで異なる材料とは構成する組成材料が同じでも含有割合が異なるものも含まれる。
【0018】
また、請求項2に記載の如く、請求項1に記載の磁気記録媒体において、前記結合強化領域を形成する材料は、前記強磁性層、前記非磁性結合層又は前記磁性層の表面に含まれる形態となってもよい。
【0019】
結合強化領域を形成する材料は所定の厚さを越えないように極薄く形成することが好ましく、薄く形成することでその機能を十分に発揮する。ところで、このように結合強化領域を形成する材料を極めて薄く形成すると、その材料が面を形成することなく、材料が点在し分散状態となる場合もある。このような状態でも本発明の結合強化領域としての機能を果たす。このような状態では、結合強化領域を形成する材料が強磁性層、前記非磁性結合層又は前記磁性層の表面に埋没したような形態であると想定される。よって、見掛け上では結合強化領域が前記強磁性層、前記非磁性結合層又は前記磁性層の表面に存するような形態も本発明に含まれる。
【0020】
要するに本発明では、実質的に強磁性層となる部分と実質的に非磁性結合層となる部分との間及び/又は実質的に磁性層となる部分と実質的に非磁性結合層となる部分との間に、強磁性層と磁性層の交換結合磁界を強化するような強化領域が存在すればよい。
【0021】
また、請求項3に記載の如く、請求項1又は2に記載の磁気記録媒体において、前記結合強化領域は、Fe、Co、Ni及びこれらを含む合金からなる群から選択された材料で形成することが好ましい。これらの材料は、接して設けられた前記磁性層或いは強磁性層と平行な磁化方向を有する材料として好適である。
【0022】
また、請求項4に記載の如く、請求項3に記載の磁気記録媒体において、前記結合強化領域を形成する材料は、Co、CoCr、CoCrTa、Co−X、CoCr−Y及びCoCrTa−Yからなる群から選択される、但しX=Pt、Ta、B、Cu、W、Mo、Nb、Ru、Rh、Ir又はこれらの合金であり、Y=Pt、B、Cu、W、Mo、Nb、Ru、Rh、Ir又はこれらの合金である、ことが特に好ましい。
【0023】
請求項4記載の発明によれば、熱安定性を向上させつつ、オーバーライト性能やノイズ低減等を図った磁気記録媒体とすることができる。
【0024】
また、請求項5に記載の如く、請求項3又は4に記載の磁気記録媒体において、前記結合強化領域における前記Fe、Co又はNiの含有割合は、他の領域よりも高く設定されている、構成であることが好ましい。
【0025】
請求項5記載の発明によれば、より確実に結合強化領域がその機能を発揮する磁気記録媒体となる。
【0026】
また、請求項6に記載の如く、請求項1から5のいずれかに記載の磁気記録媒体において、前記結合強化領域を形成する材料は最大で2nmの厚さを有する、構成とすることができる。
【0027】
請求項6記載の発明によれば、磁気記録媒体の全体的な厚さの増加を抑制させつつ熱安定性を増加させることができる。前記結合強化領域を形成する材料は、厚さを1nm未満のように薄く、例えば0.5nm以下でも顕著な効果的があり、最大でも2nm程度とすることが好ましい。
【0028】
また、請求項7に記載の如く、請求項1から4のいずれかに記載の磁気記録媒体において、前記強磁性層及び前記磁性層の少なくとも一方は、前記結合強化領域と同一の材料で形成されている構成でもよい。
【0029】
請求項7記載の発明によれば、強磁性層或いは磁性層の表面に結合強化領域を有する磁気記録媒体となるので、別途に結合強化領域を形成するための材料を準備する必要がない。このような強磁性層或いは磁性層は、結合強化領域を形成するのに好ましい材料で形成される。
【0032】
さらに、本発明の範疇には請求項8に記載の如く、請求項1から7のいずれかに記載の磁気記録媒体を少なくとも1つ備えた磁気記憶装置も含む。
【0033】
請求項8記載の発明によれば、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憶装置を実現できる。
【0034】
【発明の実施の形態】
先ず、本発明の動作原理を説明する。
【0035】
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等の薄い非磁性中間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。
【0036】
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。
【0037】
本発明の磁気記録媒体が有する基本構成では、磁性層を強磁性層とを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。
【0038】
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を更に向上させるために、磁性層と強磁性層との交換結合力の強化を促進した磁気記録媒体である。
【0039】
図1は、本発明に係る磁気記録媒体の実施例の要部を示す断面図である。
【0040】
本実施例の磁気記録媒体は、非磁性基板101、シード層102、下地層103、非磁性中間層104、強磁性層105、非磁性結合層107、磁性層109、保護層110及び潤滑層111がこの順序で積層された基本構造を有する。
【0041】
非磁性基板101は、例えばAl、Al合金又はガラスからなる。この非磁性基板101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。
【0042】
シード層102は、特に非磁性基板101がAl、Al合金からなる場合には、例えばNiPからなる。このNiP層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。また、シード層102は、非磁性基板101が例えばガラスからなる場合には、NiAl、FeAl等のB2構造の合金を用いることができる。上記シード層102は、この上に形成される下地層103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。
【0043】
磁気記録媒体が磁気ディスクの場合、非磁性基板101又はNiP層を用いたシード層102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。
【0044】
非磁性中間層104は、磁性層109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109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104はは、CoCr−M等のhcp構造を有する合金からなり、例えば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、Cu又はこれらの合金である。
【0045】
上記強磁性層105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、強磁性層105に用いることができる。ここで、M=B、Mo、Nb、Ta、W、Cu又はこれらの合金である。この強磁性層105は、2〜10nmの範囲に選定された膜厚を有する。
【0046】
上記非磁性結合層107は、Ru、Rh、Ir、Cr、Cu、Ru系合金、Rh系合金、Ir系合金、Cr系合金,Cu系合金等からなる。この非磁性結合層107を例えばRuで形成した場合には、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。この非磁性結合層107の膜厚をこのような範囲に選定することにより、前記強磁性層105及び磁性層109の磁化方向が互いに反平行となる。強磁性層105及び非磁性結合層107が前述した交換層構造を構成する。上記交換層構造は複数段に形成してもよい。
【0047】
上記磁性層109は、Co又はCoCrTa、CoCrPt、CoCrPt−Mを含むCo系合金等からなる。ここで、M=B,Mo、Nb、Ta、W、Cu又はこれらの合金である。磁性層109は、例えば5〜30nmの範囲に選定された膜厚を有する。勿論、磁性層109は、単一層構造のものに限定されず、多層構造からなる構成であっても良いことは、言うまでもない。
【0048】
保護層110は、例えばCからなる。又、潤滑層111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110及び潤滑層111は、磁気記録媒体上の保護層構造を構成する。
【0049】
交換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103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、交換層構造はこのような下地層103上に設けても良い。
【0050】
さて、図1において本実施例の磁気記録媒体では、上記強磁性層105と非磁性結合層107との境界、或いは磁性層109と非磁性結合層107との境界の少なくとも一方に、結合強化領域106、108が形成されている。上部結合強化領域108は磁性層109と平行な磁化方向を有し、下部結合強化領域106は強磁性層105と平行な磁化方向を有する。上部結合強化領域108及び下部結合強化領域106のそれぞれが、磁性層109又は強磁性層105と一体化して、磁性層109と強磁性層105との交換結合を強化して熱安定性をさらに向上させる機能を果たす。上記結合強化領域106、108は、いずれか一方のみを形成した場合でも、強磁性層105と磁性層109との交換結合力の強化を向上させることができる。
【0051】
前記結合強化領域106、108は、前記強磁性層105、前記非磁性結合層107及び前記磁性層109のいずれかの表面の一部として、すなわちこれらの表面に形成された界面として形成されてもよく、或いはある程度の厚さが確認できるように形成されてもよい。
【0052】
前記結合強化領域106、108を形成する材料は、例えばFe、Co、Ni及びこれらを含む合金からなる群から選択される。特に、これら結合強化領域106、108を構成する材料としては、Co、CoCr、CoCrTa等を用いることが推奨される。さらに、結合強化領域106、108を構成する材料としては、Co−X、CoCr−Y及びCoCrTa−Yで示される材料を選択して用いることもできる。ここで、X=Pt、Ta、B、Cu、W、Mo、Nb、Ru、Rh、Ir又はこれらの合金であり、Y=Pt、B、Cu、W、Mo、Nb、Ru、Rh、Ir又はこれらの合金である。
【0053】
前記結合強化領域を形成する材料は、最大でも2nm程度までの厚さに制限することが好ましい。この材料は面状態ばかりでなく、分散状態でもよい。例えば、前記強磁性層105上或いはその表面に、所望の材料が点状に分散した状態であっても前記交換結合強化の機能を十分に発揮する。よって、このように少ない材料が分散したような状態でも、全体として結合強化領域とすることができる。
【0054】
よって、結合強化領域内での材料の厚さは0〜2.0nm程度である。但し、この結合強化領域を形成するのに用いる材料により、磁気記録媒体に要求される特性が変化するので、これらを総合的に勘案して結合強化領域106、108を形成させる材料の厚さを定めることが好ましい。この点については、後述する。
【0055】
結合強化領域106、108を形成する材料として好適なFe、Co、Ni及びこれらを含む合金等は、前記強磁性層105或いは磁性層109を形成する材料としても用いることができる場合がある。よって、これらを形成する材料が互いに同一成分を有する場合や類似成分を有する場合があってもよいが、結合強化領域106、108を形成する側の材料についてはCo等の含有割合が所定以上(リッチ)であることが好ましい。例えば、一般的なCoを含む磁性層用材料よりもCo等の含有割合が10〜20(at%)以上高いものを用いることが好ましい。よって、強磁性層105及び磁性層109に用いられる材料と結合強化領域106、108で用いる材料で、その構成成分が類似する場合でも、結合強化領域106、108側の材料に含有するCo等はリッチな状態とする。
【0056】
強磁性層105或いは磁性層109を形成する材料として、前記のようなCo等がリッチである材料を用いることも可能である。この場合には、結合強化領域106、108は、強磁性層105及び磁性層109に含まれることになり、強磁性層105及び磁性層109の表面、すなわち非磁性結合層107との界面が実質的に結合強化領域106、108に相当することなる。この場合には、別途結合強化領域106、108を形成するための材料を準備する必要がない。
【0057】
以上のように、結合強化領域106、108は磁性層109と非磁性結合層107との境界、強磁性層105と非磁性結合層107との境界に実質的に存在すればよい。
【0058】
本実施例の磁気記録媒体は周知の薄膜形成技術を用いて形成することが可能である。例えば、スパッタリング法を用いて上記非磁性基板101上に下から順に所望の材料を積層することで図1に示す本実施例の磁気記録媒体を得ることができる。
【0059】
このような積層工程では、強磁性層105の上部に下部結合強化領域106が存在することになる。強磁性層105と下部結合強化領域106とを異なる材料を用いて、下部結合強化領域106を極薄く形成する場合の例を説明する。
【0060】
下部結合強化領域106を極めて薄く、例えばCoを0.5nm以下で形成すると、強磁性層105の上面にCoが面状態で形成されるまでには至らず、Coが点在している分散状態となる。この上に非磁性結合層107がさらに積層されても、下部結合強化領域106は少なくも強磁性層105と非磁性結合層107との境界に存する。下部結合強化領域106を形成するCoは、強磁性層105又は非磁性結合層107の表面に埋没したような状態となることもあり、この場合には下部結合強化領域106は強磁性層105又は非磁性結合層107の界面に形成されていると見ることもできる。
【0061】
上記のような関係は、非磁性結合層107及び磁性層109と上部結合強化領域108とについても同様である。
【0062】
さらに以下では、本実施例の結合強化領域106、108に用いる材料、好ましい材料の厚さ(t)等について、図2から図5を参照して説明する。
【0063】
なお、これら図2から図5に示すのは、下部結合強化領域106及び上部結合強化領域108を共に略均一に形成し、これらの厚さt(nm)を同時に変更し、そのときに磁気記録媒体から計測された値である。用いた材料は、Co、CoCr、CoCrTaの3種であり、CoCr、CoCrTaは前述したコバルトリッチな状態に形成されている。
【0064】
図2は結合強化領域106、108を形成する材料の厚さtに応じて変化する磁気記録媒体の交換結合磁界Hexの様子を示す図である。図2では、下部結合強化領域106及び上部結合強化領域108を形成する材料の厚さt(nm)を横軸、上記強磁性層105及び下部結合強化領域106と、上記磁性層109及び上部結合強化領域108との交換結合により生じた交換結合磁界Hexを縦軸に取っている。
【0065】
図2で、全ての材料で厚さtが1nmまでは増加する傾向にあり、CoCrでは約2500Oe、さらにCoでは約4000Oeの高いレベルにまで交換結合磁界Hexが強化されることを確認できる。Co、CoCrは材料厚さtが1nmを越えても増加するが、どちらの場合も厚さ2nmを越えると交換結合磁界Hexは減少している。
【0066】
なお、材料をCoCrTaとした場合、上記2つの材料と比較すると、交換結合磁界Hexの強化度合いは低いが、材料厚さtを1nm程度とすると実用レベルとすることができる。
【0067】
よって、結合強化領域106、108に用いる材料とその厚さtを選定することで必要な交換結合磁界Hexを有する磁気記録媒体を設計できる。以上からここで用いる材料厚さtは薄く1nm未満、例えば0.5nm以下でも顕著な効果があり、最大でも2nm程度である。本実施例にによれば、磁気記録媒体全体の層厚を殆ど増加させることなく交換結合磁界Hexを強化できることが分かる。
【0068】
また、上記のように交換結合磁界Hexを増加させることができれば、前記磁気記録媒体の保磁力を上げることができる。このように磁気記録媒体の保磁力を増加させることができれば、熱的安定を図りつつ高密度化させた磁気記録媒体の設計が可能となる。
【0069】
図3は、結合強化領域を形成する材料の厚さtを変化させたときの磁気記録媒体の保磁力Hcが変化する様子を示す図である。図3では、磁気記録媒体の保磁力Hcを縦軸に取っている。図3によれば、結合強化領域106、108の材料厚さtを増加させることで保磁力Hcを制御できることを確認できる。よって、結合強化領域106、108を形成する材料の厚さtを調整するだけで、磁気記録媒体に用いる磁性材料を変更することなく磁気記録媒体の保磁力Hcを制御できる。このような磁気記録媒体は磁性材料によらず熱安定性が得られるので、低ノイズ目的に特化して磁性材料を選択できる点で有用である。
【0070】
図4は、結合強化領域106、108の材料厚さtを変化させたときの磁気記録媒体のオーバーライト性能(O/W)について示す図である。オーバーライト性能は磁気記録媒体に一度目の磁気記録を行い、さらに異なる周波数で二度目の磁気記録をする。この後、記録の再生を行い、一度目の磁気記録がどの程度残存しているかを計測したO/W(dB)値を得て評価する。よって、このO/W値は低い値の方が好ましい。図4では、O/W値を縦軸に取っている。
【0071】
図4によれば、Co、CoCrを用いた場合に結合強化領域106、108をを形成する材料厚さtを増すと、O/W特性が低下する傾向が示されている。但し、CoよりもCoCrの方がO/W特性の劣化は格段に少ない。
【0072】
さらに、CoCrTaを用いた場合にはO/W特性が増加する傾向を示しており、好ましい材料であることが確認できる。特にCoCrTaの場合、1nmに向けO/W特性が増加し、2nmでも極めて好ましいO/W特性を示す。よって、O/W特性を重視する磁気記録媒体とする場合には、CoCrTaで結合強化領域106、108を形成することが好適であることが分かる。CoCr合金にTa等の他の材料を加えると、O/W特性を改善して結合強化領域106、108を形成できることが分かる。
【0073】
図5は、結合強化領域106、108を形成する材料厚さtを変化させたときの磁気記録媒体の記録特性(S/N比)について示す図である。S/N比は当然に高い方が好ましい。図4では、S/N比を縦軸に取っている。
【0074】
図5によれば、全ての材料で記録特性が劣化する傾向が示されている。しかし、材料厚さtが1nm以下では1dB程度であり、従来からの改善手法を用いることで十分に記録特性を補償できる範囲にある。このような記録特性における劣化を考慮しても、結合強化領域106、108を設けることによる熱安定性の向上等の効果が大きいと言える。
【0075】
なお、結合強化領域106、108をCoCr等で形成した後に、加熱してアニール処理すると領域内に濃度勾配が生じて粒間分離を促進できる。このように形成した結合強化領域106、108では上記記録特性を改善できる。よって、このような粒間分離処理を用ることで、熱安定性を向上させつつノイズ低減を促進させた磁気記録媒体とすることもできる。
【0076】
以上、図3から図5に示したように、磁気記録媒体内に結合強化領域106、108を設けることで交換結合磁界Hexを強化でき、熱安定性を増加させることができるという顕著な効果がある。さらに、結合強化領域106、108に採用する材料やその厚さを適宜選択することで、磁気記録媒体の保磁力HcやO/W特性も調整できる。
【0077】
次に、本発明になる磁気記憶装置の一実施例を、図6及び図7と共に説明する。図6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7は、磁気記憶装置の一実施例の要部を示す平面図である。
【0078】
図6及び図7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16は、モータ14により回転されるハブ15に取り付けられている。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を介して取り付けられている。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。
【0079】
磁気記憶装置の本実施例は、磁気記録媒体16に特徴がある。磁気記録媒体16は、図1と共に説明した、上記磁気記録媒体の第1実施例の構造を有する。勿論、磁気記録媒体16の数は3枚に限定されず、1枚でも、2枚又は4枚以上であっても良い。
【0080】
磁気記憶装置の基本構成は、図6及び図7に示すものに限定されるものではない。又、本発明で用いる磁気記録媒体は、磁気ディスクに限定されない。
【0081】
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、言うまでもない。
【0082】
【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から3記載の本発明によれば、磁気記録媒体内の交換結合を強化して、熱安定性をさらに向上させることができ、さらに記録特性も改善された磁気記録媒体とすることができる。
【0083】
また、請求項4記載の発明によれば、熱安定性を向上させつつ、オーバーライト性能やノイズ低減を図った磁気記録媒体とすることができる。
【0084】
また、請求項5記載の発明によれば、より確実に結合強化領域がその機能を発揮する磁気記録媒体となる。
【0085】
また、請求項6記載の発明によれば、磁気記録媒体の全体的な厚さの増加を抑制させつつ熱安定性を増加させることができる。
【0086】
また、請求項7記載の発明によれば、強磁性層或いは磁性層の表面に結合強化領域を有する磁気記録媒体となるので、別途に結合強化領域を形成するための材料を準備する必要がない。
【0088】
さらに、請求項8記載の発明によれば、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憶装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明になる磁気記録媒体の実施例の要部を示す断面図である。
【図2】結合強化領域を形成する材料の厚さtを変化させたときの交換結合磁界Hexの様子を示す図である。
【図3】結合強化領域を形成する材料の厚さtを変化させたときの磁気記録媒体の保磁力Hcの様子を示す図である。
【図4】結合強化領域を形成する材料の厚さtを変化させたときの磁気記録媒体のオーバーライト性能について示す図である。
【図5】結合強化領域を形成する材料の厚さtを変化させたときの磁気記録媒体の記録特性について示す図である。
【図6】本発明になる磁気記憶装置の一実施例の要部を示す断面図である。
【図7】磁気記憶装置の一実施例の要部を示す平面図である。
【符号の説明】
101 基板
102 シード層
103 下地層
104 非磁性中間層
105 強磁性層
106 下部結合強化領域
107 非磁性結合層
108 上部結合強化領域
109 磁性層
110 保護層
111 潤滑層
Claims (8)
- 少なくとも1つの磁性層と、強磁性層と、前記磁性層と前記強磁性層との間に非磁性結合層を有する磁気記録媒体であって、
前記強磁性層と前記非磁性結合層との境界、及び前記非磁性結合層と前記磁性層との境界の少なくとも一方に、前記磁性層と前記強磁性層との交換結合力を強化すると共に粒間分離されてなる結合強化領域を含む、磁気記録媒体。 - 請求項1に記載の磁気記録媒体において、
前記結合強化領域を形成する材料は、前記強磁性層、前記非磁性結合層又は前記磁性層の表面に含まれる形態である、ことを特徴とする磁気記録媒体。 - 請求項1又は2に記載の磁気記録媒体において、
前記結合強化領域は、Fe、Co、Ni及びこれらを含む合金からなる群から選択された材料で形成されている、ことを特徴とする磁気記録媒体。 - 請求項3に記載の磁気記録媒体において、
前記結合強化領域を形成する材料は、Co、CoCr、CoCrTa、Co−X、CoCr−Y及びCoCrTa−Yからなる群から選択される、但しX=Pt、Ta、B、Cu、W、Mo、Nb、Ru、Rh、Ir又はこれらの合金であり、Y=Pt、B、Cu、W、Mo、Nb、Ru、Rh、Ir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。 - 請求項3又は4に記載の磁気記録媒体において、
前記結合強化領域における前記Fe、Co又はNiの含有割合は、他の領域よりも高く設定されている、ことを特徴とする磁気記録媒体。 - 請求項1から5のいずれかに記載の磁気記録媒体において、
前記結合強化領域を形成する材料は最大で2nmの厚さを有する、ことを特徴とする磁気記録媒体。 - 請求項1から4のいずれかに記載の磁気記録媒体において、
前記強磁性層及び前記磁性層の少なくとも一方は、前記結合強化領域と同一の材料で形成されていることを特徴とする磁気記録媒体。 - 請求項1から7のいずれかに記載の磁気記録媒体を少なくとも1つ備えた磁気記憶装置。
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