JP3919047B2 - 垂直磁気記録媒体 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、垂直磁気記録層の飽和磁化Msが400emu/cc以下であり、且つ、c面格子間隔が4.07Å以下であることを特徴とする垂直磁気記録媒体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般的に、磁気テープ,磁気カード,磁気ディスクなどに適用されている垂直磁気記録媒体は、テープ状又はカード状もしくは円盤状などの非磁性基板に垂直磁気記録層を少なくとも膜付けして、この垂直磁気記録層に映像,音声,ディジタルデータなどの記録信号を略垂直に記録することで高密度の記録ができるので注目されており、近年活発に研究開発が行われている。この種の垂直磁気記録層としては、Co−Cr系合金薄膜が、強い垂直磁気異方性を有し良好な磁気記録特性が得られることから最も精力的に検討されている。上記したCo−Cr系合金膜の結晶構造は最密六方晶構造(hcp)をとり、磁化容易軸であるc軸が薄膜面に対して略垂直方向に配向することにより強い垂直磁気異方性が得られる。
【0003】
一方、高密度記録化と共に、高出力化,高S/N化のためために磁気記録媒体には高い保磁力化が要求されている。とくに、垂直磁気記録媒体の場合には、高出力化,高S/N化以外に、高い信号安定性を得るためにも高保磁力化が重要である。これは、垂直磁気記録媒体の面内方向の寸法に対して膜厚が極めて薄いために、膜厚方向と同一方向の垂直方向での反磁界が大きく、保磁力Hcが小さいと角型比Rs=Mr/Ms(飽和磁化Msに対する残留磁化Mrの比)が低下し、熱揺らぎの影響で記録信号が劣化し易いからである。
【0004】
そこで、垂直磁気記録媒体の保磁力Hcを高めるために従来いくつかの方法が提案されている。この一例として、Co−CrにTa,Zr,Nb,Ptなどの第3元素を添加する方法が検討されており、Ptを10at%以上添加することにより3000 Oe近い保磁力Hcが得られ、Pt以外の添加元素の場合には2600 Oe程度の保磁力Hcが得られている。
【0005】
また、他例として、Pt/Co,Pd/Co,Pd/CoCr,Pt/CoCrTaなどの超格子の多層膜を膜付けする方法が検討されており、いずれの超格子の多層膜でも3000 Oe以上の高い保磁力Hcが得られ、且つ、0.9以上の角型比Rsが得られ、多層膜の層間の交換相互作用により、見かけ上、良好な磁気記録特性が得られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、垂直磁気記録媒体の保磁力Hcを高めるために従来の一例の方法において、Co−CrにPtを10at%以上添加する方法では、Ptが高価な材料であるため、必然的に垂直磁気記録媒体がコスト高になってしまうと共に、飽和磁化Msが410emu/cc以上と高くなり、垂直磁気記録層の飽和磁化Msが高いと媒体ノイズが高くなり、S/Nを低下させてしまう。
一方、Co−CrにPt以外の元素を添加する方法では、飽和磁化Msが300emu/cc程度で2500 Oe以上の高い保磁力Hcが得られているものの、この場合、垂直磁気記録層を膜付けする際に垂直磁気記録媒体の基板温度を400°C以上にする必要があり、耐熱性の高い非磁性基板材料に制約されてしまうと共に、非磁性基板を加熱するために大電力を必要とし、加熱,冷却のための新たなプロセスを要するなどの問題点がある。
【0007】
また、垂直磁気記録媒体の保磁力Hcを高めるために従来の他例の方法において、超格子の多層膜を膜付けした場合、垂直磁気記録層における交換相互作用が媒体ノイズの発生原因になり易く、S/Nを低下させるなどの問題点がある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、第1の発明は、Co−Cr−Nb−Taの4元系合金からなり、前記Nb及び前記Taの組成比をそれぞれx(at%),y(at%)とするとき、x+y≧2、3x/4+y≦3の関係を満たす最密六方晶構造(hcp)を有し、且つc軸が膜面に対して垂直方向を向いた垂直磁気記録層が少なくとも、非磁性基板上に形成された垂直磁気記録媒体において、前記垂直磁気記録層のc面格子間隔が4.07Å以下であり、かつ飽和磁化Msが250〜350emu/ccの範囲にあり、かつ保磁力が25000e以上であることを特徴とする垂直磁気記録媒体である。
【0009】
第2の発明は、前記非磁性基板と前記垂直磁気記録層との間にCo−Zr系アモルファス軟磁性下地層が形成され、前記垂直磁気記録層と前記Co−Zr系アモルファス軟磁性下地層の原子同士を直接結合されていることを特徴とする請求項1記載の垂直磁気記録媒体である。
【0010】
第3の発明は、前記非磁性基板と前記Co−Zr系アモルファス軟磁性下地層との間に、前記Co−Zr系アモルファス軟磁性下地層の磁区をピンニングするピンニング層が形成されていることを特徴とする請求項2記載の垂直磁気記録媒体である。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る垂直磁気記録媒体の一実施例を図1乃至図5を参照して詳細に説明する。
【0013】
本発明に係る垂直磁気記録媒体は磁気テープ又は磁気カードもしくは磁気ディスクなどに適用されるものであり、テープ状又はカード状もしくは円盤状などの非磁性基板上に、Coを主成分とする最密六方晶構造(hcp)からなり、且つ、c軸が膜面に対して略垂直方向を向いた(c軸分散角Δθ50が7deg.以下)垂直磁気記録層を少なくとも膜付けした垂直磁気記録媒体において、垂直磁気記録層の飽和磁化Msが400emu/cc以下であり、且つ、c面格子間隔を4.07Å以下とし、この条件を満たすために垂直磁気記録層の材料として例えばCo−Cr−Nb−Taの4元系合金を用い、Nb及びTaの組成比をそれぞれx(at%)及びy(at%)として、
x+y≧2
3x/4+y≦3
を満足し、且つ、飽和磁化Msが400emu/cc以下となる組成を選ぶことで、300°C程度の比較的低い温度で非磁性基板上にCo−Cr−Nb−Taの垂直磁気記録層を単一層として膜付けでき、2500 Oe以上の高い保磁力Hcが得られ、且つ、0.7以上の角型比Rsが得られるので、媒体ノイズが小さくて、高い再生出力及び良好なS/Nが得られ、記録信号の熱安定性も良好となり、更に、各元素材料も高価な材料を使用していないので垂直磁気記録媒体を低コストで提供できるものである。
【0014】
また、本発明に係る垂直磁気記録媒体は、Co−Cr−Nb−Taの4元系合金を垂直磁気記録層として単一層として膜付けして説明したが、垂直磁気記録層の下にCo−Zr系アモルファス軟磁性下地層を設けて、垂直磁気記録層とCo−Zr系アモルファス軟磁性下地層の原子同士を直接結合させることにより、c軸を膜面に略垂直方向に向け易くし、且つ、記録再生感度を高めることができる。
【0015】
更に、Co−Zr系アモルファス軟磁性下地層の磁壁の発生を抑えて低ノイズ化、記録信号安定化のために硬磁性ピンニング層をCo−Zr系アモルファス軟磁性下地層の下に設けることも有効である。
【0016】
【実施例】
図1は本発明に係る垂直磁気記録媒体の構造を示した図である。
【0017】
本発明に係る垂直磁気記録媒体を作製するにあたって、非磁性基板に垂直磁気記録層を成膜する工程は、全てマグネトロンスパッタ法で行った。
【0018】
この実施例では、非磁性基板として鏡面仕上げの円盤状のソーダライムガラス基板1を用いており、ソーダライムガラス基板1の基板温度を室温に設定した状態で、このソーダライムガラス基板1上にまずCo83−Sm17膜(at%)を150nm成膜して硬磁性ピンニング層2とした。
【0019】
次に、上記と同様に基板温度を室温に設定した状態で硬磁性ピンニング層2の上にCo−Zr5−Nb4膜(at%)を600nm成膜してCo−Zr系軟磁性下地層3とした。
【0020】
この後、Co−Zr系軟磁性下地層3の上に直ちに垂直磁気記録層4を成膜した。上記垂直磁気記録層4は、基板温度を300°Cに設定した状態でCo−Cr−Ta−Nbの組成を種々変えたものを実験した。上記各成膜時にスパッタ装置内では、マグネトロンの磁石によって、約50 Oeの磁界がソーダライムガラス基板1の半径方向に加えられており、硬磁性ピンニング層2とCo−Zr系軟磁性下地層3の磁化及び磁化容易軸は半径方向に揃えられる。
【0021】
更に、垂直磁気記録層4の上の表面にカーボンを5nm成膜して保護層5とした。
【0022】
この際、垂直磁気記録層4の組成は、ICP発光分光分析により測定し、保磁力Hc,角型比Rsの測定はカー効果を用いた。また、c面格子間隔はX線回析による(002)面からの信号のピーク値で、c軸分散角は(002)面のロッキングカーブの半値幅Δθ50として評価した。
【0023】
また、記録信号を垂直磁気記録層4に記録する際には、トラック幅10μm,主磁極厚0.2μm,コイルターン数26のインダクティブ単磁極(SPT)ヘッドを用いた。一方、記録した信号を再生する際には、トラック幅2.6μmの磁気抵抗型(MR)ヘッドを用いた。そして、ソーダライムガラス基板1を回転させて、記録再生時のトラックの線速度が7m/sec、ヘッド浮上量は約50nmの条件下で測定した。また、S/N,基板ノイズ特性は、帯域25MHz、レゾリューション帯域幅30KHzの条件下で測定した。
【0024】
次に、図2は本発明に係る垂直磁気記録媒体に形成した垂直磁気記録層のc面間隔と保磁力Hcとの関係を示した図である。図2において、横軸にc面間隔を示し、縦軸に保磁力Hcを示すと、図示から明らかなように、c面間隔を小さくするほど保磁力Hcは大きくなり、c面間隔を4.07Å以下とすることで2500 0e以上の保磁力Hcが得られることがわかる。尚、図2中で●印でプロットしてあるサンプルは飽和磁化Msが大きいためにこの傾向からはずれている。
【0025】
次に、図3はCo−Cr−Nb−Taの4元系合金を用いた垂直磁気記録層のNb及びTaの組成比と保磁力Hcとの関係を示した図である。図3において横軸にNb組成比x(at%)を示し、縦軸にTa組成比y(at%)を示した時に保磁力Hcの関係は、
x+y≧2
3x/4+y≦3
を満す組成で、飽和磁化Msが250〜350emu/ccの低い範囲で、2500 Oe以上の高い保磁力Hcが得られることがわかる。また、他の組成の場合も飽和磁化Msが400emu/cc以下の範囲でc面格子間隔を4.07Å以下とすることで同じ効果が得られる。
【0026】
次に、図4は本発明に係る垂直磁気記録媒体Aと、比較例の垂直磁気記録媒体B,Cとの諸特性を比較して示した図である。図4において、Co−Cr−Nb−Taの4元系合金を用いた垂直磁気記録層を形成した本発明に係る垂直磁気記録媒体Aと、比較例としてc面間隔が大きい垂直磁気記録媒体B,Cを用意し、100kfciにおける媒体S/N,ノイズ特性を調べた。この際、比較例の垂直磁気記録媒体Bは保磁力Hcが高く且つ飽和磁化Msも高いものを用い、比較例の垂直磁気記録媒体Cは保磁力Hcが低く且つ飽和磁化Msも低いものを用いている。そして、図4から明らかなように、本発明に係る垂直磁気記録媒体Aが比較例の垂直磁気記録媒体B,Cよりも最も良好なS/N,ノイズ特性を示した。
【0027】
次に、図5は本発明に係る垂直磁気記録媒体の熱減磁特性を示した図である。図5において、本発明に係る垂直磁気記録媒体の熱減磁特性は、図3で示した種々の保磁力Hcを有する垂直記録媒体に対して、5kfciの低密度信号を記録して105sec後の信号劣化量を23°Cと31°Cの温度でそれぞれ調べた結果である。ここでは、信号記録にはトラック幅10μm、信号再生にはトラック幅3.5μm、主磁極厚0.4μm、コイルターン数26のインダクティブ単磁極(SPT)ヘッドを用いた。また、5kfciの低密度信号を選んだのは、垂直磁気記録の場合、低密度信号の方が反磁界が大きく、熱減磁を起こし易いからである。
【0028】
本発明による保磁力Hcが2500 Oe以上の垂直磁気記録媒体では、信号劣化量はほぼ5%以内と小さく、熱減磁を起こしにくいものであった。これは、保磁力Hcと同時に角型比Rsも向上した作用により、反磁界の影響を小さくできたためである。
【0029】
【発明の効果】
以上詳述した本発明に係る垂直磁気記録媒体によると、媒体ノイズが小さくて、高い再生出力及び良好なS/Nが得られ、記録信号の熱安定性も良好となり、更に、各元素材料も高価な材料を使用していないので垂直磁気記録媒体を低コストで提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る垂直磁気記録媒体の構造を示した図である。
【図2】本発明に係る垂直磁気記録媒体に形成した垂直磁気記録層のc面間隔と保磁力Hcとの関係を示した図である。
【図3】Co−Cr−Nb−Taの4元系合金を用いた垂直磁気記録層のNb及びTaの組成比と保磁力Hcとの関係を示した図である。
【図4】本発明に係る垂直磁気記録媒体Aと、比較例の垂直磁気記録媒体B,Cとの諸特性を比較して示した図である。
【図5】本発明に係る垂直磁気記録媒体の熱減磁特性を示した図である。
【符号の説明】
1…非磁性基板(ソーダライムガラス基板)、
2…硬磁性ピンニング層、
3…軟磁性下地層、
4…垂直磁気記録層、
5…保護層。
Claims (3)
- Co−Cr−Nb−Taの4元系合金からなり、前記Nb及び前記Taの組成比をそれぞれx(at%),y(at%)とするとき、x+y≧2、3x/4+y≦3の関係を満たす最密六方晶構造(hcp)を有し、且つc軸が膜面に対して垂直方向を向いた垂直磁気記録層が少なくとも、非磁性基板上に形成された垂直磁気記録媒体において、
前記垂直磁気記録層のc面格子間隔が4.07Å以下であり、かつ飽和磁化Msが250〜350emu/ccの範囲にあり、かつ保磁力が25000e以上であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。 - 前記非磁性基板と前記垂直磁気記録層との間にCo−Zr系アモルファス軟磁性下地層が形成され、前記垂直磁気記録層と前記Co−Zr系アモルファス軟磁性下地層の原子同士を直接結合されていることを特徴とする請求項1記載の垂直磁気記録媒体。
- 前記非磁性基板と前記Co−Zr系アモルファス軟磁性下地層との間に、前記Co−Zr系アモルファス軟磁性下地層の磁区をピンニングするピンニング層が形成されていることを特徴とする請求項2記載の垂直磁気記録媒体。
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