JP3947001B2 - 情報記録媒体及び情報記憶装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的に情報記録媒体に関し、特に、垂直磁化膜を有する垂直磁気記録媒体に関する。
【０００２】
近年、磁気ディスク装置の小型大容量化に伴い、媒体内の磁性粒子の微細化が求められているが、面内（長手）記録方式と呼ばれる従来の記録方式では、熱的不安定性の要因となるため磁性粒子の著しい微細化は困難である。
【０００３】
このため、熱磁気緩和等において優位性を持つ垂直磁気記録方式が検討されている。一般的な垂直磁気記録方式では、基板上に軟磁性裏打ち層（下地層）を積層し、この軟磁性裏打ち層上に非磁性層を介して垂直磁化膜を積層した２層膜媒体が用いられる。
【０００４】
【従来の技術】
ハードディスク用垂直磁気記録媒体において、Ｃｏ／Ｐｄ或いはＣｏ／Ｐｔ多層膜を垂直磁化膜に用いる方法が研究されつつある。これらの多層膜は０．０５ｎｍ〜２ｎｍの極薄磁性膜と０．１ｎｍ〜５ｎｍの極薄非磁性膜を交互に積層したものであり、従来のＣｏ−Ｃｒ系合金を用いた記録媒体に比べ非常に強い垂直磁気異方性を示し、有力な垂直磁性膜候補となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した多層膜は以下のような問題を有している。
【０００６】
（１） 連続膜のため媒体ノイズが大きい。
【０００７】
この媒体ノイズの要因は、主に磁化反転に伴う遷移ノイズ或いは逆磁区ノイズである。ここで、遷移ノイズは磁性結晶粒による粒界ノイズや記録磁区境界付近の磁化反転の不均一性に由来する。逆磁区ノイズは、磁性粒の不均一性、記録膜の反磁界や記録磁区周辺磁化の漏洩磁界などに起因する。
【０００８】
一般的な対策として用いられるのは、隣り合う磁性粒同士が磁気的に孤立化するよう膜組織を形成することである。磁気的な孤立化を図ることで、媒体由来のノイズ（媒体ノイズ）は低減し、Ｓ／Ｎが改善され、ひいては線記録密度の向上が可能となる。
【０００９】
隣り合う磁性粒同士の孤立化によって磁気特性は大きく変化する。即ち、保磁力は増加し、Ｍ−Ｈループの保磁力付近の傾きα（＝４πｄＭ／ｄＨ）は低下する（理想条件ではα＝１）。
【００１０】
Ｃｏ／Ｐｄ或いはＣｏ／Ｐｔ多層磁性膜において、隣り合う磁性粒同士の磁気的な孤立化を図る手段としては高ガス圧下でのスパッタリングで成膜する方法、或いはグラニュラ下地層を用いる方法などが知られている。しかしながら、これらの方法を用いても、単磁区を形成するのは容易ではない。また、記録膜１層のみによる磁気特性制御は難しい。
【００１１】
（２） 裏打ち層によるノイズの増加。
【００１２】
裏打ち層はそれ自身磁性体であるため、裏打ち層の磁化に由来する磁束がヘッド再生信号に重畳してしまいノイズ源となってしまう。裏打ち層は保磁力（Ｈｃ）が数エルステッド（Ｏｅ）程度の軟磁性膜であるため、外部磁界の影響を受け易い。よって、記録ヘッドからの記録磁界に裏打ち層の漏れ磁界が重畳してしまい、一様な垂直磁気記録ができずノイズ源となる。
【００１３】
これらの対策として一般的に用いられるのは、反強磁性膜からなる磁区制御層を裏打ち層に隣接するように形成し、裏打ち層の磁区を制御する方法であるが、ノイズを充分に低減するには至っていない。
【００１４】
よって本発明の目的は、磁気記録層及び裏打ち層の漏洩磁界に由来するノイズを低減可能な垂直磁気記録媒体を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、基板と、前記基板上に設けられた軟磁性裏打ち層と、前記軟磁性裏打ち層上に設けられた垂直磁気異方性を有する多層膜からなる結晶性強磁性記録層と、前記結晶性強磁性記録層の上下少なくとも一方に設けられ、前記結晶性強磁性記録層が磁化された状態において、前記結晶性強磁性記録層と逆の磁化を示し、希土類−遷移金属アモルファス合金膜から構成され、前記軟磁性裏打ち層からの漏洩磁界を打ち消す非晶性フェリ磁性層と、を具備したことを特徴とする情報記録媒体が提供される。
【００１６】
希土類−遷移金属アモルファス合金膜は希土類金属としてガドリウム（Ｇｄ）を含んでいる。
【００１７】
好ましくは、フェリ磁性層は２０ｎｍ以下の厚さを有している。強磁性記録層は、Ｃｏ／Ｐｄ，Ｃｏ／Ｐｔ，ＣｏＢ／ＰｄＢ等の多層磁性膜から形成される。好ましくは、強磁性記録層とフェリ磁性層の間に両磁性膜の交換結合力を制御するための交換結合制御層が介在されている。好ましくは、交換結合制御層は１０ｎｍ以下の厚さを有している。
【００１８】
本発明の他の側面によると、基板と、前記基板上に設けられた軟磁性裏打ち層と、前記軟磁性裏打ち層上に設けられた垂直磁気異方性を有する多層膜からなる結晶性強磁性記録層と、前記結晶性強磁性記録層の上下少なくとも一方に設けられ、前記結晶性強磁性記録層が磁化された状態において、前記結晶性強磁性記録層と逆の磁化を示し、希土類−遷移金属アモルファス合金膜から構成され、前記軟磁性裏打ち層からの漏洩磁界を打ち消す非晶性フェリ磁性層と、を具備したことを特徴とする情報記録媒体を有する情報記憶装置が提供される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
まず、磁気記録層と軟磁性裏打ち層からなる２層垂直磁気記録媒体の各磁性層からの漏洩磁界の影響について検討する。
【００２０】
図１に、ガラス基板／ＣｏＺｒＮｄ（１００ｎｍ）軟磁性裏打ち層／Ｐｄ非磁性層／ＣｏＢ／ＰｄＢ磁性多層膜／Ｃ（５ｎｍ）保護層の媒体構成を有する２層膜垂直磁気記録媒体の周波数依存性を示す。
【００２１】
記録媒体を＋又は−に一様に磁化した状態（初期化）で、記録周波数を代えて記録したときの信号出力の大きさを示したものである。図１から明らかなように、初期化方向によって周波数依存性が異なっている。
【００２２】
さらに、図２（Ａ）の矢印２及び図２（Ｂ）の矢印４，６に示したように、高周波になるほど記録できていない箇所が存在する。また、図２（Ａ）で８，１０に示すように＋信号と−信号の時間軸における幅が異なっている。これは、記録磁化方向により記録磁区の大きさが異なることを意味し、以下のような各磁性層からの漏洩磁界の影響と考えられる。
【００２３】
まず、垂直磁気記録層からの漏洩磁界の影響について検討する。図３は磁気記録層からの漏洩磁界が記録磁界に及ぼす影響を模式的に示したものである。軟磁性裏打ち層１２上に非磁性層１４が積層され、非磁性層１４上に磁気記録層１６が積層されている。
【００２４】
１８は記録ドメイン（磁区）、２０は初期化ドメインである。記録ドメイン１８と初期化ドメイン２０の間には磁壁又は遷移領域２２が形成されている。２４は記録層１６の漏洩磁界を示している。
【００２５】
図３から明らかなように、記録磁界（Ｈｅｘ）が印加された記録磁区（記録ドメイン）１８周辺の一様に初期化された領域２０からの漏洩磁界２４が下向きの記録磁界（Ｈｅｘ）に対してアシストするように重畳している。
【００２６】
一方、上向きに記録磁界（Ｈｅｘ）が印加された場合には、初期化された領域２０からの漏洩磁界は記録磁界（Ｈｅｘ）を減じる方向に重畳する。
【００２７】
このため、記録磁界が上向き、下向きに一様に印加されず、上向き記録磁区と下向き記録磁区とで形状又は大きさが異なることになる。その結果、再生信号強度或いは媒体ノイズが増加する。
【００２８】
図４（Ａ）は裏打ち層１２からの漏洩磁界が記録磁界に及ぼす影響を模式的に示したものである。裏打ち層１２としては一般的に以下の磁気特性を持つ膜が用いられる。
【００２９】
即ち、面内磁化膜であり、保磁力（Ｈｃ）が数１０エルステッド（Ｏｅ）以下の軟磁性膜である。また、磁気記録層１６と交換結合していないので、容易に外部印加磁界方向に磁化反転し易い。
【００３０】
さらに、大きい記録磁界を記録層を通して還流させるために、飽和磁化が大きい。磁束密度（Ｂｓ）に換算して、ＣｏＺｒＮｂ裏打ち層で１．１テスラ（Ｔ）以上、ＦｅＴａＣ裏打ち層で１．６テスラ以上の磁束密度を有する。これから、記録層１６の漏洩磁界よりも裏打ち層１２の漏洩磁界の影響の方が大きい可能性があることを示唆している。
【００３１】
従って、記録層の保磁力（Ｈｃ）以上の記録磁界（Ｈｅｘ）が印加されると、裏打ち層１２は記録磁界方向を向こうとするが、裏打ち層は面内磁化膜であるため容易に垂直方向を向くことができず、図４（Ａ）に示したように斜め方向を向く。
【００３２】
このとき、図４（Ｂ）に示すように、裏打ち層１２の磁化は垂直方向及び面内方向の磁化成分を有することになり、垂直方向成分が記録磁界に影響を及ぼす。この垂直方向成分の記録磁界への影響は、上述した記録層１６の漏洩磁界の効果と定性的に同傾向である。
【００３３】
ついで、漏洩磁界の影響を緩和する本発明の原理について図５及び図６を参照して説明する。本発明では、記録層１６上にフェリ磁性を示す漏洩磁界制御層２８を積層する。漏洩磁界制御層２８としては、例えばＧｄＦｅＣｏ等の希土類−遷移金属アモルファス合金膜を採用可能である。
【００３４】
記録層１６の遷移金属（Ｃｏ）と漏洩磁界制御層２８の遷移金属（例えばＧｄ）を交換結合させることで、図５及び図６に示した磁化配置となる。
【００３５】
図５は裏打ち層１２及び記録層１６からの漏洩磁界が記録磁界をアシストする場合の模式図であり、フェリ磁性を有する漏洩磁界制御層２８からの磁界３０は裏打ち層１２及び記録層１６からの漏洩磁界２６を打ち消す方向に作用する。
【００３６】
即ち、記録層１６と漏洩磁界制御層２８がフェリ的な磁化配置を形成することで、漏洩磁界制御層２８からの漏洩磁界３０が記録層１６及び裏打ち層１２からの漏洩磁界の影響をキャンセルする。その結果、記録磁界の過剰な印加を避けることができる。
【００３７】
図６は裏打ち層１２の漏洩磁界が記録磁界をアシストし、記録層１６からの漏洩磁界が記録磁界をキャンセルする場合の模式図である。この場合には、漏洩磁界制御層２８からの磁界３０は裏打ち層１２からの漏洩磁界２６を打ち消す方向に作用する。
【００３８】
本発明では、記録層１６上にフェリ磁性を有する漏洩磁界制御層２８を設けたことにより、各磁性層１２，１６からの漏洩磁界の影響を低減し、記録磁界を方向によらず一様に印加することが可能となる。
【００３９】
漏洩磁界制御層２８に用いた希土類−遷移金属アモルファス合金膜の磁気特性を図７に示す。漏洩磁界制御層２８として希土類−遷移金属アモルファス合金膜を用いたときの効果は以下の通りである。
【００４０】
図７から明らかなように、希土類−遷移金属アモルファス合金膜はフェリ磁性を有している。即ち、希土類磁化優性（ＲＥリッチ組成）では、ネット磁化は希土類金属磁化の方向を向き、遷移金属磁化優性（ＴＭリッチ組成）では、ネット磁化は遷移金属磁化の方向を向く。
【００４１】
希土類−遷移金属アモルファス合金膜を記録層１６と交換結合するように配置する。このため、遷移金属同士の交換結合により記録層１６の磁化に対して漏洩磁界制御層２８の磁化をアンチフェロ的に配置することができる。このとき、遷移金属同士の交換結合は磁化が同一方向に揃うため、膜厚方向（界面）磁壁は生じないので磁区は安定に存在する。
【００４２】
希土類−遷移金属アモルファス合金膜から形成された漏洩磁化制御層２８の希土類金属（本実施形態ではＧｄ）と記録層１６の遷移金属（本実施形態ではＣｏ）はフェリカップリングするので、希土類−遷移金属アモルファス合金膜をＲＥリッチ組成に変化させることで、漏洩磁化制御層２８の磁気特性或いは磁化配置を制御することができる。
【００４３】
漏洩磁界制御層２８としてアモルファス合金膜を用いているため、記録層１６の結晶性や配向性の影響を受け難い。結晶膜ではないので、磁性粒の不均一性等に起因する粒界ノイズを低減できる。
【００４４】
希土類金属元素として最適な元素を選択することで（本実施形態ではＧｄ）、磁性膜の遷移幅を狭くすることができる。その結果、磁化遷移（反転）に起因する遷移ノイズを低減できる。ここで、磁性膜の遷移幅は、希土類金属と遷移金属の交換結合力と垂直磁気異方性に比例する。
【００４５】
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
【００４６】
実施例１
垂直磁気記録媒体３１はＤＣマグネトロンスパッタ法で成膜した。媒体構成は、図８に示すように、ガラス基板３２上にＣｏＺｒＮｄ裏打ち層３４、ＰｂＢ非磁性層３６、ＣｏＢ／ＰｂＢ多層膜記録層３８、ＧｄＦｅＣｏ漏洩磁界制御層４０、Ｃ保護層４２を順次成膜した。さらに、磁気ヘッドによる記録・再生特性評価のため、保護層４２上に潤滑層４４を塗布した。
【００４７】
上述したように、多層膜記録層３８は垂直磁化膜、裏打ち層３４は面内磁化膜であるため、記録層３８を裏打ち層３４上に直接積層すると裏打ち層３４の磁気特性が記録層３８に影響して、媒体ノイズの増大や熱揺らぎの影響を受け易くなる。
【００４８】
そこで記録層３８と裏打ち層３４を磁気的に分離するため、多層膜記録層３８はＰｄＢ非磁性層３６から積層した。ここで、記録層３８と裏打ち層３４の磁気的な分離には、ボロン（Ｂ）、カーボン（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）などのメタロイド単体、或いはメタロイドを少なくとも１種類含むＰｄＢのような合金膜或いは酸化膜を使用可能である。
【００４９】
実施例１の具体的な媒体構成は以下の通りである。Ｃ（５ｎｍ）／ＧｄＦｅＣｏ（５ｎｍ）／ＣｏＢ／ＰｄＢ多層膜／ＣｏＺｒＮｄ（１００ｎｍ）／ガラス基板。比較媒体として、Ｃ（５ｎｍ）／ＣｏＢ／ＰｄＢ多層膜／ＣｏＺｒＮｄ（１００ｎｍ）／ガラス基板からなる媒体を作製した。
【００５０】
電気磁気特性評価では、記録ヘッドのトラック幅（記録幅）及びギャップ長はそれぞれ２μｍ、０．３μｍであり、再生ヘッドのトラック幅及びギャップ長はそれぞれ１μｍ、０．２μｍの磁気ヘッドを用いた。記録・再生線速度は５ｍ／ｓとした。
【００５１】
記録周波数に対する信号出力変化を図９に示す。図９から明らかなように、実施例１の記録媒体は広い周波数帯域に渡り所定以上の信号出力を取ることができる。
【００５２】
これに対して比較媒体では、記録周波数が高周波数になると、信号出力が極端に劣化する。これから、実施例１の記録媒体の方が比較媒体よりも周波数特性が向上していると言える。
【００５３】
また、矢印４６で示された実施例１の媒体と比較媒体がほぼ同一出力となる１００ＭＨｚ付近でＳ／Ｎを評価したところ、媒体ノイズの低下により、比較媒体に対して実施例１の媒体のＳ／Ｎが約３ｄＢ高いことが確認された。
【００５４】
実施例２
実施例１の媒体と同一媒体構成にし、ＧｄＦｅＣｏ漏洩磁界制御層４０の層厚を５〜２５ｎｍの範囲で変えて記録周波数５ＭＨｚにおけるＳ／Ｎ特性を評価した結果を図１０に示す。
【００５５】
媒体ノイズはＧｄＦｅＣｏ層の層厚を増加させると単調に増加し、約２０ｎｍ程度で比較媒体の媒体ノイズとほぼ等しくなった。これより、ＧｄＦｅＣｏ漏洩磁界制御層４０の層厚は２０ｎｍ以下が好ましい。
【００５６】
実施例３
次に、ＧｄＦｅＣｏ漏洩磁界制御層４０と記録層３８の交換結合力を制御するために、図１１の媒体構成のように記録層３８´と漏洩磁界制御層４０の間にＣｏＢ交換結合制御層４８を介在させた垂直磁気記録媒体３１´について特性評価をした。
【００５７】
記録層３８´としてＣｏ／Ｐｄ多層膜を用い、ＧｄＦｅＣｏ漏洩磁界制御層４０の膜厚は５ｎｍ、交換結合制御層４８としてはＣｏＢを用い、ボロン（Ｂ）の含有量は８ａｔ％とした。
【００５８】
図１２は媒体ノイズの交換結合制御層４８の厚さ依存性を示している。ＧｄＦｅＣｏ漏洩磁界制御層を形成しない媒体を比較媒体とした。図１２から明らかなように、媒体ノイズは交換結合制御層４８の厚さが約１０ｎｍ程度で比較媒体とほぼ等しく、それ以上の厚さでは媒体ノイズが比較媒体より大きくなっている。これより、ＣｏＢ交換結合制御層４８の膜厚は１０ｎｍ以下が好ましい。
【００５９】
なお、交換結合制御層４８として、ボロン（Ｂ）、カーボン（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）などのメタロイド単体或いはメタロイドを少なくとも一種含む合金膜／酸化膜を用いても定性的には同様な結果が得られる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、裏打ち層、記録層などからの漏洩磁界の影響を抑制し、媒体ノイズの低減を図った垂直磁気記録媒体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】２層膜垂直磁気記録媒体の周波数依存性を示す図である。
【図２】図２（Ａ）は記録周波数３０ＭＨｚのときの消去方向に対する周波数特性と再生波形を示す図であり、図２（Ｂ）は記録周波数５０ＭＨｚのときの消去方向に対する周波数特性と再生波形を示す図である。
【図３】記録層からの漏洩磁界の影響を示す図である。
【図４】図４（Ａ）は裏打ち層からの漏洩磁界の影響を示す図であり、図４（Ｂ）は裏打ち層の磁化の垂直方向成分と面内方向成分を説明する図である。
【図５】漏洩磁界が記録磁界をアシストする場合の本発明の原理を説明する図である。
【図６】記録層の漏洩磁界が記録磁界をキャンセルする場合の本発明の原理を説明する図である。
【図７】漏洩磁界制御層の飽和磁化Ｍｓ及び保磁力Ｈｃの温度依存性及び磁化状態を示す図である。
【図８】実施例１の媒体構成を示す図である。
【図９】信号出力の記録周波数依存性を示す図である。
【図１０】媒体ノイズの漏洩磁界制御層の厚さ依存性を示す図である。
【図１１】実施例３の媒体構成を示す図である。
【図１２】媒体ノイズの交換結合制御層の厚さ依存性を示す図である。
【符号の説明】
１２ 裏打ち層
１４ 非磁性層
１６ 記録層
１８ 記録ドメイン
２０ 初期化ドメイン
２２ 磁壁
２４ 記録層からの漏洩磁界
２６ 裏打ち層からの漏洩磁界
２８ 漏洩磁界制御層
３０ 漏洩磁界制御層からの漏洩磁界
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的に情報記録媒体に関し、特に、垂直磁化膜を有する垂直磁気記録媒体に関する。
【０００２】
近年、磁気ディスク装置の小型大容量化に伴い、媒体内の磁性粒子の微細化が求められているが、面内（長手）記録方式と呼ばれる従来の記録方式では、熱的不安定性の要因となるため磁性粒子の著しい微細化は困難である。
【０００３】
このため、熱磁気緩和等において優位性を持つ垂直磁気記録方式が検討されている。一般的な垂直磁気記録方式では、基板上に軟磁性裏打ち層（下地層）を積層し、この軟磁性裏打ち層上に非磁性層を介して垂直磁化膜を積層した２層膜媒体が用いられる。
【０００４】
【従来の技術】
ハードディスク用垂直磁気記録媒体において、Ｃｏ／Ｐｄ或いはＣｏ／Ｐｔ多層膜を垂直磁化膜に用いる方法が研究されつつある。これらの多層膜は０．０５ｎｍ〜２ｎｍの極薄磁性膜と０．１ｎｍ〜５ｎｍの極薄非磁性膜を交互に積層したものであり、従来のＣｏ−Ｃｒ系合金を用いた記録媒体に比べ非常に強い垂直磁気異方性を示し、有力な垂直磁性膜候補となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した多層膜は以下のような問題を有している。
【０００６】
（１） 連続膜のため媒体ノイズが大きい。
【０００７】
この媒体ノイズの要因は、主に磁化反転に伴う遷移ノイズ或いは逆磁区ノイズである。ここで、遷移ノイズは磁性結晶粒による粒界ノイズや記録磁区境界付近の磁化反転の不均一性に由来する。逆磁区ノイズは、磁性粒の不均一性、記録膜の反磁界や記録磁区周辺磁化の漏洩磁界などに起因する。
【０００８】
一般的な対策として用いられるのは、隣り合う磁性粒同士が磁気的に孤立化するよう膜組織を形成することである。磁気的な孤立化を図ることで、媒体由来のノイズ（媒体ノイズ）は低減し、Ｓ／Ｎが改善され、ひいては線記録密度の向上が可能となる。
【０００９】
隣り合う磁性粒同士の孤立化によって磁気特性は大きく変化する。即ち、保磁力は増加し、Ｍ−Ｈループの保磁力付近の傾きα（＝４πｄＭ／ｄＨ）は低下する（理想条件ではα＝１）。
【００１０】
Ｃｏ／Ｐｄ或いはＣｏ／Ｐｔ多層磁性膜において、隣り合う磁性粒同士の磁気的な孤立化を図る手段としては高ガス圧下でのスパッタリングで成膜する方法、或いはグラニュラ下地層を用いる方法などが知られている。しかしながら、これらの方法を用いても、単磁区を形成するのは容易ではない。また、記録膜１層のみによる磁気特性制御は難しい。
【００１１】
（２） 裏打ち層によるノイズの増加。
【００１２】
裏打ち層はそれ自身磁性体であるため、裏打ち層の磁化に由来する磁束がヘッド再生信号に重畳してしまいノイズ源となってしまう。裏打ち層は保磁力（Ｈｃ）が数エルステッド（Ｏｅ）程度の軟磁性膜であるため、外部磁界の影響を受け易い。よって、記録ヘッドからの記録磁界に裏打ち層の漏れ磁界が重畳してしまい、一様な垂直磁気記録ができずノイズ源となる。
【００１３】
これらの対策として一般的に用いられるのは、反強磁性膜からなる磁区制御層を裏打ち層に隣接するように形成し、裏打ち層の磁区を制御する方法であるが、ノイズを充分に低減するには至っていない。
【００１４】
よって本発明の目的は、磁気記録層及び裏打ち層の漏洩磁界に由来するノイズを低減可能な垂直磁気記録媒体を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、基板と、前記基板上に設けられた軟磁性裏打ち層と、前記軟磁性裏打ち層上に設けられた垂直磁気異方性を有する多層膜からなる結晶性強磁性記録層と、前記結晶性強磁性記録層の上下少なくとも一方に設けられ、前記結晶性強磁性記録層が磁化された状態において、前記結晶性強磁性記録層と逆の磁化を示し、希土類−遷移金属アモルファス合金膜から構成され、前記軟磁性裏打ち層からの漏洩磁界を打ち消す非晶性フェリ磁性層と、を具備したことを特徴とする情報記録媒体が提供される。
【００１６】
希土類−遷移金属アモルファス合金膜は希土類金属としてガドリウム（Ｇｄ）を含んでいる。
【００１７】
好ましくは、フェリ磁性層は２０ｎｍ以下の厚さを有している。強磁性記録層は、Ｃｏ／Ｐｄ，Ｃｏ／Ｐｔ，ＣｏＢ／ＰｄＢ等の多層磁性膜から形成される。好ましくは、強磁性記録層とフェリ磁性層の間に両磁性膜の交換結合力を制御するための交換結合制御層が介在されている。好ましくは、交換結合制御層は１０ｎｍ以下の厚さを有している。
【００１８】
本発明の他の側面によると、基板と、前記基板上に設けられた軟磁性裏打ち層と、前記軟磁性裏打ち層上に設けられた垂直磁気異方性を有する多層膜からなる結晶性強磁性記録層と、前記結晶性強磁性記録層の上下少なくとも一方に設けられ、前記結晶性強磁性記録層が磁化された状態において、前記結晶性強磁性記録層と逆の磁化を示し、希土類−遷移金属アモルファス合金膜から構成され、前記軟磁性裏打ち層からの漏洩磁界を打ち消す非晶性フェリ磁性層と、を具備したことを特徴とする情報記録媒体を有する情報記憶装置が提供される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
まず、磁気記録層と軟磁性裏打ち層からなる２層垂直磁気記録媒体の各磁性層からの漏洩磁界の影響について検討する。
【００２０】
図１に、ガラス基板／ＣｏＺｒＮｄ（１００ｎｍ）軟磁性裏打ち層／Ｐｄ非磁性層／ＣｏＢ／ＰｄＢ磁性多層膜／Ｃ（５ｎｍ）保護層の媒体構成を有する２層膜垂直磁気記録媒体の周波数依存性を示す。
【００２１】
記録媒体を＋又は−に一様に磁化した状態（初期化）で、記録周波数を代えて記録したときの信号出力の大きさを示したものである。図１から明らかなように、初期化方向によって周波数依存性が異なっている。
【００２２】
さらに、図２（Ａ）の矢印２及び図２（Ｂ）の矢印４，６に示したように、高周波になるほど記録できていない箇所が存在する。また、図２（Ａ）で８，１０に示すように＋信号と−信号の時間軸における幅が異なっている。これは、記録磁化方向により記録磁区の大きさが異なることを意味し、以下のような各磁性層からの漏洩磁界の影響と考えられる。
【００２３】
まず、垂直磁気記録層からの漏洩磁界の影響について検討する。図３は磁気記録層からの漏洩磁界が記録磁界に及ぼす影響を模式的に示したものである。軟磁性裏打ち層１２上に非磁性層１４が積層され、非磁性層１４上に磁気記録層１６が積層されている。
【００２４】
１８は記録ドメイン（磁区）、２０は初期化ドメインである。記録ドメイン１８と初期化ドメイン２０の間には磁壁又は遷移領域２２が形成されている。２４は記録層１６の漏洩磁界を示している。
【００２５】
図３から明らかなように、記録磁界（Ｈｅｘ）が印加された記録磁区（記録ドメイン）１８周辺の一様に初期化された領域２０からの漏洩磁界２４が下向きの記録磁界（Ｈｅｘ）に対してアシストするように重畳している。
【００２６】
一方、上向きに記録磁界（Ｈｅｘ）が印加された場合には、初期化された領域２０からの漏洩磁界は記録磁界（Ｈｅｘ）を減じる方向に重畳する。
【００２７】
このため、記録磁界が上向き、下向きに一様に印加されず、上向き記録磁区と下向き記録磁区とで形状又は大きさが異なることになる。その結果、再生信号強度或いは媒体ノイズが増加する。
【００２８】
図４（Ａ）は裏打ち層１２からの漏洩磁界が記録磁界に及ぼす影響を模式的に示したものである。裏打ち層１２としては一般的に以下の磁気特性を持つ膜が用いられる。
【００２９】
即ち、面内磁化膜であり、保磁力（Ｈｃ）が数１０エルステッド（Ｏｅ）以下の軟磁性膜である。また、磁気記録層１６と交換結合していないので、容易に外部印加磁界方向に磁化反転し易い。
【００３０】
さらに、大きい記録磁界を記録層を通して還流させるために、飽和磁化が大きい。磁束密度（Ｂｓ）に換算して、ＣｏＺｒＮｂ裏打ち層で１．１テスラ（Ｔ）以上、ＦｅＴａＣ裏打ち層で１．６テスラ以上の磁束密度を有する。これから、記録層１６の漏洩磁界よりも裏打ち層１２の漏洩磁界の影響の方が大きい可能性があることを示唆している。
【００３１】
従って、記録層の保磁力（Ｈｃ）以上の記録磁界（Ｈｅｘ）が印加されると、裏打ち層１２は記録磁界方向を向こうとするが、裏打ち層は面内磁化膜であるため容易に垂直方向を向くことができず、図４（Ａ）に示したように斜め方向を向く。
【００３２】
このとき、図４（Ｂ）に示すように、裏打ち層１２の磁化は垂直方向及び面内方向の磁化成分を有することになり、垂直方向成分が記録磁界に影響を及ぼす。この垂直方向成分の記録磁界への影響は、上述した記録層１６の漏洩磁界の効果と定性的に同傾向である。
【００３３】
ついで、漏洩磁界の影響を緩和する本発明の原理について図５及び図６を参照して説明する。本発明では、記録層１６上にフェリ磁性を示す漏洩磁界制御層２８を積層する。漏洩磁界制御層２８としては、例えばＧｄＦｅＣｏ等の希土類−遷移金属アモルファス合金膜を採用可能である。
【００３４】
記録層１６の遷移金属（Ｃｏ）と漏洩磁界制御層２８の遷移金属（例えばＧｄ）を交換結合させることで、図５及び図６に示した磁化配置となる。
【００３５】
図５は裏打ち層１２及び記録層１６からの漏洩磁界が記録磁界をアシストする場合の模式図であり、フェリ磁性を有する漏洩磁界制御層２８からの磁界３０は裏打ち層１２及び記録層１６からの漏洩磁界２６を打ち消す方向に作用する。
【００３６】
即ち、記録層１６と漏洩磁界制御層２８がフェリ的な磁化配置を形成することで、漏洩磁界制御層２８からの漏洩磁界３０が記録層１６及び裏打ち層１２からの漏洩磁界の影響をキャンセルする。その結果、記録磁界の過剰な印加を避けることができる。
【００３７】
図６は裏打ち層１２の漏洩磁界が記録磁界をアシストし、記録層１６からの漏洩磁界が記録磁界をキャンセルする場合の模式図である。この場合には、漏洩磁界制御層２８からの磁界３０は裏打ち層１２からの漏洩磁界２６を打ち消す方向に作用する。
【００３８】
本発明では、記録層１６上にフェリ磁性を有する漏洩磁界制御層２８を設けたことにより、各磁性層１２，１６からの漏洩磁界の影響を低減し、記録磁界を方向によらず一様に印加することが可能となる。
【００３９】
漏洩磁界制御層２８に用いた希土類−遷移金属アモルファス合金膜の磁気特性を図７に示す。漏洩磁界制御層２８として希土類−遷移金属アモルファス合金膜を用いたときの効果は以下の通りである。
【００４０】
図７から明らかなように、希土類−遷移金属アモルファス合金膜はフェリ磁性を有している。即ち、希土類磁化優性（ＲＥリッチ組成）では、ネット磁化は希土類金属磁化の方向を向き、遷移金属磁化優性（ＴＭリッチ組成）では、ネット磁化は遷移金属磁化の方向を向く。
【００４１】
希土類−遷移金属アモルファス合金膜を記録層１６と交換結合するように配置する。このため、遷移金属同士の交換結合により記録層１６の磁化に対して漏洩磁界制御層２８の磁化をアンチフェロ的に配置することができる。このとき、遷移金属同士の交換結合は磁化が同一方向に揃うため、膜厚方向（界面）磁壁は生じないので磁区は安定に存在する。
【００４２】
希土類−遷移金属アモルファス合金膜から形成された漏洩磁化制御層２８の希土類金属（本実施形態ではＧｄ）と記録層１６の遷移金属（本実施形態ではＣｏ）はフェリカップリングするので、希土類−遷移金属アモルファス合金膜をＲＥリッチ組成に変化させることで、漏洩磁化制御層２８の磁気特性或いは磁化配置を制御することができる。
【００４３】
漏洩磁界制御層２８としてアモルファス合金膜を用いているため、記録層１６の結晶性や配向性の影響を受け難い。結晶膜ではないので、磁性粒の不均一性等に起因する粒界ノイズを低減できる。
【００４４】
希土類金属元素として最適な元素を選択することで（本実施形態ではＧｄ）、磁性膜の遷移幅を狭くすることができる。その結果、磁化遷移（反転）に起因する遷移ノイズを低減できる。ここで、磁性膜の遷移幅は、希土類金属と遷移金属の交換結合力と垂直磁気異方性に比例する。
【００４５】
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
【００４６】
実施例１
垂直磁気記録媒体３１はＤＣマグネトロンスパッタ法で成膜した。媒体構成は、図８に示すように、ガラス基板３２上にＣｏＺｒＮｄ裏打ち層３４、ＰｂＢ非磁性層３６、ＣｏＢ／ＰｂＢ多層膜記録層３８、ＧｄＦｅＣｏ漏洩磁界制御層４０、Ｃ保護層４２を順次成膜した。さらに、磁気ヘッドによる記録・再生特性評価のため、保護層４２上に潤滑層４４を塗布した。
【００４７】
上述したように、多層膜記録層３８は垂直磁化膜、裏打ち層３４は面内磁化膜であるため、記録層３８を裏打ち層３４上に直接積層すると裏打ち層３４の磁気特性が記録層３８に影響して、媒体ノイズの増大や熱揺らぎの影響を受け易くなる。
【００４８】
そこで記録層３８と裏打ち層３４を磁気的に分離するため、多層膜記録層３８はＰｄＢ非磁性層３６から積層した。ここで、記録層３８と裏打ち層３４の磁気的な分離には、ボロン（Ｂ）、カーボン（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）などのメタロイド単体、或いはメタロイドを少なくとも１種類含むＰｄＢのような合金膜或いは酸化膜を使用可能である。
【００４９】
実施例１の具体的な媒体構成は以下の通りである。Ｃ（５ｎｍ）／ＧｄＦｅＣｏ（５ｎｍ）／ＣｏＢ／ＰｄＢ多層膜／ＣｏＺｒＮｄ（１００ｎｍ）／ガラス基板。比較媒体として、Ｃ（５ｎｍ）／ＣｏＢ／ＰｄＢ多層膜／ＣｏＺｒＮｄ（１００ｎｍ）／ガラス基板からなる媒体を作製した。
【００５０】
電気磁気特性評価では、記録ヘッドのトラック幅（記録幅）及びギャップ長はそれぞれ２μｍ、０．３μｍであり、再生ヘッドのトラック幅及びギャップ長はそれぞれ１μｍ、０．２μｍの磁気ヘッドを用いた。記録・再生線速度は５ｍ／ｓとした。
【００５１】
記録周波数に対する信号出力変化を図９に示す。図９から明らかなように、実施例１の記録媒体は広い周波数帯域に渡り所定以上の信号出力を取ることができる。
【００５２】
これに対して比較媒体では、記録周波数が高周波数になると、信号出力が極端に劣化する。これから、実施例１の記録媒体の方が比較媒体よりも周波数特性が向上していると言える。
【００５３】
また、矢印４６で示された実施例１の媒体と比較媒体がほぼ同一出力となる１００ＭＨｚ付近でＳ／Ｎを評価したところ、媒体ノイズの低下により、比較媒体に対して実施例１の媒体のＳ／Ｎが約３ｄＢ高いことが確認された。
【００５４】
実施例２
実施例１の媒体と同一媒体構成にし、ＧｄＦｅＣｏ漏洩磁界制御層４０の層厚を５〜２５ｎｍの範囲で変えて記録周波数５ＭＨｚにおけるＳ／Ｎ特性を評価した結果を図１０に示す。
【００５５】
媒体ノイズはＧｄＦｅＣｏ層の層厚を増加させると単調に増加し、約２０ｎｍ程度で比較媒体の媒体ノイズとほぼ等しくなった。これより、ＧｄＦｅＣｏ漏洩磁界制御層４０の層厚は２０ｎｍ以下が好ましい。
【００５６】
実施例３
次に、ＧｄＦｅＣｏ漏洩磁界制御層４０と記録層３８の交換結合力を制御するために、図１１の媒体構成のように記録層３８´と漏洩磁界制御層４０の間にＣｏＢ交換結合制御層４８を介在させた垂直磁気記録媒体３１´について特性評価をした。
【００５７】
記録層３８´としてＣｏ／Ｐｄ多層膜を用い、ＧｄＦｅＣｏ漏洩磁界制御層４０の膜厚は５ｎｍ、交換結合制御層４８としてはＣｏＢを用い、ボロン（Ｂ）の含有量は８ａｔ％とした。
【００５８】
図１２は媒体ノイズの交換結合制御層４８の厚さ依存性を示している。ＧｄＦｅＣｏ漏洩磁界制御層を形成しない媒体を比較媒体とした。図１２から明らかなように、媒体ノイズは交換結合制御層４８の厚さが約１０ｎｍ程度で比較媒体とほぼ等しく、それ以上の厚さでは媒体ノイズが比較媒体より大きくなっている。これより、ＣｏＢ交換結合制御層４８の膜厚は１０ｎｍ以下が好ましい。
【００５９】
なお、交換結合制御層４８として、ボロン（Ｂ）、カーボン（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）などのメタロイド単体或いはメタロイドを少なくとも一種含む合金膜／酸化膜を用いても定性的には同様な結果が得られる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、裏打ち層、記録層などからの漏洩磁界の影響を抑制し、媒体ノイズの低減を図った垂直磁気記録媒体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】２層膜垂直磁気記録媒体の周波数依存性を示す図である。
【図２】図２（Ａ）は記録周波数３０ＭＨｚのときの消去方向に対する周波数特性と再生波形を示す図であり、図２（Ｂ）は記録周波数５０ＭＨｚのときの消去方向に対する周波数特性と再生波形を示す図である。
【図３】記録層からの漏洩磁界の影響を示す図である。
【図４】図４（Ａ）は裏打ち層からの漏洩磁界の影響を示す図であり、図４（Ｂ）は裏打ち層の磁化の垂直方向成分と面内方向成分を説明する図である。
【図５】漏洩磁界が記録磁界をアシストする場合の本発明の原理を説明する図である。
【図６】記録層の漏洩磁界が記録磁界をキャンセルする場合の本発明の原理を説明する図である。
【図７】漏洩磁界制御層の飽和磁化Ｍｓ及び保磁力Ｈｃの温度依存性及び磁化状態を示す図である。
【図８】実施例１の媒体構成を示す図である。
【図９】信号出力の記録周波数依存性を示す図である。
【図１０】媒体ノイズの漏洩磁界制御層の厚さ依存性を示す図である。
【図１１】実施例３の媒体構成を示す図である。
【図１２】媒体ノイズの交換結合制御層の厚さ依存性を示す図である。
【符号の説明】
１２ 裏打ち層
１４ 非磁性層
１６ 記録層
１８ 記録ドメイン
２０ 初期化ドメイン
２２ 磁壁
２４ 記録層からの漏洩磁界
２６ 裏打ち層からの漏洩磁界
２８ 漏洩磁界制御層
３０ 漏洩磁界制御層からの漏洩磁界
Claims (5)
- 基板と、
前記基板上に設けられた軟磁性裏打ち層と、
前記軟磁性裏打ち層上に設けられた垂直磁気異方性を有する多層膜からなる結晶性強磁性記録層と、
前記結晶性強磁性記録層の上下少なくとも一方に設けられ、前記結晶性強磁性記録層が磁化された状態において、前記結晶性強磁性記録層と逆の磁化を示し、希土類−遷移金属アモルファス合金膜から構成され、前記軟磁性裏打ち層からの漏洩磁界を打ち消す非晶性フェリ磁性層と、
を具備したことを特徴とする情報記録媒体。 - 前記希土類−遷移金属アモルファス合金膜は希土類金属としてＧｄを含んでいる請求項１記載の情報記録媒体。
- 前記結晶性強磁性記録層と前記非晶性フェリ磁性層の間に介在された交換結合制御層を更に具備した請求項１記載の情報記録媒体。
- 前記結晶性強磁性記録層は、Ｃｏ／Ｐｄ，Ｃｏ／Ｐｔ，ＣｏＢ／ＰｄＢからなる群から選択される多層膜から構成される請求項１記載の情報記録媒体。
- 請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の情報記録媒体を有する情報記憶装置。
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