JP3987080B2 - 磁気記録媒体及び磁気記憶装置 - Google Patents

Description

本発明は磁気記録媒体及び磁気記憶装置に係り、特に高密度で面内磁気記録を行う磁気記録媒体及び磁気記憶装置に関する。

面内磁気記録用の磁気記録媒体の記憶容量は、媒体ノイズの低減及び磁気抵抗効果及び高感度スピンバルブヘッドの開発に伴い、急速に増加している。

典型的な磁気記録媒体は、基板、シード層、Ｃｒ又はＣｒ系下地層、情報が書かれるＣｏ系磁性層、Ｃ又はＤＬＣ上側層及び有機潤滑剤層がこの順序で積層された構成を有する。

媒体ノイズを低減するには、磁性層の膜厚を減少させて、磁性層の粒子サイズ及び粒子サイズ分布の分散を減少させれば良い。磁性層の膜厚は、例えばＣｒＭｏ，ＮｉＡｌ等からなる下地層を適切に用い、例えばＣｒＴｉＢからなる磁性層と下地層との間に設けられた中間層を用いることで、低減可能である。このように、媒体ノイズを低減することにより、信号対雑音比（ＳＮＲ）を向上し、高密度記録を実現することができる。 下地層は、磁性層の保磁力及びビットの熱安定性を増加させる面での磁性層の結晶軸配向を促進させる効果も有する。磁性層の結晶軸配向を良好なものとするには、下地層の膜厚は比較的大きくする必要がある。これは、下地層が薄いと、磁性層の結晶軸配向が低下するからである。しかし、磁性層の粒子サイズ分布は、通常は下地層の粒子サイズ分布に準ずると共に、下地層の粒子サイズは下地層の膜厚に依存し、下地層の粒子サイズは下地層の膜厚の増加と共に増加する。つまり、磁性層の粒子サイズ及び粒子サイズ分布の分散を低減させるには、下地層の膜厚を低減させる必要がある。
特開平９−６３０３５号公報 特開平１１−２９６８３３号公報 特開平１０−７９３０７号公報 特開平１１−２５４３９号公報 特開平５−２０５２３９号公報 特開平１１−２３８２２１号公報 特開平２−２９２７１５号公報

このため、従来の磁気記録媒体では、下地層の膜厚を制御する場合、磁性層の結晶軸配向の向上か、磁性層の粒子サイズ及び粒子サイズ分布の向上の一方を優先させなくてはならないと言う問題があった。即ち、磁性層の結晶軸配向は、下地層の膜厚を増加させることで向上可能であるが、この場合は磁性層の粒子サイズ及び粒子サイズ分布の分散が増大してしまう。他方、磁性層の粒子サイズ及び粒子サイズ分布は、下地層の膜厚を低減することで向上可能であるが、この場合は磁性層の結晶軸配向が低下してしまう。

従って、本発明は、磁性層の結晶軸配向と粒子サイズ及び粒子サイズ分布の両方を良好に制御し、ＳＮＲ向上して高密度記録を可能とする磁気記録媒体及び磁気記憶装置を提供することを目的とする。

上記の課題は、基板と、該基板の上方に設けられた磁性層とからなり、該磁性層は、該基板側に設けられた第１の層と、該第１の層に対し該基板と反対側に設けられた第２の層とを有し、該第１の層はＣｏＣｒ_ａＸ系合金であり、前記Ｘは、Ｂ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｃ，Ｐからなるグループから選択された元素又はその合金からなり、３０≧ａ（ａｔ％）≧１５であり、該第２の層は膜厚がＣｏＣｒＰｔ系合金からなり、Ｘの含有量が０、又は、該第１の層におけるＸの含有量より小さい面内磁気記録媒体によって達成できる。

上記の課題は、少なくとも１つの面内磁気記録媒体と、該磁気記録媒体に対して情報の記録及び再生を行う少なくとも１つのヘッドとを備え、該磁気記録媒体は、基板と、該基板の上方に設けられた磁性層とからなり、該磁性層は、該基板側に設けられた第１の層と、該第１の層に対し該基板と反対側に設けられた第２の層とを有し、該第１の層はＣｏＣｒ_ａＸ系合金であり、前記Ｘは、Ｂ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｃ，Ｐからなるグループから選択された元素又はその合金からなり、３０≧ａ（ａｔ％）≧１５であり、該第２の層は膜厚がＣｏＣｒＰｔ系合金からなり、Ｘの含有量が０、又は、該第１の層におけるＢの含有量より小さい磁気記憶装置によっても達成できる。

上記の課題は、基板と、該基板の上方に設けられた磁性層とからなり、該磁性層は、該基板側に設けられた第１の層と、該第１の層に対し該基板と反対側に設けられた第２の層とを有し、該第１の層は膜厚が１〜１０ｎｍのＣｏＣｒＢ系合金からなり、該第２の層は膜厚が５〜３０ｎｍのＣｏ系合金からなる磁気記録媒体によっても達成できる。本発明によれば、磁性層の粒子サイズを、下地層の粒子サイズよりはるかに小さくすることができる。

磁気記録媒体は、前記基板と前記第１の層との間に設けられた非磁性下地層を更に有し、該第１の層は、前記第２の層における粒子径が該非磁性下地層における粒子径より小さくなるように、該第２の層にて微細粒子サイズ及び均一な粒子サイズ分布を発生する構成としても良い。

前記第１の層は、ＣｏＣｒ_ａＢ_ｂＸ_ｃＹ_ｄからなり、Ｘ＝Ｐｔ，Ｙ＝Ｔａ，３０≧ａ（ａｔ％）≧１５，８≧ｂ（ａｔ％）≧１，１５≧ｃ（ａｔ％）≧０，５≧ｄ（ａｔ％）≧０とすることもできる。

前記第１の層は、室温で非磁性であっても良い。

前記第２の層は、Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ及びこれらの合金，ＣｏＣｒＴａ，ＣｏＣｒＰｔ，ＣｏＣｒＰｔＢ，ＣｏＣｒＰｔＴａ，ＣｏＣｒＰｔＷ及びＣｏＣｒＰｔＴａＮｂからなるグループから選択された材料からなる構成であっても良い。

上記の課題は、基板と、該基板の上方に設けられた磁性層とからなり、該磁性層は、該基板側に設けられた第１の層と、該第１の層に対し該基板と反対側に設けられた第２の層とを有し、該第１の層はＢの含有量が１ａｔ％以上のＣｏＣｒＢ系合金からなり、該第２の層はＢの含有量が０、又は、該第１の層におけるＢの含有量より小さい、Ｃｏ系合金からなる磁気記録媒体によっても達成できる。 上記の課題は、基板と、該基板の上方に設けられた磁性層とからなり、該磁性層は、該基板側に設けられた第１の層と、該第１の層に対し該基板と反対側に設けられた第２の層とを有し、該第１の層はＣｏＣｒＸ系合金からなり、ＸはＣｒの析出を促進する元素又は合金であり、該第２の層はＸの含有量が０、又は、該第１の層におけるＸの含有量より小さい、Ｃｏ系合金からなる磁気記録媒体によっても達成できる。

この場合、前記Ｘは、Ｂ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｃ，Ｐからなるグループから選択された元素又はその合金からなる構成であっても良い。

上記の課題は、少なくとも１つの磁気記録媒体と、該磁気記録媒体に対して情報の記録及び再生を行う少なくとも１つのヘッドとを備え、該磁気記録媒体は、基板と、該基板の上方に設けられた磁性層とからなり、該磁性層は、該基板側に設けられた第１の層と、該基板と反対側に設けられた第２の層とを有し、該第１の層は膜厚が１〜１０ｎｍのＣｏＣｒＢ系合金からなり、該第２の層は膜厚が５〜３０ｎｍのＣｏ系合金からなる磁気記憶装置によっても達成できる。

本発明によれば、磁性層の結晶軸配向と粒子サイズ及び粒子サイズ分布の両方を良好に制御し、ＳＮＲを向上して高密度記録を可能とする磁気記録媒体及び磁気記憶装置を実現できる。

以下に、本発明になる磁気記録媒体及び本発明になる磁気記憶装置の各実施例を、図面と共に説明する。

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。同図に示す磁気記録媒体は、基板１、非磁性下地層２、磁性層３及び上側層４からなる。磁性層３は、第１の層３１及び第２の層３２からなる。

本実施例では、基板１はガラス、サファイア、シリコン又はＡｌからなる。基板１の表面は、必要に応じて、一方向への異方性を有するように機械的テクスチャ処理を施されていても良い。ガラス、サファイア又はシリコンからなる基板１の表面は、ＮｉＡｌでメッキされていても良い。又、Ａｌからなる基板１の表面には、ＮｉＰがスパッタされていても良い。

非磁性下地層２は、次の第１又は第２の構造を有する。第１の構造では、非磁性下地層２は、Ｃｒ，ＣｒＭｏ，ＣｒＴｉ，ＣｒＶ，ＣｒＷ及びＣｒＭｎからなるグループから選択された材料からなり、５〜３０ｎｍの膜厚を有する。この第１の構造は、基板１がＡｌからなる場合に適している。他方、第２の構造では、非磁性下地層２は、ＮｉＡｌ又はＦｅＡｌからなり、５〜３０ｎｍの膜厚を有する。この第２の構造は、基板１がガラス、サファイア又はシリコンからなる場合に適している。

第１の層３１は、１〜１０ｎｍの膜厚を有するＣｏＣｒＢ系合金からなる。第２の層３２は、５〜３０ｎｍの膜厚を有するＣｏ系合金からなる。第１の層３１におけるＢの含有量は、１ａｔ％以上であり、好ましくは４〜１０ａｔ％である。又、第２の層３２におけるＢの含有量は、０、又は、第１の層３１におけるＢの含有量より小さい。例えば、第２の層３２におけるＢの含有量は、０〜６ａｔ％であり、好ましくは４ａｔ％未満である。第１の層３１は、第２の層３２において、微細粒子サイズ及び均一な粒子サイズ分布を核形成、即ち、発生するために設けられている。この結果、第２の層３２における粒子径は、非磁性下地層２における粒子径より小さい。

第１の層３１は、ＣｏＣｒ_ａＢ_ｂＸ_ｃＹ_ｄからなり、Ｘ＝Ｐｔ，Ｙ＝Ｔａ，３０≧ａ（ａｔ％）≧１５，８≧ｂ（ａｔ％）≧１，１５≧ｃ（ａｔ％）≧０，５≧ｄ（ａｔ％）≧０であっても良い。又、第１の層３１は、高いＣｒ濃度又は小さい粒子体積のために、室温で非磁性であっても良い。

第２の層３２は、Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ及びこれらの合金，ＣｏＣｒＴａ，ＣｏＣｒＰｔ，ＣｏＣｒＰｔＢ，ＣｏＣｒＰｔＴａ，ＣｏＣｒＰｔＷ及びＣｏＣｒＰｔＴａＮｂからなるグループから選択された材料からなる構成であっても良い。この場合、第２の層３２の膜厚は５〜３０ｎｍとし、第２の層３２の結晶軸は、第２の層３２が形成される第１の層３１の表面に略沿って配向される構成とすることもできる。

上側層４は、Ｃ又はＤＬＣからなる。好ましくは、有機潤滑剤層が上側層４に塗布されている。

本実施例によれば、下地層２に対して、良好な結晶軸配向を有する第１の層３１を得ることができる。更に、第２の層３２において、粒子サイズ及び粒子サイズ分布の分散を小さくすることができる。この結果、磁性層３全体としては媒体ノイズを低減でき、これにより磁気記録媒体で高いＳＮＲ及び高密度記録を実現できる。

尚、本実施例では、第１の層３１がＢを含む合金からなる構成であるが、Ｃｒの析出を促進する元素又は合金をＸで表すと、変形例として、第１の層３１がＣｏＣｒＸからなる構成としても良い。この場合、第２の層３２は、Ｘの含有量が０、又は、第１の層３１におけるＸの含有量より小さい、Ｃｏ系合金からなる。ここで、Ｘは、例えばＢ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｃ，Ｐからなるグループから選択された元素又はその合金からなる。

次に、本発明になる磁気記録媒体の第２実施例を説明する。図２は、磁気記録媒体の第２実施例の要部を示す断面図である。同図中、図１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。

図２に示す磁気記録媒体は、下地層２と磁性層３の第１の層との間に設けられた、中間層５を更に有する。この中間層５は、膜厚が１〜５ｎｍのＣｏＣｒ系合金からなる。

本実施例によれば、中間層５を設けることにより、第１の層３１の結晶軸配向が更に向上することができる。

次に、本発明になる磁気記録媒体の第３実施例を説明する。図３は、磁気記録媒体の第３実施例の要部を示す断面図である。同図中、図１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。

図３に示す磁気記録媒体では、下地層２が、第１の下地層部分２１と第２の下地層部分２２とからなる２層構造を有する。第１の下地層部分２１は、ＮｉＡｌ又はＢ２結晶構造を有する合金からなる。又、第２の下地層部分２２は、０．１５〜１０ｎｍの膜厚を有するＣｒ又はＣｒ系合金からなる。

本実施例によれば、下地層２を２層構造とすることにより、基板１に用いられる材料に関わらず、下地層２全体としての結晶軸配向を更に向上することができる。

次に、本発明になる磁気記録媒体の第４実施例を説明する。図４は、磁気記録媒体の第４実施例の要部を示す断面図である。同図中、図１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。

図４に示す磁気記録媒体は、ＮｉＰからなるシード層６を更に有する。

本実施例によれば、特に基板１に用いられるＡｌが用いられる場合、下地層２全体としての結晶軸配向を更に向上することができる。

尚、上記磁気記録媒体の第１〜第４実施例及び変形例のうち、任意の２以上を組み合わせても良いことは、言うまでもない。

次に、本発明になる磁気記録媒体で得られる粒子構造について説明する。

比較のために、図５は、単一層構造を有する磁性層を備えた磁気記録媒体の一部における粒子構造を示す。同図に示す磁気記録媒体は、基板１、下地層２、中間層５００、磁性層５０１及び上側層４とからなる。この場合の中間層５００と磁性層５０１の組み合わせの効果は、本発明における磁性層構造の効果と全く異なるので、この組み合わせは本発明における磁性層構造と混同するべきではない。同図に示すように、下地層２、中間層５００及び磁性層５０１の粒子径は、夫々略同じである。

これに対し、図６は、図２と共に説明した磁気記録媒体の第２実施例の一部における粒子構造を示す。図６中、図２と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図６に示すように、下地層２、中間層５及び第１の層３１の一部における粒子径は、夫々略同じである。しかし、第２の層３２の粒子径は、下地層２の粒子径と比較するとかなり小さい。

図７は、図５に示す磁気記録媒体のＴＥＭ（Transmission Electron Microscopic）断面暗視野像を示す図である。図７は、基板１（又は基板面）、下地層２、中間層５００、磁性層５０１及び上側層４に用いた材料が、夫々ＮｉＡｌ／ＣｒＭｏ／ＣｏＣｒＭｏ／ＣｏＣｒＰｔＴａ／Ｃの場合を示す。

図７に示すＴＥＭ断面暗視野像から、図５に示す磁気記録媒体については磁性層５０１の粒子径が下地層２の粒子径と略同じであることが確認された。図７に示すように、ＮｉＡｌ基板１の柱状粒子は、基板１上に形成される層２，５００，５００において同様の粒子径を誘発する。このような現象は、下地層２上に形成される層５００，５０１の特定な結晶軸配向を誘発する下地層２の粒子と、密接に関係している。

他方、図８は、図３と共に説明した磁気記録媒体の第３実施例のＴＥＭ断面暗視野像を示す。又、図９は、磁気記録媒体の第３実施例における第１の層３１のＴＥＭ平面暗視野像を示す図である。図８及び図９は、基板１（又は基板面）、下地層２、中間層５、第１の層３１、第２の層３２及び上側層４に用いた材料が、夫々ＮｉＡｌ／ＣｒＭｏ／ＣｏＣｒＭｏ／ＣｏＣｒＰｔＢ／Ｃの場合を示す。

図８及び図９から、第１の層３１のＣｏＣｒ系合金にＢを添加することにより粒子径が減少し、粒子径が下地層２の粒子径よりかなり小さくなることが確認された。つまり、ＣｏＣｒＰｔＢ第１の層３１の小さな粒子径の粒子が、ＣｒＭｏ下地層２の粒子上に形成される。このように第１の層３１のＣｏＣｒ系合金にＢを添加することにより、粒子境界におけるＣｒ析出に加え、図９に示すように粒子内にＣｒ量の多いスポットが更に形成される。Ｃｒ量の多いスポットは、粒子をより小さな粒子Ｇ_{ｓｍａｌｌ}に分割するように長手上に成長する。しかし、このような粒子の分割は、全ての粒子において起こるわけではなく、中にはＣｒ量が多いスポットを含む大きな粒子Ｇ_ｂｉｇが残される。従って、ＣｒＭｏ下地層２の粒子上に形成される第１の層３１のＣｏＣｒ系合金の粒子は、小さな粒子Ｇ_{ｓｍａｌｌ}に分割されるか、或いは、Ｃｒ量の多いスポットを含む大きな粒子Ｇ_ｂｉｇとして残る。この結果、第１の層３１では、粒子サイズ分布の分散が比較的大きい。

しかし、磁気記録媒体の第３実施例では、ＣｏＣｒＢ系合金は記録層として用いられるのではなく、磁性層３を形成するＣｏ系合金からなる第２の層３２において微細粒子径及び均一な粒子サイズ分布を核形成するための第１の層３１として用いられている。ＣｏＣｒＢ系合金の粒子のうち、Ｃｒ量の多いスポットを含む大きな粒子Ｇ_ｂｉｇは、第２の層３２における核形成サイトとしては機能しないが、Ｃｏ系合金の小さな粒子Ｇ_{ｓｍａｌｌ}は、ＣｏＣｒＢ系合金のこのような大きな粒子Ｇ_ｂｉｇ上にも形成される。

従って、図１０に示すように、ＣｏＣｒＢ系合金の第１の層３１上に形成されるＣｏＣｒ系合金の第２の層３２においては、微細粒子サイズ及び均一な粒子サイズ分布が得られる。図１０は、磁気記録媒体の第３実施例における下地層２、第１の層３１及び第２の層３２の粒子サイズ分布を示す図である。図１０中、縦軸は粒子数を任意単位で示し、横軸は粒子径を任意単位で示す。図１０中、（ａ）は下地層２の粒子サイズ分布、（ｂ）は第１の層３１の粒子サイズ分布、（ｃ）は第２の層３２の粒子サイズ分布を示す。

図１１は、磁気記録媒体の第２及び第４実施例の組み合わせにおけるＳＮＲを、第１の層３１の各種膜厚について示す図である。同図中、縦軸はＳＮＲをｄＢで示し、横軸は第１の層３１の膜厚をｎｍで示し、●印は磁性層３全体の膜厚が２０ｎｍの場合のＳＮＲを示し、□印は磁性層３全体の膜厚が１７ｎｍの場合のＳＮＲを示す。図１１は、第１の下地層部分２１、第２の下地層部分２２、中間層５、第１の層３１及び第２の層３２に用いた材料が夫々Ａｌ／ＮｉＰ／ＣｒＭｏ_１０／ＣｏＣｒ_３５／ＣｏＣｒ_２４Ｐｔ_１０Ｂ_６／ＣｏＣｒ_２２Ｐｔ_１２Ｔａ_２の場合のＳＮＲを示す。図１１に示すように、第１の層３１のみ、又は、第２の層３２のみが磁性層３として設けられている場合と比較すると、磁性層３が第１の層３１及び第２の層３２からなる２層構造を有する場合には、高いＳＮＲが得られることがわかる。

図１２は、本発明になる磁気記憶装置の一実施例の要部を示す平面図である。磁気記憶装置は、大略ハウジング５０と、複数のアーム５１と、各アーム５１の先端に設けられた記録再生ヘッド５２と、複数の磁気記録媒体１０からなり、同図ではハウジング５０の上部を封止する蓋を取り外した状態を示す。記録再生ヘッド５２は、例えばＭＲヘッドやＧＭＲヘッド等の再生ヘッド部と、インダクティブヘッド等の記録ヘッド部とからなる、周知の構成を有する。又、同図に示す磁気記憶装置の基本構成自体は周知であるので、その詳細な説明は省略する。磁気記録装置の本実施例は、磁気記録媒体１０の構造に特徴がある。磁気記録媒体１０は、磁気記録媒体の上記第１〜第４実施例のいずれの構造を有しても良い。 尚、本発明になる磁気記録媒体を適用可能な磁気記憶装置の基本構成は、図１２に示す構成に限定されるものではなく、各種磁気記憶装置に適用可能である。又、磁気記憶装置は、少なくとも１つの磁気記録媒体を備えた構成であれば良い。

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、本発明の範囲内で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。

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。 本発明になる磁気記録媒体の第２実施例の要部を示す断面図である。 本発明になる磁気記録媒体の第３実施例の要部を示す断面図である。 本発明になる磁気記録媒体の第４実施例の要部を示す断面図である。 単一層構造を有する磁性層を備えた磁気記録媒体の一部における粒子構造を示す断面図である。 磁気記録媒体の第２実施例の一部における粒子構造を示す断面図である。 図５に示す磁気記録媒体のＴＥＭ断面暗視野像を示す図である。 磁気記録媒体の第３実施例のＴＥＭ断面暗視野像を示す図である。 磁気記録媒体の第３実施例における第１の層のＴＥＭ平面暗視野像を示す図である。 磁気記録媒体の第３実施例における下地層、第１の層及び第２の層の粒子サイズ分布を示す図である。 磁気記録媒体の第２及び第４実施例の組み合わせにおけるＳＮＲを示す図である。 本発明になる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

１ 基板
２ 下地層
３ 磁性層
４ 上側層
５ 中間層
６ シード層
３１ 第１の層
３２ 第２の層

Claims (5)

1. 基板と、
   該基板の上方に設けられた磁性層とからなり、
   該磁性層は、該基板側に設けられた第１の層と、該第１の層に対し該基板と反対側に設けられた第２の層とを有し、
   該第１の層はＣｏＣｒ _ａ Ｂ系合金からなり、３０≧ａ（ａｔ％）≧１５であり、
   該第２の層はＣｏＣｒＰｔ系合金からなり、Ｂの含有量が０、又は、該第１の層におけるＢの含有量より小さい、
   面内磁気記録媒体。
2. 前記第１の層は、ＣｏＣｒ _ａ Ｂ _ｂ Ｐｔ _ｃ の構成を有するＣｏＣｒＢ系合金であり、３０≧ａ（ａｔ％）≧１５，ｂ＝６（ａｔ％），ｃ＝１０（ａｔ％）である、請求項１記載の面内磁気記録媒体。
3. 前記第２の層は、ＣｏＣｒＰｔＴａからなる、請求項１又は請求項２記載の面内磁気記録媒体。
4. 少なくとも１つの面内磁気記録媒体と、
   該磁気記録媒体に対して情報の記録及び再生を行う少なくとも１つのヘッドとを備え、
   該磁気記録媒体は、基板と、該基板の上方に設けられた磁性層とからなり、
   該磁性層は、該基板側に設けられた第１の層と、該第１の層に対し該基板と反対側に設けられた第２の層とを有し、
   該第１の層はＣｏＣｒ _ａ Ｂ系合金からなり、３０≧ａ（ａｔ％）≧１５であり、
   該第２の層はＣｏＣｒＰｔ系合金からなり、Ｂの含有量が０、又は、該第１の層におけるＢの含有量より小さい、
   磁気記憶装置。
5. 前記第１の層は、ＣｏＣｒ _ａ Ｂ _ｂ Ｐｔ _ｃ の構成を有するＣｏＣｒＢ系合金であり、３０≧ａ（ａｔ％）≧１５，ｂ＝６（ａｔ％），ｃ＝１０（ａｔ％）である、請求項４記載の磁気記憶装置。
   

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