JP4027145B2

JP4027145B2 - Perpendicular magnetic recording medium, magnetic recording / reproducing apparatus, and information processing apparatus

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Publication number: JP4027145B2
Application number: JP2002112185A
Authority: JP
Inventors: 伸浩安居; 透田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-04-15
Filing date: 2002-04-15
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2022-04-15
Also published as: JP2003317220A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、垂直磁気記録媒体、磁気記録再生装置及び情報処理装置に関し、特に多値化により高密度に記録可能な垂直磁気記録媒体、それを用いた磁気記録再生装置及び情報処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の情報処理の飛躍的な増大に伴って、磁気ディスク装置などの情報記録技術も大幅な大容量化が求められている。特にハードディスクにおいては現在単位面積当たりの記録情報量が年率６０％を超える勢いで増加している。今後も情報記録量の増大が望まれており、また携帯用などの記録装置としても小型化、高密度化が望まれている。
【０００３】
従来利用されてきたハードディスク用磁気記録媒体は長手方向磁気記録方式であり、磁化はディスク表面に平行に記録されている。この長手方向磁気記録方式では高密度化に伴い磁区内の反磁界を抑え、且つ磁化状態の検出に媒体上方に磁界を出すために磁気記録層を薄くしていく必要がある。そのため磁性微粒子１つ当たりの体積が極度に小さくなり、超常磁性効果が発生しやすい傾向にある。すなわち磁化方向を安定させているエネルギーが熱エネルギーより小さくなり、記録された磁化が時間とともに変化し、記録を消してしまうことが起こる。このため近年では長手方向磁気記録に代わって記録層の膜厚を大きくとれる垂直磁気記録方式へ移行する研究が盛んに行われている。
【０００４】
垂直磁気記録方式では、基板垂直方向への膜厚の制限が弱まり、記録領域の縮小に伴う体積の減少が格段に抑制できることが強みである。現在、垂直磁気記録媒体は、単層の磁気記録層を用いるタイプと高透磁率な軟磁性層を裏打ち層としてその上に硬磁性な記録層を用いる２層タイプが提案されている。後者の場合は垂直磁気ヘッドからの磁界を記録層へ集中させ、磁界を軟磁性層に水平に通してヘッド側へ戻す磁気回路を構成するものである。この裏打ち層を用いた２層タイプは記録磁界を高め記録再生を向上させる効果が期待されている。
【０００５】
さらに、次の世代の記録技術としてパターンドメディアが提唱されている。これは、前記記録方式の無数の磁性ドメインを１記録領域に含むのに対し、図１２に示す様に、規則的に配列したパターンで微細な磁性ドメイン１０１が存在するとき、その一つ一つに磁気記録を行うものであり、１Ｔｂｉｔ／ｉｎ² を可能にする技術の一つと考えられている。従来の複数のドメインに対して記録する場合に比べて、一つのドメインが比較的大きくても高密度な記録が可能であることが特徴である。蜂の巣状に配列した場合には、ドメイン間隔が２７ｎｍで１Ｔｂｉｔ／ｉｎ² が可能となる。
【０００６】
しかし、上記の垂直磁気記録媒体やパターンドメディアを用いた媒体においても、さらなる高密度化が進むにつれ、媒体と磁気ヘッド間のトラッキング等の困難さ、またヘッドの微細化の困難さがますます増大することが予想され、これ以上の高密度化に対応する方法として多値記録が有効である。多値記録は、従来の１記録領域に２値の状態であるものを３値以上にするもので、４値で記録密度が２倍となり、同様の記録面積で高密度化が可能である。
【０００７】
この多値記録としては、複数の方式が提案されている。まず、記録層の磁気情報のみでなく磁気による磁性体の形状変化をサーマルアスペリティ信号として同時検出し、磁気情報と体積情報の組み合わせによって多値記録を行う方式が特開２０００−２９８８９２に示されている。しかし、サーマルアスペリティ信号は、磁気ヘッドが磁性体の形状変化した突起に衝突して発生するものであり、微細な記録領域内のトラッキングを困難にし、さらに十分な媒体・磁気ヘッド寿命を確保することが困難であると考えられる。
【０００８】
また、単一記録層に印加磁場の強度に比例した磁化を記録し、それに直線偏光を照射して、多段階の偏光面回転角を多値情報にする方式が特開２０００−５７６４９に提案されている。この方式では、単一記録層中にある印加磁場に比例した複数の磁化状態が十分な時間その状態を保持することは、熱減磁等の観点から困難であると考えられる。
【０００９】
さらに、従来の記録方式同様一つの記録層に二値記録を行い、複数の記録層の二値情報の組み合わせにより多値記録するものが特開平６−５２５３５で提案されている。この方式は媒体と磁気ヘッド間の接触もなく、各層に２値情報を記録するので概念的に単独の磁気記録領域においては熱減磁に強く、有力な方式であるが、上記提案においては、膜面内方向に続く人工格子膜を用いており、記録領域内や境界において、磁性ドメイン間の強い相互作用の影響により、磁化反転が起こり再生時のノイズとなって現れる。しかも、多値記録では通常の２値記録に比べて同じダイナミックレンジであれば、さらにノイズの影響を受けやすいことは言うまでもない。
【００１０】
また、図１０に示すように、現状のＣｏ−Ｃｒ合金系の偏析による効果を利用したドメイン間の分離を行っている場合にも、Ｃｏ組成が多いコア部３２とＣｒ組成が多い偏析部（シェル部）３１の境界が基板垂直方向に対して完全に垂直ではなく、平均的に境界は曖昧である。また、今後の更なる高密度化には、そのＣｏ組成が多いコア部３２の径の分布を十分に小さくしなければ、必要なＳ／Ｎを得るのが困難である問題がある。
【００１１】
そこで、径の分布が非常に小さく磁性と非磁性の境界がはっきりした媒体作製には、アルミニウムの陽極酸化で形成されるアルマイト皮膜を用いることが有効である。図１１を用いて説明すると、Ａｌ基板４１を硫酸、シュウ酸、りん酸などの酸性電解液中で陽極酸化すると、図１１に示す様にポーラス型陽極酸化皮膜である陽極酸化皮膜４２（アルマイト皮膜）が形成される（たとえばＲ．Ｃ．Ｆｕｒｎｅａｕｘ，Ｗ．Ｒ．Ｒｉｇｂｙ＆Ａ．Ｐ．Ｄａｖｉｄｓｏｎ“ＮＡＴＵＲＥ”Ｖｏｌ．３３７、Ｐ１４７（１９８９）等参照）。このポーラス皮膜の特徴は、直径２ｒが数ｎｍ〜数百ｎｍの極めて微細な円柱状細孔（アルミナナノホール４３）が、数十ｎｍ〜数百ｎｍの間隔（２Ｒ）で平行に配列するという特異的な幾何学的構造を有することにある。この円柱状の細孔は、高いアスペクト比を有し、断面の径の一様性にも優れている。また、ポーラス皮膜の細孔の形状、間隔及びパターンの制御性を改善するために、スタンパーを用いて細孔の形成開始点を形成する方法、すなわち、複数の突起を表面に備えた基板をＡｌ板の表面に押しつけてできる窪みを細孔の形成開始点として形成した後に陽極酸化を行なって、より良い形状、間隔及びパターンの制御性を示す細孔を有するポーラス皮膜を作製する方法も提案されている（特開平１０−１２１２９２号公報、もしくは益田“固体物理”３１，４９３（１９９６））。また、ハニカムではなく同心円状に細孔を形成する技術が大久保らにより特開平１１−２２４４２２号公報で報告されている。
【００１２】
しかし、上記アルミナナノホール４３の底部には、図１１（ａ）に示す様に、厚い酸化アルミニウムの絶縁層４６が形成される。この絶縁層４６があるとナノホール内への電着が困難であり、電着できたとしても電着磁性体４４の構造制御には限界があり、普通多結晶体が不均一に電着される結果となる。例えば、Ｃｏを電着させても磁化容易軸であるｃ軸が基板に垂直方向に一様に成長させることは出来なかった（“ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．Ｍａｇ．”Ｖｏｌ．２６，１６３５（１９９０）など参照）。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の多値記録では、磁性ドメイン間の相互作用を弱めるための構造を有しておらず、かつ従来の長手記録方式の媒体では、Ｃｒの偏析効果を有効に利用はしたが、今後の高密度化には、磁性ドメインの直径分布が大きいことが問題である。ドメイン間の相互作用が大きい場合には、情報の安定的保持を困難にしていた。
【００１４】
本発明の目的は、非磁性材料を隔壁として磁性体を分離することで、隣接する磁性ドメイン間の相互作用を弱め、且つ磁性ドメインの直径分布の小さな多値記録が可能な垂直磁気記録媒体を提供することである。
また、本発明の別の目的は、アルミニウムの陽極酸化であられるアルマイト皮膜のナノホール径の均一性と間隔の均一性、また径と深さ方向のアスペクト比が大きくできるという利点を利用し、前記従来技術の電着の困難性を克服した多値記録可能な垂直記磁気記録媒体を提供することである。
【００１５】
また、本発明の別の目的は、上記垂直磁気記録媒体を用いた磁気記録再生装置を提供することである。
また、本発明の別の目的は、上記磁気記録再生装置を用いた情報処理装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の第一の発明は、基板と、該基板上に配置される導電層と記録層を有する垂直磁気記録媒体において、該記録層は基板垂直方向に立っている柱状磁性体と、該柱状磁性体が分散している非磁性材料からなる隔壁を有し、かつ該柱状磁性体は基板垂直方向に複数の硬磁性体を有し、該複数の硬磁性体は基板側の硬磁性体の保磁力が他の硬磁性体よりも小さく、かつ基板側の硬磁性体の飽和磁化が他の硬磁性体よりも大きく、該複数の硬磁性体の各々は２値で垂直磁気記録され、その各々の硬磁性体の組み合わせにより多値記録することができることを特徴とする垂直磁気記録媒体である。
【００１７】
また、上記の記録層にあって、該柱状磁性体が分散している隔壁の非磁性材料は酸化アルミニウムを主成分として含有することが好ましい。また、上記の該柱状磁性体が分散している隔壁はアルミニウムを主成分とする金属の陽極酸化により形成される酸化アルミニウムであることが好ましい。
【００１８】
また、該複数の硬磁性体間には非硬磁性材料の分離層が配置されていことが好ましい。
また、上記の該柱状磁性体における各硬磁性体はｈｃｐ構造またはＬ１_０規則構造のいずれかを有することが好ましい。
また、上記の該柱状磁性体は蜂の巣状、または正方状に規則正しく並んでいることが好ましい。
【００１９】
本発明の第二の発明は、前記の垂直磁気記録媒体を用いた磁気記録再生装置である。
本発明の第三の発明は、前記の垂直磁気記録媒体を用いた磁気記録再生装置を使用した情報処理装置である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
即ち、本発明の垂直磁気記録媒体は、基板と、該基板上に配置される導電層と記録層を有する垂直磁気記録媒体において、該記録層は基板垂直方向に立っている柱状磁性体と、該柱状磁性体が分散している非磁性材料からなる隔壁を有し、かつ該柱状磁性体は基板垂直方向に複数の硬磁性体を有し、該複数の硬磁性体は基板側の硬磁性体の保磁力が他の硬磁性体よりも小さく、かつ基板側の硬磁性体の飽和磁化が他の硬磁性体よりも大きく、該複数の硬磁性体の各々は２値で垂直磁気記録され、その各々の硬磁性体の組み合わせにより多値記録することができることを特徴とする。
【００２２】
＜磁気記録媒体の構成＞
本発明の垂直磁気記録媒体を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の磁気記録媒体の一例の構成を示す模式図である。図１において、１０は基板、１１は導電層、１２は記録層、１３は非磁性材料からなる隔壁、１４は柱状磁性体、１５は硬磁性体、１６は分離層である。
【００２３】
本発明では、基板１０上には導電層１１と記録層１２が配置され、記録層１２が非磁性材料からなる隔壁１３と柱状磁性体１４を有し、柱状磁性体１４は導電層１１と接触しており、さらに柱状磁性体１４が複数の硬磁性体１５とそれらを隔てる非磁性の分離層１６を有する構成からなり、この構成により多値記録による高密度記録や十分な信号の検出を行なうことができる。
【００２４】
上記の基板１０は、表面が平坦なものであればどのようなものでも使用可能であるが、特にガラス、アルミニウム、カーボン、プラスティック、ＭｇＯ、Ｓｉなどを基板として使用するのが好ましい。アルミニウム基板の場合は硬度を確保するためにＮｉＰ膜をメッキ法などにより下地層として形成しておくことが望ましい。
【００２５】
上記の導電層１１は、本発明の構成中にある柱状磁性体１４の形成に電着を採用した場合に、電極としての役割を持つことが特徴である。このとき、柱状磁性体１４の配向を制御するために、特にＣｕ，Ｐｔ，Ｐｄ等の（１１１）面、（００１）面のように、特定の面方位に配向した膜であることが好ましい。これは、その他の元素が使用不可能であることを規定するものではない。また、記録層の形成方法としては、上記電着以外に、スパッタ、ＣＶＤなどでも可能である。
【００２６】
上記の記録層１２において、非磁性材料からなる隔壁１３はレジスト、酸化物、Ｃｒなどが可能である。特に酸化物では、アルミナが好ましく、アルミニウムの陽極酸化で形成されるアルマイト皮膜であることが好ましい。
【００２７】
そのアルマイト皮膜について図２を用いて説明する。図２はアルミニウムの陽極酸化で得られるアルマイト皮膜の一例を示す模式図である。図３は図２のアルマイト皮膜のナノホールの配列を示す平面図である。同図において、ナノホール直径２３としては数ｎｍ〜数１００ｎｍの範囲が可能であり、ナノホール２６の間隔２４としてはナノホール直径２３より若干大きい値から約５００ｎｍまで制御が可能である。ナノホールのアスペクト比はいくつでも作製可能であるが、垂直磁気記録媒体を考えた場合には２〜１０程度であることが好ましい。ナノホールの断面形状は、円形、楕円形、長方形が利用できるが、各ナノホールの断面が均一であることが好ましい。さらに、アルミナナノホールのナノホールの形状は、筒状であり導電層に対して直線的で、かつ垂直に立っていることが望ましい。
【００２８】
また、本発明のアルミニウムの陽極酸化においては、陽極酸化を導電層２１に達するまで実行し、リン酸に浸漬して孔径拡大処理を行うことにより、ナノホールの底部が導電層２１に貫通する様に形成することができる。
また、アルミニウム層が導電層上に配置されることで、陽極酸化後に従来技術で困難とされていた電着においても、ナノホールの底部で導電層が露出しているため低電位での電着が可能であり、結晶性を格段に向上させることが可能である。
【００２９】
また、アルミニウムの陽極酸化には各種の酸が利用可能であるが、微細な間隔のナノホールを作製するには硫酸浴、比較的大きな間隔のナノホールを作製するにはりん酸浴、その間のナノホールを作製するには蓚酸浴が好ましい。ナノホール直径２３は陽極酸化後にりん酸などの溶液中でエッチングする方法により拡大可能である。
【００３０】
ナノホールを規則的に作製するには、前述したようにナノホールの形成の開始点になる窪みをアルミニウム表面に作製しておく方法や、２段の陽極酸化法を用いることが有効である。本発明に用いるナノホール配列としては図３の平面図に示すようなハニカム配列や長方配列やその特別な場合である正方配列などが好ましい。
【００３１】
上記被陽極酸化層としてはＡｌが一般的に用いられるが、Ａｌを主成分とする膜で陽極酸化できるものならば、他の元素が含まれていてもかまわない。このＡｌの成膜には抵抗加熱による真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法などが利用できる。但し、ある程度平坦な表面を有する膜を形成できる方法でなければ好ましくない。
【００３２】
上記の記録層１２において、柱状磁性体１４の形成を電着により行う場合には、電解電位の大きいＣｏイオンが含まれる電着溶液にＰｔやＣｕやＮｉなど電解電位の小さいイオンを小さい比率で加えておき、電解電位の小さいイオンのみを低電圧で析出させた後、高電圧で濃度の濃いＣｏを析出させることが可能である。つまり、複数の硬磁性体１５と非磁性の分離層１６の形成を単一の電着液から行うことも可能である。また、Ｌ１₀ 規則構造を有するＭＰｔ（Ｍ＝Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ）の形成においても、ＣｏとＰｔの電着液の混合浴からパルス電着で積層膜を成膜後、熱処理してもよい。
【００３３】
また、各硬磁性体１５の間には、非硬磁性体の分離層１６を挿入することが好ましく、例えばＰｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｃｕ，Ａｇ，またはそれらの合金等の多種の材料から選択することが可能である。
【００３４】
また、硬磁性体１５は互いに保磁力が異なっていることが好ましい。また、媒体表面からの漏れ磁場を検出することから、下部の硬磁性体の方が飽和磁化が大きい方が好ましい。
【００３５】
また、柱状構造体を構成する磁性材料が複数の磁性体領域（例えば、第１の磁性体領域と第２の磁性体領域）を有していることも好ましい。上記第１及び第２の磁性体領域間に別な層が介在する場合は、両者同一の磁性材料（あるいは実質的に保磁力が等しい）であってもよい。また、基板の反対側から第１及び第２の磁性材料が充填されている場合は、第１及び第２の磁性材料の保持力をそれぞれ第１、第２の保持力とした場合に、第１の保磁力＞第２の保磁力、あるいは第２の保磁力＞第１の保磁性力とすることもできる。なお、領域の厚さに関しては、第１の磁性体領域＞第２の磁性体領域、あるいは第２の磁性体領域＞第１の磁性体領域、あるいは両者の厚さを等しくすることもできる。また、上述の別な層がある場合は、当該別な層の厚みを他の領域より一番厚く、あるいは薄くしたり、厚い方から前記第１の磁性体領域、別な層、前記第２の磁性体領域としたり、その逆にすることもできる。
【００３６】
また、磁気記録媒体の上部表面は、ダイヤモンドスラリー等を用いた精密研磨を施しており、その媒体表面のＲｍｓ（２乗平均の平方根）は１ｎｍ以下である。さらに表面には保護層を形成してもよく、ヘッドとの摩擦に対して耐磨耗性を持たせるために、カーボンの他カーバイト、窒化物等の非磁性材料を用いることが可能である。
【００３７】
また、本発明の磁気記録媒体は多値記録可能であり、磁気記録再生装置として用いるには、図８に示すように、上記垂直磁気記録媒体７１と、それ以外に読み取り書き込み磁気ヘッド７３、モーターなどの駆動制御装置、信号処理回路、防塵ケース等を組み込むことが必要である。しかし、磁気記録再生装置において、垂直磁気記録媒体の駆動は回転のみ、磁気ヘッドの駆動は円周上のスライドのみに限定されるものではない。
【００３８】
また、前記磁気記録再生装置を情報処理装置として用いるには、図９に示す様に、磁気記録再生装置８２と、それ以外にメモリ部８４と演算部８３と電源８５と外部入出力部８６とそれらを接続する配線８７を有していることが必要である。しかし、情報処理装置において、配線は有線、無線のどちらでも可能である。
【実施例】
以下に実施例をあげて、本発明を説明する。
【００３９】
実施例１
本実施例は、媒体の構成と記録に関するものである。
まず、ガラス基板上にＰｔを厚さ２０ｎｍ、Ａｌを厚さ３００ｎｍに成膜した。これを１６℃の蓚酸０．３ｍｏｌ／ｌ水溶液中で電圧４０Ｖを印加して陽極酸化した。その結果、アルミニウム部分は、アルマイト皮膜となり、基板に垂直な微細な穴（ナノホール）が無数にあいた状態となる。このとき、ナノホールの径は５０ｎｍで、間隔は１００ｎｍである。
【００４０】
この状態で、ナノホール中にｈｃｐ構造のＣｏと、Ｌ１₀規則構造のＣｏＰｔをそれぞれ形成した。また、ナノホールの下部がＣｏでＰｔ５ｎｍを挟んで上部がＣｏＰｔである試料も作製した。形成方法は、Ｃｏが主に硫酸コバルト水溶液、ＣｏＰｔが主に硫酸コバルト水溶液と塩化白金酸水溶液の混合溶液からの電着で行った。特に、ナノホールの下部に導電層としてＰｔ層が存在するので、低電位での電着が可能である。
【００４１】
また、電着後には、溢れた充填物を研磨により除去した。さらに、研磨後に熱処理を行っても良い。
それぞれ形成後、ＣｏとＣｏＰｔそれぞれの基板垂直方向のヒステリシススループを測定した。その結果、縦軸を磁化、横軸を印加磁場として表すと、図４（ａ）がＣｏ、図４（ｂ）がＣｏＰｔのヒステリシスループであり、双方で保磁力がことなり、Ｍｓも異っている。
【００４２】
上記のナノホール中に同時にＣｏとＣｏＰｔを形成した場合のヒステリシス曲線は、図４（ｃ）となり、相互作用によりややヒステリシスループの急峻性が失われるが、磁場印加の値をコントロールすることで点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４点で４値の記録が可能である。このとき、Ｃｏは２５０ｎｍで、Ｐｔ１０ｎｍで、ＣｏＰｔ４０ｎｍである。
【００４３】
実施例２
本実施例は、媒体の漏れ磁場の検出に関するものである。
実施例１で使用したナノホールの下部がＣｏ２５０ｎｍで、Ｐｔ５ｎｍを挟んで上部がＣｏＰｔ４０ｎｍである試料を用いて、磁気力顕微鏡による観察を行った。この試料よりもナノホール径が小さく、間隔も狭いものも利用可能であるが、磁気力顕微鏡の分解能を考慮して実施例１のナノホール径５０ｎｍ、間隔１００ｎｍの試料を用いた。
【００４４】
まず、縦軸を磁化、横軸を印加磁場で表した図６中の３→５→３の手順のように基板垂直方向に一時２０ｋＯｅの磁場を印加し、Ｃｏ層とＣｏＰｔ層共に一方向に帯磁させた場合、ＭＦＭ観察の結果、図５（ａ）のようにすべてのナノホールの上部で一方向の磁気力を検出した。このとき、検出モードは位相検出で位相差は１０°、探針の浮上量はおよそ１０ｎｍである。
【００４５】
さらに、順次、図６の３→１→４→３の手順、３→５→２→３の手順、３→１→３の手順で磁場を印加した場合には、以下の表１に示す様な位相差がえられ、媒体表面での漏れ磁場においても、多値記録による違いを検出できる。これで、実施例１の多値の記録のみでなく、本実施例により多値記録情報の読み取りが可能であることが示される。
【００４６】
また、いずれの状態にあっても３→５→３の手順で図５の（ａ）状態になるが、（ｃ）状態からは３→４→３の手順でもかまわない。また、いずれの状態にあっても３→１→４→３の手順で図５の（ｂ）状態になるが、（ｂ）、（ｄ）状態からは３→４→３の手順でもかまわない。また、いずれの状態にあっても３→５→２→３の手順で図５の（ｃ）状態になるが、特に（ａ）、（ｃ）状態からは３→２→３の手順でもかまわない。また、いずれの状態にあっても３→１→３の手順で図５の（ｄ）状態になるが、（ｂ）状態からは３→２→３の手順でもかまわない。
【００４７】
【表１】

【００４８】
実施例３
本実施例は、磁気ドメインの結合に関するものである。
まず、ガラス基板上にＰｔを厚さ１０ｎｍ、Ａｌを厚さ１００ｎｍに成膜した。これを１０℃の硫酸７ｍｏｌ／ｌ水溶液中で電圧５Ｖを印加して陽極酸化した。その結果、アルミニウム部分はアルマイト皮膜となり、基板に垂直な微細な穴（ナノホール）が無数にあいた状態となった。ナノホールの径は１０ｎｍ程度であり、間隔は１５ｎｍ程度である。
【００４９】
このナノホール下部にｈｃｐ構造のＣｏ、Ｐｔ５ｎｍ（厚さ）を挟んで、上部にＬ１₀規則構造のＣｏＰｔを形成した。このとき試料のＣｏ部分は７０ｎｍあり、ＣｏＰｔ部分は２５ｎｍであった。
【００５０】
同時に、比較例としてアルマイト皮膜を用いないで面内に一様に下層からガラス基板、Ｐｔ１０ｎｍ、ｈｃｐ構造のＣｏ７０ｎｍ、Ｐｔ５ｎｍ、Ｌ１₀規則構造のＣｏＰｔ２５ｎｍとなる試料を準備した。
【００５１】
コンタクトさせた磁気ヘッドで図７に示す磁場のパルスを印加して、上記の２種の媒体に順次書き込みをおこなった。書き込み後にＭＦＭによる観察から本発明の磁気記録媒体では、磁場パルスの通りに記録されていることが確認できた。しかし、比較例では、磁気的にドメインが分離されていないので、１記録領域中にも他方向に反転している領域が観察された。
以上から、記録層の磁気ドメインの結合をある程度断ち切ることが重要であることが確認できた。
【００５２】
実施例４
本実施例は、柱状磁性体が規則的に配列している場合に関するものである。
まず、ガラス基板上にＰｔを厚さ１０ｎｍ、Ａｌを厚さ３００ｎｍに成膜した。これを突起が１００ｎｍ間隔で蜂の巣状に並んだスタンプで２．９４×１０⁸Ｐａ（３０００ｋｇ／ｃｍ² ）の圧力でアルミニウム表面に窪みを形成した。これを１６℃の蓚酸０．３ｍｏｌ／ｌ水溶液中で電圧４０Ｖを印加して陽極酸化した。
【００５３】
その結果、アルミニウム部分は、図２に示すようなアルマイト皮膜となり、高度に規則化した基板に垂直な微細な穴（ナノホール）が無数にあいた状態となった。このとき、ナノホールの径は５０ｎｍで、間隔は１００ｎｍである。正方状、長方状のスタンプでも同様に規則的なアルマイト皮膜が形成できているのが確認できる。
【００５４】
この蜂の巣状に規則化したナノホールに下部からＣｏは２５０ｎｍ、非磁性の分離層Ｐｔ１０ｎｍ、ＣｏＰｔ４０ｎｍを構成した。このとき、Ｃｏ、ＣｏＰｔのｃ軸は基板垂直方向に配向している。
【００５５】
この試料に対して、３００（Ｏｅ）の磁場を印加しながら、ＭＦＭ探針をある柱状磁性体上にコンタクトさせ電流を流し加熱した。その後のＭＦＭによる観察の結果、その単一の柱状磁性体のみＣｏ層の磁化が反転している状態にあることが確認でき、単一の柱状磁性体への書き込みが可能であり、ＭＦＭ探針においてではあるが読み取りが可能であることが確認できた。これは、多値記録がパターンドメディアでも使用できるということである。
【００５６】
実施例５
本実施例は、磁気記録再生装置に関するものである。
上記の各実施例で試みたように本発明の記録媒体は、磁場印加により充填物の磁化方向をそろえ多値記録することが可能であり、情報の保持も可能である。また、読み取りも可能である。したがって、実施例１の試料のようにナノホール径が５０ｎｍ、間隔が１００ｎｍの場合には、単一のナノホールに充填されている磁性体に多値記録することが可能である。また、ナノホールの径が１０ｎｍ、間隔が１５ｎｍの場合には、無数のナノホールに充填された磁性体に多値記録が可能である。
【００５７】
そこで、本発明の垂直磁気記録媒体を、図８のような磁気記録媒体駆動部７２と磁気ヘッド７３と磁気ヘッド駆動部７４と信号処理部７５からなる装置に組み立てることで、磁気記録装置を形成することが可能である。
ただし、本実施例により磁気記録媒体の駆動は回転のみ、磁気ヘッドの駆動は円周上のスライドのみに限定されるものではない。
【００５８】
実施例６
本実施例は、情報処理装置に関するものである。
前記、実施例５に示す磁気記録再生装置は、情報の出し入れが可能であるため、図９に示すように、前記磁気記録再生装置８２とメモリ部分８４と演算部８３と外部入出力部８６と電源８５とこれらをつなぐ配線８７を格納容器８１に収めた情報処理装置を形成することが可能である。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によれば、非磁性材料を隔壁として磁性体を分離することで、隣接する磁性ドメイン間の相互作用を弱め、且つ磁性ドメインの直径分布の小さな多値記録が可能な垂直磁気記録媒体を提供することができる。
また、本発明は、上記垂直磁気記録媒体を用いて多値記録が可能な磁気記録再生装置、その磁気記録再生装置を用いた情報処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の垂直磁気記録媒体の実施態様の一例を示す模式図である。
【図２】アルミニウムの陽極酸化で得られるアルマイト皮膜の一例を示す模式図である。
【図３】図２のアルマイト皮膜のナノホールの配列を示す平面図である。
【図４】Ｍ−Ｈ曲線の充填物による違いの一例を示す図である。
【図５】本発明の磁気記録媒体の磁化状態を示すための図である。
【図６】本発明の磁気記録媒体に記録用磁場を印加する順序を示すための図である。
【図７】磁気ヘッドによる印加磁場プロファイルを示す図である。
【図８】本発明の垂直磁気記録媒体を用いた磁気記録再生装置の模式図である。
【図９】本発明の磁気記録再生装置を用いた情報処理装置の概念図である。
【図１０】Ｃｏ−Ｃｒ系媒体の一例を示す模式図である。
【図１１】従来のアルマイト皮膜を示す模式図である。
【図１２】磁性ドメインの規則的な配列パターンを示す模式図である。
【符号の説明】
１０基板
１１導電層
１２記録層
１３非磁性材料からなる隔壁
１４柱状磁性体
１５硬磁性体
１６分離層
２０基板
２１導電層
２２アルマイト皮膜
２３ナノホール直径
２４ナノホール間隔
２５アルミナ
２６ナノホール
３１シェル部
３２コア部
３３保護層
３４記録層
３５裏打ち層
４１Ａｌ基板
４２陽極酸化皮膜（アルマイト皮膜）
４３アルミナナノホール
４４電着磁性体
４５拡張部
４６絶縁層
７１垂直磁気記録媒体
７２磁気記録媒体駆動部
７３磁気ヘッド
７４磁気ヘッド駆動部
７５信号処理部
８１格納容器
８２磁気記録再生装置
８３演算部
８４メモリ部
８５電源
８６外部入出力部
８７配線
１０１磁性ドメイン
１０２垂直磁気記録媒体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a perpendicular magnetic recording medium, a magnetic recording / reproducing apparatus, and an information processing apparatus, and more particularly to a perpendicular magnetic recording medium capable of recording at high density by multi-value recording, and a magnetic recording / reproducing apparatus and information processing apparatus using the same.
[0002]
[Prior art]
With the dramatic increase in information processing in recent years, information recording technology such as a magnetic disk device is also required to have a large capacity. Particularly in hard disks, the amount of recorded information per unit area is increasing at a rate exceeding 60% per year. In the future, it is desired to increase the amount of information recorded, and it is also desired to reduce the size and increase the density of portable recording devices.
[0003]
Conventionally used magnetic recording media for hard disks are of the longitudinal magnetic recording system, and magnetization is recorded parallel to the disk surface. In this longitudinal magnetic recording system, it is necessary to reduce the thickness of the magnetic recording layer in order to suppress the demagnetizing field in the magnetic domain as the density increases and to generate a magnetic field above the medium in order to detect the magnetization state. Therefore, the volume per magnetic fine particle becomes extremely small, and the superparamagnetic effect tends to occur. That is, the energy that stabilizes the magnetization direction becomes smaller than the thermal energy, the recorded magnetization changes with time, and the recording is erased. For this reason, in recent years, research has been actively conducted to shift to a perpendicular magnetic recording system in which the thickness of the recording layer can be increased in place of the longitudinal magnetic recording.
[0004]
The strength of the perpendicular magnetic recording method is that the restriction on the film thickness in the direction perpendicular to the substrate is weakened, and the volume reduction accompanying the reduction of the recording area can be remarkably suppressed. At present, a perpendicular magnetic recording medium has been proposed as a type using a single magnetic recording layer and a two-layer type using a soft magnetic layer having a high magnetic permeability as a backing layer and a hard magnetic recording layer thereon. In the latter case, a magnetic circuit that concentrates the magnetic field from the perpendicular magnetic head on the recording layer and passes the magnetic field horizontally through the soft magnetic layer to the head side is configured. The two-layer type using this backing layer is expected to increase the recording magnetic field and improve recording and reproduction.
[0005]
Furthermore, patterned media has been proposed as the next generation recording technology. This is because the recording system includes an infinite number of magnetic domains in one recording area, whereas when the fine magnetic domains 101 exist in a regularly arranged pattern as shown in FIG. For magnetic recording, 1 Tbit / in ² It is considered as one of the technologies that make it possible. Compared to the case of recording on a plurality of conventional domains, it is characterized in that high density recording is possible even if one domain is relatively large. When arranged in a honeycomb, the domain spacing is 27 nm and 1 Tbit / in. ² Is possible.
[0006]
However, even in the media using the above-mentioned perpendicular magnetic recording media and patterned media, as the recording density increases, the difficulty of tracking between the media and the magnetic head, and the miniaturization of the head will increase. Multi-valued recording is effective as a method corresponding to higher density. Multi-value recording is a method in which a binary state in one conventional recording area is increased to a ternary value or more, and the recording density is doubled by quaternary values, and the recording density can be increased with the same recording area.
[0007]
A plurality of methods have been proposed for this multi-value recording. First, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-298892 discloses a method in which not only magnetic information of a recording layer but also a change in shape of a magnetic material due to magnetism is simultaneously detected as a thermal asperity signal and multi-value recording is performed by a combination of magnetic information and volume information. Yes. However, the thermal asperity signal is generated when the magnetic head collides with a protrusion whose shape has changed in the magnetic material, making it difficult to track in a fine recording area and ensuring a sufficient media / magnetic head life. Is considered difficult.
[0008]
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2000-57649 proposes a method of recording magnetization proportional to the strength of an applied magnetic field on a single recording layer and irradiating it with linearly polarized light to make multi-level polarization plane rotation angles multi-value information. ing. In this method, it is considered difficult to maintain a plurality of magnetization states proportional to the applied magnetic field in the single recording layer for a sufficient time from the viewpoint of thermal demagnetization and the like.
[0009]
Further, Japanese Patent Laid-Open No. 6-52535 proposes a method in which binary recording is performed on one recording layer as in the conventional recording method, and multi-value recording is performed by combining binary information of a plurality of recording layers. Since this method records binary information in each layer without contact between the medium and the magnetic head, it is conceptually strong against thermal demagnetization in a single magnetic recording region, but in the above proposal, An artificial lattice film extending in the in-plane direction is used, and magnetization reversal occurs due to the strong interaction between magnetic domains in the recording area and at the boundary, and appears as noise during reproduction. Moreover, it goes without saying that multi-level recording is more susceptible to noise if the dynamic range is the same as that in normal binary recording.
[0010]
Further, as shown in FIG. 10, even when the separation between domains is performed using the effect of segregation of the current Co—Cr alloy system, the core portion 32 having a large Co composition and the segregation portion having a large Cr composition ( The boundary of the (shell portion) 31 is not completely perpendicular to the substrate vertical direction, and on average the boundary is ambiguous. Further, in the case of further higher density in the future, there is a problem that it is difficult to obtain a required S / N unless the distribution of the diameter of the core portion 32 having a large Co composition is sufficiently reduced.
[0011]
Therefore, it is effective to use an alumite film formed by anodic oxidation of aluminum for producing a medium having a very small diameter distribution and a clear boundary between magnetic and nonmagnetic. Referring to FIG. 11, when the Al substrate 41 is anodized in an acidic electrolytic solution such as sulfuric acid, oxalic acid, phosphoric acid, etc., as shown in FIG. (See, for example, RC Furneaux, WR Rigby & AP Davidson “NATURE” Vol. 337, P147 (1989), etc.). The characteristic of this porous film is that the extremely fine cylindrical pores (alumina nanoholes 43) having a diameter 2r of several nanometers to several hundred nanometers are arranged in parallel at intervals (2R) of several tens of nanometers to several hundred nanometers. It has a typical geometric structure. This cylindrical pore has a high aspect ratio and is excellent in the uniformity of the cross-sectional diameter. Further, in order to improve the controllability of the shape, interval and pattern of the pores of the porous film, a method of forming the formation start point of the pores using a stamper, that is, a substrate having a plurality of protrusions on the surface is made of Al. There has also been proposed a method for producing a porous film having pores that exhibit better shape, spacing, and pattern controllability by performing anodization after forming depressions formed by pressing against the surface of the plate as the starting point of pore formation. (Japanese Patent Laid-Open No. 10-121292 or Masuda “Solid Physics” 31,493 (1996)). A technique for forming concentric pores instead of a honeycomb is reported by Okubo et al. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-224422.
[0012]
However, a thick aluminum oxide insulating layer 46 is formed at the bottom of the alumina nanohole 43 as shown in FIG. If this insulating layer 46 is present, it is difficult to electrodeposit into the nanohole, and even if it can be electrodeposited, there is a limit to the structure control of the electrodeposited magnetic body 44, and the polycrystalline body is usually electrodeposited unevenly. Result. For example, even when Co is electrodeposited, the c-axis, which is the easy axis of magnetization, cannot be grown uniformly in the direction perpendicular to the substrate (see “IEEE Trans. Mag.” Vol. 26, 1635 (1990), etc.) ).
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional multi-value recording does not have a structure for weakening the interaction between the magnetic domains, and the conventional longitudinal recording medium has effectively used the segregation effect of Cr. A problem with high density is that the diameter distribution of the magnetic domains is large. When the interaction between domains is large, it is difficult to keep information stably.
[0014]
An object of the present invention is to provide a perpendicular magnetic recording medium capable of weakening the interaction between adjacent magnetic domains and separating multi-valued recording with a small diameter distribution of magnetic domains by separating magnetic materials using a nonmagnetic material as a partition. Is to provide.
Another object of the present invention is to utilize the advantage that the nanohole diameter uniformity and spacing uniformity of the anodized aluminum film, which is anodization of aluminum, and the aspect ratio in the diameter and depth directions can be increased. An object of the present invention is to provide a perpendicular magnetic recording medium capable of multi-value recording which overcomes the difficulty of electrodeposition in the prior art.
[0015]
Another object of the present invention is to provide a magnetic recording / reproducing apparatus using the perpendicular magnetic recording medium.
Another object of the present invention is to provide an information processing apparatus using the magnetic recording / reproducing apparatus.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
That is, the first invention of the present invention is a perpendicular magnetic recording medium having a substrate, a conductive layer and a recording layer disposed on the substrate, wherein the recording layer stands in a direction perpendicular to the substrate, and Having a partition made of a non-magnetic material in which the columnar magnetic body is dispersed, and the columnar magnetic body has a plurality of hard magnetic bodies in a direction perpendicular to the substrate; The plurality of hard magnetic bodies have a coercive force of the hard magnetic body on the substrate side smaller than that of other hard magnetic bodies, and a saturation magnetization of the hard magnetic body on the substrate side is larger than that of other hard magnetic bodies, Each of the plurality of hard magnetic materials is perpendicular magnetic recording with binary values, and is a perpendicular magnetic recording medium capable of multi-value recording by a combination of the hard magnetic materials.
[0017]
In the recording layer, the nonmagnetic material of the partition wall in which the columnar magnetic bodies are dispersed preferably contains aluminum oxide as a main component. The partition wall in which the columnar magnetic bodies are dispersed is preferably aluminum oxide formed by anodic oxidation of a metal mainly composed of aluminum.
[0018]
Further, it is preferable that a separation layer of a non-hard magnetic material is disposed between the plurality of hard magnetic bodies.
Each of the hard magnetic bodies in the columnar magnetic body has an hcp structure or L1. ₀ It preferably has any of the regular structures.
Moreover, it is preferable that the columnar magnetic bodies are regularly arranged in a honeycomb shape or a square shape.
[0019]
A second aspect of the present invention is a magnetic recording / reproducing apparatus using the perpendicular magnetic recording medium.
A third aspect of the present invention is an information processing apparatus using a magnetic recording / reproducing apparatus using the perpendicular magnetic recording medium.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
That is, the perpendicular magnetic recording medium of the present invention is a perpendicular magnetic recording medium having a substrate, a conductive layer disposed on the substrate, and a recording layer. Having a partition made of a non-magnetic material in which the columnar magnetic body is dispersed, and the columnar magnetic body has a plurality of hard magnetic bodies in a direction perpendicular to the substrate; The plurality of hard magnetic bodies have a coercive force of the hard magnetic body on the substrate side smaller than that of other hard magnetic bodies, and a saturation magnetization of the hard magnetic body on the substrate side is larger than that of other hard magnetic bodies, Each of the plurality of hard magnetic materials is perpendicularly magnetically recorded in binary, and multivalue recording can be performed by a combination of the respective hard magnetic materials.
[0022]
<Configuration of magnetic recording medium>
The perpendicular magnetic recording medium of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an example of the magnetic recording medium of the present invention. In FIG. 1, 10 is a substrate, 11 is a conductive layer, 12 is a recording layer, 13 is a partition made of a nonmagnetic material, 14 is a columnar magnetic body, 15 is a hard magnetic body, and 16 is a separation layer.
[0023]
In the present invention, a conductive layer 11 and a recording layer 12 are disposed on a substrate 10, and the recording layer 12 has a partition wall 13 and a columnar magnetic body 14 made of a nonmagnetic material, and the columnar magnetic body 14 is in contact with the conductive layer 11. In addition, the columnar magnetic body 14 includes a plurality of hard magnetic bodies 15 and a nonmagnetic separation layer 16 that separates them. With this configuration, high-density recording by multi-level recording and detection of sufficient signals are performed. be able to.
[0024]
Any substrate 10 may be used as long as the surface is flat, but it is particularly preferable to use glass, aluminum, carbon, plastic, MgO, Si, or the like as the substrate. In the case of an aluminum substrate, it is desirable to form a NiP film as a base layer by plating or the like in order to ensure hardness.
[0025]
The conductive layer 11 is characterized by having a role as an electrode when electrodeposition is employed for forming the columnar magnetic body 14 in the configuration of the present invention. At this time, in order to control the orientation of the columnar magnetic body 14, a film oriented in a specific plane orientation, such as (111) plane, (001) plane, such as Cu, Pt, Pd, etc. is particularly preferable. This does not prescribe that other elements cannot be used. In addition to the above electrodeposition, the recording layer can be formed by sputtering, CVD, or the like.
[0026]
In the recording layer 12, the partition wall 13 made of a nonmagnetic material can be a resist, an oxide, Cr, or the like. In particular, alumina is preferable as the oxide, and an alumite film formed by anodic oxidation of aluminum is preferable.
[0027]
The alumite film will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic view showing an example of an alumite film obtained by anodic oxidation of aluminum. FIG. 3 is a plan view showing an array of nanoholes in the alumite film of FIG. In the figure, the nanohole diameter 23 can range from several nanometers to several hundred nanometers, and the interval 24 between the nanoholes 26 can be controlled from a value slightly larger than the nanohole diameter 23 to about 500 nm. Any number of aspect ratios of nanoholes can be produced, but it is preferably about 2 to 10 when a perpendicular magnetic recording medium is considered. As the cross-sectional shape of the nanohole, a circle, an ellipse, or a rectangle can be used, but it is preferable that the cross-section of each nanohole is uniform. Furthermore, the shape of the nanoholes of the alumina nanoholes is preferably cylindrical, linear with respect to the conductive layer, and standing vertically.
[0028]
In the anodic oxidation of aluminum according to the present invention, the anodic oxidation is performed until reaching the conductive layer 21, and is immersed in phosphoric acid to carry out a pore size enlargement process so that the bottom of the nanohole penetrates the conductive layer 21. Can be formed.
In addition, since the aluminum layer is disposed on the conductive layer, even in electrodeposition that has been difficult in the prior art after anodic oxidation, the conductive layer is exposed at the bottom of the nanohole, so that electrodeposition at a low potential is possible. It is possible and the crystallinity can be remarkably improved.
[0029]
Various acids can be used for anodization of aluminum, but a sulfuric acid bath is used to make nanoholes with fine spacing, a phosphoric acid bath is used to make nanoholes with relatively large spacing, and nanoholes between them are used. An oxalic acid bath is preferred for production. The nanohole diameter 23 can be enlarged by a method of etching in a solution such as phosphoric acid after anodization.
[0030]
In order to regularly form nanoholes, it is effective to use a method in which a depression serving as a starting point for forming nanoholes is formed on the aluminum surface, as described above, or a two-stage anodic oxidation method. As the nanohole array used in the present invention, a honeycomb array, a rectangular array, a square array which is a special case, or the like as shown in the plan view of FIG. 3 is preferable.
[0031]
As the anodized layer, Al is generally used, but other elements may be included as long as it can be anodized with a film containing Al as a main component. For the deposition of Al, a vacuum evaporation method by resistance heating, a sputtering method, a CVD method, or the like can be used. However, this method is not preferable unless it is a method capable of forming a film having a somewhat flat surface.
[0032]
In the recording layer 12, when the columnar magnetic body 14 is formed by electrodeposition, ions having a small electrolysis potential such as Pt, Cu, Ni, etc. are contained in a small ratio in the electrodeposition solution containing Co ions having a large electrolysis potential. In addition, after depositing only ions having a small electrolytic potential at a low voltage, it is possible to deposit Co having a high concentration at a high voltage. That is, it is possible to form the plurality of hard magnetic bodies 15 and the nonmagnetic separation layer 16 from a single electrodeposition solution. L1 ₀ Also in the formation of MPt (M = Co, Fe, Ni) having a regular structure, heat treatment may be performed after forming a laminated film by pulse electrodeposition from a mixed bath of Co and Pt electrodeposition liquid.
[0033]
Further, it is preferable to insert a non-hard magnetic separation layer 16 between the hard magnetic bodies 15 and selected from various materials such as Pt, Pd, Ir, Cu, Ag, or alloys thereof. It is possible.
[0034]
The hard magnetic bodies 15 preferably have different coercive forces. Further, since the leakage magnetic field from the medium surface is detected, it is preferable that the lower hard magnetic body has a larger saturation magnetization.
[0035]
It is also preferable that the magnetic material constituting the columnar structure has a plurality of magnetic regions (for example, a first magnetic region and a second magnetic region). When another layer is interposed between the first and second magnetic regions, the same magnetic material (or substantially the same coercive force) may be used. Further, when the first and second magnetic materials are filled from the opposite side of the substrate, the first and second holding forces of the first and second magnetic materials are the first and second holding forces, respectively. 1 coercive force> second coercive force, or second coercive force> first coercive force. Regarding the thickness of the region, the first magnetic region> the second magnetic region, or the second magnetic region> the first magnetic region, or the thickness of both can be made equal. When there is another layer as described above, the thickness of the other layer is made thickest or thinner than other regions, or the first magnetic material region, another layer, The magnetic material region can be made vice versa, or vice versa.
[0036]
Further, the upper surface of the magnetic recording medium is subjected to precision polishing using diamond slurry or the like, and the Rms (root mean square) of the medium surface is 1 nm or less. Further, a protective layer may be formed on the surface, and in order to have wear resistance against friction with the head, nonmagnetic materials such as carbonite and nitride can be used in addition to carbon. .
[0037]
Further, the magnetic recording medium of the present invention is capable of multi-value recording, and to be used as a magnetic recording / reproducing apparatus, as shown in FIG. 8, the perpendicular magnetic recording medium 71, a read / write magnetic head 73, a motor, as well as the above. It is necessary to incorporate a drive control device such as a signal processing circuit, a dustproof case, and the like. However, in the magnetic recording / reproducing apparatus, the driving of the perpendicular magnetic recording medium is not limited to rotation, and the driving of the magnetic head is not limited to only the slide on the circumference.
[0038]
In order to use the magnetic recording / reproducing apparatus as an information processing apparatus, as shown in FIG. 9, a magnetic recording / reproducing apparatus 82, a memory unit 84, a calculation unit 83, a power source 85, an external input / output unit 86, It is necessary to have wiring 87 for connecting them. However, the information processing apparatus can be wired or wireless.
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples.
[0039]
Example 1
This embodiment relates to the configuration and recording of a medium.
First, a Pt film having a thickness of 20 nm and an Al film having a thickness of 300 nm were formed on a glass substrate. This was anodized by applying a voltage of 40 V in an aqueous solution of 0.3 mol / l oxalic acid at 16 ° C. As a result, the aluminum portion becomes an alumite film, and there are innumerable fine holes (nanoholes) perpendicular to the substrate. At this time, the diameter of the nanohole is 50 nm, and the interval is 100 nm.
[0040]
In this state, Co in the hcp structure and L1 in the nanohole ₀ CoPt having a regular structure was formed. In addition, a sample in which the lower part of the nanohole is Co and Pt of 5 nm is sandwiched therebetween and the upper part is CoPt was also produced. The formation method was performed by electrodeposition from a mixed solution of cobalt mainly in a cobalt sulfate aqueous solution and CoPt mainly in a cobalt sulfate aqueous solution and a chloroplatinic acid aqueous solution. In particular, since a Pt layer is present as a conductive layer below the nanohole, electrodeposition at a low potential is possible.
[0041]
Further, after the electrodeposition, the overflowing filler was removed by polishing. Further, heat treatment may be performed after polishing.
After each formation, the hysteresis sloop in the substrate vertical direction of each of Co and CoPt was measured. As a result, when the vertical axis represents the magnetization and the horizontal axis represents the applied magnetic field, FIG. 4 (a) is a hysteresis loop of Co and FIG. 4 (b) is a CoPt hysteresis loop. ing.
[0042]
The hysteresis curve in the case where Co and CoPt are simultaneously formed in the nanohole is shown in FIG. 4C. The steepness of the hysteresis loop is somewhat lost due to the interaction, but the point A can be controlled by controlling the value of the magnetic field application. , B, C, D can record four values. At this time, Co is 250 nm, Pt is 10 nm, and CoPt is 40 nm.
[0043]
Example 2
The present embodiment relates to detection of a leakage magnetic field of a medium.
Observation using a magnetic force microscope was performed using a sample in which the lower part of the nanohole used in Example 1 was Co 250 nm and the upper part was CoPt 40 nm across Pt 5 nm. A sample having a smaller nanohole diameter and smaller interval than this sample can be used, but the sample having a nanohole diameter of 50 nm and an interval of 100 nm of Example 1 was used in consideration of the resolution of the magnetic force microscope.
[0044]
First, a magnetic field of 20 kOe is temporarily applied in the vertical direction of the substrate as in the procedure of 3 → 5 → 3 in FIG. 6 in which the vertical axis represents the magnetization and the horizontal axis represents the applied magnetic field, and both the Co layer and the CoPt layer are unidirectional. When magnetized, as a result of MFM observation, a unidirectional magnetic force was detected at the top of all nanoholes as shown in FIG. At this time, the detection mode is phase detection, the phase difference is 10 °, and the flying height of the probe is about 10 nm.
[0045]
Furthermore, when a magnetic field is applied in the order of 3 → 1 → 4 → 3 in FIG. 6, 3 → 5 → 2 → 3, 3 → 1 → 3, as shown in Table 1 below. A phase difference can be obtained, and a difference due to multilevel recording can be detected even in a leakage magnetic field on the medium surface. Thus, not only the multi-value recording of the first embodiment but also the multi-value recording information can be read by the present embodiment.
[0046]
In any state, the procedure of 3 → 5 → 3 changes to the state (a) of FIG. 5, but from the state (c), the procedure of 3 → 4 → 3 may be used. Further, in any state, the procedure of 3 → 1 → 4 → 3 changes to the state (b) in FIG. 5, but from the states (b) and (d), the procedure 3 → 4 → 3 may be used. . In any state, the procedure of 3 → 5 → 2 → 3 changes to the state (c) of FIG. 5, but in particular the procedure of 3 → 2 → 3 is possible from the states (a) and (c). Absent. Further, in any state, the procedure of 3 → 1 → 3 changes to the state (d) of FIG. 5, but from the state (b), the procedure of 3 → 2 → 3 may be used.
[0047]
[Table 1]

[0048]
Example 3
This embodiment relates to magnetic domain coupling.
First, a Pt film having a thickness of 10 nm and an Al film having a thickness of 100 nm were formed on a glass substrate. This was anodized by applying a voltage of 5 V in a 7 mol / l aqueous solution of sulfuric acid at 10 ° C. As a result, the aluminum part became an alumite film, and there were countless fine holes (nanoholes) perpendicular to the substrate. The diameter of the nanohole is about 10 nm, and the interval is about 15 nm.
[0049]
The hcp structure Co and Pt 5 nm (thickness) are sandwiched under the nanohole, and the upper part is L1. ₀ An ordered CoPt was formed. At this time, the Co portion of the sample was 70 nm and the CoPt portion was 25 nm.
[0050]
At the same time, as a comparative example, a glass substrate, Pt 10 nm, Co 70 nm of hcp structure, Pt 5 nm, L1 are uniformly formed in the plane without using an alumite film as a comparative example ₀ A sample having a regular structure of CoPt 25 nm was prepared.
[0051]
A magnetic field pulse shown in FIG. 7 was applied with the contacted magnetic head, and writing was sequentially performed on the above two types of media. From the observation by MFM after writing, it was confirmed that the magnetic recording medium of the present invention was recorded according to the magnetic field pulse. However, in the comparative example, since the domains are not magnetically separated, an area reversed in the other direction was observed in one recording area.
From the above, it was confirmed that it is important to break the magnetic domain coupling of the recording layer to some extent.
[0052]
Example 4
The present embodiment relates to a case where columnar magnetic bodies are regularly arranged.
First, a Pt film having a thickness of 10 nm and an Al film having a thickness of 300 nm were formed on a glass substrate. This is a stamp with protrusions arranged in a honeycomb pattern at 100 nm intervals 2.94 × 10 ⁸ Pa (3000 kg / cm ² ) Was formed on the aluminum surface. This was anodized by applying a voltage of 40 V in an aqueous solution of 0.3 mol / l oxalic acid at 16 ° C.
[0053]
As a result, the aluminum portion became an alumite film as shown in FIG. 2, and there were innumerable fine holes (nanoholes) perpendicular to the highly ordered substrate. At this time, the diameter of the nanohole is 50 nm, and the interval is 100 nm. It can be confirmed that a regular anodized film is formed in the square and rectangular stamps as well.
[0054]
In this nanohole ordered in a honeycomb shape, Co was formed from the bottom to 250 nm, a nonmagnetic separation layer Pt of 10 nm, and CoPt of 40 nm. At this time, the c-axis of Co and CoPt is oriented in the direction perpendicular to the substrate.
[0055]
While applying a magnetic field of 300 (Oe) to this sample, the MFM probe was brought into contact with a columnar magnetic body, and a current was applied to heat the sample. As a result of subsequent observation by MFM, it can be confirmed that only the single columnar magnetic body is in a state where the magnetization of the Co layer is reversed, and writing to the single columnar magnetic body is possible. However, it was confirmed that reading was possible. This means that multi-valued recording can also be used with patterned media.
[0056]
Example 5
The present embodiment relates to a magnetic recording / reproducing apparatus.
As tried in each of the above embodiments, the recording medium of the present invention can perform multi-value recording by aligning the magnetization direction of the filler by applying a magnetic field, and can retain information. Reading is also possible. Therefore, when the nanohole diameter is 50 nm and the interval is 100 nm as in the sample of Example 1, multi-value recording can be performed on a magnetic material filled in a single nanohole. Further, when the nanohole diameter is 10 nm and the interval is 15 nm, multi-value recording can be performed on a magnetic material filled with innumerable nanoholes.
[0057]
Therefore, the perpendicular magnetic recording medium of the present invention is assembled into an apparatus comprising the magnetic recording medium driving unit 72, the magnetic head 73, the magnetic head driving unit 74, and the signal processing unit 75 as shown in FIG. Is possible.
However, according to this embodiment, the driving of the magnetic recording medium is not limited to the rotation, and the driving of the magnetic head is not limited to the slide on the circumference.
[0058]
Example 6
The present embodiment relates to an information processing apparatus.
Since the magnetic recording / reproducing apparatus shown in the fifth embodiment can input and output information, as shown in FIG. 9, the magnetic recording / reproducing apparatus 82, the memory portion 84, the arithmetic unit 83, the external input / output unit 86, It is possible to form an information processing apparatus in which the power supply 85 and the wiring 87 connecting them are housed in the storage container 81.
[0059]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by separating a magnetic material using a non-magnetic material as a partition wall, multi-valued recording with a weak magnetic domain diameter distribution is possible by weakening the interaction between adjacent magnetic domains. A perpendicular magnetic recording medium can be provided.
Further, the present invention can provide a magnetic recording / reproducing apparatus capable of multi-value recording using the perpendicular magnetic recording medium, and an information processing apparatus using the magnetic recording / reproducing apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of an embodiment of a perpendicular magnetic recording medium of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing an example of an alumite film obtained by anodic oxidation of aluminum.
3 is a plan view showing an array of nanoholes in the alumite film of FIG. 2. FIG.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a difference in the MH curve depending on the packing.
FIG. 5 is a diagram for illustrating a magnetization state of the magnetic recording medium of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating the order in which a recording magnetic field is applied to the magnetic recording medium of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a magnetic field profile applied by a magnetic head.
FIG. 8 is a schematic diagram of a magnetic recording / reproducing apparatus using the perpendicular magnetic recording medium of the present invention.
FIG. 9 is a conceptual diagram of an information processing apparatus using the magnetic recording / reproducing apparatus of the present invention.
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an example of a Co—Cr-based medium.
FIG. 11 is a schematic view showing a conventional alumite film.
FIG. 12 is a schematic diagram showing a regular arrangement pattern of magnetic domains.
[Explanation of symbols]
10 Substrate
11 Conductive layer
12 Recording layer
13 Bulkhead made of non-magnetic material
14 Columnar magnetic material
15 Hard magnetic material
16 Separation layer
20 substrates
21 Conductive layer
22 Anodized film
23 Nanohole diameter
24 Nanohole spacing
25 Alumina
26 Nanohole
31 Shell part
32 Core part
33 Protective layer
34 Recording layer
35 backing layer
41 Al substrate
42 Anodized film (anodized film)
43 Alumina Nanohole
44 Electrodeposited magnetic material
45 Extension
46 Insulation layer
71 Perpendicular magnetic recording medium
72 Magnetic recording medium driving unit
73 Magnetic head
74 Magnetic head drive
75 Signal processor
81 containment
82 Magnetic recording / reproducing apparatus
83 Calculation unit
84 Memory part
85 power supply
86 External input / output section
87 Wiring
101 Magnetic domain
102 Perpendicular magnetic recording medium

Claims

In a perpendicular magnetic recording medium having a substrate, a conductive layer disposed on the substrate, and a recording layer, the recording layer is a columnar magnetic body standing in a direction perpendicular to the substrate, and a nonmagnetic material in which the columnar magnetic body is dispersed A partition made of a material, and the columnar magnetic body has a plurality of hard magnetic bodies in a direction perpendicular to the substrate, and the plurality of hard magnetic bodies have a coercive force of the hard magnetic body on the substrate side than other hard magnetic bodies. And the saturation magnetization of the hard magnetic material on the substrate side is larger than that of other hard magnetic materials, and each of the plurality of hard magnetic materials is subjected to perpendicular magnetic recording in binary, and there are many combinations depending on the combination of the hard magnetic materials. A perpendicular magnetic recording medium capable of recording a value.

The perpendicular magnetic recording medium according to claim 1, wherein the nonmagnetic material of the partition wall in which the columnar magnetic bodies are dispersed contains aluminum oxide as a main component.

2. The perpendicular magnetic recording medium according to claim 1, wherein the nonmagnetic material of the partition wall in which the columnar magnetic bodies are dispersed is made of aluminum oxide formed by anodic oxidation of a metal mainly composed of aluminum.

The perpendicular magnetic recording medium according to any one of claims 1 to 3 separate layer of non-hard magnetic material is provided between hard magnetic plurality of.

The perpendicular magnetic recording medium according to any one of claims 1 to 4 has any of the hard magnetic member hcp structure or L1 ₀ ordered structure in columnar magnetic material.

6. The perpendicular magnetic recording medium according to claim 1, wherein the columnar magnetic bodies are arranged in a honeycomb shape or a square shape.

A magnetic recording and reproducing apparatus using the perpendicular magnetic recording medium according to any one of claims 1 to 6.

The information processing apparatus using the magnetic recording and reproducing apparatus using the perpendicular magnetic recording medium according to any one of claims 1 to 6.