JP4540557B2 - 垂直磁気記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は各種磁気記録装置に搭載される垂直磁気記録媒体に関する。特に詳細には、コンピューター、ＡＶ機器等の外部記憶装置として用いられる固定磁気ディスク装置に搭載される垂直磁気記録媒体に関する。

固定磁気ディスク装置（ＨＤＤ）の記録密度は急速に増加しており、今後もこの傾向は引続き継続すると予測されている。このような記録密度の著しい増加の結果、「熱揺らぎ」の現象がますます問題として注目されるようになっている。熱揺らぎとは、記録した信号を安定に保持できなくなる現象であるが、現在一般的に用いられている面内磁気記録方式では記録密度が上昇する程、熱揺らぎが大きくなる。この問題に対処すべく、面内磁気記録方式と正反対の特徴、即ち記録密度の増大に伴いビットの安定性が増すという特性を有する垂直磁気記録方式の開発が活発化している。
磁気記録媒体の高密度化を進めるためは、磁気記録層を構成する結晶粒子の磁気的な分離を促進し、磁化反転単位を小さくしていく必要がある。磁性体の熱安定性（熱揺らぎ耐性）は、一軸異方性定数をＫｕとし、活性化体積をＶａとすると、両者の積であるＫｕＶａという指標で表され、Ｖａは磁化反転単位の体積Ｖと相関していることが知られている。即ち、ＫｕＶａ（あるいはＫｕＶ）が小さくなるほど磁気記録媒体の熱安定性は低下する。この指標から明らかなように、記録密度を向上するために磁化反転単位を小さくするとともに熱安定性が低下することとなり、垂直磁気記録媒体といえども熱揺らぎ問題を生じることとなる。従って、磁化反転単位を小さくしても熱安定性を維持するためには、Ｋｕを大きくする必要がある。

一方、ＨＤＤにおいて記録時に必要となる磁場強度は、ほぼＫｕに比例することが知られている。そのため、熱安定性を維持するためにＫｕを大きくする場合は、記録時に必要となる磁場強度が増加し、その増加が著しい場合には記録不能となる場合も生じる。
また、磁化反転単位を小さくしていくと、反磁界が小さくなるため、磁気記録層の反転磁界は大きくなっていく。つまり、磁化反転単位を小さくするほど記録に必要となる磁場強度は大きくなっていくことになる。
つまり、高密度化に向けた磁化反転単位の微細化とＫｕの増加は、磁気記録媒体の記録分解能と熱安定性の向上に寄与するものの、双方とも「磁気記録媒体への記録しやすさ」（以下、単に「記録容易性」とも表記する。）を低下させることにつながる。
以上の背景から、記録容易性を低下させることなく磁気記録媒体の熱安定性や電磁変換特性を向上させる方法が求められている。

この問題を解決する方法として、磁気記録層を２層以上に分割し、組成を変化させて成膜する、あるいはその分割した磁気記録層の間に非磁性層を挿入するという方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１によれば、磁気記録層を分割してエピタキシャル成長を中断することで、熱安定性の向上に必要な磁化反転単位の体積を維持しながら、磁気記録媒体ノイズを低下できることが報告されている。しかし、磁気記録層の膜厚を厚くする場合は記録時のヘッド−軟磁性裏打ち層間の距離が遠くなること、また高密度化に向けて磁化反転単位を小さくしていくに従い反転磁界が大きくなることから、磁気記録媒体の記録容易性が低下することは避けられない。
また、特許文献２では、面内磁気記録媒体に適用されている反強磁性結合（ＡＦＣ）を垂直磁気記録媒体に適用することで、逆磁区ノイズを低減し、熱揺らぎ耐性を向上させるという方法が提案されている。しかし、反強磁性結合した磁気記録層を用いた場合、反転磁界が増大することが報告されており（例えば、非特許文献１参照。）、記録容易性の低下は本質的に避けられない。

磁気記録媒体のノイズやＳ／Ｎ（信号出力対ノイズ比）は、磁化反転単位を小さくするほど改善される。しかし、前述のように、磁化反転単位を小さくすると熱安定性が低下するとともに、反磁界の減少により磁気記録媒体の反転磁界が増大する。また、熱安定性を維持するために磁気記録層のＫｕや膜厚を増加させることも磁気記録媒体の反転磁界を増大させることにつながる。磁化反転単位を小さくすることは磁気記録媒体の高密度化を達成するために必須であるが、これが磁気記録媒体の記録容易性とレードオフの関係にあることが、磁気記録媒体の高密度化を進める上で障害となっていた。
特開２００３−１５７５１６号公報 特開２００４−３９０３３号公報 エロール・ガート（Ｅｒｏｌ Ｇｉｒｔ）他、アイイーイーイー トランザクション オン マグネティックス（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． ｏｎ Ｍａｇｎ．）、（米国）、２００４年、第３９巻、５号、ｐ．２３０６−２３１０

本発明は、上述の問題点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、熱安定性を損ねることなく記録容易性の向上を実現した垂直磁気記録媒体を提供することにある。さらには、ノイズ特性、Ｓ／Ｎ特性等の性能を向上して、高密度化と記録容易性の向上が同時に実現された垂直磁気記録媒体を提供することにある。

このような目的を達成するために、発明者らは鋭意検討を進めた結果、複数の磁気記録層の間に適切な強磁性結合をもたらすことにより、上述の問題を解決して、本発明を完成するに至ったものである。
より具体的には、非磁性基体、第１の磁気記録層、第１の磁気記録層の直上に設けられた結合層、結合層の直上に設けられた第２の磁気記録層を備えた垂直磁気記録媒体において、第１の磁気記録層と第２の磁気記録層は、個別に磁化反転するように前記結合層によって結合エネルギーを制御されて強磁性結合しており、第１の磁気記録層および第２の磁気記録層は磁化容易軸が非磁性基体面に対して垂直方向であり、第１の磁気記録層の異方性磁界をＨｋ₁、一軸異方性定数をＫｕ₁、膜厚をＴ₁とし、前記第２の磁気記録層の異方性磁界をＨｋ₂、一軸異方性定数をＫｕ₂、膜厚をＴ₂として、Ｈｋ₁＞Ｈｋ₂の場合はＫｕ₁Ｔ₁＞Ｋｕ₂Ｔ₂であり、Ｈｋ₁＜Ｈｋ₂の場合はＫｕ₁Ｔ₁＜Ｋｕ₂Ｔ₂とすることを特徴とする。

このようにすることで、熱安定性を阻害することなく反転磁界を低下させて記録容易性を高めることができる。
また、第１の磁気記録層と第２の磁気記録層の単位面積当りの交換結合エネルギーは、５×１０^−３ｅｒｇ／ｃｍ^２以上とすることが好ましい。
また、結合層としては、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｉｒの内から選ばれる元素、またはこれらの内の少なくとも一つの元素を主成分とする合金を用いることが好ましく、その膜厚は２ｎｍ以下であることが好ましく、０．３ｎｍ以下とすることがさらに好ましい。このようにすることで、第１の磁気記録層と第２の磁気記録層の交換結合エネルギーを適切に制御することが可能となる。
また、第１の磁気記録層と第２の磁気記録層の内の少なくともいずれか一つが、非磁性酸化物または非磁性窒化物のマトリクス中に磁性結晶粒子が分散してなるグラニュラー構造からなることが好ましい。

また、第１の磁気記録層と第２の磁気記録層の内、Ｈｋの低い磁気記録層がＣｏとＣｒを含有し、Ｐｔの含有量が０原子％以上、１０原子％以下であることが好ましい。当該層は、Ｔａ、Ｂ、Ｎｂ、Ｎの内から選ばれる少なくとも一つの元素をさらに含むことが好ましい。

垂直磁気記録媒体を上記のように構成することにより、磁気記録層間の強磁性結合を適切に設定することができ、熱安定性を損ねることなく磁気記録媒体の反転磁界を低減し、同時にノイズ特性、Ｓ／Ｎ特性等の磁気記録媒体性能の向上を実現することができる。これにより、磁気記録媒体の熱安定性の向上、記録容易性の向上、記録密度の向上を同時に実現することが可能となる。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
始めに、本発明の原理について説明する。
低ノイズ化、Ｓ／Ｎ向上等の磁気記録媒体性能の向上と熱安定性の両立を目指した反強磁性結合多層磁気記録層については、面内磁気記録媒体および垂直磁気記録媒体における検討結果が既に報告されている。しかしながら、複数の磁気記録層間の結合エネルギーを制御した強磁性結合多層磁気記録層に関しては、充分な検討が行われているとは言いがたい。そこで、発明者らは、詳細な理論的および実験的な検討を行い、この結果、図２および図３の関係を得るに至った。
図２は、２層の磁気記録層において、規格化エネルギー障壁の磁気記録層間交換結合エネルギーに対する依存性を検討した結果の一例を示す。エネルギー障壁は熱安定性の指標であり、その値が大きいほど熱安定であることを示している。図２では、エネルギー障壁を、２層の磁気記録層間の交換結合エネルギーが０の時の値で規格化した値で表している。図中、点線から左側は２層の磁気記録層が反強磁性結合している状態であり、右側は強磁性結合している状態を表している。どちらの結合においても、層間の交換結合エネルギーの絶対値が大きくなるほど、結合が強くなっていく。図から明らかなように、２層の磁気記録層間の結合を反強磁性結合としても、強磁性結合としても、結合エネルギーの絶対値が大きくなるほど、即ち結合が強くなるほど熱安定性は増していく。

図３に、保磁力（Ｈｃ）の磁気記録層間交換結合エネルギーに対する依存性を検討した結果の一例を示す。図３では、保磁力を、磁気記録層間の交換結合エネルギーが０の時の値で規格化して規格化保磁力として示している。保磁力が大きくなるほど磁気記録媒体への記録時に必要な磁界が大きくなる、即ち磁気記録媒体の記録容易性は低下する。図２と同じく、図中、点線から左側は２層の磁気記録層が反強磁性結合している状態であり、右側は強磁性結合している状態を表している。図３から、反強磁性結合では結合エネルギーの絶対値が増加するほど規格化保磁力が大きくなっていくのに対し、強磁性結合では結合エネルギーの絶対値が増加するほど規格化保磁力が小さくなっていく。
図２と図３を併せて考えると、２層の磁気記録層を反強磁性結合させた場合、交換結合エネルギーの絶対値を大きくするほど熱安定性は増すが、保磁力が増加して記録容易性が低下することになる。強磁性結合させた場合は、交換結合エネルギーが大きくなるほど熱安定性が増し、同時に記録容易性も向上する。このように、強磁性結合した２層の磁気記録層を用いることで、熱安定性と記録容易性の向上が同時に達成されることが明らかとなった。

この効果は、各磁気記録層が個別に磁化反転する条件を備えることにより、一層増大する。
図４、５を参照して、各磁気記録層が個別に磁化反転する場合について説明する。
図４は、第１の磁気記録層５と第２の磁気記録層７が結合層６を介して強磁性結合し、第２の磁気記録層が先に磁化反転する場合を例にとって示したもので、各磁気記録層の磁化の方向を矢印で表している。
図５は、この磁気記録媒体のヒステリシスループ（Ｍ−Ｈループ）の模式図で、横軸は磁気記録媒体に印加する外部磁場（Ｈ）、縦軸は磁気記録媒体の磁化（Ｍ）である。
図５において、磁気記録媒体を＋Ｈの方向（図５で右側の方向）に十分大きな磁場で飽和させる。この時、各磁気記録層の磁化は図４の（Ａ）の状態となる。そこから、磁場を徐々に−Ｈ方向（図５で左側の方向）にかけて行くと、Ｈｃ_２１で第２の磁気記録層が磁化反転する。この時、各磁気記録層の磁化は図４の（Ｂ）の状態となっている。磁気記録層が強磁性結合していることから、Ｈｃ_２１はＨが負の側（図５の左半分）となる。更に−Ｈ方向の磁場を強くしていくと、Ｈｃ_１１で第１の磁気記録層も磁化反転する。この時、各磁気記録層の磁化は図４の（Ｃ）の状態となる。

第１の磁気記録層が磁化反転する際には、既に第２の磁気記録層が磁化反転していることから、第２の磁気記録層の磁場による影響により、磁化反転が容易となっている。さらにいえば、第１と第２の磁気記録層の間に強磁性結合がない場合に比べて、はるかに磁化反転が容易となっている。即ち、強磁性結合がない場合の反転磁界をＨｃ_ｎｏｎとすれば、図５に示すように、Ｈｃ_ｎｏｎ＞Ｈｃ_１１となる。なお、ここで大小関係は絶対値で比較している。
一方で、磁気記録層間で強磁性結合を有することから、図２に示すように、エネルギー障壁が高く熱安定性は高く維持されている。このように、各磁気記録層を個別に、順次磁化反転させることで、熱安定性を阻害することなく反転磁界をより効果的に低下させることができるのである。

更に、発明者らは、磁気記録層の条件、交換結合エネルギー、磁気記録層間の交換結合エネルギーを制御するために用いる結合層の材料や膜厚等を実験的に詳細に検討を行った。
以下、本発明のより詳細な内容について説明する。
図１は、本発明の垂直磁気記録媒体の一実施形態を説明するためのもので、断面模式図で示している。非磁性基体１上に、軟磁性裏打ち層２、下地層３、非磁性中間層４、第１の磁気記録層５、結合層６、第２の磁気記録層７、保護層８、液体潤滑層９を順次形成している。
非磁性基体１としては、磁気記録媒体用に通常用いられる基体であってよく、例えば、ＮｉＰメッキを施したＡｌ合金や強化ガラス、結晶化ガラス等を用いることができる。また、基板加熱温度を１００℃以内に抑える場合は、ポリカーボネイト、ポリオレフィン等の樹脂からなるプラスチック基板を用いることもできる。

軟磁性裏打ち層２は、磁気記録に用いる磁気ヘッドからの磁束を制御して記録・再生特性を向上するために形成することが好ましい層で、軟磁性裏打ち層を省略することも可能である。軟磁性裏打ち層としては、結晶のＦｅＴａＣ、センダスト（ＦｅＳｉＡｌ）合金等、また非晶質のＣｏ合金であるＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＴａＺｒ等を用いることができる。軟磁性裏打ち層２の膜厚は、記録に使用する磁気ヘッドの構造や特性によって最適値が変化するが、他の層と連続成膜で形成する場合などは、生産性との兼ね合いから１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが望ましい。他の層の成膜前に、めっき法などによって、あらかじめ非磁性基体上に成膜する場合、数μｍと厚くすることも可能である。
下地層３は、その上に形成する非磁性中間層４または第１の磁気記録層５の結晶配向性、結晶粒径等を制御するために形成することが好ましい層で、非磁性材料、軟磁性材料を用いることができる。下地層を省略することも可能である。

軟磁性材料の場合は、下地層が軟磁性裏打ち層の機能の一部を担うこととなり、より好ましく用いられる。軟磁性材料としては、パーマロイ系材料である、ＮｉＦｅＡｌ、ＮｉＦｅＳｉ、ＮｉＦｅＮｂ、ＮｉＦｅＢ、ＮｉＦｅＮｂＢ、ＮｉＦｅＭｏ、ＮｉＦｅＣｒなどを用いることができる。パーマロイ系下地層の膜厚は、磁気記録層の磁気特性や電磁変換特性が最適となるように調整され、おおむね３ｎｍ以上５０ｎｍ以下程度であることが、磁気記録媒体特性と生産性との兼ね合いから望ましい。
非磁性材料としては、Ｔａ、Ｚｒ、Ｎｉ３Ａｌなどの材料を用いることができる。非磁性材料を用いる場合は、記録ヘッドが発生する磁場を軟磁性裏打ち層に効果的に集中させる観点からは膜厚が薄い程良く、０．２ｎｍ以上１０ｎｍ以下とすることが望ましい。
非磁性中間層４は、第１の磁気記録層５の結晶配向性、結晶粒径及び粒界偏析を好適に制御するために形成する。非磁性中間層４を省略することも可能である。その材料としては、ＲｕまたはＲｕ中にＣ、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｔａ、Ｖからなる群から選択される材料を１種類以上添加したＲｕ基合金、あるいはＰｔ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｒｈなどを用いることが好ましい。非磁性中間層の膜厚は、磁気記録層の磁気特性や電磁変換特性を劣化させない範囲で可能な限り薄くすることが、高密度記録を実現するためには必要であり、具体的には１ｎｍ以上２０ｎｍ以下とすることが好ましい。

第１の磁気記録層５は、少なくともＣｏとＰｔを含む合金の強磁性材料が好適に用いられ、その磁化容易軸（例えば、六方最密充填構造のｃ軸）が膜面に垂直方向に配向していることが垂直磁気記録媒体として用いるために必要である。第１の磁気記録層５としては、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔＢ、ＣｏＣｒＰｔＴａなどの合金材料、（Ｃｏ／Ｐｔ）ｎ、（Ｃｏ／Ｐｄ）ｎなどの多層積層膜、ＣｏＰｔ−ＳｉＯ_２、ＣｏＣｒＰｔＯ、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２、ＣｏＣｒＰｔ−Ａｌ_２Ｏ_３、ＣｏＰｔ−ＡｌＮ、ＣｏＣｒＰｔ−Ｓｉ_３Ｎ_４などのグラニュラー材料からなる磁気記録層を用いることができる。グラニュラー構造は、非磁性酸化物または非磁性窒化物のマトリクス中に磁性結晶粒子が分散してなる構造であり、磁気記録層内で近接する磁性結晶粒子間の相互作用を抑制できる。従って、第１の磁気記録層と第２の磁気記録層の間に強磁性結合を備える場合にあっては、磁気記録層間で結合を保持しつつ、磁気記録層内の磁性結晶粒間の相互作用を抑制することが可能となる。この結果、ノイズ、Ｓ／Ｎ特性等を向上することが可能となることから、第１の磁気記録層としてグラニュラー構造が特に好ましく用いられる。

第１の磁気記録層の膜厚は特に限定されるものではないが、生産性と高密度記録の観点から、３０ｎｍ以下が好ましく、また１５ｎｍ以下とすることが更に好ましい。
結合層６は、第１の磁気記録層５と第２の磁気記録層７を適切に強磁性結合させるために必要な層である。即ち、２層の磁気記録層を結合層を備えずに積層した場合は、これらは全く同時に磁化反転することとなり、個別に磁化反転することにより熱安定性を向上させながら反転磁界を低下させるという機能を持たせることが出来なくなる。また、積層した磁気記録層の交換結合が完全に切れた場合には、図２において交換結合エネルギーが０の点から明らかなように、エネルギー障壁が低くなり、熱安定性を向上させることができない。従って、強磁性結合を維持しながら、適切な磁気記録層間の結合エネルギーを導出するという観点から、結合層が必要となる。磁気記録層間の強磁性結合は、垂直磁気記録媒体が使用される常温にて生じていることが必要である。

磁気記録層間の交換結合エネルギーは次のようにして算定することができる。図５で破線部分はマイナーループを表している。磁気記録媒体を＋Ｈの方向に十分大きな磁場をかけて飽和させた後に、磁場を徐々に−Ｈ方向にかけ、Ｈｃ_２１とＨｃ_１１の途上から磁場を＋Ｈの方向に戻していくと、一旦Ｈｃ_２１で磁化反転した磁気記録層は、Ｈｃ_２２で再度磁化反転する。磁気記録層間の交換結合エネルギーＪは、このＨｃ_１１とＨｃ_２２を用いて数式（１）、（２）により算定できる。数式（１）、（２）は第２の磁気記録層が先に磁化反転する場合について示している。

ここで、Ｋｕ_２、Ｔ_２、Ｈｋ_２、Ｈｋ_２ ^ｅｆｆはＨｃ_２１で先に磁化反転する第２の磁気記録層における、それぞれ一軸異方性定数、膜厚、異方性磁界、反磁界を考慮した異方性磁界である。また、Ｋｕ_１、Ｔ_１、Ｈｋ_１、Ｈｋ_１ ^ｅｆｆは後からＨｃ_１１で磁化反転する第１の磁気記録層における前述の値である。また、飽和磁化をＭｓとして、Ｈｋ＝２Ｋｕ／Ｍｓの関係がある。第１と第２の磁気記録層が磁化反転する順序が異なる場合には、Ｋｕ、Ｔ、Ｈｋ、Ｈｋ^ｅｆｆの添え字の１と２を置き換える。
実際の垂直磁気記録媒体では、反磁界の影響でヒステリシスループが傾きを持つこと、および反磁界係数を正確に見積ることが困難なため、Ｊは概算値となるが、発明者らの検討によるとＪが５×１０^−３ｅｒｇ／ｃｍ^２以上であれば、積層による熱安定性向上と反転磁界低下の効果を得ることができた。

結合層６に用いる材料としては、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｉｒから選ばれる材料またはこれらを主成分とする合金を用いることが好ましい。Ｖ、Ｃｒ、Ｃｕ等の非磁性材料の場合は、膜厚を調整することで、磁気記録層間の強磁性結合および適切な結合エネルギーを得ることができる。強磁性材料であるＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉは、非磁性材料との合金化、成膜条件や成膜雰囲気の調整等により、適切な結合エネルギーを得ることができる。
なお、他にもＰｄやＰｔなどの材料でも強磁性結合を得ることができる。しかし、ＰｄやＰｔを用いた場合、結合層と磁気記録層の界面において異方性エネルギーが増大してしまい、却って反転磁界の増大を招くという結果が得られており、不適である。
また、第１の磁気記録層と第２の磁気記録層の単位面積当りの交換結合エネルギーを５×１０^−３ｅｒｇ／ｃｍ^２以上とし、かつ第２の磁気記録層の結晶配向を良好に保つために、結合層６の膜厚は２ｎｍ以下とすることが好ましい。発明者らの検討によれば、結合層６の材料の内、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉを除く材料では、結合層６の膜厚を０．３ｎｍ以下とするか、または１．２ｎｍ以上かつ２ｎｍ以下とすることで、適切な強磁性結合状態を得ることができる。膜厚が２ｎｍを超えると結合エネルギーが小さくなりすぎるため、熱安定性向上の効果が得られなくなる。また、強磁性材料であるＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉの場合には、膜厚が２ｎｍを超えるとＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉの磁気特性が強く現れてしまい、磁気記録媒体の特性を劣化させる原因となるため、結合層６の膜厚を２ｎｍ以下とすることが好ましい。

結合層６の膜厚は０．３ｎｍ以下とすることがさらに好ましい。これは、結合層６の材料の内、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉを除く材料では、結合層６の膜厚を０．３ｎｍ以下とすることで、結合エネルギーを広範に制御でき、かつ磁気記録層を構成する結晶粒相互間の磁気的な分離性をより良く保つことができるためノイズが低減できるためである。また、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの場合には、膜厚を０．３ｎｍ以下とすることで、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの磁気特性の影響を無視しうる程度に抑制することが可能となるためである。
第２の磁気記録層７としては、第１の磁気記録層５と同様の材料、構成を用いることができる。
第１の磁気記録層と第２の磁気記録層は次の関係を満たすように設定する。第１の磁気記録層の一軸異方性定数をＫｕ_１、膜厚をＴ_１、異方性磁界をＨｋ_１とし、第２の磁気記録層の一軸異方性定数をＫｕ_２、膜厚をＴ_２、異方性磁界をＨｋ_２として、Ｈｋ_１＞Ｈｋ_２の場合は、Ｋｕ_１Ｔ_１＞Ｋｕ_２Ｔ_２となるよう設定する。またＨｋ_１＜Ｈｋ_２の場合は、Ｋｕ_１Ｔ_１＜Ｋｕ_２Ｔ_２を満たすように、第１および第２の磁気記録層の膜厚および材料を設定する。

この理由は、例えばＨｋ_１＞Ｈｋ_２の場合、第２の磁気記録層が先に磁化反転するようにすることで、熱安定性を阻害することなく反転磁界をより効果的に低下させることができるためである。一方、第２の磁気記録層が先に磁化反転するようにするためには、Ｋｕ_１Ｔ_１＞Ｋｕ_２Ｔ_２とすることで可能となる。以上の理由から、Ｈｋ_１、Ｈｋ_２、Ｋｕ_１Ｔ_１、Ｋｕ_２Ｔ_２の大小関係が規定される。このようにすることにより、熱安定性向上の効果と同時に、反転磁界を低下させる効果を得ることが可能となる。
次に、第１の磁気記録層と第２の磁気記録層の内、Ｈｋの低い磁気記録層の組成の設定について説明する。媒体ノイズを低減し、Ｓ／Ｎを向上させるためには、磁気記録層のＰｔ含有量を低減することが好ましい。しかしながら、Ｐｔ含有量を低減するに伴い、熱安定性が劣化する。従って、従来の磁気記録層で熱安定性を確保する場合には、Ｐｔ含有量は１０原子％を超えて高く設定されていた。これに対し、本発明に係る結合エネルギーを制御した積層磁気記録層を用いれば、十分な熱安定性を維持できるため、Ｐｔ含有量を低減することが可能となる。より具体的には、最もＨｋの低い磁気記録層、即ち最初に磁化反転を開始する磁気記録層のＰｔ含有量を低減することが可能となる。当該層にＰｔを全く含まない材料を適用することも可能である。更に、発明者らの検討によれば、Ｐｔを含む場合にはその含有量を１０原子％以下とすることで、媒体ノイズを低減し、Ｓ／Ｎを向上させるとともに、反転磁界を効果的に低下できることが明らかとなった。即ち、磁気記録層の組成については、第１の磁気記録層と第２の磁気記録層の内、Ｈｋの低い磁気記録層において、少なくともＣｏとＣｒを含有して構成し、Ｐｔを含む場合にはその含有量が１０原子％以下であるように構成することが好ましい。

また、Ｔａ、Ｂ、Ｎｂ、Ｎの内から選ばれる少なくとも一つの元素を磁気記録層に含むことが更に好ましい。このような組成とすることで、媒体の低ノイズ化を促進すると共に、磁気記録層の反転磁界をより有効に低減する効果が得られる。
より具体的には、第１の磁気記録層と第２の磁気記録層の内、Ｈｋの低い磁気記録層として、例えば、７８原子％Ｃｏ−２２原子％Ｃｒ、７６原子％Ｃｏ−１８原子％Ｃｒ−６原子％Ｂ、６６原子％Ｃｏ−２０原子％Ｃｒ−１０原子％Ｐｔ−４原子％Ｂ、７５原子％Ｃｏ−１８原子％Ｃｒ−５原子％Ｐｔ−２原子％Ｔａ等を用いることができる。
磁気記録層を３層以上により構成することも可能である。即ち、各磁気記録層の間に結合層を設けて強磁性結合を備え、かつ各磁気記録層の異方性磁界Ｈｋの大小の順序に併せて、各磁気記録層の一軸異方性定数と膜厚の積ＫｕＴの大小の順序を設定する。このようにして、各磁気記録層を個別に磁化反転させることにより、３層以上の磁気記録層を備える場合においても熱安定性向上の効果と同時に、反転磁界を低下させる効果を得ることが可能となる。
保護層８は、例えばカーボンを主体とする薄膜が用いられる。その他、磁気記録媒体の保護層として一般的に用いられる様々な薄膜材料を使用しても良い。
液体潤滑層９は、例えばパーフルオロポリエーテル系の潤滑剤を用いることができる。その他、磁気記録媒体の液体潤滑層材料として一般的に用いられる様々な潤滑材料を使用しても良い。

非磁性基体の上に積層される各層は、磁気記録媒体の分野で通常用いられる様々な成膜技術によって形成することが可能である。液体潤滑層を除く各層の形成には、例えばＤＣマグネトロンスパッタリング法、ＲＦマグネトロンスパッタリング法、真空蒸着法を用いることが出来る。また、液体潤滑層の形成には、例えばディップ法、スピンコート法を用いることができる。
以下に本発明の垂直磁気記録媒体について実施例を用いてより詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。

図１に示す構成を用いて垂直磁気記録媒体を作製した例について示す。
非磁性基体１として表面が平滑な化学強化ガラス基板（ＨＯＹＡ社製Ｎ−５ガラス基板）を用い、これを洗浄後スパッタ装置内に導入し、８７原子％Ｃｏ−５原子％Ｚｒ−８原子％Ｎｂターゲットを用いてＣｏＺｒＮｂ非晶質軟磁性裏打ち層２を２００ｎｍの膜厚で成膜した。次にパーマロイ系合金である８２原子％Ｎｉ−１２原子％Ｆｅ−６原子％Ｓｉターゲットを用いてＮｉＦｅＳｉ下地層３を１１ｎｍの膜厚で成膜した。引き続いて、Ｒｕターゲットを用いて、Ａｒガス圧４．０Ｐａ下でＲｕ非磁性中間層４を１０ｎｍの膜厚で成膜した。引き続いて９０モル％（７４原子％Ｃｏ−１２原子％Ｃｒ−１４原子％Ｐｔ）−１０モル％ＳｉＯ_２ターゲットを用いてガス圧５．３Ｐａ下でグラニュラー構造のＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２第１磁気記録層５を１０ｎｍの膜厚で成膜した。次に、Ｒｕターゲットを用いて、Ｒｕ結合層６を０．２ｎｍの膜厚で成膜した。引き続いて、９０モル％（７２原子％Ｃｏ−１６原子％Ｃｒ−１２原子％Ｐｔ）−１０モル％ＳｉＯ_２ターゲットを用いてガス圧５．３Ｐａ下でグラニュラー構造のＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２第２磁気記録層７を６ｎｍの膜厚で成膜した。最後にカーボンターゲットを用いてカーボンからなる保護層８を７ｎｍの膜厚で成膜後、真空装置から取り出した。Ｒｕ非磁性中間層およびＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２第１および第２磁気記録層を除く各層の成膜はすべてＡｒガス圧０．６７Ｐａ下で行った。ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２第１および第２磁気記録層はＲＦマグネトロンスパッタリング法により、それ以外の各層はＤＣマグネトロンスパッタリング法により形成した。その後、パーフルオロポリエーテルからなる液体潤滑層９を２ｎｍの膜厚でディップ法により形成し、垂直磁気記録媒体とした。
（比較例１）
Ｒｕ結合層６とＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２第２磁気記録層７を成膜しなかったこと以外は実施例１と全く同様にして垂直磁気記録媒体を作製して比較例１とした。

まず、実施例１のＫｕ_１、Ｋｕ_２等を以下のようにして測定した。ＣｏＺｒＮｂ軟磁性裏打ち層を除いた構成として、Ｒｕ中間層上に第１磁気記録層のみを形成した磁気記録媒体、また同様に第２磁気記録層のみを形成した磁気記録媒体を作製し、それぞれ磁気トルクメータにより一軸異方性定数を測定した。その結果、Ｋｕ_１、Ｋｕ_２は、それぞれ４．２×１０^−６ｅｒｇ／ｃｍ^３、２．５×１０^−６ｅｒｇ／ｃｍ^３であった。従って、Ｋｕ_１Ｔ_１およびＫｕ_２Ｔ_２は、それぞれ４．２×１０^−１２ｅｒｇ／ｃｍ^２、１．５×１０^−１２ｅｒｇ／ｃｍ^２となる。また、異方性磁界Ｈｋ_１、Ｈｋ_２は、それぞれ１８．７ｋＯｅ、１３．２ｋＯｅであった。即ち、実施例１は、Ｈｋ_１＞Ｈｋ_２かつＫｕ_１Ｔ_１＞Ｋｕ_２Ｔ_２となっている。
上述のようにして得られた実施例１および比較例１について、カー（Ｋｅｒｒ）効果測定装置を用いて保磁力（Ｈｃ）を測定し、リード・ライトテスタを用いてオーバーライト（Ｏ／Ｗ）、信号出力、規格化ノイズ、再生信号出力対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）、Ｄ_５０、信号出力の減衰率（Ｄｅｃａｙ）を測定し、比較した。ここでＤ_５０は出力が最大値の半分になる時の線記録密度を表す。

図６に実施例１および比較例１に係る磁気記録媒体の３３６ｋｆｃｉ（ｋｉｌｏ Ｆｌｕｘ Ｃｈａｎｇｅ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）で記録した信号上に４５ｋｆｃｉの信号を上書きした時のＯ／Ｗの記録電流依存性を示す。また、表１に、実施例１および比較例１に係る磁気記録媒体のＨｃ、３３６ｋｆｃｉにおけるトラック平均信号出力（ＴＡＡ）、規格化ノイズ、Ｓ／Ｎ、Ｄ_５０、２８ｋｆｃｉにおける信号出力の減衰率を示す。
図６を参照すれば、比較例１は実施例１に比べてＯ／Ｗが低く、記録電流を増加させてもＯ／Ｗは２０ｄＢ程度までしか向上していないことが分かる。これに対し、実施例１では、一般に必要と言われるＯ／Ｗ＞３０ｄＢの条件を低い記録電流で実現しており、更に、今回用いたヘッドの定格電流である５０ｍＡでは３５ｄＢ以上になっている。この結果から、実施例１に係る磁気記録媒体の記録容易性が良好であることが分かる。

表１に示すように、実施例１は比較例１と比べて、Ｈｃが約２０００Ｏｅ（約３０％）低下している。実施例１における磁気記録層間の交換結合エネルギーは０．１６ｅｒｇ／ｃｍ^２であり、また、Ｈｋ_１＞Ｈｋ_２かつＫｕ_１Ｔ_１＞Ｋｕ_２Ｔ_２を満たしている。これがＨｃの低下に寄与しているためである。Ｈｃの低下の結果、上記の記録容易性が向上しているものと考えられる。
通常、Ｈｃが低下すると電磁変換特性も低下すると考えられるが、実施例１は全く逆であり、比較例１に比べて、出力の向上、ノイズの低減が達成され、Ｓ／Ｎが２ｄＢ向上していることがわかる。また、Ｄ_５０は磁気記録媒体の記録分解能を表し、この値が大きいほど高密度まで記録可能であることを示すが、実施例１では比較例１と比べてＤ_５０が約８％向上しており、磁気記録媒体の高密度化が達成されていることが分かる。信号出力の減衰率に関しては、その値が小さいほど熱安定性が高いことを表しているが、表１から明らかなように、実施例１と比較例１の信号出力の減衰率の差は誤差の範囲であり、実施例１、比較例１とも信号出力の減衰率はほぼ０であると言って良い。

以上のように、本発明に係る強磁性結合した２層磁性層により、熱安定性を損ねることなく磁気記録媒体の記録容易性を向上することができ、同時に、低ノイズ化、Ｓ／Ｎ向上といった磁気記録媒体性能が向上し、磁気記録媒体の高密度化がなされた。

（比較例２）
ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２第１磁気記録層の膜厚を７ｎｍとし、第２磁気記録層の膜厚を１２ｎｍとしたこと以外は実施例１と全く同様にして垂直磁気記録媒体を作製して比較例２とした。第１磁気記録層および第２磁気記録層の交換結合エネルギー、一軸異方性定数Ｋｕ_１、Ｋｕ_２、異方性磁界Ｈｋ_１、Ｈｋ_２は、それぞれ実施例１と同等である。即ち、第１磁気記録層の膜厚と第２磁気記録層の膜厚を調整して、Ｋｕ_１Ｔ_１が２．９×１０^−１２ｅｒｇ／ｃｍ^２、Ｋｕ_２Ｔ_２が３．０×１０^−１２ｅｒｇ／ｃｍ^２として、Ｋｕ_２Ｔ_２がＫｕ_１Ｔ_１よりやや大きくなるようにしたものである。
比較例２の垂直磁気記録媒体について、前述と全く同様の手法でＨｃ、ＴＡＡ、Ｏ／Ｗ、規格化ノイズ、Ｓ／Ｎ、Ｄ_５０、信号出力の減衰率を測定した。表２に、実施例１および比較例２を比較した結果を示す。

表２から明らかなように、比較例２ではＨｃが十分に低下しておらず、Ｏ／Ｗが十分に取れていないことが分かる。また、膜厚が増加していることに伴いＴＡＡは増加しているものの、信号出力の減衰率を除いた規格化ノイズやＳ／Ｎなどの特性は、比較例２の磁気記録媒体が大きく劣っていることが分かる。
以上のように、全く同じ材料を使用した層構成としているにも係らず、第１磁気記録層と第２磁気記録層のＫｕ_１Ｔ_１、Ｋｕ_２Ｔ_２が異なるだけでＨｃを下げることができず、また電磁変換特性が大幅に劣化することが明らかとなった。この結果から、実施例１および比較例２のようにＨｋ_１＞Ｈｋ_２の場合には、Ｋｕ_１Ｔ_１＞Ｋｕ_２Ｔ_２に設定することが、反転磁界を十分に低下させ、高い電磁変換特性を得るために必要であることが分かった。

図１に示す構成を用い、磁気記録層材料および結合層材料を変えて垂直磁気記録媒体を作成した例について示す。
非磁性基体１として表面が平滑な化学強化ガラス基板（ＨＯＹＡ社製Ｎ−５ガラス基板）を用い、これを洗浄後スパッタ装置内に導入し、８７原子％Ｃｏ−５原子％Ｚｒ−８原子％Ｎｂターゲットを用いてＣｏＺｒＮｂ非晶質軟磁性裏打ち層２を２００ｎｍの膜厚で成膜した。次にパーマロイ系合金である８２原子％Ｎｉ−１２原子％Ｆｅ−６原子％Ｓｉターゲットを用いてＮｉＦｅＳｉ下地層３を１１ｎｍの膜厚で成膜した。引き続いて、Ｒｕターゲットを用いて、Ａｒガス圧４．０Ｐａ下でＲｕ非磁性中間層４を１０ｎｍの膜厚で成膜した。引き続いて９０モル％（７２原子％Ｃｏ−１０原子％Ｃｒ−１８原子％Ｐｔ）−１０モル％ＳｉＯ_２ターゲットを用いてガス圧５．３Ｐａ下でグラニュラー構造のＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２第１磁気記録層５を１０ｎｍの膜厚で成膜した。次に、Ｃｏターゲットを用いて、１０体積％のＮ２ガスを添加したＡｒガスを用いて、ガス圧１Ｐａ下でＣｏ結合層６を０．３ｎｍの膜厚で成膜した。引き続いて、７０原子％Ｃｏ−２０原子％Ｃｒ−１０原子％Ｐｔターゲットを用いてＣｏＣｒＰｔ第２磁気記録層７を６ｎｍの膜厚で成膜した。最後にカーボンターゲットを用いてカーボンからなる保護層８を７ｎｍの膜厚で成膜後、真空装置から取り出した。Ｒｕ非磁性中間層、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２第１磁気記録層およびＣｏ結合層を除く各層の成膜はすべてＡｒガス圧０．６７Ｐａ下で行った。ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２第１磁気記録層はＲＦマグネトロンスパッタリング法により、それ以外の各層はＤＣマグネトロンスパッタリング法により形成した。その後、パーフルオロポリエーテルからなる液体潤滑層９を２ｎｍの膜厚でディップ法により形成し、垂直磁気記録媒体とした。
（比較例３）
Ｃｏ結合層６とＣｏＣｒＰｔ第２磁気記録層７を成膜しなかったこと以外は実施例２と全く同様にして垂直磁気記録媒体を作製して比較例３とした。

まず、実施例２のＫｕ_１、Ｋｕ_２等を実施例１の場合と同様にして測定した。実施例２におけるＫｕ_１Ｔ_１およびＫｕ_２Ｔ_２は、それぞれ５．０×１０^−１２ｅｒｇ／ｃｍ^２、１．２×１０^−１２ｅｒｇ／ｃｍ^２、また、異方性磁界Ｈｋ_１、Ｈｋ_２は、それぞれ２０．０ｋＯｅ、１１．１ｋＯｅであり、Ｈｋ_１＞Ｈｋ_２かつＫｕ_１Ｔ_１＞Ｋｕ_２Ｔ_２となっている。
上述のようにして得られた実施例２および比較例３について、実施例１の場合と同様に、Ｈｃ、Ｏ／Ｗ、規格化ノイズ、Ｓ／Ｎ、Ｄ_５０、信号出力の減衰率を測定して比較した。表３に実施例２および比較例３に係る磁気記録媒体のＨｃ、３３６ｋｆｃｉで記録した信号上に４５ｋｆｃｉの信号を上書きした時のＯ／Ｗ、３３６ｋｆｃｉにおける規格化ノイズ、Ｓ／Ｎ、Ｄ５０、２８ｋｆｃｉにおける信号出力の減衰率を示す。

表３から、実施例２では、比較例３と比べて、Ｈｃが約１８００Ｏｅ（約２５％）低下している。実施例２における磁気記録層間の交換結合エネルギーは０．２２ｅｒｇ／ｃｍ^２であり、また、Ｈｋ_１＞Ｈｋ_２かつＫｕ_１Ｔ_１＞Ｋｕ_２Ｔ_２を満たしている。これがＨｃの低下に寄与しているためである。Ｈｃが低下した結果、Ｏ／Ｗは比較例３が１６．０ｄＢと低いのに対し、実施例２では４６．５ｄＢと非常に良好な値となっている。また、実施例２は、比較例３に比べて、ノイズが低減し、Ｓ／Ｎが１．４ｄＢ向上していることがわかる。また、Ｄ_５０は約１３％と大きく向上しており、高密度化が達成されていることが分かる。信号出力の減衰率に関しては、比較例３では４．６６％／ｄｅｃａｄｅであり、比較的大きいのに対し、実施例２では、誤差の範囲でほぼ０となっている。このように、実施例２では、熱安定性に関しても大幅に改善されていることが分かる。

以上のように、本発明に係る強磁性結合した２層磁性層により、熱安定性と磁気記録媒体の記録容易性を同時に向上することができた。また同時に、低ノイズ化、Ｓ／Ｎ向上といった磁気記録媒体性能が向上し、磁気記録媒体の高密度化がなされた。

図１に示す構成を用い、磁気記録層材料および結合層の膜厚を変えて垂直磁気記録媒体を作製した例について示す。
非磁性基体１として表面が平滑な化学強化ガラス基板（ＨＯＹＡ社製Ｎ−５ガラス基板）を用い、これを洗浄後スパッタ装置内に導入し、８７原子％Ｃｏ−５原子％Ｚｒ−８原子％Ｎｂターゲットを用いてＣｏＺｒＮｂ非晶質軟磁性裏打ち層２を２００ｎｍの膜厚で成膜した。次にパーマロイ系合金である８２原子％Ｎｉ−１２原子％Ｆｅ−６原子％Ｓｉターゲットを用いてＮｉＦｅＳｉ下地層３を１１ｎｍの膜厚で成膜した。引き続いて、Ｒｕターゲットを用いて、Ａｒガス圧４．０Ｐａ下でＲｕ非磁性中間層４を１０ｎｍの膜厚で成膜した。引き続いて９０モル％（７２原子％Ｃｏ−１０原子％Ｃｒ−１８原子％Ｐｔ）−１０モル％ＳｉＯ_２ターゲットを用いてガス圧５．３Ｐａ下でグラニュラー構造のＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２第１磁気記録層５を９．５ｎｍの膜厚で成膜した。次に、Ｒｕターゲットを用いて、Ｒｕ結合層６を１．６ｎｍの膜厚で成膜した。引き続いて、６１原子％Ｃｏ−２２原子％Ｃｒ−１３原子％Ｐｔ−４原子％Ｂターゲットを用いてＣｏＣｒＰｔＢ第２磁気記録層７を６．５ｎｍの膜厚で成膜した。最後にカーボンターゲットを用いてカーボンからなる保護層８を７ｎｍの膜厚で成膜後、真空装置から取り出した。Ｒｕ非磁性中間層およびＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２第１磁気記録層を除く各層の成膜はすべてＡｒガス圧０．６７Ｐａ下で行った。ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２第１磁気記録層はＲＦマグネトロンスパッタリング法により、それ以外の各層はＤＣマグネトロンスパッタリング法により形成した。その後、パーフルオロポリエーテルからなる液体潤滑層９を２ｎｍの膜厚でディップ法により形成し、垂直磁気記録媒体とした。

Ｒｕターゲットを用いて、Ｒｕ結合層６を０．２５ｎｍの膜厚で成膜したこと以外は実施例３と全く同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。

Ｒｕターゲットを用いて、Ｒｕ結合層６を０．２５ｎｍの膜厚で成膜し、引続いて６９原子％Ｃｏ−２２原子％Ｃｒ−５原子％Ｐｔ−４原子％Ｂターゲットを用いてＣｏＣｒＰｔＢ第２磁気記録層７を６．５ｎｍの膜厚で成膜したこと以外は実施例３と全く同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。

Ｒｕターゲットを用いて、Ｒｕ結合層６を０．２５ｎｍの膜厚で成膜し、引続いて７６原子％Ｃｏ−２０原子％Ｃｒ−４原子％Ｂターゲットを用いてＣｏＣｒＢ第２磁気記録層７を６．５ｎｍの膜厚で成膜したこと以外は実施例３と全く同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。
（比較例４）
Ｒｕ結合層６とＣｏＣｒＰｔＢ第２磁気記録層７を成膜しなかったこと以外は実施例３と全く同様にして垂直磁気記録媒体を作製して比較例４とした。
まず、実施例３〜６のＫｕ_１、Ｋｕ_２等を実施例１の場合と同様にして測定した。実施例３〜６のＫｕ_１Ｔ_１は４．８×１０^−１２ｅｒｇ／ｃｍ^２、Ｈｋ_１は２０．０ｋＯｅであり、Ｋｕ_２Ｔ_２は実施例３と４が１．２×１０^−１２ｅｒｇ／ｃｍ^２、実施例５が９．８×１０^−１３ｅｒｇ／ｃｍ^２、実施例６が８．５×１０^−１３ｅｒｇ／ｃｍ^２であった。Ｈｋ_２は実施例３と４が１３．２ｋＯｅ、実施例５が１０．１ｋＯｅ、実施例６が８．１７ｋＯｅであった。従って、Ｈｋ_１＞Ｈｋ_２かつＫｕ_１Ｔ_１＞Ｋｕ_２Ｔ_２となっている。

上述のようにして得られた実施例３ないし６および比較例４について、Ｈｃ、Ｏ／Ｗ、規格化ノイズ、Ｓ／Ｎ、信号出力の減衰率を測定して比較した。使用した磁気記録ヘッドは、記録密度１５０Ｇｂ／ｉｎ^２級のヘッドである。表４に、４７８ｋｆｃｉで記録した信号上に６４ｋｆｃｉの信号を上書きした時のＯ／Ｗ、４７８ｋｆｃｉにおける規格化ノイズ、Ｓ／Ｎ、４０ｋｆｃｉにおける信号出力の減衰率を示す。表４中では、材料組成は簡略化した表記で記載しており、例えば、９０モル％（７２原子％Ｃｏ−１０原子％Ｃｒ−１８原子％Ｐｔ）−１０モル％ＳｉＯ_２は（Ｃｏ_７２Ｃｒ_１０Ｐｔ_１８）_９０（ＳｉＯ_２）_１０のように表記している。
比較例４と実施例３、４、５、６を比較すると明らかであるが、本発明に係る強磁性結合した２層磁性層により、Ｈｃが低下してＯ／Ｗが向上するとともに、信号の減衰率が大幅に小さくなっている。つまり、媒体の記録容易性と熱安定性が大幅に向上していることが分かる。加えて、低ノイズ化、Ｓ／Ｎ向上といった磁気記録媒体としての性能向上も達成されており、高密度化にも繋がっていることが分かる。

次に、実施例３と４の結果を比較する。測定の結果、これらの磁気記録層間の交換結合エネルギーは０．２４ｅｒｇ／ｃｍ^２でほぼ一致していた。この結果を反映して、ＨｃやＯ／Ｗは同レベルである。しかし、規格化ノイズとＳ／Ｎを比較すると、実施例４の媒体の方が規格化ノイズが小さく、高いＳ／Ｎが得られていることが分かる。この原因を調べるため、透過型電子顕微鏡を用いて観察を行った。その結果、実施例３の磁気記録層では粒界幅の平均値が１．２ｎｍであったのに対し、実施例４の媒体では１．５ｎｍであった。また、実施例３の媒体では、磁性結晶粒子間の距離が０．５ｎｍ以下まで近付いている部分が観察された。即ち、実施例４の媒体では、実施例３の媒体に比べて磁性結晶粒子の分離性が向上していることが判明した。以上から、Ｒｕ結合層を介した強磁性結合により熱安定性を維持しつつ反転磁界の低下と電磁変換特性向上の効果が得られ、さらに結合層の膜厚を薄くすることにより、磁性結晶粒の分離性が向上して、特性が向上することが明らかとなった。

次に、実施例４と実施例５、６の結果を比較する。実施例５と６を比較すると規格化ノイズとＳ／Ｎはほぼ同等であるが、実施例４と実施例５、６を比較すると、実施例５、６では規格化ノイズが低下し、Ｓ／Ｎは約１ｄＢ向上していることが分かる。また、実施例５、６では実施例４と比較して、Ｈｃが低下してＯ／Ｗが向上していることが分かる。この規格化ノイズの低下とＳ／Ｎの向上は第２の磁気記録層の低ノイズ化が寄与していると考えられる。測定結果から、実施例５、６における磁気記録層間の交換結合エネルギーも０．２４ｅｒｇ／ｃｍ^２であり、実施例４と同等であった。これに対し、第２の磁気記録層のＫｕ_２Ｔ_２を比較すると、実施例４では１．２×１０^−１２ｅｒｇ／ｃｍ^２であるのに対し、実施例５では９．８×１０^−１３ｅｒｇ／ｃｍ^２、実施例６では８．５×１０^−１３ｅｒｇ／ｃｍ^２である。つまり、実施例５、６では、第２の磁気記録層のＫｕ_２Ｔ_２を低減できたことで、Ｈｃを低下させＯ／Ｗを向上させることができたものと考察された。以上から、Ｈｋの低い方の磁気記録層において、Ｐｔの含有量を１０原子％以下とすることで、規格化ノイズやＳ／Ｎといった媒体の電磁変換特性が向上することが明らかとなった。加えて、Ｈｃを低下させることができ、それによって記録容易性が更に向上する効果も得られることが分かった。

本発明に係る垂直磁気記録媒体の構成例を説明するための断面模式図である。 規格化エネルギー障壁の交換結合エネルギーに対する依存性を示す図である。 規格化保磁力の交換結合エネルギーに対する依存性を示す図である。 本発明に係わる垂直磁気記録媒体の磁化反転を説明するための概念図である。 本発明に係わる垂直磁気記録媒体のヒステリシスループを説明するための概念図である。 実施例１および比較例１に係る垂直磁気記録媒体のオーバーライト特性の記録電流に対する依存性を示す図である。

符号の説明

１ 非磁性基体
２ 軟磁性裏打ち層
３ 下地層
４ 非磁性中間層
５ 第１の磁気記録層
６ 結合層
７ 第２の磁気記録層
８ 保護層
９ 液体潤滑層

Claims (8)

1. 非磁性基体、第１の磁気記録層、該第１の磁気記録層の直上に設けられた結合層、該結合層の直上に設けられた第２の磁気記録層を備えた垂直磁気記録媒体において、前記第１の磁気記録層と第２の磁気記録層は、個別に磁化反転するように前記結合層によって結合エネルギーを制御されて強磁性結合しており、前記第１の磁気記録層および第２の磁気記録層は磁化容易軸が前記非磁性基体面に対して垂直方向であり、前記第１の磁気記録層の異方性磁界をＨｋ₁、一軸異方性定数をＫｕ₁、膜厚をＴ₁とし、前記第２の磁気記録層の異方性磁界をＨｋ₂、一軸異方性定数をＫｕ₂、膜厚をＴ₂として、Ｈｋ₁＞Ｈｋ₂の場合はＫｕ₁Ｔ₁＞Ｋｕ₂Ｔ₂であり、Ｈｋ₁＜Ｈｋ₂の場合はＫｕ₁Ｔ₁＜Ｋｕ₂Ｔ₂であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
2. 前記第１の磁気記録層と第２の磁気記録層の単位面積当りの交換結合エネルギーが、５×１０^−３ｅｒｇ／ｃｍ^２以上であることを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気記録媒体。
3. 前記結合層が、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｉｒの内から選ばれる元素、またはこれらの内の少なくとも一つの元素を主成分とする合金を用いることを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気記録媒体。
4. 前記結合層の膜厚が、２ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体。
5. 前記結合層の膜厚が、０．３ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体。
6. 前記第１の磁気記録層と第２の磁気記録層の内の少なくともいずれか一つが、非磁性酸化物または非磁性窒化物のマトリクス中に磁性結晶粒子が分散してなるグラニュラー構造からなることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体。
7. 前記第１の磁気記録層と第２の磁気記録層の内、Ｈｋの低い磁気記録層がＣｏとＣｒを含有し、Ｐｔの含有量が０原子％以上、１０原子％以下であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体。
8. 前記第１の磁気記録層と第２の磁気記録層の内、Ｈｋの低い磁気記録層が、Ｔａ、Ｂ、Ｎｂ、Ｎの内から選ばれる少なくとも一つの元素をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の垂直磁気記録媒体。

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