JP5412216B2 - 熱アシスト磁気記録媒体及び磁気記憶装置 - Google Patents
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Description
本発明は、熱アシスト磁気記録媒体、及びそれを用いた磁気記憶装置（ＨＤＤ）に関する。
磁気記録媒体（媒体）に近接場光等を照射して表面を局所的に加熱し、媒体の保磁力を低下させて書き込みを行う熱アシスト記録は、１Ｔｂｉｔ／ｉｎｃｈ２クラスの面記録密度を実現できる次世代記録方式として注目されている。
特許文献１〜３には、熱アシスト記録に関連した技術が開示されている。特許文献１は、ＦｅＰｔナノ粒子よりなる記録層を形成した後に、レーザー光スポットを照射して前記記録層の結晶性と配向性を促進した磁気記録媒体に関するものである。また、特許文献２は、Ｌ１０型結晶構造を有するＦｅＰｔ合金を備えた磁気記録媒体に関するものである。更にまた、特許文献３には、高熱伝導材料中にパターン化された低熱伝導率領域を設けた薄膜が開示され、この薄膜を温度制御層として熱支援磁気記録媒体に用いる構成が記載されている。
熱アシスト記録を用いた場合、室温における保磁力が数十ｋＯｅの磁気記録媒体でも、現状ヘッドの記録磁界により容易に書き込みを行うことができる。このため、記録層に１０６Ｊ／ｍ３台の高いＫｕを有する材料を使用することが可能となり、熱安定性を維持したまま、磁性粒径を６ｎｍ以下にまで微細化できる。このような高Ｋｕ材料としては、Ｌ１０型結晶構造を有するＦｅＰｔ合金（Ｋｕ〜７×１０６Ｊ／ｍ３）や、ＣｏＰｔ合金（Ｋｕ〜５×１０６Ｊ／ｍ３）等が知られている。
熱アシスト記録では、記録時に加熱された媒体表面は、記録後速やかに低下する必要がある。例えば、線記録密度２０００ｋＦＣＩ（ｋＦＣＩ：ｋｉｌｏ Ｆｌｕｘ Ｃｈａｎｇｅｓ ｐｅｒ Ｉｎｃｈ）で記録した場合、ビット長は１２．７ｎｍとなる。ヘッドの相対速度を４０ｍ／ｓｅｃとすると、１ビットあたりの通過時間は、１２．７／４０＝０．３１７ｎｓｅｃ（３１７ｐｓｅｃ）となるため、冷却速度は少なくとも３００ピコ秒以下とする必要がある。
上記の条件を満たす手段として、磁性層直下、もしくは下地層を介して熱伝導率の高い材料からなるヒートシンク層が導入されている。ヒートシンク層を導入することにより、磁性層の熱を効率的にヒートシンク層へ散逸させることができる。これにより、加熱された記録領域の冷却速度を高めることができる。特許文献４には、ヒートシンク層に熱伝導率の高いＣｕＺｒ合金やＡｇＰｄ合金などを使用することにより、冷却速度を数百ピコ秒オーダーに低減できることが記載されている。
一方、近接場光により媒体加熱を行う場合、媒体に吸収されるパワー（熱エネルギー）は数ｍＷ程度である。媒体に吸収された熱は効率的にヒートシンク層へ散逸するため、数ｍＷ程度のパワーで磁性層を２００℃以上に上げるのは容易ではない。そこで、熱伝導率の低い材料を熱バリア層として磁性層の直下に形成することが試みられている。
これにより、磁性層からヒートシンク層への熱拡散を抑制し、磁性層の温度を高めることができる。熱バリア層としては、例えばＭｇＯを用いることができる。ＭｇＯは酸化物であるため熱伝導率が低い。また、磁性層に用いられるＬ１０構造のＦｅＰｔ合金との格子整合性も良いため、ＭｇＯ層上に形成されたＦｅＰｔ合金磁性層に良好な（００１）配向をとらせることができる。以上の点から、ＭｇＯは熱バリア層として極めて適した材料である。
これにより、磁性層からヒートシンク層への熱拡散を抑制し、磁性層の温度を高めることができる。熱バリア層としては、例えばＭｇＯを用いることができる。ＭｇＯは酸化物であるため熱伝導率が低い。また、磁性層に用いられるＬ１０構造のＦｅＰｔ合金との格子整合性も良いため、ＭｇＯ層上に形成されたＦｅＰｔ合金磁性層に良好な（００１）配向をとらせることができる。以上の点から、ＭｇＯは熱バリア層として極めて適した材料である。
微弱な加熱パワーでも磁性層を３００℃以上まで加熱でき、かつ、加熱後の冷却速度が十分に速い、１Ｔｂｉｔ／ｉｎｃｈ２以上の面記録密度を有する熱アシスト磁気記録媒体を実現することを課題とする。
上述のように、熱アシスト磁気記録媒体においては、微弱な加熱パワーでも十分に磁性層の温度を上昇させるため、磁性層直下に熱伝導率が低い層を熱バリア層として形成する必要がある。一般に、磁性層にＬ１０構造のＦｅＰｔ合金、もしくはＣｏＰｔ合金を用いる場合、（１００）配向したＭｇＯ下地層が用いられる。これは、（１００）配向したＭｇＯ下地層上に上記Ｌ１０構造の磁性層を形成することによって、該磁性層に（００１）配向をとらせることができるためである。更に、ＭｇＯは熱伝導率が低いため、配向制御のみならず、熱バリア層としても適している。但し、現行の近接場光の加熱パワーで磁性層の温度を２００℃−３００℃以上まで高めるには、ＭｇＯの膜厚を１０ｎｍ程度以上まで厚くする必要がある。
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．９０，０４２５０８（２００７）には、（１００）配向したＣｒＲｕ合金層の上にＭｇＯ層を形成することによって、該ＭｇＯ層が（１００）配向をとり、更に、その上に形成したＬ１０型ＦｅＰｔ合金磁性層が（００１）配向をとることが示されている。しかし、ＭｇＯ膜厚の増加に伴ってＨｃが大幅に低下するため、高いＨｃを得るためには、ＭｇＯを２−３ｎｍ程度に薄くする必要がある。この理由について、同文献には以下のように記載されている。
Ｃｒの格子定数は、ＭｇＯよりも小さい。このため、（１００）配向したＣｒ合金層の上に、２−３ｎｍ程度の薄いＭｇＯ層を形成した場合、ＭｇＯの格子がＣｒからの圧縮応力によって縮小する。一方、ＦｅＰｔ合金の格子定数はＭｇＯに対して９％程度小さい。よって、ＭｇＯの格子が面内方向に圧縮されることにより、ＦｅＰｔ合金とＭｇＯとの格子ミスフィットが改善されＨｃが向上する。ＭｇＯの膜厚が厚くなると、Ｃｒからの圧縮応力の効果が低減し、ＭｇＯ固有の格子定数に近くなる。この場合、ＦｅＰｔ合金との格子ミスフィットが大きくなり、Ｈｃが低下する。よって、高いＨｃを有する媒体を得るためには、ＭｇＯの膜厚は２ｎｍ程度まで薄くすることが望ましい。
一方、上述のように、ＭｇＯ層を熱バリア層として使用する場合、磁性層の温度を十分に高めるためには、ＭｇＯ層膜厚を１０ｎｍ程度まで厚くする必要がある。よって、ＭｇＯ層を単層として熱バリア層に用いた場合、良好な磁気特性と、熱バリア効果を両立させることが困難となっている。
上記課題は、基板上に複数の下地層を介してＬ１０構造のＦｅＰｔ合金、もしくはＬ１０構造のＣｏＰｔ合金を主成分とする磁性層が形成されており、該磁性層が、ＢＣＣ構造を有し、かつ、格子定数が２．９７Å以下の金属もしくは合金からなる層と、ＭｇＯ層との積層膜上に形成されていることを特徴とする熱アシスト磁気記録媒体を用いることによって解決できる。
ＢＣＣ構造を有し、かつ、格子定数が２．９７Å以下の金属、もしくは合金層を（１００）配向させ、その上にＭｇＯ層を形成することにより、該ＭｇＯ層に圧縮応力を導入できる。これにより、ＭｇＯ層の格子定数が膜面内方向に圧縮され、ＭｇＯ層上に形成されたＬ１０構造の磁性合金との格子ミスフィットを低減できる。ＭｇＯ層に圧縮応力を及ぼす上記金属もしくは合金からなる層を、以後、圧縮応力導入層と記す。
ＭｇＯ膜厚が増加すると、Ｃｒからの圧縮応力の影響が弱まり、ＭｇＯの格子定数はＭｇＯ固有の値に近づく。このため、Ｌ１０構造の磁性合金との格子ミスフィットが大きくなり、該磁性合金の規則度が低下する。ＭｇＯ膜厚の増加に伴ってＨｃが低下するのはこのためである。
ＭｇＯ膜厚が増加すると、Ｃｒからの圧縮応力の影響が弱まり、ＭｇＯの格子定数はＭｇＯ固有の値に近づく。このため、Ｌ１０構造の磁性合金との格子ミスフィットが大きくなり、該磁性合金の規則度が低下する。ＭｇＯ膜厚の増加に伴ってＨｃが低下するのはこのためである。
膜厚が概ね５ｎｍ以下のＭｇＯ層と、圧縮応力導入層との積層膜とすることにより、ＭｇＯの格子を圧縮させたまま、ＭｇＯ層の合計膜厚を増加させることができる。ＭｇＯ層の合計膜厚を概ね１０ｎｍ以上とすることにより、磁性層からの熱拡散が抑制され、熱バリア層として効果的に作用する。これにより、ヘッド加熱時の磁性層の温度を２００℃以上に上げることができる。また、このときＭｇＯ層の格子は、圧縮応力導入層の影響により膜面内方向に縮小されているので、磁性合金との格子ミスフィットを低減できる。よって、良好な熱バリア効果と、高いＨｃを同時に有する熱アシスト磁気記録媒体が得られる。
圧縮応力によりＭｇＯ層の格子を膜面内方向に十分に縮小させるため、ＭｇＯ層の膜厚は５ｎｍ以下、望ましくは３ｎｍ以下が好ましい。また、圧縮応力を効果的に導入するため、圧縮応力導入層の膜厚は、ＭｇＯ層の２倍以上であることが望ましい。積層構造を有するＭｇＯ層の合計膜厚を８〜１０ｎｍ以上とすることにより、加熱時の磁性層の温度を容易に２００℃以上まで高めることができる。但し、圧縮応力導入層の熱伝導率が低い場合や、熱アシスト記録時の媒体加熱温度を２００℃より低く設定する場合等は、８ｎｍ未満であってもよい。
また、ＭｇＯ層と圧縮応力導入層とからなる積層膜の積層周期は２周期以上が望ましい。積層周期を増加させることによって、界面での熱抵抗増大の影響により、熱バリア効果を高めることができる。このため、ＭｇＯの必要合計膜厚を薄くすることができる。但し、多数のプロセスチャンバーが必要となり、量産効率等が低下するため、ＭｇＯの合計膜厚や積層周期は、上記要素を考慮して設計する必要がある。
圧縮応力導入層は、ＢＣＣ構造を有し、かつ、格子定数が２．９７Å以下の金属、もしくは合金であれば、特に制限はない。但し、熱バリア効果を高めるため、望ましくは熱伝導率が２００Ｗ／ｍＫ以下、更に望ましくは１００Ｗ／ｍＫ以下であることが好ましい。
圧縮応力導入層としてＣｒを用いることができる。Ｃｒは上記条件を全て満たしている。上記条件を全て満たす範囲内であれば、ＣｒにＴｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｒｕの少なくとも１種類の元素を添加してもよい。
圧縮応力導入層としてＣｒを用いることができる。Ｃｒは上記条件を全て満たしている。上記条件を全て満たす範囲内であれば、ＣｒにＴｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｒｕの少なくとも１種類の元素を添加してもよい。
積層膜の磁性層側は、ＭｇＯ層でも圧縮応力導入層でもよい。また、基板側もＭｇＯ層でも圧縮応力導入層でもよい。積層膜は基板上に直接、もしくはヒートシンク層等を含む複数の下地層を介して形成できる。積層膜がＭｇＯから始まる場合は、Ｔａ下地層上に形成することにより、該ＭｇＯに（１００）配向をとらせることができる。また、Ｃｒ層から始まる場合は、Ｔａ、もしくはＮｉＴａ等の非晶質下地層上に１５０℃以上の高温で形成するのが好ましい。これにより、Ｃｒ層に（１００）配向をとらせることができる。上記何れの場合も、積層膜を構成する全ての層が（１００）配向をとる。これにより、Ｌ１０構造を有するＦｅＰｔ、もしくはＣｏＰｔ合金に（００１）配向をとらせることができる。
また、加熱後の冷却速度を高めるために、Ａｇ、Ｃｕ、もしくはこれらの合金からなる熱伝導率の高い層をヒートシンク層として、上記積層膜と基板の間に形成してもよい。
更に、書き込み特性改善のため、Ｒｕを介して反強磁性結合した軟磁性合金層からなる軟磁性下地層（ＳＵＬ）を形成してもよい。軟磁性合金には、ＦｅＴａＣ合金、ＣｏＴａＺｒ合金、ＣｏＮｂＺｒ合金、ＣｏＦｅＴａＢ合金、ＣｏＦｅＴａＳｉ合金、ＣｏＦｅＴａＺｒ合金等を用いることができる。また、軟磁性下地層は上記合金からなる単層膜であってもよい。
その他、配向制御、密着性改善、機械強度向上等を目的とした下地層を、基板とＭｇＯ層と圧縮応力導入層からなる積層膜の間に形成してもよい。
更に、書き込み特性改善のため、Ｒｕを介して反強磁性結合した軟磁性合金層からなる軟磁性下地層（ＳＵＬ）を形成してもよい。軟磁性合金には、ＦｅＴａＣ合金、ＣｏＴａＺｒ合金、ＣｏＮｂＺｒ合金、ＣｏＦｅＴａＢ合金、ＣｏＦｅＴａＳｉ合金、ＣｏＦｅＴａＺｒ合金等を用いることができる。また、軟磁性下地層は上記合金からなる単層膜であってもよい。
その他、配向制御、密着性改善、機械強度向上等を目的とした下地層を、基板とＭｇＯ層と圧縮応力導入層からなる積層膜の間に形成してもよい。
磁性層は、Ｌ１０構造のＦｅＰｔ合金、もしくはＬ１０構造のＣｏＰｔ合金がＳｉＯ２等の粒界相で分断されたグラニュラー構造であることが望ましい。グラニュラー構造とすることにより、磁性粒径を微細化できると同時に、磁性粒子間の交換結合を低減できる。粒界相としては、ＳｉＯ２以外に、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＭｎＯ、ＴｉＯ、ＺｎＯ、もしくはこれらの混合物を用いることができる。また、Ｃを用いても良い。キュリー温度低減、もしくは規則化温度低減のため、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ等を添加してもよい。
以上の手段により、良好な磁気特性を有し、かつ、数ｍＷ以下の微弱な加熱パワーでも磁性層の温度を２００℃以上に加熱できる。これにより、１Ｔｂｉｔ／ｉｎｃｈ２クラスの面記録密度を有する熱アシスト磁気記録媒体、及び、これを用いた大容量の磁気記憶装置を提供することができる。
本発明により、微弱な加熱パワーでも磁性層を３００℃以上まで加熱でき、かつ、加熱後の冷却速度が十分に速い、１Ｔｂｉｔ／ｉｎｃｈ２以上の面記録密度を有する熱アシスト磁気記録媒体が実現され、これを用いた磁気記憶装置を提供することができる。
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。しかし、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
（実施例１、比較例１、２）
図１に本実施例で作製した磁気記録媒体の層構成の一例を示す。
ガラス基板（基板）１０１上に３０ｎｍのＮｉ−４０ａｔＴａ層１０２を形成し、基板１０１を３５０℃まで加熱した。その後、４層の膜厚５ｎｍのＣｒ層（圧縮応力導入層）１０３ａ、１０４ａ、１０５ａ、１０６ａと、４層の膜厚２．５ｎｍのＭｇＯ層１０３ｂ、１０４ｂ、１０５ｂ、１０６ｂとを交互に積層した積層膜１０７を形成し、９２ｍｏｌ％（Ｆｅ−４５ａｔ％Ｐｔ−１０ａｔ％Ｎｉ）−８ｍｏｌ％（ＳｉＯ２）磁性層１０８を１０ｎｍ形成した。このとき、Ｃｒ層１０３ａをＮｉＴａ層１０２の直上になるように積層した。磁性層１０８形成後、ＣＶＤによりカーボン保護膜１０９を形成し、潤滑剤１１０を塗布した。
また、比較例１、２の磁気記録媒体として、Ｃｒ層１０３ａ、１０４ａ、１０５ａ、１０６ａとＭｇＯ層１０３ｂ、１０４ｂ、１０５ｂ、１０６ｂの積層膜１０７の代わりに、２０ｎｍのＣｒ層上に、２ｎｍ、もしくは１０ｎｍのＭｇＯ層を形成した媒体を作製した。上記以外の層構成は、実施例１の磁気記録媒体と同一である。
図１に本実施例で作製した磁気記録媒体の層構成の一例を示す。
ガラス基板（基板）１０１上に３０ｎｍのＮｉ−４０ａｔＴａ層１０２を形成し、基板１０１を３５０℃まで加熱した。その後、４層の膜厚５ｎｍのＣｒ層（圧縮応力導入層）１０３ａ、１０４ａ、１０５ａ、１０６ａと、４層の膜厚２．５ｎｍのＭｇＯ層１０３ｂ、１０４ｂ、１０５ｂ、１０６ｂとを交互に積層した積層膜１０７を形成し、９２ｍｏｌ％（Ｆｅ−４５ａｔ％Ｐｔ−１０ａｔ％Ｎｉ）−８ｍｏｌ％（ＳｉＯ２）磁性層１０８を１０ｎｍ形成した。このとき、Ｃｒ層１０３ａをＮｉＴａ層１０２の直上になるように積層した。磁性層１０８形成後、ＣＶＤによりカーボン保護膜１０９を形成し、潤滑剤１１０を塗布した。
また、比較例１、２の磁気記録媒体として、Ｃｒ層１０３ａ、１０４ａ、１０５ａ、１０６ａとＭｇＯ層１０３ｂ、１０４ｂ、１０５ｂ、１０６ｂの積層膜１０７の代わりに、２０ｎｍのＣｒ層上に、２ｎｍ、もしくは１０ｎｍのＭｇＯ層を形成した媒体を作製した。上記以外の層構成は、実施例１の磁気記録媒体と同一である。
図２に、本実施例媒体のＸ線回折スペクトルを示す。磁性層１０８からのＬ１０−ＦｅＰｔＮｉ（００１）ピーク、及び、Ｌ１０−ＦｅＰｔＮｉ（００２）ピークとＦＣＣ−ＦｅＰｔＮｉ（２００）ピークの混合ピークがみられる。Ｃｒ層１０３ａ、１０４ａ、１０５ａ、１０６ａ、ＭｇＯ層１０３ｂ、１０４ｂ、１０５ｂ、１０６ｂからは明瞭な回折ピークがみられていないが、上記結果から、Ｃｒ層１０３ａ、１０４ａ、１０５ａ、１０６ａは（１００）配向をとっており、ＭｇＯ層１０３ｂ、１０４ｂ、１０５ｂ、１０６ｂはエピタキシャル成長により（１００）配向をとっていると考えられる。また、Ｌ１０−ＦｅＰｔＮｉ（００１）ピークの積分強度Ｉ００１と、Ｌ１０−ＦｅＰｔＮｉ（００２）ピークとＦＣＣ−ＦｅＰｔＮｉ（２００）ピークの混合ピークの積分強度Ｉ２００の比率Ｉ００１／Ｉ２００は２．１であった。このことは、規則度の高いＬ１０構造のＦｅＰｔ合金が形成されていることを示している。
本実施例媒体のＨｃは１０．７ｋＯｅであった。一方、比較例媒体のＨｃは、ＭｇＯ膜厚が２ｎｍの場合は１１．２ｋＯｅ、１０ｎｍの場合は７．２ｋＯｅであった。ＭｇＯ膜厚の増加と共にＨｃが減少する傾向は、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．９０，０４２５０８（２００７）の結果と定性的に一致している。また、ＭｇＯ膜厚が２ｎｍ、及び１０ｎｍの比較例媒体のＸ線回折スペクトルにおける積分強度比Ｉ００１／Ｉ２００は、それぞれ、２．１、１．６であった。よって、ＭｇＯ膜厚の増加に伴うＨｃの低下は、Ｌ１０−ＦｅＰｔ合金の規則度の低下によるものと考えられる。以上より、ＭｇＯ層１０３ｂ、１０４ｂ、１０５ｂ、１０６ｂとＣｒ層１０３ａ、１０４ａ、１０５ａ、１０６ａの積層構造とすることにより、ＭｇＯ膜の合計膜厚を１０ｎｍまで厚くしてもＬ１０−ＦｅＰｔ合金の規則度が低下せず、高いＨｃを維持できることがわかった。
本実施例媒体、及びＭｇＯ層の膜厚が２ｎｍの比較例媒体を、熱アシスト記録用加熱機構付きヘッドで３５０℃まで加熱し、１０００ｋＦＣＩの記録パターンを書き込んだ。
図３に上記熱アシスト記録用の磁気ヘッドの構造を模式的に示す。
図３に示すように、磁気ヘッドは、記録ヘッド３０１と再生ヘッド３１０とを有している。記録ヘッド３０１は、上部磁極３０２、下部磁極３０３、及び両者の間に挟まれたにＰＳＩＭ（Ｐｌａｎａｒ Ｓｏｌｉｄ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｍｉｒｒｏｒ）３０４から構成される。ＰＳＩＭ３０４は、例えばＪｐｎ．，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．４５，ｎｏ．２Ｂ，ｐｐ１３１４−１３２０（２００６）に記載されているような構造のものを用いることができる。ＰＳＩＭ３０４のＧｒａｔｉｎｇ部（導波路）３０５にレーザー光源３０６から波長４４０ｎｍの半導体レーザー３０７を照射し、ＰＳＩＭ３０４先端部から発生した近接場光３０８により磁気記録媒体３０９を加熱できる。再生ヘッド３１０は、上部シールド３１２と下部シールド３１１で挟まれたＴＭＲ素子３１３で構成されている。
図３に上記熱アシスト記録用の磁気ヘッドの構造を模式的に示す。
図３に示すように、磁気ヘッドは、記録ヘッド３０１と再生ヘッド３１０とを有している。記録ヘッド３０１は、上部磁極３０２、下部磁極３０３、及び両者の間に挟まれたにＰＳＩＭ（Ｐｌａｎａｒ Ｓｏｌｉｄ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｍｉｒｒｏｒ）３０４から構成される。ＰＳＩＭ３０４は、例えばＪｐｎ．，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．４５，ｎｏ．２Ｂ，ｐｐ１３１４−１３２０（２００６）に記載されているような構造のものを用いることができる。ＰＳＩＭ３０４のＧｒａｔｉｎｇ部（導波路）３０５にレーザー光源３０６から波長４４０ｎｍの半導体レーザー３０７を照射し、ＰＳＩＭ３０４先端部から発生した近接場光３０８により磁気記録媒体３０９を加熱できる。再生ヘッド３１０は、上部シールド３１２と下部シールド３１１で挟まれたＴＭＲ素子３１３で構成されている。
本実施例媒体の記録パターンをＭＦＭにより観察したところ、明瞭な記録パターンが確認された。図４に本実施例媒体のダイナミック保磁力Ｈｃ０の温度依存性を示す。Ｈｃ０は温度と共に低下し、３００℃で１０．６ｋＯｅ程度となっている。本実施例で用いた記録ヘッドの記録磁界は、概ね１１ｋＯｅ程度である。よって、実施例媒体で明瞭な記録パターンが観察されたのは、磁性層５の温度が３００℃以上に上昇し、Ｈｃ０が記録磁界を十分に下回ったためと考えられる。
一方、比較例媒体のＨｃ０は実施例媒体とほぼ同程度であったが、比較例媒体では明瞭な記録パターンが確認されなかった。比較例媒体では、加熱後、熱が下地層に散逸し、磁性層１０８の温度が十分に上昇しなかったと考えられる。
以上の結果より、熱バリア層をＭｇＯ層１０３ｂ、１０４ｂ、１０５ｂ、１０６ｂとＣｒ層１０３ａ、１０４ａ、１０５ａ、１０６ａを積層構造とすることにより、Ｈｃを低下させることなく、磁性層１０８の温度を３００℃以上まで高められることがわかった。
以上の結果より、熱バリア層をＭｇＯ層１０３ｂ、１０４ｂ、１０５ｂ、１０６ｂとＣｒ層１０３ａ、１０４ａ、１０５ａ、１０６ａを積層構造とすることにより、Ｈｃを低下させることなく、磁性層１０８の温度を３００℃以上まで高められることがわかった。
積層膜１０７を構成するＣｒ層とＭｇＯ層の積層順に特に制限はない。基板１０１側がＭｇＯ層であっても良いし、磁性層１０８側がＣｒ層であっても良い。また、Ｃｒ層とＭｇＯ層が同数である必要もない。基板１０１側、磁性層１０８側共にＭｇＯ層であっても良いし、共にＣｒ層であってもよい。
積層膜１０７を構成するＣｒ層１０３ａ、１０４ａ、１０５ａ、１０６ａの膜厚は同一である必要はない。また、ＭｇＯ層１０３ｂ、１０４ｂ、１０５ｂ、１０６ｂの膜厚も全て同一である必要はない。但し、Ｃｒ層の膜厚は、接しているＭｇＯ層の膜厚の２倍以上であることが望ましい。すなわち、積層膜１０７を構成するＭｇＯ層の膜厚が、ＭｇＯ層と接しているＣｒ層の膜厚の１／２以下であることが好ましい。
図１に示すように、１層の該ＭｇＯ層と１層の該圧縮応力導入層とからなる積層膜の積層周期は２周期以上が好ましい。つまり、圧縮応力導入層とＭｇＯ層とからなる積層膜は２層以上とすることが好ましい。周期の増加に伴って、界面熱抵抗の効果が増大するため、ＭｇＯ層の必要合計膜厚を薄くすることができる。
圧縮応力導入層１０３ａ、１０４ａ、１０５ａ、１０６ａとして、Ｃｒ層の代わりに、ＣｒにＴｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｒｕを添加したＣｒ合金を用いてもよい。Ｃｒ合金がＢＣＣ構造をとる範囲内であれば、添加量に特に制限は無い。但し、ＭｇＯに圧縮応力を導入するため、上記合金の格子定数ａのルート２倍の値は、ＭｇＯの格子定数より小さくなる必要がある。
（実施例２−１〜２−１０、比較例３）
図５に本実施例で作製した磁気記録媒体の層構成の一例を示す。
ガラス基板（基板）５０１上に１０ｎｍのＭｇＯ層５０２を形成し、Ａｇヒートシンク層５０３を２００ｎｍ形成した。次いで、４層の膜厚２ｎｍのＭｇＯ層５０４ａ、５０５ａ、５０６ａ、５０７ａと、３層の圧縮応力導入層５０４ｂ、５０５ｂ、５０６ｂとを交互に積層した積層膜５０８を形成し、基板５０１を３８０℃まで加熱した後、８ｎｍの９０ｍｏｌ％（Ｆｅ−４０ａｔ％Ｐｔ−８ａｔ％Ｎｉ）−１０ｍｏｌ％（ＴｉＯ２）磁性層５０９を形成した。
図５に本実施例で作製した磁気記録媒体の層構成の一例を示す。
ガラス基板（基板）５０１上に１０ｎｍのＭｇＯ層５０２を形成し、Ａｇヒートシンク層５０３を２００ｎｍ形成した。次いで、４層の膜厚２ｎｍのＭｇＯ層５０４ａ、５０５ａ、５０６ａ、５０７ａと、３層の圧縮応力導入層５０４ｂ、５０５ｂ、５０６ｂとを交互に積層した積層膜５０８を形成し、基板５０１を３８０℃まで加熱した後、８ｎｍの９０ｍｏｌ％（Ｆｅ−４０ａｔ％Ｐｔ−８ａｔ％Ｎｉ）−１０ｍｏｌ％（ＴｉＯ２）磁性層５０９を形成した。
ここで、圧縮応力導入層５０４ｂ、５０５ｂ、５０６ｂにはＣｒ−１０ａｔ％Ｔｉ（実施例２−１）、Ｃｒ−２０ａｔ％Ｍｏ（実施例２−２）、Ｃｒ−２０ａｔ％Ｍｏ−５ａｔ％Ｔｉ（実施例２−３）、Ｃｒ−１５ａｔ％Ｗ（実施例２−４）、Ｃｒ−７ａｔ％Ｗ−５ａｔ％Ｖ（実施例２−５）、Ｃｒ−１２ａｔ％Ｖ（実施例２−６）、Ｃｒ−４ａｔ％Ｔａ（実施例２−７）、Ｃｒ−２ａｔ％Ｎｂ（実施例２−８）、Ｃｒ−５ａｔ％Ｍｎ（実施例２−９）、Ｃｒ−１０ａｔ％Ｒｕ（実施例２−１０）を用いた。
また、圧縮応力導入層５０４ｂ、５０５ｂ、５０６ｂの膜厚は、３５０℃でのダイナミック保磁力Ｈｃ０が、１０−１１ｋＯｅになるように、５−１０ｎｍの範囲内で調節した。
磁性層５０９形成後、ＣＶＤによりカーボン保護膜５１０を膜厚３ｎｍで形成し、潤滑剤５１１を塗布した。
また、比較例３の磁気記録媒体として、圧縮応力導入層５０４ｂ、５０５ｂ、５０６ｂとＭｇＯ層５０４ａ、５０５ａ、５０６ａ、５０７ａの積層膜５０８の代わりに、２ｎｍのＭｇＯ単層膜を形成した媒体を作製した。
磁性層５０９形成後、ＣＶＤによりカーボン保護膜５１０を膜厚３ｎｍで形成し、潤滑剤５１１を塗布した。
また、比較例３の磁気記録媒体として、圧縮応力導入層５０４ｂ、５０５ｂ、５０６ｂとＭｇＯ層５０４ａ、５０５ａ、５０６ａ、５０７ａの積層膜５０８の代わりに、２ｎｍのＭｇＯ単層膜を形成した媒体を作製した。
本実施例媒体のＸ線回折測定を行ったところ、何れの媒体においても、Ａｇヒートシンク層５０３からの強い（２００）回折ピークと、磁性層５０９からのＬ１０−ＦｅＰｔＮｉ（００１）ピーク、及び、Ｌ１０−ＦｅＰｔＮｉ（００２）ピークとＦＣＣ−ＦｅＰｔＮｉ（２００）ピークの混合ピークがみられた。圧縮応力導入層５０４ｂ、５０５ｂ、５０６ｂとＭｇＯ層５０４ａ、５０５ａ、５０６ａ、５０７ａの積層膜５０８からは明瞭な回折ピークがみらなかったが、（１００）配向したＡｇヒートシンク層５０３上にエピタキシャル成長し、Ｃｒ、ＭｇＯ共に（１００）配向をとっていると考えられる。また、Ｌ１０−ＦｅＰｔＮｉ（００１）ピークの積分強度Ｉ００１と、Ｌ１０−ＦｅＰｔＮｉ（００２）ピークとＦＣＣ−ＦｅＰｔＮｉ（２００）ピークの混合ピークの積分強度Ｉ２００の比率Ｉ００１／Ｉ２００は２．２であった。よって、規則度の高いＬ１０構造のＦｅＰｔ膜が形成されていることがわかる。
本実施例媒体を実施例１で述べた熱アシスト記録用ヘッドで加熱し、線記録密度１２００ｋＦＣＩの記録パターンを書き込んだ。ＭＦＭで記録パターンを観察したところ、明瞭な記録パターンが確認された。上述のように実施例１で述べた熱アシスト記録用ヘッドの記録磁界は１１ｋＯｅ程度である。また、本実施例媒体の３５０℃におけるＨｃ０は１０−１１ｋＯｅである。よって、上記結果は、近接場光加熱によって、本実施例媒体の磁性層５０９が３５０℃以上まで加熱されていることを示している。
一方、比較例媒体の３５０℃でのＨｃ０は１０．２ｋＯｅであり、実施例媒体とほぼ同程度であったが、明瞭な記録パターンは確認できなかった。このことは、比較例媒体では、近接場光加熱により、磁性層５０９の温度が３５０℃まで上昇していないことを示している。
以上の結果から、表１に示した圧縮応力導入層５０４ｂ、５０５ｂ、５０６ｂとＭｇＯ層５０４ａ、５０５ａ、５０６ａ、５０７ａの積層膜５０８を熱バリア層として使用することにより、規則度の高いＬ１０構造のＦｅＰｔ膜を有し、かつ、磁性層５０９の温度を３５０℃以上まで加熱できる媒体が得られることがわかった。
本実施例媒体の冷却時間をＰｕｍｐ−Ｐｒｏｂｅ法で測定した。ここで、冷却時間は媒体表面の温度プロファイルが、加熱後、一定温度となるまでの時間として定義した。冷却時間はいずれも３００ｐ秒以下であり、加熱後の冷却速度が極めて速いことがわかった。
以上の結果から、表１に示した圧縮応力導入層５０４ｂ、５０５ｂ、５０６ｂとＭｇＯ層５０４ａ、５０５ａ、５０６ａ、５０７ａの積層膜５０８を熱バリア層として使用することにより、規則度の高いＬ１０構造のＦｅＰｔ膜を有し、かつ、磁性層５０９の温度を３５０℃以上まで加熱できる媒体が得られることがわかった。
本実施例媒体の冷却時間をＰｕｍｐ−Ｐｒｏｂｅ法で測定した。ここで、冷却時間は媒体表面の温度プロファイルが、加熱後、一定温度となるまでの時間として定義した。冷却時間はいずれも３００ｐ秒以下であり、加熱後の冷却速度が極めて速いことがわかった。
（実施例３）
上記各実施例で示した磁気記録媒体を、図６に示した磁気記憶装置に組み込んだ。
図６に示すように、例えば、本磁気記憶装置は、磁気記録媒体６０１と、磁気記録媒体６０１を回転させるための媒体駆動部６０２と、磁気ヘッド６０３と、磁気ヘッド６０３を移動させるためのヘッド駆動部６０４と、記録再生信号処理系６０５と、から構成される。
尚、上記磁気ヘッドは図３に示した磁気ヘッドと同一構造である。
上記各実施例で示した磁気記録媒体を、図６に示した磁気記憶装置に組み込んだ。
図６に示すように、例えば、本磁気記憶装置は、磁気記録媒体６０１と、磁気記録媒体６０１を回転させるための媒体駆動部６０２と、磁気ヘッド６０３と、磁気ヘッド６０３を移動させるためのヘッド駆動部６０４と、記録再生信号処理系６０５と、から構成される。
尚、上記磁気ヘッドは図３に示した磁気ヘッドと同一構造である。
上記磁気ヘッド６０３により、磁気記録媒体を３００−３５０℃まで加熱し、線記録密度１６００ｋＦＣＩ（ｋｉｌｏ Ｆｌｕｘ ｃｈａｎｇｅｓ ｐｅｒ Ｉｎｃｈ）のオールワンパターン信号を記録し、再生したところ、良好な重ね書き特性と高い媒体ＳＮ比が得られた。
本発明は、熱アシスト磁気記録媒体及び磁気記憶装置に関するものであり、特に、磁性層を短時間に高温加熱して記録した後、前記磁性層の温度を速やかに下げることができる熱アシスト磁気記録媒体及び前記熱アシスト磁気記録媒体を用いた磁気記憶装置に関するものであって、熱アシスト磁気記録媒体及び磁気記憶装置を製造・利用する産業において利用可能性がある。
１０１…ガラス基板（基板）、１０２…ＮｉＴａ層、１０３ａ、１０４ａ、１０５ａ、１０６ａ…圧縮応力導入層、１０３ｂ、１０４ｂ、１０５ｂ、１０６ｂ…ＭｇＯ層、１０７…積層膜、１０８…磁性層、１０９…保護膜、１１０…潤滑剤、３０１…記録ヘッド、３０２…上部磁極、３０３…下部磁極、３０４…ＰＳＩＭ、３０５…導波路（Ｇｒａｔｉｎｇ部）、３０６…レーザー光源、３０７…半導体レーザー、３０８…近接場光、３１０…再生ヘッド、３１１…下部シールド、３１２…上部シールド、３１３…ＴＭＲ素子、５０２…ＭｇＯ層、５０３…ヒートシンク層、５０４ａ、５０５ａ、５０６ａ、５０７ａ…ＭｇＯ層、５０４ｂ、５０５ｂ、５０６ｂ…圧縮応力導入層、５０８…積層膜、５０９…磁性層、５１０…保護膜、５１１…潤滑剤、６０１…磁気記録媒体、６０２…媒体駆動部、６０３…磁気ヘッド、６０４…ヘッド駆動部、６０５…記録再生信号処理系。
Claims (10)
- 基板上に、ＢＣＣ構造を有し、かつ、格子定数が２．９７Å以下の金属もしくは合金からなる圧縮応力導入層と、複数のＭｇＯ層とが交互に積層された積層膜が形成されており、該積層膜上に、Ｌ１ ０ 構造のＦｅＰｔ合金、もしくはＣｏＰｔ合金を主成分とする磁性層が形成されていることを特徴とする熱アシスト磁気記録媒体。
- 該基板と該積層膜との間に下地層を有することを特徴とする請求項１に記載の熱アシスト磁気記録媒体。
- 該圧縮応力導入層の熱伝導率が２００Ｗ／ｍＫ以下であることを特徴とする請求項１に記載の熱アシスト磁気記録媒体。
- 該圧縮応力導入層の熱伝導率が１００Ｗ／ｍＫ以下であることを特徴とする請求項３に記載の熱アシスト磁気記録媒体。
- 該圧縮応力導入層が、Ｃｒからなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録媒体。
- 該圧縮応力導入層が、Ｃｒと、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｒｕの少なくとも１種類の元素を含有するＢＣＣ構造の合金からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録媒体。
- 該積層膜を構成する該ＭｇＯ層の膜厚が、該ＭｇＯ層と接している該圧縮応力導入層の膜厚の１／２以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録媒体。
- 該積層膜を構成する該ＭｇＯ層の合計膜厚が１０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録媒体。
- １層の該ＭｇＯ層と１層の該圧縮応力導入層とからなる積層膜の積層周期が２周期以上であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の熱アシスト磁気記録媒体。
- 磁気記録媒体と、該磁気記録媒体を回転させるための媒体駆動部と、該磁気記録媒体を加熱するためのレーザー発生部と、該レーザー発生部から発生したレーザー光をヘッド先端まで導く導波路を備えた磁気ヘッドと、該磁気ヘッドを移動させるためのヘッド駆動部と、記録再生信号処理系とから構成される磁気記憶装置において、該磁気記録媒体が請求項１乃至９のいずれか１項に記載の熱アシスト媒体であることを特徴とする磁気記憶装置。
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