JP6149244B2 - Perpendicular magnetic recording medium, method for manufacturing perpendicular magnetic recording medium, and perpendicular recording / reproducing apparatus - Google Patents

Perpendicular magnetic recording medium, method for manufacturing perpendicular magnetic recording medium, and perpendicular recording / reproducing apparatus Download PDF

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Description

本発明は、垂直磁気記録媒体、垂直磁気記録媒体の製造方法、垂直記録再生装置
に関する。
The present invention relates to a perpendicular magnetic recording medium, a method for manufacturing a perpendicular magnetic recording medium, and a perpendicular recording / reproducing apparatus.

近年、磁気ディスク装置、可撓性ディスク装置、磁気テープ装置等の磁気記録装置の適用範囲は著しく増大され、その重要性が増すと共に、これらの装置に用いられる磁気記録媒体について、その記録密度の著しい向上が図られつつある。特にHDD(ハードディスクドライブ)では、MR(Magneto Resistive)ヘッド、およびPRML(Partial Response Maximum Likelihood)技術の導入以来、面記録密度の上昇はさらに激しさを増し、近年ではさらにGMR(Giant Magneto Resistive)ヘッド、TuMR(Tunnel Magneto Resistive)ヘッドなども導入され、面記録密度は1年に約1.5倍ものペースで増加を続けている。   In recent years, the range of application of magnetic recording devices such as magnetic disk devices, flexible disk devices, and magnetic tape devices has been remarkably increased, and the importance has increased, and the recording density of magnetic recording media used in these devices has increased. Significant improvements are being made. Particularly in HDD (Hard Disk Drive), since the introduction of MR (Magneto Resistive) head and PRML (Partial Response Maximum Likelihood) technology, the increase in areal recording density has increased further, and in recent years GMR (Giant Magnet Resistive) head has further increased. TuMR (Tunnel Magneto Resistive) heads have also been introduced, and the surface recording density continues to increase at a rate of about 1.5 times a year.

一方、HDDの磁気記録方式として、いわゆる垂直磁気記録方式が従来の面内磁気記録方式に代わる技術として近年急速に利用が広まっている。垂直磁気記録方式は、情報を記録する記録層の結晶粒子が基板に対して垂直方向に磁化容易軸をもっているため、面記録密度を高めるのに適している。   On the other hand, a so-called perpendicular magnetic recording system as a magnetic recording system for HDDs has been rapidly used in recent years as a technique to replace the conventional in-plane magnetic recording system. The perpendicular magnetic recording method is suitable for increasing the surface recording density because the crystal grains of the recording layer for recording information have an easy axis of magnetization in the direction perpendicular to the substrate.

垂直磁気記録媒体は、非磁性基板上に軟磁性材料で構成される裏打ち層と、磁気記録層の垂直配向性を制御する下地層と、垂直配向した磁気記録層から構成するのが一般的である。   A perpendicular magnetic recording medium is generally composed of a backing layer made of a soft magnetic material on a nonmagnetic substrate, an underlayer for controlling the perpendicular orientation of the magnetic recording layer, and a perpendicularly oriented magnetic recording layer. is there.

しかしながら、面記録密度の増大にともない、従来の垂直磁気記録再生方式では、その記録を"磁気(磁界)"でおこなうことによる限界がある。   However, as the surface recording density increases, the conventional perpendicular magnetic recording / reproducing system has a limitation due to the fact that the recording is performed by "magnetism (magnetic field)".

高密度に記録することは、1ビット(磁気記録したデータの最少単位)の媒体上における占有面積を小さくすることに等しい。これに対応するには、磁気記録媒体の磁気記録層は粒子径や磁気クラスタをより小さくすることが求められる。粒子径や磁気クラスタを現行通りとすると、データの再生信号のSNR(Signal−to−Noise Ratio)が悪化し、十分な特性を得ることができないためである。   Recording at high density is equivalent to reducing the occupied area on a medium of 1 bit (the minimum unit of magnetically recorded data). In order to cope with this, the magnetic recording layer of the magnetic recording medium is required to have a smaller particle size and magnetic cluster. This is because if the particle diameter and magnetic cluster are kept as they are, the SNR (Signal-to-Noise Ratio) of the data reproduction signal is deteriorated and sufficient characteristics cannot be obtained.

粒子径や磁気クラスタを小さくしていくと、熱による影響のため、記録データの保持が不安定になることが知られている(熱揺らぎ現象)。これに耐えるため高Kuを有する磁性材料を使う必要がある。しかし、高Ku材料を使った場合、磁気記録層の保磁力が増大するため、データを記録する際により高い書き込み磁界を必要とする。   It is known that when the particle size or magnetic cluster is reduced, the retention of recorded data becomes unstable due to the influence of heat (thermal fluctuation phenomenon). In order to withstand this, it is necessary to use a magnetic material having a high Ku. However, when a high Ku material is used, since the coercive force of the magnetic recording layer increases, a higher write magnetic field is required when recording data.

一方で、記録再生ヘッド側では、記録磁界が記録素子(磁極)に使われる磁性材料によるところが大きく、このため発生させられる書き込み磁界には限界がある。   On the other hand, on the recording / reproducing head side, the recording magnetic field is largely due to the magnetic material used for the recording element (magnetic pole), and thus there is a limit to the write magnetic field generated.

この問題を解決する案として、電界により磁気記録層にデータを記録する案が提案されている。例えば、磁気により記録する際、媒体側に電界を発生させ、磁気記録層の保磁力を低下させる方法や(例えば、特許文献1参照。)、高周波電界と磁気記録層の磁気スピンとの共鳴を利用して記録層の保磁力を下げる方法(マイクロ波アシスト記録、MAMR)がある(例えば、特許文献2参照。)。しかしながら、前者では、磁気記録装置内で磁気記録媒体側をアーシングする必要がある上、磁界と電界を同時に発生・制御するためヘッドの構造が複雑になる問題がある。後者は、ヘッドに高周波磁界の発生機構を組み込むため構造がより複雑になるという問題がある。   As a proposal for solving this problem, a proposal for recording data on a magnetic recording layer by an electric field has been proposed. For example, when recording by magnetism, an electric field is generated on the medium side to reduce the coercive force of the magnetic recording layer (see, for example, Patent Document 1), or the resonance between the high-frequency electric field and the magnetic spin of the magnetic recording layer. There is a method of reducing the coercive force of the recording layer by using it (microwave assisted recording, MAMR) (see, for example, Patent Document 2). However, in the former, there is a problem that the magnetic recording medium side needs to be grounded in the magnetic recording apparatus, and the structure of the head is complicated because a magnetic field and an electric field are generated and controlled simultaneously. The latter has a problem that the structure becomes more complicated because a mechanism for generating a high-frequency magnetic field is incorporated in the head.

その他、強誘電体を記録層として用いることで、磁気による記録再生ではなく電界によりデータを記録再生する方式も提案されている(例えば、特許文献3参照。)。この方式によれば、記録媒体にデータを書き込む際に電圧のみを印加すれば良く、またデータの再生も電界で行うため、記録再生素子を磁性材料ではなく導電性の探針と磁界を発生させるコイルにより構成することができ、書き込みの能力の限界は解消される。しかしながらこの方式では、磁気記録方式に比べて、局在した分極の不安定性や記録再生速度が遅いといった問題がある。   In addition, a method of recording and reproducing data by using an electric field instead of magnetic recording and reproducing by using a ferroelectric as a recording layer has been proposed (for example, see Patent Document 3). According to this method, it is only necessary to apply a voltage when writing data to the recording medium, and since data is also reproduced by an electric field, the recording / reproducing element generates a conductive probe and a magnetic field instead of a magnetic material. The coil can be configured, and the limitation of the writing ability is eliminated. However, this method has problems such as localized polarization instability and slower recording / reproducing speed than the magnetic recording method.

近年、新しい材料として、磁性と誘電性を併せ持つ材料が研究されている。中でも強磁性と強誘電性を併せ持つマルチフェロイック材料が注目されている。マルチフェロイック材料としては、例えば、磁性を有する強誘電材料であるBiFeO3、及び、BiをBa、FeをMnで置換した材料が知られている。これらの材料を従来の磁性材料からなる磁気記録層に組み込むことで、電界により書き込みを行い、磁界により再生を行う技術が報告されている(例えば、非特許文献1〜3参照)。 In recent years, materials having both magnetic properties and dielectric properties have been studied as new materials. In particular, multiferroic materials having both ferromagnetism and ferroelectricity are attracting attention. As the multiferroic material, for example, BiFeO 3 which is a ferroelectric material having magnetism, and a material in which Bi is replaced with Ba and Fe is replaced with Mn are known. A technique has been reported in which these materials are incorporated into a magnetic recording layer made of a conventional magnetic material, and writing is performed by an electric field and reproduction is performed by a magnetic field (see, for example, Non-Patent Documents 1 to 3).

磁性と誘電性を併せ持つ材料を用いた磁気記録媒体は、電界による書き込みが可能であるため、電界を発生する書き込み素子の小形化により高記録密度を実現できる可能性を有している。   Since a magnetic recording medium using a material having both magnetism and dielectric properties can be written by an electric field, there is a possibility that a high recording density can be realized by downsizing a writing element that generates an electric field.

特開2006−139854号公報JP 2006-139854 A 特開2007−265512号公報JP 2007-265512 A 特開2008−219007号公報JP 2008-219007 A

第60回応用物理学会春季学術講演会講演予稿集、28a−D3−8、pp.06−017(2013年)Proceedings of the 60th JSAP Spring Meeting, 28a-D3-8, pp. 06-017 (2013) 第37回 日本磁気学会学術講演会概要集、3aC−6、pp.41(2013)37th Annual Meeting of the Magnetic Society of Japan, 3aC-6, pp. 41 (2013) The 58th Annual Magnetism and Magnetic Materials (MMM) Conference, Abstract, FS−15, p.587 (2013)The 58th Annual Magnetics and Magnetic Materials (MMM) Conference, Abstract, FS-15, p. 587 (2013)

しかしながら、磁性と誘電性を併せ持つ材料を用いて垂直磁気記録媒体を作製した場合、記録再生時にノイズが発生し、SNRを十分に高くすることが困難であるという問題があった。   However, when a perpendicular magnetic recording medium is manufactured using a material having both magnetism and dielectric properties, there is a problem that noise is generated during recording and reproduction and it is difficult to sufficiently increase the SNR.

本発明は、上記従来技術が有する問題に鑑み、SNRに優れた記録再生特性を有する垂直磁気記録媒体を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a perpendicular magnetic recording medium having recording / reproducing characteristics excellent in SNR in view of the above-described problems of the prior art.

本発明は、非磁性基板上に、少なくとも一層の下地層と、垂直記録層と、を有しており、
前記垂直記録層は、
強磁性層と、
磁性及び誘電性を併せ持ち、結晶粒子及び前記結晶粒子を取り囲む非晶質粒界領域を有する誘電磁性層と、を有する垂直磁気記録媒体を提供する。
The present invention has at least one underlayer and a perpendicular recording layer on a nonmagnetic substrate,
The perpendicular recording layer is
A ferromagnetic layer;
Provided is a perpendicular magnetic recording medium having both magnetic properties and dielectric properties, and having a dielectric magnetic layer having crystal grains and an amorphous grain boundary region surrounding the crystal grains.

本発明によれば、SNRに優れた記録再生特性を有する垂直磁気記録媒体を提供できる。   According to the present invention, a perpendicular magnetic recording medium having recording / reproducing characteristics excellent in SNR can be provided.

本発明の第1の実施形態に係る垂直磁気記録媒体の断面模式図。1 is a schematic cross-sectional view of a perpendicular magnetic recording medium according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る垂直磁気記録媒体の垂直記録層の断面模式図。1 is a schematic cross-sectional view of a perpendicular recording layer of a perpendicular magnetic recording medium according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態に係る垂直記録再生装置を表す模式図。The schematic diagram showing the perpendicular recording / reproducing apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.

以下、本発明を実施するための形態について説明するが、本発明は、下記の実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、下記の実施形態に種々の変形および置換を加えることができる。
[第1の実施態様]
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications and changes can be made to the following embodiments without departing from the scope of the present invention. Substitutions can be added.
[First Embodiment]

本実施形態の垂直磁気記録媒体の構成例について説明する。   A configuration example of the perpendicular magnetic recording medium of this embodiment will be described.

本実施形態の垂直磁気記録媒体は、非磁性基板上に、少なくとも一層の下地層と、垂直記録層と、を有している。そして、垂直記録層は、強磁性層と、磁性及び誘電性を併せ持ち、結晶粒子及び結晶粒子を取り囲む非晶質粒界領域を有する誘電磁性層と、を有することができる。   The perpendicular magnetic recording medium of this embodiment has at least one underlayer and a perpendicular recording layer on a nonmagnetic substrate. The perpendicular recording layer can include a ferromagnetic layer and a dielectric magnetic layer having both magnetic properties and dielectric properties and having crystal grains and an amorphous grain boundary region surrounding the crystal grains.

上述のように従来、磁性と誘電性を併せ持つ材料を用いて垂直磁気記録媒体を作製すると、記録再生時にノイズが発生し、SNRを十分に高くすることができなかった。   As described above, conventionally, when a perpendicular magnetic recording medium is manufactured using a material having both magnetism and dielectric properties, noise is generated during recording and reproduction, and the SNR cannot be sufficiently increased.

そこで、本発明の発明者らがSNRを十分に高めることができなかった理由について検討を行った。   Therefore, the inventors of the present invention examined the reason why the SNR could not be sufficiently increased.

まず、磁性と誘電性を併せ持つ材料として既述のようにマルチフェロイック材料が知られている。これらの材料は酸素を含んだペロブスカイト構造等を取る場合が多く、構造が複雑であり特性発現には結晶性が重要な因子となる他、成膜が難しいため組成の化学量論比からのずれや酸素欠損等を起こしやすい。そして、これらの構造上の欠陥は、本発明の発明者らの検討によると磁気ヘッドを情報の読み込みに際してノイズの発生原因となる。また、磁性と誘電性を併せ持つ材料では結晶性を向上させると、結晶粒の肥大化が著しい。このため平滑な媒体表面が得られにくく、ヘッドの飛行を不安定にさせる他、酸素欠損や肥大化した結晶粒による構造上の欠陥は、磁気ヘッドを用いた情報の読み込みに際して磁気ノイズの発生原因となることが明らかになった。   First, as described above, multiferroic materials are known as materials having both magnetism and dielectric properties. These materials often have a perovskite structure containing oxygen, etc., and the structure is complicated. Crystallinity is an important factor for the development of properties. In addition, film formation is difficult, and the composition deviates from the stoichiometric ratio. And oxygen deficiency is likely to occur. These structural defects cause noise when reading information from the magnetic head according to the study by the inventors of the present invention. In addition, when the crystallinity of a material having both magnetism and dielectric properties is improved, the crystal grains are significantly enlarged. For this reason, it is difficult to obtain a smooth medium surface, which makes the flight of the head unstable, and structural defects due to oxygen deficiency and enlarged crystal grains cause magnetic noise when reading information using a magnetic head. It became clear that

本発明の発明者らは上記課題を解決すべく検討した結果、非磁性基板上に少なくとも一層の下地層と、垂直記録層と、を有する垂直磁気記録媒体において、垂直記録層が、強磁性層と、磁性及び誘電性を併せ持つ誘電磁性層と、を有する構造とする。そして、誘電磁性層を結晶粒子及び結晶粒子を取り囲む非晶質粒界領域を有する構造とすることにより、誘電磁性層のノイズを低減可能となりSNRに優れた記録再生特性が得られることを見出し本願発明を完成させた。   The inventors of the present invention have studied to solve the above problems. As a result, in a perpendicular magnetic recording medium having at least one underlayer and a perpendicular recording layer on a nonmagnetic substrate, the perpendicular recording layer is a ferromagnetic layer. And a dielectric magnetic layer having both magnetism and dielectric properties. Further, it has been found that by making the dielectric magnetic layer a structure having crystal grains and an amorphous grain boundary region surrounding the crystal grains, noise of the dielectric magnetic layer can be reduced and recording / reproduction characteristics excellent in SNR can be obtained. Was completed.

すなわち、垂直記録層がグラニュラー構造の誘電磁性層を有することにより、誘電磁性層の結晶粒の肥大化抑制と粒径の均一化(径分散の減少)が生じ、SNRに優れた記録再生特性が得られる。   That is, when the perpendicular recording layer has a dielectric magnetic layer having a granular structure, enlargement of crystal grains of the dielectric magnetic layer is suppressed and the grain size is uniformed (reduction in diameter dispersion), and recording / reproduction characteristics with excellent SNR are achieved. can get.

また、誘電磁性層がグラニュラー構造を有するため誘電磁性層の結晶粒子の結晶粒径も小さくでき、誘電磁性層の表面が滑らかになる。これにより記録再生ヘッドの飛行が安定してスペーシングロスを低減可能となり、SNRに優れた記録再生特性が得られることを見出した。   Further, since the dielectric magnetic layer has a granular structure, the crystal grain size of the crystal grains of the dielectric magnetic layer can be reduced, and the surface of the dielectric magnetic layer becomes smooth. As a result, it has been found that the flying of the recording / reproducing head can be stabilized and the spacing loss can be reduced, and the recording / reproducing characteristics excellent in SNR can be obtained.

図1(a)〜(d)に本実施形態に係る垂直磁気記録媒体の構成例を表す断面模式図を示す。   1A to 1D are schematic cross-sectional views showing a configuration example of a perpendicular magnetic recording medium according to this embodiment.

図1(a)に示した垂直磁気記録媒体10Aは、例えば、非磁性基板11上に下地層12、垂直記録層13を有する構造とすることができる。そして、垂直記録層13は、強磁性層131と、誘電磁性層132と、を含むことができる。この際、強磁性層131と、誘電磁性層132の積層順は特に限定されるものではなく、例えば図1(b)に示した垂直磁気記録媒体10Bのように、誘電磁性層132、強磁性層131の順に積層されていてもよい。また、図1(c)に示した垂直磁気記録媒体10Cのように、強磁性層(131A〜131C)、誘電磁性層(132A〜132C)が複数層積層されていてもよい。なお、図1(c)に示した垂直磁気記録媒体10Cにおいて、強磁性層、誘電磁性層の積層順は限定されるものではなく、任意の順番に積層することができる。   The perpendicular magnetic recording medium 10 </ b> A shown in FIG. 1A can have, for example, a structure having a base layer 12 and a perpendicular recording layer 13 on a nonmagnetic substrate 11. The perpendicular recording layer 13 can include a ferromagnetic layer 131 and a dielectric magnetic layer 132. At this time, the stacking order of the ferromagnetic layer 131 and the dielectric magnetic layer 132 is not particularly limited. For example, the perpendicular magnetic recording medium 10B shown in FIG. The layers 131 may be stacked in this order. Further, as in the perpendicular magnetic recording medium 10C shown in FIG. 1C, a plurality of ferromagnetic layers (131A to 131C) and dielectric magnetic layers (132A to 132C) may be laminated. In the perpendicular magnetic recording medium 10C shown in FIG. 1C, the stacking order of the ferromagnetic layer and the dielectric magnetic layer is not limited and can be stacked in an arbitrary order.

また、図1(a)〜(c)に示したように、最表面には、保護層14を配置することもできる。   Moreover, as shown to Fig.1 (a)-(c), the protective layer 14 can also be arrange | positioned on the outermost surface.

垂直磁気記録媒体においては、非磁性基板11上に、下地層12、垂直記録層13に限定されず、他の層を含む形態とすることもできる。例えば、図1(d)に示すように、非磁性基板11と、下地層12との間には、密着層15および/または裏打ち層16を配置することができる。また、上述の層以外にも任意の層を配置することもできる。   The perpendicular magnetic recording medium is not limited to the underlayer 12 and the perpendicular recording layer 13 on the nonmagnetic substrate 11 and may include other layers. For example, as shown in FIG. 1D, an adhesion layer 15 and / or a backing layer 16 can be disposed between the nonmagnetic substrate 11 and the base layer 12. In addition to the above-mentioned layers, an arbitrary layer can be arranged.

以下に各層について説明する。   Each layer will be described below.

(非磁性基板)
非磁性基板11としては非磁性の基板であれば特に限定されず任意の基板を用いることができる。例えば、Alを主成分とした例えばAl−Mg合金等のAl合金基板や、通常のソーダガラス、アルミノシリケート系ガラス、アモルファスガラス類、シリコン、チタン、セラミックス、サファイア、石英、各種樹脂からなる基板等を用いることができる。
(Non-magnetic substrate)
The nonmagnetic substrate 11 is not particularly limited as long as it is a nonmagnetic substrate, and any substrate can be used. For example, Al alloy substrate such as Al-Mg alloy mainly composed of Al, normal soda glass, aluminosilicate glass, amorphous glass, silicon, titanium, ceramics, sapphire, quartz, various resins, etc. Can be used.

(密着層)
密着層15は、非磁性基板11の表面を平滑化して、非磁性基板11と下地層12との密着性を高めると共に、非磁性基板11からのアルカリ性イオンが下地層12に拡散して、下地層12が腐食するのを防ぐことができる。
(Adhesion layer)
The adhesion layer 15 smoothes the surface of the nonmagnetic substrate 11 to improve the adhesion between the nonmagnetic substrate 11 and the underlayer 12, and alkaline ions from the nonmagnetic substrate 11 diffuse into the underlayer 12, It is possible to prevent the formation 12 from corroding.

密着層15としては、非磁性金属材料を使うことができるが、アモルファス構造であることが望ましい。アモルファス構造とすることで、緻密な構造となり非磁性基板11からのアルカリ性イオンの拡散を防ぐ作用が優れる他、表面粗さ(Ra)を低く保つことができるため、ヘッドの浮上量を低減することが可能となり、さらなる高記録密度化が可能となるためである。このような材料としては例えば、CrTi、NiTa、AlTi合金等を好ましく用いることができる。   As the adhesion layer 15, a nonmagnetic metal material can be used, but an amorphous structure is desirable. By adopting an amorphous structure, it becomes a dense structure and has an excellent effect of preventing the diffusion of alkaline ions from the non-magnetic substrate 11, and the surface roughness (Ra) can be kept low, so that the flying height of the head is reduced. This is because the recording density can be further increased. As such a material, for example, CrTi, NiTa, AlTi alloy or the like can be preferably used.

(裏打ち層)
裏打ち層(軟磁性裏打ち層)16は、垂直記録層13の磁化の方向をより強固に非磁性基板11と垂直な方向に固定し、再生信号を安定化させることができる。
裏打ち層16は軟磁性材料から構成することが好ましい。例えば、裏打ち層16の材料としてはCoFe系合金(CoFeTaZr、CoFeZrNb、CoFeB等)、FeCo合金(FeCo、FeCoV等)、CoZr系合金(CoZr、CoZrNb等)、CoTa系合金(CoTa、CoTaZr等)、FeB系合金等の軟磁気特性を有する材料を好ましく用いることができる。
(Lining layer)
The backing layer (soft magnetic backing layer) 16 can more firmly fix the magnetization direction of the perpendicular recording layer 13 in the direction perpendicular to the nonmagnetic substrate 11 and stabilize the reproduction signal.
The backing layer 16 is preferably made of a soft magnetic material. For example, the material of the backing layer 16 is a CoFe alloy (CoFeTaZr, CoFeZrNb, CoFeB, etc.), a FeCo alloy (FeCo, FeCoV, etc.), a CoZr alloy (CoZr, CoZrNb, etc.), a CoTa alloy (CoTa, CoTaZr, etc.), A material having soft magnetic properties such as an FeB alloy can be preferably used.

裏打ち層16は、アモルファス構造を有することが特に好ましい。裏打ち層16がアモルファス構造を有することで、垂直磁気記録媒体表面の表面粗さ(Ra)が大きくなることを防ぎ、ヘッドの浮上量をさらに低減することが可能となり、さらなる高記録密度化が可能となるためである。また、裏打ち層16の構造としては、軟磁性層単層の場合に限定されるものではない。例えば、2層の軟磁性層間にRuなどの極薄い非磁性薄膜を挟み、軟磁性層間に反強磁性結合を持たせた構造とすることもでき、このように軟磁性層を複数層含む形態がより好ましい。   It is particularly preferable that the backing layer 16 has an amorphous structure. Since the backing layer 16 has an amorphous structure, it is possible to prevent the surface roughness (Ra) of the surface of the perpendicular magnetic recording medium from increasing, to further reduce the flying height of the head, and to further increase the recording density. It is because it becomes. The structure of the backing layer 16 is not limited to a single soft magnetic layer. For example, an extremely thin nonmagnetic thin film such as Ru may be sandwiched between two soft magnetic layers, and an antiferromagnetic coupling may be provided between the soft magnetic layers. Is more preferable.

裏打ち層16の保磁力(Hc)は特に限定されないが、100Oe以下とすることが好ましく、20Oe以下とすることがより好ましい。なお1Oeは79A/mである。裏打ち層16の保磁力(Hc)が上記範囲にある場合、より確実に再生波形をいわゆる矩形波に保つことができ、好ましいためである。   The coercive force (Hc) of the backing layer 16 is not particularly limited, but is preferably 100 Oe or less, and more preferably 20 Oe or less. 1 Oe is 79 A / m. This is because, when the coercive force (Hc) of the backing layer 16 is in the above range, the reproduced waveform can be more reliably maintained in a so-called rectangular wave, which is preferable.

裏打ち層16の飽和磁束密度(Bs)は特に限定されないが、0.6T以上であることが好ましく、1T以上であることがより好ましい。飽和磁束密度(Bs)が上記範囲にある場合、より確実に再生波形を矩形波に保つことができ好ましいためである。   The saturation magnetic flux density (Bs) of the backing layer 16 is not particularly limited, but is preferably 0.6T or more, and more preferably 1T or more. This is because when the saturation magnetic flux density (Bs) is in the above range, the reproduced waveform can be more reliably maintained as a rectangular wave, which is preferable.

また、裏打ち層16の飽和磁束密度(Bs)と裏打ち層16の膜厚との積(Bs・T)が15Tnm以上であることが好ましく、25Tnm以上であることがより好ましい。裏打ち層16の飽和磁束密度と、膜厚との積(Bs・T)が上記範囲であると、より確実に再生波形をいわゆる矩形波に保つことができるためである。   Further, the product (Bs · T) of the saturation magnetic flux density (Bs) of the backing layer 16 and the film thickness of the backing layer 16 is preferably 15 Tnm or more, and more preferably 25 Tnm or more. This is because when the product (Bs · T) of the saturation magnetic flux density and the film thickness of the backing layer 16 is within the above range, the reproduced waveform can be more reliably maintained in a so-called rectangular wave.

裏打ち層16は、外部から磁界を印加しない状態で、非磁性基板11の表面と平行かつ半径方向に磁化が向いていることが好ましい。裏打ち層16の磁化方向が制約されることで、再生時におけるいわゆるスパイクノイズを特に抑制することができるためである。   The backing layer 16 is preferably magnetized in the radial direction parallel to the surface of the nonmagnetic substrate 11 without applying a magnetic field from the outside. This is because the so-called spike noise during reproduction can be particularly suppressed by restricting the magnetization direction of the backing layer 16.

外部から磁界を印加しない状態で、非磁性基板の表面と平行かつ半径方向に裏打ち層16の磁化が向いた構造とするため、裏打ち層16は例えば、2層の軟磁性膜の間に非磁性金属膜を設けた積層構造を有することが好ましい。そして、上下の軟磁性間に磁気的な結合(バイアス磁界HBias)を発生させることで実現できる。   Since the backing layer 16 has a structure in which the magnetization of the backing layer 16 is oriented parallel to the surface of the nonmagnetic substrate and in the radial direction without applying a magnetic field from the outside, the backing layer 16 is, for example, nonmagnetic between two soft magnetic films. It is preferable to have a laminated structure provided with a metal film. This can be realized by generating a magnetic coupling (bias magnetic field HBias) between the upper and lower soft magnetism.

また、裏打ち層16は、導電体であることが好ましい。これにより、データの書き込み時に電界を印加した際、裏打ち層16が対電極の働きをするため、垂直記録層13に印加される電界の面積を狭くすることができる。これにより一ビットの占有面積を小さくなり、記録密度を増大させることができる。   The backing layer 16 is preferably a conductor. Thereby, when an electric field is applied during data writing, the backing layer 16 functions as a counter electrode, and therefore the area of the electric field applied to the perpendicular recording layer 13 can be reduced. As a result, the occupied area of one bit can be reduced, and the recording density can be increased.

なお、裏打ち層16を絶縁体とした場合には、チャージアップにより電界によりデータを書き込む際、垂直記録層13に印加される電界の面積が広がってしまい、記録密度を低下させてしまう場合がある。このため、上述のように裏打ち層16は導電体とすることが好ましい。   In the case where the backing layer 16 is made of an insulator, when data is written by an electric field due to charge-up, the area of the electric field applied to the perpendicular recording layer 13 is increased, which may reduce the recording density. . For this reason, it is preferable that the backing layer 16 be a conductor as described above.

(下地層)
本実施形態の垂直磁気記録媒体においては、少なくとも直上の膜の垂直配向性を制御できる下地層12を設けることができる。下地層12は例えば垂直記録層の配向性を制御することができる。
(Underlayer)
In the perpendicular magnetic recording medium of the present embodiment, an underlayer 12 that can control at least the vertical orientation of the film immediately above can be provided. For example, the underlayer 12 can control the orientation of the perpendicular recording layer.

下地層12は、既述のように非磁性基板11上に設けられており、非磁性基板11と下地層12との間には、例えば密着層15や裏打ち層16等を配置することもできる。   As described above, the underlayer 12 is provided on the nonmagnetic substrate 11, and for example, an adhesion layer 15, a backing layer 16, or the like can be disposed between the nonmagnetic substrate 11 and the underlayer 12. .

下地層12の材料としては特に限定されないが、例えばhcp構造(六方最密充填構造)を有する非磁性材料やfcc構造(面心立方構造)を有する非磁性材料、アモルファスあるいは微結晶構造を有する非磁性材料を好ましく用いることができる。   The material of the underlayer 12 is not particularly limited. For example, a nonmagnetic material having an hcp structure (hexagonal close-packed structure), a nonmagnetic material having an fcc structure (face-centered cubic structure), a nonmagnetic material having an amorphous or microcrystalline structure, and the like. A magnetic material can be preferably used.

hcp構造を有する非磁性材料としては、例えばRu、Re、CoCr系合金、RuCo系合金等が挙げられる。   Examples of nonmagnetic materials having an hcp structure include Ru, Re, CoCr alloys, RuCo alloys, and the like.

fcc構造を有する非磁性材料としては、例えばNi、Pt、Pd、Ti、Ni系合金(NiNb系合金、NiTa系合金、NiV系合金、NiW系合金、NiPt系合金、NiCr系合金等)、Pt系合金(PtCr系合金等)、CoPd系合金、AlTi系合金、Mg系合金等が挙げられる。   Nonmagnetic materials having an fcc structure include, for example, Ni, Pt, Pd, Ti, Ni alloys (NiNb alloys, NiTa alloys, NiV alloys, NiW alloys, NiPt alloys, NiCr alloys, etc.), Pt Based alloys (such as PtCr based alloys), CoPd based alloys, AlTi based alloys, Mg based alloys and the like.

アモルファスあるいは微結晶構造を有する非磁性材料としては、例えばTa、Hf、Zrあるいはこれらを主成分とする合金、PdSi系合金、CrB系合金、CoB系合金等が挙げられる。   Examples of the nonmagnetic material having an amorphous or microcrystalline structure include Ta, Hf, Zr, alloys containing these as main components, PdSi alloys, CrB alloys, CoB alloys, and the like.

下地層12は単層構造に限定されるものではなく、多層構造とすることもできる。   The underlayer 12 is not limited to a single layer structure, and may have a multilayer structure.

下地層12を多層構造とする場合、各層の構成は特に限定されるものではない。例えばNi系合金のようなfcc構造を有する非磁性材料の層の上に、PtあるいはPt系合金などのfcc構造を有する非磁性材料の層、または、RuやReなどのhcp構造を有する非磁性材料の層を設けることが好ましい。   When the underlayer 12 has a multilayer structure, the configuration of each layer is not particularly limited. For example, a nonmagnetic material layer having an fcc structure such as Pt or a Pt alloy or a nonmagnetic material having an hcp structure such as Ru or Re on a nonmagnetic material layer having an fcc structure such as a Ni-based alloy. It is preferable to provide a layer of material.

特に下地層12を多層とし、垂直記録層13側にhcp構造を有する非磁性材料の層を設けることで垂直記録層の垂直配向性や結晶性を特に高めることができるため、より好ましい。   In particular, it is more preferable to make the underlayer 12 multilayer and to provide a layer of a nonmagnetic material having an hcp structure on the perpendicular recording layer 13 side, since the perpendicular orientation and crystallinity of the perpendicular recording layer can be particularly improved.

下地層12の厚さは特に限定されないが、5nm以上40nm以下とするのが好ましく、10nm以上30nm以下とすることがより好ましい。下地層12の厚さを係る範囲とすることで、垂直記録層13の磁化の垂直配向性を特に強くすることができ、再生信号の分解能をより高めることができるためである。   The thickness of the underlayer 12 is not particularly limited, but is preferably 5 nm or more and 40 nm or less, and more preferably 10 nm or more and 30 nm or less. This is because, by setting the thickness of the underlayer 12 within such a range, the perpendicular orientation of magnetization of the perpendicular recording layer 13 can be particularly strengthened, and the resolution of the reproduction signal can be further increased.

下地層12の厚さを、5nm以上とすることにより、垂直記録層13の結晶配向性をより高め、電磁変換特性も高めることができる。また、下地層12の厚さを40nm以下とすることにより、垂直記録層13の粒子径をより適切なサイズとすることができるため、再生信号のノイズを抑制し、分解能を十分に高めることができ、電磁変換特性を高めることができる。   By setting the thickness of the underlayer 12 to 5 nm or more, the crystal orientation of the perpendicular recording layer 13 can be further improved and the electromagnetic conversion characteristics can be improved. Further, by setting the thickness of the underlayer 12 to 40 nm or less, the particle diameter of the perpendicular recording layer 13 can be made more appropriate, so that the noise of the reproduction signal can be suppressed and the resolution can be sufficiently increased. And electromagnetic conversion characteristics can be improved.

また、下地層12は、導電体であることが好ましい。これにより、データの書き込み時に電界を印加した際、下地層12が対電極の働きをするため、垂直記録層に印加される電界の面積を狭くすることができる。これにより一ビットの占有面積を小さくなり、記録密度を増大させることができる。下地層12を絶縁体とした場合には、チャージアップにより電界によりデータを書き込む際、垂直記録層に印加される電界の面積が広がってしまい、記録密度を低下させてしまう。   The underlayer 12 is preferably a conductor. Thus, when an electric field is applied during data writing, the underlayer 12 functions as a counter electrode, so that the area of the electric field applied to the perpendicular recording layer can be reduced. As a result, the occupied area of one bit can be reduced, and the recording density can be increased. In the case where the underlayer 12 is an insulator, when data is written by an electric field by charge-up, the area of the electric field applied to the perpendicular recording layer is expanded, and the recording density is lowered.

(垂直記録層)
上述のように、本実施形態の垂直磁気記録媒体において垂直記録層13は、強磁性層131と、磁性と誘電性を併せ持つ誘電磁性層132と、を有することができる。
(Vertical recording layer)
As described above, in the perpendicular magnetic recording medium of this embodiment, the perpendicular recording layer 13 can include the ferromagnetic layer 131 and the dielectric magnetic layer 132 having both magnetism and dielectric properties.

まず、強磁性層131について説明する。   First, the ferromagnetic layer 131 will be described.

強磁性層131の構造は特に限定されるものではないが、誘電磁性層132と同様にグラニュラー構造を有することが好ましい。具体的には例えば、磁性結晶粒子及び該磁性結晶粒子を取り囲む非磁性粒界領域を有することが好ましい。   The structure of the ferromagnetic layer 131 is not particularly limited, but preferably has a granular structure like the dielectric magnetic layer 132. Specifically, for example, it is preferable to have a magnetic crystal grain and a nonmagnetic grain boundary region surrounding the magnetic crystal grain.

このため、強磁性層131の強磁性材料としては、磁性結晶粒子が、非磁性粒界領域中に分散した構造(グラニュラー構造)とすることが容易な材料が好ましい。   For this reason, the ferromagnetic material of the ferromagnetic layer 131 is preferably a material in which the magnetic crystal grains can easily have a structure (granular structure) in which the magnetic crystal grains are dispersed in the nonmagnetic grain boundary region.

磁性結晶粒子は、Coと、Ptと、を含むことが好ましく、Coを主成分としてPtを含んでいることがさらに好ましい。   The magnetic crystal particles preferably contain Co and Pt, and more preferably contain Pt containing Co as a main component.

また、強磁性層131の磁性結晶粒子の材料として、例えばCoとPtとの規則化合金を使うこともできる。CoPtの規則化合金は、一般的なCoとPtとを含んだ磁性材料よりも磁気異方性定数(Ku)が大きく、熱揺らぎを抑制できる。このため、1ビットあたりの占有面積を小さくしなければならないより高密度な記録に適した材料である。   In addition, as a material for the magnetic crystal grains of the ferromagnetic layer 131, for example, an ordered alloy of Co and Pt can be used. The ordered alloy of CoPt has a larger magnetic anisotropy constant (Ku) than a general magnetic material containing Co and Pt, and can suppress thermal fluctuation. For this reason, it is a material suitable for higher density recording in which the occupied area per bit must be reduced.

CoとPtとの規則化合金としては例えば、75Co25Pt<m−DO19型>、50Co50Pt<L1型>、20Co50Pt30Ni<L1型>などが挙げられる。 Examples of the ordered alloy of Co and Pt include 75Co25Pt <m-DO 19 type>, 50Co50Pt <L1 type 1 >, 20Co50Pt30Ni <L1 type 1 >, and the like.

CoとPtとの規則化合金の場合Ptの含有量は特に限定されず、規則化合金を得る上で最適な含有量とすることが好ましい。   In the case of the ordered alloy of Co and Pt, the content of Pt is not particularly limited, and is preferably set to an optimum content for obtaining the ordered alloy.

規則化合金の製造方法は特に限定されないが、例えば上述した組成を有するターゲットにより成膜することができる。また、成膜する際、下地層12としてRuやReの他に、Cr、MgOとPtの順で形成した3層、またはTaとPtの順で形成した2層とすることでより大きい磁気異方性定数(Ku)を得ることができる。   Although the manufacturing method of an ordered alloy is not specifically limited, For example, it can form into a film with the target which has the composition mentioned above. In addition to the Ru and Re, the base layer 12 can be formed with three layers formed in the order of Cr, MgO and Pt, or two layers formed in the order of Ta and Pt. The isotropic constant (Ku) can be obtained.

そして、強磁性層131の材料としては、例えば、上述した磁性結晶粒子(磁性合金)の原料となる物質に酸化物を添加した材料を好ましく用いることができる。   As the material of the ferromagnetic layer 131, for example, a material obtained by adding an oxide to a material that is a raw material of the above-described magnetic crystal particle (magnetic alloy) can be preferably used.

酸化物としては例えば、Si酸化物、Ti酸化物、W酸化物、Cr酸化物、Co酸化物、Ta酸化物、B酸化物、Mg酸化物、Ce酸化物、Y酸化物、Ni酸化物、Al酸化物およびRu酸化物から選択される1種以上を含むことが好ましい。なお、後述のように、上記酸化物は磁性結晶粒子を囲むように非磁性粒界領域を形成する。このため、非磁性粒界領域は上記酸化物を含有することが好ましい。   Examples of the oxide include Si oxide, Ti oxide, W oxide, Cr oxide, Co oxide, Ta oxide, B oxide, Mg oxide, Ce oxide, Y oxide, Ni oxide, It is preferable to include at least one selected from Al oxide and Ru oxide. As will be described later, the oxide forms a nonmagnetic grain boundary region so as to surround the magnetic crystal grains. For this reason, it is preferable that the nonmagnetic grain boundary region contains the oxide.

これらの酸化物を添加した強磁性材料としては、例えばCoCrPt−Si酸化物、CoCrPt−Ti酸化物、CoCrPt−W酸化物、CoCrPt−Cr酸化物、CoCrPt−Co酸化物、CoCrPt−Ta酸化物、CoCrPt−B酸化物、CoCrPt−Ru酸化物、CoRuPt−Si酸化物、CoCrPtRu−Si酸化物などを挙げることができる。   Examples of ferromagnetic materials to which these oxides are added include CoCrPt—Si oxide, CoCrPt—Ti oxide, CoCrPt—W oxide, CoCrPt—Cr oxide, CoCrPt—Co oxide, CoCrPt—Ta oxide, Examples thereof include CoCrPt—B oxide, CoCrPt—Ru oxide, CoRuPt—Si oxide, and CoCrPtRu—Si oxide.

また、磁性結晶粒子として例えばCoとPtの規則化合金を用いる場合、75Co25Pt、50Co50Pt等に酸化物を添加することにより、磁性結晶粒子が25Co25Pt、50Co50Ptの規則化合金となる。そして、磁性結晶粒子を囲むように酸化物の非磁性粒界領域が形成される。   Further, when a ordered alloy of Co and Pt is used as the magnetic crystal particles, for example, an oxide is added to 75Co25Pt, 50Co50Pt, etc., so that the magnetic crystal particles become a ordered alloy of 25Co25Pt, 50Co50Pt. An oxide nonmagnetic grain boundary region is formed so as to surround the magnetic crystal grains.

なお、ここでは、強磁性材料として磁性結晶粒子に酸化物を1種類添加した例を挙げたが、上述のように酸化物を同時に2種以上添加することも可能である。   Here, an example in which one kind of oxide is added to the magnetic crystal particles as the ferromagnetic material has been described, but two or more kinds of oxides can be added simultaneously as described above.

強磁性層131に含まれる磁性結晶粒子の平均粒径は、3nm以上12nm以下であることが好ましく、3nm以上8nm以下であることがより好ましい。磁性結晶粒子の平均粒径は、平面TEM観察像を用いて算出することができ、例えば、TEMの観察画像から、200個の粒子について粒径(円相当径)を測定し、積算値50%での粒径を平均粒径とすることができる。   The average grain size of the magnetic crystal grains contained in the ferromagnetic layer 131 is preferably 3 nm or more and 12 nm or less, and more preferably 3 nm or more and 8 nm or less. The average particle diameter of the magnetic crystal particles can be calculated using a planar TEM observation image. For example, the particle diameter (equivalent circle diameter) is measured for 200 particles from an observation image of TEM, and the integrated value is 50%. The particle size at can be the average particle size.

磁性結晶粒子の平均粒径は、熱的な安定性を得るために上記範囲であることが好ましい。これは、磁性結晶粒子の平均粒径を3nm以上とすることにより、熱揺らぎによる影響を抑制し、データをより確実に維持することができ好ましいためである。また、磁性結晶粒子の平均粒径を12nm以下とすることにより、1ビットあたりの粒子数を十分に確保し、再生時のSNRを高めることができるため好ましい。   The average particle size of the magnetic crystal particles is preferably within the above range in order to obtain thermal stability. This is because it is preferable to set the average particle size of the magnetic crystal particles to 3 nm or more, thereby suppressing the influence of thermal fluctuation and maintaining the data more reliably. Further, it is preferable to set the average particle size of the magnetic crystal particles to 12 nm or less because a sufficient number of particles per bit can be secured and the SNR during reproduction can be increased.

強磁性層131の中に存在する酸化物の含有量は、酸化物以外の組成を一つの化合物として算出したmol総量に対して、3mol%以上18mol%以下が好ましく、6mol%以上12mol%以下がより好ましい。酸化物の含有量が上記範囲にある場合、層を形成した際、磁性結晶粒子の周りに酸化物が析出し、層全体に渡ってより均一に磁性粒子の孤立化、微細化を達成できるため好ましい。強磁性層131の中に存在する酸化物の含有量を18mol%以下とすることにより、酸化物が磁性結晶粒子内に残留することや、磁性結晶粒子の上下に酸化物が析出することを抑制し、強磁性層131の配向性や結晶性を十分に保つことができるため好ましい。また、酸化物の含有量を3mol%以上とすることにより、磁性粒子を十分に分離、微細化することができ、電磁変換特性の劣化を抑制することができるため好ましい。   The content of the oxide present in the ferromagnetic layer 131 is preferably 3 mol% or more and 18 mol% or less, and preferably 6 mol% or more and 12 mol% or less with respect to the total mol calculated with the composition other than the oxide as one compound. More preferred. When the content of the oxide is in the above range, when the layer is formed, the oxide is precipitated around the magnetic crystal particles, so that the magnetic particles can be isolated and refined more uniformly throughout the layer. preferable. By controlling the content of the oxide present in the ferromagnetic layer 131 to 18 mol% or less, it is possible to prevent the oxide from remaining in the magnetic crystal particles and the oxide from being deposited above and below the magnetic crystal particles. It is preferable because the orientation and crystallinity of the ferromagnetic layer 131 can be sufficiently maintained. Further, it is preferable to set the oxide content to 3 mol% or more because the magnetic particles can be sufficiently separated and refined, and deterioration of electromagnetic conversion characteristics can be suppressed.

強磁性層131に含まれる磁性結晶粒子がCoを主成分としてPtを含む材料の場合、Pt含有量は8at%以上25at%以下であることが好ましく、10at%以上22at%以下であることがより好ましい。磁性結晶粒子がCoを主成分としてPtを含む材料の場合、Pt含有量が上記範囲であることにより、高密度記録に適した電磁変換特性が得られるため好ましい。Ptの含有量を8at%以上とすることにより、データの保持に関して、熱により不安定化することを抑制することができる。すなわち、熱揺らぎの影響を抑制することができる。また、Ptの含有量が25at%以下においては、磁性結晶粒子中に積層欠陥が生じることを特に抑制することができる。すなわち、結晶性の低下を抑制することができるため、電磁変換特性が劣化することを抑制することができる。なお、磁性結晶粒子がCoとPtの規則化合金の場合にはPtの含有量については特に限定されない。   When the magnetic crystal particles contained in the ferromagnetic layer 131 are a material containing Pt containing Co as a main component, the Pt content is preferably 8 at% or more and 25 at% or less, more preferably 10 at% or more and 22 at% or less. preferable. In the case where the magnetic crystal particles are made of a material containing Co as a main component and containing Pt, it is preferable that the Pt content is in the above range because an electromagnetic conversion characteristic suitable for high-density recording can be obtained. By setting the content of Pt to 8 at% or more, it is possible to suppress destabilization due to heat with respect to data retention. That is, the influence of thermal fluctuation can be suppressed. In addition, when the Pt content is 25 at% or less, the occurrence of stacking faults in the magnetic crystal grains can be particularly suppressed. That is, since it is possible to suppress a decrease in crystallinity, it is possible to suppress deterioration of electromagnetic conversion characteristics. In the case where the magnetic crystal grains are ordered alloys of Co and Pt, the Pt content is not particularly limited.

また、強磁性層131中の磁性結晶粒子がhcp構造をとる場合、Ptの含有量が増加すると、hcp構造中にfcc構造の層が形成される場合がある。そして、場合によっては一軸異方性を損なうことで電磁変換特性を劣化させる場合があるが、Ptの含有量が上記範囲にある場合、hcp構造中にfcc構造の層が形成されることをより確実に抑制することが可能になり好ましい。   In addition, when the magnetic crystal grains in the ferromagnetic layer 131 have an hcp structure, if the Pt content increases, an fcc structure layer may be formed in the hcp structure. And in some cases, electromagnetic conversion characteristics may be deteriorated by impairing uniaxial anisotropy. However, when the Pt content is in the above range, the fcc structure layer is more formed in the hcp structure. This is preferable because it can be surely suppressed.

強磁性層131の強磁性材料は、磁性結晶粒子及び例えば上述の酸化物等の他にCr、Si、B、C、Ta、Mo、Nd、W、Nb、Sm、Tb、Ru、Re、Cuから選ばれる1種類以上の元素を含むことができる。上記元素を含むことにより、磁性結晶粒子の微細化を促進、あるいは結晶性や配向性を向上させることができ、より高密度記録に適した電磁変換特性を得ることができる。   The ferromagnetic material of the ferromagnetic layer 131 may be Cr, Si, B, C, Ta, Mo, Nd, W, Nb, Sm, Tb, Ru, Re, Cu, in addition to the magnetic crystal grains and the oxides described above, for example. One or more elements selected from can be included. By including the above elements, the miniaturization of the magnetic crystal particles can be promoted or the crystallinity and orientation can be improved, and electromagnetic conversion characteristics suitable for higher density recording can be obtained.

上記元素の含有量の合計は、強磁性層131に含まれる物質について24at%以下であることが好ましい。これは、24at%以下とすることにより、磁性粒子中にhcp構造以外の結晶構造が形成されることを抑制し、電磁変換特性の劣化を特に抑制することができるためである。上記元素の含有量は20at%以下とすることが電磁変換特性の劣化をさらに抑制する観点からより好ましい。   The total content of the above elements is preferably 24 at% or less for the substances contained in the ferromagnetic layer 131. This is because by setting it to 24 at% or less, it is possible to suppress the formation of a crystal structure other than the hcp structure in the magnetic particles, and to particularly suppress deterioration of electromagnetic conversion characteristics. The content of the element is more preferably 20 at% or less from the viewpoint of further suppressing deterioration of electromagnetic conversion characteristics.

ここまで強磁性層131について説明してきたが、強磁性層131は1層に限定されるものではなく、2層以上の多層構造としてもよい。   Although the ferromagnetic layer 131 has been described so far, the ferromagnetic layer 131 is not limited to one layer, and may have a multilayer structure of two or more layers.

なお、垂直記録層13に含まれる強磁性層131の総膜厚は5nm以上20nm以下であることが好ましく、8nm以上17nm以下であることがより好ましい。   The total film thickness of the ferromagnetic layer 131 included in the perpendicular recording layer 13 is preferably 5 nm or more and 20 nm or less, and more preferably 8 nm or more and 17 nm or less.

強磁性層131は、導電体であることが好ましい。これにより、データの書き込み時に電界を印加した際、強磁性層131が電界を引き込むことで拡散を抑える働きをするため、垂直記録層に印加される電界の面積を狭くすることができる。これにより一ビットの占有面積を小さくなり、記録密度を増大させることができる。   The ferromagnetic layer 131 is preferably a conductor. Thus, when an electric field is applied during data writing, the ferromagnetic layer 131 functions to suppress diffusion by drawing the electric field, so that the area of the electric field applied to the perpendicular recording layer can be reduced. As a result, the occupied area of one bit can be reduced, and the recording density can be increased.

次に誘電磁性層について説明する。   Next, the dielectric magnetic layer will be described.

誘電磁性層132は、磁性及び誘電性を併せ持っている。   The dielectric magnetic layer 132 has both magnetism and dielectric properties.

なお、ここでいう磁性とは強磁性(硬磁性又は軟磁性)又は反磁性のことを意味している。   Here, magnetism means ferromagnetism (hard magnetism or soft magnetism) or diamagnetism.

そして、誘電磁性層132は、強磁性と誘電性又は強誘電性を持っていることが好ましく、強磁性と強誘電性を持っていることがより好ましい。   The dielectric magnetic layer 132 preferably has ferromagnetism and dielectricity or ferroelectricity, and more preferably has ferromagnetism and ferroelectricity.

誘電磁性層132を構成する材料は特に限定されるものではないが、誘電磁性層は、(Bi1−aBa)FeOを含むことが好ましい。この場合、置換率aは0.05≦a≦0.8を満たすことが好ましく、置換率aを係る範囲とすることにより、特に好適な強磁性と強誘電性を併せ持つ材料とすることができる。置換率aは0.1≦a≦0.5を満たすことがより好ましい。 The material is not particularly limited constituting the dielectric magnetic layer 132, dielectric magnetic layer preferably includes a (Bi 1-a Ba a) FeO 3. In this case, the substitution rate a preferably satisfies 0.05 ≦ a ≦ 0.8, and by setting the substitution rate a within such a range, a particularly suitable material having both ferromagnetism and ferroelectricity can be obtained. . The substitution rate a more preferably satisfies 0.1 ≦ a ≦ 0.5.

BiFeOは誘電性材料として知られているが、BiFeOの材料のBiの一部をBaで置換することで、特に好適な強磁性と誘電性を発現する。この場合の置換率aを、0.05以上0.8以下の範囲内とすることで、上述のように特に好適な強磁性と強誘電性を併せ持つ好適な材料を形成できる。(Bi1−aBa)FeOを含む誘電磁性層132の成膜方法は特に限定されないが、例えば、上記組成と同一組成材料のターゲットを用いたスパッタリング法により形成できる。ただし、成膜した膜の酸素欠損を防ぐため、酸素濃度を高めたターゲットを用いることが好ましい。 BiFeO 3 is known as a dielectric material, but by replacing part of Bi of the BiFeO 3 material with Ba, particularly suitable ferromagnetism and dielectric properties are exhibited. By setting the substitution rate a in this case within the range of 0.05 or more and 0.8 or less, it is possible to form a suitable material having both particularly suitable ferromagnetism and ferroelectricity as described above. The method for forming the dielectric magnetic layer 132 containing (Bi 1-a Ba a ) FeO 3 is not particularly limited, but can be formed by, for example, a sputtering method using a target having the same composition material as the above composition. However, in order to prevent oxygen vacancies in the formed film, it is preferable to use a target with an increased oxygen concentration.

また、誘電磁性層132は、Bi(Fe1−bMn)Oを含むことができる。この場合、置換率bは0.01≦b≦0.5を満たすことが好ましく、置換率bを係る範囲とすることにより特に好適な強磁性と強誘電性を併せ持つ材料とすることができる。前述のように、BiFeOは誘電磁性材料として知られているが、この材料のFeの一部をMnで置換することで、強磁性と誘電性を発現するが、置換率bを0.01以上0.5以下とすることで、より好適な強磁性と強誘電性を併せ持つ材料を形成できる。置換率bは0.05≦b≦0.4を満たすことがより好ましい。 In addition, the dielectric magnetic layer 132 may include Bi (Fe 1-b Mn b ) O 3 . In this case, the substitution rate b preferably satisfies 0.01 ≦ b ≦ 0.5, and by setting the substitution rate b in such a range, a material having both particularly suitable ferromagnetism and ferroelectricity can be obtained. As described above, BiFeO 3 is known as a dielectric magnetic material. By substituting a part of Fe of this material with Mn, ferromagnetism and dielectric properties are exhibited, but the substitution rate b is 0.01. By setting it to 0.5 or less, a material having both more suitable ferromagnetism and ferroelectricity can be formed. The substitution rate b more preferably satisfies 0.05 ≦ b ≦ 0.4.

Bi(Fe1−bMn)O(0.01≦b≦0.5)を含む誘電磁性層132の成膜方法は特に限定されないが、例えば、上記組成と同一組成材料のターゲットを用いたスパッタリング法により形成できる。ただし、成膜した膜の酸素欠損を防ぐため、酸素濃度を高めたターゲットを用いることが好ましい。 The method for forming the dielectric magnetic layer 132 containing Bi (Fe 1-b Mn b ) O 3 (0.01 ≦ b ≦ 0.5) is not particularly limited. For example, a target having the same composition material as that described above is used. The sputtering method can be used. However, in order to prevent oxygen vacancies in the formed film, it is preferable to use a target with an increased oxygen concentration.

誘電磁性層132は、上記2つの材料の特性を併せ持った(Bi1−a―cBaLa)(Fe1−bMn)Oを含むことができる。この場合の置換率aは0≦a≦0.8、bは0.01≦b≦0.5、cは0≦c≦0.8、かつ0.05≦a+c≦0.8を満たすことが好ましく、係る範囲とすることにより特に好適な強磁性と強誘電性を併せ持つ材料を形成することができる。置換率a、b、cは、0.1≦a+c≦0.5、0.05≦b≦0.4、を満たすことがより好ましい。 The dielectric magnetic layer 132 can include (Bi 1-ac Ba a La c ) (Fe 1-b Mn b ) O 3 having the characteristics of the two materials. In this case, the substitution rate a satisfies 0 ≦ a ≦ 0.8, b satisfies 0.01 ≦ b ≦ 0.5, c satisfies 0 ≦ c ≦ 0.8, and 0.05 ≦ a + c ≦ 0.8. In this range, a particularly suitable material having both ferromagnetism and ferroelectricity can be formed. It is more preferable that the substitution rates a, b, and c satisfy 0.1 ≦ a + c ≦ 0.5 and 0.05 ≦ b ≦ 0.4.

また、誘電磁性層132は、(Bi1−a−cBaLa)(Fe1−b−dMnTi)Oを含むことができる。この場合の置換率a、b、c、dは、0≦a≦0.8、0≦b≦0.5、0≦c≦0.8、0.01≦d≦0.5、0≦かつa+c≦0.8、0.01≦b+d≦0.5とすることが好ましく、係る範囲とすることにより特に好適な強磁性と強誘電性を併せ持つ材料を形成することができる。置換率a、b、c、dは、0.1≦a+c≦0.5、0.05≦b+d≦0.4とすることがより好ましい。 In addition, the dielectric magnetic layer 132 may include (Bi 1-ac Ba a La c ) (Fe 1-bd Mn b Ti d ) O 3 . The substitution rates a, b, c, and d in this case are 0 ≦ a ≦ 0.8, 0 ≦ b ≦ 0.5, 0 ≦ c ≦ 0.8, 0.01 ≦ d ≦ 0.5, 0 ≦ In addition, it is preferable to satisfy a + c ≦ 0.8 and 0.01 ≦ b + d ≦ 0.5, and by setting such ranges, it is possible to form a material having both particularly suitable ferromagnetism and ferroelectricity. The substitution rates a, b, c and d are more preferably 0.1 ≦ a + c ≦ 0.5 and 0.05 ≦ b + d ≦ 0.4.

また、誘電磁性層132は、(Bi1−cLa)FeOを含むことができる。この場合の置換率cは、0.01≦c≦0.8とすることが好ましく、係る範囲とすることにより特に好適な強磁性と強誘電性を併せ持つ材料を形成することができる。 In addition, the dielectric magnetic layer 132 can include (Bi 1-c La c ) FeO 3 . In this case, the substitution rate c is preferably 0.01 ≦ c ≦ 0.8. By setting the substitution ratio c within this range, a material having both particularly suitable ferromagnetism and ferroelectricity can be formed.

また、誘電磁性層132は、M−Fe−O系、M−Fe−Mn−O系、M−Co−O系、M−Ni−O系、M−Co−Fe−O系、M−Fe−Ni−O系、M−Co−Mn−O系、M−Ni−Mn−O系、M−V−O系(Mは、希土類元素、Bi、Y、アルカリ土類元素の中から選択された1種類以上の元素)等を含むことができる。例えば、BiLaFeO、BiNdMnO、BiFeCoO、BiPrFeOなどである。 In addition, the dielectric magnetic layer 132 is formed of M-Fe-O, M-Fe-Mn-O, M-Co-O, M-Ni-O, M-Co-Fe-O, M-Fe. -Ni-O, M-Co-Mn-O, M-Ni-Mn-O, M-V-O (M is selected from rare earth elements, Bi, Y, alkaline earth elements) One or more kinds of elements). For example, BiLaFeO 3 , BiNdMnO 3 , BiFeCoO 3 , BiPrFeO 3, etc.

誘電磁性層132で使用する材料は、既述のように反磁性特性と誘電特性を有する材料でも構わない。その場合、書き込んだデータ列と再生時のデータ列の極性が逆になることを注意すればよい。   As described above, the material used for the dielectric magnetic layer 132 may be a material having diamagnetic characteristics and dielectric characteristics. In that case, it should be noted that the polarity of the written data string and the data string at the time of reproduction are reversed.

誘電磁性層132の膜厚は特に限定されないが、50nm以下であることが好ましい。誘電磁性層132の厚さを50nm以下とすることにより、誘電磁性層132内の結晶粒の肥大化を抑制することができ、誘電磁性層132の表面粗さを小さくすることができる。このため、得られた磁気記録媒体の表面形状を平滑にできるため、ヘッドの飛行高さを低くすることができ、電磁変換特性を向上させることができる。   The thickness of the dielectric magnetic layer 132 is not particularly limited, but is preferably 50 nm or less. By setting the thickness of the dielectric magnetic layer 132 to 50 nm or less, enlargement of crystal grains in the dielectric magnetic layer 132 can be suppressed, and the surface roughness of the dielectric magnetic layer 132 can be reduced. For this reason, since the surface shape of the obtained magnetic recording medium can be made smooth, the flying height of the head can be lowered, and the electromagnetic conversion characteristics can be improved.

誘電磁性層132の膜厚は20nm以下とするのがさらに好ましい。特に誘電磁性層132を垂直磁気記録媒体の表層側に設けた構成とする場合、誘電磁性層132の厚さ分だけ強磁性層131とヘッドの再生素子との距離が離れることとなる。このため、ヘッドと強磁性層131との間の距離を十分短くするために上記範囲とすることがより好ましい。   More preferably, the thickness of the dielectric magnetic layer 132 is 20 nm or less. In particular, when the dielectric magnetic layer 132 is provided on the surface layer side of the perpendicular magnetic recording medium, the distance between the ferromagnetic layer 131 and the reproducing element of the head is increased by the thickness of the dielectric magnetic layer 132. For this reason, the above range is more preferable in order to sufficiently shorten the distance between the head and the ferromagnetic layer 131.

誘電磁性層の膜厚の下限値は特に限定されるものではないが、例えば2nm以上であることが好ましく、3nm以上であることがより好ましい。2nm以上であれば、誘電磁性層を形成した際、層中に結晶粒子が形成されやすくなるため好ましい。   The lower limit value of the thickness of the dielectric magnetic layer is not particularly limited, but is preferably 2 nm or more, for example, and more preferably 3 nm or more. When the thickness is 2 nm or more, crystal grains are easily formed in the dielectric magnetic layer, which is preferable.

誘電磁性層132に含まれる結晶粒子の平均粒径は特に限定されるものではないが、結晶粒子が十分な誘電特性および磁性特性を得るため3nm以上12nm以下が好ましい。結晶粒子の平均粒径(平均結晶粒子径)は平面TEM観察像を用いて算出することができる。平面TEM観察像による結晶粒子の平均粒径の算出は既述の方法により行うことができる。   The average particle size of the crystal particles contained in the dielectric magnetic layer 132 is not particularly limited, but is preferably 3 nm or more and 12 nm or less in order for the crystal particles to obtain sufficient dielectric properties and magnetic properties. The average particle diameter (average crystal particle diameter) of the crystal particles can be calculated using a planar TEM observation image. Calculation of the average particle diameter of the crystal particles by the planar TEM observation image can be performed by the method described above.

結晶粒子の平均粒径を3nm以上とすることにより、熱揺らぎを抑制し、データをより確実に維持することができるため好ましい。また、結晶粒子の平均粒径を12nm以下とすることにより、1ビットあたりの粒子数を十分に確保でき再生時のSNRを高めることができるため好ましい。   It is preferable to set the average particle size of the crystal particles to 3 nm or more because thermal fluctuation can be suppressed and data can be more reliably maintained. In addition, it is preferable that the average particle size of the crystal particles is 12 nm or less because the number of particles per bit can be sufficiently secured and the SNR during reproduction can be increased.

そして、誘電磁性層132は既述のように、誘電磁性層が、結晶粒子及び該結晶粒子を取り囲む非晶質粒界領域を有することが好ましい。   As described above, it is preferable that the dielectric magnetic layer 132 has a crystal grain and an amorphous grain boundary region surrounding the crystal grain.

また、強磁性層131を構成する粒子と、誘電磁性層132を構成する粒子とが、厚み方向に連続した柱状結晶(柱状構造)を構成することが好ましい。具体的な構成例を図2を用いて説明する。図2は、強磁性層131と、誘電磁性層132と、を積層した構造を模式的に示したものであり、積層順番は係る形態に限定されるものではない。なお、その他の層については記載を省略している。図2に示すように、強磁性層131の磁性結晶粒子1312と、誘電磁性層132の結晶粒子1322とが厚み方向に連続した柱状結晶を構成していることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the particles constituting the ferromagnetic layer 131 and the particles constituting the dielectric magnetic layer 132 form a columnar crystal (columnar structure) continuous in the thickness direction. A specific configuration example will be described with reference to FIG. FIG. 2 schematically shows a structure in which the ferromagnetic layer 131 and the dielectric magnetic layer 132 are stacked, and the stacking order is not limited to such a form. Note that description of other layers is omitted. As shown in FIG. 2, it is preferable that the magnetic crystal grains 1312 of the ferromagnetic layer 131 and the crystal grains 1322 of the dielectric magnetic layer 132 form a columnar crystal that is continuous in the thickness direction.

磁性結晶粒子1312と、結晶粒子1322と、が柱状結晶を形成することで、誘電磁性層132の結晶粒の結晶性を高めることが可能となり、また、結晶粒径を下げることが可能となるので、SNRの優れた磁性層を構成することが可能となる。   Since the magnetic crystal particles 1312 and the crystal particles 1322 form columnar crystals, the crystallinity of the crystal grains of the dielectric magnetic layer 132 can be increased, and the crystal grain size can be decreased. Therefore, it is possible to constitute a magnetic layer having an excellent SNR.

既述のように、本実施形態の垂直磁気記録媒体では、強磁性層131もグラニュラー構造を有することが好ましい。強磁性層131がグラニュラー構造を有する場合、誘電磁性層132を強磁性層131上に積層することにより、強磁性層及び誘電磁性層を構成する粒子が厚み方向に連続した柱状結晶を構成しやすくなる。また、各層の結晶粒子の結晶粒径を下げることが可能となる。   As described above, in the perpendicular magnetic recording medium of this embodiment, it is preferable that the ferromagnetic layer 131 also has a granular structure. When the ferromagnetic layer 131 has a granular structure, by stacking the dielectric magnetic layer 132 on the ferromagnetic layer 131, it is easy to form columnar crystals in which the particles constituting the ferromagnetic layer and the dielectric magnetic layer are continuous in the thickness direction. Become. In addition, the crystal grain size of the crystal grains in each layer can be reduced.

本実施形態の垂直磁気記録媒体の垂直記録層13は強磁性層131と誘電磁性層132とを含んでおり、強磁性層131と、誘電磁性層132との積層により構成することができる。なお、垂直記録層13に含まれる、強磁性層131、誘電磁性層132の層数は特に限定されるものではない。例えば、図1(c)に示したように垂直記録層13は、2層以上の強磁性層131と、2層以上の誘電磁性層132と、が積層した構造を有することもできる。また、一方を単層とし他方のみを複数層設けたような構造でも構わない。また、垂直記録層13を強磁性層131と誘電磁性層132とをそれぞれ一層ずつ含むように構成することもできる。   The perpendicular recording layer 13 of the perpendicular magnetic recording medium according to the present embodiment includes a ferromagnetic layer 131 and a dielectric magnetic layer 132, and can be configured by stacking the ferromagnetic layer 131 and the dielectric magnetic layer 132. The number of ferromagnetic layers 131 and dielectric magnetic layers 132 included in the perpendicular recording layer 13 is not particularly limited. For example, as shown in FIG. 1C, the perpendicular recording layer 13 may have a structure in which two or more ferromagnetic layers 131 and two or more dielectric magnetic layers 132 are stacked. Further, a structure in which one is a single layer and only the other is provided in a plurality of layers may be employed. Further, the perpendicular recording layer 13 may be configured to include one ferromagnetic layer 131 and one dielectric magnetic layer 132.

また、強磁性層131と誘電磁性層132の積層順については特に限定されるものではない。例えば、強磁性層131を非磁性基板11側に配置しその上面に誘電磁性層132を積層することができる。この場合、強磁性層131が磁性結晶粒子1312及び非磁性粒界領域1311を含むグラニュラー構造を有していることが好ましい。強磁性層131がかかる構造を有している場合、磁性結晶粒子1312及び非磁性粒界領域1311それぞれの上に、誘電磁性層132の結晶粒子1322と非晶質粒界領域1321とを容易に成長させることができる。このため、誘電磁性層132も容易にグラニュラー構造とすることができる。係る構造とすることにより、誘電磁性層132のノイズを抑えることができ、電磁変換特性が向上する。また、下地層12による配向制御の効果により強磁性層131の結晶性及び配向性が向上するため、誘電磁性層132の結晶性及び配向性も向上し結果としてさらに電磁変換特性が向上する効果が得られる。   Further, the stacking order of the ferromagnetic layer 131 and the dielectric magnetic layer 132 is not particularly limited. For example, the ferromagnetic layer 131 can be disposed on the nonmagnetic substrate 11 side, and the dielectric magnetic layer 132 can be laminated on the upper surface thereof. In this case, the ferromagnetic layer 131 preferably has a granular structure including magnetic crystal grains 1312 and nonmagnetic grain boundary regions 1311. When the ferromagnetic layer 131 has such a structure, the crystal grain 1322 and the amorphous grain boundary region 1321 of the dielectric magnetic layer 132 are easily grown on the magnetic crystal grain 1312 and the nonmagnetic grain boundary region 1311, respectively. Can be made. For this reason, the dielectric magnetic layer 132 can also easily have a granular structure. With such a structure, noise of the dielectric magnetic layer 132 can be suppressed, and electromagnetic conversion characteristics are improved. Further, since the crystallinity and orientation of the ferromagnetic layer 131 are improved by the effect of orientation control by the underlayer 12, the crystallinity and orientation of the dielectric magnetic layer 132 are also improved, and as a result, the electromagnetic conversion characteristics are further improved. can get.

また、強磁性層131が非磁性基板11側にあることで、電界によりデータを書き込む際の対電極の働きをするため、垂直記録層に印加される電界の面積を狭くすることができる。これにより一ビットの占有面積を小さくなり、記録密度を増大させることができる。   Further, since the ferromagnetic layer 131 is on the nonmagnetic substrate 11 side, it functions as a counter electrode when data is written by an electric field, so that the area of the electric field applied to the perpendicular recording layer can be reduced. As a result, the occupied area of one bit can be reduced, and the recording density can be increased.

また、誘電磁性層132が表層側にあることで、記録再生ヘッドとの物理的な距離が近くなる上、前記誘電磁性層132のグラニュラー化の効果により結晶粒子径の増大が抑えられる。このため、垂直磁気記録媒体の表面を平坦にすることができ、より記録再生ヘッドに設けた電界書き込み素子と誘電磁性層132との距離が近くできることから、誘電磁性層132への書き込みが容易となることで、垂直磁気記録媒体の高記録密度化が容易となる。   In addition, since the dielectric magnetic layer 132 is on the surface layer side, the physical distance to the recording / reproducing head is reduced, and the increase in crystal grain size is suppressed by the effect of the granularity of the dielectric magnetic layer 132. For this reason, the surface of the perpendicular magnetic recording medium can be flattened, and the distance between the electric field writing element provided in the recording / reproducing head and the dielectric magnetic layer 132 can be made closer, so that writing to the dielectric magnetic layer 132 is easy. As a result, it is easy to increase the recording density of the perpendicular magnetic recording medium.

一方で誘電磁性層132を非磁性基板11側とすることもできる。例えば、下地層12の垂直記録層13側にグラニュラー構造をもった配向調整層を設けることで、強磁性層131のグラニュラー構造と同じ効果をえることができる。すなわち、粒子を囲むように粒界層が形成された配向調整層により、配向調整層中の結晶性の粒子の上に誘電磁性層132の結晶粒子が、配向調整層中の非晶質性の粒界層の上には誘電磁性層132の非晶質構造が成長することができる。このため、この場合も誘電磁性層132をグラニュラー構造とすることができる。   On the other hand, the dielectric magnetic layer 132 may be on the nonmagnetic substrate 11 side. For example, the same effect as the granular structure of the ferromagnetic layer 131 can be obtained by providing an alignment layer having a granular structure on the perpendicular recording layer 13 side of the underlayer 12. That is, the orientation adjusting layer in which the grain boundary layer is formed so as to surround the particles allows the crystal grains of the dielectric magnetic layer 132 to be formed on the amorphous particles in the orientation adjusting layer on the crystalline particles in the orientation adjusting layer. An amorphous structure of the dielectric magnetic layer 132 can be grown on the grain boundary layer. Therefore, also in this case, the dielectric magnetic layer 132 can have a granular structure.

配向調整層の構成は特に限定されないが、例えば下地層12を構成する材料に酸化物を添加した材料により構成することができる。   The configuration of the orientation adjusting layer is not particularly limited, but may be configured by a material in which an oxide is added to the material forming the underlayer 12, for example.

さらに、誘電磁性層132中の結晶粒子1322の上に強磁性層131中の磁性結晶粒子1312が、誘電磁性層132中の非晶質粒界領域1321の上に強磁性層131中の非磁性粒界領域1311が成長することができる。このため、垂直記録層の粒子の肥大化を抑制し、均一性を維持することができ、結果として電磁変換特性が向上する効果が得られる。   Further, magnetic crystal grains 1312 in the ferromagnetic layer 131 are formed on the crystal grains 1322 in the dielectric magnetic layer 132, and nonmagnetic grains in the ferromagnetic layer 131 are formed on the amorphous grain boundary region 1321 in the dielectric magnetic layer 132. A field region 1311 can grow. For this reason, the enlargement of particles in the perpendicular recording layer can be suppressed and uniformity can be maintained, and as a result, an effect of improving electromagnetic conversion characteristics can be obtained.

また、強磁性層131が表層側にあることで、記録再生ヘッドとの物理的な距離が近くなり、再生時の信号出力が大きくでき、SNRが良好な再生信号が得られる。   Further, since the ferromagnetic layer 131 is on the surface layer side, the physical distance from the recording / reproducing head is reduced, the signal output at the time of reproduction can be increased, and a reproduced signal having a good SNR can be obtained.

さらに電界によりデータを書き込む際、電界は強磁性層131の中を通って誘電磁性層6に印加される。この時、強磁性層131が表面側にあることで電界の広がり抑制することができ、さらに下地層12の対電極効果と相まって、垂直記録層に印加される電界の面積をより狭くすることができる。これにより一ビットの占有面積を小さくなり、より記録密度を増大させることができる。   Further, when data is written by an electric field, the electric field passes through the ferromagnetic layer 131 and is applied to the dielectric magnetic layer 6. At this time, since the ferromagnetic layer 131 is on the surface side, the spread of the electric field can be suppressed, and in addition to the counter electrode effect of the underlayer 12, the area of the electric field applied to the perpendicular recording layer can be further reduced. it can. As a result, the area occupied by one bit is reduced, and the recording density can be further increased.

(保護層)
保護層14は記録再生ヘッドと垂直磁気記録媒体との接触によるダメージから垂直磁気記録媒体を保護するためのものである。保護層14の構成は特に限定されるものではないが、保護層14としては例えばカーボン膜、SiO膜などを用いることができ、カーボン膜を好ましく用いることができる。保護層14の形成方法は特に限定されるものではないが、例えばスパッタリング法、プラズマCVD法、イオンビーム法などにより形成することができる。特にイオンビーム法を好ましく用いることができる。保護層14の膜厚についても特に限定されないが、1nm以上10nm以下とすることが好ましく、1.5nm以上5nm以下であることがより好ましい。
(Protective layer)
The protective layer 14 is for protecting the perpendicular magnetic recording medium from damage caused by contact between the recording / reproducing head and the perpendicular magnetic recording medium. Although the configuration of the protective layer 14 is not particularly limited, for example, a carbon film, a SiO 2 film, or the like can be used as the protective layer 14, and a carbon film can be preferably used. Although the formation method of the protective layer 14 is not specifically limited, For example, it can form by sputtering method, plasma CVD method, ion beam method, etc. In particular, the ion beam method can be preferably used. The thickness of the protective layer 14 is not particularly limited, but is preferably 1 nm or more and 10 nm or less, and more preferably 1.5 nm or more and 5 nm or less.

次に、本実施形態の垂直磁気記録媒体の製造方法の構成例について説明する。   Next, a configuration example of the method for manufacturing the perpendicular magnetic recording medium of the present embodiment will be described.

本実施形態の垂直磁気記録媒体の製造方法は、非磁性基板上に、少なくとも一層の下地層と、垂直記録層と、を有している垂直磁気記録媒体の製造方法に関する。そして、垂直記録層は、強磁性層と、磁性と誘電性を併せ持ち、結晶粒子と、前記結晶粒子を取り囲む非晶質粒界領域と、を有する誘電磁性層と、を有することができる。   The method for manufacturing a perpendicular magnetic recording medium according to this embodiment relates to a method for manufacturing a perpendicular magnetic recording medium having at least one underlayer and a perpendicular recording layer on a nonmagnetic substrate. The perpendicular recording layer can include a ferromagnetic layer and a dielectric magnetic layer having both magnetic and dielectric properties, and having crystal grains and an amorphous grain boundary region surrounding the crystal grains.

なお、本実施形態の垂直磁気記録媒体の製造方法は、例えば以下の工程を有することができる。   In addition, the manufacturing method of the perpendicular magnetic recording medium of this embodiment can have the following processes, for example.

非磁性基板を準備する非磁性基板準備工程。   A nonmagnetic substrate preparation process for preparing a nonmagnetic substrate.

非磁性基板の少なくとも一方の面側に、少なくとも一層の下地層を形成する下地層形成工程。   An underlayer forming step of forming at least one underlayer on at least one surface side of the nonmagnetic substrate;

非磁性基板の少なくとも一方の面側に垂直記録層を形成する垂直記録層形成工程。   A perpendicular recording layer forming step of forming a perpendicular recording layer on at least one surface side of the nonmagnetic substrate;

そして、垂直記録層形成工程は、強磁性層を形成する強磁性層形成工程、及び、磁性と誘電性を併せ持ち、結晶粒子と、前記結晶粒子を取り囲む非晶質粒界領域と、を有する誘電磁性層を形成する誘電磁性層形成工程を有することができる。   The perpendicular recording layer forming step includes a ferromagnetic layer forming step for forming a ferromagnetic layer, and a dielectric magnetism having both magnetic and dielectric properties, and crystal grains and an amorphous grain boundary region surrounding the crystal grains. A dielectric magnetic layer forming step of forming the layer can be included.

また、上記工程に限定されるものではなく、さらに必要に応じて例えば密着層を形成する密着層形成工程や、裏打ち層を形成する裏打ち層形成工程、保護層を形成する保護層形成工程等を実施することもできる。   Moreover, it is not limited to the said process, Furthermore, if necessary, for example, an adhesion layer forming process for forming an adhesion layer, a backing layer forming process for forming a backing layer, a protective layer forming process for forming a protective layer, etc. It can also be implemented.

非磁性基板11、下地層12の構成については既に説明したとおりであるため、ここでは説明を省略する。また、上述のように、密着層15や裏打ち層16等を任意に形成することができる。   Since the configurations of the nonmagnetic substrate 11 and the underlayer 12 are as already described, description thereof is omitted here. Further, as described above, the adhesion layer 15, the backing layer 16 and the like can be arbitrarily formed.

なお、下地層形成工程については、例えば既述の目的組成を有するターゲットを用いてスパッタリング法により実施することができる。また、密着層15や裏打ち層を形成する場合も同様にスパッタリング法で目的組成に応じたターゲットを用いて成膜することができる。   In addition, about a base layer formation process, it can implement by sputtering method, for example using the target which has the target composition mentioned above. Similarly, when the adhesion layer 15 or the backing layer is formed, the film can be formed by a sputtering method using a target corresponding to the target composition.

以下に垂直記録層13の形成方法を中心に説明する。   Hereinafter, a method for forming the perpendicular recording layer 13 will be mainly described.

まず、強磁性層について説明する。   First, the ferromagnetic layer will be described.

垂直記録層13を形成する垂直記録層形成工程のうち、強磁性層131を形成する強磁性層形成工程については、既述のように磁性結晶粒子を構成する材料と、酸化物とを基板上に供給することにより実施できる。具体的には、例えば既述の磁性結晶粒子を構成する材料と、酸化物とを含むターゲットを用い、スパッタリング法等により実施できる。   Among the perpendicular recording layer forming steps for forming the perpendicular recording layer 13, the ferromagnetic layer forming step for forming the ferromagnetic layer 131 is performed by applying the material constituting the magnetic crystal grains and the oxide on the substrate as described above. It can implement by supplying to. Specifically, for example, it can be carried out by a sputtering method or the like using a target containing the material constituting the magnetic crystal particles described above and an oxide.

そして、強磁性層は既述のように磁性結晶粒子及び該磁性結晶粒子を取り囲む非磁性粒界領域を有することが好ましい。   The ferromagnetic layer preferably has magnetic crystal grains and a nonmagnetic grain boundary region surrounding the magnetic crystal grains as described above.

次に、誘電磁性層132について説明する。   Next, the dielectric magnetic layer 132 will be described.

本実施形態の垂直磁気記録媒体の製造方法においては、垂直記録層13は、強磁性層131と、グラニュラー構造を有する誘電磁性層132と、が積層された構造を有していることが好ましい。特に、強磁性層131の磁性結晶粒子1312と、誘電磁性層132の結晶粒子1322とが、積層するように配置されていることが好ましい。すなわち、強磁性層の磁性結晶粒子と、誘電磁性層の結晶粒子とが厚み方向に連続した柱状結晶を構成していることが好ましい。また、同時に、強磁性層131の非磁性粒界領域1311と、誘電磁性層132の非晶質粒界領域1321と、が積層するように配置されていることが好ましい。   In the method for manufacturing a perpendicular magnetic recording medium of this embodiment, the perpendicular recording layer 13 preferably has a structure in which a ferromagnetic layer 131 and a dielectric magnetic layer 132 having a granular structure are laminated. In particular, the magnetic crystal grains 1312 of the ferromagnetic layer 131 and the crystal grains 1322 of the dielectric magnetic layer 132 are preferably arranged so as to be stacked. That is, it is preferable that the magnetic crystal grains of the ferromagnetic layer and the crystal grains of the dielectric magnetic layer form a columnar crystal that is continuous in the thickness direction. At the same time, the nonmagnetic grain boundary region 1311 of the ferromagnetic layer 131 and the amorphous grain boundary region 1321 of the dielectric magnetic layer 132 are preferably disposed so as to be laminated.

そして、誘電磁性層を形成する誘電磁性層形成工程は、基板温度を誘電磁性層132に含まれる材料の結晶化温度未満として実施することが好ましい。なお、ここでいう基板温度とは、誘電磁性層132を形成する被成膜基板の温度のことを指しており、非磁性基板11上に形成された下地層12等を含む基板の温度を意味している。   The dielectric magnetic layer forming step for forming the dielectric magnetic layer is preferably performed with the substrate temperature set lower than the crystallization temperature of the material included in the dielectric magnetic layer 132. Here, the substrate temperature refers to the temperature of the deposition target substrate on which the dielectric magnetic layer 132 is formed, and means the temperature of the substrate including the underlayer 12 formed on the nonmagnetic substrate 11. doing.

また、誘電磁性層132に含まれる材料の結晶化温度とは、非晶質基板上でも誘電磁性層132に含まれる材料が結晶化する温度である。   The crystallization temperature of the material included in the dielectric magnetic layer 132 is a temperature at which the material included in the dielectric magnetic layer 132 is crystallized even on an amorphous substrate.

これは、基板温度を、誘電磁性層132に含まれる材料の結晶化温度以上とすると、例えば強磁性層131の上面に誘電磁性層132を形成した場合、強磁性層131の非磁性粒界領域1311上の対応する部分に結晶が生じ、誘電磁性層132がグラニュラー構造とならない場合がある。このため、誘電磁性層132の結晶粒子1322の肥大が生じ、また該非磁性粒界領域1311上の部分は結晶の配向が異なるためノイズの増大につながり、結果として平坦性や電磁変換特性を損ねる場合があり好ましくないからである。   This is because, if the substrate temperature is equal to or higher than the crystallization temperature of the material contained in the dielectric magnetic layer 132, for example, when the dielectric magnetic layer 132 is formed on the upper surface of the ferromagnetic layer 131, the nonmagnetic grain boundary region of the ferromagnetic layer 131. In some cases, a crystal is generated in a corresponding portion on 1311 and the dielectric magnetic layer 132 does not have a granular structure. For this reason, the crystal grains 1322 of the dielectric magnetic layer 132 are enlarged, and the portion on the nonmagnetic grain boundary region 1311 has a different crystal orientation, leading to an increase in noise, resulting in a deterioration in flatness and electromagnetic conversion characteristics. This is because it is not preferable.

また誘電磁性層132を成膜する際には、非磁性基板11にバイアスを印加することが好ましい。   Further, it is preferable to apply a bias to the nonmagnetic substrate 11 when forming the dielectric magnetic layer 132.

基板温度が誘電磁性層132に含まれる材料の結晶化温度未満でも、例えば強磁性層の磁性結晶粒子のように高配向の部分の上面については誘電磁性層132は結晶粒子を形成する場合がある。しかし、係る温度域で形成される結晶粒子の結晶性は十分ではないことがある。このため、上述のように誘電磁性層132を形成する際に、非磁性基板11にバイアスを印加し、結晶粒子の結晶性を高めることが好ましい。   Even if the substrate temperature is lower than the crystallization temperature of the material included in the dielectric magnetic layer 132, the dielectric magnetic layer 132 may form crystal grains on the upper surface of the highly oriented portion, for example, the magnetic crystal grains of the ferromagnetic layer. . However, the crystallinity of crystal grains formed in such a temperature range may not be sufficient. For this reason, when forming the dielectric magnetic layer 132 as described above, it is preferable to apply a bias to the nonmagnetic substrate 11 to increase the crystallinity of the crystal grains.

係る条件で例えばグラニュラー構造をもった強磁性層131上や、配向調整層上に、誘電磁性層132を形成することにより、容易に誘電磁性層が、結晶粒子と、該結晶粒子を取り囲む非晶質粒界領域と、を有する構造とすることができる。すなわち、誘電磁性層132を容易にグラニュラー構造を有する構造とすることができ好ましい。   Under such conditions, for example, the dielectric magnetic layer 132 is formed on the ferromagnetic layer 131 having a granular structure or on the orientation adjusting layer, so that the dielectric magnetic layer can easily be crystal grains and an amorphous material surrounding the crystal grains. And a grain boundary region. That is, it is preferable that the dielectric magnetic layer 132 can easily have a granular structure.

誘電磁性層132を成膜する際の基板温度は、誘電磁性層132に含まれる材料の結晶化温度より300度低い温度から結晶化温度に達しない範囲であることがより好ましい。さらには基板温度が、結晶化温度より300度低い温度から結晶化温度より50度低い範囲であることが特に好ましい。すなわち、誘電磁性層132に含まれる材料の結晶化温度をTc、誘電磁性層132を成膜する際の非磁性基板11の基板温度をTsとした場合、Tc−300≦Ts<Tcであることがより好ましく、Tc−300≦Ts≦Tc−50であることが特に好ましい。   The substrate temperature at the time of forming the dielectric magnetic layer 132 is more preferably in a range that does not reach the crystallization temperature from a temperature that is 300 degrees lower than the crystallization temperature of the material included in the dielectric magnetic layer 132. Furthermore, it is particularly preferable that the substrate temperature is in the range of 300 degrees lower than the crystallization temperature to 50 degrees lower than the crystallization temperature. That is, Tc−300 ≦ Ts <Tc, where Tc is the crystallization temperature of the material included in the dielectric magnetic layer 132 and Ts is the substrate temperature of the nonmagnetic substrate 11 when forming the dielectric magnetic layer 132. Is more preferable, and Tc−300 ≦ Ts ≦ Tc−50 is particularly preferable.

誘電磁性層132を成膜する際の基板温度を係る温度範囲とすることで容易に誘電磁性層132を結晶粒子1322を非晶質粒界領域1321が囲んだグラニュラー構造とすることができる。   By setting the substrate temperature when forming the dielectric magnetic layer 132 within the temperature range, the dielectric magnetic layer 132 can easily have a granular structure in which the crystal grain 1322 is surrounded by the amorphous grain boundary region 1321.

誘電磁性層132を成膜する際、基板温度(Ts)を結晶化温度より300度低い温度(Tc−300)よりも低い温度とした場合、非磁性基板11にバイアスをかけても誘電磁性層132の結晶が得られない場合がある。この場合、誘電磁性層132に誘電特性と磁性特性が得られないため好ましくない。   When the dielectric magnetic layer 132 is formed, when the substrate temperature (Ts) is set to a temperature lower than the crystallization temperature (Tc-300) by 300 degrees, the dielectric magnetic layer can be applied even if the nonmagnetic substrate 11 is biased. 132 crystals may not be obtained. In this case, the dielectric magnetic layer 132 is not preferable because the dielectric properties and magnetic properties cannot be obtained.

誘電磁性層に含まれる材料として例えば、BiFeO系の材料、(Bi1−aBa)FeO系の材料、Bi(FeMn1−b)O系の材料、(Bi1−a―cBaLa)(Fe1−bMn)O系の材料、(Bi1−a−cBaLa)(Fe1−b−dMnTi)O系の材料、(Bi1−cLa)FeO系の材料を用いる場合、基板温度は300℃以上600℃未満とすることが好ましい。特に誘電磁性層に含まれる材料として上記材料を用いる場合、基板温度は300℃以上550℃以下とすることがより好ましい。 Examples of the material included in the dielectric magnetic layer include a BiFeO 3 -based material, a (Bi 1-a Ba a ) FeO 3 -based material, a Bi (Fe b Mn 1-b ) O 3 -based material, and (Bi 1-a -c Ba a La c) (Fe 1-b Mn b) O 3 based material, (Bi 1-a-c Ba a La c) (Fe 1-b-d Mn b Ti d) O 3 based material In the case of using a (Bi 1-c La c ) FeO 3 -based material, the substrate temperature is preferably 300 ° C. or higher and lower than 600 ° C. In particular, when the above-described material is used as the material included in the dielectric magnetic layer, the substrate temperature is more preferably 300 ° C. or higher and 550 ° C. or lower.

非磁性基板にバイアス(Bias)を印加する場合、バイアスは交流バイアスであることが好ましく、特に高周波バイアスであることが好ましい。これは、DC(直流)バイアスの場合、誘電磁性層132のチャージアップにより非磁性基板11にバイアスを印加する効果が十分得られない場合があるためである。非磁性基板11に印加するバイアスは、周波数は特に限定されないが、実用上の観点から周波数は0.1kHz以上2.5GHz以下であることが好ましく、150kHz以上2.45GHz以下であることがより好ましい。   When a bias (Bias) is applied to the nonmagnetic substrate, the bias is preferably an AC bias, and particularly preferably a high frequency bias. This is because in the case of DC (direct current) bias, the effect of applying a bias to the nonmagnetic substrate 11 may not be sufficiently obtained due to the charge-up of the dielectric magnetic layer 132. The frequency applied to the nonmagnetic substrate 11 is not particularly limited, but the frequency is preferably 0.1 kHz or more and 2.5 GHz or less, and more preferably 150 kHz or more and 2.45 GHz or less from a practical viewpoint. .

以下に強磁性層131上に誘電磁性層132を形成した場合を例に説明する。   Hereinafter, a case where the dielectric magnetic layer 132 is formed on the ferromagnetic layer 131 will be described as an example.

既述のように、強磁性層131に含まれる磁性結晶粒子1312として例えばCoを主成分としPtを含んだ物質を用いることができ、そのhcp結晶はc軸が基板面に対して垂直な(002)配向をとる。一方で、誘電磁性層132は(111)配向を有することが好ましい。これにより誘電性の異方性と磁性の異方性の方向が基板面に対して垂直方向に一致する。このため基板面に対して垂直に印加した磁界を制御することで、垂直記録層13にデータを記録することができる。   As described above, for example, a substance containing Co as a main component and containing Pt can be used as the magnetic crystal particle 1312 included in the ferromagnetic layer 131, and the hcp crystal has a c-axis perpendicular to the substrate surface ( 002) Orientation. On the other hand, the dielectric magnetic layer 132 preferably has a (111) orientation. Thereby, the directions of dielectric anisotropy and magnetic anisotropy coincide with the direction perpendicular to the substrate surface. Therefore, data can be recorded in the perpendicular recording layer 13 by controlling the magnetic field applied perpendicular to the substrate surface.

この時、強磁性層131の磁性結晶粒子1312の格子定数と、誘電磁性層132の結晶粒子1322の格子定数とを近い値とすることが好ましい。このように構成することにより、あたかも強磁性層131が、誘電磁性層132の配向制御層のごとく機能する。このため、強磁性層131の磁性結晶粒子1312上に誘電磁性層132の結晶粒子1322の成長が容易となる。   At this time, it is preferable that the lattice constant of the magnetic crystal grains 1312 of the ferromagnetic layer 131 and the lattice constant of the crystal grains 1322 of the dielectric magnetic layer 132 be close to each other. With this configuration, the ferromagnetic layer 131 functions as if it were the orientation control layer of the dielectric magnetic layer 132. This facilitates the growth of crystal grains 1322 of the dielectric magnetic layer 132 on the magnetic crystal grains 1312 of the ferromagnetic layer 131.

発明者らの検討によると係る条件下で、誘電磁性層132を形成する際に、非磁性基板11にバイアスを印加することで、誘電磁性層132に含まれる材料の結晶化温度未満であっても高い結晶性を有する誘電磁性層132の結晶粒子を得られることが確認できた。このため、例えば強磁性層の磁性結晶粒子と、誘電磁性層の結晶粒子とが厚み方向に連続した柱状結晶をより確実に構成することができる。   According to the study by the inventors, when the dielectric magnetic layer 132 is formed under such conditions, a bias is applied to the nonmagnetic substrate 11 so that the crystallization temperature of the material included in the dielectric magnetic layer 132 is less than the crystallization temperature. It was confirmed that crystal grains of the dielectric magnetic layer 132 having high crystallinity can be obtained. For this reason, for example, a columnar crystal in which the magnetic crystal grains of the ferromagnetic layer and the crystal grains of the dielectric magnetic layer are continuous in the thickness direction can be more reliably configured.

一方で、強磁性層131の非磁性粒界領域1311は、既述のように例えば強磁性材料に酸化物を含有させた場合、該酸化物の析出により形成される。このため明確な結晶構造を有しない。そして、例えば強磁性層131の上に誘電磁性層132を形成した場合、強磁性層131の非磁性粒界領域1311に対応した部分である、誘電磁性層132の一部は、結晶化温度未満では非晶質となり、誘電特性および磁気特性を発現しない。このような条件下では非磁性基板11に交流バイアスを印加しても、誘電磁性層132のうち、強磁性層131の非磁性粒界領域1311の上面部分は結晶粒子を形成しないことが実験により確かめられた。   On the other hand, the nonmagnetic grain boundary region 1311 of the ferromagnetic layer 131 is formed by precipitation of an oxide when, for example, an oxide is contained in a ferromagnetic material as described above. For this reason, it does not have a clear crystal structure. For example, when the dielectric magnetic layer 132 is formed on the ferromagnetic layer 131, a part of the dielectric magnetic layer 132 corresponding to the nonmagnetic grain boundary region 1311 of the ferromagnetic layer 131 is less than the crystallization temperature. Becomes amorphous and does not exhibit dielectric and magnetic properties. Under such conditions, even if an AC bias is applied to the nonmagnetic substrate 11, it is experimentally confirmed that, of the dielectric magnetic layer 132, the upper surface portion of the nonmagnetic grain boundary region 1311 of the ferromagnetic layer 131 does not form crystal grains. It was confirmed.

以上のように、本実施形態の垂直磁気記録媒体の製造方法においては、誘電磁性層132は、例えば、グラニュラー構造を有する強磁性層131の上に、基板温度を誘電磁性層132に含まれる材料の結晶化温度未満として成膜することが好ましい。さらに成膜時に非磁性基板11に交流バイアスを印加することが好ましい。これにより、誘電磁性層132を容易に、結晶粒子と、該結晶粒子を取り囲む非晶質粒界層と、を有する構造、すなわち、グラニュラー構造とすることができる。   As described above, in the method for manufacturing a perpendicular magnetic recording medium according to the present embodiment, the dielectric magnetic layer 132 is made of, for example, a material whose substrate temperature is included in the dielectric magnetic layer 132 on the ferromagnetic layer 131 having a granular structure. It is preferable to form the film at a temperature lower than the crystallization temperature. Furthermore, it is preferable to apply an AC bias to the nonmagnetic substrate 11 during film formation. Thereby, the dielectric magnetic layer 132 can be easily formed into a structure having crystal grains and an amorphous grain boundary layer surrounding the crystal grains, that is, a granular structure.

またこの方法によれば、前記強磁性層131を構成する磁性結晶粒子1312と、誘電磁性層132を構成する結晶粒子1322とが、厚み方向に連続した柱状結晶を構成することができる。このような構成を採用することで、強磁性層131の磁性結晶粒子1312の結晶性を高めることが可能となり、また、結晶粒径の肥大化を抑制することが可能となるので、SNRの優れた表面の平滑な垂直記録層13を構成することが可能となる。   Further, according to this method, the magnetic crystal grains 1312 constituting the ferromagnetic layer 131 and the crystal grains 1322 constituting the dielectric magnetic layer 132 can constitute a columnar crystal continuous in the thickness direction. By adopting such a configuration, it becomes possible to increase the crystallinity of the magnetic crystal grains 1312 of the ferromagnetic layer 131 and to suppress the enlargement of the crystal grain size, so that the SNR is excellent. In addition, the perpendicular recording layer 13 having a smooth surface can be formed.

なお、ここで、強磁性層131上に誘電磁性層132を形成する場合を例に説明したが、誘電磁性層132は既述のように非磁性基板11側に形成することもできる。この際、誘電磁性層132をグラニュラー構造とする場合には、既述のように、例えば配向調整層上に形成することができる。この場合、配向調整層が上記強磁性層131と同様の機能を果たすことから、上述の条件で成膜を行うことにより誘電磁性層132を容易にグラニュラー構造とすることができる。   Here, although the case where the dielectric magnetic layer 132 is formed on the ferromagnetic layer 131 has been described as an example, the dielectric magnetic layer 132 can also be formed on the nonmagnetic substrate 11 side as described above. At this time, when the dielectric magnetic layer 132 has a granular structure, it can be formed, for example, on the orientation adjusting layer as described above. In this case, since the orientation adjusting layer functions in the same manner as the ferromagnetic layer 131, the dielectric magnetic layer 132 can be easily formed in a granular structure by performing film formation under the above-described conditions.

[第2の実施形態]
本実施形態では、垂直記録再生装置の構成例について説明する。
[Second Embodiment]
In this embodiment, a configuration example of a vertical recording / reproducing apparatus will be described.

本実施形態の垂直記録再生装置は、第1の実施形態で説明した垂直磁気記録媒体を備えた垂直記録再生装置とすることができる。   The perpendicular recording / reproducing apparatus of this embodiment can be a perpendicular recording / reproducing apparatus provided with the perpendicular magnetic recording medium described in the first embodiment.

図3は、第1の実施形態で説明した垂直磁気記録媒体を用いた垂直記録再生装置30の一例を示すものである。図3に示す垂直記録再生装置は、第1の実施形態で説明した垂直磁気記録媒体31を備えている。そしてさらに、垂直磁気記録媒体31を回転駆動させる媒体駆動部32と、垂直磁気記録媒体31に情報を記録再生する記録再生ヘッド33と、記録再生ヘッド33を垂直磁気記録媒体31に対して相対運動させるヘッド駆動部34と、記録再生信号処理系35とを備えた構成とすることができる。   FIG. 3 shows an example of a perpendicular recording / reproducing apparatus 30 using the perpendicular magnetic recording medium described in the first embodiment. The perpendicular recording / reproducing apparatus shown in FIG. 3 includes the perpendicular magnetic recording medium 31 described in the first embodiment. Further, a medium driving unit 32 that rotates the perpendicular magnetic recording medium 31, a recording / reproducing head 33 that records and reproduces information on the perpendicular magnetic recording medium 31, and a relative movement of the recording / reproducing head 33 with respect to the perpendicular magnetic recording medium 31. The head driving unit 34 and the recording / reproducing signal processing system 35 can be configured.

記録再生信号処理系35は、外部から入力されたデータを処理して記録信号を記録再生ヘッド33に送り、記録再生ヘッド33からの再生信号を処理してデータを外部に送ることができるようになっている。   The recording / reproducing signal processing system 35 can process data input from the outside and send the recording signal to the recording / reproducing head 33, and can process the reproducing signal from the recording / reproducing head 33 and send the data to the outside. It has become.

本実施形態の垂直記録再生装置30に用いる記録再生ヘッド33には記録素子と再生素子とを独立して設けることができる。そして、記録素子には針状電極を用いた電界書き込み素子、再生素子には巨大磁気抵抗効果(GMR)を利用したGMR素子、トンネル効果を利用したTuMR素子などを用いることができる。   The recording / reproducing head 33 used in the vertical recording / reproducing apparatus 30 of this embodiment can be provided with a recording element and a reproducing element independently. The recording element can be an electric field writing element using a needle electrode, the reproducing element can be a GMR element using a giant magnetoresistance effect (GMR), a TuMR element using a tunnel effect, or the like.

本実施形態の垂直記録再生装置30においては、第1の実施形態で説明した垂直磁気記録媒体を用いているため、データの記録再生信号のSNRが高く、高密度の垂直記録再生装置とすることができる。   Since the perpendicular recording / reproducing apparatus 30 of the present embodiment uses the perpendicular magnetic recording medium described in the first embodiment, the SNR of the data recording / reproducing signal is high and the perpendicular recording / reproducing apparatus has a high density. Can do.

以下に具体的な実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Specific examples will be described below, but the present invention is not limited to these examples.

[実施例1]
本実施例では以下の手順で図1(a)に示した垂直磁気記録媒体を形成した。なお、以下に記述のように、本実施例の垂直磁気記録媒体においては、非磁性基板11と下地層12との間に密着層を、保護層14の上面に潤滑膜を図1(a)をさらに設けている。
[Example 1]
In this example, the perpendicular magnetic recording medium shown in FIG. 1A was formed by the following procedure. As described below, in the perpendicular magnetic recording medium of this example, an adhesion layer is provided between the nonmagnetic substrate 11 and the underlayer 12, and a lubricating film is provided on the upper surface of the protective layer 14, as shown in FIG. Is further provided.

非磁性基板11として、洗浄済みのガラス基板(コニカミノルタ社製、外径2.5インチ)を用意した。   As the non-magnetic substrate 11, a cleaned glass substrate (manufactured by Konica Minolta, outer diameter: 2.5 inches) was prepared.

そして、上記ガラス基板をマグネトロンスパッタ装置(アネルバ社製 型式:C−3040)の成膜チャンバー内に収容して、到達真空度1×10−5Paとなるまで成膜チャンバー内を排気した後、Arガスを導入しチャンバ−内圧力を0.8Paにした。次いで、ガラス基板上にTi含有量50at%、残部がCrからなる(以下、係る組成を「50Cr−50Ti」と記載する)ターゲットを用いて10nmの密着層15を形成した。 And after accommodating the said glass substrate in the film-forming chamber of a magnetron sputtering apparatus (Anelva company make: model C-3040), and exhausting the inside of the film-forming chamber until it reaches the ultimate vacuum degree of 1 × 10 −5 Pa, Ar gas was introduced to adjust the internal pressure of the chamber to 0.8 Pa. Next, an adhesion layer 15 having a thickness of 10 nm was formed on a glass substrate using a target having a Ti content of 50 at% and the balance being Cr (hereinafter, the composition is referred to as “50Cr-50Ti”).

次に、W含有量6at%、残部がNiからなる(以下、係る組成を「94Ni−6W」と記載する)ターゲット、Ruターゲットを用いて、膜厚が5nmの94Ni−6W層と、膜厚が10nmの厚さのRu層と、をその順に成膜した。さらに、チャンバー内圧力を6Paとした後、Ruターゲットを用いて10nmの厚さで成膜し、これらを下地層12(配向制御層)とした。   Next, a 94Ni-6W layer having a film thickness of 5 nm and a film thickness using a Ru target with a W content of 6 at%, the balance being made of Ni (hereinafter referred to as “94Ni-6W”), and a film thickness And a Ru layer having a thickness of 10 nm were formed in that order. Furthermore, after setting the pressure in the chamber to 6 Pa, a Ru target was used to form a film with a thickness of 10 nm, and these were used as the underlayer 12 (orientation control layer).

下地層12の上に、Cr含有量10at%、Pt含有量20at%、残部がCoからなる合金を90mol%と、Crを10mol%と、含むターゲットである90(70Co10Cr20Pt)−10(Cr)を用い、強磁性層131を成膜した。成膜の際、チャンバ−内の圧力を3Paとして行い、強磁性層131は膜厚が15nmになるように成膜した。 90 (70Co10Cr20Pt) -10 (10), which is a target including 10 mol% of Cr, 10 mol% of Pt content, 90 mol% of an alloy made of Co, and 10 mol% of Cr 2 O 3 on the underlayer 12. A ferromagnetic layer 131 was formed using Cr 2 O 3 ). At the time of film formation, the pressure in the chamber was set to 3 Pa, and the ferromagnetic layer 131 was formed to have a film thickness of 15 nm.

次いで誘電磁性層132を成膜した。基板を400℃まで加熱し、Bi:Fe:Mn:Oの含有モル比が1:0.9:0.1:3の化合物合金である、Bi(Fe0.9Mn0.1)Oをターゲットを使い、膜厚12nmの誘電磁性層を形成した。なお、Bi(Fe0.9Mn0.1)Oの非晶質基板上で結晶化する結晶化温度は650℃である。 Next, a dielectric magnetic layer 132 was formed. The substrate is heated to 400 ° C., and Bi (Fe 0.9 Mn 0.1 ) O 3 , which is a compound alloy having a Bi: Fe: Mn: O content molar ratio of 1: 0.9: 0.1: 3. A 12 nm thick dielectric magnetic layer was formed using a target. Note that the crystallization temperature for crystallization on an amorphous substrate of Bi (Fe 0.9 Mn 0.1 ) O 3 is 650 ° C.

また、誘電磁性層132を成膜する際、非磁性基板11にVHF バイアスを5W印加した。なお、ここでいうVHFバイアスとは、40.68MHzの高周波バイアスである。   Further, when the dielectric magnetic layer 132 was formed, 5 W of VHF bias was applied to the nonmagnetic substrate 11. The VHF bias referred to here is a high frequency bias of 40.68 MHz.

次にイオンビーム法にて保護層14としてDLC膜を厚さ3nm形成し、潤滑膜として、テトラオール系潤滑剤を膜厚が2nmになるように塗布して垂直磁気記録媒体を作製した。   Next, a DLC film having a thickness of 3 nm was formed as the protective layer 14 by an ion beam method, and a tetraol-based lubricant was applied as a lubricating film to a thickness of 2 nm to produce a perpendicular magnetic recording medium.

得られた垂直磁気記録媒体について以下の評価を行った。   The obtained perpendicular magnetic recording medium was evaluated as follows.

(表面粗さ)
垂直磁気記録媒体の潤滑膜表面の表面粗さをAFMを用いて観察したところ、表面粗さ(Ra)は0.25nmであった。
(Surface roughness)
When the surface roughness of the lubricating film surface of the perpendicular magnetic recording medium was observed with an AFM, the surface roughness (Ra) was 0.25 nm.

(SNR、OW特性)
垂直磁気記録媒体の記録媒体特性を、リードライトアナライザー(米国GUZIK TECHNICAL ENTERPRISES社製 型式:RW1632)、および、スピンスタンド(米国GUZIK TECHNICAL ENTERPRISES社製 型式:S1701MR)を用いて測定、評価した。
(SNR, OW characteristics)
The recording medium characteristics of the perpendicular magnetic recording medium were measured and evaluated by using a read / write analyzer (US GUZIK TECHNICNIC ENTRPRISES model: RW1632) and a spin stand (US GUZIK TECHNICICAL ENTRISES model: S1701MR).

測定に当たっては、測定半径21mm、回転数5400rpm、最大信号周波数514.02MHz(1インチあたり2139キロビットの線記録密度)、書き込み電圧1.5Vの条件で垂直磁気記録媒体の電磁変換特性を測定した。測定に用いた記録再生ヘッドは、書き込み素子として先端径10nmの電極針を、再生素子としてTMR薄膜を有しており、データの書き込みにはデータ列を電気の極性に変換し電極針から電圧を印加する方法を用いた。   In the measurement, the electromagnetic conversion characteristics of the perpendicular magnetic recording medium were measured under the conditions of a measurement radius of 21 mm, a rotational speed of 5400 rpm, a maximum signal frequency of 514.02 MHz (linear recording density of 2139 kilobits per inch), and a writing voltage of 1.5V. The recording / reproducing head used for the measurement has an electrode needle having a tip diameter of 10 nm as a writing element and a TMR thin film as a reproducing element. The method of applying was used.

記録媒体特性評価の結果、SNRは20.7dBであった。   As a result of the evaluation of the recording medium characteristics, the SNR was 20.7 dB.

また、オーバーライト(OW)は1070kFCIの信号を書き込み、次いで143kFCIの信号を上書きし、周波数フィルターにより高周波数成分を取り出し、その残留割合によりデータの書き込み能力を評価しところ、40.0dBの値が得られた。   Overwrite (OW) writes a signal of 1070 kFCI, then overwrites the signal of 143 kFCI, extracts a high frequency component by a frequency filter, and evaluates the data writing ability by the residual ratio. A value of 40.0 dB is obtained. Obtained.

(垂直記録層の粒子の成長状態の評価)
さらに、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて誘電磁性層132の微細構造を観察した。非磁性基板11に垂直な面で観察(断面TEM観察)したところ、誘電磁性層132の結晶粒が柱状に形成しており、隣接する柱状の結晶粒同士を非晶質の粒界層により分割している構造を明確に観察できた。また、強磁性層131の磁性結晶粒子1312上に誘電磁性層132の結晶粒子1322が、ほぼ同じ幅で積み重なって連続した柱状構造になっていることを確認できた。すなわち、垂直記録層13は、強磁性層131の磁性結晶粒子1312と、誘電磁性層132の結晶粒子1322とが厚み方向に連続した柱状結晶を構成していることを確認できた。従って、強磁性層131及び誘電磁性層132がグラニュラー構造を有することが分かる。なお、誘電磁性層132がグラニュラー構造を有するとは、結晶粒子1322を非晶質粒界領域1321が取り囲んだ構造を有することを意味する。強磁性層131及び誘電磁性層132が、このような構造になっていることを以後、柱状構造として示す。
(Evaluation of growth state of grains in perpendicular recording layer)
Furthermore, the microstructure of the dielectric magnetic layer 132 was observed using a transmission electron microscope (TEM). When observed on a plane perpendicular to the nonmagnetic substrate 11 (cross-sectional TEM observation), the crystal grains of the dielectric magnetic layer 132 are formed in a columnar shape, and adjacent columnar crystal grains are divided by an amorphous grain boundary layer. The observed structure was clearly observed. Further, it was confirmed that the crystal particles 1322 of the dielectric magnetic layer 132 were stacked with substantially the same width on the magnetic crystal particles 1312 of the ferromagnetic layer 131 to form a continuous columnar structure. In other words, in the perpendicular recording layer 13, it was confirmed that the magnetic crystal particles 1312 of the ferromagnetic layer 131 and the crystal particles 1322 of the dielectric magnetic layer 132 constituted a columnar crystal continuous in the thickness direction. Therefore, it can be seen that the ferromagnetic layer 131 and the dielectric magnetic layer 132 have a granular structure. The dielectric magnetic layer 132 having a granular structure means that the crystal grain 1322 is surrounded by the amorphous grain boundary region 1321. The fact that the ferromagnetic layer 131 and the dielectric magnetic layer 132 have such a structure is hereinafter referred to as a columnar structure.

(誘電磁性層の結晶粒子の平均粒径)
次に、平面方向からの観察(平面TEM)により誘電磁性層132において、結晶粒子1322を非晶質粒界領域1321が囲んだグラニュラー構造を観察できた。この平面TEM像から見積もった誘電磁性層132の結晶粒子1322の平均粒径は6.5nmであった。
(Average particle size of crystal grains of dielectric magnetic layer)
Next, a granular structure in which the crystal grain 1322 was surrounded by the amorphous grain boundary region 1321 could be observed in the dielectric magnetic layer 132 by observation from the plane direction (plane TEM). The average grain size of the crystal grains 1322 of the dielectric magnetic layer 132 estimated from the planar TEM image was 6.5 nm.

なお測定に当たっては、TEMの観察画像から、200個の粒子について粒径(円相当径)を測定し、積算値50%での粒径を平均粒径とした。   In the measurement, the particle diameter (equivalent circle diameter) of 200 particles was measured from the TEM observation image, and the particle diameter at an integrated value of 50% was defined as the average particle diameter.

[実施例2〜17]
誘電磁性層および強磁性層を表1に記載の材料、膜厚に変更した他は、実施例1と同様に垂直磁気記録媒体を作製した。得られた垂直磁気記録媒体を実施例1と同様に評価した。結果を表1に示す。
[Examples 2 to 17]
A perpendicular magnetic recording medium was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the dielectric magnetic layer and the ferromagnetic layer were changed to the materials and film thicknesses shown in Table 1. The obtained perpendicular magnetic recording medium was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

[比較例1]
強磁性層131、誘電磁性層132を以下の手順で成膜した点以外は実施例1と同様にして、垂直磁気記録媒体を作製した。
[Comparative Example 1]
A perpendicular magnetic recording medium was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the ferromagnetic layer 131 and the dielectric magnetic layer 132 were formed by the following procedure.

下地層12上にCr含有量10at%、Pt含有量20at%、B含有量4at%、残部Coからなる合金である66Co10Cr20Pt4Bのターゲットを用い、チャンバ−内の圧力を3Paとして強磁性層131を膜厚が15nmになるように成膜した。   On the underlayer 12, a ferromagnetic layer 131 is formed by using a target of 66Co10Cr20Pt4B, which is an alloy made of Cr content of 10at%, Pt content of 20at%, B content of 4at% and the balance Co, and the pressure in the chamber is 3Pa. The film was formed so as to have a thickness of 15 nm.

基板を400℃まで加熱し、Bi:Fe:Mn:Oの含有モル比が1:0.9:0.1:3の合金であるBi(Fe0.9Mn0.1)Oのターゲットを使い、膜厚12nmの誘電磁性層132を形成した。 A target of Bi (Fe 0.9 Mn 0.1 ) O 3 which is an alloy having a Bi: Fe: Mn: O content molar ratio of 1: 0.9: 0.1: 3 by heating the substrate to 400 ° C. Was used to form a dielectric magnetic layer 132 having a thickness of 12 nm.

誘電磁性層132上には、実施例1と同様にイオンビーム法にて保護層14としてDLC膜を厚さ3nm形成し、潤滑膜として、テトラオール系潤滑剤を膜厚が2nmになるように塗布して垂直磁気記録媒体を作製した。   On the dielectric magnetic layer 132, a DLC film having a thickness of 3 nm is formed as the protective layer 14 by the ion beam method in the same manner as in the first embodiment, and a tetraol-based lubricant is formed to a thickness of 2 nm as the lubricating film. The perpendicular magnetic recording medium was produced by coating.

得られた垂直磁気記録媒体について、実施例1と同様にして評価を行なった。   The obtained perpendicular magnetic recording medium was evaluated in the same manner as in Example 1.

(表面粗さ)
実施例1と同様に得られた垂直磁気記録媒体の表面粗さをAFMを用いて観察したところ、表面粗さ(Ra)は0.92nmであった。
(Surface roughness)
When the surface roughness of the perpendicular magnetic recording medium obtained in the same manner as in Example 1 was observed using an AFM, the surface roughness (Ra) was 0.92 nm.

(SNR、OW特性)
実施例1と同じ条件でSNR、OW特性の評価を行った。
(SNR, OW characteristics)
The SNR and OW characteristics were evaluated under the same conditions as in Example 1.

SNRは13.5dBであった。また、オーバーライト(OW)は38.0dBの値が得られた。   The SNR was 13.5 dB. The overwrite (OW) was 38.0 dB.

(垂直記録層の粒子の成長状態の評価)
また、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて誘電磁性層132の微細構造を観察した。非磁性基板11に垂直な面で観察(断面TEM観察)したところ、誘電磁性層132の結晶粒は形状が不規則であり結晶粒と結晶粒の境界も明確に観察できなかった。また、強磁性層131の磁性結晶粒子1312と無関係に誘電磁性層132の結晶粒子1322が形成されていた。以下、このような構造を不規則形状と記載する。
(Evaluation of growth state of grains in perpendicular recording layer)
Further, the microstructure of the dielectric magnetic layer 132 was observed using a transmission electron microscope (TEM). When observed on a plane perpendicular to the nonmagnetic substrate 11 (cross-sectional TEM observation), the crystal grains of the dielectric magnetic layer 132 were irregular in shape, and the boundary between the crystal grains and the crystal grains could not be clearly observed. Further, the crystal particles 1322 of the dielectric magnetic layer 132 are formed regardless of the magnetic crystal particles 1312 of the ferromagnetic layer 131. Hereinafter, such a structure is referred to as an irregular shape.

次に、平面方向からの観察(平面TEM)により誘電磁性層132の結晶粒子1322の粒界部分を明確に観測できなかった。また、誘電磁性層132は、結晶粒子及び結晶粒子を取り囲む非晶質粒界領域を有する構造とはなっていなかった。この平面TEM像から見積もった誘電磁性層132の結晶粒子の平均粒径は14.5nmであった。   Next, the grain boundary portion of the crystal grain 1322 of the dielectric magnetic layer 132 could not be clearly observed by observation from the plane direction (plane TEM). Further, the dielectric magnetic layer 132 did not have a structure having crystal grains and an amorphous grain boundary region surrounding the crystal grains. The average grain size of the crystal grains of the dielectric magnetic layer 132 estimated from the planar TEM image was 14.5 nm.

[比較例2〜4]
強磁性層131および誘電磁性層132を表1に記載の材料、膜厚に変更した他は、比較例1と同様にして垂直磁気記録媒体を作成した。
[Comparative Examples 2 to 4]
A perpendicular magnetic recording medium was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that the ferromagnetic layer 131 and the dielectric magnetic layer 132 were changed to the materials and film thicknesses shown in Table 1.

得られた磁気記録媒体を比較例1と同様に評価した。結果を表1に示す。   The obtained magnetic recording medium was evaluated in the same manner as in Comparative Example 1. The results are shown in Table 1.

なお、比較例2〜4の試料についても平面方向からの観察(平面TEM)により誘電磁性層132を観察したところ、いずれの試料でも結晶粒子及び結晶粒子を取り囲む非晶質粒界領域を有する構造とはなっていなかった。   In addition, when the dielectric magnetic layer 132 was observed for the samples of Comparative Examples 2 to 4 by observation from the planar direction (planar TEM), any sample had a structure having an amorphous grain boundary region surrounding the crystal grains and the crystal grains. It was not.

実施例1〜17と比較例1〜4の比較から、強磁性層131にグラニュラー構造を有する磁性材料を用い、その上に誘電磁性層132を積層することにより、優れた磁気記録媒体を得られることが確認できた。   From the comparison between Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1 to 4, an excellent magnetic recording medium can be obtained by using a magnetic material having a granular structure for the ferromagnetic layer 131 and laminating the dielectric magnetic layer 132 thereon. I was able to confirm.

これは、実施例1〜17では、強磁性層131のグラニュラー構造を引き継ぐ形で、誘電磁性層132が結晶粒子を非晶質粒界層が囲うようなグラニュラー構造になることで、誘電磁性層132からの磁気ノイズが低減したためである。   In the first to seventeenth embodiments, the dielectric magnetic layer 132 takes on the granular structure of the ferromagnetic layer 131, and the dielectric magnetic layer 132 has a granular structure in which the crystal grain is surrounded by the amorphous grain boundary layer. This is because the magnetic noise from is reduced.

また、実施例1〜4の結果を比較すると、誘電磁性層132の膜厚を50nm以下、さらに好ましくは20nm以下とすることで高SNRが得られることが分る。   Further, comparing the results of Examples 1 to 4, it can be seen that a high SNR can be obtained by setting the thickness of the dielectric magnetic layer 132 to 50 nm or less, more preferably 20 nm or less.

これは、誘電磁性層132の膜厚を薄くすることで結晶粒子の径が小さくなり、磁気的なノイズを抑制し、強磁性層131と記録再生ヘッドとの間の距離が短くなることによる再生信号の強度増加により、電磁変換特性が改善するためである。   This is because the diameter of the crystal grains is reduced by reducing the film thickness of the dielectric magnetic layer 132, magnetic noise is suppressed, and reproduction is performed by shortening the distance between the ferromagnetic layer 131 and the recording / reproducing head. This is because the electromagnetic conversion characteristics are improved by increasing the signal strength.

実施例1と実施例5〜8との結果から、誘電磁性層132にBi(Fe1−bMn)Oを用いることで、BiFeOよりも優れた特性を示すことがわかる。また、bについて、0.01≦b≦0.5の範囲とすることにより、特に電磁変換特性が良好であることがわかる。 From the results of Example 1 and Examples 5 to 8, it can be seen that by using Bi (Fe 1-b Mn b ) O 3 for the dielectric magnetic layer 132, the characteristics superior to BiFeO 3 are exhibited. Moreover, it can be seen that by setting b to a range of 0.01 ≦ b ≦ 0.5, the electromagnetic conversion characteristics are particularly good.

実施例5と実施例9〜12との結果から、誘電磁性層132に(Bi1−aBa)FeOを用いることで、BiFeO、BaFeOよりも優れた特性を示すことがわかる。また、aについて0.05≦a≦0.8の範囲とすることにより電磁変換特性が良好であることがわかる。 From the results of Example 5 and Example 9-12, by using the dielectric magnetic layer 132 (Bi 1-a Ba a) FeO 3, it is found to exhibit excellent characteristics than BiFeO 3, BaFeO 3. It can also be seen that the electromagnetic conversion characteristics are good when a is in the range of 0.05 ≦ a ≦ 0.8.

実施例13〜17の結果から、誘電磁性層として、(Bi1−aBa)(Fe1−bMn)Oを誘電磁性層として使えることが分る。一方で、強磁性層の膜厚は5nm以上20nm以下がより好ましいことがわかる。 From the results of Examples 13 to 17, as a dielectric magnetic layer, (Bi 1-a Ba a ) (Fe 1-b Mn b) O 3 to it can be seen that the use as a dielectric magnetic layer. On the other hand, it can be seen that the film thickness of the ferromagnetic layer is more preferably 5 nm or more and 20 nm or less.

[実施例18〜39]
強磁性層131および誘電磁性層132を表2に記載の材料に変更した他は、実施例1と同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。得られた垂直磁気記録媒体を実施例1と同様に評価した。結果を表2に示す。
[Examples 18 to 39]
A perpendicular magnetic recording medium was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the ferromagnetic layer 131 and the dielectric magnetic layer 132 were changed to the materials shown in Table 2. The obtained perpendicular magnetic recording medium was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.

実施例18〜21の結果から、強磁性層131に添加する酸化物は18mol%以下が良いことが分る。強磁性層131に添加する酸化物を18mol%以下とすることにより、酸化物を非磁性粒界領域1311に確実に偏析させ、磁性結晶粒子1312内に残留することを抑制できるため、磁気特性を十分に高めることができることを確認できた。   From the results of Examples 18 to 21, it can be seen that the amount of oxide added to the ferromagnetic layer 131 is preferably 18 mol% or less. By setting the oxide added to the ferromagnetic layer 131 to 18 mol% or less, the oxide can be reliably segregated in the nonmagnetic grain boundary region 1311 and can be prevented from remaining in the magnetic crystal grain 1312, so that the magnetic characteristics are improved. It was confirmed that it could be sufficiently increased.

また、実施例18と35の結果から、強磁性層131に添加する酸化物は3mol%以上であることが好ましいことが分る。強磁性層131に添加する酸化物を3mol%以上とすることにより、非磁性粒界領域1311を十分に形成し、磁性粒子の肥大化を特に抑制できるため磁気特性を向上させることが可能になる。   Further, from the results of Examples 18 and 35, it is found that the oxide added to the ferromagnetic layer 131 is preferably 3 mol% or more. By setting the oxide added to the ferromagnetic layer 131 to 3 mol% or more, the nonmagnetic grain boundary region 1311 can be sufficiently formed and the enlargement of the magnetic particles can be particularly suppressed, so that the magnetic characteristics can be improved. .

実施例22〜24の結果から、強磁性層131に添加する元素は、Co、Pt、酸化物を除いた合計が24at%以下であることが好ましいことが分る。強磁性層131に添加する元素を、Co、Pt、酸化物を除いた合計が24at%以下とすることにより、磁性結晶粒子1312の配向を向上させ、磁気特性を高めることができることが確認できた。   From the results of Examples 22 to 24, it is found that the total amount of elements added to the ferromagnetic layer 131 excluding Co, Pt, and oxide is preferably 24 at% or less. It was confirmed that by adding the elements added to the ferromagnetic layer 131 to 24 at% or less excluding Co, Pt, and oxide, the orientation of the magnetic crystal grains 1312 can be improved and the magnetic characteristics can be improved. .

また、表2の結果より、強磁性層には各種酸化物(Si酸化物、Ti酸化物、W酸化物、Cr酸化物、Co酸化物、Ta酸化物、B酸化物、Mg酸化物、Ce酸化物、Y酸化物、Ni酸化物、Al酸化物およびRu酸化物のいずれか1種以上の酸化物)、および、各種元素(Cr、Si、B、C、Ta、Mo、Nd、W、Nb、Sm、Tb、Ru、Re、Cuから選ばれる1種類以上の元素)を添加できることが確認できた。   Further, from the results of Table 2, the ferromagnetic layer has various oxides (Si oxide, Ti oxide, W oxide, Cr oxide, Co oxide, Ta oxide, B oxide, Mg oxide, Ce Oxide, Y oxide, Ni oxide, Al oxide and Ru oxide) and various elements (Cr, Si, B, C, Ta, Mo, Nd, W, It was confirmed that one or more elements selected from Nb, Sm, Tb, Ru, Re, and Cu) can be added.

実施例36〜39の結果より、(Bi1−a−cBaLa)(Fe1−b−dMnTi)Oを用いることで、BiFeO、BaFeO、よりも優れた特性を示すことがわかる。 From the results of Examples 36~39, (Bi 1-a- c Ba a La c) (Fe 1-b-d Mn b Ti d) O 3 by using, BiFeO 3, BaFeO 3, better than It can be seen that the characteristics are shown.

[実施例40]
垂直記録層13を、表3に示す構成とした点以外は実施例1と同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。
[Example 40]
A perpendicular magnetic recording medium was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the perpendicular recording layer 13 was configured as shown in Table 3.

本実施例では、垂直記録層13の第1層として第1の強磁性層、第2層として第2の強磁性層、第3層として誘電磁性層を積層した。各層の形成手順について説明する。   In the present embodiment, the first recording layer of the perpendicular recording layer 13 is a first ferromagnetic layer, the second layer is a second ferromagnetic layer, and the third layer is a dielectric magnetic layer. A procedure for forming each layer will be described.

実施例1と同様にして下地層12まで成膜した後、下地層12上に第1の強磁性層を成膜した。第1の強磁性層は、Cr含有量10at%、Pt含有量16at%、残部Coからなる合金を90mol%、Crからなる酸化物を10mol%含む、90(74Co10Cr16Pt)−10(Cr)のターゲットを用いて成膜した。成膜の際、チャンバ−内の圧力を3Paとし、第1の強磁性層の膜厚が5nmになるように成膜した。 After the film formation up to the underlayer 12 was performed in the same manner as in Example 1, the first ferromagnetic layer was formed on the underlayer 12. The first ferromagnetic layer includes 90 (74 Co 10 Cr 16 Pt) -10 (Cr, containing 10 mol% of Cr, 10 mol% of Pt content, 90 mol% of an alloy made of Co, and 10 mol% of an oxide made of Cr 2 O 3. A film was formed using a 2 O 3 ) target. During film formation, the pressure in the chamber was set to 3 Pa, and the film thickness of the first ferromagnetic layer was 5 nm.

第1の強磁性層に続けて、Cr含有量8at%、Pt含有量18at%、残部Coからなる合金を88mol%、Crからなる酸化物を8mol%、SiOからなる酸化物を4mol%含む、88(74Co8Cr18Pt)−8(Cr)−4(SiO)のターゲットを用いて第2の強磁性層を成膜した。成膜の際、チャンバ−内の圧力を3Paとし、第2の強磁性層の膜厚が10nmになるように成膜した。 Following the first ferromagnetic layer, a Cr content of 8 at%, a Pt content of 18 at%, the remaining alloy of 88 mol% of Co, an oxide of Cr 2 O 3 of 8 mol%, and an oxide of SiO 2 containing 4 mol%, was formed a second ferromagnetic layer using a target of 88 (74Co8Cr18Pt) -8 (Cr 2 O 3) -4 (SiO 2). During film formation, the pressure in the chamber was set to 3 Pa, and the film thickness of the second ferromagnetic layer was 10 nm.

次に、基板を400℃まで加熱し、Bi:Ba:Fe:Oの含有モル比が0.6:0.4:1:3の化合物合金である、Bi0.6Ba0.4FeOのターゲットを用い、膜厚が12nmの誘電磁性層132を形成した。誘電磁性層132を成膜する際、非磁性基板11にVHF バイアスを5W印加した。なお、ここでいうVHFバイアスとは、40.68MHzの高周波バイアスである。 Next, the substrate is heated to 400 ° C., and Bi 0.6 Ba 0.4 FeO 3 , which is a compound alloy having a Bi: Ba: Fe: O content molar ratio of 0.6: 0.4: 1: 3. Using this target, a dielectric magnetic layer 132 having a thickness of 12 nm was formed. When forming the dielectric magnetic layer 132, a VHF bias of 5 W was applied to the nonmagnetic substrate 11. The VHF bias referred to here is a high frequency bias of 40.68 MHz.

誘電磁性層132を成膜後、実施例1と同様にイオンビーム法にて保護層としてDLC膜を厚さ3nm形成し、潤滑膜を2nm塗布して垂直磁気記録媒体を作製した。   After the formation of the dielectric magnetic layer 132, a DLC film having a thickness of 3 nm was formed as a protective layer by an ion beam method in the same manner as in Example 1, and a lubricating film was applied by 2 nm to produce a perpendicular magnetic recording medium.

得られた垂直磁気記録媒体を実施例1と同様に評価した。結果を表3に示す。   The obtained perpendicular magnetic recording medium was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.

[実施例41〜44]
垂直記録層13の構成を表3に記載の材料および構成に変更した他は、実施例40と同様に磁気記録媒体を作製した。得られた磁気記録媒体を実施例1と同様に評価した。結果を表3に示す。
[Examples 41 to 44]
A magnetic recording medium was manufactured in the same manner as in Example 40 except that the configuration of the perpendicular recording layer 13 was changed to the materials and configurations shown in Table 3. The obtained magnetic recording medium was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.

なお、下地層12側から順に表3中第一層から第四層を成膜した。なお、各層が強磁性層であるか、誘電磁性層であるかについて層の性質として表3中に示している。   In addition, the first layer to the fourth layer in Table 3 were formed in order from the base layer 12 side. Table 3 shows whether each layer is a ferromagnetic layer or a dielectric magnetic layer as the properties of the layer.

[実施例45]
非磁性基板11として、洗浄済みのガラス基板(コニカミノルタ社製、外径2.5インチ)を用意した。
[Example 45]
As the non-magnetic substrate 11, a cleaned glass substrate (manufactured by Konica Minolta, outer diameter: 2.5 inches) was prepared.

そして、上記ガラス基板をマグネトロンスパッタ装置(アネルバ社製 型式:C−3040)の成膜チャンバー内に収容して、到達真空度1×10−5Paとなるまで成膜チャンバー内を排気した後、Arガスを導入しチャンバ−内圧力を0.8Paにした。次いで、ガラス基板上に50Cr−50Tiターゲットを用いて10nmの密着層15を形成した。 And after accommodating the said glass substrate in the film-forming chamber of a magnetron sputtering apparatus (Anelva company make: model C-3040), and exhausting the inside of the film-forming chamber until it reaches the ultimate vacuum degree of 1 × 10 −5 Pa, Ar gas was introduced to adjust the internal pressure of the chamber to 0.8 Pa. Next, an adhesion layer 15 having a thickness of 10 nm was formed on the glass substrate using a 50Cr-50Ti target.

次に、94Ni−6W(W含有量6at%、残部Ni)ターゲット、Ruターゲットを用いて、膜厚が5nmの94Ni−6W層と、膜厚が10nmの厚さのRu層と、をその順に成膜した。そして、チャンバー内圧力を6Paとした後、Ruターゲットを用いて膜厚10nmのRu層を成膜した。さらに、Ruを90mol%、SiOからなる酸化物を10mol%含有する、90(Ru)−10(SiO)のターゲットを用いて配向調整層として機能する膜厚10nmの膜を成膜した。これらの、94Ni−6W層、Ru層、Ru層、90(Ru)−10(SiO)層を下地層12(配向制御層)とした。 Next, using a 94Ni-6W (W content 6 at%, remaining Ni) target and a Ru target, a 94Ni-6W layer having a thickness of 5 nm and a Ru layer having a thickness of 10 nm in that order. A film was formed. Then, after setting the pressure in the chamber to 6 Pa, a Ru layer having a thickness of 10 nm was formed using a Ru target. Further, 90 mol% of Ru, an oxide of SiO 2 containing 10 mol%, was formed a film of thickness 10nm serving as an alignment control layer using a target of 90 (Ru) -10 (SiO 2 ). These 94Ni-6W layer, Ru layer, Ru layer, and 90 (Ru) -10 (SiO 2 ) layer were used as the underlayer 12 (orientation control layer).

次に、基板を400℃まで加熱し、Bi:Ba:Fe:Oの含有モル比が0.8:0.2:1:3の化合物合金である、(Bi0.8Ba0.2)FeOのターゲットを使い、膜厚15nmの誘電磁性層を形成した。誘電磁性層132を成膜する際、非磁性基板11にVHF バイアスを5W印加した。なお、ここでいうVHFバイアスとは、40.68MHzの高周波バイアスである。 Next, the substrate is heated to 400 ° C. and is a compound alloy having a Bi: Ba: Fe: O content molar ratio of 0.8: 0.2: 1: 3 (Bi 0.8 Ba 0.2 ). Using a FeO 3 target, a dielectric magnetic layer having a film thickness of 15 nm was formed. When forming the dielectric magnetic layer 132, a VHF bias of 5 W was applied to the nonmagnetic substrate 11. The VHF bias referred to here is a high frequency bias of 40.68 MHz.

そして、誘電磁性層132の上にCr含有量8at%、Pt含有量18at%、残部Coからなる合金を92mol%、Bからなる酸化物を8mol%含む92(74Co8Cr18Pt)−8(B)のターゲットを用い、強磁性層131を成膜した。強磁性層を成膜する際、チャンバ−内の圧力を3Paとし、強磁性層131の膜厚が15nmになるように成膜した。 The dielectric magnetic layer 132 has a Cr content of 8 at%, a Pt content of 18 at%, the remaining alloy of 92 mol% of Co and an oxide of B 2 O 3 of 8 mol%. 92 (74Co8Cr18Pt) -8 (B A ferromagnetic layer 131 was formed using a 2 O 3 ) target. When forming the ferromagnetic layer, the pressure in the chamber was set to 3 Pa and the film thickness of the ferromagnetic layer 131 was set to 15 nm.

次に実施例1と同様にしてイオンビーム法にて保護層としてDLC膜を厚さ3nm形成し、潤滑膜を2nm塗布して垂直磁気記録媒体を作製した。   Next, in the same manner as in Example 1, a DLC film having a thickness of 3 nm was formed as a protective layer by an ion beam method, and a lubricating film was applied by 2 nm to produce a perpendicular magnetic recording medium.

得られた垂直磁気記録媒体を実施例1と同様に評価した。結果を表3に示す。   The obtained perpendicular magnetic recording medium was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.

[実施例46]
垂直記録層を表3に記載の材料および構成に変更した他は、実施例45と同様に磁気記録媒体を作製した。得られた磁気記録媒体を実施例1と同様に評価した。結果を表3に示す。
[Example 46]
A magnetic recording medium was produced in the same manner as in Example 45 except that the perpendicular recording layer was changed to the materials and configurations shown in Table 3. The obtained magnetic recording medium was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.

[比較例5]
垂直記録層13を表3に示すように、第1層の誘電磁性層132のみとした点以外は実施例45と同様にして垂直磁気記録媒体を製造した。
[Comparative Example 5]
As shown in Table 3, a perpendicular magnetic recording medium was manufactured in the same manner as in Example 45 except that only the first dielectric magnetic layer 132 was used as shown in Table 3.

具体的には実施例45と同様にして下地層12まで成膜した後、非磁性基板11を400℃まで加熱し、Bi:Ba:Fe:Oの含有モル比が0.8:0.2:1:3の化合物合金である、(Bi0.8Ba0.2)FeOのターゲットを使い、誘電磁性層132を成膜した。なお、誘電磁性層132の膜厚が15nmになるように上記成膜を行っており、誘電磁性層132を成膜する際、非磁性基板11にVHF バイアスを5W印加した。なお、ここでいうVHFバイアスとは、40.68MHzの高周波バイアスである。 Specifically, after the film formation up to the underlayer 12 was performed in the same manner as in Example 45, the nonmagnetic substrate 11 was heated to 400 ° C., and the molar ratio of Bi: Ba: Fe: O was 0.8: 0.2. A dielectric magnetic layer 132 was formed using a target of (Bi 0.8 Ba 0.2 ) FeO 3 , which is a 1: 3 compound alloy. Note that the film was formed so that the thickness of the dielectric magnetic layer 132 was 15 nm, and when the dielectric magnetic layer 132 was formed, a VHF bias of 5 W was applied to the nonmagnetic substrate 11. The VHF bias referred to here is a high frequency bias of 40.68 MHz.

そして、実施例1と同様にしてイオンビーム法にて保護層としてDLC膜を厚さ3nm形成し、潤滑膜を2nm塗布して垂直磁気記録媒体を作製した。   Then, in the same manner as in Example 1, a DLC film having a thickness of 3 nm was formed as a protective layer by an ion beam method, and a lubricating film was applied by 2 nm to produce a perpendicular magnetic recording medium.

得られた磁気記録媒体を実施例1と同様に評価した。結果を表3に示す。   The obtained magnetic recording medium was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.

[実施例47]
垂直記録層13の構成を以下の構成とした以外は実施例1と同様にして垂直磁気記録媒体を製造した。
[Example 47]
A perpendicular magnetic recording medium was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the configuration of the perpendicular recording layer 13 was changed to the following configuration.

下地層12を成膜した後、基板を400℃まで加熱し、強磁性層131と誘電磁性層132とを交互に複数層積層して垂直記録層13を形成した。   After forming the underlayer 12, the substrate was heated to 400 ° C., and a plurality of ferromagnetic layers 131 and dielectric magnetic layers 132 were alternately stacked to form the perpendicular recording layer 13.

強磁性層131は、Cr含有量8at%、Pt含有量18at%、残部Coからなる合金を92mol%、Bからなる酸化物を8mol%含む、92(74Co8Cr18Pt)−8(B)のターゲットを用いて成膜した。 The ferromagnetic layer 131 includes a Cr content of 8 at%, a Pt content of 18 at%, a balance of 92 mol% of an alloy composed of Co, and 8 mol% of an oxide composed of B 2 O 3 , 92 (74Co8Cr18Pt) -8 (B 2 O The film was formed using the target 3 ).

誘電磁性層132は、Bi:Ba:Fe:Oの含有モル比が0.8:0.2:1:3の化合物合金である、(Bi0.8Ba0.2)FeOのターゲットを使い成膜した。 Dielectric magnetic layer 132, Bi: Ba: Fe: the molar ratio of the content of O is 0.8: 0.2: 1: 3 of compounds alloy targets (Bi 0.8 Ba 0.2) FeO 3 Used to form a film.

そして、強磁性層131と、誘電磁性層132とを、それぞれの層を1.5nmずつ交互に積層し、合計で30nmの垂直記録層13を形成した。この時、チャンバ−内の圧力を3Paとし、強磁性層131と誘電磁性層132とを成膜する際、非磁性基板11にVHF バイアスを5W印加した。なお、ここでいうVHFバイアスとは、40.68MHzの高周波バイアスである。   Then, the ferromagnetic layer 131 and the dielectric magnetic layer 132 were alternately stacked by 1.5 nm, and the perpendicular recording layer 13 having a total thickness of 30 nm was formed. At this time, the pressure in the chamber was 3 Pa, and a VHF bias of 5 W was applied to the nonmagnetic substrate 11 when the ferromagnetic layer 131 and the dielectric magnetic layer 132 were formed. The VHF bias referred to here is a high frequency bias of 40.68 MHz.

垂直記録層13を成膜後、実施例1と同様にイオンビーム法にて保護層としてDLC膜を厚さ3nm形成し、潤滑膜を2nm塗布して垂直磁気記録媒体を作製した。   After the perpendicular recording layer 13 was formed, a DLC film having a thickness of 3 nm was formed as a protective layer by an ion beam method in the same manner as in Example 1, and a lubricating film was applied by 2 nm to produce a perpendicular magnetic recording medium.

得られた垂直磁気記録媒体について実施例1と同様にして評価を行った。結果を表4に示す。   The obtained perpendicular magnetic recording medium was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 4.

[実施例48]
非磁性基板11として、洗浄済みのガラス基板(コニカミノルタ社製、外径2.5インチ)を用意した。
[Example 48]
As the non-magnetic substrate 11, a cleaned glass substrate (manufactured by Konica Minolta, outer diameter: 2.5 inches) was prepared.

そして、上記ガラス基板をマグネトロンスパッタ装置(アネルバ社製 型式:C−3040)の成膜チャンバー内に収容して、到達真空度1×10−5Paとなるまで成膜チャンバー内を排気した後、Arガスを導入しチャンバ−内圧力を0.8Paにした。次いで、ガラス基板上にTi含有量50at%、残部がCrからなる50Cr−50Tiターゲットを用いて10nmの密着層15を形成した。 And after accommodating the said glass substrate in the film-forming chamber of a magnetron sputtering apparatus (Anelva company make: model C-3040), and exhausting the inside of the film-forming chamber until it reaches the ultimate vacuum degree of 1 × 10 −5 Pa, Ar gas was introduced to adjust the internal pressure of the chamber to 0.8 Pa. Next, an adhesion layer 15 of 10 nm was formed on a glass substrate using a 50Cr-50Ti target having a Ti content of 50 at% and the balance being Cr.

その後、Crターゲット、MgOターゲット、Ptターゲットを用いて、Cr層を膜厚が10nmになるように、MgO層を膜厚が10nmになるように、Pt層を膜厚が20nmになるように順に成膜し、Cr層及びMgO層、Pt層を下地層12(配向制御層)とした。   Then, using a Cr target, an MgO target, and a Pt target, the Cr layer has a thickness of 10 nm, the MgO layer has a thickness of 10 nm, and the Pt layer has a thickness of 20 nm. The Cr layer, the MgO layer, and the Pt layer were used as the underlayer 12 (orientation control layer).

次に、基板を400℃まで加熱し、Pt含有量50at%、残部Coからなる合金を90mol%、Bからなる酸化物を10mol%含む、90(50Co50Pt)−10(B)のターゲットを用い、強磁性層131を成膜した。成膜の際、チャンバ−内の圧力を3Paとし、強磁性層131の膜厚が15nmになるように成膜した。 Then, the substrate was heated to 400 ° C., Pt content 50at%, 90 mol% of the alloy and the balance Co, including oxide of B 2 O 3 10mol%, 90 (50Co50Pt) -10 (B 2 O 3 ) To form a ferromagnetic layer 131. During the film formation, the pressure in the chamber was set to 3 Pa, and the film thickness of the ferromagnetic layer 131 was set to 15 nm.

次に、Bi:Fe:Mn:Oの含有モル比が1:0.9:0.1:3の化合物合金である、Bi(Fe0.9Mn0.1)Oターゲットを使い、膜厚が20nmの誘電磁性層132を成膜した。誘電磁性層132を成膜する際、非磁性基板11にVHF バイアスを5W印加した。なお、ここでいうVHF バイアスとは、40.68MHzの高周波バイアスである。 Next, a Bi (Fe 0.9 Mn 0.1 ) O 3 target, which is a compound alloy having a Bi: Fe: Mn: O content molar ratio of 1: 0.9: 0.1: 3, is used to form a film. A dielectric magnetic layer 132 having a thickness of 20 nm was formed. When forming the dielectric magnetic layer 132, a VHF bias of 5 W was applied to the nonmagnetic substrate 11. The VHF bias referred to here is a high frequency bias of 40.68 MHz.

次に実施例1の場合と同様に、イオンビーム法にて保護層としてDLC膜を厚さ3nm形成し、潤滑膜を2nm塗布して垂直磁気記録媒体を作製した。   Next, as in the case of Example 1, a DLC film having a thickness of 3 nm was formed as a protective layer by an ion beam method, and a lubricating film was applied by 2 nm to produce a perpendicular magnetic recording medium.

得られた垂直磁気記録媒体について、実施例1と同様にして評価を行なった。結果を表4に示す。   The obtained perpendicular magnetic recording medium was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 4.

また、本実施例においては、X線回折装置(X線源:Cu)により作製した垂直磁気記録媒体のX線回折を測定した(15°〜80°の範囲でθ/2θ法)ところ、L1型の(111)、(222)、(333)面に由来する回折ピーク観察した。これにより、強磁性層131の50Co50PtがL1の規則化合金になっていることが確認できた。 In this example, the X-ray diffraction of a perpendicular magnetic recording medium produced by an X-ray diffractometer (X-ray source: Cu) was measured (θ / 2θ method in the range of 15 ° to 80 °). Diffraction peaks derived from the type 1 (111), (222), and (333) planes were observed. This resulted in it is confirmed that 50Co50Pt ferromagnetic layer 131 is set to L1 1 of the ordered alloy.

実施例40〜46および47の結果から、強磁性層131と誘電磁性層132とを積層することでSNR、OW特性について良好な特性が得られたことがわかる。   From the results of Examples 40 to 46 and 47, it can be seen that by laminating the ferromagnetic layer 131 and the dielectric magnetic layer 132, good SNR and OW characteristics were obtained.

実施例45、46の結果から、誘電磁性層132を非磁性基板11側に設ける構造でもSNR、OW特性について良好な特性が得られたことがわかる。また、実施例45、46と、比較例5とを比較すると、誘電磁性層132のみでは十分な特性を示しておらず、誘電磁性層132の上に強磁性層131を形成することにより優れたSNR、OW特性を示すことが確認できた。   From the results of Examples 45 and 46, it can be seen that even with the structure in which the dielectric magnetic layer 132 is provided on the nonmagnetic substrate 11 side, good characteristics in terms of SNR and OW characteristics were obtained. In addition, when Examples 45 and 46 are compared with Comparative Example 5, the dielectric magnetic layer 132 alone does not exhibit sufficient characteristics, and it is excellent by forming the ferromagnetic layer 131 on the dielectric magnetic layer 132. It was confirmed that SNR and OW characteristics were exhibited.

実施例48の結果から、強磁性層に規則化合金を使っても良好な特性が得られたことが確認できた。   From the results of Example 48, it was confirmed that good characteristics were obtained even when an ordered alloy was used for the ferromagnetic layer.

[実施例49]
非磁性基板11として、洗浄済みのガラス基板(コニカミノルタ社製、外径2.5インチ)を用意した。
[Example 49]
As the non-magnetic substrate 11, a cleaned glass substrate (manufactured by Konica Minolta, outer diameter: 2.5 inches) was prepared.

そして、上記ガラス基板をマグネトロンスパッタ装置(アネルバ社製 型式:C−3040)の成膜チャンバー内に収容して、到達真空度1×10−5Paとなるまで成膜チャンバー内を排気した後、Arガスを導入しチャンバ−内圧力を0.8Paにした。次いで、ガラス基板上にTi含有量50at%、残部がCrからなる50Cr−50Tiターゲットを用いて10nmの密着層15を形成した。 And after accommodating the said glass substrate in the film-forming chamber of a magnetron sputtering apparatus (Anelva company make: model C-3040), and exhausting the inside of the film-forming chamber until it reaches the ultimate vacuum degree of 1 × 10 −5 Pa, Ar gas was introduced to adjust the internal pressure of the chamber to 0.8 Pa. Next, an adhesion layer 15 of 10 nm was formed on a glass substrate using a 50Cr-50Ti target having a Ti content of 50 at% and the balance being Cr.

次に、W含有量6at%、残部がNiからなる94Ni−6Wターゲット、Ruターゲットを用いて、膜厚が5nmの94Ni−6W層と、膜厚が10nmの厚さのRu層と、をその順に成膜した。さらに、チャンバー内圧力を6Paとした後、Ruターゲットを用いて10nmの厚さで成膜し、これらを下地層12(配向制御層)とした。   Next, using a 94Ni-6W target and a Ru target with a W content of 6 at% and the balance being Ni, a 94Ni-6W layer with a thickness of 5 nm and a Ru layer with a thickness of 10 nm Films were formed in order. Furthermore, after setting the pressure in the chamber to 6 Pa, a Ru target was used to form a film with a thickness of 10 nm, and these were used as the underlayer 12 (orientation control layer).

下地層12の上に、Cr含有量10at%、Pt含有量20at%、残部がCoからなる合金を90mol%と、Crを10mol%と、含むターゲットである90(70Co10Cr20Pt)−10(Cr)を用い、強磁性層131を成膜した。成膜の際、チャンバ−内の圧力を3Paとして行い、強磁性層131は膜厚が15nmになるように成膜した。 90 (70Co10Cr20Pt) -10 (10), which is a target including 10 mol% of Cr, 10 mol% of Pt content, 90 mol% of an alloy made of Co, and 10 mol% of Cr 2 O 3 on the underlayer 12. A ferromagnetic layer 131 was formed using Cr 2 O 3 ). At the time of film formation, the pressure in the chamber was set to 3 Pa, and the ferromagnetic layer 131 was formed to have a film thickness of 15 nm.

次いで誘電磁性層132を成膜した。基板を350℃まで加熱し、Bi:Ba:Fe:Mn:Oの含有モル比が0.7:0.3:0.9:0.1:3の化合物合金である、(Bi0.7Ba0.3)(Fe0.9Mn0.1)Oをターゲットを使い、膜厚14nmの誘電磁性層を形成した。なお、(Bi0.7Ba0.3)(Fe0.9Mn0.1)Oの非晶質基板上で結晶化する結晶化温度は650℃である。 Next, a dielectric magnetic layer 132 was formed. The substrate is heated to 350 ° C., and is a compound alloy having a Bi: Ba: Fe: Mn: O content molar ratio of 0.7: 0.3: 0.9: 0.1: 3 (Bi 0.7 Ba 0.3) (Fe 0.9 Mn 0.1 ) the O 3 using a target, thereby forming a dielectric magnetic layer having a thickness of 14 nm. Note that the crystallization temperature for crystallization on an amorphous substrate of (Bi 0.7 Ba 0.3 ) (Fe 0.9 Mn 0.1 ) O 3 is 650 ° C.

また、誘電磁性層132を成膜する際、非磁性基板11にVHF バイアスを5W印加した。なお、ここでいうVHFバイアスとは、40.68MHzの高周波バイアスである。   Further, when the dielectric magnetic layer 132 was formed, 5 W of VHF bias was applied to the nonmagnetic substrate 11. The VHF bias referred to here is a high frequency bias of 40.68 MHz.

次にイオンビーム法にて保護層14としてDLC膜を厚さ3nm形成し、潤滑膜として、テトラオール系潤滑剤を膜厚が2nmになるように塗布して垂直磁気記録媒体を作製した。   Next, a DLC film having a thickness of 3 nm was formed as the protective layer 14 by an ion beam method, and a tetraol-based lubricant was applied as a lubricating film to a thickness of 2 nm to produce a perpendicular magnetic recording medium.

得られた垂直磁気記録媒体を実施例1と同様に評価した。結果を表5に示す。   The obtained perpendicular magnetic recording medium was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 5.

[実施例50、51、比較例6〜8]
誘電磁性層132の成膜条件を表5に記載の条件とした点以外は実施例49と同様にして磁気記録媒体を作製した。得られた磁気記録媒体を実施例1と同様に評価した。結果を表5に示す。
[Examples 50 and 51, Comparative Examples 6 to 8]
A magnetic recording medium was manufactured in the same manner as in Example 49 except that the film formation conditions for the dielectric magnetic layer 132 were the conditions shown in Table 5. The obtained magnetic recording medium was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 5.

なお、比較例6、7の試料について透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて誘電磁性層132の微細構造を観察したところ、誘電磁性層には結晶粒子が見られず、結晶粒子及び結晶粒子を取り囲む非晶質粒界領域を有する構造とはなっていなかった。また、比較例8の試料については、誘電磁性層全体に結晶粒子が析出し、結晶粒子及び結晶粒子を取り囲む非晶質粒界領域を有する構造とはなっていなかった。   When the microstructure of the dielectric magnetic layer 132 was observed for the samples of Comparative Examples 6 and 7 using a transmission electron microscope (TEM), no crystal particles were observed in the dielectric magnetic layer. The structure had no surrounding amorphous grain boundary region. In addition, the sample of Comparative Example 8 did not have a structure in which crystal grains were precipitated in the entire dielectric magnetic layer and had an amorphous grain boundary region surrounding the crystal grains.

表5の結果から、誘電磁性層を成膜する際の基板温度を結晶化温度−300度以上結晶化温度未満の範囲とし、かつ、基板にVHFバイアスを印加することが好ましいことが分かる。係る条件で誘電磁性層を成膜することで、より確実に誘電磁性層が結晶粒子と、結晶粒子を取り囲む非晶質粒界領域と、を有する構造となり、優れた特性を得られることがわかる。   From the results of Table 5, it can be seen that it is preferable to set the substrate temperature when forming the dielectric magnetic layer within the range of crystallization temperature −300 ° C. or more and less than the crystallization temperature and to apply the VHF bias to the substrate. By forming the dielectric magnetic layer under such conditions, it can be seen that the dielectric magnetic layer has a structure having crystal grains and an amorphous grain boundary region surrounding the crystal grains, and excellent characteristics can be obtained.

[実施例52]
非磁性基板11として、洗浄済みのガラス基板(コニカミノルタ社製、外径2.5インチ)を用意した。
[Example 52]
As the non-magnetic substrate 11, a cleaned glass substrate (manufactured by Konica Minolta, outer diameter: 2.5 inches) was prepared.

そして、上記ガラス基板をマグネトロンスパッタ装置(アネルバ社製 型式:C−3040)の成膜チャンバー内に収容して、到達真空度1×10−5Paとなるまで成膜チャンバー内を排気した後、Arガスを導入しチャンバ−内圧力を0.8Paにした。次いで、ガラス基板上にTi含有量50at%、残部がCrからなる50Cr−50Tiターゲットを用いて10nmの密着層15を形成した。 And after accommodating the said glass substrate in the film-forming chamber of a magnetron sputtering apparatus (Anelva company make: model C-3040), and exhausting the inside of the film-forming chamber until it reaches the ultimate vacuum degree of 1 × 10 −5 Pa, Ar gas was introduced to adjust the internal pressure of the chamber to 0.8 Pa. Next, an adhesion layer 15 of 10 nm was formed on a glass substrate using a 50Cr-50Ti target having a Ti content of 50 at% and the balance being Cr.

次に、Zr含有量5at%、Nb含有量4at%、残部がCoからなる91Co5Zr4Nbターゲット、Ruターゲットを用いて裏打ち層を形成した。具体的には、91Co5Zr4Nbターゲット、Ruターゲット、91Co5Zr4Nbターゲットの順で用いて裏打ち層を形成した。これにより、膜厚が30nmの91Co5Zr4Nb層、膜厚が0.8nmのRu層、膜厚が30nmの91Co5Zr4Nb層をその順に積層し、裏打ち層とした。   Next, a backing layer was formed using a 91Co5Zr4Nb target and a Ru target having a Zr content of 5 at%, an Nb content of 4 at%, and the balance being Co. Specifically, the backing layer was formed using the 91Co5Zr4Nb target, the Ru target, and the 91Co5Zr4Nb target in this order. Thus, a 91Co5Zr4Nb layer having a thickness of 30 nm, a Ru layer having a thickness of 0.8 nm, and a 91Co5Zr4Nb layer having a thickness of 30 nm were laminated in this order to form a backing layer.

次に、W含有量6at%、残部がNiからなる94Ni−6Wターゲット、Ruターゲットを用いて、膜厚が5nmの94Ni−6W層と、膜厚が10nmの厚さのRu層と、をその順に成膜した。さらに、チャンバー内圧力を6Paとした後、Ruターゲットを用いて10nmの厚さで成膜し、これらを下地層12(配向制御層)とした。   Next, using a 94Ni-6W target and a Ru target with a W content of 6 at% and the balance being Ni, a 94Ni-6W layer with a thickness of 5 nm and a Ru layer with a thickness of 10 nm Films were formed in order. Furthermore, after setting the pressure in the chamber to 6 Pa, a Ru target was used to form a film with a thickness of 10 nm, and these were used as the underlayer 12 (orientation control layer).

下地層12の上に、Cr含有量10at%、Pt含有量20at%、残部がCoからなる合金を90mol%と、Crを10mol%と、含むターゲットである90(70Co10Cr20Pt)−10(Cr)を用い、強磁性層131を成膜した。成膜の際、チャンバ−内の圧力を3Paとして行い、強磁性層131は膜厚が15nmになるように成膜した。 90 (70Co10Cr20Pt) -10 (10), which is a target including 10 mol% of Cr, 10 mol% of Pt content, 90 mol% of an alloy made of Co, and 10 mol% of Cr 2 O 3 on the underlayer 12. A ferromagnetic layer 131 was formed using Cr 2 O 3 ). At the time of film formation, the pressure in the chamber was set to 3 Pa, and the ferromagnetic layer 131 was formed to have a film thickness of 15 nm.

次いで誘電磁性層132を成膜した。基板を400℃まで加熱し、Bi:Fe:Mn:Oの含有モル比が1:0.9:0.1:3の化合物合金である、Bi(Fe0.9Mn0.1)Oをターゲットを使い、膜厚12nmの誘電磁性層を形成した。なお、Bi(Fe0.9Mn0.1)Oの非晶質基板上で結晶化する結晶化温度は650℃である。 Next, a dielectric magnetic layer 132 was formed. The substrate is heated to 400 ° C., and Bi (Fe 0.9 Mn 0.1 ) O 3 , which is a compound alloy having a Bi: Fe: Mn: O content molar ratio of 1: 0.9: 0.1: 3. A 12 nm thick dielectric magnetic layer was formed using a target. Note that the crystallization temperature for crystallization on an amorphous substrate of Bi (Fe 0.9 Mn 0.1 ) O 3 is 650 ° C.

また、誘電磁性層132を成膜する際、非磁性基板11にVHF バイアスを5W印加した。なお、ここでいうVHFバイアスとは、40.68MHzの高周波バイアスである。   Further, when the dielectric magnetic layer 132 was formed, 5 W of VHF bias was applied to the nonmagnetic substrate 11. The VHF bias referred to here is a high frequency bias of 40.68 MHz.

次にイオンビーム法にて保護層14としてDLC膜を厚さ3nm形成し、潤滑膜として、テトラオール系潤滑剤を膜厚が2nmになるように塗布して垂直磁気記録媒体を作製した。
得られた磁気記録媒体を実施例1と同様に評価した。結果を表6に示す。
Next, a DLC film having a thickness of 3 nm was formed as the protective layer 14 by an ion beam method, and a tetraol-based lubricant was applied as a lubricating film to a thickness of 2 nm to produce a perpendicular magnetic recording medium.
The obtained magnetic recording medium was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 6.

[実施例53、54]
裏打ち層および誘電磁性層を表6に記載の材料および構成に変更した他は、実施例52と同様に磁気記録媒体を作製した。得られた磁気記録媒体を実施例1と同様に評価した。結果を表6に示す。
[Examples 53 and 54]
A magnetic recording medium was produced in the same manner as in Example 52 except that the backing layer and the dielectric magnetic layer were changed to the materials and structures shown in Table 6. The obtained magnetic recording medium was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 6.

実施例1と実施例52〜54との比較から、下地層の下に裏打ち層を設けることができることがわかる。また、裏打ち層を設けることにより磁気特性の向上効果が得られることがわかる。これは、裏打ち層により再生波形の矩形性が向上し、また対電極の効果がプラスされたことにより電界の引き込みが容易になったことで、信号の分解能が向上した効果である。   From a comparison between Example 1 and Examples 52 to 54, it can be seen that a backing layer can be provided under the foundation layer. It can also be seen that the effect of improving the magnetic properties can be obtained by providing the backing layer. This is the effect that the resolution of the signal is improved because the rectangularity of the reproduced waveform is improved by the backing layer and the effect of the counter electrode is added to facilitate the drawing of the electric field.

10A〜10D、31 垂直磁気記録媒体
11 非磁性基板
12 下地層
13 垂直記録層
131 強磁性層
132 誘電磁性層
1311 非磁性粒界領域
1312 磁性結晶粒子
1321 非晶質粒界領域
1322 結晶粒子
30 垂直記録再生装置
10A to 10D, 31 Perpendicular magnetic recording medium 11 Nonmagnetic substrate 12 Underlayer 13 Perpendicular recording layer 131 Ferromagnetic layer 132 Dielectric magnetic layer 1311 Nonmagnetic grain boundary region 1312 Magnetic crystal grain 1321 Amorphous grain boundary region 1322 Crystal grain 30 Perpendicular recording Playback device

Claims (17)

非磁性基板上に、少なくとも一層の下地層と、垂直記録層と、を有しており、
前記垂直記録層は、
強磁性層と、
磁性及び誘電性を併せ持ち、結晶粒子及び前記結晶粒子を取り囲む非晶質粒界領域を有する誘電磁性層と、を有する垂直磁気記録媒体。
On the nonmagnetic substrate, it has at least one underlayer and a perpendicular recording layer,
The perpendicular recording layer is
A ferromagnetic layer;
A perpendicular magnetic recording medium having a magnetic property and a dielectric property, and a dielectric magnetic layer having crystal grains and an amorphous grain boundary region surrounding the crystal grains.
前記強磁性層が、磁性結晶粒子及び該磁性結晶粒子を取り囲む非磁性粒界領域を有する請求項1に記載の垂直磁気記録媒体。   The perpendicular magnetic recording medium according to claim 1, wherein the ferromagnetic layer has magnetic crystal grains and a nonmagnetic grain boundary region surrounding the magnetic crystal grains. 前記強磁性層の前記磁性結晶粒子と、前記誘電磁性層の前記結晶粒子とが厚み方向に連続した柱状結晶を構成している請求項2に記載の垂直磁気記録媒体。   The perpendicular magnetic recording medium according to claim 2, wherein the magnetic crystal grains of the ferromagnetic layer and the crystal grains of the dielectric magnetic layer form a columnar crystal that is continuous in the thickness direction. 前記磁性結晶粒子は、Coと、Ptと、を含む請求項2または3に記載の垂直磁気記録媒体。   The perpendicular magnetic recording medium according to claim 2, wherein the magnetic crystal grains include Co and Pt. 前記非磁性粒界領域が、Si酸化物、Ti酸化物、W酸化物、Cr酸化物、Co酸化物、Ta酸化物、B酸化物、Mg酸化物、Ce酸化物、Y酸化物、Ni酸化物、Al酸化物およびRu酸化物から選択される1種以上の酸化物を含む請求項2乃至4いずれか一項に記載の垂直磁気記録媒体。   The nonmagnetic grain boundary region includes Si oxide, Ti oxide, W oxide, Cr oxide, Co oxide, Ta oxide, B oxide, Mg oxide, Ce oxide, Y oxide, Ni oxide. 5. The perpendicular magnetic recording medium according to claim 2, comprising at least one oxide selected from an oxide, an Al oxide, and a Ru oxide. 前記誘電磁性層が、(Bi1−aBa)FeO(0.05≦a≦0.8)を含む請求項1乃至5いずれか一項に記載の垂直磁気記録媒体。 The perpendicular magnetic recording medium according to claim 1 , wherein the dielectric magnetic layer includes (Bi 1−a Ba a ) FeO 3 (0.05 ≦ a ≦ 0.8). 前記誘電磁性層が、Bi(Fe1−bMn)O(0.01≦b≦0.5)を含む請求項1乃至5いずれか一項に記載の垂直磁気記録媒体。 The perpendicular magnetic recording medium according to claim 1 , wherein the dielectric magnetic layer includes Bi (Fe 1-b Mn b ) O 3 (0.01 ≦ b ≦ 0.5). 前記誘電磁性層が、(Bi1−a―cBaLa)(Fe1−bMn)O(0≦a≦0.8、0.01≦b≦0.5、0≦c≦0.8、かつ0.05≦a+c≦0.8)を含む請求項1乃至5いずれか一項に記載の垂直磁気記録媒体。 The dielectric magnetic layer is made of (Bi 1-ac Ba a La c ) (Fe 1-b Mn b ) O 3 (0 ≦ a ≦ 0.8, 0.01 ≦ b ≦ 0.5, 0 ≦ c The perpendicular magnetic recording medium according to any one of claims 1 to 5, including ≦ 0.8 and 0.05 ≦ a + c ≦ 0.8. 前記誘電磁性層が、(Bi1−a−cBaLa)(Fe1−b−dMnTi)O(aおよびcは0≦a≦0.8、0≦c≦0.8、かつ0≦a+c≦0.8の範囲、bおよびdは0≦b≦0.5、0.01≦d≦0.5かつ0.01≦b+d≦0.5の範囲。)を含む請求項1乃至5いずれか一項に記載の垂直磁気記録媒体。 The dielectric magnetic layer, (Bi 1-a-c Ba a La c) (Fe 1-b-d Mn b Ti d) O 3 (a and c are 0 ≦ a ≦ 0.8,0 ≦ c ≦ 0 .8 and 0 ≦ a + c ≦ 0.8, b and d are 0 ≦ b ≦ 0.5, 0.01 ≦ d ≦ 0.5 and 0.01 ≦ b + d ≦ 0.5. The perpendicular magnetic recording medium according to claim 1, wherein the perpendicular magnetic recording medium is included. 前記誘電磁性層が、(Bi1−cLa)FeO(0.01≦c≦0.8)を含む請求項1乃至5いずれか一項に記載の垂直磁気記録媒体。 6. The perpendicular magnetic recording medium according to claim 1 , wherein the dielectric magnetic layer includes (Bi 1-c La c ) FeO 3 (0.01 ≦ c ≦ 0.8). 前記垂直記録層は、2層以上の前記強磁性層と、2層以上の前記誘電磁性層と、が積層した構造を有する請求項1乃至10いずれか一項に記載の垂直磁気記録媒体。   11. The perpendicular magnetic recording medium according to claim 1, wherein the perpendicular recording layer has a structure in which two or more ferromagnetic layers and two or more dielectric magnetic layers are laminated. 非磁性基板上に、少なくとも一層の下地層と、垂直記録層と、を有しており、
前記垂直記録層は、
強磁性層と、
磁性と誘電性を併せ持ち、結晶粒子と、前記結晶粒子を取り囲む非晶質粒界領域と、を有する誘電磁性層と、を有する垂直磁気記録媒体の製造方法。
On the nonmagnetic substrate, it has at least one underlayer and a perpendicular recording layer,
The perpendicular recording layer is
A ferromagnetic layer;
A method of manufacturing a perpendicular magnetic recording medium, comprising a dielectric magnetic layer having both magnetic properties and dielectric properties, and having crystal grains and an amorphous grain boundary region surrounding the crystal grains.
前記非磁性基板を準備する非磁性基板準備工程と、
前記非磁性基板の少なくとも一方の面側に、少なくとも一層の前記下地層を形成する下地層形成工程と、
前記非磁性基板の少なくとも一方の面側に前記垂直記録層を形成する垂直記録層形成工程と、を有し、
前記垂直記録層形成工程は、
前記強磁性層を形成する強磁性層形成工程と、
磁性と誘電性を併せ持ち、前記結晶粒子と、前記結晶粒子を取り囲む前記非晶質粒界領域と、を有する前記誘電磁性層を形成する誘電磁性層形成工程と、
を有する請求項12に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
A nonmagnetic substrate preparation step of preparing the nonmagnetic substrate;
An underlayer forming step of forming at least one underlayer on at least one surface side of the nonmagnetic substrate;
A perpendicular recording layer forming step of forming the perpendicular recording layer on at least one surface side of the non-magnetic substrate,
The perpendicular recording layer forming step includes
A ferromagnetic layer forming step of forming the ferromagnetic layer;
A dielectric magnetic layer forming step of forming the dielectric magnetic layer having both magnetic and dielectric properties, the crystal grains, and the amorphous grain boundary region surrounding the crystal grains;
The method for manufacturing a perpendicular magnetic recording medium according to claim 12, comprising:
前記誘電磁性層を、基板温度を前記誘電磁性層に含まれる材料の結晶化温度未満として形成する請求項12または13に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。   14. The method of manufacturing a perpendicular magnetic recording medium according to claim 12, wherein the dielectric magnetic layer is formed with a substrate temperature lower than a crystallization temperature of a material included in the dielectric magnetic layer. 前記誘電磁性層を形成する際に、前記非磁性基板に交流バイアスを印加する請求項12乃至14のいずれか一項に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。   The method of manufacturing a perpendicular magnetic recording medium according to claim 12, wherein an AC bias is applied to the nonmagnetic substrate when forming the dielectric magnetic layer. 前記強磁性層が、磁性結晶粒子及び該磁性結晶粒子を取り囲む非磁性粒界領域を有し、
前記垂直記録層が、
前記強磁性層の磁性結晶粒子と、前記誘電磁性層の前記結晶粒子とが厚み方向に連続した柱状結晶を構成している請求項12乃至15のいずれか一項に記載の垂直磁気記録媒体の製造方法。
The ferromagnetic layer has magnetic crystal grains and a non-magnetic grain boundary region surrounding the magnetic crystal grains;
The perpendicular recording layer is
The perpendicular magnetic recording medium according to claim 12, wherein the magnetic crystal grains of the ferromagnetic layer and the crystal grains of the dielectric magnetic layer form a columnar crystal that is continuous in the thickness direction. Production method.
請求項1乃至11のいずれか一項に記載の垂直磁気記録媒体を備えた垂直記録再生装置。   A perpendicular recording / reproducing apparatus comprising the perpendicular magnetic recording medium according to claim 1.
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