JP6607291B2 - Magnetic recording medium - Google Patents

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本明細書に記載の発明は、磁気記録媒体に関する。詳細には、本明細書に記載の発明は、エネルギーアシスト磁気記録方式で使用される磁気記録媒体に関する。より詳細には、本明細書に記載の発明は、熱アシスト磁気記録方式で使用される磁気記録媒体に関する。   The invention described in this specification relates to a magnetic recording medium. Specifically, the invention described in the present specification relates to a magnetic recording medium used in an energy assisted magnetic recording system. More specifically, the invention described in this specification relates to a magnetic recording medium used in a heat-assisted magnetic recording system.

磁気記録の高密度化を実現する技術として、垂直磁気記録方式が採用されている。垂直磁気記録媒体は、非磁性基板と、硬質磁性材料から形成される磁気記録層を少なくとも含む。垂直磁気記録媒体は、任意選択的に、軟磁性材料から形成されて、磁気ヘッドが発生する磁束を磁気記録層に集中させる役割を担う軟磁性裏打ち層、磁気記録層の硬質磁性材料を目的の方向に配向させるためのシード層、磁気記録層の表面を保護する保護膜などをさらに含んでもよい。   As a technique for realizing high density magnetic recording, a perpendicular magnetic recording system is adopted. The perpendicular magnetic recording medium includes at least a nonmagnetic substrate and a magnetic recording layer formed of a hard magnetic material. The perpendicular magnetic recording medium is optionally formed of a soft magnetic material, and a soft magnetic backing layer that plays a role of concentrating the magnetic flux generated by the magnetic head on the magnetic recording layer, and a hard magnetic material of the magnetic recording layer. It may further include a seed layer for orientation in the direction, a protective film for protecting the surface of the magnetic recording layer, and the like.

近年、垂直磁気記録媒体の記録密度のさらなる向上を目的として、磁気記録層中の磁性結晶粒の粒径を縮小させる必要に迫られている。一方で、磁性結晶粒の粒径の縮小は、記録された磁化(信号)の熱安定性を低下させる。そのため、磁性結晶粒の粒径の縮小による熱安定性の低下を補償するために、磁性結晶粒を、より高い結晶磁気異方性を有する材料を用いて形成することが求められている。   In recent years, there has been an urgent need to reduce the grain size of magnetic crystal grains in a magnetic recording layer for the purpose of further improving the recording density of a perpendicular magnetic recording medium. On the other hand, the reduction in the grain size of the magnetic crystal grains reduces the thermal stability of the recorded magnetization (signal). Therefore, in order to compensate for the decrease in thermal stability due to the reduction in the grain size of the magnetic crystal grains, it is required to form the magnetic crystal grains using a material having higher magnetocrystalline anisotropy.

求められる高い結晶磁気異方性を有する材料として、L10型規則合金が提案されている。国際公開第2013/140469号公報(特許文献1)は、Fe、CoおよびNiからなる群から選択される少なくとも1種の元素と、Pt、Pd、AuおよびIrからなる群から選択される少なくとも1種の元素とを含むL10型規則合金を記載している。代表的なL10型規則合金は、FePt、CoPt、FePd、CoPdなどを含む。 As a material having a high crystal magnetic anisotropy required, L1 0 type ordered alloys have been proposed. International Publication No. 2013/140469 (Patent Document 1) discloses at least one element selected from the group consisting of Fe, Co and Ni and at least one selected from the group consisting of Pt, Pd, Au and Ir. It describes an L1 0 type ordered alloy containing seeds elements. Typical L1 0 type ordered alloys include FePt, CoPt, FePd, CoPd, and the like.

しかしながら、高い磁気異方性を有する材料で形成された磁気記録層を有する磁気記録媒体は、大きな保磁力を有し、磁化(信号)の記録が困難である。この記録困難性を克服するために、熱アシスト記録方式、マイクロ波アシスト記録方式などのエネルギーアシスト磁気記録方式が提案されている。熱アシスト記録方式は、磁性材料における磁気異方性定数(Ku)の温度依存性、すなわち高温ほどKuが小さいという特性を利用したものである。この方式では、磁気記録層の加熱機能を有するヘッドを用いる。すなわち、磁気記録層を昇温させて一時的にKuを低下させることにより反転磁界を低減させ、その間に書き込みを行う。降温後はKuが元の高い値に戻るため、安定して記録信号(磁化)を保持できる。国際公開第2013/140469号公報(特許文献1)は、記録時の磁気記録層の面内方向の温度勾配を大きくすることによって、熱アシスト磁気記録を容易にする方法を提案している。   However, a magnetic recording medium having a magnetic recording layer formed of a material having high magnetic anisotropy has a large coercive force, and recording of magnetization (signal) is difficult. In order to overcome this recording difficulty, energy assisted magnetic recording methods such as a heat assisted recording method and a microwave assisted recording method have been proposed. The heat-assisted recording method utilizes the temperature dependence of the magnetic anisotropy constant (Ku) in the magnetic material, that is, the characteristic that Ku becomes smaller as the temperature increases. In this method, a head having a function of heating the magnetic recording layer is used. That is, by increasing the temperature of the magnetic recording layer and temporarily lowering Ku, the reversal magnetic field is reduced, and writing is performed during that time. Since Ku returns to the original high value after the temperature is lowered, the recording signal (magnetization) can be held stably. International Publication No. 2013/140469 (Patent Document 1) proposes a method for facilitating heat-assisted magnetic recording by increasing the temperature gradient in the in-plane direction of the magnetic recording layer during recording.

熱アシスト記録方式を用いる場合、記録に用いる磁気ヘッドに磁気記録層を加熱する手段を設けることが必要である。しかしながら、磁気ヘッドに対する種々の要求から、採用できる加熱手段には制限が存在する。この点を考慮すると、記録時の磁気記録層の加熱温度を、できる限り低くすることが望ましい。加熱温度の1つの指標として、キュリー温度Tcがある。磁性材料のキュリー温度Tcとは、材料の磁性が失われる温度を意味する。磁気記録層の材料のキュリー温度Tcを低下させることによって、所与の温度における磁気異方性定数Kuを低下させ、より低い加熱温度における記録が可能となる。   When the heat-assisted recording method is used, it is necessary to provide means for heating the magnetic recording layer in the magnetic head used for recording. However, there are limitations on the heating means that can be employed due to various requirements for the magnetic head. Considering this point, it is desirable to lower the heating temperature of the magnetic recording layer during recording as much as possible. One index of the heating temperature is the Curie temperature Tc. The Curie temperature Tc of the magnetic material means a temperature at which the magnetism of the material is lost. By reducing the Curie temperature Tc of the material of the magnetic recording layer, the magnetic anisotropy constant Ku at a given temperature is lowered, and recording at a lower heating temperature is possible.

しかしながら、磁性材料のキュリー温度Tcと磁気異方性定数Kuとの間には強い相関が存在する。一般に、大きな磁気異方性定数Kuを有する材料は、高いキュリー温度Tcを有する。そのため、従来は、加熱温度の低減を優先して、磁気異方性定数Kuを減少させて、キュリー温度Tcを低下させることが行われてきた。この問題に関して、特開第2009−059461号公報(特許文献2)は、複数の磁性層を設け、それぞれの磁性層において異なるKuおよびTcを設定することにより、KuとTcとの相関を緩和する提案がなされている。具体的には、この文献は、第1のキュリー温度Tc1を有する第1層と第2のキュリー温度Tc2を有する第2層とを含み、Tc1がTc2よりも高い磁気記録層を提案している。この磁気記録層においては、Tc2以上の温度に加熱することによって、第1層と第2層との間の交換結合が消失し、第1層への磁化の記録が可能となる。 However, there is a strong correlation between the Curie temperature Tc of the magnetic material and the magnetic anisotropy constant Ku. In general, a material having a large magnetic anisotropy constant Ku has a high Curie temperature Tc. For this reason, conventionally, the reduction of the heating temperature is prioritized, and the magnetic anisotropy constant Ku is reduced to lower the Curie temperature Tc. Regarding this problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-059461 (Patent Document 2) relaxes the correlation between Ku and Tc by providing a plurality of magnetic layers and setting different Ku and Tc in each magnetic layer. Proposals have been made. Specifically, this document proposes a magnetic recording layer that includes a first layer having a first Curie temperature Tc 1 and a second layer having a second Curie temperature Tc 2 , where Tc 1 is higher than Tc 2. doing. In this magnetic recording layer, by heating to a temperature equal to or higher than Tc 2 , exchange coupling between the first layer and the second layer disappears, and magnetization can be recorded in the first layer.

また、他の諸性能を改善する目的で、L10型規則合金に種々の添加元素を導入する試みがなされてきている。たとえば、特開2003−313659号公報(特許文献3)は、L10型規則合金を構成する元素と、添加元素とを含み、酸素含有量が1000ppm以下であるスパッタ用焼結ターゲットを提案している。このターゲットを用いて形成された薄膜は、より低いアニーリング温度においてL10型規則合金の規則化が達成できると記載されている。特に、Cu、Au等を添加した場合には、L10型規則合金の規則化をより促進するとされている。また、特開2003−313659号公報は、L10型構造の磁性結晶粒子間を非磁性体によって分離することが磁気記録密度の向上に寄与することを開示している。磁性結晶粒子間を磁気的に分離するために磁性結晶粒の周囲に配置される非磁性元素および非磁性化合物が列挙されている。そのような材料の例として、Ru、Rhなどを含む各種の材料が記載されている。 Further, in order to improve other various performances, attempts to introduce various additional element L1 0 type ordered alloy have been made. For example, JP 2003-313659 (Patent Document 3), and elements constituting the L1 0 type ordered alloy, and a added element, the oxygen content is proposed sputtering sintered target is 1000ppm or less Yes. Thin film formed by using this target is described as rules of L1 0 type ordered alloy at lower annealing temperatures can be achieved. In particular, Cu, when added Au or the like is to be further promoted ordering of the L1 0 type ordered alloy. Further, JP 2003-313659 discloses that be separated by non-magnetic material between the magnetic crystal grains of L1 0 type structure contributes to the improvement of magnetic recording density. Nonmagnetic elements and nonmagnetic compounds arranged around the magnetic crystal grains to magnetically separate the magnetic crystal grains are listed. As examples of such materials, various materials including Ru, Rh and the like are described.

一方、米国特許出願公開第2003/0162055号明細書(特許文献4)は、(CoX)3Ptまたは(CoX)3PtYの組成を有し、L10型とは異なる規則構造を有する多結晶規則合金からなる磁気記録層を提案している。ここで、添加元素Xは、結晶粒界に移動して磁性結晶粒間の磁気的分離を促進する効果を有し、添加材料Yは、得られる多結晶規則合金の磁気特性、磁性結晶粒の分布および磁気的分離の制御を容易にする効果を有する。米国特許出願公開第2003/0162055号明細書は、添加元素Xの例としてRu、Rhなどを含む各種の材料を記載している。 On the other hand, U.S. Patent Application Publication No. 2003/0162055 Pat (Patent Document 4), (CoX) 3 Pt or (CoX) 3 having a composition of PtY, polycrystalline rules having different ordered structure is an L1 0 type A magnetic recording layer made of an alloy has been proposed. Here, the additive element X has the effect of moving to the crystal grain boundary and promoting magnetic separation between the magnetic crystal grains, and the additive material Y includes the magnetic properties of the obtained polycrystalline ordered alloy, the magnetic crystal grains It has the effect of facilitating the control of distribution and magnetic separation. US 2003/0162055 describes various materials including Ru, Rh, etc. as examples of the additive element X.

しかしながら、規則合金に添加する材料としてのRuに関する研究はほとんど進んでいないのが現状である。Ruを添加した場合の規則合金の磁気特性、特に、そのような規則合金における温度に対する異方性磁界の勾配についての研究はほとんど進展していない。   However, at present, research on Ru as a material added to ordered alloys has hardly progressed. Little research has been done on the magnetic properties of ordered alloys with the addition of Ru, in particular the gradient of the anisotropic magnetic field with temperature in such ordered alloys.

国際公開第2013/140469号公報International Publication No. 2013/140469 特開2009−059461号公報JP 2009-059461 A 特開2003−313659号公報JP 2003-313659 A 米国特許出願公開第2003/0162055号明細書US Patent Application Publication No. 2003/0162055

H. J. Richterら、「Direct Measurement of the Thermal Gradient in Heat Assisted Magnetic Recording」IEEE Transactions on Magnetics、Vol. 49、No. 10、pp. 5378-5381 (2013)H. J. Richter et al., "Direct Measurement of the Thermal Gradient in Heat Assisted Magnetic Recording" IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 49, No. 10, pp. 5378-5381 (2013) 五十嵐 万壽和ら、「シミュレーションによる熱アシスト記録の検討 : 記録方式の検討」、信学技報、vol.104、pp.1−6(2004)Igarashi Manaka, et al., “Examination of heat-assisted recording by simulation: Examination of recording method”, IEICE Technical Report, vol. 104, pp. 1-6 (2004)

本発明が解決しようとする課題は、熱アシスト磁気記録媒体の加熱記録過程におけるビット遷移幅を小さくすることによって、高い記録密度を実現できる磁気記録媒体を提供することである。より具体的には、本発明が解決しようとする課題は、温度変化に対する異方性磁界の勾配が大きい磁気記録層を有する磁気記録媒体を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a magnetic recording medium capable of realizing a high recording density by reducing the bit transition width in the heat recording process of the heat-assisted magnetic recording medium. More specifically, the problem to be solved by the present invention is to provide a magnetic recording medium having a magnetic recording layer having a large gradient of an anisotropic magnetic field with respect to a temperature change.

本発明の第1の実施形態の磁気記録媒体の1つの構成例は、非磁性基板と磁気記録層とを含み、前記磁気記録層はFe、PtおよびRuを含む規則合金を含み、前記規則合金は、Fe、PtおよびRuの総原子数を基準として、x原子%のFeと、y原子%のPtと、z原子%のRuとを含み、前記x、yおよびzは、以下の式(i)〜(v):
(i) 0.85≦x/y≦1.3;
(ii) x≦53;
(iii) y≦51;
(iv) 0.6≦z≦20;および
(v) x+y+z=100
を満たすことを特徴とする。ここで、前記規則合金は、L10型規則合金であってもよい。また、前記磁気記録層は、前記規則合金を含む磁性結晶粒と、非磁性結晶粒界とを備えたグラニュラー構造を有してもよい。前記非磁性結晶粒界は、炭素、ホウ素、炭化物、酸化物および窒化物からなる群から選択される少なくとも1種の材料を含んでもよい。
One configuration example of the magnetic recording medium according to the first embodiment of the present invention includes a nonmagnetic substrate and a magnetic recording layer, and the magnetic recording layer includes an ordered alloy containing Fe, Pt, and Ru, and the ordered alloy. Includes, based on the total number of atoms of Fe, Pt and Ru, x atomic% Fe, y atomic% Pt and z atomic% Ru, and the x, y and z are represented by the following formula ( i) to (v):
(I) 0.85 ≦ x / y ≦ 1.3;
(Ii) x ≦ 53;
(Iii) y ≦ 51;
(Iv) 0.6 ≦ z ≦ 20; and (v) x + y + z = 100
It is characterized by satisfying. Here, the ordered alloy may be a L1 0 type ordered alloy. The magnetic recording layer may have a granular structure including magnetic crystal grains including the ordered alloy and nonmagnetic crystal grain boundaries. The nonmagnetic grain boundary may include at least one material selected from the group consisting of carbon, boron, carbide, oxide, and nitride.

本発明の第2の実施形態の磁気記録媒体の1つの構成例は、前述の第1の実施形態の構成例において、前記磁気記録層は、複数の磁性層を含み、前記複数の磁性層の少なくとも1つが前記規則合金を含む磁性層であることを特徴とする。ここで、前記規則合金は、L10型規則合金であってもよい。また、前記規則合金を含む磁性層は、前記規則合金を含む磁性結晶粒と、非磁性結晶粒界とを備えたグラニュラー構造を有してもよい。前記非磁性結晶粒界は、炭素、ホウ素、炭化物、酸化物および窒化物からなる群から選択される少なくとも1種の材料を含んでもよい。 One configuration example of the magnetic recording medium of the second embodiment of the present invention is the same as the configuration example of the first embodiment described above, wherein the magnetic recording layer includes a plurality of magnetic layers, At least one is a magnetic layer containing the ordered alloy. Here, the ordered alloy may be a L1 0 type ordered alloy. The magnetic layer containing the ordered alloy may have a granular structure including magnetic crystal grains containing the ordered alloy and nonmagnetic crystal grain boundaries. The nonmagnetic grain boundary may include at least one material selected from the group consisting of carbon, boron, carbide, oxide, and nitride.

上記の構成を採用することによって、温度変化に対する異方性磁界の勾配が大きい磁気記録層を有する磁気記録媒体を提供することができる。得られた磁気記録媒体は、加熱記録過程におけるビット遷移幅が縮小し、高密度の磁気記録に対応できる。   By adopting the above configuration, it is possible to provide a magnetic recording medium having a magnetic recording layer having a large gradient of an anisotropic magnetic field with respect to a temperature change. The obtained magnetic recording medium has a reduced bit transition width in the heating recording process and can cope with high-density magnetic recording.

第1の実施形態の磁気記録媒体の1つの構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one structural example of the magnetic recording medium of 1st Embodiment. 第2の実施形態の磁気記録媒体の1つの構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one structural example of the magnetic recording medium of 2nd Embodiment. 磁気記録層の組成とキュリー温度Tcとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the composition of a magnetic-recording layer, and Curie temperature Tc. キュリー温度Tcより60℃低い温度における、磁気記録層の組成と温度変化に対する異方性磁界の勾配dHk/dTとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the composition of a magnetic-recording layer, and the gradient dHk / dT of an anisotropic magnetic field with respect to a temperature change in the temperature lower than Curie temperature Tc by 60 degreeC. キュリー温度Tcより40℃低い温度における、磁気記録層の組成と温度変化に対する異方性磁界の勾配dHk/dTとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the composition of a magnetic-recording layer, and the gradient dHk / dT of the anisotropy magnetic field with respect to a temperature change in the temperature 40 degreeC lower than Curie temperature Tc. キュリー温度Tcより20℃低い温度における、磁気記録層の組成と温度変化に対する異方性磁界の勾配dHk/dTとの関係を示すグラフである。6 is a graph showing the relationship between the composition of a magnetic recording layer and the gradient dHk / dT of an anisotropic magnetic field with respect to temperature change at a temperature 20 ° C. lower than the Curie temperature Tc. 室温における、磁気記録層の組成と異方性磁界Hkとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the composition of a magnetic-recording layer, and the anisotropic magnetic field Hk in room temperature.

第1の実施形態の磁気記録媒体の1つの構成例は、非磁性基板と磁気記録層とを含み、前記磁気記録層はFe、PtおよびRuを含む規則合金を含み、前記規則合金は、Fe、PtおよびRuの総原子数を基準として、x原子%のFeと、y原子%のPtと、z原子%のRuとを含み、前記x、yおよびzは、以下の式(i)〜(v):
(i) 0.85≦x/y≦1.3;
(ii) x≦53;
(iii) y≦51;
(iv) 0.6≦z≦20;および
(v) x+y+z=100
を満たす。たとえば、図1に示す構成例では、磁気記録媒体は非磁性基板10、磁気記録層30、および任意選択的に設けてもよいシード層20を含む。
One configuration example of the magnetic recording medium of the first embodiment includes a nonmagnetic substrate and a magnetic recording layer, the magnetic recording layer includes an ordered alloy containing Fe, Pt, and Ru, and the ordered alloy includes Fe , Pt and Ru based on the total number of atoms, including x atom% Fe, y atom% Pt, and z atom% Ru, wherein x, y and z are represented by the following formulas (i) to (V):
(I) 0.85 ≦ x / y ≦ 1.3;
(Ii) x ≦ 53;
(Iii) y ≦ 51;
(Iv) 0.6 ≦ z ≦ 20; and (v) x + y + z = 100
Meet. For example, in the configuration example shown in FIG. 1, the magnetic recording medium includes a nonmagnetic substrate 10, a magnetic recording layer 30, and an optionally provided seed layer 20.

非磁性基板10は、表面が平滑である様々な基板であってもよい。たとえば、磁気記録媒体に一般的に用いられる材料(NiPメッキを施したAl合金、強化ガラス、結晶化ガラス等)、あるいはMgO等を用いて、非磁性基板10を形成することができる。   The nonmagnetic substrate 10 may be various substrates having a smooth surface. For example, the nonmagnetic substrate 10 can be formed using a material generally used for magnetic recording media (Al alloy plated with NiP, tempered glass, crystallized glass, etc.), MgO, or the like.

磁気記録層30は、単一の層であってもよい。単一の層で構成される磁気記録層30は、Fe、Pt、およびRuを含む規則合金を含む。規則合金は、L10型規則合金であってもよい。原子%単位で表されるFe、Pt、およびRuの含有量x、yおよびzは、前述の式(i)〜(v)を満たす。 The magnetic recording layer 30 may be a single layer. The magnetic recording layer 30 composed of a single layer includes an ordered alloy containing Fe, Pt, and Ru. It ordered alloy can be a L1 0 type ordered alloy. The contents x, y, and z of Fe, Pt, and Ru expressed in atomic% satisfy the above-described formulas (i) to (v).

熱アシスト記録方式における加熱記録工程において、磁気記録層30はキュリー温度Tc付近まで加熱され、引き続いて冷却される過程で磁化を記録する。以下、実際に磁化が記録される温度を、「実質記録温度」と称する。また、磁性材料のキュリー温度Tcとは、磁性材料の強磁性が失われる温度を意味する。磁性結晶粒の微細化にともなって、磁性結晶粒のキュリー温度Tcは、バルク材料のキュリー温度Tcよりも低下する。加えて、記録磁界の印加を行うため、熱アシスト記録方式では、キュリー温度Tcよりも低い温度で磁化の書込みおよび固定を行うことができる。   In the heating recording process in the heat-assisted recording system, the magnetic recording layer 30 is heated to near the Curie temperature Tc, and then recorded in the process of being cooled. Hereinafter, the temperature at which magnetization is actually recorded is referred to as “substantially recording temperature”. The Curie temperature Tc of the magnetic material means a temperature at which the ferromagnetism of the magnetic material is lost. As the magnetic crystal grains become finer, the Curie temperature Tc of the magnetic crystal grains is lower than the Curie temperature Tc of the bulk material. In addition, since the recording magnetic field is applied, the heat-assisted recording method can write and fix the magnetization at a temperature lower than the Curie temperature Tc.

熱アシスト記録方式において、ヘッドに搭載された加熱手段による加熱スポット中心と、書込み磁極の中心とは異なる位置に存在する。一般的には、加熱手段は、レーザーを含む。加熱スポット中心と書込み磁極の中心との間の距離は、好ましくはビット長程度に設定される。そのため、実際に書き込みがなされる書込み磁極の中心の温度(すなわち、実質記録温度)は、加熱スポット中心における最大加熱温度よりも低い。実質記録温度は、加熱スポット内の温度勾配とビット長との積程度であると見積もられる。熱アシスト記録方式の磁気記録媒体において用いられる代表的な面記録密度(テラビット米平方インチ、Tbpsi)における温度勾配(℃/nm)とビット長(nm)との関係を第1表に示す。   In the heat-assisted recording method, the center of the heating spot by the heating means mounted on the head and the center of the write magnetic pole exist at different positions. Generally, the heating means includes a laser. The distance between the center of the heating spot and the center of the write pole is preferably set to about the bit length. For this reason, the temperature at the center of the write pole at which writing is actually performed (that is, the actual recording temperature) is lower than the maximum heating temperature at the center of the heating spot. The actual recording temperature is estimated to be about the product of the temperature gradient in the heating spot and the bit length. Table 1 shows the relationship between a temperature gradient (° C./nm) and a bit length (nm) at a typical areal recording density (terabit US square inch, Tbpsi) used in a heat-assisted recording type magnetic recording medium.

以上に示した関係から、実質記録温度は、最大加熱温度よりも約140℃低い。熱アシスト磁気記録を行うためには、実質記録温度をキュリー温度Tcに十分に接近させる必要がある。そのため、最大加熱温度をキュリー温度Tcより十分に高い温度に設定する必要がある。一方で、加熱手段に対して過剰な負荷をかけないために、最大加熱温度を可能な限り低くすることが望ましい。たとえばH. J. RichterらのIEEE Transactions on Magnetics, Vol. 49, No. 10, pp. 5378-5381 (2013)(非特許文献1)に開示されているように、最大加熱温度は、通常、キュリー温度Tcよりも約100℃高い温度に設定されている。その結果、実質記録温度は、キュリー温度Tcよりも約40℃低い温度に設定される。   From the relationship shown above, the actual recording temperature is approximately 140 ° C. lower than the maximum heating temperature. In order to perform heat-assisted magnetic recording, it is necessary to make the actual recording temperature sufficiently close to the Curie temperature Tc. Therefore, it is necessary to set the maximum heating temperature to a temperature sufficiently higher than the Curie temperature Tc. On the other hand, it is desirable to make the maximum heating temperature as low as possible in order not to apply an excessive load to the heating means. For example, as disclosed in HJ Richter et al., IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 49, No. 10, pp. 5378-5381 (2013) (Non-Patent Document 1), the maximum heating temperature is usually the Curie temperature Tc. The temperature is set to about 100 ° C. higher than that. As a result, the actual recording temperature is set to a temperature approximately 40 ° C. lower than the Curie temperature Tc.

実際の実質記録温度は、磁気記録装置の設計思想などに依存して変動する。好ましくは、実質記録温度は、キュリー温度Tcより40℃低い温度を中心とする、キュリー温度Tcより60℃低い温度からキュリー温度Tcより20℃低い温度までの範囲内であることが想定される。   The actual actual recording temperature varies depending on the design concept of the magnetic recording apparatus. Preferably, the substantial recording temperature is assumed to be in a range from a temperature 60 ° C. lower than the Curie temperature Tc to a temperature 20 ° C. lower than the Curie temperature Tc, centering on a temperature 40 ° C. lower than the Curie temperature Tc.

記録密度を向上させるためには、実質記録温度における、温度変化に対する異方性磁界(Hk)の勾配(dHk/dT)を大きくすることが必要である。なぜなら、dHk/dTを大きくすることによって、記録ビット間のビット遷移幅を小さくすることができるからである。磁気記録媒体における「記録ビット間のビット遷移」とは、たとえば、磁化が垂直上方に向いている領域と、磁化が垂直下方に向いている領域との間の領域を意味する。五十嵐 万壽和ら、「シミュレーションによる熱アシスト記録の検討 : 記録方式の検討」、信学技報、vol.104、pp.1−6(2004)(非特許文献2)によれば、ビット遷移幅は、記録時に隣接ビットの磁化が反転しない長さで規定され、より具体的には0.5×ビット長である。記録磁界をHsw、記録磁界勾配の分散をσHswとしたとき、ビット遷移幅を5σの精度で見積もると、ビット遷移幅は、5×(2×σHsw)/(dHsw/dT)で与えられる。ここで、記録磁界勾配dHsw/dx=(dHsw/dT)×(dT/dx)であり、また、およそdHsw/dT=0.5×(dHk/dT)である。現状の熱アシスト磁気記録で想定される、温度勾配dT/dx=5℃/nm、記録磁界Hsw=2.5kOe(約199A/mm)、規格化された記録磁界分散σHsw/Hsw=7%なる条件において、面記録密度4.0Tbpsiのビット長8.0nmを満たすには、dHk/dTが170Oe/℃(13.5A/mm・℃)より大きいことが好ましい。よって、想定される実質記録温度の全範囲において、dHk/dT>170Oe/℃(13.5A/mm・℃)の条件を満たすことが要請される。熱アシスト磁気記録においては実質記録温度が低下するほど磁気記録が困難になるため、キュリー温度Tcより60℃低い温度においてdHk/dTを170Oe/℃(13.5A/mm・℃)より大きくすることによって、上記の要請を満たすことができる。本発明者らは、上記の式(i)〜(v)を満たすFePtRu規則合金を用いることによって上記の要請を満たすことができることを見いだした。   In order to improve the recording density, it is necessary to increase the gradient (dHk / dT) of the anisotropic magnetic field (Hk) with respect to the temperature change at the actual recording temperature. This is because the bit transition width between recording bits can be reduced by increasing dHk / dT. “Bit transition between recording bits” in a magnetic recording medium means, for example, a region between a region where the magnetization is vertically upward and a region where the magnetization is vertically downward. Igarashi Manaka, et al., “Examination of heat-assisted recording by simulation: Examination of recording method”, IEICE Technical Report, vol. 104, pp. According to 1-6 (2004) (Non-Patent Document 2), the bit transition width is defined by a length that does not invert the magnetization of adjacent bits during recording, and more specifically is 0.5 × bit length. Assuming that the recording magnetic field is Hsw and the recording magnetic field gradient variance is σHsw, the bit transition width is given by 5 × (2 × σHsw) / (dHsw / dT) when the bit transition width is estimated with an accuracy of 5σ. Here, the recording magnetic field gradient dHsw / dx = (dHsw / dT) × (dT / dx), and approximately dHsw / dT = 0.5 × (dHk / dT). Temperature gradient dT / dx = 5 ° C./nm, recording magnetic field Hsw = 2.5 kOe (about 199 A / mm), standardized recording magnetic field dispersion σHsw / Hsw = 7%, which is assumed in current heat-assisted magnetic recording Under the conditions, dHk / dT is preferably larger than 170 Oe / ° C. (13.5 A / mm · ° C.) in order to satisfy a bit length of 8.0 nm with an areal recording density of 4.0 Tbpsi. Therefore, it is required to satisfy the condition of dHk / dT> 170 Oe / ° C. (13.5 A / mm · ° C.) over the entire range of the assumed actual recording temperature. In heat-assisted magnetic recording, magnetic recording becomes more difficult as the actual recording temperature decreases. Therefore, dHk / dT should be greater than 170 Oe / ° C. (13.5 A / mm · ° C.) at a temperature 60 ° C. lower than the Curie temperature Tc. Can satisfy the above requirements. The present inventors have found that the above requirement can be satisfied by using an FePtRu ordered alloy that satisfies the above formulas (i) to (v).

また、磁気記録層30の規則合金を、第3元素として用いるRuを有して構成することにより、高いKuを維持しながら低いTcを得ることができる。この理由は現時点では未だ充分に解明されておらず、また、理論に拘束されるわけではないが、以下のように考えることができる。   Further, by forming the ordered alloy of the magnetic recording layer 30 with Ru used as the third element, a low Tc can be obtained while maintaining a high Ku. The reason for this is not yet fully understood and is not bound by theory, but can be considered as follows.

強磁性層間に、Ru、Cu、Crなどの非磁性遷移金属で構成される薄い結合層を挟むことで、隣接する強磁性層が反強磁性交換結合することはよく知られている。反強磁性結合エネルギーは、元素の種類、挟む層の構成などによって変化する。各元素における反強磁性交換結合エネルギーの最大値を比較すると、結合層としてRuを用いた時に大きくなる。Ruを用いた場合の反強磁性交換結合エネルギーが特に大きく、Cuなど他の元素を用いた場合の10倍以上の値を取る。また、Ruは、小さな膜厚においても前述の効果を発揮できることが知られている。本発明者らの実験によれば、FePt等の規則合金に対してRuを添加することで、Cu等の他の元素を添加する場合に比べて、同じKuにおいて、飽和磁化Msが小さくなることが判明した。これらの点を総合して考慮すれば、添加したRuを介してスピンの向きが反対のカップルが生じる反強磁性結合に類似した現象が生じているものと推察される。このようにして、規則合金の内部の一部において、第3元素として用いるRuを介した反強磁性的な結合が生じることにより、比較的低温で全体のスピンの乱れを生じさせやすくなり、Tcを低下させているものと考えられる。   It is well known that adjacent ferromagnetic layers are antiferromagnetically exchange coupled by sandwiching a thin coupling layer made of a nonmagnetic transition metal such as Ru, Cu, or Cr between the ferromagnetic layers. The antiferromagnetic coupling energy varies depending on the type of element, the structure of the sandwiched layers, and the like. Comparing the maximum value of antiferromagnetic exchange coupling energy in each element, it becomes larger when Ru is used as the coupling layer. The antiferromagnetic exchange coupling energy when Ru is used is particularly large, and takes a value that is 10 times or more that when other elements such as Cu are used. In addition, it is known that Ru can exhibit the above-described effects even with a small film thickness. According to the experiments by the present inventors, when Ru is added to an ordered alloy such as FePt, the saturation magnetization Ms is reduced at the same Ku as compared with the case where other elements such as Cu are added. There was found. Considering these points collectively, it is presumed that a phenomenon similar to antiferromagnetic coupling in which a couple having opposite spin directions is generated through the added Ru. In this way, antiferromagnetic coupling via Ru used as the third element occurs in a part of the inside of the ordered alloy, so that it becomes easy to cause the entire spin disorder at a relatively low temperature. It is considered that the

本実施形態において、規則合金は、必ずしもすべての原子が規則構造を有していなくてもよい。規則構造の程度を表わす規則度Sが所定の値以上であれば、本実施形態の規則合金として用いることができる。規則度Sは、磁気記録層をX線回折(XRD)により測定し、測定値と完全に規則化した際の理論値との比により算出される。L10型規則合金の場合は、規則合金由来の(001)および(002)ピークの積分強度を用いて算出する。測定された(001)ピーク積分強度に対する(002)ピーク積分強度の比の値を、完全に規則化した際に理論的に算出される(001)ピーク積分強度に対する(002)ピーク積分強度の比で除算することで規則度Sを得ることができる。このようにして得られた規則度Sが0.5以上であれば、磁気記録媒体として実用的な磁気異方性定数Kuを有する。 In the present embodiment, in the ordered alloy, not all atoms need necessarily have an ordered structure. If the degree of order S representing the degree of the ordered structure is equal to or greater than a predetermined value, it can be used as the ordered alloy of this embodiment. The degree of order S is calculated by measuring the magnetic recording layer by X-ray diffraction (XRD) and calculating the ratio between the measured value and the theoretical value when it is completely ordered. For L1 0 type ordered alloy is calculated using from ordered alloy (001) and the integrated intensity of the (002) peak. The ratio of the (002) peak integrated intensity to the (001) peak integrated intensity calculated theoretically when the value of the ratio of the (002) peak integrated intensity to the measured (001) peak integrated intensity is perfectly ordered The regularity S can be obtained by dividing by. If the degree of order S obtained in this way is 0.5 or more, the magnetic recording medium has a practical magnetic anisotropy constant Ku.

あるいはまた、単一の層で構成される磁気記録層30は、前述の規則合金で構成される磁性結晶粒と、磁性結晶粒を取り囲む非磁性結晶粒界とで構成されるグラニュラー構造を有してもよい。非磁性結晶粒界を構成する材料は、炭素、ホウ素、炭化物、酸化物、および窒化物を含む。非磁性結晶粒界に用いることができる酸化物は、SiO2、TiO2、およびZnOを含む。非磁性結晶粒界に用いることができる窒化物は、SiNおよびTiNを含む。グラニュラー構造において、それぞれの磁性結晶粒は、非磁性結晶粒界によって磁気的に分離される。この磁気的分離は、磁気記録媒体のSNR向上に有効である。 Alternatively, the magnetic recording layer 30 composed of a single layer has a granular structure composed of magnetic crystal grains composed of the above-mentioned ordered alloy and nonmagnetic crystal grain boundaries surrounding the magnetic crystal grains. May be. The material constituting the nonmagnetic grain boundary includes carbon, boron, carbide, oxide, and nitride. Oxides that can be used for nonmagnetic grain boundaries include SiO 2 , TiO 2 , and ZnO. Nitrides that can be used for nonmagnetic grain boundaries include SiN and TiN. In the granular structure, each magnetic crystal grain is magnetically separated by a nonmagnetic grain boundary. This magnetic separation is effective for improving the SNR of the magnetic recording medium.

本実施形態に用いられる規則合金に、1種または複数種の第4元素をさらに導入してもよい。Ruの効果を阻害しない限り、各種の元素を第4元素として用いることができる。たとえば、第4元素の非制限的な例は、Ag、Cu、Co、Mn、Cr、Ti、Zr、Hf、Nb、Ts、Al、およびSiを含む。   One or more kinds of fourth elements may be further introduced into the ordered alloy used in the present embodiment. Various elements can be used as the fourth element as long as the effect of Ru is not impaired. For example, non-limiting examples of the fourth element include Ag, Cu, Co, Mn, Cr, Ti, Zr, Hf, Nb, Ts, Al, and Si.

磁気記録層30は、好ましくは、基板の加熱を伴うスパッタ法にて形成される。磁気記録層30を形成する際の基板温度は、300〜800℃の範囲内であることが好ましい。特に好ましくは、基板温度は400〜500℃の範囲内である。この範囲内の基板温度を採用することにより、磁気記録層30中のL10型規則合金材料の規則度Sを向上させることができる。あるいはまた、FeおよびPtからなるターゲット、およびRuからなるターゲットである2つのターゲットを用いるスパッタ法を採用してもよい。あるいはまた、Feからなるターゲット、Ptからなるターゲット、およびRuからなるターゲットである3つのターゲットを用いるスパッタ法を採用してもよい。これらの場合、それぞれのターゲットに別個に電力を供給することによって、磁気記録層30の規則合金中のFe、PtおよびRuの比率を制御することができる。 The magnetic recording layer 30 is preferably formed by a sputtering method that involves heating the substrate. The substrate temperature when forming the magnetic recording layer 30 is preferably in the range of 300 to 800 ° C. Particularly preferably, the substrate temperature is in the range of 400-500 ° C. By employing a substrate temperature within this range, it is possible to improve the degree of order S of L1 0 type ordered alloy material in the magnetic recording layer 30. Or you may employ | adopt the sputtering method using two targets which are the target which consists of Fe and Pt, and the target which consists of Ru. Alternatively, a sputtering method using three targets that are a target made of Fe, a target made of Pt, and a target made of Ru may be adopted. In these cases, the ratio of Fe, Pt and Ru in the ordered alloy of the magnetic recording layer 30 can be controlled by supplying power to each target separately.

グラニュラー構造を有する磁気記録層30の形成の際には、磁性結晶粒を形成する材料と非磁性結晶粒界を形成する材料とを所定の比率で混合したターゲットを用いてもよい。あるいはまた、磁性結晶粒を形成する材料からなるターゲットと、非磁性結晶粒界を形成する材料からなるターゲットとを用いてもよい。前述のように、磁性結晶粒を形成するためのターゲットとして複数のターゲットを用いてもよい。この場合、それぞれのターゲットに別個に電力を供給して、磁気記録層30中の磁性結晶粒と非磁性結晶粒界との比率を制御することができる。   When forming the magnetic recording layer 30 having a granular structure, a target in which a material for forming magnetic crystal grains and a material for forming nonmagnetic crystal grain boundaries are mixed at a predetermined ratio may be used. Alternatively, a target made of a material that forms magnetic crystal grains and a target made of a material that forms nonmagnetic crystal grain boundaries may be used. As described above, a plurality of targets may be used as targets for forming magnetic crystal grains. In this case, power can be separately supplied to each target to control the ratio of magnetic crystal grains and nonmagnetic crystal grain boundaries in the magnetic recording layer 30.

第2の実施形態の磁気記録媒体の1つの構成例は、磁気記録層が複数の磁性層から構成される点において、第1の実施形態の磁気記録媒体と相違する。本実施形態において、複数の磁性層の少なくとも1つは、第1の実施形態に記載した式(i)〜(v)を満たすFePtRu規則合金を含む。本明細書において、第1の実施形態で説明した規則合金を含む磁性層を、「磁性層A」と呼称する。磁性層Aは、非グラニュラー構造を有してもよいし、グラニュラー構造を有してもよい。磁気記録層が複数の磁性層Aを含む場合、それぞれの磁性層Aは、独立的に、グラニュラー構造または非グラニュラー構造のいずれを有してもよい。望ましくは、磁性層Aは、グラニュラー構造を有する。   One configuration example of the magnetic recording medium of the second embodiment is different from the magnetic recording medium of the first embodiment in that the magnetic recording layer includes a plurality of magnetic layers. In the present embodiment, at least one of the plurality of magnetic layers includes an FePtRu ordered alloy that satisfies the formulas (i) to (v) described in the first embodiment. In this specification, the magnetic layer containing the ordered alloy described in the first embodiment is referred to as “magnetic layer A”. The magnetic layer A may have a non-granular structure or a granular structure. When the magnetic recording layer includes a plurality of magnetic layers A, each magnetic layer A may independently have either a granular structure or a non-granular structure. Desirably, the magnetic layer A has a granular structure.

本実施形態の磁気記録層は、前述の規則合金を含まない少なくとも1つの磁性層を含んでもよい。言い換えると、磁性層A以外の複数の磁性層の少なくとも1つは、前述の規則合金を含まなくてもよい。本実施形態において、前述の規則合金を含まない磁性層を、「磁性層B」と呼称する。磁性層Bは、非グラニュラー構造を有してもよいし、グラニュラー構造を有してもよい。磁気記録層が複数の磁性層Bを含む場合、それぞれの磁性層Bは、独立的に、グラニュラー構造または非グラニュラー構造のいずれを有してもよい。磁性層Bは、たとえば、Fe、CoおよびNiからなる群から選択される少なくとも1種の第1元素と、Pt、Pd、AuおよびIrからなる群から選択される少なくとも1種の第2元素とを有する規則合金を含んでもよい。言い換えると、磁性層Bは、Ruを有する規則合金を含まない層であってもよい。規則合金は、L10型規則合金であってもよい。好ましいL10型規則合金は、FePt、CoPt、FePd、およびCoPdを含む。特に好ましいL10型規則合金は、FePtである。 The magnetic recording layer of this embodiment may include at least one magnetic layer that does not include the ordered alloy described above. In other words, at least one of the plurality of magnetic layers other than the magnetic layer A may not include the ordered alloy described above. In the present embodiment, the magnetic layer that does not include the ordered alloy is referred to as “magnetic layer B”. The magnetic layer B may have a non-granular structure or a granular structure. When the magnetic recording layer includes a plurality of magnetic layers B, each magnetic layer B may independently have either a granular structure or a non-granular structure. The magnetic layer B includes, for example, at least one first element selected from the group consisting of Fe, Co, and Ni, and at least one second element selected from the group consisting of Pt, Pd, Au, and Ir. The ordered alloy may be included. In other words, the magnetic layer B may be a layer that does not include an ordered alloy having Ru. It ordered alloy can be a L1 0 type ordered alloy. Preferred L1 0 type ordered alloys include FePt, CoPt, FePd, and CoPd. A particularly preferable L1 0 type ordered alloy is FePt.

たとえば、磁性層Bは、磁性層Aとは異なるキュリー温度Tcを有する、Tc制御を目的とした層であってもよい。Tc制御を目的とする磁性層Bは、グラニュラー構造を有することが望ましい。グラニュラー構造を有する磁性層Bの磁性結晶粒は、たとえば、Co、Feのうちのいずれか1つを少なくとも含む磁性材料で形成することができる。また、この磁性材料は、Pt、Pd、Ni、Mn、Cr、Cu、Ag、Auのうちの少なくともいずれか1つをさらに含むことが好ましい。例えば、CoCr系合金、CoCrPt系合金、FePt系合金、FePd系合金等を用いて、Tc制御を目的とする磁性層Bを形成することができる。磁性材料の結晶構造は、L10型、L11型、L12型等の規則構造、hcp構造、fcc構造等とすることができる。また、非磁性結晶粒界は、炭素、ホウ素、SiO2、TiO2、およびZnOからなる群から選択される酸化物、またはSiNおよびTiNからなる群から選択される窒化物を含んでもよい。 For example, the magnetic layer B may be a layer having a Curie temperature Tc different from that of the magnetic layer A and intended for Tc control. The magnetic layer B for the purpose of Tc control desirably has a granular structure. The magnetic crystal grains of the magnetic layer B having a granular structure can be formed of, for example, a magnetic material containing at least one of Co and Fe. The magnetic material preferably further includes at least one of Pt, Pd, Ni, Mn, Cr, Cu, Ag, and Au. For example, the magnetic layer B for the purpose of Tc control can be formed using a CoCr alloy, a CoCrPt alloy, a FePt alloy, a FePd alloy, or the like. The crystal structure of the magnetic material, L1 0 type, L1 1 type, ordered structure of L1 2 type or the like, hcp structure, it is possible to fcc structure or the like. The nonmagnetic crystal grain boundary may include an oxide selected from the group consisting of carbon, boron, SiO 2 , TiO 2 , and ZnO, or a nitride selected from the group consisting of SiN and TiN.

あるいはまた、磁性層Bは、キャップ層であってもよい。キャップ層は、磁性層の層内で磁気的には連続な層であることができる。この連続磁性層を配置することにより、磁気記録媒体としての磁化反転を調整することができる。連続磁性層を構成する材料はCo、Feのうちのいずれか1つを少なくとも含む材料とすることが好ましく、さらにPt、Pd、Ni、Mn、Cr、Cu、Ag、Au、希土類元素のうちの少なくともいずれか1つを含むことが好ましい。例えば、CoCr系合金、CoCrPt系合金、FePt系合金、FePd系合金、CoSm系合金等を用いることができる。連続磁性層は多結晶あるいは非晶質のいずれで構成してもよい。多結晶で構成する場合の結晶構造は、L10型、L11型、L12型等の規則構造、hcp構造(六方最密充填構造)、fcc構造(面心立方構造)等とすることができる。 Alternatively, the magnetic layer B may be a cap layer. The cap layer can be a magnetically continuous layer within the magnetic layer. By disposing the continuous magnetic layer, magnetization reversal as a magnetic recording medium can be adjusted. The material constituting the continuous magnetic layer is preferably a material containing at least one of Co and Fe. Further, among the Pt, Pd, Ni, Mn, Cr, Cu, Ag, Au, and rare earth elements It is preferable to include at least one of them. For example, a CoCr alloy, a CoCrPt alloy, a FePt alloy, a FePd alloy, a CoSm alloy, or the like can be used. The continuous magnetic layer may be composed of either polycrystalline or amorphous. Crystal structure when configured in polycrystalline, L1 0 type, L1 1 type, L1 ordered structure of type 2, etc., hcp structure (hexagonal close-packed structure), be a fcc structure (face-centered cubic structure), etc. it can.

本実施形態の磁気記録層は、2つの磁性層の間の磁気的な交換結合を調整するために、当該磁性層の間に交換結合制御層を配置してもよい。記録温度における磁気的な交換結合を調整することにより、反転磁界を調整することができる。交換結合制御層は、所望する交換結合に応じて、磁性を有する層または非磁性の層のいずれであってもよい。記録温度における反転磁界の低減効果を高めるためには非磁性層を用いることが好ましい。   In the magnetic recording layer of this embodiment, an exchange coupling control layer may be disposed between the magnetic layers in order to adjust the magnetic exchange coupling between the two magnetic layers. The reversal magnetic field can be adjusted by adjusting the magnetic exchange coupling at the recording temperature. The exchange coupling control layer may be either a magnetic layer or a nonmagnetic layer depending on the desired exchange coupling. In order to enhance the effect of reducing the switching field at the recording temperature, it is preferable to use a nonmagnetic layer.

磁性層Bは、記録を保存する温度において磁性層Aと協働して記録したい情報(例えば、0、1の情報。)に対応する磁化を保持する作用、および/または、記録する温度において第1磁性層と協働して記録を容易にする作用を有する。この目的に資するために、上述したTc制御を目的とする磁性層、キャップ層に代えて、もしくはTc制御を目的とする磁性層、キャップ層に加えて、他の磁性層を付加することができる。例えば、磁気特性を制御する磁性層、マイクロ波アシスト磁気記録に向けた強磁性共鳴周波数を制御する磁性層等を付加してもよい。ここで、制御される磁気特性は、磁気異方性定数(Ku)、反転磁界、保磁力Hc、飽和磁化Msなどを含む。また、付加する磁性層は、単層でもよく、あるいは異なる組成を有するなどの異なる層を積層した構成であってもよい。また、異なる構成を有する複数の第2磁性層を付加してもよい。   The magnetic layer B has a function of maintaining magnetization corresponding to information to be recorded (for example, information of 0, 1) in cooperation with the magnetic layer A at a temperature at which recording is stored, and / or at a recording temperature. 1 has the effect of facilitating recording in cooperation with the magnetic layer. In order to serve this purpose, other magnetic layers can be added instead of the magnetic layer and cap layer for Tc control described above or in addition to the magnetic layer and cap layer for Tc control. . For example, a magnetic layer for controlling magnetic characteristics, a magnetic layer for controlling the ferromagnetic resonance frequency for microwave-assisted magnetic recording, and the like may be added. Here, the magnetic characteristics to be controlled include a magnetic anisotropy constant (Ku), a reversal magnetic field, a coercive force Hc, a saturation magnetization Ms, and the like. Further, the magnetic layer to be added may be a single layer, or may have a configuration in which different layers having different compositions are laminated. A plurality of second magnetic layers having different configurations may be added.

本実施形態の磁気記録層において、複数の磁性層の少なくとも1つがグラニュラー構造を有することが望ましい。グラニュラー構造を有する層は、磁性層Aであってもよいし、磁性層Bであってもよい。また、グラニュラー構造を有する2つの磁性層が隣接する場合、それらの磁性層の非磁性結晶粒界を形成する材料が異なることが望ましい。異なる材料を用いて隣接する磁性層の非磁性結晶粒界を形成することによって、磁性層中の磁性結晶粒の柱状成長を促進して、規則合金の規則度を向上させること、ならびに磁性結晶粒の磁気的分離を向上させることが可能となる。   In the magnetic recording layer of this embodiment, it is desirable that at least one of the plurality of magnetic layers has a granular structure. The layer having a granular structure may be the magnetic layer A or the magnetic layer B. Moreover, when two magnetic layers having a granular structure are adjacent to each other, it is desirable that the materials forming the nonmagnetic crystal grain boundaries of these magnetic layers are different. By forming nonmagnetic grain boundaries between adjacent magnetic layers using different materials, the columnar growth of magnetic grains in the magnetic layer is promoted, the degree of ordering of the ordered alloy is improved, and the magnetic grains It is possible to improve the magnetic separation.

本実施形態の磁気記録層を構成する複数の磁性層のうち、規則合金を含まない層は、スパッタ法(DCマグネトロンスパッタリング法などを含む)、真空蒸着法などの当該技術において知られている任意の方法を用いて形成することができる。規則合金を含まずに、グラニュラー構造を有する層の形成においては、第1の実施形態で説明したように、磁性結晶粒を形成する材料と非磁性結晶粒界を形成する材料とを所定の比率で混合したターゲットを用いるスパッタ法を用いてもよい。あるいはまた、磁性結晶粒を形成する材料からなるターゲットと、非磁性結晶粒界を形成する材料からなるターゲットとを用いるスパッタ法によって、グラニュラー構造を有する層を形成してもよい。一方、複数の磁性層のうち規則合金を含む層は、第1の実施形態に説明したように、規則合金を含む層を、基板の加熱を伴うスパッタ法にて形成することが好ましい。   Of the plurality of magnetic layers constituting the magnetic recording layer of the present embodiment, the layer that does not include an ordered alloy is an arbitrary layer known in the art such as sputtering (including DC magnetron sputtering) and vacuum deposition. It can form using the method of. In the formation of a layer having a granular structure without including an ordered alloy, as described in the first embodiment, the material forming the magnetic crystal grains and the material forming the nonmagnetic crystal grain boundaries have a predetermined ratio. Sputtering using a target mixed in (1) may be used. Alternatively, the layer having a granular structure may be formed by sputtering using a target made of a material that forms magnetic crystal grains and a target made of a material that forms nonmagnetic crystal grain boundaries. On the other hand, as described in the first embodiment, the layer including the ordered alloy among the plurality of magnetic layers is preferably formed by a sputtering method that involves heating the substrate.

第2の実施形態の磁気記録媒体の1つの構成例は、磁気記録層が第1磁性層と第2磁性層とからなる。第2磁性層は、第1磁性層の上に形成される。たとえば、図2に示す構成例では、磁気記録媒体は非磁性基板10、第1磁性層31および第2磁性層32からなる磁気記録層30、および任意選択的に設けてもよい保護層40を含む。   In one configuration example of the magnetic recording medium according to the second embodiment, the magnetic recording layer includes a first magnetic layer and a second magnetic layer. The second magnetic layer is formed on the first magnetic layer. For example, in the configuration example shown in FIG. 2, the magnetic recording medium includes a nonmagnetic substrate 10, a magnetic recording layer 30 including a first magnetic layer 31 and a second magnetic layer 32, and an optional protective layer 40. Including.

第1磁性層31は、磁性結晶粒と、非磁性結晶粒界とを備えたグラニュラー構造を有する。第1磁性層31の磁性結晶粒は、第1の実施形態で説明した式(i)〜(v)を満たすFePtRu規則合金を含まない。具体的には、第1磁性層31の磁性結晶粒は、Fe、CoおよびNiからなる群から選択される少なくとも1種の第1元素と、Pt、Pd、AuおよびIrからなる群から選択される少なくとも1種の第2元素とからなる規則合金で形成される。規則合金は、L10型規則合金であってもよい。好ましいL10型規則合金は、FePt、CoPt、FePd、およびCoPdを含む。特に好ましいL10型規則合金は、FePtである。 The first magnetic layer 31 has a granular structure including magnetic crystal grains and nonmagnetic crystal grain boundaries. The magnetic crystal grains of the first magnetic layer 31 do not include an FePtRu ordered alloy that satisfies the formulas (i) to (v) described in the first embodiment. Specifically, the magnetic crystal grains of the first magnetic layer 31 are selected from the group consisting of at least one first element selected from the group consisting of Fe, Co, and Ni, and Pt, Pd, Au, and Ir. And an ordered alloy composed of at least one second element. It ordered alloy can be a L1 0 type ordered alloy. Preferred L1 0 type ordered alloys include FePt, CoPt, FePd, and CoPd. A particularly preferable L1 0 type ordered alloy is FePt.

また、第1磁性層31の非磁性結晶粒界は炭素を含む。好ましくは、第1磁性層31の非磁性結晶粒界は炭素で構成される。前述の規則合金を用いる場合、炭素は拡散性に優れた材料であり、酸化物、窒化物などと比較して磁性結晶粒の位置から非磁性部まで速やかに移動する。この結果、磁性結晶粒が炭素と良く分離して磁性結晶粒を構成する規則合金の規則度が向上する。また均質な磁性結晶粒を形成しやすい。   Further, the nonmagnetic crystal grain boundary of the first magnetic layer 31 contains carbon. Preferably, the nonmagnetic crystal grain boundary of the first magnetic layer 31 is made of carbon. In the case of using the above-mentioned ordered alloy, carbon is a material having excellent diffusibility, and moves quickly from the position of the magnetic crystal grain to the nonmagnetic portion as compared with oxide, nitride, and the like. As a result, the magnetic crystal grains are well separated from carbon and the degree of ordering of the ordered alloy constituting the magnetic crystal grains is improved. Moreover, it is easy to form homogeneous magnetic crystal grains.

第1磁性層31は、0.5〜4nm、好ましくは1〜2nmの膜厚を有することが望ましい。この範囲の膜厚を用いることによって、磁性結晶粒の規則度の向上および磁気的分離の向上の両方を達成することが可能となる。また、炭素が磁性結晶粒の頂面にまで拡散することを抑制するためにも、第1磁性層31が前述の範囲内の膜厚を有することが望ましい。   The first magnetic layer 31 desirably has a thickness of 0.5 to 4 nm, preferably 1 to 2 nm. By using a film thickness in this range, it is possible to achieve both improvement in the degree of order of magnetic crystal grains and improvement in magnetic separation. In order to suppress the diffusion of carbon to the top surface of the magnetic crystal grains, it is desirable that the first magnetic layer 31 has a film thickness within the above-described range.

第2磁性層32は、磁性結晶粒と、非磁性結晶粒界とを備えたグラニュラー構造を有する。第2磁性層32の磁性結晶粒は、第1の実施形態で説明した規則合金からなる。具体的には、規則合金は、Fe、PtおよびRuを含み、前述の式(i)〜(v)を満たす組成を有する。規則合金は、L10型規則構造を有してもよい。 The second magnetic layer 32 has a granular structure including magnetic crystal grains and nonmagnetic crystal grain boundaries. The magnetic crystal grains of the second magnetic layer 32 are made of the ordered alloy described in the first embodiment. Specifically, the ordered alloy includes Fe, Pt, and Ru, and has a composition that satisfies the above-described formulas (i) to (v). It ordered alloy may have an L1 0 ordered structure.

また、第2磁性層32の非磁性結晶粒界は、炭素およびホウ素の混合物、またはSiO2を含む。好ましくは、第2磁性層32の非磁性結晶粒界は、炭素およびホウ素の混合物、またはSiO2で構成される。すなわち、第2磁性層32の非磁性結晶粒界は、第1磁性層31の非磁性結晶粒界と異なる材料で形成される。第1磁性層31および第2磁性層32の非磁性結晶粒界を異種の材料で形成することにより、第2磁性層32の磁性結晶粒を、第1磁性層31の磁性結晶粒の上で柱状成長させることが可能となる。第1磁性層31の磁性結晶粒の上に第2磁性層32の磁性結晶粒を形成することによって、第1磁性層31および第2磁性層32の膜厚を貫通する磁性結晶粒が形成される。このような磁性結晶粒の形成は、隣接する磁性結晶粒の間の交換相互作用を低減する。この効果によって、磁気記録媒体に対する高密度の磁気記録が可能となる。 The nonmagnetic crystal grain boundary of the second magnetic layer 32 includes a mixture of carbon and boron, or SiO 2 . Preferably, the nonmagnetic crystal grain boundary of the second magnetic layer 32 is composed of a mixture of carbon and boron, or SiO 2 . That is, the nonmagnetic crystal grain boundary of the second magnetic layer 32 is formed of a material different from the nonmagnetic crystal grain boundary of the first magnetic layer 31. By forming the nonmagnetic crystal grain boundaries of the first magnetic layer 31 and the second magnetic layer 32 with different materials, the magnetic crystal grains of the second magnetic layer 32 are formed on the magnetic crystal grains of the first magnetic layer 31. Columnar growth is possible. By forming the magnetic crystal grains of the second magnetic layer 32 on the magnetic crystal grains of the first magnetic layer 31, magnetic crystal grains penetrating the film thicknesses of the first magnetic layer 31 and the second magnetic layer 32 are formed. The Such magnetic crystal grain formation reduces exchange interaction between adjacent magnetic crystal grains. This effect enables high-density magnetic recording on the magnetic recording medium.

第2磁性層32は、0.5〜10nm、好ましくは3〜7nmの膜厚を有することが望ましい。この範囲の膜厚を用いることによって、磁性結晶粒の規則度の向上を達成することができる。また、この範囲の膜厚を用いることによって、第2磁性層32の磁性結晶粒が合体して巨大な結晶粒を形成されることを抑制して、第2磁性層32の磁性結晶粒の磁気的分離を向上させることができる。   The second magnetic layer 32 desirably has a thickness of 0.5 to 10 nm, preferably 3 to 7 nm. By using a film thickness in this range, it is possible to improve the order of magnetic crystal grains. In addition, by using a film thickness in this range, the magnetic crystal grains of the second magnetic layer 32 can be prevented from coalescing to form huge crystal grains, and the magnetic crystal grains of the second magnetic layer 32 can be magnetized. The target separation can be improved.

本明細書に記載の磁気記録媒体は、非磁性基板10と磁気記録層30との間に、密着層、ヒートシンク層、軟磁性裏打ち層、下地層、およびシード層20からなる群から選択される1つまたは複数の層をさらに含んでもよい。また、本明細書に記載の磁気記録媒体は、磁気記録層30の上に保護層40をさらに含んでもよい。さらに、本明細書に記載の磁気記録媒体は、磁気記録層30または保護層40の上に液体潤滑剤層をさらに含んでもよい。   The magnetic recording medium described in this specification is selected from the group consisting of an adhesion layer, a heat sink layer, a soft magnetic backing layer, an underlayer, and a seed layer 20 between the nonmagnetic substrate 10 and the magnetic recording layer 30. One or more layers may further be included. The magnetic recording medium described in this specification may further include a protective layer 40 on the magnetic recording layer 30. Furthermore, the magnetic recording medium described in this specification may further include a liquid lubricant layer on the magnetic recording layer 30 or the protective layer 40.

任意選択的に設けてもよい密着層は、その上に形成される層とその下に形成される層(非磁性基板10を含む)との密着性を高めるために用いられる。密着層を非磁性基板10の上面に設ける場合、密着層は、前述の非磁性基板10の材料との密着性が良好な材料を用いて形成することができる。そのような材料は、Ni、W、Ta、Cr、Ruなどの金属、前述の金属を含む合金を含む。あるいはまた、非磁性基板10以外の2つの構成層の間に密着層を形成してもよい。密着層は、単一の層であってもよいし、複数の層の積層構造を有してもよい。   The adhesion layer that may be optionally provided is used to enhance adhesion between a layer formed thereon and a layer (including the nonmagnetic substrate 10) formed thereunder. When the adhesion layer is provided on the upper surface of the nonmagnetic substrate 10, the adhesion layer can be formed using a material having good adhesion to the material of the nonmagnetic substrate 10 described above. Such materials include metals such as Ni, W, Ta, Cr, Ru, and alloys containing the aforementioned metals. Alternatively, an adhesion layer may be formed between two constituent layers other than the nonmagnetic substrate 10. The adhesion layer may be a single layer or may have a laminated structure of a plurality of layers.

任意選択的に設けてもよい軟磁性裏打ち層は、磁気ヘッドからの磁束を制御して、磁気記録媒体の記録・再生特性を向上させる。軟磁性裏打ち層を形成するための材料は、NiFe合金、センダスト(FeSiAl)合金、CoFe合金などの結晶質材料、FeTaC,CoFeNi,CoNiPなどの微結晶質材料、CoZrNb、CoTaZrなどのCo合金を含む非晶質材料を含む。軟磁性裏打ち層の膜厚の最適値は、磁気記録に用いる磁気ヘッドの構造および特性に依存する。他の層と連続成膜で軟磁性裏打ち層を形成する場合、生産性との兼ね合いから、軟磁性裏打ち層が10nm〜500nmの範囲内(両端を含む)の膜厚を有することが好ましい。   The soft magnetic backing layer which may be optionally provided controls the magnetic flux from the magnetic head and improves the recording / reproducing characteristics of the magnetic recording medium. Materials for forming the soft magnetic underlayer include NiFe alloy, Sendust (FeSiAl) alloy, crystalline material such as CoFe alloy, microcrystalline material such as FeTaC, CoFeNi, CoNiP, and Co alloy such as CoZrNb and CoTaZr. Includes amorphous material. The optimum value of the thickness of the soft magnetic underlayer depends on the structure and characteristics of the magnetic head used for magnetic recording. When the soft magnetic backing layer is formed by continuous film formation with other layers, the soft magnetic backing layer preferably has a thickness in the range of 10 nm to 500 nm (including both ends) in consideration of productivity.

本明細書に記載の磁気記録媒体を熱アシスト磁気記録方式において使用する場合、ヒートシンク層を設けてもよい。ヒートシンク層は、熱アシスト磁気記録時に発生する磁気記録層30の余分な熱を効果的に吸収するための層である。ヒートシンク層は、熱伝導率および比熱容量が高い材料を用いて形成することができる。そのような材料は、Cu単体、Ag単体、Au単体、またはそれらを主体とする合金材料を含む。ここで、「主体とする」とは、当該材料の含有量が50wt%以上であることを示す。また、強度などの観点から、Al−Si合金、Cu−B合金などを用いて、ヒートシンク層を形成することができる。さらに、センダスト(FeSiAl)合金、軟磁性のCoFe合金などを用いてヒートシンク層を形成し、ヒートシンク層に軟磁性裏打ち層の機能(ヘッドの発生する垂直方向磁界を磁気記録層30に集中させる機能)を付与することもできる。ヒートシンク層の膜厚の最適値は、熱アシスト磁気記録時の熱量および熱分布、ならびに磁気記録媒体の層構成および各構成層の厚さによって変化する。他の構成層との連続成膜で形成する場合などは、生産性との兼ね合いから、ヒートシンク層の膜厚は10nm以上100nm以下であることが好ましい。ヒートシンク層は、スパッタ法(DCマグネトロンスパッタリング法などを含む)、真空蒸着法などの当該技術において知られている任意の方法を用いて形成することができる。通常の場合、ヒートシンク層は、スパッタ法を用いて形成される。ヒートシンク層は、磁気記録媒体に求められる特性を考慮して、非磁性基板10と密着層との間、密着層と下地層との間などに設けることができる。   When the magnetic recording medium described in this specification is used in the heat-assisted magnetic recording method, a heat sink layer may be provided. The heat sink layer is a layer for effectively absorbing excess heat of the magnetic recording layer 30 generated during the heat-assisted magnetic recording. The heat sink layer can be formed using a material having high thermal conductivity and specific heat capacity. Such a material includes Cu simple substance, Ag simple substance, Au simple substance, or an alloy material mainly composed of them. Here, “mainly” means that the content of the material is 50 wt% or more. Further, from the viewpoint of strength and the like, the heat sink layer can be formed using an Al—Si alloy, a Cu—B alloy, or the like. Further, a heat sink layer is formed using Sendust (FeSiAl) alloy, soft magnetic CoFe alloy, etc., and the function of the soft magnetic backing layer (the function of concentrating the perpendicular magnetic field generated by the head on the magnetic recording layer 30). Can also be given. The optimum value of the heat sink layer thickness varies depending on the amount of heat and heat distribution during heat-assisted magnetic recording, the layer configuration of the magnetic recording medium, and the thickness of each component layer. In the case of forming by continuous film formation with other constituent layers, the film thickness of the heat sink layer is preferably 10 nm or more and 100 nm or less in consideration of productivity. The heat sink layer can be formed by using any method known in the art such as sputtering (including DC magnetron sputtering) and vacuum deposition. Usually, the heat sink layer is formed using a sputtering method. The heat sink layer can be provided between the nonmagnetic substrate 10 and the adhesion layer, between the adhesion layer and the underlayer, etc. in consideration of characteristics required for the magnetic recording medium.

下地層は、上方に形成されるシード層20の結晶性および/または結晶配向を制御するための層である。下地層は単層であっても多層であってもよい。下地層は、Cr金属、または主成分であるCrにMo、W、Ti、V、Mn、Ta、およびZrからなる群から選択される少なくとも1種の金属が添加された合金から形成される非磁性膜であることが好ましい。下地層は、スパッタ法などの当該技術において知られている任意の方法を用いて形成することができる。   The underlayer is a layer for controlling the crystallinity and / or crystal orientation of the seed layer 20 formed above. The underlayer may be a single layer or a multilayer. The underlayer is formed of Cr metal or an alloy in which at least one metal selected from the group consisting of Mo, W, Ti, V, Mn, Ta, and Zr is added to Cr as a main component. A magnetic film is preferred. The underlayer can be formed using any method known in the art such as sputtering.

シード層20の機能は、下地層などのその下にある層と磁気記録層30との間の密着性を確保すること、上層である磁気記録層30の磁性結晶粒の粒径および結晶配向を制御することである。シード層20は非磁性であることが好ましい。加えて、本明細書に記載の磁気記録媒体を熱アシスト磁気記録方式において使用する場合には、シード層20が熱的なバリアとして磁気記録層30の温度上昇および温度分布を制御することが好ましい。磁気記録層30の温度上昇および温度分布を制御するために、シード層20は、熱アシスト記録時の磁気記録層30の加熱の際に磁気記録層30の温度を速やかに上昇させる機能と、磁気記録層30の面内方向の伝熱が起こる前に、深さ方向の伝熱によって磁気記録層30の熱を下地層などの下層に導く機能とを両立することが好ましい。   The function of the seed layer 20 is to ensure the adhesion between the magnetic recording layer 30 and an underlying layer such as an underlayer, and to change the grain size and crystal orientation of the magnetic recording layer 30 of the upper magnetic recording layer 30. Is to control. The seed layer 20 is preferably nonmagnetic. In addition, when the magnetic recording medium described in this specification is used in the heat-assisted magnetic recording method, it is preferable that the seed layer 20 controls the temperature rise and temperature distribution of the magnetic recording layer 30 as a thermal barrier. . In order to control the temperature rise and temperature distribution of the magnetic recording layer 30, the seed layer 20 has a function of rapidly raising the temperature of the magnetic recording layer 30 when the magnetic recording layer 30 is heated during the heat-assisted recording, Before the heat transfer in the in-plane direction of the recording layer 30 occurs, it is preferable to achieve both the function of guiding the heat of the magnetic recording layer 30 to the lower layer such as the underlayer by the heat transfer in the depth direction.

上記の機能を達成するために、シード層20の材料は、磁気記録層30の材料に合わせて適宜選択される。より具体的には、シード層20の材料は、磁気記録層の磁性結晶粒の材料に合わせて選択される。たとえば、磁気記録層30の磁性結晶粒がL10型規則合金で形成される場合、Pt金属、またはNaCl型の化合物を用いてシード層を形成することが好ましい。特に好ましくは、MgO、SrTiO3などの酸化物、あるいはTiNなどの窒化物を用いてシード層20を形成する。また、上記の材料からなる複数の層を積層して、シード層20を形成することもできる。磁気記録層30の磁性結晶粒の結晶性の向上、および生産性の向上の観点から、シード層20は、1nm〜60nm、好ましくは1nm〜20nmの膜厚を有することが好ましい。シード層20は、スパッタ法(RFマグネトロンスパッタ法、DCマグネトロンスパッタリング法などを含む)、真空蒸着法などの当該技術において知られている任意の方法を用いて形成することができる。 In order to achieve the above function, the material of the seed layer 20 is appropriately selected according to the material of the magnetic recording layer 30. More specifically, the material of the seed layer 20 is selected according to the material of the magnetic crystal grains of the magnetic recording layer. For example, if the magnetic crystal grains in the magnetic recording layer 30 is formed by L1 0 type ordered alloy, it is preferable to form the seed layer using a Pt metal or NaCl-type compounds. Particularly preferably, the seed layer 20 is formed using an oxide such as MgO or SrTiO 3 or a nitride such as TiN. Alternatively, the seed layer 20 can be formed by stacking a plurality of layers made of the above materials. From the viewpoint of improving the crystallinity of the magnetic crystal grains of the magnetic recording layer 30 and improving the productivity, the seed layer 20 preferably has a thickness of 1 nm to 60 nm, preferably 1 nm to 20 nm. The seed layer 20 can be formed using any method known in the art such as sputtering (including RF magnetron sputtering, DC magnetron sputtering, etc.), vacuum deposition, and the like.

保護層40は、磁気記録媒体の分野で慣用的に使用されている材料を用いて形成することができる。具体的には、Ptなどの非磁性金属、ダイアモンドライクカーボンなどのカーボン系材料、あるいは窒化シリコンなどのシリコン系材料を用いて、保護層40を形成することができる。また、保護層40は、単層であってもよく、積層構造を有してもよい。積層構造の保護層40は、たとえば、特性の異なる2種のカーボン系材料の積層構造、金属とカーボン系材料との積層構造、または金属酸化物膜とカーボン系材料との積層構造であってもよい。保護層40は、スパッタ法(DCマグネトロンスパッタリング法などを含む)、CVD法、真空蒸着法などの当該技術において知られている任意の方法を用いて形成することができる。   The protective layer 40 can be formed using a material conventionally used in the field of magnetic recording media. Specifically, the protective layer 40 can be formed using a non-magnetic metal such as Pt, a carbon-based material such as diamond-like carbon, or a silicon-based material such as silicon nitride. The protective layer 40 may be a single layer or may have a laminated structure. The laminated protective layer 40 may be, for example, a laminated structure of two types of carbon materials having different characteristics, a laminated structure of a metal and a carbon material, or a laminated structure of a metal oxide film and a carbon material. Good. The protective layer 40 can be formed using any method known in the art such as sputtering (including DC magnetron sputtering), CVD, and vacuum deposition.

液体潤滑剤層は、磁気記録媒体の分野で慣用的に使用されている材料(たとえば、パーフルオロポリエーテル系の潤滑剤など)を用いて形成することができる。液体潤滑剤層は、たとえば、ディップコート法、スピンコート法などの塗布法を用いて形成することができる。   The liquid lubricant layer can be formed using a material conventionally used in the field of magnetic recording media (for example, a perfluoropolyether lubricant). The liquid lubricant layer can be formed using, for example, a coating method such as a dip coating method or a spin coating method.

[実施例]
平滑な表面を有する(001)MgO単結晶基板を洗浄し、非磁性基板10を準備した。洗浄後の非磁性基板10を、スパッタ装置内に導入した。非磁性基板10を350℃に加熱した後に、圧力0.44PaのArガス中で、非磁性基板10から320mmの距離に配置したPtターゲットを用いたRFマグネトロンスパッタ法により、膜厚20nmのPtシード層20を形成した。
[Example]
A (001) MgO single crystal substrate having a smooth surface was washed to prepare a nonmagnetic substrate 10. The nonmagnetic substrate 10 after cleaning was introduced into the sputtering apparatus. After heating the nonmagnetic substrate 10 to 350 ° C., a 20 nm-thick Pt seed is formed by RF magnetron sputtering using a Pt target placed at a distance of 320 mm from the nonmagnetic substrate 10 in Ar gas at a pressure of 0.44 Pa. Layer 20 was formed.

次に、シード層20を形成した非磁性基板10を350℃に加熱した後に、圧力0.60PaのArガス中で、FePtターゲットおよびRuターゲットを用いるRFマグネトロンスパッタ法により、膜厚10nmのFePtRu磁気記録層30を形成し、図1に示す構造を有する磁気記録媒体を得た。ここで、FePtターゲットおよびRuターゲットを非磁性基板10から320mmの距離に配置した。また、種々の組成を有するFePtターゲットを用いて、磁気記録層のFeの含有量x(原子%)およびPtの含有量y(原子%)を調整した。さらに、FePtターゲットに印加する電力を300Wに固定し、Ruターゲットに印加する電力を0〜240Wに変化させて、磁気記録層30のRuの含有量z(原子%)を調整した。得られた磁気記録層30の組成を、第2表〜第6表に示す。また、得られた各サンプルの磁気記録層30のXRDにより、磁気記録層30がL10型規則合金からなることを確認した。 Next, after heating the nonmagnetic substrate 10 on which the seed layer 20 is formed to 350 ° C., an FePtRu magnetic film having a thickness of 10 nm is formed by RF magnetron sputtering using an FePt target and an Ru target in an Ar gas having a pressure of 0.60 Pa. A recording layer 30 was formed to obtain a magnetic recording medium having the structure shown in FIG. Here, the FePt target and the Ru target were arranged at a distance of 320 mm from the nonmagnetic substrate 10. In addition, Fe content x (atomic%) and Pt content y (atomic%) of the magnetic recording layer were adjusted using FePt targets having various compositions. Further, the power applied to the FePt target was fixed at 300 W, and the power applied to the Ru target was changed from 0 to 240 W to adjust the Ru content z (atomic%) of the magnetic recording layer 30. The compositions of the obtained magnetic recording layer 30 are shown in Tables 2-6. Further, the XRD of the magnetic recording layer 30 of each sample obtained, the magnetic recording layer 30 was confirmed to consist of L1 0 type ordered alloy.

振動試料型磁力計(VSM)を用いて、得られた磁気記録媒体の飽和磁化Msを測定した。また、得られた磁気記録媒体を室温(25℃)〜400℃に加熱して、振動試料型磁力計(VSM)を用いて、それぞれの温度Tにおける飽和磁化Ms(T)を測定した。測定温度Tと飽和磁化の二乗Ms2(T)をプロットし、最小二乗法により回帰直線を得た。得られた回帰直線をMs2=0の点まで外挿し、キュリー温度Tcを求めた。各サンプルのキュリー温度Tcを、第2表〜第6表に示す。 Using a vibrating sample magnetometer (VSM), the saturation magnetization Ms of the obtained magnetic recording medium was measured. The obtained magnetic recording medium was heated to room temperature (25 ° C.) to 400 ° C., and the saturation magnetization Ms (T) at each temperature T was measured using a vibrating sample magnetometer (VSM). The measurement temperature T and the saturation magnetization square Ms 2 (T) were plotted, and a regression line was obtained by the least square method. The obtained regression line was extrapolated to the point of Ms 2 = 0, and the Curie temperature Tc was obtained. Tables 2 to 6 show the Curie temperature Tc of each sample.

さらに、異常ホール効果を用いて、得られた磁気記録層30の磁気異方性定数Kuを求めた。具体的には、室温(25℃)において、7Tの外部磁場の下で磁気トルク曲線を測定し、得られたトルク曲線のフィッティングにより、室温における磁気異方性定数Ku(RT)を算出した。略語「RT」は、室温(25℃)を意味する。   Furthermore, the magnetic anisotropy constant Ku of the obtained magnetic recording layer 30 was determined using the anomalous Hall effect. Specifically, a magnetic torque curve was measured under an external magnetic field of 7 T at room temperature (25 ° C.), and a magnetic anisotropy constant Ku (RT) at room temperature was calculated by fitting the obtained torque curve. The abbreviation “RT” means room temperature (25 ° C.).

続いて、式(1)を用いて、所望の温度Tにおける磁気異方性定数Ku(T)を求めた。   Subsequently, the magnetic anisotropy constant Ku (T) at a desired temperature T was determined using the formula (1).

Ku(T)=Ku(RT)×[Tc−T]/[Tc−RT] (1)       Ku (T) = Ku (RT) × [Tc−T] / [Tc−RT] (1)

さらに、式(2)を用いて、所望の温度Tにおける飽和磁化Ms(T)および磁気異方性定数Ku(T)から、温度Tにおける異方性磁界Hk(T)を求めた。   Furthermore, the anisotropic magnetic field Hk (T) at the temperature T was obtained from the saturation magnetization Ms (T) at the desired temperature T and the magnetic anisotropy constant Ku (T) using the equation (2).

Hk(T)=2×Ku(T)/Ms(T) (2)       Hk (T) = 2 × Ku (T) / Ms (T) (2)

最後に、基準温度の近傍におけるHk(T)の値から、温度変化に対する異方性磁界の勾配dHk/dTを求めた。本実施例では、基準温度として、キュリー温度よりも60℃低い温度、キュリー温度よりも40℃低い温度、およびキュリー温度よりも20℃低い温度を用いた。各サンプルの温度変化に対する異方性磁界の勾配dHk/dTを、第2表〜第6表に示す。また、各サンプルの室温におけるHkを第2表〜第6表に示す。   Finally, the gradient dHk / dT of the anisotropic magnetic field with respect to the temperature change was obtained from the value of Hk (T) in the vicinity of the reference temperature. In this example, as the reference temperature, a temperature 60 ° C. lower than the Curie temperature, a temperature 40 ° C. lower than the Curie temperature, and a temperature 20 ° C. lower than the Curie temperature were used. Tables 2 to 6 show the gradient dHk / dT of the anisotropic magnetic field with respect to the temperature change of each sample. Moreover, Hk at room temperature of each sample is shown in Tables 2-6.

図3に、磁気記録層の組成に対するキュリー温度Tcの変化を等高線で示した。図4〜6に、磁気記録層の組成に対するdHk/dTの変化を等高線で示した。図4はキュリー温度よりも60℃低い温度におけるdHk/dTの変化を示し、図4はキュリー温度よりも40℃低い温度におけるdHk/dTの変化を示し、図4はキュリー温度よりも20℃低い温度におけるdHk/dTの変化を示す。図7に、室温における、磁気記録層の組成に対する異方性磁界Hkの変化を等高線で示した。なお、図3〜図7注の黒丸は、第2表〜第6表に記載した各サンプルの組成を示す。   In FIG. 3, the change in the Curie temperature Tc with respect to the composition of the magnetic recording layer is shown by contour lines. 4 to 6, the change in dHk / dT with respect to the composition of the magnetic recording layer is shown by contour lines. 4 shows the change in dHk / dT at a temperature 60 ° C. below the Curie temperature, FIG. 4 shows the change in dHk / dT at a temperature 40 ° C. below the Curie temperature, and FIG. 4 is 20 ° C. below the Curie temperature. The change of dHk / dT with temperature is shown. In FIG. 7, the change of the anisotropic magnetic field Hk with respect to the composition of the magnetic recording layer at room temperature is shown by contour lines. The black circles in FIG. 3 to FIG. 7 indicate the compositions of the samples described in Tables 2 to 6.

(評価)
図3に示されるように、磁気記録層30中のRuの含有量が増大するほど、磁気記録層30のキュリー温度Tcが低下する傾向がある。また、同程度のRuを用いた場合、x/yが約1.15の付近に、磁気記録層30のキュリー温度Tcの最大値が存在する。そして、最大値を示す組成からFeの含有量xが増加しても、Ptの含有量yが増加しても、キュリー温度Tcが低下する。なお、規則合金中のFeをRuで置換する場合よりも、PtをRuで置換する場合の方が、キュリー温度Tcの値の変化が小さいことが分かる。
(Evaluation)
As shown in FIG. 3, the Curie temperature Tc of the magnetic recording layer 30 tends to decrease as the Ru content in the magnetic recording layer 30 increases. Further, when the same level of Ru is used, the maximum value of the Curie temperature Tc of the magnetic recording layer 30 exists in the vicinity of x / y of about 1.15. Even if the Fe content x increases from the maximum composition, or the Pt content y increases, the Curie temperature Tc decreases. It can be seen that the change in the Curie temperature Tc is smaller when Pt is replaced with Ru than when Fe in the ordered alloy is replaced with Ru.

一方、図7に示されるように、Ruの含有量zが少なくなるほど、Ptの含有量に対するFeの含有量の比x/yが1.0に近づくほど、異方性磁界Hkの値が増大することが分かる。また、規則合金中のFeをRuで置換する場合よりも、PtをRuで置換する場合の方が、異方性磁界Hkの値の変化が小さいことが分かる。   On the other hand, as shown in FIG. 7, the value of the anisotropic magnetic field Hk increases as the Ru content z decreases and the ratio x / y of the Fe content to the Pt content approaches 1.0. I understand that It can also be seen that the change in the value of the anisotropic magnetic field Hk is smaller when Pt is replaced with Ru than when Fe in the ordered alloy is replaced with Ru.

さらに、図4〜図6に、磁気記録層30の組成と、温度変化に対する異方性磁界の勾配dHk/dTとの関係を示す。図4はキュリー温度Tcより60℃低い温度における値を示し、図5はキュリー温度Tcより40℃低い温度における値を示し、図6はキュリー温度Tcより20℃低い温度における値を示す。また、図4〜図6に、式(i)〜(v)を満たす領域を、破線の六角形で示した。   4 to 6 show the relationship between the composition of the magnetic recording layer 30 and the gradient dHk / dT of the anisotropic magnetic field with respect to temperature change. 4 shows a value at a temperature 60 ° C. lower than the Curie temperature Tc, FIG. 5 shows a value at a temperature 40 ° C. lower than the Curie temperature Tc, and FIG. 6 shows a value at a temperature 20 ° C. lower than the Curie temperature Tc. Moreover, the area | region which satisfy | fills Formula (i)-(v) was shown in FIGS. 4-6 with the broken hexagon.

各温度におけるdHk/dTの値は同様の傾向を示す。具体的には、zが約12であり、かつx/yが約0.9〜1.15である場合に、各温度におけるdHk/dTの値が最大となる。図4に示される最も磁気記録が困難であるキュリー温度Tcより60℃低い温度においても、式(i)〜(v)を満たす領域の組成を有することによって、ビット遷移幅の縮小に必要な170Oe/℃(13.5A/mm・℃)より大きいdHk/dTを達成できることが分かった。   The value of dHk / dT at each temperature shows the same tendency. Specifically, when z is about 12 and x / y is about 0.9 to 1.15, the value of dHk / dT at each temperature is maximized. Even at a temperature lower by 60 ° C. than the Curie temperature Tc at which magnetic recording is most difficult as shown in FIG. 4, the composition of the region satisfying the formulas (i) to (v) is required, so that 170 Oe necessary for reducing the bit transition width is obtained. It was found that dHk / dT greater than / ° C. (13.5 A / mm · ° C.) can be achieved.

10 非磁性基板
20 シード層
30 磁気記録層
31 第1磁性層
32 第2磁性層
40 保護層
10 nonmagnetic substrate 20 seed layer 30 magnetic recording layer 31 first magnetic layer 32 second magnetic layer 40 protective layer

Claims (7)

非磁性基板と、シード層と、磁気記録層とを含み、
前記磁気記録層は、前記シード層上に形成されており、前記磁気記録層はFe、PtおよびRuを含む規則合金を含み、前記規則合金は、Fe、PtおよびRuの総原子数を基準として、x原子%のFeと、y原子%のPtと、z原子%のRuとを含み、前記x、yおよびzは、以下の式(i)〜(v):
(i) 0.85≦x/y≦1.3;
(ii) x≦53;
(iii) y≦51;
(iv) 0.6≦z≦20;および
(v) x+y+z=100
を満たし、
前記シード層は、Pt金属、MgO、SrTiO3、およびTiNからなる群から選択される材料で形成されていることを特徴とする熱アシスト磁気記録媒体。
A non-magnetic substrate, a seed layer, and a magnetic recording layer;
The magnetic recording layer is formed on the seed layer, and the magnetic recording layer includes an ordered alloy containing Fe, Pt, and Ru. The ordered alloy is based on the total number of atoms of Fe, Pt, and Ru. , X atomic% Fe, y atomic% Pt, and z atomic% Ru, wherein x, y and z are represented by the following formulas (i) to (v):
(I) 0.85 ≦ x / y ≦ 1.3;
(Ii) x ≦ 53;
(Iii) y ≦ 51;
(Iv) 0.6 ≦ z ≦ 20; and (v) x + y + z = 100
The filling,
The heat-assisted magnetic recording medium, wherein the seed layer is formed of a material selected from the group consisting of Pt metal, MgO, SrTiO 3 , and TiN.
ヒートシンク層をさらに含み、ヒートシンク層は、Cu単体、Ag単体、Au単体、Cu、AgまたはAuを50wt%以上含有する合金、Al−Si合金、Cu−B合金、FeSiAl合金、および軟磁性CoFe合金からなる群から選択される材料で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の熱アシスト磁気記録媒体。   A heat sink layer is further included, and the heat sink layer is made of Cu alone, Ag alone, Au alone, an alloy containing 50 wt% or more of Cu, Ag, or Au, an Al—Si alloy, a Cu—B alloy, a FeSiAl alloy, and a soft magnetic CoFe alloy. The heat-assisted magnetic recording medium according to claim 1, wherein the heat-assisted magnetic recording medium is made of a material selected from the group consisting of: 前記規則合金は、L10型規則合金であることを特徴とする請求項1に記載の熱アシスト磁気記録媒体。 The ordered alloy, heat-assisted magnetic recording medium according to claim 1, characterized in that the L1 0 type ordered alloy. 前記磁気記録層は、前記規則合金を含む磁性結晶粒と、非磁性結晶粒界とを備えたグラニュラー構造を有し、前記非磁性結晶粒界は、炭素、ホウ素、炭化物、酸化物および窒化物からなる群から選択される少なくとも1種の材料を含むことを特徴とする請求項1に記載の熱アシスト磁気記録媒体。   The magnetic recording layer has a granular structure including magnetic crystal grains including the ordered alloy and nonmagnetic crystal grain boundaries, and the nonmagnetic crystal grain boundaries include carbon, boron, carbide, oxide, and nitride. The heat-assisted magnetic recording medium according to claim 1, comprising at least one material selected from the group consisting of: 前記磁気記録層は、複数の磁性層を含み、前記複数の磁性層の少なくとも1つが前記規則合金を含む磁性層であることを特徴とする請求項1に記載の熱アシスト磁気記録媒体。   The thermally assisted magnetic recording medium according to claim 1, wherein the magnetic recording layer includes a plurality of magnetic layers, and at least one of the plurality of magnetic layers is a magnetic layer including the ordered alloy. 前記規則合金は、L10型規則合金であることを特徴とする請求項5に記載の熱アシスト磁気記録媒体。 The ordered alloy, heat-assisted magnetic recording medium according to claim 5, characterized in that the L1 0 type ordered alloy. 前記規則合金を含む磁性層は、磁性結晶粒と非磁性結晶粒界とを備えたグラニュラー構造を有し、前記非磁性結晶粒界は、炭素、ホウ素、炭化物、酸化物および窒化物からなる群から選択される少なくとも1種の材料を含むことを特徴とする請求項5に記載の熱アシスト磁気記録媒体。   The magnetic layer containing the ordered alloy has a granular structure including magnetic crystal grains and nonmagnetic crystal grain boundaries, and the nonmagnetic crystal grain boundaries are made of carbon, boron, carbide, oxide, and nitride. The heat-assisted magnetic recording medium according to claim 5, comprising at least one material selected from the group consisting of:
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