JP6935869B2 - 熱アシスト磁気記録媒体および磁気記憶装置 - Google Patents

熱アシスト磁気記録媒体および磁気記憶装置 Download PDF

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Description

本発明は、熱アシスト磁気記録媒体および磁気記憶装置に関する。
近接場光等を磁気記録媒体に照射して表面を局所的に加熱し、磁気記録媒体の保磁力を低下させて書き込む熱アシスト記録方式は、1Tbit/inch程度の面記録密度を実現することが可能な次世代記録方式として注目されている。熱アシスト記録方式を用いると、室温における保磁力が数十kOeである磁気記録媒体に対して、磁気ヘッドの記録磁界により、容易に書き込むことができる。このため、結晶磁気異方性定数Kuが10J/m台である高Ku材料を磁性層に用いることができ、その結果、磁性層の熱安定性を維持したまま、磁性粒子の粒径を6nm以下まで微細化することができる。高Ku材料としては、L1構造を有するFePt合金(Ku〜7×10J/m)や、CoPt合金(Ku〜5×10J/m)等が知られている。
熱アシスト磁気記録媒体の面記録密度を向上させるためには、磁性層の結晶配向性を向上させ、磁性粒子を微細化し、磁性粒子間の交換結合を低減することで、熱アシスト磁気記録媒体の保磁力を向上させる必要がある。
L1構造を有するFePt合金を磁性層に用いる場合、磁性層の結晶配向性を向上させるためには、磁性層は(001)配向している必要がある。このため、下地層には、(100)配向しているMgOを用いることが望ましい。ここで、MgOの(100)面は、L1構造を有するFePt合金の(001)面と格子整合する。
また、磁性粒子を微細化し、磁性粒子間の交換結合を低減させるために、MgOを主成分とし、かつ、SiO、TiO、Cr、Al、Ta、ZrO、Y、CeO、MnO、TiO、ZnOから選択される少なくとも一種類の酸化物を含有する下地層を形成することが開示されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2011−165232号公報
しかしながら、熱アシスト磁気記録媒体の面記録密度をさらに向上させること、即ち、熱アシスト磁気記録媒体の保磁力をさらに向上させることが望まれている。
本発明の一態様は、保磁力に優れた熱アシスト磁気記録媒体を提供することを目的とする。
(1)基板と、下地層と、L1構造を有する合金を含む磁性層をこの順で有し、前記下地層は、第一の下地層を含み、前記第一の下地層は、酸化マグネシウムと、酸化バナジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、窒化バナジウムおよび炭化バナジウムからなる群より選択される一種以上の化合物とを含み、該化合物の総含有量が45mol%〜70mol%の範囲内であることを特徴とする熱アシスト磁気記録媒体。
(2)前記第一の下地層は、前記磁性層と接触していることを特徴とする(1)に記載の熱アシスト磁気記録媒体。
(3)前記下地層は、第二の下地層をさらに含み、前記第二の下地層は、酸化マグネシウムを含み、前記基板と前記第一の下地層との間に形成されていることを特徴とする(1)または(2)に記載の熱アシスト磁気記録媒体
(4)前記下地層は、第三の下地層をさらに含み、前記第三の下地層は、BCC構造またはB2構造を有する物質を含み、前記第一の下地層と前記磁性層との間に形成されており、前記第一の下地層と接触していることを特徴とする(1)〜(3)の何れか1項に記載の熱アシスト磁気記録媒体。
(5)(1)〜(4)の何れか1項に記載の熱アシスト磁気記録媒体を有することを特徴とする磁気記憶装置。

本発明の一態様によれば、保磁力に優れた熱アシスト磁気記録媒体を提供することができる。
本実施形態の熱アシスト磁気記録媒体の層構成の一例を示す断面図である。 本実施形態の熱アシスト磁気記録媒体の層構成の他の例を示す断面図である。 本実施形態の磁気記憶装置の一例を示す傾視図である。 図3の磁気ヘッドの一例を示す模式図である。
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上、特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等が同一であるとは限らない。
[熱アシスト磁気記録媒体]
図1に、本実施形態の熱アシスト磁気記録媒体の層構成の一例を示す。
熱アシスト磁気記録媒体100Aは、基板1と、下地層2Aと、L1構造を有する合金を含む磁性層3をこの順で有する。ここで、下地層2Aは、第二の下地層4および第一の下地層5がこの順で積層されている。また、第一の下地層5は、酸化マグネシウムと、酸化バナジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、窒化バナジウムおよび炭化バナジウムからなる群より選択される一種以上の化合物とを含み、上記化合物の総含有量が45mol%〜70mol%の範囲内である。さらに、第二の下地層4は、酸化マグネシウムを含む。
熱アシスト磁気記録媒体100Aは、以上のような構造を有することで、L1構造を有する合金を含む磁性層3の(001)配向性が向上する。また、熱アシスト磁気記録媒体100Aは、磁性層3に含まれる磁性粒子が微細化され、磁性粒子間の交換結合が低減する。その結果、熱アシスト磁気記録媒体100Aの保磁力が向上する。
ここで、酸化マグネシウムを含む第二の下地層4は、(100)配向しているため、NaCl型構造を有する酸化マグネシウムを含む第一の下地層5を(100)配向させる。その結果、第一の下地層5の(100)面は、L1型結晶構造を有する磁性層3の(001)面と格子整合し、磁性層3の(001)配向性が向上する。
一方、第一の下地層5に含まれる前述した化合物は、第一の下地層5に含まれる酸化マグネシウム粒子を微細化する。そして、一つの酸化マグネシウム結晶粒の上に、磁性層3を構成する一つの磁性結晶粒が成長する"One by one成長"が促進される。これにより、磁性層3の(001)配向性が向上する。また、磁性層3に含まれる磁性粒子を微細化すると共に、磁性粒子間の分離が促進され、磁性粒子間の交換結合を低減することができる。
ここで、上記"One by one成長"が促進されることから、第一の下地層5は、磁性層3と接触していることが好ましいが、第一の下地層5は、磁性層3と接触していなくてもよい。
なお、上記化合物の代わりに、金属状態のバナジウム、亜鉛、スズを用いると、磁性粒子と接触したときに、金属状態のバナジウム、亜鉛、スズの少なくとも一部が磁性粒子内に拡散して、磁性粒子の磁性が低下する。
第一の下地層5中の上記化合物の含有量は、45mol%〜70mol%の範囲内であるが、45mol%〜55mol%の範囲内であることが好ましい。第一の下地層5中の上記化合物の含有量が45mol%未満であると、第一の下地層5に含まれる酸化マグネシウム粒子を十分に微細化することができず、70mol%を超えると、第一の下地層5に含まれる酸化マグネシウム粒子の粒径の分散が増大し、第一の下地層5の(100)配向性が低下する。
第一の下地層5中の酸化マグネシウムの含有量は、30mol%以上であることが好ましく、45mol%以上であることがより好ましい。第一の下地層5中の酸化マグネシウムの含有量が30mol%以上であると、第一の下地層5の(100)配向性が向上する。
第一の下地層5の厚さは、0.2nm〜2nmの範囲内であることが好ましく、0.5nm〜1.5nmの範囲内であることがより好ましい。第一の下地層5の厚さが0.2nm以上であると、第一の下地層5に含まれる酸化マグネシウム粒子をさらに微細化することができ、2nm以下であると、熱アシスト磁気記録媒体100Aに書き込む際の放熱性がさらに向上する。
第二の下地層4中の酸化マグネシウムの含有量は、50mol%以上であることが好ましく、70mol%以上であることがより好ましい。第二の下地層4中の酸化マグネシウムの含有量が50mol%以上であると、第二の下地層4の(100)配向性が向上する。
磁性層3に含まれるL1構造を有する合金は、FePt磁性合金またはCoPt磁性合金であることが好ましい。
磁性層3は、磁性粒子の粒界偏析材料を含むことが好ましい。これにより、磁性層3は、L1構造を有する磁性粒子が、粒界偏析材料によって分断されているグラニュラー構造となる。
磁性粒子の粒界偏析材料としては、二酸化ケイ素(SiO)、二酸化チタン(TiO)、酸化クロム(Cr)、酸化アルミニウム(Al)、酸化タンタル(Ta)、酸化ジルコニウム(ZrO)、酸化イットリウム(Y)、酸化セリウム(CeO)、酸化マンガン(MnO)、一酸化チタン(TiO)、酸化亜鉛(ZnO)等の酸化物や、炭素(C)、炭化バナジウム(VC)等の炭化物、窒化バナジウム(VN)、窒化ホウ素(BN)、窒化チタン(TiN)等の窒化物等が挙げられ、二種以上を併用してもよい。
熱アシスト磁気記録媒体100Aは、磁性層3上に、保護層が形成されていることが好ましい。
保護層の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、炭化水素からなる原料ガスを高周波プラズマで分解して成膜するRF−CVD(Radio Frequency−Chemical Vapor Deposition)法、フィラメントから放出された電子で原料ガスをイオン化して成膜するIBD(Ion Beam Deposition)法、原料ガスを用いずに、固体炭素ターゲットを用いて成膜するFCVA(Filtered Cathodic Vacuum Arc)法等が挙げられる。
保護層の厚さは、1nm以上6nm以下であることが好ましい。保護層の厚さが1nm以上であると、磁気ヘッドの浮上特性が良好となり、6nm以下であると、磁気スペーシングが小さくなり、熱アシスト磁気記録媒体100AのSNRが向上する。
熱アシスト磁気記録媒体100Aは、保護層上に、パーフルオロポリエーテル系の潤滑剤を含む潤滑剤層がさらに形成されていてもよい。
図2に、本実施形態の熱アシスト磁気記録媒体の層構成の他の例を示す。
熱アシスト磁気記録媒体100Bは、下地層2Aの代わりに、下地層2Bが形成されている以外は、熱アシスト磁気記録媒体100Aと同一の構成である。
なお、熱アシスト記録媒体100Bにおいて、熱アシスト記録媒体100Aと同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
下地層2Bは、第二の下地層4が形成されておらず、第一の下地層5と磁性層3との間に、第二の下地層6が形成されている以外は、下地層2Aと同一の構成である。
第二の下地層6は、BCC構造またはB2構造を有する物質を含む。
ここで、NaCl型構造を有する酸化マグネシウムを含む第一の下地層5は、(100)配向しているため、BCC構造またはB2構造を有する物質を含む第二の下地層6を(100)配向させる。その結果、第二の下地層6の(100)面は、L1構造を有する合金を含む磁性層3の(001)面と格子整合し、磁性層3の(001)配向性が向上する。
一方、第一の下地層5に含まれる前述した化合物は、第一の下地層5に含まれる酸化マグネシウム粒子を微細化する。そして、一つの酸化マグネシウム結晶粒の上に、第二の下地層6を構成する一つのBCC構造またはB2構造を有する物質の結晶粒子がヘテロエピタキシャル成長する"One by one成長"が促進される。また、一つのBCC構造またはB2構造を有する物質の結晶粒子の上に、磁性層3を構成する一つの磁性結晶粒が成長する"One by one成長"が促進される。これにより、磁性層3の(001)配向性が向上する。また、磁性層3に含まれる磁性粒子を微細化すると共に、磁性粒子間の分離が促進され、磁性粒子間の交換結合を低減することができる。
第二の下地層6に含まれるBCC構造を有する物質としては、Cr、Cr−Mn合金、Cr−Mo合金、Cr−W合金、Cr−V合金、Cr−Ti合金、Cr−Ru合金等が挙げられる。
第二の下地層6に含まれるB2構造を有する物質としては、Ru−Al合金、Ni−Al合金等が挙げられる。
第二の下地層6中のBCC構造またはB2構造を有する物質の含有量は、60mol%以上であることが好ましく、80mol%以上であることがより好ましい。第二の下地層6中のBCC構造またはB2構造を有する物質の含有量が60mol%以上であると、第二の下地層6の(100)配向性が向上する。
[磁気記憶装置]
本実施形態の磁気記憶装置は、本実施形態の熱アシスト磁気記録媒体を有していれば、特に限定されない。
本実施形態の磁気記憶装置は、例えば、熱アシスト磁気記録媒体を回転させるための磁気記録媒体駆動部と、先端部に近接場光発生素子が設けられている磁気ヘッドと、磁気ヘッドを移動させるための磁気ヘッド駆動部と、記録再生信号処理系を有する。
また、磁気ヘッドは、例えば、熱アシスト磁気記録媒体を加熱するためのレーザー光発生部と、レーザー光発生部から発生したレーザー光を近接場光発生素子まで導く導波路を有する。
図3に、本実施形態の磁気記憶装置の一例を示す。
図3の磁気記憶装置は、熱アシスト磁気記録媒体100(100Aまたは100B)と、熱アシスト磁気記録媒体100を回転させるための磁気記録媒体駆動部101と、磁気ヘッド102と、磁気ヘッドを移動させるための磁気ヘッド駆動部103と、記録再生信号処理系104を有する。
図4に、磁気ヘッド102の一例を示す。
磁気ヘッド102は、記録ヘッド208と、再生ヘッド211を有する。
記録ヘッド208は、主磁極201と、補助磁極202と、磁界を発生させるコイル203と、レーザー光発生部としての、レーザーダイオード(LD)204と、LD204から発生したレーザー光205を近接場光発生素子206まで伝送する導波路207を有する。
再生ヘッド211は、シールド209で挟まれている再生素子210を有する。
以下、本発明の実施例を説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で、適宜変更して実施することができる。
(実施例1〜6、比較例1〜3)
耐熱ガラス基板上に、厚さ50nmのCr−50at%Ti合金層(下地層)を形成し、250℃まで加熱した後、厚さ10nmのCr層(下地層)を形成した。その後、厚さ1nmのMo層(下地層)と、厚さ1nmのMgO層(第二の下地層)と、厚さ0.3nmの第一の下地層をこの順で形成し、520℃まで加熱した。その後、厚さ3nmの(Fe−55at%Pt)−40mol%C層(磁性層)と、厚さ3nmの(Fe−55at%Pt)−40mol%SiO層(磁性層)をこの順で形成し、熱アシスト磁気記録媒体を得た。
ここで、第一の下地層を構成する材料は、表1に示す通りである。
例えば、MgO−50mol%ZnOは、MgOの含有量が50mol%であり、ZnOの含有量が50mol%であることを意味する。
(MgO粒子の平均粒径<D>、平均粒径で規格化した粒径の分散σ/<D>)
TEMを用いて、第一の下地層に含まれるMgO粒子の<D>、σ/<D>を測定した。
(磁性粒子の(001)配向性Δθ50)
X−ray diffraction(XRD)装置(Philips社製)を用いて、磁性層に含まれる磁性粒子のΔθ50を測定した。
(熱アシスト磁気記録媒体の保磁力Hc)
Kerr磁気測定装置(ネオアーク社製)を用いて、熱アシスト磁気記録媒体のHcを測定した。
表1に、MgO粒子の<D>、σ/<D>、磁性粒子のΔθ50、熱アシスト磁気記録媒体のHcの測定結果を示す。なお、磁性粒子のΔθ50は、値が小さい程、(001)配向性が高い。
Figure 0006935869
表1から、実施例1〜6の熱アシスト磁気記録媒体は、Hcが高いことがわかる。
これに対して、比較例1の熱アシスト記録媒体は、第一の下地層がV、ZnO、SnO、VNまたはVCを含まないため、MgO粒子の<D>および磁性粒子のθ50が大きく、Hcが小さい。
比較例2の熱アシスト記録媒体は、第一の下地層中のZnOの含有量が75mol%であるため、MgO粒子のσ/<D>および磁性粒子のθ50が大きく、Hcが小さい。
比較例3の熱アシスト記録媒体は、第一の下地層中のZnOの含有量が30mol%であるため、MgO粒子が存在しなかった。このため、磁性粒子のθ50およびHcの測定を省略した。
(実施例7〜12、比較例4〜6)
耐熱ガラス基板上に、厚さ50nmのCr−50at%Ti合金層(下地層)と、厚さ25nmのCo−20at%Ta−5at%B合金層(軟磁性下地層)と、厚さ0.3nmの第一の下地層をこの順で形成した後、250℃まで加熱した。その後、厚さ10nmのCr層(第二の下地層)と、厚さ1nmのMo層(下地層)と、厚さ1nmのMgO層(下地層)を形成した後、520℃まで加熱した。その後、厚さ3nmの(Fe−55at%Pt)−40mol%C層(磁性層)と、厚さ3nmの(Fe−55at%Pt)−40mol%SiO層(磁性層)を形成し、熱アシスト磁気記録媒体を得た。
(Crの(200)配向性Δθ50)
X−ray diffraction(XRD)装置(Philips社製)を用いて、第二の下地層に含まれるCrのΔθ50を測定した。
表2に、MgO粒子の<D>、σ/<D>、Cr、磁性粒子のΔθ50、熱アシスト磁気記録媒体のHcの測定結果を示す。なお、CrのΔθ50は、値が小さい程、(200)配向性が高い。
Figure 0006935869
表2から、実施例7〜12の熱アシスト磁気記録媒体は、Hcが高いことがわかる。
これに対して、比較例4の熱アシスト記録媒体は、第一の下地層がV、ZnO、SnO、VNまたはVCを含まないため、MgO粒子の<D>およびCr、磁性粒子のθ50が大きく、Hcが小さい。
比較例5の熱アシスト記録媒体は、第一の下地層中のZnOの含有量が75mol%であるため、MgO粒子のσ/<D>およびCr、磁性粒子のθ50が大きく、Hcが小さい。
比較例6の熱アシスト記録媒体は、第一の下地層中のZnOの含有量が30mol%であるため、MgO粒子が存在しなかった。このため、Cr、磁性粒子のθ50およびHcの測定を省略した。
1 基板
2A、2B 下地層
3 磁性層
4 第二の下地層
5 第一の下地層
6 第二の下地層
100A、100B、100 磁気記録媒体
101 磁気記録媒体駆動部
102 磁気ヘッド
103 磁気ヘッド駆動部
104 記録再生信号処理系
201 主磁極
202 補助磁極
203 コイル
204 レーザーダイオード(LD)
205 レーザー光
206 近接場光発生素子
207 導波路
208 記録ヘッド
209 シールド
210 再生素子
211 再生ヘッド

Claims (5)

  1. 基板と、下地層と、L1構造を有する合金を含む磁性層をこの順で有し、
    前記下地層は、第一の下地層を含み、
    前記第一の下地層は、酸化マグネシウムと、酸化バナジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、窒化バナジウムおよび炭化バナジウムからなる群より選択される一種以上の化合物とを含み、該化合物の総含有量が45mol%〜70mol%の範囲内であることを特徴とする熱アシスト磁気記録媒体。
  2. 前記第一の下地層は、前記磁性層と接触し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。
  3. 前記下地層は、第二の下地層をさらに含み、
    前記第二の下地層は、酸化マグネシウムを含み、前記基板と前記第一の下地層との間に形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の熱アシスト磁気記録媒体
  4. 前記下地層は、第二の下地層をさらに含み、
    前記第二の下地層は、BCC構造またはB2構造を有する物質を含み、前記第一の下地層と前記磁性層との間に形成されており、前記第一の下地層と接触し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。
  5. 請求項1〜4の何れか1項に記載の熱アシスト磁気記録媒体を有することを特徴とする磁気記憶装置。
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