JP7279563B2 - 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。
近年、磁気記録媒体に近接場光等を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記録する熱アシスト記録方式が、２Ｔｂｉｔ／ｉｎｃｈ２程度の高い面記録密度を実現することができる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、磁気ヘッドの記録磁界により、室温における保磁力が数十ｋＯｅである磁気記録媒体に容易に記録することができる。このため、結晶磁気異方性定数（Ｋｕ）が高い材料、即ち、高Ｋｕ材料を磁性層に適用することができ、その結果、熱安定性を維持したまま、磁性粒子を微細化することができる。高Ｋｕ材料としては、Ｆｅ－Ｐｔ合金（Ｋｕ～７×１０６Ｊ／ｍ３）、Ｃｏ－Ｐｔ合金（Ｋｕ～約５×１０６Ｊ／ｍ３）等のＬ１０構造を有する合金が知られている。
特許文献１の実施例１５、１８には、Ｌ１０構造を有する合金を含む磁性膜として、２７Ｆｅ－２７Ｐｔ－６Ｇｅ－１０ＢＮ－３０Ｃ（ａｔ％）、２７Ｆｅ－２７Ｐｔ－６Ｇｅ－６ＳｉＯ２－３４Ｃ（ａｔ％）が記載されている。
特開２０１６－１９４１４７号公報
ここで、熱アシスト磁気記録媒体の面記録密度を高くするためには、熱アシスト磁気記録媒体の電磁変換特性を高くする必要がある。
しかしながら、Ｌ１０構造を有する合金を含む磁性膜を形成する際に、基板を３００～６５０℃まで加熱する必要がある。このため、粒界偏析材料の含有量が小さいと、磁性粒子を微細化することができず、熱アシスト磁気記録媒体の算術平均粗さが大きくなり、熱アシスト磁気記録媒体の電磁変換特性が低くなる。一方、粒界偏析材料の含有量が大きいと、粒界偏析材料が磁性粒子の内部に拡散して、熱アシスト磁気記録媒体の保磁力が低くなり、熱アシスト磁気記録媒体の電磁変換特性が低くなる。
また、Ｌ１０構造を有する合金を含む磁性膜は、熱アシスト磁気記録媒体に記録する際に、表面が局所的に加熱される。このため、Ｌ１０構造を有する合金を含む磁性膜の放熱性が低いと、熱アシスト磁気記録媒体の電磁変換特性が低くなる。
本発明の一態様は、電磁変換特性に優れる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、Ｌ１０構造を有する合金を含む磁性層とを、この順で有し、前記磁性層は、前記基板の側から、第一の磁性層と、第二の磁性層を有し、前記第一の磁性層及び前記第二の磁性層は、それぞれ、グラニュラ構造を有し、粒界部に、Ｃ、ＳｉＯ２及びＢＮを含み、前記第一の磁性層及び前記第二の磁性層は、それぞれ、前記粒界部の体積分率が２５体積％～４５体積％の範囲内であり、前記第一の磁性層は、前記Ｃの体積分率が５体積％～２２体積％の範囲内であり、前記第一の磁性層及び前記第二の磁性層は、それぞれ、前記ＢＮに対する前記ＳｉＯ２の体積比が０．２５～３．５の範囲内であり、前記第二の磁性層の前記ＳｉＯ２の体積分率は、前記第一の磁性層の前記ＳｉＯ２の体積分率よりも５体積％以上大きく、前記第二の磁性層の前記ＢＮの体積分率は、前記第一の磁性層の前記ＢＮの体積分率よりも２体積％以上小さいことを特徴とする熱アシスト磁気記録媒体。
（２）前記第一の磁性層及び前記第二の磁性層は、それぞれ厚さが２ｎｍ以上であり、前記第二の磁性層の厚さは、前記第一の磁性層の厚さよりも小さいことを特徴とする（１）に記載の熱アシスト磁気記録媒体。
（３）前記Ｌ１０構造を有する合金は、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ及びＣｕからなる群より選択される一種以上の金属を２ｍｏｌ％～１０ｍｏｌ％の範囲内で含むことを特徴とする（１）または（２）に記載の熱アシスト磁気記録媒体。
（４）（１）～（３）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、電磁変換特性に優れる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。 本実施形態の磁気記憶装置の一例を示す傾視図である。 図２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１００は、基板１と、下地層２と、Ｌ１０構造を有する合金（例えば、Ｆｅ－Ｐｔ系磁性合金、Ｃｏ－Ｐｔ系磁性合金）を含む磁性層３とを、この順で有する。磁性層３は、基板１の側から、第一の磁性層４と、第二の磁性層５を有する。ここで、第一の磁性層４および第二の磁性層５は、それぞれ、グラニュラ構造を有し、粒界部に、Ｃ、ＳｉＯ２及びＢＮを含む。
第一の磁性層４及び第二の磁性層５の粒界部の体積分率は、それぞれ、２５体積％～４５体積％の範囲内であり、３３体積％～４５体積％の範囲内であることが好ましい。第一の磁性層４及び第二の磁性層５の粒界部の体積分率が、それぞれ、２５体積％未満であると、磁性粒子を微細化することができず、熱アシスト磁気記録媒体１００の算術平均粗さが大きくなり、熱アシスト磁気記録媒体１００の電磁変換特性が低くなる。一方、第一の磁性層４及び第二の磁性層５の粒界部の体積分率が、それぞれ、４５体積％を超えると、粒界部を構成する物質が磁性粒子の内部に拡散して、熱アシスト磁気記録媒体１００の保磁力が低くなり、熱アシスト磁気記録媒体１００の電磁変換特性が低くなる。
第一の磁性層４のＣの体積分率は、５体積％～２２体積％の範囲内であり、８体積％～１５体積％の範囲内であることが好ましい。第一の磁性層４のＣの体積分率が５体積％未満であると、粒界偏析材料が磁性粒子の内部に拡散して、熱アシスト磁気記録媒体１００の保磁力が低くなり、又は、磁性粒子を微細化することができず、熱アシスト磁気記録媒体１００の算術平均粗さが大きくなり、熱アシスト磁気記録媒体１００の電磁変換特性が低くなる。一方、第一の磁性層４のＣの体積分率が２２体積％を超えると、磁性粒子を微細化することができず、熱アシスト磁気記録媒体１００の算術平均粗さが大きくなり、熱アシスト磁気記録媒体１００の電磁変換特性が低くなる。
第一の磁性層４及び第二の磁性層５のＢＮに対するＳｉＯ２の体積比は、それぞれ、０．２５～３．５の範囲内であり、０．３～１の範囲内であることが好ましい。第一の磁性層４及び第二の磁性層５のＢＮに対するＳｉＯ２の体積比が、それぞれ、０．２５未満である場合、又は、３．５を超える場合は、磁性粒子を微細化することができず、熱アシスト磁気記録媒体１００の算術平均粗さが大きくなり、熱アシスト磁気記録媒体１００の電磁変換特性が低くなる。
第二の磁性層５のＳｉＯ２の体積分率は、第一の磁性層４のＳｉＯ２の体積分率よりも、５体積％以上大きく、８体積％以上大きいことが好ましい。第二の磁性層５のＳｉＯ２の体積分率は、第一の磁性層４のＳｉＯ２の体積分率よりも５体積％以上大きくないと、磁性層３の放熱性が低くなり、熱アシスト磁気記録媒体１００の電磁変換特性が低くなる。これは、ＳｉＯ２の熱伝導率が低いためである。
第二の磁性層５のＢＮの体積分率は、第一の磁性層４のＢＮの体積分率よりも、２体積％以上小さく、５体積％以上小さいことが好ましい。第二の磁性層５のＢＮの体積分率は、第一の磁性層４のＢＮの体積分率よりも２体積％以上小さくないと、磁性層３の放熱性が低くなり、熱アシスト磁気記録媒体１００の電磁変換特性が低くなる。これは、ＢＮの熱伝導率が高いためである。
第一の磁性層４及び第二の磁性層５の厚さは、それぞれ、２ｎｍ以上であることが好ましく、３ｎｍ以上であることがさらに好ましい。第一の磁性層４及び第二の磁性層５の厚さは、それぞれ、２ｎｍ以上であると、熱アシスト磁気記録媒体１００の再生出力を向上させることができる。なお、第一の磁性層４及び第二の磁性層５の厚さの上限は、特に限定されないが、通常、２０ｎｍである。
第二の磁性層５の厚さは、第一の磁性層４の厚さよりも小さいことが好ましい。これにより、磁性層３の放熱性が向上し、熱アシスト磁気記録媒体１００の電磁変換特性が向上する。
磁性層３に含まれるＬ１０構造を有する合金は、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ及びＣｕからなる群より選択される一種以上の金属を、２ｍｏｌ％～１０ｍｏｌ％の範囲内で含むことが好ましく、２．５ｍｏｌ％～７．５ｍｏｌ％の範囲内で含むことがさらに好ましい。磁性層３に含まれるＬ１０構造を有する合金が、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ及びＣｕからなる群より選択される一種以上の金属を２ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下の範囲内で含むと、Ｌ１０構造を有する合金の規則度が向上し、熱アシスト磁気記録媒体１００の電磁変換特性が向上する。
磁性層３は、第一の磁性層４と下地層２との間に、第三の磁性層をさらに有していてもよい。これにより、第一の磁性層４をより良好に（００１）配向させることができる。
第三の磁性層は、Ｌ１０構造を有する合金（例えば、Ｆｅ－Ｐｔ系磁性合金、Ｃｏ－Ｐｔ系磁性合金）を含み、Ｃ、ＳｉＯ２及び／又はＢＮを５０体積％以下の範囲でさらに含んでいてもよい。
基板１としては、公知の基板を用いることができる。
ここで、熱アシスト磁気記録媒体１００を製造する際に、基板１を５００℃以上の温度に加熱する必要がある場合がある。このため、基板１として、例えば、軟化温度が５００℃以上（好ましくは６００℃以上）である耐熱ガラス基板を用いることが好ましい。
下地層２を構成する材料としては、Ｌ１０構造を有する磁性層３を（００１）配向させることが可能であれば、特に限定されないが、例えば、Ｗ、ＭｇＯ等の（１００）配向している物質が挙げられる。
また、下地層２は、多層構造を有することができる。この場合、多層構造を有する下地層を構成する複数の層の間の格子ミスフィットは、１０％以下であることが好ましい。
多層構造を有する下地層としては、例えば、Ｗ層及びＭｇＯ層が積層されている下地層が挙げられる。
また、下地層２を（１００）配向させるために、基板１と下地層２の間に、Ｃｒ層、Ｃｒを含み、ＢＣＣ構造を有する合金層、または、Ｂ２構造を有する合金層をさらに形成することができる。
ここで、Ｃｒを含み、ＢＣＣ構造を有する合金としては、例えば、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。
また、Ｂ２構造を有する合金としては、例えば、Ｒｕ－Ａｌ合金、Ｎｉ－Ａｌ合金等が挙げられる。
磁性層３に含まれるＬ１０構造を有する合金としては、例えば、Ｆｅ－Ｐｔ系磁性合金、Ｃｏ－Ｐｔ系磁性合金が挙げられる。
熱アシスト磁気記録媒体１００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。
保護層としては、例えば、硬質炭素膜が挙げられる。
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～６ｎｍ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１００のＳＮＲが向上する。
熱アシスト磁気記録媒体１００は、保護層上に、潤滑剤層がさらに形成されていてもよい。
湿潤剤としては、例えば、パーフルオロポリエーテル系のフッ素樹脂が挙げられる。
［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２に、本実施形態の磁気記憶装置の一例を示す。
図２の磁気記憶装置は、熱アシスト磁気記録媒体１００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３に、図２記載の磁気ヘッド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。
以下の実施例及び比較例により、本発明の効果をより明らかなものとする。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）
ガラス基板上に、厚さ１００ｎｍのＣｒ－５０ａｔ％Ｔｉ合金層（下地層）と、厚さ３０ｎｍのＣｏ－２７ａｔ％Ｆｅ－５ａｔ％Ｚｒ－５ａｔ％Ｂ合金層（軟磁性下地層）とを順次形成した。次に、ガラス基板を２５０℃まで加熱した後、厚さ１０ｎｍのＣｒ層（下地層）と、厚さ５ｎｍのＭｇＯ層（下地層）とを順次形成した。次に、ガラス基板を４５０℃まで加熱した後、厚さ０．５ｎｍの（Ｆｅ－５５ａｔ％Ｐｔ）－３５体積％Ｃ合金層（第三の磁性層）と、厚さ４．５ｎｍの（Ｆｅ－４９ａｔ％Ｐｔ）－６．８体積％Ｃ－２０．８体積％ＳｉＯ２－１３．３体積％ＢＮ合金層（第一の磁性層）と、厚さ３ｎｍの（Ｆｅ－４９ａｔ％Ｐｔ）－１．０体積％Ｃ－３０．０体積％ＳｉＯ２－１０．０体積％ＢＮ合金層（第二の磁性層）と、厚さ３ｎｍのカーボン（Ｃ）層（保護層）を順次形成し、熱アシスト磁気記録媒体を作製した。
（実施例２～３１、比較例１～２６）
第一の磁性層及び第二の磁性層の組成を、表１、２に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして、熱アシスト磁気記録媒体を作製した。
（算術平均粗さＲａ）
ＡＦＭを用いて、熱アシスト磁気記録媒体のＲａを測定した。
（保磁力Ｈｃ）
Ｋｅｒｒ磁気測定装置（ネオアーク社製）を用いて、保護層を形成する前の熱アシスト磁気記録媒体のＨｃを測定した。
（電磁変換特性ＳＮＲ）
図３の磁気ヘッドを用いて、線記録密度１６００ｋＦＣＩ（ｋｉｌｏ Ｆｌｕｘ ｃｈａｎｇｅｓ ｐｅｒ Ｉｎｃｈ）の信号を記録して、熱アシスト磁気記録媒体のＳＮＲを測定した。
表１、２に、Ｈｃ、Ｒａ及びＳＮＲの測定結果を示す。なお、ＳｉＯ２／ＢＮは、ＢＮに対するＳｉＯ２の体積比を意味する。
Figure 0007279563000001
Figure 0007279563000002
 表１、２から、実施例１～３１の熱アシスト磁気記録媒体は、ＳＮＲに優れることがわかる。
これに対して、比較例１、７の熱アシスト磁気記録媒体は、第一の磁性層の粒界部の体積分率が４９．２～５４．９体積％であるため、Ｈｃが２５ｋＯｅよりも小さくなり、ＳＮＲが劣る。
比較例２、３の熱アシスト磁気記録媒体は、第一の磁性層の粒界部の体積分率が４６．９～５０．３体積％であると共に、第一の磁性層のＣの体積分率が２．８～３．７体積％であるため、Ｈｃが２５ｋＯｅよりも小さくなり、ＳＮＲが劣る。
比較例４～６の熱アシスト磁気記録媒体は、第一の磁性層のＣの体積分率が０～４．７体積％であるため、Ｈｃが２５ｋＯｅよりも小さくなり、ＳＮＲが劣る。
比較例８の熱アシスト磁気記録媒体は、第一の磁性層のＣの体積分率が２４．３体積％であるため、Ｒａが０．９７ｎｍになり、ＳＮＲを測定することができない。
比較例９の熱アシスト磁気記録媒体は、第一の磁性層がＣを含まないため、Ｒａが０．５ｎｍよりも大きくなり、ＳＮＲが劣る。
比較例１０の熱アシスト磁気記録媒体は、第一の磁性層のＣの体積分率が２９．４体積％であると共に、第一の磁性層のＢＮに対するＳｉＯ２の体積比が０．１であるため、Ｒａが１．０１ｎｍになり、ＳＮＲを測定することができない。
比較例１１の熱アシスト磁気記録媒体は、第一の磁性層のＢＮに対するＳｉＯ２の体積比が０．２であるため、Ｒａが０．５ｎｍよりも大きくなり、ＳＮＲが劣る。
比較例１２、１３の熱アシスト磁気記録媒体は、第一の磁性層のＢＮに対するＳｉＯ２の体積比が０．２であると共に、第一の磁性層がＣを含まないため、Ｒａが０．５ｎｍよりも大きくなり、ＳＮＲが劣る。
比較例１４～２３の熱アシスト磁気記録媒体は、第一の磁性層のＢＮに対するＳｉＯ２の体積比が４．０～２１．０であるため、Ｒａが１．００～１．３９ｎｍになり、ＳＮＲを測定することができない。
比較例２４、２６の熱アシスト磁気記録媒体は、第二の磁性層のＳｉＯ２の体積分率が第一の磁性層のＳｉＯ２の体積分率以下であると共に、第二の磁性層のＢＮの体積分率が第一の磁性層のＢＮの体積分率以上であるため、放熱性が低くなり、ＳＮＲが劣る。
比較例２５の熱アシスト磁気記録媒体は、第二の磁性層のＳｉＯ２の体積分率が第一の磁性層のＳｉＯ２の体積分率以下であるため、放熱性が低くなり、ＳＮＲが劣る。
１ 基板
２ 下地層
３ 磁性層
４ 第一の磁性層
５ 第二の磁性層
１００ 熱アシスト磁気記録媒体
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 (4)

  1. 基板と、下地層と、Ｌ１０構造を有する合金を含む磁性層とを、この順で有し、
    前記磁性層は、前記基板の側から、第一の磁性層と、第二の磁性層を有し、
    前記第一の磁性層及び前記第二の磁性層は、それぞれ、グラニュラ構造を有し、粒界部に、Ｃ、ＳｉＯ２及びＢＮを含み、
    前記第一の磁性層及び前記第二の磁性層は、それぞれ、前記粒界部の体積分率が２５体積％～４５体積％の範囲内であり、
    前記第一の磁性層は、前記Ｃの体積分率が５体積％～２２体積％の範囲内であり、
    前記第一の磁性層及び前記第二の磁性層は、それぞれ、前記ＢＮに対する前記ＳｉＯ２の体積比が０．２５～３．５の範囲内であり、
    前記第二の磁性層の前記ＳｉＯ２の体積分率は、前記第一の磁性層の前記ＳｉＯ２の体積分率よりも５体積％以上大きく、
    前記第二の磁性層の前記ＢＮの体積分率は、前記第一の磁性層の前記ＢＮの体積分率よりも２体積％以上小さいことを特徴とする熱アシスト磁気記録媒体。
  2. 前記第一の磁性層及び前記第二の磁性層は、それぞれ厚さが２ｎｍ以上であり、
    前記第二の磁性層の厚さは、前記第一の磁性層の厚さよりも小さい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Ｌ１０構造を有する合金は、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ及びＣｕからなる群より選択される一種以上の金属を２ｍｏｌ％～１０ｍｏｌ％の範囲内で含む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. 請求項１～３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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