JPH0380421A - 垂直磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は記録層の層厚方向の磁化によって情報記録がな
される垂直磁気記録媒体に関し、特に高保磁力および高
角形比を有する垂直磁気記録媒体に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、Ｃｏ層とＰｄ層および／またはＰｔ層とが交
互に積層された人工格子膜を垂直磁気記録媒体の記録層
として底膜するにあたり、上記人工格子膜の微細構造を
互いに１００λ以下の隙間を介して配列される直径１０
００Å以下の柱状粒子から構成される隙間柱状構造とす
ることにより、高保磁力と高角形比を達成するものであ
る。

〔従来の技術〕

近年の情報記録の分野においては、高記録密度化、高記
録容量化への要求に応えるべく、垂直磁気記録に関する
研究が各所で進められている。垂直磁気記録は、記録波
長が記録層の層厚と同等以下の短波長となっても異極が
近接することにより減磁が抑制されて静磁気学的な安定
化が達成されること、急峻な磁化転移領域が形成される
ために再生ヘッドの誘導起電力を大きくできること等の
長所を有しており、本質的に高密度記録に適した方式と
言える。

この垂直磁気記録を実現するための記録層としては、こ
れまでにＣｏ−Ｃｒ合金、Ｃｏ−Ｍｏ合金、Ｃｏ−Ｖ合
金、Ｃｏ−Ｒｕ合金等を成膜したものが提案されている
。これらの中でも、高周波スパッタリングにより成膜さ
れたＣｏ−Ｃｒ合金膜は、最も垂直磁気特性に優れる材
料として知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、従来提案されている記録層の材料は一般に角形
比（飽和磁化Ｍ、に対する残留磁化Ｍ。

の比）が理想値の１よりもかなり低く、その値はＣｏ−
Ｃｒ合金膜でも０．１〜０．４程度である。したがって
、再生時のＳ／Ｎ比が低く、実用化には至っていないの
が現状である。Ｃｏ−Ｃｒ合金膜と同程度の保磁力を有
し、角形比が１に近い材料は今までに報告されていない
。

そこで本発明は、高保磁力と高角形比を同時に達成する
垂直磁気記録媒体の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは上述の目的を達成するために鋭意検討を行
った結果、記録層を００層とＰｄ層および／またはｐｔ
層を交互に積層した人工格子膜で構成し、かつ上記人工
格子膜の微細構造を特定することにより優れた垂直磁気
特性が発現することを見出し、本発明を完成するに至っ
たものである。

本発明の垂直磁気記録媒体は、かかる知見にもとづいて
提案されるものであり、００層とＰｄ１ｉｌおよび／ま
たはｐｔ層とが交互に積層された人工格子膜を記録層と
し、上記人工格子膜が互いに１００Å以下の隙間を介し
て配列される直径１０００Å以下の柱状粒子から構成さ
れる隙間柱状構造を有することを特徴とするものである
。

まず、本発明の垂直磁気記録媒体において記録層として
利用できる人工格子膜は、００層とＰｄ層を交互に積層
したＣｏ−Ｐｄ系人工格子膜、００層とＰｔ層を交互に
積層したＣｏ−Ｐｔ系人工格子膜、およびＣｏ層、Ｐｄ
層、ｐｔｌｉ（ただし、後二者はＰｄ−Ｐｔ合金層とし
ても良い。）を任意の順序にて積層したＣｏ−Ｐｄ−Ｐ
ｔ系人工格子膜のいずれかである。

いずれの場合にも人工格子膜の全厚は、実用上必要十分
な垂直磁気特性を達成する観点から、１０００〜５００
０人とすることが望ましい。

さらに、Ｃｏ−Ｐｄ系人工格子膜においては００層の層
厚を１〜９人、Ｐｄ層の層厚を２〜４０入に、またＣｏ
−Ｐｔ系人工格子膜においてはＣ。

層の層厚を２〜８人、Ｐｔ層のＮ厚は３〜４０人に選ぶ
ことが望ましい。これらの層厚の範囲は、垂直磁気異方
性を最適化する観点から設定されたものであり、０ずれ
の場合にも上記範囲外では面内磁化成分が発生して垂直
方向の角形比等が劣化する。

なお、上述の各人工格子膜は各金属層の界面が互いに入
り乱れずに平坦に形成された、いわゆる超格子構造とさ
れていることが理想的であるが、界面にやや乱れを生じ
なからも全体としては一定の周期を保って組成が変動す
る組成変調構造を有するものであっても良い。たとえば
、上述の金属層の層厚の範囲をみると、各金属の金属結
合半径（Ｃｏ−１，２５人、Ｐｄ層１．３８入、Ｐｔ　
−１，３９人）から考えて下限が１原子分に満たない場
合があるが、これも組成変調構造を考慮した結果である
。

本発明者らは、ＣｏＪｉｉとＰｄ層および／またはＰｔ
層を交互に積層した人工格子膜のうち、良好な垂直磁気
特性を示すものについてその微細構造を透過型電子顕微
鏡により観察した結果、人工格子膜がいわゆる隙間柱状
構造を呈する場合には、連続的な構造を呈する場合と比
べて著しく良好な垂直磁気特性が現れることを見出した
。上記隙間柱状構造においては、直径１０００Å以下の
柱状粒子が互いに１００人の隙間を介して配列されてお
り、該柱状粒子はその長軸方向をほぼ人工格子膜の膜厚
方向にならって配向させている。

上記人工格子膜は、最も一般的にはスパッタリングによ
り作成されるが、本発明者らは成膜時のアルゴンガス圧
を８　ｍＴｏｒｒ以上の比較的高い領域に選んだ場合に
上述のような隙間柱状構造が容易に得られることも見出
した。

スパッタリングの際の蒸発源は、Ｃｏ　　Ｐ　ｄ系。

Ｃｏ−Ｐｔ系のような二元系の人工格子膜を作成する場
合には、各金属成分について独立に用意する必要がある
。また、Ｃｏ−Ｐｄ−Ｐｔ系のような三元系の人工格子
膜を作成する場合には、各成分金属について独立に蒸発
源を用意する方法の他、特にＰｄおよびｐｔに関しては
これらを組み合わせて合金蒸発源とする方法や、どちら
か少ない方の成分のチップを多い方の成分のターゲット
の上に載置した複合蒸発源とする方法が考えられる。

上記人工格子膜の成膜方法としては、上述のスパッタリ
ング以外にも、真空蒸着や分子線エピタキシー（ＭＢＥ
）等が適用できる。

さらに、上記人工格子膜を基板上に成膜するに先立ち、
必要に応じて金属下地膜を成膜し、人工格子膜の膜質を
制御しても良い。この場合の金属下地膜としては、面心
立方構造を有し、格子定数が人工格子膜を構成する金属
層に近似しているものが特に好ましい。

〔作用〕

本発明の垂直磁気記録媒体は、記録層がＣｏ層とＰｄ層
および／またはＰｄ層を交互に積層した人工格子膜から
なり、しかもその微細構造が互いに１００Ａ以下の隙間
を介して配列される直径１０００Å以下の柱状粒子から
構成される隙間柱状構造とされている。

上記柱状粒子は、その長袖方向を人工格子膜の膜厚方向
とほぼ一致させており、形状磁気異方性に類似した効果
により垂直磁気異方性を強く発現させるのに有利な配向
をとっている。

さらに、上記柱状粒子は直径が１０００Å以下であり、
隣接する柱状粒子と相互に１００Å以下の間隙を介して
配列されている。このような粒子の形状および配列状態
は、大幅な保磁力の増大をもたらす。つまり、本発明で
は微細な柱状粒子が個々に隙間を保ちなから配列されて
いることから、単磁区が微小化されると共に減磁が抑制
されるからである。

〔実施例〕

以下、本発明の好適な実施例について実験結果にもとづ
いて説明する。

実施例１ 本実施例は、垂直磁気記録媒体の記録層としてガラス基
板上にＣｏ−Ｐｄ系人工格子膜を同時二元マグネトロン
・スパッタリングにより成膜した例である。

スパッタリング用ターゲットとしては１００ｍｍ径のＣ
ＯディスクとＰｄディスクを用い、投入パワーは０．２
〜ＩＡ、３００Ｖとした。

まず、スパッタリング雰囲気中のアルゴンガス圧による
保磁力および角形比の変化を検討した。

すなわち、アルゴンガス圧を２．５　ｍＴｏｒｒ＋　　
４ｍＴｏｒｒ。

８ａ＋Ｔｏｒｒ＋　１５５Ｔｏｒｒ＋　２０　ｍＴｏｒ
ｒ＋　２５　ｍＴｏｒｒと変化させ、各アルゴンガス圧
下で水冷ガラス基板上に層厚４人のＣｏ層と層厚９入の
Ｐｄ層を交互に積層して全厚２０００ÅのＣｏ−Ｐｄ系
人工格子膜を成膜した。

これらの人工格子膜について、試料振動型磁力計により
得られた磁化曲線から保磁力と角形比を求めた結果を第
１図に示す０図中、縦軸は保磁力（ｋｏｅ）および角形
比、横軸はスパッタリング雰囲気中のアルゴンガス圧（
ｍＴｏｒｒ）を表し、黒丸（・〉のプロットは保磁力、
白丸（０）のプロットは角形比をそれぞれ表す。この図
より、アルゴンガス圧が増大するにしたがって保磁力と
角形比が共に増大する傾向がみられ、特にその変化はア
ルゴンガス圧８　ｎ＋Ｔｏｒｒ付近から顕著に現れるこ
とがわかる。

上述のＣｏ−Ｐｄ系人工格子膜のうち、典型的な例にお
ける磁化曲線（Ｍ−Ｈループ）を第２図（Ａ）および第
２図（Ｂ）に示す。第２図（Ａ）はアルゴンガス圧を４
ｍＴ、ｏｒｒとした場合、第２図（Ｂ）は同じ＜　２０
　ｍＴｏｒｒとした場合にそれぞれ対応している。図中
、ループ■は垂直方向の磁化曲線、ループ■は面内方向
の磁化曲線を表す。これらの図より、アルゴンガス圧を
２０　’ｍＴｏｒｒとした場合には、４　ｍＴｏｒｒの
場合に比べて垂直方向の保磁力および角形比が格段に改
善されていることが明らかである。特に保磁力は数ｋｏ
ｅのレベルに達し、また角形比は理想値の１を達成した
。

そこで、次にアルゴンガス圧を２０　ｍＴｏｒｒ　、人
工格子膜の全厚を２０００人に固定し、種々の００層と
Ｐｄ層の層厚の組合せによる垂直磁気特性の変化につい
て検討した。

まず、第３図にはＣｏ層とＰｄＪｉの層厚を変化させた
場合の保磁力の測定結果を示す。図中、縦軸はＣｏ層の
層厚（人）、横軸はＰｄ層の層厚（人）をそれぞれ表し
、各プロットの傍らに記入された数字は保磁力（ｋｏｅ
）を表す。

第４図には、同じＣｏ層とＰｄ層のＮ厚の組合せを有す
るＣｏ−Ｐｄ系人工格子膜について角形比を測定した結
果を示す。図中、各プロットの傍らに記入された数字が
角形比である。

さらに第５図には、同しＣｏ層とＰｄ層のＮ厚の組合せ
を有するＣｏ−Ｐｄ系人工格子膜について飽和磁化を測
定した結果を示す。図中、各プロットの傍らに記入され
た数字は飽和磁化（ｅ＋ｇｕ／ｃ＋＋’）を表す。

これら第３図ないし第５図から、各層の層厚が最適化さ
れた場合には、角形比が１、保磁力が２ｋＯｅ以上、飽
和磁化が３００〜５００　ｅｍｕ／ｃ−程度のＣｏ−Ｐ
ｄ系人工格子膜が得られることがわかる。

本発明者らは、これらの他にも種々の膜厚の組合せを有
する全厚２０００人の人工格子膜を種々のアルゴンガス
圧下で成膜した。以上の中から、代表的な４ｍ類の人工
格子膜１〜４のデータを選んで第１表に示す。なお、比
較のために、従来の代表的な記録材料であるＣｏ−Ｃｒ
合金膜のデータも合わせて記載した。

（以下余白） 第１表より、Ｃｏ−Ｐｄ系人工格子膜は、高いアルゴン
ガス圧下で成膜された場合に従来のＣ０−Ｃｒ合金膜と
比べて格段に優れた保磁力および角形比を示し、しかも
同等の飽和磁化を有することが明らかである。特に、人
工格子膜３，４では角形比１が達成された。

続いて本発明者らは、Ｃｏ−Ｐｄ系人工格子膜の優れた
垂直磁気特性と微細構造との相関を探るため、人工格子
膜の断面を透過型電子顕微鏡により観察した。観察試料
は、前述の第２図（Ａ）および第２図（Ｂ）に示したも
のと同じく、層厚４人のＣｏ層と層厚９人のＰｄ層を交
互に積層して全厚を２０００人とした人工格子膜である
。写真を第６図（Ａ）および第６図（Ｂ）に示す。第６
図（Ａ）は成膜時のアルゴンガス圧が４　ｍＴｏｒｒの
場合、第６図（Ｂ）は同じ＜　２０　＋５Ｔｏｒｒの場
合にそれぞれ対応している。これらの写真を比較すると
、成膜時のアルゴンガス圧が４　＋５Ｔｏｒｒと低い場
合には人工格子膜は連続的な構造となるが、アルゴンガ
ス圧が２０　ｍＴｏｒｒと高い場合には、いわゆる隙間
柱状構造が発達している様子が明らかである。

上記隙間柱状構造における個々の柱状粒子の直径は１０
００Å以下、隣接する柱状粒子間の隙間は１００Å以下
であり、それぞれ単磁区の微小化と減磁の抑制に寄与し
ているものと考えられる。

第７図には、上記第６図（Ｂ）に示す人工格子膜の磁化
曲線を示す。この図は、十分大きな外部磁界を印加して
飽和磁化が達成された場合に溝かれるメジャーループの
他に、初磁化曲線、および小さい外部磁界を印加した場
合に描かれるマイナーループも示している。磁化の強さ
を表す縦軸は任意スケールである。メジャーループとマ
イナーループとを比較すると、はぼ一定して高い保磁力
が達成されていることがわかる。これは、記録層の微細
構造に隙間が存在することにより磁区が固定される、い
わゆる磁壁のピン止め効果が働いているためであると考
えられる。

実施例２ 本実施例は、垂直磁気記録媒体の記録層としてガラス基
板上にＣｏ−Ｐｔ系人工格子膜を同時二元マグネトロン
・スパッタリングにより底膜した例である。

スパッタリング用ターゲットとしては１００ｍｍ径のＣ
ＯディスクとＰｔディスクを用い、投入パワーは０．２
〜ＬＡ、３００Ｖとした。

まず、スパッタリング雰囲気中のアルゴンガス圧による
保磁力および角形比の変化を検討した。

すなわち、アルゴンガス圧を２．５　ｍＴｏｒｒ、　　
５＋ｍＴｏｒｒ。

１０ｍＴｏｒｒ＋　１５　ｍＴｏｒｒ、　２Ｏｎ＋Ｔｏ
ｒｒ＋　２５　ｍＴｏｒｒと変化させ、各アルゴンガス
圧下で水冷ガラス基板上に層厚５人ＯＣＯ層と層厚１１
人のＰｄ層を交互に積層して全厚２０００人のＣｏ−Ｐ
ｔ系人工格子膜を底膜した。

これらのＣｏ−Ｐｔ系人工格子膜について、試料振動型
磁力計により得られた磁化曲線から保磁力と角形比を求
めた結果を第８図に示す。図中、縦軸は保磁力（ｋｏｅ
）および角形比、横軸はスパッタリング雰囲気中のアル
ゴンガス圧（ｍＴｏｒｒ）を表し、黒丸（・）のプロッ
トは保磁力、白丸（０）のプロットは角形比をそれぞれ
表す。この図より、前述の第１図に示したＣｏ−Ｐｄ系
人工格子膜の場合と同様、アルゴンガス圧が増大するに
したがって保磁力と角形比が共に増大する傾向がみられ
、特にその変化はアルゴンガス圧５〜１０ｍＴｏｒｒ付
近から顕著に現れることがわかる。

さらに、これらの他にもＣｏ層とｐｔ層の層厚を変え、
種々のアルゴンガス圧下で全厚２０００人の人工格子膜
を放膜した。これらの中から、代表的な４種類の人工格
子膜５〜８のデータを選んで第２表に示す。なお、比較
のために、従来の代表的な記録材料であるＧｏ−Ｃｒ合
金膜のデータも合わせて記載した。

（以下余白） 第２表より、Ｃｏ−Ｐｔ系人工格子膜は、高いアルゴン
ガス圧下で成膜された場合に従来のＧ。

−Ｃｒ合金膜と比べて優れた保磁力および角形比を示す
ことがわかる。特に人工格子膜８においては、角形比１
が達成された。

なお、上記Ｃｏ−Ｐｔ系人工格子膜８を透過型電子顕微
鏡により観察したところ、やはりＣｏ−Ｐｄ系人工格子
膜の場合と同様、隙間柱状構造が確認された。

〔発明の効果〕

以上の説明からも明らかなように、本発明にかかる垂直
磁気記録媒体は、比較的高いアルゴンガス圧下で成膜さ
れ、隙間柱状構造を有するＣｏ−Ｐｄ系人工格子膜、あ
るいはＣｏ−Ｐｔ系人工格子膜の優れた垂直磁気異方性
を利用したものである。特に保磁力と角形比に優れるこ
とから、周波数特性、再生出力、感度、Ｓ／Ｎ比等に優
れる高密度記録再生が可能となる。また、従来の代表的
な垂直磁気記録媒体の記録材料であるＣｏ−Ｃｒ合金膜
と比較して硬度も適正であることから、垂直磁気記録媒
体自身の耐久性の向上や、磁気ヘッドｇ耗の低減も可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＣｏ−Ｐｄ系人工格子膜の保磁力と角形比が成
膜時のアルゴンガス圧に依存する様子を示す特性図であ
る。第２図（Ａ）および第２図（Ｂ）はＣｏ−Ｐｄ系人
工格子膜の垂直磁気特性のアルゴンガス圧依存性を示す
磁化曲謔斃あり、第２図（Ａ）はアルゴンガス圧が４　
ｍＴｏｒｒの場合、第２図（Ｂ）は２０　ｍＴｏｒｒの
場合にそれぞれ対応する。第３図はＧｏ−Ｐｄ系人工格
子膜においてＣｏ層とＰｄ層の層厚を種々に組み合わせ
た場合の保磁力の変化を示す特性図であり、第４図は同
じく角形比の変化を示す特性図であり、第５図は同じく
飽和磁化の変化を示す特性図である。第６図（Ａ）およ
び第６図（Ｂ）はＣｏ−Ｐｄ系人工格子膜の微細構造の
アルゴンガス圧依存性を示す透過型電子顕微鏡写真であ
り、第６図（Ａ）はアルゴンガス圧が４　ｍＴｏｒｒの
場合、第６図（Ｂ）は２０　ｍＴｏｒｒの場合にそれぞ
れ対応する。第７図は上子膜の保磁力と角形比が成膜時
のアルゴンガス圧に依存する様子を示す特性図である。 特許出廟人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｃｏ層とＰｄ層および／またはＰｔ層とが交互に積層さ
   れた人工格子膜を記録層とし、 上記人工格子膜が互いに１００Å以下の隙間を介して配
   列される直径１０００Å以下の柱状粒子から構成される
   隙間柱状構造を有することを特徴とする垂直磁気記録媒
   体。