JPH10135039A

JPH10135039A - 磁気記録媒体及び磁気記憶装置

Info

Publication number: JPH10135039A
Application number: JP29258496A
Authority: JP
Inventors: Tomoo Yamamoto; 朋生山本; Yuzuru Hosoe; 譲細江; Kiwamu Tanahashi; 究棚橋; Tetsuya Kanbe; 哲也神邊; Ichiro Tamai; 一郎玉井; Emi Mangyo; 恵美萬行
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-11-05
Filing date: 1996-11-05
Publication date: 1998-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】１平方インチあたり２ギガビット以上の超高
密度記録が可能な大容量の磁気記憶装置を提供する。【解決手段】基板１１，１１’上に下地膜１２，１
２’、少なくともＣｏとＣｒとＰｔを含む磁性膜１３，
１３’、保護膜１４，１４’を形成した磁気記録媒体に
おいて、磁性膜中のＣｏの濃度を５７ａｔ％以上７５ａ
ｔ％以下とし、かつ、該磁性膜にＲｈ，Ｉｒ，Ｐｄより
なる群から選ばれた少なくとも１種の元素を含ませる。
Ｃｒ濃度は１６ａｔ％以上２５ａｔ％以下、Ｐｔ濃度は
６ａｔ％以上２４ａｔ％以下、Ｒｈ，Ｉｒ，Ｐｄよりな
る群から選ばれた少なくとも１種の元素の合計の濃度は
１ａｔ％以上１５ａｔ％以下とすることで、熱揺らぎの
影響が小さくなり、高保磁力、かつ、低ノイズな媒体が
実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ドラム、磁気
テープ、磁気ディスク、磁気カード等の磁気記録媒体及
び磁気記憶装置に係り、特に１平方インチあたり１ギガ
ビット以上の超高密度記録に適した磁気記録媒体、及び
その磁気記録媒体を用いた磁気記憶装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータのＣＰＵ
（中央演算処理装置）の処理速度の向上に伴い、ＯＳ
（オペレーティングシステム）やアプリケーションソフ
トウェアの情報量は巨大化している。さらに、マルチメ
ディアを背景に、個人レベルで画像データ等の巨大な情
報を扱うようになってきている。このため、磁気ディス
ク装置には一層の大容量化が求められており、磁気ディ
スク媒体の単位面積あたりのビット密度を高める必要が
ある。この要求に応えるためには、保磁力が高く、１５
０ｋＦＣＩ以上の記録密度でのノイズが低い媒体を開発
する必要がある。

【０００３】現在、再生出力が高く、高保磁力が得られ
る点から、磁気記録媒体の磁性膜に貴金属元素（Ａｕ，
Ａｇ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｒｅ，Ｉｒ）を添加し
たＣｏ基合金材料が用いられている（特開昭６１−２２
４１２４号公報、特開昭６１−２４６９１４号公報、特
開昭６１−２５３６２２号公報）。当初、貴金属元素を
添加した磁性膜は、媒体ノイズが大きくなるといった問
題があった。しかし、磁性膜に多量のＣｒを添加する技
術〔H. Aoi , et al ; IEEE Trans. Magn., 29, 3715
(1993)〕を組み合わせれば、ある程度まではノイズを低
減できることが明らかとなった。さらに媒体ノイズを低
減するためには、磁性膜の膜厚を薄くすると同時に、磁
性結晶粒を微細化することが有効であるという報告もあ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】今後の高記録密度化に
伴い、さらなる磁性膜の薄膜化と、磁性結晶粒の微細化
は必須である。同時に、上記公知例のように、媒体ノイ
ズを低減するため、磁性膜中のＣｒ濃度を高め、磁性粒
子間の相互作用を弱めることで、実効的な磁化反転体積
を微細化することが必要である。磁性結晶粒が微細化す
ると、磁気特性に及ぼす熱揺らぎの影響が大きくなる。
その極端な例は超常磁性（superpara）粒子であり、こ
の場合には保磁力はゼロになり、磁石としての性能を失
ってしまう。磁性膜を構成する磁性粒が超常磁性粒子に
なると、情報を記録したり、保存する能力に信頼性がな
くなり、磁気記憶装置として成り立たなくなる。

【０００５】磁性膜がこういった極端な状況でなくと
も、熱揺らぎの影響が無視できないような状況では、保
磁力の温度勾配が大きくなる、あるいは、記録した磁化
が時間と共に減衰するといった問題が顕在化する。保磁
力の大きさは温度が高くなるに従い単調減少する。保磁
力の温度勾配とは、保磁力Ｈｃの変化分を温度Ｔの変化
分で割った係数（ｄＨｃ／ｄＴ）を指す。通常、装置設
計上問題となる保磁力の温度勾配は、０℃から１００℃
の温度範囲で測定した値である。保磁力の温度勾配が大
きいと、例えば、室温の保磁力が仕様通りの大きさであ
っても、磁気記憶装置内のモーターや回路から発する熱
によって温度が上昇した場合に保磁力が低下し、高密度
記録時での再生出力（分解能）が減少する。逆に、高温
時の保磁力を仕様通りの大きさに設計すると、室温、あ
るいは低温では保磁力が高すぎて、磁気ヘッドでの記録
が困難となり、充分なオーバーライト特性が得られな
い。

【０００６】本発明の目的は、媒体ノイズを低くすると
同時に、磁性結晶粒を微細化したときの熱揺らぎの影響
を小さく抑えることのできる磁気記録媒体を得ることに
ある。また、本発明の他の目的は、この磁気記録媒体の
性能を充分に活かし、１平方インチあたり２ギガビット
以上の記録密度を有する磁気記憶装置を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、基板上に少
なくともＣｏとＣｒとＰｔを含む磁性膜を設けた磁気記
録媒体において、磁性膜中のＣｏの濃度を５７ａｔ％以
上７５ａｔ％以下とし、かつ、磁性膜がＲｈ，Ｉｒ，Ｐ
ｄよりなる群から選ばれた少なくとも１種の元素を含む
ようにすることによって達成される。

【０００８】上記磁性膜中のＣｒ濃度は１６ａｔ％以上
２５ａｔ％以下、Ｐｔ濃度は６ａｔ％以上２４ａｔ％以
下、かつ、Ｒｈ，Ｉｒ，Ｐｄよりなる群から選ばれた少
なくとも１種の元素の合計の濃度は１ａｔ％以上１５ａ
ｔ％以下とし、残部はＣｏとターゲット作製上及び成膜
過程において不可避的に含まれる不純物からなるように
すると、保磁力を高くし、媒体ノイズを低減し、かつ、
熱揺らぎの影響を小さく抑える上でより好ましい。

【０００９】磁性膜中に添加するＣｒ量は１６ａｔ％以
上、２５ａｔ％以下とする必要がある。１６ａｔ％以下
ではノイズの減少効果が少なく、２５ａｔ％以上では磁
性膜が非磁性体となってしまう。また、このとき磁性膜
中のＣｏ濃度は５７ａｔ％以上、７５ａｔ％以下とする
必要がある。７５ａｔ％以上ではノイズが大きく、５７
ａｔ％以下では熱揺らぎの影響が大きいため、再生出力
の低下が著しい。

【００１０】従来、本発明のようにＣｒ濃度を１６ａｔ
％以上と高くし、Ｃｏ濃度を７５ａｔ％以下と低くする
と、残留磁束密度が減少してしまい好ましくないと考え
られていた。しかし、本発明者等が各種磁気ヘッドを用
いて、Ｃｒ濃度やＣｏ濃度が異なる磁性膜を有する媒体
を評価した結果、高感度な磁気抵抗効果型ヘッド（ＭＲ
ヘッド）を用いた場合には、磁性膜に１６〜２５ａｔ％
のＣｒを添加し、このときのＣｏ濃度を５７〜７５ａｔ
％とすることで、ノイズ低減の効果が最大限発揮され、
優れた特性を示すことが明らかとなった。

【００１１】Ｃｒ濃度増大、及びＣｏ濃度減少による残
留磁束密度低下の問題は、ヘッドの高感度化により、小
さな残留磁束密度でも高い出力が得られるため克服され
る。また、磁性膜中に添加するＰｔ量が６ａｔ％以上、
２４ａｔ％以下と通常の媒体に比べて多いことも、Ｃｒ
の添加の許容限の拡大とＣｏ濃度の低減に寄与している
と考えられる。

【００１２】磁性膜の熱揺らぎの影響を小さく抑え、高
い再生出力が得られる上で、稠密六方格子構造を有する
磁性結晶粒のｃ軸（磁化容易軸）が膜面内にあることが
好ましい。このためには、体心立方格子からなる下地膜
を用い、この下地膜の（１００）面を基板と平行に成長
させ、この上に磁性膜をエピタキシャル成長させる必要
がある。このとき、磁性膜のｃ軸長と下地膜のａ軸長を
√２倍した値をほぼ等しくし、格子の整合性を高めるこ
とが重要である。磁性膜には６ａｔ％以上２４ａｔ％以
下のＰｔを添加しているため、純Ｃｏに比べてｃ軸長は
大分大きくなっている。そのため、従来のような純Ｃｒ
からなる下地膜では、磁性膜との格子の整合性が悪くな
り、磁性膜のｃ軸が膜面内に存在する成分が減少する。
そこで、磁性膜のｃ軸長の大きさに合わせて、下地膜に
は、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａよりなる群
から選ばれた少なくとも１種の元素を用いる必要があ
る。ＣｒとＭｏの合金はバルクの金属の状態図から見て
も全率固溶の関係にあり、その合金の結晶構造は体心立
方型であるため、任意の格子の大きさを持つ結晶を作製
する上で扱いが容易で特に好ましい。また、ＣｒとＴｉ
の合金を用いると、結晶粒を小さくできるので、低ノイ
ズ化の点でも特に好ましい。Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｎ
ｂ，Ｔａは体心立方型の結晶構造であるのに対し、Ｔｉ
は稠密六方晶の結晶構造を有するため、合金下地膜の組
成の内、Ｔｉは全体の５０ａｔ％未満とする必要があ
る。

【００１３】基板と下地膜の間にＣｒからなる初期成長
制御膜を設けると、磁性膜の磁化容易軸の面内配向性を
高める上でさらに好ましい。下地膜にＣｒ以外の材料を
用いた場合、結晶性、及び配向性が劣化する。そこで、
予め、結晶性、及び（１００）配向性に優れたＣｒから
なる初期成長制御膜を基板上に設け、この上にＣｒ，Ｔ
ｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａよりなる群から選ばれた
少なくとも１種の元素からなる下地膜をエピタキシャル
成長させることにより、下地膜の（１００）配向性を高
めることができる。これにより、熱揺らぎの影響を小さ
く抑え、磁気記録した再生信号をさらに大きくすること
ができる。

【００１４】以上のように、本発明の媒体はノイズを低
減するため、磁性膜中のＣｒ濃度を１６ａｔ％以上２５
ａｔ％以下、Ｃｏ濃度を５７ａｔ％以上７５ａｔ％以下
とし、熱揺らぎの影響を受けやすい領域にある。そこ
で、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，よりなる
群から選ばれた少なくとも１種の元素からなる下地膜を
設け、さらにＣｒからなる初期成長制御膜を設ける等し
て、稠密六方格子を有する磁性膜の磁化容易軸を膜面内
に強く配向させて、熱揺らぎの影響を小さく抑えてい
る。

【００１５】しかし、これだけでは熱揺らぎの影響を小
さくするには不充分であり、本発明ではさらに、磁性膜
中にＰｔを６ａｔ％以上２４ａｔ％以下含み、かつ、Ｒ
ｈ，Ｉｒ，Ｐｄよりなる群から選ばれた少なくとも１種
の元素の合計の濃度を１ａｔ％以上１５ａｔ％以下含む
ことにした。貴金属元素を磁性膜中に添加すると、Ｃｏ
原子と貴金属原子の３ｄ軌道電子のスピン−スピン相互
作用によって、磁気的相互作用が大きくなり、熱揺らぎ
の影響を小さく抑えることができると考えられる。貴金
属元素の中でも、Ｐｔは特に磁気異方性エネルギーを増
大させる効果が大きく、これを磁性膜中に添加すること
により、高い保磁力を得ることが出来る。本発明者等の
検討によれば、Ｒｈ，Ｉｒ，Ｐｄは保磁力の温度勾配
（変化率）を小さくする効果が大きく、これらの元素
（Ｒｈ，Ｉｒ，Ｐｄ）よりなる群から選ばれた少なくと
も１種の元素と、Ｐｔを同時に磁性膜に添加することに
より、高い保磁力と小さな保磁力の温度勾配を両立する
ことが可能となる。

【００１６】特開昭６１−２２４１２４号公報、特開昭
６１−２４６９１４号公報、特開昭６１−２５３６２２
号公報には、Ａｕ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｒ
ｅ，Ｉｒの内少なくともいずれか１種を含む媒体が開示
されている。しかし、これらの公報にはＲｈ，Ｐｄ，Ｉ
ｒよりなる群から選ばれた少なくとも１種の元素とＰｔ
を同時に含む磁性膜は示されていない。また、ここに記
載される媒体は、いずれも磁性膜中のＣｒ濃度が低いた
め（特開昭６１−２２４１２４号公報はＣｒに関する記
述無し）、媒体ノイズが大きく、本発明のような高密度
記録には対応できない。また、Ｃｏ濃度は７５ａｔ％以
上と、熱揺らぎの影響をあまり受けない領域である。さ
らに、これらの媒体はＡｒ＋Ｎ雰囲気中で作製し、最後
に熱処理でＮを脱出させることが必須であるのに対し、
本発明の媒体はＡｒ雰囲気中で作製することができ、生
産性に優れている。これは、公知例の媒体では、本発明
のようにＰｔ添加が必須となっていない、あるいは下地
膜がないため磁性膜の磁化容易軸を膜面内に強く配向で
きていないためである。

【００１７】記録時における磁気記録媒体に対する磁気
ヘッドの相対的な走行方向に磁界を印加して測定した残
留磁束密度（Ｂｒ）と磁性膜の膜厚（ｔｍａｇ）との積
（Ｂｒ・ｔｍａｇ）が１０Ｇ・μｍ以上１００Ｇ・μｍ
以下であり、さらに、上記磁界印加方向と同じにして測
定した保磁力が２．２ｋＯｅ以上とすることにより、記
録時の磁化遷移領域が狭くなり、低ノイズの上でより好
ましい。また、０℃から１００℃の温度範囲で測定した
保磁力の温度勾配の絶対値を１５Ｏｅ／ｄｅｇ以下とす
ることが、磁気記憶装置の設計上重要である。保磁力の
温度勾配の絶対値が１５Ｏｅ／ｄｅｇ以上になると、充
分なオーバーライト特性が得られない、あるいは、高密
度記録時での再生出力（分解能）が減少する。

【００１８】また、上記本発明の磁気記録媒体と、磁気
記録媒体を記録方向に駆動する駆動部と、記録部と再生
部からなる磁気ヘッドと、磁気ヘッドを磁気記録媒体に
対して相対的に運動させる手段と、磁気ヘッドに対する
入力信号及び出力信号を波形処理する記録再生信号処理
手段とを含む磁気記憶装置において、磁気ヘッドの再生
部を磁気抵抗効果型の素子で構成することによって、１
平方インチあたり２ギガビット以上の記録密度を有する
磁気記憶装置を達成することが出来る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。〔実施例１〕本発明による面内磁気記録媒体の一実施例
の断面図を図１に示す。以下に、本実施例の面内磁気記
録媒体の作製方法を述べる。

【００２０】外径９５ｍｍφのＮｉ−ＰメッキしたＡｌ
−Ｍｇ合金基板１１に、ＲＦ３０Ｗの投入電力で１０秒
間基板エッチングを施した後、基板温度３００℃、Ａｒ
ガス圧力２．５ｍＴｏｒｒ、投入電力密度５Ｗ／ｃｍ²
とする成膜条件で、ＤＣマグネトロンスパッタリング法
で下地膜１２，１２’としてＣｒ−２０ａｔ％Ｍｏを５
０ｎｍ形成した。次いで、同成膜条件の下、Ｃｏ合金磁
性膜１３，１３’を１５ｎｍ成膜した。最後に、基板温
度１５０℃、Ａｒガス圧力５ｍＴｏｒｒ、投入電力密度
３Ｗ／ｃｍ²とする成膜条件で、保護膜１４，１４’と
してＣを１０ｎｍ形成した。ここで、元素の前に付した
数字は各元素の濃度を示す。

【００２１】まず初めに、Ｃｏ合金磁性膜のＲｈ，Ｐ
ｄ，Ｉｒ添加濃度依存性について検討した。ベースとな
る磁性膜にＣｏ−１８ａｔ％Ｃｒ−６ａｔ％Ｐｔを用
い、Ｒｈ，Ｐｄ，Ｉｒをそれぞれ０〜２０ａｔ％の範囲
で変化させた。各元素の添加濃度と保磁力Ｈｃの関係を
図２に、添加濃度と保磁力Ｈｃの温度勾配（−ｄＨｃ／
ｄＴ）との関係を図３に示す。保磁力Ｈｃは高記録密度
化に対応するため、２．２ｋＯｅ以上必要である。ま
た、磁気記憶装置に記録した情報が、熱揺らぎの影響で
オーバーライト特性が劣化しない、あるいは、時間と共
に情報が消失しないように維持するためには、保磁力の
温度勾配を１５Ｏｅ／ｄｅｇ以下にする必要がある。

【００２２】同図から、Ｒｈ，Ｐｄ，Ｉｒを添加するこ
とにより、保磁力Ｈｃは減少し、１５ａｔ％以上添加す
ると、保磁力Ｈｃは急激に低下することがわかる。仕様
の２．２ｋＯｅ以上の保磁力を得るためには、Ｒｈ，Ｐ
ｄ，Ｉｒの添加濃度を１５ａｔ％以下とする必要があ
る。一方、図３に示す保磁力Ｈｃの温度勾配は、５ａｔ
％のＲｈ，Ｐｄ，Ｉｒ添加で最小を得る変化をする。温
度勾配を１５Ｏｅ／ｄｅｇ以下にするＲｈ，Ｐｄ，Ｉｒ
の添加濃度範囲は１ａｔ％以上１５ａｔ％以下である。
以上の保磁力と保磁力の温度勾配の結果から、Ｒｈ，Ｐ
ｄ，Ｉｒの添加量としては１ａｔ％以上１５ａｔ％以下
とする必要があることが明らかとなった。さらに、Ｒ
ｈ，Ｐｄ，Ｉｒの添加は１種のみではなく、２種以上添
加した場合にも、合計の濃度を１ａｔ％以上１５ａｔ％
以下とすれば、同様な効果が得られることを確認した。

【００２３】下記の表１に、上記実施例の元素を何も添
加しない媒体と、Ｒｈを５ａｔ％添加した媒体のオーバ
ーライト特性と分解能を比較して示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】オーバーライト特性は、４０ｋＦＣＩの信
号の上に１９０ｋＦＣＩの信号を上書きした際、４０ｋ
ＦＣＩの信号成分の減衰量を測定した値であり、３０ｄ
Ｂ以上必要である。分解能は１９０ｋＦＣＩの信号で記
録したときの再生出力を、４０ｋＦＣＩの信号で記録し
たときの再生出力で割った値であり、１０％以上必要で
ある。元素を何も添加していない媒体は保磁力が高すぎ
るため、２５℃でのオーバーライト特性が不足してい
る。温度を１００℃に上げた場合には、保磁力の低下が
著しいため、１９０ｋＦＣＩ記録時における再生出力が
低下し、充分な分解能が得られない。一方、Ｒｈを５ａ
ｔ％添加した媒体では、温度によらず、オーバーライト
特性と分解能共に仕様を満たしている。

【００２６】次に、磁性膜に添加するＰｔ量と媒体Ｓ／
Ｎの関係を図４に示す。媒体Ｓ／Ｎとは、１９０ｋＦＣ
Ｉの記録密度で記録したときの再生出力を、そのときの
媒体ノイズで割った値をｄＢ表示したものである。１平
方インチあたり２ギガビットの記録密度を達成するため
には、２０ｄＢ以上の媒体Ｓ／Ｎが必要となる。ベース
となる磁性膜にＣｏ−１６ａｔ％Ｃｒ−３ａｔ％Ｒｈを
用い、Ｐｔの添加量を２〜２８ａｔ％の範囲で変化させ
た。このとき、下地膜にはＣｒ−Ｖ合金を用い、Ｐｔ量
に応じてＶ濃度を変えて、磁性膜のｃ軸長と下地膜のａ
軸長の√２倍がほぼ等しくなるように調整した。

【００２７】媒体Ｓ／Ｎは１６〜１８ａｔ％のＰｔ量で
最大を得る変化をしている。２０ｄＢ以上の媒体Ｓ／Ｎ
を得るためには、６〜２４ａｔ％の範囲でＰｔを添加す
る必要がある。このときの磁性膜中のＣｏ濃度は５７ａ
ｔ％以上、７５ａｔ％以下であった。尚、Ｐｔ量を多く
するとコストが高くなるため、仕様とコストとの兼ね合
いで、上記範囲内でＰｔ量を調整すれば良い。

【００２８】上記検討と同様に、ベースとなる磁性膜に
Ｃｏ−１２ａｔ％Ｐｔ−５ａｔ％Ｉｒを用い、Ｃｒの添
加濃度を変える検討を行った。この結果、Ｃｒ濃度は１
６ａｔ％以上、２５ａｔ％以下とすることが好ましいこ
とがわかった（図５）。Ｃｒ濃度が１６ａｔ％以下で
は、Ｃｒの粒界偏析による媒体ノイズの低減効果がそれ
ほど得られない。一方、Ｃｒ濃度を２５ａｔ％以上とす
ると、熱揺らぎの影響が大きく、磁気記録媒体として好
ましくないことがわかった。

【００２９】以上の結果から、ＣｏＣｒＰｔ磁性膜にＲ
ｈ，Ｐｄ，Ｉｒよりなる群から選ばれた少なくとも１種
の元素の合計の濃度が１ａｔ％〜１５ａｔ％の範囲で添
加することで、少なくとも１平方インチあたり２ギガビ
ットの記録密度を達成できることがわかった。このと
き、Ｐｔ添加量は６〜２４ａｔ％の範囲とし、Ｃｒ添加
量は１６〜２５ａｔ％の範囲とし、Ｃｏの濃度は５７ａ
ｔ％以上７５ａｔ％以下とする必要がある。

【００３０】図２のＣｏ−１８ａｔ％Ｃｒ−６ａｔ％Ｐ
ｔ−５ａｔ％Ｒｈ磁性膜を用いた媒体において、図１に
示す構造の下地膜１２，１２’をＣｒＭｏから純Ｃｒに
変えた場合の保磁力Ｈｃ、保磁力の温度勾配（−ｄＨｃ
／ｄＴ）、媒体Ｓ／Ｎを表２に比較して示す。

【００３１】

【表２】

【００３２】表２に示すように、下地膜をＣｒＭｏから
純Ｃｒに変えると、保磁力の温度勾配（−ｄＨｃ／ｄ
Ｔ）は小さな値となるが、保磁力Ｈｃが３．７ｋＯｅか
ら２．２ｋＯｅに低下する。これは、Ｃｒ下地膜の格子
定数が小さく、磁性膜との整合性が悪いため、磁性膜の
磁化容易軸であるｃ軸の膜面内への配向性が劣化したた
めである。したがって、より高い保磁力を得るために
は、下地膜の格子定数を大きくする効果のあるＶ，Ｎ
ｂ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗ，Ｔｉ等をＣｒに添加した下地膜を
用いることが効果的である。

【００３３】また、基板１１と下地膜１２，１２’の間
にＣｒからなる初期成長制御膜を設けた場合には、下記
の表３に示すように若干ではあるが、保磁力や媒体Ｓ／
Ｎがさらに向上した。これは、基板とＣｒＭｏ下地膜の
間にＣｒからなる初期成長制御膜を設けると、磁性膜の
磁化容易軸の面内への配向性がさらに向上したためであ
る。この性質は下地膜をＣｒＭｏにした場合にのみ有効
なわけではなく、Ｃｒ，Ｖ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗ，Ｔ
ｉの群から選ばれた少なくとも２種以上の元素の合金か
らなる下地膜を用いた場合に常に成り立つことを確認し
た。

【００３４】

【表３】

【００３５】磁性膜の膜厚を変えることで、残留磁束密
度（Ｂｒ）と磁性膜の膜厚（ｔｍａｇ）との積（Ｂｒ・
ｔｍａｇ）に関する検討を行った。このとき、磁性膜に
はＣｏ−２０ａｔ％Ｃｒ−１２ａｔ％Ｐｔ−５ａｔ％Ｒ
ｈを用い、下地膜にはＣｒ初期成長制御膜を設けたＣｒ
−２０ａｔ％Ｔｉを用いた。保磁力Ｈｃを図６に、媒体
Ｓ／Ｎを図７に示す。これらの結果から、記録時におけ
る磁気記録媒体に対する磁気ヘッドの相対的な走行方向
に磁界を印加して測定したＢｒ・ｔｍａｇは、１０Ｇ・
μｍ以上１００Ｇ・μｍ以下とする必要があることがわ
かる。Ｂｒ・ｔｍａｇを１００Ｇ・μｍ以上にすると、
媒体ノイズが大きくなってしまい好ましくない。一方、
Ｂｒ・ｔｍａｇを１０Ｇ・μｍ以下にすると、熱揺らぎ
の影響が大きくなり、保磁力と再生出力が低下する。ま
た、同図から、保磁力Ｈｃが２．２ｋＯｅ以上ある場合
のみに、必要な媒体Ｓ／Ｎが得られることがわかる。〔実施例２〕前記実施例１の面内磁気記録媒体は、図８
に一例を示すような磁気抵抗効果を利用した再生専用の
センサを備える磁気ヘッドを用いることによって、その
性能が充分に活かされる。

【００３６】記録用磁気ヘッドは、一対の記録磁極８
１，８２とそれに鎖交するコイル８３からなる誘導型薄
膜磁気ヘッドであり、記録磁極間のギャップ層厚は０．
３μｍとした。また、磁極８２は共に厚さ１μｍの磁気
シールド層８６と対で、再生用の磁気ヘッドの磁気シー
ルドも兼ねており、このシールド層間距離は０．２５μ
ｍである。再生専用の磁気ヘッドは、磁気抵抗効果セン
サ８４と、電極となる導体層８５からなる磁気抵抗効果
型ヘッドである。この磁気ヘッドは磁気ヘッドスライダ
基体８７上に設けられている。尚、図８では記録磁極間
のギャップ層、及びシールド層と磁気抵抗効果センサ間
のギャップ層は省略してある。

【００３７】磁気抵抗効果センサ８４の詳細な断面構造
を図９に示す。磁気センサの信号検出領域９１は、酸化
Ａｌのギャップ層９２上に横バイアス層９３、分離層９
４、磁気抵抗強磁性層９５が順次形成された部分からな
る。磁気抵抗強磁性層９５には、膜厚２０ｎｍのＮｉＦ
ｅ合金を用いた。横バイアス層９３には膜厚２５ｎｍの
ＮｉＦｅＮｂを用いたが、ＮｉＦｅＲｈ等の比較的電気
抵抗が高く、軟磁気特性の良好な強磁性合金であっても
構わない。横バイアス層９３は磁気抵抗強磁性層９５を
流れるセンス電流が作る磁界によって、この電流と垂直
な膜面内方向（横方向）に磁化され、磁気抵抗強磁性層
９５に横方向のバイアス磁界を印加する。これにより、
媒体からの漏洩磁界に対して、線形な再生出力が得られ
る磁気センサとなる。磁気抵抗強磁性層９５からのセン
ス電流の分流を防ぐ分離層９４には、比較的電気抵抗が
高いＴａを用い、膜厚は５ｎｍとした。信号検出領域９
１の両端にはテーパー形状に加工されたテーパー部９６
がある。テーパー部９６は、磁気抵抗強磁性層９５を単
磁区化するための永久磁石層９７と、その上に形成され
た信号を取り出すための一対の電極９８からなる。永久
磁石層９７は保磁力が高く、磁化方向が容易に変化しな
いことが重要であり、ＣｏＣｒ，ＣｏＣｒＰｔ合金等が
用いられる。

【００３８】また、磁気抵抗効果センサ８５には、図１
０に示すようなスピンバルブ型を用いると、より大きな
出力が得られるため好ましい。磁気センサの信号検出領
域１０１は、酸化Ａｌのギャップ層１０２上に膜厚５ｎ
ｍのＴａバッファ層１０３、膜厚７ｎｍの第一の磁性層
１０４、膜厚１．５ｎｍのＣｕ中間層１０５、膜厚３ｎ
ｍの第二の磁性層１０６、膜厚１０ｎｍのＦｅ−５０ａ
ｔ％Ｍｎ反強磁性合金層１０７が順次形成された構造で
ある。第一の磁性層１０４にはＮｉ−２０ａｔ％Ｆｅ合
金を用い、第二の磁性層１０６にはＣｏを用いた。反強
磁性合金層１０７からの交換磁界により、第二の磁性層
１０６の磁化は一方向に固定されている。これに対し、
第二の磁性層１０６と非磁性の中間層１０５を介して接
する第一の磁性層１０４の磁化の方向は、磁気記録媒体
からの漏洩磁界により変化する。このような二つの磁性
層の磁化の相対的な方向の変化に伴い、３つの膜全体の
抵抗に変化が生じる。この現象はスピンバルブ効果と呼
ばれ、本実施例では磁気抵抗効果センサにこの効果を利
用したスピンバルブ型磁気ヘッドを用いた。尚、永久磁
石層１０９と電極１００からなるテーパー部１０８は、
図９に示した通常の磁気抵抗効果センサと同様である。

【００３９】磁気記憶装置の一例の上面図を図１１
（ａ）に、そのＡＡ’線断面図を図１１（ｂ）に略示す
る。面内磁気記録媒体１１１は、面内磁気記録媒体駆動
部１１２に連結する保持具によって保持され、面内磁気
記録媒体１１１のそれぞれの面に対向して、図８に略示
する磁気ヘッド１１３が配置される。磁気ヘッド１１３
は浮上高さ０．０６μｍ以下で安定低浮上させ、さらに
０．５μｍ以下のヘッド位置決め精度で所望のトラック
に磁気ヘッド駆動部１１５により駆動される。

【００４０】磁気ヘッド１１３によって再生した信号
は、記録再生信号処理系１１４によって波形処理され
る。記録再生信号処理系１１４は増幅器、アナログ等化
器、ＡＤコンバータ、ディジタル等化器、最尤復号器等
で構成されている。磁気抵抗効果を利用したヘッドの再
生波形は、ヘッドの特性により正と負の大きさが非対称
となったり、記録再生系の周波数特性の影響を受けたり
して、記録した信号とは異なった信号に読み誤られるこ
とがある。アナログ等化器は再生波形を整えて、これを
修復する機能を有する。この修復された波形をＡＤコン
バータを通してディジタル変換し、ディジタル等化器に
よってさらに波形を整える。最後にこの修復された信号
を最尤復号器によって、最も確からしいデータに復調す
る。以上の構成の再生信号処理系によって、極めて低い
エラーレートで信号の記録再生が行われる。なお、等化
器や最尤復号器は既存のものを用いても構わない。

【００４１】以上の装置構成にすることによって、１平
方インチあたりの記録密度２ギガビット以上に対応する
ことができ、従来の磁気記憶装置に比べ３倍以上の記憶
容量を持った高密度磁気記憶装置を実現することができ
た。また、記録再生信号処理系から最尤復号器を取り除
き、従来の波形弁別回路に変えた場合にも従来に比べ２
倍以上の記憶容量を持った磁気記憶装置を実現すること
ができた。

【００４２】以上の実施例では、ディスク状の磁気記録
媒体とそれを用いた磁気記憶装置について例を述べてき
たが、本発明は片面のみに磁性層を有するテープ状、カ
ード状の磁気記録媒体、及びそれら磁気記録媒体を用い
た磁気記憶装置にも適用できることは言うまでもない。
さらに、磁気記録媒体の作製方法に関してもＤＣマグネ
トロンスパッタリング法に限らず、ＥＣＲスパッタリン
グ法、イオンビームスパッタリング法、真空蒸着法、プ
ラズマＣＶＤ法、塗布法、メッキ法等如何なる手法を用
いても構わない。

【００４３】

【発明の効果】本発明によると、熱揺らぎの影響が小さ
く、高保磁力、かつ、低ノイズな媒体を得ることができ
る。さらに、この磁気記録媒体と磁気抵抗効果を利用し
た再生専用の素子を有する磁気ヘッドとを組み合わせる
ことによって、１平方インチあたり２ギガビット以上の
記録密度を有する磁気記憶装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による磁気記録媒体の一実施例の断面模
式図。

【図２】Ｒｈ，Ｐｄ，Ｉｒの添加濃度と保磁力の関係を
示す図。

【図３】Ｒｈ，Ｐｄ，Ｉｒの添加濃度と保磁力の温度勾
配の関係を示す図。

【図４】Ｐｔ添加濃度と媒体Ｓ／Ｎの関係を示す図。

【図５】Ｃｒ添加濃度と媒体Ｓ／Ｎの関係を示す図。

【図６】Ｂｒ・ｔｍａｇと保磁力の関係を示す図。

【図７】Ｂｒ・ｔｍａｇと媒体Ｓ／Ｎの関係を示す図。

【図８】磁気抵抗効果を利用した素子を備える磁気ヘッ
ドの構造の一例を示す模式図。

【図９】磁気抵抗効果センサの一例を示す構造図。

【図１０】スピンバルブ型磁気抵抗効果センサの一例を
示す構造図。

【図１１】磁気記憶装置の構造の一例を示す模式図。

【符号の説明】

１１…基板、１２，１２’…下地膜、１３，１３’…磁
性膜、１４，１４’…保護膜、８１…記録磁極、８２…
磁極兼磁気シールド層、８３…コイル、８４…磁気抵抗
効果素子、８５…導体層、８６…磁気シールド層、８７
…スライダ基体、９１…磁気センサの信号検出領域、９
２…ギャップ層、９３…横バイアス層、９４…分離層、
９５…磁気抵抗強磁性層、９６…テーパー部、９７…永
久磁石層、９８…電極、１００…電極、１０１…磁気セ
ンサの信号検出領域、１０２…ギャップ層、１０３…バ
ッファ層、１０４…第一の磁性層、１０５…中間層、１
０６…第二の磁性層、１０７…反強磁性合金層、１０８
…テーパー部、１０９…永久磁石層、１１１…磁気記録
媒体、１１２…磁気記録媒体駆動部、１１３…磁気ヘッ
ド、１１４…記録再生信号処理系、１１５…磁気ヘッド
駆動部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者神邊哲也東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者玉井一郎東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者萬行恵美東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に少なくともＣｏとＣｒとＰｔと
を含む磁性膜を設けた磁気記録媒体において、前記磁性
膜中のＣｏの濃度が５７ａｔ％以上７５ａｔ％以下であ
り、かつ、前記磁性膜がＲｈ，Ｉｒ，Ｐｄよりなる群か
ら選ばれた少なくとも１種の元素を含むことを特徴とす
る磁気記録媒体。
【請求項２】前記磁性膜中のＣｒ濃度が１６ａｔ％以
上２５ａｔ％以下、Ｐｔ濃度が６ａｔ％以上２４ａｔ％
以下であり、かつ、Ｒｈ，Ｉｒ，Ｐｄよりなる群から選
ばれた少なくとも１種の元素の合計の濃度が１ａｔ％以
上１５ａｔ％以下であることを特徴とする請求項１記載
の磁気記録媒体。
【請求項３】記録時における前記磁気記録媒体に対す
る磁気ヘッドの相対的な走行方向に磁界を印加して測定
した残留磁束密度と磁性膜の膜厚との積が１０Ｇ・μｍ
以上１００Ｇ・μｍ以下であり、前記磁界印加方向と同
じ方向で測定した保磁力が２．２ｋＯｅ以上であり、さ
らに、前記保磁力の温度に対する減少係数の絶対値が１
５Ｏｅ／ｄｅｇ以下であることを特徴とする請求項１又
は２記載の磁気記録媒体。
【請求項４】基板と前記磁性膜との間にＣｒ，Ｔｉ，
Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａよりなる群から選ばれた少な
くとも１種の元素からなる下地膜を設けたことを特徴と
する請求項１、２又は３記載の磁気記録媒体。
【請求項５】基板と前記下地膜との間にＣｒからなる
初期成長制御膜を設けたことを特徴とする請求項４記載
の磁気記録媒体。
【請求項６】磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体を記
録方向に駆動する駆動部と、記録部と再生部からなる磁
気ヘッドと、前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体に対し
て相対的に運動させる手段と、前記磁気ヘッドに対する
入力信号及び出力信号を波形処理する記録再生信号処理
手段とを含む磁気記憶装置において、前記磁気記録媒体が請求項１〜５のいずれか１項記載の
磁気記録媒体で構成され、かつ、前記磁気ヘッドの再生
部が磁気抵抗効果型の素子で構成されたことを特徴とす
る磁気記憶装置。