JPH10320740A

JPH10320740A - 磁気記憶装置及び面内磁気記録媒体

Info

Publication number: JPH10320740A
Application number: JP12962497A
Authority: JP
Inventors: Kiwamu Tanahashi; 究棚橋; Yuzuru Hosoe; 譲細江; Ichiro Tamai; 一郎玉井; Tetsuya Kanbe; 哲也神邊; Tomoo Yamamoto; 朋生山本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-05-20
Filing date: 1997-05-20
Publication date: 1998-12-04

Abstract

(57)【要約】【課題】１平方インチあたり３ギガビット以上の記録
密度で高い信頼性を有する磁気記憶装置と、それを実現
するための、媒体ノイズが低く、かつ、熱揺らぎの影響
を受けにくい面内記録媒体を提供する。【解決手段】磁気記憶装置の磁気ヘッドの再生部を磁
気抵抗効果型ヘッドで構成する。また、面内磁気記録媒
体の磁性層を組成の異なる二層構造とし、下地層５２と
接する第一磁性層５３のＰｔ濃度を、第一磁性層の上に
形成された第二磁性層５４のＰｔ濃度に比べ高くし、第
一磁性層５３のＣｒ濃度を第二磁性層５４のＣｒ濃度に
比べ低くする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気記憶装置及び
面内磁気記録媒体に係り、特に１平方インチあたり３ギ
ガビット以上の記録密度を有する磁気記憶装置と、これ
を実現するための面内磁気記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータの扱う情報量は増加の一途
をたどっており、外部記憶装置である磁気ディスク装置
にはますますの大容量化が求められている。現在のとこ
ろ最高１平方インチあたり１ギガビットクラスの記録密
度を持つ磁気ディスク装置が製品化されるに到ってい
る。こうした高密度磁気ディスク装置の磁気ヘッドに
は、記録部と再生部を分離し、記録部には電磁誘導型磁
気ヘッドを、再生部には磁気抵抗効果型ヘッドを用いた
複合型ヘッドが採用されている。磁気抵抗効果型ヘッド
は、従来の電磁誘導型ヘッドに比べ再生感度が高いた
め、記録ビットが微小化し漏洩磁束が減少した場合で
も、十分な再生出力を得ることができる。また、さらに
再生感度を高めたスピンバルブ型の巨大磁気抵抗効果型
ヘッドの開発も進みつつある。

【０００３】一方、磁気記録媒体は、ＣｏＮｉＣｒ、Ｃ
ｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔ等のＣｏ合金磁性層と、磁性
層の結晶配向性を制御するＣｒ下地層とから成るものが
用いられている。Ｃｏ合金磁性層はｃ軸を磁化容易軸と
する六方最密（ｈｃｐ）構造をとるため、面内磁気記録
媒体として用いるには、ｃ軸を面内に向けるのが望まし
い。そこで、基板上にまず体心立方（ｂｃｃ）構造をと
るＣｒ下地層を形成し、その上にＣｏ合金磁性層をエピ
タキシャル成長させ、ｃ軸を面内に向ける手法が用いら
れている。また、高い保磁力が必要な高密度記録媒体の
磁性層には、格子定数の大きなＣｏＣｒＰｔ合金が用い
られるため、ＣｒにＴｉやＶを添加して格子間隔を増加
させ、磁性層との格子整合性を高め、ｃ軸をより面内に
向ける手法が提案されている（特開昭６２−２５７６１
８号公報、特開昭６３−１９７０１８号公報）。

【０００４】再生ヘッドに磁気抵抗効果型ヘッドを用い
た場合、媒体の信号のみならず、ノイズも高感度に再生
するため、媒体には従来以上の低ノイズ化が求められ
る。媒体ノイズは、主に記録ビット間の磁化遷移領域に
おける磁化の乱れに起因しており、この領域を狭くする
ことが媒体ノイズの低減につながる。これには、磁性粒
子を微細化し、かつ、粒子間の相互作用を弱め、磁化反
転サイズを小さくすることが有効である。前述したよう
に、磁性層と下地層の間にはエピタキシャル関係が成り
立っているため、下地粒子を微細化することにより磁性
粒子を微細化できる。また、粒子間の相互作用の低減
は、磁性層のＣｒ濃度及び成膜温度を高くして、非磁性
のＣｒを粒界に偏析させることにより可能となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高記録
密度化に対応するために磁性層を薄くした場合には、磁
性粒子の過度な微細化により磁化が熱的に不安定とな
り、記録された信号が時間とともに減衰することが問題
となりつつある。本発明は、上記の問題点を解決するた
めになされたものである。より具体的には、１平方イン
チあたり３ギガビット以上の記録密度で高い信頼性を有
する磁気記憶装置と、それを実現するための、媒体ノイ
ズが低く、かつ、熱揺らぎの影響を受けにくい面内磁気
記録媒体を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では、基板上に下
地層を介して形成された磁性層を有する面内磁気記録媒
体と、面内磁気記録媒体を記録方向に駆動する駆動部
と、記録部と再生部とを備える磁気ヘッドと、磁気ヘッ
ドを面内磁気記録媒体に対して相対運動させる手段と、
磁気ヘッドへの信号入力と磁気ヘッドからの出力信号再
生を行うための記録再生信号処理手段とを有する磁気記
憶装置において、磁気ヘッドの再生部を磁気抵抗効果型
磁気ヘッドで構成し、面内磁気記録媒体の磁性層を組成
の異なる二層構造とし、かつ、下地層と接する第一磁性
層のＰｔ濃度を第一磁性層の上に形成された第二磁性層
のＰｔ濃度に比べて高くすることにより、前記目的を達
成する。

【０００７】第一磁性層のＣｒ濃度は、第二磁性層のＣ
ｒ濃度に比べて低いのが好ましい。また、第一磁性層の
膜厚は１ｎｍ以上８ｎｍ以下とする。磁気抵抗効果型磁
気ヘッドは、互いの磁化方向が外部磁界によって相対的
に変化することによって大きな抵抗変化を生ずる複数の
導電性磁性層と、導電性磁性層の間に配置された導電性
非磁性層とを含む磁気抵抗センサを備えることもでき
る。

【０００８】面内磁気記録媒体の磁性層は、ＣｏＣｒＰ
ｔ、ＣｏＣｒＰｔＴａ、ＣｏＣｒＰｔＮｉ、ＣｏＣｒＰ
ｔＴｉ等、Ｃｏを主成分とする合金を用いることができ
る。Ｐｔが添加されたＣｏ合金は、異方性磁界が高く容
易に高保磁力が得られるため高密度記録に適している。
ただし、Ｐｔ添加とともに保磁力は増加する傾向にある
ため、記録ヘッドの書き込み能力にあわせてＰｔ濃度を
選ぶ必要がある。

【０００９】本発明者等の検討によれば、高記録密度化
に対応するために磁性層を薄くしていく必要があるが、
磁性層が薄い場合には、図１に示すように記録した信号
が時間とともに減衰するようになる。これは、下地層の
上にエピタキシャル成長させた磁性層の初期成長部に
は、過度に微細な粒子が存在し、これらが熱的に揺らぐ
ためと考えられる。こうした熱揺らぎ現象は、磁気異方
性定数Ｋ_uと磁性粒子の体積Ｖの積Ｋ_u・Ｖが熱エネル
ギーｋ_B・Ｔと比較できる程度まで小さくなると起こ
る。IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS、第３０巻、４２
３０−４２３２頁（１９９４年）によると、（Ｋ_u・
Ｖ）／（ｋ_B・Ｔ）が６０程度になると、熱揺らぎの影
響が顕著になる。

【００１０】本発明者等はこうした熱揺らぎの影響を抑
えるために、磁性層のＰｔ濃度を変化させた媒体につい
て検討したところ、図１に示すようにＰｔ濃度を高くす
ることにより、信号の減衰を抑制できることが分かっ
た。図１は再生出力の経時変化を表す図であり、磁性層
のＰｔ濃度を８ａｔ％（図中に□で示す）から、１０ａ
ｔ％（○）、１２ａｔ％（△）と高めるに従って再生出
力の経時変化が少なくなる。これは、Ｐｔ濃度とともに
磁気異方性定数Ｋ_uが大きくなり、（Ｋ_u・Ｖ）／（ｋ
_B・Ｔ）の値を高くすることができ、その結果、熱揺ら
ぎの影響を抑えることができるためと考えられる。しか
しながら、Ｐｔ濃度を高くすると保磁力が大きくなり、
記録再生において十分な重ね書き特性が得られないとい
う問題が生じる。

【００１１】本発明者らは、熱揺らぎの影響を抑え、か
つ、良好な重ね書き特性を得られるよう媒体構造を種々
検討したところ、磁性層を二層構成とし、下地層と接す
る第一磁性層のＰｔ濃度を、その上に形成された第二磁
性層のＰｔ濃度に比べ高くすることが有効であることが
わかった。第一磁性層のＰｔ濃度を高くすることは、磁
性層初期成長部の過度に微細な粒子が熱的に揺らぐこと
を抑える効果があり、第二磁性層のＰｔ濃度を低くする
ことで、保磁力の値を最適化することができる。更に、
第一磁性層のＣｒ濃度を第二磁性層のＣｒ濃度に比べ低
くし、粒子間の適当な交換相互作用を残すことにより、
上記効果を高めることができる。つまり、磁性層初期成
長部の過度に微細な粒子を磁気的に結合させ、実質的な
磁化反転サイズを粒子サイズより大きくすることで、熱
揺らぎの影響を抑えることができる。したがって、第一
磁性層の厚さは磁性層の初期成長部の厚さと同程度にす
るのが望ましい。

【００１２】初期成長部の厚さは、下地層と磁性層の組
み合わせ及び成膜プロセス等に依存するが、最も厚い場
合でも５ｎｍ程度であることから、第一磁性層の膜厚は
５ｎｍ以下とするのが望ましい。また、第一磁性層と第
二磁性層をあわせた膜厚は、媒体の分解能を高くする点
から１５ｎｍ以下とするのが望ましい。

【００１３】本発明においては、磁性層のｃ軸を膜面内
に向ける必要がある。このような結晶配向は、ｂｃｃ構
造を持ち、その（１００）面が概ね膜面と平行な下地層
の上に磁性層を形成することにより得られる。ｂｃｃ構
造を有する下地層の材料としては、Ｃｒ及びＣｒＴｉ、
ＣｒＶ、ＣｒＭｏ、ＣｒＴａ等のＣｒ合金等から選択す
るのが望ましい。Ｃｒ合金を用いる場合、用いる基板や
Ｔｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｔａの添加量により望みの結晶配向が
得られにくい問題が生じる。この場合にはｂｃｃ下地層
を二層とし、第一のｂｃｃ下地層としてＣｒを用い、そ
の上にＣｒ合金を用いた第二のｂｃｃ下地層をエピタキ
シャル成長させることにより、望みの結晶配向を得るこ
とができる。

【００１４】基板としては表面平滑性に優れたものを使
用する必要があり、具体的にはＮｉＰが表面に形成され
たＡｌ−Ｍｇ基板、ガラス基板、ＳｉＯ₂基板、ＳｉＣ
基板、カーボン基板等を用いることができる。また磁性
層の保護層としては、１０〜３０ｎｍの厚さのカーボン
を形成し、さらにパーフルオロアルキルポリエーテル等
の潤滑層を２〜２０ｎｍの厚さで形成することにより、
信頼性の高い面内磁気記録媒体が得られる。また、保護
層の材料として、水素添加したカーボンや炭化シリコン
等を用いることにより、耐摺動性、耐食性を向上するこ
とができる。

【００１５】これまでに、磁性層を二層もしくは多層と
した磁気記録媒体が多数報告されている。例えば、特開
平８−１４７６６０号公報に開示されている磁気記録媒
体では、磁性層を二層とし、第一磁性層をＣｏＣｒＴａ
合金で形成し、第二磁性層をＣｏＣｒＰｔＴａ合金で形
成する。この場合、第二磁性層に保磁力の高いＣｏＣｒ
ＰｔＴａ合金を用い、かつ第二磁性層の膜厚を２〜６ｎ
ｍとしている。それに対し本発明の磁気記録媒体では、
磁性層の二層ともＰｔが添加されており、しかも第一磁
性層のＰｔ濃度が第二磁性層のＰｔ濃度に比べ高く、か
つ第一磁性層の膜厚を１〜８ｎｍと薄くしている点で異
なる。

【００１６】さらに、特開平８−１４７６６０号公報で
は、Ｐｔを添加した第二磁性層の役割は、ＣｏＣｒＴａ
合金を用いた第一磁性層の保磁力低下の抑制であるのに
対し、本発明の磁気記録媒体では、Ｐｔ濃度が高い第一
磁性層に熱揺らぎの影響を抑制する役割を持たせている
点で本質的に異なる。つまり、本発明の磁気記録媒体で
は、磁性層を薄くした場合に問題となる熱揺らぎによる
再生信号の減衰を抑える効果があるが、この従来例のよ
うな膜構成では保磁力を高くすることはできてもこうし
た効果は期待できない。

【００１７】また、例えば特開平８−７７５４４号公報
に開示されているように、磁性層を軟磁性層と硬磁性層
との二層積層構造とした磁気記録媒体があるが、本発明
の磁性層は二層とも硬磁性である点でこのような従来例
とは異なる。磁性層に軟磁性層が含まれると、強い交換
相互作用により媒体ノイズが増大する可能性が高く、さ
らに外部からの磁界の影響を受けやすくなるという問題
も生じる。

【００１８】また、例えば特開平６−２４３４５４号公
報、特開平６−３４２５１１号公報、特開平６−３４９
０４７号公報等に開示されているように、磁性層をＣｒ
等の非磁性中間層で分割した磁気記録媒体がある。この
非磁性中間層は分割された磁性層間の交換相互作用を弱
めるため、磁化反転サイズが小さくなり、その結果媒体
ノイズを低減することができる。

【００１９】しかしながら、IEEE TRANSACTIONS ON MAG
NETICS、第３０巻、４２３０−４２３２頁（１９９４
年）に記載されているように、分割された磁性層間には
静磁気相互作用が働いており、磁化反転サイズが熱揺ら
ぎの影響を受ける程度まで小さくなると、この負の相互
作用により磁化が打ち消される可能性がある。それに対
し、本発明の磁気記録媒体では磁性層を非磁性層で分割
することなく直接積層しているため、磁性層間には適度
な交換相互作用が働いており、熱揺らぎの影響を受けに
くい。

【００２０】以上のように、従来の多層磁性層を用いた
磁気記録媒体では、磁性層を薄くした場合に顕在化する
熱揺らぎの影響を抑制することは期待できないが、本発
明の磁気記録媒体は熱揺らぎの影響を抑制する効果があ
るため、磁性層をより薄い領域で使うことができ、その
結果、高い分解能を実現できる。

【００２１】本発明の磁気記憶装置に用いる再生用磁気
抵抗型磁気ヘッドの磁気抵抗センサ部は、互いに０．３
５μｍ以下の距離だけ隔てられた軟磁性からなる２枚の
シールド層の間に形成する。前記シールド層の間隔を
０．３５μｍより大きくすると分解能が低下するので好
ましくない。面内磁気記録媒体の磁気特性としては、磁
性層の厚さｔと、記録時における面内磁気記録媒体に対
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との積Ｂｒ×ｔを１０Ｇμｍ以
上、１３０Ｇμｍ以下とし、さらに、磁界印加方向と同
じ方向に磁界を印加して測定した保磁力Ｈｃを２ｋＯｅ
以上とすると磁化遷移領域が狭くなり、媒体ノイズが低
減する。Ｂｒ×ｔを１０Ｇμｍより小さくすると十分な
再生出力が得られず、また１３０Ｇμｍより大きくする
と分解能が低下するため好ましくない。また、保磁力を
２ｋＯｅより小さくすると２００ｋＦＣＩ以上の高記録
密度での再生出力が大幅に低下するため好ましくない。

【００２２】さらに、前記磁気抵抗効果型磁気ヘッド
を、互いの磁化方向が外部磁界によって相対的に変化す
ることによって大きな抵抗変化を生ずる複数の導電性磁
性層と、該導電性磁性層の間に配置された導電性非磁性
層を含む磁気抵抗センサによって構成することにより、
再生信号を高めることができるため、１平方インチあた
り３ギガビット以上の記録密度で高い信頼性を有する磁
気記憶装置を実現することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。〔実施例１〕本実施例で用いた磁気記憶装置の平面模式
図及び縦断面模式図を図２（ａ）及び図２（ｂ）に示
す。この装置は、面内磁気記録媒体２１と、これを回転
駆動する駆動部２２と、磁気ヘッド２３及びその駆動手
段２４と、前記磁気ヘッドの記録再生信号処理手段２５
を有してなる周知の構成を持つ磁気記憶装置である。

【００２４】この磁気記憶装置に用いた磁気ヘッドの構
造の模式図を図３に示す。この磁気ヘッドは、磁気ヘッ
ドスライダ基体３７の上に形成された記録用の電磁誘導
型磁気ヘッドと再生用の磁気抵抗効果型ヘッドを組み合
わせた記録再生分離型ヘッドである。記録用磁気ヘッド
は、一対の記録磁極３１、３２とそれに鎖交するコイル
３３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３２は
ともに厚さ１μｍの磁気シールド層３６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０．２５μｍである。再生用磁気ヘッド
は、磁気抵抗効果センサ３４と、電極となる導体層３５
からなる磁気抵抗効果型ヘッドである。なお、図３では
記録磁極間のギャップ層及びシールド層は省略してあ
る。

【００２５】図４に、磁気抵抗センサの縦断面構造を示
す。磁気抵抗センサの信号検出領域４１は、酸化Ａｌの
ギャップ層４２上に横バイアス層４３、分離層４４、磁
気抵抗強磁性層４５が順次形成された部分から構成され
る。磁気抵抗強磁性層４５には、２０ｎｍのＮｉＦｅ合
金を用いた。横バイアス層４３には２５ｎｍのＮｉＦｅ
Ｎｂを用いたが、ＮｉＦｅＲｈ等の比較的電気抵抗が高
く、軟磁性特性の良好な強磁性合金を用いてもよい。横
バイアス層４３は、磁気抵抗強磁性層４５を流れるセン
ス電流で誘起された磁界によって、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４５
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。

【００２６】磁気抵抗磁性層４５からのセンス電流の分
流を防ぐ分離層４４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４１の両端に
はテーパー形状に加工されたテーパー部４６がある。テ
ーパー部４６は、磁気抵抗磁性層４５を単磁区化するた
めの永久磁石層４７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４８から構成される。永久磁石４
７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。

【００２７】図５に、本実施例で用いた磁気記録媒体の
膜構成を示す。基板５１には外径９５ｍｍφのＮｉＰメ
ッキが表面に施されたＡｌ−Ｍｇ合金基板を用いた。下
地層５２としてとして厚さ１０ｎｍのＣｒ−１５ａｔ％
Ｔｉ合金層を、第一磁性層５３として３ｎｍのＣｏ−２
２ａｔ％Ｃｒ−１２ａｔ％Ｐｔ合金層を、第二磁性層５
４として１１ｎｍのＣｏ−２２ａｔ％Ｃｒ−１０ａｔ％
Ｐｔ合金層を、保護層５５として１０ｎｍのカーボン層
をＤＣマグネトロンスパッタリング法により連続的に形
成した。成膜条件は、アルゴンガスの分圧は５ｍＴｏｒ
ｒ、投入電力は１ｋＷ、基板温度は３００℃とした。潤
滑層５６は、パーフルオロアルキルポリエーテル系の材
料をフルオロカーボン材料で希釈し塗布した。

【００２８】また、比較例として、図６に示すように磁
性層６３を単層としたものを作製した。ここで磁性層６
３は、膜厚を１４ｎｍとし、Ｃｏ−２２ａｔ％Ｃｒ−１
０ａｔ％Ｐｔ合金層（比較例１）とＣｏ−２２ａｔ％Ｃ
ｒ−１２ａｔ％Ｐｔ合金層（比較例２）の二種類の組成
を用いた。

【００２９】本実施例と比較例の媒体に２２５ｋＦＣＩ
の線記録密度で信号を書き込み、再生信号の経時変化を
測定することにより、記録された信号の安定性を調べ
た。その結果、図７に示すように、比較例１の媒体では
時間とともに再生出力が緩やかに減少し、１２０時間後
には約４％の低下が見られたのに対し、比較例２及び本
実施例の媒体では１２０時間後でも再生出力の低下はほ
とんど認められなかった。これは比較例１の媒体では、
磁性層の初期成長部に過度に微細な粒子が存在し、これ
らが熱的に揺らぐのに対し、比較例２及び本実施例の媒
体では初期成長部のＫ_uが大きいため、Ｋ_u・Ｖの値を
比較的大きくでき、その結果熱的な揺らぎを抑えること
ができたと考えられる。

【００３０】一方、重ね書き特性は、表１に示すように
比較例１と本実施例の媒体では良好な特性が得られたの
に対し、比較例２の媒体では劣化した。比較例２の媒体
の重ね書き特性が劣化したのは、Ｐｔ濃度が高く、保磁
力が大きいためである。このように、熱揺らぎの影響を
抑え、かつ良好な重ね書き特性を得るためには、磁性層
を二層構成とし第一磁性層に高Ｐｔ濃度の磁性層を用い
ることが有効であることがわかる。

【００３１】

【表１】

【００３２】本実施例の媒体を図２に示した磁気記憶装
置に組み込んで、ヘッド浮上量３０ｎｍ、線記録密度２
６０ｋＦＣＩ、トラック密度１３ｋＴＰＩの条件で記録
再生特性を評価したところ１．７の装置Ｓ／Ｎが得られ
た。また、磁気ヘッドへの入力信号を８−９符号変調処
理を施すことにより、１０℃から５０℃の温度範囲にお
いて、１平方インチあたり３ギガビットの記録密度で記
録再生することができた。しかも、内周から外周までの
ヘッドシーク試験５万回後のビットエラー数は１０ビッ
ト／面以下であり、平均故障間隔で３０万時間が達成で
きた。

【００３３】〔実施例２〕図５に示した実施例１の媒体
と同様な層構成で、基板５１には外径９５ｍｍφのＮｉ
Ｐメッキが表面に施されたＡｌ−Ｍｇ合金基板を用い、
下地層５２として厚さ１０ｎｍのＣｒ−１５ａｔ％Ｔｉ
合金層を、第一磁性層５３として厚さｘｎｍ（ｘ＝０〜
１４）のＣｏ−２２ａｔ％Ｃｒ−１２ａｔ％Ｐｔ合金層
を、第二磁性層５４として厚さ（１４−ｘ）ｎｍのＣｏ
−２２ａｔ％Ｃｒ−１０ａｔ％Ｐｔ合金層を、保護層５
５として１０ｎｍのカーボン層をＤＣマグネトロンスパ
ッタリング法により連続的に形成した。なお、ここでｘ
＝０及びｘ＝１４は、それぞれ厚さ１４ｎｍのＣｏ−２
２ａｔ％Ｃｒ−１０ａｔ％Ｐｔ及びＣｏ−２２ａｔ％Ｃ
ｒ−１２ａｔ％Ｐｔ単層磁性層の場合に相当する。成膜
条件及び潤滑層５６は実施例１と同様である。

【００３４】第一磁性層の膜厚と２２５ｋＦＣＩの線記
録密度で書き込んだ信号の９６時間後の減衰量の関係を
図８（ａ）に、第一磁性層の膜厚と重ね書き特性の関係
を図８（ｂ）にそれぞれ示す。図８（ａ）に示すよう
に、第一磁性層の膜厚が１ｎｍと薄い場合でも再生出力
の減衰量の低減効果が確認された。さらに３ｎｍ以上に
なると第一磁性層を用いない場合に比べ、その減衰量は
１／２以下と非常に小さくなり、熱揺らぎの影響を十分
抑えることができた。

【００３５】一方、図８（ｂ）に示すように、重ね書き
特性は第一磁性層が８ｎｍまでは３５ｄＢ以上の実用上
問題の無い良好な特性を示したが、さらに厚い領域では
徐々に劣化した。また、第一磁性層の膜厚が５ｎｍ以下
の領域では、４０ｄＢ以上の特に良好な重ね書き特性が
得られた。以上から、熱揺らぎの影響を抑え、かつ良好
な重ね書き特性を得るためには、第一磁性層の膜厚は１
ｎｍ以上８ｎｍ以下であることが好ましい。さらに、特
に良好な重ね書き特性を得るには第一磁性層の膜厚を５
ｎｍ以下とするのが好ましい。

【００３６】〔実施例３〕図５に示した実施例１の媒体
と同様な膜構成で、基板５１には外径９５ｍｍφのＮｉ
Ｐメッキが表面に施されたＡｌ−Ｍｇ合金基板を用い、
下地層５２として膜厚１０ｎｍのＣｒ−１５ａｔ％Ｔｉ
合金層を、第一磁性層５３としてＣｒ濃度を１６ａｔ％
から２３ａｔ％まで変えた膜厚３ｎｍのＣｏ−Ｃｒ−１
１ａｔ％Ｐｔ合金層を、第二磁性層５４として１４ｎｍ
のＣｏ−２２ａｔ％Ｃｒ−１０ａｔ％Ｐｔ合金層を、保
護層５５として１０ｎｍのカーボン層をＤＣマグネトロ
ンスパッタリング法により連続的に形成した。成膜条件
及び潤滑層５６は実施例１と同様である。

【００３７】第一磁性層のＣｒ濃度と２２５ｋＦＣＩの
線記録密度で書き込んだ信号の９６時間後の減衰量の関
係を図９に示す。第一磁性層のＣｒ濃度を下げるに従い
再生出力の減衰量は小さくなった。これはＣｒ濃度を下
げることにより、磁性層初期成長部の過度に微細な粒子
が磁気的に結合し、実質的な磁化反転サイズが粒子サイ
ズより大きくなったことを示していると考えられる。

【００３８】このように、第一磁性層のＰｔ濃度をそれ
ほど高くしなくても、Ｃｒ濃度を下げ磁化反転サイズを
大きくすることにより熱揺らぎの影響を抑えることがで
きる。ただし、Ｃｒ濃度を下げすぎると磁化反転サイズ
が必要以上に大きくなり、その結果、媒体ノイズが増加
するので、非磁性Ｃｒの偏析を促進する基板温度等の成
膜プロセスと併せて、適当なＣｒ濃度を選ぶ必要があ
る。

【００３９】第一磁性層の組成がＣｏ−１８ａｔ％Ｃｒ
−１１ａｔ％Ｐｔの本実施例の媒体を実施例１と同様な
磁気記憶装置に組み込んで、ヘッド浮上量３０ｎｍ、線
記録密度２６０ｋＦＣＩ、トラック密度１３ｋＴＰＩの
条件で記録再生特性を評価したところ１．６の装置Ｓ／
Ｎが得られた。また、磁気ヘッドへの入力信号を８−９
符号変調処理を施すことにより、１０℃から５０℃の温
度範囲において、１平方インチあたり３ギガビットの記
録密度で記録再生することができた。しかも、内周から
外周までのヘッドシーク試験５万回後のビットエラー数
は１０ビット／面以下であり、平均故障間隔で３０万時
間が達成できた。

【００４０】〔実施例４〕実施例１と同様な構成を持つ
磁気記憶装置において、磁気抵抗センサ３４に、図１０
に示すようなスピンバルブ型のセンサを用いた。磁気セ
ンサの信号検出領域１０１は、酸化Ａｌのギャップ層１
０２上に５ｎｍのＴａバッファ層１０３、７ｎｍの第一
の磁性層１０４、１．５ｎｍのＣｕ中間層１０５、３ｎ
ｍの第二の磁性層１０６、１０ｎｍのＦｅ−２０ａｔ％
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。

【００４１】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、面内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、三層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ている。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。なお、永久磁石層１０９と電極１０
１０からなるテーパー部１０８は、図４に示した磁気抵
抗効果センサと同様である。

【００４２】実施例１で述べた媒体を上記磁気記憶装置
に組み込んで、ヘッド浮上量３０ｎｍ、線記録密度２６
０ｋＦＣＩ、トラック密度１３ｋＴＰＩの条件で記録再
生特性を評価したところ２．０の装置Ｓ／Ｎが得られ
た。また、磁気ヘッドへの入力信号を８−９符号変調処
理を施すことにより、１０℃から５０℃の温度範囲にお
いて、１平方インチあたり３ギガビットの記録密度で記
録再生することができた。しかも、内周から外周までの
ヘッドシーク試験５万回後のビットエラー数は１０ビッ
ト／面以下であり、平均故障間隔で３０万時間が達成で
きた。

【００４３】

【発明の効果】本発明の面内磁気記録媒体は、磁性層の
初期成長部のＫ_uを大きくできるため熱揺らぎの影響を
受けにくい。また、本発明の面内磁気記録媒体と磁気抵
抗効果型ヘッドとを組み合わせることにより、１平方イ
ンチあたり３ギガビット以上の記録密度で高い信頼性を
有する磁気記憶装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】規格化された再生信号の経時変化を示す図。

【図２】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ本発明の一実施例
の磁気記憶装置の平面模式図及びそのＡ−Ａ’縦断面
図。

【図３】本発明の磁気記憶装置における磁気ヘッドの断
面構造を示す立体模式図。

【図４】本発明の磁気記憶装置における磁気ヘッドの磁
気抵抗センサ部の縦断面構造の模式図。

【図５】本発明の一実施例の面内磁気記録媒体の層構成
を示す図。

【図６】本発明の一比較例の面内磁気記録媒体の層構成
を示す図。

【図７】規格化された再生信号の経時変化を示す図。

【図８】（ａ）は第一磁性層の膜厚と再生出力の減衰量
との関係を示す図、（ｂ）は第一磁性層の膜厚と重ね書
き特性との関係を示す図。

【図９】第一磁性層のＣｒ濃度と再生出力の減衰量との
関係を示す図。

【図１０】本発明の磁気記憶装置における磁気ヘッドの
スピンバルブ型磁気抵抗センサ部の縦断面構造の模式
図。

【符号の説明】

２１…面内磁気記録媒体、２２…面内磁気記録媒体駆動
部、２３…磁気ヘッド、２４…磁気ヘッド駆動部、２５
…記録再生信号処理系、３１…記録磁極、３２…磁極兼
磁気シールド層、３３…コイル、３４…磁気抵抗効果素
子、３５…導体層、３６…磁気シールド層、３７…スラ
イダ基体、４１…磁気センサの信号検出領域、４２…ギ
ャップ層、４３…横バイアス層、４４…分離層、４５…
磁気抵抗強磁性層、４６…テーパー部、４７…永久磁石
層、４８…電極、５１…基板、５２…下地層、５３…第
一磁性層、５４…第二磁性層、５５…保護層、５６…潤
滑層、６３…磁性層、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、１０６…第二の磁性
層、１０７…反強磁性合金層、１０８…テーパー部、１
０９…永久磁石層、１０１０…電極

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)発明者山本朋生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】基板上に下地層を介して形成された磁性
層を有する面内磁気記録媒体と、前記面内磁気記録媒体
を記録方向に駆動する駆動部と、記録部と再生部とを備
える磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを前記面内磁気記録
媒体に対して相対運動させる手段と、前記磁気ヘッドへ
の信号入力と前記磁気ヘッドからの出力信号再生を行う
ための記録再生信号処理手段とを有する磁気記憶装置に
おいて、前記磁気ヘッドの再生部が磁気抵抗効果型磁気ヘッドで
構成され、前記面内磁気記録媒体の磁性層が組成の異な
る二層構造を有し、かつ、下地層と接する第一磁性層の
Ｐｔ濃度が、前記第一磁性層の上に形成された第二磁性
層のＰｔ濃度に比べて高いことを特徴とする磁気記憶装
置。
【請求項２】前記第一磁性層のＣｒ濃度が、前記第二
磁性層のＣｒ濃度に比べて低いことを特徴とする請求項
１記載の磁気記憶装置。
【請求項３】前記第一磁性層の膜厚が１ｎｍ以上８ｎ
ｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の磁
気記憶装置。
【請求項４】前記磁気抵抗効果型磁気ヘッドが、互い
の磁化方向が外部磁界によって相対的に変化することに
よって大きな抵抗変化を生ずる複数の導電性磁性層と、
前記導電性磁性層の間に配置された導電性非磁性層とを
含む磁気抵抗センサを備えることを特徴とする請求項
１、２又は３記載の磁気記憶装置。
【請求項５】基板上に下地層を介して形成された磁性
層を有する面内磁気記録媒体において、前記磁性層が組成の異なる二層構造を有し、かつ下地層
と接する第一磁性層のＰｔ濃度が、前記第一磁性層の上
に形成された第二磁性層のＰｔ濃度に比べて高いことを
特徴とする面内磁気記録媒体。
【請求項６】前記第一磁性層のＣｒ濃度が、前記第二
磁性層のＣｒ濃度に比べて低いことを特徴とする請求項
５記載の面内磁気記録媒体。
【請求項７】前記第一磁性層の膜厚が１ｎｍ以上８ｎ
ｍ以下であることを特徴とする請求項５又は６記載の面
内磁気記録媒体。