JPH1040529A

JPH1040529A - 磁気記録媒体

Info

Publication number: JPH1040529A
Application number: JP19348296A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Hikosaka; 和志彦坂; Tsutomu Tanaka; 田中　　勉; Katsutaro Ichihara; 勝太郎市原
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-07-23
Filing date: 1996-07-23
Publication date: 1998-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】媒体Ｓ／Ｎが良好で、かつ熱揺らぎの影響を受
け難く、しかも再生出力を大きくとることができる磁気
記録媒体を提供する。【解決手段】基板１上に磁性粒子３が非磁性粒界４によ
って分離されている構造の磁性膜２を形成して構成さ
れ、磁性膜２中の非磁性粒界４の体積比が３０％以上で
あり、磁性膜２の磁気異方性エネルギー（Ｈｋ＊Ｍｓ）
が４×１０⁺⁶erg/cc以上である磁気記録媒体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主としてハードデ
ィスク装置に用いられる磁気記録媒体に係り、特に磁性
粒子が非磁性粒界によって分離された構造の磁性膜を有
する磁気記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスク装置、特にリジッドなディ
スク状の基板上に磁性膜を形成した磁気記録媒体を用い
るハードディスク装置は、高記録密度・高速・書き換え
可能・低ビットコストなどの特徴から、パーソナルコン
ピュータ、大型コンピュータおよびワードプロセッサな
どのコンピュータ機器の外部記憶装置として多用されて
おり、大容量化のために記録密度のさらなる向上が期待
されている。記録密度を高めるには、磁気記録媒体には
磁性膜の高保磁力化による線記録分解能の向上のほか、
再生エラーを起こさないようにするために、再生出力に
含まれるノイズを低下させて再生信号品質を向上させる
ことが要求されている。

【０００３】磁気記録媒体からの再生出力に含まれるノ
イズは、媒体の磁性膜の構造と関係しており、磁性膜を
構成する強磁性体の磁性粒子間の磁気的な相互作用が強
い場合に、大きくなることが知られている。そこで、ノ
イズを低下させて再生信号品質を向上させるために、磁
性粒子間の磁気的相互作用を小さくする工夫が種々行わ
れている。

【０００４】第１は、磁性膜に添加したＣｒの濃度を高
めることによって、粒界を非磁性化するように試みる方
法、第２は、磁性膜の成膜条件で酸素を粒界に偏析させ
ることによって粒界を非磁性化する方法、第３は、非磁
性母材中に磁性粒子を散在させることによって磁気的相
互作用を小さくする方法である。また、Ｃｒの添加は磁
性粒子の飽和磁化量を低下させることから、磁性粒子間
の静磁的な相互作用を低下する効果もあると考えられ
る。

【０００５】しかし、第１〜第３のいずれの方法におい
ても、磁性粒子の粒子サイズを小さしてゆくと、熱揺ら
ぎの影響によって記録磁化状態が経時変化を起こし、ノ
イズ量が増加する結果、再生時のエラーレートが増大す
る原因となる。また、粒界を非磁性化してゆくと、磁性
膜の持つ磁化量が小さくなるために、再生出力が小さく
なってしまう。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、磁気
記録媒体においてヘッドによる再生出力に含まれるノイ
ズを低下させるべく粒界の非磁性化を進めようとする従
来の方法では、Ｓ／Ｎが所望通り向上した際には、磁性
粒子の粒子サイズが小さくなるため、熱揺らぎの影響に
よって経時的に再生エラー増大するという問題があり、
また非磁性粒界の体積の増大によって再生出力が低下す
るという問題があった。

【０００７】本発明の目的は、媒体Ｓ／Ｎが良好で、か
つ熱揺らぎの影響を受け難い磁気記録媒体を提供するこ
とにある。本発明の他の目的は、媒体Ｓ／Ｎが良好で、
しかも再生出力を大きくとることができる磁気記録媒体
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は基板上に磁性粒子が非磁性粒界によって分
離された構造の磁性膜を形成してなる磁気記録媒体にお
いて、磁性粒子が膜厚方向および膜面内方向の少なくと
も一方の方向において互い違いとなり、最密配列をとる
ように磁性膜を形成することを特徴とする。

【０００９】また、磁性膜中の非磁性粒界の体積比が３
０％以上であり、磁性膜の磁気異方性エネルギー（Ｈｋ
＊Ｍｓ）が４×１０⁺⁶erg/cc以上であることを特徴とす
る。但し、Ｈｋは磁性粒子の異方性磁界、Ｍｓは磁性膜
の飽和磁化量である。

【００１０】このように磁性粒子が最密配列をとること
で、粒界の非磁性化の割合を大きくしないでも磁性粒子
間の間隔を一定以上に保つことができる。すなわち、磁
性膜中の非磁性粒界の体積比を３０％以上とすると、非
磁性粒界によって磁性粒子どうしが磁気的に良好に分離
されるため、磁性粒子の粒子サイズを必要以上に小さく
することなく磁性粒子間の磁気的相互作用が十分に小さ
くなり、再生出力に含まれるノイズが効果的に低減さ
れ、媒体Ｓ／Ｎが向上する。また、磁性膜の磁気異方性
エネルギーＨｋ＊Ｍｓを４×１０⁺⁶erg/cc以上とするこ
とによって、熱揺らぎの影響で記録磁化状態が経時変化
を起こしにくくなり、長期にわたり低いエラーレートが
得られる。

【００１１】磁性膜中の非磁性粒界の体積比が６０％を
越えると、磁性膜の磁気異方性エネルギーＨｋ＊Ｍｓを
４×１０⁺⁶erg/cc以上にすることが難しいため、体積比
は６０％以下であることが望ましい。磁性膜の磁性粒子
は例えばＣｏＰｔ合金を主成分として構成され、また基
板はＣｒ膜を下地膜として構成される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。図１（ａ）（ｂ）は、本発明の一実
施形態に係る磁気記録媒体の断面図および平面図であ
る。この磁気記録媒体は、リジッドなディスク状基板１
の上に磁性膜２を形成して構成され、磁性膜２は磁性粒
子３が非磁性粒界４で分離された構造となっている。

【００１３】ここで、磁性膜２中の非磁性粒界３の体積
比が３０％以上、好ましくは６０％以下であり、かつ磁
性膜２の磁気異方性エネルギー（Ｈｋ＊Ｍｓ）が４×１
０⁺⁶erg/cc以上であることが従来の磁気記録媒体と異な
っている。

【００１４】また、磁性膜２は磁性粒子３が図１（ａ）
に示すように磁性膜２の膜厚方向に互い違いとなり、さ
らに好ましくは図１（ｂ）に示すように磁性膜２の膜面
内方向においても互い違いとなるように形成されてい
る。言い換えれば、磁性粒子３は磁性膜２の膜厚方向で
隣接する粒子が互いに膜面内方向にずれており、また膜
面内のある方向で隣接する粒子がこれと直交する方向に
互いにずれている。

【００１５】このように構成された磁気記録媒体による
と、媒体Ｓ／Ｎが良好で、かつ熱揺らぎの影響を受け難
く、しかも再生出力を大きくとることができる。以下、
具体的な実施例を挙げて説明する。

【００１６】（実施例１）基板として、２０ｎｍ厚のＣ
ｒ膜からなる下地膜が予め形成されたガラス基板を用意
し、この基板上にＳｉＯ₂ ターゲットと、Ｃｏ：２０ａ
ｔ．％、Ｐｔ：３ａｔ．％のＣｏＰｔＣｒターゲットを
用いて、非磁性粒界（母材）としてのＳｉＯ₂ の体積比
が種々異なるＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ₂ グラニュラー膜を
磁性膜として形成してディスク状磁気記録媒体を作成し
た。成膜は、ＲＦバイアスを印加しながらＤＣスパッタ
により行った。

【００１７】図２〜図４に、種々の実験結果を示す。図
２は、実施例１および比較例に係る磁気記録媒体におけ
る磁性膜の母材体積比と媒体Ｓ／Ｎ（Ｓo ／Ｎmax 、Ｓ
o は低域出力、Ｎmax は１５０ｋＦＣＩでのノイズ量）
の関係を示す図である。図３は、実施例１および比較例
に係る磁気記録媒体における磁性膜の母材体積比と磁気
異方性エネルギー（Ｈｋ＊Ｍｓ）の関係を示す図であ
る。図４は、実施例１および比較例に係る磁気記録媒体
における磁性膜の磁気異方性エネルギー（Ｈｋ＊Ｍｓ）
とノイズ量変化ΔＮm ／Ｓo の関係を示す図である。

【００１８】ＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ₂ グラニュラー膜中
の非磁性粒界となる母材であるＳｉＯ₂ の体積比を種々
変えた磁気記録媒体について、媒体Ｓ／Ｎを測定したと
ころ、図２の実線に示されるようにＳｉＯ₂ の体積比が
３０％以上になると、Ｓo ／Ｎmax が急激に増大した。
この理由としては、ＳｉＯ₂ の体積比が３０％に満たな
いと、ＣｏＰｔＣｒ磁性粒子どうしの接触が起こり、こ
れが原因でノイズ量が増大するものと考えられる。

【００１９】また、ＳｉＯ₂ の体積比が増加すると、Ｃ
ｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ₂ グラニュラー膜の飽和磁化量Ｍｓ
の低下およびＣｏＰｔＣｒ粒子の異方性磁界Ｈｋの低下
が見られたが、図３の実線に示されるようにＣｏＰｔＣ
ｒ−ＳｉＯ₂ グラニュラー膜の磁気異方性エネルギーＨ
ｋ＊Ｍｓの値は４×１０⁺⁶erg/cc以上であった。

【００２０】さらに、Ｈｋ＊Ｍｓが４×１０⁺⁶erg/cc以
上の場合、媒体に情報を記録したところ、１９０℃で３
０Ｈ加熱した後にも、ノイズ量の増加は図４の実線に示
されるように１ｄＢ以下であり、測定誤差範囲内であっ
た。これは熱揺らぎの影響による磁性膜の記録磁化状態
の経時変化が非常に少ないことを示しており、熱揺らぎ
による再生エラーを防止することができる。

【００２１】このようにして作製された磁気記録媒体に
ついて、ＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ₂ グラニュラー膜を膜厚
方向にＴＥＭで観察したところ、図１（ａ）に示すよう
に球状のＣｏＰｔＣｒ磁性粒子が基板面から膜厚方向に
おいて最密に互い違いに成長している構造となってお
り、また膜面内方向においても図１（ｂ）に示されるよ
うに球状のＣｏＰｔＣｒ磁性粒子が最密に互い違いに形
成されていることが確認された。

【００２２】一方、比較例としてＰｔおよび第３元添加
のない純ＣｏとＳｉＯ₂ ターゲットを用いてＣｏ−Ｓｉ
Ｏ₂ グラニュラー膜を直接基板上に形成し、従来技術に
基づく磁気記録媒体を作製した。この比較例の磁気記録
媒体では、図２の破線に示されるように、ＳｉＯ₂ の体
積比が４０％より大きいとき、Ｓo ／Ｎmax の向上が見
られた。しかし、ＳｉＯ₂ 体積比が４０％より大きい場
合、図３の破線に示されるように磁気異方性エネルギー
Ｍｓ＊Ｈｋは４×１０⁺⁶erg/ccより低い値であった。

【００２３】そして、この比較例の媒体に情報の記録を
行い、１９０℃で３０Ｈ加熱したところ、図４の破線に
示されるようにノイズ量の増加が見られ、熱揺らぎの影
響が生じていることが推測される。

【００２４】さらに、この比較例の磁気記録媒体につい
て、Ｃｏ−ＳｉＯ₂ グラニュラー膜を膜厚方向にＴＥＭ
で観察したところ、Ｃｏ磁性粒子がＳｉＯ₂ 母材中にラ
ンダムに分散された構造をとっていることが確認され
た。また、Ｓo ／Ｎmax が同じ媒体どうしを比較する
と、本実施形態に基づく媒体の粒子径の方が比較例の媒
体より大きかった。

【００２５】本実施形態に基づく磁気記録媒体では、Ｃ
ｏＰｔＣｒ磁性粒子の組成はＰｔが２０〜２５ａｔ．
％、Ｃｒが２〜４ａｔ．％であったが、ターゲットの組
成を変えた場合、Ｐｔが１０〜３５ａｔ．％のものは、
保磁力が２，０００（Ｏｅ）と大きく、記録密度特性に
優れていた。また、ヘッドの記録能力に合わせて、Ｃｏ
ＰｔＣｒ磁性粒子がこの組成範囲となるようにＣｒのほ
かに、Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｗな
どを添加して、保磁力などの特性を調整することができ
る。特に、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｎｂを添加したものは、高温・
高湿試験において磁気特性の変化が少ないという優れた
特性を示した。また、Ｖ，Ｎｂ，Ｈｆを添加したもの
は、添加しないものと比較してＳo ／Ｎmax が１〜２ｄ
Ｂ程度良好となった。

【００２６】（実施例２）基板として、Ｃｒ膜からなる
下地膜が２０ｎｍの厚さに予め形成されたガラス基板を
用意し、この基板上にＳｉＯ₂ ターゲットとＣｏＰｔＣ
ｒＴａターゲットを用いて体積比５０％の３０ｎｍ厚の
ＣｏＰｔＣｒＴａ−ＳｉＯ₂ グラニュラー膜を形成し
て、ディスク状磁気記録媒体を作成した。成膜は、ＲＦ
バイアスを印加しながらＤＣスパッタにより行った。Ｒ
Ｆバイアスの強度を種々変えることで、磁性粒子径を変
化させた。

【００２７】図５〜図７に、種々の実験結果を示す。図
５は、実施例２および比較例に係る磁気記録媒体におけ
る磁性粒子径と媒体Ｓ／Ｎ（Ｓ／Ｎm ）の関係を示す図
である。図６は、実施例２および比較例に係る磁気記録
媒体の磁性粒子径と磁性膜の磁気異方性エネルギー（Ｍ
ｓ＊Ｈｋ）の関係を示す図である。図７は、実施例２お
よび比較例に係る磁気記録媒体における磁性膜の磁気異
方性エネルギー（Ｍｓ＊Ｈｋ）とノイズ量変化（ΔＮm
／Ｓo ）の関係を示す図である。

【００２８】図５の実線に示されるように、磁性粒子径
が小さいほどＳ／Ｎm は向上した。磁性粒子径を小さく
してゆくと、異方性磁界Ｈｋが減少し図６の実線に示さ
れるように磁気磁気異方性エネルギーＨｋ＊Ｍｓの値も
減少した。しかし、Ｈｋ＊Ｍｓが４×１０⁺⁶erg/cc以上
の場合、媒体に情報の記録を行い、１９０℃で３０Ｈ加
熱した後にも、ノイズ量の増加は図７の実線に示される
ように１ｄＢ以下であり、測定誤差範囲内であった。こ
れは熱揺らぎの影響による磁性膜の記録磁化状態の経時
変化が非常に少ないことを示しており、熱揺らぎによる
再生エラーを防止することができる。

【００２９】一方、比較例としてＣｏ₈₀Ｎｉ₂₀とＳｉＯ
₂ ターゲットを用いて基板上に体積比５０％で膜厚３０
ｎｍのＣｏＮｉ−ＳｉＯ₂ グラニュラー膜を形成し、従
来技術に基づく磁気記録媒体を作製した。また、ＲＦバ
イアス強度を種々変えることで、磁性粒子径を変化させ
た。

【００３０】磁性粒子径が小さいほど、Ｓ／Ｎm は向上
したが、ある程度小さくすると、図５の破線に示される
ようにＳ／Ｎm は逆に低下した。図６の破線に示される
ように、磁性粒径が大きい場合においても、Ｈｋ＊Ｍｓ
が４×１０⁺⁶erg/cc以上となることはなかった。

【００３１】また、この比較例の磁気記録媒体に情報の
記録を行ったところ、図７の破線で示されるように、１
９０℃で３０Ｈ加熱した後に、熱揺らぎの影響と思われ
るノイズ量の増加が見られた。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば媒
体Ｓ／Ｎが良好で、熱揺らぎにも強い信頼性の高い磁気
記録媒体を提供することができる。すなわち、本発明で
は磁性膜中の非磁性粒界の体積比を３０％以上、好まし
くは６０％以下とし、非磁性粒界によって磁性粒子どう
しを磁気的に良好に分離させて、磁性粒子の粒子サイズ
を必要以上に小さくすることなく磁性粒子間の磁気的相
互作用を十分に小さくし、再生出力に含まれるノイズを
効果的に低減させると共に、磁性膜の磁気異方性エネル
ギー（Ｈｋ＊Ｍｓ）を４×１０⁺⁶erg/cc以上とすること
により、熱揺らぎの影響による記録磁化状態の経時変化
を少なくして、長期にわたり再生エラーを小さく抑える
ことが可能となる。

【００３３】さらに、磁性粒子が膜厚方向および膜面内
方向の少なくとも一方の方向において最密配列となるよ
うに互い違いに磁性膜を形成することによって、磁性膜
の飽和磁化量を大きくして、再生出力を増大させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る磁気記録媒体の断面
図および平面図

【図２】実施例１および比較例に係る磁気記録媒体にお
ける磁性膜の母材体積比と媒体Ｓ／Ｎの関係を示す図

【図３】実施例１および比較例に係る磁気記録媒体にお
ける磁性膜の母材体積比と磁気異方性エネルギーの関係
を示す図

【図４】実施例１および比較例に係る磁気記録媒体にお
ける磁性膜の磁気異方性エネルギーとノイズ量変化の関
係を示す図

【図５】実施例２および比較例に係る磁気記録媒体にお
ける磁性粒子径と媒体Ｓ／Ｎの関係を示す図

【図６】実施例２および比較例に係る磁気記録媒体の磁
性粒子径と磁性膜の磁気異方性エネルギーの関係を示す
図

【図７】実施例２および比較例に係る磁気記録媒体にお
ける磁性膜の磁気異方性エネルギーとノイズ量変化との
関係を示す図

【符号の説明】

１…基板２…磁性膜３…磁性粒子４…非磁性粒界

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に磁性粒子が非磁性粒界によって分
離された構造の磁性膜を形成してなる磁気記録媒体にお
いて、前記磁性膜は、前記磁性粒子が膜厚方向および膜面内方
向の少なくとも一方の方向で最密配列をとるように形成
されていることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】基板上に磁性粒子が非磁性粒界によって分
離された構造の磁性膜を形成してなる磁気記録媒体にお
いて、前記磁性膜中の非磁性粒界の体積比が３０％以上であ
り、該磁性膜の磁気異方性エネルギー（Ｈｋ＊Ｍｓ、Ｈ
ｋ：磁性粒子の異方性磁界、Ｍｓ：磁性膜の飽和磁化
量）が４×１０⁺⁶erg/cc以上であることを特徴とする磁
気記録媒体。
【請求項３】基板上に磁性粒子が非磁性粒界によって分
離された構造の磁性膜を形成してなる磁気記録媒体にお
いて、前記磁性膜中の非磁性粒界の体積比が３０％以上、６０
％以下であり、該磁性膜の磁気異方性エネルギー（Ｈｋ
＊Ｍｓ、Ｈｋ：磁性粒子の異方性磁界、Ｍｓ：磁性膜の
飽和磁化量）が４×１０⁺⁶erg/cc以上であることを特徴
とする磁気記録媒体。
【請求項４】前記磁性膜は、前記磁性粒子が膜厚方向お
よび膜面内方向の少なくとも一方の方向で最密配列をと
るように形成されていることを特徴とする請求項２また
は３に記載の磁気記録媒体。
【請求項５】前記磁性粒子はＣｏＰｔ合金を主成分とす
ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載
の磁気記録媒体。
【請求項６】前記基板はＣｒ膜を下地膜として有し、前
記磁性粒子はＣｏＰｔ合金を主成分とすることを特徴と
する請求項１〜４のいずれか１項に記載の磁気記録媒
体。