KR100611088B1 - 반강자성 결합 자기 기록 매체 - Google Patents

Abstract

데이터 기억 장치용 자기 기록 매체는 비강자성 스페이서막을 사이에 두고 서로 반강자성 교환 결합된 적어도 2개의 강자성막을 갖는 자기 기록층을 사용한다. 이러한 반강자성 결합된(AFC) 기록층에서, 2개의 강자성막의 자기 모멘트는 반평행으로 배향되고, 따라서 AFC 기록층의 순 잔류 자화-두께 곱(Mrt)은 2개의 강자성막의 Mrt 값들간의 차가 된다. 이러한 Mrt의 감소는 기록 매체의 열적 안정성의 저하없이 달성된다. AFC 기록층의 하측 강자성막은 붕소 미함유 강자성 CoCr 합금으로서 그와 Cr 합금 하부층 사이에 핵 생성층을 필요로 하지 않는다. 강자성 CoCr 합금은 AFC 기록층에 우수한 자기 기록 성능을 제공하는 데 충분한 포화 자화(M_s)를 갖는 반면, 스페이서층과 붕소 함유 상측 강자성막의 성장을 일으키는 템플릿 또는 핵 생성층으로서도 기능한다.

Description

반강자성 결합 자기 기록 매체{ANTIFERROMAGNETICALLY COUPLED MAGNETIC RECORDING MEDIA}

본 발명은 일반적으로 자기 기록 매체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반강자성 결합된(antiferromagnetically-coupled; AFC) 자기 기록층을 갖는 자기 기록 디스크에 관한 것이다.

하드 디스크 드라이브의 자기 기록 디스크와 같은 종래의 자기 기록 매체는 통상 스퍼터 증착된 코발트-백금(CoPt) 합금과 같은 결정립 강자성층(granular ferromagnetic layer)을 기록 매체로서 사용한다. 자성층 내의 각각의 자구(magnetized domain)는 많은 작은 자성 결정립들로 이루어져 있다. 자구들 간의 전이는 기록 데이터의 "비트들"을 나타낸다. IBM의 미국 특허 제4,789,598호 및 제5,523,173호는 이러한 종류의 종래의 고정 디스크(rigid disk)를 개시하고 있다.

자기 기록 디스크의 저장 밀도가 증가함에 따라, 잔류 자화(remanent magnetization) Mr (여기서, Mr은 강자성 물질의 단위 체적당 자기 모멘트의 단위로 측정됨)와 자성층 두께 t의 곱은 감소되어 왔다. 이와 유사하게, 자성층의 보자력(coercive field, coercivity)(H_c)도 증가되어 왔다. 이것이 Mrt/H_c의 비의 감 소를 가져 왔다. Mrt의 감소를 달성하기 위해 자성층의 두께 t를 감소시킬 수 있지만, 그것도 어느 한계가 있는 데, 그 이유는 자성층에 저장된 자기 정보가 감쇠할 가능성이 더 많아지게 될 것이기 때문이다. 이러한 자화 감쇠는 작은 자성 결정립들의 열적 활성화(thermal activation)로 인한 것이다(초상자성 효과; superparamagnetic effect). 자성 결정립의 열적 안정성은 거의 K_uV에 의해 결정되며, 여기서 K_u는 자성층의 자기 이방성 상수(magnetic anisotropy constant)이고, V는 자성 결정립의 체적이다. 층 두께가 감소됨에 따라, V가 감소된다. 층 두께가 너무 얇으면, 저장된 자기 정보(magnetic information)는 통상의 디스크 드라이브 동작 조건에서 더 이상 안정하지 않을 것이다.

이러한 문제의 한가지 해결 방법은 이방성이 더욱 높은 (K_u가 더욱 높은) 물질로 옮겨 가는 것이다. 그렇지만, K_u를 높이는 것도 한계가 있으며, 그 한계에 이르면 K_u/M_s(M_s = 포화 자화)와 거의 같은 보자력 H_c가 너무 커지게 되어 종래의 기록 헤드로는 기록을 할 수가 없게 된다. 이와 유사한 해결책으로서 층 두께가 고정된 경우 자성층의 M_s를 감소시키는 것이 있지만, Mr이 M_s와 관계가 있기 때문에 Mr을 감소시키게 되어, 이것 역시 기록될 수 있는 보자력에 의해 제한을 받는다. 다른 해결책으로는 결정립간 교환(intergranular exchange)을 증가시켜, 자성 결정립의 유효 자기 체적(effective magnetic volume) V가 증가되도록 하는 것이 있다. 그렇지만, 이 방법은 자성층의 고유 SNR(신호-잡음비)에 악영향을 미치는 것으로 밝 혀졌다.

IBM의 GB 특허 출원 제2355018호는 자기 기록층이 비강자성 스페이서막을 사이에 두고 서로 반강자성 결합된 적어도 2개의 강자성막(ferromagnetic films antiferromagneticaly coupled)인 자기 기록 매체를 개시하고 있다. AFC 매체라고 하는 이러한 종류의 자기 매체에서, 2개의 반강자성 결합된 막의 자기 모멘트는 반평행으로 배향되고, 그 결과 기록층의 순 잔류 자화-두께 곱은 2개의 강자성막의 Mrt 값들의 차가 된다. 이와 같은 Mrt의 감소는 체적 V의 감소없이 달성된다. 따라서, 기록 매체의 열적 안정성은 떨어지지 않는다. AFC 매체의 일 실시예에서, 강자성막은 Ru 스페이서막에 의해 분리되어 있는 스퍼터 증착된 CoPtCrB 합금막이고, 이 Ru 스페이서막은 2개의 CoPtCrB막 사이의 반강자성 결합을 최대로 하는 두께를 갖는다. 강자성막들 중 어느 하나는 다른 막보다 더 두껍게 되어 있지만, 그 두께는 자계가 전혀 인가되지 않은 상태에서의 순 모멘트가 작도록, 그렇지만 영은 아니도록 선택된다.

AFC 매체가 종래의 "적층" 매체와 구별되는 점은 2개 이상의 자성층이 비자성 스페이서층에 의해 서로 떨어지게 함으로써 그 자성층들이 고의적으로 자기 감결합(magnetically decoupled)되도록 한다는 것이다. 적층 매체를 사용함으로써 SNR을 실질적으로 개선시킬 수 있다는 것은 널리 알려져 있다. 적층에 의해 고유 매체 잡음이 감소하는 것은 적층체 내의 자성층들간의 자기 상호 작용(magnetic interaction), 즉 교환 결합(exchange coupling)의 감결합(decoupling)으로 인한 것으로 생각되고 있다. 이러한 사실은 S. E. Lambert 등에 의해 발견되어, IEEE Transactions on Magnetics 1990년 9월판인 Vol. 26, No. 5의 2706-2709쪽의 "Reduction of Media Noise in Thin Film Metal Media by Lamination"에 발표하였으며, 이후에 IBM의 미국 특허 제5,051,288호로 특허되었다. IBM의 보다 최근의 미국 특허 제6,077,586호에는 특수 씨드층(special seed layer) 및 자기 감결합된 붕소 함유 강자성층을 갖는 적층 디스크가 개시되어 있다.

일반적으로, 보다 많은 층들을 디스크 구조에 부가하게 되면 제조 공정의 복잡도가 증가하게 된다. AFC 매체에서는 더 많은 수의 층들을 스퍼터링해야 하며, 따라서 더 많은 수의 스퍼터링 스테이션(sputtering station)을 필요로 하기 때문에, 기존의 제조 라인을 실질적으로 수정할 필요가 있을 수 있다. 게다가, 고성능 매체에서는 AFC막들에 CoPtCrB와 같은 붕소 함유 합금을 사용할 필요가 있으며, 따라서 CoPtCrB막들의 C-축이 그 막들의 면 내에(in the plane of the films) 있도록 이들 막의 성장을 증진시키기 위해 특수한 개시층(onset layer), 즉 핵 생성층(nucleation layer)의 사용이 요구된다. 일반적으로 비강자성 CoCr 합금인 핵 생성층은 제조 라인에 또하나의 스퍼터링 스테이션을 필요로 한다.

따라서, 본 발명은, 기판, 기판 상에 있고 또 Cr 및 Cr의 합금들을 포함한 그룹으로부터 선택된 비강자성 하부층, 하부층 바로 위에 그와 접촉하여 형성되는 제1 강자성막, 제1 강자성막 상의 비강자성 스페이서막, 및 스페이서막 상의 제2 강자성막을 포함하며, 제1 강자성막은 코발트(Co) 및 크롬(Cr)을 포함한 붕소 미함유 합금으로서 이 합금에서 Cr은 대략 11 내지 25 원자 퍼센트이고, 제2 강자성막은 Co 및 B를 포함한 합금으로서 스페이서막을 사이에 두고 제1 강자성막과 반강자성 교환 결합되는 것인 자기 기록 디스크를 제공한다.

양호한 실시예에 따르면, 고성능 자기 특성을 갖지만 기존의 제조 라인에 스퍼터링 스테이션을 부가할 필요가 없는 AFC 매체가 제공된다.

AFC 기록층의 하측 강자성막이 붕소 미함유(boron-free) 강자성 CoCr 합금이고 그와 Cr 또는 Cr 합금 하부층 사이에 핵 생성층을 필요로 하지 않는 AFC 디스크가 제공된다. 강자성 CoCr 합금은 AFC 기록층에 우수한 자기 기록 성능을 제공하기에 충분한 포화 자화(M_s) 및 결정립 구조를 가지는 반면, 스페이서층을 통해 상측의 붕소 함유 강자성막의 면내 C-축 성장(in-plane C-axis growth)을 일으키는 핵 생성층으로서도 기능한다.

일 실시예에서, 제1 강자성막은 대략 1.5 내지 3.5 nm 의 두께를 갖는다.

일 실시예에서, 하부층은 단지 Cr 및 티타늄(Ti)만으로 된 합금이다.

일 실시예에서, 기판과 하부층 사이에 씨드층이 제공되며, 하부층은 씨드층 바로 위에 그와 접촉하여 형성된다. 일례로서, 씨드층은 단지 루테늄(Ru) 및 알루미늄(Al)만으로 된 합금이다. 그 대신에, 씨드층은 단지 니켈(Ni) 및 알루미늄(Al)만으로 된 합금일 수 있다.

양호한 실시예에서, 제1 강자성막은 단지 Co 및 Cr만으로 된 합금이다. 다른 실시예에서, 제1 강자성막은 백금(Pt) 및 탄탈(Ta) 중 하나 이상을 더 포함한 합금이다.

일 실시예에서, 스페이서막은 루테늄(Ru)을 기본적으로 포함하고, 제2 강자 성막은 양호하게는 Cr 및 Pt를 더 포함하는 합금이다.

일례로서 기판은 유리이고, 일 실시예에서 제2 강자성막 상부에 보호 오버코팅이 형성되어 있다.

일 실시예에서, 제1 강자성막의 두께를 t1, 자화를 M1 이라 하고, 제2 강자성막의 두께를 t2, 자화를 M2 이라 할 때, 제1 및 제2 강자성막 각각의 단위 면적당 자기 모멘트 (M1 x t1) 및 (M2 x t2)는 서로 다르다.

일 실시예에서, 제2 강자성막 상에 제2 비강자성 스페이서막이 있고 제2 스페이서막 상에 제3 강자성막이 있다. 제3 강자성막은 제2 스페이서막을 사이에 두고 제2 강자성막과 반강자성 교환 결합된다.

본 발명은 또한 유리 기판, 이 기판 상에 있고 또 Cr, CrV 합금 및 CrTi 합금을 포함한 그룹으로부터 선택된 하부층, 하부층 상의 자기 기록층, 및 자기 기록층 상에 형성된 보호 오버코팅을 포함하며, 자기 기록층은, 단지 Co 및 Cr만의 합금으로 되어 있고 또 하부층 바로 위에 그에 접촉하여 형성된 제1 강자성막 - Cr은 대략 11 내지 25 원자 퍼센트임 - , Ru, Cr, 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 구리(Cu) 및 이들의 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 물질로 되어 있고 또 제1 강자성막 상에 형성되어 있는 비강자성 스페이서막, 및 Co 및 B를 포함한 합금으로 되어 있고 또 스페이서막 상에 있는 제2 강자성막을 포함하고, 스페이서막은 이 스페이서막을 사이에 두고 제2 강자성막과 제1 강자성막이 반강자성 교환 결합을 일으키도록 하기에 충분한 두께를 갖는 것인 자기 기록 디스크도 제공한다.

일 실시예에서, 기판과 하부층 사이에 씨드층이 제공되어 있고, 하부층은 단 지 Cr 및 티타늄(Ti)만의 합금으로서 씨드층 바로 위에 그에 접촉하여 형성되어 있다. 일례로서 씨드층은 RuAl 및 NiAl 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.

일 실시예에서, 스페이서막은 루테늄(Ru)이다.

이제부터 본 발명의 양호한 실시예에 대해 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이지만, 이는 단지 일례일 뿐이다.

도 1은 종래 기술에 따른 AFC 자기 기록 디스크의 개략 단면도이다.

도 2는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 AFC 자기 기록 디스크의 개략 단면도이다.

AFC 디스크의 일반적인 구조

본 발명의 양호한 실시예의 자기 기록 디스크는 하나 이상의 비강자성 스페이서막에 의해 이웃하는 강자성막에 반강자성(AF) 결합되어 있는 2개 이상의 강자성막을 구비하는 형태를 갖는다. 도 1은 반강자성 결합된(AFC) 자성층(20)을 갖는 디스크(10)의 일반적인 단면 구조를 나타낸 것이다.

디스크 기판(11)은 유리, SiC/Si, 세라믹, 석영 또는 NiP 표면 코팅을 갖는 AlMg 합금 베이스(alloy base)와 같은 임의의 적당한 물질이다. 씨드층(12)은 하부층(underlayer)(13)의 성장을 증진시키는 데 사용될 수 있는 선택적인 층이다. 씨드층(12)은 기판(11)이 유리와 같은 비금속인 경우에 가장 흔히 사용되는 것이다. 씨드층(12)은 그 두께가 대략 1 내지 50 nm의 범위 내에 있고, Ta, CrTi, NiAl 또는 RuAl과 같은 물질들 중 어느 하나이며, 이들 물질은 차후에 증착되는 층들의 어떤 양호한 결정 방향으로의 성장을 증진시키기 위한 씨드 물질로서 유용한 것들이다. 유리 기판(11)과 씨드층(12) 사이에 프리씨드층(pre-seed layer)(도시 생략)이 사용될 수도 있다. 하부층(13)은 씨드층이 존재하는 경우는 그 씨드층 상에 증착되며, 그렇지 않은 경우에는 기판(11)의 바로 위에 증착되고, 또 하부층(13)은 크롬, 또는 CrV나 CrTi 등의 크롬 합금과 같은 비자성 물질이다. 하부층(13)은 그 두께가 5 내지 100 nm의 범위 내에 있으며, 대표적인 값은 대략 10 nm 이다.

AFC 자성층(20)은 비강자성 스페이서막(26)에 의해 분리되어 있는 2개의 강자성막(22, 24)으로 이루어져 있다. 비강자성 스페이서막(26)의 두께 및 조성은 인접 막(22, 24) 각각의 자성 모멘트(32, 34)가 비강자성 스페이서막(26)을 통해 AF 결합되고 또 자계가 전혀 인가되지 않은 상태에서 반평행이 되도록 선택된다. 층(20)의 2개의 AF 결합된 막(22, 24)은 반평행으로 배향된 자기 모멘트를 가지며, 상측막(22)의 모멘트가 더 크다. 강자성막(22, 24)은 CoPtCrB 합금으로 이루어져 있으며, 백금이 4 내지 20 원자 퍼센트(at.%), 크롬이 10 내지 23 at.%, 그리고 붕소가 2 내지 20 at.% 이다. 비강자성 스페이서막(26)은 루테늄(Ru)이다.

AFC 자성층(20)의 제1 강자성막(24)이 붕소 함유 CoPtCrB 합금이기 때문에, 초박막인(일반적으로 1 내지 5 nm 임) Co 합금 개시층, 즉 핵 생성층(14)이 하부층(13) 상에 증착된다. 핵 생성층(14)은 막(24)의 C-축이 그 막(24)의 면 내에 배향되게 하여 막(24)의 조밀육방정(hexagonal close-packed; HCP) CoPtCrB 합 금의 성장을 증진시키도록 선택된 조성을 갖는다. 제1 CoPtCrB막(24)의 알맞은 결정 구조는 이어서 Ru 스페이서막(26)을 통해 제2 CoPtCrB막(22)의 성장을 증진시켜 그의 C-축도 또한 면내(in-plane)에 갖도록 한다. CoPtCrB막(24)이 핵 생성층없이 Cr 합금 하부층(13) 바로 위에 성장된 경우, CoPtCrB막(24)은 그의 C-축이 그 막의 면 내에 있는 상태로 성장하지 않을 것이고, 그 결과 기록 성능이 열화될 것이다. 붕소의 존재는 기록층에 작은 결정립들을 달성하는 데 중요한 것으로서, 이것이 고성능 매체에 필요하다는 것은 잘 알려진 바이다. 따라서, 핵 생성층(14)은 붕소 함유 합금을 기록층으로 사용할 수 있게 해준다. 핵 생성층(14)은 통상 비강자성 Co 합금이며, 양호한 실시예에서는 Cr이 31 원자 퍼센트(at%) 이상인 CoCr 합금이다. 이러한 CoCr 조성은 비강자성 또는 약강자성(slightly ferromagnetic)인 상(phase)을 형성한다.

도 1의 층(20)의 구조와 같은 비강자성 전이 금속 스페이서막을 통한 강자성막들의 AF 결합에 대해서는 광범위한 연구가 행해져 문헌에 발표되어 왔다. 일반적으로, 교환 결합은 스페이서막의 두께가 증가함에 따라 강자성에서 반강자성으로 진동한다. 선택된 물질 조합에 대한 이러한 진동형 결합 관계는 Parkin 등의 논문 "Oscillations in Exchange Coupling and Magnetoresistance in Metallic Superlattice Structures : Co/Ru, Co/Cr and Fe/Cr"(Phys. Rev. Lett., Vol. 64, p. 2034(1990))에 게재되어 있다. 물질 조합으로는, Co, Fe, Ni, 및 이들의 합금, 예를 들어 Ni-Fe, Ni-Co 및 Fe-Co로 이루어진 강자성막과, Ru, 크롬(Cr), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 구리(Cu) 및 이들의 합금과 같은 비강자성 스페이서막이 포 함된다. 이러한 물질 조합 각각에 대해, 진동형 교환 결합 관계를 아직 알지 못하는 경우에는 그를 결정해야만 하며, 따라서 비강자성 스페이서막의 두께는 2개의 강자성막 사이에 반강자성 결합이 확실이 일어나도록 선택한다. 진동 주기는 비강자성 스페이서 물질에 따라 다르지만, 진동형 결합의 세기 및 위상도 강자성 물질 및 계면 품질(interfacial quality)에 따라 다르다.

이러한 AFC 구조의 층(20)에서, 인접 막들(22, 24) 각각의 자기 모멘트(32, 34)의 방향은 반평행으로 정렬되고 따라서 상쇄적으로 가산된다. 화살표(32, 34)는 AF 결합막(26)을 사이에 두고 서로 바로 위아래에 있는 개개의 자구(magnetic domain)의 모멘트 방향을 나타낸다.

도 1에서는 2-막 구조와 단일 스페이서막을 갖는 AFC 자성층(20)에 대해 도시하고 있지만, AFC 디스크는 강자성막들 사이에 AF 결합 스페이서막들을 갖는 부가의 강자성막들을 가질 수 있다.

본 발명의 양호한 일 실시예에 따른, 붕소 미함유 하측 강자성막을 핵 생성층으로서 갖는 AFC 디스크의 구조

유리 기판 및 CoPtCrB 단일층의 자성층을 사용하는 고성능 상용 디스크는 6개의 층을 필요로 할 수 있다. 이들 층은 유리 기판 상의 프리씨드층(도 1에 도시 생략), 씨드층, 하부층, 비강자성 (또는 약강자성) CoCr 핵 생성층, CoPtCrB 자성층 및 보호 오버코팅을 말한다. Circulus M12와 같은 통상의 제조용 스퍼터링 툴은 2개의 가열 스테이션(heating station)과 1개의 냉각 스테이션(cooling station)을 사용하는 것으로 가정할 때, 현재 실제의 스퍼터링 증착에 이용가능한 스테이션을 단지 7개만 가지고 있을 뿐이다. AFC 자성층이 단일 자성층을 3개의 층으로 대체하기 때문에, AFC 디스크를 생성하는 데 필요한 스퍼터링 캐소드(sputtering cathode)의 총 개수는 8개이다. 이 개수는 전술한 바와 같이 구성된 Circulus M12 상에서 현재 이용가능한 것보다 더 많다. 다른 종류의 제조용 스퍼터 툴도 제한된 개수의 스퍼터링 캐소드를 가지고 있을 수 있으며, 이는 AFC 매체의 구현을 어렵게 만든다.

양호한 일 실시예에 따르면, 본 발명은 어떤 물질들이 Ru 스페이서층을 통해 제2 CoPtCrB막의 면내 C-축 성장(in-plane C-axis growth)을 증진시키는 것은 물론 AFC층의 하측 강자성막으로서도 작용하는 이중 목적을 다할 수 있다는 것을 보여준다. 이것에 의해 핵 생성층과 AFC층의 하측 강자성막을 하나의 층으로 조합하는 것이 가능하게 되며, 따라서 양호하게는 단지 하나의 스퍼터링 캐소드가 필요하다. 이것이 AFC 디스크 구조에서 스퍼터링되는 층의 총 개수를 감소시키며, 이에 따라 일어날 수 있는 제조 문제점들을 극복하게 된다.

AFC 구조에서 개시층, 즉 핵 생성층 및 하측층 모두로서 작용하는 층을 갖기 위해서는, 바람직하게는 Co 합금으로서 C-축이 그 막의 면 내에 있도록 배향된 Cr 합금 상에 애피택셜 성장할 수 있으며 또 AFC 자기 기록층의 하측 강자성막으로서도 양호하게 기능할 수 있는 물질이 필요하다. 양호한 실시예에서, 이러한 물질은 강자성 Co₇₈Cr₂₂ 이며, 이는 425 emu/cc의 포화 자화(M_s)를 갖는다는 것이 실증되었다. X-선 회절의 결과는 하부층 바로 위의 Co₇₈Cr₂₂ 강자성막, Co₇₈Cr ₂₂막 바로 위의 Ru 스페이서층, 및 Ru 스페이서층 바로 위의 CoPtCrB막을 사용하는, 종래의 하부층 상에 성장된 AFC 구조의 경우, CoPtCrB의 C-축은 그 막의 면 내에 있다는 것을 보여준다. 0.32 menu/㎠의 Mrt를 갖는 단일 CoPtCrB막을 0.1 menu/㎠의 Mrt를 갖는 Co₇₈Cr₂₂막 바로 위에 성장시켰 때, Mrt 측정값은 0.43 menu/㎠ 이었으며, 이는 2개의 층의 Mrt의 합에 아주 가까운 것이다. 동일한 종류의 CoPtCrB막은 AF 결합을 달성하는 데 필요한 두께의 Ru층 상에 성장되어 있고, 이 Ru층은 이어서 동일한 종류의 Co₇₈Cr₂₂막 바로 위에 성장되어 있었을 때, 그 결과 얻어지는 구조는 0.22 menu/㎠ 의 Mrt를 가졌다. 이 값은 2개의 막의 Mrt 값의 차이로서 AF 결합이 존재함을 보여준다.

또한 CoCr_x(14 ≤x ≤22) 합금은 AFC 기록층의 하측 강자성막으로서 사용될 때 우수한 자기 특성을 나타낸다는 것도 발견하였다. 이것은 예상치 못한 것인 데, 그 이유는 주지하는 바와 같이 결정립의 자화의 독립적인 전환(switching)이 가능하도록 하는 데 필요한 것인 결정립 경계 분리(grain boundary segregation)를 위해서는 최소 농도의 Cr(통상 적어도 18 at.%임)이 필요하기 때문이다. 이러한 CoCr 합금이 큰 모멘트를 갖기 때문에, 원하는 Mrt를 달성하기 위해서는 더 얇은 하측 강자성막을 사용할 수 있다. 제1 강자성막의 두께는 그 결과 얻어지는 AFC 구조의 SNR에 상당한 영향을 미친다는 것을 알아내었다. 모두 CoPt₁₂Cr₁₈B₈로 된 상측 강자성막을 갖지만 하측 CoCr 강자성막은 여러가지 두께 및 Cr 조성(Cr은 14 내지 20 at.% 임)을 갖는 AFC 매체의 SNR 측정값은 AFC 매체의 SNR을 최적화하기 위 해 CoCr의 하측막이 1.5 내지 3.5 nm의 두께를 가져야만 한다는 것을 알았다.

게다가, 단일층 막의 15000 자속 반전/밀리미터(flux reversals/millimeter)의 기록 전이에서의 고립 신호 펄스-잡음비(ratio of isolated signal pulse to noise)(S_oNR)는 종래의 비강자성 Co₆₉Cr₃₁ 핵 생성층을 사용할 때 29.8 dB 이었지만, AFC 디스크의 S_oNR은 제1 강자성막으로서 Co₇₈Cr₂₂를 사용하고 제2 강자성막으로서 동일한 종류의 CoPtCrB 물질을 사용할 때 31.3 dB 이었다. 이들 2개의 디스크의 고립 펄스폭(isolated pulse width)(PW50)은 각각 122 nm 및 116 nm 이었다. 이 데이터는 Cr 합금 하부층 바로 위에 성장시킨 제1 강자성막으로서 Co₇₈Cr₂₂를 갖는 AFC 디스크는 높은 자기 기록 성능을 갖는다는 것을 보여준다.

도 2는 본 발명에 따른 AFC 디스크(10')의 양호한 구조를 나타낸 것이다. 이 양호한 실시예에서 여러가지 층들의 두께 및 조성은 다음과 같다:

프리씨드층 : Al₅₀Ti₅₀ (20 - 50 nm)

씨드층(12) : Ru₅₀Al₅₀ (8 - 20 nm)

하부층(13) : Cr₉₀Ti₁₀ (6 - 20 nm)

하부층(13) 바로 위의 하측 AFC막(24') :

Co_(100-x)Cr_x (11<x<25) 또는

Co_(100-y-x)Pt_yCr_x (0<y<15, 11<x<25) 또는

Co_(100-y-x-z)Pt_yCr_xTa_z (0<y<20, 11<x<22, 2<z<6)

스페이서층(26) : Ru 또는 Cr (0.4 - 0.1 nm)

상측 AFC막(22) : Co_(100-y-x-z)Pt_yCr_xB_z (6<y<25, 10<x<25, 6<z<15)

이 양호한 실시예에서, 특수 핵 생성층이 필요없이 하측 AFC막으로서 기능하는 강자성 CoCr 합금은 Cr이 약 11 내지 25 원자 퍼센트인 조성을 갖는다. Cr 농도는 하측 AFC막에 요망되는 두께 및 Mrt에 의해 주로 결정된다. Cr의 농도가 CoCr 합금의 M_s를 결정하기 때문에, 그 농도는 주어진 두께에서 CoCr막의 Mrt를 결정한다. CoCr막의 원하는 두께는 최적의 막 성장 및 기록 성능에 의해 결정된다. 상한은 그 근방에서 CoCr 합금의 M_s가 고성능 기록에는 불충분한 값으로 된다.

단지 Co와 Cr만으로 된 이러한 양호한 이원 합금(binary alloy) 이외에, 하측 강자성막은 또한 백금(Pt) 및 탄탈(Ta) 중 하나 이상을 갖는 CoCr로 된 3원 합금(ternary alloy) 또는 4원 합금(quarternary alloy)일 수도 있다. Pt는 하측막에 더 많은 이방성이 요망되는 경우에 원하는 첨가제일 수 있으며, Ta는 더 많은 결정립 고립(grain isolation)이 요망되는 경우에 원하는 첨가제일 수 있다. 0<Pt<15 및 2<Ta<6의 농도가 이들 목적을 성공적으로 달성하는 대표적인 범위인 것으로 판정되었다.

Claims (20)

1. 기판,

   상기 기판 상에 있고 또 Cr 및 Cr의 합금들을 포함한 그룹으로부터 선택된 비강자성 하부층,

   상기 하부층 바로 위에 그와 접촉하여 형성되는 제1 강자성막,

   상기 제1 강자성막 상의 비강자성 스페이서막, 및

   상기 스페이서막 상의 제2 강자성막을 포함하며,

   상기 제1 강자성막은 코발트(Co) 및 크롬(Cr)을 포함한 붕소 미함유 합금으로서 이 합금에서 Cr은 대략 11 내지 25 원자 퍼센트이고,

   상기 제2 강자성막은 Co 및 B를 포함한 합금으로서 상기 스페이서막을 사이에 두고 상기 제1 강자성막과 반강자성 교환 결합되는 것을 특징으로 하는 자기 기록 디스크.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 강자성막은 대략 1.5 내지 3.5 nm 의 두께를 갖는 것인 자기 기록 디스크.
3. 제1항에 있어서, 상기 하부층은 단지 Cr 및 티타늄(Ti)만으로 된 합금인 것인 자기 기록 디스크.
4. 제1항에 있어서, 상기 기판과 상기 하부층 사이에 씨드층을 더 포함하며,

   상기 하부층은 상기 씨드층 바로 위에 그와 접촉하여 형성되는 것인 자기 기록 디스크.
5. 제4항에 있어서, 상기 씨드층은 단지 루테늄(Ru) 및 알루미늄(Al)만으로 된 합금인 것인 자기 기록 디스크.
6. 제4항에 있어서, 상기 씨드층은 단지 니켈(Ni) 및 알루미늄(Al)만으로 된 합금인 것인 자기 기록 디스크.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 강자성막은 백금(Pt)을 더 포함한 합금인 것인 자기 기록 디스크.
8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 강자성막은 탄탈(Ta)을 더 포함한 합금인 것인 자기 기록 디스크.
9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 강자성막은 단지 Co 및 Cr만으로 된 합금인 것인 자기 기록 디스크.
10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스페이서막은 루테늄(Ru)을 기본적으로 포함하는 것인 자기 기록 디스크.
11. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 강자성막은 Cr 및 Pt를 더 포함하는 합금인 것인 자기 기록 디스크.
12. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은 유리인 것인 자기 기록 디스크.
13. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 강자성막 위에 형성된 보호 오버코팅을 더 포함하는 자기 기록 디스크.
14. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 강자성막의 두께를 t1, 자화를 M1 이라 하고, 상기 제2 강자성막의 두께를 t2, 자화를 M2 이라 할 때, 상기 제1 및 제2 강자성막 각각의 단위 면적당 자기 모멘트 (M1 x t1) 및 (M2 x t2)는 서로 다른 것인 자기 기록 디스크.
15. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 강자성막 상에 제2 비강자성 스페이서막을, 상기 제2 스페이서막 상에 제3 강자성막을 더 포함하며,

    상기 제3 강자성막은 상기 제2 스페이서막을 사이에 두고 상기 제2 강자성막과 반강자성 교환 결합되는 것인 자기 기록 디스크.
16. 유리 기판,

    상기 기판 상에 있고 또 Cr, CrV 합금 및 CrTi 합금을 포함한 그룹으로부터 선택된 하부층,

    상기 하부층 상의 자기 기록층, 및

    상기 자기 기록층 상에 형성된 보호 오버코팅을 포함하며,

    상기 자기 기록층은,

    단지 Co 및 Cr만의 합금으로 되어 있고 또 상기 하부층 바로 위에 그에 접촉하여 형성된 제1 강자성막 - Cr은 대략 11 내지 25 원자 퍼센트임 - ,

    상기 제1 강자성막 상에 형성되어 있고 또 Ru, Cr, 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 구리(Cu) 및 이들의 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 물질로 되어 있는 비강자성 스페이서막, 및

    상기 스페이서막 상에 있고 또 Co 및 B를 포함한 합금으로 되어 있는 제2 강자성막을 포함하고,

    상기 스페이서막은 이 스페이서막을 사이에 두고 상기 제2 강자성막과 상기 제1 강자성막이 반강자성 교환 결합을 일으키도록 하기에 충분한 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 자기 기록 디스크.
17. 제16항에 있어서, 상기 제1 강자성막은 대략 1.5 내지 3.5 nm 의 두께를 갖 는 것인 자기 기록 디스크.
18. 제16항에 있어서, 상기 기판과 상기 하부층 사이에 씨드층을 더 포함하고,

    상기 하부층은 단지 Cr 및 티타늄(Ti)만의 합금이고 또 상기 씨드층 바로 위에 그에 접촉하여 형성되어 있는 것인 자기 기록 디스크.
19. 제18항에 있어서, 상기 씨드층은 RuAl 및 NiAl 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것인 자기 기록 디스크.
20. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스페이서막은 루테늄(Ru)인 것인 자기 기록 디스크.

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