KR100778812B1 - 수평 자기 기록 매체 및 자기 기억 장치 - Google Patents

수평 자기 기록 매체 및 자기 기억 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자기 기록 매체 및 자기 기억 장치에 관한 것으로, SNR, 오버라이트 특성 및 열 안정성을 동시에 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 기판과, 기판의 위쪽에 형성된 자성층을 구비한 자기 기록 매체에 있어서, 자성층은 기판에 가까운 쪽에 형성된 초기층과, 기판으로부터 먼 쪽에 형성된 최종층으로 이루어지고, 초기층의 포화 자화(Msa), 최종층의 포화 자화(Msb) 및 자성층 전체로서의 포화 자화(Mstot)는 Msa＜Mstot＜Msb의 관계, 또는 Msa＞Mstot＞Msb의 관계를 만족시키도록 구성한다.

Description

수평 자기 기록 매체 및 자기 기억 장치{LONGITUDINAL MAGNETIC RECORDING MEDIUM AND MAGNETIC STORAGE APPARATUS}
도 1은 대표적인 수평 자기 기록 매체의 요부를 나타내는 단면도.
도 2는 1OO㎱의 스위핑(sweeping) 시간에서 각종 보자력을 갖는 자기 기록 매체의 오버라이트(overwrite) 특성을 나타내는 도면.
도 3은 보자력의 증가에 따른 SNR의 증가 경향을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 자기 기록 매체의 제 1 실시예의 요부를 나타내는 단면도.
도 5는 자기 기록 매체의 제 1 실시예의 SNR 특성을 설명하는 도면.
도 6은 자기 기록 매체의 제 1 실시예의 각종 자성층 조성에 대한 SNR 특성을 나타내는 도면.
도 7은 자기 기록 매체의 제 1 실시예의 포화 자화(磁化)를 나타내는 도면.
도 8은 자기 기록 매체의 제 1 실시예의 보자력을 나타내는 도면.
도 9는 자기 기록 매체의 제 1 실시예의 오버라이트 특성을 나타내는 도면.
도 10은 자기 기록 매체의 제 1 실시예의 1OO㎱에서의 보자력을 설명하는 도면.
도 11은 자기 기록 매체의 제 1 실시예의 열 안정성 계수를 설명하는 도면.
도 12는 자기 기록 매체의 제 1 실시예의 자기 이방성(磁氣異方性) 정수를 설명하는 도면.
도 13은 본 발명의 자기 기록 매체의 제 2 실시예의 SNR 특성을 나타내는 도면.
도 14는 종래의 단층 구조 자성층의 입자 직경을 설명하는 도면.
도 15는 제 1 실시예에서 2층 구조의 자성층에서의 입자 직경을 설명하는 도면.
도 16은 종래의 단층 구조의 자성층의 입자 직경을 설명하는 도면.
도 17은 제 2 실시예에서 2층 구조의 자성층에서의 입자 직경을 설명하는 도면.
도 18은 본 발명과 2층 구조 자성층을 갖는 종래의 자기 기록 매체의 특성 차이를 설명하는 도면.
도 19는 본 발명의 자기 기억 장치의 일 실시예의 요부를 나타내는 단면도.
도 20은 자기 기억 장치의 일 실시예의 요부를 나타내는 평면도.
도 21은 자기 기록 매체의 제 1 및 제 2 실시예의 변형예의 요부를 나타내는 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 기판 12 : 하지층
13 : 자성층 14 : 보호층
21 : 초기층 22 : 최종층
본 발명은 자기 기록 매체 및 자기 기억 장치에 관한 것으로, 특히, 고밀도 기록에 적합한 자기 기록 매체 및 자기 기억 장치에 관한 것이다.
자기 디스크 등의 수평 자기 기록 매체의 기록 밀도는, 매체 노이즈의 저감 및 자기 저항 효과형 헤드 또는 고감도 스핀 밸브 헤드의 개발에 의해 현저하게 증대되었다. 자기 디스크에 대해서는 최근 20Gb/in2 이상의 기록 밀도를 갖는 것도 개발되고 있다. 그러나, 컴퓨터의 성능 향상에 따라, 기록 밀도를 한층 더 향상시키는 것이 요구되고 있어, 기록 매체 및 다른 장치의 설계의 향상이 한층 더 요구되고 있다.
도 1은 대표적인 수평 자기 기록 매체의 요부를 나타내는 단면도이다. 자기 기록 매체는 기반(基盤; 1), Cr 또는 Cr계의 하지층(2), 정보가 기록되는 Co계의 자성층(3) 및 C 또는 DLC의 보호층(4)이 도시한 바와 같이 적층된 구조를 갖는다. 보호층(4) 상에는 유기물로 이루어진 윤활제가 도포되어 있다.
매체 노이즈를 저감시키기 위해서는, 자성층(3)에 자기 천이(磁氣遷移)를 보다 선명하게 기록할 필요가 있다. 이것은 통상, 매체 보자력의 증대, 자성층(3)의 막 두께의 감소, 자성층(3)의 입자 사이즈 및 입자 사이즈 분포의 확장 감소, 자성층(3)의 입자의 자기적 고립화 등에 의해 달성된다.
자성층(3)의 입자 사이즈가 작으며, 입자 사이즈 분포가 좁을 경우에는, 보 다 높은 신호에 대한 잡음비(이하, 단순히 SNR:Signal-to-Noise Ratio라 함)을 얻을 수 있다. 자성층(3)의 입자 사이즈를 작게 하는 하나의 방법으로서, 하지층(2)의 입자 직경을 감소시키는 방법이 있다. 하지층(2)의 입자 사이즈는 Mo, V, W, Ti 등을 포함하는 Cr계 합금을 사용함으로써 감소시킬 수 있다. 또한, 하지층(2)을 2층 구조로 함으로써, 단층 구조의 경우보다 작은 입자 사이즈를 실현할 수도 있다. Co계 자성층(3)에 B를 첨가하는 것에 의해서도, 자성층(3)의 입자 사이즈를 감소시킬 수 있다.
그런데, 자성층(3)의 입자 사이즈가 작을 경우, 자기 기록 매체의 열 안정성에 악영향을 미친다. 통상, 자성층(3)의 열 안정성은 열 안정성 계수 KuV/kT의 크기로 표시된다. 여기서, Ku는 자기 이방성 정수, V는 입자량, T는 온도, k는 볼츠만 정수를 나타낸다. 열 안정성이 양호한 작은 입자를 얻기 위해서는, 자기 이방성 정수 Ku를 증대시킬 필요가 있다.
자기 이방성 자계(Hk)는 포화 자화를 Ms로 나타내면, Hk=2Ku/Ms로 정의된다. 자기 이방성 자계(Hk)가 크다는 것은, 통상 높은 데이터 전송 속도의 고밀도 자기 기록 매체에서의 정보 기록이 실행되는 나노초(㎱) 영역에서 보자력(Hc)이 크다는 것이다. 기록 주파수에서의 큰 보자력(Hc)은 이러한 자기 기록 매체에 대하여 정보를 기록하기 위해 큰 기록 전류가 필요로 되기 때문에, 기록 헤드에 대하여 엄격한 제약을 부과하게 된다. 그러나, 기록 헤드에 의해 얻어지는 기록 전류는, 높은 자기 모멘트를 갖는 기록 헤드의 개발이 어렵기 때문에, 매우 제한되게 된다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 새로운 데이터를 이미 기록된 데이터 상에 기록할 수 있는 성능을 나타내는 오버라이트 성능(이하, 오버라이트 특성이라 함)은, 높은 자기 이방성 자계(Hk)를 갖는 자기 기록 매체 정도로 저하된다. 도 2는 1OO㎱의 스위핑 시간에서 각종 보자력을 갖는 자기 기록 매체의 오버라이트 특성을 나타내는 도면이다. 도 2 중에서 종축은 오버라이트 특성(OW(dB)), 횡축은 100㎱의 스위핑 시간에서의 보자력(Hc(Oe))를 나타낸다. 자기 이방성 정수 Ku가 증가하여 자기 이방성 자계(Hk)가 증가함에 따라, 오버라이트 특성(OW)은 도 2에 나타낸 바와 같이 제한되게 된다. 그러나, 자기 이방성 정수 Ku의 증가에 따른 자기 이방성 자계(Hk)의 증가는, 자기 이방성 정수 Ku의 증가가 포화 자화(Ms)의 증가를 따를 경우, 제한 또는 역전 가능하다.
자성층(3)의 자기 이방성 정수 Ku는, 통상은 자성층(3)을 구성하는 Co계 합금에 Pt 등의 원소를 첨가함으로써 증가시킬 수 있다. 그러나, Pt를 첨가함으로써 자기 이방성 정수 Ku를 증가시키면, 필연적으로 포화 자화(Ms)의 감소를 초래하고, 그 결과, 오버라이트 특성(0W)이 제한되게 된다. 한편, 자기 이방성 정수 Ku를 증가시키기 위해, 자성층(3)의 Co 양을 증가시키는 방법도 있다. 그러나, 자성층(3)의 Co 양을 증가시키면, 자기 이방성 정수 Ku뿐만 아니라, 포화 자화(Ms)도 증가시키게 된다.
자성층(3)은 일반적으로는 CoCr 합금으로 이루어지며, Cr은 Co 입자 사이의 편석(偏析)을 촉진시킨다. 이러한 편석은 낮은 매체 노이즈를 실현하는데 매우 중요하다. 자성층(3)이 CoCrPt, CoCrTa, CoCrPtTa, CoCrPtB 등의 합금으로 이루어진 일반적인 자기 기록 매체를 제조할 경우, Cr 농도가 18∼26 원자%(At%)인 타깃을 사용한다. Cr의 대부분은 입자 경계 부분에 남지만, Cr의 상당한 부분은 여전히 입자 내에 남는다. 또한, 필요한 보자력(Hc)과 자기 이방성 정수 Ku를 얻기 위해, 8∼14 At%의 Pt을 더 첨가한다. 이것에 의해, 입자 내의 Co는 Cr 또는 다른 첨가물에 의해 희석되고, 결과적으로 자성층(3)의 포화 자화(Ms)를 대폭으로 감소시키게 된다. 그런데, 자성층(3)이 단층 구조를 갖는 자기 기록 매체에 있어서는, 높은 SNR을 얻기 위해 필요한 편석을 고려하면, 이러한 Co의 희석은 회피할 수 없다.
도 3은 보자력의 증가에 따른 SNR의 증가 경향을 나타내는 도면이다. 도 3 중에서 종축은 자기 기록 매체의 SNR(또는 매체 SNR)(dB), 횡축은 자기 기록 매체의 보자력(Hc)(또는 매체 보자력)(Oe)을 나타낸다. 매체 보자력의 증대는 자성층(3)을 높은 자기 이방성 정수 Ku를 갖는 자성 재료로 구성함으로써 가능하다. 상술한 바와 같이, 양호한 오버라이트 특성(OW)을 얻기 위해서는, 높은 자기 이방성정수 Ku를 갖는 자성 재료는 포화 자화(Ms)의 증가를 수반해야만 한다.
일정 조성 재료의 경우, 보자력(Hc)은 자성층(3)의 면내 c축 배향을 향상시킴으로써 향상 가능하다. 이와 같이 향상된 면내 c축 배향은 dc-소거된 노이즈를 저감시키는 잔류 자화(Mr)의 증가를 야기시킨다. 자성층(3)의 면내 c축 배향은, 바람직하게는,
Figure 112000025748189-pat00003
면이 Cr 하지층(2)의 (200)면에 에피택셜(epitaxial) 성장되거나, 또는,
Figure 112000025748189-pat00004
면이 NiA1 하지층(2)의 (211)면에 에피택셜 성장되는 Co계 합금으로 자성층(3)을 구성함으로써 촉진된다. 하지층(2)과 자성층(3) 사이의 격자 부정합은 적층 불량을 야기시켜 보자력(Hc)의 저하를 초래할 가능성이 있다. 그래서, 상기와 같은 격자 부정합은 Cr 하지층(2)에 Mo, V, W 등의 원소를 첨가함으로써 최소한으로 억제할 수 있다.
자성층(3) 중에서 몇 개의 단분자층은 hcp-bcc 계면에서의 스트레스 또는 결함에 의해 비자성일 가능성이 있다. 이러한 경우, 비자성 또는 다소(多少) 자성으로 hcp 구조의 얇은 중간층을 형성함으로써, 결함을 감소시켜 면내 보자력을 향상시킬 수 있고, 이러한 방법은, 예를 들어, 미국특허 제5,820,963호 공보 또는 미국특허 제5,848,386호 공보 등에 의해 제안되어 있다.
매체 노이즈는 잔류 자화를 Mr, 자성층(3)의 막 두께를 t로 나타내면, Mrt와 같은 파라미터를 감소시키는 것에 의해서도 저감 가능하다. 파라미터 Mrt는 매체 두께를 감소시키거나, 또는 자성층(3)의 포화 자화(Ms)를 감소시킴으로써 감소시킬 수 있다. 그러나, 매체 두께를 어느 정도 이상으로 감소시키면, 그 이상의 매체 노이즈의 저하는 불가능하다. 이것은 자성 입자가 열 안정성을 잃어, 보자력(Hc)이 감소하고, 매체 노이즈가 증가하게 되기 때문이다. 따라서, 일정 조성 재료로 이루어진 자성층(3)에 대해서는 SNR이 최대로 되는 최적의 매체 두께가 존재한다. 따라서, 일정 Mrt 값에 대해서는, 높은 포화 자화(Ms)와 작은 매체 두께의 조합이 낮은 포화 자화(Ms)와 큰 매체 두께의 조합보다 바람직하다.
상기와 같이, 자기 기록 매체에서 고밀도 기록을 실현하기 위해서는, 매체 노이즈를 저감시킬 필요가 있다. 또한, 자기 기록 매체의 오버라이트 특성 및 열 안정성을 향상시킬 필요도 있다. 그러나, 열 안정성에 악영향을 미치지 않고 양호한 오버라이트 특성을 얻기 위해서는, 자성층의 포화 자화(Ms)를 증대시킬 필요가 있다. 그런데, 단층 구조의 자성층을 갖는 자기 기록 매체에서는, 포화 자화(Ms)를 증대시키면, 통상은 입자 사이의 상호작용에 영향을 미치게 되어, 결과적으로 SNR의 저하로 이어지게 된다.
그래서, 본 발명은 SNR, 오버라이트 특성 및 열 안정성을 동시에 향상시킬 수 있는 자기 기록 매체 및 자기 기억 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제는, 기판과 상기 기판의 위쪽에 형성된 자성층을 구비한 자기 기록 매체로서, 상기 자성층은 상기 기판에 가까운 쪽에 형성된 초기층과, 상기 기판으로부터 먼 쪽에 형성된 최종층으로 이루어지고, 상기 초기층의 포화 자화(Msa), 상기 최종층의 포화 자화(Msb) 및 상기 자성층 전체로서의 포화 자화(Mstot)는 Msa＜Mstot＜Msb의 관계, 또는 Msa＞Mstot＞Msb 의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체에 의해 달성된다.
상기 자성층 전체로서의 신호에 대한 잡음비는, 상기 초기층만으로 이루어진 수평 자기 기록 매체의 경우의 신호에 대한 잡음비 및 상기 최종층만으로 이루어진 수평 자기 기록 매체의 경우의 신호에 대한 잡음비의 어느 쪽보다도 높은 구성으로 할 수도 있다. 또한, 상기 자성층 전체로서의 보자력은, 상기 초기층만으로 이루어진 수평 자기 기록 매체의 경우의 보자력 및 상기 최종층만으로 이루어진 수평 자기 기록 매체의 경우의 보자력의 어느 쪽보다도 높은 구성으로 할 수도 있다.
상기 초기층은 CoCrx1 합금으로 이루어지고, 상기 최종층은 CoCrx2 합금으로 이루어지며, x1은 18＜x1＜27를 만족시키는 원자%를 나타내고, x2는 10＜x2＜24를 만족시키는 원자%를 나타내는 구성으로 할 수도 있다. 또한, 상기 초기층은 CoCrBy 합금으로 이루어지고, 상기 최종층은 CoCrBz 합금으로 이루어지며, y는 1＜y＜8을 만족시키는 원자%를 나타내고, z는 0＜z＜6을 만족시키는 원자%를 나타내는 구성으로 할 수도 있다.
따라서, 본 발명에 의하면, SNR, 오버라이트 특성 및 열 안정성을 동시에 향상시킬 수 있는 자기 기록 매체 및 자기 기억 장치를 실현할 수 있다.
본 발명의 자기 기록 매체 및 본 발명의 자기 기억 장치의 각 실시예를 이하에 도 4 이후와 함께 설명한다.
(실시예)
도 4는 본 발명의 자기 기록 매체의 제 1 실시예의 요부를 나타내는 단면도이다. 자기 기록 매체는 기판(11), Cr 또는 Cr계 하지층(12), 정보가 기록되는 Co계 자성층(13) 및 C 또는 DLC 보호층(14)이 도 4에 나타낸 순서로 적층되어 있다. 보호층(14) 상에는 유기물로 이루어진 윤활제가 도포되어 있다. 본 실시예에서는 자성층(13)이 2층 구조를 갖는다. 자성층(13)의 2층 구조는 초기층(21)과 초기층(21) 상에 형성된 최종층(22)으로 구성된다.
초기층(21)의 포화 자화(Msa), 최종층(22)의 포화 자화(Msb) 및 자성층(13) 전체로서의 포화 자화(Mstot)는 Msa＞Mstot＞Msb의 관계를 만족시키도록 설정되어 있다. 그 결과, 자성층(13) 전체로서의 신호에 대한 잡음비 SNR은, 초기층(21)만으로 이루어진 수평 자기 기록 매체에 대응하는 단층 구조의 자성층의 경우의 SNR 및 최종층(22)만으로 이루어진 수평 자기 기록 매체에 대응하는 단층 구조의 자성층의 경우의 SNR의 어느 쪽보다도 높다.
본 실시예에서는, 초기층(21)이 CoCr, CoCrTa, CoCrPt, CoCrPtB, CoCrPtBCu, CoCrPtTa, CoCrPtTaB, CoCrPtW, CoCrPtTaNb 또는 이들의 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료로 구성된다.
또한, 최종층(22)은 CoCr, CoCrTa, CoCrPt, CoCrPtB, CoCrPtBCu, CoCrPtTa, CoCrPtTaB, CoCrPtW, CoCrPtTaNb 또는 이들의 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료로 구성된다.
초기층(21) 및 최종층(22)이 모두 CoCr 합금으로 이루어질 경우, 초기층(21)은 CoCrx1 합금으로 이루어지고, 최종층(22)은 CoCrx2 합금으로 이루어지며, x1은 18＜x1＜27를 만족시키는 원자%(At%)를 나타내고, x2는 10＜x2＜24를 만족시키는 At%를 나타내는 구성으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 초기층(21) 및 최종층(22)이 모두 CoCrB 합금으로 이루어질 경우, 초기층(21)은 CoCrBy 합금으로 이루어지고, 최종층은 CoCrBz 합금으로 이루어지며, y는 1＜y＜8를 만족시키는 At%를 나타내고, z는 0＜z＜6를 만족시키는 At%를 나타내는 구성으로 하는 것이 바람직하다.
기판(11)은 NiP이 도금된 A1계 합금, NiP이 도금 또는 비도금의 유리, Si, SiC 등으로 이루어진다. 하지층(12)은 비자성의 NiA1, FeA1, Cr, CrMo, CrMoW, CrTi, CrV, CrW 등의 Cr계 합금, 또는 B2 결정 구조를 갖는 합금으로 이루어진다. 비자성 하지층(12)이 Cr, CrMo, CrMoW, CrTi, CrV, CrW으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료로 구성될 경우에는, 하지층(12)의 막 두께는 바람직하게는 약 1∼25㎚로 설정된다. 한편, 비자성 하지층(12)이 NiA1 또는 FeAl로 구성될 경우에는, 하지층(12)의 막 두께는 약 5∼80㎚로 설정된다.
도 5는 자기 기록 매체의 제 1 실시예의 SNR 특성을 설명하는 도면이다. 도 5 중에서 종축은 SNR(dB), 횡축은 초기층(21)의 막 두께(nm) 및 최종층(22)의 막 두께(㎚)를 나타낸다. 도 5는 초기층(21)이 Co59Cr24Pt9B8로 이루어지고, 최종층(22)이 Co62Cr22Pt10B6로 이루어지는 경우의 SNR을 나타낸다. 또한, 도 5에 나타낸 CCPB 및 이에 따른 숫자는 각각 CoCrPtB 및 Cr, Pt, B의 농도의 At% 값을 나타낸다.
도 5에 있어서, 초기층(21)의 막 두께가 0㎚인 점은, 막 두께가 20㎚인 종래의 Co62Cr22Pt10B6로 이루어진 단층 구조 자성층의 SNR에 대응한다. 상기와 동일하게, 최종층(22)의 막 두께가 0㎚인 점은, 막 두께가 20㎚인 종래의 Co59Cr24Pt9 B8로 이루어진 단층 구조 자성층의 SNR에 대응한다. 도 5 중의 다른 점은, 초기층(21)과 최종층(22)으로 이루어진 2층 구조를 갖고, 전체 막 두께가 모두 20㎚인 본 실시예의 자성층(13)의 SNR에 대응한다. 따라서, 도 5는 제 1 실시예에서 얻어지는 SNR과, 종래의 단층 구조 자성층에서 얻어지는 SNR을 실질적으로 비교하는 것이다. 도 5로부터도 알 수 있듯이, 초기층(21)과 최종층(22)의 막 두께가 모두 10㎚일 경 우, 제 1 실시예에서 얻어지는 SNR은 종래의 단층 구조 자성층에서 얻어지는 SNR과 비교하면, 약 1.5dB의 개선이 확인되었다.
도 6은 자기 기록 매체의 제 1 실시예의 각종 자성층 조성에 대한 SNR 특성을 나타내는 도면이다. 도 6 중에서 종축은 SNR(dB)을 나타내고, 자성층(13)의 각종 조성이 횡축에 따라 도시되어 있다. 또한, 흑색으로 나타낸 데이터는, 제 1 실시예에서 초기층(21) 및 최종층(22)의 막 두께가 모두 10㎚인 경우의 SNR을 나타내고, 양측의 회색 및 백색으로 나타낸 데이터는, 각각 자성층(13)이 막 두께가 20㎚인 초기층(21)만으로 이루어진 경우와 막 두께가 20㎚인 최종층(22)만으로 이루어진 경우의 SNR을 나타낸다. 즉, 흑색의 양측의 회색 및 백색으로 나타낸 데이터는, 각각 종래의 단층 구조 자성층의 데이터에 대응한다. 또한, 도 6에 있어서, CCPB는 CoCrPtB, CCPT는 CoCrPtTa, CCPTB는 CoCrPtTaB를 나타내고, 이들에 따른 숫자는 Cr 이후 원소의 농도의 At% 값을 나타낸다. 도 6으로부터도 알 수 있듯이, 제 1 실시예에서 얻어지는 SNR은 종래의 단층 구조 자성층의 SNR과 비교하여 개선되어 있음을 알 수 있다.
도 7은 자기 기록 매체의 제 1 실시예의 포화 자화를 나타내는 도면이다. 도 7 중에서 종축은 포화 자화(Ms)(emu/cc), 횡축은 자성층(13)을 구성하는 초기층(21)의 막 두께(㎚) 및 최종층(22)의 막 두께(㎚)를 나타낸다. 도 7에서는 도 5와 동일한 기호를 사용한다. 도 7로부터도 알 수 있듯이, 제 1 실시예에서 얻어지는 포화 자화(Ms)는 초기층(21)만일 경우에 얻어지는 포화 자화보다 높다. 즉, 본 실시예에서 얻어지는 포화 자화(Ms)는, 막 두께가 20㎚인 초기층(21)만으로 이루어진 수평 자기 기록 매체만으로 이루어진 종래의 단층 구조 자성층에서 얻어지는 포화 자화보다도 높다.
도 8은 자기 기록 매체의 제 1 실시예의 보자력을 나타내는 도면이다. 도 8 중에서 종축은 보자력(Hc(Oe)), 횡축은 자성층(13)을 구성하는 초기층(21)의 막 두께(㎚) 및 최종층(22)의 막 두께(㎚)를 나타낸다. 도 8에 있어서는, 도 5와 동일한 기호를 사용하다. 도 8로부터도 알 수 있듯이, 제 1 실시예에서 얻어지는 보자력(Hc)은 초기층(21)만일 경우에 얻어지는 보자력보다 높다. 즉, 본 실시예에서 얻어지는 보자력(Hc)은 막 두께가 20㎚인 초기층(21)만으로 이루어진 수평 자기 기록 매체만으로 이루어진 종래의 단층 구조의 자성층에서 얻어지는 보자력보다도 높다.
도 9는 자기 기록 매체의 제 1 실시예의 오버라이트 특성을 나타내는 도면이다. 도 9 중에서 종축은 오버라이트 특성(OW(dB)), 횡축은 자성층(13)을 구성하는 초기층(21)의 막 두께(㎚) 및 최종층(22)의 막 두께(㎚)를 나타낸다. 도 9에서는 도 5와 동일한 기호를 사용한다. 도 9로부터도 알 수 있듯이, 제 1 실시예에서 얻어지는 오버라이트 특성(OW)은 최종층(22)만일 경우에 얻어지는 오버라이트 특성보다 높다. 즉, 본 실시예에서 얻어지는 오버라이트 특성(OW)은 막 두께가 20㎚인 최종층(22)만으로 이루어진 수평 자기 기록 매체만으로 이루어진 종래의 단층 구조 자성층에서 얻어지는 오버라이트 특성보다도 높다.
도 10은 자기 기록 매체의 제 1 실시예의 1OO㎱에서의 보자력을 설명하는 도면이다. 도 10 중에서 종축은 100㎱에서의 보자력(Hc(kOe))을 나타내고, 자성층(13)의 각종 조성이 횡축에 따라 도시되어 있다. 도 10에서는 도 6과 동일한 기호를 사용한다. 도 10으로부터도 알 수 있듯이, 제 1 실시예에서 얻어지는 100㎱에서의 보자력(Hc)은 초기층(21)만일 경우에 얻어지는 100㎱에서의 보자력보다 높다. 즉, 본 실시예에서 얻어지는 100㎱에서의 보자력(Hc)은, 막 두께가 20㎚인 초기층(21)만으로 이루어진 수평 자기 기록 매체만으로 이루어진 종래의 단층 구조 자성층에서 얻어지는 100㎱에서의 보자력보다도 높다.
도 11은 자기 기록 매체의 제 1 실시예의 열 안정성 계수를 설명하는 도면이다. 도 11 중에서 종축은 열 안정성 계수 KuV/kT를 나타내고, 자성층(13)의 각종 조성이 횡축에 따라 도시되어 있다. 도 11에서는 도 6과 동일한 기호를 사용한다. 도 11로부터도 알 수 있듯이, 제 1 실시예에서 얻어지는 열 안정성 계수 KuV/kT는 초기층(21)만일 경우에 얻어지는 열 안정성 계수보다 높다. 즉, 본 실시예에서 얻어지는 열 안정성 계수 KuV/kT는, 막 두께가 20㎚인 초기층(21)만으로 이루어진 수평 자기 기록 매체만으로 이루어진 종래의 단층 구조 자성층에서 얻어지는 열 안정성 계수보다도 높다.
도 12는 자기 기록 매체의 제 1 실시예의 자기 이방성 정수를 설명하는 도면이다. 도 12 중에서 종축은 자기 이방성 정수 Ku(x106 erg/cc), 횡축은 자성층(13)을 구성하는 초기층(21)의 막 두께(㎚) 및 최종층(22)의 막 두께(㎚)를 나타낸다. 도 12에서는 도 5와 동일한 기호를 사용한다. 도 12로부터도 알 수 있듯이, 제 1 실시예에서 얻어지는 자기 이방성 정수 Ku는 초기층(21)만일 경우에 얻어지는 자기 이방성 정수보다 낮다. 즉, 본 실시예에서 얻어지는 자기 이방성 정수 Ku는, 막 두께가 20㎚인 초기층(21)만으로 이루어진 수평 자기 기록 매체만으로 이루어진 종래의 단층 구조 자성층에서 얻어지는 자기 이방성 정수보다도 낮다.
초기층(21)은 양호한 오버라이트 특성(OW)을 가지나, 포화 자화(Ms) 및 열 안정성 계수 KuV/kT는 각각 최종층(22)보다 낮다. 한편, 최종층(22)은 높은 포화 자화(Ms) 및 열 안정성 계수 KuV/kT를 가지나, 오버라이트 특성(OW)은 초기층(21)보다 낮다. 이러한 특성을 갖는 초기층(21)과 최종층(22)의 조합에 의해 자성층(13)을 구성함으로써, 종래의 단층 구조 자성층의 경우와 같이, 초기층(21)만이, 또는 최종층(22)만이 형성되어 있는 경우와 비교하면, SNR을 개선시키는 것이 가능해진다. 또한, 초기층(21)과 최종층(22)의 조합에 의해 자성층(13)을 구성함으로써, 오버라이트 특성(OW) 및 열 안정성 계수 KuV/kT는, 각각 종래의 단층 구조 자성층과 같이 최종층(22)만이 형성되어 있는 경우와 비교하면 개선된다.
다음으로, 본 발명의 자기 기록 매체의 제 2 실시예를 설명한다. 자기 기록 매체의 제 2 실시예의 기본 구성은, 도 4에 나타낸 상기 자기 기록 매체의 제 1 실시예의 기본 구성과 동일하게 할 수도 있기 때문에, 그의 도시 및 설명을 생략한다.
본 실시예에서는, 초기층(21)의 포화 자화(Msa), 최종층(22)의 포화 자화(Msb) 및 자성층(13) 전체로서의 포화 자화(Mstot)는 Msa＞Mstot＞Msb의 관계를 만족시키도록 설정되어 있다. 그 결과, 자성층(13) 전체로서의 SNR은, 초기층(21)만으로 이루어진 수평 자기 기록 매체에 대응하는 단층 구조 자성층의 경우의 SNR 및 최종층(22)만으로 이루어진 수평 자기 기록 매체에 대응하는 단층 구조 자성층의 경우의 SNR의 어느 쪽보다도 높다.
도 13은 자기 기록 매체의 제 2 실시예의 SNR 특성을 설명하는 도면이다. 도 13 중에서 종축은 SNR(dB), 횡축은 초기층(21)의 막 두께(㎚) 및 최종층(22)의 막 두께(㎚)를 나타낸다. 도 13은 초기층(21)이 Co65Cr21Pt12Ta2 로 이루어지고, 최종층(22)이 Co62Cr22Pt9B7로 이루어지는 경우의 SNR을 나타낸다. 도 13에서는 도 5 및 도 6과 동일한 기호를 사용한다. 초기층(21)의 포화 자화(Ms)는 420 emu/cc이고, 최종층(22)의 포화 자화(Ms)는 300 emu/cc이며, 자성층(13) 전체로서의 포화 자화(Ms)는 370 emu/cc이다.
도 13에서 초기층(21)의 막 두께가 0㎚인 점은, 막 두께가 20㎚인 종래의 Co62Cr22Pt9B7로 이루어진 단층 구조 자성층의 SNR에 대응한다. 상기와 동일하게, 최종층(22)의 막 두께가 0㎚인 점은, 막 두께가 20㎚인 종래의 Co65Cr21Pt12Ta 2로 이루어진 단층 구조 자성층의 SNR에 대응한다. 도 13 중의 다른 점은, 초기층(21)과 최종층(22)으로 이루어진 2층 구조를 갖고, 전체 막 두께가 모두 20㎚인 본 실시예의 자성층(13)의 SNR에 대응한다. 따라서, 도 13은 도 5의 경우와 동일하게, 제 2 실시예에서 얻어지는 SNR과, 종래의 단층 구조 자성층에서 얻어지는 SNR을 실질적으로 비교하는 것이다. 도 13으로부터도 알 수 있듯이, 초기층(21)과 최종층(22)의 막 두께가 모두 10㎚이면, 제 2 실시예에서 얻어지는 SNR은 종래의 단층 구조 자성층에서 얻어지는 SNR과 비교하면, 약 1.5dB의 개선이 확인되었다.
도 14는 종래의 단층 구조 자성층의 입자 직경을 설명하는 도면이다. 또한, 도 15는 제 1 실시예에서 2층 구조 자성층에서의 입자 직경을 설명하는 도면이다.
도 14의 a는 입자 직경 분포를 나타내고, b는 막 두께가 20㎚이고 CCPB 22- 10-6으로 이루어진 단층 구조 자성층의 TEM 상을 나타낸다. 이 경우, 평균 입자 직경 Dave=10.9㎚, 표준 편차 σ=4.7㎚, SNR=24.5dB이다.
도 15의 a는 입자 직경 분포를 나타내고, b는 자성층(13)이 막 두께가 10㎚이고 CCPB 24-9-8로 이루어진 초기층(21)과, 막 두께가 10㎚이고 CCPB 22-10-6으로 이루어진 최종층(22)의 2층 구조로 이루어진 제 1 실시예의 TEM 상을 나타낸다. 이 경우, 평균 입경 Dave=7.4㎚, 표준 편차 σ=2.l㎚, SNR=24.9dB이다.
도 16은 종래의 단층 구조 자성층의 입자 직경을 설명하는 도면이다. 또한, 도 17은 제 2 실시예에서 2층 구조 자성층에서의 입자 직경을 설명하는 도면이다.
도 16의 a는 입자 직경 분포를 나타내고, b는 막 두께가 20㎚이고 CCPB 24-9-8로 이루어진 단층 구조 자성층의 TEM 상을 나타낸다. 이 경우, 평균 입경 Dave=6.l㎚, 표준 편차 σ=1.4㎚, SNR=24.6dB이다.
도 17의 a는 입자 직경 분포를 나타내고, b는 자성층(13)이 막 두께가 10㎚이고 CCPB 22-10-6으로 이루어진 초기층(21)과, 막 두께가 10㎚이고 CCPB 24-9-8로 이루어진 최종층(22)의 2층 구조로 이루어진 제 2 실시예의 TEM 상을 나타낸다. 이 경우, 평균 입경 Dave=6.3㎚, 표준 편차 σ=1.5㎚, SNR=25.9dB이다.
도 14 내지 도 17로부터도 알 수 있듯이, 자기 기록 매체의 상기 제 1 및 제 2 실시예에 의하면, 초기층(21) 및 최종층(22)의 양쪽이 양호한 특성을 충분히 살릴 수 있다.
도 18은 본 발명과 2층 구조 자성층을 갖는 종래의 자기 기록 매체의 특성 차이를 설명하는 도면이다.
예를 들면, 미국특허 제5,772,857호 공보 및 미국특허 제5,952,097호 공보에 의해 제안되어 있는 자기 기록 매체는 2층 구조의 자성층을 갖는다. 그러나, 이러한 2층 구조는, 예를 들어, CoCrTa 초기층과 CoCrPtTa 최종층으로 구성되고, 초기층 및 최종층의 양쪽과 비교하여 2층 구조의 SNR을 향상시키는 구성이 아니다. 도 18은 미국특허 제5,772,857호 공보 및 미국특허 제5,952,097호 공보에 의해 제안되어 있는 2층 구조 자성층에서 얻어지는 SNR을 나타낸다. 도 18로부터도 명확히 알 수 있듯이, 제안되어 있는 2층 구조에서 얻어지는 SNR은 초기층에서 얻어지는 SNR과 최종층에서 얻어지는 SNR의 평균치이다. 따라서, 이 제안되어 있는 2층 구조에서 얻어지는 SNR은, 초기층의 SNR 및 최종층의 SNR의 어느 쪽에 대해서도 개선되어 있지 않다. 이와 같이, 미국특허 제5,772,857호 공보 및 미국특허 제5,952,097호 공보에 의해 제안되어 있는 자기 기록 매체의 2층 구조 자성층은, 본 발명에서 사용하는 자성층의 2층 구조와는 완전히 상이한 것이다.
다음으로, 본 발명의 자기 기억 장치의 일 실시예를 도 19 및 도 20과 함께 설명한다. 도 19는 자기 기억 장치의 일 실시예의 요부를 나타내는 단면도이고, 도 20은 자기 기억 장치의 일 실시예의 요부를 나타내는 평면도이다.
도 19 및 도 20에 나타낸 바와 같이, 자기 기억 장치는 대략 하우징(113)으로 구성된다. 하우징(113) 내에는 모터(114), 허브(115), 복수의 자기 기록 매체(116), 복수의 기록 재생(기록/판독 또는 리드/라이트) 헤드(117), 복수의 서스펜션(118), 복수의 암(119) 및 액추에이터 유니트(120)가 설치되어 있다. 자기 기록 매체(116)는 모터(114)에 의해 회전되는 허브(115)에 부착되어 있다. 기록 재생 헤드(117)는 MR 헤드 또는 GMR 헤드 등의 재생 헤드와, 인덕티브 헤드 등의 기록 헤드로 구성된다. 각 기록 재생 헤드(117)는 대응하는 암(119)의 선단에 서스펜션(118)을 통하여 부착되어 있다. 암(119)은 액추에이터 유니트(120)에 의해 구동된다. 이 자기 기억 장치의 기본 구성 자체는 주지이므로, 그의 상세한 설명을 본 명세서에서는 생략한다.
본 실시예의 자기 기억 장치는 자기 기록 매체(116)에 특징이 있다. 각 자기 기록 매체(116)는 상기 자기 기록 매체의 실시예 또는 후술하는 변형예 중의 어느 하나의 구성을 갖는다. 물론, 자기 기록 매체(116)의 수는 3개로 한정되지 않고, 1개일 수도 있으며, 2개 또는 4개 이상일 수도 있다.
자기 기억 장치의 기본 구성이 도 19 및 도 20에 나타낸 것에 한정되지는 않는다. 또한, 본 발명에서 사용하는 자기 기록 매체는 자기 디스크에 한정되지 않는다.
도 21은 자기 기록 매체의 제 1 및 제 2 실시예의 변형예의 요부를 나타내는 단면도이다. 도 21 중에서 도 4와 동일한 부분에는 동일 부호를 첨부하여, 그의 설명을 생략한다.
본 변형예는 상기 자기 기록 매체의 제 1 및 제 2 실시예의 어느쪽에도 적용시킬 수 있다. 도 21에 나타낸 바와 같이, 본 변형예에서는 하지층(12)과 자성층(13)의 초기층(21)과의 사이에 중간층(23)이 형성되어 있다. 이 중간층(23)은, 예를 들어, CoCr계 합금으로 이루어지고, 막 두께는 약 1∼5㎚이다. 중간층(23)은 hcp 결정 구조의 비자성 또는 다소 자성의 재료에 의해 구성할 수도 있다. 이러한 중간층(23)을 형성함으로써, 보자력(Hc)의 증대 및 매체 노이즈의 저감 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명을 실시예에 의해 설명했으나, 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형 및 개량이 가능하다.
본 발명은 이하에 부기하는 발명도 포함하는 것이다.
(부기 1) 기판과 상기 기판의 위쪽에 형성된 자성층을 구비한 자기 기록 매체로서, 상기 자성층은 상기 기판에 가까운 쪽에 형성된 초기층과, 상기 기판으로부터 먼 쪽에 형성된 최종층으로 이루어지고, 상기 초기층의 포화 자화(Msa), 상기 최종층의 포화 자화(Msb) 및 상기 자성층 전체로서의 포화 자화(Mstot)는 Msa ＜Mstot＜Msb의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
(부기 2) 기판과 상기 기판의 위쪽에 형성된 자성층을 구비한 자기 기록 매체로서, 상기 자성층은 상기 기판에 가까운 쪽에 형성된 초기층과, 상기 기판으로부터 먼 쪽에 형성된 최종층으로 이루어지고, 상기 초기층의 포화 자화(Msa), 상기 최종층의 포화 자화(Msb) 및 상기 자성층 전체로서의 포화 자화(Mstot)는 Msa ＞Mstot＞Msb의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
(부기 3) 상기 자성층 전체로서의 신호에 대한 잡음비는, 상기 초기층만으로 이루어진 수평 자기 기록 매체의 경우의 신호에 대한 잡음비 및 상기 최종층만으로 이루어진 수평 자기 기록 매체의 경우의 신호에 대한 잡음비의 어느 쪽보다도 높은 것을 특징으로 하는 (부기 1) 또는 (부기 2)에 기재된 자기 기록 매체.
(부기 4) 상기 자성층 전체로서의 보자력은, 상기 초기층만으로 이루어진 수평 자기 기록 매체의 경우의 보자력 및 상기 최종층만으로 이루어진 수평 자기 기록 매체의 경우의 보자력의 어느 쪽보다도 높은 것을 특징으로 하는 (부기 1) 내지 (부기 3) 중의 어느 하나에 기재된 자기 기록 매체.
(부기 5) 상기 초기층의 막 두께는 1∼10㎚이고, 상기 최종층의 막 두께는 1∼10㎚인 것을 특징으로 하는 (부기 1) 내지 (부기 4) 중의 어느 하나에 기재된 자기 기록 매체.
(부기 6) 상기 초기층은 CoCrx1 합금으로 이루어지고, 상기 최종층은 CoCrx2 합금으로 이루어지며, x1은 18＜x1＜27을 만족시키는 원자%를 나타내고, x2는 10＜x2＜24를 만족시키는 원자%를 나타내는 것을 특징으로 하는 (부기 1) 내지 (부기 5) 중의 어느 하나에 기재된 자기 기록 매체.
(부기 7) 상기 초기층은 CoCrBy 합금으로 이루어지고, 상기 최종층은 CoCrBz 합금으로 이루어지며, y는 1＜y＜8을 만족시키는 원자%를 나타내고, z는 0＜z＜6을 만족시키는 원자%를 나타내는 것을 특징으로 하는 (부기 1) 내지 (부기 5) 중의 어느 하나에 기재된 자기 기록 매체.
(부기 8) Ku가 자기 이방성 정수, V가 입자량, T가 온도, k가 볼츠만 정수를 나타내면, 상기 자성층 전체로서의 열 안정성 계수 KuV/kT는, 상기 초기층만으로 이루어진 수평 자기 기록 매체의 경우의 열 안정성 계수보다도 높은 것을 특징으로 하는 (부기 1) 내지 (부기 7) 중의 어느 하나에 기재된 자기 기록 매체.
(부기 9) 상기 자성층 전체로서의 입자 직경은, 상기 자성층 전체로서의 막 두께와 동일한 막 두께의 상기 최종층만으로 이루어진 수평 자기 기록 매체의 경우의 입자 직경보다도 작은 것을 특징으로 하는 (부기 1) 내지 (부기 8) 중의 어느 하나에 기재된 자기 기록 매체.
(부기 10) 상기 초기층 및 상기 최종층은 모두 CoCr, CoCrTa, CoCrPt, CoCrPtB, CoCrPtBCu, CoCrPtTa, CoCrPtTaB, CoCrPtW, CoCrPtTaNb 또는 이들의 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 (부기 1) 내지 (부기 9) 중의 어느 하나에 기재된 자기 기록 매체.
(부기 11) 헤드와, (부기 1) 내지 (부기 10) 중의 어느 하나에 기재된 자기 기록 매체를 적어도 1개 구비한 것을 특징으로 하는 자기 기억 장치.
본 발명에 의하면, SNR, 오버라이트 특성 및 열 안정성을 동시에 향상시킬 수 있는 자기 기록 매체 및 자기 기억 장치를 실현할 수 있다.

Claims (7)

  1. 기판과 이 기판의 위쪽에 형성된 자성층을 구비한 수평 자기 기록 매체로서,
    상기 자성층은 상기 기판에 가까운 쪽에 형성된 초기층과, 상기 기판으로부터 먼 쪽에 형성된 최종층으로 이루어지고,
    상기 초기층 및 상기 최종층은 모두 CoCr, CoCrTa, CoCrPt, CoCrPtB, CoCrPtBCu, CoCrPtTa, CoCrPtTaB, CoCrPtW, CoCrPtTaNb 또는 이들의 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료로 이루어지며,
    상기 초기층의 포화 자화(Msa), 상기 최종층의 포화 자화(Msb) 및 상기 자성층 전체로서의 포화 자화(Mstot)는 Msa＜Mstot＜Msb의 관계를 만족시키고,
    상기 자성층 전체로서의 보자력은, 동일한 막두께를 갖는 초기층만으로 이루어진 수평 자기 기록 매체의 보자력보다 높고, 동일한 막두께를 갖는 최종층만으로 이루어진 수평 자기 기록 매체의 보자력보다 낮은 것을 특징으로 하는 수평 자기 기록 매체.
  2. 기판과 이 기판의 위쪽에 형성된 자성층을 구비한 수평 자기 기록 매체로서,
    상기 자성층은 상기 기판에 가까운 쪽에 형성된 초기층과, 상기 기판으로부터 먼 쪽에 형성된 최종층으로 이루어지고,
    상기 초기층 및 상기 최종층은 모두 CoCr, CoCrTa, CoCrPt, CoCrPtB, CoCrPtBCu, CoCrPtTa, CoCrPtTaB, CoCrPtW, CoCrPtTaNb 또는 이들의 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료로 이루어지며,
    상기 초기층의 포화 자화(Msa), 상기 최종층의 포화 자화(Msb) 및 상기 자성층 전체로서의 포화 자화(Mstot)는 Msa＞Mstot＞Msb의 관계를 만족시키고,
    상기 자성층 전체로서의 보자력은, 동일한 막두께를 갖는 초기층만으로 이루어진 수평 자기 기록 매체의 보자력보다 높고, 동일한 막두께를 갖는 최종층만으로 이루어진 수평 자기 기록 매체의 보자력보다 낮은 것을 특징으로 하는 수평 자기 기록 매체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 자성층 전체로서의 신호에 대한 잡음비는, 상기 초기층만으로 이루어진 수평 자기 기록 매체의 경우의 신호에 대한 잡음비 및 상기 최종층만으로 이루어진 수평 자기 기록 매체의 경우의 신호에 대한 잡음비의 어느 쪽보다도 높은 것을 특징으로 하는 수평 자기 기록 매체.
  4. 삭제
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 초기층은 CoCrx1 합금으로 이루어지고, 상기 최종층은 CoCrx2 합금으로 이루어지며, x1은 18＜x1＜27을 만족시키는 원자%를 나타내고, x2는 10＜x2＜24를 만족시키는 원자%를 나타내는 것을 특징으로 하는 수평 자기 기록 매체.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 초기층은 CoCrBy 합금으로 이루어지고, 상기 최종층은 CoCrBz 합금으로 이루어지며, y는 1＜y＜8를 만족시키는 원자%를 나타내고, z는 0＜z＜6을 만족시키는 원자%를 나타내는 것을 특징으로 하는 수평 자기 기록 매체.
  7. 헤드와,
    제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 수평 자기 기록 매체를 적어도 1개 구비한 것을 특징으로 하는 자기 기억 장치.
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