KR20010112091A

KR20010112091A - 자기기록매체 및 이것을 이용한 자기기록장치

Info

Publication number: KR20010112091A
Application number: KR1020010031507A
Authority: KR
Inventors: 사카키마히로시; 아다치히데아키; 사토미미츠오; 가와와케야스히로; 스기타야스나리; 이이지마겐지
Original assignee: 모리시타 요이찌; 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
Priority date: 2000-06-06
Filing date: 2001-06-05
Publication date: 2001-12-20
Also published as: EP1168308A2; US6686071B2; CN1331407A; EP1168308A3; US20020045070A1

Abstract

본 발명은 열요동이 억제된 새로운 자기기록매체와 이것을 이용한 자기기록장치를 제공한다. 신호를 기록하는 자성막에 M₂O_y를 주성분으로 하는 막을 자기적으로 교환결합시켜, 이것에 의해 자성막의 실효적인 V와 Ku의 증가를 꾀하여 열요동을 억제한다. 여기서, M은 Fe, Co, Ni, 알칼리 토류 원소, Y, 란탄족 및 Bi 중에서 선택되는 적어도 1종으로, Fe, Co 및 Ni 중에서 선택되는 적어도 1종을 필수로 하는 원소, y는 2.8 < y < 3.2를 만족시키는 수치이다.

Description

자기기록매체 및 이것을 이용한 자기기록장치 {A magnetic-recording medium and a magnetic-recording device using the same}

본 발명은 자기기록매체와 이것을 이용한 자기기록장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열요동을 억제한 자기기록매체에 관한 것이다.

최근, HDD(hard disk drive)의 고밀도화는 현저하고, 자기기록매체에 기록되는 기록비트는 해마다 작아지고 있다. 이에 따라, 기록매체의 자성 입경이 작아져,열요동이 문제로 되어 있다. 열요동에 대한 안정성의 기준으로는 KuV/k_BT가 있고, 이것이 큰 것 만큼 열요동에 대하여 안정적이다. 단, Ku는 자기매체의 자기이방성 에너지, V는 자성입자의 체적, k_B는 볼쯔만 정수, T는 절대온도이다. 이것을 해결하기 위해, Ku를 크게 하는 시도와, 수직 자화매체를 사용하여 막두께 방향을 길게 하여 V를 크게 하는 시도를 할 수 있다. 또한, 스핀 밸브 자기헤드에 사용되고 있는 산화물 NiO나 NiMn, RhMn, CrMnPt 등의 합금의 반강자성막과 기록매체를 결합시켜 실효적인 체적(V)을 증가시킴으로써, 열요동을 개선하는 시도를 할 수 있다(특개평 11-296832호 공보).

그러나, Ku를 크게 하면, 기록매체의 보자력이 커져 기록헤드에 의한 기입이 곤란하게 된다. 이것을 해결하기 위해서는 포화 자화가 높은 연자성막을 개발해야 하지만, 현재 시점에서 2.5T 이상의 연자성막은 존재하지 않기 때문에, 이 방법으로는 결국 한계가 온다. 한편, 수직 자기기록매체를 이용하는 방법은 이론적으로는 우수하지만, 실제로는 매체 노이즈의 문제나, 수직 기록매체에 적합한 자기헤드의 개발이 지연되고 있는 등의 문제가 있다. 이 때문에, 종래의 면내 매체의 특성을 상회하는 것이 나타나 있지 않다.

또한, 산화물 NiO나 상기 합금의 반강자성막과 기록매체를 교환결합시키면, 이들 반강자성체의 일방향 이방성때문에 기록매체의 자화곡선이 비대칭으로 된다. 자화곡선이 비대칭으로 되면, 한 쪽에서의 외부자계에서는 용이하게 자화되고, 다른 쪽에서의 외부자계에서는 용이하게 자화되지 않으며, 열요동에 대해서도 자화된 방향에 의해 안정성이 다른 기록매체가 된다.

그래서, 본 발명은 열요동이 억제된 새로운 자기기록매체와 이것을 이용한 자기기록장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 자기기록매체의 일형태를 도시하는 단면도이다.

도 2는 종래의 교환결합막의 자화곡선의 일례를 나타내는 도면이다.

도 3은 본 발명의 자기기록매체의 자화곡선의 일례를 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명의 자기기록매체의 다른 형태를 도시하는 단면도이다.

도 5는 본 발명의 자기기록매체의 또 다른 형태를 도시하는 단면도이다.

도 6은 본 발명의 자기기록매체의 또 하나의 다른 형태를 도시하는 단면도이다.

도 7은 본 발명의 자기기록장치의 일형태를 도시하는 사시도이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 신호를 기록하는 자성막에 M₂O_y를 주성분으로 하는 막을 자기적으로 교환결합시켜, 이것에 의해 자성막의 실효적인 V와 Ku의 증가를 꾀하여, 열요동을 억제하는 것으로 하였다.

여기서, M은 Fe, Co, Ni, 알칼리 토류 원소, Y, 란탄족 및 Bi 중에서 선택되는 적어도 1종으로, Fe, Co 및 Ni 중에서 선택되는 적어도 1종을 필수로 하는 원소(바꾸어 말하면, Fe, Co 및 Ni 중에서 선택되는 적어도 1종을 포함하고, 경우에 따라, 알칼리 토류 원소, Y, 란탄족 및 Bi 중에서 선택되는 적어도 1종을 추가로 포함하는 원소)이고, y는 2.8 < y < 3.2를 만족시키는 수치이다. 또한, 본 명세서에 있어서, 주성분이란 50중량% 이상을 차지하는 성분을 말한다.

또한, 본 발명의 자기기록장치는 상기 자기기록매체와, 이 매체에 정보를 기록하기 위한 자기헤드를 갖는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명이 바람직한 실시형태에 관해 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1에 도시하는 자기기록매체에서는 기판(3) 상에 형성된 신호를 기록하는 자성막(제1 자성막; 1)과 M₂O_y를 주성분으로 하는 막(2)이 서로 자기적으로 교환결합하고 있다.

M₂O_y를 주성분으로 하는 막(2)을 형성함으로써, 자계(H)와 자화(M)의 관계를 나타내는 자화-자계곡선(M-H곡선; 이하 단순히「자화곡선」이라 한다)에 있어서, 자화가 0(M=0)이 되는 2개의 자계를 H₁, H₂로 하였을 때에, 이하의 식(1)에 의해 정해지는 시프트 자계(s)의 절대치를 2000e 이하, 바람직하게는 1000e 이하에까지 억제할 수 있다.

s=(H₁+ H₂)/2 (1)

시프트 자계는 자화곡선의 시프트량을 나타내는 지표이다.

여기서 중요한 것은 M₂O_y를 주성분으로 하는 막이 거시적으로는 거의 비자성인 것이다. 통상, 이 막은 반강자성적인 특성을 나타내기 때문에, 미시적으로는 자성이 있더라도 거시적으로는 비자성이 된다. 단, 이 막은 HDD의 스핀 밸브 헤드에 사용되고 있는 산화물 NiO나 TM(TM= Ni, Pt, Ir, Fe, Pd, Rh, Ru, Cr)-Mn계 합금과 같은 통상의 반강자성체와는 이하의 점에서 크게 다르다.

즉, 도 2에 나타낸 바와 같이, 통상의 반강자성막과 자성막을 적층한 교환결합막은 반강자성체의 일방향 이방성때문에, 그 자화곡선이 일방향으로 시프트한 비대칭인 것으로 된다. 이와 같이 시프트 자계(s)가 큰 자성막을 기록매체에 사용하면, 한 쪽에서의 외부자계에서는 용이하게 자화되고, 다른 쪽에서의 외부자계에서는 용이하게 자화되지 않는다. 이 때문에, 열요동에 대해서도 자화된 방향에 의해서 안정성이 다른 것으로 된다.

이것에 대하여, 도 3에 나타낸 바와 같이, 자성막과 M₂O_y를 주성분으로 하는 막을 적층한 교환결합막은 그 자화곡선이 자계 H에 관해 대칭성이 높고, 기록매체에 적합한 것으로 된다.

통상, 시프트 자계(s)는 200Oe 이하가 바람직하지만, 본 발명에서는 100Oe 이하, 50Oe 이하로 하는 것도 가능하다.

도 3에 나타낸 바와 같은 자화곡선은 자성막과 경질 자성막을 적층해도 얻을 수 있다. 그러나, 이 경우는 기록매체의 자성층부의 막두께가 자성막의 막두께와 경질 자성막의 막두께의 합계가 되어 커지기 때문에, 면내 방향의 자구(磁區) 또는 자성 입경 사이즈를 작게 하면 반자계가 커진다. 이 때문에, 자기감자(自己減磁)가 일어나 고밀도 기록이 곤란해진다.

이것에 대하여, M₂O_y를 주성분으로 하는 막은 거의 비자성이기 때문에, 자성막과 이것을 적층하더라도, 자성층부의 막두께는 자성층의 막두께로부터 증가하지 않고, 상기와 같은 문제는 생기지 않는다. 더구나, M₂O_y를 주성분으로 하는 막과 교환결합함으로써, 실효적인 자성막 체적(V)이 증가함과 동시에, 시프트 자계(s)의 증가를 억제하면서 보다 큰 Ku를 갖는 자기기록매체로 하는 것이 가능하게 되어, 전체로서 열요동에 대하여 강한 자기기록매체가 얻어진다.

원소 M은 알칼리 토류 원소, Y, 란탄족 및 Bi 중에서 선택되는 적어도 1종인 원소 A와, Fe, Co 및 Ni 중에서 선택되는 적어도 1종인 원소 B를 포함하고 있더라도 좋다. 이 경우, M₂O_y는 (A_1-xB_x)₂O_y(단, 0 < x < 1)에 의해 나타낼 수 있다.

(A_1-xB_x)₂O_y에서는 원소 A의 이온반경을 Ra, 원소 B의 이온반경을 Rb, 산소이온의 이온반경을 Ro로 하였을 때에, 이하의 식(2)으로 정해지는 t가 0.8 < t < 0.97를 만족시키는 것이 바람직하다.

(2)

t가 상기 범위내에 있으면, 산화물은 통상 페로브스카이트 구조를 취한다.

원소 A로는 이온반경이 큰 원소, 특히, Y, La, Pr, Sm 등의 희토류 원소나, Ca, Sr 등의 알칼리 토류 원소가 바람직하다.

원소 B로는 상대적으로 이온반경이 작은 전이금속(Ra > Rb)이 바람직하고, 특히 Fe가 바람직하다. Fe를 사용하면, 핀멈춤효과가 고온까지 있는 자화회전억제층을 실현시킬 수 있다.

또한, 원소 A와 원소 B의 비율은 특별히 한정되지 않지만, 0.4 < x < 0.6이 바람직하다. x = 0.5인 경우 (A_0.5B_0.5O_y)를 이하, 단순히 ABO_y로 표기한다. 바람직한 ABO_y로는 YFeO₃, LaFeO₃, PrFeO₃, NdFeO₃, SmFeO₃, GdFeO₃, TbFeO₃, CaFeO₃, SrFeO₃, BiFeO₃등을 들 수 있다.

원소 A 및/또는 원소 B로서, 다수의 원소가 포함되어 았어도 상관없다. 구체예로는 예컨대, La_0.9Sr_0.1Fe_0.9Ni_0.1O₃를 들 수 있다. 이와 같이 다수의 종류의 원소를 포함하는 경우에는, 원소 A(B)의 이온반경(Ra(Rb))은 각 원소의 원자비율에 의해 가중치를 더한 가중평균에 의해 정하는 것으로 한다.

M₂O_y에서의 원소 M은 Fe이어도 좋다. Fe₂O_y로는 헤마타이트(hematite)로 불리우는 α-Fe₂O₃가 바람직하다.

M₂O_y를 주성분으로 하는 막은 기판온도를 실온으로 하여 성막해도 좋지만, 300℃ 이상으로 가열하여 성막하면, 신호를 기록하는 자성막에 의해 큰 자기이방성을 부여할 수 있다. 또한, 성막법으로는 증착법 등을 사용해도 되지만, 스퍼터링법이 바람직하고, 특히 2mTorr 이하의 Ar 가스압으로 스퍼터 성막한 M₂O_y를 주성분으로 하는 막은 자성막에 대하여 보다 큰 자기이방성을 부여할 수 있다. 또한, 성막 중에 자계를 인가하여 용이한 축방향을 정해도 좋다.

신호를 기록하는 제 1 자성막은 M₂O_y를 주성분으로 하는 막과 교환결합함으로써 경질 자성막이 되지만, 이 자성막 자체도 경질 자성막인 것이 바람직하고, 구체적으로는 1000e 이상의 보자력를 갖는 것이 바람직하다. 제 1 자성막으로는 Co, Fe 또는 CoFe를 주성분으로 하는 막이 바람직하고, 예컨대 CoPt, CoCrPtTa, CoCrPtB, CoNiCrPtTa, FePt와 같은 (Co, Fe, Ni)-(Cr, Pt, Ta, B) 조성을 주성분으로 하는 경질 자성막을 사용하면 좋다.

본 발명의 자기기록매체의 구성은 도 1에 도시된 구성에 한정되지 않는다. 예컨대, 도 4에 도시한 바와 같이, 제 1 자성막(1)과 M₂O_y를 주성분으로 하는 막(2) 사이에, 제 1 비자성막(4)과 제 2 자성막(5)을 갖고, 제 1 자성막(1)과 제 2 자성막(5)이 제 1 비자성막(4)을 통해 반강자성적으로 교환결합하고 있는 자기기록매체로 해도 된다. 이 구성에 의하면, 기록매체 전체로서 보다 큰 Ku를 실현하여, 실효적인 체적(V)도 크게할 수 있다. 도 4에 도시한 매체에서는 M₂O_y를 주성분으로 하는 막(2)은 제 2 자성막(5)과 직접교환결합하여, 제 2 자성막(5)과 반강자성결합한 제 1 자성막(1)과는 간접적으로 교환결합하고 있다.

단, 제 1 자성막(1)의 자화(Ms₁)와 막두께(d₁)와의 곱(Ms₁ㆍd₁)은 제 2 자성막(5)의 곱(Ms₂ㆍd₂)보다도 크게 하면 좋다. 매체로부터의 누설 자속이 작아져 헤드의 재생신호가 작아지지 않도록, 곱(Ms₁ㆍd₁)은 곱(Ms₂ㆍd₂)보다도 충분히 크게 하면 좋다.

제 1 자성막(1)과 제 2 자성막(5)을 반강자성적으로 교환결합시키기 위해서는 제 1 비자성막(4)으로서 막두께가 0.6∼0.9㎚ 정도인 Ru 막이나 막두께가 0.8∼1.0㎚ 정도인 Cu 막을 사용하면 된다.

또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 제 2 자성막(5)을, 제 3 자성막(6), 제 2 비자성막(7) 및 제 4 자성막(8)을 이 순서로 적층한 적층체이고, 제 3 자성막(6)과 제 4 자성막(8)이 반강자성적으로 교환결합한 자기기록매체로 해도 된다. 이 구성에 의하면, 기록매체 전체로서, 더욱 큰 Ku를 실현시킨다. 도 5에 도시된 매체에서는 M₂O_y를 주성분으로 하는 막(2)은 제 4 자성막(8)과 직접 교환결합하고, 제 3 및 제 4 자성막(6, 8)과 반강자성결합한 제 1 자성막(1)과는 간접적으로 교환결합하고 있다.

도 5에 도시된 매체에 있어서, 제 3 자성막(6)과 제 4 자성막(8)과의 자화와 막두께의 곱(Ms₃ㆍd₃) (곱(Ms₄ㆍd₄))을 거의 동일하게 하면, 제 1 자성막(1)으로부터의 누설 자계가 거의 감소시키지 않기 때문에, 특히 바람직하다. 이 매체에서도, 제 2 비자성막(7)에는 예컨대, 막두께가 0.6∼0.9㎚ 정도인 Ru 막이나 막두께가 0.8∼1.0㎚ 정도인 Cu 막을 사용하면 좋다.

또한, 도 6에 도시한 바와 같이, 초고밀도 기록을 가능하게 하기 위해, 신호를 기록하는 자성막으로서, 비자성 매트릭스(13) 중에 입경 10㎚ 이하의 미세한 다수의 자성입자(12)를 포함하는 자성막(11)을 사용해도 된다.

이러한 비자성 매트릭스 중에 배치된 미세한 자성 도트을 사용한 자기기록매체는 고밀도 기록을 가능하게 하는 것으로 기대되지만, 입경이 3㎚ 이하에서는 초상자성으로 되기 쉽고, 열요동에 대하여 약하다는 문제가 있었다. 그러나, 본 발명을 적용하여, M₂O_y를 주성분으로 하는 막과 자기적으로 교환결합시킴으로써 그 열적안정성을 비약적으로 향상시킬 수 있다. 또한, M₂O_y를 주성분으로 하는 막은 산화물이기 때문에, 금속막 보다도 표면이나 계면의 안정성이 양호하고, 자성 도트 밑에 배치하는 경우도 연속막으로서 형성할 수 있기 때문에, 자기기록매체의 제작이 용이하다.

또한, 비자성 매트릭스 중에 분산한 미세한 자성입자 도트를 제작하는 방법으로는, 자성입자용 자성 타겟과 비자성 매트릭스용 비자성 타겟을 준비하여 진공챔버내에서 동시 스퍼터하는 방법, 자성입자의 표면에 단분자 흡착막을 형성하여이들을 화학결합하는 방법(예컨대 특개평 1-309902호 공보),자성원소를 포함하는 유기금속을 열처리하여 자기정렬한 자성 도트를 형성하는 방법(예컨대 Science Vol.287 (2000) p1989) 등을 사용하면 된다.

제 2∼제 4 자성막(2, 3, 4)으로는 Co를 주성분으로 하는 막이 바람직하지만, 제 1 자성막과 동일한 막을 사용해도 된다.

도시되지 않지만, 본 발명의 기록매체에는 이상에서 설명한 기본 구성에 또한 추가 층을 형성해도 된다. 추가 층으로는 매체의 표면에 형성하는 보호막이나 기판상에 형성하는 기초막 등을 들 수 있다.

도 7은 상기에서 설명한 자기기록매체(21)를 사용하는 자기기록장치에 있어서, 매체(21)에 신호를 기록하는 자기헤드(24), 서보부(23) 및 신호처리부(22)를 구비하고 있다. 이 장치를 사용하면, 종래의 HDD에서는 곤란하던 정도의 초고밀도 기록이 가능해진다.

(실시예 1)

타겟으로서, Co 합금과 함께, 소결한 ABO₃(A=La, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Y; B=Fe) 및 소결한 α-Fe₂O₃를 사용하여, 스퍼터링법에 의해 자기기록매체를 제작하였다. 진공챔버내를 1 ×1O^-8Torr이하에까지 배기한 후, Ar 가스압을 약 0.8mTorr로 하고, 기판온도를 300℃로 한 Si 디스크 기판 상에 각종 ABO₃막 또는 α- Fe₂O₃막을 RF 스퍼터링법에 의해 성막하였다. 이어서, 기판온도를 실온으로서, DC 스퍼터링법에 의해 Co 자성막을 성막하여, 도 1에 도시된 구성의 기록매체를 제작하였다.

비교를 위해, PtMn 타겟과 Co 타겟을 사용하고, 기판온도를 실온으로 하여 Co 단층막 및 PtMn막/Co막도 스퍼터링법에 의해 성막하였다.

각 막의 막두께는 ABO₃막 및 α-Fe₂O₃막은 50㎚, PtMn 막은 30nm, Co 자성막은 5㎚으로 하였다. 제작한 각 매체의 표면에는 보호막으로서 두께 5㎚의 Ta 막을 형성하였다.

제작한 기록매체를 진공중 약 5kOe의 자계를 인가하면서, 280℃에서 2시간유지하였다. 그 후, 실온에서 기록매체의 자화곡선을 측정하여, 보자력(Hc) 및 시프트 자계(s)를 측정하였다. 결과를 이하에 나타낸다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 매체 1-1∼1-8에서는 시프트 자계를 억제하면서 보자력를 증가시킬 수 있었다.

(실시예 2)

타겟로서, CoNiCrPtTa 합금과 함께, 소결한 ABO₃(A=La, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Y, Ca, Bi; B=Fe)를 사용하여, 스퍼터링법에 의해 자기기록매체를 제작하였다. 진공챔버내를 1 ×10^-8Torr이하에까지 배기한 후, Ar 가스압을 약 O.8mTorr로 하고, 기판온도를 600℃로 한 Si 디스크 기판상에 각종 ABO₃막을 RF 스퍼터링법에 의해 성막하였다. 이어서, 기판온도를 실온으로 하고, DC 스퍼터링법에 의해 CoNiCrPtTa 자성막을 성막하여, 도 1에 도시된 구성의 기록매체를 제작하였다.

비교를 위해, CoNiCrPtTa 타겟을 사용하여, CoNiCrPtTa 단층막도 성막하였다.

각 막의 막두께는 ABO₃막은 50㎚, CoNiCrPtTa 자성막은 15㎚로 하였다. 제작한 각 매체의 표면에는 보호막으로서 두께 5㎚의 카본막을 형성하였다.

제작한 기록매체를 진공중 약 5k0e의 자계를 인가하면서, 300℃에서 1시간 유지하였다. 그 후, 실온에서 진동시료형 자력계를 사용하여 보자력(Hc)을 측정하였다. 또한, Fe_0.5Ni_0.5로 이루어지는 기록 폴(폴)을 갖는 자기헤드를 사용하여 이들 매체에 400 kFCI로 신호를 기록하고, 그 직후에 GMR 헤드를 사용하여 재생을 행하여, 100시간후에 동일한 측정을 행하여 서의 재생출력의 변화를 조사하였다. 결과를 이하에 도시된다.

표 2에 나타낸 바와 같이, 매체 2-l∼2-9에서는 고밀도 기록한 경우의 열요동이 억제되어 있기 때문에, 재생출력의 변화량도 대폭으로 작게 되어 있다.

(실시예 3)

타겟로서, CoCrPtB 합금과 함께, 소결한 α- Fe₂O₃및 La_0.9Sr_0.1Fe_0.9Ni_0.1O₃를 사용하여, 스퍼터링법에 의해 자기기록매체를 제작하였다. 진공챔버내를 1 ×10^-8Torr이하에까지 배기한 후, Ar 가스압을 약 O.8mTorr로 하고, 기판온도를 α-Fe₂0₃에 관해서는 300℃로, La_0.9Sr_0.1Fe_0.9Ni_0.1O₃에 관해서는 600℃로 하여, Si 디스크 기판상에 α- Fe₂O₃막 또는 La_0.9Sr_0.1Fe_0.9Ni_0.1O₃막을 RF 스퍼터링법에 의해 성막하였다. 이어서, 기판온도를 실온으로 하여, DC 스퍼터링법에 의해 CoCrPtB 자성막을 성막하여, 도 1에 도시된 구성의 기록매체를 제작하였다.

비교를 위해, CoCrPtB 타겟을 사용하여, 기판온도를 실온으로서, CoCrPtB 단층막도 성막하였다.

각 막의 막두께는 α-Fe₂O₃막 및 La_0.9Sr_0.1Fe_0.9Ni_0.1O₃막은 50㎚, CoCrPtB 자성막은 15㎚로 하였다. 제작한 각 매체의 표면에는 보호막으로서 두께 5㎚의 카본막을 형성하였다.

작한 기록매체를 진공중 약 5k0e의 자계를 인가하면서, 250℃에서 1시간 유지하였다. 그 후, 실온에서 진동시료형 자력계를 사용하여 보자력(Hc)을 측정하였다. 또한, Fe_0.5Ni_0.5로 되는 기록 폴을 갖는 자기헤드를 사용하여 이들 매체에 400kFCI로 신호를 기록하고, 그 직후에 GMR 헤드를 사용하여 재생을 행하며, 100시간후에 동일한 측정을 행하여 재생출력의 변화를 조사하였다. 결과를 이하에 나타낸다.

매체 3-1∼3-2에 있어서도, 고밀도 기록한 경우의 열요동을 억제할 수 있었다.

(실시예 4)

타겟로서, CoCrPtTa 합금과 함께, 소결한 α- Fe₂O₃및 LaFeO₃, 또한 Co, Ru를 사용하여, 스퍼터링법에 의해 자기기록매체를 제작하였다. 진공챔버내를 1 ×1O^-8Torr 이하에까지 배기한 후, Ar 가스압을 약 O.8mTorr로 하고, 기판온도를 α- Fe₂0₃에 관해서는 30O℃, LaFeO₃에 관해서는 600℃로 하여, Si 디스크 기판상에 α- Fe₂O₃막 및 LaFeO₃막을 RF 스퍼터링법에 의해 성막하였다. 또한, α- Fe₂O₃막 및 LaFeO₃막의 막두께는 함께 50nm으로 하였다. 이어서, 기판온도를 실온으로 하고, DC 스퍼터링법에 의해, Co(3㎚)/Ru(0.7㎚)/CoCrPtTa(15㎚) 또는 Co(3㎚)/Ru(0.7㎚)/ Co(3㎚)/Ru(0.7㎚)/CoCrPtTa(15㎚)의 교환결합막을 성막하여(괄호내는 막두께), 도 4 및 도 5에 도시된 구성의 기록매체를 제작하였다.

비교를 위해, 기판온도를 실온으로 한 DC 스퍼터링법에 의해, 막두께 15㎚의 CoCrPtTa 단층막을 성막하였다. 제작한 각 매체의 표면에는 보호막으로서 두께 5㎚의 카본막을 형성하였다.

제작한 기록매체를 진공중, 약 5k0e의 자계를 인가하면서, 250℃에서 1시간 유지하였다. 그 후, Co_0.67Fe_0.23Ni_0.1로 되는 기록 폴을 갖는 자기헤드를 사용하여 이들 매체에 400kFCI에서 신호를 기록하고, 65℃에서 GMR 헤드를 사용하여 재생을 행하며, 또한 65℃로 유지하여 20시간후에 같은 측정을 행하여 재생출력의 변화를 조사하였다. 비교를 위해, 실시예 3에서 제작한 No.3-l의 매체에 관해서도 동일한 측정을 행하였다. 결과를 이하에 나타낸다.

표 4에 나타낸 바와 같이, Co/Ru/Co/Ru막을 삽입하면, 더욱 열적안정성이 개선하였다.

(실시예 5)

타겟로서, CoPt 합금과 함께, 소결한 LaFeO₃및 SiO₂를 사용하여, 스퍼터링법에 의해 자기기록매체를 제작하였다. 진공챔버내를 1 ×10^-8Torr 이하에까지 배기한 후, Ar 가스압을 약 O.8mTorr, 기판온도를 600℃로 하고, Si 디스크 기판상에 막두께 50㎚의 LaFeO₃를 RF 스퍼터링법에 의해 성막하였다. 이어서, 기판온도를 실온으로서 RF 스퍼터링법에 의해 CoPt와 SiO₂를 동시방전시켜, 막두께 1O㎚의 CoPt-SiO₂막을 성막하여, 도 6에 도시된 구성의 기록매체를 제작하였다.

비교를 위해, 기판온도를 실온으로 한 RF 스퍼터링법에 의해, CoPt와 SiO₂동시방전시켜, 막두께 1O㎚의 CoPt-SiO₂단층막을 성막하였다. 제작한 각 매체의 표면에는 보호막으로서 두께 5nm의 카본막을 형성하였다.

투과전자현미경(TEM)을 사용하여 관찰한 바, CoPt-SiO막은 SiO₂비자성 매트릭스 중에 입경 약 10nm의 CoPt가 분산한 막으로 되어 있었다.

제작한 기록매체를 진공 중 약 10k0e의 자계를 인가하면서, 350℃ 30분간 유지하였다. 그 후, 실온에서 진동시료형 자력계를 사용하여, 매체의 보자력(Hc)을 측정하였다. 다음에, Co_0.67Fe_0.23Ni_0.1로 되는 기록 폴을 갖는 자기헤드를 사용하여 이들 매체에 400kFCI에서 신호를 기록하고, 그 직후에 실온에서 GMR 헤드를 사용하여 재생을 행하며, 실온에서 100시간 유지한 후에 동일한 측정을 행하여 재생출력의 변화를 조사하였다. 결과를 이하에 나타낸다.

표 5에 나타낸 바와 같이, 비자성 매트릭스 중에 자성입자를 분산한 자성막을 사용한 매체에 있어서도 열요동을 억제할 수 있었다.

(실시예 6)

타겟로서, FePt 합금과 함께, SrTiO₃, YFeO₃및 SiO₂를 사용하여, 스퍼터링법에 의해 자기기록매체를 제작하였다. 진공챔버내를 1 ×10^-8Torr이하에까지 배기한 후, Ar 가스압을 약 O.8mTorr, 기판온도를 600℃로 하여, Si 디스크 기판상에 기초막으로서 SrTiO₃를 RF 스퍼터링법에 의해 성막하였다. 이어서, 기판온도를 700℃로 하고, 막두께 50㎚의 YFeO₃를 RF 스퍼터링법에 의해 성막하였다. 또한, 기판온도를 실온으로서 RF 스퍼터링법에 의해, FePt와 SiO₂를 동시방전시켜, 막두께 1O㎚의 FePt-SiO₂막을 성막하였다.

비교를 위해, Cr 기초막을 성막한 Si 디스크 기판상에 기판온도를 실온으로 한 RF 스퍼터링법에 의해, FePt와 SiO₂를 동시방전시켜, 막두께 10㎚의 FePt-SiO₂막을 성막하였다. 제작한 각 매체의 표면에는, 보호막으로서 두께 5㎚의 카본막을 형성하였다.

TEM을 사용하여 관찰한 바, FePt-SiO₂막은 SiO₂비자성 매트릭스 중에 입경 약 8㎚의 FePt가 분산한 막으로 되어 있었다.

제작한 기록매체를 진공중 500℃의 온도로 30분간 유지하였다. 그 후, 실온에서 진동시료형 자력계를 사용하여, 매체의 보자력(Hc)을 측정하였다. 다음에, Co_0.67Fe_0.23Ni_0.1로 되는 기록 폴을 갖는 자기헤드를 사용하여 이들 매체에 400kFCI에서 신호를 기록하고, 그 직후에 실온에서 GMR 헤드를 사용하여 재생을 행하며, 실온에서 100시간 유지한 후에 같은 측정을 행하여 재생출력의 변화를 조사하였다.결과를 이하에 나타낸다.

여기에서도, 보자력(Hc)가 종래의 매체와 같은 정도이어도, 고밀도 기록을 한 경우의 열요동이 대폭으로 개선할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 비자성 매트릭스 중에 분산한 미세한 자성입자 도트를 제작하는 방법으로서, 자성입자의 표면에 단분자 흡착막을 형성하여 이들을 화학결합하는 방법이나, 자성원소를 포함하는 유기금속을 열처리하여 자기정렬한 자성 도트를 형성하는 방법을 사용한 경우에 있어서도, 마찬가지로 열요동을 저감할 수 있는 것을 비자성 매트릭스가 주로 카본이고 자성입자로 FePt인 막에 관해 확인하였다.

(실시예 7)

이상의 실시예에서 제작한 매체 2-1, 매체 3-1, 매체 4-3∼4-4, 매체 5-1 또는 매체 6-1와, 기록 폴에 CoFeNi계 합금막을 사용한 기록 트럭폭이 0.25㎛인 기록 헤드부 및 PtMn계 GMR막을 사용한 재생 트럭폭 0.19㎛의 재생 헤드부를 갖는 박막 자기헤드를 사용하여, 도 7에 도시된 기록장치를 제작하였다. 또한, 비교를 위해, C∼G의 기록매체를 사용하여 동일하게 기록장치를 제작하였다. 이 기록장치를 사용하여 약 64 Gbp/in²(680kbpi ×94ktpi)의 기록재생을 시도하였다. 그 결과, 매체 C∼E를 사용한 것은 열요동에 의한 신호의 감쇠가 심하고, 실용에 견디지 못하는 특성밖에 얻어지지 않았다. 그래서, 나머지의 매체에 관해서, 매체 F를 사용한 경우를 기준으로 한 그 기록직후의 S/N비와, 실온 100시간후의 재생출력의 변화를 비교하였다. 결과를 이하에 나타낸다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 미세한 신호기록을 하더라도 열요동에 대하여 안정한 자기기록매체, 및 이것을 사용한 고밀도 자기기록장치를 제공할 수 있다.

Claims

신호를 기록하는 자성막과, 상기 자성막과 자기적으로 교환결합한 M₂O_y를 주성분으로 하는 막을 갖는 것을 특징으로 하는 자기기록매체.

단, M은 Fe, Co, Ni, 알칼리 토류 원소, Y, 란탄족 및 Bi 중에서 선택되는 적어도 1종이고, Fe, Co 및 Ni 중에서 선택되는 적어도 1종을 필수로 하는 원소이며, y는 2.8 < y < 3.2를 만족시키는 수치이다.
제 1 항에 있어서, 자계(H)와 자화(M)의 관계를 나타내는 자화-자계곡선(M-H 곡선)에서, 자화가 0(M=0)이 되는 2개의 자계를 H₁, H₂로 하였을 때에, 이하의 식에 의해 정해지는 시프트 자계(s)의 절대치가 2000e 이하인 것을 특징으로 하는 자기기록매체.

s=(H₁+H₂)/2
제 2 항에 있어서, 시프트 자계(s)의 절대치가 100Oe 이하인 것을 특징으로 하는 자기기록매체.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 원소 M이 알칼리 토류 원소, Y, 란탄족 및 Bi 중에서 선택되는 적어도 1종인 원소 A와, Fe, Co 및 Ni 중에서 선택되는 적어도 1종인 원소 B를 포함하며, 원소 A의 이온반경을 Ra, 원소 B의 이온반경을 Rb, 산소이온의 이온반경을 Ro로 하였을 때에, 이하의 식으로 정해지는 t가 0.8 < t < 0.97을 만족시키는 것을 특징으로 하는 자기기록매체.
제 4 항에 있어서, M₂O_y가 페로브스카이트 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 자기기록매체.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 원소 A가 Y 및 란탄족 중에서 선택되는 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 자기기록매체.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 원소 A가 알칼리 토류 원소인 것을 특징으로 하는 자기기록매체.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 원소 M이 Fe인 것을 특징으로 하는 자기기록매체.
제 8 항에 있어서, M₂O_y가 α- Fe₂O₃인 것을 특징으로 하는 자기기록매체.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 신호를 기록하는 자성막의 보자력이 1OOOe 이상인 것을 특징으로 하는 자기기록매체.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 신호를 기록하는 자성막을 제 1 자성막으로 하고, 상기 제 1 자성막과 M₂O_y를 주성분으로 하는 막 사이에 제 1 비자성막과 제 2 자성막을 갖고, 상기 제 1 자성막과 상기 제 2 자성막이 상기 제 1 비자성막을 통해 반강자성적으로 교환결합하고 있는 것을 특징으로 하는 자기기록매체.
제 11 항에 있어서, 제 2 자성막이 제 3 자성막, 제 2 비자성막 및 제 4 자성막을 이 순서로 적층한 적층체이고, 상기 제 3 자성막과 상기 제 4 자성막이 반강자성적으로 교환결합하고 있는 것을 특징으로 하는 자기기록매체.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 신호를 기록하는 자성막이 비자성 매트릭스와 상기 매트릭스 중에 배치된 직경 10㎚ 이하의 다수의 자성입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기기록매체.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항의 자기기록매체와, 상기 매체에 정보를 기록하기 위한 자기헤드를 갖는 것을 특징으로 하는 자기기록장치.