KR20020033201A - 자기 기록 매체 및 자기 기록 매체 구동 장치 - Google Patents
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Abstract
온도 상승과 함께 기록 자성층의 항자력이 증가하도록 하는 자성 재료를 사용하여 열에 대하여 안정하고, 고밀도화가 가능한 자기 기록 매체를 제공한다.
자기 기록이 수행되는 기록 자성층이 N형 페리 자성 재료를 포함하고, 이 N형 페리 자성 재료의 보상 온도는 자기 기록 매체가 사용되는 동작 온도 범위보다도 높게 되어 있는 자기 기록 매체이다.
Description
자기 기록 매체의 일례로서, 종래 기술의 일반적인 수직 자기 기록 매체(100)의 주요 요소의 구성을 나타낸 도 1에 기초하여 설명한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 수직 자기 기록 매체(100)는 알루미늄 등으로 이루어진 비자성 기판(101) 상에, 아래로부터 순서대로, 니켈-철 등으로 이루어진 연자성 하지층(102), 크롬(Cr) 및 티타늄(Ti) 등으로 이루어지고 결정 제어용으로 설치된 결정 제어층(103), 코발트-크롬(Co-Cr) 등의 코발트를 함유하는 합금으로 이루어지고 자기 기록이 행해지는 수직 자기 기록층(104), 및 경질의 DLC(Diamond Like Carbon) 등으로 이루어진 보호층(105)을 적층하여 형성된 구조를 갖는다.
여기서, 하지층(102)은 기록 감도를 향상시키기 위해 설치된 층으로, 이 층은 수직 자기 기록 매체(100)의 필수 층은 아니다. 또한, 양호한 결정성 및 밀착성을 향상기키기 위해서, 각 자성층의 막 형성 전에 크롬 또는 티타늄 등으로 이루어진 층을 형성할 수도 있다.
수직 자기 기록 매체(100)에서, 고밀도 기록화와 노이즈 레벨의 감소를 도모하기 위해서, 자성 입자 직경의 미세화 및 균일화와, 수직 자기 기록층(104)의 자성 입자들 간의 자기적 상호 작용의 소거(분리) 등이 필요하고, 그를 위해 다양한 검토가 이루어지고 있다.
수직 자기 기록층(104)의 자성 입자 직경의 미세화 및 균일화와, 자성 입자 간의 자기적 상호 작용의 소거가 행하여지면, 기록 자화가 열에 의해 불안정하게 되는 것이 알려져 있다. 결과적으로, 큰 수직 항자력(coercive magnetic force) Hc를 갖는 수직 자기 기록 매체(100)를 제조하도록 설계하는 것이 필요하다.
그러나, 종래의 수직 자기 기록 매체(100)에서는 수직 항자력 Hc도 온도 상승에 의한 열에 의해 감소되었다.
이러한 열의 영향에 대하여 상세히 설명한다. 수직 자기 기록 매체에서는 기록과 판독(재생)이 행해지기 때문에, 자기 기록이 가능한 범위 내에서 최대의 수직 항자력 Hc로서 예를 들면 대략 2800 Oe를 갖도록 설계된다.
도 2는 종래의 일반적인 수직 자기 기록 매체에 관하여 온도(℃)와 수직 항자력 Hc(Oe) 간의 관계를 나타낸 도면이다. 도 2로부터 분명한 바와 같이, 수직 항자력은 온도의 상승과 함께 수직 항자력이 저하하고 있다. 따라서, 온도의 상승에 의해 수직 자기 기록 매체의 기록 자화가 불안정하게 되는 것을 알 수 있다.
또한, 도 3은 도 1에 나타낸 수직 자기 기록 매체(100)로부터 하지층(102)을 제거하여 제조된 수직 자기 기록 매체에 대하여 소정 온도에서 잔류 자화 Mr의 시간 경과 변화를 나타낸 도면이다. 여기서, 세로 축은 초기의 수직 자기 기록층(104)의 수직 방향의 잔류 자화 Mr을 1로 하여 상대적 변화를 나타내고 있다. 측정 개시 1초 후를 시간 기준으로 정의하고, 얻어진 데이터를 외삽(extrapolate)했을 때, 시간 경과 변화의 모양을 나타내고 있다. 흑삼각은 실온 RT(약 25℃)를 나타내고, 흑원점은 수직 자기 기록 매체의 보증 온도를 상정한 75℃를 나타낸다. 점선은 수직 자기 기록 매체의 기능을 유지하기 위한 온도의 허용 한계값을 나타낸다.
도 3에 명확히 나타낸 바와 같이, 잔류 자화 Mr은 실온에서 감쇠되기 어려워 문제는 없지만, 75℃에서는 자화의 감쇠가 현저하게 되어 허용 한계값 이하로 내려간다.
상기와 같이 온도 상승 또는 열에 기인한 매체 내의 자화의 감쇠는 열 요동 자기 후 효과(thernal fluctuation magnetic after effect) 또는 열 자기 완화(thermal magnetic relaxation)로서 알려진 현상이다.
즉, 단일 자기 구역의 자성 입자 내의 자화는 이방성 에너지로 대표되는 다양한 자기 에너지가 저온에서 최소로 되도록 안정화된다. 이러한 자화의 상태는 개념적으로 자기 에너지 배리어 △E에 의해 둘러싸인 내부가 안정화되는 상태와 같다. 또한, 온도가 높아지면 열 에너지에 의해 자화 스핀에 에너지가 부가되고, 열 에너지 kT(k는 볼츠만 상수)가 자기 에너지 배리어 △E보다 크게 되면 자화는 무질서 상태로 되는 것이 알려져 있다.
그러나, 통계역학에 따르면, 열 에너지가 매우 크지 않은 경우에도, 열 에너지 kT는 확률적으로 자기 에너지 배리어 △E를 초과할 수 있다. 열 에너지가 클수록, 열 에너지 배리어 △E가 작을수록, 그리고 경과 시간이 길수록, 그 확률은 더욱 증가한다. 통상, 온도가 일정하면, 자기 에너지 배리어 △E 및 열 에너지 kT는 대략 일정하다. 따라서, 자기 기록에 의하여 한 방향으로 향하고 있던 자화 스핀에 대하여, 랜덤 상태의 자화 스핀은 시간 경과에 따라 증가한다. 따라서, 시간 경과에 따라서 자화가 감소하는 것을 볼 수 있다. 이것이 열 자기 완화로서 언급한 현상이다.
수직 자기 기록 매체의 경우, 이 현상의 영향을 고려하면, 자기 에너지 배리어 △E는 수직 방향에 따른 수직 항자력 Hc에 강하게 의존하고, 수직 항자력 Hc가 높을수록 자기 에너지 배리어 △E도 높아진다.
상술한 종래 기술의 수직 자기 기록 매체에서는, 자기 기록 매체 구동 장치 내측의 온도가 상승하기 때문에, 열 에너지 kT가 증가할 뿐만 아니라, 수직 항자력 Hc의 저하에 기인하여 수직 항자력 Hc에 의존하는 자기 에너지 배리어 △E도 감소하게 되어, 고온에서는 열 자기 완화 현상이 일어나기 쉽다.
상술한 것으로부터 명백한 바와 같이, 종래 기술의 수직 자기 기록 매체(100)에서는, 수직 자기 기록층(104) 내의 수직 항자력 Hc가 온도 상승에 기인한 열에 의해 감쇠되어, 자화 상태가 불안정하게 된다. 그리고, 이러한 열에 의한 항자력의 감쇠는 다른 자기 기록 방식의 자기 기록 매체에서도 문제가 된다.
본 발명은 자기 기록 매체에 관한 것으로, 특히 기록 자화의 열적 안정성을 향상시킴으로써 고밀도 기록을 가능하게 한 자기 기록 매체에 관한 것이다. 또한, 수직 자기 기록 방식은 기록 매체 표면에 대하여 수직 방향으로 기록 자화(자화 용이축)를 인가함으로써 자기 기록을 행하는 것으로, 최근의 고기록 밀도화에 대응한 우수한 자기 기록 방식으로서 유망한 기술의 하나이다.
도 1은 종래 기술의 일반적인 수직 자기 기록 매체의 주요 요소의 구성을 나타낸 도면.
도 2는 종래 기술의 일반적인 수직 자기 기록 매체에 관하여, 온도(℃)와 수직 항자력 Hc(Oe) 간의 관계를 나타낸 도면.
도 3은 도 1에 나타낸 수직 자기 기록 매체로부터 하지층을 제거하여 제조된 수직 자기 기록 매체에 대하여 소정 온도에서 잔류 자화 Mr의 시간 경과 변화를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명을 적용한 일반적인 수직 자기 기록 매체의 개략 구성을 나타낸 도면.
도 5는 N형 페리 자성 재료에 대하여 온도 T와 수직 항자력 Hc 및 온도 T와 잔류 자화 Ms 간의 관계를 나타낸 도면.
도 6은 N형 페리 자성 재료의 수직 항자력 Hc의 온도 의존성을 예시한 도면.
도 7은 N형 페리 자성 재료에서의 희토류 E의 조성과 보상 온도 Tcomp 또는 큐리 온도 Tc 간의 관계를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 실시예의 일반적인 수직 자기 기록 매체의 개략 구성을 나타낸 도면.
도 9는 실시예의 수직 자기 기록 매체를 탑재한 자기 기록 매체 구동 장치의 개략 구성을 나타낸 도면.
따라서, 본 발명의 목적은, 온도 상승과 함께 기록 자성층의 항자력이 증가하여 열적으로 안정한 자성 재료를 이용함으로써 고밀도화가 가능한 자기 기록 매체를 제공하는 것에 있다.
이러한 목적은, 자기 기록이 수행되는 기록 자성층을 포함하는 자기 기록 매체에 있어서, 기록 자성층이 자기 기록 매체가 사용되는 동작 온도 범위 내에서 온도 상승과 함께 항자력이 증가하도록 설정되는 자기 기록 매체에 의해 달성될 수 있다.
상기한 본 발명에서는, 자기 기록 매체가 자기 기록 매체 구동 장치에서 사용되고, 구동 장치 내측의 온도가 상승하면, 이에 따라 기록 자성층 내의 항자력이 증가한다. 따라서, 기록 자성층 내의 항자력이 온도 상승과 함께 증가하여 종래 기술에 비해 기록 자화를 안정화한다. 따라서, 기록 자성층의 미세화 및 균일화가 달성될 수 있고 고밀도 자기 기록 매체가 제공될 수 있다.
본 명세서에서, 동작 온도는 자기 기록 매체가 자기 기록 매체 구동 장치에서 사용되는 온도이다. 상정된 동작 온도 범위는 자기 기록 매체가 사용되는 환경에 따라 다르다. 예를 들면, 실온이 15 내지 30℃로 상정된 환경에서 자기 기록 매체 구동 장치가 사용된 경우에는, 이 실온을 하한으로 하여 구동 장치 내측의 온도가 대략 70 내지 대략 80℃까지 상승할 가능성이 있다. 따라서, 상기의 경우, 자기 기록 매체 구동 장치의 개시 시점에서의 실온으로부터 구동 중의 고온까지의 온도 범위, 예를 들면 15℃ 내지 80℃가 자기 기록 매체의 동작 온도 범위이다.
여기서, 온도 범위의 상한은 자기 기록 매체가 고온에서 자기 기록 매체 구동 장치에서 사용된 때에 (기록 자화를 유지하는) 기능을 보증하는 관점에서 일반적으로 보증 온도라고 불린다. 마찬가지로, 저온 환경에서의 자기 기록 매체의 사용을 상정하면, 저온측의 보증 온도가 동작 온도의 하한으로서 정의될 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 자기 기록이 수행되는 기록 자성층을 포함하는 자기 기록 매체에 있어서, 기록 자성층이 N형 페리 자성 재료를 포함하고 N형 페리 자성 재료의 보상 온도가 자기 기록 매체가 사용되는 동작 온도 범위보다도 높게 되어 있는 자기 기록 매체에 의해 달성될 수 있다.
상기한 발명에서는, 자기 기록 매체가 사용되는 동작 온도는 보상 온도 Tcomp보다 낮지만, 자기 기록 매체 구동 장치 내의 온도가 상승하면 동작 온도가 보상 온도 Tcomp에 근접한다. 이 보상 온도 Tcomp에서는 N형 페리 자성 재료의 특성으로부터 기록 자성층의 항자력이 무한대로 된다. 따라서, 동작 온도가 상승하여 보상 온도 Tcomp에 근접할수록, 항자력이 강하게 된다.
온도 상승에 따라 항자력이 강하게 되기 때문에, 기록 자화는 안정하게 유지될 수 있다. 따라서, 기록 자성층을 미세화 및 균일화하거나, 또는 자성 입자 간의 자기 상호 작용을 소거하여 고밀도 자기 기록 매체를 제공할 수 있게 된다.
그리고, N형 페리 자성 재료를, 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 네오디뮴(Nd), 프라세오디뮴(Pr), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho) 및 에르븀(Er)으로 이루어진 희토류 원소군으로부터 선택된 적어도 하나와, 철(Fe), 코발트(Co) 및 니켈(Ni)로 이루어진 천이 금속 원소군으로부터 선택된 적어도 하나를 조합한 비정질 합금을 포함하는 구성으로 하면, 보다 바람직한 수직 자기 기록 방식을 사용하는 자기 기록 매체가 형성될 수 있다.
여기서, 희토류 원소 및 천이 금속 원소를 적절하게 조합함으로써, 기록 자성층의 수직 항자력 Hc가 온도 상승에 따라 강하게 되도록 다수의 N형 페리 자성 재료가 설계될 수 있다. 또한, 필요한 조건을 만족하는 N형 페리 자성 재료를 얻기 위해서는 적절한 선택이 이루어져야만 하지만, 가돌리늄 및 테르븀의 적어도 하나가 희토류 원소군으로부터 선택되어야 하고 철 및 코발트의 적어도 하나가 천이 금속 원소군으로부터 선택되어야 하는 것이 바람직하다.
그리고, N형 페리 자성 재료는 보상 온도가 동작 온도 범위 보다도 높게 되도록 희토류 원소의 조성 비율을 갖는 구성을 갖게 할 수 있다. N형 페리 자성 재료의 보상 온도 Tcomp는 조성을 조정하여 변경될 수 있고, 희토류 원소의 조성 비율이 높으면, 보상 온도 Tcomp는 수직 자기 기록 매체가 사용되는 동작 온도보다도 높게 될 수 있다.
여기서, 본 발명에 따른 자기 기록 매체의 동작 온도는 0℃ 내지 80℃로 설정될 수 있다. 상술한 바와 같이, 동작 온도는 자기 기록 매체가 자기 기록 매체 구동 장치 내에서 사용될 수 있는 온도이다. 동작 온도 범위는 자기 기록 매체가 사용되는 환경을 고려하여 적절하게 설정된다. 저온 또는 고온측의 설정, 또는 동작 온도 범위의 폭의 설정 등이 있다. 일반적으로, 하한측의 보증 온도로 되는 0℃로부터 상한측의 보증 온도로 되는 80℃까지가 최대폭의 동작 온도 범위로 되고, 자기 기록 매체의 설계시에 이 최대 동작 온도 범위 내에서 동작 온도 범위가 결정된다. 그리고, 보상 온도는 여기서 설정된 동작 온도 범위보다 높아야만 한다.
또한, 자기 기록 매체 및 자기 저항 헤드를 포함하는 자기 기록 매체 구동 장치가 본 발명에 포함된다. 기록 자성층의 항자력이 온도 상승에 따라 증가하는 자기 기록 매체를 포함하고 고 감도의 자기 저항 헤드를 이용하여 이 매체를 판독할 수 있기 때문에, 자기 기록 정보는 정확하고 고감도로 재생될 수 있다.
이하 도면에 기초하여 본 발명의 내용을 보다 상세히 설명한다. 여기서, 본 발명은 수직 자기 기록 방식을 포함하는 다양한 기록 방식을 이용하여 기록이 행해지는 자기 기록 매체에 유효한 기술이지만, 바람직한 실시예로서 수직 자기 기록 매체에 관한 실시예를 나타낸다.
도 4는 본 발명을 적용한 수직 자기 기록 매체(10)의 개략 구성을 나타낸 도면이다.
수직 자기 기록 매체(10)로서는 알루미늄(Al) 합금 등으로 이루어진 비자성의 기판(11)을 사용할 수 있다. 기판 재료는 알루미늄 합금 등에 한정되지 않고, 그 외에 유리 등의 세라믹 재료, 또는 폴리카보네이트 등의 유기 재료가 사용될 수도 있다.
기판(11) 상에, 코발트-지르코늄-니오븀(Co-Zr-Nb), 니켈-철(Ni-Fe), 철-탄탈륨-카본(Fe-Ta-C), 또는 철-실리콘-알루미늄(Fe-Si-Al) 등의 연질 자성 재료로 이루어진 하지층(12)이 형성될 수 있다. 이 하지층(12)은 예를 들어 200nm 내지 1000nm의 층 두께로 형성된다. 이 연질 자성 재료로서, 그 외에 코발트계, 철계 또는 니켈계 합금이 마찬가지로 사용될 수 있다.
이 하지층(12)을 설치함으로써, 수직 자기 기록 매체(10)의 기록 감도가 향상될 수 있다. 그러나, 하지층(12)은 수직 자기 기록 매체(10)를 구성하는 층으로서는 필수적인 것이 아니므로, 생략될 수 있다.
하지층(12) 상에, 수직 자기 기록이 행해지는 N형 페리 자성 재료로 이루어진 기록 자성층으로서 수직 자기 기록층(14)이 형성된다. 이 N형 페리 자성 재료는 희토류 원소와 천이 금속 원소가 조합된 비정질 합금이다. 희토류 원소로서, 가돌리늄, 테르븀, 네오디뮴, 프라세오디뮴, 디스프로슘, 홀뮴 및 에르븀이 사용될 수 있다. 또한, 천이 금속 원소로서, 철, 코발트 및 니켈이 사용될 수 있다. 희토류 원소 및 천이 금속 원소로부터 적절하게 선택하여 비정질 합금을 형성할 수 있지만, 천이 금속 원소군으로부터의 철 또는 코발트 및 희토류 원소군으로부터의 테르븀 또는 가돌리늄이 선택되어 함유되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 N형 페리 자성 재료는 보상 온도 Tcomp가 수직 자기 기록 매체의 동작 온도 범위보다 높도록 설정된다. 이를 위해, 희토류 원소의 조성 비율이 많아지도록 조정한다. 보상 온도 Tcomp는 N형 페리 자성 재료의 조성을 조정하여 변경될 수 있다. 구체적으로, 희토류 원소의 조성 비율을 증기시키면, 보상 온도 Tcomp가 동작 온도 범위보다 높도록 설정될 수 있고, 기록 자성층 내의 수직 항자력 Hc가 온도 상승에 따라 증가될 수 있다.
수직 자기 기록층(14) 상에, DLC 또는 이트륨-실리콘 이산화물(Y-SiO2) 등으로 이루어진 보호층(15)이 형성된다.
여기서, N형 페리 자성 재료의 특성에 대하여 상세히 설명한다. 도 5는 N형 페리 자성 재료에 대하여, 온도 T와 수직 항자력 Hc 및 온도 T와 잔류 자화 Ms 간의 관계를 나타낸 도면이다.
N형 페리 자성 재료는 상기한 테르븀 등의 희토류 원소와 철 등의 천이 금속 원소가 반평행(페리) 상태로 결합된 비정질 합금이다. 이 N형 페리 자성 재료는 비자성으로 되는 큐리 온도 Tc와, 이 큐리 온도보다 낮은 보상 온도 Tcomp를 갖는다. 이론적인 설명은 생략하지만, 이 보상 온도 Tcomp에서는 서로 반대를 향하고 있는 2개의 자화의 값이 같아지고, 외관상 자화(Ms)가 없어지고, 수직 항자력 Hc가 발산하여 무한대로 된다. 그리고, 이 보상 온도 Tcomp를 초과하면, 수직 항자력 Hc는 큐리 온도 Tc에 근접할수록 저하하여, 큐리 온도에서 0으로 된다.
그런데, 종래 기술에서 상술한 바와 같은 특성을 갖는 N형 페리 자성 재료는 일반적으로 광자기 기록 재료로서 사용되었다. 이 광자기 기록 재료에 요구되는 특성으로서, 레이저 광으로 가열된 때에 0 또는 그 근처까지 충분히 수직 항자력 Hc를 저하시키는 것이 요구된다. 광자기 기록 재료로의 자기 기록(오버라이트)을 가능하게 하기 위한 것이다. 도 5를 참조하여 설명하면, 가열되어 온도가 상승함과 함께 수직 항자력 Hc가 저하하는 영역 X측이 존재하고 있다. 광자기 기록 재료의 경우에는, 이 영역 X에 수직 자기 기록 매체의 동작 온도 범위가 존재하는 N형 페리 자성 재료를 설계하였다. 보상 온도 Tcomp가 실온(동작 온도 범위의 하한에서의 온도) 부근이 되도록 설계되어 있는 N형 페리 자성 재료에 대하여, 이 재료가 자기 기록 매체 구동 장치 내에서 사용되면 온도 상승과 함께 기록 자성층의 수직항자력 Hc를 저하시킬 수 있다. 즉, 광자기 기록 재료에서는, 온도가 상승하면 수직 항자력 Hc가 저하되는 N형 페리 자성 재료의 특성을 이용하고 있었다.
그러나, 본 발명에서는 도 5에 나타낸 영역 Y 또는 N형 페리 자성 재료의 특성이 광자기 기록 재료에서 이용한 경우와는 반대로 되는 영역 내에 수직 자기 기록 매체의 동작 온도가 설정된다. 본 발명에서는, 수직 자기 기록 매체가 사용되는 온도 범위 내에서 온도 상승과 함께 수직 항자력 Hc가 증가한다. 그리고, N형 페리 자성 재료의 보상 온도 Tcomp는 온도 범위 Y보다도 높다. 예를 들면, 수직 자기 기록 매체의 기능을 보증할 수 있는 보증 온도가 약 70℃일 때, 보상 온도 Tcomp를 70℃보다 높게 하면 이 매체는 동작 온도 범위 내에서 온도 상승과 함께 수직 항자력 Hc가 증가하는 상태로 된다.
N형 페리 자성 재료 내의 희토류 원소의 조성 비율이 높아지도록 조정했을 때에 보상 온도 Tcomp가 설정될 수 있다. 본 발명에 따른 N형 페리 자성 재료는 종래 기술에서 광자기 기록 재료에서 사용되었던 N형 페리 자성 재료보다도 희토류 원소의 조성 비율이 높게 되어 있다. 종래 기술에서 광자기 기록 재료로서 사용되고 있는 테르븀-철-코발트(Tb-Fe-Co)에서는 테르븀의 조성 비율이 약 24%이지만, 본 발명의 경우에는 테르븀의 조성 비율은 예를 들면 약 28%로서, 희토류 원소의 조성 비율이 높다.
도 6은 N형 페리 자성 재료의 수직 항자력 Hc의 온도 의존성에 대하여 예시한 도면이다. 테르븀-철-코발트(Tb-Fe-Co)막 및 가돌리늄-테르븀-철-코발트(Gd-Tb-Fe-Co)막의 각각에 대하여, 희토류 원소의 조성 비율이 약 27%로 높은 희토류리치(rare earth-rich) 상태와, 천이 금속 원소가 많고 희토류 원소의 조성 비율이 약 15%로 낮은 천이 금속 리치(transition metal-rich) 상태에 대하여 나타내고 있다. 천이 금속 리치로 된 것은 온도 상승과 함께 수직 항자력 Hc가 단조롭게 저하하고 있다. 한편, 희토류 리치로 함으로써, 수직 자기 기록 매체의 동작 온도 범위의 저온측(통상은 실온으로 되는 온도측)에 포함되는 약 15℃ 부근으로부터 온도 상승과 함께 수직 항자력 Hc가 증대하는 특성을 확인할 수 있다.
따라서, 여기서 예시된 희토류 원소의 조성 비율이 약 27%로 희토류 리치의 테르븀-철-코발트막 및 가돌리늄-테르븀-철-코발트막은 본 발명의 수직 자기 기록층(14)에 사용되는 자성 재료의 하나로서 선택 가능하다.
또한, 도 6의 경우, 가돌리늄-테르븀-철-코발트막에 대해서는 보상 온도 Tcomp가 약 50℃ 정도이고, 다른 쪽의 테르븀-철-코발트막에 대해서는 보상 온도 Tcomp가 약 75℃ 정도이다. 수직 자기 기록 매체의 보증 온도로서 일반적으로 바람직하게 되는 70℃ 이상을 상정하면, 이 예의 경우에 대해서는 수직 자기 기록층(14)에 사용되는 N형 페리 자성 재료로서는 테르븀-철-코발트가 바람직하다.
도 7은 N형 페리 자성 재료에서의 희토류 E(가돌리늄, 테르븀, 디스프로슘, 홀뮴 및 에르븀)의 조성과, 보상 온도 Tcomp 및 큐리 온도 Tc 간의 관계를 나타낸 도면이다. 큐리 온도 Tc에 대해서는 점선으로 나타내고 있다. 가돌리늄-철 및 테르븀-철에서 희토류의 조성 비율을 늘리면 100℃ 이상의 큐리 온도 Tc로 할 수 있다.
또한, 보상 온도 Tcomp에 대해서는 실선으로 나타내고 있다. 가돌리늄-철,테르븀-철, 디스프로슘-철의 희토류 조성이 약 0.25(조성비율 25%)를 초과하면 0℃ 이상의 보상 온도 Tcomp를 설정할 수 있다. 수직 자기 기록 매체의 동작 온도 범위, 예를 들면 20 내지 70℃로 설정하고자 했을 때, 보상 온도 Tcomp가 약 70℃로 되도록 희토류의 조성을 조정하면 된다는 것을 확인할 수 있었다.
이상 설명한 점을 고려하여 제조한 것이 도 8에 개략 구성을 나타낸 실시예의 수직 자기 기록 매체(20)이다.
수직 자기 기록 매체(20)의 기판(21)으로서 직경 3.5 인치, 층 두께 0.8mm의 알루미늄 합금 기판을 사용했다. 본 실시예의 수직 자기 기록 매체(20)는 앞서 도 4에 나타낸 기본적인 수직 자기 기록 매체(10)의 연자성 하지층(12)을 갖지 않는 단자성층 구성으로 되어 있다.
수직 자기 기록층(24)은 희토류 리치의 테르븀-철-코발트(Tb29-Fe60-Co11, 수치는 원자%)에 의해 약 40nm 형성했다. 단, 테르븀-철 코발트의 산화를 방지하기 위해서, 그 상하를 질화 규소(SiN)를 끼우는 샌드위치 구조로 했다. 구체적으로는, 알루미늄 기판(21) 상에 하부 보호층(22)으로서 질화 규소를 30nm 형성하고, 그 위에 테르븀-철-코발트(Tb29-Fe60-Co11)를 약 40nm 형성하고, 그 위에 상부 보호층(25)으로서 질화 규소를 7nm 형성했다. 그리고, 최후로 카본계의 보호막(26)으로서 DLC를 약 3nm 형성하여 최종적인 수직 자기 기록 매체(20)로 했다. 이 수직 자기 기록 매체(20) 상에는 불소계의 윤활제를 도포했다.
상기 수직 자기 기록층(24)의 수직 항자력 Hc는 실온(약 25℃)에서 약 28000e이었지만, 65℃에서는 약 3400 Oe까지 상승했다.
상기 수직 자기 기록 매체(20)는 마그네트론 스퍼터 장치를 이용한 스퍼터법에 의해 제조할 수 있다. 기판(21)을 가열하지 않고서, 하부 보호층(22), 수직 자기 기록층(24), 상부 보호층(25) 및 카본계 보호막(26)을 순차 성막하면 된다. 그 때, 스퍼터 가스에는 아르곤(Ar)을 이용했다. 단, 하부 보호층(22) 및 상부 보호층(25)의 질화막을 성막할 때에는 질소 가스(N2)도 동시에 도입하여 반응성 스퍼터를 행했다.
이어서, 수직 자기 기록 매체(20)의 기록 및 재생 특성을 평가하기 위해서, 이 매체를 도 9에 나타낸 자기 기록 매치 구동 장치(50)에 탑재하여 사용했다. 도 9는 자기 기록 매체 구동 장치(50)의 주요 요소의 개요를 나타낸다. 자기 기록 매체 구동 장치(50)는 수직 자기 기록 매체(20)에 대하여 수직 자기 기록 및 재생을 행하는 머지(merge)형의 거대 자기 저항 효과(GMR) 자기 헤드(40)를 갖는다. 자기 기록 매체 구동 장치(50)에는 하드디스크로서 본 실시예의 수직 자기 기록 매체(20)가 탑재되고, 회전 구동되도록 되어 있다. 이 하드디스크(20)의 표면에 대향하여 소정의 부상(浮上)량으로, 머지형 자기 헤드(40)에 의해 자기 기록 및 재생 동작이 행하여지도록 되어 있다. 머지형 자기 헤드(40)는 암(70)의 선단에 있는 슬라이더(71)의 전단부에 고정되어 있다. 머지형 자기 헤드(40)의 위치 결정은 통상의 액추에이터와 전자기식 미동 액추에이터를 조합한 2단식 액추에이터가 채용되어 있다.
여기서, 머지형 자기 헤드(40)에서는, 기록용 자극의 트랙폭이 약 0.6㎛, 갭 길이가 0.2㎛이고, 재생용 GMR의 트랙폭이 약 0.45㎛, 갭 길이가 약 0.12㎛이었다. 또한, 수직 자기 기록 매체(20)의 회전수는 4800rpm으로 설정했다.
실온(약 25℃)에서, 300kFCI(Flux Change per Inch)의 신호를 기록한 때의 S/N비는 21dB이었다. 이 때의 기록 전류 Iw는 20mA이고, 오버라이트(O/W) 특성은 -40dB 이하의 양호한 값을 나타냈다. 또한, 기록후 3시간 경과한 때의 S/N비는 20.8dB이고, 기록 마크의 감쇠는 관찰되지 않았다.
다음에, 기록 및 재생 특성 평가기의 자기 헤드의 근방을 약 65℃로 유지하여 기록 및 재생을 행하였다. 300kFCI의 신호를 기록한 때의 S/N비는 21.4dB이었다. 기록 전류 IW를 30mA로 함으로써, O/W 특성은 -40dB보다 양호한 값을 나타냈다. 여기서, S/N비가 상온에서 기록한 경우보다 양호하게 된 이유로서, 수직 자기 기록층(24)의 수직 항자력 Hc가 증가한 점을 들 수 있다. 또한, 기록후 3시간 경과한 때의 S/N비는 21.4dB이고, 기록 마크의 감쇠는 전혀 관찰되지 않았다.
이상으로부터 분명한 바와 같이, 상기 실시예의 수직 자기 기록 매체(20)는 고온으로 되어도 수직 항자력 Hc는 감쇠하지 않고, 반대로 증가한다. 따라서, 기록 자성층의 미세화 및 균일화, 또는 자성 입자 간의 자기 상호 작용의 소거 등을 행하여 고밀도화를 도모할 수 있다. 이러한 수직 자기 기록 매체(20)를 이용하는 자기 기록 매체 구동 장치(50)는 고감도로 자기 정보의 기록 및 재생이 가능한 장치이다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이러한특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 청구의 범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에서 다양한 변형 및 변경이 가능하다.
상기 실시예에 상관없이, 수직 자기 기록 매체에 사용 가능한 N형 페리 자성 재료는 희토류 원소와 천이 금속 원소를 조합한 비정질 합금이다. 희토류 원소로서 가돌리늄, 테르븀, 네오디뮴, 프라세오디뮴, 디스프로슘, 홀뮴 및 에르븀, 천이 금속 원소로서 철, 코발트 및 니켈을 적절하게 조합하여, 수직 자기 기록 매체의 사용을 의도하는 온도 범위에서 온도 상승과 함께 수직 항자력 Hc가 증가하는 비정질 합금을 설계하면 된다.
또한, 상기 실시예에서는 수직 자기 기록 방식의 자기 기록 매체를 설명했지만, 이것에 한정되지 않고 다른 자기 기록 방식에 의한 자기 기록 매체에 대해서도 본 발명은 마찬가지로 적용할 수 있다.
Claims (8)
- 자기 기록이 수행되는 기록 자성층을 포함하는 자기 기록 매체에 있어서,상기 기록 자성층은 상기 자기 기록 매체가 사용되는 동작 온도 범위 내에서 온도 상승과 함께 항자력(coercive magnetic force)이 증가하도록 설정되는 자기 기록 매체.
- 제1항에 있어서,상기 동작 온도 범위는 0℃ 내지 80℃인 자기 기록 매체.
- 자기 기록이 수행되는 기록 자성층을 포함하는 자기 기록 매체에 있어서,상기 기록 자성층은 N형 페리 자성 재료를 포함하고,상기 N형 페리 자성 재료의 보상 온도는 상기 자기 기록 매체가 사용되는 동작 온도 범위보다도 높게 되어 있는 자기 기록 매체.
- 제3항에 있어서,상기 동작 온도 범위는 0℃ 내지 80℃인 자기 기록 매체.
- 자기 기록이 수행되는 기록 자성층을 포함하는, 수직 자기 기록 방식을 사용하는 자기 기록 매체에 있어서,상기 기록 자성층은 N형 페리 자성 재료를 포함하고,상기 N형 페리 자성 재료는, 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 네오디뮴(Nd), 프라세오디뮴(Pr), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho) 및 에르븀(Er)으로 이루어진 희토류 원소군으로부터 선택된 적어도 하나와, 철(Fe), 코발트(Co) 및 니켈(Ni)로 이루어진 천이 금속 원소군으로부터 선택된 적어도 하나를 조합한 비정질 합금을 포함하며,상기 N형 페리 자성 재료의 보상 온도는 상기 자기 기록 매체가 사용되는 동작 온도 범위보다도 높게 되어 있는, 수직 자기 기록 방식을 사용하는 자기 기록 매체.
- 제5항에 있어서,상기 N형 페리 자성 재료는 상기 보상 온도가 상기 동작 온도 범위보다도 높게 되도록 하는 상기 희토류 원소의 조성 비율을 갖는, 수직 자기 기록 방식을 사용하는 자기 기록 매체.
- 제5항에 있어서,상기 동작 온도 범위는 0℃ 내지 80℃인, 수직 자기 기록 방식을 사용하는 자기 기록 매체.
- 자기 기록 매체 구동 장치에 있어서,자기 기록이 수행되는 기록 자성층이 N형 페리 자성 재료를 포함하고, 상기N형 페리 자성 재료의 보상 온도가 상기 자기 기록 매체가 사용되는 동작 온도 범위보다도 높게 되어 있는 자기 기록 매체; 및자기 저항 헤드를 포함하는 자기 기록 매체 구동 장치.
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