KR20040076819A - 쓰기 지원층이 있는 자기 기록 매체 - Google Patents

Abstract

자기 기록 디스크는 강자성 기록층과 접촉하고 교환 결합되는 강자성 기록층 및 상자성 쓰기 지원층을 갖는다. 그 쓰기 지원층은, 동작 온도에서 그리고 쓰기 자기장의 부재시, 쓰기 지원층이 상자성 상태에 있고 잔류 자화가 없도록 디스크 드라이브의 동작 온도 이하의 퀴리 온도를 갖는 상자성 물질이다. 그 강자성 기록층의 이전에 쓰여진 영역에서 자화와 반대 방향으로 쓰기 자기장이 인가되는 경우에, 그 쓰기 지원층은 쓰기 자기장에 정렬된 자화를 나타내고, 강자성 기록층에서 자화를 교환 결합에 의해 반대로 할 때 쓰기 자기장을 지원한다. 그 쓰기 지원층에 의해 높은 이방성 물질이 강자성 기록층에 이용될 수 있으며, 이로 인하여, 쓰기 동안에 강자성 기록층의 유효 이방성이 줄어들기 때문에 매체의 열적 안정성이 향상된다.

Description

쓰기 지원층이 있는 자기 기록 매체{MAGNETIC RECORDING MEDIA WITH WRITE-ASSIST LAYER}

본 발명은 일반적으로 자기 기록 매체에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 말하면, 열적 안정성을 떨어뜨리지 않고 쓰기 용이성(writability)을 향상시킨 매체 구조물에 관한 것이다.

하드디스크 드라이브용 자기 기록 매체는 통상 표면 코팅막(예를 들면, NiP)과, 복수의 하부층 또는 결정핵층(seed layer)과, 자석층과, 디스크 보호막을 갖는 유리 또는 알루미늄-마그네슘 디스크 등의 단단한 기판을 포함한다. 4원 CoPtCrB 단일 자기층이 있는 통상적인 디스크 구조물은 미국 특허 제6,187,408호에 개시된다. 종래의 단일 자기층의 자기층 이외에, 보다 최근의, 자기층 구조의 유형은 반강자성 결합된(AFC : antiferromagnetically-coupled) 자기층(미국 특허 제6,280 ,813호)이다. 이 자기층을 적층하는 방법에 의하여, 진성 매체 잡음을 줄이는 것, 다시 말해서 신호 대 잡음비(SNR)를 향상시키는 것은 공지되어 있다. "저잡음" 적층 자기층에서는 2개 이상의 자기막이 비자성 스페이서층에 의해 분리된다. 2개의 자기막이 있는 종래의 적층 자기층은 미국 특허 제5,051,288호에 개시된다. 비자성 스페이서층에 의해 분리되는 단일 자석막과 AFC 자석층이 적층된 AFC 자기층은 공개된 미국 특허 출원 제2002/0098390 A1호에 개시된다. 미국 특허 제6,007, 924호는 자기막들과 접촉하여, 그리고 자기막들 사이에 상자성 스페이서층을 이용하는 적층된 자기층을 갖는 자기 기록 디스크를 개시한다.

하드 디스크 드라이브에서 이용되는 것과 같은 자기 기록 매체는 대략 35 Gbit/in²의 생산 밀도에서도, 쓰여진 비트 패턴의 열적 소거가 일어나는 안정성 한도 근처에 그레인(grain)들이 있기 때문에, 모든 디멘젼(dimension)의 간단한 다운스케일링, 즉 매체 그레인 크기의 축소에 의해 면적 밀도를 더욱더 증가시킬 수 없는 기본적인 문제에 직면한다. 그 축소된 그레인 볼륨(V)으로 인하여 줄어드는 자기 안정성을 자기 이방성(K_U)의 증가에 의해 보상할 수 있다. 왜냐하면, 그 열적 안정성을 조절하는 에너지 장벽이 그레인 볼륨(V)과 자기 이방성(K_U)의 곱(K_UV)으로 제공되기 때문이다. 그러나, 소정의 정보를 자기 매체에 기록하는 데 필요한 자기 기록 헤드로부터의 쓰기 자기장(H0)도 또한 자기 이방성(K_U)에 비례하고, 자기 이방성 (K_U)이 높은 물질의 이용을 제한한다. 따라서, 초고밀도 매체 안정성의 기본적인 문제는 궁극적으로 쓰기 용이성과 관련된다. 왜냐하면, 모든 품질이 동일한 매체 변수(K_U)로 조절되기 때문이다. 쓰기 용이성은 신뢰성이 높은 비트 패턴 쓰기가 가능하도록 매체 변수(K_U)를 특정 임계치 이하로 유지할 것을 요구하는 반면에, 기록된 정보의 장기간 안정성은 매체 변수(K_U)가 다른 임계치 이상이 되도록 요구한다. 따라서, 장래의 초고밀도 매체의 기본적인 문제점 중 하나는 쓰기 용이성과 안정성이 자기 이방성(K_U)에 관한 정반대의 요건들을 필요한다는 사실로부터 발생하는 데, 그 이유는 양자의 특성이 모두 자기 이방성(K_U)에 동일하게 의존하기 때문이다.

따라서, 실질적으로 변하지 않는 모든 다른 중요한 자기 특성 및 기록 특성을 보존하면서 쓰기 자기장이 자기 이방성에 의존하지 않는 자기 기록 매체가 필요하다.

본 발명은 강자성 기록층 및 이 강자성 기록층과 접촉하고 교환 결합되는 상자성 쓰기 지원층이 있는 자기 기록 매체이다. 이 쓰기 지원층은 퀴리 온도가 디스크 드라이브의 동작 온도보다 낮은 강자성 물질로 이루어짐으로써, 동작 온도에서 및 쓰기 자기장의 부재시, 쓰기 지원층이 상자성 상태에 있고, 잔류 자화성 (remanent magnetization)이 없다. 따라서, 데이터가 쓰여지고, 쓰기 자기장이 더 이상 존재하지 않으면, 쓰기 지원층의 자화는 자체의 상자성 성질로 인하여 억제되고, 디스크의 자성 상태와 쓰여진 비트 패턴의 안정성은 강자성 기록층만의 특성들에 의해 필히 조절된다. 그러나, 강자성 기록층의 이전에 쓰여진 영역에 자화와 반대 방향으로 쓰기 자기장이 인가되는 경우, 쓰기 지원층은 쓰기 자기장에 정렬된 자화를 나타낸다. 쓰기 지원층이 강자성 기록층과 교환 결합되기 때문에, 그 쓰기기록층의 자화는 강자성 기록층에서 반대로 자화할 때 쓰기 자기장을 지원한다. 이 기록 지원층에 의해 높은 이방성 물질이 강자성 기록층에 이용될 수 있으며, 이에 따라 매체의 열적 안정성이 향상된다. 왜냐하면, 그 높은 이방성 물질이 쓰기 동안에 강자성 기록층의 유효 이방성을 줄이기 때문이다.

본 발명의 특성 및 이점들을 보다 완벽하게 이해하기 위하여, 첨부 도면과 함께 다음과 같은 상세한 설명을 참조한다.

도 1a는 인가된 쓰기 자기장의 부재시 본 발명에 따른 매체 구조, 관련 자화 방향 또는 자기 모멘트를 도시한다.

도 1b는 인가된 쓰기 자기장의 존재시 본 발명에 따른 매체 구조, 관련 자화 방향 또는 자기 모멘트를 도시한다.

도 2는 적용된 쓰기 자기장이 있거나 없는 매체 구조의 두께를 통하여 본 발명에 따른 매체 구조에서 MAG층 및 p-WAL의 자화를 도시한다.

도 3a는 보자력(Hc)의 발생 및 잔류 두께 발생(Mrt)을, 자화 용이축(easy axis of magnetization)을 중심으로 인가된 자기장의 방향이 다른 매체 구조에서 p-WAL의 퀴리 온도(Tc)의 함수로서 도시한다.

도 3b는 전환 자기장(Ho)을, 자화 용이축을 중심으로 인가된 자기장의 방향이 다른 매체 구조에서 p-WAL의 퀴리 온도(Tc)의 함수로서 도시한다.

도 4a는 CoCr 벌크 합금의 자기 위상 다이어그램을, 원자 백분율(at. %)과 온도에서 크롬 합성물의 함수로서 도시한다.

도 4b는 종래의 디스크 매체 하부층 구조 상에 성장된 CoCr막(31 원자 백분율의 크롬)의 다른 온도에서 일부 자기 이력 루프를 도시한다.

도 5a는 AFC 자기층의 제2 자기막의 최상부에 p-WAL층이 있는 본 발명의 AFC 실시예의 개략 단면도를 도시한다.

도 5b는 AFC 자기층의 제2 자기막의 아래에 p-WAL층 있는 본 발명의 AFC 실시예의 개략 단면도를 도시한다.

도 6a는 도 5a를 구성하기 위한 p-WAL 두께의 함수로서 전환 자기장(Ho)의 그래프이다.

도 6b는 도 5a를 구성하기 위한 p-WAL 두께의 함수로서 자기 이방성-그레인 볼륨 곱(KuV)의 그래프이다.

도 7a는 CoCr p-WAL 물질의 2개의 합성물의 p-WAL 두께의 함수로서 ㏈ 단위의 덮어쓰기의 그래프이다.

도 7b는 종래의 매체 및 본 발명에 따른 p-WAL 매체 구조의 쓰기 전류(write current)의 함수로서 ㏈ 단위의 덮어쓰기의 비교를 도시하는 그래프이다.

도 8a는 스페이서층의 아래에 그리고 적층된 자기층 중 하부 자기막의 상부에 p-WAL층이 있는 본 발명의 저잡음 적층 매체 실시예의 개략 단면도이다.

도 8b는 스페이서층의 아래에 그리고 AFC 자기층 중 상부 자기막의 상부에 p-WAL층이 있는 본 발명의 적층된 AFC 실시예의 개략 단면도이다.

순수한 상자성 물질은 원자들이 영구적인 쌍극자 모멘트를 갖는 물질이지만, 강자성이 비활성 상태인 물질이다. 이 물질에 자기장을 인가하면, 쌍극자 모멘트는자기장에 따라 모이지만, 그들의 랜덤한 열적 운동에 의해 완벽하게 정렬되는 것이 방지된다. 그 쌍극자들이 인가된 자기장에 따라 모이기 때문에, 그 물질의 감수율은 포지티브(positive)이지만, 강한 강자성 효과의 부재시, 그 감수율은 오히려 작다. 상자성 물질이 외부에서 인가된 강한 자기장에 놓이면, 상자성 물질은 그 인가된 자기장이 존재하는 한 자기 모멘트를 나타낸다. 그 자기 모멘트는 인가된 자기장의 크기와 대등하거나 비례하지만, 강자성 물질보다는 훨씬 약하다. 인가된 자기장이 제거되는 경우에, 순수 자기 정렬(net magnetic alignment)은 다시 다이폴의 정상 랜덤 운동으로 해체되어 쌍극자로서 효력을 상실하고, 상자성 물질은 잔류 자기 모멘트를 갖지 않는다. 플래티늄(Pt) 및 알루미늄(Al)은 공지된 종래의 순수한 상자성 물질들의 예이다.

순수한 상자성 물질 이외에, 강자성 물질의 상자성 상태도 또한 존재한다. 특정 온도, 소위 퀴리 온도 이상에서, 강자성 물질은 상자성이 되며, 다시 말해서 그 강자성 물질은 정렬하는 힘(ordering force), 즉 강자성 교환 결합이 여전히 존재하지만 자기 쌍극자를 정렬하기에 불충분하기 때문에 자기적으로 무질서해진다. 따라서, 상자성 상태에서 그 물질은 잔류 자기 모멘트가 없으며, 즉 제로 인가 자기장에 모멘트가 없다. 그러한 상자성체(강자성체의 상자성 상태)는 종래의 상자성체의 전술한 모든 특성, 특히 인가된 자기장의 출현시 자화의 선형 자기장 의존성을 나타낸다. 그러나, 여전히 활성 상태로 정렬하는 힘때문에, 자화의 자기장 의존성은 종래의 상자성체보다 훨씬 강하다. 또한, 그러한 새로운 상자성체는 직접 접촉을 일으킬 때 종래의 강자성체에 강하게 결합(직접 교환 결합력을 통하여)될 수있으며, 이것에 의해 그 층들이 상호 서로 영향을 미칠 수 있다. 도 1a 및 1b는 종래의 강자성층(MAG)에 강자성 교환 결합되는 쓰기 지원층(p-WAL)으로서 이러한 유형의 신규한 영구 자석을 갖는 본 발명에 따른 매체 구조에 대한 개략도이다.

기본적으로, 그 구조는 2개의 층, 즉 강자성 또는 자기 기록층(MAG) 및 p-WAL층을 포함한다. 도 1a 및 1b에 도시되지 않은 것은 종래의 널리 공지된 하드디스크 기판, 통상적으로 표면 코팅한 Al-Mg 또는 유리와, 하부층(UL) 및/또는 MAG층에 대한 결정핵층(seed layer)과, 디스크 보호층, 통상적으로 다이아몬드 같은 비정질 카본이 있다. 이 구조에서, p-WAL층 및 MAG층은 서로 직접 접촉하여, 이들 층간에 상당히 강한 강자성 교환 결합을 행할 수 있다. p-WAL층의 물질은 MAG층과 강자성 교환 결합될 수 있지만, 디스크 드라이브의 동작 온도에서는 상자성인, 즉 디스크 드라이브의 동작 온도보다 작은 퀴리 온도를 갖는 강자성 물질이다.

스토리지 조건하에서, 즉 데이터를 기록한 후에, 도 1a의 왼쪽에 도시된 바와 같이, 그 인가된 쓰기 자기장(Happl)은 제로(또는 매우 작은)이며, p-WAL층에서 자기 모멘트 또는 자화는 상자성 성질에 기인하여 억제된다. 따라서, 스토리지 상태에서, 매체의 자기 상태는 쓰기 자기장에 이전에 노출된 MAG층의 영역에 잔류 자기 모멘트의 방향으로 도 1a에 도시된 바와 같이 MAG층 자체에 의해 필수적으로 제공되고, 쓰여진 비트 패턴의 안정성은 MAG층 자체의 Ku값에 의해 조절된다.

MAG층 자화, 즉 쓰기 공정을 반대로 하기 위하여, MAG층에 이전에 쓰여진 영역의 자화와 반대 방향으로 쓰기 자기장(Happl)이 적용되는 경우에, p-WAL층은 도 1b의 p-WAL층에 화살표로 표시된 바와 같이, 쓰기 자기장의 방향으로 정렬되고, p-WAL 감수율(X)에 비례하는 다음과 같은 수학식(1)의 자기 모멘트를 증가시킨다.

이러한 상태에서, 즉, MAG층 영역의 모멘트의 자기 반전 이전에, 강자성 MAG층의 자화는 도 1b에 화살표로 도시된 바와 같이 p-WAL의 자화에 역평행하다. 그러나, 이러한 상태는 다음 수학식(2)과 같이 강자성 층간 교환 에너지를 증가시키기 때문에 역 에너지이다.

이 수학식에서, 강자성 층간 교환 에너지는 p-WAL층과 MAG층 사이의 계면 교환 결합(J_I)에 의해 중개된다. 따라서, 이것은 다음과 같은 차수의 유효 음의 교환 자기장이 있다.

외부에서 인가된 자기장(Happl) 이외에 두께(t_MAG)의 MAG층을 활성할 때, 결과적으로, MAG층 교환 자기장은 다음 수학식과 같은 MAG층 이방성 및 자화의 비율에 의해 더 이상 조절되지 않지만,

유효 고자기장 이방성 K_eff(H)의 축소로서 해석될 수 있는 교환 자기장에 비례하는 기간을 포함한다.

따라서, p-WAL에 의하여, 매체 안정성을 조절하는 이방성(Ku) 및 필요한 쓰기 자기장을 결정하는 이방성(Keff)이 분리되었다.

도 2는 인가된 쓰기 자기장이 있거나 없는 경우에 p-WAL층 매체의 두께를 통하여 발생하는 자화 프로파일의 상세한 구조를 도시한다. 이들 프로파일은 열역학적 평균 자장 기법을 이용함으로써 이론적으로 결정되었고, 그 결과, 앞서 논의한 기본 물리적인 영상을 완벽하게 확실히 한다. 쓰기 자기장의 경우에(도 2의 우측), 상대적으로 강한 음의 자화는 p-WAL에서 강화하여, 역공정을 돕는다. 자기장이 없는 경우에(도 2의 좌측), p-WAL층의 자화는 매우 얇은 계면 영역 이외에는 제로로 가고, 여기서, 그 강자성 MAG층은 p-WAL층을 극성화한다. 제로 인가 자기장에서 p-WAL층의 비제로 자화는 p-WAL층과 MAG층 사이의 강자성 교환 결합에 기인한다. 이러한 얇은 계면 영역에서 자화값이 계면으로부터 멀어지는 거리에 따라 지수 함수적으로 점점 작아지고, 잔류 자화를 상당히 증가시키지 않는다. 이것은 잔류 자화의 커다란 증가로 인해 격리된 리드백 펄스(isolated readback pulse)의 1/2 최대 진폭(PW₅₀)에서 신호 대 잡음비(SNR)와 펄스폭과 같은 기타 중요한 기록 특성이 손상되는 것이 발견되었기 때문에 기본적으로 중요하다.

그 이론적인 계산에 의해 p-WAL층의 유효성을 양적으로 평가할 수 있고, 적합한 물질을 찾는 선택 공정을 돕는다. 자기장 유발 자화 범위는 p-WAL층에서 강화하고, 그 관련 쓰기 지원 효과는 p-WAL 물질의 감수율에 따라 강력하게 증가한다. 이에 관하여는 도 3b에 도시되며, 이 도면에는 p-WAL 매체 구조물에 대하여 계산된 교환 자기장(Ho)이 퀴리 온도(Tc)의 함수로서 도시된다. 자화 용이축을 중심으로 모든 자기장 방향 각도에 대하여, 그 전화 자기장은 도 3b에 도시된 바와 같이 온도(Tc)의 증가시 감소하며, 그 결과, 디스크 동작 온도(To) 이하의 퀴리 온도(Tc)에 따라 신규한 강자성체를 선택하는 데 쓰기 지원 효과가 최상인 것을 나타낸다. 상세한 이론적인 계산은 대략 0.95 To의 Tc에서 p-WAL 재료가 가장 도움이 되는 것을 나타낸다. 디스크 드라이브의 상하 동작 온도는 디스크 드라이브 제조업자에 의해 사전에 선택되거나 지정된다. 디스크 드라이브의 통상적인 동작 온도 범위는 대략 280-340K 이고, 그 결과, Tc는 대략 280K 이하 또는 최저의 디스크 드라이브 동작 온도가 되어야 한다. 훨씬 고온의 퀴리 온도를 갖는 p-WAL의 경우에, 쓰기 지원 효과는 커질 수 있지만, 이러한 이점은 잔류 자화의 훨씬 강력한 증가에 의해 과도하게 보상되어, 궁극적으로 SNR 및 PW₅₀과 같은 매체 특성의 감쇄를 초래할 것이다. p-WAL 성능의 양적인 평가로서, 도 3a는 보자력(Hc)과 잔류 두께 산물 (Mrt)의 곱을 도시한다. 이 2가지 특성은 소정의 MAG층 특성에 대하여 가능한 작게 되어야 하며, 이것은 최소의 Hc*Mrt가 고성능 p-WAL 물질을 선택하는 데 양호한 가이드를 제공하는 것을 의미한다. 도 3a로부터, Hc*Mrt이 인가된 자기장 각도에 따른 Tc = 0.90 - 0.98, 즉 상자성이지만 거의 강자성 p-WAL 물질에 대하여 최적화되는 것이 보여질 수 있다. 도 3a-3b의 데이터는 또한 p-WAL층에 의해 발생된 쓰기 지원 효과가 일반적으로 교환하기에 어려운 쓰기 자기장 방향을 따라 정렬되는 자기 그레인에 대하여 보다 큰 것을 나타낸다. 따라서, 그 계산에 의해 p-WAL층이 쓰기 공정 전체에 도움을 줄 뿐만 아니라, 또한 교환 자기장 분포를 확실하게 하고 덮어쓰기 값을 증가시킴으로써 다른 중요한 쓰기 특성들을 개선한다.

전술한 논의로부터, 최저 디스크 동작 온도 이하의 퀴리 온도를 갖는 강자성 물질이 원칙적으로 p-WAL층으로서 적합하다는 것을 입증했다. 그러나, p-WAL층으로서 CoCr 합금을 이용하는 매체 구조(도 1에 도시됨)는 모든 현재 이용되는 고성능 MAG층들이 CoCr 기반 4원 합금(통상적으로 CoPtCrB 또는 CoPtCrTa)이기 때문에 제조 및 시험되며, 격자 오정합, 성장 및 화학적인 격리 문제에 기인할 수 있는 실질적인 증착 공정 및 제조 공정과 관련된 잠재적인 복잡성은 중요하지는 않다. 도 4a는 Cr 화합물과 온도의 함수로서 CoCr 벌트 합금의 자기 위상 다이어그램을 도시한다. Bolzoni 등의 저널[Magnetism and Magnetic Materials 31-34, 845-846(1983) ]과, J.E.Snyder 및 M.H.Kryder의 저널[Applied Physics 73, 5551-5553(1993)]을 보자.

크롬 농도가 24 원자 백분율(at.%) 이상인 경우에, 퀴리 온도는 To 이하로떨어진다. 그러나, 필름 증착 동안에 그레인 격리 공정(grain segregation process )에 기인하여, 바람직하게 크롬 농도는 그 백분율보다는 커질 것이며, 바림직하게는 상자성 그레인을 발생하기 위하여 28 원자 백분율이 될 것이다. 대략 40 원자 백분율의 크롬에서, CoCr은 6방 결정 구조로 성장하지 않는다. 따라서, 대략 28 내지 40 원자 백분율의 범위 내에서 크롬의 농도에 따른 CoCr 합금은 p-WAL 물질로서 이용하기에 적합한 것으로 고려될 수 있다. 도 4b는 종래의 디스크 매체 하부층 구조 상에 성장된 CoCr 막(31 원자 백분율의 크롬)에 대한 일부 자기 이력 루프를 도시한다. 그 데이터는 CoCr 합금의 상자성 성질을 나타내고, 즉 낮은 자기장 감수율의 강한 온도 의존성 및 실제로 없는 잔류 자기 모멘트를 나타낸다. 추가적으로, 바람직하게는 디스크 드라이브가 저온에서 최대의 효과를 생성하는 그러한 방법으로 p-WAL 합금의 Tc를 조정하는 것이 좋다. 그 데이터는 31 원자 백분율의 크롬이 있는 CoCr이 그러한 것을 수행하는 데 밀접한 것을 나타낸다.

도 5는 구현되는 p-WAL 매체 구조를 도시한다. 이들 구조는 AFC 구조의 제2 자석막(MAG2)과 직접 접촉하는 자석층 + p-WAL층으로서 반강자성 결합(AFC) 구조물을 이용한다. AFC 매체는 미국 특허 제6,280,813호에 개시되어 있으며, 반강자성 결합막 또는 루테늄(Ru)으로 통상 형성되는 층간(interlayer)에 의해 분리되는 2개의 자기막(MAG1 및 MAG2)을 포함한다. 도 5a의 구성에 있어서, p-WAL층은 MAG2 막의 최상부에 스퍼터링 증착되는 반면에, 도 5b의 구성에 있어서, p-WAL층은 MAG2 막 아래에 위치되어, 루테늄 층간의 최상부에 스퍼터링 증착된다. 이러한 2개의 기하학적인 형상에 대하여, 기본 AFC 구조 및 매체 기능성의 AFC 모드는 방해받지 않는 것이 실험적으로 입증되었다.

도 5a의 구성에 기초한 테스트 구조물의 경우에, 전환 자기장 Ho(도 6a) 및 이방성 그레인 볼륨 곱 KuV(도 6b)의 종속성은 p-WAL 표면층 두께의 함수로서 도시된다. 대략 1 내지 1.5 ㎚ 이상의 p-WAL 표면층 두께의 경우에, 필요한 쓰기 자기장(Ho)의 상당한 축소가 제로 자기장 안정성의 손상없이도 발생하며, 이것은 해당하는 KuV 데이터로부터 유추될 수 있다. KuV, 즉 중요한 안정성 표시기는 p-WAL층의 추가로 인하여 실질적으로 증가된다. 신호 감쇄 측정은 p-WAL 추가로 인한 매체 안정성의 감쇄가 없다는 것을 보여줌으로써 이들 조사 결과를 확증한다.

도 7a는 도 6a에서 Ho의 p-WAL 두께 의존성을 기본적으로 닮은 덮어쓰기(OW)의 p-WAL 두께 의존성을 도시한다. p-WAL 두께가 1.5㎚ 이상이 경우에, OW의 실질적인 개선이 관찰되며, 이것은 특히 쓰기에 어려운 자기 그레인의 쓰기 용이성을 개선한다. 도 7b에서도 또한 절대 OW값이 개선될 뿐만 아니라 OW 대 전류 특성이 개선되는 것이 보여질 수 있다. p-WAL층이 없는 기준 샘플(열린 삼각형)과 비교하여, 그 p-WAL 매체 구조물(닫힌 삼각형)은 쓰기 전류를 이용하여 매우 예리한 OW 온셋을 보여주고, 안정 상태의 동작을 나타낸다.

디스크 매체 성능을 전체적으로 개선한 한가지 기본 요건은 p-WAL 매체의 향상된 쓰기 용이성이 다른 기록 특성의 감쇄로 손상되지 않는다는 사실이다. 그 테스트는 모든 기록 주파수 동안에 대략 4-6㎚의 최대 p-WAL 두께까지 SNR이 변하지 않는 것을 보여준다. p-WAL층의 두께가 훨씬 두꺼워지면, SNR의 약간의 제어 감소 및 폭넓은 제어 감소가 관찰된다. 그러나, 그러한 커다란 p-WAL 두께는 실질적인쓰기 용이성 및 OW 개선이 필요없다. 또한 그 테스트는 PW₅₀대 p-WAL 표면층 두께 종속성이 PW₅₀가 증가, 즉 품질이 떨어지기 시작하는 합금 화합물에 따라 대략 2-4㎚의 두께까지 안정 상태 동작을 나타내는 것을 보여준다. 그러나, 종래의 쓰기 헤드가 오늘의 상태 조차도 쓰기 어려운 CoPt₁₆Cr₁₈B₈등의 Ho가 큰 물질에 대하여, SNR과 PW₅₀의 상당한 개선이 관찰되었다. 이것에 의해 잠재적으로 매우 양호한 기록 특성을 갖는 높은 이방성 MAG층 물질이 본 발명에 따른 p-WAL 매체 구조물을 만들기 위하여 p-WAL층과 결합하는 데 이용될 수 있다.

비트 에러율(BER) 데이터도 또한 p-WAL층이 없는 기준 매체 구조물과 비교하여 표면층 기하학 형상(도 5a)의 p-WAL 매체에 대한 기록 밀도의 함수로서 얻어졌다. 전체 밀도 범위를 통한 BER의 실질적인 개선 사항은 p-WAL 매체 구조에 대하여 발견되었다. 중간 밀도에 대하여, BER은 일정한 정도 이상의 크기만큼 개선되고, 테스트된 최고의 밀도에 대하여도 일정한 크기의 1/2 정도 개선된다.

테스트된 p-WAL 물질은 CoCr₃₁및 CoCr₃₄이다. 그러나, p-WAL층으로서 이용하기에 적합한 CoCr 합성물은 원자 백분율이 대략 28과 40사이에 있는 크롬이다. 또한, Co₆₂Cr₁₈Ru₂₀합금이 테스트되어 지고, CoCr₃₁및 CoCr₃₄와 비슷하게 덮어쓰기가 개선되는 것이 보여진다. p-WAL로서 이용하기에 적합한 CoCrRu 합금 합성물은 (Co_100-xCr_X)_100-yRu_y이고, 여기서, x는 대략 20과 35 사이에 있고, y는 대략 10과 30 사이에 있다. p-WAL 물질은 디스크 드라이브의 최저 동작 온도보다 낮은 퀴리 온드를 가져야 하고, 접촉하고 있는 MAG층과 강자성 결합해야 한다. 따라서, 다른 CoCr 기반 3원 및 4원 합금 물질도 또한 퀴리 온도가 최저 디스크 드라이브 동작 온도 이하인 한도로 선택될 수 있다. 실제로, MAG층이 복수의 코발트, 니켈 및 철의 강자성 합금인 경우에, p-WAL층은 복수의 코발트, 니켈 및 철의 강자성 합금이 될 수 있지만, 특정 합성물로는 디스크 드라이브의 최저 동작 온도 이하의 퀴리 온도를 갖도록 확실하게 선택된다.

자석층(MAG)으로서 AFC 구조에 적용하는 것 이외에, 도 5a-5b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 매체 구조도 또한 도 1a-1b에 도시된 바와 같이, 자석층 (MAG)이 종래의 단일층인 매체 구조에 완전히 적용할 수 있다. 자기층에 교환 결합된 쓰기 지원층을 갖는 본 발명에 따른 매체 구조도 또한, 미국 특허 제5,051,288호에 기술된 바와 같이, 자기막 사이에 스페이서막을 갖는 2개 이상의 자기막으로 적층된 자석층에 완전히 적용가능하며, 미국 특허 공개 번호 제 2002/0098390 A1호에 기술된 바와 같이 적층된 AFC 자기층에 적용할 수도 있다. MAG층과 같은 적층 구조의 경우에, p-WAL층은 상부 자기막 또는 하부 자기막 중 하나에 접촉될 수 있다. 도 8a는 스페이서층 아래의 하부 자기막(MAG1) 상부에 p-WAL층으로 바람직하게 적층된 자기층 실체를 도시한다. 왜냐하면, MAG1이 MAG2보다는 쓰기 헤드로부터 멀리 떨어져 위치되며, 이에 따라 쓰기에 더욱 어려워지기 때문이다. 자기층으로서 적층된 AFC 구조의 경우에, 그 AFC 구조는 반강자성 결합을 제공하지 않는 스페이서층에 의해 상부 자석막(MAG3)으로부터 분리되며(도 8b), p-WAL층은 상부 AFC 막(중간 자석막 MAG2) 또는 상부 자석막(MAG3)과 접촉될 수 있으며, 따라서 MAG2 상하 또는 MAG3상하에 위치된다. 도 8b는 MAG2의 상부에 p-WAL층이 있는 바람직하게 적층된 AFC 자석층 실체를 도시하는데, 그 이유는 MAG2가 MAG3보다 쓰기 헤드보다 멀리 떨어져 위치되어, 쓰기에 더욱 어려워질 것이기 때문이다.

본 발명이 특히 바람직한 실시예를 참조로 보여주고 기술하였을지라도, 당업자라면 본 발명의 사상 및 범위를 벗어남이 없이 다양한 형태로 변경될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 그 개시된 발명은 더욱 설명되고 첨부된 청구범위에 지정된 바와 같은 범위로만 한정되는 것이 고려된다.

본 발명은 실질적으로 변하지 않는 모든 다른 중요한 자기 특성 및 기록 특성을 보존하면서 쓰기 자기장이 자기 이방성에 의존하지 않는 자기 기록 매체를 제공하는 것이다.

Claims (24)

1. 자기 기록 매체로서,

   기판과,

   상기 기판 위에 위치되며, 인가된 자기장에 노출된 후에 잔류 자기 모멘트를 갖는 강자성 물질을 포함하는 기록층과,

   상기 기판 위에 위치되며, 인가된 자기장의 출현시 자기 모멘트를 나타내지만, 인가된 자기장의 부재시에는 필히 잔류 자기 모멘트가 없는 강자성 물질을 포함하는 쓰기 지원층을 포함하고,

   상기 쓰기 지원층 및 기록층은 접촉되고 강자성적으로 교환 결합되는 것인 자기 기록 매체.
2. 제1항에 있어서, 상기 기록층은 상기 쓰기 지원층과 상기 기판 사이에 있고, 상기 쓰기 지원층은 상기 기록층의 최상부에 있는 것인 자기 기록 매체.
3. 제1항에 있어서, 상기 기록층은 반강자성 결합막에 의해 분리되는 하부 강자성막과 상부 강자성막을 포함하는 반강자성 결합 기록층이며,

   상기 하부 강자성막 및 상부 강자성막은 인가된 자기장에 노출 후에 역평행 자기 모멘트를 갖고,

   상기 쓰기 지원층은 상기 상부 강자성막과 접촉하는 것인 자기 기록 매체.
4. 제3항에 있어서, 상기 쓰기 지원층은 상기 상부 강자성막의 최상부에 위치되는 것인 자기 기록 매체.
5. 제1항에 있어서, 상기 기록층은 비자성 스페이서층에 의해 분리되는 하부 강자성막과 상부 강자성막을 포함하는 적층된 기록층이며,

   상기 하부 강자성막 및 상부 강자성막은 인가된 자기장에 노출 후에 평행 자기 모멘트를 갖으며,

   상기 쓰기 지원층은 상기 하부 강자성막과 접촉하는 것인 자기 기록 매체.
6. 제5항에 있어서, 상기 쓰기 지원층은 상기 하부 강자성막의 최상부에 위치되는 것인 자기 기록 매체.
7. 제1항에 있어서, 상기 기록층은 (a) 하부 강자성막과, (b) 중간 강자성막과, (c) 상기 하부 강자성막(a)과 상기 중간 강자성막(b) 사이의 반강자성 결합막과, (d) 상기 반강자성 결합막(c) 상에 비자성 스페이서층과, (e) 상기 비자성 스페이서층(d) 상에 상부 강자성막을 포함하여 적층된 반강자성 결합 기록층이며,

   상기 쓰기 지원층은 상기 반강자성 결합막(c)에 접촉하는 것인 자기 기록 매체.
8. 제7항에 있어서, 상기 쓰기 지원층은 상기 반강자성 결합막(c) 위에 위치되는 것인 자기 기록 매체.
9. 제1항에 있어서, 상기 기록층 강자성 물질은 Co 및 Pt를 함유하는 합금이며,

   상기 쓰기 지원층 강자성 물질은 Co 및 Cr을 함유하는 합금인 것인 자기 기록 매체.
10. 제9항에 있어서, 상기 쓰기 지원층 강자성 물질은 CoCr이며, 여기서 Cr은 대략 28 내지 40 원자 백분율의 범위 내에 존재하는 것인 자기 기록 매체.
11. 제9항에 있어서, 상기 쓰기 지원층 강자성 물질은 Co, Cr 및 Ru를 함유하는 합금인 것인 자기 기록 매체.
12. 제11항에 있어서, 상기 쓰기 지원층 강자성 물질은 (Co_100-xCr_x)_100-yRu_y이며, 여기서, x는 대략 20과 35 사이에 있고, y는 대략 10과 30 사이에 있는 것인 자기 기록 매체.
13. 인가된 자기 쓰기 자기장에 노출 후에 자기적으로 기록된 데이터를 저장하는 미리 선택된 온도 이상에서 동작할 수 있는 자기 기록 디스크로서,

    기판과,

    상기 기판 위에 있고, 제1 쓰기 자기장에 노출된 영역에서 잔류 자기 모멘트를 나타내는 강자성 기록층과,

    상기 기판 위에 있고, 상기 미리 선택된 온도 이하의 퀴리 온도를 갖는 강자성 물질을 포함하는 쓰기 지원층을 포함하고,

    상기 쓰기 지원층 및 상기 기록층은 접촉되고 강자성적으로 교환 결합되며, 상기 제1 쓰기 자기장의 반대 방향으로 제2 쓰기 자기장에 노출시, 상기 쓰기 지원층은 상기 제1 쓰기 자기장에 노출되어진 기록층의 기록 영역에서 상기 자기 모멘트를 역으로 할 때 상기 제2 쓰기 자기장을 지원하기 위하여 상기 제2 쓰기 자기장에 정렬된 자화를 나타내는 것인 자기 기록 디스크.
14. 제13항에 있어서, 상기 기록층은 상기 쓰기 지원층과 기판 사이에 있고,

    상기 쓰기 지원층은 상기 기록층의 최상부에 있는 것인 자기 기록 디스크.
15. 제13항에 있어서, 상기 기록층은 반강자성 결합막에 의해 분리되는 하부 강자성막 및 상부 강자성막을 포함하는 반강자성 결합 기록층이며,

    상기 하부 강자성막 및 상부 강자성막은 쓰기 자기장에 노출 후에 역평행 자기 모멘트를 갖고,

    상기 쓰기 지원층은 상부 강자성막과 접촉하는 것인 자기 기록 디스크.
16. 제15항에 있어서, 상기 쓰기 지원층은 상기 상부 강자성막의 최상부에 위치되는 것인 자기 기록 디스크.
17. 제13항에 있어서, 상기 기록층은 비자성 스페이서층에 의해 분리되는 하부 강자성막 및 상부 강자성막을 포함하여 적층되는 기록층이며,

    상기 하부 강자성막 및 상부 강자성막은 쓰기 자기장에 노출 후에 평행 자기 모멘트를 갖고,

    상기 쓰기 지원층은 상기 하부 강자성막과 접촉하는 것인 자기 기록 디스크.
18. 제17항에 있어서, 상기 쓰기 지원층은 상기 하부 강자성막의 최상부에 위치되는 것인 자기 기록 디스크.
19. 제13항에 있어서, 상기 기록층은 (a) 하부 강자성막과, (b) 중간 강자성막과, (c) 상기 하부 강자성막(a)과 상기 중간 강자성막(b) 사이의 반강자성 결합막과, (d) 상기 반강자성 결합막(c) 상에 비자성 스페이서층과, (e) 상기 비자성 스페이서층(d) 상에 상부 강자성막을 포함하여 적층된 반강자성 결합 기록층이며,

    상기 쓰기 지원층은 상기 반강자성 결합막(c)에 접촉하는 것인 자기 기록 디스크.
20. 제19항에 있어서, 상기 쓰기 지원층은 상기 반강자성 결합막(c) 위에 위치되는 것인 자기 기록 디스크.
21. 제13항에 있어서, 상기 기록층 강자성 물질은 Co 및 Pt를 함유하는 합금이며,

    상기 쓰기 지원층 강자성 물질은 Co 및 Cr을 함유하는 합금인 것인 자기 기록 디스크.
22. 제21항에 있어서, 상기 쓰기 지원층 강자성 물질은 CoCr이며, 여기서 Cr은 대략 28 내지 40 원자 백분율의 범위 내에 존재하는 것인 자기 기록 디스크.
23. 제21항에 있어서, 상기 쓰기 지원층 강자성 물질은 Co, Cr 및 Ru를 함유하는 합금인 것인 자기 기록 디스크.
24. 제23항에 있어서, 상기 쓰기 지원층 강자성 물질은 (Co_100-xCr_x)_100-yRu_y이며, 여기서, x는 대략 20과 35 사이에 있고, y는 대략 10과 30 사이에 있는 것인 자기 기록 디스크.