KR20040086372A - 자기기록매체 및 자기기억장치 - Google Patents
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Abstract
자기기록매체는 기저구조, 및 기저구조상에 배치되어 기록층을 형성하는 합성 페리자성 구조를 포함한다. 합성 페리자성 구조는 비자성 스페이서층을 통해 반강자성적으로 결합되는 적어도 하나의 바닥 자성층 및 최상부 자성층을 포함한다. 바닥 자성층은 초상자성층으로 이루어지고, 최상부 자성층은 강자성 재료로 이루어진다. 외부에서 인가되는 자기장이 0인 잔류자기 상태에서 바닥 자성층과 최상부 자성층의 자기모멘트 배향은 역평행 상태가 된다. 이는 바닥 자성층의 보자력이 0 일지라도, 잔류자기 상태에서의 교환 결합으로 인하여 바닥 자성층이 역포화 상태가 되기 때문에 달성된다.
Description
일본 특허출원공개 제2001-56924호에 제안된 바와 같이, 최근 개발된 합성 페리자성 매체 (SFM: synthetic ferrimagnetic media), 및 「Abarra et. el. "Longitudinal magnetic recodrding media with thermal stabilization layers", Applied Physics Letters, Vol.77, No. 16, pp.2581-2583, October 15, 2000」, 및 「Fullerton et. el. "Antiferromagnetically coupled magnetic media layers for thermally stable high-density recording", Applied Physics Letter, Vol. 77, No. 23, pp. 3806-3808, December 4, 2000」등의 문헌에서 공지된 바와 같이, 자기기록매체의 저장용량의 증가에 대한 필요는 성장 및 자기적 성질 양측을 적절히 조절함으로써 자성 박막 디스크에 대한 발전과, 또한 설계에 있어서의 혁신을 가져왔다.
자기기록밀도가 높아지고, 단위면적당 저장되는 정보량이 과대해짐에 따라, 자기기록층 치수의 축소에 대한 요구는 불가피하다. 자기기록층을 더욱 얇게 만드는 것은, 입자 크기를 감소시키고 또한 이에 따른 천이 파라미터를 감소시키기 때문에 장점이 있다. 그러나, 입자크기가 축소되고, 이에 따라 자기이방성 에너지가 너무 작게 되기 때문에, 이러한 것은 오래 계속할 수 없는데, 이는 주어진 온도(통상 실온)에서의 열에너지에 의해 쉽게 극복될 수 있다. 설계에 있어서의 대안적 접근을 실현하기 위해서는, 일본 특허출원공개 제2001-56924호에 제안된 합성 페리자성 매체와 같은 자기기록매체를 더욱 더 향상시킬 것이 요구된다.
본 발명은 일반적으로 자기기록매체 및 자기기억장치에 관한 것으로서, 특히 기록 자성층의 열안정성을 개선하기 위하여 열적으로 불안정한 층을 사용하여 기록 자성층을 안정화시키는 길이방향 자기기록매체 및 이러한 자기기록매체를 사용하는 자기기억장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 자기기록매체의 일실시예의 중요 부분을 나타낸 단면도.
도 2는 잔류 위치의 자기 모멘트 상태에서, 즉 외부에서 적용되는 자기장이 0일 경우, 2층 합성 패리자성 구조에 사용되는 반강자성체 결합구성을 설명하기 위한 도면.
도 3은 잔류 위치의 자기 모멘트 상태에서, 즉 외부에서 적용되는 자기장이 0일 경우, 3층 합성 패리자성 구조에 사용되는 반강자성체 결합구성을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 제 2 실시예의 자기기록 매체의 중요 부분을 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 제 3 실시예의 자기기록 매체의 중요 부분을 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 제 4 실시예의 자기기록 매체의 중요 부분을 나타낸 단면도.
도 7a 내지 7b는 일반적인 상자성 물질을 사용한 합성 페리자성 구조의 자화 루프 및 보자력 값을 나타낸 도면.
도 8a 내지 8b는 일반적인 초상자성층을 사용한 합성 페리자성 구조의 자화 루프 및 보자력 값을 나타낸 도면.
도 9는 바닥 자성층이 초상자성인 경우 자화 루프 및 보자력 값을 나타낸 도면.
도 10은 초상자성층의 두께가 증가하여 강자성 상태에 이른 경우의 Hex 값에 대한 교환 필드값을 나타낸 도면.
도 11은 초상자성층의 두께가 증가되는 경우 CCPB 시스템의 자화값을 나타낸 도면.
도 12는 초상자성층의 두께가 증가되는 경우 CCPB 시스템의 교환 결합강도 값을 나타낸 도면.
도 13은 초상자성층의 두께가 증가되는 경우 보자력의 개선을 나타낸 도면.
도 14는 강자성층 두께 증가에 상응하여 교환 결합강도 값이 증가되는 경우 열안정성의 개선을 나타낸 도면.
도 15는 초상자성층 두께 증가에 상응하여 교환 결합강도 값이 증가되는 경우 열안정성의 개선을 나타낸 도면.
도 16은 초상자성층의 두께가 증가되는 경우 총 신호대잡음비를 나타낸 도면.
도 17은 본 실시예의 자기기억장치의 중요 부분을 나타낸 단면도.
도 18은 본 실시예의 자기기억장치의 중요 부분을 나타낸 평면도.
따라서, 본 발명의 목적은 전술한 문제점들이 실질적으로 감소되는 신규하고 유용한 자기기록매체 및 자기기억장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 구체적인 목적은 합성 페리자성 구조를 갖는 합성 페리자성 매체(SFM)의 최상부 자기기록층을 안정화시키는데 사용되는 다른 종류의 자성층을 개발하고 제안하는 것이다. 강자성(ferromagnetic)층 대신에 얇은 초상자성(superparamagnetic)층이 이러한 목적을 달성하는데 사용된다. 이를 위해, 적절한 초상자성층을 채용함으로써, 더욱 낮은 범위의 tBr (Gum)으로 적절히 이동시켜 기록밀도를 한층 증가시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 매체성능을 향상시켜 자기기록층의 열안정성을 동일 레벨 또는 그 이상으로 유지하도록 하는 것이다. 또한, 본 발명에 있어서, 종래 기술의 단일층 매체에 비하여 신호대잡음비(SNR)에 있어서 동일 레벨 또는 그이상의 향상이 달성되는 것을 주지하는 것이 중요하다.
본 발명의 또 다른 목적은 합성 페리자성 구조의 바닥 자성층의 층간특성과 결합강도를 활용하여 SFM 특성을 향상시키는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 기저 구조; 및 상기 기저구조 상에 배치되어 기록층을 형성하는 합성 페리자성 구조를 포함하고, 상기 합성 페리자성 구조는, 비자성 스페이서층을 통해 반강자성적으로 결합되는 적어도 하나의 바닥 자성층 및 최상부 자성층을 포함하며, 상기 바닥 자성층은 초상자성층으로 이루어지고, 상기 최상부 자성층은 강자성 재료로 이루어지며, 상기 바닥 자성층 및 최상부 자성층의 자기모멘트 배향은 외부 인가 자기장이 0인 잔류자기 상태에서 역평행인 것을 특징으로 하는 자기기록매체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 기저 구조; 및 상기 기저구조 상에 배치되어 기록층을 형성하는 합성 페리자성 구조를 적어도 하나의 기록매체 및 상기 자기기록매체에 정보를 기록하고 재생하는 트랜스듀서를 포함하고, 상기 합성 페리자성 구조는, 비자성 스페이서층을 통해 반강자성적으로 결합되는 적어도 하나의 바닥 자성층 및 최상부 자성층을 포함하며, 상기 바닥 자성층은 초상자성층으로 이루어지고, 상기 최상부 자성층은 강자성 재료로 이루어지며, 상기 바닥 자성층 및 최상부 자성층의 자기모멘트 배향은 외부 인가 자기장이 0인 잔류자기 상태에서 역평행인 것을 특징으로 하는 자기기억장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 안정화층으로 초상자성층을 사용하는 자기기록매체 및 자기기억장치를 구현할 수 있다. 안정화층은 최상부 자성층의 자화가 SFM 시스템에서 열적으로 안정되도록 한다. 안정화층으로 적절한 초상자성층이 사용됨으로써, 신호대잡음비를 향상시키고, 보다 낮은 tBr 값에서의 요구된 열안정성과 함께 100Gbits/Sq.inch 이상의 고밀도기록을 달성 가능하도록 한다. 향상된 열적안정성과, 향상된 신호대잡음비를 유지하는 tBr 의 감소는 본 발명의 중요한 요소로 작용한다.
본 발명의 기타의 목적 및 특징들은 첨부된 도면과 연계하여 파악될 때, 이하의 상세한 설명으로부터 자명할 것이다.
본 발명은, 두 개의 강자성층이 예컨대 Ru 로 이루어진 비자성 스페이서층을 통해 역평행(antiparallel) 방향으로 결합된 경우에 대하여 전술한 합성 페리자성 매체(SFM)에 적용된다. 본 발명은 결합된 강자성층들의 하부층이 초상자성층으로 이루어지는 추가의 형태에 기여한다.
본 명세서에서의 일치된 참조를 위해, 다음의 정의가 사용된다. 상기 정의들은 「"A Dictionary of Physical Sciences", Towman&Allanheld, 1983」으로부터 발췌되었다
"모멘트(moment)"는 축을 중심으로 힘 또는 힘의 합력의 회전효과를 말한다. 단일의 힘은 힘과 축으로부터 작용 역선까지 수직거리의 곱과 같은 모멘트를 갖는다.
"상자성(paramagnetism)"은 재료가 온도에 반비례하는 매우 낮은 양(+)의 자화율(susceptibility)을 갖는 자기적 특성의 일종이다. 상자성 표본은 인가된 자기장 방향으로 움직이는 경향이 있다. 이러한 효과는 원자 또는 분자들중의 홀전자의 스핀에 의해 유발되며, 원자에 대하여 자기모멘트를 부여한다. 상자성의 효과는 항상 고체의 반자성(diamagnetic) 특성을 압도한다.
"강자성(ferromagnetism)"은 재료가 온도에 따라 매우 높은 자화율을 갖는자기적 특성의 일종이다. 강자성은 상자성과 같이 홀전자들에 의해 유발된다. 홀전자들은 작은 단위 자석으로 작용하며, 홀전자들은 강자성 물질에서 교환력(exchange force)으로 알려진 분자간 힘(intermolecular force)에 의해 도메인(domain)이라 불리는 고체의 영역내에서 서로 평행하게 정렬된다. 각 도메인은 따라서 작은 자석으로 고려될 수 있다. 자화되지 않은 표본의 경우, 도메인들이 랜덤하게 배향되기 때문에 표본에서 순(net) 자화모멘트는 없다. 외부자계가 인가되는 경우, 단위 자석들은 그 방향으로 배향되게 되고, 자기 모멘트들이 자계의 방향으로 배향된 도메인은 이웃하는 도메인의 희생으로 성장한다. 자계가 충분히 크다면, 모든 단위 자석들이 자계 방향으로 배향되고, 표본은 포화된다.
"초상자성(superparamagnetism)"은 「B.D. Cullity, "Magnetism and Magnetic Materials", Addison Wesley Publishing Company Inc., 1972」로부터 얻어진다. 강자성체의 입자크기가 특정값 아래로 감소하는 경우, 입자의 열 에너지가 입자 내에 존재하는 (자기이방성 에너지와 같은) 어느 에너지를 상회하기 때문에 보자력이 0가 된다. 이러한 열 에너지는 이미 자화된 입자 집합을 자발적으로 반자화(demagnetization)시킬 정도로 강하다. 이러한 입자들을 초상자성 입자라 한다.
"초상자성"의 조작적인 정의에는 적어도 2개의 요구사항을 포함하게 된다. 첫째, 열평형 특성이 아니기 때문에, 자화곡선이 아무런 자기이력(hysteresis)을 보이지 않는다. 둘째, 입자 상호작용효과을 제외하고, H를 인가된 필드, T를 온도라 했을 때, 자발자화의 온도의존성에 대한 수정후 H/T에 대해 도시한 경우, 다른온도들에서 취해진 곡선들이 대략적으로 포개어지는 범위에서, 등방성 표본의 자화곡선은 온도에 의존하여야 한다.
본 발명에 따른 자기기록매체는, 현재의 기록한계를 바람직하게는 100 Gbits/Sq.inch 이상으로 증대시키기 위해, 증대된 열안정성과 더욱더 양호한 기록성능을 갖는 길이방향 고밀도 기록에 적합하다. 특히, 본 발명에 따른 자기기록매체는, 기록 자성층의 열안정성 향상을 위해, 기록 자성층을 안정화 하도록 열적으로 불안정한 층을 사용한다. 이러한 열적으로 불안정한 층, 즉 초상자성층은, 통상적으로 길이방향 기록에 사용되는 하지층 구조를 갖는 기계적으로 텍스쳐(texture)화된 또는 비정질의 유리 기판상에 적층될 수 있다. 이러한 구조는, 자기기록매체의 두 개의 강자성층이 Ru 등으로 이루어지는 비자성 스페이서층으로 분리된 SFM에 사용되어, 이들의 자화가 잔류 상태에서는 반강자성적으로 결합된다. 본 발명에서는 최상부 강자성층의 안정화를 위하여, 강자성층 대신에 초상자성층을 도입한다. 초상자성층에 사용되는 재료를 적절히 선택함으로써, 높은 신호대잡음비(SNR)와 양호한 겹쳐(overwrite) 특성을 구현할 수 있다.
초상자성층의 초상자성은 273 K 이상에서 발생한다. 주어진 재료가 초상자성이 되기 위해서는, 이 방법으로 측정 온도를 명시할 필요가 있으며, 초상자성층의 자화의 자계 의존성 또한 명시할 필요가 있다. 또한, 초상자성층은 실온 이상에서 0의 보자력(Hc=0)을 갖고, 그 측정시간은 1초 이상이다. 통상, 특정 재료가 초상자성 상태라는 것을 증명하기 위해서는, 보자력(Hc)이 0이며, 유한한 자화력을 갖는다는 것을 실험적으로 알아볼 필요가 있다. 그러나, 보자력(Hc)은 시간 의존하는 파라미터이므로, 또한 측정시간을 명시할 필요가 있다. 보자력(Hc)이 1초에서 0 이라면, 그 이상의 시간 스케일에서 모두 0이 될 것이다. 여기서, 시간 스케일(scale)이란, 자기기록매체에 가해지는 외부 자계가 변화되는 비율을 말한다.
그러나, 결정되어야 할 가장 중요한 파라미터는 후술되는 바와 같이 초상자성층의 체적(입자의 크기)이다. 체적(입자크기)이 특정값 아래로 감소되는 경우 어느 온도에서든 초상자성이 발현된다. 이러한 초상자성이 발현될 수 있는 체적(또는 입자크기)은 초상자성층에 사용되는 재료에 의존한다.
도 1은 본 발명에 따른 제 1 실시예의 자기기록매체의 중요 부분을 나타낸 단면도이다. 도 1 및 후술되는 도 4 내지 도 6에 있어서, 각종 층들의 두께는 통통의 척도로 표시된 것이 아니다.
도 1에 도시된 자기기록매체는 Al, 유리, 또는 기타 적합한 기판 재료로 이루어지는 기판(10)을 포함한다. 씨드층(11)이 기판(10)에 생성된다. 본 실시예에 있어서, 씨드층(11)은 NiP, Cr, CoNiZr 및 CoNbZr과 같은 Co 합금, 또는 이들의 합금으로 이루어 질 수 있으며, 바람직하게는 5 nm 내지 100 nm 범위의 두께를 갖는다. 씨드층(11)은 단일층 또는 서로 다른 성분으로 서로의 상부에 적층된 둘 이상의 복합층으로 형성될 수 있다. 하지층(12)이 씨드층(11) 위에 형성된다. 하지층(12)은 Cr 또는 CrV, CrW 및 CrMo와 같은 Cr 합금으로 이루어질 수 있다. 예컨대, 하지층(12)이 CrMo, CrMoW, CrV 또는 CrW로 이루어지는 경우, Mo-성분, W-성분, 또는 V-성분이 1 at.% 내지 30 at.%의 범위에서 선택될 수 있으며, Cr-성분은 나머지 at.%를 차지한다. 하지층(12)은 단일층으로 형성될 수 있으며, 또는 서로 다른 성분으로 서로의 상부에 적층된 둘 이상의 혼합층으로 이루어질 수도 있다. 본 실시예의 자기기록매체의 하지층(12)과 씨드층(11)에 대한 요구사항을 수반하는 육방정계(subsequent hexagonal) 자성층들의 Co(1120) 배향을 제공하여야 한다.
씨드층(11) 및 하지층(12)에 더하여, 하지층들(11, 12, 및 13), 및 후에 형성되는 비자성 스페이서층(15)으로 분리되는, 수반하는 초상자성 및 강자성 기록층(14 및 16) 사이의 격자 매칭을 강화하기 위해서, Cr 성분이 25at.%≤ Cr≤ 45at.% 인 CoCr 또는 Cr 성분이 10at.% 내지 40at.%이고 Ta 성분이 1at.% 내지 10at.%인 CoCrTa와 같은 CoCr 합금으로 이루어지는 중간층(13)을 제공하는 것이 바람직하다. 예컨대, 비자성 스페이서층(15)은 Ru, Rh, Ir, Cr, Mo, Nb, Ta, Cu, Re 또는 이들의 합금으로 이루어진다. 스퍼터링 된 C 또는 화학기상증착된 C 로 이루어지며, 4nm 내지 5nm의 두께를 갖는 보호층(16)이 화학적 및 기계적 손상으로부터의 보호를 위해 자성층들의 상부에 형성된다. 본 실시예에 있어서, 보호층(16)은 강자성층(16) 상에 형성된다. 물론, 보호층(16)은 C 층과 C 층위에 형성된 윤활층으로 이루어지는 2층 구조를 가질 수 있다.
하지층들(11, 12, 및 13), 초상자성층(14), 및 강자성 기록층(16)은 150℃ < Ts < 300℃ 를 만족하는 기판온도(Ts), 0 < Vb < -300V 를 만족하는 기판 바이어스 전압(Vb), 2 mTorr 내지 100 mTorr의 불활성 가스(주로 Ar) 압력하에서 dc 스퍼터링 공정으로 형성될 수 있다.
NiP-코팅된 Al 또는 유리 기판의 기계적으로 텍스쳐(texture)화된 기판의 경우에, Co c-축 및 Cr<110> 의 바람직한 배향이 원주형의 텍스쳐(texture)를 따라발생한다. 이러한 경우, 기록된 비트의 신호대잡음비 및 열안정성 모두 향상된다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예의 자기기록매체의 중요 부분을 나타낸 단면도이다. 도 4에 있어서, 도 1의 해당 부분과 동일한 부분들은 동일한 참조부호로 나타내었으며, 이에 대한 설명은 생략되었다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 초상자성층(14-1)이 하지층(12) 또는 중간층(13) 상에 형성되며, 제 1 비자성 스페이서층(15-1)이 제 1 초상자성층(14-1) 상에 형성된다. 또한, 제 2 초상자성층(14-2)이 제 1 비자성 스페이서층(15-1) 상에 형성되며, 제 2 비자성 스페이서층(15-2)이 제 2 초상자성층(14-2) 상에 형성된다. 강자성층(16)이 제 2 비자성 스페이서층(15-2) 상에 형성된다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 자기기록매체의 중요 부분을 나타낸 단면도이다. 도 5에 있어서, 도 4의 해당 부분과 동일한 부분들은 동일한 참조부호로 나타내었으며, 이에 대한 설명은 생략되었다. 도 5에 도시된 바와 같이, 도 4의 제 1 초상자성층(14-1) 대신에 강자성층(14-3)이 제공되어 있다.
도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 자기기록매체의 중요 부분을 나타낸 단면도이다. 도 6에 있어서, 도 4 및 도 5의 해당 부분과 동일한 부분들은 동일한 참조부호로 나타내었으며, 이에 대한 설명은 생략되었다. 도 6에 도시된 바와 같이, 도 4의 초상자성층(14-2) 대신에 강자성층(14-3)이 제공되어 있다.
도 1 및 도 4 내지 도 6에 있어서, 편리를 위해서, 초상자성층(14 및 14-1)들은 초상자성층 재료(L1), 초상자성층(14-2)은 초상자성층 재료(L1-1), 강자성층(14-3)은 강자성층 재료(L1'), 강자성층(16)은 강자성층 재료(L2)로 이루어진다고가정한다.
전술한 제 1 내지 제 4 실시예에 있어서, 실제 자기기록이 일어나는 자기구조는 다중의 층들로 이루어진다. 전술한 바와 같이, 일본 특허출원공개 제2001-56924호에서는, 자기기록매체의 입자크기가 점점 작아짐에 따라 열에너지에 의해 발생되는 기록된 비트들의 불안정성을 극복하기 위하여, 독특한 다층 합성 페리자성 구조를 갖는 합성 페리자성 매체(SFM)를 제안한다. 더 높은 고밀도 기록에 있어서는 열적 변동을 극복하는 것이 필수적이었으므로, SFM은 효과적인 것으로 판명되었다.
일본 특허출원공개 제2001-56924호에서 설명된 합성 페리자성 구조를 갖는 SFM에 있어서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 두 개의 강자성층(501)들은 예컨대 Ru 등으로 이루어진 비자성 스페이서층(502)을 통해 반강자성적으로 결합된다. 도 2는 잔류 위치의 자기모멘트 상태, 즉 인가된 외부 자계가 0인 경우, 2층 합성 페리자성 구조에 사용되는 반강자성 결합구조를 설명하기 위한 도면이다. 마찬가지로, 도 3은 잔류 위치의 자기모멘트 상태, 즉 가해진 외부 자계가 0인 경우, 3층 합성 페리자성 구조에 사용되는 반강자성 결합구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 3에 있어서, 추가적인 강자성층(503)이 제공된다. 반강자성 결합을 채용함으로써, 잔류자화 및 두께곱(Mrt)를 줄일 수 있으며, 이는 기록밀도를 높이기 위해서 필수적이다. 역평행 결합을 통해서, 높은 신호대잡음비를 유지하면서도 열적 변동을 상당히 극복한 자기기록매체를 성공적으로 만들어 낼 수 있다. 이는 극히 낮은 Mrt 값을 갖는 종래의 단일층 자기기록매체에서는 중요한 발전이었다.
전술한 제 1 실시예에 있어서, 예컨대 도 1에 도시된 초상자성층(14)이 합성 페리자성 구조에서 도 2에 도시된 바닥 강자성층(501)을 대신하여 도입된다. 초상자성층이 사용되는 경우와 강자성층이 사용되는 경우의 두 개의 경우는, 보자력을 얻기 위한 또한 자화측정 시간을 채용하기 위한 자화루프, 특히 작은 루프와 자화의 온도 의존성을 관찰함으로써 구별될 수 있다. 보자력은 자기기록매체의 외부 파라미터이므로, 강자성 영역과 비교하여 많은 방법으로 초상자성 형태를 식별하는 것이 중요하다.
제 1 내지 제 4 실시예는 기본적으로 SFM의 개량이다. 이러한 경우, L1 층으로 이루어지며 안정화층으로 작용하는 바닥 초상자성층은 본래 L2층으로 이루어지는 최상부 강자성층에 비하여 초상자성이다. 초상자성층(L1)은 연자성(soft) 재료 또는 경자성(hard) 재료 일 수도 있다. 경자성 재료는 비교적 큰 자화력과 높은 보자력을 갖게 된다. 연자성 재료는 보다 큰 자화력 및 매우 낮은 보자력을 갖게 된다. 안정화층의 초상자성 특성은 CoCrPtB 성분 등의 경우 통상 5nm 이하의 유한한 두께에 기인한다. 본 발명의 조사에 따르면, 초상자성층(L1)으로 이루어지는 안정화층과 합성 페리자성 구조의 이득(gain) 특성을 기술이 더욱 확장시킨 것을 본 발명의 구조 및 기록 특성이 나타내었다. 또한, 안정화층에 대한 재료 의존성의 두 가지 경우가 발생하였다.
첫 번째 방법은 안정화층을 형성하는 L1층에 대하여 높은 Co-함유 재료 및 상당히 낮은 자기이방성 값을 사용하여, tBr 값을 감소시키는 것이다(t는 안정화층의 두께, Br은 잔류 자속). 이 경우, 최상부 강자성층을 형성하는 L2층으로부터안정성과 함께 높은 밀도가 달성된다.
두 번째 방법은 L2층에 비해 L1 층 또는 L1 및 L1-1 층에 대하여 동일하거나 비교적 큰 자기이방성의 재료를 사용하여 잔류자화 및 자성층의 두께곱(Mrt)을 감소시키는 것이다. 이러한 경우, 상기 구조의 KuV/kBT 값은, 안정화층으로부터의 자기이방성 에너지의 기여를 이용함으로써, 최상부 강자성층만이 제공되는 단일층의 경우와 비교하여 실질적으로 감소되었다 (Ku는 재료의 자기이방성 상수, V는 체적, KB는 볼쯔만 상수).
예컨대, 안정화층이, 매우 낮은 Pt를 갖거나 Pt 값이 없는 초상자성층(L1)으로 이루어지는 경우, 안정성은 주로 L2층으로 이루어지는 최상부 강자성층으로부터 얻어진다. 8% 초과하여 16% 이상까지의 적당히 높은 Pt 값을 갖는 초상자성층(L1)으로 이루어지는 안정화층의 두께를 증가시킴으로써, 안정화층으로부터 실질적인 안정성이 또한 도출될 수 있다. 반강자성적으로 결합된 잔류상태에서는 안정화층이 높은 역포화 자화력을 갖기 때문에, 잔류 자화 및 두께곱(Mrt)의 감소가 또한 쉽게 달성될 수 있다. 최상부 강자성층에 있어서는 잔류자화력 및 두께곱(Mr1t1)의 유한한 값이 얻어지고, 안정화층에 있어서는 잔류자화력 및 두께곱(Mrt)이 0이 된다는 것 또한 중요하다. 이러함에도 불구하고, 자화력이 역평행한 경우에는, 잔류자화 상태에서 안정화층으로부터의 높은 역포화 자기모멘트가 잔류 자화력과 두께곱(Mrt)의 감소를 돕기 때문에, 잔류 자화력과 두께의 곱(Mrt)의 감소가 발생한다.
재료의 성장에 있어서는, 하지층 구조(Cr 또는 그 합금)의 (002)면이 면내방향을 가지며, 초상자성 및 강자성 Co 층 모두의 자성층의 (1120)면이 면내방향을 갖는다. 그러나, 기록층이 (1010) 결정면이고, 대응 하지층이 (112) 결정면이 되는 것이 가능한 성장 공정이 하나 더 있을 수 있다. 이는 주로 유리 또는 Al 등의 적당한 기판 상에 적층된 NiAl 또는 FeAl 등의 씨드층들에 대하여 B2형 재료를 사용함으로써 달성된다.
안정화층의 높은 자기모멘트 특성으로 인하여, 자류 자화력 및 두께의 곱(Mrt)의 감소가 높은 열안정성을 유지하면서도 용이하게 달성된다. 단일층 재료로부터의 열안정성의 개선은, 「Acharya et al. in Appl. Phys. Lett., vol.80, p. 85, 2002」에 설명된 바와 같이, 주로 안정화층으로부터의 유한한 자기이방성 에너지의 기여로 인해 달성된다. 강자성층으로 제안되었던 2층 또는 3층 구조와 마찬가지로, 안정화층으로 활용하는 2층 또는 3층의 합성 페리자성 구조가 도 1 및 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 용이하게 달성될 수 있다. 제 1 내지 제 4 실시예에 따르면, 기록층으로 단일층 재료를 사용하는 것에 비해 열안정성과 신호대잡음비가 개선된다.
예컨대, 실온에서의 초상자성층(L1 또는 L1-1)은 보자력(coercivity) 내지 보자성(retentivity)을 갖지 않게 된다. 그러나, 높은 자계가 인가되면 초상자성층(L1 또는 L1-1)은 자화력을 갖게 된다. 즉, 인가된 자계가 0이면 자화력은 0가 된다. 이러한 초상자성층(L1 또는 L1-1)의 전형적인 특성이 후술하는 도 10에 도시되어 있다. 실온에서 및 측정의 at VSM 시간 스케일에서, 초상자성층(L1 또는 L1-1)의 보자력은 도 10에서 0를 나타낸다. 반면, 일본 특허출원공개 제2001-56924호에서는, 유한한 보자력과 자화력을 갖는 강자성층이 본 구조를 달성하기 위해 사용된다.
도 7a 및 도 7b는 전형적인 강자성 재료를 사용한 합성 페리자성 구조의 자화 루프와 보자력값을 나타낸다. 도 7a에 있어서, 세로좌표는 자화력(emu)을 가로좌표는 인가된 자계(Oe)를 나타낸다. 도 7b에 있어서, 세로좌표는 작은 루프의 자화력(emu)을 가로좌표는 인가된 자계(Oe)를 나타낸다.
일본 특허출원공개 제2001-56924호에 설명된 바와 같이, 도 7a에 도시된 자기이력 루프는 3개의 부분을 갖는데, 이는 반강자성 결합체계에 해당한다. 바닥 자화층에 강자성 재료를 사용하는 전형적인 합성 페리자성 구조에 있어서, 점 20 내지 23에 나타낸 바와 같이, 작은 루프는 보자력이 바닥 자성층으로 사용됨을 나타낸다. 점 22 및 점 23은 자기 재료의 교환자계(Hex 및 Hsw)를 특성화하는데 사용된다. dM/dH 곡선 피크위치로부터 교환자계(Hsw)가 얻어진다. 한편, 바닥 자성층으로부터 최상부 자성층에 의해 교환자계(Hex)가 경험되며, Hex=J/M*t (J는 반강자성 결합강도, M은 자화력, t는 바닥 자성층의 두께)로 계산된다. 교환자계 Hex 와 Hsx는 다르고, 바닥 자성층이 강자성임을 나타낸다. 도 7b에는 작은 루프가 도시되어 있다.
한편, 도 8a 및 8b는 전형적인 초상자성층을 사용한 합성 페리자성 구조의 자화루프와 보자력값들을 나타낸다. 도 8a에 있어서, 세로좌표는 자화력(emu)을, 가로좌표는 인가된 자계(Oe)를 나타낸다. 도 8b에 있어서, 세로좌표는 자화력(emu)을, 가로좌표는 인가된 자계(Oe)를 나타낸다.
도 8a에 도시된 작은 루프로부터 얻어지는 교환 자계값들은 바닥 자성층이 0의 보자력을 가지며, 초상자성이라는 것을 나타낸다. 이러한 방식으로, 합성 강자성 구조에 사용되는 재료의 종류를 쉽게 식별할 수 있다. 또한, 초상자성층의 입자크기는 단일 도메인만을 포함하도록 충분히 작다는 것 또한 주지되어야 한다. 이러한 재료의 특성들로 인해 0의 보자력이라는 것을 확인하게 된다. 초상자성층 내의 입자 또는 입자집합의 에너지벽은 매우 낮기 때문에, 초상자성층의 KuV/KBT 값은 25 미만이 되게 된다. 열에너지는 외부 자계가 없는 상태에서 재료내에 존재하는 이방성 에너지를 쉽게 극복하기 때문에, 자화가 없게 된다. 즉, 각형비(S: squareness)는 S=0이 된다.
도 9는 바닥 자화층이 초상자성인 경우 자화 루프와 보자력값을 나타낸 도면이다. 도 9에 있어서, 세로좌표는 Oe로 나타낸 교환 자계(Hex 및 Hsx)를 나타내며, 가로좌표는 바닥 자화층, 즉 초상자성층(안정화층)의 두께를 나타낸다. "○"는 교환 자계(Hex)를 나타내며, "△"는 교환 자계(Hsw)를 나타낸다. 도 9에 있어서, 안정화층이 초상자성 및 강자성인 경우에 대하여 교환 자계(Hex 및 Hsw)의 일반적인 값들을 나타낸다. 자기이력 루프 및 작은 루프 측정으로부터 얻어지는 Hsw 및 Hex 값들은 이러한 속성을 나타낸다. Hsw=Hex(점 24에서)이라면, 도 8a 및 8b에서 앞서 나타낸 바와 같이, 바닥 자성층이 초상자성층이다. Hsw 및 Hex 값들은 주로 SQUID, VSM 또는 기타 자기측정기를 사용한 자기이력 루프 측정으로부터 얻어진다. 도 9에 있어서, 5nm 까지의 바닥 자성층 두께에 대하여 입자크기는 단일 도메인 초상자성 상태가 될 정도로 충분히 작다.
유한한 사이즈 효과(finite size effect)로 인하여, 바닥 자화층 두께가 10nm 일하로 감소됨에 따라 자화력 값은 감소한다. 이는 주로 자화층과 비자성 스페이서층과의 접촉면에서의 스핀밀도 감소로 인해 발생한다. 따라서, 바닥 자화층 두께(t)는 바람직하게는 0 < t < 10nm 의 범위임을 알 수 있을 것이다. 단일 도메인 입자들에서 초상자성 상태가 발생하므로, 도 10에서 볼 수 있듯이, 바닥 자성층 두께의 감소로 인하여 자화력 값의 저하가 또한 발생한다. 도 10은 초상자성층의 두께가 감소하여 강자성 상태에 이르는 경우 Hex 값들에 대한 교환 자계 값들을 나타낸 도면이다.
전술한 영역에서의 보자력 값들 또한 도 11 및 12에 도시된 단일층 자기측정으로부터 얻어지는 바와 같이 0가 되게 된다. 도 11은 초상자성층의 두께가 증가되는 경우 CCPB 시스템의 자화력값을 나타낸 도면이다. 도 11에 있어서, 세로좌표는 자화력(Ms (emu/cc)), 가로좌표는 바닥 자성층, 즉 초상자성층(또는 안정화층)의 두께(nm)를 나타낸다. 도 12는 초상자성층의 두께가 증가되는 경우 CCPB 시스템의 교환결합 강도값을 나타낸 도면이다. 도 12에 있어서, 세로좌표는 교환 결합강도(erg/cm2)를 나타내며, 가로좌표는 바닥 자성층, 즉 초상자성층(또는 안정화층)의 두께(nm)를 나타낸다. 도 11에 도시된 자화력(Ms)의 감소는 도 12에 도시된 바와 같이 2개의 자성층 사이의 교환 결합강도(J)를 감소시킨다.
도 13은 초상자성층의 두께가 증가되는 경우 보자력의 증가를 나타낸 도면이다. 도 13에 있어서, 세로좌표는 보자력(Hc (Oe))을, 가로좌표는 바닥 자화층, 즉 초상자성층(또는 안정화층)의 두께(nm)를 나타낸다.
합성 페리자성 구조의 잔류자기 상태에서, 초상자성층의 보자성(retentivity)이 0 일지라도, 초상자성층이며 안정화층으로 기능하는 바닥 자화층은 역포화 상태이다. 그러므로, 잔류 자화와 두께의 곱(Mrt)의 감소는 항상 존재하게 된다. 약 6nm 이하인 초상자성층 두께의 보자력(Hc)에는 아무런 변화가 없거나, 미약한 증가만 있기 때문에, 이러한 초상자성층들을 도입함으로 인해 기록(write) 값들이 영향을 받지는 않는다.
도 14는 일본 특허출원공개 제2001-56924호에 제안된 합성 페리자성 구조를 갖는 SFM에서 강자성층 두께의 증가에 상응하여 교환 결합강도 값이 증가되는 경우 열안정성의 향상을 나타낸 도면이다. 도 14에 있어서, 세로좌표는 KuV/kBT 값을, 가로좌표는 tBr 값(Gum)을 나타낸다. "●"는 SFM에 대한 KuV/kBT 값을 나타내며, 비교를 위해 "▲"는 단일 자화층으로 이루어지는 기록층을 갖는 종래의 단일층 매체에 대한 KuV/kBT 값을 나타낸다.
도 15는 합성 페리자성 구조를 갖는 제 1 실시예에서 자기기록매체의 초상자성층 두께에 상응하여 교환 결합강도 값이 증가되는 경우 열안정성의 향상을 나타낸 도면이다. 도 15에 있어서, 세로좌표는 KuV/kBT 값을 나타내며, 가로좌표는 tBr 값(Gum)을 나타낸다. "○"는 제 1 실시예의 자기기록매체에 대한 KuV/kBT 값을 나타내며, 비교를 위해 "▲"는 단일 자화층으로 이루어지는 기록층을 갖는 종래의 단일층 매체에 대한 KuV/kBT 값을 나타낸다.
초상자성층을 적절하게 선택함으로써 일본 특허출원공개 제2001-56924호에 제안된 SFM에 비하여 신호대잡음비가 동일 레벨로 유지되거나, 증가될 수 있다. 도 14, 15 및 16에 도시된 결과를 포함하여, 본 발명에 의한 조사로부터, 바닥 자화층, 즉 초상자성층(안정화층)이, CoCrPtB, CoCrPt, CoCrTa, CoCrTa, CoCrPtTaB 및 CoCrPtBCu와 같은 Pt를 함유한 Co 합금(여기서, Cr 성분은 5at.% 내지 40at.%, Pt 성분은 8at.% 내지 16at.%, B 성분은 0at.% 내지 15at.%, Cu 성분은 0at.% 내지 6at.%, 나머지 성분은 Co)으로 이루어지는 경우, KuV/kBT 값의 증가가 확인되었다. 또한, Co 합금의 Pt 성분은 전술한 성분 범위에서 0이 될 수도 있음이 확인되었다. 즉, 초상자성층이 CoCrB, CoCr, CoCrTa, CoCrTaB, CoCrBCu와 같은 Co 합금(여기서, Cr 성분은 5at.% 내지 40at.%, B 성분은 0at.% 내지 15at.%, Cu 성분은 0at.% 내지 6at.%, 나머지 성분은 Co)으로 이루어질 수도 있다.
또한, 바닥 자화층, 즉 초상자성층(안정화층)이, CoCr, CoCrB, CoCrTa, CoCrTa 과 같이 Pt 또는 B가 없이 높은 자화력을 갖는 Co 합금(여기서, Cr 성분은 5at.% 내지 20at.%, B 성분은 0at.% 내지 10at.%, 나머지 성분은 Co)으로 이루어지는 경우, KuV/kBT 값이 동일하게 유지됨이 확인되었다. 이러한 경우, 바닥 자화층의 높은 자화력과 낮은 이방성 특성으로 인해 잔류 자화와 두께의 곱(Mrt)이 감소되었다.
도 16은 초상자성층의 두께가 감소되는 경우 총 신호대잡음비를 나타낸 도면이다. 도 16에 있어서, 세로좌표는 총 신호대잡음비 S/Nt(dB)를 나타내며, 가로좌표는 바닥 자화층, 즉 초상자성층(안정화층)의 두께를 나타낸다. 초상자성층 두께가 약 6nm 까지 증가됨에 따라 S/Nt가 향상되지만, 그 이후 초상자성층 두께가 약 6nm 이상 더욱 증가됨에 따라 감소되어서, 강자성이 됨이 확인되었다. 이러한 경우, 초상자성층 두께가 약 6nm 이하가 됨이 더욱 바람직할 수 있다.
합성 페리자성 구조의 안정화층으로 기능하는 자화층의 재료선택은 CoCrPtB와 같은 Co합금으로 이루어질 수 있다. 그러나, 총체적으로 전술한 바와 같이 일반적으로 가능한 안정화층으로는 2가지 유형이 있다. 안정화층의 이방성과 자기모멘트 값에 따라서, 안정성 및 신호대잡음비의 개선이 달성될 수 있다.
다음, 도 17 및 18을 참조하여 본 발명에 따른 자기기억장치의 실시예에 대하여 설명한다. 도 17은 본 발명의 자기기억장치의 중요 부분을 나타낸 단면도이며, 도 18은 본 발명의 자기기억장치의 중요 부분을 나타낸 평면도이다.
도 17 및 18에 도시된 바와 같이, 자기기억장치는, 일반적으로, 하우징 내에 설치된 모터(114), 허브(116), 다수의 자기기록매체(116), 다수의 기록 및 재생헤드(117), 다수의 서스펜션(118), 다수의 아암(119), 및 액추에이터부(120)가 이루어진다. 자기기록매체(116)는 모터(114)에 의해 회전하는 허브(115)에 탑재된다. 기록 및 재생 헤드(117)는 MR 또는 GMR 헤드와 같은 재생 헤드 및 유도성 헤드와 같은 기록 헤드로 이루어진다. 각 기록 및 재생 헤드(117)는 서스펜션(118)을 통해 해당 아암(119)의 팁 끝에 탑재된다. 아암(119)은 엑추에이터부(120)에 의해이동된다. 이러한 자기기억장치의 기본적인 구성은 공지되어 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 본 명세서에서 생략되었다.
자기기억장치의 본 실시예는 자기기록매체(116)에 특징이 있다. 각 자기기록매체(116)는 도 1 및 도 4내지 6과 연계하여 전술한 실시예들 중의 임의의 구조를 갖는다. 자기기록매체(116)의 수는 3개로 한정되지 않으며, 또한 2 또는 4 또는 그 이상의 자기기록매체가 제공될 수 있다.
자기기억장치의 기본적인 구성은 도 17 및 18에 도시된 것에 한하지 않는다. 또한, 본 발명에서 사용되는 자기기록매체는 자기 디스크에 한하지 않는다.
또한, 본 발명은 이러한 실시예들에 의해 한정되지 않으며, 다양한 변형예와 개조예가 본 발명의 범주를 일탈함이 없이 이루어질 수 있을 것이다.
Claims (18)
- 기저 구조; 및상기 기저구조 상에 배치되어 기록층을 형성하는 합성 페리자성 구조를 포함하는 자기기록매체로서,상기 합성 페리자성 구조는, 비자성 스페이서층을 통해 반강자성적으로 결합되는, 적어도 하나의 바닥 자성층 및 최상부 자성층을 포함하며,상기 바닥 자성층은 초상자성층으로 이루어지고, 상기 최상부 자성층은 강자성 재료로 이루어지며,상기 바닥 자성층 및 최상부 자성층의 자기모멘트 배향은 외부 인가 자계가 0인 잔류자기 상태에서 역평행인 것을 특징으로 하는 자기기록매체.
- 제 1항에 있어서,상기 합성 페리자성 구조는, 상기 비자성 스페이서층과 상기 최상부 자성층 사이에 배치되어 연속적으로 적층된 다른 자성층 및 다른 비자성층을 더 포함하고, 상기 다른 자성층은 초상자성층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기기록매체.
- 제 1항에 있어서,상기 합성 페리자성 구조는, 상기 기저 구조와 상기 바닥 자성층 사이에 배치되어 연속적으로 적층된 다른 자성층 및 다른 비자성 결합층을 더 포함하며, 상기 다른 자성층은 강자성 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기기록매체.
- 제 1항에 있어서,상기 합성 페리자성 구조는, 상기 비자성층과 상기 최상부 자성층 사이에 배치되어 연속적으로 적층된 다른 자성층 및 다른 비자성 스페이서층을 더 포함하며, 상기 다른 자성층은 강자성 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기기록매체.
- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,상기 기저구조는 기판, 상기 기판상에 배치되어 주로 (002) 결정면을 부여하는 씨드층, 및 상기 씨드층상에 배치되고 BCC 금속 또는 그 합금으로 이루어지는 비자성 하지층을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기기록매체.
- 제 5항에 있어서,상기 기저구조는, 상기 하지층상에 배치되어 주로 (1120) 결정면을 부여하는 비자성 Co 함유 중간층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자기기록매체.
- 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,상기 초상자성층은 경자성(硬磁性) 재료들 및 연자성 재료들로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 자기기록매체.
- 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,상기 바닥 자성층은 사용되는 상기 초상자성층에 따라 0 < t < 10nm의 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 자기기록매체.
- 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,상기 바닥 자성층은 CoCrPtB, CoCrPt, CoCrTa, CoCrPtTa, CoCrPtTaB 및 CoCrPtBCu와 같은 Pt를 함유한 Co 합금(여기서, Cr 성분은 5at.% 내지 40at.%, Pt 성분은 8at.% 내지 16at.%, B 성분은 0at.% 내지 15at.%, Cu 성분은 0at.% 내지 6at.%, 나머지 성분은 Co)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기기록매체.
- 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,상기 바닥 자성층은 CoCrB, CoCr, CoCrTa, CoCrTaB, CoCrBCu와 같은 Co 합금(여기서, Cr 성분은 5at.% 내지 40at.%, B 성분은 0at.% 내지 15at.%, Cu 성분은 0at.% 내지 6at.%, 나머지 성분은 Co)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기기록매체.
- 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,상기 바닥 자성층은 CoCr, CoCrBt, CoCrTa, 및 CoCrTa와 같이 Pt 또는 B를 함유하지 않고 자화력을 갖는 Co 합금(여기서, Cr 성분은 5at.% 내지 20at.%, B 성분은 0at.% 내지 10at.%, 나머지 성분은 Co)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는자기기록매체.
- 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,상기 비자성 스페이서층은 Ru, Rh, Ir, Cr, Mo, Nb, Ta, Cu, Re, 및 그 합금으로 구성되는 그룹에서 선택된 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기기록매체.
- 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,상기 최상부 및 바닥 자성층상의 상기 초상자성 및 강자성 입자들 사이에는 반강자성 결합이 존재하는 것을 특징으로 하는 자기기록매체.
- 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,상기 최상부 자성층은 반강자성 결합으로 인하여 상기 바닥 자성층으로부터 수 백 Oe 또는 그 이상의 교환 자계를 경험하는 것을 특징으로 하는 자기기록매체.
- 기저 구조, 및 상기 기저구조상에 배치되어 기록층을 형성하는 합성 페리자성 구조를 갖는 적어도 하나의 자기기록매체; 및상기 자기기록매체에 정보를 기록하고 재생하는 트랜스듀서를 포함하고,상기 합성 페리자성 구조는, 비자성 스페이서층을 통해 반강자성적으로 결합되는 적어도 하나의 바닥 자성층 및 최상부 자성층을 포함하며, 상기 바닥 자성층은 초상자성층으로 이루어지고, 상기 최상부 자성층은 강자성 재료로 이루어지며, 상기 바닥 자성층 및 최상부 자성층의 자기모멘트 배향은 외부 인가 자계가 0인 잔류자기 상태에서 역평행인 것을 특징으로 하는 자기기억장치.
- 제 15항에 있어서,상기 자기기록매체의 상기 합성 페리자성 구조는, 상기 비자성 스페이서층과 상기 최상부 자성층 사이에 배치되어 연속적으로 적층된 다른 자성층 및 다른 비자성 스페이서층을 더 포함하고, 상기 다른 자성층은 초상자성층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기기억장치.
- 제 15항에 있어서,상기 자기기록매체의 상기 합성 페리자성 구조는, 상기 기저 구조와 상기 바닥 자성층 사이에 배치되어 연속적으로 적층된 다른 자성층 및 다른 비자성 결합층을 더 포함하며, 상기 다른 자성층은 강자성 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기기억장치.
- 제 1항에 있어서,상기 자기기록매체의 상기 합성 페리자성 구조는, 상기 비자성층과 상기 최상부 자성층 사이에 배치되어 연속적으로 적층된 다른 자성층 및 다른 비자성 스페이서층을 더 포함하며, 상기 다른 자성층은 강자성 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기기억장치.
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|---|---|---|---|---|
| KR100624441B1 (ko) * | 2004-10-28 | 2006-09-15 | 삼성전자주식회사 | 적층 연자성하지층을 가지는 수직자기기록매체 및 그제조방법 |
Families Citing this family (12)
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|---|---|---|---|---|
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| US7419730B2 (en) | 2004-08-31 | 2008-09-02 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Magnetic recording disk with antiferromagnetically coupled master layer including copper |
| US7203607B2 (en) * | 2004-11-12 | 2007-04-10 | Hitachi Global Storage Technologies | System and method for determining intergranular exchange in perpendicular recording media |
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| US7678476B2 (en) * | 2006-01-20 | 2010-03-16 | Seagate Technology Llc | Composite heat assisted magnetic recording media with temperature tuned intergranular exchange |
| JP4840041B2 (ja) * | 2006-09-20 | 2011-12-21 | 株式会社日立製作所 | 電界印加磁気記録方式および記録再生装置 |
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| JP5516283B2 (ja) * | 2010-03-17 | 2014-06-11 | 富士電機株式会社 | 垂直磁気記録媒体 |
| TWI702294B (zh) * | 2018-07-31 | 2020-08-21 | 日商田中貴金屬工業股份有限公司 | 磁氣記錄媒體用濺鍍靶 |
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Family Cites Families (10)
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| US6602612B2 (en) * | 1999-06-08 | 2003-08-05 | Fujitsu Limited | Magnetic recording medium and magnetic storage apparatus |
| JP3421632B2 (ja) * | 1999-06-08 | 2003-06-30 | 富士通株式会社 | 磁気記録媒体、磁気記憶装置、記録方法及び磁気記録媒体の製造方法 |
| US6689495B1 (en) * | 1999-06-08 | 2004-02-10 | Fujitsu Limited | Magnetic recording medium and magnetic storage apparatus |
| US6495252B1 (en) * | 1999-07-22 | 2002-12-17 | Seagate Technology Llc | Magnetic recording medium with superparamagnetic underlayer |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100624441B1 (ko) * | 2004-10-28 | 2006-09-15 | 삼성전자주식회사 | 적층 연자성하지층을 가지는 수직자기기록매체 및 그제조방법 |
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