KR20050008461A - 자기 기록 매체, 자기 기억 장치 및 자기 기록 매체의기록 방법 - Google Patents

자기 기록 매체, 자기 기억 장치 및 자기 기록 매체의기록 방법 Download PDF

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KR20050008461A
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후지쯔 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 기록된 비트의 우수한 열 안정성 및 낮은 매체 잡음 특성을 갖는 동시에, 기록 성능이 양호한 자기 기록 매체를 제공하는 것을 과제로 한다. 본 발명의 자기 기록 매체는 기판(21)과, 상기 기판(21) 상에 제1 시드층(22), 제2 시드층(23), 기초층(24), 비자성 중간층(25), 강자성층(26), 비자성 결합층(28), 자성층(29), 보호층(30) 및 윤활층(31)이 순차 형성된 구성을 갖고, 강자성층(26)과 자성층(29)이 비자성 결합층(28)을 통해 반강자성적으로 교환 결합된 교환 결합 구조를 가지며, 강자성층(26) 및 자성층(29)은 강자성층(26)의 동적 보자력(Hc1') ≥자성층(29)의 동적 보자력(Hc2')의 관계를 갖는다.

Description

자기 기록 매체, 자기 기억 장치 및 자기 기록 매체의 기록 방법{MAGNETIC RECORDING MEDIUM, MAGNETIC STORAGE APPARATUS AND RECORDING METHOD}
본 발명은 고밀도 기록에 적합한 자기 기록 매체 및 자기 기억 장치에 관한 것으로, 특히 높은 기록 밀도에서의 기록 성능이 우수한 자기 기록 매체에 관한 것이다.
자기 기록 매체는 최근 고밀도 기록화가 급속히 진행되고, 연 100%의 신장을 보이고 있다. 현재 주류인 면내 기록 방식에 있어서는 면 기록 밀도의 한계가 100 Gb/in2로 예상되고 있다. 그 이유로, 고밀도 기록 영역에서는, 매체 잡음을 저감시키기 위해, 자화 단위를 구성하는 결정립의 크기를 저감시켜서, 자화 단위간의 경계, 즉 자화 천이 영역의 지그재그를 저감시키고 있다. 그러나, 결정립의 크기를 저감시키면, 자화 단위를 구성하는 체적이 감소되기 때문에, 열 요동에 의해 자화가 감소된다는 열 안정성의 문제가 생긴다. 따라서, 100 Gb/in2를 넘는 고기록 밀도를 달성하기 위해서는 매체 잡음의 저감과 열 안정성을 고도로 양립시키야 한다.
본원 발명자는 이러한 매체 잡음의 저감과 열 안정성을 양립시키는 자기 기록 매체를 제안하고 있다(일본 특허 공개 2001-056921호 공보, 일본 특허 공개 2001-056924호 공보 참조). 이러한 자기 기록 매체는 강자성층과 그 강자성층 위에 형성된 비자성 결합층으로 이루어지는 교환층 구조와, 그 교환층 구조 위에 형성된 자성층을 갖고, 강자성층과 자성층이 비자성 결합층을 통해 반강자성적으로 교환 결합하는 것으로, 실질적인 결정립의 체적은 교환 결합한 강자성 및 자성층의 결정립의 체적이 합해져서, 열적 안정성이 현저히 향상되는 동시에, 결정립을 보다 미세화할 수 있기 때문에, 매체 잡음이 낮아지도록 도모할 수 있다. 이러한 자기 기록 매체를 이용함으로써, 기록된 비트의 열 안정성이 향상되어, 매체 잡음이 저감되기 때문에, 신뢰성이 높은 고밀도 기록이 가능하게 된다.
그런데, 상기 자기 기록 매체의 재생 출력은 자성층 및 강자성층의 자화가 반평행하기 때문에, 각각의 잔류 자화의 차분에 거의 비례한다. 따라서, 종래의 단층 자성층을 갖는 자기 기록 매체와 같은 정도의 재생 출력을 얻기 위해서는, 예컨대 자성층 및 강자성층에 동일한 조성의 재료를 이용한 경우, 기록 재생을 하는 자기 헤드에서 먼 강자성층에 대하여, 자기 헤드에 가까운 자성층의 막 두께를 두껍게, 또 종래의 단층 자성층의 막 두께보다 두껍게 설정한다. 그러나, 이러한 구성에서는, 자성층의 막 두께 증가에 의한 기록 성능, 예컨대 오버라이트 특성이나 NLTS(Non-Linear Transition Shift) 특성이 열화될 우려가 있다.
또, 기록할 때에, 자기 헤드로부터 인가된 기록 자계에 의해, 자성층 및 강자성층의 자화는 서로 기록 자계 방향을 향해 평행하게 된다. 그 후, 자기 헤드가 이동하여 기록 자계가 약해지면, 자성층으로부터의 교환 자계를 받아 강자성층의 자화 방향이 반전되어 반평행하게 결합한다. 그러나, 자기 헤드의 이동 방향에 대하여 후단부에 대응한 자기 헤드의 자극(trailing edge) 부근에서, 기록 자계의 방향을 전환한 직후의 자성층 및 강자성층의 자화 반전 등의 거동은 각각이 미치는 교환 자계나 반자계의 영향에 의해 복잡하게 된다. 자성층은 특히 강자성층의 자기 특성 등에 의해, 자화 천이 영역이 형성되는 위치나 기울기 등이 변화되어 NLTS 특성이 열화될 우려가 있다.
따라서, 본 발명은 상기 문제에 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 기록된 비트의 우수한 열 안정성 및 낮은 매체 잡음 특성을 갖는 동시에 기록성능이 양호한 자기 기록 매체, 자기 기억 장치 및 자기 기록 매체의 기록 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 관점에 따르면, 기판과, 상기 기판의 상측에 형성된 강자성층과, 상기 강자성층 위에 형성된 비자성 결합층으로 이루어지는 교환층 구조와, 상기 교환층 구조 위에 형성된 자성층을 구비하고, 상기 강자성층 및 자성층은 교환 결합하는 동시에, 외부 자계가 인가되지 않는 상태에서 상기 강자성층의 자화와 자성층의 자화가 상호 반평행하며, 상기 강자성층의 동적 보자력(Hc1')과 자성층의 동적 보자력(Hc2')의 관계가 Hc1'≥ Hc2'인 자기 기록 매체가 제공된다.
본 발명에 따르면, 자기 헤드로부터의 기록 자계의 방향이 전환되었을 때에, Hc1'≥Hc2'의 관계에 의해 기판 측의 강자성층보다 동적 보자력이 낮은 자기 헤드 측의 자성층의 자화 방향이 먼저 기록 자계 방향으로 전환된다. 따라서, 자성층의 자화 천이 영역이 기록 자계의 전환 타이밍에 상당하는 위치에 형성되어, NLTS 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 그 때에 강자성층에 의해 자성층의 자화에 기록 자계와 같은 방향의 교환 자계가 인가되기 때문에, 자성층의 자화 방향이 전환되기 쉽기 때문에 오버라이트 특성을 향상시킬 수 있다.
상기 강자성층 및 자성층은 Ni, Fe, Co, Ni계 합금, Fe계 합금, CoCrTa, CoCrPt, CoCrPt-M을 포함하는 Co계 합금으로 이루어지는 그룹 중에서 어느 한 재료로 이루어지며, M=B, Mo, Nb, Ta, W, Cu 및 이들의 합금이라도 좋고, 강자성층 및 자성층은 CoCrPt을 주체로 한 합금으로 이루어지며, 원자%로 자성층의 Pt 함유량이강자성층의 Pt 함유량 이하라도 좋고, 특히 1 원자% 이상 적어도 된다.
본 발명의 제2 관점에 따르면, 기판과, 상기 기판의 상측에 형성된 강자성층과, 상기 강자성층 위에 형성된 비자성 결합층으로 이루어지는 교환층 구조와, 상기 교환층 구조 위에 형성된 자성층을 구비하고, 상기 강자성층 및 자성층은 교환 결합하는 동시에, 외부 자계가 인가되지 않는 상태에서 상기 강자성층의 자화와 자성층의 자화가 상호 반평행하며, 상기 강자성층 및 자성층은 CoCrPt을 주체로 한 합금으로 이루어지고, 원자%로 자성층의 Pt 함유량이 강자성층의 Pt 함유량 이하인 자기 기록 매체가 제공된다.
본 발명에 따르면, 자성층의 Pt 함유량을 강자성층의 Pt 함유량 이하로 함으로써, 상기 강자성층의 동적 보자력(Hc1')과 자성층의 동적 보자력(Hc2')의 관계를 Hc1'≥Hc2'로 하여, 전술한 바와 같이 NLTS 특성 및 오버라이트 특성을 향상시킬 수 있다.
전술한 어느 한 자기 기록 매체에 있어서, 상기 강자성층과 비자성 결합층 사이에 또 강자성 재료로 이루어지는 강자성 접합층을 구비하고, 상기 강자성 접합층 및 강자성층은 교환 결합하는 동시에, 상기 강자성층의 자화와 강자성 결합층의 자화가 상호 평행하여도 좋고, 상기 비자성 결합층과 자성층 사이에 또 강자성 재료로 이루어지는 자성 접합층을 구비하며, 상기 자성 접합층 및 자성층은 교환 결합하는 동시에, 상기 자성 접합층의 자화와 자성 접합층의 자화가 상호 평행하여도 좋다. 또한, 상기 자성 접합층 및 강자성 접합층을 함께 구비하며, 상기 자성 접합층과 강자성 접합층의 교환 상호 작용의 크기는 자성층과 강자성층의 교환 상호 작용의 크기보다 커도 좋다. 자성 접합층 또는/및 강자성 접합층을 갖춤으로써, 자성층과 강자성층의 교환 상호 작용을 강화할 수 있어, 자기 기록 매체로서의 열 안정성을 높일 수 있다.
또한, 상기 강자성 접합층 또는 자성 접합층은 Co 또는 Fe를 주성분으로 하는 재료로 이루어지며, 상기 강자성 접합층 및 자성 접합층의 Co 함유량 또는 Fe 함유량은 강자성층 및 자성층의 Co 함유량 또는 Fe 함유량보다 많아도 좋고, 강자성 접합층 또는 자성 접합층은 0.2∼5 nm의 두께를 가져도 좋다.
본 발명의 제3 관점에 따르면, 기판과, 상기 기판의 상측에 형성된 제1 강자성층과, 상기 제1 강자성층 위에 형성된 제1 비자성 결합층으로 이루어지는 제1 교환층 구조와, 상기 제1 교환층 구조 위에 형성된 제2 강자성층과, 상기 제2 강자성층 위에 형성된 제2 비자성 결합층으로 이루어지는 제2 교환층 구조와, 상기 제2 교환층 구조 위에 형성된 자성층을 구비하고, 상기 제1 강자성층 및 제2 강자성층은 교환 결합하는 동시에, 외부 자계가 인가되지 않는 상태에서 상기 제1 강자성층의 자화와 제2 강자성층의 자화가 상호 반평행하며, 상기 제2 강자성층 및 자성층은 교환 결합하는 동시에, 외부 자계가 인가되지 않는 상태에서 상기 제2 강자성층의 자화와 자성층의 자화가 상호 반평행하며, 상기 제2 강자성층의 동적 보자력(Hc1')과 자성층의 동적 보자력(Hc2')의 관계가 Hc1'≥Hc2'이며, 또한, 상기 제1 강자성층의 동적 보자력(Hc3')과 자성층의 동적 보자력(Hc2')의 관계가Hc3'≤Hc2'인 자기 기록 매체가 제공된다.
본 발명에 따르면, 자기 헤드로부터의 기록 자계 방향이 전환되었을 때에, Hc1'≥Hc2', Hc3'≤ Hc2'의 관계에 의해 기판 측에 위치하는 제1 강자성층의 자화 방향이 맨 처음으로 전환된다. 이와 거의 동시에 자성층의 자화 방향이 기록 자계 방향으로 전환된다. 따라서, 자성층의 자화 천이 영역이 기록 자계의 전환 타이밍에 상당하는 위치에 형성된다. 여기서, 자성층의 자화 방향이 전환될 때에는 기록 자계의 방향으로 향하는 제1 강자성층의 자화에 의해 제2 강자성층의 자화에 기록 자계와 역방향의 교환 자계가 인가되기 때문에, 제2 강자성층의 자화는 기록 자계의 방향으로 전환되기 어려워 기록 자계가 인가되기 전의 자화 방향을 유지한다. 따라서, 제2 강자성층의 자화에서부터 자성층의 자화로 기록 자계와 같은 방향의 교환 자계가 인가되기 때문에, 기록층의 자화가 전환되기 용이하므로, NLTS 특성 및 오버라이트 특성을 향상시킬 수 있다.
상기 제2 강자성층 및 자성층은 CoCrPt 또는 CoCrPt-M(M=B, Mo, Nb, Ta, W, Cu 및 이들의 합금)을 포함하는 Co계 합금으로 이루어지는 그룹 중에서 어느 한 재료로 이루어지며, 상기 제1 강자성층은 자성층의 재료에 대하여, Pt 함유량이 7 원자% 이상 적거나 또는 불순물 정도의 원자%이라도 좋다.
또, 제1 강자성층과 제1 비자성 결합층 사이, 제1 비자성 결합층과 제2 강자성층 사이, 제2 강자성층과 제2 비자성 결합층 사이 및 제2 비자성 결합층과 자성층 사이 중 적어도 하나의 사이에는 자성 접합층이 더 있고, 상기 자성 접합층은접하는 제1 강자성층, 제2 강자성층 및 자성층과 평행한 자화 방향일 수 있으며, 상기 제1 비자성 결합층 또는/및 제2 비자성 결합층의 상하에 형성된 상부 자성 접합층과 하부 자성 접합층의 교환 상호 작용은 상부 자성 접합층 및 하부 자성 접합층에 각각 접하는 제1 강자성층, 제2 강자성층 및 자성층 중 어느 2개의 층의 교환 상호 작용보다 커도 된다.
전술한 어느 자기 기록 매체는, 상기 비자성 결합층, 제1 비자성 결합층, 및 제2 비자성 결합층 중 적어도 어느 하나가 Ru, Rh, Ir, Ru계 합금, Rh계 합금 및 Ir계 합금으로 이루어지는 그룹 중에서 어느 한 재료로 구성되어도 좋고, 0.4 ∼1.5 nm의 범위의 두께를 갖을 수 있다.
본 발명의 제4 관점에 따르면, 기판과, 상기 기판의 상측에 형성된 강자성층과, 상기 강자성층 위에 형성된 비자성 결합층으로 이루어지는 교환층 구조와, 상기 교환층 구조 위에 형성된 자성층을 구비하고, 상기 강자성층 및 자성층은 교환 결합하는 동시에, 외부 자계가 인가되지 않는 상태에서 상기 강자성층의 자화와 자성층의 자화가 상호 반평행한 자기 기록 매체로서, 상기 자성층 및 강자성층에 대하여 자화 방향을 전환하는 기록 자계를 인가하면, 상기 자성층의 자화 방향이 강자성층의 자화 방향보다도 앞서 전환되는 자기 기록 매체가 제공된다.
본 발명에 따르면, 자기 헤드로부터의 기록 자계의 방향이 전환되었을 때에, 자성층의 자화가 기록 자계에 따라 먼저 반전된다. 따라서, 자성층에는 자화 천이 영역이 기록 자계의 전환 타이밍에 상당하는 위치에 형성된다. 그 결과, NLTS 특성 및 오버라이트 특성을 향상시킬 수 있다.
전술한 어느 한 자기 기록 매체와, 상기 자기 기록 매체에 대하여 정보를 기록 및/또는 판독하는 기록 재생 수단을 구비한 자기 기억 장치가 제공된다.
본 발명에 따르면, 기록된 비트의 우수한 열 안정성 및 낮은 매체 잡음 특성을 갖는 동시에, 오버라이트 특성이나 NLTS 등의 기록 성능이 양호한 신뢰성이 높은 고밀도 기록을 실행할 수 있는 자기 기억 장치를 실현할 수 있다.
본 발명의 제5 관점에 따르면, 기록 자계를 인가하여 정보를 자기적으로 자기 기록 매체에 기록하는 기록 방법으로서, 상기 자기 기록 매체는 기판과, 상기 기판의 상측에 형성된 강자성층과, 상기 강자성층 위에 형성된 비자성 결합층으로 이루어지는 교환층 구조와, 상기 교환층 구조 위에 형성된 자성층을 구비하고, 상기 강자성층 및 자성층은 교환 결합하는 동시에, 외부 자계가 인가되지 않는 상태에서 상기 강자성층의 자화와 자성층의 자화가 상호 반평행하며, 상기 기록 자계와, 강자성층과 자성층 사이에 작용하는 교환 자계와 동적 보자력의 관계가 하기 수식 (2)와 같이 표현되는 것을 특징으로 하는 기록 방법이 제공된다.
Hc1'- HE1> Hh1, Hc2'- HE2< Hh2…(2)
여기서, Hc1'는 강자성층의 동적 보자력, Hc2'은 자성층의 동적 보자력, HE1, HE2는 각각 강자성층, 자성층에 인가되는 교환 자계, Hh1, Hh2는 각각 강자성층, 자성층에 인가되는 기록 자계를 나타낸다. 또, Hc1', Hc2', HE1, HE2, Hh1, Hh2는 전부 플러스 값이다.
본 발명에 따르면, 기록 자계 방향을 전환하여 자성층 및 강자성층의 자화방향을 전환할 때에, 기록 자계 방향을 전환한 직후에서부터 소정의 기록 자계에 달하는 사이의 어느 시점에서, 상기 수식 (2)을 만족한다. 즉, 자성층에 인가되는 기록 자계(Hh2)는 동적 보자력(Hc2')과 교환 자계(HE2)의 차보다 크기 때문에, 자성층의 자화 방향은 기록 자계의 방향으로 전환된다. 한편, 강자성층에 인가되는 기록 자계(Hh1)는 동적 보자력(Hc1')과 교환 자계(HE1)의 차보다 작기 때문에, 강자성층의 자화 방향은 유지된다. 따라서, 자성층의 자화가 먼저 기록 자계 방향으로 전환되어, 자성층의 자화 천이 영역이 기록 자계의 전환 타이밍에 상당하는 위치에 형성되어, NLTS 특성을 향상시킬 수 있다. 이후에 설명하는 제2 실시 형태에 따른 자기 기록 매체와 같이 교환층 구조를 2개 갖는 경우라도, 상기 수식 (2)를 만족함으로써, 전술한 경우와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 자기 기록 매체의 정자기 특성 및 자화 상태를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 자기 기록 매체의 동적 보자력과 자계 및 자화 스위칭 시간의 관계를 도시하는 개략도.
도 3은 본 발명을 채용하지 않는 자기 기록 매체의 동적 보자력과 자계 및 자화 스위칭 시간의 관계를 도시하는 개략도.
도 4의 (a) 및 (b)는 본 발명의 자기 기록 매체의 기록시의 모습을 시계열적으로 도시하는 도면.
도 5의 (a)∼(c)는 본 발명의 자기 기록 매체의 기록시의 모습을 시계열적으로 도시하는 도면.
도 6의 (a) 및 (b)는 본 발명에 의하지 않는 자기 기록 매체의 기록시의 모습을 시계열적으로 도시하는 도면.
도 7은 본 발명을 채용하지 않는 자기 기록 매체의 기록시의 모습을 시계열적으로 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 자기 기록 매체의 단면도.
도 9는 정적 보자력과 강자성층의 Pt 함유량의 관계를 도시하는 도면.
도 10은 오버라이트 특성과 강자성층의 Pt 함유량의 관계를 도시하는 도면.
도 11은 NLTS 특성과 강자성층의 Pt 함유량의 관계를 도시하는 도면.
도 12는 S/N과 강자성층의 Pt 함유량의 관계를 도시하는 도면.
도 13은 동적 보자력의 측정 순서를 도시하는 흐름도이다.
도 14는 동적 보자력 및 S/Nt 변화율의 특성을 도시하는 도면.
도 15는 제1 실시 형태의 변형예에 따른 자기 기록 매체의 주요부 단면도.
도 16은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 자기 기록 매체의 단면도.
도 17은 제2 실시 형태의 변형예에 따른 자기 기록 매체의 주요부 단면도.
도 18은 자기 기억 장치의 주요부를 도시하는 단면도.
도 19는 도 18에 도시하는 자기 기억 장치의 주요부를 도시하는 평면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10, 20, 40, 50, 60, 76 : 자기 기록 매체
11, 26 : 강자성층
12, 29 : 자성층
13, 28 : 비자성 결합층
21 : 기판
22 : 제1 시드층
23 : 제2 시드층
24 : 기초층
25 : 비자성 중간층
29 : 자성층
30 : 보호층
31 : 윤활층
41 : 강자성 접합층
42 : 자성 접합층
51 : 제1 강자성층
52 : 제1 비자성 결합층
53 : 제2 강자성층
54 : 제2 비자성 결합층
61 : 제1 강자성 접합층
62 : 하부 제2 강자성 접합층
63 : 상부 제2 강자성 접합층
70 : 자기 기억 장치
77 : 기록 재생 헤드
이하에 본 발명의 원리를 설명한다. 도 1은 본 발명의 자기 기록 매체의 정자기 특성 및 자화 상태를 도시하는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 자기 기록 매체는 비자성 결합층(13)을 통해 기판 측에 위치하는 강자성층(11)과, 자기 헤드 측에 위치하는 자성층(12)이 적층되어, 강자성층(11)과 자성층(12)이 교환 결합하고 있으며, 외부 자계가 인가되지 않는 상태(상태 B, D)에서는 강자성층(11)의 자화와 자성층(12)의 자화가 상호 반평행하게 된다.
구체적으로는, 외부 자계(H)를 증가시키면(예컨대, 상태 B →상태 C, 또는 상태 D →상태 A), 강자성층(11) 및 자성층(12)의 자화는 외부 자계(H)의 인가 방향을 향해 서로 평행하게 된다. 이어서 외부 자계(H)를 감소시키면, 강자성층(11)의 자화가 자성층(12)으로부터의 교환 자계에 의해 반전되어, 외부 자계가 인가되지 않는 상태(상태 B, D)에서는 강자성층(11)의 자화와 자성층(12)의 자화가 서로 반평행하게 된다. 또한, 외부 자계의 방향을 반전시켜 증가시키면 자화가 0으로 되고, 이 외부 자계의 값이 보자력(Hc)이 된다. 여기서, 정자기 특성은 진동 시료형 자력계(VSM) 등으로 측정된 것으로, 1 루프의 측정 시간은 수분간 정도이다. 외부 자계의 방향을 전환하는 시간은 수초 정도가 된다. 이러한 외부 자계의 방향을 전환하는 시간(이하, 「자계 스위칭 시간」이라 함)이 수 초 이상의 긴 시간인 경우의 보자력(Hc)을 정적 보자력(Hc)이라 부른다.
한편, 자기 기록 매체에 자기 헤드가 자계를 인가하여 기록하는 경우의 자계 스위칭 시간은 서브-나노초∼1나노초(ns) 정도이다. 이러한 단시간에 자계를 전환하는 경우, 자화의 운동을 방해하는 방향으로 힘(예컨대, 점성력)이 작용하기 때문에, 자화 방향을 반전시키기 위해서는 보다 큰 자계가 인가될 필요가 있다. 즉, 보자력이 증가해야 한다. 이러한 보자력을 동적 보자력(Hc')이라 부른다.
도 2는 본 발명의 자기 기록 매체의 동적 보자력과 자계 및 자화 스위칭 시간과의 관계를 도시한 개략도, 도 3은 본 발명을 채용하지 않은 자기 기록 매체의 동적 보자력과 자계 및 자화 스위칭 시간과의 관계를 도시한 개략도이다. 도 2 및 도 3에는 도 1에 도시한 강자성층(11) 및 자성층(12)에 인가되는 기록 자계와 교환 자계와의 관계를 나타내고 있다. 한편, 자화 스위칭 시간은 자화가 반전되는 자화를 말한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 자기 기록 매체는 수초 정도의 자계 스위칭 시간(tA)에 있어서는, 강자성층의 정적 보자력(Hc1)을 자성층의 정적 보자력(Hc2)으로 하면, Hc1<Hc2의 관계를 갖고 있다. 한편, 자기 헤드의 기록 자계에 의한 기록시의 자계 스위칭 시간(tB)에 있어서는, 강자성층의 동적 보자력(Hc1')을 자성층의 동적 보자력(Hc2')이라고 하면, Hc1'≥Hc2'의 관계를 갖고 있다. 또, 자기 헤드의 기록 자계는 자기 헤드로부터의 거리에 의존하며, 강자성층에 인가되는 기록 자계(Hh1)에 대하여, 자기 헤드에 가까운 자성층에 인가되는 기록 자계(Hh2) 쪽이 크다.
이들 관계를 지님으로써, 자기 헤드의 기록 자계 방향을 전환할 때에는, 강자성층의 동적 보자력(Hc1')에 대하여, 같거나 작은 크기의 동적 보자력(Hc2')을 갖는 자성층의 자화가, 강자성층의 자화에 앞서서 자화 방향이 전환된다. 즉, 기록 자계(Hh2)에 의해 자성층의 자화가 반전되는 시간(tDY2)은 기록 자계(Hh1)에 의해 강자성층의 자화가 반전되는 시간(tDY1)보다 작다.
기록 자계의 반전후의 시간 경과와 함께 강자성층의 동적 보자력이 감소하여, 강자성층에 인가되는 교환 자계(HE1) 이하가 되면(기록 자계 반전후부터의 시간(tRL1)(강자성층 자화 완화 시간)의 경과후), 강자성층의 자화 방향이 자성층의 자화 방향에 대하여 반평행하게 되는 반강자성 결합의 안정적인 상태로 완화하여, 자성층과 강자성층의 교환 결합에 의한 효과에 의해 열적 안정성을 향상시킬 수 있다.
또, 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 자기 기록 매체는 강자성층 및 자성층이 하기 수식 (1)의 관계를 갖고 있다.
…(1)
여기서, Hc1과 Hc1'는 각각 강자성층의 정적 보자력과 동적 보자력을, Hc2과 Hc2'는 각각 자성층의 정적 보자력과 동적 보자력을 나타낸다.
한편, 도 3을 참조하면, 본 발명을 채용하지 않는 자기 기록 매체는 강자성층 및 자성층이, 정적 보자력(Hc1, Hc2)의 관계는 본 발명의 자기 기록 매체와 마찬가지지만, 자계 스위칭 시간(tDY)에 있어서의 동적 보자력의 관계는 Hc1'<Hc2'의 관계를 갖고 있다. 즉, 자기 헤드의 기록 자계 방향을 전환할 때에, 자성층의 동적 보자력(Hc2')에 대하여, 작은 크기의 동적 보자력(Hc1')을 갖는 강자성층의 자화가, 자성층의 자화에 앞서서 자화 방향이 전환된다. 즉, 기록 자계(Hh2)에 의해 자성층의 자화가 반전되는 시간(tDY2')은 기록 자계(Hh1)에 의해 강자성층의 자화가 반전되는 시간(tDY1)보다 커진다.
이어서, 본 발명을 자기 헤드에 의한 기록시의 모습을 도시하면서, 강자성층 및 자성층의 자화에 작용하는 교환 자계를 포함하여 본 발명의 작용 및 효과를 설명한다.
도 4의 (a) 및 (b), 도 5의 (a)∼(c)는 본 발명의 자기 기록 매체의 기록시의 모습을 시계열적으로 도시한 도면이다. 각각의 도면은 자기 기록 매체(10)가 지면 좌측으로 이동하여, 즉 자기 헤드(14)가 우측으로 계속 이동하고 있을 때의, 어느 시점에서의 자기 헤드(14) 및 자기 기록 매체(10)의 모습을 나타내고 있다.
도 4의 (a)에서는, 자기 기록 매체(10)의 자성층(12) 측에 위치하는 자기 헤드(14)가 도면의 좌측에서 우측으로 이동하면서, 기록 갭(14G)을 사이에 둔 자극(14P1, 14P2)으로부터 기록 자계(HAP)가 좌측 방향으로 인가되고 있다. 강자성층(11) 및 자성층(12)은 기록 자계(HAP)에 의해 좌측 방향으로 자화되어, 강자성층(11)의 자화(M1A, M1B), 자성층(12)의 자화(M2A, M2B)는 서로 평행하게 되고 있다. 또, 강자성층(11)과 자성층(12)의 교환 결합에 의해, 강자성층(11) 및 자성층(12)의 자화(M1A, M1B, M2A, M2B)에 교환 자계(HE1, HE2)가 우측 방향으로 인가되고 있다.
도 4의 (b)에서는, 자기 헤드(14)가 도면의 우측으로 이동한 상태에서 기록 자계(HAP)의 방향을 전환하면, 전술한 바와 같이, 강자성층(11) 및 자성층(12)의 동적 보자력(Hc1', Hc2')의 관계가 Hc1'≥Hc2'이기 때문에, 자기 헤드(14)의 이동 방향에 대하여 뒤쪽의 자극(14P2) 부근의 자성층(12)의 자화(M2B)가 먼저 반전된다. 이 때, 강자성층(11)으로부터의 교환 자계(HE2)는 기록 자계(HAP) 방향과 동일한 방향이기 때문에, 자화(M2B)에는 HAP+HE2가 인가되기 때문에 자화(M2B)는 더욱 반전되기 쉽게 되고 있다. 따라서, 기록 자계(HAP)의 전환 타이밍에 늦는 일없이 자성층(12)의 자화(M2B) 방향이 전환되어, 자성층(12)의 자화 천이 영역(TA2A)이 전환 타이밍에 상당하는 위치에 형성되기 때문에 NLTS 특성이 향상되는 동시에, 자화(M2B)가 반전되기 쉽기 때문에 오버라이트 특성이 향상된다. 한편, Hc1'=Hc2'의 경우라도, 자기 헤드(14)에 가까운 자성층(12)에, 강자성층(11)보다 큰 기록 자계가 인가되기 때문에, 상술한 바와 같이 자성층(12)의 자화(M2B) 방향이 앞서 전환된다.
도 5의 (a)에서는, 도 4의 (b)로부터의 시간적 경과가 근소한 경우를 나타내고 있다. 자기 기록 매체(10)와 자기 헤드(14)의 위치 관계가 거의 변하지 않지 않는 동시에 기록 자계(HAP) 방향이 그대로이기 때문에, 도 4의 (b)의 자성층(12)의 자화(M2B)의 반전에 이어서, 자성층(11)의 자화(M1B)가 반전된다.
도 5의 (b)에서는, 또 자기 헤드(14)가 도면의 우측으로 이동한 상태에서, 기록 자계(HAP)를 전환한다. 이 경우도 도 4의 (b)와 마찬가지이다. 강자성층(11) 및 자성층(12)의 동적 보자력(Hc1', Hc2')의 관계가 Hc1'≥Hc2'이기 때문에, 자성층(12)의 자화(M2C)가 먼저 반전하고, 그 때에 강자성층(11)으로부터의 교환 자계(HE2)는 기록 자계(HAP) 방향과 동일한 방향이기 때문에, 자성층(12)의 자화(M2C)는 더욱 반전하기 쉽게 되고 있다. 따라서, 자화 천이 영역(TA2)이 기록 자계(HAP)의 전환 타이밍에 상당하는 위치에 형성된다.
도 5의 (c)에서는, 도 5의 (b)의 기록 후의 경과 시간이 수 ms에 달했을 때의 모습을 나타낸다. 한편, 도 5의 (b) 이후에도 자기 헤드(14)의 기록 자계의 전환에 의한 기록을 반복하고 있다. 도 2에서 도시한 바와 같이, 기록후에 시간 경과에 따라 감소하는 강자성층(11)의 동적 보자력(Hc1')이 강자성층(11)에 작용하는 교환 자계(HE1) 이하가 되면, 강자성층(11)의 자화는 자성층(12)의 자화에 대하여 반평행하게 되는 반강자성 결합의 안정적인 상태로 완화되고, 강자성층(11)의 자화 천이 영역(TA1A∼TA1C)는 자성층(12)의 TA2A∼TA2C와 거의 일치한다. 자성층(12)과 강자성층(11)의 자기적 결합에 의한 효과로 열적 안정성을 향상시킬 수 있다.
한편, 도 2에 도시하는 강자성층 자화 완화 시간(tRL1)은 1 ns∼10 ms의 범위로 설정되는 것이 바람직하다. 10 ms를 넘으면, 예컨대 자기 디스크 장치에서는 자기 디스크가 1 회전하여, 자기 헤드(14)가 강자성층의 자화가 완화되기 전에 자기 디스크로부터 누설되는 자속을 감지하여, 강자성층의 완화에 따른 재생 출력의 변동을 감지하게 된다.
도 6의 (a) 및 (b)와 도 7은 본 발명을 채용하지 않는 자기 기록 매체의 기록시의 모습을 시계열적으로 도시하는 도면이다. 본 발명을 채용하지 않는 자기 기록 매체(15)는 강자성층(16)의 동적 보자력(Hc1')과 자성층(18)의 동적보자력(Hc2')의 관계가 Hc1' < Hc2'이기 때문에, 기록 자계가 전환되면 강자성층(16)의 자화가 자성층(18)의 자화에 앞서서 자화 방향이 전환된다.
도 6의 (a)에서는, 도 4의 (a)의 상태에서부터 자기 헤드(14)가 도면의 우측으로 이동한 상태에서 기록 자계(HAP) 방향을 전환하면, 설명한 바와 같이, 강자성층(16)의 동적 보자력(Hc1')은 자성층(18)의 동적 보자력(Hc2')보다 작기 때문에, 강자성층(16)의 자화(M1B')가 먼저 반전된다. 이 때, 강자성층(16)은 자성층(18)으로부터 기록 자계(HAP) 방향과 동일한 방향의 교환 자계(HE1)가 인가되기 때문에, 더욱 반전되기 쉽게 되고 있다. 또한, 기록 갭(14G) 근방으로부터 멀어짐에 따라서 기록 자계(HAP)는 약해지지만, 강자성층(16)의 동적 보자력(Hc1')이 작기 때문에, 기록 자계가 동적 보자력과 균형이 잡힐 정도의 위치까지 강자성층(16)의 자화(M1')는 광범위하게 반전된다. 그러나, 자성층(18)에서는, 자화가 반전된 강자성층(16)으로부터 기록 자계(HAP) 방향과 반대 방향의 교환 자계(HE2)가 인가되어, 실질적인 인가 자계가 저하되기 때문에 자성층(18)의 자화의 반전이 어렵게 되어, 기록 자계(HAP)가 교환 자계(HE2)만큼을 보충하는 크기가 될 때까지, 또는 자성층(18)의 동적 보자력이 감소하여, 실질적인 인가 자계와 균형이 잡히는 크기가 될 때까지 반전이 지연된다.
도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이, 기록 자계(HAP)의 전환 타이밍에 늦게 자성층(18)의 자화(M2B')가 전환되어, 자화 천이 영역(TA2A')은 전환 타이밍에 상당하는 위치보다 우측으로 틀어져 형성된다. 따라서, 자화 천이 영역(TA2')은 본 발명의 자기 기록 매체에 형성된 자기 천이 영역(TA2A)보다 우측으로 틀어져 형성된다.
도 7은 도 6의 (b)의 기록후의 경과 시간이 수 ms에 달했을 때의 모습을 도시하고 있다. 자성층(18)에 형성된 자기 천이 영역(TA2A'∼TA2C')은 본 발명의 자기 기록 매체의 자성층(12)에 형성된 자기 천이 영역(TA2A∼TA2C)(참고를 위해 함께 도시)보다 틀어져 형성된다. 따라서, NLTS 특성이 열화된다. 또한, 자성층(18)의 자화(M2B')가 반전하기 어렵기 때문에 오버라이트 특성이 열화되어 버린다. 이와 같이, 자성층(18)의 자화(M2B')의 반전이 강자성층(16)의 자기 특성의 영향을 강하게 받기 때문에, 강자성층(16)의 자기 특성의 변동 등에 의해 NLTS 특성이나 오버라이트 특성이 대폭 변화하게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 자기 기록 매체는 강자성층(11)과 자성층(12)의 관계가 Hc1'≥Hc2'이며, 강자성층(11)에 의한 교환 자계(HE2)가 기록 자계(HAP)의 방향과 동일한 방향으로 인가되기 때문에, 자성층(12)의 자화 천이 영역(TA2A∼TA2C)이 기록 자계(HAP)의 전환 타이밍에 상당하는 위치에 형성되어, 자성층(12)의 자화(M2A∼M2C)가 반전되기 쉽기 때문에, NLTS 특성 및 오버라이트 특성 등의 기록 성능을 향상시킬 수 있다.
이하, 도면에 기초하여 본 발명의 실시 형태를 설명한다.
제1 실시 형태
도 8은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 자기 기록 매체의 단면도이다. 도 8을 참조하면, 본 실시 형태의 자기 기록 매체(20)는 기판(21)과, 상기 기판(21) 상에, 제1 시드층(22), 제2 시드층(23), 기초층(24), 비자성 중간층(25), 강자성층(26), 비자성 결합층(28), 자성층(29), 보호층(30) 및 윤활층(31)이 순차 형성된 구성을 갖는다. 자기 기록 매체(20)는 강자성층(26)과 자성층(29)이 비자성 결합층(28)을 통해 반강자성적으로 교환 결합된 교환 결합 구조를 갖고, 강자성층(26) 및 자성층(29)은 동적 보자력의 관계에 있어서, 강자성층(26)의 동적 보자력(Hc1')와 자성층(29)의 동적 보자력(Hc2')으로 나타내면, Hc1'≥Hc2'인 것을 특징으로 한다.
상기 기판(21)은 예컨대 디스크형의 플라스틱 기판, 유리 기판, NiP 도금 알루미늄 합금 기판, 실리콘 기판 등을 이용할 수 있으며, 특히 기판(21)이 테이프형인 경우에는 PET, PEN, 폴리이미드 등의 플라스틱 필름을 이용할 수 있다. 기판(21)에는 텍스쳐 처리되어 있거나, 되어 있지 않아도 좋다. 또한, 자기 기록 매체(20)가 자기 디스크인 경우에는, 둘레 방향, 즉 트랙 방향으로 텍스쳐 처리가 행해진다.
상기 제1 시드층(22)은 비자성 재료, 예컨대 NiP, CoW, CrTi 등으로 구성되며, 텍스쳐 처리되어 있거나, 되어 있지 않아도 좋다. 한편, 제1 시드층(22)이 NiP등의 비정질 재료인 경우에는 산화 처리되는 것이 바람직하다. 강자성층(26) 및 자성층(29)의 c축의 면내 배향이 향상된다. 또한, c축 배향을 향상시키는 알려진 재료를 NiP 대신에 이용할 수도 있다.
상기 제2 시드층(23)은, 예컨대 NiP, CoW, CrTi 등의 비정질 재료 또는 AlRu, NiAl, FeAl 등의 B2 구조를 갖는 합금으로 구성된다. 제2 시드층(23)이 비정질 재료로 이루어지고, 이 위에 형성되는 기초층(24)이 B2 구조를 갖는 합금으로 이루어지는 경우에, 기초층(24)의 (001)면 또는 (112)면의 배향을 향상시킨다. 제2 시드층(23)에는 텍스쳐 처리되어 있거나, 되어 있지 않아도 좋다. 한편, 자기 기록 매체(20)가 자기 디스크인 경우, 둘레 방향, 즉 트랙 방향으로 텍스쳐 처리가 행해진다.
상기 기초층(24)은, 예컨대 Cr, CrMo, CrW, CrV, CrB, CrMoB 등의 Cr 합금이나, AlRu, NiAl, FeAl 등의 B2 구조를 갖는 합금으로 구성된다. 전술한 바와 같이, 기초층(24)은 제2 시드층(23) 위에 에피텍셜 성장하며, 기초층(24)이 B2 구조를 갖는 경우는 (001)면 또는 (112)면이 성장 방향으로 양호한 배향을 보이고, 기초층(24)이 Cr나 Cr 합금으로 이루어지는 경우는 (002)면이 성장 방향으로 양호한 배향을 보인다. 또 기초층(24)은 이들의 Cr 합금이나 B2 구조를 갖는 합금으로 이루어지는 층을 복수 적층하여도 좋다. 적층함으로써 기초층(24) 자체의 배향을 향상시켜, 비자성 중간층(25)의 에피텍셜 성장을 양호하게 하고, 또한 강자성층(26) 및 자성층(29)의 배향을 향상시킬 수 있다.
상기 비자성 중간층(25)은 CoCr 합금에 원소 또는 합금 M을 첨가한 hcp 구조를 갖는 비자성 합금으로 구성되며, 두께가 1∼5 nm의 범위로 설정된다. 여기서 M은 Pt, B, Mo, Nb, Ta, W, Cu 및 이들의 합금에서 선택된다. 비자성 중간층(25)은 기초층(24)의 결정성 및 결정립 사이즈를 이어받아 에피텍셜 성장하여, 비자성 중간층(25) 위에 에피텍셜 성장하는 강자성층(26) 및 자성층(29)의 결정성을 향상시키며, 그에 따라 결정립(자성 입자) 사이즈의 분포 폭을 감소시켜, 면내 방향(기판면과 평행한 방향)의 c축 배향을 촉진한다. 또한, 비자성 중간층(25)은 상기 합금으로 이루어지는 층을 복수 적층하여도 좋으며, 그에 따라 강자성층(26) 및 자성층(29)의 배향을 향상시킬 수 있다.
한편, 강자성층(26) 또는 자성층(29)의 격자 정수에 대하여, 비자성 중간층(25)의 격자 정수를 수%만큼 다르게 하고, 비자성 중간층(25)과 강자성층(26)의 계면 또는 강자성층(26) 중에 면내 방향으로 내부 응력을 발생시키도록 구성하여도 좋다. 이 경우에, 강자성층(26)의 정적 보자력을 증가시킬 수 있다.
상기 강자성층(26)은 Co, Ni, Fe, Co계 합금, Ni계 합금, Fe계 합금 등으로 구성된다. 특히 CoCrTa 및 CoCrPt, 또 이들에 B, Mo, Nb, Ta, W, Cu 및 이들의 합금을 첨가한 재료가 바람직하다. 강자성층(26)의 두께는 1∼10 nm의 범위로 설정된다. 강자성층(26)은 비자성 중간층(25) 상에 (11-20) 방향으로 에피텍셜 성장하고, c축이 면내 방향으로 배향하여 자화 용이 축방향이 면내 방향으로 된다. 또한, 강자성층(26)은 복수 적층하더라도 좋으며, 그에 따라 자성층(29)의 배향성을 향상시킬 수 있다.
상기 비자성 결합층(28)은, 예컨대 Ru, Rh, Ir, Ru계 합금, Rh계 합금, Ir계 합금 등으로 구성된다. 이들 가운데, Rh, Ir는 fcc 구조를 갖는 것에 대하여 Ru는 hcp 구조를 가지며, CoCrPt계는 합금의 격자 정수 a=0.25 nm에 대하여 Ru는 a=0.27 nm에 근접하기 때문에 Ru 또는 Ru계 합금이 적합하다. Ru계 합금으로서는 Co, Cr, Fe, Ni 및 Mn 중 어느 하나, 또는 이들의 합금과 Ru의 합금이 적합하다.
또, 비자성 결합층(28)의 두께는 0.4∼1.5 nm(바람직하게는 0.6∼0.9 nm, Ru 합금에서는 합금 중의 Ru의 함유량에 따라 다르기도 하지만 0.8∼1.4 nm)의 범위로 설정된다. 비자성 결합층(28)을 통해 강자성층(26)과 자성층(29)이 교환 결합하고, 비자성 결합층(28)의 두께를 이 범위로 설정함으로써 강자성층(26)의 자화와 자성층(29)의 자화가 반강자성적으로 결합하여, 도 1에 도시하는 바와 같이 외부 자계가 인가되지 않은 상태에서는 상호 반평행하게 된다.
상기 자성층(29)은 강자성층(26)과 마찬가지로, Co, Ni, Fe, Co계 합금, Ni계 합금, Fe계 합금 등으로 구성된다. 특히 CoCrTa 및 CoCrPt, 또는 이들에 B, Mo, Nb, Ta, W, Cu 및 이들의 합금을 첨가한 재료가 바람직하다. 또, 자성층(29)은 복수 적층하더라도 좋다. 자성층(29)은 두께가 5∼30 nm의 범위로 설정된다.
또한, 자성층(29)과 강자성층(26)의 관계에 있어서 강자성층(26), 자성층(29)의 각각의 잔류 자화를 Mr1, Mr2로, 막 두께를 t1, t2로 나타낼 때, Mr1t1<Mr2t2로 설정하는 것이 바람직하다. 자성층(29)은 실질적인 잔류 면적 자화를 갖고, 자기 헤드의 기록 자계의 반전 위치에 대응하여 자성층(29)에 정보를 정확히기록할 수 있다. 한편, Mr1t1>Mr2t2로 설정하는 것도 좋지만, 강자성층(26)이 실질적인 잔류 자화를 갖고, 자기 헤드에 의한 기록 자계의 반전 위치에 대응하여 강자성층(26)에 정확하게 정보를 기록하는 것이 더욱 곤란하게 된다. 더욱이, 자기 헤드와 강자성층(26)의 거리가 커져, 재생 출력이 저하되게 된다.
자성층(29)과 강자성층(26)의 관계에 있어서, 강자성층(26), 자성층(29)의 동적 보자력을 Hc1', Hc2'로 나타낼 때, Hc1'≥Hc2'로 설정된다. 자성층(29)의 동적 보자력(Hc2')을 강자성층(26)의 동적 보자력을 Hc1'보다 낮게 함으로써, 전술한 바와 같이, 자기 헤드의 기록 자계의 반전에 대하여, 자성층(29)의 자화가 강자성층(26)의 자화보다 먼저 반전한다. 따라서, 자성층(29)에는 기록 자계의 반전 타이밍에 맞는 자화 천이 영역이 형성되어, NLTS이 저감할 수 있다.
강자성층(26), 자성층(29)의 동적 보자력(Hc1', Hc2')이 Hc1'≥Hc2'관계를 갖게 하는 일례로서, 강자성층(26) 및 자성층(29)의 이방성 자계(Hk)의 관계에서 강자성층(26)의 이방성 자계(Hk1)>자성층(29)의 이방성 자계(Hk2)가 되도록 설정하는 방법이 있다.Bertram[H .N. Bertram, H. J. Richter, Arrhenius-Neel : J. Appl. Phys., vol. 85, No. 8, pp. 4991(1999)]에 의한 동적 보자력과 이방성 자계의 관계는 하기 수식 (3)으로부터,
Hc'=0.474Hk{1-1.55[(kBT/KuV)×ln(fOt/ln2)/2]}2/3…(3)
으로 표현되며, 자계 스위칭 시간(t)=10-9/ln2초로 이방성 자계와 동적 보자력은 비례한다고 생각해도 좋고, Hk1>Hk2보다는 Hc1'≥Hc2' 관계로 강자성층(26) 및 자성층(29)이 설정되게 된다. 한편, 상기 수식 (1)에서, fO은 완화 주파수(Attempt frequency), Ku는 이방성 상수, V는 자성 단위의 체적, ks는 볼츠만 상수, T는 절대 온도이다.
또한, 강자성층(26), 자성층(29)의 동적 보자력(Hc1', Hc2')이 상기 관계를 만족하기 위한 다른 예로서, 강자성층(26) 및 자성층(29)이 CoCrPt계 합금으로 이루어지는 경우에, 자성층(29)의 Pt 함유량을 강자성층(26)의 Pt 함유량보다 적게 설정하는 방법이 있다. 예컨대, 강자성층(26) 및 자성층(29)이 CoCrPtB로 이루어지는 경우는, 강자성층(26) 쪽을 Pt 함유량이 많게 설정한다. 강자성층(26)을 CoCrPt12B로, 자성층(29)을 CoCrPt9B로 설정한다[수치는 각각의 합금의 Pt 함유량(원자%)]. 이러한 구성으로써, 강자성층(26)의 동적 보자력(Hc1')과 자성층(29)의 동적 보자력(Hc2')의 관계를 Hc1'≥Hc2'로 할 수 있다.
상기 보호층(30)은, 예컨대 다이아몬드형 카본, 질화카본, 비정질 카본 등으로 구성되며, 두께가 0.5∼10 nm(바람직하게는 0.5∼5 nm)로 설정된다.
상기 윤활층(31)은 예컨대 파플루오로폴리에테르를 주쇄로 하여 말단기가 -OH, 벤젠고리 등으로 이루어지는 유기계 액체 윤활제로 구성된다. 구체적으로는, 두께가 0.5∼3.0 nm인 ZDol(Monte Fluos사에서 제조, 말단기 : -OH), AM3001(아우지몬트사 제조, 말단기 : 벤젠고리), Z25(Monte Fluos사에서 제조) 등을 이용할 수 있다. 한편, 윤활제는 보호층(30)의 재질에 맞춰 적절하게 선정된다. 또, 상술한 각 층은 윤활층(31)을 제외하고 스퍼터법, 진공 증착법 등에 의해 형성된다. 또, 윤활층(31)은 침지법, 스핀 코팅법이 이용되며, 자기 기록 매체가 테이프형인 경우에는 다이 도공법 등도 이용할 수 있다.
이하, 본 실시 형태에 따른 실시예를 설명한다. 본 실시예의 자기 디스크는 유리 기판 상에 두께 25 nm의 NiP층을 형성하여, 대기 폭로에 의해 NiP층에 산화 처리를 실시하고, 그 위에 5 nm의 CrMoW층 및 3 nm의 CrMo층, 1 nm의 CoCrTa층, 강자성층(26)으로서 두께 5 nm의 CoCrPtxB 합금층, 두께 0.8 nm의 Ru층(비자성 결합층(28)), 자성층(29)으로서 두께 17 nm의 CoCrPt12B 합금층, 두께 4.5 nm의 다이아몬드형 카본층을 형성하였다. 이들 성막을 위해서는 DC 마그네트 스퍼터링 장치를 이용하였다. 또한, 윤활층을 침지법으로써 도포하였다. 여기서, 강자성층(26)인 CoCrPtxB 합금층의 Pt 함유량을 X=0, 2.5, 5.0, 7.5, 10.0 및 16 원자%로 하고, Cr 함유량 및 B 함유량은 강자성층(26)과 자성층(29)에서 거의 동량(원자%) 포함하는 재료로 자기 디스크를 제작하였다.
이어서, 본 실시예의 자기 디스크를 스핀 스탠드(교도 덴시 시스템사에서 제조 LS90형)에 복합형 자기 헤드를 이용하여, 오버라이트 특성 및 NLTS 특성을 측정했다. 또 정적 보자력(기판에 대하여 면내 방향의 보자력)을 커 효과를 이용하여 평가했다.
도 9는 본 실시예의 자기 디스크의 정적 보자력과 강자성층(26)의 Pt 함유량의 관계를 도시한 도면이다. 도 10은 오버라이트 특성과 강자성층(26)의 Pt 함유량의 관계를 도시한 도면이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 강자성층(26)의 Pt 함유량의 증가에 대하여 정적 보자력이 단조롭게 증가하여, 10 원자%에서는 거의 포화되는 데 대하여, 오버라이트 특성은 강자성층(26)의 Pt 함유량의 증가에 대하여 5 원자%에서 피크를 나타내낸 후 양호하게 된다. 강자성층(26)의 Pt 함유량을 12 원자%보다 더 증가시켜 16 원자%로 하면, 각 점을 근사하여 구한 특성 곡선의 Pt 함유량이 12 원자%인 오버라이트에 대하여, 16 원자%의 오버라이트가 대폭 개선됨을 알 수 있다. 통상의 자기 기록 매체에 있어서 단층의 자성층의 정적 보자력이 증가하면 오버라이트는 악화되지만, 본 실시예에서는 강자성층(26)의 Pt 함유량을 증가시킴으로써 자성층(29)의 정적 보자력이 증가하더라도 오버라이트 특성을 개선할 수 있다. 즉, 자성층(29)의 Pt 함유량을 강자성층(26)의 Pt 함유량 이하로 함으로써 오버라이트 특성을 개선할 수 있다.
한편, 각 점을 근사하여 구한 특성 곡선으로부터 판독하면 Pt 함유량이 12 원자%로 오버라이트는 -31.8dB로, Pt 함유량이 0 원자%인 경우보다 저하되는데, 정적 보자력이 43 kA/m나 높은 데에 기인하고 있는 것으로 생각된다. 만일 Pt 함유량이 각각 0 원자%와 12 원자%인 자기 디스크의 정적 보자력을 맞추어 제작할한 경우, 오버라이트 특성은 12 원자% 쪽이 양호하다는 것을 용이하게 추정할 수 있다. 정적 보자력이 약간 작은 Pt 함유량 5 원자%의 오버라이트 특성보다 12 원자% 쪽의오버라이트 특성이 양호하기 때문이다. 따라서, 자성층(29)의 Pt 함유량을 강자성층(26)의 Pt 함유량 이하로 함으로써 기록 능력이 향상되는 것을 알 수 있다.
도 11은 본 실시예의 자기 디스크의 NLTS 특성과 강자성층(26)의 Pt 함유량의 관계를 도시하는 도면이다. 도 11을 참조하면, NLTS 특성은 강자성층(26)의 Pt 함유량의 증가에 따라 악화됨과 동시에, 10 원자%에서 거의 포화되고, 16 원자%에서는 대폭 개선됨을 알 수 있다. 각 점을 근사하여 구한 특성 곡선으로부터 판독하면, Pt 함유량이 12 원자%에서는 NLTS가 25.5%로, Pt 함유량이 0 원자%인 경우의 23.5%보다 악화된다. 그러나, 강자성층(26)의 Pt 함유량이 더욱 증가하여, 12 원자% 이상이 되면, NLTS 특성이 개선되어 기록 능력이 향상되는 것을 알 수 있다.
도 12는 S/N과 강자성층(26)의 Pt 함유량의 관계를 도시한 도면이다. 도 12를 참조하면, S/N은 강자성층(26)의 Pt 함유량이 증가함에 따라 10 원자%까지는 거의 일정함에도 불구하고, 12 원자% 부근에서부터 16 원자%에서는 향상됨을 알 수 있다. 따라서, 자성층(29)의 Pt 함유량이 강자성층(26)의 Pt 함유량 이하로 함으로써 S/N이 향상됨을 알 수 있다. 이어서, 동적 보자력 및 S/Nt 변화율의 평가에 관해서 설명한다.
[동적 보자력의 평가]
동적 보자력은 스핀 스탠드 및 자기 헤드를 이용하여 실시예에 따른 자기 디스크를 아래의 방법으로 측정하였다. 측정 조건을 이하에 제시한다.
스핀 스탠드 : 교도 덴시 시스템사에서 제조, LS90형
애널라이저 : 니혼 테크노뷰트사에서 제조, DHA9701
회전수 : 5200 RPM
측정 위치 : 반경 16 mm
자기 헤드 기록 갭 길이 : 180 nm
도 13은 동적 보자력(Hc')의 측정 순서를 도시하는 흐름도이다. 도 13을 참조하면, 우선, 기록 전류(Iwm) 및 회전수(Tn)의 m, n을 각각 초기값 1로 설정한다(S102). 한편, 기록 전류(Iwm)(m=1∼END)는 10 mA 정도의 작은 값에서부터 최대치가 거의 포화될 정도의 값까지로 하고 또한 적절한 증가분을 설정한다. 또, 기록 회전수(Tn)는 기록 시간에 관계되며, 1회전당 기록 시간은 기록 헤드의 갭 길이(GL)와 원주 속도(v)로부터 결정되는 시간(GL/v)에 상당한다. 기록 회전수(Tn)는 1 회전에서부터 5000 회전 정도로 하고 또한 적절한 증가분을 설정한다. 계속해서, 일정 방향으로 DC 소거한다(S104). 이 때의 기록 전류는 자성층을 포화할 수 있는 전류치로 설정한다. 이어서, 기록 전류(Iw1)에서, DC 소거한 방향과는 반대 방향의 자계를 회전수(T1)에 걸쳐 인가한다(S106). 이어서 매체 잡음을 측정한다(S108). 매체 잡음은 10 MHz∼기록 주파수의 2∼3배 정도의 주파수 범위에 걸쳐 행한다.
이어서, m=END인지의 여부를 판단하여(S110), m=END가 아닌 경우는 기록 전류(Iwm)의 m에 1을 증가하고(S112), 전술한 S104∼S112를 반복하며, m=END인 경우에는 매체 잡음의 양이 최대가 된 기록 전류(Iwp)를 구한다(S114). 이 기록 전류(Iwp)는 기록 상태가 가장 랜덤한 상태, 즉 잔류 자화량이 0인 상태이다. 따라서, 기록 전류(Iwp)는 동적 보자력에 상당하며, 기록 회전수(T1)에 있어서의 동적 보자력으로 한다.
계속해서, n=END인지의 여부를 판단하여(S116), n=END가 아닌 경우는 다음의 기록 회전수(Tn)의 n에 1를 증가하고(S118), S104∼S118까지 행하여, 각각의 Tn에 관해서 기록 전류(Iwp)를 구한다.
이어서, 기록 회전수(Tn)를 기록 시간(t)(=Tn ×GL/v)로 변환하여, 기록 전류(Iwp)를 동적 보자력(Hc')(=Iwp ×α)으로 변환한다. 한편, α는 자기 헤드의 Iw와 기록 자계의 관계에 의해 결정된다. 다만, 자성층(29)과 강자성층(26)의 동적 보자력의 대소 관계를 구하면 되기 때문에, 기록 전류(Iwp)를 이용하여도 좋다.
[S/Nt 변화율의 평가]
S/Nt 변화율은 동적 보자력의 평가와 마찬가지로 스핀 스탠드 및 자기 헤드를 이용하여, 본 발명의 실시예에 따른 자기 디스크를 이하의 방법으로 측정하였다. 측정 조건을 아래에 제시한다.
기록 주파수 : 110 Mz
회전수 : 3670 RPM
측정 위치 : 반경 23 mm
자기 헤드 기록 갭 길이 : 180 nm
한편, 스핀 스탠드 및 애널라이저는 동적 보자력의 평가와 동일한 장치를 이용하였다.
재생 출력(S)은 상기 기록 주파수에 의해 기록한 신호의 재생 출력, 전체 잡음(Nt)는 매체 잡음, 헤드 잡음 및 기기 잡음을 더한 것이다. S/Nt을 적절한 시간 간격으로 측정하여, 기록히고 나서부터의 경과 시간(t)과 추가 시간(t')에서의S/Nt로부터 S/Nt 변화율(dB/decade)을 구하였다. S/Nt의 측정은 기록한 트랙에 대하여 오프트랙이 가능한 한 저감되도록 실시하였다. 한편, S/Nt 변화율의 평가는 25℃에서 실시하였다.
도 14는 자기 기록 매체의 동적 보자력 및 S/Nt 변화율의 특성을 도시하는 도면이다.
도 14를 참조하면, 본 발명에 따른 실시예 1(강자성층의 Pt 함유량: 16 원자%, 자성층의 Pt 함유량: 12 원자%)의 자기 디스크는 본 발명을 채용하지 않는 비교예 1, 비교예 2의 자기 디스크에 대하여, 대폭적으로 S/Nt 변화율이 작아지고 있음을 알 수 있다. 특히, 실시예 1과 비교예 2는 동적 보자력은 거의 같은 값을 보이고 있는 데 대하여, 실시예 1은 S/Nt 변화율이 0.064 dB나 작아지고 있다.
여기서, 실시예 1과 비교예 1 및 2를 비교하면, 자성층의 Pt 함유량은 12 원자%로 마찬가지이며, 강자성층의 Pt 함유량은 실시예 1이 16 원자%, 비교예 1 및 2가 각각 0 및 7.5 원자%이다. Pt 함유량의 대소는 이방성 자계를 통해 동적 보자력의 대소에 관계되기 때문에, 실시예 1에서는, 강자성층의 동적 보자력>자성층의 동적 보자력, 비교예 1 및 2에서는, 강자성층의 동적 보자력<자성층의 동적 보자력의 관계가 성립되고 있다고 충분히 생각할 수 있다. 따라서, 강자성층의 동적 보자력> 자성층의 동적 보자력을 지님으로써, S/Nt 변화율이 한층 더 저감되는 것을 알 수 있다.
제1 실시 형태의 변형예
도 15는 제1 실시 형태의 변형예에 따른 자기 기록 매체의 주요부 단면도이다. 도면에서, 앞서 설명한 부분에 대응하는 부분에는 동일한 참조 부호를 붙여, 설명을 생략한다.
도 15를 참조하면, 본 변형예에 따른 자기 기록 매체(40)는 기판(21)과, 상기 기판(21) 상에 제1 시드층(22), 제2 시드층(23), 기초층(24), 비자성 중간층(25), 강자성층(26), 강자성 접합층(41), 비자성 결합층(28), 자성 접합층(42), 자성층(29), 보호층(30) 및 윤활층(31)이 순차 형성된 구성을 갖는다. 자기 기록 매체(40)는 강자성 접합층(41) 및 자성 접합층(42)을 형성한 것 이외에는 제1 실시 형태에 따른 자기 기록 매체(20)와 같은 식으로 구성되어 있다. 한편, 강자성 접합층(41), 자성 접합층(42)은 모두 한쪽으로 하여도 좋다.
강자성 접합층(41), 자성 접합층(42)은 각각 접하는 강자성층(26), 자성층(29)과 교환 결합하는 동시에, 상호 자화 방향이 평행하게 된다. 강자성 접합층(41) 또는/및 자성 접합층(42)을 설치함으로써, 비자성 결합층(28)을 통한, 강자성 접합층(41)-자성층(29) 사이, 강자성층(26)-자성 접합층(42) 사이 및 강자성 접합층(41)-자성 접합층(42) 사이에 작용하는 교환 상호 작용과 교환 자계를 강자성층(26)-자성층(29) 사이에 작동하는 교환 상호 작용과 교환 자계보다도 커진다. 이러한 구성에 의해. 기록 자계를 전환했을 때에 자성층(29)에 작용하는 기록 자계 방향의 교환 자계가 보다 커지기 때문에, 자성층(29)의 자화의 반전이 용이해 지며, 제1 실시 형태에 따른 자기 기록 매체(20)와 비교하여, 기록 성능이 한층 더 양호하게 된다. 또한, 교환 상호 작용의 크기도 커지기 때문에 열 안정성이 한층 더 향상된다.
강자성 접합층(41), 자성 접합층(42)은 각각 0.2∼5 nm의 두께를 지니며, Co, Ni, Fe, Co계 합금, Ni계 합금, Fe계 합금 등으로 구성된다. 특히 CoCrTa 및 CoCrPt, 또 이들에, B, Mo, Nb, Ta, W, Cu 및 이들의 합금을 첨가한 재료가 바람직하다. 강자성 접합층(41) 또는 자성 접합층(42), 강자성층(26), 자성층(29)이 Co 또는 Fe를 주성분으로 하는 재료로 이루어지는 경우, 강자성 접합층(41) 또는 자성 접합층(42)의 Co 함유량 또는 Fe 함유량을, 강자성층(26) 또는 자성층(29)의 Co 함유량 또는 Fe 함유량보다 많게 설정하는 것이 바람직하다. 강자성 접합층(41)-자성 접합층(42) 사이의 상호 작용의 크기를 강자성층(26)-자성층(29) 사이의 상호 작용의 크기보다 크게 할 수 있다.
제2 실시 형태
도 16은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 자기 기록 매체의 단면도이다. 도면에서, 앞서 설명한 부분에 대응하는 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고, 그에 대한 설명은 생략하기로 한다..
도 16을 참조하면, 본 실시 형태의 자기 기록 매체(50)는 기판(21)과, 상기 기판(21) 상에, 제1 시드층(22), 제2 시드층(23), 기초층(24), 비자성 중간층(25), 제1 강자성층(51), 제1 비자성 결합층(52), 제2 강자성층(53), 제2 비자성 결합층(54), 자성층(29), 보호층(30) 및 윤활층(31)이 순차 형성된 구성을 갖는다. 또, 제2 강자성층(53), 제2비자성 결합층(54)은 각각 제1 실시 형태의 강자성층(26), 비자성 결합층(28)과 같은 식의 것이다.
상기 제1 강자성층(51)과 제2 강자성층(53)은 교환 결합하고 있으며, 외부자계가 인가되지 않는 상태에서, 각각의 자화 방향은 상호 반평행하게 되어 있다. 제2 강자성층(53)과 자성층(29)은 제1 실시 형태에서 설명한 교환 결합을 이루고 있다.
본 실시 형태의 자기 기록 매체(50)는 제1 강자성층(51), 제2 강자성층(53) 및 자성층(29)의 동적 보자력을 각각 Hc3', Hc1', Hc2'로 나타내면, Hc1'≥Hc2' 또, Hc3'≤Hc2'의 관계를 갖는다. 이러한 관계로부터, 기록 자계를 전환했을 때에, 제1 강자성층(51)의 자화가 가장 빠르게 기록 자계 방향으로 전환되어, 교환 결합하는 제2 강자성층(53)에 대하여 기록 자계와는 역방향의 교환 자계를 인가하기 때문에, 제2 강자성층(53)의 자화 방향을 유지하도록 기능한다.
따라서, 제2 강자성층(53)의 자화는 자성층(29)의 자화보다 기록 자계 방향으로 전환하기 어렵게 되어 안정적이게 된다. 제2 강자성층(53)의 자화는 자성층(29)의 자화에 대하여 기록 자계와 동일한 방향의 교환 자계를 인가하기 때문에, 자성층(29)의 자화가 기록 자계 방향으로 전환되기 쉽게 되도록 작용하기 때문에, 기록 성능이 한층 더 향상된다. 또한, 제1 강자성층(51), 제2 강자성층(53) 및 자성층(29)의 3층이 상호 교환 결합하고 있기 때문에, 열 안정성을 향상시킬 수 있다. 한편, Hc3'은 기록 자계에 대한 제1 강자성층(51)의 자화 방향의 추종성의 관점에서는 작은 쪽이 바람직하다.
더욱이, 제2 강자성층(53)에는 제1 강자성층(51) 및 자성층(29)의 양방으로부터 교환 자계가 작동한다. 따라서, 기록후의 경과 시간에 대하여 보다 빠르게 자성층(29)의 자화 방향과 반대 방향으로 완화된다. 즉 열적으로 안정적인 상태를 보다 빠르게 형성할 수 있다.
제1 강자성층(51), 제1 비자성 결합층(52)은 제1 실시 형태의 강자성층(26), 비자성 결합층(28)과 각각 같은 재료로 구성된다. 특히, 제1 강자성층(51)은 자성층(29)의 재료에 대하여 Pt 함유량이 7 원자% 이상 적거나, 불순물 정도의 원자%인 것이 바람직하다. 기록 자계의 전환에 대하여 제1 강자성층(51)의 자화 방향의 추종성을 향상시켜, 전환을 빠르게 함으로써, 제2 강자성층(53)에 대하여 기록 자계와 반대 방향의 교환 자계를 작용하도록 할 수 있다.
제2 실시 형태의 변형예
도 17은 제2 실시 형태의 변형예에 따른 자기 기록 매체의 주요부 단면도이다. 도면에서는 앞서 설명한 부분에 대응하는 부분에 동일한 참조 부호를 붙이고, 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 17을 참조하면, 본 실시 형태의 자기 기록 매체(60)는 기판(21)과, 상기 기판(21) 상에, 제1 시드층(22), 제2 시드층(23), 기초층(24), 비자성 중간층(25), 제1 강자성층(51), 제1 강자성 접합층(61), 제1 비자성 결합층(52), 하부 제2 강자성 접합층(62), 제2 강자성층(53), 상부 제2 강자성 접합층(63), 제2 비자성 결합층(54), 자성 접합층(42), 자성층(29), 보호층(30) 및 윤활층(31)이 순차 형성된 구성을 갖는다. 한편, 제1 강자성 접합층(61), 하부 제2 강자성 접합층(62), 상부 제2 강자성 접합층(63), 자성 접합층(42) 중 어느 하나의 적어도 1 층으로 하여도 좋다.
본 변형예의 자기 기록 매체(60)는 제2 실시 형태에 따른 자기 기록 매체(50)와 제1 실시 형태의 변형예에 따른 자기 기록 매체(40)를 조합한 것으로, 제1 강자성 접합층(61), 하부 제2 강자성 접합층(62), 상부 제2 강자성 접합층(63)은 강자성 접합층(41), 자성 접합층(42)과 같은 재료와 두께로 구성된다.
자기 기록 매체(60)는 제1 강자성 접합층(61), 하부 제2 강자성 접합층(62), 상부 제2 강자성 접합층(63), 자성 접합층(42) 중 적어도 1 층을 형성함으로써, 제2 강자성층(53)에 작용하는 교환 자계를 크게 할 수 있어, 기록후의 경과 시간에 대해 보다 한층 빠르게 자성층(29)의 자화 방향과 반대 방향으로 완화할 수 있다. 즉 열적으로 안정적인 상태를 보다 신속하게 형성할 수 있다.
또, 제1 강자성 접합층(61) 또는/및 하부 제2 강자성 접합층(62)을 형성함으로써, 기록 자계를 전환했을 때에, 제1 강자성층(51) 및 제1 강자성 접합층(61)의 자화가 가장 빠르게 기록 자계 방향으로 전환되어, 교환 결합하고 있는 제2 강자성층(53)에 대하여 기록 자계와는 반대 방향의 보다 큰 교환 자계를 인가할 수 있다.
제3 실시 형태
이어서, 본 발명의 자기 기억 장치의 일 실시 형태를 도시한 도 18 및 도 19와 함께 설명한다. 도 18은 자기 기억 장치의 주요부를 도시하는 단면도이다. 도 19는 도 18에 도시하는 자기 기억 장치의 주요부를 도시하는 평면도이다.
도 18 및 도 19를 참조하면, 자기 기억 장치(70)는 전체적으로 하우징(73)을 포함한다. 하우징(73) 내에는 모터(74), 허브(75), 복수의 자기 기록 매체(76), 복수의 기록 재생 헤드(77), 복수의 서스펜션(78), 복수의 아암(79) 및 액츄에이터유닛(71)이 설치되어 있다. 자기 기록 매체(76)는 모터(74)에 의해 회전되는 허브(75)에 장착되어 있다. 기록 재생 헤드(77)는 MR 소자(자기 저항 효과형 소자), GMR 소자(거대 자기 저항 효과형 소자), 또는 TMR 소자(터널 자기 효과형), 또는 CPP 소자(Current Perpendicular to Plane 소자)의 재생 헤드(77A)와 박막 헤드의 기록 헤드(77B)의 복합형 헤드로 이루어진다. 각 기록 재생 헤드(77)는 대응하는 아암(79)의 선단에 서스펜션(78)을 통해 부착되어 있다. 아암(79)은 액츄에이터 유닛(71)에 의해 구동된다. 이 자기 기억 장치의 기본 구성 자체는 알려져 있므로, 본 명세서에서는 그에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.
본 실시 형태의 자기 기억 장치(70)는 자기 기록 매체(76)에 특징이 있다. 자기 기록 매체(76)는, 예컨대 도 8 및 도 15∼도 17에 도시하는 적층 구성을 갖는 실시 형태의 자기 기록 매체이다. 물론 자기 기록 매체(76)의 매수는 3장에 한정되지 않고, 1장이라도, 2장 또는 4장 이상이라도 좋다.
자기 기억 장치(70)의 기본 구성은 도 18 및 도 19에 도시하는 것에 한정되지 않는다. 본 발명에서 이용하는 자기 기록 매체(76)는 자기 디스크에 한정되지 않는다.
본 실시 형태에 따르면, 자기 기억 장치(70)는 자기 기록 매체(76)가 기록된 비트의 우수한 열 안정성 및 낮은 매체 잡음 특성을 갖는 동시에, 기록 성능이 양호이기 때문에, 신뢰성이 높으며 또한 높은 기록 밀도화를 도모할 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 관해서 설명하였지만, 본 발명은 따른 특정한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위내에서 및 본 발명의 원리에 의거한 실시 형태로부터 용이하게 응용 가능한 범위에서, 여러 가지의 변형 ·변경이 가능하다.
예컨대, 제2 실시 형태에 따른 자기 기록 매체에 있어서, 제1 강자성층과 제1 비자성 결합층으로 이루어지는 교환층 구조 하에 또 같은 식의 교환층 구조를 형성하여도 된다.
한편, 이상의 설명에 관해서 이하의 부기를 더 개시한다.
(부기 1) 기판과,
상기 기판의 상측에 형성된 강자성층과, 상기 강자성층 위에 형성된 비자성 결합층으로 이루어지는 교환층 구조와,
상기 교환층 구조 위에 형성된 자성층을 구비하고,
상기 강자성층 및 자성층은 교환 결합하는 동시에, 외부 자계가 인가되지 않는 상태에서 상기 강자성층의 자화와 자성층과의 자화가 상호 반평행하며,
상기 강자성층의 동적 보자력(Hc1')과 자성층의 동적 보자력(Hc2')의 관계가 Hc1'≥Hc2'인 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
(부기 2) 상기 강자성층 및 자성층은 Ni, Fe, Co, Ni계 합금, Fe계 합금, CoCrTa, CoCrPt, CoCrPt-M을 포함하는 Co계 합금으로 이루어지는 그룹 중에서 어느 한 재료로 이루어지며, M=B, Mo, Nb, Ta, W, Cu 및 이들의 합금인 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재한 자기 기록 매체.
(부기 3) 상기 강자성층 및 자성층은 CoCrPt을 주체로 한 합금으로 이루어지며, 원자%로 자성층의 Pt 함유량이 강자성층의 Pt 함유량 이하인 것을 특징으로 하는 부기 2에 기재한 자기 기록 매체.
(부기 4) 상기 강자성층의 Pt 함유량은 자성층의 Pt 함유량보다 1 원자% 이상 적은 것을 특징으로 하는 부기 3에 기재한 자기 기록 매체.
(부기 5) 기판과,
상기 기판의 상측에 형성된 강자성층과, 상기 강자성층 위에 형성된 비자성 결합층으로 이루어지는 교환층 구조와,
상기 교환층 구조 위에 형성된 자성층을 구비하고,
상기 강자성층 및 자성층은 교환 결합하는 동시에, 외부 자계가 인가되지 않는 상태에서 상기 강자성층의 자화와 자성층의 자화가 상호 반평행하며,
상기 강자성층 및 자성층은 CoCrPt을 주체로 한 합금으로 이루어지고, 원자%로 자성층의 Pt 함유량이 강자성층의 Pt 함유량 이하인 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
(부기 6) 상기 강자성층 및 자성층은 강자성층의 정적 보자력(Hc1)과 자성층의 정적 보자력(Hc2)의 관계가 Hc1<Hc2인 것을 특징으로 하는 부기 1∼5 중 어느 하나에 기재한 자기 기록 매체.
(부기 7) 상기 강자성층 및 자성층은 하기 (1) 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 부기 1∼6 중 어느 하나에 기재한 자기 기록 매체.
…(1)
(여기서, Hc1, Hc1'는 각각 강자성층의 정적 보자력, 동적 보자력, Hc2, Hc2'는 각각 자성층의 정적 보자력, 동적 보자력을 나타냄)
(부기 8) 상기 강자성층과 비자성 결합층 사이에는 강자성 재료로 이루어지는 강자성 접합층이 있고,
상기 강자성 접합층 및 강자성층은 교환 결합하는 동시에, 상기 강자성층의 자화와 강자성 결합층의 자화가 상호 평행한 것을 특징으로 하는 부기 1∼7 중 어느 하나에 기재한 자기 기록 매체.
(부기 9) 상기 비자성 결합층과 자성층 사이에는 강자성 재료로 이루어지는 자성 접합층이 있고,
상기 자성 접합층 및 자성층은 교환 결합하는 동시에, 상기 자성 접합층의 자화와 자성 접합층의 자화가 상호 평행한 것을 특징으로 하는 부기 1∼8 중 어느 하나에 기재한 자기 기록 매체.
(부기 10) 상기 자성 접합층 및 강자성 접합층을 함께 구비하며,
상기 자성 접합층과 강자성 접합층의 교환 상호 작용의 크기는 자성층과 강자성층의 교환 상호 작용의 크기보다 큰 것을 특징으로 하는 부기 9에 기재한 자기 기록 매체.
(부기 11) 상기 강자성 접합층 또는 자성 접합층은 Co 또는 Fe를 주성분으로하는 재료로 이루어지고,
상기 강자성 접합층 및 자성 접합층의 Co 함유량 또는 Fe 함유량은 강자성층 및 자성층의 Co 함유량 또는 Fe 함유량보다 많은 것을 특징으로 하는 부기 8∼10 중 어느 하나에 기재한 자기 기록 매체.
(부기 12) 상기 강자성 접합층 또는 자성 접합층은 0.2∼5 nm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 부기 8∼12 중 어느 하나에 기재한 자기 기록 매체.
(부기 13) 기판과,
상기 기판의 상측에 형성된 제1 강자성층과, 상기 제1 강자성층 위에 형성된 제1 비자성 결합층으로 이루어지는 제1 교환층 구조와,
상기 제1 교환층 구조 위에 형성된 제2 강자성층과, 상기 제2 강자성층 위에 형성된 제2 비자성 결합층으로 이루어지는 제2 교환층 구조와,
상기 제2 교환층 구조 위에 형성된 자성층을 구비하고,
상기 제1 강자성층 및 제2 강자성층은 교환 결합하는 동시에, 외부 자계가 인가되지 않는 상태에서 상기 제1 강자성층의 자화와 제2 강자성층의 자화가 상호 반평행하며,
상기 제2 강자성층 및 자성층은 교환 결합하는 동시에, 외부 자계가 인가되지 않는 상태에서 상기 제2 강자성층의 자화와 자성층의 자화가 상호 반평행하며,
상기 제2 강자성층의 동적 보자력(Hc1')과 자성층의 동적 보자력(Hc2')의 관계가 Hc1'≥Hc2'이며,
상기 제1 강자성층의 동적 보자력(Hc3')과 자성층의 동적 보자력(Hc2')의 관계가 Hc3'≤Hc2'인 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
(부기 14) 상기 제2 강자성층 및 자성층은 CoCrPt 또는 CoCrPt-M(M=B, Mo, Nb, Ta, W, Cu 및 이들의 합금)을 포함하는 Co계 합금으로 이루어지는 그룹 중에서 어느 한 재료로 이루어지고,
상기 제1 강자성층은 자성층의 재료에 대하여, Pt 함유량이 7 원자% 이상 적거나 또는 불순물 정도의 원자%인 것을 특징으로 하는 부기 13에 기재한 자기 기록 매체.
(부기 15) 제1 강자성층과 제1 비자성 결합층 사이, 제1 비자성 결합층과 제2 강자성층 사이, 제2 강자성층과 제2 비자성 결합층 사이, 및 제2 비자성 결합층과 자성층 사이 중 적어도 하나의 사이에는 자성 접합층이 더 있고,
상기 자성 접합층은 접하는 제1 강자성층, 제2 강자성층 및 자성층과 평행한 자화 방향을 갖는 것을 특징으로 하는 부기 13 또는 14에 기재한 자기 기록 매체.
(부기 16) 상기 제1 비자성 결합층 또는/및 제2 비자성 결합층의 상하에 설치된 상부 자성 접합층과 하부 자성 접합층 교환 상호 작용은 상부 자성 접합층 및 하부 자성 접합층에 각각 접하는 제1 강자성층, 제2 강자성층 및 자성층 중 어느 2개의 층의 교환 상호 작용보다 큰 것을 특징으로 하는 부기 15에 기재한 자기 기록 매체.
(부기 17) 상기 자성층은 5∼30 nm 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는부기 1∼16 중 어느 하나에 기재한 자기 기록 매체.
(부기 18) 상기 강자성층, 제1 강자성층 및 제2 강자성층 중 적어도 어느 하나는 1∼10 nm 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 부기 1∼17 중 어느 하나 기재한 자기 기록 매체.
(부기 19) 상기 비자성 결합층, 제1 비자성 결합층 및 제2 비자성 결합층 중 적어도 어느 하나는 Ru, Rh, Ir, Ru계 합금, Rh계 합금, 및 Ir계 합금으로 이루어지는 그룹 중 어느 한 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 부기 1∼18 중 어느 하나에 기재한 자기 기록 매체.
(부기 20) 상기 비자성 결합층, 제1 비자성 결합층 및 제2 비자성 결합층 중 적어도 어느 하나는 0.4∼1.5 nm 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 부기 1∼19 중 어느 하나에 기재한 자기 기록 매체.
(부기 21) 상기 강자성층 또는 제2 강자성층의 이방성 자계(Hk1)와 자성층의 이방성 자계(Hk2)의 관계가 Hk1≥Hk2인 것을 특징으로 하는 부기 1∼20 중 어느 하나에 기재한 자기 기록 매체.
(부기 22) 기판과,
상기 기판의 상측에 형성된 강자성층과, 상기 강자성층 위에 형성된 비자성 결합층으로 이루어지는 교환층 구조와,
상기 교환층 구조 위에 형성된 자성층을 구비하고,
상기 강자성층 및 자성층은 교환 결합하는 동시에, 외부 자계가 인가되지 않는 상태에서 상기 강자성층의 자화와 자성층의 자화가 상호 반평행한 자기 기록 매체로서,
상기 자성층 및 강자성층에 대하여 자화 방향을 전환하는 기록 자계를 인가하면, 상기 자성층의 자화 방향이 강자성층의 자화 방향보다 먼저 전환되는 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
(부기 23) 상기 강자성층은 상기 기록 자계를 인가한 후, 1ns∼10 ms 사이에서 상기 자성층의 자화 방향과 반평행 방향으로 향하는 것을 특징으로 하는 부기 21에 기재한 자기 기록 매체.
(부기 24) 부기 1∼23 중 어느 하나에 기재한 자기 기록 매체와,
상기 자기 기록 매체에 대하여 정보를 기록 및/또는 판독하는 기록 재생 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 자기 기억 장치.
(부기 25) 기록 자계를 인가하여 정보를 자기적으로 자기 기록 매체에 기록하는 기록 방법으로서,
상기 자기 기록 매체는,
기판과,
상기 기판의 상측에 형성된 강자성층과, 상기 강자성층 위에 형성된 비자성 결합층으로 이루어지는 교환층 구조와,
상기 교환층 구조 위에 형성된 자성층을 구비하고,
상기 강자성층 및 자성층은 교환 결합하는 동시에, 외부 자계가 인가되지 않는 상태에서 상기 강자성층의 자화와 자성층의 자화가 상호 반평행하며,
상기 기록 자계와, 강자성층과 자성층 사이에 작용하는 교환 자계와, 동적 보자력의 관계가 하기 수식 (2)와 같이 표현되는 것을 특징으로 하는 기록 방법.
Hc1'- HE1> Hh1, Hc2'- HE2< Hh2…(2)
(여기서, Hc1'은 강자성층의 동적 보자력, Hc2'는 자성층의 동적 보자력, HE1, HE2는 각각 강자성층, 자성층에 인가되는 교환 자계, Hh1, Hh2는 각각 강자성층, 자성층에 인가되는 기록 자계를 나타냄)
이상 전술한 설명에서 분명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 강자성층과, 강자성층 위에 형성된 비자성 결합층으로 이루어지는 교환층 구조 위에 형성된 자성층이 강자성층의 동적 보자력(Hc1')≥자성층의 동적 보자력(Hc2')의 관계를 가짐으로써, 기록된 비트의 우수한 열 안정성 및 낮은 매체 잡음 특성을 갖는 동시에, 기록 성능이 양호한 자기 기록 매체, 자기 기억 장치 및 자기 기록 매체의 기록 방법을 실현할 수 있다.

Claims (20)

  1. 기판과,
    상기 기판의 상측에 형성된 강자성층과, 상기 강자성층 위에 형성된 비자성 결합층으로 이루어지는 교환층 구조와,
    상기 교환층 구조 위에 형성된 자성층을 구비하며,
    상기 강자성층 및 자성층은 교환 결합하는 동시에, 외부 자계가 인가되지 않는 상태에서 상기 강자성층의 자화와 자성층의 자화가 서로 반평행하고,
    상기 강자성층의 동적 보자력(Hc1')과 자성층의 동적 보자력(Hc2')의 관계가 Hc1'≥Hc2'인 자기 기록 매체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 강자성층 및 자성층은 Ni, Fe, Co, Ni계 합금, Fe계 합금, CoCrTa, CoCrPt, CoCrPt-M을 포함하는 Co계 합금으로 이루어진 그룹 중에서 어느 한 재료로 이루어지며, M=B, Mo, Nb, Ta, W, Cu 및 이들 합금인 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
  3. 제2항에 있어서, 상기 강자성층 및 자성층은 CoCrPt을 주체로 한 합금으로 이루어지며, 원자%로 자성층의 Pt 함유량이 강자성층의 Pt 함유량 이하인 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
  4. 제3항에 있어서, 상기 강자성층의 Pt 함유량은 자성층의 Pt 함유량보다 1 원자% 이상 적은 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
  5. 기판과,
    상기 기판의 상측에 형성된 강자성층과, 상기 강자성층 위에 형성된 비자성 결합층으로 이루어지는 교환층 구조와,
    상기 교환층 구조 위에 형성된 자성층을 구비하며,
    상기 강자성층 및 자성층은 교환 결합하는 동시에, 외부 자계가 인가되지 않는 상태에서 상기 강자성층의 자화와 자성층의 자화가 상호 반평행하고,
    상기 강자성층 및 자성층은 CoCrPt을 주체로 한 합금으로 이루어지고, 원자%로 자성층의 Pt 함유량이 강자성층의 Pt 함유량 이하인 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강자성층 및 자성층은 하기 수식 (1)을 만족하는 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
    …(1)
    (여기서, Hc1과, Hc1'는 각각 강자성층의 정적 보자력, 동적 보자력, Hc2, Hc2'은 각각 자성층의 정적 보자력, 동적 보자력을 나타냄)
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강자성층과 비자성 결합층의 사이에는 강자성 재료로 이루어진 강자성 접합층이 있고,
    상기 강자성 접합층 및 강자성층은 교환 결합하는 동시에, 상기 강자성층의 자화와 강자성 결합층의 자화가 상호 평행한 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비자성 결합층과 자성층 사이에는 강자성 재료로 이루어진 자성 접합층이 있고,
    상기 자성 접합층 및 자성층은 교환 결합하는 동시에, 상기 자성 접합층의 자화와 자성 접합층의 자화가 상호 평행한 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
  9. 제8항에 있어서, 상기 자성 접합층 및 강자성 접합층을 함께 구비하고,
    상기 자성 접합층과 강자성 접합층의 교환 상호 작용의 크기는 자성층과 강자성층의 교환 상호 작용의 크기보다 큰 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 강자성 접합층 또는 자성 접합층은 Co 또는 Fe를 주성분으로 하는 재료로 이루어지고,
    상기 강자성 접합층 및 자성 접합층의 Co 함유량 또는 Fe 함유량은 강자성층 및 자성층의 Co 함유량 또는 Fe 함유량보다 많은 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
  11. 기판과,
    상기 기판의 상측에 형성된 제1 강자성층과, 상기 제1 강자성층 위에 형성된 제1 비자성 결합층으로 이루어지는 제1 교환층 구조와,
    상기 제1 교환층 구조 위에 형성된 제2 강자성층과, 상기 제2 강자성층 위에 형성된 제2 비자성 결합층으로 이루어지는 제2 교환층 구조와,
    상기 제2 교환층 구조 위에 형성된 자성층을 구비하고,
    상기 제1 강자성층 및 제2 강자성층은 교환 결합하는 동시에, 외부 자계가 인가되지 않는 상태에서 상기 제1 강자성층의 자화와 제2 강자성층의 자화가 상호 반평행하며,
    상기 제2 강자성층 및 자성층은 교환 결합하는 동시에, 외부 자계가 인가되지 않는 상태에서 상기 제2 강자성층의 자화와 자성층의 자화가 상호 반평행하고,
    상기 제2 강자성층의 동적 보자력(Hc1')과 자성층의 동적 보자력(Hc2')의 관계가 Hc1'≥Hc2'이며,
    상기 제1 강자성층의 동적 보자력(Hc3')과 자성층의 동적 보자력(Hc2')의 관계가 Hc3'≤Hc2'인 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제2 강자성층 및 자성층은 CoCrPt 또는 CoCrPt-M(M=B, Mo, Nb, Ta, W, Cu 및 이들의 합금)을 포함하는 Co계 합금으로 이루어진 그룹 중에서 어느 한 재료로 이루어지고,
    상기 제1 강자성층은 자성층의 재료에 대하여, Pt 함유량이 7 원자% 이상 적거나 또는 불순물 정도의 원자%인 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 제1 강자성층과 제1 비자성 결합층 사이, 제1 비자성 결합층과 제2 강자성층 사이, 제2 강자성층과 제2 비자성 결합층 사이, 및 제2 비자성 결합층과 자성층 사이 중 적어도 하나의 사이에는 자성 접합층이 더 있고,
    상기 자성 접합층은 접하는 제1 강자성층, 제2 강자성층 및 자성층과 평행한 자화 방향을 갖는 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1 비자성 결합층 또는/및 제2 비자성 결합층의 상하에 형성된 상부 자성 접합층과 하부 자성 접합층의 교환 상호 작용은 상부 자성 접합층 및 하부 자성 접합층에 각각 접하는 제1 강자성층, 제2 강자성층 및 자성층중 임의의 2개 층의 교환 상호 작용보다 큰 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비자성 결합층, 제1 비자성 결합층 및 제2 비자성 결합층 중에서 적어도 임의의 하나는 Ru, Rh, Ir, Ru계 합금, Rh계 합금 및 Ir계 합금으로 이루어지는 그룹 중에서 어느 한 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비자성 결합층, 제1 비자성 결합층 및 제2 비자성 결합층 중 적어도 임의의 하나는 0.4∼1.5 nm 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강자성층 또는 제2 강자성층의 이방성 자계(Hk1)와 자성층의 이방성 자계(Hk2)의 관계가 Hk1≥Hk2인 것을 특징으로 하는 자기 기록 매체.
  18. 기판과,
    상기 기판의 상측에 형성된 강자성층과, 상기 강자성층 위에 형성된 비자성 결합층으로 이루어지는 교환층 구조와,
    상기 교환층 구조 위에 형성된 자성층을 구비하고,
    상기 강자성층 및 자성층은 교환 결합하는 동시에, 외부 자계가 인가되지 않는 상태에서 상기 강자성층의 자화와 자성층의 자화가 상호 반평행한 자기 기록 매체로서,
    상기 자성층 및 강자성층에 대하여 자화 방향을 전환하는 기록 자계를 인가하면, 상기 자성층의 자화 방향이 강자성층의 자화 방향보다 먼저 전환되는 것을특징으로 하는 자기 기록 매체.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 기재한 자기 기록 매체와,
    상기 자기 기록 매체에 대하여 정보를 기록 및/또는 판독하는 기록 재생 수단을 구비한 자기 기억 장치.
  20. 기록 자계를 인가하여 정보를 자기적으로 자기 기록 매체에 기록하는 기록 방법으로서,
    상기 자기 기록 매체는,
    기판과,
    상기 기판의 상측에 형성된 강자성층과, 상기 강자성층 위에 형성된 비자성 결합층으로 이루어지는 교환층 구조와,
    상기 교환층 구조 위에 형성된 자성층을 구비하고,
    상기 강자성층 및 자성층은 교환 결합하는 동시에, 외부 자계가 인가되지 않는 상태에서 상기 강자성층의 자화와 자성층의 자화가 상호 반평행하며,
    상기 기록 자계와, 강자성층과 자성층 사이에 작용하는 교환 자계와, 동적 보자력의 관계가 하기 수식 (2)와 같이 표현되는 것을 특징으로 하는 기록 방법.
    Hc1'-HE1> Hh1, Hc2'- HE2< Hh2…(2)
    (여기서, Hc1'은 강자성층의 동적 보자력, Hc2'는 자성층의 동적 보자력,HE1, HE2는 각각 강자성층, 자성층에 인가되는 교환 자계, Hh1, Hh2는 각각 강자성층, 자성층에 인가되는 기록 자계를 나타냄)
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