KR20050008492A

KR20050008492A - 층상 매체를 구비하며 매체의 신호 대 노이즈비가 개선된자기 기록 디스크 드라이브

Info

Publication number: KR20050008492A
Application number: KR1020040054362A
Authority: KR
Inventors: 마굴리에스데이비드티; 모서안드레아스; 로젠할제이; 티엘레잔-울리히
Original assignee: 히다치 글로벌 스토리지 테크놀로지스 네덜란드 비.브이.
Priority date: 2003-07-15
Filing date: 2004-07-13
Publication date: 2005-01-21
Also published as: US20050013033A1; CN1607578A; TW200504711A; CN100362569C; US6989952B2; EP1498876A1; JP2005038587A; SG119227A1

Abstract

자기 기록 디스크 드라이브는 기록 디스크 상의 층상 매체에 데이터를 기록하기 위해 유도성 기록 헤드 및 히터를 구비한다. 비자성 스페이서 층에 의해 분리된 적어도 2개의 강자성층을 갖는 층상 매체는 SNR을 향상시킨다. 각 강자성층은 종래의 유도성 기록 헤드에 의해 기록될 수 있는 고유 보자력을 갖는 재료로 형성될 수 있지만, SNR을 증가시키기 위해 적층이 요구되기 때문에 기록 헤드로부터 가장 먼 강자성층은 그것의 고유 보자력보다 낮은 자기장에 노출되며, 이로 인해 그 강자성층은 기록될 수 없다. 층상 매체에 기록하기 위해, 하부 강자성층으로 열을 인가하여 그 하부 강자성층의 고유 보자력을 노출되는 자기장보다 낮게 감소시킨다.

Description

층상 매체를 구비하며 매체의 신호 대 노이즈비가 개선된 자기 기록 디스크 드라이브{MAGNETIC RECORDING DISK DRIVE WITH LAMINATED MEDIA AND IMPROVED MEDIA SIGNAL-TO-NOISE RATIO}

본 발명은, 일반적으로 자기 기록 디스크 드라이브에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 매체의 신호 대 노이즈비(signal-to-noise; SNR)를 향상시킨 결과로서 기록 밀도가 증가된 자기 기록 디스크 드라이브에 관한 것이다.

디스크 상의 자기 기록 매체가 입상 금속 합금(granular metal alloy), 즉 CoPt 합금으로 된 자기 기록 디스크 드라이브에 있어서, 고유의 매체 노이즈는 선형 기록 밀도의 증가와 함께 증가한다. 매체 노이즈는 기록된 자기 전이(magnetic transition)에서의 불규칙성으로 인해 발생하는 것으로, 리드백 신호 피크(readback signal peak)의 랜덤한 편이(shift)를 유발한다. 매체 노이즈가 높을 수록 높은 비트 에러율을 유발한다. 따라서, 자기 기록 디스크 드라이브에서 보다 높은 기록 밀도를 달성하기 위해, 기록 매체의 고유의 매체 노이즈를 감소, 즉 신호 대 노이즈비(SNR)를 증가시킬 필요가 있다.

매체의 SNR은 20log(N^1/2)에 대해 1차 비례하며, 여기서 N은 매체에서의 단위 면적당 자기 입자(magnetic grain)의 개수이며, SNR은 ㏈ 단위로 표현된다. 따라서, SNR에서의 증가는 N을 증가시킴으로써 달성될 수 있다. 그러나, N은 기록된 자화의 열적 안정성을 유지하는 데에 요구되는 개별 입자 면적(A)에 의해 한계가 있다. 이러한 한계는 열적 열화를 막는 에너지 항이 KV이며, 여기서 K는 비등방성지수(anisotropy)이고 V는 개별 자기 입자의 체적이기 때문에, 발생한다. KV는 기록된 자화의 열적 안정성을 보장하기 위해 어떤 특정 값보다 크게 유지하여야 한다. 단지 입자 면적(A)을 감소시킴으로써 N을 증가시킨다는 것은 t가 입자의 높이(즉, 자기 기록층의 두께)일 때 V=At이기 때문에 V가 감소할 것이며, 이는 KV를 감소시켜 열적 불안정을 유발할 것이다. 이러한 문제점을 방지하기 위한 한 가지 해법으로는, V가 감소함에 따라 비례적으로 비등방성지수(K)를 증가시키는 것이 있다. 그러나, 이러한 해법은 기록 헤드에 의해 생성된 활용 가능한 기록용 자기장에 의해 제한된다. 매체를 기록하는 데(즉 기록된 자화를 변경하는 하는 데)에 필요한 자기장은 매체의 숏 타임 또는 고유 보자력(intrinsic coercivity)(H₀)으로 표현되며, 이는 K/M에 비례하며, 여기서 M은 입자 자화 또는 자기 모멘트이다. 따라서, K가 증가하면 H₀가 증가하여, 매체가 종래의 기록 헤드에 의해 기록될 수 없게 된다. 정리하자면, 자기 기록 디스크 드라이브의 신뢰성 있는 작동을 보장하기 위해, 매체는 충분히 높은 SNR, 기록 가능하기에 충분히 낮은 H₀, 그리고 열적으로 안정하기에 충분히 높은 KV을 가져야한다.

매체의 SNR의 향상은 "층상" 매체에 의해 달성될 수 있다. 층상 매체에서, 단일의 자성층은 비자성 스페이서 층에 의해 간격을 두고 배치되고 자기적으로 분리되어 있는 2개 또는 그 이상의 별도의 자성층의 적층체로 대체된다. 이러한 발견은 1990년 9월 IEEE Transactions on Magnetics, Vol.26, No.5, pp.2706-2709에서 S. E. Lambert 등에 의해 "Reduction of Media Noise in Thin Film Metal Mediaby Lamination"라는 명칭으로 발표되었으며, 미국 특허 제5,051,288호가 허여되었다. 이러한 해법은, 예를 들면 층상 자기 기록층이 2개의 자성층을 포함하고 있는 경우에는 N이 거의 두 배로 증가하기 때문에 SNR을 증가시킨다. 이러한 해법에서, 더 높은 K값을 갖는 자기 합금 재료를 사용할 필요가 없도록, 단일의 자성층에 사용했던 것과 동일한 자기 합금 조성을 층상 자기 기록층의 두 자성층 모두에 사용하고 있다. 따라서, K값은 여전히 단일의 자성층의 경우와 동일하게 되는 데, 다시 말해 각 자성층은 종래의 기록 헤드에 의해 기록될 수 있는 고유 보자력 H₀를 갖는다. 적층체에서 각 자성층의 두께가 단일의 자성층의 두께와 같다면, 두 자성층에서의 입자가 비자성 스페이서 층에 의해 자기적으로 분리되어 있기 때문에 입자의 체적 V는 여전히 동일하게 된다. 따라서, KV는 감소하지 않으면서 SNR이 증가하기 때문에, 열적 안정성이 감소되지는 않는다. 그러나, 매체의 SNR을 증가시키기 위한 그러한 층상 매체 기법은 실질적으로 보다 두꺼운 매체, 예를 들면 SNR을 약 3㏈ 만큼 증가시키기 위해 총 자성층의 두께를 두 배로 할 것을 요구하고 있다. 그러나, 자성층의 두께를 두 배로 함으로써 다른 문제점, 즉 두 번째 신호가 그 전에 기록된 신호 위에 얼마나 양호하게 기록될 수 있는가의 척도인 오버라이트(overwrite; OW)가 저하한다는 문제점이 발생한다. 낮은 OW는 두 번째 신호에 의해 오버라이팅된 후에도 원래의 신호의 많은 양이 남게 된다는 측면에서 바람직하지 못하다. 적층된 층에서의 자기 재료가 종래의 기록 헤드에 의해 기록될 수 있다하더라도, 기록용 자기장은 기록 헤드로부터의 거리에 따라 감소하고, 이에 의해하부 자성층에서의 기록용 자기장의 강도가 상부 자성층에서 보다 작아지기 때문에 낮은 OW가 층상 매체에서 발생한다.

또한, 매체의 SNR은, 높은 K값의 자기 기록층이 기록 작업 중에 자기 재료의 퀴리 온도(Curie temperature) 근처까지 국지적으로 가열되는 열 보조 자기 기록(thermally-assisted magnetic recording; TAMR)에 의해서도 향상시킬 수 있다. 이러한 해법에서, 소정 KV값을 갖는 단일 자성층은 다른 합금 조성의 단일 자성층으로 대체된다. 이러한 다른 합금은 보다 작은 입자를 가져 N을 증가시킬 뿐만 아니라, 보다 높은 비등방성지수 K를 갖는다. K값이 높은 재료일 수록 높은 H₀를 갖기 때문에, 종래의 자기 헤드에 의해서는 기록될 수 없고, 이로 인해 자기 재료는 기록 작업이 발생하기에 충분하도록 고유 보자력을 낮추기 위해 가열되어야 한다. TAMR에서 높은 K값의 매체를 가열하기 위해, 1996년 7월 IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol.39, No.7, p.237에 게재된 "Date Recording at Ultra High Density", 1997년 10월 IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol.40, No.10, p.65에 게재된 "Thermally-Assisted Magnetic Recording", 그리고 미국 특허 제5,583,727호에 기재된 바와 같이 국지적 가열을 행하기 위해 레이저 빔 또는 자외선 램프를 사용하는 것을 비롯한 몇 가지 기법이 제안되었다. TAMR 시스템에 사용하는 판독/기록 헤드는 미국 특허 제5,986,978호에 기재되어 있으며, 이 특허에서는 특별한 광학적 채널이 자극(pole)에 인접하여 혹은 기록 헤드의 갭(gap) 내에 마련되어 그 채널 아래로 레이저 빛 또는 열을 인가하게 된다. 미국 특허 제6,493,183호에는 박막 유도 기록 헤드가 기록 헤드의 자극 선단 사이의 기록 갭(write gap)에 위치하여 높은 K값의 자기 기록층을 국지적으로 가열하는 전기 저항 히터를 포함하고 있는 TAMR 디스크 드라이브가 개시되어 있다.

필요로 한 것은 열적으로 안정하고, SNR이 높으면서 OW가 높은 매체를 갖는 자기 기록 디스크 드라이브이다.

도 1은 본 발명에 따른 디스크 드라이브의 덮개를 제거한 상태의 평면도이다.

도 2a는 유도성 기록 자극 및 전기 저항 히터를 보여주는, 본 발명의 디스크 드라이브에 사용된 헤드 구조체의 공기 베어링 표면(air-bearing surface; ABS)에서 본 도면이다.

도 2b는 헤드 구조체로부터의 기록용 자기장(magnetic write field) 및 열 플럭스를 보여주는, 층상 기록층을 갖는 디스크 드라이브 및 도 2a의 헤드 구조체의 단면도이다.

도 3은 층상 자기 기록층이 있는 디스크 구조의 개략적 단면도이다.

도 4는 헤드 자극 선단에서부터의 거리에 따른 유도성 기록 헤드로부터의 정규화된 기록용 자기장(normalized write field)의 그래프이다.

도 5는 ㏈ 단위의 오버라이트(OW)에 따른 CoPtCrB 합금 자기 기록층의 H₀의 그래프이다.

도 6은 층상 자기 기록층에서의 하부층으로서 반강자성적으로 결합된(AFC) 층을 갖는 대안적인 디스크 구조의 개략적 단면도이다

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 디스크 드라이브

11 : 층상 자기 기록층

12 : 오버코트

13 : 하부 강자성층

14 : 디스크

15 : 비자성 스페이서 층

17 : 상부 강자성층

20 : 히터

100 : 공기 베어링 슬라이더

103, 105 : 자극 선단

111 : 층상 기록층

113 : AFC 층

115 : 비자성 스페이서 층

117 : 단일 자성층

142, 146 : 반강자성적으로 결합된 막

144 : 반강자성 결합 막

P1, P2 : 자극

본 발명에 있어서, 자기 기록 디스크 드라이브는 기록 디스크 상의 층상 매체에 데이터를 기록하기 위해 유도성 기록 헤드 및 히터를 구비한다. 비자성 스페이서 층에 의해 분리된 적어도 2개의 강자성층을 갖는 상기 층상 매체는 SNR을 향상시킨다. 각 강자성층은 종래의 유도성 기록 헤드에 의해 기록될 수 있는 고유 보자력을 갖는 재료로 형성될 수 있지만, SNR을 증가시키기 위해 적층이 요구되기 때문에, 기록 헤드로부터 가장 먼 강자성층은 그것의 고유 보자력보다 낮은 자기장에 노출되어 기록될 수 없다. 층상 매체에 기록하기 위해, 열을 하부 강자성층으로 인가하여, 그 하부 강자성층의 고유 보자율을 노출되는 자기장보다 낮게 감소시킨다. 상부 강자성층도 가열되기 때문에, 상부 층에 대해 높은 K값을 갖는 재료를 사용할 수 있고, 이로 인해 상부 강자성층은 가열되지 않는 경우에는 종래의 기록 헤드에 의해 기록되는 것을 방지하는 고유 보자력을 가질 수 있다.

히터는 유도성 기록 헤드 근처에 위치하거나 그 내부에 합체될 수 있고, 그 히터는 전기 저항 히터 또는 레이저와 같은 다른 열원일 수 있다.

층상 매체에서 강자성층 중 하나의 층은 반강자성적으로 결합(antiferromagnetically coupled; AFC)된 구조일 수 있고, 이러한 구조는 반강자성 결합 막(antiferromagnetically coupling film)에 의해 분리된 2개의 반강자성적으로 결합된 강자성 막을 갖는다.

본 발명의 특징 및 이점을 보다 완벽하게 이해할 수 있도록 첨부된 도면과 함께 후술되는 상세한 설명을 참조하기 바란다.

도 1은 본 발명에 따른 디스크 드라이브(10)의 커버가 제거된 상태의 평면도이다. 드라이브(10)는 층상 기록층을 갖는 자기 기록 디스크(14)를 회전시키기 위한 구동 모터와 액츄에이터(30)를 지지하는 하우징 또는 베이스(12)를 구비하고 있다. 액츄에이터(30)는 통상 강성 아암(34)이 있고 화살표(24)로 나타낸 바와 같이 피벗(32)을 중심으로 회전하는 보이스 코일 모터(voice coil motor; VCM) 회전 액츄에이터이다. 헤드-서스펜션 조립체(20)가 액츄에이터 아암(34)의 단부에 일단부가 부착된 서스펜션(21)과, 이 서스펜션(21)의 타단부에 부착된 헤드 캐리어, 통상은 슬라이더(22)를 포함하고 있다. 디스크(14)가 회전함에 따라, 액츄에이터(30)의 운동은 헤드 캐리어(22)의 후미 단부 상의 헤드가 데이터를 기록 및 판독하도록 디스크(14) 상의 다양한 데이터 트랙(14)에 접근할 수 있게 해준다. 슬라이더(22) 상에 위치한 헤드 구조체는 유도성 기록 헤드, 자기 저항 판독 헤드, 그리고 기록용 자기장이 인가되는 동안에 층상 기록층을 가열하는 수단을 포함하고 있다.

도 2a 및 도 2b에는 기록용 자기장을 생성하는 유도성 부분과, 매체를 가열하는 히터가 있는 미국 특허 제6,493,183호에 개시된 헤드의 일부를 도시하고 있다. 헤드의 유도성 부분에는 요크(Y)와 코일(C)이 있다[코일(C)의 세그먼트가 도 2b에서 단면도로 도시되어 있음]. 헤드는 공기 베어링 슬라이더(100)와 같은 헤드 캐리어의 후미 단부(102)에 장착되어 있다. 기록 전류가 코일(C)을 통해 지나감에 따라, 도 2a에 도시한 바와 같이 2개의 자극(P1, P2) 사이의 기록 갭(WG)에 자기장이 생성되는 데, 도 2a는 디스크(14) 바로 위의 슬라이더의 공기 베어링 표면(ABS)에서 본 기록 헤드의 자극 선단(103, 105)을 도시하고 있다. 또, 도 2b에는 보호 오버코트(12)(overcoat) 아래에 위치한 층상 자기 기록층(11)을 구비하며 ABS에 대면하고 있는 디스크(14)의 단면도가 도시되어 있다. 층상 기록층(11)은 하부 또는 바닥 강자성층(13), 비자성 스페이서 층(15), 그리고 상부 또는 정상 강자성층(17)을 포함하고 있다. 이러한 헤드에서, 가열 장치는 자극(P1, P2) 사이의 기록 갭(WG) 내에 내장된 전기 저항 히터(20)이다. 도 2a에는 히터(20)에 연결된 전기 도선(23)이 도시되어 있다. 이 도선(23)은 구리, 로듐 및 금과 같은 양호한 전기 및 열 전도체인 재료로 형성된다. 히터(20)에서 디스크(14)에 근접한 부분에 의해 층상 자기 기록층(11)의 소정 영역이 가열(도 2b에서 파형 실선으로 나타냄)될 수 있는 동시에, 자극 선단(103, 105) 사이에 생성된 자기장(도 2b에서 점선으로 나타냄)에 노출됨으로써 그 영역에 데이터 비트가 기록된다. 디스크(14)가 헤드 아래에서 회전함에 따라, 자기 기록층(11)은 냉각되고, 두 강자성층(13, 17)은 모두 기록용 자기장에 의한 자화 방향을 유지한다. 따라서, 상기 영역에서 강자성층(13, 17)의 평행한 자화가 인가된 기록용 자기장에 대해 반대 방향이었다면, 이들은 이제 반전되었다. 도 2a 및 도 2b에서는 히터(20)가 기록 갭(WG) 내에 위치하고 있는 것을 도시하고 있지만, 그 히터는 또한 기록 갭의 외측에, 예를 들면 도 2a에서의 자극 P2 위에 또는 자극 P1 아래에 위치할 수도 있다. 또, 히터는 미국 특허 출원 공개 공보 제2003/0021191A1호에 기재된 바와 같이 코일(C)의 일부로서 형성될 수도 있다. 게다가, 히터는 전기 저항 히터일 필요는 없고, 광점(light spot)을 매체로 보내는 레이저와 같이, 유도성 기록 헤드에 직접 결합되지 않은 별도의 요소일 수도 있다.

도 3은 층상 자기 기록층(11)이 있는 디스크(14)의 보다 상세한 도면으로서 기재(통상은 표면 코팅 또는 글라스를 갖는 AlMg 합금)와, 자기 기록층(11)의 성장을 향상시키는 통상의 기층(underlayer)이 도시되어 있다. 층(11)은 Mrt₁의 자기 모멘트(단위 면적당)를 각각 갖는 적어도 2개의 개별 자성층(13, 17)을 포함하며, 두 개의 이웃하는 층은 비강자성 스페이스 층(15)에 의해 분리되어 있다. 이러한 복합 구조는 2층 적층체의 경우 총 Mrt=2Mrt₁을 갖는다. 이러한 예에서, 모든 강자성층은 동일한 조성을 가져, Mr은 동일하다. 그러나, 상이한 강자성 재료 및 두께가 사용될 수 있으며, 이러한 경우에는 총 자기 모멘트는 도 3의 구조체에 대해 Mr₁t₁+ Mr₂t₂로 주어질 것이다. 도 3에 화살표로 도시한 바와 같이, 2개의 강자성층(13, 17)의 자화는 각각 자화된 상태에서 서로에 대해 평행하다.

단위 면적당 입자의 개수가 2배로 된 도 3의 기록층 구조를 사용하면 매체의 SNR에서 3㏈ 만큼 향상이 이루어진다. 그러나, 종래의 디스크 드라이브에서 매체의 SNR이 그렇게 크게 향상되면, 불충분한 OW값을 나타내게 되어 기록 능력에서 상당한 문제를 수반하게 된다. SNR에서 총 3㏈의 이득이 있는 경우, OW는 종래의 비층상 기록층에 비해 6㏈이나 낮아질 수 있다. OW의 측정시에, 저주파수의 구형파 신호(square wave signal)가 매체에 기록된다. 이러한 신호의 진폭은 스펙트럼 분석기에 의해 측정된다. 이 신호에는 이어서 원래 신호의 주파수의 6배의 제2 구형파 신호가 오버라이팅된다. 이어서, 스펙트럼 분석기가 원래 신호로부터 남아 있는 신호의 진폭을 측정한다. OW값은 저주파수의 원래 신호 대 보다 높은 주파수의 신호가 오버라이팅된 후의 저주파수의 잔류 신호의 진폭비로 정의된다. OW는 20log(전술한 진폭비)인 ㏈ 단위로 측정된다. 이러한 수의 절대값이 사용된다.

기록 불능이 기록층의 높은 K값으로 인해 유발되는 TAMR과 달리, 층상 매체 구조에서 강자성 재료는 기록될 수 있도록 소정 값의 비등방성지수(K) 및 이에 따른 고유 보자력을 갖는다. 그러나, 층상 기록층에서의 하부 층이 기록 헤드로부터의 훨씬 더 낮은 자기장에 노출되기 때문에, 기록 능력이 불량해진다. 기록 헤드의 자극 선단에서부터 기록층의 수직 거리의 함수인 통상의 기록 헤드 자기장 프로파일은 100㎚의 기록 갭과 100㎚의 폭의 기록 헤드를 갖는 유도성 기록 헤드에 대해 도 4에 도시되어 있다. 2층 층상 기록층(11)에서 각 자성층(13, 17)의 중간에서의 자기장은 정사각형(solid square)으로 표시하였다. 하부 자성층(13)의 중간에서의 자기장은 상부 자성층(15)의 중앙에서의 자기장보다 20% 낮으며, 이는 하부 자성층(13)에 기록하는 것이 어렵다는 것을 나타낸다. 100Gbit/in²이상의 기록 밀도를 위해 필요한 보다 작은 트랙 폭의 경우, 이러한 문제점은 보다 심각하게 되어, 층상 매체를 보다 높은 기록 밀도의 디스크 드라이브에 적용할 수 없게 한다.

도 2b에 도시한 바와 같이, 상부 강자성층(17)은 자극 선단(103, 105)으로부터 거리 S 만큼 떨어져 있으며, S는 상기 강자성층(17)의 중간에서부터 측정하며, 하부 강자성층(13)은 자극 선단(103, 105)으로부터 거리 S+X 만큼 떨어져 있으며, 이 S+X는 강자성층(13)의 중간에서부터 측정한다. 기록 헤드는 종래의 기록 헤드이며, 자극 선단(103, 105)은 통상 CoFe 또는 CoFe 합금으로 형성되어 약 25㎚의 거리 S에 약 9kOe의 기록용 자기장을 생성한다. 두 강자성층은 모두 통상 CoPtCrB와 같은 종래의 입상 CoPt 합금으로 형성되며, 이러한 합금은 종래의 기록 헤드가 자극 선단(103, 105)으로부터 S=25㎚만큼의 거리를 두고 기록할 수, 즉 자화를 변경할 수 있기에 충분히 낮은 약 8kOe의 H₀을 갖는다. 그러나, 헤드에서부터 약 40㎚(S+X)에서의 기록용 자기장은 단지 약 7.2kOe이며, 이는 하부 강자성층(13)의 고유 보자력보다 낮아 층(13)에서의 자화를 변경하기에는 불충분하다.

본 발명에서, 하부 자성층에 기록하는 능력은 층상 기록층을 가열함으로써 향상된다. 열을 가하면 SNR의 이득에 영향을 미치지 않으면서 하부 자성층의 H₀를 감소시키게 된다. 상승된 온도에서, 두 자성층 모두의 H₀가 감소하여, OW를 현저하게 개선시킬 수 있다. 통상의 CoPtCrB 합금 자성층의 경우에, H₀값의 온도 의존성은 약 15 Oe/℃이며, 이는 100℃의 온도 상승의 경우 1500 Oe의 감소 또는 약 20%의 감소에 대응한다. 도 5에서는 H₀의 함수로서 OW의 의존성을 나타내고 있다. 이도면에서는 H₀에서의 1500 Oe의 감소에 대응하는 100℃의 온도 상승은 OW에서의 약 9㏈의 향상을 얻을 것이라는 것을 보여준다. 이러한 상당한 향상은 층상 기록층이 단일의 자성층에 대등한 OW 값을 갖게 하여, 디스크 드라이브에서의 층상 기록층을 실시하는 데에 있어 중요한 제약 사항을 제거할 수 있다.

층상 기록층에 열을 가하는 본 발명의 추가적인 특징은, 보다 높은 K값의 재료로 형성된 정상 또는 상부 자성층을 갖는 층상 기록층의 사용에 있다. 이는 열적 안정성을 향상시키며, 이러한 열적 안정성의 향상은 상부 자성층의 두께를 감소시킬 수 있어, 기록 헤드와 하부 자성층 사이의 자기적 간격을 감소시킬 수 있다. 이는 또한 하부 층의 기록 능력 및 그에 따른 OW를 향상시킨다. 따라서, 상부 자성층은 Pt 함량이 비교적 높은 CoPt 합금과 같은 K값이 보다 높은 재료로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상부 자성층은 16원자%의 Pt를 가지며 약 10kOe의 고유 보자력을 갖는 CoPtCrB 합금으로 형성될 수 있다. 그러한 H₀값은 통상의 기록 헤드가 거리 S에서 발생시킬 수 있는 기록용 자기장보다 높다. 그러나, 하부 자성층이 약 100℃로 가열될 경우, 그 하부 자성층의 고유 보자력은 약 8.5kOe로 낮아진다.

도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 디스크 드라이브는, 계류 중인 미국 특허 출원 US2002/0098390에 기재되어 있는 바와 같은 층상 반강자성 기록층(111)에 적용할 수도 있다. 그러한 구조에서, 층상 기록층(111)의 하부 자성층(113)은 미국 특허 제6,280,813호에 기재된 바와 같은 반강자성적으로 결합(AFC)된 구조로서, 반강자성 결합 막(144)에 의해 분리된 2개의 반강자성적으로 결합된 막(142, 146)을 포함한다. 상부 자성층(117)은 비자성 스페이서 층(115)에 의해 AFC 층(113)으로부터 분리되어 있다. 상부 강자성 막(146)은 하부 강자성 막(144)의 Mrt₂보다 큰 Mrt₁을 갖는다. 대안적으로, AFC 층(113)은 상부 자성층일 수 있으며, 단일 자성층(117)이 층상 기록층(111)에서 하부 자성층일 수 있다. 도 6에 화살표로 도시한 바와 같이, 상부 층(117)의 자화 및 AFC 층(113)의 순 자화(net magnetization)는 자화된 각 상태에서 평행하다.

도 3 및 도 6에서 단지 2개의 자성층의 층상 구조를 나타내고 있지만, 본 발명에 따른 디스크 드라이브는 비자성 스페이스 층이 이웃하는 자성층 사이에 위치한 상태로 2개 이상의 AFC 층 및 2개 이상의 단일 자성층이 있을 수 있는 층상 매체에 적용할 수 있다.

본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 구체적으로 도시 및 설명하고 있지만, 형태 및 세부 사항에 있어서의 다양한 변형이 본 발명의 사상 및 보호 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것을 당업자라면 이해할 것이다. 따라서, 개시된 발명은 단지 예시로서 고려해야 하며, 첨부된 청구의 범위에 의해 명시되는 보호 범위에 제한된다.

본 발명에 따르면, 열적으로 안정하고, SNR이 높으면서 OW가 높은 매체를 갖는 자기 기록 디스크 드라이브가 제공된다.

Claims

기재와 이 기재 상의 층상 자기 기록층을 포함하며, 이 층상 자기 기록층에는 하부 강자성층, 상부 강자성층, 그리고 이들 하부 강자성층과 상부 강자성층 사이의 비자성 스페이서 층이 있는 자기 기록 디스크와,

상기 하부 및 상부 강자성층의 소정 영역에서 하부 및 상부 강자성층의 평행한 자화의 방향을 변경시키는 자기장을 생성하는 유도성 기록 헤드와,

상기 기록 헤드로부터의 자기장에 노출되는 하부 강자성 층의 상기 소정 영역에 열을 인가하는 히터

를 포함하는 자기 기록 디스크 드라이브.
제1항에 있어서, 상기 하부 및 상부 강자성층 중 적어도 하나의 층은 반강자성적으로 결합(AFC)된 층이며, 이 AFC 층은 제1 강자성 막과, 제2 강자성 막과, 그리고 상기 제1 강자성 막과 제2 강자성 막 사이에 위치하여 이들 제1 강자성막과 제2 강자성 막의 반강자성 교환 결합(antiferromagnetic exchange coupling)을 제공하는 두께 및 조성을 갖는 반강자성 결합 막을 포함하는 것인 자기 기록 디스크 드라이브.
제2항에 있어서, 상기 하부 강자성층만이 AFC 층인 것인 자기 기록 디스크 드라이브.
제3항에 있어서, 상기 AFC 층의 제1 강자성 막은 두께 t1 및 자화 M1을 가지면서 상기 비강자성 스페이서 층에 인접하고, 상기 AFC 층의 제2 강자성 막은 두께 t2 및 자화 M2를 가지며, 상기 제2 강자성 막의 단위 면적당 자기 모멘트(M2×t2)는 상기 제1 강자성 막의 단위 면적당 자기 모멘트(M1×t1)보다 작은 것인 자기 기록 디스크 드라이브.
제2항에 있어서, 상기 AFC 층의 반강자성적 결합 막은 루테늄(Ru), 크롬(Cr), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 구리(Cu), 그리고 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료로 형성되는 것인 자기 기록 디스크 드라이브.
제1항에 있어서, 제1 및 제2 강자성층은 Co, Fe, Ni, 그리고 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료로 만들어지는 것인 자기 기록 디스크 드라이브.
제1항에 있어서, 상기 기재와 상기 자기 기록층 사이에서 기재 상에 위치한 기층을 더 포함하는 것인 자기 기록 디스크 드라이브.
제1항에 있어서, 상기 자기 기록층 위에 형성된 보호 오버코트를 더 포함하는 것인 자기 기록 디스크 드라이브.
제1항에 있어서, 상기 히터는 전기 저항 히터인 것인 자기 기록 디스크 드라이브.
제1항에 있어서, 상기 히터는 레이저인 것인 자기 기록 디스크 드라이브.
제1항에 있어서, 상기 유도성 기록 헤드를 지지하는 슬라이더를 더 포함하는 것인 자기 기록 디스크 드라이브.
제11항에 있어서, 상기 히터는 상기 슬라이더에 지지되는 것인 자기 기록 디스크 드라이브.
제1항에 있어서, 상기 상부 강자성층은 상기 하부 강자성층의 고유 보자력보다 실질적으로 높은 고유 보자력을 갖는 재료로 형성되는 것인 자기 기록 디스크 드라이브.
제1항에 있어서, 상기 하부 강자성층은 이 하부 강자성층에서의 기록용 자기장이 상기 히터로부터의 열이 없을 시에 하부 강자성층의 고유 보자력보다 낮도록 상기 기록 헤드로부터 거리를 두고 위치하는 것인 자기 기록 디스크 드라이브.
자기장을 생성하는 유도성 기록 헤드와,

기재와 이 기재 상의 층상 자기 기록층을 포함하며, 이 층상 자기 기록층에는 하부 강자성층, 상부 강자성층, 그리고 이들 하부 강자성층과 상부 강자성층 사이의 비강자성 스페이서 층이 있는 자기 기록 디스크로, 상기 상부 강자성층은 상기 기록 헤드로부터 거리 S만큼 떨어져 위치하며, 상기 하부 강자성층은 상기 기록 헤드로부터 거리 S+X 만큼 떨어져 위치하고, 상기 하부 강자성층은, 거리 S 만큼 떨어져 상기 기록 헤드로부터의 자기장에 노출될 때에는 자화의 반전을 허용하지만, 거리 S+X만큼 떨어져 상기 기록 헤드로부터의 자기장에 노출될 때에는 자화의 반전을 방지하는 고유 보자력을 갖는 것인 자기 기록 디스크와,

거리 S+X만큼 떨어져 상기 기록 헤드로부터의 자기장에 노출될 때에 자화의 반전을 허용하도록 고유 보자력을 낮추기 위해 상기 하부 강자성층을 가열하는 수단

을 포함하는 자기 기록 디스크 드라이브.
제15항에 있어서, 상기 하부 및 상부 강자성층 중 적어도 하나의 층은 반강자성적으로 결합(AFC)된 층이며, 이 AFC 층은 제1 강자성 막과, 제2 강자성 막과, 그리고 상기 제1 강자성 막과 제2 강자성 막 사이에 위치하여 이들 제1 강자성 막과 제2 강자성 막의 반강자성 교환 결합을 제공하는 두께 및 조성을 갖는 반강자성 결합 막을 포함하는 것인 자기 기록 디스크 드라이브.
제16항에 있어서, 상기 하부 강자성층만이 AFC 층인 것인 자기 기록 디스크 드라이브.
제17항에 있어서, 상기 AFC 층의 제1 강자성 막은 두께 t1 및 자화 M1을 가지면서 상기 비강자성 스페이서 층에 인접하고, 상기 AFC 층의 제2 강자성 막은 두께 t2 및 자화 M2를 가지며, 상기 제2 강자성 막의 단위 면적당 자기 모멘트(M2×t2)는 상기 제1 강자성 막의 단위 면적당 자기 모멘트(M1×t1)보다 작은 것인 자기 기록 디스크 드라이브.
제15항에 있어서, 히터는 전기 저항 히터인 것인 자기 기록 디스크 드라이브.
제15항에 있어서, 히터는 레이저인 것인 자기 기록 디스크 드라이브.
제15항에 있어서, 상기 유도성 기록 헤드를 지지하는 슬라이더를 더 포함하는 것인 자기 기록 디스크 드라이브.
제21항에 있어서, 상기 슬라이더 상에 히터가 지지되는 것인 자기 기록 디스크 드라이브.
제15항에 있어서, 상기 상부 강자성층은 상기 하부 강자성층의 고유 보자력보다 실질적으로 높은 고유 보자력을 갖는 재료로 형성되는 것인 자기 기록 디스크 드라이브.