KR20050012153A - 자기 레코딩용의 자기 이방성 조절식 적층형 자기 박막 - Google Patents

자기 레코딩용의 자기 이방성 조절식 적층형 자기 박막 Download PDF

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KR20050012153A
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Abstract

자기 이방성이 상이한 적어도 2개의 적층형 강자성 층을 포함하는 본 발명의 다수의 실시예가 개시되어 있다. 레코딩 헤드로부터 멀리 떨어진 독립적인 강자성 층은 레코딩 헤드의 자장이 이 레코딩 헤드로부터의 거리가 증가됨에 따라 감소되더라도 다중 자기층의 자기 스위칭이 대략 동일한 헤드 기록 전류에서 발생되게 하는 낮은 자기 이방성을 갖도록 선택된다. 개선된 스위칭은 자기 레코딩 성능을 향상시킨다. 본 발명에 따른 적층형 자기 매체는 표준화 DC 소거 잡음 대 헤드 기록 전류 플롯에서 단일의 피크를 가질 수 있으며, 이는 비슬레이브 자기층의 자기 변환이 동일한 헤드 기록 전류에서 기록된다는 것을 나타낸다. 그 결과, 자기 펄스폭(PW 50 )이 감소되고, 오버라이트(OW)가 개선되며, 매체의 신호 대 잡음비(S o NR)가 개선된다. 별법으로서, 적층형 강자성 층의 한쪽 또는 양쪽은 반강자성(AF) 결합식 층 구조로 대체될 수 있는데, 이 층 구조는 스페이서층에 의해 분리된 AFC-마스터 층과 AFC-슬레이브 층을 구비하고, 상기 스페이서층은 AFC-마스터 층과 AFC-슬레이브 층을 반강자성으로 결합시키도록 선택된다.

Description

자기 레코딩용의 자기 이방성 조절식 적층형 자기 박막{MAGNETIC ANISOTROPY ADJUSTED LAMINATED MAGNETIC THIN FILMS FOR MAGNETIC RECORDING}
본 발명은 적층형 자기층을 갖는 자기 박막 매체, 또한 하나 이상의 반강자성 결합식 층 구조를 포함하는 적층형 자기층을 갖는 자기 박막 매체에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 그러한 자기 박막 매체에서 복수 개의 박막에 사용되는 재료의 선택 및 자기 특성에 관한 것이다.
통상적인 종래 기술의 헤드와 디스크 시스템(10)이 도 1에 블록 형태로 도시되어 있다. 작동시, 자기 변환기(20)는 디스크(16) 위에서 플라이할 때 서스펜션(13)에 의해 지지된다. 일반적으로 "헤드" 또는 "슬라이더"라 부르는 자기 변환기(20)는 기록 자기 변환 태스크를 수행하는 소자[기록 헤드(23)]와, 자기 변환을 판독하는 소자[판독 헤드(12)]로 구성된다. 판독 헤드(12) 및 기록 헤드(23)를 향하고 이들로부터 나오는 전기 신호는 서스펜션(13)에 부착되거나 매입된 도전성 경로(도선)(14)를 따라 이동한다. 자기 변환기(20)는 원형 트랙(도시 생략)을 판독 및 기록하도록 디스크(16)의 중심으로부터 반경 방향 거리가 변하는 지점 위에 위치된다. 디스크(16)는 이 디스크(16)를 회전시키도록 스핀들 모터(24)에 의해 구동되는 스핀들(18)에 부착된다. 디스크(16)는 복수 개의 박막(21)이 증착되어 있는 기판(26)을 포함한다. 박막(21)은 정보가 인코딩된 자기 변환을 기록 헤드(23)가 기록하는 강자성 재료를 포함한다.
종래의 디스크(16)는 고도로 연마된 Ni3P의 무전해 코팅을 갖는 유리 또는 AlMg의 기판(26)을 포함한다. 디스크(16) 상의 박막(21)은 통상 크롬 또는 크롬 합금의 하부층과, 코발트의 다양한 합금을 기초로 한 적어도 하나의 강자성층을 포함한다. 예컨대, CoPtCr이 공통으로 사용되는 합금이다. 탄탈 및 붕소와 같은 추가 원소가 자기 합금에 흔히 사용된다. 내마모성 및 내부식성을 향상시키도록 보호용 오버코팅층이 사용된다. 여러 시드층, 다중 하부층 및 적층형 자기막은 모두 종래 기술에서 개시되어 있다. 적층형 자기막은 비자성 스페이서층에 의해 분리된 다중 강자성 층을 포함하고 있으며, 보다 최근에는 반강자성 커플링이 제안되었다.실질적으로 개선된 SNR은 적층형 자기층 구조의 사용에 의해 달성될 수 있다고 알려져 있다. 자기층 사이의 교체 커플링이 감소되기 때문에 매체 잡음이 감소된다고 생각된다. Cr, CrV, Mo 및 Ru를 비롯하여 유리한 스페이서층 재료와, 자기층의 최상의 디커플링과 최저의 매체 잡음이 생기게 할 수 있는 수 옹스트롬 이상의 스페이서 두께를 찾기 위하여 잡음 감소용 적층의 사용을 광범위하게 연구하였다.
카레이(Carey) 등에게 허여된 미국 특허 제6,280,813호에서는, 비강자성 커플링/스페이서 막을 가로질러 함께 반강자성으로 결합된 적어도 2개의 강자성막을 포함하는 층 구조가 개시되어 있다. 일반적으로, 교체 커플링은 커플링/스페이서 막 두께가 증가함에 따라 강자성에서 반강자성으로 진동하고, 바람직한 6 옹스트롬 두께의 루테늄 커플링/스페이서층이 특정한 박막 구조에 대한 진동에서 제1 반강자성 커플링 피크에 대응하기 때문에 선택되었다. 비강자성 커플링/스페이서 막으로서 사용하기에 적절한 재료는 루테늄(Ru), 크롬(Cr), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 구리(Cu) 및 그들의 합금을 포함한다. 2개의 반강자성 결합식 막의 자기 모멘트는 반평행하게 배향되기 때문에, 레코딩층의 순수한 잔류 자화 두께의 적(M r t)은 2개의 강자성 막의M r t값의 차이다. 이M r t의 감소는 반강자성 결합식 막에 있는 입자의 용적이 구조적으로 추가되기 때문에 레코딩 매체의 열적 안정성을 감소시키는 일 없이 달성된다. 구조의 실시예는 2개의 강자성 CoPtCrB 막을 포함하는데, 이들 막은 2개의 CoPtCrB 막 사이에서 반강자성 교체 커플링을 최대화하도록 선택된 두께를 갖는 Ru 스페이서 막에 의해 분리된다. 상부 강자성 층은 하부 강자성 층보다큰M r t를 갖도록 설계되어, 0이 인가된 자장의 순모멘트는 낮게 된다(그러나, 0은 아님). 카레이의 '813 특허는 또한 반강자성 커플링이 커플링/스페이서층과 상부 및/또는 하부 강자성 층 사이에 추가된 얇은(5 옹스트롬) 강자성 코발트 계면층에 의해 강화된다고 개시되어 있다. 상기 특허는 CoCr 계면층의 사용을 언급하고 있지만 상세히 설명하고 있지는 않다.
도너(Doerner) 등에게 허여되고 발명의 명칭이 "반강자성 결합식 자기 레코딩용 박막"인 미국 특허 제6,567,236호에 있어서는, 반강자성 결합식 층 구조에서 상부 강자성 구조가 커플링/스페이서층과 접촉하는 강자성 재료로 이루어진 비교적 얇은 제1 부계층(sublayer)을 포함하는 이중층 구조이다. 상기 제1 부계층은 제2 부계층보다 높은 자기 모멘트를 갖는다. 제2 부계층은 전체 자기 구조에 필요한 제1 부계층과 조합될 때M r t를 제공하도록 선택된 조성과 두께를 갖는 제1 부계층보다 낮은 자기 모멘트를 갖고 두께가 훨씬 두껍다. 상기 특허에 따른 층 구조의 바람직한 실시예는 바람직하게는 CrTi의 프리-시드층(pre-seed layer), 바람직하게는 RuAl의 시드층, 바람직하게는 CrTi의 하부층, 바람직하게는 CoCr의 강자성 바닥층, 바람직하게는 Ru의 반강자성 커플링/스페이서층, 및 강자성 상부 구조인데, 상기 강자성 상부 구조는 바람직하게는 CoCr, CoCrB 또는 CoPtCrB로 이루어진 얇은 제1 부계층과, 제1 부계층보다 낮은 모멘트를 갖고 바람직하게는 CoPtCrB로 이루어진 두꺼운 제2 부계층을 포함한다.
자기 레코딩 디스크의 저장 밀도가 증가됨에 따라, 잔류 자화(M r ; 강자성 재료의 단위 용적 당 자기 모멘트)의 적과 자기층의 두께(t)는 감소된다. 유사하게, 자기층의 항전계(coercive field) 또는 보자력(H c ; coercivity)이 증가되었다. 이로 인해,M r t/Hc의 비율이 감소하게 된다.M r t의 감소를 달성하기 위해서는, 자기층의 두께(t)가 감소될 수 있지만, 자기층이 자기 감쇠의 증가를 보이기 때문에 제한되며, 이는 작은 자기 입자의 열적 활성화, 즉 초상자성 현상(superparamagnetic effect)에 귀착되었다. 자기 입자의 열적 안정성은 대부분K u V에 의해 결정되는데,K u 는 층의 자기 이방성 상수이고,V는 자기 입자의 용적이다. 층의 두께가 감소됨에 따라,V가 감소된다. 어떤 지점에서는,V가 감소됨에 따라, 저장된 자기 정보가 저장 장치의 작동 조건 하에서 더 이상 안정화되지 않게 된다.
이 문제의 해법에 대한 한가지 방안은 더 높은 이방성 재료, 즉K u 가 더 높은 재료를 사용하는 것이다. 그러나,K u 의 증가는 대략K u /M r 과 동일한 보자력(H c )이 실제 기록 헤드에 의해 기록되기에는 너무 크게 된다는 점에 의해 제한된다. 유사한 방안으로는 고정된 층 두께에 대해 자기층의M r 을 감소시키는 것이 있지만, 이것도 또한 기록될 수 있는 보자력에 의해 제한된다. 다른 해법으로는 자기 입자의 효과적인 자기 용적(V)이 증가되도록 입계 교체(granular exchange)를 증가시키는 것이 있다. 그러나, 이 방안은 자기층의 고유의 신호 대 잡음비(SNR)에 해로운 것으로 나타났다.
비자성 스페이서층에 의해 분리된 2개(또는 그 이상)의 자기층의 적층형 자기층 스택을 갖는 단일 자기층을 대체함으로써 실질적으로 개선된 SNR이 달성될 수 있다. 적층에 의한 매체 잡음의 감소는 적층체에 있는 자기층들 사이에서 자기 교체 커플링의 디커플링에 기인하는 것이라 생각된다. 5 내지 400 A의 두께를 갖는 Cr, CrV, Mo 및 Ru를 비롯한 스페이서층 재료는 자기 층들의 양호한 디커플링을 달성한다고 보고되었다. 심지어는 불연속 크롬막이 2개의 자기층들 사이에서 교체 커플링을 감소시킨다고 주장하였다.
공개된 미국 특허 출원 제2002/0098390호는 반강자성(AF) 결합식 자기층 구조와 종래의 단일 자기층을 포함하는 수평 자기 레코딩용 적층형 매체를 개시하고 있다. AF 결합식 자기층 구조는 2개의 강자성 막들의M r t값의 차인 순수한 잔류 자화 두께의 적(M r t)을 갖는다. 상기 유형의 강자성 재료와 강자성 막의 두께 값은 0이 인가된 자장의 순모멘트가 낮게 되도록(0은 아님) 선택된다. 매체의M r t는 상부 자기층의M r t와 AF 결합식 층 스택의M r t의 총합에 의해 주어진다.
본 출원에 사용된 합금 조성의 약정은 아래에 기재한 원소의 원자%를 제공한다. 예컨대, CoCr10은 10 원자%의 Cr과, 나머지는 Co이고, CoPt11Cr20B7은 11 원자%의 Pt와, 20 원자%의 Cr과, 7 원자%의 B와, 나머지는 Co이다.
도 1은 디스크 드라이브의 헤드와 관련 구성 요소 사이의 관계를 보여주는 종래 기술의 심볼 도면.
도 2는 본 발명의 자기층 스택이 사용될 수 있는 종래 기술의 자기 박막 디스크용 층 구조의 도면.
도 3은 본 발명에 따른 자기 박막 디스크용 2층 적층형 자기층 스택의 도면.
도 4는 하부 자기층이 본 발명에 따른 자기 박막 디스크용 반강자성 결합식 자기층 스택으로 대체된 적층형 자기층 스택의 도면.
도 5는 본 발명에 따라 선택된 자기 재료를 갖는 디스크(4)에 대해 표준화 DC 소거 잡음 대 헤드 기록 전류의 그래프.
도 6은 종래 기술에 따른 상부 자기층과 AFC-마스터 자기층[디스크(2)와 유사] 전부에 대해 동일한 자기 재료를 이용하는 디스크에서 표준화 DC 소거 잡음 대 헤드 기록 전류의 그래프.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10: 디스크 시스템
12: 판독 헤드
14: 도전성 경로
16; 디스크
20: 자기 변환기
23: 기록 헤드
34: 자기층 스택
36: 상부 자기층
37: 스페이서층
38: 하부 자기층
41: 반강자성 결합식 층 구조
42: AFC-마스터 자기층
43: AFC 스페이서층
44: AFC-슬레이브 자기층
본 발명의 일실시예는 비자성 스페이서층에 의해 분리된 2개의 자기층을 구비하는 적층형 자기 레코딩 매체이며, 하부 자기층, 즉 레코딩 헤드로부터 더 멀리 떨어져 있는 자기층은 레코딩 헤드과 보다 가까운 상부 자기층보다 낮은 자기 이방성을 갖는다. 본 발명의 변형예에 있어서, 적층형 층 스택에 있는 2개의 자기층 중 하나 또는 양자는 스페이서층에 의해 분리된 AFC-마스터 층과 AFC-슬레이브 층을 갖는 반강자성(AF) 결합식(AFC) 층 구조로 대체될 수 있는데, 상기 스페이서층은 AFC-마스터 층과 AFC-슬레이브 층을 반강자성으로 결합시키도록 선택된다. 하나 이상의 AFC 층 구조를 갖는 실시예에서, 상기 AFC-슬레이브 층은 본 발명에 따라 이방성을 조절할 때 무시된다. 예컨대, 하부 자기층이 AF-결합식 층 구조로 대체된 실시예에서, AFC-마스터 자기층은 상부 자기층보다 낮은 자기 이방성을 갖도록 조절된다. 레코딩 헤드 자장이 헤드로부터 거리가 증가함에 따라 감소되기 때문에, 본 발명에 따른 자기층의 선택은 관련된 자기층의 자기 이방성을 자기층에 인가된 헤드 자장과 각각 일치시키는 데 일조한다. 이러한 자기 이방성과 헤드 자장의 일치는 자기층이 동일한 헤드 기록 전류로 헤드에 의해 최적의 조건 하에서 기록될 수 있게 해준다. 본 발명에 따라 제조된 자기 매체는 DC 소거 잡음 대 헤드 기록 전류 플롯에서 단일의 날카로운 피크를 보이는 데, 이것은 비슬레이브 자기층의 자기 변환이 동일한 헤드 기록 전류로 기록되어 자기 기록 성능을 개선시킨다는 것을 나타낸다. 대조적으로, 상부 자기층과 AFC-마스터 자기층 양자에 동일한 자기 재료를 사용하는 매체는 DC 소거 잡음 대 헤드 기록 전류 플롯에서 이중 피크를 보이는데, 이것은 2개의 자기층이 상이한 헤드 기록 전류에서 스위칭되는바람직하지 못한 기록 조건을 나타낸다. 본 발명의 이점은 자기 펄스폭(PW 50 )이 감소되고, 오버라이트(OW)가 개선되며, 매체의 신호 대 잡음비(S o NR)가 개선된다는 것이다. 일실시예에서, 상부 자기층은 보다 얇은 층을 사용하여 동일한M r t를 달성하고 어버라이트를 추가로 개선시키도록 높은 자화 합금으로서 선택된다.
도 2는 본 발명에 따른 층 스택이 사용될 수 있는 종래 기술의 박막 자기 디스크(16)의 층 구조(21)를 도시하고 있다. 하부층(33) 아래의 층들은 이하에서 보다 상세히 언급하는 바와 같이 시드층(32)과 프리-시드층(31)의 임의의 여러 조합일 수 있다. 유용한 프리-시드층으로는 CrTi, CrTiAl 또는 CrTiY를 포함하지만 이것으로 제한되지 않는다. 시드층은 통상적으로 비자성 기판에 사용되지만, 본 발명은 또한 NiP가 코팅된 AlMg와 같은 금속 기판에 사용될 수 있다. 종래의 NiP가 코팅된 AlMg 기판은 NiP에 직접 스퍼터 증착된 Cr, Cr 합금 또는 다수의 Cr 및 Cr 합금층의 하부층 구조에 사용된다. 본 발명은 또한 사용되는 임의의 특정한 하부층에 종속되지 않는다.
도 2에 도시된 층 구조는 광범위한 자기층 스택(34)에 사용될 수 있다. 예컨대, 2개 이상의 적층형 자기층이 사용될 수 있고, 반강자성 결합식 층 구조가 자기층 중 임의의 층 또는 모든 층을 대체할 수 있다. 자기층 스택(34)의 일실시예는 도 3에 추가로 도시된 복수 개의 층으로 구성된다. 본 발명에 따른 자기층 스택(34)의 제1 실시예는 상부 자기층(36)(디스크의 표면, 이에 따라 헤드에 가장 가까운 자기층)과, 스페이서층(37) 및 하부 자기층(38)을 포함하는 적층형 구조이다.하부 자기층(38)의 재료는 상부 자기층(36)보다 낮은 자기 이방성을 갖도록 선택된다. 자기 이방성은 주로 코발트계 자기 합금, 예컨대 CoPtCr, CoPtCrTa 또는 CoPtCrB에서 백금의 원자%를 변화시킴으로써 조절될 수 있다. 보다 높은 원자%의 백금은 보다 높은 자기 이방성을 초래한다. 크롬 및 붕소의 함량도 또한 자기 재료의 자기 이방성에 영향을 미친다. 일반적으로, 크롬 및/또는 붕소의 함량이 보다 낮으면 자기 이방성이 더 높게 된다. 필요하지 않더라도, 보다 얇은 두께에서 동일한M r t를 달성하여OW를 추가로 향상시키도록 상부 자기층으로서 높은 자화를 갖는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 자화는 크롬 및/또는 붕소의 원자%를 변경시킴으로써 조절될 수 있다. 예컨대, 크롬 및/또는 붕소의 함량을 낮추고 코발트의 함량을 증가시키면 자화가 증가하게 된다.
자기층 스택(34)의 제2 실시예가 도 4에 도시되어 있다. 전술한 바와 같이, 반강자성 결합식 층 구조는 적층형 층 스택에서 자기층들 중 임의의 층 또는 모든 층을 대체할 수 있다. 도 4의 실시예는 도 3의 하부 자기층(38) 대신에 대체된 반강자성 결합식 층 구조(41)를 갖는다. 본 발명에 따른 반강자성 결합식 층 구조(41)는 적어도 3개의 별개의 층을 포함하는데, 자기층은 비자성 스페이서층을 통해 반강자성으로 결합되어 있다. 반강자성 결합식 층 구조(41) 중 2개의 자기층은 상부층을 AFC-마스터 자기층(42)이라 칭하고, 하부층을 AFC-슬레이브 자기층(44)이라 칭한다. 이들 층은 각각 종래 기술의 박막 디스크에 사용되는 유형의 강자성 재료이다. 적절한 재료의 예로는 CoCr, CoCrB, CoCrTa, CoPtCr, CoPtCrTa 및 CoPtCrB를 포함한다. AFC-슬레이브 자기층(44)의 두께는 그M r T가 AFC-마스터 자기층(42)의M r T보다 낮도록 선택되어야 한다. AFC 스페이서층(43)은 AFC-마스터 자기층(42)을 AFC-슬레이브 자기층(44)에 반강자성으로 결합시키도록 선택된 두께를 갖는 비자성 재료이다. 루테늄이 커플링/스페이서층(43)에 적절한 재료이지만, 종래 기술은 적절한 재료가 크롬(Cr), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 구리(Cu) 및 그들의 합금을 포함한다고 지적하고 있다. AFC 스페이서층(43)의 두께는 종래 기술에 따르며, 예컨대 루테늄제의 AFC 스페이서층(43)의 경우에, 약 6 옹스트롬이 바람직한 목표 두께이다. 본 발명에 따른 상부 자기층(36)은 AFC-마스터 자기층(42)보다 높은 자기 이방성을 갖는 강자성 재료이다. 레코딩 헤드의 자장은 레코딩 헤드로부터 거리가 증가할수록 감소된다. 따라서, 소정의 헤드 기록 전류에서, AFC-마스터 자기층에 인가되는 레코딩 헤드의 자장은 상부 자기층에 인가되는 것보다 약하다. 그러므로, 관련된 자기층의 자기 이방성을 그 자기층에 인가되는 헤드 자장과 각각 일치시키기 위해서는, AFC-마스터 자기층이 상부 자기층보다 낮은 자기 이방성을 갖는 것이 요구된다. 2개의 자기층의 자기 이방성 차이는 거리에 따른 헤드 자장 감소의 특성에 종속된다. 상부 자기층은 또한 높은 자화를 갖는 것이 바람직하다.
변형예에 있어서, 상부 자기층(36)은 AF-결합식 층 구조(41)로 대체될 수 있다. 이 실시예의 층들은 AF-결합식 층 구조가 상부에 있는 것을 제외하고는 도 4에 도시된 것과 동일하다. 이 변형예에 있어서, 하부 자기층(38)은 AFC-마스터 자기층(42)보다 낮은 자기 이방성을 갖는다. AFC-마스터 자기층은 높은 자화를 갖는것이 바람직하다.
변형예에 있어서, 상부 자기층(36)과 하부 자기층(38)은 2개의 AF-결합식 층 구조(41)로 각각 대체될 수 있다. 이 변형예에서, 하부 자기층(38)을 대체하는 AF-결합식 구조의 AFC-마스터 자기층은 상부 자기층(38)을 대체하는 AF-결합식 구조의 AFC-마스터 자기층보다 낮은 자기 이방성을 갖는다. 상부 자기층(36)을 대체하는 AF-결합식 구조의 AFC-마스터 자기층은 높은 자화를 갖는 것이 바람직하다.
표 1 내지 표 5는 단일 특성의 변화로부터 생긴 차이를 분리하도록 9개의 실험 디스크를 한 번에 2개씩 비교한다. 매체 구조는 도 2와 도 4에 도시된 것이다. 각 층들의 재료는 각 실험 디스크에 대해 표제에 또는 표 안에 나타내었다.K u V / kT값은 완성된 매체를 위한 것이다. 각 디스크는 CrTi50의 프리-시드층과 RuAl50의 시드층을 갖는다. 표 1은 도 4에 도시된 바와 같이 반강자성 결합식 자기층 스택(34)의 AFC-마스터 자기층(42)에 대해 상이한 금속을 갖는 2개의 디스크를 비교한다. 디스크 1은 상부 자기층(CoPt12Cr14B11)보다 낮은 자기 이방성을 갖는 AFC-마스터 자기층(CoPt11Cr20B7)을 갖는다. 디스크 2의 AFC-마스터 자기층과 상부 자기층은 동일한 재료(CoPt12Cr14B11)로 제조된다. 디스크 1의 AFC-마스터 자기층의 두께는 그들의K u V / kT 값(디스크 1 = 73, 디스크 2 = 74)에 의해 지시된 바와 같이 디스크 2와 유사한 열적 안정성을 갖도록 조절된다. 2개의 디스크가 유사한 열적 안정성을 갖는다는 점은 디스크 2에 비해 디스크 1의 개선된 레코딩 성능이 열적 안정성을희생시킴으로써 달성되지 않는다는 것을 보여준다. 그 결과는OW가 3.5 dB만큼 높고,PW 50 이 오히려 높은 진폭에서 3.9 nm만큼 낮으며,S o NR이 0.9 dB만큼 높다는 점에서 디스크 1이 디크스 2에 비해 개선되었다는 것을 보여준다.
CrTi50/RuAl50/하부층/CoCr10/Ru/AFC-마스터 자기층/Ru/CoPt12Cr14B11
AFC-마스터 자기층 H c (Oe) M r t ( memu /cm 2 ) S o NR OW(dB) PW 50 (nm) LFTAA(mv) K u V / kT
디스크 1 CoPt11Cr20B7 3762 0.65 31.0 25.4 123.4 1.560 73
디스크 2 CoPt12Cr14B11 3998 0.69 30.1 21.9 127.3 1.362 74
표 2의 데이터는 디스크 1과 디스크 3을 비교한다. 디스크 3은 디스크 1보다 높은 자화를 갖는 상부 자기층을 구비하지만, 그렇지 않으면 동일하다. 디스크 3은 디스크 1보다 양호한 0.4 dB의OW를 갖고,K u V / kT가 76인 그 열적 안정성은 디스크 1(K u V / kT = 73)보다 오히려 높다. 디스크 1-3은 모두 CrTi10의 하부층을 갖는다. 디스크 4-7은 증가된 진폭에서PW 50 을 감소시키는 데 일조하는 하부층에 대해 CrTi20을 사용한다.
표 3은 열적 안정성에 비교적 영향을 미치지 않으면서 AFC-마스터 자기층을 특정 범위로 얇게 함으로써 적층형 AF-결합식 매체의OW가 개선될 수 있다는 출원인의 발견을 보여주고 있다. 표 3은 디스크 4와 디스크 6을 비교하고 있는데, 이들 디스크는 그들의 AFC-마스터 자기층의 두께, 이에 따라M r t가 상이하다. 보다얇은 AFC-마스터 자기층을 갖는 디스크 6은K u V / kT가 오직 한 단위 감소되는 디스크 4보다 1.2 dB 높은 OW를 갖는다.
CrTi50/RuAl50/하부층/CoCr10/Ru/CoPt11Cr20B7/Ru/상부 자기층
상부자기층 H c (Oe) M r t ( memu /cm 2 ) S o NR OW(dB) PW 50 (nm) LFTAA(mv) K u V / kT
디스크 3 CoPt12Cr16B9 3850 0.65 30.9 25.8 124.2 1.566 76
디스크 1 CoPt12Cr14B11 3762 0.65 31.0 25.4 123.4 1.560 73
CrTi50/RuAl50/CrTi20/CoCr10/Ru/CoPt11Cr20B7(Mrt 변경)/Ru/CoPt12Cr16B9
M r t(memu/cm2)AFC-마스터 자기층 H c (Oe) M r t(memu/cm2) S o NR OW(dB) PW 50 (nm) LFTAA(mv) K u V / kT
디스크 6 0.34 3594 0.64 26.3 25.7 125.6 1.884 75
디스크 4 0.38 3674 0.67 26.2 24.5 127.8 1.982 76
CrTi50/RuAl50/CrTi20/CoCr10/Ru/CoPt11Cr20B7/Ru/상부 자기층
상부자기층 H c (Oe) M r t ( memu /cm 2 ) AC 스퀴즈 S o NR OW(dB) PW 50 (nm) LFTAA(mv) K u V / kT
디스크 7 CoPt13Cr19B7 3736 0.58 53.8 26.9 25.5 119.2 1.476 75
디스크 6 CoPt12Cr16B9 3594 0.64 48.4 26.5 25.5 120.4 1.606 75
표 4는 증가된 상부 자기층의 이방성이 측면 대역 소거를 감소시킨다는 것을 보여주도록 디스크 6과 디스크 7을 비교한다. 보다 높은 이방성의 상부 자기층(CoPt13Cr19B7)을 사용하는 디스크 7은 측면 소거 대역폭을 감소하게 하는 더 높은AC 스퀴즈를 갖는다. 디스크 7의 열적 안정성과OW는M r t와H c 의 변화로 인해 디스크 6과 동일한 수준으로 유지된다.
본 발명에 따른 AF-결합식 디스크 구조의OW는 상부 자기층과 AFC-마스터 자기층 사이에 더 얇은 Ru 상부 스페이서층(41)을 사용함으로써 더욱 개선될 수 있다. 표 5와 표 6은 상부 스페이서층의 두께가 1.2 nm(디스크 9)에서 0.8 nm(디스크 8)로 감소되면OW가 1 dB만큼 증가된다는 것을 보여준다.
CrTi50/RuAl50/CrTi20/CoCr10/Ru/CoPt11Cr20B7/Ru(두께 변경)/CoPt13Cr19B7
Ru 두께(nm) H c (Oe) M r t(memu/cm2) S o NR OW(dB) PW 50 (nm) LFTAA(mv)
디스크 8 0.8 3694 0.58 27.7 23.7 118.6 1.476
디스크 9 1.2 3712 0.58 27.5 22.7 118.3 1.606
CrTi50/RuAl50/CrTi20/CoCr10/Ru/CoPt11Cr20B7/Ru(두께 변경)/CoPt12Cr20B6
Ru 두께(nm) OW(dB)
0.6 28.1
0.8 28.1
1.0 27.5
1.2 27.1
전술한 바와 같이, 디스크 4는 관련된 자기층의 자기 이방성과 그 자기층에 인가되는 헤드 자장과 각각 일치시키도록 본 발명에 따라 상이한 자기 이방성을 갖는 자기 재료를 선택한다. 그 결과, 표준화 DC 소거 잡음 대 헤드 기록 전류 플롯(도 5)에서 단일의 날카로운 피크가 관찰되며, 이것은 상부 자기층과 AFC-마스터 자기층 양자의 자기 스위칭이 동일한 헤드 기록 전류에서 발생하여, 자기 레코딩성능을 개선시키는다는 것을 보여준다. 대조적으로, 상부 자기층과 AFC-마스터 자기층 양자에 동일한 자기 재료를 사용하는 종래 기술의 디스크(디스크 2와 유사)는 표준화 DC 소거 잡음 대 헤드 기록 전류 플롯(도 6)에서 이중 피크를 보임으로써, 2개의 자기층이 상이한 헤드 기록 전류에서 스위칭되는 바람직하지 못한 기록 조건을 나타낸다. 이 측정치는 자기 이방성을 조절하는 데 사용될 수 있다. 예컨대, 도 6의 그래프에 있어서 보다 낮은 헤드 기록 전류의 피크는 헤드에 가장 가까운 자기층, 즉 상부 자기층의 스위칭 지점에 대응한다. 따라서, 하부 자기층, 즉 AFC-마스터 자기층의 스위칭을 상부 자기층과 더욱 일치시키기 위해서는, AFC-마스터 자기층의 자기 이방성이 저하되어야 하며, 이는 AFC-마스터 자기층이 보다 낮은 헤드 기록 전류에서 스위칭되게 한다. DC 소거 잡음을 이용하는 튜닝은 유용한 기법이지만, 전술한 바와 같이 실제 레코딩 성능 측정치가 또한 사용될 수 있다.
전술한 박막 구조는 표준 스퍼터링법을 사용하여 형성될 수 있다. 박막은 순차적으로 스퍼터 증착되며, 각 막은 이전 막 위에 증착된다. 상기 주어진 원자% 조성은 당업자에게 널리 알려진 바와 같이 스퍼터링된 박막에 항상 존재하는 소량의 오염물에 관계없이 주어진다.
본 발명을 특정한 실시예와 관련하여 설명하였지만, 본 발명에 따른 강자성 구조의 다른 용도 및 용례가 당업자에게 명백할 것이다.
본 발명은 비자성 스페이서층에 의해 분리된 2개의 자기층을 구비하는 적층형 자기 레코딩 매체를 제공하며, 하부 자기층, 즉 레코딩 헤드로부터 더 멀리 떨어져 있는 자기층은 레코딩 헤드과 보다 가까운 상부 자기층보다 낮은 자기 이방성을 갖는다. 본 발명에 따르면, 자기 펄스폭(PW 50 )이 감소되고, 오버라이트(OW)가 개선되며, 매체의 신호 대 잡음비(S o NR)가 개선될 수 있다.

Claims (25)

  1. 자기 레코딩 헤드에 사용하기 위한 박막 자기 레코딩 매체로서,
    제1 자기 이방성을 갖고, 박막 자기 레코딩 매체의 표면에 가장 가까운 상부 강자성 층과,
    자기 레코딩 헤드와 하부 강자성 층 사이의 먼 거리로 인해 자기 레코딩 헤드로부터의 낮은 자계를 보상하도록 선택된 양 만큼 제1 자기 이방성보다 낮은 제2 자기 이방성을 갖는 하부 강자성 층과,
    상기 상부 강자성 층과 하부 강자성 층을 분리시키는 비자성 스페이서층
    을 구비하는 박막 자기 레코딩 매체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 상부 강자성 층은 자기 레코딩 헤드의 제1 기록 전류 크기에 의해 발생된 제1 자장에 응답하여 스위칭되고, 하부 강자성 층은 자기 레코딩 헤드의 제2 기록 전류 크기에 의해 발생된 제2 자장에 응답하여 스위칭되며, 상기 제1 기록 전류 크기와 제2 기록 전류 크기는 대략 동일한 것인 박막 자기 레코딩 매체.
  3. 제1항에 있어서, 좌표에 표시된 표준화 DC 소거 잡음 대 자기 레코딩 헤드의 기록 전류는 단일 피크를 갖는 것인 박막 자기 레코딩 매체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 상부 강자성 층과 하부 강자성 층은 코발트 및 백금을 포함하고, 하부 강자성 층은 상부 강자성 층보다 낮은 원자%의 백금을 갖는 것인 박막 자기 레코딩 매체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 상부 강자성 층과 하부 강자성 층은 코발트, 백금, 크롬 및 붕소를 구비하고, 하부 강자성 층은 상부 강자성 층보다 낮은 원자%의 백금을 갖는 것인 박막 자기 레코딩 매체.
  6. 제1항에 있어서, 상기 상부 강자성 층은 하부 강자성 층의 자화보다 높은 자화를 갖는 것인 박막 자기 레코딩 매체.
  7. 자기 레코딩 헤드에 사용하기 위한 박막 자기 레코딩 매체로서,
    제1 자기 이방성을 갖는 상부 강자성 층과,
    상기 상부 강자성 층과 인접한 제1 스페이서층과,
    제2 스페이서층을 가로질러 반강자성으로 결합된 AFC-마스터 강자성 층과 AFC-슬레이브 강자성 층이 있는 반강자성 결합식(AFC; antiferromagnetically coupled) 자기층 구조
    를 구비하고, 상기 AFC-마스터 강자성 층은 제1 스페이서층이 AFC-마스터 강자성 층을 상부 강자성 층으로부터 분리시키도록 배치되고, AFC-마스터 강자성 층은 자기 레코딩 헤드와 AFC-마스터 강자성 층 사이의 먼 거리로 인해 자기 레코딩헤드로부터의 낮은 자장을 보상하도록 선택된 양 만큼 제1 자기 이방성보다 낮은 제2 자기 이방성을 갖는 것인 박막 자기 레코딩 매체.
  8. 제7항에 있어서, 상기 상부 강자성 층은 자기 레코딩 헤드의 제1 기록 전류에 의해 발생된 제1 자장에 응답하여 스위칭되고, 상기 AFC-마스터 강자성 층은 자기 레코딩 헤드의 제2 기록 전류에 의해 발생된 제2 자장에 응답하여 스위칭되며, 상기 제1 기록 전류와 제2 기록 전류는 대략 동일한 것인 박막 자기 레코딩 매체.
  9. 제7항에 있어서, 좌표에 표시된 표준화 DC 소거 잡음 대 자기 레코딩 헤드의 기록 전류는 단일 피크를 갖는 것인 박막 자기 레코딩 매체.
  10. 제7항에 있어서, 상기 상부 강자성 층과 AFC-마스터 강자성 층은 코발트 및 백금을 포함하고, AFC-마스터 강자성 층은 상부 강자성 층보다 낮은 원자%의 백금을 갖는 것인 박막 자기 레코딩 매체.
  11. 제7항에 있어서, 상기 상부 강자성 층과 AFC-마스터 강자성 층은 코발트, 백금, 크롬 및 붕소를 구비하고, AFC-마스터 강자성 층은 상부 강자성 층보다 낮은 원자%의 백금을 갖는 것인 박막 자기 레코딩 매체.
  12. 제7항에 있어서, 상기 상부 강자성 층은 AFC-마스터 강자성 층의 자화보다높은 자화를 갖는 것인 박막 자기 레코딩 매체.
  13. 자기 레코딩 헤드에 사용하기 위한 박막 자기 레코딩 매체로서,
    제1 스페이서층을 가로질러 반강자성으로 결합된 AFC-마스터 강자성 층과 AFC-슬레이브 강자성 층이 있는 반강자성 결합식 자기층 구조로서, 상기 AFC-마스터 강자성 층은 제1 자기 이방성을 갖는 것인 자기층 구조와,
    상기 AFC-슬레이브 강자성 층에 인접한 제2 스페이서층과,
    제2 자기 이방성을 갖는 하부 강자성 층
    을 구비하고, 상기 제2 자기 이방성은 자기 레코딩 헤드와 하부 강자성 층 사이의 먼 거리로 인해 자기 레코딩 헤드로부터의 낮은 자장을 보상하도록 선택된 양 만큼 제1 자기 이방성보다 낮으며, 상기 하부 강자성 층은 제2 스페이서층이 하부 강자성 층을 AFC-슬레이브 강자성 층으로부터 분리시키도록 배치되는 것인 박막 자기 레코딩 매체.
  14. 제13항에 있어서, 상기 AFC-마스터 강자성 층은 자기 레코딩 헤드의 제1 기록 전류 크기에 의해 발생된 제1 자장에 응답하여 스위칭되고, 상기 하부 강자성 층은 자기 레코딩 헤드의 제2 기록 전류 크기에 의해 발생된 제2 자장에 응답하여 스위칭되며, 상기 제1 기록 전류 크기와 제2 기록 전류 크기는 대략 동일한 것인 박막 자기 레코딩 매체.
  15. 제13항에 있어서, 좌표에 표시된 표준화 DC 소거 잡음 대 자기 레코딩 헤드의 기록 전류는 단일 피크를 갖는 것인 박막 자기 레코딩 매체.
  16. 제13항에 있어서, 상기 하부 강자성 층과 AFC-마스터 강자성 층은 코발트 및 백금을 포함하고, 하부 강자성 층은 AFC-마스터 강자성 층보다 낮은 원자%의 백금을 갖는 것인 박막 자기 레코딩 매체.
  17. 제13항에 있어서, 상기 하부 강자성 층과 AFC-마스터 강자성 층은 코발트, 백금, 크롬 및 붕소를 구비하고, 하부 강자성 층은 AFC-마스터 강자성 층보다 낮은 원자%의 백금을 갖는 것인 박막 자기 레코딩 매체.
  18. 제13항에 있어서, 상기 AFC-마스터 강자성 층은 하부 강자성 층의 자화보다 높은 자화를 갖는 것인 박막 자기 레코딩 매체.
  19. 자기 레코딩 헤드에 사용하기 위한 박막 자기 레코딩 매체로서,
    제1 스페이서층을 가로질러 반강자성으로 결합된 제1 AFC-마스터 강자성 층 및 제1 AFC-슬레이브 강자성 층과,
    상기 제1 AFC-슬레이브 강자성 층에 인접한 제2 스페이서층과,
    반강자성으로 결합된 제1 자기층 구조와 제2 스페이서층 아래에 배치되는 반강자성 결합식 제2 자기층 구조
    를 구비하고, 상기 제1 AFC-마스터 강자성 층은 제1 자기 이방성을 가지며, 상기 제2 자기층 구조는 제3 스페이서층을 가로질러 반강자성으로 결합된 제2 AFC-마스터 강자성 층과 제2 AFC-슬레이브 강자성 층을 포함하고, 상기 제2 AFC-마스터 강자성 층은 자기 레코딩 헤드와 제2 AFC-마스터 강자성 층 사이의 먼 거리로 인해 자기 레코딩 헤드로부터의 낮은 자장을 보상하도록 선택된 양 만큼 제1 자기 이방성보다 낮은 제2 자기 이방성을 갖고, 상기 반강자성 결합식 제2 자기층 구조는 제2 스페이서층이 제2 AFC-마스터 강자성 층을 제1 AFC-슬레이브 강자성 층으로부터 분리시키도록 배치되는 것인 박막 자기 레코딩 매체.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제1 AFC-마스터 강자성 층은 자기 레코딩 헤드의 제1 기록 전류 크기에 의해 발생된 제1 자장에 응답하여 스위칭되고, 상기 제2 AFC-마스터 강자성 층은 자기 레코딩 헤드의 제2 기록 전류 크기에 의해 발생된 제2 자장에 응답하여 스위칭되며, 상기 제1 기록 전류 크기와 제2 기록 전류 크기는 대략 동일한 것인 박막 자기 레코딩 매체.
  21. 제19항에 있어서, 좌표에 표시된 표준화 DC 소거 잡음 대 자기 레코딩 헤드의 기록 전류는 단일 피크를 갖는 것인 박막 자기 레코딩 매체.
  22. 제19항에 있어서, 상기 제1 AFC-마스터 강자성 층과 제2 AFC-마스터 강자성 층은 코발트 및 백금을 포함하고, 제2 AFC-마스터 강자성 층은 제1 AFC-마스터 강자성 층보다 낮은 원자%의 백금을 갖는 것인 박막 자기 레코딩 매체.
  23. 제19항에 있어서, 상기 제1 AFC-마스터 강자성 층과 제2 AFC-마스터 강자성 층은 코발트, 백금, 크롬 및 붕소를 구비하고, 제2 AFC-마스터 강자성 층은 제1 AFC-마스터 강자성 층보다 낮은 원자%의 백금을 갖는 것인 박막 자기 레코딩 매체.
  24. 제19항에 있어서, 상기 제1 AFC-마스터 강자성 층은 제2 AFC-마스터 강자성 층의 자화보다 높은 자화를 갖는 것인 박막 자기 레코딩 매체.
  25. 박막 레코딩 매체의 제조 방법으로서,
    AFC-슬레이브 강자성 층을 하부층 위에 증착하는 단계와,
    상기 AFC-슬레이브 강자성 층을 AFC-마스터 강자성 층에 반강자성으로 결합시키도록 선택된 두께를 갖는 제1 스페이서층을 AFC-슬레이브 강자성 층 위에 증착하는 단계와,
    자기 레코딩 헤드로부터의 낮은 자장을 보상하기 위해 선택된 양 만큼 제2 자기 이방성보다 낮도록 선택된 제1 자기 이방성을 갖는 AFC-마스터 강자성 층을 제1 스페이서층 위에 증착하는 단계와,
    상기 AFC-마스터 강자성 층 위에 제2 스페이서층을 증착하는 단계와,
    상기 제1 자기 이방성보다 높은 제2 자기 이방성을 갖는 상부 강자성 층을 제2 스페이서층 위에 증착하는 단계
    를 포함하는 박막 레코딩 매체의 제조 방법.
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