KR20140053365A - 듀얼 연속 층을 갖는 레코딩 스택 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이중 연속 층을 갖는 수직 자기 레코딩 스택(104) 및 그것을 제조하는 방법에 관한 것이다. 수직 자기 레코딩 스택은 기판(106), 하나 또는 그 초과의 자기 입도 레코딩 층들(110) 및 제 1 및 제 2 연속 층들(112, 114)을 갖는 이중 연속 층을 포함한다. 제 2 연속 층(114)과 자기 입도 레코딩 층들 사이에 배치되는 제 1 연속 층(112)은 자기 입도 층들의 측면 교환 커플링보다 높은 중간 측면 교환 커플링을 갖는다. 제 2 연속 층은 제 1 연속 층보다 높은 측면 교환 커플링을 갖는다.
Description
본 출원은 그것이 개시하는 또는 교시하는 전부에 대해 본원에 인용에 의해 구체적으로 포함되는, 2011년 8월 25일에 출원된 "Recording Stack with a Dual Continuous Layer"란 명칭의 미국 비-가 특허 출원번호 제 13/217,531 호에 대해 우선권의 이익을 주장한다.
본 발명은 증가된 스토리지 용량 및 밸런싱된 기계적 견고성 및 레코딩 성능을 갖는 수직 자기 레코딩에 관한 것이다.
정보는 수직 자기 레코딩 스택 상에 저장될 수 있다. 그와 같은 정보는 판독/기록 헤드를 이용하여 수직 자기 레코딩 스택에 기록될 수 있으며 및/또는 그로부터 판독될 수 있다.
본원에 설명되고 주장되는 구현들은 듀얼 연속 층을 갖는 수직 자기 레코딩 스택들을 제공한다. 일 구현에서, 수직 자기 레코딩 스택은 기판, 하나 또는 그 초과의 자기 입도(granular) 레코딩 층들, 및 제 1 및 제 2 연속 층들을 갖는 듀얼 연속 층을 포함한다. 제 2 연속 층과 자기 입도 레코딩 층들 사이에 배치되는, 제 1 연속 층은 자기 입도 층들의 측면 교환 커플링보다 더 높이 있는, 중간 측면 교환 커플링을 갖는다. 제 2 연속 층은 제 1 연속 층보다 더 높은 측면 교환 커플링을 갖는다.
이들 및 다양한 다른 특징들은 다음의 상세한 설명의 숙독으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 예시적인 수직 자기 레코딩 시스템을 예시한다.
도 2는 듀얼 연속 층을 갖는 예시적인 수직 자기 레코딩 스택을 예시한다.
도 3은 듀얼 연속 층을 갖는 수직 자기 레코딩 스택을 제조하기 위한 예시적인 동작들을 예시한다.
도 2는 듀얼 연속 층을 갖는 예시적인 수직 자기 레코딩 스택을 예시한다.
도 3은 듀얼 연속 층을 갖는 수직 자기 레코딩 스택을 제조하기 위한 예시적인 동작들을 예시한다.
수직 레코딩 헤드 및 이중 연속 층을 갖는 커플링된 입도/연속(Coupled Granular/Continuous: CGC) 구조를 갖는 수직 자기 레코딩 스택을 포함하는 시스템들과 같은, 수직 자기 레코딩 시스템들은 증가된 스토리지 용량을 발생시키는 초고밀도 레코딩 능력을 나타낼 수 있다.
수직 자기 레코딩 스택의 스토리지 용량은 자기 입도 레코딩 층의 면적 밀도를 증가시킴으로써 개선될 수 있다. 그러나, 자기 입도 레코딩 층의 면적 밀도가 증가함에 따라, 제한없이 자기 입도 레코딩 층의 열적 안정성, 레코딩 편의성(즉, 기록능력) 및 매체 잡음을 포함하는 다른 성능 인자들이 더 관련될 수 있다.
일반적으로, 자기 입도 레코딩 층은 자기 입자들(grains)을 포함한다. 자기 입도 레코딩 층의 열적 안정성은 자기 입도 레코딩 층 및 자기 입자 레코딩 층의 두께에 비례하는 자기 입자의 체적의 자기 이방성에 기초한다. 자기 입자들의 체적을 감소시키는 것은 면적 레코딩 밀도를 증가시키지만 또한 자기 입도 레코딩 층의 열적 안정성을 감소시킨다. 자기 입자들은 그들의 체적들이 그들의 초상자성 제한에 접근함에 따라 열적으로 불안정해지며, 그 층에서의 열적 요동들이 자기 입자들의 이방성 에너지와 경쟁하는 층에서의 열적 요동들을 야기한다. 열적 요동들이 자기 입자들의 자기 이방성 에너지에 대해 자화 역전을 발생시킬 때 초상자성 제한이 도달된다. 따라서, 열적 안정성은 자기 입자 레코딩 층에서의 자기 입자들의 평균 자기 이방성 에너지를 증가시킴으로써 개선될 수 있다.
그러나, 자기 입자들의 평균 자기 이방성 에너지를 증가시키는 것은 헤드 재료의 제한된 포화 자화 및 자기 입자 레코딩 층의 높은 포화 자기장들로 인해 레코딩 편의성에 문제점들을 야기할 수 있다. 예를 들어, 자기 입자들의 평균 자기 이방성 에너지를 증가시키는 것은 기록 동작 동안 자기 입자들의 자기 배향을 변경하는데 필요한 자기장인, 스위칭 필드를 증가시킨다. 그와 같이, 단순하게 자기 입자들의 평균 자기 이방성 에너지를 증가시키는 것은 증가된 면적 밀도를 갖는 문제점들을 전적으로 해결하지 못한다.
CGC 구조는 열적 안정성을 갖는 신호-대-잡음 비(SNR)를 밸런싱하기 위해 입간(intergranular) 교환 커플링을 최적화한다. CGC 구조는 연속적으로 측면으로 확장되는 교환 커플링을 가지며 높은 수직 자기 이방성을 나타내는 박막인 단일 연속 층을 포함할 수 있다. 연속 층은 층 내의 강한 측면 교환 커플링을 가지며 자기 입도 레코딩 층과 수직으로 교환 커플링된다. 자기 입도 레코딩 층과의 수직 교환 커플링은 스위칭 필드를 감소시키며, 연속 층과 자기 입도 레코딩 층 사이에 커플링되는 더 높은 체적은 열적 안정성을 증가시킨다. 그러나, 결과적으로, 기록 동안의 스위칭 체적이 증가하며, 이는 레코딩의 선형 밀도를 확장하기 위해 추가적인 트랜지션 잡음(transition noise), 증가된 지터 및 감소된 능력을 발생시킬 수 있다.
SNR은 레코딩 비트에서의 자기 입자들의 수에 비례한다. 자기 입도 레코딩 층의 입도 본질은 비트 트랜지션들의 불규칙성들로 인해 잡음을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 잡음은 수직 교환 커플링, 이방성 필드의 분포 및 기록 필드 그라디언트(gradient)로부터 발생할 수 있다. 열적 안정성 및 SNR은 연속 층의 재료, 구조 및 두께를 조정함으로써 개선될 수 있다. 예를 들어, 정해진 포화 자화인 Ms, 및 자기-결정(magneto-crystalline) 이방성을 갖는 연속 층과 자기 입도 층 사이의 수직 교환 커플링은 연속 층의 두께를 조정함으로써 변경될 수 있다. 그러나, 최적화된 수직 교환 커플링을 달성하기 위해 조정되는, 연속 층의 두께는 추가로 수직 자기 레코딩 스택들의 기계적 견고성에 영향을 미치며 공간 손실을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 연속 층은 얇을 수 있으며, 레코딩 동안 더 적은 잡음을 생성하는 더 낮은 스위칭 체적과 더 낮은 전체 측면 교환 커플링을 발생시킨다. 그러나, 얇은 연속 층은 종종 열악한 기계적 견고성을 갖는다. 대안적으로, 연속 층은 두꺼울 수 있고, 기계적 견고성을 증가시키는 더 큰 전체 측면 교환 커플링을 발생시킨다. 그러나, 두꺼운 연속 층은 종종 기록 및 판독 동안 간격 손실을 경험한다. 따라서, 기계적 견고성 및 레코딩 성능이 밸런싱되어야 한다.
이중 연속 층을 갖는 수직 자기 레코딩 스택들은 레코딩 성능을 포함하여, 기계적 견고성과 자기 특성들 사이의 밸런스를 개선한다. 이중 연속 층은 큰 범위에 걸쳐 조정되도록 이중 연속 층과 자기 입도 레코딩 층 사이의 수직 교환 커플링을 허용하는 한편 이중 연속 층의 총 두께가 비교적 작은 범위를 통해 제어되며, 이는 기록 및 판독 동안 최소 간격 손실을 갖는 최대화된 기계적 성능을 발생시킨다.
| 연속 층 | Hc (Oe) |
Hn (Oe) |
Mrt (memu/㎠) |
WPE (μinch) |
Rev_OW (dB) |
PE (dec) |
OTC (dec) |
ESMNR (dB) |
ESNR (dB) |
| 단일 | 5062 | 2559 | 0.85 | 2.69 | -35.2 | -2.69 | -2.49 | 12.5 | 11.7 |
| 이중 | 4864 | 2106 | 0.79 | 2.74 | -33.2 | -3.21 | -2.91 | 13.8 | 12.7 |
표 1은 단일 연속 층을 갖는 수직 자기 레코딩 스택들에 대한 자기 특성들 및 레코딩 파라미터와 이중 연속 층을 갖는 수직 자기 레코딩 스택들을 비교한다. 자기 특성들은 보자력 필드, Hc, 핵생성 필드, Hn 및 자화 두께 프로덕트(product), Mrt를 포함한다. 레코딩 파라미터는 기록 플러스 소거, WPE, 리버스 오버-라이트(reverse over-write), Rev_OW, 온 트랙 비트 에러 레이트, PE, 오프 트랙 비트 에러 레이트, OTC, 매체 신호 잡음 비, ESMNR, 및 총 신호 잡음 비, ESNR을 포함한다. 표 1에 도시된 바와 같이, 이중 연속 층은 자기 특성들 및 레코딩 파라미터를 개선한다.
도 1은 예시적인 수직 자기 레코딩 시스템(100)을 예시한다. 수직 자기 레코딩 시스템(100)은 수직 자기 레코딩 스택(104)에 수직인 자기장을 발생시키는 판독/기록 헤드(102)를 포함한다.
일 구현에서, 수직 자기 레코딩 스택(104)은 기판(106), 하나 또는 그 초과의 하부층들(108), 하나 또는 그 초과의 자기 입도 레코딩 층들(110) 및 제 1 연속 층(112) 및 제 2 연속 층(114)을 포함하는 이중 연속 층을 포함한다.
하나 또는 그 초과의 하부층들(108)은 비-자기 재료로 이루어지는 기판(106) 위에 배치된다. 일 구현에서, 하부층(들)(108)은 적어도 하나의 연자성 하부층(SUL)을 포함한다.
SUL은 자기 입도 레코딩 층(들)(110)을 통해 판독/기록 헤드(102)로부터 방사하는 자속을 가이드한다. 자속은 판독/기록 헤드(102)의 기록 극(pole)으로부터 방사하며 자기 입도 레코딩 층(들)(110)을 통해 SUL로 통과한다. 따라서, 판독/기록 헤드(102), 자기 입도 레코딩 층(들)(110) 및 SUL 사이에 자기 회로가 형성된다.
하부층(들)(108)은 하나 또는 그 초과의 중간층들 및/또는 접착 층과 같은 추가적인 층들을 포함할 수 있다. 일 구현에서, 중간층(들)은 비-자기 재료로 이루어진다. 중간층(들)은 SUL과 자기 입도 레코딩 층(들)(110) 사이의 상호작용을 방지한다. 또한, 중간층(들)은 자기 입도 레코딩 층(들)(110)의 결정, 마이크로구조 및 자기 특성들을 촉진한다. 예를 들어, 잔여 자화는 자기 입도 레코딩 층(들)(110)의 표현에 수직인 방향으로 용이축(easy axis)을 따라 형성된다. 접착 층은 기판(106)과 SUL 사이의 접착을 증가시키며 낮은 표면 거칠기를 제공한다.
하나 또는 그 초과의 자기 입도 레코딩 층들(110)의 각각은 데이터 스토리지 층들이다. 일 구현에서, 자기 입도 레코딩 층(들)(110)은 경자성 재료이며, 이는 용이하게 자화되거나 소자되지 않는다. 자기 입도 레코딩 층(들)(110)은 입자 경계들에서, 산화물들과 같은 비자기 물질들에 의해 분리되는 자기 결정 입자들을 포함하는 입자 구조를 갖는다. 자기 결정 입자들은 수직 자기 이방성을 나타낸다. 자기 입도 레코딩 층(들)(110)은 예를 들어, 단일 박막 층, 다수의 인접한 자기 입도 층들 또는 얇은 비-자기 간격 층(들)에 의해 분리되는 복수의 자기 필름들을 갖는 라미네이트된 구조일 수 있다.
이중 연속 층은 제 1 연속 층(112) 및 제 2 연속 층(114)을 포함한다. 제 1 연속 층(112)은 자기 입도 레코딩 층(들)(110)과 제 2 연속 층(114) 사이에 배치된다. 그러나, 제 1 연속 층(112)은 자기 입도 레코딩 층(들)(110) 및/또는 제 2 연속 층(114)에 반드시 인접하지는 않으며, 추가적인 층들이 존재할 수 있다. 제 1 연속 층(112)은 자기 입도 레코딩 층(들)(110)의 측면 교환 커플링보다 더 높은 중간 측면 교환 커플링을 갖는다. 제 2 연속 층(114)은 제 1 연속 층(112)보다 더 높은 측면 교환 커플링을 갖는다. 이중 연속 층은 큰 범위 내로 조정되도록 자기 입도 레코딩 층(들)(110)과 연속 층들(112 및 114) 사이의 수직 교환 커플링을 허용하는 한편 이중 연속 층의 총 두께는 최소 간격 손실을 갖는 최대화된 기계적 성능을 발생시킨다. 또한, 제 2 연속 층(114)의 더 높은 측면 교환 커플링은 판독하는데 더 높은 진폭 및 자기 입도 레코딩 층(들)(110)에 증가된 수직 교환 커플링을 제공하며, 이는 매체 레코딩 비트 에러 레이트 및 선형 밀도를 개선시킨다.
일 구현에서, 중간 측면 교환 커플링을 갖는 제 1 연속 층(112)의 두께는 더 높은 측면 교환 커플링을 갖는 제 2 연속 층(114)의 두께보다 크다. 예를 들어, 제 1 연속 층(112)은 대략 10-80Å의 두께를 가질 수 있으며, 제 2 연속 층(114)은 대략 2-20Å의 두께를 가질 수 있다. 다른 구현에서, 제 1 연속 층(112)의 두께는 범위 20-60Å 내에 있으며, 제 2 연속 층(114)의 두께는 범위 3-15Å 내에 있다. 추가로, 제 2 연속 층(114)에 관하여, 보자력 필드 Hc는 감소하며 자화 두께 프로덕트 Mrt는 제 2 연속 층(114)의 두께가 증가함에 따라 증가한다.
또한, 일 구현에서, 제 2 연속 층(114)은 제 1 연속 층(112)에 대한 포화 자화보다 더 큰 포화 자화(Ms)를 갖는다. 예를 들어, 제 1 연속 층(112)은 대략 10-800 emu/㎤의 포화 자화를 가질 수 있으며, 제 2 연속 층(114)은 대략 100-1200 emu/㎤의 포화 자화를 가질 수 있다. 다른 구현에서, 제 1 연속 층(112)은 범위 100-600 emu/㎤ 내의 포화 자화를 가지며 제 2 연속 층(114)은 범위 200-1000 emu/㎤ 내의 포화 자화를 갖는다. 또 다른 구현에서, 제 1 연속 층(112)은 범위 200-500 emu/㎤ 내의 포화 자화를 가지며, 제 2 연속 층(114)은 범위 400-900 emu/㎤ 내의 포화 자화를 갖는다.
일 구현에서, 제 1 연속 층(112) 및 제 2 연속 층(114)은 서로 다른 재료 함량을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 연속 층(112)은 Cr, Pt, Ni, Ta, B, Nb, 0, Ti, Si, Mo, Cu, Ag, Ge, 및 Fe를 포함하는(그러나 이들로 제한되지 않음) 단일 또는 다수의 엘리먼트들을 갖는, Co를 포함하는 합금들을 갖는 재료를 포함할 수 있다. 제 2 연속 층(114)은 Cr, Pt, Ni, Ta, B, Nb, 0, Ti, Si, Mo, Cu, Ag, Ge, Fe를 포함하는(그러나 이들로 제한되지 않음) 단일 또는 다수의 엘리먼트들을 갖는, Co를 포함하는 합금들을 갖는 재료를 포함할 수 있다. 일 구현에서, 제 1 연속 층(112)은 70 원자 퍼센트보다 낮은 Co의 원자 농도를 갖는 재료를 포함하며, 제 2 연속 층(114)은 70 원자 퍼센트보다 높은 Co의 원자 농도를 갖는 재료를 포함한다. 그러나, 다른 농도들 및 재료들이 고려된다.
자기 레코딩 스택(104)은 오버코트(116)를 더 포함할 수 있다. 오버코트(116)는 판독/기록 헤드(102)의 영향으로부터 제 2 연속 층(114)을 보호하며 판독/기록 헤드(102)와 자기 레코딩 스택(104) 사이의 윤활성을 개선한다. 오버코트(116)는 예를 들어, 다이아몬드-형 구조를 갖는 탄소 기반된 필름을 포함할 수 있다.
도 2는 이중 연속 층을 갖는 예시적인 수직 자기 레코딩 스택(200)을 예시한다. 일 구현에서, 수직 레코딩 스택(200)은 기판(202), 하부층(204), 자기 입도 레코딩 층(214), 이중 연속 층(224) 및 오버코트(230)를 포함한다. 그러나, 수직 자기 레코딩 스택(200)은 더 많거나 더 적은 층들을 가질 수 있다.
일 구현에서, 기판(202)은 비-자기 금속 또는 합금(예를 들어, 경도를 증가시키기 위해 증착 표면 상의 NiP 도금 층을 갖는 AlMg, Al-기반 합금, 및 Al), 유리, 세라믹, 유리-세라믹, 고분자 재료, 또는 유사한 재료들의 합성물 또는 라미네이트와 같은 비-자기 재료로 이루어진다. 기판(202)은 디스크-형상화될 수 있다. 그러나, 다른 형상들이 고려된다.
하부층(204)은 기판(202) 위에 배치된다. 일 구현에서, 하부층(204)은 접착 층(206), SUL(208), 제 1 중간층(210) 및 제 2 중간층(212)을 포함한다. 그러나, 하부층(204)은 더 많거나 더 적은 층들을 가질 수 있다.
접착 층(206)은 기판(202)과 SUL(208) 사이의 접착을 증가시키며 낮은 표면 거칠기를 제공한다. 일 구현에서, 접착 층(206)은 비결정질이다. 또한, 접착 층(206)은 SUL(208)의 이방성을 제어할 수 있다. 접착 층(206)은 최대 대략 200Å 두께일 수 있으며 예를 들어, Ti, Ti-기반된 합금, Cr 및 Cr-기반된 합금을 포함하는(그러나 그에 제한되지 않음) 재료들로 이루어질 수 있다.
SUL(208)은 자기 입도 레코딩 층(214)을 통한 기록 동안 헤드로부터 방사하는 자속을 가이드한다. SUL(208)은 용이하게 자화될 수 있으며 소자될(demagnetized) 수 있는 재료와 같은, 연자성 특성들을 나타내는 재료로 이루어진다. 예를 들어, SUL(208)은 Ni, NiFe(퍼멀로이), Co, Fe, Fe-함유 합금(예를 들어, NiFe(퍼멀로이), FeN, FeSiAl 또는 FeSiAlN), Co-함유 합금(예를 들어, CoZr, CoZrCr, CoZrNb) 또는 Co-Fe 함유 합금(예를 들어, CoFeZrNb, CoFe, FeCoB 및 또는 FeCoC)을 포함하는(그러나 이들로 제한되지 않음) 연자성 재료로 이루어질 수 있다. SUL(208)의 두께는 예를 들어, 대략 0-1200Å일 수 있다. 일 구현에서, SUL(208)은 충분한 포화 자속 밀도(Bs)(예를 들어, 100-1,920 emu/cc) 및 낮은 이방성(Hk)(예를 들어, 최대 대략 200 Oe)을 갖는다. 일 구현에서, SUL(208) 재료는 비결정질이며, 이는 배경 잡음에 비교하여 x-레이 회절 패턴에서 두드러진 뾰족한 피크를 나타내지 않는다. 다른 구현에서, SUL(208)은 2개의 SUL 층들이 커플링 층에 걸쳐 강자성 또는 반강자성 커플링을 갖도록, 커플링 층에 의해 분리되는 2개의 SUL 층들을 포함한다. 커플링 층은 제한하지 않고서 Ru, Ru 합금, Cr, 또는 Cr 합금을 포함하는 재료로 이루어질 수 있으며 대략 0 내지 30Å 두께일 수 있다.
일 구현에서, 하부층(204)은 제 1 중간층(210) 및 제 2 중간층(212)을 포함하며, 이들은 비-자기 재료(예를 들어, Ru 합금)로 이루어진다. 중간층들(210 및 212)은 SUL(208)과 자기 입도 레코딩 층(214) 사이의 상호작용을 방지한다. 또한, 중간층들(210 및 212)은 자기 입도 층들(214)의 마이크로구조 및 자기 특성들을 촉진시킨다. 예를 들어, 중간층들(210 및 212)은 자기 입도 레코딩 층(214)의 평면에 수직인 자기 용이축으로, 자기 입도 레코딩 층(214)에서의 <002> 성장 배향을 유발하는 육각형 조밀(hexagonal close-packed: HCP) 결정성 배향을 설정한다.
일 구현에서, 자기 입도 레코딩 층(214)은 제 1 자기 입자 레코딩 층(216) 및 제 2 자기 레코딩 층(218)을 포함하며, 이들은 인접하며 서로 다른 자기 및/또는 고유한 특성들을 가질 수 있다. 그러나, 다른 구현들에서, 자기 입자 레코딩 층(214)은 얇은 비-자기 간격 층(들)에 의해 분리되는 복수의 자기 필름들을 갖는 라미네이트된 구조 또는 단일 박막 층일 수 있다. 자기 입도 레코딩 층(214)의 총 필름 두께는 예를 들어, 대략 20-200Å일 수 있다.
자기 입도 레코딩 층(214)은 데이터 스토리지 층이다. 일 구현에서, 자기 입도 레코딩 층(214)은 경자성 재료이며, 이는 쉽게 자화되거나 소자되지 않는다. 자기 입도 레코딩 층(214)은 입자 경계들에서, 비자기 물질들에 의해 분리되는 자기 결정 입자들을 포함하는 입자 구조를 갖는다. 일 구현에서, 자기 결정 입자들은 Cr, Ni, Pt, Ta, B, Nb, 0, Ti, Si, Mo, Cu, Ag, Ge 및 Fe를 포함하는(그러나 이들로 제한되지 않음) 단일 또는 다수의 엘리먼트들을 갖는, Co 합금들과 같은 자기 합금들로 이루어진다. 비자기 물질들은 SiO2, TiO2, CoO, Cr2O3, 및 Ta2O5, WO3, Nb2O5, B2O3 또는 이들 산화물들의 혼합물을 포함하는(그러나 이들로 제한되지 않음) 산화물들일 수 있다. 자기 결정성 입자들은 수직 자기 이방성을 나타낸다. 이러한 막에서의 결정성 이방성은 예를 들어, 대략 0-25k Oe일 수 있다.
자기 입도 레코딩 층(214)은 이중 연속 층(224)으로 수직으로 교환 커플링된다. 일 구현에서, 이중 연속 층(224)은 제 1 연속 층(220) 및 제 2 연속 층(222)을 포함하는 박막이다. 제 1 연속 층(220)은 자기 입도 레코딩 층(214)과 제 2 연속 층(222) 사이에 배치된다. 그러나, 제 1 연속 층(220)은 자기 입도 레코딩 층(214) 및/또는 제 2 연속 층(222)에 반드시 인접하지는 않으며, 추가적인 층들이 존재할 수 있다. 연속 층들(220 및 222)은 높은 수직 자기 이방성을 나타내며 연속적으로 측면으로 확장되는 교환 커플링을 갖는다. 연속 층들(220 및 222)의 각각은 그 층 내에 강한 측면 교환 커플링을 갖는다. 제 1 연속 층(220)은 자기 입도 레코딩 층(214)의 측면 교환 커플링보다 더 높은 중간 측면 교환 커플링을 갖는다. 제 2 연속 층(222)은 제 1 연속 층(220)보다 더 높은 측면 교환 커플링을 갖는다. 이중 연속 층(224)은 큰 범위 내에서 조정되도록 자기 입도 레코딩 층과 연속 층들(220 및 222)사이의 수직 교환 커플링을 허용하는 한편 이중 연속 층(224)의 총 두께는 최소 간격 손실을 갖는 최대화된 기계적 성능을 발생시킨다. 또한, 제 2 연속 층(222)의 더 높은 측면 교환 커플링은 자기 입도 레코딩 층들(214)에 증가된 수직 교환 커플링 및 판독하는데 더 높은 진폭을 제공하며, 이는 매체 레코딩 비트 에러 레이트 및 선형 밀도를 개선시킨다.
일 구현에서, 중간 측면 교환 커플링을 갖는 제 1 연속 층(220)의 두께는 더 높은 측면 교환 커플링을 갖는 제 2 연속 층(222)의 두께보다 크다. 예를 들어, 제 1 연속 층(220)은 대략 10-80Å의 두께를 가질 수 있으며, 제 2 연속 층(222)은 대략 2-20Å의 두께를 가질 수 있다. 다른 구현에서, 제 1 연속 층(220)의 두께는 범위 20-60Å 내에 있으며, 제 2 연속 층(222)의 두께는 범위 3-15Å 내에 있다. 추가로, 제 2 연속 층(222)에 관하여, 보자력 필드 Hc는 감소하며 자화 두께 프로덕트 Mrt는 제 2 연속 층(222)의 두께가 증가함에 따라 증가한다.
또한, 일 구현에서, 제 2 연속 층(222)은 제 1 연속 층(220)에 대한 포화 자화보다 큰 포화 자화(Ms)를 갖는다. 예를 들어, 제 1 연속 층(220)은 대략 10-800 emu/㎤의 포화 자화를 가질 수 있으며, 제 2 연속 층(222)은 대략 100-1200 emu/㎤ 내의 포화 자화를 가질 수 있다. 다른 구현에서, 제 1 연속 층(220)은 범위 100-600 emu/㎤ 내의 포화 자화를 가지며 제 2 연속 층(222)은 범위 200-1000 emu/㎤ 내의 포화 자화를 갖는다. 또 다른 구현에서, 제 1 연속 층(220)은 범위 200-500 emu/㎤ 내의 포화 자화를 가지며, 제 2 연속 층(222)은 범위 400-900 emu/㎤ 내의 포화 자화를 갖는다.
일 구현에서, 제 1 연속 층(220) 및 제 2 연속 층(222)은 서로 다른 재료 함량을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 연속 층(220)은 Cr, Pt, Ni, Ta, B, Nb, 0, Ti, Si, Mo, Cu, Ag, Ge, 및 Fe를 포함하는(그러나 이들로 제한되지 않음) 단일 또는 다수의 엘리먼트들을 갖는, Co를 포함하는 합금들을 갖는 재료를 포함할 수 있다. 제 2 연속 층(222)은 Cr, Pt, Ni, Ta, B, Nb, 0, Ti, Si, Mo, Cu, Ag, Ge, Fe를 포함하는(그러나 이들로 제한되지 않음) 단일 또는 다수의 엘리먼트들을 갖는, Co를 포함하는 합금들을 갖는 재료를 포함할 수 있다. 일 구현에서, 제 1 연속 층(112)은 70 원자 퍼센트보다 낮은 Co의 원자 농도를 갖는 재료를 포함하며, 제 2 연속 층(114)은 70 원자 퍼센트보다 높은 Co의 원자 농도를 갖는 재료를 포함한다. 그러나, 다른 농도들 및 재료들이 고려된다.
일 구현에서, 오버코트(230)는 보호층(226) 및 윤활층(228)을 포함한다. 보호층(226)은 기록 및 판독 동안 헤드의 영향으로부터 수직 자기 레코딩 스택(200)을 보호한다. 일 구현에서, 보호층(226)은 다이아몬드-형 구조를 가지며 예를 들어, 수소, 질소, 하이브리드 이온-빔 증착, 화학 가스를 활용하는 이온-빔 증착 또는 혼합물을 더 포함하는 비결정질 탄소 재료로 이루어진다. 윤활층(228)은 헤드와 수직 자기 레코딩 스택(200) 사이의 윤활성을 개선한다. 윤활층(228)은 예를 들어, 퍼플루오르폴리에테르(perfluoropolyether: PFPE) 필름일 수 있다.
도 3은 이중 연속 층을 갖는 수직 자기 레코딩 스택을 제조하기 위한 예시적인 동작들(300)을 예시한다.
SUL 형성 동작(302)은 기판 위에 SUL을 형성한다. 일 구현에서, 기판은 비-자기 금속 또는 합금(예를 들어, 경도를 증가시키기 위해 증착 표면 상의 NiP 도금 층을 갖는 AlMg, Al-기반 합금, 및 Al), 유리, 세라믹, 유리-세라믹, 고분자 재료, 또는 유사한 재료들의 합성물 또는 라미네이트와 같은 비-자기 재료로 이루어진다.
SUL 형성 동작(302)은 기판 상에 SUL을 증착한다. 일 구현에서, SUL은 비결정질이며 Ni, NiFe(퍼멀로이), Co, Fe, Fe-함유 합금(예를 들어, NiFe(퍼멀로이), FeN, FeSiAl 또는 FeSiAlN), Co-함유 합금(예를 들어, CoZr, CoZrCr, CoZrNb) 또는 Co-Fe 함유 합금(예를 들어, CoFeZrNb, CoFe, FeCoB 및 또는 FeCoC)을 포함하는(그러나 이들로 제한되지 않음) 연자성 재료로 이루어질 수 있다. SUL 형성 동작(302)은 두께가 예를 들어, 대략 0-1200Å이도록 SUL을 증착한다.
일 구현에서, SUL 형성 동작(302)은 SUL을 증착하기 전에 기판 상에 비결정질 접착 층을 증착하는 것을 포함한다. SUL 형성 동작(302)은 예를 들어, 두께가 최대 대략 200Å 두께이며 재료 함량은 Ti, Ti-기반된 합금, Cr 또는 Cr-기반된 합금을 포함하도록 접착 층을 증착한다. SUL 형성 동작(302)은 추가적인 비자기 라미네이션 층들을 증착하는 것을 더 포함할 수 있다.
중간층 형성 동작(304)은 SUL 상의 하나 또는 그 초과의 중간층들을 증착한다. 일 구현에서, 하나 또는 그 초과의 중간층들은 <002> 성장 배향을 갖는 비-자기 재료(예를 들어, Ru 합금)로 이루어진다.
자기 층 형성 동작(306)은 하나 또는 그 초과의 중간층들 위에 하나 또는 그 초과의 자기 스토리지 층들을 형성한다. 일 구현에서, 자기 층 형성 동작(306)은 하나 또는 그 초과의 자기 스토리지 층들이 HCP <002> 성장 배향으로 성장하도록 중간층들 상에 하나 또는 그 초과의 자기 스토리지 층들을 증착한다. 하나 또는 그 초과의 자기 스토리지 층들은 다수의 인접한 층들, 단일 박막 층 또는 얇은 비-자기 간격 층(들)에 의해 분리되는 복수의 자기 필름들을 갖는 라미네이트된 구조일 수 있다. 일 구현에서, 자기 층 형성 동작(306)은 총 막 두께가 예를 들어, 대략 20-200Å이도록 하나 또는 그 초과의 자기 스토리지 층들을 증착한다. 또한, 자기층 형성 동작(306)은 입자 경계들에서 비자기 물질들에 의해 분리되는 자기 결정 입자들을 포함하는 합성적으로 분리되는 마이크로구조를 형성하기 위해 하나 또는 그 초과의 자기 스토리지 층들을 증착한다. 일 구현에서, 자기 결정 입자들은 Cr, Ni, Pt, Ta, B, Nb, O, Ti, Si, Mo, Cu, Ag, Ge 및 Fe를 포함하는(그러나 그에 제한되지 않음) 단일 또는 다수의 엘리먼트들을 갖는 Co 합금들과 같은 자기 합금들로 이루어진다. 비자기 물질들은 SiO2, TiO2, CoO, Cr2O3 및 Ta2O5, WO3, Nb2O5, B2O3, 또는 이들 산화물들의 혼합물을 포함하는(그러나 그에 제한되지 않음) 산화물들일 수 있다. 자기 결정 입자들은 수직 자기 이방성을 나타낸다. 이러한 막에서의 결정 이방성은 예를 들어, 대략 0-25k Oe일 수 있다.
제 1 연속 층 형성 동작(308)은 하나 또는 그 초과의 자기 스토리지 층들 위에, 기판에 근접한 제 1 연속 층을 형성한다. 제 1 연속 층 형성 동작(308)은 하나 또는 그 초과의 자기 스토리지 층들의 측면 교환 커플링보다 더 높은 중간 측면 교환 커플링이 존재하도록 제 1 연속 층을 증착한다. 일 구현에서, 제 1 연속 층 형성 동작(308)은 대략 10-80Å의 두께를 갖는 제 1 연속 층을 증착한다. 다른 구현에서, 제 1 연속 층은 대략 20-60Å의 두께로 증착된다. 또한, 제 1 연속 층 형성 동작(308)은 제 1 연속 층이 대략 10-800 emu/㎤의 포화 자화를 갖도록 일 구현에서 제 1 연속 층을 증착한다. 다른 구현에서, 제 1 연속 층은 100-600 emu/㎤의 포화 자화를 갖도록 증착된다. 또 다른 구현에서, 제 1 연속 층은 범위 200-500 emu/㎤ 내의 포화 자화를 갖도록 증착된다. 제 1 연속 층 형성 동작(308)은 예를 들어, Cr, Pt, Ni, Ta, B, Nb, O, Ti, Si, Mo, Cu, Ag, Ge 및 Fe를 포함하는(그러나 그에 제한되지 않음) 단일 또는 다수의 엘리먼트들을 갖는 Co를 포함하는 합금들을 갖는 재료를 형성하기 위해 제 1 연속 층을 증착한다. 일 구현에서, 제 1 연속 층 형성 동작(308)은 70 원자 퍼센트보다 낮은 Co의 원자 농도를 갖는 재료를 형성하기 위해 제 1 연속 층을 증착한다. 그러나, 다른 농도들 및 재료들이 고려된다.
제 2 연속 층 형성 동작(310)은 제 1 연속 층 위에 기판에 대해 말단인 제 2 연속 층을 형성한다. 제 2 연속 층 형성 동작(310)은 제 1 연속 층보다 더 높은 측면 교환 커플링이 존재하도록 제 2 연속 층을 증착한다. 일 구현에서, 제 2 연속 층 형성 동작(310)은 제 1 연속 층의 두께보다 적은 두께를 갖는 제 2 연속 층을 증착한다. 예를 들어, 일 구현에서, 제 2 연속 층 형성 동작(310)은 대략 2-20Å의 두께를 갖는 제 2 연속 층을 증착한다. 다른 구현에서, 제 2 연속 층은 대략 3-15Å의 두께로 증착된다. 또한, 일 구현에서, 제 2 연속 층 형성 동작(310)은 제 2 연속 층이 제 1 연속 층에 대한 포화 자화보다 큰 포화 자화(Ms)를 갖도록 제 2 연속 층을 증착한다. 예를 들어, 일 구현에서, 제 2 연속 층은 대략 100-1200 emu/㎤의 포화 자화를 갖도록 증착된다. 다른 구현에서, 제 2 연속 층은 대략 200-1000 emu/㎤의 포화 자화를 갖도록 증착된다. 또 다른 구현에서, 제 2 연속 층은 대략 400-900 emu/㎤의 포화 자화를 갖도록 증착된다. 제 2 연속 층 형성 동작(310)은 예를 들어, Cr, Pt, Ni, Ta, B, Nb, O, Ti, Si, Mo, Cu, Ag, Ge, Fe를 포함하는(그러나 그에 제한되지 않음) 단일 또는 다수의 엘리먼트들을 갖는, Co를 포함하는 합금들을 갖는 재료를 형성하기 위해 제 2 연속 층을 증착한다. 일 구현에서, 제 2 연속 층 형성 동작(310)은 70 원자 퍼센트보다 높은 Co의 원자 농도를 갖는 재료를 형성하기 위해 제 2 연속 층을 증착한다. 그러나, 다른 농도들 및 재료들이 고려된다.
오버코트 형성 동작(312)은 제 2 연속 층 위에 형성하고 오버코트한다. 일 구현에서, 오버코트 형성 동작(312)은 비결정질 탄소 합금 구조 및 폴리머 윤활유를 제 2 연속 층 상에 증착한다.
동작들(300)은 추가적인 및/또는 더 적은 동작들을 포함할 수 있으며 임의의 순서로 수행될 수 있다.
상기 명세서, 예들 및 데이터는 본 발명의 예시적인 구현들의 구조 및 이용의 완전한 설명을 제공한다. 본 발명의 많은 구현들은 본 발명의 정신 및 범위로부터 이탈하지 않고서 이루어질 수 있다. 더욱이, 서로 다른 구현들의 구조적 특징들은 인용되는 청구범위로부터 이탈하지 않고서 또 다른 구현에서 조합될 수 있다. 상술한 구현들 및 다른 구현들은 후속하는 청구범위의 범위 내에 있다.
Claims (20)
- 자기 레코딩 스택으로서,
기판;
상기 기판 위에 배치되는 하나 또는 그 초과의 자기 입도 레코딩 층들―상기 하나 또는 그 초과의 자기 입도 레코딩 층들의 각각은 측면 교환 커플링을 갖음―;
상기 하나 또는 그 초과의 자기 입도 레코딩 층들의 상기 측면 교환 커플링보다 높은 중간 측면 교환 커플링을 갖는 제 1 연속 층; 및
상기 제 1 연속 층의 상기 측면 교환 커플링보다 높은 측면 교환 커플링을 갖는 제 2 연속 층을 포함하며, 여기서 상기 제 1 연속 층은 상기 하나 또는 그 초과의 자기 입도 레코딩 층들과 상기 제 2 연속 층 사이에 배치되는, 자기 레코딩 스택. - 제 1 항에 있어서,
상기 기판과 상기 하나 또는 그 초과의 자기 입도 레코딩 층들 사이에 배치되는 하나 또는 그 초과의 하부층들을 더 포함하는, 자기 레코딩 스택. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 연속 층 위에 배치되는 오버코트(overcoat)를 더 포함하는, 자기 레코딩 스택. - 제 1 항에 있어서,
상기 하나 또는 그 초과의 하부층들은 연자성 하부층, 접착층 및 하나 또는 그 초과의 중간층들을 포함하는, 자기 레코딩 스택. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 연속 층의 두께는 상기 제 2 연속 층의 두께보다 큰, 자기 레코딩 스택. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 연속 층의 포화 자화는 상기 제 1 연속 층의 상기 포화 자화보다 큰, 자기 레코딩 스택. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 연속 층 및 상기 제 2 연속 층의 재료 함량은 Cr, Pt, Ni, Ta, B, Nb, 0, Ti, Mo, Cu, Ag, Ge, 및 Fe로부터 선택되는 하나 또는 그 초과의 엘리먼트들을 갖는 Co 합금을 포함하는, 자기 레코딩 스택. - 자기 레코딩 스택으로서,
기판;
상기 기판 위에 배치되는 하나 또는 그 초과의 자기 입도 레코딩 층들―상기 하나 또는 그 초과의 자기 입도 레코딩 층들의 각각은 측면 교환 커플링을 갖음―;
상기 하나 또는 그 초과의 자기 입도 레코딩 층들의 상기 측면 교환 커플링보다 높은 중간 측면 교환 커플링을 갖는 제 1 연속 층; 및
상기 제 1 연속 층의 상기 측면 교환 커플링보다 더 높은 측면 교환 커플링을 갖는 제 2 연속 층을 포함하며, 여기서 상기 제 1 연속 층의 두께는 상기 제 2 연속 층의 두께보다 크며 상기 제 2 연속 층의 포화 자화는 상기 제 1 연속 층의 포화 자화보다 높은, 자기 레코딩 스택. - 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 연속 층의 두께는 10-80Å 사이의 범위에 있으며 상기 제 2 연속 층의 두께는 2-20Å 사이의 범위에 있는, 자기 레코딩 스택. - 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 연속 층의 두께는 20-60Å 사이의 범위에 있으며 상기 제 2 연속 층의 두께는 3-15Å 사이의 범위에 있는, 자기 레코딩 스택. - 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 연속 층의 상기 포화 자화는 10-800 emu/㎤ 사이의 범위에 있으며 상기 제 2 연속 층의 상기 포화 자화는 100-1200 emu/㎤ 사이의 범위에 있는, 자기 레코딩 스택. - 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 연속 층의 상기 포화 자화는 100-600 emu/㎤ 사이의 범위에 있으며 상기 제 2 연속 층의 상기 포화 자화는 200-1000 emu/㎤ 사이의 범위에 있는, 자기 레코딩 스택. - 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 연속 층의 상기 포화 자화는 200-500 emu/㎤ 사이의 범위에 있으며 상기 제 2 연속 층의 상기 포화 자화는 400-900 emu/㎤ 사이의 범위에 있는, 자기 레코딩 스택. - 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 연속 층 및 상기 제 2 연속 층의 재료 함량은 Cr, Pt, Ni, Ta, B, Nb, 0, Ti, Mo, Cu, Ag, Ge, 및 Fe로부터 선택되는 하나 또는 그 초과의 엘리먼트들을 갖는 Co 합금을 포함하는, 자기 레코딩 스택. - 기판 상에 하나 또는 그 초과의 하부층들을 증착하는 단계;
상기 하나 또는 그 초과의 하부층들 상에 하나 또는 그 초과의 자기 입도 레코딩 층들을 증착하는 단계―상기 하나 또는 그 초과의 자기 입도 레코딩 층들은 각각 측면 교환 커플링을 갖음―;
상기 하나 또는 그 초과의 자기 입도 레코딩 층들 상에 제 1 연속 층을 증착하는 단계―상기 제 1 연속 층은 상기 하나 또는 그 초과의 자기 입도 레코딩 층들의 상기 측면 교환 커플링보다 높은 중간 측면 교환 커플링을 갖음―; 및
상기 제 1 연속 층 상에 제 2 연속 층을 증착하는 단계를 포함하며, 상기 제 2 연속 층은 상기 제 1 연속 층의 상기 측면 교환 커플링보다 높은 측면 교환 커플링을 갖는, 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 제 2 연속 층 상에 오버코트를 증착하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 제 1 연속 층의 두께는 상기 제 2 연속 층의 두께보다 큰, 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 제 2 연속 층의 포화 자화는 상기 제 1 연속 층의 포화 자화보다 높은, 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 제 1 연속 층 및 상기 제 2 연속 층의 재료 함량은 Cr, Pt, Ni, Ta, B, Nb, 0, Ti, Mo, Cu, Ag, Ge, 및 Fe로부터 선택되는 하나 또는 그 초과의 엘리먼트들을 갖는 Co 합금을 포함하는, 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 제 1 연속 층의 두께는 10-80Å 사이의 범위에 있으며 상기 제 2 연속 층의 두께는 2-20Å 사이의 범위에 있으며 여기서 상기 제 1 연속 층의 상기 포화 자화는 10-800 emu/㎤ 사이의 범위에 있으며 상기 제 2 연속 층의 상기 포화 자화는 100-1200 emu/㎤ 사이의 범위에 있는, 방법.
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