TW201323642A - 垂直磁記錄媒體之軟磁性薄膜層用合金及濺鍍靶材 - Google Patents
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Abstract
本發明係提供一種具有低矯頑磁力(coercivity)之垂直磁記錄媒體中之軟磁性薄膜層用合金。該合金包含：由Ti、Zr、Hf、Nb、Ta及B所組成群組選出之一種以上；W及Sn之一種或兩種(但，W及Sn之一種或兩種之一部分或全部可經V及Mn之一種或兩種置換)；視需要之由Al、Cr、Mo、Si、P、C及Ge所組成群組選出之一種以上；視需要之Ni及Cu之一種或兩種；及其餘部分為Co及Fe，且以原子%計滿足(1)6≦Ti%+Zr%+Hf%+Nb%+Ta%+B%/2≦24，(2)Zr%+Hf%≦14，(3)3≦W%+Sn%≦19，(4)0.20≦Fe%/(Fe%+Co%)≦0.90，(5)3≦W%+Sn%+V%+Mn%≦19(但V%+Mn%可為0)，(6)0≦Al%+Cr%+Mo%+Si%+P%+C%+Ge%≦9，及(7)0≦Ni%+Cu%≦5。
Description
本申請案基於2011年8月17日提出申請之日本專利申請案2011-178187號主張優先權，其全部揭示內容併入本文供參考。
本發明係關於具有低矯頑磁力之垂直磁記錄媒體之軟磁性薄膜層用合金、及用以製作該合金之薄膜之濺鍍靶材。
近年來，磁記錄技術之進步顯著，為使驅動器之大容量化，已進展磁記錄媒體之高記錄密度化，而可實現比以往普及之面內磁記錄媒體更高之記錄密度，使垂直磁記錄方式實用化。
所謂垂直磁記錄方式係使磁化容易軸以相對於垂直磁記錄媒體之磁性膜中之媒體面於垂直方向配向之方式形成者，而達到高記錄密度之方法。因此，關於垂直磁記錄方式，已開發提高記錄感度之具有磁記錄膜層與軟磁性膜層之二層記錄媒體。該磁記錄膜層一般係使用CoCrPt-SiO2系合金。
另一方面，以往之軟磁性膜層之強磁性與非晶質性為必要，進而依據垂直磁記錄媒體之用途或使用環境，而額外要求高飽和磁通密度(magnetic flux density)、高耐
腐蝕性、高硬度等各種特性。例如，特開2008-260970號公報(專利文獻1)中，使用耐腐蝕性高之強磁性元素Co為基礎，添加用以提高非晶質性之以Zr為代表之非晶質促進元素而成者。且，特開2008-299905號公報(專利文獻2)中，藉由添加Fe而獲得高的飽和磁通密度，藉由添加B而獲得高的硬度。
再者，除了過去以來要求之上述特性以外，亦變得要求具有低的矯頑磁力之軟磁性膜用合金。近年之硬碟驅動器藉由讀取用磁頭之改良、或調整軟磁性合金之磁通密度使軟磁性膜與Ru膜之交換耦合磁場最適化，而使以比以往更低之磁通進行寫入成為可能。相對於此，配置於記錄膜下之軟磁性膜即使以比以高的寫入磁通飽和之高飽和磁通密度更低的寫入磁通亦可使磁化反轉，而有效地成為低的矯頑磁力。
[專利文獻1]特開2008-260970號公報
[專利文獻2]特開2008-299905號公報
本發明人等現今針對合金元素對於垂直磁記錄媒體之軟磁性膜用合金之矯頑磁力所致之影響詳細檢討之結果，發現藉由添加適量之W及/或Sn而獲得顯示低的矯頑磁
力之軟磁性合金。且，亦發現V及/或Mn作為降低矯頑磁力之輔助添加元素係有效。另外，亦得知過去以來使用之非晶質化促進元素的Zr及/或Hf之過量添加可增大矯頑磁力。
進而，本發明之最重要特徵雖在後述實施例即可明瞭，但針對各種添加元素，詳細評價對於飽和磁述密度降低量之矯頑磁力減低效果後，發現W及/或Sn具有最高效果。另外，亦已明瞭次於W及/或Sn，V及/或Mn之矯頑磁力減低效果亦高。
因此，本發明之目的係提供一種具有低矯頑磁力之垂直磁記錄媒體中之軟磁性薄膜層用合金、及用以製作該合金薄膜之濺鍍靶材。
依據本發明之一樣態係提供一種合金，其為垂直磁記錄媒體中之軟磁性薄膜層用合金，前述合金包含- 由Ti、Zr、Hf、Nb、Ta及B所組成群組選出之一種以上；- W及Sn之一種或兩種(但，W及Sn之一種或兩種之一部分或全部可經V及Mn之一種或兩種置換)；- 視需要之由Al、Cr、Mo、Si、P、C及Ge所組成群組選出之一種以上；- 視需要之Ni及Cu之一種或兩種；及- 其餘部分為Co及Fe，且以原子%計滿足下述式：
(1)6≦Ti%+Zr%+Hf%+Nb%+Ta%+B%/2≦24，(2)Zr%+Hf%≦14，(3)3≦W%+Sn%≦19，(4)0.20≦Fe%/(Fe%+Co%)≦0.90，(5)3≦W%+Sn%+V%+Mn%≦19(但V%+Mn%可為0)，(6)0≦Al%+Cr%+Mo%+Si%+P%+C%+Ge%≦9，及(7)0≦Ni%+Cu%≦5。
依據本發明之另一樣態係提供一種由上述合金所成之濺鍍靶材。
以下具體說明本發明。若無特別說明，則本發明中之「%」或無單位之數字意指原子%。
本發明為垂直磁記錄媒體中之軟磁性薄膜層用合金，該合金包括(comprising)由Ti、Zr、Hf、Nb、Ta及B所組成群組選出之一種以上；W及Sn之一種或兩種(但，W及Sn之一種或兩種之一部分或全部可經V及Mn之一種或兩種置換)；視需要(optionally)之由Al、Cr、Mo、Si、P、C及Ge所組成群組選出之一種以上；視需要(optionally)之Ni及Cu之一種或兩種；及其餘部分為Co及Fe，較好實質上僅由(consisting essentially of)該等元素組成，更好僅由(consisting of)該等元素組成。另外，本發明之合金以原子%計滿足下述(式)：
(1)6≦Ti%+Zr%+Hf%+Nb%+Ta%+B%/2≦24，(2)Zr%+Hf%≦14，(3)3≦W%+Sn%≦19，(4)0.20≦Fe%/(Fe%+Co%)≦0.90，(5)3≦W%+Sn%+V%+Mn%≦19(但V%+Mn%可為0)，(6)0≦Al%+Cr%+Mo%+Si%+P%+C%+Ge%≦9，及(7)0≦Ni%+Cu%≦5。
以下敘述本發明之成分組成之限定理由。
由Ti、Zr、Hf、Nb、Ta及B所組成群組選出之一種以上為用以促進非晶質化之必要元素，且以滿足6≦Ti%+Zr%+Hf%+Nb%+Ta%+B%/2≦24之量包含於合金中。又，B與其他元素相比，由於非晶質化促進效果及飽和磁通密度之降低效果約為1/2，故該式中以B/2進行處理。且，Ti%+Zr%+Hf%+Nb%+Ta%+B%/2未達6時，非晶質化促進效果不充分，超過24時非晶質化促進效果已飽和同時飽和磁通密度過度降低，故其範圍為6~24，較好為8~18，更好為9~14。
Zr及/或Hf為非晶質化促進效果高的元素，但同時會增大矯頑磁力。Zr%+Hf%超過14時由於會增大矯頑磁力，故其上限為14(亦即Zr%+Hf%≦14)，較好為12，更好為8。
W及/或Sn係相對於飽和磁通密度之降低比例，用以提高矯頑磁力之減低效果之必要元素，為本發明中最重
要之添加元素。然而，W%+Sn%之添加量未達3%時矯頑磁力之降低效果不充分，且，超過19%時由於效果已飽和，且飽和磁通密度會過度降低，故其範圍為3~19(亦即3≦W%+Sn%≦19)，較好為4~17，更好為6~14。又，針對該高的矯頑磁力降低效果之詳細原理並不清楚，但預測係因飽和磁致變形(magnetostrictive)常數降低所影響。
Co及Fe為用以保持高的飽和磁通密度之必要元素。然而，Fe%/(Fe%+Co%)未達0.20或超過0.90時無法獲得高的飽和磁通密度。因此，Fe%/(Fe%+Co%)之範圍為0.20~0.90，較好為0.25~0.70，更好為0.30~0.65。
V及/或Mn為次於W及/或Sn之有效降低矯頑磁力之元素，可取代W及/或Sn之一部分或全部。然而，W%+Sn%+V%+Mn%未達3時矯頑磁力之減低效果不充分，另一方面，超過19時矯頑磁力減低效果已飽和，且使飽和磁通密度過度降低。因此，W%+Sn%+V%+Mn%之範圍為3~19，較好為4~17，更好為6~14。
Al、Cr、Mo、Si、P、C及Ge所組成群組選出之一種以上對於矯頑磁力之下降不會帶來較大影響，而為可添加以調整飽和磁通密度之任意元素。然而，其合計量超過9%時，飽和磁通密度會過度降低，故Al%+Cr%+Mo%+Si%+P%+C%+Ge%之上限為9，較好為4，更好為0。
Ni及/或Cu為可添加以調整飽和磁通密度之任意元素。然而，由於會增加矯頑磁力，故其上限為5%(亦即Ni%+Cu%≦5)，較好為3%，更好為0%。
以下針對本發明以實施例具體說明。
通常，垂直磁記錄媒體中之軟磁性薄膜層係濺鍍與其成分相同成分之濺鍍靶材，於玻璃基板等之上成膜而得。此處藉由濺鍍成膜之薄膜係經急冷。相對於此，本發明中使用單輥式液體急冷裝置製作之急冷薄帶作為實施例及比較例之供試材。此係藉由液體急冷薄帶簡易地評價因利用實際之濺鍍而急冷並成膜之薄膜成分對諸特性之影響者。
至於急冷薄帶之製作條件，係將以特定成分秤量之原料30g以直徑10mm、長度40mm左右之水冷銅鑄模具在減壓氬氣中進行電弧溶解，作成急冷薄帶之熔解母材。急冷薄帶之製作條件係以單輥方式，於直徑15mm之石英管中，設置該熔解母材，將出液噴嘴直徑設為1mm，環境氣壓為61kPa，噴霧壓差60kPa，銅輥(直徑300mm)之轉數3000 rpm，銅輥與出液噴嘴之間隙為0.3mm進行出液。出液溫度為各熔解母材恰可熔解掉落之溫度。以如此製作之急冷薄帶作為供試材，且評價以下項目。
相對於飽和磁通密度降低量之矯頑磁力減低效果之評價係以振動試料型之矯頑磁力計，以雙面膠帶將急冷帶貼合於試料台上，以初期施加磁場144kV/m測定矯頑磁力。接著，利用VSM裝置(振動試料型磁力計)，以施加磁場1200 kA/m，供試材重量15mg左右測定飽和磁通密度。由該等測定結果，依據各種元素之添加前與添加後之
矯頑磁力之降低量與飽和磁通密度之降低量之比[(矯頑磁力之降低量)/(飽和磁通密度之降低量)]進行評價。因此，顯示其值愈大，愈可以少的飽和磁通密度降低量獲得大的矯頑磁力減低效果。
另一方面，急冷薄帶之非晶質性之評價，通常於測定非晶質材料之X射線繞射圖型時，未發現繞射波峰，成為非晶質特有之光暈圖型(halo pattern)。且，並非完全非晶質時，雖見到繞射波峰，但與結晶材料比較，波峰高度變低，且亦見到光暈圖型。接著，以下述方法評價非晶質性。
以雙面膠帶將供試材貼合於玻璃板上，以X射線繞射裝置獲得繞射圖型。此時，以使測定面成為急冷薄帶之銅輥接觸面之方式將供試材貼合於玻璃基板上。X射線源為Cu-kα線，以掃描速度為每分鐘4°之條件進行測定。以該繞射塗型可見到光暈圖型者評價為○，完全未見到光暈圖型者評價為×，進行非晶質性之評價。首先，選定兩種基本組成，分別添加一定量之添加元素，探討因添加元素種類所致之矯頑磁力降低效果。其結果示於表1及2。
表1顯示以86(50Co50Fe)-8Zr-6B作為基本組成之添加元素種類之影響(添加量一定之評價)。又，該表記顯示43Co-43Fe-8Zr-6B。
表2顯示以87(35Co65Fe)-3Ti-5Zr-3Nb-2Ta作為基本組成之添加元素種類之影響(添加量一定之評價)。又，該表記顯示30.45Co-56.55Fe-3Ti-5Zr-3Nb-2Ta。
如表1所示，W及/或Sn添加最有效地使矯頑磁力降低，其次，V及/或Mn添加係有效。且，Cr、Mo、Al、C、Si、P及/或Ge添加無法使矯頑磁力產生大的變化。另外，可知Ni及/或Cu添加使矯頑磁力大幅增大。又，表2中亦顯示與表1完全相同之效果，W及/或Sn添
加最有效地使矯頑磁力降低，其次，V及/或Mn添加係有效。且，Cr、Mo、Al、C、Si、P及/或Ge添加無法使矯頑磁力產生大的變化。另外，可知Ni及/或Cu添加使矯頑磁力大幅增大。
由表1及表2所示之試驗結果，可知矯頑磁力之降低效果為(W,Sn)>(V,Mn)>(Cr,Mo,Al,C,Si,P,Ge)>(Ni,Cu)，W、Sn、V及/或Mn使矯頑磁力下降，Cr、Mo、Al、C、Si、P及/或Ge使矯頑磁力之變化較小，Ni及/或Cr使矯頑磁力大幅增加。由該結果，可知本發明中之添加之上限量之順位規定為(W,Sn)=(V,Mn)>(Cr,Mo,Al,C,Si,P,Ge)>(Ni,Cu)，尤其，增加矯頑磁力且不良影響較大的Ni及/或Cu之添加量上限有必要嚴格控制。
接著，為定量檢討各元素中之添加量之上限值，而製作各種基本成分之供試材，與於其中添加各種量之各種元素之供試材，且進行矯頑磁力、飽和磁通密度、非晶質性
、及飽和磁通密度之試驗。其結果示於表3。
此處，表3中，添加元素置換成基本成分之(Co+Fe)。亦即，表3之編號1之基本成分表示72.8Co-18.2Fe-8Zr-1Ta，編號1之加入添加元素之成分表示70.4Co-17.6Fe-8Zr-1Ta-3W。又，預測Co與Fe之比率對矯頑磁力之影響，本試驗之目的由於可純粹弄清楚添加元素對矯頑磁力帶來之影響，故以使Co與Fe之比率與其他基本成分之量成為一定之組成進行評價。因此，成為該表記。
又，表3中，矯頑磁力降低量與飽和磁通密度降低量係顯示加入各添加元素之供試材之矯頑磁力與飽和磁通密度自各基本成分之供試材之矯頑磁力與飽和磁通密度之降低量，且，非晶質性與飽和磁通密度之評價係顯示加入添加元素之供試材之特性。再者，[矯頑磁力降低量(A/m)]/[飽和磁通密度降低量(T)]為15以上者記為◎，8以上未達15者記為○，-7以上未達8者記為△，未達-8者記為×。再者，飽和磁通密度為0.3T以上者記為○，未達0.3T者記為×。
如表3所示，編號1~27為本發明例，編號28~40為比較例。比較例28由於Fe含量低故飽和磁通密度差。且，比較例編號29由於不含Co故飽和磁通密度差。比較例編號30由於促進低矯頑磁力之元素W含量低故矯頑磁力減低效果不足。比較例編號31由於促進矯頑磁力降低之元素Sn含量低故矯頑磁力減低效果不足。
比較例編號32由於促進低矯頑磁力之元素W含量多故飽和磁通密度差。比較例編號33由於促進非晶質之元素Hf之單獨元素含量低故非晶質性差，矯頑磁力高至超過使用之之測定器之可評價範圍。又一般而言，已知非晶質相中生成大量結晶相時，矯頑磁力顯著增大。比較例編號34由於促進非晶質之元素Zr與Ta、B/2含量之和高故飽和磁通密度差。比較例編號35由於促進非晶質同時使矯頑磁力增大之元素Zr與Hf含量之和高故矯頑磁力減低效果不足。
比較例編號36由於促進低矯頑磁力之元素W、V、Mn含量之和高故飽和磁通密度差。比較例編號37由於促進低矯頑磁力之元素V、Mn含量之和高故飽和磁通密度差。比較例編號38由於用以調整飽和磁通密度之元素Al、Cr、Si含量之和高故飽和磁通密度差。比較例編號39由於Cu元素之含量高故矯頑磁力減低效果差。比較例編號40由於Ni元素之含量高故矯頑磁力減低效果差。
如上述，依據本發明，藉由添加尤其是促進低矯頑磁力之元素W、Sn、V、Mn，而可提供不使飽和磁通密度、非晶質性劣化，可成為低矯頑磁力之飽和磁通密度、非晶質性、低矯頑磁力之均衡性優異之垂直磁記錄媒體中之軟磁性薄膜層用合金、及用以製作該合金薄膜之濺度靶材。
Claims (6)
- 一種合金，其為垂直磁記錄媒體中之軟磁性薄膜層用合金，前述合金包含- 由Ti、Zr、Hf、Nb、Ta及B所組成群組選出之一種以上；- W及Sn之一種或兩種(但，W及Sn之一種或兩種之一部分或全部可經V及Mn之一種或兩種置換)；- 視需要之由Al、Cr、Mo、Si、P、C及Ge所組成群組選出之一種以上；- 視需要之Ni及Cu之一種或兩種；及- 其餘部分為Co及Fe，且以原子%計滿足下述式：(1)6≦Ti%+Zr%+Hf%+Nb%+Ta%+B%/2≦24，(2)Zr%+Hf%≦14，(3)3≦W%+Sn%≦19，(4)0.20≦Fe%/(Fe%+Co%)≦0.90，(5)3≦W%+Sn%+V%+Mn%≦19(但V%+Mn%可為0)，(6)0≦Al%+Cr%+Mo%+Si%+P%+C%+Ge%≦9，及(7)0≦Ni%+Cu%≦5。
- 如申請專利範圍第1項之合金，其中W及Sn之一種以上之一部分或全部經V及Mn之一種以上置換，藉此滿足0<V%+Mn%。
- 如申請專利範圍第1或2項之合金，其中前述合金包含由Al、Cr、Mo、Si、P、C及Ge所組成群組選出之一種以上，藉此滿足0<Al%+Cr%+Mo%+Si%+P%+C%+Ge%≦9。
- 如申請專利範圍第1或2項之合金，其中前述合金包含Ni及Cu之一種或兩種，藉此滿足0<Ni%+Cu%≦5。
- 如申請專利範圍第1項之合金，其中前述合金僅由下列所組成，- 由Ti、Zr、Hf、Nb、Ta及B所組成群組選出之一種以上；- W及Sn之一種或兩種(但，W及Sn之一種或兩種之一部分或全部可經V及Mn之一種或兩種置換)；- 視需要之由Al、Cr、Mo、Si、P、C及Ge所組成群組選出之一種以上；- 視需要之Ni及Cu之一種或兩種；及- 其餘部分為Co及Fe。
- 一種濺鍍靶材，其係由如申請專利範圍第1~5項中任一項之合金所成。
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