TW201942900A - 垂直磁記錄介質 - Google Patents
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Abstract
本發明的垂直磁記錄介質具有顆粒層2和蓋層3作為構成記錄層1的至少一部分的層，該顆粒層2包含金屬氧化物作為非磁性體、且磁性體分散在上述非磁性體中，該蓋層3形成於上述顆粒層2上、且不含金屬氧化物，上述蓋層3正下方的顆粒層的與蓋層的邊界部分的氧化物相是含有選自Zn、W、Mn、Fe和Mo中的至少一種而形成的。
Description
本發明涉及一種垂直磁記錄介質，其具有顆粒層（granular layer）和蓋層（cap layer）作為構成記錄層的至少一部分的層，該顆粒層在包含金屬氧化物的非磁性體中分散有磁性體，該蓋層形成於顆粒層上且不含金屬氧化物，特別是提出了可有助於改善高密度記錄所要求的反轉磁場分佈（SFD）的技術。
在硬磁碟機中，對於記錄面沿垂直方向進行磁記錄的垂直磁記錄方式已實用化，與在此以前的面內磁記錄方式相比，該方式能夠實現高密度的記錄，因此被廣泛採用。
垂直磁記錄介質一般是在鋁或玻璃等基板上依次層疊軟磁性層、中間層、記錄層等而構成。其中，記錄層於下部存在顆粒層，該顆粒層在以Co作為主成分的Co‐Pt系合金等的磁性體中分散有SiO2
等金屬氧化物的非磁性體。由此，在該記錄層中作為非磁性體的上述金屬氧化物在沿垂直方向取向的Co合金等的磁性體的磁性粒子的晶間析出，磁性粒子間的磁性相互作用減小，由此產生的雜訊特性得到提高，並實現了高記錄密度。作為與此有關的技術，有專利文獻1中記載的技術等。
此外，例如，如專利文獻2所記載，這樣的磁記錄介質的各層通常是使用具有該層所對應的規定組成的濺鍍靶，利用磁控濺鍍裝置進行濺鍍而形成的。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利第4021435號公報； 專利文獻2：日本專利第5960287號公報。
技術問題
如上所述的垂直磁記錄介質的記錄層，通常記錄層除了具有顆粒層以外還具有蓋層，該蓋層形成於顆粒層上，不含金屬氧化物，主要由磁性體構成。基於此，利用因金屬氧化物而使磁性粒子發生了磁性分離的顆粒層的粒子分離性實現低雜訊化，同時藉由因不存在金屬氧化物而殘留了磁性粒子間的相互作用的蓋層對顆粒層賦予適度的磁性粒子間的相互作用，確保介質的寫入容易性、SFD降低、熱穩定性等。
然而，為了形成這樣的垂直磁記錄介質的記錄層，而藉由濺鍍等在顆粒層上成膜成蓋層時，由於顆粒層中的金屬氧化物與蓋層的金屬之間的潤濕性的不同，蓋層的薄膜在顆粒層的不存在金屬氧化物的部分選擇性地生長。由此，蓋層的薄膜的初期生長效仿包含金屬氧化物的顆粒層的形態而變得不均勻，因此存在著以下問題：即使形成規定厚度的蓋層，反轉磁場分佈（SFD：switching field distribution）也沒有改善。另一方面，當形成厚的蓋層時，雖然SFD有所改善，但磁頭與介質中心的距離變大，解析度下降，另外，磁性粒子間的交換結合因厚的蓋層而變大，磁團簇尺寸增大，無法提高記錄密度。
本發明以解決現有的垂直磁記錄介質所具有的上述問題為課題，其目的在於提供一種垂直磁記錄介質，在該記錄介質中蓋層均勻層疊於記錄層的顆粒層上，由此可以有效改善反轉磁場分佈（SFD）。 解決問題的方案
發明人深入研究的結果發現了：藉由在記錄層中的位於蓋層正下方的顆粒層的與蓋層的邊界部分包含規定的金屬的氧化物，基於該金屬的氧化物與含有較多Co等的蓋層的良好的潤濕性，蓋層從其生長初期起按照與在顆粒層的磁性體部分上相同的方式也層疊於顆粒層的非磁性體部分上，其結果，於顆粒層上形成了均勻的蓋層。另外，從使磁性粒子有效分離的角度考慮，使用規定的金屬的氧化物作為顆粒層的邊界部分的金屬氧化物時，可以實現顆粒層中的磁性粒子所需的磁分離性。
在該見解下，本發明的垂直磁記錄介質具有顆粒層和蓋層作為構成記錄層的至少一部分的層，該顆粒層包含金屬氧化物作為非磁性體、且磁性體分散在上述非磁性體中，該蓋層形成於上述顆粒層上、且不含金屬氧化物，上述蓋層正下方的顆粒層的與蓋層的邊界部分的氧化物相含有選自Zn、W、Mn、Fe和Mo中的至少一種而形成。
在本發明的垂直磁記錄介質中，較佳上述顆粒層的上述邊界部分的氧化物相至少含有上述金屬中的Zn。 此外，在本發明的垂直磁記錄介質中，上述顆粒層的上述邊界部分的氧化物相還可以含有B和Si中的至少一種，另外，上述顆粒層的上述邊界部分的氧化物相還可以含有Ti。
本發明的垂直磁記錄介質較佳上述顆粒層的除上述邊界部分以外的剩餘部分具有不含Zn的層。 這種情況下，更進一步較佳上述顆粒層的上述剩餘部分含有選自Si、B和Ti中的至少一種元素的氧化物作為氧化物相，且上述剩餘部分的氧化物相的氧化物的總計含量為20vol.%～50vol.%。
另外，本發明的垂直磁記錄介質較佳上述顆粒層的上述邊界部分的氧化物相含有Zn，該氧化物相的Zn含量為3at%以上。
而且，本發明的垂直磁記錄介質較佳在記錄層的層疊方向上，上述邊界部分的厚度在顆粒層整體的厚度中所占的比例為3%～50%。
此外，這裡，包括上述邊界部分在內的顆粒層整體的磁性粒子，作為磁性體，以Co為主體，還可以含有選自Pt、Ru和Cr中的至少一種金屬。該磁性體可以具有沿垂直方向被以Co或Ru為主體的非磁性層截斷的所謂ECL（交換偶聯層（Exchange Coupling Layer））。 另外，上述蓋層以Co為主體，還可以含有選自Cr、Pt和B中的至少一種金屬。
而且，本發明的垂直磁記錄介質較佳在記錄層的層疊方向上，上述蓋層的厚度為1nm～3nm。 發明效果
根據本發明的垂直磁記錄介質，因蓋層正下方的顆粒層的與蓋層的邊界部分的氧化物相含有上述金屬，故從蓋層的生長初期起蓋層也在顆粒層的包含該金屬的氧化物相的非磁性部分上生長，因此蓋層均勻層疊於顆粒層上，由此可以改善反轉磁場分佈（SFD）。
下面，對本發明的實施方式進行詳細說明。 本發明的一實施方式的垂直磁記錄介質具備記錄層，如第1圖所例示，記錄層1具有顆粒層2和蓋層3作為構成其至少一部分的層，該顆粒層2含有金屬氧化物作為非磁性體、且磁性體分散在上述非磁性體中，該蓋層3形成於顆粒層2上、且不含金屬氧化物。因此，在本實施方式的記錄層1中，顆粒層2包含由非磁性體構成的氧化物相4a和由磁性體構成的金屬相4b，而蓋層3不含金屬氧化物、且僅由規定的金屬構成。
此外，該垂直磁記錄介質例如可以依次層疊基板、軟磁性層、中間層和該記錄層1，其中，關於記錄層1以外的部分，可以和以往相同，因此這裡省略說明。另外，本實施方式的記錄層1雖然包含顆粒層2和蓋層3，但根據情況有時還包含非磁性或具有磁矩小的磁性的Onset層、ECL層等。
（蓋層） 蓋層3不含金屬氧化物，僅由磁性體的金屬構成，作為這樣的金屬，具體而言，可以列舉：以Co為主體，還包含選自Cr、Pt和B中的至少一種金屬。 構成蓋層3的金屬，典型的是，主要由Co和Pt構成，根據需要有時會包含選自Cr和B中的一種以上的金屬。蓋層3通常是以CoCrPtB為主體的合金。
在本實施方式中，如下所述，在蓋層3的成膜時，從其成膜初期起即可於顆粒層2上均勻層疊蓋層3，因此不會使蓋層3的厚度tc達到所需厚度以上，可以有效提高反轉磁場分佈（SFD）。蓋層3的厚度tc以相對於顆粒層2整體的厚度tg的百分率計較佳設為3%～30%。具體而言，蓋層3的厚度tc設為0.5nm～3nm適合。
（顆粒層） 顆粒層2其整體雖然包含非磁性體的由金屬氧化物構成的氧化物相4a和磁性體的金屬相4b，但重要的是：沿記錄層1的層疊方向觀察該顆粒層2，如第1圖所示，由包括位於蓋層3正下方的邊界部分2a和邊界部分2a以外的位於其邊界部分2a更下部的剩餘部分2b在內的至少兩層構成。該邊界部分2a和剩餘部分2b中構成其氧化物相4a的金屬氧化物不同。
具體而言，邊界部分2a的氧化物相4a含有選自Zn、W、Mn，Fe和Mo中的至少一種，較佳含有Zn。這裡，邊界部分2a所含的氧化物主要是ZnO。 基於此，藉由濺鍍於顆粒層2上成膜成蓋層3時，構成不含金屬氧化物的蓋層3的金屬和顆粒層2的邊界部分2a的ZnO顯示出良好的潤濕性，從而自蓋層3的生長初期起即可於顆粒層2的包括邊界部分2a的氧化物相4a在內的整體均勻層疊蓋層3的構成金屬。由此，蓋層3的功能得到有效發揮，可以提高反轉磁場分佈（SFD）。另外，ZnO可以使顆粒層2的金屬相4b的磁性粒子有效分離，因此即使是顆粒層2的邊界部分2a，也可以和剩餘部分2b實質上同樣地確保所需的磁分離性。
此外，在現有的垂直磁記錄介質中，如第2圖所示，顆粒層12的氧化物相14a在整個層疊方向上，由上述金屬以外的金屬的氧化物構成，因此在成膜成蓋層13時，在其生長初期蓋層13的金屬選擇性地層疊於顆粒層12的不存在該金屬氧化物的金屬相14b上。即，如第2圖示意性地所示，在接近顆粒層12的蓋層13的下部，蓋層13的金屬因優異的結晶性、所謂外延生長（epitaxial growth）而產生無法層疊的部分。由此，即使形成規定厚度的蓋層13，也無法實現反轉磁場分佈（SFD）的改善。另外，認為藉由使蓋層13足夠厚，也可以防止此情形，但這種情況下磁頭與介質中心的距離變大，解析度下降，另外，磁性粒子間的交換結合因厚的蓋層13而變大，磁團簇尺寸增大，存在著無法提高記錄密度的其他問題。 在第1圖所示的本發明的實施方式中，邊界部分2a的氧化物相含有容易與蓋層3潤濕的Zn、W、Mn，Fe和／或Mo，因此能夠有效解決現有的上述問題。
當顆粒層2的邊界部分2a含有Zn時，其Zn含量較佳設為3at%以上。當邊界部分2a的Zn含量不足3at%時，潤濕性的改善無望，有可能導致蓋層在氧化物相上難以進行外延生長，另外，當邊界部分2a的Zn含量超過25at%以上時，Zn會大量進入金屬相中，從而擔心磁各向異性、結晶性下降。
為了改善潤濕性，顆粒層2的邊界部分2a的氧化物相更進一步較佳為包含選自Zn、W、Mn、Fe和Mo中的至少一種、改善非晶性的B和Si、改善分離性的Ti的金屬氧化物。即，顆粒層2的邊界部分2a的氧化物相還可以只含有選自Zn、W、Mn、Fe和Mo中的至少一種，除此以外，還可以含有B和Si中的至少一種、以及／或者Ti。
在記錄層的層疊方向上觀察，顆粒層2的邊界部分2a的厚度tb在顆粒層2整體的厚度tg中所占的比例（tb／tg）以百分率表示達到3%～50%是適合的。邊界部分2a的厚度tb相對於整體的厚度tg的比例（tb／tg）不足3%時，有時無法充分獲得由邊界部分2a的ZnO產生的蓋層3的均勻成膜效果。邊界部分2a的厚度tB相對於顆粒層2整體的厚度tg的比例（tb／tg）進一步較佳為3%～30%。
另一方面，對蓋層3的均勻成膜沒有大的影響的顆粒層2的剩餘部分2b的氧化物相也可以和邊界部分2a一樣含有Zn，但較佳不含Zn的氧化物相。另外，顆粒層2的剩餘部分2b成為不僅不含ZnO還不含Zn的層是適合的。這是由於：即在顆粒層2的剩餘部分2b含有Zn時，擔心磁各向異性Ku會下降。
在顆粒層2的剩餘部分2b中，作為氧化物相，可以含有選自Si、B和Ti中的至少一種元素的氧化物，而不是如上所述的ZnO等規定的金屬氧化物。該氧化物以外的氧化物也包括在內的該剩餘部分2b的氧化物的總計含量較佳為20vol.%～50vol.%。此外，當剩餘部分2b的氧化物的總計含量不足20vol.%時，金屬相的分離不充分，磁團簇尺寸有可能變大，而當超過50vol.%時，金屬相的比例少，無法獲得充分的Ku和磁各向異性，熱穩定性或再生訊號強度有可能不足。此外，膜中的氧化物的體積率可藉由TEM觀察而求得。
此外，作為顆粒層2的磁性體的金屬相4b以Co為主體，還含有選自Pt、Ru和Cr中的至少一種金屬。 實施例
接下來，試製本發明的垂直磁記錄介質，評價了其性能，故以下進行說明。但是，這裡的說明只是為了例示，並非意圖限定於此。
（試驗例1） 作為實施例1－1，利用磁控濺鍍裝置（CANON ANELVA製造的C‐3010濺鍍系統），在玻璃基板上依次形成Cr－Ti（6nm）、Ni－W（5nm）、Ru（20nm）的膜，在所得物品上形成Co－Pt－SiO2
（10nm）膜作為下部顆粒層（顆粒層的剩餘部分），於其上使用包含Co－Pt－ZnO的濺鍍靶，在Ar為5.0Pa的環境下以300W進行濺鍍，形成膜厚為3nm的各磁性膜作為上部顆粒層（顆粒層的與蓋層的邊界部分），再於其上形成作為蓋層的Co－Cr－Pt－B（0～8nm）膜，形成了各層。在實施例1－1中，上部顆粒層的氧化物包含ZnO。
另外，作為實施例1－2～實施例1－5，除上部顆粒層的氧化物包含WO3
、MnO、Fe2
O3
、MoO3
以外，形成與實施例1相同的膜。 而且，作為比較例1，除上部顆粒層的氧化物相包含SiO2
以外，按照與實施例1相同的方式形成各層。
對於上述的實施例1－1～1－5和比較例1，測定相對於蓋層膜厚的粗糙度（Ra）和反轉開始磁場（－Hn）。它們的比較以圖表顯示在第3圖和4中。在第3圖和第4圖中，SiO2
是指比較例1、ZnO是指實施例1－1、WO3
是指實施例1－2、MnO是指實施例1－3、Fe2
O3
是指實施例1－4、MoO3
是指實施例1－5。
此外，在實施例1－1～1－5和比較例1中，下部顆粒層均為67Co－23Pt－10SiO2
（mol%），而蓋層均為60Co－10Cr－15Pt－5B（mol%）。 另外，在實施例1－1中，上部顆粒層為62Co－21Pt－17ZnO（mol%）（ZnO＝30vol.%），在比較例1中，上部顆粒層為67Co－22Pt－10SiO2
（mol%）（SiO2
＝30vol.%）。上部顆粒層分別如下：在實施例1－2中為70Co－23Pt－7WO3
（mol%）（WO3
＝30vol.%）、在實施例1－3中為61Co－20Pt－19MnO（mol%）（MnO＝30vol.%）、在實施例1－4中為68Co－23Pt－10Fe2
O3
（mol%）（Fe2
O3
＝30vol.%）、在實施例1－5中為62Co－21Pt－18MoO3
（mol%）（MoO3
＝30vol.%）。 此外，粗糙度（Ra）使用SII製造的原子間力顯微鏡（AFM）進行測定，反轉開始磁場（－Hn）使用玉川製作所製造的樣品振動型磁力計（VSM）來測定。
如第3圖所示可知：與上部顆粒層的氧化物為SiO2
的比較例1相比，上部顆粒層的氧化物為ZnO的實施例1－1～1－5即使蓋層的膜厚（tc）薄，也可見Ra的充分降低，由此上層的以Co為主的蓋層與Zn氧化物的潤濕性良好。另外，由第4圖可知：在實施例1－1～1－5中，與上部顆粒層的氧化物為SiO2
的比較例1相比，在蓋層更薄的範圍d（－Hn）/dtc為正，由此獲得了蓋層的SFD效果。
（試驗例2） 作為參考例，分別使用作為不含Zn的濺鍍靶的67Co－22Pt－10SiO2
（mol%）（SiO2
＝30vol.%）、作為含Zn的濺鍍靶的62Co－21Pt－17ZnO（mol%）（ZnO＝30vol.%），按照與試驗例1相同的方式製作連Ru也成膜之後形成了13nm的單一顆粒層的樣品，測定磁各向異性Ku。 此外，磁各向異性（Ku）使用玉川製作所製造的磁扭矩計（TRQ）來測定。
當顆粒層的氧化物為SiO2
時，Ku值為6.16×106
erg／cc，相對於此，當為ZnO時，Ku值為5.04×106
erg／cc。由此可知：使用含Zn的濺鍍靶時Ku變低。因此，下部顆粒層往往會使用Ku變高的組成的濺鍍靶，因此可以認為希望在下部顆粒層中存在不含Zn的層。
（試驗例3） 作為實施例3－1～3－22，使用Co－Pt－ZnO、Co－Pt－SiO2
－ZnO、Co－Pt－B2
O3
－ZnO、Co－Pt－TiO2
－ZnO的濺鍍靶製造了Zn含量發生變化的多個試製品。各濺鍍靶的組成作為參考見表1。
表1
使用上述各試製品，利用與試驗例1相同的方法形成磁性膜，測定相對於蓋層膜厚的粗糙度（Ra）和反轉開始磁場（－Hn）。此外，上述試製品用於磁性膜的上部顆粒層的成膜。Zn含量與蓋層的Ra不足5Å的蓋層膜厚的關係見第5圖，Zn含量與－Hn為正的蓋層膜厚的關係見第6圖。
由第5圖可知：特別是上部顆粒層的Zn為3at%以上的實施例3－5～3－8、實施例3－12～3－15和實施例3－19～3－22，即使蓋層薄，也可見Ra的充分下降，由此上層的以Co為主的蓋層與Zn氧化物的潤濕性變得更好。另外，由第6圖可知：特別是上部顆粒層的Zn為3at%以上的實施例3－5～3－8、實施例3－12～3－15和實施例3－19～3－22，由於d（－Hn）/dtc為正的蓋層的膜厚變得相當薄，藉由添加Zn，利用薄的蓋層使SFD更進一步得到改善。
1‧‧‧記錄層
2‧‧‧顆粒層
2a‧‧‧邊界部分
2b‧‧‧剩餘部分
3‧‧‧蓋層
4a‧‧‧金屬相
4b‧‧‧氧化物相
tg‧‧‧顆粒層整體的厚度
tb‧‧‧邊界部分的厚度
tc‧‧‧蓋層的厚度
第1圖是記錄層的沿層疊方向的剖面圖，其示意性地顯示本發明的一實施方式的垂直磁記錄介質的記錄層。 第2圖是記錄層的沿層疊方向的剖面圖，其示意性地顯示現有的垂直磁記錄介質的記錄層。 第3圖是顯示在實施例的試驗例1的濺鍍時隨著蓋層的膜厚tc的增大Ra變化的圖表。 第4圖是顯示在實施例的試驗例1的濺鍍時隨著蓋層的膜厚tc的增大－Hn變化的圖表。 第5圖是顯示實施例的試驗例3中的Zn含量與蓋層的Ra不足5Å的蓋層的膜厚的關係的圖表。 第6圖是顯示實施例的試驗例3中的Zn含量與－Hn為正的蓋層的膜厚的關係的圖表。
Claims (11)
- 一種垂直磁記錄介質，其中， 具有一顆粒層和一蓋層作為構成記錄層的至少一部分的層， 該顆粒層包含金屬氧化物作為一非磁性體、且一磁性體分散在該非磁性體中， 該蓋層形成於該顆粒層上、且不含金屬氧化物， 該蓋層正下方的顆粒層的與蓋層的一邊界部分的氧化物相是含有選自Zn、W、Mn、Fe和Mo中的至少一種而形成的。
- 如申請專利範圍第1項所述的垂直磁記錄介質，其中， 該顆粒層的該邊界部分的氧化物相是含有Zn而形成的。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的垂直磁記錄介質，其中， 該顆粒層的該邊界部分的氧化物相還含有B和Si中的至少一種而形成的。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的垂直磁記錄介質，其中， 該顆粒層的該邊界部分的氧化物相還含有Ti而形成的。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的垂直磁記錄介質，其中， 該顆粒層的除該邊界部分以外的一剩餘部分具有不含Zn的層。
- 如申請專利範圍第5項所述的垂直磁記錄介質，其中， 該顆粒層的該剩餘部分含有選自Si、B和Ti中的至少一種元素的氧化物作為氧化物相，該剩餘部分中的氧化物相的氧化物的總計含量為20vol.%～50vol.%。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的垂直磁記錄介質，其中， 該顆粒層的該邊界部分的氧化物相含有Zn，該氧化物相的Zn含量為3at%以上。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的垂直磁記錄介質，其中， 在記錄層的層疊方向上，該邊界部分的厚度在顆粒層整體的厚度中所占的比例為3%～50%。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的垂直磁記錄介質，其中， 包括該邊界部分在內的顆粒層整體是含有作為金屬相的選自Co、Pt、Ru和Cr中的至少一種金屬而形成的。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的垂直磁記錄介質，其中， 該蓋層是含有選自Co、Cr、Pt和B中的至少一種金屬而形成的。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的垂直磁記錄介質，其中， 在記錄層的層疊方向上，該蓋層的厚度為1nm～3nm。
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