TWI719803B - 高垂直磁異向性之垂直磁性記錄媒體及提升其垂直磁異向性的方法 - Google Patents

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Abstract

一種高垂直磁異向性之垂直磁性記錄媒體，包括一基板、一形成於該基板的上方的晶種層、一形成於該晶種層上的中間層、一形成於該中間層上且是由一混有AgC與FePt合金為主的複合磁性材料所製成的磁性記錄層，及一形成於該磁性記錄層上的非晶頂層。該非晶頂層是由一選自下列所構成之群組的化合物所製成：碳化硼、氮化硼、碳化矽、氧化矽，及碳氧化矽；其中，該非晶頂層具有一介於0.5 nm至3.0 nm間的厚度。本發明亦提供一種提升垂直磁異向性的方法。

Description

高垂直磁異向性之垂直磁性記錄媒體及提升其垂直磁異向性的方法
本發明是有關於一種垂直磁性記錄媒體(perpendicular magnetic recording medium，簡稱PMR媒體)，特別是指一種高垂直磁異向性之垂直磁性記錄媒體及提升其垂直磁異向性的方法。
基於資訊更新的速度飛快，以致於PMR媒體的需求量是有增無減外，提升PMR媒體之儲存密度的技術更是此技術領域之相關技術人員所需持續關切的課題。在現有的磁性材料中，主要是以具備有正方晶相(face-centered tetragonal phase，簡稱FCT相)之鐵鉑(以下稱FePt)合金因具有高度的磁晶體各異向性(magnetocrystalline anisotropy，簡稱Ku)，而使得使用此FCT相之FePt合金做為PMR媒體之磁性記錄層可令其PMR媒體的熱穩定性提高。
然而，令FePt合金自面心立方(face-centered cubic，簡稱FCC)結構此一非序化相(disordered phase；簡稱L1 1相)轉變成序化相(ordered phase；簡稱L1 0相，即前述的FCT相)的序化溫度一般是高達600˚C以上，且呈L1 0相的FePt合金更需具備有(001)晶面的織構(texture)，才能同時呈現出垂直(out-of-plane)矯頑場(coercive field；簡稱Hc)高且水平(in-plane)矯頑場低等特性，以供垂直磁性記錄技術使用。因此，令FePt合金在較低的序化溫度下轉變成L1 0相以整合至積體電路製程(ICs process)並使呈L1 0相的FePt合金具有(001)的織構，皆是廣受業界所重視的課題。關於提升L1 0相之FePt合金於(001)方位上的織構此一議題，有部分學者是在FePt合金下方引入中間層(intermediate layer)來達成。
在現有的技術中，所屬技術領域的相關技術人員也有採用FePt-SiO 2磁性複合材料或FePt-AgC磁性複合材料來降低FePt合金的序化溫度。
以FePt-SiO 2磁性複合材料舉例來說，其一般是透過濺射一由FePt-SiO 2磁性複合材料所構成的濺鍍靶材來成膜出該FePt-SiO 2磁性記錄層，該FePt-SiO 2磁性記錄層若是透過實驗室機型的濺鍍設備來成膜，通常將因設備本身的輸出功率不足而導致FePt合金的序化度不佳；因此，僅能透過商業用機型的濺鍍設備以提高濺鍍過程中的輸出功率才可提升FePt-SiO 2磁性記錄層中的FePt合金的序化度並降低FePt合金的序化溫度。
另，以FePt-AgC磁性複合材料舉例來說，其一般是透過濺射一FePt合金靶材與一AgC靶材的共濺鍍法(co-sputtering)來成膜出FePt-AgC磁性記錄層，雖然FePt-AgC磁性複合材料可令FePt合金的序化溫度自600 ˚C下降至500 ˚C與600 ˚C間。然而，然而，對於將FePt合金的序化製程整合至積體電路製程所要求的製程溫度，其序化溫度尚有改進的空間。
經上述所述可知，改良垂直磁性記錄媒體的結構並降低磁性記錄層的序化溫度以將垂直磁性記錄媒體整合至積體電路製程，是所屬技術領域中的相關技術人員有待突破的課題。
因此，本發明的目的，即在提供一種能在低於混有AgC與FePt合金為主的複合磁性材料的序化溫度條件下達成序化之高垂直磁異向性之垂直磁性記錄媒體。
本發明的另一目的，即在提供一種能在低於混有AgC與FePt合金為主的複合磁性材料的序化溫度條件下達成序化之提升垂直磁異向性的方法。
於是，本發明高垂直磁異向性之垂直磁性記錄媒體，包括一基板、一形成於該基板的上方的晶種層(seed layer)、一形成於該晶種層上的中間層(intermediate layer)、一形成於該中間層上且是由一混有AgC與FePt合金為主的複合磁性材料(composite magnetic material)所製成的磁性記錄層，及一形成於該磁性記錄層上的非晶頂層(amorphous capping layer)。該非晶頂層是由一選自下列所構成之群組的化合物所製成：碳化硼(B 4C)、氮化硼(BN)、碳化矽(SiC)、氧化矽(SiO 2)，及碳氧化矽(SiOC)；其中，該非晶頂層具有一介於0.5 nm至3.0 nm間的厚度。
此外，本發明提升垂直磁異向性的方法，包含以下步驟：一步驟(a)、一步驟(b)、一步驟(c)，及一步驟(d)。該步驟(a)是於一基板上方形成一晶種層。該步驟(b)是於該晶種層上形成一中間層。該步驟(c)是於該中間層上以共濺鍍法形成一由一混有AgC與FePt合金為主的複合磁性材料所製成的磁性記錄層。該步驟(d)是於該磁性記錄層上以濺鍍法形成一非晶頂層；其中，該非晶頂層是由一選自下列所構成之群組的化合物所製成：碳化硼、氮化硼、碳化矽、氧化矽，及碳氧化矽，且具有一介於0.5 nm至3.0 nm間的厚度，且該步驟(d)所實施的一基板溫度是足以令該非晶頂層內的元素經固態擴散(surface diffusion)的途徑擴散至該FePt合金的磁性晶粒(magnetic grains)中與其磁性晶粒的晶界(grain boundary)間，從而使該複合磁性材料具有一顆粒狀結構(granular structure)並達一序化相(L1 0相)，且該步驟(d)的基板溫度是相對低於該複合磁性材料的一序化溫度。
本發明的功效在於：在該磁性記錄層上引入該非晶頂層並在該步驟(d)之基板溫度的條件下，可使該非晶頂層內的元素經固態擴散途徑擴散至該磁性記錄層令該磁性記錄層內的Fe、Pt原子重新排列至FCT的晶格位置，從而在低於該複合磁性材料之序化溫度的條件下使該複合磁性材料達成序化。
參閱圖1與圖2，本發明高垂直磁異向性之垂直磁性記錄媒體的一實施例，包括一基板2、一形成於該基板2的上方的晶種層3、一形成於該晶種層3上的中間層4、一形成於該中間層4上且是由一混有AgC與FePt合金為主的複合磁性材料所製成的磁性記錄層5，及一形成於該磁性記錄層5上的非晶頂層6。該非晶頂層6是由一選自下列所構成之群組的化合物所製成：碳化硼、氮化硼、碳化矽、氧化矽，及碳氧化矽。
此外，本發明提升垂直磁異向性的方法的一實施例，依序包含以下步驟：一步驟(a)、一步驟(b)、一步驟(c)、一步驟(d)，及一步驟(e)。
該步驟(a)是於該基板2上方形成該晶種層3。
該步驟(b)是於該晶種層3上形成該中間層4。
該步驟(c)是於該中間層4上以共濺鍍法形成該由混有AgC與FePt合金為主的複合磁性材料所製成的磁性記錄層5。
該步驟(d)是於該磁性記錄層5上以射頻濺鍍法(r.f. sputtering)形成該非晶頂層6，且該步驟(d)所實施的一基板溫度是足以令該非晶頂層6內的元素經固態擴散的途徑擴散至該磁性記錄層5之FePt合金的磁性晶粒中與其磁性晶粒的晶界間，從而使該複合磁性材料具有一顆粒狀結構並達一序化相，且該步驟(d)的基板溫度是相對低於該複合磁性材料的一序化溫度。
該步驟(e)是以該步驟(d)所實施的基板溫度繼續持溫以執行一後退火處理(post annealing treatment)。
在本發明該實施例中，該非晶頂層6是碳化硼(B 4C)。
更具體地來說，本發明該非晶頂層6是用以在其濺鍍過程中供該磁性記錄層5與該非晶頂層6兩者經該基板溫度所供應的熱能，透過固態擴散(亦稱表面擴散)的途徑令該磁性記錄層5內的Fe、Pt原子重新排列至FCT的晶格位置，同時令非晶頂層6內的B、C元素與該磁性記錄層5內的Ag、C等元素擴散至該磁性記錄層的FePt合金磁性晶粒中與其磁性晶粒的晶界間，從而成膜成上述的顆粒狀結構並因Fe、Pt原子重新排列至FCT的晶格位置而提升FePt合金的序化度。須說明的是，當該非晶頂層6厚度過厚時，無法完成表面擴散；相反地，當該非晶頂層6厚度不足時，製程時間過短不易控制且對表面擴散效益不大。因此，較佳地，該非晶頂層6具有一介於0.5 nm至3.0 nm間的厚度；更佳地，該非晶頂層6的厚度介於0.5 nm至1.0 nm間。
較佳地，以該複合磁性材料的體積百分比計，FePt合金含量介於60 vol%至80 vol%間，AgC含量介於20 vol%至40 vol%間。關於FePt合金裡的原子組成配比，並非本發明之技術重點，且所屬技術領域的相關技術人員皆知，FePt合金裡的Fe原子與Pt原子的配比關係一般是趨近於1比1，其目的在於供應相近比例的原子佔據在FCT之晶格位置。此處須進一步說明的是，當該磁性記錄層5的厚度太薄，一來製程條件嚴苛且不易控制，二來是影響FePt合金的序化度；當該磁性記錄層5的厚度太厚，則容易生成FePt雙層結構不利於柱狀晶(columnar grain)生長。因此，較佳地，該磁性記錄層5具有一介於4 nm至10 nm間的厚度。
適用於本發明該實施例之中間層4具有一Mg 1-xA xO 1-yD y之化學式，A是一選自由下列所構成之群組的金屬元素：Ti、Al、Ta、V、Sc、Y，及前述金屬元素的組合，D是N，或N與一選自由下列所構成之群組的非金屬元素的組合：C、B，及前述非金屬元素的組合，0.3≤x>0.8，且0.1≤y≤0.51，且該化學式是一岩鹽結構(rock salt structure)，A於該岩鹽結構中是取代Mg的部分晶格位置，且D於該岩鹽結構中是取代O的部分晶格位置。在本發明該實施例中，該中間層4之化學式為Mg 0.5Ti 0.5O 0.9N 0.1。
關於該中間層4之化學式中的元素與該磁性記錄層5兩者間的關係，可參申請人於中華民國第TWI640644證書號專利案所載技術內容，於此不再多加贅述。但此處須說明的是，該中間層4的用意在於，供實施該步驟(c)以共濺鍍該磁性記錄層5、實施該步驟(d)以濺鍍該非晶頂層6與實施該步驟(e)之後退火處理時，透過該基板溫度所提供的熱能以令該中間層4內的N原子與O原子經由表面擴散的途徑分別擴散至該磁性記錄層5之FePt合金磁性晶粒中與其磁性晶粒的晶界；因此，在濺鍍設備規格佳(如，商用機型)的條件下，該中間層4的厚度越薄越好，但是當濺鍍設備的規格屬於實驗室機型時，僅能提高該中間層4的厚度。因此，較佳地，該中間層4具有一介於5 nm至40 nm間的厚度；該步驟(d)的基板溫度是不高於500 ˚C。更佳地，該步驟(d)的基板溫度是介於465 ˚C至485 ˚C間，且該步驟(c)所實施的一基板溫度是實質相同於該步驟(d)。
較佳地，該晶種層3是由一具有(200)織構之CrRu合金所構成，並具有一介於10 nm至150 nm間的厚度。
比較例>CE>
本發明之高垂直磁異向性之垂直記錄媒體的一比較例(CE)大致上是相同於該實施例，其不同處在於，該比較例(CE)未包括該非晶頂層6，其具體之提升垂直磁異向性的方法是詳細說明於下。
首先，於一背景壓力(base pressure)為1×10 -7Torr的真空腔體(vacuum chamber)內引入氬氣(Ar)，並在一約1×10 -3Torr的工作壓力(working pressure)下透過直流濺鍍技術(d.c. sputtering)濺射一位在該真空腔體內的Cr 83Ru 17合金靶，以在290 ˚C的一基板溫度條件下於一空白玻璃基板上沉積一厚度約130 nm的CrRu晶種層。
接著，控制該真空腔體的工作壓力至10 mTorr並透過直流濺鍍技術濺射其內部的一Mg 0.5Ti 0.5O 0.9N 0.1合金靶，以在435 ˚C的一基板溫度條件下於該CrRu晶種層上沉積一厚度約30 nm的MgTiON中間層。
進一步，控制該真空腔體的工作壓力至3 mTorr並透過共濺鍍技術濺射其內部的一Fe 52Pt 48合金靶與一AgC合金靶，以在470 ˚C的一基板溫度條件下於該MgTiON中間層上沉積一厚度約8 nm的FePt-40%AgC磁性記錄層；其中，該FePt-40%AgC磁性記錄層內的成分是透過調整該Fe 52Pt 48合金靶與該AgC合金靶兩者的輸出功率以改變其對應的鍍率所取得，該Fe 52Pt 48合金靶的輸出功率為30 W，且對應換算的鍍率為0.088 nm/sec；該AgC合金靶的輸出功率為27 W，且對應換算的鍍率為0.035 nm/sec。
最後，在該470 ˚C的基板溫度條件繼續持溫，以對該FePt-40%AgC磁性記錄層實施2分鐘的後退火處理。
具體例1>E1>
本發明之高垂直磁異向性之垂直記錄媒體的一具體例1(E1)大致上是相同於該實施例，且提升垂直磁異向性的方法亦大致上相同於該比較例(CE)，其不同處是在於，該具體例1(E1)之方法還包括以濺鍍法形成該非晶頂層6，其具體之提升垂直磁異向性的方法是說明於下。
控制該真空腔體的工作壓力至100 mTorr並透過射頻濺鍍技術以100 W之輸出功率濺射其內部的一B 4C合金靶，以在470 ˚C的該基板溫度條件下於該FePt-40%AgC磁性記錄層上沉積一厚度約0.5 nm的B 4C非晶頂層。
具體例2>E2>
本發明之高垂直磁異向性之垂直記錄媒體與提升垂直磁異向性的方法的一具體例2(E2)大致上是相同於該具體例1(E1)，其不同處是在於，該具體例2(E2)之B 4C非晶頂層的厚度約1 nm。
具體例3>E3>
本發明之高垂直磁異向性之垂直記錄媒體與提升垂直磁異向性的方法的一具體例3(E3)大致上是相同於該具體例2(E2)，其不同處是在於，該具體例3(E3)之FePt-40%AgC磁性記錄層的厚度約6 nm。
>分析數據>
參閱圖2所顯示之XRD圖可知，依CrRu晶種層與MgTiON中間層之(002)繞射峰的顯示說明了MgTiON中間層/CrRu晶種層與FePt-40%AgC磁性記錄層/MgTiON中間層間的晶錯合(lattice misfit)分別約3%與9%，各具體例(E1、E2、E3)之該FePt-40%AgC磁性記錄層於(001)晶面與(003)晶面皆呈現出L1 0-FePt的繞射訊號峰，並呈現有(002)晶面之L1 0-FePt的基礎繞射峰；其中，(001)/(003)所呈現之超晶格(superlattice)反射訊號象徵著CrRu晶種層與MgTiON中間層之(002)織構(texture)可促進FePt合金具有(001)晶面的優選取向(preferred orientation)。
此外，圖2更顯示出該比較例(CE)與該等具體例(E1、E2、E3)之FePt合金的化學序化度(chemical ordering degree)是正比於[I(001)/I(002)] 1/2值，其是自該比較例(CE)的2.76增加至該具體例1(E1)的2.97、該具體例2(E2)的2.99與該具體例3(E3)的2.87。前述化學序化度的增加可經由各B 4C非晶頂層之B、C元素擴散至FePt合金磁性晶粒的晶界以及在沉積成長期間自N原子所產生的空孔(vacancies)來解釋。由比較該比較例(CE)與該等具體例(E1、E2、E3)之FePt合金的化學序化度與XRD圖皆可得知，該等具體例於實施該步驟(c)、該步驟(d)與該步驟(e)時的基板溫度皆為470 ˚C，且其FePt合金更具有(001)晶面的優選取向，說明本發明該等具體例確實能在低於該FePt-40%AgC之序化溫度(500 ˚C)的條件下達成序化。
圖3左圖與右圖分別顯示有之該比較例(CE)、該等具體例(E1、E2、E3)之FePt(001)與FePt(002)的XRD搖擺曲線圖。由圖3顯示可知，該比較例(CE)之(001)/(002)反射訊號的半高寬(FWHM，以下稱∆θ 50)經量測為5.4˚/4.9˚，反觀該等具體例(E1、E2、E3)之(001)/(002)反射訊號的∆θ 50經量測分別是5.5˚/5.2˚、5.9˚/5.7˚與5.7˚/5.4˚，該等具體例之∆θ 50相對該比較例(CE1)略增加±0.5˚，其代表著FePt合金磁性晶粒的c軸軸線不重疊(misalignment)在後退火處理之後幾乎沒有惡化，且各B 4C非晶頂層對FePt合金磁性晶粒的c軸分佈的影響有限。
進一步參閱圖4所顯示的磁滯迴路圖，由該比較例(CE)與該等具體例(E1、E2、E3)之水平磁滯迴路圖與垂直磁滯迴路圖可知，即使是未引入有該B 4C非晶頂層的該比較例(CE)也同該等具體例(E1、E2、E3)般，皆呈現出垂直磁異向性。本發明該比較例(CE)之垂直矯頑場(Hc)與水平殘留磁化量(Mr (in-plane))對垂直殘留磁化量(Mr (out-of-plane))的比值各約23.6 kOe與0.27；其中，該等具體例(E2及E3)之垂直矯頑場(Hc)隨著各B 4C非晶頂層的引入，是自該比較例(CE)的23.6 kOe分別提升至29.3 kOe與28.3 kOe，且磁晶體各異向性(Ku)也分別提升1.68×10 7erg/cm 3與1.75×10 7erg/cm 3，而該等具體例(E1、E2、E3)之Mr (in-plane)對Mr (out-of-plane)的比值是自該比較例(CE)的0.27分別下降至0.11、0.06與0.02。本發明引入各B 4C非晶頂層的該等具體例(E1、E2、E3)與未引入有B 4C非晶頂層的該比較例(CE)相較下，可由圖4清楚發現該等B 4C非晶頂層能降低各具體例之水平磁滯迴路分佈，其是基於在該步驟(d)之濺鍍與該步驟(e)後退火處理過程中自該基板溫度所提供的熱能促使極薄的B 4C非晶頂層擴散至該FePt-40%AgC磁性記錄層的FePt合金磁性晶粒的晶界，並在成膜期間B、C、N與Ag等原子產生空缺導致FePt合金的序化度獲得改善。
進一步參閱圖5與圖6所分別顯示之TEM表面影像與TEM截面影像。由圖5顯示可知，本發明該比較例(CE)之部分FePt合金磁性晶粒是以迷宮狀結構相互連接，其代表著該比較例(CE)之FePt-40%AgC磁性記錄層中的AgC在二維的平面中無法有效地隔離FePt合金磁性晶粒，另由圖6顯示可知，該比較例(CE)之FePt合金磁性晶粒是晶粒寬度約14.7 nm的球狀晶粒。
再參閱顯示於圖5之本發明的該等具體例(E1、E2、E3)可知，在引入有該等B 4C非晶頂層後，可發現其FePt-40%AgC磁性記錄層中的FePt合金磁性晶粒尺寸變大，且經過該等B 4C非晶頂層的擴散後，其FePt合金磁性晶粒也自該比較例(CE)的迷宮狀結構變成彼此連接成不規則的形狀並呈現出較大且較寬的晶粒尺寸分佈；又，由圖6顯示更可發現，其FePt合金磁性晶粒之接觸角(contact angle)大於該比較例(CE)，且其FePt-40%AgC磁性記錄層的表面也較該比較例(CE)更為平坦。
由圖7所顯示之本發明該具體例2(E2)之HAADF俯視影像暨EDX圖可知，在相同FePt磁性晶粒區域中可見有Fe元素與Pt元素，而在FePt合金磁性晶粒中的Ag元素更加清晰。此外，Mg、Ti、O等元素是單獨出現在FePt合金磁性晶粒的部分邊界區域，但N元素則是有更多樣化。關於原子序更小的B原子與C原子之成分分布，則需參閱以下圖8所示之EELS圖。
圖8所示之EELS圖是以小於5 nm的光束尺寸來偵測較輕的B元素與C元素，由圖8所示可知本發明該具體例2(E2)之FePt合金磁性晶粒可觀察到B元素，而FePt合金磁性晶粒之晶界則可觀察到C元素。
進一步參閱圖9所示之本發明該具體例2(E2)的XPS圖，其經擬合後，Fe元素是呈FeO氧化物與Fe-B的形式，而Pt元素與C元素是以金屬與碳的形式存在。
參閱圖10所示之本發明該具體例2(E2)的HAADF截面影像暨EDX圖，在以聚焦離子束(FIB)製備分析樣品過程中該具體例2(E2)沉積了保護層碳，其在整個FePt合金磁性晶粒上都可見有C元素的成分分布。此外，在該具體例2(E2)之MgTiON中間層(Mg、Ti)與FePt-40%AgC磁性記錄層(Fe、Pt)兩者之間看不到交互擴散，在實施該步驟(d)之B 4C非晶頂層的沉積過程中之基板溫度所提供的高溫與實施該步驟(e)之後退火處理過程中，該MgTiON中間層中的O、N等原子擴散至該FePt-40%AgC磁性記錄層；其中，O原子是位在FePt合金磁性晶粒的晶界處並圍繞FePt合金磁性晶粒，而N原子則是擴散進入到FePt合金磁性晶粒。
經上述所有分析數據之詳細說明可知，本發明在該磁性記錄層5上引入該非晶頂層6，就其晶體結構來說，各B 4C非晶頂層可輔助該等具體例(E1、E2、E3)之FePt合金具有(001)晶面的優選取向，且對該等具體例之FePt合金磁性晶粒的c軸分佈影響不大。此外，就其顯微結構來看，經各B 4C非晶頂層內部B原子與C原子的擴散後可使各FePt-40%AgC磁性記錄層中的FePt合金磁性晶粒尺寸變大並具有較寬的尺寸分佈，且該等具體例(E1、E2、E3)之FePt合金磁性晶粒的接觸角較高，其FePt-40%AgC磁性記錄層表面較為平坦。又，就其磁性質來說，該等具體例(E2、E3)之垂直矯頑場(Hc)與磁晶各異向性(Ku)皆有提升，且最高分別可達29.3 kOe與1.75×10 7erg/cm 3，而該等具體例(E1、E2、E3)之Mr (in-plane)對Mr (out-of-plane)的比值也皆有下降，其最低可達0.02。
本發明該非晶頂層6透過濺鍍期間自該基板溫度(470 ˚C)所提供的熱能及後退火處理，可同時令非晶頂層6內的B、C元素與該磁性記錄層5內的Ag、C等元素經由表面擴散的途徑擴散至該磁性記錄層5的FePt合金磁性晶粒中與其磁性晶粒的晶界間，從而使Fe、Pt原子重新排列至FCT的晶格位置以使其FePt合金具有(001)晶面的優選取向並提升FePt合金的序化度。本發明該等具體例確實能在低於該FePt-40%AgC之序化溫度(500 ˚C)的條件下達成序化。
綜上所述，本發明高垂直磁異向性之垂直磁性記錄媒體及提升垂直磁異向性的方法，在該磁性記錄層5上引入該非晶頂層6後，確實可在低於該FePt-40%AgC之序化溫度(500 ˚C)的條件下(475 ˚C)達成序化，故確實能達成本發明的目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
2:基板 3:晶種層 4:中間層 5:磁性記錄層 6:非晶頂層
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一正視示意圖，說明本發明之高垂直磁異向性之PMR的一實施例； 圖2是一X射線繞射(X-ray diffraction，以下簡稱XRD)圖，說明本發PMR媒體之一比較例(CE)、一具體例1(E1)、一具體例2(E2)與一具體例3(E3)的一晶種層、一中間層與一磁性記錄層間的磊晶關係； 圖3是一XRD搖擺曲線(rocking curve)圖，說明本發明該比較例(CE)與該等具體例(E1、E2、E3)之磁性記錄層的c軸分佈； 圖4是一磁滯迴路(magnetic hysteresis loop)圖，說明本發明該比較例(CE)與該等具體例(E1、E2、E3)之磁性質； 圖5是一穿透式電子顯微鏡(transmission electron microscope；以下稱TEM)表面影像，說明本發明該比較例(CE)與該等具體例(E1、E2、E3)之表面形貌； 圖6是一TEM截面影像，說明本發明該比較例(CE)與該等具體例(E1、E2、E3)之截面結構； 圖7是一高角度環形暗場(high angle annular dark filed；簡稱HAADF)俯視影像暨能量色散光譜(energy dispersive X-ray spectroscopy；簡稱EDX)圖，說明本發明該具體例2(E2)之成分分布； 圖8是一TEM表面影像暨電子能量損失光譜(electron energy loss spectroscopy；簡稱EELS)圖，說明本發明該具體例2(E2)之成分分布； 圖9是一X光電子光譜(X-ray photoelectron spectroscopy；簡稱XPS)圖，說明本發明該具體例2(E2)之非晶頂層與磁性記錄層間的原子鍵結關係；及 圖10是一HAADF截面影像暨EDX圖，說明本發明該具體例2(E2)之截面成分分布。
2:基板
3:晶種層
4:中間層
5:磁性記錄層
6:非晶頂層

Claims (9)

  1. 一種高垂直磁異向性之垂直磁性記錄媒體，其包含：一基板；一晶種層，形成於該基板的上方；一中間層，形成於該晶種層上；一磁性記錄層，形成於該中間層上且是由一混有AgC與FePt合金為主的複合磁性材料所製成，以該複合磁性材料的體積百分比計，FePt合金含量介於60vol%至80vol%間，AgC含量介於20vol%至40vol%間，且該磁性記錄層具有一介於4nm至10nm間的厚度；及一非晶頂層，形成於該磁性記錄層上且是由一選自下列所構成之群組的化合物所製成：碳化硼、氮化硼、碳化矽、氧化矽，及碳氧化矽；其中，該非晶頂層具有一介於0.5nm至3.0nm間的厚度。
  2. 如請求項1所述的高垂直磁異向性之垂直磁性記錄媒體，其中，該非晶頂層的厚度介於0.5nm至1.0nm間。
  3. 如請求項1所述的高垂直磁異向性之垂直磁性記錄媒體，其中，該中間層具有一Mg1-xAxO1-yDy之化學式，A是一選自由下列所構成之群組的金屬元素：Ti、Al、Ta、V、Sc、Y，及前述金屬元素的組合，D是N，或N與一選自由下列所構成之群組的非金屬元素的組合：C、B，及前述非金屬元素的組合，0.3
    Figure 109101211-A0305-02-0020-1
    x<0.8，且0.1
    Figure 109101211-A0305-02-0020-2
    y
    Figure 109101211-A0305-02-0020-3
    0.51，且該化學式是一岩鹽結構，A於該岩鹽結構中是取代Mg的部分晶 格位置，且D於該岩鹽結構中是取代O的部分晶格位置，該中間層具有一介於5nm至40nm間的厚度。
  4. 如請求項1所述的高垂直磁異向性之垂直磁性記錄媒體，其中，其中，該晶種層是由一具有(200)織構之CrRu合金所構成，並具有一介於10nm至150nm間的厚度。
  5. 一種提升垂直磁異向性的方法，包含以下步驟：一步驟(a)，於一基板上方形成一晶種層；一步驟(b)，於該晶種層上形成一中間層；一步驟(c)，於該中間層上以共濺鍍法形成一由一混有AgC與FePt合金為主的複合磁性材料所製成的磁性記錄層；及一步驟(d)，於該磁性記錄層上以濺鍍法形成一非晶頂層；其中，該非晶頂層是由一選自下列所構成之群組的化合物所製成：碳化硼、氮化硼、碳化矽、氧化矽，及碳氧化矽，且具有一介於0.5nm至3.0nm間的厚度；及其中，該步驟(d)所實施的一基板溫度是足以令該非晶頂層內的元素經固態擴散的途徑擴散至該FePt合金的磁性晶粒中與其磁性晶粒的晶界間，從而使該複合磁性材料具有一顆粒狀結構並達一序化相，且該步驟(d)的基板溫度是相對低於該複合磁性材料的一序化溫度。
  6. 如請求項5所述的提升垂直磁異向性的方法，於該步驟(d)後還包含一步驟(e)，該步驟(e)是以該步驟(d)所實施的基板溫度繼續持溫以執行一後退火處理。
  7. 如請求項5所述的提升垂直磁異向性的方法，其中，該步驟(d)的基板溫度是不高於500℃。
  8. 如請求項5所述的提升垂直磁異向性的方法，其中，該步驟(d)的基板溫度是介於465℃至485℃間。
  9. 如請求項5所述的提升垂直磁異向性的方法，其中，該步驟(c)所實施的一基板溫度是實質相同於該步驟(d)。
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陳怡秀，利用非磁性材料B與TaOx對FePt薄膜做晶粒分隔之研究，國立中興大學材料科學與工程學系碩士論文，國家圖書館上架日2017/12/29 *

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