WO2017221573A1

WO2017221573A1 - 磁気記録媒体

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Publication number: WO2017221573A1
Application number: PCT/JP2017/017764
Authority: WO
Inventors: 友博森谷; 中田　仁志; 島津　武仁
Original assignee: 富士電機株式会社; 国立大学法人東北大学
Priority date: 2016-06-23
Filing date: 2017-05-10
Publication date: 2017-12-28
Also published as: US11087794B2; JPWO2017221573A1; US20180286445A1; JP2019106231A; MY185710A; JP6787433B2

Abstract

本発明の目的は、磁性結晶粒が良好に分離されているグラニュラー構造を有する磁性層または磁気記録層を含む磁気記録媒体を提供することである。本発明の磁気記録媒体は、基板と、シード層と、磁気記録層とを含み、磁気記録層は、規則合金からなる連続膜である第１磁性層と、規則合金からなる磁性結晶粒と非磁性結晶粒界とからなるグラニュラー構造を有する第２磁性層とを有し、シード層は、ＮａＣｌ型化合物、スピネル型化合物、およびペロブスカイト型化合物からなる群から選択される材料からなる。

Description

磁気記録媒体

　本発明は、磁気記録媒体に関する。具体的には、ハードディスク磁気記録装置（ＨＤＤ）に用いられる磁気記録媒体に関する。

　磁気記録の高密度化を実現する技術として、垂直磁気記録方式が採用されている。垂直磁気記録媒体は、非磁性基板と、硬質磁性材料から形成される磁気記録層を少なくとも含む。垂直磁気記録媒体は、任意選択的に、軟磁性材料から形成されて、磁気ヘッドが発生する磁束を磁気記録層に集中させる役割を担う軟磁性裏打ち層、磁気記録層の硬質磁性材料を目的の方向に配向させるための下地層、磁気記録層の表面を保護する保護層などをさらに含んでもよい。

　良好な磁気特性を得ることを目的として、グラニュラー磁性材料を用いて垂直磁気記録媒体の磁気記録層を形成することが提案されている。グラニュラー磁性材料は、磁性結晶粒と、磁性結晶粒の周囲を取り囲むように偏析した非磁性結晶粒界とを含む。グラニュラー磁性材料中の個々の磁性結晶粒は、非磁性結晶粒界によって磁気的に分離されている。

　近年、垂直磁気記録媒体の記録密度のさらなる向上を目的として、グラニュラー磁性材料中の磁性結晶粒の粒径を縮小させる必要に迫られている。一方で、磁性結晶粒の粒径の縮小は、記録された磁化（信号）の熱安定性を低下させる。そのため、磁性結晶粒の粒径の縮小による熱安定性の低下を補償するために、グラニュラー磁性材料中の磁性結晶粒を、より高い結晶磁気異方性を有する材料を用いて形成することが求められている。求められる高い結晶磁気異方性を有する材料として、種々のＬ１₀型規則合金を提案されている。代表的なＬ１₀型規則合金は、ＦｅＰｔ、ＣｏＰｔ、ＦｅＰｄ、ＣｏＰｄなどを含む。

　Ｌ１₀型規則合金を含むグラニュラー構造を有する磁気記録層の磁性結晶粒の分離を、磁気記録層の下に形成される層によって向上させる試みがなされてきている。たとえば、米国特許出願公開第２０１３／０１７００７５号明細書（特許文献１）は、ＭｇＯ、ＳｉＮまたはＴｉＣを含む下地層の上に、ＦｅＰｔを含む不連続な島状構造を有するシード層を形成し、その上にＬ１₀型ＦｅＰｔＸ磁性結晶粒と非磁性結晶粒界とを含むグラニュラー構造を有する磁気記録層を形成することを提案している。この提案では、シード層を構成するＦｅＰｔ粒子を起点として磁気記録層のＬ１₀型ＦｅＰｔＸ磁性結晶粒が形成され、下地層が露出している区域に磁気記録層の非磁性結晶粒界が形成されている。

　また、特開２０１３－２３２２６９号公報（特許文献２）は、マイクロ波アシスト記録用磁気記録媒体における記録ビットの寸法の縮小を目的として、ＦｅＰｔおよびＳｉＯ₂からなる記録層と、ＦｅＰｔおよびＣからなる共鳴層とからなる磁気記録層を有する磁気記録媒体を提案している。この提案においては、ＦｅＰｔおよびＳｉＯ₂からなる記録層は、ＳｉＯ₂がＦｅＰｔの結晶粒界に偏析することなく、結晶粒が連続的につながった構造を有している。

　さらに、特開２０１４－０８１９８１号公報（特許文献３）は、磁性人工格子膜を最上層とする積層構造を有する磁気記録層を含むマイクロ波アシスト記録用磁気記録媒体を提案している。この提案では、磁性人工格子膜を最上層とし、その下にグラニュラー構造を有する磁性層を配置することによって、所望される異方性磁界（Ｈｋ）の分布を有する磁気記録層が得られると報告されている。１つの構成例として、３層構造の磁気記録層の最下層が、Ｌ１₁型ＣｏＰｔ基規則合金の磁性結晶粒と、（Ｔｉ_0.8Ｓｉ_0.2）Ｏ₂の非磁性結晶粒界とを含むグラニュラー構造を有する例（サンプルＣ５）が開示されている。

　一方、Ｌ１₀型規則合金に垂直磁気記録に適した配向を付与するために、ＭｇＯなどのシード層が一般的に用いられる。しかしながら、ＭｇＯシード層の上に、Ｌ１₀型規則合金からなる磁性結晶粒と酸化物からなる非磁性結晶粒界とを含むグラニュラー構造を有する磁気記録層を形成するのが難しいことが知られている。この問題点に対して、特開２０１５－００５３２６号公報（特許文献４）は、磁気記録層中の非磁性結晶粒界の含有量を、磁気記録層の膜厚の増大につれて減少させることを提案している。

米国特許出願公開第２０１３／０１７００７５号明細書特開２０１３－２３２２６９号公報特開２０１４－０８１９８１号公報特開２０１５－００５３２６号公報

R. F. Penoyer、「Automatic Torque Balance for Magnetic Anisotropy Measurements」、The Review of Scientific Instruments、１９５９年８月、第３０巻第８号、ｐｐ．７１１－７１４近角聰信、「強磁性体の物理（下）－磁気特性と応用－」、第１版、裳華房、１９８４年３月、１０－２１頁

　依然として、磁性結晶粒が良好に分離されているグラニュラー構造を有する磁性層または磁気記録層を含む磁気記録媒体に対する要求が存在する。

　本発明の１つの構成例は、基板と、シード層と、磁気記録層とを含み、前記磁気記録層は、規則合金からなる連続膜である第１磁性層と、規則合金からなる磁性結晶粒と非磁性結晶粒界とからなるグラニュラー構造を有する第２磁性層とを有し、前記シード層は、ＮａＣｌ型化合物、スピネル型化合物、およびペロブスカイト型化合物からなる群から選択される材料から磁気記録媒体である。ここで、ＮａＣｌ型化合物は、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＴｉＮ、ＣｒＮおよびＺｒＮからなる群から選択されてもよい。スピネル型化合物は、ＭｇＡｌ₂Ｏ₄、ＦｅＡｌ₂Ｏ₄、ＺｎＡｌ₂Ｏ₄、ＭｇＡｌ₂Ｏ₄、ＦｅＣｒ₂Ｏ₄およびＭｇＣｒ₂Ｏ₄からなる群から選択されてもよい。ペロブスカイト型化合物は、一般式ＡＢＯ₃（式中、ＡはＢａ、Ｐｂ、Ｓｒ、Ｍｇ、およびＣａからなる群から選択され、ＢはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、およびＳｎからなる群から選択される）を有してもよい。また、第２磁性層の非磁性結晶粒界は、酸化物を含んでもよい。酸化物は、ＴｉＯ₂、ＳｉＯ₂、およびＡｌ₂Ｏ₃からなる群から選択することができる。

　さらに、第１磁性層の規則合金および第２磁性層の規則合金は、それぞれ独立的に、ＦｅおよびＣｏからなる群から選択される少なくとも一種の元素と、ＰｔおよびＰｄからなる群から選択される少なくとも一種の元素との合金であってもよい。第１磁性層の規則合金および第２磁性層の規則合金のそれぞれは、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ａｕ、およびＡｇからなる群から選択される少なくとも１種の元素をさらに含んでもよい。

　前述の構成を採用することにより、磁性結晶粒が良好に分離されているグラニュラー構造を有する磁性層を含む磁気記録層を有する磁気記録媒体を提供することができる。前述の構成の磁気記録層は、規則合金－Ｃグラニュラー構造層の上に規則合金－酸化物グラニュラー構造層を形成した従来型の磁気記録層よりも大きな面直方向の保磁力を有する。

本発明の１つの構成例の磁気記録媒体の概略断面図である。磁気記録層中の磁性結晶粒の分離状態を示す図であり、（ａ）は実施例１の磁気記録層のＳＥＭ写真であり、（ｂ）は実施例２の磁気記録層のＳＥＭ写真であり、（ｃ）は実施例３の磁気記録層のＳＥＭ写真であり、（ｄ）は比較例１の磁気記録層のＴＥＭ写真であり、（ｅ）は比較例３の磁気記録層のＴＥＭ写真である。

　本発明の１つの構成例の磁気記録媒体は、基板と、シード層と、磁気記録層とを含む。磁気記録層は、規則合金からなる連続膜である第１磁性層と、規則合金からなる磁性結晶粒と非磁性結晶粒界とからなるグラニュラー構造を有する第２磁性層とを有する。シード層は、ＮａＣｌ型化合物、スピネル型化合物、およびペロブスカイト型化合物からなる群から選択される材料からなる。また、本構成例の磁気記録媒体は、基板とシード層との間、または基板と下地層との間に、密着層、軟磁性裏打ち層、および／またはヒートシンク層のような当該技術において知られている層をさらに含んでもよい。加えて、本構成例の磁気記録媒体は、磁気記録層の上に、保護層および／または液体潤滑剤層のような当該技術において知られている層をさらに含んでもよい。図１に、基板１０、下地層２０、シード層３０、ならびに、第１磁性層４２と第２磁性層４４とからなる磁気記録層４０を含む磁気記録媒体の１つの構成例を示す。

　基板１０は、表面が平滑である様々な基板であってもよい。たとえば、磁気記録媒体に一般的に用いられる材料を用いて、基板１０を形成することができる。用いることができる材料は、ＮｉＰメッキを施したＡｌ合金、ＭｇＯ単結晶、ＭｇＡｌ₂Ｏ₄、ＳｒＴｉＯ₃、強化ガラス、結晶化ガラス等を含む。

　任意選択的に設けてもよい密着層（不図示）は、密着層の上に形成される層と密着層の下に形成される層との密着性を高めるために用いられる。密着層の下に形成される層としては基板１０を含む。密着層を形成するための材料はＮｉ、Ｗ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｒｕなどの金属、前述の金属を含む合金を含む。密着層は、単一の層であってもよいし、複数の層の積層構造を有してもよい。本構成例において好ましい密着層は、ＣｒＴｉから構成される。本明細書において、「スパッタ法」という記載は、ＤＣマグネトロンスパッタ法、ＲＦマグネトロンスパッタ法など当該技術において知られている任意の技術を含む。

　任意選択的に設けてもよい軟磁性裏打ち層（不図示）は、磁気ヘッドからの磁束を制御して、磁気記録媒体の記録・再生特性を向上させる。軟磁性裏打ち層を形成するための材料は、ＮｉＦｅ合金、センダスト（ＦｅＳｉＡｌ）合金、ＣｏＦｅ合金などの結晶質材料、ＦｅＴａＣ，ＣｏＦｅＮｉ，ＣｏＮｉＰなどの微結晶質材料、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＴａＺｒなどのＣｏ合金を含む非晶質材料を含む。軟磁性裏打ち層の膜厚の最適値は、磁気記録に用いる磁気ヘッドの構造および特性に依存する。他の層と連続成膜で軟磁性裏打ち層を形成する場合、生産性との兼ね合いから、軟磁性裏打ち層が１０ｎｍ～５００ｎｍの範囲内（両端を含む）の膜厚を有することが好ましい。軟磁性裏打ち層は、スパッタ法、真空蒸着法などの当該技術において知られている任意の方法を用いて形成することができる。

　本構成例の磁気記録媒体を熱アシスト磁気記録用磁気記録媒体として使用する場合、任意選択的に、ヒートシンク層（不図示）を設けてもよい。ヒートシンク層は、熱アシスト磁気記録時に発生する磁気記録層４０の余分な熱を効果的に吸収するための層である。ヒートシンク層は、熱伝導率および比熱容量が高い材料を用いて形成することができる。そのような材料は、Ｃｕ単体、Ａｇ単体、Ａｕ単体、またはそれらを主体とする合金材料を含む。ここで、「主体とする」とは、当該材料の含有量が５０質量％以上であることを示す。また、強度などの観点から、Ａｌ－Ｓｉ合金、Ｃｕ－Ｂ合金などを用いて、ヒートシンク層を形成することができる。さらに、センダスト（ＦｅＳｉＡｌ）合金、軟磁性のＣｏＦｅ合金などを用いてヒートシンク層を形成し、ヒートシンク層に軟磁性裏打ち層の機能であるヘッドの発生する垂直方向磁界を磁気記録層４０に集中させる機能を付与することもできる。ヒートシンク層の膜厚の最適値は、熱アシスト磁気記録時の熱量および熱分布、ならびに磁気記録媒体の層構成および各構成層の厚さによって変化する。他の構成層との連続成膜で形成する場合などは、生産性との兼ね合いから、ヒートシンク層の膜厚は１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。ヒートシンク層は、スパッタ法、真空蒸着法などの当該技術において知られている任意の方法を用いて形成することができる。通常の場合、ヒートシンク層は、スパッタ法を用いて形成される。ヒートシンク層は、磁気記録媒体に求められる特性を考慮して、密着層の直下、軟磁性裏打ち層の直下、シード層３０の直下などに設けることができる。

　任意選択的に設けてもよい下地層２０は、その下に形成される層の結晶構造が、磁気記録層４０の結晶配向性および磁性結晶粒のサイズなどに及ぼす影響を遮断するために設けられる層である。また、軟磁性裏打ち層を設ける場合、軟磁性裏打ち層に対する磁気的影響を抑制するために、下地層２０は非磁性であることが要求される。下地層２０を形成するための材料は、Ｐｔ、ＣｒおよびＴａなどの金属、ＮｉＷ合金、およびＣｒＴｉ、ＣｒＺｒ、ＣｒＴａ、およびＣｒＷなどのＣｒをベースとする合金を含む。下地層２０は、スパッタ法などの当該技術において知られている任意の方法を用いて形成することができる。

　シード層３０は、上層である磁気記録層４０中の磁性結晶粒の粒径および結晶配向を制御する機能を有する。また、シード層３０は、シード層３０の下にある層と磁気記録層４０との間の密着性を確保する機能を合わせて有してもよい。シード層３０を形成するための材料は、ＮａＣｌ型化合物、スピネル型化合物、およびペロブスカイト型化合物を含む。使用することができるＮａＣｌ型化合物は、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＣａＯおよびＳｒＯのような酸化物、ならびに、ＴｉＮ、ＣｒＮおよびＺｒＮのような窒化物を含む。使用することができるスピネル型化合物は、ＭｇＡｌ₂Ｏ₄、ＦｅＡｌ₂Ｏ₄、ＺｎＡｌ₂Ｏ₄、ＭｇＡｌ₂Ｏ₄、ＦｅＣｒ₂Ｏ₄およびＭｇＣｒ₂Ｏ₄を含む。使用することができるペロブスカイト型化合物は、一般式ＡＢＯ₃を有し、ＡはＢａ、Ｐｂ、Ｓｒ、Ｍｇ、およびＣａからなる群から選択され、ＢはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、およびＳｎからなる群から選択される。ＮａＣｌ型化合物、スピネル型化合物、およびペロブスカイト型化合物は、化学量論組成であっても、非化学量論組成であってもよい。シード層３０は、スパッタ法（ＲＦマグネトロンスパッタ法、ＤＣマグネトロンスパッタ法などを含む）などの当該技術において知られている任意の方法を用いて形成することができる。

　シード層３０は、単一層であってもよいし、複数の層の積層構造を有してもよい。たとえば、ＺｎＯからなる第１層と、ＭｇＯからなる第２層との積層構造を有するシード層３０を用いてもよい。

　シード層３０は、１ｎｍ以上５０ｎｍ以下、好ましくは２ｎｍ以上１０ｎｍ以下の膜厚を有する。また、ＺｎＯからなる第１層と、ＭｇＯからなる第２層との積層構造を有するシード層３０においては、ＺｎＯ第１層が１ｎｍから２０ｎｍの範囲内の膜厚を有することが好ましく、ＭｇＯ第２層が１ｎｍから２０ｎｍの範囲内の膜厚を有することが好ましい。前述の範囲内の膜厚を有することによって、優れた結晶性の表面を有するシード層３０を得ることができる。

　本構成例の磁気記録層４０は、規則合金からなる連続膜である第１磁性層４２と、規則合金からなる磁性結晶粒と非磁性結晶粒界とからなるグラニュラー構造を有する第２磁性層４４とを有する。

　第１磁性層４２は、グラニュラー構造を有する第２磁性層中の磁性結晶粒の分離を促進する機能を有する。前述の機能を実現するために、第１磁性層４２は、好ましくは１ｎｍ以上、より好ましくは２ｎｍ以上、最も好ましくは２ｎｍから１０ｎｍまでの範囲内の膜厚を有する。第１磁性層４２は、非磁性化合物を含まない非グラニュラー構造の連続膜である。また、前述の範囲内の膜厚を有する第１磁性層４２は、連続膜となる。加えて、前述の範囲内の膜厚を有する第１磁性層４２は、第２磁性層４４の表面粗さを増大させることなしに、第２磁性層４４中の磁性結晶粒の分離を促進する。

　本明細書における「連続」とは、膜が、複数の独立した部分ではなく、下の層の表面を覆うように、一体の部分から構成されていることを意味する。すなわち、米国特許出願公開第２０１３／０１７００７５号明細書（特許文献１）に開示される、ＦｅＰｔを含む不連続な島状構造を有するシード層は、「連続」であるとはみなされない。一方、連続膜は、欠損部を含んでもよい。言い換えると、「連続膜」は、複数の独立したピンホールを含む「ネットワーク」または「網目状」構造を有してもよい。あるいはまた、「連続膜」は、「通路」となる部分に規則合金が配置され、「壁」の部分が欠損部である、「迷路状」または「メイズ状」構造を有してもよい。

　第１磁性層４２が連続膜である場合、グラニュラー構造を有する第２磁性層４４は、第１磁性層４２の上に形成される。この場合には、第２磁性層の非磁性結晶粒界の材料が磁性結晶粒から分離し、良好な非磁性結晶粒界が形成される。よって、第２磁性層４４のグラニュラー構造の品質が向上し、磁気記録媒体の良好な磁気特性をもたらす。

　第１磁性層４２は、ＦｅおよびＣｏからなる群から選択される少なくとも１種の第１元素と、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、ＩｒおよびＲｈからなる群から選択される少なくとも１種の第２元素とを含む規則合金からなる。特性変調のために、第１磁性層４２の規則合金は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ａｕ、およびＡｇからなる群から選択される少なくとも１種の元素をさらに含んでもよい。望ましい特性変調は、規則合金の規則化に必要な温度の低下、およびキュリー温度の低下による熱アシスト磁気記録による記録時の加熱温度の低下を含む。また、第１磁性層４２の規則合金は、Ｌ１₀型規則構造を有することが好ましい。

　第１磁性層４２は、スパッタ法により所定の材料を堆積させることによって形成することができる。第１磁性層４２の形成において、前述の規則合金を構成する元素を所定の比率で含むターゲットを用いることができる。あるいはまた、単一の元素を含む複数のターゲットを用い、それぞれのターゲットに印加する電力を調整して元素の比率を制御することによって、第１磁性層４２を形成してもよい。第１磁性層４２を形成する際に基板を加熱することが好ましい。この際の基板温度は、３００℃～６００℃の範囲内である。この範囲内の基板温度を採用することによって、第１磁性層４２中の規則合金の規則度を向上させることができる。

　第２磁性層４４は、好ましくは２ｎｍから２０ｎｍまで、より好ましくは４ｎｍから２０ｎｍまでの範囲内の膜厚を有する。前述の範囲内の膜厚を有することにより、高い面直方向の保磁力を実現することができる。

　第２磁性層４４の磁性結晶粒は、ＦｅおよびＣｏからなる群から選択される少なくとも１種の第１元素と、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、ＩｒおよびＲｈからなる群から選択される少なくとも１種の第２元素とを含む規則合金からなる。特性変調のために、第２磁性層４４の規則合金は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ａｕ、およびＡｇからなる群から選択される少なくとも１種の元素をさらに含んでもよい。望ましい特性変調は、規則合金の規則化に必要な温度の低下、およびキュリー温度の低下による熱アシスト磁気記録による記録時の加熱温度の低下を含む。また、第２磁性層４４の規則合金は、Ｌ１₀型規則構造を有することが好ましい。

　第２磁性層４４の非磁性結晶粒界は、酸化物または炭化物を用いて形成される。使用できる酸化物は、ＴｉＯ₂、ＳｉＯ₂、およびＡｌ₂Ｏ₃を含む。使用できる炭化物は、ＢＣ、ＴｉＣ、およびＳｉＣを含む。

　第２磁性層４４は、スパッタ法により所定の材料を堆積させることによって形成することができる。第２磁性層４４の形成において、磁性結晶粒を形成する材料と非磁性結晶粒界を形成する材料とを所定の比率で含むターゲットを用いることができる。あるいはまた、磁性結晶粒を形成する材料を含むターゲットと非磁性結晶粒界を形成する材料を含むターゲットとを用い、それぞれのターゲットに印加する電力を調整して磁性結晶粒および非磁性結晶粒界の構成比率を制御することによって、第２磁性層４４を形成してもよい。ここで、磁性結晶粒を形成する材料を含むターゲットに代えて、磁性結晶粒の規則合金を構成する元素を別個に含む複数のターゲットを用いてもよい。第２磁性層４４を形成する際に基板を加熱することが好ましい。この際の基板温度は、３００℃～６００℃の範囲内である。この範囲内の基板温度を採用することによって、第２磁性層４４中の規則合金の規則度を向上させることができる。

　任意選択的に設けてもよい保護層（不図示）は、磁気記録媒体の分野で慣用的に使用されている材料を用いて形成することができる。具体的には、Ｐｔなどの非磁性金属、ダイアモンドライクカーボンなどの炭素系材料、あるいは窒化シリコンなどのシリコン系材料を用いて、保護層を形成することができる。また、保護層は、単層であってもよく、積層構造を有してもよい。積層構造の保護層は、たとえば、特性の異なる２種の炭素系材料の積層構造、金属と炭素系材料との積層構造、または金属酸化物膜と炭素系材料との積層構造であってもよい。保護層は、スパッタ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法などの当該技術において知られている任意の方法を用いて形成することができる。

　任意選択的に設けてもよい液体潤滑剤層（不図示）は、磁気記録媒体の分野で慣用的に使用されている材料を用いて形成することができる。たとえば、パーフルオロポリエーテル系の潤滑剤などを用いることができる。液体潤滑剤層は、たとえば、ディップコート法、スピンコート法などの塗布法を用いて形成することができる。

（実施例１）
　表面が平滑な化学強化ガラス基体（ＨＯＹＡ社製Ｎ－１０ガラス基体）を洗浄し、基板１０を準備した。洗浄後の基板１０をスパッタ装置内に導入した。以下、それぞれの段階において、前段階までに形成した層を含む積層体を「被積層基板」と称する。圧力０．２０ＰａのＡｒガス中で、基板１０から１８０ｍｍの位置に配置したＴａターゲットを用いるＲＦマグネトロンスパッタ法により、膜厚５ｎｍのＴａ密着層を形成した。ターゲットに印加した電力は２００Ｗであった。

　次に、圧力０．４４ＰａのＡｒガス中で、被積層基板から３２０ｍｍの位置に配置したＰｔターゲットを用いたＲＦマグネトロンスパッタ法により、膜厚１０ｎｍの下地層２０を形成した。ターゲットに印加した電力は３００Ｗであった。

　次に、圧力０．２０ＰａのＡｒガス中で、被積層基板から１８０ｍｍの位置に配置したＺｎＯターゲットを用いたＲＦマグネトロンスパッタ法により、膜厚１０ｎｍのＺｎＯ膜を形成した。ＺｎＯターゲットに印加した電力は５００Ｗであった。続いて、圧力０．１８ＰａのＡｒガス中で、被積層基板から２４０ｍｍの位置に配置したＭｇＯターゲットを用いたＲＦマグネトロンスパッタ法により、膜厚１０ｎｍのＭｇＯ膜を形成し、ＺｎＯ膜およびＭｇＯ膜の積層構造を有するシード層３０を得た。ＭｇＯターゲットに印加した電力は５００Ｗであった。

　次に、被積層基板を４５０℃に加熱した。圧力０．９０ＰａのＡｒガス中で、被積層基板から２４０ｍｍの位置に配置したＦｅＰｔターゲットを用いたＲＦマグネトロンスパッタ法により、膜厚２ｎｍのＦｅＰｔ第１磁性層４２を形成した。ターゲットに印加した電力は３００Ｗであった。

　続いて、被積層基板を４５０℃に加熱した状態で、圧力０．９０ＰａのＡｒガス中で、被積層基板から２４０ｍｍの位置に配置したＦｅＰｔターゲットおよびＴｉＯ₂ターゲットを用いたＲＦマグネトロンスパッタ法により、膜厚４ｎｍのＦｅＰｔ－ＴｉＯ₂第２磁性層４４を形成した。以上のように、連続膜であるＦｅＰｔ第１磁性層４２と、グラニュラー構造を有するＦｅＰｔ－ＴｉＯ₂第２磁性層４４との積層構造である磁気記録層４０を有する磁気記録媒体を得た。ＴｉＯ₂ターゲットに印加した電力は５００Ｗであり、ＦｅＰｔターゲットに印加した電力は１９８Ｗであった。得られた第２磁性層４４は、２５体積％のＴｉＯ₂を含有した。

（実施例２）
　第２磁性層４４を以下のようにして形成したことを除いて、実施例１の手順を繰り返して、磁気記録媒体を得た。得られた磁気記録媒体は、連続膜であるＦｅＰｔ第１磁性層４２と、グラニュラー構造を有するＦｅＰｔ－ＳｉＯ₂第２磁性層４４との積層構造である磁気記録層４０を有した。

　被積層基板を４５０℃に加熱した状態で、圧力０．９０ＰａのＡｒガス中で、被積層基板から２４０ｍｍの位置に配置したＦｅＰｔターゲットおよびＳｉＯ₂ターゲットを用いたＲＦマグネトロンスパッタ法により、膜厚４ｎｍのＦｅＰｔ－ＳｉＯ₂第２磁性層４４を形成した。ＳｉＯ₂ターゲットに印加した電力は５００Ｗであり、ＦｅＰｔターゲットに印加した電力は２１２Ｗであった。得られた第２磁性層４４は、２５体積％のＳｉＯ₂を含有した。

（実施例３）
　第２磁性層４４を以下のようにして形成したことを除いて、実施例１の手順を繰り返して、磁気記録媒体を得た。得られた磁気記録媒体は、連続膜であるＦｅＰｔ第１磁性層４２と、グラニュラー構造を有するＦｅＰｔ－Ａｌ₂Ｏ₃第２磁性層４４との積層構造である磁気記録層４０を有した。

　被積層基板を４５０℃に加熱した状態で、圧力０．９０ＰａのＡｒガス中で、被積層基板から２４０ｍｍの位置に配置したＦｅＰｔターゲットおよびＡｌ₂Ｏ₃ターゲットを用いたＲＦマグネトロンスパッタ法により、膜厚４ｎｍのＦｅＰｔ－Ａｌ₂Ｏ₃第２磁性層４４を形成した。Ａｌ₂Ｏ₃ターゲットに印加した電力は５００Ｗであり、ＦｅＰｔターゲットに印加した電力は１８７Ｗであった。得られた第２磁性層４４は、２５体積％のＡｌ₂Ｏ₃を含有した。

（比較例１）
　第１磁性層４２を形成しなかったことを除いて、実施例１の手順を繰り返して、磁気記録媒体を得た。得られた磁気記録媒体は、グラニュラー構造を有するＦｅＰｔ－ＴｉＯ₂第２磁性層４４のみからなる磁気記録層４０を有した。

（比較例２）
　第１磁性層４２の膜厚を０．５ｎｍに変更したことを除いて、実施例２の手順を繰り返して、磁気記録媒体を得た。得られた磁気記録媒体は、島状構造の第１磁性層４２と、グラニュラー構造を有するＦｅＰｔ－ＳｉＯ₂第２磁性層４４とからなる磁気記録層４０を有した。

（比較例３）
　第１磁性層４２を形成しなかったことを除いて、実施例２の手順を繰り返して、磁気記録媒体を得た。得られた磁気記録媒体は、グラニュラー構造を有するＦｅＰｔ－ＳｉＯ₂第２磁性層４４のみからなる磁気記録層４０を有した。

（比較例４）
　第１磁性層４２を形成しなかったことを除いて、実施例３の手順を繰り返して、磁気記録媒体を得た。得られた磁気記録媒体は、グラニュラー構造を有するＦｅＰｔ－Ａｌ₂Ｏ₃第２磁性層４４のみからなる磁気記録層４０を有した。

（評価１）
　実施例１～３、ならびに比較例１および３の磁気記録媒体に関して、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）または透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて、磁気記録層４０（より具体的には第２磁性層４４）の構造を解析した。図２（ａ）に実施例１の磁気記録媒体のＳＥＭ写真を示し、図２（ｂ）に実施例２の磁気記録媒体のＳＥＭ写真を示し、図２（ｃ）に実施例３の磁気記録媒体のＳＥＭ写真を示した。また、図２（ｄ）に比較例１の磁気記録媒体のＴＥＭ写真を示し、図２（ｅ）に比較例３の磁気記録媒体のＴＥＭ写真を示した。

　実施例１～３および比較例１～４の磁気記録媒体に関して、Ｘ線回折法（ＸＲＤ）を用いて、磁気記録層４０の結晶性を評価した。具体的には、２θ＝２４．０～２４．２付近のＦｅＰｔ（００１）ピークの積分強度（単位はカウント毎秒（ｃｐｓ）×角度（ｄｅｇ．）である）を測定した。結果を第１表に示す。

　さらに、実施例１～３および比較例１～４の磁気記録媒体に関して、振動試料磁力計（ＶＳＭ）を用いて面直方向の磁化曲線を測定し、面直方向の保磁力Ｈｃ＿ｏｕｔを求めた。結果を第１表に示す。本明細書における「面直方向」とは、磁気記録媒体の主面の法線の方向を意味する。本明細書における「面内方向」とは、磁気記録媒体の主面に平行な方向を意味する。

　第２磁性層４４の非磁性結晶粒界がＴｉＯ₂である実施例１と比較例１との比較、第２磁性層４４の非磁性結晶粒界がＳｉＯ₂である実施例２、比較例２、および比較例３の比較、および第２磁性層４４の非磁性結晶粒界がＡｌ₂Ｏ₃である実施例３と比較例４との比較において、以下のことが分かる。

　（１）　図２（ａ）～（ｃ）から明らかなように、ＦｅＰｔの連続膜である第１磁性層４２の上に形成したＦｅＰｔ－Ｘ（Ｘ＝ＴｉＯ₂、ＳｉＯ₂、またはＡｌ₂Ｏ₃）グラニュラー構造を有する第２磁性層４４の磁性結晶粒は、十分に分離されており、かつ充分に小さい寸法を有した。これに対して、図２（ｄ）および（ｅ）から明らかなように、第１磁性層４２を持たず、ＭｇＯシード層３０の上に直接形成された第２磁性層４４では、明確な結晶粒界が観察されなかった。以上の結果から、ＦｅＰｔ－Ｘ（Ｘ＝ＴｉＯ₂、ＳｉＯ₂、またはＡｌ₂Ｏ₃）グラニュラー構造中の磁性結晶粒の分離に対して、ＦｅＰｔの連続膜である第１磁性層４２が有効であることが分かった。詳細は不明であるが、この結果は、第２磁性層４４の非磁性結晶粒界材料である酸化物の濡れ性に起因するものと考えている。より具体的には、酸化物がＦｅＰｔ連続膜上に付着した場合、酸化物は容易に移動して、ＦｅＰｔの結晶粒の形成を阻害しないと考えている。一方、酸化物がＭｇＯ層上に付着した場合、酸化物は付着した位置から移動することができず、ＦｅＰｔの結晶粒の形成を阻害したと考えている。

　（２）　第１表から、ＦｅＰｔの連続膜である第１磁性層４２の上にＦｅＰｔ－Ｘグラニュラー構造を有する第２磁性層４４を形成することにより、磁気記録層４０中のＦｅＰｔ合金のＬ１₀型規則化が促進されることが分かる。一方、島状構造の第１磁性層４２の上にＦｅＰｔ－ＳｉＯ₂グラニュラー構造を有する第２磁性層４４を形成した比較例２において、ＦｅＰｔ（００１）ピークの積分強度が小さいことが分かる。このことは、第２磁性層中のＦｅＰｔ合金のＬ１₀型規則化が不充分であることを示す。さらに、ＭｇＯシード層３０の上に直接形成された第２磁性層４４では、磁気記録層４０中のＦｅＰｔ合金のＬ１₀型規則化が進行していないことが分かる。詳細は不明であるが、この結果もまた、第２磁性層４４の非磁性結晶粒界材料である酸化物の濡れ性に起因するものと考えている。より具体的には、ＦｅＰｔ連続膜上に付着した酸化物が容易に移動することによって、ＦｅＰｔのＬ１₀型規則化を阻害しないと考えている。一方、ＭｇＯ層上に付着した酸化物は付着した位置から移動することができず、ＦｅＰｔのＬ１₀型規則化を阻害したと考えている。

　（３）　第１表から、ＦｅＰｔの連続膜である第１磁性層４２の上にＦｅＰｔ－Ｘグラニュラー構造を有する第２磁性層４４を形成することにより、磁気記録層４０中のＦｅＰｔ規則合金の磁化容易軸が面直方向に配向して、大きな面直方向の保磁力Ｈｃ＿ｏｕｔが得られることが分かる。一方、比較例１および３の磁気記録媒体においては、ＭｇＯシード層３０の上に第２磁性層４４が直接形成されたことにより、磁気記録層４０中のＦｅＰｔ合金の規則化そのものが進行しておらず、面直方向の保磁力Ｈｃ＿ｏｕｔが観測されなかった。また、比較例４の磁気記録媒体においては、磁気記録層４０中のＦｅＰｔ合金のＬ１₀型規則化が若干進行したものの、得られた面直方向の保磁力Ｈｃ＿ｏｕｔは極めて小さかった。この結果から、ＦｅＰｔの連続膜である第１磁性層４２の存在により、垂直磁気記録方式に好適な大きな面直方向の保磁力Ｈｃ＿ｏｕｔが得られることが分かる。また、島状構造の第１磁性層４２の上にＦｅＰｔ－ＳｉＯ₂グラニュラー構造を有する第２磁性層４４を形成した比較例２の磁気記録媒体は、著しく小さい面直方向の保磁力Ｈｃ＿ｏｕｔを示す。したがって、ＦｅＰｔ第１磁性層４２が、ＭｇＯシード層３０の表面を覆う連続膜であることが重要であることが分かる。

（比較例５）
　第１磁性層４２を以下のようにして形成したこと、および第２磁性層４４の膜厚を３ｎｍに変更したことを除いて、実施例１の手順を繰り返して、磁気記録媒体を得た。得られた磁気記録媒体は、グラニュラー構造を有するＦｅＰｔ－Ｃ第１磁性層４２と、グラニュラー構造を有するＦｅＰｔ－ＴｉＯ₂第２磁性層４４との積層構造である磁気記録層４０を有した。

　被積層基板を４５０℃に加熱した。圧力０．９０ＰａのＡｒガス中で、被積層基板から２４０ｍｍの位置に配置したＦｅＰｔターゲットおよびＣターゲットを用いたＲＦマグネトロンスパッタ法により、膜厚２ｎｍのＦｅＰｔ－Ｃ第１磁性層４２を形成した。ＦｅＰｔターゲットに印加した電力は１００Ｗであった。Ｃターゲットに印加した電力は５００Ｗであった。得られた第１磁性層４２は、４０体積％のＣを含んだ。

（比較例６）
　第１磁性層４２を比較例５と同様の手順で形成したこと、および第２磁性層４４の膜厚を３ｎｍに変更したことを除いて、実施例３の手順を繰り返して、磁気記録媒体を得た。得られた磁気記録媒体は、グラニュラー構造を有するＦｅＰｔ－Ｃ第１磁性層４２と、グラニュラー構造を有するＦｅＰｔ－Ａｌ₂Ｏ₃第２磁性層４４との積層構造である磁気記録層４０を有した。

（評価２）
　比較例５および６の磁気記録媒体に関して、Ｘ線回折法（ＸＲＤ）を用いて、磁気記録層４０の結晶性を評価した。具体的には、２θ＝２４．０～２４．２付近のＦｅＰｔ（００１）ピークの積分強度を測定した。加えて、膜厚の効果を排除した比較のために、実施例１および３ならびに比較例５および６の磁気記録媒体について、ＦｅＰｔ（００１）ピークの積分強度を磁気記録層４０の総膜厚で除算して得られる積分強度の規格化値（単位はカウント毎秒（ｃｐｓ）×角度（ｄｅｇ．）／ナノメートル（ｎｍ）である）を測定した。結果を第２表に示す。

　さらに、比較例５および６の磁気記録媒体に関して、振動試料磁力計（ＶＳＭ）を用いて面直方向の磁化曲線を測定し、面直方向の保磁力Ｈｃ＿ｏｕｔを求めた。さらに、実施例１および３ならびに比較例５および６の磁気記録媒体について、ＶＳＭを用いて面内方向の磁化曲線を測定し、面内方向の保磁力Ｈｃ＿ｉｎを求めた。結果を第２表に示す。

　また、実施例１および３ならびに比較例５および６の磁気記録媒体について、ＰＰＭＳ装置（Quantum Design社製；Physical Property Measurement System）を用いて自発磁化の磁場印加角度依存性を評価し、磁気異方性定数Ｋｕを決定した。磁気異方性定数Ｋｕの決定には、R. F. Penoyer、「Automatic Torque Balance for Magnetic Anisotropy Measurements」、The Review of Scientific Instruments、１９５９年８月、第３０巻第８号、７１１－７１４（非特許文献１）、ならびに近角聰信、強磁性体の物理（下）裳華房、１０－２１（非特許文献２）に記載の手法を用いた。結果を第２表に示す。

　第２磁性層４４の非磁性結晶粒界がＴｉＯ₂である実施例１と比較例５との比較、および第２磁性層４４の非磁性結晶粒界がＡｌ₂Ｏ₃である実施例３と比較例６との比較において、ＦｅＰｔの連続膜からなる第１磁性層４２を有する実施例１および３の磁気記録媒体は、ＦｅＰｔ－Ｃグラニュラー構造の第１磁性層４２を有する比較例５および６の磁気記録媒体よりも大きなＦｅＰｔ（００１）ピーク積分強度の規格化値を有することが分かる。このことから、ＦｅＰｔの連続膜からなる第１磁性層４２の上に、ＦｅＰｔ－Ｘ（Ｘ＝ＴｉＯ₂、ＳｉＯ₂、またはＡｌ₂Ｏ₃）グラニュラー構造を有する第２磁性層４４を形成することによって、第１磁性層４２のＦｅＰｔ合金および第２磁性層４４の磁性結晶粒中のＦｅＰｔ合金のＬ１₀型規則化が促進されることが分かる。

　加えて、実施例１および３の磁気記録媒体は、比較例５および６の磁気記録媒体に比較して、より大きな面直方向の保磁力Ｈｃ＿ｏｕｔおよびより小さい面内方向の保磁力Ｈｃ＿ｉｎを有した。また、実施例１および３の磁気記録媒体は、比較例５および６の磁気記録媒体に比較して、より大きな磁気異方性定数Ｋｕを有した。これらの結果から、ＦｅＰｔの連続膜からなる第１磁性層４２の上に、ＦｅＰｔ－Ｘグラニュラー構造を有する第２磁性層４４を形成することによって、磁気記録層中のＦｅＰｔ規則合金の磁化容易軸の面直方向への配向が促進されることが分かる。

　　１０　基板
　　２０　下地層
　　３０　シード層
　　４０　磁気記録層
　　　　４２　第１磁性層
　　　　４４　第２磁性層

Claims

　基板と、シード層と、磁気記録層とを含む磁気記録媒体であって、前記磁気記録層は、規則合金からなる連続膜である第１磁性層と、規則合金からなる磁性結晶粒と非磁性結晶粒界とからなるグラニュラー構造を有する第２磁性層とを有し、前記シード層は、ＮａＣｌ型化合物、スピネル型化合物、およびペロブスカイト型化合物からなる群から選択される材料からなることを特徴とする磁気記録媒体。
　前記ＮａＣｌ型化合物は、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＴｉＮ、ＣｒＮおよびＺｒＮからなる群から選択され、前記スピネル型化合物は、ＭｇＡｌ₂Ｏ₄、ＦｅＡｌ₂Ｏ₄、ＺｎＡｌ₂Ｏ₄、ＭｇＡｌ₂Ｏ₄、ＦｅＣｒ₂Ｏ₄およびＭｇＣｒ₂Ｏ₄からなる群から選択され、前記ペロブスカイト型化合物は、一般式ＡＢＯ₃（式中、ＡはＢａ、Ｐｂ、Ｓｒ、Ｍｇ、およびＣａからなる群から選択され、ＢはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、およびＳｎからなる群から選択される）を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体。
　前記第２磁性層の非磁性結晶粒界は、酸化物を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の磁気記録媒体。
　前記酸化物は、ＴｉＯ₂、ＳｉＯ₂、およびＡｌ₂Ｏ₃からなる群から選択されることを特徴とする請求項３に記載の磁気記録媒体。
　前記第２磁性層の規則合金は、ＦｅおよびＣｏからなる群から選択される少なくとも１種の元素と、ＰｔおよびＰｄからなる群から選択される少なくとも１種の元素との合金であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の磁気記録媒体。
　前記第２磁性層の規則合金は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ａｕ、およびＡｇからなる群から選択される少なくとも１種の元素をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の磁気記録媒体。
　前記第１磁性層の規則合金は、ＦｅおよびＣｏからなる群から選択される少なくとも１種の元素と、ＰｔおよびＰｄからなる群から選択される少なくとも１種の元素との合金であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の磁気記録媒体。
　前記第１磁性層の規則合金は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ａｕ、およびＡｇからなる群から選択される少なくとも１種の元素をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の磁気記録媒体。