CN101556803A - 垂直磁记录介质和使用其的磁存储器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种垂直磁记录介质和使用其的磁存储器。所述垂直磁记录介质包括基板，该基板上至少顺序具有软磁层、非磁中间层、垂直记录层和保护层，其中所述垂直记录层从靠近所述基板一侧起包括第一记录层、第二记录层和第三记录层三层或更多层，所述第一记录层和所述第二记录层具有颗粒结构，包括围绕包含Co和Pt的铁磁晶粒的氧化物晶粒边界，所述第三记录层具有非颗粒结构，主要包括Co且不包含氧化物，所述第一记录层的晶粒边界含有Si，Cr和氧，以及选自Ti、Ta和Nb中的至少一种元素，所述第二记录层的晶粒边界包含Cr和氧，或者包含Cr和氧，以及选自Si、W和V中的至少一种元素。

Description

垂直磁记录介质和使用其的磁存储器
技术领域
本发明涉及能实现大容量数据记录的磁记录介质和使用该磁记录介质的磁存储器。
背景技术
近年来，越来越需要增大硬盘驱动器的容量。此外，随着将硬盘驱动器安装于日常电器方面的进展，越来越强烈地需求硬盘驱动器的小型化和容量的增大。使用纵向记录***的硬盘驱动器已实现了超过20Gb/cm2的记录面密度。然而，已难以使用该***进一步增大记录密度。因此，现在使用垂直记录***代替纵向记录***。与纵向记录***相比，在垂直记录***中，高密度记录区域中反磁场(diamagnetic field)的影响很小，且认为垂直记录***在增大记录密度方面有优势。
关于垂直记录***中使用的垂直磁记录介质，已经检验了纵向记录介质中常规使用的包括CoCrPt合金的记录层。然而，为了进一步减小噪声，提出了包括添加氧或氧化物的CoCrPt合金的颗粒型记录层且吸引了公众的注意。颗粒型记录层公开于JP-A-2001-222809和JP-A-2003-178413中(这里使用的术语JP-A表示未审的已公开日本专利申请)。在包括CoCrPt合金的常规记录层的情况下，利用Co和Cr的相分离，通过晶粒边界中的主要包括Cr的非磁材料的偏析(segregation)来实现磁晶粒的磁隔离，且减小噪声。为了提高减小噪声的效果，需要大量添加Cr，但是在该情况下Cr也大量存在于磁晶粒中，从而存在磁各向异性能下降和记录信号稳定性变差的问题。而在添加氧或氧化物的CoCrPt合金颗粒型记录层的情况下，由于氧化物容易从磁晶粒分离，所以如果作为形成氧化物晶粒边界的引发物(cue)的模板形成为下层，则可以形成氧化物围绕磁晶粒的结构而没有添加大量Cr。由于磁晶粒中包含的Cr的量能被减小，所以可以减小噪声而不降低磁各向异性能。
在垂直记录***中，沿垂直方向的记录和再现效率可通过具有设置于记录层与基板之间的软磁层的磁记录介质与单磁极头的组合而得到提高。作为单磁极头，存在具有在主磁极的拖尾侧设置屏蔽件这种结构的磁头(TS头)和具有屏蔽件设置得围绕主磁极这种结构的磁头(WAS头)，以用于改善记录磁场梯度。尽管设置有这样的屏蔽件的磁头改善了记录磁场梯度，但是同时记录时的磁场强度降低，因此为了减小噪声而充分减小颗粒记录层中颗粒间相互作用的介质不能获得充分的覆写特性。因此，通过在颗粒记录层上形成厚的非颗粒结构铁磁层来实现覆写特性的改善(JP-A-2004-310910和JP-A-2006-351055)。
此外，还广泛检验了通过颗粒记录层的改善来降低噪声。作为这样的检验的示例，提出了用两种或更多氧化物来形成颗粒记录层的晶粒边界(JP-A-2005-100537和JP-A-2006-164440)。
专利文献1 JP-A-2001-222809
专利文献2 JP-A-2003-178413
专利文献3 JP-A-2004-310910
专利文献4 JP-A-2006-351055
专利文献5 JP-A-2005-100537
专利文献6 JP-A-2006-164440
发明内容
包括添加氧或氧化物的CoCrPt合金的颗粒型记录层在晶粒边界形成方面是良好的，可以说这样的记录层适于减小噪声。此外，通过在颗粒结构记录层上形成非颗粒结构记录层，即使在使用设置有屏蔽件的磁头时也能获得足够的覆写特性。然而，需要进一步改善以实现更高密度的记录。而且，由于担心磁头的道的窄化降低记录时的磁场强度，所以磁头与软磁层之间的距离需要缩短。在该情况下，如果不必要地过于薄化中间层，则记录层的结晶取向恶化且变得难以形成作为形成氧化物的晶粒边界的引发物的模板结构，从而增大噪声。因此，记录层和保护层的薄化也是重要的。
本发明的第一目的在于提供一种使用颗粒型记录层的垂直磁记录介质，其减小了噪声的产生且通过薄化记录层而能实现高密度记录。
本发明的第二目的在于提供一种最佳地利用该垂直磁记录介质的性能的磁存储器。
为了实现本发明的上述目的，层叠材料不同的三层或更多记录层，与中间层毗邻的颗粒记录层的氧化物是复合氧化物。
根据本发明的垂直磁记录介质包括基板，基板上至少顺序具有软磁层、非磁中间层、垂直记录层和保护层，其中该垂直记录层包括三层或更多层的从靠近基板侧起的第一记录层、第二记录层和第三记录层，第一记录层和第二记录层具有颗粒结构，包括围绕包含Co和Pt的铁磁晶粒的氧化物晶粒边界，第三记录层具有非颗粒结构，主要包括Co且不包含氧化物，第一记录层的晶粒边界包含Si，Cr和氧，以及选自Ti、Ta和Nb中的至少一种元素，第二记录层的晶粒边界包含Cr和氧，或者包含Cr和氧以及选自Si、W、和V中的至少一种元素。
形成晶粒边界以减小颗粒记录层的噪声是重要的，从目前的检验已知Si、Cr、Ti和Ta的氧化物适于晶粒边界的材料。然而，需要使用大量氧化物来通过使晶粒边界厚从而减小噪声，结果在任何氧化物的情况下当添加大量氧化物时，晶粒的生长被妨碍从而形成亚晶粒，特性恶化。此外，即使当晶粒没有形成亚晶粒，如果晶粒边界的厚度厚，那么如果不加厚形成于其上的非颗粒结构记录层的话则不能确保足够的覆写特性。当非颗粒结构的记录层形成得厚时，磁团簇(magnetic cluster)尺寸变大，这导致噪声增大。关于该问题，本发明人已发现当形成于中间层上的第一记录层的晶粒边界包含Si，Cr和氧，以及选自Ti、Ta和Nb的至少一种元素时，可以减小颗粒间相互作用而不使用大量氧化物。然而，如果非颗粒结构记录层直接形成于使用复合氧化物的颗粒记录层上时，需要形成较厚的非颗粒结构记录层以获得足够的覆写特性。因此，本发明人已发现即使当非颗粒结构的记录层形成得薄时，通过在第一记录层和非颗粒结构记录层之间形成第二记录层能充分获得覆写特性，第二记录层的晶粒边界(grain boundary)包含Cr和氧，或者包含Cr和氧以及选自Si、W和V中的至少一种元素，因此获得了本发明。
第二记录层的厚度优选0.2nm或更大且5nm或更小。当第二记录层的厚度薄于0.2nm时，非颗粒结构记录层应形成得厚，而当第二记录层形成得厚于5nm时，记录层中第二记录层所占的比例大地增加从而增大噪声，因此不是优选的。
第一记录层中包含的Cr的浓度优选高于4at.％且低于14at.％。当Cr的浓度低于4at.％时，晶粒边界中存在的Cr氧化物的比例下降且制造氧化物的复合物的效果变小，这不是优选的。而当Cr的浓度高于14at.％时，大量Cr存在于晶粒中，结果晶粒的磁各向异性系数大大降低且热衰退(thermaldecay)特性恶化，这不是优选的。
第二记录层中包含的氧化物的浓度优选为10vol.％或更大且30vol.％或更小。当添加浓度小于10vol.％时，第二记录层的颗粒间相互作用变强且噪声不利地增大。而当氧化物的浓度超过30vol.％时，第三记录层的效果变得不足，覆写特性恶化，因此不优选。
此外，一种磁存储器形成为包括：根据本发明的该垂直磁记录介质，沿记录方向驱动该磁记录介质的装置，包括记录部件和再现部件的磁头，关于该磁记录介质驱动该磁头的装置，以及进行到磁头的输入信号和输出信号的波形处理的信号处理装置，能实现具有70Gb/cm2或更大的记录密度的磁存储器。
附图说明
图1是一般截面图，示出作为本发明一示例的垂直磁记录介质的层结构；
图2(a)和(b)是示出介质SNR和Ku与第一记录层中的Cr浓度之间的关系的图；
图3(a)和(b)示出OW、介质SNR与第二记录层中的氧化物浓度的关系；
图4(a)和(b)是一般截面图，示出作为本发明一示例的磁存储器件；
图5是示出磁头与磁记录介质之间的关系的一般视图。
具体实施方式
下面将参照示例和附图详细描述本发明。
示例1
图1是剖视图，一般性示出作为本发明一示例的垂直磁记录介质。本发明的垂直磁记录介质用溅射装置C-3010(ANELVA公司的产品)制造。该溅射装置包括十个工艺腔和一个基板引入腔，每个腔独立抽真空。在每个腔被抽真空至2×10-5Pa或更小的真空度之后，携载基板的载具移动到每个处理腔且处理开始进行。采用DC磁控溅射法，软磁层11、fcc籽层12、中间层13、第一记录层14、第二记录层15、第三记录层16和保护层17顺序层叠在基板10上。作为基板10，使用具有0.635mm厚度和65mm直径的玻璃基板。不进行基板的加热，在0.7Pa的Ar气压的条件下，形成经由0.6nm厚的Ru膜层叠两层15nm厚的Fe-34at.％Co-10at.％Ta-5at.％Zr合金膜得到的膜作为软磁层11，形成7nm厚的Ni-7at.％W膜作为fcc籽层12。作为中间层13，在1Pa的Ar气压的条件下形成8nm厚的Ru膜，且在5Pa的Ar气压的条件下在其上形成8nm厚的Ru膜。使用混合有1.5％氧的氩气且在5Pa的气压条件下形成10nm厚的第一记录层14。在4Pa的Ar气压条件下使用添加有10mol％SiO2的Co-14at.％Cr-18at.％Pt合金靶形成3nm厚的第二记录层15。作为第三记录层16，在0.7Pa的Ar气压的条件下形成4nm厚的Co-12at.％Cr-12at.％Pt-10at.％B膜，最后使用混合有8％的氮的氩气且在0.6Pa的条件下形成3.5nm厚的碳膜作为保护层17。
使用向Co-14at.％Cr-18at.％Pt合金分别添加5mol％SiO2+5mol％TiO2、5mol％SiO2+1.5mol％Ta2O5、5mol％SiO2+1.5mol％Nb2O5、4mol％SiO2+4mol％TiO2+0.5mol％Ta2O5、4mol％SiO2+1.5mol％Ta2O5+0.5mol％Nb2O5、4mol％SiO2+4mol％TiO2+0.5mol％Nb2O5以及3mol％SiO2+4mol％TiO2+0.5mol％Ta2O5+0.5mol％Nb2O5所获得的靶来制造介质，作为第一记录层。
作为比较例1-1至1-9，通过改变添加到第一记录层14的氧化物来制造介质。制造条件与示例相同，除了改变第一记录层14之外。在示例的介质中，混合物SiO2和TiO2、SiO2和Ta2O5、以及SiO2和Nb2O5用作氧化物，而在比较例中，使用单种氧化物或不同氧化物的混合物。
在介质的磁特性的测量中，使用克尔(Kerr)效应型磁力计(magnetometer)。通过在沿垂直方向施加磁场到样品的膜表面时检测克尔旋转角来测量克尔回线。以恒定速度从+2000kA/m至-2000kA/m且从-2000kA/m至+2000kA/m进行磁场扫描30秒。
用旋转台(spin-stand)评估记录和再现特性。评估中使用具有单磁极型记录器件(具有70nm的道宽)和利用巨磁致电阻效应的再现器件(具有60nm的道宽)的磁头，评估在10m/s的周缘速度(peripheral speed)、0°歪斜角、约8nm磁间隔的条件下进行。介质SNR是记录7874fr/mm的信号时的再现输出与记录55120fr/mm的信号时的综合噪声(integrated noise)的比。示例和比较例中的介质的磁特性以及记录和再现特性示于下面的表1。
从示例中的样品与比较例1-1至1-4中的样品的比较可以看出，通过使用作为混合物的氧化物而不单独地使用，可以获得更好一些的Hc，且介质SNR优异。还根据示例中的样品与比较例1-5至1-9中的样品的比较可以知晓，氧化物的组合在改善介质SNR方面是有效的。也就是说，可以通过作为必要物质的SiO2与选自TiO2、Ta2O5和Nb2O5中的一种或更多氧化物的组合能获得高的介质SNR。不包括SiO2的组合例如TiO2和Ta2O5、Ta2O5和Nb2O5、以及TiO2和Nb2O5不具有改善介质SNR的效果。即使当包含SiO2时，Al2O3和MgO不显示因为氧化物的混合而改善介质SNR的效果。
表1
  记录层1   Hc(kOe)  SNR(dB)
  示例1-1   90[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-5SiO2-5TiO2   5.2  23.3
  示例1-2   93.5[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-5SiO2-1.5Ta2O5   5.1  23.1
  示例1-3   93.5[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-5SiO2-1.5Nb2O5   5.1  23.0
  示例1-4   91.5[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-4SiO2-4TiO2-0.5Ta2O5   5.4  23.5
  示例1-5   94[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-4SiO2-1.5Ta2O5-0.5Nb2O5   5.0  23.2
  示例1-6   91.5[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-4SiO2-4TiO2-0.5Nb2O5   5.2  23.3
  示例1-7   92[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-3SiO2-4TiO2-0.5Ta2O5-0.5Nb2O5   5.3  23.2
  比较例1-1   90[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-10SiO2   4.8  19.4
  比较例1-2   90[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-10TiO2   4.5  18.8
  比较例1-3   97[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-3Ta2O5   4.6  18.9
  比较例1-4   97[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-3Nb2O5   4.3  18.7
  比较例1-5   93.5[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-5TiO2-1.5Ta2O5   4.6  18.8
  比较例1-6   97[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-1.5Ta2O5-1.5Nb2O5   4.5  18.6
  比较例1-7   93.5[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-5TiO2-1.5Nb2O5   4.6  18.5
  比较例1-8   92[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-5SiO2-3Al2O3   4.1  17.9
  比较例1-9   90[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-5SiO2-5MgO   4.0  18.1
用透射电子显微镜对本发明的介质的第一记录层进行观察，示例1-1至1-7的平均晶粒尺寸为从7.9至8.2nm，比较例1-1的平均晶粒尺寸为8.1nm，是相当的。示例中的晶粒边界的宽度为从0.6至0.7nm，比较例1-1中为0.7nm，是相当的。与其他比较例中的样品比较时没有发现显著差异。关于示例1-1中的介质，作为用TEM-EELS分析第一记录层的成分的结果，证实与晶粒中相比，Si、Ti、Cr和氧多存在于晶粒边界中。此外，作为比较的结果，示例1-1的晶粒和晶粒边界中Cr/Co的比(ratio)分别为0.17和0.45。根据类似的成分分析，比较例1-1中的介质的所述比为0.19和0.37。在每种介质中发现约10％的分布，但是证实本发明的介质在晶粒边界部分中Co浓度低。当晶粒边界部分中的Co浓度高时，由于即使晶粒边界宽度形成得宽，颗粒间相互作用也强，所以磁团簇尺寸变大，这成为噪声增大的主要因素。在本发明的晶粒边界部分中Co浓度低的记录层中，认为即使当晶粒尺寸和晶粒边界宽度未发现差异时，噪声也由于磁团簇尺寸变小而减小。此外，证实了根据本发明的其他介质在第一记录层的晶粒边界部分中也具有低的Co浓度。
在下面，通过改变具有上述结构的介质的第一记录层14中的氧化物的浓度来制造介质。该情况中氧化物的组合是SiO2和TiO2。作为比较例1-10至1-14，用TiO2和Ta2O5的组合作为第一记录层中的氧化物，通过改变成分来制造介质。这些介质的记录和再现特性示于下面的表2。
表2
  记录层1  SNR(dB)
  示例1-8   90[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-1SiO2-9TiO2  23.1
  示例1-9   90[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-3SiO2-7TiO2  23.4
  示例1-10   90[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-5SiO2-5TiO2  23.3
  示例1-11   90[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-7SiO2-3TiO2  23.2
  示例1-12   90[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-9SiO2-1TiO2  23.2
  比较例1-10   96.4[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-1TiO2-2.6Ta2O5  18.8
  比较例1-11   94.9[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-3TiO2-2.1Ta2O5  18.9
  比较例1-12   93.5[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-5TiO2-1.5Ta2O5  18.8
  比较例1-13   92.1[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-7TiO2-0.9Ta2O5  19.0
  比较例1-14   90.6[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-9TiO2-0.4Ta2O5  18.9
发现在根据本发明的示例的每种成分中能获得高的介质SNR。而在比较例1-10至1-14中，在每种成分中介质SNR是相当的，但是低于本发明的示例中的介质的SNR。因此，认为被混合的氧化物的种类是重要的，SNR不受氧化物的混合比影响。
示例2
通过改变具有与示例1类似的结构的介质中的第一记录层14和第二记录层15来制造介质。作为比较例2-1至2-3，制造其中第二记录层15中的氧化物变化的介质。作为比较例2-4至2-6，制造其中第二记录层15与第一记录层(Co-14at.％Cr-18at.％Pt)-5mol％SiO2-5mol％TiO2相同，而第三记录层16的厚度改变的介质。作为记录和再现特性，除了以与示例1相同的方式评估的介质SNR之外，4590fr/mm的信号覆写在27560fr/mm的信号上，得到27560fr/mm的信号的未擦除的残留因子与4590fr/mm的信号强度比，作为覆写(OW)特性。此外，根据下面的方法评估记录在相邻磁道上的情况下的信号衰退量(ATI)。首先，通过55120fr/mm的道记录密度记录数据，得到读取108位数据时的Log10(误差位数/读取位数)作为位误差率(BER)。接着，当改变道距离而将55120fr/mm的道记录密度的信号记录在多个道上时，从BER为-3或更小的离道容限为道距离的30％时的道距离确定道密度。道数据记录在道上，使用上面的道密度测定在相邻道上记录数据一次之后前面的道的位误差率(BER 1)，且测量在所述相邻道上记录数据10000次之后所述前面的道的位误差率(BER 10000)。这些误差率之间的差异(BER 10000-BER1)被作为ATI。记录和再现特性示于下面的表3。这里，tmag 1是第一记录层的膜厚，tmag 2是第二记录层的膜厚，tmag 3是第三记录层的膜厚，X表示68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt，Y表示66at.％Co-12at.％Cr-12at.％Pt-10at.％B。
本发明的示例中的每种介质显示出良好的OW和介质SNR。与此相反，比较例2-1至2-4中的介质在OW方面不足且介质SNR也下降。当非颗粒结构记录层形成在颗粒结构记录层上时，金属性颗粒变得难以生长在氧化物的晶粒边界上。这样的颗粒记录层例如使用这些比较例中的氧化物的颗粒记录层具有小的氧化物晶粒边界表面能，相信尤其是金属性颗粒变得难以生长。此外，如比较例2-4至2-6，当和第一记录层一样的晶粒边界生长良好的记录层用作第二记录层时，良好的OW和介质SNR能通过形成厚的第三记录层而获得，但是ATI突然恶化，因而不优选。当第三记录层形成得厚时，由于反向磁场(reversal magnetic field)的下降而能获得充足的OW，但是同时，在这样的记录层中磁团簇变大，层易于被相邻道影响，因而不优选。因此，认为Si、Cr、W和V的氧化物适于第二记录层的晶粒边界。当与其他比较例比较时，认为氧化物的标准形成自由能的绝对值在Si以下是重要的。
下面，以与具有上述结构的介质相同的方式制造介质，除了改变第二记录层15的厚度之外。在示例2-13至2-17中，第一记录层14和第二记录层15的总膜厚为13nm。在示例2-18至2-22中，第一记录层14的厚度固定在10nm，每个第二记录层15的厚度改变。记录和再现特性示于下面的表4。
表3
Figure A20091013388000121
Figure A20091013388000131
本发明示例中的每种介质具有良好的介质SNR。从示例2-13至2-18与比较例2-7的比较可以看出，通过形成甚至薄为0.2nm的第二记录层，能充分改善OW且能获得高的介质SNR。从本发明的介质与比较例2-8至2-11的介质的比较可以理解，当第二记录层形成为5nm或更大的厚度时，能充分获得OW，但是介质SNR下降。因此，在本发明的介质结构中，当第二记录层形成有0.2nm或更大或者5nm或更小的厚度时，能呈现所述效果。
以与具有上述结构的介质相同的方式制造介质，除了改变第一记录层14中的Cr浓度之外。由于靶的成分和所形成的膜的成分有差异，尤其是Cr浓度易于下降，所以根据X射线光电子谱确定记录层的成分。样品用具有500V加速电压的离子枪从表面沿深度方向溅射，用铝Kα射线作为X射线源分析1.5mm长和0.1mm宽的范围。通过检测与C的1s电子、O的1s电子、Si的2s电子、Cr的2p电子、Co的2p电子、Ru的3d电子、Pt的4f电子等对应的能量附近的谱确定元素的含量。介质SNR和磁各向异性系数(Ku)示于图2中。曲线图的水平轴是第一记录层中包含的Cr浓度。
从图2显见，通过向第一记录层添加4％或更大浓度的Cr能获得高的介质SNR。然而，当第一记录层中的Cr浓度超过14％时，Ku突然下降。能从具有高Ku的记录层获得高的Hc，即使当该层被薄化，这有利于增大密度。具有低的Ku的记录层在被薄化时Hc显著减小，这样的层不是优选的，因为担心耐热退磁特性变差。因此，第一记录层中的Cr浓度优选4at.％或更大且14at.％或更小。此外，能调节第一记录层中的氧化物浓度到期望的晶粒尺寸和晶粒边界宽度。为了使晶粒尺寸为6nm且使晶粒边界宽度为1nm，氧化物的总量将满足30vol.％左右，在该情况下需要考虑氧化物的分子量和密度调节所述量。例如，单独的11mol％的SiO2和单独的5.5mol％的Ta2O5分别对应于30vol.％的晶粒边界。然而，由于在形成记录层时添加氧的情况下还形成Cr氧化物，所以考虑到Cr氧化物增多的情况，需要调节氧化物的浓度。
在示例中，软磁层11直接形成在基板10上，但是还可以使用预涂层以用于确保基板与软磁层的粘合。Ni合金、Al合金和Co合金优选用于此目的，但材料和成分不特别限制，只要能确保粘合即可。在示例中Fe-34at.％Co-10at.％Ta-5at.％Zr合金用于软磁层11中，但是成分不限于此，亦可使用其他FeCoTaZr合金、FeCoB合金、FeCoTaZrB合金、CoTaZr合金、FeCoTaCrZr合金和CoNbZr合金。此外，在示例中Ni-7at.％W合金用作fcc籽层12，但是成分不限于此，只要材料是非磁的且具有fcc结构。此外，作为具有fcc结构的金属，Pt合金、Pd合金、Cu合金和Ni合金可被使用。由于fcc籽层的颗粒尺寸和表面粗糙度反映在Ru和记录层的精细结构上，所以可以在3至12nm左右的范围内改变膜厚以获得期望的晶粒尺寸。在示例中Ru用作中间层13，但是层13不限于此，只要材料具有hcp结构且能加速记录层的偏析(segregation)即可。Ru合金和主要包括CoCr的非磁颗粒中间层也可被使用。
示例3
以与具有示例1的结构的介质相同的方式制造介质，除了改变第二记录层15之外。作为第二记录层，其中添加不同添加浓度的SiO2的Co-7at.％Cr-18at.％Pt合金、Co-10at.％Cr-18at.％Pt合金、Co-17at.％Cr-18at.％Pt合金和Co-21at.％Cr-18at.％Pt合金的靶用来制造介质。
OW和介质SNR示于图3。曲线图的水平轴是第二记录层中包含的氧化物浓度。从图3显见，没有发现由于第二记录层中包含的Cr浓度造成的差异，随着氧化物浓度的增大，OW突然下降。这可能是由于如果大量氧化物添加到第二记录层中，则第三记录层需要厚的膜厚以成为连续膜。在从10vol.％至30vol.％的氧化物浓度范围在任何Cr浓度范围介质SNR能获得优良的特性。当氧化物浓度高时，OW不足，结果介质SNR下降，而当氧化物浓度太低时，认为第二记录层中的颗粒间相互作用变强，结果噪声增大。因此，第二记录层中包含的氧化物浓度优选为10vol.％或更大且30vol.％或更小。
下面，以与具有上述结构的介质相同的方式制造介质，除了在第二记录层15中的氧化物的种类改变的情况下变化氧化物的浓度之外。磁特性以及记录和再现特性示于下面的表5。
可以看出，在本发明示例的每种介质中，获得了良好的介质SNR。而在比较例3-1、3-3和3-5中，氧化物浓度太高，因此OW不足，介质SNR下降，是不优选的。此外，从比较例3-2、3-4和3-6看出，当氧化物浓度太低时，第二记录层中的颗粒间相互作用变强，结果Hc下降，虽然可以充分获得OW，但是介质SNR下降。因此，添加到第二记录层的氧化物浓度优选为10vol.％或更大且30vol.％或更小，即使当使用这些氧化物时。
表5
  记录层2   氧化物浓度(vol.％)  Hc(kOe)   OW(dB)  SNR(dB)
  示例3-1   95[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-5Cr2O3   17.6  5.2   33.2  23.3
  示例3-2   96[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-4Cr2O3   14.4  5.2   33.2  23.3
  示例3-3   95[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-5V2O5   28.3  5.2   34.3  23.1
  示例3-4   96[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-4V2O5   23.8  5.1   33.8  23.2
  示例3-5   97[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-3V2O5   18.9  5.1   34.8  23.3
  示例3-6   98[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-2V2O5   13.3  5.2   33.1  23.2
  示例3-7   95[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-5WO3   19.1  5.2   33.4  23.3
  示例3-9   96[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-4WO3   15.8  5.2   35.0  23.4
  示例3-10   97[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-3WO3   12.2  5.2   35.0  23.4
  比较例3-1   90[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-10Cr2O3   31.0  5.7   27.5  18.1
  比较例3-2   98[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-2Cr2O3   7.6  4.1   36.9  17.8
  比较例3-3   93[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-7V2O5   36.1  5.6   26.8  17.4
  比较例3-4   99[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-1V2O5   7.1  4.2   36.5  18.9
  比较例3-5   90[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-10WO3   33.3  5.8   26.3  18.5
  比较例3-6   98[68at.％Co-14at.％Cr-18at.％Pt]-2WO3   8.4  4.1   37.1  16.3
示例4
以与具有示例1的结构的介质相同的方式制造介质，除了改变第三记录层16之外。作为第三记录层，使用CoCrPtB合金、CoCrPtBMo合金、CoCrPtTa合金和CoCrPtTi合金。
通过制造没有软磁层而单独具有第三记录层的用于评估的样品，并切割8平方毫米的评估样品，来确定第三记录层中的饱和磁化(Ms)。振动样品磁力计用于测量。沿垂直于样品的膜表面的方向应用最大1035kA/m的磁化来测量磁化曲线，从该磁化曲线确定饱和磁化。作为记录和再现特性，除了上述评估之外，评估了分辨率(Re)。27560fr/mm的信号和7874fr/mm的信号被测量，确定其比率。磁特性以及记录和再现特性示于下面的表6。
从示例4-1至4-3和比较例4-1至4-3的比较可以看出，即使当使用相同成分的第三记录层时，通过该层形成得厚而特性发生大的变化。可以看出，示例中的介质具有高的分辨率和介质SNR，以及优良的ATI。与此相反，在比较例4-1至4-3中，由于第三记录层的厚度厚而得到高的OW，但是分辨率下降且ATI差。这可能是因为当非颗粒结构记录层形成得厚时，即使颗粒记录层中的颗粒间相互作用充分减小，但是磁团簇尺寸变大且易于被连续的道影响，结果导致ATI突然降低。
此外，示例4-5、4-7与比较例4-1在特性方面差别很大，尽管第三记录层的厚度相同。这些介质具有不同的第三记录层Ms，且最佳膜厚范围不同。也就是说，认为需要调节Ms和厚度的乘积(Ms·t)。示例4-8至4-10是其中构成第三记录层的元素改变的介质，他们呈现出具有良好的特性，因为每种介质的Ms·t调节到适当的范围。与此相反，在比较例4-6至4-9中，在4nm薄的区域OW不足，因为Ms低，即使使用相同的材料。当层形成得厚从而使Ms·t相等时能充分获得OW，但是这伴随着分辨率和ATI降低，不是优选的。
因此，重要的是第三记录层的膜厚形成得不厚且调节Ms·t，所添加的元素不是那么重要。然而，所述比较是在示例中软磁层的厚度为30nm的条件下进行的，当软磁层的厚度改变时，头的磁场梯度也改变，因而需要配合每种条件进行所述调节。
示例5
作为本发明一示例的磁存储器件的一般截面图示于图4中。磁记录介质40由上述示例中的介质构成，该磁存储器件包括：磁记录介质驱动部件41；磁头42，包括记录部件和再现部件；通过相关动作移动磁头到磁记录介质的装置43；以及进行到磁头的信号的输入和输出的装置44。
磁头42与磁记录介质40之间的关系示于图5中。磁头的磁飞行高度为8nm，隧道磁致电阻器件(TMR)用于再现部件50的再现器件51。包绕型屏蔽件(lap around shield)54形成在磁头的记录部件52的主磁极53周围。通过使用具有形成在记录部件的主磁极周围的屏蔽件的磁头，覆写特性能得到改善并同时维持高的介质S/N，且通过630000位每厘米的道记录密度和111420道每厘米的道密度，实现了以70.1Gb/cm2记录密度的操作。
当使用除了图5所示的再现器件51之外的CPP-GMR器件时，能获得相同的效果。
工业应用性
根据本发明，由于介质S/N能得到改善而没有添加过量的颗粒记录层氧化物，所以能够获得能实现高密度记录且具有高的可靠性的长期耐用的垂直磁记录介质。通过使用这样的垂直磁记录介质，能获得小尺寸且高容量的磁存储器。

Claims (6)

1.一种垂直磁记录介质，包括基板，该基板上至少顺序具有软磁层、非磁中间层、垂直记录层和保护层，其中所述垂直记录层从靠近所述基板一侧起包括三层或更多层的第一记录层、第二记录层和第三记录层，所述第一记录层和所述第二记录层具有颗粒结构，其包括围绕包含Co和Pt的铁磁晶粒的氧化物晶粒边界，所述第三记录层具有非颗粒结构，主要包括Co且不包含氧化物，所述第一记录层的晶粒边界含有Si，Cr和氧以及选自Ti、Ta和Nb中的至少一种元素，所述第二记录层的晶粒边界包含Cr和氧，或者包含Cr和氧以及选自Si、W和V中的至少一种元素。
2.如权利要求1所述的垂直磁记录介质，其中所述第二记录层的厚度为0.2nm或更大且5nm或更小。
3.如权利要求1或2所述的垂直磁记录介质，其中所述第一记录层中包含的Cr的浓度超过4at.％且小于14at.％。
4.如权利要求1或2所述的垂直磁记录介质，其中所述第二记录层包含的氧化物的浓度超过10vol.％且低于30vol.％。
5.如权利要求3所述的垂直磁记录介质，其中所述第二记录层包含的氧化物的浓度超过10vol.％且低于30vol.％。
6.一种磁存储器，包括：
磁记录介质；用于沿记录方向驱动所述磁记录介质的装置；磁头，配置有记录部件和再现部件；用于相对于所述磁记录介质驱动所述磁头的装置；以及信号处理装置，用于磁头的输入信号和输出信号的波形处理，
其中所述磁记录介质是包括基板的垂直磁记录介质，在所述基板上至少顺序具有软磁层、非磁中间层、垂直记录层和保护层，所述垂直记录层从靠近所述基板一侧起包括三层或更多层的第一记录层、第二记录层和第三记录层，所述第一记录层和所述第二记录层具有颗粒结构，其包括围绕包含Co和Pt的铁磁晶粒的氧化物晶粒边界，所述第三记录层具有非颗粒结构，主要包括Co且不包含氧化物，所述第一记录层的晶粒边界含有Si，Cr和氧以及选自Ti、Ta和Nb中的至少一种元素，所述第二记录层的晶粒边界包含Cr和氧，或者包含Cr和氧以及选自Si、W和V中的至少一种元素。
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