CN107527633A - 磁记录介质及磁存储装置 - Google Patents
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Abstract
一种磁记录介质，包括：衬底；基底层，其形成在所述衬底上；以及(001)取向的L10磁性层，其形成在所述基底层上，并且包括第一磁性层和第二磁性层，其中，所述第一磁性层形成在所述基底层上，并且具有磁性晶粒和晶界部的粒状结构，所述晶界部包含C，并且所述第二磁性层形成在所述第一磁性层上，并且具有磁性晶粒和晶界部的粒状结构，所述晶界部包含氧化物或氮化物，所述第二磁性层还包含选自由Mg、Ni、Zn、Ge、Pd、Sn、Ag、Re、Au及Pb构成的组的一种以上的元素作为添加物。
Description
相关申请的交叉引用
本申请以在2016年6月15日申请的日本专利申请第2016-119260号作为要求优先权的基础，本申请援引该日本专利申请的全部内容。
技术领域
本发明涉及一种磁记录介质及磁存储装置。
背景技术
近些年，对于硬盘驱动器(HDD)的大容量化的需求日益增强。为了满足该需求，提出了热辅助记录(TAMR：Thermally-Assisted Magnetic Recording)，其利用搭载有激光光源的磁头对磁记录介质进行加热的同时在该磁记录介质上记录数据。
根据TAMR，由于通过对磁记录介质进行加热能够大幅降低磁矫顽力，因此能够将磁结晶各向异性常数Ku高的材料(以下也称为“高Ku磁性材料”)用于磁记录介质的磁性层。因此，能够在维持热稳定性的同时使磁性材料的粒径的细小化成为可能，并且能够实现大约1Tbit/inch2的表面密度。作为高Ku磁性材料，提出了L10FePt合金、L10CoPt合金、L11CoPt合金等有序合金。
另外，已知在磁性层中添加SiO2或TiO2等氧化物、或者C、BN等作为晶界相的材料以分离由上述有序合金构成的晶粒分离。通过形成具有晶粒被晶界相分离的粒状结构的磁性层，从而能够降低磁性晶粒间的交换耦合并能够实现高介质SNR(信噪比)。例如，非专利文献1公开了在FePt中添加38％的SiO2。专利文献1公开了在具有粒状结构的L10磁性层的晶界部中使用Ge氧化物。
另外，专利文献2公开了通过在用于形成FePt磁性层的溅射靶中添加Ag、Au、Ge、Pd或Re来提高磁性特性。
另外，非专利文献2公开了作为具有高磁矫顽力的L10薄膜的(FePt)Ag-C粒状结构。
然而，仍然需要提高磁记录介质的记录容量。因此，需要具有良好的电磁转换特性的磁记录介质，特别是具有良好的SNR的磁记录介质。
<专利文献>
专利文献1：日本专利公开第2015-1996号公报
专利文献2：日本专利公开第2015-175025号公报
<非专利文献>
非专利文献1：“L10FePt-oxide columnar perpendicular media with highcoercivity and small grain size”,En Yang and David E.Laughlin,Journal ofApplied Physics 104,023904(2008)
非专利文献2：“L10-ordered high coercivity(FePt)Ag-Cgranular thin filmsfor perpendicular recording”,Li Zhang,Y.K.Takahashi,A.Perumal,K.Hono,Journalof Magnetism and Magnetic Materials 322(2010)2658-2664
发明内容
本发明是鉴于上述问题被提出的，其提供一种与现有技术相比具有高SNR的磁记录介质。
根据一个实施方式，提供一种磁记录介质，其包括：衬底；基底层，其形成在所述衬底上；以及(001)取向的L10磁性层，其形成在所述基底层上，并且包括第一磁性层和第二磁性层，其中，所述第一磁性层形成在所述基底层上，并且具有磁性晶粒和晶界部的粒状结构，所述晶界部包含C，并且所述第二磁性层形成在所述第一磁性层上，并且具有磁性晶粒和晶界部的粒状结构，所述晶界部包含氧化物或氮化物，所述第二磁性层还包含选自由Mg、Ni、Zn、Ge、Pd、Sn、Ag、Re、Au及Pb构成的组的一种以上的元素作为添加物。
附图说明
通过结合附图来阅读以下的详细说明，本发明的其他目的、特征及优点将变得更清楚。
图1是示意性地表示一个实施方式的磁记录介质的示例的剖视图。
图2是表示该实施方式的磁存储装置的示例的示意图。
图3是表示该实施方式的磁存储装置中所使用的磁头的示例的示意图。
具体实施方式
以下将参照说明性的实施方式对本发明进行说明。本领域技术人员将认识到利用本发明的教导能够完成各种变形例、以及本发明并不限定于用于说明目的而示出的该些实施方式。
需要说明的是，在附图的说明中，对于相同的部件赋予相同的附图标记，并且省略重复的说明。
参照图1对一个实施方式的磁记录介质的结构示例进行说明。
本实施方式的磁记录介质包括按以下顺序依次形成的衬底1、基底层2、以及磁性层5。磁性层5具有(001)取向的L10结构。磁性层5包括从衬底1侧按以下顺序依次形成的第一磁性层3和第二磁性层4。第一磁性层3具有包括磁性晶粒和晶界部的粒状结构。第一磁性层3在其磁性晶粒的晶界部包含C(碳)。第二磁性层4具有包括磁性晶粒和晶界部的粒状结构。第二磁性层4在其磁性晶粒的晶界部包含氧化物或氮化物。第二磁性层4还包含选自由Mg、Ni、Zn、Ge、Pd、Sn、Ag、Re、Au及Pb构成的组的一种以上的元素。
根据本实施方式的磁记录介质，通过采用该结构，促进了磁性晶粒的分离，并且提高了L10磁性层5的(001)取向。因此，当将磁记录介质用于磁存储装置时，能够提高SNR。
本发明人考虑通过以上结构来提高SNR的原因如下。第一磁性层3是粒状结构的初始层，并且需要第一磁性层3具有高取向性和高有序度，另外，还需要磁性晶粒与晶界之间的分离在第一磁性层3中良好。本实施方式的第一磁性层3中所包含的碳C在例如500℃以上、更优选500℃以上且600℃以下的范围内的高温下的沉积中容易与例如Fe等磁性材料分离，并且形成良好的境界部。并且，由于形成在其上的第二磁性层4的磁性晶粒从第一磁性层3的磁性晶粒一对一(one-on-one)地生长，因此第二磁性层4能够继承第一磁性层3的良好的分离特性。
另外，根据本实施方式的磁记录介质，第二磁性层4采用晶界部包含氧化物或氮化物的粒状结构。该磁性层能够在例如低于500℃、更优选300℃以上且低于500℃的低温下被沉积，与晶界部包含C的情况相比，能够提高L10磁性晶粒的(001)取向性和有序度。
另外，在本实施方式中，第二磁性层4包含选自由Mg、Ni、Zn、Ge、Pd、Sn、Ag、Re、Au及Pb构成的组，更优选，选自由Mg、Ge、Pd及Ag构成的组的一种以上的元素作为添加元素。该添加元素具有直接影响L10磁性晶粒而提高磁性晶粒的(001)取向性和有序度的功能。
如上所述，由于本实施方式的磁性层5包括第一磁性层3和第二磁性层4，因此(001)取向性高且有序度也高，并且磁性晶粒与晶界之间的分离良好。因此，当将磁性层5用于磁存储装置时，能够提高SNR。
在本实施方式中，优选第二磁性层4在晶界部不包含C。当在低温下被沉积时，C会与Fe等磁性材料结合。由此，磁性晶粒的(001)取向性和有序度会被降低。
在本实施方式中，优选第二磁性层4在晶界部中不包含Mg、Ni、Zn、Ge、Pd、Sn、Ag、Re、Au及Pb的任一种的氧化物。如上所述，Mg、Ni、Zn、Ge、Pd、Sn、Ag、Re、Au及Pb各自具有直接影响L10磁性晶粒而提高磁性晶粒的(001)取向性和有序度的功能，如果该添加元素被氧化并形成晶界层，则影响磁性晶粒的功能会被降低并且提高磁性晶粒的(001)取向性和有序度的效果会被降低。
在本实施方式中，优选第二磁性层4中的添加元素的添加量在0.5摩尔％以上且20摩尔％以下的范围内。通过该范围，能够进一步提高磁性晶粒的(001)取向性和有序度。
在本实施方式中，优选第二磁性层4的厚度在1nm以上且7nm以下的范围内。通过该范围，能够进一步提高磁性晶粒的(001)取向性和有序度。
在本实施方式中，通过将(001)取向的L10磁性层构成为包含FePt合金或CoPt合金作为主成分，使得(001)取向的L10磁性层能够具有高磁结晶各向异性常数Ku。
在本实施方式中，优选将选自由SiO2、TiO2、Cr2O3、Al2O3、Ta2O5、ZrO2、BN、Si3N4及B2O3构成的组的一种以上的材料用作第二磁性层4的晶界部中所包含的氧化物或氮化物。通过该构成，能够可靠地防止结晶离子之间的交换耦合，并且当用于磁存储装置时能够提高SNR。
作为本实施方式的磁记录介质的衬底1，可以使用公知的衬底。由于在本实施方式的磁记录介质的制造步骤中需要在500℃以上的温度下对衬底1进行加热，因此作为衬底1，例如可以使用软化温度为500℃以上、优选600℃以上的耐热玻璃衬底。
作为本实施方式的磁记录介质的基底层2，可以使用适于使L10磁性层取向为(001)取向的层。作为该基底层，例如可以使用(100)取向的W或MgO。
另外，本实施方式的磁记录介质的基底层2可以是多层结构。在该情况下，优选多个基底层之间的晶格失配(lattice misfit)为10％以下。作为该基底层，例如可以使用上述(100)取向的W或MgO的多层结构。另外，为了使该基底层确实地取向为具有(100)取向，其下可以使用Cr、包含Cr作为主成分的BCC合金、或者B2合金。在此，作为包含Cr作为主成分的BCC合金，例如可以使用CrMn、CrMo、CrW、CrV、CrTi、CrRu等。另外，作为B2合金，例如可以使用RuAl、NiAl等。
在本实施方式的磁记录介质中，优选在磁性层5上形成DLC保护膜(在附图中未示出)。
对于DLC保护膜的形成方法并无特别限定。然而，例如可以使用通过利用射频等离子体对由碳氢化合物构成的源气体进行分解而形成膜的RF-CVD(Radio Frequency-Chemical Vapor Deposition：射频化学气相沉积)、通过利用从灯丝放出的电子对源气体进行离子化而形成膜的IBD(Ion Beam Deposition：粒子束沉积)、不使用源气体而是使用固体C靶来形成膜的FCVA(Filtered Cathodic Vacuum Arc：过滤阴极真空电弧)等。
对于DLC保护膜的厚度并无特别限定，然而优选其厚度例如在1nm以上且6nm以下的范围内。通过将厚度设置为1nm以上，能够保持磁头的浮动特性。另外，通过将厚度设置为6nm以下，能够保持减小磁间隔并能够保持中等的SNR。
可以在DLC保护膜上进一步涂布由全氟聚醚基氟树脂构成的润滑剂。
本实施方式的磁存储装置包括上述本实施方式的磁记录介质。
磁存储装置可以包括例如用于旋转磁记录介质的磁记录介质驱动单元、在前端部包括近场光生成元件的磁头、用于移动磁头的磁头驱动单元、以及记录再现信号处理***。另外，磁头可以包括用于加热磁记录介质的激光生成单元、以及将在激光生成单元所生成的激光导向近场光生成元件的波导。
图2中示出了磁存储装置的结构的具体示例。磁存储装置包括磁记录介质100、用于旋转磁记录介质100的磁记录介质驱动单元101、磁头102、用于移动磁头102的磁头驱动单元103、记录再现信号处理***104等。
在本实施方式中，作为磁头102，例如可以使用图3所示的结构。具体来说，磁头102包括记录头208和再现头211。记录头208包括主极201、辅助磁极202、用于产生磁场的线圈203、起到激光生成单元作用的激光二极管(LD)204、用于将在LD204所生成的激光205传递至近场光生成元件206的波导207等。再现头211包括被屏蔽部209夹着的再现元件210等。
在此，使用本实施方式的磁记录介质作为磁记录介质100。因此，本实施方式的磁存储装置能够具有高SNR。
[实施例]
以下，通过实施例对本发明的优点进行说明。本发明不限于以下实施例。
(实施例1～20及比较例1～4)
对实施例1～20及比较例1～4中的磁记录介质进行说明。
首先，将基底层沉积在2.5英寸的玻璃衬底上。具体来说，作为第一基底层，将具有50nm厚度的50Co-50Ti(50原子％的Co和50原子％的Ti的合金，以下将同样地记载)沉积在2.5英寸的玻璃衬底上，并且在300℃下对衬底进行加热。之后，作为第二基底层将具有12nm厚度的80Cr-20V沉积在其上，作为第三基底层将具有40nm厚度的W沉积在其上，并且作为第四基底层将具有3nm厚度的MgO沉积在其上。
之后，在520℃下对衬底进行加热后，在基底层上沉积如表1中所示的具有2nm厚度的层作为第一磁性层。接着，在480℃下对衬底进行加热。之后，在第一磁性层上沉积如表1中所示的具有5nm厚度层作为第二磁性层。在此，表1中的“60(50Fe50Pt)-40C”表示60摩尔％的50Fe50Pt(50原子％的Fe和50原子％的Pt)和40摩尔％的C(以下将同样地记载)。因此，表1中的“84(45Fe45Pt10Mg)-16SiO2”表示84摩尔％的45Fe45Pt10Mg(45原子％的Fe、45原子％的Pt、以及10原子％的Mg)和16摩尔％的SiO2。
之后，在磁性层上形成3nm的DLC保护膜，在DLC保护膜上涂布1.2nm的由全氟聚醚类氟树脂构成的润滑剂，从而制造磁记录介质。通过X射线衍射确认，基底层为良好的BCC(100)取向膜，并且磁性层为良好的(001)取向L10膜。
(比较例5)
对于比较例5，基底层为三层结构，其中使用具有5nm厚度的Ta作为第一基底层，使用具有20nm厚度的Cr作为第二基底层，并使用具有10nm厚度的MnO作为第三基底层。除此之外，与实施例18同样地制造磁记录介质。通过X射线衍射确认，基底层为(002)取向膜，并且磁性层为(110)取向L10膜。
对使用图3中所示的磁头制造的各个磁记录介质的SNR进行测定。结果如表1所示。
[表1]
如表1所示，在比较例1中，由于第二磁性层中不包含添加物，因此SNR不良。在比较例2中，由于第二磁性层的晶界部不包含氧化物或氮化物并且包含C，因此SNR不良。在比较例3及4中，由于分别在第一磁性层的晶界部中使用氧化物并且不包含C，因此SNR不良。
另一方面，在实施例1～20各个中，SNR良好。然而，从实施例11的结果能够看出，确认了当在第二磁性层中包含Ge氧化物时SNR有一点降低。另外，从实施例12的结果能够看出，确认了当在第一磁性层中包含Ge时SNR有一点降低。从实施例13的结果能够看出，确认了当在第二磁性层的晶界部中包含C时SNR有一点降低。
另外，通过比较实施例18和比较例5，确认了实施例18的(001)取向L10磁性层的SNR优于比较例5的(110)取向磁性层。
根据本实施方式的磁记录介质，能够提高SNR。
尽管对磁记录介质和磁存储装置的优选实施方式具体进行了表示及说明，但应理解为在不脱离由权利要求书所限定的本发明的精神及范围的情况下可以进行微小的修改。
本发明并不限定于具体公开的实施方式，可以在不脱离本发明的精神及范围的情况下进行各种变形和修改。
Claims (9)
1.一种磁记录介质，其包括：
衬底；
基底层，其形成在所述衬底上；以及
(001)取向的L10磁性层，其形成在所述基底层上，并且包括第一磁性层和第二磁性层，
其中，所述第一磁性层形成在所述基底层上，并且具有磁性晶粒和晶界部的粒状结构，所述晶界部包含C，并且
所述第二磁性层形成在所述第一磁性层上，并且具有磁性晶粒和晶界部的粒状结构，所述晶界部包含氧化物或氮化物，所述第二磁性层还包含选自由Mg、Ni、Zn、Ge、Pd、Sn、Ag、Re、Au及Pb构成的组的一种以上的元素作为添加物。
2.根据权利要求1所述的磁记录介质，其中，所述第二磁性层在所述晶界部不包含C。
3.根据权利要求1所述的磁记录介质，其中，所述第二磁性层在所述晶界部不包含Mg、Ni、Zn、Ge、Pd、Sn、Ag、Re、Au及Pb的任一种的氧化物。
4.根据权利要求1所述的磁记录介质，其中，所述添加物是Mg、Ge、Pd及Ag的任一种。
5.根据权利要求1所述的磁记录介质，其中，所述第二磁性层中的所述添加物的添加量在0.5摩尔％以上且20摩尔％以下的范围内。
6.根据权利要求1所述的磁记录介质，其中，所述第二磁性层的厚度在1nm以上且7nm以下的范围内。
7.根据权利要求1所述的磁记录介质，其中，所述(001)取向的L10磁性层包含FePt合金或CoPt合金作为主成分。
8.根据权利要求1所述的磁记录介质，其中，所述第二磁性层的所述晶界部中所包含的所述氧化物或所述氮化物为SiO2、TiO2、Cr2O3、Al2O3、Ta2O5、ZrO2、BN、Si3N4及B2O3的任一种。
9.一种磁存储装置，其包括：
根据权利要求1所述的磁记录介质。
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