DE60027629T2

DE60027629T2 - Magnetaufzeichnungsgerät und -methode

Info

Publication number: DE60027629T2
Application number: DE60027629T
Authority: DE
Inventors: c/o Intellectual Property Division Akira Kikitsu; c/o Intellectual Property Div Katsutaro Ichihara
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-03-15
Filing date: 2000-03-14
Publication date: 2006-09-14
Anticipated expiration: 2020-03-15
Also published as: EP1037198A3; KR100371453B1; EP1037198B1; CN1201317C; KR20000071441A; EP1037198A2; US6493164B1; CN1267054A; DE60027629D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine magnetische Aufzeichnungsvorrichtung, in der Aufzeichnen und Reproduktion von Information magnetisch durchgeführt werden, und auf ein Verfahren zum magnetischen Aufzeichnen.
Mit der Verbesserung in der Computerverarbeitungsgeschwindigkeit in den letzten Jahren ist eine magnetische Aufzeichnungsvorrichtung (z.B. ein Festplattenlaufwerk (HDD, hard disk drive)), die gestaltet ist, Information aufzuzeichnen und zu reproduzieren, erforderlich, um Aufzeichnungsgeschwindigkeit und Dichte mehr und mehr zu verbessern. Es gibt jedoch eine physikalische Begrenzung bei der Erhöhung der Aufzeichnungsdichte.
Um Aufzeichnen hoher Dichte mit einer magnetischen Aufzeichnungsvorrichtung durchzuführen, ist es erforderlich, kleine magnetische Domänen herzustellen, die in einer Aufzeichnungsschicht aufgezeichnet sind. Um die kleinen Aufzeichnungsmagnetdomänen zu unterscheiden, ist es erforderlich, dass Magnetdomänenflanken glatt sind. Um die obige Anforderung zu erfüllen, ist es erforderlich, die Größe magnetischer Körner zu reduzieren, die die Aufzeichnungsschicht bilden. Es ist auch erforderlich, die Stärke der Aufzeichnungsschicht für Aufzeichnung hoher Dichte zu reduzieren, was auch zum Reduzieren der Größe magnetischer Körner führt. Wenn jedoch die Magnetkorngröße reduziert wird, würde die magnetische Anisotopieenergie des magnetischen Korns (d.h. das Produkt der magnetischen Anisotopieenergiedichte Ku und des Volumens des magnetischen Korns) wahrscheinlich kleiner als thermische Fluktua tionsenergie sein. Falls die magnetische Anisotopieenergie magnetischer Körner kleiner als die thermische Fluktuationsenergie wird, würde Magnetisierung der aufgezeichneten magnetischen Domänen erneut umgekehrt, wobei es dadurch unmöglich gemacht wird, die aufgezeichnete Information beizubehalten. Dieses Phänomen wird als eine thermische Fluktuationsgrenze oder superparamagnetische Grenze bezeichnet. Es ist denkbar, für den Zweck einer Verhinderung der Magnetisierungsumkehrung wegen der thermischen Fluktuation, Ku magnetischer Körner erhöhen. Wenn jedoch Ku magnetischer Körner höher wird, würde die Koerzitivkraft der magnetischen Körner proportional zu Ku ansteigen. Deshalb kann es unmöglich werden, die Magnetisierung mittels eines Magnetfeldes umzukehren, das durch einen gewöhnlichen Aufzeichnungskopf generiert wird.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine magnetische Aufzeichnungsvorrichtung und ein Verfahren zum magnetischen Aufzeichnen vorzusehen, was es möglich macht, derartiges Aufzeichnen hoher Dichte als die thermische Fluktuationsgrenze überschreitend durchzuführen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine magnetische Aufzeichnungsvorrichtung vorgesehen, umfassend ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit einer Aufzeichnungsschicht, die auf einem Substrat ausgebildet ist, wobei die Aufzeichnungsschicht durch magnetische Körner und ein nicht-magnetisches Material, das zwischen ihnen ausgebildet ist, gebildet wird, eine Erwärmungseinheit, die konfiguriert ist, die Aufzeichnungsschicht zu erwärmen, und eine magnetische Aufzeichnungseinheit, konfiguriert, ein magnetisches Feld an die Aufzeichnungsschicht anzulegen, wobei das magnetische Aufzeichnungsmedium, die Erwärmungseinheit und die magnetische Aufzeichnungseinheit so gebildet sind, um die folgende Beziehung zu erfüllen: T/RKu((T) < 11200/(ln(t) + 20,72)wobei unter Einstellung, dass Ku(t) magnetische Anisotopieenergiedichte der Aufzeichnungsschicht bei einer Temperatur T ist, und Ku(Ta) die bei Umgebungstemperatur ist, RKu(T) ein Verhältnis Ku(T)/(Ku(Ta) darstellt, und t eine abgelaufene Zeit darstellt, nachdem die Magnetfeldanwendung abgeschlossen ist.
In der magnetischen Aufzeichnungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung hat die Aufzeichnungsschicht vorzugsweise eine Koerzitivkraft von 4 kOe oder mehr bei Umgebungstemperatur.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum magnetischen Aufzeichnen für ein magnetisches Aufzeichnungsmedium vorgesehen, umfassend eine Aufzeichnungsschicht, ausgebildet auf einem Substrat und gebildet durch magnetische Körner und ein nicht-magnetisches Material, das zwischen ihnen ausgebildet ist, das Verfahren umfassend Schritte zum Erwärmen der Aufzeichnungsschicht und Anlegen eines Magnetfeldes an die Aufzeichnungsschicht, wobei dadurch Aufzeichnen durchgeführt wird, wobei die Schritte die folgende Beziehung erfüllen: T/RKu((T) < 11200/(l(t) + 20,72)wobei unter Einstellung, dass Ku(T) magnetische Anisotopieenergiedichte der Aufzeichnungsschicht bei einer Temperatur T ist, und Ku(Ta) die bei Umgebungstemperatur ist, RKu(T) ein Verhältnis Ku(T)/(Ku(Ta) darstellt, und t eine abgelaufene Zeit darstellt, nachdem die Magnetfeldanwendung abgeschlossen ist.
In der vorliegenden Erfindung kann z.B. ein Verfahren verwendet werden, in dem die Aufzeichnungsschicht derart erwärmt wird, dass RKu(Tmax) in der höchsten Temperatur Tmax 0,01 oder kleiner in dem Erwärmungsschritt wird, und die Aufzeichnungsoperation innerhalb 1 ns bis 50 ns abgeschlossen ist, nachdem die Aufzeichnungsschicht die höchste Temperatur in dem Aufzeichnungsschritt erreicht.
In der vorliegenden Erfindung kann ein anderes Verfahren verwendet werden, in dem die Aufzeichnungsschicht derart erwärmt wird, dass RKu(T) 0 wird, bevor die Aufzeichnungsschicht die höchste Temperatur in dem Erwärmungsschritt erreicht, und die Aufzeichnungsoperation innerhalb 20 ns bis 100 ns abgeschlossen ist, nachdem die Aufzeichnungsschicht die höchste Temperatur in dem Aufzeichnungsschritt erreicht.
Die Erfindung kann aus der folgenden detaillierten Beschreibung vollständiger verstanden werden, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen aufgenommen wird, in denen:
1 eine schematische Ansicht ist, die eine Ausführungsform einer magnetischen Aufzeichnungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine Grafik ist, die Beziehungen zwischen Ku, RKu, T/Ku und T/RKu und Temperatur T zeigt;
3 eine Grafik ist, die Beziehungen zwischen dem Logarithmus ln(t) der abgelaufenen Zeit t nach Aufzeichnung und dem Kehrwert 1/T der Temperatur T in einem magnetischen Aufzeichnungsmedium gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
4 eine Grafik ist, die Beziehungen zwischen RKu/T und ln(t) in dem magnetischen Aufzeichnungsmedium gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
5 eine Grafik ist, die Beziehungen zwischen T/RKu und einer abgelaufenen Zeit t nach Aufzeichnen in dem magnetischen Aufzeichnungsmedium gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
6 eine Grafik ist, die Beziehungen zwischen RKu/T und ln(t) in dem magnetischen Aufzeichnungsmedium gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und
7 eine Grafik ist, die Beziehungen zwischen T/RKu und einer abgelaufenen Zeit t nach Aufzeichnen in dem magnetischen Aufzeichnungsmedium gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Eine magnetische Aufzeichnungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein magnetisches Aufzeichnungsmedium, eine Erwärmungseinheit und eine magnetische Aufzeichnungseinheit. In der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung wird Erwärmen der Aufzeichnungsschicht des magnetischen Aufzeichnungsmediums durchgeführt, indem von der Erwärmungseinheit Gebrauch gemacht wird, und dann ein Magnetfeld an die Aufzeichnungsschicht angelegt wird, indem von der magnetischen Aufzeichnungseinheit Gebrauch gemacht wird, wobei dadurch Aufzeichnen durchgeführt wird. Dieses Verfahren wird als thermisch unterstütztes Aufzeichnen bezeichnet. Wenn die Temperatur einer Magnetschicht angehoben wird, wird die Koerzitivkraft davon reduziert, sodass Magnetisierung der Magnetschicht durch Anwendung eines Magnetfeldes umgekehrt werden kann, was magnetisches Aufzeichnen ermöglicht. Die magnetische Aufzeichnungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann magnetisches Aufzeichnen sogar zu einem magnetischen Material mit einer Koerzitivkraft Hc von 4 kOe oder mehr bei Umgebungstemperatur durchführen.
Das magnetische Aufzeichnungsmedium der vorliegenden Erfindung hat eine Struktur, in der eine Aufzeichnungsschicht, die durch magnetische Körner und ein nicht-magnetisches Material, das zwischen den magnetischen Körnern ausgebildet ist, gebildet wird, auf einem Substrat ausgebildet ist. Zwischen das Substrat und die Aufzeichnungsschicht kann eine Unterschicht zwischengestellt werden. Auf der Aufzeichnungsschicht kann auch eine Schutzschicht ausgebildet werden.
Das Substrat dient dazu, die Aufzeichnungsschicht zu stützen, und kann aus Metall, Glas, Keramik etc. ausgebildet werden.
Die Aufzeichnungsschicht ist eine sogenannte granulare Schicht, die durch magnetische Körner und ein nichtmagnetisches Material, das zwischen den magnetischen Körnern ausgebildet ist, gebildet wird. Die Aufzeichnungsschicht mit einer derartigen Struktur kann wie folgt ausgebildet werden. Wenn z.B. ein magnetisches Material auf einem Substrat durch Sputtern abgelagert wird, wie in dem Fall zum Ausbilden einer Aufzeichnungsschicht einer gewöhnlichen Festplatte, wachsen säulenförmige magnetische Kristalle, und zur gleichen Zeit wird ein nicht-magnetisches Element veranlasst, sich um die magnetischen Kristalle herum abzusondern, sodass ein nicht-magnetisches Material (Korngrenze) zwischen den magnetischen Körnern ausgebildet wird.
Alternativ kann ein kontinuierlicher Film eines amorphen magnetischen Materials auf einem Substrat abgelagert werden, gefolgt durch Verarbeiten des kontinuierlichen Films, um säulenförmige magnetische Körner auszubilden. Ablagern eines nicht-magnetischen Materials auf der gesamten Fläche des Substrats und Polieren der resultierenden Fläche kann die Struktur ausbilden, wo ein nicht-magnetisches Material zwischen den magnetischen Körnern ausgebildet wird. Auch kann einfaches Beschichten mit einem Gleitmittel auf der gesamten Flä che des Substrats die Struktur ausbilden, wo ein nichtmagnetisches Material zwischen den magnetischen Körnern ausgebildet wird.
Als ein Material zum Ausbilden der Aufzeichnungsschicht ist ein Material geeignet, das hohe Sättigungsmagnetisierung Is und hohe magnetische Anisotopie aufweist. Es ist möglich, als ein derartiges magnetisches Material, mindestens eine Art von magnetischen metallischen Materialien einzusetzen, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Co, Pt, Sm, Fe, Ni, Cr, Mn, Bi, Al und einer Legierung dieser Metalle besteht. Unter diesen magnetischen metallischen Materialien werden eine Cobasierte Legierung mit einer hohen kristallinen magnetischen Anisotopie, insbesondere eine CoPt-basierte Legierung, eine SmCo-basierte Legierung und eine CoCr-basierte Legierung bevorzugt. Spezielle Beispiele eines magnetischen metallischen Materials sind Co-Cr, Co-Pt, Co-Cr-Ta, Co-Cr-Pt, Co-Cr-Ta-Pt, Co und Fe.
Es ist möglich, als ein magnetisches Material, eine amorphe Seltenerdenübergangsmetalllegierung, wie etwa Tb-Fe, Tb-Fe-Co, Tb-Co, Gd-Tb-Fe-Co, Gd-Dy-Fe-Co, Nd-Fe-Co und Nd-Tb-Fe-Co; eine geordnete Legierung, wie etwa PtMnSb und FePt; ein magnetisches Oxid, wie etwa Co-Ferrit und Ba-Ferrit einzusetzen.
Für den Zweck einer Steuerung magnetischer Eigenschaften, wie etwa Sättigungsmagnetisierung und Koerzitivkraft, kann mindestens eine Art von Elementen, die aus Fe und Ni ausgewählt werden, dem obigen magnetischen Material hinzugefügt werden. Für den Zweck einer Verbesserung der magnetischen Eigenschaften kann ein Element, wie etwa Cr, Nb, V, Ta, Ti, W, Hf, Cr, V, In, Si, B oder eine Mischung dieser Elemente mit mindestens einem Element, das aus Sauerstoff, Stickstoff, Kohlen stoff und Wasserstoff ausgewählt wird, dem obigen magnetischen Material hinzugefügt werden.
Die Aufzeichnungsschicht kann die eine sein, die eine magnetische Anisotopie auf gleicher Ebene aufweist, wie die Aufzeichnungsschicht einer Festplatte, oder die eine, die eine senkrechte magnetische Anisotopie aufweist, wie die Aufzeichnungsschicht einer magnetooptischen Platte.
Eine Unterschicht kann aus einem magnetischen Material oder einem nicht-magnetischen Material bestehen. Eine Unterschicht, die aus einem magnetischen Material besteht, kann mit magnetischen Domänen in der Aufzeichnungsschicht durch Austauschkopplungsinteraktion oder magnetostatische Kopplungsinteraktion magnetisch gekoppelt werden. Wenn eine magnetische Unterschicht mit hoher Koerzitivfeldstärke unter der Aufzeichnungsschicht angeordnet und mit den magnetischen Domänen in der Aufzeichnungsschicht durch Austausch gekoppelt ist, können die magnetischen Domänen stabilisiert werden. Wenn eine magnetische Unterschicht mit einer hohen Magnetisierung unter der Aufzeichnungsschicht angeordnet und mit den magnetischen Domänen in der Aufzeichnungsschicht durch Austausch gekoppelt ist, können die Ausgangssignale gesteigert werden.
Eine Unterschicht, die aus einem nicht-magnetischen Material besteht, kann für den Zweck einer Steuerung der Kristallinität der Aufzeichnungsschicht, oder für den Zweck einer Verhinderung, dass sich Verunreinigungen, die von dem Substrat stammen, mit der Aufzeichnungsschicht mischen, angeordnet werden. Wenn z.B. eine Unterschicht mit einer Gitterkonstante nahe zu der Kristallgitterkonstante der Aufzeichnungsschicht angeordnet ist, kann die Kristallinität der Aufzeichnungsschicht gesteuert werden. Ein Beispiel einer derartigen Unterschicht ist eine Cr-Schicht. Indem von einer amorphen Un terschicht Gebrauch gemacht wird, kann im allgemeinen die Aufzeichnungsschicht in eine amorphe hergestellt werden. Für den Zweck zum Verhindern, dass sich Verunreinigungen, die von dem Substrat stammen, mit der Aufzeichnungsschicht mischen, sollte vorzugsweise ein dünner Film mit einer kleinen Gitterkonstante oder ein dichter dünner Film als die Unterschicht eingesetzt werden.
Ferner kann die magnetische Unterschicht auch mit der oben erwähnten Funktion der nicht-magnetischen Unterschicht versehen sein. Z.B. kann die magnetische Unterschicht dazu dienen, die Kristallinität der Aufzeichnungsschicht zu steuern. In diesem Fall können sowohl der Effekt zum Verbessern der Lese/Schreibcharakteristika als auch der Effekt zum Verbessern der Kristallinität erhalten werden. Ein Beispiel einer derartigen Unterschicht ist eine amorphe CoZrNb-Unterschicht.
Es wird vermerkt, dass die Unterschicht aus einer modifizierten Oberflächenschicht des Substrats bestehen kann. Die modifizierten Oberflächenschicht kann mittels Ionenplattierung, der Dotierung einer gasförmigen Komponente, einer Neutronenstrahlbestrahlung etc. erhalten werden. In diesem Fall kann der Schritt zum Ablagern einer Unterschicht weggelassen werden.
Als eine Schutzschicht ist es möglich, Kohlenstoff, SiN, SiO₂, Au oder eine Schichtung dieser Materialien einzusetzen.
Eine Erwärmungseinheit kann gestaltet sein, die gesamte Fläche des Aufzeichnungsmediums zu erwärmen oder die Fläche des Aufzeichnungsmediums lokal zu erwärmen. Wenn ein magnetisches Aufzeichnungsmedium hoher Dichte erwärmt wird, leidet es im allgemeinen am Einfluss thermischer Fluktuation, was zu einer Verschlechterung der Datenspeichereigenschaft führt. Deshalb ist es wünschenswert, dass lokale Erwärmung durchgeführt wird, um das meiste des Aufzeichnungsmediums auf Umgebungstemperatur zu halten. In dem Fall einer magnetischen Aufzeichnungsvorrichtung mit einem Aufzeichnungsmedium, dessen Datenspeichereigenschaft kaum verschlechtert wird, selbst wenn es gänzlich erwärmt wird, kann jedoch gänzliche Erwärmung angesichts Kostenverringerung bevorzugt werden.
Als Beispiele einer Erwärmungseinheit, die lokale Erwärmung hoher Geschwindigkeit ermöglicht, ist es denkbar, Erwärmung unter Verwendung eines Lasers wie in einer optischen Platte, Induktionserwärmung oder Erwärmung mittels einer Sonde, die durch einen Heizdraht erwärmt wird, einzusetzen. Zum Durchführen lokalisierterer Erwärmung ist es auch möglich, ein Erwärmungssystem, in dem ein Laserstrahl über eine Linse auf die Fläche des Aufzeichnungsmediums fokussiert wird, ein Erwärmungssystem, in dem Induktionserwärmung unter Verwendung einer feinen Antenne durchgeführt wird, die an dem Spitzenende einer Sonde angebracht ist, oder ein Erwärmungssystem, in dem Erwärmung durch Verwenden einer Erwärmungssonde durchgeführt wird, deren Spitzenende dem Medium gegenüberliegt, so fein wie möglich angespitzt ist oder deren Spitzenende so nahe wie möglich zu dem Medium positioniert ist, einzusetzen. Diese Erwärmungsmittel können auf der Seite der Aufzeichnungsfläche oder auf der entgegengesetzten Seite zu der Aufzeichnungsfläche des Aufzeichnungsmediums positioniert sein.
Als eine magnetische Aufzeichnungseinheit ist es möglich, einen gewöhnlichen magnetischen Aufzeichnungskopf einzusetzen. Der Aufzeichnungskopf bildet eine magnetische Schaltung, die durch einen Magnetpol und eine Induktionsspule gebildet wird. Es ist auch möglich, einen Permanentmagneten als die magnetische Aufzeichnungseinheit einzusetzen. Wenn ein Permanentmagnet eingesetzt wird, wird der Permanentmagnet auf eine derartige Art und Weise angeordnet, die zum Variieren des Abstands zu dem Aufzeichnungsmedium fähig ist, oder der Permanentmag net wird so fein verarbeitet, um ein Magnetfeld hoher Auflösung in hoher Geschwindigkeit anzulegen. Es ist auch möglich, als ein Mittel zum Anlegen eines Magnetfeldes eine zusätzliche magnetische Schicht, die auf der Aufzeichnungsschicht geschichtet ist, einzusetzen. Wenn eine Temperaturverteilung in der zusätzlichen magnetischen Schicht mittels Erwärmung oder Lichtbestrahlung erzeugt wird, wird eine Magnetisierungsverteilung in der Schicht erzeugt, wodurch ein Magnetfeld an die Aufzeichnungsschicht angelegt werden kann. Es kann ein magnetisches Streufeld, das von der magnetischen Schicht generiert wird, an die Aufzeichnungsschicht als ein Aufzeichnungsmagnetfeld angelegt werden.
Eine Ausführungsform einer magnetischen Aufzeichnungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 1 erläutert. In 1 hat ein magnetisches Aufzeichnungsmedium 10 einen Aufbau, in dem eine Unterschicht 12, eine Aufzeichnungsschicht 13 und eine Schutzschicht 14 aufeinanderfolgend auf einem Plattensubstrat 11 geschichtet sind. Das magnetische Aufzeichnungsmedium 10 wird in der Richtung rotiert, die durch den Pfeil A in 1 angezeigt wird.
Über dem magnetischen Aufzeichnungsmedium 10 ist ein Schieber 20 angeordnet, an dessen Endfläche ein Lese-/Schreibelement 30 montiert ist. Ein Abschnitt des Aufzeichnungselementes in dem Lese-/Schreibelement 30 funktioniert als eine magnetische Aufzeichnungseinheit (Mittel zum Anlegen eines Magnetfeldes). Der Schieber 20 ist mit einem Lichtwellenleiter 40 versehen, um einen Laserstrahl zu übertragen, sodass ein Laserstrahl von dem Endabschnitt 41 des Wellenleiters 40 auf das Medium 10 ausgestrahlt wird. Der Schieber 20 ist gestaltet, über dem magnetischen Aufzeichnungsmedium 10 zu gleiten, wenn es rotiert wird. Der Wellenleiter 40 und das Lese-/Schreibelement 30 sind auf eine derartige Art und Weise angeordnet, dass ein Laserstrahl zuerst von dem Endabschnitt 41 des Wellenleiters 40 auf die Aufzeichnungsschicht 13 für Erwärmung ausgestrahlt wird, und dann ein Magnetfeld an die Aufzeichnungsschicht 13 durch das Aufzeichnungselement angelegt wird.
Gemäß der magnetischen Aufzeichnungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird die Aufzeichnungsoperation auf eine derartige Art und Weise durchgeführt, dass die Temperatur und Magneteigenschaft der Aufzeichnungsschicht die folgende Formel (1) relativ zu einer abgelaufenen Zeit t erfüllen, nachdem die Anwendung eines Magnetfeldes auf die Aufzeichnungsschicht abgeschlossen ist (d.h. nach Aufzeichnung). T/RKu(T) < 11200/(ln(t) + 20,72) (1)wobei T eine Temperatur der Aufzeichnungsschicht ist. Unter Annahme, dass Ku(T) ein Wert der magnetischen Anisotopieenergiedichte der Aufzeichnungsschicht in einer Temperatur T ist und Ku(Ta) die in einer Umgebungstemperatur Ta ist, stellt RKu(T) auch ein Verhältnis zwischen den zwei Werten dar, d.h. Ku(T)/Ku(Ta). Solange wie die Aufzeichnungsschicht die Formel (1) erfüllt, ist es möglich, gleichförmige und verschiedene magnetische Domänen in der Aufzeichnungsschicht auszubilden, sogar wenn die Aufzeichnungsschicht durch magnetische Körner mit einer kleinen Größe und einer hohen Koerzitivkraft gebildet wird. Als ein Ergebnis ist es möglich, magnetisches Aufzeichnen hoher Dichte durchzuführen, was die thermische Fluktuationsgrenze überschreitet.
Die Beziehung der Formel (1) wird nachstehend detaillierter erläutert.
Unter den physikalischen Eigenschaften in Bezug auf die Magnetisierungsumkehrung einer Aufzeichnungsschicht ändert sich die magnetische Anisotopieenergiedichte Ku stark mit der Temperatur. Die magnetische Anisotopieenergiedichte Ku verrin gert sich monoton mit einer Erhöhung der Temperatur T. Da sich die Koerzitivkraft Hc annähernd proportional zu einer Änderung in Ku ändert, verringert sie sich auch mit einer Erhöhung der Temperatur T. Im Gegensatz dazu erhöht sich der Wert T/RKu(T) in der Formel (1) monoton mit einer Erhöhung der Temperatur T. 2 veranschaulicht qualitative Beziehungen zwischen diesen Funktionen.
Zuerst simulieren die gegenwärtigen Erfinder eine Temperaturreaktion des Aufzeichnungsmediums mit einer geschichteten Struktur dünner Filme, wie in 1 gezeigt, durch Ausstrahlen eines Laserstrahls auf das Medium. Als ein Ergebnis wird herausgefunden, dass es eine einfache Beziehung zwischen dem Kehrwert 1/T der Temperatur T des Aufzeichnungsmediums und dem Logarithmus ln(t) einer abgelaufenen Zeit t nach Abschluss einer Magnetfeldanwendung gibt. 3 zeigt ein Beispiel der Beziehung zwischen dem Kehrwert 1/T der Temperatur T des Aufzeichnungsmediums und dem Logarithmus ln(t) der abgelaufenen Zeit t nach dem Abschluss der Magnetfeldanwendung. Wie aus 3 offensichtlich ist, ist 1/T ungefähr proportional zu ln(t) in der Anfangsstufe ebenso wie in der letzteren Stufe des Abkühlungsprozesses des Aufzeichnungsmediums, sodass die Beziehungen zwischen ihnen durch ein Paar gerader Linien (gestrichelte Linien in 3) angenähert werden können. Entsprechend erwarten die gegenwärtigen Erfinder, dass Bedingungen, die zum Erreichen eines vollständigen aufgezeichneten Zustands fähig sind, durch Untersuchen der aufgezeichneten Zustände relativ zu ln(t) durch Lese-/Schreibexperimente unter verschiedenen Bedingungen einer Temperaturreaktion in der Aufzeichnungsschicht gefunden werden können, selbst wenn es unklar sein kann, wann die Magnetisierungsumkehrung in dem Abkühlungsprozess des Aufzeichnungsmediums stattfindet.
Eine Änderung in der magnetischen Anisotopieenergiedichte Ku, die eng auf die Magnetisierungsumkehrung der Aufzeichnungsschicht bezogen ist, ändert sich monoton mit T, wie oben beschrieben wird. Da sich jedoch sowohl T als auch Ku gemeinsam während des Prozesses zum Abkühlen der Aufzeichnungsschicht ändern, ist es schwierig, diese Variablen einzeln mit dem Aufzeichnungszustand zu korrelieren. Deshalb finden die gegenwärtigen Erfinder heraus, dass entweder eine Funktion Ku/T, die sich mit der Temperatur verringert, oder eine Funktion RKu/T, die durch Normalisieren von Ku/T mit dem Ku-Wert bei Umgebungstemperatur erhalten wird, nützlich wäre, um mit ln(t) korreliert zu werden.
Basierend auf dieser Schätzung werden Lese-/Schreibexperimente wie folgt durchgeführt.
Eingesetzt wird ein magnetisches Aufzeichnungsmedium 10, wie in 1 gezeigt, das durch Schichten einer 70 nm starken Cr-Schicht als eine Unterschicht 12, einer 20 nm starken CoPtCr-Legierungsschicht als eine Aufzeichnungsschicht 13 und einer 10 nm starken Kohlenstoffschicht als eine Schutzschicht 14 auf einem 2,5 Zoll starken Glasplattensubstrat 11 aufgebaut wird. Die Aufzeichnungsschicht 13, die aus der CoPtCr-Legierungsschicht ausgebildet ist, hat eine Ku von 8 × 10⁶ erg/cm³ bei Umgebungstemperatur und eine Koerzitivkraft von 4 kOe.
Das magnetische Aufzeichnungsmedium 10 wird in der Richtung, die durch den Pfeil A angezeigt wird, bei einer Rate von 4500 U/min rotiert, und die Flughöhe des Schiebers 20 ist auf 80 nm eingestellt. Ein Laserstrahl mit 650 nm in der Wellenlänge und 3 mW in der Leistung wird kontinuierlich auf das Aufzeichnungsmedium 10 durch den Endabschnitt 41 des Lichtwellenleiters 40 ausgestrahlt, und ein Magnetfeld wird durch das Aufzeichnungselement an das Aufzeichnungsmedium 10 angelegt, wobei dadurch Aufzeichnen in einer Aufzeichnungsfrequenz von 200 kfci durchgeführt wird. Eine Strahlenpunktgröße auf der Fläche des Aufzeichnungsmediums ist auf 2 μm in voller Breite im halben Maximum eingestellt. Die Aufzeichnungsspurenbreite ist 2 μm. Der aufgezeichnete Zustand des Aufzeichnungsmediums wird durch Beobachten magnetischer Domänen mit einem Magnetkraftmikroskop (MFM, magnetic force microscope) bestimmt.
Mit dieser Vorrichtung ist es unmöglich, verschiedene magnetische Domänen auszubilden, wenn kein Laserstrahl auf das Aufzeichnungsmedium ausgestrahlt wird. Wenn hingegen der Laserstrahl auf das Aufzeichnungsmedium unter den zuvor erwähnten Bedingungen ausgestrahlt wird, wird bestätigt, dass magnetische Domänen ausgebildet werden.
Um Bedingungen zu untersuchen, wo die magnetischen Domänen ausgebildet werden, werden ferner Aufzeichnungsexperimente mit verschiedenen Rotationsgeschwindigkeiten des Aufzeichnungsmediums ebenso wie Erwärmungsbedingungen durch den Laserstrahl durchgeführt. Danach wird das Aufzeichnungsmedium mit dem MFM beobachtet um zu untersuchen, ob gleichförmige und verschiedene magnetische Domänen ausgebildet sind oder nicht.
In diesem Fall wird der Ku(T)-Wert des Aufzeichnungsmediums aus Messung bestimmt, und RKu(T) wird kalkuliert. Die Temperatur des Aufzeichnungsmediums wird basierend auf einer Simulation bestimmt.
Die Experimentergebnisse sind in einem Koordinatensystem von RKu(T) und ln(t) dargestellt. Die offenen Kreise in 4 bezeichnen, wo die magnetischen Domänen ausgebildet sind, während die vollen Kreise bezeichnen, wo die magnetischen Domänen nicht ausgebildet sind. Es wird gesehen, dass es möglich ist, Aufzeichnen unter den Bedingungen innerhalb der Re gion auf der oberen Seite der geraden Linie durchzuführen, die in dieser Figur gezeigt wird. Diese Beziehung kann durch die folgende Formel ausgedrückt werden. RKu(T)/T > (ln(t) + 20,72)/11200 (2)
Um leichtes Verständnis der Beziehung zu ermöglichen, dass sich die Temperatur T mit der abgelaufenen Zeit t verringert, sind die experimentellen Ergebnisse in einem Koordinatensystem von T/RKu und der abgelaufenen Zeit t nach Aufzeichnen in 5 dargestellt. Die offenen Kreise in 5 bezeichnen auch, wo die magnetischen Domänen ausgebildet sind, während die vollen Kreise bezeichnen, wo die magnetischen Domänen nicht ausgebildet sind. 5 zeigt, dass es möglich ist, Aufzeichnen unter den Bedingungen innerhalb einer Region auf der unteren Seite der Kurve durchzuführen. Die Beziehung in 5 wird durch Austauschen des Nenners und des Zählers der Formel (2) erhalten, was durch die folgende Formel ausgedrückt wird. T/RKu(T) < 11200/(ln(t) + 20,72) (1)
Solange wie die zuvor erwähnte Formel (1) erfüllt ist, können die magnetischen Domänen in der Aufzeichnungsschicht ausgebildet werden.
Auf die gleiche Art und Weise wie oben erwähnt werden das Erwärmen und magnetische Aufzeichnen zu dem Aufzeichnungsmedium unter vier Bedingungen so durchgeführt, um eine Änderung in RKu/T in jeder abgelaufenen Zeit nach Aufzeichnen zu verfolgen. Die vier Bedingungen werden nahe der Grenze in 5 ausgewählt. Die experimentellen Ergebnisse sind in einem Koordinatensystem von RKu/T und ln(t) in 6 dargestellt. Vier Markierungen in 6 entsprechen jeweils den vier Bedingungen. Die offenen Kreise in 6 bezeichnen auch, wo die magnetischen Domänen ausgebildet sind, während die vollen Kreise bezeichnen, wo die magnetischen Domänen nicht ausgebildet sind. Die Region auf der oberen Seite der geraden Linie in 6 wird durch die zuvor erwähnte Formel (2) ausgedrückt. 6 zeigt, dass falls es einen beliebigen Moment gibt, wo die Formel (2) nach Aufzeichnen nicht erfüllt ist, so zeitweilig er sein kann, magnetische Domänen in der Aufzeichnungsschicht unter dieser Bedingung nicht ausgebildet werden können.
Um leichtes Verständnis der Beziehung zu ermöglichen, dass sich die Temperatur T mit der abgelaufenen Zeit t absenkt, sind die experimentellen Ergebnisse in einem Koordinatensystem von T/RKu und der abgelaufenen Zeit t nach Aufzeichnen in 7 dargestellt. Die Markierungen in 7 haben die gleichen Bedeutungen wie in 6. In 7 wird die Region auf der unteren Seite der Kurve durch die zuvor erwähnten Formel (1) ausgedrückt. 7 zeigt, dass falls es einen beliebigen Moment gibt, wo die Formel (1) nach Aufzeichnen nicht erfüllt ist, so zeitweilig er sein kann, magnetische Domänen in der Aufzeichnungsschicht unter dieser Bedingung nicht ausgebildet werden können. Deshalb kann geschlossen werden, dass es erforderlich ist, die Bedingung, die durch die Formel (1) ausgedrückt wird, jeder Zeit in dem Kühlungsprozess nach Aufzeichnen zu erfüllen.
Gemäß der magnetischen Aufzeichnungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung sind das magnetische Aufzeichnungsmedium, die Erwärmungseinheit und die magnetische Aufzeichnungseinheit derart gebildet, dass die Aufzeichnungsoperation so durchgeführt werden kann, um die zuvor erwähnten Formel (1) zu erfüllen. Als Nächstes werden nachstehend die Faktoren erläutert, die in Betracht gezogen werden sollten, um die Formel (1) zu erfüllen.
Die Art und Weise einer Änderung in der Temperatur der Aufzeichnungsschicht kann wie folgt gesteuert werden. Z.B. ist es möglich, ein Aufzeichnungsmedium einzusetzen, in dem eine Wärmesenkschicht mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit oder eine wärme-isolierende Schicht, die aus dielektrischem Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit besteht, in der Nähe der Aufzeichnungsschicht angeordnet ist, wie in einem optischen Aufzeichnungsmedium angenommen wird. Wenn die Wärmesenkschicht vorgesehen ist, wird das Verhältnis einer Änderung in der Temperatur T der Aufzeichnungsschicht in Bezug auf die Zeit t (dT/dt) hoch, wobei es dadurch möglich gemacht wird, eine scharfe Temperaturänderung zu erzielen. Als ein Material für die Wärmesenkschicht kann ein leitendes Material, wie etwa Ag, eingesetzt werden. Wenn andererseits die wärmeisolierende Schicht vorgesehen ist, wird (dT/dt) klein, wobei es dadurch möglich gemacht wird, eine moderate Temperaturänderung zu erzielen. Als ein Material für die wärme-isolierende Schicht kann ein dielektrisches Material, wie etwa SiO₂, verwendet werden.
Wenn sowohl die Wärmesenkschicht als auch die dielektrische Schicht vorgesehen sind, wird es ferner möglich sein, eine gewünschte Temperaturänderung in der Aufzeichnungsschicht zu gestalten. Ein derartiges Aufzeichnungsmedium kann auf das System anwendbar sein, das entweder Lasererwärmung oder Induktionserwärmung verwendet. In einem System, das Lasererwärmung verwendet, kann dT/dt des Aufzeichnungsmediums gesteuert werden, indem eine Lichtabsorptionsschicht vorgesehen wird, deren Absorption und Stärke geeignet abgestimmt werden.
Die Temperaturabhängigkeit von Ku, und deshalb RKu(T) der Aufzeichnungsschicht kann durch Auswählen eines geeigneten Materials für die Aufzeichnungsschicht gesteuert werden. In der vorliegenden Erfindung ist es zu bevorzugen, dass die Koerzitivkraft Hc der Aufzeichnungsschicht 4 kOe oder mehr ist, um Aufzeichnen zu einer Aufzeichnungsschicht, die feine magnetische Körner enthält, auf dem Weg einer Erwärmung zu erlauben, und es möglich zu machen, die aufgezeichneten Daten bei Umgebungstemperatur beizubehalten.
Wenn die Aufzeichnungsschicht aus einem ferromagnetischen CoPt hergestellt ist, ist es möglich, dKu/dT in der Nähe der Umgebungstemperatur zu vergrößern, da sich die Curie-Temperatur absenkt, während der Pt-Inhalt ansteigt. Der gleiche Effekt wie dieser kann auch in einer CoPtCr-Aufzeichnungsschicht durch Erhöhen des Cr-Inhalts erhalten werden. Allgemein gesagt kann eine Erhöhung des Inhalts eines nichtmagnetischen Elementes in der Aufzeichnungsschicht dKu/dT in der Nähe der Umgebungstemperatur vergrößern. Wenn ein Element, das dazu dient, die Curie-Temperatur anzuheben, der Aufzeichnungsschicht hinzugefügt wird, kann andererseits der gegensätzliche Effekt zu dem erhalten werden, der oben beschrieben wird.
Wenn die Aufzeichnungsschicht aus einem ferrimagnetischen TbFeCo hergestellt ist, das in einem magneto-optischen Aufzeichnungsmedium eingesetzt wird, kann eine Verringerung des Inhalts von Co die Curie-Temperatur absenken, wobei es dadurch möglich gemacht wird, dKu/dT in der Nähe der Umgebungstemperatur zu vergrößern. Falls die Aufzeichnungsschicht ausgebildet wird, indem von einem ferrimagnetischen Material mit einer Curie-Temperatur Gebrauch gemacht wird, die höher als die maximale Temperatur der Aufzeichnungsschicht ist, die durch Erwärmen erzielt wird, kann Aufzeichnen ferner unter der Bedingung durchgeführt werden, wo die Koerzitivkraft Hc abgesenkt ist, während RKu auf einem konstanten Wert gehalten wird. Da es in diesem Fall eine proportionale Beziehung zwischen T/RKu und T gibt, ist es angesichts einer Gestaltung des magnetischen Aufzeichnungsmediums von Vorteil.
Eine Abstimmung der Größe der magnetischen Körner, die die Aufzeichnungsschicht bilden, kann auch RKu der Aufzeichnungsschicht steuern. Wie oben erwähnt, wird die Aufzeichnungsschicht, die z.B. aus CoCrPtTa gebildet wird, was in einer Festplatte eingesetzt wird, durch feine magnetische kristalline Körner gebildet, die voneinander so getrennt sind, um nicht eine Austauschkopplungsinteraktion zu erzeugen. Wenn die Aufzeichnungsschicht auf eine derartige Art und Weise ausgebildet wird, die die magnetischen kristallinen Körner in der Größe kleiner macht, würde der Einfluss thermischer Energie relativ groß, sodass der Wert von dKu/dT vergrößert werden kann. Übrigens ist es möglich, diesen Effekt zu minimieren, indem von einem Material mit einer hohen Ku Gebrauch gemacht wird. Durch Auswählen eines Materials mit einem geeigneten Ku-Wert kann RKu der Aufzeichnungsschicht gesteuert werden. Es ist auch möglich, ohne Ändern des Materials der Aufzeichnungsschicht, den Ku-Wert der Aufzeichnungsschicht durch Anordnen der leichten Achse der Magnetisierungsumkehrung zu einer unidirektionalen von einer zufälligen in der Ebene der Aufzeichnungsschicht zu vergrößern.
Für den Zweck zum Erfüllen der zuvor erwähnten Bedingung der Formel (1) kann die Lasererwärmung auf verschiedene Art und Weise abgestimmt werden, wie nachstehend erläutert wird.

(1) Die Laserleistung kann abgestimmt werden. Je größer die Laserleistung ist, desto höher wäre die maximale Temperatur der Aufzeichnungsschicht.
(2) Die Art und Weise von Laserstrahlausstrahlung kann abgestimmt werden. Wenn z.B. ein Laserstrahl kontinuierlich ausgestrahlt wird, würde ein Wärmestrom von einer Region auftreten, die der Laserstrahl bereits durchgelaufen hat. Als ein Ergebnis würde eine Temperaturänderung der Aufzeichnungsschicht moderat werden.
(3) Die lineare Geschwindigkeit des Aufzeichnungsmediums in Bezug auf den Laser kann abgestimmt werden. Genauer kann die Rotationsgeschwindigkeit der Platte abgestimmt werden. Da eine Erhöhung der Bewegungsgeschwindigkeit des Aufzeichnungsmediums die Ausstrahlungszeit des Laserstrahls auf eine Region in der Aufzeichnungsschicht verkürzt, kann ein Temperaturanstieg der Aufzeichnungsschicht unterdrückt werden, und zur gleichen Zeit würde die Temperaturänderung davon scharf werden.
(4) Der Laser kann auf eine gepulste Art und Weise betrieben werden, und zur gleichen Zeit kann die Impulsbreite abgestimmt werden. Wenn die Impulsbreite eng gemacht wird, kann ein Temperaturanstieg der Aufzeichnungsschicht unterdrückt werden, und die Temperaturänderung davon würde scharf werden.
(5) Zusätzlich zu dem obigen Verfahren (4) kann die Laserleistung für jeden Impuls abgestimmt werden. Z.B. wird ein kurzer Impuls geringer Leistung im voraus für die vorausgehende Erwärmung ausgestrahlt, und dann kann anschließend ein Impuls höherer Leistung für die Haupterwärmung ausgestrahlt werden. Indem von dem Verfahren Gebrauch gemacht wird, kann der Temperaturanstieg moderat gemacht werden. In diesem Fall wird es denkbar nahezu unendliche Kombinationen von Impulsbreite, Modulation und Leistung einer Impulsfolge geben. Deshalb sollte eine Impulsfolge mit einer optimalen Kombination auf eine derartige Art und Weise bestimmt werden, um die Bedingung der Formel (1) für die Aufzeichnungsschicht zu erfüllen, die gegebene RKu(T)-Charakteristika aufweist.
(6) Die Form des Laserstrahlpunktes kann geändert werden. Wenn die Form des Strahlenpunktes elliptisch gemacht wird, wobei ihre Hauptachse entlang der Bewegungsrichtung des Mediums liegt, kann die Temperaturänderung der Aufzeichnungs schicht wegen dem gleichen Effekt, wie in dem obigen Punkt (2) erwähnt, moderater gemacht werden. In diesem Fall kann das optische System für den Laser mit einem piezoelektrischen Punkt oder einer Mikromaschine betätigt werden, um die Form des Strahlenpunktes zu ändern. Indem von diesem Verfahren Gebrauch gemacht wird, kann die Form des Laserstrahls in Entsprechung mit einem Typ vom Aufzeichnungsmedium, der verschiedene RKu(T)-Charakteristika aufweist, der linearen Geschwindigkeit des Aufzeichnungsmediums und dem Radius der Rotation abgestimmt werden.
(7) Der Abstand zwischen dem Aufzeichnungselement zum Anlegen eines Magnetfeldes und dem Laser kann abgestimmt werden. Je größer der Abstand zwischen dem Aufzeichnungselement und dem Laser ist, desto moderater würde die Temperaturänderung der Aufzeichnungsschicht während Aufzeichnen werden. In diesem Fall kann die Position des Ausstrahlungsspitzenendes für einen Laserstrahl mit einem piezoelektrischen Element oder einer Mikromaschine betätigt werden. Indem von diesem Verfahren Gebrauch gemacht wird, kann der obigen Abstand in Entsprechung mit einem Typ vom Aufzeichnungsmedium, der verschiedene RKu(T)-Charakteristika aufweist, der linearen Geschwindigkeit des Aufzeichnungsmediums und dem Radius der Rotation abgestimmt werden.

Die obigen Verfahren (1) bis (7) können geeignet miteinander kombiniert werden. In dem Fall, wo eine andere Erwärmungseinheit als der Laser eingesetzt wird, können die wie oben beschriebenen Verfahren angewendet werden.
Als Nächstes wird eine Ausführungsform erläutert, wo Aufzeichnen auf einem magnetischen Aufzeichnungsmedium mit einer Aufzeichnungsschicht durchgeführt wird, die aus einer amorphen Seltenerdenübergangsmetalllegierung besteht. Eingesetzt wird ein magnetisches Aufzeichnungsmedium 10, das aufgebaut ist durch Aufschichten einer 110 nm starken SiN-Schicht als eine Unterschicht 12, einer 20 nm starken GdTbFeCo-Legierungsschicht als eine Aufzeichnungsschicht 13 und einer 40 nm starken SiN- und einer 25 nm starken Au-Schicht als eine Schutzschicht 14 auf einem 2,5 Zoll starken Glasplattensubstrat 11.
Die GdTbFeCo-Aufzeichnungsschicht 13 wird für ein magneto-optisches Medium eingesetzt und ist ein ferrimagnetisches Metall, das senkrechte magnetische Anisotopie aufweist. Ku davon bei Umgebungstemperatur ist 108 erg/cm³ und die Koerzitivkraft davon ist so hoch wie 8 kOe. Ku der Aufzeichnungsschicht 13 verringert sich nahezu linear, während sich die Temperatur T der Kurier-Temperatur annähert. Durch Abstimmen des Zusammensetzungsverhältnisses zwischen GdTb und FeCo ist es möglich, die Koerzitivkraft Hc stark abzusenken, ohne bedeutende Verringerung von Ku mit einem Temperaturanstieg. Dies ist eine Charakteristik, die für das ferrimagnetische Material besonders ist.
Das Aufzeichnungsmedium wird bei einer linearen Geschwindigkeit von 8 m/s rotiert. Indem von einer Aufnahme für eine optische Platte Gebrauch gemacht wird, wird ein Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 650 nm von der Seite des Glassubstrats 11 ausgestrahlt. Fokussierung wird so durchgeführt, um die Laserstrahlenpunktgröße auf der Fläche des Aufzeichnungsmediums auf 0,7 μm einzustellen. Die Aufzeichnungsoperation wird durchgeführt, indem von dem Lese-/Schreibelement 30 Gebrauch gemacht wird, das an dem Schieber 10 wie in 1 in einer Flughöhe von 100 nm montiert wurde. Während ein Laserstrahl von 3 mW kontinuierlich ausgestrahlt wird, wird magnetisches Aufzeichnen in einer Aufzeichnungsfrequenz von 200 kfci durchgeführt. Die Aufzeichnungsspurenbreite ist 2 μm. Reproduktion wird durchgeführt, indem von einem Reproduktionskopf Gebrauch gemacht wird, der ein GMR-Element umfasst.
Wenn die Aufzeichnungsschicht 13 zu der maximalen Temperatur erwärmt wird, wird RKu 0,9, aber die Koerzitivkraft Hc wird auf 0,9 kOe von dem Wert von 8 kOe bei Umgebungstemperatur abgesenkt. Falls die Koerzitivkraft um diesen Wert herum ist, kann ein gewöhnlicher Aufzeichnungskopf magnetische Domänen ausbilden. Aus einer Schätzung der Zeitabhängigkeit von T/RKu in diesem Experiment wird herausgefunden, dass die Bedingung der Formel (1) ausreichend erfüllt ist, da der RKu-Wert groß ist.
Wenn jedoch die GdTbFeCo-Aufzeichnungsschicht als ein amorpher kontinuierlicher Film ausgebildet ist, werden unvermeidlich Domänenwände ausgebildet, wobei es dadurch schwierig gemacht wird, feine magnetische Domänen auszubilden.
Nachdem ein kontinuierlicher Film aus GdTbFeCo ausgebildet ist, wird so der Film Elektronenstrahllithografie unterzogen, um eine Struktur mit angeordneten säulenförmigen magnetischen Körnern auszubilden, jedes mit einem Durchmesser von 10 nm und einem Intervall von 10 nm. Danach wird ein Aufzeichnungsexperiment für das Medium auf die gleiche Art und Weise wie oben erläutert durchgeführt, und die magnetischen Domänen werden mit MFM beobachtet. Als ein Ergebnis wird bestätigt, dass aufgezeichnete magnetische Domänen, die jede aus einem Einzeldomänenkorn bestehen, ohne jegliche Domänenwände ausgebildet sind. Dies bedeutet, dass Aufzeichnung hoher Dichte in einer Einheit einer Einzeldomänengröße realisiert werden kann. Wie oben erläutert, wird herausgefunden, dass ein magnetisches Aufzeichnungsmedium, das eine höhere Dichte erreichen kann, durch Verarbeiten der Aufzeichnungsschicht hergestellt werden kann.
Als Nächstes werden Experimente durchgeführt, um eine geeignete Zeitsteuerung zum Anlegen eines Magnetfeldes an die Auf zeichnungsschicht nach Laserstrahlenbestrahlung zu untersuchen. In diesen Experimenten wird das magnetische Aufzeichnungsmedium mit einer CoPtCr-Aufzeichnungsschicht eingesetzt.

(A) Die Struktur des Mediums, die Laserleistung und die Rotationsgeschwindigkeit der Platte werden auf eine derartige Art und Weise abgestimmt, dass die Bedingung von RKu ≥ 0,01 in der maximalen Temperatur des magnetischen Aufzeichnungsmediums erzielt werden kann. Aufzeichnungsexperimente werden auf eine derartige Weise durchgeführt, dass die Periode von der Zeit, wenn das Medium die maximale Temperatur erreicht, bis zu der Zeit, wenn Aufzeichnen abgeschlossen ist, jeweils auf 1, 2, 5, 10, 20, 50 und 100 ns eingestellt wird. Nach der Aufzeichnungsoperation wird die Aufzeichnungsschicht mit MFM beobachtet um zu untersuchen, ob magnetische Domänen ausgebildet sind oder nicht. Als ein Ergebnis wird herausgefunden, dass stabile magnetische Domänen in allen Bedingungen mit Ausnahme des Falls mit der Periode von 100 ns ausgebildet sind. Diese Ergebnisse werden so interpretiert, dass da sich die Koerzitivkraft Hc mit der abgelaufenen Zeit erhöht, nachdem die Aufzeichnungsschicht die maximale Temperatur erreicht, es schwierig wird, stabiles Aufzeichnen durchzuführen. Um die Temperatur des Mediums hoch genug zu halten, um ausreichendes Aufzeichnen für eine Periode von ungefähr 100 ns zu ermöglichen, muss auch die maximale Temperatur des Mediums angehoben werden. Als ein Ergebnis würden magnetische Domänen ringsherum instabil, mit einem Ergebnis, dass die magnetischen Domänen umgekehrt würden.
(B) Die Struktur des Mediums, die Laserleistung und die Rotationsgeschwindigkeit der Platte werden auf eine derartige Art und Weise abgestimmt, dass die maximale Temperatur der Aufzeichnungsschicht die Curie-Temperatur davon überschreitet. In diesem Fall verliert das Aufzeichnungsmedium Magnetisierung, und daher wird RKu 0, bevor die Aufzeichnungsschicht die maximale Temperatur erreicht. Aufzeichnungsexperimente werden auf eine derartige Weise durchgeführt, dass die Periode von der Zeit, wenn das Medium die maximale Temperatur erreicht, bis zu der Zeit, wenn Aufzeichnen abgeschlossen ist, jeweils auf 1, 2, 5, 10, 20, 50 und 100 ns eingestellt wird. Nach der Aufzeichnungsoperation wird die Aufzeichnungsschicht mit MFM beobachtet um zu untersuchen, ob magnetische Domänen ausgebildet sind oder nicht. Als ein Ergebnis wird im Gegensatz zu dem obigen (A) herausgefunden, dass stabile magnetische Domänen nur in dem Fall ausgebildet sind, wo die obige Periode auf 20 ns oder mehr eingestellt ist. Diese Ergebnisse werden so interpretiert, dass da die aufgezeichneten magnetischen Domänen in der Nähe von RKu = 0 extrem instabil sind, die magnetischen Domänen umgekehrt würden, falls Aufzeichnen innerhalb einer kurzen Zeit abgeschlossen ist, nachdem die Aufzeichnungsschicht die maximale Temperatur erreicht. Falls es erforderlich ist, eine lange Zeit zu nehmen, bevor Aufzeichnen abgeschlossen ist, wie in diesem Fall, ist es übrigens in Anbetracht einer Verbesserung der Aufzeichnungsdichte und Transferrate nicht wünschenswert. Da es jedoch in diesem Fall möglich ist, ein Aufzeichnungsmedium mit einer extrem hohen Koerzitivkraft Hc bei Umgebungstemperatur einzusetzen, wäre es möglich, das Medium auf ein magnetisches Aufzeichnungssystem geringer Geschwindigkeit anzuwenden, was in seiner Archiveigenschaft besonders ausgezeichnet ist.

Claims

Eine magnetische Aufzeichnungsvorrichtung, umfassend: ein magnetisches Aufzeichnungsmedium (10) mit einer Aufzeichnungsschicht (13), die auf einem Substrat (11) ausgebildet ist, wobei die Aufzeichnungsschicht (13) durch magnetische Körner und ein nicht-magnetisches Material, das zwischen den magnetischen Körnern ausgebildet ist, gebildet wird; eine Erwärmungseinheit, die konfiguriert ist, die Aufzeichnungsschicht (13) zu erwärmen; und eine magnetische Aufzeichnungseinheit (30), konfiguriert, ein magnetisches Feld an die Aufzeichnungsschicht (13) anzulegen; gekennzeichnet dadurch, dass das magnetische Aufzeichnungsmedium (10), die Erwärmungseinheit und die magnetische Aufzeichnungseinheit (30) so gebildet sind, um die folgende Beziehung zu erfüllen: T/Rku(T) < 11200/(ln(t) + 20,72)wobei unter Einstellung, dass Ku(t) magnetische Anisotopieenergiedichte der Aufzeichnungsschicht (13) bei einer Temperatur T ist, und Ku(Ta) die bei Umgebungstemperatur ist, RKu(t) ein Verhältnis Ku(T)/(Ku(Ta) darstellt, und t eine abgelaufene Zeit darstellt, nachdem die Anwendung des Magnetfeldes abgeschlossen ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Koerzitivkraft der Aufzeichnungsschicht (13) 4 kOe oder größer bei Umgebungstemperatur ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Aufzeichnungsschicht (13) aus einer Co-basierten Legierung ausgebildet ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Aufzeichnungsschicht (13) aus einer Seltenerdübergangsmetalllegierung ausgebildet ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Erwärmungseinheit ein Laser ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die magnetische Aufzeichnungseinheit (30) ein magnetischer Aufzeichnungskopf ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Erwärmungseinheit und die magnetische Aufzeichnungseinheit (30) ganzheitlich vorgesehen sind.
Ein Verfahren zum magnetischen Aufzeichnen für ein magnetisches Aufzeichnungsmedium (10), umfassend eine Aufzeichnungsschicht (13), ausgebildet auf einem Substrat (11) und gebildet durch magnetische Körner und ein nicht-magnetisches Material, das zwischen den magnetischen Körnern ausgebildet ist, das Verfahren die Schritte umfassend: Erwärmen der Aufzeichnungsschicht (13); und Anlegen eines Magnetfeldes an die Aufzeichnungsschicht (13), wobei dadurch Aufzeichnen durchgeführt wird; gekennzeichnet dadurch, dass die Schritte die folgende Beziehung erfüllen: T/Rku(T) < 11200/(ln(t) + 20,72)wobei unter Einstellung, dass Ku(t) magnetische Anisotopieenergiedichte der Aufzeichnungsschicht (13) bei einer Temperatur T ist, und Ku(Ta) die bei Umgebungstemperatur ist, RKu(t) ein Verhältnis Ku(T)/(Ku(Ta) darstellt, und t eine abgelaufene Zeit darstellt, nachdem die Anwendung des Magnetfeldes abgeschlossen ist.
Das Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, dass die Koerzitivkraft der Aufzeichnungsschicht (13) 4 kOe oder größer bei Umgebungstemperatur ist.
Das Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, dass der Schritt zum Erwärmen derart durchgeführt wird, dass Rku(Tmax) der Aufzeichnungsschicht (13) in der höchsten Temperatur Tmax 0,01 oder kleiner wird; und der Schritt zum Aufzeichnen derart durchgeführt wird, dass die Aufzeichnungsoperation innerhalb von 1 ns bis 50 ns abgeschlossen ist, nachdem die Aufzeichnungsschicht (13) die höchste Temperatur erreicht.
Das Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, dass der Erwärmungsschritt derart durchgeführt wird, dass Rku(T) der Aufzeichnungsschicht (13) 0 wird, bevor die Aufzeichnungsschicht (13) die höchste Temperatur erreicht, und der Aufzeichnungsschritt derart durchgeführt wird, dass die Aufzeichnungsoperation innerhalb von 20 ns bis 100 ns abgeschlossen ist, nachdem die Aufzeichnungsschicht (13) die höchste Temperatur erreicht.
Das Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, dass die Erwärmungseinheit ein Laser ist.
Das Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet dadurch, dass die Leistung des Laserstrahls, der von dem Laser auf die Aufzeichnungsschicht (13) ausgestrahlt wird, und die Rotationsgeschwindigkeit des Aufzeichnungsmediums (10) abgestimmt sind.
Das Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet dadurch, dass die Aufzeichnungsschicht (13) mit einem gepulsten Laserstrahl bestrahlt wird, wobei die Impulsbreite davon abgestimmt ist.