DE69936271T2

DE69936271T2 - Magnetisches aufzeichnungsmittel und antrieb für das aufzeichnungsmittel

Info

Publication number: DE69936271T2
Application number: DE69936271T
Authority: DE
Inventors: Ikuya Kawasaki-shi Tagawa; Koji Kawasaki-shi MATSUMOTO
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 1999-09-30
Publication date: 2007-10-25
Anticipated expiration: 2019-10-01
Also published as: EP1246169A1; US20020094454A1; CN1367921A; CN1248198C; EP1246169A4; EP1246169B1; DE69936271D1; US6720075B2; WO2001026100A1; KR100702020B1; KR20020033201A

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein magnetisches Aufzeichnungsmedium, insbesondere ein magnetisches Aufzeichnungsmedium, das Aufzeichnen mit hoher Dichte durch Verbesserung der thermischen Stabilität der Aufzeichnungsmagnetisierung durchführen kann. Außerdem ist ein vertikales magnetisches Aufzeichnungsverfahren eines, bei dem magnetische Aufzeichnung durch Anlegen von einer Aufzeichnungsmagnetisierung in einer Richtung ausgeführt wird, die vertikal zu einer Oberfläche eines magnetischen Aufzeichnungsmediums ist (eine einfache Magnetisierungsachse), und eine der vielversprechenden Technologien für exzellente magnetische Aufzeichnungsverfahren, die einen neuen Trend des Aufzeichnens mit hoher Dichte unterstützen.
Technischer Hintergrund
Ein Beispiel eines magnetischen Aufzeichnungswerkstoffs wird nun auf Grundlage von 1 beschrieben werden, die eine Anordnung von Hauptelementen eines gewöhnlichen vertikalen magnetischen Aufzeichnungsmediums 100 aus dem Stand der Technik zeigt. Wie zum Beispiel in 1 gezeigt, hat das vertikale magnetische Aufzeichnungsmedium 100 eine Struktur, die durch Laminieren einer weichen magnetischen untenliegenden Schicht 102, die aus Nickeleisen, usw. besteht, einer Steuerungskristallschicht 103, die aus Chrom (Cr) und Titan (Ti) besteht und zur Kristallsteuerung angelegt wird, einer vertikalen magnetischen Aufzeichnungsschicht 104, die aus einer Legierung besteht, die Kobalt enthält wie etwa Kobaltchrom (Co-CR) usw., in der eine ma gnetische Aufzeichnung ausgeführt wird, und einer Schutzschicht 105 gebildet wird, die aus einem harten DLC (diamantartigem Kohlenstoff) usw. besteht, um den Untergrund auf einem nicht magnetischen Substrat 101 zu bilden, das aus Aluminium usw. besteht. Hierbei ist die untenliegende Schicht 102 eine Schicht, die vorgesehen ist, um die Aufzeichnungssensitivität zu verbessern, und diese Schicht ist keine wesentliche Schicht für das vertikale magnetische Aufzeichnungsmedium 100. Um die gute Kristallisierung und Adhäsion zu verbessern, kann außerdem eine Schicht, die aus Chrom oder Titan usw. besteht, vor der Filmbildung der entsprechenden magnetischen Schichten ausgebildet werden.
In dem vertikalen magnetischen Aufzeichnungsmedium 100 sind sowohl zum Erreichen einer hohen Aufzeichnungsdichte und einer Verringerung des Rauschniveaus eine Miniaturisierung und Homogenisierung von Magnetteilchendurchmessern und Beseitigung (Abscheidung) von magnetischen Wechselwirkung zwischen magnetischen Teilchen in der vertikalen magnetischen Aufzeichnungsschicht 104 usw. erforderlich, und unterschiedliche Untersuchungen werden für diese durchgeführt.
Es ist bekannt, daß, während die Miniaturisierung und Homogenisierung des magnetischen Teilchendurchmessers und die Beseitigung der magnetischen Wechselwirkung zwischen den magnetischen Teilchen in der magnetischen Aufzeichnungsschicht 104 ausgeführt wird, die Aufzeichnungsmagnetisierung durch Wärme destabilisiert wird. Folglich ist ein Design erforderlich, um das vertikale magnetische Aufzeichnungsmedium 100 zu erzeugen, das eine große vertikale magnetische Koerzitivkraft Hc hat.
In dem vertikalen magnetischen Aufzeichnungsmedium 100 aus dem Stand der Technik, wurde jedoch die vertikale magnetische Koerzitivkraft Hc durch Wärme verringert, die eine Temperaturerhöhung verursacht.
Dieser Einfluß der Wärme wird nun im Detail beschrieben werden. Da das Aufzeichnen und Lesen (Wiedergeben) in einem vertikalen magnetischen Aufzeichnungsmedium ausgeführt werden, ist es so entworfen, daß es zum Beispiel ungefähr 2800 OE als die maximale vertikale magnetische Koerzitivkraft Hc innerhalb eines Bereichs hat, in dem magnetisches Aufzeichnen erlaubt ist.
2 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen Temperatur (°C) und vertikaler magnetischer Koerzitivkraft mit Bezug auf ein gewöhnliches vertikales magnetisches Aufzeichnungsmedium aus dem Stand der Technik zeigt. Wie klar in der Figur gezeigt, nimmt die vertikale magnetische Koerzitivkraft mit der Temperaturerhöhung ab. Somit wird anerkannt, daß die Aufzeichnungsmagnetisierung eines vertikalen magnetischen Aufzeichnungsmediums durch einen Temperaturanstieg destabilisiert wird.
3 ist auch ein Diagramm, das die Änderung der Restmagnetisierung Mr mit der Zeit bei bestimmten Temperaturen mit Bezug auf ein vertikales magnetisches Aufzeichnungsmedium zeigt, das durch Beseitigen der untenliegenden Schicht 102 aus dem vertikalen magnetischen Aufzeichnungsmedium 100, das in 1 gezeigt ist, erzeugt wurde. Hierbei zeigt die vertikale Achse eine relative Änderung, vorausgesetzt daß die Restmagnetisierung Mr in der vertikalen Richtung von der vertikalen magnetischen Aufzeichnungsschicht 104 in einem früherem Stadium 1 ist. Wenn eine Sekunde nach dem Anfang einer Messung als der Zeitstandard definiert ist und die erhaltenen Daten extrapoliert werden, wird das Auftreten der Änderung mit der Zeit gezeigt. Das gefüllte Dreieck zeigt bei Raumtemperatur RT (ungefähr 25°C) an, und der gefüllte Punkt zeigt bei 75°C an, die als die garantierte Temperatur des vertikalen magnetischen Aufzeichnungsmediums angenommen wird. Die gestrichelte Linie zeigt eine Toleranz der Temperatur zum Beibehalten einer Funktion des vertikalen magnetischen Aufzeichnungsmediums an.
Wie klar in 3 gezeigt, obwohl die Restmagnetisierung Mr kaum bei Raumtemperatur abnimmt, und es kein Problem gibt, wird die Abnahme der Magnetisierung beträchtlich und fällt bei 75°C unter die Toleranz.
Die Abnahme der Magnetisierung in einem Medium, die durch einen Temperaturanstieg oder Wärme verursacht wird, wie oben beschrieben, ist ein Phänomen, das als die thermische magnetische Fluktuationsnachwirkung oder die thermische magnetische Relaxation bekannt ist.
Das heißt, Magnetisierung innerhalb eines magnetischen Teilchens in einem einzigen magnetischen Bereich wird derart stabilisiert, daß unterschiedliche magnetische Energien, die durch die anisotrope Energie dargestellt werden, bei niedrigerer Temperatur minimiert werden. Ein solcher Zustand der Magnetisierung ist begrifflich wie ein Zustand, für den ein inneres Teil, das durch eine magnetische Barriere ΔE umgeben ist, stabilisiert ist. Es ist auch bekannt, daß Energie zu einem Magnetisierungsspin als thermische Energie hinzugefügt wird, während die Temperatur erhöht wird und die Magnetisierung in einen ungeordneten Zustand kommt, wenn die thermische Energie kT (k ist die Bolzmannkonstante) größer als die Energiebarriere ΔE ist.
Gemäß der statistischen Mechanik kann jedoch, selbst wenn die thermische Energie nicht so groß ist, die thermische Energie kT regellos die magnetische Energiebarriere ΔE überschreiten. Je größer die thermische Energie ist, desto kleiner ist die thermische Energiebarriere ΔE, und je länger die verstrichene Zeit ist, desto mehr erhöht sich die Wahrscheinlichkeit. Wenn die Temperatur konstant ist, sind die magnetische Energiebarriere ΔE und thermische Energie kT gewöhnlich ungefähr konstant. Mit Bezug auf Magnetisierungsspins, die zu einer Richtung mittels einer magnetischen Aufzeichnung gerichtet sind, erhöhen sich die Magnetisierungsspins im regellosen Zustand mit der Zeit. Deshalb scheint es, daß die Magnetisierung mit der Zeit abnimmt. Dies ist ein Phänomen, auf das als thermische magnetische Relaxation Bezug genommen wird.
Im Fall des vertikalen magnetischen Aufzeichnungsmediums, wenn der Einfluß des Phänomens betrachtet wird, hängt die magnetische Energiebarriere ΔE stark von der vertikalen magnetischen Koerzitivkraft Hc entlang der vertikalen Richtung ab, und je höher die vertikale magnetische Koerzitivkraft Hc ist, desto höher ist die magnetische Energiebarriere ΔE.
In dem vorher beschriebenen vertikalen magnetischen Aufzeichnungsmedium aus dem Stand der Technik nimmt, wenn die Temperatur innerhalb eines magnetischen Aufzeichnungsmediumsantriebs steigt, nicht nur die thermische Energie kT zu, sondern nimmt auch eine magnetische Energiebarriere ΔE, die von der vertikalen magnetischen Koerzitivkraft Hc abhängt, aufgrund einer Abnahme der vertikalen magnetischen Koerzitivkraft ab, und das Phänomen der thermischen magnetischen Relaxation tritt bei höherer Temperatur einfach auf.
Wie aus der vorherigen Veranschaulichung klar zu erkennen, nimmt in dem vertikalen magnetischen Aufzeichnungsmedium 100 aus dem Stand der Technik die vertikale magnetische Koerzitivkraft Hc in der vertikalen magnetischen Aufzeichnungsschicht 104 mit der Wärme, die einen Temperaturanstieg verursacht, ab, so daß der Magnetisierungszustand destabilisiert wird. Dann ist eine solche Abnahme der magnetischen Koerzitivkraft, die durch Wärme verursacht wird, auch in einem magnetischen Aufzeichnungsmedium für ein weiteres magnetisches Aufzeichnungsverfahren problematisch.
Offenbarung der Erfindung
Deshalb ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein magnetisches Aufzeichnungsmedium zu schaffen, das eine höhere Dichte unter Verwendung eines magnetischen Werkstoffs erreichen kann, der thermisch durch eine Zunahme der magnetischen Koerzitivkraft in einer magnetischen Aufzeichnungsschicht mit dem Temperaturanstieg stabilisiert wird.
Gemäß der Erfindung wird die Verwendung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums vorgesehen, wie es in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
US-4,910,622 offenbart ein magnetisches Aufzeichnungsmedium, das eine magnetische Aufzeichnungsschicht hat, die einen ferrimagnetischen Werkstoff vom N-Typ umfaßt, der ein seltenes Erdelement und ein Übergangsmetallelement umfaßt, und in der magnetische Aufzeichnung ausgeführt wird. Jedoch wird das magnetische Aufzeichnungsmedium aus US-4,910,622 bei der magnetischen optischen Aufzeichnung verwendet, für welche die Temperatur des Mediums zur Zeit der Bestrahlung höher als die Kompensationstemperatur der Aufzeichnungsschicht ist.
In der vorliegenden Beschreibung ist die Betriebstemperatur eine Temperatur, bei der ein magnetisches Aufzeichnungsmedium in einem Aufzeichnungsmediumsantrieb verwendet wird. Ein vermuteter Betriebstemperaturbereich ist abhängig von der Umgebung unterschiedlich, in der ein magnetisches Aufzeichnungsmedium verwendet wird. Wenn zum Beispiel ein magnetischer Aufzeichnungsmediumsantrieb in der Umgebung verwendet wird, in welcher die Raumtemperatur vermutlich 15 bis 30°C ist, besteht eine Möglichkeit, daß die Temperatur im Innern des Antriebs auf ungefähr 70 bis ungefähr 80°C ansteigt, da die Raumtemperatur eine untere Grenze ist. Deshalb ist in dem obigen Fall ein Temperaturbereich von Raumtemperatur zur Zeit des Startens eines magnetischen Aufzeichnungsmediumsantriebs zu einer höheren Temperatur während des Antreibens zum Beispiel 15°C bis 80°C der Betriebstemperaturbereich des magnetischen Aufzeichnungsmediums.
Hierbei wird eine obere Grenze des Temperaturbereichs allgemein eine garantierte Temperatur bezüglich des Garantierens der Funktion (des Beibehaltens der Aufzeichnungsmagnetisierung) genannt, wenn ein magnetischer Aufzeichnungswerkstoff in einem magnetischen Aufzeichnungsmediumsantrieb bei einer höheren Temperatur verwendet wird. Da ähnlich die Verwendung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums in einer Umgebung mit niedrigerer Temperatur vermutet wird, kann die garantierte Temperatur bei der niedrigeren Temperaturseite als eine niedrigere Grenze der Betriebstemperatur definiert werden.
In der oben erwähnten Erfindung ist die Betriebstemperatur, bei der ein magnetisches Aufzeichnungsmedium verwendet wird, niedriger als eine Kompensationstemperatur Tcomp, wenn die Temperatur im Innern eines magnetischen Aufzeichnungsmediumsantriebs ansteigt, nähert sich die Betriebstemperatur jedoch der Kompensationstemperatur Tcomp an. Bei dieser Kompensationstemperatur Tcomp wird die magnetische Koerzitivkraft einer magnetischen Aufzeichnungsschicht unendlich, was sich aus einer Eigenschaft eines Ferrimagnetwerkstoffs vom N-Typ ergibt. Je mehr die Betriebstemperatur ansteigt und sich der Kompensationstemperatur Tcomp annähert, desto stärker wird die magnetische Koerzitivkraft.
Da die magnetische Koerzitivkraft stärker wird, wenn die Temperatur ansteigt, kann die Aufzeichnungsmagnetisierung stabil beibehalten werden. Deshalb wird es möglich, eine magnetische Aufzeichnungsschicht zu miniaturisieren und zu homogenisieren oder eine magnetische Wechselwirkung zwischen magnetischen Teilchen zu beseitigen, um ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit hoher Dichte zu schaffen.
Da der Ferrimagnetwerkstoff vom N-Typ eine Anordnung hat, die eine amorphe Legierung umfaßt, in der zumindest eines, das aus der seltenen Erdelementgruppe, die aus Gadolinium (GD), Terbium (Tb), Neodym (Nd), Praseodym (Pd), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho) und Erbium (Er) besteht, ausgewählt ist, und zumindest eines, das aus der Übergangselementgruppe ausgewählt ist, die aus Eisen (Fe), Kobalt (Co) und Nickel (Ni) besteht, ausgewählt ist, kombiniert werden, kann ein magnetisches Aufzeichnungsmedium, das ein bevorzugteres vertikales magnetisches Aufzeichnungsverfahren verwendet, ausgebildet werden.
Durch geeignetes Kombinieren des seltenen Erdelements und des Übergangsmetallelements können hierbei viele ferrimagnetische Materialien vom N-Typ derart entworfen werden, daß die vertikale magnetische Koerzitivkraft Hc einer magnetischen Aufzeichnungsschicht stärker als der Temperaturanstieg wird. Obwohl auch eine geeignete Auswahl gemacht werden sollte, um einen ferrimagnetischen Werkstoff vom N-Typ zu erhalten, der eine notwendige Bedingung erfüllt, ist es vorzuziehen, daß zumindest entweder Gadolinium oder Terbium aus der Gruppe von seltenen Erdelementen ausgewählt werden sollte, und zumindest entweder Eisen oder Kobalt aus der Übergangsmetallelementengruppe ausgewählt werden sollte.
Dann kann der Ferrimagnetwerkstoff vom N-Typ so gemacht werden, daß er eine Anordnung hat, die einen Zusammensetzungsanteil des seltenen Erdelements hat, so daß die Kompen sationstemperatur höher als der Betriebstemperaturbereich gemacht wird. Die Kompensationstemperatur Tcomp eines ferrimagnetischen Werkstoffs vom N-Typ kann durch Anpassen der Zusammensetzung geändert werden, und wenn der Zusammensetzungsanteil des seltenen Erdelements höher ist, kann die Zusammensetzungstemperatur Tcomp höher als die Betriebstemperatur gemacht werden, bei der ein vertikales magnetisches Aufzeichnungsmedium verwendet wird.
Hierbei kann die Betriebstemperatur eines erfindungsgemäßen magnetischen Aufzeichnungsmediums bei 0°C bis 80°C eingestellt werden. Wie oben beschrieben, ist die Betriebstemperatur eine Temperatur, bei der ein magnetisches Aufzeichnungsmedium innerhalb eines magnetischen Aufzeichnungsmediumsantriebs verwendet werden kann. Ein Betriebstemperaturbereich ist geeignet eingestellt unter Berücksichtigung der Umgebung, in der ein magnetisches Aufzeichnungsmedium verwendet wird. Es gibt eine Einstellung einer Seite mit niedrigerer oder höherer Temperatur oder einer Einstellung der Weite des Betriebstemperaturbereichs usw.. Allgemein ist von 0°C, was als eine garantierte Temperatur bei einer unteren Grenze angesehen wird, bis 80°C, was als eine garantierte Temperatur einer oberen Grenze angesehen wird, der weiteste Betriebstemperaturbereich, und wenn ein magnetisches Aufzeichnungsmedium entworfen wird, wird der Betriebstemperaturbereich innerhalb des weitesten Betriebstemperaturbereichs bestimmt. Dann sollte die Kompensationstemperatur höher als der Betriebstemperaturbereich sein, der hier eingestellt ist.
Vorzugsweise nimmt die magnetische Koerzitivkraft des ferrimagnetischen Werkstoffs vom N-Typ zu, während die Temperatur bei einer Position der magnetischen Aufzeichnungsschicht, bei der magnetische Aufzeichnung ausgeführt wird, ansteigt.
In der oben erwähnten Erfindung wird das magnetische Aufzeichnungsmedium in dem magnetischen Aufzeichnungsmediumsantrieb verwendet, und während die Temperatur innerhalb des Antriebs ansteigt, steigt dementsprechend die magnetische Koerzitivkraft in der magnetischen Aufzeichnungsschicht an. Somit nimmt die magnetische Koerzitivkraft in der magnetischen Aufzeichnungsschicht mit dem Temperaturanstieg im Gegensatz zum Stand der Technik zu, um die Aufzeichnungsmagnetisierung zu stabilisieren. Da die magnetische Koerzitivkraft in einer magnetischen Aufzeichnungsschicht mit dem Temperaturanstieg in dem magnetischen Aufzeichnungsmedium zunimmt, kann dieses Medium mittels eines Magnetowiderstandskopfs mit hoher Sensitivität gelesen werden, und kann magnetische Aufzeichnungsinformation exakt und sensitiv wiedergegeben werden. Deshalb kann eine Miniaturisierung und Homogenisierung der magnetischen Aufzeichnungsschicht erreicht werden, und kann ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit hoher Dichte vorgesehen werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Diagramm, das eine Anordnung von Hauptelementen eines gewöhnlichen vertikalen magnetischen Aufzeichnungsmediums aus dem Stand der Technik zeigt;
2 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen Temperatur (°C) und vertikaler magnetischer Koerzitivkraft Hc (Oe) mit Bezug auf ein gewöhnliches gebräuchliches vertikales magnetisches Aufzeichnungsmedium aus dem Stand der Technik zeigt;
3 ist ein Diagramm, das die Änderung der Restmagnetisierung Mr mit der Zeit bei bestimmten Temperaturen mit Bezug auf ein vertikales magnetisches Aufzeichnungsmedium zeigt, das durch Beseitigen der untenliegenden Schicht aus der vertikalen magnetischen Aufzeichnungsschicht, die in 1 gezeigt ist, erzeugt wurde;
4 ist ein Diagramm, das eine schematische Anordnung eines vertikalen magnetischen Aufzeichnungsmediums zeigt, auf welches die vorliegende Erfindung angewendet wird;
5 ist ein Diagramm, das die Beziehungen zwischen Temperatur und vertikaler magnetischer Koerzitivkraft Hc und zwischen Temperatur und Restmagnetisierung Ms mit Bezug auf Ferrimagnetwerkstoffe vom N-Typ zeigt;
6 ist ein Diagramm, das die Temperaturabhängigkeit der Ferrimagnetwerkstoffe vom N-Typ von einer vertikalen magnetischen Koerzitivkraft veranschaulicht;
7 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Zusammensetzung einer seltenen Erde E und Kompensationstemperatur Tcomp oder Curietemperatur Tc mit Bezug auf Ferrimagnetwerkstoffe vom N-Typ zeigt;
8 ist ein Diagramm, das eine schematische Anordnung eines im Wesentlichen vertikalen magnetischen Aufzeichnungsmediums in der erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt; und
9 ist ein Diagramm, das einen schematischen Aufbau eines magnetischen Aufzeichnungsmediumsantriebs zeigt, in dem ein vertikales magnetisches Aufzeichnungsmedium in der Ausführungsform eingeführt ist.
Beste Ausführungsform der Erfindung
Der Inhalt der vorliegenden Erfindung wird detaillierter auf Grundlage der Zeichnungen unten veranschaulicht werden. Obwohl die vorliegende Erfindung eine Technik ist, die für ein magnetisches Aufzeichnungsmedium effektiv ist, auf dem die Aufzeichnung mittels unterschiedlicher Aufzeichnungsverfahren einschließlich eines vertikalen magnetischen Aufzeichnungsverfahrens durchgeführt wird, wird hierin eine Ausführungsform mit Bezug auf ein vertikales magnetisches Aufzeichnungsmedium unten als eine bevorzugte Ausführungsform gezeigt werden.
4 ist ein Diagramm, das einen schematischen Aufbau eines vertikalen magnetischen Aufzeichnungsmediums 10 zeigt, auf welches die vorliegende Erfindung angewendet werden wird.
Wie für das vertikale magnetische Aufzeichnungsmedium 10, kann ein nicht magnetisches Substrat 10, das aus einer Aluminiumlegierung usw. besteht, verwendet werden. Der Substratwerkstoff ist nicht auf eine Aluminiumlegierung usw. beschränkt, und ansonsten kann ein Keramikwerkstoff wie Glas, usw. oder ein organischer Werkstoff wie Polycarbonat usw. verwendet werden.
Auf dem Substrat 11 kann eine untenliegende Schicht 12, die aus einem weichen magnetischen Werkstoff wie Kobalt- Zirkon-Niob (Co-Zr-Nb), Nickel-Eisen (Ni-Ir), Eisen-Tantalum-Kohlenstoff (Fe-Ta-C) oder Eisen-Silizium-Aluminium (Fe-Si-Al), usw. besteht, gebildet werden. Diese untenliegende Schicht 12 wird mit einer Schichtdicke von ungefähr 200 nm bis 1000 nm ausgebildet. Wie für diesen weichmagnetische Werkstoff kann ansonsten eine kobaltbasierte, eisenbasierte oder nickelbasierte Legierung ähnlich verwendet werden.
Durch Einrichten dieser untenliegenden Schicht 12 kann die Aufzeichnungssensitivität des vertikalen magnetischen Aufzeichnungsmediums 10 verbessert werden. Jedoch ist die untenliegende Schicht 12 nicht als eine Schicht wesentlich, welche das vertikale magnetische Aufzeichnungsmedium 10 darstellt, und kann ausgelassen werden.
Auf der untenliegenden Schicht 12 ist eine vertikale magnetische Aufzeichnungsschicht 14 als eine magnetische Aufzeichnungsschicht ausgebildet, die aus einem Ferrimagnetwerkstoff vom N-Typ besteht, in dem eine vertikale magnetische Aufzeichnung durchgeführt wird. Dieser Ferrimagnetwerkstoff vom N-Typ ist eine amorphe Legierung, in der ein seltenes Erdelement und ein Übergangsmetallelement kombiniert werden. Als ein seltenes Erdelement können Gadolinium, Terbium, Neodym, Praseodym, Dysprosium, Holmium und Erbium verwendet werden. Als ein Übergangsmetallelement können auch Eisen, Kobalt und Nickel verwendet werden. Obwohl eine amorphe Legierung durch geeignete Auswählen aus den seltenen Erdelementen und den Übergangsmetallelementen gebildet werden kann, ist es vorzuziehen, daß Eisen oder Kobalt aus der Übergangselementengruppe und Terbium oder Gadolinium aus der seltenen Erdelementgruppe ausgewählt werden und enthalten sind.
Ein Ferrimagnetwerkstoff vom N-Typ gemäß der vorliegenden Erfindung wird derart eingestellt, daß die Kompensationstemperatur Tcomp höher als ein Betriebstemperaturbereich eines vertikalen magnetischen Aufzeichnungsmediums ist. Zu diesem Zweck wird eine Anpassung derart durchgeführt, daß ein Zusammensetzungsanteil eines seltenen Erdelements höher wird. Die Kompensationstemperatur Tcomp kann durch Anpassen der Zusammensetzung des Ferrimagnetwerkstoffs vom N-Typ geändert werden. Insbesondere wenn der Zusammensetzungsanteil des seltenen Erdelements erhöht wird, kann das Einstellen derart gemacht werden, daß die Kompensationstemperatur Tcomp höher als ein Betriebstemperaturbereich ist, und die vertikale magnetische Koerzitivkraft Hc in dem magnetischen Aufzeichnungsschicht kann so gemacht werden, daß sie sich mit dem Temperaturanstieg erhöht.
Auf der vertikalen magnetischen Aufzeichnungsschicht 14 wird eine Schutzschicht 15, die aus DLC oder Yttrium-Silizium-Dioxid (Y-Si-O₂) usw. besteht, ausgebildet.
Hier wird nun eine Eigenschaft eines Ferrimagnetwerkstoffs vom N-Typ im Detail beschrieben werden. 5 ist ein Diagramm, das Beziehungen zwischen Temperatur T und vertikaler magnetischer Koerzitivkraft Hc und zwischen Temperatur T und Restmagnetisierung Ms mit Bezug auf Ferrimagnetwerkstoffe vom N-Typ zeigt.
Ein Ferrimagnetwerkstoff vom N-Typ ist eine amorphe Legierung, in der ein seltenes Erdelement wie Terbium usw., die oben beschrieben sind, und ein Übergangsmetallelement wie Eisen usw. so miteinander verbunden sind, daß sie in einem antiparallelen (Ferri-)Zustand sind. Dieser Ferrimagnetwerkstoff vom N-Typ hat eine Curietemperatur Tc, bei welcher der Werkstoff nicht magnetisch wird, und eine Kompensationstemperatur Tcomp, die niedriger als diese Curietemperatur ist. Obwohl eine theoretische Erklärung ausgelassen wird, werden bei dieser Kompensationstemperatur Tcomp zwei Werte von wechselseitig entgegengesetzter Magnetisierung gleich und verschwindet die Magnetisierung (Ms) offensichtlich, so daß die vertikale magnetische Koerzitivkraft Hc divergiert, um unendlich zu werden. Dann nimmt über dieser Kompensationstemperatur Tcomp die vertikale magnetische Koerzitivkraft Hc ab, während sich die Temperatur der Curietemperatur annähert, und die Kraft wird bei der Curietemperatur null.
Nebenbei wurde im Stand der Technik ein Ferrimagnetwerkstoff vom N-Typ, der die oben beschriebene Eigenschaft hat, allgemein als magnetooptischer Aufzeichnungswerkstoff verwendet. Eine Eigenschaft, die für diesen magnetooptisches Aufzeichnungswerkstoff erforderlich ist, ist es, daß die magnetische Koerzitivkraft Hc ausreichend verringert wird, so daß sie nahe bei oder null ist, wenn der Werkstoff mittels Laserbestrahlung erhitzt wird, um magnetische Aufzeichnung auf einem magnetooptischen Werkstoff zu ermöglichen. Wie mit Bezugnahme auf 5 veranschaulicht, gibt es einen X-Seitenbereich, in dem die magnetische Koerzitivkraft Hc abnimmt, wenn die Temperatur durch Erhitzen erhöht wird. Im Fall eines magnetooptischen Aufzeichnungswerkstoffs wurde ein Ferrimagnetwerkstoff vom N-Typ so entworfen, daß ein Betriebstemperaturbereich eines vertikalen magnetischen Aufzeichnungsmediums innerhalb dieses Bereichs X vorhanden ist. Mit Bezug auf einen Ferrimagnetwerkstoff vom N-Typ, der so entworfen ist, daß die Kompensationstemperatur Tcomp nahe der Raumtemperatur ist (oder die Temperatur bei der unteren Grenze eines Betriebstemperaturbereichs), kann die vertikale magnetische Koerzitivkraft in einer magnetischen Aufzeichnungsschicht mit dem Temperaturanstieg verringert werden, da der Werkstoff innerhalb eines magnetischen Aufzeichnungsmediumsantriebs verwendet wird. Das heißt, in einem magnetooptischen Werkstoff wurde eine Eigenschaft eines Ferrimagnetwerkstoffs vom N-Typ verwendet, dessen vertikale magnetische Koerzitivkraft Hc mit dem Temperaturanstieg abnimmt.
In der vorliegenden Erfindung wird die Betriebstemperatur eines vertikalen magnetischen Aufzeichnungsmediums innerhalb eines Bereichs Y, der in 5 gezeigt ist, oder eines Bereichs eingestellt, in dem eine Eigenschaft eines Ferrimagnetwerkstoffs vom N-Typ entgegengesetzt zu dem Fall ist, der in dem magnetooptischen Aufzeichnungsmedium verwendet wird. In der vorliegenden Erfindung nimmt die vertikale magnetische Koerzitivkraft Hc mit dem Temperaturanstieg innerhalb eines Temperaturbereichs zu, in dem das vertikale magnetische Aufzeichnungsmedium verwendet wird. Dann ist die Kompensationstemperatur Tcomp eines Ferrimagnetwerkstoffs vom N-Typ höher als der Temperaturbereich Y. Wenn zum Beispiel die garantierte Temperatur, die eine Funktion des vertikalen magnetischen Aufzeichnungsmediums garantieren kann, ungefähr 70°C ist, ist, wenn die Kompensationstemperatur Tcomp höher als 70°C gemacht wird, das Medium in einem Zu stand, in dem die vertikale magnetische Koerzitivkraft Hc mit dem Temperaturanstieg innerhalb des Betriebstemperaturbereichs zunimmt.
Die Kompensationstemperatur Tcomp kann eingestellt werden, wenn der Zusammensetzungsanteil eines seltenen Erdelements in einem Ferrimagnetwerkstoff vom N-Typ angepaßt wird, hoch zu sein. In einem erfindungsgemäßen Ferrimagnetwerkstoff vom N-Typ ist der Zusammensetzungsanteil eines seltenen Erdelements höher als derjenige eines Ferrimagnetwerkstoffs vom N-Typ, der gewöhnlich in einem magnetooptischen Aufzeichnungswerkstoff verwendet wird. Obwohl in Terbium-Eisen-Kobalt (Tb-Fe-Co), das in einem magnetooptischen Aufzeichnungswerkstoff aus dem Stand der Technik verwendet wird, der Zusammensetzungsanteil von Terbium ungefähr 24 ist, ist im Fall der vorliegenden Erfindung der Zusammensetzungsanteil von Terbium zum Beispiel ungefähr 28%, so daß der Zusammensetzungsanteil des seltenen Erdelements hoch ist.
6 ist ein Diagramm, das die Temperaturabhängigkeit der Ferrimagnetwerkstoffe vom N-Typ von der vertikalen magnetischen Koerzitivkraft veranschaulicht. Für jeden Terbium-Eisen-Kobalt-Film (Tb-Ir-Co) und einen Gadolinium-Terbium-Eisen-Kobalt-Film (Gd-Tb-Ir-Co) sind ein an seltener Erde reicher Zustand, in dem der Zusammensetzungsanteil eines seltenen Erdelements so hoch wie ungefähr 27 % ist, und ein an Übergangsmetall reicher Zustand, in dem ein Übergangsmetallelement viel ist und ein Zusammensetzungsanteil eines seltenen Erdelements niedrig ist wie ungefähr 15%, gezeigt. Mit Bezugnahme auf den an Übergangsmetall reichen nimmt die vertikale magnetische Koerzitivkraft Hc monoton mit dem Temperaturanstieg ab. Mit Bezugnahme auf den an seltener Erde reichen kann andererseits die Eigenschaft der vertikalen magnetischen Koerzitivkraft Hc, die mit dem Temperaturanstieg von ungefähr 15°C, was bei der unteren Seite des Betriebstemperaturbereichs des vertikalen magnetischen Aufzeichnungsmediums eingeschlossen ist, bestätigt werden.
Deshalb ist es möglich, den an seltener Erde reichen Terbium-Eisen-Kobalt-Film und den Gadolinium-Terbium-Eisen-Kobalt-Film, der hier veranschaulicht ist, für den der Zusammensetzungsanteil der seltenen Erdelemente oder des seltenen Erdelements ungefähr 27% ist, als einen der magnetischen Werkstoffe auszuwählen, die in der erfindungsgemäßen vertikalen magnetischen Aufzeichnungsschicht 14 verwendet werden.
Im Fall der 6 ist hier die Kompensationstemperatur Tcomp ungefähr 15°C für den Gadolinium-Terbium-Eisen-Kobalt-Film und ist eine Kompensationstemperatur Tcomp ungefähr 75°C für den weiteren Terbium-Eisen-Kobalt-Film. Da über 70°C allgemein als für die garantierte Temperatur eines vertikal magnetischen Aufzeichnungsmediums vorziehbar angesehen wird, wird in diesem Beispiel Terbium-Eisen-Kobalt als der Ferrimagnetwerkstoff vom N-Typ vorgezogen, der in einer vertikalen magnetischen Aufzeichnungsschicht 14 verwendet wird.
7 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Zusammensetzung einer seltenen Erde E (Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium und Erbium) und Kompensationstemperatur Tcomp oder Curietemperatur Tc mit Bezug auf Ferrimagnetwerk stoffe vom N-Typ zeigt. Die Curietemperatur wird durch die gestrichelte Linie angezeigt. In Gadolinium-Eisen und Terbium-Eisen kann, wenn der Zusammensetzungsanteil des seltenen Erdelements erhöht wird, die Curietemperatur Tc von über 100°C erreicht werden.
Auch ist die Kompensationstemperatur Tcomp mit durchgehenden Linien angezeigt. Wenn Zusammensetzungen des seltenen Erdelements in Gadolinium-Eisen, Terbium-Eisen und Dysprosium-Eisen über 0,25 sind (Zusammensetzungsanteil von 25 Prozent), können Kompensationstemperaturen Tcomp gleich oder höher als 0°C eingestellt werden. Wenn erwünscht wird, daß ein Betriebstemperaturbereich eines vertikalen magnetischen Aufzeichnungsmediums zum Beispiel 20 bis 70°C gesetzt wird, kann bestätigt werden, daß die Zusammensetzung eines seltenen Erdelements derart angepaßt werden soll, daß die Kompensationstemperatur Tcomp ungefähr 70°C wird.
Ein vertikales magnetisches Aufzeichnungsmedium 20 dieser Ausführungsform, dessen schematische Anordnung in 8 gezeigt ist, wurde unter Berücksichtigung der detaillierten Punkte, die oben beschrieben sind, erzeugt.
Eine Aluminiumplatte, die einen Durchmesser von 3,5 Zoll hat und eine Filmdicke von 0,8 nm hat, wurde als ein Substrat 21 des vertikalen magnetischen Aufzeichnungsmediums 20 verwendet. Das erfindungsgemäße vertikale magnetische Aufzeichnungsmedium 20 hatte eine Anordnung mit einer einzigen magnetischen Schicht, welche die weiche magnetische untenliegende Schicht 12 des grundlegenden vertikalen magneti schen Aufzeichnungsmediums 10, das vorher in 4 gezeigt wurde, nicht hat.
Ein vertikales magnetisches Aufzeichnungsmedium 24 wurde aus an seltener Erde reichem Terbium-Eisen-Kobalt (Tb₂₉-Fe₆₀-Co₁₁, die numerischen Werte zeigen die Atomprozent an) gebildet, wobei die Dicke ungefähr 40 nm ist. Um die Oxidation von Terbium-Eisen-Kobalt zu verhindern, wurde hier eine Sandwichstruktur derart ausgebildet, daß das Medium zwischen Siliziumnitrit (SiN) liegt. Insbesondere wurde Siliziumnitrit von 30 nm als eine unterseitige Schutzschicht 22 auf dem Aluminiumsubstrat 21 ausgebildet, wurde Terbium-Eisen-Kobalt (TB₂₉-Fe₆₀-Co₁₁) darauf ausgebildet, und wurde Siliziumnitrit mit 7 nm als oberseitige Schutzschicht 25 darauf ausgebildet. Dann wurde schließlich DLC mit ungefähr 3 nm als eine kohlenstoffbasierte Schutzschicht 26 ausgebildet, um das vollendete vertikale magnetische Aufzeichnungsmedium 20 zu bilden. Ein fluorbasiertes Gleitmittel wurde auf das vertikale magnetische Aufzeichnungsmedium 20 angewendet.
Obwohl die vertikale magnetische Koerzitivkraft Hc der vertikalen magnetischen Aufzeichnungsschicht 24 ungefähr 2800 OE bei Raumtemperatur (ungefähr 25°C) war, nahm die Kraft bis ungefähr 3400 OE bei 65°C zu.
Das vertikale magnetische Aufzeichnungsmedium 20 kann durch ein Sputterverfahren unter Verwendung einer Magnetronsputtervorrichtung erzeugt werden. Ohne Erhitzen des Substrats 21 können die Filme der unterseitigen Schutzschicht 22, der vertikalen magnetischen Schutzschicht 24, der oberseitigen Schutzschicht 25 und der kohlenstoffbasier ten Schutzschicht 26 der Reihe nach gebildet werden. Hierbei wurde Argon (Ar) in dem Sputter verwendet. Als jedoch die Nitritfilme als die unterseitige Schutzschicht 22 und oberseitige Schutzschicht 25 gebildet wurden, wurde Stickstoffgas (N₂) gleichzeitig eingeführt, um reaktives Sputtern auszuführen.
Um Aufzeichnungs- und Wiedergabeeigenschaften des vertikalen magnetischen Aufzeichnungsmediums 20 daraufhin auszuwerten, wurde das Medium in einem magnetischen Aufzeichnungsmediumsantrieb 50, der in 9 gezeigt ist, eingeführt und wurde verwendet. Der magnetische Aufzeichnungsmediumsantrieb 50 hat einen Riesen-Magnetwiderstandskopf (GMR) 40 vom vereinigten Typ zur vertikalen magnetischen Aufzeichnung auf und Wiedergabe von dem vertikalen magnetischen Aufzeichnungsmedium 20. Das vertikale magnetische Aufzeichnungsmedium 20 gemäß der vorliegenden Erfindung ist als eine Festplatte in den magnetischen Aufzeichnungsmediumsantrieb 50 eingeführt und so ausgebildet, daß es gedreht werden kann. Magnetische Aufzeichnungs- und Wiedergabeoperationen werden durch den magnetischen Kopf 40 vom vereinigten Typ, der zu einer Oberfläche der Festplatte 20 gerichtet ist, mit einem gewissen Betrag des Gleitens ausgeführt. Der Kopf 40 vom vereinigten Typ ist an einem Vorderende eines Gleiters 71 befestigt, der an einem Arm 70 angebracht ist. Zum Positionieren des magnetischen Kopfs 40 vom vereinigten Typ werden ein zweistufiger Aktuator, in dem ein normaler Aktuator und ein elektromagnetischer Aktuator mit kleiner Amplitude kombiniert sind, verwendet.
In den magnetischen Kopf 40 vom vereinigten Typ war die Spurweite zwischen magnetischen Polen zum Aufzeichnen ungefähr 0,6 μm, und war die Spaltlänge ungefähr 0,2 μm, und auch die Spurweite des GMR zur Wiedergabe war ungefähr 0,45 μm und die Spaltlänge war ungefähr 0,12 μm. Auch war die Drehfrequenz des vertikalen magnetischen Aufzeichnungsmediums 20 auf ungefähr 4800 Umdrehungen pro Minute eingestellt.
Bei Raumtemperatur (ungefähr 25°C), wenn ein Signal mit 300 kFCI (Flußänderung pro Zoll) aufgezeichnet wurde, war das S/N-Verhältnis (Verhältnis des Signals zum Rauschen) 21 dB. Der Aufzeichnungsstrom Iw zu dieser Zeit war 20 mA und eine Überschreibeigenschaft (O/W) zeigte einen guten Wert an, der gleich oder kleiner als –40 dB war. Wenn drei Stunden vor dem Aufzeichnen vergingen, war das S/N-Verhältnis außerdem 20,8 dB und wurde die Dämpfung der Aufzeichnungsmarke nicht beobachtet.
Als nächstes wurde die Nähe des magnetischen Aufzeichnungskopfes in der Maschine zum Auswerten von Aufzeichnungs- und Wiedergabeeigenschaften bei ungefähr 65°C beibehalten, und Aufzeichnung und Wiedergabe wurde ausgeführt. Wenn ein Signal mit 300 kFCI aufgezeichnet wurde, war das S/N-Verhältnis 21,4 dB. Wenn der Aufzeichnungsstrom Iw 30 mA gemacht wurde, zeigte die O/W-Eigenschaft einen Wert an, der besser als –40 dB ist. Als der Grund, warum das S/N-Verhältnis besser als für den Fall der Aufzeichnung bei gewöhnlicher Temperatur wurde, ist hier die Zunahme der vertikalen magnetischen Koerzitivkraft Hc der vertikalen magnetischen Aufzeichnungsschicht 24 gegeben. Wenn drei Stunden vor der Aufzeichnung vergingen, war das S/N-Verhältnis 21,4 dB, und Dämpfung oder eine Aufzeichnungsmarke wurde nicht beobachtet.
Wie aus der obigen Beschreibung klar wird, nimmt die magnetische Koerzitivkraft nicht ab, sondern nimmt umgekehrt zu, selbst wenn das erfindungsgemäße vertikale magnetische Aufzeichnungsmedium 20 auf einer hohen Temperatur ist. Deshalb kann eine hohe Dichte durch Miniaturisierung und Homogenisierung einer magnetischen Aufzeichnungsschicht oder Beseitigung magnetischer Wechselwirkung zwischen magnetischen Teilchen erreicht werden. Der magnetische Aufzeichnungsmediumsantrieb 50, der ein solches vertikales magnetisches Aufzeichnungsmedium 20 verwendet, ist eine Vorrichtung, die sensitiv magnetische Information aufzeichnen und wiedergeben kann.
Obwohl die bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform oben veranschaulicht ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine solche bestimmte Ausführungsform beschränkt und unterschiedliche Abänderungen und Abwandlungen können innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung, die in den Ansprüchen beschrieben ist, ausgeführt werden.
Ohne Rücksicht auf die Erfindung, ist ein Ferrimagnetwerkstoff vom N-Typ, der für ein vertikales magnetisches Aufzeichnungswerkstoff verwendbar ist, eine amorphe Legierung, in der ein seltenes Erdelement und ein Übergangsmetallelement kombiniert werden. Eine amorphe Legierung, in der die vertikale magnetische Koerzitivkraft Hc mit dem Temperaturanstieg innerhalb eines Temperaturbereichs zunimmt, der zur Verwendung eines vertikalen magnetischen Aufzeichnungs mediums beabsichtigt ist, sollte durch geeignetes Kombinieren von Gadolinium, Terbium, Neodym, Prasedomium, Dysprosium, Holmium und Erbium als ein seltenes Erdelement und Eisen, Kobalt und Nickel als ein Übergangsmetallelement entworfen werden.
Obwohl das magnetische Aufzeichnungsmedium, das ein vertikales magnetisches Aufzeichnungsverfahren verwendet, in der Ausführungsform veranschaulicht wurde, aber nicht darauf beschränkt ist, kann die vorliegende Erfindung auch ähnlich auf ein magnetisches Aufzeichnungsmedium angewendet werden, welches ein weiteres magnetisches Aufzeichnungsverfahren verwendet.

Claims

Verwendung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums (10, 20) zum magnetischen Aufzeichnen, wobei das Medium eine magnetische Aufzeichnungsschicht (14, 24) hat, die einen ferrimagnetischen Werkstoff vom N-Typ umfaßt, der ein seltenes Erdelement und ein Übergangsmetallelement umfaßt und in dem magnetisches Aufzeichnen ausgeführt wird; dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Aufzeichnen bei einer Position der magnetischen Aufzeichnungsschicht bei einer Temperatur ausgeführt wird, die niedriger als eine Kompensationstemperatur (Tcomp) des ferrimagnetischen Werkstoffs vom N-Typ ist, welche durch ein Zusammensetzungsverhältnis des seltenen Erdelements zu dem Übergangsmetallelement bestimmt ist.
Verwendung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums nach Anspruch 1, wobei: das seltene Erdelement aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Neodym (Nd), Praseodym (Pr), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho) und Erbium (Er) ausgewählt ist; und das Übergangsmetallelement aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Eisen (Fe), Kobalt (Co) und Nickel (Ni) besteht.
Verwendung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums nach Anspruch 2, wobei: die Temperatur bei einer Position der magnetischen Aufzeichnungsschicht (14, 24), bei dem das magnetische Aufzeichnen ausgeführt wird, im Bereich von 0°C bis 80°C ist; das seltene Erdelement aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Neodym (Nd), Praseodym (Pr), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb) und Dysprosium (Dy) besteht.
Verwendung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums nach Anspruch 3, wobei das seltene Erdelement aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Gadolinium (Gd), Terbium (Tb) und Dysprosium (Dy) besteht.
Verwendung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums nach Anspruch 4, wobei: das seltene Erdelement aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Gadolinium (Gd) und Terbium (Tb) besteht; und das Übergangsmetallelement aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Eisen (Fe) und Kobalt (Co) besteht.
Verwendung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, wobei die magnetische Koerzitivkraft (Hc) des ferrimagnetischen Werkstoffs vom N-Typ zunimmt, während die Temperatur bei einer Position der magnetischen Aufzeichnungsschicht, bei der das magnetische Aufzeichnen ausgeführt wird, ansteigt.
Verwendung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch in einem magnetischen Aufzeichnungsmediumsantrieb (50), der einen magnetischen Kopf (40) zum Aufzeichnen von Information auf dem magnetischen Aufzeichnungsmedium oder Wiedergeben von Information von dem magnetischen Aufzeichnungsmedium hat.
Verwendung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums in einem magnetischen Aufzeichnungsmediumsantrieb nach Anspruch 7, wobei der magnetische Kopf ein magnetischer Widerstandskopf ist.