JP2005018830A - Magnetic recording medium and magnetic recording and reproducing device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子計算機、情報処理装置、ディジタルＶＴＲ等の情報家電等に用いられる磁気記録媒体及び磁気記憶装置に係り、特に、高密度記録を実現する上で好適な垂直磁気異方性を有する強磁性薄膜を記録層として用いた磁気記録媒体及びこれを用いた磁気記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報機器の外部記録装置として、大容量・低コストかつ不揮発性の観点から磁性体メモリが用いられている。磁性体メモリの主流は、磁気ディスク装置、及び磁気テープ、磁気カード装置である。
【０００３】
図１０は磁気ディスク装置の基本構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ′での断面図である。記録媒体１０１は回転軸受け１０４に固定され、モータ１００により回転する。図１０では５枚の磁気ディスク、１０本の磁気ヘッドを搭載した例において、磁気ディスク３枚分と磁気ヘッド４本について示したが、磁気ディスクは１枚以上、磁気ヘッドは１本以上あれば良い。磁気ヘッド１０２は、回転する記録媒体面上を略半径方向移動する。磁気ヘッドは、アーム１０５を介してロータリアクチュエータ１０３に支持される。サスペンション１０６は、磁気ヘッド１０２を記録媒体１０１に所定の荷重で押しつける又は引き離そうとする機能を有する。再生信号の処理及び情報の入出力には、所定の電気回路が必要である。最近では、ＥＥＰＲＭＬ（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）、あるいはこれをエンハンスしたＭＥＥＰＲＭＬ（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ ＥＥＰＲＭＬ）といった、高密度化時の波形干渉を積極的に活用した信号処理回路が導入され、高密度化に大きく寄与している。これらは、筐体等に取り付けられる。
【０００４】
磁気ディスク装置を大容量化するには、図１０の記録媒体１０１に記録される磁化情報を高密度化すればよい。従来の面内磁気記録においては、磁化の向きが媒体面に対して平行なので、記録時の反磁界の影響を減少するため、記録媒体である磁性膜の残留磁化（Ｂｒ）と磁性膜厚（ｔ）の積（Ｂｒ・ｔ）を小さくし、保磁力を増大する必要がある。また磁化遷移から発生する媒体ノイズを減少するために、結晶粒径を小さくする必要がある。
【０００５】
ところが、１平方メートルあたり１００Ｔ（テラ）ビット程度以上の面記録密度で記録再生しようとすると、磁性粒子の体積が小さくなるのに伴い、熱揺らぎによる記録磁化の減衰（熱減磁）が深刻な問題となっている。これは、媒体を構成する粒子の磁化が熱で反転させられる現象で、ノイズ低減のために粒子の径を小さくすると顕著になる。
【０００６】
上記した欠点を解決する方法として、記録磁化を媒体膜面に対して垂直方向に磁化する垂直記録方式が注目されている。垂直磁気記録方式は、記録媒体面に垂直に、かつ隣り合う記録ビットが互いに反平行になるように磁区を形成する記録方式であり、記録ビットの境界での反磁界が小さくなり、高密度記録ほど磁化が安定に保たれ易い利点がある。垂直媒体においてこのポテンシャルを十分引き出すため、特開平１１−２３２６３２号公報には、逆磁区ノイズを抑制するため核発生磁界Ｈｎが第二象限に来るようにする技術が開示されている。また、耐熱減磁特性向上のため、特開２０００−３０２３６号公報に示されているようなＭｇＯ多結晶体薄膜上に垂直磁化膜を形成することにより垂直磁化膜の配向性を向上する方法、特開２００２−２５０３０号公報に示されているような結晶粒径の分散を小さくする方法などが提案されている。
【０００７】
さらに、記録情報の熱減磁に対策として、特開平９−２４５３４９号公報に示されているように、一定期間又は再生出力の減磁を検知して記録情報を移動する技術が開示されている。しかし、トラック幅方向の位置ずれ等による出力減少と熱減磁による出力減少の区別がつきにくく、また、情報移動過程中に電力遮断等の障害が発生すると情報が消失するといった問題がある。
【０００８】
垂直記録用磁気記録媒体材料は、膜面垂直方向に強い磁気異方性をもつ材料が必要であり、Ｃｏを主成分とするｈｃｐ−ＣｏＣｒ合金で、ｃ軸（磁化容易軸）が膜面に垂直を向く構造が、特開昭５７−１０９１２７号公報、日本応用磁気学会誌、９巻２号、５７〜６０頁（１９８５年）、あるいはＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．， ＭＡＧ−２４， Ｎｏ．６， ｐｐ．２７０６−２７０８ （１９８８）等に示されている。しかし、ＣｏＣｒ合金垂直磁化膜のＣｒの偏析が不十分なため、磁性粒子間の磁気的な交換相互作用が大きく、磁区が微細化せずに媒体雑音が大きい問題がある。これに対して、ＣｏＣｒ合金にＯやＳｉＯなどの酸素や酸化物を更に添加する試みや、（Ｃｏ／Ｐｔ）ｎ，（Ｃｏ／Ｐｄ）ｎ人工格子膜にＯやＳｉＯなどの酸素や酸化物を添加する提案がなされている。
【０００９】
磁化容易方向の垂直配向性を向上することによって、一般には、線記録密度や再生出力が向上し、再生ノイズが減少して磁気記録特性が向上すると考えられている。しかし、反転磁界に関するアステロイド曲線を考えると、垂直配向性を向上すると反転磁界が急激に大きくなるため、ヘッド材料の飽和磁束密度に物理限界のあるヘッド磁界では、十分な書き込みができない懸念がある。耐熱減磁特性に関する垂直配向性の影響も明らかにされていない。
【００１０】
ところで、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ， ＭＡＧ−１５， １４５６ （１９７９）の“複合異方性膜による垂直磁気記録（Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｗｉｔｈ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ Ｆｉｌｍ）”と題する論文には、垂直化膜の下層にパーマロイなどの軟磁性下地膜（ＳＵＬ）を設ける方法が記載されている。ＳＵＬを用いると再生出力が向上し、更に磁気ヘッドに搭載される情報の書き込み機能部に単磁極（ＳＰＴ）ヘッドを用いると、膜面垂直方向のヘッド磁界強度とヘッド磁界勾配とが、リングヘッドに比べて大幅に改善される。
【００１１】
また、垂直磁化膜を有する高記録密度媒体として、記録磁性膜を構成する磁性粒子に情報を独立に記録するパターンド媒体技術（特開２００１−２６７２１３号公報、特開２００１−３３２４２１号公報）が開示されている。
【００１２】
【特許文献１】
特開平１１−２３２６３２号公報
【特許文献２】
特開２０００−３０２３６号公報
【特許文献３】
特開２００２−２５０３０号公報
【特許文献４】
特開昭５７−１０９１２７号公報
【特許文献５】
特開平９−２４５３４９号公報
【特許文献６】
特開２００１−２６７２１３号公報
【特許文献７】
特開２００１−３３２４２１号公報
【非特許文献１】
日本応用磁気学会誌、９巻２号、５７〜６０頁（１９８５年）
【非特許文献２】
ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．， ＭＡＧ−２４， Ｎｏ．６， ｐｐ．２７０６−２７０８ （１９８８）
【非特許文献３】
ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ， ＭＡＧ−１５， １４５６ （１９７９）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
磁気記録媒体の耐熱減磁特性は、通常、記録後数秒から数十時間の検査時間におけるＲ／Ｗ特性（再生出力）の劣化によって評価されており、劣化が１０年先まで同じペースで続くものと考えられている。ところが、垂直媒体の減磁特性を詳細に調べた結果、ある臨界時刻を超えると急激に減磁率が増大することが明らかになった（図１）。減磁率が変化する時刻以降、媒体ノイズは急増し、記録情報の再生が困難となる（図２）。従来の評価方法では、検査時間（最大数十時間）を越える時間での急激な特性悪化を予想できない。
【００１４】
本発明の目的は、熱減磁が一定期間無い媒体の提供とこれを用いた記録情報保持信頼性の高い、１平方メートルあたり１００Ｔ（テラ）ビット以上の記録密度を実現する磁気記録装置を得ることにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
減磁率急変のメカニズム及び臨界時刻制御法の検討を行った結果、以下に示す方法により、１−１０年間の高記録密度の記録情報の保持が確保されることが判明した。
【００１６】
図３に示すような垂直磁気記録に用いられる磁気記録媒体の磁化曲線において、膜面垂直方向に強い磁界を印加して磁化飽和させた後磁界を減少させて磁化測定した時、磁界と磁化とが正となる第一象限、磁界が負で磁化が正となる第二象限及び磁界と磁化とが負となる第三象限における媒体の膜面垂直方向の磁化−磁界曲線において、第二象限と第三象限との境界領域に生じる保磁力（−Ｈｃ）点を通る接線と前記磁化−磁界曲線の正の飽和磁化値（θｓ）から磁界軸に平行に引いた直線との交点における磁界を（−Ｈｎ）とし、膜面に沿って強い磁界を印加して磁化飽和させた後磁界を減少させて磁化測定した時に計測される面内磁化−磁界曲線において、飽和磁化値の半分（θｓ／２）になる点を通る接線が飽和磁化値（θｓ）の大きさに達する磁界の強さを（Ｈｉｎ）とするとき、値Ｈｎ／（Ｈｉｎ−Ｈｃ）が次の関係式（１）を満たすような媒体を用いることで本発明の課題が解決される。
Ｈｎ／（Ｈｉｎ−Ｈｃ）≧０．２８ …（１）
【００１７】
Ｈｎ／（Ｈｉｎ−Ｈｃ）の値を、以下Ａ値と呼ぶことにする。磁化は、磁気光学作用（カー効果等）、電磁変換作用（ＶＳＭ：振動試料型磁力計）、超伝導干渉効果（ＳＱＵＩＤ）を用いて測定する。磁気光学作用を用いると試料の表層の磁化情報が得られるので、軟磁性下地（ＳＵＬ）を有する垂直磁化媒体において、記録磁性層の磁化情報を分離して得るのに適している。磁気光学作用を用いる測定においては、偏光面の回転量θがほぼ磁化量に比例していると考えられる（比例係数は測定波長に依存して負の場合もある。比例係数が負の場合は、飽和値が正となるように偏光面の回転角を反対向きに再定義するものとする。）が、図４（ａ）（ｂ）に示すように、光学系の関係で、強い磁界を印加してもθが一定値とならず、磁界軸と磁化曲線が平行でないことがある。この現象は、基板等の常磁性体等の磁化の影響等が含まれるＶＳＭやＳＱＵＩＤでも現れる。これらの影響は、ほぼ磁界に比例しているので、十分大きな磁界領域で磁界軸と磁化曲線が平行になるように、磁界に比例する成分を差し引くことによって、図３と同様の磁化曲線が得られる。この操作によって十分大きな磁界領域で磁界軸と磁化曲線を平行とすることができる。
【００１８】
Ｈｉｎを求める際には、「飽和磁化値の半分（θｓ／２）になる点を通る接線」に代えて「第一象限の飽和磁化値の半分（θｓ／２又はＢｓ／２）になる点と第三象限の飽和磁化値の半分（−θｓ／２又は−Ｂｓ／２）になる点を結んだ直線」を用いても良い。磁性粒子の配向が、基板面から傾いている場合には、面内磁化曲線にもヒステリシスが発生し、磁界を取り除いても残留磁化が観測される。この場合には、ヒステリシスにおいて、θｓ／２又はＢｓ／２を与える磁界の平均値を使えばよい。ディスク面内で磁化曲線に方向性がある場合には、ヒステリシスがなるべく小さくなる方向で測定するとＨｉｎの、精度が向上する。ヒステリシスが小さくなる方向がトラック幅方向にあると、記録磁界を小さくできる。
【００１９】
Ｈｎを求める際には、「保磁力点を通る接線」に代えて「第二象限の飽和磁束密度の半分（θｓ／２又はＢｓ／２）になる点と第三象限の飽和磁束密度の半分（−θｓ／２又は−Ｂｓ／２）になる点を結んだ直線」を用いても良い。磁化曲線のＳ／Ｎが悪いときには、この処理が有効である。
【００２０】
磁化曲線を求めるときの磁界変化の大きさによってこれらの測定値は、図５に示すような挙動を示すが、詳細は後述する。本明細書において以下特に断りが無い限り、媒体面内に磁界を印加して毎秒１６０ｋＡ／ｍで磁界を変化させて測定したＨｉｎを用い、媒体面垂直方向の測定には、＋Ｈｉｎから−Ｈｉｎまで１０秒を要する一定の割合で磁界を変化させるものとする。
【００２１】
軟磁性下地層を用いる場合には、軟磁性下地層の磁化の影響（図４（ｃ））が磁化曲線に重畳されているのでこれを差し引く必要がある。磁界を媒体面に垂直に印加する場合、軟磁性下地層の磁化は、磁界が＋Ｂｓ／μｏから−Ｂｓ／μｏまでの範囲で、磁化が磁界に比例し、磁化がこの範囲外にあると磁化は飽和する（磁界が正のとき磁化は＋Ｂｓ、磁界が負のとき磁化は−Ｂｓ）。従って、ＨｎやＨｃなどの磁界を媒体面に垂直に印加したときの特性磁界を求める際には、磁界範囲に応じて軟磁性下地層の影響を差し引く必要がある。実用範囲の媒体において、図４で示した常磁性体等の影響を含めて簡便的に補正する方法は、磁界が０と＋Ｂｓ／μｏとにおけるθ値（または磁化）が一致するように、磁界に比例するθ値（または磁化）を加算または減算することである。更に、媒体面内に磁界印加したときの特性磁界Ｈｉｎを求める際には、図４（ｃ）の軟磁性下地層の面内磁化曲線に見られるような磁界０付近での大きな磁化のとびを考慮して補正値を求める必要がある。これには、印加磁界が正の場合と負の場合で、正負が逆の一定（磁化）値θｏを差し引くことにより、磁界が０付近での磁化の磁界依存性が、大きな磁化のとび領域を除いて滑らかにつながるようにすると良い。特にＶＳＭやＳＱＵＩＤ測定をする場合には、軟磁性下地層の値＜磁化×膜厚＞が、記録磁性層の値＜磁化×膜厚＞の数倍にもなるため、慎重にこの差し引き補正を行う必要がある。
【００２２】
以下に、本発明に至った経緯を説明する。我々は、表１に示すような試料について耐熱減磁特性を検査した。検査方法は、本発明の媒体を図１０に示すような磁気記録装置に組み込み、ビット長４００ｎｍで数トラックに渡って記録を行い、記録直後からの再生出力とノイズの時間変化を調べるものである。図１は、表１の試料２，３，４，５についての再生出力の時間依存性を示したもので、横軸は時間軸であり対数で示してある。縦軸は、１秒後の再生出力Ｓｏで規格化したものである。再生出力の劣化はある臨界時刻までは比較的穏やかであり、従来の面内記録方式と同様にこのペースで再生出力が変化し続けば、１〜１０年先まで再生出力の劣化が問題となることはないように見える。ところが、ある臨界時刻を超えると急激に減磁率が増大していることが分かる。試料２，３，４に対する、それぞれの熱減磁の臨界時刻をｔ２，ｔ３，ｔ４と定義する。図２は、前記再生出力測定時のノイズの時間依存性を示したものである。縦軸は、１秒後のノイズＮｏで規格化したものである。ノイズはそれぞれの減磁が急増するタイミングｔ２，ｔ３，ｔ４で急激に大きくなっており、時間に対する臨界性が認められる。
【００２３】
臨界時刻を越えて減磁量が大きくなった試料について、ＭＦＭ（磁気力顕微鏡）を用いて観察すると、磁化遷移と磁化遷移の中間領域で熱励起によると思われる逆磁区が多く見られた。また、再生出力波形について詳細に調べてみると、やはり、磁化遷移と磁化遷移の中間領域でノイズが多く発生していることが確認された。
【００２４】
これらの現象を詳細に検討するため、マイクロマグネに基づく計算機実験を行った。図６に示すように、磁気記録媒体を６角柱の磁性結晶粒子（粒径Ｄ＝１３ｎｍ、粒子境界ｄ＝０．５ｎｍ、高さ＝膜厚ｔ＝１８．２ｎｍ）の集合体と考え、各々の粒子内の磁化は一様で、一斉回転モデルにしたがって反転するものとする。各粒子は一軸磁気異方性を持っており、その容易軸方向を膜面垂直にΔθ５０＝５ｄｅｇとなるように設定した。上記粒子をｘｙ平面に３２×３２個配置し、周期境界条件を用いて各々の粒子の磁化状態を、次のＬＬＧ方程式を用いて計算する［ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． Ｍａｇｎ． Ｖｏｌ． ３４， Ｎｏ． ２， ｐｐ ３４９−３５４．］。
【００２５】
【数２】
ここで、γはジャイロ磁気定数、αはダンピング定数である。有効磁界Ｈは、粒間交換磁界Ｈｅｘ、結晶磁気異方性磁界Ｈａ、静磁界Ｈｄ、外部磁界Ｈｅｘｔ及び熱磁界Ｈｔｈｅｒｍａｌの５つの成分の和で構成される。粒形状効果による有効磁界は、対象粒子自身の端面から発生する静磁界を考慮することでモデル化した。粒子の平均異方性エネルギーＫｕは１．２５−１０．０×１０５Ｊ／ｍ３、飽和磁束密度Ｂｓは０．２−２．４Ｔに設定した。各粒子のＫｕの値は、平均値を中心に０−２０％のガウス分布にて分散するとした。ここで、各粒子の耐熱減磁指標Ｋβ値（＝ＫｕＶ／ｋＴ；Ｋｕは異方性エネルギー、Ｖは磁性結晶粒子の体積、Ｔは絶対温度）はＫｕの分布と同様のガウス分布をしている。
【００２７】
熱揺らぎの影響は２種類の方法で取り込んだ。ランジュバン法［ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． Ｍａｇｎ． ３４， ３４９ （１９９８）］と、モンテカルロ法［Ｊ． Ｍａｇｎ． Ｍａｔ． １７４， ２０３ （１９９７）］である。ランジュバン法は、ＬＬＧ方程式の有効磁界Ｈにランダムな有効熱磁界Ｈｔｈｅｒｍａｌを加えることにより計算する。Ｈｔｈｅｒｍａｌは、乱数を用いて次式（３）の分布に従うよう発生させた。
【００２８】
【数３】
ここで、ｉとｊはｘｙｚの方向指標、Δｔは計算の時間ステップ（１ｐｓ）、Ｈｋは異方性磁界定数である。ランジュバン方程式では、熱揺らぎによるランダムな磁界を各時間ステップで粒子に印加していくことになる。このため、現実的な計算（ＣＰＵ）時間範囲で計算機実験可能な媒体時間はせいぜい１μｓまでとなる。そこで、この時間の範囲に熱揺らぎ現象がはっきり観察できるように、温度加速法を用いた（Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．， ｖｏｌ． ８９， ｐｐ． ６９８５−６９８７， Ｊｕｎｅ ２００１）。モンテカルロ法は、次に示す（１）〜（３）の繰り返しで時間を進め計算する方法である。（１）エネルギーバリヤΔＥｉをもつ粒子ｉの単位時間あたりの磁化反転確率ＰｉをＡｒｒｈｅｎｉｕｓ−Ｎｅｅｌの式（４）に従って求める。
【００３０】
【数４】
ここでｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ｆｏ（ｈ，θｈ）は周波数因子である。ただし、この周波数因子は、磁界の強さｈ（＝Ｈ／Ｈｋ）と磁化容易方向に対する角度θｈとに依存して変化するものとした［ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． Ｍａｇｎ．， ３６， ２４５９ （２０００）］。次に、（２）求められた各粒子の反転確率から、反転する粒子を選び出して反転させる。そして、（３）ＬＬＧ方程式（２）を用いて磁化を安定化させる。モンテカルロ法では、選ばれた粒子の磁化反転中における他粒子との相互作用が考慮されていない。しかし、時間ステップを大きくとれるため、媒体の磁気特性が実際に測られている時間スケールに対して計算機実験が可能となる。
【００３２】
計算機実験で求めたビット長４００ｎｍの再生出力、及びノイズの時間変化は、図１の実測と同様、再生出力の劣化はある臨界時刻までは比較的穏やかであり、ある臨界時刻を超えると急激に大きくなることを確認した。ノイズの時間依存性も、図２と同様に、減磁が急増するタイミングで急激に大きくなっており、計算機実験結果は、ほぼ実測を再現することが分かった。
【００３３】
図３（ａ）は垂直磁化曲線、図３（ｂ）は面内磁化曲線である。図３（ａ）において、毎秒１６０ｋＡ／ｍで磁界を変化させて測定した垂直磁化曲線６１に対して、毎秒１６ｋＡ／ｍで磁界を変化させて測定した垂直磁化曲線６２は、正の磁界側にシフトし、Ｈｎが半減しているのが分かる。磁界変化を更に遅くして、磁界が８００ｋＡ／ｍから−８００Ａ／ｍまで１０００秒を要する様にすると（毎秒１．６ｋＡ／ｍ）、Ｈｎはほぼ０となる。Ｈｎが０となれば、逆磁区とこれに伴うノイズが発生する。このことは、磁化の減磁に伴う再生出力の減少と、ノイズの増大と、残留磁化が飽和磁化より小さくなることとがこのタイムスケールで一致することを示している。計算機実験を用いて更に各種垂直媒体について磁化曲線と記録磁化減磁の関係を調べたところ、全ての場合について、Ｈｎが０となる時間スケールにおいて熱減磁が顕著に大きくなり始めることが判明した。従って、「Ｈｎが０となる時間」を正確に求めることによって熱減磁の時期が予測できると考えられる」という結論に達した。
【００３４】
磁化曲線の時間依存性が詳しく調べられているのは、保磁力Ｈｃである。Ｓｈａｒｒｏｃｋによれば、Ｈｃは時間ｔより次式（５）で与えられる。
【００３５】
【数５】
ただし、周波数因子ｆｏは１０９−１０１０Ｈｚの定数、ｔは測定時間スケールで１０−１００秒、Ｋβ＝ＫｕＶ／ｋＴ（Ｋｕ：異方性エネルギー、Ｖ：粒子体積、ｋ：ボルツマン定数、Ｔ：絶対温度）である。また、Ｈｃｏはスイッチング磁界で、磁気記録するときの時間スケール（ナノ秒）で磁界を反転したときの保磁力である。Ｈｃｏは、磁化容易方向に磁界を印加する（垂直磁化曲線）場合にはＨｃｏ＝Ｈｋ（Ｈｋは異方性磁界）の関係がある。
【００３７】
しかしながら、実際の媒体は、多数の結晶粒子によって構成されており（図６）、磁化容易軸が媒体面の法線方向から数度ばらばらに傾いている。この状況におけるＨｏは、Ｈｋに比べてかなり小さくなることがＳｔｏｎｅｒ−Ｗｏｈｌｆａｒｔｈのアステロイド曲線から推定されている。一方、Ｈｋは磁化容易方向と直角に磁界を印加する（面内磁化曲線）場合のＨｉｎとオーダー的には等しいものと考えられている。ところが、図７に計算機実験結果を示すように、Ｈｉｎは媒体を構成する結晶粒子の形状や該結晶粒子間の交換相互作用、Ｈｋ自身の大きさによって大きく変化することが明らかになっている［ＮＡＰＭＲＣ２００２国際会議］。図７中、Ｊの数値は磁性粒子間の交換相互作用の大きさを示している。従って、ＨｉｎよりＨｋを求め、更にアステロイド曲線からＨｃｏを推定する方法は誤差が大き過ぎて「Ｈｎが０となる」時間を正確に求めることができないと考えられる。Ｈｃｏを求める別の方法としては、式（５）に基づき、異なる時間スケールで測定したＶＳＭによる磁化曲線より求まるＨｃをナノ秒に外挿して求める方法がしばしば用いられている。しかし、この方法でも、数秒から数百秒のＨｃの測定値から、ナノ秒のＨｃｏを推定するため、誤差が大きい。
【００３８】
Ｈｃｏを正しく求める方法について、計算機実験結果を種々解析した結果、図８に示すように、ＨｉｎとＨｃｏに極めて良い直線関係があることが判明した。図８によれば、式（５）のＨｃｏに代えて面内の磁化曲線から求めたＨｉｎを用いても良いことが分かる。面内の磁化曲線は熱揺らぎの影響や、測定時間スケールの影響をほとんど受けない利点もある。
【００３９】
次に、広い時間スケールで計算した垂直磁化曲線を図９に示す。垂直磁化曲線は広い時間スケールで時間と共に正の磁界方向に平行移動している。これまでのＶＳＭ等の実験では、数１０〜数百倍の時間スケールにおいて磁化曲線が僅かにずれることが明らかにされている。しかしながら、このような１８桁もの広い範囲で磁化曲線がほぼ平行に移動することは、高精度な計算機実験技術を用いた本発明の検討によって、初めて明らかになったことである。
【００４０】
図５に、計算機実験で求めた時間に対する、Ｈｃ，Ｈｎ，Ｈｉｎ，Ｈｓの変化を示した。Ｈｃの時間依存性は、式（５）にほぼ一致しており、ナノ秒スケールでスイッチ磁界Ｈｃｏに一致している。Ｈｃは時間と共に減少している。式（５）に依ればＫβ（＝ＫｕＶ／ｋＴ）の値が小さいほどＨｃの減少は激しくなる。これに対して、Ｈｉｎはほとんど時間依存していない。Ｈｎは、Ｈｃの時間依存性を下方にシフトしたものとなっている。Ｈｎが負の領域で熱減磁が顕著に起こると考えられる。Ｈｓ（Ｈｓは、図３（ａ）に示すように磁化曲線が−Ｂｓに達する磁界）は、Ｈｃの時間依存性を上方にシフトしたものとなっている。磁気記録媒体として書き込み（磁化反転）が完全に行われるためには、ナノ秒オーダーのＨｓ（＝Ｈｓｏ）がヘッド書込み磁界Ｈｗより小さい必要がある。
【００４１】
本発明の原理は次の計算機実験によって得られた次の新しい知見に基づくものである、
（１） 残留保磁力に関するＳｈａｒｒｏｃｋの式（５）においてＨｃｏ＝Ｈｉｎ。
（２） 垂直方向の磁化曲線は広い時間範囲で平行移動する。
（３） Ｈｎが０を切る時間スケールで熱減磁が始まりノイズが急増する。
【００４２】
前記Ａ値を左右する媒体パラメータとしては、磁性膜厚、充填率（粒径、粒界幅の関数）、異方性分散（△θ５０）、異方性エネルギーと飽和磁束密度、軟磁性下地層の有無がある。軟磁性下地層がある方が反磁界が減少するため、熱減磁に強くＡ値は大きくなる。また、ＳＰＴヘッドのポテンシャルを最大限活用するにも軟磁性下地層が必要である。反強磁性層を含むことにより、スパイクノイズと近隣消去を抑制する軟磁性下地層用いると、本発明の媒体の特性が最大限発揮される。磁性膜厚は厚いほどＡ値は大きくなると考えられるが、磁性膜厚は厚過ぎるとＨｓｏも大きくなってしまい書込み不能となる。粒径が大きいとＡ値は大きくなると考えられるが、達成可能な記録密度が低下してしまう。異方性分散は小さいほどＡ値が大きくなる。充填率や異方性エネルギーと飽和磁束密度との組み合わせには最適値があり、書き込み磁界の影響が大きい。充填率が２５〜８０％程度の範囲にあることにより高密度記録が達成可能となる。
【００４３】
垂直媒体における熱減磁の第１の特徴は、図１、２に示されるように熱減磁が始まったとき、出力減少に比べてノイズ増加の割合が大きいことであり、第２の特徴は、磁化遷移から離れた領域が熱減磁しやすい点である。これらの特徴に鑑み、情報の記録位置を移動する場合、（１）出力レベルを基準にしたノイズ量によるしきい値判定、（２）復号係数の変換、（３）書き移した後でセクタ情報を削除により、情報移動を適切に行うことができる。
【００４４】
積算リトライの回数が一定数を越えた場合には、情報を記録した位置が耐熱減磁的に不良と考えられるので、当該領域を含むセクタの情報書き移すと共に、以後、当該領域に記録しないようにするのが良い。
【００４５】
各種パラメータの測定方法
磁性粒子の持つ垂直磁気異方性エネルギーＫｕ−ｃｏｒｅの測定には東英工業（株）製の高感度トルク磁力計（Ｔｏｒｑｕｅ Ｍａｇｎｅｔｏｍｅｔｅｒ；ＴＲＴ−２）を用いた。Ｋｕ−ｃｏｒｅは、磁気トルク測定で得られる垂直磁気異方性エネルギーＫ⊥を形状磁気異方性エネルギー及び充填率で補正した値である。平均粒径Ｄ、平均粒子境界厚さｄ、磁性粒子の膜面垂直方向の反磁界係数Ｎｃｚ（Ｎｃｘ＋Ｎｃｙ＋Ｎｃｚ＝１）、１つの磁性粒子を抜いた孔（粒径Ｄ＋２ｄ、高さｔ）の膜面垂直方向の反磁界係数Ｎｓｚを用いて、Ｋｕ−ｃｏｒｅを次式（７）によって求める。
反磁界係数を考慮しない場合、充填率が小さいとＫｕ−ｃｏｒｅは誤って大きめに評価されてしまうので注意が必要である。保磁力Ｈｃ，Ｈｎ，Ｈｉｎ、飽和磁束密度Ｂｓの測定にはカー効果もしくはファラデー効果などの光学的測定法を用いる。磁界変化が毎秒１６０ｋＡ／ｍを標準測定とする。これらは、膜面に対して垂直方向及び面内方向に磁界を印加して磁化曲線を測定することにより求めた。光学的測定法を用いると軟磁性下地層の影響を除くことができる。また、振動試料型磁力計（Ｖｉｂｒａｔｉｎｇ Ｓａｍｐｌｅ Ｍａｇｎｅｔｏｍｅｔｅｒ）ＶＳＭを用いてもよい。
【００４７】
粒径Ｄ、粒子境界厚ｄは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて測定する。試料は、表面の不要な潤滑膜を除去した後、測定する磁性膜の裏面よりＦＩＢ加工により微***を開けて作製する。穴の周辺部の膜厚が１０−２０ｎｍの領域がＴＥＭ観察状態によい。粒径解析は主に格子像を用いて、３００以上の磁性粒子について行う。格子像が連続している領域又は格子像は連続していないが境界部分に析出層がほとんど認められない（０．３ｎｍ以下）領域を１つの結晶粒子と考え、この領域の面積と同じ面積を持つ円の直径をＤｉとした。それぞれの粒子のＤｉは分布を持つので、面積重み付け平均値を粒径Ｄとした。観察視野面積Ｓｔに対する磁性粒子面積の合計値Ｓｇが充填率である。粒子境界厚ｄは、次の関係式（８）を用いて算出した。
充填率＝Ｓｇ／Ｓｔ＝（Ｄ／（Ｄ＋ｄ））２ …（８）
【００４８】
なお、断面試料のＴＥＭ観察によれば、本発明で用いた試料におけるそれぞれの磁性粒子は、膜面に垂直に伸びる柱状構造をしていた。また、本発明で用いた試料については、それぞれ明視野像から求めた粒径解析結果と比較しても統計的な有意差は認められなかった。明視野像を用いる場合には、暗い像となる結晶粒子部分と明るい像となる粒子境界部分とを画素の明度分布の谷を閾値として分離し、結晶粒子部分の面積合計値を粒子数で除することによって平均粒子面積を求めればよい。
【００４９】
ＣｏＣｒＰｔＸ合金（Ｘは、Ｐｄ，Ｂ，Ｔａ等の非磁性元素）にて、充填率を求める別の方法は、ＣｏＣｒＰｔＸ合金の組成に対する磁気異方性Ｋｕと飽和磁束密度Ｂｓの関係を用いる。Ｃｏをｘ−ａｔ％含み、Ｃｒをｙ−ａｔ％含み、Ｐｔをｚ−ａｔ％含むとき、ＫｕとＢｓは、式（９）と式（１０）の関係を用いると、図１４、図１５に示すように実際のスパッタ膜特性と一致する。
従って、磁性粒子のＫｕ又はＢｓを組成より算出することが可能となる。このことから式（９）、式（１０）から推定した磁気異方性と飽和磁束密度の値Ｋｕ−ｃａｌ又はＢｓ−ｃａｌに対する、実測された磁気異方性と飽和磁束密度の値Ｋｕ−ｆｉｌｍ又はＢｓ−ｆｉｌｍの比が充填率となる。特にＢｓは、磁性粒子の積層欠陥に敏感ではないので計算推定精度が高い。以上をまとめると、本発明の磁性記録膜は、次の関係（１１）又は（１２）を満たすことを特徴とする。
０．２０＜Ｋｕ−ｃａｌ／Ｋｕ−ｆｉｌｍ＜０．６ …（１１）
０．２０＜Ｂｓ−ｃａｌ／Ｂｓ−ｆｉｌｍ＜０．６ …（１２）
【００５１】
ここで、Ｋｕ−ｆｉｌｍ、Ｂｓ−ｆｉｌｍは、磁性記録膜のＫｕ又はＢｓであるが、軟磁性下地層（ＳＵＬ）がある場合には、その影響を取り除く必要がある。磁性粒子の組成は、蛍光Ｘ線分析やオージェ電子分光を用いると良い。特にオージェ電子分光は、電子を局所に集中して照射可能なので、磁性粒子だけの組成が測定可能となる。オージェ電子分光時に発生するＸ線を観測しても良い。
【００５２】
媒体を構成する磁性粒子の垂直配向の指標である△θ５０は、Ｘ線を用いたロッキングカーブの測定から求めた。磁性粒子が六方晶ｈｃｐ構造のＣｏ合金の場合はｃ軸、Ｆｅ−Ｐｔ等のＬ１０規則合金の場合は正方晶（００１）を観察する。
【００５３】
熱減磁の評価は、スピンスタンドを図１０に示すような磁気記録装置に組み込んで行う。ビット長約４００ｎｍとなるように記録周波数を調整して記録を行い、記録直後からの再生出力とノイズの時間変化を調べるものである。書き込みにあたっては、面内記録と同様に、まず、変調器にて連続する１５個の“０”ごとに“１”を入れ、更にプリコーダにてダイビットパターンに変換して記録した状態を初期状態とした。主磁極（ポール）材料として飽和磁束密度が２．３ＴのＣｏＦｅで、ポール幅１５０ｎｍ、ポール厚４００ｎｍ、スロート高さ１００ｎｍのものを用いた。記録トラックにおける媒体−ヘッド相対速度は約２０ｍ／ｓであり、推定される媒体（潤滑）表面からの距離は約５ｎｍであった。また、軟磁性膜表面から主磁極表面までの平均距離は約５０ｎｍであり、三次元磁界解析ソフトを用いて推定した記録媒体中心磁界は、９００−１０００ｋＡ／ｍである。この磁界の大きさは、ＰＥＭＴ（透過電子線の偏向を利用した磁界顕微鏡）を用いて測定した磁極から１０−２０ｎｍにおける磁界とよく一致している。再生は、シールド間隔１００ｎｍの巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果型ヘッドを用いて行った。ＧＭＲ効果型ヘッドに代えて、ＴＭＲ効果型ヘッドやＣＰＰ−ＧＭＲ効果型ヘッドを用いると再生感度は更に向上する。また、サイドシールド構造を設けることにより隣接トラックの影響が少なくなり、高トラック密度化に有利である。
【００５４】
熱減磁の評価において、初期状態としてＡＣ消磁状態、あるいは、概ね磁化が等しい領域のトラック方向の長さと当該概ね磁化が等しい領域にトラック方向に隣接する磁化方向が逆を向く領域のトラック方向の長さとが、これら領域のトラック幅方向の長さと等しいか又は小さい状態にすると反磁界が低減するので熱減磁の影響を抑制できる。これは、変調器とプリコーダにおけるデータ加工において、記録媒体上のトラック幅と最短ビット長を考慮することにより、「連続する“０”情報」が「トラック幅以上に“０”が続かない、かつ“０１１０”パターンがない」よう加工することに相当する。（“０”は磁界極性反転無、“１”は磁界極性反転有を意味する。）。該変調器とプリコーダとを搭載した磁気記録装置において、隣接トラックの記録磁化状態がほぼ同じとなるような最悪状況が想定されるため、使用する媒体のＡ値は、表２に示す必要Ａ値を満たす必要があるが、ほとんどの記録情報に対して耐熱減磁特性が向上するため、平均的には、Ａ値が磁化測定より約０．５大きくなったことになる。前記最悪状況は、確率的かつ局所的に発生すると考えられるので、エラー訂正コードを強化することにより、表２に示す必要Ａ値より０．５小さい媒体を用いてもそれぞれの熱減磁開始時間が達成できる。
【００５５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００５６】
図１６は、本発明による垂直磁気異方性を有する磁気記録媒体の基本的な構成を示す略断面図である。この垂直磁気異方性を有する磁気記録媒体は、基板３７１上に下地層３７２及び軟磁性下地層３７３を形成し、その上に中間層３７４を介して記録磁性層３７５、保護膜３７６、潤滑層３７７を積層した構造を有する。図１６においては、基板の両面に記録磁性層３７５を作製しているが、片面だけに形成しても問題ない。
【００５７】
基板３７１は、強化ガラス、シリコン、カーボン、セラミックス、チタン合金、有機樹脂、Ｎｉ−Ｐ合金メッキアルミ合金基板などの非磁性基板である。本明細書に示す実施例１〜６においては、記録磁性層３７５及び中間層３７４を除いて、特に断らない限り、同じ構成をとるものとする。下地層３７２は軟磁性下地層３７３の軟磁気特性、磁区固定の改良を行うもので、Ｎｉ−Ｔａ−Ｚｒなどアモルファス非磁性体、非磁性微結晶材料が用いられる。軟磁性下地層３７３は、Ｆｅ−Ｔａ−Ｃなどの微粒子系材料を数ｎｍの薄いＴａなどで数層に分割したもの、あるいはＣｏ−Ｔａ−Ｚｒ又はＣｏ−Ｔａ−Ｚｒを数ｎｍの薄いＲｕで数層に分割したものをＣｏＦｅ／ＩｒＭｎ（／ＣｏＦｅ／）ＮｉＦｅで磁区固定したものなどが用いられる。中間層３７４は記録磁性層３７５の垂直磁気異方性を改良するためのものであり、Ｒｕ，Ｒｕ合金，Ｔｉ，Ｔｉ合金などが用いられる。記録磁性層３７５にＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金を用いる場合には、中間層３７４と記録磁性層３７５の界面に非磁性のＣｏ−Ｃｒ合金又はＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金を用いると、記録磁性層３７５のｈｃｐ構造の積層欠陥を減少させることができる。記録磁性層３７５にＦｅ−（Ｐｔ，Ｐｄ），Ｃｏ−（Ｐｔ，Ｐｄ），Ｎｉ−Ｃｏ−（Ｐｔ，Ｐｄ），Ｎｉ−Ｆｅ−（Ｐｔ，Ｐｄ），Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ−（Ｐｔ，Ｐｄ）など磁気異方性の大きなＬ１０規則合金を用いる場合には、中間層３７４にあらかじめ（００１）配向に規則化させたＣｕ−Ａｕなどの非磁性Ｌ１０規則合金を用いることにより、記録磁性層３７５の規則化温度の低減と良好な垂直磁気異方性が得られる。
【００５８】
記録磁性層３７５は、コバルトとクロムを主成分とする強磁性材料、例えばＣｏ−Ｃｒ−Ｔａ，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔａ，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｎｂ，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｗなどや、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ−（Ｐｔ，Ｐｄ）など磁気異方性の大きなＬ１０規則合金からなる磁性粒子が分散したものであり、磁性粒子間にＳｉ−ＯやＭｇ−Ｏ，Ｓｎ−Ｏなどの酸化物があると記録磁性層３７５や磁気ヘッドを搭載するスライダーの媒体面の耐久性が向上する。磁性粒子間にＣｕやＡｇ，Ａｕなど電気伝導性の良い金属があると高周波記録特性が改良される。保護膜３７６はカーボン、シリコン−カーボン、ボロン−カーボンなどである。保護膜３７６を陰極アーク蒸着法やプラズマＣＶＤ法で作製するとｓｐ３炭素結合比率の大きなテトラヘドラルカーボンとすることができるため、丈夫で薄くすることができ、記録媒体とヘッド間のスペーシングが低減化できるので、記録再生特性が向上する。潤滑層３７７は有機系潤滑膜であり、実施例５で示すような熱アシスト記録を行う場合には、フッ素含有量の多い潤滑材を用いる必要がある。
【００５９】
＜実施の形態１＞
表１に本実施例で作成した媒体の特性を示す。本実施例では、記録磁性層としてＣｏＣｒＰｔＢ合金をＤＣスパッタリングによって成膜する際に、スパッタガスにＡｒ−５％酸素を導入すると共に、ＳｉＯ２を同時又は交互に導入した。Ｃｏ合金ターゲットの組成はＣｏ−１９ａｔ％Ｃｒ−１８ａｔ％Ｐｔ−４ａｔ％Ｂである。ＳｉＯ２を同時に導入する手段（試料１〜９）は、１つのスパッタガンにおいて、ターゲットの中心部にＳｉＯ２、周辺部にＣｏＣｒＰｔＢ合金を配置する方法である。スパッタリング条件は、基板温度を特に上げることなく、Ａｒ−５％酸素圧は２ｍＴｏｒｒ、膜の堆積速度は約１ｎｍ／ｓであった。交互に導入する手段（試料１０〜１８）は、ＳｉＯ２ターゲットとＣｏＣｒＰｔＢ合金ターゲットとをそれぞれの別のスパッタガンで電力投入しておき（３００Ｗ）、それぞれのターゲット上を基板が交互に通過するよう大きなターンテーブルの回転中心から離れた位置に基板をセットした。同心円上にＳｉＯ２ターゲットとＣｏＣｒ合金ターゲットを配置する場合には、両ターゲットへの供給電力を切替または時間的に変調させれば、大きなターンテーブルを用いる必要はない。粒界厚さｄの調整は、ＳｉＯ２ターゲットへのパワーに依存するが、同時スパッタでは１．５ｎｍ、交互スパッタでは２．５ｎｍが限界で、これ以上パワーをかけても記録磁性粒子の磁性が著しく減衰してしまう。ＳｉＯ２の同時又は交互スパッタによる磁気記録膜は、△θ５０は、５〜１０度程度で、ｄＫｕ／Ｋｕは５〜１０％程度であった。基板温度を上昇させた場合には、分散が大きくなるようである。
【００６０】
表１において、実測ｔ熱減磁は再生出力およびノイズ測定によって求めた熱減磁時間であり、推定ｔ熱減磁はＡ値より求めた熱減磁時間である。
【００６１】
【表１】
図１１は、試料２について実験より求めた磁化曲線である。磁界変化の割合は、毎秒１６ＭＡ／ｍ（１７１）、毎秒１６０ｋＡ／ｍ（１７２）、毎秒１．６ｋＡ／ｍ（１７３）である。磁界をゆっくり変化させると磁化曲線が正の磁界の方向に移動している。計算機実験で得られている図９の結果と同じ挙動を示した。熱減磁は、毎秒１６０ｋＡ／ｍ（１７２）から始まっている。この場合のＡ値はほぼ０である。
【００６３】
図１２は、表１の各種媒体について、毎秒１６０ｋＡ／ｍと毎秒１．６ｋＡ／ｍで測定した磁化曲線より求めたＡ値と、熱減磁測定で求めた熱減磁開始時刻（ｔ熱減磁）を示したものである。水平方向の矢印で示された点同士は同じ試料を表す。
なお、これらの媒体において、磁化飽和させるような強い磁界は、Ｈｉｎの１．５〜２倍必要であった。
【００６４】
同じ磁界変化で測定したＡ値とｔ熱減磁の間には強い直線関係が見られる。この直線を外挿することにより、毎秒１６０ｋＡ／ｍで磁界を変化させた場合のＡ値が０．３３であれば１０年、０．２８であれば１年先まで熱減磁を抑えることができることが分かる。すなわち、Ａ値が０．３３の媒体を用いれば、１０年後まで安定した記録情報が保持できると考えられる。また、Ａ値が０．２８の媒体を用いれば、１年後まで安定した記録情報が保持できると同様に考えられる。更に、磁界変化が毎秒１．６ｋＡ／ｍで求めた結果より求まる直線を外挿して１０年後に減磁するＡ値を求めると、０．２３が得られる。Ａ値が０に対するｔ熱減磁は、磁化曲線を求める時の磁界変化が１００分の１になるとこの分だけ上方へシフトしているのが分かる。磁界変化が毎秒１．６ｋＡ／ｍは、Ｈｉｎが約８００ｋＡ／ｍの媒体において、磁界が８００ｋＡ／ｍから−８００Ａ／ｍまで１０００秒を要する磁界変化である。これは、磁化曲線が概ね正の飽和値から負の飽和値となるまでの時間と考えられる。表２に、種々の磁界変化で測定した時の１年又は１０年間記録情報が保持できるＡ値を一例として示した。表２にない磁界変化で測定する場合の必要Ａ値は、図１２に戻り、基準となる測定の磁界変化との比によってＡ値を求めればよい。本明細書において以下、Ａ値の測定は、特に断りが無い限り、媒体面内に磁界を印加して毎秒１６０ｋＡ／ｍで磁界を変化させて測定したＨｉｎを用い、媒体面垂直方向の測定には、＋Ｈｉｎから−Ｈｉｎまで１０秒を要する一定の割合で磁界を変化させるものとする。
【００６５】
【表２】
Ａ値を求めるには、面内の磁化曲線より求まるＨｉｎに替えてスイッチング磁界Ｈｃｏを用いてもよい。Ｈｃｏを求めるには、通常、異なる磁界変化で測定されるＨｃの値をＳｈａｒｒｏｃｋの式等にフィッテングし、書き込み直後のＨｃとして求める方法がとられる。ＶＳＭ等の測定結果を用いる場合には、ＶＳＭ測定時間と書き込み直後までの開きが大きくて精度が悪い。従ってＡ値としては、表２に示す値より大きめに設定するのがよい。
【００６７】
Ａ値に替えてＨｎを測定する磁界変化から直接、減磁開始時間（ｔ熱減磁）を求めても良い。すなわち、図５において、Ｈｎのパルス時間依存性により、Ｈｎが０を切るタイミングがｔ熱減磁と考えられる。Ｈｎが時間の対数に対して直線的に変化すると近似すると、磁界がＨｉｎから−Ｈｉｎまでｔ１秒を要する磁界変化とｔ２秒を要する磁界変化とで測定したＨｎをそれぞれＨｎ（ｔ１）とＨｎ（ｔ２）とのように表すと、減磁開始時間（ｔ熱減磁）の常用対数は、次式で求めることができる。図１３は、表１に示す媒体において、Ｈｎのパルス時間依存性により求めたＢ値に対する、出力およびノイズの経時変化より求めたｔ熱減磁の関係を示したものである。
【００６８】
【数６】
従って、Ｂ値が８．５（＝Ｌｏｇ（１０＊３６５＊２４＊６０＊６０））であれば１０年、Ｂ値が７．５（＝Ｌｏｇ（１＊３６５＊２４＊６０＊６０））であれば１年後までの安定した記録情報が保持できると考えられる（表３）。
【００７０】
【表３】
交互スパッタで作成した試料（試料９〜１８）について、書き込みから１秒後のノイズ測定の結果を図１７（ａ）に示す。表１の実測ｔ熱減磁欄にあるようにこれらの試料は、書き込みから１秒後では熱減磁が起こっていないので、熱減磁によるノイズは発生していない。Ａ値が大きくなるほどノイズが増加しているのは、磁性膜厚の増加に伴い大きな書き込み磁界が必要となるにもかかわらず、書き込みヘッドと軟磁性下地層や磁性膜中心との距離が離れる為に書き込み磁界が低下することから、書き込み磁界不足で十分な磁化反転が行われていない為である。実際、ノイズの解析を行うと、熱減磁によるノイズとは異なり、初期状態で書き込んだ信号が残っており、媒体の広い範囲からノイズが発生していることが分かった。
【００７２】
試料９〜１８について計算機実験で求めた書き込みから１年後のノイズを示したのが図１７（ｂ）および図２０である。書き込みから１０秒後のノイズで規格化しているため、図１７（ａ）に見られるようなＡ値の大きい領域でのノイズ増加はない。Ａ値が０．２８より小さい場合またはＢ値が７．５とより小さい場合熱減磁によるノイズが発生している。磁化パターンを調べてみると、磁化遷移と磁化遷移の中間の領域にある磁性粒子の磁化の反転数が他の領域の反転よりも目立っている。
【００７３】
図１８を用いてこれらの状況を更に詳しく説明する。図１８は、膜厚ｔに対するＡ値及び書き込み必要磁界Ｈｓｏ（図５参照）を模式的に示したものである。一般に、磁性膜厚を厚くしていけば磁性粒の体積が増加するので、熱的に安定となり、Ａ値も増加することが期待される。Ａ値が０．２８であれば１年後まで、Ａ値が０．３３であれば１０年後まで熱減磁が起きないことが図１２から推定されることを前記している。このことから、１年を例にとって見ると、Ａ値が０．２８より大きくなる領域が耐熱減磁領域３２１となる。
【００７４】
一方、本発明の磁気記録媒体は、磁気的に記録される必要がある。すなわち、ヘッド磁界で磁化が反転できなくてはならない。現在、主磁極（ポール）材料として用いられている最も飽和磁束密度の高いＣｏＦｅ（２．４Ｔ）について、三次元磁界解析ソフトを用いて推定した記録媒体中心磁界は、約１０００ｋＡ／ｍであることから、媒体の書き込み必要磁界は１０００ｋＡ／ｍより小さい必要がある。媒体の書き込み必要磁界が１０００ｋＡ／ｍより大きい場合には、反転させられなかった磁性粒子がノイズ源となる。一般に、磁性膜厚の増加に伴い、（１）大きな磁化反転磁界が必要となる、（２）書き込みヘッドと軟磁性下地層や磁性膜中心との距離が離れるために書き込み磁界が低下する、ことから、大きな書き込み磁界が必要となる。従ってＨｓｏが１０００ｋＡ／ｍより小さい領域が書き込み可能領域３２２となる。以上のことから熱的に安定な磁気記録媒体は、耐熱減磁領域３２１と書き込み可能領域３２２の重なりの膜厚（３２３耐熱減磁＆書き込み可能両立領域）となる。この重なり領域は常に存在するわけではなく、磁性粒径、粒界厚さ、Ｂｓ，Ｋｕなどやこれらの分散によって変化すると考えられる。
【００７５】
表１を見ると、ほぼ同等のＭｓ，Ｋｕであっても、交互製法の方がより薄い膜厚でＡ値、Ｂ値を満たすようになり、ＳＵＬとヘッド磁極を近づけることができるので、書き込み磁界を上げることができ、高記録密度化に有利である。これは、粒子境界が厚くなり、記録膜全体の反磁界が抑制できたことによると考えられる。
【００７６】
現在発見されている最大の飽和磁束密度を磁性体には、Ｆｅ１６−Ｎ２の２．８Ｔがあり、この材料を主磁極材料に用いれば、更に１割程度の大きな書き込み磁界が得られることになる。ただし、Ｆｅ１６−Ｎ２の２．８Ｔは、すでに物理限界を超えていると言われており、更に大きな飽和磁束密度を持つ磁性体が発見される可能性はほとんどない。更に大きな書き込み磁界を必要とする媒体への書き込みには、熱アシストによる記録磁界低減技術を用いる必要がある。熱アシスト記録においては、記録領域のみの加熱が可能なプラズモンプローブを用いるのが、高密度化に向けて有効である。
【００７７】
＜実施の形態２＞ Ｄ／ｄ最適値の設計
図１９を用いて媒体作製方法の例を説明する。本実施例は、Ｔａアイランドマスクを用いて、均一な記録磁性膜をエッチングすることにより、粒界距離が大きな媒体を作製する方法である。まず（ａ）に示すように、軟磁性下地８１上に、配向制御層（中間層）８２を形成し、人工格子磁性膜８３をスパッタ法にて作製した。配向制御層（中間層）８２には人工格子膜の貴金属と同じ物を用い、厚さ３ｎｍのＰｔもしくはＰｄとした。人工格子膜磁性膜８３の作製はＲＦマグネトロンスパッタ装置（徳田製作所、ＣＦＳ−８ＥＰ−５５）を用いて、カソード２基を同時に放電させる。基板はターゲットに対向しており、成膜時には遊星回転機構によりチャンバー内を移動する。基板の公転周期は約５０ｒｐｍとした。比較的均一な膜が作製できるように、基板の自転周期は公転周期とずらしてある。スパッタガス導入前にはスパッタ室を１×１０−６Ｔｏｒｒ以下の高真空に引いておく。安定した特性の磁性膜を得るにはガス導入前に高真空であることが必要である。両カソードの出力を調整して、Ｃｏが０．６ｎｍ、Ｐｔ又はＰｄが０．４ｎｍという構成になるようにした。２０回の公転で２０ｎｍの人工格子膜が形成される。スパッタリング条件は、基板温度を室温とし、Ａｒ−２ｍＴｏｒｒ、膜の堆積速度は約１ｎｍ／ｓとした。人工格子磁性膜ではそれぞれのカソードの出力安定化と公転速度の安定化が異方性分散ｄＫｕ／Ｋｕの低減に有効である。
【００７８】
人工格子磁性膜８３形成後、更に１ｎｍのＡｇ膜８４を積層した。Ａｇ膜８４は、人工格子磁性膜８３と相性がよく、薄くても均一な厚さの層が形成できる一方で、次に蒸着によって積層するＴａとは相性が悪いため、Ｔａアイランド８５を形成することができる（ｂ）。このような特徴を持つ金属はＡｇのほかに、Ａｕ，Ｃｕなどがある。Ｔａアイランド８５の粒子密度や大きさは、基板温度や熱処理、ＡｕやＣｕとの合金化によって、粒径が５〜２０ｎｍ、粒界厚さ０．５〜１０ｎｍの範囲で制御可能である。
【００７９】
次に、一酸化炭素＋アンモニアガスにて反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を行う（ｃ）。このとき、Ｔａアイランド８５がマスクとして作用するため、マスクの下部にある人工格子磁性膜８３が柱状に残ることになる。Ｔａの除去には、フォロロカーボン系のガスにてプラズマエッチングをするとよい（ｄ）。更に、ＳｉＯ２をスパッタして基板を真空槽から取り出し、ＣＭＰ平坦化を行う。ＳｉＯ２に代えて（Ａｇ，Ｃｕ）などの電気伝導性の高いものを用いた場合には、高速書込み特性が向上する。ＳｉＯ２は保護膜を兼ねることができるが、必要であれば更にＣ等の保護材料を積層し、最後に潤滑材を塗布する（ｅ，ｆ）。
【００８０】
本実施例で作製した媒体の中で、記録磁性膜厚が薄いものについてＡ値及びＢ値と熱減磁時間の関係を調べたところ、ほぼ図１、２、１２、１３、１７、２０と同様の結果が得られ、１−１０年後の熱減磁を表２に示すＡ値又は表３に示すＢ値で推定してよいことが分かった。
【００８１】
図２１は、本実施例で作製したの媒体の粒径Ｄと粒界厚さｄの関係を示す図である。等粒子密度切断線は、単位面積あたりの磁性粒子数が等しくなる粒径Ｄと粒界厚さｄの組み合わせの線である。耐熱減磁＆記録可能領域２０１は、ある等粒子密度切断線に対して弓状に交わっている。耐熱減磁＆記録可能領域２０１において最大の粒子密度が達成されると考えられる点が最高パフォーマンス点２０２である。
【００８２】
図２１における等粒子密度切断線上のＡ値を粒径Ｄに対してプロットしたのが図２２である（黒いひし形）。この磁性膜組成において最大のＡ値が得られるのは、粒径Ｄが約１５ｎｍ、粒界厚さｄが約４ｎｍのときである。図２１における最高パフォーマンス点２０２においては、図２１に示された等粒子密度切断線上の粒子密度に比べて約２０％粒子密度が上昇可能となる（粒径Ｄが約１３．５ｎｍ、粒界厚さｄが約３．５ｎｍ）。図２２の白丸は、図２１に示された等粒子密度切断線上の粒子密度に比べて２０％粒子密度を上げた場合の粒径に対するＡ値を示したものである。この粒子密度においては、Ａ値が０．３３を越える（１０年熱減磁しない）粒径は最高パフォーマンス点２０２に限られる。粒子密度向上により、Ｓ／Ｎ比が改善されると共に記録密度の向上が図られる。
【００８３】
図２３は、計算機実験によって求めた１０年後のノイズ予測を示すものである。図２１に示された等粒子密度切断線上の点に対しては、粒径が１２ｎｍから１８ｎｍの範囲で熱減磁によるノイズが発生していない（黒いひし形）が、粒子密度を２０％上昇させる（白丸）と、粒径が１５ｎｍの点だけがノイズ発生していない。以下の実施例３では、それぞれのＫｕ，Ｂｓの組み合わせに対する最高パフォーマンス点２０２について検討した結果を示す。
【００８４】
＜実施の形態３＞Ｋｕ，Ｍｓの最適化
本実施例の媒体作成に当たりまず、ＣｏＣｒＰｔＸ合金の組成に対する磁気異方性Ｋｕと飽和磁束密度Ｂｓの関係を調べた。ガラスディスク基板上に、スパッタリング法によって下地膜、磁性膜を、真空を破ることなく連続して成膜した。スパッタリング条件は、基板温度１６０℃、アルゴン圧２ｍＴｏｒｒ、膜の堆積速度は約１ｎｍ／ｓである。下地膜には、厚さ１０ｎｍのＴｉ−１０ａｔ％Ｃｒ合金膜を形成した後、厚さ１０ｎｍの非磁性Ｃｏ−３５ａｔ％Ｃｒ合金膜を形成したものを用いた。磁性膜の厚さは２０ｎｍであり、組成は、Ｃｒが０から２２ａｔ％、Ｐｔが０から１６ａｔ％、ＸとしてＰｄが０から５ａｔ％、Ｂが０から１０ａｔ％、Ｔａが０から５ａｔ％の範囲で検討を行った。
【００８５】
Ｘ線回折測定から、得られた磁性膜試料は垂直磁気異方性を有し、△θ５０は５−１０度の範囲に入っていた。これらの試料の組成は、ほぼ用いたターゲット組成と同じであった。トルク測定、磁気測定ＫｕとＢｓの実験値が合金組成とどのような関係があるかを統計処理した結果、次の関係が得られた（図１４、１５）。
【００８６】
Ｃｏをｘ−ａｔ％含み、Ｃｒをｙ−ａｔ％含み、Ｐｔをｚ−ａｔ％含むとき、次式の関係を有する。
【００８７】
次に、記録用媒体の作製手順を説明する。媒体の基本構造は、図１６に示すようにガラス製の基板３７１の両面に記録媒体を形成するものである。簡単のために、片面の形成のみを示す。本実施例は、ジブロックコポリマーマスクを用いて、均一な記録磁性膜をエッチングすることにより、粒界距離が大きな媒体を作製する方法である。図２４に従い媒体を作製した。まず、軟磁性下地９１上に中間層９２を形成し、更にＣｏＣｒＰｔ磁性膜９３を形成する（ａ）。次に、ジブロックコポリマー９５を塗布し（ｂ）、２００度でアニールによってジブロックコポリマーを相分離させる（ｃ）。分離層９６の除去（ｄ）の後、Ａｌを２ｎｍ、続いてＴａを３ｎｍ蒸着する（ｅ）。ここで、ポリマーを溶剤で除去することにより、磁性膜上にＡｌ／Ｔａマスク９４が形成される（ｆ）。磁性膜９３は、ＣＯ＋ＮＨ３ガス中での反応性エッチング（ＲＩＥ）でエッチングでき、マスク９４を反映した粒子パターンが形成できる（ｇ）。Ｔａの除去には、フォロロカーボン系のガスにてプラズマエッチングをするとよい（ｈ）。更に、ＳｉＯ２をスパッタして基板を真空槽から取り出し、ＣＭＰ平坦化を行う。ＳｉＯ２に代えて（Ａｇ，Ｃｕ）などの電気伝導性の高いものを用いた場合には、高速書込み特性が向上する。ＳｉＯ２は保護膜を兼ねることができるが、必要であれば更にＣ等の保護材料を積層し、最後に潤滑材を塗布する（ｉ，ｊ）。ジブロックコポリマーの分子量や側鎖を変えることによって、粒子サイズや粒子境界の厚さが制御しやすくなり、粒子の分散も小さく、粒子配列も良好になり記録情報再生時のノイズが低減する。本実施例で作製した媒体の中で、記録磁性膜厚が薄いものについてＡ値及びＢ値と熱減磁時間の関係を調べたところ、ほぼ図１、２、１２、１３、１７、２０と同様の結果が得られ、１−１０年後の熱減磁を表２に示すＡ値又は表３に示すＢ値で推定してよいことが分かった。
【００８８】
図２５は、本実施例で作成した媒体を図１０の装置に組み込んで測定したときの記録再生特性の様子を、記録磁性層の異方性Ｋｕ−ｃｏｒｅと飽和磁束密度Ｂｓのマップ上に示したものである。記録密度は、従来方式（同時形成法）で作成したＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２（表１、試料８）で可能な最高線記録密度の２倍に設定した。図２５中の塗りつぶしたひし形は、書き込み特性と熱減磁特性と両立する記録磁性膜の厚さが存在する点である。図中×印は、書き込み特性、熱減磁特性が両立する記録磁性膜の厚さが存在しない点である。記録磁性層を構成する磁性体の飽和磁化Ｂｓ−ｃｏｒｅ（Ｔ）と異方性エネルギーＫｕ−ｃｏｒｅ（Ｊ／ｍ３）が、次の関係式
Ｂｓ−ｃｏｒｅ＞０．９Ｔ
Ｋｕ−ｃｏｒｅ＞３００ｋＪ／ｍ３
を同時に満たす場合に、図１８に示すような書き込み特性と熱減磁特性とが両立する良好な特性が得られていることが分かる。Ｂｓ−ｃｏｒｅが０．９Ｔ以下の場合には、書き込み特性が悪化し、磁性粒内の磁化が一斉反転しない為に実効体積が減少して耐熱減磁特性が悪くなる。Ｋｕ−ｃｏｒｅが３００ｋＪ／ｍ３以下の場合には、熱減磁特性が顕著になる。図２５中の表示「Ａ」は表１の試料８である。図２５中の表示「Ｂ」は、従来法で作成した（Ｃｏ／Ｐｄ，Ｐｔ）人工格子膜であるである。（Ｃｏ／Ｐｄ，Ｐｔ）人工格子膜でも、ＳｉＯ２を交互にスパッタすることにより、書き込み特性、熱減磁特性とも両立する媒体が作成できる。図２５中の表示「Ｃ」は、従来法で作成したＰｔが過剰なＣｏＣｒＰｔ磁性膜である。Ｐｔ組成がＣｒ組成より多すぎると大きな異方性エネルギーが得られない。従来法で作成した媒体（Ａ，Ｂ，Ｃ）は、書き込み特性、熱減磁特性を両立させることができない。
【００８９】
図２６は、図２５において書き込み特性と熱減磁特性とが両立した媒体について、そのときの充填率を示したものであり、図２７は、図２５において書き込み特性と熱減磁特性とが両立した媒体について、そのときの磁性膜厚を示したものである。図２６より、充填率が０．２から０．６に入ると、書き込み特性と熱減磁特性とが両立した媒体が作製可能となる。
【００９０】
図２８は、書き込み磁界Ｈｗで規格化した異方性磁界Ｈｋ（＝２＊Ｋｕ−ｃｏｒｅ／Ｍｓ−ｃｏｒｅ）による書込み特性と熱減磁特性とが両立する充填度の変化を示す図である。記録ヘッド磁界の大きさに関わらず、充填率が０．２から０．６の範囲で粒子密度の上昇が大きく、特に０．３で最大の粒子密度を得ることが可能であった。値Ｈｋ／Ｈｗは０．４から０．８に入っているのが良い。充填率や値Ｈｋ／Ｈｗが前記範囲を逸脱すると、図２５にあるように、書き込み特性と熱減磁特性とが両立しなくなる。
【００９１】
図２９は、本実施例における媒体の粒径Ｄと粒界厚さｄの関係を示す図である。記録磁性膜作成時の酸素分圧が高すぎた場合や、ＳＵＬが厚すぎて凸凹が激しい時には、Ｋｕ分散（ｄＫｕ／Ｋｕ）や、△θ５０が大きくなり粒子面密度が低下する。粒子面密度が大きいほど、媒体ノイズが低下し、高記録密度に適した媒体となる。
【００９２】
図３０は、本発明の媒体で達成される粒子面密度の分散依存性を示す図である。高記録密度化を達成するには、各種分散を低減することが有効である。本実施例においては、ＳＵＬ表面を平坦とし、基板温度を低くして組成偏析を抑えつつ、記録膜形成速度を抑えて大きな結晶粒子とすることにより、パターン形成後の各種分散をｄＫｕ／Ｋｕ＝５％、△θ５０＝３度まで抑制することができた。
【００９３】
図３１は、書き込み磁界Ｈｗに対する粒子面密度を示す図である。書き込み磁界が上げられれば、相対粒子密度が向上し、高記録密度化が達成できる。垂直方向のヘッド磁界強度が大きなＳＰＴヘッドとＳＵＬの組み合わせは、高記録密度化に有利に作用する。また、陰極アーク蒸着法やプラズマＣＶＤ法で作製した保護膜は丈夫で薄くすることができるので、媒体とヘッド間のスペーシングが低減化でき、書き込み磁界が上げられるので高記録密度化に有利に作用する。また、中間層３７４や記録磁性層３７５の厚さが薄いほど書き込み磁界を上げることできるので、高記録密度によい。
【００９４】
＜実施の形態４＞
本実施例は、熱アシスト記録に本発明を適用した例を示す。熱アシスト用媒体としては、Ｆｅ−（Ｐｔ，Ｐｄ）、Ｃｏ−（Ｐｔ，Ｐｄ）、Ｎｉ−Ｃｏ−（Ｐｔ，Ｐｄ）、Ｎｉ−Ｆｅ−（Ｐｔ，Ｐｄ）、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ−（Ｐｔ，Ｐｄ）など磁気異方性の大きなＬ１０規則合金を用いる。これらのナノ粒子を化学合成し、選別して粒子サイズの分散を５％以内に抑えておく。次に、中間層３７４として、予め（００１）規則化させたＣｕ−Ａｕなどの非磁性Ｌ１０規則合金層を用い、この上に、ＬＢ法を用いてナノ粒子を分散した。分散したナノ粒子は自己組織化して三角格子を組む。その後、３５０℃で熱処理を行った。Ｘ線回折評価を行うと、十分な規則化と（００１）配向が達成できた。非磁性Ｌ１０規則合金層を核として、規則化が進行したものと考えられる。Ｃｕ−Ａｕの（００１）配向には、ＭｇＯ（００１）膜を下地に用いると良い。
【００９５】
本実施例で作製した媒体の中で、記録磁性膜厚が薄いものについて、室温にてＡ値及びＢ値と熱減磁時間の関係を調べたところ、ほぼ図１、２、１２、１３、１７、２０と同様の結果が得られ、１−１０年後の熱減磁を表２に示すＡ値又は表３に示すＢ値で推定してよいことが分かった。
【００９６】
プラズモンプローブをＳＰＴヘッドのトレーリングエッジ部に近接させ、熱アシスト記録を行った。プラズモンプローブへの供給パワーを調整して媒体温度を変えながら記録を行ったところ、媒体温度上昇に伴う異方性磁界Ｈｋの低下が、次式
０．１＜Ｈｋ／Ｈｗ＜０．８
を満たすとき、試料８で可能な最高線記録密度の１０倍以上の粒子密度が達成可能となることが分かった。ただし、ＨｗはＳＰＴヘッドの書き込み磁界である。熱アシスト記録を用いると記録磁界の制約が取り除かれるため、高記録密度化に有利となる。
【００９７】
＜実施の形態５＞
本実施例では、Ａ値をもとに保存データの移動（記録情報の消失前に該情報を他の場所に書き移すこと）を行う装置について示す。なお、本実施例では、実施例２で示した媒体のうち、Ａ値が０．１５から０．２で熱減磁が約１日から１週間で始まるものを用いた。これは、本実施例において作製した信号処理回路の動作検証のためであり、実用に供するような比較的大きなＡ値の媒体を用いた場合でも、保存データの移動頻度が低下するだけで、装置動作の本質は何ら変化しないと考えられる。
【００９８】
図３３、図３２を用いて本発明の実施例を述べる。図３３に信号処理回路のほぼ全容を示す。記録情報は、まず、変調器により、予め決めた一定の法則で加工される。この出力は、プリコーダ３５０２に送られる。プリコーダ３５０２では、隣接信号間で干渉の強い符号にデータを加工する。プリコーダ３５０２からの出力信号は記録等化器に送られ、更に最後段に設けた書き込み電流回路からの出力が記録ヘッドに送られる。ここで電磁変換作用により、記録媒体上データ領域に磁気情報として記録される。記録ヘッドは軟磁性下地層を有する垂直磁化媒体に書き込む場合には、主に単磁極（ＳＰＴ）ヘッド、軟磁性下地層がない垂直磁化媒体と用いる場合にはリングヘッドが用いられる。
【００９９】
読み出し時には、再生ヘッドにて磁気情報が、再度、電磁変換作用を用いて電気信号に変換される。再生ヘッドとして、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子、トンネル効果（ＴＭＲ）素子を用いる。
【０１００】
プリアンプで増幅された再生出力は、再生信号処理回路系３５０１で処理され出力信号となる従来の信号の流れと、磁気ディスク装置制御回路系３５００にて熱減磁を判定しデータの移動を行う流れとに分かれる。再生信号処理回路系３５０１では、ＰＲ等化回路３５０３とＭＬ復号回路３５０４に入る。ＰＲ等化回路３５０３では、プリコーダ３５０２での処理と逆の変換を行う。ＭＬ復号回路３５０４では、再生された情報に対して、前後の数ビット情報を元に変調器出力に予め持たせたルールにのっとり復号化を行う。ＰＲ等化回路３５０３及びＭＬ復号回路３５０４は、一定のタイミングで動作を行う必要があるため、共通ＶＣＯ（電圧によって制御される発信器）出力を用いて動作するタイミングを得ている。最後に、復調回路に順次情報を入力し、最初の記録情報の形（“０”の連続を含む形）に逆変換する。
【０１０１】
磁気ディスク装置制御回路系３５００では、ノイズレベル判定回路３５０６でノイズのレベルが設定値を越えた場合に、減磁セクタと判定されてデータ移動の対象として、データ移動制御回路３５０７にセクタ番地が登録される。該登録には、再生信号処理回路系３５０１からのセクタ番地出力を、移動データレジスタ３５１２に保存することによって行われる。通常、セクタ番地は５１２ｂｉｔデータセットの先頭部分に配置するので、データセット読み込み開始時に、データ移動制御回路３５０７に入力し、減磁セクタと判定された場合に移動データレジスタ３５１２にセクタ番地を出力する。以上のようにデータ移動制御回路３５０７には、セクタ番地を一時的に保存しておく機能がある。
【０１０２】
記録媒体上データ領域３５０８のデータ移動時には、移動データレジスタ３５１２からセクタ番地をデータ移動制御回路３５０７に読み出し、次に記録媒体上データ領域３５０８にあるセクタ番地に指定されるデータを他のセクタ番地に複写する。データ移動制御回路３５０７は、複写完了の信号を受けて、当該データを複写された新しいセクタ番地を記録媒体上管理領域３５１３に書き込むと共に、移動データレジスタ３５１２の該当するセクタ番地を消去する。記録媒体上データ領域３５０８にある元データとその管理情報は、新しいセクタへの移動が完了しその管理情報が更新されるまでは消去されないので、複写過程中の電力遮断等の障害が発生でも情報が消失するといった問題がおこらない。
【０１０３】
ノイズレベル判定回路３５０６は、ノイズ測定回路３５０５、出力レベル測定回路３５１０の出力値を利用する。垂直媒体における熱減磁の第１の特徴として、図１、２に示されるように熱減磁が始まったとき、出力減少に比べてノイズ増加の割合が大きい（一例として、出力５％減少に対してノイズ２倍、出力１０％減少に対してノイズ１０倍）。従って、出力レベルを基準にすればノイズの増加を高精度に検出可能となる。ただし、これらの測定にはできるだけ再生ヘッドが記録情報の中心上を通過して再生信号を取得するのがよい。本発明は、垂直記録の熱減磁特性を考慮し、出力レベルを基準にしてノイズレベルを判定するので、トラック幅方向の位置ずれ等による出力減少と熱減磁による出力減少の区別が分離しやすくなり、ノイズレベルしきい値のマージンを低く抑えることができた。１０００例の移動判定に対して従来法では３０％がまだ熱減磁に到っていないのに対して、本発明を実施すると、まだ熱減磁に到っていないのに移動判定となったのは５％以下であった。
【０１０４】
垂直媒体における熱減磁の第２の特徴は、磁化遷移から離れた領域が熱減磁しやすい点である。このため、ノイズレベル判定回路３５０６は、各セクタのノイズを磁化遷移間隔のより広い領域からのノイズに大きな重み付けがなされるようにして積算する。ノイズの積算を行わずに、各セクタ内の特定領域にある磁化遷移間隔の広い磁化パターンからのノイズを用いても良い。磁化遷移間隔情報の取得には、復号回路３５０４からの出力又は等化回路３５０３からの出力を、記録時のプリコーダ３５０２と全く同じ動作をする擬似プリコーダ３５０９を用いて記録媒体上の記録パターンを再現することによって行われる。ノイズレベル判定回路３５０６においてノイズと出力の基準値は、ノイズ＆出力レベルレジスタ３５１１から取得する。ノイズと出力レベルの基準値は、装置組み上げ時に取得するか、記録媒体作成時の評価結果をもとに決定する。ノイズ＆出力レベルレジスタ３５１１並びに移動データレジスタ３５１２の情報は、記録媒体上管理領域３５１３に随時保存するようにし、装置起動時にそれぞれのレジスタに格納する。なお、記録媒体上管理領域３５１３に過去の移動データレジスタ３５１２の内容を残しておくことで、頻繁に熱減磁するセクタを抽出し、不良セクタとして登録して書き込みや読み出しを行わないようにしても良い。
【０１０５】
垂直媒体における熱減磁の第１、第２の特徴を加味すると、熱減磁が始まっても直ちに記録情報が全て失われる訳ではないことが分かる。ただし、ノイズが大きくなるので読み取りエラーが発生し易くなる。従来の面内磁気記録においては、こういった読み取りエラーが発生した場合、エラー訂正コードを用いてエラーを修復している。更にこういった修復が不成功に終わった場合には、再読み込み（リトライ）を行っている。リトライは、統計的に記録情報の確度を補強する手段である。垂直記録において面内記録と同じエラー訂正を行うと、磁化遷移間距離が最短遷移間距離の奇数倍であるときに正しい訂正が行われない場合が多い。これは、磁化遷移の中間が熱減磁で反転しやすいためで、例えば熱減磁した“１００１“と“１１１１“の区別が難しくなる場合が生じるためである。磁化情報自体が別の信号に変質してしまうのでリトライは効果が無いばかりでなく却って危険である。逆に、「磁化遷移間距離が最短遷移間距離の奇数倍であるとき反転エラーが発生しやすい」ことを考慮すれば、熱減磁が始まってもその初期の段階では出力レベルはあまり落ちないので、正しい情報の再生が実現できることになる。本発明においては、リトライが繰り返された場合や熱減磁が発生した時に、ＭＬ復号回路３５０４において復号係数を変化させることによってこれを実現した。垂直磁気記録に従来法を適用した場合の熱減磁開始後のエラーレイト劣化は、−１．５桁／ｄｅｃａｄｅに対して、本発明を適用すると、−０．５桁／ｄｅｃａｄｅに抑えることができた。
【０１０６】
熱減磁を判定するノイズレベルＮｃ２の決定は、図３２のように行った。まず、６０−７０ｍＡ程度の十分大きな電流にて記録媒体の磁化を飽和させておき（ＤＣ消磁）、次に逆向きに所定の電流を流し、ノイズを測定する。逆向きの所定電流量に対するノイズ量を測定したのが図３２である。逆向きの電流に伴い、ノイズは、ある臨界電流値Ｉｃ（ここでは１３ｍＡ）を越えると急速に増大し、ピークに達した後減少する。臨界電流値Ｉｃは、この電流を越えた数点のノイズデータに接する直線と臨界電流値Ｉｃ以下のノイズレベルの交点を与える電流値として求められる。臨界電流値Ｉｃにおけるノイズレベルを、熱減磁を判定するノイズレベルＮｃ２とする。図３２の測定は装置毎、書き込みヘッドと記録媒体の組み合わせにおいて実施するのが理想的であるが、同一条件で作成された記録媒体であれば、代表的な値をとっても良い。また、スピンスタンド等を用いて測定する場合には、装置ノイズレベルが変わることを配慮すればよい。磁気記録装置において図３２の測定を実施する場合、こういった装置では通常ＤＣ消磁モードが無いので、ダイビットパターンをできるだけ離して書く（例えば記録等化器において“００００００００００００００１１“の繰り返し）ことによってＤＣ消磁に代えても良い。
【０１０７】
図３３に示される回路を用いた読み取り情報の熱減磁状況監視と情報の移動は随時行われるが、記録媒体上データ領域３５０８の全てのデータが監視されている訳ではない。記録後一回も読み出されていないデータに対しては、（１）デフラグ（フラグメントの解消コマンド）時フラグメントしていないデータについても熱減磁を監視する、（２）用いる媒体のＡ値で決まる周期又はその半分等の期間毎にデフラグを推奨する注意をホストコンピュータ側に出しても良い。
【０１０８】
以上のように、図３３に示す信号処理回路によるデータの移動がよく機能することを確認した。本実施例においては、図３３に示す信号処理回路の動作検証のため、Ａ値が０．１５〜０．２の記録媒体を用いている。しかし実際の大容量磁気記録装置として用いるには、移動が頻繁に起きすぎて通常の使用に支障をきたしかねない状況であった。実際の磁気記録装置においては、１ヶ月以上パソコンのスイッチを入れない状況は容易に推定できるので、図３４に示すように、Ａ値が０．２８（熱減磁時間１年）〜０．３３（熱減磁時間１０年）の媒体に適用するのが良い。この場合、Ａ値が０．３３を越える媒体を用いる場合に比べて、約１割の粒子密度上昇が達成可能となる。このような大きなＡ値を用いる場合にも、図３３に示す信号処理回路が有効に作用することは、これまでの議論より明らかである。また、図３３に示す信号処理回路を用いることにより、部分的に熱減磁が大きい領域に対する記録が排除できるので、装置全体の耐熱減磁信頼性が向上する。このことから、本発明の磁気記録装置を用いることにより、２重３重のバックアップ体制が無くても信頼性の高い情報保管サービスが提供可能となる。
【０１０９】
＜実施の形態６＞
本実施例では、実施例６で用いたＡ値が０．２と０．１５の媒体、及び０．１の媒体を用いて熱減磁測定を行った。初期状態は、“１０００００００１０００００００”の連続パターンが、書き込み対象トラックとこれに隣接する数トラックとに書き込まれた状態を用いた。これは、図３３における変調器とプリコーダ３５０２とでデータ加工する法則を、書き込む連続する“０”情報の入力に対して、トラック幅以上に“０”が続かないように、かつ“０１１０”パターンが出ないようにして行った。熱減磁開始時間は、Ａ値が０．２の媒体は１週間の測定では熱減磁は始まらなかった。また、Ａ値が０．１５と０．１の媒体の熱減磁は、それぞれ１日と１週間であり、初期値として“０００００００１１０００００００”の連続パターンを用いた場合の１時間と１日に比べて大幅に耐熱減磁特性が改善した。これは、Ａ値をそれぞれ０．５大きくしたことに相当する。ただし、Ａ値が０．１の媒体にランダムパターンを数トラックにわたって記録した場合には、１時間で局所的に熱減磁が始まる部分が散見されるようになった。このことから、エラー訂正コードを強化することにより、Ａ値が０．５小さな媒体が使えるメリットを生かすことが可能となった。
【０１１０】
＜実施の形態７＞
図３５、３６を用いて本発明をパターン媒体に適用した実施例を説明する。パターン媒体は、図３５に示すようにリソグラフィー技術等を用いて孤立する磁性体のブロックを規則的配置とし、１つの磁性体ブロックに１ビットの情報を記録するものである。本実施例においては、実施例２、３に示す方法にて厚さ１０ナノメートル（ｔ＝８ｎｍ）の均一な磁性薄膜を形成し、電子線リソグラフィーにて規則パターンを作製し、実施例２、３と同様なエッチング処理と表面処理を施した。パターンサイズは、Ｄｘ＝Ｄｙおよびｄｘ＝ｄｙとし、Ｄｘとｄｘの比によって充填率（Ｄｘ／（Ｄｘ＋ｄｘ））２を調整した。
【０１１１】
図３６は、図２５および図２６の条件を共に満たす媒体３６１とどちらかを満たさない媒体３６２とについて、Ａ値を求めたものである。図２５および図２６の条件を共に満たす媒体３６１では、パターンサイズが約２０ｎｍでＡ値が最大値を取り、これよりもパターンサイズが大きくなるとＡ値は減少する。これは、磁性粒内の磁化反転が不均一となり、実効体積が減少して熱的に不安定になるためである。図２５および図２６のどちらか条件を満たさない媒体３６２では、パターンサイズを変えてもＡ値が０．２８を越える条件は見出されない。
【０１１２】
図２５および図２６の条件を共に満たす媒体３６１の内Ａ値が０．１の媒体（パターンサイズ１０ｎｍ、試料７１）、図２５および図２６のどちらか条件を満たさない媒体３６２の内Ａ値が０．１の媒体（パターンサイズ１２ｎｍ、試料７２）と０．１５の媒体（パターンサイズ９５ｎｍ、試料７３）について、熱減磁試験を行った。膜面垂直方向に強い磁界を印加した後、磁界を除去し、ＭＦＭにて磁化状態の時間変化を観察した。その結果Ａ値が０．１の試料７１と試料７２は、平均して２０００秒後に、１平方ミクロン観察領域において最初の一このブロックの磁化反転発生した。また、Ａ値が０．１５の試料７３は、平均して２００００秒後に最初の一このブロックの磁化反転発生した。この結果は、図１２に示すＡ値とｔ熱減磁の関係とよく一致している。
【０１１３】
パターン媒体においては、１つの磁性体ブロックに１ビットの情報を記録するもので、熱減磁が起こってからでは情報の修復ができないため、より大きなＡ値を持つ媒体を用いる必要がある。
【０１１４】
【発明の効果】
本発明によれば、記録情報保持に関する信頼性の高い、１平方メートルあたり１００Ｐ（ペタ）ビット以上の記録密度を実現する磁気記録装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】垂直媒体の記録後の再生出力低下を示す図。
【図２】垂直媒体の記録後のノイズ変化を示す図。
【図３】垂直媒体の垂直及び面内方向の磁化曲線を示す図。
【図４】磁気光学効果で測定した垂直媒体の垂直及び面内方向の磁化曲線を示す図。
【図５】Ｈｃ、Ｈｉｎ、Ｈｎ、Ｈｓの時間依存性を示す図（計算結果）。
【図６】計算機実験に用いた媒体のモデルを示す図。
【図７】Ｈｉｎの異方性磁界Ｈｋ依存性を示す図（計算結果）。
【図８】Ｈｉｎとスイッチ磁界Ｈｃｏの関係を示す図（計算結果）。
【図９】垂直媒体の磁化曲線の時間依存性を示す図（計算結果）。
【図１０】従来磁気ディスク装置の概念図。
【図１１】垂直媒体の磁化曲線の時間依存性を示す図。
【図１２】熱減磁時間のＡ値依存性を示す図。
【図１３】熱減磁時間のＢ値依存性を示す図。
【図１４】本発明で用いたＣｏ合金膜における異方性エネルギーＫｕの推定を示す図。
【図１５】本発明で用いたＣｏ合金膜における飽和磁化の推定を示す図。
【図１６】本発明の媒体の断面構造を示す図。
【図１７】ノイズのＡ値依存性を示す図。
【図１８】膜厚ｔに対するＡ値及び書き込み必要磁界Ｈｓを示す図。
【図１９】本発明の実施例における媒体作製の模式図。
【図２０】ノイズのＢ値依存性を示す図。
【図２１】本発明の媒体の粒径Ｄと粒界厚さｄの関係を示す図。
【図２２】Ａ値の充填率依存性を一例を示す図。
【図２３】１０年後のノイズ予測を示す図。
【図２４】本発明の別の実施例における媒体作製の模式図。
【図２５】本発明の実施例における記録密度のＢｓ−Ｋｕ依存性を示す図。
【図２６】本発明の実施例における充填度のＢｓ−Ｋｕ依存性を示す図。
【図２７】本発明の実施例における磁性膜厚のＢｓ−Ｋｕ依存性を示す図。
【図２８】本発明の実施例における充填度の異方性磁界Ｈｋ依存性を示す図。
【図２９】本発明の媒体の粒径Ｄと粒界厚さｄの関係を示す図。
【図３０】本発明の媒体で達成される記録密度の分散依存性を示す図。
【図３１】書き込み磁界に対する相対粒子密度を示す図。
【図３２】本発明の装置における臨界ノイズＮｃを求める方法を示す図。
【図３３】本発明の装置の構成を示すブロック図。
【図３４】Ａ値に対する相対粒子密度を示す図。
【図３５】本発明を適用したパターン媒体の構造を示す図。
【図３６】パターンサイズに対するＡ値を示す図。
【符号の説明】
６１…毎秒１６０ｋＡ／ｍで磁界を変化させて測定した垂直磁化曲線、６２…毎秒１６ｋＡ／ｍで磁界を変化させて測定した垂直磁化曲線、６３…面内磁化曲線、８１…軟磁性下地、８２…中間層、８３…人工格子磁性膜、８５…Ｔａアイランド、９１…軟磁性下地、９２…中間層、９３…ＣｏＣｒＰｔ磁性膜、９４…Ａｌ／Ｔａマスク、９５…ジブロックコポリマー、９６：分離層、１０１…記録媒体、１０２…磁気ヘッド、１０３…ロータリアクチュエータ、１０４…回転軸受け、１０５…アーム、１０６…サスペンション、３２１…耐熱減磁領域、３２２…書き込み可能領域、３２３…耐熱減磁＆書き込み可能両立領域、３７１…基板、３７２…下地層、３７３…軟磁性下地層、３７４…中間層、３７５…記録磁性層、３７６…保護膜、３７７…潤滑層、３５００…磁気ディスク装置制御回路系、３５０１…再生信号処理回路系、３５０２…プリコーダ、３５０３…等化回路、３５０４…復号回路、３５０５…ノイズ測定回路、３５０６…ノイズレベル判定回路、３５０７…データ移動制御回路、３５０８…記録媒体上データ領域、３５０９…擬似プリコーダ、３５１０…出力レベル測定回路、３５１１…ノイズ＆出力レベルレジスタ、３５１２…移動データレジスタ、３５１３…記録媒体上管理領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic recording medium and a magnetic storage device used for information home appliances such as an electronic computer, an information processing device, and a digital VTR, and in particular, has a perpendicular magnetic anisotropy suitable for realizing high-density recording. The present invention relates to a magnetic recording medium using a ferromagnetic thin film as a recording layer and a magnetic recording / reproducing apparatus using the same.
[0002]
[Prior art]
A magnetic memory is used as an external recording device for information equipment from the viewpoint of large capacity, low cost, and non-volatility. The mainstream of magnetic memory is a magnetic disk device, a magnetic tape, and a magnetic card device.
[0003]
10A and 10B are diagrams showing the basic configuration of the magnetic disk device, where FIG. 10A is a plan view and FIG. The
[0004]
In order to increase the capacity of the magnetic disk device, the magnetization information recorded on the
[0005]
However, when recording / reproducing is performed at a surface recording density of about 100 T (tera) bits per square meter or more, as the volume of the magnetic particles decreases, the recording magnetization decay (thermal demagnetization) due to thermal fluctuation becomes a serious problem. It has become. This is a phenomenon in which the magnetization of the particles constituting the medium is reversed by heat, and becomes remarkable when the particle diameter is reduced to reduce noise.
[0006]
As a method for solving the above-described drawbacks, a perpendicular recording system in which the recording magnetization is magnetized in the direction perpendicular to the medium film surface has attracted attention. The perpendicular magnetic recording method is a recording method in which magnetic domains are formed perpendicular to the recording medium surface so that adjacent recording bits are antiparallel to each other. There is an advantage that the magnetization is easily kept stable. In order to sufficiently draw out this potential in a perpendicular medium, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-232632 discloses a technique for causing the nucleation magnetic field Hn to be in the second quadrant in order to suppress reverse domain noise. Also, a method for improving the orientation of the perpendicular magnetization film by forming a perpendicular magnetization film on the MgO polycrystalline thin film as disclosed in JP 2000-30236 A, in order to improve the heat-resistant demagnetization characteristics, A method for reducing the dispersion of crystal grain size as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-25030 has been proposed.
[0007]
Further, as a countermeasure against thermal demagnetization of recorded information, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-245349, a technique is disclosed in which recorded information is moved by detecting demagnetization for a certain period or reproduction output. . However, there is a problem that it is difficult to distinguish between a decrease in output due to positional deviation in the track width direction and a decrease in output due to thermal demagnetization, and information is lost if a failure such as power interruption occurs during the information transfer process.
[0008]
The magnetic recording medium material for perpendicular recording requires a material having strong magnetic anisotropy in the direction perpendicular to the film surface, and is an hcp-CoCr alloy containing Co as a main component, with the c-axis (easy magnetization axis) on the film surface. The structure oriented vertically is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-109127, Journal of Japan Society of Applied Magnetics, Vol. 9, No. 2, 57-60 (1985), or IEEE Trans. , MAG-24, no. 6, pp. 2706-2708 (1988) and the like. However, since the segregation of Cr in the CoCr alloy perpendicular magnetization film is insufficient, there is a problem that the magnetic exchange interaction between the magnetic particles is large and the magnetic domain is not miniaturized and the medium noise is large. In contrast, attempts to further add oxygen and oxides such as O and SiO to the CoCr alloy, (Co / Pt)n, (Co / Pd)nProposals have been made to add oxygen and oxides such as O and SiO to the artificial lattice film.
[0009]
It is generally considered that by improving the perpendicular orientation in the direction of easy magnetization, the linear recording density and reproduction output are improved, reproduction noise is reduced, and magnetic recording characteristics are improved. However, considering the asteroid curve related to the reversal field, the reversal field rapidly increases as the vertical alignment is improved. Therefore, there is a concern that sufficient writing cannot be performed with a head field whose saturation magnetic flux density is the physical limit. . The effect of vertical orientation on the heat-resistant demagnetization characteristics has not been clarified.
[0010]
By the way, IEEE Trans. In a paper entitled “Perpendicular Magnetic Recording with Anisotropy Film” of Magnetics, MAG-15, 1456 (1979), a soft magnetic underlayer such as a permalloy under the perpendicularized film. A method of providing (SUL) is described. When the SUL is used, the reproduction output is improved. When a single magnetic pole (SPT) head is used for the information writing function unit mounted on the magnetic head, the head magnetic field strength in the direction perpendicular to the film surface and the head magnetic field gradient are reduced. Compared to, it is greatly improved.
[0011]
Further, as a high recording density medium having a perpendicular magnetization film, there is a patterned medium technology (JP 2001-267213 A, JP 2001-332421 A) that records information independently on magnetic particles constituting the recording magnetic film. It is disclosed.
[0012]
[Patent Document 1]
JP-A-11-232632
[Patent Document 2]
JP 2000-30236 A
[Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-25030
[Patent Document 4]
JP-A-57-109127
[Patent Document 5]
Japanese Patent Laid-Open No. 9-245349
[Patent Document 6]
JP 2001-267213 A
[Patent Document 7]
JP 2001-332421 A
[Non-Patent Document 1]
Journal of Japan Society of Applied Magnetics, Vol. 9, No. 2, 57-60 (1985)
[Non-Patent Document 2]
IEEE Trans. , MAG-24, no. 6, pp. 2706-2708 (1988)
[Non-Patent Document 3]
IEEE Trans. Magnetics, MAG-15, 1456 (1979)
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
Heat resistance demagnetization characteristics of magnetic recording media are usually evaluated by deterioration of R / W characteristics (reproduction output) in inspection time of several seconds to several tens of hours after recording, and the deterioration continues at the same pace until 10 years ahead. It is believed that. However, as a result of examining the demagnetization characteristics of the perpendicular medium in detail, it has been clarified that the demagnetization rate increases rapidly after a certain critical time (FIG. 1). After the time when the demagnetization factor changes, the medium noise increases rapidly, making it difficult to reproduce recorded information (FIG. 2). With the conventional evaluation method, it is not possible to expect a sudden deterioration in characteristics at a time exceeding the inspection time (up to several tens of hours).
[0014]
An object of the present invention is to provide a medium without thermal demagnetization for a certain period of time and to obtain a magnetic recording apparatus that realizes a recording density of 100 T (tera) bits or more per square meter with high recording information retention reliability. It is in.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
As a result of examining the mechanism of sudden demagnetization rate change and the critical time control method, it has been found that retention of high-density recording information for 1 to 10 years is ensured by the following method.
[0016]
In the magnetization curve of the magnetic recording medium used for perpendicular magnetic recording as shown in FIG. 3, when a magnetization is measured by applying a strong magnetic field in the direction perpendicular to the film surface and then saturating the magnetization, the magnetic field is reduced. In the first quadrant in which the magnetic field is positive, the second quadrant in which the magnetic field is negative and the magnetization is positive, and the third quadrant in which the magnetic field and the magnetization are negative. The magnetic field at the intersection of a tangent passing through the coercive force (-Hc) point generated in the boundary region with the third quadrant and a straight line drawn in parallel to the magnetic field axis from the positive saturation magnetization value (θs) of the magnetization-magnetic field curve ( −Hn), and a half of the saturation magnetization value (θs / 2) in the in-plane magnetization-magnetic field curve measured when the magnetization is measured by applying a strong magnetic field along the film surface and then reducing the magnetic field. ) The tangent line passing through the point becomes the saturation magnetization value (θs) When the strength of the magnetic field to reach the (Hin), the value Hn / (Hin-Hc) is the object of the present invention by using a medium that satisfies the following equation (1) is solved.
Hn / (Hin−Hc) ≧ 0.28 (1)
[0017]
The value of Hn / (Hin−Hc) will be referred to as “A value” hereinafter. Magnetization is measured using a magneto-optical action (Kerr effect or the like), an electromagnetic conversion action (VSM: vibrating sample magnetometer), and a superconducting interference effect (SQUID). When the magneto-optical action is used, the magnetization information of the surface layer of the sample can be obtained. Therefore, it is suitable for separately obtaining the magnetization information of the recording magnetic layer in a perpendicular magnetization medium having a soft magnetic underlayer (SUL). In the measurement using the magneto-optical action, it is considered that the rotation amount θ of the polarization plane is substantially proportional to the magnetization amount (the proportionality coefficient may be negative depending on the measurement wavelength. When the proportionality coefficient is negative, , The rotation angle of the plane of polarization is redefined in the opposite direction so that the saturation value becomes positive.) However, as shown in FIGS. Even when applied, θ does not become a constant value, and the magnetic field axis and the magnetization curve may not be parallel. This phenomenon also appears in VSM and SQUID including the influence of magnetization of a paramagnetic material such as a substrate. Since these influences are almost proportional to the magnetic field, a magnetization curve similar to that in FIG. 3 is obtained by subtracting the component proportional to the magnetic field so that the magnetic field axis and the magnetization curve are parallel in a sufficiently large magnetic field region. It is done. By this operation, the magnetic field axis and the magnetization curve can be made parallel in a sufficiently large magnetic field region.
[0018]
When calculating Hin, instead of “tangent passing through a point that becomes half the saturation magnetization value (θs / 2)”, “a point that becomes half the saturation magnetization value in the first quadrant (θs / 2 or Bs / 2)” And a straight line connecting points that become half of the saturation magnetization value in the third quadrant (−θs / 2 or −Bs / 2) ”may be used. When the orientation of the magnetic particles is tilted from the substrate surface, hysteresis occurs in the in-plane magnetization curve, and residual magnetization is observed even when the magnetic field is removed. In this case, the average value of the magnetic field that gives θs / 2 or Bs / 2 in the hysteresis may be used. When the magnetization curve has directionality in the disk surface, the accuracy of Hin is improved by measuring in the direction in which the hysteresis is as small as possible. When the direction in which the hysteresis decreases is in the track width direction, the recording magnetic field can be reduced.
[0019]
When obtaining Hn, instead of “tangent passing through the coercive force point”, “half the saturation magnetic flux density in the second quadrant (θs / 2 or Bs / 2) and half the saturation magnetic flux density in the third quadrant. You may use the "straight line which connected the point used as (-(theta) s / 2 or -Bs / 2)". This process is effective when the S / N of the magnetization curve is poor.
[0020]
These measured values behave as shown in FIG. 5 depending on the magnitude of the change in the magnetic field when obtaining the magnetization curve. Details will be described later. In the present specification, unless otherwise specified, Hin measured by applying a magnetic field in the medium surface and changing the magnetic field at 160 kA / m per second is used for the measurement in the vertical direction of the medium surface from + Hin to -Hin. It is assumed that the magnetic field is changed at a constant rate that requires 10 seconds.
[0021]
When a soft magnetic underlayer is used, the influence of magnetization of the soft magnetic underlayer (FIG. 4C) is superimposed on the magnetization curve, and it is necessary to subtract it. When a magnetic field is applied perpendicularly to the medium surface, the magnetization of the soft magnetic underlayer is in the range of the magnetic field from + Bs / μo to −Bs / μo, the magnetization is proportional to the magnetic field, and the magnetization is outside this range. Is saturated (magnetization is + Bs when the magnetic field is positive, and magnetization is -Bs when the magnetic field is negative). Therefore, when obtaining a characteristic magnetic field when a magnetic field such as Hn or Hc is applied perpendicularly to the medium surface, it is necessary to subtract the influence of the soft magnetic underlayer according to the magnetic field range. In a medium in a practical range, the method of simply correcting the influence including the effect of the paramagnetic material shown in FIG. 4 is that the magnetic field is such that the θ value (or magnetization) at 0 and + Bs / μo coincides. Is to add or subtract a θ value (or magnetization) proportional to. Furthermore, when obtaining the characteristic magnetic field Hin when a magnetic field is applied in the medium plane, a large magnetization jump near the
[0022]
Hereinafter, the background to the present invention will be described. We examined the heat resistance demagnetization characteristics of the samples shown in Table 1. In the inspection method, the medium of the present invention is incorporated in a magnetic recording apparatus as shown in FIG. 10, recording is performed over several tracks with a bit length of 400 nm, and the reproduction output immediately after recording and the temporal change of noise are examined. . FIG. 1 shows the time dependence of the reproduction output for
[0023]
When the sample whose demagnetization amount exceeded the critical time and was observed using an MFM (Magnetic Force Microscope), many reverse magnetic domains that were thought to be due to thermal excitation were observed in the intermediate region between the magnetization transition and the magnetization transition. Further, when the reproduction output waveform was examined in detail, it was confirmed that a lot of noise was generated in the intermediate region between the magnetization transition and the magnetization transition.
[0024]
In order to examine these phenomena in detail, a computer experiment based on micromagnet was conducted. As shown in FIG. 6, the magnetic recording medium is considered as an aggregate of hexagonal magnetic crystal particles (particle diameter D = 13 nm, particle boundary d = 0.5 nm, height = film thickness t = 18.2 nm). It is assumed that the magnetization in the particles is uniform and reverses according to the simultaneous rotation model. Each particle had uniaxial magnetic anisotropy, and the easy axis direction was set so that Δθ50 = 5 deg perpendicular to the film surface. 32 × 32 particles are arranged on the xy plane, and the magnetization state of each particle is calculated using the following LLG equation using periodic boundary conditions [IEEE Trans. Magn. Vol. 34, no. 2, pp 349-354. ].
[0025]
[Expression 2]
Here, γ is a gyro magnetic constant, and α is a damping constant. The effective magnetic field H is composed of the sum of five components: an intergranular exchange magnetic field Hex, a magnetocrystalline anisotropy magnetic field Ha, a static magnetic field Hd, an external magnetic field Hext, and a thermal magnetic field Hthermal. The effective magnetic field due to the grain shape effect was modeled by considering the static magnetic field generated from the end face of the target particle itself. The average anisotropy energy Ku of the particles is 1.25-10.0 × 105J / m3The saturation magnetic flux density Bs was set to 0.2-2.4T. The Ku value of each particle was assumed to be distributed with a Gaussian distribution of 0-20% around the average value. Here, the heat-resistant demagnetization index Kβ value (= KuV / kT; Ku is the anisotropic energy, V is the volume of the magnetic crystal particle, and T is the absolute temperature) of each particle has a Gaussian distribution similar to the Ku distribution. Yes.
[0027]
The effect of thermal fluctuation was captured in two ways. Langevin method [IEEE Trans. Magn. 34, 349 (1998)] and the Monte Carlo method [J. Magn. Mat. 174, 203 (1997)]. The Langevin method is calculated by adding a random effective thermal magnetic field Hthermal to the effective magnetic field H of the LLG equation. The thermal was generated using random numbers so as to follow the distribution of the following equation (3).
[0028]
[Equation 3]
Here, i and j are xyz direction indicators, Δt is a calculation time step (1 ps), and Hk is an anisotropic magnetic field constant. In the Langevin equation, a random magnetic field due to thermal fluctuation is applied to the particles at each time step. For this reason, the medium time in which a computer experiment can be performed in a realistic calculation (CPU) time range is at most 1 μs. Therefore, the temperature acceleration method was used so that the thermal fluctuation phenomenon can be clearly observed in this time range (J. Appl. Phys., Vol. 89, pp. 6985-6987, June 2001). The Monte Carlo method is a method in which time is calculated by repeating the following (1) to (3). (1) The magnetization reversal probability Pi per unit time of the particle i having the energy barrier ΔEi is obtained according to the Arrhenius-Neel equation (4).
[0030]
[Expression 4]
Where k is Boltzmann constant, T is absolute temperature, fo(H, θh) Is a frequency factor. However, this frequency factor changes depending on the magnetic field strength h (= H / Hk) and the angle θh with respect to the easy magnetization direction [IEEE Trans. Magn. , 36, 2459 (2000)]. Next, (2) the particles to be inverted are selected and inverted from the obtained inversion probability of each particle. Then, (3) the magnetization is stabilized using the LLG equation (2). In the Monte Carlo method, interaction with other particles during magnetization reversal of selected particles is not taken into consideration. However, since a large time step can be taken, a computer experiment can be performed on a time scale in which the magnetic properties of the medium are actually measured.
[0032]
The reproduction output with a bit length of 400 nm and the time change of noise obtained in the computer experiment are relatively gentle until a certain critical time, as in the actual measurement of FIG. Confirmed that it would grow. Similarly to FIG. 2, the time dependency of noise increases rapidly at the timing when the demagnetization increases rapidly, and it has been found that the result of the computer experiment almost reproduces the actual measurement.
[0033]
3A is a perpendicular magnetization curve, and FIG. 3B is an in-plane magnetization curve. In FIG. 3 (a), the
[0034]
It is the coercive force Hc that has been examined in detail for the time dependence of the magnetization curve. According to Sharrock, Hc is given by the following equation (5) from time t.
[0035]
[Equation 5]
However, frequency factor fo109-1010The constant of Hz, t is 10 to 100 seconds on the measurement time scale, and Kβ = KuV / kT (Ku: anisotropic energy, V: particle volume, k: Boltzmann constant, T: absolute temperature). Hco is a switching magnetic field, which is a coercive force when the magnetic field is reversed on a time scale (nanosecond) when magnetic recording is performed. Hco has a relationship of Hco = Hk (Hk is an anisotropic magnetic field) when a magnetic field is applied in the easy magnetization direction (perpendicular magnetization curve).
[0037]
However, the actual medium is composed of a large number of crystal grains (FIG. 6), and the easy axis of magnetization is inclined several degrees apart from the normal direction of the medium surface. It is deduced from the Stoner-Wohlfarth asteroid curve that Ho in this situation is much smaller than Hk. On the other hand, Hk is considered to be orderly equal to Hin when a magnetic field is applied perpendicular to the easy magnetization direction (in-plane magnetization curve). However, as shown in FIG. 7 showing the results of the computer experiment, it has been clarified that Hin greatly changes depending on the shape of crystal grains constituting the medium, the exchange interaction between the crystal grains, and the size of Hk itself [ NAPMRC 2002 International Conference]. In FIG. 7, the numerical value J indicates the magnitude of exchange interaction between magnetic particles. Therefore, it is considered that the method of obtaining Hk from Hin and estimating Hco from an asteroid curve cannot accurately obtain the time “Hn becomes 0” because the error is too large. As another method for obtaining Hco, a method is often used in which Hc obtained from VSM magnetization curves measured at different time scales is extrapolated to nanoseconds based on equation (5). However, this method also has a large error because the nanosecond Hco is estimated from the measured value of Hc for several seconds to several hundred seconds.
[0038]
As a result of various analysis of computer experiment results regarding a method for obtaining Hco correctly, it was found that Hin and Hco have a very good linear relationship as shown in FIG. According to FIG. 8, it can be seen that Hin obtained from the in-plane magnetization curve may be used instead of Hco in Expression (5). The in-plane magnetization curve has the advantage of being hardly affected by thermal fluctuations or measurement time scales.
[0039]
Next, FIG. 9 shows a perpendicular magnetization curve calculated on a wide time scale. The perpendicular magnetization curve is translated in the positive magnetic field direction with time on a wide time scale. It has been clarified in experiments such as VSM so far that the magnetization curve slightly shifts on the time scale of several tens to several hundred times. However, the fact that the magnetization curve moves almost in parallel in such a wide range of 18 digits is the first to be revealed by the study of the present invention using a highly accurate computer experiment technique.
[0040]
FIG. 5 shows changes in Hc, Hn, Hin, and Hs with respect to the time obtained by the computer experiment. The time dependency of Hc is almost in agreement with the equation (5), and is in agreement with the switching magnetic field Hco on the nanosecond scale. Hc decreases with time. According to Equation (5), the decrease in Hc becomes more severe as the value of Kβ (= KuV / kT) is smaller. In contrast, Hin is almost time independent. Hn is obtained by shifting the time dependency of Hc downward. It is considered that thermal demagnetization occurs remarkably in the region where Hn is negative. Hs (Hs is a magnetic field where the magnetization curve reaches −Bs as shown in FIG. 3A) is obtained by shifting the time dependency of Hc upward. In order to completely perform writing (magnetization reversal) as a magnetic recording medium, Hs (= Hso) on the order of nanoseconds needs to be smaller than the head writing magnetic field Hw.
[0041]
The principle of the present invention is based on the following new knowledge obtained by the following computer experiment.
(1) Hco = Hin in Sharrock's equation (5) for residual coercivity.
(2) The perpendicular magnetization curve translates over a wide time range.
(3) Thermal demagnetization starts at a time scale where Hn is 0, and noise increases rapidly.
[0042]
The medium parameters that influence the A value include magnetic film thickness, filling rate (particle diameter, grain boundary width function), anisotropic dispersion (Δθ50), anisotropic energy and saturation magnetic flux density, soft magnetic underlayer. There is presence or absence. Since the demagnetizing field decreases when the soft magnetic underlayer is present, the A value is increased against heat demagnetization. Also, a soft magnetic underlayer is necessary to make the best use of the potential of the SPT head. When the soft magnetic underlayer that suppresses spike noise and neighboring erasure is used by including the antiferromagnetic layer, the characteristics of the medium of the present invention are maximized. It is considered that the A value increases as the magnetic film thickness increases. However, if the magnetic film thickness is too thick, Hso increases and writing becomes impossible. If the particle size is large, the A value is considered to be large, but the achievable recording density is lowered. A value becomes large, so that anisotropic dispersion | distribution is small. There are optimum values for the combination of the filling factor, anisotropic energy, and saturation magnetic flux density, and the influence of the write magnetic field is large. When the filling factor is in the range of about 25 to 80%, high density recording can be achieved.
[0043]
The first characteristic of the thermal demagnetization in the vertical medium is that when the thermal demagnetization starts as shown in FIGS. 1 and 2, the rate of increase in noise is larger than the decrease in output. The second characteristic is The region away from the magnetization transition is susceptible to thermal demagnetization. In view of these characteristics, when the information recording position is moved, (1) threshold determination based on the amount of noise based on the output level, (2) conversion of the decoding coefficient, (3) sector information after the transfer By deleting, information can be moved appropriately.
[0044]
If the number of cumulative retries exceeds a certain number, the information recording position is considered to be defective in terms of heat resistance and demagnetization, so that information on the sector including the area is transferred and not recorded in the area thereafter. It is good to be.
[0045]
Measuring method of various parameters
A high-sensitivity torque magnetometer (TRT-2) manufactured by Toei Kogyo Co., Ltd. was used to measure the perpendicular magnetic anisotropy energy Ku-core of the magnetic particles. Ku-core is a value obtained by correcting the perpendicular magnetic anisotropy energy K⊥ obtained by the magnetic torque measurement with the shape magnetic anisotropy energy and the filling rate. Average particle diameter D, average particle boundary thickness d, demagnetizing factor Ncz (Ncx + Ncy + Ncz = 1) in the direction perpendicular to the film surface of the magnetic particles, film surface of one hole from which magnetic particles have been removed (particle diameter D + 2d, height t) Ku-core is obtained by the following equation (7) using the demagnetizing factor Nsz in the vertical direction.
When the demagnetizing factor is not taken into account, if the filling rate is small, Ku-core is erroneously evaluated to be larger, so care must be taken. An optical measurement method such as Kerr effect or Faraday effect is used to measure the coercive forces Hc, Hn, Hin, and the saturation magnetic flux density Bs. The standard measurement is a magnetic field change of 160 kA / m per second. These were obtained by applying a magnetic field in the direction perpendicular to the film surface and in the in-plane direction and measuring the magnetization curve. If an optical measurement method is used, the influence of the soft magnetic underlayer can be eliminated. Further, a vibrating sample magnetometer (VSM) may be used.
[0047]
The particle diameter D and the particle boundary thickness d are measured using a transmission electron microscope (TEM). The sample is prepared by removing an unnecessary lubricating film on the surface and then opening a microhole from the back surface of the magnetic film to be measured by FIB processing. A region having a thickness of 10 to 20 nm around the hole is good for the TEM observation state. The particle size analysis is performed on 300 or more magnetic particles mainly using a lattice image. A region in which the lattice image is continuous or a region in which the lattice image is not continuous but a precipitation layer is hardly recognized at the boundary (0.3 nm or less) is considered as one crystal particle, and the area equal to the area of this region is The diameter of the circle is Di. Since the Di of each particle has a distribution, the area weighted average value is defined as the particle size D. The total value Sg of the magnetic particle area with respect to the observation visual field area St is the filling rate. The particle boundary thickness d was calculated using the following relational expression (8).
Filling rate = Sg / St = (D / (D + d))2 (8)
[0048]
According to the TEM observation of the cross-sectional sample, each magnetic particle in the sample used in the present invention had a columnar structure extending perpendicular to the film surface. In addition, for the samples used in the present invention, no statistically significant difference was observed even when compared with the particle size analysis results obtained from the bright field images. When using a bright field image, separate the crystal grain part that becomes a dark image and the grain boundary part that becomes a bright image by using the valley of the brightness distribution of the pixel as a threshold value, and divide the total area of the crystal grain part by the number of particles. Thus, the average particle area may be obtained.
[0049]
Another method for obtaining the filling factor in a CoCrPtX alloy (X is a nonmagnetic element such as Pd, B, Ta, etc.) uses the relationship between the magnetic anisotropy Ku and the saturation magnetic flux density Bs with respect to the composition of the CoCrPtX alloy. When Co is included in x-at%, Cr is included in y-at%, and Pt is included in z-at%, Ku and Bs can be expressed as shown in FIG. 14 and FIG. As shown in Fig. 4, it matches the actual sputtered film characteristics.
Therefore, Ku or Bs of the magnetic particles can be calculated from the composition. From this, the measured magnetic anisotropy and saturation magnetic flux density value Ku-film with respect to the magnetic anisotropy and saturation magnetic flux density value Ku-cal or Bs-cal estimated from the equations (9) and (10). Or the ratio of Bs-film becomes the filling factor. In particular, Bs has high calculation estimation accuracy because it is not sensitive to stacking faults of magnetic particles. In summary, the magnetic recording film of the present invention satisfies the following relationship (11) or (12).
0.20 <Ku-cal / Ku-film <0.6 (11)
0.20 <Bs-cal / Bs-film <0.6 (12)
[0051]
Here, Ku-film and Bs-film are Ku or Bs of the magnetic recording film, but if there is a soft magnetic underlayer (SUL), it is necessary to remove the influence. For the composition of the magnetic particles, fluorescent X-ray analysis or Auger electron spectroscopy may be used. In particular, Auger electron spectroscopy can irradiate electrons concentrated locally, so that the composition of only magnetic particles can be measured. X-rays generated during Auger electron spectroscopy may be observed.
[0052]
Δθ50, which is an index of the vertical orientation of the magnetic particles constituting the medium, was obtained from measurement of a rocking curve using X-rays. When the magnetic particle is a Co alloy having a hexagonal hcp structure, c-axis is observed, and when the magnetic particle is an L10 ordered alloy such as Fe-Pt, tetragonal crystal (001) is observed.
[0053]
Evaluation of thermal demagnetization is performed by incorporating a spin stand into a magnetic recording apparatus as shown in FIG. Recording is performed by adjusting the recording frequency so that the bit length is about 400 nm, and the temporal change of the reproduction output and noise immediately after recording is examined. In writing, as in the case of in-plane recording, first, “1” is inserted for every 15 consecutive “0” by the modulator, and further converted into a dibit pattern by the precoder and recorded. It was. As the main magnetic pole (pole) material, CoFe having a saturation magnetic flux density of 2.3 T, a pole width of 150 nm, a pole thickness of 400 nm, and a throat height of 100 nm was used. The media-head relative velocity at the recording track was about 20 m / s, and the estimated distance from the media (lubricating) surface was about 5 nm. The average distance from the soft magnetic film surface to the main magnetic pole surface is about 50 nm, and the central magnetic field of the recording medium estimated using the three-dimensional magnetic field analysis software is 900-1000 kA / m. The magnitude of this magnetic field is in good agreement with the magnetic field at 10-20 nm from the magnetic pole measured using PEMT (magnetic field microscope using deflection of transmission electron beam). Reproduction was performed using a giant magnetoresistive (GMR) effect type head having a shield interval of 100 nm. If a TMR effect type head or a CPP-GMR effect type head is used instead of the GMR effect type head, the reproduction sensitivity is further improved. In addition, the side shield structure reduces the influence of adjacent tracks, which is advantageous for increasing the track density.
[0054]
In the evaluation of thermal demagnetization, the initial state is the AC demagnetization state, or the track direction of the region where the magnetization direction adjacent to the track direction is opposite to the region where the magnetization direction is approximately equal to the length of the region where the magnetization is approximately equal. When the length is equal to or smaller than the length of these regions in the track width direction, the demagnetizing field is reduced, so that the influence of thermal demagnetization can be suppressed. This is because, in the data processing in the modulator and the precoder, by considering the track width and the shortest bit length on the recording medium, “continuous“ 0 ”information” does not continue “0” beyond the track width, and This corresponds to processing so that “there is no“ 0110 ”pattern”. ("0" means no magnetic field polarity reversal and "1" means magnetic field polarity reversal). In the magnetic recording apparatus equipped with the modulator and the precoder, since the worst situation is assumed in which the recording magnetization states of adjacent tracks are substantially the same, the A value of the medium to be used is the necessary A value shown in Table 2 However, since the heat-resistant demagnetization characteristic is improved for most recorded information, the A value is about 0.5 larger than the magnetization measurement on average. Since the worst situation is considered to occur probabilistically and locally, the thermal demagnetization start time of each medium is reduced even if a medium smaller than the necessary A value shown in Table 2 is used by strengthening the error correction code. Can be achieved.
[0055]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0056]
FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing the basic configuration of a magnetic recording medium having perpendicular magnetic anisotropy according to the present invention. In this magnetic recording medium having perpendicular magnetic anisotropy, a
[0057]
The
[0058]
The recording
[0059]
<
Table 1 shows the characteristics of the medium prepared in this example. In this example, when a CoCrPtB alloy was formed as a recording magnetic layer by DC sputtering, Ar-5% oxygen was introduced into the sputtering gas, and
[0060]
In Table 1, measured t thermal demagnetization is the thermal demagnetization time obtained by reproduction output and noise measurement, and estimated t thermal demagnetization is the thermal demagnetization time obtained from the A value.
[0061]
[Table 1]
FIG. 11 is a magnetization curve obtained for the
[0063]
FIG. 12 shows the A value obtained from the magnetization curves measured at 160 kA / m per second and 1.6 kA / m per second and the thermal demagnetization start time (t Magnetism). The points indicated by horizontal arrows represent the same sample.
In these media, a strong magnetic field that would cause magnetization saturation was required to be 1.5 to 2 times that of Hin.
[0064]
There is a strong linear relationship between the A value measured with the same magnetic field change and t thermal demagnetization. By extrapolating this straight line, thermal demagnetization can be suppressed for 10 years if the A value is 0.33 when the magnetic field is changed at 160 kA / m per second, and until 1 year ahead if it is 0.28. I understand that I can do it. That is, if a medium having an A value of 0.33 is used, it is considered that stable recording information can be held until 10 years later. Similarly, if a medium having an A value of 0.28 is used, stable recording information can be held until one year later. Further, when an A value that demagnetizes after 10 years is obtained by extrapolating a straight line obtained from a result obtained by determining the magnetic field change at 1.6 kA / m / sec, 0.23 is obtained. It can be seen that t thermal demagnetization when the A value is 0 is shifted upward by this amount when the change in magnetic field when obtaining the magnetization curve becomes 1/100. The magnetic field change of 1.6 kA / m per second is a magnetic field change that requires 1000 seconds from 800 kA / m to -800 A / m in a medium having a Hin of about 800 kA / m. This is considered to be the time until the magnetization curve becomes substantially from a positive saturation value to a negative saturation value. Table 2 shows an example of the A value that can hold the recorded information for one year or ten years when measured with various magnetic field changes. The necessary A value in the case of measuring with a magnetic field change not shown in Table 2 returns to FIG. 12, and the A value may be obtained by the ratio with the magnetic field change of the reference measurement. In the present specification, hereinafter, unless otherwise specified, the A value is measured in the vertical direction of the medium surface using Hin measured by applying a magnetic field in the medium surface and changing the magnetic field at 160 kA / m. Is to change the magnetic field at a constant rate requiring 10 seconds from + Hin to -Hin.
[0065]
[Table 2]
In order to obtain the A value, a switching magnetic field Hco may be used instead of Hin obtained from the in-plane magnetization curve. In order to obtain Hco, a method of obtaining Hc immediately after writing by fitting the value of Hc measured by different magnetic field changes to the Sharrock's equation or the like is usually used. When using measurement results such as VSM, the accuracy is poor because the VSM measurement time and the opening until immediately after writing are large. Therefore, the A value is preferably set larger than the value shown in Table 2.
[0067]
Instead of the A value, the demagnetization start time (t thermal demagnetization) may be obtained directly from the magnetic field change for measuring Hn. That is, in FIG. 5, the timing at which Hn cuts 0 is considered to be t thermal demagnetization due to the pulse time dependence of Hn. Approximating that Hn changes linearly with respect to the logarithm of time, Hn measured by a magnetic field change that requires t1 seconds and a magnetic field change that requires t2 seconds from Hin to -Hin are Hn (t1) and Hn ( When expressed as t2), the common logarithm of the demagnetization start time (t thermal demagnetization) can be obtained by the following equation. FIG. 13 shows the relationship of t thermal demagnetization obtained from the change with time of output and noise with respect to the B value obtained from the dependence of Hn on the pulse time in the medium shown in Table 1.
[0068]
[Formula 6]
Therefore, if the B value is 8.5 (= Log (10 * 365 * 24 * 60 * 60)), the B value will be 7.5 (= Log (1 * 365 * 24 * 60 * 60)). If so, it is considered that stable recording information can be held up to one year later (Table 3).
[0070]
[Table 3]
FIG. 17A shows the result of noise measurement for a sample (
[0072]
FIG. 17B and FIG. 20 show the noise after one year from the writing obtained for the
[0073]
These situations will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 18 schematically shows the A value and the write required magnetic field Hso (see FIG. 5) with respect to the film thickness t. In general, if the magnetic film thickness is increased, the volume of the magnetic particles increases, so that it is expected to be thermally stable and increase the A value. As described above, it is estimated from FIG. 12 that thermal demagnetization does not occur until one year later if the A value is 0.28, and until ten years later if the A value is 0.33. From this point of view, taking a year as an example, a region where the A value is greater than 0.28 is the heat-
[0074]
On the other hand, the magnetic recording medium of the present invention needs to be magnetically recorded. That is, the magnetization must be reversed by the head magnetic field. For CoFe (2.4T), the highest saturation magnetic flux density currently used as the main magnetic pole (pole) material, the recording medium central magnetic field estimated using the three-dimensional magnetic field analysis software is about 1000 kA / m. Therefore, the magnetic field required for writing on the medium needs to be smaller than 1000 kA / m. When the required magnetic field of the medium is greater than 1000 kA / m, the magnetic particles that have not been reversed become a noise source. In general, as the magnetic film thickness increases, (1) a large magnetization reversal magnetic field is required, and (2) the write magnetic field decreases because the distance between the write head and the soft magnetic underlayer or the magnetic film center increases. Therefore, a large writing magnetic field is required. Therefore, the area where Hso is smaller than 1000 kA / m becomes the
[0075]
As shown in Table 1, even if Ms and Ku are almost equal, the alternate manufacturing method satisfies the A and B values with a thinner film thickness, and the SUL and the head magnetic pole can be brought closer to each other. The magnetic field can be increased, which is advantageous for increasing the recording density. This is considered to be because the grain boundary becomes thick and the demagnetizing field of the entire recording film can be suppressed.
[0076]
The maximum saturation magnetic flux density that is currently discovered16-N2If this material is used as the main magnetic pole material, a large write magnetic field of about 10% can be obtained. However, Fe16-N22.8T is said to have already exceeded the physical limit, and there is almost no possibility of finding a magnetic material having a larger saturation magnetic flux density. For writing on a medium that requires a larger write magnetic field, it is necessary to use a recording magnetic field reduction technique by heat assist. In heat-assisted recording, using a plasmon probe capable of heating only the recording area is effective for increasing the density.
[0077]
<
An example of a medium manufacturing method will be described with reference to FIG. This embodiment is a method for producing a medium having a large grain boundary distance by etching a uniform recording magnetic film using a Ta island mask. First, as shown in (a), an orientation control layer (intermediate layer) 82 was formed on a soft
[0078]
After the formation of the artificial lattice
[0079]
Next, reactive ion etching (RIE) is performed with carbon monoxide + ammonia gas (c). At this time, since the
[0080]
When the relationship between the A value and the B value and the thermal demagnetization time was examined for the medium having a thin recording magnetic film thickness among the media manufactured in this example, it was almost as shown in FIGS. 1, 2, 12, 13, 17, and 20. Similar results were obtained, and it was found that the thermal demagnetization after 1-10 years may be estimated by the A value shown in Table 2 or the B value shown in Table 3.
[0081]
FIG. 21 is a diagram showing the relationship between the particle diameter D and the grain boundary thickness d of the medium produced in this example. The equal particle density cutting line is a combination line of the particle diameter D and the grain boundary thickness d at which the number of magnetic particles per unit area becomes equal. The heat-resistant demagnetization &
[0082]
FIG. 22 is a plot of the A value on the equal particle density cutting line in FIG. 21 against the particle size D (black diamond). In this magnetic film composition, the maximum value A is obtained when the grain size D is about 15 nm and the grain boundary thickness d is about 4 nm. At the
[0083]
FIG. 23 shows the noise prediction after 10 years obtained by a computer experiment. For the points on the equal particle density cutting line shown in FIG. 21, noise due to thermal demagnetization is not generated (black diamonds) in the particle size range of 12 to 18 nm, but the particle density is increased by 20%. (White circles) and only the points with a particle size of 15 nm do not generate noise. Example 3 below shows the results of studying the
[0084]
<Third Embodiment> Optimization of Ku and Ms
In preparing the medium of this example, first, the relationship between the magnetic anisotropy Ku and the saturation magnetic flux density Bs with respect to the composition of the CoCrPtX alloy was examined. On the glass disk substrate, a base film and a magnetic film were continuously formed by a sputtering method without breaking the vacuum. The sputtering conditions are a substrate temperature of 160 ° C., an argon pressure of 2 mTorr, and a film deposition rate of about 1 nm / s. As the base film, a Ti-10 at% Cr alloy film having a thickness of 10 nm and a nonmagnetic Co-35 at% Cr alloy film having a thickness of 10 nm were formed. The thickness of the magnetic film is 20 nm, and the composition is 0 to 22 at% for Cr, 0 to 16 at% for Pt, 0 to 5 at% for Pd as X, 0 to 10 at% for B, and 0 to 5 at% for Ta. The scope was examined.
[0085]
From the X-ray diffraction measurement, the obtained magnetic film sample had perpendicular magnetic anisotropy, and Δθ50 was in the range of 5-10 degrees. The composition of these samples was almost the same as the target composition used. As a result of statistical processing of the relationship between the experimental values of torque measurement and magnetic measurement Ku and Bs and the alloy composition, the following relationship was obtained (FIGS. 14 and 15).
[0086]
When Co is contained in x-at%, Cr is contained in y-at%, and Pt is contained in z-at%, the following relationship is established.
[0087]
Next, a procedure for producing a recording medium will be described. The basic structure of the medium is one in which recording media are formed on both surfaces of a
[0088]
FIG. 25 shows a state of the recording / reproducing characteristics when the medium prepared in this example is incorporated in the apparatus of FIG. 10 and measured on the map of the anisotropic Ku-core and the saturation magnetic flux density Bs of the recording magnetic layer. It is a thing. The recording density is CoCrPt-SiO prepared by the conventional method (simultaneous formation method).2The maximum linear recording density possible with (Table 1, Sample 8) was set. The filled rhombus in FIG. 25 is that there is a thickness of the recording magnetic film that is compatible with writing characteristics and thermal demagnetization characteristics. In the figure, the crosses indicate that there is no thickness of the recording magnetic film having both writing characteristics and thermal demagnetization characteristics. Saturation magnetization Bs-core (T) and anisotropy energy Ku-core (J / m) of the magnetic material constituting the recording magnetic layer3) Is the following relational expression
Bs-core> 0.9T
Ku-core> 300kJ / m3
It can be seen that, when the above are satisfied simultaneously, good characteristics that achieve both the write characteristics and the thermal demagnetization characteristics as shown in FIG. 18 are obtained. When Bs-core is 0.9T or less, the write characteristics are deteriorated, and the magnetization in the magnetic grains does not reverse all at once, so the effective volume is reduced and the heat resistant demagnetization characteristics are deteriorated. Ku-core is 300kJ / m3In the following cases, the thermal demagnetization characteristic becomes remarkable. The display “A” in FIG. 25 is the
[0089]
FIG. 26 shows the filling ratio at that time for the medium in which the writing characteristics and the thermal demagnetization characteristics are compatible in FIG. 25, and FIG. 27 shows both the writing characteristics and the thermal demagnetization characteristics in FIG. The magnetic film thickness at that time is shown for the obtained media. As shown in FIG. 26, when the filling factor falls from 0.2 to 0.6, it is possible to manufacture a medium having both the writing characteristics and the thermal demagnetization characteristics.
[0090]
FIG. 28 is a diagram showing a change in the filling degree in which the write characteristic and the thermal demagnetization characteristic are both compatible by the anisotropic magnetic field Hk (= 2 * Ku-core / Ms-core) normalized by the write magnetic field Hw. Regardless of the magnitude of the magnetic field of the recording head, the increase in particle density was large when the filling rate was in the range of 0.2 to 0.6, and it was possible to obtain the maximum particle density particularly at 0.3. The value Hk / Hw should be between 0.4 and 0.8. If the filling rate or the value Hk / Hw deviates from the above range, as shown in FIG. 25, the writing characteristics and the thermal demagnetization characteristics are not compatible.
[0091]
FIG. 29 is a diagram showing the relationship between the particle diameter D of the medium and the grain boundary thickness d in the present example. When the oxygen partial pressure at the time of forming the recording magnetic film is too high, or when the SUL is too thick and the unevenness is severe, Ku dispersion (dKu / Ku) and Δθ50 increase and the particle surface density decreases. As the particle surface density increases, the medium noise decreases, and the medium is suitable for high recording density.
[0092]
FIG. 30 is a graph showing the dispersion dependency of the particle surface density achieved with the medium of the present invention. In order to achieve a high recording density, it is effective to reduce various dispersions. In this embodiment, the SUL surface is flattened, the substrate temperature is lowered to suppress compositional segregation, and the recording film formation rate is reduced to obtain large crystal grains, whereby various dispersions after pattern formation are reduced to dKu / Ku = 5%, Δθ50 = 3 degrees could be suppressed.
[0093]
FIG. 31 is a diagram showing the particle surface density with respect to the write magnetic field Hw. If the writing magnetic field is increased, the relative particle density is improved and a higher recording density can be achieved. A combination of an SPT head and a SUL having a large head magnetic field strength in the vertical direction has an advantageous effect on increasing the recording density. In addition, the protective film produced by the cathodic arc deposition method or plasma CVD method is strong and can be thinned, so that the spacing between the medium and the head can be reduced and the writing magnetic field can be increased, which is advantageous for high recording density. Works. In addition, the thinner the
[0094]
<
In this example, the present invention is applied to heat-assisted recording. As the heat assist medium, Fe- (Pt, Pd), Co- (Pt, Pd), Ni-Co- (Pt, Pd), Ni-Fe- (Pt, Pd), Ni-Fe-Co- ( An L10 ordered alloy having a large magnetic anisotropy such as Pt, Pd) is used. These nanoparticles are chemically synthesized and sorted to keep the particle size dispersion within 5%. Next, as the
[0095]
Among the media manufactured in this example, the relationship between the A value and B value and the thermal demagnetization time at room temperature for the thin recording magnetic film was examined. 17 and 20 were obtained, and it was found that the thermal demagnetization after 1 to 10 years may be estimated by the A value shown in Table 2 or the B value shown in Table 3.
[0096]
The plasmon probe was brought close to the trailing edge portion of the SPT head, and thermal assist recording was performed. When recording was performed while changing the medium temperature by adjusting the power supplied to the plasmon probe, the decrease in the anisotropic magnetic field Hk accompanying the increase in the medium temperature is
0.1 <Hk / Hw <0.8
It was found that a particle density of 10 times or more the highest linear recording density possible with
[0097]
<
In this embodiment, an apparatus for moving stored data based on the A value (writing the information to another location before erasure of recorded information) will be described. In this example, among the media shown in Example 2, a medium having an A value of 0.15 to 0.2 and thermal demagnetization starting from about 1 day to 1 week was used. This is for the purpose of verifying the operation of the signal processing circuit produced in the present embodiment. Even when a relatively large A-value medium used for practical use is used, the transfer frequency of stored data is reduced, and the apparatus It is considered that the essence of operation does not change at all.
[0098]
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 33 shows almost the entire signal processing circuit. The recorded information is first processed by a modulator according to a predetermined rule. This output is sent to a
[0099]
At the time of reading, magnetic information is again converted into an electric signal by using an electromagnetic conversion action by the reproducing head. As the reproducing head, a giant magnetoresistive effect (GMR) element or a tunnel effect (TMR) element is used.
[0100]
The reproduction output amplified by the preamplifier is processed by the reproduction signal
[0101]
In the magnetic disk device
[0102]
At the time of data movement in the
[0103]
The noise
[0104]
A second feature of thermal demagnetization in a perpendicular medium is that a region away from the magnetization transition is likely to be thermally demagnetized. For this reason, the noise
[0105]
When the first and second characteristics of the thermal demagnetization in the perpendicular medium are taken into consideration, it can be understood that not all recorded information is immediately lost even when the thermal demagnetization starts. However, since noise increases, reading errors are likely to occur. In the conventional in-plane magnetic recording, when such a reading error occurs, the error is repaired using an error correction code. Furthermore, when such a repair is unsuccessful, a reread is performed. Retries are means for statistically reinforcing the accuracy of recorded information. When the same error correction is performed in perpendicular recording as in in-plane recording, correct correction is often not performed when the distance between magnetization transitions is an odd multiple of the distance between the shortest transitions. This is because the middle of the magnetization transition is easily reversed due to thermal demagnetization, and for example, it may be difficult to distinguish between “1001” and “1111” that have been thermally demagnetized. Since the magnetization information itself is transformed into another signal, the retry is not only ineffective but also dangerous. On the other hand, considering that “a reversal error is likely to occur when the distance between magnetization transitions is an odd multiple of the distance between the shortest transitions”, the output level does not drop much at the initial stage even when thermal demagnetization begins. Therefore, correct information reproduction can be realized. In the present invention, this is realized by changing the decoding coefficient in the
[0106]
Noise level Nc for judging thermal demagnetization2The determination was made as shown in FIG. First, the magnetization of the recording medium is saturated with a sufficiently large current of about 60 to 70 mA (DC demagnetization), and then a predetermined current is passed in the opposite direction to measure noise. FIG. 32 shows the amount of noise measured for a predetermined current amount in the reverse direction. With the reverse current, the noise increases rapidly when a certain critical current value Ic (here, 13 mA) is exceeded, and decreases after reaching a peak. The critical current value Ic is obtained as a current value that gives the intersection of a straight line in contact with noise data at several points exceeding this current and a noise level equal to or lower than the critical current value Ic. The noise level Nc for determining thermal demagnetization is determined as the noise level at the critical current value Ic.2And The measurement in FIG. 32 is ideally performed for each apparatus and in a combination of a write head and a recording medium, but a representative value may be taken as long as the recording medium is created under the same conditions. Further, when measurement is performed using a spin stand or the like, it may be considered that the apparatus noise level changes. When the measurement of FIG. 32 is performed in a magnetic recording device, since such a device normally does not have a DC demagnetization mode, the dibit pattern is written as far as possible (for example, by repeating “0000000000000011” in a recording equalizer). It may be replaced with degaussing.
[0107]
Although the read information thermal demagnetization status monitoring and information movement using the circuit shown in FIG. 33 are performed as needed, not all data in the
[0108]
As described above, it was confirmed that the data movement by the signal processing circuit shown in FIG. 33 functions well. In this embodiment, a recording medium having an A value of 0.15 to 0.2 is used for operation verification of the signal processing circuit shown in FIG. However, when used as an actual large-capacity magnetic recording apparatus, the movement frequently occurred and the normal use could be hindered. In an actual magnetic recording apparatus, the situation in which the personal computer is not switched on for more than one month can be easily estimated. Therefore, as shown in FIG. 34, the A value is 0.28 (
[0109]
<
In this example, thermal demagnetization measurement was performed using media with A values of 0.2 and 0.15 and media with 0.1 used in Example 6. As an initial state, a state in which a continuous pattern of “10000000010000000” was written on a write target track and several adjacent tracks was used. This is because the rule of data processing by the modulator and the
[0110]
<Embodiment 7>
An embodiment in which the present invention is applied to a patterned medium will be described with reference to FIGS. In the pattern medium, as shown in FIG. 35, isolated magnetic blocks are regularly arranged using a lithography technique or the like, and 1-bit information is recorded in one magnetic block. In this example, a uniform magnetic thin film having a thickness of 10 nanometers (t = 8 nm) was formed by the method shown in Examples 2 and 3, and a regular pattern was prepared by electron beam lithography. Etching and surface treatment similar to 3 were performed. The pattern size is Dx = Dy and dx = dy, and the filling rate (Dx / (Dx + dx)) is determined by the ratio of Dx and dx.2Adjusted.
[0111]
FIG. 36 shows the A values for the medium 361 that satisfies both the conditions of FIGS. 25 and 26 and the medium 362 that does not satisfy either of the conditions. In the medium 361 that satisfies both the conditions of FIGS. 25 and 26, the A value takes the maximum value when the pattern size is about 20 nm, and the A value decreases as the pattern size becomes larger than this. This is because the magnetization reversal in the magnetic grains becomes non-uniform, the effective volume is reduced, and it becomes thermally unstable. In the medium 362 that does not satisfy either of the conditions shown in FIGS. 25 and 26, a condition where the A value exceeds 0.28 is not found even if the pattern size is changed.
[0112]
The
[0113]
In the pattern medium, 1-bit information is recorded in one magnetic block, and information cannot be restored after thermal demagnetization occurs. Therefore, it is necessary to use a medium having a larger A value.
[0114]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to obtain a magnetic recording apparatus that realizes a recording density of 100 P (peta) bits or more per square meter, which is highly reliable with respect to holding recorded information.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a decrease in reproduction output after recording on a perpendicular medium.
FIG. 2 is a diagram illustrating a noise change after recording on a vertical medium.
FIG. 3 is a diagram showing magnetization curves in the perpendicular and in-plane directions of a perpendicular medium.
FIG. 4 is a diagram showing magnetization curves in the perpendicular and in-plane directions of a perpendicular medium measured by a magneto-optical effect.
FIG. 5 is a diagram (calculation result) showing time dependence of Hc, Hin, Hn, and Hs.
FIG. 6 is a diagram showing a model of a medium used in a computer experiment.
FIG. 7 is a diagram (calculation result) showing the dependence of Hin on the anisotropic magnetic field Hk.
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between Hin and a switch magnetic field Hco (calculation result).
FIG. 9 is a diagram (calculation result) showing the time dependence of the magnetization curve of a perpendicular medium.
FIG. 10 is a conceptual diagram of a conventional magnetic disk device.
FIG. 11 is a diagram showing the time dependence of the magnetization curve of a perpendicular medium.
FIG. 12 is a diagram showing A value dependence of thermal demagnetization time.
FIG. 13 is a diagram showing B value dependency of thermal demagnetization time.
FIG. 14 is a diagram showing the estimation of anisotropic energy Ku in the Co alloy film used in the present invention.
FIG. 15 is a diagram showing estimation of saturation magnetization in a Co alloy film used in the present invention.
FIG. 16 is a diagram showing a cross-sectional structure of a medium of the present invention.
FIG. 17 is a diagram showing A value dependency of noise.
FIG. 18 is a diagram showing an A value and a write required magnetic field Hs with respect to a film thickness t.
FIG. 19 is a schematic diagram of medium production in an example of the present invention.
FIG. 20 is a diagram showing B value dependency of noise.
FIG. 21 is a graph showing the relationship between the particle diameter D and the grain boundary thickness d of the medium of the present invention.
FIG. 22 is a diagram illustrating an example of the dependency of the A value on the filling rate.
FIG. 23 is a diagram showing noise prediction after 10 years.
FIG. 24 is a schematic view of medium production in another example of the present invention.
FIG. 25 is a diagram showing Bs-Ku dependence of recording density in an example of the present invention.
FIG. 26 is a diagram showing the Bs-Ku dependency of the filling degree in the example of the present invention.
FIG. 27 is a diagram showing the Bs-Ku dependence of the magnetic film thickness in the example of the present invention.
FIG. 28 is a diagram showing the dependence of the filling degree on the anisotropic magnetic field Hk in the example of the present invention.
FIG. 29 is a graph showing the relationship between the particle diameter D and the grain boundary thickness d of the medium of the present invention.
FIG. 30 is a graph showing dispersion dependency of recording density achieved with the medium of the present invention.
FIG. 31 is a diagram showing a relative particle density with respect to a writing magnetic field.
FIG. 32 is a diagram showing a method for obtaining critical noise Nc in the apparatus of the present invention.
FIG. 33 is a block diagram showing a configuration of an apparatus according to the present invention.
FIG. 34 is a graph showing relative particle density with respect to A value.
FIG. 35 is a diagram showing the structure of a patterned medium to which the present invention is applied.
FIG. 36 is a diagram showing an A value with respect to a pattern size.
[Explanation of symbols]
61: Perpendicular magnetization curve measured by changing the magnetic field at 160 kA / m per second, 62: Perpendicular magnetization curve measured by changing the magnetic field at 16 kA / m per second, 63: In-plane magnetization curve, 81: Soft magnetic underlayer, 82 ... intermediate layer, 83 ... artificial lattice magnetic film, 85 ... Ta island, 91 ... soft magnetic underlayer, 92 ... intermediate layer, 93 ... CoCrPt magnetic film, 94 ... Al / Ta mask, 95 ... diblock copolymer, 96: separation layer , 101 ... Recording medium, 102 ... Magnetic head, 103 ... Rotary actuator, 104 ... Rotary bearing, 105 ... Arm, 106 ... Suspension, 321 ... Heat resistant demagnetization area, 322 ... Writable area, 323 ... Heat resistant demagnetization & writing Compatible area, 371 ... substrate, 372 ... underlayer, 373 ... soft magnetic underlayer, 374 ... intermediate layer, 375 ... recording magnetic layer, 376 ...
Claims (16)
膜面垂直方向に強い磁界を印加して磁化飽和させた後磁界を減少させて磁化測定した時、磁界と磁化とが正となる第一象限、磁界が負で磁化が正となる第二象限及び磁界と磁化とが負となる第三象限における媒体の膜面垂直方向の磁化−磁界曲線において、第二象限と第三象限との境界領域に生じる保磁力（−Ｈｃ）点を通る接線と前記磁化−磁界曲線の正の飽和磁化値（θｓ）から磁界軸に平行に引いた直線との交点における磁界を（−Ｈｎ）とし、
膜面に沿って強い磁界を印加して磁化飽和させた後磁界を減少させて磁化測定した時に計測される面内磁化−磁界曲線において、飽和磁化値の半分（θｓ／２）になる点を通る接線が飽和磁化値（θｓ）の大きさに達する磁界の強さを（Ｈｉｎ）するとき、
磁界がＨｉｎから−Ｈｉｎまで１０秒を要する磁界変化で測定したＨｃ、Ｈｎ、Ｈｉｎが、次の関係式を満たすことを特徴とする磁気記録媒体。
０．２８≦Ｈｎ／（Ｈｉｎ−Ｈｃ）In the magnetization curve of the recording magnetic layer of the magnetic recording medium having perpendicular magnetic anisotropy,
The first quadrant in which the magnetic field and magnetization are positive and the second quadrant in which the magnetic field is negative and the magnetization is positive when the magnetization is measured by applying a strong magnetic field in the perpendicular direction to the film surface and then decreasing the magnetic field. And a tangent line passing through a coercive force (−Hc) point generated in the boundary region between the second quadrant and the third quadrant in the magnetization-magnetic field curve in the direction perpendicular to the film surface of the medium in the third quadrant where the magnetic field and the magnetization are negative. The magnetic field at the intersection with a straight line drawn parallel to the magnetic field axis from the positive saturation magnetization value (θs) of the magnetization-magnetic field curve is defined as (−Hn),
A point that is half the saturation magnetization value (θs / 2) in the in-plane magnetization-magnetic field curve measured when the magnetization is measured by applying a strong magnetic field along the film surface and then decreasing the magnetic field to measure the magnetization. When the strength of the magnetic field at which the passing tangent reaches the saturation magnetization value (θs) (Hin),
A magnetic recording medium characterized in that Hc, Hn, and Hin measured by a magnetic field change that requires 10 seconds from Hin to -Hin satisfy the following relational expression.
0.28 ≦ Hn / (Hin−Hc)
膜面垂直方向に強い磁界を印加して磁化飽和させた後磁界を減少させて磁化測定した時、磁界と磁化とが正となる第一象限、磁界が負で磁化が正となる第二象限及び磁界と磁化とが負となる第三象限における媒体の膜面垂直方向の磁化−磁界曲線において、第二象限と第三象限との境界領域に生じる保磁力（−Ｈｃ）点を通る接線と前記磁化−磁界曲線の正の飽和磁化値（θｓ）から磁界軸に平行に引いた直線との交点における磁界を（−Ｈｎ）とし、
膜面に沿って強い磁界を印加して磁化飽和させた後磁界を減少させて磁化測定した時に計測される面内磁化−磁界曲線において、飽和磁化値の半分（θｓ／２）になる点を通る接線が飽和磁化値（θｓ）の大きさに達する磁界の強さを（Ｈｉｎ）とし、Ｌｏｇを常用対数とするとき、
磁界がＨｉｎから−Ｈｉｎまでｔ１秒を要する磁界変化で測定したＨｎであるＨｎ（ｔ１）と、磁界がＨｉｎから−Ｈｉｎまでｔ２秒を要する磁界変化で測定したＨｎであるＨｎ（ｔ２）とが、次の関係式を満たすことを特徴とする磁気記録媒体。
The first quadrant in which the magnetic field and magnetization are positive and the second quadrant in which the magnetic field is negative and the magnetization is positive when the magnetization is measured by applying a strong magnetic field in the perpendicular direction to the film surface and then decreasing the magnetic field. And a tangent line passing through a coercive force (−Hc) point generated in the boundary region between the second quadrant and the third quadrant in the magnetization-magnetic field curve in the direction perpendicular to the film surface of the medium in the third quadrant where the magnetic field and the magnetization are negative. The magnetic field at the intersection with a straight line drawn parallel to the magnetic field axis from the positive saturation magnetization value (θs) of the magnetization-magnetic field curve is defined as (−Hn),
A point that is half the saturation magnetization value (θs / 2) in the in-plane magnetization-magnetic field curve measured when the magnetization is measured by applying a strong magnetic field along the film surface and then decreasing the magnetic field to measure the magnetization. When the magnetic field strength at which the passing tangent reaches the saturation magnetization value (θs) is (Hin) and Log is the common logarithm,
Hn (t1) that is Hn measured by a magnetic field change that requires t1 seconds from Hin to -Hin, and Hn (t2) that is Hn that is measured by a magnetic field change that requires t2 seconds from Hin to -Hin. A magnetic recording medium satisfying the following relational expression:
０．２０＜Ｂｓ−ｃｏｒｅ／Ｂｓ−ｆｉｌｍ＜０．６０In a magnetic recording medium having perpendicular magnetic anisotropy as a recording magnetic layer, the recording magnetic film is a mixture of a nonmagnetic material and a magnetic material, and measured by saturation magnetic flux density Bs-core of the magnetic material and magnetization measurement. A magnetic recording medium characterized in that a ratio Bs-core / Bs-film to a saturation magnetic flux density Bs-film satisfies the following relationship:
0.20 <Bs-core / Bs-film <0.60
０．２０＜Ｋｕ−ｃａｌ／Ｋｕ−ｆｉｌｍ＜０．６０In a magnetic recording medium having perpendicular magnetic anisotropy as a recording magnetic layer, the recording magnetic film is a mixture of a nonmagnetic material and a magnetic material, and is measured by measuring the magnetic anisotropy energy Ku-core of the magnetic material and magnetization measurement. A magnetic recording medium characterized in that the ratio Ku-core / Ku-film to the magnetic anisotropy energy Ku-film satisfies the following relationship.
0.20 <Ku-cal / Ku-film <0.60
Ｂｓ−ｃｏｒｅ＞０．９Ｔ
Ｋｕ−ｃｏｒｅ＞３００ｋＪ／ｍ３
を同時に満たすことを特徴とする磁気記録媒体。In a magnetic recording medium having perpendicular magnetic anisotropy, the saturation magnetization Bs-core (T) and the magnetic anisotropy energy Ku-core (J / m 3 ) of the magnetic material constituting the recording magnetic layer are expressed by the relational expression Bs−. core> 0.9T
Ku-core> 300kJ / m 3
A magnetic recording medium characterized by satisfying
前記記録磁気層の飽和磁化Ｂｓ−ｃｏｒｅ（Ｔ）、異方性エネルギーＫｕ−ｃｏｒｅ（Ｊ／ｍ３）、及び前記磁気ヘッドの書き込み磁界Ｈｗ（Ａ／ｍ）が、書き込み時において次の関係式を満たすことを特徴とする磁気記録再生装置。
０．４＜（２＊Ｋｕ−ｃｏｒｅ／Ｂｓ−ｃｏｒｅ）／Ｈｗ＜０．８A magnetic recording medium including a recording magnetic layer having perpendicular magnetic anisotropy; a drive unit that drives the magnetic recording medium; a magnetic head that performs recording and reproduction with respect to the magnetic recording medium; and In a magnetic recording / reproducing apparatus including means for moving relative to a recording medium, means for outputting a recording signal to the magnetic head, and means for reproducing an output signal from the magnetic head,
The saturation magnetization Bs-core (T) of the recording magnetic layer, the anisotropic energy Ku-core (J / m 3 ), and the write magnetic field Hw (A / m) of the magnetic head are expressed by the following relational expression: A magnetic recording / reproducing apparatus characterized by satisfying
0.4 <(2 * Ku-core / Bs-core) / Hw <0.8
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| JP2003178540A JP2005018830A (en) | 2003-06-23 | 2003-06-23 | Magnetic recording medium and magnetic recording and reproducing device |
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|---|---|---|---|---|
| JP2009223978A (en) * | 2008-03-17 | 2009-10-01 | Fujitsu Ltd | Perpendicular magnetic recording medium, multilayer structure film, and storage device |
| JP2013143163A (en) * | 2012-01-10 | 2013-07-22 | Toshiba Corp | Magnetic disk unit, magnetic disk evaluation device, and magnetic head |
| JP2016149182A (en) * | 2016-05-23 | 2016-08-18 | 株式会社東芝 | Magnetic recording medium and magnetic recording/reproducing device |
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2003
- 2003-06-23 JP JP2003178540A patent/JP2005018830A/en active Pending
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